專利名稱：狹長頸縮紡粘法和材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制作頸縮非織造材料和層壓制品的方法，以及通過該方法生產(chǎn)的頸縮非織造材料，這些材料和層壓制品中相對于中心區(qū)域其邊緣區(qū)域具有較高基重和增加的可延展性。
背景技術(shù)：
頸縮非織造纖維網(wǎng)(包括頸縮紡粘纖維網(wǎng)、熔吹纖維網(wǎng)和混紡織物等)和包括非織造纖維網(wǎng)的層壓制品如紡粘膜層壓制品經(jīng)常使用

圖1所示的方法制造。具有起始寬度的非織造纖維網(wǎng)12在縱向從第一軋點16(可以是以第一表面速度運行的第一對軋點錕)和第二軋點26(可以是以比第一表面速度大的第二表面速度輸送的第二對軋點錕)穿過。第一軋點和第二軋點之間的表面速度差異導(dǎo)致了具有小于起始寬度的頸縮寬度的頸縮或收針非織造纖維網(wǎng)22的形成。
起始非織造纖維網(wǎng)12包括邊緣區(qū)域13和15，以及中心區(qū)域11。頸縮非織造纖維網(wǎng)22包括邊緣區(qū)域23和25，以及中心區(qū)域21。因為頸縮導(dǎo)致非織造纖維靠得更近并更易對準，而不需明顯地拉伸或收針單個纖維，所以頸縮非織造纖維網(wǎng)22通常比起始非織造網(wǎng)12的基重更高。
從附圖1可以很容易地看出，起始非織造纖維網(wǎng)邊緣區(qū)域13和15的非織造纖維在頸縮過程中比中心區(qū)域11的纖維在第一軋點16與第二軋點26之間的行程更長。而且，由于橫向應(yīng)力施加于兩個橫向方向，所以中心區(qū)域11的橫向應(yīng)力至少部分被抵消。邊緣區(qū)域13和15的橫向應(yīng)力為同一方向，即向內(nèi)朝著非織造纖維網(wǎng)的中心區(qū)域11。這會增加纖維在邊緣區(qū)域收褶和頸縮。因此，頸縮非織造纖維網(wǎng)的邊緣區(qū)域23和25的纖維比中心區(qū)域21的纖維通常更易對準，靠得更近。因此，頸縮非織造纖維網(wǎng)在橫向上變得不均勻，與中心區(qū)域相比，兩個邊緣區(qū)域打褶更多，基重更高，延展性更好。如果將該頸縮纖維網(wǎng)切成所需數(shù)目的長條，這些包括頸縮非織造纖維網(wǎng)每個邊緣部分的長條比中心長條，邊對邊地會具有不同的性能。
人們需要一種頸縮方法，其能夠生產(chǎn)每個橫向剖面的基重和延展性基本相同的類似或相同狹長頸縮非織造纖維條。
定義此處所使用的術(shù)語“包含”使權(quán)利要求不僅包括其所述內(nèi)容，還包括其它額外材料和/或方法步驟。
此處使用的術(shù)語“恢復(fù)”是指使用偏斜力拉伸材料之后偏斜力一旦消失拉伸材料發(fā)生的收縮。例如，如果具有一(1)英寸松弛無偏寬度的頸縮材料通過拉伸沿橫向被拉長50％到1.5英寸的寬度，則該材料能被拉長50％(0.5英寸)，其拉伸寬度為其松弛寬度的150％。如果該示例拉伸材料被放松，在釋放偏斜拉伸力之后恢復(fù)到1.1英寸的寬度，則該材料半(0.5in)英寸的拉長就恢復(fù)了80％(0.4英寸)?；謴?fù)率可以表示為[(最大拉伸尺寸-最終樣品尺寸)/(最大拉伸尺寸-初始樣品尺寸)]×100。
此處使用的術(shù)語“非織造纖維網(wǎng)”是指具有單個纖維線交織放置，但不是以可確認的重復(fù)模式交織放置的結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)。在過去，非織造纖維網(wǎng)通過例如紡粘方法、熔吹方法和粘絨纖維網(wǎng)方法等各種方法形成。
此處使用的術(shù)語“微纖維”是指平均直徑不大于約75μm的小直徑纖維，例如約0.5～75μm的直徑，更具體的，微纖維也可以具有約4～40μm平均直徑。
此處使用的術(shù)語“纖維間粘合”是指在單個非織造纖維之間通過熱粘合或纏結(jié)而生產(chǎn)的粘合以便形成粘結(jié)纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)。在熔吹方法中，纖維接觸的粘合和纏結(jié)是固有的，但可以使用例如水法纏結(jié)或針刺等方法產(chǎn)生或增加。形成紡粘纖維網(wǎng)的大多數(shù)方法中會采用一個或多個熱粘合步驟。作為備選或附加方案，可以使用粘合劑以增加所需的粘合和維持纖維網(wǎng)的結(jié)構(gòu)粘著力。例如，可以使用粉狀粘合劑和化學(xué)溶劑粘合法。
