Эластомерные слоистые материалы, которые не требуют использования механического активирования
Изобретение относится к эластомерным пленкам, ламинированным на неэластомерные материалы, такие как холст, где получающиеся в результате слоистые материалы являются эластомерными без механического активирования, а также к способу их получения. Эластомерный слоистый материал содержит слой эластомерной полимерной пленки, скрепленный с одним или несколькими слоями подложки. Композицию эластомерной пленки, физические свойства подложки и условия скрепления выбирают и контролируют таким образом, что получаемый материал является растяжимым и восстанавливаемым без механического активирования после ламинирования. Обеспечивается изготовление эластомерного слоистого материала на относительно простом высокоскоростном оборудовании при пониженных затратах и с приданием улучшенных физических свойств. 2 н. и 42 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.
Область техники
Настоящее изобретение относится к эластомерным пленкам, ламинированным на неэластомерные материалы, такие как ткань, где получающиеся в результате слоистые материалы являются эластомерными без механического активирования. Настоящее изобретение также относится к способам получения слоистых материалов, образованных из эластомерных пленок и неэластомерных материалов, где получающиеся в результате слоистые материалы являются эластомерными без механического активирования.
Уровень техники
Эластомерные материалы в течение долгого времени ценились за свою способность растягиваться, охватывая или обтягивая более крупные предметы, а после этого стягиваться, обеспечивая плотное прилегание к предметам. Эластомерные материалы зачастую используются в предметах одежды, обеспечивая плотное прилегание, такое как в случае одежды для активного отдыха. Эластомеры также могут формировать эластичные, но эффективные барьеры, такие как в случае манжет термоодежды, предназначенной для сохранения тепла тела.
Одним примером типа предмета одежды, для которого важны характеристики как прилегания, так и непроницаемости, являются гигиенические изделия, такие как подгузник. Эластомерные материалы используются на талии, вокруг отверстий для ног и в фиксаторах (в случае подгузника) или по бокам (в случае предмета одежды типа трусов). Эластомерные материалы в данных областях улучшают общее прилегание предмета одежды, а также делают намного более легкими как надевание, так и снятие предмета одежды. Эластомерные материалы также исполняют и функцию эластичных барьеров, улучшающих характеристики герметизации предмета одежды при одновременном все еще обеспечении комфорта и свободы движений его владельцу.
В гигиеническом изделии использующийся эластомерный материал может иметь форму нитей, холстов или пленок. Использование эластомерных нитей может создавать проблемы при сборке предмета одежды, поскольку в процессе изготовления нити должны использоваться в виде одного компонента, образованного из многих. Данные нити также могут ослабиться и имеют тенденцию к разрывам, что могло бы привести к нарушению эластичности даже в случае присутствия избыточного количества нитей. Эластомерные холсты несколько более удобны в работе в процессе изготовления, но сами холсты имеют тенденцию к дороговизне как материалов исходного сырья, так и затрат на изготовление самого холста. Эластормерные пленки легче использовать в производстве, чем нити, и являются менее дорогостоящими, чем эластомерные холсты, в изготовлении. Эластомерные пленки также имеют тенденцию к большей прочности, чем нити или холсты, и с меньшей вероятностью разрушаются во время использования.
Однако эластомерные материалы могут вызывать раздражение или травмы при их непосредственном воздействии на кожу. Множество людей испытывает аллергию к латексным или синтетическим каучуковым смесям в случае попадания данных смесей в контакт с кожей. Эластомерные материалы, которые непосредственно соприкасаются с кожей, также могут натирать, защемлять или «обжигать» кожу, создавая болезненные красные пятна.
Как известно, во избежание непосредственного контакта между эластомерными материалами и кожей владельца предмета одежды, а также для придания эластомерному материалу более приятных органолептических свойств и внешнего вида, подобных тем, что есть у одежды, на современном уровне техники эластомерный материал покрывают холстом или материалом, напоминающим холст. Например, эластомерные пленки, использующиеся в предметах одежды ограниченного или одноразового использования, могут быть скреплены со слоями или ламинированы на слои нетканого, тканого или вязаного материала так, чтобы холст покрывал бы эластомер и находился бы в контакте с кожей владельца предмета одежды. Данные скрепление или ламинирование эластомерной пленки и холстов производят по различным известным способам, включающим экструзионное ламинирование, клеевое ламинирование, термическое ламинирование и ультразвуковое ламинирование. Холсты, использующиеся в изделиях одноразового использования, обычно представляют собой нетканые материалы, изготовленные из недорогих, но неэластомерных материалов, таких как полипропилен или полиэтилен.
Однако сразу после скрепления обычных эластомерных пленок и одного или нескольких слоев холстов получающийся в результате слоистый материал обычно больше уже не будет эластомерным, если только сам холст также не будет изготовлен из эластомерных материалов. Нетканые материалы, изготовленные из эластомерных полимеров, известны, но данные материалы обычно являются слишком дорогостоящими для изделий ограниченного или одноразового использования. В случае скрепления неэластомерного холста и эластомерной пленки холст будет скрепляться с эластомером таким образом, что он будет связывать эластичность эластомера, и получающийся в результате слоистый материал уже будет не более эластомерным, чем компонент, образуемый холстом.
