CN1158175C - 具有分区透气性的微孔薄膜 - Google Patents

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Abstract

一种具有可控制的分区透气性的微孔薄膜(12)，其带有厚的高WVTR区(24、29)和较薄的低WVTR区(26、27)。该分区透气微孔薄膜可以通过有选择地将热和/或压力施加到微孔薄膜的特定区域来制造，例如将微孔薄膜送入一对加热的轧辊(18、19、20)之间，其中一个轧辊(18、19)带有凸起的表面区(22、23)，或者施加一股汇聚的热空气(110)。单层微孔薄膜和至少带有一层微孔层的多层薄膜均可进行处理，以使该薄膜具有分区透气性。

Description

具有分区透气性的微孔薄膜
发明的领域
本发明涉及可透气微孔薄膜。更具体地，本发明涉及具有分区透气性的可透气微孔薄膜及其制造方法。
发明的背景
微孔薄膜是“可透气”的阻挡件，因为薄膜起的作用是抗液体阻挡件和某些特殊物质，但允许水蒸气和空气从中通过。另外，通过实现高透气性并将其保持住，就有可能提供一种穿着更舒适的制品，因为水蒸气透过该织物的迁移，有助于减弱和/或限制由于过度的湿气存留在皮肤上所造成的不舒适性。这样，这种制品对全面改善皮肤健康有很大帮助。
因此，微孔薄膜已经成为一种重要的制品，有广阔的应用领域。例如，微孔薄膜已被用作个人卫生护理用品，例如尿布、儿童训练尿裤、失禁者服装、妇女卫生产品和类似用品的外层。另外，微孔薄膜在防护服和感染抑制产品中也有使用，例如外科手术袍、外科手术大单，防护性工作服、伤口敷料和绷带。在这类应用场合，微孔薄膜常采用多层层压件。薄膜可以为该制品提供所需要的抗渗特性，而与其构成层压件的其它材料可以提供其它额外的特性，如强度、耐磨性和/或良好的手感。例如，诸如非织造纤维的纤维幅面料(或织物)允许该层保持其透气性，且能够提供附加强度，以及提供具有布状感觉的制品。因此，微孔薄膜层压件可以在多种场合下应用，例如包括以上所述的那些。
尽管在许多制品中，由微孔薄膜和/或其层压件所提供的透气性是有益的，但在某些情况下也存在着不希望有很高透气性的情况。例如在尿布或失禁者服装之类的个人卫生护理制品中，透气阻挡层和吸收内芯一般共同作用，将排入服装内的体液留存住。但是，当液体留存在吸收内芯中时，大量的水蒸气开始透过透气阻挡层。通过外层的水蒸气增多，可在服装的外表面上形成冷凝液体。该冷凝液体就是水，但可能被穿着者理解为泄漏。另外，该冷凝液体可以在服装的外部产生潮湿的不舒适感觉，这对触摸该制品的人有不愉快的感觉。一般认为，在直接邻接留存大量液体的吸收内芯的部分(例如通常是服装的中心或裤裆区部分)，透气性外层的皮肤健康和/或提高舒适性的优点经常不能实现。在这些区域提供一种透气性的降低或具有有限透气性的透气阻挡层，同时在其余区域提供具有良好透气性的透气阻挡层，将能提供这样一种服装，既具有良好穿着舒适性又限制了在外表层出现潮湿的可能。因此，就非常希望有一种能提供或具有分区透气性或区域可控透气性的透气阻挡层。
因此，存在着对具有透气性不同的区域的透气微孔薄膜的需要。另外，存在着对这样一种薄膜需要，既保留所需的阻挡性又能与其它材料构成层压件。再者，存在着对制造这种薄膜的方法的需要，特别是在薄膜的不同区域可靠地获得所需透气性水平的方法。
发明概要
满足上述需求和解决本技术领域专业人士所经历的问题均借助于本发明的薄膜，一方面，它包括厚度小于50μ且WVTR至少为800g/m2/24小时的第一微孔区和厚度大体等于或小于第一区的第二区，而第二区的WVTR比第一区的WVTR至少低15％。第二区的孔隙率相对于第一区的最好有所降低。尽管在薄膜结构中存在偏差，该薄膜可以有至少约50毫巴的水压头。第二区的最小尺寸最好是3厘米乘5厘米，且最好包括上述薄膜面积的约5％至约75％。或者，该第二区的最小尺寸是5厘米乘10厘米，其WVTR比上述第一区的WVTR至少低约25％。在一个实施例中，第一区可以有2500g/m2/24小时以上的WVTR，而第二区的WVTR可以小于1500g/m2/24小时。另外，第二区的厚度可以小于第一区厚度的95％。再者，该薄膜可以包括一个其WVTR介于第一区和第二区之间的第三区。该薄膜可以是单层薄膜，也可以是多层薄膜结构的一部分，也可以根据需要同一层或多层其它材料构成层压件。
在本发明的又一个方面，提供了制造具有不同透气性区域的薄膜的方法，且该方法可以包括提供一种具有至少50毫巴水压头和WVTR至少为800g/m2/24小时的微孔薄膜，然后有选择地给上述薄膜的一部分施加热和/或压力，从而在其中形成第一区和第二区。相对于第一区的孔隙率和WVIR，在薄膜的第二区，即有选择地施加了热和或压力的区域，其孔隙率和WVTR降低。在一个实施例中，该薄膜的热可以在施加压力之前和/或与施加压力同时进行。第二区的尺寸最小可以是3厘米乘5厘米，且第二区最好包括上述薄膜面积的约5％至约75％。在一特定的实施例中，压力通过一对辊子有选择地施加到微孔薄膜上，其中至少一根辊子是具有凸起表面的带图案的辊子。作为选用方案，一根或两根辊子可以加热。单层薄膜或具有至少一层微孔层的多层薄膜可以与本发明的方法结合使用。
在本发明再又一个方面，提供了制造具有不同透气性区域的多层薄膜层压件的方法，该方法可以包括提供一种具有至少800g/m2/24小时的WVTR和至少50毫巴水压头的透气热塑聚合物微孔薄膜，并将该透气薄膜粘合到一种透气纤维材料上，从而形成多层层压件。该纤维材料可以包括其熔点比构成上述薄膜的热塑聚合物的至少高10℃的弹性聚合材料。随后可以以足够的能量对微孔薄膜的选定区域进行处理，其中微孔薄膜在该区的孔隙率降低预期的量。在一特定实施例中，薄膜层压件可以通过有选择地将该区域暴露于能够在薄膜聚合物内造成足够熔化碎片的足够的热，例如汇聚的热空气对选定区域进行处理，以降低其WVTR。随着足够的熔化碎片发挥作用，在薄膜的选定区域内薄膜的孔隙率降低，即密度提高。
定义
本文所用“非织造”织物或幅面料一词指的是这样一种幅面料(或织物)，它具有相互编织的单独的纤维或丝线结构，但又不是象针织或织造纤维那样呈可辨别的形式。非织造织物或幅面料可以通过多种工艺制成，例如，熔喷法、纺粘法、流体缠结、气流成网和粘合梳理幅面加工法。
本文所用“纺粘纤维”一词指的是基本为分子取向聚合物材料的小直径纤维。纺粘纤维一般是通过将熔融热塑材料自喷丝板的多个细小且通常为圆形的毛细管以长丝形式挤出，而后使挤出单丝的直径迅速减径而制造的，例如授予Appel等人的美国专利4,340,563、授予Dorschner等人的美国专利3,692,618、授予Matsuki等人的美国专利3,802,817、授予Kinney的美国专利3,338,992和3,341,394、授予Hartman的美国专利3,502,763、授予Dobo等人的美国专利3,542,615、授予Pike等人的美国专利No.5,382,400、授予Pike等人的美国专利No.5,795,926，以及1996年11月26日提交的共同转让的Marmon等人的美国专利申请No.08/756,426中所述。当纺粘纤维沉积于收集表面上时，它们通常不发粘且一般是连续的。
本文所用“熔喷纤维”一词指的是一般通过将熔融热塑材料自多个细小、通常为圆形的模具毛细管以熔融丝线或长丝形式挤出到使熔融热塑材料的长丝变细、直径减小的汇聚的高速，通常是热的气(例如空气)流中，而制造出的聚合材料纤维。随后，该熔融纤维为高速气流所携带并沉积在收集表面上，以形成随机散布的熔喷纤维幅面料。这种工艺公开于例如授予Butin等人的美国专利3,849,241、授予Timmons等人的美国专利5,271,883中。熔喷纤维可以是连续或不连续的，平均直径一般小于10微米，且当其沉积在收集表面时，一般不发粘。
