专利名称：颈缩非织造纤维网的制造工艺和有横向均匀性的层压体的制作方法
技术领域：
本发明涉及颈缩非织造纤维网和有更均匀单位面积重量与拉伸性能的层压体的制造工艺，和涉及这样制造的颈缩非织造纤维网和层压体。
背景技术：
颈缩非织造纤维网，包括颈缩纺粘纤维网、熔喷纤维网、组合等，往往是使用图1中示意性说明的工艺制造的。有起始宽度A的非织造纤维网12以其机器方向在可以是以第一表面速度运行的第一对轧辊的第一钳口16与可以是以比第一表面速度更快的第二表面速度运行的第二对轧辊的第二钳口26之间通过。第一钳口与第二钳口之间的表面速度差导致有比起始宽度A小的颈缩宽度A的较狭窄(“颈缩”)非织造纤维网22的形成。
颈缩非织造纤维网22一般包括与可以是更无规排列的起始非织造纤维网的纤维相比更紧密在一起而且在机器方向上更准直的纤维。颈缩可以借助于在该纤维的熔融温度以下施加的热量，例如通过在第一钳口与第二钳口之间放置一个炉子或其它热源来进行。颈缩非织造纤维网22也可以要么在该颈缩工艺期间要么在之后进行热定形，从而使颈缩纤维网变得稳定一点。颈缩状况稳定的非织造纤维网据说是“可逆颈缩的”。可逆颈缩的非织造纤维网可以通过施加一个小延伸力而容易地在横向上延伸，而且当该延伸力释放时倾向于返回其较狭窄的颈缩构型。
起始非织造纤维网12包括边缘区13和15以及中心区11。颈缩非织造纤维网22包括边缘区23和25以及中心区21。由于该颈缩引起该非织造纤维变得更紧密在一起和更加准直而没有使各个体纤维显著拉伸或狭窄化，因而，颈缩非织造纤维网22一般有比起始非织造纤维网12更高的单位面积重量。
如同从图1中可以容易地看到的，起始非织造纤维网的边缘区13和15中的非织造纤维，与中心区11中的纤维相比，在该颈缩过程的第一钳口16与第二钳口26之间运行更大的距离。进而，中心区11中的横向应力至少部分地被抵消，因为这些应力是在两个横向上施加的。边缘区13和15中每一个的横向应力主要在一个方向上，即向里朝该纤维网的中心。这导致这些边缘区中增大的纤维聚集和颈缩。因此，颈缩非织造纤维网的边缘区23和25中的纤维，与中心区21中的纤维相比，一般是更加准直和更加密集的。结果，颈缩非织造纤维网可能是横向上不均匀的，与在中心区中相比在两个边缘区中有更高的单位面积重量，而且与在中心区中相比在两个边缘区中有更大的横向可延伸性。
目前人们需要或希望一种能产生有更好横向均匀性的颈缩非织造纤维网的颈缩工艺。目前人们也需要或希望有更好横向均匀性的颈缩非织造纤维网和含有该颈缩非织造纤维网的层压体。
定义本文中使用的“回复”这一术语系指通过施加偏向力(biasingforce)使材料的长度拉伸之后在该偏向力终止时该拉伸材料的收缩。例如，如果一种有松弛、无偏向力的1英寸宽度的颈缩材料通过拉伸到1.5英寸宽度而在横向上伸长50％，则该材料会伸长50％(0.5英寸)而且会有其松弛宽度的150％的拉伸宽度。如果使这种举例的拉伸材料松弛并在该偏向力和拉伸力释放之后回复到1.1英寸的宽度，则该材料会回复其0.5英寸伸长的80％(0.4英寸)。回复率可以表示为〔(最大拉伸尺寸-最终样品尺寸)/(最大拉伸尺寸-初始样品尺寸)〕×100。
本文中使用的“非织造纤维网”这一术语系指一种有相互交织但并非呈一种可识别重复方式的个体纤维或线的结构的纤维网。非织造纤维网过去一直是用各种各样的工艺例如熔喷工艺和粘合粗梳纤维网工艺形成的。
本文中使用的“微纤维”这一术语系指其平均直径不大于约100μm、例如其直径为约0.5μm的小直径纤维，更具体地说，微纤维也可以有约4μm～约40μm的平均直径。
本文中使用的“纤维间粘合”这一术语系指通过个体非织造纤维之间的热粘合或缠结而产生的粘合，以形成一种粘合纤维网结构。纤维缠结是熔喷工艺中固有的，但可以通过诸如水力缠结或针刺这样的工艺来发生或增加。在大多数纺粘纤维网成形工艺中采用一个或多个热粘合步骤。替而代之和/或除此之外，还可以利用粘合剂来增加所希望的粘合和维持该纤维网的结构性粘合。例如，可以使用粉末状粘合剂和化学溶剂粘合。
本文中使用的“熔喷纤维”这一术语系指通过使一种熔融热塑性材料经由多个微细、通常圆的模头毛细管作为熔融线材或长丝挤塑到一种高速气体(例如空气)流中而形成的纤维，该气流使熔融热塑性材料的长丝变细以减少其直径，这可以达到微纤维直径。然后，该熔喷纤维由高速气流携带并沉积在一个聚集表面上，形成一种无规分散熔喷纤维的纤维网。这样一种工艺公开于例如Butin的美国专利No.3,849,241中，该专利的公开文本列为本文参考文献。
