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CN114633527A - 一种具有四面弹性的复合无纺布及其制作方法 - Google Patents

一种具有四面弹性的复合无纺布及其制作方法 Download PDF

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CN114633527A
CN114633527A CN202210340684.4A CN202210340684A CN114633527A CN 114633527 A CN114633527 A CN 114633527A CN 202210340684 A CN202210340684 A CN 202210340684A CN 114633527 A CN114633527 A CN 114633527A
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woven fabric
layer
activation
composite
elastic film
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CN202210340684.4A
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王骏
崔弘林
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Nitto Denko Corp
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Mengdi China Film Technology Co ltd
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Abstract

一种具有四面弹性的复合无纺布，包括上层无纺布、下层无纺布以及夹设在两者之间的中层弹性膜，上层无纺布、中层弹性膜、下层无纺布之间设置有若干个固定点；薄膜有若干个包含固定点在内的孔洞；上层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的上层波峰部及上层波谷部的波浪线状结构，下层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的下层波峰部及下层波谷部的波浪线状结构；复合无纺布分别可沿横向或纵向拉伸并回弹。本发明具有良好的四面弹性，以及良好的透气性，可以广泛应用在在口罩弹性耳带、婴儿尿裤、成人失禁裤的腰围、弹性绷带等领域。

Description

一种具有四面弹性的复合无纺布及其制作方法
技术领域
本发明属于复合无纺布改良技术领域，具体涉及一种具有四面弹性的复合无纺布及其制作方法。
背景技术
目前，市面上常见的弹力复合无纺布的结构基本为三层结构：上下两层均为无纺布，中间层为弹性布，无纺布与弹性布之间有胶层，如图1所示；其制作工艺为：中间层经过纵向拉伸后再经过胶水粘合、热压复合等方式制成弹性复合无纺布。这类弹性复合无纺布具有纵向的弹性，如图2所示，通常应用在耳带、纸尿裤腰围、弹性绷带等领域。
然而，在这种弹性复合无纺布的使用过程中，发现有以下不足：1、在终端产品制作中，由于材料具有纵向弹性，必须要求材料的放卷走料方向和机器运行方向一致，很多机器无法匹配使用。2、复合无纺布只在纵向方向有很好的弹性，导致制作出的终端产品在材料纵向(MD方向)具有一定的延展性，横向(CD方向)没有延展性，在产品使用的过程中，横向会具有很强的束缚感。3、由于产品局限于只能纵向拉伸，适用范围有限，无法拓宽市场。4、复合无纺布通过胶水粘合、热压复合后，产品的柔软度有待提高，而且中间层的弹性薄膜几乎是不透气的，复合无纺布只能通过增加打孔工艺来实现透气功能。
