用于對纖維網(wǎng)進行開孔和拉伸的設(shè)備和方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了用于對纖維網(wǎng)進行開孔和拉伸的設(shè)備和方法。在一個實施例中，該方法涉及將纖維網(wǎng)喂送到形成于至少一對相互嚙合的輥之間的輥隙中。第一輥為凸脊?jié)L刀開孔輥，并且第二輥為環(huán)輥；這兩種輥均包括脊和凹槽。第一輥包括間隔開的多個齒，所述齒從脊的頂部表面向外延伸，所述齒具有末端，其中所述脊的頂部表面設(shè)置在所述齒的末端和所述凹槽的底部表面之間。這些設(shè)備和方法使得能夠形成包括如下孔的纖維網(wǎng)，與先前利用傳統(tǒng)方法和設(shè)備所能夠獲得的孔相比，所述孔具有更大的開口面積。
【專利說明】用于對纖維網(wǎng)進行開孔和拉伸的設(shè)備和方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及開孔纖維網(wǎng)材料以及用于對纖維網(wǎng)進行開孔和拉伸以形成此類材料 的設(shè)備和方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 專利文獻中公開了用于對纖維網(wǎng)進行開孔，變形和/或拉伸的各種方法和設(shè)備。 在利用開孔方法諸如滾刀開孔的情況下，難以產(chǎn)生具有間隔很小的孔的纖維網(wǎng)，其中這些 孔在橫向（"CD"）上具有所期望的寬度。為了將孔行間隔成靠近在一起，可提供具有非常 小的夾角的活化齒。然而，這種方法會帶來問題，因為所產(chǎn)生的孔在橫向上不具有足夠的孔 寬度，甚至在高嚙合深度（活化齒輥對配對環(huán)輥的干涉）下也是如此。所得的孔常常在縱 向上伸長，從而導(dǎo)致狹縫樣外觀、低開口面積、和潛在的應(yīng)力集中，從而在使用中導(dǎo)致撕裂。 當(dāng)采用較堅韌的且更具抗撕裂性的纖維網(wǎng)時，狹縫樣、低開口面積的孔的產(chǎn)生尤其是個問 題。圓化的或漸縮的熱針開孔是常見的方法，但其具有需要配對輥具有更大的對準(zhǔn)精度的 缺點，并且其通常導(dǎo)致更大的孔間距。圓化的或漸縮的熱針開孔通常以較低的線速度進行。
[0003] 有可能對開孔纖維網(wǎng)進行柱式環(huán)軋制以拉伸它，但可能導(dǎo)致交替行的孔徑尺寸， 因為孔不能夠與后續(xù)的環(huán)輥拉伸工藝配準(zhǔn)。由于基底的可變的鋪展，難以在橫向上將結(jié)構(gòu) 與隨后的工藝對準(zhǔn)。柱式環(huán)軋制也可能顯著地弱化纖維網(wǎng)，從而使得其更易于撕裂。
[0004] 希望產(chǎn)生一種具有離散的、間隔很小的孔的纖維網(wǎng)，其中這些孔與先前可能的孔 相比具有較大的橫向?qū)挾?。需要一種在橫向上更牢固因而在橫向上不容易撕裂的開孔纖維 網(wǎng)。需要一種產(chǎn)生如下開孔纖維網(wǎng)的方法，所述開孔纖維網(wǎng)具有更大、更寬、開口更大的孔。 還需要允許纖維網(wǎng)被開孔成具有孔的設(shè)備，所述孔在橫向上具有所期望的較大寬度。
[0005] 存在許多已知的用于產(chǎn)生具有脊和凹槽的纖維網(wǎng)的工藝，例如環(huán)軋制。也存在許 多已知的用于產(chǎn)生具有孔的纖維網(wǎng)的工藝，例如熱針開孔。然而，難以產(chǎn)生波紋形纖維網(wǎng)， 其具有與特定孔圖案對準(zhǔn)的交替的脊和凹槽。存在用于進行微開孔然后進行環(huán)軋制的工 藝。然而，這導(dǎo)致不具有波紋的平坦的纖維網(wǎng)。可經(jīng)由在圖案化帶上噴氣或噴水來形成具 有脊和凹槽的纖維網(wǎng)（平坦條）。然而，與本文所述的發(fā)明相比，噴氣或噴水是慢得多的工 藝并且需要更多的能量。此外，所述脊不是中空的因而能夠保持更多流體。
[0006] 希望產(chǎn)生具有交替的脊和凹槽的纖維網(wǎng)，其中孔位于纖維網(wǎng)中的特定位置，例如， 位于凹槽中或位于脊中。需要一種包括對準(zhǔn)的波紋圖案的開孔纖維網(wǎng)。
[0007] 這些均是本發(fā)明的目標(biāo)；本文所述的實施例可實現(xiàn)這些目標(biāo)的各種組合。某個具 體實施例可以但非必需地實施每一目標(biāo)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明涉及開孔的并且常常是波紋形的纖維網(wǎng)材料，以及用于對纖維網(wǎng)進行開孔 以產(chǎn)生此類材料的設(shè)備和方法。此類材料可被提供為如下產(chǎn)品的構(gòu)件：諸如吸收制品（諸 如頂片，底片，采集層，液體處理層，和吸收芯），包裝（諸如流動包裹、收縮包裹和塑料袋）， 擦拭物，面巾紙，衛(wèi)生紙，紙巾等。存在本發(fā)明的大量的非限制性實施例。
[0009] 本發(fā)明涉及一種設(shè)備，該設(shè)備包括在兩者間形成輥隙的兩個相互嚙合的成形結(jié) 構(gòu)，所述設(shè)備包括：第一成形結(jié)構(gòu)，其包括：成形結(jié)構(gòu)的表面上的多個第一脊和第一凹槽， 其中所述第一脊具有頂部表面，并且所述第一凹槽具有底部表面；和間隔開的多個齒，所述 齒從所述第一脊的頂部表面向外延伸，每個齒均能夠形成孔，其中所述第一脊的頂部表面 位于所述齒的末端和所述第一凹槽的底部表面之間；和第二成形結(jié)構(gòu)，其包括多個連續(xù)的 第二脊和第二凹槽。
[0010] 本發(fā)明還涉及一種設(shè)備，該設(shè)備包括在兩者間形成輥隙的兩個相互嚙合的反轉(zhuǎn) 輥，所述設(shè)備包括大體圓柱形的第一輥，所述第一輥具有表面、圓周、和軸線，所述第一輥包 括：所述輥的表面上的多個周向第一脊和周向第一凹槽，其中所述第一脊具有頂部表面，并 且所述第一凹槽具有底部表面；和間隔開的多個齒，所述齒從所述第一脊的頂部表面向外 延伸，每個齒從頂部表面至末端漸縮，其中所述第一脊的頂部表面位于所述齒的末端和所 述第一凹槽的底部表面之間；和大體圓柱形的第二輥，所述第二輥包括多個連續(xù)的周向第 二脊和周向第二凹槽。
[0011] 本發(fā)明還涉及一種使用設(shè)備使纖維網(wǎng)變形的工藝，該工藝包括將前體纖維網(wǎng)喂送 到形成于兩個相互嚙合的輥之間的輥隙中，所述兩個相互嚙合的輥包括：a)大體圓柱形的 第一輥，所述第一輥具有表面、圓周和軸線，所述第一輥包括：多個第一脊和第一凹槽，所述 第一脊和第一凹槽圍繞輥的圓周在輥的表面上延伸，其中所述第一脊具有頂部表面，并且 所述第一凹槽具有底部表面；和間隔開的多個齒，所述齒從所述第一脊的頂部表面向外延 伸，所述齒具有末端，其中所述第一脊的頂部表面設(shè)置在所述齒的末端和所述第一凹槽的 底部表面之間；和b)大體圓柱形的第二輥，所述第二輥包括多個連續(xù)的周向脊和周向凹 槽，其中所述第二脊具有頂部表面，并且所述第二凹槽具有底部表面；其中當(dāng)所述纖維網(wǎng)被 喂送到所述輥隙中時，第一輥上的脊中的至少一些的頂部朝所述第二輥的軸線向內(nèi)延伸至 超過所述第二輥上的第二脊中的至少一些的頂部的深度，并且所述纖維網(wǎng)：
[0012] ⑴由所述齒在間隔開的多個第一位置開孔以形成間隔開的多個孔；并且
[0013] (ii)在橫向上由所述相互嚙合的輥拉伸。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 本文包括附圖以便于更好地理解本發(fā)明。附圖示出了本文所述的發(fā)明，并且連同 說明書一起用來說明要求保護的主題。
[0015] 圖1為用于使纖維網(wǎng)變形的現(xiàn)有技術(shù)的一對環(huán)輥的透視圖。
[0016] 圖2A為用于對纖維網(wǎng)進行開孔的現(xiàn)有技術(shù)的一對棍，即滾刀開孔（或"RKA"）輥 和環(huán)輥的透視圖。
[0017] 圖2B為圖2A所示的一對現(xiàn)有技術(shù)的輥的側(cè)視圖。
[0018] 圖2C為圖2A所示的輥之間的輥隙的放大側(cè)視圖。
