專利名稱：用于生產(chǎn)人造纖維、非織造纖維網(wǎng)和吸收性非織造布的方法和設備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及人造纖維的生產(chǎn)，特別涉及應用熔噴、共成形和紡粘技術(shù)的人造纖維的生產(chǎn)領(lǐng)域。
本發(fā)明的背景人造纖維的生產(chǎn)長期應用熔噴、共成形和紡粘技術(shù)制造用于形成非織造纖維網(wǎng)或材料的纖維。

圖1a至3b表示應用熔噴和紡粘技術(shù)制造非織造纖維網(wǎng)的早先技術(shù)的設備。另外，早先技術(shù)的共成形技術(shù)將在下文作更詳細討論。
圖1a-1c表示一種典型的用于生產(chǎn)熔噴纖維的方法。參照圖1a，一個料斗10盛裝著樹脂切片，擠出機12通過常規(guī)加熱裝置將樹脂切片熔化，以便形成熔融的可擠出的物料，該物料在位于擠出機12內(nèi)的旋轉(zhuǎn)擠出螺桿(未示出)的作用下通過熔噴模頭14被擠出。如圖1c所示，可擠出物料通過擠出狹槽28被輸送至孔18。模頭14和供送至該處的氣體是被常規(guī)裝置(未示出)所加熱。
圖1b詳細地表示出模頭14。模頭14的端部16有很多橫貫于面16以線性排列的熔噴噴絲孔18。參照圖1c，通過入口20和21將熱氣體輸送至充壓室22和23，然后氣體分別通過通道24和25排出，匯合并形成一股氣流，該氣流握持并拉細從孔18擠出的聚合物或樹脂絲，形成一股如圖1a所示的氣流推動的纖維流26。
熔噴噴絲頭14包括一個具有一個基礎(chǔ)部分38和一個突出的中央部分39的模頭件36，在中央部分39內(nèi)伸展有一條以流體連通很多孔18的擠出狹槽28，孔18的另一端在模頭端部終止。氣流推動的纖維流26射到一個收集裝置上，在圖1a中所示的實施例中該裝置包括一條支承在輥31上的具有小孔的無接頭傳送帶30并可在收集表面的下方安裝一個或幾個固定的真空室(未示出)，在該收集表面上形成纖維的非織造纖維網(wǎng)34。集聚纏結(jié)的纖維形成凝聚的纖維網(wǎng)34，該纖維網(wǎng)34的一部分如圖2的平面圖所示。借助一對壓輥33(如圖1a所示)可將纖維網(wǎng)34從傳送帶30上移開，該壓輥33同時將纏結(jié)纖維壓在一起。圖1a-1c的早先技術(shù)熔噴設備可任選地包括如花紋熱軋機或超聲波軋花機的軋花紋機(未表示出)，纖維網(wǎng)34可以隨后卷取到貯存輥上或轉(zhuǎn)至后續(xù)制造工序。其它的軋花裝置也可以利用，如在軋輥和砧輥之間的壓力軋點，或者軋花工序可以完全省去。
圖3a表示用于生產(chǎn)紡粘纖維的早先技術(shù)設備44。該紡粘設備通常包括一個位于支承在輥76上的無接頭傳送帶78上方的拉伸裝置46。圖3b詳細地表示該纖維拉伸裝置。纖維拉伸裝置46包括上空氣區(qū)48，50和一個縱向空氣室，該室包括一個上面部分52、一個中間部分54和一個下面部分或尾管56。該纖維拉伸裝置還包括一個第一空氣充壓室58和一個空氣入口60，該入口60將空氣從第一空氣充壓室58導向纖維拉伸裝置的中間部分54。另外，一個第二空氣充壓室62也通過空氣入口64與纖維拉伸裝置的中間部分54連通。該紡粘設備44還包括用于熔化擠出樹脂使經(jīng)模頭形成為纖維68的標準裝置。通常，這種裝置將來自供料系統(tǒng)的樹脂供給料斗擠出機，通過一個過濾器，最終通過一個模頭形成纖維68。
高速空氣分別由入口72和74通過充壓室58和62進入纖維拉伸裝置。該補加至纖維拉伸裝置的空氣通過入口60和64將空氣通過入口50和48而吸入。然后空氣和纖維通過尾管56進入出口區(qū)70。通常，當空氣和纖維經(jīng)過拉伸裝置時，通過入口50和48進入拉伸裝置的空氣便拉伸纖維68。然后經(jīng)拉伸的纖維鋪放在無接頭的傳送帶78上形成如圖3a所示的非織造纖維網(wǎng)80。然后輥82將非織造纖維網(wǎng)移出無接頭的傳送帶78并進一步將纏結(jié)的纖維壓在一起以幫助形成纖維網(wǎng)。然后粘結(jié)纖維網(wǎng)80，如用軋輥和砧輥軋花機，超聲波軋花，或其它已知的技術(shù)來形成最終材料。
為了形成具有所希望的特性的織物，眾所周知在技術(shù)中需要改變?nèi)蹏娎w維和紡粘纖維成形工藝中的一些工藝參數(shù)，以獲得所望性能的纖維。然而，用于改變纖維特性的大多數(shù)早先技術(shù)需要花費較多時間來變換設備或工藝，如變換模頭或變換樹脂。所以，當需要進行改變時這些技術(shù)便要求生產(chǎn)線停止，這便導致在生產(chǎn)新材料時效率降低。
早先技術(shù)以前已指明，通過控制熔噴和紡粘纖維生產(chǎn)設備中靠近纖維出口的空氣流可以獲得不同的效果。例如，Shambaugh的美國專利No.5,405,559指明，在熔噴工藝中所提供的空氣流能夠在模頭的兩側(cè)交替地轉(zhuǎn)換開啟和關(guān)閉，這樣可以減少生產(chǎn)熔噴纖維所需要的能量。然而，Shambaugh的這種說法有一些缺陷。在某些條件下，完全切斷任一側(cè)的空氣將會使液態(tài)樹脂吹到模頭另一側(cè)的空氣板上，由此使通常產(chǎn)生空氣流速的設備阻塞(特別是對通常用于生產(chǎn)非織造纖維網(wǎng)的高MFR聚合物和其它聚合物)。另外，此種技術(shù)可能導致樹脂小球或“彈丸”沉積在生成的纖維網(wǎng)上，因為在模頭一側(cè)的空氣流向另一側(cè)轉(zhuǎn)換期間樹脂僅受很小的影響。最后，盡管Shambaugh的文獻指出轉(zhuǎn)換空氣的開啟和關(guān)閉是為了減小給定空氣流條件下的纖維尺寸，但它主要強調(diào)的是這種轉(zhuǎn)換節(jié)約能量是借助于減少熔噴法中總體空氣流的需要量。此外，由Shambaugh所指明的低頻率將導致在高速機器上的劣質(zhì)成形。在給出的例子中所生產(chǎn)的纖維是比較粗的，例如，其直徑比通常非織造工業(yè)生產(chǎn)中一般用的要大些。最后，Shambaugh指出，為了改變紡粘纖維生產(chǎn)環(huán)境中的纖維參數(shù)選擇性地改變空氣流特性是沒有適用性的。
本發(fā)明的概要上述的和隨后的目的均可在按照本發(fā)明的公開的與優(yōu)選的實施例中的用于纖維生產(chǎn)的工藝和設備中實現(xiàn)，并且形成用于吸收油和其它用途的非織造纖維網(wǎng)和吸收性產(chǎn)品。
通常，本發(fā)明涉及一種由液態(tài)樹脂形成人造纖維和形成非織造纖維網(wǎng)的設備。該設備可包括用于產(chǎn)生沿主軸線帶送纖維所需的連續(xù)空氣流的裝置，至少一個靠近用于擠出液態(tài)樹脂的空氣流的第一擠出模頭和用于借助改變主軸線任一側(cè)或兩側(cè)的空氣壓力有選擇地擾動空氣流的擾動裝置。該設備也可包括一個裝于第一模頭下面的基臺和相對于模頭用于移動基臺的基臺移動裝置，其中所帶送的纖維便堆放在該基臺上形成非織造纖維網(wǎng)。
該設備可包括一個與位于主軸線對側(cè)的第一和第二空氣充壓室相連通的第一空氣供給，其中在充氣室出口處產(chǎn)生一個使纖維拉細的連續(xù)氣流。擾動裝置可包括一個用于有選擇地改變流向第一和第二充壓室的空氣的流速的閥，因此可對所帶送的纖維提供空氣流擾動。另外，空氣流擾動可由在充壓室內(nèi)在第一空氣供給上附加一個擾動的第二級空氣供給來實現(xiàn)。另外，擾動裝置可包括靠近或附加至第一和第二充壓室的第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器以及用于有選擇的啟動第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器的裝置，該壓力轉(zhuǎn)換器可有選擇地改變第一和第二充壓室中的壓力。通常，擾動裝置在擾動頻率約小于1000赫茲的情況下改變第一和第二充壓室中的穩(wěn)態(tài)壓力，并且改變第一和第二充壓室中的平均充壓壓力達到在擾動裝置未啟動情況下的總平均充壓壓力的約100％。
該設備也包括一個位于第一模頭下面并適于引導主空氣流由此通過的纖維拉伸裝置。該纖維拉伸裝置可包括一個位于其頂部用于接收流體流和所帶送的纖維的纖維入口以及一個將空氣和所帶送的纖維分布到基臺上的出口。該設備也可包括一個用于同時擠出幾種樹脂的多模頭裝置，以及用于添加其它纖維和顆粒(共成形)的裝置。
該設備也可包括位于所述軸線對側(cè)并鄰近模頭或纖維拉伸裝置，用于交替擾動連續(xù)空氣流的第一和第二級擾動空氣供給。
本發(fā)明也涉及一種用于由液態(tài)樹脂形成人造纖維和形成非織造纖維網(wǎng)的方法，其所包含的步驟有形成沿主軸線的連續(xù)空氣流，通過鄰近空氣流設置的第一模頭擠出液態(tài)樹脂，在空氣流中帶送液態(tài)樹脂以便形成纖維，借助于改變主軸線任一側(cè)的空氣壓力有選擇地擾動空氣流中的空氣流動。
附圖的簡要說明圖1a-1c表示用于生產(chǎn)熔噴纖維的早先技術(shù)的設備簡圖。
圖2是按照早先技術(shù)方法制造的非織造纖維網(wǎng)的表面圖。
圖3a和3b表示用于生產(chǎn)紡粘纖維的早先技術(shù)設備簡圖。
圖4是無空氣流擾動時制造的非織造纖維網(wǎng)表面的照片。
圖5是按照本發(fā)明制造的非織造纖維網(wǎng)表面的照片。
圖6a-6d表示按照本發(fā)明用于生產(chǎn)熔噴纖維的設備簡圖。
圖7a-7e表示按照本發(fā)明可用的三通閥實施例的簡圖。
圖8a和8d表示用于生產(chǎn)熔噴纖維的早先技術(shù)設備中充壓壓力與時間的函數(shù)關(guān)系。
圖8b-8c表示按照本發(fā)明生產(chǎn)熔噴纖維的設備中充壓壓力與時間的函數(shù)關(guān)系。
圖9表示按照早先技術(shù)制造的熔噴纖維的直徑分布。
圖10表示按照本發(fā)明制造的熔噴纖維的直徑分布。
圖11表示按照本發(fā)明制造的熔噴非織造纖維網(wǎng)的弗雷澤爾(Frazier)孔隙率與擾動頻率的函數(shù)關(guān)系。
圖12表示按照本發(fā)明制造的熔噴非織造纖維網(wǎng)的落差(hydrohead)和擾動頻率的函數(shù)關(guān)系。
圖13是在無空氣流擾動的情況下制造的非織造纖維網(wǎng)表面的照片。
