способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала (его варианты) и устройство для его осуществления (его вариенты)

Формула изобретения

1. Способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатия их одна к другой, отличающийся тем, что при растяжении участков указанного слоистого материала сцепление противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатие их одна к другой осуществляют с различной степенью вдоль точек контакта указанных поверхностей со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя аппликаторы давления с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

2. Способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления противоположных поверхностей аппликаторов давления и прижатия их одна к другой, отличающийся тем, что при растяжении участков указанного слоистого материала сцепление противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатие их одна к другой осуществляют с различной степенью вдоль точек контакта указанных поверхностей со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя аппликаторы давления с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

3. Способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют непрерывную подачу слоистого материала с рулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления друг с другом рифлений на противоположных трехмерных поверхностях рифленых валков, отличающийся тем, что при растяжении участков указанного непрерывно движущегося слоистого материала рифления на противоположных поверхностях рифленых валков сцепляют друг с другом с различной степенью вдоль их точек контакта со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя рифленые валки с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

4. Способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют непрерывную подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления друг с другом рифлений на противоположных трехмерных поверхностях рифленых валков, отличающийся тем, что при растяжении участков указанного непрерывно движущегося слоистого материала рифления на противоположных поверхностях рифленых валков сцепляют друг с другом с различной степенью вдоль их точек контакта со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя рифленые валки с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

5. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что в процессе растяжения противоположные периферийные участки слоистого материала фиксируют для предотвращения сокращения их в направлении, параллельном направлению неравномерно нарастающего растяжения.

6. Способ по пп. 1 и 3, отличающийся тем, что для растяжения слоистого материала используют противоположные аппликаторы давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, сцепляющиеся друг с другом в различной степени при прохождении слоистого материала между ними.

7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что фиксирование материала осуществляют путем приложения сил всасывания к слоистому материалу через вакуумные канавки по меньшей мере на одном из рифленых валков.

8. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что неравномерное нарастающее растяжение слоистого материала выполняют в направлении, параллельном направлению движения материала.

9. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что неравномерное нарастающее растяжение слоистого материала выполняют в направлении, перпендикулярном направлению движения материала.

10. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что неравномерное нарастающее растяжение слоистого материала выполняют по нелинейной траектории.

11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что неравномерное нарастающее растяжение слоистого материала выполняют по криволинейной траектории.

12. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что неравномерное нарастающее растяжение слоистого материала выполняют во множестве направлений.

13. Способ по пп. 1 4, отличающийся тем, что неравномерному нарастающему растяжению подвергают слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, дополнительно включающий третий нерастянутый слой, способный удлиняться, но имеющий меньшую эластичную способность к восстановлению, чем первый эластомерный слой, причем указанный третий слой прикреплен к поверхности первого нерастянутого эластомерного слоя, противоположной второму нерастянутому слою.

14. Устройство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, содержащее средство подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, и средство для растяжения участков указанного слоистого материала, включающее пару противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями, отличающееся тем, что противоположные аппликаторы давления выполнены с трехмерными поверхностями, дополняющими одна другую в различной степени и имеющими возможность сцепления с различной степенью вдоль точек контакта их со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала с приданием при этом второму удлиняемому слою остаточного различного удлинения, а слоистому материалу неравномерной эластичной растяжимости в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

15. Устройство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, содержащее средство подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, и средство для растяжения участков указанного слоистого материала, включающее пару противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями, отличающееся тем, что противоположные аппликаторы давления выполнены с трехмерными поверхностями, дополняющими одна другую в различной степени и имеющими возможность сцепления с различной степенью вдоль точек контакта их со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала с приданием при этом второму удлиняемому слою различного остаточного удлинения, а слоистому материалу неравномерной эластичной растяжимости в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

Описание изобретения к патенту

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 воплощения изобретение относится к способу и устройству для придания определенным участкам такого материала с нулевыми деформациями растяжения упругости в одном или более направлениях, пока материал непрерывно перемещается с высокой скоростью в направлении обработки.

Изобретение относится также к слоистому материалу с нулевыми деформациями растяжения, состоящему из множества поглощающих изделий, например, одноразовым пеленкам, соединенным одна с другой вдоль их поясных сторон, причем каждая из пеленок этого материала дополнительно включает по меньшей мере один высокоэластичный элемент, соединенный либо с верхним листом, либо с нижним, либо с обоими, в то время как этот высокоэластичный элемент находится, по существу, в ненапряженном состоянии. По меньшей мере участок материала, включающий по существу ненапряженный высокоэластичный элемент, подвергается механическому растяжению, которого достаточно для достижения остаточного удлинения материалом, к которому этот высокоэластичный элемент прикреплен. При растяжении материал с остаточным удлинением в местах, которые не прикреплены к высокоэластичному элементу, подвержен сморщиванию в направлении Z между смежными 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 расширяем в направлении начального растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения.

Кроме того, изобретение в особенно предпочтительном варианте воплощения относится к такому способу и устройству, в которых неравномерное механическое растяжение слоистого материала производится пропусканием слоистого материала между по меньшей мере парой сцепляющихся рифленых валков, причем степень сцепления рифленых валков неравномерна по периферии валков, вследствие чего слоистый материал подвергается неравномерному возрастающему растяжению, когда он проходит между ними для приобретения различной степени эластичности в получаемом материале.

Кроме того, в особенно предпочтительном варианте воплощения изобретение относится к виду поглощающей повязки разового использования, например, пеленки, имеющей дискретные участки, которым придается различная степень эластичности и которые формируются с помощью устройства по изобретению.

