本发明涉及和纤维网的热塑性背衬连接的层合材料。所述层合材 料(例如)可用作钩环扣紧系统中使用的套环层合材料或间歇地粘结 的弹性纤维层合材料。所述层合材料包括具有第一面和第二面的热塑 性背衬层。所述背衬层具有多个从背衬的至少第一面伸出的凸起。在 至少一些凸起位置将纤维网贴附在背衬上。在凸起位置，背衬的热塑 性材料穿入纤维网，包封纤维网的至少部分纤维。纤维网优选地穿入 至少一些凸起。纤维网通常在相邻的凸起之间距离的至少一些部分未 贴附在或非常轻微地贴附在背衬层上。这样可直接挤出与背衬一起成 形的低成本纤维网层合材料，同时不牺牲贴附在凸起之间的纤维网性 能。
附图说明
参考附图进一步描述本发明，其中在所有几个附图中均用相同的 附图标记表示类似的部件，并且其中：
图1为一种构成本发明纤维网层合材料之方法的示意图。
图2为成形工具的剖视图，该工具用于构成根据本发明使用的前 体薄膜背衬。
图3为图2中成形工具的前视图。
图4为根据本发明的纤维网层合材料的前视图。
图5为第二种构成本发明纤维网层合材料之方法的示意图。
图6为图5中成形辊的透视图及该辊表面的分解图。
图7为使用图6中成形辊成形的前体薄膜背衬的前视图。
图8为使用图7中背衬的纤维网层合材料发明的透视图。
图9为第三种构成本发明纤维网层合材料之方法的示意图。
图10为在图9的方法中使用的模具的剖面透视图。
图11为图10中具有模唇镶块的模具的剖视图。
图12为从入口面观察的模唇镶块的透视图。
图13为图12中模唇镶块的剖面剖视图。
图14为从出口面观察的图12中模唇镶块的透视图。
图15为根据本发明使用的有三层聚合物流体流的侧视图。
图16为使用由图9中的方法成形的背衬的纤维网层合材料发 明的侧视图。
图17为从入口面观察到的第二个模唇镶块的透视图。
图18为使用由图9中的方法成形的背衬(使用图17中的模具 镶块)的纤维网层合材料发明的侧视图。

本发明的纤维网层合材料可以通过以下方法成形：提供具有多个 直立凸起的热塑性背衬，然后在至少一些所述凸起的位置将柔性纤维 网嵌入成形背衬的热塑性材料。该方法被称为选择性挤出粘结工艺。 在具有凸起的背衬位置采用这种选择性挤出粘结通常是因为在背衬的 这些位置的聚合物质量更大。这种更大的聚合物质量可让聚合物在这 些区域中更长久地保持类流体状态。因此允许纤维网的纤维选择性地 渗到聚合物中，在这些位置成形背衬。纤维网优选地嵌入构成凸起本 身的热塑性聚合物，但也可在凸起位置嵌入与具有凸起的面相对的背 衬面。这种情况是可能发生的，因为由凸起造成的更大的热质量会减 缓背衬两面上背衬聚合物的冷却，从而允许通过在两个面上将纤维嵌 入聚合物的选择性粘结，但纤维网的纤维嵌入包含凸起的面上自然更 佳。凸起之间的纤维网与背衬接触，但优选的是不粘结或非常轻微地 粘结。
背衬层可以是任何层，可通过所提供的凸起选择性地挤出并粘结 在纤维网上。这样，背衬层可以是薄膜，所述薄膜可以是连续薄膜或 者是不连续的薄膜或带状物，或者它可以是能够具有凸起的合适纤维， 可用于根据本发明的选择性挤出粘结。一般来讲，背衬具有多个间隔 开的凸起以及在至少一些所述间隔开的凸起之间没有凸起的背衬中间 区。例如，可以挤出形成网状结构，其可在网的相交股线上具有凸起。 结网中的某些位置会有凸起以及背衬材料在凸起(如在构成结网股线 上的凸起)之间的中间区。在结网的某些位置，凸起之间没有背衬材 料中间区，而是网孔。
背衬可以是非弹性热塑性材料和/或弹性热塑性材料，并且在一些 实施例中，凸起部分地由与没有凸起的区域中的背衬不同的热塑性聚 合物或共混物构成。背衬也可以是一组离散的元件。例如，背衬可以 是一系列离散的元件，每个都具有一个以上的凸起，优选为三个或更 多个凸起。如果背衬由离散的元件构成，其中每个元件具有仅仅一个 凸起，则离散元件将趋于远离纤维网枢轴，并且不提供任何有意义的 支承。凸起之间的背衬平均厚度通常为至少10微米或20微米，并 且有时比背衬上的凸起厚，使得背衬在由凸起产生的附着点之间为纤 维网提供支承。如图4所示，在一个实施例中，背衬为连续薄膜1， 其在薄膜背衬5的至少一面上具有一排直立凸起8，所述薄膜背衬贴 附在纤维网6上。凸起8一般与薄膜背衬5成为一体，因为它们是 同时形成的(例如，在挤出过程中)。这样，凸起与背衬之间就没有 熔合线或接缝，只有在背衬上一体化形成的凸起。换句话讲，因为它 们是一体化形成的，因此背衬材料和构成凸起的材料是相同的，其中 凸起与背衬融为一体。在一些背衬成形方法中，凸起在其末端可以(完 全地或者部分地)由与背衬不同的聚合物或共混物构成，然而，在凸 起的基部，背衬和凸起是一件连续的材料。
可通过(例如)如图1所示的方法制造纤维网层合材料。挤出模 具52挤出热塑性材料构成薄膜1，薄膜被成形为包括薄膜背衬5， 所述薄膜背衬具有成排的直立凸起8。脱离模具的聚合物可在成形表 面(例如成形工具4)上构成凸起8，如在美国专利公布2003/111767 A1中公开的，该专利公布的内容全文以引用方式并入本文。如在图3 中大致描述的，通过挤出法将热塑性可模压材料馈送给成形工具4， 以产生具有凸起8的薄膜1，所述凸起是工具表面4上腔体7的复 制品。通过成形工具4与支承面(在图1中示出的是光面辊20表 面)之间的间隙2构成薄膜背衬5。作为另外一种选择，可以直接在 模唇处形成这些凸起8，从而构成结构化薄膜，其具有的背衬含有纵 向延伸的凸起。这样一般会构成具有一系列连续脊的薄膜。