圖14是按照本發(fā)明制造的非織造纖維網(wǎng)表面的照片。
圖15表示紡粘纖維非織造纖維網(wǎng)的最大荷載與擾動頻率的函數(shù)關(guān)系。
圖16是按照本發(fā)明構(gòu)成的共成形裝置的示意圖。
圖17a-17d和19表示按照本發(fā)明制造紡粘纖維非織造纖維網(wǎng)的各種裝置的結(jié)構(gòu)。
圖18a-18f、20a和20b以及2la-21d表示本發(fā)明應用的第二級噴管的各種結(jié)構(gòu)。
圖22和23是早先技術(shù)熔噴纖維和按照本發(fā)明制造的纖維的X射線衍射掃描。
圖24是比較早先技術(shù)熔噴纖維和按照本發(fā)明制造的纖維熱量特性的DSC(差示掃描量熱法)。
優(yōu)選實施例的詳細說明下列技術(shù)適用于熔噴、紡粘和共成形纖維成形工藝。為了清楚起見，將參照這些技術(shù)討論本發(fā)明的一般原理。將敘述該技術(shù)的一般說明以及這些技術(shù)在熔噴、紡粘和共成形領(lǐng)域中的特殊應用。為了方便起見在下列討論中提供了小標題，這些小標題是為了清楚地說明問題而不應考慮為權(quán)利要求書中本發(fā)明的限定范圍。在這里應用時，術(shù)語“擾動”指的是輕微地對流體的穩(wěn)定流動或類似情況作適度變化，例如達到穩(wěn)定流動的50％，并且對一側(cè)沒有斷續(xù)的流動。而且，在這里應用時，術(shù)語流體指的是任何液體或氣態(tài)介質(zhì)，然而一般首選的流體是一種氣體，更具體的是空氣。另外，在這里應用時，術(shù)語樹脂指的是可形成纖維或非織造纖維網(wǎng)的各種液體或可液體化的材料，無限制地包括聚合物、共聚物、熱塑性樹脂、蠟和乳液。
空氣流擾動工藝的一般說明正如以前所說明的那樣，具有各種特性的纖維的生產(chǎn)在早先技術(shù)中已熟知，然而，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供很大的纖維特性變化范圍并提供由這些纖維形成不同非織造纖維網(wǎng)材料的很大的控制范圍，這些技術(shù)可以使人在很少或不中斷生產(chǎn)過程下調(diào)整這樣構(gòu)成的非織造纖維網(wǎng)的特性。該基本技術(shù)包括對空氣進行擾動以用于拉伸來自模頭的纖維。最好，纖維在其中行進的空氣流在平行于纖維行進方向的軸線對側(cè)被擾動。這樣，挾帶成形纖維的空氣流被擾動，導致在成形期間的纖維擾動。與本發(fā)明的方法和設備相適應的空氣流擾動可在熔噴和紡粘生產(chǎn)中實現(xiàn)，但也不限于那些工藝。
一般，可以以各種途徑擾動空氣流；然而，不考慮擾動空氣流的方法，擾動有兩個基本特性，即頻率和幅度。擾動頻率可根據(jù)每單位時間向任一側(cè)提供的脈沖數(shù)確定。通常，在整個詳細說明中頻率均以赫茲(每秒鐘周期數(shù))表示。幅度可用擾動氣流中空氣壓力的增量或差值與穩(wěn)態(tài)壓力之比的百分率(ΔP/P)×100％表示。另外，擾動幅度用擾動期間空氣流動速率的增量或差值與穩(wěn)態(tài)速率之比的百分率表示。這樣，可由新纖維成形技術(shù)所控制的主變量是擾動頻率和擾動幅度。下面所說明的技術(shù)很容易的控制這些變量。可變的最后變量是擾動的相位。對于大多數(shù)技術(shù)，180°擾動相位差在下面說明(即在平行于流動方向軸線一側(cè)的部分空氣流被擾動，然后另一側(cè)被交替地擾動)；然而，相位差可在0°至180°之間調(diào)節(jié)以達到任何所希望的結(jié)果。已經(jīng)以對稱擾動(按相位)和改變相位關(guān)系進行了測試。這個變量還可以對由此制得的纖維和得到的纖維網(wǎng)或材料作進一步的控制。
在成形期間空氣流和纖維的擾動對因此形成的纖維有一些積極的影響。首先，像強度和卷曲這樣的纖維特性可以通過擾動的變化來調(diào)節(jié)。這樣，對于非織造纖維網(wǎng)材料，可通過選擇適當?shù)臄_動頻率和幅度來增加其膨松性和抗拉強度。增加纖維的卷曲性有助于增加非織造纖維網(wǎng)的膨松性，因為卷曲的纖維趨向于占有更大的空間。另外，按照本發(fā)明生產(chǎn)的熔噴纖維特性的初步考察與用早先技術(shù)生產(chǎn)的這種纖維相比較表明，按照本發(fā)明生產(chǎn)的纖維呈現(xiàn)不同的結(jié)晶和傳熱性能。確信這種差別是由于傳熱效應(包括急冷)的緣故，該效應是由纖維在湍流空氣流中運動引起的。還確信這種差別有助于提高按照本發(fā)明的技術(shù)制造的纖維和非織造材料的性能。另外，空氣流的擾動也導致改善纖維在成形基臺上的沉積，這可提高因此而形成的纖維網(wǎng)的強度和其它性能。
而且，由于擾動頻率和幅度的變量是很容易控制的，可以借助改變該頻率和/或幅度來制造不同性能的纖維。這樣，就有可能在加工過程中(或“在落棉中”)改變所形成的非織造纖維網(wǎng)的性能。按照這類調(diào)節(jié)方式，在免除或減少需要做較大的設備或工藝改變的同時，一臺單獨的設備便可以制造根據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格要求具有不同性能的非織造纖維網(wǎng)織物，如同上面所討論的那樣。另外，本發(fā)明并不排除用常用的工藝控制技術(shù)來調(diào)節(jié)纖維性能。
參照圖4和5，可以對按照早先技術(shù)(圖4)和按照本發(fā)明(圖5)制造的熔噴纖維網(wǎng)的放大照片作比較。由圖4可見，纖維網(wǎng)的單根纖維是比較呈直線型。然而由圖5可見，按照本發(fā)明的擾動技術(shù)制造的纖維網(wǎng)中的纖維是卷曲得多而且多數(shù)不是在一個方向上排列。這樣，由在下面所說明的結(jié)果可見，按照本發(fā)明制造的纖維網(wǎng)對于給定的重量會呈現(xiàn)出較大的膨松性并且常常有較大的縱向橫向強度(縱向是形成纖維網(wǎng)的基臺相對于成形模頭的移動方向；橫向垂直于機器方向)。已確認，增加卷曲度將使纖維網(wǎng)的纖維有更多的接觸點，它將提高纖維網(wǎng)強度。當觀察時，剛一看會發(fā)現(xiàn)與圖4相比在圖5的纖維網(wǎng)上存在著許多且較大的孔隙，然而實際上圖5的纖維網(wǎng)并沒有比圖4的纖維網(wǎng)有更多或較大的孔隙，因為這些圖中的掃描電子顯微鏡(SEM)照片表現(xiàn)的是材料的頂表面的圖象，在照片上看不出圖5中纖維網(wǎng)的膨松性增加，而該膨松性表現(xiàn)的方式使它顯示有較大量的較大的孔隙。相反，因為圖4中的纖維網(wǎng)膨松性較小，纖維網(wǎng)的大量纖維都處于照片的平面上，顯示較少且較小的空隙。由下面可見，按照本發(fā)明制造的纖維網(wǎng)的抗?jié)B透性可選擇成優(yōu)于按照早先技術(shù)制造的纖維網(wǎng)，這樣便證明圖5照片中顯示的孔隙是一種假像。
熔噴應用圖6a至6d表示本發(fā)明的各種實施例，它們利用交替空氣脈沖擾動熔噴模頭59出口附近的空氣流。本發(fā)明的每個熔噴實施例均包括完全相對的充壓室/管22和23以及空氣通道24和25，該通道通至熔噴模頭59的端部以在噴射流26中形成纖維流。本發(fā)明的作用是保持穩(wěn)定流動并設置一種借助交替地增加和減小充壓管22和23的壓力對靠近熔噴模頭59的穩(wěn)定流動進行交替的壓力擾動。此技術(shù)保證挾帶纖維的氣流26的可控調(diào)整并由此促進挾帶纖維的氣流的壓力波動的規(guī)律性。另外，就擾動空氣流動幅度而論相對高穩(wěn)定的空氣流動有助于防止空氣夾帶的纖維流在空氣板40和42上形成纏結(jié)。噴嘴結(jié)構(gòu)的空氣夾帶速率(和由此而來的急冷速率)和纖維纏結(jié)由此被良好的改進。
圖7a至7d表示幾個閥的例子，該閥交替增大圖6a-6d所示的充壓室22和23內(nèi)的壓力。參照圖7a，擾動閥86實際上包括一個從主空氣管84至入口空氣管20和21的分叉。在緊靠分叉處，一個撓性閥板98交替地跨過該分支的整個寬度或部分寬度。這便提供一種用于交替約束空氣流向空氣入口管20和21二者之一的裝置，因此對充壓管22和23中的空氣壓力形成波動。另一種方法，可以用一個激發(fā)器機械地振動穿過該分叉的閥板，以便對充壓室22和23中的空氣壓力產(chǎn)生適當?shù)牟▌?。閥板98可以用交替方式橫跨主管84的分支，用閥板的固有頻率擾動主管84中的空氣。圖7a所示的閥86的擾動頻率可借助一個激發(fā)器機械地變化，該激發(fā)器使閥板往復或借助簡單地調(diào)節(jié)閥板98的長度來改變其固有頻率。
圖7b表示擾動閥86的第二個實施例。此實施例可包括一個使軸102轉(zhuǎn)動的電機100。該軸102可固定一個轉(zhuǎn)動板109，該板上布置有若干個孔108，在轉(zhuǎn)動板109的后面是一個含有若干個孔106的靜止板104。兩個板可以這樣配置，即只有當轉(zhuǎn)動板109上的孔與靜止板104上的孔對中時，流動才能通過固定板的開孔。每個板上的孔可以這樣排列，即當每個板上的孔都對中時穩(wěn)定流動會周期性地增強，增強的流動的頻率可通過控制電機100的速率來控制。
圖7c也表示擾動閥86的另一實施例，在這個實施例中一個電機100轉(zhuǎn)動地連接一根軸112，該軸裝有一個橫截面稍小于主空氣管84的蝶形閥110。在轉(zhuǎn)動的蝶形閥110的下游產(chǎn)生的擾動可交替增大空氣入口管20和21以及空氣充壓室22和23中的空氣壓力，而達到按照本發(fā)明的流動狀態(tài)。
圖7d也表示按照本發(fā)明的擾動閥86的另一實施例。這里，一個電機100分別與一根軸112以及在入口空氣管20和21內(nèi)的兩個蝶形閥110和114相連接。由圖7d可見，蝶形閥110和114互相近似成90°配置在軸112上。另外，蝶形閥110和114中的每一個可包括孔111，以便當相應的蝶形閥處于開啟位置時，在交替增大每個充壓室22和23中的壓力時，對每個充壓室提供穩(wěn)定的空氣流動。
