專利名稱：透氣阻隔復合材料的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明涉及可用作透氣阻隔層，特別是可用作鉤-圈式固定件部件的復合材料，此種固定件的典型代表是由VELCRO INTERNATIONAL廣泛出售且現已可由許多來源購得、用于從鞋帶到高爾夫手套以及需要非永久性固定的許多其他用途的固定件。這些固定件基本上包括鉤元件和圈元件，二者被壓緊在一起時，彼此糾纏成為能抵抗剪切力但當受到要求數值的剝離力時又可分開的狀態(tài)。這些元件的式樣已演變相當復雜，通過改變諸如鉤的形狀、大小和柔性乃至圈的各種類似特征可獲得多種多樣的性能。對于許多低成本用途來說，例如像尿布和成人失禁穿戴用品之類用即棄服裝領域的固定件，需要開發(fā)低成本然而制成的此類固定件仍滿足性能要求的制造技術和材料。特別是在那些圈部分又同時作為背襯材料(外包覆層)的場合，希望它既透氣，故而舒適，又起到阻隔層作用從而防止泄漏。本發(fā)明提供一種理想的圈狀固定件部件，特別適合此類用即棄產品使用。
背景本領域已有大量關于諸如用即棄尿布之類用即棄產品領域使用的鉤-圈型固定件以及用于此種固定件的組成部分的參考文獻。僅作為例子，可舉出授予Jackson等人的美國專利5,614,281，該公開本身還提供了大量背景材料，為此將其全部并入本文作為參考。其他圈式固定件材料描述在，例如授予Ott等人的美國專利4,761,318、授予Noel等人的美國專利5,032,122、授予Goulait的美國專利5,326,612、授予King等人的美國專利5,595,567以及授予Allen等人的美國專利5,647,864中。扼要地說，特別經濟的圈部分可采用諸如紡粘法之類的非織造布技術成形，生產出的纖網中在粘合點之間存在相當大的面積，其上的單絲彼此沒有粘合，因此可供與互補的鉤元件的鉤子相咬合。在規(guī)定的成本范圍內，可改變例如非織造布中粘合點的形狀、數量及面積覆蓋率以及選擇特定鉤元件等因素，以達到要求水平的剝離強度和其他性能。另外，非織造布和/或鉤部分的聚合物或其他組成成分的選擇也影響固定件在給定用途中的性能和/或成本。迄今依然存在著對這樣一種圈固定件部分的需要，它可具有特定的性能，如剝離強度、剪切強度及可重復固定性乃至透氣阻隔功能，而且其成本與作為用即棄產品背襯部分的應用相一致。具有布料類屬性的透氣阻隔材料的其他用途，如用作手術罩衣和被單，對于本領域技術人員來說則是顯而易見的。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及特別適合用作圈固定件部分的透氣阻隔非織造布復合材料，它包括由薄膜層與預粘合的非織造布層組成的層合物，其中層合物的粘合發(fā)生在預粘合非織造布的粘合部位，于是在這些粘合部位之間留出大量長絲或纖維未被粘合。為了改善作為諸如用即棄尿布之類個人護理制品背襯部分的舒適和實用性，該層合物具有透氣性，其濕蒸汽透過速率高于約100g/m2/24h且靜水壓頭(hydrohead)數值至少是50mbar水柱。在與互補的鉤部分一起使用中，由該復合材料構成的圈固定件提供在制品背襯上任何部位進行固定的能力及在一定時間內的一致的可重復固定性，以及適合多種用即棄和有限使用用途的開合循環(huán)次數。該非織造布層包含一種均勻或不均勻粘合壓花的粘合圖形，該圖形產生，任取100cm2非織造布表面，至少70％的未粘合面積。另外，其粘合頻率提供約50～約200粘合點/平方英寸的花紋密度，其面積覆蓋率為約5％～約30％，優(yōu)選約10％～約25％。薄膜層，或者是具有柔軟、無定形聚合物的外露層的多層或復合擠出結構，或者是單層，而在這兩種情況下均基本是舒適并與非織造布相容的微孔阻隔層。層合可利用該無定形聚合物的性質通過加熱和加壓實現，該無定形聚合物可存在于多層薄膜中，或者例如在單層薄膜的實施方案中，作為單獨加上去的粘合層。為了改善酷似布料的美觀和作為圈部分使用的與鉤元件的咬合，可制成一種回縮的層合物，這可通過在層合到非織造布上之前拉伸該薄膜，隨后讓層合物松弛或回縮來實現，從而生產出一種在薄膜與非織造布維持牢固固定的粘合區(qū)域之間由粘合點間未粘合長絲或纖維形成的“圈組織”表面。本發(fā)明還包括制造該圈固定件部分的方法。
發(fā)明詳述定義本發(fā)明在下面所使用的術語具有規(guī)定的含義，除非在上下文中要求不同的含義，或者明確指明其不同的含義；而且，單數一般都涵蓋復數，同樣，復數一般都包括單數，除非另行指明。
“非織造布”是指由纖維或長絲通過除針織或紡織以外的方法成形的纖網，它包含某些或全部纖維或長絲之間的粘合；此種粘合可通過例如熱、粘合劑或諸如纏結之類的機械手段形成。
“纖維”是指具有規(guī)定長度的狹長絲，例如通過將連續(xù)絲切斷為例如2～5cm的長度形成的短纖維。纖維的集合可具有相同或不同的長度。
“長絲”是指一般而言為連續(xù)的絲，具有非常大的長徑比，例如1000或更大。
