CN103281924A - 具有多柱顶盖的结构化表面及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构化表面，其包括热塑性背衬片材和第一直立元件。所述第一直立元件包括间隔开的多柱和在所述间隔开的多柱的远端处的单个顶盖。此外，所述结构化表面通常包括在它们的远端上具有顶盖的多个间隔开的直立柱，其中顶盖与柱的比率小于1∶1。本发明还公开了一种制备结构化表面的方法。所述方法包括提供具有多个间隔开的直立柱的热塑性背衬片材；以及使远端变形，以在所述间隔开的直立柱中的至少一些上形成顶盖。所述顶盖中的至少一些在形成时接触至少一个相邻的顶盖，以在多柱的远端处形成结合的顶盖。

Description

具有多柱顶盖的结构化表面及其制备方法

背景技术

具有一个或多个结构化表面的制品可用于多种应用(如，磨盘、汽车零件组装和一次性吸收制品)中。这些制品可以提供为显示具有(例如)增加的表面积、机械紧固结构或光学特性的膜。

也称为钩环紧固件的机械紧固件通常包括多个密集间隔的直立凸起，这些凸起具有可用作挂钩构件的套环接合头，并且套环构件通常包括多个织造、非织造或针织套环。在许多应用中机械紧固件可用于提供可松脱附连。例如，机械紧固件广泛用于可穿戴的一次性吸收制品中以围绕人的身体扣紧此类制品。在典型的构造中，紧固拉袢上的与尿布或失禁衣服的后腰部附接的钩带或补片(如)可以紧固到环材料在前腰区上的着陆区，或者钩带或补片可以紧固到尿布或失禁衣服在前腰区中的底片(如非织造底片)。机械紧固件也可用于一次性制品，例如卫生巾。卫生巾通常包括旨在被设置为邻近穿着者内衣的底片。底片可以包括用来将卫生巾牢固地附连到内衣的挂钩紧固件元件，该内衣与挂钩紧固件元件机械地接合。

钩环紧固系统的挂钩可以形成为具有弯曲形状，或者它们可以为经变形以包括(例如)蘑菇形状头部的基本竖式的杆。具有不同程度的灵活性和复杂性的一些方法可用于控制套环接合头的形状。参见(如)美国专利No.3,192,589(Pearson)、No.5,953,797(Provost等人)、No.6,132,660(Kampfer)、No.6,558,602(Melbye等人)和No.6,708,378(Parellada等人)。

发明内容

在一些方面，本发明提供了一种结构化表面，其在热塑性背衬上具有多个直立封端的柱。对于所述封端的柱中的至少一些，超过一个柱支承单个顶盖。因此，在本文公开的结构化表面的封端的柱中，顶盖与柱的比率小于1∶1。例如，由于当相比于在单个柱上具有单个顶盖的常规紧固件时，所述结构化表面具有不同的与套环材料脱离的模式，因此所述结构化表面可为可用的。本发明还提供了制备这种结构化表面的方法，所述方法中的一种包括使多柱的远端变形，以提供由多柱支承的结合的单个顶盖。

在一方面，本发明提供了一种结构化表面，其包括热塑性背衬片材和第一直立元件。所述第一直立元件包括间隔开的多柱，所述柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；以及单个顶盖，所述单个顶盖在所述间隔开的多柱的远端处。

在另一方面，本发明提供了一种结构化表面，其包括热塑性背衬片材和多个间隔开的直立柱。所述间隔开的直立柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材，且在所述远端上具有顶盖。所述顶盖与所述柱的比率小于1∶1。

在另一方面，本发明提供了一种制备结构化表面的方法。该方法包括：

提供热塑性背衬片材，所述热塑性背衬片材具有多个间隔开的直立柱，所述多个间隔开的直立柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；和

使所述远端变形以在所述间隔开的直立柱中的至少一些上形成顶盖，其中顶盖中的至少一些在形成时接触至少一个相邻的顶盖，以在多柱的远端处形成结合的顶盖。

在前述方面的一些实施例中，所述结构化表面可例如为机械紧固件。在这些实施例中，所述直立元件为紧固元件。

根据本发明的结构化表面(例如机械紧固件)可克服从凸紧固元件套环脱离的常见模式。这种失效模式包括顶盖挠曲和柱弯曲，两者均表示与凸紧固元件相关的失效。在多柱的远端处的单个顶盖通常有效地大于在单个柱上的单独的顶盖。更大的有效顶盖可更耐顶盖挠曲。使多柱支承单个顶盖也通常增加有效柱厚度，这降低了失效的柱弯曲模式的可能性。有利地，使用间隔开的多柱来增加有效柱厚度可降低柱弯曲的可能性，而不会增加制备封端的柱所需的材料的量。本文公开的多柱顶盖可改变本文公开的结构化表面的剪切和剥离特性。

根据本发明和/或根据本发明制得的结构化表面(例如机械紧固件)也可提供具有大尺寸、但具有短且薄的顶盖悬突部的顶盖，这例如对于套环接合可为理想的。本文公开的单个顶盖(例如结合的顶盖)可具有不规则形状，其可为图案化的和经排列的以用于定向剥离和剪切性能。例如，在纵向上排列支承单个顶盖的多柱可提供提高的纵向剪切性能。

在本专利申请中，诸如“一个”、“一种”和“所述”之类的术语并非仅指单一实体，而是包括一般类别，其具体实例可用于举例说明。术语“一个”、“一种”和“所述”可以与术语“至少一种”互换使用。后接列表的短语“至少一种(一个)”和“包括至少一种(一个）”指列表中的任一项以及列表中两项或更多项的任意组合。除非另外指明，否则所有数值范围均包括它们的端点以及端点之间的非整数值。

