具有類彈性和可擴展區域的網狀材料的制作方法

專利名稱：具有類彈性和可擴展區域的網狀材料的制作方法
技術領域：
本發明涉及網狀材料，特別是具有類彈性和可擴展區域的網狀材料。本發明的具有類彈性和可擴展區域的網狀材料在響應至少沿一個軸向的外加并且隨后釋放(即循環)伸長變形時可呈現類彈性特性。
本發明的網狀材料在耐久性或一次性用品中有很寬的潛在應用范圍，特別適合用于一次性吸濕用品中，如一次性尿片、失禁緊身褲、失禁內褲、訓練褲、婦女衛生褲以及類似物中。
嬰兒以及其它失禁者穿著的吸濕用品(如尿片等)是用來接納尿液或其它人體排泄物的。吸濕用品的作用包括貯存排出的物質并將這些物質與穿著者的身體和穿著者的衣服以及床上用品隔離開。一次性吸濕用品的許多不同的基本設計在本領域中是公知的，例如在1967年1月31日授予Duncan的名稱為“Disposable Diaper”(一次性尿片)的美國專利Re.26,152中描述了一種具有很寬的公眾接受范圍并取得了商業成功的一次性尿片。在1975年1月14日授予Buell的名稱為“Contractible Side Portions For DisposableDiaper”(一次性尿片用的可收縮的側部)的美國專利3,860,003中描述了一種具有很寬的公眾接受范圍并取得了商業成功的具有彈性腿箍的一次性尿片。
但是當吸濕用品被穿戴時，它具有下垂或與穿著者的身體之間產生間隙并下滑/側滑的趨勢。這種下垂/間隙和下滑/側滑的產生歸因于當穿著者呼吸、運動和改變姿勢時穿著者與吸濕用品之間的相對運動、當吸濕用品承受人體排泄物后產生的向下的力以及在發生這種穿著者的運動時吸濕用品材料的本身因素。吸濕用品的這種下垂/間隙和下滑/側滑可導致過早的泄漏以及吸濕用品腰部和腿部與穿著者之間不貼合。
為了使吸濕用品與穿著者能更舒適地貼合，某些市場上可買到的吸濕用品已具有彈性裝置。在1992年9月22日授予Buell，Clear和Falcone，名稱為“Absorbent Article With Dynamic Elastic Waist Feature Having PredisposedFlexureal Hinge”(具有預先設置的撓性折葉的動態彈性腰部件的吸濕用品)的美國專利5,151,092公開了一種具有彈性側翼片的一次性尿片。但是，彈性部件是很貴的，并且在組裝中需要一定程度上的操縱和控制。另外，雖然彈性部件確實使吸濕用品具備了一定程度上的可伸長性，但附著有彈性部件的吸濕用品部件本身一般不具有彈性，這樣彈性部件在固定到吸濕用品上之前必須預伸長，或非彈性部件必須經受機械伸長(例如環錠碾壓)，從而使附加的彈性部件起作用。否則附加的彈性部件將受到非彈性部件的限制。
因此，本發明的目的是提供成本相對低廉、易于生產的網狀材料，該材料在外加并隨后釋放的伸長力作用下呈現“類彈性”的特性。這里用“類彈性”一詞來描述網狀材料的一種特性當受到外加伸長變形時，網狀材料沿所施加的力的方向伸長；當外加作用力撤去后，網狀材料基本上回復到未伸長狀態。
本發明的進一步的目的是提供一種成本相對低廉、易于生產的吸濕用品，該吸濕用品在使用中能一直與穿著者保持動態貼合。
本發明的進一步的目的是提供一種具有獨特可伸長腰部件的吸濕用品，并且最好不采用彈性部件，這樣在使用中能一直保持動態貼合并且提高了防泄漏能力，這歸因于構成腰部部件的材料的一致性，因為該材料具有快速伸長的特性。
參考下面的描述和結合附圖的說明將更易體會本發明的這些和其它目的。
本發明提供一種網狀材料，該材料在不使用彈性材料，如天然或合成橡膠的情況下，在外加并隨后釋放的力的作用下呈現出類彈性的特性。本發明的網狀材料具有一個類彈性區域和一個相鄰的可擴展區域。
類彈性區域是用來彈性伸展和收縮的。類彈性區域最好包括一個結構上的類彈性薄膜(SELF)網，因為SELF網保證最小量的材料(不需要使用彈性材料)明確地設計具有力/伸長特性。
SELF網在不使用附加彈性材料的情況下，在伸長變形的方向上呈現出類彈性的特性。當SELF網在平行于預定軸的方向上受到伸長時，它在沿至少一個預定軸方向伸長的過程中呈現出的受控抗力至少有兩種完全不同的階段。SELF網包括一可變形的網格，該網格具有至少兩個鄰接的、性質不同并且不相似的區。其中一個區的構成使得響應平行于預定軸的方向外加拉伸力，在另一區的主要部分產生完全不同的對抗外加伸長力的抗力之前第一區將呈現抗力。當材料處于未拉伸狀態下時，沿基本平行于預定軸方向測得至少一個區的表面路徑長度大于另一區。呈現較長表面路徑長度的區包括一個或多個延伸至另一區的平面外的肋狀單元。SELF網對外加伸長變形呈現第一抗力，直到網的伸長足夠引起具有較長表面路徑長度的區的主要部分進入外加伸長變形的平面，此時SELF網對進一步伸長呈現第二抗力。對抗伸長的總抗力大于由第一區產生的對抗伸長的第一抗力。
SELF網也可以呈現出伸長變形并在一定的并且突然增加的對抗伸長的力的作用下復原，此處這種一定的并且突然增加的抗力限制了對抗相對較小的伸長力的進一步伸長。這種一定的和突然增加的對抗伸長的力被稱為“力壁”。這里所用的“力壁”一詞指的是在伸長過程中網狀材料的抗力特性，其中在伸長中的一些點(與未伸長或起始點不同)處對抗外加伸長力的抗力突然增加。在達到力壁之后，網狀材料的進一步的伸長只能通過伸長力的增大來克服更高的網狀材料的抗力來實現。
肋狀單元允許第二區經受大致的“幾何變形”，這使得對抗外加伸長的抗力明顯小于第一區的“分子水平的變形”呈現的抗力。這里所用的“分子水平變形”一詞指的是變形發生在分子水平，正常肉眼不能分辨。也就是說，即使人們可以分辨出分子水平的變形效果，例如網狀材料的伸長，但無法分辨產生或引起這一效果的變形。這一點與“幾何變形”相反。這里所用的“幾何變形”一詞指的是正常肉眼可分辨出的網狀材料或由網狀材料制成的用品在受外加伸長力作用下發生的變形。幾何變形的類型包括(但不限于)彎曲、展開以及旋轉。
與類彈性區域相鄰的可擴展區域使得類彈性區域的伸長不產生任何過度的伸長力。可擴展區域最好受至少一定程度上的機械伸長力作用而變得可伸長(即制作可擴展區域的材料已被預拉伸或永久地伸長)。如果沒有與類彈性區域相鄰的可擴展區域，則拉伸力將集中在沿類彈性區域相鄰延伸的直線上，這將主要限制類彈性區域的伸展。
盡管說明書結尾的權利要求書特別指出并清楚地表明了本發明的保護范圍。可以相信，下面結合附圖的描述將有助于更好地理解本發明，其中基本相同的部件用基本相同的數字表示，其中


圖1為本發明一次性尿片實施例的平面圖，其中局部被剖開以展示下面的結構，尿片的外表面朝向觀察者；圖2為本發明可伸展的背部腰區部件的局部放大平面圖，顯示了類彈性區域和可擴展區域；圖3為抗力—伸長率曲線圖，對如圖5所示由Clopay 1401制成的本發明SELF網與相似材料構成的基片網的性能進行比較；圖4A為處于未伸展狀態下的一段SELF網的透視圖；圖4B為處于圖3所示力-伸長曲線的階段I伸長狀態下的一段SELF網的透視圖；圖4C為處于圖3所示力-伸長曲線的階段II伸長狀態下的一段SELF網的透視圖；圖5為SELF網在伸長率為60％的滯后試驗中的彈性滯后性能曲線圖，該性能曲線在圖3中用曲線720圖解表示；圖6為用于制作圖2所示可伸展的腰帶的優選設備的簡圖；圖7為本發明尿片的另一實施例的平面圖；圖8為圖7所示尿片處于拉伸或伸長狀態的平面圖；以及圖9為本發明尿片的又一實施例的平面圖。
此處所用的“吸濕用品”一詞指的是用來吸收并貯存人體排泄物的物品，更確切地說指的是貼著或緊靠穿著者的身體，用來吸收并貯存各種人體排出物的物品。此處所用的“一次性”一詞指的是吸濕用品使用后不打算洗滌、儲存或再次作為吸濕用品使用(即使用一次后即打算拋棄，最好可回收、作堆肥或可用其它有利環境保護的辦法處理)。由于它們具有僅使用一次的特點，因此很希望吸濕用品的制作材料低廉，方法簡單。一個“整體的”吸濕用品指的是吸濕用品由獨立的部分合在一起形成一個相互協調的整體，因此它們不存在獨立的夾套或襯墊等需獨立操作的部分。
