吸液物品和其他物品(例如：包裹、服装和包装材料等)通常由 各种材料层组成，对于这些物品及其各个层而言会需要具备某些特性， 例如：柔软性、吸水性、透气性、弹性等，但是，由于各层所用的材 料特性有时相互对立，因此会较难提供上述特性。举例来讲，某种材 料例如吸液材料可合意地提供吸液性，然而，紧贴皮肤的舒适层就需 要设置不同类型的材料如疏水的材料，使人不感到潮湿。
人们试图获得上述困难的解决方案，例如，使单种材料在其两面 具有不同的特性，但是，这些解决方案往往都不尽人意。
附图说明
图1示出了一个优选实施方式的示意图；
图2示出了一个优选实施方式的示意图；
图3示出了一个优选实施方式的示意图；
图4示出了一个优选实施方式的示意图；
图5示出了一个优选实施方式的示意图。

本实施方式提供能量差复合材料及其制造方法，在此，还教导了 所制造的物品。
在附图和下文的描述中阐明了一个或更多个实施方式的详细情 况，从该描述、附图和权利要求书中可明显看出其他特征、目的和优 点。
各个优选的实施方式包括至少两层，所选的每一层或者具有所需 的表面能，或者被改变成具有所需的表面能，例如：某些优选实施方 式可设有具有第一表面能的第一层，例如疏水表面能，并且还设有具 有第二表面能的第二层，例如亲水表面能。
选择每一层所需的表面能特性使得在所形成的复合材料中形成表 面能差异，例如，在一些实施方式中，当使用两层时可在所形成的复 合材料中选择一个表面能之差，其中一层具有疏水的表面能，另一层 具有亲水表面能。作为另一个例子，在其他实施方式中，当使用两层 时，各层具有不同的亲水表面能，可选择另一个差值。作为又一个例 子，在另一些实施方式中，当使用两层，各层具有不同的疏水表面能， 可选择另一个差值。在优选的实施方式中，所述的能量差异足以驱使 流体至少部分透过复合材料，例如，在疏水层中设置孔穴，驱使流体 至少部分透过这些孔穴，因此，通过合适的差值选择使流体透过复合 材料。还可通过所述的表面能差异驱使流体从内部进入复合材料，也 就是说，驱使位于疏水层顶上的流体离开复合材料的外部进入该复合 材料的内部，如果该复合材料中设有孔穴，所述流体随后至少部分流 经孔穴而穿过复合材料。
所述的各层接合在一起，在各个优选实施方式中，其中具有较低 表面能的那一层(在此被称为第一层)具有或者设有凹穴，该凹穴将 在下文进行进一步描述，这些凹穴提供了通向具有更高表面能的那一 层(在此被称为第二层)的通道。更高表面能(也被称作更高能量或 更高变量)在此用作表示材料特性的术语，该材料比具有更低表面能 特性(也被称作更低能量或更低变量)的材料能够促进更快的液体流 动。
这些要素，即各层、不同的表面能、表面能之间的差异以及穿过 与另一层结合在一起的一个层的通道都是优选实施方式的复合材料的 要素，流体可被吸入所述的复合材料。“复合材料”在此被定义为具 有至少两个不同的、结构上互补的组成部分以一体化的结构接合在一 起，该复合材料可提供任何单个组成部分不一定具备的结构特性和/或 功能特性。例如，在各个优选实施方式中，第一层和第二层是两个不 同的、结构上互补的组成部分，这两部分组合或接合在一起提供一个 表面能差异的梯度，该梯度提供了处理与第一层接触的流体的能力， 该能力是任意单个组成部分不一定具备的结构特性和/或功能特性。
图1示出了一个优选实施方式，第一层10和第二层20接合在一 起。在该实施方式中，第一层10优选为疏水的非织层，在本实施方式 和其他实施方式中可使用任何合适的非织层，在某些情况下，优选可 延伸的非织层。当然，也可优选使用不可延伸的非织层。此外，如果 需要的话，实施方式中可组合可延伸的非织层和不可延伸的非织层。 在本实施方式中，第二层20优选为亲水的薄膜层，但是，在本实施方 式和其他实施方式中可使用任何合适的材料。
图1中的12、13和14显示通过第一层10中的凹穴而露出的第二 层的区域，在一些优选实施方式中，这些区域是设置在相反的疏水非 织层10中的亲水区。当液体放置于复合材料中时，该液体会受排斥离 开层10而被吸引到位于区域12、13和14的亲水层20的露出部分。
图2示出了呈卫生巾形式的一次性物品的实施方式，其中，复合 材料30作为紧挨吸液芯40的顶层，尽管在此类卫生巾中通常还存在 背层，但是在此并未示出。在复合材料的层30a中示出了凹穴32、33 和34，层30a是疏水的非织层，穿过凹穴32、33和34可以看到亲水 的薄膜层30b的区域，在本实施方式中，薄膜层30b在36、37和38 处具有孔穴，一旦流体进入凹穴32、33和34后，所述孔穴为流体提 供了通道。
本实施方式和类似的实施方式中的顶层通常当然会与穿戴者的身 体接触，因此，来自穿戴者身体的任何排出液会被层30a排斥，在层 30a中具有疏水的非织层，所述的排出液随后会被层30b吸入，在层30b 中设有至少部分亲水的薄膜层30b，由于所述的两个层之间的表面能差 异，所述的排出液进入孔穴36、37和38中，排出液可由此进入吸液 芯40。
因此，在图2的实施方式和其他优选的实施方式中，复合材料的 各个层之间的能量差异为各层之间的液体流提供了势能。提供通向第 二层的通道的第一层中的凹穴为复合材料提供了实现上述势能的结 构，因此，该复合材料在其一体化的结构内提供了在内部分散排出液 的方法。
在各个实施方式中，可根据需要控制第一层和第二层之间的差值， 例如，为了使两层之间的表面能差异最大化，可要求具有极富疏水性 的层与极富亲水性的层配对。(当然，所述的疏水层具有较低的表面 自由能，因此使其疏水，亲水层具有较高的表面自由能)。当然，各 实施方式可提供两个层之间的任何能量差。
在优选实施方式中使用的第一层由非织材料制成，其中包括聚酯、 聚烯烃、丙烯酸树脂、人造纤维、棉和其他纤维材料以及它们的混合 物等，非织层的形式可以是任何合适的类型，例如纺粘非织、热粘非 织、熔喷非织、梳棉非织等，并且，所述非织层可包括不同的基准重 量、不同的纤维构成以及具有不同形状、长度、直径和表面处理的纤 维，优选的材料由Shalag Shamir提供。
在优选实施方式中，所用的第二层由热塑性薄膜材料组成，例如： 聚乙烯、聚丙烯、尼龙、乙烯树脂醋酸纤维和其他这样的聚合物材料。
也可以采用本领域公知的各种处理方法为任何一层提供亲水或其 他表面能特性。此外，如果所述材料在粘合前、粘合过程中或粘合后 具有某种表面能特性，可在任何时候采用本领域公知的各种方法改变 这些特性。例如，通过本领域公知的材料使层表面能增加或降低等， 例如含有树脂的表面活性剂和薄膜的电晕处理等，这些处理方法可单 独使用，也可与其他处理方法结合使用。
实施方式中可采用由两个或更多个不同的材料层形成的复合材 料。例如，可采用两层的复合材料如上文所述，也可采用三层的复合 材料和四层的复合材料等。此外，也可生产层数可变的多层复合材料， 例如，具有两层区域的复合材料接着一个四层的区域，四层的区域接 着一个三层的区域等。
现在转到图3，其中示出了一个优选实施方式。源60用于提供树 脂材料70，该树脂材料构成亲水层。在该实施方式中，所显示的源由 挤压供给装置构成，但是，在其他实施方式中也可采用合适的亲水层 源，其中包括预制的聚合物薄膜层。
现在回到图3的实施方式，源80用于提供疏水材料90，在该实 施方式中，所显示的源由预先形成的材料卷构成，但是，如上所述， 也可采用任何合适的疏水材料。
在其他实施方式中，疏水材料可通过挤压机、铸造机、梳理机、 纺粘设备或熔喷设备等提供。
图3还示出了压力差源100，压力差源100用于提供形成孔穴的 压力差，孔穴可设置在所述的亲水层和/或复合材料中。(在其他实施 方式中，也可采用本领域公知的形成孔穴的其他方法)。在优选的实 施方式中，亲水层可设置孔穴，如下文进一步所述。上述孔穴可设置 成使其根据需要允许空气或其他流体通过，因此，提供透气性和/或流 体向亲水层和/或复合材料的渗透性。
压力差源100可以是任何合适的源，在优选实施方式中，压力差 源100包括一真空装置。也可使用孔穴定义装置(未示出)。在优选 的实施方式中，孔穴定义装置用于对由压力差源100形成的孔穴的形 状提供指示，如下文进一步所述。
压力源105用于向所述材料提供压力，如下文进一步所述。尽管 可采用任何合适的源作为压力源，优选实施方式中采用压送辊作为压 力源。此外，有些实施方式可免去压力源，或者也可采用压力差源作 为压力源。而且，压力源105在此显示存在于某一区域，该区域位于 压力差源施加压力至所述材料的区域之前。但是，可以注意到，压力 源也可以或者可选地位于其他区域，例如，位于压力差源施加压力差 值的区域，低于压力差区域等。
疏水材料90与亲水材料70接触，而且亲水材料70也被提供给压 力差源100，该压力差源提供了使亲水材料产生孔穴的压力差值。所述 材料最好在与压力源105的接触点进行接合，因为压力源105所施加 的压力协助亲水材料70和疏水材料90埋入它们各自的一侧，接合后 的材料组成复合材料。
暂时转到图4，可以看到一个优选实施方式的孔穴处理的示意图， 疏水材料110经过孔穴定义装置120，在本实施方式和其他优选实施方 式中，孔穴定义装置120包括一个筛子，该筛子呈方形，每线性英寸 具有20个孔穴，在此被称为20方形。在其他实施方式中也可以使用 其他合适的孔穴定义装置，例如，孔穴定义装置可提供各种百分比的 开口区域、孔穴尺寸、孔穴形状等。(例如，在各个优选实施方式中， 可使用平方英寸的网孔数目可采用25、40或其他合适的数目。所述凹 穴的拓扑结构可以是五角形(“penta”)、椭圆形和六角形等。)
所述的优选实施方式在保持流体通过的体积基本不变的情况下还 可改变样式，例如，当在同一材料的另一区域需要较少的大孔穴时， 就会需要许多的小孔穴，改变样式应用不会影响通道的体积，例如， 位于一个表面区域的许多小孔穴与同一表面区域的较少的大孔穴具有 相同的通道体积。
当亲水材料以所示的方向a经过孔穴定义装置120时，真空源130 提供真空。通过在孔穴定义装置中将所述材料的区域拉进孔穴，所述 的真空力量足以使所述区域拉伸，在孔穴定义装置中，孔穴中的所述 材料的区域最终所受的应力超出它们的拉伸极限而发生破裂，该破裂 沿着孔穴定义装置120所设置的样式而发生。
应该注意到，在一些实施方式中，在接合之前可能需要仅在疏水 层上施加压力差，因此，压力差源可在接合之前使疏水层产生孔穴。
回到图3，亲水材料70与疏水的材料90之间的接合可通过许多 方式实现，如果这两种材料或者其中一种材料以熔融相或者半熔融相 提供，可通过与其中任意一种材料相接触来实现接合。接合也可通过 压力源105施加压力来实现，接合还可通过压力差源100施加的压力 来实现。例如，在一些实施方式中，在压力源之外，真空装置向所述 材料提供压力因而迫使它们接合在一起，或者用上述真空装置取代压 力源。
也可采用其他接合方法，例如，材料可采用任何合适的方法进行 整体或部分地接合，例如，热针刺接合(hot pin aperturing)、胶粘接合、 热合、声合(sonic bonding)或者其他合适的方法及其组合。
如上所述，在各实施方式中所用的材料可以是各种类型和形状。 此外，这些材料还可根据需要进行变化，例如，通过热量方式、化学 方式或者机械方式进行改变等。如上所述，所述的改变可包括改变材 料的表面能特性。
在各个优选实施方式中，通过第一层中设置的凹穴提供在第一层 中通向第二层的通道可采用各种方式来实现，例如，第一层或者第二 层或者在优选实施方式中的复合材料的激活拉伸都可产生所需的凹 陷，激活拉伸可通过任何合适的方式实现，例如：环轧、互相啮合齿 轮的激活拉伸(“IMG”)等。
通常，激活拉伸是有方向性的，因此，例如拉伸可以沿拉伸机方 向(MD)、伸幅方向(TD)(也被称为交叉方向(CD))、对角方 向以及这些方向的组合等。也可采用其他合适的方法产生所述凹穴， 例如，高压水喷射、钉戳、针刺等。除了产生凹穴之外，其他实施方 式可采用在接合之前经预处理形成凹穴的材料，或者以此取代产生凹 穴。
表1提供了透过时间和返湿量的数据结果，其中采用了用于优选 实施方式的复合材料的各种基体薄膜与仅一层薄膜进行比较，所述试 验与EDANA标准152.2-99所阐述的试验相同，采用手工计时的方法 对各个时间进行计时。
透过时间定义为给定数量的试验流体被面层材料吸收所化的时间 (秒)，透过时间可认为是顶层快速使流体被吸液芯吸收的效率的度 量。
返湿量定义为从吸液芯内部返流透出面层材料的试验流体的量 (克)，返湿量可以被认为是顶层抵抗已经渗过面层材料的液体回流 到皮肤的效率的度量。
在如下所述的实施例中，采用25五角形、25椭圆形和40六角形 的孔穴，其中的疏水层是非织物(16gsm热粘梳棉)，通过IMG产生 凹穴，盐水作为试验液体。
表1   透过时间   返湿量   25五角形   14.7sec.   0.06g.   25五角形复合材料   5.0   0.07   椭圆形   63.8   0.06   椭圆形复合材料   5.0   0.06   40六角形   34.9   0.11   40六角形复合材料   5.7   0.05
这些实施方式还可提供优于现有技术材料的感知柔软度和/或实 际柔软度，表2显示了柔软度的比较结果，该比较通过柔软度级别为 1-10的九个组而进行，其中1是最柔软的可能感受。其中采用了三种 不同的复合材料样品：复合材料样品1和1A是25gsm空气粘合的复合 材料，复合材料样品2是22gsm热粘梳棉复合材料，复合材料样品3 是36gsm热粘梳棉复合材料。表2显示了实验结果。
表2                                  样品   #1   复合材料   #1A   复合材料   #2   复合材料   #4   复合材料   #1   #1A   #2   #3   试验组   (Paneli    st)   1   3   5   2   1   4   7   6   8   2   5   1   4   3   6   2   7   8   3   4   3   2   1   6   8   7   5   4   2   8   4   1   3   7   6   5   5   2   3   4   1   6   5   8   7   6   3   5   6   1   2   8   4   7   7   3   1   5   4   6   2   8   7   8   2   4   3   1   6   8   7   5   9   1   4   2   3   6   5   7   8   平均值   2.8   3.8   3.6   9.8   5.0   5.8   6.7   6.7
在各种类型的物品中可以以整体或部分的形式采用各种实施方 式，例如：吸液物品包括成人、儿童或婴儿的失禁用品(尿片、紧身 裤等)；女性的经期用品(例如：卫生巾、短裤等)；包裹物包括消 毒和非消毒用品(例如带吸液部分和不带吸液部分的绷带)；还有其 他一次性使用和/或多次使用的产品(例如：紧挨人体或动物身体的物 品(例如服装、服饰包括内衣和外衣，如汗衫、乳罩、紧身裤、短裤 等，以及浴衣、连裤服、袜子、头巾和头带、帽子、手套、手套衬垫、 医用衣服等)；床单；医用织物；包装材料；防护罩；家用品；办公 用品；医用或施工材料；包裹材料等)。
复合材料还可以任何合适的形式进行变化，例如，复合材料可以 是缝制的、粘合的、印制的、切割的、定形的、胶粘的、带凹槽的、 消毒的等等。
尽管本发明对各种具体实施方式进行了描述，根据本发明公开的 内容显然可以进行各种变化，而且这些变化都落在本发明的权利要求 范围之内。
相关申请的交叉引用
本申请要求James W.Cree和Toni Rae Millikan于2003年12月8 日提交的美国专利申请U.S.No.60/527,898的申请日的全部利益，该申 请的公开内容在此通过引用并入本申请。