本文所用“多层非织造层压件”指的是两层或多层非织造织物的层压件，例如其中某些层可以是纺粘的，而有些可以是熔喷的；如，纺粘/熔喷/纺粘(SMS)层压件。多层非织造层压件公开于授予Brock等人的美国专利4,041,203，授予Perkins等人的美国专利5,178,931和授予Timmons等人的美国专利5,188,885中。这种层压件可以通过顺序地首先将一层纺粘纤维层然后是一层熔喷纤维层，最后是另一层纺粘层沉积在一运动的成型皮带上，而后通过如下所述的热点粘合将该层压件粘合在一起而制成的。或者，该纤维层可单独制造，收集成卷，并以单独的粘合步骤结合在一起。
本文中所用“机器方向”或MD一词指的是处于其生产出来的方向上的纤维的方向。“机器横向”或CD一词指的是大体垂直于MD的纤维的方向。
本文中所用“聚合物”一词一般包括，但不局限于均聚物、诸如嵌段共聚物、接枝共聚物、无规或交替共聚物、三元共聚物等的共聚物，及其混合物或改性制品。再者，除非有其它特殊限制，“聚合物”一词包括所有可能的分子空间构型。这些构型包括，但不局限于全同立构、间同立构和随机对称。
本文所用“超声粘合”一词指的是如授予Bornslaeger的美国专利4,374,888中所述的例如使织物通过超声角和砧辊之间所完成的工艺。
本文所用“点粘合”一词指的是在许多小而离散的粘合点，将一层或多层织物粘合在一起。例如，热点粘合一般涉及将一层或多层所要粘合的织物通过加热轧辊之间，例如有图案的刻花辊和平的轧光辊之间。刻花辊以某种方式制成图案，从而使整个织物不是在其整个表面上粘合，而砧辊通常是平辊。结果，出于功能及美学的原因，已经开发了多种图案的刻花辊。图案的一个例子具有许多点，且是HansenPennings或称“H&P”图案，在新的时候粘合面积约30％，每平方英寸约200个粘接点，如授予Hansen等人的美国专利3,855,046所述。
本文所用“阻挡层”一词指的是一种薄膜、层压件或其它织物，它对于液体的透过是相对不透的，且具有约至少50毫巴的水压头。水压头是以毫巴度量的表示织物的液体阻挡特性的指标，说明如下。但是，应该指出，在阻挡织物的许多应用场合，可能需要水压头值高于80毫巴、150毫巴或甚至200毫巴。
本文所用“透气性”一词指的是以每平方米每天的水的克数(g/m2/24h)表示的一定面积织物的水蒸气透过率(WVTR)。纤维的WVTR是水蒸气的透过速率，在一个方面，它给出了某种织物如果穿用，其舒适性的指标。WVTR可如下述进行测量。
本文所用“单组分纤维”一词指的是只使用一种聚合物通过一台或多台挤出机制成的纤维。这并不排除使用加了添加剂的一种聚合物制成的纤维。本文所用“多组分纤维”指的是用至少两种聚合物，自不同的挤出机挤出但纺粘在一起形成一种纤维的纤维。多组分纤维有时也称作共轭纤维或双组分纤维。多组分纤维的聚合物沿纤维的横截面布置在大体恒定定位的不同区域，而沿纤维的长度方向连续延伸。这类纤维的构型可以是例如其中一种聚合物为另一种聚合物所围绕的皮芯结构，也可以是并列布置、饼形布置或“海岛型”布置。多组分纤维记述于授予Kaneko等人的美国专利5,108,820、授予Krueger等人的美国专利4,795,668和授予Strack等人的美国专利5,336,552中。共轭纤维及其制造方法也记述于授予Pike等人的美国专利5,382,400，并且可用于利用两种(或多种)聚合物有差异的结晶特性生产卷曲纤维。这些纤维还可以具有不同的形状，例如如授予Hogle等人的美国专利5,277,976、授予Hills的美国专利5,466,410和授予Largman等人的5,069,970和5,057,368中所述。
本文所用“掺和物”一词指的是两种或多种聚合物的混合物，而“合金”一词指的是次级掺和物，其中该组分不溶混，但是相容。
本文所用术语“双成分纤维”或“多成分纤维”指的是用至少两种聚合物自同一台挤出机作为掺和物挤出的纤维。“掺和物”一词上面已经定义。双成分纤维沿纤维的横截面没有布置在相对恒定定位的不同区域的多种聚合物组分，而多种聚合物沿纤维的整个长度通常是不连续的，而通常是代之以形成随机开始和终止的纤维或原纤维。双成分纤维记述于授予Gessner的美国专利5,294,482和John A.Manson和Leslie H.Sperling所著、纽约Plenum出版公司的子公司Plenum出版社1976年版权、书号为ISBN 0-306-30831-2的教科书《聚合物掺和物及成分》的273-277页中。
本文所用“稀松布”一词指的是用作衬垫材料的轻量织物。稀松布经常用作涂层或层压产品的基底织物。
本文所用“服装”一词指的是任何类型的非医用、可穿着的服装。这包括工业工作服和外套、内衣、短裤、衬衣、夹克、手套、袜子及类似物。
本文所用“感染抑制产品”一词指的是针对医用的制品，例如外科手术袍和手术大单、面罩、诸如松大帽子的头罩、手术帽和罩、诸如鞋套、靴套和拖鞋之类的鞋类制品、伤口敷料、绷带、无菌外套、擦拭布、诸如实验室大衣、工作服、围裙和夹克的服装、病人的被褥、担架和摇篮的床单及类似制品。
本文所用“个人卫生护理产品”指的是面向个人卫生的制品，例如尿布、儿童训练尿裤、吸收内裤、成人失禁产品、妇女卫生产品及类似制品。
本文所用“防护外罩”一词指的是诸如轿车、卡车、船、飞机、摩托车、自行车、高尔夫车等交通工具的外罩，经常留置在户外的设备，如格栅、庭院和花园设备(割草机、旋转耕耘机等)和草地用具的护罩，以及地面覆盖物、桌布、野餐的地面铺布、帐篷、防水油布及类似制品。
附图的简单说明
图1是适于实现本发明并用其制造分区处理薄膜的示例性轧辊组件的示意图；
图2是处理后的图1所示微孔薄膜沿A-A’所取的横截面图；
图3是适于实现本发明的示例性图案辊的横截面图；
图4是适于实现本发明并用其制造分区处理薄膜的示例性轧辊组件的示意图；
图5是适用于实现本发明并用其制造分区处理薄膜的示例性轧辊组件的示意图；
图6是适用于实现本发明并用其制造分区处理薄膜的示例性轧辊组件的示意图；
图7是适用于实现本发明的示例性图案辊的横截面图；
图8是适用于实现本发明的示例性图案辊的横截面图；
图9是可透气的微孔薄膜的未处理区域的显微照片；
图10是图9所示同一微孔薄膜的处理区域的显微照片；
图11是适于实现本发明并用其制造分区处理薄膜的示例性汇聚热气流组件的示意图；
图12是图11所示的由分区处理区域可透气薄膜加工成的尿布或失禁者服装的外层的平面图；
图13是适用于实现本发明并用其制造分区处理薄膜的示例性汇聚热气流组件的示意图；
图14是图13所示的由分区处理区域可透气薄膜加工成的尿布或失禁服装的外层的平面图；
图15是适于实现本发明的示例性汇聚热气流组件及用其加工成的分区处理薄膜层压件的示意图；以及
图16是根据图15所示用工艺处理的尿布或失禁服装的薄膜/非织造层压件外层的平面图。
本发明的详细说明
根据本发明，可对一种可透气微孔薄膜进行处理，制造出具有不同透气性的区域的可透气薄膜。参见图1，微孔薄膜12自供给辊14退卷，并送入由第一和第二轧辊18和20形成的辊缝16。第一轧辊18可以有诸如凸起表面22的带图案表面，从而使进入辊缝16与凸起表面22相邻接的薄膜受到压缩力。尽管第二轧辊20最好由无图案辊构成，但第二轧辊20可以是平辊(即无图案)，也可以是图案辊。最好对微孔薄膜12进行加热，且可以在进入辊缝16之前加热和/或在进入压轧辊组件时加热。该薄膜最好是用一根或多根加热辊进行加热。施加到微孔薄膜上的热和/或压力使微孔薄膜的内孔的尺寸减小和/或数目减少，从而降低薄膜在处理区域内的透气性或WVTR。在所选定的处理区域内的孔隙率及相应的WVTR的降低程度将随施加到它上面的热和/或压力的大小而变化。因此，透气微孔薄膜可以制成具有可控制的不同透气性的区域。仍参见图1，制造了一片具有第一透气区24和第二透气区26的微孔薄膜，其中第二区26的透气性或WVTR低于第一区24的。该处理的薄膜随后可以卷绕在缠绕辊28上或根据需要进行进一步的加工和/或改制。