[0019] 圖2D為能夠通過使用圖2A所示的輥來形成的示例性現(xiàn)有技術(shù)纖維網(wǎng)的頂視圖。
[0020] 圖3A為可用于本文所述的設(shè)備和方法的一對輥的透視圖，其中一個輥為交錯的 "凸脊"滾刀開孔輥，并且另一個輥為環(huán)輥。
[0021] 圖3B為圖3A所示的輥之間的輥隙的放大側(cè)視圖。
[0022] 圖4A為示例性凸脊?jié)L刀開孔輥的表面的一部分的透視圖。
[0023] 圖4B為示例性環(huán)輥的表面的一部分的透視圖。
[0024] 圖4C為示例性凸脊結(jié)構(gòu)化類彈性膜輥的表面的一部分的透視圖。
[0025] 圖5A為另一個示例性凸脊?jié)L刀開孔輥的表面的一部分的透視圖。
[0026] 圖5B為圖5A所示的齒排列的側(cè)視圖。
[0027] 圖5C為圖5A所示的齒排列的端視圖。
[0028] 圖為圖5A所示的齒排列的頂視圖。
[0029] 圖5E為沿圖5B所示的齒排列的線D-D截取的剖面圖。
[0030] 圖5F為沿圖5B所示的齒排列的線E-E截取的剖面圖。
[0031] 圖6A為第一示例性齒組的前視圖，其中這些齒為漸縮的且截頂?shù)摹?br> [0032] 圖6B為第二示例性齒組的前視圖，其中這些齒為漸縮的且半截頂?shù)摹?br> [0033] 圖6C為第二示例性齒組的前視圖，其中這些齒為漸縮的且非截頂?shù)摹?br> [0034] 圖7為齒圖案的示意圖，其中能夠在單一螺旋狀機加工步驟中實現(xiàn)末端小平面角 Y和脊精整。
[0035] 圖8為可供選擇的凸脊?jié)L刀開孔輥的表面的一部分的放大側(cè)視圖。
[0036] 圖9A為可通過使用圖3A中的輥的變型來形成的纖維網(wǎng)的一個例子的頂視圖。
[0037] 圖9B為圖9A所示的孔之一的放大視圖。
[0038] 圖10為用于對纖維網(wǎng)進行開孔的設(shè)備的另一個實施例的側(cè)視圖，其中三個輥呈 行星式排列。
[0039] 圖11為25gsm PE膜纖維網(wǎng)的頂視圖（膜被拉伸/被展平以示出高基重區(qū)域和低 基重區(qū)域）。
[0040] 圖12為60gsm PP非織造纖維網(wǎng)的頂視圖（非織造材料被拉伸/被展平以示出高 基重區(qū)域和低基重區(qū)域）。
[0041] 圖13為圖12所示的纖維網(wǎng)的剖面圖。
[0042] 圖14為另一個非織造纖維網(wǎng)的側(cè)透視圖。
[0043] 圖15為非織造纖維網(wǎng)的頂部透視圖。
[0044] 圖16為膜纖維網(wǎng)的剖面圖。
[0045] 圖17、18A和18B為實例1所述的開孔膜纖維網(wǎng)的頂視圖。
[0046] 圖19A為如實例2所述的開孔非織造纖維網(wǎng)的頂部透視圖。
[0047] 圖19B為圖19A的纖維網(wǎng)的底部透視圖。

【具體實施方式】
[0048] 下文闡述本發(fā)明眾多不同實施例的廣泛說明。本說明旨在被理解為僅是示例性 的，而并非描述每一種可能的實施例，因為描述每一種可能的實施例是不可能的也是不切 實際的。并且應(yīng)當(dāng)理解，本文所述的任何特征，特性，組件，組成，成分，產(chǎn)品，步驟或方法均 可被刪掉、整個地或部分地與本文所述的任何其它特征，特性，組件，組合物，成分，產(chǎn)品，步 驟或方法組合或由后者取代。可使用當(dāng)前技術(shù)或在本專利的提交日期之后開發(fā)的技術(shù)來實 施眾多可供選擇的實施例，所述在本專利的提交日期之后開發(fā)的技術(shù)將仍然屬于本權(quán)利要 求的范圍。本文引用的所有公布和專利均以引用方式并入本文。
[0049] 還應(yīng)當(dāng)理解，除非術(shù)語在本說明書中使用句子"如本文所用，術(shù)語'_'據(jù)此 被定義為是指…"或類似句子明確定義，否則并并非旨在將該術(shù)語的含義明確或隱含地限 制超出其平常的或普通的含義，并且此類術(shù)語不應(yīng)當(dāng)被解釋為限制在基于本專利的任一部 分中所作出的任何語句（除了權(quán)利要求書的語言之外）的范圍之內(nèi)。沒有任何術(shù)語對本發(fā) 明而言是必不可少的，除非這樣規(guī)定。當(dāng)在本專利中以符合單一含義的方式來提及本專利 所附權(quán)利要求書中敘述的任一術(shù)語時，只是為了清晰起見以便不對讀者引起混亂，并并非 旨在隱含地或者換句話講將這種權(quán)利要求術(shù)語限制為該單一的含義。最后，除非權(quán)利要求 要素是通過描述措辭"裝置"和功能而沒有描述任何結(jié)構(gòu)來定義的，否則并不意圖基于35U. S.C. § 112第六段的應(yīng)用來解釋任一權(quán)利要求要素的范圍。
[0050] 本發(fā)明使得能夠形成一種在橫向上更牢固因而在橫向上不容易撕裂的開孔纖維 網(wǎng)。本發(fā)明描述了一種用于產(chǎn)生具有離散的間隔很小的孔的開孔纖維網(wǎng)的工藝，所述孔在 橫向上具有所期望的較大寬度。該工藝也能夠產(chǎn)生具有交替的脊和凹槽的結(jié)構(gòu)，其中孔包 含在凹槽中。本發(fā)明也描述了一種設(shè)備，其將允許纖維網(wǎng)被開孔成在橫向上具有所期望的 離散的間隔很小的較大寬度的孔。
[0051] 如本文所用，術(shù)語"吸收制品"包括一次性制品，諸如衛(wèi)生巾，衛(wèi)生護墊，棉塞，陰唇 間裝置，傷口敷料，尿布，成人失禁制品，擦拭物等。此外，通過本文所公開的這些方法和設(shè) 備所生產(chǎn)的吸收構(gòu)件還可適用于其它纖維網(wǎng)諸如擦洗墊，干燥拖把墊（諸如s\viffer k) 墊）等。此類吸收制品中的至少一些旨在用于吸收體液，諸如經(jīng)液或血液、陰道分泌物、尿 液和糞便。擦拭物可用于吸收體液，或者可用于其它目的，諸如用于清潔表面。上述各種吸 收制品將通常包括液體可滲透的頂片、接合到頂片的液體不可透過的底片以及在頂片和底 片之間的吸收芯。
[0052] 如本文所用，術(shù)語"吸收構(gòu)件"是指通常提供一種或多種液體處理功能例如液體采 集，液體分配，液體傳輸，液體儲存等的吸收制品的組件。如果吸收構(gòu)件包括吸收芯組件，則 該吸收構(gòu)件可包括整個吸收芯或該吸收芯的僅一部分。
[0053] 如本文所用，術(shù)語"孔"是指洞。孔可干凈利索地沖穿纖維網(wǎng)，使得圍繞孔的材料 在孔形成之前位于與纖維網(wǎng)相同的平面中（"二維"孔），或形成洞，其中圍繞所述開口的材 料中的至少一些被推到纖維網(wǎng)的平面外。在后一種情況下，這些孔可類似于"三維"孔。三 維孔在外加負荷下一般保持更大的開口面積。如本文所用，術(shù)語"開孔的"是指包括多個孔 的纖維網(wǎng)。
[0054] 如本文所用，術(shù)語吸收制品的"組件"是指吸收制品的各個組分，諸如頂片，采集 層，液體處理層，吸收芯或吸收芯層，底片，和阻隔物諸如阻隔層和阻隔箍。
[0055] 如本文所用，術(shù)語"波紋形"或"波紋"是指包括大致平行的交替的多個脊和凹槽的 三維纖維網(wǎng)形貌特征，其中脊和凹槽圍繞（水平地經(jīng)過纖維網(wǎng)的橫截面畫出的）軸線X起 伏。脊和凹槽可在軸線的任一側(cè)上同等地起伏，或可傾向一方。
[0056] 如本文所用，術(shù)語"橫向"或"⑶"是指在纖維網(wǎng)的平面內(nèi)垂直于縱向的路徑。
[0057] 如本文所用，術(shù)語"可變形材料"為能夠響應(yīng)于外加應(yīng)力或應(yīng)變而改變其形狀或密 度的材料。
[0058] 如本文所用，術(shù)語"嚙合深度"（"D0E"）是指兩個輥之間的嚙合程度。該距離是 從第一輥上的齒或脊的最外末端測量至第二輥上的齒或脊的最外末端。如本文所用，術(shù)語 "P齒合"或"相互哨合"是指如下排列：這時棍之一上的齒/脊朝另一個棍的表面延伸，并且 這些齒/脊中的至少一些的一些部分在另一個輥的表面上的齒/脊之間延伸、并位于經(jīng)過 另一個輥的表面上的齒/脊的末端畫出的假想平面的下方。
[0059] 如本文所用，術(shù)語"離散的"是指不同的或未連接的。當(dāng)相關(guān)于凸脊輥上的齒使用 術(shù)語"離散的"時，其是指齒的遠（或徑向最外）端在所有方向上（包括在縱向和橫向上） 均為不同的或未連接的（即使齒的基部可被成形為例如輥的相同的表面）。例如，環(huán)輥上的 脊不被認為是離散的。
