專利名稱：抗壓非織造材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于用作一次性吸收制品中的頂片的纖維非織造纖維網(wǎng)。具體地講，本發(fā)明涉及用機(jī)械成形處理以增強(qiáng)抗壓性能的纖維網(wǎng)。
背景技術(shù)：
諸如嬰兒尿布、成人失禁用品、衛(wèi)生巾、短褲護(hù)墊、痔瘡治療墊、繃帶等之類的一次性吸收制品已為本領(lǐng)域所熟知。此類制品通常具有流體可滲透的頂片和流體不可滲透的底片，以及夾在所述頂片和所述底片之間用于吸收和容納體液滲出物的吸收芯。
在一次性吸收制品的一些應(yīng)用場合例如衛(wèi)生巾和短褲護(hù)墊中，最理想的是不僅吸收體液而且還使穿著者身體上的流體最少。可通過確保流體進(jìn)入吸收制品而不再回流出來例如被壓或被擠出來的方式來最大程度地減少身體上的液體。盡管已進(jìn)行了大量的努力來最大程度地減少對身體的回滲，但仍需要一種能夠幫助保持使用者身體清潔和干爽的一次性吸收制品。
因此，有一種能夠幫助在衛(wèi)生巾和短褲護(hù)墊領(lǐng)域提供清潔身體有益效果的一次性吸收制品。
此外，仍需要一種能夠相對廉價地制造在衛(wèi)生巾和短褲護(hù)墊領(lǐng)域幫助提供清潔身體有益效果的一次性吸收制品的方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種衛(wèi)生巾，所述衛(wèi)生巾包括頂片，所述頂片包括多個纖維材料的離散毛簇，其中頂片具有在0.028kPa(0.004psi)的負(fù)荷下小于0.027g/cc的密度和在1.59kPa(0.23psi)的負(fù)荷時小于0.068的密度。


圖1為本發(fā)明纖維網(wǎng)的透視圖。
圖2為圖1所示纖維網(wǎng)的一部分的放大視圖。
圖3為圖2的3-3截面的剖面圖。
圖4為圖3中4-4所示纖維網(wǎng)的一部分的平面圖。
圖5為用于形成本發(fā)明纖維網(wǎng)的裝置的透視圖。
圖6為圖5所示裝置的一部分的橫截面圖。
圖7為用于形成本發(fā)明纖維網(wǎng)的一個實(shí)施方案的裝置的一部分的透視圖。
圖8為用于形成本發(fā)明纖維網(wǎng)的裝置的一部分的放大透視圖。
圖9為本發(fā)明纖維網(wǎng)的另一實(shí)施方案的一部分的放大視圖。
圖10為本發(fā)明的衛(wèi)生巾部分切除的平面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明可用于任何已知的一次性吸收產(chǎn)品。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明包括打算被用作月經(jīng)墊的衛(wèi)生巾。本發(fā)明的衛(wèi)生巾包括至少三個部件頂片、施用到所述頂片上的洗劑和與所述頂片流體連通的吸收芯。已出乎意料地發(fā)現(xiàn)，通過使用本發(fā)明的纖維網(wǎng)，本發(fā)明的衛(wèi)生巾可提供理想的清潔身體的有益效果。具體地講，本發(fā)明的衛(wèi)生巾提供可與已知的成型膜纖維網(wǎng)制成的衛(wèi)生巾相比更好的抗壓性能，所述已知的成型膜纖維網(wǎng)有例如由Procter & Gamble Co.在市場上銷售的用于ALWAYS衛(wèi)生巾的DRI-WEAVE頂片。改進(jìn)的抗壓性能增強(qiáng)衛(wèi)生巾的回滲能力，使得更少已被吸收的液體被回擠出所述產(chǎn)品而流到穿著者的身體上。
本文所用單位的轉(zhuǎn)換因數(shù)1英寸＝25.4mm；1psi＝6.89kPa；1英尺＝304.8mm。
圖1顯示本發(fā)明的一種層壓纖維網(wǎng)1，其適于用作本發(fā)明的一次性吸收制品中的抗壓頂片。纖維網(wǎng)1可包括一層，但在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中包括至少兩層。本文將各層稱作大致平面的、二維的前體纖維網(wǎng)，例如第一前體纖維網(wǎng)20和第二前體纖維網(wǎng)21。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，兩個前體纖維網(wǎng)都是非織造纖維網(wǎng)。前體纖維網(wǎng)20和21(以及任何附加纖維網(wǎng))可通過粘合劑、熱粘結(jié)、超聲粘結(jié)等進(jìn)行接合，但優(yōu)選不使用粘合劑或其它粘結(jié)形式進(jìn)行接合。如下文所公開的，纖維網(wǎng)1的組分前體纖維網(wǎng)可通過由毛簇6的形成而產(chǎn)生的互鎖機(jī)械嚙合進(jìn)行接合。
纖維網(wǎng)1具有第一側(cè)面3和第二側(cè)面5，術(shù)語“側(cè)面”用在大致平面的二維纖維網(wǎng)(如當(dāng)處于大致平放狀態(tài)時具有兩個側(cè)面的紙和薄膜)的常見用法中。每一前體纖維網(wǎng)20和21均分別具有第一表面12和13，并分別具有第二表面14和15(如圖3中所示)。纖維網(wǎng)1具有如纖維網(wǎng)制造領(lǐng)域通常所知的縱向(MD)和橫向(CD)。盡管本發(fā)明可以用聚合物薄膜和織造纖維網(wǎng)來實(shí)施，但在優(yōu)選的實(shí)施方案中兩個前體纖維網(wǎng)均為由基本無規(guī)定向纖維構(gòu)成的非織造纖維網(wǎng)?！盎緹o規(guī)定向”是指由于所述前體纖維網(wǎng)的加工條件，可能MD(縱向)取向纖維的量高于CD(橫向)取向纖維的量，或反之亦然。例如，在紡粘和熔噴處理中連續(xù)纖維股被沉積在縱向移動的支撐上。盡管試圖讓紡粘或熔噴非織造纖維網(wǎng)的纖維取向真正“隨機(jī)”，但通常縱向取向纖維的百分比與橫向的相比要稍高。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一前體纖維網(wǎng)20為相對親水的非織造纖維網(wǎng)以及第二前體纖維網(wǎng)21為相對疏水的非織造纖維網(wǎng)。對于所有的非織造纖維網(wǎng)而言，疏水性或親水性可通過使用具有合適特性的纖維來獲得，或者可處理前體纖維網(wǎng)使其具有所需的特性。
在一個實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3被第二前體纖維網(wǎng)21的第一表面13的暴露部分和至少一個、然而優(yōu)選地多個離散的毛簇6所限定，毛簇是至少第一前體纖維網(wǎng)20以及優(yōu)選地兩個前體纖維網(wǎng)的纖維的整體伸出部。如圖3所示，每個毛簇6可包括貫穿第二前體纖維21并從其第一表面13向外伸出的多個對齊的環(huán)狀纖維8。在另一個實(shí)施方案中，每個毛簇6均可包括多個從第一表面13向外延伸的非環(huán)狀纖維18(如圖3所示)。在一個實(shí)施方案中，毛簇6可包括源自兩個前體纖維網(wǎng)的纖維。在這樣的實(shí)施方案中，第一前體纖維網(wǎng)20的纖維在第二前體纖維網(wǎng)的纖維基本蓋住毛簇外面的情形下于毛簇內(nèi)部成型。
本文所用術(shù)語“非織造纖維網(wǎng)”指具有相互交錯但并無織造或編織織物中那樣的重復(fù)圖案的獨(dú)立纖維或絲線結(jié)構(gòu)的纖維網(wǎng)，所述織造或編織織物典型地不具有無規(guī)定向纖維。非織造纖維網(wǎng)或織物已形成于多種方法，例如熔噴法、紡粘法、水纏繞法、氣流成網(wǎng)和粘合粗梳纖維網(wǎng)法，包括粗梳熱結(jié)合。纖維可為雙組分、多組分、多成分等等，如本領(lǐng)域已知的那樣。非織造織物的基重通常用克每平方米(gsm)來表示。層壓纖維網(wǎng)的基重是各組成層和任何其它附加部件的總基重。纖維直徑通常用微米表示；纖維尺寸也可以用旦表示，它是每纖維長度重量的單位。適用于本發(fā)明的層壓纖維網(wǎng)的基重可在10gsm至500gsm的范圍內(nèi)。