本文中使用的“纺粘纤维”这一术语系指小直径纤维，是通过使一种熔融热塑性材料作为长丝从喷丝板上的多个微细、通常圆的毛细管挤出形成的，然后所挤出长丝的直径诸如由喷射式牵引或其它众所周知的纺粘机制迅速减小。纺粘非织造纤维网的生产详见诸如Appel等的美国专利No.4,340,563和Dorschner等的美国专利No.3,692,618等专利文献。这些专利的公开文书均列为本文参考文献。
本文中使用的“颈缩材料”这一术语系指通过诸如牵引或收集等过程而在至少一维上发生颈缩的任何一种材料。
本文中使用的“可颈缩材料”这一术语系指能被颈缩的任何一种材料。
本文中使用的一种非织造纤维网的“中心区”定义为该非织造纤维网的横向宽度的中央70％。“边缘区”定义为该非织造纤维网的中心区两侧宽度的最外15％。
本文中使用的“可逆颈缩材料”这一术语系指一种在颈缩的同时进行了处理的颈缩材料，从而赋予该材料以记忆，使得当施加一个力以使材料延伸到其颈缩前尺度时，颈缩和处理的部分一般会在该力终止时回复到其颈缩尺寸。处理的一种形式是加热。一般地说，该可逆颈缩材料的延伸实质上局限于达到其颈缩前尺度的延伸。因此，除非该材料是弹性的。否则超越其颈缩前尺度太远的延伸会导致材料破坏。可逆颈缩材料可以包括不止一层，例如多层纺粘纤维网、多层熔喷纤维网、多层粘梳纤维网或任何其它适用组合或其混合物，如列为本文参考文献的美国专利4,965,122中所述。
本文中使用的“％颈缩”这一术语系指通过测量一种可颈缩材料的颈缩前尺度(宽度)与颈缩尺度(宽度)之间的差、然后将该差除以该可颈缩材料的颈缩前尺度来确定的比例。
本文中使用的“％伸张”这一术语系指通过测量(任何方向上)拉伸尺度增量并将该值除以(相同方向上)原始尺度来确定的比例，即(拉伸尺度增量/原始尺度)×100。
本文中使用的“复回弹性颈缩粘合材料”这一术语系指一种有一种弹性片材与一种颈缩材料在至少两个地方结合在一起的材料。该弹性片材可以在间歇点上与该颈缩材料结合，也可以完全粘合于其上。在进行该结合的同时使该弹性片材和该颈缩材料呈并列循环图案构型。这种复合弹性颈缩粘合材料在一个一般与该颈缩材料的颈缩方向平行的方向上是弹性的，而且可以在该方向上拉伸到该颈缩材料的断点。复合弹性颈缩粘合材料可以包括不止两层。例如，该弹性片材可以有颈缩材料结合到其两面上，从而形成一种有颈缩材料/弹性片材/颈缩材料的结构的三层复合弹性颈缩粘合材料。可以添加另外的弹性片材、颈缩材料层、和/或固有可延伸材料例如粘梳纤维网。可以使用弹性片材与颈缩材料的其它组合，如同列为本文参考文献的美国专利5,336,545中所指出的。
本文中使用的“聚合物”这一术语一般地包括但不限于均聚物，共聚物例如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物，三元共聚物等，及其共混物和改性物。进而，除非另有具体限制，否则“聚合物”这一术语要包括该材料的所有可能几何构型。这些构型包括但不限于全同立构、间同立构和无规对称。
本文中使用的“选择性地”这一术语涵盖“唯一”和“在较大程度上”这些术语。
本文中使用的“基本组成”这一术语不排除对给定组合物或产品的所希望特征不产生显著影响的追加材料或工艺步骤的存在。这一类材料的实例包括但不限于颜料、抗氧剂、稳定剂、表面活性剂、蜡、流动促进剂、溶剂、颗粒物和为提高该组合物的可加工性而添加的材料。
本文中使用的“包含”这一术语使得该权利要求能包括除所列举的那些以外的追加材料和/或工艺步骤。
发明内容
本发明涉及一种有更好横向均匀性的颈缩非织造纤维网的制造工艺，和涉及这样制造的颈缩非织造纤维网和层压体。如同图1中所示的惯常工艺一样，本发明的工艺包括使一种非织造纤维网通过有第一平均表面速度的第一钳口和有高于第一平均表面速度的第二平均表面速度的第二钳口并使该非织造纤维网在这些钳口之间颈缩的步骤。第二平均表面速度是第一平均表面速度的约1.05～1.7倍、适当地是第一平均表面速度的约1.1～1.5倍、理想地是第一平均表面速度的约1.2～1.4倍。
如同以上所解释的，惯常颈缩工艺固有地使该非织造纤维网的边缘区颈缩到比中心区更大的程度。因此，为了达到更加均匀的颈缩分布，本发明的工艺进一步包括使中心区相对于两个边缘区而言的颈缩改变的步骤。这种改变可以包括使该非织造织物的中心区相对于边缘区而言的颈缩增大，和/或使该边缘区相对于该中心区而言的颈缩减少。这是通过减少该中心区相对于该边缘区而言的耐颈缩性能、增大该边缘区的耐颈缩性能、增大对该中心区施加的颈缩力、和/或减少对该边缘区施加的颈缩力来实现的。