“紡粘”是指這樣成形的長絲非織造布將聚合物經熔融擠出為絲束，隨后被驟冷和拉伸，一般采用高速氣流，以增強絲束，絲束收集在成形表面上，然后進行粘合，通常采用加熱和加壓的花紋粘合。紡粘法例如描述在，且詳情可進一步參見下列文獻授予Appel等人的USP4,340,563、授予Matsuki等人的USP 3,802,817及授予Dorschner等人的USP 3,692,618。
“圈”是指非織造布中某種區(qū)域，其中至少有一根纖維或單絲與其他的相分離，包括但不限于相同纖維或單絲本身交叉形成的構造；即，不一定需要形成完整的圓圈或橢圓。
“互補鉤”是指一種適合做成機械固定件部分的構造，具有一定輪廓、高度、密度、幾何形狀及取向的凸起，因此能以可松開的方式固定到本發(fā)明圈固定件材料上，從而提供預期水平的鉤結剝離和剪切強度性能。這些凸起不一定要求形成“鉤子”，而是，可具有其他形狀，例如蘑菇狀。合適的鉤材料可以是例如單向或雙向的，且一般包含約16～約620個鉤子/平方厘米和約0.00254cm～約0.19cm的鉤子高度。它們可由，例如Velcro International(Manchester，NH)及3M(圣保羅，MN)等公司購得。
“無定形聚合物”在本文中用來描述粘合(劑)層，它或者是多層薄膜的一部分，或者是單獨加上去的層，指的是這樣的熱塑性聚合物，例如包含密度約0.85～約0.89且為低結晶度，例如小于約30％的聚烯烴，如經常作為粘合劑成分并具有有限熱熔融性質的那些。
“熱點粘合”涉及將待粘合纖維的布料或纖網送過加熱軋光輥與砧輥之間。以某種方式使軋光輥帶上花紋，以便使整個布料不是沿其整個表面都發(fā)生粘合。結果，已開發(fā)出多種軋光輥用的花紋，既為功能的目的，也為美觀起見。正如本領域技術人員懂得的，粘合面積百分數必然是以近似值或某一范圍來描述，因為，粘合針一般為錐形并且隨后時間推移會磨損。同樣如本領域技術人員懂得的，“針數/平方英寸”與“(粘合)點數/平方英寸”的說法有時彼此通用，因為，砧輥-針將在底層上產生在大小與表面關系上與針在砧輥上基本相同的粘合點。一種花紋的實例具有許多點，它是Hansen Pennings或“H&P”花紋，具有約30％的粘合面積，和約200點/平方英寸，正如授予Hansen和Pennings的美國專利3,855,046中所公開的。H&P花紋具有方塊點或針的粘合區(qū)域，其中每根針可具有例如0.038英寸(0.965mm)的邊長，所產生的花紋具有約30％的粘合面積。另一種典型點粘合花紋是擴展的Hansen andPennings或“EHP”粘合花紋，產生約15％～18％的粘合面積，例如可具有邊長為0.037英寸(0.94mm)的方塊針，針密度為約100針每平方英寸。另一種典型的點粘合花紋代號為“714”，具有方塊針粘合區(qū)域，其中每根針例如可具有0.023英寸的邊長，產生15％～20％的粘合面積以及約270針/平方英寸。另一種常見的花紋包括“Ramisch”菱形花紋，具有8％～14％和52針每平方英寸的粘合區(qū)的重復菱形；還有金屬絲編織花紋，顧名思義，像例如紗窗似的花紋，具有15％～20％的粘合面積和302點每平方英寸。就典型而言，粘合面積百分數可在從布料層合纖網面積的約10％到約30％的寬范圍內變化，且每平方英寸的針數也可在寬范圍內變化。然而在這些實際上無限的粘合構型組合當中，僅有選擇的幾種粘合花紋符合本發(fā)明使用要求。它們的粘合面積應在約5％～約30％范圍內，較好在約10％～約25％的范圍，粘合頻率在約50～約200每平方英寸，較好在約75～約125每平方英寸范圍。本文所使用的術語“預粘合”非織造布是指那些經過粘合上符合上述參數規(guī)定的有用花紋的非織造布。正如本領域熟知的，點粘合不僅將層合物各層彼此結合在一起，而且通過每一層內單絲和/或纖維之間的粘合還賦予每一個單獨層以整體性。
測試程序靜水壓頭布料阻液性的一種度量是靜水壓頭試驗。靜水壓頭試驗測定規(guī)定數量液體透過之前布料能夠承載的水柱高度(以mbar為單位)。靜水壓頭讀數高，表明該布料比低水頭布料阻擋液體透過的能力好。靜水壓頭試驗是按照聯邦試驗標準191A，方法5514進行的。
抓樣拉伸試驗抓樣拉伸試驗是布料受單向應力時斷裂強度和伸長或應變的度量。該試驗是本領域是熟知的，并根據聯邦試驗方法標準191A的方法5100的規(guī)定進行。結果以斷裂前的磅數或克數及斷裂前伸長百分數表示。數值越高，表明布料越結實，可拉長性越好。術語“載荷”是指，在拉伸試驗中，將樣品拉斷或拉破所需要的最大載荷或力，以重量單位表示。術語“總能量”是指在載荷-伸長曲線下方的總能量，以重量-長度單位表示。術語“伸長”是指拉伸試驗期間樣品在長度上的增加。抓樣拉伸試驗采用2個夾子，每個具有2個爪，每個爪具有與樣品接觸的面。夾子將材料保持在同一平面內，一般在豎直平面內，并彼此相距3英寸(76mm)，然后以規(guī)定的拉伸速度分開。抓樣拉伸強度及抓樣伸長的數值是采用4英寸(102mm)×6英寸(152mm)尺寸的樣品獲得的，其中夾爪面對的大小為1英寸(25mm)×1英寸，并采用300mm/min的恒定拉伸速度。樣品比夾爪寬，因此所獲得的結果代表夾持寬度內纖維的有效強度與布料中那些鄰近纖維所貢獻的附加強度之和。樣品被夾緊在例如Sintech 2試驗機上，由Sintech公司(1001 Sheldon Dr.，CaryNC 27513)供應；Instron TM型，由Instron公司(2500華盛頓街，Canton，MA 02021)供應；或者Thwing-Albert型號INTELLECT II，由Thwing-Albert儀器公司(10960 Dutton Rd.，費城，PA 19154)供應。這一試驗逼真地模擬布料在實際使用中的應力狀態(tài)。給出的結果為3個試樣測定結果的平均值，可沿樣品的橫向(CD)或者縱向(MD)進行。
