Растяжимый ламинат с улучшенными свойствами растяжения и способ его изготовления - RU2325283C2

Чертежи

Показать все 7 чертежа(ей)

Описание

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к растяжимому ламинату, имеющему улучшенные свойства растяжения, и к способу изготовления растяжимого ламината. Улучшенные свойства растяжения достигаются в результате механического растяжения ламината из растяжимого нетканого материала и эластичной пленки в поперечном направлении.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Композитные материалы, состоящие из эластичного и неэластичного материала, выполняют путем соединения эластичного материала с неэластичным материалом, в результате чего обеспечивается возможность растяжения или удлинения всего композита. Часто такие композитные материалы используют в качестве материала для одежды, прокладок, подгузников, изделий для взрослых больных, страдающих недержанием, продуктов для гигиены женщин и т.п. Один такой композитный материал или ламинат включает растяжимый нетканый материал, соединенный с эластомерным листом.

Однако в таких ламинатах неэффективно используются эластичные полимеры, которые входят в состав эластомерного листа. Обычно гистерезис и эластичность имеют обратную взаимозависимость друг с другом. Другими словами, если материал имеет более высокое значение гистерезиса, он будет менее эластичным, и если материал имеет более низкое значение гистерезиса, он является более эластичным. Пленки, выполненные из полимеров и соединений, обычно выбираемых для использования в таких ламинатах, имеют значение гистерезиса от приблизительно 25 процентов до приблизительно 50 процентов, измеряемое с использованием на 100% циклического теста. В отличие от этого, ламинаты, изготовленные из тех же пленок, обычно имеют значения гистерезиса от приблизительно 50 процентов до приблизительно 75 процентов, измеряемые с использованием 100% циклического теста. Это, вероятно, происходит из-за взаимодействий между растяжимым нетканым материалом и эластомерным листом, которое зависит от степени соединения между слоями ламината.

В общем, чем выше степень соединения между растяжимым нетканым материалом и эластомерным листом, в смысле количества связей и/или силы или прочности связей, тем хуже эластичные свойства ламината. В идеале, соединения между растяжимым нетканым материалом и эластомерным листом должны быть достаточными для поддержания соединенных вместе слоев ламината, но не должны излишне влиять на эластичные свойства ламината.

Когда растяжимый нетканый материал ламинируют с эластомерным листом, обычно между листами формируются по меньшей мере два типа соединений: первичные соединения и вторичные соединения. Первичные соединения формируют специально, они являются более прочными и работают для поддержания внутреннего сцепления ламината так что, когда ламинат растягивают или удлиняют, слои не отделяются друг от друга. Вторичные соединения, с другой стороны, более слабые и могут в значительной степени повреждаться во время первого цикла растяжения/сокращения. В результате формирования этих вторичных соединений ламинат получается менее эластичным, и его труднее растягивать, в частности, при первом растяжении ламината. Обычно считается, что первое растяжение ламината приводит к разрыву или отсоединению во вторичных связях нитей нерастяжимого листа от эластомерного листа. Энергия, требуемая для разрыва и/или отсоединения этих соединений, в общем, не восстанавливается. Не восстанавливаемая энергия приводит к потере энергии или увеличению гистерезиса.

Кроме того, нерастянутые эластомерные листы обычно имеют худшие свойства прочности во время первого цикла удлинения/сокращения, поскольку молекулы, образующие лист, ориентированы в листе относительно неоднородно или случайно. Энергия, требуемая для ориентирования молекул, как и энергия, требуемая для разъединения вторичных связей, обычно является не восстанавливаемой и также может влиять на повышение гистерезиса.

В большинстве случаев такие ламинаты используют при изготовлении продуктов потребления без предварительного растяжения. При этом, когда потребитель использует продукт, включающий такой ламинат, он должен прикладывать большее усилие для растяжения или удлинения ламината для обеспечения правильной подгонки и комфорта. Кроме того, поскольку ламинат не был заранее растянут, он может растягиваться неравномерно или с разрывами, в частности, если прикладывается неравномерная сила. Это приводит к дискомфорту для пользователя и плохому прилеганию продукта, а также к плохому последующему растяжению ламината при использовании.

Учитывая вышесказанное, существует потребность или необходимость в растяжимом ламинате, который мог бы обеспечить эффективное использование свойств растяжения компонента эластичной пленки. Также существует необходимость или в потребность в растяжимом ламинате, который потребитель мог бы легко и однородно растягивать для обеспечения лучшей подгонки и более удобной носки изделия, изготовленного с использованием растяжимого ламината.

Особенность и преимущество настоящего изобретения состоит в создании растяжимого ламината, который можно использовать в продукте потребления для обеспечения лучшей прилегаемости и комфорта. Кроме того, особенность и преимущество изобретения состоит в способе изготовления растяжимого ламината, имеющего улучшенные свойства растяжения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение направлено на растяжимый ламинат, имеющий улучшенные свойства растяжения, такие как пониженная остаточная деформация и гистерезис. Также раскрыт способ выполнения растяжимого ламината.

В одном варианте выполнения растяжимый ламинат включает растяжимый нетканый материал, ламинированный с эластомерным листом, в котором после ламинирования растяжимый нетканый материал и эластомерный лист механически растягивают в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов. Растяжимый ламинат имеет величину гистерезиса, измеряемую во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината. В другом объекте растяжимый ламинат имеет более низкое значение остаточной деформации, измеряемое в течение первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, чем сравнительный нерастянутый растяжимый ламинат. В дополнительном аспекте растяжимый ламинат имеет более низкое значение отношения удлинения/сокращения, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината.

Способ выполнения растяжимого ламината включает ламинирование растяжимого нетканого материала с эластомерным листом с образованием ламината и механическое растяжение ламината в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов. Получаемый в результате растяжимый ламинат имеет более низкое значение гистерезиса, остаточной деформации и отношение удлинения/сокращения, чем сравнительный ламинат, который не был механически растянут в поперечном направлении.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие задачи и признаки настоящего изобретения будут более понятны из следующего подробного описания, которое следует рассматривать совместно с чертежами, на которых

на фиг.1 - вид сверху растяжимого ламината,

на фиг.2а и 2b - виды ламината в сечении,

на фиг.3 схематично представлен процесс изготовления растяжимого ламината с использованием валков с углублениями при механическом растяжении ламината в поперечном направлении,

на фиг.3а и 3b крупным планом представлены валки с углублениями, используемые в процессе по фиг.3,

на фиг.4 - схематичный вид процесса изготовления растяжимого ламината с использованием рамы для растягивания, для механического растяжения ламината в поперечном направлении,

на фиг.4а - вид сверху рамы для растягивания, используемой в процессе по фиг.4.

ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Термин "растяжимый" относится к материалу, который можно растягивать без разрыва, по меньшей мере, на 50% (по меньшей мере на 150% от его исходной длины в нерастянутом состоянии), по меньшей мере, в одном направлении, предпочтительно, по меньшей мере, на 100% (по меньшей мере, на 200% от его исходной нерастянутой длины). Например, растяжимый материал, имеющий исходную длину в нерастянутом состоянии 3 дюйма (7,6 сантиметров) можно растянуть без разрыва до длины в растянутом состоянии, составляющей, по меньшей мере, 4,5 дюйма (11,4 сантиметров), по меньшей мере, в одном направлении. Термин включает эластичные материалы, а также материалы, которые растягиваются, но не существенно сокращаются, такие как, например, суженные нетканые материалы, а также, по существу, растяжимые нетканые материалы, такие как соединенные кардные материалы.