术语“结构化表面”指不同于平面或平滑表面的表面。

术语“直立”指从热塑性背衬突出的柱，并包括垂直于背衬站立的柱以及与背衬成不同于90度的角度的柱。

术语“多”和“多个”均指超过一个(例如至少两个)。如本文所用，术语“多柱”通常与在超过一个柱的远端处的单个或结合的顶盖结合使用(例如在第一直立元件中)。如本文所用，术语“多个柱”通常与一组柱结合使用，所述一组柱包括在单个柱上具有单个顶盖的那些柱以及在多柱上具有单个顶盖的那些柱的组合。

术语“间隔开”指形成为在它们之间具有距离的柱。即使当“间隔开”的柱共同支承单个顶盖时，它们也不彼此接触。

当形成时被称为“至少部分地由至少一个相邻的顶盖成形”的顶盖为具有受到至少一个相邻的顶盖影响的形状的那些顶盖，如下所述。

通过拉伸而为“可分离的”远侧顶盖指不熔融在一起的远侧顶盖。

术语“第一”和“第二”在本发明中仅以其相对意义使用。应当理解，除非另外指明，那些术语仅为了在描述一个或多个实施例时的便利而使用。

如本文所用，术语“套环接合”与机械紧固元件(即挂钩元件)机械附接至套环材料的能力相关。一般来讲，具有套环接合头部的挂钩元件具有与柱的形状不同的顶盖形状。可通过使用标准的织造、非织造或针织材料来确定和限定挂钩元件的套环接合能力。相比于不具有套环接合顶盖的柱的区域，具有套环接合顶盖的柱的区域通常与套环材料结合提供更高剥离强度、更高动态剪切强度或更高动态摩擦中的至少一者。

如本文所用的术语“纵向(MD)”表示可用于本文公开的制备结构化表面的方法的一些实施例的热塑性材料的运行的连续幅材的方向。当一片结构化表面为从连续幅材上切下的更小部分时，纵向通常对应于结构化表面的长度“L”。如本文所用，术语纵向和纵向方向通常能够互换使用。如本文所用的术语“横向”(CD)表示基本与纵向垂直的方向。当一片结构化表面为从连续幅材上切下的更小部分时，横向通常对应于结构化表面的宽度“W”。

本发明的上述发明内容并非旨在描述本发明所公开的每个实施例或每种实施方式。以下描述更具体地举例说明了示例性实施例。因此，应当理解，附图和以下描述仅用于举例说明的目的，而不应被理解为是对本发明范围的不当限制。

附图说明

结合附图，参考以下对本发明的多个实施例的详细说明，可更全面地理解本发明，其中：

图1为根据本发明的结构化表面的一个示例性实施例的透视图的照片；

图2为根据本发明的结构化表面的另一实施例的俯视图；和

图3为根据本发明的结构化表面的又一实施例的透视图的照片。

具体实施方式

现在，将详细参照本发明的实施例，在附图中示出了这些实施例的一个或多个实例。所图示或描述为一个实施例的一部分的特征可以与其它实施例一起使用，从而又得到一个第三实施例。本发明旨在包括这些和其它修改形式和变形形式。

图1至3示出了根据本发明的示例性结构化表面(例如机械紧固件)。在图1至3中的每一个中，结构化表面包括热塑性背衬片材14、24和34，以及第一直立元件18、28和38。第一直立元件18、28和38具有间隔开的多柱10和30(在图2的俯视图中未显示)。第一直立元件18、28和38的间隔开的柱具有近端和远端，所述近端附接至热塑性背衬片材14、24和34。第一直立元件18、28和38在间隔开的多柱10和30(在图2中未显示)的远端上具有单个顶盖12、22和32。在图示实施例中的每一个中，所述结构化表面还包括第二直立元件，所述第二直立元件具有单个柱10a、20a、30a，所述单个柱10a、20a、30a具有近端和远端。所述单个柱10a、20a、30a的近端附接至热塑性背衬片材14、24和34，在每个柱10a、20a和30a的远端上具有远侧顶盖12a、22a和32a(即单个远侧顶盖)。在本文公开的结构化表面中，在热塑性背衬片材上可存在任意数目的第一直立元件和任选的任意数目的第二直立元件。如图1至3所示，存在具有近端和远端的多个间隔开的直立柱10、10a；20a；和30、30a，且近端附接至热塑性背衬片材14、24和34。在间隔开的直立柱10、10a；20a；和30、30a的远端上存在顶盖12、12a；22、22a；和32、32a，且顶盖12、12a；22、22a；和32、32a与柱10、10a；20a；和30、30a的比率小于1∶1。在一些实施例中，顶盖的数目除以柱的数目为至多0.9、0.8、0.7、0.6、0.5或0.4。顶盖12、12a、22、22a、32和32a通常具有套环接合形状。

在包括图1和2示出的实施例的一些实施例中，第一直立元件18和28包括至少三个间隔开的柱10(在图2中不可见)。在图2中，第一直立元件28具有在图2所示的俯视图中不可见的三个间隔开的柱。在图1中，第一直立元件18具有5个间隔开的柱10。有利地，结构化表面(例如机械紧固件)可设计为具有第一直立元件，所述第一直立元件具有任何所需数目(例如2、3、4、5、6或更多)的间隔开的柱。在包括图3所示的实施例的一些实施例中，第一直立元件38具有两个间隔开的柱30。