布條拉伸試驗布條拉伸試驗類似于抓樣拉伸，它測定布料的峰值載荷及斷裂載荷以及峰值和斷裂伸長百分數。該試驗測定以克計的載荷(強度)和以百分數計的伸長率。在布條拉伸試驗中，采用2個夾子，每個具有2個爪，每個爪具有與樣品接觸的面，夾子將材料保持在同一平面內，一般在豎直平面內，并彼此相距3英寸(76mm)，然后以規(guī)定的拉伸速度分開。布條拉伸強度及布條伸長率的數值是采用3英寸×6英寸尺寸的樣品獲得的，其中夾爪面對的大小為1英寸(25mm)高×3英寸寬，并采用300mm/min的恒定拉伸速度。該試驗可采用Sintech 2試驗機，由Sintech公司(1001 Sheldon Dr.，Cary NC 27513)供應；Instron TM型，由Instron公司(2500華盛頓街，Canton，MA 02021)供應；或者Thwing-Albert型號INTELLECT II，由Thwing-Albert儀器公司(10960 Dutton Rd.，費城，PA 19154)供應。給出的結果為3個試樣測定結果的平均值，可沿樣品的橫向(CD)或者縱向(MD)進行。
剝離試驗在剝離或脫層試驗中，測定需要多大的拉力才能該層合物的各層彼此拉離。剝離強度的數值是采用規(guī)定寬度的布料、夾爪寬度及恒定拉伸速度獲得的。以具有薄膜側的樣品為例，在樣品的薄膜側上覆蓋蒙版粘帶或某種其他合適的材料，以防止在試驗期間薄膜被剝離。鑒于蒙版粘帶僅存在于層合物的一側，因此不會對樣品的剝離強度作出貢獻。該試驗采用2個夾子，每個有2個爪，每個爪有1個面接觸樣品，以便將材料保持在同一平面內，一般在豎直平面內，2個夾子在開始時相距2英寸。樣品尺寸為4英寸寬×為拉離足夠的樣品長度所需要的長度。夾爪面朝的大小為1英寸高×至少4英寸寬，恒定拉伸速度為300mm/min。先用手將樣品剝開足夠的長度以便將其夾牢在正確的位置，然后夾子以規(guī)定的拉伸速度分開，從而將層合物拉離。樣品沿180°受拉，并順著2層之間被拉開，剝離強度是3次試驗的平均峰值載荷，以克為單位。當層合物被拉開16mm長時開始測定力，然后繼續(xù)拉，直至總共脫開170mm。該試驗可采用例如Sintech 2試驗機，由Sintech公司(1001Sheldon Dr.，Cary NC 27513)供應；Instron TM型，由Instron公司(2500華盛頓街，Canton，MA 02021)供應；或者Thwing-Albert型號INTELLECT II，由Thwing-Albert儀器公司(10960 Dutton Rd.，費城，PA 19154)供應。試驗可沿樣品的橫向(CD)或者縱向(MD)進行。
Martindale磨耗試驗該試驗測定布料的相對耐磨性。試驗結果按1～5等表示，其中在經過在1.3磅每平方英寸的重量下120次的磨耗之后，等級5耐磨最差，1最好。試驗是在Martindale磨耗試驗機上進行的，例如型號103或型號403，由James H.Heal&Company公司(西約克郡，英國)供應。使用的磨料是36英寸×4英寸×0.05厚玻璃纖維增強硅橡膠輪，其橡膠表面硬度為，81A Durometer，肖氏A81±9。該磨料可由Flight Insulation公司購得，這是一家康涅迪格硬橡膠批發(fā)商(925工業(yè)園區(qū)，NE，Marietta，GA30065)。
基重本文所描述的各種材料的基重是根據聯邦試驗方法191A/5041測定的。試驗材料的樣品尺寸為15.24×15.24cm，由每種材料得到3個數值，然后取平均。下面給出的數值系平均值。
鉤結剝離(Hook peel)該180°鉤結剝離強度試驗旨在測定鉤與圈部分的咬合有多牢固，它涉及將鉤-圈固定系統(tǒng)的鉤材料搭到圈材料上，然后沿180°角度將鉤材料從圈材料上剝離。給出的最大載荷，以克為單位，是使這2種材料脫開或剝離所需要的3次最大峰值載荷數值的平均值。為實施該試驗，需要具有5000g全量程載荷的連續(xù)拉伸速度拉伸試驗機，例如Sintech System 2電腦一體化試驗系統(tǒng)，可由Sintech公司購得，其辦公室設在Research Triangle Park，N.C.。采用3英寸(7.6cm)×6英寸(15.2cm)的圈材料樣品。2.5英寸(6.3cm)寬的鉤材料樣品，其已被利用粘合劑并以超聲波固定到了基本非彈性非織造布材料上，以鉤側朝下從上方放下并在其上表面施壓，以便與圈材料樣品搭接約1英寸。