Способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения и устройство для его реализации - RU2099191C1
Код документа: RU2099191C1
Чертежи
Описание
Изобретение относится к способу и устройству для растяжения слоистого материала с нулевыми деформациями растяжения, который формируется при существенно ненапряженных условиях (т. е. при нулевых деформациях) и который способен принимать состояние упругости под действием механического растяжения.
В особенно предпочтительном варианте исполнения изобретение относится также к способу и устройству для придания заданным участкам такого материала с нулевыми деформациями растяжения упругости в одном или более направлениях, когда материал движется непрерывно с высокой скоростью в направлении обработки.
Настоящее изобретение относится также к такому слоистому материалу с нулевыми деформациями растяжения, содержащему множество поглощающих изделий, соединенных один с другим вдоль их поясных сторон, например, одноразовым пеленкам, причем каждая из пеленок этого материала, кроме того, содержит, по меньшей мере, один эластомерный элемент, прикрепленный либо к верхнему листу, либо к нижнему, либо к обоим, пока этот эластомерный элемент находится в совершенно ненапряженном состоянии. По меньшей мере, участок материала, содержащий упомянутый не напряженный эластомерный элемент, подвергаемый механическому растяжению, которое достаточно для того, чтобы постоянно натягивать материал, к которому этот высокоэластичный элемент прикреплен. В местах, которые не прикреплены к эластомерному элементу, постоянно натягиваемый материал подвержен сморщиванию в направлений Z между соседними точками прикрепления к высокоэластичному элементу в направлении, перпендикулярном плоскости, в которой находится высокоэластичный элемент, когда силы натяжения убираются и эластомерный элемент возвращается в свое по существу ненапряженное состояние. Независимо от степени сморщивания в направлении Z участок слоистого материала с нулевыми деформациями растяжения после этого упруго растяжим в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до положения начального растяжение.
Настоящее изобретение в особенно предпочтительном варианте исполнения относится также к такому способу и устройству, в котором механическое растяжение слоистого материала производится пропусканием слоистого материала между парой сцепляющихся рифленых валков.
Настоящее изобретение относится также, в особенно предпочтительном варианте исполнения, к поглощающим видам повязки разового применения, например, пеленки, имеющей дискретные эластичные участки, сформированные с помощью способа и устройства настоящего изобретения.
Таким образом, слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, описываемый в изобретении, состоит, по меньшей мере, из двух слоев материала, которые прикреплены один к другому либо прерывисто, либо по существу непрерывно вдоль, по меньшей мере, части их одинакового протяжения поверхностей, пока они находятся в по существу ненапряженном (с нулевыми деформациями) состоянии. Предпочтительно, чтобы, по меньшей мере, один из слоев был в виде непрерывного материала для облегчения непрерывной высокоскоростной обработки. Другой слой может быть либо сплошным материалом, либо состоять из дискретных элементов или участков, прикрепленных к непрерывному материалу в определенных местах.
Прерывисто соединенный слоистый материал должен означать слоистый материал, в котором до приложения сил натяжения слои первоначально прикрепляются один к другому в дискретных разнесенных точках, или слоистый материал, в котором слои по существу не прикреплены один к другому в дискретных разнесенных областях. Прерывисто соединенный материал первого типа может быть сформирован при пропускании двух нагретых скрепляемых слоев через нагретые обжимающие рифленые валки или нанесением дискретных разнесенных областей клея на один из слоев перед приведением его в контакт с другим слоем, тогда как прерывисто соединенный материал второго типа может быть получен нанесением покрытого клеем слоя с отверстиями или грубого холста между парой по существу сплошных слоев. Наоборот, по существу, непрерывно соединенный слоистый материал будет означать слоистый материал, в котором до приложения растяжения слои первоначально соединяются по существу непрерывно с другим через их поверхности раздела. По существу непрерывно скрепленные слоистые материалы могут быть получены экструзией первого по существу непрерывного термопластичного клеевого слоя непосредственно на второй слой, пока первый находится в нагретом состоянии, пропусканием двух нагретых соединяемых слоев между нагретыми гладкими поверхностями валков или нанесением по существу сплошного клеящего покрытия распылением или нанесением плотного рисунка расплава на один из слоев перед приведением его в контакт с другим слоем.
Один из слоев, используемых в слоистом материале с нулевой деформацией растяжения настоящего изобретения, состоит из материала, который растяжим и высокоэластичен, т.е. он вернется к своим по существу не измененным размерам после того, как приложенное усилие растяжения будет снято. Второй слой, соединенный с высокоэластичным слоем, удлиняемый, наиболее предпочтительно вытягиваемый, но не обязательно высокоэластичный. В любой его композиции второй слой будет под действием растяжения удлинен до такой степени, что после удаления приложенных сил натяжения, он не сможет полностью вернуться в свое первоначальное неискаженное состояние. Поскольку второй слой с остаточным удлинением не прикреплен к высокоэластичному материалу после операции растяжения, второй слой с остаточным удлинением распространяется в направлении Z между точками его прикрепления к эластомерному материалу, когда эластомерный материал, к которому он прикреплен, возвращается к своим по существу неискаженным размерам в плоскости X-Y. Чем больше расстояние между соседними точками соединения в плоскости X-Y после растяжения, тем большей будет степень растяжения в направлении Z в полученном слоистом материале. Безотносительно к степени растяжения в направлении Z, полученный слоистый материал с нулевой деформацией растяжения становится после этого эластично растяжим в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения.
Известен способ изготовления прерывисто соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, в котором два совмещенных сплошных слоя резины, один из которых напряжен и продольно растянут, пропускаются между парой сжимающих валков, вращающихся с одной и той же скоростью. Один из валков снабжен относительно малыми или узкими высту- пами требуемого рисунка, которые взаимодействуют со вторым валком, сжимают вместе в сцепляющий контакт малые участки обоих слоев резины так, что сравнительно близко расположенные малые области совмещенных слоев будут соединены по рисунку, подобному рисунку выступов на прижимном валке (US, патент 2 075 189, кл. 428-152, 1937).
В известном способе валок, взаимодействующий с валком, имеющим выступы, может быть гладким или снабжен сопрягающимися выступами, подобными тем, что на другом валке. Валки разнесены на расстояние, зависящее от толщины двух слоев резины, которого достаточно для обеспечения требуемого давления соединения без нежелательного изменения толщины резины в областях соединения.
На выходе соединенных слоев из валков напряжение в растянутом слое ослабевает, поэтому этот слой сокращается в длину и также слегка увеличивается в ширину. Поскольку нерастянутый слой, прерывисто соединенный с ним, не может сократиться, он подтягивается в продольном направлении в складки или морщины.
На следующей операции процесса, описанного в известном патенте, указанный выше прерывисто соединенный композит, состоящий из двух слоев сморщенного материала, растягивается очень сильно в поперечном направлении (по существу, параллельном линии соединения), причем натяжения достаточно для растяжения верхнего сморщенного слоя его предела эластичности. Однако, прилагаемое натяжение остается в пределах эластичности нижнего слоя. Если требуется, поперечное растяжение может в восемь раз превышать начальную ширину неискаженного композита.