[0060] 如本文所用，術(shù)語"一次性的"描述并非旨在被洗滌、或恢復(fù)或作為吸收制品或產(chǎn) 品再使用的吸收制品和其它產(chǎn)品（即，它們旨在在使用后被丟棄，并且優(yōu)選地被回收利用， 堆肥處理或換句話講以環(huán)境相容的方式處理）。
[0061] 如本文所用，術(shù)語"中空的"描述通過本文所述的設(shè)備和方法制備的纖維網(wǎng)中所存 在的脊和凹槽。脊和凹槽包括不具有纖維網(wǎng)材料的空檔。例如，纖維網(wǎng)包括脊，凹槽，和水 平地經(jīng)過纖維網(wǎng)的橫截面畫出的X軸線；位于X軸線上方但位于脊頂部下方的區(qū)域為中空 的，或包括中空的區(qū)域。同樣，位于X軸線下方但位于凹槽底部上方的區(qū)域為中空的，或包 括中空的區(qū)域。
[0062] 如本文所用，術(shù)語"縱向"或"MD"是指材料諸如纖維網(wǎng)沿整個制造過程前進的路 徑。
[0063] 如本文所用，術(shù)語"宏觀"是指當(dāng)觀察者的眼睛和纖維網(wǎng)之間的垂直距離為約12 英寸（30cm)時，可被具有20/20視力的人容易可見和明顯可辨別的結(jié)構(gòu)特征或元件。相反 地，如本文所用，術(shù)語"微觀"是指在此類條件不容易看見和不可明顯辨別的特征。
[0064] 如本文所用，術(shù)語"環(huán)輥"或"環(huán)軋制"是指使用變形構(gòu)件的工藝，所述變形構(gòu)件包 括含有連續(xù)的脊和凹槽的至少一些部分的反轉(zhuǎn)輥，相互嚙合帶，或相互嚙合板，其中變形構(gòu) 件的相互嚙合的脊（或突出部）和凹槽（或凹陷部）接合并拉伸插入它們之間的纖維網(wǎng)。 除非另外指明，環(huán)輥不單獨對纖維網(wǎng)開孔。對于環(huán)軋制，取決于脊和凹槽的取向，變形構(gòu)件 能夠被布置成在橫向、縱向上或在螺旋方向上/與橫向或縱向成一角度地拉伸纖維網(wǎng)。本 文所述的有關(guān)一個方向的例子旨在被理解為能夠適用于非描述的方向。
[0065] 如本文所用，術(shù)語"滾刀開孔"（RKA)是指使用相互嚙合的變形構(gòu)件或輥的方法和 設(shè)備，其中一個或多個輥包括多個齒。齒可為尖銳的以切穿纖維網(wǎng)以及使纖維網(wǎng)變形從而 生產(chǎn)出開孔纖維網(wǎng)，或在一些情況下，生產(chǎn)出三維開孔纖維網(wǎng)，如US 2005/0064136A1和US 2006/0087053A1 所公開。
[0066] 術(shù)語"結(jié)構(gòu)化類彈性膜"或"結(jié)構(gòu)化類彈性成膜"是指Procter&Gamble技術(shù)，其 中SELF (結(jié)構(gòu)化類彈性膜）代表Structural Elastic以ke gilm。方法、設(shè)備和經(jīng)由結(jié)構(gòu) 化類彈性成膜產(chǎn)生的圖案舉例說明和描述于美國專利5, 518, 801 ;5, 691，035 ;5, 723, 087 ; 5, 891，544 ;5, 916, 663 ;6, 027, 483 ;和7, 527, 615B2中。雖然該工藝原先是使用使聚合 物膜變形而不產(chǎn)生孔的齒幾何形狀開發(fā)出來的，但已經(jīng)開發(fā)出其它齒幾何形狀，它們更 有利于形成簇（就非織造材料而言），或在前端和后端上具有孔的帳蓬形部件（就膜而 言）。使用結(jié)構(gòu)化類彈性成膜法在非織造纖維網(wǎng)中形成具有孔的簇的工藝公開于美國專利 7, 682, 686B2 中。
[0067] 如本文所用，術(shù)語"齒"是指能夠?qū)w維網(wǎng)開孔的輥表面上的任何元件。
[0068] I.開孔纖維網(wǎng)材料
[0069] 雖然本文使用了術(shù)語"開孔纖維網(wǎng)材料"，但目的是由此類開孔纖維網(wǎng)材料產(chǎn)生用 于吸收制品的組件諸如吸收構(gòu)件（或非吸收構(gòu)件）。在此類情況下，開孔纖維網(wǎng)材料將被切 割成用于吸收制品的各個組件（諸如頂片，底片，采集層，吸收芯）。就用于吸收制品的纖維 網(wǎng)而言，此類新結(jié)構(gòu)可包括在纖維網(wǎng)的預(yù)先確定的部分中提供改善的特性（諸如改善的柔 軟性，流體處理，或其它特性）的那些。這些開孔纖維網(wǎng)可被切割以形成用于封裝的產(chǎn)品的 各種其它組件（例如，流動包裹、收縮包裹、和塑料袋），擦拭物，面巾紙，衛(wèi)生紙，紙巾等。
[0070] 可在纖維網(wǎng)和由它們形成的組件中提供在橫向方向上具有較大寬度的離散的間 隔很小的孔，所述孔是不可能用當(dāng)前的方法和模具產(chǎn)生的。相比于可經(jīng)由現(xiàn)有技術(shù)獲得的 等同開口面積的孔（見圖2D)，新孔包括更大的開口面積和更低的縱橫比（孔長度：孔寬 度），這（就膜而言）導(dǎo)致纖維網(wǎng)強度增加。
[0071] 此外，用這種新技術(shù)產(chǎn)生的纖維網(wǎng)還具有獨特的更紋理化的外觀。所述紋理化的 纖維網(wǎng)可包括交替的脊和凹槽，其中孔被有意地包含在凹槽內(nèi)。就用于吸收制品的開孔纖 維網(wǎng)而言，纖維網(wǎng)可提供更好的流體采集，透氣性，或與身體的分離，從而提升更干爽、更清 潔的感覺。例如，在衛(wèi)生巾中，位于凹槽中的孔幫助引導(dǎo)流體并將流體從頂片轉(zhuǎn)移至下部吸 收構(gòu)件。不僅孔提供這些有益效果，而且存在于最終纖維網(wǎng)中的任何波紋也可另外支持這 些有益效果。例如，波紋提供與身體的至少部分的非接觸，這改善了透氣性，產(chǎn)生干爽的感 覺，并且有助于較少地接觸可能刺激皮膚或使人感覺不適的潤濕/臟污表面。就衛(wèi)生巾而 言，波紋可在縱向上沿衛(wèi)生巾引導(dǎo)流體并且保持流體遠離衛(wèi)生巾的側(cè)邊緣。
[0072] 將被開孔的纖維網(wǎng)（或"前體纖維網(wǎng)"）可包括任何合適的可變形材料，諸如織造 材料，非織造材料，膜，平膜，微紋理化的膜，任何前述材料的組合或?qū)雍象w。如本文所用的 術(shù)語"非織造纖維網(wǎng)"是指如下的纖維網(wǎng)：所述纖維網(wǎng)具有被夾在中間的單根纖維或線的結(jié) 構(gòu)，但不呈如織造物或針織物中的重復(fù)圖案，所述織造物或針織物通常不具有無規(guī)取向的 纖維。非織造纖維網(wǎng)可包括或可不包括熱粘結(jié)點。這可包括紙坯，諸如薄紙、干漿材、襯板、 濾紙、以及它們的組合。非織造纖維網(wǎng)或織物已由許多工藝形成，例如，熔吹法、紡粘法、水 刺法、氣流成網(wǎng)、濕法成網(wǎng)、通風(fēng)干燥造紙工藝和粘結(jié)粗梳纖維網(wǎng)工藝，包括粗梳熱粘結(jié)。取 決于成形工藝，非織造纖維網(wǎng)可或可不包括熱粘結(jié)點。膜材料可為單層、多層、壓印的、或微 紋理化的。所述織造織物、非織造織物、膜、組合或?qū)訅后w可由任何合適的材料制成，包括但 不限于天然材料、合成材料、以及它們的組合。合適的天然材料包括但不限于纖維素、棉絨、 蔗渣、毛纖維、絲纖維等。在一些實施例中，材料纖維網(wǎng)可基本上不含纖維素，和/或不包括 紙材料。在其它實施例中，可對含有纖維素的前體材料執(zhí)行本文所述的方法。合適的合成 材料包括但不限于人造絲和聚合材料。合適的聚合物材料包括但不限于：聚乙烯（PE)(例 如，線性低密度聚乙烯（LLDPE)，低密度聚乙烯（LDPE)，高密度聚乙烯（HDPE)等），聚酯，聚 對苯二甲酸乙二酯（PET)，和聚丙烯（PP)。上述材料中的任一種均可包括消費后可再循環(huán) 的材料。本文所述的設(shè)備適用于范圍廣泛的材料和成本較低的材料。例如，可使用日用紡 粘非織造材料、具有不同化學(xué)和機械特性的多個層（并控制所述兩個或更多個層相互混合 的程度）、具有各種纖維配方&形成物的非織造材料；或膜。此外，該設(shè)備還能夠直接在線 運行（并且不因輥壓縮/儲存而損失蓬松度）。