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 по существу в ненапряженном (с нулевыми деформациями) состоянии. Предпочтительно, чтобы по крайней мере один из слоев был в виде непрерывного материала для облегчения непрерывной высокоскоростной обработки процесса. 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 при приложении 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 на дискретные разнесенные области 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 непрерывно с другим через их поверхности раздела. По существу непрерывно скрепленные слоистые материалы могут быть получены экструзией первого по существу непрерывного термопластичного слоя клея 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 изобретения, состоит из материала, который растяжим и высокоэластичен, т.е. он вернется к своим по существу неизменным размерам после того, как приложенное усилие растяжения будет снято. Второй слой, соединенный с высокоэластичным слоем, удлиняемый, наиболее предпочтительно растяжимый, 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 расстояния между соседними точками соединения в плоскости X-Y после растяжения, тем больше 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 крайней 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 выступами 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, 2075189, 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 выше его предела эластичности. Однако прилагаемое натяжение остается внутри предела эластичности нижнего слоя. Если требуется, поперечное растяжение может в 8 раз превышать начальную ширину неискаженного композита.

Поскольку верхний слой поперечно растянут сверх предела эластичности, его складки обязательно постоянно 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, т.е. это вызывает сморщивание композита. Получаемый слоистый материал с нулевой деформацией растяжения особенно подходит для использования в изготовлении купальных костюмов, купальных шапочек, обуви, фартуков и других 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, 3025199, 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 или направляющих конвейерных цепей, соответственно оборудованных средствами для закрепления и приложения противоположных растягивающих сил к краям материала (т. е. ширильного устройства). Если требуется растяжение слоистого материала в продольном направлении, то это может быть достигнуто сочетанием низкой и высокой скорости вращения пар валков.

Поскольку нити используются для формирования укрепленной сети в особенно предпочтительном варианте воплощения, упругая сеть стремится вернуть себя в определенное по существу неискаженное состояние, как только силы натяжения, приложенные к слоистому материалу, снимаются. В результате внешние слои с остаточным удлинением отражают наслоение в направлении Z несоединенных областей, которые совпадают с отверстиями в упругой сети.

Известен способ изготовления как прерывисто соединенных, так и по существу непрерывно соединенных (сплошным образом скрепленных) слоистых материалов, содержащих синтетические полимерные слои и предназначенных для изделий разового использования или применения для одежды одноразового использования (US, патент, 4107364, кл. В32В 3/00, 1978).

Известные слоистые материалы с нулевой деформацией растяжения особенно хорошо подходят для одежды разового пользования, поскольку имеют относительно низкую стоимость 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 с нулевой деформацией растяжения содержат по крайней мере один слой, состоящий по существу из синтетических полимерных волокон, которые сравнительно упруги, и по крайней 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: непрерывное соединение, как при прохождении через нагретые гладкие сжимающие валки и прерывистое соединение во множестве разнесенных точек, как при прохождении через нагретые рельефные тисненные обжимающие валки.

Слоистые материалы, в которых используются оба вида соединения, после этого обрабатывают механическим растяжением предпочтительно 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 неупругий 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 расширяем в направлении начального растяжения по крайней 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 прикрепления к сравнительно упругим полимерным волокнам, когда со слоистого материала снимается натяжение. Несмотря на то, что сморщивание в направлении Z менее выражено в таких слоистых материалах с непрерывным соединением слоев, слоистый материал с нулевой деформацией растяжения последнего типа также упруго растяжим в направлении растяжения по крайней мере до точки начального растяжения.

Наиболее близким по технической сущности к описываемому способу является способ постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто или непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатия их одна к другой (US, патент, 4834741, кл. В 32 В 31/08, 1989).

Для осуществления указанного способа служит устройство для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, содержащее средство подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего нерастянутый первый эластомерный слой, соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, и средство для растяжения участков указанного слоистого материала, включающее пару противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями (US, патент 4834741, кл. В 32 В 31/08, 1989).

В известном способе и устройстве может быть осуществлена непрерывная подача слоистого материала, при этом слоистый материал включает нерастянутый первый эластомерный слой, который соединен с нерастянутым вторым слоем прерывисто или непрерывно. В частности, известный способ и устройство списывает предмет одежды разового использования, например, пеленку одноразового использования, в котором применен слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, содержащий ненапряженный эластичный элемент, закрепленный между парой растяжимых элементов на их противоположных поясных и ножных участках. Эластичные элементы соединены их поясными участками пеленки, пока они в ненапряженном состоянии с растяжимым верхним листом, растяжимым нижним листом или обоими. Конфигурация соединения может быть либо прерывистой, как при прохождении слоистого материала через обжимающий захват, образованный между двумя валками, один из которых нагрет и имеет множество выступающих точек на его поверхности, либо непрерывной, как при нанесении тонкой полосы вязкоэластичного горячего расплава, чувствительного к давлению клея на один из материалов, так и последующей опрессовке горячего расплавленного клея к другому материалу пропусканием слоистого материала через обжимающий захват, образованный между парой валкой с гладкой поверхностью.

Безотносительно к используемой конфигурации 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 сцепляющие 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 крайней мере до точки начального растяжения.

Подобная операция растяжения в направлении обработки предпочтительно выполняется в отношении к противоположным ножным сторонам, которые содержат нерастянутые эластичные элементы пропускания материала пеленки между другой парой рифленых валков. Поскольку рифленые валки имеют сцепляющиеся рифления, по существу параллельные поперечному обработке направлению, постепенно возрастающее растяжение материала происходит в направлении обработки. Согласно этому полностью обработанные ножные участки материала пеленки после этого приобретают эластичную растяжимость в направлении обработки, по крайней мере до точки начального растяжения.