Поскольку верхний слой поперечно растянут сверх предела эластичности, его складки обязательно постепенно утоньшаются в поперечном направлении так, что когда поперечное натяжение слоистого материала снято, поверхностная область материала в любой складке, когда распределение плоское, будет значительно больше соответствующего участка нижнего слоя. В результате, при поперечном сокращении нижнего слоя складки верхнего слоя подтягиваются в поперечном направлении, и поскольку их поверхностная область значительно больше, чем прежде, эффект сжатия нижнего слоя является причиной того, что складки принимают нерегулярную и искаженную форму между линиями соединения, что вызывает сморщивание композита. Полученный слоистый материал с нулевой деформацией растяжения особенно подходит для использования в изготовлении купальных костюмов, купальных шапочек, обуви, фартуков и др. изделий.
Известно другое исполнение прерывисто соединенных слоистых материалов с нулевой деформацией растяжения, которое конкретно предлагалось для использования, например, в качестве полотенец, материалов для обтирания и широко применимых материалов для одежды (US, патент 3 025 199, кл. 428-108, 1962). Известный способ раскрывает изготовление грубого холста, содержащего пересекающиеся пучки нитей или волокон, которые соединены друг с другом в точках их пересечения для образования укрепленной сети. Пара нетканых слоев волокон предпочтительно крепится к противоположным сторонам укрепленной сети, сформированной пересечением нитей.
Затем структура слоистого материала подвергается операции растяжения в одном или более направлениях до постоянно растянутых нетканых слоев материалов, прикрепленных к противоположным поверхностям укрепленной сети. Это может достигаться растяжением слоистого материала поперек (т.е. в направлении, поперечном обработке) с помощью подходящих валковых средств и направляющих конвейерных цепей, соответственно оборудованных средствами для захвата и приложения противоположных растягивающих усилий к краям материала (т.е. ширильного устройства). Если требуется растяжение слоистого материала в продольном направлении, то это может быть выполнено сочетанием низкой и высокой скорости вращения пар валков.
Поскольку нити используются для формирования укрепленной сети, в особенно предпочтительном варианте воплощения упругая сеть стремится восстановить себя до определенного, по существу, неискаженного состояния, как только силы натяжения, приложенные к слоистому материалу, снимаются. В результате внешние слои с остаточным удлинением отражают сморщивание в направлении Z в несоединенных областях, которые совпадают с отверстиями в упругой сети.
Известен способ изготовления как прерывисто соединенных, так и по существу непрерывно соединенных слоистых материалов с нулевой деформацией растяжения, содержащих синтетические полимерные слои и предназначенных для изделий разового использования или для одежды одноразового использования (US, патент 4 107 364, кл. B 32 B 3/00, 1978). Известные слоистые материалы с нулевой деформацией растяжения особенно хорошо подходят для одежды разового использования, вследствие их относительно низкой стоимости по сравнению с обычными материалами для одежды. Такие слоистые материалы с нулевой деформацией растяжения могут быть сконструированы во множестве различных форм от наиболее легких материалов, подходящих для производства женского белья, до более тяжелых, используемых при изготовлении одежной корсажной ленты.
В предпочтительном варианте воплощения известные слоистые материалы c нулевой деформацией растяжения содержат, по меньшей мере, один слой, состоящий по существу из синтетических полимерных волокон, которые сравнительно упруги, и, по меньшей мере, один слой, содержащий синтетические волокна, которые относительно удлиняемы, но относительно неупруги. В особенно предпочтительном варианте воплощения слои соединены один с другим для формирования согласованного слоистого материала.
Как указано ранее, в известном патенте описаны два типа соединения материала: по существу непрерывное соединение, как при прохождении через нагретые гладкие обжимающие валки, и по существу прерывистое соединение во множестве разнесенных точек, как при прохождении через нагретые рельефные тисненные обжимающие валки.
Слоистые материалы, в которых используются обе формы соединения после этого обрабатывают механически растяжением предпочтительно равномерно, по меньшей мере, в одном направлении, с последующей по существу полной релаксацией для развития низкого модуля упругости в направлении растяжения. В случае по существу прерывистого соединения слоистого материала удлиняемый, но относительно не упругий слой получает остаточное удлинение при растяжении. Согласно этому, он сморщивается и собирается между прерывистыми соединениями, крепящими его к сравнительно упругому слою, когда прилагаемое натяжение снимается, т.е. он сморщивается в значительной степени в направлении Z для образования слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, который упруго растяжим в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до положения начального растяжения. В случае по существу непрерывно соединенных слоистых материалов, полимерные волокна с остаточным удлинением, которые сравнительно не упруги, не сокращаются, когда со слоистого материала снимается натяжение. Следовательно они вызывают петлеобразование, сморщивание и складкообразование в значительно малом масштабе, т.е. между точками их соединений к сравнительно упругим полимерным волокнам, когда со слоистого материала снимается натяжение. Несмотря на то, что сморщивание в направлении Z менее выражено в материалах с непрерывным соединением слоев, слоистый материал с нулевой деформацией растяжения последнего типа также упруго растяжим в направлении растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения для придания ему эластичности в направлении растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения, при котором осуществляют подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего по существу нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто или непрерывно соединенный с по существу нерастянутым вторым слоем в виде непрерывного материала, способного к растяжению, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, меду парой противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями, которые, по меньшей мере, до некоторой степени дополняют друг друга, и нарастающее растяжение участков слоистого материала путем сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления друг с другом, по меньшей мере, до некоторой степени, посредством чего второй удлиняемый слой получает постоянное удлинение, а слоистый материал приобретает способность эластично растягиваться в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения после прекращения действия начальной растягивающей силы на слоистый материал, при этом ширина слоистого материала остается постоянной до и после приложения к нему начальной растягивающей силы (US, патент 4 834 741, кл. B 32 B 31/08, 1989).
Для осуществления известного способа служит устройство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения для придания ему эластичности в направлении растяжения, но меньшей мере, до точки начального растяжения, содержащее средство для подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего но существу нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно или прерывисто соединенный с по существу нерастянутым вторым слоем в виде непрерывного материала, способного к удлинению, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, средство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, выполненное в виде пары противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, которые, по меньшей мере, до некоторой степени сопряжены друг с другом, и средство для сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления, по меньшей мере, до некоторой степени друг с другом, при этом второй удлиняемый слой получает постоянное удлинение с помощью постепенно нарастающего растяжения, а слоистый материал приобретает способность эластично растягиваться в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения после прекращения действия начальной растягивающей силы на слоистый материал, при этом ширина слоистого материала остается постоянной до и после приложения к нему начальной растягивающей силы (US, патент 4 834 741, кл. B 32 B 31/08, 1989).