圖7e仍然表示擾動閥86的另一實施例。在這個實施例中，一個傳動裝置124與一根軸122連接，該軸又裝配一個柱塞123。柱塞123包括通道118和120，根據(jù)柱塞123的軸向位置，通道分別與空氣入口管20和21連通。通道118和120中的每一個均流體地與主通道116相連通，該主通道流體地與主空氣管84相連通。在這個實施例中，擾動閥86可借助由傳動裝置124引起的桿122的往復運動交替增大每個充壓室內(nèi)的空氣壓力。另外，當傳動裝置124使柱塞123往復變動適量的疊合度時，通道118和120可同時與主空氣管84連接，這樣，管20和21在通道118和120之間空氣流動分別受阻，以分別實現(xiàn)交替增大充壓室22和23內(nèi)的壓力。傳動裝置124可包括任何已知的用于實現(xiàn)往復運動的裝置，這可包括但不限定于氣動裝置、液力裝置或電磁裝置。
圖8a-8d分別表示在早先技術(shù)熔噴設備中和在按照本發(fā)明的熔噴設備中的充壓空氣壓力。如圖8a所見，充壓室中早先技術(shù)的空氣壓力實際上相對于時間是恒定的，而在圖8b和8c中充壓室內(nèi)的空氣壓力實際上是以脈動方式增大。例如，平均壓力與縱坐標相交點為約7磅/英寸2。圖8d表示靠近早先技術(shù)擠出模頭處早先技術(shù)的空氣壓力，其中空氣是開通和關(guān)閉的。在這種情況下，例如與縱坐標相交的平均壓力在約0.5磅/英寸2。如圖8d所表示的早先技術(shù)空氣流動的開/關(guān)控制，如上所述由于中斷流動而會導致模頭堵塞。另外，圖8d所表示的早先技術(shù)開/關(guān)空氣流動控制(由Shambaugh提供)用了比本發(fā)明較低的平均壓力、較低的頻率和較小的壓力幅度。雖然圖8a所表示的空氣流動特性不容易產(chǎn)生模頭堵塞，但不能對纖維卷曲或纖維網(wǎng)性能提供控制，因為流動相對于時間實際上是穩(wěn)定的。
擾動閥86可以多種布局設置來實現(xiàn)按照本發(fā)明的熔噴設備的充壓室22和23中的交替增強流動。例如，圖6b表示按照本發(fā)明的另一實施例。在這個實施例中，當通過排放閥90向擾動閥86放出適當?shù)目諝饬鲿r，主空氣管84將流向入口空氣管20和21的穩(wěn)定空氣流分為二支。所以，在這個實施例中充壓室23和22每個都包括兩個入口。第一入口實際上引入來自入口管20和21的穩(wěn)定流動。每個充壓室的第二入口向各該室引入交替流動，由此對來自管20和21的穩(wěn)定流動添加上振動流動。由排放閥88放出的一定量空氣將控制壓力增大的幅度，用于精確調(diào)節(jié)纖維性能，而擾動閥86則控制頻率，下面將詳細說明。
圖6c也表示本發(fā)明的另一實施例。在這個實施例中，主空氣管84分為二支進入空氣管21和20以便向充壓室22和23供給空氣壓力。另外，副空氣管92也在擾動閥86處分成二支。該擾動閥86將交替增大的空氣壓力施加于充壓室22和23中，以便達到按照本發(fā)明的振動流動狀態(tài)。此時，空氣管92中的壓力控制空氣壓力擾動的幅度，而擾動閥86則控制擾動頻率，如上所述。
圖6d也表示本發(fā)明的另一實施例。在這個實施例中，主空氣管84分成二支分別導向充壓室22和23的入口空氣管20和21。充壓室22和23中交替增大的空氣壓力可分別由轉(zhuǎn)換器94和96提供。用電信號的方式操縱轉(zhuǎn)換器94和96。例如，為了在充壓室22和23中提供交替增大的壓力，該轉(zhuǎn)換器實際上可以是一個接收180°相位差脈動電信號的大型揚聲器。然而，任何類型的適當?shù)霓D(zhuǎn)換器用任何操縱方式都會產(chǎn)生增強的空氣流。這可以包括但不限于電磁裝置、液力裝置、氣動裝置或機械裝置。
正如前面所討論的，所有說明的實施例都能精確控制擾動頻率和幅度，最好不中斷纖維成形設備的運行。下面將要說明的是，這種精確控制擾動參數(shù)的能力能夠用來相對精確地控制纖維和由其形成的纖維網(wǎng)的性能。特別是，纖維參數(shù)的變化是寬廣的，一種特定設定的參數(shù)可用于制造一種類型的非織造材料，如過濾材料，不同設定的纖維參數(shù)可用于制造不同類型的材料，如用即棄服裝。
例如，在過濾應用中材料最好是由小直徑的纖維制成，而大直徑的纖維可用于制造其它材料。而且，不少最終產(chǎn)品包含有不同性能的材料層。例如，用即棄尿布含有一層芯吸層用于除去與嬰兒皮膚接觸的水分并保持將這種水分去除。一層中間吸收層是用來保持該水分。最后，一層外層阻擋層是要求防止被吸收的水分從尿布滲漏出。尿布每層的纖維性能都是不同的，這是因為要實現(xiàn)每層材料的特殊作用的緣故。應用本技術(shù)，能夠借助相對于時間改變擾動參數(shù)來形成纖維網(wǎng)的各種部件，所以尿布的每一層都可以一個非織造纖維網(wǎng)順次地形成。然后，單個纖維網(wǎng)可疊合得到疊層的最終材料。
例如，在Cotto的美國專利No.5,364,680中說明了用于油的吸收結(jié)構(gòu)，該專利作為參考在這里被全面引用。對油吸收應用，要求有微細纖維纖維網(wǎng)，該纖維網(wǎng)是親油的并且膨松性的特征是密度不大于約0.1克/厘米3最好是不大于約0.06克/厘米3。一般，較低的密度是首選的，但密度低于0.01克/厘米3是難于加工的。這樣的纖維網(wǎng)有吸收并保持至少約為纖維網(wǎng)重量10倍最好至少約為纖維網(wǎng)重量20倍的油的能力。對某些用途最好提供用一種或更多種組份處理以增加含水液體的吸濕性。例如，在共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,057,361中這樣的處理是熟知的并作了說明，該專利在這里被全面引用。以前嘗試用熔噴技術(shù)生產(chǎn)這樣的纖維網(wǎng)，而導致有用的細纖維材料，缺少所要求的膨松性和吸收性，這是由于空氣流將仍為膠粘的纖維敷到成形表面上的緣故。
這樣，由于借助對擾動性能的控制而精確控制纖維和材料性能，所以在非織造纖維網(wǎng)成形中就可能有很大的靈活性。其次，這種控制能以較大效率和能力來設計范圍較大的材料，這些材料能在生產(chǎn)過程略有中斷下生產(chǎn)。
早先技術(shù)熔噴設備的一個缺點是較無能力來精確控制所生產(chǎn)的纖維直徑。具有特殊性能的材料成形常常要求全面精確控制用于形成非織造纖維網(wǎng)的纖維直徑。用本發(fā)明的擾動技術(shù)，就可能在纖維直徑方面得到比早先技術(shù)要小得多的差異。
圖9和10表示取自早先熔噴技術(shù)和按照圖6c熔噴設備實施例的熔噴纖維生產(chǎn)技術(shù)的樣品的纖維直徑分布。圖9表示按早先技術(shù)的直徑分布。圖10表示按照本發(fā)明技術(shù)制造的熔噴纖維的纖維直徑分布圖。圖10中的纖維分布表示一個纖維直徑樣品具有中心峰值在約1和2微米之間的分布。這里由擾動方法和設備得到的纖維分布的窄區(qū)域表示，在很大程度上僅借助改變擾動頻率和幅度就可控制纖維直徑。
圖11表示按照本發(fā)明制造的非織造熔噴纖維網(wǎng)的弗雷澤爾孔隙率與充壓室22和23中擾動頻率的函數(shù)關(guān)系。弗雷澤爾孔隙率是一種在非織造纖維網(wǎng)領(lǐng)域通過材料每平方英尺空氣流速率的標準測量并且是材料滲透性的度量(單位是立方英尺每平方英尺每分鐘)。對所有的樣品，除試樣尺寸為8英寸乘8英寸而不是7英寸乘7英寸外，用于確定弗雷澤爾空氣滲透性的程序均按照美國聯(lián)邦試驗方法標準No.191A的方法5450的規(guī)定進行。較大尺寸能保證試樣的所有側(cè)邊都能超出夾緊環(huán)并便于穿過該孔可靠和均勻的夾緊試樣。
如圖11所示，隨著擾動頻率從穩(wěn)定狀態(tài)到近似500赫茲，弗雷澤爾孔隙率一般是先下降至最小然后增加。這樣可觀察到，按照本發(fā)明制造具有所要求的弗雷澤爾孔隙率的材料僅需改變振動頻率(和/或幅度)即可。應用早先技術(shù)時，改變孔隙率常常要求改變模頭或原材料或倍增設備。這樣，應用本發(fā)明技術(shù)，一旦運行完成就能夠容易的改變材料的孔隙率，僅需要調(diào)節(jié)擾動頻率(或幅度)即可，用簡單的控制且不必停止生產(chǎn)就能容易的做到。所以，按照本發(fā)明的熔噴設備可用簡單地改變擾動頻率的方法快速和容易地制造各種孔隙率的過濾材料。
圖12表示落差(Hydrohead)與擾動頻率的關(guān)系圖線。落差試驗是測量織物的液體阻隔性能。落差試驗是確定在預定量的液體通過之前織物上所能承載的水的高度(厘米)。具有較高落差數(shù)的織物比具有較低落差的織物顯示出對液體滲透有較大的阻隔作用。該落差試驗按照美國聯(lián)邦試驗標準No.191A，方法5514進行。通常，在近似75赫茲到525赫茲的頻率范圍內(nèi)，隨擾動頻率增加，落差先是增加而后減小。由于擾動頻率直接影響落差，所以根據(jù)特定的用途，適當調(diào)節(jié)擾動閥86可提供所要求的對液體的阻隔類型?？捎脭_動頻率改變落差以便使材料適應特定的用途。
例子為了證明在熔噴、共成形和紡粘纖維網(wǎng)以及材料的生產(chǎn)中本發(fā)明優(yōu)于早先的技術(shù)，下列例子提供一個依據(jù)。這些例子全面地提供說明如何才可實現(xiàn)本發(fā)明的方法并不表示限制如權(quán)利要求書中所規(guī)定的本發(fā)明的范圍。
例1工藝條件模頭端幾何尺寸開凹槽模頭寬度＝20英寸間隙＝0.09英寸30hpi主空氣流加熱(加熱器中≈608°F)488英尺3(標準)/分壓力PT＝6.6磅/英寸2(表壓)副空氣流不加熱(環(huán)境空氣溫度)60英尺3(標準)/分入口壓力＝20磅/英寸2(表壓)聚合物丁烯和丙烯的共聚物聚丙烯*-79％
聚丁烯-20％藍色顏料-01％*涂有過氧化物的800MFR聚丙烯-最終MFR≈1500聚合物流量0.5GHM熔化溫度470°F擾動頻率0赫茲，156赫茲，462赫茲基本重量0.54盎司/碼2成形高度10英寸試驗結(jié)果阻隔表1-1擾動頻率 0赫茲 156赫茲462赫茲弗雷澤爾孔隙率 45.18 35.70 65.89(英尺3/英尺2·分(cfm/ft2))落差(厘米) 86.40 10374.60在這個例子中，該熔噴工藝如上述配置并且對應于圖6c所示的實施例，其中主空氣流補充以副空氣流。在該例子中，單位hpi表示模頭上每英寸的孔數(shù)。PT可稱為總壓力是在主導管中不流動區(qū)內(nèi)所測得。GHM是以每孔每分鐘的克數(shù)計的流動速率。這樣，以每分鐘通過熔噴模頭每個孔流動的聚合物重量表示該GHM單位所確定的量。如上面所討論的，弗雷澤爾孔隙率是材料滲透性的度量(單位是立方英尺每平方英尺每分鐘)。落差度量纖維網(wǎng)的液體阻隔性能，是以水開始滲透入纖維網(wǎng)之前纖維網(wǎng)所承載的水柱高度來測量。
