專利名稱：用于吸收制品的雙層結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種用于吸收制品的雙層結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)包括一種可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述兩層基本上僅通過許多不相連的宏觀特征彼此接觸。該結(jié)構(gòu)特別適合用于作為吸收制品的覆蓋層/轉(zhuǎn)移層。
背景技術(shù)：
吸收制品中通常使用轉(zhuǎn)移層來幫助將液體從人體接觸層或覆蓋層轉(zhuǎn)移到吸收心層。傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)移層通常是由非織造織物制成的。它工作時，通過泵吸或芯吸作用，將液體從人體接觸層直接向下轉(zhuǎn)移至下面的吸收心層中。覆蓋層/轉(zhuǎn)移層的組合也是已知的。例如參見美國專利5665082、5797894和5466232。
申請人發(fā)明了一種雙層結(jié)構(gòu)，包括可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述兩層基本上僅通過許多不相連的宏觀特征彼此接觸，這種雙層結(jié)構(gòu)能有效地起到人體接觸層或覆蓋層/轉(zhuǎn)移層的作用。當液體滲入該結(jié)構(gòu)的第一層后，該結(jié)構(gòu)能傳輸和/或轉(zhuǎn)移該液體進入并通過該結(jié)構(gòu)，能在z方向上以更快的速度傳輸該液體，即通過第一和第二層進入吸收心層。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種用于吸收制品中的雙層結(jié)構(gòu)，包括可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，這兩個層基本上僅通過從第一層或第二層伸出的許多不相連的宏觀特征彼此接觸。
本發(fā)明還提供了一種用于吸收制品的雙層結(jié)構(gòu)，它包括可滲透液體的第一層，作為第一層的三維有孔膜與可滲透液體的第二層保持液體連通。第一層的三維膜中包括許多孔洞和許多伸向第二層的有孔宏觀特征，每個有孔宏觀特征都是彼此不相連的，而且第一和第二層基本上僅通過所述有孔宏觀特征彼此接觸。
本發(fā)明進一步提供了一種用于吸收制品的雙層結(jié)構(gòu)，它包括可滲透液體的人體接觸層，與可滲透液體的第二層保持液體連通。該第二層包括許多伸向人體接觸層的宏觀特征，而且這些宏觀特征是彼此不相連的。另外，人體接觸層和此第二層基本上僅通過該宏觀特征彼此接觸。
最后，本發(fā)明涉及包括這種雙層結(jié)構(gòu)的吸收制品。
附圖簡要說明

圖1是本發(fā)明三維膜一個實施方式的顯微照片。
圖1A是圖1的膜沿直線A-A的截面圖。
圖2是本發(fā)明三維膜另一實施方式的顯微照片。
圖2A是圖2的膜沿直線A-A的截面圖。
圖2B是圖2的膜沿直線B-B的截面圖。
圖3是本發(fā)明三維膜另一實施方式的顯微照片。
圖3A是圖3的膜沿直線A-A的截面圖。
圖4是本發(fā)明三維膜另一實施方式的顯微照片。
圖5是適用于制造本發(fā)明膜的三維形貌載體的示意圖。
圖6是對工件進行激光蝕刻的設(shè)備示意圖，能形成適用于制造本發(fā)明膜的三維形貌載體。
圖7是圖6設(shè)備的計算機控制系統(tǒng)示意圖。
圖8是用來對工件進行光柵鉆孔制成有孔膜載體的圖案紋樣放大圖。
圖9是使用圖8的紋樣對工件進行激光穿孔之后該工件的顯微照片。
圖10是對工件進行激光蝕刻制成圖2所示膜用的紋樣。
圖11是對工件進行激光蝕刻制成適用于制造本發(fā)明膜的三維形貌載體用的紋樣。
圖12是使用圖11所示紋樣激光蝕刻后的工件顯微照片。
圖12A是圖12所示激光蝕刻工件截面的顯微照片。
圖13是使用圖12所示激光蝕刻載體所制成的有孔膜顯微照片。
圖13A是使用圖12所示激光蝕刻載體所制成的有孔膜的另一顯微照片。
圖14是一種可用來通過激光調(diào)制制造載體的紋樣。
圖14A是一系列圖14所示紋樣的重復(fù)。
圖15是圖14所示紋樣部分B的放大圖。
圖16是用來形成圖14中部分C用的紋樣放大圖。
圖17是使用圖14的紋樣通過激光調(diào)制所制成載體的顯微照片。
圖18是圖17所示載體一部分的顯微照片。
圖19是通過使用圖17所示載體所制成膜的顯微照片。
圖20是圖19所示膜一部分的顯微照片。
圖21所示是用來在成膜設(shè)備上制造本發(fā)明膜用的載體。
圖22是制造本發(fā)明有孔膜的設(shè)備示意圖。
圖23是圖22圓圈部分的示意圖。
圖24是現(xiàn)有技術(shù)中一種有孔膜的顯微照片。
圖25是現(xiàn)有技術(shù)中另一種有孔膜的顯微照片。
圖26是本發(fā)明另一種有孔膜的顯微照片。
圖27是本發(fā)明一種雙層結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖28是具有本發(fā)明一種雙層結(jié)構(gòu)的吸收制品截面圖。
發(fā)明詳述本發(fā)明涉及特別適用于個人護理產(chǎn)品中的雙層結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)可以作為人體接觸層，面層即覆蓋層，作為轉(zhuǎn)移層或液體處置層，或者作為個人護理產(chǎn)品的其他組件。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)在用于婦女衛(wèi)生防護產(chǎn)品等一次性吸收制品時，具有很高的液體處置性能。
在一種實施方式中，第一層是人體接觸層，可以由任何一種可滲透液體的物質(zhì)制造。作為人體接觸層，該第一層優(yōu)選是貼身的，觸感柔軟的物質(zhì)，不會刺激使用者皮膚。該第一層應(yīng)該進一步具有很好的穿透性和較低的再次潤濕傾向，使人體排出物能迅速滲透并流向以下各層，而不會使排出物回流通過人體接觸層直至使用者的皮膚。
該第一層可以由多種物質(zhì)制成，包括但并不限于編織物或針織物，非織造織物，有孔膜，液壓成形膜，多孔泡沫材料，網(wǎng)狀泡沫材料，網(wǎng)狀熱塑性膜，和熱塑性稀布。另外，該第一層可以由一種或多種上述物質(zhì)的組合制成，例如是一種非織造織物和有孔膜的復(fù)合層。
類似的，該第二層也可以由多種可滲透液體的物質(zhì)制成，包括但并不限于編織物或針織物，非織造織物，有孔膜，加氫重整膜，多孔泡沫材料，網(wǎng)狀泡沫材料，網(wǎng)狀熱塑性膜，熱塑性稀布，及它們的組合。
第一層和第二層都優(yōu)選使用非織造織物和有孔膜。適用的非織造織物可以由任何一種本領(lǐng)域已知的纖維制成。該纖維的長度可以從1/4英寸或更短到1又1/2英寸或更長不等。在使用短纖維(包括木漿纖維)時，優(yōu)選將該短纖維與長纖維混合在一起。纖維可以是任何眾所周知的人造，天然或合成纖維，例如棉，人造絲，尼龍，聚酯，聚烯烴或類似物。非織造織物可以由任何本領(lǐng)域已知的技術(shù)制成，例如梳理，氣流成網(wǎng)，濕法成網(wǎng)，熔噴法，紡粘法等。