间隙2可以是任何合适的宽度。如果需要不连续的背衬，也可以 使成形工具4的部分与支承面(例如辊20)结合来消除区域中的间 隙。
然后在辊隙12中将薄膜1和纤维网6啮合，所述辊隙提供一 定程度的压力以迫使纤维网的纤维在凸起位置嵌入薄膜聚合物。可以 由馈送结构11(例如辊)馈送纤维网6，或者可以将纤维网6与薄 膜背衬5内联在一起。主要利用挤出余热在凸起8的位置将纤维网 6粘结在薄膜聚合物上，这样使得优选地在凸起8的位置进行挤出层 合，同时在凸起8之间的中间部分13，纤维网与薄膜1之间没有或 几乎没有挤出层合粘结。在凸起8处的热塑性材料的质量越大，将导 致这些位置的热塑性材料的冷却越慢，从而保持熔融状态或类流体状 态的时间就越长。这样，纤维网6的纤维就可在凸起位置穿入薄膜的 热塑性材料。薄膜背衬的中间部分13优选为固化程度更高的材料， 使得这些部分有很少或没有纤维穿入热塑性薄膜背衬。这样，纤维网 在这些中间部分13与其原始蓬松度基本上保持一致，同时保持薄膜 背衬5在凸起位置的强度。所得的纤维网层合材料10以合适的形式 收集，例如，收集在辊16上。本发明的挤出粘结法与通过使用外部 加热或超声焊接的点粘合来使薄膜和纤维网层合的方法大相径庭。使 用这些外部加热或声波点粘合构造法，粘合点下面的薄膜变薄，并且 纤维网在粘合点被压向背衬时，会进而压缩粘合点之间的纤维网。与 之相反，使用本发明的方法，纤维网在粘合点处的厚度与在粘合点之 间的厚度相等。换句话讲，粘合点基本上不压缩纤维网。一般来讲， 粘合点处的纤维网厚度为粘合点之间纤维网厚度的至少50％或者 80％，或者甚至90％。
可选的是，可在成形后对纤维网层合材料10进行纵向或横向定 向，因为这是本领域中已知的。如果在与任何挤出粘结范围的横向进 行这类定向，层合材料可在挤出粘结点(点是指任何离散粘结，其可 以是沿层合材料方向的连续粘结)之间伸长，而由于粘结点的厚度更 厚、强度更高，因此不会伸长挤出粘结点。使用非弹性背衬时，这样 生产出的具有不能直接层合的、基重的纤维网可结合有稳定的高强度 粘结点。难以直接制造具有蓬松有弹性的纤维网织物的低基重薄膜非 织造层合材料。部分原因是由于低基重薄膜和/或非织物的强度低和可 操作性差。还有部分原因是由于传统的加热或声波点粘合技术的破坏 性，其可使低基重层合材料或构成层合材料的单独薄膜/纤维网变薄、 烧穿。例如，可在两对以不同速度驱动的轧辊之间或使用增量环轧制 技术实现纵向定向。可通过横向扩散的纤维网路径或增量环轧制技术 实现横向伸长。而且，纤维网层合材料也可纵向和横向拉伸，以构成 双轴定向的纤维网层合材料。
如果背衬有弹性，那么上述定向可以作为通过削弱弹性背衬粘结 位置之间的纤维网来活化弹性纤维网层合材料的方法，从而可让层合 材料有弹性地恢复，并且随后在该方向上易于伸长并达到可定向的程 度。当弹性背衬恢复时，所贴附的纤维网会变得更加蓬松有弹性，并 且有更多的纤维从背衬表面伸出。在这种情况下，由于伸长和在粘结 位置不会因此蓬松化，粘结位置之间的纤维网比粘结位置的纤维网更 蓬松有弹性。也可以利用这种蓬松效果产生更蓬松有弹性的纤维网层 合材料用作套环。
图5中示出可供选择的成形背衬的方法。该方法类似于图1实 施例使用成形表面构成凸起的方法，然而，在这种情况下，成形工具14 表面是光滑的，并且成形表面25为成形辊20的表面。如图7所示， 成形辊20具有在背衬30上成形凸起31的结构化表面25。所示的 背衬30是具有三个部分的薄膜：凸起31与两个高度或厚度不等的 中间部分33和32。背衬30的相对面34是由成形工具14制成的 光滑表面，所述成形工具被布置为提供与成形辊20之间的间隙2， 如图2所示。在这种情况下，背衬30在辊隙12中与纤维网6啮 合之前，需要被转移到传送辊21中。在这种情况下，通过调节辊的 温度，使其更接近挤出聚合物的熔融温度，可以使凸起保持更为持久 的类流体状态。传送辊21优选地不加热以使背衬30保持固态。此 外，使沿着辊20的部分没有间隙，可形成不连续的背衬结构。例如， 如果通过使成形辊表面的这些部分没有间隙2的方式来消除中间部 分33，这样会形成离散的结构。如果(通过消除间隙2)消除了中间 部分33，那么传送辊不需要从成形表面25扯下离散元件，因为纵向 上没有连续的背衬延续，然而，在这种情况下，应提供一个以上的凸 起，用以将离散元件固定在纤维网上。通过使传送辊与背衬30之间 具有轻微的粘结可实现这一点，例如使用的传送辊具有对成形背衬30 的聚合物有附着特性的表面。
图8示出图7中的薄膜背衬，其在凸起31处与纤维网6啮 合。同样，它可以在压力作用下实现，例如在辊隙中。