如图1至3所示，结构表面(例如机械紧固件)可设计为具有多种所需的构造，所述构造具有第一直立元件18、28和38，所述第一直立元件18、28和38具有多种所需的形状。单个顶盖通常具有与柱的横截面形状不同的形状。在图1中，第一直立元件18和单个顶盖12成“V”的形状，它们在热塑性背衬14上彼此分离，并指向不同(例如相背)的方向。单个顶盖12具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段；在图示实施例中，在每个“V”形内存在多个凹陷区段。由单个顶盖10a和远侧顶盖12a组成的第二直立元件设置成排，并在两个第一直立元件之间延伸。在图2中，第一直立元件28和单个顶盖22具有三瓣形状。单个顶盖22具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段；在图示实施例中，存在三个凹陷区段，每对瓣会聚在一个凹陷区段处。在图2中，单个顶盖22还在三个瓣的中心中具有通孔。所述通孔为在顶盖中的开口，其可提供通向热塑性背衬24的小的通道。由单个柱20a和远侧顶盖22a组成的第二直立元件围绕第一直立元件28成环设置。在图3中，第一直立元件38和单个顶盖32具有两瓣形状，该形状类似于一对相交的圆。直立元件38在不同方向上取向。单个顶盖32具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段；在图示实施例中，存在瓣会聚的两个凹陷区段，在顶盖32的每一侧上有一个凹陷区段。由单个柱30a和远侧顶盖32a组成的第二直立元件在第一直立元件38中无规设置。凹陷的存在提供了在单个顶盖内有多个不同的凸面形状的可能性。这可有利于(例如)提供用于提高套环接合的不规则形状。

在图示实施例中，间隔开的多柱中的至少一部分在所述热塑性背衬上不均匀间隔。例如，在图1中，间隔开的多柱10五个一组，其中五个间隔开的多柱10在第一直立元件18内彼此紧密间隔，但与在另一第一直立元件18中的五个间隔开的多柱10的另一组远离。类似地，在图3中，间隔开的多柱两个一组，其中两个间隔开的多柱在第一直立元件38内彼此紧密间隔，但与在另一第一直立元件38中的两个间隔开的多柱的另一组远离。

此外，在第一直立元件18、28和38中的间隔开的多柱和在第二直立元件中的单个柱10a、20a和30a不均匀间隔。例如，在图1中，相比于在第二直立元件中的单个柱10a，在箭形第一直立元件18中的间隔开的多柱10更紧密地间隔在一起。在图2所示的实施例中，相比于在第二直立元件中的单个柱(未显示)，在多瓣形第一直立元件28中的间隔开的多柱更紧密地间隔在一起。类似地，在图3所示的实施例中，相比于在第二直立元件中的单个柱30a，在第一直立元件38中的间隔开的多柱更紧密地间隔在一起。

在一些实施例中，所述间隔开的多柱具有不同的横截面积。例如，在图3所示的实施例中，在第一直立元件38内，间隔开的多柱30具有不同的横截面积。此外，间隔开的多柱30具有不同的最大宽度尺寸(即直径)。另外，在不同的第一直立元件38中，柱30的横截面积和最大宽度尺寸无需相同。在一些实施例中，间隔开的多柱中的至少一个具有与第二直立元件的单个柱不同的横截面积。此外，间隔开的多柱中的至少一个具有与第二直立元件的单个柱不同的最大宽度尺寸(即直径)。再次参见图3，在第一直立元件中的间隔开的柱30中的至少一个的横截面积和最大宽度尺寸(即直径)可不同于第二直立元件中的单个柱30a的横截面积和最大宽度尺寸。单个柱30a的横截面积和最大宽度尺寸也可彼此不同。

许多热塑性材料可用于根据本发明的和/或根据本发明制得的结构化表面(例如机械紧固件)。用于具有间隔开的直立多柱10和30以及任选的单个柱10a、20a和30a的热塑性背衬片材14、24和34的合适的热塑性材料包括聚烯烃均聚物(如聚乙烯和聚丙烯)，乙烯、丙烯和/或丁烯的共聚物；包含乙烯的共聚物，例如乙烯乙酸乙烯基酯和乙烯-丙烯酸；聚酯，例如聚(乙烯对苯二酸酯)、聚乙烯丁酸酯和聚萘二甲酸乙二醇酯；聚酰胺，例如聚(六亚甲基己二酰胺)；聚氨酯；聚碳酸酯；聚(乙烯醇)；酮，例如聚醚醚酮；聚苯硫醚；聚(丙烯腈丁二烯苯乙烯)；增塑聚氯乙烯；以及它们的混合物。通常，热塑性材料为聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物以及这些材料的共聚物和混合物)。上述各种热塑性材料可配制成具有所需特性(例如颜色)的母料。

在一些实施例中，具有间隔开的多柱10和30以及任选的单个柱10a、20a和30a的热塑性背衬片材14、24和34可由热塑性材料的多层或多组分的熔融流制得。这可产生至少部分地由与主要形成背衬的热塑性材料不同的热塑性材料形成的柱。由多层熔融流制得的直立柱的各种构造(例如)示于美国专利No.6,106,922(Cejka等人)中。可采用任何传统方法形成多层或多组分的熔融流。可通过例如在美国专利No4,839,131(Cloeren)中示出的多层供料头形成多层熔融流。也可使用具有不同组分的畴或区域的多组分的熔融流。可用的多组分的熔融流可通过使用包含共挤出模头或其他已知方法(例如在美国专利No.6,767,492(Norquist等人)所示的方法)而形成。

在根据本发明和/或根据本发明制得的结构化表面(例如机械紧固件)中，热塑性背衬片材14、24和34以及间隔开的多柱10、20和30或多个间隔开的直立柱10、10a、20a、30和30a通常为一体的(即同时作为单元、整体而形成)。所述热塑性背衬通常为片材、膜或幅材的形式，其可具有基本上均匀的厚度，并具有直接附接至热塑性背衬的间隔开的直立柱。所述热塑性背衬片材通常为连续膜的形式，其中“连续”指在膜中不具有孔。在背衬片材上的直立柱可(例如)通过常规的挤出通过模头和铸塑成型技术而制得。在一些实施例中，将热塑性材料进料至具有腔体的连续移动的模具表面上，所述腔体具有直立柱的反转形状。热塑性材料可经过由两个辊形成的辊隙之间或者模头面与辊表面之间的辊隙之间，所述辊中的至少一个具有腔体(即所述辊中的至少一个为工具辊)。由辊隙提供的压力迫使树脂进入腔体中。在一些实施例中，可以利用真空装置来抽腔体，从而更容易地填充所述腔。辊隙通常足够宽，使得在腔体上形成连续背衬。可以任选地对模具表面和腔体进行空气冷却或水冷却，然后例如通过剥除辊从模具表面剥除一体化形成的背衬和直立柱。

