形成弹性的窄缩粘合材料的方法

专利名称：形成弹性的窄缩粘合材料的方法
技术领域：
本发明涉及形成弹性材料的方法。具体地说，本发明涉及复合的弹性的窄缩粘合材料及其制造方法。
背景由非织造挤压方法如熔喷法和纺粘法形成的聚合非织造织物，可以制成廉价的产品或产品部件，使之在只用过一次或几次后即可丢弃。这类产品的例子包括尿布、薄绢、手帕、衣着、垫子和妇女贴身产品。对于弹性的、弹力的和挠性的而又具有美感的改进材料，存在着持续性的需要。在满足这种需要方面成为问题的是市售前途看好的弹性材料常有似橡胶的感觉。
通过形成包括弹性片与一或多块非弹性片的层压件，可使弹性材料免除这种不愉快的触感而具有柔和感。但是，由具有改进了触感性质的非弹性聚合物如聚丙烯形成的非织造织物，一般视作为非弹性的。缺乏弹性通常限制了这种非织造织物用于需要弹性的场合。但是，通过把非弹性材料这样地粘合到弹性材料上，使此种层压件能拉伸和恢复而仍可保持非弹性所需的触感特性。包括弹性片和柔和的非弹性材料组成的弹性层压件，通常在加入到产品中时是使柔和的材料与人的皮肤接触或构成此产品的最外部分。
在一种这样的层压件中，非弹性材料是在弹性材料拉伸的条件下与之结合的，使得当此弹性材料松驰时，非弹性材料就在其粘合剂弹性材料上的各处打裥。所形成的复合弹性材料能迅速拉伸到在各粘合位置间打裥的非弹性材料能让弹性材料延伸。这种复合材料的例子例如公开于美国专利NO.4720415(Vander Wielen等)。
在此有关技术中另一种弹性层压件包括传统上称之为“窄缩粘合的”材料。窄缩粘合材料一般是把弹性粘合到非弹性件上的同时使非弹性变窄或窄缩。窄缩粘合层压件提供的材料可沿窄缩方向拉伸，此窄缩方向最普遍的也即是机器横向。窄缩粘合层压件的例子描述于共同转证的美国专利NO.5226992(Morman)和NO.5336545(Morman)此外还有“可逆的窄缩材料”，其中包括可拉伸到预窄缩尺寸的材料，而这种材料在释去拉伸力后，基本上能恢复到未由附加材料辅助的窄缩尺寸。上述材料通常是这样地形成窄缩此材料，并处理此材料如加热和冷却此材料。以使这种材料能记忆窄缩的尺寸。可逆的窄缩材料及其成形方法公开于共同转让的美国专利NO.4965122(Morman)。
借助于这类制造弹性层压件的例如上述的这些方法，存在有多种多样的具有用来形成这种弹性层压件结构的所需特性的弹性材料。类似地同样存在有种种适用于形成弹性层压件结构的窄缩材料。但是，由于有可能用来形成弹性层压件的弹性材料和可窄缩材料多种多样，它们的某些组合虽然具有优越的物理性质，却不能良好地粘附到这种层压件的另一些层上。于是就需要有窄缩的粘合层压件及其生产方法，能改进层压件的整体形和所需的触感与弹性。
定义这里所用的词“纺粘纤维”是指这样的小直径纤维，它们是由喷丝板的许多细小的通常是图形的毛细管，把熔融态的热塑材料挤压成丝而成。而所挤压出的熔融态丝随后就迅速减轻，例如描述于美国专利4340563(Apple等)、3692618(Dorschner等)、3802817(Matsuki等)、3338992与3341394(Kinney)、3502763(Hartman)、3542615(Dobo等)以及5382400(Pike等)。纺粘纤维通常还需冷却和固化，使它们在凝聚面上沉积时不发粘。纺粘纤维一般是连续的，(至少10个试样的)平均直径大于7μ，特别是在约10～40μ。
这里所用的词“熔喷纤维”是指这样形成纤维，即使熔融态热塑材料挤压过许多细小的通常是圆形的压出板毛细管，作为熔融态的纱或丝进入会聚的高速流中，常常是热气体(例如空气)。使熔融态热塑材料的丝拉细减轻，使其直径可达微纤维直径。然后，此熔喷纤维由高速气流冷却和载运，沉积于凝聚面上，形成无规分配的熔喷纤维织物。上述制法公开于例如美国专利3849241(Butin等)之中。
这里所用的词“多层层压件”是指这样的层压件，其中某些层是纺粘的而某些是熔喷的，例如纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层压件和其它的层压件，如公开于前述美国专利中的4041203(Brock等)、5169706(Collier等)、5145727(Potts等)、5178931(Perkins等)以及5188885(Timmons等)。这样的层压件可以这样地制作相续地在移动的成形带上先沉积纺粘纤维层，再熔喷纤维层，最后另一层纺粘纤维，然后把它们粘合成层压件。或者可以独立地制成各织物层、收集成卷，而后通过独立的粘合步骤结合。这种织物的基重通常为约0.1-约12英两/码2(约3.4～约400g/m2)。多层层压件也可有不等层数的熔喷层或多层纺粘层，组成许多不同的结构，还可包括其它材料如机织层、膜或共成形材料。
这里所用的词“机器方向”或MD是指生产可窄缩材料的方向，而“机器横向”或CD则指大致垂直于MD的方向。
这里所用的词“微纤维”是指这样的小直径纤维，它所具有的平均直径不大于约100μ，例如约0.5～约50μ，特别是约2～约40μ。
这里所用的词“超声粘合”是指施行的一种处理，例如使织物通过声喇叭与砧辊之间，如美国专利4374888(Bornslaeger)所述。