图9中示意性地示出一种可供选择的方法，其使用挤出模具42 直接构成本发明中使用的薄膜背衬。薄膜从具有合适的模唇46的模 具42中挤出，以产生具有凸起的背衬。然后在压力作用下(例如在 辊隙12中)，将包含背衬43的凸起在背衬43的一个或两个面上与 一个或两个纤维网6啮合。适用于该方法的模唇46可具有与成形工 具4的成形表面类似的成形表面，这样通常会形成在薄膜背衬方向上 延续的脊。然而，可与传统的多层流体流一起使用特殊工艺，从而构 成这样的热塑性凸起，其具有与凸起之间成形背衬的热塑性材料不同 的粘结特性(该特性不同于在凸起位置聚合物的热状态)。一般来讲， 该方法包括首先沿预定的流体通道挤出初始熔融流50，优选的是可以 是穿过模唇46的多层或多组分熔融流50，例如图10和11中示出 的模唇镶块10。优选的是，预定的流体通道沿流体通道的某些部分是 一维和连续的。一维是指熔融流可以是任何一维线性类型的形状，例 如直线，但它也可以是曲线，弯曲成与自身相交和形成椭圆或圆形结 构(例如管状模具)。在一个实施例中，从传统挤出机(未示出)中 输送出的熔融流穿过具有至少一个模具镶块的模具42，其中模具镶块 100具有异形的非直线入口104，如图12所示。非直线是指模具镶 块的入口总体上是除矩形之外的形状，然而，模具入口的部分可以采 用直线形式。模具镶块的入口104中断至少部分导入的初始熔融流 体，并改变被中断的熔融流体部分的方向，使其从预定的初始熔融流 体的流体通道形状变为一个(或多个)由模具镶块入口所限定的流体 通道形状。然后，被中断且重定向的熔融流在出口105处离开模具镶 块。模具镶块出口105可类似于模具镶块入口104，或者可在流体通 道中汇聚，所述流体通道从模具镶块入口处的异形形状到模具镶块出 口105处的异形程度较低的形状由模具镶块限定，其中汇聚后的熔融 流体通道接近初始的预定熔融流流体通道，但不是矩形开口。该方法 所采用的模具镶块导致初始熔融流体在横向上至少部分地重新分布。 它还导致熔融流体的至少一层或一部分在多个唯一的、可能的流体通 道中重新分布，其通常导致这些流体通道中的流体具有不同流速，因 此，不同的熔融程度促使(流体通道)定向，其或者是模具镶块出口 处模具镶块的横向尺寸，或者是模具镶块的厚度尺寸，或者是这两个 尺寸。不同的流速还产生具有聚合物质量更大的区域，有利于在薄膜 背衬上产生凸起区域。这些流动增加的区域通常位于模具镶块104的 峰108和109的区域中。然后在模具镶块出口处的熔融流被挤出为 具有附连凸起的背衬，所述凸起由流体的重新分布产生，而不是由模 唇出口105处异形的成形表面形成。然而，这两种方法可以结合使用。
上述实施例中示出的镶块作为独立元件置于模具内，如图10和 图11所示。镶块也可与其所在的模具和/或送料区块形成整体，只要 其具有所述的特征。
在一个优选的实施例中，异形模唇(例如，如图12-14所示)与 多层熔融流体流结合使用。它可能导致凸起主要由一种聚合物形成， 而薄膜背衬主要由不同的聚合物形成，在位于模唇峰108和109中 并由所述模唇峰形成的凸起中，通过外部聚合物层优选的流体重新分 布。可采用任何传统方法形成多层或多组分的熔融流。可通过多层送 料区块(例如在美国专利No 4,839,131中示出的送料区块)形成多层 熔融流。还可使用具有不同组分的范围或区域的多组分熔融流，例如 可通过使用包含共挤出模具或其它已知方法(例如在美国专利No. 6,767,492中示出的方法)成形。
熔融流在镶块入口处被重定向或重新分配。形成前体熔融流的一 个或多个层或区域的材料在这样的方向上重新分配或重定向：其可以 为相对于初始预定材料流体通道或结构的横向和/或其它维度。重定向 的流体至少部分地是通过在镶块入口处阻断或中断材料流体流的一部 分而造成的。镶块根据模唇的结构重新分配部分导入的聚合物熔融液 流。
如图10所示，模具镶块易于安装在传统的模具中(例如衣架式 模具)，并且如图12和14所示，如果模具镶块由多个不可拆卸的 部件(例如第一哈夫和第二哈夫)构成，则易于拆除、替换和清洗。 使用多个模具部件构成模具镶块还允许通过传统方法(例如，电火花 线切割加工)构成更复杂的流体通道。虽然示出的是两件式模具镶块， 但是多件式模具镶块也可能允许在装配的模具镶块中构成更复杂的流 动通路或流体通道。模具镶块也可完全或部分地与模具的其它部分一 起构成。然而，优选的是，模具镶块内的流体通道是基本上连续的和 汇聚的，以使得流体通道在模具内至少部分以线性变化逐渐变细。
如图12所示，镶块入口区域的特征在于具有由顶部边界98和 底部边界99限定的二维非平面结构。如图12和13所示，在由顶 部边界98(或峰108)和底部边界99(或峰109)限定的入口区域 内，具有镶块入口100的敞开区域，形成由封闭区域分隔的镶块开口 104。敞开区域的特征在于具有宽度“P”的结构，其中尺寸“P”无疑 可以沿着敞开区域的结构发生变化，因为所有尺寸都可能发生变化。 这些结构可以是基本上连续的开口(例如，如图12所示)、分岔的 开口和/或间断的开口。在入口区域的至少一部分中，敞开区域一般占 总面积的10％至90％，或者作为另外一种选择为20％至80％，所 述总面积由此镶块入口的至少一部分中的顶部边界98和底部边界 99限定(其中顶部和底部边界被认为是界定模具镶块入口的此区域中 的结构)。反之，封闭区域构成此模具镶块入口的90％至10％，或 者作为另外一种选择为80％至20％，或者大于10％、20％或30％， 最多大于50％。镶块入口中封闭区域所占的面积越大，初始材料流体 通道中的材料为进入镶块入口104而被迫转入可供选择的流体通道 的比例就越大。一般来讲，初始材料流体通道的横截面积可等于或大 于镶块入口区域，但也可能小于镶块入口区域。
