工业上早已认识到在各种医学、人身护理和商业应用中薄膜的阻 挡性和非织造织物的布状特性相结合带来的好处。传统上利用老化薄 膜和老化非织造幅面料制造层压件，也通过利用老化薄膜和未老化非 织造幅面料，或相反，利用未老化薄膜和老化非织造幅面料来制造层 压件。作为一个实例，一种典型的已有技术方法必须首先将预制薄膜 卷绕到辊上，然后在制造非织造物的同时，一边使薄膜卷退绕，一边 将薄膜层压到非织造幅面料上，由此形成层压件。在连续基础上制造 薄膜或者非织造幅面料存在许多技术障碍。而且，薄膜制造和非织造 幅面料制造的复杂方法结合的成功与否将完全受两个系统的技术问 题同时解决的控制。如可靠性理论所指出的，每种方法固有的困难事 实上将导致本领域的一个普通技术人员难于成功实现这种结合，因而 无期望的特定产品属性优点，这将在下面更充分地讨论。
另外，使预成形薄膜或者非织造幅面料退绕的已有方法存在待解 决的技术问题。以前使用的退绕程序存在的一个问题涉及在一卷老化 薄膜用完并且必须更换新的一卷老化薄膜时所需的添加步骤。需要拼 接以便将第一卷薄膜的末端与第二卷薄膜的始端连接。因此，在连续 方法中，有必要进行拼接同时而不停止机器，由于辊通常以高速旋 转，拼接是困难的。存在至少两种进行拼接的已知方法。在一种方法 中，利用悬杆来张紧允许零速度拼接的薄膜中的松弛。薄膜片绕悬杆 的杆条卷绕，例如以垂直方式扩展。在拼接开始时，悬杆降低，这允 许辊速接近零。该方法使拼接容易，因为消除了老化薄膜卷的移动。 这种方法的缺点是必须购买、维护和操作附加的昂贵设备(例如悬 杆)。
拼接的另一种方法通常已知为“飞行中拼接”，这需要在辊旋转 时拼接。该方法是这样实施的，即通过在加速第二辊的同时减慢第一 辊的转速，以便使两个辊的表面速度匹配来进行拼接。“飞行拼接” 法是成本更经济的方法，因为不需要购买、维护和操作昂贵的悬杆设 备。但是，作为本领域的一个普通技术人员会意识到，“飞行中拼 接”更困难，特别是在使用长辊并且速度在400和1500英尺/分钟 (fpm)(或者122至457米/分钟(m/min))时更是如此。
通过本领域的普通技术人员所公知的许多方法可完成拼接。一种 方法是将两个薄膜片以带子连接。带子连接的一个缺点是带连接部分 的位置必须受到监控，并且随后去掉，因为带子影响薄膜特性例如透 气性。
使预制或老化薄膜退绕的又一个缺点是薄膜的相邻卷绕趋于互相 粘接(又称为薄膜结块)，这导致在卷从辊上退绕时撕裂。事实上， 每个薄膜层具有与贴紧的薄膜层的亲和力，并且各层最好粘在一起而 不退绕。用来形成薄膜的材料的性质和薄膜卷绕到辊上产生的压力趋 于使各层粘在一起，这导致退绕时薄膜的撕裂。这种撕裂导致失去产 品均匀性，因此降低了阻挡性。另外，薄膜可能完全撕裂，这样工艺 必须停止，这需要再次拼接薄膜。
而且，使用120英寸(3.05m)宽和重达3000lbs(1360kg)的薄 膜卷很常见。作为本领域的一个普通技术人员会意识到，这种卷的处 理至少来说是困难而且麻烦的。
通过未老化非织造幅面料和未老化薄膜的在线制造，本发明可避 免这些和其它困难。除了克服上述困难外，利用本发明的在线连续方 法是有利的。一个优点是在将薄膜层压到非织造物上之前未老化薄膜 不具有完全结晶的机会。当薄膜已经卷绕到辊上并且允许老化存放至 少48小时至多2-3星期，薄膜温度变冷并且薄膜会结晶。本发明的 未老化薄膜将更保持非晶质，这意味着它将更柔软和易于取向。另 外，该非晶质特征可导致能够使用任何预拉伸薄膜中较低基重薄膜和 /或较低基重的最终形成的层压件。这样，保持了薄膜的阻挡性和透 气性，甚至有可能使之改进，同时降低与制造薄膜和最终形成的层压 件相关的总成本。
本发明的方法消除了已有的公知方法具有的所有这些缺点，本发 明的在线连续方法中，未老化薄膜与未老化非织造物同时制造，并且 立即形成层压件。这种层压件呈现出剥离强度和水压头的未预料到的 改进，这在将层压件改制成吸收制品的应用中特别有用。改制过程典 型地具有充分多的与分层有关的问题。在使用由本发明的方法制造的 层压件时这些问题已经得到改善。
利用在线连续方法制造层压件的想法作为一种可能性在以前已经 提出。参见，例如，共同受让人的PCT公开文件WO96/19346。但是， 如同飞机模型的绘制早于怀特兄弟的成功飞行，从实际上逼真的存在 方式到创造出本发明在线连续方法的想法经过了高水平人才长期不 懈的努力才得以实现。而且，由本发明的方法制成的层压件呈现出没 有预料到的性能，这将在下面更详细地讨论。
发明概要
本发明涉及制备薄膜和非织造幅面料的层压件的在线连续方法， 其中该方法包括如下步骤：形成未老化薄膜，同时形成未老化非织造 幅面料，且将所述定向的未老化薄膜和所述未老化非织造幅面料层 压，以便在形成所述定向的未老化薄膜和所述未老化非织造幅面料的 1-60秒内形成层压件。
附图的简要描述
图1是由未老化薄膜和未老化非织造幅面料在线连续形成本发明 的层压件的方法的透视图；
图2a、b和c表示由老化薄膜和老化非织造幅面料形成层压件的 已有技术的三步法的示意侧视图；
图3是由老化薄膜和未老化非织造幅面料形成层压件的已有技术 的二步法的示意侧视图；
图4是典型的个人护理吸收制品，在当前情况下是尿布，的部分 切去的顶平面图，该吸收制品采用本发明的薄膜/非织造层压件；
图5是本发明的穿线装置的透视图；
图6a是已有技术机器方向取向器的示意侧视图；
图6b是本发明的机器方向取向器的示意侧视图。
发明的详细描述
本发明涉及制造薄膜和非织造幅面料的层压件的在线连续方法， 其中薄膜和非织造幅面料同时制造，因此在初生或未老化时直接形成 层压件。至今通过在线连续方法形成这种层压件还不为人所知。在本 发明的方法中，在形成非织造幅面料的同时在线形成薄膜，新形成的 薄膜和非织造幅面料立刻层压成形。因此，层压件由“未老化”薄膜 和“未老化”非织造幅面料形成。如这里所使用的，术语“未老化”， 与“未成熟”同义，指薄膜和非织造幅面料立即层压成形，例如，薄 膜或非织造幅面料在形成层压件之前都不预卷成卷。
