CN103717388A - 用于使纤维网变形的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于使纤维网变形的方法和设备。在一个实施例中，该方法涉及将纤维网(10)喂送到形成于至少两个相互啮合辊(162,170)之间的辊隙中。辊被构造成用于使纤维网变形成具有至少两组变形部，所述至少两组变形部相对于纤维网的表面在不同的方向上取向。

Description

用于使纤维网变形的方法和设备

技术领域

本发明涉及变形的材料纤维网以及用于使纤维网变形以产生此类材料的设备和方法。

背景技术

专利文献中公开了用于使纤维网变形的各种方法和设备。公开此类方法的专利包括：美国专利4,189,344，Busker；美国专利4,276,336，Sabee；美国专利4,609,518，Curro；美国专利5,143,679，Weber；美国专利5,562,645，Tanzer；美国专利5,743,999，Kamps；美国专利5,779,965，Beuether等人；美国专利5,998,696，Schone；美国专利6,332,955，Meschenmoser；美国专利6,739，024B1，Wagner；美国专利申请公布2004/0110442A1，Rhim；EP1440197B1，Thordahl；美国专利6,916,969，Helmfridsson；美国专利申请公布2006/0151914A1，Gerndt；美国专利7,147,453B2，Boegli；美国专利7,423,003，Volpenhein；美国专利7,323,072B2，Engelhart等人；美国专利申请公布2006/0063454，Chung；美国专利申请公布2007/0029694A1，Cree等人；美国专利申请公布2008/0224351A1，Curro等人；美国专利申请公布2009/0026651A1，Lee等人；美国专利7,521,588B2，Stone等人；和美国专利申请公布2010/0201024A1，Gibson等人。

然而，人们仍在继续寻求能够在纤维网中形成新结构的方法和设备，所述新结构为纤维网提供附加的性能。在用于吸收制品中的纤维网的情况下，此类新结构可包括在该纤维网的预设部分中为该纤维网的单一部分提供双重性能或更多重性能（诸如改善的柔软性、流体处理、或其它性能）的那些。还需要如下设备，所述设备将允许纤维网被变形多次，同时保持对该纤维网中变形部的配准的控制。还需要如下设备，所述设备能够用在制造场地上具有小占有面积的设备使纤维网变形多次。

发明内容

本发明涉及变形的材料纤维网以及用于使纤维网变形以产生此类材料的设备和方法。此类材料可被提供为如下产品的组件：诸如吸收制品（诸如顶片、底片、采集层、液体处理层、吸收芯）、包装（诸如流动包裹、收缩包裹和塑料袋）、垃圾袋、食品包裹物、擦拭物、面巾纸、卫生纸、纸巾等。存在大量的本发明的非限制性实施例。

在一个非限制性实施例中，变形的材料纤维网包括具有形成于其中的离散变形部的纤维网。变形部可为如下形式的结构：其中具有孔的纤维网的部分、突起部、凹陷区域、以及它们的组合。这些结构可从该纤维网的一侧上的表面伸出，或者从该纤维网的两个表面伸出。不同的结构可彼此混杂。

在某些非限制性实施例中，设备和方法可被构造成用于使纤维网在单一辊隙中变形。在一个实施例中，该方法涉及将纤维网喂送到形成于两个相互啮合辊之间的辊隙中。这两个辊被构造成用于使纤维网变形成具有至少两组变形部，所述至少两组变形部相对于纤维网的表面在不同的方向上取向。

在其它实施例中，设备和方法可被构造成用于使纤维网变形至少两次（即，在至少两个或更多个辊隙中）。在此类实施例中，该设备可包括套叠的或其它排列的多个辊，其中纤维网在整个工艺中可被保持基本上与辊中的至少一个接触，并且辊中的至少两个与其它辊一起限定其上的两个或更多个辊隙。在一些实施例中，辊可用于使纤维网的某一不同侧暴露以用于后续的变形步骤。在这些或其它实施例中，辊可用于以如下方式在辊之间传送纤维网，所述方式可使辊和/或纤维网偏置，使得后续的变形部以某种与现有变形部不同的横向对齐方式形成。在一些情况下，这可用于在变形部之间获得比其它方法所可能获得的间距更紧密的间距。

附图说明

根据附图将更完全地理解如下具体实施方式，其中：

图1为用于使纤维网变形的现有技术方法和设备的示意性侧视图。

图2为用于使纤维网变形的另一种现有技术设备的示意性侧视图。

图3为用于使纤维网变形的另一种现有技术方法和设备的示意性侧视图。

图4为用于使纤维网变形的方法和设备的一个实施例的示意性侧视图。

图4A为用于使纤维网变形的方法和设备的一个可供选择的实施例的示意性侧视图，其中第二纤维网在第一辊隙下游的辊隙处被引入。

图5为适用于本文所述的方法和设备中的一对环辊的放大透视图。

图6为适用于本文所述的方法和设备中的包括环辊和结构化类弹性成膜辊的一对辊的放大透视图。

图6A为其上具有交错的齿图案的CD结构化类弹性成膜辊的放大透视图。

图6B为图6中所示相互啮合辊的一部分的剖面。

图6C为其上具有交错的齿图案的MD结构化类弹性成膜辊的放大透视图。

图7为适用于本文所述的方法和设备中的包括环辊和滚刀开孔辊的一对辊的放大透视图。

图8为穿过适用于本文所述的方法和设备中的一对辊之间的辊隙的一部分的片段剖面图，其包括公/母压花辊。

图9为适用于本文所述的方法和设备中的一对辊的表面的一部分的放大透视图。

图9A为具有各种成形元件的成形结构的一部分的透视图。

图10为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图，其中纤维网围绕辊之一包裹至少180度。

图11为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图，其中该设备包括混合辊排列。

图12为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图，其中该设备包括闭环辊排列。

图13为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图，其中该设备包括共用排辊排列。

图14为用于设备中的一对辊的放大透视图，其中一个辊为交错的“凸脊”滚刀开孔（或“RKA”）辊，并且另一辊为交错的CD结构化类弹性成膜辊。

图14A为图14中所示凸脊滚刀开孔辊的表面的一部分的放大透视图。

图14B为凸脊结构化类弹性成膜辊的表面的一部分的放大透视图，所述辊可用于某种工艺中诸如图14中所示的工艺中。

图14C为形成于图14中所示的一对辊之间的辊隙的放大透视图。

图14D为图14中所示可供选择的凸脊滚刀开孔辊的表面的一部分的放大侧视图。

图15为可通过使用图14中的辊的变型来形成的纤维网的一个例子的顶部透视图。

图16为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图。

图16A为沿线16A-16A截取的图16中所示设备的第一辊和第二辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图16B为沿线16B-16B截取的图16中所示设备的第二辊和第三辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图16C为沿线16C-16C截取的图16中所示设备的第三辊和第四辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图17为可通过使用图16中的辊形成的纤维网的一个例子的顶部透视图，其中第一辊和最后辊在其上具有交错的成形元件图案。

图18为可通过使用图16中的辊形成的纤维网的一个例子的顶部透视图，其中第一辊和最后辊在其上具有标准的（或线性的）成形元件图案。

图19为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图。

图19A为沿线19A-19A截取的图19中所示设备的第一辊和第二辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图19B为沿线19B-19B截取的图19中所示设备的第二辊和第三辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图19C为沿线19C-19C截取的图19中所示设备的第三辊和第四辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图20为可通过使用图19中的辊形成的纤维网的一个例子的顶部透视图。

图21为用于使纤维网变形的方法和设备的另一个实施例的示意性侧视图。

图21A为沿线21A-21A截取的图21中所示设备的第一辊和第二辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图21B为沿线21B-21B截取的图21中所示设备的第二辊和第三辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图21C为沿线21C-21C截取的图21中所示设备的第三辊和第四辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图21D为沿线21D-21D截取的图21中所示设备的第四辊和第五辊的齿的放大的局部片段剖面图。

图22为可通过使用图21中的辊形成的纤维网的一个例子的顶部透视图。

图23为纤维网的一个例子的顶部透视图，所述纤维网可通过使用图2或4中所示的设备对具有交错图案的辊进行MD定相来形成。

图24为包括非织造织物和膜的层压体的纤维网的示意性侧视图，其中该膜位于簇之一内并且不在另一个簇内形成。

附图中所示的实施例在性质上为例证性的，并且不旨在限制由权利要求所限定的本发明。此外，根据具体实施方式，本发明的特征将更加显而易见，并且得到更充分的理解。

具体实施方式

定义：

术语“吸收制品”包括一次性制品，诸如卫生巾、卫生护垫、棉塞、阴唇间装置、伤口敷料、尿布、成人失禁制品、擦拭物等。此外，通过本文所公开的方法和设备所生产的吸收构件还可适用于其它纤维网诸如擦洗垫、干燥拖把垫（诸如

垫）等。此类吸收制品中的至少一些旨在用于吸收体液，诸如经液或血液、阴道分泌物、尿液和粪便。擦拭物可用于吸收体液，或者可用于其它目的，诸如用于清洁表面。上述各种吸收制品将通常包括液体可渗透的顶片、接合到顶片的液体不可渗透的底片和在顶片和底片之间的吸收芯。

如本文所用，术语“吸收芯”是指主要负责储存液体的吸收制品的组件。同样，吸收芯典型地不包括吸收制品的顶片或底片。

如本文所用，术语“吸收构件”是指通常提供一种或多种液体处理功能例如液体采集、液体分配、液体传输、液体储存等的吸收制品的组件。如果吸收构件包括吸收芯组件，则该吸收构件可包括整个吸收芯或该吸收芯的仅一部分。

如本文所用，术语“吸收结构”是指吸收制品的多于一个的吸收组件的排列。

如本文所用，结合结构或区域，术语“邻近”是指靠近或接近，并且无需彼此接触。

如本文所用，术语“孔”是指洞。孔可干净地冲穿纤维网，使得围绕孔的材料在孔形成之前位于与纤维网相同的平面中（“二维”孔），或形成洞，其中围绕所述开口的材料中的至少一些被推到纤维网的平面外。在后一种情况下，孔可类似于其中具有孔的突起部或凹陷部，并且在本文中可称作“三维”孔，其为孔的子集。

如本文所用，术语吸收制品的“组件”是指吸收制品的各个组分，诸如顶片、采集层、液体处理层、吸收芯或吸收芯的层、底片和阻隔物诸如阻隔层和阻隔箍。

术语“横向”或“CD”是指在纤维网的平面中垂直于纵向的路径。

如本文所用，术语“可变形材料”为能够响应于外加应力或应变而改变其形状或密度的材料。

如本文所用，术语“离散的”是指各别的或不连接的。当相对于成形构件上的成形元件使用术语“离散的”时，其是指成形元件的远（或径向最向外）端在所有方向上（包括在纵向和横向上）是各别的或不连接的（即使成形元件的基座可被成形为例如辊的相同的表面）。

术语“一次性的”在本文中用于描述不旨在被洗涤、或换句话讲复原或作为吸收制品或产品再使用的吸收制品和其它产品（即，它们旨在在使用后被丢弃，并且优选地被回收利用、堆肥处理或换句话讲以环境相容的方式处理）。

如本文所用，术语“成形元件”是指成形构件的表面上的能够使纤维网变形的任何元件。术语“成形元件”包括连续的或非离散的成形元件两者，诸如环辊上的脊和沟槽、以及离散的成形元件。

如本文所用，术语“混杂的”是指在组件表面的至少一些部分之上分布在另一结构之间的结构，其中结构如本文所述彼此不同。术语“混杂”包括结构的排列，其中在任何方向（包括但不限于纵向、横向、或对角线方向）上的最靠近结构中的至少两个如本文所述彼此不同，即使可能存在在另一个方向上同样接近或更接近给定结构的类似结构。

如本文所用，术语“互穿结构化类弹性成膜”和首字母缩写词“IPS”是指一种使用The Procter&Gamble Company的结构化类弹性成膜技术（描述于下文）将至少两种层或材料组合的工艺。簇可形成于这两种材料中；或者一种材料的簇可冲破另一种材料。互穿结构化类弹性成膜更详细地描述于美国专利7,648,752中。

