ФОРМОВАННОЕ ПОЛОТНО С ЛОСКУТНЫМИ ФРАГМЕНТАМИ
FORMED FABRIC WITH PATCHWORK FRAGMENTS

Область применения
Настоящее изобретение относится к формованному полотну, имеющему лоскутные фрагменты. Такие лоскутные фрагменты могут быть сформированы в пленках или ламинатах «пленка-нетканое полотно».
Уровень техники
Различные полотна, в том числе термопластические пленки, широко применяются во многих областях, например для изготовления компонентов абсорбирующих изделий (таких, как, например, верхние листы и тыльные листы), упаковочных материалов (например, оберточных рукавов, усадочной обертки и полиэтиленовых пакетов), пакетов для мусора, оберточных материалов для пищевых продуктов, зубных нитей, салфеток, материалов для электронных компонентов и прочих. Во многих приложениях может быть желательно, чтобы полотно имело текстурированную, то есть трехмерную поверхность, благодаря которой полотно может вызывать требуемые осязательные ощущения (например, быть мягким или шелковистым), видимые и/или слышимые ощущения или может обладать одним или более требуемыми свойствами, например повышенной прочностью или лучшими характеристиками управления текучими средами. Полотна, вызывающие требуемые осязательные ощущения, могут быть изготовлены с использованием процессов вакуумного формования, гидроформования, выполнения рельефа и им подобных процессов.
Существует потребность в нового типа полотнах, обеспечивающих требуемые осязательные, зрительные или слышимые ощущения, а также обладающих дополнительными свойствами. Что касается полотен, используемых в абсорбирующих изделиях, то существует потребность в полотнах, одна и та же часть которых, например, в заданной области полотна, одновременно обладала бы двумя или даже более свойствами (например, повышенной мягкостью, лучшими характеристиками распределения текучих сред и прочими свойствами).
Сущность изобретения
Предлагается формованное полотно, содержащее сформированные в нем дискретные трехмерные элементы, при этом по меньшей мере некоторые из трехмерных элементов содержат лоскутные фрагменты с соответствующими отверстиями, при этом отверстие имеет периметр, при этом лоскутный фрагмент имеет длину, при этом лоскутные фрагменты прикреплены вдоль части периметра отверстия, которая образует сегмент присоединения, при этом сегмент присоединения составляет менее чем примерно 50% всего периметра отверстия, и при этом полотно содержит пленку.
Краткое описание чертежей
Ниже приводится подробное описание конкретных воплощений изобретения, которое будет более понятным из прилагаемых чертежей.
Фиг.1А и 1В. Полотно, содержащее лоскутные фрагменты.
Фиг.2А-Е. Примеры дискретных трехмерных элементов.
Фиг.3. Аксонометрический вид фрагмента полотна.
Фиг.4. Аксонометрический вид фрагмента еще одного воплощения полотна.
Фиг.5. Фотография полотна, содержащего лоскутные фрагменты.
Фиг.6. Лоскутный фрагмент.
Фиг.7. Фотография еще одного полотна, содержащего лоскутные фрагменты.
Фиг.8. Аксонометрический вид пары сопрягающихся друг с другом формирующих конструкций.
Фиг.9. Аксонометрический вид еще одной пары сопрягающихся друг с другом формирующих конструкций.
Фиг.10. Аксонометрический вид еще одной пары сопрягающихся друг с другом формирующих конструкций.
Фиг.11А и 11В. Аксонометрические виды еще одной пары сопрягающихся друг с другом формирующих конструкций.
Фиг.12. Аксонометрический вид фрагмента формирующей конструкции.
Фиг.13. Аксонометрический вид отверстий и углублений.
Фиг.14A-14D. Различные сочетания полостей 30 и выступов 20.
Фиг.15А-15Н. Различные варианты геометрии выступов.
Фиг.16. Формирующие конструкции с выступами различной амплитуды и формируемые на них полотна.
Фиг.17А-17С. Формирующие конструкции с различным соотношением количества выступов и количества полостей.
Фиг.18. Процесс формирования полотна.
Фиг.19. Альтернативный вариант процесса формирования полотна.
Фиг 20А и 20В. Альтернативные варианты процесса формирования полотна.
Фиг.21А-21С. Зубцы, используемые для изготовления полотна в примерах 1, 2 и 3.
Фиг.22. Полотно, изготовленное в примере 1.
Фиг.23. Полотно, изготовленное в примере 2.
Фиг.23. Полотно, изготовленное в примере 3.
Подробное описание изобретения
В настоящем изобретении предлагается полотно, которое позволяет преодолеть один или более недостатков, присущих полотнам в соответствии с существующим уровнем техники. По сравнению с полотнами в соответствии с существующим уровнем техники воплощения настоящего изобретения позволяют сформировать полотно, содержащее дискретные трехмерные элементы в форме «лоскутных фрагментов» и ассоциированные с ними отверстия. Лоскутные фрагменты только частично прикреплены к периметру соответствующего отверстия и поэтому обеспечивают требуемую мягкость полотна благодаря своей способности изгибаться и открывать отверстие, будучи прикреплены к отверстию, как на шарнире. В полотнах, используемых для изготовления абсорбирующих изделий, такие структуры нового типа могут придавать одному и тому же заданному участку полотна одновременно множество свойств (например, повышенную мягкость, лучшие характеристиками распределения текучих сред и прочие свойства).
Исходное полотно
С помощью процессов, описанных ниже, из исходного полотна 50 изготавливается формованное полотно 60. Подходящие исходные полотна 50 включают материалы, которые могут быть деформированы за пределы своей текучести путем локального растяжение полотна в деформирующей зоне процесса, а именно за счет того, что исходное полотно 50 зажимается между формирующими элементами 10 формирующих конструкций 110, 120, в результате чего формируется полотно 60, содержащее дискретные трехмерные элементы 62. Исходное полотно 50 содержит пленку, например полимерную или термопластическую пленку, и может быть ламинировано с целлюлозой, фольгой, например металлической фольгой (алюминиевой, медной, латунной и прочими), полимерными или термопластическими пленками, полотнами, содержащими стабильные полимеры, пенами, волокнистыми неткаными полотнами, содержащими синтетические волокна (например, TYVEK), коллагеновыми пленками, хитозановыми пленками, вискозными материалами, целлофаном и прочими материалами. Подходящие пленки включают как литые, так и выдуваемые пленки. Полотна 50 могут быть аналогичными полотнам, описанным в патентной заявке США 12/879 567. Толщина исходного полотна 50 до его обработки в соответствии с настоящим изобретением, как правило, составляет от 5 до 10 мкм, от 10 до 100 мкм или от 15 до 50 мкм. Прочие подходящие значения толщины включают 10, 15, 20, 25 и 30 мкм.
Термопластические исходные полотна 50, как правило, имеют предел текучести, и в процессах в соответствии с настоящим изобретением при формировании из него полотна 60 исходное полотно 50, как правило, растягивается за предел текучести. Поэтому исходное полотно 50 должно иметь достаточные свойства текучести, чтобы его можно было растянуть без наступления разрыва до такой степени, чтобы сформировать в нем требуемые трехмерные элементы 62. Как будет более подробно описано ниже, параметры процесса, например температура, для любого данного полимера могут быть подобраны таким образом, чтобы его можно было растянуть с разрывом или без разрыва для формирования полотна 60, имеющего требуемые дискретные трехмерные элементы 62. В целом было определено, что наиболее предпочтительные материалы, которые могут использоваться в качестве исходного полотна 50, должны иметь низкий предел текучести и достаточные пределы относительного удлинения. Примеры подходящих пленок, которые могут использоваться в качестве исходного полотна 50, включают полиэтилен низкой плотности (LDPE), линейный полиэтилен низкой плотности (LLDPE) и смеси линейного полиэтилена низкой плотности с полиэтиленом низкой плотности (LLDPE/LDPE).
По меньшей мере части двух исходных полотен 50 могут быть скреплены друг с другом посредством рельефного скрепления, при котором область скрепления включает совмещенные концентричные дискретные трехмерные элементы, формируемые по меньшей мере в двух полотнах и имеющие открытые проксимальные концы. Дополнительную информацию о скреплении материалов пленка/пленка, пленка/нетканое полотно и «бесшумных» структурах скрепления можно получить в патентных заявках США 2010/0233428 и 12/879 531.
Исходное полотно 50 может дополнительно включать вещества, придающие ему цвет, включая пигменты, лаки, тонер, краску, чернила или прочие вещества, придающие материалу цвет, для улучшения внешнего вида полотна 60. Подходящие пигменты включают неорганические пигменты, перламутровые пигменты, интерференционные пигменты и им подобные. Неограничивающие примеры пигментов включают тальк, слюду, карбонат кальция и магния, карбонат кальция, силикат магния, силикат алюминия и магния, кремнезем, диоксид титана, оксид цинка, оксид железа красный, оксид железа желтый, оксид железа черный, сажу газовую, ультрамарин, полиэтиленовый порошок, метакрилатный порошок, полистирольный порошок, шелковый порошок, кристаллическую целлюлозу, крахмал, титанированную слюду, оксид железа-титанированную слюду, оксихлорид висмута и им подобные. Подходящие окрашенные полотна описаны в патентных заявках США 2010/0233438 и US 2010/0233439. Исходное полотно 50 может включать различные дополнительные ингредиенты, в том числе описанные в патентной заявке США 12/879 567.
