專利名稱:生產(chǎn)無紡織物的方法及其所用的設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生產(chǎn)無紡織物的方法及制造無紡織物的設(shè)備。
背景技術(shù)：
幾個(gè)世紀(jì)以來，就已經(jīng)對(duì)傳統(tǒng)織物進(jìn)行裝飾，并通過刺繡和其它針刺工藝修飾其表面結(jié)構(gòu)，起初，這一工藝是通過乏味的手工勞動(dòng)完成的，按照某一特定圖案在底布上辛苦地縫上致密的針跡以便在某一區(qū)域產(chǎn)生累加的效果。所得具有一基布的產(chǎn)品，它包括按照某一圖案機(jī)織或針織的線或紗，由線按照某種縫編圖案堆積所形成的凸起部分，以及由這些凸起部分的大小、形狀、取向和位置所決定的總體圖案。雖然其花樣豐富，但這些產(chǎn)品難于制作且生產(chǎn)費(fèi)用昂貴。
多數(shù)無紡織物是平的，且外觀平淡。在某種情況下，對(duì)無紡織物進(jìn)行壓紋或印上某種圖案，以產(chǎn)生某種視覺效果。在其它的情況下，無紡織物在其制造過程中產(chǎn)生一種完整的圖案。具有自身的整體圖案的無紡織物可分為兩類1)有孔的織物-由在孔或眼周圍的成束纖維片段網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的花樣織物；或2)重量花樣織物-通過將纖維集中在較高基礎(chǔ)重量區(qū)域，以提高其相對(duì)具有較高半透明性的較低基礎(chǔ)重量區(qū)域來說的不透明性所獲得的織物。
區(qū)分基礎(chǔ)重量和密度是很重要的?！寤A(chǔ)重量″是指單位面積纖維網(wǎng)或織物或其特定部分的重量。在某些先有專利中基礎(chǔ)重量也被稱為″面積密度″?！迕芏取逡辉~是指單位體積纖維網(wǎng)或織物或其特定部分的重量。在某些先有專利中，″密度″又被稱為″體積密度″。典型的壓花工藝能在不改變基礎(chǔ)重量的情況下產(chǎn)生較高密度區(qū)。傳統(tǒng)的無紡形成花紋的工藝能產(chǎn)生各種基礎(chǔ)重量的區(qū)域，同時(shí)維持大體上均勻的密度。
由上述已知形成花紋的工藝所生產(chǎn)的現(xiàn)有無紡織物沒有清晰的、界限明顯的凸起部分，因此難于見到理想的圖案。另外，現(xiàn)有壓紋無紡布的凸起部分的尺寸是不穩(wěn)定的，當(dāng)受力時(shí)，如對(duì)其進(jìn)行處理或洗燙時(shí)其凸起部分會(huì)喪失三維結(jié)構(gòu)。
用于制造無紡織物的工藝已知數(shù)年。在一種工藝中，纖維絮墊或網(wǎng)利用水流處理，使其纖維相互之間纏繞在一起，并且在絮墊中提供一些強(qiáng)度。用于處理纖維絮墊的一些方法已經(jīng)得已改善。以這種方式試圖再現(xiàn)無紡織物的一些物理特性和外觀。
US，5,098,764和5,244,711揭示了在生產(chǎn)無紡織物的一種方法中使用的一種支承件。該支承件具有一外形特征的結(jié)構(gòu)以及一系列小孔。在這種工藝中，纖維的起始網(wǎng)位于如外形的支承件上。支承件與在其上的纖維網(wǎng)經(jīng)過高壓力流體，典型的是水的噴射，水的噴射使纖維產(chǎn)生纏繞，并根據(jù)支承件的外形使纖維在特定圖案上產(chǎn)生相互纏結(jié)。
在支承件上的外形特征和小孔的圖案臨界于所得到的無紡織物的結(jié)構(gòu)上。此外，在流體噴射新排列的纖維并且在其新排列中纏繞其纖維時(shí)，支承件必須有足夠的結(jié)構(gòu)整體性和強(qiáng)度以支承纖維網(wǎng)，從而提供穩(wěn)定的織物。支承件在流體噴射力下不一定要受到任何相當(dāng)大的變形。同樣，支承件必須有用于除去相對(duì)大量的進(jìn)行纏結(jié)流體的裝置，以防止纖維網(wǎng)的″淹沒″，其相對(duì)大量的纏結(jié)流體將會(huì)影響有效的纏繞。一般支承件包括一些排水小孔，這些孔必須有足夠小的尺寸以保持纖維網(wǎng)的完整性并且防止纖維通過形成表面的損失。此外，支承件應(yīng)當(dāng)基本上無毛刺、鉤形物或影響從被纏繞織物上移開的類似不規(guī)則物。同時(shí)，支承件必須是這樣的所被加工的纖維網(wǎng)上的纖維在流體噴射的作用下不會(huì)被沖走。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及外形支承件和制造該支承件的方法。所述的外形支承件能夠用于制造無紡織物，該無紡織物在其一面具有纖維本底部分，而在其另一面為凸起纖維部分?？梢杂袃煞N類型的凸起部分。第一種類型凸起部分的基礎(chǔ)重量大體上與該無紡織物的本底部分的基礎(chǔ)重量相同。第二種類型凸起部分的基礎(chǔ)重量大于其本底部分的基礎(chǔ)重量。
用本發(fā)明的支承件所制作的一種類型的無紡織物包括本底部分和至少一個(gè)凸起部分。該本底部分位于并構(gòu)成所述無紡織物的第一個(gè)面。所述無紡織物的凸起部分位于在第一個(gè)面之上并與之平行的第二個(gè)面上。該凸起部分通過一個(gè)纖維過渡區(qū)與本底部分相連。在這個(gè)特殊的無紡織物中，凸起部分的基礎(chǔ)重量大體上與本底部分的基礎(chǔ)重量相同。本底部分的密度與凸起部分的密度也大體相同。其基礎(chǔ)重量大體上與本底部分的基礎(chǔ)重量相同的凸起部分有時(shí)也被稱為″凹雕″部分。
用本發(fā)明的支承件所制作的另一類型的無紡織物也包括本底部分和至少一個(gè)凸起部分。與第一種無紡織物情形相同，本底部分位于并構(gòu)成所述無紡織物的第一個(gè)面，而凸起部分則位于在第一個(gè)平面上的并與其平行的第二個(gè)平面上。與第一種無紡織物的情況相同，凸起部分通過一個(gè)纖維過渡區(qū)與本底部相連。不過，在第二種類型的無紡織物的情況中，凸起部分的基礎(chǔ)重量大于本底部分的基礎(chǔ)重量。第二種無紡織物凸起部分的密度大體上與本底部分的密度相同。其基礎(chǔ)重量大于本底部分的基礎(chǔ)重量的凸起部分有時(shí)被稱為″竹節(jié)″部分。
用本發(fā)明的支承件所制作的另一種類型的無紡織物包括本底部分、至少一個(gè)第一凸起部分和至少一個(gè)第二凸起部分。與上述的第一種和第二種無紡織物的情況相同，本底部分位于并構(gòu)成無紡織物的第一個(gè)面。第一凸起部分位于在第一個(gè)面之上并與其平行的第二個(gè)面上。類似地，第二凸起部分也位于在第一個(gè)面之上并與其平行的第二個(gè)面上。每一第一和第二凸起部分都通過一纖維過渡區(qū)而與本底部分相連。在這第三種無紡織物中，第一凸起部分的基礎(chǔ)重量大體上與本底部分的基礎(chǔ)重量相同，而第二凸起部分的基重大于本底部分的基重。換句話說，在第三種類型的無紡織物中，無紡織物具有一個(gè)或一個(gè)以上有時(shí)被稱為″凹雕″部分的第一凸起部分，有一個(gè)或一個(gè)以上有時(shí)被稱為″竹節(jié)″的第二凸起部分。第一凸起部分和第二凸起部分并非必須位于同一平面上；目反，第一凸起部分可以位于本底部分的平面之上的一個(gè)平面上，而第二凸起部分可以位于第一凸起部分的平面之上的平面上。
