专利名称：弹性层压件的高强度贯通粘合方法图1为根据本发明构成的无纺三层结构的透视示意图。图2为沿着图1的线2-2剖开的根据本发明制成的无纺三层结构的剖视图。图2a为类似于图2的视图，显示出正被伸展的无纺三层结构。图3为示意图，显示出应用了根据本发明的高强度贯通粘合方法的层压机。图4为侧面图，显示出将贯通粘合粘接剂的液滴涂布到第一外无纺织物的粘合侧上的粘接剂液滴涂布机。图4a为从图4中的直线4A看的该液滴涂布机的喷嘴布置的视图。图5为示意图，显示出当实施本发明时所采用的优选的粘接剂涂布图案。
附图的详细说明上述附图显示出实施本发明的最佳模式，但是应该理解的是，本发明的范围不应该只局限于该优选实施例。图1、2和2a显示出一种根据本发明的优选实施例构成的无纺三层结构10。图3至图5涉及构成该无纺三层结构的优选方法。
参照图1，该无纺三层结构10由第一无纺层12(即第一层可透气材料)、内部弹性层16以及第二无纺层18(第二层可透气材料)形成。该弹性层16被层压在第一无纺层12和第二无纺层18之间。该弹性层包括多个贯通的开口20，并且优选为一种可伸展的弹性网状织物。虽然根据本发明可以采用其它尺寸的弹性网状织物，但是优选的弹性织物的厚度为0.025英寸。当要求一种柔软、耐久、透气且有弹性的面料时，该三层结构10能够结合进多种产品。这些产品的示例包括尿布、失禁产品、绷带、身体包扎件等。
在本发明的优选实施例中，无纺层12、18都是热粘合聚丙烯。合适的无纺材料的一个示例的基重为63克/平方米、沿着加工方向的伸展强度为7000克/英寸，且沿着横向方向的伸展强度为425克/英寸。根据本发明还可以采用其它类型的无纺材料。
参照图2和2a，第一外部无纺层12具有一粘合侧14。第二外部无纺层18也具有一粘合侧22。贯通粘合粘接剂24被涂布到该三层结构10上，并且通过该弹性层16中的开口20使第一无纺层12的粘合侧14与第二无纺层18的粘合侧22直接粘合。在实施本发明时没有必要在所有通过内层16的开口20处涂布贯通粘合粘接剂24。优选的是，贯通粘合粘接剂是一种聚丁烯基热熔融粘接剂，其公开在由Bonnie M.Harris合MoninaKanderski于1996年4月15日申请的、题目为“耐油的聚丁烯基热熔融粘接剂” 的美国专利申请No.08/632，117中，该文献在这里被引用作为参考。其它粘接剂也可能适用作为贯通粘合粘接剂。例如，由Wauwatosa，WI的Ato Findley，Inc.生产的并且以H9282F的商标进行销售的粘接剂应该是令人满意的。
虽然没有在图2上示出且对于实施本发明来说不是必要的，但是最好将另一种粘接剂涂布在无纺层12、18之一(或两者)上，以提供与内层16的直接粘接。优选的是，该附加的粘接剂是喷涂的。该优选的喷涂粘接剂是一种弹性的压敏粘接剂，例如由本发明的受让人Wauwatosa，Wisconsin的Ato Findley公司制造的商标名为H2120的粘接剂。
即使在弹性层16和无纺层12、18之一或两者之间的直接粘接都失效的情况，该贯通粘合粘接剂24也能通过内部弹性层16中的开口20使外部无纺层的各个粘合侧14、22固定，这样该弹性层16的条带就被机械固定在该无纺三层结构10中。图2a示意地显示出正在被伸展的无纺三层结构10。如图2a所示，内部弹性层的条带16通常没有直接与外部无纺层12、18中的任何一个粘接。尽管如此，即使在该层压三层结构伸展的时候，该弹性层的条带16也能在周围的粘接剂24的作用下被固定在该结构10中，该粘接剂通过弹性层16中的开口使无纺材料外层粘合。
根据本发明，在外部无纺层12、18之间呈现出的贯通粘合粘接剂24的粘合的平均剥离强度比在弹性层16与任一外部无纺层12、18之间直接形成的粘合的平均强度都高。实际上，由本受让人所做的实验表明，通过开口20在外部无纺层12、18之间产生的粘合的剥离强度可能比在弹性层16和任一无纺层12、18之间直接产生的粘合的剥离强度大两倍以上。