Известный способ и устройство описывают предмет одежды разового использования, например, пеленку одноразового использования, в котором используется слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, содержащий ненапряженный эластичный элемент, закрепленный между парой способных вытягиваться элементов на их противоположных поясных ножных участках. Эластичные элементы соединены их поясными участками пеленки, пока они в по существу ненапряженном состоянии с вытягиваемым верхним листом, вытягиваемым нижним листом, или обоими. Конструкция соединения может быть либо прерывистая, как при прохождении слоистого материала через обжимающий захват, образованный двумя валками, один из которых нагрет и имеет множество выступающих точек на его поверхности, либо непрерывная, как при нанесении тонкой полосы вязкоэластичного горячего расплава, чувствительного к давлению клея, на один из материалов, и последующей опрессовки горячего расплавленного чувствительного к давлению клея к другому материалу пропусканием слоистого материала через обжимающий захват, образованный парой валков с гладкой поверхностью.
В используемой конструкции соединения участки материала пеленки, содержащие эластичные элементы, после этого подвергаются поперечному растяжению в поперечном обработке направлении с помощью сцепляющихся рифлений на парах рифленых валков. Одновременно соответствующие участки растяжимых материалов верхнего и нижнего листов в области крепления к эластичному элементу подвергаются постепенно возрастающему растяжению и вытягиванию для придания им остаточного удлинения и молекулярной ориентации в поперечном обработке направлении. Поскольку рифленые валки имеют свои сцепляющиеся рифления, ориентированные по существу параллельно направлению обработки, постепенно возрастающее растяжение имеет место в поперечном обработке направлении. Согласно этому, полностью обработанные поясные участки материала пеленки после этого эластично растяжимы в поперечном обработке направлении, по меньшей мере, до точки начального растяжения.
Подобная операция растяжения в направлении обработки
предпочтительно выполняется в отношении к противоположным ножным полосам, которые содержат
нерастянутый эластичный элемент, пропусканием материала пеленки между другой парой сцепляющихся рифленых
валков. Поскольку рифленые валки имеют сцепляющиеся рифления, по существу параллельные
поперечному обработке направлению, постепенно возрастающее растяжение материала происходит в направлении
обработки. Благодаря этому полностью обработанные ножные участки материала пеленки приобретают
способность эластично растягиваться в направлении обработки, по меньшей мере, до точки начального
растяжения
Несмотря на то, что предложение использовать рифленые валки для постепенно
возрастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения хорошо работает, когда
подвергаются воздействию большие участки или вся поверхность материала, неожиданные проблемы
возникают, когда только определенные изолированные участки такого материала должны подвергаться обработке,
или когда только определенные участки материала содержат слоистый композит с нулевой
деформацией растяжения. Например, когда только поясные и ножные участки материала пеленки содержат слоистый
материал с нулевой деформацией растяжения, имеется значительная тенденция этих участков
скользить или сокращаться в направлении, параллельном требуемому направлению растяжения, когда они проходят
между сцепляющимися рифлеными валками.
Проскальзывание или сокращение участком слоистого материала с нулевой деформацией в направлении, параллельном требуемому направлению растяжения, уменьшает эффективность процесса постепенно возрастающего растяжения. В таком случае, относительно неэластичный слой или слои, к которым присоединяется эластичный элемент, не подвергается такой большой степени удлинения, как в других случаях, когда слоистый материал не подвержен значительному сокращению в направлении, параллельном направлению растяжения материала. В результате, активизированные или растянутые участки полученного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения обладают меньшей способностью сборки и эластичного растяжения, когда конечные изделия нарезаются из такого материала и применяются пользователем.
Вышеупомянутая проблема становится все более и более серьезной, когда размер дискретных эластичных элементов в материале или участков слоистого материала для постепенно возрастающего растяжения становятся все меньше и меньше.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности постепенно возрастающего растяжения, предотвращение проскальзывания или сокращения материала в направлении, параллельном направлению растяжения, в то время, как слоистый материал в промежуточных точках между закрепленными подвергается возрастающему растяжению, а также обеспечение получения малых дискретных эластичных областей внутри непрерывно перемещающегося слоистого материала с нулевой деформацией растяжения.
Для достижения технического результата в способе постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения для придания ему эластичности в направлении растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения, при котором осуществляют подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего по существу нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто или непрерывно соединенный с по существу нерастянутым вторым слоем в виде непрерывного материала, способного к растяжению, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями, которые, по меньшей мере, до некоторой степени дополняют друг друга, и нарастающее растяжение участков слоистого материала путем сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления друг с другом, по меньшей мере, до некоторой степени, посредством чего второй удлиняемый слой получает постоянное удлинение, а слоистый материал приобретает способность эластично растягиваться в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения после прекращения действия начальной растягивающей силы на слоистый материал, при этом ширина слоистого материала остается постоянной до после приложения к нему начальной растягивающей силы, согласно изобретению, в процессе растяжения осуществляют фиксирование противоположных периферийных краевых участков второго слоя, соседних с растягиваемым участком слоистого материала с нулевой деформацией растяжения для предотвращения их проскальзывания или сокращения в направлении, параллельном направлению растяжения.
Кроме того, подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения осуществляют непрерывно, при этом для растяжения слоистого материала используют противоположные аппликаторы давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению перемещения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, которые, но меньшей мере, до некоторой степени сопряжены друг с другом, путем сцепления до определенной степени рифлений на рифленых валках противоположных аппликаторов давления при прохождении между ними непрерывно движущегося слоистого материала, причем в процессе растяжения осуществляют дополнительное фиксирование противоположных периферийных краевых участков первого способного растягиваться слоя, соседнего с растягиваемым участком непрерывно движущегося слоистого материала, для предотвращения их проскальзывания или сокращения в направлении, параллельном направлению растяжения.
Для растяжения участков слоистого материала используют противоположные аппликаторы давления, содержание рифленые валки с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, которые, по меньшей мере, до некоторой степени сцепляются друг с другом при прохождении слоистого материала между ними.
Фиксирование второго слоя осуществляют путем приложения к его противоположным периферийным краевым участкам сил всасывания через, по меньшей мере, один из рифлевых валков.
Фиксирование второго слоя осуществляют путем упругого прижатия противоположных периферийных краевых участков этого слоя к, по меньшей мере, одному из рифленых валков.
При фиксировании противоположные периферийные краевые участки второго слоя зажимают между, по меньшей мере, одним из рифленых валков и парой упруго деформируемых дисков, расположенных на втором рифленом валке.
При фиксировании противоположные периферийные краевые участки второго слоя зажимают между, по меньшей мере, одним из рифленых валков и парой непрерывных ремней, охватывающих часть второго рифленого валка.
Постепенно нарастающее растяжение слоистого материала осуществляют в направлении, по существу параллельном направлению движения материала.
Нарастающее растяжение слоистого материала осуществляют в направлении, по существу перпендикулярном направлению движения материала.
Нарастающее растяжение слоистого материала осуществляют по нелинейной траектории.
Нарастающее растяжение слоистого материала осуществляют по криволинейной траектории.
Слоистый материал с нулевой деформацией растяжения дополнительно содержит третий по существу нерастянутый слой, способный удлиняться, но имеющий меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый эластомерный слой, причем третий слой прикреплен к поверхности первого нерастянутого эластомерного слоя, противоположной второму нерастянутому слою.