术语“接合到”涵盖其中通过将元件直接附连到另一元件而将元件直接固定到另一个元件的构型；其中通过将元件附连到一个或多个中间构件，继而将中间构件附连到另一元件而将元件间接地固定到另一元件的构型；和其中一个元件与另一个元件是一体的，即一个元件基本上是另一元件的部分的构型。术语“连接到”涵盖将某一元件在选定位置处固定到另一个元件的构型，以及其中将某一元件横跨元件之一的整个表面完全地固定到另一个元件的构型。术语“接合到”包括任何已知的其中元件可被固定的方式，包括但不限于机械缠结。

术语“层”在本文中用于指吸收构件，其主要尺寸为X-Y，即，沿其长度（或纵向）和宽度（或横向）。应当理解，术语“层”并不一定限于单个层或材料片。因此，层可包括必备类型材料的数个片或纤维网的层压或组合。因此，术语“层”包括术语“多层”和“分层的”。

术语“纵向”或“MD”是指材料诸如纤维网随着整个制造过程前进的路径。

如本文所用，术语“公/母压花”是指涉及使用至少一对图案化辊的压花设备和方法，其中第一图案化辊包括一个或多个突出部或突起部，并且第二图案化辊包括一个或多个凹槽，第一图案化辊的突出部中的一个或多个啮合到所述凹槽中。突出部和凹槽可为离散的压花元件，并且它们可具有匹配的或不匹配的图案。因此，术语“公/母压花”不包括利用图案化辊对平坦砧辊或可变形辊的组合的压花工艺。

如本文所用，术语“宏观”是指当观察者的眼睛和纤维网之间的垂直距离为约12英寸（30cm）时，可被具有20/20视力的人容易可见和明显可辨别的结构特征或元件：。相反，术语“微观”是指在此类条件下不容易可见和明显可辨别的此类特征。

术语“机械地冲击”或“机械地变形”在本文中可互换使用，以指其中对材料施加机械力的工艺。

术语“微结构化类弹性成膜”为如下工艺，其在设备和方法上类似于本文所定义的结构化类弹性成膜工艺。微结构化类弹性成膜齿具有不同的尺寸，使得它们更有利于在前端和后端上形成具有开口的簇。一种使用微结构化类弹性成膜以在纤维网基底中形成簇的工艺公开于美国专利申请公布US2006/0286343A1中。

如本文所用，术语“永久变形的”是指可变形材料的状态，其形状或密度已响应于外加应力或应变而被永久地改变。

如本文所用，术语“消费后再循环材料”一般是指可来源于消费后来源诸如家庭、分销、零售、工业和拆除的材料。“消费后纤维”是指获自在完成了它们的预期用途之后被丢弃以便进行废弃处理或恢复的消费品的纤维，并且旨在成为消费后再循环材料的子集。消费后材料可获自在废弃处理之前对源自消费者或制造商垃圾流的材料的分类。该定义旨在包括用于向消费者传送产品的材料，包括例如波纹形硬纸板容器。

术语“环辊”或“环轧”是指使用变形构件的工艺，所述变形构件包括含有连续的脊和沟槽的反转辊、相互啮合带或相互啮合板，其中变形构件的相互啮合脊（或突出部）和沟槽（或凹槽）接合并拉伸插入它们之间的纤维网。对于环轧，取决于脊和沟槽的取向，变形构件可被布置成在横向或纵向上拉伸纤维网。

术语“滚刀开孔”（RKA）是指使用类似于本文关于结构化类弹性成膜或微结构化类弹性成膜变形构件所述的相互啮合变形构件的工艺和设备。滚刀开孔工艺不同于结构化类弹性成膜或微结构化类弹性成膜，因为结构化类弹性成膜或微结构化类弹性成膜变形构件的相对平坦细长的齿已被改进为具有至少六个侧面的细长的锥体形，侧面为基本上三角形的并且渐缩至远端处的一个点。齿可为尖锐的以切穿纤维网以及使纤维网变形，以生产开孔纤维网，或者在一些情况下，生产三维开孔的纤维网，如美国专利申请公布US2005/0064136A1、US2006/0087053A1和US2005/021753中所公开。在诸如齿高、齿距、节距、啮合深度和其它加工参数的其它方面，滚刀开孔和滚刀开孔设备可与本文所述结构化类弹性成膜或微结构化类弹性成膜相同。

术语“结构化类弹性膜”（SELF）或“结构化类弹性成膜”（SELF’ing）是指Procter&Gamble技术，其中SELF（结构化类弹性膜）代表Structural Elastic Like Film。尽管该工艺最初是开发用于使聚合物膜变形，以具有有益的结构特征，但已发现，结构化类弹性成膜工艺可用于在其它材料中产生有益的结构。工艺、设备和经由结构化类弹性成膜产生的图案举例说明和描述于美国专利5,518,801；5,691,035；5,723,087；5,891,544；5,916,663；6,027,483；和7,527,615B2中。

如本文所用，术语“簇”是指一种可形成于非织造纤维网中的特定类型的突起部。簇通常具有隧道样构型，并且在一些情况下在它们的端部的一者或两者处可为开口的。

术语“上”是指在使用期间更靠近吸收制品的穿着者，即朝向吸收制品的顶片的吸收构件，诸如层；相反，术语“下”是指朝向底片更远离吸收制品的穿着者的吸收构件。术语“侧向地”对应于该制品的较短尺寸方向，其在使用期间一般对应于穿着者的从左到右取向。则“纵向地”是指垂直于侧向方向的方向，但不对应于厚度方向。

术语“Z向”是指正交于纤维网或制品的长度和宽度的方向。Z向通常对应于纤维网或制品的厚度。如本文所用，术语“X-Y向”是指正交于纤维网或制品的厚度的平面。X-Y向通常分别对应于纤维网或制品的长度和宽度。

I.变形的材料纤维网。

本发明涉及变形的材料纤维网以及用于使纤维网变形的方法和设备。本发明公开了如下方法和设备，所述方法和设备能够在纤维网中形成新结构，所述新结构为纤维网提供附加的性能。应当理解，尽管本文利用了术语“变形的材料纤维网”，但目的是由此类变形的材料纤维网产生用于吸收制品的组件诸如吸收构件（或非吸收组件）。在此类情况下，变形的材料纤维网将被切割成用于吸收制品的各个组件。变形的材料纤维网也可用于不是吸收制品的产品中，包括但不限于包装材料和垃圾袋。

可在纤维网和由其形成的组件中提供结构，所述结构是不可能用目前的方法和加工工具（成形组件）产生的。此类结构包括在纤维网的两侧上延伸出纤维网的平面外的结构和/或混杂在其它结构之间的结构。该纤维网在一些情况下也可设有比用常规加工工具可能产生的结构更紧密间隔的结构。在用于吸收制品中的纤维网的情况下，此类新结构可包括在该纤维网的预设部分中为该纤维网的单一部分提供双重性能或更多重性能（诸如改善的柔软性、流体处理、或其它性能）的那些。设备和方法可允许纤维网变形多次，同时保持对纤维网中变形部的配准的控制。即，从将纤维网喂送到第一成形辊隙中之时至其离开最后成形辊隙之时，可在纵向和横向上控制纤维网的位置/配准，因此在下游辊隙中制成的变形部相对于在先前的辊隙中制成的变形部发生在受控位置。

将被变形的纤维网（或“前体纤维网”）可包括任何合适的可变形材料，诸如织造织物、非织造织物、膜、前述材料中任一种的组合或层压体。如本文所用，术语“非织造纤维网”是指具有夹层的单根纤维或纺线结构但不为如织造或针织织物中的重复图案的纤维网，所述织造或针织织物通常不具有无规取向的纤维。非织造纤维网或织物已由许多工艺形成，例如，熔吹法、纺粘法、水刺法、气流成网、湿法成网、通风干燥造纸工艺和粘结粗梳纤维网工艺，包括粗梳热粘结。所述织造织物、非织造织物、膜、组合或层压体可由任何合适的材料制成，包括但不限于天然材料、合成材料、以及它们的组合。合适的天然材料包括但不限于纤维素、棉绒、蔗渣、羊毛纤维、丝纤维等。在一些实施例中，材料纤维网可基本上不含纤维素，和/或不包括纸材料。在其它实施例中，本文所述的方法可对含有纤维素的前体材料执行。合适的合成材料包括但不限于人造丝和聚合材料。合适的聚合材料包括但不限于聚乙烯、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和聚丙烯。上述材料中的任一种均可包括消费后可再循环的材料。

在一个非限制性实施例中，变形的材料纤维网包括具有形成于其中的离散变形部的纤维网。纤维网具有第一表面和第二表面。纤维网包括：a）基本上未变形的第一区域，未变形的区域具有对应于纤维网在其中形成变形部之前的第一表面和第二表面的表面；b）第一位置的多个间隔开的第一成形结构（或“第一结构”），所述第一成形结构包括结构，所述结构可包括：其中具有孔的材料纤维网的部分；突起部；和凹陷区域（或“凹陷部”）；和c）第二位置的多个间隔开的第二成形结构（或“第二结构”），所述第二成形结构包括结构，所述结构可包括：其中具有孔的材料纤维网的部分；突起部；和凹陷区域（或“凹陷部”）。在一些实施例中，第一结构和/或第二结构可选自前述类型的结构中的一中或多个。第二结构可为某种不同的类型和/或具有与第一结构不同的性能或特征，并且第二结构可与第一结构混杂。在一些实施例中，所有邻近结构或所有最接近的结构可为某种不同的类型和/或具有不同的性能。在一些实施例中，在任何方向上最靠近某一给定结构的八个结构中的至少四个可为某种不同的类型和/或具有不同的性能。材料纤维网还可包括第三、第四或更多个成形结构。第三、第四、或更多个结构可包括任何类型的结构或具有任何本文所述的性能，并且可在任何此类方面不同于第一结构和第二结构。

在某些实施例中，有可能在相对小的区域内密集地设置多个结构。例如，第一结构和第二结构之间的任何方向上的中心至中心间距可小于或等于约20mm，或者10mm，5mm，3mm，2mm，或1mm，或位于这些数值中的两个之间的任何范围内。面积为1平方英寸（645mm²）的区域中的结构的总数目可大于或等于4、25、100、250、500、或645，或位于这些数值中的两个之间的任何范围内。一平方英寸中的第一结构的数目可相同于或不同于同一区域中的第二结构的数目。一英寸正方形区域中的结构的数目可通过如下方式来确定：用细尖笔或标记笔在材料上作出一个尺寸为1英寸（25.4mm）乘1英寸的正方形区域，并且计数完全或部分地位于该1英寸正方形内或位于其边界上的第一、第二、第三等结构的数目。如果需要，可使用低倍显微镜或其它放大辅助装置来辅助材料中结构的可视性。第一结构的数目与第二结构的数目的比率可在0.0016和155之间。当第一结构的数目与第二结构的数目相同时，该比率将为1。对于与包括膜的纤维网相关的实施例，第一结构的数目与第二结构的数目的比率可在0.125和8之间。注意，在存在第三、第四或更多个不同类型的结构的情况下，这些比率将适用于结构的所有成对组合。

第一结构和第二结构可为任何合适的尺寸。通常，第一结构或第二结构将为宏观的。在一些实施例中，第一结构和第二结构两者将为宏观的。在纤维网的一些实施例中，各个结构的平面图面积可大于或等于约0.5mm²，1mm²，5mm²，10mm²，或15mm²，或位于这些数值中的两个之间的任何范围内。然而，本文所述的方法可用于产生微观的第一结构和/或第二结构，它们具有小于0.5mm²的平面图面积。

第一结构和第二结构可为任何合适的构型。结构可为连续的和/或离散的。用于结构的合适的构型包括但不限于：脊（连续的突起部）和沟槽（连续的凹陷部）；簇；圆筒状形状；拱顶形状、帐篷形状、火山形状；具有平面图构型的结构，所述平面图构型包括圆形、椭圆形、沙漏形、星形、多边形、具有圆角的多边形等、以及它们的组合。多边形形状包括但不限于矩形（包括正方形在内）、三角形、六边形、或梯形。在一些实施例中，第一和/或第二结构可不包括上列构型中的一个或多个。