Термин "эластомерный" или "эластичный" относится к материалу, который можно растягивать без разрыва, по меньшей мере, на 50% (по меньшей мере, до 150% от его исходной нерастянутой длины), по меньшей мере, в одном направлении и который, после освобождения растягивающей, смещающей силы, восстанавливает, по меньшей мере, 30% их удлинения в течение приблизительно одной минуты.

Термин "биаксиально растяжимый" относится к материалу, который можно растягивать, по меньшей мере, приблизительно на 50% в двух направлениях, перпендикулярных друг другу (например, растяжимый в машинном направлении и в поперечном направлении, или в продольном направлении, от передней до задней части, и в поперечном направлении, от одной стороны до другой стороны). Термин включает растяжимые по двум осям ламинаты, такие как ламинаты, описанные, например, в патентах США 5114781 и 5116662 автора Morman, которые включены сюда посредством ссылки.

Термин "неэластичный" относится как к материалам, которые не растягиваются более чем на 50% или больше, так и к материалам, которые растягиваются на эту величину, но не сокращаются более чем на 30%. Неэластичные материалы также включают нерастяжимые материалы, которые, например, разрываются под действием растягивающей силы.

Термин "машинное направление" для нетканого материала, пленки или ламината относится к направлению, в котором материал был произведен. Термин "поперечное направление" для нетканого материала, пленки или ламината относится к направлению, перпендикулярному машинному направлению. Размеры, измеряемые в поперечном направлении, называются размерами по "ширине", в то время как размеры, измеряемые в машинном направлении, называются размерами по "длине".

Термин "циклический тест" или "100% циклический тест" относится к способу определения эластичных свойств растяжимого ламината. Дополнительное подробное описание циклического теста приведено ниже в разделе под названием "ТЕСТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИСТЕРЕЗИСА, ВЕЛИЧИНЫ ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ОТНОШЕНИЯ УДЛИНЕНИЯ/СОКРАЩЕНИЯ".

Термин "гистерезис" или "значение гистерезиса" относится к свойству эластичности материала, определяемому с использованием циклического теста, описанного ниже. Гистерезис выражают как процент энергии, восстанавливаемой при сокращении удлиненного материала.

Термин "остаточная деформация" относится к свойству эластичности материала, определяемому с использованием описанного ниже циклического теста. Остаточную деформацию выражают как процент величины сокращения материала от точки максимального растяжения до точки, в которой сила сокращения вначале составляет 10 грамм или меньше, разделенную на длину максимального сокращения.

Термин "отношение удлинения/сокращения" или "отношение У/С (E/R)" относится к свойству эластичности материала, определяемому с использованием описанного ниже циклического теста. Отношение У/С выражают как отношение силы растяжения к силе сокращения.

Термин "полимер" включает гомополимеры, сополимеры, такие как, например, блоксополимеры, привитые, статистические и чередующиеся сополимеры, тройные сополимеры и т.д., а также их смеси и модификации, но не ограничивается ими. Кроме того, если только другое не будет специально ограничено, термин "полимер" должен включать все возможные геометрические конфигурации материала. Эти конфигурации включают изотактические, синдиотактические и атактические симметрии, но не ограничиваются ими.

Используемый здесь термин "катализатор с единым центром полимеризации" относится к полиолефинам, получаемым с помощью реакций полимеризации с металлоценовым катализатором и/или реакцией полимеризации с катализатором с ограниченной геометрией. Такие катализаторы описаны в публикации "Metallocene Catalysts Initiate New Era in Polymer Synthesis", Ann M. Thayer, Chemical & Engineering News, Sept. 11, 1995, р.15.

Используемый здесь термин "лист" относится к, в общем, плоской структуре, которая может состоять из нетканого материала или полотна, тканой структуре, грубому холсту, пленке или вспененному материалу. Лист может включать эластомерный материал.

Термин "нетканый материал или полотно" означает материал, имеющий структуру отдельных волокон или нитей, которые взаимно переплетены, но неравномерно или не идентифицируемо, как, например, в вязаной ткани. Нетканый материал или полотно формируют с использованием множества процессов, таких как, например, выдувание из расплава, процессы фильерного производства, процессы переплетения в воздушном потоке, процессы совместного формования и процессы формования соединенного кардного полотна. Вес основы нетканых материалов или полотен обычно выражают в унциях материала на квадратный ярд (укя, osy) или в граммах материала на квадратный метр (г/м²) и диаметр волокон обычно выражают в микронах. (Следует отметить, что для " преобразования укя в г/м² значение в укя нужно умножить на 33,91).

Термин "микроволокно" означает волокно с малым диаметром, обычно имеющее среднее значение плотности (денье) волокна от приблизительно 0,005 до 50. Денье волокна определяют как количество грамм на 9000 метров волокна. Для волокна, имеющего круглое поперечное сечение, размер в денье может быть рассчитан как диаметр волокна в микронах в квадрате, умноженный на плотность в граммах на кубический сантиметр (г/см³) и умноженный на 0,00707. Для волокна, изготовленного из одного полимера, более низкое значение денье обозначает более тонкое волокно и более высокое значение денье обозначает более толстое или тяжелое волокно. Например, "диаметр полипропиленового волокна, заданный как 15 микрон, можно преобразовать в размер в денье путем возведения в квадрат, умножения результата на 0,89 г/см³ и умножения результата на 0,00707. Таким образом, полипропиленовое волокно диаметром 15 микрон имеет размер в денье приблизительно 1,42, рассчитываемый как (15²×0,89×0,00707=1,415). За пределами Соединенных Штатов более часто используют единицу измерения "текс", которую определяют как количество грамм на километр волокна. Текс можно рассчитать как значение в денье/9.

Используемый здесь термин "межволоконные связи" означает связи, получаемые в результате теплового соединения или перепутывания между отдельными неткаными волокнами, для формирования когерентной структуры полотна. Перепутывание волокон свойственно процессу формирования из расплава с раздувом, но может быть специально образовано или усилено с помощью таких процессов, как, например, гидравлическое перепутывание или пробивка иглами. Один или больше этапов теплового соединения используют в большинстве процессов формирования полотна фильерным способом. В качестве альтернативы и/или в дополнение для повышения требуемой степени соединения и для поддержания структурной когерентности полотна можно использовать связующий агент. Например, можно использовать порошковые связующие агенты и связывание химическими растворителями.

Термин "волокно, полученное фильерным способом" относится к волокну с малым диаметром, которое формируют путем экструзии расплавленного термопластичного материала в виде нитей из множества капилляров фильерного устройства, имеющих круглую или другую конфигурацию, причем диаметр экструдируемых волокон затем быстро уменьшают, как описано, например, в патенте США 4340563 авторов Appel и др., и в патенте США 3692618 авторов Dorschner и др., патенте США 3802817 авторов Matsuki и др., патентах США 3338992 и 3341394 автора Kinney, патенте США 3502763 автора Hartmann, американском патенте 3502538 автора Petersen и в американском патенте 3542615 авторов Dobo и др., каждый из которых включен сюда полностью посредством ссылки. Волокно, полученное фильерным способом, охлаждают и обычно оно теряет липкость при осаждении на собирающую поверхность.

Волокно, полученное фильерным способом, обычно является непрерывным и часто имеют средний размер в денье больше около 0,3, более конкретно от около 0,6 до 10.

Термин "волокно, выдуваемое из расплава" означает волокно, сформированное путем экструзии расплавленного термопластичного материала через множество тонких, обычно круглых, капилляров фильеры, в виде расплавленных нитей или волокон в сходящиеся потоки подогретого газа (например, воздуха) с высокой скоростью, которые уменьшают диаметр волокон из расплавленного термопластичного материала, для уменьшения их диаметра, который может составлять диаметр микроволокна. После этого волокна, выдуваемые из расплава, переносят с потоком газа с высокой скоростью и осаждают на собирающую поверхность для формирования полотна из случайно распределенных волокон, выдуваемых из расплава. Такой процесс описан, например, в патенте США 3849241 авторов Butin и др. Волокна, выдуваемые из расплава, могут представлять собой микроволокна, которые могут быть непрерывными, обычно имеют размер меньше приблизительно 1,0 денье и обычно самостоятельно соединяются при осаждении на собирающую поверхность. Также может быть получено микроволокно, выдуваемое из расплава, размер которого может превышать 60 денье.

