НЕТКАНЫЙ МАТЕРИАЛ И СИСТЕМА КРЕПЛЕНИЯ, КОТОРАЯ ВКЛЮЧАЕТ АВТОАДГЕЗИВНЫЙ МАТЕРИАЛ
NONWOVEN MATERIAL AND SYSTEM OF FIXATION, WHICH INCLUDES AUTO-ADHESIVE MATERIAL

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение касается нетканого материала, системы и способа крепления, и более конкретно, нетканого материала, системы и способа крепления, которая содержит автоадгезивный материал.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Многие изделия включают системы крепления, которые используют для соединения различных деталей вместе или различных участков одной детали вместе. В качестве примера, систему крепления обычно используют для адгезивного закрепления различных участков подгузника вместе, когда подгузник одет на ребенке.
Некоторые системы крепления образован в виде адгезивной ленты, которая включает подложку, которая имеет липкий материал, покрывающие некоторую часть подложки (или всю подложку). Липкий материал покрывает одну или обе стороны подложки, в зависимости от типа системы крепления.
Один недостаток при использовании адгезивных лент для соединения деталей вместе состоит в том, что ленты легко прилипают к нежелательным областям, что затрудняет обращение с ними. В качестве примера, в некоторых системах крепления, которые используют в подгузниках, липкий материал может нежелательно прилипать к чувствительной коже ребенка.
Другой недостаток при использовании адгезивных лент состоит в том, что липкий материал, который используют во многих адгезивных лентах, легко загрязняется (например, экскрементами, детской присыпкой, лосьоном, детским маслом и т.д.). Способность адгезивной ленты к эффективному закреплению (и повторному закреплению) деталей вместе снижается, поскольку липкий материал становится загрязненным.
В некоторых адгезивных лентах пытаются свести до минимума нежелательное прилипание и/или загрязнение липкого материала путем размещения временного покрытия на липком материале. Один недостаток включения покрытия для липкого материала состоит в том, что пользователю требуется приложить некоторые усилия для того, чтобы сделать адгезивную ленту готовой к прикреплению. Кроме того, пользователю требуется утилизировать покрытие после того, как оно было удалено с адгезивной ленты.
Другой тип системы крепления включает элементы типа крючок-петля. Системы такого типа обычно требуют, чтобы крючковые элементы располагались на одной детали (или участке), так чтобы они могли быть прикреплены к петельным элементам на другой детали (или участке).
Один недостаток при использовании крючковых и петельных элементов состоит в том, что крючковые и петельные элементы могут быть царапающими, если они зацепляют не друг друга, а другие детали. В качестве примера, когда элементы типа крючок-петля используют в подгузниках, элементы типа крючок-петля могут нежелательно царапать чувствительную кожу ребенка. Кроме того, элементы типа крючок-петля часто являются относительно жесткими, так что их трудно включить во множество типов изделий.
Некоторые типа систем крепления включают автоадгезивную ленты или пленку. Автоадгезивная лента или пленка обычно имеет самоклеющиеся свойства, так что автоадгезивная лента или пленка является по существу неадгезивной относительно многих других материалов. Некоторые автоадгезивные ленты или пленки могут быть повторно приклеены друг к другу и отделены при температуре обслуживания (например, комнатной температуре).
Одно из преимуществ автоадгезивных лент или пленок состоит в том, что они пригодны для различных применений. В качестве примера, автоадгезивные ленты могут особенно хорошо подходить для множества применений, связанных с подгузниками, поскольку автоадгезивные ленты не являются легко загрязняемыми материалами, которые обычно присутствуют в условиях смены подгузника (например, детские лосьоны, масла и присыпки). Кроме того, автоадгезивные ленты не являются легко прилипающими к нежелательным областям или участкам, так что они обычно легки в обращении.
Существует несколько недостатков, связанных с автоадгезивными лентами или пленками. Один из недостатков состоит в том, что они должны быть образованы в виде ленты или пленки. Процесс производства, который связан с изготовлением автоадгезивной ленты или пленки, может быть относительно трудоемким. Кроме того, существуют случаи, в которых может быть затруднительно включить удлиненную автоадгезивную ленту или пленку в товары потребления.
Другой недостаток автоадгезивных лент или пленок состоит в том, что они являются относительно гладкими, так что может быть затруднительно дополнить способность автоадгезивной ленты или пленки любым типом механического прикрепления к автоадгезивной ленте или пленке. Автоадгезивные ленты или пленки обычно не включают каких-либо автоадгезивных волокон или нитей, так что трудно правильно объединить автоадгезивные ленты или пленки с каким-либо типом системы крепления типа крючок-петля.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение касается нетканого материала, который включает первое полотно из экструдированных прядей, где по меньшей мере некоторые экструдированные пряди включают автоадгезивный материал. Нетканый материал приспособлен для соединения с другой деталью, которая включает аналогичный автоадгезивный материал.