第一结构和第二结构可就如下性能中的一个或多个而言彼此不同：类型、形状、尺寸、长宽比、边缘至边缘间距、高度或深度、密度、颜色、表面处理（例如，洗剂等）、结构内的纤维网层数目、以及取向（从纤维网的不同侧突起）。如本文所用，术语“类型”是指该结构是孔（二维孔、或三维孔）、突起部（簇、或其它种类的突起部）、或凹陷部。如果一个结构包括所列这些结构之一（例如，二维孔），并且另一结构包括所列结构中的另一种（例如，三维孔），则这两个结构将被认为是在类型上不同的。当结构被描述为在上列性能中的一个或多个上彼此不同时，其是指包括那些不是微小差别的差别，所述微小差别起因于制造容限内的变化。还应当理解，虽然材料纤维网中可具有离散的热粘结或粘合剂粘结部位，但在一些实施例中，本文的该工艺所赋予的所关注结构不包括此类粘结部位。

将结合对用于形成所述各种类型的变形纤维网的设备和方法的描述来示出所述各种类型的变形纤维网。可切割这些纤维网以形成产品诸如吸收制品的各种组件（诸如顶片、底片、采集层、吸收芯）、包装（诸如流动包裹、收缩包裹和塑料袋）、垃圾袋、食品包裹物、擦拭物、面巾纸、卫生纸、纸巾等。

II.用于使材料纤维网变形的设备。

现有技术方法不适用于产生具有对结构的受控放置的很好限定的混杂结构。因此，希望设计一种工艺，所述工艺使得能够更好地独立控制两组或更多组结构的形成。此处提供了两种用于更好地独立控制每组结构的形成的方法。一种方法利用具有包括离散的公成形元件的两个辊的单一辊隙，其中至少一个辊包括两个或更多个凸脊。第二种方法包括多击打（多辊隙）构型，所述构型使得能够受控地放置并取向多组结构。这些方法中的每一种均可使得能够独立地控制每组结构的形成，并且使纤维网图案更好地适形于辊，使得获得结构的所期望尺寸和/或形状。

所述机械变形工艺可在任何合适的设备上进行，所述设备可包括一种或多种任何合适类型的成形结构。合适类型的成形结构包括但不限于：在它们之间限定辊隙的一对辊；多对板；带等。在连续工艺的情况下，尤其是在其中工艺速度受关注的那些中，使用具有辊的设备可为有益的。虽然为方便起见本文将主要就辊来描述设备，但应当理解，该描述将适用于具有任何其它合适构型的成形结构。

为了辅助理解本发明，示出了多个现有技术设备。图1示出了用于使材料纤维网变形的现有技术设备20的一个实施例。图1中所示的设备将称作“成对辊排列”。在该设备中，将材料纤维网10喂送穿过包括辊22A和22B的第一对堆叠辊22之间的第一辊隙N。在第一对堆叠辊22的下游，将纤维网喂送穿过包括辊24A和24B的第二对堆叠辊24之间的第二辊隙N。材料纤维网10具有第一表面或侧面10A和第二表面或侧面10B。通常，此类设备用于将连续变形部成形到纤维网中。申请人已考虑利用此类设备在每个辊隙处将离散的变形部成形到纤维网10中。然而，此类设备在如下方面可能存在困难：将可在第二辊隙处制成的变形部与在第一辊隙处制成的变形部配准或对齐。这些困难至少部分是由如下事实造成的：在第一辊和第二辊隙之间存在材料纤维网的自由跨度S，所述自由跨度不被保持与任何辊接触。这导致对将在第二辊隙处变形的纤维网的部分的控制的精度损失。这对于更柔性的或较低模量的材料来讲尤其如此，如常常见于一次性产品中的那样，所述产品可在连贯辊隙之间的自由跨度中改变尺寸。

图2示出了用于使材料纤维网变形的另一个现有技术设备。图2中所示的设备30将称作“行星”或“卫星”辊排列。在该设备中，存在“太阳”或中心辊32，以及一个或多个卫星辊34、36和38，所述卫星辊与中心辊32一起形成辊隙N。然而，应当理解，虽然图1和2中所示的设备是已知的，但存在本文所公开的它们的变型，所述变形据信不是已知的，并且未明确地承认图1或图2中公开了此类变型。常规行星辊排列的缺点是，下游卫星辊36和38仅能够在与第一卫星辊34相同的侧面上使纤维网10变形。因此，通常不可能在纤维网中形成如下离散的变形部，所述变形部中的一些从纤维网的一个表面伸出，并且所述变形部中的一些从纤维网的另一个表面伸出，其中独立地控制多组结构的变形和放置。常规行星辊排列的另一个缺点是，卫星辊34、36和38仅能够在中心辊的凹槽中使纤维网10变形。因此，成形结构的间距受限于中心辊上的凹槽的间距。因此，不可能在纤维网中形成如下离散的变形部，所述变形部具有比一个或多个成形辊上的凹槽的中心至中心间距更小的中心至中心间距。

图3示出了用于使材料纤维网变形的另一个现有技术设备，其为图2中所示设备的变型。该设备具有中心辊42和卫星辊44和48。图3中所示的设备40不同于图2中所示的设备，因为在围绕中心辊42的一个位置处，材料纤维网10从中心辊42的表面被传送至与中心辊42间隔开的辊46，使得该后一个辊46不与中心辊42一起形成辊隙。图3中所示的设备将称作具有可移除辊的行星或卫星辊排列。具有可移除辊排列的行星或卫星辊排列的缺点是，如果在纤维网离开中心辊42以卷绕可移除辊46之后在纤维网10中制备变形部，则由于在变形辊隙之间存在大的材料自由跨度S而难以保持对纤维网中变形部的配准的控制。

申请人也已考虑使用包括具有离散的公成形元件的两个辊的单一辊隙以将多组离散的变形部成形到纤维网中。该方法的缺点是，通常，一组结构将比另一组结构优先形成，并且第二组结构可能从不形成或者将不导致所期望的结构尺寸和/或形状。不希望受任何特定理论的束缚，据信这是材料遵循最小阻力路径的结果，所述最小阻力路径取决于这两个配合辊图案。在其中配合辊相同的情况下，常规单一辊隙设备将不产生与如果元件独立地形成于独立辊隙中所产生的结构相同的结构。现有技术方法不提供能够产生对多组结构的变形和放置进行独立控制的设备。由于与以上设备相关联的缺点，申请人已开发出了用于辊排列的改进的构型。

图4示出了可用于本文所述工艺中的设备的一个非限制性实施例。图4中所示的设备50将称作“套叠辊”排列。在该设备50中，当从侧面（即，辊的端部）观察时，辊52、54、56、58和60被布置成偏置构型。在该设备中，至少一个辊诸如辊54、58和60被定位在两个邻近辊之间的间隙中。辊中的至少两个与其它辊一起限定辊上的两个或更多个辊隙N。例如，辊58形成两个辊隙--与辊52和54一起；并且辊54形成两个辊隙--与辊58和60一起。通常，在套叠辊排列中，将存在至少四个大致圆筒形辊，并且辊中的至少两个将在辊上具有成形元件。更具体地，在套叠构型中，辊各自具有轴线A，并且辊被布置成使得如果从它们的圆形侧面之一观察辊，经过至少两个不同对的所述辊（这些对可具有至少一个共同辊）的轴线A作出的线B和C将为非平行的。如图4中所示，经过邻近多对辊的轴线作出的线B和C中的至少一些在它们之间形成角度。

套叠辊排列可提供多个优点。套叠辊排列比图1-3中所示辊排列中的一些提供更多的辊隙/辊的总数目。套叠辊排列保持对纤维网10的控制，用于在纤维网中配准变形部，因为从纤维网进入第一成形辊隙的点到纤维网离开最后成形辊隙的位置，纤维网的至少一个表面上的沿纤维网长度的所有部分可保持基本上与辊中的至少一个接触。当纤维网被描述为保持基本上与辊接触时，该纤维网可仅在辊的成形元件的末端上接触一个或多个辊，从而在邻近成形元件之间桥接。包含邻近成形元件之间的小自由跨度的纤维网将仍然被认为是基本上与辊接触的，如同如下辊排列那样，其中存在长度小于或等于2cm的纤维网的无支撑区段或自由跨度。套叠辊排列提供了在不同的横向位置（或线路）中且在纤维网的不同侧上产生变形部的能力。套叠辊排列还在制造场地上具有较小的占有面积。图4中所示的整个套叠辊排列也可被旋转90°，使得辊竖直地堆叠，因而所述设备将在制造场地上占据甚至更少的空间。

图4A示出了用于使纤维网变形的方法和套叠的辊设备62的一个可供选择的实施例。设备62类似于图4中所示的设备。然而，在图4A中所示的实施例中，第二纤维网12在第一辊隙N1下游的辊隙N2处引入。本文所述的方法设想到可将任何数目的附加纤维网在第一辊隙下游的任何辊隙处喂送到设备中。所述附加层可用于添加如下纤维网，所述纤维网具有不同的化学组成、配方、美观性、传导性能、芳香性能和机械性能。本文所述的工艺使得能够独立地控制形成于多层结构中的结构，从而对结构的功能和美观性提供附加的控制。例如，该工艺可提供产生多层结构的能力，其中所述一些结构在它们的整个厚度中具有比其它结构更多的层。

本文所述的设备和方法中所用的辊通常为大致圆筒形的。如本文所用，术语“大致圆筒形的”不仅涵盖完美圆筒形的辊，而且也涵盖在它们的表面上可具有元件的圆筒形辊。术语“大致圆筒形的”也包括可具有直径逐步减小的辊，诸如在靠近辊端部的辊的表面上。辊通常也为刚性的（即，基本上不可变形的）。如本文所用，术语“基本上不可变形的”是指具有如下表面（和其上的任何元件）的辊，所述表面（和其上的任何元件）在用于实施本文所述工艺的条件下通常不变形或压缩。辊可由任何合适的材料制成，包括但不限于钢、铝或刚性塑料。所述钢可由耐腐蚀且耐磨的钢制成，诸如不锈钢。辊可为或可不为经加热的。如果是经加热的，则根据热机械工艺领域中的技术人员所熟知的做法，必须考虑到适应于热膨胀效应。

本文所述的设备和方法中所用的辊用于机械地使材料纤维网或材料的部分变形。该机械变形工艺可用于使纤维网的部分永久地变形并在上述纤维网中形成该类型的结构。如本文所用，术语“机械地变形”和“机械变形”不包括液压成形工艺。通过本文所述的工艺形成的结构可被配准，因为本文所述的工艺保持对纤维网的控制，所述纤维网可在第一辊隙之间基本上连续地与辊中的至少一个接触（其用作计量表面），材料纤维网穿过所述第一辊隙直到所述材料离开最后辊隙。

辊在它们的表面上可具有任何合适类型的元件（或表面构型）。取决于所期望类型的机械变形，各个辊的表面可设有成形元件，所述成形元件包括：“公”元件诸如离散的突出部、或连续的突出部诸如脊；“母”元件或凹槽诸如辊表面中的离散的或连续的空隙；或它们的任何合适的组合。母元件可具有底部表面（其可称作凹陷部、腔体、或沟槽），或者它们可为孔（辊表面中的通孔）的形式。在一些实施例中，成形结构的组件（诸如辊）上的成形元件可包括相同的一般类型（即，两个相对的组件可在其上均具有公成形元件、或公元件和母元件的组合）。

成形元件可具有任何合适的形状或构型。某一给定成形元件可具有相同的平面图长度和宽度尺寸（诸如具有圆形或正方形平面图的成形元件）。作为另外一种选择，成形元件可具有大于其宽度的长度（诸如具有矩形平面图的成形元件），在该情况下，成形元件可具有任何合适的其长度与其宽度的长宽比。适用于成形元件的构型包括但不限于：脊和沟槽、具有三角形侧视图的齿；圆筒状形状；具有平面图构型的元件，包括圆形、椭圆形、沙漏形、星形、多边形等、以及它们的组合。多边形形状包括但不限于矩形、三角形、六边形、或梯形。成形元件可具有平坦的、倒圆的或尖锐的末端。在某些实施例中，母元件的形状可不同于任何相配合的公成形元件的形状。在某些实施例中，母成形元件可被构造成与一个或多个公成形元件配合。

