專利名稱：表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料的制作方法
本申請(qǐng)是1993年8月3日提出的序號(hào)為08/100958的申請(qǐng)的部分繼續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及網(wǎng)狀材料，具體地說，本發(fā)明涉及在受到外加后隨即釋放(即，循環(huán)的)的、沿著至少一個(gè)軸的拉伸力時(shí)表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及這樣的網(wǎng)狀材料，其中，給定網(wǎng)狀材料所固有的性質(zhì)，如，網(wǎng)狀材料針對(duì)外加拉力所施加的抵抗力，能夠得到改進(jìn)。此外，在本發(fā)明網(wǎng)狀材料中，還能按希望的那樣改進(jìn)和/或提供普通網(wǎng)狀材料的多級(jí)抵抗力、橫向收縮，和/或松緊特性的方向。
無論在耐久制品還是在一次性制品方面，本發(fā)明網(wǎng)狀材料都具有廣泛的潛在用途，但是它們特別適于用在一次性吸收制品中，如用在衛(wèi)生巾，繃帶，褲襯，一次性尿布，失禁者用的三角褲等等中。
諸如衛(wèi)生巾，褲襯，一次性尿布，失禁者用的三角褲和繃帶的吸收制品是設(shè)計(jì)來吸收和保持來自人體的液體和其他排泄物，避免弄臟人體和衣物的。典型地，大多數(shù)一次性吸收制品是用這樣的材料制造的它們?cè)诒淮┐鲿r(shí)通常受到的外力情況下不易伸長。構(gòu)成吸收制品的材料在受到正常穿戴力時(shí)不能拉伸這一點(diǎn)給吸收制品帶來了一些缺點(diǎn)。一個(gè)缺點(diǎn)就是使穿戴者不舒適。穿戴者完全能區(qū)分出能隨著穿戴者的移動(dòng)而拉伸，從而適應(yīng)于穿戴者的身體的吸收制品和不能拉伸的吸收制品之間的差別。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中的普通衛(wèi)生巾不隨著穿戴者的內(nèi)衣而移動(dòng)，結(jié)果使衛(wèi)生巾發(fā)生位移給穿戴者帶來一定程度的不舒適。如果能使衛(wèi)生巾的全部或一部分在正常穿戴條件和力下能夠拉伸，就能使衛(wèi)生巾更好地適應(yīng)于穿戴者的內(nèi)衣，即使在穿戴者運(yùn)動(dòng)時(shí)也能處于適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀?br>
人們已經(jīng)作過一些嘗試，使吸收制品的一個(gè)或多個(gè)組成部分在比較低的穿戴力下能拉伸。典型的現(xiàn)有技術(shù)是依靠加上傳統(tǒng)的松緊帶，如天然或合成橡膠。例如，將傳統(tǒng)的松緊帶固定在吸收制品的頂層和/或底層部位上，如一次性尿布的腰部上，從而得到更好的配合，使穿戴者舒適。但是，傳統(tǒng)的松緊帶較貴且在裝配中需要一定程度的操作和處理。傳統(tǒng)的松緊帶確實(shí)給吸收制品提供了一定的拉伸特性，但一般認(rèn)為要固定上傳統(tǒng)松緊帶的材料不具有松緊性或可拉伸性。因此，所加上的傳統(tǒng)松緊帶必須在固定于材料上之前預(yù)拉伸，或者材料必須經(jīng)過機(jī)械處理，如，環(huán)輥軋，使材料永久伸長到其初始未受力的長度之外，以使加上的傳統(tǒng)松緊帶能起作用。否則，加上的傳統(tǒng)松緊帶為網(wǎng)狀材料所限沒有實(shí)際意義。1992年9月29日授予Buell等人的U.S.5151092揭示了一個(gè)具有網(wǎng)狀材料的吸收制品的例子，該吸收制品的網(wǎng)狀材料經(jīng)過額外處理能更容易地隨著所加的傳統(tǒng)松緊帶部分而伸長，該文獻(xiàn)在此引作參考。Buell的專利描述了一種操作，是用機(jī)械張緊將底層預(yù)拉伸，使底層永久伸長，不能完全恢復(fù)其原始的未發(fā)生形變的形狀。Buell指出，為使發(fā)明能實(shí)現(xiàn)，傳統(tǒng)松緊帶必須加到預(yù)拉伸的底層材料上。Buell還揭示出預(yù)拉伸的底層改進(jìn)了加上的傳統(tǒng)松緊帶元件的伸長和熱收縮。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是，不用加傳統(tǒng)松緊帶，提供在外加拉力的方向上表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料。在此，術(shù)語“松緊”指的是網(wǎng)狀材料的這一特性即，當(dāng)受到外加拉力時(shí)，網(wǎng)狀材料在外加拉力的方向上伸長，當(dāng)外加拉力釋放時(shí)，網(wǎng)狀材料基本上回到其未拉伸的狀態(tài)。這種表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料具有廣泛的用途，例如，耐久衣物，一次性衣物，諸如家具罩材料，復(fù)雜形狀物品的包裝材料的覆蓋材料，等等，但它們特別適于用作吸收制品的頂層、底層和/或吸收芯子。
本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案是關(guān)于一種未加上諸如天然或合成橡膠的傳統(tǒng)松緊材料、在受到外加后隨即釋放的拉伸力時(shí)表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料。
本發(fā)明網(wǎng)狀材料可以表現(xiàn)出的另一種松緊特性是初始伸長和部分恢復(fù)，使網(wǎng)狀材料不回到其未拉伸的長度，就是說網(wǎng)狀材料經(jīng)歷了一定程度的永久定形或變形，并具有了一個(gè)新的未拉伸長度。該網(wǎng)狀材料可以在隨后的超出新的較長未拉伸長度的拉伸力下，表現(xiàn)出松緊特性。
能表現(xiàn)出的另一種松緊特性是，在抵抗拉伸的力明顯突然增強(qiáng)下的伸長和恢復(fù)，這種抵抗力的明顯突然增強(qiáng)克服相對(duì)小的拉力而限制進(jìn)一步的伸長。抵抗伸長的力的明顯突然增強(qiáng)被稱為“力壁”。在此，術(shù)語“力壁”指的是網(wǎng)狀材料的抵抗力在伸長過程中的特性，即，在伸長的某一點(diǎn)，不是未拉伸點(diǎn)或起始點(diǎn)，抵抗外加拉力的力突然增強(qiáng)。到達(dá)力壁后，網(wǎng)狀材料的繼續(xù)伸長只能通過增強(qiáng)拉伸力，克服網(wǎng)狀材料的較高的抵抗力來實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明網(wǎng)狀材料包括一種具有至少兩個(gè)可見的、不同和不相類似的、由相同的材料成分組成的區(qū)的可伸縮的網(wǎng)。第一區(qū)的取向基本平行于拉伸的軸，這樣它在受到基本平行于該軸的外加軸向拉伸時(shí)，將在第二區(qū)的基本部分發(fā)生任何實(shí)質(zhì)性分子水平的變形之前發(fā)生分子水平的變形。在此，術(shù)語“基本平行”指的是兩軸的方向使兩軸或兩軸的延長線所形成的對(duì)角小于45°。在彎曲元件的情況下，用代表彎曲元件平均值的直線軸會(huì)較方便。在基本平行該軸方向的外加拉伸下第二區(qū)開始發(fā)生的基本上是幾何變形。
在特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，第二區(qū)由許多形成突起肋狀的元件組成。在此，術(shù)語“肋狀元件”指的是具有主軸和副軸的凸起、凹進(jìn)或其組合。優(yōu)選地，主軸至少與副軸一樣長。肋狀元件的主軸的取向優(yōu)選基本垂直于外加拉伸軸。肋狀元件的主軸和副軸可以分別為直線、曲線或直線和曲線的組合。在此，術(shù)語“基本垂直于”指的是兩軸的方向使兩軸或兩軸的延長線所形成的對(duì)角大于45°。在彎曲元件的情況下，用代表彎曲元件平均值的直線軸會(huì)較方便。
肋狀元件使第二區(qū)基本發(fā)生“幾何變形”，其結(jié)果是它對(duì)外加拉伸的抵抗力明顯小于第一區(qū)“分子水平變形”所表現(xiàn)出的抵抗力。在此，術(shù)語“分子水平變形”指的是在分子水平上發(fā)生的、普通裸眼不能察覺的變形。就是說，即使能察覺分子水平變形的效果，如，網(wǎng)狀材料的伸長，也不能察覺使得或引起這種效果發(fā)生的變形。這與術(shù)語“幾何變形”相反。在此，術(shù)語“幾何變形”指的是網(wǎng)狀材料或包括網(wǎng)狀材料的制品受到外加拉伸時(shí)，裸眼能夠察覺的變形。幾何變形的類型包括但不限于彎曲、展開和旋轉(zhuǎn)。
本發(fā)明網(wǎng)狀材料可以表現(xiàn)出的另一種松緊特性是，在兩個(gè)或多個(gè)明顯不同的力壁下的伸長和恢復(fù)。在這樣的情況下會(huì)出現(xiàn)此種類型的松緊特性，例如，到達(dá)第一層力壁后，施加足夠的拉伸力以克服第一層力壁并繼續(xù)拉伸網(wǎng)狀材料直至遇到第二層力壁。
當(dāng)本發(fā)明網(wǎng)狀材料具有多個(gè)或多級(jí)力壁時(shí)，一個(gè)或多個(gè)第二區(qū)中的肋狀元件到達(dá)它們的幾何變形極限，變得與第一區(qū)的材料基本共面，從而使網(wǎng)狀材料表現(xiàn)出第一層力壁。網(wǎng)狀材料的進(jìn)一步拉伸使已到達(dá)幾何變形極限的肋狀元件發(fā)生分子變形，同時(shí)使保留的第二區(qū)的肋狀元件發(fā)生幾何變形，直至它們到達(dá)其幾何變形的極限，從而使網(wǎng)狀材料表現(xiàn)出第二層力壁。
在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)受到方向基本平行于軸的外加拉伸時(shí)，本發(fā)明網(wǎng)狀材料針對(duì)沿著至少一個(gè)軸的外加拉伸表現(xiàn)出至少兩級(jí)明顯不同的抵抗力。該網(wǎng)狀材料包括一個(gè)可伸縮的網(wǎng)，它具有至少兩個(gè)可見的不同的區(qū)。一個(gè)區(qū)的構(gòu)成使其在受到方向基本平行于軸的外加軸向拉伸時(shí)，在另一區(qū)的基本部分對(duì)外加拉伸產(chǎn)生任何明顯抵抗力之前表現(xiàn)出抵抗力。當(dāng)材料處于未拉伸狀態(tài)時(shí)，沿基本平行于軸的方向測量，至少一個(gè)區(qū)的表面路程大于另一個(gè)區(qū)的表面路程。具有較長表面路程的區(qū)包括一個(gè)或多個(gè)伸到另一區(qū)的平面外面的肋狀元件。網(wǎng)狀材料對(duì)外加的拉伸表現(xiàn)出第一抵抗力，直到網(wǎng)狀材料的拉伸足以引起具有較長表面路程的區(qū)的基本部分進(jìn)入外加拉伸的產(chǎn)面，在該平面上網(wǎng)狀材料對(duì)進(jìn)一步的拉伸表現(xiàn)出第二抵抗力。對(duì)拉伸的總抵抗力大于由第一區(qū)提供的對(duì)拉伸的第一抵抗力。