上述結(jié)構(gòu)和結(jié)果提供一個具有代表性的無空氣擾動(擾動頻率為0赫茲)進行熔噴生產(chǎn)同有156和462赫茲擾動頻率進行熔噴生產(chǎn)的基本比較。從表1-1可以看出，一般，應用擾動空氣流制造的材料的阻隔性能隨擾動頻率增加而改善。這樣，由于僅僅改變擾動頻率，工藝相對容易，無須較大改變工藝條件便可制造具有所要求的阻隔性能的材料或纖維網(wǎng)。這不要求用相當多的時間和力量去明顯改變工藝條件就能調(diào)節(jié)阻隔性能的能力是早先技術(shù)所不可能的?？梢钥闯?，當擾動頻率為156赫茲時弗雷澤爾孔隙率減小(表現(xiàn)為纖維網(wǎng)或材料對空氣的滲透性減小)。類似地，在頻率為156赫茲時所承載的落差增加。這樣，在頻率為156赫茲時所生產(chǎn)的纖維網(wǎng)材料是更有效的阻隔物。擾動頻率為462赫茲時與在0赫茲(早先技術(shù))和156赫茲時進行生產(chǎn)相比，弗雷澤爾孔隙率增加而落差減小。這樣，在較高的擾動頻率時，纖維網(wǎng)材料是低效的阻隔物，但更適合用作吸收物或芯吸材料。
阻隔性能相對于擾動頻率的變化在圖11和12(與例1相比有不同的工藝條件)中也得到了證實。如圖11所示，當工藝從無擾動變化到擾動頻率在1到200赫茲之間時，弗雷澤爾孔隙率有一個初始下降。當擾動頻率增加到約高于200赫茲時，弗雷澤爾孔隙率開始增加，直到約為300至400赫茲之間超過初始0赫茲時的弗雷澤爾孔隙率。高于400赫茲時，隨著擾動頻率增加弗雷澤爾孔隙率相對急劇增加。類似地，參照圖12，擾動頻率大約在1到200赫茲之間時承載的落差為初期的增高，然后隨擾動頻率增加落差穩(wěn)定減小，直到在約為400到500赫茲之間時承載落差小于頻率為0赫茲(穩(wěn)定流動)時的值。這樣，如圖所示，在不改變諸如聚合物類型、流動條件和模頭幾何尺寸這樣的基本工藝條件的情況下只簡單改變空氣流的擾動頻率，便可制造出具有所要求的阻隔性能的范圍廣闊的不同纖維網(wǎng)材料。例如，僅僅設定擾動頻率在100到200赫茲范圍內(nèi)，所有其它工藝條件都保持不變，便可制造出更有效的阻隔材料。如果要求低效能的阻隔材料，那么需要改變的工藝只是增加擾動頻率，用簡單的控制并不需要中斷生產(chǎn)線便可實現(xiàn)。在早先技術(shù)中，在生產(chǎn)中變化阻隔材料性能要求顯著改變工藝條件，所以需要停止生產(chǎn)線以便進行改變。實際上，在給定的設備上一般不作這樣的改變；而是用多臺機器來生產(chǎn)具有所要求性能的單品種纖維網(wǎng)材料(或非常窄范圍的材料)。
例2工藝條件模頭端幾何尺寸開凹槽模頭寬度＝20英寸間隙＝0.09英寸30hpi主空氣流加熱(加熱器中≈608°F)317英寸3(標準)/分壓力PT＝2.6磅/英寸2(表壓)副空氣流不加熱(環(huán)境空氣溫度)80英尺3(標準)/分入口壓力＝20磅/英寸2(表壓)聚合物高MFRpp**例如涂有過氧化物的800MFR聚丙烯-最終MFR≈1500聚合物流量0.5GHM熔化溫度470°F擾動頻率0赫茲(對照)，70赫茲基本重量5盎司/碼2成形高度10英寸試驗結(jié)果在這個例子中，將用70赫茲擾動頻率制造的纖維網(wǎng)膨松性與對照纖維網(wǎng)(0赫茲擾動頻率)相比較。
對照-0.072英寸(厚度)70赫茲-0.103英寸這樣，可以看出，應用適中的70赫茲擾動頻率導致比早先的技術(shù)增加43％的膨松性。最終的纖維網(wǎng)或材料所增加的膨松性常常是所希望的，因為所增加的膨松性常常提供較好的手感和吸收性。
而且，就所希望的組織或外觀而論，應用本發(fā)明的擾動技術(shù)能夠控制到顧客所要求的組織和外觀。參照圖13和14的照片，圖13表示用0赫茲擾動頻率生產(chǎn)的纖維網(wǎng)，而圖14的纖維網(wǎng)則表示用70赫茲擾動頻率制造的。由圖可見，圖14的纖維網(wǎng)有類似皮革的外觀和組織，而圖13的纖維網(wǎng)則沒有。這樣，達到這種程度的外觀和組織便是所希望的，本發(fā)明的技術(shù)能夠用附加的控制和變化來生產(chǎn)具有這樣性能的各種類型纖維網(wǎng)。
例2A-2I工藝條件模頭端幾何尺寸模頭寬度100英寸30hpi主空氣流1500-1800英尺3(標準)/分(總體范圍)2A 1800英尺3(標準)/分
2B 1750英尺3(標準)/分2C 1750英尺3(標準)/分(每組)2D 1750英尺3(標準)/分(每組)2E 1800英尺3(標準)/分2F 1800英尺3(標準)/分2G 1600英尺3(標準)/分2H 1500英尺3(標準)/分2I 1750英尺3(標準)/分主空氣溫度575°F-625°F(通常范圍)2A 625°F2B 600°F2C 600 °F(每組)2D 600°F(每組)2E 625°F2F 575°F2G 575°F2H 575°F2I 600°F擾動頻率75赫茲-200赫茲聚合物PF-015-聚丙烯流量4.8PIH熔化溫度600°F這一系列的例子表明，按照本發(fā)明的熔噴纖維網(wǎng)能獲得高膨松性和油容量。應用如圖6B所示的裝置，應用所示出的該工藝條件便能生產(chǎn)出熔噴纖維網(wǎng)。對這些材料進行了膨松性和油容量試驗，另外，對卷狀樣品進行了油吸收率試驗。
油吸收試驗應用基于ASTM D 1117-5.3的試驗步驟獲得了油吸收試驗結(jié)果。將四平方英寸的織物樣品稱重并浸沒在盛油的盤中測試兩分鐘(在卷狀樣品情況下用白色礦物油，+30塞波特(Saybolt)色，NF級，80-90S.U.粘度；在小樣情況下用10W40機油)。然后將樣品懸掛進行干燥(在卷狀樣品情況下為20分鐘，在小樣情況下為1分鐘)。然后再將樣品稱重，所計算的差值作為該油容量。
由于卷狀結(jié)構(gòu)中擠壓作用導致卷狀樣品和小樣的膨松性和油容量結(jié)果有所不同。在此兩種情況下本發(fā)明的改進是顯著的。由于對照組沒有受到擾動，它是在成形后受到壓縮的并且通過形成為一個卷而相對未受影響。
油速率試驗按照TAPPI標準方法T 432 SU-72由下列變量獲得油速率結(jié)果用0.1亳升白色礦物油作為試驗液體測定油吸收速率。
在每個試樣上用三個獨立的液滴測定時間，而不是僅用一個液滴。
從每種樣品中取五個試樣進行試驗而不是取十個，即對每種樣品用總數(shù)為15個液滴代替十個液滴測定時間。
油吸收數(shù)據(jù)表2-1-卷狀樣品
*小樣試驗方法-表2-2例3工藝條件模頭端幾何尺寸開凹槽間隙＝0.090英寸30hpi主空氣流加熱(加熱器中≈608°F)426英尺3(標準)/分壓力PT＝5磅/英寸2(表壓)副空氣流不加熱(環(huán)境空氣溫度)80英尺3(標準)/分入口壓力＝20磅/英寸2(表壓)聚合物高MFR PP*，1％藍色顏料*如涂有過氧化物的800MFR聚丙烯-最終MFR≈1500聚合物流量0.6GHM熔化溫度480°F擾動頻率0赫茲(對照)，192赫茲，436赫茲基本重量0.54盎司/碼2成形高度10英寸試驗結(jié)果柔軟性-杯壓形-0赫茲-1352192赫茲-721杯壓形是一種柔軟性測量，將纖維網(wǎng)覆蓋在已知直徑的開口圓筒頂部上，用直徑略小于杯圓筒內(nèi)徑的壓桿將纖維網(wǎng)或材料壓入開口圓筒中，此時測量將材料壓入杯中所需要的力。杯壓形試驗是用于評定織物剛性，方法是測量一個直徑為4.5厘米的半球形基柱將22.9厘米乘22.9厘米的織物片壓成一個近似為6.5厘米直徑乘6.5厘米高的倒置杯，同時該杯形織物被一個近似6.5厘米直徑的圓筒所包圍以保持該杯形織物的均勻變形時所需的最大載荷。該基柱和杯應對中以避免杯壁和底部之間相接觸因這會影響到最大載荷。當該基柱以大約0.64厘米/秒的速度下落時用從北卡羅來納州卡里的MTS系統(tǒng)公司(MTS SystemsCorporation)購得的型號3108-128 10的載荷傳感器測量該最大載荷。對于每種材料重復進行七至十次，然后進行平均以便給出報告值。
用192赫茲擾動頻率制造的材料所達到的較低杯壓形數(shù)表明由此制造的材料是比較柔軟的。用手或觸摸進行的主觀的柔軟性試驗也證實，用192赫茲擾動頻率制造的材料比用早先技術(shù)制造的材料柔軟。
強度表3-1擾動頻率 0赫茲 192赫茲 436赫茲縱向最大載荷(磅) 1.989 2.624 2.581縱向伸長(英寸) 0.145 0.119 0.087橫向最大載荷(磅) 1.597 1.322 1.743橫向伸長(英寸) 0.202 0.212 0.135從表3-1可見，對于擾動頻率大于0赫茲的試驗，縱向強度增加。在例3的生產(chǎn)中，擾動方向通常與縱向(MD)平行。申請者確信，強度沿縱向增加是由于控制得更好和擾動引起纖維振蕩使纖維在基臺上有規(guī)則疊合鋪放的緣故。類似的結(jié)果在圖15中被證實，該圖是表示沿縱向和橫向的最大載荷變化與擾動頻率的函數(shù)關(guān)系。由圖15可見，當擾動頻率增加時沿縱向的強度增加。特別地，橫向強度保持相對穩(wěn)定(有輕微變化)與擾動頻率無關(guān)。申請者相信，相對于縱向擾動角度的變化，可以使橫向強度增加。這樣，在平行于縱向和垂直于縱向之間的某個角度進行擾動，就可使橫向強度像縱向強度一樣得到提高。
阻隔性表3-2擾動頻率0赫茲192赫茲弗雷澤爾孔隙率(英尺3/英尺2.分)31.5 22.3落差(厘米H2O) 90.8 121.6當量孔直徑(微米)13.2 10.8如同例1已證實的一樣，表3-2證實，在相對低的擾動頻率(大約在100至200赫茲之間)的情況下，由此生產(chǎn)的纖維網(wǎng)的阻隔性能增強。這個結(jié)果已由在0赫茲情況下和192赫茲情況下所測量的當量圓孔直徑所說明。如表3-2所示，用192赫茲擾動頻率生產(chǎn)的纖維網(wǎng)材料的孔尺寸比無擾動時生產(chǎn)的纖維網(wǎng)材料的孔尺寸小2.4微米。這樣，因為材料的孔比較小所以材料的滲透性較小而阻隔性能較大。
例4工藝條件模頭端幾何尺寸開凹槽模頭寬度＝20英寸間隙＝0.090英寸30hpi主空氣流加熱(加熱器中≈608°F)422英尺3(標準)/分壓力PT＝5磅/英寸2(表壓)