[0073] 各種聚合物均能夠用來產(chǎn)生感興趣的纖維網(wǎng)。潛在的材料包括生物聚合物， 該生物聚合物由非石油來源制成，例如生物衍生的聚乙烯（b i o -P E)、生物衍生的聚丙烯 (bio-PP)、生物衍生的聚對苯二甲酸乙二醇酯（bio-PET)、和生物衍生的聚（2, 5-呋喃二甲 酸乙二醇酯）（bio-PEF)。這些材料可部分地或完全地衍生自至少一種可再生資源，其中可 再生資源是指可在100年時間內(nèi)再生的天然資源?？稍偕Y源包括植物、動物、魚類、細菌、 真菌、和林業(yè)產(chǎn)品，并且可為天然存在的、雜交體、或遺傳工程的生物。需要花費比100年更 長的時間來形成的天然資源如原油、煤炭和泥炭不被認為是可再生資源。來源于非石油來 源的其它聚合物包括淀粉基聚合物和纖維素。另外，可使用100%或與多種樹脂共混的可再 循環(huán)樹脂，如消費后再粉碎的r-HDPE、r-LLDPE、r-LDPE、r-PET、r-PEF、或r-PP。來源于可再 生資源和可再循環(huán)樹脂的聚合物可獨立使用，或者以不同含量混入石油基聚合物以控制成 本。由非石油來源制備聚合物的來源和方法可見于US 8, 063, 064 Bl和US 2011/0319849 Al0
[0074] 本發(fā)明涉及開孔纖維網(wǎng)材料以及用于對纖維網(wǎng)進行開孔和拉伸以產(chǎn)生此類材料 的設(shè)備和方法，所述設(shè)備和方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點中的一者或多者。拉伸或伸展纖維 網(wǎng)是有益的，因為其使得能夠通過在總體上減小纖維網(wǎng)的基重而降低成本。通過在相同的 工藝步驟中進行開孔和拉伸，在纖維網(wǎng)材料中產(chǎn)生更寬、更優(yōu)選的孔。此處，開孔和拉伸是 在單一單元中以對準(zhǔn)方式進行的，使得所述拉伸是在齒仍然滲入材料期間進行的，因此不 允許孔在被拉伸時發(fā)生塌縮。所述附加拉伸步驟不僅使孔成為更寬的，而且也具有產(chǎn)生具 有波紋形外觀的纖維網(wǎng)的可能性。這種開孔隨后拉伸的組合必須精確地對準(zhǔn)。如果開孔和 拉伸是以獨立步驟進行的，如現(xiàn)有技術(shù)那樣，則孔將不與拉伸環(huán)輥對準(zhǔn)并且孔可能閉合。另 夕卜，用該新工藝產(chǎn)生的纖維網(wǎng)由于拉伸而更柔軟且更具懸垂性（松散的和/或薄化的纖維 和/或膜）。更薄的纖維網(wǎng)一般是所期望的，因為所述纖維網(wǎng)能夠保持較少的流體。當(dāng)纖維 網(wǎng)用作吸收制品的頂片時，這一點是很重要的，因為頂片中的飽和度較小。
[0075] 在一個非限制性實施例中，開孔纖維網(wǎng)材料包括具有形成于其中的離散孔的纖維 網(wǎng)。該纖維網(wǎng)具有第一表面和與第一表面相對的第二表面。該纖維網(wǎng)包括圍繞多個離散孔 的基本上非開孔區(qū)域或基體。
[0076] 這些孔密集地堆積在相對小的區(qū)域內(nèi)。例如，在任何方向上，孔之間的中心至中心 間距可小于或等于約20mm, 10mm，5mm，3mm，2mm，Imm,或0. 5_。面積為1平方英寸（645mm2) 的區(qū)域中的孔的總數(shù)目可大于或等于4、25、100、250、500, 1000,或3000。一英寸正方形區(qū) 域中的孔的數(shù)目可通過如下方式來確定：用細尖筆或記號筆在材料上畫出一個尺寸為1英 寸（25.4mm)乘1英寸的正方形區(qū)域，并且對完全或部分地位于該1英寸正方形內(nèi)或位于其 邊界上的第一孔，第二孔，第三孔等的數(shù)目進行計數(shù)。如果需要，可使用低倍顯微鏡或其它 放大輔助裝置來輔助材料中孔的可視性?？卓蔀槿魏魏线m的構(gòu)型。
[0077] 孔可為任何合適的尺寸。通常，孔將為宏觀的?？椎钠矫鎴D面積可大于或等于約 0. 5mm2、lmm2、5mm2、10mm2,或15mm 2。本文所述的方法也能夠用來產(chǎn)生微觀孔，它們具有小于 0. 5mm2的平面圖面積。
[0078] 除了孔以外，纖維網(wǎng)還可包括交替的脊和凹槽，其中孔位于凹槽中。脊可連續(xù)地延 伸或在纖維網(wǎng)的變形的區(qū)域中形成不連續(xù)的脊。凹槽可連續(xù)地延伸，其中孔在凹槽內(nèi)以規(guī) 則的間隙間隔開。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果將纖維網(wǎng)顛倒過來，則凹槽將變成脊并且脊將變成凹 槽，并且孔現(xiàn)在將位于脊中。取決于工藝和材料參數(shù)，孔可為二維的或三維的。就三維孔而 言，孔的基部將在脊的相反方向上延伸。與脊頂部和凹槽底部相比，脊側(cè)面和凹槽側(cè)面在更 大程度上取向在Z方向上。
[0079] 就膜而言，由于拉伸工藝的緣故，脊側(cè)面和凹槽側(cè)面與脊頂部和凹槽底部相比可 較薄并具有較低的基重。這導(dǎo)致纖維網(wǎng)具有交替的厚度和基重較高的區(qū)域以及厚度和基重 較低的區(qū)域，其中厚度和基重較高的區(qū)域位于脊頂部和凹槽底部中，并且具有較低厚度和 基重的區(qū)域位于它們之間的側(cè)壁中。交替的基重提供有益于舒適度的薄化的/柔性區(qū)域并 保持有益于強度的厚度。
[0080] 就非織造材料而言，同樣在拉伸區(qū)域中減小了基重，這同樣導(dǎo)致纖維網(wǎng)具有交替 的基重較高和基重較低的區(qū)域，其中基重較高的區(qū)域位于脊頂部和凹槽底部中，并且基重 較低的區(qū)域位于它們之間的側(cè)壁中。就非織造材料而言，纖維網(wǎng)厚度可不在拉伸區(qū)域中減 小，因為纖維可解除纏結(jié)并移動遠離彼此。然而，所述各個纖維中的一些的厚度可由于拉伸 而減小，導(dǎo)致纖維直徑在初始纖維直徑的40%至80%范圍內(nèi)。脊頂部處的平均纖維直徑和 凹槽底部處的平均纖維直徑可大于側(cè)壁處的平均纖維直徑。雖然齒鎖定在脊和凹槽處，但 基部纖維網(wǎng)厚度并沒有顯著地改變。雖然纖維網(wǎng)是紋理化的，但局部位于脊和凹槽處的纖 維網(wǎng)的厚度沒有顯著地改變，這是由于脊和凹槽未被填充，而是形成了中空區(qū)域，因為它們 已變形至平面外。中空的脊不能夠像填充的脊那樣保持許多流體，當(dāng)用作吸收制品中的頂 片時其可提供干爽有益效果。由于拉伸的緣故，纖維網(wǎng)在拉伸方向上永久性地伸長。適宜 地，拉伸區(qū)域中的纖維網(wǎng)厚度為初始纖維網(wǎng)厚度的20%至80%。
[0081] II.用于俥纖維網(wǎng)材料奪形的現(xiàn)有摶術(shù)的設(shè)各
[0082] 現(xiàn)有技術(shù)的方法不適用于產(chǎn)生在橫向上具有更寬尺寸的孔，尤其是對于堅韌的或 抗撕裂性膜來講。因此，希望設(shè)計出如下工藝，其使得能夠以相同的工藝步驟（即，在相同 的輥隙內(nèi)并且在開孔齒仍然穿透纖維網(wǎng)期間）進行開孔和拉伸以在纖維網(wǎng)材料中獲得孔， 所述孔與用現(xiàn)有技術(shù)的方法所能夠獲得的孔相比在橫向上具有較大尺寸?，F(xiàn)有技術(shù)的方法 也不適用于使用高速開孔和拉伸裝置諸如此處所述的開孔和拉伸裝置來產(chǎn)生具有交替的 脊和凹槽的纖維網(wǎng)，其中孔位于凹槽中。
[0083] 圖1示出了第一現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備10,其中輥12和14在本文中稱作環(huán)輥。如在本 文所示和所述的另一設(shè)備中的輥的情況下那樣，輥12、14承載在相應(yīng)的可旋轉(zhuǎn)軸上，可旋 轉(zhuǎn)軸具有以平行關(guān)系設(shè)置的旋轉(zhuǎn)軸線A。在本文所述的所有實施例中，輥為非接觸式的，并 且為軸向驅(qū)動的。在該實施例中，輥的表面具有圍繞輥的圓周延伸的多個交替的凹槽16和 脊18。在其它實施例中，脊和凹槽可平行于輥的軸線A延伸。一個或多個此類輥可用于本 文所述設(shè)備的各種實施例中。