非織造前體纖維網(wǎng)20或21的組成纖維可以由諸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、以及它們的共混物之類的聚合物構(gòu)成。所述纖維可包含纖維素、人造絲、棉線、或其它天然材料或聚合物與天然材料的共混物。纖維也可包含超吸收材料，如聚丙烯酸酯或合適材料的任何組合。纖維可以是單組分、雙組分、和/或雙組元、非圓形的(例如，毛細(xì)管道纖維)，并且可具有的主橫截面尺寸(例如，圓纖維的直徑)為0.1至500微米。例如，一種適用于非織造纖維網(wǎng)的纖維包括納米纖維。納米纖維被描述為平均直徑小于1微米的纖維。納米纖維可包括非織造纖維網(wǎng)中的所有纖維或非織造纖維網(wǎng)中的部分纖維。非織造前體纖維網(wǎng)的組成纖維也可以是不同纖維類型的混合物，這些不同纖維類型在如化學(xué)(例如PE和PP)、組分(單-和雙-)、旦(微旦和20旦)、形狀(即毛細(xì)管和圓形)等這樣一些特征上不相同。組成纖維的范圍可為約0.1旦至約100旦。
本文所用“紡粘纖維”是指以如下方法形成的小直徑的纖維將熔融的熱塑性材料從噴絲頭的多個精細(xì)的且通常為圓形的毛細(xì)管擠出成為長絲，然后將擠出的長絲直徑快速減小。當(dāng)紡粘纖維被沉積到收集面上時通常不發(fā)粘。紡粘纖維通常為連續(xù)的且具有的平均直徑(來自至少10個樣本)大于7微米，更具體地講介于約10和40微米之間。
本文所用術(shù)語“熔噴法”是指如下形成纖維的方法將熔融的熱塑性材料通過多個精細(xì)的且通常為圓形的沖模毛細(xì)管擠出成為熔融絲線或長絲，然后進(jìn)入通常加熱的會聚高速氣體(如空氣)流使熔融熱塑性材料的長絲削弱，以使其直徑變細(xì)，甚至可以小到微纖維直徑。其后，熔噴纖維由高速氣流運(yùn)載并沉積于收集表面上，通常在仍然發(fā)粘時，形成隨機(jī)分布的熔噴纖維的纖維網(wǎng)。熔噴纖維是連續(xù)的或不連續(xù)的微纖維，并且通常平均直徑小于10微米。
本文所用術(shù)語“聚合物”通常包括但不限于均聚物、共聚物，例如嵌段、接枝、無規(guī)及交替共聚物、三元共聚物等以及它們的共混物和改性物。此外，除非另有具體限定，術(shù)語“聚合物”包括所述材料的所有可能的幾何構(gòu)形。所述構(gòu)形包括但不限于全同立構(gòu)、無規(guī)立構(gòu)、間同立構(gòu)以及隨機(jī)對稱。
本文所用術(shù)語“單組分”纖維是指僅使用一種聚合物由一個或多個擠出機(jī)成形的纖維。這并不意味著把由一種聚合物形成的、其中添加少量添加劑用于染色、抗靜電特性、潤滑、親水性等的纖維排除在外。這些添加劑(例如用來染色的二氧化鈦)通常存在的量小于約5％重量且更典型約2％重量。
本文所用術(shù)語“雙組分纖維”是指由至少兩種不同的聚合物從各自的擠出機(jī)擠出但紡在一起形成一根纖維的纖維。雙組分纖維有時也稱作共軛纖維或多組分纖維。所述聚合物被排列在基本定位不變的截然不同的區(qū)域中，這些區(qū)域與雙組分纖維的橫截面交叉且沿著雙組分纖維的長度連續(xù)地延伸。例如，這種雙組分纖維的構(gòu)型可以是皮/芯型排列，其中一種聚合物被另一種聚合物圍繞，或者是并列型排列、餅式排列、或“海島型”排列。
本文所用術(shù)語“雙組元纖維”是指由同一個擠出機(jī)擠出作為共混物的至少兩種聚合物形成的纖維。雙組元纖維不具有被排列在基本定位不變的、與纖維橫截面交叉的截然不同區(qū)域中的各種聚合物組分，并且各種聚合物沿著纖維的整個長度通常不是連續(xù)的，而是通常為隨機(jī)開始和結(jié)束的成形原纖。雙組元纖維有時也指多組分纖維。
本文所用術(shù)語“非圓形纖維”是描述具有非圓形橫截面的纖維，且包括“成形纖維”和“毛細(xì)管道纖維”。這樣的纖維可以是實(shí)心的或中空的，并且它們可以是三葉形、δ形，并且優(yōu)選是其外表面具有毛細(xì)管道的纖維。毛細(xì)管道可以是各種橫截面形狀，如“U形”、“H形”、“C形”、“V形”。一個優(yōu)選的毛細(xì)管道纖維為T-401，命名為4DG纖維，購自田納西州JohnsonCity的Fiber Innovation Technologies。T-401纖維為聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET聚酯)。
本文所用術(shù)語“整體伸出部”在用于毛簇6時指的是具有源自前體纖維網(wǎng)的纖維的毛簇6的纖維。例如，毛簇6中的纖維可與第一前體纖維網(wǎng)20為一體，即源自第一前體纖維網(wǎng)20。因此，毛簇6的環(huán)狀纖維8和非環(huán)狀纖維18可為第一前體纖維網(wǎng)20的塑性變形的和伸出的纖維，并因此與第一前體纖維網(wǎng)20為一體。本文所用“一體”區(qū)別于為了制造毛簇而引入到或加入到單獨(dú)前體網(wǎng)的纖維，例如，像在常規(guī)地毯制造中普遍所做的。
毛簇6的數(shù)目、間距和尺寸可進(jìn)行改變以使纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3的紋理多樣化。例如，如果毛簇6間隔足夠近，則纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3可具有毛巾布狀的感覺?？晒┻x擇地，毛簇6可以以如直線形或填充形的圖案排列以造成層壓纖維網(wǎng)的一部分具有較強(qiáng)的紋理、柔軟性、蓬松度、吸收性或視覺圖案吸引力。例如，當(dāng)毛簇6以直線或細(xì)紋圖案排列時，毛簇可具有刺繡的外觀。毛簇6也可以排列形成特定的形狀，例如花樣、字母或徽標(biāo)。例如，這些形狀可被用于旅館浴巾或浴衣所用的層壓材料上，在其上面可具有旅館的名稱或徽標(biāo)。同樣地，單個毛簇6的尺寸大小如高度、長度和寬度也可改變。單個毛簇可以長約3cm，并且可以單獨(dú)制造或分散在各種尺寸的毛簇之中。
第一前體纖維網(wǎng)20可以是纖維織造或非織造纖維網(wǎng)，其包括的纖維具有足夠伸長特性以使其一部分形成如下面更全面描述的毛簇6。毛簇通過在前體纖維網(wǎng)的離散的、局部的部分將纖維在Z-方向上推出平面之外而形成。推出平面之外可由于纖維位移的緣故，即，纖維能夠相對于其它纖維移動并且可以說被拉出平面之外。然而，通常對于大多數(shù)非織造前體纖維網(wǎng)而言，推出平面之外是由于毛簇6的纖維已經(jīng)被至少部分塑性地拉伸并永久地變形以形成了毛簇6的緣故。因此，在一個實(shí)施方案中，根據(jù)毛簇6所需的高度，非織造前體纖維網(wǎng)的組分纖維可顯示具有至少約5％的斷裂伸長率，更優(yōu)選地至少約10％，更優(yōu)選地至少約25％，更優(yōu)選地至少約50％，以及更優(yōu)選地至少約100％。斷裂伸長率可通過簡單的拉伸測試?yán)缤ㄟ^使用Instron拉伸測試設(shè)備進(jìn)行確定，并通?？梢娪趤碜源祟惱w維或纖維網(wǎng)供應(yīng)商的材料數(shù)據(jù)文件上。
應(yīng)當(dāng)理解，適用的前體纖維網(wǎng)應(yīng)當(dāng)包括能夠經(jīng)受足夠的塑性變形和拉伸拉長、或具有足夠的纖維移動性的纖維，使得其可形成環(huán)狀纖維8。然而要認(rèn)識到，推出第一表面12的平面之外的某些百分比的纖維將不會形成毛圈，而是代之以將會斷裂并形成松散末端。此類纖維在本文中被稱為“松散”纖維或“松散纖維末端”18，如圖3所示。松散纖維末端18對于本發(fā)明未必是不可取的，并且在一些實(shí)施方案中，毛簇6的大多數(shù)或全部纖維可以是松散纖維末端18。散纖維末端18也可為由包括或包含切割人造短纖維的非織造纖維網(wǎng)制成毛簇6的結(jié)果。在這種情況下，一些人造短纖維末端可能突出到毛簇6之中，這取決于如纖維網(wǎng)中人造短纖維的數(shù)量、人造短纖維切割長度、以及毛簇的高度等這些情況。在一些實(shí)例中，可能需要在前體纖維網(wǎng)中使用不同長度纖維的共混物或者在不同的層中使用不同長度纖維的共混物。這樣能夠選擇性地將長纖維與短纖維分開。長纖維可主要形成毛簇6，而短纖維主要保留在未形成毛簇6的纖維網(wǎng)部分。一個示例性纖維長度的混合物可包括大約為2至8厘米的長纖維和小于約1厘米的短纖維的纖維。
