專利名稱：具有提高的蓬松感和彈性的三維無紡織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大致涉及一種用水刺纏繞(hydroentangled)的無紡織物，并且更具體的是涉及一種在三維圖案傳遞裝置上用水刺纏繞的蓬松的三維無紡織物，其中傳遞到織物中的圖案包括顯著的內(nèi)部中空空間，這使圖案具有蓬松感和彈性。
背景技術(shù)：
眾所周知，通常的織物的生產(chǎn)是復(fù)雜的多個步驟的過程。利用短纖維生產(chǎn)織物的起始步驟是梳理工序，在梳理工序中，短纖維被打開，并且對齊成已知為梳條的喂入原料。多股梳條然后在并條機上被拉伸多倍以進一步對齊短纖維，混合、改善均勻度并且減小并條的直徑。經(jīng)過并條的梳條然后被喂入粗紗機以通過進一步減小它的直徑并且使其具有輕微的假捻而產(chǎn)生粗紗。粗紗然后被喂入紡紗機中，在紡紗機中，粗紗被紡成紗線。紗線接下來被放置在絡(luò)紗機上，在絡(luò)紗機中，紗線被轉(zhuǎn)換為較大的包裝。紗線然后可用于產(chǎn)生織物。
對于機織物，紗線被指定成特定用作經(jīng)紗或緯紗。緯紗(在Y軸上延伸，并且公知為緯紗(pick))被直的放到織機上用于織造。經(jīng)紗(在X軸上延伸，并且公知為經(jīng)紗(end))必須另外的處理。大包裝的紗線被放置在整經(jīng)機上，并且卷繞在分條整經(jīng)軸上，在分條整經(jīng)軸上，紗線被彼此平行地對齊。分條整經(jīng)軸然后被送入漿紗機中，在那里，漿液被施加到紗線以使它們更加僵硬并且更加耐磨，這對于經(jīng)受織造過程是需要的。當紗線離開漿紗機時，紗線被卷繞在織機經(jīng)軸上，織機經(jīng)軸然后被安裝在織機的背面上。經(jīng)紗穿過織機的織針，當緯紗垂直于交織圖案時，所述織針抬高和降低單根紗線，由此將紗線織造成織物。一旦織物已經(jīng)織造完成，它需要經(jīng)過洗滌工序以在它可以被染色或修整之前從經(jīng)紗去除漿液。目前，商業(yè)上高速的織機以1000到1500投梭/分鐘的速度操作，其中一投梭是緯紗穿過織物的全部寬度的插入。被單和床單織物通常的織物經(jīng)緯密度為80×80到200×200，分別是每平方英寸的經(jīng)紗和每平方英寸的緯紗?？椩斓乃俣葲Q定于緯紗被交織到經(jīng)紗中的速度有多快；由此，生產(chǎn)床單織物的織機通常能夠達到每分鐘5英寸到18.75英寸的生產(chǎn)速度。
相反，眾所周知，利用短纖維生產(chǎn)無紡織物比傳統(tǒng)的紡織加工效率更高，因為織物直接利用梳理方法生產(chǎn)。
無紡織物適用于多種應(yīng)用，其中與傳統(tǒng)的紡織物相比，生產(chǎn)織物的效率對于這些織物提供了顯著的經(jīng)濟上的優(yōu)點。然而，當比較織物的特性時，特別是在多用途應(yīng)用中表面的磨損、起球和耐用性方面，無紡織物通常具有缺陷。用水刺纏繞的織物已經(jīng)發(fā)展具有了提高的特性，這是由于在織物中纏繞了纖維或長絲，這提供了提高的織物完整性。在上述纏繞之后，織物的耐用性可以通過施加粘合劑合成物和/或通過纏繞的纖維陣列的熱穩(wěn)定性而進一步提高。
Evans的美國專利No.3,485,706公開了用于實現(xiàn)無紡織物的水刺纏繞的方法，該專利在此引為參考。最近，水刺纏繞技術(shù)得到了發(fā)展，該技術(shù)通過在支撐的有小孔的表面上實現(xiàn)水刺纏繞從而將圖案或圖案傳遞到被纏繞的織物。
無紡織物通常包括凸出的圖案，所述圖案已經(jīng)通過三維圖案傳遞裝置、凸紋篩網(wǎng)、具有三維表面的帶子或穿孔的滾筒傳遞。James等人的美國專利No.5,674,591是這種無紡織物的代表，該專利在此引為參考。然而，這種織物包括這樣的凸出圖案，當放置成與固體表面接觸時，所述圖案由于本身幾乎沒有提供抵抗力并且恢復(fù)能力很差，因此圖案很容易塌陷。對于清潔的目的來說有利的是基底包括蓬松、彈性的凸出圖案，從而正確地拾起顆粒并把顆粒保持在基底內(nèi)。
存在對于具有三維圖案的無紡織物的需要，其中整體織物具有提高的蓬松感，并且被傳遞的圖案展示出抵抗固體表面的彈性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種水刺纏繞的無紡織物，并且更具體的是涉及一種在三維圖案傳遞裝置上用水刺纏繞的蓬松的三維無紡織物，其中傳遞到織物中的圖案包括顯著的內(nèi)部中空空間，這導(dǎo)致圖案的蓬松性和彈性。
無紡織物可用在多種應(yīng)用中，其中織物的工程質(zhì)量被有利地使用。這些類型的織物與傳統(tǒng)的織造或編織的織物的不同之處在于織物直接利用纖維墊制成，消除了具有多個步驟的紗線制備和織造或編織的傳統(tǒng)織物生產(chǎn)方法。織物的纖維或長絲的纏繞的作用是為織物提供有用程度的完整性。在上述纏繞之后，織物完整性可以通過施加粘合劑合成物和/或通過纏繞的纖維陣列的熱穩(wěn)定性得到進一步的提高。
本發(fā)明的無紡織物具有提高的蓬松感和彈性，其中織物具有在其一個平面中的基底部分和在其另一個平面中的凸出部分，如James等人的美國專利No.5,674,591中所描述的，在此引為參考。另外，無紡織物的凸出的纖維部分包括內(nèi)部中空的空間。根據(jù)本發(fā)明，第一實施例包括第一纖維母體纖維網(wǎng)，所述纖維網(wǎng)被放置成與支撐層并置，支撐層例如紡粘無紡織物。在推進到有小孔的表面上之前，母體纖維網(wǎng)和支撐層可通過預(yù)纏繞硬化。一旦定位在有小孔的表面上，硬化的織物在低的壓力水平經(jīng)受增加量的水的作用，從而從支撐層轉(zhuǎn)移一部分纖維以產(chǎn)生基底部分和凸出的纖維部分之間的內(nèi)部中空空間。另外，從所述增加量的水以低的壓力水平傳遞到織物的沖擊產(chǎn)生了彈性的凸出部分，當把織物卷繞在滾動的物體上時，所述凸出部分不易受所施加的中間層壓力的影響。
已經(jīng)考慮過，有小孔的支撐件可包括但不限于有小孔的金屬殼、穿孔篩網(wǎng)、凸紋篩網(wǎng)、具有三維表面的帶子和燒蝕熱塑性滾筒，其中無紡織物的纖維和/或長絲被水壓迫使到嵌在有小孔的支撐件內(nèi)的各個空腔中。在第二實施例中，本發(fā)明的無紡織物可包括三層或更多層，其中另外的層可以是織造的、無紡的、另外的支撐層和/或薄膜，取決于需要的終端應(yīng)用。另外，具有圖案的無紡織物可選擇地利用一個或多個性能或美學(xué)改變合成物進行處理以另外改變織物結(jié)構(gòu)或滿足終端應(yīng)用物品的要求，所述處理例如機械熱壓預(yù)縮、印花或染色?？梢赃x擇聚合的粘合劑合成物以提高織物的耐用性，同時保持具有三維圖案的織物的適合的柔軟度和懸垂度。可以施加表面活性劑從而使其具有吸水性。另外，靜電改善復(fù)合物可用于輔助清潔和除塵應(yīng)用。另外，織物內(nèi)的一個或多個內(nèi)部中空空間可起著存儲單元的作用，所述存儲單元可被各種干燥的或液體的清潔復(fù)合物浸漬。
在第三實施例中，本發(fā)明的具有圖案的無紡織物可包括具有一個或多個開口的圖案。所述開口可完全或部分地延伸穿過基底，和/或可以按照有組織的方式分布或者隨機地散布在最終的織物上。
通過下面的詳細說明、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖1是用于生產(chǎn)無紡織物的設(shè)備的示意性視圖，體現(xiàn)了本發(fā)明的原理；圖2是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的無紡織物的顯微照片；圖3是根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的無紡織物的顯微照片；和圖4和圖5是示出目前的織物的內(nèi)部中空空間的橫截面視圖。
具體實施例方式
雖然本發(fā)明可具有各種形式的實施例，本發(fā)明目前優(yōu)選的實施例示于附圖中，并且下面將進行描述，應(yīng)當理解，本公開說明應(yīng)被認為是本發(fā)明的實例，并且不能用于將本發(fā)明限制到所示的具體本發(fā)明涉及一種蓬松的用水刺纏繞的無紡織物，所述織物包括基本平坦的基底(background)部分和至少一個凸出部分，所述凸出部分整體地形成從平坦的基底部分凸出的彈性三維圖案和/或圖案，其中水刺纏繞的方法從支撐層轉(zhuǎn)移一部分纖維以形成基底部分和凸出的纖維部分之間的內(nèi)部中空空間，其中所述用水刺纏繞的方法以低的壓力水平利用了增大量的水。
參考圖1，其中示出了用于實施用于形成無紡織物的本方法的設(shè)備。體現(xiàn)了本發(fā)明的原理的無紡織物的生產(chǎn)以提供母體(precursor)無紡纖維網(wǎng)而開始。母體纖維網(wǎng)可以由從具有一致或混合的纖維長度的天然或人造合成物中選擇的纖維或長絲構(gòu)成。適合的天然纖維包括但不限于棉花、木漿和粘膠人造絲?？梢哉w或部分地混合的合成纖維包括熱塑性和熱固性的聚合物。適合于混合的熱塑性聚合物包括聚烯烴、聚酰胺和聚酯。熱塑性聚合物另外可以從均聚物中選擇共聚物，共軛物，以及包括那些具有結(jié)合的熔化添加劑或表面活化劑的熱塑性聚合物的其它衍生物。纖維或長絲的輪廓不會限制本發(fā)明的適用性。扯樣長度在0.25英寸到8英寸的范圍中選擇，優(yōu)選在1到2英寸的范圍中，并且纖維的旦尼爾值在1到15的范圍中選擇，1.5到6旦尼爾對于普通應(yīng)用是優(yōu)選的。纖維的輪廓不會限制本發(fā)明的適用性。母體纖維網(wǎng)優(yōu)選被梳理，并且被氣流成網(wǎng)或交叉堆疊以形成母體纖維網(wǎng)，用P表示。
根據(jù)本發(fā)明，支撐層被引入到母體無紡纖維網(wǎng)中。支撐層降低了最終的具有三維圖案的無紡織物的可延展性，因此降低了三維圖案扭曲的可能性，并且另外提高了織物的耐用性。優(yōu)選的是，熱塑性的紡粘纖維網(wǎng)起著支撐層的作用，但是其它適合的支撐層可包括單向單絲、雙向單絲以及其它各種麻布材料。支撐層與母體纖維網(wǎng)并置放置。在前進到有小孔的表面上之前，母體纖維網(wǎng)和支撐層通過預(yù)先纏繞被硬化。一旦定位在有小孔的表面上，硬化的織物在低的壓力水平受到增大量的水的作用，從而從支撐層轉(zhuǎn)移一部分纖維，在基底部分和凸出的纖維部分之間形成內(nèi)部中空空間。
為了轉(zhuǎn)移纖維從而產(chǎn)生具有內(nèi)部中空空間的彈性圖案，如圖4和5所示，纖維被大量的水壓能量以低的壓力沖擊。優(yōu)選的是，用水刺纏繞的無紡織物以大約13到30hp-hr-lbf/lbm沖擊，并且更優(yōu)選的是利用大約13到22hp-hr-lbf/lbm沖擊。另外，由于上述的沖擊使凸出的部分具有的彈性使得當在大約0.5psi的壓力下作用7到10天的時間中間層壓力大小大約為0.2到2.0磅/平方英寸時，當釋放中間層壓力后，經(jīng)過34小時后，凸出部分將恢復(fù)未壓縮厚度的超過75％。中間層壓力分布參考David R.Roisum，Ph.D的The Mechanics of Web Handling的30到33頁，在此引為參考，其中它討論了施加在織物上的卷繞張力會造成總體織物松密度的損失。
已經(jīng)考慮過，本發(fā)明的織物可具有分層的結(jié)構(gòu)，其中母體無紡纖維網(wǎng)可與三層或更多的另外的織物層結(jié)合。這種層包括但不限于彈性體織物，紡熔織物、另外的粗梳紗織物和各種薄膜。通常，紡熔織物包括連續(xù)的以及不連續(xù)的長絲無紡織物的結(jié)構(gòu)。由連續(xù)的長絲結(jié)構(gòu)構(gòu)成的無紡織物涉及紡粘法的實施。紡粘法包括供應(yīng)熔化的聚合物，所述熔化的聚合物然后在壓力的作用下通過已知為噴絲板或壓出板的板中的許多噴絲孔擠出。所得到的連續(xù)的長絲被驟冷，并且通過多種方法中的任一種被拉伸，例如槽拉伸系統(tǒng)、再割噴槍(attenuator gun)，導(dǎo)絲輥。連續(xù)的長絲在移動的有小孔的表面上方被收集成松散的纖維網(wǎng)，所述表面例如金屬絲網(wǎng)傳送帶。當在生產(chǎn)線中使用超過一個噴絲頭以形成多層的織物時，后來的纖維網(wǎng)在先前形成的纖維網(wǎng)的最上方的表面上被收集。纖維網(wǎng)然后至少暫時地被硬化，通常通過包括熱量和壓力的方式，例如通過熱點粘結(jié)。使用這種方法，多層纖維網(wǎng)中的纖維網(wǎng)或?qū)哟┻^兩個熱的金屬輥子之間，其中一個輥子具有凸出的圖案以傳遞和獲得適合程度的點粘結(jié)，通常量級為10％到40％的總體表面積被這樣粘結(jié)。
與紡粘法相關(guān)的用于形成無紡織物層的方法是熔噴法。再次，熔化的聚合物在壓力的作用下通過噴絲板或壓出板中的噴絲孔被擠出。當長絲離開壓出板時，高速空氣沖擊在長絲上并且輸送長絲。這個步驟的能量使得形成的長絲的直徑被大大減小，并且被斷開從而產(chǎn)生具有有限長度的微纖維。這不同于紡粘法，從而保持了長絲的連續(xù)性。所述形成單層或多層織物的過程是連續(xù)的，即所述過程的步驟從長絲的擠出以形成第一層直到粘合纖維網(wǎng)被卷繞到輥子中一直沒有被中斷。用于生產(chǎn)這些類型的織物的方法在美國專利No.4,041,203中進行了描述，在此引為參考。
另外，適合的納米旦尼爾連續(xù)的長絲層可以通過納米旦尼爾長絲的直接紡絲而形成，或者可以通過形成具有多個部分的長絲而形成，所述具有多個部分的長絲在沉積在基底層之前被分為納米旦尼爾長絲。美國專利No.5,678,379和No.6,114,017以例子示出了可適合于支持本發(fā)明的絲束直接紡紗法，它們都在此引為參考。美國專利No.5,678,379和No.6,114,017以例子示出了可適合于支持本發(fā)明的絲束直接紡紗法，它們都在此引為參考。
本發(fā)明可包括網(wǎng)狀薄膜、微孔薄膜或整體薄膜。用于形成網(wǎng)狀薄膜的適合的方法是通過利用Reticulon技術(shù)，如Kelly的美國專利No.4,381,326中所描述的，在此引為參考。適合的微孔薄膜層可包括例如美國專利No.5,910,225中報道的那些材料，在此引為參考，其中小孔-成核劑用于形成微孔。如美國專利No.6,191,221中所報道的整體薄膜也可用作適合的薄膜層裝置，所述專利在此引為參考。下面的事實也在本發(fā)明的范圍內(nèi)粘合劑材料可作為易熔化的纖維結(jié)合在母體無紡纖維網(wǎng)的構(gòu)造中，或作為在有圖案的織物形成之后施加的液體纖維粘合劑。粘合劑材料另外將提高最終的有圖案的無紡的織物在使用中的耐用性。
圖1另外示出了用于根據(jù)本發(fā)明形成無紡織物的水刺纏繞的設(shè)備。該設(shè)備包括帶子形式的有小孔的成形表面10，母體纖維網(wǎng)P被定位在其上用于通過纏繞歧管12進行預(yù)纏繞。在形成圖案和圖案之前，母體纖維網(wǎng)的預(yù)纏繞通過纖維網(wǎng)P順序地在滾筒14上運動從而隨后實現(xiàn)，所述滾筒14具有有小孔的成形表面，纏繞歧管16實現(xiàn)纖維網(wǎng)的纏繞。纖維網(wǎng)的另外的纏繞在滾筒18的有小孔的成形表面上通過纏繞歧管20實現(xiàn)，纖維網(wǎng)之后經(jīng)過連續(xù)的有小孔的滾筒20上方，用于通過纏繞歧管24、24’進行連續(xù)的纏繞處理。施加三維圖案和圖案可以在三維圖案傳遞裝置24上通過歧管26的作用實現(xiàn)。在水刺纏繞之后，具有三維圖案的織物可受到一種或多種纏繞之后的性能改變處理，例如在20處。這種處理可包括聚合粘合劑合成物的施加、機械熱壓預(yù)縮、表面活性劑或靜電合成物的施加、印花或染色等工藝。織物可在適合的烘筒32上干燥。
本發(fā)明公開的無紡織物適用于各種家居、衛(wèi)生、醫(yī)療和工業(yè)終端應(yīng)用，包括個人護理擦拭巾和擦拭灰塵用的布。無紡織物適用于清潔目的，其中蓬松的、彈性的、凸起的圖案有助于收集顆粒和將顆粒保持在基底內(nèi)。具有圖案的織物還可用在各種衛(wèi)生應(yīng)用中，其中織物的柔軟的和觸覺的特性適用于清潔皮膚。另外，內(nèi)部中空的空間可利用肥皂和/或潤膚劑浸漬以通過使使用者更方便地使用從而有助于清潔過程。無紡織物可用作吸水物品內(nèi)的組件，例如液體捕獲層，其中蓬松的、彈性的織物是適合的。其它的終端應(yīng)用包括醫(yī)療織物，例如醫(yī)護服和織物，以及工業(yè)織物，例如防護服和戶外織物，包括但不限于汽車罩和其它戶外設(shè)備罩。
已經(jīng)考慮過，具有圖案的無紡織物另外可以利用一種或多種性能或美學(xué)改變合成物進行另外的處理以進一步改變織物結(jié)構(gòu)或者滿足終端應(yīng)用物品的要求。
如上所述，應(yīng)當認為，在不脫離本發(fā)明的新穎性概念的實質(zhì)和范圍的情況下，可以實現(xiàn)多種修改和變化。應(yīng)當認為，對于此處所示的具體實施例，不能或不應(yīng)當推斷為是一種限制。本公開內(nèi)容用于通過權(quán)利要求覆蓋落在權(quán)利要求內(nèi)的所有這種的修改。
權(quán)利要求
1.一種制造蓬松的、三維的無紡織物的方法，所述織物包括基本平坦的基底部分和至少一個彈性的凸出部分，其中所述織物包括一個或多個位于所述基底部分和所述凸出部分之間的內(nèi)部中空的空間，所述方法包括下列步驟a.提供母體纖維網(wǎng)；b.提供支撐層；c.提供有小孔的表面；d.使所述母體纖維網(wǎng)和所述支撐層硬化；e.將所述硬化的纖維網(wǎng)推進到所述有小孔的表面上；和f.在所述有小孔的支撐件上用水刺纏繞所述硬化的纖維網(wǎng)，其中所述纖維網(wǎng)利用大約13到30hp-hr-lbf/lbm(馬力-小時-磅力/磅質(zhì)量)進行水壓沖擊。
2.一種蓬松的、具有三維圖案的無紡織物，包括基底區(qū)域、至少一個凸出區(qū)域以及位于所述基底區(qū)域和所述凸出區(qū)域之間的內(nèi)部中空空間，其中所述織物利用大約13到30hp-hr-lbf/lbm進行水壓沖擊。
3.一種蓬松的、具有三維圖案的無紡織物，包括基底區(qū)域和至少一個凸出區(qū)域，其中所述織物包括在大約0.5psi的壓力作用7天時間的情況下的大約0.2到2.0磅/平方英寸的中間層壓力大小。
4.如權(quán)利要求3所述的蓬松的、具有三維圖案的無紡織物，其特征在于，所述織物包括在大約0.5psi的壓力作用10天的情況下的大約0.2到2.0磅/平方英寸的中間層壓力大小。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用水刺纏繞的無紡織物，并且更具體的是涉及一種在三維圖案傳遞裝置上用水刺纏繞的蓬松的三維無紡織物，其中傳遞到織物中的圖案包括顯著的內(nèi)部中空空間，這導(dǎo)致圖案的蓬松和彈性。
文檔編號D04H1/24GK1906025SQ200480040631
公開日2007年1月31日 申請日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月19日
發(fā)明者拉爾夫·穆迪三世, 奧古斯丁·里克 申請人:帕里莫集團有限公司