為保證鉤材料與圈材料之間充分和均勻的咬合，用壓榨機(wringer)，型號LW1，零件號14-9969，由Atlas Electric Devices公司(芝加哥，IL)供應，對合起來的鉤-圈材料做1個周期的壓合，其中1個周期等于在40磅重量條件下穿過壓榨機1次。將承托鉤材料的指狀襻(fingertab)材料的一端夾牢在拉伸試驗機的上夾爪中，同時將面朝該上夾爪的圈材料的一端向下彎折并固定在拉伸試驗機的下夾爪中。各個材料在拉伸試驗機夾爪中的定位應調節(jié)到，使存在于各個材料的松弛達到最小，且拉伸試驗機啟動之前夾持長度為3英寸(7.6cm)。鉤材料的鉤元件沿著大致垂直于拉伸試驗機夾爪的預期運動方向取向。以500mm/min的恒定分離速度啟動拉伸試驗機，然后記錄使鉤材料從圈材料上沿180°角度脫開或剝離的峰值載荷，以克表示，取3次最高峰值的平均值。
鉤結剪切該動態(tài)剪切強度試驗涉及，使鉤-圈固定系統(tǒng)的鉤材料咬合到圈材料上，然后沿著圈材料表面的整個幅寬來拉鉤材料。測定將鉤材料從圈材料中拉脫所需要的最大載荷，并以克為單位記錄。為進行該試驗，需要具有5000g全量程載荷的恒定拉伸速度拉伸試驗機，例如Sintech System 2電腦一體化試驗系統(tǒng)。3英寸×6英寸的圈材料樣品，借助蒙版粘帶被固定在全平的支持平面上，然后沿較短方向切成2半。2.5英寸×0.75英寸的鉤材料樣品，預先已利用粘合劑并以超聲波固定到了基本非彈性非織造布材料上，沿上述較短方向對中地、自切口邊緣進去2英寸定位，并壓合在圈材料樣品的上表面上。為保證鉤材料與圈材料之間充分和均勻的咬合，用壓榨機，型號LW1，零件號14-9969，由Atlas Electric Devices公司(芝加哥，IL)供應，對合起來的鉤-圈材料做1個周期的壓合，其中1個周期等于在總共40磅重量條件下沿MD(較長方向)穿過壓榨機1次。將承托鉤材料的非織造布材料的一端夾牢在拉伸試驗機的上夾爪中，同時將面朝下夾爪的圈材料的一端夾牢在拉伸試驗機的下夾爪中。各個材料在拉伸試驗機夾爪中的定位應調節(jié)到，使拉伸試驗機啟動之前存在于各個材料的松弛達到最小。鉤材料的鉤元件沿著大致垂直于拉伸試驗機夾爪的預期運動方向取向。以夾持長度3英寸、直角壓出速度250mm/min啟動拉伸試驗機，然后記錄使鉤材料從圈材料上脫離所需要的峰值載荷并取3個試樣的最高峰值的平均值，以克為單位。
附圖簡述

圖1是制造本發(fā)明圈固定件材料的方法的示意圖。
圖2是本發(fā)明圈固定件材料的一種實施例的斷面圖。
圖3是本發(fā)明圈固定件材料在用作個人護理制品的背襯材料時的示意圖。
圖4是一種可用于本發(fā)明的粘合花紋示意圖。
圖5是第2種可用于本發(fā)明的粘合花紋示意圖。
圖6是一幅放大約20倍的照片，顯示本發(fā)明的復合材料在經過鉤結剝離試驗后并沿邊緣翻折以暴露出松脫單絲的情況。
圖7是本發(fā)明另一種復合材料的類似于圖6的照片。
實施方案詳述本發(fā)明將參考附圖及展示某些實施方案的例子來描述。本領域技術人員十分清楚，這些實施方案不代表本發(fā)明的全部范圍，本發(fā)明如后附權利要求所涵蓋，可應用于各種變化和等價的形式。權利要求的范圍應延伸到包括所有此類變換及等價方案。
看圖1，所說明的方法從填充薄膜10開始，它從卷材12上退繞并進行預熱，例如通過與加熱旋轉鼓14，16接觸。薄膜10被加熱到的溫度將取決于薄膜的組成及復合材料透氣性及其他要求的最終性能。例如，就圈固定件而言，回縮量將影響圈的大小。在大多數情況下，薄膜將被加熱到不高于其熔點以下10℃的溫度。加熱薄膜的目的是使其允許迅速拉伸而不造成薄膜缺陷。加熱的薄膜在縱向取向機段18中沿縱向進行取向，該段包括旋轉輥筒20、22以及與之相關的加壓輥。輥筒22比輥筒20轉得快，結果使薄膜沿移動方向(“縱向”或“MD”)受到拉伸。拉伸量將取決于該圈固定件所要求的最終性能，然而一般地，薄膜將被拉伸到其原長的至少約300％，但小于可能造成薄膜缺陷的程度。例如，就大多數采用聚烯烴為主的薄膜的用途而言，拉伸將至少是原薄膜長度的至少200％，通常在約250％～500％。拉伸的薄膜24由支持輥筒26，28承載著通過任選的粘合站27，在此，如果希望的話，涂布器30施涂無定形聚合物，例如聚烯烴樹脂32。正如在下面將要詳細解釋的，無定形聚合物的施涂，在某些它僅作為一種薄膜成分層的本發(fā)明實施方案中是不需要的，因此，在這些情況下，該站便可以省略，并讓層合物在輥隙35處進行熱粘合。預粘合非織造布的面層34從卷材36上退繞并在加壓輥38前面與拉伸的薄膜24合并。經過輥隙35后，讓這2個層松弛，此間可加熱或不加熱，然后層合物以降低的速度，例如以穿過輥隙速度的80％～90％，繞著旋轉輥筒40通過，輥筒40的驅動速度使得薄膜24得以回縮，從而造成面層34的起皺。越過輥筒40之后，合并層通過與加熱輥筒42相接觸實現退火，42的傳動速度與輥筒40相近，以避免顯著的附加拉伸。退火溫度應視圈固定件材料所要求的最終性能及各層的組成而變化，但可介于例如拉伸期間所使用的溫度上下15℃的范圍內。退火之后，合并層可通過與來自空氣刀43的空氣或與驟冷輥相接觸而得到冷卻，或者希望的話，直接收集成為卷材44或被導向轉化生產線以便結合到個人護理制品中。雖然沒有畫出，但希望的話可采用壓花步驟，以便賦予層合物賞心悅目的花紋，例如通過令其以本領域技術人員已知的方式穿過壓花輥之間來實現。