使用本發(fā)明外形支承件在生產(chǎn)無紡織物的過程中，將纖維網(wǎng)或?qū)踊蜉p度纏結(jié)的纖維網(wǎng)放置在一個(gè)多孔的成型板或外形支承件上，它包括一個(gè)基本上扁平的底面，底面上具有至少一個(gè)明顯偏離成型板底面的較寬的凹陷區(qū)。通常，所述支承件包括多個(gè)凹陷區(qū)，呈預(yù)定排列中的凹陷形式，由它在無紡織物上產(chǎn)生理想的凸起部分的圖案。將水的液流形式的流體力施加在原始纖維網(wǎng)或纖維層的上表面。首先，該流體力把原始的纖維網(wǎng)″模制″在三維支承件上；隨著施加流體力過程的持續(xù)，纖維扭結(jié)并絞繞在一起，以產(chǎn)生一種包括本底部分和一個(gè)或一個(gè)以上相互位置恒久不變的凸起部分的無紡織物。
在另一個(gè)實(shí)施例中，外形支承件具有一個(gè)偏離成形板的扁平本底表面的較窄的凹陷區(qū)域。
本發(fā)明涉及用于生產(chǎn)具有凸起部分的無紡織物的外形支承件和形成外形支承件的方法。本發(fā)明的支承件包括一個(gè)具有上表面的主體部分，包括第一微小尺寸的外形圖案和穿過其厚度的許多小孔。主體部分還包括至少一個(gè)位于所述上表面之下的大尺寸的區(qū)域。微小尺寸圖案產(chǎn)生無紡織物的本底部分。大尺寸區(qū)域產(chǎn)生與大尺寸區(qū)域的形狀和深度相一致的織物凸起部分。大尺寸凹陷區(qū)域最好具有與支承件上表面一樣的外形圖案，然而，這些區(qū)域可具有不同的圖案或沒圖案。此外，大尺寸區(qū)域可包括在上表面之下凹陷第一深度的主表面和一個(gè)或一個(gè)以上的凹陷深度不同于第一深度的次表面。例如，可提供一個(gè)圍繞主表面的次表面，其凹陷深度位于第一深度之下。并且具有大體上小于主表面寬度的橫截面寬度或直徑。
構(gòu)成支承件的上表面的外形圖案最好由激光打孔工藝而制作。激光打孔法在支承件的上表面上產(chǎn)生許多凸峰、凹谷和小孔。由激光燒蝕法而形成的，大尺寸區(qū)域具有比重復(fù)圖案的重復(fù)間距較大的橫截面寬度。



圖1A是使用本發(fā)明支承件所能夠制作的無紡織物的俯視平面圖；圖1B是使用本發(fā)明支承件所能夠制作的另一無紡織物；圖1C是使用本發(fā)明支承件所能夠制作的第三種無紡織物的俯視平面圖；
圖2是使用本發(fā)明支承件而制作的無紡織物部分顯微照片；圖2A是沿圖2中2A-2A線所剖的截面透視圖；圖2B是沿圖2中2B-2B線所剖的截面透視圖；圖3是沿圖2中2A-2A線所剖的截面顯微照片；圖4是沿圖2中4-4線所剖的截面顯微照片；圖5是用本發(fā)明支承件所制作的無紡織物上一種類型凸起部分的高倍放大以后的截面視圖；圖6是用本發(fā)明支承件所制作的無紡織物上第二種類型的凸起部分的平面顯微照片；圖7是沿圖6中7-7線所剖的橫截面顯微照片；圖8是圖7中所示截面圖的理想化示意圖；圖9是使用本發(fā)明支承件來制造無紡織物的工藝步驟的框圖；圖10、11和12是使用本發(fā)明支承件來生產(chǎn)無紡織物的三種類型的裝置的示意圖；圖13是用于生產(chǎn)無紡織物的本底部分的外形支承件的部分剖視透視圖；圖14A是本發(fā)明外形支承件上一種形式的凹陷區(qū)域的剖面示意圖；圖14B是本發(fā)明外形支承件上不同形式的凹陷區(qū)域的剖面示意圖；圖15是用圖14B的支承件而制作的無紡織物的截面示意圖；圖16是用于生產(chǎn)本發(fā)明外形支承件的裝置的示意圖；圖17a是用于生產(chǎn)用來生產(chǎn)圖1C中的無紡織物10C的支承件的圖案點(diǎn)陣圖；
圖17b是圖17a中的方塊區(qū)301高倍放大后的點(diǎn)陣圖。
參見附圖，圖1A是使用本發(fā)明支承件所制作的一種無紡織物的俯視平面圖。無紡織物10A包括本底部分12和至少一個(gè)構(gòu)成一體的第一凸起部分16。在圖1A中，三個(gè)凸起部分形如字母“J”、“S”和“K”。無紡織物10A包括若干短纖長(zhǎng)度的纖維，這些纖維可以是棉纖維、人造纖維或聚酯纖維或它們的混合纖維。本底部分12位于并構(gòu)成無紡織物10A的第一個(gè)平面。第一凸起部分16位于在第一平面之上并與其平行的一個(gè)平面上。第一凸起部分16通過纖維過渡區(qū)(將在下文作詳細(xì)描述)與本底部分12相連。在圖1A的無紡織物10A中，第一凸起部分16的基重與本底部分12的基重相同。第一凸起部分16的密度大體上與本底部分12的密度相同。
參見圖1B，它示出了使用本發(fā)明支承件所制造的另一種類型的無紡織物。無紡織物10B也是由若干短纖長(zhǎng)度的纖維制成。它具有本底部分12和成為一體的第二凸起部分18，在俯視平面圖中，它通常呈矩形。與無紡織物10A一樣，無紡織物10B的本底表面12位于并構(gòu)成無紡織物10B的第一個(gè)平面。與無紡織物10A一樣，無紡織物10B上的第二凸起部分18也是通過纖維過渡區(qū)(將在下文作詳細(xì)描述)與本底表面12相連。無紡織物10B上的第二凸起部分18的基重大于與其相連的本底部分12的基重。很顯然，無紡織物10A的第一凸起部分16具有與本底部分12相同的基重，而無紡織物10B的第二凸起部分18的基重則與其本底部分12的基重不同。
圖1C中示出的俯視平面圖是使用本發(fā)明支承件所制造的另一種無紡織物。與無紡織物10A和10B相似，無紡織物10C由若干短纖長(zhǎng)度的纖維制成。無紡織物10C具有一個(gè)位于并構(gòu)成該無紡織物第一平面的本底部分12，在這方面它與上文提及的無紡織物相同。無紡織物10C包括如圖1C中的字母“J”、“S”和“K”所示的第一凸起部分16。無紡織物10C還具有包括三個(gè)字母“J”、“S”和“K”在內(nèi)的第二凸起部分18。無紡織物10C上的第一凸起部分16相當(dāng)于無紡織物10A上的第一凸起部分16。無紡織物10C上的第二凸起部分18相當(dāng)于無紡織物10B上的第二凸起部分18?？梢岳斫猓瑹o紡織物10C的第一凸起部分16具有與本底部分12大體相同的基重。另一方面第二凸起部分18的基重大于本底部分12的基重在無紡織物10C上，本底部分12、第一凸起部分16和第二凸起部分18具有大體上相同的密度。
在每種情況下，無紡織物10A、10B和10C的本底部分12都是一樣的。所述本底部分12具有類似經(jīng)編的圖案和外觀，不過，應(yīng)當(dāng)知道，本底部分可以有不同的圖案和外觀。就無紡織物10A而言，第一凸起部分16和本底部分12具有相同的類似經(jīng)編的圖案和外觀。類似地，無紡織物10B的第二凸起部分18具有與本底部分12相同的類似經(jīng)編外觀。最后，無紡織物10C的本底部分12、第一凸起部分16和第二凸起部分18均具有相同的類似經(jīng)編圖案和外觀。不過，應(yīng)當(dāng)理解，無紡織物10C的第一凸起部分16、第二凸起部分18和本底部分12也可以具有不同的圖案和外觀。