现在将参照图3、4、4a和5对如1、2和2a所示的构成该无纺三层结构10的优选方法进行说明。首先具体参照图3，在一种层压机26中生产该无纺三层件10A，该层压机优选包括在图3中示意性地显示出的部件。在图3中，如在本领域所公知的一样，无纺滚筒式开卷机将第一无纺织物12a送进该层压机。第一无纺织物通过输入辊28并且被输送到贯通粘合粘接剂液滴涂布机30的下方。该贯通粘合粘接剂液滴涂布机30将贯通粘合粘接剂的液滴涂布在第一无纺织物12a上。第二无纺织物18a也被送进该层压机26中。另外，弹性织物16a被送进该层压机26，并且通过辊子32，以使该弹性织物16a与第二无纺织物18a对准。如果不需要任何加工方向的伸展的话，则优选在零张力或接近零张力的情况下将弹性织物16a送到层压机26上，否则成品会被扭曲或变形。在引入弹性织物16a之前，通过喷涂机34在第二无纺织物18a的粘合侧上喷涂普通的粘接剂。在引入弹性织物16a之后，用喷涂机35喷涂上附加的粘接剂。该喷涂粘接剂的一个目的在于将弹性织物16a直接粘接到第二无纺织物18a的粘合侧上，这对于在制造过程中保持弹性织物16a的正确对准来说是重要的。在优选的机器26中，如图5所示，喷涂机34和35以螺旋图案将粘接剂喷涂在无纺织物18a上以及弹性织物16a和无纺织物18a的组合上(由喷涂机34形成排52a并由喷涂机35形成排52b)。每排52a、52b都是由从各自的喷涂机中喷出的螺旋图案交错的排形成的，以确保全部涂覆上喷涂粘接剂。优选地选择喷涂粘接剂，以在无纺织物12a和弹性织物16a之间提供有效的粘合。如结合图1在前面所述的一样，在本发明的优选实施例中，该优选的粘接剂是一种弹性的压敏粘接剂，例如Ato Findley粘接剂H2120，其中内部织物16a是一种弹性织物，并且外部织物18a是一种热粘合的无纺聚丙烯材料。
被对准的第二无纺织物18a和内部弹性织物16a通过对准辊36并且继续向压缩间隙38运动。在压缩间隙38中，第二无纺织物18a和弹性织物16a被压靠在其上被涂布有贯通粘合粘接剂液体的第一无纺织物12a上。被对准的12a、16a和18a以足够的压紧力被压在一起，从而纵使内部弹性织物16a位于它们之间，也能实现第一无纺织物12a的润湿的粘合侧与第二无纺织物18a的粘合侧的紧密接触。已经发现，在压缩间隙38处的压紧力大约为50磅/英寸或更大对于层压结合图1和2所描述的优选的无纺三层结构来说是最佳的。优选的是，该压缩间隙38由硬质圆柱形辊子40(即钢辊)和有弹性的圆柱形辊42(即橡胶辊)形成。该压辊30、42优选被安装到层压机26上的气动控制的固定件上。可以采用一个或多个汽缸来控制压缩间隙38处的压缩量。根据具体的三层结构，位于间隙38处的压辊40、42之间可以具有或不具有固定的最小间隔或间隙。但是选择在间隙38处的压紧力的大小是重要的，从而第一无纺织物12a的粘合侧上的贯通粘合粘接剂能充分地润湿第二无纺织物18a的粘合侧，并且通过内部弹性层16a中的开口20开始它们之间的牢固粘合。然后在压缩间隙38的下游，该层压织物10a就能够通过如在本领域所公知的辊模46被纵向地切片并穿孔。
如上所述的生产工艺能够以相对较高的速度(例如200-300英尺/分钟的加工速度或更高的速度)生产出无纺三层件。在这些速度下，优选借助于一种粘接剂液滴涂布机30涂布贯通粘合粘接剂。参照图4和4a，该液滴涂布机包括大致矩形的粘接剂集流腔48以及多个从该集流腔48向下延伸的喷嘴50。这些喷嘴50以多个倾斜的排的方式布置(参见图4a)。在图4和4a中所示的实施例中，每个倾斜的排有8个喷嘴。其它喷嘴布置可能也是合适的。
根据无纺织物12a和特定贯通粘合粘接剂的特性，当无纺织物12a在加工操作期间通过粘接剂液滴涂布机30时，这些喷嘴50可以与或不与无纺织物12a接触。通过内部弹性织物16a粘合所要求的贯通粘合粘接剂的添加速率直接与弹性织物16a的厚度有关。如果弹性织物16a是一种厚度大约为0.025英寸的弹性织物材料的话，则贯通粘合粘接剂优选的添加速率大约为1.75毫克/英寸/液滴。该贯通粘合粘接剂应该在足以使得该粘接剂能够流动穿过弹性层16a并且能够以层压机正在运行的速度使第二无纺织物18a湿透的情况下被涂布到无纺织物12a上。如上所述，该优选的贯通粘合粘接剂是一种耐油的聚丁烯基热熔融粘接剂，例如在未授权的美国专利申请No.08/632117(现在美国专利No.__)中所披露的，并且由Ato Findley在市场上销售的N9282F。优选的是，当以接触模式涂布时，该特定的粘接剂在320°F的温度下被涂布到第一无纺织物12a上，而在以非接触模式涂布时优选在350-360°F下进行涂布。