在本发明的一种实施方案中，该非织造纤维网的中心区相对于该边缘区而言的耐颈缩性能是通过选择性地加热该中心区来减少的。这种选择性加热可以这样进行要么a)只加热该中心区而不加热端区，要么b)加热整个非织造纤维网，但使该中心区加热到比该端区更高的温度和/或更长的距离。这种选择性加热不应当如此之大，以致该非织造纤维中有任何纤维熔融。这种选择性加热通过赋予该中心区中的非织造纤维以比两个端区中的非织造纤维以更柔软性和更易挠性来减少该中心区的耐颈缩性能(有效地增大该区的颈缩)。替而代之，可以选择性地使边缘区冷却以增大该边缘区相对于中心区而言的耐颈缩性能。
在本发明的另一种实施方案中，对该非织造纤维网的中心区施加的颈缩力，是通过相对于两个边缘区运行的距离而言增大该中心区在第一钳口与第二钳口之间运行的距离来选择性地增大的。这可以通过让该非织造纤维网在颈缩过程中围绕位于第一钳口与第二钳口之间的异型导辊运行来实现。该异型导辊有一个中央部和两个端部。该中央部有比该两个端部大的直径。该异型导辊的每一转对该非织造纤维网的中心区的牵引大于该边缘区。围绕该导辊的中央部运行的该非织造纤维网的中心区经历了相对于这两个边缘区而言运行距离和颈缩力的相应增大。所得到的颈缩非织造纤维网有跨越其宽度的更均匀单位面积重量和横向可延伸性。该颈缩非织造纤维网可以进行热定形以保全该颈缩。
图1示意性地说明如以上“发明背景”中所述的一种惯常颈缩工艺。
图2示意性地说明选择性地加热该非织造纤维网的中心区的本发明一种颈缩工艺。
图3(a)和3(b)说明了选择性地增大对该非织造纤维网的中心区施加的颈缩力的本发明一种颈缩工艺。
图4和5说明了按照本发明的颈缩粘合层压体成形工艺。
具体实施例方式
图2说明一种实施方案，即相对于两个边缘区13和15而言，可以用来选择性增大非织造纤维网12的中心区11的颈缩的一种颈缩工艺。图2的颈缩工艺同以上所述的图1的先有技术颈缩工艺相似，所不同的是还包括加热装置17、19和29。
加热装置29可以是一种惯常敞开式强制空气炉，整个非织造纤维网12可以经由该炉而在第一钳口16与第二钳口26之间通过。使用炉29有助于使整个非织造纤维网颈缩和热定形，导致一种属于可逆颈缩的颈缩非织造纤维网22。炉29内的温度应当高得足以使该非织造纤维软化并使其易挠性增大，但不应当如此高，以致要么a)使该纤维熔融，要么b)使该纤维软化到如此程度，以致该颈缩工艺引起个体非织造纤维的拉伸、收窄和/或断裂。例如，当该非织造纤维是从一种聚烯烃制造的时，该炉内非织造纤维网所达到的最高温度应当比该纤维的熔融温度低至少约20℃、适当地比该纤维的熔融温度低至少约25℃、理想地比该纤维的熔融温度低至少约30℃。最佳颈缩温度典型地比该纤维的熔融温度低约30～60℃。例如，当该非织造纤维网是一种纺粘聚丙烯纤维网时，所希望的颈缩温度是约105～140℃。
按照本发明，只对该非织造纤维网的中心区11产生影响的加热器件17和19置于炉29与第一钳口16之间的炉29上游。加热器件17和19的宽度显著小于该非织造纤维网在该位置的宽度，从而确保只有中心区11才受到这些加热器件影响。加热器件17和19可以是诸如Arnold等的美国专利5,707,468中所述的热风刀，该专利列为本文参考文献。在一个热风刀组件中，有一股或多股高速热风射流经由一种包括一个上压力通风系统和一个或多个朝着移动非织造纤维网的缝隙的器件施用到该非织造纤维网的表面。
加热装置17、19和29可以以多种多样的方式施用到该移动非织造纤维网上。在一种实施方案中，炉29可以“关闭”(off)而一个或两个加热器件17和19可以“启动”(on)，从而只有该非织造纤维网的中心区才被加热。在另一种实施方案中，炉29可以设定在第一加热温度，而加热器件17和/或19可以设定到第二个较高温度，从而使该非织造纤维网的中心区有效地加热到比两个边缘区高的温度。在又另一种实施方案中，炉29以及加热器件17和/或19可以设定到相同加热温度，从而使该非织造纤维网的中心区11加热到与两个边缘区相同的温度，但比两个边缘区加热更长的时间和更大的纵向距离。此外，加热器件17和/或19可以设计或设定得与该炉对边缘区13与15施用的相比能对中心区11施用更高的热风流量。
图3(a)和3(b)说明相对于两个边缘区而言可以用来选择性地增大该非织造纤维网12的中心区11的颈缩的颈缩工艺的另一种实施方案。图3(a)和3(b)的颈缩工艺类似于以上所述的图1的先有技术颈缩工艺，所不同的是还包括在第一钳口16与第二钳口26之间一个包括辊18与20的S形卷绕组件。