这里所使用的术语“非织造织物或幅面料”指置于中间且非与针 织织物等同方式的独立纤维或线结构的幅面料。非织造织物或幅面料 由许多方法例如熔喷法和纺粘法形成。非织造织物的基重通常以每平 方码材料盎司数(osy)或每平方米克数(gsm)表示，并且有用的纤 维直径通常用微米表示。(注意，由osy转换成gsm须用osy乘以 33.91)。
参考图1，本发明的未老化薄膜10可由聚合物制造，该聚合物能 够形成薄膜，并随后粘到未老化非织造幅面料30上。如这里所使用 的，术语“聚合物”通常包括但并不限于，均聚物、共聚物，例如嵌 段共聚物、接枝共聚物、无规共聚物和交替共聚物，三元共聚物等， 和它们的混合物与改性物。而且，除非特别加以限定，术语“共聚物” 应包括所有可能的分子几何构型。这些分子几何构型包括但并不限于 全同立构的、间同立构的和无规对称的。这些聚合物包括但并不限于 可压挤的热塑聚合物例如聚烯烃或聚烯烃混合物。更具体地讲，有用 的聚烯烃包括聚丙烯和聚乙烯。其它有用的聚合物包括在转让给 Exxon化学专利公司的授予Sheth的4777073号美国专利中描述的那 些聚合物，例如聚丙烯和低密度聚乙烯或线性低密度聚乙烯的共聚 物。本发明中有用的其它聚合物包括挠性聚烯烃。这里所使用的“挠 性聚烯烃”指包含带有无规立构聚丙烯单元的受控区域的丙烯基聚合 物的聚烯烃材料，以获得所需结晶度，例如在共同转让给Hetzler和 Jacobs的5910136号美国专利中所描述；该专利的全部内容结合于 此作为参考。这种挠性聚烯烃的进一步描述可在授予Sustic和转让 给Rexene公司的5723546号美国专利中找到。
本发明的未老化薄膜的其它有用聚合物包括弹性热塑聚合物。这 种聚合物包括由嵌段共聚物例如聚氨酯、共聚多醚酯、聚酰胺、聚醚 嵌段共聚物、乙烯醋酸乙烯(EVA)、具有通式A-B-A’或A-B类共聚 (苯乙烯/乙烯-丁烯)的嵌段共聚物、苯乙烯-聚(乙烯-丙烯)-苯 乙烯、苯乙烯-聚(乙烯-丁烯)-苯乙烯、聚苯乙烯-聚(乙烯-丁烯) -聚苯乙烯、聚(苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯)和类似材料制成的聚合 物。特别是，弹性热塑聚合物包括聚酯弹性材料，例如由E.I.du Pont de Nemours and Company以商标HYTREL购得；聚酯嵌段酰胺共聚 物，例如，从新泽西州Glen Rock的ELF Atochem Inc.以商标PEBAX 分各种等级购得；和聚氨酯弹性材料，例如，从B.F.Goodrich&Co. 以商标ESTANE和从Morton Thiokol Corporation以商标 MORTHANE购得的那些材料。
弹性聚合物在过去已经存在许多用途，但在某种程度上受它们的 固有性能的限制。这些材料最近加入了具有良好阻挡性、透气性和弹 性的新种类的聚合物。该新种类的聚合物指单点催化的聚合物，例如 根据茂金属方法生产的“茂金属”聚合物。
这种茂金属聚合物可从德克萨斯州Baytown的Exxon化学公司对 于聚丙烯基聚合物以商标EXXPOL和对于聚乙烯基聚合物以商标 EXACT购得。密歇根州Midland的Dow化学公司具有市场上可以商 标ENGAGE购得的聚合物。茂金属聚合物最好从乙烯和1-丁烯的共聚 物、乙烯和1-己烯的共聚物、乙烯和1-辛烯的共聚物及其化合物中 选择。为更详细描述茂金属共聚物和制造本发明中有用的该材料的方 法，参见共同转让给Gwaltney等人的WO98/29246号PCT申请，该 申请在此提供作为参考。
未老化薄膜10可以是多层薄膜，该多层薄膜可包括一个芯层或 “B”层，和一个或多个表层，或在芯层的任一侧上的“A”层。上述 任何聚合物适合用作多层薄膜的芯层。这里所公开的任何填料适合用 于任何薄膜层。
表层典型地包括可挤压的热塑聚合物和/或给薄膜10提供特殊性 能的添加剂。这样，表层可由聚合物制造，这些聚合物可提供一些性 能，例如抗微生物活性、透过水蒸气性、粘合和/或防结块性能。这 样为所需的特定性能选择聚合物。可单独使用或结合使用可能的聚合 物的实例包括聚烯烃以及乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯丙烯酸乙酯 (EEA)、乙烯丙烯酸(EAA)、乙烯丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯丙烯 酸丁酯(EBA)、聚酯(PET)、尼龙(PA)、乙烯乙烯醇(EVOH)、 聚苯乙烯(PS)、聚氨酯(PU)和多级反应器产品的烯属热塑弹性体 的均聚物、共聚物和混合物，该烯属热塑弹性体中非晶态乙烯丙烯无 规共聚物分子分散在占优势的半晶质高聚丙烯单体/低乙烯单体的连 续母体中。
用于“A”层的适当的聚合物商业上可从特拉华州Wilmington的 Himont化学公司以商标“Catalloy”购得。具体的商业实例是 Catalloy，KS 357P，KS-084P和KS-057P。其它合适的聚合物包括 性质上为半晶质/非晶质的或异相的聚合物。这种聚合物在EP 0444671 A3号欧洲专利申请(在申请号91103014.6基础上)，EP 0472946 A2号欧洲专利申请(在申请号91112955.9基础上)，EP 0400333 A2号欧洲专利申请(在申请号90108051.5基础上)，美国 专利号5302454和美国专利号5368927中公开。