这里所用的词“热点粘合”涉及到使得粘合的纤维织物或纤维网，通过加热的粘合组件如加热的轧光辊和加热的砧辊之间。此轧光辊有时以某种方式带花纹结构。使此织物并不在其整个表面上都粘合，而砧辊则常常是光滑的。结果，出于功能也出于美观的原因，为轧光辊开发了种种图案或花纹结构。这种花纹的例子之一是所谓Hansen Pennings花纹或HP花纹。具有约30％的粘合区，计约200个粘合点/吋2，公开于美国专利3855046(Hansen and Pennings)。新的HP花纹辊具有方形点，其中每个方形点的一边尺寸是0.038时(0.965mm)，两点之间的距离为0.070时(1.778mm)，粘合深度为0.023时(0.584mm)。最终的花纹具有约29.5％的粘合区。另一种典型的点粘合花纹是扩展的Hansen Pennings或“EHP”粘合花纹，它当新形成时产生15％的粘合区，其中方形点的边长为0.037时(0.94mm)，点的间距为0.097时(2.464mm)、深0.039时(0.991mm)。另有一种记为“714”的典型的点粘合花纹具有方形点粘合区，在新形成时各点的边长0.023时，点的间距0.062时(1.575mm)，粘合深度为0.33时(0.838mm)。最终形成的花纹有约15％的粘合面积。还有一种普遍的花纹是C星形花纹，它当新形成有约169％的粘合区。这种C星形花纹具有为流星遮断的横向杆或“灯心绒”结构。其它的普遍性花纹包括钻石花纹，钻石花纹重复并稍错开，有约16％的粘合区；以及一种类似纱窗外观的丝织花纹，有约19％的粘合区。通常，这种百分粘合区占整个织物层压件的约10％～约30％。
这里所用的词“弹性”是指所涉及的任何材料来说，在施加有偏置力时可以延长到的拉伸偏移长度至少是其松弛的末受偏动时长度的至少约160％，而在释去此拉伸力后将恢复到其延伸程度的至少55％。设想的一个例子是1时的试料可延伸至少1.6时，在延伸到1.6时时释去拉伸力将恢复到长度不超过1.27时。许多的弹性材料可拉伸到远多于其松弛长度的60％，例如100％或更高，而其中的多数将恢复到基本上是它的原始松释长度，例如当释除拉伸力后将恢复到其原始松弛长度的105％之内。
这里所用的词“非弹性”涉及的是任何不属于上述“弹性”定义中的材料。
这里所用的词“恢复”是指材料在施加偏置力拉伸后，撤除偏动力后此已拉伸的材料的回撤。例如，要是材料所具有的松释的无偏动力作用的长度为1吋，用拉伸向延伸60％达1.6吋长，则此材料延伸了60％(0.6吋)而具有的已拉伸长是其松弛长度的160％。要是上例中已拉伸的材料在释去其偏动和拉伸力后回缩，则此材料将回复到此0.6吋延伸长度的约66％(0.4吋)。恢复率可以表示为〔(最大拉伸长度-最终试样长度)/最大拉伸长度-初始试样长度〕〕×100。
这里所用的词“窄缩”或“窄缩拉伸”可交换使用，涉及的是例如沿机器方向拉长非织造织物的方法，其中是以可控制方式以垂直于此拉长方向的方向将其宽度减少到所需的量。这样的受控地拉长或窄缩可以在冷的、室温的或高温的环境下进行，限制于最高在不破坏此织物的延伸率的方向下增大织物的总体尺寸。松弛时，织物即向其原有尺寸回缩。这种方法，例如公开于美国专利4443513(Meitner和Notheis)；4965512、4981747-55114781(Morman)以及5244482(Hassenboehler.Jr等)。
这里所用的词“可窄缩材料”是指任何可以缩窄的材料，也就是可以由例如拉伸的方法使之至少可在一个方向上收缩的材料。
这里所用的“已窄缩的材料“是指用拉伸之类的方法在至少一个方向上已被收缩的材料。
这里所用的词“可逆窄缩的材料”是指这样的材料，它能在窄缩的方向拉伸到原始的窄缩前的尺寸，而在除去拉伸力后能基本上恢复到不受好弹性片之类辅助时的窄缩尺寸。通常，可逆窄缩的材料包括在张力下同时加热和冷却的窄缩材料。这种材料在窄缩时的加热和冷却都是用来记忆住材料的窄缩条件。
这里所用的词“百分窄缩率”是指，测量可窄缩材料的未窄缩时和已窄缩后的尺寸之间的差，而由未窄缩时的尺寸去除此差求得的比率，再将此比率乘以100。
这里所用的词“片”是指膜、泡沫塑料或非织造织物。
这里所用的词“弹性材料母体”是指在涂布时无弹性，但可通过聚合、熟化、交联、聚结、干燥或蒸发溶剂而被处理以生成弹性层的材料。例如，胶乳的组成中通常含有弹性体，但所涂布的胶乳组成具有在干燥时才形成弹性体。
这里所用的词“弹性层”是指这样的弹性材料，当由窄缩的基片支承时可以是连续的例如膜，也可以是不连续的例如重复的离散区的无规图案。
这里所用的词“复合弹性窄缩粘合材料”是指有弹性层设置到已窄缩材料上的材料。此弹性材料可以按断续的点或区的附到窄缩材料上或可以完全盖住颈缩材料。这种复合弹性窄缩粘合材料在大致平行于窄缩材料的方向上是弹性的。复合弹性窄缩粘合材料可以包括多于两层。例如，此弹性材料可以在其两侧都结合上窄缩材料，得以形成三层或复合弹性窄缩粘合材料而是这样的结构已窄缩材料/弹性材料/已窄缩材料。还可以另加上其它的弹性材料层和/或窄缩材料层。此外可以采用弹性材料层和窄缩材料的众多的其它组合形式。
发明概述本发明的目的在于提供制造整体性改进了的窄缩粘合层压件的方法。
本发明的另一目的在于提供制造更有效的且能在弹性材料和可窄缩材料间改进其匹配性的窄缩粘合层压件的方法。
