Нетканая эластичная пленка с отверстиями, обладающая улучшенными характеристиками скрепления

Изобретение относится к области нетканых композиционных материалов для использования в изделиях личной гигиены и касается нетканой эластичной пленки с отверстиями, обладающей улучшенными характеристиками скрепления. Изобретение описывает нетканый композиционный материал, содержащий эластичную пленку, скрепленную с нетканым полотном во множестве стратегических геометрических точек скрепления для обеспечения наличия осязаемого узора, повышенной способности пропускать воздух и удобства для конечного пользователя. 10 з.п. ф-лы, 12 ил.

 

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Нетканые эластичные композиционные материалы обычно включают в состав изделий (например, подгузников, трусов для приучения к горшку, предметов одежды и т. п.) для улучшения их способности к лучшему прилеганию к контурам тела. Например, композиционный материал может быть образован из эластичной пленки и одного или более материалов нетканого полотна. Материал из нетканого полотна может прилегать к эластичной пленке, когда пленка находится в растянутом состоянии, так что материал из нетканого полотна может собираться в складки между местами, в которых он скреплен с пленкой, когда она находится в ослабленном состоянии. Получаемый в результате эластичный композиционный материал поддается растяжению до той степени, в которой материал из нетканого полотна, собранный в складки между местами скрепления, позволяет удлиняться эластичной пленке. К сожалению, эластичные пленки могут быть неприятными и неудобными по отношению к коже носящего. В стремлении к улучшению этих свойств были предприняты попытки создания отверстий в композиционном материале для повышения способности пропускать воздух. Эластичный материал может иметь отверстия, например, в различных областях, соответствующих местам скрепления, так что первое и второе полотна сообщаются посредством отверстий. Несмотря на достигаемые благоприятные эффекты способ, однако, может быть времязатратным, и поэтому остается необходимость в улучшении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к нетканому композиционному материалу, содержащему эластичную пленку, скрепленную с материалом из нетканого полотна во множестве отдельных точек скрепления, при этом указанные точки скрепления образуют общую площадь скрепления, составляющую менее чем приблизительно 25% от всей площади нетканого композиционного материала, и где указанная пленка содержит множество отверстий, расположенных вблизи указанных точек скрепления, и где указанный нетканый композиционный материал содержит множество нескрепленных областей так, что нескрепленные области образуют нескрепленную часть эластичной пленки, расположенную смежно с указанным нетканым полотном, но не соединенную с ней так, что нескрепленные области создают осязаемый узор на всей площади нетканого композиционного материала; при этом указанный нетканый композиционный материал содержит ряд штампованных узоров, повторяющихся на всем протяжении композиционного материала, где штампованные узоры находятся на расстоянии, измеренном в CD-направлении по ширине полосы, составляющей от приблизительно 0,050 дюйма до приблизительно 0,150 дюйма, нетканого композиционного материала, и измеренном в MD-направлении по расстоянию, составляющему от приблизительно 0,5 дюйма до приблизительно 10,0 дюйма, для нетканого композиционного материала, и где штампованные узоры содержат одну или более групп, при этом указанная группа содержит по меньшей мере 3 штырька для указанных точек скрепления, при этом указанные штырьки расположены в группе для обеспечения углового двунаправленного вытягивания пленки вокруг указанного отверстия для повышения способности пропускать воздух. Нетканый композиционный материал по настоящему изобретению может содержать штампованный узор, где узор напоминает разнообразные типы узоров, такие как цветы, квадраты, круги, звезды, зигзаги, стрелки, мультипликационные персонажи, лица, воздушные шары, животные, картины природы, волны, завитки, прямоугольники, овалы, треугольники, ромбы, многоугольники и абстрактные формы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ

Полное и достаточное раскрытие настоящего изобретения изложено более конкретно в остальной части описания, включающей ссылку на прилагаемые фигуры, на которых приведено следующее.

На фигуре 1 иллюстрируется один вариант осуществления узора скрепления, который можно применять в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 2 иллюстрируется другой вариант осуществления узора скрепления, который можно применять в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 2A иллюстрируется вид в увеличенном масштабе, на котором приведена на примере «группа» в соответствии с настоящим изобретением.

На фигуре 2B иллюстрируется вид в увеличенном масштабе, на котором приведена на примере «группа» в соответствии с настоящим изобретением.

Фигура 3 представляет собой SEM-микрофотографию (5 кВ, 60x) образца, образованного в примере 1, на которой показаны отверстия в эластичной пленке, образованные в одном варианте осуществления узора скрепления, который можно применять в соответствии с настоящим изобретением.

Фигура 4 представляет собой SEM-микрофотографию (5 кВ, 60x), на которой показаны отверстия в эластичной пленке, образованные нитями узора скрепления в виде проволочного переплетения.

Фигура 5 представляет собой SEM-микрофотографию (5 кВ, 60x), на которой показаны отверстия в эластичной пленке, образованные нитями узора скрепления в виде ластичного переплетения.

Фигура 6 представляет собой иллюстрацию параллельного сравнения картин стягивания пленки, которые имеют место:

6A - в варианте осуществления узора скрепления, который можно применять в соответствии с настоящим изобретением;

6B - для узора скрепления, образованного по типу узора скрепления в виде проволочного переплетения; и

6C - для узора скрепления, образованного по типу узора скрепления в виде ластичного переплетения.

Фигура 7 представляет собой SEM-микрофотографию (5 кВ, 60x), на которой показан нетканый композиционный материал, изготовленный в соответствии с вариантом осуществления улучшенных характеристик скрепления по настоящему изобретению.

Фигура 8 представляет собой SEM-микрофотографию (5 кВ, 60x), на которой показан нетканый композиционный материал, изготовленный в соответствии с другим вариантом осуществления улучшенных характеристик скрепления по настоящему изобретению.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Определения

Используемый в данном документе термин «нетканое полотно» обычно относится к полотну, имеющему структуру из отдельных волокон или нитей, которые переслаиваются, но не идентифицируемым образом, как в случае трикотажного текстильного материала. Примеры подходящих нетканых текстильных материалов или полотен включают без ограничения полотна мелтблаун, полотна спанбонд, скрепленные кардочесанные полотна, полотна, полученные путем суховоздушного формования, полотна коформ, полотна, полученные путем гидравлического переплетения, и т. д.

Как используется в данном документе, термин «полотно мелтблаун» обычно относится к нетканому полотну, образуемому с помощью способа, в котором расплавленный термопластичный материал экструдируют через множество мелких, обычно круглых, капилляров формующей головки в виде расплавленных волокон в сходящихся высокоскоростных потоках газа (например, воздуха), которые способствуют уменьшению диаметра волокон расплавленного термопластичного материала, которое может происходить до диаметра микроволокон. После этого волокна мелтблаун переносятся высокоскоростным потоком газа и укладываются на принимающую поверхность с образованием полотна из распределенных случайным образом волокон мелтблаун. Такой способ раскрыт, например, в патенте США № 3849241, выданном Butin и соавт., который включен в данный документ посредством ссылки на него во всей своей полноте во всех отношениях. В общем, волокна мелтблаун могут представлять собой микроволокна, которые являются практически непрерывными или дискретными, диаметром обычно менее 10 микронов, и обычно являются клейкими при укладывании на принимающую поверхность.

Термин «штырек» или «скрепляющий штырек» относится к элементу вальца, используемому для скрепления или соединения пленки с нетканым полотном.

Термин «размерный коэффициент узора» определяет взаимосвязь между краевой частью угла расположения узора и интервалом между штырьками в машинном направлении.

Как используется в данном документе, «площадь штырька» относится к площади каждого штырька, измеренной по диаметру.