第一前體纖維網(wǎng)20可以是包含彈性纖維或彈性體纖維的纖維織造網(wǎng)或非織造纖維網(wǎng)。彈性纖維或彈性體纖維可以被拉伸其原始尺寸的至少約50％并且可以恢復(fù)到其原始尺寸的10％以內(nèi)。如果在非織造材料中由于纖維的移動性，纖維被簡單轉(zhuǎn)移，或如果纖維被拉伸超過它們的彈性極限并塑性變形，毛簇6可以由彈性纖維形成。
第二前體纖維網(wǎng)21實(shí)質(zhì)上可為任何纖維網(wǎng)材料，唯一的要求是它具有足夠的完整性以通過下面所述的方法制成層壓材料。在一個實(shí)施方案中，相對于第一前體纖維網(wǎng)20，它可具有非常小的伸長特性，使得在經(jīng)受源自在第二前體纖維網(wǎng)21的方向上被推出平面的第一前體纖維網(wǎng)20的纖維應(yīng)變時，第二前體纖維網(wǎng)21將會破裂，例如由于延伸失敗而撕開，使得第一前體纖維網(wǎng)20的一部分可穿過(即，可以說“沖透”)第二前體纖維網(wǎng)21以在纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3上形成毛簇6。在一個實(shí)施方案中，第二前體纖維網(wǎng)21為聚合物薄膜。第二前體纖維網(wǎng)21也可具有足夠的伸長性來制成環(huán)狀纖維，如上根據(jù)第一前體纖維網(wǎng)20所述。
圖1所示的纖維網(wǎng)1的實(shí)施方案的代表性毛簇6(其中第二前體纖維網(wǎng)21被第一前體纖維網(wǎng)“穿過”)以進(jìn)一步放大的視圖顯示于圖2中。如圖2或3所示，毛簇6包括多個環(huán)狀纖維8，其基本對齊使得毛簇6具有明顯的線性方向和縱向軸線L。毛簇6還具有在MD-CD平面內(nèi)大致正交于縱向軸線L的橫向軸線T。在圖1和2所示的實(shí)施方案中，縱向軸線L平行于MD。在一個實(shí)施方案中，所有間隔開的毛簇6具有大致平行的縱向軸線L。纖維網(wǎng)1每單位面積的毛簇6數(shù)目，即毛簇6的面積密度，可以從1簇每單位面積例如每平方厘米變化到高達(dá)每平方厘米100簇。每平方厘米可有至少10個、或至少20個毛簇6，這決定于最終用途。通常，在纖維網(wǎng)1的整個面積內(nèi)面積密度不要求一致，但毛簇6只能在纖維網(wǎng)1的某些區(qū)域內(nèi)存在，例如在具有預(yù)定形狀，如線形、條形、帶形、圓形等的區(qū)域。
如可通過本文說明所理解的那樣，在纖維網(wǎng)1的很多實(shí)施方案中，第二前體纖維網(wǎng)21的開口4將具有明顯的直線方向和縱向軸線，確定其方向平行于它對應(yīng)的毛簇6的縱向軸線L。同樣，開口4也將具有在MD-CD平面內(nèi)大致正交于縱向軸線的橫向軸線。
如圖1至4所示，毛簇6可貫穿第二前體纖維網(wǎng)21中的開口4。開口4通過用下面詳述的方法使第二前體纖維網(wǎng)21局部破裂而形成。破裂可涉及只是劈裂開第二前體纖維網(wǎng)21，使得開口4留下簡單的二維縫隙。然而，對于某些材料例如聚合物薄膜而言，第二前體纖維網(wǎng)21的一部分可被偏轉(zhuǎn)或推出平面(即，第二前體纖維網(wǎng)21的平面)之外形成本文稱為翼片7的翼狀結(jié)構(gòu)。翼片7的形式和結(jié)構(gòu)高度取決于第二前體纖維網(wǎng)21的材料特性。翼7可具有一個或多個翼的一般結(jié)構(gòu)，如各圖中所示。在其它的實(shí)施方案中，翼片7可具有更象火山狀的結(jié)構(gòu)，好像毛簇6從翼片7噴發(fā)出來。在其它實(shí)施方案中，翼片7事實(shí)上可完全覆蓋毛簇6，使得它們在毛簇6上形成了“帽”。
在一個實(shí)施方案中，翼片7可顯著伸出平面外，甚至可以說和毛簇6本身一樣高。在此實(shí)施方案中，翼片7可導(dǎo)致毛簇6更加有彈力和更加不容易由于壓縮或彎曲力的作用而變平。因此，在一個實(shí)施方案中，層壓纖維網(wǎng)1包括至少兩層(即前體纖維網(wǎng)20和21)，并且兩層都影響毛簇6的觸覺品質(zhì)和抗壓性能。
毛簇6優(yōu)選地包括源自兩個前體纖維網(wǎng)的環(huán)狀纖維。因此，毛簇6在某種意義上可以是要么“穿過”第二前體纖維網(wǎng)21，要么“推進(jìn)”第二前體纖維網(wǎng)21的毛簇。在兩者之一的任一情形中，都可以說第一和第二前體纖維網(wǎng)可由與開口4的摩擦接合而被“鎖住”于適當(dāng)?shù)奈恢?。例如，在一些?shí)施方案中，開口4的橫向?qū)挾?即，平行于它的橫向軸線所測得的尺寸)可小于形成開口的齒條的最大寬度(經(jīng)由下面所述的方法)。這表明在開口處有某種大小的回復(fù)，其趨于抑制毛簇6通過開口4拉回。毛簇和開口的摩擦性接合提供在一個側(cè)面上具有永久簇絨的層壓纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)，永久簇絨可無需粘合劑或熱粘結(jié)而形成。
由于在某些實(shí)施方案中至少其中一層(例如，圖1至4中相對較低伸長率的聚合物薄膜或薄頁紙第二前體纖維網(wǎng)21)不為毛簇6顯著貢獻(xiàn)材料(例如在圖1至4所示的實(shí)施方案中)，包括非織造第一前體纖維網(wǎng)20的纖維網(wǎng)1可具有在纖維網(wǎng)1的雙側(cè)纖維占優(yōu)勢的特征，而纖維僅由非織造第一前體纖維網(wǎng)20貢獻(xiàn)。因此，可使毛簇6間隔足夠近以有效地覆蓋纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3。在這樣一個實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)1的兩個側(cè)面看起來是非織造材料，其中在兩個側(cè)面3和5之間的差異在于表面結(jié)構(gòu)上的差異。因此，在一個實(shí)施方案中，該發(fā)明可描述為兩個或多個前體纖維網(wǎng)的層壓材料，其中所述層壓纖維網(wǎng)的兩個側(cè)面都基本上被僅來自一個前體纖維網(wǎng)的纖維所覆蓋。
如圖1至4所示，毛簇6的一個特征可為纖維8或18的優(yōu)勢定向?qū)R。例如，環(huán)狀的、對齊的纖維8可被描述為具有平行于Z-CD平面的顯著或主要的矢量分量，并且環(huán)狀纖維8在平面圖例如圖4中觀察時具有相對于橫向軸線T的基本均勻的對齊。所謂“環(huán)狀”纖維8是指纖維8與第一前體纖維網(wǎng)20為一整體并在其內(nèi)開始和終止，但其從第二前體纖維網(wǎng)21的第一表面13沿著Z-方向朝外延伸。相對于毛簇6的環(huán)狀纖維8“對齊”是指環(huán)狀纖維8基本上全部這樣定向，使得如果在如圖4中的平面視圖上觀察時，每個環(huán)狀纖維8具有平行于橫向軸線T的有效矢量分量，以及優(yōu)選地平行于橫向軸線T的主矢量分量。
作為對比，非環(huán)狀纖維18與第一前體纖維網(wǎng)20是一體的，但僅開始于第一前體纖維網(wǎng)20，并具有從第二前體纖維網(wǎng)21的第一表面13在Z向上向外伸出的自由端。自由端18也可具有描述成具有平行于Z-CD平面的有效或主矢量分量的大致一致的對齊。
對于環(huán)狀纖維8和散纖維18兩者而言，由于制造制品時和使用時纏繞到輥上或壓縮，所述對齊是在任何制造后變形之前毛簇6的特征。
當(dāng)在如圖4的平面圖中觀察時，本文所用定向在距縱向軸線L的角度大于45度的環(huán)狀纖維8具有平行于橫向軸線T的一個有效矢量分量。當(dāng)在如圖4的平面圖中觀察時，本文所用定向在距縱向軸線L的角度大于60度的環(huán)狀纖維8具有平行于橫向軸線T的一個主矢量分量。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，至少50％，更優(yōu)選至少70％，且更優(yōu)選至少90％的毛簇6的纖維8具有平行于橫向軸線T的一個有效矢量分量，且更優(yōu)選為平行于橫向軸線T的一個主矢量分量。如果需要，纖維的定向可以使用放大部件來確定，例如裝有合適測量刻度尺的顯微鏡。通常，對在平面圖中觀察到的非直線纖維段，將縱向軸線L和環(huán)狀纖維8均作直線近似可用來確定環(huán)狀纖維8與縱向軸線L的角度。例如，如圖4所示，一根纖維8a用粗實(shí)線著重顯示，而它的直線近似8b以虛線顯示。該纖維與縱向軸線成大約80度的角(從L逆時針測量)。