Несмотря на то что рифленые валки для постепенно возрастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения используются для производства изделий разового применения, имеющих по существу равномерную степень эластичности, авторы обнаружили ряд применений, где особенно желательна неоднородная степень эластичности, измеренная в направлении растяжения материала в различных точках вдоль оси, ориентированной, по существу перпендикулярно направлению растяжения материала, например, когда конечное изделие, получившее эластичность, должно быть наложено на поверхность, которая подвергается различной степени расширения и сокращения, например, поверхность животика ребенка или противоположные поверхности бедер ребенка. В таких случаях желательно, чтобы те участки изделия, которые пригоняются к таким поверхностям, имели изменяющиеся степени эластичности, измеряемые в направлении придания эластичности в различных точках вдоль оси, ориентированной по существу перпендикулярно направлению придания эластичности, чтобы увеличить степень комфорта и подгонки, когда изделие применяется.

Техническим результатом изобретения является усовершенствованный способ и устройство для неравномерного постепенно возрастающего растяжения слоистого материала для получения в нем изменяющейся степени эластичности.

Для достижения технического результата в способе постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатия их одна к другой, согласно изобретению, при растяжении участков указанного слоистого материала сцепление противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатие их одна к другой осуществляют с различной степенью вдоль точек контакта указанных поверхностей со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя аппликаторы давления с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

По другому варианту изобретения в способе постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления, имеющих трехмерные поверхности, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатия их одна к другой, согласно изобретению, при растяжении участков указанного слоистого материала сцепление противоположных трехмерных поверхностей аппликаторов давления и прижатие их одна к другой осуществляют с различной степенью вдоль точек контакта указанных поверхностей со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя аппликаторы давления с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

По третьему варианту в способе постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют непрерывную подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, и растяжение расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления друг с другом рифлений на противоположных трехмерных поверхностях рифленых валков, согласно изобретению, при растяжении участков указанного непрерывно движущегося слоистого материала рифления на противоположных поверхностях рифленых валков сцепляют друг с другом с различной степенью вдоль их точек контакта со слоистым материалом для неравномерно растяжения участков слоистого материала, используя рифленые валки с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

По четвертому варианту в способе нарастающего растяжения слоистого материала, при котором осуществляют непрерывную подачу слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащего нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, между парой противоположных аппликаторов давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, и растяжения расположенных между этими поверхностями участков указанного слоистого материала путем сцепления друг с другом рифлений на противоположных трехмерных поверхностях рифленых валков, согласно изобретению, при растяжении участков указанного непрерывно движущегося слоистого материала рифления на противоположных поверхностях рифленых валков сцепляют друг с другом с различной степенью вдоль их точек контакта со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала, используя рифленые валки с дополняющими друг друга в различной степени противоположными трехмерными поверхностями, при этом второму удлиняемому слою придают различное остаточное удлинение, а слоистому материалу способность неравномерно эластично растягиваться в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

Кроме этого, в процессе растяжения противоположные периферийные участки слоистого материала фиксируют для предотвращения сокращения их в направлении, параллельном направлению неравномерно нарастающего растяжения.

Для растяжения слоистого материала используют противоположные аппликаторы давления в виде рифленых валков с осями вращения, перпендикулярными направлению движения материала, и с трехмерными поверхностями, имеющими рифления, сцепляющиеся друг с другом в различной степени при прохождении слоистого материала между ними.

Фиксирование материала осуществляют путем приложения сил всасывания к слоистому материалу через вакуумные канавки по меньшей мере на одном из рифленых валков.

Неравномерное нарастающее растяжение слоистого материала, выполняют:

в направлении, параллельном направлению движения материала,

в направлении, перпендикулярном направлению движения материала,

по нелинейной траектории,

по криволинейной траектории,

во множестве направлений.

Неравномерному нарастающему растяжению подвергают слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, дополнительно включающий третий нерастянутый слой, способный удлиняться, но имеющий меньшую эластичную способность к восстановлению, чем первый эластомерный слой, причем указанный третий слой прикреплен к поверхности первого нерастянутого эластомерного слоя, противоположной второму нерастянутому слою.

По первому варианту в устройстве для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, содержащем средство подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего нерастянутый первый эластомерный слой, непрерывно соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, и средство для растяжения участков указанного слоистого материала, включающее пару противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями, согласно изобретению, противоположные аппликаторы давления выполнены в трехмерными поверхностями, дополняющими одна другую в различной степени и имеющими возможность сцепления с различной степенью вдоль точек контакта их со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала с приданием при этом второму удлиняемому слою остаточного различного удлинения, а слоистому материалу неравномерной эластичной растяжимости в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

По второму варианту в устройстве для постепенно нарастающего растяжения слоистого материала, содержащем средство подачи слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, включающего нерастянутый первый эластомерный слой, прерывисто соединенный с нерастянутым вторым слоем в виде сплошного материала, обладающего способностью удлиняться, но имеющего меньшую способность к эластичному восстановлению, чем первый слой, и средство для растяжения участков указанного слоистого материала, включающее пару противоположных аппликаторов давления с трехмерными поверхностями, согласно изобретению, противоположные аппликаторы давления выполнены с трехмерными поверхностями, дополняющими одна другую в различной степени и имеющими возможность сцепления с различной степенью вдоль точек контакта их со слоистым материалом для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала с приданием при этом второму удлиняемому слою различного остаточного удлинения, а слоистому материалу неравномерной эластичной растяжимости в направлении растяжения по меньшей мере до точки начального растяжения после прекращения действия растягивающей силы на слоистый материал.