Как используется в данном документе, «соотношение размеров штырька» представляет собой соотношение длины и ширины штырька по отношению друг к другу.

Как используется в данном документе, «ориентация штырька» относится к углу расположения штырька по отношению к оси машинного направления.

Как используется в данном документе, «форма штырька» представляет собой форму штырька, которая может изменяться в зависимости от общего желаемого узора на нетканом композиционном материале.

Как используется в данном документе, термин «полотно спанбонд» обычно относится к полотну, содержащему практически непрерывные волокна небольшого диаметра. Волокна образуют путем экструдирования расплавленного термопластичного материала из множества мелких, обычно круглых, капилляров фильеры, при этом диаметр экструдированных волокон затем быстро уменьшают, например, путем выводящего протаскивания и/или с помощью других хорошо известных механизмов технологии спанбонд. Производство полотен спанбонд описано и проиллюстрировано, например, в патентах США № 4340563, выданном Appel и соавт., № 3692618, выданном Dorschner и соавт., № 3802817, выданном Matsuki и соавт., № 3338992, выданном Kinney, № 3341394, выданном Kinney, № 3502763, выданном Hartman, № 3502538, выданном Levy, № 3542615, выданном Dobo и соавт., и № 5382400, выданном Pike и соавт. Волокна спанбонд обычно не являются клейкими при их укладывании на принимающую поверхность. Волокна спанбонд иногда могут иметь диаметр, составляющий меньше чем приблизительно 40 микронов, а зачастую от приблизительно 5 микронов до приблизительно 20 микронов.

Используемые в данном документе термины «удлиняемый» или «способность к удлинению» обычно относятся к материалу, который растягивается или удлиняется в направлении приложения усилия по меньшей мере на приблизительно 25%, в некоторых вариантах осуществления на приблизительно 50% и в некоторых вариантах осуществления по меньшей мере на приблизительно 75% от его длины или ширины в ослабленном состоянии. Удлиняемый материал не обязательно обладает свойствами восстановления. Например, эластомерный материал представляет собой удлиняемый материал, обладающий свойствами восстановления. Полотно мелтблаун может быть удлиняемым, но не обладать свойствами восстановления и поэтому быть удлиняемым неэластичным материалом.

Используемые в данном документе термины «эластомерный» и «эластичный» относятся к материалу, который в случае приложения растягивающего усилия поддается растяжению по меньшей мере в одном направлении (таком как CD-направление) и который при сбросе растягивающего усилия сжимается/возвращается примерно к своим исходным размерам. Например, растянутый материал может иметь длину в растянутом состоянии, которая по меньшей мере на 50% превышает его длину в ослабленном нерастянутом состоянии и которая восстанавливается до значения в пределах по меньшей мере 50% от его длины в растянутом состоянии при сбросе растягивающего усилия. Гипотетическим примером может быть образец материала размером один (1) дюйм, который поддается растяжению до величины по меньшей мере 1,50 дюйма и который при сбросе растягивающего усилия восстанавливается до длины не более 1,25 дюйма. В желательном случае материал сжимается или восстанавливается по меньшей мере до 50%, а в еще более желательном случае по меньшей мере до 80% длины в растянутом состоянии.

Используемые в данном документе термины «машинное направление» или «MD» обычно относятся к направлению, в котором производится материал, по длине материала. Термин «поперечное направление» или «CD» относится к направлению, перпендикулярному машинному направлению, или направлению по ширине материала.

Используемые в данном документе термины «зауженный» и «зауженный материал» обычно относятся к любому материалу, который был вытянут по меньшей мере по одному размеру (например, в машинном направлении) с уменьшением его поперечного размера (например, в поперечном направлении), так что при устранении вытягивающего усилия материал может вернуться к своей исходной ширине. Зауженный материал обычно имеет более высокий основной вес на единицу площади, чем незауженный материал. При возвращении зауженного материала к своей исходной ширине он должен иметь приблизительно такой же основной вес, как и у незауженного материала. Это отличается от ориентации пленки, при которой пленка утончается, а основной вес уменьшается. Способ зауживания, как правило, включает развертывание материала с подающего вальца и пропускание его через узел тормозных прижимных вальцов, движущихся при заданной линейной скорости. Натяжной валец или зажимной элемент, работающий при более высокой линейной скорости, чем тормозной прижимной валец, вытягивает материал и создает натяжение, необходимое для удлинения и зауживания материала.

Используемый в данном документе термин «термическое точечное скрепление» обычно относится к способу, осуществляемому, например, путем пропускания материала между вальцом с узором (например, вальцом каландра) и другим вальцом (например, опорным вальцом), который может иметь или не иметь узор. Один или оба вальца, как правило, нагреваются.

Используемый в данном документе термин «ультразвуковое скрепление» обычно относится к способу, осуществляемому, например, путем пропускания материала между рупорным ультразвуковым излучателем и вальцом с узором (например, опорным вальцом). Например, ультразвуковое скрепление путем применения неподвижного рупорного излучателя и вращающегося опорного вальца с узором описано в патентах США № 3939033, выданном Grgach и соавт., № 3844869, выданном Rust Jr., и № 4259399, выданном Hill, которые включены в данный документ посредством ссылки на них во всей своей полноте во всех отношениях. Кроме того, ультразвуковое скрепление путем применения вращающегося рупорного излучателя с вращающимся опорным вальцем с узором описано в патентах США № 5096532, выданном Neuwirth и соавт., № 5110403, выданном Ehlert, и № 5817199, выданном Brennecke исоавт., которые включены в данный документ посредством ссылки на них во всей своей полноте во всех отношениях. Разумеется, в настоящем изобретении также можно применять любую другую методику ультразвукового скрепления.

Следует отметить, что термины «скрепление» и «наслоение» или «наслаивание» можно использовать взаимозаменяемо для обозначения способа, посредством которого пленку присоединяют к нетканому полотну, в результате чего получают усовершенствованный нетканый композиционный материал по настоящему изобретению.

Подробное описание

Поскольку описание настоящего изобретения завершается формулой изобретения, в которой конкретно определяется и однозначно заявляется настоящее изобретение, предполагается, что следующее описание будет способствовать лучшему пониманию последующего описания.

В общем, настоящее изобретение относится к нетканому композиционному материалу, содержащему эластичную пленку, скрепленную с нетканым полотном во множестве стратегических геометрических точек скрепления для обеспечения наличия осязаемого узора, повышенной способности пропускать воздух и удобства для конечного пользователя. Нетканый композиционный материал содержит эластичную пленку, наслоенную на один или более материалов из нетканого полотна, где с учетом углов и интервалов при скреплении в нескрепленной области полотна остается пустое пространство для создания узорного осязаемого признака с получением в результате нетканого композиционного материала с повышенной способностью пропускать воздух. Композиционный материал образуют путем пропускания пленки через зазор между вальцами с определенным узором, образованным различными скрепляющими штырьками, определенным образом ориентированными и расположенными для скрепления пленки с материалом(материалами) из нетканого полотна. Одновременно с образованием скреплений также образуются отверстия в эластичной пленке. Отверстия имеют размер, достаточный для обеспечения желаемого уровня плотности, мягкости, качества на ощупь и/или эстетической привлекательности композиционного материала без наличия значительного неблагоприятного эффекта в отношении его эластичных свойств. Образование отверстий и скреплений в настоящем изобретении осуществляют путем избирательного контроля некоторых параметров способа наслоения, таких как состав пленки, узор скрепления, степень натяжения пленки, условия скрепления и т. п. В дополнение, внимание к параметрам скрепляющих штырьков, таким как площадь скрепления, угол расположения штырька, форма штырька, соотношение размеров штырька, ориентация штырька и размерный коэффициент узора из штырьков, а также особенный их контроль обеспечивают возможность получения не только узора из штырьков, но и получаемого в результате узора на нетканом композиционном материале, создаваемого пустыми пространствами нескрепленных областей нетканого полотна. В связи с этим теперь ниже будут более подробно описаны различные варианты осуществления настоящего изобретения.