副空氣流不加熱(環(huán)境空氣溫度)40英尺3(標準)/分入口壓力＝15磅/英寸2(表壓)聚合物丁烯和丙烯的共聚物聚丙烯*-79％聚丁烯-20％藍色顏料-01％*涂有過氧化物的800MFR聚丙烯-最終MFR≈1500聚合物流量0.6GHM熔化溫度471°F擾動頻率0-463赫茲基本重量0.8盎司/碼2成形高度12英寸試驗結(jié)果阻隔性表4-1擾動頻率0赫茲 305赫茲 463赫茲弗雷澤爾孔隙率(英尺3/英尺2.分)46.27 26.85 59.34又可看出，當空氣流被擾動時纖維材料的孔隙率有初始的減小，然后當擾動頻率增加時孔隙率也增加。例4的結(jié)果與其它例子中的其它阻隔性能結(jié)果一致并在圖11和12中報告了該結(jié)果。
雖然上面列舉的例子應用聚丙烯樹脂或高熔融流體聚丙烯和聚丁烯樹脂的混合物來生產(chǎn)非織造纖維網(wǎng)，但許多熱塑性樹脂和彈性體也可按照本發(fā)明用于生產(chǎn)熔噴非織造纖維網(wǎng)。因為這是本發(fā)明的纖維網(wǎng)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)在所獲得改進方面是完全可靠的，所應用的原材料可從寬廣的范圍內(nèi)選擇。例如，不限制上述一般性，可以應用如包括聚乙烯、聚丙烯以及聚苯乙烯這樣的聚烯烴類的熱塑性聚合物。另外，聚酯也可以應用，包括聚對苯二甲酸乙二酯和包括尼龍在內(nèi)的聚酰胺類。當纖維網(wǎng)不需要有彈性時，沒必要排除彈性組份。也可以用上述的任何相容混合物。另外，像處理助劑、潤濕劑、成核劑、相容劑、蠟、填充物和諸如此類的這樣的添加劑可合并入符合用于獲得所希望的結(jié)果的纖維成形工藝的總量中。其它的纖維或長絲成形材料建議可按一般已知技術(shù)使用。唯一必須的是，該組分能進行紡絲成為長絲或某種形式的纖維并能鋪放在一個成形表面上。因為這些聚合物中有許多是疏水性的，如果要求的是可潤濕性表面，可添加已知的相容表面活性劑到聚合物中，那些技術(shù)已是熟知的。作為例子并不是限定，這樣的表面活性劑包括像二烴基磺基琥珀酸鈉(從美國的Cyanamid得到的氣溶膠OT或從Rohm &Haas得到的Triton-100)這樣的陰離子和非離子表面活性劑。所添加的表面活性劑量將取決于所希望的最終用途，這對于在本技術(shù)中的那些熟練者來說，也將是明白的。像顏料、填充物、穩(wěn)定劑、相容劑以及諸如此類的其它添加劑也可以混合使用。關(guān)于這樣添加劑的進一步討論可參閱文獻，例如，于1983年2月22日授予Bornslaeger的美國專利No.4,374,888和于1978年1月24日授予Weber的美國專利No.4,070,218。
另外，多種模頭結(jié)構(gòu)形式和模頭橫截面都可按照本發(fā)明用來生產(chǎn)熔噴非織造纖維網(wǎng)。例如，每英寸20至50孔(hpi)的孔徑是首選的。然而，實際上任何適當?shù)目讖蕉伎梢詰?。此外，星形、橢圓形、圓形、方形、三角形或者實際上任何其它幾何形狀截面的小孔都可用于熔噴非織造纖維網(wǎng)。
共成形應用申請者根據(jù)文獻引用于1989年4月4日授予Lau的美國專利No.4,818,464，該專利公開聚合物加工的共成形方法，該方法是將分開的聚合物熔融流匯合成一個單獨的聚合物熔融流用于通過小孔擠出形成非織造纖維網(wǎng)。另外，申請者根據(jù)文獻引用于1989年4月4日授予Lau的美國專利No.4,818,464，該專利公開的是超吸收體材料以及漿粕、纖維素或短纖維通過一個擠出模頭中的集聚槽與非織造纖維網(wǎng)中的樹脂纖維相組合。參照圖16，提供共成形工藝的說明。實際上，共成形模頭170基本上是兩個熔噴模頭173和175的組合。空氣流176和178環(huán)繞著模頭172，空氣流180和182環(huán)繞著模頭174?？赏ㄟ^所提供的槽184添加入漿粕、短纖維或其它物料，以改變最終纖維網(wǎng)的性能。因為上面所敘述的改變環(huán)繞熔噴模頭空氣流技術(shù)中的任何一種都可用于共成形技術(shù)，所以所有關(guān)于閥門配置技術(shù)的特別說明將不再重復。然而，對于該技術(shù)中的一個熟練者來說要明白的是，在共成形模頭中要改變四個空氣流，用于控制空氣流擾動的裝置將加倍。
在共成形技術(shù)中，有各種可能的擾動組合。最基本的是擾動給定的模頭172或174的每側(cè)，剛好如上面對于該熔噴技術(shù)所說明的(基本上是176和178空氣相互交替流動，對空氣流180和182也同樣)。然而，也能相對于那些圍繞模頭174的空氣流來擾動圍繞模頭172的空氣流。這樣，空氣流176和182能相互同相位被擾動但與空氣流178和180異相位，以便在纖維和纖維網(wǎng)中得到所希望的性能。為得到不同效果可用空氣流176和180相互同相位擾動但與空氣流178和182不同相位。有四個空氣流，許多擾動組合都可能做得到，這是很容易明白的，所有這些都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，一個集聚槽可放在用于引入漿粕或纖維素纖維和顆粒的兩股集中空氣流之間。這樣的集中配置便于將漿粕引入非織造纖維網(wǎng)并使?jié){粕在纖維網(wǎng)中分布均勻。
例5如上面參照圖16所敘述的，共成形材料實際上是用與熔噴材料同樣的方法制造的，只是增加了第二個模頭。這樣，有兩股環(huán)繞每個模頭的空氣流，對于所有四股空氣流都可如上述所說明的作擾動。另外，特別是在兩個模頭之間有一個間隙，通過該間隙將漿粕或其它材料添加到所生產(chǎn)的纖維中并合并到正在成形的纖維網(wǎng)中。下面的例子用了這樣一個共成形的成形頭，但另外，關(guān)于空氣流擾動是與前面敘述的熔噴工藝一致。
工藝條件模頭端幾何尺寸開凹槽間隙＝0.070英寸模頭寬度＝20英寸主空氣流350英尺3(標準)/分.每組(20英寸組)主空氣流溫度510°F副空氣流40英尺3(標準)/分.每熔噴組聚合物PF-015(聚丙烯)聚合物比例65/35基本重量75克/米2(2.2盎司/碼2)試驗結(jié)果表5-1擾動頻率 0赫茲 67赫茲 208赫茲 320赫茲縱向最大載荷 1.578 1.501 1.67 2.355縱向伸長率(％) 23.86 22.48 24.21 20.23橫向最大載荷 0.729 0.723 0.759 0.727橫向伸長率(％) 49.75 52.46 58.08 71.23杯壓形(gm/mm) 251824852434 2281由表5-1可看出，結(jié)果大致與熔噴例子中的結(jié)果相符。一般，隨著擾動頻率增加縱向強度沿機器方向平緩增加而橫向強度大約保持相同。類似地，當擾動頻率增加時按杯壓形測量的柔軟性增加(較低杯壓形值表示柔軟性增加)。這樣，這個例子表示，前面敘述的技術(shù)能夠用于共成形成形技術(shù)而以如同它們用于熔噴工藝的同樣方式借助簡單調(diào)節(jié)擾動頻率來完成工藝和材料控制。
紡粘應用圖17a至17d表示各種實施例，這些實施例都利用如圖3所示的標準纖維拉伸裝置的充壓室58和62中交替增大的空氣壓力。以相似于熔噴設備閥門配置的方式，該纖維拉伸裝置通過經(jīng)擾動閥86分為二支的主空氣管66將交替擾動增大的空氣壓力分別通過管72和74收入充壓室62和58中。另一方面，如圖17b所示，主空氣管66可由閥86分為二支進入供給管130和128，并用第三排放部分供給擾動閥86。當管128和130在相對穩(wěn)定的壓力下接收來自排放閥88的空氣時，擾動閥86接收來自排放閥88的空氣并擾動該空氣以便產(chǎn)生一個振蕩壓力，該壓力然后分別被疊加到供給管128和130中以便在用于供給至充壓室58和62的管74和72中產(chǎn)生擾動增大的壓力。在圖17C所表示的又一個實施例中，主供給管66分成二支進入管128和130。這個實施例使用一個副空氣供給92，該副空氣供給被閥86擾動并被分別疊加到管128和130的穩(wěn)定空氣壓力中以便產(chǎn)生交替增強的空氣流輸入管72和74中以便分別輸入纖維拉伸裝置的空氣充壓室62和58中。最后，圖17d還表示本發(fā)明的另一實施例，該實施例使用一個在主空氣供給管分支之前提供交替擾動空氣流的擾動閥86。
圖18a至18f表示第二擾動噴口的各種位置，該擾動噴口可與如圖3b所示的標準早先技術(shù)的纖維拉伸裝置一起應用，以形成用于增強按照本發(fā)明制造的纖維的所希望的性能的適當流動條件。例如，圖18a表示使用第二擾動噴口132和134的纖維拉伸裝置的尾管56。如上所述，這些第二擾動噴口所施加的交替增強氣流的方向是與流經(jīng)本發(fā)明尾管56的主空氣流相垂直。主空氣流和第二空氣流之間的這種相互垂直關(guān)系增加尾管56附近的空氣流的擾動程度和級數(shù)。
如圖18b所示，尾管56也可包括交替的或其它激發(fā)的共流噴口136和138在靠近纖維拉伸裝置的尾管處按照本發(fā)明產(chǎn)生擾動流。圖18c表示第二擾動噴口142和140靠近纖維拉伸裝置的頂部位于充壓室入口60和64的上游。圖18d表示本發(fā)明的又一個實施例，該實施例利用交替增強的氣流通過科恩達(Coanda)噴嘴144和146在尾管56出口處在尾管56附近產(chǎn)生擾動空氣流。另外，圖18e表示裝在纖維拉伸裝置中部54的科恩達狀噴嘴190和192。最后，圖18f表示纖維拉伸裝置入口部分48和50處的噴口。圖18a至圖18f所示的那些噴口中的每一個除了噴口上游的任何擾動外會交替的擾動流經(jīng)纖維拉伸裝置的空氣流。另外，圖18a-18f所示的噴口中的每一個也都可在其上游沒有附加擾動裝置的情況下實現(xiàn)。
圖19表示本發(fā)明的又一另外實施例。充壓室147和150中交替增強的壓力可分別由轉(zhuǎn)換器148和152通過入口150和154提供。轉(zhuǎn)換器148和152最好由電信號裝置激發(fā)。例如，轉(zhuǎn)換器實際上可以是大型揚聲器，該揚聲器接收一個電信號激發(fā)0°至180°相位差，以便提供充壓室147和150中的交替增大的壓力。然而，任何類型適當?shù)霓D(zhuǎn)換器都可以用任何激發(fā)裝置產(chǎn)生增強的空氣流。這可包括但不限于電磁裝置、液力裝置、氣動裝置或機械裝置。