優(yōu)選地，第一區(qū)具有第一表面路程L1，在網(wǎng)狀材料未拉伸的狀態(tài)下沿著基本平行于拉伸軸的方向測定。第二區(qū)具有第二表面路程L2，在網(wǎng)狀材料未拉伸的狀態(tài)下沿著基本平行于拉伸軸的方向測定。第一表面路程L1比第二表面路程L2短。第一區(qū)優(yōu)選具有松緊模數(shù)(彈性模量)E1和橫截面A1。第一區(qū)自己在外加軸向拉伸力D下由于分子水平的變形而產(chǎn)生抵抗力P1。第二區(qū)優(yōu)選具有松緊模數(shù)E2和橫截面A2。第二區(qū)在外加軸向拉伸力D下由于幾何變形而產(chǎn)生抵抗力P2。只要(L1＋D)小于L2，抵抗力P1明顯大于抵抗力P2。
優(yōu)選地，當(dāng)(L1＋D)小于L2時(shí)，針對(duì)外加軸向拉伸力D，第一區(qū)提供基本滿足等式P1＝(A1×E1×D)/L1的初始抵抗力P1。當(dāng)(L1＋D)大于L2時(shí)，第一和第二區(qū)提供基本滿足以下等式總的抵抗力PT。PT=(A1×E1×D)L1+(A2×E2×|L1+D-L2|)L2]]>在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，垂直于拉伸軸測量，網(wǎng)狀材料發(fā)生20％伸長時(shí)具有小于約0.4的橫向變形系數(shù)。在此，術(shù)語“橫向變形系數(shù)”指材料在受到外加拉伸時(shí)的橫向收縮特性。優(yōu)選地，網(wǎng)狀材料在60％伸長(垂直于拉伸軸測量)時(shí)具有小于約0.4的橫向變形系數(shù)。
優(yōu)選地，第二區(qū)的表面路程至少比第一區(qū)的表面路程大約15％，測定是在網(wǎng)狀材料處于未拉伸狀態(tài)時(shí)沿著平行于拉伸軸的方向進(jìn)行。更優(yōu)選地，第二區(qū)的表面路程至少比第一區(qū)的表面路程大約30％，測定是在網(wǎng)狀材料處于未拉伸狀態(tài)時(shí)沿著平行于拉伸軸的方向進(jìn)行。
本說明書結(jié)束于權(quán)利要求，它們具體指出和要求保護(hù)本發(fā)明。下面結(jié)合附圖的說明將使本發(fā)明更易理解，其中，相同的標(biāo)號(hào)代表相同的部分。其中
圖1是簡易平面圖，示意了現(xiàn)有技術(shù)中的衛(wèi)生巾，其的一部分被切去以便更清晰地示意該衛(wèi)生巾的結(jié)構(gòu)；
圖2是簡易平面圖，示意了現(xiàn)有技術(shù)中的一次性尿布，其的一部分被切去以便更清晰地示意該一次性尿布的結(jié)構(gòu)；圖3是現(xiàn)有技術(shù)深花紋聚合物網(wǎng)的照片，凸起背向觀看者；圖4是圖3中現(xiàn)有技術(shù)的深花紋網(wǎng)的拉伸力對(duì)伸長百分率的曲線圖；圖5是本發(fā)明具有第一區(qū)和第二區(qū)的聚合網(wǎng)狀材料的優(yōu)選實(shí)施方案的照片，第二區(qū)中的肋狀元件朝向觀看者；圖5A是局部立體圖，示意出處于未拉伸狀態(tài)的圖5聚合網(wǎng)狀材料；圖5B是局部立體圖，示意出在對(duì)應(yīng)于圖6拉伸力-伸長曲線的階段I的伸長狀態(tài)下的圖5聚合網(wǎng)狀材料；圖5C是局部立體圖，示意出在對(duì)應(yīng)于圖6拉伸力-伸長曲線的階段II的伸長狀態(tài)下的圖5聚合網(wǎng)狀材料；圖6是拉伸力對(duì)伸長百分率的曲線圖，對(duì)照?qǐng)D5所示的、由Clo-pay 1401制得，有類似的材料成分基網(wǎng)的本發(fā)明網(wǎng)狀材料的特性；圖7是本發(fā)明網(wǎng)狀材料的松緊滯后特性的曲線圖，在圖6中由曲線720代表，網(wǎng)狀材料在60％伸長時(shí)進(jìn)行滯后試驗(yàn)；圖8是拉伸力對(duì)伸長百分率的曲線圖，對(duì)照由Tredegar sampleP-8863/X8323制得，有類似的材料成分基網(wǎng)的本發(fā)明網(wǎng)狀材料的特性；圖9是本發(fā)明網(wǎng)狀材料的松緊滯后特性的曲線圖，在圖8中由曲線750代表，網(wǎng)狀材料在60％伸長時(shí)進(jìn)行滯后試驗(yàn)；圖10是拉伸力對(duì)伸長百分率的曲線圖，對(duì)照由Tredegar samp-le X-8998制得，有類似的材料成分基網(wǎng)的本發(fā)明另一種網(wǎng)狀材料的特性；圖11是本發(fā)明網(wǎng)狀材料的松緊滯后特性的曲線圖，在圖10中由曲線780代表，網(wǎng)狀材料在60％伸長時(shí)進(jìn)行滯后試驗(yàn)；圖12是拉伸力對(duì)伸長百分率的曲線圖，對(duì)照由Volara 2A泡沫薄層制得，有類似的材料成分基網(wǎng)的本發(fā)明另一種網(wǎng)狀材料的特性；圖13是本發(fā)明網(wǎng)狀材料的松緊滯后特性的曲線圖，在圖12中由曲線810代表，網(wǎng)狀材料在60％伸長時(shí)進(jìn)行滯后試驗(yàn)；圖14是拉伸力對(duì)伸長百分率的曲線圖，對(duì)照由包括Clopay1401膜，F(xiàn)indley粘合劑2301膠和Veratec P-11無紡薄層的疊層制得，有類似的材料成分基網(wǎng)的本發(fā)明另一種網(wǎng)狀材料的特性；圖15是本發(fā)明網(wǎng)狀材料的松緊滯后特性的曲線圖，在圖14中由曲線840代表，網(wǎng)狀材料在60％伸長時(shí)進(jìn)行滯后試驗(yàn)；圖16-29示意出本發(fā)明網(wǎng)狀材料的其他優(yōu)選實(shí)施方案；圖30是平面圖，示意出本發(fā)明的一次性尿布的底層；圖31是平面圖，示意出本發(fā)明的衛(wèi)生巾的底層；圖32是用來制得本發(fā)明網(wǎng)狀材料的優(yōu)選設(shè)備的簡易立體側(cè)視圖；圖33是平面圖，示意出挨著放置的圖32設(shè)備的相互嚙合的板，它們的嚙合面露出；圖34是簡易側(cè)視立體圖，示意出用于制備本發(fā)明網(wǎng)狀材料的靜態(tài)壓模；圖35是簡易側(cè)視立體圖，示意出用于制備本發(fā)明網(wǎng)狀材料的連續(xù)動(dòng)態(tài)模；圖36是用于制備本發(fā)明網(wǎng)狀材料的另一種設(shè)備的示意圖；圖37也是用于制備本發(fā)明網(wǎng)狀材料的另一種設(shè)備的示意圖38是用于測定表面路程L2的第二區(qū)的“有邊”顯微照片。
在此，術(shù)語“吸收制品”指吸收和保持體內(nèi)流出物的用品，更具體地說，指貼著或挨近穿戴者的身體的、吸收和保持各種從身體內(nèi)排出的流出物的用品。術(shù)語“吸收制品”試圖包括尿布、月經(jīng)墊、衛(wèi)生巾、褲襯、失禁者用的三角褲、繃帶等等。這里所用的術(shù)語“一次性”指的是不再洗滌或重新收藏或作為吸收制品重新使用的吸收制品(即，它們?cè)谑褂靡淮沃髮⒈粊G棄，優(yōu)選地，它們將被回收、施肥或以環(huán)境允許的方式處理掉)。由于使用一次，一次性吸收制品最好用天然低成本的原料和制造方法制造。
圖1是現(xiàn)有技術(shù)衛(wèi)生巾20的平面圖，其結(jié)構(gòu)的局部被切去以更清晰地示意衛(wèi)生巾20的結(jié)構(gòu)，衛(wèi)生巾20背向穿戴者的部分，即，外表面，朝向觀看者。在此，術(shù)語“衛(wèi)生巾”指婦女穿戴于鄰近陰部，一般在尿道外側(cè)的吸收制品，它們將吸收和容納從穿戴者體內(nèi)排出的月經(jīng)液和其它陰道排出物(如，血液、月經(jīng)液和尿液)。如圖1所示，衛(wèi)生巾20包括滲透液體的頂層24，連于頂層24的不透液體的底層26，和位于頂層24和底層26之間的吸收芯子28。
頂層、底層和吸收芯子可以設(shè)置成各種已知的形狀(包括被稱為“管”的產(chǎn)品或側(cè)翼產(chǎn)品)，優(yōu)選的衛(wèi)生巾形狀大致揭示在1990年8月21日授予Osborn的U.S.4950264；1984年1月10日授予DesMar-ais的U.S.4425130；1982年3月30日授予Ahr的U.S.4321924；1987年8月18日授予Van Tilburg的U.S.4589876中。每件專利在此均被引作參考。
圖2是現(xiàn)有技術(shù)一次性尿布30的平面圖，該尿布處于未收縮狀態(tài)(即，除了側(cè)條中松緊帶處于松馳狀態(tài)，松緊帶收縮被拉長)其結(jié)構(gòu)的局部被切去以更清晰地示意尿布30的結(jié)構(gòu)，尿布30背向穿戴者的部分，即，外表面，朝向觀看者。在此，術(shù)語“尿布”指一般被嬰兒和失禁者穿著于下身的吸收制品。如圖2所示，尿布30包括滲透液體的頂層34，連于頂層34的不透液體的底層36，和位于頂層34和底層36之間的吸收芯子38，松緊側(cè)條40，松緊褲口42，松緊腰部件44和放大示意的固定裝置46。
尿布30可以設(shè)置成各種已知的形狀，優(yōu)選的尿布形狀大致揭示在1975年1月14日授予Kenneth B.Buell的U.S.3860003和1992年9月29日授予Kenneth B.Buell等人的U.S.5151092。每件專利在此均被引作參考。
盡管本文是在提供“網(wǎng)狀材料”方面敘述本發(fā)明，該“網(wǎng)狀材料”在外加后隨即釋放的拉伸下表現(xiàn)出松緊特性，特別適于用作諸如一次性尿布、衛(wèi)生巾或繃帶的一次性吸收制品的底層、頂層和/或吸收芯子或它們的一部分，但本發(fā)明并不限于此應(yīng)用。它可以用在幾乎任何需要成本較低的松緊性網(wǎng)狀材料的用途中，如，諸如運(yùn)動(dòng)服裝的耐久衣物，一次性衣物，松緊繃帶，室內(nèi)飾物或用來覆蓋復(fù)雜形狀物品的包裝材料等等。在此，術(shù)語“網(wǎng)狀材料”指層狀材料，如，一次性吸收制品的頂層、底層或吸收芯子，兩層或多層的層狀復(fù)合或疊層材料等等。本發(fā)明在許多需要制造在受到沿至少一個(gè)軸外加后隨即釋放的拉伸下表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料的情況下具有很好的積極效果。通過對(duì)優(yōu)選的結(jié)構(gòu)及其作為衛(wèi)生巾或一次尿布底層的用途的詳細(xì)說明，本領(lǐng)域?qū)I(yè)人員很容易使本發(fā)明適應(yīng)其它的用途。
圖3是現(xiàn)有技術(shù)深花紋聚合網(wǎng)47的照片的平面圖，該網(wǎng)在現(xiàn)有技術(shù)中用作吸收制品的底層。具體地說，該深花紋網(wǎng)47是TerraHaute，Indiana的Tredegar薄層制品，名稱為ULAB X-5430。深花紋網(wǎng)47包括凸起的花紋48。圖4是圖3深花紋聚合網(wǎng)47的拉伸力-伸長曲線700。產(chǎn)生拉伸力-伸長曲線700的方法可以在本說明書中隨后的試驗(yàn)方法部分中找到。從圖4可以看出，深花紋網(wǎng)47具有的拉伸力-伸長曲線700與圖6所示的、類似組成的典型無花紋網(wǎng)的拉伸力-伸長曲線710具有基本相同的形狀；就是說，拉伸力-伸長曲線700基本持續(xù)為一個(gè)階段的連續(xù)曲線，其中，力以基本均勻的比率急劇增大直至開始彎曲。因此很清楚，與類似材料組成的無花紋基網(wǎng)相比，網(wǎng)47的這種凸起花紋48不能明顯改變深紋網(wǎng)47的拉伸力-伸長特性。