Было испробовано множество подходов к получению слоистого материала, образованного из эластомерной пленки и холста, который бы оставался эластомерным сразу же после скрепления слоев слоистого материала друг с другом. Один подход заключается в складывании, гофрировании, крепировании или другом собирании слоя холста в сборки перед его скреплением с эластомерной пленкой. Собранный в сборки холст скрепляют с пленкой по указанным точкам или линиям, а не непрерывно по всей поверхности пленки. При нахождении пленки в релаксированном состоянии холст на пленке остается гофрированным или сморщенным; сразу после растяжения эластомерной пленки слой холста разравнивается по существу вплоть до разглаживания сморщенного материала, в момент чего растяжение эластомера прекращается.
Еще один подход заключается в растяжении эластомерной пленки, после этого скреплении холста и пленки при одновременном растяжении пленки. Опять-таки холст скрепляют с пленкой по указанным точкам или линиям, а не непрерывно по всей поверхности пленки. При получении растянутой пленкой возможности релаксации холст поверх нерастянутой эластомерной пленки подвергается гофрированию или сморщиванию.
Еще один подход заключается в «шейкообразовании» у холста перед его скреплением с эластомером. Шейкообразование представляет собой способ, по которому холст вытягивают в одном направлении, что приводит к сдвиганию волокон в холсте ближе друг к другу, и ширина холста в направлении, перпендикулярном направлению вытягивания, уменьшается. Шейкообразование очень эффективно в случае вязаных и нетканых материалов, хотя оно является менее эффективным в случае тканых материалов. В случае точечного скрепления подвергнутого шейкообразованию холста с эластомерной пленкой получающийся в результате слоистый материал будет несколько растягиваться в направлении, перпендикулярном тому направлению, в котором холст вытягивали во время процесса шейкообразования, поскольку волокна подвергнутого шейкообразованию холста могут отодвигаться друг от друга при растяжении слоистого материала.
Еще один другой подход заключается в активировании эластомерного слоистого материала сразу после его получения. Активирование представляет собой способ, по которому эластомерному слоистому материалу придают способность легко растягиваться. Наиболее часто активирование представляет собой физическую обработку, модифицирование или деформирование эластомерного слоистого материала, при этом упомянутое активирование проводят с использованием механических средств. Например, для придания слоистому материалу растяжимости и восстанавливаемости эластомерный слоистый материал может быть подвергнут пошаговому растяжению при использовании валиков, находящихся во взаимозацеплении, что обсуждается в патенте США №5422172. Однако способ механического активирования может ослабить или разорвать нижележащую пленку, холст или слоистый материал в целом, что создаст опасность разрыва и разрушения слоистого материала во время его использования. Слоистые материалы, которые после ламинирования подвергают механическому активированию, зачастую изготавливают из более толстых материалов для того, чтобы нейтрализовать потенциальные разрушения вследствие повреждения слоистого материала во время механического активирования.
Реализация некоторых из данных способов сковывается потребностью в усложненных производственных методиках. Например, гофрирование или собирание слоя холста в сборки перед скреплением холста с эластомерной пленкой требуют использования машинного оборудования для собирания холста в сборки и их удерживания перед скреплением. В дополнение к этому, в сопоставлении с количеством эластомерной пленки должно быть использовано избыточное количество холста, поскольку поверх нерастянутой пленки должен иметься избыток холста для гофрирования или сморщивания. Растяжение эластомерной пленки или шейкообразование у холста перед скреплением слоя, подвергнутого растяжению или шейкообразованию, с нерастянутым слоем также требуют использования дополнительного машинного оборудования, обеспечивающего предварительное растяжение или предварительное шейкообразование для одного слоя, а после этого удерживание данного слоя в состоянии, полученном при растяжении или шейкообразовании. С точки зрения изготовления эластомерных материалов данные способы являются медленными. Механическое активирование уже полученного эластомерного слоистого материала является намного более быстрым, но при манипуляциях со слоистым материалом для его активирования все еще требует дополнительных капиталовложений на машинное оборудование, производящее механическое активирование.
Сохраняется потребность в эффективном изготовлении слоистого материала, образованного из эластомерной пленки и холста, который был бы растяжимым, без использования усложненных способов переработки или капиталоемких методик механического активирования. Изготовление такого слоистого материала должно быть легким, недорогим и быстрым и не требующим использования избыточных количеств материала.
Краткое изложение изобретения
В одном варианте реализации настоящее изобретение относится к слоистому материалу, образованному из эластомерной пленки и одного или нескольких слоев ткани, при этом упомянутый слоистый материал является растяжимым и восстанавливаемым без механического активирования. Благодаря контролю композиции эластомерной пленки, типа холста, использующегося в слоистом материале, и прочности скрепления между слоями пленки и ткани при использовании высокоскоростного машинного оборудования может быть получен эластомерный слоистый материал, который не требует использования избыточного материала и проведения механического активирования для придания слоистому материалу растяжимости. В других вариантах реализации настоящего изобретения предлагаются способы получения таких эластомерных слоистых материалов, не требующие использования механического активирования.
С учетом последующего подробного описания изобретения очевидными станут и другие варианты реализации изобретения.