为了更详细地描述具有芯层和表层的薄膜，参见转让给共同受让 人的发明人为McCormack等人的在此提供作为参考的PCT WO 96/19346。
薄膜可由透气或不透气材料制造。另外，薄膜上可以打孔。在形 成薄膜时，可以共挤出薄膜，以增加粘合并减少模唇产生。薄膜可填 充填料，如微孔显现填料，例如碳酸钙；遮光剂，例如二氧化钛；和 抗结块添加剂，例如矽藻土。
在导致可透气薄膜的薄膜定向期间为了显现微孔，可结合填料。 通过在薄膜形成过程中给薄膜添加填料颗粒，可使一些薄膜透气。一 旦已经形成填充有颗粒的薄膜，然后或者拉伸或者弄绉，以形成经过 薄膜的通路。通常，为实现本发明的“可透气性”，最终形成层压件 应具有至少约250/g/m2/24小时的水蒸气透过速率(WVTR)，这由下 面描述的试验方法测量。
如这里所使用的，“微孔显现填料”指包括微粒和其它形式的材 料，这些材料可添加到聚合物中，并且不会化学干涉或不利的影响挤 出薄膜，但可以均匀分布在整个薄膜中。通常，微孔显现填料将呈微 粒形式，并且通常是具有约0.5至约8微米范围内的平均微粒尺寸的 略微球形。如这里所使用的，“micron”指微米。薄膜通常包含占薄 膜层的总重量的至少约30％的微孔显现填料。本发明的独特优点是所 需微孔显现填料比以前使用的少。假如有机和无机微孔显现填料不干 涉薄膜形成过程、最终薄膜的透气性或其粘合到其它层例如纤维聚烯 烃非织造幅面料上的能力，有机和无机微孔显现填料计划在所提供的 本发明的范围内。
微孔显现填料的实例包括碳酸钙(CaCO3)、各种类型的粘土、硅 土(SiO2)、氧化铝、硫酸钡、碳酸钠、滑石、硫酸镁、二氧化钛、 沸石、硫酸铝、纤维素类粉、矽藻土、硫酸镁、碳酸镁、碳酸钡、高 岭土、云母、碳、氧化钙、氧化镁、氢氧化铝、浆粉、木粉、纤维素 衍生物、聚合物颗粒、壳质和壳质衍生物。微孔显现填料颗粒可选择 地涂有脂肪酸，例如硬脂酸，或者比淀粉例如廿二碳烷酸更大链的脂 肪酸，这可便于(大量)颗粒的自由流动并且易于散布到聚合物母体 中。含硅石填料也可以有效数量出现，以提供抗结块性能。
未老化薄膜10可由浇注或吹塑薄膜设备制成，可以共挤出并且如 果需要可轧花。最好通过浇注挤出制造薄膜。有两种公知类型的浇注 挤出设备：冷模铸造和浇注轧花。典型的浇注轧花挤出如图2a所示， 其中薄膜挤进一对浇注轧花辊42中。出于如下原因冷模铸造挤出是 本发明的优选薄膜挤出技术。再参见图1，在冷模铸造挤出中，聚合 物进入共挤出薄膜设备40，并且经芯膜挤压机47和表层膜挤压机45 挤压。聚合物共挤出到模头43内，然后仅一个辊，冷模铸造辊49， 用来接收挤出的薄膜10，在浇注轧花挤出中不用两个辊。当挤出宽的 薄膜片并且制造速度增加时，通过浇注轧花挤出来冷模铸造的优点更 有效。而且，与冷模铸造挤出的薄膜的光滑表面相比，浇注轧花挤出 赋予薄膜纹理。换言之，由冷模铸造制成的薄膜可以是由160英寸 (406cm)的冷模浇注，这产生近似154英寸(391cm)宽的薄膜，该 薄膜在400fpm(122m/min)甚至500fpm(150m/min)速度下制造。另 一方面，薄膜由浇注轧花挤出制成，而在仅300fpm(91.5m/min)的 速度下通常仅产生140-145英寸(356-368cm)宽的薄膜，因为挤出 的材料从挤压机到辊运动的距离通常大于冷模铸造挤出的材料的相 应距离。因此，由冷模铸造挤出制成的薄膜呈现出较小的颈缩(宽度 减少)，并且具有更均匀的标准轮廓。
另外，通过将薄膜传送穿过如图1所示的薄膜拉伸单元20，薄膜 10可被拉伸或定向。拉伸将薄膜标准尺寸或厚度从1.5-2.0密尔的最 初规格减少到0.5密尔(12.7micron)或更小的有效最终标准尺寸， 通常，该拉伸可在横截机器方向或机器方向上发生。如这里所使用 的，术语“机器方向”或MD指所制造的织物长度方向。术语“横截 机器方向”或CD指织物的宽度，即，通常横截于MD的方向。
在含本发明的未老化薄膜10的层压件32中，如图1所示的未老 化非织造幅面料30可由包括但不限于纺粘和熔喷法的许多方法形 成。这种非织造幅面料可以是颈缩聚丙烯纺粘、起褶聚丙烯纺粘、由 弹性体树脂制成的弹性纺粘或熔喷织物。如这里所使用的，术语“颈 缩”指在通过例如抽拉法或收皱法至少在一个尺度上的收缩。
形成未老化非织造幅面料30的合适纤维包括天然和人造纤维，也 包括双组分和多组分/聚合物纤维。根据本发明还可使用层压件32中 的若干非织造幅面料层。这种材料的实例可包括例如纺粘/熔喷的复 合物和纺粘/熔喷/纺粘的复合物，例如Brock等人的4,041203号美 国专利中所教导的，该专利在此提供作为参考。
如这里所使用的，术语“纺粘纤维”指小直径纤维，该小直径纤 维通过一个或多个挤压机挤压形成，挤压机与至少由传输管和纺丝板 构成的一个或多个纱架连接，以便将熔化了的热塑材料做成由喷丝头 中的若干细的、通常圆形、毛细管出来的细丝，然后挤出的细丝直径 快速减少，这例如参见，授予Appel等人的4340563号美国专利；授 予Matsuki等人的3802817号美国专利；授予Dorschner等人的 3692618号美国专利；授予Kinney的3338992和3341394号美国专 利；授予Hartman的3502763号美国专利；和授予Dobo等人的3542615 号美国专利。纺粘纤维在沉积在收集面上时通常不粘。纺粘纤维是通 常连续的，并且具有比7微米大的平均直径，更经常的，在约10和 20微米之间。