合适的工具辊可例如通过在金属模具或套管的圆柱形面中钻(例如通过电子束)一系列具有间隔开的多柱10、20和30的反转形状的孔而制得。其他合适的工具辊包括由一系列板形成的那些工具辊，所述板限定围绕其周边的多个柱成型腔体，如在(例如)美国专利No.4,775,310(Fischer)中所述的那些。例如，可通过钻孔或光致抗蚀剂技术在板中形成腔体。另外其他合适的工具辊可以包括线材缠绕辊，它们连同其制造方法公开于(例如)美国专利No.6,190,594(Gorman等人)中。可涂布模具、套管、板或线的暴露表面，以赋予表面特性，如增加的耐磨性、受控的剥离特性和受控的表面粗糙度。优选选择涂层(如果存在)，使得热塑性材料对工具辊的粘附力小于在从工具辊去除热塑性背衬之时热塑性材料的内聚力。

用于形成具有间隔开的多柱10、20和30或多个间隔开的直立柱10、10a、20a、30和30a的热塑性背衬片材14、24和34的另一示例性方法包括使用如美国专利No.7,214,334(Jens等人)中所述的限定直立柱状腔体的阵列的柔性模具带。围绕第一和第二辊拉动模具带，设置熔化的热塑性材料源以将热塑性材料递送至模具带。使装置构造为在压力下迫使塑性树脂进入间隙中的所述带的直立柱状腔体中，以模制直立柱的阵列并同时形成热塑性幅材层。

除了上述连续方法之外，也预期可使用批量过程(例如单次注塑成型)制备具有间隔开的柱的热塑性背衬片材。热塑性背衬片材可具有任何合适的尺寸，但至少10cm的长度和宽度尺寸可为可用的。

在根据本发明和/或根据本发明制得的结构化表面(例如机械紧固件)中，可(例如)通过上述方法的任意种制得的间隔开的柱10、10a、20、30和30a可具有多种横截面形状。例如，柱的横截面形状可为多边形(例如方形、矩形、六边形、五边形或十字形)，所述多边形可为规则多边形或不为规则多边形，或者柱的横截面形状可为弯曲的(例如圆形或椭圆形)。

在根据本发明和/或根据本发明制得的结构化表面或机械紧固件中，热塑性背衬片材14、24和34可具有多种厚度。例如，取决于所需的应用，热塑性背衬片材的厚度可为至多约750、500、400、250或150微米。在一些实施例中，取决于所需的应用，背衬的厚度为至少约5、10、30、50、75或100微米。在一些实施例中，热塑性背衬片材的厚度在10至约225微米、约30至约200微米或者约50至约150微米的范围内。热塑性背衬片材可具有基本上均匀的横截面，或者热塑性背衬片材可具有与由可(例如)通过上述成型辊中的至少一种赋予的直立柱所提供的结构之外的另外的结构(例如凹槽)。然而，在一些实施例中，热塑性背衬片材具有除了直立柱(例如在第一和第二直立元件中)之外的平滑表面。在一些实施例中，热塑性背衬片材为基本上平坦的。

在一些实施例中，当(例如)通过上述方法中的任意种在背衬上形成间隔开的柱时，间隔开的柱具有至多3毫米(mm)、1.5mm、1mm或0.5mm的最大高度(在背衬之上)，以及在一些实施例中至少0.05mm、0.075mm、0.1mm或0.2mm的最小高度。在一些实施例中，柱具有至少约2∶1、3∶1或4∶1的纵横比(即高度与宽度尺寸的比率)。在一些实施例中，纵横比可为至多10∶1。柱可具有最大宽度尺寸为至多1(在一些实施例中，至多0.75、0.5或0.45)mm的横截面。在一些实施例中，柱具有宽度尺寸为10μm至350μm之间的横截面。如上所述，不同柱间的横截面尺寸可为不同的。在一些实施例中，一些柱的最大宽度尺寸可为其他柱的最大宽度尺寸的至多两倍。术语“宽度尺寸”应理解为包括具有圆形横截面的柱的直径。当柱具有超过一个宽度尺寸(例如在矩形或椭圆形横截面形状的柱中)时，本文所述的纵横比为高度除以最大宽度尺寸。

在根据本发明和/或根据本发明制得的结构化表面或机械紧固件中，可(例如)通过上述方法中的任意种制得的间隔开的柱可具有(例如)从近端至远端渐缩的形状。基底部分可具有比远侧末端更大的宽度尺寸，这可有利于在上述方法中从模具表面去除柱。

应当理解，“间隔开的多柱”不包括可为机械紧固元件的可用前体的肋(例如细长的肋，其经成型挤出并随后切削，以在肋的方向上拉伸时形成挂钩元件)。这种肋也不考虑“套环接合”，因为在切削和拉伸它们之前，它们不能接合套环。在一些实施例中，根据本发明的方法不包括切削肋。

多种方法可用于制备根据本发明的结构化表面中的顶盖。在一些实施例中，使用来自直立柱的材料来(例如)通过使顶盖变形而制备顶盖。

在一些实施例中，制备本文公开的机械紧固件的方法包括提供具有多个间隔开的直立柱的热塑性背衬片材，所述多个间隔开的直立柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；以及使所述远端变形以在所述间隔开的直立柱中的至少一些上形成顶盖，其中顶盖中的至少一些在形成时接触至少一个相邻的顶盖，以在多柱的远端处形成结合的顶盖。在这些实施例中，多柱的远端提供用于结合的顶盖的材料。变形水平取决于(例如)在变形过程中所用的温度以及进行变形的时间长度。在一些实施例中，变形水平足够高，使得远侧顶盖的边缘接触，并且不允许进一步流向圆形形状。因此，至少一些顶盖在形成时至少部分地由至少一个相邻的远侧顶盖成形。即，远侧顶盖中的材料流入可用的开放空间以形成由柱的高度和间隔所决定的顶盖形状。在一些实施例中，变形水平足够高，使得在结合的顶盖中不可见到单独的顶盖的不同图案。在柱的远端变形之后而形成的顶盖(包括结合的顶盖)被认为具有套环接合形状。