I. Эластичная пленка

Эластичную пленку по настоящему изобретению образуют из одного или более эластомерных полимеров, перерабатываемых в расплаве, т. е. термопластичных. В настоящем изобретении обычно можно использовать любой из разнообразных термопластичных эластомерных полимеров, таких как эластомерные сложные полиэфиры, эластомерные полиуретаны, эластомерные полиамиды, эластомерные сополимеры, эластомерные полиолефины и т. д. В одном конкретном варианте осуществления используются эластомерные частично-кристаллические полиолефины по причине их уникальной комбинации механических и эластомерных свойств. Это означает, что механические свойства таких частично-кристаллических полиолефинов обеспечивают возможность образования пленок, в которых легко создаются отверстия в ходе термического скрепления, но которые в то же время сохраняют свою эластичность. Частично-кристаллические полиолефины имеют или способны демонстрировать практически регулярную структуру. Например, частично-кристаллические полиолефины могут быть практически аморфными в их недеформированном состоянии, но образовывать кристаллические домены при растяжении. Иллюстративные частично-кристаллические полиолефины включают полиэтилен, полипропилен, их смеси и сополимеры. Особенно подходящими сополимерами полиэтилена являются «линейные» или «практически линейные» сополимеры. Термин «практически линейный» означает, что, в дополнение к короткоцепочечным ответвлениям, объясняемым включением сомономеров, полимер этилена также содержит длинноцепочечные ответвления от основной цепи полимера. «Длинноцепочечное ответвление» относится к цепи длиной по меньшей мере 6 атомов углерода. Каждое длинноцепочечное ответвление может иметь такое же распределение сомономеров, как и основная цепь полимера, и иметь такую же длину, как и основная цепь полимера, к которой оно присоединено.

Хотя это не обязательно требуется, линейные полиэтиленовые «пластомеры» являются особенно желательными, поскольку содержание α-олефиновых короткоцепочечных ответвлений является таковым, что сополимер этилена демонстрирует как пластические, так и эластомерные характеристики – т. е. является «пластомером». Поскольку при полимеризации с α-олефиновыми сомономерами снижается степень кристалличности и плотность, получаемый в результате пластомер обычно имеет более низкую плотность, чем термопластичные полиэтиленовые полимеры (например, LLDPE), но приближающуюся к таковой и/или частично совпадающую с таковой у эластомера. Предпочтительные пластомеры для применения в настоящем изобретении представляют собой пластомерные сополимеры на основе этилена, доступные под названием EXACT™ от ExxonMobil Chemical Company, Хьюстон, Техас. Другие подходящие полиэтиленовые пластомеры доступны под названием ENGAGE™ и AFFINITY™ от Dow Chemical Company, Мидленд, Мичиган. Еще некоторые подходящие полимеры этилена доступны от The Dow Chemical Company под названиями DOWLEX™ (LLDPE) и ATTANE™ (ULDPE). Другие подходящие полимеры этилена описаны в патентах США № 4937299, выданном Ewen и соавт.; № 5218071, выданном Tsutsui и соавт.; № 5272236, выданном Lai и соавт.; и № 5278272, выданном Lai и соавт. Разумеется, настоящее изобретение никоим образом не ограничено применением полимеров этилена. Например, полимеры пропилена также могут подходить для применения в качестве частично-кристаллических полиолефинов. Подходящие пластомерные полимеры пропилена могут включать, например, сополимеры или терполимеры пропилена, включающие сополимеры пропилена и α-олефина (например, C₃-C₂₀), такого как этилен, 1-бутен, 2-бутен, различные изомеры пентена, 1-гексен, 1-октен, 1-нонен, 1-децен, 1-ундецен, 1-додецен, 4-метил-1-пентен, 4-метил-1-гексен, 5-метил-1-гексен, винилциклогексен, стирол и т. п. Содержание сомономеров в полимере пропилена может составлять приблизительно 35 вес. % или меньше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 вес. % до приблизительно 20 вес. % и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 вес. % до приблизительно 10 вес. %. Плотность полипропилена (например, сополимера пропилена и α-олефина) предпочтительно может составлять 0,91 грамма на кубический сантиметр (г/см³) или меньше, в некоторых вариантах осуществления от 0,85 до 0,88 г/см³ и в некоторых вариантах осуществления от 0,85 до 0,87 г/см³. Подходящие полимеры пропилена коммерчески доступны под названиями VISTAMAXX™ от ExxonMobil Chemical Co., Хьюстон, Техас; FINA™ (например, 8573) от Atofina Chemicals, Фелуй, Бельгия; TAFMER™, доступный от Mitsui Petrochemical Industries, и VERSIFY™, доступный от Dow Chemical Co., Мидленд, Мичиган. Другие примеры подходящих полимеров пропилена описаны в патентах США № 6500563, выданном Datta и соавт.; № 5539056, выданном Yang и соавт.; и №5596052, выданном Resconi и соавт.

Разумеется, для образования эластичной пленки также можно применять другие термопластичные полимеры в отдельности или вместе с частично-кристаллическими полиолефинами. Например, можно использовать практически аморфный блок-сополимер, который имеет по меньшей мере два блока полимера моноалкениларена, разделенных по меньшей мере одним блоком насыщенного полимера диена с сопряженными двойными связями. Блоки моноалкениларенов могут включать в себя стирол и его аналоги и гомологи, такие как о-метилстирол; п-метилстирол; п-трет-бутилстирол; 1,3-диметилстирол; п-метилстирол и т. п., а также другие моноалкенильные полициклические ароматические соединения, такие как винилнафталин; винилантрацен и т. д. Предпочтительными моноалкениларенами являются стирол и п-метилстирол. Блоки диенов с сопряженными двойными связями могут включать в себя гомополимеры мономерных диенов с сопряженными двойными связями, сополимеры двух или более диенов с сопряженными двойными связями и сополимеры одного или более диенов и другого мономера, в которых блоки преимущественно представляют собой звенья диенов с сопряженными двойными связями. Диены с сопряженными двойными связями предпочтительно содержат от 4 до 8 атомов углерода, как, например, в 1,3-бутадиене (бутадиене); 2-метил-1,3-бутадиене; изопрене; 2,3-диметил-1,3-бутадиене; 1,3-пентадиене (пиперилене); 1,3-гексадиене и т. д.

Особенно подходящие термопластичные эластомерные сополимеры доступны от Kraton Polymers LLC, Хьюстон, Техас под торговым наименованием KRATON®. Еще некоторые подходящие coполимеры включают эластомерные сополимеры S-I-S и S-B-S, доступные от Dexco Polymers, Хьюстон, Техас, под торговым названием VECTOR®. Также подходящими являются полимеры, состоящие из тетраблок-сополимера A-B-A-B, такие как обсуждаемые в патенте США № 5332613, выданном Taylor и соавт.