如这里所使用的，术语“熔喷纤维”指这样形成的纤维，即通过 将熔化了的热塑材料挤出经过若干细的、通常圆形的、冷模毛细管， 从而形成熔化了的细线或细丝，进入汇聚的高速、通常热的气(例如， 空气)流，该气流使熔化了的热塑材料的细丝变细以减小它们的直 径，它可以成为微纤维直径。此后，熔喷纤维由高速气流携带，并且 沉积在收集面上，以形成随机散布的熔喷纤维的幅面料。例如在授予 Butin等人的3849241号美国专利中公开了这个方法。熔喷纤维是连 续或间断的微纤维，通常平均直径小于10微米，而且当沉积在收集 面上时通常不粘，且可以不需要分离的粘合步骤。
如这里所使用的术语“微纤维”指小直径纤维，该纤维的平均直 径不大于约75微米，例如具有从约0.5微米至约50微米，或更特别 地，微纤维通常具有约2微米至约40微米的平均直径。另一种经常 使用的纤维直径的表示是旦尼尔，旦尼尔定义成每9000米纤维的克 数，并且可用纤维直径的微米数的平方乘以密度的克/cc数再乘以 0.00707计算。较低的旦尼尔指较细的纤维，而较高的旦尼尔指较粗 或较重的纤维。例如，给定为15微米的聚丙烯纤维的直径，通过将 其平方，结果乘以0.89g/cc并且乘以0.00707，可转换成旦尼尔。 这样，15微米聚丙烯纤维就具有约1.42旦尼尔(152×0.89× 0.00707＝1.415)。在美国以外，测量单位通常用“特”，其定义成 克/公里纤维。特可用旦尼尔/9计算。
许多聚烯烃可用于本发明的纤维产品，例如，纤维成形聚丙烯包 括Exxon化学公司的EscorenePD 3445聚丙烯和Himont化学公司 的PF304。聚乙烯例如Dow化学公司的ASPUN6811A线性低密度聚乙 烯，2553LLDPE和25355和12350高密度聚乙烯也是合适的聚合物。 聚乙烯分别具有约26、40、25和12的熔体流动速率。许多其它聚烯 烃可从市场上购得。
形成薄膜的方法和形成纤维非织造幅面料的方法通常都是公知 的。同样，用两步和三步法形成薄膜/非织造幅面料的层压件也是公 知的。如图2所示，三步法的已有技术方法通常包括连续形成老化薄 膜10’，该步骤包括将最终薄膜卷绕到辊14上。然后，薄膜10’放到 储存器中，通常2天到1星期。在另一步骤形成老化非织造幅面料 30’，该幅面料同样卷绕成卷16中。然后，老化薄膜10’和老化非织 造幅面料30’的每一个辊14和16退绕，薄膜10’可在薄膜拉伸单元 44中拉伸或定向，并且在第三步骤中层压形成层压件32’。
两步骤的先有方法通常包括预加工卷绕成卷的薄膜或者非织造幅 面料，然后在方法在线中退绕预形成材料，该步骤同时形成对应材 料。例如，如图3所示，预形成老化薄膜10’并且卷绕到辊14上。在 退绕预先卷好的、老化薄膜10’的同时形成未老化非织造幅面料30， 从而形成层压件32″。
在实践中用在线、连续方法形成薄膜/非织造幅面料层压件在此之 前是未知的。如上所述，可靠性理论指出预计本发明的方法的产量非 常低，这将容易导致本领域的普通技术人员不推行本发明。实际上， 典型的薄膜制造方法的总体方法效率通常约74％(90％原料产量和82％ 机器利用率)，而典型的纺粘(非织造幅面料)方法的总体方法效率 通常约89％(97％原料产量和92％机器利用率)。通过将这两个方法组 合成本发明的在线连续方法，人们可期待大约66％的总体方法效率， 而无预料的特殊产品优势。事实上，业已发现，除了根据本发明制造 的产品所呈现出的性能改善外，本发明的方法效率至少约为70％，甚 至至少75％。对于高生产率，这种效率的增加非常有意义，并且是这 里所述的工艺操作条件和参数的函数。
在本发明的方法中，在形成未老化非织造幅面料30的同时，在线 形成未老化薄膜10，它们在成形时立即层压。因此，由“未老化”薄 膜和“未老化”非织造幅面料形成层压件32。“立即”是指未老化 薄膜10和未老化非织造幅面料30连接在一起成为一个层压件32，而 不用首先卷绕任一层。最好，各层从制造每一层的时刻起在1至60 秒内，更好的是在1至30秒内，最好在1至10秒范围内层压。通过 立即层压，由同时加工未老化薄膜10和未老化非织造幅面料30的能 力导致发现剥离强度和水压头的意想不到和令人惊奇的改进，这在下 面将更详细地强调。
更特别地，图1说明了形成并且定向未老化薄膜10例如根据本发 明的未老化薄膜的通常途径。参考图1，未老化薄膜10由共挤出薄膜 设备40例如上述浇注或吹制单元形成。典型地，设备40包括一个或 多个聚合物挤压机例如芯薄膜挤压机47和表层薄膜挤压机45。未老 化薄膜10挤到冷模铸造辊49上。
未老化薄膜10从共挤出薄膜设备40经由穿线装置18(如图5中 所示并且在下面更详细地讨论)并经过薄膜拉伸单元例如机器方向定 向器(MDO)20(如图6b中更详细所示)引导。这种设备20具有若 干拉伸辊46，这些拉伸辊46在薄膜的机器方向逐渐拉伸薄膜10并使 之变薄，在本发明方法中，该机器方向是未老化薄膜10的运动方向。 在离开MDO20后，未老化膜10应具有近似12微米(0.47密尔)的 最大厚度。
已有技术的机器方向拉伸通常在图6a中用标记44表示，它通常 包括使用6个拉伸辊46’，该拉伸辊46’通常使用3-4个加热区和1 个或多个冷却区。换言之，一些拉伸辊用来加热，一些用来冷却。已 有技术方法还包括轧辊21，该轧辊21布置成使薄膜与拉伸辊46保持 接触，同时通过辊传导加热的条件下拉伸。相信，对着已有技术的辊 加热和拉伸导致不均匀加热、过度颈缩和很差的CD性能分布。另一 方面，图6b表示薄膜经过根据本发明的一方面的MDO 20的卷绕。拉 伸的量和类型随轧辊21顶着拉伸辊46的定位而变，该拉伸辊46可 以是镀铬辊。轧辊21是凸面轧辊，它提供对拉伸辊46的均匀夹挤作 用。本发明的轧辊21定位成使未老化薄膜10最大程度围绕贴靠拉伸 辊46，例如包绕辊的直径270°。根据本发明的一个实施例，MDO20 在离开轧辊21后拉伸薄膜，这意味着辊之间的空隙中发生拉伸，因 此避免已有技术的问题。