此處使用的術(shù)語“熔吹纖維”是指這樣形成的纖維，即通過許多細小的通常為圓形的?？诿毧祝瑢⑷廴跓崴苄圆牧蠑D壓至高速氣流(例如空氣)中成為熔線或細絲，高速氣流拉細熔融熱塑性材料細絲從而降低其直徑，該直徑可以是微纖維直徑。其后，熔吹纖維由高速氣流攜帶，并沉降在收集面上形成隨機分散的熔吹纖維網(wǎng)。例如，這種方法公開于Butin的美國專利3 849 241中，其公開內(nèi)容在此引入以供參考。
此處使用的術(shù)語“紡粘纖維”是指通過以下方法形成的小直徑纖維例如通過噴射拉伸或其他已知的紡粘機理把熔融熱塑性材料以細絲狀從噴絲頭的許多通常是圓形的細小毛細孔擠壓出來，使擠壓絲直徑迅速降低，從而形成小直徑纖維。紡粘非織造纖維網(wǎng)的生產(chǎn)舉例于例如Matsuki等的美國專利3 802 817、Appel等的美國專利4 340 563、和Dorschner等的美國專利3 692 618等專利中，這些專利的公開內(nèi)容在此引入作為參考。
“頸縮”或“頸縮拉伸”是可互換的術(shù)語，都是指通常在經(jīng)線或縱向拉伸非織造纖維來以可控方式降低其寬度到所需數(shù)量的方法?？煽乩炜梢栽诶鋮s的、室溫的或較高溫度下進行，其限制為在拉伸方向上總尺寸的增量最高達拉斷纖維所需的拉長量，許多情況下為約1.05～1.7倍。當(dāng)松弛之時，纖維網(wǎng)向其原始尺寸回縮。這種方法公開在例如Meitner和Notheis的美國專利4 443 513，Morman的美國專利4 965 122、4 981 747和5 114 781，以及Hassenboehler Jr等的美國專利5 244 482之中。
此處使用的術(shù)語“頸縮材料”是指通過例如拉伸方法在至少一個維度上發(fā)生收縮的任何材料。
此處使用的術(shù)語“可頸縮材料”是指能夠頸縮的任何材料。
此處使用的術(shù)語“可逆頸縮材料”是指以下的頸縮材料被處理的頸縮材料頸縮時賦予材料記憶性，以至于當(dāng)用力延展材料至其頸縮前的尺寸時，一旦撤消該力的作用則頸縮處理的部分通常會恢復(fù)到其頸縮尺寸。一種處理形式是加熱。通常，可逆頸縮材料的延展基本上限制于延展至其頸縮前的尺寸。因此，除非材料是彈性的，否則延展超過其頸縮前的尺寸太多將會導(dǎo)致材料失效?？赡骖i縮材料可以包括一層以上的纖維網(wǎng)，例如多層紡粘纖維網(wǎng)、多層熔吹纖維網(wǎng)、多層粘絨纖維網(wǎng)或其它任何合適的組合或其混合物，其中也包括含有膜和/或泡沫材料的層壓制品，例如美國專利4 965 122所描述的，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
此處使用的術(shù)語“聚合物”通常包括但不限于均聚物，共聚物例如嵌段的、接枝的、無規(guī)的和交替共聚物，和三元聚合物等，及其共混物和改性聚合物。另外，除非明確限定，術(shù)語“聚合物”應(yīng)該包括材料的所有可能幾何構(gòu)形。這些構(gòu)形包括但不限于全規(guī)的、間規(guī)的和無規(guī)對稱。
發(fā)明概述本發(fā)明涉及制作頸縮材料的方法和用該方法生產(chǎn)的頸縮非織造纖維網(wǎng)，例如條與條之間具有較好的橫向基重均一性和可延展性均一性的非織造頸縮纖維網(wǎng)。可以從一卷中退繞出或由紡粘方法直接提供的非織造纖維網(wǎng)例如聚丙烯紡粘纖維網(wǎng)，通過第一對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥和第二對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥在縱向上牽引。在本發(fā)明的某些實施方案中，聚丙烯紡粘纖維網(wǎng)可以由聚丙烯均聚物，或含有至多10重量％的乙烯和至少90重量％的丙烯的無規(guī)丙烯-乙烯共聚物形成。當(dāng)該非織造纖維網(wǎng)在縱向上移動時，通過許多小刀或其它裁剪工具在縱向切割，形成許多非織造纖維條。
非織造纖維條可以直接從第一軋輥穿過，也可以從呈另外的結(jié)構(gòu)諸如S-纏繞模式的第一軋輥穿過。非織造纖維條也能夠圍繞表面具有較高摩擦系數(shù)的輥纏繞，以使纖維條具有張力和牽拉纖維條。牽引張力也可來自從供給輥直接牽拉材料和控制退繞輥的速度。在穿過第一軋輥后，非織造纖維條進入頸縮區(qū)，該區(qū)被定義為第一軋輥和第二對軋輥之間的距離。直通空氣加熱爐或其他合適的加熱設(shè)備可以放置在頸縮區(qū)來加熱非織造纖維條。適合紡粘纖維網(wǎng)的溫度為約180°F(82℃)～280°F(138℃)或低于其熔點約85℃～約30℃。提供的熱增加了斷裂之前的頸縮度，并也可能導(dǎo)致頸縮非織造纖維條發(fā)生熱定形(可逆頸縮)。非織造纖維定形也能夠通過在切割輥的頸縮結(jié)構(gòu)上老化新紡纖維而發(fā)生。