"Соединенное кардное полотно" обозначает полотно, изготовленное из штапельных волокон, пропущенных через комбинирующий или кардный блок, который разделяет или разрывает и выравнивает штапельные волокна в машинном направлении, для формирования нетканого полотна из, в общем, ориентированных в машинном направлении волокон. Такое волокно обычно покупают в тюках, которые помещают в раскрыватель/смеситель или в трепальную машину, которая разделяет волокна перед пропусканием их через кардный блок. После формирования материала его затем соединяют с помощью одного или нескольких известных способов связывания. Один такой способ связывания представляет собой связывание порошком, в котором порошкообразный адгезив распределяют в полотне и затем активируют, обычно путем нагрева полотна и адгезива горячим воздухом. Другой подходящий способ связывания представляет собой структурное связывание, в котором используют нагретые каландровые валки или устройство ультразвукового соединения, для соединения волокон вместе, обычно в виде локализованного соединительного узора, хотя, если необходимо, полотно может быть связано по всей его поверхности. Другой подходящий и хорошо известный способ связывания, в частности, применяемый при использовании двухкомпонентных штапельных волокон, представляет собой переплетение в воздушном потоке.

Используемый здесь термин "исходно растяжимый нетканый материал" относится к нетканому материалу, который может быть непосредственно растянут, по меньшей мере, на 50%, по меньшей мере, в одном направлении без дополнительной обработки, такой как сужение или крепирование.

Термин "сужение" или "растяжение с сужением" взаимозаменяемо означает то, что материал, нетканый материал или ламинат вытягивают так, что он растягивается с уменьшением его ширины или его поперечного размера в результате растяжения в длину или увеличения длины материала. Управляемое вытягивание может происходить при пониженной температуре, при комнатной температуре или при повышенной температуре и ограничивается увеличением общего размера в направлении вытягивания до величины удлинения, требуемой для разрыва материала, нетканого материала или ламината, которое в большинстве случаев составляет от около 1,2 до около 1,6 раз. При сокращении материал, нетканое полотно или ламинат не полностью восстанавливает свои исходные размеры. Процесс сужения обычно включает разматывание листа из подающего рулона и пропускание его через узел тормозящих зажимных валков, приводимых во вращение с заданной линейной скоростью. Приемный валок или зажим, работающий с более высокой линейной скоростью, чем тормозящие зажимные валки, вытягивает полотно и образует натяжение, требуемое для удлинения и сужения полотна.

Термины "сужаемый материал" или "сужаемый слой" означают любой материал или слой, который может быть сужен, такой как нетканый, тканый или вязаный материал, или ламинат, содержащий один из них. Используемый здесь термин "суженный материал" относится к любому материалу, который был вытянут, по меньшей мере, в одном направлении (например, вдоль длины), что уменьшает поперечный размер (например, ширину) так, что, после устранения вытягивающей силы материал может сократиться обратно до его исходной ширины. Суженный материал обычно имеет более высокий вес основы, чем не суженный материал. Когда суженный материал сокращается обратно до его исходной ширины, он должен иметь приблизительно тот же вес основы, что и не суженный материал. Это отличается от растяжения/ориентирования слоя пленки, во время которого пленку вытягивают, и вес основы при этом уменьшается. Соответствующие нетканые материалы, предназначенные для использования в настоящем изобретении, изготовляют из неэластичного полимера (полимеров).

Используемый здесь термин "обратимо суженный материал" относится к суженному материалу, который был обработан в суженном состоянии таким образом, что материалу было передано свойство памяти, в результате чего при приложении к материалу силы для его растяжения до размера, который материал имел перед суживанием, суженные и обработанные участки, в общем, восстанавливают свой суженный размер после прекращения действия силы. Одна из форм обработки состоит в приложении тепла. Вообще говоря, растяжение обратимо суженного материала, по существу, ограничивается растяжением до его размеров, которые материал имел перед суживанием. Поэтому, если материал не является эластичным, слишком сильное его растяжение за пределы его размеров, которые материал имел перед суживанием, приводит к разрыву материала. Обратимо суженный материал может включать больше чем один слой, например, множество слоев из полотна, полученного фильерным способом, множество слоев из полотна, выдуваемого из расплава, множество слоев из соединенного кардного полотна или любую другую соответствующую комбинацию или их смеси, как описано в патенте США 4965122 автора Morman, который включен сюда посредством ссылки.

Термин "процент сужения" касается отношения, определенного в результате измерения разности между не суженным размером (шириной) и суженным размером (шириной) суживаемого материала, с последующим делением этого значения разности на не суженный размер суживаемого материала.

Используемые здесь термины "эластомерный лист" и "эластомерное полотно" относятся к эластомерным пленкам, сформированным путем экструзии, литья или другими способами, известными в данной области техники; эластомерным нетканым материалам, таким как, например, эластомерные материалы, выдуваемые из расплава, как раскрыто в патенте США 4663220 авторов Wisneski и др., который включен сюда посредством ссылки; эластомерным вспененным материалам; эластомерному полотну в виде холста и эластомерному волокнистому полотну.

Термин "пленка" относится к термопластичной пленке, изготовленной с использованием процесса экструзии пленки, такого как процесс литья пленки или процесс экструзии пленки с раздувом. Этот термин включает пленки, которым была придана микропористость путем смешивания полимера с наполнителем, формирования пленки из этой смеси и растяжения пленки.

Термин "воздухопроницаемый" относится к материалу, пропускающему пары воды, имеющему скорость пропускания паров воды (СППВ, WVTR), измеряемую с использованием теста на пропускание паров воды, по меньшей мере, около 300 г/м² за 24 часа. Тест на пропускание паров воды описан в патенте США 5955187 выданном авторам McCormack и др., который включен сюда посредством ссылки.

Термин "совместная экструзия" или "совместно экструдированный" относится к пленкам, включающим два или больше слоев термопластичного материала, которые были одновременно экструдированы для формирования единого интегрированного листа пленки без необходимости использования дополнительного процесса соединения или ламинирования для связывания слоев вместе.

Используемый здесь термин "растяжимый ламинат" относится к материалу, имеющему эластомерный лист, соединенный с растяжимым материалом, по меньшей мере, в двух местах (например, односторонний растяжимый ламинат). Эластомерный лист может быть соединен с растяжимым материалом в чередующихся точках или может быть полностью соединен с ним. Соединение выполняют, когда эластомерный лист и растяжимый материал расположены в совмещенной конфигурации. Растяжимый ламинат может включать больше чем два слоя. Например, к обеим сторонам эластомерного листа может быть присоединен растяжимый материал, в результате чего формируется трехслойный растяжимый ламинат, имеющий следующую структуру: растяжимый материал/эластомерный лист/растяжимый материал (например, двухсторонний растяжимый ламинат). Могут быть добавлены дополнительные эластичные или эластомерные листы, слои суженного материала и/или действительно растяжимых материалов типа кардных материалов со связями. Можно использовать другие комбинации эластомерных листов и растяжимых материалов, например, как указано в совместно переданных патентах США 5114781 и 5116662 автора Morman и 5336545 авторов Morman и др., которые включены сюда посредством ссылки.