本領域技術人員十分清楚，上述方法適用于采用多種多樣的薄膜和面層生產出性能迥異的透氣、阻隔、圈固定件材料。然而，為了使本發(fā)明的圈固定件材料有效地工作，這些成分的選擇最好考慮多種因素。例如，低基重的薄膜必須足夠結實以便經受住為提供要求的韌性及柔軟所需要的各種加工步驟，同時又維持低成本。另外，該薄膜還必須能夠有效地粘合到面層上并保持阻隔性及濕蒸汽透過速率。就許多用途而言，希望拉伸后的薄膜還為復合材料提供不透明性。
符合這些要求的薄膜包括諸如聚乙烯、聚丙烯之類的聚合物，包括聚烯烴的共混物以及諸如乙烯與丙烯的共聚物之類共聚物，其基重，例如一般在約10～約50gsm的范圍，而作為圈部分使用有利的是，在約15gsm～約30gsm范圍。具體的例子包括線形低密度聚乙烯，如Dowlex2535、3347及3310、Affinity5200，可由道化學公司(Midland，密執(zhí)安)購得。薄膜組合物較好包含高達約40wt％諸如碳酸鈣之類的填料，特別是約45～約65wt％此種填料。實例包括Supercoat碳酸鈣，由English China Clay公司(Sylacauga，Alabama)供應，該填料包含約1.5wt％硬脂酸或二十二烷酸的涂層以提高填料的分散性。特別有利的薄膜例子包括在1或2面上具有無定形聚合物的薄外層的復合擠出薄膜，該外層聚合物例如是富含丙烯的聚α-烯烴三元共聚物或者能夠在不需要施加單獨粘合層的情況下粘合到面層上的共聚物。例子是Catalloy聚合物，由Montell(美國)公司(Wilmington，Delaware)供應，它是一種烯烴多步驟反應器產物，其中無定形乙烯-丙烯無規(guī)共聚物以分子形式分散在基本半結晶的高丙烯單體/低乙烯單體連續(xù)基質中，此種體系的例子描述在授予Ogale的美國專利5,300,365中。另外，無定形聚合物層還可包含熱熔粘合劑或其他無定形聚α-烯烴樹脂，希望其熔體粘度為100,000mPa.s或更高，其用量例如最高約聚合物部分的約50wt％，只要上述透氣阻隔性得以維持即可。市售的無定形聚α-烯烴，例如熱熔粘合劑中所使用的那種，也適合用于本發(fā)明，包括但不限于，REXTAC乙烯-丙烯APAO E-4及E-5，以及丁烯-丙烯BM-4及BH-5，還有REXTAC2301，均由Rexene公司(Odessa，TX)供應，以及VESTOPLAST792，由Huls AG(Marl，德國)供應。這些無定形聚烯烴通常是在齊格勒-納塔型載體催化劑及烷基鋁助催化劑作用下合成的，且諸如丙烯的該烯烴還可與不同用量的乙烯、1-丁烯、1-己烯或其他材料進行共聚，以生成基本為無規(guī)立構的烴鏈。還可使用某些彈性體聚丙烯，例如描述在授予Yang等人的美國專利5,539,096及授予Resconi等人的美國專利5,596,092中，全部內容均并入本文作為參考；還有聚乙烯如AFFINITY、EG 8200，由道化學公司(Midland，密執(zhí)安)供應；以及EXACT4049、4011及4041，由?？松?休斯敦，TX)供應；以及包含1種或多種增粘劑的共混物及KRATON，由殼牌化學公司(休斯敦，得克薩斯)供應。僅在一面上具有粘合層的復合材料可具有濕蒸汽透過速率較高的優(yōu)點，如果希望的話。此種薄膜更詳細地描述在共同轉讓的同一日期以McCormack和Haffner的名義共同提交的美國專利申請系列號08/929,562(法律文件號13257)中，題為“透氣性填充薄膜層合物”(快遞郵件號RB 879 662 575 US)，其全部內容并入本文作為參考。其他薄膜層，本領域技術人員透過本文所提供的實施例的精神不難想見。
預粘合面層應選擇與薄膜或粘合層相容的那些而且應具有充分滿足預期用途要求的性能，如基重、蓬松和強度。主要基于經濟的考慮，優(yōu)選非織造纖網，特別是基重通常在例如約10gsm～約50gsm，最常見在約15gsm～約25gsm的紡粘非織造布。面層的組成應選擇得與薄膜層相容，同時又提供圈固定件部分所要求的性能。通常有用的是例如聚烯烴之類的合成聚合物，如聚丙烯、聚乙烯、包括丙烯與乙烯的共混物及共聚物。此種非織造布在上面以及本文所援引的參考文獻中已做了描述，其制造方法乃是本領域技術人員已知的。具體的例子包括ACCORD紡粘非織造布，由Kimberly-Clark公司(Dallas，得克薩斯)供應。面層的粘合花紋，上面已提到，應在粘合點之間提供毛圈，以便為互補的鉤子提供固定區(qū)域。有用的例子包括擴展的RHT花紋，正如授予Vogt的美國Design Patent 239,566中所述；EHP花紋；Delta Dot花紋，它包含約102針/平方英寸由偏心圓形粘合點組成的排，可提供9％～20％的粘合面積；以及前面提到的Ramish花紋。一種紡粘面層纖網使用的有利粘合花紋是“S”織紋，正如共同轉讓的同一日期以McCormack、Fuqua和Smith的名義提交的美國專利申請系列號08/929,808(法律文件號13,324)中所述，題為“生產強度和耐磨改善的布料的非織造布粘合花紋”(快遞郵件號EM 331 625 424 US)中所描述的，其全部內容并入本文作為參考。在所有情況下，粘合面積百分數將小于約30％，粘合密度約50～約200/平方英寸。另外，作為圈固定件部分來使用，面層較好具有，按上述測定方法，至少約3000g縱向拉伸強度，以及至少約1500g橫向強度，且有利的是，其按上述方法測定的Martindale耐磨性，至少約3。