镶块入口(或及其部分)也可通过参数比来表征，该参数比是部 分镶块入口与对等的矩形模具镶块开口(具有相同的长度和相等的平 均宽度P的开口)的周长比。本发明的镶块入口与对等的矩形镶块入 口的周长比可介于1.1至10之间，或者大于1.1或1.5或2.3，但 一般小于8或5。具有更大周长或周长比的结构被视为结构化程度更 高的开口。采用结构化程度更高的开口，导入的初始熔融流体(例如 多层或多组分流体)一般就会产生更为明显的的熔融流体重新分布。 一般来讲，这是因为对给定的被中断的流体通道，有更多可能的、可 供选择的流体通道。然而，如果周长比很大而封闭区域相对较小时， 重新分布的熔融物并不多。更多的封闭区域(敞开区域百分比较低) 将使导入的熔融流体的至少一些部分产生更引人注目的重新分布，尤 其是在与高度结构化的连续开口或不连续开口连通时。
一般来讲，由于封闭区域11，某些材料在熔融流体中的给定点处 被迫转入可供选择的流体通道，如图13所示。采用高度结构化的开 口时，由两个边界98和99界定的区域中唯一的、可能的流体通道 有更大的变化。从主流体通道衍生出很多可能的流体通道时，可以更 易于分流热塑性材料。
一般来讲，模具镶块入口的特征在于，在模具镶块的给定区域上 具有元件，所述元件在此区域的顶部边界98和底部边界99的至少 一部分之间延伸。这些元件93的高度可小于顶部和底部边界之间的 距离“H”，并且通常为“H”的10％至100％，或者为“H”的20％ 至90％。元件可从在顶部和底部边界之间延伸的主流动通道成一角度 β伸出，β为2至90度、5至80度或10至90度。在图13 中，这些元件93是具有起伏结构的腿，但它们也可是臂或一些其它 结构。
采用起伏的入口(例如，如图12-14所示)，这些元件将在上方 峰109与相邻的下方峰108之间构成高度为“H”的腿101。单个元 件可以从顶部边界98延伸至底部边界99，或者是另一个开口在顶部 和底部边界之间某个位置的伸出部分。
图15示出可能被馈送到镶块入口中的前体熔融流的横截面图。 图15的三层熔融流52通过相对较厚的层53以及该较厚层53两 个面上的两个较薄层51和54来表征。当熔融流52被镶块入口 104中断时，较厚层53主要被分配到入口104的连续通道中，从而 可构成基本上连续的薄膜背衬。熔融流较厚层53也有一部分被分配 到峰108和109中。最外面的熔融流层51和54趋于被重新分配 到由元件93形成的峰108和109中。中间层53趋于在元件93 中均匀分布。最外层51和54一般沿最短的流体通道流到入口，对 最外层51通常为峰109，而对最外层54通常为峰108。一般来讲， 对材料流的任何给定部分，该材料将趋于流到入口104提供的最近开 口。如图14所示，在镶块出口105处，三个材料熔融流层为重新组 合的形式。图16中示出所得的包含背衬43的凸起在被挤出并与非织 物纤维网6啮合后形成的层合材料60。中间的熔融层53构成连续 的薄膜背衬53’，同时，作为外层在模具入口104的峰中重新分配 的结果，两个最外层51和54成形背衬43的凸起51’和54’。 有利的是，由于化学相容或粘度较低的优点(允许纤维网织物更多地 穿入构成凸起51’或54’的材料中)，这些凸起将由对纤维网织物6 有更高可粘合性的聚合物形成。
使用三个或更多个材料层时，分配程度由前体材料挤出层的相对 比例和镶块100的开口104的形状决定。如图16所示，使用的镶 块具有规则起伏的开口时，分配可产生背衬43(假设共挤出的材料熔 融流在整个熔融流上具有相对不变的材料厚度)。如图13所示，只 要镶块开口的宽度“P”、角度“β”、振幅“H”、波长“W”或它 们的任意组合改变，材料层的分配就将发生变化，但液流仍将在镶块 的峰108和109之间分配。分配程度还将取决于镶块的峰开口和谷 开口的腿之间的角度β。当角度β小于90度时，至少其中一层趋 于完全分配，使其在挤出的或成形的膜中不连续地分布。当外部流体 层在材料流中小于50％时尤其如此。当角度β大于90度时，层趋 于分配为没有不连续的层，尤其是其中层为材料的50％或更少时。一 般来讲，角度β的范围为170°至5°、140°至10°、110°至 20°或90°至30°。该相对峰结构可为如图所示的规则起伏曲线、 阶跃曲线或任何其它变型。
图17中示出上述构成包含背衬的凸起之方法的一种替代方法。 在这种情况下，模具镶块具有更近似矩形的入口204和结构化的出口 205。结果是如图18所示的薄膜，其具有与图16所示的凸起类似的 凸起，然而，由于是多层输入流，外层51＂和54＂以及中间层53＂没 有或几乎没有横向的重新分布，从而导致所得的薄膜中有更均匀的层 状结构。