Устройство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения для придания ему эластичности в направлении растяжения, но меньшей мере, до точки начального растяжения, содержащее средство для подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего по существу нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно или прерывисто соединенный с по существу нерастянутым вторым слоем в виде непрерывного материала, способного к удлинению, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, средство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, выполненное в виде пары противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, которые, но меньшей мере, до некоторой степени сопряжены друг с другом, и средство для сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления, по меньшей мере, до некоторой степени друг с другом, при этом второй удлиняемый слой получает постоянное удлинение с помощью постепенно нарастающего растяжения, а слоистый материал приобретает способность эластично растягиваться в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения после прекращения действия начальной растягивающей силы на слоистый материал, при этом ширина слоистого материала остается постоянной до и после приложения к нему начальной растягивающей силы, согласно изобретению, устройство снабжено средством для фиксирования периферийных краевых участков, по меньшей мере, второго удлиняемого слоя, соседних с растягиваемым участком слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, для предотвращения их проскальзывания или сокращения в направлении, по существу параллельном направлению растяжения.
Сущность изобретения поясняется чертежами, где: на фиг. 1 изображена упрощенная схема устройства, показывающая сборку материалов пеленок разового использования; на фиг. 2 упрощенный перспективный вид особенно предпочтительного варианта воплощения настоящего изобретения, в котором используется вакуумная система фиксирования материала; на фиг. 3 упрощенный вид по линии 2A-2A на фиг. 2, показывающий способ, которым натяжные ролики используются для обертывания материала пеленки вокруг самых нижних рифленых валков; на фиг. 4 увеличенный вид по вставке 2В, показанной на фиг. 3, вид, показывающий степень сцепления рифленых валков друг с другом, когда слоистый участок с нулевой деформацией растяжения слоистого материала пеленки проходит между ними; на фиг. 5 и 7 упрощенные перспективные виды, изображающие альтернативные системы фиксирования материала настоящего изобретения, которые могут быть использованы в процессе описанного возрастающего растяжения; на фиг. 6 упрощенное увеличенное поперечное сеченые, по вставке 6, показанной на фиг. 5 вдоль осевой линии, соединяющей самые верхние рифленые валки 25 и самые нижние рифленые валки 21; на фиг. 8 сильно увеличенное упрощенное поперечное сечение по вставке 8, показанной на фиг. 7 вдоль осевой линии, соединяющей самые верхние рифленые валки 25 и самые нижние рифленые валки 21; на фиг. 9 сильно увеличенное упрощенное поперечное сечение прерывисто соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения после того, как материал прошел через рифленый валковый захват типа, изображенного на фиг. 8; на фиг. 10 сильно увеличенное упрощенное поперечное сечение по существу непрерывно соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения после того, как материал прошел через рифленый валковый захват типа, показанного на фиг. 8; на фиг. 11 упрощенная схематическая иллюстрация альтернативной системы возрастающего растяжения материала.
На фиг. 1 изображен сплошной материал 1, состоящий из множества соединенных пеленок 2 одноразового использования, каждая пеленка состоит из поглощающего элемента 3 прокладки, пары эластичных элементов или участков 8, которые могут содержать синтетическую или натуральную резину, синтетическую или натуральную пенорезину, эластомерную пленку, эластомерный нетканый слоистый материал, эластомерный холст или подобное, соединенные с материалами в заданных разнесенных областях, причем поглощающая прокладка и эластомерные участки размещаются между влагонепроницаемым нижним листом 5, который обычно состоит из удлиняемого полимерного материала, например, полиэтиленовой пленки толщиной 0,025 мм (один мил одна тысячная дюйма), и влагопроницаемым верхним листом 6, который обычно состоит из удлиняемого нетканого волокнистого материала или удлиняемой полимерной пленки с отверстиями.
Особенно предпочтительные материалы, которые могут быть использованы для эластомерных элементов или участков 4а, включают в себя пенопласты, имеющие удлинение до разрыва, по меньшей мере, около 400% и растягивающее усилие около 79 г на см (200 г на дюйм) ширины образца при растяжении на 50% от его исходной длины. Образцы пенопластов, которые могут использоваться: General Foam пенополиуретан N 40310 толщиной приблизительно 80 мил (в ненагруженном состоянии) и плотностью приблизительно 2,06 фунтов на кубический фут (приблизительно 0,033 г/см3); Полиуретон Бриджестоун 5G1, имеющий приблизительную толщину 2 мм (80 мил) в ненагруженном состоянии и плотность около 0,033 г/см3 (2,06 фунтов на кубический фут); структурированная натуральная пенорезина, имеющая приблизительную толщину 1,27 мм (50 мил) в ненагруженном состоянии и плотность около 0,214 г/см3 (13.3 фунтов на кубический фут); структурированная натуральная пенорезина толщиной в ненагруженном состоянии приблизительно 1,27 мм (50 мил) и плотностью около 0,214 г/см3 (13,3 фунтов на кубический фут).
Особенно предпочтительные материалы для нижнего листа 5 включают в себя смеси, содержащие около 45-90% линейного низкой плотности полиуретана и около 10-55% полипропилена. При использовании в негофрированном виде нижний лист 5 обычно имеет приблизительную толщину 0,025 мм (1 мил). При необходимости, нижний лист может быть гофрирован до толщины приблизительно 0,14 мм (5,5 мил) для повышения использования материала и его внешних характеристик. Материалы для нижнего листа, приемлемые для использования: RR 8220 смесь R ЕДЕМ.
Особенно предпочтительный материал для влагопроницаемого верхнего листа 6 содержит гидрофобный, нетканый холст весом около 15-16,7 г/м2 (18-20 граммов на квадратный ядр) и содержит полипропиленовые волокна, имеющие приблизительно 2,2 денье.
Сплошные материалы нижнего листа 5 и верхнего листа 6 предпочтительно поддерживаются при небольшом (по существу нулевой деформации) натяжении в направлении обработки для предотвращения сморщивания и облегчения совмещения со сборкой пеленки и производственными операциями до тех пор, пока законченная пеленочная ткань не будет нарезана на отдельные пеленки 2 ножом 22.
Операция, формирующая пеленочный материал, иллюстрируется только схематически на фиг. 1. Части поглощающих прокладок 3 подаются в захват между парой соединяющих или ламинирующих валков 15 через равные определенные интервалы. В особенно предпочтительном варианте воплощения части поглощающих прокладок 3 предпочтительно состоят из войлока, ограниченного оболочкой из целлюлозной ткани, для обеспечения целостности прокладки при использовании.
Как отмечалось ранее, слоистый материал с нулевой деформацией растяжения может быть получен с использованием либо прерывистого соединения, либо по существу непрерывного соединения. Прерывистое соединение обычно требуется в тех случаях, когда по существу неэластичные ткани в слоистом материале являются сравнительно удлиняемыми или растяжимыми без разрыва, и когда желательна высокая степень сморщивания в направлении Z в конечном слоистом материале.