圖20a和20b表示本發(fā)明的又一實施例，其中熱噴口和冷噴口都是交替用于增加纖維卷曲。參照圖20a，纖維拉伸裝置69包括第二擾動噴口156和158，擾動噴口156供給熱空氣而擾動噴口158供給冷空氣。另一方面，圖20b表示擾動空氣噴口164、166，該噴口向主空氣流和從纖維拉伸裝置的尾管出來的纖維束供給熱空氣。圖20a和圖20b都表明纖維束因用了第二擾動而偏斜。此第二擾動產(chǎn)生纖維束偏斜和加熱或冷卻效應，該效應增加了分布于無接頭傳送帶上的纖維網(wǎng)內(nèi)的纖維卷曲。溫度改變的擾動提供附加參數(shù)，該參數(shù)在生產(chǎn)期間是可變的并且是可調(diào)節(jié)的。該噴口可對稱地或不對稱地進行調(diào)整以便獲得所希望的纖維性能即纖維卷曲。和擾動頻率與幅度一樣，空氣溫度也可在不中斷生產(chǎn)過程的情況下進行調(diào)節(jié)，盡管這種調(diào)節(jié)更復雜。這樣，在不要求實際中斷生產(chǎn)線和不需附加設備的情況下便能制造有不同性能的材料。這種技術(shù)可用于生產(chǎn)均聚物纖維以及多組分纖維和材料。
圖21(a)至21(d)表示本發(fā)明的又一實施例，其中標準纖維拉伸裝置包括位于其尾管出口處的第二擾動噴口，其中至少有一組擾動噴口相對于機器方向旋轉(zhuǎn)以便形成卷曲，或者是纖維相對于該纖維拉伸裝置內(nèi)傳送帶的運動作橫向運動以增加非織造纖維網(wǎng)的橫向抗拉強度。例如，如圖21(a)所示，噴口組162設置成相對于機器方向成一個角度，而噴口組160大體上與機器方向相平行。圖21(b)表示噴口組202和200，它們都設置成相對于機器方向成一個角度但方向相反。此外，圖21(c)表示噴口方位的另一形式，其中噴口組202和204每組都相對于機器方向旋轉(zhuǎn)并面向同一方向。最后，圖21(d)表示相對的噴口組208和210。
最后，圖15表示適用于例6中所采用的實施例的非織造纖維網(wǎng)樣品的最大載荷與第二擾動噴口擾動頻率的函數(shù)關(guān)系。如該圖線所示，非織造纖維網(wǎng)的機器方向強度隨擾動頻率增加而增加。在產(chǎn)生圖15的數(shù)據(jù)的該工藝操作中，如圖21(d)所示，該擾動方向是平行于機器方向，而且，通過改變相對于機器方向的擾動噴口或空氣流方向，增加橫向強度是可能的。
下列例子表示本發(fā)明技術(shù)在紡粘工藝中生產(chǎn)纖維和非織造纖維網(wǎng)的應用。該工藝和設備用早先技術(shù)中所熟知的術(shù)語和裝置加以描述。在先的例子說明用早先技術(shù)形成的纖維和纖維網(wǎng)，以便提供一個與用本發(fā)明技術(shù)形成的纖維和纖維網(wǎng)相比較的基礎(chǔ)。
例6下列例子表示擾動空氣流在紡粘工藝中的應用。在這個實際例子中，擾動空氣流被施加到纖維拉伸裝置(FDU)出口處的挾帶纖維的空氣流，該裝置與圖21(d)所示的實施例一致。然而，如以前所述，該工藝同樣能夠用于在FDU自身內(nèi)擾動空氣流，或在FDU之前的歧管處應用副空氣或排放空氣流。
工藝條件FDU拉伸壓力4磅/英寸2拉伸裝置的寬度＝14英寸聚合物流量0.5GHM聚合物3445聚丙烯**Exxon牌3445聚合物，涂有過氧化物熔化溫度430°F副空氣流40英尺3(標準)/分基本重量0.5盎司/碼2(17克/米2)試驗結(jié)果表6-1擾動頻率(赫茲) 0 67 227 338 463縱向最大載荷 0.921 1.6871.844 2.108 2.452(MD)(磅)橫向最大載荷 0.824 0.6450.462 0.586 0.521(CD)(磅)縱向伸長率(％) 23.85 52.7918.03 11.08 23.05橫向伸長率(％) 60.84 46.5 42.31 38.76 57.10總抗拉強度 1.241.81 1.90 2.19 2.51(MD2+CD2)1/2從該表可見，在紡粘工藝中應用擾動空氣流大大增加了機器方向強度(在此例中，擾動空氣流是與機器方向?qū)R)。和應用擾動空氣流的熔噴工藝一樣，橫向強度在稍稍減小之后保持相對穩(wěn)定。然而，如總抗拉強度計算表明，應用擾動空氣流后纖維網(wǎng)的總強度是增大的。還有，如在熔噴工藝中應用擾動空氣流所證實的一樣，應用擾動空氣流時僅僅用調(diào)節(jié)擾動頻率的方法便可使最終纖維網(wǎng)材料得到可供選擇的性能范圍。這種容易的工藝調(diào)節(jié)現(xiàn)在在紡粘技術(shù)中是沒有用的。特別是要準備具有不同性能的紡粘纖維網(wǎng)材料，加工設備必須完全關(guān)閉，并要改變加工條件如更換模頭或?qū)υO備進行其它實質(zhì)改造。雖然本發(fā)明不排除那些工藝，但用本工藝時，改變纖維網(wǎng)材料可以其它工藝條件保持恒定僅僅改變擾動頻率的方式在操作進行中完成。本發(fā)明的這個特點使得在紡粘操作中有較大的靈活性和效率。
例7在這個例子中采用紡粘工藝，應用在這里公開的該技術(shù)在纖維拉伸裝置出口處設置擾動空氣流。對這個例子來說，與例6的情況一樣，擾動空氣流并不設置成相互直接相對，而是一組副空氣流噴嘴設置成與機器方向平行，而另一組則設置成與橫向成一個角度以便提供一個稍微橫向的流線(如圖21(a)所示意)。
工藝條件纖維拉伸壓力9磅/英寸2聚合物處理量0.75GHM基本重量1.0盎司/碼2聚合物3445聚丙烯**Exxon牌3445聚合物，涂有過氧化物熔化溫度450°F副空氣流75英尺3(標準)/分試驗結(jié)果表7-1擾動頻率(赫茲) 0 115 195 338 500縱向最大載荷(磅)12.00 19.96 21.00 21.13 20.00縱向伸長率(％) 34.75 37.36 38.36 39.77 37.48橫向最大載荷(磅)8.965 11.30 10.53 10.34 12.69橫向伸長率(％) 40.10 49.78 52.84 43.18 47.94可再次看出，簡單地改變空氣流的擾動頻率就能在最終的非織造纖維網(wǎng)中實現(xiàn)各種變化。這樣，就希望有不同性能的材料這方面來說，改變擾動空氣流的擾動頻率就能導致非織造材料的實質(zhì)變化。這種改變與早先技術(shù)的紡粘技術(shù)有實質(zhì)差異，在早先技術(shù)中必須改變那些很難實現(xiàn)的工藝條件來改變最終材料的性能。
如從上述按照本發(fā)明的熔噴、共成形和紡粘非織造物的例1-7所見，本發(fā)明技術(shù)可由對工藝控制作相對簡單的調(diào)節(jié)來得到各種性能的非織造纖維網(wǎng)。而某些差異可能認為是纖維在成形表面上的鋪放結(jié)果造成的，初步考察表明，本發(fā)明技術(shù)也導致由此所形成的纖維的基本變化。參照圖22和23，這里所表示的是在相同的工藝條件和聚合物類型條件下按照早先技術(shù)制造的熔噴纖維(圖22)和按照本發(fā)明制造的熔噴纖維(圖23)的X-射線衍射掃描。從圖22和23的比較可以看出，用本發(fā)明技術(shù)制造的熔噴纖維的X-射線掃描有兩個峰值，而早先技術(shù)熔噴纖維的X-射線掃描有多個峰值?？梢哉J為，在圖23中所觀察到的差異是因為纖維中存在較微細的晶體的結(jié)果，這可能是在成形過程中纖維有較好的急冷的結(jié)果?？傊?，這些X-射線衍射掃描表明，按照本技術(shù)制造的纖維比早先技術(shù)纖維更為無定形并且比按照早先技術(shù)制造的纖維有較寬的粘合窗(broader bonding window)。
按照本發(fā)明制造的纖維和按照早先技術(shù)制造的纖維之間的認定性能差異的另外證據(jù)如圖24所示。圖24是表示對早先技術(shù)熔噴纖維(圖中用虛線表示)和按照本發(fā)明制造的纖維(實線)所進行的差示掃描量熱法(DSC)，實驗結(jié)果圖線。這一測試主要是觀察在試樣被加熱時由試樣吸收或放射的熱。從圖24可見，早先技術(shù)纖維的DSC掃描與本發(fā)明纖維的DSC掃描有較大不同。對比兩個DSC掃描顯示本纖維的兩個主要特點在早先技術(shù)纖維中未顯示(1)從80-110℃放出熱量(明顯溫升)和(2)雙重熔融峰值?？梢哉J定，這些DSC結(jié)果證明本成形技術(shù)生產(chǎn)的纖維與用早先技術(shù)生產(chǎn)的纖維相比有明顯的差異?？稍俅握J定，這些差異與結(jié)晶結(jié)構(gòu)和成形過程中纖維的急冷有關(guān)。
雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例已經(jīng)在前面的詳細敘述中敘述過，但在不脫離下列權(quán)利要求范圍的情況下可以對上面所敘述的實施例做許多改進、替換、補充或刪除。例如，本應用技術(shù)可適用于將液體霧化成霧狀(或?qū)⒁后w送入如空氣一樣的流體流中)。用于送入這樣液體的裝置在橫截面上很類似于圖6A-6D所示的熔噴裝置。在這個實施例中，該裝置僅是沒有幾英寸至幾英尺的典型的熔噴裝置。另外，一個霧化器的元件一般是要小幾個數(shù)量級。在任何情況下，霧化實施例中的擾動技術(shù)都可使挾帶于空氣流中的液滴尺寸分布變窄和使微小液滴的分布更均勻。這個實施例可在許多應用中使用，如用于內(nèi)燃機產(chǎn)生燃料/空氣混合物、改進的顏料噴霧器、改進的殺蟲劑撒藥機或任何使液體進入空氣流以及希望在空氣流中液體均勻分布和顆粒尺寸分布變窄的應用中。
權(quán)利要求
1.一種由液態(tài)樹脂形成人造纖維的方法包括的步驟是沿主軸線形成一股大體連續(xù)的流體流；通過靠近該流體流設置的第一模頭擠出液態(tài)樹脂；將所述液態(tài)樹脂注入所述流體流中以便形成纖維；和改變主軸線任一側(cè)的流體壓力有選擇地擾動流體流中的流體流動。
2.權(quán)利要求1的方法包括進一步的步驟是提供一個在所述第一模頭下面設置的基臺；使所述基臺相對于所述第一模頭移動，所述基臺的移動方向確定為機器方向；將所述第一模頭沿橫向垂直于該機器方向定向；和將纖維鋪放在所述基臺上以形成非織造纖維網(wǎng)。
3.按照權(quán)利要求1的方法制造的纖維。
4.按照權(quán)利要求2的方法制造的非織造纖維網(wǎng)。
5.按照權(quán)利要求2的方法制造的材料。