在制备结构化表面的方法中的间隔开的柱的密度是影响在使柱的远端变形以提供封端的柱之后至少一些顶盖在形成时是否接触至少一个相邻的顶盖的因素之一。柱需要间隔足够紧密，使得至少一些顶盖可在变形时接触。(例如)取决于温度和时间的柱的高度(上述)和变形水平也影响至少一些顶盖在形成时是否接触至少一个相邻的顶盖。现在详细描述用于使远侧末端变形以提供封端的柱的方法。

多种方法可用于使间隔开的柱的远侧末端变形。在变形之后形成的顶盖12、12a、22、22a、32和32a的面积大于附接至热塑性背衬的柱的基底横截面积，且顶盖中的至少一些接触至少一个其他顶盖。形成的顶盖与在基底处测得的柱的宽度尺寸的比率通常为至少1.5∶1或3∶1，并可为至多5∶1或更大。封端的柱通常比变形之前的柱更短。在一些实施例中，封端的柱具有至少0.025mm、0.05mm或0.1mm、在一些实施例中至多2mm、1.5mm、1mm或0.5mm的高度(在背衬之上)。

在制备根据本发明的结构化表面的方法的一些实施例中，使远端变形以形成顶盖12、12a、22、22a、32和32a包括加热远端。通常，使用加热和压力的组合以使柱的远端变形，从而形成顶盖。加热和压力可顺序或同时应用。

在一些实施例中，变形包括使远端与受热表面接触。受热表面可为诸如在6,708,378(Parellada等人)或美国专利No.5,868,987(Kampfer等人)中公开的平坦表面或纹理化表面。在其中具有间隔开的柱的热塑性背衬14、24和34为不定长度的幅材的一些实施例中，变形包括使幅材在第一方向上移动通过具有受热表面元件和相对的表面元件的辊隙，使得受热表面元件接触远侧末端。在这些实施例中，受热表面可为(例如)封端辊。在一些实施例中，可不加热用于接触远端的表面。在这些实施例中，使用压力而不使用加热来进行变形。

在一些实施例中，受热表面可为与弯曲支承表面相对的受热辊，从而形成具有可变辊隙长度的可变辊隙，如(例如)在美国专利No.6,368,097(Miller等人)中所述。弯曲支承表面可在受热辊的方向上弯曲，且受热辊可包括进料机构，所述进料机构用于将具有间隔开的柱的热塑性背衬进料通过可变辊隙，以压缩方式接合受热辊与支承表面之间的幅材。

在其中变形包括加热间隔开的柱的远端的实施例(包括上述实施例中的任意个)中，加热通常在远端的熔融温度以下进行。当用于形成直立柱的热塑性材料为共聚物(例如乙烯和丙烯的共聚物)时，远端可具有超过一个熔融温度。在这些实施例中，“在远端的熔融温度以下”意指在熔融温度中的至少一者以下。然而，在一些实施例中，加热在远端的熔融温度以上进行。在其中用于形成直立柱的热塑性材料为具有多个熔融温度的共聚物的实施例中，“在远端的熔融温度以上”意指在熔融温度(例如通常最高)中的至少一者以上。

在根据本发明的结构化表面的一些实施例中，热塑性背衬片材在至少一个方向上具有拉伸引发的分子取向。同样，在制备根据本发明的结构化表面的方法的一些实施例中，所述方法包括在至少一个方向上拉伸热塑性背衬片材14、24和34。拉伸可在幅材上双向或单向地进行。双轴拉伸意指在热塑性背衬片材14、24和34的平面的两个不同方向上拉伸。通常(但不总是)，在连续幅材中，两个不同方向为纵向和横向。双轴拉伸可通过(例如)首先在两个方向中的一个方向上、随后在两个方向中的另一方向上拉伸热塑性背衬片材而顺序进行。双轴拉伸也可基本上同时在两个方向上进行。单轴拉伸指在热塑性背衬14、24和34的平面的仅一个方向上拉伸。通常，单轴拉伸在纵向或横向中的一个上进行，但其他拉伸方向也是可以的。在其中热塑性背衬被拉伸的一些实施例中，可能有用的是(例如)在与支承单个顶盖的多柱中的至少一些排列的方向垂直的方向上拉伸。

当热塑性背衬片材为不定长度的幅材时，(例如)可通过在速度增加的辊上推进热塑性幅材来进行纵向的单轴拉伸。允许热塑性幅材的单轴、顺序双轴和同时双轴拉伸的最灵活拉伸方法利用平膜拉幅机装置。这种装置采用以下方式沿着热塑性背衬的相对边缘使用多个夹片、夹钳或其他膜边缘抓握装置来抓握热塑性幅材：使得通过沿着发散轨条以变化的速度推进抓握装置而获得在所需方向的单轴、顺序双轴或同时双轴拉伸。在纵向增加夹片速度一般导致纵向拉伸。例如发散轨条的装置一般导致横向拉伸。单轴和双轴拉伸可(例如)通过美国专利申请公开No.2005/0202205(Petersen等人)和其中所引用的公开中所公开的方法和装置而实现。平膜拉幅机装置可(例如)从德国西格斯多夫布鲁克纳机械有限公司(Brückner Maschinenbau GmbH，Siegsdorf，Germany)商购获得。