毛簇6中環(huán)狀纖維8的取向用來對比于纖維組成物并且第一前體纖維網(wǎng)20的定向，對于非織造纖維網(wǎng)其定向被最好地描述為具有基本隨機(jī)定向的纖維對齊。在一個織造纖維網(wǎng)實(shí)施方案中，毛簇6中環(huán)狀纖維8的定向可以與上述相同，但第一前體纖維網(wǎng)20的纖維將具有與用來制造纖維網(wǎng)的具體紡織方法(如，平紋模式)有關(guān)的定向。
在圖1所示的實(shí)施方案中，毛簇6的縱向軸線L大致在毛簇6的MD方向上對齊。因此，毛簇6和縱向軸線L原則上可以沿相對于MD或CD的任何方向上對齊。因此，通?？梢哉f對于每個毛簇6，對齊的環(huán)狀纖維8大致正交于縱向軸線L對齊使得它們具有平行于橫向軸線T的有效矢量分量，以及更優(yōu)選具有平行于橫向軸線T的主矢量分量。
在一些實(shí)施方案中，由于如下所述形成毛簇6的優(yōu)選方法，主要包括環(huán)狀、對齊纖維8的毛簇6的另一個特點(diǎn)是其通常的敞形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征在于限定在毛簇6內(nèi)部的敞開空隙區(qū)域10，如圖2和3所示。空隙區(qū)10可具有在毛簇6的遠(yuǎn)端31處較寬或較大而在毛簇6的基座17處較窄的形狀。這與用于形成毛簇6的齒片的形狀正好相反。所謂“空隙區(qū)”并不意味著完全沒有任何纖維的區(qū)，此術(shù)語意味著對毛簇6的一般外觀的通常描述。因此，在某些毛簇6中，散纖維18或多個散纖維18可存在于空隙區(qū)域10中?！俺ㄩ_的”空隙區(qū)域意思是毛簇6的兩個縱向末端是大致敞開的并且沒有纖維，使得毛簇6在未壓縮狀態(tài)可形成象“通道”結(jié)構(gòu)一樣的某物，如圖3所示。
另外，由于制造纖維網(wǎng)1的一個優(yōu)選方法，纖維網(wǎng)1的第二側(cè)面5顯示具有間斷16，其特征在于通常為線性的缺口(該缺口由第一前體纖維網(wǎng)20的第二表面14的原來無規(guī)纖維所限定)已經(jīng)被成形設(shè)備的齒定向地(即，如圖1和3所示，在通常正交于MD-CD平面的“Z方向”)推進(jìn)到毛簇6中，下面將詳細(xì)描述。第一前體纖維網(wǎng)20的原先無規(guī)定向纖維顯示出的方向急劇變化限定了間斷16，其顯示具有直線性使得可被描述為具有大致平行于毛簇6的縱向軸線L的縱向軸線。由于用作第一前體纖維網(wǎng)20的很多非織造纖維網(wǎng)的本性，間斷16可不像毛簇6那樣清晰可見。正因如此，除非很近地檢查纖維網(wǎng)1，纖維網(wǎng)1的第二側(cè)面5上的間斷16可觀察不到且通常檢測不到。為此，纖維網(wǎng)1的第二側(cè)面5可具有未起簇的第一前體纖維網(wǎng)20的外表和感覺。因此，在一些實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)1在第一側(cè)面3上可具有毛巾布的起絨外表和感覺，以及在第二側(cè)面5上具有較光滑的、柔軟的外表和感覺，兩個側(cè)面均由源自同一非織造纖維網(wǎng)即第一前體纖維網(wǎng)20的纖維構(gòu)成。在其它實(shí)施方案中，間斷16可表現(xiàn)成開孔，并可為通過通道狀毛簇6的末端穿過纖維網(wǎng)1的開孔。
從包括非織造第一前體纖維網(wǎng)20的纖維網(wǎng)1的說明中可見，毛簇6的纖維8或18可從第一前體纖維網(wǎng)20的或是第一表面12或是第二表面14中起源或伸出。當(dāng)然，毛簇6的纖維8或18也可從第一前體纖維網(wǎng)20的內(nèi)部28伸出。如圖3所示，毛簇6的纖維8或18由于已經(jīng)被伸出第一前體纖維網(wǎng)20的大致二維的平面之外而延伸(即，在如圖3所示的“Z向”上推出)。通常，毛簇6的纖維8或纖維18包括與第一前體纖維網(wǎng)20的纖維是一體且從其上延伸的纖維。
因此，從以上描述中可以理解在一個實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)1可被描述成由至少第一和第二前體纖維網(wǎng)的選擇性機(jī)械變形而形成的層壓纖維網(wǎng)，至少所述第一前體纖維網(wǎng)為非織造纖維網(wǎng)，所述層壓纖維網(wǎng)具有第一側(cè)面和第二側(cè)面，所述第一側(cè)面包括第二前體纖維網(wǎng)和多個離散毛簇，每個離散毛簇包括多個為第一前體纖維整體伸出部并延伸穿過第二前體纖維網(wǎng)的簇狀纖維；所述第二側(cè)面包括第一前體纖維網(wǎng)。
由于纖維的塑性變形和泊松比效應(yīng)，纖維8或18的伸長可能伴隨著纖維橫截面尺寸(例如，對于圓形纖維的直徑)的總體減小。因此，毛簇6對齊的環(huán)狀纖維8的平均纖維直徑可小于第一前體纖維網(wǎng)20的纖維的平均纖維直徑。根據(jù)第一前體纖維網(wǎng)20的材料特性，據(jù)信這種纖維直徑上的減小有助于纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3的感知柔軟度，可與棉毛巾布相比的柔軟度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，纖維橫截面尺寸上的減小在毛簇6的底部17和末梢部分31之間是最大的。相信這是由于優(yōu)選的制造方法的緣故，如下面詳細(xì)公開的那樣。簡單來說，如圖3所示，據(jù)信毛簇6在底部17和未梢部分31處的纖維鄰近下面更詳細(xì)描述的輥104的齒片110的頂端，并且在加工過程中被摩擦性鎖定和固定。因此，毛簇6的中間部分更自由地被拉伸，或延長，并因此可經(jīng)歷相應(yīng)的纖維橫截面尺寸的減小。某些第一前體纖維網(wǎng)20的纖維可能橫向擠壓毛簇6的基部17。毛簇6的基部17甚至可以被關(guān)閉(如果來自毛簇6的纖維足夠靠近在一起至接觸)或保持敞開。通常，在基部17處的任何開口都是狹窄的。在基部17處其它纖維的閉合或縮窄或擠壓能幫助穩(wěn)定毛簇6和第二前體纖維網(wǎng)21。
參見圖5，其顯示用于制造本發(fā)明纖維網(wǎng)1的一種裝置和方法。裝置100包括一對互相嚙合的輥102和104，每個均繞軸線A旋轉(zhuǎn)，軸線A在同一平面內(nèi)是平行的。輥102包括多個凸起106和相應(yīng)的凹槽108，它們沿著輥102的整個圓周完整地伸展。輥104類似于輥102，但不具有沿著整個圓周完整地伸展的凸起，輥104包括的多排沿圓周伸展的凸起已被改進(jìn)為成排沿圓周間隔開的齒片110，該齒片在至少一部分輥104的周圍間隔伸展。輥104的單排齒片110被相應(yīng)的凹槽112分開。在操作中，輥102與104嚙合使得輥102的凸起106延伸進(jìn)入輥104的凹槽112內(nèi)，并且輥104的齒片110延伸進(jìn)入輥102的凹槽108內(nèi)。相互嚙合更詳細(xì)地示于圖6的橫截面示意圖中，下文會加以討論。輥102和104兩者或其中之一可通過本領(lǐng)域已知的方法加熱，例如使用熱油填充輥或電加熱輥。
在圖5中，裝置100以優(yōu)選結(jié)構(gòu)示出，其具有一個花紋輥例如輥104，和一個非花紋凹槽輥102。然而，在某些實(shí)施方案中，使用兩個花紋輥104可能為優(yōu)選的，這兩個輥在各自輥的相同或不同對應(yīng)區(qū)域具有相同或不同的花紋。這樣一個裝置可生產(chǎn)具有毛簇6的纖維網(wǎng)，所述毛簇6從纖維網(wǎng)1的兩側(cè)伸出。也可設(shè)計一個裝置，所述裝置在同一輥上具有指向相反方向的齒片。這將導(dǎo)致在纖維網(wǎng)的兩個側(cè)面都產(chǎn)生毛簇6的纖維網(wǎng)。