第二軋輥以大于第一軋輥旋轉(zhuǎn)的表面速度，合適地比第一軋輥快約5～40％。相對于第一軋輥將第二軋輥速度增高和在頸縮區(qū)將熱施于非織造纖維條導(dǎo)致了每個非織造纖維條由起始寬度頸縮或收針到小于初始寬度的頸縮寬度，頸縮寬度合適地為初始寬度的約20～80％，從而形成頸縮非織造纖維條。第二軋輥可帶有具有較高摩擦系數(shù)的外表面，以使纖維條上具有張力和牽拉纖維條。根據(jù)非織造纖維網(wǎng)的初始寬度，在非織造纖維網(wǎng)中形成的非織造纖維條的數(shù)目和頸縮量，每個頸縮非織造纖維條的頸縮寬度為至少約2英寸，或?qū)捄芏唷?br> 頸縮導(dǎo)致每個非織造纖維條的絲在縱向上更對準和緊密，并不會導(dǎo)致單個非織造纖維絲顯著拉長。因此，每個頸縮非織造纖維條比其頸縮前的基重更高。通過把非織造纖維網(wǎng)切割成更窄的條，所得的臨近頸縮非織造纖維條將是類似的或相同的，在基重和可延展性兩方面具有相同橫向分布型。每個頸縮非織造纖維條能夠很容易地沿橫向被拉伸，拉伸長度為其頸縮寬度的25～500％。如果頸縮非織造纖維條被熱定形(可逆頸縮)，拉伸力一旦釋放就會朝著其頸縮寬度方向恢復(fù)。
結(jié)合相關(guān)的附圖，下面對本發(fā)明的詳細描述將使本發(fā)明的特征和優(yōu)點更加明晰。詳細的描述和附圖是用來說明而不是限制通過所附的權(quán)利要求及其等同方案限定的本發(fā)明的范圍。
附圖簡述附圖1示例性地說明了傳統(tǒng)的頸縮方法步驟，如在前述“發(fā)明背景”中所描述的；附圖2和3示例性地說明了一種頸縮方法，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，其中可頸縮材料例如非織造纖維網(wǎng)被切割成許多可頸縮材料條，每個材料條被頸縮；附圖4說明了一種頸縮方法，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，其中可頸縮材料穿過一對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥，例如第一對軋輥；附圖5說明了一種頸縮方法，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，其中可頸縮材料穿過一對以S-纏繞模式反向旋轉(zhuǎn)的軋輥，例如第一對軋輥；和附圖6是根據(jù)本發(fā)明方法的一個實施方案生產(chǎn)的非織造纖維網(wǎng)的橫截面示意圖，其中每個長條與臨近的長條是類似或相同的，在基重和可延展性方面具有微“笑”分布型。
發(fā)明詳述參照附圖2-5，根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，可頸縮材料20，例如非織造纖維網(wǎng)，被切割成許多可頸縮的材料條30，通過把頸縮材料條30穿過一系列軋輥在縱向頸縮每個可頸縮材料條30。參照附圖6，每個頸縮材料條30具有的橫向基重和橫向可延展分布型與臨近頸縮材料條30基本上類似或相同。另外，由于頸縮加工，每個可頸縮材料條30橫向具有比中心部分或區(qū)域34的基重和可延展性更高的橫向相對的側(cè)邊部分或區(qū)域33。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案的方法可以用于生產(chǎn)個人護理制品，如尿布、訓(xùn)練褲、成人護理外套等的組件。用本發(fā)明方法生產(chǎn)的材料特別適用于這些個人護理制品中需要高延展性的局部地方。
可頸縮的材料20可以通過已知的非織造纖維法形成，例如熔吹方法、紡粘方法或粘絨網(wǎng)方法，并直接穿過第一軋點32，而無需首先存儲在供給輥18之上?？深i縮材料20可以是二組分纖維形成的非織造纖維材料，例如，Pike等人的美國專利5 418 045所公開的材料，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案，可頸縮材料20可以進一步包含膜。根據(jù)需要，但非必要，該膜為非彈性膜。