Краткое описание чертежей
Изобретение более полно будет понято с учетом чертежей, в числе которых:
Фигуры 1а-1d иллюстрируют несколько возможных структур многослойного эластомерного слоистого материала изобретения;
Фигура 2 представляет собой схему типичного способа экструдирования через плоскощелевую экструзионную головку;
Фигура 3 представляет собой схему типичного способа клеевого скрепления; и
Фигура 4 представляет собой схему типичного способа экструзионного ламинирования.
Подробное описание изобретения
Как обнаружили изобретатели, благодаря тщательному выбору композиции эластомерной пленки, физических свойств ламинируемого материала и условий скрепления и прочности скрепления для получающегося в результате эластомерного слоистого материала могут быть изготовлены растяжимые и восстанавливаемые слоистые материалы, образованные из эластомерной пленки и одного или нескольких слоев ткани, которые не требуют перед ламинированием проведения для одного или нескольких слоев слоистого материала собирания в сборки или растяжения. Эластомерный слоистый материал настоящего изобретения после своего изготовления также не требует проведения механического активирования для придания ему растяжимости и восстанавливаемости. В настоящем документе описываются эластомерный слоистый материал изобретения и способы получения такого эластомерного слоистого материала.
Для целей данного описания изобретения определены следующие далее термины:
* «Пленка» обозначает материал в листовидной форме, где размеры материала в направлениях х (длина) и у (ширина) являются существенно большими, чем размер в направлении z (толщина). Пленки имеют толщину в направлении z в диапазоне от приблизительно 1 мкм до приблизительно 1 мм, что для многих эластомерных пленок соответствует диапазону приблизительно от 0,9 до 1000 г на кв.м.
* «Поверхностная плотность» представляет собой стандартный термин в промышленности, который количественно определяет толщину или единичную массу пленочного или слоистого продукта. Поверхностная плотность представляет собой массу на единицу площади поверхности листовидного материала. Поверхностную плотность обычно выражают в единицах граммов на квадратный метр (г на кв.м) или унций на квадратный ярд (унц. на кв. ярд).
* «Совместно растяжимый» относится к двум слоям листовидного материала, которые укладывают совместно так, чтобы между слоями имелся бы по существу непрерывный контакт «поверхность к поверхности», и ни один из слоев по существу не являлся бы гофрированным, сгруппированным, собранным в сборки, смятым, скомканным или конфигурированным другим образом так, чтобы существенные части поверхности данного слоя не находились бы в контакте с доступной поверхностью другого слоя.
* «Слоистый материал» как имя существительное относится к слоистой структуре листовидных материалов, уложенных в стопку и скрепленных так, чтобы слои были бы по существу совместно растяжимыми по всей ширине наиболее узкого листа материала. Слои могут включать пленки, холсты или другие материалы в форме листа или их комбинации. Например, слоистый материал может представлять собой структуру, включающую слой пленки и слой холста, скрепленные друг с другом по всей своей ширине так, чтобы при обычном использовании два слоя оставались бы скрепленными в виде одного листа. Слоистый материал также может быть назван композитом или материалом с нанесенным покрытием. «Ламинировать» как глагол относится к способу, по которому получают такую слоистую структуру.
* «Совместное экструдирование» относится к способу получения многослойных полимерных пленок. В случае получения многослойной полимерной пленки по способу совместного экструдирования каждые полимер или полимерная смесь, составляющие слой пленки, расплавляют отдельно. Расплавленные полимеры могут быть наслоены внутри эструзионной головки, и слои расплавленных полимерных пленок экструдируют из экструзионной головки по существу одновременно. В полученных по способу совместного экструдирования полимерных пленках индивидуальные слои пленки скрепляются друг с другом, но остаются по существу несмешанными и четко разграниченными в виде слоев внутри пленки. Это контрастирует со смешанными многокомпонентными пленками, где полимерные компоненты перемешивают до получения по существу гомогенной смеси или гетерогенной композиции полимеров, которые экструдируют в виде одного слоя.
* «Экструзионное ламинирование» или «экструзионное нанесение покрытия» относятся к способам, по которым пленку расплавленного полимера экструдируют на твердую подложку для нанесения на подложу покрытия из полимерной пленки и скрепления подложки и пленки друг с другом.
* «Растяжимый» и «восстанавливаемый» представляют собой описательные термины, использующиеся для описания эластомерных свойств материала. «Растяжимый» обозначает то, что под действием усилия вытягивания материал может быть без разрушения растянут до указанного размера, значительно большего, чем его первоначальный размер. Например, описанным как растяжимый мог бы быть материал, который имеет в длину 10 см, и который под действием усилия вытягивания может быть без разрушения растянут до длины, равной приблизительно 13 см. «Восстанавливаемый» обозначает то, что материал, который под действием усилия вытягивания без разрушения растянут до определенного размера, значительно большего, чем его первоначальный размер, в случае устранения воздействия усилия вытягивания будет возвращаться к своему первоначальному размеру или указанному размеру, который достаточно близок к первоначальному размеру. Например, описанным как восстанавливаемый мог бы быть материал, который имеет в длину 10 см, который под действием усилия вытягивания может быть без разрушения растянут до длины, равной приблизительно 13 см, и который возвращается к длине, равной приблизительно 10 см, или к указанной длине, которая достаточно близка к 10 см.