适于实现本发明的微孔薄膜包括WVTR至少为800g/m2/24小时且WVTR最好在1500g/m2/日、2500g/m2/24小时和3500g/m2/24小时以上的透气微孔薄膜。透气微孔薄膜基底的WVTR最好在约2000g/m2/24小时至约7000g/m2/24小时之间，但是，WVTR在7000g/m2/24小时以上的微孔薄膜也适用于本发明。该透气微孔薄膜的薄膜厚度最好小于约60μ，更好地厚度在约10μ和约35μ之间。薄透气薄膜可以用本技术领域中已知的多种方法的任一种方法制造。适用于本发明的微孔薄膜包括，但不局限于以下参考材料中所述的那些：授予Sheth的美国专利No.4,777,073、授予Kinzer的美国专利No.4,867,881、授予McCormack的美国专利No.5,695,868、1998年2月2日提交的McCormack等人的美国专利申请序列号08/742,435、1997年6月25日提交的McCormack等人的美国专利申请序列号08/882,712、1995年6月22日提交的McCormack的WO 95/16562、1996年6月27日提交的McCormack等人的WO 96/19346、1996年10月1日提交的McCormack等人的美国专利申请序列号08/722,726、1997年6月25日提交的McCormack等人的美国专利申请序列号08/883,164、1997年4月25日提交的Gwaltney等人的美国专利申请序列号08/843,147、1997年9月15日提交的Haffner等人的美国专利申请序列号No.08/929,562和1998年7月24日提交的Shawver等人的美国临时专利申请No.059,001，现在为美国专利申请No.09/122,326；上述参考材料的全部内容在此引用作为参考。
一种优选的透气微孔薄膜可以由包括热塑聚合物和填充料的拉伸填充薄膜构成。这些组分和其它组分可以混合在一起、加热且随后挤出成一种单层薄膜或多层薄膜。填充薄膜可以用本技术领域中已知的多种薄膜成型工艺中的任何一种来制造。例如使用铸塑设备或吹塑设备均可。该热塑聚合物和填充料可以在至少一个方向上进行拉伸，从而减少该薄膜的厚度和在薄膜内形成有一定大小和频率的微孔网络，以获得所需程度的透气性水平。在拉伸前，这类薄膜的基重最好低于约100g/m2，更好的是低于约60g/m2。经过拉伸，该多层薄膜的基重最好低于约60g/m2，更好的是在15至35g/m2之间。适用的薄膜还可包括具有至少一层微孔层的多层薄膜，例如在PCT出版物WO96/19346和美国专利申请No.09/882,712中所述的那样，其全部内容在此引用作为参考。
人们相信可机械变形的聚合物薄膜适用于本发明(例如，软橡胶)。因此，微孔薄膜可以包括已知的通过机械和/或热处理永久变形的所有形成薄膜的聚合物。但是，该微孔薄膜最好用热塑聚合物制成。热塑聚合物的掺和物和/或共聚物同样适用于本发明。适用于本发明的各种形成薄膜的聚合物，无论其单独或与其它聚合物结合，包括乙烯-醋酸乙烯脂、乙烯-丙烯酸乙脂、乙烯-丙烯酸、乙烯-甲基乙炔、乙烯-丙烯酸正丁酯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二酯、聚酰胺(例如尼龙)、乙烯-乙烯醇、聚苯乙烯、聚氨酯类、聚乙二酸和聚对苯二甲酸丁二酯。但是，聚烯烃类聚合物更适用，例如，乙烯和丙烯及其共聚物等聚合物、三元共聚物及其掺和物；例子包括，但不局限于线性低密度聚乙烯(LLDPE)和乙烯-丙烯共聚物的掺和物。微孔薄膜可以包括弹性或非弹性聚合物。采用热塑聚合物微孔薄膜，应施加足够的例如热和/或压力的能量，以充分稳定和/或确定薄膜的处理区域。
该透气微孔薄膜一旦形成，在薄膜内和/或横跨薄膜就已经形成细小的微孔网络，这时即可对微孔薄膜进行处理，使其具有分区的或可控制的区域透气性。微孔薄膜可以在线制造，也可以预先制造并自供给辊退卷。为了提高薄膜密度并减少其中孔的数目和/或尺寸，对所选择的微孔薄膜区域要以足够的局部能量(例如热和/或压力)进行处理。该处理有选择地降低和/或基本消除了预先赋予该薄膜在该区域的透气性。例如可使该微孔薄膜通过一对有图案的轧辊，该辊施加了预定量的压力，以将孔结构减少到预期的程度。通过轧辊所施加压力的大小将根据构成微孔薄膜的聚合物的类型、微孔薄膜的厚度、薄膜的温度和处理区域所需的透气性水平而变化。
最好至少一个轧辊是带图案，即有凸起的表面。辊子上的图案可以变化，从而根据需要在薄膜上形成分区透气性。但是，轧辊上小而分散的凸起，即如前文所述每英寸上具有许多个点的热点粘接所用那种，可以形成阻挡特性和/或强度均降低的薄膜，因此，辊子的这些凸起表面所对应的薄膜的处理区域最好在CD和MD均延伸至少3cm，更好地CD和MD至少为5cm×5cm。不管薄膜厚度和/或孔隙率的变化，处理较大的区域导致薄膜具有更好的拉伸强度和水压头值。所处理的区域具有较低的透气性，且最好由大体均匀的区域构成。本文涉及薄膜的处理区域所用的“大体均匀”一词，指的是没有厚度明显较大的离散区域的连续区域。更进一步，凸起表面在CD或MD方向上可以延伸至少10cm以上。在本发明的又一方面，处理区域最好包括薄膜的面积的约5％至约90％。在本发明的一个具体实施例中，处理区域可以包括薄膜的面积的约5％至75％，且最好包括薄膜的面积的约15％至约60％。更好地，处理区域可以包括由薄膜面积5％至约75％构成的单一连续的局部区域。在又一实施例中，该处理区域可以在其中具有中等或低透气性的区域，或具有中等或低透气性的分散的处理区。低、中透气性的区域最好形成一单一的连续区域，在一方面，该区域可以位于薄膜的中心部分附近。但是，处理区域可以包括两块或多块离散或非连续区域。
在本发明的一个实施例中，带图案的轧辊可有连续的凸起表面。作为一个例子，凸起表面22可绕辊的圆周延伸，例如图1和图3所示的第一轧辊18。具有凸起表面22的第一轧辊18示于图3，图中带有凸起表面边缘的放大图。
尽管人们认为沿轧辊的凸起表面采用圆的或倾斜的边缘有利，但该凸起表面可以具有方形的边缘。尽管认为其它材料也适用于本发明，但各轧辊最好具有诸如钢辊的坚硬表面。作为一个例子，人们认为当与带图案的钢辊结合使用时，橡胶涂层辊较好。在又一方面，沿图案辊的边缘在与凸起表面大体相同的高度，图案辊可以有调整垫片，目的是稳定该辊和/或改善薄膜的加工。薄膜最好具有一定的规格，且在送入轧辊时，其不在该调整垫片下通过。
凸起表面的位置可以按照处理微孔薄膜所需的位置设置在图案轧辊上，例如，在辊的中心附近具有连续凸起表面的图案辊可用于制造分区透气性微孔薄膜，如图1所示，在薄膜的两边缘附近有高透气性区24，而在其之间是透气性降低的中心区26。透气性降低区26可以在微孔薄膜的机器方向上连续延伸。在本发明的又一方面，当采用绕轧辊的给定长度的整个圆周延伸的连续凸起表面时，为了进一步改善薄膜的相应区的透气性，可以改变辊缝压力。例如，辊上的液压压力可以周期变化，以沿机器方向获得变化的透气性水平。
在本发明的又一方面，凸起表面可具有一定的形状，以在微孔薄膜上制造出相应形状的区域透气性。参见图4，图案辊19可以具有凸起表面23和降下表面25，微孔薄膜12被送入并通过由辊19、20构成的辊缝21，从而形成具有第一区29和第二区27A的薄膜，其中第一区29具有比第二区27A高的WVTR。更进一步，人们认为连续区27本身的透气性水平也是变化的。较窄的部分，第二区27A将具有比较宽部分，第三区27B更低的WVTR。这是因为微孔薄膜12所经受的每平方英寸的力在窄区较大，从而使这些区域的薄膜透气性下降较多。
在本发明的再又一方面，凸起表面可以是不连续的，因为凸起表面仅围绕辊圆周的一部分延伸。参见图5，图案辊30具有凸起表面32和降下表面34，其中凸起表面32的延伸不足辊30的全部长度。微孔薄膜用这种辊进行处理将形成第一区36和第二区38，而第一区36的透气性高于第二区38。更进一步，第二区38在机器方向上将被第一区的一部分分割开。
作为又一例子，图案辊可以有多个阶梯状凸起表面，以沿薄膜的横向(CD)形成透气性梯度。参见图6和图7，图案辊40具有第一表面42、第二表面44和第三表面46，其中第二表面44和第三表面46相对于第一表面42是凸起表面。更进一步，第三表面46可以设置于第一表面42和第二表面44之间，高度也介于相邻表面中间。所形成的分区透气性薄膜48将有高透气性的第一区50，低透气性的第二区52和中等透气性的第三区54。在本发明的又一方面并参见图8，图案辊60可以用凸面辊或圆辊，具有凸起表面62，同时相对于参见图3所讨论的阶梯图案辊它有更规律的表面。不同于透气性有明显界限的区域，根据这类图案辊所处理的薄膜在横跨薄膜的CD方向上将具有带透气性梯度变化的不同透气性区。