MDO由至少七个拉伸辊构成。每个拉伸辊可 从环境温度加热到250°F(121℃)，或者从环境温度冷却到55°F(13 ℃)，并且分别驱动。每个拉伸辊的速率在380-1550fpm(116- 473m/min)的范围内。因此，最后的延伸比可在1.00至4.08范围内。 所述该MDO设计成使挠性最大化，并且比已有技术的薄膜拉伸设备更 通用，因为它允许不同类型薄膜在任何不同加工操作条件下加工和拉 伸。业已发现，在本发明的未老化薄膜中，在低拉伸比下薄膜应力变 小，这意味着不需要那么大的拉伸。这种现象有若干优点。一个优点 是薄膜的较低的拉伸意味着薄膜将不会加压至已有技术中的那么高 的拉伸比，这最终导致更少的薄膜断裂并且减少薄膜缺陷。净效应除 了产生较高产量外，还使工艺过程在较高速率下运转。另一优点，如 前面间接提到的，是需要更少的微孔显现填料，这意味着在组合中使 用更多的聚合物。这种组合将一起导致更牢固的薄膜，这意味着在最 后的层压件和最终的制品中可使用更薄的薄膜。
穿线装置18用来在贯穿整个连续方法期间供送和穿过成形的未 老化薄膜穿线，一旦薄膜层压到非织造幅面料上就松开薄膜。典型的 穿线装置如图5所示，其中一致使用三根绳子，以便抓住薄膜片的一 端并且在方法期间供送它。三根绳子基本用作三根手指，因为一个绳 子最邻近接触该片的一侧，而另两根绳子最邻近接触该片的相对侧， 并且三根绳子压在一起以便保持该片的端部并且在方法期间供送 它。
当未老化薄膜在机器的一点成形时，非织造幅面料同时形成。再 次参考图1，传统的非织造幅面料形成设备48，例如纺粘机，用来形 成未老化非织造幅面料30。长的基本连续的纤维50沉积在成形丝带 52上成为未粘附的幅面料54，然后，未粘附的幅面料54经过一对粘 合辊56传送，以便将纤维粘在一起。经常加热其中一个或全部两个 粘合辊，以帮助粘合。粘合辊56加热的温度是在250-350°F(121- 177℃)范围内。典型地，辊56中的其中之一也具有图案，以便使未 老化非织造幅面料30形成离散粘合图案的规定粘合表面区域。这种 热点粘合已为人所知，下面将对其更详细地描述。其他辊是通常光滑 的砧辊，但该砧辊还可在需要时形成图案。一旦未老化薄膜10已足 够拉伸，并且未老化非织造幅面料30已形成，两个层就立即如上所 述结合，并且在这个连续方法中用一对层压辊或其它装置58将它们 互相层压。
在优选模式中，将光滑的砧辊定位在未老化非织造幅面料30的与 未老化薄膜10连接的这一侧。换言之，未老化非织造幅面料30的光 滑侧与未老化薄膜10连接，这导致两层更好地粘在一起。
在用热和/或压力将未老化薄膜10和未老化非织造幅面料30粘 合时，可使用层压装置58例如层压辊。如同粘压辊56，层压辊58 可加热并且可使用热点粘合。层压辊加热的温度是在200-275°F (93-135℃)范围内。至少一个辊可形成图案，以便形成用于最终形 成层压件32的规定粘合表面区域的离散粘合图案。通常，层压件32 的一侧上的给定表面区域的最大粘合点表面积不超过整个表面积的 约50％。有许多可使用的离散粘合图案。参见，例如Brock等人的 4041203号美国专利。
“热点粘合”包括将织物或纤维的非织造幅面料传送到加热的砑 光辊和砧辊之间粘合。砑光辊是用某种方法形成图案，这样整个非织 造幅面料在其整个表面上不粘合。为功能和美观的目的，已开发出砑 光辊的许多图案。如本领域的熟练技术人员所理解的，粘合面积百分 比是，必然地，在近似关系或范围内描述，因为粘合销通常随着时间 的过去逐渐变尖并且磨损。如本领域的熟练技术人员还认识到的，基 准“销/平方英寸”和“粘合点/平方英寸”在某种程度上可互换， 因为砧销在基片中形成的粘合点与砧辊上的销具有相同的尺寸和表 面关系。图案的一个实例具有点，并且是约200粘合点/平方英寸的 Hansen Pennings或“H&P”图案，这如授予Hansen和Pennings的 3855046号美国专利所教导。H&P图案有方形点或销粘合区，其中每 个销可具有0.038英寸(0.965mm)的侧面尺寸，例如，导致具有约 30％的粘合区的图案。另一种典型的点粘合图案是扩展的Hansen和 Pennings或“EHP”粘合图案，该图案产生约15％至18％的粘合区， 该粘合区具有0.037英寸(0.94mm)侧面尺寸的方形销，和例如，具 有约100个销/平方英寸的销密度。“714”所指的另一种典型的点粘 合图案具有方形销粘合区，其中每个销具有0.023英寸的侧面尺寸， 和例如15％至20％粘合区以及约270销/平方英寸。其它常用的图案包 括具有重复菱形的“Ramisch”菱形图案，该图案具有8％至14％的粘 合区和52销/平方英寸，HHD图案，该图案包括约460销/平方英寸的 点粘合，和约15％至约23％的粘合区，也包括线编织图案，该图案如 名字所提示，例如，象一个窗格并且具有15％至20％的粘合区和302销 /平方英寸。纺粘饰面幅面料的另一种粘合图案是“S”形编织图案， 该图案在1997年9月15日以McCormack，，Fuqua和Smith的名义 申请，标题为“具有改进强度和耐磨性的非织造粘合图案产生的织 物”，申请号为929808的共转让的美国专利中描述，其全部内容在 此提供作为参考。典型地，粘合面积百分比在非织造幅面料区域的约 10％至约30％的宽范围内变化。
一旦层压件32离开层压辊58，它可以卷绕成卷60以便随后处 理。替代地，层压件32可连续在线的进一步处理或转换。
如同在下面更详细解释的，本发明的令人惊奇和出人意料的改进 在于其剥离强度和水压头的增加，这导致在将层压件转换成制品如个 人护理吸收制品中的优势。目前公知的层压件的一个主要缺点是有在 转换之前或期间层压件趋于分层。该分层导致商业制造和增加废品的 各种问题。如本领域的普通技术人员所意识到的，剥离强度或水压头 的增加通常导致其他性能的降低。本发明的一个优点在于剥离强度和 水压头同时增加。