* «Эластомерный» или «эластомер» или «эластичный» относятся к полимерным материалам, которые могут быть без разрушения растянуты, по меньшей мере, до приблизительно 150% от своего первоначального размера, и которые после этого восстанавливают не более чем 120% от их первоначального размера, в направлении приложенного растягивающего усилия. Например, эластомерная пленка, которая имеет в длину 10 см, под действием растягивающего усилия должна растягиваться, по меньшей мере, до приблизительно 15 см, а после этого в случае устранения воздействия растягивающего усилия должна стягиваться до не более чем приблизительно 12 см. Эластомерные материалы являются как растяжимыми, так и восстанавливаемыми.
* «Удлиняемый» относится к полимерным материалам, которые могут быть без разрушения растянуты, по меньшей мере, до приблизительно 130% от своего первоначального размера, но которые либо в значительной степени не восстанавливаются, либо восстанавливаются до более чем приблизительно 120% от своего первоначального размера, и поэтому не являются эластомерными так, как это определено ранее. Например, удлиняемая пленка, которая имеет в длину 10 см, под действием растягивающего усилия должна растягиваться, по меньшей мере, до приблизительно 13 см, после этого в случае устранения воздействия растягивающего усилия либо сохранять длину, равную приблизительно 13 см, либо восстанавливать длину, большую чем приблизительно 12 см. Удлиняемые материалы являются растяжимыми, но не восстанавливаемыми.
* «Активирование» или «активация» относятся к способу, по которому эластомерным пленке или материалу придают способность легко растягиваться. Наиболее часто активирование представляет собой физическую обработку, модифицирование или деформирование эластомерного материала. Растяжение пленки в первый раз представляет собой один способ активирования пленки. Эластомерный материал, который подвергся активированию, называют «активированным». Обычным примером активирования является раздувание воздушного шара. В первый раз, когда надувают (или «активируют») воздушный шар, материал воздушного шара растягивается. В случае сдувания, а затем опять раздувания надутого воздушного шара «активированный» воздушный шар надувать будет намного легче.
* «Механическое активирование» относится к способу активирования, реализуемому при использовании машинного оборудования для проведения физической обработки, модифицирования или деформирования эластомерного материала. Механическое активирование отличают от активирования, производимого потребителем или конечным пользователем, например, в случае растяжения потребителем или конечным пользователем эластомерного материала вручную.
* «Прочность пленки» или «механическая прочность» представляют собой свойства пленки при растяжении, измеренные по методу, такому как соответствующий документу ASTM D-822 «Tensile Properties of Thin Plastic Sheeting». Если не будет указано другого, то «прочность пленки» или «механическая прочность» конкретно относятся к пределу прочности на разрыв при растяжении и %-ному относительному удлинению при разрыве.
* «Предел прочности при раздире» представляет собой свойство пленки, которое определяет легкость или трудность, с которыми пленка может быть разорвана, начиная от надреза или отверстия, прорезанных в пленке, согласно измерению по методу, такому как испытание на раздир с надрезом по Элмендорфу в соответствии с документом ASTM D-1922.
* «Прочность скрепления» представляет собой свойство слоистого материала, включающего два и более слоя. Прочность скрепления определяют в результате измерения усилия, необходимого для расслаивания слоев слоистого материала после их скрепления друг с другом. Прочность скрепления может быть измерена по методам, такие как соответствующие документам ASTM D-1876 или ASTM F-904.
Эластомерные полимеры, использующиеся в слое полимерной пленки эластомерных слоистых материалов и в способах данного изобретения, могут включать любую экструдируемую эластомерную полимерную смолу. Примеры таких эластомерных полимерных смол включают блок-сополимеры винилариленовых и сопряженных диеновых мономеров, натуральные каучуки, полиуретановые каучуки, каучуки на основе сложных полиэфиров, эластомерные полиолефины и полиолефиновые смеси, эластомерные полиамиды и тому подобное. Эластомерная пленка также может содержать смесь двух и более эластомерных полимеров описанных выше типов. Например, одной подходящей для использования группой эластомерных полимеров являются блок-сополимеры винилариленовых и сопряженных диеновых мономеров, такие как блок-сополимеры АВ, АВА, АВС или АВСА, где сегменты А содержат арилены, такие как в случае полистирола, а сегменты В и С содержат диены, такие как в случае бутадиена, изопрена или этилена-бутадиена. Подходящие для использования блок-сополимерные смолы легко доступны в компании KRATON® Polymers из Хьюстона, Техас, или Dexco™ Polymers LP из Плакемина, Луизиана. Еще одной подходящей для использования группой эластомерных полимеров являются полиолефиновые эластомеры (ПОЭ), которые представляют собой эластомерные сополимеры полиэтилена или полипропилена. Подходящие для использования ПОЭ доступны в компании The Dow Chemical Company из Мидленда, Мичиган, или ExxonMobil Chemical Company из Хьюстона, Техас.