关于辊的凸起表面的高度，该高度将随未处理微孔薄膜的厚度、所需的透气性水平和轧辊的硬度而变化。辊缝的凸起表面的高度最好至少10微米，更好地是其高度至少约为未处理薄膜的厚度的一半并小于1mm。
结合机械压缩力，可以给薄膜额外施加诸如热能的能量。施加给薄膜的压力和热的具体结合形式将随所涉及的特定聚合物和被处理薄膜所需的特性而变。一般而言，在相同的压力下，加热到较高温度的薄膜的孔隙率和/或厚度减少较多。更进一步发现，在本技术领域专业人士所认识到的极限内，将薄膜加热到较高温度，CD强度提高。最好是施加足够的热能将薄膜加热到该聚合物的软化点附近，且希望不要将薄膜加热到或超过其熔点。尽管认为采用较高的薄膜温度适用于本发明，但是，人们认为在这样的温度下难于实际获得可以控制的或预期的薄膜透气性水平。压轧力、薄膜温度之间的一般关系和对热塑聚合物的薄膜WVTR的影响将在下面的实例中进一步给出例证。
微孔薄膜的分区处理起到减少处理区孔的数目和/或缩小其尺寸，从而降低同一区域的WVTR或透气性的作用。参见图1和图2，分区处理微孔薄膜可以有基本未压缩的第一区24，它比受到压缩的薄膜第二区26的透气性高。压缩区或第二区26大体对应于薄膜上借助带图案轧辊18的凸起区域22施加了热和/或压力的区域。另外，除了具有较低的WVTR，该处理区的厚度一般比基本未压缩区要薄。尽管相对厚度将改变，压缩区的厚度最好小于未处理区的厚度的约95％，且在其它实施例中，可以小于未处理区的厚度的约90％甚至约80％。对此，人们认为薄膜厚度的减薄使孔隙率相应降低。但是作为热处理的结果，可能会产生某些收缩，改变薄膜的基重。更进一步，作为收缩的结果，薄膜的处理区可以具有大体等于处理区的厚度，图9和图10分别给出了一种经过拉伸的填充微孔薄膜的基本未压缩区和同一薄膜的压缩区的横截面图。另外，采用不大于或小于约35g/m2的拉伸填充微孔薄膜，随着足够的热和压力的处理，相对于基本未压缩区，压缩区可以变得半透明和/或表现出光偏振性减弱。
在本发明的又一方面，热塑聚合物可以用于微孔薄膜，从而使可控制的区域透气性能够利用较少或不用机械压缩力来实现。这在提供水压头水平改善和/或更结实耐用的薄膜方面是有利的。对此，用足够的能量，例如热对微孔热塑聚合物薄膜进行分区或区域处理，使该热塑聚合物软化和/或产生足够高的熔融碎片，它将导致微孔薄膜的孔隙率的降低和薄膜透气性的相应降低。使聚合物软化和/或引入大量的熔融碎片可以使用各种形式的能量，包括，但并不局限于热、超声、远红外、微波和其它形式的电磁能。适用的聚合物包括诸如以上所述的热塑聚合物，特别是诸如聚乙烯、聚丙烯之类的聚烯烃类聚合物及其共聚物和掺和物。
一种带有可变区域透气性的透气阻挡薄膜可以用由热塑聚合物构成的单层微孔薄膜制造。或者，具有可变区域透气性的透气阻挡薄膜可以用其中至少一层由微孔热塑聚合物层构成的多层薄膜制造。使用多层薄膜相对于单层薄膜可以提供几项优点。热塑聚合物薄膜以诸如热所进行的特定的分区处理可使被处理区经受局部的或区域的收缩，因为横跨薄膜整个表面其处理不是均匀的。因此区域收缩可在薄膜内造成应力以及薄膜的凸鼓或凹陷。为此，采用多层薄膜，而其中一层基本不受区域处理的影响可为整个薄膜提供附加支撑，且由此减少和/或消除分区处理区的收缩，以及与其有关的任何不利影响。在一特定的实施例中，该多层薄膜包括至少一层热敏聚合物的微孔薄膜和第二层或基底薄膜层，它基本不受为降低第一层或热敏层的孔隙率和WVTR所需的处理的影响。该基底薄膜层可以或包括一层单体薄膜层(即：无孔)或包括一层由热稳定热塑聚合物构成的微孔薄膜。本文所用“热稳定”一词涉及或关系到相对应的“热敏感”层。因此，给定的微孔热塑聚合物薄膜相对于某种薄膜可以是“热敏”的，而相对于其它的则是“热稳定”的。在基底或热稳定薄膜由微孔热塑聚合物薄膜构成情况下，热敏微孔薄膜是要经历大量足以造成孔隙率降低和WVTR下降的熔融碎片的作用的聚合物，比构成基底薄膜的聚合物的软化点至少低10℃，甚至更好的是比构成基底薄膜的聚合物的软化点低至少20℃。
单体薄膜的例子包括，但不局限于聚醚-酰胺聚合物、聚乙烯醇聚合物、聚醚-酯聚合物、尼龙共聚物和聚氨酯类聚合物薄膜，因为尽管无孔，但该聚合物的功能特性提供了极好的水蒸气透过薄膜的扩散性能，且因此具有良好的透气性。作为例举，这类可购得的聚合物的例子包括，可从B.F.Goodrich公司获得的ESTANE 58690聚氨酯类聚合物、可从新泽西州Morristown的Allied Signal公司获得的HYDROFIL尼龙树脂、可以从宾西法尼亚州费城的北美ElfAtochem公司获得的PEBAX聚醚-聚酰胺嵌段共聚物。或者，优选的微孔基底层包括线性低密度聚乙烯(LLDPE)聚合物微孔薄膜。LLDPE微孔薄膜比较耐用，且当受热时能够保持具有高透气性的微孔结构。线性低密度聚乙烯薄膜一般包括乙烯和α-烯烃的共聚物，其密度在约0.91g/cm3至约0.92g/cm3范围。当然，本技术领域的专业人士可以理解，在足够高的温度，LLDPE也将软化或熔化，且因此使孔隙率和透气性下降。但是，其在接近约210°F(98℃)的温度下能基本保持其微小结构的能力使LLDPE相对于其它许多良好的形成薄膜的聚合物均是热稳定的。例如，聚乙烯塑料(即密度低于约0.89g/cm3的聚乙烯)相对于LLDPE薄膜是热敏聚合物，且当受热或其它能量时在保持孔结构方面倾向于不坚固。因此，作为一特例，当使用LLDPE微孔薄膜作为基底层时，诸如在约140°F的温度下的孔隙率和WVTR降低的聚乙烯塑料微孔聚合物薄膜将构成“热敏”聚合物。
弹性聚烯烃和/或聚烯烃塑性体是优选的热敏聚合物，且可以通过“二茂金属络合物”、“几何形状受限”或“单位点”催化剂制造，即如授予Obijeski等人的美国专利No.5,472,775、Erderly等人的5,451,450、Kaminsky等人的5,204,429、Etherton等人的5,539,124和Krishnamurti等人的5,554,775中所述的那些，其各自的全部内容在此引用作为参考。关于这类弹性体聚合物，授予Kaminsky等人的美国专利5,204,429介绍了一种工艺，其可以用成环烯烃和线性烯烃，利用为立构刚性螺旋二茂金属络合物过渡金属化合物的催化剂和一种aluminoxane，生产弹性共聚物。聚合化在一种惰性溶液中进行，例如诸如甲苯的脂类或环脂类碳氢化合物，均授予Lai等人，转让给DOW化学公司且题为“弹性基本线性烯烃聚合物”的美国专利5,278,272和5,272,236，介绍了一些具有特定弹性的聚合物，其各自的全部内容在此引用作为参考。作为例子，合适的低密度乙烯弹性体可以从密执根州Midland的DOW化学公司以AFFINITY的商品名购得，和从得克萨斯州Houston的Exxon化学公司以EXACT的商品名购得。
可以采购到的热敏聚合物的其它例子包括，但不局限于烯烃多步反应产物，其中非晶态乙烯丙烯随机共聚物以分子形态弥散于占主导地位的半结晶的高丙烯单体/低乙烯单体连续基体中。这类聚合物的例子，记述于授予Ogale的美国专利No.5,300,365、授予Ogale的美国专利No.5,212,246和授予Giacobbe的美国专利5,331,047中。这类聚合物可自Himont公司以CATALLOY的商品名购得，例如CATTALLOY KS350、KS357和KS359。另外，乙烯/丙烯共聚物，例如Huntsman公司的非晶态聚α烯烃的REXTAC族和来自Creanova AKG的VESTOPLAST聚合物，是适用于本发明的其它热敏聚合物。关于这一点，重要的是指出尽管这些聚合物可能是有比LLDPE高的熔化温度，但是诸如乙烯/丙烯共聚物的某种聚合物的微孔薄膜可在基本上不影响LLDPE薄膜的孔结构的温度下使孔隙率下降或WVTR降低。人们认为这是因为在该微孔聚合物薄膜内的大量熔融碎片起作用的结果，因为其非晶态聚合物成分，使得薄膜内的应力松弛和孔塌陷或收缩。