如同图3(a)和3(b)中所示，该非织造纤维网遵循“S”形路线，先部分地绕过辊18下面、然后通过辊18与20之间、然后部分地绕过辊20上面。辊18与20中每一个都有一种包括一个中央部33和两个端部31的异型弯曲接触表面35。每个辊的中央部33都有一个比端部31大的直径。辊18和20上的异型接触表面35用来增大在第一钳口16与第二钳口26之间相对于两个边缘区而言该非织造纤维网的中心区所运行的线性距离。增大的运行距离使该非织造纤维网的中心区经历相对于两个边缘区而言增大的张力和颈缩力。
无论该中心区因选择性加热而变得更容易颈缩，还是选择性地增大对该中心区施加的颈缩力，效果都是要选择性增大该中心区相对于两个边缘区而言的颈缩。工艺参数可以如此选择和设计，使得该中心区的选择性颈缩增量大约等于(且效果上抵消)惯常颈缩工艺例如图1中说明的工艺中固有的两个边缘区中相对较大的颈缩量。有效地选择和设计工艺参数的一种途径是确定(图2工艺中)哪一组温度和/或(图3(a)和3(b)的工艺中)哪一种辊表面形态会产生一种其中心区21具有与两个边缘区23和25大约相同的单位面积重量的颈缩非织造纤维网22。按照本发明工艺制造的颈缩非织造纤维网在其中心区(定义为该颈缩非织造纤维网的宽度的中央70％)的平均单位面积重量应当在两个边缘区(定义为该颈缩非织造纤维网每一侧的宽度的外15％)的平均单位面积重量的约±7％范围内，此时，起始非织造纤维网被拉伸到其在机器方向上的初始长度的至少约1.2倍、理想地约1.25倍以引起该颈缩。适当地，该中心区的平均单位面积重量应当在两个边缘区的平均单位面积重量的约±5％范围内。理想地，该中心区的平均单位面积重量应当在两个边缘区的平均单位面积重量的约±3％范围内。该颈缩非织造纤维网的长度应当是初始(颈缩前)长度的约1.05～1.7倍、适当地是该初始长度的约1.1～1.5倍、理想地是该初始长度的约1.2～1.4倍。
颈缩非织造纤维网的均匀性的另一种测试是以使用ASTM D 5034测定的横向断裂伸长率测定为依据的。横向上量出3英寸、机器方向上量出1英寸的样品是在该颈缩非织造纤维网的两侧边缘开始向内切割的。从该颈缩非织造纤维网的中心准确地切割一个类似样品。这些样品每一个都放置在一台Instron试验机上，使得每个夹具内各夹住一英寸样品，留下一英寸横向宽度可以在这些夹具彼此伸展开时拉伸。
该颈缩非织造纤维网的颈缩机器方向长度也应当是其最初起始长度的至少约1.2倍、理想地约1.25倍。对于先有技术非织造纤维网来说，在中心样品与边缘样品之间，横向断裂伸长率方面有实质性差异。经历较大颈缩的边缘样品，与中心样品相比，有显著较高的横向断裂伸长率。为了本发明之目的，两种边缘样品的横向断裂伸长率，与中心样品的横向断裂伸长率相比，均应高出不多于20％、适当地高出不多于10％、理想地高出不多于5％。为了本说明书和所附权利要求书之目的，中心样品的横向断裂伸长率与两种边缘样品的最高横向断裂伸长率之间的这种百分率差异定义并简称为“横向断裂伸长率不均匀指数”。当然，该颈缩非织造纤维网应当有至少约9英寸、理想地至少约15英寸的颈缩宽度，以期这种测量得以运用。
显然，影响颈缩的选择性增大的工艺变量不限于该非织造纤维网的中心区的准确边界。选择性加热和/或颈缩张力选择性增大可以施加到一个比该中心区宽或窄的区域，只要该中心区平均遭遇到相对于两个边缘区平均而言颈缩的选择性增大。进而，选择性加热和/或颈缩张力选择性增大还可以以梯度方式施加到整个非织造纤维网上，使得能在该中心区经历最大冲击。
图2、3(a)和3(b)的实施方案可以以各种不同方式组合，以产生一种均匀颈缩的非织造纤维网产品。例如，图2中的一个或两个加热器件17、19可以配置在图3(a)中的辊18、20上游。图3(a)中的辊18、20可以加热以便利总体颈缩，有效地代替图2中的炉29。此外，一个或两个钳口可以包括加热轧辊。加热辊可以按照某一形态选择性加热，使得能在辊表面的中部产生较高温度而在辊表面的端部产生相对较低的温度。
可颈缩材料12可以用已知非织造工艺例如熔喷工艺、纺粘工艺、或粘梳纤维网工艺成形并直接通过钳口16而无需先在供料辊上贮存。
可颈缩材料12可以是一种非织造材料，例如纺粘纤维网、熔喷纤维网或粘梳纤维网。如果可颈缩材料12是熔喷纤维的纤维网，则它可以包括熔喷微纤维。可颈缩材料12是从任何一种可以边颈缩边处理的材料制造的，从而在处理后，当施加一个力使该颈缩材料延伸到其颈缩前尺度时，该材料一般在该力终止时回复到其颈缩尺度。一种处理方法是加热。某些聚合物例如聚烯烃、聚酯和聚酰胺可以在能赋予这样的记忆的适当条件下进行热处理。聚烯烃的实例包括聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物中一种或多种。可用的聚丙烯包括可在商品名PF-374下购自Himont公司的聚丙烯、可在商品名EscorenePD-3445下购自Exxon-Mobil化学公司的聚丙烯，和可在商品名DX 5A09下购自壳牌化学公司的聚丙烯。也可以使用聚乙烯，包括可购自Dow化学公司的ASPUN6811A和2553线型低密度聚乙烯，以及各种高密度聚乙烯。这些材料的化学特征可以从它们各自的制造商那里得到。