盡管現(xiàn)有技術(shù)深花紋聚合網(wǎng)47被廣泛用作一次性吸收制品的底層，但是，與無花紋基網(wǎng)相比，它沒有提供任何擴(kuò)展的功能特性，即，改進(jìn)了的適應(yīng)性，拉伸特性和/或衣物的貼合性。相信這是由于深花紋網(wǎng)的拉伸力-伸長特性與在同一平面內(nèi)的基網(wǎng)的該特性沒有明顯不同這一事實(shí)，即，兩種網(wǎng)都形成圖4所示類型的、基本為一個(gè)階段、相對(duì)伸長拉伸力較高的曲線。
參看圖5，它示意了本發(fā)明的聚合網(wǎng)狀材料52優(yōu)選實(shí)施方案。圖5所示的網(wǎng)狀材料52處于基本未拉伸的狀態(tài)。網(wǎng)狀材料52特別適于用作吸收制品，如，圖1衛(wèi)生巾20或圖2一次性尿布30的底層。網(wǎng)狀材料52有兩條中心線，一條為縱軸，本文也稱其為“l(fā)”軸、線或方向，一條為橫軸或橫向軸，本文也稱其為“t”軸、線或方向。橫軸“t”一般垂直于縱軸“l(fā)”。
現(xiàn)在參看圖5和5A，網(wǎng)狀材料52包括一個(gè)有不同區(qū)的“可伸縮網(wǎng)”。在此，術(shù)語“可伸縮網(wǎng)”指的是在外加后隨即釋放的拉伸下，能夠在一定的方向伸長有效長度，從而使網(wǎng)狀材料具有松緊特性的一組相互聯(lián)結(jié)和相互聯(lián)系的區(qū)?？缮炜s網(wǎng)至少包括第一區(qū)64和第二區(qū)66。網(wǎng)狀材料52包括過渡區(qū)65，它處于第一區(qū)64和第二區(qū)66的交界處。過渡區(qū)65將表現(xiàn)出第一區(qū)和第二區(qū)的復(fù)合特性。應(yīng)當(dāng)了解本發(fā)明的每個(gè)實(shí)施方案中都有過渡區(qū)，但是本發(fā)明是由第一區(qū)64和第二區(qū)66的網(wǎng)狀材料的特性定義的。因此，本發(fā)明下面的敘述著重在第一區(qū)和第二區(qū)的網(wǎng)狀材料的特性，只是由于它不依賴于過渡區(qū)65中網(wǎng)狀材料的復(fù)合特性。
網(wǎng)狀材料52具有第一表面52a和反面的第二表面52b。在圖5和5A所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，可伸縮網(wǎng)包括許多第一區(qū)64和許多第二區(qū)66。第一區(qū)64具有第一軸68和第二軸69，其中，第一軸68最好比第二軸69長。第一區(qū)64的第一軸68基本平行于網(wǎng)狀材料52的縱軸，而第二軸69基本平行于網(wǎng)狀材料52的橫軸。優(yōu)選地，第一區(qū)的第二軸，即第一區(qū)的寬，為約0.01英寸-約0.5英寸，更優(yōu)選為約0.03英寸-約0.25英寸。第二區(qū)66具有第一軸70和第二軸71。第一軸70基本平行于網(wǎng)狀材料52的縱軸，而第二軸71基本平行于網(wǎng)狀材料52的橫軸。優(yōu)選地，第二區(qū)的第二軸，即第二區(qū)的寬，為約0.01英寸-約2.0英寸，更優(yōu)選為約0.125英寸-約1.0英寸。在圖5的優(yōu)選實(shí)施方案中，第一區(qū)64和第二區(qū)66基本是直的，在基本平行于網(wǎng)狀材料52的縱軸的方向上連續(xù)延伸。
第一區(qū)64具有松緊模數(shù)E1和橫截面A1。第二區(qū)66具有松緊模數(shù)E2和橫截面A2。
在所述的實(shí)施方案中，網(wǎng)狀材料52已經(jīng)如此“成形”，使網(wǎng)狀材料52受到基本平行于縱軸的外加軸向拉伸時(shí)，沿著一個(gè)軸表現(xiàn)出抵抗力。在所述實(shí)施方案中，該軸基本平行于網(wǎng)的縱軸。在此，術(shù)語“成形”指的是所需的網(wǎng)狀材料的結(jié)構(gòu)或幾何形狀的形成，在未受到任何外加拉伸或力的情況下，保持需要的結(jié)構(gòu)和幾何形狀。本發(fā)明網(wǎng)狀材料至少由第一區(qū)和第二區(qū)組成，其中，第一區(qū)與第二區(qū)具有看得出的不同。在此，術(shù)語“看得出的不同”指的是當(dāng)網(wǎng)狀材料或包括網(wǎng)狀材料的制品用于普通的用途時(shí)，正常裸眼容易辨認(rèn)出的網(wǎng)狀材料的特點(diǎn)。在此，術(shù)語“表面路程”(surfare pathleng-th)指的是在基本平行于軸的方向上，沿著被測量區(qū)的形狀表面測量的結(jié)果。測定各個(gè)區(qū)的表面路程的方法可以在本說明書中隨后的試驗(yàn)方法部分中找到。
制造本發(fā)明網(wǎng)狀材料的方法包括但不限于，用配合盤或輥壓紋，熱成型，高壓液壓成型或鑄型。除了將網(wǎng)52的全部進(jìn)行成型處理以外，本發(fā)明也可以通過只對(duì)它的一部分，如，尿布底層的一部分進(jìn)行成型來實(shí)現(xiàn)，在下文將詳細(xì)說明。
在圖5和5A所示的優(yōu)選實(shí)施方案中，第一區(qū)64基本在一個(gè)平面內(nèi)。就是說，第一區(qū)64內(nèi)的材料在網(wǎng)52經(jīng)過成型步驟之前或之后基本為相同的狀態(tài)。第二區(qū)66包括許多突起的肋狀元件74。肋狀元件可以是凸起、凹進(jìn)或其組合。肋狀元件74具有基本平行于網(wǎng)52的橫軸的第一軸或主軸76和基本平行于網(wǎng)52的縱軸的第二軸或副軸77。肋狀元件74的第一軸76至少等于，優(yōu)選長于第二軸77。優(yōu)選地，第一軸76與第二軸77的比例為至少約1∶1或更大，更優(yōu)選為至少約2∶1或更大。
第二區(qū)66中的肋狀元件74可以被未成型區(qū)彼此分開。優(yōu)選地，肋狀元件74彼此相鄰并被小于0.10英寸的未成型區(qū)分開，尺寸的測量垂直于肋狀元件74的主軸76。更優(yōu)選地，肋狀元件74之間沒有未成型區(qū)而彼此連接。
第一區(qū)64和第二區(qū)66分別有一個(gè)“投影路程”(projectedpathlength)。在此，術(shù)語“投影路程”指的是用平行光照射一個(gè)區(qū)，其影子的長度。第一區(qū)64的投影路程和第二區(qū)66的投影路程彼此相等。
第一區(qū)64的表面路程L1短于第二區(qū)66的表面路程L2，測量是在網(wǎng)處于未拉伸狀態(tài)時(shí)沿著平行于網(wǎng)52縱軸的方向沿形狀進(jìn)行的。優(yōu)選地，第二區(qū)66的表面路程至少比第一區(qū)64的表面路程大約15％，更優(yōu)選至少比第一區(qū)的表面路程大約30％，最優(yōu)選至少比第一區(qū)的表面路程大約70％。一般，第二區(qū)的表面路程越大，網(wǎng)在遇到力壁之前的拉伸就越大。
網(wǎng)狀材料52具有改進(jìn)了的“橫向變形系數(shù)”，其小于其他方面相同的類似材料組成的基網(wǎng)的橫向變形系數(shù)。測定一種材料的橫向變形系數(shù)的方法可以在本說明書中隨后的試驗(yàn)方法部分中找到。優(yōu)選地，當(dāng)網(wǎng)受到約20％拉伸時(shí)，本發(fā)明的網(wǎng)的橫向變形系數(shù)小于約0.4。優(yōu)選地，當(dāng)網(wǎng)受到約40，50或甚至60％的拉伸時(shí)，該網(wǎng)的橫向變形系數(shù)小于約0.4。更優(yōu)選地，當(dāng)網(wǎng)受到約20，40，50或甚至60％的拉伸時(shí)，該網(wǎng)的橫向變形系數(shù)小于約0.3。本發(fā)明網(wǎng)的橫向變形系數(shù)是由網(wǎng)狀材料第一和第二區(qū)各自占據(jù)的多少而決定的。因?yàn)槿绻W(wǎng)狀材料第一區(qū)占據(jù)的面積增加，橫向變形系數(shù)增大。相反，如果網(wǎng)狀材料被第二區(qū)占據(jù)的面積增加，橫向變形系數(shù)就降低。優(yōu)選地，網(wǎng)狀材料被第一區(qū)占據(jù)的面積百分?jǐn)?shù)為約2％-約90％，更優(yōu)選從約5％-約50％。
現(xiàn)有技術(shù)中帶有至少一層松緊材料的網(wǎng)狀材料一般具有較大的橫向變形系數(shù)，即在外加力下拉伸它們將“縮頸”。設(shè)計(jì)本發(fā)明網(wǎng)狀材料可以調(diào)節(jié)，如果不基本上消除，橫向變形系數(shù)。
對(duì)于網(wǎng)狀材料52，圖5中箭頭80所示的外加軸向拉伸D的方向基本垂直于肋狀元件74的第一軸76。肋狀元件74能在基本垂直于其第一軸76的方向上展平或幾何變形以使網(wǎng)52伸長。
圖6示意了與圖5所示網(wǎng)狀材料52大致類似的網(wǎng)狀材料的拉伸力-伸長曲線720，和類似組成的基膜材料的曲線710。具體的樣品是基本由線型低密度聚乙烯組成、約0.001″厚的聚合網(wǎng)材料，得自Clopay，Cincinnati Ohio，標(biāo)明為樣品1401。產(chǎn)生拉伸力-伸長曲線的方法可以在本說明書中隨后的試驗(yàn)方法部分中找到?，F(xiàn)在參看制成的網(wǎng)的拉伸力-伸長曲線720，初始基本為直線，相對(duì)標(biāo)為720a的階段I的拉伸，抵抗力較??；標(biāo)為720b的過渡區(qū)表明遇到了力壁；階段II基本為直線標(biāo)為720c，表示相對(duì)拉伸抵抗力較大。
如圖6所示，當(dāng)受到平行于網(wǎng)的縱軸的外加拉伸時(shí)，制成網(wǎng)在兩個(gè)階段表現(xiàn)出不同的拉伸特性。制成網(wǎng)對(duì)外加拉伸產(chǎn)生的抵抗力在曲線720的階段I(720a)明顯小于階段II(720c)。此外，制成網(wǎng)對(duì)外加拉伸所產(chǎn)生的抵抗力，如曲線720的階段I(720a)所示，明顯小于基網(wǎng)所產(chǎn)生的抵抗力，如階段I范圍內(nèi)的曲線710所示。由于制成網(wǎng)繼續(xù)受到外加拉伸并進(jìn)入階段II(720c)，制成網(wǎng)產(chǎn)生的抵抗力增大，接近基網(wǎng)所產(chǎn)生的抵抗力。在階段I(720a)區(qū)域內(nèi)，制成網(wǎng)對(duì)外加拉伸的抵抗力是由制成網(wǎng)的第一區(qū)的分子水平變形和制成網(wǎng)的第二區(qū)的幾何變形提供的。這與基網(wǎng)對(duì)外加拉伸所產(chǎn)生的抵抗力相反，圖6中，以曲線710表示，它是由整個(gè)網(wǎng)的分子水平的變形造成的。通過調(diào)節(jié)分別由第一區(qū)和第二區(qū)組成的網(wǎng)面積的百分?jǐn)?shù)，可以將本發(fā)明網(wǎng)狀材料設(shè)計(jì)成在階段I產(chǎn)生的抵抗力小于基網(wǎng)材料抵抗力。通過調(diào)節(jié)第一區(qū)的寬度、橫截面和間隔和基網(wǎng)的組成，可以控制階段I內(nèi)的力-拉伸特性。