圖2是無紡織物10D局部放大15倍后的顯微照片(俯視平面圖)，它類似于圖1A中的無紡織物10A。無紡織物10D包括類似經(jīng)編的本底部分12和一個(gè)同樣具有類似經(jīng)編圖案的第一凸起部分16。應(yīng)當(dāng)明白，圖2中所見到的僅是第一凸起部分16的一部分。第一凸起部分16通過纖維過渡區(qū)22和24與本底部分12相連。通過參見圖2可以看到，纖維過渡區(qū)22在第一凸起部分16的一側(cè)沿水平方向伸展，所述水平方向?yàn)闊o紡織物10D的橫貫機(jī)器方向。纖維過渡區(qū)24在第一凸起部分16的另一側(cè)沿縱向伸展，所述縱向?yàn)闊o紡織物10D的機(jī)器方向。纖維過渡區(qū)22與纖維過渡區(qū)24以90°角在第一凸起部分16的轉(zhuǎn)角23處匯合。纖維過渡區(qū)22和24的纖維結(jié)構(gòu)大體上相同。正如前文所提到的，第一凸起部分16的基重大體上與本底部分12的基重相同。
圖2A是無紡織物10D的示意圖，其上表面的顯微照片如圖2所示。圖2A是沿圖2的2A-2A線所剖的橫截面透視圖，它有助于理解無紡織物10D的纖維結(jié)構(gòu)。參見圖2A，無紡織物10D具有纖維狀本底部分12和第一凸起部分16，它們均被制成類似經(jīng)編的花樣。第一凸起部分16由沿織物10D的機(jī)器方向伸展的纖維過渡區(qū)24與本底部分12相連。纖維過渡區(qū)24包括一個(gè)少纖維區(qū)30和一個(gè)多纖維區(qū)32。少纖維區(qū)30包括若干纖維片段束30a，由這些纖維片段束30a在纖維過渡區(qū)24形成若干孔30b。組成纖維束30a的纖維片段是高度平行化的，且某些纖維片段在束內(nèi)呈加捻狀。大部分纖維束30a是加捻的，并且是依靠自身加捻。
多纖維區(qū)32包括若干明顯沿圖的垂直方向、即與無紡織物10D的機(jī)器方向相應(yīng)的方向伸展的纖維片段。這些纖維片段的末端在圖2A中可以見到，用26表示。少纖維區(qū)30的基重低于多纖維區(qū)32的基重，而且還低于本底部分12和第一凸起部分16的基重。多纖維區(qū)32的基重大于本底部分12和第一凸起部分16的基重。少纖維區(qū)30的纖維束30a通常垂直于纖維過渡區(qū)24取向。而構(gòu)成多纖維區(qū)32的纖維片段通常沿纖維過渡區(qū)24的縱方向取向。
圖2B是表示無紡織物10D的另一示意圖。圖2B是圖2中4-4線橫剖的透視圖。參見圖2B，第一凸起部分16通過沿垂直于無紡織物10D的相機(jī)器方向伸展的纖維過渡區(qū)22與本底部分12相連。纖維過渡區(qū)22包括一個(gè)少纖維區(qū)27和一個(gè)多纖維區(qū)28，分別與上述纖維過渡區(qū)24的少纖維區(qū)30和多纖維區(qū)32相似。少纖維區(qū)27包括若干纖維片段束27a，并由這些纖維片段束27a在纖維過渡區(qū)22形成若干孔27b。構(gòu)成纖維束27a的纖維片段是高度平行化的，且其中的某些纖維片段在束內(nèi)呈加捻狀。少數(shù)纖維束27a是加捻的并且是依靠自身加捻的。這與上述纖維過渡區(qū)24的少纖維區(qū)30的結(jié)構(gòu)情況相反，在那里，大多數(shù)纖維束30a是加捻的，并且是依靠自身加捻的。多纖維區(qū)28包括若干沿圖2的水平方向，即與無紡織物10D的垂直機(jī)器方向相應(yīng)的方向伸展的纖維片段。在圖2A中可以見到這些纖維片段的末端，用29表示。少纖維區(qū)27的基重低于多纖維區(qū)28的基重，并且也低于本底部分12和第一凸起部分16的基重。多纖維區(qū)28的基重大于本底部分12和第一凸起部分16的基重。少纖維區(qū)27里的纖維束27a通常垂直于纖維過渡區(qū)22取向。而構(gòu)成多纖維區(qū)28的纖維片段通常沿纖維過渡區(qū)22的縱方向取向。
圖3是沿圖2中2A-2A線所剖的無紡織物10D的顯微照片。圖3顯示的第一凸起部分16通過纖維過渡區(qū)24與本底部分相連。可以看出，多纖維區(qū)32鄰近少纖維區(qū)30。多纖維區(qū)32里的大量纖維末端26證實(shí)了纖維片段在多纖維區(qū)是高度平行的。
圖4是沿圖2中4-4線所剖的無紡織物10D的纖維過渡區(qū)22的顯微照片。編號(hào)28表示纖維過渡區(qū)22的多纖維區(qū)，而編號(hào)27表示少纖維區(qū)。可以看出，少纖維區(qū)27的纖維片段是高度平行化的。通常，多纖維區(qū)28的纖維平行程度低于圖3中所示的多纖維區(qū)32。
圖5是通過纖維過渡區(qū)24與本底部分12相連的第一凸起部分16的橫截面的藝術(shù)化示意圖。纖維過渡區(qū)24包括一個(gè)少纖維區(qū)30和一個(gè)多纖維區(qū)32。正如上文中所提到的，多纖維區(qū)32具有高于少纖維區(qū)30的基重。位于圖5中多纖維區(qū)32之間的第一凸起部分16的基重基本上一致，且大體上等于本底部分12的基重。
圖6是類似于圖1B中無紡織物10B的無紡織物的放大平面視圖的顯微照片。第二凸起部分18兩側(cè)的本底部分12具有類似經(jīng)編的微型圖案。在該實(shí)施例中，第二凸起部分18的上表面也具有這種類似經(jīng)編的圖案。構(gòu)成第二凸起部分18的成束的纖維是加捻過的，并且是相互依靠加捻，且在沿凸起部分的縱方向上大體上相互平行。
正如上文中所提到過的，第二凸起部分18的基重大于本底部分12的基重。第二凸起部分18的密度大體上與本底部分12的密度相同。第二凸起部分18通過纖維過渡區(qū)34與本底部分12相連，過渡區(qū)基重低于本底部分12的基重。
圖7是沿圖6中7-7線所剖的無紡織物的顯微照片?？稍诘诙蛊鸩糠?8見到的大量纖維頭36證明，第二凸起部分18的纖維片段是沿凸起部分的縱方向伸展的。
圖8是表示通過纖維過渡區(qū)34與本底部分12相連的第二凸起部分18的橫截面的藝術(shù)化示意圖?？梢钥闯觯诙蛊鸩糠?8的下表面18a與本底部分12的下表面12a基本上是共平面的。第二凸起部分18的頂表面18b高于本底部分12的上表面12b。
圖9是表示使用本發(fā)明支承件生產(chǎn)無紡織物方法中的各個(gè)步驟的框圖。該方法的第一步是將纖維網(wǎng)置于外形支承件上(框1)。纖維網(wǎng)是經(jīng)預(yù)先浸泡的或是當(dāng)置于該支承件后用水浸濕(框2)以確保當(dāng)纖維網(wǎng)被處理時(shí)它仍留在支承件上。上面放有纖維網(wǎng)的支承件從一系列的孔下面通過，從每個(gè)孔中高壓流體，如水，朝向纖維網(wǎng)的上表面，即該纖維網(wǎng)表面上不與外形支承件接觸的表面(框3)。優(yōu)選的流體是水。最好是用真空泵把水從支承件上抽去(框4)。將纖維網(wǎng)脫水(框5)。將脫過水的成型織物從支承件上取走(框6)。將成型的織物從一系列的干燥轉(zhuǎn)筒上通過，以使織物干燥(框7)。然后對(duì)織物作后加工或根據(jù)需要作其它處理(框8)。