В описываемом способе и устройстве изменяющаяся степень эластичности достигается путем постепенно нарастающего растяжения слоистого материала с нулевой деформацией растяжения между множеством противолежащих сцепляющихся зубцов, имеющих различную степень сцепления вдоль их точек контакта с материалом.

Кроме того, технический результат достигается путем использования по крайней мере одного набора рифленых валков, причем по меньшей мере один из указанных рифленых валков имеет рифления неравномерного профиля вдоль его точки или точек контакта со слоистым материалом с нулевой деформацией растяжения, проходящим между рифлеными валками. При использовании способа и устройства получают изделия, которые приобретают эластичность изменяющейся степени.

В предпочтительном варианте воплощения слоистый материал с нулевой деформацией растяжения, имеющий неоднородную степень эластичности, измеренной в направлении растяжения материала в различных точках вдоль оси, ориентированной по существу перпендикулярно направлению растяжения материала. Такие материалы с приданной неоднородной эластичностью могут применяться на поверхности, которая подвергается при использовании различным степеням растяжения и сокращения, например, поверхность животика ребенка и/или противоположные поверхности бедер ребенка. В этих случаях изменяющаяся степень эластичности повышает степень комфорта и подгонки изделия, когда оно накладывается и носится.

На фиг. 1 изображена упрощенная схема устройства, показывающая сборку материала пеленки разового использования; на фиг. 2 упрощенный перспективный вид неравномерного возрастающего растяжения комплекта, отображающий особенно предпочтительный вариант воплощения настоящего изобретения, в котором используется вакуумная система фиксирования материала; на фиг. 3 упрощенный вид по линии 2А-2А на фиг. 2, показывающий способ, в котором направляющие валки используются для обертывания материала пеленки вокруг нижних рифленых валков; на фиг. 4 увеличенный упрощенный вертикальный вид сбоку рифленых валков на фиг. 2, причем вид отображает как рифленые валки сцепляются друг с другом для получения различной степени неравномерно нарастающего растяжения материала; на фиг. 5а упрощенное поперечное сечение, подобное фиг.5б, но отображающее степень сцепления рифлений на противоположных поверхностях рифленых валков всякий раз, когда участок верхнего рифленого сегмента валка, совпадающий с участком линии 4В-4В, совпадает с участком линии 4А-4А; на фиг. 5б упрощенное поперечное сечение, по линии 4А-4А на фиг.4, которая соответствует центральной линии, соединяющей рифленые валки, и показывает степень сцепления рифлений на противоположных поверхностях рифленых валков, когда они в положении, показанном на фиг.4; на фиг. 6а сильно увеличенное упрощенное поперечное сечение прерывисто соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения по изобретению после того, как материал пропущен через захват рифленых валков типа, показанного на фиг.5б; на фиг.6б - сильно увеличенное упрощенное поперечное сечение по существу непрерывно соединенного слоистого материала после того, как материал пропущен через захват рифленых валков, показанных на фиг.5б; на фиг. 7 упрощенная схематическая иллюстрация альтернативной системы постепенно возрастающего растяжения материала; на фиг. 8а упрощенное поперечное сечение, по линии 5В-5В на фиг.7; на фиг. 8б упрощенное поперечное сечение по линии 5А-5А на фиг.7.

На фиг. 1 изображен сплошной материал 1, состоящий из множества соединенных пеленок одноразового использования 2. Каждая пеленка состоит из поглощающего элемента прокладки 3, пара эластичных элементов или участков 4а, которые могут содержать синтетическую или натуральную резину, синтетическую или натуральную пенорезину, эластомерную пленку, эластомерный нетканый слоистый материал, эластомерный холст или подобный материал, соединенный 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 в 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 крайней мере около 400% и растягивающее усилие около 200 г на дюйм ширины образца при растяжении 50% 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), поставляемый General Foam of Paramus, New Tersey;

Полиуретан Бриджестоун SG, имеющий приблизительную толщину 80 мил в ненагруженном состоянии и плотность около 2,05 фунтов на кубический фут (0,033 г/см³), поставляемый из Бриджестоуна, Йокогамы, Япония; структурированная натуральная пенорезина, имеющая приблизительную толщину 50 мил в ненагруженном состоянии и плотность около 13,3 фунтов на кубический фут (0,214 г/см³), поставляемая из Fulflex Ine, of Middletion, RI; структурированная натуральная пенорезина толщиной в ненагруженном состоянии приблизительно 50 мил и плотностью около 13,3 фунтов на кубический фут (0,214 г/см³), поставляемая из Zudlow Composites Comporation of Fremont, Огайо.

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 1 мил. При необходимости, нижний лист может быть гофрирован до толщины приблизительно 5,5 мил для улучшения использования материала и его внешних характеристик. Материалы для нижнего листа, приемлемые для использования RR8220 смесь REDEM, поставляемая Tredegar Industries Inc. of Terre Hause, Indiana; и RR5475 смесь OLAB, us Tredegar Industries, Inc. of Terre Hause, Indiana.

Особенно предпочтительный материал для влагопроницаемого верхнего листа 6 содержит гидрофобный, нетканый кордованый холст весом около 18-20 г на квадратный ядр и содержит полипропиленовые волокна, имеющие приблизительно 2,2 денье, поставляемый из Veratee, Inc. Division of International Papes Company, of walpole, Massachusetts, под маркировкой Р8.