本發明吸濕用品的優選實施例為一個整體的一次性吸濕用品，圖1所示的尿片30。此處所用的“尿片”一詞指的是通常由嬰兒或失禁者穿在它們的下部軀體上的吸濕用品。但應理解，本發明也適用于其它吸濕用品，例如失禁者用短內褲、失禁者用內衣、尿片夾套和襯墊、婦女衛生內衣、訓練褲或類似物。
圖1所示為本發明一次性尿片處于平展、未收縮狀態(即彈性收縮被拉平)的平面圖，其中部分結構被剖去以便更清楚地展示尿片30的結構，并且遠離穿著者的尿片30部分，即外表面朝向觀察者。如圖1所示，尿片包括一個可透過液體的頂片32、一個不可透過液體的與頂片32相連的底片33、一個位于頂片32和底片33之間的吸濕芯34、彈性腿箍35、一個包括一個類彈性區域44和一個可擴展區域45的可伸長背部腰區部件43、一個前部腰區部件90、耳翼92和一個包括一對第一固定件81和第二固定件82的固定系統80。
盡管尿片30可以各種公知的構形組裝起來，但在1975年1月14日授予Kenneth B.Buell的美國專利3,860,003和1992年9月29日授予KennethB.Buell的美國專利5,151,092中描述的尿片的構形一般為優選的。上述每篇專利文獻在此作為參考被引證。
圖1所示的尿片30有一個內表面50、一個與內表面相對的外表面51(圖1中朝向觀察者)、一個第一腰區40、一個與第一腰區40相對的第二腰區41、一個位于第一腰區40和第二腰區41之間的襠區42以及一個周邊，該周邊由尿布30的外周邊界或邊緣限定，此處縱邊緣標識為38，端邊緣標識為39。尿片的內表面50包括在使用時與穿著者的身體相鄰接的尿片30的那一部分(即內表面50基本上由頂片32的至少一部分和與頂片32相連的其它部件組成)。外表面51包括遠離穿著者身體的尿片30的那一部分(即外表面51基本上由底片33的至少一部分和與底片33相連的其它部件組成)。這里所用的“連接”一詞指的是這樣的一些構形一個部件附著到另一個部件上，從而使這個部件直接固定到另一個部件上；以及將一個部件先附著到中間部件上，中間部件再依次附著到另一個部件上，從而使這個部件間接固定到另一個部件上。第一腰區40和第二腰區41分別從周邊的端邊緣39向襠區42延伸。橫向(x向或寬度方向)定義為與尿片30的橫向中心線101平行的方向；縱向(y向或長度方向)定義為與縱向中心線100平行的方向；而軸向(z向或厚度方向)定義為延伸穿過尿片30的厚度的方向。
吸濕芯34可以是基本上可壓縮、可貼合、對穿著者的皮膚無刺激，并且能吸收和貯存液體如尿以及其它人體排出物的任何吸濕部件。吸濕芯34有一個外表面95、一個內表面96、側緣97和腰緣98。吸濕芯34可制成多種不同的尺寸和形狀(例如矩形、沙漏形、“T”形、不對稱形等)，并且可以用各種通常用于一次性尿片和其它吸濕用品的液體吸收材料制成，例如粉碎木漿(通過稱之為空氣氈)。其它適合的吸濕材料的實例包括皺紋纖維素填料、包括共成型(coform)的熔噴化合物、化學變硬、改性或交聯的纖維素纖維、包括薄紗卷或層疊薄紗的薄紗、吸濕泡沫、吸濕海綿、超吸濕聚合物、吸濕凝膠材料或任何等效的材料或材料的組合。
吸濕芯34的構形和構造也可以是各種各樣的(例如吸濕芯可以具有不同厚度區域、具有親水性梯度、超吸濕梯度或具有較低的平均密度和較低的平均定量的收集區域，或可由一層或多層、一種或多種結構組成)。但是，吸濕芯34的總吸濕容量應當與尿片30的設計負荷和預期用途一致。吸濕芯的尺寸和吸濕量也應是多種多樣的，以便適合從嬰兒到成人范圍的穿著者使用。
尿片30的一個實施例具有不對稱的改型T形，其中吸濕芯34在第一腰區40處有一對耳部，但在第二腰區41處基本上為矩形。已獲得廣泛的接受并取得了商業成功的本發明吸濕芯34所采用的典型的吸濕結構在下述美國專利中有描述1986年9月9日授予Weisman等人的美國專利4,610,678，名稱為“High-Density Absorbent Structures”(高密度吸濕結構)；1987年6月16日授予Weisman等人的美國專利4,673,402，名稱為“Absorbent Articles With Dual-Layered Cores”(具有雙層芯的吸濕用品)；1989年12月19日授予Angstadt的美國專利4,888,231，名稱為“AbsorbentCore Having A Dusting Layer”(具有防塵層的吸濕芯)；1989年5月30日授予Alemany等人的美國專利4,834,735，名稱為“High Density AbsorbentMembers Having Lower Density and Lower Basis Weight Acquisition Zones”(具有較低密度和較低定量收集區的吸濕件)。在1993年8月10日授予Alemany等人，名稱為“Absorbent Article With Elastic Waist Feature andEnhanced Absorbency”的美國專利5,234,423；以及1992年9月15日授予Young，LaVon和Taylor，名稱為“High Efficiency Absorbent Articles ForIncontinence Management”的美國專利5,147,345中描述的吸濕芯還包括在吸濕貯存芯之上具有化學硬挺纖維的收集/分散芯的雙吸濕芯系統。這里引用以上各項專利以作參考。
底片33與吸濕芯34的外表面相鄰接，并且兩者最好以例如那些本領域公知的附著裝置(圖中未示出)相連接。例如，底片33可由一層均勻連續的粘合劑或一層帶圖案花紋的粘接劑或一列不連續的直線、螺旋線、點構成的粘接劑陣列緊固在吸濕芯34上。已經發現，St.Paul，Minnesota的H.B.Fuller公司生產的HL-1258為適用的粘接劑。在1986年3月4日授予Minetola等人的、名稱為“Disposable Waste-Containment Garment”(一次性存污衣物)的美國專利4,573,986中公開了含有粘接劑纖絲開放圖形網的合適的固定部件的實例。在1975年10月7日授予Sprague Jr.的美國專利3,911,173、1978年11月22日授予Ziecker等人的美國專利4,785,996以及1989年6月27日授予Werenicz的美國專利4,842,666中示出了制作由幾條粘接劑纖絲盤旋成的螺旋狀開放圖形網的另一些合適的附著裝置的設備和方法。這里引用上述每一篇專利以作參考。另外，固定方法還可包括本領域公知的熱粘接、壓力粘接、超聲焊接、動力機械粘接或其它適用的固定方法或這些方法的組合。
底片33不能透過液體(例如尿液)且最好由塑料薄膜制成，當然也可以采用其它柔軟的不透液體的材料。此處所說的“柔軟的”一詞是指材料很柔順，且能很容易地與人體的一般形狀和輪廓相一致。底片33可防止吸濕芯34中吸收和存留的排泄物弄濕與尿片30相接觸的用品，例如床單和內衣。另外，底片33在防止排泄物透過的同時允許水汽從吸濕芯內逸出(即透氣性的)。因此，底片33可以用紡織或無紡材料、聚乙烯或聚丙烯熱塑薄膜類的聚合薄膜或由一層薄膜覆蓋無紡材料而成的復合材料制成。合適的底片的例子為厚度約為0.012mm(0.5mil)至約0.051mm(2.0mil)的熱塑薄膜。其它用作底片33的適合的材料包括由Tredegar Industries，Inc.of Terre Haute，IN生產的RR8220吹塑薄膜和RR5475鑄膜。底片33最好壓紋并且/或進行消光處理，使之更具衣物外觀。
頂片32與吸濕芯34的內表面相鄰接，并且兩者最好以本領域公知的固定裝置(圖中未示出)相連接并連接在底片33上。適用的附著裝置在關于底片33與吸濕芯34的連接中已經敘述過。在本發明的一個優選實施例中，頂片32和底片33以固定裝置(圖中未表示)直接連接在吸濕芯34上，從而間接地相互連接在一起，而在尿片20的周邊處頂片24和底片26是相互直接連在一起的。