以商業(yè)上可行的連續(xù)方法制造本發(fā)明纖維網(wǎng)1的方法描繪于圖5中。纖維網(wǎng)1通過機(jī)械地變形前體纖維網(wǎng)如第一和第二前體纖維網(wǎng)20和21來制造，其每一個在被圖5所示的裝置加工之前均可被描述成一般為平面的和二維的。所謂“平面的”和“二維的”僅僅是指纖維網(wǎng)以相對于成品纖維網(wǎng)1而言大致平坦的狀態(tài)開始加工，所述成品纖維網(wǎng)1由于毛簇6的成形具有明顯的、平面外的、Z-方向的三維性。“平面的”和“二維的”并不暗指任何特定的平面、光滑度或維數(shù)。
本發(fā)明的方法和裝置在許多方面類似于命名為“Web MaterialsExhibiting Elastic-Like Behavior”的美國專利5,518,801所描述的方法，并在后來的專利文獻(xiàn)中被稱為“SELF”纖維網(wǎng)，“SELF”代表“Structural Elastic-like Film”。然而，本發(fā)明的裝置和方法與‘801專利中公開的裝置和方法之間存在顯著的差別，從而在各自制造的纖維網(wǎng)中差別明顯。如下所述，輥104的齒片110具有與前緣和后緣有關(guān)的具體幾何性狀，其前緣和后緣允許齒片基本“穿”過相對的前體纖維網(wǎng)20、21，實(shí)質(zhì)上是使纖維網(wǎng)變形。在一個兩層層壓纖維網(wǎng)1中，齒片110將纖維從第一前體纖維20中同時推出平面外并穿過第二前體纖維網(wǎng)21(其可以說被將纖維8推過的齒片110沖透)以形成毛簇6。因此，本發(fā)明的纖維網(wǎng)1可具有貫穿和遠(yuǎn)離第一側(cè)面3的表面13的散纖維末端18的毛簇6和/或?qū)R的環(huán)狀纖維8的“通道狀”毛簇6，與SELf纖維網(wǎng)的“帳篷狀”肋狀元件不一樣，SELf纖維網(wǎng)的“帳篷狀”肋狀元件每個均具有與其相連的連續(xù)側(cè)壁，并且其不顯示具有一層穿透另一層的貫通。
前體纖維網(wǎng)20和21或是由它們各自的纖維網(wǎng)制造方法直接地或是由供應(yīng)卷間接地(均未示出)提供并在縱向上移動到反轉(zhuǎn)的相互嚙合輥102和104的輥縫116中。前體纖維網(wǎng)優(yōu)選地用本領(lǐng)域纖維網(wǎng)處理的熟知方法保持足夠的纖維網(wǎng)張力以便以大致平直的狀態(tài)進(jìn)入輥縫16。當(dāng)每個前體纖維網(wǎng)20、21通過輥縫116時，與輥102的凹槽108相互嚙合的輥104的齒片110同時將第一前體纖維網(wǎng)20的一部分推出第一前體纖維網(wǎng)20的平面外并推過第二前體纖維網(wǎng)21以形成毛簇6。實(shí)際上，齒片110將第一前體纖維網(wǎng)20的纖維“推過”或“沖過”第二前體纖維網(wǎng)21。
當(dāng)齒片110的頂端推過第一和第二前體纖維網(wǎng)20、21時，與齒片110交叉的被優(yōu)勢地定向在CD方向的前體纖維網(wǎng)的纖維的一部分被齒片110推出第一前體纖維網(wǎng)20的平面外。纖維可由于纖維流動性被推出平面外，或者它們可通過在Z向上進(jìn)行拉伸和/或進(jìn)行塑性變形被推出平面外。被齒片110推出平面的第一前體纖維網(wǎng)20的部分還可推動平面的第二前體纖維網(wǎng)21的纖維，或者它們可推過第二前體纖維網(wǎng)21(如果它有相對較低的延展性)，由此導(dǎo)致毛簇6形成于纖維1的第一側(cè)面3上。主要在大致平行于縱向軸線L(即在如圖1所示的前體纖維網(wǎng)20MD上)方向定向的前體纖維網(wǎng)20和/或21的纖維只是被齒片110展開并基本保持在它們最初的無規(guī)取向狀態(tài)。這就是為什么在實(shí)施方案(如圖1至4中所示的這個)中環(huán)狀纖維8可顯示具有獨(dú)特纖維定向的原因，該環(huán)狀纖維8占每個毛簇6纖維的很大百分比，所述毛簇6具有平行于毛簇6的橫向軸線T的有效矢量分量或主矢量分量。
通過上述說明可以理解，當(dāng)用本發(fā)明的裝置和方法制備纖維網(wǎng)1時，前體纖維網(wǎng)20、21可具有與前體纖維網(wǎng)破壞(如由于拉伸應(yīng)力而破壞)前伸長能力有關(guān)的不同材料性質(zhì)。具體地講，非織造第一前體纖維網(wǎng)20可具有比第二前體纖維網(wǎng)21更大的纖維移動性和/或更大的纖維伸長特性，使得其纖維可充分移動或伸長以形成毛簇6，同時第二前體纖維網(wǎng)21破裂，即不伸長到形成毛簇所必需的程度。然而，在其它實(shí)施方案中，兩個前體纖維網(wǎng)均具有足夠的伸長率，使得其纖維可充分地移動或伸長以形成毛簇6。
非織造前體纖維網(wǎng)的纖維能夠伸出平面外而無塑性變形的程度可取決于前體纖維網(wǎng)內(nèi)部纖維粘合的程度。例如，如果非織造前體纖維網(wǎng)的纖維僅僅是非常松散地互相纏結(jié)，那么它們將更容易互相之間滑動(即通過表面蠕動來相對于鄰近纖維移動)，并因此更容易伸出平面外以形成毛簇。另一方面，較強(qiáng)粘合(例如通過大量的熱點(diǎn)粘合、水纏結(jié)法等)的非織造前體纖維網(wǎng)的纖維將更可能需要伸出平面外的毛簇具有更大程度的塑性變形。因此，在一個實(shí)施方案中，第一前體纖維網(wǎng)20可以是具有相對較低纖維內(nèi)部粘合的非織造纖維網(wǎng)，而第二前體纖維網(wǎng)21可以是具有相對較高纖維內(nèi)部粘合的非織造纖維網(wǎng)，這樣使得第一前體纖維網(wǎng)的纖維可伸出平面，而第二前體纖維網(wǎng)21的纖維不會伸出平面。當(dāng)將足夠的力施用于第一前體纖維網(wǎng)21時，其中的纖維趨于伸展，而第二前體纖維網(wǎng)的纖維不能伸展，而趨于破裂。
可通過改變齒片110的數(shù)目、間距和尺寸并且如果必要對輥104和/或輥102進(jìn)行相應(yīng)的尺寸變化來改變毛簇6的數(shù)目、間距和尺寸。這種改變，加上前體纖維網(wǎng)20、21內(nèi)的可能變化，可允許制備出用于多種用途的許多各種各樣的纖維網(wǎng)1。例如，由包括具有MD和CD織造塑性可延展線的較高基重織造織物的第一前體纖維網(wǎng)20和包括較高基重、較低可延展的合成聚合物非織造材料的第二前體纖維網(wǎng)21制成的纖維網(wǎng)1可制成堅(jiān)固、多孔的地膜，如用于減少傾斜通道損壞并且使本土植被能夠在不穩(wěn)定的土壤中生長的防腐蝕裝置。
圖6顯示的為部分嚙合的輥102和104，以及凸起106和齒片110的橫截面。如圖所示，齒片110具有齒片高度TH(注意TH也可應(yīng)用于凸起高度；在優(yōu)選的實(shí)施方案中齒片高度與凸起高度相等)，并且齒片與齒片的間距(或凸起與凸起的間距)稱作段距P。如圖所示，嚙合深度E為輥102和104嚙合程度的量度，并且是從凸起106的頂端至齒片110的頂端測量。根據(jù)前體纖維網(wǎng)20、21的性質(zhì)和所需的纖維網(wǎng)1的特性，嚙合E的深度、齒高TH和段距P殼根據(jù)需要而改變。例如，一般而言，嚙合的水平越大，第一前體纖維網(wǎng)20的纖維必須具有的必要的伸長率或纖維與纖維間流動性越大。同樣，毛簇6所需的密度(每單位面積纖維網(wǎng)1上的毛簇6)越大，段距應(yīng)當(dāng)越小，并且齒長TL和齒距TD應(yīng)當(dāng)越小，如下所述。
圖7表示具有多個齒片110的輥104的一個實(shí)施方案，該輥可用于由基重在約60gsm和100gsm之間、優(yōu)選約80gsm的非織造第一前體纖維網(wǎng)20和密度為約0.91至0.94且基重為約20gsm的聚烯烴薄膜(如，聚乙烯或聚丙烯)第二前體纖維網(wǎng)21制造毛巾布狀纖維網(wǎng)1。