背衬成形方法也可以有利地与其它挤出方法结合使用，以生产出 具有不同区域的背衬，所述不同区域具有不同的特性。例如，在一次 性衣服和一次性制品(例如，一次性卫生制品或一次性手术服)中使 用的层合纤维弹性背衬中，常常期望具有非弹性的区域。这些非弹性 区域常常用作附着点，与其它元件啮合或使弹性纤维层合材料与所述 制品啮合。例如，用于尿布或其它卫生制品的弹性块、把手或凸块， 常常需要有稳定的表面以用于和制品和/或连接扣紧元件(例如，机械 扣件或粘接剂)连接。通过在背衬上的弹性区域旁形成非弹性区域， 可直接形成层合材料的这些非弹性区域。非弹性区域和弹性区域可在 同一个连续背衬上形成或可单独形成。每个区域都可具有凸起，或者 如果仅有一个区域需要间歇地粘结，那么仅有该区域需要有凸起。非 弹性区域可由非弹性热塑性聚合物形成，或者作为另外一种选择，非 弹性区域可由连续地粘结在纤维网上的热塑性弹性体形成。如果需要 连续背衬，通过结合上述示例性的包含背衬的凸起成形方法，使用传 统的并排挤出法即可实现这一目标。作为另外一种选择，图8-10中的 实施例所描述的方法还可返回到模具中实施，例如在歧管或送料区块 区域中。在此区域中，聚合物进料流的宽高比要大得多，因此只能形 成很少的能重新分配聚合物流的峰，但分配的聚合物质量更大。重新 分布的聚合物流稍后在模具(如衣架式模具)中变宽，导致重新分布 的聚合物区域变宽。使用多层聚合物流时，这些层可以是弹性的和非 弹性的。另外，使用多层聚合物流将在模唇处产生这样的聚合物流， 即具有含有重新分布的聚合物(如弹性聚合物和非弹性聚合物)的大 区域，然后可以挤出此聚合物流以形成上述凸起。非弹性区域和弹性 区域可具有(例如)大于5mm或10mm的宽度。
可制造本发明的挤出式背衬或纤维网的适用聚合材料包括所有热 塑性树脂。热塑性树脂可以包含非弹性体热塑性聚合物、弹性体热塑 性聚合物或这两种热塑性聚合物。非弹性体热塑性聚合物是一种可重 复熔融加工的聚合物，在环境条件下(如室温和常压)不表现出弹性 体特性。结合本发明使用时，“非弹性体”是指材料被拉伸后，基本 上不会恢复为其原始形状。此外，非弹性聚合物在形变和松驰后，可 以优选地保持永久变形，该变形在中度拉伸(如约50％，针对在即使 拉伸高达50％时不出现断裂或其它失效情况的材料)时优选的是原始 长度的至少约20％或更大，并且更优选为至少约30％或更大。可以 结合本发明使用的一些非弹性体或非弹性组合物的实例包括，但不限 于：聚氨酯、聚烯烃(如聚丙烯、聚乙烯等)、聚苯乙烯、聚碳酸酯、 聚酯、聚甲基丙烯酸酯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、乙烯-乙烯醇共聚物、 聚氯乙烯、丙烯酸酯改性乙烯-醋酸乙烯酯聚合物、乙烯丙烯酸共聚物、 尼龙、氟烃等。一般来讲，优选聚烯烃(如聚丙烯和聚乙烯等)以及 它们的共聚物和共混物。
弹性体(或有弹性的)热塑性聚合物是一种可熔融的，并且在环 境条件下(如室温和常压)表现出弹性体特性的聚合物。结合本发明 使用时，“弹性体”是指材料被拉伸后，基本上能恢复为其原始形状。 此外，弹性聚合物在形变和松驰后，可以优选地保持很小的永久变形， 该变形在中度拉伸(如约50％)时优选为不超过原始长度的约30％， 更优选为不超过约20％。本发明的弹性体热塑性组合物可以是纯粹的 弹性体，以及具有在室温下仍表现出基本弹性体特性的弹性体相或弹 性体含量的共混物。美国专利No.5,501,679(奎格(Krueger)等人) 提供了一些关于可以结合本发明使用的弹性体材料的进一步说明。
弹性体热塑性材料可包括一种或多种可挤到背衬(例如薄膜)中 或形成薄膜层或纤维等的弹性体材料，其包含ABA嵌段共聚物、聚 烯烃弹性体、聚氨酯弹性体、茂金属聚烯烃弹性体、聚酰胺弹性体、 乙烯-醋酸乙烯弹性体、聚酯弹性体等。ABA嵌段共聚物弹性体通常为， 其中A嵌段为聚乙烯基芳烃，优选为聚苯乙烯；B嵌段为共轭双烯， 具体地讲，是低级亚烷基双烯。A嵌段一般主要由单烯烃基芳烃组成， 优选为苯乙烯族化合物，最优选为苯乙烯，其嵌段分子量分布在4,000 和50,000之间。B嵌段一般主要由共轭双烯组成，其平均分子量在 约5,000到500,000之间不等，其中B嵌段单体可进一步加氢或官 能化。其中，A嵌段和B嵌段通常被构造为线性、放射状或星型构型， 其中嵌段共聚物包含至少一个A嵌段和一个B嵌段，但优选地包含 多个A和/或B嵌段，其嵌段可以是相同的，也可以是不同的。该类 型的典型嵌段共聚物为线性ABA嵌段共聚物，其中A嵌段可以是相 同的，也可以是不同的，或是主要具有A末端嵌段的多嵌段(具有超 过三个嵌段的嵌段共聚物)共聚物。这些多嵌段共聚物也可包含一定 比值的AB两嵌段共聚物。AB两嵌段共聚物趋向于构成更具粘性的 弹性体薄膜层。其它弹性体可与嵌段共聚物弹性体共混，前提条件是 它们不会对弹性材料的弹性体特性产生不利影响。A嵌段也可由α- 甲基苯乙烯、叔丁基苯乙烯和其它主要烷基苯乙烯，以及它们的混合 物和共聚物构成。B嵌段一般可由异戊二烯、1，3-丁二烯、乙烯丁烯或 乙烯丙烯共聚物单体构成。
结合本发明使用的热塑性组合物还可与各种添加剂组合使用，以 获得所需效果。这些添加剂包括(例如)填充剂、粘度还原剂、增塑 剂、增粘剂、着色剂(如染料或颜料)、抗氧化剂、抗静电剂、助粘 剂、防粘剂、增滑剂、稳定剂(如热稳定剂和紫外线稳定剂)、发泡 剂、微球体、玻璃泡、增强纤维(如微纤维)、内脱模剂、热传导微 粒、导电微粒等。本领域内处理和使用此类材料的技术人员可以容易 地确定此类材料在热塑性组合物中可用的用量。