頂片32是柔順的、觸感柔軟的，并對穿著者的皮膚無刺激的。另外，頂片32最好是透液的，允許液體(如尿液)很容易地透過其整個厚度。一個適用的頂片32可由很多種材料制成，例如多孔泡沫、網狀泡沫、多孔塑料薄膜，或是由天然纖維(如木纖維或棉纖維)、合成纖維(如聚酯或聚丙烯纖維)或天然和合成纖維復合而成的紡織或無紡織物。頂片32最好由疏水性材料制成，以使穿著者的皮膚與已經透過頂片32而貯存在吸濕芯34中的液體隔開(即防止再濕潤)。如果頂片32是由疏水性材料制成的，至少要將其上層表面處理成為親水的，這樣將使液體更快地透過頂片。這消除了排泄物流出頂片32而不是輸送過頂片并被吸濕芯34所吸收的可能性。可以用表面活化劑對頂片32進行處理以使其變成親水性的。適用的對頂片32進行處理的方法包括向頂片32材料噴灑表面活化劑和將材料浸泡在表面活化劑中。關于這種處理和親水性的更詳細的討論包含在1991年1月29日授予Reising等人的、名稱為“Absorbent Articles With Multiple Layer Absorbent Layers”(具有多層吸濕層的吸濕用品)的美國專利4,988,344和1991年1月29日授予Reising的，名稱為“Absorbent Articles with Rapid Acquiring AbsorbentCores”(具有快速收集吸濕芯的吸濕用品)的美國專利4,988,345中。上述每篇專利文獻作為參考被引用。
有很多制造工藝可用來制造頂片32。例如，頂片32可以是纖維的無紡織物。如果頂片32含有無紡織物，該織物可用紡粘、梳理、濕法成網、熔噴、水力纏結或上述幾種方法的組合或其它類似的方法來制造。適合的頂片32是采用紡織領域公知的方法來梳理并熱粘的。一個滿意的頂片32包括纖度約為2.2但尼爾的扯樣長度聚丙烯纖維。這里所說的“扯樣長度纖維”是指長度至少為15.9毫米(0.625英寸)的纖維。頂片32的定量最好在約18～25g/m2之間。一種適用的頂片為Veratec Inc.，a Division of International PaperCompany，of Walpole，Massachusetts制造的標號為P-8的產品。
尿片30最好還包括彈性腿箍35來提高對液體和其它人體排泄物的密封程度。每個彈性腿箍35可以有幾種不同的實施例來減少人體排泄物在腿部區域的泄漏。(腿箍可以是并且有時也稱作腿部箍帶、側翼、阻擋箍或彈性箍)。美國專利3,860,003描述了一種設有可緊縮腿部開口的一次性尿片，該腿部開口具有一個側翼和一個或多個彈性構件以構成一個彈性腿箍(密封箍)。1990年3月20日授予Aziz等人的，名稱為“Disposable AbsorbentArticle Having Elasticized Flaps”的美國專利4,909,803描述一種具有“豎立的”彈性護翼(阻擋箍)以增加腿部區域密封程度的一次性尿片。1987年9月22日授予Lawson的，名稱為“Absorbent Article Having Dual Cuffs”的美國專利4,695,278描述了一種具有包括密封箍和阻擋箍的雙重箍的一次性尿片。雖然每個彈性腿箍35可以制成與上述的腿部箍帶、側翼、阻擋箍或彈性箍中每一種構造相類似，但每個彈性腿箍35優選為如上已引為參考的美國專利3,860,003中描述的密封箍。
尿片30還包括一可伸展的背部腰區部件43，這使得尿片在開始時與穿著者貼合一致，并且在尿片已承受排泄物的整個穿戴過程中仍能保持這種貼合，因為這種可伸展的背部腰部件43允許尿片擴展和收縮，所以尿片更舒適，外形更合適。另外，可伸展的背部腰區部件43產生并維持穿著力(伸長力)，這樣增加了由維持尿片與穿著者之間為封閉系統所產生并維持的伸長力，從而增加了尿片在穿著者腰部周圍的貼合。可伸展的背部腰區部件43還使尿片用起來效果更好，因為在使用尿片中，即使穿著者拉拽可伸展背部腰區部件的一側比另一側快(不對稱)，該尿片將在穿著過程中“自身調節”。
如圖1所示，可伸展的背部腰區部件43包括一個類彈性區域44和一個可擴展區域45。在如圖1所示的實施例中，類彈性區域44在第一腰區40的尿片30端邊緣39處縱向向內延伸。可擴展區域45與類彈性區域44相連并縱向向內延伸。在如圖1所示的實施例中，可擴展區域45均從吸濕芯34的腰緣98縱向向內朝中心線101處延伸，并且從吸濕芯34的腰緣98向外朝類彈性區域44處延伸。這里所用的“區域”一詞指的是腰區部件或尿片的一個區域或元件。(當區域一般指一特定面積或元件時，這一區域可以與相鄰區域的一部分相重疊。)在如圖1所示的實施例中，類彈性區域44為包括底片33的一部分的結構型類彈性薄膜(SELF)網。類彈性區域44的彈性收縮和伸展特性來自于底片，而不需要增加彈性材料。可擴展區域45與類彈性區域44為一個整體，并且也包括底片33的一部分。可擴展區域45最好至少受到一定程度的機械拉伸以成為可伸長的。類彈性區域44的伸長力大于相鄰的可擴展區域45的伸長力。
類彈性區域44是使尿片保持貼合和外形的可伸展背部腰區部件43中的主要部件。(類彈性區域44也可以稱為背部腰區部件的腰帶或腰部飾條。)類彈性區域44與可擴展區域45鄰接并且從可擴展區域45縱向朝外排列，這樣貼合于穿著者的背部下軀。類彈性區域44設置成朝向尿片30的端緣39，并且最好是形成尿片30的端緣39的至少一部分。類彈性區域44具有一覆蓋面積，它與穿著者的背部下軀相接觸，以便緊貼著穿著者，并且可彈性伸展和收縮，該區域最好在一個方向上，更優選的是在橫向方向上有一橫向的矢量分力，從而使尿片能動態移動、貼合并與穿著者保持一致。應該注意到，類彈性區域44可以在任何方向上或在多于一個方向上彈性伸展和收縮。
類彈性區域44可以采用多種不同的尺寸和形狀。合適的類彈性區域的形狀的實例包括弧形、梯形、三角形等。在如圖1所示的優選實施例中，類彈性區域具有矩形形狀。
類彈性區域44可以由尿片的部件構成，如頂片和/或底片。基于性能和成本的原因，類彈性區域44最好為底片的一部分構成的如后面將描述的結構型類彈性薄膜(SELF)網。這里所用的“網”一詞指的是包括一單層材料或由兩層或多層復合或疊加而成的月狀材料。
在如圖1所示的本發明的實施例中，可伸展的背部腰區部件43包括一個類彈性區域44和一個可擴展區域45。但是，尿片可以構造成具有多個類彈性區域和多個可擴展區域。例如，尿片30可以構造成在第二腰區41也具有可伸展的前部腰區部件。
可擴展區域45在與類彈性區域基本相同的方向上具有矢量分力的方向上可伸展。在如圖1所示的實施例中，可擴展區域45在橫向上可伸展。應該注意到，可擴展區域在任何方向上或在多于一個方向上可伸展。可擴展區域45最好設置成緊鄰類彈性區域44。可擴展區域45設計成其伸展力小于類彈性區域44直到一個預定點。可擴展區域45最好至少在一定程度上受到機械拉伸而成為可伸展的(即，制成可擴展區域45的材料是預拉伸的或者是永久性伸長的)。可擴展區域45的預拉伸使得當相鄰的類彈性區域44伸展時，可擴展區域能有效地伸長(屈服)，而不會在類彈性區域44中產生任何過度伸長力。在沒有靠近類彈性區44的可伸展的區域45下，伸長力會集中沿一條線延伸至相鄰的類彈性區域44，這將抑制類彈性區域44的伸展。因此，尿片必須構造成可擴展區域不能限制類彈性區域的設計伸展和收縮。
可擴展區域45可以采用呈現不同的尺寸和形狀。例如，可擴展區域可以具有梯形、弧形或復合形狀。如圖1所示，可擴展區域45最好具有矩形形狀。可擴展區域的尺寸選擇范圍很寬，主要取決于可伸展背部腰區部件的所需特性。可擴展區域45可以從類彈性區域44處縱向向內延伸到襠區22、延伸到橫向中心線101、延伸到前部腰區部件90，或延伸至尿片的整個長度。