現(xiàn)在參看圖5B，由于網(wǎng)52受到圖5中箭頭80所示的外加軸向拉伸D，在階段I外加拉伸下產(chǎn)生的分子水平變形的結(jié)果是，具有較短的表面路程L1的第一區(qū)64提供大部分的初始抵抗力P1。而在階段I中，第二區(qū)66的肋狀元件74發(fā)生幾何變形或展開，對(duì)外加拉伸施以最小的抵抗力。在介于階段I和II之間的過渡區(qū)(720b)中，肋狀元件74在外加拉伸力下變直。就是說，第二區(qū)發(fā)生從幾何變形到分子水平變形的轉(zhuǎn)變。這就是力壁的形成。在階段II，如圖5C所示，第二區(qū)66的肋狀元件74在外加拉伸力平面下基本變直(即，第二區(qū)達(dá)到它的幾何變形的極限)，開始通過分子水平變形抵抗進(jìn)一步的拉伸。分子水平變形的結(jié)果是，第二區(qū)66對(duì)進(jìn)一步的外加拉伸力提供了第二抵抗力P2。在階段II，由第一區(qū)64的分子水平變形和第二區(qū)66的分子水平變形提供的對(duì)拉伸的抵抗力形成總抵抗力PT，它大于階段I中由第一區(qū)64的分子水平變形和第二區(qū)66的幾何變形所提供的抵抗力。因此，階段II中的力-拉伸曲線的斜率明顯大于階段I中力-拉伸曲線的斜率。
當(dāng)(L1＋D)小于L2時(shí)，抵抗力p1基本上大于抵抗力P2。當(dāng)(L1＋D)小于L2時(shí)，第一區(qū)提供的初始抵抗力P1大致滿足以下等式P1=(A1×E1×D)L1]]>
當(dāng)(L1＋D)大于L2時(shí)，對(duì)于外加拉伸D，第一和第二區(qū)提供的混合總抵抗力PT大致滿足以下等式PT=(A1×E1×D)L1+(A2×E2×|L1+D-L2|)L2]]>階段I中的最大拉伸是所形成的網(wǎng)狀材料的“有效伸長”。有效伸長對(duì)應(yīng)于第二區(qū)進(jìn)行的幾何變形的距離。通過觀察圖6所示的拉伸力-伸長曲線720可以有效地確定出有效拉伸。階段I和階段II之間的過渡區(qū)中發(fā)生轉(zhuǎn)折的近似點(diǎn)是“有效伸長”的拉伸百分?jǐn)?shù)點(diǎn)。有效伸長的范圍為約10％-100％或更大；人們發(fā)現(xiàn)此伸長范圍對(duì)一次性吸收制品來說是值得注意的，可以通過使第二區(qū)的表面路程L2超過第一區(qū)的表面路程L1以及基網(wǎng)的組成來進(jìn)行控制。術(shù)語有效伸長并不是想指出本發(fā)明網(wǎng)可以經(jīng)受的伸長的極限，因?yàn)橛行┯猛旧扉L需要超過有效伸長。
圖7中的曲線730和735示意本發(fā)明網(wǎng)狀材料表現(xiàn)出的松緊滯后特性，該材料與產(chǎn)生圖6曲線720的材料大致相似。在60％伸長時(shí)測定成形網(wǎng)的松緊滯后特性。曲線730代表對(duì)第一輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)，曲線735代表對(duì)第二輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)。圖7示意了第一輪中的力松弛731和定形或變形百分比732。注意到在多次循環(huán)的、較低的力下，網(wǎng)狀材料表現(xiàn)出明顯的伸長恢復(fù)，或有用的松緊性，即，網(wǎng)狀材料能夠容易地在很大程度上拉伸和收縮。產(chǎn)生松緊滯后特性的方法可以在本說明書中隨后的試驗(yàn)方法部分中找到。
圖8中的曲線740表示了基網(wǎng)的拉伸力-伸長特性，曲線750表示了本發(fā)明成形網(wǎng)的該特性，這兩種網(wǎng)均由得自Tredegar Inc，Terre Haute，Ind.，名稱為P-8863/X8323，約0.001″厚的線型低密度聚乙烯薄膜組成。此類型的基網(wǎng)在工業(yè)上已被成功地用于作一次性尿布的不透液底層。參看曲線750，開始基本為直線，750a為較小的拉伸力-伸長的階段I，750b表示過渡區(qū)，750c為基本直線的階段II。從曲線750可以看到，與曲線740表示的基網(wǎng)分子水平變形相比，成形網(wǎng)不同的兩級(jí)較小力的特性首先是在階段I由第一區(qū)的分子水平變形和第二區(qū)幾何變形的結(jié)合提供，然后是在階段II由第一區(qū)和第二區(qū)的分子水平變形提供。圖9中的曲線760和765示意了類似于產(chǎn)生圖8曲線750的成形網(wǎng)的松緊滯后特性，測定時(shí)為60％拉伸。曲線760代表對(duì)第一輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)，曲線765代表對(duì)第二輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)。圖9示意了第一輪中的力松弛761和定形或變形百分比762。注意到在多次循環(huán)的、實(shí)驗(yàn)拉伸范圍下，樣品表現(xiàn)出非常明顯的伸長恢復(fù)。
圖10中的曲線770表示了基網(wǎng)的拉伸力-伸長特性，曲線780表示了本發(fā)明成形網(wǎng)的該特性，這兩種網(wǎng)均由得自Tredegar Inc，Terre Haute，Ind.，名稱為X-8998，約0.001″厚，大部分由線型中密度聚乙烯加線型低密度聚乙烯組成的聚合物薄膜組成。參看曲線780，開始基本為直線，780a為較小的拉伸力-伸長階段I，780b表示過渡區(qū)，780c為基本直線的較大力-伸長階段II。從曲線780可以看到，與曲線770表示的基網(wǎng)由分子水平變形相比，成形網(wǎng)不同的兩級(jí)較小力的特性首先是在階段I由第一區(qū)的分子水平變形和第二區(qū)幾何變形的結(jié)合提供，然后是在階段II由第一區(qū)和第二區(qū)的分子水平變形提供。圖11中的曲線790和795示意了類似于產(chǎn)生圖10曲線780的成形網(wǎng)的松緊滯后特性，測定時(shí)為60％拉伸。曲線790代表對(duì)第一輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)，曲線795代表對(duì)第二輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)。791表示網(wǎng)在第一輪中的力松弛，792表示第一輪后網(wǎng)狀材料的定形或變形程度。在此例中，網(wǎng)狀材料被拉伸至第一區(qū)中經(jīng)歷分子水平變形的材料永久變形的地方。還應(yīng)注意到使第一區(qū)中的網(wǎng)狀材料永久變形的60％拉伸尚不足以達(dá)到第二區(qū)的幾何變形極限，即，力壁。就是說，第二區(qū)的幾何變形極限大于第一區(qū)分子水平變形的松緊極限。但是，第一區(qū)的這種永久變形并不消除網(wǎng)狀材料的有用松緊特性，其有效結(jié)果僅是“移動(dòng)”了網(wǎng)狀材料松緊特性的未拉伸點(diǎn)。曲線795表明了這一點(diǎn)，它表示網(wǎng)狀材料經(jīng)永久變形之后在第二輪中的特性。圖11例子所示，即使發(fā)生較大程度的此種永久變形，仍然會(huì)保留有效量的松緊特性。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，當(dāng)網(wǎng)狀材料的拉伸程度過大，網(wǎng)的第一區(qū)中的材料的永久變形很大時(shí)，這種有用的松緊特性將減弱。
圖12中的曲線800表示了基網(wǎng)的拉伸力-伸長特性，曲線810表示了本發(fā)明成形網(wǎng)的該特性，這兩種網(wǎng)均由得自Voltek Corp.，Lawrence，Mass，名稱為Volara 2a，約0.080″厚的聚乙烯泡沫薄膜組成。參看曲線810，開始基本為直線，810a為較小的力-伸長階段I，810b表示過渡區(qū)，810c基本為直線的階段II。從曲線810可以看到，與曲線800表示的基網(wǎng)分子水平變形相比，成形網(wǎng)不同的兩級(jí)較小力的特性首先是在階段I(810a)由第一區(qū)的分子水平變形和第二區(qū)幾何變形的結(jié)合提供，然后是在階段II(810c)由第一區(qū)和第二區(qū)的分子水平變形提供?？梢钥吹?，基網(wǎng)泡沫樣品在小于約150％伸長時(shí)斷裂，而成形網(wǎng)在小于約120％的伸長時(shí)發(fā)生斷裂。圖13中的曲線820和825示意了類似于產(chǎn)生圖12曲線810的成形網(wǎng)的松緊滯后特性，測定時(shí)為60％拉伸。曲線820代表對(duì)第一輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)，曲線825代表對(duì)第二輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)。圖13示出了網(wǎng)在第一輪中的力松弛821和第一輪后網(wǎng)狀材料變形的程度822?？梢钥吹酵ㄟ^小量的永久變形822，試樣在觀測拉伸范圍下表現(xiàn)出非常明顯的伸長恢復(fù)。
圖14中的曲線8 30表示了基網(wǎng)的拉伸力-伸長特性，曲線840表示了本發(fā)明成形網(wǎng)的該特性，這兩種網(wǎng)均由Clopay1401聚乙烯混合物薄膜通過得自Findley Adhesives，Wauwatosa，Wis.的2301熱熔膠與得自Veratec，Wolpole，Mass.，名稱為P-11，基本由聚丙烯制成的無紡薄層粘結(jié)所得的疊層組成。參看曲線840，開始基本為直線，840a為較小的力-伸長階段I，840b表示過渡區(qū)，840c表示的階段II基本為直線。對(duì)于疊層成形網(wǎng)，從曲線840可以看到，與曲線830表示的基網(wǎng)分子水平變形相比，成形網(wǎng)不同的兩級(jí)較小力的特性首先是在階段I(840a)由第一區(qū)的分子水平變形和第二區(qū)幾何變形的結(jié)合提供，然后是在階段II(840c)由第一區(qū)和第二區(qū)的分子水平變形提供。圖15中的曲線850和855示意了類似于產(chǎn)生圖14曲線840的成形網(wǎng)的松緊滯后特性，測定時(shí)為60％拉伸。曲線850代表對(duì)第一輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)，曲線855代表對(duì)第二輪外加后隨即釋放的拉伸的反應(yīng)。圖15示出了網(wǎng)在第一輪中的力松弛851和第一輪后網(wǎng)狀材料變形的程度852?？梢钥吹皆诙噍営^測范圍的拉伸下這種疊層網(wǎng)表現(xiàn)出非常明顯的松緊恢復(fù)。
當(dāng)網(wǎng)狀材料受到外加拉伸時(shí)表現(xiàn)出松緊特性，它在外加拉伸的方向上伸長，而一旦外加拉伸消除，它就回到其基本未拉伸的狀態(tài)，除非網(wǎng)狀材料的伸長超過了它的可伸縮點(diǎn)。該網(wǎng)狀材料能夠經(jīng)受多個(gè)外加拉伸的循環(huán)而不失去其基本恢復(fù)的能力。因此，一旦消除外加拉伸，該網(wǎng)能回到其基本未拉伸的狀態(tài)。