Эластомерная пленка настоящего изобретения в композиции пленки содержит одну или несколько эластомерных смол в количестве, большем или равном приблизительно 50%. Использование ПОЭ является в особенности предпочтительным, поскольку в слоистом материале эластомерная пленка будет обладать большим сродством к полиолефиновому холсту. Эластомерная пленка настоящего изобретения может содержать и другие компоненты, модифицирующие свойства пленки, способствующие переработке пленки или модифицирующие внешний вид пленки. Например, с эластомерным полимером в пленке могут быть перемешаны полимеры, такие как полистирольный гомополимер или высокоударопрочный полистирол, что придает пленке жесткость и улучшает прочностные свойства. Для уменьшения модуля упругости и улучшения растяжимости пленки к эластомерной пленке могут быть добавлены низкомолекулярные полиолефины или минеральное масло. В качестве технологических добавок могут быть добавлены полимеры, уменьшающие вязкость, и пластификаторы. Могут быть добавлены и другие добавки, такие пигменты, красители, антиоксиданты, антистатики, добавки, понижающие трение, пенообразователи, термо- и/или светостабилизаторы и неорганические и/или органические наполнители.
Поверхностную плотность эластомерной пленки в неактивированном эластомерном слоистом материале необходимо контролировать. Как было установлено, эластомерная пленка должна иметь поверхностную плотность, меньшую чем приблизительно 70 г на кв.м, более предпочтительно меньшую чем приблизительно 50 г на кв.м, более предпочтительно меньшую чем приблизительно 30 г на кв.м. Пленка, имеющая более низкую поверхностную плотность, делает возможными более быстрые охлаждение и затвердевание экструдированной полимерной пленки, что предоставляет в распоряжение производителя большую степень контроля прочности скрепления между слоями эластомерной пленки и холста в слоистом материале. Пленке, имеющей более низкую поверхностную плотность, также свойственно и недвусмысленное преимущество в виде меньшей дороговизны изготовления. Однако вследствие непроведения активирования слоистого материала изобретения после ламинирования получающийся в результате неактивированный эластомерный слоистый материал является настолько же прочным и противостоит раздиранию настолько же хорошо, как и более толстые эластомерные слоистые материалы, которые требуют проведения механического активирования.
Неактивированный эластомерный слоистый материал также включает слой подложки, который ламинируют на эластомерную пленку по известным способам ламинирования. Слой подложки может представлять собой удлиняемый листовидный материал, такой как еще одна полимерная пленка или ткань. Слой подложки должен содержать удлиняемые материалы так, чтобы слой подложки характеризовался бы относительной деформацией растяжения при разрыве, большей чем приблизительно 100%. Однако материал подложки не должен характеризоваться прочным внутренним скреплением, так что материал подложки характеризуется пределом прочности на разрыв при растяжении, равным приблизительно 4 н/дюйм (0,16 н/мм) и менее.
В одном варианте реализации слой подложки представляет собой нетканый материал. Примеры подходящих для использования нетканых материалов включают полотна нетканых материалов, изготовленные по способам скрепления прядением, кардочесания, аэродинамическому способу из расплава и способу гидросплетения. В особенности предпочтительными для настоящего изобретения являются нетканые материалы, полученные по способу кардочесания. Данные материалы могут содержать волокна полиолефинов, таких как полипропилен или полиэтилен, сложных полиэфиров, полиамидов, полиуретанов, эластомеров, вискозы, целлюлозы, их сополимеров или их смесей или их композиций. Нетканые материалы также могут содержать волокна, которые обладают гомогенными структурами или включают двухкомпонентные структуры, такие как «оболочка/ядро», «бок о бок», «острова в море» и другие известные двухкомпонентные конфигурации. Для ознакомления с подробным описанием нетканых материалов обратитесь к работе «Nonwoven Fabric Primer and Reference Sampler» by E. A. Vaughn, Association of the Nonwoven Fabrics Industry, 3rd Edition (1992). Такие нетканые материалы обычно имеют поверхностную плотность в диапазоне приблизительно от 5 граммов на квадратный метр (г на кв.м) до 75 г на кв.м. В одном предпочтительном варианте реализации нетканый материал должен иметь поверхностную плотность в диапазоне приблизительно от 5 до 30 г на кв.м.
Неактивированный эластомерный слоистый материал изобретения также может включать два и более таких описанных ранее слоев подложки. Кроме того, в объем данного изобретения попадают и другие типы слоев подожки, такие как тканые материалы, вязаные материалы, мешковины, сетки и тому подобное. Однако вследствие стоимости, доступности и легкости переработки для неактивированных эластомерных слоистых материалов изобретения предпочтительными обычно являются нетканые материалы.
Важным аспектом настоящего изобретения является контроль прочности скрепления между слоями эластомерной пленки и холста неактивированного эластомерного слоистого материала. Прочность скрепления обычно измеряют по методу, такому как соответствующий документу ASTM D-1876. Как установили изобретатели, для получения неактивированного эластомерного слоистого материала изобретения прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем холста эластомерного слоистого материала должна быть равной или меньшей приблизительно 50 Н/дюйм (1,97 н/мм). В еще одном варианте реализации прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем холста должна быть не большей чем приблизительно 40 Н/дюйм (1,57 Н/мм). В еще одном другом варианте реализации прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем холста должна быть не большей чем приблизительно 25 Н/дюйм (0,98 Н/мм). Получения прочности скрепления между слоями можно добиться по нескольким способам в зависимости от способа ламинирования. В случае ламинирования слоев по клеевому способу получения желательной прочности скрепления можно добиться, сделав надлежащий выбор клея и количества клея, наносимого для скрепления слоев. В случае ламинирования слоев по способу экструзионного ламиинирования для оптимизации прочности скрепления можно контролировать температуру экструдируемого расплавленного эластомерного полотна. Температуру экструдируемого расплавленного полотна можно контролировать при использовании охлаждающего устройства, такого как устройство, описанное в патентах США №6740184 и №6951591.