多层结构可利用任何多层或多组分薄膜挤出工艺，例如美国专利 No 5,501,675、5,462,708、5,354,597和5,344,691中公开的工艺，这 些专利的内容大体上以引用方式并入本文。这些参考文献提出了多种 形式的多层或共挤出弹性体层合材料，其具有至少一个弹性层和一个 或两个相对无弹性的层。然而，利用这些已知的多层多组分共挤出技 术，多层薄膜也可由两个或更多个弹性层、或者两个或更多个非弹性 层、或者其任意组合构成。
可以结合本发明使用的制造非织造纤维网的适用工艺包括，但不 限于：气流成网法、纺粘、水刺、粘合的熔喷纤维网及粘合的梳理纤 维网成形工艺。可通过针织、机织或结网使纤维构成合适的纤维网。 纤维网也可由离散的非缠结纤维(例如，基本上平行的连续细丝或纱 线)构成。通过喷丝头中的一系列微小模具孔将熔融的热塑性材料挤 成细丝，来制备纺粘非织造网。挤出的细丝直径在承受张力时迅速减 小，张力来自(例如)非喷射式或喷射式抽液装置或其它已知的纺粘 机械机构，例如在美国专利No.4,340,563(艾波(Appel)等人)、美 国专利No.3,692,618(多施勒(Dorschner)等人)、美国专利No. 3,338,992和3,341,394(凯尼(Kinney))、美国专利No.3,276,944(利 维(Levy))、美国专利No.3,502,538(皮特森(Peterson))、美国专 利No.3,502,763(哈特曼(Hartman))和美国专利No.3,542,615(多 宝(Dobo)等人)中所描述的。纺粘网优选为粘结的(点粘结或连续粘 结)。
非织造网层也可以由粘结的梳理纤维网制备。梳理纤维网由分离 的人造短纤维制备，其中使纤维通过精梳或粗梳装置，这些装置将人 造短纤维分开并纵向对齐，从而构成大致纵向定向的非织造纤维网。 然而，可以使用随机性发生器来减弱该纵向定向。
梳理纤维网形成之后，通过一种或多种不同粘结方法将其粘结， 以赋予其合适的拉伸特性。一种粘结方法是粉末粘结，其中将粉末状 的粘合剂分布在整个网上，然后活化(通常使用热空气加热网和粘合 剂粘合等方式来实现)。另一种粘结方法是图案粘结，其中使用受热 的压延辊或超声波粘结设备将纤维粘结在一起，通常在局部粘结图案 中粘结，尽管可在需要时在其整个表面上粘结纤维网。一般来讲，纤 维网中粘结在一起的纤维越多，非织造纤维网的拉伸特性就越好。
气流成网是另一种工艺，可通过该工艺制备本发明中可用的非织 造纤维网。在气流成网工艺中，小纤维束(其长度通常为6至19毫 米)被分隔开并带入空气供给装置，然后沉积在成形筛网上(通常需 要抽真空装置的辅助)。然后使用(例如)热空气或喷雾粘合剂使这 些随机沉积的纤维彼此粘结。
可以通过从多个模具孔中挤出热塑性聚合物来构成熔喷非织造 网，其中在聚合物离开模具孔的位置，沿模具两个面高速流动的热空 气或蒸汽使聚合物熔融流瞬间变稀。所得的纤维被所产生的紊流卷入 粘接纤维网中，然后在收集面上收集。一般来讲，要提供足以满足本 发明的完整性和强度，熔喷纤维网必须进一步粘结，例如通过上述空 气粘结、热粘结或超声波粘结。
可通过跳过裁切使纤维网延展，如在国际专利公开No.WO 96/10481(艾布托(Abuto)等人)中所公开的。如果需要有弹性的、 可延展的层合材料，则狭长切口是不连续的，并且一般在纤维网贴附 在任何弹性背衬上之前，在纤维网上切割。虽然难度更大，但也可以 在将非弹性网层合在弹性背衬上之后，在非弹性纤维网层上切出狭长 切口。非弹性纤维网中狭长切口的至少一部分一般应垂直于弹性背衬 层预期的延展方向或弹力方向(至少是第一方向)或具有与其基本上 垂直的矢量。基本上垂直是指，所选的一个或多个狭长切口的纵向轴 线与延展方向之间的角度在60至120度之间。足够数量的所述狭长 切口基本上是垂直的，以使得整个层合材料表现出弹性。当弹性层合 材料旨在至少两个不同的方向上具有弹性时，在两个方向上提供狭长 切口是有利的。
如在美国专利No.4,965,122、4,981,747、5,114,781、5,116,662和 5,226,992(均授予毛曼(Morman))中所描述的，结合本发明使用的非 织造网也可以是颈缩或反向颈缩的非织造网。在这些实施例中，非织 造网在垂直于所需延展方向上被拉长。当非织造网在该拉长条件下变 形时，它在延展方向上具有拉伸和恢复特性。
如本文所用，术语“纤维”包括长度不定的纤维(如细丝)和具 有离散长度的纤维(如人造短纤维)。结合本发明使用的纤维可以是 多组分纤维。术语“多组分纤维”是指这样的纤维：其在纤维横截面 上具有至少两个截然不同的纵向共延的结构化聚合物域，其中与所述 域趋于分散、不规则或非结构化的共混物相反。因此，这些截然不同 的域可以由不同聚合物类别(如尼龙和聚丙烯)的聚合物构成，或者 由相同聚合物类别(如尼龙)的聚合物构成，但这些聚合物在其性质 或特性上有所不同。因此，术语“多组分纤维”旨在包括，但不限于： 同心和偏心皮芯型纤维结构、对称和非对称并列型纤维结构、岛型纤 维结构、扇形纤维结构以及这些结构的中空纤维。