有孔膜通常是由薄而連續(xù)不間斷的熱塑性聚合材料膜制成的。這種膜是可滲透蒸氣或不可滲透蒸氣的；可以是經(jīng)過壓花處理或未經(jīng)壓花處理的；在其一個或兩個主表面上可以經(jīng)過電暈放電處理或未經(jīng)電暈放電處理；可以在涂覆，噴涂成膜之后用一種表面活性劑對其進行處理，或者將該表面活性劑印刷在膜上，或者在成膜之前，將該表面活性劑作為一種混合料復(fù)合在該熱塑性聚合材料中。該膜中可以是任何熱塑性聚合物質(zhì)，包括但并不限于聚烯烴，例如高密度聚乙烯，線形低密度聚乙烯，低密度聚乙烯，聚丙烯；烯烴和乙烯基單體的共聚物，例如乙烯和乙酸乙烯酯或氯乙烯的共聚物；聚酰胺；聚酯；聚乙烯醇以及烯烴與丙烯酸酯單體的共聚物如乙烯與乙基丙烯酸酯的共聚物和乙烯甲基丙烯酸酯。還可以使用包含兩種或多種上述聚合物質(zhì)混合物的膜。根據(jù)ASTM測試D-882，在Instron測試設(shè)備上以50英寸/分(127厘米/分)的夾具速度測得的待孔洞原料膜在縱向(MD)和橫向(CD)的延伸率應(yīng)該至少是100％。原料膜的厚度優(yōu)選是均勻的，可以在約0.5到約5密耳或者約0.0005英寸(0.0013厘米)到約0.005英寸(0.076厘米)范圍內(nèi)?？梢允褂霉矓D塑膜和例如用表面活性劑進行處理的改性膜。該原料膜可以由任何已知技術(shù)制成，例如澆塑，擠塑，或吹塑。
穿孔方法是本領(lǐng)域已知的。通常，將原料膜置于一個刻有圖案的載體表面上。對載體上的膜施加高液體壓差(液體或氣體壓差)使膜形成有圖案載體的表面圖案。覆蓋在載體孔洞上膜的部分被液體壓差切斷，形成一種有孔膜。一種形成有孔纖維膜的具體方法如James等人的美國專利5827597中所述，該專利參考結(jié)合于此。
在本發(fā)明中，第一層和第二層基本上僅通過許多間隔不相連的宏觀特征而彼此接觸。這是指這些層基本上僅在宏觀特征處彼此相連。宏觀特征可以位于第一層或第二層上。當宏觀特征位于第一層上時，它們伸向第二層。當宏觀特征位于第二層上時，它們伸向第一層。
這里所用術(shù)語“宏觀特征”是指，在人眼和表面之間垂直相距約300毫米時，普通裸眼可見的一種表面突起。優(yōu)選每個宏觀特征的最大尺寸都至少是約0.15毫米。更優(yōu)選每個宏觀特征的最大尺寸都至少是約0.305毫米。最優(yōu)選每個宏觀特征的最大尺寸都至少是約0.50毫米。這些宏觀特征是彼此分立不相連的。即，如果有一個想象中的平面，即第一平面，向下降低至該三維層的第一表面上時，會在多個彼此分立的區(qū)域與宏觀特征頂部的層接觸。并不要求每個宏觀特征都接觸該想象的平面；相反，該第一平面是由宏觀特征的最上層部分所界定的，即即伸出到距第二表面最遠的宏觀特征所界定的。
具有宏觀特征的層是個孔洞膜時，該膜具有第一表面，一個第二表面，以及由第一平面和第二平面界定的厚度。膜中包含許多不相連的宏觀特征和許多個孔洞。這些孔洞是由從膜的第一表面開始并通常向膜的第二表面延伸直至第二平面為止的側(cè)壁所形成的。膜的第一表面與不相連宏觀特征處的第一平面重合。
具有宏觀特征的層是一種非織造織物時，該非織造織物具有第一表面和第二表面，以及由第一平面和第二平面界定的厚度。該非織造織物中進一步包含許多不相連的宏觀特征，該非織造織物的第一表面與不相連宏觀特征處的第一平面重合。
在一個實施方式中，這些宏觀特征彼此之間形成一種規(guī)則排列的圖案。而且，如果宏觀特征是從孔洞膜的層伸出時，宏觀特征和孔洞在所述層上以彼此規(guī)則的圖形排列。孔洞和宏觀特征彼此以固定或均勻的間隔重復(fù)。孔洞和宏觀特征之間的空間關(guān)系形成了一種在膜表面上重復(fù)的幾何圖案?？锥春秃暧^特征在膜上以規(guī)則，確定的圖案均勻重復(fù)排列。
雖然孔洞和宏觀特征的相對排列是規(guī)則的，但是孔洞和宏觀特征的排列可以形成比宏觀特征多的孔洞?？锥春秃暧^特征的確切尺寸和形狀并非關(guān)鍵，只要宏觀特征大到足以被普通裸眼在約300毫米距離察覺到，而且只要宏觀特征是彼此分立和不相連的即可。
第一層和第二層基本上僅通過宏觀特征彼此接觸。即，除了在宏觀特征處彼此接觸之外，宏觀特征起到了隔離的作用，使第一層與第二層的表面分開。因此，是在宏觀特征周圍形成了液體通道。進入第一層和第二層之間的液體在宏觀特征周圍流過。就能使液體沿著X-Y方向分布在第二層的表面上，這是很有好處的。結(jié)果是，因為X-Y方向上的分布提供了更大的表面積，液體通過該表面能朝Z方向滲透進入下層，該液體就能更容易地沿著Z方向向下傳輸通過該結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明的另一個實施方式中，第一層是一種非織造織物，而第二層是一種非織造織物或一種孔洞膜。宏觀特征可以位于第一層或第二層上。
在另一個實施方式中，第一層是一種孔洞膜，而第二層是一種非織造織物或一種孔洞膜。在該實施方式中，宏觀特征也可以位于第一層或第二層上。但是，當宏觀特征位于第一層上時，第一層上的宏觀特征優(yōu)選包含孔洞，有孔宏觀特征的那部分界定的，并且與第一層上所有的有孔宏觀特征不相連。每個有孔的宏觀特征都是一個分立的物質(zhì)單元。圖13表示了本實施方式的一種膜，即具有有孔宏觀特征的有孔膜。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式中，如圖27所示，宏觀特征從第二層上伸出，該第二層是一種如共同轉(zhuǎn)讓的待審美國專利申請＿＿＿(代理人案卷號CHI-868)所公開的三維有孔膜。第二層501可以與是一種非織造織物或一種有孔膜的第一層500組合使用。優(yōu)選與由非織造織物制成的第一層組合使用。該三維有孔膜具有第一表面和第二表面。該膜還具有由第一平面和第二平面所界定的厚度。該膜具有由從第一表面開始并向第二表面方向延伸直至第二平面為止的側(cè)壁所形成的許多孔洞。該膜中還包含許多不相連的宏觀特征14。該膜的第一表面與這些宏觀特征處的第一平面重合。
圖1是這種三維有孔膜一個實施方式的顯微照片。圖1的膜10具有孔洞12和宏觀特征14?？锥词怯蓚?cè)壁15形成的。宏觀特征是膜中的分立突起，可以看見是從第一表面的下部16向上突起。如果有一個想象平面，即第一平面，向下降低至該三維有孔膜的第一表面，會在彼此間隔的多個分立區(qū)域中的宏觀特征頂部與膜接觸。不必要求每個宏觀特征都與這個想象平面接觸；第一平面都是由宏觀特征的最上層部分所界定的，即伸出到距膜的第二表面宏觀特征最遠的那部分界定的。
在圖1的實施方式中，孔洞與宏觀特征在x方向和y方向上交替出現(xiàn)，而且孔洞與宏觀特征數(shù)目之比是1。
圖1A是圖1的膜10沿直線A-A的截面圖。如圖1A所示，宏觀特征14在第一平面17中是彼此不相連的，而且被膜第一表面的較低部分16和孔洞12彼此間隔?？锥?2是由從第一表面開始并通常向第二表面方向延伸直至第二平面19為止的側(cè)壁15所形成的。不必要求所有孔洞都到第二平面19為止；第二平面卻是由最下部的延伸側(cè)壁15所界定的。
在本發(fā)明的一個實施方式中，孔洞的至少一部分的側(cè)壁具有從膜的第一平面開始的第一部分和從位于膜第一和第二平面之間的平面開始的第二部分，該平面即第一和第二平面的中間平面。
在一個優(yōu)選實施方式中，該膜除了具有其側(cè)壁具有從第一平面開始的第一部分和從中間平面開始的第二部分的孔洞之外，該膜中具有其側(cè)壁完全從中間平面開始的孔洞。即，該膜中所包含的孔洞都是由該宏觀特征最上層表面所界定的平面開始的。
在本發(fā)明一個特別優(yōu)選的實施方式中，該三維有孔膜包含多種不同類型孔洞的組合。該膜中包含其側(cè)壁是從其第一平面開始的孔洞。該膜中還包含其側(cè)壁的一部分是從第一平面開始而且另一部分是從中間平面開始的孔洞。最后，該膜中還包含其側(cè)壁是完全從中間平面開始的孔洞。
在圖2中，孔洞12是由其側(cè)壁15形成的。宏觀特征14從膜20第一表面的較低部分16上伸出。宏觀特征和孔洞的形狀與圖1膜的宏觀特征和孔洞不同。在圖2中，宏觀特征被孔洞在X方向和Y方向上彼此間隔。但是，有些孔洞被第一表面較低部分16在X方向和Y方向上彼此間隔。在圖2的膜20中，孔洞與宏觀特征數(shù)目之比是2.0。而且，圖2膜20中的每個孔洞的部分側(cè)壁都是從第一平面17開始的，即，位于宏觀特征的邊緣18上，而且側(cè)壁的另一部分是從第一表面較低部分16開始的。
圖2A是圖2的膜20沿直線A-A的截面圖。宏觀特征14在第一平面17上被孔洞12彼此間隔，孔洞12是由從膜的第一表面開始并向第二表面方向延伸直至第二平面19為止的側(cè)壁15所形成的。在圖2A中可以看見以截面表示的側(cè)壁15的該部分是從位于宏觀特征14邊緣18的第一平面17開始的。
圖2B是圖2的膜20沿直線B-B的截面圖。在這個具體截面圖中，看不見宏觀特征，而且孔洞12被膜第一平面的較低部分16彼此間隔。膜的較低部分16位于第一平面17和第二平面19之間，所述兩個平面界定了所示三維有孔膜的厚度。側(cè)壁15達到第二平面19為止。
圖3是具有另一種孔洞和宏觀特征排列的三維有孔膜另一實施方式的顯微照片。圖3的膜30中具有與宏觀特征14排列在一起的孔洞12，以及與宏觀特征24排列在一起的孔洞22。所有孔洞12，22和宏觀特征14，24都排列在一起，使其彼此的相對位置是規(guī)則的。
圖3A是圖3的膜30沿直線A-A的截面圖。在該具體截面圖中包括在第一平面17上彼此不相連的宏觀特征24和宏觀特征14，它們被孔洞12彼此間隔?？锥?2是由到第二平面19為止的側(cè)壁15所形成的。該具體截面圖中所示的這部分側(cè)壁15是從宏觀特征14和24的邊緣18處的第一平面17中開始的。
圖4是本發(fā)明三維有孔膜另一實施方式的顯微照片。圖4中所示膜40具有規(guī)則排列的孔洞12和宏觀特征14。
適用于制造三維有孔膜的原料膜是一種薄而連續(xù)的熱塑性聚合材料膜。這種膜是可滲透蒸氣或不滲透蒸氣的；可以經(jīng)過壓花處理或未經(jīng)壓花處理；其一個或兩個主表面可以經(jīng)過電暈放電處理或者未經(jīng)這種電暈放電處理；可以在涂覆，噴涂成膜之后用一種表面活性劑對其進行處理，或者將該表面活性劑印刷在膜上，或者在成膜之前，將該表面活性劑作為一種混合料復(fù)合入熱塑性聚合材料中。該膜可以是任何熱塑性聚合物質(zhì)，包括但并不限于，聚烯烴，例如高密度聚乙烯，線形低密度聚乙烯，低密度聚乙烯，聚丙烯；烯烴和乙烯基單體的共聚物，例如乙烯和乙酸乙烯酯或氯乙烯的共聚物；聚酰胺；聚酯；聚乙烯醇以及烯烴與丙烯酸酯單體的共聚物，如乙烯和乙基丙烯酸酯的共聚物與乙烯甲基丙烯酸酯。還可以使用包含兩種或多種上述聚合材料混合物的膜。按照ASTM測試D-882，在Instron測試設(shè)備上以50英寸/分(127厘米/分)的夾具速度所測得待孔洞原料膜在縱向(MD)和橫方(CD)上的延伸率應(yīng)該至少是100％。該原料膜的厚度優(yōu)選是均勻的，而且在約0.5到約5密耳或約0.0005英寸(0.0013厘米)到約0.005英寸(0.076厘米)范圍內(nèi)?？梢允褂霉矓D塑膜和例如用一種表面活性劑進行處理的改性膜。該原料膜可以由任何已知技術(shù)制造，例如澆塑，擠塑，或吹塑。
一種對膜進行穿孔的方法，是將膜置于一個刻有圖案的載體表面上。對載體上的膜施加高液體壓差。(液體或氣體壓差)使膜形成與帶圖案載體相同的表面圖案。如果刻有圖案的載體中具有孔洞，則覆蓋該孔洞的部分膜會被液體壓差切斷，形成一種有孔膜。一種形成有孔膜的具體方法如參考結(jié)合于此的James等人的美國專利5827597所公開。
形成三維有孔膜的一個優(yōu)選方法，是將一片熱塑性膜置于一個具有宏觀特征和孔洞圖案的有孔載體表面上。用一股熱空氣噴射該膜，使其溫度升高并軟化。然后對該膜施加真空，使其貼合于載體表面的形狀。覆蓋載體中孔洞的膜的部分被切斷，形成膜中的孔洞。
適用于制造這些三維有孔膜的有孔載體是一種對工件進行激光蝕刻而制成的三維形貌載體。通過激光蝕刻被制成三維形貌載體的工件示意圖如圖5所示。
工件102是一個薄殼圓筒110。工件102有未加工的表面區(qū)域111和經(jīng)過激光蝕刻的中央部分112。制造本發(fā)明載體的優(yōu)選工件是一個薄壁無縫乙縮醛管，其中消除了所有殘余內(nèi)應(yīng)力。該工件壁厚是1-8毫米，更優(yōu)選是2.5-6.5毫米。適用于形成載體的工件直徑是1到6英尺，長度是2到16英尺。但是，這種尺寸僅供設(shè)計時進行選擇。該工件還可以使用其他形狀和材料組成，例如丙烯酸類樹脂，氨基甲酸酯，聚酯，高分子量聚乙烯和其他能被激光束加工的聚合物。
試看圖6，所示一種對載體進行激光蝕刻的設(shè)備。將一個初始管狀工件坯料102固定在一個合適的機軸或心軸121上，使其以圓筒形狀固定，并能繞其縱軸在軸承122中旋轉(zhuǎn)。使用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置123以受控速度旋轉(zhuǎn)心軸121。旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器124連接在心軸121上，并監(jiān)控其轉(zhuǎn)動，這樣就能在所有時刻了解其精確徑向位置。
有一個或多個導(dǎo)軌125與心軸121平行并被固定在心軸轉(zhuǎn)動范圍的外側(cè)，使支架126能沿心軸121的整個長度移動，同時保持工件102頂面103有個恒定的間距。支架驅(qū)動裝置133使支架沿著導(dǎo)軌125移動，同時支架脈沖發(fā)生器134記錄該支架相對工件102的橫向位置。調(diào)焦臺127被固定在支架上。調(diào)焦臺127被固定在調(diào)焦導(dǎo)軌128中。調(diào)焦臺127能垂直于支架126運動，還能相對于頂面103對透鏡129聚焦。調(diào)焦驅(qū)動裝置132能使調(diào)焦臺127定位，使透鏡129聚焦。
透鏡129被固定在調(diào)焦臺127上，并固定在噴嘴130中。通過噴嘴130的一個裝置131能將壓縮氣體通入噴嘴130中，冷卻并保持透鏡129的清潔。一種適用的優(yōu)選噴嘴130如參考結(jié)合于此的James等人的美國專利5756962中所述。
最終激光彎曲鏡135也被固定在支架126上，它能將激光束136彎曲導(dǎo)向聚焦透鏡129。激光器137位于遠端，也可使用激光彎曲鏡138將激光束導(dǎo)向最終激光彎曲鏡135。雖然可以不使用這些激光彎曲鏡，將激光器137直接固定在支架126上，但是由于空間限制和與激光器電源接頭的考慮，最好將激光器固定于遠端。
接通激光器137的電源后，發(fā)出的激光束136被第一激光彎曲鏡138反射，然后被最終激光彎曲鏡135導(dǎo)向至透鏡129。如此設(shè)計激光束136路徑的原因是，如果移開透鏡129，激光束會通過心軸121的縱向中心線。如果有透鏡129在位，則激光束可以被聚焦在頂面103的上方，下方，該頂面上，或頂面附近。
雖然該設(shè)備可以使用各種激光器，但是優(yōu)選是一種高流速CO2激光器，能產(chǎn)生高達2500瓦的激光束。但是，也可以使用50瓦的低流速CO2激光器。
圖7是圖6所示激光蝕刻設(shè)備的控制系統(tǒng)示意圖。在激光蝕刻設(shè)備工作時，主計算機142能通過連向驅(qū)動計算機140的接線144控制聚焦位置，旋轉(zhuǎn)速度，和橫動速度這些變量。驅(qū)動計算機140通過調(diào)焦臺驅(qū)動裝置132控制聚焦位置。驅(qū)動計算機140通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置123和旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器124控制工件102的旋轉(zhuǎn)速度。驅(qū)動計算機140通過支架驅(qū)動裝置133和支架脈沖發(fā)生器134控制支架126的橫動速度。驅(qū)動計算機140還能向主計算機142報告驅(qū)動裝置狀態(tài)和可能的錯誤。該系統(tǒng)能提供正確的位置控制并將工件102的表面有效劃分成較小的區(qū)域，稱為像素，每個像素都包括固定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置脈沖和固定數(shù)量的橫向驅(qū)動裝置脈沖。主計算機142還能通過接線143控制激光器137。