成形元件可为任何合适的尺寸并具有任何合适的间距。例如，用于形成微纹理化纤维网的至少一个成形元件与其邻近成形元件中的至少三个，至少四个，或至少五个具有小于约800微米的中心至中心间距，如与本专利申请提交于同一天的名称为“Process for Making a Micro-Textured Web”的美国专利申请序列号13/094,477中所述。在一些实施例中，成形结构上的至少25%，至少50%，至少75%，至少95%，或所有的成形元件与它们的邻近成形元件10中的至少三个，至少四个，或至少五个具有小于约800微米的中心至中心间距。其它可接受的中心至中心间距为约30微米至约700微米，约50微米至约600微米，约100微米至约500微米，或约150微米至约400微米。邻近成形元件之间的中心至中心间距可为相同的或不同的。成形元件的中心至中心间距的范围可为用于此类微纹理化纤维网的标度至多或大于本文所述的较大成形元件的中心至中心间距的尺寸例子。适用于成形组件的构型包括但不限于：环辊、结构化类弹性成膜辊；微结构化类弹性成膜辊；和滚刀开孔辊；公/母压花辊；和用于形成上述专利申请中的微纹理化纤维网的成形结构。下文描述了多种此类辊表面构型。

图5示出了一个实施例，其中辊64和66在本文中称作“环辊”。如在本文所示和所述的另一设备中的辊的情况下那样，辊64和66承载在相应的可旋转轴上，可旋转轴具有以平行关系设置的它们的旋转轴线A。在本文所述的所有实施例中，辊为非接触式的，并且为轴向驱动的。在该实施例中，辊的表面具有多个交替的脊68和围绕辊的圆周延伸的沟槽70。在其它实施例中，脊和沟槽可平行于辊的轴线A延伸。此类辊中的一个或多个可用于本文所述设备的各种实施例中。

在图5中所示的实施例和本文所述的各种其它实施例中，辊可为啮合的、非啮合的、或至少部分相互啮合的。如本文所用，术语“啮合的”或“相互啮合的”是指如下时候的排列：当成形结构的组件之一（例如，辊）上的成形元件朝另一成形结构的表面延伸，并且成形元件具有在假想平面之间和在假想平面以下延伸的部分，所述假想平面是经过另一成形结构的表面上的成形元件的末端作出的。如本文所用，术语“非啮合的”是指如下时候的排列：当成形结构的组件之一（例如，辊）上的成形元件朝另一成形结构的表面延伸，但不具有在假想平面以下延伸的部分，所述假想平面是经过另一成形结构的表面上的成形元件的末端作出的。如本文所用，术语“部分相互啮合”是指如下时候的排列：当成形结构的组件之一（例如，辊）上的成形元件朝另一成形结构的表面延伸，并且第一辊的表面上的成形元件中的一些具有在假想平面之间和在假想平面以下延伸的部分，所述假想平面是经过另一成形结构的表面上的成形元件的末端作出的，并且第一辊的表面上的元件中的一些不在假想平面以下延伸，所述假想平面是经过另一成形结构的表面上的成形元件的末端作出的。

如图5中所示，辊通常在相反方向上旋转（即，辊是反转的）。这对于本文所述的其它实施例来讲也是如此。辊可按基本上相同的速度，或按不同的速度旋转。如本文所用，短语“基本上相同的速度”是指存在小于0.3%的速度差值。辊的速度是按表面速度或周边速度测量的。通常，当纤维网包括聚合材料时，辊将以基本上相同的速度旋转。如果纤维网包括纤维素材料，则辊可按不同的速度旋转。通过以不同的轴向速度来旋转辊，或通过使用以相同轴向速度旋转的具有不同直径的辊，辊可按不同的表面速度旋转。辊可以与将纤维网喂送穿过辊之间的辊隙时的速度基本上相同的速度旋转；或者它们可按大于将纤维网喂送穿过辊之间的辊隙时的速度的速度旋转。在辊按不同速度旋转的情况下，在辊之间可存在任何合适的表面或周边速度差值，诸如大于或等于0.3%，至多100%。一种合适的范围为1-10%之间。一般期望辊以保持纤维网完整性的速度旋转（即，不扯碎该纤维网）。

图6示出了一个可供选择的辊实施例，其中顶部辊72为具有环向脊68和沟槽70的环辊，并且底部辊74为The Procter&Gamble Company的“结构化类弹性膜”（SELF）或“结构化类弹性成膜”（SELFing）辊之一。结构化类弹性成膜辊上的成形元件可取向在纵向（MD）或横向（CD）上。在该实施例中，结构化类弹性成膜辊包括多个交替的环向脊76和沟槽78。脊76具有形成于其中的间隔开的槽80，所述槽被取向成平行于该辊的轴线A。槽80形成脊76中的间断，所述间断在结构化类弹性成膜辊74上产生离散的成形元件或齿82。在图6中所示的实施例中，齿82具有取向在纵向（MD）上的它们的较长尺寸。图6中所示的辊构型将在本文中称作标准“CD结构化类弹性成膜”辊，因为齿在MD和CD上按行对齐，并且在通常的结构化类弹性成膜工艺中，喂送到具有此类辊的辊隙N中的材料将在横向（或“CD”）上被拉伸。

在以引用方式并入本文的结构化类弹性成膜专利中所述的其它实施例中，结构化类弹性成膜辊可包括纵向或“MD结构化类弹性成膜”辊。此类辊将具有取向成平行于该辊的轴线A的交替的脊和沟槽。此类辊中的脊具有围绕该辊的圆周取向的形成于其中的间隔开的槽。槽形成脊中的间断，以形成该MD结构化类弹性成膜辊上的离散的成形元件或齿。在MD结构化类弹性成膜辊的情况下，齿具有取向在横向（CD）上的它们的较长尺寸。

图6A为适用于本文所述设备中的辊的另一个实施例。在该实施例中，辊90包括The Procter&Gamble Company的CD结构化类弹性成膜技术辊之一的变型。如图6A中所示，辊的表面具有多个间隔开的齿100。齿100被布置成交错的图案。更具体地，齿100被布置成围绕该辊的多个环向延伸的轴向间隔的行，诸如102A和102B。但对于每个行中的齿之间的间距TD，每个辊中的齿将形成多个环向延伸的、轴向间隔的、交替的脊和沟槽状区域。齿长TL和纵向（MD）间距TD可被限定成使得当从它们的端部之一观察辊时，邻近行102A和102B中的齿重叠或不显现为重叠。在所示的实施例中，邻近行中的齿100环向偏置0.5x的距离（其中“x”等于齿长TL加上给定行中的齿之间的MD间距TD）。换句话讲，邻近行中的邻近齿的前缘LE将在MD上偏置0.5x。图6A中所示的辊可按任何合适的方式来制备，诸如通过首先将脊和沟槽切入该辊中，然后螺旋形地将齿100切入辊的表面中，其中每个螺旋状切口均为连续的。如果需要，齿形（具体地，前缘和后缘）可通过使用横向进给刀法来修改。

辊90可与其中具有脊和沟槽的相对辊对齐，使得一个辊中的齿行与相对辊中的齿之间的沟槽状区域对齐。在本文所述的方法中使用CD结构化类弹性成膜辊的优点是，配准多个辊以提供多次击打（多个辊隙内的冲击）要容易得多，因为仅需要在横向上配准有齿区域（即，将有齿区域与相对辊上的沟槽状区域对齐），并且无需在MD上定相或配准有齿区域。所述交错的齿图案允许机械地冲击纤维网10以按交错的图案形成结构。

图6B以剖面示出了包括齿82的图6中所示的相互啮合辊72和74的一部分，所述部分显现为齿82之间的脊76和沟槽78。当以剖面观察时，齿可具有三角形或倒V形。齿的顶点为相对于辊表面最向外的。如图所示，齿82具有齿高TH、齿长TL（图6）和被称作节距P的齿对齿间距（或脊对脊间距）。对于交错的辊，节距等于成形元件的邻近行之间的间距。此类实施例中的齿长TL为环向测量。齿的最向外末端具有优选地倒圆的侧面以避免在前体材料中切割或撕裂。齿末端的尺寸和形状可经由末端半径TR来指定。齿的前端和后端也可具有半径，或者齿可形成直角（因而不具有半径）。如图所示，一个辊的脊68部分地延伸到相对辊的沟槽78中以限定“啮合深度”（DOE）E，其为辊72和74的相互啮合水平的量度。啮合深度对于啮合的辊可为零、正的，或者对于非啮合的辊为负的。取决于前体纤维网10的性能和成形纤维网20的期望的特征，可按需要改变啮合深度E、齿高TH、齿长TL、齿距TD、末端半径TR和节距P。

齿可具有任何合适的尺寸。在结构化类弹性成膜辊的某些实施例中，齿100可具有在约0.5mm（0.020英寸）至约13mm（0.512英寸）范围内的长度TL和约0.5mm至约13mm的间距TD、在约0.5mm至约17mm（0.669英寸）范围内的齿高TH、在约0.05mm（0.002英寸）至约0.5mm（0.020英寸）范围内的齿末端半径TR和在约1mm（0.040英寸）和10mm（0.400英寸）之间的节距P。啮合深度E可为约-1mm至约16mm（直到最大值接近齿高TH）。当然，E、P、TH、TD、TL和TR可各自彼此独立地被改变以在该纤维网中获得所期望的性能。另一种描述齿的性能是它们的侧壁角度。侧壁角度为齿的较长侧面相对于假想垂直线的角度，所述假想垂直线从辊的中心轴线向外延伸穿过齿的中心。忽略齿末端处的任何半径。通常，齿的侧壁角度被限定成使得当辊相互啮合时，对于纤维网存在足够的间隙，因而纤维网不被加工工具剪切（其中纤维网的部分被迫相对于其它部分滑动）或夹住。然而，对于一些材料，诸如包括纤维素纤维的那些，可有利地具有较小的间隙因并在材料中诱导剪切。通常，侧壁角度将在约3至约15度之间的范围内。齿的前端和后端通常被制成方形的并且具有从齿的基座至末端的垂直侧壁。

图6C示出了一个可供选择的辊92实施例，其在本文中称作“MD交错的结构化类弹性成膜”辊，其中齿100被取向成使它们的较长尺寸取向在CD上并且为交错的。辊92具有形成于齿之间的环向延伸的槽94。

图7示出了一个可供选择的辊实施例，其顶部辊为环辊，并且底部辊在本文中称作滚刀开孔（或“RKA”）辊。如图7中所示，辊包括一对反转的相互啮合辊，其中顶部辊72包括环向延伸的脊68和沟槽70，并且底部辊104包括具有至少六个侧面的锥体形齿110，侧面为基本上三角形的并且从基座至末端为渐缩的。齿110被布置成间隔开的环向行，在所述行之间具有沟槽112。齿110在基座处接合到底部辊104，并且齿的基座具有大于剖面宽度尺寸的剖面长度尺寸。通常，当滚刀开孔辊104上的齿110与另一辊72上的沟槽70相互啮合时，孔形成于材料纤维网10中。在齿高、齿距、节距、啮合深度和其它加工参数方面，滚刀开孔和滚刀开孔设备可与本文所述结构化类弹性成膜或微结构化类弹性成膜相同。滚刀开孔辊更详细地描述于美国专利申请公布US2006/0087053A1中。此类滚刀开孔辊的一种变型示于图14至14C中。

图8示出了适用于本文所述设备中的一对辊之间的辊隙的一部分，其中辊为“公/母压花”辊。如图8中所示，公/母压花设备包括至少第一图案化辊和第二图案化辊114和116。第一图案化辊114具有包括一个或多个突出部118的公压花图案，所述一个或多个突出部可为离散的元件（例如，点和/或线）压花元件。第二图案化辊116具有包括一个或多个凹槽120的母压花图案，所述凹槽可为离散的（例如，点和/或线构造的凹槽），第一图案化辊的突出部中的一个或多个啮合到所述凹槽中。辊可具有匹配的或不匹配的图案。辊上的元件可为任何合适的尺寸和形状。在美国专利6,846,172B2（Vaughn）所详述的一个非限制性实施例中，压花辊可具有彼此独立地雕刻的不匹配的压花图案。此类实施例中的辊114和116在压花图案的邻近且相互啮合的突出部118和凹槽120之间具有放大的侧壁间隙。侧壁间隙可在约0.002英寸（约0.050mm）至约0.050英寸（约1.27mm）范围内。突出部118的宽度可为大于约0.002英寸（约0.050mm）。