Помимо полимеров эластичная пленка по настоящему изобретению также может содержать другие компоненты, известные из уровня техники. В одном варианте осуществления, например, эластичная пленка содержит наполнитель. Наполнители являются материалами в форме частиц или другими формами материала, которые можно добавлять в полимерную смесь для экструзии пленки и которые не будут оказывать неблагоприятное влияние на экструдированную пленку с химической точки зрения, но могут равномерно распределяться по всей пленке. Наполнители могут служить для разнообразных целей, в том числе для повышения непрозрачности пленки и/или ее способности пропускать воздух (т. е. делая ее паропроницаемой и практически непроницаемой для жидкости). Например, пленки с наполнителями можно сделать пропускающими воздух путем растяжения, которое вызывает отделение полимера от наполнителя и создание микропористых каналов. Пропускающие воздух микропористые эластичные пленки описаны, например, в патентах США № 5997981; № 6015764 и № 6111163, выданных McCormack и соавт.; № 5932497, выданном Morman и соавт.; № 6461457, выданном Taylor и соавт. Примеры подходящих наполнителей включают без ограничения карбонат кальция, различные виды глины, кремнезем, глинозем, карбонат бария, карбонат натрия, карбонат магния, тальк, сульфат бария, сульфат магния, сульфат алюминия, диоксид титана, цеолиты, типы порошковой целлюлозы, каолин, слюду, углерод, оксид кальция, оксид магния, гидроксид алюминия, порошковую пульпу, древесные опилки, производные целлюлозы, хитин и производные хитина. В состав пленки также можно включать другие добавки, такие как стабилизаторы расплава, стабилизаторы технологических свойств, термостабилизаторы, светостабилизаторы, антиоксиданты, стабилизаторы теплового старения, отбеливающие средства, средства, препятствующие слипанию, связывающие средства, средства для повышения клейкости, модификаторы вязкости и т. п.

Эластичная пленка по настоящему изобретению может быть моно- или многослойной. Многослойные пленки можно получить путем совместной экструзии слоев, нанесения покрытий экструзионным методом или посредством любого традиционного способа нанесения слоев. Такие многослойные пленки обычно содержат по меньшей мере один базовый слой и по меньшей мере один поверхностный слой, но могут содержать любое желаемое количество слоев. Например, многослойная пленка может быть образована из базового слоя и одного или более поверхностных слоев, где базовый слой образован из частично-кристаллического полиолефина. В таких вариантах осуществления поверхностный(поверхностные) слой(слои) может(могут) быть образован(образованы) из любого пленкообразующего полимера. При желании поверхностный(поверхностные) слой(слои) может(могут) содержать более мягкие, более легкоплавкие полимер или полимерную смесь, которые делают слой(слои) более подходящими в качестве термосварочных скрепляющих слоев для термического скрепления пленки с нетканым полотном. Например, поверхностный(поверхностные) слой(слои) может(могут) быть образован(образованы) из полимера олефина или его смесей, таких как описанные выше. Дополнительные пленкообразующие полимеры, которые могут подходить для применения в настоящем изобретении в отдельности или в комбинации с другими полимерами, включают сополимер этилена и винилацетата, сополимер этилена и этилакрилата, сополимер этилена и акриловой кислоты, сополимер этилена и метилакрилата, сополимер этилена и нормального бутилацетата, нейлон, сополимер этилена и винилового спирта, полистирол, полиуретан и т. д.

II. Материал из нетканого полотна

Полимеры, применяемые для образования материала из нетканого полотна, как правило, имеют температуру размягчения, более высокую, чем температура, передаваемая им при скреплении. Следовательно, полимеры практически не размягчаются при скреплении до такой степени, чтобы волокна материала из нетканого полотна становились полностью текучими в расплаве. Например, можно использовать полимеры, которые имеют температуру размягчения по Вика (ASTM D-1525), составляющую от приблизительно 100°C до приблизительно 300°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 120°C до приблизительно 250°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 130°C до приблизительно 200°C. Иллюстративные полимеры с высокой температурой размягчения для применения в образовании материалов из нетканого полотна могут включать, например, полиолефины, например, полиэтилен, полипропилен, полибутилен и т. п.; политетрафторэтилен; сложные полиэфиры, например, полиэтилентерефталат и т. д.; поливинилацетат; поливинилхлоридацетат; поливинилбутираль; акриловые смолы, например, полиакрилат, полиметилакрилат, полиметилметакрилат и т. д.; полиамиды, например, нейлон; поливинилхлорид; поливинилиденхлорид; полистирол; поливиниловый спирт; полиуретаны; полимолочную кислоту; их сополимеры и т. д. При желании можно также использовать биоразлагаемые полимеры, такие как описанные выше. Можно также применять синтетические или натуральные целлюлозные полимеры, в том числе без ограничения сложные эфиры целлюлозы; простые эфиры целлюлозы; нитраты целлюлозы; ацетаты целлюлозы; ацетобутираты целлюлозы; этилцеллюлозу; регенерированные типы целлюлозы, такие как вискоза, искусственный шелк и т. д. Следует отметить, что полимер(полимеры) может(могут) также содержать другие добавки, такие как технологические добавки или композиции для обработки для придания желаемых свойств волокнам, остаточные количества растворителей, пигментов или красителей и т. д.

Монокомпонентные и/или многокомпонентные волокна можно применять для образования материала из нетканого полотна. Монокомпонентные волокна обычно образованы из полимера или смеси полимеров, экструдированной из одного экструдера. Многокомпонентные волокна обычно образованы из двух или более полимеров (например, двухкомпонентные волокна), экструдированных из отдельных экструдеров. Полимеры могут быть расположены в практически постоянно размещенных отдельных зонах по всему поперечному сечению волокон. Компоненты могут быть расположены в любой желаемой конфигурации, такой как «оболочка-сердцевина», «бок о бок», «пирог», «остров в море», «три острова», «бычий глаз» или различные другие типы расположения, известные из уровня техники, и т. д. Различные способы образования многокомпонентных волокон описаны в патенте США № 4789592, выданном Taniguchi и соавт., и патентах США № 5336552, выданном Strack и соавт., № 5108820, выданном Kaneko и соавт., № 4795668, выданном Kruege и соавт., № 5382400, выданном Pike и соавт., № 5336552, выданном Strack и соавт., и № 6200669, выданном Marmon и соавт., которые включены в данный документ посредством ссылки на них во всей своей полноте во всех отношениях. Также могут быть образованы многокомпонентные волокна, имеющие различные неправильные формы, такие как описанные в патентах США № 5277976, выданном Hogle и соавт., № 5162074, выданном Hills, № 5466410, выданном Hills, № 5069970, выданном Largman и соавт., и № 5057368, выданном Largman и соавт., которые включены в данный документ посредством ссылки на них во всей своей полноте во всех отношениях.

Хотя можно применять любую комбинацию полимеров, полимерные многокомпонентные волокна, как правило, изготавливают из термопластичных материалов с разными температурами стеклования или плавления, где первый компонент (например, оболочка) плавится при более низкой температуре, чем второй компонент (например, сердцевина). Размягчение или плавление первого полимерного компонента многокомпонентного волокна позволяет многокомпонентным волокнам образовывать клейкую каркасную структуру, которая при охлаждении стабилизирует волокнистую структуру.

При желании материал из нетканого полотна, применяемый для образования нетканого композиционного материала, может иметь многослойную структуру. Подходящие многослойные материалы могут включать, например, слоистые материалы спанбонд/мелтблаун/спанбонд (SMS) и слоистые материалы спанбонд/мелтблаун (SM). Различные примеры подходящих слоистых материалов SMS описаны в патентах США № 4041203, выданном Brock и соавт.; № 5213881, выданном Timmons и соавт.; № 5464688, выданном Timmons и соавт.; № 4374888, выданном Bornslaeger; № 5169706, выданном Collier и соавт., и № 4766029, выданном Brock и соавт. В дополнение, коммерчески доступные слоистые материалы SMS можно получить от Kimberly-Clark Corporation под названиями Spunguard® и Evolution®.