综合来看，主要还是因为这种弹性复合无纺布只有纵向弹性，不具有横向弹性。为此，我们设计了一种具有四面弹性的复合无纺布及其制作方法来解决上述问题。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案是：一种具有四面弹性的复合无纺布，包括上层无纺布、下层无纺布以及夹设在两者之间的中层弹性膜，所述上层无纺布、中层弹性膜、下层无纺布之间设置有若干个固定点；所述上层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的上层波峰部及上层波谷部的波浪线状结构，所述下层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的下层波峰部及下层波谷部的波浪线状结构；当所述中间弹性膜呈零张力的自然状态时，所述中间弹性膜复合在所述上层波谷部与下层波谷部上，各所述上层波谷部与下层波谷部的复合位置相对应，各所述上层波峰部与下层波峰部均与所述中间弹性膜无接触设置；所述复合无纺布分别可沿横向或纵向拉伸并回弹。
优选的技术方案为：当所述上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，所述固定点呈均布排列且邻排之间交错设置。
优选的技术方案为：当所述复合无纺布沿纵向拉伸至所述上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，其拉伸倍率为：1.5-2.5倍；所述复合无纺布沿横向拉伸至所述上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，其拉伸倍率为1.5-2.5倍。
优选的技术方案为：所述固定点由超声波焊接而成；所述中层弹性膜上设置有若干包含所述固定点在内的孔洞。
本发明还提供了一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，包括以下步骤：
第一步：将上层无纺布、中层弹性膜和下层无纺布的原材料分别由上至下按流水线布置方式向前输送，保证三种材料均处于绷直状态；
第二步：将由上层无纺布、中层弹性膜和下层无纺布组成的三层材料通过压辊单元进行压辊叠加贴合，所述压辊单元由上下设置的两个压辊组成；
第三步：三层材料贴合后，通过超声波复合单元对三层材料进行辊压复合；所述超声波焊接复合单元内包含有带花纹的底辊；中层弹性膜在拉伸状态下与上、下层无纺布共同经过底辊，并在超声波的作用下在底辊的花纹处熔融形成所述固定点；其后，熔融的弹性膜在固定点的周围出现回弹并形成包含固定点在内的孔洞。
第四步：复合后的三层材料进入横向激活单元进行激活，所述横向激活单元包括上下对应设置的上激活辊和下激活辊，所述上激活辊上设置有若干上齿片，所述下激活辊上设置有若干下齿片，所述上齿片的轴向位置相对于所述下齿片的轴向位置左右错开设置；通过上激活辊与下激活辊的相向运动使错开的上齿片和下齿片啮合，对进入上激活辊与下激活辊之间的上、下层无纺布进行条状破坏，横向条轧过后弹性膜摆脱无纺布的横向束缚，获得横弹效果；
第五步：然后进入张力控制单元进行张力调整，使复合材料放松，弹性膜回弹，无纺布截面形成S型波浪；
第六步：对复合无纺布进行收料。
优选的技术方案为：所述上激活辊上设置有多个上激活区和上间隙盘，所述上激活区与所述上间隔盘间隔设置，所述上激活区由若干所述上齿片组成；所述下激活辊上设置有多个下激活区和下间隙盘，所述下激活区与所述下间隔盘间隔设置，所述下激活区由若干所述下齿片组成；所述上激活区与所述下激活区啮合时形成一个无纺布激活条带。
优选的技术方案为：在第二步中，所述上层无纺布和下层无纺布在进入压辊单元之前，先分别通过一个预拉伸单元进行纵向预拉伸，使得上层无纺布和下层无纺布分别产生横向幅宽收缩。
优选的技术方案为：在第二步中，所述中层弹性膜在进入压辊单元之前，先通过一个预拉伸单元进行纵向预拉伸，使得中层弹性膜实现纵向拉伸。
优选的技术方案为：所述上层无纺布和下层无纺布所采用的预拉伸单元均由前后设置的两个压辊组成，前压辊、后压辊驱动后的周向速度比为1:2～1:3，所述上层无纺布和下层无纺布均呈S形牵引输送，实现纵向预拉伸。
优选的技术方案为：所述中层弹性膜所采用的预拉伸单元由前后设置的两个压辊组成，前压辊、后压辊驱动后的周向速度比为1:2～1:4，所述中层弹性膜呈S形牵引输送，实现纵向预拉伸。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有的优点是：
1、本发明具有良好的四面弹性，可以横向拉伸也可以纵向拉伸，打破了本领域复合无纺布只能纵向拉伸的局限性，适用范围可以更广。