當使用時，單獨加上去的無定形聚合物粘合層應與面層和薄膜層二者相容，并在不妨礙濕蒸汽透過的條件下在二者之間提供粘合。有利的是，粘合層采用熔體噴射施涂，例如噴涂無定形聚烯烴，如REXTAC2730或2330，由Huntsman公司(鹽湖城，猶他)供應。當以低基重施涂，例如小于10gsm，優(yōu)選小于5gsm時，熔噴層是透氣的而且成本效益好的。其他的例子包括Huls Vestoplast703、704和508，由Huls公司(Marl，德國)提供；以及National Starch NS 5610，由National Starch化學公司(Bridgewater，新澤西)；以及上面所描述的彈性體組合物。
無論施加或不施加單獨的粘合層，按前面所述層合物剝離試驗測定的面層與薄膜層之間的粘合強度，希望超過按上面所述鉤結剝離試驗測定的鉤面層(hook facing)與互補鉤之間的剝離強度，以便防止不希望的脫層。有利的是，二者之間的差值至少約100g。另外，就許多用途而言，特別是諸如尿布之類個人護理制品的背襯，按上面所描述的靜水壓頭試驗測定的復合材料的靜水壓頭，應至少約50mbar水柱，有利的是至少約90mbar。尤其是當用作用即棄個人護理制品的背襯時，復合材料的濕蒸汽透過速率應至少約100g/m2/24h，有利的是至少約800g/m2/24h。對于這些用途，按上面所描述的鉤剪切試驗測定的鉤結剝離強度希望超過100g，而鉤結剪切強度希望超過1500g。
看圖2，其中表示出本發(fā)明圈固定件部分實施例的橫斷面。在紡粘面層114中各個粘合區(qū)域112之間形成了圈110，而面層粘合在包含外部粘合層118及基礎層120的復合擠出薄膜116上，粘合發(fā)生在與粘合-層合區(qū)域112重合的每一個預粘合點上。如圖所示，圈區(qū)域110由未粘合單絲或纖維組成，可用于與互補鉤元件124的鉤元件122彼此糾纏。如圖所示，為清楚起見，鉤與圈層被部分地分開了。
看圖3，其中表示出用即棄個人護理尿布制品用背襯材料形式的本發(fā)明圈固定件部分的實例。尿布210包括襯里212、吸收劑214及背襯216。眾所周知，襯里212允許尿液透過并由吸收劑214吸收，而背襯216(為清楚起見，以局部剖視表示出層118和120(圖2))對尿液為不透的，從而有助于避免泄漏。在這種情況下，整個背襯均由本發(fā)明圈固定件材料構成，正如說到圖2時所述，在其外面分布著非織造布圈。這就提供了一種與鉤固定件元件結合時基本上無限度的調節(jié)。在使用中，可將鉤元件218拉緊以便恰好合身，然后固定在背襯216的任何部位。而且，倘若希望調節(jié)貼身松緊，可簡單地將鉤元件218剝開，并在背襯216的任何地方重新定位。在有利的實施方案中，背襯為濕蒸汽可透的，以便提高舒適和干爽程度。
圖4和5給出可用于本發(fā)明復合材料預粘合非織造布部分的代表性預粘合花紋。圖4表示出一種前面所描述的“S-織紋”，具有預粘合區(qū)域400；圖5表示出前面所描述的“擴展Hansen-Pennings”，具有粘合區(qū)域500。
圖6和7是本發(fā)明的復合材料的邊緣視圖照片，其中分別表示出在經過鉤結剝離試驗之后的“S-織紋”預粘合花紋(圖7)及EHP預粘合花紋(圖6)。如圖所示，該EHP對比材料，如上面所討論的，雖然從鉤結剝離角度看具有良好的表現，但是與本發(fā)明的“S-織紋”復合材料相比，非織造布單絲拉出的現象較為嚴重。2幅照片都是以約20倍的放大倍數攝取的，且攝影時樣品被沿直線邊緣翻折過來以暴露出松脫的單絲。
實施例在下面的實施例中，一律采用如圖1所示的程序來成形圈固定件部分，除非另行指明。
實例1在本實例中，面料是由丙烯與3.5％乙烯的共聚物(聯合碳化物6D43，由聯合碳化物公司(Danbury，康涅迪格)供應)的2.0旦單絲紡粘布，基重為約0.7osy(約24gsm)，經過了以擴展Hansen Pennings花紋的粘合(粘合密度100針/平方英寸，實際測定的粘合面積16.8％)。所使用的薄膜為由45wt％LLDPE(DowlexNG 3347A，密度0.917g/cc，190℃的熔融指數2.3g/10min，由道化學(Midland，MI)供應)、50％SupercoatTM，即，一種研磨硬脂酸涂布碳酸鈣(由English ChinaClay供應)以及5％LDPE(Dow 6401 0.922g/cc，190℃的熔融指數2.0g/10min，由道化學供應)吹塑成形的單層薄膜，初始厚度1.5密耳。