在本发明的一种实施方案中，可颈缩材料12是一种多层材料，包含例如至少一层纺粘纤维网，该层与熔喷纤维网、粘梳纤维网或其它适用材料中至少一层结合。例如，可颈缩材料12可以是一种多层材料，包含第一层单位面积重量为约0.2～约8盎司/平方码(osy)的纺粘聚丙烯、一层单位面积重量为约0.1～4osy的熔喷聚丙烯、和第二层单位面积重量为约0.2～约8osy的纺粘聚丙烯。
替而代之，可颈缩材料12可以是单层材料，例如单位面积重量约0.2～约10osy的纺粘纤维网或单位面积重量约0.2～约8osy的熔喷纤维网。
可颈缩材料12也可以是一种由2种或更多种不同纤维的混合物或者纤维与颗粒物的混合物构成的复合材料。这样的混合物可以通过将纤维和/或颗粒物添加到用来携带熔喷纤维的气流中来形成，从而在该纤维在凝聚器件上凝聚之前发生熔喷纤维与其它材料例如木浆、短纤维或颗粒物例如超级吸收剂材料的紧密缠结混合物，以形成无规分散熔喷纤维与其它材料的一种粘附纤维网，例如美国专利4,100,324中所公开的，该专利的公开文本列为本文参考文献。
如果可颈缩材料12是纤维的非织造纤维网，则这些纤维应当通过使用上述纤维间粘合“定义”中所述的粘合工艺中一种或多种的纤维间粘合而结合在一起。
可颈缩材料12的原始宽度与其绷紧之后的宽度之间的关系决定可逆颈缩材料22的伸张极限。例如，参照图2，当希望制备一种可以拉伸到150％伸长率(即其颈缩宽度的250％)而且可以回复到其可颈缩宽度的约25％范围内的可逆颈缩材料时，一种宽度“A”例如250cm的可颈缩材料是如此绷紧的，以致对于约60％的百分率(％)颈缩来说它颈缩到约100cm的宽度A′。在绷紧的同时对其热处理，以维持其可逆颈缩构型22。所得到的可逆颈缩材料有约100cm的宽度A′，而且对于约150％的伸长率或％伸张来说可拉伸到该可颈缩材料的至少原始250cm尺度“A”。对于约83％的回复率来说，在拉伸力释放之后，该可逆颈缩材料可以回归到其约100cm颈缩宽度的约25％范围内(即回归到约125cm宽度)。
本发明的权利要求系指要涵盖适配得能拉伸至少75％且当拉伸75％时能回复至少50％的均匀颈缩材料(及其制造工艺)。
图4示意性地说明用于制备本发明的颈缩粘合层压体的工艺100，该层压体包括两个颈缩纺粘纤维网和一个在它们之间的弹性体薄膜。在这种工艺中，该弹性体薄膜是在这两个颈缩纺粘纤维网之间挤塑的。该纺粘纤维网的中心区被选择性加热，以增强这些区域中的颈缩。
参照图4，将第一和第二纺粘纤维网112和212从供料辊101和201上解绕下来。第一纺粘纤维网112通过一个包括以第一表面速度旋转的轧辊114和118的第一钳口116；和通过一个包括以高于第一表面速度的第二表面速度旋转的轧辊224和228的第二钳口226。该纺粘纤维网在第一钳口116与第二钳口226之间的颈缩是由于不同表面速度并借助于炉129和选择性加热器件117进行的。炉129将整个非织造纤维网加热到比该纺粘纤维的熔融温度低约20～60℃的温度。可以是一种热风刀的选择性加热器件117在炉129上游选择性加热该纺粘纤维网的中心区。加热器件117通过使非织造纤维网112的中心区能在一个比该纤维网的边缘区更大的距离上加热来选择性增大该中心区的颈缩。加热器件117在比该纺粘纤维的熔融温度低约20～60℃对该中心区选择性加热。如以上所解释的，受加热器件117影响的区域可以比该中心区的边界更宽或更狭窄，先决条件是该中心区平均，与两个边缘区平均相比，暴露于更大的加热和/或加热一段更长的时间。
替而代之，或除此之外，非织造纤维网112的边缘区可以使用冷却辊(未显示)选择性冷却，从而相对于该中心区而言增大该非织造纤维网的边缘区中的颈缩张力。
第二纺粘纤维网212通过一个包括以第三表面速度旋转的轧辊214和218的第三钳口216；和通过一个包括以第二表面速度旋转的轧辊224和228的上述第二钳口226。第二表面速度高于第三表面速度，从而在钳口216与226之间发生颈缩。如所说明的，整个非织造纤维网212不是用炉加热的。替而代之，使用一种可以是热风刀的选择性加热器件217来选择性加热非织造纤维网212的中心区。加热器件217选择性增大非织造纤维网212的中心区的颈缩，使得足以抵消惯常颈缩工艺会固有地发生的边缘区中增大的颈缩。加热器件217在该纺粘纤维的熔点以下约20～60℃对该中心区选择性加热。受加热器件217影响的区域也可以是比该中心区的准确边界宽或窄的，先决条件是该中心区与两个边缘区相比平均受更大程度的加热。非织造纤维网212的边缘区也可以使用冷却辊(未显示)选择性地冷却，以选择阻滞边缘区中的颈缩。