本发明提供了上述目的和其它目的以及特点和优点，在其一个方面涉及到形成可拉伸的复合材料的方法，而此方法包括以下步骤(a)把弹性材料母体涂布到第一可窄缩材料上；(b)使此可窄缩材料窄缩缩拉伸；(c)处理此弹性材料母体形成弹性层，其中此弹性层具有充分的恢复性质和充分的覆盖量，允许此可窄缩材料在沿其缩窄方向拉伸时能够恢复。此弹性材料母体所以在可窄缩材料窄缩拉伸之前或之中涂布于此可窄缩材料之上。
本发明的另一方面涉及到形成可拉伸复合材料的方法，此方法包括下述步骤(a)涂布弹性材料母体到第一已窄缩材料上；(b)处理所述弹性材料母体形成弹性层，其中所述弹性层具有充分的恢复性质和充分的覆盖量，允许此可窄缩材料在沿其缩窄方向拉伸时恢复。
在本发明的又一个方面中，所述弹性材料母体可以包括胶乳。而处理此弹性材料母体则可包括干燥此胶乳。在本发明的又另一个方面，弹性层可以包括热固性聚合物，它是例如通过加热使弹性材料交联化和/或熟化而形成。此外，所述弹性材料母体可按足以提供具有覆盖量2～100g/m2的弹性层的量进行涂覆。在本发明的再又一个方面中，在弹性层上可以设置第二可窄缩层。
附图的详细描述

图1概示用来形成具有从弹性材料母体形成的弹性层的弹性窄缩粘合复合材料的典型方法。
图2是处在张力下的可窄缩材料的平面图。
图3是可窄缩材料在张紧和窄缩之前的平面图。
图3A是已窄缩材料的平面图。
图3B是复合弹性窄缩粘合材料在部分拉伸时的平面图。
图4概示用来形成具有由弹性材料母体形成的弹性材料的弹性窄缩粘合复合材料的典型方法。
图5概示用来形成具有弹性材料母体形成的弹性材料的弹性窄缩粘合复合材料的典型方法。
图6概示用来形成具有由弹性材料母体形成的弹性材料的弹性窄缩粘合复合材料的典型方法。
图7是具有不连续花纹的弹性层的复合弹性窄缩粘合材料的顶视图。
发明的详细描述参看图1，其中概示了形成复合弹性窄缩粘合材料32的过程。根据本发明，从供给辊14上退绕下的可窄缩材料12随着供给辊沿有关箭头方向转动时，依有关箭头所指的方向行进。内行的人当知可窄缩材料12能由非织造挤压方法形成，例如由熔喷方法或纺粘方法形成，而不必首先存储于供给辊上。然后可把弹性材料母体26在可窄缩材料12缩窄之前涂于其上。在缩窄形成复合窄缩粘合弹性材料32之后，可以对此弹性材料母体26进行处理。
弹性材料母体26的涂布厚度最好为0.1～100mil，或使其涂布量提供的弹性层27足以具有复盖量约1～100g/m2，更好是约2～50g/m2而最好是约5～20g/m2。这样低的基重的片料是出于经济原因采用的，特别是用于一次性产品中。但是取决于弹性窄缩粘合复合材料的应用目的，具有较高基重的弹性片可能也是有利的。下面较详细地讨论适用的弹性材料及其相应的弹性材料母体。弹性材料母体26可以用本领域中周知的众多方法中任何一种涂布到窄缩材料12上，例如将材料印刷、涂敷或喷布到片料或类织物的表面。弹性材料母体26可以通过各种方法涂布，包括但不限于绕丝涂层杆、延压、挤压、喷涂、直接凹板印刷、罗拉刮刀涂层、悬浮刮刀涂层、反向辊涂层、圆网涂层、转印涂层和橡胶版轮转印刷。此外还应认识到，弹性材料母体可以涂布一次或连续进行多次。
涂布具体的弹性材料母体所用的方法随有关技术中周知的因素而不同，如此母体的流动特性、涂层的所需厚度和量具公差以及被涂层材料的线速度和表面特性。最好是采有橡胶版轮转印刷和直接凹板印花，因为这能把少量的母体精密地涂布可窄缩的材料上。在凹板、橡胶板轮转和丝网印刷设备中，印花成分转印到包含待印花纹的印花转印面上，然后从此转印面将印花成分直接转印到基片上。最好将弹性材料母体沿窄缩方向按至少延伸到基本上是连续地挠延过此织物的花纹涂布。
在图1的特定实施例中，可窄缩材料12通过辊20和22所形成的驱动辊组件16的辊隙18。弹性材料母体26由涂层组件24如凹板印刷涂层机涂布于可窄缩材料12上。涂层组件24的各辊转动并引导通过涂层组件24的弹性材料母体26到可窄缩材料12上。在由驱动辊组件16的辊20所形成的涂层组件24的最后辊隙中，通过将母体轻压向可窄缩材料12上而从涂层机上提取弹性材料26。但是，弹性材料母体也可以由辊组件16在处理装置30之前涂布到下行线上，使得在可窄缩材料缩窄拉伸的同时将弹性材料母体涂于其上。
弹性材料母体的渗透不需借助其它装置就能驱入或压入可窄缩材料中。例如，尽管聚烯烃织物常为疏水性的，但是许多的胶乳配方中包括的表面活性剂可使胶乳和与非织造织物相匹配，因而能很快地抽入或吸入此织物中。但当需作进一步渗透时，为了获得所需的渗透率，可能要另增设压力辊组件。此外，可以通过调整弹性材料母体的成分或处理可窄缩材料以在它们之间实现所需的匹配性。
对于多孔质的可窄缩材料，例如非织造织物，弹性材料母体16能渗透可窄缩材料12的深度会影响到此窄缩粘合层压件的弹性性质。一般所形成的层压件的弹性性质将随弹性材料母体26渗透深度的增加而变差。此外，刺穿所述母体和所形成的弹性材料会降低已缩窄材料的柔和手感。这样，应仔细控制辊隙压力，直至弹性材料母体已被处理而形成弹性层。在绝大多数情形下，辊之间要保持一间隙以确保此母体不会显著地渗入可窄缩材料之内。但在弹性层并不充分与已缩窄材料粘合处则最好要求弹性材料母体在表面附近渗透，这样在处理时所得到的弹性层便会形成嵌入到可窄缩材料内的弹性材料。例如，对非织造材料而言，这种弹性层将环绕在织物内的纤维，形成对织物的机械连接力。这种情形下，弹性母体材料26应渗透至少是一根纤维的厚度而最好是渗透2～10根纤维的厚度。
弹性材料母体对可窄缩材料的渗透会受到种种方式的限制和控制。与母体的喷涂或凹板印花相比，印花技术可能使母体渗透得较浅。此外，可窄缩材料能在其被涂布后立即处理，这样便限制了粘性母体渗入其内的深度。再有，可窄缩材料可以包括阻挡层能进一步中止母体的渗透。例如可窄缩材料能够包括一种多层式层压件如SMS，它有与低基重纺粘层相邻而在内的熔喷层，这样就防止了渗透和阻挡住刺穿。纤维直径小于10μ的非织造熔喷织物通常具有极细的微孔结构而阻止母体的渗透。相反，纤维直径较大而具有较大孔径时，则可加以处理或使其包括疏水剂如碳氧化合物以防止母体渗入织物内，参看美国专利5441056(Webor等)。此专利中的整体内容已综合于此作为参考。在此，可以用多排纺粘纤维束来形成可窄缩材料。其中一或多排纤维束生成纺粘纤维层，经处理或使其包括疏水剂，至少使其最后的一排在先前铺设的经疏水处理的纤维上形成一层未经处理的纤维。然后可将这多层纺粘纤维粘合成能窄缩的粘合成的织物。于是，当母体涂布到可窄缩材料上时，它就只渗透位于可窄缩材料上表面处的无疏水剂的纤维。
可窄缩材料12收到驱动辊组件16的处理而缩窄拉长，并由粘合机-辊组件36形成的压力隙34中拉出。由于此驱动辊组件16中辊的周边线速度经控制成低于粘合机-辊组件36的周边速度，此可窄缩材料12便张紧在组件16和组件36之间，通过调节这两个辊组件间的距离以及速度差，此可窄缩材料12便被拉伸而缩窄到所需的量，形成窄缩材料28。
可窄缩材料12最好在到达处理装置30之前缩窄到所需的量，虽然它已可通过加速进一步收窄。参看图2，可窄缩材料12在第一和第二辊组件16和36之间受到缩窄和拉伸处理。但是随着此可窄缩材料离开第一辊组件16而趋近第二辊组件36时，百分窄缩率便加大。此窄缩材料12窄缩到接近平衡点，在平衡点，不另加张力或加热就不会再缩窄。最好使这两个辊组件分开充分的距离来基本上趋近平衡。此外，还最好在沿着第一和第二辊组件16和36之间路径上的某处处理弹性材料母体，使得只是在可窄缩材料已缩窄到所需的量后才形成此弹性层。
可窄缩材料12的原始尺寸与其拉伸和缩窄后尺寸之间的关系确定复合弹性窄缩粘合材料32拉伸的近似限度。由于窄缩材料28能够拉伸和回复到机器横向的缩窄的尺寸，此复合弹性窄缩粘合材料32一般可在可窄缩材料12缩窄的同一方向拉伸。
例如，参看图3、3A和3B，要是希望制备可拉伸到150％延伸率的复合弹性窄缩粘合材料，则用张力F将图3所示的未必成比例的可窄缩材料的宽度“A”例如250cm拉伸到使其窄缩到约100cm的宽度“B”。图3A所示的窄缩材料可在上面涂布弹性材料母体(未示明)而后处理成弹性层(未示明)。图3B中概示的未必成比例的成品复合弹性窄缩粘合材料的宽度“B”约100cm，对于约150％的延伸率(例如这里所讨论的，这种材料可延伸至其松弛的无偏动力作用时宽度的250％)，可以拉伸到此可窄缩材料的至少是原有的250cm宽度“A”。从此例中可知，弹性材料层的弹性极限只需与此窄缩粘合层压件的最大所需拉伸度相同，通常只需采用能拉伸到窄缩粘合层压件至少是其窄缩前的尺寸的弹性层即可。
参看图1，窄缩材料28保持于这样的张紧、窄缩状态下同时在其上处理弹性材料母体26，形成的弹性层27紧密接触窄缩材料28，它们在一起形成复合弹性窄缩粘合层压件32。此在，重要的是要注意到，由于弹性材料母体26和多孔可窄缩材料的性质，处理此母体26形成的弹性材料能通过粘合形式和/或机械方式附着到窄缩材料之上，在此机械方式中是使弹性材料由物理方法在窄缩材料的表面处或其附近形成于纤维的周围图。这样，在绝大多数的情形下，不需另作粘合或层压处理来实现具有所需整体性的窄缩粘合层压件的。
弹性材料母体26的处理将随具体的母体和与形成弹性层27有关的机制而不同。例如，可以通过种种方式如红外辐射、超声、紫外辐射、x射线、电子车等来感生反应。采用上述的和其它的引发条件来形成弹性料的弹性材料母体，可以认为是适用于本发明的。最普通的市售弹性材料母体一般包括能通过加热或是经加热或微波处理和干燥所激活的热固定性和胶乳料。尽管这里所说的具体实施例是针对应用加热固体和/或胶乳料，但本发明并不限于所用的这种材料或相应方法。
参看图1中的实施例，弹性材料母体26如胶乳或热定形的配料可以通过在处理设备30如加热炉中加热窄缩材料28和所涂布的母体26对其进行处理。例如，在此母体的处理中包括有加热，但应注意到，这可以与加热窄缩材料同时进行而形成美国专利NO.4965122(Morman)中所述的“可逆窄缩材料”，它的整体内容已综合于此作为参考。此外，所述加热炉可以具有多个温度控制区(未示明)，使得窄缩过程在母体26受到显著处理之前就已基本完成。
对此弹性窄缩粘合层压件另外加热和/或加压，可以有选择地在窄缩材料28和热塑性弹性层之间实现进一步的粘合。通常这要使弹性层的温度充分地高于其Tg的一个使其不再有弹性的温度。或者可采用光滑的轧光辊。对于热塑性的弹性料，还最好用周知的方法使轧光辊38和砧辊40两者中之一或全部加热并调节其间的压力，以实现所需的温度和所需的粘合压力。可以采用种种不同的粘合花纹，其中包括但不限于正弦波形点的花纹以及上面连系热点粘合涉及的那些花纹。复合弹性窄缩粘合材料32的粘合表面区可以接近约100％而仍然可提供具有良好拉伸性的材料。可以采用其它方法进一步将这些层结合，例如采用粘合剂、超声焊接、激光束和/或高能电子束。
弹性层27粘合到窄缩材料28上，这样便形成了有极优整体性和拉伸性的复合弹性窄缩粘合材料32。由于上述的层27和材料28之间的粘合方式，就能去除另加粘合的步骤例如由粘合机-辊组件36所进行的。这时，可窄缩材料的张紧可以通过对多种驱动辊组件改变其速度来实现，还应认识到，在有许多弹性层时，例如那些包括有多层热固性弹性料的情形，可不必在弹性料上再加保护层。这是因为经过处理之后，绝大多数热固材料就不再具有同相邻层粘合的倾向，即使是在加热和/或加压下并在同时被卷绕到卷取辊上时。
可以用来与图1中设备结合的传统的驱动装置和其它的传统装置都属周知的，为简便起见，未于图1的略图中说明。此外，内行的人应知，在不脱离本发明的精神与范围的前提下，具体的过程在很多方面是可以不同的。例如，可窄缩材料可以在卷绕到供给辊14上之前进行预窄缩和处理以保持其窄缩状态(例如可逆性窄缩)。另一个例子是，在弹性材料母体处理并形成弹性层后，可把第二窄缩材料或第二弹性片连接到此弹性层上。还应认识到，本发明的方法可以用来结合本项技术中其它的已知方法来制造可沿机器横向和机器方向两个方向拉伸的材料，参看美国专利5116662(Morman)它的整体内容已综合于此供参考。例如，用于第二弹性片的供给辊的周边速度可以调节到比粘合机-辊组件36的低，由此来拉伸第二弹性层。这样所形成的层压件就能在MD与CD方向拉伸。
此外，内行的人应知，也可以采用其它拉伸可窄缩材料的方法，例如拉幅机或其它CD伸幅机等可以延伸可窄缩材料的装置，使得在弹性材料粘合到窄缩材料上之后，所形成的复合弹性窄缩粘合材料在大致垂直于窄缩的方向是弹性的。非弹性材料可在窄缩之前打裥。在这种情形下，张紧的力相对于打裥的尺寸未必能使织物变窄，但此织物将比织物原有的打裥前的尺寸窄。“窄缩”是用来相对于打裥前的尺寸涵盖这种张紧和可可窄缩的材料12可以是针织物、松散的织造或非织造材料，例如纺粘织物、熔喷织物、共形织物或粘合粗梳织物。要是此可窄松材料是非织造织物，它最好包括微纤维。可窄缩材料可以是任何能窄缩的多孔材料。这种可窄缩材料12可以由纤维成形聚合物如聚酯、聚酰亚胺和聚烯烃制成。有代表性的聚烯烃材料包括聚丙烯、聚乙烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物和丁烯共聚物中的一或多种。实用的聚丙烯包括例如牌号EXXON3445，购自EXXON Chemical Company的聚丙烯；牌号DX5A09，购自Shell Chemical Company的聚丙烯。可用于实施本发明的聚酰亚胺可以是本项技术中内行的人所知的任何一种聚酰亚胺，且包括其共聚物和混合物。市售的特别有用的聚酰亚胺是尼龙6、尼龙6,6、尼龙11和尼龙12。这些聚酰亚胺可以从多处购到，例如Emser Industries ofsamter,south carolina(Grilon＆Grilamidnylohs)；Atochem Inc.Polymers Division,of Glen Rock,New Tersey(Rilsannylons)，等等。
在本发明的一个实施例中，可窄缩材料12本身可以包括多层层压件，例如至少一层纺粘织物结合到熔喷织物、相干粗梳织物或其它适当材料的至少一层2上。例如，可窄缩材料12可以是这样的多层材料，它包括第一层纺粘聚丙烯，其重约3.5～约270g/m2；一层熔喷聚丙烯，基重约3.5～约135g/m2；第二层熔喷聚丙烯，基重约3.5～270g/m2。或者，此可窄缩材料12可以是单层材料，例如是一种基重约3.5～340g/m2或者重约3.5～270g/m2的熔喷织物。
可窄缩材料12也可以是两或多种不同纤维的混合物或纤维与粒料的混合物。这种混合物可以通过把纤维和/或粒料添加到其中载运着熔喷或纺粘纤维而形成，使得在纤维收集到集合装置前来形成无规分散纤维或其它材料的相干织物之前，出现有熔喷或纺粘纤维的紧密缠结的混和。这类材料的例子包括但不限于木浆、短切纤维和粒料如通常称作超吸湿料的水解胶体(水凝胶)粒料。
要是此可窄缩材料12是纤维的非织造织物，这种纤维就应形成能承受张紧和最终窄缩的粘合织物结构。这样的粘合织物结构可以通过在熔喷过程中固有的各纤维之间的粘合或缠结所生成。对于不能固有地形成相关织物的材料，则可采用例如水力缠结、热点粘合或针剌来获得所需程度的整体性。或者，和/或可另用粘合剂来实现所需的粘合。
弹性材料母体26可以包括能涂布到可窄缩材料上而最后经处理而感生干燥、聚合、交联等等来形成弹性片或弹性层的任何材料。在这一领域，于相关技术中已知有多种多样的弹性材料如聚氨酯、硅橡胶、聚(异丁烯-异戊间二烯)、聚(苯乙烯-丁二烯)、聚(丙烯腈-丁二烯)、聚氯丁二烯、聚异戊间二烯、氟硫代物、聚(乙烯-丙烯-二烯条)、氯磺酸聚乙烯、聚硅氧烷、聚(氟代烃)、聚(丙烯酸酯-丁二烯)、聚(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)。在本发明的一个方面，这种弹性材料母体可以包括热固性材料，它按照此词的历史意义，指加热时交联的材料。但是，弹性材料母体还可以包括获得较广泛了解的一类热固性材料，其中例如不是用加热而是用紫外照射、红外照射、超声以及本领域工艺中已知的其他方法来感生进一步的聚合、交联或熟化。