[0084] 在圖1所示的實施例和本文所述的各種其它實施例中，輥嚙合或至少部分地相互 嚙合。如圖1中所示，輥通常在相反方向上旋轉(zhuǎn)（即，輥是反轉(zhuǎn)的）。這對于本文所述的其 它實施例來講也是如此。
[0085] 圖2A - 2C示出了第二現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備20,其中頂部輥22為滾刀開孔（或"RKA"） 輥，并且底部輥24在本文中稱作環(huán)輥。該設(shè)備包括一對反轉(zhuǎn)的相互嚙合輥，其中頂部輥22 包括具有四個或更多個側(cè)面的棱錐形齒30,這些側(cè)面為基本上三角形的并且從基部朝末端 漸縮，并且底部輥24包括周向延伸的凹槽26和脊28。齒30被布置成間隔開的周向行，在 所述行之間具有凹槽。齒30在基部處從頂部輥22延伸，并且齒的基部具有大于橫截面寬 度尺寸的橫截面長度尺寸。通常，當(dāng)滾刀開孔輥22上的齒30與環(huán)輥24上的凹槽26相互 嚙合時，孔形成于纖維網(wǎng)材料中。關(guān)于齒高，齒距，節(jié)距，嚙合深度，和其它處理參數(shù)，滾刀開 孔和滾刀開孔設(shè)備可與美國專利申請公布US 2006/0087053 Al所述的相同。
[0086] 圖2A所示的滾刀開孔輥22包括交錯的（vs.標(biāo)準(zhǔn)的）齒圖案。如本文所用，術(shù)語 "交錯的"是指相鄰齒在橫向上不成行對齊。如本文所用，術(shù)語"標(biāo)準(zhǔn)的"是指相鄰齒在橫向 上成行對齊并因此為非交錯的。如圖2C所示，輥22和24在橫向上對齊，使得滾刀開孔輥 22上的齒30與環(huán)輥24上的凹槽26對齊。當(dāng)齒30穿透纖維網(wǎng)時，配對環(huán)輥28上的脊支 撐纖維網(wǎng)，使得齒30能夠穿透纖維網(wǎng)并同時在相反方向上形成孔。圖2D示出了示例性現(xiàn) 有技術(shù)的纖維網(wǎng)34的頂視圖，所述纖維網(wǎng)能夠通過類似圖2A - 2C所示的設(shè)備來制備。所 得的纖維網(wǎng)34包括圍繞孔38的基體36。由現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備類似圖2A - 2C的設(shè)備形成的 孔38包括縱向上的長度L和橫向上的寬度W。這些孔通常是狹縫樣的，具有遠遠小于長度 L的寬度W，尤其是對于較堅韌的和更具恢復(fù)性的纖維網(wǎng)來講。
[0087] III.利用具有從凸脊延伸的齒對纖維網(wǎng)材料講行開孔的設(shè)各和方法
[0088] 一般來講，該設(shè)備包括在兩者間形成輥隙的兩個相互嚙合的成形結(jié)構(gòu)。成形結(jié)構(gòu) 可包括輥，板，帶，套管，能夠向纖維網(wǎng)賦予紋理向的其它結(jié)構(gòu)、或它們的組合。第一成形結(jié) 構(gòu)包括成形結(jié)構(gòu)的表面上的多個第一脊和第一凹槽，其中所述第一脊具有頂部表面，并且 所述第一凹槽具有底部表面。第一成形結(jié)構(gòu)還包括從所述第一脊的頂部表面向外延伸的間 隔開的多個齒，每個齒均能夠形成孔，其中所述第一脊的頂部表面位于所述齒的末端和所 述第一凹槽的底部表面之間。第二成形結(jié)構(gòu)包括多個連續(xù)的第二脊和第二凹槽。
[0089] 更具體地，該設(shè)備包括在兩者間形成單一輥隙N的單一一對反轉(zhuǎn)的相互嚙合輥。 雖然為方便起見，本文將主要以輥來描述這些設(shè)備，但應(yīng)當(dāng)理解，本描述將適用于可包括任 何合適類型的成形構(gòu)件的任何合適的設(shè)備，所述成形構(gòu)件包括但不限于：一對輥；多對板； 具有彈力盤（或小板）的傳送裝置；帶；或它們的組合。第一輥和第二輥各自包括表面106、 108,所述表面包括周向延伸的多個脊和凹槽。作為另外一種選擇，脊和凹槽可在平行于輥 軸線的方向上延伸，只要其與具有在相同方向上延伸的脊和凹槽配對的輥即可。第一輥另 外還包括間隔開的多個齒，其中齒從脊的頂部表面向外延伸。這產(chǎn)生"凸脊"。第二輥的脊 朝第一輥的軸線延伸至超過第一輥上的脊中的至少一些的頂部的深度。這樣，齒的初始接 合產(chǎn)生孔，隨后當(dāng)所述接合進行至凸脊以下的深度時，所述孔在橫向上被拉伸。通過在一個 工藝步驟中首先進行開孔隨后在齒仍然穿透纖維網(wǎng)期間進行拉伸，所得的孔與由如上所述 且如圖2A - 2D所示的標(biāo)準(zhǔn)齒輥所產(chǎn)生的孔相比在橫向上具有較大的寬度。
[0090] 本發(fā)明的孔與現(xiàn)有技術(shù)的孔相比包括較低的縱橫比（孔長度：孔寬度）和高得多 的開口面積，尤其是當(dāng)用于較堅韌的膜時，例如，包含高含量的LLDPE的那些。新齒幾何形 狀有利于在較低的模具溫度下獲得高開口面積，使得能夠在纖維網(wǎng)中形成孔，所述纖維網(wǎng) 不能夠被開孔為具有傳統(tǒng)齒幾何形狀。新模具幾何形狀提供在較低的溫度下（例如，介于 35和70攝氏度之間）或甚至在環(huán)境溫度下對纖維網(wǎng)開孔的能力，而不需要對設(shè)備進行加 熱。另外，相對于以前的模具，所涉及的用以產(chǎn)生該模具的成本極少或較低，因為尤其是被 移除的金屬較少。因此，可使用室溫前體纖維網(wǎng)。在一個實施例中，前體纖維網(wǎng)和相互嚙合 輥不受熱?；蚩墒褂每傮w預(yù)熱的纖維網(wǎng)。或分區(qū)預(yù)熱纖維網(wǎng)可使得能夠在一些區(qū)中形成孔 并且在其它區(qū)中形成氣泡。預(yù)熱可通過如下方法實現(xiàn)：在接合之前包裹滾刀開孔輥（其中 在接合之前可能使用變化的包裹時間）或在接合之前包裹環(huán)輥。同樣，可使用受熱的或非 受熱的模具。適宜地，通過包裹被加熱至50-200攝氏度，或50-100攝氏度的滾刀開孔輥來 加熱纖維網(wǎng)。滾刀開孔輥和環(huán)輥可按相同的最外表面的速度被驅(qū)動，或在所述兩個輥之間 可存在速度差。
[0091] 以下各圖示出了特定輥排列和可由此形成的開孔纖維網(wǎng)材料的非限制性例子。這 些設(shè)備能夠利用單一輥隙，并且以較高處理速度運行，在一些情況下無需加熱，并且與用于 進行開孔和拉伸的現(xiàn)有技術(shù)的方法相比花費較少（例如，由于其為簡單的機械工藝-僅有 兩個相互嚙合輥）。
[0092] 圖3A和3B示出了本發(fā)明的示例性設(shè)備100,其包括在兩者間形成單一輥隙N的單 一一對反轉(zhuǎn)的相互嚙合輥1〇2、104。第一（頂部）輥102為圖2A所示滾刀開孔輥的變型。 該特定變型在本文中將稱作"凸脊?jié)L刀開孔輥"。圖3A和3B所示設(shè)備100中的第二（底 部）輥104為環(huán)輥。
[0093] 如圖4A所示，第一輥102包括多個凹槽110和脊120,以及從脊120的頂部表面 122向外延伸的多個交錯的間隔開的齒130。輥104的構(gòu)型使得脊120的頂部表面122設(shè) 置在齒130的末端134和凹槽110的底部表面112之間，依相對于輥的軸線A的方向而定。 如圖4B所示，第二輥104包括多個凹槽140和脊150。凹槽140具有底部表面142,并且脊 150具有頂部表面152。此處，脊150的頂部表面152和凹槽140的底部表面142之間的距 離圍繞該輥的圓周為基本上相同的。圖4C為呈凸脊交錯的橫向結(jié)構(gòu)化類彈性膜輥形式的 可供選擇的第二輥104B。輥104B的構(gòu)型使得脊120的頂部表面122設(shè)置在齒130的末端 134和凹槽110的底部表面112之間，依相對于輥的軸線A的方向而定。重新參考圖3A和 3B，第一輥102的齒130和脊120朝第二輥104的軸線A延伸，相互嚙合至超過第二輥104 上的脊150中的至少一些的頂部152的深度。