Фигура 1 демонстрирует несколько возможных вариантов реализации эластомерных слоистых материалов настоящего изобретения. На каждой подфигуре фигуры 1 компоненты слоистого материала представляют собой нижеследующее: 10 представляет собой слой А, которым может являться слой подложки, такой как слой ткани; 20 представляет собой слой В, которым может являться слой эластомерной полимерной пленки; а 30 представляет собой слой С, которым может являться еще один слой эластомерной полимерной пленки, если эластомерная пленка в слоистом материале будет представлять собой многослойную пленку. В одном альтернативном варианте реализации слой С может представлять собой еще один слой подложки, такой как еще одна ткань. Таким образом, фигура 1-а представляет собой слоистую структуру АВ, фигура 1-b представляет собой слоистую структуру АВА, фигура 1-с представляет собой слоистую структуру АВС, а фигура 1-d представляет собой слоистую структуру АВСВА. Специалистами в соответствующей области техники будут поняты и дополнительные варианты реализации и комбинации слоев слоистого материала, которые попадают в объем настоящего изобретения.
Эластомерную пленку настоящего изобретения можно получить по любому способу получения пленки. Известные способы получения пленки включают экструдирование через щелевую экструзионную головку и экструдирование с раздувом. В одном конкретном варианте реализации для получения эластомерной пленки используют способ совместного экструдирования, такой как в случае совместного экструдирования через плоскощелевую экструзионную головку и совместного экструдирования с раздувом. Совместное экструдирование многослойных пленок по способам с использованием плоскощелевой экструзионной головки и раздува хорошо известны.
Фигура 2 иллюстрирует схему обычного способа экструдирования через щелевую экструзионную головку. Композицию эластомерного полимера расплавляют в обычно использующемся червячном экструдере 10. После этого композицию расплавленного полимера перепускают из экструдера в блок питания 16, а затем расплавленный полимер экструдируют из экструзионной головки 18 для получения полотна расплавленного полимера 20. Полотно расплавленного полимера 20 отливают на охлаждающий валик 30, где полотно быстро охлаждают для получения пленки 22. Охлаждающий валик 30 может представлять собой гладкий валик, который позволяет получить гладкую пленку, или гравированный валик для тиснения, который производит тиснение рисунка на поверхности пленки. В получении пленки 22 охлаждающему валику 30 может содействовать необязательный подпорный валик 32. После этого пленка 22 может проходить через необязательное оборудование, такое как направляющие валики 34 и 36, которые облегчают перепускание пленки из секции экструдирования через плоскощелевую экструзионную головку на намоточное устройство 40, где ее сматывают и хранят в ожидании последующей переработки.
Для получения эластомерного слоистого материала изобретения эластомерная пленка должна быть скреплена с одним или несколькими слоями нетканого материала. Существует множество известных способов скрепления, которые могут быть использованы для скрепления слоя эластомерной полимерной пленки со слоем (слоями) холста. Такие способы включают экструзионное ламинирование, вакуумное ламинирование, клеевое скрепление, термическое скрепление, ультразвуковое скрепление, каландровое скрепление, точечное скрепление и лазерное скрепление. В объем настоящего изобретения попадают также и комбинации способов скрепления.
Одним способом получения эластомерного слоистого материала изобретения является клеевое скрепление, проиллюстрированное на фигуре 3. Слой эластомерной полимерной пленки 20 экструдируют из расплава через пленкообразующую экструзионную головку 18, обеспечивая его спадание в зазор между проиллюстрированными металлическим валиком 30 и подпорным валиком 32. Для быстрого охлаждения расплавленной полимерной пленки металлический валик 30 может быть охлажден. На металлическом валике также может быть выгравирован рисунок тиснения в случае желательности наличия такого рисунка на получающейся в результате пленке. После охлаждения и затвердевания слоя экструдированной пленки 22 его перепускают в станцию клеевого скрепления, где на пленку наносят клей 34 при помощи устройства, такого как распылительная установка 35. В альтернативном варианте распылительная установка 35 может распылять клей на поступающий слой холста 13. Слой холста 13 сматывают с валика 11 и вводят в зазор 37, который спрессовывает слой эластомерной пленки 22 и слой холста 13 для скрепления слоев. Теперь эластомерный слоистый материал 24 может быть намотан на валик или отправлен дальше для последующей переработки.
В еще одном варианте реализации для получения неактивированного эластомерного слоистого материала используют способ экструзионного ламинирования. Такие способы экструзионного ламинирования хорошо известны. Фигура 4 иллюстрирует типичный способ экструзионного ламинирования. Слой полимерной пленки 20 экструдируют из расплава через пленкообразующую экструзионную головку 18, обеспечивая его спадание в зазор между проиллюстрированным металлическим валиком 30 и подпорным валиком 32. Для быстрого охлаждения расплавленной полимерной пленки металлический валик может быть охлажден. На металлическом валике 30 также может быть выгравирован рисунок тиснения в случае желательности наличия такого рисунка на получающейся в результате пленке. Слой холста 13 сматывают с валика 11 и также вводят в зазор между металлическим и подпорным валиками. Слой экструдированной пленки 20 и слой холста 13 в зазоре спрессовывают друг с другом для скрепления слоев. Теперь эластомерный слоистый материал 24 может быть намотан на валик или отправлен дальше для последующей переработки.