胶乳成分，包括用于热塑性弹性材料中的胶乳成分，也可以用于本发明。采用胶乳成分时，只有此乳胶受到处理，其中通常包括驱除或蒸发水分，此时才能形成粘结的弹性层。此外，用来形成开孔弹性材料和团孔的弹性材料母体的例子之一是胶乳泡沫橡胶，也可用于本发明中。作为这方面的例子，某些聚氨酯当通过反应释出CO2气体，就能用来形成团孔泡沫弹性材料。
通常，这种弹性材料应该合成来降低成本并改进其处理过程。因而具体的成分应相对于这种母体的涂布方式及其干燥、凝聚、聚合、熟化和/或交联的机制而变动。轧光聚(苯乙烯-丁二烯)和聚氯丁二烯用的配方在本项工艺中属周知的。已描述于Encyclopedia of PolymerScieule and Engineering，Vol.6,ppg.636-638(1986)中。此外，市售有众多合适的弹性材料母体，例如；DPX-546.00，由DEXCO(PowChemical与EXXON的合资企业)生产，是一种包括苯乙烯-异戊间二烯-苯乙烯嵌段光聚物的热塑料胶乳组成；丙烯酸胶乳HYSTRETCH V-29，购自B.F.Goodrich CO.；硅橡胶LSR590，是一种两都可交联材料，购自DOW-Corning；以及α-THANE QW24，是K.J.Quinn&CO.ofSeabrook(New Hampshire)生产的聚氨酯乳胶。
此外，弹性材料母体26也可以是这样的胶乳，它具有由嵌段共聚物制的弹性材料而此嵌段共聚物的通式为A-B-A′，其中A和A′分别是含有苯乙烯部分如聚(乙烯基芳环)的热塑性聚合物的终端部分，而B是弹性聚合物中间部分如共轭二烯系或低链烯共聚物。弹性材料母体26可以由例如购自Shell Chemical Company商品名KRATON的(聚苯乙烯/聚(乙烯-丁烯)/聚苯乙烯)嵌段共聚物形成。
弹性层27本身可以是粘性的，或者可以在弹性母体材料配方中添加所匹配的增粘树脂而在弹性层和窄缩材料间增加粘合性。增粘树脂和增粘的弹性料组成已描述在授予Keilfer等的美国专利NO.4789699中，其中所公开的内容已综合于此作为参考。任何可与弹性材料母体和可窄缩材料匹配，且能经受处理条件如温度的增粘树脂都是可以采用的。要是采用混和料如聚烯烃或增量油，则增粘树脂还应同这些混和料匹配。REGALREZ和ARKON P系列增粘剂是氢化的烃树脂的例子。ZONATAK501矿物是萜烃的一个例子。REGALREZ烃树脂购自Hercules Incorporafed。ARKON P系列树脂购自Ara如Wa Chemical(USA)Incorporated。自然，本发明不限于采用上述的增粘树脂，其它可与相应组成中别的成分匹配且能经受处理条件的增粘树脂也是可以采用的。
但当采用了较多的增粘剂时，通常在把弹性窄缩粘合层压件绕到卷取辊上之前，需要增设另外的片料如第二所窄缩材料(取决于配合点，或窄缩材料)，以防粘性弹性层粘合到卷取辊上相邻材料的背面。也可在弹性层上撒粉末来防止这种不希望有的连接。
在本发明的又一个方面，参看图4，其中以标号50概示了通过把弹性材料母体26涂布到可窄缩材料12上来形成复合弹性窄缩粘合材料。将第一可窄缩材料12从供给辊14上退绕下，然后随供给辊14依有关箭头示向的转动而沿相应箭头示向行进。然后将弹性材料母体26用涂层装置24如反S辊轧光组件涂布到第一可窄缩材料12上。此可窄缩材料12然后与弹性材料母体26一起通过由叠置的辊64和68所形成的S辊组件60的辊隙62。
从第二供给辊15退绕下的第二可窄缩材料13，依着与叠置辊64和66相关的箭头示向，沿着反S的卷绕路径通过S辊组件60的辊隙62。此第二可窄缩材料13通过辊隙62时是同第一可窄缩材料12和弹性材料母体26相结合，且使此弹性材料母体26位于第一和第二可窄缩材料12和13之间。或者，可窄缩材料12和13可以由非织造挤压方法如纺粘或熔喷方法形成，通过辊隙62而不存储于供给辊14和15上。由于S辊组件60的周边线速度控制成低于粘合机-辊组件70中辊的周边线速度，因而可窄缩材料12和13受到张紧而促使它们窄缩材料28和29。
窄缩材料28和29以及弹性母体26然后可以送入粘合机-辊组件70。粘合机-辊组件70可以是光滑的轧辊72和光滑的砧辊74，或可以包括带花纹的轧光辊如与光滑砧辊设置在一起的针凸辊。轧光辊74和光滑砧辊76两者之一或全部加热，并用周知的方法调节两辊之间的压力以提供处理弹性材料母体26所需的温度。处理弹性材料母体26形成的弹性层27直接粘合到窄缩材料28和29上。粘合到弹性层27上的窄缩材料28和29集合到一起组成了复合弹性颈缩粘合材料33。如上所述，处理弹性材料母体的方法将因用于此方法中的具体弹性材料母体而异。内行的人还会认识到，某些配方所需求的处理时间可能相比加热的轧光辊所提供的长，在这种情形下，可能要采取其它的传统的在线加热技术，例如借助增设的加热辊、红外加热器、微波加热器、加热灯、加热炉和本项工艺中周知的其他加热装置。
可用来同图4中所示设备相连接的传统的驱动装置和其它装置都是周知的，为清楚起见，未于图4的略图中给出。如前所述，辊隙压力应加以控制或保持一间隔，用以控制弹性材料母体在可窄缩材料中的渗透，除非如前所讨论的，在可窄缩材料内采用阻挡层。
在本发明的又一个方面(未用图示)中，可把弹性材料母体在第二可窄缩材料叠层于相关可窄缩材料上之前涂布于其上。此第二可窄缩材料与第一可窄缩材料并置，使得涂布到各窄缩材料上的弹性材料母体相互接触而位于这两层可窄缩材料之间。按这样的涂布方式，所以把所需涂布的弹性材料母体量分开到各个可窄缩材料片上。例如，要是需涂布30g/m2的弹性材料母体时，则可在第一和第二可窄缩材料上分别涂以15g/m2这种母体。据认为，这样可改进弹性窄缩粘合复合材料的整体性。此外，也可在这两层材料正要合到一起之前，通过喷涂此弹性材料母体到窄缩材料上来同时作此种涂布。
参看图5，其中用标号100例示了由喷涂弹性材料母体26到第一窄缩材料28上来形成复合弹性材料的过程。从供给辊14上退绕下第一个可窄缩材料12。此可窄缩材料12然后随供给辊14使其相关联的箭头方向示向转动时，按相关的箭头示向行进。可窄缩材料12能够由非织造挤压方法如纺粘或熔喷方法进行，然后直接通过S辊组件16的辊隙18而不是首先存储于供给辊上。此可窄缩材料12于是依叠置辊20和21相关联的箭头示向，依反S路径通过S辊组件16的辊隙18。由于S辊组件16中辊的周边线速度经控制成低于卷取辊38的周边线速度，可窄缩材料12便受到张紧而使其在进到卷取辊38之前窄缩了所需的量。要是需作进一步的窄缩或作多层窄缩时，则可在此过程中另增辊组件和/或加热点。最好在弹性材料母体26直接涂布到窄缩材料28的同时使此窄缩材料28保持于两种张紧的窄缩状态下。
当窄缩材料28通过涂层组件24如喷涂设备之下时，弹性材料母体26的涂层便直接涂布于窄缩材料28上。弹性材料母体26直接来自横切窄缩材料28宽度的喷涂头机组而对窄缩材料28涂层。弹性材料母体28也可以由其它已知的涂层方法涂布。
第二可窄缩材料13是从供给辊15上退绕下。应知在本发明中，第一和第二可窄缩材料12和13不必一致，甚至不必是类似的材料。可窄缩材料13这时随供给辊15依其相关联的箭头示向转动而按有关箭头的示向行进。由于供给辊15的周边线速度控制成低于卷辊38的周边线速度，可窄缩材料13便被张紧而窄缩所需的量来形成窄缩材料29。第二窄缩材料29在其与弹性材料母体26和第一窄缩材料28并置时保持于这种张紧的窄缩状态下，使得此弹性材料母体位于窄缩材料28和29之间。
这两层窄缩材料28和29以及位于其间的弹性材料母体导引到卷取辊38之上，形成多层复合物。然后所加热此成卷的多层材料，使弹性材料母体交联化和/或熟化成弹性层，由此便制造成复合的弹性窄缩粘合材料，它在需要时可从卷取辊38上退绕下。应该注意到，某些弹性材料母体经充分的时间后会在室温下反应，对于这样的母体成分因而可不必加热辊38。
可用来与图5中设备相连接的传统的驱动装置和其它的传统装置属周知的，为简明起见，未于图5的略图中示明。特别应知，使涂层装置紧邻辊组件16设置，可使弹性材料母体在可窄缩材料窄缩拉伸的过程中涂布于其上。
在本发明的又另一个方面中，弹性窄缩粘合复合材料是在弹性材料母体26与第一和第二窄缩材料28和29相接触的同时来处理母体26而形成的。参看图6，以标号150概示了通过将弹性材料母体26涂布到窄缩材料28和29上来形成复合弹性窄缩粘合材料33的典型过程。作为可逆窄缩材料例子的第一窄缩材料28从第一供给辊14上退绕下，随着供给辊14依其相关联的箭头示向转动而按有关箭头示向行进。同时，第二窄缩材料29从第二供给辊15上退绕下。窄缩的材料28和29通过辊组件152的辊隙154。但弹性材料母体26是在进到此此辊隙154之前，通过涂布层组件24如一组喷涂头而同时涂布到第一和第二窄缩材料28和29之上。此涂层组件可相对于辊隙154定位成，使得此母体26能涂布到窄缩材料28和29两者之上。窄缩材料28和29以及弹性材料母体26在一起，借助于导辊1 56，通过辊158和159所形成的S辊组件152。
S辊组件152可包括一系列加热辊158和159来处理母体26，例如干燥或交联地母体26。处理的弹性材料母体26形成的弹性层27直接粘合到窄缩材料28和29之上，这多层材料在一起组成1复合的弹性窄缩粘合层压件33。内行的人可知，某些配方所需的处理时间可能要比加热的轧光辊158和159所能提供的长，于是在这种情形下，可以采用本项技术中周知的如增设加热辊、红外加热器，微波加热点、加热灯、加热炉和其它加热装置等的，其它的在线加热技术。
下述几个例子中所用的纺粘材料是用周知的方法制备的，这种成品纺粘材料的基重约为0.85英两/码2(28.8g/m2，宽约130吋(330cm)。此纺粘材料然后缩窄到宽约52吋(132cm)。此已窄缩的纺粘材料在辊上阵化时松弛到56吋(142cm)宽，而在从此辊上卸下时，等效地松弛到72时(183cm)宽。
例1丙烯酸胶乳，购自B.F.Goodrich V-29 HYSTRETCH。用＃20Meyer棒涂布到窄缩纺粘材料上。经涂层的窄缩纺粘材料然后置于103℃的加热炉中几分钟。从炉中取出此涂层的纺粘材料，再用#28Meyer棒涂以相同的弹性材料母体，再将此涂层的窄缩纺粘材料置于103℃的炉中25分钟。所得的弹性窄缩复合材料在弹性层和纺粘材料层压之间具有良好的连接性，同时具有优良的拉伸性和恢复性。