本發(fā)明的一個實施方案中，希望可頸縮材料20為單層材料，例如具有約0.2osy～約10osy基重的紡粘纖維網(wǎng)或約0.2osy～約8osy基重的熔吹纖維網(wǎng)。如果可頸縮材料20為熔吹纖維，則可以包括熔吹微纖維。可頸縮材料20可以由任何如下的材料制成該材料在頸縮時能夠被處理以便處理之后，施加一個力使其延展至其頸縮前的尺寸時，一旦停止施加該力則該材料通常又恢復(fù)到其頸縮時的尺寸。處理方法是加熱。某些聚合物如聚烯烴、聚酯和聚酰胺可以在合適的條件下進行加熱處理以賦予該種記憶性。典型的聚烯烴包括一種或多種聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物。例如，合造的聚丙烯包括Himont公司市售的商品名為PF-374的聚丙烯，Exxon-Mobil化學(xué)公司市售的商品名為EscorenePD-3445的聚丙烯，和Shell化學(xué)公司市售的商品名為DX 5A09的聚丙烯。也可以使用聚乙烯，其包括Dow化學(xué)公司的ASPUN6811A和2553直鏈低密度聚乙烯，以及各種高密度聚乙烯。這些材料的化學(xué)特性可以從各自制造商處獲得。
可頸縮材料20也可以是由二種或多種不同纖維的混合物或纖維與微粒的混合物制成的組合物材料。這種混合物可以通過添加纖維和/或微粒至氣體物流而形成，其中該氣體物流攜帶熔吹纖維以便在將纖維收集于收集設(shè)備上形成隨機分散的熔吹纖維和其他材料的粘合纖維網(wǎng)之前，對熔吹纖維和其他材料如木漿、紡紗短纖維或顆粒例如超吸附材料進行緊密纏混。這公開在Anderson等的美國專利4 100 324和Minto等的美國專利5 720 832中，其公開內(nèi)容在此引入作為參考。
如果可頸縮材料20為纖維構(gòu)成的非織造纖維網(wǎng)，則所述纖維可以使用前述“纖維間粘結(jié)”定義中描述的一種或多種粘合方法由纖維間粘合而連接。
在本發(fā)明的一個實施方案中，可頸縮材料20為一種多層材料，例如至少一層紡粘纖維網(wǎng)與至少一層熔吹纖維網(wǎng)、粘絨纖維網(wǎng)、膜、泡沫材料或其他合適的材料連接。例如，可頸縮材料20可以是一種多層材料，其中至少一層是紡粘的和至少一層是熔吹的，諸如紡粘/熔吹/紡粘(“SMS”)層壓制品，例如公開于在本文中作為參考的美國專利之中的。一種特別適合的頸縮材料20可以包括非織造纖維狀材料，其公開于Brock等的美國專利4 041 203，將其在此引入作為參考。這種層壓制品可以如下制備，在移動形成帶上依次沉積第一紡粘纖維層，其次是熔吹纖維層，最后是另一層紡粘纖維層，然后以以上提及的專利描述的方式粘結(jié)該層壓制品。備選地，纖維層可以單獨制成，在輥上收集，在獨立的粘結(jié)步驟結(jié)合。上述方法在本領(lǐng)域是公知的，在此不必綜述。在本發(fā)明的一個實施方案中，多層層壓制品包括具有約0.2盎司/平方碼(osy)～約8osy基重的第一紡粘聚丙烯層，具有約0.1osy～約4osy基重的熔吹聚丙烯層，和具有約0.2osy～約8osy基重的第二紡粘聚丙烯層。
如附圖2所示，可頸縮材料20可以從材料供給輥18退繞，傳輸和進料穿過第一輸送設(shè)備，例如含輥29和輥31的第一對軋輥28之間形成的第一軋點32?？深i縮材料20合適地具有約30英寸～約720英寸的起始頸縮前或起始寬度，理想地為約100英寸～約540英寸。第一對軋輥28沿縱向10牽引可頸縮材料20穿過輥29和31。本領(lǐng)域的普通技術(shù)員都清楚，在線過程中可頸縮材料12在可以直接從可頸縮材料形成過程，例如紡粘過程進料，而不是從供給輥18退繞?？深i縮材料20可以如圖4所示直接穿過通過第一對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥29，31形成的軋點32，或可頸縮材料20可以穿過具有大致為S-結(jié)構(gòu)的路徑，如圖5所示。正如圖5所示，可頸縮材料20部分圍繞輥29并在輥29之下穿過，然后從輥29和輥31之間穿過，然后部分圍繞輥31并在輥31之上穿過。輥29和輥31按相反方向旋轉(zhuǎn)，輥29和輥31理想地但不是必要地具有相同的恒定的第一旋轉(zhuǎn)表面速度。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，可以加熱輥29和31至橫跨輥29和31的橫向有一個恒定溫度，或根據(jù)一種分布型有選擇地加熱，從而在輥表面第一部分產(chǎn)生更高溫度和在輥表面的第二部分產(chǎn)生相對低的溫度。