Необходимо понимать то, что в способ изобретения могут быть добавлены и в объем данного изобретения попадают дополнительные стадии переработки, такие как перфорирование эластомерного слоистого материала, печать на слоистом материале, продольная резка слоистого материала, ламинирование на слоистом материале дополнительных слоев и другие такие способы.
Для иллюстрации одного варианта реализации настоящего изобретения приводится следующий далее пример. Данный пример никоим образом не предполагает ограничения изобретения.
Пример 1
Эластомерный слоистый материал настоящего изобретения получали в результате экструзионного ламинирования слоя эластомерной пленки между двумя слоями нетканого материала. Эластомерная пленка содержала приблизительно 95% полиолефинового эластомера VISTAMAXX® от компании ExxonMobil Chemical Company, приблизительно 4% состава маточной смеси, содержащей светлый наполнитель, от компании Shulman Company и приблизительно 1% технологической добавки от компании Lehmann & Voss. Эластомерную пленку экструдировали для получения поверхностной плотности пленки, равной приблизительно 40 г на кв.м. Слои нетканого материала включали полученный по способу кардочесания полипропиленовый нетканый материал, имеющий поверхностную плотность 24 г на кв.м у каждого слоя. Данный нетканый материал характеризовался прочностью внутреннего скрепления, равной приблизительно 3,6 Н/дюйм (0,15 Н/мм). Экструдированный ламинированный эластомерный слоистый материал никоим образом механическому активированию не подвергали. На получающемся в результате слоистом материале каких-либо микроотверстий или разрывов не наблюдали. Данный слоистый материал взрослые люди нормальной силы легко могли растянуть вручную до приблизительно 150% и более от его первоначальной ширины, и после повторного растяжения вручную на слоистом материале не возникали микроотверстия, разрывы или другие повреждения.
1. Эластомерный слоистый материал, включающий:
a) слой эластомерной пленки, имеющий первую поверхность и вторую поверхность, при этом пленка содержит один или несколько эластомерных полимеров, причем совокупное количество эластомерных полимеров составляет, по меньшей мере, приблизительно 50% от композиции эластомерной пленки, и поверхностная плотность эластомерной пленки не более чем приблизительно 70 г/м2, и
b) слой подложки, содержащий удлиняемый материал, при этом слой подложки характеризуется относительной деформацией растяжения при разрыве более чем приблизительно 100%, причем слой подложки характеризуется пределом прочности на разрыв при растяжении не более чем приблизительно 4 Н/дюйм (0,16 Н/мм), при этом слой эластомерной пленки на его первой поверхности скреплен с поверхностью слоя подложки для обеспечения совместной растяжимости, прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем подложки не более чем приблизительно 50 Н/дюйм (1,97 Н/мм), а эластомерный слоистый материал является растяжимым и восстанавливаемым без механического активирования после ламинирования.
2. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки содержит эластомерный полимер, выбираемый из группы, состоящей из блок-сополимеров винилариленовых и сопряженных диеновых мономеров, натуральных каучуков, полиуретановых каучуков, каучуков на основе сложных полиэфиров, полиолефиновых каучуков и полиолефиновых смесей, эластомерных полиамидов, их сополимеров и их комбинаций.
3. Эластомерный слоистый материал по п.2, в котором слой эластомерной пленки содержит множество упомянутых эластомерных полимеров.
4. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки содержит эластомерный полимер, выбираемый из группы, состоящей из блок-сополимеров стирола, полиолефиновых эластомеров, их сополимеров и их комбинаций.
5. Эластомерный слоистый материал по п.4, в котором слой эластомерной пленки содержит множество упомянутых эластомерных полимеров.
6. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки получен в результате экструдирования через щелевую экструзионную головку или экструдирования с раздувом.
7. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки представляет собой многослойную пленку.
8. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки имеет поверхностную плотность менее чем приблизительно 50 г/м2.
9. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки имеет поверхностную плотность менее чем приблизительно 30 г/м2.
10. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой подложки включает холст.
11. Эластомерный слоистый материал по п.10, в котором слой подложки включает нетканый материал.
12. Эластомерный слоистый материал по п.11, в котором нетканый материал содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из полиолефинов, полиамидов, сложных полиэфиров, полиакрилатов, вискозы и их комбинаций.
13. Эластомерный слоистый материал по п.11, в котором нетканый материал содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из полиэтилена, сополимеров полиэтилена, полипропилена, сополимеров полипропилена, сложного полиэфира, сополимеров сложных полиэфиров, их двухкомпонентных комбинаций и других их комбинаций.
14. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки и слой подложки скреплены по всей их первой поверхности в результате экструзионного ламинирования для обеспечения совместной растяжимости.
15. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором слой эластомерной пленки и слой подложки скреплены по всей их первой поверхности в результате вакуумного, клеевого, термического, ультразвукового, каландрового, точечного или лазерного скрепления для обеспечения совместной растяжимости.
16. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором по всей второй поверхности слоя эластомерной пленки произведено скрепление третьей листовидной подложки для обеспечения совместной растяжимости.