可由已知的、可形成纤维的各种热塑性聚合物制备适于形成纤维 网的纤维。合适的热塑性纤维成形聚合物选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯、 包含丙烯酸单体的共聚物以及它们的共混物和共聚物。合适的聚烯烃 包含：聚乙烯，如线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯 和中密度聚乙烯；聚丙烯，如全同立构聚丙烯、间同立构聚丙烯、它 们的共混物以及全同立构聚丙烯和不规则的聚丙烯的共混物；以及聚 丁烯，如聚(1-丁烯)和聚(2-丁烯)；聚戊烯，如聚-4-甲基戊烯-1和聚(2- 戊烯)；以及它们的共混物和共聚物。合适的聚酰胺包含：尼龙6、尼 龙6/6、尼龙10、尼龙4/6、尼龙10/10、尼龙12、尼龙6/12、尼龙 12/12和亲水性聚酰胺共聚物，例如己内酰胺和烯化氧(如环氧乙烷) 的共聚物、己二酰己二胺和烯化氧的共聚物以及它们的共混物和共聚 物。合适的聚酯包含：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇 酯、聚对苯二甲酸乙二醇环己烷二甲醇酯以及它们的共混物和共聚物。 丙烯酸共聚物包含：乙烯丙烯酸、乙烯甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯、 乙基丙烯酸乙酯、丁基丙烯酸乙酯以及它们的共混物。在一个优选的 实施例中，凸起由与形成纤维网的至少一些纤维相容的聚合物构成， 使得它们能够自粘结。
一般来讲，纤维网的基重为10至100g/m2，优选为10至 50g/m2，并且在一些实施例中，包含至少部分适于自粘结的热塑性纤维。 一般来讲，纤维的至少10％是可粘结的热塑性型，并且在具体实施例 中有20％至100％的可粘结热塑性纤维。构成纤维网的大多数单个 纤维优选的直径平均为1至70μm。背衬层的基重一般为15至 150g/m2，优选为20至50g/m2。在一个优选的实施例中，如果使用非 织造材料，全部非织造层合材料的基重为30至300g/m2，优选为40 至100g/m2。
优选的是，纤维套环纤维网应有相对低的基重，以使得在套环纤 维网的纤维之间有足够的空间，便于相配的钩子扣件的钩头穿过纤维 的敞开区域。
套环纤维网优选由相对较长的纤维构成。纤维越长，将这些纤维 互相粘结以及粘结在背衬层凸起上就越容易。如果使用极短的纤维， 可能会有过多未粘结的松散纤维或部分粘结的纤维(如仅在一端粘结 的纤维)。这样的纤维不能缠住并固定钩子扣件的钩头。非织造网中 的纤维长度取决于制造非织造套环纤维网的工艺类型。例如，如果使 用梳理非织造网，那么构成这种纤维网的纤维的长度范围可以从约0.5 英寸至约5英寸(从约1cm至约13cm)。优选的是，纤维的长度 为约2英寸至约3英寸(约5cm至约8cm)之间。在另一方面， 如果使用纺粘非织造网，这种纤维网的纤维或细丝通常在长度方向上 是连续的。
纤维的直径是决定套环纤维网的强度和对适用钩头啮合能力的一 个因素。直径的通用度量单位被称为但尼尔。(但尼尔是纱线的纤度 单位，每9,000米的重量为一克，因此100但尼尔的纱线比150但 尼尔的纱线细)。一般来讲，纤维的直径越大，纤维越结实，但啮合 纤维所需的钩头突出部分49也就越大。如图6c所示，可使用的最 大纤维直径部分取决于纤维与钩头(46)的纤维啮合突出部分(49)之 间开口的尺寸。纤维的直径不得太大，否则钩头不能抓住并缠住纤维。 通常，对当前可用的钩子部件，非织造套环网的纤维应为约2但尼尔 至约15但尼尔。足够小的钩子可与直径较小的纤维(例如，在约0.5 但尼尔至约15但尼尔之间，或更小)一起使用。直径小于约0.5但 尼尔至约1.0但尼尔或更小的纤维可以与较小的钩头一起使用。这种 纤维可以被称为“微但尼尔”纤维。
非织造套环纤维网纤维之间的内部纤维粘结量，部分地决定了纤 维之间可供钩头穿过的开口面积大小以及非织造套环纤维网的完整 性。通过纤维之间的粘结(内部的纤维-纤维的粘结或作为整体的纤维 网点粘结)所产生的粘结部位，将趋于降低纤维扩散的自由度，由此 和钩头相适应。但是增大的粘结部位将增强网的完整性，并且减少松 散纤维的数量。内部纤维粘结的程度取决于用于构成套环的非织造材 料的类型以及用于增强纤维网完整性的点粘合程度。非织造网可以是 初始未粘结的，并且在随后制造层合材料的过程中点粘结(在粘结在 凸起上之前或通过粘结部位与凸起粘结)。一般对粘结程度进行选择， 使得纤维网和/或纤维网层合材料具有足够的完整性，以便在制造过程 中进行处理并为纤维网提供完整性。钩头与单个纤维啮合。这些单个 纤维在至少两个点处粘结或缠结，因此在钩子扣件分离过程中，钩子 不可能轻易地拉出已啮合的纤维，无论该纤维网是非织造纤维网还是 任何其它类型的纤维网。一般来讲，使用非织造纤维网时，内部纤维 粘结占据的面积应小于非织造纤维网面积的约10％，优选为小于约 6％，并且最优选为小于约2.5％。这样将确保由内部纤维粘结占据的空 间不会干涉配对钩子扣件的钩头的伸入。如果非织造纤维网材料是由 梳理机、兰多(Rando)网、气流纤网、水刺网、纺粘网等提供的，那 么，优选的是非织造纤维材料未预粘结或加固的，以使得纤维之间的 开口面积最大化。然而，为允许处理预成形纤维网，有时有必要提供 合适的点粘结等，其应处于刚好足以提供完整性的程度，用以从辊上 退绕预成形纤维网，并进入成形过程，以产生本发明的纤维网层合材 料。