如圖2和3所示，在穿過第一軋點32之前，使用合適的切割工具40，例如許多切刀44，把可頸縮材料20徑向切割成許多可頸縮材料條30。本領(lǐng)域普通技術(shù)員已知的任何合適的切條或切割工具都可用于形成可頸縮材料條30。理想地，但不是必要地，可頸縮材料條30具有均勻的寬度。合適地，可頸縮材料20被切成至少約兩個(2)可頸縮材料條30，理想地為至少約六個(6)可頸縮材料條30，而且在某些情況下為至少約二十個(20)可頸縮材料條30。進行頸縮前，每個可頸縮材料條30可以具有約9英寸～90英寸的寬度，合適地為約15英寸～72英寸，理想地為約20英寸～54英寸。
例如，具有約360英寸初始寬度的可頸縮材料20可以被切成十個(10)可頸縮材料條30，每個條的寬度為約36英寸。備選地，可頸縮材料20可以被切割成三十(30)個可頸縮材料條30，每個條的寬度為約12英寸。本領(lǐng)域普通技術(shù)員都清楚，取決于非織造纖維網(wǎng)的起始寬度、頸縮度和成品所需寬度，可頸縮材料20可以被切割形成任何合適數(shù)目的可頸縮材料條30。
在從第一對軋輥28之間穿過后，含有許多可頸縮材料條30的可頸縮材料20進入頸縮區(qū)50，該區(qū)定義為如圖3所示的第一對軋輥28和第二軋輥38之間沿縱向10的徑向(頸縮)距離。為了獲得較好頸縮，軋點之間的頸縮距離通常要求為纖維網(wǎng)寬度的4～10倍。如果纖維網(wǎng)在頸縮前被切成“y”條，該距離變?yōu)槌跏祭w維網(wǎng)寬度的(4/y)～(40/y)倍。這個相對短的頸縮距離是因可頸縮非織造纖維材料被切成許多可頸縮條而成為可能，其節(jié)省了工廠空間，并生產(chǎn)出具有基本相同的基重和橫向延展性分布型的頸縮非織造纖維條。在本發(fā)明的一個實施方案中，如圖2所示的加熱設(shè)備60，例如加熱爐或任何其它本領(lǐng)域普通技術(shù)員熟知的合適的加熱設(shè)備，可以位于頸縮區(qū)50。理想地，加熱設(shè)備60加熱每個材料條30至約180°F(82.2℃)～約280°F(138℃)的高溫。合適地，頸縮距離小于切條寬度的約40倍，理想地約20倍，更理想地約10倍，在某些情況下約4倍，以確保對切條較好的纖維網(wǎng)控制。頸縮距離應(yīng)該足夠大，以使纖維構(gòu)成的材料具有足夠時間進行定向和移動，從而使材料頸縮過程能夠發(fā)生。
加熱設(shè)備60可以是傳統(tǒng)的末端開放式強制空氣爐，當(dāng)可頸縮材料20穿過第一對軋輥28和第二對軋輥38之間時，可以從上述爐穿過。末端開放式強制空氣爐可以用于輔助對每個可頸縮材料條30的頸縮，并加熱定形每個可頸縮材料條30，其位于如圖2所示的位置75，以形成可逆頸縮材料。爐內(nèi)溫度應(yīng)足夠高，以軟化非織造纖維并增加其柔韌性，但是不能高到致使纖維熔化或把纖維軟化至導(dǎo)致頸縮過程發(fā)生單個非織造纖維被巨大拉長、收針和/或拉斷的程度。當(dāng)非織造纖維由聚烯烴制成時，例如，在爐內(nèi)的非織造纖維網(wǎng)達到的最高溫度應(yīng)該比該纖維的熔化溫度低至少約20℃，合適地比該纖維的熔化溫度至少低約25℃，理想地比該纖維的熔化溫度至少低約30℃。最佳頸縮溫度典型地為比該纖維的熔化溫度低約30℃～約85℃。例如，當(dāng)可頸縮材料20是含有紡粘聚丙烯纖維網(wǎng)的非織造纖維網(wǎng)時，理想的頸縮溫度為約80℃～約138℃。
可選地，加熱設(shè)備60可以是熱空氣刀，如Arnold等的美國專利5 707 468所描述的，將其在此引入作為參考。在熱空氣刀組件中，一束或多束高速熱噴氣流施加于通過一臺包括一個面對移動頸縮材料20的上強制送氣系統(tǒng)和一個或多個下狹槽的設(shè)備可頸縮材料20的表面。
當(dāng)纖維組成的非織造纖維網(wǎng)經(jīng)過結(jié)晶工藝即結(jié)晶度增長時，就會認為發(fā)生了“定形”。這種額外的結(jié)晶被認為是向纖維中植入了記憶性，使纖維需要恢復(fù)至其定形時的結(jié)構(gòu)。一種定形的方法是加熱老化的非織造纖維，以便在纖維中發(fā)生額外的結(jié)晶。另一種方法是獲得含仍然經(jīng)歷纖維形成結(jié)晶過程的新制非織造纖維網(wǎng)，并使其呈現(xiàn)所需結(jié)構(gòu)，即頸縮結(jié)構(gòu)。然后頸縮材料就會由于輥上的纖維老化(額外結(jié)晶)而發(fā)生定形。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，新制非織造纖維材料在定形之前被切割和頸縮。結(jié)晶過程在纖維形成之后迅速發(fā)生。然而，如果非織造纖維材料在形成該非織造材料1分鐘內(nèi)，理想地在0.5分鐘內(nèi)，更理想地在0.25分鐘內(nèi)進行切割和頸縮，則在切割和頸縮后產(chǎn)生足夠的結(jié)晶，從而在頸縮后的結(jié)構(gòu)中定形材料。