Другим примером многослойной структуры является полотно спанбонд, полученное на вязальной машине с несколькими платинами, в которой с помощью платины вязальной машины волокна укладывают поверх слоя волокон, уложенного с предыдущей платины вязальной машины. Такое отдельное нетканое полотно спанбонд может также рассматриваться как многослойная структура. В этой ситуации различные слои уложенных волокон в нетканом полотне могут быть одинаковыми или они могут отличаться по основному весу и/или в отношении состава, типа, размера, уровня извитости и/или формы получаемых волокон. В качестве другого примера, может предусматриваться единое нетканое полотно в виде двух или более полученных по отдельности слоев полотна спанбонд, кардочесанного полотна и т. д., которые были скреплены вместе с образованием нетканого полотна. Эти полученные по отдельности слои могут отличаться в отношении способа получения, основного веса, состава и волокон, как обсуждается выше.

Материал из нетканого полотна также может содержать дополнительный волокнистый компонент, так что он считается композиционным материалом. Например, нетканое полотно может быть переплетено с другим волокнистым компонентом с применением любой из разнообразных методик переплетения, известных из уровня техники (например, гидравлического, воздушного, механического и т. п.). В одном варианте осуществления нетканое полотно переплетено с целлюлозными волокнами в единое целое путем гидравлического переплетения. В обычном способе гидравлического переплетения используют струйные потоки воды высокого давления для переплетения волокон с образованием цельной волокнистой структуры с высокой степенью переплетенности, например, нетканого полотна. Полученные путем гидравлического переплетения нетканые полотна из волокон штапельной длины и непрерывных волокон раскрыты, например, в патентах США № 3494821, выданном Evans, и № 4144370, выданном Boulton. Полученные путем гидравлического переплетения композиционные нетканые полотна, содержащие нетканое полотно из непрерывных волокон и слой пульпы, раскрыты, например, в патентах США № 5284703, выданном Everhart и соавт., и № 6315864, выданном Anderson и соавт.

Хоть это и не требуется, материал из нетканого полотна может быть заужен в одном или более направлениях перед скреплением с пленкой по настоящему изобретению. Подходящие методики зауживания описаны в патентах США №№ 5336545, 5226992, 4981747 и 4965122, выданных Morman, а также в публикации заявки на патент США № 2004/0121687, поданной Morman и соавт. В качестве альтернативы, нетканое полотно может оставаться относительно неудлиняемым по меньшей мере в одном направлении перед скреплением с пленкой. В таких вариантах осуществления нетканое полотно может необязательно растягиваться в одном или более направлениях после скрепления с пленкой.

III. Скрепление, отверстия и узоры

Преимущества настоящего изобретения можно понять главным образом посредством одноэтапного способа скрепления и создания отверстий, в ходе которого создается уникальная характеристика пленки, в результате чего на всей площади нетканого композиционного материала формируется текстильный узор. Такие характеристики включают без ограничения улучшенную воздухопроницаемость, при которой сохраняются прочность и эластичные свойства пленки с отверстиями, и усовершенствованные осязаемые признаки.

Для одновременного образования отверстий и скреплений между пленкой и материалом из нетканого полотна скрепление обычно осуществляют в настоящем изобретении с помощью методики скрепления с нанесением узора (например, термического точечного скрепления, ультразвукового скрепления и т. п.), в которой материалы подают в зазор, ограниченный по меньшей мере одним вальцом с узором. При термическом точечном скреплении, например, как правило, используется зазор, образующийся между двумя вальцами, по меньшей мере один из которых имеет узор. В то же время при ультразвуковом скреплении, как правило, используется зазор, образующийся между рупорным ультразвуковым излучателем и вальцом с узором. Независимо от выбранной методики валец с узором содержит множество выступающих скрепляющих штырьков для одновременного скрепления пленки с материалом(материалами) из нетканого полотна и образования отверстий в пленке в качестве одноэтапного способа и в соответствии с геометрическими углами, ориентацией, составами и т. п. по настоящему изобретению.

Размер и форму скрепляющих штырьков можно специально подобрать для облегчения образования отверстий в пленке, усиления скрепления пленки и нетканого(нетканых) материала(материалов) и создания получаемого в результате узора на нетканом композиционном материале. Например, скрепляющие штырьки могут иметь длину, составляющую от приблизительно 300 до приблизительно 5000 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 500 до приблизительно 4000 микрометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1000 до приблизительно 2000 микрометров. Размер в ширину скрепляющих штырьков может аналогичным образом находиться в диапазоне от приблизительно 20 до приблизительно 500 микрометров, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 40 до приблизительно 200 микрометров и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 50 до приблизительно 150 микрометров. Общая площадь штырька должна составлять от приблизительно 0,0004 дюйм² до приблизительно 0,005 дюйм², в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,004 дюйм² до приблизительно 0,0025 дюйм², в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,007 дюйм² до приблизительно 0,0025 дюйм² и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,004 дюйм² до приблизительно 0,007 дюйм². Форма штырька может варьироваться, включая без ограничения округлую, овальную, прямоугольную, звездообразную, квадратную и т. п. В дополнение, «соотношение размеров штырька» (соотношение длины штырька и его ширины) может находиться в диапазоне от приблизительно 1 до приблизительно 1,5, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1 до приблизительно 2, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,2 до приблизительно 5 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2 до приблизительно 4.

Помимо размера скрепляющих штырьков, также можно избирательно контролировать общий узор скрепления для получения желаемых отверстий и получаемого в результате узора на всей площади нетканого композиционного материала. Например, выбирают узор скрепления, в котором продольная ось (наибольший размер вдоль средней линии элемента) одного или более скрепляющих штырьков ориентирована относительно машинного направления («MD») эластичной пленки. Ориентация штырьков не только существенно важна для того, как будут появляться точки скрепления между пленкой и нетканым полотном, но также определяет способ, которым в пленке создаются отверстия, а нескрепленная часть пленки скручивается и стягивается, вынуждая создавать физическое пустое пространство в нескрепленной части нетканого полотна композиционного материала, в результате чего на композиционном материале формируется осязаемый узор. В дополнение к функциональному осязаемому нетканому полотну, угол расположения штырьков обеспечивает создание преимущественно более крупных отверстий в пленке, увеличивая таким образом способность пропускать воздух без необходимости в увеличении площади скрепления с получением в результате более мягкого и более драпируемого эластичного слоистого материала.