Термин "сравнительный нерастянутый растяжимый ламинат" относится к растяжимому ламинату, включающему тот же растяжимый нетканый материал или материалы и тот же эластомерный лист или листы, сформированный с использованием того же процесса, но который не был механически растянут в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно в той же степени, что и растяжимый ламинат по изобретению.

Термин "изделие" включает впитывающие изделия типа трусов и медицинские, а также промышленные защитные изделия. Термин "впитывающие изделия типа трусов" включает без ограничения подгузники, тренировочные трусы, купальные костюмы, впитывающие трусы, салфетки для детей, продукты для взрослых, страдающих недержанием, и изделия женской гигиены.

Термин "медицинское защитное изделие" включает хирургическую одежду, халаты, фартуки, маски для лица и занавеси, но не ограничивается ими. Термин "промышленные защитные изделия" включает защитную униформу и рабочую одежду, но не ограничивается ими.

Используемый здесь термин "рама для растягивания" относится к механизму или устройству, используемому для растягивания материала до определенной ширины. Типичный механизм включает пару бесконечных цепей на горизонтальных направляющих. Материал прочно удерживается на краях шпильками или зажимами на двух цепях, расходящихся по мере их передвижения, благодаря чему материал растягивается до желательной ширины.

Используемый здесь термин "содержащий" раскрывает пункт формулы таким образом, что "он включает дополнительные материалы или стадии способа," помимо описанных.

Эти термины могут быть определены с использованием дополнительных формулировок в остальной части описания.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Настоящее изобретение обеспечивает растяжимый ламинат, имеющий улучшенные свойства растяжения. Улучшенные свойства растяжения достигаются без изменения исходных материалов, обычно используемых для изготовления ламината. Ламинат и растяжимое нетканое полотно, а также эластомерный лист механически растягивают в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 65 процентов, желательно, по меньшей мере, приблизительно на 75 процентов и в одном варианте выполнения, по меньшей мере, приблизительно на 100 процентов. Получаемый в результате растяжимый ламинат имеет величину гистерезиса и остаточной деформации меньше, чем величина гистерезиса и остаточной деформации сравнительного ламината, который не был механически растянут в поперечном направлении. Получаемый в результате ламинат также имеет более низкое значение отношения удлинения/сокращения, чем сравнительный нерастянутый ламинат. Также описан способ изготовления растяжимого ламината.

Обычно растяжимый ламинат должен иметь величину гистерезиса, измеряемую во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, которая, по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже, и в одном варианте выполнения, по меньшей мере, приблизительно на 25 процентов ниже. Предпочтительно растяжимый ламинат должен иметь значение остаточной деформации, измеряемое во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, которое, по меньшей мере, приблизительно на 10 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже и в одном варианте выполнения, по меньшей мере, приблизительно на 30 процентов ниже. Кроме того, растяжимый ламинат должен иметь отношение удлинения/сокращения (отношение У/С), по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже и в одном варианте выполнения, по меньшей мере, приблизительно на 25 процентов ниже. Уменьшенное значение гистерезиса, остаточной деформации и отношения У/С должны сохраняться относительно постоянными. Под термином "относительно постоянный" подразумевается то, что испытуемый растяжимый ламинат через 7 дней после растяжения в поперечном направлении должен иметь величину гистерезиса, измеряемую во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже; значение остаточной деформации, измеряемое во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, по меньшей мере, приблизительно на 10 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже, и отношение У/С, по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже. Кроме того, растяжимый ламинат, испытание которого проводят через 30 дней после растяжения в поперечном направлении, должен иметь значение гистерезиса, измеряемое в течение первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже; значение остаточной деформации, измеряемое во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, по меньшей мере, приблизительно на 10 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже, и отношение У/С, по меньшей мере, приблизительно на 15 процентов ниже, чем у сравнительного нерастянутого растяжимого ламината, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 20 процентов ниже. Растяжимый ламинат пригоден для использования в различных потребительских продуктах, включая впитывающую одежду, подгузники, тренировочные трусы, купальные костюмы, изделия для взрослых больных, страдающих недержанием, изделия женской гигиены и медицинскую или промышленную защитную одежду, но не ограничиваясь ими.

Как показано на фиг.1, растяжимый ламинат 10 включает растяжимое нетканое полотно 12, ламинированное с эластомерным листом 14. Растяжимый ламинат 10 может быть растянут в поперечном направлении 16 благодаря влиянию растяжимого нетканого полотна 12. Когда силу растяжения в поперечном направлении удаляют, ламинат 10 возвращается, по существу, в конфигурацию, которую он имел при производстве, в результате влияния эластомерного листа 14.

В случае необходимости растяжимый ламинат 10 может включать дополнительные слои нетканого материала и/или эластомерного материала. Например, растяжимый ламинат может включать первый и второй растяжимые нетканые слои, ламинированные с каждой стороны эластомерного листа. В качестве альтернативы растяжимый ламинат 10 может включать первый и второй эластомерные листы, ламинированные друг с другом и/или с растяжимым нетканым полотном.

Обычно во время процесса ламинирования между растяжимым нетканым полотном 12 и эластомерным листом 14 формируют два типа соединений. Как показано на фиг.2а и 2b, ламинат 50 включает первичные соединения 20 и вторичные соединения 22, с помощью которых закрепляют растяжимое нетканое полотно 12 на эластомерном листе 14.

В одном объекте, как показано на фиг.2а, первичные соединения 20 могут включать соединение через плоскость 24 стыка между растяжимым нетканым полотном 12 и эластомерным листом 14, в которой участки этих двух материалов становятся перепутанными друг с другом и/или инкапсулированы друг в друга, что происходит в результате применения технологии ламинирования с точечным соединением. В результате образуются первичные соединения 20, устойчивые к разрыву о время удлинения или растяжения ламината 50, обеспечивающие, таким образом, внутреннее соединение ламината 50. При этом растяжимое нетканое полотно 12 трудно отделить от эластомерного листа 14 во время растяжения или удлинения.

В другом объекте, как показано на фиг.2b, первичные соединения 20 могут включать соединение вдоль плоскости 24 стыка, при этом используется более высокая интенсивность соединений или прочность соединений, что обеспечивается в результате применения технологий ламинирования с использованием подогретого каландра. В результате образуются первичные соединения 20, устойчивые к разрыву во время удлинения или растяжения ламината 50, что обеспечивает, таким образом, внутреннее соединение ламината 50. При этом растяжимое нетканое полотно 12 трудно отделить от эластомерного листа 14 во время растяжения или удлинения.

Наилучшие свойства эластичности растяжимого ламината 10 достигаются, когда эластомерный лист 14 и растяжимое нетканое полотно 12 вытягивают полностью независимо друг от друга (например, когда отсутствует физическое соединение между эластомерным листом 14 и растяжимым нетканым полотном 12). Однако некоторое физическое соединение, очевидно, требуется для формирования ламината. Соответствующее соединение формируют специально (первичные соединения), для обеспечения правильного внутреннего соединения ламината, но при этом часто также возникает некоторое излишнее соединение (вторичные соединения). Эти вторичные соединения, которые не требуются для формирования приемлемого ламината, отрицательно влияют на свойства эластичности ламината.