齒110的放大視圖如圖8所示。在輥104的這個實(shí)施方案中，齒110具有一致的圓周長度尺寸TL，通常從前沿LE至齒頂111處的后沿TE測得為約1.25mm，并且相互間距相同，距離TD為約1.5mm。對于由總基重在約60至約100gsm范圍內(nèi)的纖維網(wǎng)1來制造毛巾布纖維網(wǎng)1，輥104的齒片110可具有的長度TL范圍從約0.5mm至約3mm，并且間距TD為約0.5mm至約3mm，齒高TH范圍為約0.5mm至約5mm，并且段距P在約1mm(0.040英寸)和約5mm(0.200英寸)之間。嚙合深度E為約0.5mm至約5mm(直到最大值等于齒片高度TH)。當(dāng)然，E、P、TH、TD和TL可相互獨(dú)立地變化以獲得所需的毛簇6的大小、間距和面積密度(每單位面積纖維網(wǎng)1的毛簇6數(shù)目)。
如圖8所示，每個齒片110具有頂端111、前緣LE和后緣TE。齒片頂端111是細(xì)長的并具有與毛簇6和間斷16的縱向軸線L相對應(yīng)的大致縱向的方向。據(jù)信為得到纖維網(wǎng)1起簇的環(huán)狀毛簇6(該纖維網(wǎng)可被描述為毛巾布狀)，LE和TE應(yīng)幾乎完全正交于輥104的局部周邊表面120。同樣，從頂端111和LE或TE的過渡應(yīng)為銳角(例如直角)，并具有足夠小的曲率半徑使得齒片110在LE和TE處擠過第二前體纖維網(wǎng)21。不受理論的約束，據(jù)信齒片110的頂端和LE與TE之間具有成相對銳角的頂端過渡使得齒片110能夠“干凈地”、也就是說，局部和清楚地穿透前體纖維網(wǎng)20、21，這樣使得所得纖維網(wǎng)1的第一側(cè)面3可描述成“簇狀”而不是“不成形”。當(dāng)這樣加工時，除前體纖維網(wǎng)20和21最初可能具有的彈性外，纖維網(wǎng)1不被賦予任何特別的彈性。
不受理論的束縛，據(jù)信如果前體纖維網(wǎng)的纖維具有高度曲線形狀，如卷曲纖維，那么與更線性的纖維構(gòu)象相比，所得毛簇6將具有較多的環(huán)狀纖維8和較少的斷裂纖維18。據(jù)信這種纖維構(gòu)象在兩鄰近齒片之間橋連的機(jī)會較少，并且由于它們并不容易拉伸超過其斷裂點(diǎn)，因此形成完整環(huán)狀結(jié)構(gòu)的機(jī)會更大。此外，這些曲線形纖維也可通過使用偏心雙組分纖維或并列型雙組分纖維(如由聚乙烯和尼龍組成的雙組分纖維)來制造。
在優(yōu)選的實(shí)施方案中，第一和第二前體纖維網(wǎng)為其中存在最少纖維與纖維間粘合的非織造纖維網(wǎng)。例如，前體纖維網(wǎng)可以是具有離散熱點(diǎn)粘合方式的非織造纖維網(wǎng)，這在非織造纖維網(wǎng)領(lǐng)域通常為已知的。然而，一般而言，最理想的是使粘合點(diǎn)的數(shù)目最小以及使間距最大以允許在毛簇6形成期間最大的纖維流動性和移位。一般而言，利用具有較高直徑和/或較高斷裂延伸率和/或較高纖維流動性的纖維導(dǎo)致毛簇6的形成更好和更明顯。
盡管纖維網(wǎng)1在優(yōu)選的實(shí)施方案中被公開成由兩個前體纖維網(wǎng)制成的兩層纖維網(wǎng)，但它不必局限于兩層。例如，可由三個前體纖維網(wǎng)制成三層或更多的層壓材料，只要前體纖維網(wǎng)之一可伸長并從另一層的開口中擠過形成毛簇。例如，纖維網(wǎng)1可包括婦女衛(wèi)生制品的頂片、第二頂片和芯。通常，不必利用粘合劑或其它粘合方法來制造層壓纖維網(wǎng)1。
纖維網(wǎng)1的組分層(例如，前體纖維網(wǎng)20和21以及任何其它層)可利用貫穿第二前體纖維網(wǎng)21的開口4的毛簇6的“鎖住”效應(yīng)以面對面層壓的關(guān)系進(jìn)行保持。在一些實(shí)施方案中，根據(jù)纖維網(wǎng)1的最終用途應(yīng)用，最理想的是使用粘合劑或熱粘結(jié)或其它粘合方法。例如，包括雙組分纖維非織造纖維網(wǎng)的纖維網(wǎng)1可在毛簇6形成之后進(jìn)行通風(fēng)粘結(jié)來提供剝離強(qiáng)度更大的層與層粘附。另外，最理想的是將粘合劑施用于前體纖維網(wǎng)之一的至少一部分。例如，在某些實(shí)施方案中，層之間的粘合劑、化學(xué)粘合、樹脂或粉末粘合或熱結(jié)合可選擇性地施用于前體纖維網(wǎng)的特定區(qū)域或全部。例如，在使用粘合劑的情況下，粘合劑可以連續(xù)方式施用，如通過槽式涂敷，或以不連續(xù)的方式施用，如通過噴霧、擠出等。粘合劑的不連續(xù)施用可為條、帶、小滴等形式。
當(dāng)用作諸如衛(wèi)生巾之類的一次性吸收制品中的頂片時，在一個多層纖維網(wǎng)1中，每個前體纖維網(wǎng)可具有不同的材料特性，從而給纖維網(wǎng)1提供有益的特性。例如，包括兩層(或多層)前體纖維網(wǎng)例如第一和第二前體纖維網(wǎng)的纖維網(wǎng)1可具有有益的流體處理特性。例如，為了優(yōu)良的流體處理性，第一前體纖維網(wǎng)20可由相對親水的纖維組成。第二前體纖維網(wǎng)21可由相對疏水的纖維組成。這樣一種纖維網(wǎng)的毛簇6可形成具有相對疏水的面向身體表面的頂片，其中疏水毛簇將流體拖離身體并透過頂片。沉積在上面的、相對疏水的毛簇上的流體可遠(yuǎn)離相對疏水層快速地傳輸?shù)街破诽幱诘诙绑w纖維網(wǎng)層下面的部分(例如吸收芯)。不受理論的約束，據(jù)信所觀察到的纖維網(wǎng)1的抗壓性能的一個原因是毛簇6的大致垂直對齊的纖維8、18。纖維8、18形成阻抗壓縮的方向性對齊的支撐柱。
圖10表示部分切除的衛(wèi)生巾平面圖，所述衛(wèi)生巾將本發(fā)明的纖維網(wǎng)1作為它的部件之一。一般而言，衛(wèi)生巾200包括底片202、頂片206和設(shè)置在頂片206和底片202之間的吸收芯204，它們可繞著周邊210進(jìn)行接合。衛(wèi)生巾1可具有用來覆蓋衛(wèi)生巾1使用者短褲的襠區(qū)側(cè)面的側(cè)伸出部，通常稱為“護(hù)翼”208。衛(wèi)生巾，包括用作其面向身體表面的頂片在內(nèi)，已為本領(lǐng)域所熟知并且無需各種可供選擇的和任選的樣式的詳細(xì)說明。除了衛(wèi)生巾以外，纖維網(wǎng)1還可用于尿布或成人失禁產(chǎn)品或其它一次性衛(wèi)生制品中。然而，注意纖維網(wǎng)1可用作底片、芯材、頂片、第二頂片或護(hù)翼材料中的一個或多個，或作為它們的部件。纖維網(wǎng)1也可有多層，并包括頂片、第二頂片、芯、底片、或任何數(shù)目的層。
纖維網(wǎng)1尤其適于用作衛(wèi)生巾200的頂片206。由于使用時其優(yōu)良的流體采集性能和抗壓性能的共同作用，可防止流體回滲到頂片206的面向身體的表面，纖維網(wǎng)1尤其有益于作為衛(wèi)生巾的頂片206。回滲的原因至少有兩個(1)由于衛(wèi)生巾200上的壓力擠出所吸收的流體；和/或(2)在頂片206內(nèi)部或上面所收集的濕度。在優(yōu)選的頂片206中，其兩種性能，流體采集性能和抗壓性能，都被最大化，而回滲被最小化。所不同的是，優(yōu)選地頂片將顯示具有高的流體采集率以及低水平的回滲。
在本發(fā)明的衛(wèi)生巾中，頂片206可具有施用到其上的洗劑組合物。洗劑組合物可為任何已知的洗劑，例如包括凡士林的洗劑，所述洗劑可給使用者提供有益皮膚的效果。在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，洗劑也給使用者提供清潔身體的有益效果。也就是說，洗劑優(yōu)選地涂敷身體并使月經(jīng)不容易粘到包括毛發(fā)和皮膚在內(nèi)的身體上。因此，優(yōu)選地洗劑為疏水的，并致使毛發(fā)和皮膚疏水。
可以用本領(lǐng)域已知的用于將洗劑施用到非織造纖維網(wǎng)上的任何方式施用洗劑。洗劑可被施用到毛簇6的頂端(即，遠(yuǎn)端)上。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，將洗劑施用到頂端上能夠有效地傳輸?shù)酱┲叩钠つw上。不受理論的約束，據(jù)信毛簇起到小刷子的作用在運(yùn)動例如散步期間將洗劑擦拭到身體上。
本發(fā)明的洗劑可包括以下專利所公開的那些US 5,968,025、US6,627,787、US 6,498,284、US 6,426,444、US 6,586,652、US 3,489,148、US6,503,526、6,287,581、US 6,475,197、US 6,506,394、US 6,503,524、US6,626,961、WO 2000038747或EP-A 927,050。