Нетканый материал можно использовать для соединения одной детали с другой деталью или для соединения одного участка детали с другим участком этой же детали. В качестве примера, различные участки нетканого материала можно использовать для прикрепления одного участка подгузника с другому участку подгузника.
Как используют здесь, термин «автоадгезивный» относится к самоклеящимся свойствам полимерного материала. Автоадгезив по существу является неадгезивным относительно многих других материалов. Некоторые автоадгезивы могут быть повторно скреплены вместе и отделены при температуре обслуживания (например, комнатной температуре).
Как используют здесь, пиковая нагрузка прочности автоадгезива представляет собой усилие, которое требуется для отделения нетканого материала, который прикреплен к самому себе. В некоторых вариантах выполнения, нетканый материал может иметь значение пиковой нагрузки прочности автоадгезива, превышающее около 100 грамм на дюйм ширины нетканого материала.
В другом варианте настоящее изобретение касается способа формирования нетканого материала. Этот способ предусматривает экструдирование множества прядей, причем по меньшей мере некоторые из этих прядей образованы из автоадгезивного материала. Способ, кроме того, предусматривает направление множества прядей к движущейся опоре, а затем размещение множества прядей на движущейся опоре. Кроме того, способ предусматривает стабилизацию множества прядей с образованием полотна.
В некоторых вариантах выполнения способа направление множества прядей к движущейся опоре может включать направление множества прядей через фильерное устройство. Кроме того, экструдирование множества прядей может включать совместное экструдирование первого компонента и второго компонента, так что автоадгезивный материал представляет собой первый компонент, а по меньшей мере один другой материал представляет собой второй компонент.
В другом варианте, настоящее изобретение касается системы крепления. Система крепления включает нетканый материал, который имеет полотно, образованное из множества экструдированных прядей, при этом по меньшей мере некоторые из этих прядей включают автоадгезивный материал. Система крепления дополнительно включает пенистый слой, который имеет поверхность с множеством вертикальных выступов. По меньшей мере некоторые вертикальные выступы включают автоадгезивный материал, аналогичный автоадгезивному материалу нетканого материала, так что вертикальные выступы приспособлены для зацепления с по меньшей мере участком множества прядей на полотне.
В некоторых вариантах выполнения системы крепления, по меньшей мере некоторые из множества прядей, которые включают автоадгезивный материал, могут образовать автоадгезивные петли, которые зацепляют автоадгезивные вертикальные выступы. Кроме того, по меньшей мере часть некоторых автоадгезивных вертикальных выступов могут образовывать автоадгезивные крючки, так что автоадгезивные крючки на пенистом слое приспособлены для зацепления автоадгезивных петель на полотне.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - вид в перспективе, показывающий пример нетканого материала.
Фиг.2А-2С - виды в сечении, показывающие пример бикомпонентных прядей, которые можно использовать в нетканом полотне по Фиг.1.
Фиг.3 - вид в перспективе, показывающий другой пример нетканого материала.
Фиг.4 - вид сбоку примера производственной линии, которую можно использовать для формирования нетканого материала.
Фиг.5 - увеличенный вид, показывающий участок примерного полотна, которое может быть образовано при использовании примерной производственной линии по Фиг.4.
Фиг.6 - вид в перспективе, показывающий примерную систему крепления.
Фиг.7 - увеличенный вид сбоку примерной системы крепления по Фиг.6.
Фиг.8 - пример впитывающего изделия, которое включает систему крепления по Фиг.6.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На Фиг.1 показан нетканый материал 10, который включает первое полотно 12. Первое полотно 12 сформировано из экструдированных прядей 14, которые включают автоадгезивный материал.
Как используют здесь, нетканый материал относится к полотну материала, которое было образовано без использования процессов ткачества, которые обычно производят структуры из отдельных прядей, взаимно переплетенных повторяющимся образом. Нетканый материал может быть сформирован с помощью различных процессов (например, из расплава с раздувом, фильерным способом, перфорирование пленок и кардное производство штапельных волокон).
Хотя только участок первого полотна 12 показан на Фиг.1, следует отметить, что первое полотно 12 может иметь любой размер или форму. Кроме того, первое полотно 12 может иметь различную толщину в зависимости от применения, в котором используют нетканый материал 10. Экструдированные пряди 14 могут быть образованы посредством любого экструзионного процесса, который известен в настоящее время или открыт в дальнейшем (пример, формирование из расплава с раздувом).
Как используют здесь, термин «автоадгезивный» относится к самоклеющимся свойствам материала. Автоадгезив по существу является неадгезивным относительно многих других материалов. Некоторые автоадгезивы могут быть повторно склеены вместе и разделены при температуре обслуживания (комнатной температуре).