在穿過頸縮區(qū)50之后，頸縮材料20由第二傳輸裝置牽引。例如，在本發(fā)明的一個實施方案中，第二傳輸裝置可以包括卷繞輥，如存儲或卷繞輥70，如圖2所示。卷繞輥具有恒定的旋轉(zhuǎn)表面速度，其大于輥29和31的第一表面速度，由此在把頸縮材料條30卷繞到卷繞輥上之前頸縮每個材料條30。
備選的是，在本發(fā)明的一個實施方案中，第二傳輸裝置可以包括第二對含有反向旋轉(zhuǎn)輥39和41的軋輥38?？深i縮材料20可以直接穿過通過第二對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥38形成的第二軋點42，或可頸縮材料20可以穿過具有大致為S-結(jié)構(gòu)的路徑，其中可頸縮材料20部分圍繞輥39并在輥39之下穿過，然后從輥39和輥41之間穿過，最后部分圍繞輥41并在輥41之上穿過。在本發(fā)明的一個實施方案中，參照輥29和31，輥39和41可以以上面討論的相似的方式加熱。
每個輥39和41的恒定第二旋轉(zhuǎn)表面速度都大于輥29和31的第一表面速度。合適地，第二表面速度大于第一表面速度約1.05～1.7倍，理想地為第一表面速度的約1.1～1.5倍，在某些情況下約為第一表面速度的1.2～1.4倍。第一對軋輥28和第二對軋輥38表面速度之間的差異，以及某些實施方案中在頸縮區(qū)50對可頸縮材料20進行加熱，致使形成發(fā)生收針或頸縮的材料20’，其頸縮寬度小于可頸縮材料的初始寬度。
一般地，為獲取良好的頸縮所需的軋點間的最小距離大約與發(fā)生頸縮的非織造纖維的寬度成比例。也就是說，所有其它材料和工藝條件保持恒定不變，要獲取良好的頸縮，纖維網(wǎng)的寬度加倍，就要加倍軋點間所需的最小距離。相反，如果在給定的工藝條件下，把具有獲取了良好“X”頸縮所需的最小軋點距離的非織造纖維切割成“N”個單條，則要在那些相同的工藝條件下獲取良好頸縮所需的最小距離就要減小到約為“X/N”。例如，如果“N”等于10條，則要獲取良好頸縮所需的最小距離就減少90％。
另外，為獲取良好頸縮所需的軋點間的最小距離一般與線速度有關(guān)。也就是說，如果線速度加倍，則為獲取良好頸縮所需的最小軋點間距也要增加。軋點間距除以線速度就是材料在軋點間的頸縮區(qū)所駐留的時間。通過增加線速度來降低該時間可能無法使材料中的絲有足夠時間進行重新定向。正是這種重新定向?qū)е庐a(chǎn)生頸縮。
正如以上所討論那樣，為獲得良好頸縮所需要的軋點間的最小距離能夠通過把非織造纖維網(wǎng)切割成條得到降低。這種最小距離的降低能夠用于現(xiàn)有的機器以增加線速度并且仍能夠獲得可接受的頸縮。這些傾向能夠用于以下的實施例中。
一般地，如果一種非織造纖維網(wǎng)的初始寬為約100英寸(N＝1)，而使該非織造纖維網(wǎng)發(fā)生頸縮所需時間(T)為約0.1分鐘，那么徑向距離必須等于第二表面速度乘以0.1分鐘。如果第二表面速度約為400英尺/分鐘，則徑向距離必須約為40英尺。然而，如果非織造纖維網(wǎng)被徑向切割成具有約10英寸初始寬度的十(10)條相等非織造纖維條(N＝10)，則頸縮時間(T)就減少為約0.01分鐘，即(0.1分鐘/10條非織造纖維條)。這樣，在第二表面速度為約400英尺/分鐘時，徑向距離必須為約4英尺。
人們發(fā)現(xiàn)，一般地，對于頸縮成既定數(shù)量的給定纖維網(wǎng)，線速度與纖維網(wǎng)寬度的乘積除以牽引軋點之間的距離之比必須低于實驗確定的既定值。如果有效纖維網(wǎng)寬度在頸縮之前能夠通過切割纖維網(wǎng)而被減少，則線速度就能成比例地增加和/或軋點距離成比例降低。例如，如果纖維網(wǎng)被切割成十二(12)條相等的長條，通常線速度能夠增加3倍，頸縮距離減少為初始頸縮距離的1/4。
根據(jù)本發(fā)明的某些實施方案，每個可頸縮材料條30從其初始寬度在頸縮區(qū)50內(nèi)頸縮至小于其初始寬度的頸縮寬度。合適地，每個材料條30的頸縮后或最終寬度約小于材料條30初始寬度的80％，理想地約小于材料條30初始寬度的65％，在某些情況下約為材料條30初始寬度的28～50％。每個材料條30可以具有至少約2英寸的頸縮寬度，根據(jù)最終產(chǎn)品所需尺寸頸縮寬度經(jīng)常會更寬。在本發(fā)明的某些實施方案中，根據(jù)可頸縮材料條30的初始頸縮前寬度和頸縮數(shù)量，可頸縮材料條30的頸縮寬度可以更寬很多。