В настоящем изобретении улучшается эффективность способа скрепления путем уменьшения общего количества точек скрепления приблизительно в 4–5 раз по сравнению с количеством штырьков, используемым в настоящее время в скрепленных нетканых композиционных материалах. Например, в настоящем изобретении могут быть необходимыми примерно 70–75 штырьков/дюйм² по сравнению, например, с узором в виде проволочного переплетения, для которого могут быть необходимыми примерно 315–325 штырьков/дюйм². Увеличенную способность пропускать воздух обычно можно создать путем увеличения количества штырьков и, таким образом, увеличения количества отверстий. Настоящее изобретение, тем не менее, предусматривает возможность уделять особое внимание ориентации штырьков и интервалу между ними, так что предусмотрена функциональная формула для «размерного коэффициента узора» или «PF» в целях уменьшения количества точек скрепления, уменьшения отверстий и, тем не менее, увеличения проницаемости пленки или ее способности пропускать воздух. Размерный коэффициент узора, описываемый в данном документе, относится к взаимосвязи между «углом расположения узора» или «PA» 110 и интервалом 120 между штырьками в машинном направлении. Как показано на фигурах 1 и 2, угол 110 расположения узора представляет собой угол между краем одного штырька и краем другого ближайшего штырька в узоре. В оптимальном случае PA 110 превышает приблизительно 10 градусов, а интервал превышает приблизительно 0,040 дюйма. Угол 110 расположения узора можно найти путем измерения угла между наружными краями двух соседних штырьков в группе 130 в MD-направлении. «Группа» 130, как используется в данном документе, представляет собой по меньшей мере 3 штырька, находящихся в непосредственной близости друг к другу. Длина группы в MD никогда не превышает общую длину в MD одного полного «штамповочного узора» 140. «Штамповочный узор», как используется в данном документе, относится к группе или количеству групп, представленным в виде узора, непрерывно повторяющегося на всем протяжении нетканого композиционного материала. Группа, таким образом, не простирается до бесконечности, а скорее представляет собой определенный набор штырьков в узоре в MD-направлении, как показано в увеличенном виде на фигуре 2A и фигуре 2B. В CD-направлении, однако, группа 130 может представлять собой всего лишь один штырек или ряд штырьков. Интервал между штырьками в CD, называемый в данном документе шириной полосы 150, для штырьков в группе 130 составляет от приблизительно 0,015 дюйма до приблизительно 0,040 дюйма, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,020 дюйма до приблизительно 0,038 дюйма и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,025 дюйма друг от друга. При рассматривании нетканого композиционного материала по настоящему изобретению как в MD-, так и в CD-направлении, как показано на фигурах как 1, так и 2, штампованный узор 140 представляет собой группу штырьков, создающую узор, который можно видеть непрерывно повторяющимся на всей площади материала. Штампованный узор 140 может содержать одну группу 130, как показано на фигуре 1, или несколько групп 130, как показано на фигуре 2. Если необходимо выбрать штампованный узор 140 из штырьков и неоднократно непрерывно наложить узор на материал, то можно увидеть, как узор повторяется снова и снова. Длина штампованного узора 140, измеренная в MD, должна составлять от приблизительно 0,5 дюйма до приблизительно 10,0 дюйма, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,75 дюйма до приблизительно 8,0 дюйма и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,0 дюйма до приблизительно 7,0 дюйма.

Следующую формулу используют в качестве нового средства для определения улучшения в получении нетканого композиционного материала по настоящему изобретению, при котором достигают общих желаемых преимуществ:

PF = (PA/15 + D²/0,0081)

Значение PF по настоящему изобретению должно составлять от приблизительно 1,15 до приблизительно 4,0, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,25 до приблизительно 2,9 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,5. Группы, такие как наблюдаемые на фигуре 2, имеющие, как правило, криволинейные внешние границы, будут иметь несколько значений измерения PA в пределах группы и в результате этого несколько конечных значений PF. В нелинейных, но не ограниченных криволинейными, узорах значение PF будет таким, что лишь по меньшей мере 60% расчетных значений PF будут составлять от приблизительно 1,15 до приблизительно 4,0, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,25 до приблизительно 2,9 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,5 до приблизительно 2,5. Таким образом, в нелинейных узорах, в которых PA составляет менее 10 градусов, приблизительно 40% значений PF могут оказаться за пределами полученных ранее расчетных значений PF по настоящему изобретению.

Точки скрепления по настоящему изобретению определяются стратегическим размещением штырьков в группе 130, которое обуславливает общую ответную реакцию нескрепленной части пленки и нескрепленной части нетканого полотна, заключающуюся в создании узора. Общий узор можно разрушить согласно ориентации групп 130 таким образом, чтобы создать пустое пространство, которое повторяется конечное количество раз на всем протяжении композиционного материала в виде штампованного узора 140. Нескрепленная и не имеющая отверстий часть пленки может быть представлена в виде тонких нитей пленки в композиционном материале вследствие того, что пленка не скреплена с полотном. Расстояние между общими штампованными узорами 140 может варьироваться в зависимости от требуемого общего узора. В зависимости от направления измерения штампованные узоры 140 будут характеризоваться конкретным пространственным расстоянием, на котором находятся друг от друга группы 130. Ширина полосы 150 эластичного материала является мерой расстояния между краями двух ближайших штырьков, измеряемого между двумя соседними группами 130 в CD. Группы расположены на расстоянии друг от друга при ширине полосы 150 от приблизительно 0,050 дюйма до приблизительно 0,150 дюйма, которая может составлять от приблизительно 0,050 дюйма до приблизительно 0,150 дюйма, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,060 дюйма до приблизительно 0,120 дюйма и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,065 дюйма до приблизительно 0,090 дюйма. Расстояние между штампованными узорами 140 является мерой расстояния между краями двух ближайших штырьков, измеряемого между двумя соседними штампованными узорами 140 в MD. Оно представляет собой расстояние, на котором узор повторяется на всем протяжении нетканого композиционного материала. Расстояние между штамповочными узорами 140 по настоящему изобретению может составлять от приблизительно 0,25 дюйма до приблизительно 10 дюймов, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,5 дюйма до приблизительно 5,0 дюйма, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,25 дюйма до приблизительно 1,0 дюйма и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 1,0 дюйма до приблизительно 2,5 дюйма. Таким образом, в качестве дополнительного примера, как показано на фигуре 1, в узоре, где нескрепленные области напоминают зигзаг, штампованный узор 140 может повторяться в соответствии с только что указанными расстояниями.

Следует отметить, что отверстие создается за счет ориентации штырьков относительно машинного направления. Угол ориентации штырьков, таким образом, составляет от приблизительно 60 градусов до приблизительно 125 градусов, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 70 градусов до приблизительно 110 градусов и в некоторых вариантах осуществления приблизительно 90 градусов. Интервал между штырьками и, соответственно, интервал между точками скрепления может составлять от приблизительно 0,025 дюйма до приблизительно 0,050 дюйма друг от друга, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,035 дюйма до приблизительно 0,045 дюйма друг от друга и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 0,040 дюйма друг от друга.

Узоры скрепления по настоящему изобретению демонстрируют огромные улучшения по сравнению с ранее известными узорами, такими как узор в виде «S-образного переплетения», описанный в патенте США № 5964742, выданном McCormack и соавт., узор в виде «ластичного переплетения», описанный в патенте США № 5620779, выданном Levy и соавт., узор в виде «проволочного переплетения» или узоры, описанные в патентах США № 3855046, выданном Hansen и соавт.; № 5962112, выданном Haynes и соавт.; № 6093665, выданном Sayovitz и соавт.; № D375844, выданном Edwards и соавт.; № D428267, выданном Romano и соавт.; и № D390708, выданном Brown.