В некоторых вариантах выполнения автоадгезивный материал может быть полимерным материалом, который включает термопластичные эластомеры. В качестве примера, термопластичные эластомеры могут иметь молекулы, которые включают последовательные расположения уникальных комбинаций мономерных единиц. Термопластичные эластомеры должны иметь относительно устойчивые автоадгезивные свойства и должны быть по существу неадгезивными относительно других материалов.
Кроме того, автоадгезивный материал может включать термопластичнй эластомер, который имеет физические поперечные связи, которые ограничивают подвижность эластомера (т.е. протекание). Ограничение подвижности эластомера может улучшать автоадгезивные свойства термопластичного эластомера.
Некоторые примеры термопластичных эластомеров, которые можно использовать в автоадгезивном материале, включают мультиблочные сополимеры с радиальной, трехблочной и двухблочной структурами, включающими некаучуковые сегменты моно- и полициклических ароматических углеводородов, и более конкретно, моноарены и полициклические арены. В качестве примера, моноарены и полициклические арены могут включать замещенные и незамещенные поли(винил)арены моноциклической и бициклической структуры.
В некоторых вариантах выполнения термопластичные эластомеры могут включать некаучуковые сегменты замещенных или незамещенных моноциклических Аренов с достаточной молекулярной массой сегментов, чтобы обеспечить разделение фаз при комнатной температуре. В качестве примера, моноциклические арены могут включать полистирол и замещенные полистиролы, которые имеют мономерную единицу, такую как стирол и алкил замещенный стирол (например, альфаметилстирол и 4-метилстирол). Другие примеры включают замещенные и незамещенные полициклические арены, которые имеют мономерные единицы (например, 2-винил нафтол и 6-этил-2-винил нафтол).
Следует отметить, что термопластичные эластомеры также могут включать каучуковые сегменты, которые представляют собой полимерные блоки, которые могут состоять из гомополимеров мономера или сополимера, который включает два или более мономера, выбранного из алифатически конъюгированных диеновых соединений (например, 1,3-бутадиен и изопрен). Некоторые примерные каучуковые материалы включают полиизопрен, полибутадиен и стирол бутадиеновые каучуки. Другие примерные каучуковые материалы включают насыщенный олефиновый каучук либо из сополимеров этилен/бутилена, либо этилен/пропилена, которые могут быть производными соответствующих ненасыщенных полиалкиловых веществ (например, гидрогенизированного полибутадиена и полиизопрена).
Кроме того, термопластичный эластомер может быть частью стироловой блоксополимерной системы, которая включает каучуковые сегменты, которые могут быть насыщены гидрогенизированными предшественниками (например, блок-сополимером стирол-бутадиен-стирол (СБС), который имеет центральные или средние сегменты, включающие смесь 1,4 и 1,2 изомеров). В качестве примера, блок-сополимер бутадиен-стирола (СБС), который включает центральные или средние сегменты, которые имеют смесь 1,4 и 1,2 изомеров, может быть гидрогенизирован для получения (i) блок-сополимера стирол-этилен-бутилен-стирола (СЭБС), или (ii) блок-сополимера стирол-этилен-пропилен-стирола (СЭПС).
В других вариантах выполнения автоадгезивный материал может включать смесь полиэтилена и блок-сополимера. В качестве примера, авто-адгезивный материал может включать смесь одного или более блок-сополимеров, выбранных из группы, состоящей из полистирол-сополимер (этилен-бутилена)-сополимер стирола, полистирол-сополимер этилен-бутилена и полиэтиленового полимера. В некоторых вариантах выполнения один или более блок-сополимеров могут составлять между около 30 мас.% и около 95 мас.% автоадгезивного материала, а полиэтиленовый полимер может составлять между около 5 масс % и около 70 мас.% автоадгезивного материала (при этом все массовые проценты основаны на общем массовом количестве блок-сополимера и полиэтиленового полимера, которые присутствуют в автоадгезивном слое).
Как используют здесь, пиковая нагрузка автоадгезивной прочности представляет собой усилие, которое требуется для разделения нетканого материала 10, когда он прикреплен сам к себе. Когда нетканый материал 10 используют в качестве автоадгезивного компонента, пиковая нагрузка автоадгезивной прочности должна соответствовать требованиям адгезивной прочности для конкретного применения. Если нетканый материал 10 используют в системе крепления, пиковая нагрузка автоадгезивной прочности для нетканого материала 10 должна быть достаточно высокой для предотвращения открывания системы крепления в процессе использования. Нетканый материал 10, который демонстрирует слишком низкую пиковую нагрузку автоадгезивной прочности может быть непригодным для некоторых применений системы крепления.
Нетканый материал 10 легко соединяется с другими деталями, которые включают аналогичный автоадгезивный материал с прочностью, превышающей прочность, создаваемую при соединении нетканого материала 10 с материалом любого другого типа (например, прочность соединения по меньшей мере в два раза большую). В качестве примера, нетканый материал 10 может иметь значение пиковой нагрузки автоадгезивной прочности, превышающее около 100 грамм/дюйм ширины нетканого материала 10 (около 118 грамм/см ширины слоя) и до около 2000 грамм/дюйм ширины нетканого материала 10 (около 787 г/см ширины слоя). Способ, с помощью которого определяют значение пиковой нагрузки автоадгезивной прочности для полотна, изложен в патенте США №6261278, который включен сюда посредством ссылки.