2、本发明的中层采用弹性薄膜，相比采用普通弹力布，弹性薄膜提供了更高的弹性和回弹性，产品性能更好。
3、本发明的中层薄膜在固定点周围回弹形成包含固定点在内的孔洞，可使其具有良好的透气性。
4、本发明兼具纵向和横向弹性，在终端产品制作中，无需要求材料的放卷走料方向和机器运行方向一致，可灵活应用于各种机器。
5、本发明除了具有纵向弹性，还具有横向弹性，避免了传统产品在使用过程中由于横向无弹力而产生的束缚感，可以广泛应用在口罩弹性耳带、婴儿尿裤、成人失禁裤的腰围、弹性绷带等领域。
6、本发明采用超声波对三层材料进行复合，无胶化，产品更加柔软。
附图说明
图1为传统复合无纺布结构示意图。
图2为纵向可拉伸的复合无纺布卷料示意图。
图3为横向与纵向均可拉伸的复合无纺布卷料示意图。
图4为本发明制作工艺示意图。
图5为本发明薄膜纵向拉伸状态示意图。
图6为本发明无纺布纵向拉伸时横向收缩状态示意图。
图7为本发明复合材料放松状态时表面示意图。
图8为本发明复合无纺布的表面纹理图。
图9为本发明复合无纺布的截面图。
图10为本发明固定点排布示意图。
图11为本发明横向激活单元示意图。
图12为本发明薄膜孔洞示意图。
以上附图中，上激活辊1，下激活辊2，上齿片3，下齿片4，上间隔盘5，下间隙盘6。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1～图12。须知，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：如图3～图12所示，一种具有四面弹性的复合无纺布，包括上层无纺布、下层无纺布以及夹设在两者之间的中层弹性膜，上层无纺布、中层弹性膜、下层无纺布之间设置有若干个固定点；上层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的上层波峰部及上层波谷部的波浪线状结构，下层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的下层波峰部及下层波谷部的波浪线状结构；当中间弹性膜呈零张力的自然状态时，中间弹性膜复合在上层波谷部与下层波谷部上，各上层波谷部与下层波谷部的复合位置相对应，各上层波峰部与下层波峰部均与中间弹性膜无接触设置；复合无纺布分别可沿横向或纵向拉伸并回弹。
如图8、10、12所示，当上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，固定点呈均布排列且邻排之间交错设置。固定点由超声波焊接而成；中层弹性膜上设置有若干包含固定点在内的孔洞。由超声波焊接而成的固定点形状可以设计成圆形、多边形等各种形状，熔融的弹性膜在固定点周围回弹形成的包含固定点在内的孔洞则按实际受力产生对应形状；本实施例中，固定点设计为圆形，并在无纺布上交错设置，此时回弹形成的孔洞呈椭圆形。
当复合无纺布沿纵向拉伸至上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，其拉伸倍率为：1.5-2.5倍；复合无纺布沿横向拉伸至上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，其拉伸倍率为1.5-2.5倍。
如图4所示，一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，包括以下步骤：
第一步：将上层无纺布、中层弹性膜和下层无纺布的原材料分别由上至下按流水线布置方式向前输送，保证三种材料均处于绷直状态；
第二步：先分别通过一个预拉伸单元进行纵向预拉伸，使得上层无纺布和下层无纺布分别产生横向幅宽收缩(如图4所示)。上层无纺布和下层无纺布所采用的预拉伸单元均由前后设置的两个压辊组成，前压辊、后压辊驱动后的周向速度比为1:2～1:3，上层无纺布和下层无纺布均呈S形牵引输送，实现纵向预拉伸；纵向预拉伸2～3倍。
先通过一个预拉伸单元进行纵向预拉伸，使得中层弹性膜实现纵向拉伸。中层弹性膜所采用的预拉伸单元由前后设置的两个压辊组成，前压辊、后压辊驱动后的周向速度比为1:2～1:4，中层弹性膜呈S形牵引输送，实现纵向预拉伸；纵向预拉伸2～4倍。
将由上层无纺布、中层弹性膜和下层无纺布组成的三层材料通过压辊单元进行压辊叠加贴合，压辊单元由上下设置的两个压辊组成；