圖10是使用本發(fā)明支承件生產(chǎn)無紡織物的一種類型的裝置的示意圖。在該裝置中，一條多孔的輸送帶70繞著兩個(gè)可分開的轉(zhuǎn)動(dòng)輥71和72不停地運(yùn)動(dòng)。該輸送帶是受驅(qū)動(dòng)的，以使其可以循環(huán)，或作順時(shí)針或逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)。將噴水管74設(shè)置在輸送帶70的上行部分73的上方。該噴水管上具有若干極小直徑的眼或孔74a。這些孔的直徑約為0.007英寸，在每英寸線性長(zhǎng)度上具有約30個(gè)這樣的孔。在加壓條件下把水輸送到噴水管74，并以大體上為針狀的非分散的射流或束流形式從孔中噴出。外形支承件75被放置在輸送帶70的上方，并將纖維網(wǎng)76放置在該外形支承件的上方。將抽吸管77設(shè)置在正對(duì)噴水管74的下方，但在輸送帶70上行部分的下方。該抽吸管有助于除去從水管74中噴出的水，以免淹沒纖維網(wǎng)76。以預(yù)定壓力輸送到噴水管中的水以大體上為針狀的束流或射流形式從噴水管的孔中噴出，并沖擊纖維網(wǎng)76的上表面。從噴水管74的下表面到被處理的纖維網(wǎng)76的上表面的距離足夠短，以確保從噴水管74的孔中噴出的水流能以上述大體上為針狀的非分散形式接觸纖維網(wǎng)76的上表面。這一距離可以變化，但通常約0.75英寸。水流流過纖維網(wǎng)，然后流過設(shè)置在外形支承件上的排水孔。廢處理水通過抽吸管除去。正如可以想到的，帶有纖維網(wǎng)的外形支承件根據(jù)需要可以多次從噴水管下面通過，以生產(chǎn)本發(fā)明的織物。
圖11給出了一種使用本發(fā)明的支承件來連續(xù)生產(chǎn)無紡織物的裝置。圖11中的裝置包括一個(gè)輸送帶80，它實(shí)際上起著本發(fā)明中的外形支承件的作用。正如本領(lǐng)域中眾所周知的那樣，輸送帶繞一對(duì)分開的輥連續(xù)地逆時(shí)針運(yùn)動(dòng)。在輸送帶80上方設(shè)有流體噴射管79，噴射管與若干歧管或噴嘴組81相連。每個(gè)組有一排或多排直徑很小的孔，每個(gè)孔的直徑約為0.007英寸，每英寸長(zhǎng)度上有30個(gè)這種孔。水是以預(yù)定的壓力輸送到噴嘴組81中，并以很細(xì)的，大體上為針狀的非分散束流或射流形式從孔中噴出。噴水管上裝有壓力計(jì)88和控制閥87以調(diào)節(jié)每排或每組孔中的壓力。在每個(gè)噴嘴線或噴嘴組下方設(shè)有一個(gè)抽吸箱82，以除去多余的水并保證該區(qū)域免受不適當(dāng)?shù)难蜎]。將有待制成本發(fā)明的織物纖維網(wǎng)83送至外形支承件輸送帶。通過一個(gè)適當(dāng)?shù)膰婎^84把水噴灑在纖維網(wǎng)上，預(yù)濕進(jìn)來的纖維網(wǎng)83并有助于當(dāng)纖維網(wǎng)從流體噴射管下經(jīng)過時(shí)控制纖維網(wǎng)。將吸水槽85設(shè)置在該噴水頭下面以便除去多余的水。纖維網(wǎng)沿逆時(shí)針方向從流體噴射管下面通過。任何一噴嘴組81的操作壓力可以獨(dú)立于其它一噴嘴組81的壓力來設(shè)定。不過，一般離噴頭84最近的噴嘴組的操作壓力較低，例如為100PSi。這樣，有助于進(jìn)來的纖維網(wǎng)落在支承件的表面。隨著纖維網(wǎng)在圖11中沿逆時(shí)針方向通過時(shí)，噴嘴組81的操作壓力通常會(huì)增加。并非必須是每個(gè)連續(xù)噴嘴組81的操作壓力高于在順時(shí)針方向與其相鄰的另一噴嘴組的操作壓力。例如，兩個(gè)或更多個(gè)相鄰的噴嘴組81可以相同的壓力操作，此后，下面連續(xù)的噴嘴組81(沿逆時(shí)針方向)以不同的壓力操作。最常見的是，在輸送帶末端纖維網(wǎng)被取出的地方的操作壓力高于纖維網(wǎng)剛進(jìn)入輸送帶時(shí)的操作壓力。雖然在圖11中示出了6個(gè)噴嘴組81，這一數(shù)字不是關(guān)鍵的，而是取決于纖維網(wǎng)重、速度、所用壓力、每組中的孔排數(shù)等。在從流體噴射管和抽吸管之間通過以后，所生產(chǎn)的無紡織物再?gòu)牧硪粋€(gè)吸水槽86上通過，以除去多余的水。從噴嘴組81的下表面到纖維網(wǎng)83的上表面的距離通常為0.5-2英寸；距離為0.75～1.0英寸更好。很明顯，纖維網(wǎng)不能近到接觸噴射管的地步。另一方面，如果噴嘴的下表面與纖維網(wǎng)上表面之間的距離過大，流體束流會(huì)喪失能量，而且處理的效率會(huì)降低。
圖12中示出了一種使用本發(fā)明支承件來生產(chǎn)無紡織物的裝置。在該裝置中，外形支承件為一轉(zhuǎn)動(dòng)滾筒該滾筒逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。滾筒90可以是一個(gè)連續(xù)的筒形滾筒或是由若干弧形板91構(gòu)成滾筒的外表面。在每一種情形下，是由滾筒90的外表面或是弧形板91的外表面構(gòu)成所要求的外形支承件形狀。在滾筒的周邊部分設(shè)有與若干孔帶92相連的噴水管89，用于向放置在弧形板外表面上的纖維網(wǎng)93加水或其它流體。每個(gè)孔帶可以包括一排或多排直徑很小的上述類型的孔或眼。通常這些孔的直徑約為5/1000-10/1000英寸。每英寸長(zhǎng)度上有多達(dá)50-60個(gè)孔，如有必要還可更多。水和其它流體流經(jīng)孔排。一般，如上示所述，每個(gè)孔組中的壓力通常是從纖維網(wǎng)從其下面通過的第一組到最后一個(gè)組是增加的。壓力由適當(dāng)?shù)目刂崎y97控制并由壓力計(jì)98監(jiān)視。滾筒與一個(gè)槽94相連，在該槽上還裝有一個(gè)真空泵，以便除去水并保證該區(qū)域免受浸漬。如圖12所示，在操作中，纖維網(wǎng)93在噴水管89之前放置在外形支承件的上表面。纖維網(wǎng)從孔帶下面通過并制成本發(fā)明的無紡織物。成型的織物再通過該裝置的一部分95，這一部分上沒有孔帶，但抽真空一直連續(xù)進(jìn)行?？椢镌诒幻撍髲臐L筒上取下，并通過一系列干燥筒96使其干燥。
為了在本發(fā)明的無紡織物上產(chǎn)生凸起部分，將一層纖維或一個(gè)輕度纏結(jié)的纖維網(wǎng)放置在一個(gè)多孔的外形支承件上，該支承件包括一個(gè)具有外形圖案的上表面和遠(yuǎn)離支承件上表面的第二個(gè)表面。由上表面產(chǎn)生織物的本底部分而第二個(gè)表面產(chǎn)生凸起部分。
上表面上具有減少原始纖維網(wǎng)的側(cè)向移動(dòng)的結(jié)構(gòu)，這種側(cè)移會(huì)產(chǎn)生不理想的高、低纖維密度區(qū)。如果在加工中纖維有過度的側(cè)移，所得到的無紡織物上會(huì)有薄斑或無纖維的區(qū)域。
在圖13中示出了一種用于在無紡織物的本底部分產(chǎn)生圖案的外形支承件的實(shí)例。支承件102包括主體100，它具有一個(gè)上表面103和一個(gè)下表面104。按照預(yù)定圖形在上表面103上設(shè)置一排由凹谷106隔開的凸峰105。在支承件102上按一定圖形設(shè)置若干穿過支承件厚度的排水孔107。在該實(shí)施例中，每個(gè)排水孔107被6個(gè)凸峰105和6個(gè)凹谷106所圍繞。
排水孔107是錐形的或“鐘口形”的，在上表面103上的直徑大于在下表面104上的直徑。由錐體所形成的角度111必須相對(duì)支承件102的厚度112加以控制，以產(chǎn)生理想的結(jié)果。例如，如果這一角度太大，孔就會(huì)太小，因此排水能力就不足。如果這一角度太小，在支承件上就只有很少或沒有凸峰和凹谷。