Тип автоадгезивного материала, который используют для формирования прядей 14, будет выбран (помимо прочих факторов) на основании (i) параметров обработки, (ii) физических свойств, (iii) упаковочной тары, и (iv) стоимости. Первое полотно 12 должно иметь свойства, требуемые для конкретного продукта и/или процесса. Физическими свойствами автоадгезивного материала можно управлять для образования свойств нетканого материала 10, таких как температура плавления, сопротивление сдвигу, кристалличность, эластичность, жесткость, прочность на растяжение, клейкость и термостойкость (помимо прочих свойств).
В некоторых вариантах выполнения нетканый материал 10 может быть выполнен путем формования из расплава термопластичного материала. Этот вид нетканого материала 10 может упоминаться как материал фильерного производства.
Примерные способы выполнения полимерного материала фильерного производства описаны в патенте США №4692618, Dorschner и др., и патенте США №4340563, Appeal и др., оба раскрывают способы выполнения нетканых полотен фильерного производства из термопластичных материалов путем экструдирования термопластичного материала через фильеру и вытягивания экструдированного материала в волокна с помощью высокоскоростного потока воздуха с образованием случайного полотна на собирающей поверхности. Патент США №3692618, Dorschner и др., раскрывает процесс, в котором пучки полимерных волокон вытягивают с помощью множества эдуктивных средств посредством воздуха высокой скорости, тогда как патент США №4340563, Appeal и др., раскрывает процесс, в котором термопластичные волокна вытягивают через сопло стандартной ширины с помощью высокоскоростного потока воздуха. Некоторые другие примерные процессы формования из расплава описаны в патентах США №3338992, Kinney, №3341394, Kinney, №3502538 Levy, №3502763, Hartmann, №3909009, Hartmann, №3542615, Dobo и др. и патенте Канады №803714, Harmon.
В некоторых вариантах выполнения желаемые физические свойства могут быть включены в нетканый материал 10 путем формирования прядей 14 из многокомпонентного или бикомпонентного материала, в котором по меньшей мере один из материалов в бикомпонентом материале представляет собой автоадгезивный материал. Автоадгезивный материал может быть подобен любым адгезивным материалам, описанным выше.
Как используют здесь, пряди относятся к удлиненному экструдату, образованному путем пропускания полимера через формующее отверстие (например, фильеру). Пряди могут включать волокно, которое представляет собой прерывистую прядь, имеющую определенную длину, или элементарную нить, которая является непрерывной прядью материала.
Описаны некоторые примерные способы выполнения нетканого материала из многокомпонентного или бикомпонентного материала. Патент США №4068036 Stanistreet, патент США №3423266, Davies и др., и патент США №3595731, Davies и др., раскрывают способы формования из расплава бикомпонентных нитей с образованием нетканого материала. Нетканый материал 10 может быть образован путем разрезания образованных из расплава прядей в штапельные волокна, а затем формования соединенного кардного полотна или путем укладки непрерывных бикомпонентных нитей на формующую поверхность, а затем соединения полотна.
На Фиг.2А-2С показаны некоторые примерные формы бикомпонентных прядей 14, которые можно использовать для формирования полотна 12. Пряди 14 включают первый компонент 15 и второй компонент 16, которые расположены в по существу отдельной области поперек поперечного сечения бикомпонентных прядей 14 и продолжаются по длине бикомпонентных прядей 14. Первый компонент 15 бикомпонентной пряди включает автоадгезивный материал и образует по меньшей мере участок периферической поверхности 17 бикомпонентных прядей 14. Поскольку первый компонент 15 имеет свойства, отличные от свойств второго компонента 16, пряди 14 могут иметь свойства первого и второго компонентов 15, 16.
Первый и второй компонент 15, 16 могут быть расположены в конфигурации сторона к стороне, как показано на Фиг.2А. На Фиг.2В показана эксцентричная конфигурация оболочка/сердцевина, в которой второй компонент 16 представляет собой сердцевину из пряди 14, а первый компонент 15 представляет собой оболочку из пряди 14. Следует отметить, что полученные нити или волокна могут иметь высокую степень естественной спиральной извитости в конфигурации оболочка/сердцевина, показанной на Фиг.2 В. Кроме того, первый и второй компоненты 15, 16 могут быть сформированы в концентрическую конфигурацию оболочка/сердцевина, как показано на Фиг.2С.