另外，图1所示方法可用来形成多于两层的层压件。可修改前面 描述的方法，以便将第二老化非织造幅面料30’的供料16送到薄膜 10的对着另一个未老化非织造幅面料30的一侧上的层压辊58中。而 且，本发明的意图是通过如上所述未老化非织造幅面料30所用的连 续方法，直接在线形成第二未老化非织造幅面料。这种三层的层压件 在医学和工业防护衣服的应用中特别有用。同样，可结合其它老化或 未老化薄膜层。
如前面所提出的，层压件32可用于广泛不同的应用，不止包括人 身护理吸收制品，例如尿布、训练内裤、失禁装置和女性卫生制品例 如卫生巾的部件。典型制品80，在本发明情况下是尿布，如图4所示。 参考图4，大多数这种个人护理吸收制品80包括一个可透液的顶片或 衬垫82，一个底片或外覆层84和位于顶片82和底片84之间并且包 在其内的吸收芯86。制品80，例如尿布，还可包括一些类型的紧固 装置88，例如粘合紧固带或机械钩和环型紧固件，以便将衣服保持就 位在穿用者身上。
层压件32可用来形成制品的各个部分，各个部分包括但并不限于 顶片82和底片84。如果层压件用作顶片82，它最可能打孔或制成可 透液的。在将层压件用作底片84时，将非织造侧覆面向背离使用者 放置是有利的。另外，在这些实施例中，可能使用层压件的非织造部 分作为紧固装置88的钩和环组合物的环部分。
根据本发明的薄膜/非织造幅面料的层压件的其它用途包括，但并 不限于，手术单和手术袍、手帕、防渗材料和包括例如工作服和试验 外套在内的衣服制品或其部分。
通过下面的实例，将更好地说明本发明的优点和其它特点。
                          实例
如下所述准备本发明的样品。然后用样品进行下述试验：
剥离试验：在剥离或分层试验中，层压件试验测定将薄膜层拉离 非织造幅面料层所需张力量。使用近似4英寸(CD)×6英寸(MD) (102×152mm)织物样品的宽度，将该样品夹持在1×4英寸(25× 102mm)长的平行钳(爪)之间并且以12±0.4in./min.(300± 10mm/min.)的恒定伸长率拉伸，这样可获得剥离强度的值。掩饰胶带 或一些其它合适的材料施加到样品的薄膜侧，以防试验期间薄膜撕 裂。掩饰胶带仅粘在层压件的一侧上，这样不利于样品的剥离强度。 用手把样品分层足够的量以使样品夹持到通常接近2英寸(51mm)的 位置。该样品夹固在例如Instron Model，TM中，它从Canton，MA02021 的Washington大街2500号的Instron公司购得，或Sintech张力 试验仪中，它可从北卡罗来纳27709-4226，研究三角公园，邮政信箱 14226的Sintech公司购得。然后在180°分离下将样品拉离2英寸 (51mm)的距离，平均剥离强度以克计。
张力试验：张力试验测量织物受到单向应力时的抗断强度和伸长 或应变。结果对断裂用克和在断裂前的伸长百分比表示。更大数字代 表更强、更可拉伸的织物。术语“最大负荷”指张力试验中样品破裂 或断裂所需的最大负载或力，以重量为单位表示。术语“能量”指最 大负荷与延长曲线之比的总能量，用重量-长度单位表示。术语“应 变”或“伸长百分比”指张力试验期间样品的长度增加，用百分比表 示。获得最大负荷、能量和应变的值是利用3×6英寸(76×152毫米) 的织物样品，3英寸(76毫米)的夹钳宽度，3英寸(76毫米)的夹 持长度，和恒定的12英寸/分钟(300毫米/分钟)的伸长速率，其中 全部样品宽度夹在夹钳中。该样品夹在例如1130 Instron中，1130 Instron从Instron公司购得，或者Thwing-A1bert Model INTELLECT II，它可从19154宾西法尼亚州费城Dutton路10960号的Thwing- Albert仪器公司购得。
钢球式顶破强力试验：本试验测量织物的抗破裂强度，该织物呈 现出高度的破裂伸长，并且根据ASTM D 3787-89进行试验。抗破裂 强度限定为在特定条件下通过利用与织物的平面垂直施加的力使织 物扩张从而使纺织品断裂所需的力或压力。使用为钢球式顶破强力试 验所修改的Instron张力试验仪，通过迫使抛光的钢球顶着样品产生 压力直到样品破裂。然后记录以lbf(N)计的抗破裂强度的压力。为 了在ASTM Practice D 1776中规定的标准大气中试验纺织品，调节 样品使之湿度均衡。
透气性试验：织物透气性的测量是水蒸气透过速率(WVTR)，根 据ASTM Standard E96-80计算样品材料的WVTR。从每个试验材料上 切下直径3英寸(7.6厘米)的圆形样品。来自Charlotte，NC的 Celanese Separation Products的CELGARD2500片用作对比材料。 CELGARD2500片是微孔聚丙烯片。每种材料准备三个样品。试验盘 是由宾夕法尼亚州费城的Thwing-Albert仪器公司经销的编号60-1 的Vapometer盘。一百毫升水注入每个Vapometer盘中，并且试验材 料和对比材料的每个样品都横跨各自盘的敞口顶放置。紧拧凸缘，以 形成沿着盘边缘的密封，在具有近似33.17平方厘米的暴露面积的 6.5厘米直径的圆上，相关试验材料或对比材料暴露到大气中。盘在 100°F(32℃)下放到强制通风炉中1小时以便均衡。炉子是恒温炉， 同时外部空气经过它循环，以防水蒸气聚集在内部。合适的强制通风 炉是，例如Blue M Power-O-Matic 60炉，这种炉由伊利诺斯州兰岛 的Blue M电子公司经销。在完成均衡后，将盘从炉子中取出，称重 并且立即放回炉中。24小时后，将盘从炉子中取出，并且再次称重。 初步的试验水蒸气透过速率值如下计算：