在重復(fù)的圖案上，相鄰的孔的中心間距S同樣也是重要的。凸峰105和凹谷106是由錐形的、略呈錐形的排水孔107交叉產(chǎn)生的。如果這些孔的中心間距S大于排水孔107在上表面103處的最大直徑，不會(huì)出現(xiàn)交叉，而支承件將具有光滑、扁平的上表面，并且有錐形的穿透孔。當(dāng)這些孔的中心間距S小于沿孔心間連線測(cè)得的孔的直徑時(shí)，錐形表面相交形成凹部。圖13中的支承件可在本發(fā)明紡織物的本底部分產(chǎn)生類似經(jīng)編圖案。不過，任何圖案均可用于成型無紡織物的本底部分的設(shè)計(jì)。
多孔支承件的第二個(gè)面由若干凹陷構(gòu)成，由這些凹陷在成品織物上產(chǎn)生凸起部分。圖14A是支承件122的橫截面圖，它有一個(gè)上表面123和一個(gè)由凹陷部分121構(gòu)成的第二個(gè)表面124。孔127大體上垂直于支承件，并從上表面103到下表面104完全穿過支承件。這些孔必須有適當(dāng)?shù)拇笮『蛿?shù)量，以便在在纏繞過程中除去多余的流體，并在纏繞中避免“過分浸漬”支承件。
本領(lǐng)域技術(shù)人員易于理解，凹陷部分121必須足夠的大小，以便在成品無紡織物上能產(chǎn)生界限清晰的凸起部分。例如，在圖13中所示出的支承件102具有由一個(gè)排水孔107環(huán)繞6個(gè)凸峰105構(gòu)成的重復(fù)圖案。支承件102上排水孔107的孔心間距為S。凹陷部分121的最小尺寸必須大于該孔心間距S。如果凹陷部分121的最小尺寸小于孔心間距S，在成品無紡織物上，凸起部分將不明顯，或根本就不存在。在曾被用于生產(chǎn)本發(fā)明的無紡織物的支承件122的實(shí)施例中，凹陷部分121的寬度約為排水孔107中心距S的11倍。凹陷表面應(yīng)當(dāng)足夠深，以便可以明顯辯別是處于不同的平面，也可以有多個(gè)平面，并可以是弧形的和平的。支承件122的凹陷的第二個(gè)表面124可以有與上表面123相同的圖案，或是具有不同的圖案。
在支承件的上表面設(shè)有足夠的結(jié)構(gòu)，以控制纖維的運(yùn)動(dòng)，防止出現(xiàn)“沖掉”區(qū)，同時(shí)使纖維網(wǎng)有足夠的活動(dòng)性使其自身落在凹陷里并在流體噴射作用下交織。對(duì)于具有適宜干粘性圖案的孔來說，無須另外的結(jié)構(gòu)。不過，通常在該表面上還是設(shè)有一些結(jié)構(gòu)，以便更好地操縱纖維的運(yùn)動(dòng)并賦予成品織物視覺美感。
兩個(gè)平面之間的過渡區(qū)是明顯的。在本底的邊緣部分纖維密度會(huì)變稀，而在靠近凸起部分的邊緣部分纖維密度相應(yīng)增加。長(zhǎng)度平行于過渡區(qū)線縱方向、以最高和最低纖維密度區(qū)為中心裁剪的長(zhǎng)1/2英寸，寬為7/64英寸布條的樣品布條的平均密度為2.19盎司/碼2，四種不同圖案的重布條與輕布條的平均重量比為1.53∶1。其結(jié)果是，其寬度特征是本底部分的基重大體上等于凸起部分的基重，但是成型較差的過渡區(qū)具有輕和重的部分。為了彌補(bǔ)這一缺陷，優(yōu)選的實(shí)施例應(yīng)具有三個(gè)或更多清晰的、基本上平行的表面，每個(gè)表面處在反向件厚度的不同層次上。
圖14B表示外形支承件128的橫截面，它具有一個(gè)上表面123，凹陷部分121，第二個(gè)表面124，第二個(gè)凹部125和下表面126?？?27穿過支承件的整個(gè)厚度。
一種由支承件122制成的無紡織物，包括本底部分12、第一凸起部分16和由少纖維區(qū)30與多纖維區(qū)32構(gòu)成的纖維過渡區(qū)24。纖維過渡區(qū)24的多纖維區(qū)32靠近并與第一凸起部分16周邊相連。在該實(shí)施例中，少纖維區(qū)30與本底部分12之間有一個(gè)清晰的、明顯可見的界線。不過，多纖維區(qū)32與第一凸起部分16周圍的界線較不清晰也不太明顯。采用圖14B中所示的外形支承件來制造無紡織物可以使后一個(gè)界線變得更清晰、明顯。如圖14B所示，外形支承件128包括一個(gè)上表面123、第二個(gè)表面124、一對(duì)第二個(gè)凹部125、下表面126和穿過其厚度的孔127。在圖15中示出了由外形支承件128產(chǎn)生的無紡織物的剖面圖?？梢钥闯觯瑹o紡織物包括本底部分12、第一凸起部分16和連接本底部分與凸起部分的纖維過渡區(qū)24。與圖5的情形相似，纖維過渡區(qū)24包括少纖維區(qū)30和多纖維區(qū)32。對(duì)圖5中的無紡織物而言，多纖維區(qū)32的上表面基本上與第一凸起部分16的上表面共平面，但在圖15中的無紡織物的多纖維區(qū)32的上表面處在第一凸起部分16的上表面之上的平面上。這是因?yàn)樵谥С屑?28上設(shè)置一對(duì)第二個(gè)凹部125所致。在圖15中所示的無紡織物上，纖維過渡區(qū)24的多纖維區(qū)32與第一凸起部分16之間的界線比圖5中所示的無紡織物的類似界線更加清晰、可見。支承件上另外的凹部會(huì)在織物上產(chǎn)生另外的凸起部分。如有必要可在支承件上設(shè)置多個(gè)凹面，以便相應(yīng)的在無紡織物上產(chǎn)更多的凸起部分。很明顯，按照本發(fā)明的教導(dǎo)，可提供一種支承件，用于使圖15中的無紡織物的圖案產(chǎn)生變化，其中，在第一凸起部分16的中部還有一個(gè)由其上表面向上凸起的凸起部分。
再參見圖1B，它示出了一種無紡織物，上面有矩形的第二凸起部分18。正如已經(jīng)講過的，第二凸起部分18的基重大于本底部分2的基重。圖1B中的無紡織物可以由改進(jìn)以后的圖14B中所示的支承件128制造。這種改進(jìn)的支承件將包括設(shè)計(jì)成理想的矩形的第二個(gè)凹部125，但不包括凹陷部分121或它的第二個(gè)表面124。
可以在圖16所示的裝置上通過加工具有任何外形的原始支承件工作來生產(chǎn)本發(fā)明的外形支承件。
將理想的原始工件安裝在適當(dāng)?shù)妮S或棒821上，以筒形將其固定，并使其在軸承822上繞其縱向軸轉(zhuǎn)動(dòng)。提供一個(gè)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置823，以控制的速度驅(qū)動(dòng)軸821。轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖發(fā)生器824與軸821相連接，用于監(jiān)測(cè)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，以便在任何時(shí)間都知道其徑向位置。