另外，通過牽引過程使每個可頸縮材料條30的頸縮后的縱向長度為其初始長度的約1.05～約1.7倍，合適地為約1.1～約1.5倍，理想地為約1.2～約1.4倍。頸縮過程完成之后，頸縮材料條30可以被在線處理或轉(zhuǎn)化或可以卷繞至存儲或卷繞輥70之上以備日后處理和/或轉(zhuǎn)化。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施方案，頸縮材料20含有由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員熟知的任何合適的方法形成的SMS層壓制品或美國Texas，Dallas，Kimberly-Clark公司市售的商標名為BLOCK-IT的SMS層壓制品。具有第一或初始頸縮前寬度的可頸縮SMS層壓制品向具有第一表面速度的第一對軋輥28傳輸。在SMS層壓制品到達第一對軋輥28之前，使用合適的切割工具40連續(xù)地徑向切割該SMS層壓制品形成許多層壓制品條。
層壓制品條從第一對軋輥28之間徑向穿過，SMS層壓制品移動過一段徑向距離，到達具有大于第一表面速度的第二表面速度的第二對反向旋轉(zhuǎn)軋輥38。SMS層壓制品從第二對軋輥38之間徑向填進或穿過，以使層壓制品條在第一對軋輥28和第二對軋輥38之間發(fā)生頸縮。SMS層壓制品穿過的第一對軋輥28和第二對軋輥38之間的徑向距離定義為頸縮區(qū)50，其中層壓制品條由于第二對軋輥38的表面速度大于第一對軋輥28的表面速度而發(fā)生頸縮。
為切割控制，第一時軋輥28和第二對軋輥38之間的徑向距離合適地不超過單個條30頸縮前寬度的約10倍，理想地不超過條30頸縮前寬度的約8倍，在某些情況下不超過條30頸縮前寬度的約6倍。
參照附圖6，本發(fā)明一個實施方案的方法提供了形成許多可頸縮材料條30的非織造纖維網(wǎng)，其中相臨的條30在基重和可延展性上合適地具有類似的，理想地具有相同的微“笑”分布型。正如附圖6所示，每個條30包括的橫向?qū)叢糠只騾^(qū)33的基重和可延展性大于中心部分或區(qū)34的基舌和可延展性。
盡管此處公開的本發(fā)明的實施方案是目前優(yōu)選的，但是勿需脫離本發(fā)明就能夠做出各種改良和改進。本發(fā)明的范圍在所附的權(quán)利要求中得到說明，落于等同方案的意義和范圍的所有變化應(yīng)該包含于此。
權(quán)利要求
1.一種制備頸縮材料的方法，包含以下步驟向具有第一表面速度的第一對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥傳輸具有第一寬度的可頸縮非織造纖維網(wǎng)；在非織造纖維網(wǎng)到達第一對軋輥之前把該非織造纖維網(wǎng)徑向切割成許多非織造纖維條；使所述非織造纖維條從第一對軋輥之間徑向穿過；使非織造纖維網(wǎng)移動過一段徑向距離，到達具有大于第一表面速度的第二表面速度的第二對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥；和使非織造纖維條從第二對軋輥之間徑向穿過，從而在第一對軋輥和第二對軋輥之間使該非織造纖維條發(fā)生頸縮；其中所述徑向距離不超過單個非織造纖維條頸縮前寬度的約40倍。
2.權(quán)利要求1的方法，其中徑向距離不超過單個非織造纖維條頸編前寬度的約30倍。
3.權(quán)利要求1的方法，其中徑向距離不超過單個非織造纖維條頸縮前寬度的約20倍。
4.權(quán)利要求1的方法，其中所述許多非織造纖維條包括至少4條非織造纖維條。
5.權(quán)利要求1的方法，其中所述許多非織造纖維條包括至少10條非織造纖維條。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所述許多非織造纖維條包括至少20條非織造纖維條。
7.權(quán)利要求1的方法，其中每個非織造纖維條的初始寬度為約9～約90英寸。
8.權(quán)利要求1的方法，其中每個非織造纖維條的初始寬度為約18～約72英寸。
9.權(quán)利要求1的方法，其中每個非織造纖維條的頸縮寬度為該非織造纖維條初始寬度的約28～約50％。
10.權(quán)利要求1的方法，進一步包括在非織造纖維條穿過第一對軋輥和第二對軋輥之間時加熱該非織造纖維條的步驟。
11.權(quán)利要求1的方法，其中第二表面速度為第一表面速度的約1.05～約1.7倍。
12.權(quán)利要求1的方法，其中第二表面速度為第一表面速度的約1.1～約1.5倍。
13.權(quán)利要求1的方法，其中第二表面速度為第一表面速度的約1.2～約1.4倍。
