具有改進懸垂性和強度的細纖維阻擋織物及其製造方法

2023-05-06 18:03:01 3

專利名稱：具有改進懸垂性和強度的細纖維阻擋織物及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種具有改進的懸垂性，強度，柔軟性和其它一些特性的非織造織物墊以及用於生產這種墊的方法。在一較佳實施例中，本發明的方法通過紡粘工藝提供形成捲曲的細旦纖維，由該纖維生產一種墊，利用一砧輥和一圖案花紋輥而點狀粘合該墊並拉伸該墊，而所述的輥具有不同的溫度。
用於製造非織造織物的工藝方法已成為工業高速發現的領域。由嬰兒揩擦物和尿布到外科用服裝，汽車和地面覆蓋物，非織造織物已被日益廣泛地應用。用途的差異性引起工藝的變化和改進，其工藝產生不同的效果和織物特徵。
強度和懸垂性是科技人員試圖優選的主要物理特性之一，纖維本身的一些物理特徵，如化學組分，共軛因素和直徑，對於所形成的非織造織物具有一定的影響。
織物柔軟性和懸垂性是由織物的彎曲模量而起決定性影響的，對於服裝和其它應用其柔軟性和懸垂性是十分重要的。針織或機織織物彎曲模量不受機織基質厚度較大影響，而是主要取決於所構成的纖維的彎曲剛度，根據關係式
其中E=聚合物模量，R=纖維直徑。
因此，較小直徑(細旦)的圓形纖維將形成能夠更加懸垂的材料。對於機織和針織物是這種情況，然而，上述情況則不適用於點狀粘合非織造物，包括至少部分紡粘材料。這是由一些因素所造成的，例如，其粘合區域起著低密度板材的作用，而彎曲模量取決於厚度，其關係式為
此式中t=粘合區域的厚度未粘合區域的彎曲模量取決於纖維自由移動與不自由移動的纖維的比率。在兩個極端條件(纖維全部自由或全部非自由)下，未粘合區域的彎曲剛度相差4-6個數量級。移動自由度越大則非織造物的彎曲剛度越低。未粘合纖維的自由度是十分重要的，因為粘合區域在某些樣品中僅佔基質的12-19％。但是，一般一種較細旦的纖維比一種較粗旦的纖維可生產出較剛性的粘合織物。在降低旦數同時移動自由度的減小主要被認為是每單位面積纖維數量增加指數而造成的。這就轉化成更多的纖維拉緊的保持在粘合點之間並且是較顯著的纏繞。例如，由1.5dpf(單絲旦數)纖維構成的纖維網對於由3.0dpf纖維構成的可比較測定尺寸的纖維網是4倍於其纖維數量。
織物的上述特性可通過本技術領域通常已知的附加工藝技術而改變並且其具有通常的預先提出的結果。例如，在點狀粘合較細旦紡粘墊的未粘合區域中增加纖維游離度；通過捲曲單獨纖維明顯改善順應性，如通過杯形壓扁測得；通過減小粘合點之間纖維的「垂直度」。然而，因為被張緊保持在粘合點之間的纖維的減少和在較低密度纖維網上粘合效果的某些減少，墊的拉伸強力同樣相應地被降低。
纖維游離度可通過拉伸被後粘合的墊而被另外增加，其把固定的纖維略微地拉離開粘合點，斷開粘合點間的纖維與纖維的粘合，並且在粘合點間增加膨鬆，這樣松馳了另外緊緊合併的細纖維基質。
利用一種圖案花紋和砧的技術，點狀粘合細纖維或微纖維非織造物(例如，聚烯烴纖維小於2.0旦尼爾)，其結果是主要在砧側上形成相應於圖案花紋輥凸出部分的主粘合，和粘合點間纖維與纖維之間的輔助粘合。存在的輔助粘合儘管弱於主粘合，但減少了纖維游離度，從而明顯加固了墊。比較於當前的方法，將希望具有可被使用的點狀粘合工藝方法，而纖維游離度將不會明顯減小。
織物設計人員常常希望一種增強強度和改善順應性(懸垂性)的織物。捲曲和點狀粘合工藝的結合迄今還不能生產出這種所希望的織物。儘管在已知技術中可在織物形成過程中添加化學柔軟劑，但往往會降低強度和增加製造費用。
但是，迄今這些技術也設有被集中使用，也許是因為特殊技術的預計效果將產生不希望有的結果特性。許多所述的技術具有一些已知的操作參數窗口，其通常使本領域的技術人員有可能假設所結合的技術將不會產生協同的積極的結果，理想的是將生產一種源於具有改善強度和順應性的細旦纖維的織物，通過使用細旦纖維而不會有被預先預料的伴同剛性，這樣的織物將會有特殊的適用性與層狀織物結構，如行粘-熔紡-紡粘複合織物。
一些已授權的專利通常涉及本發明領域。
授予給Fitting等人並且共同轉讓給本發明受讓人的美國專利US5,413,811揭示了一種化學軟化和機械拉伸相結合的工藝方法，其生產出一種具有較軟手感的非織造纖維墊。
授予Collins的美國專利US 5,296,289揭示了點狀紡粘和軸向拉伸工藝方法。
授予Winebarger的美國專利US 5,057,357描述了把一圖案花紋輥與一光輥結合作用而形成一種非織造纖維墊的方法，所述的輥具有不同的溫度。與此同時還可使用一對輔助輥，這對輥可具有輔助圖案花紋。
授予Meitner等人，並且共同轉讓給本發明受讓人的美國專利4,443,513提出了一種熔紡纖維墊，其使用了墊粘合輥並拉伸該墊，所生產出的織物具有被改善的柔軟性，松密度和懸垂性，而且保持有一定的強度。
這些專利沒有一篇揭示或建議怎樣結合工藝方法用細旦纖維來生產一種非織造織物，其具有被改善的強度，減小了硬挺性，和改善了懸垂性。在通常條件下，本領域的技術人員將預料到使用被增加剛度的細旦纖維的結果。現有技術將提示人們預想到，減少纖維旦數和使用軟化技術的結果將會減少強度。
因此，本發明的主要目的是提供一種生產具有改善強度、柔軟度(觸覺特性)和順應性的非織造織物的方法。
本發明的另一目的是提供一種使用細旦纖維生產非織造織物的方法，而且仍可保持其懸垂性並改善其強度。
閱讀本發明下面詳述的實施例並結合附圖和後附的權利要求，會更加清楚了解本發明的其它一些目的，特徵和優點。
本發明的目的是通過下述所提供的形成非織造織物的方法而實現的，它包括(a)提供至少一種能夠形成纖維的聚合物樹脂；(b)由該樹脂形成一些細旦纖維或微纖維；(c)捲曲所述纖維；(d)由所述捲曲纖維形成一種非織造纖維墊；(e)通過把所述的墊經過一對粘合輥而點狀粘合該墊；和(f)頸縮拉伸纖維墊。所述的纖維最好小於1.5dpf。點狀粘合使用的兩個輥被加熱到不同的溫度，讓所形成的墊經過所述的輥。兩輥所採用的溫度差異取決於織物所使用的旦數和原料組分，但希望溫差為約10至50°F(5至28℃)，或最好希望溫差為約15至45°F(8至25℃)。對於聚丙烯和無規共聚物(乙烯、丙烯)均質纖維來說，溫差最好約為40°F(22℃)。
在一較佳實施例中，形成一種紡粘-熔噴-紡粘纖維層的層合物，其中紡粘纖維層是由已被捲曲的細旦纖維構成的。所形成的層合物隨後經過一對加熱夾持粘合輥，這對輥包括一光滑砧輥和一圖案花紋輥，根據織物特徵和輸送速度，兩輥的溫差可控制在約15-45°F(8-25℃)範圍內。在全部實施例中，圖案花紋輥設定較高溫度。在經過熱粘合輥之後，織物在機器方向被頸縮拉伸，而在橫向方向隨之擴寬(解除頸縮)。加工完的織物被卷繞到原輥上以用來取出和儲存。


圖1表示本發明一較佳實施例的裝置的側視圖，用該裝置來製造一種紡粘-熔噴-紡粘纖維的層合物；圖2表示圖1裝置的解除頸縮總成部件的頂視圖。
試驗方法杯形壓扁非織造織物的順應性和懸垂性可根據「杯形壓扁」試驗來測定。杯形壓扁試驗評定非織造織物的方法是，測定用直徑4.5釐米的半球形壓腳壓扁一塊23釐米×23釐米的非織造織物做成的大約直徑為6.5釐米、高6.5釐米的倒置杯形試樣所需要的峰值載荷及能量，測試過程中該杯形織物被一個直徑大約6.5釐米的圓筒包圍著，以保持杯形織物的均勻變形。壓腳與杯子對準，以免杯壁與壓腳之間發生接觸而影響測量記錄。測量峰值載荷時壓腳以大約0.25英寸/秒(380毫米/分)的速度下降，並且是以克數來衡量。杯形壓扁能量是要求壓扁樣品的總能量，它是由試驗開始到峰值負載點的總能量，即在一軸向上以克計的負載形成的曲線與在另一方向上壓腳運行距離下方的面積。因此壓扁能量以克·毫米記錄。
較低的杯形壓扁值表明其層壓製品更懸垂和順應。一種適合測量杯形壓扁的裝置是FTD-G-500型載荷傳感器(量程500克)，可從Schaevitz公司Pennsauken NJ獲得。
抓樣拉伸試驗(Grab Tensile test)抓樣拉伸試驗是在單方向應力作用下織物破裂強度及伸長或應變的度量。該試驗是本領域已知的方法並符合聯邦試驗方法標準號191A的方法5100的規定。結果用直至破裂的磅數，及破裂前的伸長百分數來表示。數值較高，表明是一種較結實、可拉伸性較大的織物。「載荷」一詞是指在拉伸試驗中要將試樣破裂或破壞所需要的、以重量單位表示的最大載荷或力。「應變」或「總能量」一詞是指在載荷-伸長曲線下方的總能量，以重量-長度單位表示。「伸長」一詞是指在拉伸試驗期間試樣長度的增加。抓樣拉伸強度和抓樣伸長的數值是採用規定的織物寬度，通常為4英寸(102毫米)，夾具寬度和恆定的伸長速率的情況下獲得的。該試樣比夾具寬，給出的結果代表處於夾持寬度內纖維的有效強度與織物中鄰近纖維所貢獻的附加強度之和。將試樣夾持在測力計上，例如一臺Instron TM型儀，可由Instron公司，2500 Washington St.,Canton,MA 02021獲得，或者一臺Thwing-Albert INTELLECT Ⅱ型，可由Thwing-Albert儀器公司，10960 Dutton Rd，費城，PA 19154獲得，該機設有一對3英寸(76mm)長的彼此平行的夾具。使用十次計數的平均值。該結果逼真地模擬了實際使用中織物的應力條件。發明的詳述這裡所用的術語「熔噴纖維」是指這樣的纖維，其形成方式是將熔融熱塑性材料從許多細長的、通常為圓形的模板毛細孔中以熔融絲或長絲的形式擠出到會聚的高速氣體(例如空氣)流中，氣流將熔融熱塑性材料的長絲拉細，以致可將其直徑降低到微纖維直徑的水平。此後，該熔噴纖維被高速氣流夾帶並沉積到收集表面上，形成由無規散落的熔噴纖維組成的墊。這樣的一種工藝方法例如公開在授予Buntin的美國專利US 3,849,241中。熔噴纖維屬於微纖維，它可以是連續的或不連續的，其平均直徑通常小於10微米，並且當堆積在收集表面上時通常是粘結的。
在此所用的術語「微纖維」指具有小於1.0dpf(「旦/單絲」)旦數的纖維。旦數被定義為纖維每9000米的克數，並且可通過「以微米為計的直徑乘方乘以密度」(以g/cc為計)再乘以0.00707而計算出旦數。對於同樣密度材料來說，較低旦數表明較細纖維，而較高旦數表明較粗纖維。例如，一個按15微米給出的聚丙烯纖維直徑可以通過將其乘方，然後將結果乘上0.89g/cc和乘上0.00707，換算為旦數。因此，15微米聚丙烯纖維的旦數為約1.42(152×0.89×0.00707=1.416)。除了美國以外，測量單位更普遍的是採用「特」，其表示纖維每1000米重若干克。特可以旦/9計算出。
在此使用的術語「頸縮」或「頸縮拉伸」通用，均指一種將非織造織物通常在機器方向上拉長的方法，以便將其密度以控制的方式減少到所需要的數值。該控制拉伸可以在冷卻、室溫或較高溫度下進行，將它限制在拉伸方向上的總尺寸的增加最高可達到使織物斷裂所需要的伸長。當松馳時，纖維墊朝著其原尺寸方向收縮。這樣一種方法已公開在例如Meitner和Notheis的美國專利US 4,443,513，和Morman的美國專利US 4,965,122，美國專利US 4,981,747和5,114,781。
在此使用的術語「頸縮柔軟化」指當材料在機器方向上進行拉伸時，在不加熱的條件下，對材料進行的頸縮拉伸。在頸縮拉伸或頸縮柔軟化中，所指的織物，例如被拉伸20％，這意指織物在機器方向上拉伸，一直到其長度為未拉伸的原長度的120％。
在此所使用的術語「可頸縮材料」意指能被頸縮的任何材料。
在此所使用的術語「解除頸縮」意指這樣一種工藝方法，在垂直於拉伸方向的方向上通過施加一拉伸力把一可逆被頸縮材料伸長到至少其原始的、預頸縮的尺寸，在拉伸力松馳時，使其至少恢復由原機器方向頸縮尺寸減少的50％。
在此所使用的術語「頸縮材料」指通過例如拉伸工藝方法至少在一維方向上已被收縮的任何材料，其收縮通常垂直於拉伸方向。
在此所使用的術語「聚合物」通常包括，但並不限於，均聚物，共聚物例如嵌段，接枝、無規和交替共聚物、三元共聚物等以及任何前述聚合物的共混物和改性物。此外，除非另外專門限制，術語「聚合物」包括所有可能的幾何構型的材料。這些構型包括，但並不限於等規、間規和無規對稱性。
本發明的織物可以是多層的。例如在一個多層實施方案中某些層是紡粘層而某些層是熔噴層，例如一種紡粘-熔噴-紡粘(SMS)層合物，該實例揭示在授予Brock等人的美國專利US 4,041,203，授予Collier等人的美國專利US 5,169,706，以及授予Bornslaeger的美國專利US4,374,888中。這種層合物是這樣製成的依次地先在移動的成形帶上鋪放紡粘織物層，然後鋪熔噴織物層，最後是另一紡粘層，隨後按後面所述方式粘合層合物。另一方面，各織物層單獨地製作，收集成卷，然後在單獨的粘合步驟中結合在一起。這樣的織物的單位重量通常為約0.1至12osg(盎司／平方碼)(6至400gsm)，尤其是為約0.30至3osy。非織造織物的單位重量通常為以材料的盎司／平方碼(osy)表示，或以克／平方米(gsm)表示，並且纖維直徑一般以微米表示。(注意osy換算成gsm時，osy乘以33.91)。
在此使用的術語「紡粘纖維」是指這樣的小直徑纖維，其製造方法是將熔融熱塑料材料從一種紡絲板的通常為圓形的許多細孔中擠出成為一束長絲，然後通過諸如以下文獻所述的方法使擠出的絲的直徑迅速變細；授預Appel等人的美國專利US 4,340,563；及授予Dorschner等人的美國專利US 3,692,618、授予Matsuki等人的美國專利US3,802,817、授予Kinney的美國專利US 3,338,992和US 3,341,394、授予Hartman的美國專利US 3,502,763、授予Levy的美國專利US3,502,538和授予Dobo等人的美國專利US 3,542,615。紡粘纖維當其被堆放在收集表面上時通常是不粘結的。紡粘纖維通常是連續的，其平均直徑(至少源於10個纖維的試樣)大於7微米，特別是約10至30微米。
在此使用的術語「共軛纖維」是指這樣的纖維，用源於分開的擠出機的至少兩種聚合物，但共同紡成一種纖維而製成的纖維。共軛纖維有時也稱做多組分或雙組分纖維。這些聚合物通常是相互不同但是共軛纖維可以是單組分纖維。這些聚合物沿共軛纖維的橫斷面排列在基本固定的界限分明的區內，並沿該共軛纖維的長度連續地延伸。這種共軛纖維的結構例如可以是皮/芯排列的，其中一種聚合物被另一種聚合物包圍著，或者可以是並排排列的，或是呈「海-島」式排列的。共軛纖維公開在授予Kaneko等人的美國專利US 5,108,820、授予Strack等人的美國專利US 5,336,552以及授予Pike等人的美國專利US 5,382,400中。就雙組分纖維而言，聚合物存在的比例可為75/25、50/50、25/75,或者任何希望的其它比例。
在此使用的術語「壓輥」意為設在纖維網上下的輥，所述的輥以加工處理剛生產出的紡粘纖維網的方式壓緊纖維網，以便為下一步加工提供足夠的完整性，但壓緊不是輔助粘合工藝方法象通氣粘合、熱點粘合和超聲粘合那樣相對強有力粘合。壓輥是輕微地壓實纖維網以便為了增強其自身粘合和其完整性。
在此使用的術語「熱空氣刮刀」或「HAK」意指一種預粘合或初步粘合剛生產出的紡粘纖維網的工藝方法，該方法是為了賦予纖維網足夠的完整性以便下一步加工，其類似於壓輥的功能，但不意味著有輔助粘合工藝方法象通氣粘合、熱粘合和超聲粘合那樣相對強有力的粘合。熱空氣刮刀是這樣一種裝置，它聚焦非常高流速的加熱空氣流，其流速通常為1000至10,000英尺/分(fpm)(305至3050米/分)，或具體說是約3,000至5,000英尺/分(915至1525米/分)，對著剛形成的非織造纖維網。空氣溫度通常是在至少一種使用於纖維網中的聚合物的熔點範圍內，對於使用於紡粘的普通熱塑性聚合物來說，其溫度一般為200至550°F(93至290℃)。空氣溫度、速度、壓力、容量和其它因素的控制有助於避免損傷纖維網，從而增加其完整性。HAK所聚焦的空氣流通過至少一個寬度約為1/8至1英寸(3至25mm)，尤其是約3/8英寸(9.4mm)的狹槽而被調整和引導，所述的狹槽作為朝著纖維的加熱空氣的出口，其狹槽是沿橫向機器方向在基本纖維網寬度上方布置。在其它一些實施例中，可有一些相互鄰接排列的狹槽或以有微小間隙分隔開排列的狹槽。至少一個狹槽通常是連續的，但不是必須的，並且可由例如一些緊密配置的孔構成。HAK具有一壓力腔用以分配和貯存加熱空氣在排出狹槽之前的加熱空氣。HAK的壓力腔的壓力一般約為1.0至12.0英寸水(2至22mmHg)，並且HAK僅次於成形線之上0.25至10英寸，最好為0.75至3.0英寸(19至76mm)。在一特殊實施例中，對於橫方向流動來說HAK的壓力腔橫截面積(即機器方向上壓力腔橫截面積)至少是兩倍的總的狹槽出口面積。由於紡粘聚合物形成在其上的多孔線材通常是以高速率移動，纖維網的任何特殊部分對於熱空氣刮刀排出的空氣所暴露的時間與具有較長停頓時間的空氣粘合工藝大不相同，其小於十分之一秒，並且通常約為百分之一秒。HAK工藝具有較大範圍的變化性和許多因素的控制性，所述因素例如包括空氣溫度、速度、壓力、容量、狹槽或孔的排列及尺寸，以及HAK相對纖維的間隙。熱空氣刮刀的更詳細的信息可在授予Arnold等人的美國專利申請08/362,328中獲知。
最佳實施例的描述本發明提供一種生產具有改善強度、懸垂性和順應性而產生意想不到結果的織物的方法。本發明可使用熔噴或紡粘或這兩種工藝方法結合或本領域中技術人員已知的用於其它纖維網成形工藝方法。通常，本發明方法包括使用熔噴工藝方法或紡粘工藝方法，或所述兩種工藝方法的結合工藝方法，生產一種捲曲的細旦纖維，使用不同溫度的粘合輥進行點狀粘合和頸縮。對於在此描述的目的，將詳述一種紡粘-熔噴-紡粘纖維的層合物。應當理解的是，可以使用一些單層以及其它層狀製品和非層狀纖維墊結構。
在本發明的一個較佳實施例中，範圍在約為0.5至3.0dpf，最好是小於或等於1.5dpf的細旦纖維是由如上述的紡粘工藝方法而生產的。纖維是由樹脂形成的，該樹脂最好是一種熱塑性聚合物，例如，但不限於這些，聚烯烴、聚酯、聚醯胺，聚氨基甲酸酯，共聚物和它們的混合物。
圖1示出了根據本發明的方法用於製造纖維墊的一種裝置，其中裝置10具有一組件12，其根據已知的方法(可參見授予Pike等人的美國專利5,382,400)生產紡粘纖維。從樹脂源向噴絲板14提供熔融聚合物樹脂。噴絲板14從出口16生產出細旦纖維，所述纖維通過由驟冷吹風機18提供的空氣流而被驟冷。空氣流差異地冷卻纖維流的一側甚過另一側，這樣引起纖維的彎曲和捲曲。如上所述，捲曲形成一種較軟織物，從而在產生於熱粘合步驟中粘合點之間，以及纖維與纖維粘合之間減少了纖維的「伸直度」。驟冷吹風機18的各種參數可被控制，從而控制捲曲的質量和數量。纖維組分和樹脂選擇也確定所被賦予的捲曲特徵。在另一實施例中，可生產具有不同捲曲特性的共軛纖維。
長絲被引入到一纖維拉伸裝置或具有文杜裡管/通道22的吸絲器中。其纖維通過所述的裝置。所述的管提供有溫度受控的空氣，隨著長絲被牽引通過纖維拉伸裝置20而拉細了長絲。被拉細的長絲隨後堆放到一個帶孔的移動收集帶24上，並且通過由真空箱26產生的真空力而保持在帶24上。帶24繞著導輥27運行。隨著纖維與帶24一道運行，在帶上方的一壓輥與在帶下方的導輥27之一的輥一起操作來壓緊紡粘纖維墊以便纖維具有足夠的完整性以完成整個製造工藝。
另一方面，可使用一熱空氣刮刀代替壓輥28來壓緊纖維。使用熱空氣刮刀的一個優點是它可減小或消除本領域已知的「輥纏」問題，即，沿著壓輥的圓周有全部或部分紡粘纖維網，如果完全纏繞在壓輥上則能使纖維網斷裂。熱空氣刮刀還不會緊壓纖維墊並且避免了把壓輥放在纖維上時的受力狀態。在熱空氣刮刀輕微壓著纖維墊時，熱空氣刮刀熔融纖維墊的表面為較輕程度，而其壓力和溫能被控制。此外，熱空氣刮刀比壓輥可產生良好結果與較大的生產速度。
由直徑＜1μm至10μm，較好的直徑小於5μm構成的熔噴纖維的層材可被引入到紡粘層的頂部，所述的熔噴纖維層材來自預先製成的熔噴的卷繞輥30。另一方面，也有可能是形成熔噴纖維並隨著成形而將其直接放置在紡粘纖維層上。熔噴纖維是樹脂形成的，該樹脂最好是一種熱塑性聚合物，例如，但不限於這些，聚烯烴，聚酯、聚氨基甲酸酯，共聚物和它們的混合物。
紡粘纖維的第二層是由紡粘裝置32製成的，該裝置類似於所述的紡粘裝置12，即，它有一個生產長絲的噴絲板34，其長絲通過驟冷吹風機36而被驟冷和捲曲，並由一吸絲器38而被拉細。放置在熔噴纖維層上的纖維隨後通過第二壓緊裝置40而被壓緊，從而形成由紡粘-熔噴-紡粘纖維42構成的一種三層層合物(「SMS」層合物)。
由本發明設想的紡粘非織造織物通常可在其生產過程中以某種方式進行粘合，以便賦予其足夠的結構整體性，來抵抗在進一步加工成最終產品的過程中所受到的種種嚴酷作用。粘合可採用多種方法完成，例如水力纏結、針刺、超聲粘合、粘合劑粘合、縫編粘合，通氣粘合以及熱粘合。較好的方法是熱粘合。SMS層合物42離開帶24並在一對夾持熱粘合輥44和46之間穿過。粘合輥44是一個常規的光滑砧輥，粘合輥46是一個具有一些銷釘48的常規圖案花紋輥。所述的銷釘在織物基質上可產生一些粘合點。粘合點的數量和尺寸涉及織物剛性，即每單位面積較高的粘合區域或更多的粘合點產生較硬的織物。SMSM層合物在輥44與46之間通過，並且通過砧輥44上的銷釘48緊壓而把一圖案花紋壓印在SMS層合物上，其中夾持壓力是均勻控制的。
輥44和46可被加熱以便更有效地形成纖維粘合。在一較佳實施例中，輥44和46被加熱到不同的溫度。較佳的溫度範圍和輥溫差取決於旦數、纖維組分、纖維網質量和纖維網密度以及或者所使用的單組分纖維或者所使用的共軛纖維。對於具有近似3dpf的單組分聚丙烯纖維，在以約500英尺/分的生產速率下，其溫度範圍為270°F至340°F(132℃至171℃)，圖案花紋輥與砧輥之間較好的溫差約為10°F(5.5℃)到30°F(17℃)。對於具有近似1dpf的多組分聚丙烯纖維，在相同生產速率時，溫度範圍為約240°F至290°F(115℃至143℃)，輥間的較好溫差為約40-50°F(22-28℃)。整個溫度範圍對於較小旦數纖維是較低的，因為熱傳導更有效。對於一給定的原料，溫度範圍一般保持相同，但有較熱或較冷的變化。取決於輸送速度，其較明顯影響纖維網質量和密度。較好的是，圖案花紋輥比砧輥加熱的溫度要高。砧輥44較低的溫度減小了纖維光化和粘合點間纖維與纖維的二次粘合的可能性。這種粘合輥不同溫度的結果是使其纖維與纖維的二次粘合被減少而不影響初始粘合的完整性，從而改善了織物懸垂性。
層合物42在經過粘合輥44和46之後被送到一頸縮拉伸組件50中，該組件包括一對夾持輥52和54。輥52和54在張力下以比粘合輥44和46的速度較快的受控速度運行，這樣在與織物的行程相同的方向，即稱為「機器方向」上拉伸SMS層合物42。頸縮拉伸斷開纖維與纖維粘合併且變形粘合點間的纖維，因此減少織物剛度。所述的輥根據需要可被加熱或冷卻以實現所希望的纖維墊的特性和尺寸穩定性。
被頸縮的SMSM層合物42隨後被送到解除頸縮組件5處，該組件包括一拉幅機，該裝置對於本領域技術人員來說是已知的。圖2示出了一拉幅機，其中一個鏈58具有許多安裝在鏈節上的夾鉗60，夾鉗沿鏈58有間距的設置，一個鏈62具有一些夾鉗60並類似於上述間距方式設置。鏈58和62由齒輪64驅動，而齒輪64通過馬達65(未圖示)驅動。鏈58和62是不平行的，而在下遊方向(由箭頭65A所示)上它們是岔開的(由頂部著。)隨著層合物42接近組件56，打開的夾鉗60自動的和順序的靠近並夾住層合物邊緣。隨著鏈58和62前進，層合物42由於鏈的路徑岔開而被拉伸。隨著夾鉗60到達鏈行程的頂端，夾鉗自動打開，鬆開被拉伸的層合物42。最終形成的SMS層合物42隨後卷繞到一個基輥66上以便收取和貯存。頸縮和非頸縮改善了膨鬆性，因此增加了粘合點間纖維游離度，從而改善了織物懸垂性。在頸縮拉伸期間寬度減小的具體部分在解除頸縮過程中又恢復。
本發明的方法的一個預想不到的結果是細的紡粘纖維(小於或等於約1.5dpf)的組合併且通過捲曲纖維、機械拉伸軟化技術改善了纖維游離度，和採用粘合輥溫差使得具有被改善懸垂性的SMS織物產品等於或高於標準3.0旦纖維墊的強度。利用這些技術實現的懸垂性改善在被測試的範圍內是疊加的。
結合下列實例進一步描述本發明，所列舉的實例僅為舉例說明的目的。出現在這些實例中的成分和百分比均以重量為計，除非另作規定。
實例實例1利用在聚烯烴原材料範圍的單組分纖維和共軛紡粘(SB)長絲來舉例說明被改善的織物。下述的實例是使用3.5％的無規共聚物，該無規共聚物是乙烯和聚丙烯共聚物，它可從Exxon Chemical,Baytocon Texas生產的商品名為Exxon 9355獲得，在一單組分纖維聚烯烴系中其提供一種較好的捲曲。
一種被改善的類似布的紡粘織物是用由許多噴絲頭以0.95g/9000m的旦數紡出的連續圓形微纖維製成的。在研究期間，對旦數範圍4.0至0.9進行了調查研究，並且採用相同的工藝和聚合物系統時最小生產率為0.7g/9000m已被舉例說明。所述的纖維通過一個分隔開的驟冷空氣橫流區域而被氣體拉伸並且隨機放置在一個可滲透的輸送帶上。在紡絲線上驟冷空氣的流速、溫度、方向和分布是隨著氣體拉伸變量而變化的，從而提供纖維捲曲所需數值。熔融和驟冷延遲區域的高度根據選擇捲曲纖維特徵的最佳條件也可被改進。為了紡粘纖維墊的強度和懸垂性要最佳選擇氣體拉伸裝置出口至可滲透輸送帶的距離。所得到纖維墊被壓緊並與一個由直徑為小於1微米，最大到5微米的熔噴纖維構成的支承層相結合。所述纖維是聚丙烯0.5osy高熔融流樹脂顆粒製成的(熔融流速度是在230℃下)，該材料可從Exxon chemical Baytown texas商品名為Exxon 3495G獲得。這2個層材隨後與第三層結合併且一起送至粘合工序。所述的第三層是由在先所述性質的連續長絲SB墊而構成。3個部分的單位重量在形成期間在0.15至1.2盎司/平方碼(osy)的整個範圍內單獨變化，並且根據杯形壓扁和抓樣強度的各主要特性指標進行比較。
連續SB纖維的捲曲可稱作每英寸30-300卷(即，捲曲的螺旋結構的圈數並具有0.030-0.200英寸的半徑)。在試驗期間捲曲的整個範圍為20～1000卷/英寸，幅度為0.020～0.250英寸。已發現捲曲與層合物的懸垂性成正比，即，最小的半徑和最大的每英寸捲曲數量可生產出最懸垂的纖維墊。然而，即使應變特性通常被增大的情況下，較高量級的捲曲會減小強度(應力曲線特性)。總的抗拉能，在應力/應變曲線下方的面積，也會隨著捲曲量級的增加而減小。
通過把SMS層合物經過被加熱的雕刻輥與被加熱的凸起的砧輥之間夾持點，以眾多各種彼此隔開和異型點的形式，用加熱的方法實現粘合。對於多數類似布以規定0.95旦所做的纖維墊而言，粘合輥溫度要求達到相差40°F(砧輥較冷)，以避免SB微纖維在粘合點間互相再次的粘合。現發現再次粘合會賦予纖維墊較大的硬挺性和粗糙的觸感。不易觀察到的較高旦數的再次粘合是由每單位面積增加纖維(纖維墊的密度)和減少了較低旦數的纖維質量特徵而引起的。經過纖維和纖維間的熱傳導是在這種情況下被大大改進了。因此某些熔融和粘合是對著平的砧輥發生的，當與圖案花紋輥比較時，該砧輥具有高度的纖維接觸。當線速度在公式中為-常數時，即在減少旦數中不是一個因數，那麼熱傳導至少改進為被減小纖維粗細度平方的函數。砧輥與圖案花紋輥的溫差範圍試定為0至50°F(本實例為40°F)。圖案花紋輥溫度也可被提升以補償被減少的砧輥溫度。在以保持恆定的300fpm載速度下，被研究的圖案花紋輥溫度範圍為250-300°F(121-149℃)，而砧輥溫度可在230°F與280°F(110℃-138℃)之間變化。對於選擇最佳特性而言，現已得知所要求的粘輥溫度差至少取決於原材料、線速度、銷釘密度、粘合面積、纖維結構和纖維尺寸。
一旦被粘合，纖維墊在機器方向(MD)在5-25％範圍內被拉伸，以便分離纖維間的粘合而與特殊的粘合點無關，並且松馳緊緊固定在粘合點間纖維上的張力。該技術還發現，使纖維在Z方向上可做移動，從而發現其特有的低的有序狀態並且使粘合點間的纖維移動更自由，其中粘合點間纖維長度大於點間最小距離。在該步驟中由周圍條件稍微提高溫度被發現是最有利的，從而保護了層合物的阻隔特性。在頸縮拉伸步驟中溫度可在70-200°F(21-93℃)中變化。頸縮拉伸步驟是通過把纖維墊送入兩組夾持軋光輥之間而完成的，第二組輥比初始組輥要運行得快。所述的輥根據需要可被加熱或冷卻以便獲得所需要的纖維墊的特性和尺寸穩定性。
實例2被頸縮拉伸的織物的解除頸縮是這樣實現的，把被頸縮拉伸的織物送至拉幅機，如上所述，並且在橫向方向上拉伸織物從而獲得原始織物寬度的所需百分比。解除頸縮最好是在室溫下進行。被冷卻的纖維墊隨後被卷繞到基輥上。
表1示出了所獲得的試驗結果
>粘合圖案花紋銷釘密度也發現會較大影響研究對象纖維墊的懸垂特徵和觸感特性。由於旦數被減小，要形成更耐磨的纖維墊就要使圖案花紋輥銷釘密度增加，因此使粘合點間的纖維移動有較大的自由度並根據粘合圖案和密度改善懸垂和較大的自由度，從而按規格改制觸感。被研究的50-400銷釘/平方英寸的銷釘密度有12-19％粘合區域範圍。
總的說來，試驗的實體是纖維墊杯形壓扁(順應性)被改善而沒損失強度。在基本情況下，比起3.0旦、未捲曲、不頸縮拉伸、非差別粘合控制的樣品來，1.6osy SMS強度提高了50％，而杯形壓扁改善40％。
權利要求
1．一種生產織物的方法，它包括(a)至少提供一種能夠形成纖維的聚合物樹脂；(b)由所述的樹脂形成一些纖維；(c)捲曲所述的纖維；(d)由所述的纖維形成一種非織造纖維墊；(e)通過把所述的纖維墊經過第一粘合輥與第二粘合輥之間而點狀粘合所述的墊；和(f)頸縮拉伸所述的纖維墊。
2．根據權利要求1的方法，其特徵在於所述的樹脂是一種熱塑性聚合物，其可選自聚烯烴、聚酯、聚醯胺、聚氨基甲酸酯、共聚物和它們的混合物。
3．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的纖維具有小於3.0的旦數。
4．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.5dpf的旦數。
5．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.0dpf的旦數。
6．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的纖維是由紡粘工藝形成的。
7．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約5％至約40％。
8．根據權利要求7的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約15％至約25％。
9．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的捲曲是這樣實現的，用提供有空氣流的裝置對著形成後的纖維。
10．根據權利要求1的方法，其特徵是所述的第一粘合輥一圖案花紋輥，所述的第二粘合輥一砧輥，並且所述的第一和第二粘合輥被加熱到不同的溫度。
11．根據權利要求10的方法，其特徵是所述的圖案花紋輥加熱溫度高於所述的砧輥。
12．根據權利要求10的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約10°F至約50°F。
13．根據權利要求10的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約15°F至約45°F。
14．一種生產織物的方法，它包括(a)至少提供一種能夠形成纖維的聚合物樹脂；(b)由所述的樹脂形成一些纖維；(c)捲曲所述的纖維；(d)由所述的纖維形成一種非織造纖維墊；(e)頸縮拉伸所述的纖維墊。
15．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的樹脂是一種熱塑性聚合物，其選自聚烯烴、聚酯、聚醯胺、聚氨基甲酸酯，共聚物和它們的混合物。
16．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的纖維具有小於3.0的旦數。
17．根據權利要求14的方法，其特徵是所述纖維具有小於1.5dpf的旦數。
18．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.0dpf的旦數。
19．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的纖維是由紡粘工藝形成的。
20．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的5％至40％。
21．根據權利要求20的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約15％至約25％。
22．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的捲曲是通過用提供有空氣流的裝置對著形成之後的纖維而實現的。
23．根據權利要求14的方法，其特徵是所述的第一粘合輥是一圖案花紋輥，所述的第二粘合輥一砧輥，並且所述的第一和第二粘合輥被加熱到不同的溫度。
24．根據權利要求23的方法，其特徵是所述的圖案花紋輥加熱溫度高於所述的砧輥。
25．根據權利要求23的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約10°F至約50°F。
26．根據權利要求23的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約15°F至約45°F。
27．一種生產織物的方法，它包括(a)至少提供一種能夠形成纖維的聚合物樹脂；(b)由所述的樹脂形成一些纖維；(c)由所述的纖維形成一種非織造纖維墊；(d)頸縮拉伸所述的纖維墊；和(e)通過所述的纖維墊經過第一粘合輥與第二粘合輥之間而點狀粘合所述的墊。
28．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的樹脂是一種熱塑性聚合物，其選自聚烯烴、聚酯、聚醯胺、聚氨基甲酸酯、共聚物和它們的混合物。
29．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的纖維具有小於3.0的旦數。
30．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.5dpf的旦數。
31．根據權利要求30的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.0dpf的旦數。
32．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的纖維是由紡粘工藝方法而形成的。
33．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約5％至約40％。
34．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約15％至約25％。
35．根據權利要求27的方法，其特徵是所述的第一粘合輥是一圖案花紋輥，所述的第二粘合輥是一砧輥，並且所述的第一和第二粘合輥被加熱到不同的溫度。
36．根據權利要求35的方法，其特徵是所述的圖案花紋輥加熱溫度高於所述的砧輥。
37．根據權利要求35的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約10°F至50°F。
38．根據權利要求35的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約15°F至約45°F。
39．一種生產織物的方法，它包括(a)至少提供一種能夠形成纖維的聚合物樹脂；(b)由所述的樹脂形成一些纖維；(c)捲曲所述的纖維；(d)由所述的纖維形成一種非織造纖維墊；和(e)通過把所述的纖維墊經過第一粘合輥與第二粘合輥之間而進行點狀粘合所述的墊。
40．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的樹脂是一種熱塑性聚合物，其選自聚烯烴、聚酯、聚醯胺，聚氨基甲酸酯、共聚物和它們的混合物。
41．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的纖維具有小於3.0的旦數。
42．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.5dpf的旦數。
43．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的纖維具有小於1.0dpf的旦數。
44．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的纖維是由紡粘工藝方法形成的。
45．根據權利要求44的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約5％至約40％。
46．根據權利要求44的方法，其特徵是所述的纖維墊被拉伸超過其原始長度的約15％至約25％。
47．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的捲曲是通過提供有空氣流的裝置對著所述的形成後的纖維而實現的。
48．根據權利要求39的方法，其特徵是所述的第一粘合輥是一圖案花紋輥，所述的第二粘合輥是一砧輥，並且所述的第一和第二粘合輥被加熱到不同的溫度。
49．根據權利要求48的方法，其特徵是所述的圖案花紋輥加熱溫度高於所述的砧輥。
50．根據權利要求48的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約10°F至約50°F。
51．根據權利要求48的方法，其特徵是所述的溫差範圍為約15°F至約45°F。
全文摘要
一種生產織物的方法,它包括使用熔噴或紡粘工藝方法,或所述兩種方法的結合方法來生產一種細旦纖維,隨後捲曲該纖維,使用不同的粘合輥溫度進行點狀粘合,然後頸縮拉伸。纖維最好具有小於或等於1.5的旦數。粘合輥的溫差約10—50°F。所生產的纖維墊具有改善的強度,順應性和減少硬挺性的意想不到的結果。
文檔編號D04H3/16GK1212032SQ97192417
公開日1999年3月24日 申請日期1997年2月4日 優先權日1996年2月20日
發明者R·L·雅各布斯, D·C·斯特拉克, T·K·蒂姆蒙斯 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司