为了制造颈缩粘合层压体，使一种熔融弹性体经由模头尖端134挤出，形成一种挤出弹性体薄膜136。将挤出弹性体薄膜136直接沉积在绷紧的颈缩纺粘纤维网122与222之间，并将所有三层一起带进钳口226中。挤出弹性体薄膜136可以在该薄膜离开模头尖端134之后约0.1～1.0秒之内、适当地在约0.25～0.5秒之内、理想地在约0.3～0.45秒之内接触颈缩材料122和222。
该弹性体薄膜可以在约180～300℃、适当地在约200～250℃的温度挤出。
在钳口26施加轻压力以使该弹性薄膜136(在相对无张力的状态下)热粘合到绷紧的颈缩非织造纤维网212和222上。轧辊224和228可以是也可以不是图案化的、不一定是加热、而且可以是冷却的(例如冷却到约10～30℃的温度)，从而使该颈缩纺粘纤维网之间的弹性体薄膜骤冷。所得到的颈缩粘合层压体230由于该颈缩非织造纤维网的可延伸性而可以在横向上拉伸。当松弛时，层压体230由于该弹性体薄膜的回缩性影响而将实质上回归到其原始制造的构型。关于使用熔融弹性薄膜的颈缩粘合层压体制造的进一步细节，见列为本文参考文献的Haffner等的美国专利5,514,470。
图5说明一种用于制造本发明颈缩粘合层压体的替代工艺300。在这种工艺中，一种预制的可延伸或弹性的薄膜与一种颈缩的非织造纤维网合并。可延伸薄膜是一种可以像弹性薄膜那样拉伸但不一定回缩的薄膜。该非织造纤维网的中心区是通过选择性增大该中心区在第一钳口与第二钳口之间运行的距离来暴露于一种选择性的较高颈缩张力或力的。
参照图5，将非织造纤维网12(例如一种纺粘-熔喷-纺粘层压体)从供料辊301上解绕下来。让非织造纤维网12通过一个包括以第一表面速度旋转的轧辊314和318的第一钳口316；和一个包括以高于第一表面速度的第二表面速度旋转的轧辊324和328的第二钳口326。将一个包括如图3(a)和3(b)中所示的辊18和20的S-辊系319置于第一钳口316与第二钳口326之间。如图3(a)中所示，辊18和20的异型表面导致中部有比端部更大的直径。让非织造纤维网312从辊18和20上通过，该非织造纤维网的中心区便运行了更大的线性距离，并暴露于选择性的、比边缘区高的颈缩力。这引起该中心区的选择性更大颈缩，这足以抵消惯常颈缩工艺造成的边缘区中更大的颈缩。
让可延伸的或弹性体的薄膜136从供料辊130上解绕下来，并以实质上无张力的状态与绷紧的颈缩非织造纤维网322一起借助于让两种材料通过第二钳口326来合并。辊324和328中一个或两个可以使用业内众所周知的技术加热，进行该可延伸或弹性的薄膜与该颈缩非织造纤维网之间的热粘合。使一种预制薄膜结合到一种颈缩非织造纤维网上的工艺的进一步细节，详见列为本文参考文献的Morman等的美国专利5,883,028。所得到颈缩粘合层压体330由于该颈缩非织造纤维网的可延伸性而具有横向可延伸性。当该张力撤除时，层压体330就会实质上回归到其制造的构型，如果该薄膜有弹性的话。如果该薄膜只是可延伸的但不是弹性的，则该层压体就不会显著回复。
薄膜136(图4或5)可以从任何一种可以以片材形式制造的材料制造。一般来说，任何一种适用的可延伸或弹性体成膜树脂或含有该树脂的共混物均可用于该薄膜。
例如，薄膜136可以从通式A-B-A′的弹性嵌段共聚物制造，式中A和A′均为含有苯乙烯片段的热塑性聚合物末端嵌段，例如聚(乙烯基芳烃)，且式中B是一种弹性体聚合物中间嵌段，例如共轭双烯或低级链烯聚合物。例如，薄膜136可以从(聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯)嵌段共聚物制造。该共聚物可在商标KRATON G下购自壳牌化学公司。一种这样的嵌段共聚物可以是例如KRATON G-1657。
可以使用的其它弹性体材料实例包括聚氨酯弹性体材料，例如可在ESTANE商标下购自B.F.Goodrich公司的那些；聚酰胺弹性体材料，例如可在PEBAX商标下购自Rilsan公司的那些；和聚酯弹性体材料，例如可在Hytrel商品名下购自杜邦公司(E.I.DuPont De Nemours& Company)的那些。弹性片材从聚酯弹性材料的形成公开于列为本文参考文献的Morman等的美国专利4,741,949中。
聚烯烃可以单独用来制作可延伸薄膜，也可以与弹性体聚合物共混以改善该薄膜组合物的可加工性。该聚烯烃必须是当遭遇高压和高温条件的适当组合时单独或以共混形式可挤塑的聚烯烃。可用的聚烯烃材料包括例如聚乙烯、聚丙烯和聚丁烯，包括乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物。特别有用的聚乙烯可以在Petrothaene NA601(在本文中也简称为PE NA601或聚乙烯NA601)商品名下购自U.S.I.化学公司。可以利用这些聚烯烃中的两种或更多种。弹性体聚合物与聚烯烃的可挤塑共混物公开于例如列为本文参考文献的Wisneski等的美国专利4,663,220中。
薄膜136也可以是一种压敏弹性体粘合剂片材。例如，该弹性材料本身可以是粘的，或者替而代之，可以将一种可兼容增粘树脂添加到以上所述的可挤塑弹性体组合物中以提供一种能起到压敏粘合剂作用的弹性体片材，例如能使该弹性体片材粘合到一种绷紧的颈缩非弹性纤维网上。关于增粘树脂和增粘的可挤塑弹性体组合物，见1986年10月15日提交的J.S.Keiffer和T.J.Wisneski美国专利No.4,789,699(“环境温度下可粘合弹性体非织造纤维网”)中所述的树脂和组合物，该专利的公开文书列为本文参考文献。
可以使用任何一种可与该弹性体聚合物兼容而且可耐受高加工(例如挤塑)温度的增粘树脂。如果使用共混材料例如聚烯烃或延伸油，则增粘树脂也应当是与这些共混材料兼容的。一般来说，加氢烃类树脂是较好的增粘树脂，因为它们有较好的温度稳定性。REGALREZTM和ARKONTMP系列增粘剂是加氢烃类树脂的实例。ZONATAKTTM501lite是萜烯烃的一个实例。REGALREZ烃树脂可购自Hercules公司。ARKON P系列树脂可购自荒川化学(美国)公司。当然，本发明不限定于这样三种增粘树脂的使用，可以与该组合物的其它组分兼容而且可以耐受高加工温度的其它增粘树脂也可以使用。
压敏弹性体粘合剂可以包括，例如，约40～约80wt％弹性体聚合物、约5～约40wt％聚烯烃和约5～约40wt％树脂增粘剂。例如，特别有用的组合物包括约61～约65wt％KRATON G-1657、约17～约23wt％聚乙烯NA-601、和约15～约20wt％REGALREZ 1126。
薄膜136也可以是一种多层材料，其中，它可以包括2种或更多种个体粘合性薄膜层。如果该薄膜是弹性的，则它可以在粘合到颈缩非织造纤维网322上之前在机器方向上拉伸，以形成一种在机器方向上和横向上都有弹性的层压体。在列为本文参考文献的美国专利5,116,662中公开了一种类似层压体。
本发明的层压体由于颈缩非织造纤维网各组分的改善均匀性而具有改善的单位面积重量均匀性。当颈缩非织造纤维网被拉伸到其初始机器方向长度的至少约1.2倍、理想地约1.25倍以引起颈缩时，本发明的层压体在其中心区(定义为该层压体宽度的中央70％)的平均单位面积重量应当在两个边缘区(定义为该层压体每一侧宽度的外15％)的平均单位面积重量的约±7％范围内。适当地，该中心区的平均单位面积重量应当在两个边缘区的平均单位面积重量的约±5％范围内。理想地，该中心区的平均单位面积重量应当在两个边缘区的平均单位面积重量的约±3％范围内。
虽然本文中公开的本发明实施方案是当前较好的，但无需背离本发明就可以做各种修饰和改进。本发明的范围在所附权利要求书中指明，落入各等效物的含义和范围内的所有变化均意在涵盖于其中。
权利要求
1.一种有改善横向均匀性的颈缩非织造纤维网的制造工艺，包含下列步骤提供一种有一个中心区和两个边缘区的非织造纤维网；让该非织造纤维网通过一个有第一平均表面速度的第一钳口，和一个有比第一平均表面速度高的第二平均表面速度的第二钳口；使该非织造纤维网在第一钳口与第二钳口之间颈缩；和选择性增大该非织造纤维网的中心区相对于两个边缘区而言的颈缩，或减少两个边缘区相对于该中心区而言的颈缩。
2.权利要求1的工艺，其中，选择性增大该中心区的颈缩的步骤包含降低该中心区相对于两个边缘区而言的耐颈缩性能的步骤。
3.权利要求2的工艺，其中，降低该中心区的耐颈缩性能的步骤包含选择性加热该中心区的步骤。
4.权利要求3的工艺，其中，选择性加热该中心区的步骤包含对该中心区施用一种热风刀的步骤。
5.权利要求1的工艺，其中，选择性增大该中心区的颈缩的步骤包含增大该中心区相对于两个边缘区而言的颈缩力的步骤。