图9示出了一个可供选择的非限制性实施例，其中辊124和126的表面包括成形元件，所述成形元件适于形成上述名称为“Process for Making aMicro-Textured Web”的专利申请中的微纹理化纤维网。图9中所示的辊包括辊124和辊126，所述辊124包括公成形元件、突起部或突出部128，所述辊126在辊126的表面中包括母成形元件诸如离散的和/或连续的空隙130。突出部128具有小于约800微米的中心至中心间距，并且具有至少三个，至少四个，或至少五个的其邻近成形元件。如图9中所示，母元件130的形状可不同于相配合的公元件128的形状。图9也示出了母元件130可被构造成与多于一个的公元件128配合。

图9A示出了具有各种成形元件的组合的成形结构的一部分。如图9A中所示，第一成形结构和第二成形结构中的任一个或它们两者的成形元件可包括突出部，诸如突起部128或凹槽诸如选自离散的突起部128（它们可为柱132的形式）的空隙130、离散的空隙130（所述空穴可为孔134或凹陷部136的形式）、连续的空隙138、沟槽、脊、或它们的组合。成形结构还可包括完全围绕成形元件的陆地140。

上述各种类型的辊（以及其上具有成形元件的其它类型的辊）可按任何合适的组合在本文所述的不同设备中组合，以按特定方式使材料纤维网变形。设备可包括多个辊，所述多个辊包括单一类型的上述辊、或两个或更多个不同类型的辊的任何合适的组合。可将纤维网10喂送经过任何合适数目的机械变形工艺。前体纤维网所经受的机械变形辊隙的数目可在一至介于2和100之间的范围内，或更多辊隙。

在本文所关注的不同设备中也可存在辊排列的变型。在图4中所示的实施例中，辊被布置成使得当将纤维网喂送到辊之间的辊隙中时，纤维网10将围绕辊中的一个或多个包裹小于180°。在图10中所示该实施例的变型中，将纤维网喂送到设备中，使得纤维网10将围绕辊中的一个或多个包裹大于或等于180°。

图11示出了可用于实施本文所述方法的设备的另一个实施例。图11中所示的设备为套叠辊排列和现有技术成对辊排列的混合体。在该实施例中，该设备包括被布置成混合排列的辊144，使得存在多个三至四个套叠辊的簇146，然后所述簇可相对于彼此在横向上偏置。

图12示出了可用于实施本文所述方法的设备的另一个实施例。图12中所示的设备将称作“套叠闭环”辊排列。在该设备中，存在至少四个辊，并且辊被布置成使它们的周边以闭环的构型彼此邻近。纤维网10以交替构型卷绕在辊的周边，其中某一辊的一部分上的纤维网10的一部分位于闭环的周边内侧，接着围绕下一个辊包裹纤维网10，所述辊的一部分位于闭环的周边外侧上。在该实施例中，由辊形成的辊隙N的总数目等于辊的数目。

图13示出了可用于实施本文所述方法的设备150的另一个实施例。图13中所示的设备150将称作“与共用排套叠的”辊排列。在该设备中，存在一般由附图标号152命名的至少六个辊。辊被布置成至少三对辊，所述至少三对辊包括：包括辊154A和154B的第一对154、包括辊156A和156B的第二对156和包括辊158A和158B的第三对158。在图13中，示出了附加对的辊。第二对辊中的辊156A和156B与第一和第三对辊154和158两者中的辊一起形成辊隙N。在该实施例中，辊中的一些形成三个或更多个辊隙（至多四个辊隙）。此外，如由图13中可见，在至少一个辊诸如辊156B的情况下，纤维网10邻近于该辊经过、离开该辊，然后返回以再次接触该辊。在该实施例中，当存在六个辊时，由辊形成的辊隙N的总数目等于辊的数目。在包括七个或更多个辊的该实施例的变型中，由辊形成的辊隙N的总数目可大于或等于辊的数目。例如，在图13中，存在由仅十二个辊形成的十四个辊隙N。

III.用于使材料纤维网变形的方法和由此形成的变形的材料纤维网。

如下图示出了特定辊排列和可由此形成的变形的材料纤维网的非限制性例子。

A.采用具有从凸脊延伸的成形元件的辊的方法。

图14示出了设备160的一个例子，所述设备包括在单对辊之间形成单一辊隙N的单对辊。辊被构造成用于使纤维网变形成具有至少两组变形部，所述至少两组变形部相对于纤维网的表面在不同的方向上取向。这可通过如下方式实现：提供具有围绕该辊的圆周延伸的多个脊164和沟槽166以及多个间隔开的第一成形元件168的辊162之一，所述成形元件从脊164的顶部表面向外延伸，并且提供在其表面上具有多个第二成形元件172的第二辊170，其中第二成形元件的末端朝第一辊的轴线向内延伸至超过第一辊162上的脊164中的至少一些的顶部的深度。

图14中所示设备中的顶部辊162可包括符合上文所提出的标准的任何合适类型的辊。在图14中所示的实施例中，顶部辊162为图7中所示滚刀开孔辊的一种变型。该特定变型将在本文中称作“凸脊滚刀开孔辊”。如图14中所示，顶部辊162具有在该辊的表面上围绕辊的圆周延伸的多个脊164和沟槽166。如图14A中所示，脊164具有顶部表面165，并且沟槽166具有底部表面167。脊高被定义为脊165的顶部表面和沟槽166的底部表面167之间的距离。齿高被定义为成形元件168的末端174和沟槽166的底部表面167之间的距离。在该实施例中，脊164的顶部表面165和沟槽166的底部表面167之间的距离围绕该辊的圆周为基本上相同的。脊高取决于形成第二组结构所需的变形量。脊高通常为齿高的至少约25%，至多小于约95%。辊162还包括为齿168形式的多个间隔开的第一成形元件，所述齿从脊164的顶部表面向外延伸，如图14A和14C中更详细地所示。齿168从基座渐缩至尖的末端，在所述基座处它们接合到脊164的顶部表面165。如图14A中所示，辊162的构型使得脊164的顶部表面165设置在齿168的末端174和沟槽166的底部表面167之间，依相对于辊的轴线A的方向而定。

图14中所示设备中的底部辊170可包括符合上文所提出的标准的任何合适类型的辊。因此，图14中的底部辊或第二辊170应当包括在其上具有离散的第二成形元件172的辊，其中这些第二成形元件172的末端朝第一辊162的轴线向内延伸至超过第一辊即顶部辊162上的脊164中的至少一些的顶部165的深度。底部辊170可例如包括标准CD结构化类弹性成膜辊（如图6中所示）、交错的CD结构化类弹性成膜辊（如图6A中所示）、滚刀开孔辊（如图7中所示）、另一个凸脊滚刀开孔辊、或凸脊结构化类弹性成膜辊（如图14B中所示）。在图14中所示的特定实施例中，底部辊170包括交错的CD结构化类弹性成膜辊，诸如图6A中所示的辊。当然，图14中所示的辊的位置可为反向的，或被布置成任何其它合适的取向（诸如并列型），只要它们在其间形成辊隙即可。

纤维网10在其初始状态可被认为是完全由未变形的区域构成的。当将纤维网10喂送到图14中所示辊之间的辊隙N中时，该纤维网：（i）被顶部辊162的第一成形元件168变形，以在第一位置形成多个间隔开的第一结构；并且（ii）被在与第一位置不同的位置的底部辊170的第二成形元件172变形，以在第二位置形成多个间隔开的第二结构，使得第二结构分布在第一结构之间。当第一组结构形成时，凸脊支撑该纤维网，使得第二组结构可在相反方向上形成。如果凸脊不存在，则将首先形成最易于形成的一组结构（诸如该例子中的孔），并且将从不形成第二组结构，或者如果形成第二结构，它们将不以所期望的结构尺寸和/或形状形成。

图15示出了可通过图14中所示设备的一种变型来制备的纤维网10的一个例子。用于形成图15中所示纤维网的设备的变型包括用于如图14中所示的上辊162的滚刀开孔辊，但具有标准（非交错的齿）图案，并且下辊170被替换为标准（非交错的）CD结构化类弹性成膜辊，诸如图6中的辊74中所示。如本文所用，术语“标准”是指单一辊上的成形元件是在纵向和横向上按行对齐的。辊162和170是在纵向上对齐或定相的，使得结构化类弹性成膜辊上的成形元件172与滚刀开孔辊上的脊164对齐。当滚刀开孔辊162上的齿168穿透纤维网10时，滚刀开孔辊上的齿168之间的脊164支撑纤维网10，使得结构化类弹性成膜齿172可穿透纤维网10并同时在相反方向上形成元件。

在图15中所示的纤维网的例子中，该纤维网具有第一表面10A和第二表面10B以及形成于其中的离散的变形部。纤维网10包括：基本上未变形的区域180，所述区域对应于该纤维网的第一表面和第二表面10A和10B。在图15中，纤维网10还包括多个间隔开的第一结构诸如孔182和多个间隔开的第二结构诸如簇184。孔182在一个方向上（向下，如在图15中观察）被推出纤维网10的平面外，并且簇184在相反方向上被推出纤维网10的平面外。如图15中所示，孔182在MD和CD上按行对齐。簇184也在MD和CD上按行对齐。然而，簇184的行在MD和CD上在孔182的行之间对齐，其中簇184的行在CD上偏置，使得它们在横向（CD）上与孔182的邻近行分离开孔182之间节距的至多二分之一的距离。

图15示出了一种结构组合的一个例子，所述结构组合可包括第一成形结构和第二成形结构。虽然孔和簇的组合在很多情况下示出于附图中，然而，应当理解，在本文所述的所有实施例中，第一结构和第二结构并不限于孔和簇，并且取决于成形元件的构型，第一结构和第二结构可包括结构的任何其它合适的组合和构型。因此，本发明不限于图15和其后的图中所示的结构组合，并且旨在覆盖本文所述结构的所有可能的组合和构型。此外，本发明也不限于在纤维网中在第一位置和第二位置形成两个结构。还设想到，可将附加的结构在第三、第四、第五、或更多位置成形到该纤维网中。

图14中所示辊的构型可提供许多优点。辊可在单一辊隙内形成具有取向在多个方向上的混杂结构的纤维网（例如，孔182可在一个方向上被推出纤维网的平面外，并且簇184可在相反方向上被推出纤维网的平面外）。结构可分布在纤维网内，使得它们一致地小于一个节距的间隔。因此，如果形成两种不同类型的结构，则相异元件之间的间距可小于类似元件之间的间距。

凸脊辊的各种可供选择的实施例是可能的。例如，图14D示出了凸脊滚刀开孔辊162A的一个可供选择的实施例，其中脊164的高度H在齿168中的至少一些之间变化。在此类情况下，位于一对成形元件168之间的至少一个脊164的顶部表面165将具有如下高度H1，所述高度按至少20%大于位于另一对成形元件168之间的另一个脊164的高度H2。该辊162A可用于某种工艺诸如图14中所示的工艺以取代凸脊滚刀开孔辊162。图14B示出了可使用的另一个可供选择类型的辊，其在本文中将称作“凸脊结构化类弹性成膜辊”162B。如图14B中所示，辊162B具有齿168，所述齿被构造成形成脊而非点。

图14中所示设备的一种变型可利用附加的辊和两步骤工艺。用于此类变型的设备可类似于图2中所示的行星辊排列。该设备仅需包括中心辊32以及第一卫星辊34和第二卫星辊36。该设备不同于已知的行星辊排列，因为其利用了本文所述的新辊构型。此类改进的行星辊排列的目的是在纤维网中形成两组变形部，并且还在辊隙之一处使两组变形部之一变形。在此类设备中，中心辊32可包括凸脊辊诸如图14B中的凸脊结构化类弹性成膜辊或凸脊滚刀开孔辊诸如辊162或162A。卫星辊34或36之一在其上包括如下辊，所述辊具有为离散的成形元件形式的多个不连续的脊和沟槽。另一卫星辊在其上具有连续的脊和沟槽，诸如环辊。凸脊中心辊32和具有离散的成形元件的卫星辊之间的辊隙在本文中将称作“初级辊隙”，因为这是形成了两组变形部的辊隙。凸脊中心辊32和其上具有连续的脊和沟槽的卫星辊之间的辊隙在本文中将称作“次级辊隙”。次级辊隙可出现在初级辊隙之前或之后。啮合深度在初级和次级辊隙中可为相同的；或者啮合深度可因辊隙而异（例如，使得下游辊隙处的啮合深度更大）。