14.權(quán)利要求1的方法，其中可頸縮非織造纖維網(wǎng)包含紡粘纖維網(wǎng)。
15.權(quán)利要求14的方法，其中紡粘纖維網(wǎng)層壓了膜。
16.一種制備許多可頸縮材料條的方法，包括以下步驟把可頸縮材料徑向切割成許多可頸縮材料條，每個可頸縮材料條具有一個頸縮前寬度；使所述許多可頸縮材料條從具有第一表面速度的第一對軋輥之間徑向穿過；使非織造纖維網(wǎng)移動過一段徑向距離，到達具有大于第一表面速度的第二表面速度的第二對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥，徑向距離與第二表面速度的比維持恒定；和使所述許多可頸縮材料條從第二對軋輥之間徑向穿過，其中每個可頸縮材料條頸縮至小于其頸縮前寬度約70％的頸縮寬度。
17.權(quán)利要求16的方法，其中每個可頸縮材料條的頸縮寬度小于其頸縮前寬度約60％。
18.權(quán)利要求16的方法，其中每個可頸縮材料條的頸縮寬度為其頸縮前寬度約28～約50％。
19.權(quán)利要求16的方法，其中從第一對軋輥到第二對軋輥之間的徑向距離不超過單個可頸縮材料條頸縮前寬度的約10倍。
20.權(quán)利要求16的方法，其中可頸縮材料包括新制的非織造纖維材料。
21.權(quán)利要求20的方法，其中在制出非織造纖維材料的約1分鐘內(nèi)將可頸縮材料切割，并使每個可頸縮材料條頸縮。
22.權(quán)利要求20的方法，其中在制出非織造纖維材料的約0.5分鐘內(nèi)將可頸縮材料切割，并使每個可頸縮材料條頸縮。
23.權(quán)利要求20的方法，其中在制出非織造纖維材料的約0.25分鐘內(nèi)將可頸縮材料切割，并使每個可頸縮材料條頸縮。
24.一種制備頸縮SMS層壓制品的方法，包括以下步驟向具有第一表面速度的第一對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥傳輸具有第一寬度的可頸縮SMS層壓制品；在SMS層壓制品到達第一對軋輥之前把SMS層壓制品徑向切割成許多層壓制品條；使所述層壓制品條從第一對軋輥之間徑向穿過；使SMS層壓制品移動過一段徑向距離，到達具有大于第一表面速度的第二表面速度的第二對反向旋轉(zhuǎn)的軋輥；和使層壓制品條從第二對軋輥之間徑向穿過，從而在第一對軋輥和第二對軋輥之間使該層壓制品條發(fā)生頸縮；其中所述徑向距離不超過第一寬度的約25％。
25.權(quán)利要求24的方法，其中頸縮SMS層壓制品含有膜。
26.一種頸縮切割材料，包括許多相同的頸縮材料條，每個頸縮材料條基本上具有類似的橫截面分布型，其中每條的對邊區(qū)的基重大于中心區(qū)基重。
27.權(quán)利要求26的頸縮切割材料，其中對邊區(qū)的可延展性大于中心區(qū)的可延展性。
28.一種寬度不超過約12英寸的頸縮切割材料，其中頸縮切割材料的對邊區(qū)的可延展性大于該頸縮切割材料的中心區(qū)的可延展性。
29.權(quán)利要求28的頸縮切割材料，其中對邊區(qū)的基重大于中心區(qū)的基重。
30.一種制備頸縮材料的方法，包含以下步驟向具有第一表面速度的傳輸裝置傳輸具有第一寬度的可頸縮非織造纖維網(wǎng)；在非織造纖維網(wǎng)到達第一傳輸裝置之前把該非織造纖維網(wǎng)徑向切割成許多非織造纖維條；使非織造纖維條徑向穿過第一傳輸裝置；使非織造纖維網(wǎng)移動過一段徑向距離，到達具有大于第一表面速度的第二表面速度的第二傳輸裝置；和使非織造纖維條徑向穿過第二傳輸裝置，從而在第一對傳輸裝置和第二傳輸裝置之間使該非織造纖維條發(fā)生頸縮；其中所述徑向距離不超過單個非織造纖維條頸縮前寬度的約40倍。
全文摘要
一種制備許多具有類似或相同橫向分布型的頸縮非織造纖維條的方法，包括以下步驟把可頸縮非織造纖維網(wǎng)切割成許多可頸縮纖維條；使可頸縮非織造纖維網(wǎng)從具有第一表面速度的第一對軋輥和具有大于第一表面速度的第二表面速度的第二對軋輥之間穿過；和在第一對軋輥和第二對軋輥之間使該非織造纖維網(wǎng)發(fā)生頸縮。
文檔編號B32B5/26GK1646751SQ03807674
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月24日
發(fā)明者M·T·莫爾曼, G·T·蘇杜斯, R·J·格恩德特, M·G·庫佩利安, A·G·多布森, P·H·卡爾霍恩, C·E·謝伊, R·W·Z·吉爾吉斯, R·D·賴特, J·J·薩尤維茨 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司