可以采用多種方法制造激光蝕刻的三維形貌載體。一種制造這種載體的方法，是對工件表面組合采用激光鉆孔和激光銑削。
對工件表面進行激光鉆孔的方法包括沖擊鉆孔，飛行射擊鉆孔，和光柵掃描鉆孔。
優(yōu)選方法是光柵掃描鉆孔。在該過程中，圖案被縮小至如圖8所示的矩形重復(fù)單元141。該重復(fù)單元包括制造要求圖案所需要的所有信息。將其作為貼面，底對底或邊對邊放置，能形成更大的所需圖案。
將該重復(fù)單元進一步分割成更小的矩形單元格子或“像素”142。雖然由于某些原因通常是方形的，但是更方便的做法是形成比例不均的像素。像素本身是無尺寸的，圖形的實際尺寸是在處理過程中被設(shè)定的，即，像素寬度145和像素長度146是僅在實際鉆孔操作中確定的。在鉆孔時，所設(shè)定的像素長度對應(yīng)于選定的從支架脈沖發(fā)生器134所發(fā)生的脈沖數(shù)量。類似的，所設(shè)定的像素寬度對應(yīng)于從旋轉(zhuǎn)脈沖發(fā)生器124所發(fā)生的脈沖數(shù)量。因此，為了說明的方便，圖8中所示像素是方形的；但是，不一定要求像素必須是方形的，矩形也可以。
每個像素縱列表示工件通過激光器聚焦位置的一個通道。該縱列按要求重復(fù)多次，完全包圍工件102。每個白色像素代表激光器的關(guān)閉指令，即激光器不發(fā)出能量，每個黑色像素代表激光器的開啟指令，即激光器發(fā)出激光束。這樣形成一個由許多1和0組成的簡單二進制紋樣，其中，1或白色是關(guān)閉激光器的指令，0或黑色是開啟激光器的指令。因此，在圖8中，區(qū)域147，148和149對應(yīng)于激光器全能量發(fā)射的指令，會在工件102中形成孔洞。
參見圖7，蝕刻紋樣的內(nèi)容是二進制形式的，其中1是關(guān)閉而0是啟動，主計算機142將該二進制紋樣通過接線143傳送到激光器137。通過改變每個指令之間的時間，能夠調(diào)整指令的持續(xù)時間，使其適應(yīng)像素尺寸。完成每個紋樣縱列之后，再次處理該縱列，或進行重復(fù)，直到完成整個周邊。執(zhí)行縱列指令時，橫向驅(qū)動器略有動作。設(shè)定橫動速度，在完成周邊蝕刻后，橫向驅(qū)動器能將聚焦透鏡移過一列像素的寬度，開始加工下一列像素。持續(xù)這種動作直至到達紋樣末尾，在像素范圍內(nèi)再次重復(fù)該紋樣，直到獲得要求的整個寬度。
在這種操作過程中，每次通過都能在材料上形成一定量的狹窄切痕，而不是較大的孔洞。因為這些切痕是邊對邊形成的精確直線并且在一定程度上是重疊的，所以累積效果是形成一個孔洞。
圖9是使用圖8的紋樣經(jīng)過最初光柵掃描鉆孔的載體一部分的顯微照片。該載體表面是具有一系列嵌套六邊形孔洞153的平整表面152。
制造激光蝕刻三維形貌載體的優(yōu)選方法是進行激光調(diào)制。激光調(diào)制是通過逐漸改變像素之間激光功率的方法而進行的。在激光調(diào)制中，光柵掃描鉆孔的簡單啟動或關(guān)閉指令被逐漸調(diào)節(jié)激光調(diào)制紋樣中每個獨立像素的激光功率的指令取代。以這種方式，可以在工件上經(jīng)過僅僅一次操作就形成三維結(jié)構(gòu)。
激光調(diào)制相比制造三維形貌載體的其他方法具有多個優(yōu)點。激光調(diào)制形成一片式無縫載體，圖案中沒有因為接縫的存在引起的失配。通過激光調(diào)制，一次操作而不是多次操作就能完成載體，從而提高了效率并降低了成本。激光調(diào)制消除了圖案對準的問題，這對多步驟順序操作而言是個難點。激光調(diào)制還能在較大距離上形成復(fù)雜形貌的特征。通過改變對激光器的指令，能夠精確控制特征的深度和形狀，并且能夠形成在截面上連續(xù)變化的特征。能夠保持孔洞和宏觀特征彼此之間的規(guī)則位置。
參見圖7，在激光調(diào)制過程中，主計算機142向激光器137發(fā)出指令而不是簡單的“啟動”或“關(guān)閉”格式。例如，可以用一種8比特(字節(jié))格式代替簡單的二進制紋樣，能在256個可能水平上改變激光器所發(fā)出的功率。使用字節(jié)格式，指令“11111111”指揮激光器關(guān)閉，“0000000”指揮激光器發(fā)出全部功率，指令“10000000”指揮激光器發(fā)出可用總激光功率的一半。
可以有多種方式建立激光調(diào)制紋樣。一種方法是使用256色計算機圖象的灰色級別形成紋樣。在這種灰色級別圖象中，黑色表示全部有量，白色表示沒有能量，各種級別的灰色表示中間的能量水平?？梢允褂靡幌盗杏嬎銠C圖形程序使激光蝕刻紋樣形象化或者建立這樣一種激光蝕刻紋樣。使用這種紋樣，能夠調(diào)制每個像素上由激光器所發(fā)出的能量，從而直接蝕刻形成三維形貌載體。除了這里所述的8比特字節(jié)格式之外，還可以使用例如4比特，16比特，24比特或其他格式。
適用于激光蝕刻的一種激光調(diào)制系統(tǒng)是功率輸出為2500瓦的高流速CO2激光器，雖然也可以使用輸出功率更低的激光器。最主要的考慮因素是，必須能盡可能快地開關(guān)功率水平。優(yōu)選的開關(guān)速度至少是10千赫，更優(yōu)選的速度是20千赫。具有高能量開關(guān)速度才可能每秒處理更多的像素。
圖10所示是使用激光調(diào)制制造載體的激光調(diào)制紋樣的一種圖形表示。使用圖10紋樣所制造的載體能被用來制造圖2所示的三維有孔膜。在圖10中，黑色區(qū)域154表示指揮激光器發(fā)出全部功率的像素，能在載體中形成一個孔洞，對應(yīng)于圖2所示三維有孔膜20中的孔洞12。類似的，圖10中的白色區(qū)域155表示指揮激光器關(guān)閉的像素，使載體表面完好無損。載體上完好無損的區(qū)域?qū)?yīng)于圖2三維有孔膜20中的宏觀特征14。圖10中的灰色區(qū)域156表示指揮激光器發(fā)出部分功率的像素，在載體上形成較低的部分。載體上的這種較低部分對應(yīng)于圖2三維有孔膜20上的較低部分16。
圖11所示是使用激光調(diào)制制造載體的激光調(diào)制紋樣的一種圖形表示。在圖8的激光鉆孔紋樣中，每個像素代表工件表面上的一個位置。每行像素代表在待蝕刻工件軸向的一個位置。每列像素代表工件周面上的一個位置。但是與圖8紋樣不同的是，由像素所代表的每個激光指令不再是一種二進制指令，而是被8比特或灰色級別指令所替代。即，每個像素都具有一個8比特值，能被轉(zhuǎn)化成一個特定的功率級別。
圖11所示是使用激光調(diào)制制造載體的激光調(diào)制紋樣的一個圖形表示。該紋樣表示了一系列以白色表示的9個葉狀結(jié)構(gòu)159。這些葉片是一系列白色像素，指揮激光器關(guān)閉，不發(fā)射能量。葉片形狀能在蝕刻圖案之后形成載體的最上層表面。每個葉片形狀中都包含一系列6個孔洞160，由葉片的莖狀結(jié)構(gòu)所形成，并延伸通過該工件的厚度。孔洞160包括一塊黑色像素，指揮激光器發(fā)射全部能量，從而在工件中鉆孔。葉片形狀是分立的宏觀特征，即，其本身并不形成一個平面結(jié)構(gòu)，沒有葉片與其他葉片相連。該結(jié)構(gòu)的背景圖案是一種六邊形黑色部分161的密集交叉圖案，黑色部分指揮激光器發(fā)出全部能量，并在工件中鉆出一個孔洞。形成了孔洞161的區(qū)域162所表示的激光能量水平，既不是完全啟動也不是完全關(guān)閉。這樣就形成了一個第二平面區(qū)域，位于由白色葉片形狀的關(guān)閉指令所形成的工件最上層表面之下。
圖12是使用圖11所示的激光調(diào)制紋樣，通過激光蝕刻所制成三維形貌載體的顯微照片。圖12A是圖12載體的截面圖。圖12的區(qū)域159’和圖12A的159″對應(yīng)于圖11的葉片159。圖11區(qū)域159的白色像素指令使激光器在加工這些像素時不發(fā)射功率。葉片形狀159’和159”的頂面對應(yīng)于工件的初始表面。圖12中的孔洞160’對應(yīng)于圖11的黑色像素部分160，在加工這些像素時激光器發(fā)出全部功率，從而切割出完全穿透工件的孔洞。圖12的背景膜162’和圖12A的背景膜162″對應(yīng)于圖11的像素部分162。區(qū)域162’是通過用發(fā)出部分功率的激光器加工圖11的像素而形成的。在載體上所形成的區(qū)域低于該工件的初始表面，從而低于該葉片形狀的頂面。因此，單個葉片形狀是分立的宏觀特征，彼此并不相連。
圖13和13A是在圖12和12A的載體上制造的三維有孔膜的顯微照片。有孔膜具有突起的有孔葉片形狀宏觀特征176和176’，對應(yīng)于圖12和12A中載體的葉片形狀159’和159″。每個葉片形狀都是分立和彼此不相連的。每個葉片形狀上都包含孔洞，即，每個葉片形狀都是一個有孔的宏觀特征。由全部葉片形狀區(qū)域176和176’的最上層表面所界定的平面是許多不相連宏觀特征的最上層表面。背景有孔區(qū)域177和177’界定了其在膜中的深度大于葉片形狀的區(qū)域。所給出的目視效果是，葉片形狀被壓印在膜中。
圖9，12和12A的激光蝕刻載體都具有簡單的形狀。即，在載體厚度的一段較長深度范圍內(nèi)，其平行于載體最上層表面的連續(xù)截面是基本相同的。例如，參見圖9，該載體中平行于其表面的連續(xù)截面在載體厚度上是基本相同的。類似的，圖12和12A的載體截面在葉片形狀的深度范圍內(nèi)是基本相同的，而且在從葉片形狀的底部開始的載體厚度范圍內(nèi)也是基本相同的。
圖14是使用激光調(diào)制制造激光蝕刻載體的另一種激光調(diào)制紋樣的一個圖形表示。該紋樣包含一個中央花形單元178和四個分別由1/4個花形單元178構(gòu)成的單元179，在激光蝕刻時重復(fù)該紋樣就能將其組合起來。圖14A是對圖14的紋樣進行3×3重復(fù)所形成的圖案。
圖15是圖14區(qū)域B的放大圖?；疑珔^(qū)域表示像素指揮激光器發(fā)出部分功率的區(qū)域。形成低于工件表面的平面?；疑珔^(qū)域180中包括一系列黑色區(qū)域181，其中的像素指揮激光器發(fā)出全部功率，并透過工件厚度鉆出一系列六邊形的孔洞。位于圖15中央的花形單元對應(yīng)于圖14中的花形單元178?；ㄐ螁卧醒氩糠?83和六個花瓣形狀區(qū)域182，也代表使激光器發(fā)出全部功率的指令，能透過工件厚度鉆出一個孔洞。區(qū)域184界定出中央?yún)^(qū)域183的外邊緣。區(qū)域184’界定出花瓣部分182的外邊緣。區(qū)域184和184’表示使激光器調(diào)制所發(fā)射功率的一系列指令。中央黑色區(qū)域183及其外邊緣區(qū)域184通過區(qū)域185與區(qū)域184’相連，區(qū)域185表示使激光器發(fā)出與背景區(qū)域180相同功率水平的指令。
圖16是圖15區(qū)域184部分C的放大圖，形成圖15中央?yún)^(qū)域183的輪廓。部分C中包含單行白色像素186，指揮關(guān)閉激光器。這樣形成處理后殘余載體的最上層表面。像素行187和187’指揮激光器發(fā)出部分功率。行188，189，190和191以及行188’，189’190’和191’指揮激光器發(fā)出逐漸增大的能量水平。行192和192’指揮激光器發(fā)出與圖15區(qū)域185相同的能量水平。行194，194’和194″指揮激光器發(fā)出全部功率，形成圖15中的部分區(qū)域183。
在處理圖16的每列像素時，激光器發(fā)出與行192和192’相同的部分功率。行191，190，189，188和187指揮激光器逐漸減小所發(fā)出的功率，直到處理行186，指揮激光器不發(fā)出功率。然后行187’，188’，189’，190’，和191’指揮激光器再次逐漸增加所發(fā)出的功率。行194，194’和194″指揮激光器再次發(fā)出全部功率，開始鉆出透過工件的孔洞。所形成的不相連宏觀特征從背景平面向工件表面傾斜，然后回過來向孔洞區(qū)域傾斜，從而形成彎曲形狀。
根據(jù)處理過程中形成的像素尺寸，和對應(yīng)于每行所發(fā)出的激光功率變化，能夠改變所形成激光蝕刻結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀。例如，如果每行像素的能量水平變化小，則形成較淺的圓形；相反，如果每行像素的能量水平變化大，則形成深而陡并且更接近三角形的截面形狀。像素尺寸的變化還會影響所形成結(jié)構(gòu)的幾何形狀。如果像素尺寸小于所發(fā)出激光束的聚焦實際直徑，則形成平滑的混合形狀。
圖17是采用圖14紋樣，通過激光蝕刻所形成載體的顯微照片。顯微照片上示出一個突起的花形單元195，對應(yīng)于圖14的花形單元178和圖15的花形單元。顯微照片還示出其他花形單元195’的部分。突起的花形單元195從包含孔洞197的平整區(qū)域196開始?；ㄐ螁卧?95和195’是彼此不相連的，從而并未形成一個連續(xù)的平整區(qū)域。
圖18是圖17中花形單元195部分的放大顯微照片。中央圓形單元198是由圖15區(qū)域184中包含的激光調(diào)制指令所形成的。單元199是圖17花形單元195的花瓣形單元部分。這些花瓣形單元是由圖15區(qū)域184’中所示的像素指令形成的。這些單元說明，可以通過激光調(diào)制形成一種復(fù)雜的幾何形狀。中央圓形單元具有一個半圓形截面。即，平行于工件初始表面的一系列截面中的任何一個，即在深度范圍內(nèi)不同于任何其他的這種截面。
圖19是圖17載體上所形成膜的上表面的顯微照片。該膜具有一個有孔的平整區(qū)域200，包含對應(yīng)于圖17平整區(qū)域196的孔洞201。花形區(qū)域202和202’從該平整區(qū)域上突起，分別對應(yīng)于圖17的花形單元195和195’?；ㄐ螀^(qū)域202和202’使所形成的有孔膜通過單次操作就能形成壓印外觀。另外，花形區(qū)域界定了其他更大的孔洞203和204，從而增加液體傳輸性能。
圖20是圖19花形區(qū)域202的放大圖?；ㄐ螀^(qū)域包括孔洞204和周圍的圓形單元205。圖19和20的單元205因為其半圓形截面而具有復(fù)雜的幾何形狀。而且，平行于膜表面的連續(xù)截面在其深度范圍內(nèi)是不同的。
完成對工件的激光蝕刻之后，將其裝配成用作載體的圖21所示的結(jié)構(gòu)。在具有激光蝕刻區(qū)域237的工件236內(nèi)部裝配兩個端罩235。這兩個端罩可以是緊縮配合的，壓力配合的，通過所示條帶238和螺絲239等機械方式固定；或者通過其他機械方式固定。端罩能保持工件圓形，驅(qū)動完成的組件，并將完成的結(jié)構(gòu)固定在穿孔設(shè)備中。
用來制造這種三維有孔膜的優(yōu)選設(shè)備如圖22中所示。其中的載體是一種可旋轉(zhuǎn)的鼓輪753。在這個特定設(shè)備中，鼓輪逆時針方向旋轉(zhuǎn)。定位于鼓輪753外沿的熱空氣噴嘴759能提供一定量的熱空氣，直接沖擊激光蝕刻載體所承載的膜。有裝置能后撤熱空氣噴嘴759，防止在膜停止或慢速移動時對其進行過度加熱。鼓風(fēng)機757和加熱器758共同向噴嘴759提供熱空氣。有一個真空頭760位于鼓輪753中，直接相對于噴嘴759。真空頭760是能徑向調(diào)節(jié)的，其位置與鼓輪753的內(nèi)表面接觸。真空源761能連續(xù)對真空頭760抽真空。
鼓輪753內(nèi)部具有一個冷卻區(qū)域762，并接觸其內(nèi)表面。冷卻區(qū)域762與冷卻真空源753相連。在冷卻區(qū)域762中，冷卻真空源763通過膜中的孔洞抽吸空氣，在穿孔區(qū)域中形成圖案。真空源763還能將膜固定在鼓輪753的冷卻區(qū)域762中，消除因為穿孔后將膜卷起而產(chǎn)生的張力影響。
將薄而連續(xù)的熱塑性聚合膜753置于激光蝕刻載體753的頂部。
圖22中圓形部分的放大圖于示圖23中。在該實施方式中，真空頭760具有兩個真空吸嘴764和765，延伸通過膜的寬度。但是，由于某些原因，優(yōu)選對每個真空吸嘴使用獨立的真空源。如圖23中所示，真空吸嘴764在原料膜靠近氣刀758時形成一個壓緊區(qū)域。真空吸嘴764通過通路766與一個真空源相連。這可以將輸入膜751固定在鼓輪753上，并消除由于膜的展開而產(chǎn)生的張力，還能使膜751平鋪在鼓輪753的外表面上。第二真空吸嘴765形成了真空穿孔區(qū)域。在吸嘴764和765之間是中間支桿768。真空頭760的位置使熱空氣簾767的沖擊點直接位于中間支桿768上方。熱空氣具有足夠的溫度，足夠的對膜的入射角度，并相距該膜足夠長的距離，能使膜軟化并因為施加的力而發(fā)生變形。設(shè)備的結(jié)構(gòu)能保證在用熱空氣簾767軟化膜751時，消除因為壓緊吸嘴764和冷卻區(qū)域762(圖22)而產(chǎn)生的張力。真空穿孔區(qū)域765與熱空氣簾767相鄰，能使加熱膜的時間最短，并且防止過多熱量被傳遞至載體753上。
試看圖22和23，從供料輥750通過空輥752提供一柔軟薄膜751。輥筒752可以與一個測力計或其他裝置相連，控制輸入膜751的供料張力。然后使膜751與載體753緊密接觸。使膜和載體通過真空區(qū)域764。在真空區(qū)域764中，壓差進一步迫使膜與載體753緊密接觸。然后，這種真空壓力消除了膜中的供料張力。使膜和載體的組合通過熱空氣簾767。熱空氣簾加熱膜和載體的組合，使膜軟化。
熱軟化的膜和載體的組合進入真空區(qū)域765，加熱的膜因為壓差而變形，從而具有載體的形貌。位于載體開口部分的加熱的膜部分被進一步變形至載體開口部分的形狀。如果具有足夠的熱量和變形力，則載體開口部分上的膜會被切斷，形成孔洞。
仍然是熱的有孔膜和載體的組合通過冷卻區(qū)域762。在冷卻區(qū)域中，使足量空氣通過剛經(jīng)過穿孔的膜，使膜和載體冷卻。
在空輥754附近，從載體上將冷卻的膜剝離下來?？蛰?54可以與一個測力計或其他裝置相連，控制卷繞張力。有孔膜然后通過至接受輥756，將其卷繞。
圖24是現(xiàn)有技術(shù)一種有孔膜800的顯微照片，該膜被制造在采用圖9的紋樣經(jīng)過光柵掃描鉆孔處理的載體上。該有孔膜的表面是具有一系列嵌套六邊形孔洞853的平整表面852。
圖25是現(xiàn)有技術(shù)中另一種有孔膜的顯微照片，該膜被制造在經(jīng)過光柵掃描鉆孔處理的另一種載體上。該有孔膜表面的特征是一種平整表面，并且具有一系列嵌套的六邊形孔洞，這些孔洞大于圖24中所示的孔洞。
圖26是本發(fā)明排列有孔洞和宏觀特征的三維有孔膜另一實施方式的顯微照片。圖26的膜900具有與宏觀特征14排列在一起的孔洞12。所有孔洞12和宏觀特征14的排列都使其彼此的相對位置呈規(guī)則的。
雖然已經(jīng)說明了用熱空氣簾作為加熱膜的方法形成三維有孔膜，但是也可以使用其他合適的方法，例如紅外加熱，加熱輥筒等方法進行加熱，使用本發(fā)明的激光蝕刻三維形貌載體制造有孔膜。
在另一種制造有孔膜的方法中，可以使用一種合適的擠塑系統(tǒng)來取代輸入膜供料系統(tǒng)。在這種情況下，該擠塑系統(tǒng)能提供一種擠塑膜；根據(jù)擠塑溫度，可以在接觸三維形貌載體之前，通過冷空氣鼓風(fēng)或冷卻輥筒等各種方式被冷卻至合適溫度，或者直接與該三維形貌載人體接觸。然后對擠塑膜和成形表面施加與上文所述相同的真空成形力，區(qū)別在于用不著加熱膜使其軟化變形。圖27是本發(fā)明一種雙層結(jié)構(gòu)的截面圖。該結(jié)構(gòu)包括一個人體接觸層500，在這種情況下是一種非織造織物，覆蓋著一個第二層501，此第二層也是一種非織造織物。第二層501中包含許多向人體接觸層500突出的宏觀特征14。
該雙層結(jié)構(gòu)特別適合作為一種吸收制品的覆蓋層/轉(zhuǎn)移層，例如衛(wèi)生巾，內(nèi)褲襯墊，尿布，尿失禁墊，或者其他用來吸收人體排泄物，例如經(jīng)血，尿液，糞便，或汗液的類似產(chǎn)品。該吸收制品優(yōu)選是一種衛(wèi)生巾或者一種內(nèi)褲襯墊。這種衛(wèi)生巾或內(nèi)褲襯墊可以是略呈矩形，橢圓形，八字形，或花生形狀的。根據(jù)吸收制品的性質(zhì)，可以改變其尺寸。例如，衛(wèi)生巾的通常厚度是約1.4到約5毫米，長度約是8到約41厘米(cm)，寬度約是2.5到約13厘米。內(nèi)褲襯墊的通常厚度小于約5毫米，長度小于約20厘米，寬度小于約8厘米。
該雙層結(jié)構(gòu)被置于一種合適的吸收心層上，吸收心層通常是一種松散結(jié)合的親水吸收材料，例如纖維素纖維，包括木漿，再生纖維素纖維或棉纖維，或其他本領(lǐng)域已知的吸收材料，包括丙烯酸類纖維，聚乙烯醇纖維，泥煤苔和超吸收聚合物。
吸收制品中可以進一步包括一片背襯，基本或完全不滲透液體，其外部形成該吸收制品面向衣服的表面。該背襯可以是任何薄而柔軟，不滲透體液的材料，例如一種聚合材料膜，例如聚乙烯，聚丙烯，或賽璐玢?；蛘?，該背襯可以是一種在正常情況下會滲透液體的材料，但是經(jīng)過了不滲透處理，例如不滲透液體的防水紙或非織造織物材料，或一種柔軟的泡沫材料，例如聚氨酯或交聯(lián)聚乙烯。從聚合材料膜所形成的背襯厚度通常是約0.025毫米到0.051毫米?，F(xiàn)有技術(shù)中有多種材料可以作為背襯，可以選擇其中任何一種材料。該背襯可以是透氣的，即這種膜是液體的屏障，但是能讓氣體通過。具有這種功能的材料包括微孔膜，其中的微孔隙是通過拉伸取向膜而形成的。還可以使用能提供曲折通道和/或其表面特征能防止液體滲透的單層或多層可滲透氣體的膜，織物，及其組合作為透氣背襯。
包含本發(fā)明雙層結(jié)構(gòu)的吸收制品截面圖如圖28所示。該雙層結(jié)構(gòu)作為一種覆蓋層/轉(zhuǎn)移層。該吸收制品中包括一個背襯503。吸收心層502覆蓋著該背襯。雙層結(jié)構(gòu)504覆蓋著該吸收心層。雙層結(jié)構(gòu)504中包括非織造織物的第一層或人體接觸層500，覆蓋在第二層501之上，該第二層是一個有孔膜。該有孔膜中包括不相連的宏觀特征14和孔洞12。
該吸收制品中還可以包含其他已知的材料，層，和添加劑，例如粘合劑，剝離紙，泡沫材料層，網(wǎng)狀層，香料，藥劑，增濕劑等，其許多例子都是本領(lǐng)域已知的。
實施例本發(fā)明結(jié)構(gòu)中包含可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，其特征在于這兩個層基本上僅通過許多具有很好液體處置特性的不相連宏觀特征而彼此接觸。具體是，一次性吸收制品中的一個組分層具有許多不相連的宏觀特征，該制品具有很短的液體滲透時間。另外，一次性吸收制品中的有孔膜具有許多不相連的宏觀特征時，該制品在六次滲透之后，其重復(fù)滲透時間的增加小于約40％。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)中包含一種具有許多不相連宏觀特征的有孔膜(實施例1，2和3)以及包含傳統(tǒng)的有孔膜(現(xiàn)有技術(shù)例1和2作為轉(zhuǎn)移層，利用液體滲透測試和重復(fù)滲透測試進行比較)。用于液體滲透測試和重復(fù)滲透測試的測試液體是一種合成經(jīng)血，其粘度是30厘泊每弧度每秒。
測試組合件是由實施例1-3和現(xiàn)有技術(shù)例1和2制成的，使用由PersonalProducts Company Division of McNeil-PPC，Inc.Skillman，NJ分銷的市售衛(wèi)生巾Stayfree Ultra Thin Long with Wings的覆蓋層，吸收心層和屏障層。覆蓋層是一種熱粘合的聚丙烯織物；吸收心層是一種含有超吸收聚合物的材料，屏障層是一種著色的聚乙烯膜。分別將覆蓋層和轉(zhuǎn)移層小心地從產(chǎn)品上剝除，暴露出與屏障膜粘合的吸收心層。接著，切下一片轉(zhuǎn)移層材料進行測試，其尺寸是約200毫米長，至少與吸收心層等寬，并將從HB FullerCorporation，St.Paul，MN 55110購得的HL-1471xzp壓敏熱熔粘合劑施加在該轉(zhuǎn)移層材料的側(cè)面，與暴露出的吸收心層表面相鄰。從剝離紙上將粘合劑轉(zhuǎn)移施加到待測試材料上，涂覆量約是1.55克/平方米。使待測試轉(zhuǎn)移層材料的的粘性面朝向吸收心層，并將其置于吸收心層頂部。將覆蓋層置于待測試轉(zhuǎn)移層材料上，完成測試組合件。
對本發(fā)明的另一種結(jié)構(gòu)(實施例4)也進行液體滲透測試。該結(jié)構(gòu)包括一種非織造織物層，其中具有許多不相連的宏觀特征。該結(jié)構(gòu)是按照以下方法制造的。人體接觸層和第二層都是非織造織物。人體接觸層是單點粘合的非織造織物，它是40％的3但尼爾和60％的6但尼爾聚丙烯長纖維的混合物，其基重是34克/平方米(gsm)。此實施例的第二層是由30gsm的原料非織造織物制成的，是50％的聚酯纖維和50％的雙組分纖維的混合物，聚酯心層周圍具有一種共聚酯護套，可以從Meulebeke，Belgium的Libeltex n.v.獲得。
用具有規(guī)則重復(fù)截頂錐圖案的金屬板對原料非織造織物進行熱成形，在合適的非織造織物層上形成分立的宏觀特征。對原料非織造織物進行熱成形時，將原料非織造織物置于該金屬板和一個6.35毫米厚的橡膠墊板表面之間，以30.1千克/平方厘米的壓力和107℃的溫度壓15秒。該金屬板在許多6.36毫米中心部位的交錯排中具有重復(fù)的截頂錐圖案。每個錐的底部直徑約是3.5毫米，頂部直徑是1.2毫米，高度是2.8毫米。熱成形過程就在非織造織物表面上形成了宏觀特征。
將人體接觸層置于此第二層上，使其宏觀特征伸向人體接觸層，這兩個層基本上僅通過第二層上的宏觀特征彼此接觸。
將該雙層結(jié)構(gòu)置于包含木漿和超吸收聚合物的吸收心層材料上，如參考結(jié)合于此的Tan等人的美國專利5916670所述。該雙層結(jié)構(gòu)與吸收心層相鄰，第二層面向吸收心層材料。將不滲透液體的屏障層置于該吸收心層材料的相背表面上，形成適合用于吸收經(jīng)血等體液的吸收制品。
為了進行比較，對含有相同非織造織物層，但是每個層中都不含宏觀特征的雙層結(jié)構(gòu)(實施例4對照樣)也進行液體滲透測試。
表1描述了所測試的商購產(chǎn)品和用本發(fā)明樣品以及現(xiàn)有技術(shù)樣品制成的吸收測試組合件
發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中包含具有許多不相連宏觀特征的三維有孔膜或非織造織物，這種結(jié)構(gòu)具有較高的液體處置性能。具體是，該結(jié)構(gòu)在作為一次性吸收制品的組分層時具有較短的液體滲透時間。另外，含有三維有孔膜的結(jié)構(gòu)在六次滲透之后的重復(fù)滲透時間增加小于約40％。
按照以下測試方法分別對液體滲透時間和重復(fù)滲透時間進行測量。測試是在21℃和65％相對濕度下進行的。在進行測試之前，將商購樣品和測試組合件在該條件下陳化至少8小時。
測量液體滲透時間(FPT)時，將一個待測樣品置于液體滲透測試孔板上。該孔板是一個7.6厘米×25.4厘米，1.3厘米厚的聚碳酸酯板，中心處具有一個橢圓孔。該橢圓孔長軸是3.8厘米，短軸是1.9厘米?？装逦挥诖郎y樣品中心。將一個裝有7毫升測試液體的10立方厘米帶刻度注射器置于孔板上，使注射器出口位于孔上方約3英寸處。將注射器水平放置，平行于測試板表面，然后從注射器中以一定速度推出液體，使液體以液流形式垂直于測試板流過板上的孔，當液體首先接觸待測樣品時開始用秒表計時。當能從孔中看見樣品表面時停止秒表計時。秒表上經(jīng)過的時間就是液體滲透時間。用五個樣品的測試結(jié)果計算平均液體滲透時間(FPT)。
測量重復(fù)滲透時間時，將一個待測樣品置于彈性減震墊上，用重復(fù)滲透孔板覆蓋樣品，然后按照上述過程施加測試液體。
按照以下方法制造彈性減震墊使用一種低密度非織造織物(0.03-0.0克/立方厘米，在0.24千帕或0.035磅/平方英寸下測量)作為減震材料。將該非織造織物切割成矩形片(32×14厘米)，逐個堆砌直到疊加自由高度到達約5厘米。然后用一層0.01毫米厚的聚氨酯彈性膜例如TUFTANE膜(由Lord Corp.，UK制造)包裹該非織造織物片的堆積物，用雙面透明帶在背后進行密封。
該重復(fù)滲透孔板是一個7.6厘米×25.4厘米，1.3厘米厚的聚碳酸酯板，中心有一個圓形孔。圓孔直徑是2.0厘米?？装逦挥诖郎y樣品中心。將一個裝有2毫升測試液體的10立方厘米帶刻度注射器置于孔板上，使注射器的出口位于孔上方約1英寸處。該注射器是水平放置的，平行于測試板表面，然后從注射器中以一定速度推出液體，使液體以液流形成垂直于測試板流過板上的孔，在測試液體首先接觸待測樣品時開始秒表計時。當能從孔中看見樣品時停止秒表計時。秒表上經(jīng)過的時間就是第一次液體滲透時間。等待5分鐘之后，再從注射器中推出2毫升測試液體，通過重復(fù)滲透孔板的圓孔，按照上述方法進行計時，記錄第二次液體滲透時間。重復(fù)該過程直到完成六次液體滲透，每次都間隔5分鐘，對其進行計時。通過以下方法計算六次滲透之后，液體滲透時間的百分增加量100乘以第一和第六次滲透時間之差除以第一次滲透時間。用五個樣品的測試數(shù)據(jù)計算液體滲透時間的平均百分增加量。
表3重復(fù)滲透時間
權(quán)利要求
1.一種用于制品的雙層結(jié)構(gòu)，包含可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述兩層基本上僅通過許多從所述第一層或所述第二層突出的不相連宏觀特征彼此接觸。
2.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.15毫米。
3.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.305毫米。
4.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.50毫米。
5.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述宏觀特征從第一層伸向第二層。
6.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述宏觀特征從第二層伸向第一層。
7.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一層和所述第二層分別是一種非織造織物或一種有孔膜。
8.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種具有宏觀特征的有孔膜。
9.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種具有宏觀特征的非織造織物。
10.如權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種有孔膜，它包括第一表面，第二表面以及由第一平面和第二平面界定的厚度，所述膜包含許多不相連的宏觀特征和許多孔洞，所述孔洞是由從第一表面開始，伸向第二表面并到第二平面為止的側(cè)壁所形成的，其中的第一表面與所述宏觀特征處的第一平面重合，而且所述孔洞和宏觀特征的相對位置是規(guī)則的。
11.如權(quán)利要求10所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述側(cè)壁的至少一部分具有從所述第一平面開始的第一部分。
12.如權(quán)利要求10所述結(jié)構(gòu)，其特征在于至少50％的所述側(cè)壁具有從所述第一平面開始的第一部分。
13.如權(quán)利要求10所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述側(cè)壁的至少一部分包含從第一平面和第二平面之間開始的第二部分。
14.如權(quán)利要求10所述結(jié)構(gòu)，其特征在于孔洞與宏觀特征的數(shù)目比值至少是1。
15.一種吸收制品，包含覆蓋一個吸收層的一個雙層結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)包含可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述兩層基本上僅通過許多從所述第一層或所述第二層突起的不相連宏觀特征而彼此接觸。
16.一種用于吸收制品的雙層結(jié)構(gòu)，包含可滲透液體的第一層，此第一層是一種三維有孔膜，與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述第一層包含許多孔洞和許多伸向所述第二層的有孔宏觀特征，每個有孔宏觀特征與其他有孔宏觀特征都是不相連的，其中所述兩層基本上僅通過所述有孔宏觀特征彼此接觸。
17.如權(quán)利要求16所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.15毫米。
18.如權(quán)利要求16所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.305毫米。
19.如權(quán)利要求16所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.50毫米。
20.如權(quán)利要求16所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種非織造織物。
21.如權(quán)利要求16所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種第二有孔膜。
22.如權(quán)利要求21所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二有孔膜包括第一表面，第二表面，由第一平面和一個第二平面所界定的厚度，以及許多孔洞，所述孔洞是由從第一表面開始，伸向第二表面并到第二平面為止的側(cè)壁所形成的，所述側(cè)壁的至少部分包含從第一平面開始的第一部分。
23.如權(quán)利要求22所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述側(cè)壁的至少一部分包含從第一和第二平面之間開始的第二部分。
24.一種吸收制品，包含覆蓋一個吸收層的一種雙層結(jié)構(gòu)，所述雙層結(jié)構(gòu)包含可滲透液體第一層，是一個三維有孔膜，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述第一層包含許多孔洞和許多伸向所述第二層的有孔宏觀特征，每個有孔宏觀特征都與其他有孔宏觀特征不相連，其中所述兩層基本上僅通過所述有孔宏觀特征彼此接觸。
25.一種用于吸收制品中的雙層結(jié)構(gòu)，包含可滲透液體的人體接觸層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述第二層包含許多伸向所述人體接觸層的宏觀特征，所述宏觀特征是彼此不相連的，而且所述兩層基本上僅通過所述宏觀特征彼此接觸。
26.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述人體接觸層是一種非織造織物。
27.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述人體接觸層是一種有孔膜。
28.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.15毫米。
29.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.305毫米。
30.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于每個所述宏觀特征的最大尺寸至少是約0.50毫米。
31.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種非織造織物。
32.如權(quán)利要求25所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層是一種第二有孔膜。
33.如權(quán)利要32所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二有孔膜包括第一表面，第二表面，由第一平面和第二平面所界定的厚度，以及許多孔洞，所述孔洞是由從第一表面開始，伸向第二表面并到第二平面為止的側(cè)壁所形成的，所述側(cè)壁的至少部分包含從第一平面開始的第一部分。
34.如權(quán)利要求33所述結(jié)構(gòu)，其特征在于所述側(cè)壁的至少一部分包含從第一和第二平面之間開始的第二部分。
35.一種吸收制品，包含覆蓋著一個吸收層的一種雙層結(jié)構(gòu)，所述以層結(jié)構(gòu)包含可滲透液體的人體接觸層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述第二層包含許多伸向所述人體接觸層的宏觀特征，所述宏觀特征是彼此不相連的，而且所述兩層基本上僅通過所述宏觀特征彼此接觸。
36.一種用于吸收制品中的雙層結(jié)構(gòu)，包含可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通，所述兩層基本上僅通過許多伸向所述第一層或所述第二層的不相連宏觀特征而彼此接觸，所述宏觀特征，在眼睛和所述宏觀特征之間的垂直距離約是300毫米時可以用裸眼看見。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙層結(jié)構(gòu)，包括可滲透液體的第一層，它與可滲透液體的第二層保持液體連通。這兩個層基本上僅通過從第一層或第二層伸出的許多不相連的宏觀特征彼此接觸。該結(jié)構(gòu)特別適合用于作為吸收制品中的覆蓋層/轉(zhuǎn)移層。
文檔編號B32B27/12GK1642506SQ03807178
公開日2005年7月20日 申請日期2003年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月14日
發(fā)明者W·A·詹姆斯, A·瓊斯, W·G·F·凱利 申請人:麥克內(nèi)爾-Ppc股份有限公司