第三步：三层材料贴合后，通过超声波复合单元对三层材料进行辊压复合；超声波焊接复合单元内包含有带花纹的底辊；中层弹性膜在拉伸状态下与上、下层无纺布共同经过底辊，并在超声波的作用下在底辊的花纹处熔融形成固定点；其后，熔融的弹性膜在固定点的周围出现回弹并形成包含固定点在内的孔洞。
第四步：复合后的三层材料进入横向激活单元进行激活，横向激活单元包括上下对应设置的上激活辊1和下激活辊2，上激活辊1上设置有若干上齿片3，下激活辊2上设置有若干下齿片4，上齿片3的轴向位置相对于下齿片4的轴向位置左右错开设置；通过上激活辊1与下激活辊2的相向运动使错开的上齿片3和下齿片4啮合，对进入上激活辊1与下激活辊2之间的上、下层无纺布进行条状破坏，横向条轧过后弹性膜摆脱无纺布的横向束缚，获得横弹效果；
上激活辊1上设置有多个上激活区和上间隙盘，上激活区与上间隔盘5间隔设置，上激活区由若干上齿片3组成；下激活辊2上设置有多个下激活区和下间隙盘6，下激活区与下间隔盘间隔设置，下激活区由若干下齿片4组成；上激活区与下激活区啮合时形成一个无纺布激活条带。
间隙盘的作用是通过其不同的宽度来调节无纺布激活条带之间的距离，从而控制无纺布上激活区域的距离；而无纺布激活条带的宽度则通过齿片的数量来控制，每一个无纺布激活条带上的齿片应均布排列，数量越多则无纺布激活条带的宽度越大；无纺布破坏的成度则通过上激活辊1与下激活辊2之间的径向距离来调节控制。
第五步：然后进入张力控制单元进行张力调整，使复合材料放松，弹性膜回弹，无纺布截面形成S型波浪；
第六步：对复合无纺布进行收料。复合材料经过张力控制单元以很小的张力，放松状态下进行收卷，得到具有四面弹性的复合无纺布卷材，材料表面带有超声波花纹(如图10所示)，采用这种交错的圆点花纹，可以支持材料横向和纵向的拉伸延展。
不同的花纹做出的复合无纺布的透气率不同，超声波焊接的优势还在于可以形成很多透气小孔，而传统的胶复生产技术以及薄膜都是不透气的。
以上实施例中，中层弹性膜采用厚度30um～50um的薄膜，薄膜材料材料采用SBS、POE等，这是一类热塑性弹性体；在室温下，它是以在单一高聚物的链内或由组成材料而形成的相互贯穿的基体内存在软硬链段(或相)为特征的；在较高温度下，这些结构将成为流体并在压力条件下流动；冷却时再一次形成包含弹性体的基体；薄膜具有良好的纵向和横向弹性。
上、下层无纺布均使用克重规格为10～20g，材料为PP纺粘无纺布。
表一：样品的机械性能和透气率测试
测试项目 测试方法 单位 样品1 样品2 样品3
基重 ASTM D5035 g/m<sup>2</sup> 76.7 78.0 78.0
MD拉伸强度 ASTM D3776 N/2Inch 53.1 58.9 62.4
MD断料伸长率 ASTM D3776 ％ 455.6 424.5 383.1
CD拉伸强度 ASTM D3776 N/2Inch 23.7 22.8 21.0
CD断料伸长率 ASTM D3776 ％ 364.5 426.1 418.0
透气率 ISO 9237 mm/s 287.0 275.0 293.0
本发明设计的复合无纺布及其制作方法，中间层使用了纵向与横向均具有弹性的薄膜，先将弹性薄膜进行纵向预拉伸，同时上、下层无纺布也经过纵向预拉伸单元进行一定的拉伸，使得无纺布横向(CD方向)幅宽收缩，经过具有特殊花纹辊的超声波复合单元进行复合，复合无纺布再经过横向激活单元对无纺布横向条轧断，摆脱无纺布对薄膜横向弹性的束缚；经过张力调整单元材料放松后，无纺布表面形成S型波浪，制得了具有良好透气性，而且纵向(MD方向)与横向(CD方向)四个面均具有高弹性的弹性复合无纺布。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种具有四面弹性的复合无纺布，包括上层无纺布、下层无纺布以及夹设在两者之间的中层弹性膜，其特征在于：所述上层无纺布、中层弹性膜、下层无纺布之间设置有若干个固定点；所述上层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的上层波峰部及上层波谷部的波浪线状结构，所述下层无纺布沿其厚度方向呈具有交错设置的下层波峰部及下层波谷部的波浪线状结构；当所述中间弹性膜呈零张力的自然状态时，所述中间弹性膜复合在所述上层波谷部与下层波谷部上，各所述上层波谷部与下层波谷部的复合位置相对应，各所述上层波峰部与下层波峰部均与所述中间弹性膜无接触设置；所述复合无纺布分别可沿横向或纵向拉伸并回弹。