Выбор соответствующей температуры скрепления (например, температуры нагретого вальца) будет содействовать плавлению и размягчению эластомерного(эластомерных) полимера(полимеров) с низкой температурой размягчения в участках пленки вблизи скрепляющих штырьков. Размягченный(размягченные) эластомерный(эластомерные) полимер(полимеры) может(могут) затем растекаться и вытесняться при скреплении, как, например, под действием давления, прилагаемого скрепляющими штырьками. Вытесненные части пленки, окружающие отверстия, также могут соединяться с материалом(материалами) из нетканого полотна, образуя таким образом целостный нетканый композиционный материал. Кроме того, поскольку эластомерный(эластомерные) полимер(полимеры) может(могут) физически улавливать волокна или прилипать к ним в местах скрепления, надлежащего образования скреплений можно достичь без необходимости в значительном размягчении применяемого(применяемых) полимера(полимеров) для образования материала из нетканого полотна. Различные части материала из нетканого полотна остаются практически нескрепленными с пленкой или другими материалами в тех областях, которые находятся в непосредственной близости (например, выше или ниже) от отверстий, в соответствии с желаемыми размещением, ориентацией и углами расположения штырьков. Размещение штырьков существенно важно для общего усовершенствования и преимуществ настоящего изобретения. В действительности общая площадь скрепления по настоящему изобретению является меньшей, чем в предыдущих способах скрепления, так что это обеспечивает более высокую проницаемость при увеличении способности пропускать воздух по сравнению с другими пленками с отверстиями в пределах до приблизительно 2,5-кратного, что обуславливает увеличение удобства получаемого в результате нетканого композиционного материала по настоящему изобретению. Нетканый композиционный материал имеет общую площадь скрепления меньше чем приблизительно 25% (определенную с помощью традиционных способов оптической микроскопии), а в некоторых вариантах осуществления меньше чем приблизительно 20%. Например, нетканый композиционный материал может иметь общую площадь скрепления, составляющую от приблизительно 5% до приблизительно 25%, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 8% до приблизительно 20% и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 10% до приблизительно 16%. Сосредотачиваясь на конкретных аспектах штырька, таких как размещение, угол расположения, ориентация, интервал, и геометрических расчетах взаимосвязи этих аспектов, настоящее изобретение предусматривает улучшенный нетканый композиционный материал с повышенной способностью пропускать воздух, придаваемой ему уникальным и эффективным образом с тем, чтобы не создавать отверстия в большем количестве или не увеличивать площадь скрепления. Фигура 3 иллюстрирует один вариант осуществления многослойного нетканого композиционного материала по настоящему изобретению, в котором показана пленка поверх нетканого материала. Как показано, пленка закручивается посредством углового двунаправленного вытягивания вокруг отверстий. В связи со смещением скреплений при стягивании пленки после вытягивания образуются более широкие расправления в различных точках вокруг отверстий. Это противоположно линейному однонаправленному вытягиванию пленки, показанному на фигуре 4, которое обычно происходит в случае узора скрепления в виде проволочного переплетения. За счет элементов, идеи которых изложены в настоящем изобретении, отверстие может быть большим, чем точка скрепления сама по себе, что обеспечивает расправление пленки за пределы ее нормального размера. На фигуре 4 показаны меньшие точки скрепления без углового двунаправленного усилия. В настоящем изобретении в результате углового двунаправленного вытягивания пленки после скрепления нескрепленные области пленки в настоящем изобретении стягиваются, вызывая формирование получаемого в результате осязаемого узора. На фигуре 5 также показано линейное однонаправленное вытягивание, демонстрируемое для узора в виде ластичного переплетения. В этом узоре скрепления пленка ведет себя аналогично проволочному переплетению и неспособна стягиваться в нескольких областях вокруг отверстий, вызывая угловое расправление, необходимое для повышения способности пропускать воздух. Таким образом, недостаточно создать узор из точек скрепления с формой или узором, описанными в патенте США № 6093665, выданном Sayovitz и соавт., или описанными в публикации заявки на патент США № 2004/0241399, поданной Marman и соавт., поскольку пленка не стягивается при угловом двунаправленном вытягивании с образованием существенного закручивания вокруг отверстий, необходимого для улучшения способности пропускать воздух. На фигуре 6 иллюстрируется параллельное сравнение всех узоров, заостряя внимание на областях стягивания пленки, показанных стрелками. Фигура 6A представляет собой один вариант осуществления настоящего изобретения, тогда как на фигуре 6B иллюстрируется узор в виде проволочного переплетения, а на фигуре 6C иллюстрируется узор в виде ластичного переплетения. Также примечательно, что количество штырьков/дюйм² является меньшим на фиг. 6A по настоящему изобретению по сравнению с фигурами 6B и 6C с ранее известными узорами. Это является другим преимуществом, заключающимся в том, что общая площадь скрепления по настоящему изобретению составляет меньше 25%, но в то же время обеспечивает большую способность пропускать воздух, чем в случае ранее известных узоров.

Для достижения эффективного и одновременного образования отверстий и скреплений без существенного размягчения полимера(полимеров) материала из нетканого полотна и снижения в силу этого его прочности/целостности можно избирательно контролировать температуру и давление скрепления. Например, один или более вальцов можно нагреть до температуры поверхности, составляющей от приблизительно 50°C до приблизительно 160°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 60°C до приблизительно 140°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 70°C до приблизительно 120°C. Аналогичным образом, давление, прилагаемое вальцами («давление между вальцами») в ходе термического скрепления, может находиться в диапазоне от приблизительно 75 до приблизительно 600 фунтов на погонный дюйм, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 100 до приблизительно 400 фунтов на погонный дюйм и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 120 до приблизительно 200 фунтов на погонный дюйм. Разумеется, продолжительность обработки материалов может влиять на конкретные используемые параметры скрепления.

Как указано, другим фактором, который влияет на одновременное образование отверстий и скреплений, является степень натяжения пленки при скреплении. Увеличение натяжения пленки, например, как правило, коррелирует с увеличением размера отверстий. Разумеется, слишком высокое натяжение пленки может неблагоприятно влиять на целостность пленки. Таким образом, в большинстве вариантов осуществления настоящего изобретения для достижения желаемой степени натяжения пленки при наслоении используется коэффициент растяжения, составляющий приблизительно 1,5 или больше, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 2,5 до приблизительно 7,0 и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 3,0 до приблизительно 5,5. Коэффициент растяжения можно определить путем деления конечной длины пленки на ее исходную длину. Коэффициент растяжения также может быть примерно таким же, как коэффициент вытягивания, который можно определить путем деления линейной скорости передвижения пленки при наслоении (например, скорости прижимных вальцов) на линейную скорость, при которой пленка образуется (например, скорость наносящих вальцов или прижимных вальцов для экструзии с раздувом).

Пленку можно «предварительно растянуть» (до скрепления) с помощью вальцов, вращающихся при различных скоростях вращения, таким образом, чтобы лист растянулся до желаемого коэффициента растяжения в машинном направлении. Эту одноосно растянутую пленку можно также ориентировать в поперечном направлении с образованием «двухосно растянутой» пленки. Температурный профиль ориентации в ходе операции «предварительного растяжения» обычно является более низким, чем температура плавления одного или более полимеров в пленке, но достаточно высоким, чтобы обеспечить вытягивание или растяжение композиции. Например, пленку можно растягивать при температуре, составляющей от приблизительно 15°C до приблизительно 50°C, в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 25°C до приблизительно 40°C и в некоторых вариантах осуществления от приблизительно 30°C до приблизительно 40°C. При «предварительном растяжении» способом, описанным выше, степень растяжения при наслоении можно увеличить, сохранить или незначительно уменьшить (путем стягивания) до желаемой степени натяжения.

Варианты осуществления настоящего изобретения могут использоваться в различных изделиях. Такие изделия могут включать без ограничения подгузники, изделия, используемые при недержании, гигиенические изделия для женщин, салфетки (детские салфетки, дезинфицирующие салфетки, салфетки для пола, салфетки для рук и т. п.), хирургические халаты, подкладки для больничных кроватей и т. п. Преимуществами настоящего изобретения являются улучшенная проницаемость и повышенные осязаемые свойства, обуславливающие создание лучшего удобства для конечного пользователя. Эффективность производства также повышается по мере снижения количества точек скрепления, что может обусловить уменьшение совокупных расходов и объема работ при изготовлении получаемого в результате композиционного материала. В дополнение, способ производства нетканого композиционного материала по настоящему изобретению осуществляется за один этап, что способствует общей эффективности. В целом, настоящее изобретение представляет собой улучшение существующих скрепленных материалов, в результате которого получают нетканый композиционный материал и изделие, приятные конечному потребителю. На всей площади нетканого композиционного материала можно наблюдать разнообразные узоры. Такие узоры могут включать без ограничения цветы, квадраты, круги, звезды, зигзаги, стрелки, мультипликационных персонажей, лица, воздушные шары, животных, картины природы, волны, завитки, прямоугольники, овалы, треугольники, ромбы, многоугольники и абстрактные формы и т. п. Важно отметить, что узор по настоящему изобретению также не создается посредством методик тиснения или с помощью линий, получаемых в результате прессовой сварки, как описано в публикации заявки на патент США 2001/0008683, поданной Takai и соавт. Вместо этого настоящее изобретение предусматривает новый способ, в котором пустые пространства, т. е. нескрепленные области пленки и нетканого полотна, обеспечивают формирование получаемых в результате узоров и двунаправленное вытягивание пленки для увеличения способности пропускать воздух и улучшения удобства для конечного пользователя.