Формованное полотно
В результате обработки исходного полотна 50 в соответствии со процессом, предлагаемым в настоящем изобретении, формируется формованное полотно 60, которое может иметь требуемые элементы и свойства, такие как требуемая мягкость на ощупь, эстетический привлекательный внешний вид и улучшенные звуковые характеристики (например, при совершении с ним манипуляций полотно 60 может издавать меньше шума, чем исходное полотно 50). Пара сопрягающихся формирующих конструкций 101 обеспечивает зажатие исходного полотна 50 между формирующими элементами 10 первой и второй формирующих конструкций 110, 120. В результате этого формируется первое полотно 62, содержащее дискретные трехмерные элементы 62, как показано на фиг.1А. На фиг.1В показан увеличенный вид трехмерного элемента 62, обозначенного цифрой «3» на фиг.1А. Данный трехмерный элемент 62 представляет собой лоскутный фрагмент 73. Дополнительные примеры дискретных трехмерных элементов 62 показаны на фиг.2А-2Е. Так, на фиг.2А показан элемент в форме пузырька 90, имеющего стенки, утонченные в поперечном направлении. На фиг.2В показан элемент в форме колпака 92, на фиг.2С - в форме ленты 94, на фиг.2D - лоскутный фрагмент 73, и на фиг.2Е - кратер 96. Дискретные трехмерные элементы 62 сформированы, как продолжения полотна 60, выступающие с его первой поверхности 76, второй поверхности 78 или с обеих его поверхностей.
Поэтому дискретные трехмерные элементы 62 можно охарактеризовать как структурно целые с полотном 60 и сформированные путем необратимой локальной деформации исходного полотна 50. Можно также сказать, что дискретные трехмерные элементы 62 имеют боковые стенки 70, образующие открытый проксимальный конец 64 и открытый 67 (фиг.3) или закрытый 68 (фиг.4) дистальный конец.
mix
max
Каждый из дискретных трехмерных элементов 62 может иметь высоту h, измеренную как расстояние по перпендикуляру от точки с минимальной амплитудой A, расположенной между соседними трехмерными элементами 62, до точки с максимальной амплитудой A, расположенной на закрытом или открытом дистальном конце 66. Трехмерные дискретные элементы 62 имеют диаметр d, который для в целом цилиндрической структуры определяется  как наружный диаметр ее сечения латеральной плоскостью. Под «латеральной» подразумевается плоскость, в целом параллельная плоскости первой поверхности 76. Для дискретных трехмерных элементов 62, имеющих форму колонн с непостоянным поперечным сечением, а также для дискретных трехмерных элементов 62, имеющих нецилиндрическую форму, диаметр d определяется как средний размер в латеральном поперечном сечении на ½ высоты h дискретного трехмерного элемента 62. Для каждого дискретного трехмерного элемента 62 может быть определено отношение h/d высоты к диаметру. Отношение h/d высоты к диаметру дискретного трехмерного элемента может составлять по меньшей мере 0,2, по меньшей мере 0,3, по меньшей мере 0,5, по меньшей мере 0,75, по меньшей мере 1, по меньшей мере 1,5, по меньшей мере 2, по меньшей мере 2,5 или по меньшей мере 3. Дискретные трехмерные элементы 62, как правило, имеют высоту h, составляющую по меньшей мере 30 мкм, по меньшей мере 50 мкм, по меньшей мере 65 мкм, по меньшей мере 80 мкм, по меньшей мере 100 мкм, по меньшей мере 120 мкм, по меньшей мере 150 мкм или по меньшей мере 200 мкм. С другой стороны, дискретные трехмерные элементы 62 могут иметь наибольшую высоту до 5 см, до 2,5 см, до 2 см, до 1,5 см, до 1 см, до 0,5 см, до 0,1 см или до 0,02 см. Дискретные трехмерные элементы 62, как правило, имеют высоту, равную по меньшей мере толщине исходного полотна 50, или по меньшей мере удвоенной толщине исходного полотна 50, или по меньшей мере утроенной толщине исходного полотна 50. Дискретные трехмерные элементы 62 могут иметь диаметр d, составляющий от 50 мкм до 790 мкм, от 50 мкм до 600 мкм, от 50 мкм до 500 мкм, от 65 мкм до 400 мкм или от 75 мкм до 300 мкм. С другой стороны, дискретные трехмерные элементы 62 могут иметь наибольшее значение диаметра, составляющее до 2,5 см, до 2 см, до 1,5 см, до 1 см, до 0,5 см, до 0,1 см или до 0,08 см. Для дискретных трехмерных элементов 62, не имеющих форму колоны или имеющих неправильную форму, диаметр дискретного трехмерного элемента 62 может быть определен как двойной радиус его вращения на ½ высоты. В одном из воплощений диаметр дискретного трехмерного элемента является постоянным или уменьшается с увеличением амплитуды (подразумевается, что амплитуда увеличивается до максимального значения на закрытом или открытом дистальном конце 66). Диаметр, или средний размер в латеральном сечении дискретных трехмерных элементов 62 может быть максимальным в проксимальных их частях, и размер в латеральном сечении может устойчиво уменьшаться по мере приближения к дистальному концу. Такая форма дискретных трехмерных элементов 62 является предпочтительной, чтобы полотно 60 было легче снимать с формирующих конструкций 110, 120.
Из-за относительно большой степени растяжения, которая требуется для формирования дискретных трехмерных элементов 62 с высоким отношением высоты к диаметру, может происходить уменьшение толщины исходного полотна 50. Так, например, уменьшение толщины может наблюдаться на закрытых 68 или открытых 67 дистальных концах 66 и/или вдоль боковых стенок 70. Под словом «наблюдаться» подразумевается, что уменьшение толщины отчетливо видно на увеличенном поперечном сечении. Такое уменьшение толщины может быть полезным, поскольку утонченные части оказывают меньшее сопротивление сжатию или сдвигу при прикосновении к ним. Так, например, если человек дотрагивается до полотна 60 на той его стороне, на которой имеются дискретные трехмерные элементы 62, то пальцы человека в первую очередь вступают в контакт с закрытыми или открытыми дистальными концами 67 дискретных трехмерных элементов 62. Из-за высокого отношения высоты к диаметру дискретных трехмерных элементов 62, а также утончения стенок исходного полотна 50 на дистальных концах 66 и/или вдоль боковых стенок 70 дискретные трехмерные элементы 62 оказывают малое сопротивление сжатию или сдвигу, приложенным к полотну 60 со стороны пальцев человека.
Уменьшение толщины формованного полотна 60 на дистальных концах 66 и/или вдоль боковых стенок 70 может быть измерено по отношению к толщине исходного полотна 50 или по отношению к толщине ровной области 61, которая полностью окружает дискретные трехмерные элементы 62 формованного полотна 60. Формованное полотно 60 или его дискретные трехмерные элементы 62, как правило, содержат по меньшей мере часть, которая характеризуется уменьшением толщины, составляющим по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50% или по меньшей мере 75% от толщины исходного полотна 50. Формованное полотно 60 или его дискретные трехмерные элементы 62, как правило, содержат по меньшей мере часть, которая характеризуется уменьшением толщины, составляющим по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 75% или по меньшей мере 85% от толщины ровной области, окружающей дискретные трехмерные элементы 62 формованного полотна 60. В некоторых случаях утончение на дистальном конце 66 является относительно небольшим, например, когда выступы 20 не очень острые. Можно полагать, что в таких случаях участки полотна за счет сил трения блокируются на вершинах формирующих конструкций, в результате чего происходит большее утончение на боковых стенках 70.
Требуемое ощущение мягкости, подобное ощущению мягкости от замшевой ткани, достигается, если по меньшей мере некоторые из дискретных трехмерных элементов 62 содержат лоскутные фрагменты 73, показанные на фиг.1A, 1B, 2D и 5. Лоскутные фрагменты 73 формируются, когда по меньшей мере часть боковой стенки 70 уменьшается по толщине и разрывается, оставляя отверстие 83 и лоскутный фрагмент 73 из материала полотна, прикрепленный к полотну 60, как показано на фиг.5. Если используется ламинат из пленки и материала с волокнистой структурой, то исходное полотно 50 должно быть ориентировано таким образом, чтобы формованное полотно 60 не содержало волокон, выступающих над плоскостью отверстия 83, связанного с лоскутным фрагментом 73. Никакие волокна не должны заходить в отверстие 83 или выступать из него в направлении лоскутного фрагмента 73.