Особенно желательный эстетический вид слоистого материала с нулевой деформацией растяжения пленки, когда нижний лист 5, верхний лист 6 или оба содержат упругие трехмерные полимерные материалы.

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, изображается 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 высокая степень сморщивания в направлении Z желательная в конечном слоистом материале.

Наоборот, непрерывное соединение обычно желательно, 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 по существу непрерывное соединение поддерживает все слои материала в сравнительно близком сцеплении один с другим после операции постепенно возрастающего растяжения. Согласно этому, даже если одна или более сравнительно неэластичных тканей повреждаются к точке разрыва в процессе операции постепенно нарастающего 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 повреждение. Произведенный разрыв сравнительно неэластичной ткани или тканей не нарушает функциональности материалов, например, влагонепроницаемости, поэтому повреждение, которое может случиться в процессе постепенно нарастающего растяжения сравнительно неэластичных материалов отрицательно не воспринимается в конечном продукте.

Таким образом, выгода, которая происходит от использования конфигурации непрерывного соединения в особенности 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 может наиболее удачно использоваться в слоистых материалах изобретения. 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 другого выражения, термин "способный вытягиваться", как он используется в описании и формуле изобретения, не стремится исключить сравнительно неэластичные материалы, которые подвержены значительному уменьшению толщины или повреждению в процессе операции постепенно возрастающего растяжения.

Как можно видеть в варианте воплощения фиг.1, непрерывная ткань влагонепроницаемого удлиняемого материала нижнего листа расположена близко к аппликатору клея 10. Если непрерывно соединенный слоистый материал требуется, чтобы максимизировать сморщивание 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.

С другой стороны, если требуется по существу непрерывно соединенный слоистый материал, аппликатор клея 10 может быть использован для нанесения по существу непрерывного и однородного слоя клея 10а на нижний лист 5 в те определенные области, где расположены по существу нерастянутые эластомерные участки 4а. В особенно предпочтительном варианте воплощения последнего типа, выбранный клей обладает способностью растягиваться и аппликатор клея включает в себя систему нанесения клея-расплава.

Одной такой системой нанесения клея-расплава, которую авторы считают особенно хорошо подходящей для производства слоистого материала с нулевой деформацией растяжении с по существу непрерывным соединением слоев, является аппликатор-распылитель клея расплава модели N GM-50-2-1-GH, поставляемые из JBM Лаборатории Gainesvill, Джорджия. В последней системе используется сопло, имеющее 20 отверстий на один линейный дюйм в направлении, поперечном обработке, каждое отверстие имеет 0,020 дюйма в диаметре. Клей-расплав Finolley H-2176 Hot Melt Adhesive, поставляемый Finolley Adhesive of Finolley, Огайо, предпочтительно нагревается до температуры приблизительно 340^oF и наносится на нижний лист 5 со скоростью приблизительно 7,5-10 мгм на квадратный дюйм. Нагретый сжатый воздух при температуре приблизительно 425^oF и давлении приблизительно 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 на фиг. 1 с нижним листом 5 за время, которое проходит до того, как возрастающее растяжение полученного 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 слоистого материала. Это может быть особенно важным в случаях, когда 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, сварки давлением, ультразвуковой сварки и др. В таких случаях тепловая энергия, при необходимости, может быть приложена к нижнему листу 5 с помощью других средств, известных специалистам в этой области техники, например, радиационных нагревателей (не показаны), горячих воздуходувок (не показаны) и др.

Два рулона эластомерного материала 4 поступают под очень легким (по существу с нулевыми деформациями) растяжением со скоростью, которая обеспечивает требуемую длину эластомерного участка 4а на пеленке на опорном валу 11, имеющем на своей периферии отверстия вакуумного прижима (не показано). Нож 12 делает один раз 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, соединяются с ним с помощью клея 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 определенных местах вдоль его длины, затем направляется к паре комбинирующих или собирающих слоистый материал валков 15.

Сплошная ткань влагопроницаемого верхнего листа 6, например, способное растягиваться волокнистое нетканое полотно, направляется ко второму аппликатору клея 14, где предпочтительно наносится рисунок клея 14а, который в основном соответствует размерам и расположению эластомерным участкам 4а нижнего листа 5 материала. Как в случае с нижним листом 5, рисунок клея, наносимый на материал верхнего листа 6, может быть либо прерывистым, либо по существу сплошным, в зависимости от свойств материала верхнего листа 6 и требуемых характеристик полученного 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 приводятся 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, образуя материал пеленки 1.

Окончательно сформированный материал пеленки 1 затем проходит через пару валков отверждения соединения 16, которые могут потребовать охлаждения для минимизации вытекания клея при обработке.

Затем окончательно сформированный материал пеленки направляется в систему неравномерного нарастающего растяжения материала, которая схематически позицией 20 показана на фиг.1. Детали особенно предпочтительной системы неравномерно нарастающего растяжения материала изобретения, которые могут быть использованы как система 20, описываются на фиг.2.

В соответствии с фиг.2, синхронизация материала пеленки 1, содержащего нерастянутые эластомерные участки 4а такова, что эти по существу нерастянутые 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 нижними рифлеными валками 21, имеющими непрерывное рифление или канавки. 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 4а в конечной пеленке.