6.權(quán)利要求1的方法包括進一步的步驟是提供有一定流動速率的流體的第一供給；提供靠近所述第一模頭的第一和第二流體充壓室；將所述第一流體供給的至少一部分引至第一和第二流體充壓室的入口；和將來自每個所述第一和第二充壓室的流體引至靠近所述第一模頭的位置以形成所述大體上連續(xù)的流體流。
7.權(quán)利要求6的方法包括進一步的步驟是提供一個在所述第一流體供給和所述擾動裝置之間連接的主流體導管；在所述擾動裝置和所述第一充壓室入口之間連接一個第一充壓導管；在所述擾動裝置和所述第二充壓室入口之間連接一個第二充壓導管；和將所述第一流體供給在所述第一和第二充壓導管之間分開；和有選擇地改變在每個所述第一和第二充壓導管中流動的流體的壓力。
8.權(quán)利要求6的方法包括進一步的步驟是提供有一定流動速率的流體的第二供給；提供設置在每個所述第一和第二充壓室上的第二入口；將來自所述擾動裝置的流體引流至在所述第一和第二充壓室上的所述第二入口；和有選擇地改變由所述第二流體源提供的流體的流動速率，以實現(xiàn)該流體流動速率的有選擇的變化，提供所述主軸線任一側(cè)的所述壓力變化。
9.權(quán)利要求8的方法包括進一步的步驟是可調(diào)節(jié)地從所述第一流體供給排放流體流以便提供所述第二流體供給。
10.權(quán)利要求6的方法包括進一步的步驟是在所述第一和第二充壓室上分別提供第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器；和有選擇地激發(fā)所述第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器以便有選擇地改變所述第一和第二充壓室中的壓力。
11.權(quán)利要求6的方法包括進一步的步驟是以近似低于1000赫茲的擾動頻率改變每個所述第一和第二充壓室中的穩(wěn)態(tài)壓力。
12.權(quán)利要求6的方法包括進一步的步驟是在無所述擾動裝置激發(fā)情況下以低于總平均充壓壓力的約100％的程度改變所述第一和第二充壓室中的平均充壓壓力。
13.權(quán)利要求6的方法包括進一步的步驟是沿與機器方向不相平行的方向引導來自至少一個所述充壓室的流體流。
14.權(quán)利要求8的方法包括進一步的步驟是在所述軸線的對側(cè)并靠近模頭處提供第一和第二二級擾動噴口以便交替地擾動所述的大體連續(xù)流體流。
15.權(quán)利要求14的方法包括進一步的步驟是以大體垂直于主軸線的方向引導來自所述第一和第二二級噴口中至少一個的流體流動。
16.權(quán)利要求14的方法包括進一步的步驟是相對于主軸線成一銳角的方向引導來自所述第一和第二二級噴口中至少一個的流體流動。
17.權(quán)利要求14的方法包括進一步的步驟是沿與機器方向不相平行的方向引導來自至少一個所述二級噴口的流體流動。
18.權(quán)利要求14的方法包括進一步的步驟是提供來自所述第一二級噴口的熱流體；和提供來自所述第二二級噴口的近似環(huán)境溫度的流體。
19.權(quán)利要求1的方法包括進一步的步驟是通過靠近所述第一模頭設置的第二模頭擠壓出第二液態(tài)樹脂；設置靠近流體流的所述第二模頭用于將所述液態(tài)樹脂注入流體流中以形成纖維。
20.權(quán)利要求19的方法包括進一步的步驟是通過位于所述第一和第二模頭之間的通道將漿粕纖維引入所述連續(xù)流體流中。
21.權(quán)利要求19的方法包括進一步的步驟是在所述第一模頭下面提供一個基臺；使所述基臺相對于所述第一模頭移動，所述基臺的移動方向確定為機器方向；將所述第一模頭沿橫向垂直于機器方向定向；和將纖維鋪放在所述基臺上以便形成非織造纖維網(wǎng)。
22.按照權(quán)利要求21的方法制造的非織造纖維網(wǎng)。
23.按照權(quán)利要求21的方法制造的織物。
24.權(quán)利要求1的方法包括進一步的步驟是通過位于所述第一模頭下面的纖維拉伸裝置引出主流體流和纖維。
25.權(quán)利要求24的方法包括進一步的步驟是供給有一定流動速率的第一流體流；在所述軸線對側(cè)提供第一和第二流體充壓室；將所述流體供給的至少一部分引至每個所述第一和第二縱向流體充壓室；和將來自每個所述第一和第二充壓室的流體引至纖維拉伸裝置以形成所述大體連續(xù)的流體進入到所述纖維拉伸裝置。
26.權(quán)利要求25的方法包括進一步的步驟是將所述第一流體供給在所述第一和第二充壓室入口之間分開；和有選擇地改變流入每個所述第一和第二充壓室入口的流體壓力。
27.權(quán)利要求25的方法包括進一步的步驟是提供有一定流動速率的第二流體供給；將所述第二流體供給與所述擾動裝置相連接；將來自所述擾動裝置的流體流引至所述第一和第二充壓室；和有選擇地改變來自所述第二流體供給的流體的流動速率以提供在所述主軸線任一側(cè)的所述壓力變化。
28.權(quán)利要求27的方法包括進一步的步驟是可調(diào)節(jié)地從所述第一流體供給排放流體流以提供所述第二流體供給。
29.權(quán)利要求25的方法包括進一步的步驟是提供靠近所述第一和第二充壓室的第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器以形成所述擾動裝置；和有選擇地激發(fā)所述第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器以便有選擇地改變所述第一和第二充壓室中的壓力。
30.權(quán)利要求25的方法包括進一步的步驟是提供在所述軸線對側(cè)并靠近纖維拉伸裝置的第一和第二二級脈沖噴口以交替擾動所述大體連續(xù)流體流。
31.權(quán)利要求30的方法包括進一步的步驟是在所述纖維拉伸裝置入口和出口之間設置所述第一和第二二級噴口。
32.權(quán)利要求30的方法包括進一步的步驟是以大體上水平方向引導來自所述第一和第二二級噴口中至少一個的流體流。
33.權(quán)利要求30的方法包括進一步的步驟是以向下的方向引導來自所述第一和第二二級噴口中至少一個的流體流。
34.權(quán)利要求30的方法包括進一步的步驟是以與機器方向不相平行的方向引導來自至少一個所述二級噴口的流體流。
35.權(quán)利要求30的方法包括進一步的步驟是提供來自所述第一二級噴口的熱流體；和提供來自所述第二二級噴口的近似環(huán)境溫度的流體。
36.權(quán)利要求25的方法包括進一步的步驟是以近似低于1000赫茲的擾動頻率改變每個所述第一和第二充壓室中的穩(wěn)態(tài)壓力。
37.將液體注入流體流中的方法包括的步驟是沿主軸線形成大體上連續(xù)的流體流；通過噴嘴將液體注入所述流體流中；和用改變主軸線任一側(cè)流體壓力的方式有選擇地擾動流體流中的流體流動。
38.用于從液態(tài)樹脂形成人造纖維的設備包括沿主軸線形成大體連續(xù)的流體流的裝置；用于擠出液態(tài)樹脂的第一擠出模頭，所述模頭靠近流體流以便將所述液態(tài)樹脂注入流體流中形成纖維；和用改變主軸線任一側(cè)流體壓力的方式有選擇地擾動流體流中流體流動的擾動裝置。
39.權(quán)利要求38的設備還包括設置在所述第一模頭下面的基臺；用于相對于所述第一模頭移動所述基臺的基臺移動裝置，所述基臺的運動方向確定為機器方向；所述第一模頭沿橫向定位成垂直于機器方向；和其中纖維是鋪放在所述基臺上以形成非織造纖維網(wǎng)。
40.權(quán)利要求38的設備，其中所述用于形成大體連續(xù)流體流的裝置還包括有一定流動速率的第一流體供給；設置在所述軸線對側(cè)的第一和第二縱向流體充壓室，每個所述充壓室包括至少一個第一入口和一個出口；第一和第二充壓導管，該充壓導管將所述流體供給的至少一部分引至每個所述第一和第二縱向流體充壓室的入口；和第一和第二出口導管，該出口導管從每個所述第一和第二充壓室出口延伸至在所述主軸線對側(cè)靠近所述模頭的一個位置，并且將流體從每個所述第一和第二充壓室引至靠近所述第一模頭的一個位置形成所述大體上連續(xù)的流體流。
41.權(quán)利要求40的設備還包括在所述第一流體供給和所述擾動裝置之間連接的一個主流體導管；在所述擾動裝置和所述第一充壓室上的所述入口之間連接的所述第一充壓導管；在所述擾動裝置和所述第二充壓室上的所述入口之間連接的所述第二充壓導管；和其中，所述擾動裝置將所述第一流體供給在所述第一和第二充壓導管之間，并且有選擇地改變在每個所述第一和第二充壓導管中流動的流體的壓力。
42.權(quán)利要求40的設備還包括有一定流動速率的第二流體供給；在所述第二流體供給和所述擾動裝置之間連接的副導管；設置在每個所述第一和第二充壓室上的第二入口；在所述擾動裝置和所述第一充壓室中的所述第二入口之間流體地連接的至少一個第一二級導管將來自所述擾動裝置的流體流引至所述第一充壓室中的所述第二入口；在所述擾動裝置和所述第二充壓室中的所述第二入口之間流體地連接的至少一個第二二級導管將來自所述擾動裝置的流體流引至所述第二充壓室中的所述第二入口；和所述擾動裝置還包括一個擾動閥裝置，該擾動閥裝置用于有選擇地改變從所述副導管向所述第一和第二二級導管提供的流體的流動速率，該流體流動速率的所述有選擇的變化提供所述主軸線任一側(cè)的所述壓力變化。
43.權(quán)利要求42的設備還包括一個三通閥，該三通閥包括一個連接并接收所述第一流體供給的入口；將流體流引入所述第一和第二充壓導管的第一和第二出口；和一個用于從所述第一流體供給向所述副導管可調(diào)節(jié)地排放流體流以便提供所述第二流體供給的第三出口。
44.權(quán)利要求42的設備，其中所述擾動裝置包括一個擾動閥，該擾動閥包括一個用于接收來自所述副導管的流體流的入口；和用于向所述第一和第二二級導管輸送有選擇地改變了的流體流的第一和第二出口。
45.權(quán)利要求40的設備，其中所述擾動裝置還包括一個擾動閥，該擾動閥還包括一個用于接收來自所述第二流體源的流體流的入口；和用于向所述第一和第二充壓導管輸送有選擇地改變了的流體流的第一和第二出口。
46.權(quán)利要求40的設備，其中所述擾動裝置還包括靠近所述第一和第二充壓室的第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器；和用于有選擇地激發(fā)所述第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器以便有選擇地改變所述第一和第二充壓室中壓力的裝置。