可擴展區域可由尿片的部件構成，如底片和/或頂片。在如圖1所示的本發明實施例中，可擴展區域45包括底片的一部分，這一部分如后面將描述的那樣已預拉伸或永久性地伸長。
圖2為可伸展背部腰區部件43的局部放大平面圖，顯示類彈性區域44和可擴展區域45。在如圖1和2所示的本發明實施例中，可伸展背部腰區部件包括底片的一部分。底片33最好為由單層聚合物材料構成的網狀材料。網狀材料最好基本上為線性低密度聚丙烯(LLDPE)，盡管也可以是其它聚烯烴材料，如各種聚乙烯，包括低密度聚乙烯(LDPE)、超低密度聚乙烯(ULDPE)、高密度聚乙烯(HDPE)或聚丙烯和/或以上這些材料與其它材料的摻混物。其它適用的聚合物材料的例子包括(但不限于)聚酯、聚氨酯、可轉化成肥料或可生物降解的聚合物以及可透氣的聚合物。
圖2所示的可伸展背部腰區部件基本上處于未伸長狀態。形成類彈性區域44的SELF網52有兩條中心線第一中心線201(也稱為軸、線或方向)和第二中心線200(也稱為軸、線或方向)，第二中心線200一般垂直于第一中心線201。
SELF網52包含一由有明顯不同的幾個區域組成的“可變形網格”。這里所說的“可變形網格”指一個互相連接、相互關聯的區域群，該區域群在某個有效程度以內可沿一個預定的方向伸長，從而賦于SELF網對外加的并隨后松弛的伸長變形作出響應的類彈性特性。可變形網格包括至少一個第一區64(在此一般也稱為箍帶或槽)和一個第二區66(在此一般也稱為肋)。SELF網52還包括一個位于第一區64和第二區66之間的交界面處的過渡區域65。過渡區域65將具有由第一區和第二區復合而成的復雜的特性。應該承認，本發明的每個實施例都會有一個過渡區域，但是本發明的優選實施例最終將基本呈現第一區64和第二區66的類彈性性能。所以，隨后的關于本發明的描述將集中于第一區和第二區中SELF網狀材料的特性，而不是過渡區域65中SELF網的復雜特性。
SELF網52具有一個第一表面和一個第二表面。在圖2所示的優選實施例中，可變形網格包括許多第一區64和許多第二區66。第一區64有一個第一軸68和一個第二軸69，其中第一軸68最好比第二軸69長。第一區64的第一軸68基本上平行于SELF網52的第一軸201，同時第二軸69基本上平行于SELF網52的第二軸200。第二區66有一個第一軸70和第二軸71，該第一軸70基本上平行于SELF網52的第一軸201，同時第二軸71基本上平行于SELF網52的第二軸200。在如圖2的優選實施例中，第一區64和第二區66基本上是直線形的，基本上按平行于SELF網52的第一軸方向連續延伸。
第一區64的彈性膜量為E1，橫截面積為A1；第二區66的彈性膜量為E2，橫截面積為A2。
在圖示的實施例中，SELF網52已經“成型”，從而該SELF網52在沿著某個軸的方向上，對圖示實施例來說為基本上平行于SELF網的第一軸201的方向上經受外加伸長或一個平行于第一軸201方向的軸向伸長時便呈現出抗力。這里所說的“成型”一詞是指在網材料上產生所需的構造或幾何形狀，在不經受任何外加的伸長變形或作用力時，該網將基本保持這種所要求的構造或幾何形狀。本發明的SELF網至少包括一個第一區和一個第二區，其中第一區視覺明顯不同于第二區。這里所說的“視覺明顯不同”一詞指SELF網或用SELF網制成的物體在正常使用時能很容易地用肉眼分辨出SELF網的性能。本發明的SELF網包括具有相鄰接的、“明顯不同的”、“不相似的”區域的可變形網格，其中可變形網格包括至少一個第一區和一個第二區，當SELF網材料處于非伸長狀態時，在沿一預定軸測得的第一區的“表面路徑長度”小于第二區。這里用的“成型區域”指的是由所需結構或幾何形狀的可伸長網構構成的材料部分。這里所說的“表面路徑長度”指的是平行于預定軸的方向，沿著所討論的區域的構形表面測量的長度。這里所說的“明顯不同的”或“不相似的”當指區域時指的是在SELF網處于未伸長狀態下，在可變形區域內的區域沿平行于預定軸方向上測得的表面路徑長度不相同。各個區域的表面路徑長度的測定方法見本說明書后面的試驗方法一節。
在圖2所示的優選實施例中，第一區64基本上是平的。也就是說，位于第一區64中的材料在SELF網52進行成型操作的前后其所處狀態是基本相同的。第二區66包括有許多肋或肋狀的單元74。肋狀單元74可以是凸起的(embossed)、凹陷的(debossed)或及結合的。
肋狀單元74具有一個與SELF網52的第二軸200基本平行的第一軸或稱主軸76和一個與SELF網52的第一軸201基本平行的第二軸或稱輔軸77。肋狀單元74的第一軸76至少等于、最好長于第二軸77。第一軸76與第二軸77的長度比優選為至少約1∶1或更大，更優選為至少約2∶1或更大。
位于第二區66內的肋狀單元74互相之間可被未成型區分隔。優選的是，肋狀單元74互相毗鄰，之間以一個在與肋狀單元74的主軸76相垂直的方向上測量不超過0.1英寸的未成型區隔開，更好的是肋狀單元之間沒有未成型區而是相鄰的。
第一區64和第二區66各有一個“投影路徑長度”。這里所說的“投影路徑長度”是指一個區域由平行光束投射而造成的陰影的長度。第一區64的投影路徑長度與第二區66的投影路徑長度是相等的。因此，沿平行于第一軸201測定的SELF網的總尺寸在成形前后大致相等。
在SELF網處于非伸長狀態條件下，按平行于SELF網的第一軸方向沿著外形測量到第一區64表面路徑長度L1小于第二區66表面路徑長度L2。優選的是，第二區66的表面路徑長度比第一區的表面路徑長度大至少約15％，更優選的是比第一區的表面路徑長度大至少30％，最優選的是比第一區的表面路徑長度大至少70％。一般說來，第二區的表面路徑長度越大，SELF網在遇到力壁之前的伸長率也越大。
使SELF網能很好地適于用作可伸展的背部腰區部件43的類彈性區域44的原因是因為它呈現出修改的“泊松橫向收縮系數”，該泊松橫向收縮系數一般小于相同材料成分的其它相同基片網的泊松橫向收縮系數。這里所說的“泊松橫向收縮系數”描述了材料經受到一個伸長變形時所呈現的橫向收縮特性。材料的泊松橫向收縮系數的測定方法可見于本說明書后面部分試驗方法一節中。本發明SELF網的泊松橫向收縮系數的優選范圍為當SELF網經受的伸長率為20％時約為小于0.4。最好是SELF網在經受的伸長率為40％、50％甚至60％時具有約小于0.4的泊松橫向收縮系數。更優選的是，當SELF網經受的伸長率為20％、40％、50％或60％時具有約小于0.3的泊松橫向收縮系數。本發明的SELF網片的泊松橫向收縮系數取決于第一區和第二區各自占有的網狀材料的數量。隨著第一區占有的SELF網材料面積的增加，泊松橫向收縮系數也增大。與之相反，隨著第二區占有的SELF網材料面積的增加，泊松橫向收縮系數將減小。第一區占有SELF網材料面積優選范圍為從約2％到約90％，最好為從約5％到約50％。
本技術領域先前所采用的網狀材料都具有至少一層彈性材料，這種材料的泊松橫向收縮系數一般都很大，即這種材料在對外力作出伸長響應時會出現“頸縮”(“neck down”)。本發明的SELF網的泊松橫向收縮系數在基本上沒有消除現有彈性網薄膜的泊松橫向收縮系數時可以設計調整降低。
在圖2中用箭頭80表示的SELF網材料52的外施軸向伸長D的作用方向與肋狀單元74的第一軸76基本垂直。肋狀單元74在與其第一軸76基本垂直的方向上能夠展平或幾何變形，因此引起SELF網52內伸長的外加伸長變形方向也基本上垂直于肋狀單元74的第一軸76。
圖3所示為本發明的已成型聚合物SELF網的抗力-伸長率曲線720以及相似組成的基片膜的曲線710。所用樣品材料為聚合物網狀材料，基本上為線型低密度聚乙烯，厚度約為0.001英寸，由Clopy，Cincinnati Ohio出售，商品代號為Sample 1401。抗力-伸長率曲線的產生方法見本說明書后面的試驗方法一節。現參見抗力-伸長率曲線720，曲線上有一個基本上為線性的低抗力與伸長率關系的初始段即階段I，圖中以720a標明；曲線還有一個以720b標明的過渡段，其特征為出現了力壁；曲線還有一個以720c標明的基本上為線性階段II，該階段表現出較高的力與伸長率的關系。
如圖3所示，當SELF網受到一個平行于它的第一軸方向的伸長變形時呈現出具有不同伸長特性的兩個階段。在曲線720的階段I(720a)和階段II(720b)之間的對抗外加伸長變形的抗力與曲線710完全不同，曲線710不呈現上述特性。如圖3所示，當SELF網受到一個平行于它的第一軸方向的伸長變形時在兩個階段呈現出不同的伸長特性。在曲線720的階段I(720a)中，SELF網對外加伸長變形所發出的抗力明顯小于階段II(720c)。更進一步看，曲線720的階段I(720a)所描繪的SELF網對外加伸長變形所施加的抗力比在階段I的伸長限度內由曲線710所描繪的基片對相應網伸長所施加的抗力明顯小。當SELF網受到進一步的外加拉伸而進入階段II(720c)時，SELF網所施加的抗力增加并接近于基片網所施加的抗力。SELF網在階段I(720a)中對外加伸長變形的抗力是由SELF網第一區材料分子水平的變形和第二區材料的幾何變形所提供的。與之相反，曲線710所描繪的基片對外加伸長的抗力則是整個網狀材料分子水平變形的結果。網狀材料可以通過分別調整第一區和第二區所占網片面積百分比的方法使其在階段I所產生的抗力小于基片膜的抗力，并且實際上可以為任意值。階段I中的抗力-伸長率曲線特性可以通過調整第一區的寬度、橫截面積、間距和基片材料的成分來加以調控。
現參見圖4A-4C，當SELF網52受到一個以箭頭80表示的軸向伸長變形D的作用時，具有較短表面路徑L1的第一區64由于其分子水平變形對外加伸長變形產生大部分的初始抗力P1，這相應于階段I。在階段I中，第二區66中的肋狀單元74發生幾何變形或變平，從而對外加伸長變形僅產生極小的抗力。在處于階段I和階段II之間的過渡區(720b)時，肋狀單元74與外加伸長變形逐漸對齊。即，第二區66出現一個由幾何變形到分子水平變形的轉變，開始出現力壁。在階段II中，如圖4C所示，第二區66中的肋狀單元74已經基本上與外加伸長變形的平面重合(即第二區已達到其幾何變形的極限)并開始通過分子水平的變形來抵制進一步伸長。第二區66作為其分子水平的變形的結果對進一步外加伸長提供一個第二抗力P2。對于階段II的伸長變形，總的抗力PT由第一區64的分子水平變形和第二區66的分子水平變形來提供，其中階段II的總抗力比由第一區64的分子水平變形和第二區66的幾何變形提供的階段I的抗力大。因此，在階段II中抗力-伸長率曲線的斜率明顯大于階段I中抗力-伸長率曲線斜率。
在(L1+D)小于L2的情況下，抗力P1明顯地大于抗力P2。當(L1+D)小于L2時，第一區64所提供的初始抗力P1大體上滿足下式
P1＝(A1·E1·D)/L1當(L1+D)大于L2時，第一區和第二區對外加伸長變形D所產生的總的抗力PT大體上滿足下式PT＝(A1·E1·D)/L1+(A2·E2·|L1+D-L2|)/L2階段I中所出現的最大伸長變形稱為SELF網的“有效伸長”。有效伸長對應于一個距離，在這個距離范圍內第二區經受幾何變形。有效伸長可以通過如圖3所示的抗力-伸長率曲線720有效地測定。階段I和階段II之間的過渡區內的拐點處的大約的點就是以伸長率百分比表示的“有效伸長”的點。有效伸長率可以在約10％到100％甚至更高的范圍之間變化；這個范圍對一次性吸濕用品是有意義的，這個范圍可以通過第二區66的表面路徑長度L2超過第一區64的表面路徑長度L1的程度和基片膜的性質(組成)而進行調控。這里“有效伸長”一詞并不是意味著對于SELF網可能經受的伸長有限制，因為有其中伸長率超出有效伸長是合乎需要的應用。在基片薄膜中要達到與在SELF網中的同樣伸長率需要非常大的力。在未伸展狀態下，可以如需要那樣通過調節路徑長度L1和L2來控制階段I的近似伸長。可以通過調節第一區64的寬度、厚度和間隔以及基片薄膜的性能來控制階段I的力-伸長率特性。
圖5中的曲線730和735顯示了SELF網所呈現的彈性滯后特性，樣品與產生圖3中曲線720的相同(Clopay 1401)。樣品是在60％伸長率的條件下作彈性滯后特性試驗的。曲線730為在第一循環中對所施加和釋放的伸長率的響應，曲線735為在第二循環中對所施加和釋放的伸長變形的響應。圖5示出了在第一循環731和永久變形732中的力的松弛。應該注意，在多次循環后抗力相對降低的情況下SELF網具有明顯的可復原伸長率或有用的彈性特性，也就是說，SELF網在相當程度上可以容易地伸長和縮回。彈性滯后特性曲線的產生方法見本說明書下一部分試驗方法一節。
當SELF網經受一個外加的伸長變形時，SELF網呈現出類彈性特性，SELF網會在所施加的伸長變形方向上伸長，并且除非SELF網伸長超出其屈服點，否則當外加伸長或力除去時SELF網便回復到基本上是松弛狀態。SELF網也能夠承受多次外加伸長變形循環而仍不失去其基本回復能力。因此，SELF網在外加伸長變形一旦除去時能夠回復到其基本為松弛的狀態。
雖然SELF網可以沿著基本上與肋狀單元第一軸76垂直方向的外加軸向伸長方向容易地伸長并回復，但SELF網在基本上與肋狀單元第一軸平行的方向上卻不那么容易伸長。肋狀單元的構形允許肋狀單元在基本上與它的第一軸或主軸垂直的方向上產生幾何變形，但肋狀單元在基本上與它的第一軸平行的方向上卻基本上需要靠分子水平的變形來延伸。
SELF網伸長所需外力的大小取決于制造SELF網的基片材料的成分和厚度以及第一區的寬度和間隔，在給定材料成分和厚度的情況下，第一區越窄、間隔越大，達到所需伸長率所需的外加張力越小。未變形的第一區的第一軸68(即長度)最好大于第二軸69(即寬度)，優選長寬比約為5∶1或更大。
肋狀單元74的深度和數量也可以變化以便來控制SELF網的伸長力和有效伸長。當肋狀單元的數量給定時，肋狀單元的高度或變形程度增加，則有效拉伸或伸長增加。同樣，如果肋狀單元的高度或變形程度給定，肋狀單元的數目或頻率增加，則有效伸長也增加。
通過本發明申請可以控制一些函數性能。在力壁出現前，有對抗SELF網的外加伸長和有效伸長的抗力。SELF網呈現出的對抗外加伸長變形的抗力是SELF網的材料(例如組成、分子結構和取向等)、厚度以及凸出的表面面積占第一區的百分比的函數。在材料成分和厚度給定的情況下，第一區SELF網所占面積的比例越高，SELF網將呈現出的對抗外加伸長變形的抗力將越大。
SELF網占第一區的面積百分數部分(如果不是全部)由第一區的寬度和相鄰第一區間的間隔所決定。
可以通過第二區的表面路徑長度來確定SELF網的有效伸長。至少部分由肋狀單元所占空間、肋狀單元出現頻率和在垂直于SELF網平面上測得的肋狀單元變形的深度來確定上述有效伸長。總之，第二區的表面路徑長度越大，SELF網的有效伸長越大。
盡管完整的SELF網可以含有由第一和第二區組成的可變形網格，本發明也可以只在SELF網的具體部分上設有由第一和第二區域組成的可變形網格。
第一和第二區的構形和間隔也可以改變以改變SELF網的特性。例如，第二區可以有曲線狀的肋狀單元，或者第一區和第二區可以是曲線狀的。SELF網也可以通過延長呈放射狀、扇形分布的多個軸沿多個軸呈現類彈性特性，使得SELF網可沿多個軸呈現類彈性特性。例如，多個軸可以設置成彼此之間呈各種夾角，如為45°、90°、 135°等。除取向的各種角度以外，區域本身可以是直的、曲線的或它們的組合。第二區內的表面路徑長度也可以使肋狀單元的幅度不同，這樣SELF網將具有不同的有效伸長區域。兩相鄰區域之間的肋狀單元也可能變化，從而使得相鄰的第二區內的有效伸長不同。第一區的寬度橫穿網也可以不同，較窄區域對外加伸長提供的抗力與較寬的第一區提供的較高抗力相比較低。