除了洗劑處理之外(或取代洗劑處理)，頂片206(或其一部分)可用其它材料或組合物進(jìn)行處理以賦予它充分的疏水性。例如，頂片可用硅氧烷處理劑、低表面能處理劑、氟化烴處理劑進(jìn)行處理。一般而言，相對疏水是指材料或組合物與水的接觸角為至少約70度，優(yōu)選地至少約90度。一般而言，低表面能是指低于約5.5Pa(55達(dá)因每平方厘米)，優(yōu)選地為低于約2.6Pa(26達(dá)因每平方厘米)，更優(yōu)選為約3.0至約5.0Pa(30至約50達(dá)因每平方厘米)。
在一個優(yōu)選的實(shí)施方案中，纖維網(wǎng)1被用作與高容量和高度吸收的芯204組合的頂片206。一般而言，優(yōu)選的吸收芯為氣流成網(wǎng)芯，其類型公開于US 5,445,777；或US 5,607,414中。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，吸收芯204為通常被稱為HIPE泡沫的類型，例如公開于US 5,550,167、US5,387,207、US 5,352,711和5,331,015中的那些類型。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，吸收芯204在30cm的解吸后具有小于約10％的其自身的自由吸收能力；從約3至20cm的毛細(xì)管吸收壓力；從約8至約25cm的毛細(xì)管解吸壓力；當(dāng)在5.10kPa(0.74psi)的圍壓下測量時從約5至約85％的壓縮撓曲阻抗能力；以及從約4至125克/克的游離吸收能力。這些參數(shù)中的每一個都可如于1996年8月27日公布的授予DesMarais的US 5,550,167中所陳述的那樣被確定。利用如所公開的氣流成網(wǎng)或HIPE泡沫芯的一個優(yōu)點(diǎn)是吸收芯可制得很薄。例如，本發(fā)明的吸收芯可具有小于約20mm，優(yōu)選地小于約10mm的平均厚度(厚)，并且厚度可小于約5mm。
以下所示的表1顯示本發(fā)明纖維網(wǎng)的壓縮數(shù)據(jù)，也顯示對比纖維網(wǎng)。在表1中，1至3、5和7號樣本為對比樣本，4、6和8至13號樣本為本發(fā)明的纖維網(wǎng)。
樣本1是可與用于ALWAYS衛(wèi)生巾的DRI-WEAVE頂片相比較的成型的聚乙烯薄膜，購自Tredegar Film Products，Terre Haute，IN。
樣本2為根據(jù)于1986年12月16日授予Curro等人的US 4,629,643的教授由Tredegar Film Products，Terre Haute，IN制造的成型的聚乙烯薄膜。
樣本3為50/50PE/PP雙組分纖維的30gsm紡粘纖維網(wǎng)，購自BBA，Simpsonville，SC。
樣本4為本發(fā)明的纖維網(wǎng)，由樣本3的纖維網(wǎng)根據(jù)本文所述的方法加工制成。
樣本5為梳理非織造纖維網(wǎng)，其包括50％6旦(dpf)PE/PP雙組分纖維和50％6旦聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，購自BBA，Simpsonville，SC。
樣本6由樣本5的纖維通過本文所述的方法制成。
樣本4和6為用一個前體纖維網(wǎng)通過本文所述的方法制成。樣本8至13為用兩個如本文描述的前體纖維網(wǎng)根據(jù)本發(fā)明制成，其中兩個前體纖維網(wǎng)都以套疊的構(gòu)型(可以這么說)對毛簇貢獻(xiàn)纖維。因此，第二前體纖維網(wǎng)的纖維不是“穿過”而是與第一前體纖維網(wǎng)的纖維一起被成形到毛簇中，兩纖維網(wǎng)都向毛簇貢獻(xiàn)纖維。
樣本8為由樣本7的雙層纖維非織造纖維網(wǎng)的層壓材料通過本文所述的方法制成。樣本7的第一層包括50/50PE/PP雙組分纖維的30gsm纖維網(wǎng)，而第二層為45gsm纖維網(wǎng)，其包括50％6旦50/50PE/PP雙組分纖維和50％9旦PP纖維。兩種纖維網(wǎng)都購自BBA，Simpsonville，SC。
樣本9為由一種雙層層壓材料通過本文所述方法制成，其中第一層和第二層包括PE/PP雙組分纖維的30gsm纖維網(wǎng)，并且如本領(lǐng)域中已知的那樣，第二層是經(jīng)表面活性劑處理過的以賦予其相對較高的親水性。所述30gsm纖維網(wǎng)購自BBA，Simpsonville，SC。
樣本10為由一種雙層纖維非織造纖維網(wǎng)的層壓材料通過本文所述方法制成，其中第一層包括PE/PP雙組分纖維的30gsm纖維網(wǎng)，而第二層為45gsm纖維網(wǎng)，其包括50％6旦PE/PP雙組分纖維和50％6旦聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。兩種纖維網(wǎng)都購自BBA，Simpsonville，SC。
樣本11為由一種雙層纖維非織造纖維網(wǎng)的層壓材料通過本文所述方法制成，其中第一層包括源自Pegas，Czech Republic的PE/PP雙組分纖維的30gsm纖維網(wǎng)，而第二層為45gsm纖維網(wǎng)，其包括50％6旦PE/PP雙組分纖維和50％6旦聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，購自BBA，Simpsonville，SC。
樣本12和13每一個都為由一種雙層纖維非織造纖維網(wǎng)的層壓材料通過本文所述方法制成，其中第一層包括50/50PE/PP雙組分纖維的30gsm纖維網(wǎng)，而第二層為45gsm纖維網(wǎng)，其包括50％6旦50/50PE/PP雙組分纖維和50％6旦聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維。兩種前體纖維網(wǎng)都購自BBA，Simpsonville，SC。
表1中所示的本發(fā)明的樣本中的每一個都為通過如上文所描述的網(wǎng)孔內(nèi)輥的輥隙根據(jù)本發(fā)明加工而成，其段距P為1.5mm(約0.060英寸)，齒片高TH為約3.7mm(約0.145英寸)，齒片間距TD為1.6mm(約0.063英寸)及齒片長TL為1.25mm(約0.050英寸)。本發(fā)明的每個樣本的嚙合深度DOE和線速度都顯示于表1中。
如表1所示，本發(fā)明的纖維網(wǎng)在衛(wèi)生巾穿著中經(jīng)歷的模擬負(fù)荷下具有優(yōu)良的密度和比容特性。例如，0.028kPa(0.004psi)可對應(yīng)于站立時所經(jīng)歷的壓力，而1.586kPa(0.23psi)可對應(yīng)于坐于軟質(zhì)表面上時的壓力，及0.75se可對應(yīng)于坐于硬質(zhì)表面上時的情況。
表1本發(fā)明各纖維網(wǎng)的對比


轉(zhuǎn)換1英寸＝25.4mm；1psi＝6.89kPa；1英尺＝304.8mm。
表1，續(xù)

轉(zhuǎn)換1英寸＝25.4mm；1psi＝6.89kPa；1英尺＝304.8mm。
測試方法空隙體積和比容可用以下方法確定空隙體積壓縮下的空隙體積用MTS張力檢驗(yàn)器以0.028、1.58和5.17kPa(0.004、0.23和0.75磅每平方英寸)的壓力計算。張力檢驗(yàn)器測量當(dāng)材料在活動壓盤和固定基座之間被壓縮時的阻抗力。材料被以恒定速率壓縮到1000g的力。力和壓盤位置被記錄下來。
給定壓盤位置時的空隙體積用此公式計算 其中VV＝以立方厘米每克計的材料的空隙體積x0＝從基座處以毫米計的初始壓盤位置x＝從初始位置以毫米計的壓盤位置Am＝以平方厘米計的材料的面積M＝以克計的材料的質(zhì)量ρ纖維＝以克每立方厘米計的纖維密度對于由多種纖維類型制成的纖維網(wǎng)，纖維網(wǎng)纖維密度是各單種纖維密度的加權(quán)平均值。
ρ纖維，總量＝(wt％纖維1)(ρ纖維1)+(wt％纖維2)(ρ纖維2)+.....