Хотя пряди 14 описаны как бикомпонентные нити или волокна, следует понимать, что нетканый материал 10 может включать пряди 14, которые имеют один, два или более компонентов. Кроме того, нетканый материал 10 может быть сформирован из однокомпонентных прядей, которые объединяют с многокомпонентными прядями. Тип материалов, которые выбраны для первого и второго компонентов 15, 16 будет основан на параметрах обработки и физических свойствах материала (помимо прочих факторов).
Следует отметить, что автоадгезивный материал может включать добавки. Кроме того, когда пряди 14 образованы из бикомпонентных (или многокомпонентных прядей 14, некоторые (или все) компоненты, которые образуют пряди 14, могут включать добавки. В качестве примера, пряди 14 могут включать пигменты, антиоксиданты, стабилизаторы, поверхностно-активные вещества, воски, ускорители текучести, пластифицирующие вещества, агенты для образования центров кристаллизации и частицы (среди прочих добавок). В некоторых вариантах выполнения, добавки могут быть включены для улучшения обработки прядей 14 и/или полотна 12.
Как показано на Фиг.3, нетканый материал 10 может быть образован из множества полотен 12, 22, 32. Первое полотно 12 из экструдированных прядей 14 может быть аналогично первому полотну 12, описанному выше. Первое полотно 12 может быть соединено со вторым полотном 22 из экструдированных прядей 14, так что первое и второе полотна 12, 22 расположены ламинированным образом поверхность к поверхности. Кроме того, второе полотно 22 может быть соединено с третьим полотном 32, так что второе и третье полотна 22, 32 расположены ламинированным образом поверхность к поверхности.
В некоторых вариантах выполнения второе и третье полотна 22, 32 могут быть материалом фильерного производства, тогда как в других вариантах выполнения второе и/или третье полотна 22, 32 могут быть выполнены посредством технологии выдувания из расплава. Некоторые примеры технологий выдувания из расплава описаны в патенте США №4041203, описание которого включено сюда посредством ссылки. Патент США №4041 203 ссылается на следующие публикации о технологиях дуться из расплава, которые также включены сюда посредством ссылки, статья под названием «Superfine Thermoplastic Fibers» (ультратонкие термопластичные волокна), опубликованная в Industrial& Engineering chemistry, том 48, №8, стр.1342-1346, описывает работу, проделанную Naval Research Laboratories в Вашингтоне; Naval Research Laboratory report 111437, от 14 апреля 1954 г.; патенты США №3715251, 3704198, 3676242 и 3595245 и английское описание №1217892.
Каждое из второго и третьего полотен 22, 32 может иметь по существу такой же состав, как первое полотно 12 или иметь состав, отличный от первого полотна 12. Кроме того, второе и третье полотна 22, 32 могут быть сформированы из одного компонентных, бикомпонентных или многокомпонентных прядей 14.
В некоторых вариантах выполнения первое, второе и/или третье полотна 12, 22, 32 могут быть образованы отдельно, а затем соединены вместе (например, посредством термического точечного соединения). Следует отметить, что когда первое, второе и возможно третье полотно соединены вместе, и общий эластомерный полимер присутствует в прядях 14, которые образуют первое, второе и третье полотна 12, 22, 32, соединение между первым, вторым и третьим полотнами 12, 22, 32 может быть более прочным.
В других вариантах выполнения первое, второе и третье полотна 12, 22, 32 могут быть образованы в непрерывном процессе, в котором каждое из первого, второго и третьего полотен 12, 22, 32 образовано на верху другого полотна. Оба процесса описаны в патенте США №4041203, который уже включен сюда посредством ссылки.
Типы материалом, которые выбраны экструдированных прядей 14, составляющих первое, второе и третье полотна 12, 22, 32, будут основаны на параметрах обработки и желаемых физических свойствах нетканого материала 10 (помимо прочих факторов). Первое, второе и третье полотна 12, 22, 32 могут быть скреплены вместе с помощью любого способа, который известен в настоящее время или будет открыт в будущем. Хотя первое, второе и третье полотна 12, 22, 32 частично показаны как полотна одинакового размера, следует отметить, что первое, второе и третье полотна 12, 22, 32 могут иметь разные размеры и/или формы. Кроме того, первое, второе и третье полотна 12, 22, 32 могут иметь одинаковую (или разную) толщину.
Способ формирования нетканого материала 10 теперь будет описан со ссылкой на Фиг.4. Способ предусматривает экструдирование множества прядей 14, причем по меньшей мере некоторые из прядей 14 образованы из автоадгезивного материала. Способ, кроме того, предусматривает направление множества прядей 14 к перемещающейся опоре 66 и размещение множества прядей 14 на перемещающейся опоре 66. Способ, кроме того, предусматривает стабилизацию множества прядей 14 с образованием полотна 12.
На Фиг.4 показана примерная производственная линия 40, которая выполнена для производства полотна 12, которое включает множество бикомпонентных непрерывных прядей 14 (например, элементарных нитей или волокон). Следует понимать, что производственная линия 40 может быть приспособлена для формирования нетканого материала 10, который включает один, два или множество компонентов в каждой пряди 14. Кроме того, производственная линия 40 может быть приспособлена для формирования нетканого материала 10, который включает однокомпонентные пряди 14 в комбинации с многокомпонентными прядями 14.