在一个其中次级辊隙出现在初级辊隙之前的情况的非限制性例子中，第一卫星辊34可包括环辊，并且第二卫星辊36可包括结构化类弹性成膜辊。在此类实施例中，在凸脊中心辊32和环辊34之间的次级辊隙处，凸脊中心辊32将会将第一组变形部成形到纤维网中（例如，三维孔，如果中心辊32为凸脊滚刀开孔辊；或突起部，如果中心辊32为凸脊结构化类弹性成膜辊）。此外，次级辊隙中的环辊还可在如下相同的CD位置使该纤维网预应变，结构化类弹性成膜辊将在所述相同的位置在下游在初级辊隙中冲击该纤维网，预弱化该纤维网，并且使其更易于形成第二组变形部。然后，在下游，在凸脊中心辊32和第二卫星结构化类弹性成膜辊36之间的初级辊隙处，可由结构化类弹性成膜辊将第二组变形部成形到纤维网中，并且第一组变形部可由凸脊中心辊32放大。

在一个其中次级辊隙出现在初级辊隙之后的情况的非限制性例子中，第一卫星辊34可包括结构化类弹性成膜辊，并且第二卫星辊36可包括环辊。在此类实施例中，在凸脊中心辊32和第一卫星结构化类弹性成膜辊34之间的初级辊隙处，这些辊将组合以将第一组和第二组变形部成形到纤维网中（例如，中心辊32将形成三维孔，如果中心辊32为凸脊滚刀开孔辊；或突起部，如果中心辊32为凸脊结构化类弹性成膜辊，并且结构化类弹性成膜辊将形成突起部或簇）。然后，在下游，在凸脊中心辊32和第二卫星环辊36之间的次级辊隙处，由凸脊中心辊32形成的第一组变形部可由凸脊中心辊32放大。

上述图14的设备的变型可适用于在形成变形部的过程中比图14中所示设备提供更大的柔韧性。在图14中所示的具有单一辊隙的设备中，可由第一成形组件和第二成形组件162和170赋予的变形量取决于加工工具的几何形状和成形组件的啮合深度。当存在单一辊隙时，这些方面彼此关联。上述设备的变型可提供如下优点：（1）允许独立地控制被成形的第一组和第二组变形部的形成；以及在一些构型中，（2）在要形成第二组变形部的位置预应变该材料。

B.利用多个变形步骤的方法。

本文所关注的方法也可利用多个变形步骤。此类多个变形步骤可由本说明书的前述部分中所述的任何合适的设备来执行。虽然利用多个变形步骤的方法被示出为是在套叠设备上进行的，所述套叠设备在标准套叠排列中具有相对小数目的辊，但应当理解，这样做只是为了简化例证，并且任何本文所述的设备（诸如混合体、闭环和共用排设备）均可与任何合适数目的辊一起使用以便执行所期望的变形。

利用用于形成混杂结构的多个变形步骤的设备通常包括由最少四个辊形成的最少三个辊隙。辊隙中的两个为变形辊隙，其中纤维网被永久地变形，以形成具有第一组结构的第一次变形的前体纤维网和具有第二组结构的第二次变形的前体纤维网。第三辊隙可为设置在变形辊隙之间的传送辊隙，其中纤维网不被永久地变形。传送辊隙可用于设置纤维网的某一不同侧以用于后续的变形步骤，使得不同的组结构可在该纤维网的相对侧上形成。传送辊隙也可用于在后续的变形步骤中使辊偏置，使得所述不同的组结构可形成于不同的CD线路中，从而使得能够具有更紧密的结构间距。取决于辊的构型和排列，第二变形辊隙中的成形元件可在如下位置之一接触纤维网：1）与第一变形辊隙中相同的位置；2）至少部分不同的位置，其中所述位置的至少一些至少部分地与第一位置重合；和3）在完全不同的位置。

变形辊隙包括其上具有离散的公元件的第一辊和能够与第一辊配合以形成离散结构的第二辊。第一辊可包括结构化类弹性成膜辊、滚刀开孔辊、或公压花辊。第二辊优选地包括环辊或母压花辊，这取决于被选择用于第一辊的辊的类型。在一些情况下，可能期望第二辊包括离散的公元件，例如当期望使用该工艺以减小干浆材或其它湿法成网结构的密度时。构成传送辊隙的辊能够被布置成如下任一种构型：i）末端-末端构型，其中辊表面上的最向外部分基本上对齐以形成辊隙，或ii）偏置构型，其中辊表面上的最向外部分能够啮合。上列任何辊（结构化类弹性成膜辊、滚刀开孔辊、环辊、公压花辊、母压花辊）均可用作传送辊隙中的辊。下文详述了多个特定实施例，其中用于将变形部成形到纤维网中的其上具有离散的公成形元件的辊为该设备中的第一辊和最后辊。

图16示出了用于使纤维网10变形的设备190的一个例子，其包括被布置成套叠构型的多个辊。在该实施例中，该设备具有四个辊192、194、196和198。在利用多个变形步骤的设备中，辊隙中的一些可用于使纤维网变形，并且辊隙中的一些，尤其是位于辊隙之间的用于使纤维网变形的中间辊隙可用于其它目的，诸如传送该纤维网。例如，在诸如图16中所示的一些非限制性实施例中，辊194和196中的一些可形成中间辊隙N2，所述中间辊隙用于暴露出该纤维网的某一不同侧以用于后续的变形步骤。然而，应当理解，在任何本文所述的实施例中，用于将变形部形成到该纤维网中的其上具有离散的公成形元件的辊无需为该设备中的第一辊和最后辊。在其它实施例中，其上具有离散的公成形元件的辊可包括所述中间辊中的一个或多个。例如，其上具有离散的公成形元件的辊可包括形成传送辊隙的两个中间辊，并且第一辊和最后辊可包括具有相配合的母成形元件的辊。作为另外一种选择，辊可交替存在使得每一其它辊均在其上包含离散的公成形元件，并且它们之间的每一其它辊均包括其上具有相配合的母成形元件的辊。无论辊的构型如何，在变形步骤之间均可存在至少一个非永久变形传送步骤。

在图16中所示设备的例子中执行的工艺包括初始时将纤维网10喂送到第一辊隙N1中，所述第一辊隙形成于包括第一辊192和第二辊194的第一对大致圆筒形相互啮合辊之间。在该例子中，第一辊192具有其上具有离散的公成形元件200的表面。第一辊192可包括任何合适类型的辊，其具有如下性能，包括但不限于：公压花辊、滚刀开孔辊、或结构化类弹性成膜辊。在图16中所示的实施例中，第一辊192包括滚刀开孔辊。第二辊194应当能够与第一辊192一起形成辊隙以在纤维网10中形成永久变形部。第二辊194也应当能够与第三辊196协作以保持控制纤维网10并将该纤维网传送至下游变形辊隙，而不使其永久地变形。第二辊194具有其上具有突出部202和/或凹槽204的表面，其中任何凹槽之间的任何突出部202或辊的一些部分形成第二辊194的表面上的径向最向外部分206。第二辊194可包括任何合适类型的辊，其具有如下性能，包括但不限于：公或母压花辊、环辊、或结构化类弹性成膜辊。在图16中所示的实施例中，第二辊194包括环辊。相互啮合的第一辊和第二辊192和194之间的辊隙N1以剖面示出于图16A中。

第三辊196也应当能够与第二辊194协作以保持控制纤维网10并将该纤维网传送至下游变形辊隙，而不使其永久地变形。第三辊196具有其上具有突出部208和/或凹槽210的表面，其中任何凹槽210之间的任何突出部208或辊的一些部分形成第三辊196的表面上的径向最向外部分212。第三辊196可包括任何合适类型的辊，其具有如下性能，包括但不限于：公或母压花辊、环辊、或结构化类弹性成膜辊。在图16中所示的实施例中，第三辊196包括环辊。第二辊194和第三辊196之间的辊隙N2以剖面示出于图16B中。如图16B中的剖面所示，第三辊196不与第二辊194相互啮合。相反，辊被布置成使得第二辊194上的最向外部分202与第三辊196的最向外部分212对齐。图16B中所示的辊与纤维网的对齐在本文可称作“末端对末端”传送。这传送纤维网10并将该纤维网定向成使得纤维网10的第二表面10B在第三辊196上面向外。对于包括脊和沟槽的辊，末端-末端传送也在后续的变形辊隙中对齐辊，使得第二组成形结构在CD上与第一组成形结构基本上对齐。传送辊之间的间隙被设定成使得纤维网在辊隙中不被永久地变形，但辊足够地紧邻以确保不存在大于2cm的纤维网自由跨度，因而该纤维网保持配准。

然后将纤维网10喂送到第三辊196和第四辊198之间的第三辊隙N3中。相互啮合的第三辊和第四辊之间的辊隙N3以剖面示出于图16C中。第四辊198具有其上具有离散的成形元件214的表面。第四辊198可包括任何合适类型的辊，其具有如下性能，包括但不限于：公压花辊、滚刀开孔辊、或结构化类弹性成膜辊。在图16中所示的实施例中，第四辊198包括结构化类弹性成膜辊。如果期望产生如图17和18中所示的混杂结构，则变形辊隙中的辊应当被定相成使得第一组和第二组成形结构相对于彼此形成于至少部分不同的位置。

图16中所示的所述各种辊上的元件包括但不限于：横向元件、纵向元件、按行对齐的或具有成形元件交错对齐的元件、不按行对齐的具有不均匀/不规则间距的元件和具有凸脊构型的辊上的元件。应当以如下方式来设计并构造啮合的成对辊，所述方式允许纤维网在所期望的啮合深度下具有足够的间隙。

当将前体纤维网10喂送到图16中所示设备中的第一辊隙N1中时，纤维网10在第一位置被变形，以在纤维网10中形成第一组成形结构。纤维网的第一位置的第一组成形结构包括从该纤维网的第二表面10B向外延伸的部分。此类成形结构的例子示出于图17和18中，所述例子更详细地描述于下文中。成形结构的类型和对齐取决于辊的构型和对齐。然后将前体纤维网10喂送到第二辊隙N2中以接触纤维网10并且将该纤维网从第二辊194传送至第三辊196。这传送纤维网10并将该纤维网定向成使得纤维网10的第二表面10B在第三辊196上面向外。当将纤维网喂送到第三辊和第四辊196和198之间的第三辊隙N3中时，纤维网10在第二位置被变形，其中第三辊隙N3中的成形元件214中的至少一些在与前体纤维网在第一辊隙N1中被变形的不同位置并以某种不同的取向至少部分地使第一次变形的前体纤维网变形。在第三辊隙中，纤维网10在第二位置被永久地变形，以在该纤维网中形成第二组成形结构。第二组成形结构包括从该纤维网的第一表面10A向外延伸的部分以形成第二次变形的前体纤维网。

图17示出了使用图16中所示的设备制成的非织造纤维网10的一个实施例，其中第一辊192为交错的滚刀开孔辊，并且第四辊198为交错的CD结构化类弹性成膜辊。在图17中，形成于第一辊隙N1中的第一结构（在第一位置）包括多个间隔开的孔182。后续地形成于第三辊隙N3中的第二结构（在第二位置）包括多个间隔开的簇184。孔182在一个方向上（向下，如在图17中观察）被推出纤维网的平面外，并且簇184在相反方向上（向上）被推出纤维网的平面外。如图17中所示，孔182在MD、CD和对角线上按行对齐。簇184也在MD、CD和对角线上按行对齐。然而，在孔182中的每一个之间存在空间，并且簇184位于这些空间中的每一个中。换句话讲，簇184与孔混杂。第一结构和第二结构可位于基本上相同的MD和CD行中，使得第一结构和第二结构在MD和CD上交替存在。在该实施例中，簇184可与邻近行的孔182在横向（CD）上分开如下距离，所述距离大约等于孔184的行之间的节距。