试验WVTR＝(24小时损失的重量克数)×315.5g/m2/24小时
炉子内的相对湿度不特别加以控制。
在100°F(32℃)和大气相对湿度的预置条件下，CELGARD2500 对比材料的WVTR已限定为5000克/平方米/24小时。因此，对比样 品接受每个试验，并且使用下列公式将初步的试验值校准到设置条 件：
WVTR＝(试验WVTR/对比WVTR)×(5000克/平方米/24小时)
水压头：织物的液体防渗性的测量是水压头试验。水压头试验确 定在预定量的液体穿过之前织物可支承的水的高度(以厘米计)。具 有较高水压头读数的织物比具有较低水压头的织物具有更高的抗液 体穿透性。使用Textest FX-3000静压水压头试验仪根据联邦试验标 准191A，方法5514进行水压头试验，该试验仪可从北卡罗来纳州 Concord，邮政信箱1071的Mario工业公司购得。
标准偏差：这些实例中使用的标准偏差代表离差的度量，并且度 量单一观测值和其平均值之间的平均距离。这对理解一组数据可以如 何变化很有利。例如，标准偏差可用来允许人们预知失败率和/或决 定在最后的产品中可接收多大变率。如下所述实例，每个性能要试验 四十四个样品材料。在层压件片离开生产线时在其边缘取下二十二个 样品，并且从层压件的中心取下二十二个样品。样品的数量代表统计 学上的有效样品尺寸。
标准偏差所用的公式是： $\sqrt{\frac{\Sigma {(x_i-\stackrel{-}{x})}^2}{n-1}}$
在公式中，“n”是观测数量。分母中使用n-1代替更自然的n 是因为如果使用n(代替n-1)，就会导致总体标准偏差的偏误估计。 使用n-1对小样品尺寸的这种偏差做修正。从每次观测值(xi)到计 算平均值(x-bar)的距离提供测量变率的基础。这些观测值离平均 值越近，标准偏差越小。如果所有的观测值相同，那么标准偏差是零。 由于平均是数据的“支点”(比平均值大和比平均值小的那些观测 值之间的均衡点)，对偏差平方。如果不对偏差平方，总数是零。然 后取总数的平方根，以使值回到最初数据的单位。
这里利用统计，以便如下对实例进行比较。下面是对这些实例进 行统计分析的解释。由样品与母体进行统计推断的一个正式方法是经 过假设检验。统计学抽样分布提供一种证明或反驳关于组平均值假设 的方法。t试验是最通用的评估两个标准分布组之间的均差的方法。 存在两种t试验。独立样品的标准t试验以这样的假设为基础，该假 设是两个组中方差相同(同一)，使用合并标准差。如果两组的方差 非常不同，那么使用分离的方差估计的t试验。可用F试验证明方差 的等同性假设。F试验用来通过观察样品方差率来比较两个正态总体 的方差。虚假设是试验的方差1＝方差2(或者方差1/方差2＝1)。
在基本的两个样品试验中，统计假设是两个平均值是等同的 (Var1＝Var2)。替代的假设是存在差别(Var1-Var2<>0)。如果概 率度小于你选择的alpha度(0.05)，你否定相同平均值的虚假设， 而得出平均值是不同的。用t-试验报告的p-水平代表包含接受我们 的关于存在差异的研究假设中的错误的机率。
                          实例1
根据本发明利用未老化薄膜和未老化非织造幅面料制备层压件。 未老化薄膜共挤出形成三层结构，即公知的A/B/A薄膜。
“B”层或芯层由下列成分构成，即重量百分比为44.5％的线性低 密度聚乙烯(LLDPE)，它可从制造商Dow化学公司(“Dow”)以商 标为3310购得；重量百分比为5.3％的低密度聚乙烯(LDPE)，它可 从制造商Dow以商标为4012购得；重量百分比为50％的涂有廿二碳烷 酸的碳酸钙，它可从亚拉巴马州Sylacauga的制造商ECC国际公司以 商标为FilmLink2029购得；和2000ppm的抗氧化剂，它可从纽约 Tarrytown的制造商Ciba Specialties公司以商标B900购得。
“A”层即公知的表层或外层在芯层的相对侧由下列成分构成，即 重量百分比为50.4％的乙烯醋酸乙烯酯，它可从德克萨斯州休斯顿的 制造商Exxon化学公司以商标为768.36购得；49.1％的Catalloy， 它由特拉华州Wilmington的制造商Montell美国股份有限公司以商 标为KS 357P购得；和5000ppm的抗氧化剂，它从纽约Tarrytown 的制造商Ciba Specialties公司以商标B900购得。
如上所述并且在下述条件下冷模铸造挤制三层薄膜。测量表层的 结束熔化温度是近似365°F(185℃)，并且芯层的结束熔化温度是近 似420°F(215℃)。所包括的表层占整个薄膜合成物的2.5％重量百 分比。
            薄膜工艺操作条件 生产量  芯层  表层  拉伸前的BW  Lb/hr  rpm  rpm  Osy  3800  31.9  30.3  1.76
BW指基重
薄膜经过在下表所示条件下具有7个辊的机器方向导向器 (MDO)。最后的薄膜拉伸限定为最后辊到第一辊的速度比。薄膜是 拉伸了3.5倍，并且最终拉伸后的薄膜在伸长后具有0.54osy基重。 这里所说的拉伸3倍的薄膜是指例如1米长的薄膜拉伸到最终的3 米长。
                    MDO工艺操作条件  速度 拉伸 拉伸比  温度  Fpm(M/min) ％  °F(℃) 辊#1  410(125) 98.0％ 1.02  200(93.3) 辊#2  419(128) 76.0％ 1.32  200(93.3) 辊#3  551(168) 98.0％ 1.02  195(90.6) 辊#4  562(171.3) 38.0％ 2.63  190(87.8) 辊#5  1479(450.8) 101.0％ 0.99  70(21.1) 辊#6  1464(446.2) 102.0％ 0.98  70(21.1) 辊#7  1436(437.7) 103.0％ 0.97  210(99)