В примерном варианте выполнения, который показан на Фиг.4, первый и второй компоненты 15, 16 могут быть отдельно совместно экструдированы в двух разных экструдерах 41, 42. Следует отметить, что первый и второй экструдеры 41, 42 могут представлять собой любой экструдер, который известен в настоящее время или будет открыт в будущем.
В некоторых вариантах выполнения, первый и второй компоненты 15, 16 имеют форму твердых каучуковых пеллет (или частиц), которые нагревают выше их температуры плавления и продвигают по пути (например, с помощью вращающегося шнека). Первый компонент 15 направляют через один канал 46, тогда как второй компонент 16 одновременно направляют через другой канал 48.
Оба потока направляют в фильерное устройство 50, которое сначала формирует пряди 14. В качестве примера, фильерное устройство 50 может включать пластину, которая имеет множество каналов или отверстий, через которые протекает экструдированный материал. Количество отверстий на квадратный дюйм в фильерном устройстве 50 может находиться в диапазоне от около 5 до около 500 отверстий на квадратный дюйм. Размер каждого отверстия в фильерном устройстве может меняться от около 0,1 миллиметра (мм) до около 2,0 мм в диаметре. Следует отметить, что отверстия в фильерном устройстве 50 могут иметь круглое сечение или иметь двухлепестковое, трехлепестковое, квадратное, треугольное, прямоугольное, овальное сечение, в зависимости от свойств, которые предпочтительны для нетканого материала 10.
В примерном варианта выполнения, который показан на Фиг.4, первый и второй компоненты 15, 16 могут быть направлены в фильерное устройство 50, а затем пропущены через фильерное устройство 50, так что второй компонент 16 образует сердцевину, тогда как первый компонент 15 образует оболочку, которая окружает сердцевину. Как описано выше, со ссылкой на Фиг.2А-2С, бикомпонентные пряди 14 могут иметь конфигурацию «сторона к стороне» или конфигурацию сердцевина/оболочка (помимо прочих возможных конфигураций).
Одна бикомпонентная прядь 14 будет образована для каждого отверстия, образованного в пластине внутри фильерного устройства 50. Каждая из множества прядей 14 одновременно выходит из фильерного устройства 50 с первой скоростью. Начальный диаметр каждой бикомпонентной пряди 14 будет определен размером отверстий, которые находятся в пластине фильерного устройства 50.
В некоторых вариантах выполнения, множество прядей 14 направляют вниз через охлаждающую камеру 58 с образованием охлажденных прядей 14. Следует отметить, что направление прядей 14 вниз позволяет сила тяжести, чтобы способствовать перемещению прядей 14. Кроме того, перемещение вниз может способствовать поддержанию прядей 14 отделенными друг от друга.
Пряди 14 контактируют с одним или более потокам воздуха, когда они перемещаются в охлаждающую камеру 58. Скорость входящего воздуха можно поддерживать или регулировать так, чтобы эффективно охлаждать пряди 14.
Множество прядей затем направляют к вытягивающему устройству 60, которое может быть расположено под охлаждающей камерой 58, так чтобы снова воспользоваться преимуществом силы тяжести. Как используют здесь, вытягивание предусматривает подвергание охлажденных прядей 14 воздействию воздуха под давлением, который вытягивает (или тянет) расплавленные пряди 14, которые выходят из фильерного устройства 50 вниз.
Направленное вниз усилие, создаваемое воздухом под давлением в вытягивающем устройстве 60 вызывает вытягивание или удлинение прядей 14. Величина, на которую уменьшается диаметр прядей 14, зависит от нескольких факторов, включающих (i) количество расплавленных прядей, (ii) расстояние, на которое пряди 14 вытягивают, (iii) давление и температуру воздуха, который используют для вытягивания прядей 14, и (iv) линейное натяжение в фильере (помимо прочих факторов).
Охлажденные пряди 14 вытягивают в вытягивающем устройстве 60 со скоростью, превышающей скорость, с которой непрерывные расплавленные пряли 14 выходят из фильерного устройства 50. Изменение скорости вызывает удлинение расплавленных прядей и уменьшает площадь их поперечного сечения. Охлажденные пряди 14 могут полностью сплошными на выходе из вытягивающего устройства 60.
Сплошные пряди 14 размещают на перемещающей опоре 66 после выхода из вытягивающего устройства 60. В качестве примера, перемещающая опора 66 может быть непрерывной формующей проволокой или лентой, которая приводится в действие приводным валком 68 и вращается вокруг направляющего валка 70.