热敏聚合物的其它例子，或单独使用或与其它聚合物结合使用，包括，但不局限于，乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙烯-丙烯酸乙酯(EEA)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)、乙烯-丙烯酸甲酯(EMA)、乙烯-丙烯酸正丁酯(EnBA)及类似聚合物。再者，诸如聚乙烯和/或聚丙烯的聚烯烃与上述聚合物的掺和物也认为特别适于实现本发明。
作为一个例子，适用于本发明的透气微孔薄膜，可以由具有以下成分的多层薄膜构成，例如那些如1997年6月25日提交的McCormack等人的美国专利申请序列号No.08/882,712和Haffner等人的美国专利申请序列号No.08,929,562中所述的。作为一个特例，芯层可以包括填充LLDPE的微孔薄膜，而一个或多层外层或皮肤层可以包括热敏聚合物的微孔薄膜，例如一种聚乙烯塑料填充的薄膜。在又一方面，外层或皮肤层可以包括乙烯/丙烯共聚物或聚乙烯弹性体/EVA掺和物，聚乙烯弹性体/EMA掺和物。外层最好包括热敏聚合物层且厚度至少为多层薄膜总厚度的约10％，更好地，该厚度在多层薄膜总厚度的约15％至约45％之间。
由热塑聚合物构成的透气微孔薄膜，例如上述薄膜可用热和/或其它能量进行处理，以局部地降低薄膜的孔隙率并形成具有可控区域透气性的薄膜。这类薄膜可以用汇聚的热空气流进行处理，热空气流被导引到大体只影响所需的薄膜区域。因此，处理后的薄膜可以具有相对的高透气性和低透气性的区域，而直接受热空气影响的区域使水蒸气传递率降低。当然，由于空气的流体特性，用这种手段处理的薄膜很可能会表现出透气性梯度，不同于用阶梯轧辊和/或使用其它更精确控制的能量源所获得的有明显界限的区域。热空气可以采用战略性布置的隔板和/或护罩来聚焦，其具体定位将随就该薄膜所需的透气性降低区的图案而变。作为一个例子并参见图11，透气微孔薄膜102可以自供给辊104退卷，并送入鼓风机106和隔板108例如图案板或狭缝板之下。热空气110通过隔板108的孔112，从而仅直接影响薄膜102的选定区域。热空气110的热使薄膜102的中心部分的孔产生实际变形和/或塌陷，形成具有沿薄膜的中心区的低透气性的第一区114A和沿薄膜的边缘和/或外部的第二区114B的薄膜114。调整垫片和/或面罩可以根据需要用本技术领域中众所周知的方法进行冷却。或者，为了进一步提高孔隙率的降低程度，可以用一对光面轧辊116、118在薄膜102区域地加热之后立即给该薄膜施加一轻压力。该轧辊最好仅施加轻压力且施加的力小于约75pli，且更好的是在25至50pli之间。处理后的薄膜114可以卷绕在卷取轴120上，或者可根据需要在线改制。作为一个特例，并参见图12，处理后的薄膜114可以方便地加工成个人卫生护理用品，例如尿布的阻挡层122，其中低透气性区114A位于沿该阻挡层122的中心部分，且因此低透气性区114A沿相应的吸收用个人卫生护理制品的分叉处布置。
在又一例子中，并参见图13，透气微孔薄膜136可以送入移动或转动的隔板或护罩138下。微孔薄膜136可以如图所示自供给辊134退卷。但是，就此图和其它示意图和/或本文所述的工艺，微孔薄膜136最好能够在线制造。微孔薄膜136送入在其中设有孔140的护罩138之下，孔具有所需的形状和频率。孔140位于微孔薄膜136之上，目的是在所需的薄膜的区域有选择地降低微孔薄膜136的透气性。透气性降低区142A的形状和位置与隔板138上的孔140的形状和位置基本对应。因此，处理后的微孔薄膜142可以包括所选定的具有所需形状和位置的低透气性第一区142A和透气性较高的第二区142B。低透气性区142A可以具有多种形状的任意一种，包括，但不局限于椭圆形。在一个实施例中，隔板138可以转动或以与微孔薄膜136相同的方向和速度运动，以获得所需的处理持续时间。诸如热空气鼓风机或远红外光源的能量源137(以虚线表示)可以这样定位，即隔板138设置于能量源137和微孔薄膜136之间，其中只有所选定的区域通过孔140直接暴露于能源，受到热空气或其它能源的影响，相对于未暴露区形成低WVTR区。因此，处理后的微孔薄膜142可以包括选定的具有所需形状和位置且透气性降低的第一区142A和具有较高透气性的第二区142B。处理后的微孔薄膜可以卷绕和/或根据需要进行改制。作为一个例子并参见图14，处理后的薄膜142可以加工成诸如尿布的个人卫生护理制品的外层或阻挡层144，其中低透气性区142B位于阻挡层144的中心部分附近，而高透气性区144位于阻挡层的外区和/或凸耳处。在本发明的一个实施例中，低透气性区142B可以处于尿布或失禁者服装的裤裆处。更进一步，低透气性区142B可以根据需要布置在失禁者服装的更向前或向后的位置，以制造出有特定性别的吸收用个人卫生护理制品。
除热能(即热)之外的其它能量源同样可用于处理透气微孔薄膜，从而有选择地或区域性地降低透气性。作为一个例子，其它的能源包括，但不局限于适用于加热的超声能源和如以远红外光或微波为基的辐射源(作用于聚合物和/或填充物的一种或多种组分)。这些替代能源可以代替图11和图13所示的热空气鼓风机，以根据需要有选择地处理微孔薄膜。作为一个例子，并参见图11，一高密度远红外光源可以代替热空气鼓风机106。同用热空气处理的薄膜相比，由于能将远红外辐射更精确地聚焦，所以采用高密度远红外光将有可能提供具有界限更明显的不同透气性区的处理薄膜。所选择的隔板的结构和/或成分将根据自能量源发射出的能量的具体形式而变化。另外，排热装置和/或冷却装置可以根据需要与隔板结构使用。示例性的装置包括，但不局限于冷却辊和冷却空气。
对于本技术领域的专业人士可以理解，在不违背本发明范围的情况下，可以改变工艺设计和/或设备。作为一个例子，对于本文所述的每个例子，有可能将微孔薄膜和/或任何其它组成部件组成一条生产线，从而形成一连续过程，在各种加工、处理和/或改制操作之间不需要卷取或存贮材料。
在本发明的又一方面，具有分区透气性的微孔薄膜可以与另外一种或多种透气材料层粘合。一方面，该微孔薄膜可连接到一可与薄膜构成层压件的柔软支撑层，例如，一种柔软的纤维材料、薄膜和/或泡沫材料。纤维层的例子包括，但不局限于非织造幅面料、多层非织造层压件、稀松布、织造织物、薄膜狭条和/或其它类似材料。在一特定的实施例中，支撑织物可以包括一层或多层纺粘和/或熔喷纤维幅面料，包括，但不局限于单组分纺粘纤维幅面料、多组分纺粘纤维幅面料、多组分纤维幅面料、裂膜纤维幅面料、多层非织造层压件和类似材料。一般而言，可以选择纤维层的成分以实现所需的特性，例如，手感、美观、抗拉强度、成本、耐磨、钩挂接合性等。再者，纤维层还可以通过以下方式进行处理，例如压花、氢缠结、机械软化、以其它方式印刷或处理，以获得所需的附加特性。在一个实施例中，该外层可以包括约10g/m2至68g/m2的纺粘聚烯烃纤维幅面料，而更好的是10g/m2至34g/m2的这类纤维的幅面料。纤维层可以通过粘接剂粘合、热粘合、超声波粘合或其它本技术领域中众所周知的方法与微孔薄膜连接或构成层压件。在本发明的一个方面，该微孔薄膜和纤维层通过用标准熔喷模喷到非织造纤维和/或薄膜上的粘接剂相粘合。在本发明的又一方面，热塑聚合物非织造幅面料和微孔薄膜可以通过热点粘合构成层压件。
在本发明的再又一个方面，微孔薄膜可以在对微孔薄膜进行处理以使其具有分区透气性之前连接到诸如以上所述的附加材料上。当用足够大的压缩力进行处理时，粘接到微孔薄膜的附加材料可能遭受所不希望有的松密度和/或手感的下降。对此，透气微孔薄膜经常与布状材料相粘合且布置在制品内，使布状材料面向外，且因此当处理该制品时能触摸到该材料。这种材料的压实可能损伤外层的柔软性和/或破坏其美观性。因此，当处理对松密度和/或美观比较关注的薄膜层压件时，采用上述几乎或根本不需要压力的方法处理这类层压件是有利的。因此，处理微孔薄膜层压件而又不明显破坏制品的松密度和/或美观的能力，可提供额外的加工优点。在高速制造工艺中，在一条加工线上，可能会遇到对准透气性降低区的困难，从而难于保证透气性降低区在制成品上的合适定位。对此，采用能够进行处理以形成分区透气区的微孔薄膜层压件有优点，即能够在微孔薄膜制成制品后再处理该微孔薄膜，而不显著损害所连接的非织造织物的所需特性。