Наоборот, конфигурация непрерывного соединения обычно желательна, когда степень сморщивания в направлении Z не является первостепенной важностью, и одна или более сравнительно неэластичных тканей в слоистом материале трудно растяжимы или удлиняемы без разрыва. В последнем случае конструкция по существу непрерывного соединения поддерживает все слои слоистого материала в сравнительно близком сцеплении один с другим после операции возрастающего растяжения. Согласно этому, даже если одна или более сравнительно неэластичных тканей разрушаются в точке разрыва в процессе операции постепенно возрастающего растяжения, сравнительно близкое соединение разрушенных участков сравнительно неупругой ткани или тканей с эластичным слоем делает трудным для конечного пользователя понять, что имеет место какое-либо разрушение. Произведенный разрыв сравнительно неэластичной ткани или тканей не нарушает функциональности материалов, например, влагонепроницаемости, поэтому разрушение, которое может случиться со сравнительно неэластичным материалом или материалами в процессе постепенно возрастающего растяжения отрицательно не воспринимается в конечном продукте.
Таким образом, неожиданная выгода, которая происходит при использовании конфигурации непрерывного соединения в особенно предпочтительном варианте воплощения слоистых материалов с нулевой деформацией растяжения такова, что позволяет производителю эластичных изделий выбрать из более широкого диапазона сравнительно неэластичных тканей ту, которая моет наиболее удачно использоваться в слоистых материалах настоящего изобретения. Короче говоря, это позволяет использовать сравнительно неэластичные материалы, которые не могут в нормальных условиях считаться растяжимыми, для любого подходящего растяжения в слоистом материале с нулевой деформацией растяжения. Согласно этому, пока нет выражения в других словах, термин "способный вытягиваться", как он используется в настоящем описании и формуле изобретения, не стремится исключить сравнительно неэластичные материалы, которые подвержены значительному утоньшению или разрушению в процессе операции возрастающего растяжения.
Как можно видеть в варианте воплощения фиг. 1, непрерывная ткань влагонепроницаемого удлиняемого материала нижнего листа расположена близко к аппликатору клея 10. Если прерывисто соединенный слоистый материал требуется, чтобы увеличить до предела степень сморщивания конечного изделия в направлении Z, аппликатор клея 10 может быть использован для нанесения дискретных, разнесенных пятен клея в определенных областях нижнего листа 5, где будут расположены по существу нерастянутые эластомерные участки 4а.
C другой стороны, если требуется по существу непрерывно соединенный слоистый материал, аппликатор клея 10 может быть использован для нанесения по существу сплошного и однородного клея 10а на нижний лист 5 в те заданные области, где размещены но существу нерастянутые эластомерные участки 4а. В особенно предпочтительном варианте воплощения последнего типа, выбранный клей обладает способностью растягиваться и аппликатор клея содержит систему нанесения клея-расплава.
Одной такой системой нанесения клея-расплава, которую авторы считают особенно хорошо подходящей для производства слоистого материала с нулевой деформацией растяжения с по существу сплошным соединением слоев, является аппликатор-распылитель клея-расплава модели N GM-50-2-1GH. В последней системе используется сопло, имеющее 20 отверстий на один линейный дюйм в направлении, поперечном обработке, каждое отверстие имеет 0,5 мм (0,020 дюймов) в диаметре. Клей-расплав Findley H-2176 Hot Melt Adhesive предпочтительно нагревается до температуры приблизительно 340oF и наносится на нижний лист 5 со скоростью приблизительно 1,16-1,55 мг/см2 (7,5-10 миллиграммов на квадратный дюйм). Нагретый сжатый воздух при температуре приблизительно 425oF и давлении приблизительно 345 кПа (50 psig) выпускается через вторичные отверстия распыляющего клей сопла для равномерного распределения клейких волокон в процессе операции нанесения.
Близкий контакт горячего клея (в основном показан как 10а на фиг. 1) с нижним листом 5 за время, которое происходит до того, как возрастающее растяжение полученного в результате участка слоистого материала с нулевой деформацией растяжения ткани пеленки производит размягчение нижнего слоя. Для некоторых материалов, например, обычный полиэтилен, такое размягчение найдено полезным для минимизации повреждения нижнего листа при возрастающем растяжении материала. Это может быть особенно важным в случаях, когда указанный материал приобретает некоторые функции, например, влагонепроницаемость, конечного изделия.
С другой стороны, компоненты, содержащие участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения могут быть прерывисто или непрерывно соединены друг с другом, при использовании ненагреваемого клея, тепловой сварки, сварку давлением, ультразвуковой сварки и др. В таких случаях для достижения подобного результата необходимая тепловая энергия прикладывается к нижнему листу 5 с помощью других средств, известных специалистам в этой области техники, например, радиационных нагревателей (не показано), горячих воздуходувок (не показан) и др.
Два рулона эластомерного материала 4 поступают под очень легким (по существу с нулевыми деформациями) натяжением со скоростью, которая обеспечивает требуемую длину эластомерного участка 4а на пеленку на опорном валу 11, имеющем на своей периферии отверстия вакуумного держателя (не показан). Нож 12 делает один рез на пеленке и по существу нерастянутые эластомерные участки 4а перемещаются с опорным валом 11, прикрепленные к его периферии с помощью вакуума до тех пор, пока они не достигнут точки 13. В точке 13 эластомерные участки 4а перемещаются в заданные области нижнего листа 5, совпадающие с клеем 10а, предпочтительно с помощью воздуходувок высокого давления. Перенос последователен и скорость поверхности снабженного вакуумом опорного вала 11 и нижнего листа 5 по существу равны.
Нижний лист 5 с эластомерными участками 4а, присоединенными к нему в заданных точках вдоль его длины, затем направляется на пару комбинирующих или собирающих слоистый материал валков 15.
Сплошная ткань влагопроницаемого материала верхнего листа 6, например, способное растягиваться волокнистое нетканое полотно, направляется в непосредственной близости ко второму аппликатору клея 14, где предпочтительно наносится рисунок клея 14а, который в основном соответствует размерам и расположению эластомерных участков 4а нижнего листа 5. Как и в случае с нижним листом 5, рисунок клея, наносимый на материал верхнего листа 6, может быть либо прерывистым или по существу сплошным, в зависимости от свойств материала верхнего листа 6 и требуемых характеристик получаемого слоистого материала с нулевой деформацией растяжения. При необходимости, аппликатор клея 14 может быть идентичен аппликатору клея 10.
Нижний лист 5 и верхний лист 6 и поглощающие прокладки 3 приводят в контакт друг с другом на соединяющих валках 15. Непосредственно перед тем, как ткани и прокладки приводятся в контакт, на одну или обе ткани с помощью средств, которые для ясности изображения не показаны на фиг.1, предпочтительно наносится дополнительный клей. Последний клей соединяет заданные участки верхнего листа, нижнего листа и поглощающей прокладки друг с другом, образуя ткань пеленки 1.
Окончательно сформированный материал пеленки 1 затем предпочтительно проходит через пару отвергающих соединение валков 16, которые могут потребовать охлаждения для минимизации вытекания клея при обработке.