在軸821旋轉(zhuǎn)外圍以與該軸平行的方式安裝一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)軌825，該導(dǎo)軌使得滑架826在軸821的整個(gè)長(zhǎng)度上運(yùn)行，同時(shí)與支承件802上表面803保持一穩(wěn)定的間隙?；茯?qū)動(dòng)裝置833沿導(dǎo)軌825驅(qū)動(dòng)滑架，同時(shí)由滑架脈沖發(fā)生器834監(jiān)測(cè)滑架相對(duì)于支承件802的側(cè)向位置?；苌涎b有聚焦裝置827。聚焦裝置827裝在聚焦導(dǎo)軌828上并使其垂直于滑架826運(yùn)動(dòng)，并設(shè)置一個(gè)相對(duì)于上表面803的聚焦透鏡829。設(shè)置聚焦驅(qū)動(dòng)裝置832以定位聚焦裝置827并調(diào)整聚焦透鏡829的焦距。
聚焦透鏡829固定在聚焦裝置827的連接管830中，連接管830具有向其引入壓縮空氣的裝置，以冷卻并保持聚焦透鏡829清潔。
在滑架826上還裝有末端光束折射鏡835，由它把激光束836導(dǎo)向聚焦透鏡829。激光器837設(shè)在遠(yuǎn)處，由適當(dāng)?shù)墓馐凵溏R838將激光束導(dǎo)向末端光束折射鏡835。盡管也可以把激光器837直接安裝在滑架826上并取消光束折射鏡，但由于空間局限和連接激光器使用連接裝置使得遠(yuǎn)距離安裝更為可取。
當(dāng)給激光器837通電時(shí)，發(fā)射出的激光束836先由光束折射鏡838反射出去，再由末端光束折射鏡835反射，把光束導(dǎo)向聚焦透鏡829。激光束通路是這樣構(gòu)成的，如果把聚焦透鏡829去掉，光束可以通過軸821的縱向中心線。
當(dāng)激光束836從聚焦透鏡829中通過時(shí)，透鏡把能量集中在靠近光束中心的地方。射線不是通過單一的一個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)向，而是通過小直徑的點(diǎn)使其轉(zhuǎn)向。最小直徑的點(diǎn)被稱為焦點(diǎn)。焦點(diǎn)處在距離透鏡一定距離之處，使一距離被稱為焦距。在短于或長(zhǎng)于焦距的距離上測(cè)得的光點(diǎn)的大小均會(huì)大于最小光點(diǎn)。
制成或以其它形式獲得包括預(yù)定的外形和其上一些開口的預(yù)定圖案的原始支承件。在US-5,098,764的圖3中公開了一種適于作為這種原始支承件。該支承件在專利’764的圖3中編號(hào)56，它上面有成排的棱錐體61、其尖頂65在相互垂直的兩個(gè)方向上對(duì)齊。這些棱錐體具有″側(cè)面″66，而棱錐體之間的間隙被稱為″凹部″67。該支承件還包括若干以一定形狀排列的孔或眼68，這些孔穿過支承件的厚度。在US-5,098,764中還公開了幾種其它形狀的支承件，所有這些支承件都適于作為制造本發(fā)明中使用的支承件的原始件。原始支承件必須得是由適于激光燒蝕處理的材料制成的；縮醛或丙烯腈材料是可采用的理想材料。激光處理聚合材料的細(xì)節(jié)在普通轉(zhuǎn)讓的美國(guó)專利U.S.Patent No.5,585,017，題為″Defocused LaserDrilling Precess For Making Fafric Forming Device″中有記載，它被作為本發(fā)明的參考。
在圖13中所示的支承件被用作原始外形支承件，由它制成用于生產(chǎn)圖1C所示的無紡織物10C的支承件。該原始支承件示于美國(guó)專利UA5,670,234的圖5中，該專利所公開的內(nèi)容也被用作本發(fā)明的參考。正如在上述專利中所公開的，這種支承件可用于生產(chǎn)具有類似經(jīng)編外觀的元紡織物。
下面講述對(duì)原始支承件進(jìn)行激光打孔以制造可用于生產(chǎn)圖1C中所示的無紡織物10C的本發(fā)明的支承件。必須執(zhí)行一個(gè)初始的聚焦步驟。將圖13所示的原始支承件固定在軸821上，開動(dòng)滑架驅(qū)動(dòng)裝置833，將聚焦透鏡829的焦點(diǎn)調(diào)到用于制造原始支承件的原始管材的非打孔部分。通常，非打孔部分作為支承件各端的邊緣；這些非打孔部分不僅提供用于試驗(yàn)雕刻的區(qū)域，而且起到加強(qiáng)裝置的作用，從而使支承件具有結(jié)構(gòu)完整性。激光進(jìn)行簡(jiǎn)單地脈動(dòng)，而軸在脈動(dòng)之間稍事轉(zhuǎn)動(dòng)，以產(chǎn)生一系列小的凹部。
聚焦裝置827隨后相對(duì)軸心線移動(dòng)以改變焦點(diǎn)位置并產(chǎn)生另外的凹部。隨著聚焦裝置在兩排之間往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在基材上會(huì)打出20排每排20個(gè)凹部。對(duì)凹部進(jìn)行顯微檢查，并找出凹陷最小的那排。聚焦裝置827打出這排最小直徑凹部時(shí)的位置構(gòu)成了原始支承件上表面103上光束聚焦的相應(yīng)直徑。
選擇理想的圖案，如圖17A中所示圖案。圖17A是用于制造支承件的圖案的點(diǎn)陣圖，所制造的支承件最后又用于生產(chǎn)圖1C所示的無紡織物10C。圖17B是圖17A中的方塊部分301的高倍放大的點(diǎn)陣圖。如圖17B所示，字母″S″的鏡像的弧形部分不是平滑的弧，而是一系列微小的梯階形方塊或″像素″。每個(gè)像素與待雕刻的原始支承件表面上的一個(gè)部位相對(duì)應(yīng)。支承件表面相應(yīng)一個(gè)像素的普遍尺寸在每個(gè)方向上為0.002英寸。被染成黑色與在最終的支承件上將成為凹陷的部位相應(yīng)的像素，即激光器打開通過燒蝕除去材料的部位。白色像素與在該處理支承件上保持不變的部位相應(yīng)，因此是激光器被關(guān)閉的部位。圖17A的圖案以這種方式編碼激光器操作指令，以便在支承件上產(chǎn)生圖形。
為了產(chǎn)生理想尺寸的圖形，必須對(duì)圖案進(jìn)行調(diào)整。例如，如果支承件上需要長(zhǎng)度為1英寸的凹陷，并采用上述的尺寸，所產(chǎn)生的點(diǎn)陣圖的圖形必須為500個(gè)像素長(zhǎng)。
然后選擇將要在原始支承件上制成的第一凹部的位置。這將構(gòu)成縱向位置(垂直于支承件前體的端面)和周向位置(環(huán)繞原始支承件周圍)。這一原始位置與圖17A中所示點(diǎn)陣圖的左上角相應(yīng)。點(diǎn)陣圖上的像素排與原始支承件周圍的位置相應(yīng)。點(diǎn)陣圖中的像素行與垂直于原始支承件端面的部位相應(yīng)。
如果在最終的支承件上需要一個(gè)以上的凹部，要為每個(gè)這種凹部建立一個(gè)原始的轉(zhuǎn)角位置。如有必要，可以配置計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，以便明確每個(gè)方向上(縱向和周向)圖案的重復(fù)數(shù)，并由計(jì)算機(jī)確定每個(gè)重復(fù)的起始點(diǎn)。在每個(gè)凹部的操作是重復(fù)的。
在操作中，滑架先被驅(qū)動(dòng)，以使透鏡的焦點(diǎn)與先前確定的第一凹陷位置相應(yīng)。這一位置是通過滑架脈沖發(fā)生器834確定的。