一般来讲，对套环层合材料，未粘结在背衬凸起上的纤维网部分 占背衬表面积的99.5％至50％，构成粘结面积占非织造网表面积的 50％至0.5％，优选的是，非织造网的总粘结面积为20％至2％。粘 结面积包括粘结在背衬层凸起上的纤维片面积以及用于提高纤维网完 整性的所有预粘结或加固面积。粘结在背衬层凸起上的具体粘结部分 或面积一般可以是任意宽度；然而，优选的是在其最窄宽度处(从凸 起的基部测量)为0.01至0.2厘米。相邻的粘结凸起一般平均相隔 50μm至1000μm，优选地相隔50μm至500μm。
为了保持所需纤维网层合材料的柔度，薄膜状的背衬层的厚度一 般为10至300微米(减去凸起的厚度)，优选为20至100微米， 以提供柔软的纤维层合材料。为了可靠地用于需要材料尺寸稳定的连 续制造技术，层合材料要有足够的抗拉强度，抗拉强度通常为至少 0.5kg/cm，优选为至少1.0kg/cm。
如本文所用，术语“钩子”用于指示钩子扣件的啮合元件。术语 “钩子”是非限制性的，其意义在于啮合元件可以是本领域中已知的 任何形状，只要其适合与配对的套环材料啮合即可。钩子扣件包括具 有第一表面和第二表面的基层以及多个从基层的至少第一表面伸出的 钩子。每个钩子优选包括在基层一端受到支承的杆以及布置在与基层 相对的杆末端的较大头部。与本发明的纤维网层合材料一起使用的钩 子扣件可以是常规的市售钩子材料。
实例1
使用与图9中所示的类似设备来制造共挤出的异形非织造/弹性 层合材料纤维网。使用两台挤出机生产双层挤出物，其由第一“A”聚 丙烯层和第二“B”弹性层组成。第一层用聚丙烯均聚物(99％ 3762， 12 MFI，可得自阿托菲纳公司(Atofina Inc.)(德克萨斯州休斯顿)) 和1％聚丙烯类红色母料制备。第二弹性层用70％ KRATON G1657 SEBS嵌段共聚物(可得自科腾聚合物公司(Kraton Polymers Inc.)(德 克萨斯州休斯顿))和30％ Engage 8200超低密度聚乙烯-ULDPE(可 得自陶氏化学公司(密歇根州米德兰))的共混物制备。使用3.81cm 的单螺杆挤出机(8RPM)馈送第一层的3762聚丙烯；使用6.35cm 的单螺杆挤出机(10RPM)馈送第二层的KRATON/ULDPE共混物。 两台挤出机的圆筒温度特征图大致相同：从进料区的215℃，逐渐升 高至圆筒末端的238℃。两台挤出机的熔融流体馈送到ABA三层共 挤出送料区块(可得自科洛伦公司(Cloeren Co.)(德克萨斯州奥伦 奇))。送料区块装配在20cm的模具上，该模具配备有与图12-14中 所示相似的异形模唇。送料区块和模具保持在238℃。使用重复的正 弦波图案来机械加工模唇，使得两个连续通道段之间的角度(β)为 67度。该重复图案的波长(W)为1250微米。该模唇的入口几何形 状与出口几何形状相同。该模唇几何形状产生具有不连续外壳“A”层 的挤出物，该层由连续的弹性芯层上的聚丙烯肋组成。利用模唇成形 后，挤出物在辊隙中被层合在双层非织造材料(31克/平方米上的梳 理聚丙烯，BBA非织造材料公司(BBA Nonwovens)(南卡罗莱纳州辛 普森维尔))上，每层在挤出物的一面上，间隙处的变形略小于入口 材料的厚度。淬火层合材料并以12米/分的速度渐渐移过水槽，水温 保持在大约45℃。风干纤维网然后收集到辊中。所得的纤维网类似于 图16中描述的纤维网。
实例2
使用与图1中所示类似的系统制造异形非织造/弹性层合材料。 使用配有齿轮泵的40mm直径双螺杆挤出机，将熔融温度为约246℃ 的熔融聚丙烯聚合物(7C05N，可得自亨斯迈公司(Huntsman))递送 到模具中。使模具定位，让熔融的聚合物薄膜垂直向下挤进受热的刮 粉刀(成形工具)4和冷却的光面钢辊20的界面区域。
使用93磅/直线英寸(163牛顿/直线厘米)的压力(该压力允许 熔融的聚合物在刀片4与辊20之间产生间隙2，该间隙限定基膜的 厚度)迫使刮粉刀4靠在光面辊上。刮粉刀的温度保持在246℃，同 时使循环冷却水穿过光面辊的内部，使辊的温度保持在4℃。
对刮粉刀4的底面(面向光面辊的面)进行机械加工，使其具有 如图3所示的一系列凹槽7(5mm间距、0.25mm深、0.98mm宽)。 光面辊的旋转使刮粉刀将熔融聚合物涂抹在大约75微米厚的基膜层 中，基膜层具有高度约为120微米的纵向脊，纵向脊对应于刮粉刀中 形成结构化挤出物的凹槽。刮粉刀的涂抹操作完成之后，使用14磅/ 直线英寸(25牛顿/直线厘米)的辊隙压力，继续旋转光面辊，直到迫 使结构化的挤出物接触到聚丙烯非织造基底(31克/平方米，BBA非 织造材料公司(BBA Nonwovens)(南卡罗莱纳州辛普森维尔))(靠 在适形支承辊上，其带有肖氏硬度为75A的硬度计)。
挤出物中厚脊花费的淬火时间比较薄的连续基膜要长，因此这些 脊仍然是足够柔软的或是熔融的，可在脊的上表面与非织造材料形成 良好的粘结。较薄的基膜不与非织造材料粘结。图4示意性地示出了 所得的层合材料。
背景技术和发明内容