有關該薄膜的細節(jié)描述在同一受讓人、以Haffner等人的名義于1996-12-27提交的美國系列號773,826中，其全部內容并入本文作為參考。無定形聚烯烴(Rextac 2715，由Huntsman公司(鹽湖城，猶他)供應)熔噴粘合層，以約3.5gsm基重在177℃的熔融溫度、間隔距離約10cm的條件下，被施涂到紡粘表面上。層合之前，該薄膜在縱向取向機上在71℃的溫度經過4倍的拉伸從而轉化為微孔的。該薄膜當在光滑橡膠(肖氏A40)輥筒與光滑鋼輥筒之間的輥隙中在15PLI下層合時，維持在張緊狀態(tài)。層合之后，讓復合材料松弛，這是通過令其在116℃的溫度退火，同時令其回縮10％(退火輥速度100fpm；卷取輥90fpm)，然后令其在15℃的空氣流中冷卻實現的。所獲得的層合物的基重為49gsm；其自由靜水壓頭，220mbar；水蒸氣透過速率(WVTR)，1326g/m2/24h。當采用Velcro 858鉤固定件部分(Velcro International(曼徹斯特，NH))供應)與互補鉤元件一起試驗時，獲得下列按10次試驗結果的平均值鉤結剝離強度，402g；鉤結剪切強度，2919g。
實例2
在本實例中，面料是由丙烯與3.5％乙烯的共聚物(聯合碳化物6D43，由聯合碳化物公司供應)制成的2.0旦單絲紡粘布，基重為約0.65osy(約20gsm)，經過了以“S織紋”花紋的粘合(粘合密度111針/平方英寸，實際測定的粘合面積17.7％)，正如共同未決、同一受讓人、以McCormack等人的名義于1997-09-15提交的美國專利申請系列號08/929,808(法律文件號13324)中所述，題為“生產強度和耐磨改善的布料的非織造布粘合花紋”，其全部內容并入本文作為參考。所使用的薄膜為由47wt％LLDPE(DowlexNG 3310，密度0.918g/cc，190℃的熔融指數3.5g/10min，由道化學供應)、48％SupercoatTM，即，一種研磨硬脂酸涂布碳酸鈣(由English China Clay供應)以及5％LDPE(Dow 4012，密度0.916g/cc，190℃的熔融指數12.0g/10min，(由道化學供應)(案例號12,441，于96-12提交)流延成形的單層薄膜，初始厚度1.5密耳。無定形聚烯烴(Rextac 2730，由Huntsman公司(鹽湖城，猶他)供應)熔噴粘合層，以約3.0gsm的基重在177℃的熔融溫度、間隔距離約11.5cm條件下，被施涂到紡粘表面上。層合之前，該薄膜在縱向取向機上在71℃的溫度經過4倍的拉伸從而轉化為微孔的。該薄膜當在光滑橡膠(肖氏A40)輥筒與光滑鋼輥筒之間的輥隙中在15PLI下層合時，維持在張緊狀態(tài)。層合之后，讓復合材料松弛，這是通過令其在110℃的溫度退火，同時令其回縮10％(退火輥速度300fpm；卷取輥270(ft/min))，然后令其在15℃的空氣流中冷卻實現的。所獲得的層合物的基重為51gsm；自由靜水壓頭，170mbar；水蒸氣透過速率(WVTR)，2429g/m2/24h。當采用Velcro 51-1003鉤固定件部分與互補鉤元件一起試驗時，獲得下列按10次試驗的平均值鉤結剝離強度，174g；鉤結剪切強度，2960g。
實例3在本實例中，所使用的薄膜為流延復合擠出的“AB”薄膜，它具有由45wt％LLDPE(DowlexNG 3310，密度0.918g/cc，190℃的熔融指數3.5g/10min，由道化學供應)、50％SupercoatTM，即，一種研磨硬脂酸涂布碳酸鈣(由English China Clay供應)以及5％LDPE(Dow 4012，密度0.916g/cc，190℃的熔融指數12.0g/10min，由道化學供應)構成的基礎層；以及在一面上的粘合層，該粘合層為60％SupercoatTM碳酸鈣、20％無定形富含丙烯的聚α-烯烴(“APAO”)，(Huls Vestoplast，密度0.865g/cc，190℃的熔體粘度125,000mPa，按DIN 53 019測定，由Huls(美國)公司(Somerset，NJ)供應)及20％彈性體聚烯烴(DowAffinityEG8200幾何受阻催化的、密度0.87g/cc，190℃的熔融指數5.0g/10min，由道化學公司供應)。所述基礎層占90wt％，粘合層占10wt％。該薄膜的拉伸包括50℃預熱步驟、60℃縱向單區(qū)3.8倍拉伸以及93℃退火。復合擠出薄膜的總基重為58gsm(約1.5密耳)。該復合擠出薄膜以204ft/min(62m/min)--不需要像實例2那樣在面層上的單獨熔噴粘合層--采用15PLI、肖氏A40橡膠/光滑鋼輥輥隙，在93℃成功地實現了粘合。讓復合材料松弛10％(輥隙速度204ft/min；卷取輥速度180ft/min)。獲得的層合物具有，基重44gsm，靜水壓頭60mbar，M/TR 423g/m2/24h。當采用實例2的Velcro 51-1003互補鉤元件試驗時，獲得下列按10次試驗結果的平均值鉤結剝離強度，238g；鉤結剪切強度，3141g。