Окончательно сформированный материал пеленки 1 затем направляется через систему возрастающего растяжения материала, которая схематически показана позицией 20 на фиг. 1. Детали особенно предпочтительного варианта воплощения системы возрастающего растяжения материала настоящего изобретения, используемой как система 20, описываются на фиг. 2.
В соответствии с фиг. 2 синхронизация материала пеленки 1, содержащего по существу нерастянутые эластомерные участки 4а такова, что эти по существу нерастянутые эластомерные участки 4а, содержащиеся внутри материала пеленки, по существу совпадают с рифлеными или канавчатыми сегментами 24, находящимися на верхних рифленых валках 25, когда материал пеленки 1 проходит между сегментами 24 верхних рифленых валков 25, и имеющими непрерывное рифленые или канавки нижних рифленых валков 21. При необходимости, канавчатые сегменты 24 могут быть длиннее эластомерных участков 4а в направлении обработки, чтобы придавать способность растягиваться тем участкам нижнего и верхнего листов, которые соседствуют с эластомерными участками 4a в конечной пеленке.
Несмотря на то, что точная конфигурация, промежутки и глубина комплементарных канавок верхних и нижних рифленых валков будет меняться в зависимости от таких факторов, как величина эластичности, требуемая в части слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, окончательно обработанного полотна в особенно предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения использовалось расстояние между пиками канавок приблизительно 3,3 мм (0,160 дюймов), входной угол приблизительно 12o, измеренный на пике, и глубина канавки меду пиком и впадиной приблизительно 7,6 мм (0,300 дюймов), внешняя поверхность пика каждого рифления на вышеупомянутых рифленых валках обычно имеет радиус приблизительно 0,25 мм (0, 010 дюймов), тогда как внутренняя поверхность канавки, образованная между соседними рифлениями обычно имеет радиус, приблизительно равный 1 мм (0,040 дюймов). Когда рифленые валки устанавливаются так, что их противоположные пики перекрывают друг друга до глубины между около 3,8 мм (0,150 дюймов) и около 4,4 мм (0,175 дюймов), могут быть получены хорошие упругие характеристики слоистого материала, содержащего эластомерные пенополиуретановые участки 4а толщиной 2 мм (80 мил), по существу непрерывно соединенные их противо- положными поверхностями с влагонепроницаемым полимерным нижним листом 5, имеющим толщину 1 мил, и гидрофобным нетканым верхним листом 6, имеющим вес в пределах от 15 до 16,7 г/м2 (от 18 до 20 г на квадратный ярд) и состоящим из волокна полипропилена, имеющего приблизительно 2,2 денье.
Степень перекрытия противоположных пиков вышеупомянутых рифленых валков может при необходимости регулироваться, чтобы давать более или менее растяжимые участки полученного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения. Для геометрии вышеупомянутых цилиндров и конструкции слоистого материала пригодно перекрытие пиков с глубиной в пределах от самого малого около 1,27 мм (0,050 дюймов) до более чем 5,71 мм (0,225 дюймов).
Как можно видеть на фиг. 2A, материал пеленки 1 с помощью направляющих валков 72, 74 обертывается вокруг нижних рифленых валков 21, в основном, закрывая активные вакуумные отверстия 22, расположенные непосредственно рядом с комплектом канавок 23 на нижних валках 21. Вакуумные отверстия 22, которые размещаются, чтобы по существу совпадать с канавчатыми сегментами 24 на верхних рифленых валках 25, внутренне соединены через валки 21 с парой вакуумных коллекторов 26, которые засасывают воздух против материала пеленки 1, когда материал попадает на канавчатые сегменты 24 верхних рифленых валков 25.
Для минимизации наслоения либо клея, используемого для крепления нерастянутых эластомерных участков 4а к влагопроницаемому верхнему листу 6 и влагонепроницаемому нижнему листу 5, или клея, используемого для крепления совпадающих участков верхнего листа к нижнему, канавчатые сегменты 24 на верхних валках 25 и непрерывные канавки 23 на нижних валках 21 предпочтительно состоят из материала с низким трением, например, из тефлона, или покрыты самосмазывающим материалом низкого трения, например, пермалоном и N 503, наносимым распылением.
Вакуумные отверстия 22 на нижних валках 21 предпочтительно покрыты пористым материалом, например, сотопластом 44 с ячейками 2,29 мм (0,090 дюйма) для обеспечения поддержки участков материала пеленки 1, на которые действует вакуум, и для обеспечения хорошей поверхности захвата полотна, чтобы по существу предотвратить поперечное проскальзывание или движение материала по поверхности сотопласта, всякий раз когда на полотно воздействует вакуум.
В оптимальных случаях, максимальная степень возрастающего растяжения, которую можно получить на участках материала пеленки 1 с нулевой деформацией растяжения, содержащих эластомерные участки 4а, определяется глубиной вхождения в контакт канавок на сегментах 24 верхних рифленых валков 25 и непрерывных канавок 23 на нижних рифленых валках 21. Однако авторы обнаружили, что если растягиваемый слоистый материал по существу не предохраняется от проскальзывания или сокращения в направлении, параллельном направлению растяжения материала, когда он проходит между сцепляющимися рифлеными валками, не реализуется оптимальная степень нарастающего растяжения. Следовательно, в самом предпочтительном варианте воплощения операция возрастающего растяжения материала выполняется, пока фиксируются внешние удаленные участки всех трех слоев, содержащих слоистый композит с нулевой деформацией растяжения, как в общем, показано на поперечном сечении фиг.2В, что по существу предохраняет участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения от проскальзывания и сокращения в направлении, параллельном требуемому направлению растяжения, когда он проходит между комплектами последовательно расположенных сцепляющихся рифленых валков.
Однако, настоящее изобретение может также при необходимости использоваться для успешного фиксирования только способного удлиняться или вытягиваться слоя или слоев композита, т.е. нет абсолютного требования, чтобы удаленные участки эластомерных элементов 4а также фиксировались в процессе операции возрастающего растяжения. В последнем случае, способный растягиваться или вытягиваться слой или слои являются еще остаточно удлиненными в процессе возрастающего растяжения, но сморщивание в направлении Z в полученном слоистом материале с нулевой деформацией растяжения может быть несколько меньше, когда силы натяжения снимаются. Это обуславливается тем, что эластомерный слои подвергается меньшей степени начального растяжения в процессе растяжения, соответственно, он может только подвергаться тому же количеству сокращения, когда возвращается в свое неискаженное состояние.
Исполнение слоистого материала с нулевой деформацией растяжения вышеупомянутого типа может также проявлять некоторую степень непропорциональности растяжения в удлиняемом материале или материалах в областях между смежными противоположными краями эластомерных элементов 4а. В случае непрозрачного полимерного нижнего листа, который обычно используется в качестве влагонепроницаемого барьера пеленки, эти непропорционально растянутые участки могут стать достаточно тонкими, чтобы выглядеть прозрачными, несмотря на отсутствие разрыва. В таких случаях функциональность, например, влагонепроницаемость, слоистых участков с нулевой деформацией растяжения материала пеленки не изменяется. Варианты воплощения послед него типа обычно используются в случаях, где эстетичный вид участка с нулевой деформацией растяжения полученного изделия либо скрыт от взгляда с помощью конструкции или конфигурации изделия, либо, если видим, но не интересует пользователя изделия.