作为一个特例并参见图15和图16，由透气微孔薄膜153固定连接到非织造织物159上所构成的薄膜/非织造层压件152，可以根据需要改制成用于尿布或失禁者服装的阻挡层或外层的形状。未处理的薄膜/非织造层压件152可以通过粘接剂、热点粘接、超声粘接或其它类型的手段使非织造织物159永久粘合到透气微孔薄膜153上，使薄膜面朝向能源，所加工好的薄膜/非织造层压件152可以借助传送带154移动经过热空气鼓风机106(虚线所示)和隔板108之下，从而仅使薄膜/非织造层压件152的所需区域，即暴露于通过狭缝112的热空气的那些区域的透气性降低。因此处理后的薄膜/非织造层压件156具有透气性降低的第一区158A和透气性相对较高的第二区158B。在一特定的实施例中，当组装到尿布上时，该薄膜/非织造层压件156可以具有位于裤裆部中心的低透气性区158A和处于制品的外区的高透气性区158B。更进一步，由于实际上只对薄膜进行处理，所以非织造织物159的松密度和/或手感大体保持不变。在又一方面，可以选择将分区处理的薄膜在分区处理后立即送入一对轧辊，以区域性地降低薄膜的透气性。轧辊的这种轻压力使处理区域的密度进一步增大而孔隙率进一步降低。该辊可以是平辊而且不必加热。可以采用的轻压力例如在25至50pli之间。在这种处理之后处理区立即有大量的熔融碎片，且在受到轻压力时易于变形和压缩。然而，薄膜的未处理区对这种压缩并不敏感，因为它们缺乏大量的熔融碎片，且因此孔隙率和/或WVTR不会明显降低。另外，软化点比分区处理的微孔薄膜的聚合物成分至少高10℃，最好20℃以上的弹性材料也能抵抗明显的压缩或密度增加。因此，连接到分区处理薄膜的材料可以保持基本均匀的松密度和/或外观，以及良好的手感，这正是个人卫生护理制品和尿布的背衬材料所需要的。
具有可控制的区域透气性的本发明微孔薄膜可用于广泛的产品品种，或作为以下产品的组成部件，如个人卫生护理制品、防感染产品、保护罩、服装和类似产品。正如所讨论的，类似于以上所讨论的微孔薄膜可以容易地改制成和结合使用于尿布或失禁者服装的透气性阻挡层，且进一步可以容易地进行改制以用于其它的一种或多种个人卫生护理制品。作为又一例子，分区透气微孔薄膜可以用于外科手术袍。人们认为，透气性降低的区域，特别是透气性已经明显或几乎完全降低的区域可以提供有所改善的阻挡特性。例如，人们认为低透气性区可以对血液致病提供有所改善的阻挡特性。因此，外科手术袍在高危险区可以采用经过处理的或低透气性的区域制造，而在低危险区采用高WVTR区制造。高危险区可包括那些更易于受到伤害的部位，例如袍的前臂。微孔薄膜还可以很好地用于其它许多采用透气抗渗纤维的应用场合。
试验
水压头：织物液体阻挡特性的一种计量方法是水压头试验。水压头试验确定液体通过纤维之前织物所能支撑的水的高度或水压的大小(以毫巴表示)。具有较高水压头读数的织物表示它比水压头较低的织物具有更好的阻挡液体透过的能力。水压头试验可根据联邦检验标准191A，方法5514进行。本文所引用的水压头数据用类似于上述联邦检验标准的试验得到，仅进行了以下改进。水压头用自北卡罗来纳州Concord的Marl Enterprises公司购得的静水压头试验仪来确定。对试样施加以恒定速率增加的标准水压，直到第一个泄漏标记出现在织物的表面三处个别区域(在边缘、靠近夹持装置的泄漏忽略不计)。诸如薄膜的不具备支撑能力的材料要进行支撑以防止试样过早的破裂。
WVTR：样品材料的水蒸气透过率(WVTR)根据ASTM标准E96-80计算。从每个试验材料上切下直径为3英寸的圆形试样，对照物是新泽西州Sommerville的Hoechst Celanese公司的CELGARD 2500薄膜，CELGARD 2500薄膜是一种微孔聚丙烯薄膜。对于每种材料准备三个样品。试验杯是由宾西法尼亚州费城的Thwing-Albert仪器公司分销的68号挥发计(Vapometer)杯。每个挥发计杯注入100毫升水，而试验材料和对照材料的各个样品放置在各个盘的开放顶端。挥发计杯沿其边缘采用机械方式密封，使相关的试验材料或对照材料留有直径6.8厘米的圆暴露于环境气氛，暴露面积约为33.17平方厘米。将杯放入对流式炉内，于100°F(37.7℃)下放置24小时。该炉是一恒温炉，外界空气通过其中循环，以防止水蒸气积蓄其中。24小时后，将盘自炉中取出，再次称重。水蒸气透过率初步试验值以下面的方程(I)进行计算：
(I)试验WVTR＝(24小时损失的克重)×315.5g/m2/24小时
炉内的相对湿度不进行特别控制。在预先设定的条件100°F(37.7℃)和环境相对湿度下，CELGARDTM2500对照样品的WVTR规定为每平方米每24小时5000克。因此，每次试验均使用对照样品而初步试验值用下面的方程(II)校正为设定条件：
(II)标准的WVTR＝(试验WVTR/对照WVTR)×(5000g/m2/24小时)
布条抗拉强度：布条抗拉强度是计量织物的峰值和断裂载荷以及峰值和断裂的百分延伸率。此试验以克度量载荷(强度)，以百分比度量延伸率。在布条抗拉强度试验中，用两个夹子，每个有两个夹爪，每个夹爪有一个与样品接触的面，将材料夹持在通常为垂直平面的同一平面内，间隔3英寸，并以规定的延伸速率分离开。布条抗拉强度的值和布条延伸率用3英寸乘6英寸的样品测得，夹爪接触面的尺寸为1英寸高乘3英寸宽，恒定的延伸速率为300mm/min。此试验可以采用自Sintech公司(1001 Sheldon Dr，Cary，NC 27513)购得的Sintech 2试验仪、Instron公司(2500 Washington St.，Carton，MAO2021)购得的Instron Model TM或自Thwing-Albert仪器公司，10960 Dutton Rd.，Philadelphia，PA19154)购得的Thwing-AlbertModel INTELLECT进行。结果以三个试样的平均值给出，且可用横向(CD)或机器方向(MD)的试样分别完成。
例1
制造一种由线性低密度聚乙烯(0.918g/cm3，DOW化学公司，牌号DOWLEX NG3310)和重量百分比48％的带硬脂酸涂层的碳化钙(购自English China Clay of America公司，牌号SUPERCOAT)构成的挤塑薄膜。该填充薄膜而后加热并用机器方向取向单元拉伸到原长度的500％，制成基重约14g/m2的微孔薄膜。所得到的透气微孔薄膜具有2358g/m2/24小时的WVTR，MD布条抗拉强度6987g，CD布条抗拉强度425g。透气微孔薄膜卷取在一供给辊上，而后再退卷并以50英尺/分的速度送入一对轧辊。两根辊均为钢辊，上辊具有类似于图1和图3所示的图案，凸起区域宽8英寸，绕辊的中心延伸。下辊是平的砧辊。辊的压轧力和温度是可以变化的，目的得到不同的区域透气性水平，其结果示于表1。
                                        表1
试验   Anvil#1温度，°F(实际)   Anvil#2温度，°F(实际)    压轧力PLIPSIG   WVTRg/m2/24小时   布条抗拉强度CDMD
  1   75   75   15    88   2210   6399    459
  2   75   75   30    145   1660   6031    441
  3   75   75   45    215   1399   6208    442
  4   75   75   60    297   1426   6054    436
  5   105   105   15    88   1914   6453    465