Вторичные соединения 22, которые обычно формируются в плоскости 24 стыка, обычно не включают существенное перепутывание или инкапсуляцию растяжимого нетканого полотна 12 и эластомерного листа 14. Кроме того, такие вторичные соединения обычно имеют более низкую прочность или интенсивность соединения. В результате вторичные соединения 22 обычно являются более слабыми, чем первичные соединения 20. Однако считается, что вторичные соединения 22 отрицательно влияют на свойства эластичности ламината 50. Вторичные соединения 22, хотя они не достаточно прочны для образования существенной внутренней связи ламината, действительно делают ламинат более жестким и менее эластичным. Обычно такие ламинаты имеют величину гистерезиса, измеряемую во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, превышающую приблизительно 45 процентов, часто составляющую от приблизительно 50 процентов до приблизительно 75 процентов. Кроме того, такие ламинаты обычно имеют значение остаточной деформации, измеряемое во время первого цикла 100-процентного удлинения/сокращения, равное 9 процентов или больше. В результате, когда ламинат 50 первый раз растягивают в поперечном направлении, требуется использовать большее усилие для получения максимального растяжения и для обеспечения правильного прилегания, когда ламинат 50 используют в продуктах потребления. Кроме того, более высокое значение остаточной деформации может привести к мешковатости продукта и недостаточному прилеганию.

Соответственно, растяжимое нетканое полотно 12 может представлять собой исходно растяжимый нетканый материал, такой как, например, гофрированный двухкомпонентный материал, полученный фильерным способом, как описано в совместно переданном патенте США 5418045 авторов Pike и др., который включен сюда посредством ссылки, или кардный материал с ориентированными соединениями.

Другие подходящие растяжимые нетканые материалы включают биаксиально растяжимые нетканые материалы, такие как растянутый с сужением/крепированный материал, полученный фильерным способом. Нетканый материал, растяжимый в машинном направлении и в поперечном направлении, может быть получен путем растяжения волокнистого нетканого материала в машинном направлении, для получения сужения (и растяжимости) в поперечном направлении. В качестве альтернативы нетканый материал может представлять собой очень свободную подборку волокон, соединенных с разрывами в поперечном направлении так, что такой материал можно растягивать в поперечном направлении. Тот же материал, которому придана растяжимость в поперечном направлении, может быть собран или крепирован в машинном направлении для получения растяжимости в машинном направлении.

Растяжимое нетканое полотно 12 также может представлять собой суженный нетканый материал, такой как, например, суженный материал фильерного производства, суженный материал, выдуваемый из расплава, или суженный соединенный кардный материал. Предпочтительно суженный нетканый материал может иметь процент сужения от около 20 процентов до около 75 процентов. Предпочтительно суженный нетканый материал может иметь процент сужения от около 30 процентов до около 70 процентов.

Если суженный нетканый материал представляет собой полотно, сформированное из волокон, выдуваемых из расплава, он может включать микроволокна, выдуваемые из расплава. Суженный нетканый материал может быть изготовлен из любого материала, который может быть сужен путем растяжения и растянут, при приложении силы для растяжения суженного материала, до его размеров, которые он имел до сужения. Некоторые полимеры, такие как, например, полиолефины, полиэфиры и полиамиды, можно подвергать тепловой обработке в соответствующих условиях для придания такого свойства памяти. Примеры полиолефинов включают один или больше полиэтилен, полипропилен, полибутен, сополимеры этилена, сополимеры пропилена и сополимеры бутена. Полипропилены, для которых было определено, что они пригодны к использованию, включают, например, полипропилен, поставляемый компанией Himont Corporation, г.Уилмингтон, штат Делавэр, под торговым обозначением PF-304, полипропилен, поставляемый компанией Exxon-Mobil Chemical, г.Бэйтаун, штат Техас, с зарегистрированным товарным знаком ESCORENE PD-3445, и полипропилен, поставляемый компанией Shell Chemical Company, г.Хьюстон, штат Техас, под торговым обозначением DX 5A09. Также можно использовать полиэтилены, включая линейные полиэтилены низкой плотности ASPUN 6811А и 2553, поставляемые компанией Dow Chemical Company, г.Мидленд, штат Мичиган, а также различные полиэтилены высокой плотности. Химические характеристики этих материалов могут быть получены у соответствующих производителей.

В одном варианте выполнения изобретения растяжимое нетканое полотно 12 может представлять собой многослойный материал, имеющий, например, по меньшей мере, один слой полотна, полученного фильерным способом, соединенный, по меньшей мере, с одним слоем полотна, выдуваемого из расплава, соединенного кардного полотна или другого подходящего материала. Например, растяжимое нетканое полотно 12 может представлять собой многослойный материал, имеющий первый слой из полиолефина, полученного фильерным способом, имеющий вес основы от приблизительно 0,2 до приблизительно 8 унций на квадратный ярд (укя) (от приблизительно 6,8 до приблизительно 271,3 грамм на квадратный метр (г/м²)), слой из полиолефина, выдуваемого из расплава, имеющего вес основы от приблизительно 0,1 до приблизительно 4 укя (от приблизительно 3,4 до приблизительно 113,4 г/м²), и второй слой из полиолефина, полученного фильерным способом, имеющий вес основы от приблизительно 0,2 до приблизительно 8 укя (от приблизительно 6,8 до приблизительно 271,3 г/м²).

В качестве альтернативы пример растяжимого нетканного полотна 12 может представлять собой один слой такого материала, как, например, полотно, полученное фильерным способом, имеющее вес основы от приблизительно 0,2 до приблизительно 10 укя (от приблизительно 6,8 до приблизительно 339,1 г/м²) или полотно, выдуваемое из расплава, имеющее вес основы от приблизительно 0,2 до приблизительно 8 укя (от приблизительно 6,8 до приблизительно 271,3 г/м²).

Растяжимое нетканое полотно 12 может также включать композитный материал, изготовленный из смеси двух или больше различных волокон или смеси волокон и частиц. Такие смеси могут быть сформированы путем добавления волокон и/или частиц в поток газа, который переносит волокна, выдуваемые из расплава, для инициирования смешивания с перепутыванием волокон, выдуваемых из расплава, и других материалов (например, древесной целлюлозы, штапельных волокон или частиц, таких как, например, частицы сверхвпитывающего материала), перед сбором волокна на устройстве сбора для формирования когерентного полотна из случайно диспергированных волокон, выдуваемых из расплава, и других материалов, как описано в патенте США 4100324 авторов Anderson и др., который включен сюда посредством ссылки.

Волокна растяжимого нетканого полотна 12 должны быть соединены с использованием межволоконных связей, с помощью одного или больше процессов связывания, описанных в приведенном выше разделе "ОПРЕДЕЛЕНИЙ" межволоконных связей.

Эластомерный лист 14 может быть сформирован из любого материала, который может быть изготовлен в форме листа. Например, эластомерный лист 14 может представлять собой эластомерное нетканое полотно, эластомерный вспененный материл, эластомерное полотно в виде холста или эластомерное волоконное полотно. Нетканое эластомерное полотно может быть получено из расплава с раздувом из соответствующего полимера или смеси, содержащей его, для получения нетканого эластомерного полотна. Конкретный пример нетканого эластомерного полотна описан в патенте США 4663220 авторов Wisneski и др., который включен сюда посредством ссылки.

В качестве альтернативы эластомерный лист 14 представляет собой эластомерную пленку, изготовленную из сополимера стирола, например, полимер, выбранный из стирола-бутадиена-стирола, стирола-изопрена-стирола, стирола-этилена/бутилена-стирола, стирола-этилена/пропилена-стирола и их комбинаций. Такие сополимеры стирола обычно имеют высокую эластичность и, по существу, управляют общей эластичностью совместно экструдированной эластомерной пленки. Сополимеры стирола, пригодные для использования в настоящем изобретении, поставляет компания Kraton Polymers, г.Хьюстон, штат Техас, с зарегистрированным товарным знаком KRATON. Один такой сополимер может представлять собой, например, KRATON G-1657. Подходящие эластомерные смеси, содержащие сополимеры KRATON, включают, например, KRATON G-2755 и KRATON G-2760.