SELF網也并不是必須如圖1所示的那樣僅僅在與尿片30的橫向中心線101平行的方向上可伸長。例如，SELF網的第一軸和第二軸可以分別與尿片30的縱向中心線和橫向中心線夾有一個角度。這樣， SELF網將會沿著與尿片橫向中心線成一個角度的方向伸長。對本發明的尿片來說，此角度的優選范圍約為0到30°之間。此外，在SELF網的各部分上可以有不同的伸長角度。
參見圖2，可擴展區域45和類彈性區域44在一公共邊界120處相交。在圖2所示的實施例中，邊界120基本上平行于伸展和收縮軸，即軸201。可擴展區域45包括多個逐級拉伸區域110。逐級拉伸區域110通過使可擴展區域45受到機械拉伸，如后面將要詳細描述的逐級拉伸系統那樣來形成。
逐級拉伸區域110在平行于SELF網52的第一軸201方向上已被拉伸、拉緊或伸長。可擴展區域45的逐級拉伸區域110使得在類彈性區域44伸展時允許可擴展區域能有效地伸長(屈服)，而不是產生任何過度伸長力。在可擴展區域和類彈性區域都處于未伸長狀態下時，在平行于SELF網52的第一軸201方向上測得的可擴展區域45的表面路徑長度大于類彈性區域44的SELF網的第一區64的表面路徑長度。另外，在可擴展區域45和類彈性區域都處于未伸長狀態下時，在平行于SELF網52的第一軸201方向上測得的可擴展區域45的表面路徑長度與類彈性區域44的SELF網52的第二區66的表面路徑長度不同。
當可伸展的腰區部件43受到用箭頭80表示的外加軸向伸長力作用時，可擴展區域45在基本處于幾何變形時對外加伸長變形產生相對較低的抗力。逐級拉伸區域110開始受到幾何變形或展平并對外加伸長變形產生最小的抗力。當伸長變形持續作用時，逐級拉伸區域110變得基本上與伸長變形的平面對齊(逐級拉伸區域110的幾何變形已經達到極限)并且開始通過分子水平的變形來對抗進一步的伸長變形。這時可擴展區域45通過分子水平的變形提供較高的抗力。可擴展區域在經受分子水平變形之前承受的幾何變形的數量或程度至少在某種程度上取決于可擴展區域受到的預伸長或預拉伸量。
如果可擴展區域45的表面路徑長度大于第二區66的表面路徑長度，則第二區66在可擴展區域45產生顯著的抗力之前將首先產生顯著的抗力。反之，如果可擴展區域45的表面路徑長度小于第二區66的表面路徑長度，則可擴展區域45將首先產生顯著的抗力。
最好是可擴展區域45應能不受限制地伸展，與類彈性區域44之間產生在圖2中用121表示的距離，從而使類彈性區域44能夠在它的設計限制范圍內彈性伸展和收縮。阻礙伸展的例子為使可擴展區域45與不可伸展部件如吸濕芯、帶狀固定部件或頂片連接部分。本領域技術人員應該明了，距離121將取決于所希望的類彈性區域44的彈性伸展和收縮的量、可擴展區域45的表面路徑長度和運動潛在抗力的特性。
現在參見圖6，圖中示出了一個總的來說用500表示的設備，該設備用來成型包括類彈性區域44和可擴展區域45的可伸展背部腰區部件43，其中類彈性區域44包括SELF網，可擴展區域45包括一個含有逐級拉伸區域的預伸長網。設備500采用具有三維表面的相對的壓力施加器，它們至少在某種程度上彼此互補。設備500包括一對相互嚙合的滾筒502、520。在滾筒502上有許多第一波紋狀或齒狀區506、許多第二波紋狀或齒狀區509以及許多槽狀區512。槽狀區512沿基本平行于穿過柱形滾筒502中心的縱軸方向延伸。在圖6所示的實施例中，滾筒502有三個槽狀區512。當然，滾筒502可以有任何數量的槽狀區512。位于槽狀區512之間的齒狀區506有多個齒507。齒狀區509包括多個齒510。滾筒520包括多個齒522，該齒與滾筒502上的齒507和510嚙合。
當如一次性尿片30的底片33的網片從相互嚙合的滾筒502和520之間通過設備500時，在包含有齒510的齒狀區509和滾筒520上的齒522之間穿過的網片部分將逐級拉伸形成與如圖2所示的可擴展區域45的逐級拉伸區域110相對應的逐級拉伸區域。穿過槽狀區512和位于滾筒520上的齒522之間的網片部分將仍保持未變形，這樣形成與如圖2所示的SELF網52的第一區64相對應的網中未變形區域。在含有齒507的齒狀區506和在滾筒520上的齒522之間通過的那部分網片被逐級拉伸而形成與如圖2所示的SELF網52的第二區66中的肋狀單元74相對應的肋狀單元。
滾筒502和520上的齒的精確構形、間距和深度可以變化，取決于所希望的逐級拉伸量。滾筒502和520上的齒的交疊程度也可以根據需要調節，從而產生較多或較少的逐級拉伸。
盡管已經將包括有類彈性區域和可擴展區域的可伸展腰區部件描述成為單層聚合材料，但本發明也可以采用其它材料或采用兩層或多層材料的層疊而同樣有效地實施。適合的材料的例子包括兩維多孔薄膜、宏觀擴展的三維多孔成型薄膜。其它適合的材料的例子包括復合結構或聚合薄膜和無紡織物的疊層。聚合薄膜和無紡織物的疊層也可以包括吸濕或纖維狀吸濕材料、泡沫或其它復合物。這種疊層的例子包括用于市售的一次性尿片的無紡織物頂片和聚合薄膜底片。出于強度或回復的原因也可以加上其它加強部件。
可擴展區域和類彈性區域也可以用于尿片的其它部分。例如，可擴展區域和類彈性區域可用來制作腿箍35、前部腰區部件90或耳翼90。另外，可以用可擴展區域和類彈性區域來形成尿片上的其它可伸展部分。
本發明打算提供的尿片具有與傳統的將彈性部件固定在尿片上從而使之具有收縮和擴展性能的尿片等效的功能。傳統的尿片通過將處于伸展狀態的彈性部件連接到腰部區域的頂片和底片上而制備。連接之后，撤去拉伸力，使彈性部件在腰部形成收縮。采用本發明的類彈性區域和可擴展區域可以達到同樣的效果而不需加入彈性部件。
現參見圖7，圖中示出了本發明尿片130的另一個實施例的平面圖。尿片130包括一個具有可伸展背部腰區部件143和可伸展前部腰區部件147、一個頂片和一個底片(為了簡單起見，頂片和底片在圖7中未示出)。背部腰區部件143包括一個類彈性區域144和一個可擴展區域145。前部腰區部件147包括一個類彈性區域146和一個可擴展區域145。在這個實施例中，類彈性區域中的彈性收縮和擴展的軸和可擴展區域中的擴展方向彼此平行，并且均與橫向軸101垂直。
可擴展區域145覆蓋尿片的下層吸濕芯的部分或整個寬度和長度，所述吸濕芯在組裝的后續步驟中加上。可以調整可擴展區域145的寬度、長度和擴展量來提供所需的性質。可擴展區域145的未擴展的寬度(在平行于橫軸101的方向上測得的)可以比類彈性區域144和146的未擴展時的寬度大一些、小一些或相同。盡管類彈性區域僅有與可擴展區域有共同邊界的那部分在最終產品中將呈現收縮狀態來形成收縮在一起的腰區部件。但是圖7所示的可擴展區域145未擴展的寬度與類彈性區域144和146未擴展時的寬度相等，該寬度為類彈性區域相對于可擴展區域145的最大收縮量。
可擴展區域145的表面路徑長度決定類彈性區域的相對“收縮”的量。例如，如果可擴展區域的表面路徑長度比類彈性區域長40％，則最終產品的類彈性區域具有40％的收縮伸長的能力。
在圖8中，尿片130在用箭頭150表示的方向上被拉伸，使可擴展區域145完全伸展，并使類彈性區域144和146處于伸展狀態。與圖2的距離121相似，圖8中直線152和153之間的距離151代表可擴展區域在不受限制狀態下，例如沒有連接到其它層如吸濕芯上必須伸展的以獲得彈性擴展和收縮性能的距類彈性區域的最小距離。直線152代表兩區域之間的公共邊界。直線1 53可代表吸濕芯的腰緣，或者可以代表吸濕芯和底片之間接合的最上端。距離151應一定，這樣類彈性區域可以在伸長力撤去后，在不影響它的未伸長長度的前提下收縮。
盡管圖8所示為寬度與類彈性區域相同的單一均勻可擴展區域，但應該理解，只要滿足直線152和153之間無阻礙運動的要求，可擴展區域的其它部分可以有具有不同寬度和表面路徑長度的多種區域。
現參見圖9，圖中所示為本發明尿片160的另一實施例的平面圖。尿片160的底片161有一含有類彈性區域164的可伸展的背部腰區部件162和一可擴展區域166。類彈性區域164的寬度(在平行于橫向中心線101的方向上測得的)大于相鄰的可擴展區域166的寬度。可擴展區域166可延伸至尿片的縱邊。
為了制作本發明的尿片，首先在底片上提供所需的類彈性區域和可擴展區域的布局。然后繃緊或拉伸底片，使可擴展區域伸展。接下來采用合適的手段，例如用膠的薄螺旋線將吸濕芯連接到處于伸展狀態下的可擴展區域上。然后將適當的頂片連接到吸濕芯和底片上。頂片的尺寸基本上與底片相同。一旦撤去拉伸力，類彈性區域將收縮，使類彈性區域形成軸頸并收縮在一起。
另外，尿片的制作也可以是首先在底片上制出一個或多個可擴展區域。然后使可擴展區域伸展并固定到其它部件，例如吸濕芯上。接下來將頂片固定到底片和吸濕芯上。然后在頂片和底片上都形成類彈性區域。
本發明的尿片也可以采用其它適當的方法來制作。另外，各步驟的順序也可以改變。甚至一些步驟也可以與其它步驟合并。
再來參見圖8，底片與吸濕芯的連接變得非常重要。吸濕芯的長度可以是任意的，例如吸濕芯可以幾乎在尿片的整個長度上延伸。圖8中的直線153代表吸濕芯和底片之間連接的最上端極限。如圖8所示，直線153完全在可擴展區域145內。如果直線153位于類彈性區域內，則它將明顯抑制類彈性區域的收縮和伸展性能，這樣將大大地抵消了可擴展區域的優點所在。值得注意的是，類彈性區域的一部分可連接到吸濕芯上，從而不使吸濕芯游動。最好是這種連接之處位于或貼近中心線100，此處的類彈性區域的伸展和收縮量為最小。
試驗方法表面路徑長度已成型材料區的路徑長度測量包括每個不同區域的代表性樣品的選擇和準備以及用顯微圖象分析方法對這些樣品進行分析兩項工作。
樣品的選擇必須足以代表每個區域的表面幾何形狀。一般來說，應當避免過渡區，因為該區通常包含了第一和第二兩個區的性能。從感興趣部位上切割和分離下被測樣品。所切割的“測量邊緣”與指定的伸長變形的軸線平行。通常該軸或是與第一區或是與第二區成型的主軸平行。1/2英寸的未拉伸的樣品長度是與“測量邊緣”垂直而作“測量標記”在固定到網狀材料后，從網狀材料上準確切割并取下。
將待測樣品裝到顯微鏡載玻片的長邊上。“測量邊緣”應略微超出載玻片邊緣(大約1毫米)。作為一種適合的樣品固定手段，在載玻片的棱邊附近涂敷一薄層壓敏粘接劑。已經發現，對于高成型樣品區域來說，要求沿著樣品的軸向漸漸地將樣品伸展開(沒有施加顯著的力)，同時將樣品接觸并貼附到載玻片的棱邊上。這樣在圖象分析中提高了測量邊緣的等同性，避免可能發生的需要額外的判斷分析的測量邊緣彎扭現象。
用放大倍數適宜、具有足夠圖象質量的合適顯微測量裝置在“測量邊緣”位于載玻片“邊界”內的情況下獲取每個樣品的圖象。圖38所示為用來測定表面路徑長度時的具有第一側緣901和第二側緣902的樣品900的第二區的部分視圖。這里所提供的數據是使用下述設備取得的Keyence VH-6100(20倍鏡頭)視頻單元，其中視頻圖象打印機是用Sony視頻打印機Mavigraph單元制作的。給視頻圖片作圖象掃描用的是Hewlett Packard ScanJet IIP掃描儀。用1.45版本的NIHMAC Image軟件在MacIntosh IICi計算機上進行圖象分析。
首先利用這些設備，以一個長0.5英寸、增量刻度0.005英寸的格網比例尺獲得一個定標圖象來校正調整計算機圖象分析程序。對所有待測樣品進行視頻成象和視頻圖象打印。下一步，所有的視頻圖片以100dpi(256灰度級)進行圖象掃描形成適用的Mac圖象文件格式。最后，用MAC圖象1.45計算機程序對每個圖象文件(包括校正文件)進行分析。所有的樣品用所選用的隨手直線測量工具進行測量。需測量并記錄樣品的兩個側緣的長度。簡單的薄膜狀(薄并且等厚)樣品只需測量一個側緣。層疊以及厚泡沫材料樣品要在兩個側緣進行測量。長度值的測量必須沿著切割樣品的整個標距長度進行。對于高度變形的樣品來說，可能需要以多幀(部分重疊)圖象來覆蓋整個切割樣品。此時要選擇兩幀重疊圖象公有的特征細節作為“記號”來使兩幀圖象上的長度讀數鄰接而不重疊。
每個區域的表面路徑長度的最終值由該區5個獨立的長度為1/2英寸的測量樣品的平均值來確定。每個測量樣品的“表面路徑長度”為其兩個側緣的表面路徑長度的平均值。
盡管上述試驗方法對本發明的許多網狀材料都是有效的，但應承認，為了適應本發明范圍內的某些更為復雜的網材料，這些試驗方法可能需要進行改變。
泊松橫向收縮系數泊松橫向收縮系數的測量是在一由Instron Corporation of Canton，Massachusetts供貨的1122型Instron拉伸計上進行的，該機與一由Gateway2000 of N.Sioux City，South Dakota供貨的Gateway 2000 486/33Hz計算機連接，使用Sintech，Inc.of Research Triangle Park，North Carolina提供的TestWorksTM軟件。每次試驗所必須的基本參數都輸入到TestWorksTM軟件中。數據的采集是通過人工樣品寬度測量和Test WorkTM內的伸長變形測量一起完成的。
試驗所用的樣品寬1英寸，長4英寸，樣品的長軸切割成與樣品的第一區方向平行。樣品應用一鋒利的切割刀或適用的設計用來切割1英寸寬精確樣品的鋒利切割器械進行切割。很重要的一點是，應當在能夠代表該變形區域的整體圖形的對稱性部位上取樣品以使樣品具有代表性。可能存在這樣一種情況，(由于成型部分的尺寸變化或第一和第二區相對幾何關系的變化)需將樣品切割成比這里所建議的尺寸更大或更小些。這時很重要的一點是要注意記下(與所記錄的任何數據一起)樣品的尺寸、樣品是從變型區域的哪個部位取下的，最好包括一張樣品用的代表性的部位的簡圖。一般說，如果可能，實際延長的拉伸部位的“縱橫比”(11∶w1)必須保持為2∶1。每個試驗包括5個樣品。
Instron拉伸計的夾頭為一氣動夾頭，夾頭設計成其全部夾緊力集中在與試驗的伸長方向相垂直的一條線上，夾頭具有一個平面和一個對置面，對置面上有一個半圓形的凸起。樣品和夾頭之間不得產生滑動。兩條夾緊力作用線之間的距離以固定在夾頭旁的鋼尺來測量，該距離應該為2英寸，此后將稱此距離為“標距”。
樣品裝在夾頭上時，其長軸應垂直于外加伸長的方向。對于整體圖形的幾何關系具有代表性的部位應對稱地在兩個夾頭之間居中。十字頭速度設定為10英寸/分鐘。十字頭運動到一個規定的應變值上(在20％和60％兩個伸長率上進行測量)。用一鋼尺來測量樣品最窄點(w2)處的寬度，精確到0.02英寸。外加拉伸方向上的伸長變形以0.02英寸的精度記錄在TestWorks軟件上。泊松橫向收縮系數值(PLCE)按下式計算PLCE=|w2-w1|w1|l2-l1|l1]]>其中w2--外加縱向伸長下的樣品寬度；
w1--樣品的初始寬度；l2--外加縱向伸長變形下的樣品長度；l1--樣品的初始長度(標距)。
對每個給定的伸長率用5個不同的樣品在20％和60％兩個伸長率上進行測量。給定伸長率下的PLCE值取5個測定值的平均值。
盡管上述試驗方法對本發明的許多網狀材料都是有效的，但應承認，為了適應本發明范圍內的某些更為復雜的網材料，這些試驗方法可能需要進行改變。
滯后試驗滯后試驗是用來測量材料的變形率和抗力的松馳率的。試驗在一由Instron Corporation of Canton，Mass.供貨的1122型Instron拉伸計上進行的，該機與一由Gateway 2000 of N.Sioux City，South Dakota 57049供貨的Gateway 2000 486/33Hz計算機連接，使用Sintech，Inc.of Research TrianglePark，North Carolina 27709提供的TestWorksTM軟件。每次試驗所必須的所有基本參數都輸入到TestWorksTM軟件中(即十字頭速度、最大伸長率點和持續時間)。同樣，所有數據的采集、數據分析和作圖是用TestWorksTM軟件來完成的。