  6   105   105   30    145   1548   5991    452
  7   105   105   45    215   1243   6347    450
  8   105   105   60    297   1033   5331    449
  9   123   123   15    88   1657   6638    461
  10   123   123   30    145   1385   6329    467
  11   123   123   45    215   1148   5961    458
  12   123   123   60    297   1012   5172    461
  13   150   150   15    88   1471   6613    470
  14   150   150   30    145   1192   6232    477
  15   150   150   45    215   1067   6336    483
  16   150   150   60    297   1542   6523    441
  17   170   170   15    88   1878   6938    445
  18   170   170   30    145   1234   6626    461
  19   170   170   45    215   1174   6794    471
  20   170   170   60    297   851   6481    474
  21   195   195   15    88   970   6917    496
  22   195   195   30    145   583   6800    503
  23   195   195   45    215   538   6568    601
  24   195   195   60    297   219   6683    604
  25   220   220   15    88   185   6947    610
  26   220   220   30    145   95   7308    737
  27   220   220   45    215   59   6828    735
  28   220   220   60    297   62   6893    740
例2
将例1所述的微孔拉伸填充薄膜与非织造幅面料构成层压件。给该微孔薄膜喷以3g/m2的粘接剂(自Huntsman Polymer公司购得的非晶态聚α烯烃粘接剂，商标RT2730)，随后立即将17g/m2的聚丙烯纺粘纤维非织造幅面料与其并置，并用一对无图案轧辊压合在该微孔薄膜上。该层压件随后用如例1所述的轧辊以50英尺/分的速度进行分区处理。工艺条件和所得到的层压件的物理特征记述于表II。分区处理之前的薄膜层压件具有8600g的剥离强度、162毫巴的水压头和2457g/m2/24小时的WVTR。
                                         表2
试验   Anvil#1温度，°F(实际)   Anvil#2温度，°F(实际)     压轧力PLIPSIG   WVTRg/m2/24小时 水压头毫巴
  1   75   75   30    145   2138   144
  2   75   75   60    297   1970   116
  3   130   130   30    145   1979   111
  4   130   130   60    297   1521   111
  5   220   220   30    145   430   82
  6   220   220   60    297   347   52
给出以下例子是为了示出本发明有代表性的其它预期的具体实施例。
例III
一种双层薄膜用传统的铸塑薄膜挤出技术共同挤出，使第一层以面对面的关系基本连续地与第二层连接。第一层或基础层占薄膜总厚度的约80％，且由重量百分比约55％的硬脂酸涂层的碳化钙颗粒(购自English China Clay of America公司，牌号SUPERCOAT)，约22.5％的聚丙烯弹性体(AFFINITY EG8200聚合物、0.87g/cm3、5MI，购自DOW化学公司)和约22.5％的线性低密度聚乙烯(AFFINITYPL1845聚合物、0.91g/cm3、3.5MI，购自DOW化学公司)构成。第二层占多层薄膜总厚度的约20％，且由重量百分比约62％的硬脂酸涂层的碳化钙填充料(购自English China Clay of America公司，牌号SUPERCOAT)、约19％的聚乙烯弹性体(如上所述的AFFINITYEG8200聚合物)和约19％的非晶态聚α烯烃(REXTAC2503-3A，一种基本由乙烯和丁烯构成的非晶态低粘度聚合物，自得克萨斯州Houston的Huntsman公司购得)构成。双层薄膜挤出后的基重为100g/m2。该双层薄膜在机器方向进行拉伸从而使薄膜具有微孔性。使拉伸薄膜在一加热辊上轻微收缩之后，该微孔薄膜将具有约34g/m2的基重。该微孔薄膜以某种图案粘合在可延伸的聚丙烯纺粘织物上，以形成粘结层压件。用一带有5英寸宽凸起表面的加热钢辊压在未加热光面带橡胶护套的压力辊上对该层压件进行分区处理。将该层压件送入辊子组件，使薄膜侧面向带橡胶护套的辊。加热辊的温度约175°F，且(对应于凸起表面区的)压轧力约每直线英寸100磅(Pli)。所得到的薄膜层压件将具有50毫巴以上的水压头和(相互间)WVTR水平有高有低的区域。更特定地，喂入加热辊凸起表面之下的区域的WVTR将比相邻区域的低。
例IV
一种双层薄膜用传统的铸塑薄膜挤出技术共同挤出，使第一层以面对面的关系基本连续地与第二层连接。第一层或基础层占薄膜总厚度的约80％，且由重量百分比约55％的硬脂酸涂层的碳化钙颗粒(购自English China Clay of America公司，牌号SUPERCOAT)，约22.5％的线性低密度聚乙烯(DOWLEX2035聚合物、0.919g/cm3、6MI，购自DOW化学公司)和约22.5％的线性低密度聚乙烯(AFFINITYPT1409聚合物、0.911g/cm3、6MI，购自DOW化学公司)构成。第二层占多层薄膜总厚度的约20％，且由重量百分比约62％的硬脂酸涂层的碳化钙填充料(购自English China Clay of America公司，牌号SUPERCOAT)、约19％的聚乙烯弹性体(如上所述的AFFINITYEG8200聚合物)和约19％的非晶态聚α烯烃(REXTAC 2503-3A，一种基本由乙烯和丁烯构成的非晶态低粘度聚合物，自得克萨斯州Houston的Huntsman公司购得)构成。双层薄膜挤出后的基重为100g/m2。该双层薄膜在一机器方向定向装置(MDO)上拉伸到其原始长度的约四倍，使薄膜具有微孔性。使拉伸薄膜在一加热辊上轻微收缩之后，该微孔薄膜将具有约34g/m2的基重。该微孔薄膜以某种图案粘合在可延伸的纺粘织物上，以形成粘结层压件。用一带有5英寸宽凸起表面的加热钢辊压在未加热光面带橡胶护套的压力辊上对该层压件进行分区处理。该层压件的薄膜侧面向带橡胶护套辊送入辊子组件。加热辊的温度约175°F，且(对应于凸起表面区的)压轧力约每直线英寸100磅(Pli)。所得到的薄膜层压件将具有50毫巴以上的水压头和变化的透气性水平有高有低的区域。更特定地，喂入加热辊凸起表面之下的区域的WVTR将比相邻区域的低。
尽管在此引用了许多专利和其它参考材料作为参考，但是如果在引用材料和本说明书之间有任何不一致之处，将以本说明书为准。另外，尽管本发明已经就其具体实施例进行了详细说明，但很明显，对于本技术领域内的那些专业人士来讲，在不背离本发明实质和范围的情况下可对本发明进行多种替代、改进和其它变化。因此所附权利要求旨在涵盖所有这些改进、替代和其它变化。