Другой пример пригодных для использования материалов включает полиуретановые эластомерные материалы, такие как, например, материалы, поставляемые под зарегистрированным товарным знаком ESTANE компании Noveon, Inc., г.Кливленд, штат Огайо, полиамидные эластомерные материалы, такие как, например, материалы, поставляемые под зарегистрированным товарным знаком РЕВАХ Компании Atofina Chemical Company, г.Филадельфия, штат Пенсильвания, и полиэфирные эластомерные материалы, такие как, например, материалы, поставляемые под зарегистрированным товарным знаком HYTREL, компанией E.I. duPont De Nemours & Company, г.Уилмингтон, штат Делавэр. Формирование эластомерных листов из полиэфирных эластичных материалов описано, например, в патенте США №4741949 авторов Morman и др., который включен сюда посредством ссылки.

Эластомерная пленка может включать сополимер, полимеризованный катализатором с единым центром полимеризации, такой как "металлоценовый" полимер, произведенный в соответствии с металлоценовым процессом. Используемый здесь термин "полимеризованный катализатором с единым центром полимеризации", как используется здесь, включает такие полимерные материалы, которые производят путем полимеризации, по меньшей мере, этилена, с использованием в качестве катализаторов металлоценов или катализаторов с ограниченной геометрией, которые представляют собой класс металлоорганических комплексных соединений. Например, обычно применяемый металлоцен представляет собой ферроцен, комплексное соединение металла, между двумя циклопентадиениловыми (Ср) лигандами. Металлоценовые катализаторы, применяемые для обработки, включают бис(н-бутилциклопентадиенил)дихлорид титана, бис(н-бутилциклопентадиенил)дихлорид циркония, бис(циклопентадиенил)хлорид скандия, бис(инденил)дихлорид циркония, бис(метилциклопентадиенил)дихлорид титана, бис(метилциклопентадиенил)дихлорид циркония, кобальтоцен, циклопентадиенилтрихлорид титана, ферроцен, дихлорид гафноцена, изопропил(циклопентадиенил-1-флуоренил)дихлорид циркония, дихлорид молибдоцена, никелоцен, дихлорид ниобоцена, рутеноцен, дихлорид титаноцена, хлорид гидридцирконоцена, дихлорид цирконоцена, помимо прочих. Более исчерпывающий список таких соединений включен в патент США №5374696 авторов Rosen и др. и переданный компании Dow Chemical, г.Мидленд, штат Мичиган. Такие соединения также описаны в патенте США №5064802 авторов Stevens и др., также переданном компании Dow.

Предпочтительно сополимеры этилена-альфа-олефина, катализированные катализатором с единым центром полимеризации, имеют плотность от приблизительно 0,860 до приблизительно 0,900 г/см³ и их выбирают из сополимеров этилена и 1-бутена, сополимеров этилена и 1-гексана, сополимеров этилена и 1-октена и их комбинаций. Такие этилен-альфа-олефиновые сополимеры катализированные катализатором с единым центром полимеризации, поставляет Компания Exxon-Mobil Chemical Company, г.Бэйтаун, штат Техас под зарегистрированным товарным знаком EXXPOL для полимеров на основе полипропилена и EXACT для полимеров на основе полиэтилена. Компания DuPont Dow Elastomers, L.L.C., г.Уилмингтон, штат Делавэр, коммерчески поставляет полимеры под зарегистрированным товарным знаком ENGAGE.

Этилен-альфа-олефиновые сополимеры, катализированные катализатором с единым центром полимеризации, также поставляет под зарегистрированным товарным знаком AFFINITY компания Dow Chemical Company, г.Мидленд, штат Мичиган. Соответствующие этилен-альфа-олефиновые сополимеры, катализированные катализатором с единым центром полимеризации, пригодные для использования в настоящем изобретении, включают, например, сополимеры ENGAGE EG 8200 и AFFINITY XUS 58380. O1L.

Эластомерные полимеры, включающие только полипропилен, или в комбинации с другими эластомерными полимерами или менее эластичными материалами, также пригодны для формирования эластомерной пленки. Например, эластомерная пленка может быть сформирована из эластомерного гомополимера из полипропилена, эластомерного сополимера из полипропилена или их комбинации.

Эластомерная пленка может содержать стироловый сополимер, выбранный из стирола-бутадиена-стирола, стирола-изопрена-стирола, стирола-этилена/бутилена-стирола, стирола-этилена/пропилена-стирола и их комбинаций. Также эластомерная пленка может содержать сополимер этилена-альфа-олефина, катализированный катализатором с единым центром полимеризации, имеющий плотность от 0,860 до 0,900 г/см³. Кроме того, эластомерная пленка может содержать воздухопроницаемую эластомерную пленку, или эластомерный лист содержит эластомерный лист с наполнителем.

Полиолефин можно использовать отдельно для формирования растяжимой пленки или его можно смешивать с эластомерным полимером для улучшения технологичности состава пленки. Полиолефин может представлять собой такой полиолефин, который под действием соответствующей комбинации условий повышенной температуры и повышенного давления можно экструдировать, отдельно или в виде смеси. Используемые полиолефиновые материалы включают, например, полиэтилен, полипропилен и полибутен, включая сополимеры этилена, сополимеры пропилена и сополимеры бутена. В частности, в особенности пригодный полиэтилен может быть представлен компанией U.S.I. Chemical Company под зарегистрированным товарным знаком PETROTHENE NA601. Можно использовать два или больше полиолефинов. Экструдированные смеси эластомерных полимеров и полиолефинов раскрыты, например, в патенте США №4663220 авторов Wisneski и др., который включен сюда посредством ссылки.

Эластомерная пленка также может представлять собой многослойный материал, когда она включает два или больше когерентных полотна или листа. Кроме того, эластомерный лист 14 может представлять собой многослойный материал, в котором один или больше слоев содержат смесь эластичных и растяжимых волокон или частиц. Пример эластичного материала последнего типа описан в патенте США №4209563 автора Sisson, который включен сюда посредством ссылки, в котором эластомерные и растяжимые волокна смешаны с образованием одиночного когерентного полотна из случайно распределенных волокон.

Пример эластичных пленок, предназначенных для использования в настоящем изобретении, включает смеси (поли/поли(этиленбутилен)/полистирол) блок-сополимеров, полимеров, полученных с использованием металлоценов, и полиолефинов. Например, эластомерная пленка может быть сформирована из смеси, состоящей из от около 15 процентов до около 75 процентов полиолефина, полученного с использованием металлоцена, от приблизительно 10 процентов до приблизительно 60 процентов (полистирол/поли(этиленбутилен)/полистирол) блок-сополимера и от 0 до приблизительно 15 процентов полиэтилена низкой плотности.

В другом объекте эластомерный лист 14 может представлять собой эластомерный вспененный материал. Один пригодный для использования эластомерный вспененный материал представляет собой эластомерный вспененный полиуретановый материал.

Эластомерный лист 14 может включать эластомерную пленку с наполнителем. Эластомерная пленка с наполнителем может быть сформирована путем смешивания одного или больше полиолефинов и/или эластомерных смол с наполнителем в виде частиц. Частицы наполнителя могут включать любой подходящий органический или неорганический материал. Обычно частицы наполнителя должны иметь средний диаметр частиц от приблизительно 0,1 до приблизительно 870 микрон, предпочтительно от приблизительно 0,5 до приблизительно 5,0 микрон и более предпочтительно от приблизительно 0,8 до приблизительно 2,0 микрон. Соответствующие частицы неорганического наполнителя включают карбонат кальция, ненабухающие глины, кремнезем, глинозем, сульфат бария, карбонат натрия, тальк, сульфат магния, двуокись титана, цеолиты, сульфат алюминия, диатомовую землю, карбонат магния, карбонат бария, каолин, слюду, углерод, окись кальция, окись магния, гидроокись алюминия, но не ограничиваются ими. Частицы соответствующего органического наполнителя включают полимерные частицы или шарики. Карбонат кальция представляет собой в настоящее время предпочтительные частицы наполнителя. Эластомерный лист 14 с наполнителем может быть утончен вытягиванием для формирования пустот вокруг частиц наполнителя, что делает пленку воздухопроницаемой (дышащей).