作為對比，采用上面實例中所使用的相同鉤部分，對傳統(tǒng)非織造布/薄膜層合物尿布背襯樣品進行了試驗。獲得的結果如下Kimberly-Clark公司的HuggiesUltratrimTM1996市售品非織造布-薄膜層合物外包覆層(聚丙烯2.5旦紡粘并以紗窗花紋粘合302針/平方英寸，18％粘合面積)，當以Velcro鉤858試驗時，獲得下列10次測試的平均值鉤結剝離強度，29g；鉤結剪切強度，171g。而采用Velcro 51-1003鉤時，10次測試的平均鉤結剝離強度為71g，鉤結剪切強度為589g。消費者使用試驗表明，作為好動、學步兒童的主要固定件，要求鉤結剝離至少約100g；鉤結剪切至少約1500g。
本領域技術人員將體會到，本發(fā)明尚可在以上描述的范圍內作出許多變化和修改及等價物。本發(fā)明人的意圖在于，所有此種變化、修改及等價物均應包括在所附權利要求中。就此而論，等價物包括功能以及結構和組成的等價物。例如，釘子與螺釘是功能固定件等價物，盡管它們可能具有不同的結構。
權利要求
1.一種透氣、阻液復合材料，它包含具有間隔分布粘合點花紋的預粘合非織造布，其中在所述粘合點之間存在未粘合纖維或單絲，在對應于所述間隔分布粘合點花紋的位置粘合到所述非織造布上并且此外基本不粘合到所述非織造布上的薄膜，其中所述復合材料的濕蒸汽透過速率至少約100g/m2/24h，靜水壓頭數值至少約50mbar水柱。
2.權利要求1的復合材料，其中所述間隔分布的粘合點占所述預粘合非織造布表面面積的約5％～約30％，且粘合頻率在約50～約200每平方英寸的范圍。
3.權利要求2的復合材料，其中所述薄膜與非織造布之間的粘合點包含無定形聚合物。
4.權利要求3的復合材料，其中所述薄膜包含多層，且所述無定形聚合物包含與所述非織造布相接觸的所述層之一。
5.權利要求3的復合材料，其中所述無定形聚合物包括，在所述薄膜接觸所述非織造布之前單獨施加到所述薄膜上去的層。
6.權利要求2的復合材料，其中所述間隔分布粘合點之間的所述纖維或單絲是圈狀的，從而構成與互補的鉤固定件部分互相咬合的區(qū)域。
7.權利要求6的復合材料作為鉤-圈固定系統(tǒng)的圈部分的應用，其中所述鉤結剝離強度在約100g～約800g的范圍。
8.權利要求7的復合材料，其中所述鉤結剪切強度在約1000g～約6000g的范圍。
9.包含權利要求1的復合材料的個人護理制品。
10.包含權利要求8的復合材料的個人護理制品。
11.權利要求10的個人護理制品，其中所述復合材料包含一種背襯材料，它提供在所述背襯的基本上任何部位固定的可能。
12.權利要求11的個人護理制品，它選自尿布、訓練褲、失禁穿戴用品及婦女護理制品。
13.一種制造透氣、阻液復合材料的方法，包括下列步驟a)提供預粘合非織造布，它具有由間隔分布粘合點組成的花紋，其中所述粘合點之間是未粘合纖維或單絲，b)提供透氣性薄膜，c)在所述非織造布與所述薄膜之間提供無定形聚合物層，以及d)將所述非織造布、無定形聚合物層及薄膜結合在一起，實施結合的條件滿足，使所述非織造布與所述薄膜基本上僅在所述間隔分布粘合部位彼此粘合。
14.權利要求13的方法，其中所述薄膜在粘合到所述非織造布上之后進行拉伸和回縮，從而使所述間隔分布粘合區(qū)域之間的纖維或單絲形成圈，于是提供用于互補鉤部分附著的區(qū)域。
15.一種包括鉤與圈部分的機械固定件，其中圈部分包含權利要求1的復合材料。
16.一種包括鉤與圈部分的機械固定件，其中圈部分包含權利要求3的復合材料。
17.權利要求8的復合材料，其中間隔分布的粘合點占所述預粘合非織造布表面面積的約10％～約25％。
18.權利要求17的復合材料，其中所述粘合頻率在約75～約125每平方英寸。
19.權利要求18的復合材料，其Martindale耐磨度至少約3。
20.權利要求19的復合材料，其濕蒸汽透過速率至少約800g/m2/24h。
21.一種包含薄膜層及非織造布層的層合物，其中所述非織造布層包含由粘合區(qū)域組成的花紋，且所述薄膜在所述粘合區(qū)域與所述非織造布具有較高的固定牢度，這樣就提供了至少約50mbar水柱的層合物靜水壓頭和至少約100g/m2/24h的濕蒸汽透過速率。
22.權利要求1的層合物，其中所述薄膜包含無定形聚合物并且是與所述預粘合非織造布面對面接觸的粘合層。
23.包含權利要求22的層合物的手術罩衣。
24.包含權利要求22的層合物的手術被單。
全文摘要
一種適合在機械固定件中作為與互補的鉤部分彼此固定的圈固定件部分用的復合材料,其制造方法包括,將具有無定形聚合物層的薄膜(10)層合到預粘合非織造纖網(34)上,實施層合的條件造成對應于預粘合部位的層合物粘合點,以及粘合點之間的蓬松單絲或纖維。還希望復合材料具有的MVTR至少約100g/m
文檔編號A61F13/15GK1270554SQ98809048
公開日2000年10月18日 申請日期1998年9月15日 優(yōu)先權日1997年9月15日
發(fā)明者A·L·麥科馬克, W·B·哈夫納, W·W·杰克遜 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司