Claims (41)

1.一种透气薄膜，其包括
一第一微孔区，其具有约50μ以下的厚度和至少800g/m2/24小时的水蒸气透过率；
一个密度较第一区高的第二区，其中第二区的水蒸气透过率比第一区的水蒸气透过率至少低15％，且上述第二区的厚度大体等于或小于上述第一区的；和
上述薄膜具有至少约50毫巴的水压头。
2.如权利要求1所述的透气薄膜，其中，该薄膜包括一种热塑聚合物，且其中上述第二区的最小尺寸为3cm乘5cm。
3.如权利要求2所述的透气薄膜，其中，上述热塑聚合物包括聚烯烃聚合物，且其中第二区的最小尺寸为5cm乘10cm。
4.如权利要求2所述的透气薄膜，其中，第一区的水蒸气透过率在1500g/m2/24小时以上，且进一步其中上述第二区包括上述薄膜面积的约5％至约75％。
5.如权利要求2所述的透气薄膜，其中，上述第二区的厚度小于上述第一区的厚度，水蒸气透过率比上述第一区的水蒸气透过率至少低约25％，且其中上述薄膜的基重小于约35g/m2。
6.如权利要求2所述的透气薄膜，其中，上述第二区的厚度小于上述第一区厚度的95％且包括上述薄膜面积的约5％至约75％。
7.如权利要求5所述的透气薄膜，其中，上述薄膜还包括第三区，上述第三区的水蒸气透过率和厚度介于上述第一区和第二区的中间，且其中上述第三区与上述第二区相邻接。
8.如权利要求4所述的透气薄膜，其中，上述第二区大体为上述第一区所围绕。
9.如权利要求4所述的透气薄膜，其中，上述第二区的厚度小于上述第一区的厚度，且上述第一区和第二区均相互邻接地在机器方向上延伸。
10.如权利要求3所述的透气薄膜，其中，上述第二区在上述薄膜的机器横向延伸至少5cm，而在机器方向上大体是连续延伸的。
11.如权利要求8所述的透气薄膜，其中，上述第二区置于上述薄膜的中心部位。
12.如权利要求2所述的透气薄膜，其中，上述薄膜包括聚烯烃聚合物和填充料，且其中上述第二区比上述第一区薄，且其孔隙率水平较上述第一区有所降低。
13.如权利要求12所述的透气薄膜，其中，上述第一区和第二区的基重小于约35g/m2，且其中上述第二区的厚度小于上述第一区厚度的90％。
14.如权利要求13所述的透气薄膜，其中，上述第二区包括上述薄膜表面积的约5％至约75％。
15.如权利要求14所述的透气薄膜，其中，上述第二区邻接上述第一区沿机器方向延伸。
16.一种多层薄膜，其包括：
一第一层和一第二层，上述第一层包括具有第一侧和第二侧的薄膜，且水蒸气透过率在约800g/m2/24小时以上；
与上述第一层的第一侧大致连续相接的第二层，上述多层薄膜的第二层包括如权利要求2所述的薄膜。
17.如权利要求16所述的多层薄膜，其中，上述多层薄膜的上述第一层包括一整体的无孔薄膜，且其中上述第二层包括多层薄膜总厚度的至少10％。
18.如权利要求16所述的多层薄膜，其中，该多层薄膜的上述第一层包括一种热塑聚合物多孔薄膜，且其中上述第二层包括比上述第一层的热塑聚合物热敏的热塑聚合物，且进一步其中上述第二层包括多层薄膜总厚度的至少10％。
19.如权利要求16所述的多层薄膜，其中，上述多层薄膜的上述第一层包括一种微孔热塑聚合物薄膜，且其中上述第二层包括一种其软化点比构成上述第一层的热塑聚合物的软化点至少低20℃的热塑聚合物。
20.如权利要求19所述的多层薄膜，其中，上述第二层的第一区和第二区相互邻接地在机器方向上延伸。
21.如权利要求20所述的多层薄膜，其中，上述多层薄膜的上述第二区覆盖上述第一层的第一侧的表面积的约5％至约75％。
22.如权利要求16所述的多层薄膜，其中，上述第一层包括一种水蒸气透过率至少为1500g/m2/24小时的微孔热稳定聚烯烃薄膜，且其中上述第二层包括一种热敏的热塑聚合物，且进一步其中上述第二层包括上述薄膜总厚度的至少10％。
23.如权利要求22所述的多层薄膜，其中，上述第一层包括一种填充微孔薄膜且上述第二层包括填充的微孔薄膜，且其中上述热敏聚合物的软化点比上述热稳定聚烯烃聚合物的至少低约20℃。
24.如权利要求23所述的多层薄膜，其中，上述第一微孔聚烯烃层包括线性低密度聚乙烯，且其中上述第二层包括一种软化点在约98℃以下的聚合物。
25.如权利要求24所述的多层薄膜，其中，上述第二层的第一区和第二区相互邻接地在机器方向上延伸，且其中上述第二层的第二区覆盖上述第一层的第一侧的5％至约75％。
26.一种制造具有分区不同水蒸气透过率的薄膜的方法，其包括：
提供一种热塑聚合物微孔薄膜，其中上述微孔薄膜具有至少约50毫巴的水压头和至少800g/m2/24小时的水蒸气透过率；
有选择地对上述薄膜的个别区域进行处理，从而在上述薄膜上形成第一区和第二区，上述第二区的尺寸至少为3cm乘5cm，且其中上述处理使薄膜的上述所选择区域的孔隙率和水蒸气透过率相对于未处理区域的孔隙率和水蒸气透过率有所降低，且其中上述处理过的薄膜有至少约50毫巴的水压头。
27.如权利要求26所述的方法，其中，处理上述薄膜包括向上述薄膜的上述个别区域施加足够量的压力。
28.如权利要求27所述的方法，其还包括在向该薄膜施加压力之前或同时对上述薄膜进行加热的步骤。
29.如权利要求26所述的方法，其中，提供上述微孔薄膜包括挤出由热塑聚合物和填充料构成的薄膜，且对上述薄膜进行足够量的拉伸以在上述整个薄膜中形成微孔并使该薄膜具有至少约1500g/m2/24小时的水蒸气透过率的步骤。
30.如权利要求28所述的方法，其中，有选择的处理减薄了所选区域的厚度，且将所选区域的水蒸气透过率至少降低25％。
31.如权利要求28所述的方法，其中，上述第二区包括上述薄膜面积的约5％至约75％。
32.如权利要求27所述的方法，其中，上述压力通过一对压轧力的辊子有选择地施加到上述微孔薄膜，且其中上述一个辊子是具有凸起表面的带图案辊。
33.如权利要求32所述的方法，其中，上述至少一个辊是加热的。
34.如权利要求27所述的方法，其还包括在施加上述压力前将一种非织造幅面料层压到上述薄膜的步骤。
35.如权利要求27所述的方法，其还包括在上述形成第一区和第二区的处理之后将一种非织造幅面料层压到上述薄膜的步骤。
36.如权利要求26所述的方法，其中，上述处理包括施加足够量的热，以给上述微孔薄膜引入足够的熔融碎片，从而降低第二区的孔隙率。
37.如权利要求36所述的方法，其中，上述微孔薄膜包括聚烯烃聚合物和填充料，且其中孔处于上述填充料周围。
38.一种制造多层薄膜的方法，其包括：
提供一种具有至少50毫巴水压头和水蒸气透过率至少为800g/m2/24小时的微孔热塑聚合物薄膜，上述微孔薄膜包括具有第一透气层和第二微孔热塑聚合物层的多层薄膜，其中上述第二层的热塑聚合物包括一种热敏聚合物；
有选择地向微孔薄膜的上述第二层的个别区域施加足够的能量，从而形成第一区和第二区，其中在上述个别的第二区内的孔隙率和水蒸气透过率降低，且其中上述第二区的最小尺寸为3cm乘5cm。
39.如权利要求38所述的方法，其中，给上述第二区施加能量包括施加热能，且其中上述第一透气薄膜层包括其软化点比上述第二层的热塑聚合物的至少高20℃的微孔热塑聚合物薄膜，且其中上述有选择地施加能量包括施加能将上述第二区的水蒸气透过率降低至少25％的热量。
40.如权利要求39所述的方法，其中，上述个别的第二区包括上述薄膜面积的约5％至约75％。
41.一种制造阻挡制品的方法，其包括：
提供一种包括热塑聚合物的微孔薄膜，上述透气微孔薄膜具有至少800g/m2/24小时的水蒸气透过率和至少50毫巴的水压头；
将上述透气薄膜与一种非织造织物粘接，从而形成一多层层压件，上述非织造织物具有一定松密度且包括一种熔点较上述薄膜的上述热塑聚合物的至少高10℃的聚合物；
用从包括热和压力选出的一种处理手段有选择地对该微孔薄膜的至少第一区进行处理，其中处理使上述微孔薄膜的第一区的孔隙率降低所需的量，且其中上述非织造织物的松密度保持大体均匀。
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