Ссылка на следующий пример будет способствовать лучшему пониманию настоящего изобретения.

ПРИМЕР

В следующем примере дополнительно описывается и демонстрируется вариант осуществления в пределах объема настоящего изобретения. Пример приводится исключительно с целью иллюстрации и не должен истолковываться как ограничение настоящего изобретения, поскольку возможны многие его изменения без отступления от сущности и объема настоящего изобретения.

ПРИМЕР 1

Эластичную пленку образовывали из 98 вес. % VISTAMAXX™ 6102FL (ExxonMobil Chemical Co.) и 2 вес. % пигментного концентрата SCC 79594 (Standridge Color Corp.). VISTAMAXX™ 6102FL представляет собой олефиновый полипропиленовый эластомер, состоящий из изотактических звеньев пропилена со статистическим распределением этилена, составляющим приблизительно 16%, имеющий плотность 0,862 грамма на кубический сантиметр, температуру размягчения по Вика 126°F (53°C) и показатель текучести расплава 3,0 грамма за 10 минут (190°C, 2,16 кг). Пигмент SCC 79594 содержал диоксид титана и другие пигменты для достижения целевого бронзового цвета в разбавленной смеси с полипропиленовой смолой (Exxon 3155).

После приготовления смеси полимерную композицию экструдировали при температуре расплава 403°F и отливали на охлаждающий валец (температура которого установлена на 60ºF), работающий при скорости приблизительно 50 футов в минуту. Пленку затем подвергали термическому скреплению между двумя лицевыми слоями полипропиленового материала спанбонд, имеющими основной вес, составляющий примерно приблизительно 15 граммов на квадратный метр. В частности, пленку и лицевые слои подавали между опорным вальцом и вальцом с узором, имеющим штырек овальной формы с площадью 0,0015 дюйм² и соотношением размеров 2,38. Штырьки были ориентированы под углом в 90 градусов с углом расположения узора 15 градусов и интервалом между штырьками в MD 0,093”, что вместе давало размерный коэффициент узора 2,07 и общую площадь скрепления 11,0%. Измеренная ширина полосы эластичного материала между группами в узоре составляла 0,088”. Штампованный узор повторялся на расстоянии 1,83”. Валец с узором нагревали до температуры поверхности вальца 250°F, опорный валец нагревали до температуры поверхности вальца 250°F, и давление составляло 33 фунта на дюйм. Опорный валец и валец с узором работали при скорости 238 футов в минуту, так что пленка растягивалась в машинном направлении с коэффициентом растяжения приблизительно 4,8 (т.е. в 4,8 раза по сравнению с ее исходной длиной). Напоследок композиционный материал переносили в намоточную машину, которая работала при скорости 108 футов в минуту, для обеспечения возможности стягивания композиционного материала. Конечный основной вес составлял примерно 96 граммов на квадратный метр, при этом 35 граммов на квадратный метр составляла эластичная пленка, представляющая собой смесь VISTAMAXX и пигмента. Полученный в результате нетканый композиционный материал показан на фигуре 8.

Все документы, цитируемые в разделе «Подробное описание изобретения», в соответствующей части включены в данный документ посредством ссылки; цитирование какого-либо документа не следует истолковывать как признание того, что он относится к известному уровню техники по отношению к настоящему изобретению. В той степени, в которой какое-либо значение или определение термина в данном письменном документе противоречит любому значению или определению термина в документе, включенном посредством ссылки, значение или определение, присвоенное термину в данном письменном документе, имеет преимущественную силу.

При том, что были проиллюстрированы и описаны определенные варианты осуществления настоящего изобретения, для специалистов в данной области должно быть очевидным, что могут быть осуществлены различные другие изменения и модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Поэтому предполагается, что прилагаемая формула изобретения должна охватывать все такие изменения и модификации, которые находятся в пределах объема настоящего изобретения.

1. Нетканый композиционный материал, содержащий эластичную пленку, скрепленную с материалом из нетканого полотна во множестве отдельных точек скрепления, при этом указанные точки скрепления образуют общую площадь скрепления, составляющую менее чем приблизительно 25% от всей площади нетканого композиционного материала, и где указанная пленка содержит множество отверстий, расположенных вблизи указанных точек скрепления, и где указанный нетканый композиционный материал содержит множество нескрепленных областей так, что нескрепленные области образуют нескрепленную часть эластичной пленки, расположенную смежно с указанным нетканым полотном, но не соединенную с ней так, что нескрепленные области создают осязаемый узор на всей площади нетканого композиционного материала; при этом указанный нетканый композиционный материал содержит ряд штампованных узоров, повторяющихся на всем протяжении композиционного материала, где штампованные узоры находятся на расстоянии, измеренном в CD-направлении по ширине полосы, составляющей от приблизительно 0,050 дюйма до приблизительно 0,150 дюйма нетканого композиционного материала, и расстояниии, измеренном в MD-направлении по расстоянию, составляющему от приблизительно 0,5 дюйма до приблизительно 10,0 дюйма, для нетканого композиционного материала, и где штампованные узоры включают узор, образованный одной или более группами, при этом указанная группа содержит по меньшей мере 3 штырька для указанных точек скрепления, при этом указанные штырьки расположены в группе для обеспечения углового двунаправленного вытягивания пленки вокруг указанного отверстия для повышения способности пропускать воздух.

2. Нетканый композиционный материал по п. 1, где штампованный узор в нескрепленных областях повторяется на расстоянии от приблизительно 0,25 дюйма до приблизительно 10 дюймов.

3. Нетканый композиционный материал по п. 1, где узор характеризуется коэффициентом распределения узора, рассчитываемым по формуле PF = (PA/15 + D²/0,0081), где PA является мерой угла расположения узора, а D является мерой интервала между штырьками в машинном направлении, и где указанный размерный коэффициент узора составляет от приблизительно 1,15 до приблизительно 4.

4. Нетканый композиционный материал по п. 3, где угол расположения узора превышает приблизительно 10 градусов относительно машинного направления.

5. Нетканый композиционный материал по п. 3, где D составляет от приблизительно 0,025 дюйма до приблизительно 0,050 дюйма.

6. Нетканый композиционный материал по п. 3, где по меньшей мере 60% расчетных значений PF в узоре равняются от приблизительно 1,15 до приблизительно 4.

7. Нетканый композиционный материал по п. 1, где узор в штампованном узоре выбран из цветов, квадратов, кругов, звезд, зигзагов, стрелок, мультипликационных персонажей, лиц, воздушных шаров, животных, картин природы, волн, завитков, прямоугольников, овалов, треугольников, ромбов, многоугольников и абстрактных форм.

8. Нетканый композиционный материал по п. 1, где штырьки ориентированы относительно машинного направления под углом, составляющим от приблизительно 60 градусов до приблизительно 125 градусов.

9. Нетканый композиционный материал по п. 1, где интервал между штырьками в группе в CD составляет от приблизительно 0,015 дюйма до приблизительно 0,040 дюйма друг от друга.

10. Нетканый композиционный материал по п. 1, где длина штампованного узора, измеренная в MD-направлении, составляет от приблизительно 0,5 дюйма до приблизительно 10,0 дюйма.

11. Нетканый композиционный материал по п. 1, где группы расположены на расстоянии от приблизительно 0,050 дюйма до приблизительно 0,150 дюйма друг от друга.