В другом варианте воплощения настоящего изобретения даже разрыв одного или более способных удлиняться неэластичных слоев может не вызывать в получаемом слоистом материале с нулевой деформацией растяжения неприменимости в его предназначении, например, т.е. разрыв нижнего листа 5 не обязательно разрушает функциональность слоистого материала, так как один из других слоев в слоистом материале выполняет требуемые функции в конечном изделии. Например, некоторая степень разрушения в удлиняемом нижнем листе 5 не разрушает влагонепроницаемости получаемого изделия, если эластомерные участки 4а состоят из влагонепроницаемого материала. Это особенно справедливо по отношению к таким исполнениям слоистых материалов с нулевой деформацией растяжения, в которых используют непрерывное соединение между указанными слоями, поскольку относительно близкое соединение слоев один к другому после нарастающего растяжения делает такое разрушение слоя трудно обнаруживаемым конечным пользователем изделия.
Поскольку материал пеленки 1, показанный на фиг. 1 4 по существу непроницаем для прохождения воздуха, благодаря наличию влагонепроницаемого нижнего листа 5, вакуумные отверстия 22, покрытые пористым материалом сотопласта 44, могут, при необходимости, использоваться непосредственно рядом с каждым набором канавок 23, ориентированных в направлении обработки на нижних рифленых валках 21. Если эластомерные участки 4а достаточно проницаемы для прохождения воздуха, всасывающие силы, вырабатываемые вакуумом, будет проходить через влагопроницаемый верхний лист 6 и эластомерные участки, чтобы крепко захватывать верхние участки нижнего листа 5. В этом случае все три слоя, содержащие участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения полотна пеленки будет фиксироваться в процессе возрастающего растяжения.
Если эластомерные участки 4а не являются по существу проницаемыми для прохождения воздуха, необходимо, чтобы либо (а) положение вакуумных отверстии 22 и покрывающий материал сотопласта 44 не совпадали с противоположными краями эластомерных участков 4а, так чтобы всасывающие силы могли прикладываться к влагонепроницаемому удлиняемому нижнему листу 5 через влагопроницаемый удлиняемый верхний лист 6, либо (б) происходило фиксирование всех трех слоев, содержащих участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения посредством подходящего удерживающего устройства, способного воздействовать на противоположные поверхности материала пеленки 1. Такие устройства последовательно описываются в этой заявке.
Всасывающие силы, прилагаемые к материалу пеленки 1, как показано па фиг. 1-4, с помощью вакуумных отверстий 22, действующих через пористый материал сотопласта 44, по существу предохраняют эти участки материала пеленки, содержащие по существу нерастянутые эластомерные участки 4а, от проскальзывания или сокращения в поперечном направленном во внутрь направлении, когда они проходят между сцепляющимися участками непрерывных канавок 23 па нижних рифленых валках 21 и канавчатых сегментах 24 на верхних рифленых валках 25.
Поскольку участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащие эластомерные участки 4а, зафиксированы в поперечном направлении в процессе операции растяжения материала, все участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, расположенные между внешними точками фиксирования, подвергаются по существу однородному постепенно возрастающему растяжению, когда материал проходит между непрерывными канавками 23 нижних рифленых валков 21 и сцепляющимися участками канавчатых сегментов 24 на верхних рифленых валках 25.
Это не только максимизирует эффективность операции постепенно нарастающего растяжения с помощью сил, удлиняющих верхний и нижний лист материала, прикрепленный к эластомерным участкам 4а для получения максимально возможной степени удлинения в процессе растяжения, но также по существу предотвращает непропорционально сильное растяжение верхнего и/или нижнего листов, к которым они прикреплены в областях, непосредственно прилегающих к противоположным участкам краев эластомерных участков.
Фиг. 5 описывает альтернативную систему постепенно нарастающего растяжения материала, которая может использоваться как система 20, показанная схематически на фиг. 1. В системе постепенно нарастающего растяжения, показанной на фиг. 5 пара упруго сжимаемых дисков 40 установлена смежно каждой боковой стороне канавчатых сегментов 24 верхних рифленых валков 25. Прижимающие диски 40 имеют достаточно большой диаметр, чтобы крепко прижать материал пеленки 1 и удерживать его надежно против соответствующих нерельефных участков нижних рифленых валков 21, как в общем показано на поперечном сечении фиг. 6. Как и вакуумные отверстия 22 и пористый материал сотопласта 44 в исполнении фиг. 2, удерживающий эффект, создаваемый с помощью прижимающих дисков 40 и соответствующих нерельефных участков нижних валков 21, по существу предохраняет участок пеленочного материала, содержащего эластомерные участки 4а, от сокращения в направлении, параллельном направлению растяжения, когда материал проходит между сцепляющимися рифлеными валками. На фиг. 3 варианта исполнения настоящего изобретения, который с равной эффективностью может быть использован на слоистых структурах, содержащих как проницаемые, так и непроницаемые материалы для прохождения воздуха.
Фиг. 7 описывает другую систему постепенно нарастающего растяжения материала, которая может быть использована как система 20, показанная схематически на фиг. 1. В исполнении, показанном на фиг. 7, вакуумные отверстия 22 (фиг. 2) и принимающие диски 40 (фиг. 5) заменены парой бесконечных ремней 50, которые двигаются вокруг от направляющих валков 72, 74, 76, 78 с той же самой круговой скоростью, что и нижние рифленые валки 21, и которые поддерживаются под таким натяжением, которого достаточно, чтобы предотвратить поперечное движение участка материала пеленки 1, содержащего эластомерные участки 4а, который проходит между канавчатыми сегментами 24 на верхних рифленых валках 25 и непрерывными канавками 23 на нижних рифленых валках 21. Поперечное сечение фиг. 8 обнаруживает сжимающее действие, оказываемое на участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения материала пеленки 1 посредством ремней 50. Исполнение настоящего изобретения, показанное на фиг. 7, может также быть использовано с равным успехом на слоистых структурах, содержащих как проницаемые, так и непроницаемые для прохода воздуха материалы.
Поперечное сечение фиг. 9 показывает состояние нерастянутого прерывисто соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения из положения, соответствующего его максимальной степени нарастающего растяжения, тогда как поперечное сечение фиг. 10 отражает состояние нерастянутого но существу непрерывно соединенного слоистого материала с нулевой деформацией в точке, соответствующей наибольшей степени нарастающего растяжения. Хотя оба материала эластично растяжимы в направлении начального растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения прерывисто соединенный слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, показанный на фиг. 9, имеет много большую степень сморщивания в направлении Z.
Как очевидно специалистам в этой области техники, вышеупомянутые способы фиксирования материала могут быть использованы как индивидуально, так и в комбинации один с другим для реализации выгод, описанных здесь участков слоистого материала с нулевой деформацией растяжения полученного материала пеленки 1.