17. Эластомерный слоистый материал по п.16, в котором третья листовидная подложка включает тканый материал, вязаный материал, мешковину, сетку, материал тканой ленты, сетку открытой структуры с перекрестной укладкой волокон, материал, полученный по способу скоростного формования, или их комбинации.
18. Эластомерный слоистый материал по п.16, в котором третья листовидная подложка включает нетканый материал.
19. Эластомерный слоистый материал по п.16, в котором третья листовидная подложка скреплена со второй поверхностью слоя эластомерной пленки в результате экструзионного ламинирования.
20. Эластомерный слоистый материал по п.16, в котором третья листовидная подложка скреплена со второй поверхностью слоя эластомерной пленки в результате вакуумного, клеевого, ультразвукового, термического, каландрового, точечного или лазерного скрепления.
21. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем подложки не более чем приблизительно 40 Н/дюйм (1,57 Н/мм).
22. Эластомерный слоистый материал по п.1, в котором прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем подложки не более чем приблизительно 25 н/дюйм (0,98 н/мм).
23. Способ получения эластомерного слоистого материала, включающий
a) получение слоя эластомерной пленки, имеющего первую поверхность и вторую поверхность, при этом пленка содержит один или несколько эластомерных полимеров, причем совокупное количество эластомерных полимеров составляет, по меньшей мере, приблизительно 50% от композиции эластомерной пленки, а поверхностная плотность эластомерной пленки не более чем приблизительно 70 г/м2,
b) получение слоя подложки, содержащего удлиняемый материал, при этом слой подложки характеризуется относительной деформацией растяжения при разрыве более чем приблизительно 100% и пределом прочности на разрыв при растяжении не более чем приблизительно 4 Н/дюйм (0,16 Н/мм),
c) скрепление слоя эластомерной пленки на его первой поверхности с поверхностью слоя подложки для обеспечения совместной растяжимости, при этом прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем подложки не более чем приблизительно 50 Н/дюйм (1,97 Н/мм), при этом полученный таким образом эластомерный слоистый материал является растяжимым и восстанавливаемым без механического активирования после ламинирования.
24. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки содержит эластомерный полимер, выбираемый из группы, состоящей из блок-сополимеров винилариленовых и сопряженных диеновых мономеров, натуральных каучуков, полиуретановых каучуков, каучуков на основе сложных полиэфиров, полиолефиновых каучуков и полиолефиновых смесей, эластомерных полиамидов, их сополимеров и их комбинаций.
25. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки содержит множество упомянутых эластомерных полимеров.
26. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки содержит эластомерный полимер, выбираемый из группы, состоящей из блок-сополимеров стирола, полиолефиновых эластомеров, их сополимеров и их комбинаций.
27. Способ по п.26, при котором слой эластомерной пленки содержит множество упомянутых эластомерных полимеров.
28. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки получают в результате экструдирования через щелевую экструзионную головку или экструдирования с раздувом.
29. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки представляет собой многослойную пленку.
30. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки имеет поверхностную плотность менее чем приблизительно 50 г/м2.
31. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки имеет поверхностную плотность менее чем приблизительно 30 г/м2.
32. Способ по п.23, при котором слой подложки включает холст.
33. Способ по п.32, при котором слой подложки включает нетканый материал.
34. Способ по п.33, при котором нетканый материал содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из полиолефинов, полиамидов, сложных полиэфиров, полиакрилатов, вискозы и их комбинаций.
35. Способ по п.33, при котором нетканый материал содержит материал, выбираемый из группы, состоящей из полиэтилена, сополимеров полиэтилена, полипропилена, сополимеров полипропилена, сложного полиэфира, сополимеров сложных полиэфиров, их двухкомпонентных комбинаций и других их комбинаций.
36. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки и слой подложки скрепляют по всей их первой поверхности в результате экструзионного ламинирования для обеспечения совместной растяжимости.
37. Способ по п.23, при котором слой эластомерной пленки и слой подложки скрепляют по всей их первой поверхности в результате вакуумного, клеевого, термического, ультразвукового, каландрового, точечного или лазерного скрепления для обеспечения совместной растяжимости.
38. Способ по п.23, при котором по всей второй поверхности слоя эластомерной пленки производят скрепление третьей листовидной подложки для обеспечения совместной растяжимости.
39. Способ по п.38, при котором третья листовидная подложка включает тканый материал, вязаный материал, мешковину, сетку, материал тканой ленты, сетку открытой структуры с перекрестной укладкой волокон, материал, полученный скоростным формованием, или их комбинации.
40. Способ по п.38, при котором третья листовидная подложка включает нетканый материал.
41. Способ по п.38, при котором третью листовидную подложку скрепляют со второй поверхностью слоя эластомерной пленки в результате экструзионного ламинирования.
42. Способ по п.38, при котором третью листовидную подложку скрепляют со второй поверхностью слоя эластомерной пленки в результате вакуумного, клеевого, ультразвукового, термического, каландрового, точечного или лазерного скрепления.
43. Способ по п.23, при котором прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем подложки не более чем приблизительно 40 Н/дюйм (1,57 Н/мм).
44. Способ по п.23, при котором прочность скрепления между слоем эластомерной пленки и слоем подложки не более чем приблизительно 25 Н/дюйм (0,98 Н/мм).