使軸以穩(wěn)定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。周向位置是通過轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖發(fā)生器824確定的。所采用的實(shí)際轉(zhuǎn)速取決于激光能，所需切割深度、激光斑大小和每次轉(zhuǎn)動(dòng)滑架的進(jìn)程。一旦軸處于工作速度，計(jì)算機(jī)檢測(cè)點(diǎn)陣圖最左邊的一排，發(fā)出激光器指示。如果這一排上沒有黑像素，激光器在軸的第一轉(zhuǎn)的整個(gè)過程中保持關(guān)閉。如果在第一排上有黑色像素，當(dāng)支承件上與黑色像素相對(duì)的位置處于透鏡的焦點(diǎn)處時(shí)激光器開啟。在最左面一排上編碼的指令導(dǎo)致在支承件周圍的重復(fù)的激光操作，在每個(gè)特定區(qū)域產(chǎn)生重復(fù)的圖案。
當(dāng)轉(zhuǎn)完一整圈后，滑架驅(qū)動(dòng)裝置重新把透鏡的焦點(diǎn)定位在原始支承件上將要通過激光燒蝕處理除去材料的下一部位。這一新位置正好在原始支承件上與點(diǎn)陣圖中第二排像素相應(yīng)部位的上方。該新位置由滑架脈沖發(fā)生器834確認(rèn)。然后計(jì)算機(jī)檢查點(diǎn)陣圖中第二排像素的編碼指令，并在軸的下一次轉(zhuǎn)動(dòng)中使激光器按指令開啟和關(guān)閉。重復(fù)這一過程，直到點(diǎn)陣圖上整個(gè)的像素圖案被″燒″在原始支承件上。
應(yīng)當(dāng)注意，在上述過程中，每次經(jīng)過在材料上產(chǎn)生若干窄的切痕，而不是較大的凹陷。由于這些切痕是精確的并排排列并部分重疊的，總體效果為大寬的凹陷。要產(chǎn)生光滑的圖案，需要在設(shè)計(jì)中與單個(gè)像素相對(duì)應(yīng)的部位小于所采用的最小激光光斑尺寸。這會(huì)使相鄰兩個(gè)通道重疊并導(dǎo)致每個(gè)通道邊緣的混合，從而使″鋸齒″縮小。為了某種目的，通常通過方形更便于采用不等比例的像素。例如，可以采用矩形像素。
凹陷深度與能量成正比，而與轉(zhuǎn)速和每轉(zhuǎn)滑架的進(jìn)程成反比。多個(gè)通道的總體效果是一個(gè)寬的凹陷，重疊通道的末端合在一起。這一過程可根據(jù)需要在支承件的工作面上重復(fù)多次產(chǎn)生大的圖案效果。
如果需要更深的凹陷，制造出第二種圖案，與將被雕刻成不同深度的像素相應(yīng)，也要進(jìn)行相同的處理，不過要么采用更高的激光能或較低的轉(zhuǎn)速以得到增加的深度。
對(duì)原始支承件所作的上述激光燒蝕處理具有驚人的、有趣的情形。與車床車削操作不同，車削把材料除去一恒定的深度，上面提到的激光燒蝕從原始支承件上去除一固定數(shù)量的材料。例如，在上述過程中，原始支承件包括圖13所示的外形圖案。隨后的激光燒蝕處理產(chǎn)生與字母″JSK″的鏡像相對(duì)應(yīng)的凹部。當(dāng)采用最終的支承年制造無紡織物時(shí)，字母″JSK″出現(xiàn)在織物的凸起部分。這一點(diǎn)在圖16中可以看出，其中字母″JSK″構(gòu)成無紡織物10C的第一凸起部分。這些凸起的字母″JSK″具有與本底部分12相同的類似經(jīng)編的外觀。
具體實(shí)施方式
例1該實(shí)施例給出了可用于制造圖1C所示無紡織物10C的外形支承件的生產(chǎn)過程。原始外形支承件由縮醛制成，并具有圖13所示的峰，凹部和孔的外形圖案。原始外形支承件是通過激光打孔處理制成的，該方法記載在普通許可的待批美國(guó)專利U.S.Patent No.5,585,017,＿＿中，該申請(qǐng)的名稱為″Defocused Laser DrillingProcess For Making Fabric Forming Device″，所公開的文件在這里被用作參考。例1的支承件是在圖16所示裝置上采用上面提及的原始支承件和上述激光燒蝕方法制成的。該原始支承件被裝在軸821上。用于控制激光燒蝕處理的計(jì)算機(jī)圖解圖如圖17A所示。設(shè)定激光能以產(chǎn)生一個(gè)穩(wěn)定的功率輸出，為1320瓦。聚焦透鏡829為正液面透鏡，焦距為5英寸。聚焦透鏡829的焦點(diǎn)調(diào)到外形支承件的末雕刻的邊緣部分的上表面。這與上文中提所確立的原始支承件的參考直徑一致。在激光燒蝕處理過程中，軸821的轉(zhuǎn)速為35rpm，在支承件上表面的速度為69m/分。每轉(zhuǎn)滑車推進(jìn)50微米。激光燒蝕處理持續(xù)到原始支承件的整個(gè)外表面都被激光雕刻成理想的圖形。所得到的外形支承件包括靠近其外表面的第一圖案和位于第一圖案之下的第二圖案，即，凹入支承件的深度。所得支承件上的第一圖案為圖13所示圖案。第二圖案，即位于第一圖案之下凹入支承件深度的圖案是圖17A所示圖案。
例2該實(shí)施例給出了利用例1所制造的外形支承件生產(chǎn)圖1C所示的無紡織物10C的方法。例1的外形支承件被從圖10所示裝置的軸821上取下并安裝到圖12所示裝置的滾筒90上。
通過把經(jīng)傳統(tǒng)的梳理工藝制成的0.6盎司/碼2100％棉網(wǎng)與經(jīng)傳統(tǒng)的氣流成網(wǎng)工藝制成的0.6盎司/碼2100％棉網(wǎng)合并，制成全部由短纖維長(zhǎng)度棉纖維構(gòu)成的重量為1.2盎司/碼2的纖維網(wǎng)。在所提及的例子中。通過將氣流成網(wǎng)的網(wǎng)放置在梳理成網(wǎng)的網(wǎng)的上面使二者合并。可以理解，如果必要，梳理成的網(wǎng)也可放置在氣流成的網(wǎng)的上面。
采用常規(guī)的平帶纏結(jié)裝置使上述1.2盎司/碼2100％棉網(wǎng)輕度預(yù)纏結(jié)，所述裝置包括18個(gè)孔帶，這些孔帶在裝置的機(jī)器方向上彼此分開并在裝置的寬度上展開。孔的直徑為0.007英寸。每條孔帶上有30孔/線向英寸。纏結(jié)流體是水。從上游方向到下游方向，以200psig的壓力向頭3個(gè)孔帶供水；以1000psig的壓力向最后12個(gè)孔帶供水。預(yù)纏結(jié)裝置以330fpm的速度工作。加工出的棉網(wǎng)在蒸汽筒上干燥，以得到輕度纏結(jié)的100％棉網(wǎng)，下文中被稱為″前結(jié)合體″。
把兩層上述前結(jié)合體用于制造元紡織物10C。將兩層前結(jié)合體放置在預(yù)先被安裝在軸821上的例1的外形支承件上。然后用水稍微噴灑在這兩層前結(jié)合體上。從圖12所示裝置的孔帶底部到前結(jié)合材料頂部的距離為0.75英寸。圖12所示5個(gè)孔帶92中僅有一個(gè)被用于上述加工步驟。兩層前結(jié)合體以100碼/分的速度從該孔帶1經(jīng)過一次，同時(shí)以約600psig的壓力向孔帶供水。然后，前結(jié)合體再?gòu)目讕陆?jīng)過8次。在這8次經(jīng)過時(shí)的線性速度為100碼/分，向孔帶供水的壓力為1600psig。所生產(chǎn)出的無紡織物10C要進(jìn)行真空脫水，從支承件上取下并在熱風(fēng)箱中干爆。