После операции постепенно нарастающего растяжения, показанной схематически позицией 20 фиг. 1, полностью сформированный материал пеленки 1 проходит через устройство боковых вырезов, показанное на фиг. 1 позицией 60, где вырезы, предназначенные для совмещения с ногами владельца, вырезаются из боковых краевых участков полностью собранного материала пеленки.
Окончательно материал пеленки 1 разрезается в определенных местах вдоль его длины посредством ножа 22, чтобы получить пеленки разового использования в форме песочных часов, которые имеют, по меньшей мере, пару боковых панелей, которые способны эластично растягиваться в направлении, по существу параллельном поясной полосе пеленки, по меньшей мере, до положения начального растяжения.
Из этого описания ясно, что усовершенствованный способ и устройство настоящего изобретения может использоваться для производства широкого диапазона эластичных изделий, которые либо полностью состоят, либо включают в себя один или более дискретных участков слоистого материала с нулевой деформацией растяжения.
Кроме того, очевидно, что несмотря на то, что пара рифленых валков, имеющих рифления, расположенные по существу параллельно друг другу, как показано на прилагаемых фигурах сопроводительных чертежей, настоящее изобретение может с равным успехом использовать пары рифленых валков, рифления которых непараллельны. Кроме того, рифления на таких парах рифленых валков не обязательно должны быть расположены параллельно направлению обработки или направлению, поперечному обработке. Например, если требуются криволинейные поясные или ножные длинные участки пеленки разового использования, с помощью описанной здесь технологии растяжения слоистого материала, сцепляющиеся зубцы пар рифленых валков, используемых для постепенно нарастающего растяжения участков с нулевой деформацией растяжения материала пеленки могут быть выстроены в требуемую криволинейную конфигурацию для получения эластичности вдоль требуемого криволинейного контура скорее, чем по прямой линии.
Кроме того, очевидно, что несмотря на то, что в описанных здесь предпочтительных способах, используются сцепляющиеся цилиндрические рифленые валки, принципы фиксирования материала могут быть реализованы с помощью промежуточной операции штамповки, в которой используются сцепляющиеся плиты для постепенно нарастающего растяжения участков слоистого материала с нулевой деформацией растяжения или пленка. В последнем случае существует единственное требование, чтобы участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, подвергающиеся нарастающему растяжению, были бы адекватно зафиксированы с помощью соответствующих вакуумных или других средств удержания, прежде чем зубчатые пластины, способные приложить достаточное усилие к материалу, чтобы вызвать проскальзывание или сокращение в направлении, параллельном направлению растяжения.
Такая операция прерывистой штамповки показана схематично на фиг. 11. Описанный здесь материал пеленки 101, содержит влагопроницаемый верхний лист 6, влагонепроницаемый нижний лист 5, поглощающие прокладки 3 и по существу нерастянутые эластомерные участки 110 и 120, которые образуют поясные участки 210 слоистого материала с нулевой деформацией растяжения и криволинейные ножные участки 220 слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, соответственно, в материале пеленки.
Материал пеленки 101 пропускается между парой сцепляющихся пластин. Нижняя пластина 440, которая включает в себя криволинейные зубцы 520 для постепенно нарастающего растяжения ножных участков материала пеленки и прямые зубцы 510 для постепенно нарастающего растяжения поясных участков материала пеленки, входит в контакт с поддерживаемой на ней тканью пеленки 101 посредством верхней сцепляющейся пластали 400, имеющей секции зубцов, комплементарные зубцам на нижней пластине 440.
Чтобы гарантировать, что максимальная степень нарастающего растяжения материала достигается, сегменты зубцов 510, 520 на нижней пластине 440 предпочтительно окружаются упруго деформированными окнами 610, 620, которые контактируют и прижимают слоистые участки 210, 220 с нулевой деформацией растяжения пеленочного материала 101 на их периферии против соответствующего комплекта недеформируемых окон 710, 720, окруженных комплементарными зубцами верхней пластины 400. Такая прижимающая операция предотвращает сокращение участков слоистого материала с нулевой деформацией растяжения в направлении, по существу параллельном направлению растяжения во время операции постепенно нарастающего растяжения, выполняемой с помощью сцепляющихся пластин. Упруго деформируемые окна 610, 620 должны, конечно, деформироваться достаточно, чтобы позволить достичь желаемой степени сцепления между противоположными зубцами на пластинах 400 и 440 в процессе постепенно нарастающего растяжения.
С другой стороны, эти участки 210, 220 слоистого материала с нулевой деформацией растяжения пеленочного материала 101, чтобы быть нарастающе растянутыми, могут быть зафиксированы с помощью соответствующих вакуумных средств (не показаны), окружающих зубчатые сегменты 510, 520 на нижней пластине 440, прежде чем верхняя сцепляющаяся пластина 400 способна приложить достаточную силу к участкам слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, чтобы вызвать их сокращение в направлении, параллельном направлению растяжения.
Несмотря на то, что настоящее изобретение описано в контексте производства эластичных ушек или эластичных поясных и/или ножных сторон материала пеленки одноразового пользования, очевидно, что настоящее изобретение может быть также выгодно использовано во многих других отраслях.
Реферат
Использование: изобретение относится к способу и устройству для растяжения слоистого материала с нулевыми деформациями растяжения, который фиксируется при существенно ненапряженных условиях (т.е. при нулевых деформациях) и который способен принимать состояние упругости под действием механического растяжения. Сущность изобретения: в способе постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения для придания ему эластичности в направлении растяжения, по меньшей мере, до точки начального растяжения в процессе растяжения осуществляют фиксирование противоположных периферийных краевых участков второго слоя, соседних с растягиваемым участком слоистого материала с нулевой деформацией растяжения. Это предотвращает их проскальзывания или сокращения в направлении, параллельном направлению растяжения. Кроме того, подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения осуществляют непрерывно. При этом для растяжения слоистого материала используют противоположные аппликаторы давления в виде рифленых валков. Рифленые валки имеют оси вращения, перпендикулярные направлению перемещения материала, и трехмерные поверхности с рифлениями, которые, по меньшей мере, до некоторой степени сопряжены друг с другом. Растяжение осуществляют путем сцепления до определенной степени рифлений на рифленых валках противоположных аппликаторов давления при прохождении между ними непрерывно движущегося слоистого материала. Причем в процессе растяжения осуществляют дополнительное фиксирование противоположных периферийных краевых участков первого способного растягиваться слоя, соседнего с растягиваемым участком непрерывно движущегося слоистого материала. Фиксирование второго слоя осуществляют путем приложения к его противоположным периферийным краевым участкам сил всасывания через, по меньшей мере, один из рифлевых валков. Раскрыты также иные способы фиксирования, а также направления, в которых осуществляют растяжение материала. Устройство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения снабжено средством для фиксирования периферийных краевых участков, по меньшей мере, второго удлиняемого слоя, соседних с растягиваемым участком слоистого материала с нулевой деформацией растяжения. Это предотвращает их проскальзывания или сокращения в направлении, по существу параллельном направлению растяжения. 2 с. и 11 з.п. ф-лы, 11 ил.