Перемещающая опора 66 может быть выполнена в виде тонкой, средней или грубой сетки, которая не имеет отверстий или имеет множество отверстий. В качестве примеров, перемещающая опора 66 может иметь конфигурацию, подобную стандартной противомоскитной оконной сетке, или перемещающая опора 66 может быть соткана плотно, чтобы походить на проволоку, которую обычно используют в бумажной промышленности при производстве бумаги. Вакуумная камера 72 может быть расположена ниже перемещающей опоры 66, чтобы облегчить сбор прядей 14 на перемещающей опоре 66.
В некоторых вариантах выполнения пряди 14 собираются на перемещающей опоре 66 в случайной ориентации, так что сбор прядей 14 в этом месте не включает каких-либо точек плавления или соединения, которые стабилизировали бы пряди 14 в полотно. Толщина и вес основы прядей 14 устанавливается частично (i) скоростью перемещающей опоры 66, (ii) количеством и диаметром прядей 14, которые расположены на перемещающей опоре 66, и (iii) скоростью, с которой пряди размещаются на перемещающей опоре 66.
В зависимости от вида производственной линии 40 перемещающая опора 66 может пропускать множество прядей 14 под горячим воздушным ножом 76, который направляет один или более потоков горячего воздуха на множество прядей 14. Необходимо, чтобы горячий воздух имел достаточную температуру для плавления некоторых прядей 14 в точках, где пряди 14 контактируют, пересекаются с другими прядями 14 или перекрывают их.
Как показано на Фиг.5, пряди 14 прилипают к смежным прядям 14 в точках 78 плавления с образованием стабилизированного полотна 12. Количество точек плавления 78, которые формируют полотно 12, определяется несколькими факторами: (i) скоростью перемещающей опоры 66, (ii) температурой горячего воздуха, (iii) видами материала, который присутствует в прядях 14, и (iv) степенью, до которой перепутываются пряди 14 (помимо прочих факторов).
В некоторых вариантах выполнения полотно 12 может быть пропущено через зажим, который образован соединительным валком (не показан) и опорным валком (не показан), которые нагревают до повышенной температуры. В качестве примера, соединительный валок может содержать один или более выступов, которые продолжаются наружу от наружной поверхности соединительного валка. Выступы могут иметь такую форму и размер, чтобы создавать множество соединений в полотне 12, когда полотно 12 проходит через соединительный валок и опорный валок. Когда полотно 12 имеет соединения, образованные в нем, полотно 12 становится соединенным полотном.
Точное количество и место расположения соединений в соединенном полотне 12 определяется положением и конфигурацией выступов, которые присутствуют на наружной поверхности соединительного валка. В качестве примера, по меньшей мере одно соединение на квадратный дюйм может быть образовано в соединенном полотне 12, хотя существуют варианты выполнения, в которых процент площади соединений меняется. В качестве примера, процент площади соединений может оставлять от около 10% до около 30% от общей площади полотна 12.
На Фиг.6 и 7 показана система крепления 90. Система крепления 90 включает нетканый материал 10, который имеет полотно 12, образованное из множества экструдированных прядей 14, причем по меньшей мере некоторые из прядей 14 включают автоадгезивный материал. Система крепления 90 включает вспененный слой 91. который имеет поверхность 92 (см. Фиг.7), которая образована из множества вертикальных (свободно стоящих) выступов 93. Вертикальные выступы 93 приспособлены для зацепления по меньшей мере участка множества прядей 14, при этом по меньшей мере некоторые из вертикальных выступов 93 включают автоадгезивный материал, который аналогичен автоадгезивному материалу нетканого материала 10.
Следует отметить, что нетканый материал 10 может быть подобен любому из нетканых материалов 10, которые описаны выше. Кроме того, вспененный слой 91 может быть подобен любому из вспененных слоев, которые описаны в патентной заявке США №10/956613, поданной 30 сентября 2004 г., и в европейском патенте 0235949 А1. в качестве примера, вспененный слой 91 может быть вспененным материалом с открытыми порами.
Автоадгезивные материалы, которые используют в соответствующем нетканом материале 10 и вспененном слое 91 могут быть аналогичны любому из автоадгезивных материалов, описанных выше. Виды автоадгезивных материалов, которые выбраны для нетканого материала 10 и вспененного слоя 91, который образует систему 90 крепления, будут основаны на параметрах обработки и желаемых физических свойствах системы крепления 90 (помимо прочих факторов).
В некоторых вариантах выполнения, по меньшей мере некоторые из множества прядей 14, которые включают автоадгезивный материал, могут образовывать автоадгезивные петли, которые зацепляют автоадгезивные вертикальные выступы 93 вспененного слоя 91. Кроме того, по меньшей мере часть некоторых автоадгезивных вертикальных выступов 93 может образовывать автоадгезивные крючки, так что автоадгезивные крючки приспособлены для зацепления автоадгезивных петель на полотне 12.