当结构被描述为基本上对齐的或位于基本上相同的行中时，这是指至少大多数的指定结构。因此，如果第二结构被描述为基本上位于与第一结构相同的行中，则至少大多数第二结构位于与第一结构相同的行中。当然，在任何本文所述的实施例中，第一结构和第二结构可相对于彼此偏置，使得它们不位于基本上相同的行中。第二结构也无需在第一结构之间间隔开，使得在每个侧面上的结构之间存在相等的间距。

图18示出了使用图16中所示的设备制成的非织造纤维网10的一个实施例，其中第一辊192为标准滚刀开孔辊，并且第四辊198为标准CD结构化类弹性成膜辊。在图18中，形成于第一辊隙N1中的第一结构包括多个间隔开的孔182，并且后续地形成于第三辊隙N3中的第二结构包括多个间隔开的簇184。孔182在一个方向上（向下，如在图18中观察）被推出纤维网10的平面外，并且簇184在相反方向上（向上）被推出纤维网10的平面外。如图18中所示，孔182在MD和CD上基本上按行对齐。簇184也在MD和CD上基本上按行对齐。然而，簇184的行在MD上在孔182的行之间对齐，使得在每行孔182之间存在一行簇184，并且簇184和孔182在每个MD行中交替存在。邻近MD行中的结构之间的距离大约等于横向（CD）上的节距。

图19示出了设备220和工艺的一个非限制性例子，所述设备和方法用于使纤维网变形使得后续变形部以某种与现有变形部不同的取向并在某一不同的CD位置形成。此类工艺可用于获得变形部之间的比其它可能的情况更紧密的间距，尤其是在那些具有包含脊和沟槽的辊的工艺中。

图19中所示的设备220包括四个辊222、224、226和228。图19中所示的设备220类似于图16中所示的设备，不同之处在于辊在第二辊和第三辊224和226之间的辊隙N2中对齐。形成辊隙N2的辊是以偏置方式而非末端对末端方式布置的。第二辊和第三辊224和226为能够至少部分相互啮合的构型。在图19中所示的实施例中，第二辊和第三辊224和226可包括其上具有离散的和/或连续的成形元件的表面。图19中所示的设备220的所述各种辊之间的辊隙示出于图19A、19B和19C中。如图19A中所示，第一辊和第二辊222和224之间的第一辊隙N1可类似于图16中所示设备的第一辊隙。第一辊222上的成形元件230与第二辊224上的（突出部232和）凹槽234相互啮合。图19B示出了第二辊和第三辊224和226之间的第二辊隙N2。如图19B中所示，第二辊和第三辊224和226不是与其上的元件以末端对末端对齐方式（如图16中所示设备的情况）对齐的，而是对齐成使得辊之一上的元件的（分别）末端236和242与相对辊上的（分别）沟槽240和234对齐。然而，第二辊和第三辊224和226的配准不要求辊之一上的元件的（分别）末端236和242精确地与相对辊上沟槽的中心对齐。如果需要，元件的末端可偏离相对辊上沟槽的中心。如图19C中所示，第三辊和第四辊226和228之间的第三辊隙N3类似于图16中所示设备中的辊隙。第二辊和第三辊224和226的对齐差值导致第四辊228上的成形元件244的对齐相对于图16中所示设备中的对齐发生移位（诸如节距的至多二分之一的距离）。中间第二辊和第三辊224和226可对齐以提供第四辊228上的成形元件244任何合适的对齐移位（因此纤维网10由此变形），所述对齐移位为用于形成第一组结构的辊上的成形元件之间的节距的至多二分之一。

当将前体纤维网10在第一辊隙N1（示出于图19A中）中喂送到图19中所示设备中时，前体纤维网10在第一位置被变形，以在该纤维网中形成第一组成形结构，诸如图20中所示的三维孔182。孔182从该纤维网的第二表面10B（在图20中向下）向外延伸。然后将纤维网10喂送到第二辊隙N2（示出于图19B中）中以便接触纤维网10并且将前体纤维网10从第二辊224传送至第三辊226。第三辊226具有在其表面上具有多个向外延伸的公元件238的表面。如图19B中所示，辊被布置成使得第二辊224上的向外延伸的公元件232在横向上在第三辊226上的向外延伸的公元件238之间对齐，并且该纤维网的第二表面10B在第三辊226上面向外。第三辊226：（i）不与第二辊相互啮合；或（ii）与第二辊相互啮合但不相互啮合至前体纤维网10将在第二辊隙N2中被永久变形的程度。然后将纤维网10喂送到第三辊226和第四辊228之间的第三辊隙N3（示出于图19C中）中。第四辊228在其表面上具有成形元件244。当将前体纤维网10喂送到第三辊隙N3中时，前体纤维网10在第二位置被变形。在该步骤中，第三辊隙N3中的成形元件244中的至少一些在与前体纤维网10在第一辊隙N1中被变形的不同（或第二）位置至少部分地使第一次变形的前体纤维网10变形。这在纤维网中形成第二组成形结构，其中结构包括从该纤维网的第一表面10A向外延伸的部分以形成第二次变形的前体纤维网10。

本文所述的设备和方法的任何合适的组合也是可能的。例如，图21示出了工艺和设备的一个实施例，其组合了图16和19中所示工艺中的结构中的一些。在该实施例中，设备250具有五个辊252、254、256、258和260。在该设备上执行的工艺包括初始时将前体纤维网10喂送到形成于第一对大致圆筒形相互啮合辊之间的第一辊隙N1中。第一对相互啮合辊包括第一辊252和第二辊254。第一辊252具有其上具有离散的公成形元件262的表面，并且第二辊254具有其上具有突出部264和/或凹槽266的表面，其中任何凹槽之间的任何突出部264或第二辊的一些部分形成第二辊254的表面上的径向最向外部分268。当将前体纤维网10喂送到第一辊隙N1（示出于图21A中）中时，前体纤维网10在第一位置被变形，以在该纤维网中形成第一组成形结构。第一组成形结构包括从该纤维网的第二表面10B向外延伸的部分。然后将前体纤维网10喂送到第二辊隙N2（示出于图21B中）中以接触纤维网10并且将纤维网10从第二辊254传送至第三辊256。第三辊256具有其上具有突出部270和/或凹槽272的表面，其中任何凹槽之间的任何突出部272或辊的一些部分在其表面上形成径向最向外部分274。第三辊256不与第二辊254相互啮合。辊被布置成使得第二辊254上的最向外部分268与第三辊256上的最向外部分274基本上对齐以执行纤维网10的末端对末端传送，并且该纤维网的第二表面10B在第三辊256上面向外。然后将前体纤维网10喂送到第三辊隙N3（示出于图21C中）中以接触纤维网10并且将该纤维网从第三辊256传送至第四辊258。第四辊258具有其上具有突出部276和/或凹槽278的表面，其中任何凹槽之间的任何突出部或第四辊258的一些部分在其表面上形成径向最向外部分280。辊被布置成使得第三辊256上的最向外部分274在横向上在第四辊258上的最向外部分280之间对齐，并且该纤维网的第一表面10A在第四辊258上面向外。然后将纤维网10喂送到第四辊258和第五辊260之间的第四辊隙N4（示出于图21D中）中。第五辊260在其表面上具有成形元件282。当将纤维网10喂送到第四辊隙N4中时，纤维网10在第二位置被变形，其中第四辊隙N4中的成形元件282中的至少一些在与纤维网在第一辊隙N1中被变形的不同位置至少部分地使第一次变形的前体纤维网变形，以在该纤维网中形成第二组成形结构，其中结构包括也从该纤维网的第二表面10B向外延伸的部分以形成第二次变形的前体纤维网。此类设备250可用于众多目的，包括但不限于使该纤维网在不同的CD线路中变形，以便增加不能够被经济地机加工成单一辊的成形结构或混杂元件的密度。

图22示出了使用图21中所示的设备制成的非织造纤维网10的一个实施例，其中第一辊252为标准CD结构化类弹性成膜辊，并且第五辊260为标准滚刀开孔辊，并且第二、第三辊和第四辊为环辊。在图22中，第二区域包括多个间隔开的孔182，并且第三区域包括多个间隔开的簇184。孔182和簇184均在相同的方向（被示出为向上）上被推出纤维网的平面外。如图22中所示，孔182在MD和CD上按行对齐。然而，簇184的行在MD和CD上在孔182的行之间对齐，其中簇184的行在CD上偏置使得它们与邻近的孔182的行分离开如下距离，所述距离为横向（CD）上孔182之间节距的至多二分之一。

图23示出了使用图14中所示的行星辊设备的一种变型制成的非织造纤维网10的一个实施例。在用于形成图23中所示纤维网的设备中，卫星辊可包括离散的公成形元件，并且中心/太阳辊可具有连续的（如在沟槽中那样）或离散的母元件，离散的成形元件可与所述母元件啮合。例如，中心辊可为环辊，并且这两个卫星辊可包括交错的滚刀开孔辊和交错的结构化类弹性成膜辊，它们被定相在MD上而偏置，因此它们在不同的MD位置冲击该纤维网。在图23中，第二区域包括多个间隔开的孔182，并且第三区域包括多个间隔开的簇184。孔182和簇184均在相同的方向（被示出为向上）上被推出纤维网的平面外。如图23中所示，孔182在MD、CD和对角线上按行对齐。簇184也在MD、CD和对角线上按行对齐。然而，在孔182的MD和CD行中的孔182中的每一个之间存在空间，并且簇位于这些空间中的每一个中。换句话讲，簇184与孔182混杂并且可位于与孔182基本上相同的MD和CD行中，使得第二和第三区域在MD和CD上交替存在。簇184与邻近孔182的行在横向（CD）上分开如下距离，所述距离大约等于孔182之间的节距。

C.可供选择的实施例。

变形的材料纤维网及其制备方法的众多可供选择的实施例是可能的。

本文所述的方法无需总是用于产生位于纤维网上的不同位置的混杂的各组元件。在可供选择的实施例中，该方法可例如包括将纤维网喂送穿过“套叠辊”排列，其中辊中的至少两个与其它辊一起限定其上的两个或更多个辊隙，并且该设备可被构造成在每个辊隙中在相同的位置使纤维网变形。此类设备和方法可用于降低被冲击以产生变形部的纤维网的各区域上的应变速率。例如，可能期望初始时在初始辊隙中使纤维网变形至某种程度，然后在后续的辊隙中使该纤维网变形至更大程度。

在一些可供选择的实施例中，该方法可包括将纤维网喂送穿过具有多个变形辊隙的设备，并且该设备可被构造成在相同的位置但在该纤维网的相对表面上使纤维网变形。这可适用于减小干浆材或其它湿法成网结构的密度。

在其它可供选择的实施例中，该方法可包括将纤维网喂送穿过具有多个变形辊隙的设备，并且该设备可被构造成在该纤维网的相同的位置且在相同的表面上使该纤维网变形，但第一变形辊隙中的成形元件不同于后续变形辊隙中的成形元件的尺寸和/或形状。此类设备可例如用于初始时在第一辊隙处且然后在第二辊隙处形成成形元件（诸如具有孔、突起部、或凹陷部的三维区域），从而将该成形元件制备得更大或具有某种不同的形状。

在其它实施例中，可提供如下变形的材料纤维网，它们横跨它们的表面具有其中具有不同结构的表面。例如，可提供具有如下第一区域和第二区域的变形的材料纤维网，所述第一区域具有第一组合的结构（诸如向上延伸的簇，它们与向下延伸的簇混杂），并且所述第二区域具有第二组合的结构（诸如向上取向的簇和向下取向的孔）。

在任何本文所述的实施例中，纤维网可包括一个或多个层。可在任何所述不同的辊隙处引入附加纤维网。所述附加层可用于添加如下纤维网，它们具有不同的化学组成、配方、美观性、传导性能、芳香性能和机械性能。可选择此类附加纤维网使得它们可或可不跨越在一种或多种此类附加纤维网的上游被引入的纤维网的整个宽度。这可用于产生层压体，其中该层压体的一些区域包含与其它区域不同的层数。在其它层压体结构中，区域可包含相同的层数，但一些变形的结构可在它们的整个厚度中具有不同的层数。例如，簇可在第一辊隙中被形成到非织造材料纤维网14中，然后膜16可在第一辊隙的下游在第二辊隙中被引入。此类方法可用于在第二辊隙中形成膜/非织造织物簇。如图24中所示，总体层压体可包括具有非织造织物的一些簇184，其中膜在簇以下跨越（在那些不受第二辊隙中的成形元件冲击的位置），而其它簇（由第二辊隙中的成形元件冲击）将在簇内包含所述膜和非织造织物。取决于成形元件以及所述不同的纤维网的类型和引入顺序，此类方法和所得结构的众多变型是可能的。本文所述的多击打工艺使得能够独立地控制形成于多层结构中的结构，从而附加地控制结构的功能和美观性。