盡管網(wǎng)狀材料可以容易地在外加軸向拉伸的方向上朝兩個(gè)方向拉伸，但是，在基本垂直于肋狀元件的第一軸的方向上，網(wǎng)狀材料并不那么容易在基本平行于肋狀元件第一軸的方向拉伸。當(dāng)需要基本發(fā)生分子水平變形以在基本平行于肋狀元件的第一軸方向上拉伸時(shí)，肋狀元件的成形使肋狀元件在基本垂直于肋狀元件的第一軸或主軸方向上發(fā)生幾何變形。
拉伸網(wǎng)狀材料所需要的外加力決定于網(wǎng)狀材料的組成和橫截面，第一區(qū)的寬度和間隔大小。組成和橫截面一定時(shí)，較窄和間隔較大的第一區(qū)需要較小的外加拉伸力。第一區(qū)的第一軸(即，長度)優(yōu)選大于第一區(qū)的第二軸(即，寬度)，優(yōu)選的長寬比為約5∶1或更大。
肋狀元件的深度和個(gè)數(shù)也可以改變以調(diào)節(jié)本發(fā)明的有效伸長。如果肋狀元件的個(gè)數(shù)一定，肋狀元件的高度或成形度增加，有效伸長就增大。類似地，如果高度或成形度一定，肋狀元件的個(gè)數(shù)增加，有效伸長就增大。
圖5所示的特定網(wǎng)狀材料52是本發(fā)明松緊網(wǎng)的例子，但本發(fā)明并不限于網(wǎng)狀材料52所示的幾何形狀。圖16-28示意了本發(fā)明網(wǎng)狀材料的可供選擇的幾個(gè)實(shí)施方案。
在本發(fā)明的用途中，一些功能特性可以調(diào)節(jié)。這些功能特性是網(wǎng)狀材料對(duì)外加拉伸所產(chǎn)生的抵抗力和遇到力壁之前網(wǎng)狀材料的有效伸長。網(wǎng)狀材料對(duì)外加拉伸產(chǎn)生的抵抗力隨著條件而變化材料(如，組成，分子結(jié)構(gòu)和取向等)，橫截面和網(wǎng)狀材料上第一區(qū)占據(jù)的投影面積的百分?jǐn)?shù)。在材料組成和橫截面一定時(shí)，網(wǎng)狀材料第一區(qū)占據(jù)的百分面積越大，網(wǎng)狀材料對(duì)外加拉伸所產(chǎn)生的抵抗力將越大。網(wǎng)狀材料第一區(qū)占據(jù)的百分值如果不是全部也是部分地決定于第一區(qū)的寬度和相鄰第一區(qū)之間的間隔。
網(wǎng)狀材料的有效伸長決定于第二區(qū)的表面路程。這至少部分地決定于肋狀元件的間隔，肋狀元件的個(gè)數(shù)和垂直于網(wǎng)狀材料的平面測量的肋狀元件高度。一般，第二區(qū)的表面路程越大，網(wǎng)狀材料的有效伸長越大。
圖16示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52a，它包括第一區(qū)64a和第二區(qū)66a。網(wǎng)狀材料52a還包括位于第一區(qū)64a和第二區(qū)66a之間的過渡區(qū)65a。網(wǎng)狀材料52a在受到沿著表示為“l(fā)”的軸的外加循環(huán)拉伸下將表現(xiàn)出松緊特性。第二區(qū)66a中具有曲線形的肋狀元件74a。曲線形肋狀元件74a的第一軸或主軸76a是肋狀元件74a的直線近似。主軸76a確定了基本上通過幾何變形對(duì)外加拉伸作出反應(yīng)的肋狀元件74a的部分。圖17示意了處于拉伸狀態(tài)的圖16網(wǎng)狀材料。箭頭80a表示在外加拉伸下網(wǎng)狀材料的伸長，該伸長使肋狀元件74a展開從而在垂直于第一軸76a的方向上發(fā)生幾何變形。
圖18示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52b，它包括第一區(qū)64b和第二區(qū)66b。網(wǎng)狀材料52b還包括位于第一區(qū)64b和第二區(qū)66b之間的過渡區(qū)65b。網(wǎng)狀材料52b在受到沿著表示為“l(fā)”的軸的外加循環(huán)拉伸下將表現(xiàn)出松緊特性。第二區(qū)66b中具有復(fù)雜形狀的肋狀元件74b。肋狀元件74b的第一軸或主軸76b是肋狀元件74b的直線近似。第一軸或主軸76b確定了基本上通過幾何變形對(duì)外加拉伸作出反應(yīng)的肋狀元件74b的部分。圖19示意了處于拉伸狀態(tài)的與圖18相同的網(wǎng)狀材料。箭頭80b表示在外加拉伸上網(wǎng)狀材料的伸長，該拉伸表明肋狀元件74b由于展開而在垂直于主軸76b的方向上發(fā)生幾何變形。
圖20示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52c的另一實(shí)施方案。網(wǎng)狀材料52c包括第一區(qū)64c和第二區(qū)66c。網(wǎng)狀材料52c還包括位于第一區(qū)64c和第二區(qū)66c的過渡區(qū)65c。網(wǎng)狀材料52c在受到沿著表示為“l(fā)”的軸的外加循環(huán)拉伸下將表現(xiàn)出松緊特性。第二區(qū)66c中具有肋狀元件74c。第一區(qū)64c和第二區(qū)66c是曲線形的。當(dāng)成形網(wǎng)狀材料52c受到箭頭80c表示的外加拉伸時(shí)，第一區(qū)64c基本上產(chǎn)生分子水平變形，而第二區(qū)開始時(shí)將基本發(fā)生幾何變形。
圖21示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52d的另一實(shí)施方案，網(wǎng)狀材料52d包括第一區(qū)64d和第二區(qū)66d。網(wǎng)狀材料52d還包括位于第一區(qū)64d和第二區(qū)66d的過渡區(qū)65d。第二區(qū)66d中具有曲線形的肋狀元件74d。曲線形肋狀元件74d的主軸76d是肋狀元件74d的直線近似。主軸76d確定了基本上通過幾何變形對(duì)外加拉伸作出反應(yīng)的肋狀元件74d的部分。網(wǎng)狀材料52d在受到沿著表示為“l(fā)”的軸的外加循環(huán)拉伸下將表現(xiàn)出松緊特性。當(dāng)成形網(wǎng)狀材料52d受到箭頭80d表示的外加拉伸時(shí)，第一區(qū)基本上產(chǎn)生分子水平變形，而第二區(qū)開始時(shí)將基本發(fā)生幾何變形。
圖22示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的網(wǎng)狀材料52e，它包括第一區(qū)64e和第二區(qū)66e。網(wǎng)狀材料52e還包括位于第一區(qū)64e和第二區(qū)66e的過渡區(qū)65e。第二區(qū)66e中具有肋狀元件74e。第一區(qū)64e在網(wǎng)狀材料的長度上不連續(xù)。網(wǎng)狀材料52e在受到箭頭80e表示的、基本平行于“l(fā)”軸的外加循環(huán)拉伸下將表現(xiàn)出松緊特性。
圖23示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的網(wǎng)狀材料52f，它包括第一區(qū)64f和第二區(qū)66f。網(wǎng)狀材料52f還包括位于第一區(qū)64f和第二區(qū)66f的過渡區(qū)65f。第二區(qū)66f中具有肋狀元件74f。第一區(qū)64f在網(wǎng)狀材料的長度上連續(xù)延伸，而第二區(qū)66f為不連續(xù)的或間斷的。網(wǎng)狀材料52f在受到箭頭80f表示的、基本平行于“l(fā)”軸的外加循環(huán)拉伸下將表現(xiàn)出松緊特性。
圖24示意了未拉伸狀態(tài)的本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52g。網(wǎng)狀材料52g包括第一區(qū)64g和第二區(qū)66g。網(wǎng)狀材料52g還包括位于第一區(qū)64g和第二區(qū)66g的之間過渡區(qū)65g。第二區(qū)66g中具有肋狀元件74g。成形網(wǎng)狀材料52g沿著多個(gè)軸“11”、“12”和“13”表現(xiàn)出松緊特性。軸11、12和13放射狀延伸呈扇形分布使成形網(wǎng)狀材料52g沿多個(gè)軸表現(xiàn)出松緊特性。雖然網(wǎng)狀材料52g被示意為具有延伸成扇形分布的軸，本發(fā)明并不限于此。多個(gè)軸可以彼此以各種角度，如45°、90°、135°等等設(shè)置。除了取向角度的不同，區(qū)自身可以是直的、彎曲的或其組合。
圖25示意了本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52h。網(wǎng)狀材料52h包括第一區(qū)64h和第二區(qū)66h。網(wǎng)狀材料52h還包括位于第一區(qū)64h和第二區(qū)66h的過渡區(qū)65h。第二區(qū)66h中具有多個(gè)肋狀元件74h。圖25A為將第二區(qū)66h沿線25A-25A剖開的橫截面，示意出肋狀元件74h的振幅x和x′。第二區(qū)66h中區(qū)域I的表面路程基本小于第二區(qū)66h中區(qū)域II的表面路程，這至少部分地由于在相應(yīng)區(qū)域內(nèi)肋狀元件74h的振幅x和x′有所不同。當(dāng)網(wǎng)狀材料52h受到箭頭80h所示的、基本平行于軸“l(fā)”的外加拉伸時(shí)，對(duì)應(yīng)于第二區(qū)66h中的區(qū)域I和II，網(wǎng)狀材料將有不同有效伸長的區(qū)域。具體地說，網(wǎng)52h對(duì)應(yīng)于區(qū)域I的有效伸長將小于網(wǎng)狀材料52h對(duì)應(yīng)于區(qū)域II的有效伸長。但是，雖然區(qū)域I和II的有效伸長彼此不同，但是，除非區(qū)域I和II都達(dá)到了有效伸長，網(wǎng)狀材料52h將不會(huì)遇到力壁。
圖26示意了本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52i。網(wǎng)狀材料52i包括第一區(qū)64i和第二區(qū)66i。網(wǎng)狀材料52i還包括位于第一區(qū)64i和第二區(qū)66i之間的過渡區(qū)65i。第二區(qū)66i中具有肋狀元件74i。圖26A為將第二區(qū)66i沿線26A-26A剖開的橫截面，示意出肋狀元件74i的振幅y和y′。由于區(qū)域I和II中的表面路程不同，圖26和26A的網(wǎng)狀材料52i對(duì)外加后釋放的拉伸具有與圖25和25A所示的網(wǎng)狀材料52h類似的反應(yīng)。
圖25和26網(wǎng)狀材料示意的是在第二區(qū)中改變肋狀元件，也可以在相鄰區(qū)之間改變肋狀元件。相鄰二個(gè)區(qū)中的肋狀元件的變化給相鄰的兩個(gè)區(qū)提供了不同的有效伸長。借助在相鄰的二個(gè)區(qū)中具有不同的有效伸長，當(dāng)每個(gè)區(qū)達(dá)到其各自的幾何變形極限時(shí)，網(wǎng)狀材料將對(duì)外加拉伸表現(xiàn)出多個(gè)力壁。
圖27示意了本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52j的另一實(shí)施方案。網(wǎng)狀材料52j包括第一區(qū)64j和第二區(qū)66j。網(wǎng)狀材料52j還包括位于第一區(qū)64j和第二區(qū)66j的過渡區(qū)65j。沿基本平行于軸“t”的方向跨越網(wǎng)時(shí)，第一區(qū)64的寬度有所不同。第二區(qū)66j中具有多個(gè)肋狀元件74j。當(dāng)網(wǎng)狀材料52j受到箭頭80j表示的、基本平行于軸“l(fā)”的外加拉伸時(shí)，與較寬的第一區(qū)64j提供較高的抵抗力相比，較窄的區(qū)64將提供較小的抵抗力。
圖28示意了本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料52k的另一實(shí)施方案。網(wǎng)狀材料52k包括第一區(qū)64k和第二區(qū)66k。網(wǎng)狀材料52k還包括位于第一區(qū)64k和第二區(qū)66k的過渡區(qū)65k。第二區(qū)66k中具有肋狀元件74k。沿基本平行于軸“t”的方向跨越網(wǎng)時(shí)，第二區(qū)66k的寬度有所不同。當(dāng)受到箭頭80k表示的、基本平行于軸“l(fā)”的外加拉伸時(shí)，與具有較窄第二區(qū)66k的網(wǎng)狀材料52k部分相比，具有較寬第二區(qū)66k的網(wǎng)狀材料52k部分將提供較小的抵抗力。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說很明顯的是，圖27和28揭示的網(wǎng)狀材料的特點(diǎn)可以結(jié)合在同一網(wǎng)中從而對(duì)外加拉伸提供不同的抵抗力。
圖29示意了本發(fā)明的網(wǎng)狀材料521的另一實(shí)施方案。網(wǎng)狀材料521包括第一區(qū)641和第二區(qū)661。網(wǎng)狀材料521還包括位于第一區(qū)641和第二區(qū)661的過渡區(qū)651。第二區(qū)661中具有肋狀元件741。第二區(qū)661在基本平行于軸“l(fā)”，的方向上延伸。肋狀元件741的主軸761延伸與軸“l(fā)”成一個(gè)角度但仍基本垂直于軸“l(fā)”。當(dāng)網(wǎng)狀材料521受到箭頭801表示的、基本平行于軸“l(fā)”的外加拉伸時(shí)，肋狀元件741至少部分通過旋轉(zhuǎn)在外加拉伸下發(fā)生幾何變形。肋狀元件741的旋轉(zhuǎn)可以使肋狀元件741變直基本平行于軸“l(fā)”。
本發(fā)明的整個(gè)網(wǎng)狀材料可以包括第一區(qū)和第二區(qū)的可伸縮網(wǎng)，本發(fā)明也可以只在特定的部分上有由第一和第二區(qū)組成的可伸縮網(wǎng)。參看圖30本發(fā)明一次性尿布底層200的優(yōu)選實(shí)施方案，其中的底層200包括位于一次性尿布底層的腰部區(qū)和側(cè)條之間的不連續(xù)的可伸縮網(wǎng)210。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，一次性吸收制品的底層的一部分或全部可以包括由第一和第二區(qū)組成的可伸縮網(wǎng)，使底層在受到外加循環(huán)拉伸時(shí)沿著一個(gè)軸表現(xiàn)出松緊特性。
參看圖31示意的衛(wèi)生巾底層220的實(shí)施方案。底層220包括多個(gè)在不同方向上延伸的第一區(qū)222和多個(gè)第二區(qū)224。因此，底層220能夠在受到沿著多個(gè)軸的外加循環(huán)拉伸下，在多個(gè)不同的方向上表現(xiàn)出松緊特性。
本發(fā)明具有可伸縮網(wǎng)的網(wǎng)狀材料被描述為吸收制品的底層或其一部分，在某些實(shí)施方案中，可能需要用可伸縮網(wǎng)來提供頂層和吸收芯子。例如，在圖30所示的實(shí)施方案，就需要在相鄰于底層區(qū)210的區(qū)中用可伸縮網(wǎng)提供頂層，以使底層區(qū)210的伸長不至受到相鄰的頂層部分的限制。
制造方法參看圖32所示的用來制成圖5所示網(wǎng)52的設(shè)備400。設(shè)備400包括板401、402。板401、402分別包括多個(gè)互相嚙合的齒403和404。板401、402在壓力下合在一起制成基網(wǎng)406。
參看圖33，可以看到板401和402分別具有縱軸“l(fā)”和基本垂直于縱軸的橫軸“t”。板401包括齒區(qū)407和槽區(qū)408，二者都基本平行于板401的縱軸延伸。板401的齒區(qū)407中有多個(gè)齒403。板402具有與板401的齒403嚙合的齒404。當(dāng)基網(wǎng)406在板401、402之間制成時(shí)，基網(wǎng)406的在板401的槽區(qū)408和板402的齒404中的部分保持未變形。這些區(qū)對(duì)應(yīng)于圖5所示的網(wǎng)52的第一區(qū)64?；W(wǎng)406的在板401的齒區(qū)407和板402的齒404中的部分逐漸被塑壓成網(wǎng)狀材料52第二區(qū)66中突起的肋狀元件74。
成形的方法可以在靜態(tài)壓模中完成，其中基網(wǎng)的一個(gè)部分一次變形。圖34示意了一個(gè)這樣的方法。415大致示意的靜態(tài)壓模包括可軸向移動(dòng)的板或元件420和靜止的板422。板401和402分別連在元件420和422上。當(dāng)板401和402分開時(shí)，基網(wǎng)被放在板401、402之間。隨后，在“P”表示的壓力下板合在一起。然后，上方的板401從板402上軸向升起，使成形網(wǎng)狀材料被從板401和402之間取出。
圖35示意的是一個(gè)連續(xù)動(dòng)態(tài)壓模的例子，它間歇地與移動(dòng)的網(wǎng)接觸將基網(wǎng)材料406制成為本發(fā)明的成形網(wǎng)狀材料。聚合薄膜406沿箭頭430所示的方向從板401和402之間喂入。板401固定于一對(duì)可旋轉(zhuǎn)的臂432、434上，臂432、434順時(shí)針旋轉(zhuǎn)使板401發(fā)生順時(shí)針移動(dòng)。板402連接于一對(duì)可旋轉(zhuǎn)的臂436、438上，臂436、438逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)使板402發(fā)生逆時(shí)針移動(dòng)。這樣，當(dāng)網(wǎng)406在板401和402之間按箭頭430所示的方向移動(dòng)時(shí)，在板之間的基網(wǎng)部分成形，然后釋放使板401和402可以合在一起形成基網(wǎng)406的另一部分。這個(gè)方法的優(yōu)點(diǎn)是能夠在一個(gè)連續(xù)的操作中制成任何復(fù)雜的花紋，如，單向的、雙向的和多向的花紋。
圖35的動(dòng)態(tài)壓?？梢杂糜谡麄€(gè)吸收制品，在整個(gè)制品中形成可伸縮網(wǎng)。例如，可以將整個(gè)的吸收制品放在板401和402之間，在吸收制品的所有層中形成可伸縮網(wǎng)。
在本發(fā)明將網(wǎng)狀材料成形基網(wǎng)的另一個(gè)方法是真空成形。真空成形方法的例子是1982年8月3日授予Radel等人的普通轉(zhuǎn)讓專利U.S.4342314揭示的。或者，本發(fā)明成形網(wǎng)狀材料可以液壓成形，在1986年9月2日授予Curro等人的普通轉(zhuǎn)讓專利U.S.4609518中有所闡述。上述專利在此引作參考。
圖36示意了另一種將基網(wǎng)成形為本發(fā)明成形網(wǎng)狀材料的設(shè)備500。設(shè)備500包括一對(duì)輥502、504。輥502包括基本平行于穿過圓柱輥502的縱軸的多個(gè)齒區(qū)506和多個(gè)槽區(qū)508。齒區(qū)506包括多個(gè)齒507。輥504包括與輥502上的齒507嚙合的多個(gè)齒510。當(dāng)基網(wǎng)從相互嚙合的輥502和504之間通過時(shí)，槽區(qū)508將在基網(wǎng)上留下未變形的部分，形成本發(fā)明網(wǎng)狀材料的第一區(qū)。從齒區(qū)506和齒510之間通過的部分將被齒507和510分別成形成網(wǎng)狀材料第二區(qū)的肋狀元件。
或者，輥504可以由軟橡膠組成。當(dāng)基網(wǎng)從有齒的輥502和橡膠輥504之間通過時(shí)，基網(wǎng)機(jī)械地被形成有齒輥502提供的花紋。槽區(qū)508內(nèi)的基網(wǎng)保持不變形，而齒區(qū)506內(nèi)的基網(wǎng)被成形形成第二區(qū)的肋狀元件。
參看圖37示意的根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)將基網(wǎng)制成成形網(wǎng)狀材料的另一種設(shè)備550。設(shè)備550包括一對(duì)輥552、554。輥552和554分別包括沿輥552、554的圓周延伸的多個(gè)齒區(qū)556和槽區(qū)558。當(dāng)基網(wǎng)從輥552和554之間通過時(shí)，槽區(qū)558將留下未變形的部分，而從齒區(qū)556間通過的薄膜部分被成形形成第二區(qū)的肋狀元件。
本發(fā)明網(wǎng)狀材料可以由諸如聚乙烯的聚烯烴組成，包括線型低密度聚乙烯(LLDPE)，低密度聚乙烯(LDPE)，超低密度聚乙烯(ULDPE)，高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯以及其混合物和與其他原料的混合物。其他的可以適用的聚合材料包括但不限于聚酯、聚氨酯、可施肥的或可生物降解的聚合物、熱收縮聚合物、熱塑彈性體、金屬茂催化劑基的聚合物(如，得自Dow Chemical Company的INSITE和得自Exxo的Exxact)和可以吸入的聚合物。網(wǎng)狀材料還可以由人造織物、人造針織材料、無紡布、有孔膜、能三維宏觀伸長的成形薄膜、吸收材料或纖維吸收材料、泡沫體、填充組分或它們的疊層和/或結(jié)合。無紡布可以用但不限于用下述方法制造射流噴網(wǎng)法、紡粘法、熔噴法、梳理和/或充氣或壓延機(jī)粘合，其中，具有疏松的纖維束射流噴網(wǎng)法的材料是優(yōu)選的實(shí)施方案。
本發(fā)明是按用一層基網(wǎng)提供網(wǎng)狀材料敘述的，本發(fā)明用其他材料能同樣好地實(shí)現(xiàn)。雖然在外加拉伸的方向上表現(xiàn)出松緊特性的液體不滲透聚合膜可適用于作一次性尿布或衛(wèi)生巾的底層，但這種網(wǎng)狀材料作為吸收制品的頂層效果不好。其他的能夠制造本發(fā)明網(wǎng)并作為吸收制品的透液頂層有效起作用的基網(wǎng)材料包括，雙維有孔薄膜，具有宏觀拉伸的三維有孔薄膜。具有宏觀拉伸的三維有孔薄膜的例子揭示在1975年12月30日授予Thompson的U.S.3929135，1982年4月13日授予Mullane的U.S.4324426，1982年8月3日授予Radel等人的U.S.4342314，1984年7月31日授予Ahr等人的U.S.4463045，1991年4月9日授予Baird的U.S.5006394中。這些專利在此引為參考。
本發(fā)明網(wǎng)狀材料可以包括上述材料的疊層。疊層可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何粘合方法制造。這種粘合材料包括但不限于熱粘合、粘結(jié)粘合(使用包括但不限于噴霧粘合劑、熱熔粘合劑、乳膠基粘合劑等的粘合劑任意一種)、聲波粘合和擠壓疊層，其中，將聚合薄膜在基體上直接澆鑄，當(dāng)仍處于熔融狀態(tài)時(shí)，粘合到基體的一面上，或?qū)⑷蹏娎w維無紡布直接沉積在基體上。
下面是本發(fā)明的具體實(shí)施方案的實(shí)施例。實(shí)施例1將填充鋁的環(huán)氧樹脂材料澆鑄在機(jī)械金屬模子上，制成兩個(gè)類似于圖32和33中的剛性板。板的外部尺寸為5.0″×12″×0.75″。每個(gè)板的一個(gè)表面上是一系列的“齒”，齒的橫截面基本為三角形，從底邊量為0.060″，向著頂點(diǎn)逐漸變細(xì)，頂部半徑為0.008″。齒的中心線以0.060″增量均勻地間隔。板的厚度上有配合孔和釘使板合到一起時(shí)能配合一致。一個(gè)板的“有齒”一側(cè)上開有一系列槽，它們彼此平行并垂直于均勻間隔的齒。這些槽的寬度為0.065″，在板的整個(gè)長度上連續(xù)延伸，中心間隔0.50″。這些槽對(duì)應(yīng)于變形聚合網(wǎng)未變形區(qū)域。
將用澆鑄法制成、基本由LLDPE組成的單一厚度(0.001″)聚合物薄膜放在兩個(gè)板之間(一個(gè)有槽，一個(gè)只有齒)。有薄膜在其間的板處于液壓下，模板大于該板(保證壓力在板上均勻地分布)。板的邊緣為厚度能夠改變調(diào)節(jié)齒的相互穿插或“粘合”量的調(diào)整件。板被至少4000磅的力壓在模板之間，使得板的齒合齒之間的薄膜區(qū)被成形。在對(duì)應(yīng)于一個(gè)板開設(shè)的槽區(qū)，薄膜保持未變形。從板上消除壓力取出成形的網(wǎng)狀材料。實(shí)施例2按上述使用實(shí)施例1中描述的板。要進(jìn)行變形的材料是經(jīng)梳理的壓延粘合聚乙烯無紡布，該材料是用噴霧粘合劑，如，3M“超級(jí)77噴霧粘合劑”(任一種熱熔或壓敏粘合劑都可使用)形成的1mil(密耳)厚的澆鑄聚乙烯疊層。無紡布在橫向極易于成形。將疊層放在兩個(gè)變形板之間，使無紡布的橫向平行于花紋板上開設(shè)的槽。所得的材料在外加拉伸釋放時(shí)皺褶少，因而較美觀(正如實(shí)施例1中的材料那樣)。試驗(yàn)方法表面路程選擇和制備每個(gè)不同區(qū)的代表試樣，用顯微成象分析法分析這些試樣，測定成形材料區(qū)的路程。
選擇代表每一個(gè)區(qū)的表面幾何形狀的試樣。一般避免選擇過渡區(qū)，因?yàn)樗鼈兺ǔ＞哂械谝缓偷诙^(qū)的特點(diǎn)。將準(zhǔn)備測量的試樣切開并分出感興趣的區(qū)。平行于拉伸軸切下“測量條”。一般這個(gè)軸平行于第一區(qū)或第二區(qū)所形成的主軸。當(dāng)固定網(wǎng)狀材料上時(shí)，垂直于“測量條”“精確標(biāo)記”二分之一英寸長的未拉伸試樣，然后準(zhǔn)確切割，從網(wǎng)狀材料上取下。
然后將測量試樣固定在顯微鏡玻片的長邊上?！皽y量條”從玻片邊緣稍微伸出(接近1mm)。在玻片上施以一薄層壓敏粘合劑給試樣提供適宜的支持手段?，F(xiàn)發(fā)現(xiàn)對(duì)于成形較深的試樣區(qū)宜在其軸向上輕微拉伸(不施加明顯的力)同時(shí)促進(jìn)試樣與玻片邊緣的接觸。這使對(duì)成象分析的邊辨認(rèn)得以改進(jìn)，避免了可能發(fā)生的“皺”邊而需要另外的分析整理。
用質(zhì)量和放大倍數(shù)足夠的適宜顯微測量儀器對(duì)“測量條”和支持片照相，得到每個(gè)試樣的相片。圖38示意了試樣900的第二區(qū)典型的部分照片，該試樣具有用來測定表面路程的第一側(cè)邊901和第二側(cè)邊902。這里的數(shù)據(jù)用下列儀器得到Keyence VH-6100(20×Lens)影像裝置，Sony Video printer Mavigraph unit制造的成象打印設(shè)備。影像打印是用Hewlett Packard ScanJet IIP掃描儀掃描得到的。利用軟件NIH MAC Image version 1.45在MacIntoshllci計(jì)算機(jī)上進(jìn)行成象分析。
使用這個(gè)儀器，開始時(shí)拍攝一個(gè)以0.005″遞增的0.500″柵條刻度的校準(zhǔn)照片，用于校準(zhǔn)計(jì)算機(jī)成象分析程序。然后，對(duì)全部試樣進(jìn)行成象和打印。接著，全部的相片以100dpi(灰度256)掃描成適當(dāng)?shù)腗ac成象文件形式。最后，用Mac Image1.45程序分析每個(gè)成象文件(包括校準(zhǔn)文件)。所有的試樣是用選擇的直線測量工具徒手測量的。試樣的兩個(gè)側(cè)邊都進(jìn)行測量，記錄所得的長度。對(duì)于簡單的薄膜試樣(薄和等厚)只需要測定一個(gè)側(cè)邊。對(duì)于疊層和厚的泡沫試樣要測定兩個(gè)側(cè)邊。沿著切割的試樣的整個(gè)標(biāo)記長度記錄對(duì)長度的測量。對(duì)于變形較深的試樣，可能需要多次成象(部分重疊)以覆蓋整個(gè)切下的試樣。這種情況下，找出兩個(gè)重疊成象中共同的特征作為“標(biāo)記”，使長度記錄連接而不重疊。
每個(gè)區(qū)的表面路程的最后確定是通過將每個(gè)區(qū)的五個(gè)(5)獨(dú)立的1/2″測量值平均得到的。每個(gè)被測試樣的“表面路程”是兩個(gè)側(cè)邊表面路程的平均值。
上面描述的試驗(yàn)方法是用于本發(fā)明多種網(wǎng)狀材料的，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到該試驗(yàn)方法可以改進(jìn)以適應(yīng)于屬于本發(fā)明范圍的更為復(fù)雜的網(wǎng)狀材料。
橫向變形系數(shù)橫向變形系數(shù)的測定是在連接于得自Gateway2000 of N.Si-oux City，South Dakota的Gateway2000 486/33Hz計(jì)算機(jī)的得自Instron Corporation of Canton，Massachusetts的Instron Model1122上進(jìn)行，使用得自Sintech，Inc.of Research Triangle Park，North Carolina的Test WorksTM軟件。作每個(gè)試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)所需要所有參數(shù)輸入Test WorksTM軟件中。數(shù)據(jù)的收集是將人工測量試樣寬度和Test WorksTM中測量的長度結(jié)合起來。
用于這一試驗(yàn)的試樣為1″寬×4″長，長軸平行于試樣第一區(qū)的方向。應(yīng)當(dāng)用鋒利的刀子或適當(dāng)鋒利的切割裝置切割試樣，以便切出準(zhǔn)確的1″寬的試樣。重要的是應(yīng)當(dāng)將“代表試樣”切割成能夠代表變形區(qū)全部花紋對(duì)稱性的典型表面。有些情況(由于變形部分的大小或區(qū)1和2幾何關(guān)系的不同)將需要切割下比本文建議的要大些或小些的試樣。在這樣的情況下，注意試樣的大小(和任何記錄的數(shù)據(jù)一起)、它是從變形區(qū)的哪個(gè)面取下的非常重要，最好包括試樣代表面的示意圖。一般，如果可能應(yīng)保持實(shí)際拉伸部分(l1∶w1)的“長寬比”(2∶1)。測試5個(gè)試樣。
Instron的夾緊裝置由氣動(dòng)裝置組成，該裝置沿著垂直于試驗(yàn)拉伸的直線集中全部夾緊力，并具有一個(gè)平的面和凸出一個(gè)半圓的反面。在試樣和夾緊裝置之間不允許滑動(dòng)。用夾緊裝置旁的鋼尺測得的夾緊力之間的距離應(yīng)為2″。下文將此距離稱為“標(biāo)準(zhǔn)長度”(gauge length)。
試樣固定在夾緊裝置中，它的長軸垂直于外加拉伸的方向。在夾緊裝置之間全部幾何紋理的代表表面應(yīng)為中心對(duì)稱?；瑝K速度設(shè)定為10in/min。滑塊移動(dòng)到一定的伸長處(在20％和60％伸長時(shí)作記錄)。用鋼尺測量試樣最窄點(diǎn)(w2)的寬度到最接近0.02″。在Test WorksTM軟件中記錄外加拉伸方向上的伸長至最接近0.02″。用以下等式計(jì)算橫向變形系數(shù)(PLCE) 其中，w2＝試樣在外加縱向拉伸下的寬度；w1＝試樣的原始寬度；
l2＝試樣在外加縱向拉伸下的長度；和l1＝試樣的原始長度(標(biāo)準(zhǔn)長度)；對(duì)于每個(gè)給定的拉伸，用五個(gè)不同的試樣在20％和60％伸長時(shí)測量。在給定拉伸下PLCE值是五個(gè)測量值的平均值。
上面描述的試驗(yàn)方法是用于本發(fā)明多種網(wǎng)狀材料的，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到該試驗(yàn)方法可能改進(jìn)以適應(yīng)于屬于本發(fā)明范圍的更為復(fù)雜的網(wǎng)狀材料。
滯后試驗(yàn)滯后試驗(yàn)是用來測量材料的百分變形和力松弛的百分率。這一試驗(yàn)是在連接于得自Gateway2000 of N.Sioux City，South Da-kota 57049的Gateway2000 486/33Hz計(jì)算機(jī)的得自Instron Corp-oration of Canton，Massachusetts的Instron Model1122上進(jìn)行的，使用得自Sintech，Inc.of Research Triangle Park，NorthCarolina27709的Test WorksTM軟件。作每個(gè)試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)所需要所有參數(shù)輸入Test WorksTM軟件中(即，滑塊速度、最大伸長百分點(diǎn)和保持時(shí)間)。同樣，全部數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和作圖均用TestWorksTM完成。
用于這一試驗(yàn)的試樣為1″寬×4″長，長軸平行于試樣可以最大伸長的方向。應(yīng)當(dāng)用鋒利的刀子或適當(dāng)鋒利的切割裝置切割試樣，以便切出準(zhǔn)確的1″寬的試樣(如果材料伸長的方向多于一個(gè)，試樣應(yīng)取平行于典型拉伸方向的方向)。試樣應(yīng)被切割成能夠代表變形區(qū)全部花紋對(duì)稱性的典型表面。有些情況(由于變形部分的大小或第一區(qū)和第二區(qū)幾何關(guān)系的不同)將需要切割下比本文建議的要大些或小些的試樣。在這樣的情況下，注意試樣的大小、它是從變形區(qū)的哪個(gè)面取下的(和任何記錄的數(shù)據(jù)一起)非常重要，最好包括試樣代表面的示意圖。對(duì)于每個(gè)材料，分別在20％、60％和100％伸長時(shí)進(jìn)行測量。在每個(gè)伸長百分?jǐn)?shù)下測定給定材料的三個(gè)試樣。
Instron的夾緊裝置由氣動(dòng)裝置組成，該裝置沿著垂直于試驗(yàn)拉伸的直線集中全部夾緊力，并具有一個(gè)平的面和凸出一個(gè)半圓的反面將試樣的滑動(dòng)減至最小。用夾緊裝置旁的鋼尺測得的夾緊力之間的距離應(yīng)為2″。下文將此距離稱為“標(biāo)準(zhǔn)長度”。試樣固定在夾緊裝置中，它的長軸垂直于外加拉伸的方向?；瑝K速度設(shè)定為10in/min?；瑝K移動(dòng)到一定的最大百分伸長處并在該處保持30秒。30秒后滑塊回到初始的位置(0％伸長)并在此位置保持60秒。象第一次那樣使滑塊移到相同的最大百分伸長處，保持30秒，然后再回到零。
制出兩次循環(huán)的圖。典型曲線圖示意于圖7。用下面第一次的力數(shù)據(jù)計(jì)算確定力松弛的百分率 百分變形是開始抵抗外加拉伸的試樣第二次循環(huán)百分伸長。百分變形和力松弛百分?jǐn)?shù)還示于圖7、9、11、13和15。對(duì)三個(gè)試樣在最大百分伸長下進(jìn)行測定，記錄平均力松弛百分?jǐn)?shù)和百分變形。
上面描述的試驗(yàn)方法是用于本發(fā)明多種網(wǎng)狀材料的，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到該試驗(yàn)方法可能改進(jìn)以適應(yīng)于屬于本發(fā)明范圍的更為復(fù)雜的網(wǎng)狀材料。拉伸試驗(yàn)拉伸試驗(yàn)是用來測定對(duì)應(yīng)于材料百分伸長和百分有效伸長的力。這一試驗(yàn)是在連接于得自Gateway2000 of N.Sioux City，SouthDakota的Gateway2000 486/33Hz計(jì)算機(jī)的得自Instron Corpora-tion of Canton，Massachusetts的Instron Model1122上進(jìn)行，使用得自Sintech，Inc.of Research Triangle Park，NorthCarolina的Test WorksTM軟件。作每個(gè)試驗(yàn)時(shí)，將試驗(yàn)所需要所有參數(shù)輸入Test WorksTM軟件中。同樣，全部數(shù)據(jù)收集、數(shù)據(jù)分析和作圖均用Test WorkTM完成。
用于這一試驗(yàn)的試樣為1″寬×4″長，長軸平行于試樣可以最大伸長的方向。應(yīng)當(dāng)用鋒利的刀子或適當(dāng)鋒利的切割裝置切割試樣，以便切出準(zhǔn)確的1″寬的試樣(如果材料伸長的方向多于一個(gè)，試樣應(yīng)取平行于典型拉伸方向的方向)。試樣應(yīng)被切割成能夠代表變形區(qū)全部花紋對(duì)稱性的典型表面。有些情況(由于變形部分的大小或第一區(qū)和第二區(qū)幾何關(guān)系的不同)將需要切割下比本文建議的要大些或小些的試樣。在這樣的情況下，注意試樣的大小、它是從變形區(qū)的哪個(gè)面取下的(和任何記錄的數(shù)據(jù)一起)非常重要，最好包括試樣代表面的示意圖。對(duì)于給定材料測量三試樣。
Instron的夾緊裝置由氣動(dòng)裝置組成，該裝置沿著垂直于試驗(yàn)拉伸的直線集中全部夾緊力，并具有一個(gè)平的面和凸出一個(gè)半圓的反面將試樣的滑動(dòng)減至最小。用夾緊裝置旁的鋼尺測得的夾緊力之間的距離應(yīng)為2″。下文將此距離稱為“標(biāo)準(zhǔn)長度”。試樣固定在夾緊裝置中，它的長軸垂直于外加拉伸的方向?；瑝K速度設(shè)定為10in/min?；瑝K拉伸試樣直到試樣斷裂，在該點(diǎn)上滑塊停止并回到其初始位置(0％伸長)。
拉伸力數(shù)據(jù)的曲線示于圖6、8、10、12和14。有效伸長的百分?jǐn)?shù)是力-伸長曲線上的拐點(diǎn)，超過該點(diǎn)后，進(jìn)一步拉伸試樣所需要的力迅速加大。這一點(diǎn)示意于圖6、8、10、12、和14。記錄三個(gè)試樣的平均百分有效伸長。
上面描述的試驗(yàn)方法是用于本發(fā)明多種網(wǎng)狀材料的，應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到該試驗(yàn)方法可以改進(jìn)以適應(yīng)于屬于本發(fā)明范圍的更為復(fù)雜的網(wǎng)狀材料。
上面示意和說明了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說明顯的是，在不離開本發(fā)明精神和范圍前提下可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。因此所附的權(quán)利要求試圖覆蓋在本發(fā)明范圍之內(nèi)的全部這些變化和改變。
權(quán)利要求
1.一種沿著至少一個(gè)軸表現(xiàn)出松緊特性的網(wǎng)狀材料，所述網(wǎng)狀材料的特征在于至少第一區(qū)和第二區(qū)，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)由相同的材料組成，分別具有未拉伸投影路程，當(dāng)所述網(wǎng)狀材料受到基本平行于所述軸的外加拉伸時(shí)，所述第一區(qū)基本發(fā)生分子水平變形而第二區(qū)開始時(shí)基本發(fā)生幾何變形，當(dāng)所述外加拉伸釋放時(shí)，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)基本回到它們的未拉伸投影路程。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的網(wǎng)狀材料，其中，所述第一區(qū)和所述第二區(qū)彼此間具有看得出的不同。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的網(wǎng)狀材料，其中所述的第二區(qū)包括許多突起的肋狀元件。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中的網(wǎng)狀材料包括兩個(gè)或多個(gè)軸。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，所述的第一區(qū)和所述的第二區(qū)基本是直線的。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述的第一區(qū)和所述的第二區(qū)基本是曲線的。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述網(wǎng)狀材料通過第二區(qū)而能夠有效地伸長。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述的第二區(qū)對(duì)所述的有效伸長提供多個(gè)極限。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述的第一區(qū)和所述的第二區(qū)分別有表面路程，所述的第一區(qū)的所述表面路程小于所述第二區(qū)的表面路程，測量是在所述網(wǎng)狀材料處于未拉伸狀態(tài)時(shí)平行于所述軸進(jìn)行，所述網(wǎng)狀材料在20％拉伸時(shí)表現(xiàn)出小于約0.4的橫向變形系數(shù)，測量垂直于所述軸進(jìn)行。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中的網(wǎng)狀材料在受到平行于所述軸的外加拉伸時(shí)，對(duì)沿著至少一個(gè)軸的外加軸向拉伸，表現(xiàn)出至少兩級(jí)明顯不同的抵抗力，對(duì)于平行于所述軸的所述外加軸向拉伸，所述的第一區(qū)將在所述第二區(qū)的基本部分對(duì)所述外加軸向拉伸產(chǎn)生明顯抵抗力之前表現(xiàn)出抵抗力，所述網(wǎng)狀材料對(duì)外加拉伸表現(xiàn)出第一抵抗力，直到所述網(wǎng)狀材料的拉伸大到足以使所述具有較長表面路程第二區(qū)的基本部分進(jìn)入外加軸向拉伸面，在此平面上，所述網(wǎng)狀材料對(duì)進(jìn)一步的外加軸向拉伸表現(xiàn)出第二抵抗力，所述網(wǎng)狀材料總的抵抗力高于所述第一區(qū)的抵抗力。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中兩個(gè)或多個(gè)所述第一區(qū)具有基本相等的寬度。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中兩個(gè)或多個(gè)所述第一區(qū)具有不同的寬度。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述第一區(qū)和所述第二區(qū)由至少一層薄膜材料組成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的網(wǎng)狀材料，其中所述的薄膜材料由聚乙烯或其混合物組成。
15.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述的網(wǎng)狀材料是兩層或多層材料的疊層材料。
16.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述的網(wǎng)狀材料至少形成一次性吸收制品的底層的一部分。
17.根據(jù)上述權(quán)利要求任一項(xiàng)的網(wǎng)狀材料，其中所述的網(wǎng)狀材料至少形成一次性吸收制品的頂層的一部分。
全文摘要
一種網(wǎng)狀制品，它在受到外加后隨即釋放的拉伸時(shí)沿至少一個(gè)軸表現(xiàn)出松緊特性。該網(wǎng)狀材料包括一個(gè)具有至少兩個(gè)可見的、由相同材料組成的、不同的區(qū)的可伸縮的網(wǎng)。當(dāng)網(wǎng)狀材料受到基本平行于拉伸軸的方向的外加拉伸時(shí)，第一區(qū)發(fā)生分子水平的變形，第二區(qū)初始時(shí)發(fā)生的基本上是幾何變形。
文檔編號(hào)A61F5/44GK1132471SQ94193654
公開日1996年10月2日 申請(qǐng)日期1994年7月22日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月3日
發(fā)明者查爾斯·W·查普爾, 肯尼思·B·比爾, 約翰·J·柯羅, 米歇爾·A·曼斯菲爾德, 尤金·R·索倫森 申請(qǐng)人:普羅克特和甘保爾公司