Следует отметить, что степень, до которой пряди 14 образуют петли, а вертикальные выступы 93 образуют крючки, будет зависеть частично от того, как произведены соответствующий нетканый материал 10 и вспененный слой 91. В качестве примера, вертикальные выступы 93 могут иметь диаметры около 500 микрон или ниже.
В некоторых вариантах выполнения вспененный слой 91 может быть упрочнен путем прикрепления опоры 94 к вспененному слою 91. Опора 94 может быть прикреплена к вспененному слою 91 с помощью любого средства (например, адгезивного ламинирования опоры 94 к вспененному слою или формирования вспененного слоя 91 на опоре 94). В качестве примера, опора 94 может быть погружена в жидкость, которая отверждается с образованием вспененного слоя 91. Патент США №6613113, выданный Minick и др., 2 сентября 2003, описывает этот процесс.
Добавление опоры 94 к вспененному слою 91 может улучшать прочность и/или гибкость вспененного слоя 91. Улучшение прочности и гибкости вспененного слоя 91 может повысить количество применений, в которых можно использовать систему 90 крепления.
В некоторых вариантах выполнения вертикальные выступы 93 вспененного слоя 91 могут быть обработаны для придания повышенной поверхностной шершавости, которая может облегчить прикрепление вертикальных выступов 93 к нетканому материалу 10. В качестве примера, вертикальным выступам 93 может быть придана шероховатость путем прикрепления к ним частиц (например, микросфер, минеральных наполнителей и т.д.).
В других вариантах выполнения вертикальные выступы 93 могут быть протравлены или иначе обработаны (например, посредством химического воздействия, лазерной абляции, электронно-лучевой обработки) для удаления участков поверхности материала в отдельных вертикальных выступах 93. Патент США №3922455, выданный Brumlik и др., 25 ноября 1975 г., описывает некоторые примеры текстурированных элементов, которые могут соответствовать модифицированным вертикальным выступам 93.
На Фиг.8 показан пример одноразового впитывающего изделия 95 (показано в виде обучающих трусов), которое может включать любую систему крепления 90, описанную здесь. Показанный пример впитывающего изделия 95 подобен обучающим трусам, раскрытым в патенте США №6562167, выданном Соеnеn и др., 13 мая 2003 г., (который включен сюда посредством ссылки).
Пример впитывающего изделия 95 показан в частично застегнутой конфигурации на Фиг.8. В показанном примерном варианте выполнения вспененный слой 91 системы крепления 90 соединен с передними боковыми панелями 96 на обучающих трусах 95, а участок нетканого материала 10 прикреплен к задним панелям 97 обучающих трусов 95. Система крепления 90 закрепляет обучающие трусы 95 вокруг талии пользователя путем зацепления нетканого материала 10 со вспененным слоем 91.
Нетканый материал 10 по настоящему изобретению может быть пригоден для множества других применений. В качестве примеров, нетканый материал 10 может быть включен в другие продукты, такие как изделия при недержании у взрослых, прокладки для постели, другие средства для менструаций, гигиенические прокладки, тампоны, нагрудники, раневые повязки, хирургические робы или простыни, мешочки для грязной одежды, мешки для мусора, мешки для хранения и упаковочные изделия. Нетканый материал 10 может особенно подходить для применений, связанных с подгузниками, поскольку автоадгезивный материал в нетканом материале 10 не является легко загрязняемым множеством материалов, которые обычно присутствуют в условиях смены подгузника (например, детские лосьоны, масла или присыпки).
Нетканый материал 10 может быть прикреплен к подгузникам (или другим изделиям) с использованием термического соединения и/или адгезивов (помимо прочих технологий). В качестве примера, один участок нетканого материала 10 может быть прикреплен к одной части подгузника, так что этот участок выполнен для зацепления с другим участком нетканого материала 10 (например, область прикрепления) на другой части подгузника.
Как часть производства любых изделий или продуктов, которые включают нетканый материал 10, множество участков может быть вырезано из первого полотна 12, когда первое полотно 12 подают из непрерывного рулона. Множество участков затем складывают в стопки для упаковки или, альтернативно, подачи в качестве непрерывного рулона. В некоторых формах, множество участков могут быть свернуты, сложены о-образно и/или сжаты в различные геометрические формы. Кроме того, нетканый материал 10 может иметь узор с логотипом, инструкцией для пользователя или любой другой структурой или информацией.
Нетканый материал 10 также может иметь декоративную отделку цветом и/или формой, в зависимости от потребностей потребителя. Рассматриваются также варианты выполнения, в которых нетканый материал 10 имеет почти незаметную форму изделия, так что нетканый материал 10 не влияет на внешнюю привлекательность изделий в тех местах, где расположен нетканый материал 10.
Хотя изобретение было описано подробно относительно конкретных вариантов выполнения, будет очевидно, что существуют варианты и эквиваленты этих вариантов выполнения. Соответственно, объем настоящего изобретения должен определяться прилагаемой формулой изобретении и любыми ее эквивалентами.