Несмотря на то, что точная конфигурация, промежутки и глубина комплементарных канавок верхних и нижних рифленых валков будут меняться в зависимости от таких факторов, как величина эластичности, требуемая в части слоистого материала с нулевой деформацией растяжения конечного полотенца, в особенно предпочтительном варианте воплощения настоящего изобретения использовалось расстояние между пиками канавок приблизительно 0,150 дюйма, входной угол приблизительно 12^o, измеренный на пике, и глубина канавки между пикой и впадиной приблизительно 0,300 дюйма. Внешняя поверхность пика каждого рифления на вышеупомянутых рифленых валках обычно имеет радиус приблизительно 0,010 дюйма, тогда как внутренняя поверхность канавки, образованная между соседними рифлениями, обычно имеет радиус, приблизительно равный 0,040 дюйма. Когда рифленые валки устанавливаются так, что их противоположные пики перекрывают друг друга с различной глубиной в пределах от 0,125 до около 0,175 дюйма вдоль неоднородного радиуса сегментов верхних рифленых валков, слоистый материал настоящего изобретения получает заметную неоднородность в эластичных характеристиках, имея участки 4а эластомерного пенополиуретана толщиной 80 мил, по существу непрерывно соединенные их противоположными поверхностями с влагонепроницаемым полимерным нижним листом 5 толщиной 1 мил и гидрофобным нетканым верхним листом 6, имеющими вес в пределах от 18 до 20 г на квадратный ярд, и волокна полипропилена, имеющие приблизительно 2,2 денье.

Степень перекрытия противоположных пиков вышеупомянутых валков может, конечно, при необходимости регулироваться, чтобы давать более или менее растяжимые участки получаемого слоистого материала с нулевой деформацией растяжения. Для геометрии валков и конструкции слоистого материала пригодно перекрытие пиков с глубиной в пределах от самого малого около 0,050 дюйма до более чем 0,225 дюйма.

Как можно видеть из фиг.3, материал пеленки 1 с помощью направляющих валков 72, 74 обертывается вокруг нижних рифленых валков 21, в основном закрывая активные вакуумные выходы 22, расположенные смежно относительно каждого комплекта канавок 23 на нижних валках 21. Вакуумные выходы 22, которые размещаются, чтобы в основном 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 верхнего листу 6 и влагонепроницаемому нижнему листу 5, или клея, используемого для крепления соответствующих участков верхнего листа к нижнему, рифленые сегменты 24 на верхних валках 25 и непрерывные канавки 23 на нижних валках 21 предпочтительно состоят из материала с низким трением, например, тефлона, или покрыты слоем само-смазывающегося материала, такого как пермалон N 503, наносимым распылением.

Вакуумные выходы 22 на нижних валках 21 предпочтительно покрыты пористым материалом, например, сотопластом 44, с ячейками 0,09 для обеспечения поддержки участков материала пеленки 1, на которые действует вакуум и для обеспечения хорошей поверхности захвата, чтобы предотвратить поперечное проскальзывание или движение материала по поверхности сотопласта всякий раз, когда на полотно воздействует вакуум.

В оптимальных случаях максимальная степень постепенного 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 обнаружено, что, если растягиваемый слоистый материал по существу не предохраняет от проскальзывания или сокращения в направлении, параллельном направлению растяжения материала, когда он проходит между сцепляющимися рифлеными валками, не реализуется оптимальная степень постепенно нарастающего растяжения. Следовательно, в самом предпочтительном варианте воплощения, операция неравномерного растяжения материала выполняется, пока фиксируются внешние удаленные участки всех трех слоев, содержащих в слоистом композите с нулевой деформацией растяжения, как в общем показано на поперечном сечении фиг.5а и 5б, что по существу предохраняет участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения от проскальзывания и сокращения в направлении, параллельном требуемому направлению растяжения при прохождении материала между сцепляющимися рифлеными валками.

Однако 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 постепенно возрастающего растяжения. В последнем случае удлиняемые или растяжимые слои получают остаточное удлинение 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 слой подвергается меньшей степени начального растяжения в процессе растяжения. Соответственно, он может 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 соседними 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 последнего 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, не интересует пользователя изделия.

В другом варианте воплощения 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, 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 повреждения в удлиняемом нижнем листе 5 не разрушает влагонепроницаемость 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 слоями, поскольку относительно близкое соединение слоев один к другому после постепенно нарастающего растяжения делает такое повреждение слоя трудно обнаруживаемым конечным пользователем изделия.

Поскольку материал пеленки 1, изображенный на фиг.1-3, по существу непроницаем для прохождения воздуха, благодаря наличию влагонепроницаемого нижнего листа 5, вакуумные выходы 22, покрытые пористым материалом сотопласта 44, могут при необходимости использоваться непосредственно рядом с каждым набором канавок 23, ориентированных в направлении обработки на нижних валках 21. Если эластомерные участки 4а достаточно проницаемы для прохождения воздуха, всасывающие силы, вырабатываемые вакуумом, будут 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 пеленки, будут фиксироваться в процессе постепенно нарастающего растяжения.

Если эластомерные участки 4а не являются по существу проницаемыми для прохождения воздуха, необходимо, чтобы либо (а) расположение вакуумных выходов 22, покрытых пористым материалом сотопласта 44, не совпадало с противоположными краями эластичных участков 4а, так чтобы всасывающие силы могли прижимать влагонепроницаемый удлиняемый нижний лист 5, проходя через влагопроницаемый удлиняемый верхний лист 6; либо (б) будет происходить закрепление всех трех слоев, содержащихся в слоистом материале с нулевой деформацией растяжения посредством подходящей удерживающей способности устройства воздействовать на противоположные поверхности слоистого материала 1.