6.权利要求5的工艺，其中，增大该中心区的颈缩力的步骤包含，相对于两个边缘区运行的距离而言，选择性增大该中心区在第一钳口与第二钳口之间运行的距离的步骤。
7.权利要求6的工艺，其中，选择性增大该中心区运行的距离的步骤包含让该非织造纤维网从一个有异型外表面的导辊上通过的步骤。
8.权利要求7的工艺，其中，让该非织造纤维网从两个均有异型外表面的导辊上通过。
9.权利要求1的工艺，其中，选择性减少两个边缘区的颈缩的步骤包含选择性冷却两个边缘区的步骤。
10.权利要求1的工艺，进一步包含在第一钳口与第二钳口之间加热整个非织造纤维网的步骤。
11.权利要求1的工艺，其中，第二平均表面速度是第一平均表面速度的约1.05～1.7倍。
12.权利要求1的工艺，其中，第二平均表面速度是第一平均表面速度的约1.1～1.5倍。
13.权利要求1的工艺，其中，第二平均表面速度是第一平均表面速度的约1.2～1.4倍。
14.一种其长度是初始颈缩前长度的至少约1.2倍的颈缩非织造纤维网，该颈缩非织造纤维网包含有某一平均单位面积重量的两个边缘区；和其平均单位面积重量在两个边缘区的平均单位面积重量的约±7％范围内的一个中心区。
15.权利要求14的颈缩非织造纤维网，其中，该中心区的平均单位面积重量在两个边缘区的平均单位面积重量的约±5％范围内。
16.权利要求14的颈缩非织造纤维网，其中，该中心区的平均单位面积重量在两个边缘区的平均单位面积重量的约±3％范围内。
17.权利要求14的颈缩非织造纤维网，包含一种颈缩纺粘纤维网。
18.权利要求14的颈缩非织造纤维网，包含一种颈缩熔喷纤维网。
19.权利要求14的颈缩非织造纤维网，包含一种颈缩纺粘-熔喷-纺粘纤维网层压体。
20.一种颈缩粘合层压体，包含一层权利要求14的颈缩非织造纤维网和一层弹性体薄膜。
21.一种颈缩粘合层压体，包含两层权利要求14的颈缩非织造纤维网和一层弹性体薄膜。
22.一种有改进的横向均匀性的层压体的制造工艺，包含下列步骤提供一种有一个中心区和两个边缘区的第一非织造纤维网；使该第一非织造纤维网在第一钳口与第二钳口之间颈缩，和通过增大该中心区的颈缩或减少该边缘区的颈缩来选择性改变该颈缩非织造纤维网的中心区相对于两个边缘区而言的颈缩，以形成一种第一颈缩非织造纤维网；和将该第一颈缩非织造纤维网与一种弹性体或可延伸薄膜组合。
23.权利要求22的工艺，进一步包含下列步骤提供一种有一个中心区和两个边缘区的第二种非织造纤维网；使该第二非织造纤维网在两个钳口之间颈缩，并选择性改变该第二非织造纤维网的中心区的颈缩，以形成一种第二颈缩非织造纤维网；和将第二颈缩非织造纤维网与该薄膜组合。
24.权利要求22的工艺，其中，第一非织造纤维网和该薄膜是在第二钳口合并的。
25.权利要求23的工艺，其中，这两个钳口包含一个第三钳口和所述第二钳口，且该第一和第二颈缩非织造纤维网是在第二钳口与该薄膜组合的。
26.权利要求22的工艺，其中，选择性改变该中心区相对于该边缘区而言的颈缩的步骤包含选择性加热该中心区的步骤。
27.权利要求26的工艺，其中，选择性加热该中心区的步骤包含对该中心区选择性地施用一种热风刀的步骤。
28.权利要求22的工艺，其中，选择性改变该中心区相对于该边缘区而言的颈缩的步骤包含选择性冷却该边缘区的步骤。
29.权利要求22的工艺，其中，选择性改变该中心区相对于该边缘区而言的颈缩的步骤包含，相对于两个边缘区运行的距离而言，选择性增大该中心区在第一钳口与第二钳口之间运行的距离的步骤。
30.权利要求29的工艺，其中，选择性增大该中心区运行的距离的步骤包含让该非织造纤维网从有异型表面的导辊上通过的步骤。
31.权利要求30的工艺，其中，让该非织造纤维网从两个均有异型表面的导辊上通过。
全文摘要
有改善横向均匀性的颈缩非织造纤维网的制造工艺包括下列步骤使一种非织造纤维网在一个有第一表面速度的第一钳口与一个有第二表面速度的第二钳口之间通过，使该非织造纤维网在第一钳口与第二钳口之间颈缩，和选择性增大该非织造纤维网的中心区相对于两个边缘区而言的颈缩，或选择性减少这些边缘区中的颈缩。中心区颈缩的选择性增大或边缘区颈缩的选择性减少抵消了惯常颈缩工艺中固有的边缘区中相对高的颈缩。也提供一种有改善横向均匀性的层压体的制造工艺。
文档编号B29C65/40GK1585696SQ02822676
公开日2005年2月23日 申请日期2002年6月4日 优先权日2001年11月28日
发明者M·T·莫尔曼, S.－P·L·康耶, R·J·帕尔默, C·J·莫雷尔 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司