[0094] 適用于該工藝的齒必須有利于對纖維網(wǎng)進行開孔。輥上的齒可具有任何合適的構(gòu) 型。給定的齒可具有相同的平面圖長度和寬度尺寸（諸如具有圓形或正方形平面圖的齒）。 作為另外一種選擇，齒可具有大于其寬度的長度（諸如具有矩形平面圖的齒），在該情況 下，齒可具有其長度與其寬度的任何合適的縱橫比。用于齒的合適的構(gòu)型包括但不限于：具 有三角形側(cè)視圖的齒；具有正方形或矩形側(cè)視圖的齒；柱形齒；棱錐形齒；具有包括圓形， 橢圓形，沙漏形，星形，多邊形等的平面圖構(gòu)型的齒；以及它們的組合。多邊形包括但不限于 矩形、三角形、五邊形、六邊形、或梯形。齒的側(cè)壁可從基部至末端以恒定角度漸縮，或它們 可改變角度。齒可朝齒末端處的單一點漸縮，比如圖4A所示的齒。齒可具有圓化的、平坦 的或形成尖端的末端。作為另外一種選擇，齒可朝多點的，伸長的齒末端漸縮，比如圖4C所 示的結(jié)構(gòu)化類彈性膜齒。然而，齒的末端必須與齒的垂直壁至少之一（例如，齒的前端和后 端上的垂直壁，如圖4C所示）形成尖頂，因此齒對纖維網(wǎng)開孔或刺穿纖維網(wǎng)。就圖4C所示 的齒而言，每個齒可形成2個孔,一個位于每個齒的前緣,并且另一個位于后緣。
[0095] 在圖5A-F所示的一個示例性實施例中，第一輥102包括從脊120的頂部表面122 向外延伸的多個棱錐形齒130。圖5A為另一個示例性凸脊?jié)L刀開孔輥的表面的一部分的透 視圖。圖5B為圖5A所示的齒排列的側(cè)視圖，圖5C為端視圖，并且圖為頂視圖。圖5E 為沿圖5B所示的齒排列的線D-D截取的剖面圖。圖5F為沿圖5B所示的齒排列的線E-E 截取的剖面圖。圖5E所示的齒橫截面積A t小于圖5F所示的齒橫截面積Atb。側(cè)面（例如， 圖5E所示的130a - 130f)為基本上三角形的并且從末端134至基部132以恒定角度漸縮。 側(cè)面的數(shù)目可為四個（例如，圖4A)，六個（例如，圖5A - 6C)，或為小于或等于十二的另一 個數(shù)目。齒130被布置成間隔開的周向行，在所述行之間具有凹槽110。縱向末端至末端齒 距S md為0? 4mm至15mm (或3mm至8mm)。橫向節(jié)距P為0? 4mm至IOmm (或Imm至3mm)。齒 具有30至90度（或45至65度）的夾角a，3至15度的齒的長側(cè)面（例如，130c、130f) 上的側(cè)壁角P，以及45至120度（或60至90度）的齒的前緣和后緣的末端小平面夾角 Y (例如，側(cè)面130a和130b之間的角度或側(cè)面130d和130e之間的角度）。在一些情況下， 當(dāng)通過螺旋狀磨削產(chǎn)生齒時，選擇交錯的且包括末端小平面角Y的縱向和橫向齒距。
[0096] 存在用以精整其中齒130和脊表面122交會的部分136的不同方式，例如，截頂 (圖6A)，其中每個側(cè)面上的漸縮部均被某個平面截去；半截頂?shù)模▓D6B)，其中至少一個側(cè) 面上的漸縮部被某個弧截去；或非截頂?shù)模▓D6C)，其中每個側(cè)面上的漸縮部不以任何方式 被截去。圖6A所示的齒130從末端134朝基部132漸縮并具有截頂?shù)南虏?36?？砂床煌?度數(shù)進行漸縮和/或截頂。齒上的截頂?shù)臐u縮部使得齒更易于制造。在這種情況下，參見 圖7，如加工成形操作中所熟知的那樣，可通過如下方法在單一螺旋狀機加工步驟中實現(xiàn)末 端小平面角Y和脊精整：在周向D。上旋轉(zhuǎn)模具，同時在模具的軸向上推進機加工。沿機加 工路徑M p將產(chǎn)生齒130的末端小平面。對于齒交錯部Ts，所包括的末端小平面角Y因此 被產(chǎn)生為2*Arctan (橫向齒節(jié)距"P" /齒交錯部"Ts"）。
[0097] 可按不同的方式來精整齒130之間的脊的頂部表面122。例如，表面122可為輻射 式的或非輻射式的。輻射式的表面將保護纖維網(wǎng)在形成期間不撕裂，尤其是就膜而言；而非 輻射式的表面（諸如圖6A - 6C所示的表面122)可更節(jié)省成本。
[0098] 凸脊?jié)L刀開孔輥102的構(gòu)型使得脊120的頂部表面122設(shè)置在齒130的末端134 和凹槽110的底部表面112之間，依相對于輥102的軸線A的方向而定。齒高h t被定義為 齒130的末端134和凹槽110的底部表面112之間的距離。齒高1^為Imm至12mm，或2mm 至8mm，或3mm至6mm。脊高b為齒高的至少20%，通常為20%至95%。橫切深度d。。被 定義為齒130的末端134和脊120的頂部表面122之間的距離。在該實施例中，齒130的 末端134和脊120的頂部表面122之間的距離圍繞該輥的圓周為基本上相同的。橫切深 度d。。取決于形成所述孔所需的變形量。例如，橫切深度d。?？稍?? 2mm至9mm，或I. Omm至 4. Omm或2. Omm至3. 5mm范圍內(nèi)。較小的橫切深度d。。（在相同的DOE下）產(chǎn)生更大開口的 孔。一對輥102, 104的嚙合深度必須大于橫切深度d。。。適宜地，嚙合深度比橫切深度大至 少0? 1謹或大0? 3謹。棍隙N處的DOE為0? 5謹至ICtam,或3謹至7謹，或3謹至4謹。
[0099] 脊高匕被定義為脊120的頂部表面122和凹槽110的底部表面112之間的距離。 在一些諸如圖3B和4A所示的實施例中，第一輥102包括橫向?qū)挾?，并且?20的頂部表面 122和凹槽110的底部表面112之間的距離圍繞所述圓周以及橫跨輥102的橫向?qū)挾葹榛?本上相同的?；虻谝患沟捻敳勘砻婧偷诙疾鄣牡撞勘砻嬷g的距離圍繞所述圓周或橫跨 第一輥的橫向?qū)挾瓤捎凶兓?。凸脊輥的各種可供選擇的實施例是可能的。例如，如圖8中 的輥162所示，脊的高度匕在齒168中的至少一些之間可有變化。脊高\取決于形成所期 望的孔所需的變形量。位于一對齒168之間的至少一個脊164的頂部表面166將具有如下 高度，所述高度按至少10%，20%，或30 %大于位于另一對齒168之間的另一個脊164的 高度h,2。該輥162可用于某種工藝諸如圖3A所示的工藝以取代凸脊?jié)L刀開孔輥102。第 二輥可為環(huán)輥，其具有在周向或軸向上具有不同高度的脊。
[0100] 圖9A示出了可通過圖3A所示的設(shè)備來制備的纖維網(wǎng)170的一個例子：具有交錯 的齒圖案的滾刀開孔凸脊輥用作上輥102并且環(huán)輥用作下輥104。輥102和104在橫向上 對齊，使得第一輥102上的齒130與第二輥104上的凹槽140對齊。當(dāng)?shù)谝惠?02上的齒 130穿透纖維網(wǎng)170時，位于滾刀開孔凸脊輥102上的齒130之間的脊120支撐纖維網(wǎng)170， 使得第二輥104上的脊150可在橫向上拉伸纖維網(wǎng)170。
[0101] 處于其初始狀態(tài)的纖維網(wǎng)可被認為是相對平坦的，并且完全由非開孔區(qū)域構(gòu)成。 纖維網(wǎng)170具有第一表面170A和第二表面170B。當(dāng)纖維網(wǎng)在縱向上被喂送到位于輥（例 如，圖3A所示的那些）之間的輥隙N中時，纖維網(wǎng)：（i)由第一輥102的齒130開孔以形 成間隔開的多個孔172 ;并且（ii)由第一輥102的脊120拉伸以在橫向上拉伸孔172。如 圖9A即纖維網(wǎng)頂視圖所示，結(jié)果得到包括孔172和圍繞孔172的基體174的開孔纖維網(wǎng) 170?？?72可在一個方向上（朝下，如在圖9A中觀察到的那樣）被推出纖維網(wǎng)160的平 面之外，因此孔172可具有高度H a?？?72在縱向和橫向上成行對齊。圖9B示出了單一孔 172的放大頂視圖。孔172包括縱向上的長度La和橫向上的寬度W a。孔將優(yōu)選地具有長 度除以寬度的1至4,或1.25至3,或1.5至2. 5,或1.6至2. 3的縱橫比AR。孔172還包 括各個開口面積慫和圍繞開口面積匕的周邊。開孔纖維網(wǎng)所包括的總開口面積為總纖維 網(wǎng)面積的5%至25%，或9%至21%，或10%至16%，或14%至20%。開孔膜包括在I. 5N 至5N，2N至4N，2. 5N至4N，2. 5N至3. 5N，或2. 7N至3. 9N范圍內(nèi)的橫向上的撕裂或拉伸強 度（每25. 4mm)。開孔非織造材料包括2N至20N范圍內(nèi)，或更高的橫向上的拉伸強度（每 25. 4mm)。在一個例子中，纖維網(wǎng)包括縱向取向和橫向取向，其中孔包括縱向上的長度和橫 向上的寬度，并且其中多個孔包括長度除以寬度的1至4的縱橫比。