在另一个可供选择的实施例中，该方法可包括将纤维网喂送穿过包括由结构化类弹性成膜辊形成的多个辊隙的设备以便比利用环轧工艺所可能做到的更加逐步地应变纤维网。已知结构化类弹性成膜辊比环辊更加逐步地应变纤维网，因为在变形步骤期间有更少的材料被锁定在齿上并被束缚住。该设备可被构造成在多个离散的位置诸如在纤维网上的第一位置然后直接邻近于第一位置使纤维网变形。重复变形步骤，直到某一行内的所有区域均被变形并形成了类似于环轧纤维网的变形部的连续的带。此类设备中的结构化类弹性成膜辊可包括CD、MD、或交错的CD或MD结构化类弹性成膜辊。此类设备中的辊通常将为CD或MD结构化类弹性成膜辊。此类实施例中的结构化类弹性成膜齿的啮合深度可但非必须在下游辊隙中增加。

实例

在一个用于制备混杂的孔和簇（它们在非织造材料纤维网比如图15中所示非织造材料纤维网中取向在相反方向上）的非限制性实例中，可使用包括与80节距结构化类弹性成膜辊比如图14C中所示结构化类弹性成膜辊相互啮合的80节距凸脊滚刀开孔辊的设备。当给定某一数值诸如“80”来描述节距时，这是指该数值倍的千分之一英寸（0.0254mm）。所述非织造材料可具有低至约15gsm的任何合适的基重。在该实例中，其包括28gsm的纺粘聚乙烯外皮/聚丙烯芯双组分纤维非织造织物。凸脊滚刀开孔辊具有离散的成形元件，所述成形元件被取向成使得长方向在MD上延伸。齿被布置成标准图案，这意味着邻近齿在CD上按行对齐。滚刀开孔辊上的齿具有包括6个侧面的锥体形状，所述侧面从基座渐缩至末端处的尖端。齿高TH为0.270英寸（6.9mm），脊高为0.170英寸（4.3mm），齿的长侧面上的侧壁角度为约5度，并且齿的前缘和后缘的侧壁角度为28.5度。滚刀开孔辊包括在MD上均匀地空间开的齿，所述齿在MD上的末端对末端间距为0.320英寸（8.1mm）并且CD节距P为0.080英寸（2mm）。结构化类弹性成膜辊上的齿也被布置成标准图案并且被取向成使得长方向在MD上延伸。齿具有一般从前缘LE测量至后缘TE的约0.080英寸（2mm）的均匀的环向长度尺寸TL、约0.005英寸（0.13mm）的齿末端处的齿末端半径TR，它们被均匀地彼此环向间隔开0.240英寸（6.1mm）的距离TD，并且具有约0.270英寸（6.9mm）的齿高TH。齿的长侧面具有约3度的侧壁角度，并且齿的前缘和后缘具有垂直侧壁。这两种辊均具有约5.7英寸（14.5cm）的直径并且被加热至130摄氏度的温度。滚刀开孔辊和结构化类弹性成膜辊在CD上对齐使得齿的任一侧面上的间隙大约相等。滚刀开孔辊和结构化类弹性成膜辊为MD定相的，使得结构化类弹性成膜辊上的成形齿与滚刀开孔辊上的凸脊对齐，并且辊啮合至0.250英寸（6.4mm）的深度。

在用于制备混杂的孔和簇（它们在非织造材料纤维网比如图17中所示非织造材料纤维网中被取向在相反方向上）的第二非限制性实例中，可使用具有末端-末端传送辊的4辊套叠的设备，诸如图16中所示的设备。所述非织造材料可具有低至约15gsm的任何合适的基重。在该实例中，其包括28gsm的纺粘聚乙烯外皮/聚丙烯芯双组分纤维非织造织物。第一辊隙N1包括100节距交错的滚刀开孔辊，其以0.200英寸（5.1mm）的啮合深度与100节距环辊相互啮合。滚刀开孔辊上的齿具有包括六个侧面的锥体形状，所述侧面从基座渐缩至末端处的尖端，并且被取向成使得长方向在MD上延伸。齿被布置成交错的图案，具有0.100英寸（2.5mm）的CD节距P和MD上的0.250英寸（6.5mm）的均匀的末端对末端间距。齿高TH为0.270英寸（6.9mm），齿的长侧面上的侧壁角度为4.7度，并且齿的前缘和后缘的侧壁角度为22.5度。所述100节距环辊也具有0.100英寸的CD节距P、0.270英寸的齿高TH、0.005英寸的末端半径TR和4.7度的侧壁角度。滚刀开孔辊和环辊在CD上对齐使得齿的任一侧面上的间隙大约相等。第二辊隙N2包括100节距环辊，其以末端-末端构型（如图16B中所示）与第二100节距环辊对齐，具有-0.050"（-1.25mm）的啮合深度。第三辊隙N3包括100节距环辊，其以0.135英寸（3.4mm）的啮合深度与100节距结构化类弹性成膜辊相互啮合。所述100节距结构化类弹性成膜辊上的齿形成交错的图案，所述齿被取向成使得长尺寸在MD上延伸，并且具有约0.100英寸的CD节距P。齿具有一般从前缘LE测量至后缘TE的约0.120英寸（3mm）的均匀的环向长度尺寸TL、约0.005英寸（0.127mm）的齿末端处的齿末端半径TR，它们被均匀地彼此环向间隔开约0.130英寸（3.3mm）的距离TD，并且具有约0.270英寸（6.9mm）的齿高TH。齿的长侧面具有约4.7度的侧壁角度，并且齿的前缘和后缘具有垂直侧壁。结构化类弹性成膜辊和环辊在CD上对齐使得齿的任一侧面上的间隙大约相等。所有四个辊（滚刀开孔辊、结构化类弹性成膜辊、两个环辊）均具有约5.7英寸（14.5cm）的直径。结构化类弹性成膜辊和滚刀开孔辊是MD定相的使得簇在MD上形成于孔之间的大约半途处。

本文所公开的尺寸和数值不应被理解为严格限于所述确切数值。相反，除非另外指明，每个这样的量纲旨在表示所述值以及围绕该值功能上等同的范围。例如，公开为“90°”的尺寸旨在表示“约90°”。

应当理解，在整个说明书中给出的每一最大数值限度包括每一较低的数值限度，就像这样的较低数值限度在本文中是明确地写出一样。在本说明书全文中给出的每一最小数值限度将包括每一较高数值限度，如同该较高数值限度在本文中被明确表示。在本说明书全文中给出的每一数值范围将包括落入此类更宽数值范围内的每一更窄数值范围，如同此类更窄数值范围在本文中明确地写出。

具体实施方式中引用的所有文献的相关部分以引用方式并入本文；任何文献的引用均不可解释为是对其作为本发明的现有技术的认可。如果此书面文件中术语的任何含义或定义与引入供参考的文件中所述术语的任何含义或定义相抵触，则以此书面文件中赋予所述术语的含义或定义为准。

尽管举例说明和描述了本发明的特定实施例，但是对本领域的技术人员显而易见的是，在不脱离本发明的实质和范围的情况下可作出许多其它的改变和变型。因此，随附权利要求书旨在涵盖本发明范围内的所有此类改变和变型。

Claims (9)

1.一种设备，包括两个相互啮合的反转辊，所述反转辊在它们之间形成辊隙，所述设备的特征在于其包括：

a)大致圆筒形第一辊，所述第一辊具有表面、圆周和轴线，所述第一辊包括：

所述辊的表面上的多个脊和沟槽，其中所述脊具有顶部表面，并且所述沟槽具有底部表面；和

多个间隔开的第一成形元件，所述第一成形元件从所述脊的顶部表面向外延伸，所述第一成形元件具有末端，其中所述脊的顶部表面设置在所述成形元件的末端和所述沟槽的底部表面之间；和

b)大致圆筒形第二辊，所述第二辊在其表面上具有多个离散的第二成形元件，所述第二成形元件具有末端，并且所述第二成形元件的末端朝所述第一辊的轴线向内延伸至超过所述第一辊上的脊中的至少一些的顶部的深度。

2.根据权利要求1所述的设备，其中所述脊的顶部表面和所述沟槽的底部表面之间的距离围绕所述第一辊的圆周为基本上相同的。

3.根据权利要求1所述的设备，其中所述脊的顶部表面和所述沟槽的底部表面之间的距离围绕所述第一辊的圆周变化。

4.一种使用设备使纤维网变形的方法，所述方法包括将前体纤维网喂送到辊隙中，所述辊隙形成于两个相互啮合辊之间，所述设备的特征在于其包括：

a)大致圆筒形第一辊，所述第一辊具有表面、圆周和轴线，所述第一辊包括：

多个脊和沟槽，所述脊和沟槽在所述辊的表面上围绕所述辊的圆周延伸，其中所述脊具有顶部表面，并且所述沟槽具有底部表面；和

多个间隔开的第一成形元件，所述第一成形元件从所述脊的顶部表面向外延伸，所述第一成形元件具有末端，其中所述脊的顶部表面设置在所述成形元件的末端和所述沟槽的底部表面之间；和

b)大致圆筒形第二辊，所述第二辊在其表面上具有多个离散的第二成形元件，所述第二成形元件具有末端，并且

当将所述纤维网喂送到所述辊隙中时，所述第二成形元件的末端朝所述第一辊的轴线向内延伸至超过所述第一辊上的脊中的至少一些的顶部的深度，并且所述纤维网：(i)在多个间隔开的第一位置被所述第一成形元件变形，以形成多个间隔开的第一结构；并且(ii)在与所述第一位置不同的位置被所述第二成形元件变形，以形成多个间隔开的第二结构，其中所述第二结构分布在所述第一结构之间。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第二辊还包括：

多个脊和沟槽，所述脊和沟槽在所述第二辊的表面上围绕所述辊的圆周延伸，其中所述脊具有顶部表面，并且所述沟槽具有底部表面；并且

所述第二成形元件为间隔开的并且从所述第二辊上的所述脊的顶部表面向外延伸，并且所述脊的顶部表面设置在所述第二成形元件的末端和所述第二辊中的所述沟槽的底部表面之间，依相对于所述第二辊的轴线的方向而定。

6.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一辊也与附加辊一起形成辊隙，所述第一辊隙和所述第二辊隙是在共同辊上形成的，并且所述第一辊和所述附加辊之间的辊隙构成第一辊隙，并且所述第一辊和所述第二辊之间的辊隙构成第二辊隙，其中所述前体纤维网：

a.首先在所述第一辊和所述附加辊之间的第一辊隙中被所述第一辊上的第一成形元件变形；并且

b.其后在所述第一辊和所述第二辊之间的第二辊隙中被所述第二辊上的第二成形元件变形。

7.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一辊也与附加辊一起形成辊隙，所述第一辊隙和所述第二辊隙是在共同辊上形成的，并且所述第一辊和所述第二辊之间的辊隙构成第一辊隙，并且所述第一辊和所述附加辊之间的辊隙构成第二辊隙，其中所述前体纤维网：

a.首先在所述第一辊隙中被所述第一成形辊和第二成形辊上的第一成形元件和第二成形元件变形；并且

b.其后还在所述第一区域中在所述第一辊和所述附加辊之间的第二辊隙中被所述第一辊上的第一成形元件变形。

8.一种纤维网，所述纤维网由根据权利要求4至7之一所述的方法制成。

9.根据权利要求8所述的纤维网，其中所述纤维网具有纵向和横向取向，并且所述第一成形元件在所述第一辊上被布置成邻近行，所述行在所述横向上间隔开一个节距的距离，其中所述第一结构和所述第二结构在所述纵向和横向两者上与它们自身基本上对齐，但在所述纵向和横向两者上相对于彼此偏置，并且所述第一结构和所述第二结构之间的横向间距小于一个节距。

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