Эластомерный лист 14 может быть сформирован с использованием любых известных процессов, включая экструзию через плоскую щелевую головку, дутьевое формование пленки (трубчатая), литье, совместная экструзия и т.п. Предпочтительно эластомерный лист 14 может иметь вес основы от приблизительно 5 до приблизительно 100 г/м², предпочтительно от приблизительно 25 до приблизительно 60 г/м².

Не ограничиваясь этим, считается, что молекулы в эластомерном листе 14 преимущественно ориентированы в машинном направлении, и что, таким образом, эластомерный лист имеет лучшие эластичные свойства в машинном направлении. Однократное механическое растяжение в поперечном направлении, в соответствии с изобретением, ориентирует некоторые из молекул в поперечном направлении, что улучшает свойства эластичности в поперечном направлении эластомерного листа при последующем растяжении. Существует теория, что во время ламинирования растяжимого нетканого полотна 12 и эластомерного листа 14 механическое растяжение в поперечном направлении способствует образованию разрывов в микроскопических областях в эластомерной смоле, в результате чего получают растяжимый ламинат 10, имеющий улучшенные свойства растяжения при последующих циклах удлинения/сокращения.

На фиг.3 схематично показан способ изготовления растяжимого ламината 10 по изобретению, включающего растяжимое нетканое полотно 12 и эластомерный лист 14. В этом способе ламинат 50 из растяжимого нетканого полотна 12 и эластомерного листа 14 механически растягивают в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 65 процентов, желательно, по меньшей мере, приблизительно на 75 процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 100 процентов. Механическое растяжение является предпочтительным для обеспечения равномерного приложения силы к ламинату с постоянной величиной по времени. Полагают, что механическое растяжение ламината 50 в поперечном направлении позволяет получить растяжимый ламинат, имеющий улучшенные и более постоянные свойства растяжения, такие как пониженное значение гистерезиса и остаточной деформации, в частности, в последующих циклах удлинения/сокращения.

Как показано на фиг.3, способ изготовления растяжимого ламината 10 предусматривает подачу полотна 26 нетканого материала из рулона 28 подачи. Полотно 26 нетканого материала пропускают через первый зажим 30, включающий зажимные валки 32 и 34, вращающиеся с первой поверхностной скоростью, и через второй зажим 36, включающий зажимные валки 38 и 40, вращающиеся со второй поверхностной скоростью, превышающей первую поверхностную скорость, в результате чего формируется растяжимое нетканое полотно 12. Сужение полотна 26 нетканого материала между первым зажимом 30 и вторым зажимом 36 в машинном направлении 18 обеспечивается благодаря разным скоростям поверхности зажимных валков. Предпочтительно получаемое в результате суженное нетканое полотно 12 имеет процент сужения от приблизительно 20 до приблизительно 75 процентов, желательно от приблизительно 30 до приблизительно 70 процентов.

В качестве альтернативы полотно 26 нетканого материала в рулоне 28 подачи может представлять собой предварительно суженный нетканый материал или, исходно растяжимый нетканый материал, который может быть ламинирован непосредственно с эластомерным листом 14, без какой-либо предварительной поточной обработки.

Эластомерный лист 14 разматывают из рулона 42 подачи. Эластомерный лист 14 и растяжимое нетканое полотно 12 пропускают через третий зажим 44, включающий зажимные валки 46 и 48, для формирования ламината 50.

В качестве альтернативы, как показано на фиг.4, эластомерный лист 14 может представлять собой эластомерную пленку, формируемую в процессе экструзии непосредственно перед ламинированием на растяжимое нетканое полотно 12. Расплавленный эластомер 52 экструдируют через экструзионную головку 54 для формирования экструдированного эластомерного листа 14. Экструдированный эластомерный лист 14 наносят непосредственно на растяжимое нетканое полотно 12, и эти два слоя ламинируют вместе в третьем зажиме 44. Экструдируемый эластомерный лист 14 может контактировать с растяжимым нетканым материалом 12 через интервал от приблизительно 0,1 до приблизительно 1,0 секунды после того, как пленка выходит из экструзионной головки 54, предпочтительно через интервал от приблизительно 0,25 до приблизительно 0,5 секунды, предпочтительно через интервал от приблизительно 0,3 до приблизительно 0,45 секунды. Эластомерный лист 14 может быть экструдирован при температуре от приблизительно 180 до приблизительно 300°С, предпочтительно от приблизительно 200 до приблизительно 250°С. В третьем зажиме 44 прикладывают легкое давление для теплового соединения эластомерного листа 14 (в относительно ненатянутом состоянии) с натянутым суженным нетканым полотном 12. Валки 46 и 48 зажима могут иметь узор или могут не иметь узора, их не нужно нагревать и их можно охлаждать (например, до температуры от приблизительно 10 до приблизительно 30°С) для охлаждения эластомерного листа 14, нанесенного на растяжимое нетканое полотно 12.

Ламинат 50 может быть растянут в поперечном направлении 16 благодаря растяжимости растяжимого нетканого полотна 12. После освобождения ламинат 50 может вернуться, по существу, в свою исходную конфигурацию, в зависимости от силы сокращения эластомерного листа 14 и степени сократимости эластомера. Обычно ламинат 50 может иметь величину гистерезиса больше чем приблизительно 45 процентов, обычно больше чем приблизительно 50 процентов. Ламинат 50 может иметь величину гистерезиса до приблизительно 75 процентов, в зависимости от степени формирования вторичных соединений во время ламинирования и количества микроскопических областей, существующих в эластомерном полимере или полимерах, которые составляют пленку. В общем, ламинат 50 может иметь степень остаточной деформации 9 процентов или больше.

Растяжимое нетканое полотно 12 может быть ламинировано на эластомерный лист 14 с использованием множества процессов, включая адгезивное соединение, тепловое соединение, точечное соединение, соединение ультразвуком и их комбинации, но не ограничиваясь ими. Например, зажимные валки 46 и 48 могут быть нагреты до температуры от приблизительно 93 до приблизительно 135°С, в результате чего растяжимое нетканое полотно 12 соединяется под действием тепла с эластомерным листом 14.

Ссылаясь на фиг.3, ламинат 50 проходит через четвертый зажим 56, включающий валки 58 и 60 с углублениями, в результате чего ламинат 50 механически (пошагово) растягивают в поперечном направлении 16 для получения растяжимого ламината 10, имеющего улучшенные свойства растяжимости. Как показано на фиг.3а, валки 58 и 60 с углублениями включают множество ребер 62, образующих множество углублений 64, расположенных на поверхности валков 58 и 60 с углублениями в поперечном направлении 16. Обычно углубления 64 должны быть ориентированы перпендикулярно направлению вытягивания материала. Другими словами, углубления 64 должны быть ориентированы в машинном направлении для растяжения ламината 50 в поперечном направлении. Как показано на фиг.3b, ребра 62 валка 58 с углублениями соответствуют углублениям 64 валка 60 с углублениями, и углубления 64 валка 58 соответствуют ребрам 62 валка 60 с углублениями в четвертом зажиме 56 так, что ламинат 50 механически вытягивают в поперечном направлении 16. Предпочтительно ламинат 50 механически вытягивают в поперечном направлении 16, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 65 процентов, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 75 процентов, наиболее предпочтительно приблизительно на 100 процентов. По мере того, как механически растянутый ламинат 50 выходит через четвертый зажим 56, его отпускают для сокращения, по существу, до его размера перед сужением, в результате чего формируется растяжимый ламинат 10 по изобретению. Растяжимый ламинат 10 можно наматывать на приемный рулон (не показан) для последующего использования в процессах обработки, не входящих в производственную линию, или можно транспортировать для процессов линейной обработки, для использования его в продукте потребления.