用如图1所示的两个非织造幅面料成形设备，由如上所述的纺粘 方法制备未老化非织造幅面料。非织造幅面料由具有熔体流率(MFR) 为38的聚丙烯和重量百分比为2％的二氧化钛浓缩液形成，该聚丙烯 可从康涅狄格州Danbury的制造商Union Carbide Corporation以 商标E5d47购得，该二氧化钛浓缩液可从乔治亚州Social Circle的 Standridge Color Corporation购得。纤维经两个挤压机和两个纱 架挤压，然后拉伸到15-20微米的平均直径，并且沉积到成形金属丝 带上。调节成形金属丝带的速度，以便使非织造幅面料具有0.5oz/sq yd(osy)(17g/m2)的基重，然后经金属丝织图案的粘合辊加热到315 °F(157℃)来热点粘合。
在加热和加压条件下，用砧辊和C-星图案的层压辊将未老化非织 造幅面料传送到MDO下，以便将其层压成拉伸的未老化薄膜，同时层 压条件是353PLI(61800N/M)，顶层压砧辊在220°F(104.4℃)温 度下，而底压花层压辊在280°F(137.8℃)温度下。
拉伸的未老化薄膜在不到5秒内立即层压成未老化的非织造幅面 料。层压件以这种方式经过层压辊，该方式即纺粘层靠近压花辊，而 薄膜层靠近光滑的砧辊。对统计上有效样品组进行测试，其特性如表 1a和1b所示。除非注明，下面标号的表中的基重代表层压件的基重。
                          实例2
在下述不同的工艺操作条件下，由上述实例1的未老化薄膜和未 老化非织造幅面料制备层压件。
                    MDO工艺操作条件  速度 拉伸 拉伸比  温度  Fpm(M/min) ％  °F(℃) 辊#1  444(135) 98.0％ 1.02  210(99) 辊#2  453(138) 56.0％ 1.32  200(93.3) 辊#3  809(247) 65.0％ 1.02  200(93.3) 辊#4  1245(379) 85.0％ 2.63  200(93.3) 辊#5  1464(446) 101.0％ 0.99  70(21.1) 辊#6  1450(442) 101.0％ 0.98  70(21.1) 辊#7  1435(438) 102.0％ 0.97  220(104.4) 最后的薄膜拉伸比是3.23
             层压条件 层压辊 压力 温度 PLI(N/m2) °F(℃) 顶(砧辊) 353(61800) 214(101.1) 底(压花) 353(61800) 269(131.7)
对统计上的有效样品组进行测试，并且特性如表2a和2b所示。
                        比较实例
由未老化薄膜和未老化非织造幅面料制备层压件。老化薄膜共挤 出成如下所述的A/B/A薄膜，并由犹他州盐湖城的Huntsman包装公 司制造。
“B”层由与实例1相同的合成物构成。除了使用重量百分比为 4％的Superfloss矽藻土以及重量百分比为45.1％的Catalloy外， “A”层构造成与实例1基本相同，它由加利福尼亚州Lompoc的Celite 公司购得。表层占全部薄膜合成物的3.3％的重量百分比。
老化薄膜允许储存老化4天。
然后老化薄膜利用由Marshall和Williams公司制造的传统的机 器方向定向器在下述条件下定向：
                         MDO工艺操作条件  速度 拉伸 拉伸比  温度  Fpm(M/min) ％  °F(℃) 未卷绕  375(114) 99.21％ 1 预热辊1  378(115) 76.99％ 1.3  225(107.2) 预热辊2  491(150) 98.00％ 1.02  200(93.3) 慢拉伸辊  501(153) 28.98％ 3.45  200(93.3) 快拉伸辊  1729(527) 102.01％ 0.98  77(25) 退火辊1  1695(517) 101.92％ 0.98  77(25) 退火辊2  1663(507) 107.64％ 0.93  210(99)
最后的薄膜拉伸比是4.44倍
纺粘未老化非织造幅面料由与实例1相同的合成物构成，然后在 下述条件下层压成老化薄膜：
             层压条件 层压辊 压力 温度 PLI(N/m2) °F(℃) 顶(支承) 360(63000) 216(102.2) 底(压花) 360(63000) 236(113.3)
对统计上的有效样品组进行测试，并且特性如表3a和3b所示。
                          结论
这些表建立了上述这些性能表的汇总统计分析，这可从下面的表 4a和4b中看到。
数据显示与两步法(比较实例)相比，本发明的这两个实例中对 水压头和剥离强度而言具有出人意料的改进的抗渗特性和层压强 度。与流行观点相反，该观点认为如果发现其他性能有所增加那么通 常这些性能(水压头和剥离强度)的其中之一会变差，本发明的方法 制造两种性能同时改进的材料。在由本发明的产品制成的制品中，这 是极为需要的。
另外，本发明的方法还制造强度足以用于这里所描述产品中的材 料，它已被充分的抗张强度和钢球式顶破性能所证实。尽管已经详细 的描述了本发明，显然，在不背离下述权利要求的实质和范围的条件 下可对本发明进行各种修改。