47.權(quán)利要求40的設備，其中所述擾動裝置以近似低于1000赫茲的擾動頻率改變每個所述第一和第二充壓室中的穩(wěn)態(tài)壓力。
48.權(quán)利要求40的設備，其中所述擾動裝置改變所述第一和第二充壓室中的平均充壓壓力使之在無所述擾動裝置激發(fā)情況下低于總平均充壓壓力的約50％。
49.權(quán)利要求39的設備還包括用于沿與機器方向不相平行的方向?qū)⒘黧w流從至少一個出口導管引出的裝置。
50.權(quán)利要求42的設備還包括第一和第二二級脈沖噴口設置在所述軸線對側(cè)并靠近模頭用于交替擾動所述大體連續(xù)的流體流。
51.權(quán)利要求50的設備還包括在所述纖維拉伸裝置入口和出口之間使所述第一和第二二級噴口定位的裝置。
52.權(quán)利要求50的設備還包括用于沿大體水平方向從所述第一和第二二級噴口中至少一個將流體流引出的裝置。
53.權(quán)利要求50的設備還包括用于沿向下的方向從所述第一和第二二級噴口中至少一個將流體流引出的裝置。
54.權(quán)利要求50的設備還包括用于沿與機器方向不相平行的方向從至少一個所述二級噴口中將流體流引出的裝置。
55.權(quán)利要求50的設備還包括用于從所述第一二級噴口提供熱流體的裝置；和用于從所述第二二級噴口提供近似環(huán)境溫度的流體的裝置。
56.權(quán)利要求38的設備還包括用于通過靠近所述第一模頭設置的第二模頭擠出第二液態(tài)樹脂的裝置，所述第二模頭靠近流體流設置以便將所述液態(tài)樹脂注入所述流體流中形成纖維。
57.權(quán)利要求56的設備還包括用于引導所述第一和第二模頭之間的流體流的裝置；和用于引導靠近所述第一和第二模頭外圍部分的流體流的裝置。
58.權(quán)利要求57的設備還包括在所述第一和第二模頭之間設置的通道，用于將漿粕纖維導入所述連續(xù)流體流中。
59.權(quán)利要求38的設備還包括設置在所述第一模頭下面并適于引導主流體流經(jīng)過的纖維拉伸裝置，所述纖維拉伸裝置包括一個位于其頂部用于接收流體流和纖維的纖維入口；和一個用于送出纖維的出口。
60.權(quán)利要求59的設備還包括一個設置在第一模頭下的基臺；用于相對于所述第一模頭移動所述基臺的基臺移動裝置，所述基臺的移動方向確定為機器方向；所述第一模頭沿橫向定位成垂直于所述機器方向；和其中，纖維鋪放在所述基臺上以形成非織造纖維網(wǎng)。
61.權(quán)利要求59的設備，其中用于形成大體上連續(xù)的流體流的裝置還包括有一定流動速率的第一流體供給；設置在所述軸線對側(cè)的第一和第二縱向流體充壓室，每個所述充壓室包括至少一個第一入口和一個出口；第一和第二充壓導管，該充壓導管將所述流體供給的至少一部分引至每個所述第一和第二縱向流體充壓室的入口；和第一和第二出口導管，該出口導管從每個所述第一和第二充壓室出口延伸至在所述主軸線對側(cè)的所述纖維拉伸裝置，用于將流體從每個所述第一和第二充壓室引至所述纖維拉伸裝置以便形成所述大體連續(xù)的流體流進入所述拉伸裝置。
62.權(quán)利要求61的設備還包括在所述第一流體供給和所述擾動裝置之間連接的主流體導管；在所述擾動裝置和所述第一充壓室上的該入口之間連接的所述第一充壓導管；在所述擾動裝置和所述第二充壓室上的該入口之間連接的所述第二充壓導管；和其中，所述擾動裝置將所述第一流體供給在所述第一和第二充壓導管之間分開，并且有選擇地改變在每個所述第一和第二充壓導管中流動的流體的壓力。
63.權(quán)利要求61的設備還包括有一定流動速率的第二流體供給；在所述第二流體供給和所述擾動裝置之間連接的副導管；位于每個所述第一和第二充壓室上的第二入口；在所述擾動裝置和所述第一充壓室的所述第二入口之間流體地連接的至少一個第一二級導管將來自所述擾動裝置的流體流引至所述第一充壓室的所述第二入口；在所述擾動裝置和所述第二充壓室的所述第二入口之間流體地連接的至少一個第二二級導管將來自所述擾動裝置的流體流引至所述第二充壓室的所述第二入口；和所述擾動裝置還包括一個擾動閥裝置，該擾動閥裝置用于有選擇地改變從所述副導管至所述第一和第二二級導管提供的流體的流動速率，該流體流動速率的所述有選擇的變化提供所述主軸線任一側(cè)的所述壓力變化。
64.權(quán)利要求63的設備還包括一個三通閥，該三通閥包括一個連接并接收所述第一流體供給的入口；將流體流引入所述第一和第二充壓室的第一和第二出口；和一個用于從所述第一流體供給向所述副導管可調(diào)節(jié)地排放流體流以便提供所述第二流體供給的第三出口。
65.權(quán)利要求61的設備，其中所述擾動裝置包括一個擾動閥，該擾動閥包括一個用于接收來自所述副導管的流體流的入口；和用于向所述第一和第二二級導管輸送有選擇地改變了的流體流的第一和第二出口。
66.權(quán)利要求61的設備，其中所述擾動裝置還包括一個擾動閥，該擾動閥還包括一個用于接收來自所述第二流體源的流體流的入口；和用于向所述第一和第二充壓導管輸送有選擇地改變了的流體流的第一和第二出口。
67.權(quán)利要求61的設備，其中所述擾動裝置還包括靠近所述第一和第二充壓室的第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器；和用于有選擇地激發(fā)所述第一和第二壓力轉(zhuǎn)換器以便有選擇地改變所述第一和第二充壓室中壓力的裝置。
68.權(quán)利要求59的設備還包括第一和第二二級脈沖噴口，設置在所述軸線對側(cè)并靠近所述纖維拉伸裝置以交替擾動所述大體連續(xù)的流體流。
69.權(quán)利要求68的設備還包括在所述纖維拉伸裝置入口和出口之間使所述第一和第二二級噴口定位的裝置。
70.權(quán)利要求68的設備還包括用于沿大體水平方向從所述第一和第二二級噴口中至少一個將流體流引出的裝置。
71.權(quán)利要求68的設備還包括用于沿向下的方向從所述第一和第二二級噴口中至少一個將流體流引出的裝置。
72.權(quán)利要求68的設備還包括用于沿與機器方向不相平行的方向從至少一個所述二級噴口中將流體流引出的裝置。
73.權(quán)利要求68的設備還包括用于從所述第一二級噴口提供熱流體的裝置；和用于從所述第二二級噴口提供近似環(huán)境溫度的流體的裝置。
74.權(quán)利要求59的設備，所述擾動裝置以近似低于1000赫茲的擾動頻率改變每個第一和第二充壓室中的穩(wěn)態(tài)壓力。
75.權(quán)利要求38的設備，其中所述流體是一種氣體。
76.權(quán)利要求38的設備，其中所述流體是空氣。
77.用于在流體流內(nèi)帶送液體的設備包括用于沿主軸線形成大體連續(xù)的流體流的裝置；用于將液體注入所述流體流中的第一噴嘴，所述第一噴嘴設置成靠近于流體流；和以改變主軸線任一側(cè)的流體壓力的方式來有選擇地擾動流體流中的流體流動的擾動裝置。
78.一種高膨松的非織造吸收織物包括一組相互粘結(jié)的微細纖維，該吸收織物具有不大于約0.10克/厘米3的密度和提供吸收能力至少約為10克/克的孔結(jié)構(gòu)。
79.權(quán)利要求78的該吸收織物具有的油容量至少約為20克/克。
80.權(quán)利要求79的該吸收織物包括聚烯烴微細纖維。
81.權(quán)利要求80的該吸收織物包括丙烯聚合物的微細纖維。
82.權(quán)利要求81的該吸收織物具有不大于約2秒的吸油率。
83.權(quán)利要求81的該吸收織物還包括一種增強所述織物的水潤濕性的處理。
84.權(quán)利要求82的該吸收織物還包括一種增強所述織物的水潤濕性的處理。
85.權(quán)利要求83的該吸收織物，其中所述潤濕性處理包括一種表面活性劑。
86.權(quán)利要求84的該吸收織物，其中所述潤濕性處理包括一種表面活性劑。
87.權(quán)利要求78的該吸收織物還包括在所述微細纖維組內(nèi)分布的纖維或顆粒。
88.一種高膨松的非織造吸收織物包括一組在下述條件下由熔噴形成的熱塑性聚烯烴微細纖維，所述微細纖維被擾動以產(chǎn)生不大于約0.10克/厘米3的織物密度和至少約為10克/克的吸收能力。
89.權(quán)利要求88的該吸收織物，其中所述聚烯烴包括丙烯聚合物。
90.權(quán)利要求89的該吸收織物還包括共成形在該組內(nèi)的纖維或顆粒。
91.權(quán)利要求88的該吸收織物，其中油容量是至少20克/克，吸油率是不大于約2秒。
92.權(quán)利要求89的該吸收織物，其中油容量是至少20克/克，吸油率是不大于約2秒。
93.權(quán)利要求89的該吸收織物也包括一種增強所述織物的水潤濕性的處理。
94.一種油吸收產(chǎn)品包括一組在下述條件下由熔噴形成的熔噴丙烯聚合物微細纖維，所述微細纖維被擾動以產(chǎn)生不大于約0.06克/厘米3的織物密度、至少為20克/克的油容量和至少為2秒的油速率。
95.按照權(quán)利要求94的油吸收產(chǎn)品，其中所述熔噴條件包括一種水急冷。
全文摘要
一種用于形成人造纖維和非織造纖維網(wǎng)的方法和設備,其中包括沿主軸線形成大體上連續(xù)的流體流的裝置、靠近該連續(xù)流體流設置的用于將液態(tài)樹脂擠出形成纖維的至少一個擠出模頭(59)、用于將纖維送入主流體流中的裝置以及以改變主軸線任一側(cè)流體壓力的方式有選擇地擾動流體流中的流體流動以便生產(chǎn)用以形成非織造纖維網(wǎng)的卷曲纖維的擾動裝置(86)。本發(fā)明的制造方法以改變流體流擾動頻率和幅度的方式最終調(diào)整非織造纖維網(wǎng)材料性能,諸如抗拉強度、孔隙率、阻隔性、吸收率和柔軟性等。最后,本發(fā)明的方法和設備可與用于生產(chǎn)非織造纖維網(wǎng)的熔噴、紡粘和共成形技術(shù)共同實現(xiàn)。本發(fā)明也包括高吸收性非織造布及其吸油的用途和其它的應用。
文檔編號D04H1/54GK1198193SQ96197267
公開日1998年11月4日 申請日期1996年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年8月2日
發(fā)明者B·D·海內(nèi)斯, J·C·劉, J·L·麥馬盧斯 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司