Силы всасывания, приложенные к материалу пеленки 1, как показано на фиг. 1-5б, посредством вакуумных выходов 22, действующих через пористый материал сотопласта 44, по существу, предохраняют участки материала пеленки, содержащие по существу нерастянутые эластомерные элементы 4а от проскальзывания или сокращения в поперечном направлении, когда они проходят между сцепляющимися участками непрерывных канавок 23 на нижних рифленых валках 21 и канавчатыми сегментами 24 на верхних рифленых валках 25.

Как можно видеть на фиг. 4, непрерывные рифления или канавки 23 на нижних рифленых валках 21 имеют, по существу, один радиус R_u по всех периферии нижних рифленых валков 21. Однако рифления или канавки на сегментах 24 на верхних рифленых валках 25 имеют неодинаковый радиус вдоль точек сцепления с непрерывными канавками 23 на нижних рифленых валках 21. В частности, канавки на переднем участке сегментов 24 имеют начальный радиус R₁, который меньше чем радиус R₂ канавок около центрального участка сегментов 24. К тому же радиус R₁ начинается от точки, которая ближе к периферии рифленого сегмента 24, чем радиус R₂. Подобно тому канавки на задних участках сегментов 24 имеют радиус R₃, который меньше, чем радиус R₂ канавок в центральной части канавчатых сегментов. Радиус R₃ также начинается с точки, которая ближе к периферии рифленого сегмента 24, чем радиус R₂. Хотя в изобретении не требуется, в исполнении отображенном на фиг.4, радиус R₁ равен радиусу R₃.

Различие радиусов канавок на сегментах 24, которое измеряется в направлении, параллельном направлению обработки, в результате дает различную степень сцепления между канавчатыми сегментами 24 и непрерывными канавками 23 на нижних рифленых валках 21, когда части слоистого материала с нулевой деформацией растяжения проходят между ними. Максимальное сцепление рифленых валков 21, 25 происходит, когда эти участки сегментов 24, имеющие максимальный радиус R₂, совпадают с центральной линией, соединяющей рифленые валки 21, 25. Эта максимальная степень сцепления показана на поперечном сечении фиг.5б по линии 4А-4А на фиг.4.

Фиг. 5а, с другой стороны, есть поперечное сечение, отображающее меньшую степень сцепления, которое имеет место между рифлеными валками 21 и 25, когда часть канавчатых сегментов 24, соответствующих линии 4В-4В на фиг.4, совпадает с центральной линией, соединяющей рифленые валки 21, 25. Минимум сцепления будет, конечно, происходить на краях переднем и заднем сегментов 24 с нарезкой, что обусловливается отличием центров для радиусов R₁ и R₃ от центра для радиуса R₂.

В результате неравномерного в направлении обработки профиля сегментов 24 с нарезкой, участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения под воздействием сцепляющихся рифленых валков 21, 26 постепенно с нарастанием растягиваются с различной степенью вдоль длины материала. Поскольку центральный участок слоистого материала с нулевой деформацией растяжения, содержащий эластомерные элементы 4а, верхний лист 6 и нижний лист 5, скрепленные с ними, подвергаются наибольшей степени постепенно нарастающего растяжения, они показывают наибольшую степень эластичности в направлении растяжения, т. е. в направлении, поперечном обработке. Наоборот, поскольку передние и задние участки слоистого материала, включающие в себя эластомерные элементы 4а, подвергаются нарастающему растяжению в значительно меньшей степени, эти области обладают значительно меньшей степенью эластичности в направлении, поперечном обработке.

Поперечное сечение фиг.6а отображает состояние нерастянутого прерывисто соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения в момент наибольшего нарастающего растяжения, тогда как поперечное сечение фиг.6б отображает состояние также нерастянутого по существу непрерывно соединенного слоистого материала с нулевой деформацией растяжения в момент наибольшего равномерного растяжения. Хотя оба материала эластично растяжимы в направлении начального растяжения по крайней мере до точки начального растяжения, прерывисто соединенный слоистый материал, изображенный на фиг.6а, имеет много большую степень сморщивания в направлении Z.

Как отмечалось ранее, слоистые материалы в нулевой деформацией растяжений, которым придана неоднородная эластичность, рассматриваемые в настоящем изобретении, особенно хорошо подходят для использования в предметах одежды, например, пеленках разового использования, для увеличения поверхности прилегания и комфорта, когда эти изделия применяются на различных участках тела владельца, которые подвержены разным степеням движения, при использовании в этом случае на поверхностях бедер владельца.

После операции неравномерного нарастающего растяжения, показанной схематично на фиг. 1 позицией 20, полностью сформированный материал пеленки 1 проходит через устройство боковых вырезов, показанное схематично позицией 60, в котором вырезы, предназначенные для совмещения с ногами владельца, вырезаются из боковых краевых участков полностью сформированного материала пеленки.

Наконец, материал пеленки 1 разрезается в определенных местах вдоль его длины посредством ножа 22, чтобы получить пеленки разового использования в форме песочных часов, имеющие по крайней мере одну пару боковых панелей, которые эластично растяжимы в различной степени, которая измеряется в направлении, параллельном поясным сторонам пеленки в различных точках вдоль оси, ориентированной перпендикулярно поясной стороне пеленки.

Из этого описания ясно, что усовершенствованный способ и устройство изобретения может использоваться для производства широкого диапазона эластичных изделий, состоящих целиком (как единое целое) или включающих в себя дискретно отдельные участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения.