其中wt％＝纖維網(wǎng)中纖維類型的重量百分比 或
這一測試的合適的設(shè)備可包括張力檢驗(yàn)器(MTS型號Alliance RT/1帶測試工作軟件和50N測力傳感器)。檢驗(yàn)器必須具有尺寸上比壓盤大的固定基座。壓盤與基座之間的零高度通過降低壓盤直到第一基本力被測量到為止來設(shè)定，壓盤隨后被回升一個遞增量，并且夾頭位置被歸零。對于每個樣本，樣本隔距通過抬高壓盤高于固定基座至一大于材料初始厚度的距離來設(shè)定。從這一位置壓盤被降低直到1gf的力作用于樣本。從零高度處計量的這一位置被記錄下來作為初始壓盤位置(x0)，而夾頭位置被重新歸零。
在此測試中，一個4.9cm直徑的圓形壓盤被用來相對基座以0.51cm/min的速率從1至1000gf壓縮材料(每平方英寸0.75磅的壓力)。對于每個樣本，壓盤隨后被以相同的速率退回至初始壓盤位置。初始壓盤位置或測試隔距依以上所描述的材料的厚度而變化。對于分離的樣件重復(fù)做五次，取五次結(jié)果的平均值。每件被測試的材料樣本在面積上都大于壓盤，但在面積上小于固定基座。
比容壓縮下的比容用MTS張力檢驗(yàn)器以0.028、1.58和5.17kPa(0.004、0.23和0.75磅每平方英寸)的壓力計算。張力檢驗(yàn)器測量當(dāng)材料在活動壓盤和固定基座之間被壓縮時的阻抗力。材料被以恒定速率壓縮到1000g的力。力和壓盤位置被記錄下來。
給定壓盤位置時的比容用此公式計算SV＝l/ρ纖維網(wǎng)給定壓盤位置時的纖維網(wǎng)密度用此公式計算 其中
SV＝以立方厘米每克計的材料的空隙比容ρ纖維網(wǎng)＝非織造纖維網(wǎng)的以克每立方厘米計的密度x0＝從基座處以毫米計的初始壓盤位置x＝從初始位置以毫米計的壓盤位置BW＝以克每平方米計的材料的質(zhì)量這一測試的合適的設(shè)備可包括張力檢驗(yàn)器(MTS型號Alliance RT/1帶測試工作軟件和50N測力傳感器)。檢驗(yàn)器必須具有尺寸上比壓盤大的固定基座。壓盤與基座之間的零高度通過降低壓盤直到第一基本力被測量到為止來設(shè)定，壓盤隨后被回升一個遞增量，并且夾頭位置被歸零。對于每個樣本，樣本隔距通過抬高壓盤高于固定基座至一大于材料初始厚度的距離來設(shè)定。從這一位置壓盤被降低直到1gf的力作用于樣本。從零高度處計量的這一位置被記錄下來作為初始壓盤位置(x0)，并且夾頭位置被重新歸零。
在此測試中，一個4.9cm直徑的圓形壓盤被用來相對基座以0.51cm/min的速率從1至1000gf壓縮材料(每平方英寸0.75磅的壓力)。對于每個樣本，壓盤隨后被以相同的速率退回至初始壓盤位置。初始壓盤位置或測試隔距依以上所描述的材料的厚度而變化。對于分離的樣件重復(fù)做五次，取五次結(jié)果的平均值。每件被測試的材料樣本在面積上都大于壓盤，但在面積上小于固定基座。
從以上本發(fā)明的纖維網(wǎng)1和裝置100的描述中可以理解，可在不背離本發(fā)明的保護(hù)范圍的情況下制造出許多各種纖維網(wǎng)1的結(jié)構(gòu)，如在附加的權(quán)利要求書中受權(quán)利要求書保護(hù)的那些。例如，頂片206可另外用藥物、清潔流體、抗菌溶液、乳液、芳香劑或表面活性劑進(jìn)行涂敷或處理。同樣地，裝置100可被構(gòu)型為僅在纖維網(wǎng)1的一部分上形成毛簇6，或形成不同尺寸或面積密度的毛簇6。
所述生產(chǎn)本發(fā)明纖維網(wǎng)的方法的另一個優(yōu)點(diǎn)是所述纖維網(wǎng)可用其它纖維網(wǎng)生產(chǎn)設(shè)備在線生產(chǎn)或用一次性吸收制品生產(chǎn)設(shè)備在線生產(chǎn)。另外，還存在可在本發(fā)明的加工之前或之后使用的其它固態(tài)成形方法。例如，纖維網(wǎng)可如本發(fā)明所述加工，然后用拉伸方法開孔，如授予Curro等人的美國專利5,658,639中所述的方法。可供選擇地，材料可通過各種方法制成復(fù)合材料，如授予Curro等人的美國公布2003/028,165A1中所述的方法，或如授予Weber等人的美國專利5,167,897中的環(huán)形輥壓，然后如本發(fā)明所述進(jìn)行加工。所得纖維網(wǎng)因此可顯示這些諸多材料改進(jìn)所帶來的所有有益效果。
在發(fā)明詳述中引用的所有文獻(xiàn)的相關(guān)部分均引入本文以供參考；任何文獻(xiàn)的引用不可被理解為是對其作為本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)可。
盡管已說明和描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，在不背離本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的情況下可作出許多其它的變化和改良。因此，有意識地在附加的權(quán)利要求書中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和改良。
權(quán)利要求
1.一種衛(wèi)生巾，所述衛(wèi)生巾包括a.頂片，所述頂片包括纖維非織造纖維網(wǎng)和多個纖維材料的離散的毛簇，b.特征在于所述頂片具有在0.004psi的負(fù)荷下小于0.027的密度和在0.23psi的負(fù)荷時小于0.068g/cc的密度。
2.如權(quán)利要求1所述的衛(wèi)生巾，其中所述頂片包括第一和第二非織造前體纖維網(wǎng)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的衛(wèi)生巾，其中所述頂片包括至少兩個前體纖維網(wǎng)，并且所述離散的毛簇包括源自每個所述前體纖維網(wǎng)的纖維。
4.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的衛(wèi)生巾，其中所述材料的毛簇包括多根環(huán)狀纖維。
5.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的衛(wèi)生巾，其中所述頂片包括兩個側(cè)面和兩個或更多個前體纖維網(wǎng)，其中所述頂片的兩個側(cè)面均基本上被源自僅一個所述前體纖維網(wǎng)的纖維覆蓋。
6.如前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的衛(wèi)生巾，其中所述頂片包括每平方厘米1至100個所述離散的毛簇，優(yōu)選每平方厘米20至40個所述離散的毛簇。
7.一種衛(wèi)生巾，特征在于a.頂片，所述頂片具有面向身體側(cè)并包括每平方厘米10至50個纖維材料的離散的毛簇；b.半固態(tài)洗劑組合物，所述洗劑組合物被施用到所述頂片的所述面向身體側(cè)的至少一部分上；和c.其中所述頂片具有在0.004psi的負(fù)荷下小于0.027的密度和在0.23psi的負(fù)荷時小于0.068g/cc的密度。
8.如權(quán)利要求7所述的衛(wèi)生巾，其中所述洗劑包括凡士林。
9.如權(quán)利要求7或8所述的衛(wèi)生巾，其中所述頂片包括第一前體纖維網(wǎng)和第二前體纖維網(wǎng)，其中至少一個所述前體纖維網(wǎng)相對于所述前體纖維網(wǎng)的所述另一個相對更具疏水性。
10.一種衛(wèi)生巾，特征在于a.頂片，所述頂片包括第一前體纖維網(wǎng)和第二前體纖維網(wǎng)，其中至少一個所述前體纖維網(wǎng)相對于所述前體纖維網(wǎng)的所述另一個相對更具疏水性，并且其中所述頂片還包括源自所述第一或第二前體纖維網(wǎng)的纖維材料的離散的毛簇，b.其中所述頂片具有在0.004psi的負(fù)荷下小于0.027的密度和在0.23psi的負(fù)荷時小于0.068g/cc的密度，和c.吸收芯，所述吸收芯與所述頂片流體連通，所述吸收芯具有小于約7mm的平均厚度；和d.底片，所述底片接合到所述頂片上。
全文摘要
一種包括頂片的衛(wèi)生巾，所述頂片包括多個由纖維材料所構(gòu)成的離散的毛簇，其中所述頂片具有在0.028kPa (0.004psi)的負(fù)荷下小于0.027g/cc的密度和在1.58kPa(0.23psi)的負(fù)荷時小于0.0688/cc的密度。
文檔編號D04H11/08GK1968664SQ200580020085
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月21日
發(fā)明者羅伯特·H·特納, 約翰·J·柯羅, 喬迪·L·霍英, 蘇珊·N·勞埃德, 約翰·L·哈蒙斯 申請人:寶潔公司