例2将一段0.5英两/码2(17g/m2)未窄缩的纺粘材料切成小段接附于两个传力杆上。然后将硅橡胶弹性材料母体LSR-590(购自DOW-Corning)与这两种组分按50∶50混合，用#28Mayer棒涂布。拉伸这根棒来窄缩以LSR-590涂层的纺粘材料，在此材料卷绕的同时使其窄缩。将此已涂层的纺粘材料置于112℃炉中45分钟，致LSR-590交联化，形成弹性窄缩粘合的层压件。
例3用约0.5时(1.27cm)宽的带按0.375时(0.95cm)间距，对一段0.85英两/码2(28.8g/m2)的窄缩纺粘材料按其全宽沿CD粘上。用Meyer棒将购自DOW-Corning的硅橡胶LSR-590涂布到此纺粘材料时。然后除掉上述带。将此已涂层的纺粘材料置于加热炉中，所经过的时间与温度足以使此硅橡胶交联地形成弹性层。这样制得的弹性窄缩粘合复合材料示明于图7中，在此窄缩材料28上具有许多段的弹性材料27。这种花纹式的弹性材料给窄缩粘合弹性复合材料提供了足够的拉伸与恢复性质，使其沿CD拉伸后能基本上恢复到其原有尺寸。
尽管本发明已相对其具体实施例作了具体的图示和说明，但应知内行的人在不脱离本发明的精神和范围的前提下，是可以在形式上和细节上做出种种变更的。
权利要求
1．形成可拉伸复合材料的方法，它包括下述步骤将弹性材料母体涂布到第一可窄缩材料上；窄缩拉伸此可窄缩材料；以及处理此弹性材料母体来形成弹性层，其中的这种弹性层是粘合到上述已窄缩的材料上且所述可窄缩材料在沿窄缩方向拉伸后能复原。
2．权利要求1所述的方法，其中，所述弹性材料母体是在窄缩拉伸此可窄缩材料之前涂布于此可窄缩的材料之上。
3．权利要求2所述的方法，其中，所述弹性材料母体包括胶乳。
4．权利要求3所述的方法，其中，所述处理此弹性材料母体包括干燥上述胶乳。
5．权利要求2所述的方法，其中，所述弹性层包括热固聚合物。
6．权利要求5所述的方法，其中，所述处理此弹性材料母体包括加热。
7．权利要求6所述的方法，其中，还包括在已窄缩状态下冷却此已窄缩材料的步骤，而在所述己窄缩状态中由此可窄缩材料形成可逆窄缩的材料。
8．权利要求2所述的方法，其中，还包括将第二可窄缩材料与所述弹性材料母体和第一可窄缩材料叠置的步骤，而其中此弹性材料母体则位于该第一和第二可窄缩材料之间。
9．权利要求8所述的方法，其中，将弹性材料母体涂布于此第二可窄缩材料上。
10．权利要求2所述的方法，其中，所述涂布此弹性材料母体包括在可窄缩材料上涂布约5～100g/m2的这种弹性材料母体。
11．权利要求3所述的方法，其中，所述涂布此弹性材料母体包括在可窄缩材料上涂布约5～50g/cm2的这种弹性材料母体。
12．权利要求1所述的方法，其中，所述弹性材料母体是在可窄缩材料经窄缩拉伸后涂于其上的。
13．权利要求12所述的方法，其中，所述弹性材料母体包括胶乳。
14．权利要求13所述的方法，其中，所述处理此弹性材料母体包括干燥前述胶乳。
15．权利要求12所述的方法，其中，所述弹性层包括热固聚合物。
16．权利要求14所述的方法，其中，所述处理此弹性材料母体包括加热。
17．权利要求16所述的方法，其中，还包括使所述已窄缩材料在窄缩状态下冷却的步骤，而在所述窄缩状态中由此可窄缩材料形成可逆窄缩的材料。
18．权利要求12所述的方法，其中，还包括使第二可窄缩材料与所述弹性材料母体和第一可窄缩材料叠置的步骤，且其中此弹性材料母体位于第一和第二可窄缩材料之间。
19．权利要求18所述的方法，其中，对所述第二可窄缩材料涂布弹性材料母体。
20．权利要求12所述的方法，其中，所述涂布此弹性材料母体包括在可窄缩材料上涂布约5～100g/m2的这种弹性材料母体。
21．权利要求13所述的方法，其中，所述涂布此弹性材料母体包括在可窄缩材料上涂布约5～50g/m2的这种弹性材料母体。
22．由权利要求1所述方法形成的弹性窄缩粘合复合材料。
23．由权利要求8所述方法形成的弹性窄缩粘合复合材料。
24．由权利要求12所述方法形成的弹性窄缩粘合材料。
25．弹性窄缩粘合材料，包括多孔的已窄缩材料；以及与此已窄缩材料密切接触的弹性层，其中此弹性层是以围绕部分所述多孔材料的方式机械地连接于此多孔已窄缩材料上的。
26．权利要求25所述窄缩粘合复合材料，其中所述多孔材料是非织造材料而所述机械连接包括环绕所述纤维形成所述非织造材料的所述弹性层。
27．权利要求25所述的窄缩粘合复合材料，其中所述弹性层包括弹性热固聚合物。
28．权利要求25所述的窄缩粘合复合材料，其中所述弹性层包括5～50g/m2。
29．权利要求25所述的窄缩粘合复合材料，其中所述弹性层包括20～100g/m2。
30．权利要求25所述的窄缩粘合复合材料，其中所述弹性层包括5～20g/m2。
全文摘要
制备可拉伸复合材料的方法,包括,将弹性材料母体(26)涂布到可窄缩材料(12)上;窄缩拉伸此可窄缩材料,在此可窄缩材料处于已窄缩状态时加热此弹性材料母体。弹性材料母体(26)可以包括胶乳或热固弹性体,可以按5～约50g/m
文档编号B32B5/04GK1233300SQ97198725
公开日1999年10月27日 申请日期1997年10月10日 优先权日1996年10月11日
发明者M·T·莫尔曼 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司