Следует заметить, что несмотря на то, что неоднородно профилированные сцепляющиеся рифленые валки, имеющий рифления, расположенные по существу параллельно друг другу, описываются на рисунках сопроводительных чертежей настоящего изобретения, могут применяться с равным успехом, используя неоднородный профиль рифленых валков, в которых рифления не ориентированы параллельно друг другу. Кроме того, рифления на таких рифленых неоднородно профилированных валках не обязательно должны располагаться параллельно направлению обработки или направлению, поперечному обработке. Например, если в пеленке одноразового использования требуется, чтобы криволинейная поясная или ножная часть имела неодинаковую эластичность вдоль своей длины, то сцепляющиеся зубцы с неоднородным профилем на рифленых валках, используемые для постепенного нарастающего натяжения участков слоистого материала с нулевой деформацией растяжения пеленки, могли бы располагаться в требуемой криволинейной конфигурации для производства различной степени эластичности вдоль требуемого контура скорее, чем по прямой линии.

Также следует заметить, что слоистый материал с нулевой деформацией растяжения может быть неравномерно растянут для производства различной степени эластичности с использованием пар сцепляющихся рифленых валков, имеющих канавки или рифления с по существу равномерным профилем по их периферии. В таком случае обеспечиваются средства для изменения расстояния между центрами рифленых валков, когда участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения проходят между ними. В результате участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения получают неравномерное растяжение в прямо пропорциональной зависимости к различной степени сцепления, которая имеет место в процессе постепенного нарастания растяжения материала. В особенно предпочтительном варианте воплощения (не показано) средства для изменения расстояния между центрами рифленых валков могут содержать набор гидравлических или пневматических цилиндров, работающих с помощью логического устройства регулирования заданного давления для перемещения одного из рифленых валков относительно другого, тем самым изменяя степень сцепления, когда участки слоистого материала с нулевой деформацией растяжения проходят между ними. Подобный результат может также быть достигнут при использовании более общепринятых механических устройств, например, кулачковый следящий механизм, или система связи с эксцентричным приводом.

Кроме того, очевидно, что несмотря на то что в описанных здесь предпочтительных способах используются сцепляющиеся цилиндрические рифленые валки, операция неравномерного нарастающего растяжения может также быть выполнена при использовании операции прерывистого штампования, в которой используются сцепляющиеся пластины, имеющие различные степени сцепления для неравномерного нарастающего растяжения участков слоистого материала с нулевой деформацией растяжения или изделий, размещенных между пластинами.

Такая операция штамповки схематически иллюстрируется на фиг.7. Пеленочный материал 101, описываемый здесь, содержит влагопроницаемый верхний лист 6, влагонепроницаемый нижний лист 5, поглощающие прокладки 3 и по существу нерастянутые эластомерные элементы 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 пеленочного материала.

Пеленочный материал 101 пропускается между, по крайней мере, одной парой сцепляющихся пластин. Нижняя пластина 440, которая включает в себя криволинейные зубцы с равномерным профилем 520 для нарастающего растяжения ножных участков материала пеленки и прямые зубы 510 для нарастающего растяжения поясных участков материала пеленки, сцепляется с пеленочным материалом 101, размещенным на ней посредством верхней сцепляющейся пластины 400, имеющей зубчатые секции, которые являются комплементарными зубчатым секциям нижней пластины 440, но имеют неоднородный профиль. В этом отношении следует заметить, что не только отдельные зубы на верхней пластине 400 могут быть неравномерно распределены вдоль их длины, как показано на поперечном сечении фиг. 8б, но и амплитуда одного зубца может отличаться от амплитуды соседних зубцов, как в общем и показано на фиг.8а. В результате слоистые участки 210, 220 с нулевой деформацией растяжения пеленочного материала 101 неравномерно растянуты во множестве направлений в соответствии с изобретением.

Для гарантии того, что максимальная степень нарастающего растяжения слоистого материала достигается во всех направлениях, зубчатые сегменты 510, 520 на нижней пластине 440 предпочтительно окружаются упруго деформируемыми окнами 610, 620, которые контактируют и прижимают слоистые участки 210, 220 с нулевой деформацией растяжения пеленочного материала 101 по периферии к соответствующему набору недеформируемых окон 710, 720, окружающих комплементарные зубцы на верхней пластине 400. Штампование по существу предотвращает проскальзывание или сокращение слоистых участков с нулевой деформацией растяжения пеленочного материала в направлении, параллельном любому направлению растяжения в процессе операции неравномерного растяжения, выполняемой на сцепляющихся пластинах. Упруго деформируемые окна 610, 620 должны, конечно, достаточно деформироваться, чтобы позволять требуемую степень сцепления между противоположными зубцами на пластинах 400 и 440 в процессе операции постепенно нарастающего растяжения.

С другой стороны, эти слоистые участки 210, 220 с нулевой деформацией растяжения слоистого пеленочного материала 101, которые подвержены растяжению, могут фиксироваться с помощью соответствующих вакуумных средств (не показаны), окружающих зубчатые сегменты 510, 520 на нижней пластине 440, прежде чем верхняя сцепляющая пластина 400 способна приложить достаточно усилие к слоистым участкам с нулевой деформацией растяжения пеленочного материала, чтобы вызвать его сокращение в направлении, по существу, параллельном любому направлению растяжения.

Несмотря на то что изобретение описано первоначально в контексте производства пеленок разового применения, имеющих эластичные ушки или эластичные поясные участки и/или ножные участки, имеющие различную степень эластичности в направлении или направлениях начального растяжения, очевидно, что настоящее изобретение может также быть использовано с успехом во множестве других применений и средах. Специалистам в этой области техники должно быть очевидно, что различные изменения и модификации могут быть сделаны без отступления от объема изобретения.