а
а
а
а
а
В отличие от прочих трехмерных элементов 62, описанных в настоящей заявке, лоскутные фрагменты 73 лишь частично связаны с периметром Р отверстий. В одном из воплощений Р примерно равен диаметру d отверстия, умноженному на число π. Лоскутные фрагменты 73 прикреплены к сегменту присоединения CS вдоль части периметра Р отверстия. Это позволяет лоскутным фрагментам 73 двигаться более свободно и в больших направлениях, чем это могут делать трехмерные элементы 62, прикрепленные к отверстию по всему его периметру в двух или более сегментах присоединения вдоль периметра отверстия. Сегмент CS присоединения может быть расположен в любой части периметра Р отверстия по отношению к направлению движения в машине. Сегмент CS присоединения составляет менее чем примерно 50%, менее чем примерно 40%, менее чем примерно 30%, менее чем примерно 20% или менее чем примерно 10% всего периметра Р отверстия. По мере уменьшения длины сегмента CS присоединения лоскутный фрагмент 73 может легче откидываться, перемещаться, сгибаться или вращаться вокруг своего сегмента CS присоединения.
а
c
c
c
с
c
c
c
c
c
c
Трехмерный элемент может содержать один лоскутный фрагмент 73 на каждое отверстие 83 или более одного лоскутного фрагмента 73 на отверстие 83. В предпочтительном воплощении имеется один лоскутный фрагмент 73 на отверстие 83. Отверстие 83 может быть расположено заподлицо с поверхностью 76 полотна, или оно может быть расположено выше поверхности 76 полотна, то есть оно может иметь форму кратера, как показано на фиг.2D. В таком случает отверстие 83 может иметь высоту Н. Как показано на фиг.6, лоскутные фрагменты 73, как правило, имеют длину L (в состоянии, полностью вытянутом от своего сегмента присоединения), составляющую по меньшей мере 30 мкм, или по меньшей мере 65 мкм, или по меньшей мере 100 мкм, по меньшей мере 200 мкм, по меньшей мере 300 мкм, по меньшей мере 400 мкм, по меньшей мере 500 мкм, по меньшей мере 600 мкм или по меньшей мере 700 мкм. Лоскутные фрагменты 73 могут иметь и большую длину L, составляющую до 7,5 см, 5 см, 2,5 см, 2 см, 1,5 см, 1 см, 0,5 см, 0,1 см или до 0,08 см. Лоскутные фрагменты 73 могут иметь длину L, по меньшей мере в два раза, три раза, четыре раза и даже в десять раз превышающую диаметр d отверстия 83. Толщина Т лоскутного фрагмента 73 может изменяться вдоль длины L лоскутного фрагмента 73. Ширина лоскутного фрагмента 73 может быть большей, меньшей или практически равной длине сегмента CS присоединения. Ширина W лоскутного фрагмента 73 может быть измерена на ½ длины L лоскутного фрагмента 73. Лоскутный фрагмент 73 может характеризоваться пропорцией размеров ARC=L/W. Пропорция ARC может составлять более чем 0,5, 0,75, 1, 1,5, 2, 3 или 4. Чем выше пропорция ARC для лоскутных фрагментов 73 полотна, тем мягче будет полотно. Межцентровое расстояние между лоскутным фрагментом 73 и другим трехмерным элементом 62 (который может быть другим лоскутным фрагментом 73, а может и не быть им) может быть определено  как расстояние между центром отверстия 83, соответствующего лоскутному фрагменту, и центром второго рассматриваемого трехмерного элемента. Предпочтительно, чтобы лоскутные фрагменты 73 могли сгибаться в различных частях вдоль своей длины L.
Количество, размер и распределение лоскутных фрагментов 73 на формованном полотне 60 могут быть заданы, исходя из требуемой мягкости полотна на ощупь и требуемых визуальных эффектов. По меньшей мере некоторые, по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 95% или все из трехмерных элементов 62, сформированных в полотне, являются лоскутными фрагментами 73. Для таких приложений, как верхний лист, тыльный лист или защитная бумажная обертка одноразовых абсорбирующих изделий или упаковочные материалы, может быть желательно, чтобы лоскутные фрагменты 73 выступали только с одной поверхности формованного полотна 60. Поэтому, если формованное полотно 60 используется для изготовления верхнего листа одноразового абсорбирующего изделия, полотно 60 может быть ориентировано таким образом, что лоскутные фрагменты 73 будут касаться кожи, что будет обеспечивать превосходные ощущения мягкости. В других воплощениях может быть желательно, чтобы лоскутные фрагменты 73 имелись как на первой поверхности 76, так и на второй поверхности 78 формованного полотна 60. Если полотно используется для изготовления компонентов абсорбирующих изделий, то предлагаемые структуры нового типа позволяют получить полотно, одна и та же требуемая часть которого будет одновременно обладать несколькими свойствами (например, повышенной мягкостью, лучшими характеристиками распределения текучих сред или прочими свойствами). Следует, однако, отметить, что лоскутные фрагменты 73 имеют площадь, как правило, не совпадающую с площадью отверстий, с которыми они связаны, поэтому они не могут использоваться как хорошие однонаправленные клапаны.
Лоскутные фрагменты 73, как правило, содержат по меньшей мере часть, которая характеризуется утончением, составляющим по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50% или по меньшей мере 75% от толщины исходного полотна 50. Лоскутные фрагменты 73, как правило, содержат по меньшей мере часть, которая характеризуется утончением, составляющим по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 75% или по меньшей мере 85% толщины ровных областей, окружающих лоскутные фрагменты 73. В предпочтительном воплощении лоскутные фрагменты 73 содержат по меньшей мере часть, которая характеризуется утончением, составляющим по меньшей мере 75% толщины ровных областей, окружающих лоскутные фрагменты 73. Для достижения требуемой мягкости полотна может быть обеспечено максимальное утончение, позволяющее получить длинные и узкие лоскутные фрагменты 73. При этом изменение толщины полотна 60, возникающее вследствие формирования лоскутных фрагментов 73, будет очень малым (отметим, однако, что толщину полотна 60 могут изменить отверстия 73, если они имеют форму кратеров). Одной из причин, по которой лоскутные фрагменты 73 не меняют значительным образом толщины полотна, является то, что лоскутные фрагменты 73 лежат на поверхности полотна (то есть лежат параллельно плоскости полотна, касаясь его), а не стоят перпендикулярно полотну 60. Это может объясняться тем, что лоскутные фрагменты 73 являются очень тонкими и ведут себя, как папиросная бумага, и/или тем, что полотно 60 проходит дальнейшие этапы обработки, например сложение и упаковку. По меньшей мере часть лоскутного фрагмента 73 (в дополнение к части, непосредственно прилегающей к сегменту присоединения) может касаться полотна 60. Так, например, абсорбирующее изделие может содержать верхний лист, содержащий лоскутные фрагменты, практически полностью лежащие на поверхности тыльного листа, контактирующей с телом.
2
«Густота» дискретных трехмерных элементов 62, определяемая как количество дискретных трехмерных элементов 62 на единицу площади первой поверхности 76, может быть оптимизирована исходя из потребностей приложения и может составлять от примерно 200 до примерно 3000; или от примерно 200 до примерно 10000; от примерно 220 до 8000; от примерно 240 до примерно 6000; от примерно 300 до примерно 5000; или от примерно 350 до примерно 3000 дискретных трехмерных элементов 62 на 1 см. В альтернативных воплощениях полотно 60 может включать от примерно 0,1 до примерно 10000, от 4 до примерно 10000, от примерно 95 до примерно 10000, от примерно 240 до примерно 10000, от примерно 350 до примерно 10000, от примерно 500 до примерно 5000 или от примерно 700 до примерно 3000 дискретных трехмерных элементов 62 на 1 см. Межцентровое расстояние между дискретными трехмерными элементами 62 также может быть оптимизировано для обеспечения требуемого осязательного ощущения, при одновременном сведении к минимуму вероятности застревания различных материалов, например текучих сред, между дискретными трехмерными элементами 62, например, если полотно используется для изготовления верхнего листа абсорбирующего изделия. Межцентровое расстояние между соседними дискретными трехмерными элементами 62 может быть меньше чем примерно 800 мкм или может быть больше, чем примерно 800 мкм. Прочие подходящие значения межцентровых расстояний включают значения от примерно 30 мкм до примерно 700 мкм, от примерно 50 мкм до примерно 600 мкм, от примерно 100 мкм до примерно 500 мкм или от примерно 150 мкм до примерно 400 мкм. Кроме того, подходящими значениями межцентрового расстояния являются значения от примерно 30 мкм до примерно 32000 мкм, от примерно 100 мкм до примерно 5000 мкм, от примерно 150 мкм до примерно 1000 мкм, от примерно 150 мкм до примерно 600 мкм или от примерно 180 мкм до примерно 500 мкм.
Второе полотно 80, имеющее вторые дискретные трехмерные элементы 74 и/или третьи дискретные трехмерные элементы 75, в дополнение к первым дискретным трехмерным элементам 62, может быть изготовлено, как описано ниже и как показано на фиг.7. Трехмерные элементы 62, 74, 75 могут быть одинаковыми, различными или представлять собой различные сочетания одинаковых и различных элементов. Вторые дискретные трехмерные элементы 74 и/или третьи дискретные трехмерные элементы 75 могут быть сформированы в непосредственной близости к первым дискретным трехмерным элементам 62, между ними, или по меньшей мере частично могут перекрывать дискретные трехмерные элементы 62. Они могут быть сформированы на различных сторонах полотна. Расположение трехмерных элементов может быть различным: они могут быть, например, расположены посередине полотна, по его периметру, по зонам или иным образом на полотне. Первые дискретные трехмерные элементы 62, вторые дискретные трехмерные элементы 74 и/или третьи дискретные трехмерные элементы 75 могут иметь различные размеры и могут образовывать различные сочетания открытых и закрытых дистальных концов. В одном из воплощений первые дискретные трехмерные элементы 62 и вторые дискретные трехмерные элементы 74 имеют закрытые дистальные концы, в то время как третьи дискретные трехмерные элементы 75 имеют открытые дистальные концы. В одном из воплощений формованное полотно 80 содержит первые дискретные трехмерные элементы 62 в форме лоскутных фрагментов 73, вторые дискретные трехмерные элементы в форме макроконусов 74, третьи дискретные трехмерные элементы в форме ворсинок 75, а также содержит области, не содержащие трехмерных элементов. Лоскутные фрагменты 73 могут быть сформированы на первой, то есть обращенной к телу поверхности 76 полотна 60; макроконусы 74 могут быть сформированы на второй, то есть не обращенной к телу поверхности 78 полотна 80, и ворсинки 75 могут быть сформированы на первой поверхности 76 полотна 80. Лоскутные фрагменты 73 могут представлять собой микротекстуру, расположенную по всему полотну 60, в то время как макроконусы 74 могут представлять собой макротекстуру, расположенную в центральной области полотна, а ворсинки 75 могут представлять собой микротекстуру, расположенную в области периметра. В патентной заявке США 2010/ 0036338 А1 описаны прочие примеры полотен, в которых могут использоваться лоскутные фрагменты 73.
Формирующие конструкции
Процесс формирования полотна может быть выполнен с помощью устройства, содержащего пару жестких сопрягающихся формирующих конструкций, таких, как показаны на фиг.8-10. Формирующие конструкции могут содержать валики, пластины, ленты, рукава, прочие элементы или их сочетания. Подходящие пары формирующих конструкций 101 включают, но не ограничиваются ими: пару вращающихся в противоположные стороны валиков, между которыми сформирован зазор, пару пластин и пару лент. В одном из воплощений, как это показано на фиг.8, пара сопрягающихся формирующих конструкций 101 является парой вращающихся в противоположные стороны валиков 102, 103, на которых имеются формирующие элементы, входящие в зацепление в направлении движения в машине MD. Использование формирующего устройства с валиками может быть предпочтительным в случае непрерывного процесса формирования полотна, особенно в тех случаях, когда требуется обеспечить высокую скорость процесса. В другом воплощении, как это показано на фиг.9, пара сопрягающихся формирующих конструкций 101 является парой вращающихся в противоположные стороны валиков 104, 105 с косым расположением формирующих элементов, входящих в зацепление под углом АА относительно направления MD движения в машине. Еще в одном воплощении, показанном на фиг.10, пара сопрягающихся формирующих конструкций 101 является парой пластин 106, 107. Еще в одном предпочтительном воплощении пара формирующих конструкций может содержать закольцованную ленту. Как показано на фиг.10, 11А и 11В, формирующие конструкции 110, 120 (или любые другие формирующие конструкции 210, 220, используемые на дополнительно возможных этапах текстурирования полотна), используемые в способах, предлагаемых в настоящем изобретении, включают множество формирующих элементов 10. В контексте настоящего описания термин «формирующие конструкции» в целом означает конструкции, которые могут придавать полотну текстуру. В контексте настоящего описания термин «формирующие элементы» в целом означает элементы, формирующие текстуру на полотне. Типы формирующих элементов включают дискретные выступы, дискретные полости, непрерывные полости или их сочетания. Формирующие элементы могут быть различными по форме, размеру, остроте вершины, углу схождения граней, пропорциям размеров и/или межцентровому расстоянию. На одной и той же формирующей конструкции могут присутствовать формирующие элементы 10 одного типа или нескольких типов. Как правило, пара сопрягающихся формирующих конструкций содержит по меньшей мере два типа формирующих элементов. Так, например, первая формирующая конструкция 110 может включать полости 30, в то время как вторая формирующая конструкция 120 может включать выступы 20. В качестве альтернативы, первая и вторая формирующие конструкции 110, 120 могут содержать формирующие элементы 10 одного и того же типа. Так, например, обе формирующие конструкции 110, 120 могут включать выступы 20 и полости 30, как показано на фиг.11А и 11В. В воплощении, показанном на фиг.11В, промежутки между соседними выступами 20 работают, как полости 30. Термин «соседние» в контексте настоящего описания, используемый в отношении элементов или областей, означает расположенные в непосредственной близости, но не обязательно в контакте друг с другом.
Как показано на фиг.12, формирующие элементы 10 одной или обеих из первой и второй формирующих конструкций 110, 120 могут включать выступы 20 или полости 30, выбранные из дискретных выступов 22 (например, элементов 24 в форме колонн или зубцов 26), гребней 28, дискретных полостей 32 (например, отверстий 34 или углублений 36), непрерывных полостей 38, канавок 39 или их сочетаний. Формирующие конструкции 110, 120 могут дополнительно включать ровные области 40, полностью окружающие формирующие элементы 10. Формирующие элементы 10 формирующих конструкций 110, 120 могут быть по своим масштабам относительно малыми по сравнению с обычными элементами типичных формирующих конструкций, используемых в обычных процессах текстурирования или выполнения рельефа. Способы в соответствии с настоящим изобретением позволяют изготовить полотна 60 с трехмерными элементами 62, имеющими относительно высокое отношение высоты к диаметру и утонченные дистальные концы 66 и/или боковые стенки 70, даже без нагревания полотен и при высоких скоростях процесса.
На фиг.13 показаны различия между двумя типами дискретных полостей в соответствии с настоящим изобретением: отверстиями 34 и углублениями 36. В контексте настоящего описания «отверстия 34» означают отверстия в формирующих конструкциях 110, 120, которые не имеют поверхности в виде дна, ограничивающей глубину отверстия. В противоположность этому, «углубления 36», также упоминаемые в настоящем описании, означают проемы в формирующих конструкциях 110, 120, имеющие поверхность в виде дна или впадины 31, ограничивающую глубину проема значением, меньшим, чем толщина формирующих конструкций 110, 120. Впадина 31 может быть, например, пористой или не пористой. Впадина 31 может включать проем, имеющий ширину, меньшую, чем диаметр углублений 36, обеспечивающий выход воздуха из углубления 36. Так, например, проем во впадине 31 может иметь ширину, меньшую, чем толщина исходного полотна 50. Впадина 31 может быть плоской, скругленной или остроконечной.
В контексте настоящего описания «канавки 39» представляют собой полости 30, которые имеют некруглое поперечное сечение, имеют длину, большую, чем ширину, и размер, при котором они могут охватывать один или более выступов 20. Направление длины канавок 39 может быть выровнено с направлением MD движения в машине или с поперечным ему направлением CD или может быть отклонено на некоторый угол от обоих упомянутых направлений. Возвращаясь обратно к фиг.9, отметим, что пара «косозубых» валиков 104 содержит канавки 39. В некоторых воплощениях канавки являются косыми, то есть подразумевается, что они являются протяженными под углом АА, составляющим от 5° до 85°, от 15° до 75°, от 25° до 65° или 45° к направлению движения в машине. Входящие в зацепление валики, содержащие формирующие элементы, расположенные под косым углом к направлению движения в машине, позволяют получить полотна, имеющие повышенную прочность и/или мягкость (а также внешний вид, отличный от внешнего вида полотна, на котором выполнены элементы, протяженные только в направлении движения в машине), что может быть желательно в определенных приложениях, в которых используется полотно 60.
Формирующие конструкции 110, 120 могут составлять сплошной материал с материалом валика или могут иметь толщину от 25 до 25000 мкм или от 100 до 5000 мкм. Полости 30 могут иметь глубину от 10 до 500 мкм, или от 25 до 5000 мкм, или даже большую. Глубина полостей должна быть по меньшей мере равна высоте самых высоких выступов 20. Полости 30 предпочтительно должны иметь высоту, по меньшей мере втрое большую суммарной толщины полотна. Глубина отверстия 34 равна толщине формирующих конструкций 110, 120, поскольку отверстие 34 не имеет поверхности дна, ограничивающей его глубину.
Периметр полостей 30 поверхности формирующих конструкций 110, 120, контактирующей с полотном, может иметь прямоугольные края или может иметь радиус кривизны в месте перехода от контактирующей с полотном поверхности формирующих конструкций 110, 120 к полости. Радиус кривизны может составлять от 0 до 2000 мкм, предпочтительно от 0 до 25 мкм и более предпочтительно  от 2 до 25 мкм. В одном из воплощений в месте перехода от поверхности, контактирующей с полотном, к полости используется фаска. В одном из воплощений используется сочетание перехода под прямым углом с переходом с радиусом кривизны.
Полости 30 имеют по меньшей мере один диаметр, который для элемента в целом цилиндрической формы равен внутреннему диаметру. Так, например, дискретная полость 32 может иметь форму овала, а непрерывная полость 38 может иметь форму канавки 39, и в таком случае можно считать, что каждая из таких полостей имеет два диаметра: один в направлении длины, а второй в направлении ширины. Диаметр полости 30 может быть подобран таким образом, что он будет охватывать один или более выступов. На фиг.14A-14D показаны примеры различных сочетаний полостей 30 и выступов 20. В положении 140 зацепления формирующих конструкций 110, 120 имеется зазор 42 по боковым стенкам и зазор 44 между вершиной и впадиной для выступов 20 и полостей 30. Диаметр полости (или, соответственно, ширина для неоднородных и/или не цилиндрической формы полостей) зависит от диаметра одного или более выступов, с учетом зазора между боковыми стенками. Каждая из полостей 30 может иметь диаметр от 40 до 2000 мкм, от 50 до 500 мкм, от 65 до 300 мкм, от 75 до 200 мкм или от 10 до 5000 мкм, от 50 до 5000 мкм, от 500 до 5000 мкм или от 800 до 2 500 мкм. Полости 30 могут быть и большего диаметра, например до 2,5 см. Диаметр полости 30 может быть постоянным, уменьшающимся с ее глубиной или увеличивающимся с ее глубиной. Так, например, полости 30 могут иметь первый диаметр на первой глубине и второй диаметр на второй глубине, большей, чем первая глубина. Первый диаметр может быть больше, чем второй диаметр (в этом случае полость сужается вовнутрь), или второй диаметр может быть больше, чем первый диаметр (полость расширяется вовнутрь).
Боковые стеки полости 30 могут быть строго перпендикулярными или наклонными по отношению к нормали, криволинейными или могут представлять собой сочетание таких форм. В одном из воплощений полости 30, сужающиеся вовнутрь, как правило, имеют угол сужения от 0° до 50°, от 2° до 30° или от 5° до 25°. В другом воплощении боковые стенки полостей содержат сочетание из перпендикулярных и криволинейных стенок.
p
p
p
Выступы 20 на одной из формирующих конструкций 110, 120 могут иметь различную высоту или могут иметь в сущности одинаковую высоту. Выступы 20 могут иметь высоту от 100 мкм до 2000 мкм, по меньшей мере 500 мкм, по меньшей мере 700 мкм, по меньшей мере 900 мкм или по меньшей мере 1 100 мкм. В других воплощениях выступы 20 могут иметь и большую высоту, составляющую до 7,5 см, 5 см, 2,5 см, до 2 см, до 1,5 см, до 1 см, до 0,5 см или до 0,1 см. Выступы 20 предпочтительно имеют высоту, по меньшей мере в три раза большую суммарной толщины полотен. Выступы 20 могут иметь диаметр, которым для элемента в целом цилиндрической формы является наружный диаметр. Для выступов с непостоянным поперечным сечением или для выступов, форма которых не является цилиндрической, диаметр d выступа измеряется как средний размер поперечного сечения выступа 20 на ½ его высоты h, как показано на фиг.14А. Выступы 20 могут иметь диаметр d от 10 мкм до 770 мкм, от 50 мкм до 600 мкм, от 50 мкм до 500 мкм, от 65 мкм до 400 мкм или от 75 мкм до 300 мкм. Выступы 20 могут также иметь и больший диаметр d, составляющий до 2,5 см, до 2 см, до 1,5 см, до 1 см, до 0,5 см, до 0,1 см или до 0,08 см.
Выступы различной формы показаны на фиг.15А-15Н. Выступы 20 формирующих конструкций 110, 120 могут иметь дистальные концы (вершины) 21, которые являются плоскими, скругленными или острыми, в зависимости от того, требуется ли изготовить полотно 60, имеющее трехмерные элементы 62 с открытыми (проколотыми) 67 дистальными концами 66 (что требует наличия более острых выступов на формирующей конструкции 110) или с закрытыми концами 68 (что требует наличия более скругленных выступов на формирующей конструкции 110). Менее острые (более скругленные) вершины 21 выступов могут вызывать большее утончение боковых сторон 70 трехмерных элементов 62 и даже их разрыв с образованием боковых проемов или отверстий 71. В некоторых воплощениях вершины 21 выступов 20 формирующих конструкций 110, 120 являются скругленными и имеют определенный радиус вершины, составляющий, например, от 5 до 300 мкм, от 10 до 150 мкм, от 15 до 100 мкм, от 20 до 75 мкм или от 30 до 60 мкм.
Боковые стенки выступов 20 могут быть строго перпендикулярными, наклонными (локально к боковой поверхности валика), криволинейными или могут представлять собой сочетание таких форм. Сходящиеся к вершине стенки обеспечивают более легкое отделение полотна 60 от формирующих конструкций 110, 120 после его формования. В одном из воплощений боковые стенки имеют угол схождения от 0° до 50°, от 2° до 30° или от 5° до 25°. В других воплощениях выступы 20 могут быть сферическими, эллипсоидальными или иметь форму снеговика, то есть могут иметь переменный диаметр по высоте выступа 20. В предпочтительном воплощении выступы 20 содержат вершины 21, имеющие меньший радиус закругления и боковые стенки с большим углом схождения.
Формирующие элементы 10 одной и той же формирующей конструкции 110, 120 могут иметь различную геометрию, например, могут использоваться выступы 20 разной высоты, полости 30 разной глубины или и то, и другое. Так, например, может использоваться набор из десятков или сотен соседних формирующих элементов 10, постепенно увеличивающихся по высоте, в результате чего может быть сформировано полотно 60, имеющее дискретные трехмерные элементы 62 изменяющейся высоты. Прочие характеристики формирующих конструкций 110, 120 (позволяющие получить соответствующие характеристики дискретных трехмерных элементов 62) также могут быть подобраны таким образом, чтобы получить градиент характеристик дискретных трехмерных элементов 62 полотна 60. Как показано на фиг.16, формирующие конструкции 110, 120 могут иметь градиент густоты расположения формирующих элементов 10.
На фиг.17А-17С показаны воплощения с различным отношением количества выступов 20 к количеству полостей 30 формирующих конструкций 110, 120. В некоторых воплощениях относительные размеры выступов 20 и полостей 30 таковы, что это обеспечивает их эффективное сопряжение друг с другом при формировании полотна 60 в соответствии с настоящим изобретением. При этом отношение количества выступов 20 к количеству полостей 30 может составлять 1:1, то есть каждому выступу может соответствовать полость 30, как показано на фиг.17А. В других воплощениях отношение количества выступов 20 к количеству полостей 30 может быть меньше 1:1, то есть могут иметься дополнительные полости 30, не сопрягающиеся с выступами 20, как показано на фиг.17В. Дополнительные полости 30 могут облегчать совмещение двух сопряженных формирующих конструкций. В некоторых воплощениях отношение количества выступов 20 к количеству полостей 30 может быть больше 1:1, например, два, три, четыре или более выступов 20 могут иметь размер, обеспечивающий их сопряжение только с одной полостью 30, как показано на фиг.17С. Отношение количества выступов 20 к количеству полостей 30 может составлять от по меньшей мере примерно 1:1, по меньшей мере примерно 100:1, по меньшей мере примерно 10000:1 или даже более, например, когда множество дискретных выступов 22 сопрягается с одной непрерывной полостью 38, как показано на фиг.8. В других воплощениях выступы 30 необязательно сопрягаются с выступами 30, а могут сопрягаться с пустыми пространствами 30 между другими выступами 20. Так, например, на фиг.11А и 11В показана пара 101 формирующих конструкций, в которой обе формирующие конструкции 110, 120 являются валиками, содержащими выступы 20, промежутки между которыми образуют полости 30. В данном воплощении выступы 20 на каждом из валиков 108, 109 расположены таким образом, что они входят в зацепление.
В некоторых воплощениях форма выступов 20 повторяет форму полостей 30. Так, например, выступы 20 и полости 30 могут иметь в целом цилиндрическую форму с наклонными стенками, причем углы схождения стенок в них могут совпадать или могут быть различным. В некоторых воплощениях форма выступов 20 не повторяет форму полостей 30. Так, например, выступы 20 могут быть круглыми, в то время как полости 30 могут быть квадратными или овальными. Формирующие элементы 10 формирующих конструкций 110, 120 могут иметь самые различные формы, например форму колонн, включая форму колонн круглого, овального, звездообразного, многоугольного сечения, или форму, отличную от колонны, например форму песочных часов, им подобные формы и их сочетания. Многоугольные формы поперечного сечения включают, но не ограничиваются ими, прямоугольную, треугольную, шестиугольную и трапециевидную форму.
2
2
Формирующие конструкции 110, 120 в любой своей части могут включать по меньшей мере примерно 200, по меньшей мере примерно 220; от примерно 240 до примерно 10000; от примерно 300 до примерно 5000; или от примерно 350 до примерно 3000 формирующих элементов 10 на 1 см. В других воплощениях формирующие конструкции 110, 120 110, 120 в любой своей части могут включать по меньшей мере от примерно 0,1 до примерно 10000; от примерно 4 до примерно 10000; от примерно 95 до примерно 10000; от примерно 240 до примерно 10000; от примерно 350 до примерно 10000; от примерно 500 до примерно 5000 или от примерно 700 до примерно 3000 формирующих элементов 10 на 1 см. Одной из целей настоящего изобретения является обеспечить достаточное натяжение полотна и/или трение между исходным полотном 50 и формирующими конструкциями 110, 120, чтобы было возможным формирование полотна 60. Дело в том, что во время формирования полотна 60 исходное полотно 50 удерживается за счет натяжения полотна и/или трения в направлении движения в машине, поперечном направлении или под углом к указанным направлениям.
Как показано на фиг.10, соседние выступы 20 характеризуются межцентровым расстоянием С, изменяя которое, можно изменить межцентровое расстояние между получаемыми дискретными трехмерными элементами 62. Межцентровое расстояние между соседними выступами 20 может быть постоянным или различным.
Приемлемые значения межцентрового расстояния составляют менее чем примерно 800 мкм («микроструктура») или более чем примерно 800 мкм («макроструктура). Прочие приемлемые значения межцентрового расстояния составляют от примерно 30 мкм до примерно 700 мкм, от примерно 50 мкм до примерно 600 мкм, от примерно 100 мкм до примерно 500 мкм или от примерно 150 мкм до примерно 400 мкм. Дополнительно возможные значения межцентрового расстояния составляют от примерно 30 мкм до примерно 32000 мкм, от примерно 100 мкм до примерно 5000 мкм, от примерно 150 мкм до примерно 1000 мкм, от примерно 150 мкм до примерно 600 мкм или от примерно 180 мкм до примерно 500 мкм. В некоторых воплощениях межцентровое расстояние от по меньшей мере одного выступа 28 до по меньшей мере трех, четырех или пяти соседних с ним выступов 20 составляет менее чем примерно 800 мкм. В некоторых воплощениях по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 95% или все из выступов 20 на формирующей конструкции характеризуются межцентровым расстоянием, меньшим чем примерно 800 мкм, до соседних с ними по меньшей мере трех, по меньшей мере четырех или по меньшей мере пяти выступов 20. В некоторых воплощениях межцентровое расстояние от по меньшей мере одного выступа 28 до по меньшей мере трех, четырех или пяти соседних с ним выступов 20 составляет более чем примерно 800 мкм. В некоторых воплощениях по меньшей мере 25%, по меньшей мере 50%, по меньшей мере 75%, по меньшей мере 95% или все из выступов 20 на формирующей конструкции характеризуются межцентровым расстоянием, большим чем примерно 800 мкм, до соседних с ними по меньшей мере трех, по меньшей мере четырех или по меньшей мере пяти выступов 20.
Формирующие элементы 10 могут быть выровнены в направлении движения в машине, в направлении, поперечном движению в машине, или могут быть расположены под углом к направлению движения в машине или к направлению, поперечному движению в машине. Формирующие элементы 10 могут быть расположены произвольными массивами или упорядоченными массивами. Примеры упорядоченных массивов включают прямоугольные, шестиугольные, квадратные массивы и их сочетания. Массивы формирующих элементов 10 могут быть выполнены таким образом, что они будут способствовать увеличению прочности полотна 60. Так, например, за счет минимального их выравнивания в направлении движения в машине может быть повышена прочность полотна в направлении поперек движения в машине. Массивы формирующих элементов могут быть выполнены таким образом, что они будут способствовать облегчению разрыва полотна 10, например, при зигзагообразном или линейном их расположении.
В некоторых воплощениях часть формирующих конструкций 110, 120 может иметь густоту расположения формирующих элементов 10, указанную выше, в то время как другие части формирующих конструкций 110, 120 могут не включать формирующих элементов 10, как показано на фиг.16. Области формирующих конструкций 110, 120, не содержащие формирующих элементов, могут быть расположены на другом радиальном расстоянии, или в другой горизонтальной плоскости. В других воплощениях формирующие элементы 10 формирующих конструкций 110, 120 могут быть расположены на другом радиальном расстоянии, или в других горизонтальных плоскостях формирующих конструкций 110, 120. Участки, не содержащие формирующих элементов 10 и/или участки, содержащие формирующие элементы 10, расположенные в различных горизонтальных плоскостях формирующих конструкций 110, 120, могут образовывать определенные фигуры, например цветок, птицу, ленты, волны, героя мультфильма, логотип и им подобные, что позволяет сформировать полотно 60, имеющее участок, отличающийся визуально и/или на ощупь от остальной части полотна. Так, например, полотно 60 может включать неформованную часть, отличающуюся визуально и/или на ощупь от формованных частей, как описано в патенте США 5158819. Части формирующих конструкций 110, 120, не содержащие формирующих элементов 10, не принимаются во внимание при определении межцентрового расстояния между формирующими элементами частей формирующих конструкций 110, 120, содержащих формирующие элементы 10. Так, например, если две части, содержащие формирующие элементы, отделены друг от друга третьей частью, не содержащей формирующих элементов, то формирующие элементы первой части не считаются соседними по отношению к формирующим элементам второй части, то есть соседними по отношению друг к другу считаются только элементы в пределах одной части.
Процесс изготовления формованного полотна
Один из возможных процессов изготовления формованного полотна включает этап формования, на котором исходное полотно подается через деформирующую зону, расположенную между парой сопрягающихся формирующих конструкций. Каждая из формирующих конструкций содержит формирующие элементы, такие как выступы и полости. Получаемое при этом полотно включает множество дискретных трехмерных к элементов. Процесс может также включать дополнительный этап формования, на котором полотно пропускают по меньшей мере через еще одну деформирующую зону, расположенную между второй парой сопрягающихся формирующих конструкций. Получаемое при этом полотно включает множество дискретных трехмерных элементов, сформированных на первом этапе формования, а также элементы, сформированные на втором этапе формования, то есть полученное полотно имеет сложную структуру. Вторые дискретные трехмерные элементы могут быть протяженными от первой или второй стороны полотна, могут быть в тех же самых положениях, в которых расположены первые трехмерные элементы, или в аналогичных положениях, могут быть расположены между первыми трехмерными элементами, что позволяет получить полотно с большей густотой трехмерных элементов; могут быть большими, меньшими или такими же по размерам, как и первые трехмерные элементы, то есть может быть сформировано полотно, имеющее как микротекстуру, так и макротекстуру.
В подходящем процессе используется по меньшей мере одна пара сопрягающихся формирующих конструкций 101. Формирующие конструкции могут содержать валики, пластины, ленты, рукава, им подобные элементы и их сочетания. Подходящие пары формирующих конструкций 101 включают, но не ограничиваются ими: пару вращающихся в противоположные стороны валиков, между которыми образован зазор, пару пластин, пару лент или им подобные конструкции.
Если каждая конструкция из пары сопрягающихся формирующих конструкций 110, 120 включает как выступы 20, так и полости 30 (смотри, например, фиг.11А и 11В), то поскольку дискретные трехмерные элементы 62, формируемые в полотне, являются протяженными от поверхности полотна в сторону полостей 30 формирующих конструкций 110, 120, то может быть создано двухстороннее полотно 60, имеющее дискретные трехмерные элементы 62 по обе его стороны, и при этом отличающиеся расположением или размерами. В зависимости от степени растяжения полотна, которую создает устройство, а также геометрической формы полостей 30 и дополнительно возможных элементов в форме колонн 24 формирующих конструкций 110, 120, дискретные трехмерные элементы 62 на полотне 60 могут иметь открытые, или проколотые, дистальные концы 67, закрытые дистальные концы 68, открытые (проколотые) боковые стенки 71, закрытые боковые стенки 72 или лоскутные фрагменты 73. Кроме того, размеры, форма и густота дискретных трехмерных элементов 62 на одной стороне двухстороннего полотна 60 могут быть выбраны и сформированы независимо от аналогичных структур на противоположной стороне двухстороннего полотна 60.
Как показано на фиг.18, процесс 100 формирования полотна 60 включает подачу исходного полотна 50 с первого подающего валика 112 через пару сопрягающихся формирующих конструкций 101 на приемный валик 122. Пара формирующих конструкций 101 содержит первую формирующую конструкцию 110 и вторую формирующую конструкцию 120, которые сопрягаются друг с другом в деформирующей зоне 130. В предпочтительном воплощении по меньшей мере первая формирующая конструкция 110 содержит полости 30 и по меньшей мере вторая формирующая конструкция 120 содержит выступы 20. Исходное полотно 50 подают через деформирующую зону 130 между двумя формирующими конструкциями, в которой выступы второй формирующей конструкции 120 сопрягаются (входят в зацепление) с полостями первой формирующей конструкции. Формирующие конструкции 110, 120 входят в зацепление в положении 140 зацепления и имеют глубину зацепления DOE,  при этом обеспечен достаточный зазор 42 между боковыми стенками и достаточный зазор 44 «вершина-впадина» между выступами 20 и полостями 30, как показано, например, на фиг.14A-14D. В положении 140 зацепления по меньшей мере большинство выступов и полостей отделено друг от друга на величину зазора 42 между боковыми стенками, составляющую от примерно 30 мкм до примерно 300 мкм, и на величину зазора 44 «вершина-впадина», составляющую более 30 мкм. Кроме того, угол наклона боковых стенок выступов 20, как правило, подбирают таким образом, чтобы при вхождении формирующих конструкций в зацепление оставался достаточный зазор для полотна и полотно не претерпевало сдвигового разрыва (имеется в виду разрыв вследствие сдвига одних частей полотна относительно других частей) и не прокалывалось формирующими конструкциями. Валики 110, 120 могут вращаться с той же скоростью, с которой полотно подается в зазор между валиками; или они могут вращаться со скоростью, большей или меньшей скорости подачи полотна в зазор между валиками.
Силы, действующие на исходное полотно 50 в деформирующей зоне 130, достаточны для прижатия исходного полотна 50 к формирующим элементам 10, в результате чего формируется полотно 60, имеющее дискретные трехмерные элементы 62. Прижатие исходного полотна 50 к формирующим элементам 10 может быть с частичным прилеганием, в сущности с прилеганием или с полным прилеганием (если не наступает разрыв), в зависимости от свойств исходного полотна 50, степени растяжения исходного полотна 50, температуры и топографии формирующих конструкций 110, 120.
Процесс может сочетаться с другими процессами, в которых производятся дальнейшие операции с полотном 60. Так, например, как показано на фиг.19, полотно 60 может проходить по меньшей мере через вторую деформирующую 230, в результате чего может формироваться дважды формованное полотно 80. На любом этапе процесса могут быть введены дополнительные полотна. Силы, действующие на первое полотно 60 в деформирующей зоне 230, достаточны для прижатия первого полотна 60 ко вторым формирующим элементам 12, в результате чего формируется второе формованное полотно 80, имеющее вторые дискретные трехмерные элементы 74 и/или третьи трехмерные элементы 75, а также первые дискретные трехмерные элементы 62 (возможно, в несколько деформированном виде). Третьи трехмерные элементы 75, изображенные на фиг.7, были изготовлены, как описано в патентной заявке США 2006/0087053 А1. Прижатие первого полотна 60 к дополнительным формирующим элементам может быть с частичным прилеганием, в сущности с прилеганием или с полным прилеганием, в зависимости от свойств первого полотна 60, степени растяжения полотна 60, температуры и топографии формирующих конструкций 210, 220. На полотне может быть создан эффект из трехмерных элементов с теневым расположением, путем использования первой и второй пары формирующих конструкций 101, 201, имеющих выровненные части, не содержащие формирующих элементов 10, и при точном контроле положения первого полотна 60.
Вторая пара сопрягающихся формирующих конструкций 210, 220 может содержать третью и четвертую формирующие конструкции, расположенные отдельно от первой и второй формирующих конструкций. Как показано на фиг.19, образованные при этом две деформирующие зоны (два зазора) 130, 230 пространственно разнесены друг от друга. В качестве альтернативы, вторая деформирующая зона 230 может быть создана третьей формирующей структурой 210, сопряженной с первой или второй из формирующих структур 110, 120. Так, например, в процессе 300, изображенном на фиг.20А, формирующие конструкции 110, 210 могут быть сопряжены с формирующей конструкцией 120 (такое расположение называется планетарным). Формирующие конструкции 110, 210 имеют по меньшей мере несколько формирующих элементов 10, имеющих аналогичный размер и расположенных в виде аналогичного массива, так, чтобы они сопрягались со второй формирующей конструкцией 120. Если полотно 60 по-прежнему правильно совмещено с выступами 20 формирующей конструкции, показанной на фиг.20А, вторая деформирующая зона 230 может обеспечивать большую степень прилегания полотна 60 по меньшей мере к некоторым из формирующих элементов 10 (везде или в центральных областях). Если полотно 60 не совмещено по выступам различных формирующих конструкций, как при гнездовом их расположении, показанном на фиг.20В, то вторая деформирующая зона 230 и третья деформирующая зона 330 могут позволять получить большую густоту дискретных трехмерных элементов при меньших затратах на оборудование и при более высоких скоростях линии, а также это позволяет создать полотно 80, имеющее дискретные трехмерные элементы, протяженные с обеих сторон полотна. Более подробное описание такого устройства можно получить в патентной заявке США 12/879 567 «Способ деформирования полотна» (автор Orr), поданной в один день с подачей данной заявки.
И хотя теоретически это не обязательно, можно предположить, что такие параметры, как исходное полотно 50; форма, размеры, тип и межцентровые расстояния для выступов 20 и полостей 30; натяжение исходного полотна 50; температура и топография формирующих конструкций 110, 120, могут быть подобраны таким образом, чтобы изготовить требуемое полотно 60, имеющее, например, дискретные трехмерные элементы 62 на одной или обеих его сторонах, с закрытыми или открытыми дистальными концами 66, открытыми или закрытыми боковыми стенками 70 и так далее. Для достижения необратимой деформации исходного полотна 50 и первого полотна 60 и формирования первого полотна 60 и второго полотна 80 соответственно прилагаемое растяжение должно быть в целом достаточным для растяжения исходного полотна 50 за предел его текучести. Разную степень растяжения полотна можно получить, изменяя глубину зацепления формирующих конструкций. В одном из воплощений лоскутные фрагменты формируются при повышенных значениях глубины зацепления и/или при повышенных температурах.
Если требуется получить микротекстурированное полотно, то также можно использовать процесс, предлагаемый в настоящем изобретении, поскольку предлагаемый способ позволяет использовать жесткие формирующие конструкции с меньшим межцентровым расстоянием между соседними формирующими элементами, то есть с большей густотой формирующих элементов, позволяющими в свою очередь получить микротекстурированные полотна с меньшими интервалами между соседними дискретными трехмерными элементами, чем это возможно при существующем уровне техники. Ранее жесткие формирующие конструкции проектировались таким образом, чтобы они содержали меньшее количество формирующих элементов, а интервалы между ними были больше, потому что они были дешевле и проще в изготовлении и имели значительно больший срок службы, чем формирующие конструкции с большой густотой формирующих элементов и малыми интервалами между соседними элементами. Существуют процессы, позволяющие изготовить микротекстурированное полотно с помощью мягкого деформируемого материала, такого как вода, резина или воздух, используемого в сочетании с жесткой формирующей конструкцией, однако до настоящего времени не удавалось получить микротекстурированное полотно с такими мелкими трехмерными элементами с помощью двух жестких сопрягающихся формирующих конструкций.
Предлагаемый процесс может характеризоваться коротким временем растяжения. Термин «время растяжения» означает время, в течение которого к данному участку исходного полотна 50 или первого полотна 60 приложено растягивающее усилие, и, как правило, оно представляет собой время, которое данный участок исходного полотна 50 или первого полотна 60 проводит в деформирующей зоне (зазоре) 130, 230, 330 между парами формирующих конструкций 101, 201, 301. Растягивающее воздействие приложено к исходному полотну 50 или первому полотну 60 в течение времени, как правило, составляющего менее чем 5 с, менее чем 1 с, менее чем 0,5 с, менее чем 0,1 с, менее чем 0,01 с или менее чем 0,005 с. Так, например, время растяжения может составлять от 0,5 мс до 50 мс. Растягивающее воздействие может быть приложено к исходному полотну 50 в первой деформирующей зоне в течение первого времени растяжения и к первому полотну 60 во второй деформирующей зоне 230 в течение второго времени растяжения. Первое время растяжения и второе время растяжения могут быть в сущности равны между собой или могут быть различны. Даже при таком коротком времени приложения растягивающего усилия могут быть изготовлены полотна, имеющие требуемые структурные черты, описанные выше. Поэтому предлагаемый способ позволяет наладить высокоскоростное производство полотен в соответствии с настоящим изобретением. В других воплощениях в процессе деформирования полотна могут использоваться более длительные значения времени растяжения, как, например, в способе пошагового вытяжения полотна, описанном в патентной заявке США 2008/0224351.
Исходное полотно 50 и/или первое полотно 60 могут подаваться соответственно на первый и второй этапы со скоростью по меньшей мере 0,01 м/с, по меньшей мере 1 м/с, по меньшей мере 5 м/с или по меньшей мере 10 м/с. Прочие подходящие значения скорости включают, например, по меньшей мере 0,01, 0,05, 0,1, 0,5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 или 10 м/с. Скорость, с которой исходное полотно 50 подается между первой парой формирующих конструкций 101, может быть в сущности равна скорости подачи первого полотна 60 между второй парой формирующих конструкций 201, или данные скорости могут отличаться друг от друга.
Любой из этапов формования полотна в предлагаемом процессе может осуществляться при температуре окружающего воздуха, то есть без намеренной подачи тепла к формирующим конструкциям и/или полотнам. Следует, однако, понимать, что в результате приложения значительных растягивающих усилий к исходному полотну 50 может выделяться тепло. В результате этого может потребоваться охлаждение формирующих конструкций для поддержания постоянными параметров процесса, в частности его температуры. Любой из этапов формования полотна в предлагаемом процессе может осуществляться при повышенной температуре полотна. Так, например, температура полотна может быть меньшей, чем точка плавления исходного полотна 50. Так, например, температура полотна может быть по меньшей мере на 10°С меньшей, чем точка плавления исходного полотна 50. В целом процесс в соответствии с настоящим изобретением может проводиться при температуре от примерно 10°С до примерно 200°С, от примерно 10°С до примерно 120°С, от примерно 10°С до примерно 80°С или от примерно 10°С до примерно 40°С. Повышенная температура полотна 50 может быть обеспечена за счет дополнительного этапа предварительного подогрева или за счет активного нагревания одной или обеих формирующих конструкций. Температура может измеряться, например, бесконтактным термометром, например инфракрасным термометром или лазерным термометром в деформирующей зоне 130, 230. Температура может также измеряться с помощью чувствительного к температуре материала, такого как, например, термонаклейки (Thermolabel) производства Paper Thermometer Company.
Применение формованного полотна
Формованные полотна в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться в различных приложениях, например, как материалы для компонентов абсорбирующих изделий (таких, как верхние листы, тыльные листы или защитные бумажные обертки, например, для изделий женской гигиены, подгузников или изделий для взрослых, страдающих недержанием мочи), упаковочные материалы (такие, как оберточные рукава, усадочная обертка или полиэтиленовые пакеты), пакеты для мусора, обертка для пищевых продуктов, салфетки, материалы для электронных компонентов, обойная бумага, материалы для одежды, защитные покрытия для окон, подстилки-салфетки под тарелки, обложки для книг и им подобные материалы.
Примеры
Пример 1
2
2
Формованное полотно 60 может быть изготовлено с помощью формирующих конструкций 110, 120 в виде плоских пластин. Первая формирующая конструкция 110 включает параллельные непрерывные канавки 39 и параллельные гребни 28, протяженные в первом направлении, межцентровое расстояние между которыми, измеренное во втором направлении, составляет примерно 520 мкм. Гребни 28 имеют немного сходящиеся к вершине боковые грани, угол отклонения которых от перпендикуляра к плоскости пластины составляет примерно 5°. Канавки 39 имеют глубину примерно 940 мкм и диаметр, измеренный на половине глубины, составляющий примерно 320 мкм. Вторая формирующая структура 120 содержит примерно 320 зубцов 26 на 1 см. Зубцы 26 имеют форму, особенности которой показаны на фиг.21А-21С. Зубцы 26 расположены в виде прямоугольного массива, с межцентровыми расстояниями примерно 610 мкм в первом направлении и примерно 520 мкм во втором направлении. Зубцы 26 имеют стенки, перпендикулярные плоскости пластин в первом направлении и наклоненные вовнутрь с углом примерно 10° во втором направлении. Зубцы 26 имеют высоту примерно 610 мкм в первом направлении, примерно 800 мкм во втором направлении и прямоугольное поперечное сечение с первым диаметром примерно 230 мкм и вторым диаметром 130 мкм на половине высоты. Вершины зубцов являются скругленными с первым радиусом примерно 115 мкм и вторым радиусом примерно 50 мкм. Формирующие конструкции 110, 120 изготовлены из алюминия способом электронно-искровой гравировки. В качестве исходного полотна 50 используется полиэтиленовая пленка с микрорельефом в виде квадратов производства RKW-Group (Германия) толщиной примерно 18 мкм и удельным весом примерно 17 г/м.
Процесс формования полотна осуществляли на высокоскоростном исследовательском прессе при комнатной температуре. Такой пресс (подробно описан в патентной заявке США 2009/0120308) позволяет имитировать непрерывный процесс выполнения рельефа на исходном полотне 50 на типичной производственной линии.
Параметры работы пресса были подобраны так, чтобы имитировать формирующие конструкции 110, 120 в виде валиков диаметром 206 мм. Исходное полотно 50 подается между формирующими конструкциями 110, 120 в состоянии предварительного растяжения на 1,5% в первом направлении (параллельно канавкам и гребням) с имитируемой скоростью примерно 6 м/с. Глубина зацепления составляла примерно 600 мкм, и на данной глубине зазор между боковыми стенками составлял примерно 105 мкм во втором направлении, а зазор «вершина-впадина» - примерно 330 мкм.
На фиг.22 показано полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение готового полотна 60, которое включает множество дискретных трехмерных элементов 62. По-прежнему заметен микрорельеф исходного полотна в виде квадратов. Дискретные трехмерные элементы 62 преимущественно имеют форму пузырьков 90 и в меньшем количестве - колпаков 92, у которых имеет место значительное утончение боковых стенок и вершины. Высота дискретных трехмерных элементов 62 составляет примерно 165 мкм, первый диаметр на половине высоты - примерно 220 мкм, и второй диаметр на половине высоты - примерно 108 мкм.
Пример 2
2
Формованное полотно 60 изготавливали на устройстве, аналогичном изображенному на фиг.8 и содержащем цилиндрические формирующие конструкции 102, 103. Обе формирующие конструкции имеют наружный диаметр 145 мм и ширину 189 мм. Первая формирующая конструкция 102 включает параллельные непрерывные канавки 39 и параллельные гребни 28, протяженные в первом направлении, межцентровое расстояние между которыми, измеренное во втором направлении, составляет примерно 508 мкм. Гребни 28 имеют немного сходящиеся к вершине боковые грани, угол отклонения которых от нормали составляет примерно 4,4°. Канавки 39 имеют глубину примерно 1000 мкм и диаметр, измеренный на половине глубины, составляющий примерно 340 мкм. Вторая формирующая структура 120 содержит примерно 287 зубцов 26 на 1 см. Зубцы 26 имеют форму, показанную на фиг.21А. Зубцы 26 расположены в виде прямоугольного массива, с межцентровыми расстояниями примерно 685 мкм в первом направлении и примерно 508 мкм во втором направлении. Зубцы 26 имеют прямые стенки, протяженные по нормали в первом направлении и наклоненные вовнутрь с углом примерно 4,4° от нормали во втором направлении. Зубцы 26 имеют высоту примерно 1000 мкм и прямоугольное поперечное сечение с первым диаметром (длиной) примерно 305 мкм и вторым диаметром (шириной) примерно 170 мкм на половине высоты. Вершины зубцов являются скругленными с первым радиусом, составляющим примерно 150 мкм и вторым радиусом, составляющим примерно 50 мкм. Формирующие конструкции 102, 103 были изготовлены из алюминия. Сначала в них были вырезаны канавки, а затем на формирующей конструкции 103 были выполнены зубцы 26 методом электронно-искровой гравировки. В качестве исходного полотна 50 использовалась полиэтиленовая пленка производства Clopay Cincinnati толщиной примерно 25 мкм и удельным весом примерно 25 г/м.
Формование полотна проводили путем подачи исходного полотна 50 в зазор 130 между формирующими конструкциями 102, 103 при скорости линии 8 м/с, при комнатной температуре. Исходное полотно 50 подавали между формирующими конструкциями 102, 103 в направлении движения в машине (параллельно канавкам 39 и гребням 28). Предварительное растяжение полотна на стороне входа в зазор составляло примерно от 1% до 5%, то есть в пределах линейного участка характеристики растяжения полотна. Натяжение полотна на выходе из зазора должно быть больше, чем натяжение на входе, для обеспечения дальнейшего движения полотна. Угол поворота полотна от входа в зазор до выхода из него составлял 90°. На расстоянии 0,8 мм от формирующего валика 103 был расположен паразитный валик 250, одной из функций которого был отрыв полотна от формирующего валика. Глубина зацепления формирующих валиков составляла примерно 800 мкм, и на данной глубине зазор между боковыми стенками составлял примерно 95 мкм во втором направлении, а зазор «вершина-впадина» - примерно 200 мкм.
На фиг.23 показано полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение готового полотна 60, которое включает множество дискретных трехмерных элементов 62. Дискретные трехмерные элементы 62 имеют форму пузырьков 90, колпаков 92 и лоскутных фрагментов 73 со значительным утончением боковых стенок и вершины.
Пример 3
В примере 3 использовался тот же процесс, что и в примере 2, с тем отличием, что обе формирующие конструкции 102, 103 поддерживались подогретыми до 70°С, а не при комнатной температуре. На фиг.24 показано полученное с помощью сканирующего электронного микроскопа изображение готового полотна 60, которое включает множество дискретных трехмерных элементов 62. Дискретные трехмерные элементы 62 имеют форму кратеров 96 и пузырьков 90, колпаков 92 и в некоторых местах - лоскутных фрагментов 73 со значительным утончением боковых стенок и вершины.
Размеры и их значения, содержащиеся в данном документе, не следует рассматривать как строго ограниченные в точности приведенными значениями. Напротив, если не оговорено особо, под приведенным значением понимается данное значение в точности и все значения, находящиеся в функционально эквивалентной его окрестности. Так, например, значение, обозначенное как 40 мм, следует рассматривать как «примерно 40 мм».
Все документы, цитируемые в подробном описании настоящего изобретения в части, относящейся к настоящему изобретению, упоминаются только для ссылки. Цитирование какого-либо документа не должно рассматриваться как признание того, что цитируемый документ должен быть включен в уровень техники по отношению к настоящему изобретению. Если какое-либо значение или определение понятия в настоящем документе не совпадает со значением или определением данного понятия в документе, на который дается ссылка, следует руководствоваться значением или определением данного понятия, содержащимся в настоящем документе.
Несмотря на то, что в данном документе иллюстрируются и описываются конкретные воплощения настоящего изобретения, сведущим в данной области техники будет очевидно, что возможно внесение прочих изменений и модификаций, не нарушающих идею и назначение изобретения. С этой целью имелось в виду в прилагаемой формуле изобретения представить все возможные подобные изменения и модификации в объеме настоящего изобретения.