В качестве альтернативы, как показано на фиг.4а, ламинат 50 может проходить через раму 66 для растягивания, в результате чего ламинат 50 механически растягивают в поперечном направлении 16, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 65 процентов, более предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 75 процентов, наиболее предпочтительно приблизительно на 100 процентов. Как показано на фиг.4а, рама 66 для растягивания включает пару расходящихся лент или цепей 68. Поперечные края 70 ламината 50 закрепляют на расходящихся лентах 68 с помощью последовательности зажимов 72, которые удерживают ламинат 50 на месте. По мере того, как ламинат 50 протягивают через раму 66 для растягивания, расходящиеся ленты 68 механически растягивают ламинат 50 в поперечном направлении 16 до требуемой величины, предпочтительно, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов. Когда механически растянутый ламинат выходит из рамы 66 для растягивания, поперечные края 70 освобождают, и ламинату позволяют сократиться обратно до его размера до растяжения, в результате чего формируется растяжимый ламинат 10 по изобретению. Другие средства, известные в данной области техники, также можно использовать для механического растяжения ламината 50 в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно на 50 процентов.

ПРИМЕРЫ

Ламинаты, включающие слой растяжимого нетканого полотна и эластичную пленку, были приготовлены следующим образом.

Образец 1

Растяжимые ламинаты приготовили путем теплового ламинирования полотна фильерного производства с весом основы 0,75 укя (приблизительно 25,4 г/м²) с обеих сторон эластомерного листа с весом основы 35 г/м². Полотно фиильерного производства, от компании Kimberly-Clark Corporation, сужали для получения сужения около 56 процентов. В качестве эластомерного листа использовали пленку MD-6659, поставляемую компанией Kraton Polymers, г.Хьюстон, штат Техас.

Ламинаты механически вытягивали в поперечном направлении приблизительно на 100 процентов для получения растяжимого ламината по изобретению. Растяжимые ламинаты подвергали циклическому тестированию для измерения отношения удлинения/сокращения, величины гистерезиса и степени остаточной деформации растяжимых ламинатов немедленно после растяжения и через 1, 7 и 19 дней. Нерастянутый контрольный ламинат также подвергали испытаниям. Результаты приведены в таблице 1.

Процент уменьшения отношения У/С, величины гистерезиса и остаточной деформации можно рассчитать следующим образом:

Уменьшение (%)=[(нерастянутый - растянутый)/(нерастянутый)]× 100.

Например, уменьшение отношения У/С в день 1 можно было рассчитать как [(3,26-2,36)/3,26]×100=27,3%.

Образец 2

Растяжимые ламинаты приготовили путем теплового ламинирования полотна фильерного производства с весом основы 0,5 укя (приблизительно 17 г/м²) с обеих сторон на эластомерный лист с весом основы 42 г/м². Полотно фильерного производства от компании Kimberiy-Clark Corporation сузили от ширины приблизительно 126 дюймов (приблизительно 320 сантиметров) до ширины приблизительно 45 дюймов (приблизительно 114,3 сантиметра) для получения процента сужения приблизительно 64 процента. Эластомерный лист представлял собой пленку KRATON G-2755, поставленную компанией Kraton Polymers, г.Хьюстон, штат Техас.

Ламинаты механически вытягивали в поперечном направлении приблизительно на 100 процентов для получения растяжимого ламината по изобретению. Растяжимые ламинаты подвергали циклическому тестированию для измерения отношения удлинения/сокращения, величины гистерезиса и остаточной деформации растяжимых ламинатов немедленно и через 7, 19 и 26 дней после растяжения. Нерастянутый контрольный ламинат также подвергали испытаниям. Результаты представлены в таблице 2.

ТЕСТ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГИСТЕРЕЗИСА, ВЕЛИЧИНЫ ОСТАТОЧНОЙ ДЕФОРМАЦИИ И ОТНОШЕНИЯ УДЛИНЕНИЯ/СОКРАЩЕНИЯ

Циклический тест представляет собой способ, в котором используется испытательный прибор для растяжения с постоянной скоростью, такой как, например, Sintech 2, Model 3397-139, поставляемый компанией Sintech Corporation, г.Кери, штат Северная Каролина, для определения свойств эластичности растяжимого ламината. В частности, образец растяжимого ламината разрезали для получения образцов размером 4,5×3 дюйма, причем 4,5 дюйма располагали в поперечном направлении. Образец длиной 3 дюйма зажимали между двумя пневматическими зажимами так, что измеряемая длина (промежуток между зажимами) составляла два дюйма, и направление вытягивания представляло собой поперечное направление. Скорость вытягивания составляла 20 дюймов/минуту. Испытание проводили в течение двух циклов растяжения - сокращения. Образец вначале вытягивали до 100-процентного удлинения (промежуток между зажимами 4 дюйма) и после этого немедленно возвращали (сокращали) до исходной длины перед измерениями. Цикл растяжения - сокращения затем повторяли. Наконец, образец вытягивали до растяжения разрыва, и после этого испытания прекращали. Силу и степень растяжения измеряли с использованием соответствующей нагрузочной ячейки и других датчиков. Данные записывали и анализировали с помощью компьютерной программы.

Величину гистерезиса рассчитывали путем вычитания энергии, полученной во время первого цикла сокращения из энергии, приложенной для растяжения материала в первом цикле растяжения, это количество делили на энергию, приложенную для растяжения материала в первом цикле растяжения, и умножали на 100. Подаваемую энергию и полученную энергию определяли с помощью компьютера и измеряли как площадь под кривой зависимости деформации от напряжения.

Процент остаточной деформации определяли путем измерения растяжения образца во время цикла сокращения, когда сила впервые достигала 10 грамм или меньше. Процент растяжения определяли как максимальную длину растяжения образца минус длину, определенную при измеренном значении силы сокращения 10 грамм, полученном выше, эту величину делили на максимальную длину растяжения и умножали на 100.

Отношение удлинения/сокращения (отношение У/С) растяжимого ламината характеризовали нагрузкой (силой), измеренной при 30% удлинении во время первого цикла растяжения (вытягивания), и нагрузкой при 30% удлинении во время второго цикла режима сокращения. Измерение отношения У/С записывали как отношение силы сокращения к силе удлинения, умноженное на 100.

Хотя в описании настоящее изобретение было описано в отношении определенных предпочтительных вариантов его выполнения, и множество деталей было представлено для иллюстрации, для специалистов в данной области будет понятно, что в отношении изобретения можно разработать дополнительные варианты выполнения и что определенные детали, описанные здесь, можно существенно изменить без отхода от основных принципов изобретения.

Реферат

Изобретение относится к технологии получения композитных материалов, в частности к получению растяжимых ламинатов, имеющих улучшенное значение остаточной деформации и гистерезиса. Ламинат включает растяжимое нетканое полотно, ламинированное на эластомерный лист, который был механически растянут в поперечном направлении после ламинирования. Способ изготовления растяжимого ламината предусматривает ламинирование растяжимого нетканого полотна на эластомерный лист, с образованием ламината, и механическое растяжение ламината в поперечном направлении, по меньшей мере, приблизительно на 50%. Изобретение обеспечивает лучшую подгонку ламинатов и лучшую прилегаемость в процессе эксплуатации. 2 н. и 22 з.п. ф-лы, 8 ил., 2 табл.

Формула