[0102] 在一些實施例中，上述拉伸步驟不僅增加了孔的橫向?qū)挾龋乙伯a(chǎn)生了交替的 脊和凹槽，其中孔位于凹槽中。與所述兩個輥上的脊接觸的纖維網(wǎng)的部分摩擦鎖定在脊頂 部上因而不被拉伸，而介于脊之間的纖維網(wǎng)被拉伸出平面之外。被拉伸出平面之外的纖維 網(wǎng)的部分變得在更大程度上取向在z方向上。因此，可形成具有脊和凹槽的纖維網(wǎng)，其中孔 位于凹槽中。應(yīng)當(dāng)注意的是，如果將纖維網(wǎng)顛倒過來，則凹槽將變成脊并且脊將變成凹槽， 并且孔現(xiàn)在將位于脊中。脊頂部處的纖維和凹槽底部處的纖維與側(cè)壁處的纖維相比可在更 大程度上取向在X-Y平面中。
[0103] 就膜而言，在拉伸區(qū)域中纖維網(wǎng)被薄化并且基重減小，而在摩擦鎖定在輥脊上的 纖維網(wǎng)的區(qū)域中纖維網(wǎng)厚度和基重保持不變。這導(dǎo)致纖維網(wǎng)具有交替的厚度較高和厚度較 低的區(qū)域、以及交替的基重較高和基重較低的區(qū)域，其中厚度較高和基重較高的區(qū)域位于 脊頂部和凹槽底部中，并且具有較低厚度和較低基重的區(qū)域位于它們之間的側(cè)壁中。圖11 為25gsm PE膜纖維網(wǎng)210的頂視圖（膜被拉伸/被展平以示出高基重區(qū)域212和低基重 區(qū)域214)。纖維網(wǎng)210還示出了脊R，凹槽G，和側(cè)壁S?？?16存在于凹槽G中。顯而易 見，高基重區(qū)域212位于脊R和凹槽G中，而低基重區(qū)域214位于側(cè)壁S中。
[0104] 就非織造材料而言，同樣在拉伸區(qū)域中減小了基重，這同樣導(dǎo)致纖維網(wǎng)具有交替 的較高基重和較低基重的區(qū)域，其中較高基重區(qū)域位于脊頂部和凹槽底部中，并且較低基 重區(qū)域位于它們之間的側(cè)壁中。圖12為60gsm聚丙烯非織造纖維網(wǎng)220的頂視圖（非織 造材料被拉伸/被展平以示出高基重區(qū)域222和低基重區(qū)域224)。纖維網(wǎng)220還示出了脊 R，凹槽G，和側(cè)壁S?？?26存在于凹槽G中。熱粘合點或熔合粘合點228可存在于纖維網(wǎng) 220上的各種位置中。顯而易見，高基重區(qū)域222位于脊R和凹槽G中，而低基重區(qū)域224 位于側(cè)壁S中。就非織造材料而言，纖維網(wǎng)厚度在拉伸區(qū)域中可不減小，因為纖維可解除纏 結(jié)并移動遠離彼此。然而，所述各個纖維中的一些的厚度可由于拉伸而減小。應(yīng)當(dāng)注意的 是，用來表征基重的纖維網(wǎng)的"區(qū)域"不包括孔自身。
[0105] 由于拉伸的緣故，纖維網(wǎng)在拉伸方向上永久性地伸長。如果纖維網(wǎng)保持在其波紋 形狀態(tài)，則所增加的纖維網(wǎng)寬度的大部分被形成于纖維網(wǎng)中的脊和凹槽填充。作為另外一 種選擇，可施加張力以伸展纖維網(wǎng)，這將導(dǎo)致脊和凹槽的高度和頻率減小，并且減小纖維網(wǎng) 的總體基重。如果需要，可伸展纖維網(wǎng)使得脊和凹槽不再存在，并且纖維網(wǎng)回復(fù)至其展平狀 態(tài)。該變形工藝可在橫向上拉伸纖維網(wǎng)或使纖維網(wǎng)生長10%，15%，20%，25%，或更多。脊 和凹槽的永久拉伸量和成型度取決于模具幾何形狀，工藝條件和材料的特性。通常，與膜材 料相比，該工藝將永久性地拉伸非織造纖維網(wǎng)材料或使非織造纖維網(wǎng)材料生長得更多。例 如，纖維網(wǎng)可在橫向上從165_生長至190_。適宜地，該纖維網(wǎng)具有初始纖維網(wǎng)基重區(qū)域 和較低基重區(qū)域，所述較低基重區(qū)域具有低于初始纖維網(wǎng)基重的基重。
[0106] 圖13為圖12所示纖維網(wǎng)220的橫截面圖，示出了脊，凹槽G，和水平地經(jīng)過纖維網(wǎng) 的橫截面畫出的軸線X ;位于X軸線上方但位于脊頂部下方的區(qū)域為中空的，或包括中空的 區(qū)域HA。同樣，位于X軸線下方但位于凹槽底部上方的區(qū)域為中空的，或包括中空的區(qū)域 HA。適宜地，脊頂部處的纖維網(wǎng)厚度和凹槽底部處的纖維網(wǎng)厚度為類似的。脊頂部處的纖 維網(wǎng)厚度和凹槽底部處的纖維網(wǎng)厚度可類似于側(cè)壁處的纖維網(wǎng)厚度。所謂類似的，是指厚 度在彼此的約60%以內(nèi)?；蚣鬼敳刻幍睦w維網(wǎng)厚度和凹槽底部處的纖維網(wǎng)厚度大于側(cè)壁處 的纖維網(wǎng)厚度。圖14為具有脊232、凹槽234、和側(cè)壁236的另一個非織造纖維網(wǎng)230的側(cè) 透視圖。圖15為28gsm聚乙烯/聚丙烯雙組分非織造纖維網(wǎng)240的頂部透視圖，所述非織 造纖維網(wǎng)包括脊242和凹槽244和孔246,其中孔寬度W a大于脊寬度W,。圖16為膜纖維網(wǎng) 250的剖面圖，其示出了側(cè)壁256處的比脊252的頂部或凹槽254的底部處更大的薄化。 [0107] 本文所感興趣的工藝也可利用多個變形步驟以便更輕柔地使材料變形或賦予 更大的永久變形量。此類多個變形步驟可通過授予Lake等人的美國專利申請序列號 13/094, 195所述的任何合適的設(shè)備來進行。適宜地，至少第一輥或第二輥也與一個或多個 附加輥形成輥隙從而進一步拉伸纖維網(wǎng)或使纖維網(wǎng)變形。在如圖10所示的一種排列200 中，環(huán)輥202與凸脊輥204配對，所述凸脊輥繼而與另一個環(huán)輥206配對，使得這些輥處于 行星式或衛(wèi)星式構(gòu)型。也可在如下設(shè)備上進行利用多個變形步驟的工藝以便進行所期望的 變形：具有處于嵌套式排列的相對小數(shù)目的輥的嵌套式設(shè)備，或諸如具有任何合適數(shù)目的 輥的混合的、閉環(huán)的且共用排之類的設(shè)備。
[0108] 開孔纖維網(wǎng)材料及其制備工藝的眾多可供選擇的實施例是可能的。例如，可提供 如下纖維網(wǎng)材料，它們橫跨具有不同的特征的表面具有不同的區(qū)（包括變形區(qū)和/或未變 形區(qū)）。這些區(qū)可按至少一個特征選自：脊高，脊間距，孔尺寸，纖維直徑，膜厚度，或它們的 組合。在一個實施例中，可提供如下開孔纖維網(wǎng)材料，其具有孔區(qū)，并且在一些情況下具有 脊區(qū)和凹槽區(qū)。本文所公開的纖維網(wǎng)可包含具有不同尺寸的孔和/或不同尺寸和頻率的脊 區(qū)和凹槽區(qū)。纖維網(wǎng)可包括一個或多個層。在另一個實施例中，所述膜為包括拉伸區(qū)域和 未拉伸區(qū)域的微紋理化膜，其中拉伸區(qū)域具有不同于未拉伸區(qū)域的微紋理特性，并且其中 微紋理化特性選自開口面積，尺寸，取向，以及它們的組合。通過本文所述的方法和設(shè)備制 備的纖維網(wǎng)可包括橫跨變形區(qū)不連續(xù)地延伸的脊，或橫跨變形區(qū)連續(xù)地延伸的脊。為了產(chǎn) 生此類開孔纖維網(wǎng)材料，所用的環(huán)輥可包括脊區(qū)和凹槽區(qū)?；颦h(huán)輥可具有其中脊為不同高 度的區(qū)，從而產(chǎn)生相異嚙合深度（DOE)、相異凸脊下深度、和因此具有相異寬度和開口面積 的孔。作為另外一種選擇或除此之外，凸脊輥還可包括不同的區(qū)，其中脊高在不同的區(qū)中是 不同的。
[0109] SM
[0110] 實例 1
[0111] 在一個用于在聚合物膜中制備孔的非限制性實例比如圖17所示的纖維網(wǎng)300(包 括微觀孔312和宏觀孔314)中，可使用包括以3. 8mm嚙合深度與I. 5mm節(jié)距的環(huán)輥相互嚙 合的I. 5mm節(jié)距的凸脊?jié)L刀開孔輥的設(shè)備。凸脊?jié)L刀開孔輥具有被取向成使得長度方向在 縱向上延伸的齒。這些齒被布置成交錯的圖案，如圖5A所示。這些齒具有帶有從基部至末 端處的尖端漸縮的6個側(cè)面的棱錐形狀，并且具有4. 7mm的高度ht。這些齒具有62度的夾 角（圖5B中的a )，約6度的齒的長側(cè)面上的側(cè)壁角（圖5C中的P )，和90度的末端小平 面夾角（圖5E中的Y)。在滾刀開孔輥上的齒之間跨越的脊為非輻射式的并形成平坦表 面。這些齒在脊處以半截頂型式被精整，如圖6B所示。脊和凹槽圍繞環(huán)輥周向延伸。
[0112] 在輥上存在兩種不同的齒區(qū)段，它們被展現(xiàn)出來以展示凸脊的有益效果并被單個 地稱為"區(qū)段A"和"區(qū)段B"。區(qū)段A具有末端至末端的4. 9mm的縱向齒距SM，3. 6mm的橫 切深度（圖6A中的d。。）和I. Imm的所得脊高（圖6A中的hK)。區(qū)段B具有末端至末端的 3. 7mm的縱向齒距SM，2. 7mm的橫切深度d。。，和2. Omm的所得脊高hr。
[0113] 配對環(huán)棍為I. 5mm的節(jié)距，具有4. 8mm的高度、0. 12mm的末端半徑，和約4度的側(cè) 壁角。這兩個輥均具有約205mm的直徑，并且被加熱至80攝氏度。滾刀開孔輥和環(huán)輥在橫 向上對齊使得齒的雙側(cè)上的間隙大約相等。
[0114] 前體纖維網(wǎng)為微觀開孔聚合物膜，其基重為26g/m2,具有LLDPE和LDPE的共混物， 可購自RKW-Group (Germany)。LLDPE包括約60%的膜組合物、約30%的LDPE，剩余的10% 為惰性物質(zhì)和填料諸如TiO2和其載體樹脂。微觀孔為55目（正交方向上的孔數(shù)/英寸）， 它們被布置成等邊三角形圖案，其中中心至中心間距為約462微米?？字睆綖?75-200微 米，并且漸縮的錐高度為大約120微米。
[0115] 在以480米/分鐘的線性纖維網(wǎng)速度在相互嚙合輥之間穿過之前，將前體纖維網(wǎng) 預(yù)包裹在環(huán)輥上。將膜的微觀開孔錐側(cè)面放置成面向滾刀開孔輥。使用3. 8mm的嚙合深 度。所得的膜以低放大率示出于圖18A和18B中。開口面積（具有開口的孔的膜面積的 百分比），孔長度，和所述膜的孔寬度用視覺系統(tǒng)來測量，諸如能夠以IN-SIGHT商品名購自 Cognex Corporation(Natik，Massachusetts)的視覺系統(tǒng)。來自區(qū)段A 的孔（圖 18A)與來 自區(qū)段B的孔（圖18B)的開口面積、長度和寬度的比較結(jié)果示出于下表中。圖18A和18B 示出了膜纖維網(wǎng)320、340,它們具有微觀孔322、342和孔324、344。
[0116]

【權(quán)利要求】
1. 一種設(shè)備，所述設(shè)備包括兩個相互嚙合的反轉(zhuǎn)輥，所述兩個相互嚙合的反轉(zhuǎn)輥在兩 者間形成輥隙，所述設(shè)備包括： a) 大體圓柱形的第一輥，所述第一輥具有表面、圓周和軸線，所述第一輥包括： 所述輥的表面上的多個周向第一脊和周向第一凹槽，其中所述第一脊具有頂部表面， 并且所述第一凹槽具有底部表面；和 間隔開的多個齒，所述齒從所述第一脊的頂部表面向外延伸，每個齒均從所述頂部表 面至末端漸縮，其中所述第一脊的頂部表面位于所述齒的末端和所述第一凹槽的底部表面 之間；和 b) 大體圓柱形的第二輥，所述第二輥包括多個連續(xù)的周向第二脊和周向第二凹槽。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中所述第一輥包括從所述第一脊的頂部表面至齒的 所述末端測量的橫切深度，其中所述輥隙包括所述第一輥和所述第二輥之間的嚙合深度， 并且其中所述嚙合深度大于所述橫切深度，優(yōu)選地其中所述嚙合深度比所述橫切深度大至 少 0. 1mm η
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的設(shè)備，其中所述輥隙包括所述第一輥和所述第 二輥之間的嚙合深度，其中所述嚙合深度為3mm至4mm。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述第一輥包括橫向?qū)挾?，并且其?圍繞所述圓周并橫跨所述第一輥的橫向?qū)挾?，所述第一脊的頂部表面和所述第一凹槽的?部表面之間的距離為基本上相同的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的設(shè)備，所述第一輥包括橫向?qū)挾?，并且其中其?圍繞所述圓周或橫跨所述第一輥的橫向?qū)挾?，所述第一脊的頂部表面和所述第一凹槽的?部表面之間的距離有變化。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述齒為小平面化的并包括至少四個 或六個側(cè)面。
7. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述齒和脊表面所交會的部分為精整 的，以提供選自截頂?shù)?、半截頂?shù)?、非截頂?shù)摹⒁约八鼈兊慕M合的幾何形狀。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述第一脊具有高度，其中所述高度 為所述齒的高度的至少20%。
9. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述第一脊的頂部表面選自輻射式 的、非輻射式的或它們的組合。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述第二輥為具有脊的環(huán)輥，所述脊 在所述周向或軸向上具有不同的高度。
11. 一種用于使纖維網(wǎng)變形的方法，所述方法包括將前體纖維網(wǎng)喂送到輥隙中，所述輥 隙形成于兩個相互嚙合的輥之間，所述兩個相互嚙合的輥包括： a) 大體圓柱形的第一輥，所述第一輥具有表面、圓周和軸線，所述第一輥包括： 1) 多個第一脊和第一凹槽，所述第一脊和第一凹槽圍繞所述輥的圓周在所述輥的表面 上延伸，其中所述第一脊具有頂部表面，并且所述第一凹槽具有底部表面；和 2) 間隔開的多個齒，所述齒從所述第一脊的頂部表面向外延伸，所述齒具有末端，其中 所述第一脊的頂部表面設(shè)置在所述齒的末端和所述第一凹槽的底部表面之間；和 b) 大體圓柱形的第二輥，所述第二輥包括多個連續(xù)的周向脊和周向凹槽，其中所述第 二脊具有頂部表面，并且所述第二凹槽具有底部表面； 其中當(dāng)所述纖維網(wǎng)被喂送到所述輥隙中時，所述第一輥上的脊中的至少一些的頂部朝 所述第二輥的軸線向內(nèi)延伸至超過所述第二輥上的第二脊中的至少一些的頂部的深度，并 且所述纖維網(wǎng)：（i)由所述齒在間隔開的多個第一位置開孔以形成間隔開的多個孔；并且 (ii)由所述相互嚙合的輥在所述橫向上拉伸。
12. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中至少所述第一輥或所述第二輥也與一個或多個 附加輥形成輥隙從而進一步拉伸所述纖維網(wǎng)或使其變形。
13. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中所述前體纖維網(wǎng)和相互嚙合的輥不受熱。
14. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的工藝，其中通將所述前體纖維網(wǎng)圍繞被加熱至50-200攝氏 度的輥來加熱所述前體纖維網(wǎng)。
15. -種纖維網(wǎng)，所述纖維網(wǎng)是由根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備或工藝制備 的，其中所述纖維網(wǎng)優(yōu)選地包括非織造材料；層合體；選自LLDTO、LDPE、HDPE的膜；或它們 的組合。
【文檔編號】A61F13/15GK104302257SQ201380021529
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2013年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月25日
【發(fā)明者】R·G·科, J·M·奧爾, S·B·格羅斯, R·K·伊斯博赫, L·J·科切, K·G·繆斯, T·I·穆拉尼 申請人:寶潔公司