对于本文所述结构化表面(例如机械紧固件)或制备结构化表面的方法的实施例中的任意者，结构化表面可为卷的形式，可(例如)从所述卷切削尺寸适于所需应用的结构化材料的补片(如，机械紧固件补片)。在该应用中，热塑性背衬片材14、24和34也可为已切削至所需尺寸的补片。在这些实施例中的一些中，热塑性背衬片材的第二表面(即与第一表面相对的表面，间隔开的柱从所述第一表面突出)可涂布有粘合剂(例如压敏粘合剂)。在这种实施例中，当结构化表面为卷的形式时，可将隔离衬片施用至暴露的粘合剂。

在本文公开的结构化表面及其制备方法的一些实施例中，至少当热塑性背衬片材14、24和34最初形成时，其不结合至载体。在其他实施例中，制备结构化表面的方法还包括将热塑性背衬片材的第二表面(即与第一表面相对的表面，间隔开的柱从所述第一表面突出)结合至载体。可(例如)通过层合(例如挤出层合)、粘合剂(例如压敏粘合剂)或其他粘合方法(例如超声粘合、压缩粘合或表面粘合)将热塑性背衬片材结合至载体。这种结合方法可如所需在使直立柱的远侧末端变形之前或者在使直立柱的远侧末端变形之后进行。热塑性背衬片材可在具有直立柱的热塑性背衬片材的形成过程中结合至载体。所得制品可为紧固层合物，例如，结合至吸收制品的底片的紧固拉袢，其可用于结合吸收制品的前腰区和后腰区。

载体可为连续的(即无任何渗透通孔)或不连续的(例如包括渗透穿孔或孔穴)，所述载体在一些实施例中可结合至热塑性背衬片材的第二表面。载体可以包括多种合适的材料，包括织造幅材、非织造幅材(例如纺粘幅材、水刺幅材、气流成网幅材、熔吹幅材以及粘合梳理成网幅材)、织物、塑性膜(例如单层或多层膜、共挤出膜、侧向层合膜或包括泡沫层的膜)，以及它们的组合。在一些实施例中，载体为纤维材料(如织造材料、非织造材料或针织材料)。当涉及载体或幅材时，术语“非织造”指具有交错排列的、而非呈如同针织织物那样的可辨识方式的各个纤维或丝线的结构。非织造织物或幅材可由多种方法形成，例如熔吹法、纺粘法、水刺法、和粘合梳理成网法。在一些实施例中，载体包括多个非织造材料层，其具有例如至少一层熔吹非织造物和至少一层纺粘非织造物，或任何其它合适的非织造材料的组合。例如，载体可以为纺粘-熔粘-纺粘、纺粘-纺粘或纺粘-纺粘-纺粘多层材料。或者，载体可为包括非织造层和致密膜层的复合幅材。

提供可用的载体的纤维材料可以由天然纤维(如木材或棉纤维)、合成纤维(如热塑性纤维)或者天然纤维和合成纤维的组合制成。用于形成热塑性纤维的示例性材料包括聚烯烃(如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、乙烯共聚物、丙烯共聚物、丁烯共聚物以及这些聚合物的共聚物和混合物)、聚酯和聚酰胺。该纤维也可以是多组分纤维，例如，具有一种热塑性材料的芯部和另一种热塑性材料的外皮。

可用的载体可以具有期望用于特定应用的任何合适的基重或厚度。对于纤维载体，基重的范围可以为如从至少约20、30或40克/平方米，最多到约400、200或100克/平方米。载体的厚度可以高达约5mm、约2mm或约1mm，和/或其厚度可以为至少约0.1、约0.2或约0.5mm。

载体的一个或多个区域可以包括一种或多种可弹性延展的材料，其在施加力时沿至少一个方向延伸，并且在移除力之后大致回复到其初始尺寸。术语“弹性的”是指呈现从拉伸或变形恢复的任何材料。同样，不显示具有从拉伸或变形恢复的“非弹性”材料也可用于载体。

可在将热塑性背衬接合到载体之后形成的紧固层合物可用于(例如)吸收制品中。示例性吸收制品具有至少前腰区、后腰区以及将前腰区和后腰区对分的纵向中心线，其中前腰区或后腰区中的至少一者包括根据本文所公开的方法制备的结构化表面。紧固层合物可以为紧固拉袢的形式，该紧固拉袢粘合到前腰区或后腰区中的至少一个，从吸收制品的左纵向边缘或右纵向边缘中的至少一个向外延伸。在其它实施例中，紧固层合物可以是吸收制品的一体的耳部。紧固层合物也可用于(例如)一次性制品，例如卫生巾。卫生巾通常包括旨在被设置为邻近穿着者内衣的底片。背衬片材可包括具有间隔开的直立封端的柱以将卫生巾牢固附接至与封端的柱机械接合的内衣的热塑性背衬。

结构化表面的纵向“L”(在一些实施例中，纵向)可通常与吸收制品的纵向中心线对齐。在其中第一直立元件包括角度的实施例中，该角度与吸收制品的纵向中心线成非零角度排列，这可在从吸收制品上的配合表面去除紧固拉袢时提高结构化表面的剥离性能。非零角度可以为在从30到90度、50到90度、60到90度、75到90度、80到90度或85到90度的范围内。

在其中载体为纤维幅材的一些实施例中，将热塑性背衬片材的第二表面结合至载体包括在纤维幅材移动的同时将受热气态流体(例如环境空气、除湿空气、氮气、惰性气体或其他气体混合物)喷射至纤维幅材的第一表面上；在连续幅材移动的同时将受热流体喷射至背衬片材的第二表面上，其中所述第二表面与背衬片材的第一表面相对；以及使纤维幅材的第一表面与背衬片材的第二表面接触，以使得纤维幅材的第一表面熔融粘合(如表面粘合或利用蓬松保持粘合进行粘合)至背衬的第二表面。将受热气态流体喷射到纤维幅材的第一表面上以及将受热气态流体喷射至背衬片材的第二表面上的步骤可以顺序地或同时地进行。当涉及纤维材料的粘合时，术语“表面粘合的”指纤维的至少各部分的纤维表面的部分熔融粘合至背衬片材的第二表面，粘合方式为使得基本上保持背衬的第二表面的初始(粘合之前)形状，并且基本上保持背衬的第二表面的至少一些部分在表面粘合区域中处于暴露条件下。定量地，表面粘合纤维与嵌入纤维的不同之处可以在于，在纤维的粘合部分中，在背衬的第二表面上方，表面粘合纤维的表面区域的至少约65％是可见的。从超过一个角度进行检测对于呈现纤维的表面区域的整体可能是必须的。术语“蓬松保持粘合”在涉及纤维材料的粘合时指的是粘合的纤维材料包括的蓬松度为在粘合过程之前或没有粘合过程的情况下材料所呈现的蓬松度的至少80％。如本文所用，纤维材料的蓬松度是幅材占据的总体积(包括纤维以及材料的没有被纤维占据的空隙)与纤维材料单独占据的体积的比。如果仅仅纤维幅材的一部分与背衬的第二表面粘合，那么通过将粘合区域中的纤维幅材的蓬松度与非粘合区域中的幅材的蓬松度进行比较，就可以容易地确定保留的蓬松度。在一些情形下可能方便的是，将粘合的幅材的蓬松度与同一幅材在粘合之前的蓬松度进行比较，例如在纤维幅材整个与背衬的第二表面粘合的情况下。使用受热气态流体将连续热塑性幅材结合至纤维载体幅材的方法和装置可见于美国专利申请公开No.2011/0151171(Biegler等人)和No.2011/0147475(Biegler等人)中。

本发明所选实施例

在第一实施例中，本发明提供了一种结构化表面，所述结构化表面包括热塑性背衬片材和第一直立元件，所述第一直立元件包括：

间隔开的多柱，所述间隔开的多柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；和

单个顶盖，所述单个顶盖在所述间隔开的多柱的远端处。

在第二实施例中，本发明提供了一种根据第一实施例的结构化表面，其中间隔开的多柱中的至少一部分在所述热塑性背衬片材上不均匀间隔。

在第三实施例中，本发明提供了一种根据第一或第二实施例的结构化表面，其还包括第二直立元件，所述第二直立元件包括单个柱，所述单个柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材并且在单个柱的远端上具有一个顶盖。

在第四实施例中，本发明提供了一种根据第一至第三实施例中的任一者的结构化表面，其中所述间隔开的多柱中的至少一个具有与所述第二直立元件的单个柱不同的横截面积。

在第五实施例中，本发明提供了一种根据第一至第四实施例中任一者的结构化表面，其中所述间隔开的多柱彼此具有不同的横截面积。

在第六实施例中，本发明提供了一种根据第一至第五实施例中任一者的结构化表面，其中所述第一直立元件包括至少三个间隔开的柱。

在第七实施例中，本发明提供了一种根据第六实施例的结构化表面，其中所述单个顶盖具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段。

在第八实施例中，本发明提供了一种根据第六或第七实施例的结构化表面，其中所述单个顶盖包括通孔。

在第九实施例中，本发明提供了一种根据第一至第八实施例中任一者的结构化表面，其中所述单个顶盖具有多瓣形状。

在第十实施例中，本发明提供了一种根据第一至第九实施例中任一者的结构化表面，其中所述结构化表面为机械紧固件。

在第十一实施例中，本发明提供了一种根据第一至第十实施例中任一者的结构化表面，其中所述热塑性背衬片材为不定长度的幅材。

在第十二实施例中，本发明提供了一种根据第十一实施例的结构化表面，其中所述幅材卷绕成卷。

在第十三实施例中，本发明提供了一种结构化表面，所述结构化表面包括：

热塑性背衬片材；和

具有近端和远端的多个间隔开的直立柱，所述近端附接至所述热塑性背衬片材，且在所述远端上具有顶盖，

其中顶盖与在远端上具有顶盖的柱的比率小于1∶1。

在第十四实施例中，本发明提供了一种根据第十三实施例的结构化表面，其中所述多个间隔开的直立柱中的至少一部分在所述热塑性背衬上不均匀间隔。

在第十五实施例中，本发明提供了一种根据第十三或第十四实施例的结构化表面，其中所述多个间隔开的直立柱的柱中的至少一些具有不同的横截面积。

在第十六实施例中，本发明提供了一种根据第十三至第十五实施例中任一者的结构化表面，其中所述顶盖中的至少一些在至少三个间隔开的柱的远端处。

在第十七实施例中，本发明提供了一种根据第十六实施例的结构化表面，其中所述顶盖中的至少一些具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段。

在第十八实施例中，本发明提供了一种根据第十六或第十七实施例的结构化表面，其中所述顶盖中的至少一些包括通孔。

在第十九实施例中，本发明提供了一种根据第十三至第十八实施例中任一者的结构化表面，其中所述顶盖中的至少一些具有多瓣形状。

在第二十实施例中，本发明提供了一种根据第十三至第十九实施例中任一者的结构化表面，其中所述结构化表面为机械紧固件。

在第二十一实施例中，本发明提供了一种根据第十三至第二十实施例中任一者的结构化表面，其中所述热塑性背衬片材为不定长度的幅材。

在第二十二实施例中，本发明提供了一种根据第二十一实施例的结构化表面，其中所述幅材卷绕成卷。

在第二十三实施例中，本发明提供了一种制造结构化表面的方法，所述方法包括：

提供热塑性背衬片材，所述热塑性背衬片材具有多个间隔开的直立柱，所述多个间隔开的直立柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；和