試驗所用的樣品寬1英寸，長4英寸，樣品的長軸切割成平行于樣品的最大伸長率方向。樣品應該以一鋒利精確的切割刀或某種適用的設計用來切割精確1英寸寬樣品的鋒利切割器械進行切割(假如材料不止在一個方向上可以伸長，應該平行于典型的伸長方向取樣品)。應當在能夠代表該變型區域的整體圖形的對稱性部位上切取樣品。可能存在這樣一種情況，(由于變型部分的尺寸變化或第一和第二區相對幾何關系的變化)需將樣品切割成比這里所建議的尺寸更大或更小些。這時很重要的一點是要注意記下(與任何所記錄的數據一起)樣品的尺寸、樣品是從變型區域的哪個部位取下的，最好包括一張樣品所用的具有代表性的部位的簡圖。通常每種材料要在20％、60％、100％三個伸長率下獨立地進行試驗。給定材料在每個伸長率下作三個樣品的試驗。
Instron拉伸計的夾頭為一氣動夾頭，夾頭設計成其全部夾緊力集中在與試驗壓力方向相垂直的一條線上，夾頭具有一個平面和一個對置面，對置面-上有一個半圓形的凸起，以便將樣品的滑動降至最小。兩條夾緊力作用線之間的距離以固定在夾頭旁的鋼尺來測量，該距離應該為2英寸。此后將稱此距離為“標距”。樣品裝在夾頭上時，其長軸應垂直外加伸長的方向。十字頭速度調定為10英寸/分鐘。十字頭要運動到規定的最大伸長率并在這個伸長率上持續30秒。30秒鐘以后十字頭回到原始位置(0％伸長率)上并在此位置上停留60秒。然后十字頭又回到與第一循環相同的最大伸長率上并持續30秒然后再回零。
這樣就生成了一張兩個循環的圖。圖7所示為一張具有代表性的圖。抗力松馳率(force relaxation)由第一循環的抗力數據由下式計算得到

變形率是樣品在第二循環中開始抑制伸長時的伸長率。在圖7， 9，11，13和圖15中都標明了變形率和抗力松弛率值。對每一個試驗的最大伸長率值，記錄三個樣品的抗力松弛率和變形率值的平均值。
盡管上述試驗方法對本發明的許多網狀材料都是有效的，但應承認，為了適應本發明范圍內的某些更為復雜的網材料，這些試驗方法可能需要進行改變。
抗拉試驗抗拉試驗是用來測量材料的抗力-伸長率特性和有效伸長率數據的。試驗在一由Instron Corporation of Canton，Mass.供貨的1122型Instron拉伸計上進行的，該機與一由Gateway 2000 of N.Sioux City，South Dakota供貨的Gateway 2000 486/33Hz計算機連接，使用Sintech，Inc.of Research TrianglePark，North Carolina提供的TestWorksTM軟件。每次試驗所必須的所有基本參數都輸入到TestWorksTM軟件中。同樣，所有數據的采集、數據分析和作圖是用TestWorksTM軟件來完成的。
試驗所用的樣品寬1英寸，長4英寸，樣品的長軸切割成平行于樣品的最大伸長率方向。樣品應該以一鋒利精確的切割刀或某種適用的設計用來切割精確1英寸寬樣品的鋒利切割器械進行切割(假如材料不止在一個方向上可以伸長，應該平行于有代表性的伸長方向準備樣品)。應當在能夠代表該變型區域的整體圖形的對稱性部位上取樣品。可能存在這樣一種情況(由于變型部分的尺寸變化或第一和第二區相對幾何關系的變化)需將樣品切割成比這里所建議的尺寸更大或更小些，這時很重要的一點是要注意記下(與任何所記錄的數據一起)樣品的尺寸、樣品是從成型區域的哪個部位取下的，最好包括一張樣品所用的具有代表性的部位的簡圖。對一個給定材料作3個樣品的試驗。
Instron拉伸計的夾頭為一氣動夾頭，夾頭設計成其全部夾緊力集中在與試驗壓力的伸長方向相垂直的一條線上。夾頭具有一個平面和一個對置面，對置面上有一個半圓形的凸起用以將樣品的滑動降至最小。兩條夾緊力作用線之間的距離以固定在夾頭旁的鋼尺來測量，該距離應該為2英寸，此后將稱此距離為“標距”。樣品裝在夾頭上時，其長軸應垂直于外加伸長的方向。十字頭速度調定為10英寸/分鐘。十字頭拉伸樣品直到樣品斷裂時停止并隨后回到起始位置(0％伸長率)。
拉伸數據曲線圖在圖6，8，10，12和14中示出。有效伸長率為這樣的一個點所對應的伸長率，在抗力-伸長率曲線圖上這個點所在處為一拐，超出此點以后進一步地拉伸樣品所需的力快速增加。該點在圖6，8，10，12和14中示出。記錄三個樣品的有效伸長率平均值。
盡管上述試驗方法對本發明的許多網狀材料都是有效的，但應承認，為了適應本發明范圍內的某些更為復雜的網材料，這些試驗方法可能需要進行改變。
盡管已對本發明的具體實施例進行了描述并結合附圖加以說明，但顯然對本領域普通技術人員來說，在不離開本發明的實質和范圍情況下還可以作出許多不同的變型和修改。因此在權利要求書中已覆蓋了所有這類在本發明范圍之內的變型和修改。
權利要求
1.一種網狀材料，該材料在響應至少沿其一個軸外加的伸長變形時呈現類彈性和可擴展特性，所述網狀材料的特征在于一類彈性區域和一與所述類彈性區域相鄰的可擴展區域，所述類彈性區域和所述可擴展區域由基本相同的材料復合物形成，所述類彈性區域包括可變形網格，該網格包括具有第一表面路徑長度的第一區和具有第二表面路徑長度的第二區，在所述網狀材料處于未伸展狀態下，沿平行于所述軸測得的所述第二區的表面路徑長度大于所述第一區的表面路徑長度；在所述網狀材料處于未伸展狀態下，沿平行于所述軸測得的所述可擴展區域的表面路徑長度大于所述第一區的表面路徑長度，且不同于所述第二區的表面路徑長度。
2.如權利要求1所述的網狀材料，其中在響應外加伸長時，所述第一區基本經受分子水平變形，而所述第二區初始時基本經受幾何變形。
3.如權利要求2所述的網狀材料，其中在響應外加伸長變形時，所述可擴展區域初始時基本經受幾何變形。
4.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述第一區和所述第二區視覺上相互之間不相同。
5.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述第二區包括有許多肋狀單元。
6.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述可擴展區域包括許多逐級伸長區域。
7.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述可擴展區域鄰接于所述類彈性區域。
8.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述網狀材料為一次性吸濕用品的一部分。
9.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述網狀材料為一次性吸濕用品的底片的一部分。
10.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述網狀材料為一次性吸濕用品的頂片的一部分。
11.如上述任一項權利要求所述的網狀材料，其中所述網狀材料構成一次性尿片的腰區部件、彈性腿箍或耳翼。
全文摘要
一種網狀材料,在響應外加伸長變形時可呈現類彈性和可擴展特性。該網狀材料包括一類彈性區域和一個與類彈性區域相鄰的可擴展區域。可擴展區域使得類彈性區域的伸展不產生過度的拉伸力。類彈性區域包括一個具有第一區和第二區的可變形網格。第二區的表面路徑長度大于第一區的表面路徑長度。可擴展區域的表面路徑長度大于第一區,并且不同于第二區。
文檔編號A61F13/494GK1207663SQ9619961
公開日1999年2月10日 申請日期1996年11月20日 優先權日1995年12月4日
發明者理查德·W·洛奇, 約翰·J·柯洛 申請人:普羅克特和甘保爾公司