在液滴涂布机30和压缩间隙38之间的贯通粘合粘接剂的间隔时间应该足够短，以使贯通粘合粘接剂的液滴不会显著地冷却或固化。该层压机26在液滴涂布机30和压缩间隙38之间的间隔时间大约为1秒或更少的条件下进行有效地工作，但是根据用来生产该无纺三层件的材料，该贯通粘合粘接剂液滴的间隔时间也可以更长。
图5显示出粘接剂在三层织物10a上的分布。被喷涂在第二无纺织物18a以及弹性织物16a和第二无纺织物18a的组合物上的两排喷涂粘接剂在图5中由附图标记52a、52a表示。如图5所示每一排包括40条螺旋线。每条螺旋线的宽度大约为3/4英寸。排52a、52b都是由20条螺旋线交错的排形成。这些交错的排提高了该喷涂粘接剂的完全覆盖率。
贯通粘合粘接剂的液滴50只被涂布在如图5所示的特定的选定区域中。图5显示出织物10a中的切开线54以及织物10a中的穿孔线56。贯通粘合粘接剂的液滴50只被涂布在织物10a中靠近穿孔线56并靠近切开线54的区域中。在本发明优选的实施例中，每组中的液滴相隔大约0.1英寸。如上所述每液滴的涂布速率优选为1.75毫克/英寸(用于液滴的采用Ato Findley粘接剂H9282并且用于螺旋线的采用Ato Findley粘接剂H2120或H9282F)。通过只将液滴50涂布在织物10a上靠近靠近穿孔线56并靠近切开线54的位置处，从而由于液滴50足以保持该层压的结构的缘故，该成品的牢固性得到了改善，但是在每块单独织物(即通过各个切开线54和穿孔线56来限定出每块单独织物)的中间区域中没有液滴，这可防止每块单独的织物变得太硬并且使每块单独织物保持相对的柔软度。
除了没有以液滴(图5中的50)涂布的粘接剂之外，在根据上述方法生产出的无纺三层结构的样品上进行剥离强度实验。该实验结果表明直接在无纺外层12、13之间呈现的贯通粘合的平均剥离强度显著大于在弹性层16和任一外部无纺层12、18之间直接呈现的粘合的平均剥离强度。在MTS张力试验仪上采用标准试验以12英寸/分钟的固定十字头速度对样品进行试验。将这些试验结果与其中用剥离纸来代替该无纺层之一的样品进行比较。必须在没有以液滴涂布的情况下进行试验，否则会破坏该无纺层。以下给出了这些具有剥离纸的样品的各自结果。
在表2中给出了无纺三层样品(没有液滴粘接剂)的结果
从上述剥离强度试验结果可以明显看出，直接在无纺外层12、18之间产生的贯通粘合的平均剥离强度显著大于任何可能在内层16和任一外部无纺层12、18之间直接产生的粘合的平均剥离强度。另外，如根据本发明的优选实施例所要求的液滴粘接剂(图5中的50)的涂布使剥离强度高于表2中所示的结果。因此，对于那些本领域普通技术人员来说，采用根据本发明的高强度贯通粘合方法能够大大提高无纺三层件的牢固性和耐久性是显而易见的。
虽然以上结合实施本发明的优选实施例已经对本发明进行了说明，但是在不脱离本发明的真实范围和精神下可以以变化的形式来实施本发明。例如，操作参数(即粘接剂涂布速率、粘接剂涂布方法、粘接剂涂布温度、加工速度、粘接剂粘度、压紧之前的粘接剂断开时间等)可以根据具体的应用来进行相当大的改变。这些参数应该进行优化，以不仅能保持成品的牢固性而且能在随后的加工、处理和包装过程中保持该层压结构的牢固性。本发明的范围应该按照下面的权利要求来确定。


本发明涉及一种高强度贯通粘合方法。在一优选的实施例中,该结构是一种无纺织物三层结构,该结构具有无纺材料外层(12、18)以及具有多个贯通开口(20)的内部弹性层(16)。在生产过程中,贯通粘合粘接剂(如耐油的聚丁烯基热熔融粘接剂)的液滴被涂布到至少一无纺织物上。然后使内部弹性织物和两个外部无纺织物对准并将它们送进压缩间隙。该压缩间隙将这些织物压在一起,以使两个外部无纺织物通过内部弹性织物中的开口相互紧密接触。在所得到的三层织物中,即使在内部弹性织物和任一外部无纺织物之间的直接粘合失效,内部的弹性织物层也能被机械地固定在所述三层结构中。优选的是,贯通粘合粘接剂的液滴仅被涂布在织物中要求提高强度以确保成品的牢固性和耐久性的区域中,如成品三层件产品的纵向边缘附近。