使所述远端变形以在所述间隔开的直立柱中的至少一些上形成顶盖，其中顶盖中的至少一些在形成时接触至少一个相邻的顶盖，以在多柱的远端处形成结合的顶盖。

在第二十四实施例中，本发明提供了一种根据第二十三实施例的方法，其中至少一些顶盖在形成时至少部分地由至少一个相邻的顶盖成形。

在第二十五实施例中，本发明提供了一种根据第二十三或第二十四实施例的方法，其中所述多个间隔开的直立柱中的至少一部分在所述热塑性背衬片材上不均匀间隔。

在第二十六实施例中，本发明提供了一种根据第二十三至第二十五实施例中任一者的方法，其中所述顶盖中的至少一些在形成时不接触至少一个相邻的顶盖。

在第二十七实施例中，本发明提供了一种根据第二十三至第二十六实施例中任一者的方法，其中所述结合的顶盖具有至少三个柱。

在第二十八实施例中，本发明提供了一种根据第二十七实施例的方法，其中所述结合的顶盖具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段。

在第二十九实施例中，本发明提供了一种根据第二十七或第二十八实施例的方法，其中所述结合的顶盖包括通孔。

在第三十实施例中，本发明提供了一种根据第二十三至第二十九实施例中任一者的方法，其中所述结合的顶盖具有多瓣形状。

在第三十一实施例中，本发明提供了一种根据第二十三至第三十实施例中任一者的方法，其中在所述多个间隔开的直立柱中的至少一些柱具有不同的横截面积或不同的形状中的至少一者。

在第三十二实施例中，本发明提供了一种根据第二十三至第三十一实施例中任一者的方法，其中所述热塑性背衬片材为不定长度的幅材。

在第三十三实施例中，本发明提供了一种根据第三十二实施例的方法，其中所述幅材卷绕成卷。

在第三十四实施例中，本发明提供了一种根据第二十三至第三十三实施例中任一者的方法，其中所述结构化表面为机械紧固件。

以下实例进一步说明了本发明的实施例，但是这些实例中所记载的特定材料及其量以及其他条件和细节均不应被解释为对本发明的不当限制。

实例

使用膜压机(印第安纳州沃巴什的沃巴什MPI公司(Wabash MPI，Wabash，Indiana))而在热塑性背衬片材上形成柱。将台板预热至350°F。然后，制备用于挤压的夹心结构，该夹心结构由2个大约0.125英寸厚的平滑钢板、2个4密耳的PET膜的片材、一片大约10密耳厚的聚丙烯膜和一个20密耳厚的具有用于柱的激光钻孔的图案板组成。对于图1的照片中所示的结构化表面，孔具有标称250微米的直径。对于图3的照片中所示的结构化表面，孔具有标称165、244和320微米的直径。

夹心结构如下放置在一起：钢片材、PET膜、图案板、聚丙烯膜、PET膜、钢片材。将样品夹心结构在低压下置于台板之间，以加热夹心结构板。然后在大约10吨下挤压样品，以将聚丙烯挤压至图案板中。用冷台板冷却样品。然后使用家用熨斗和蜡纸对聚丙烯柱进行封端。熨斗设置为“羊毛”。将蜡纸设置在待封端的杆的顶部。将熨斗设置在蜡纸和杆的顶部达大约5秒。

在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可对本发明进行各种修改和更改。因此，本发明不限于上述实施例，但应受以下权利要求书及其任何等同物中提及的限制的控制。本发明可在不存在本文中未具体公开的任何元件的情况下以适当方式实施。

Claims (15)

1.一种结构化表面，包括：

热塑性背衬片材；和

第一直立元件，所述第一直立元件包括：

间隔开的多柱，所述间隔开的多柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；和

单个顶盖，所述单个顶盖在所述间隔开的多柱的远端处。

2.根据权利要求1所述的结构化表面，还包括第二直立元件，所述第二直立元件包括具有近端和远端的单个柱，所述近端附接至所述热塑性背衬片材，且在所述单个柱的所述远端上具有一个顶盖。

3.根据权利要求2所述的结构化表面，其中所述间隔开的多柱和所述单个柱在所述热塑性背衬片材上不均匀间隔。

4.根据权利要求1所述的结构化表面，其中所述第一直立元件包括至少三个间隔开的柱。

5.根据权利要求1所述的结构化表面，其中所述单个顶盖具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段，或者其中所述单个顶盖包括通孔。

6.根据权利要求1所述的结构化表面，其中所述单个顶盖具有多瓣形状。

7.一种结构化表面，包括：

热塑性背衬片材；和

具有近端和远端的多个间隔开的直立柱，所述近端附接至所述热塑性背衬片材，且在所述远端上具有顶盖，

其中所述顶盖与在所述远端上具有顶盖的柱的比率小于1∶1。

8.根据任意前述权利要求所述的结构化表面，其中所述结构化表面为机械紧固件。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的结构化表面，其中所述热塑性背衬片材为不定长度的幅材。

10.根据权利要求9所述的结构化表面，其中所述幅材卷绕成卷。

11.一种制备结构化表面的方法，所述方法包括：

提供热塑性背衬片材，所述热塑性背衬片材具有多个间隔开的直立柱，所述多个间隔开的直立柱具有近端和远端，所述近端附接至所述热塑性背衬片材；和

使所述远端变形以在所述间隔开的直立柱中的至少一些上形成顶盖，其中所述顶盖中的至少一些在形成时接触至少一个相邻的顶盖，以在所述多柱的远端处形成结合的顶盖。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个间隔开的直立柱中的至少一部分在所述热塑性背衬片材上不均匀间隔。

13.根据权利要求11所述的方法，其中所述顶盖中的至少一些在形成时不接触至少一个相邻的顶盖。

14.根据权利要求11所述的方法，其中所述结合的顶盖具有至少三个柱。

15.根据权利要求11至14中任一项所述的方法，其中满足如下条件中的至少一者：

所述结合的顶盖具有周边，所述周边具有至少一个凹陷区段，

所述结合的顶盖包括通孔，或者

所述结合的顶盖具有多瓣形状。

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