2.根据权利要求1所述的一种具有四面弹性的复合无纺布，其特征在于：当所述上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，所述固定点呈均布排列且邻排之间交错设置。
3.根据权利要求2所述的一种具有四面弹性的复合无纺布，其特征在于：当所述复合无纺布沿纵向拉伸至所述上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，其拉伸倍率为：1.5-2.5倍；所述复合无纺布沿横向拉伸至所述上层无纺布、下层无纺布处于平直状态时，其拉伸倍率为1.5-2.5倍。
4.根据权利要求3所述的一种具有四面弹性的复合无纺布，其特征在于：所述固定点由超声波焊接而成；所述中层弹性膜上设置有若干包含所述固定点在内的孔洞。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：将上层无纺布、中层弹性膜和下层无纺布的原材料分别由上至下按流水线布置方式向前输送，保证三种材料均处于绷直状态；
第二步：将由上层无纺布、中层弹性膜和下层无纺布组成的三层材料通过压辊单元进行压辊叠加贴合，所述压辊单元由上下设置的两个压辊组成；
第三步：三层材料贴合后，通过超声波复合单元对三层材料进行辊压复合；所述超声波焊接复合单元内包含有带花纹的底辊；中层弹性膜在拉伸状态下与上、下层无纺布共同经过底辊，并在超声波的作用下在底辊的花纹处熔融形成所述固定点；其后，熔融的弹性膜在固定点的周围出现回弹并形成包含固定点在内的孔洞；
第四步：复合后的三层材料进入横向激活单元进行激活，所述横向激活单元包括上下对应设置的上激活辊和下激活辊，所述上激活辊上设置有若干上齿片，所述下激活辊上设置有若干下齿片，所述上齿片的轴向位置相对于所述下齿片的轴向位置左右错开设置；通过上激活辊与下激活辊的相向运动使错开的上齿片和下齿片啮合，对进入上激活辊与下激活辊之间的上、下层无纺布进行条状破坏，横向条轧过后弹性膜摆脱无纺布的横向束缚，获得横弹效果；
第五步：然后进入张力控制单元进行张力调整，使复合材料放松，弹性膜回弹，无纺布截面形成S型波浪；
第六步：对复合无纺布进行收料。
6.根据权利要求5所述的一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，其特征在于：所述上激活辊上设置有多个上激活区和上间隙盘，所述上激活区与所述上间隔盘间隔设置，所述上激活区由若干所述上齿片组成；所述下激活辊上设置有多个下激活区和下间隙盘，所述下激活区与所述下间隔盘间隔设置，所述下激活区由若干所述下齿片组成；所述上激活区与所述下激活区啮合时形成一个无纺布激活条带。
7.根据权利要求5所述的一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，其特征在于：在第二步中，所述上层无纺布和下层无纺布在进入压辊单元之前，先分别通过一个预拉伸单元进行纵向预拉伸，使得上层无纺布和下层无纺布分别产生横向幅宽收缩。
8.根据权利要求7所述的一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，其特征在于：在第二步中，所述中层弹性膜在进入压辊单元之前，先通过一个预拉伸单元进行纵向预拉伸，使得中层弹性膜实现纵向拉伸。
9.根据权利要求7所述的一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，其特征在于：所述上层无纺布和下层无纺布所采用的预拉伸单元均由前后设置的两个压辊组成，前压辊、后压辊驱动后的周向速度比为1:2~1:3，所述上层无纺布和下层无纺布均呈S形牵引输送，实现纵向预拉伸。
10.根据权利要求8所述的一种具有四面弹性的复合无纺布的制作方法，其特征在于：所述中层弹性膜所采用的预拉伸单元由前后设置的两个压辊组成，前压辊、后压辊驱动后的周向速度比为1:2~1:4，所述中层弹性膜呈S形牵引输送，实现纵向预拉伸。
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