可以看出，無紡織物10C包括具有類似經(jīng)編外觀的本底部分12，這一部分是由支承件上的第一圖案產(chǎn)生的，所述第一圖案與圖13中所示圖案相應(yīng)。無紡織物10C的凸起部分16由圖17A所示圖案產(chǎn)生。
用于生產(chǎn)這里所公開的類型的無紡織物的相關(guān)裝置和方法的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)見普通許可的美國(guó)專利U.S.Patent No.5,674,591.名稱為″Apparatus For Making Nonwoven Fabrics HavingRaised Portions，″所公開的內(nèi)容在這里被用作參考。
基重是通過下述方法測(cè)定的。將待測(cè)材料在70°F、相對(duì)濕度65％的條件下調(diào)濕至少6小時(shí)。用已知的模沖床從調(diào)濕材料的理想部位沖切下3個(gè)預(yù)定面積的測(cè)試樣品。該面積為30平方毫米。將每個(gè)沖切的測(cè)試樣品放在分析天平上稱重。重量被面積除就得到每個(gè)測(cè)試樣品的基重。將三上樣品基重的平均值作為要測(cè)的基重。
盡管這里對(duì)本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)例和變化作了詳細(xì)說明，很顯然本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明的公開和教導(dǎo)提出許多改進(jìn)的設(shè)計(jì)。
權(quán)利要求
1.生產(chǎn)無紡織物的方法，包括下列步驟把一纖維層放置于圓筒外形支承件的峰上；同時(shí)對(duì)著纖維層噴射其相鄰的流體束，然后對(duì)著峰噴射，隨后流體穿過小孔；在流體對(duì)著纖維層噴射的時(shí)候，轉(zhuǎn)動(dòng)圓筒支承件；去除穿過小孔的噴射流體；從支承件的表面上取出無紡織物；所述外形支承件用來生產(chǎn)具有至少一凸起部分的無紡織物，由包括下列步驟的方法而形成a)提供一工件；b)在工件的上表面上形成第一微小尺寸的外形圖案；c)形成一些穿過所述工件的開孔；d)把從所述上表面上凹陷的至少一個(gè)大尺寸區(qū)域重疊在所述工件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述凹陷表面具有第二微小尺寸的外形圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求
2所述的方法，其中所述的第一和第二外形圖案是相同的。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述形成第一外形圖案的步驟包括用激光在所述工件的上表面上打孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的方法，其中所述的激光打孔步驟包括在工件的表面上的一系列光柵掃描線上移動(dòng)激光束。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4所述的方法，其中所述重疊至少一個(gè)大尺寸區(qū)域的步驟包括激光在所述上表面之下燒蝕一預(yù)定深度。
7.根據(jù)權(quán)利要求
6所述的方法，其中所述激光燒蝕步驟包括在工件的上表面上的一系列光柵掃描線上移動(dòng)激光束。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述的重疊至少一大尺寸區(qū)域的步驟包括在上表面之下以不同的深度形成兩個(gè)或兩個(gè)以上的所述的區(qū)域的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中所述重疊至少一個(gè)大尺寸區(qū)域的步驟包括在上表面之下形成第一深度凹陷的主表面和一個(gè)或多個(gè)不同于所述第一深度的凹陷的次表面。
10.根據(jù)權(quán)利要求
9所述的方法，其中一個(gè)次表面是圍繞所述的主表面而形成的，所述的次表面在所述第一深度之下以一定深度凹陷，次表面的寬度基本上小于所述主表面的寬度。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的方法，其中步驟(b)和(c)是由下列步驟完成的a)聚焦激光束以使其焦點(diǎn)是在所述工件上表面之下b)用激光束鉆打穿過所述工件的一些錐形小孔的預(yù)定圖案，由此在最終支承件的上表面上圍繞每一小孔形成一系列峰和谷。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11所述的方法，其中所述相鄰孔的中心線間距小于每一相鄰孔圓錐上部的主直徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12所述的方法，其中使所述的峰和谷圍繞錐形孔的圖案成形，以提供一種類似經(jīng)編的無紡織物。
14.用于生產(chǎn)無紡織物的裝置，它包括具有一上表面的可轉(zhuǎn)動(dòng)的空心滾筒，表面上包括若干個(gè)峰、谷和小孔的微小尺寸的圖案，每一所述的小孔具有由一系列所述的峰和谷所圍繞的一個(gè)錐形頂部，和從上表面凹陷的至少一個(gè)微小尺寸區(qū)域，所述的微小尺寸區(qū)域在所述的區(qū)域上表面上具有所述的微小尺寸圖案；用于把纖維層放置在滾筒上表面上的峰的頂尖上的裝置；設(shè)置在滾筒外側(cè)的裝置，它用來對(duì)著所述纖維層同時(shí)噴射相鄰的流體束，然后對(duì)著上表面上的峰和凹陷區(qū)域噴射，隨后流體穿過開孔并進(jìn)入滾筒；在所述流體對(duì)著所述外鍘表面噴射的時(shí)候，用于轉(zhuǎn)動(dòng)所述滾筒的裝置；設(shè)置在滾筒內(nèi)側(cè)的裝置，用于從滾筒表面去除流體；用來把無紡織物從滾筒表面取出的裝置。
專利摘要
用于生產(chǎn)具有凸起部分，尤其是凹雕和竹節(jié)形部分的無紡織物的外形支承件和形成外形支承件的方法。外形支承件包括一具有上表面的主體，其包括第一微小尺寸外形圖案和延伸穿過主體小孔的圖案。在上表面之下提供有至少一個(gè)下凹的大尺寸的區(qū)域。微小尺寸圖案產(chǎn)生織物的本底部分物而大尺寸凹陷區(qū)域產(chǎn)生織物的凸起部分。在大尺寸區(qū)域上可提供多個(gè)平面以產(chǎn)生多個(gè)平面凸起的部分。本發(fā)明還涉及生產(chǎn)無紡織物的方法及其所用的設(shè)備。
文檔編號(hào)B23K26/38GKCN1253621SQ00101166
公開日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2000年1月22日
發(fā)明者W·A·詹姆斯, W·G·F·凱利 申請(qǐng)人:麥克尼爾-Ppc公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan