專利名稱：具有改善均勻度的無紡織物的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及無紡織物領(lǐng)域。如熔噴織物和紡粘織物一類無紡織物是拉伸聚合物流制成的，這一般是在空氣一類流體內(nèi)進行的。在紡粘纖維的制作中，舉例來說，纖維在稱作拉伸單元的腔體內(nèi)將其拉伸并將其鋪在稱作成形網(wǎng)體的移動皮帶上。在熔噴纖維的制作中，拉伸單元一般只是由噴絲頭構(gòu)成的，聚合物是通過噴絲頭流出，再將其在于成形網(wǎng)體上之前作氣動拉伸的。
對某些類型無紡織物來說，其特征之一是制品的均勻度。無均勻度會造成一定長度的無紡織物內(nèi)性能的多變并造成無紡織物的早期損壞和(或)出現(xiàn)觸感性能不良的現(xiàn)象。提高均勻度就可加大無紡織物損壞之前所能承受的作用力，也就是無紡織物就會更加結(jié)實。這對較其他織物恒定地較為結(jié)實的織物來說就可使其制品在相同的強度下做得更薄更輕，或在相同的基重下更為結(jié)實。
但發(fā)明人并不愿受此看法的約束，其中某些發(fā)明人認為妨礙制出結(jié)實無紡織物的因素之一是由于大量隨著纖維通過拉伸腔體的空氣造成很高程度的紊流。這些發(fā)明人認為這種紊流妨礙了纖維從噴絲頭向成形網(wǎng)體作平穩(wěn)的流動，因而造成了織物的不均勻度以及某些薄弱的部分。也有一些發(fā)明人認為不是降低而是加大拉伸腔體內(nèi)的紊流會造成纖維的偏移而取得更為均勻的織物。操作上確切的原理仍不清楚，但按本發(fā)明制成的織物與不按本發(fā)明制成的類似織物相比更加均勻。
概述因此，本發(fā)明的目的是通過一種提高織物均勻度的新穎方法制成一種無紡織物。提高均勻度也就提高了無紡織物的強度。
本發(fā)明的目的是通過在氣動腔體內(nèi)接觸流體的有效數(shù)量表面上形成微細溝紋并在這種腔體內(nèi)制作無紡織物得以實現(xiàn)的。這種織物的均勻度高于在無溝紋氣動腔體內(nèi)制成的類似織物。
一種用以實施本發(fā)明的代表性氣動腔體在其有效量面積上設(shè)有溝紋，溝紋深約10～6500μm、寬約10～6500μm、間隔約10～6500μm。
織物的均勻度是通過滲透性、橫向強度或機器方向強度測定的，就商業(yè)價值來說應高出不用帶溝紋拉伸機制成的類似織物約10％。
附圖的詳細描述

圖1所示為用以制作紡粘織物的代表性拉伸單元。圖2所示為用以制作熔噴無紡織物的代表性裝置。圖3所示為圖2中構(gòu)件16所示熔噴模具。圖4為模具沿圖3中3-3線的視圖。
圖5～14為曲線圖，示出用帶溝紋拉伸單元與用無溝紋拉伸單元所制織物各種性能之間的對比關(guān)系。在圖5～14的曲線圖中，方形符號代表用帶溝紋拉伸單元所制織物的測點，斜方形符號代表用不帶溝紋拉伸單元所制織物的測點。
圖15～16為在寬為20in(51cm)、單位重量為0.5osy(17gsm)的熔噴織物中基重與位置的關(guān)系圖。圖15中的織物是用不帶溝紋氣動腔體制成的，圖16中的織物是用帶溝紋的氣動腔體制成的。
定義在本文所用“無紡織物”一詞是指具有交相鋪覆的單纖維或單線織物結(jié)構(gòu)，而不是象在編織織品中樣式一致的織物。對無紡織物的制作曾采用過很多種方法，如采用過熔噴法、紡粘法和粘合疏理織物加工法。無紡織物的基重一般表示為每平方碼織料的英兩數(shù)(osy)或每平方米織料的克數(shù)(gsm)，可用的纖維直徑一般以微米表示。(應注意，為將osy換算成gsm可將osy乘以33.91)。本文所用“微纖維”是指小直徑的纖維，其平均直徑不大于75μm左右，例如，其平均直徑約為0.5～50μm，更確切地說，微纖維的平均直徑約為2～40μm。另一種常用的表示直徑的方法是支。其定義是每9000米纖維的克數(shù)，并可計算為平方微米的纖維直徑，用giams/cc的密度乘，再用0.00707乘。較低的支數(shù)表示較細的纖維，較高的支數(shù)表示較粗的或較重的纖維。例如，將15微米的聚丙烯纖維的直徑換算成支數(shù)可通過取其平方值，其結(jié)果乘以0.89g/cc，再乘以0.00707。這樣，15微米的聚丙烯纖維的支數(shù)約為1.42(即152×0.89×0.00707=1.415)。在美國以外，計量單位更普遍地采用“特克斯”(“tex”)，這定義的每千米纖維的克數(shù)。特克斯可被計算為支數(shù)/9。
本文所用“熔噴纖維”一詞是指這樣形成的纖維，即使熔化的墊塑性材料擠壓通過很多細微、通常是圓形的模具毛細管作為熔絲而進入會聚的、一般是熱的高速氣流(如空氣流)中，氣流使溶態(tài)熱塑性細絲變細而減小其直徑，使其達到微纖維的直徑。然后用高速氣流載帶熔噴的纖維并將其鋪在收集表面上，從而形成隨機散布的熔噴纖維構(gòu)成的織物。這種方法舉例來說可見之于屬Butin等人的美國專利3,849,241。熔噴纖維為微纖維，可以是連續(xù)的，也可以是間斷的，其平均直徑一般小于10μm，在沉積于收集表面上時是粘性的。
本文所用“紡粘纖維”一詞是指一種小直徑纖維，其形成方法是將熔化的熱塑性材料作為單絲從噴絲頭上很多細微的、一般為圓形的毛細管擠出，隨著使單絲激冷、一般氣動地拉伸而使擠出的單絲直徑迅速變細并將其在移動的多孔編織物、皮帶或“皮形網(wǎng)體”上而形成無紡織物。這種方法舉例來說可見之于屬Appel等人的美國專利4,340,563、屬Dorschner等人的美國專利3,692,618、屬Matsuki等人的美國專利3,802,817、屬Kinney的美國專利3,338,992和3,341,394、屬Hartman的美國專利3,502,763、屬Dobo等人的美國專利3,542,615和屬Reifenhauser的美國專利5,028,375。紡粘纖維受激冷，所以在將其沉積在收集表面上時并無粘性。紡粘纖維一般是連續(xù)的，其平均直徑(取自至少10個試樣)大于7μm，更確切地說，約在10～40μm之間。
本文所用“多層層壓制品”是指一種層壓制品，其中某幾層是紡粘的，其幾層是熔噴的如紡粘/熔噴/紡粘式(SMS)層壓制品以及其他的層壓制品，這可見之于屬Brock等人的美國專利4,041,203、屬Collier等人的美國專利5,169,206、屬Potts等人的美國專利5,145,727、屬Prkins等人的美國專利5,178,931和屬Timmons等人的美國專利5,188,885。這種層壓制品的制造方法可以是依次在移動皮帶上先鋪一層紡粘纖維層，再鋪一層熔噴纖維層，最后鋪上另一紡粘纖維層，再以下述方式粘合層壓制品。也可單獨地制作織物各層，收集在各卷筒上，再將其在單獨的粘合工序中粘合起來。這種層壓織物，其重量一般約為0.1～12osy(6～400gsm)，更確切地說約為0.75～3osy(25～102gsm)。多層層壓制品也可具有很多不同結(jié)構(gòu)的各種數(shù)量的熔噴層或多層紡粘層，還可包括其他的材料如薄膜(F)或共成形料如SMMS,SM,SFC等。
本文所用“共形成”一詞是指一種方法，在此方法中，至少將一個熔噴模具頭布置在斜槽附近，通過斜槽將其他材料加到正在成形的織物上。這種外加材料舉例來說可以是紙漿、超吸收性顆粒、纖維素或人造纖維。共成形法可見之于屬Lau的美國專利4,818,464和屬Anderson等人的美國專利4,100,324。用共成形法制作的織物一般稱之為共成形料。一種經(jīng)常使用的共成形法所制產(chǎn)品的一例是嬰兒毛巾。
本文所用“聚合物”一詞一般包括、但不限于均聚物、共聚物如嵌段共聚物、接枝共聚物、無規(guī)共聚物、交替共聚物、三元共聚物等以及其混合物和變型的。此外，除非另有說明，“聚合物”一詞應包括所有可能的分子的幾何構(gòu)形。這些構(gòu)形包括但不限于全同、間同和無規(guī)對稱的構(gòu)形。
本文所用“機器方向”或MD一詞是指織物在其生產(chǎn)方向上的長度?！皺M跨機器方向”或CD一詞是指織物的寬度，也就是垂直于機器方向的方向。
本文所用“衣著”一詞是指任一種非醫(yī)務(wù)穿用的會磨損的服裝。這包括工業(yè)方面的工作服和連褲工作服、襯衣、褲子、汗衫、短上衣、手套、短襪等。
本文所用“控制傳染制品”一詞是指醫(yī)務(wù)用品如外科長外衣和布簾、面罩、頭部覆蓋物如鼓起的帽子、外科帽和兜帽、鞋襪如鞋套、長筒靴套和拖鞋、傷口包扎用品、繃帶、消毒覆蓋物、毛巾、外套如實驗室外套、工作服、圍裙和短上衣、病人床具、擔架和搖籃被單等。
本文所用“私人護理制品”一詞是指尿布、訓練褲、吸收性襯褲、成年人大小便失禁制品和婦女衛(wèi)生制品。
本文所用“保護性覆蓋物”一詞是指車罩如汽車、卡車、船、飛機、摩托車、自行車、高爾夫車等用罩、常置室外設(shè)備用罩如烤架、院子和花園設(shè)備(割草機、旋耕機等)和草地用器具用罩以及地面覆蓋物、桌布和野餐場地覆蓋物。
試驗方法Frazier滲透性Frazier滲透性是一種對織物空氣滲透性的測量，這是按聯(lián)邦試驗標準191A中1978年7月20日實施的545日號方法進行的，試驗報告為三個試樣讀數(shù)的平均值。Frazier滲透性測取空氣透過織物的流速，單位為每分鐘每平方英尺織物的立方英尺空氣或CFM。為將CFM換算成每分鐘每平方米的立升值(LMM)可乘以304.8。
抓樣拉力試驗抓樣拉力試驗是測定織物在承受單向應力時織物的斷裂強度和延伸率或應變。這種試驗是已知技術(shù)并符合聯(lián)邦試驗方法標準191A中5100號方法的規(guī)定。試驗結(jié)果表示為斷裂時的磅數(shù)和斷裂前的拉伸百分數(shù)。高值表示高強度高拉伸性的織物。“荷載”一詞是指最大荷載或作用力，用拉力試驗中使試樣斷裂所需的重量單位來表示?！皯儭被颉翱偰芰俊币辉~是指荷載與延伸率對比曲線下的總能量，以重量一長度單位表示。“延伸率”一詞是指試樣在拉力試驗中長度的增加。抓樣拉伸強度和抓樣延伸率的值是用織物的規(guī)定寬度、一般為4in(102mm)、夾具寬度和恒定拉伸速度取得的。試樣寬于夾具以便取得織物在夾持寬度內(nèi)在考慮織物內(nèi)相鄰纖維造成額外強度因素下在有效強度方向有代表性的結(jié)果。試樣夾持在舉例來說由地址為“2500Washington St.Canton,MA02021”、名稱為“InstronCerporation”的公司所提供、型號為“Instron Model TM”的夾具內(nèi)或由地址為“10960 Dutton Rd.Phila.,PA19154”、名稱為“Thwing-Albert Instrument Co.”的公司所提供、型號為“Thwing-Albert Model INTELLECT11”的夾具由，夾具具有長3in(76mm)的平行夾持器。這近似地模擬織物實際使用中的應力條件。
詳細描述本發(fā)明可用的方法為熔噴法或紡粘法，這是本專業(yè)中人們很熟悉的無紡織物制作法。這兩方法一般采用擠壓機以便將熔化的熱塑性聚合物供給到噴絲頭，在此使聚合物纖維化，從而形成可以是定長的或較長的纖維。然后拉伸纖維、一般采用氣動拉伸并將其鋪在移動的多孔編織物或皮帶上，從而形成無紡織物。在紡粘法和熔噴法中制作的纖維為如上所述的微纖維。
無紡織物用以制作衣著、控制傳染制品、私人護理制品和保護性覆蓋物。
紡粘無紡織物是用本專業(yè)人員熟悉的方法制作的，并在很多上述對比文件中都作有說明。簡言之，紡粘法一般采用裝料斗，用以將聚合物送入加熱的擠壓機。擠壓機將熔化的聚合物送入噴絲頭，在此使聚合物在通過通常布置在噴絲頭內(nèi)的一排或多排細孔時纖維化而形成細絲幕。對細絲通常用空氣激冷、拉伸、一般是氣動拉伸并將其鋪在移動的編織物、皮帶或“皮形網(wǎng)體”上，從而形成無紡織物。
在紡粘法中制得的纖維，其直徑一般約為10～40μm，這取決于工藝條件和用這種纖維所制織物的最終用途。例如，增加聚合物分子重量或降低操作溫度就得出較大直徑的纖維。改變激冷流體的溫度和氣動拉伸壓力也會影響纖維的直徑。
在紡粘法中可用的聚合物一般具有約為300～610°F(149～320℃)之間、最好約為350～510°F(175～265℃)之間的工藝熔化溫度，并且如上面所限定的熔液流速在約為10～150、最好為10～50的范圍內(nèi)。適用聚合物的例子包括聚丙烯、聚乙烯和聚酰胺。
雙組分纖維也可用于本發(fā)明的實施中。雙組分纖維通常是聚丙烯和聚乙烯，設(shè)置成內(nèi)芯外套式、“海中群島”式或并排布置式的構(gòu)形。雙組成纖維也可用于本發(fā)明的實施中。將聚丙烯共聚物和聚丁烯共聚物作90/10的混合體經(jīng)發(fā)現(xiàn)是有效的。任何其他的混合體只要可以對其進行拉伸都會是有效的。
本發(fā)明特別涉及用以對纖維在用噴絲頭成形后進行冷卻和拉伸的方法。以上所引用的有關(guān)紡粘的專利雖描述了有所不同的方法，但都具有用以在織物成形之前對纖維氣動拉伸的腔體。這種腔體在圖1中示為構(gòu)件32而在所引用的有關(guān)紡粘的專利中稱作“牽引管”(Dorshner)、“抽吸器”(Matsuki)、“細絲通路”(Kinney)、“長絲通路”(Kinney)、“導向通路”(Hartman)、“文氏噴嘴”(Reifenhauser)和“吸絲器”(Dobo)。激冷箱和拉伸噴嘴的組合稱作拉伸單元。
拉伸單元在用于熔噴時一般只包括帶腔體和縫隙如圖4中構(gòu)件38、40和42、44的拉伸噴嘴，而在本發(fā)明中還帶有溝紋。本發(fā)明因此適用于任一種基于氣動拉伸纖維的纖維生產(chǎn)工藝中。因此，確切地說本發(fā)明不僅應包括紡粘法，但還包括熔噴法和其他方法。為了確切地包括這些方法，“氣動腔體”在本文中包括紡粘拉伸單元和熔噴腔體和縫隙。
在圖1所示紡粘法的實例中，噴絲頭22可為傳統(tǒng)設(shè)計并用以從拉伸箱18橫跨整個機寬的一或多排均布細孔中擠出細絲20并使其進入激冷腔24內(nèi)。激冷腔在正常情況下只要求大到足以使細絲不接觸側(cè)邊并使細絲充分冷卻。所有細絲20應通過與激冷流體的接觸同時開始冷卻，激冷流體通過入口26最好成一角度送入，其速度的主分量沿著朝向噴嘴入口的方向。激冷流體可以是種類很廣的各種氣體中的任一種，這對熟悉本專業(yè)的人會是顯而易見的，但空氣在經(jīng)濟上是優(yōu)選的一種流體。一部分激冷流體被導向細絲20而通過排放口28排放出去。
在通過細孔擠出后，立即由于氣動拉伸裝置在各細絲中所產(chǎn)生的張力產(chǎn)生單絲移動的加速度。細絲20在壁34、36之間加速并通過噴嘴32排出，在此它們可被聚集在多孔編織物或皮帶38上從而形成無紡織物40。
在本發(fā)明在紡粘應用的實踐中，溝紋應從噴嘴下端到空氣入口和噴絲頭延伸至少大部分距離，也就是在所有流體會接觸到拉伸單元的壁的部位，以便取得最大的效果。
熔噴織物的制造大體上如以上以及對比文件內(nèi)所述，并也可按以下一般步驟完成。
現(xiàn)就圖2所示進行說明，可以看出，用以形成熔噴織物的裝置是用標號10表示的。
在形成本發(fā)明的無紡織物中，將適用的丸、?；蚱瑺畈牧?未示出)裝入擠壓機14的料斗12中。擠壓機14具有用傳統(tǒng)的驅(qū)動馬達(未示出)驅(qū)動的擠壓螺桿(未示出)。當材料經(jīng)過擠壓機14時，由于由馬達驅(qū)動的擠壓螺桿的旋轉(zhuǎn)，材料被逐漸加熱到熔化狀態(tài)。材料的加熱可分幾步完成而使其溫度在其通過擠壓機14的幾個加熱區(qū)向熔噴模具16行進時逐漸升高。模具16也可成為另一加熱區(qū)，在這里熱塑性樹脂的溫度保持在升高水平以利擠壓。要求將材料加熱到熔化狀態(tài)的溫度取決于所確切采用的材料而有所變動，這對本專業(yè)的人來說是很易確定的。
圖3示出模具16的側(cè)邊延伸部分18設(shè)有很多細孔20，這些孔一般具有圓形截面并沿橫具16尖部22的延伸部分18作直線布置。模具16的細孔20，其直徑約在一英寸的0.01～0.02范圍內(nèi)，其長度約為0.05～0.30英寸范圍內(nèi)。例如，細孔的直徑可以是0.0145英寸左右，長度可以是0.113英尺左右。沿模具16尖部22的側(cè)邊延伸部分18約可設(shè)置5～50個細孔，而模具16延伸約20～60英尺或更長的延伸。圖2示出熔化的材料從模具16的細孔20中流出而成熔化的細絲24。
圖4為圖3模具沿線3-3的剖面圖，示出模具16最好具有拉伸用氣源30、32(見圖2、3)。經(jīng)加熱加壓的拉伸用氣體在入口26、28處進入模具16并大體上沿箭頭34、36所示通路經(jīng)兩個腔體38、40，再經(jīng)兩個狹窄通路或縫隙42、44以與擠出的細絲24在其從模具16的細孔20中排出時相接觸。如此設(shè)計腔體38、40，即使經(jīng)加熱的拉伸用氣體經(jīng)過腔體38、40并流出縫隙42、44而形成拉伸氣流(未示出)氣流在細絲24的兩側(cè)從模具16中排出。在本發(fā)明中正是在這些腔體38、40和縫隙42、44上設(shè)置溝紋。加熱的拉伸氣流，其溫度和壓力可在較寬的范圍內(nèi)變動。例如，對加熱的拉伸氣體可采用約220～315℃(425～600°F)的溫度，更確切地說約230～280℃。對加熱的拉伸用氣體一般可采用約0.5～20psig的壓力。更確切地說約1～10psig。
與模體50相結(jié)合而限定腔體38、40和縫隙42、44的空氣壁板46、48的位置可相對于模體50進行調(diào)節(jié)以增減拉伸用氣體通路42、44的寬度，以便改變在一定時間周期內(nèi)通過空氣通路42、44的拉伸用氣體的體積而并不改變拉伸用氣體的速度。此外，對空氣壁板46、48可將其調(diào)節(jié)成“凹進”模嘴構(gòu)形如圖4所示，或正向模嘴22凸出構(gòu)形，其中使模體50的尖部突出到壁板48形成的平面以外。如果須制作大體上連續(xù)的熔噴纖維或微纖維24，一般最好采用較低的拉伸用氣體速度和較寬的空氣通路縫隙。
兩股拉伸用氣流會聚而形成一股氣體，用以帶動并將從細孔20流出的熔絲24拉伸成纖維或根據(jù)拉細的程度使其成為小直徑的微纖維，其直徑一般小于細孔20的直徑。將氣載纖維或微纖維24通過拉伸用氣體的作用吹向收集裝置，此裝置在圖2所示實施例中為多孔環(huán)形皮帶52，一般由輥子54傳動。也可采用其他如轉(zhuǎn)筒一類的多孔裝置?？稍趦奢?4之間多孔皮帶52的表面下面設(shè)置一或多個真空箱體(未示出)。將纖維或微纖維24收集在圖2中按箭頭58所示方向旋轉(zhuǎn)的環(huán)形皮帶52表面上成為粘合的纖維基體。真空箱體促使基體貼附在皮帶52表面上。一般來說，模具16尖部22離收集纖維的多孔皮帶52表面約6～14英寸。這樣收集和纏結(jié)的纖維或微纖維24粘合在一起并可將其從皮帶52上取下而成為自成一體的無紡織物56。
本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在如紡粘法拉伸單元這樣的氣動腔體內(nèi)和在熔噴法腔體和縫隙內(nèi)的表面上設(shè)置溝紋可使織物與在不帶溝紋的裝置所制作的類似織物相比具有較高的均勻度?！邦愃瓶椢铩币辉~是指采用了與本發(fā)明織物大體上相同的操作條件和聚合物但在不帶溝紋的氣動腔體內(nèi)制作的織物。根據(jù)1980年版韋氏綜合新字典“類似”一詞意指1)具有共同的特征；嚴格地說是可比的，2)原則上是相似的；相當?shù)?。采用“類似”的這一一般認同的意義，這一詞意指除所述條件外所有其他條件基本上是相同的。應指出，在帶溝紋和不帶溝紋的裝置之間不會所有條件都是完全相同的，因為采用溝紋本身使工藝方法產(chǎn)生了變化，例如通過裝置的壓降就改變了。
在任一具體應用中，帶溝紋面積的有效量取決于該操作單元的具體條件。在某些單元內(nèi)可以只須在5～10％的流體接觸面積上設(shè)置溝紋以取得所需均勻度的提高。但，看來似乎更應在幾乎整個流體接觸表面上設(shè)置溝紋以取得商業(yè)上有價值的結(jié)果。
在本發(fā)明中溝紋可以沿流體的流向也可以與流體流向成一角度。據(jù)信，這種構(gòu)形會造成纖維的扭轉(zhuǎn)或卷撓。纖維的扭轉(zhuǎn)或卷撓勢必造成更蓬松的織物，這種織物舉例來說可用于過濾。在本發(fā)明中，據(jù)信可采用相對于流體流動方向從0°到±60°的角度。成角度溝紋的面積量隨所需扭轉(zhuǎn)的程度而異。
也可考慮使溝紋的粗細、間距和角度在整個氣動腔體內(nèi)是變化的。舉例來說，在紡粘法拉伸單元內(nèi)可使較粗的溝紋沿流體流向開始于聚合物噴嘴附近并在拉伸單元的下部變成較細的溝紋。然后就可在拉伸單元的末端附近使溝紋傾斜一個角度而使纖維稍作扭轉(zhuǎn)。還應指出，在紡粘法拉伸單元的壁面上的溝紋不必在整個單元內(nèi)作同一方向上的傾斜而可相對于流體流向作從高達正60度到負60度的方向變化，這限定了120度的總范圍。
本發(fā)明人還認為在其他產(chǎn)品領(lǐng)域內(nèi)也可取得本文所述的改善的均勻度，例如，在采用帶溝紋料箱的紙巾生產(chǎn)中、在采用帶溝紋纖維斜槽的短纖維制造工藝中，在采用帶溝紋揀選噴嘴的紙業(yè)生產(chǎn)和共成形生產(chǎn)中。再者，帶溝紋的有效量面積取決于設(shè)備的具體條件，例如，流體條件(質(zhì)量流速、溫度、壓力、密度)、流動系統(tǒng)的幾何形狀等。
溝紋或某些應用中的棱紋，其作用已由Walsh和Lindemann在作為1984年1月美國航空和宇航研究院論文84-0347的“為減小紊流阻力對肋體的最佳化和應用”中、由Lazos和Willkinson在美國航空和宇航研究院的雜志第26卷第4冊第486頁(1988)的“用薄元小型肋體減小紊流粘滯阻力”中、由Helfrich在關(guān)于液體紊流和添用減小阻力的聚合物的美國專利5,445,095中和由Walsh在題為“小型肋體”一文中以及由其他人都作了論述，其中，“小型肋體”一文載于“減小附面層內(nèi)粘滯阻力”一書，此書由Dennis M.Bushnell和JerryN.Hefner編輯，由美國航空和宇航研究院于1990年出版，書號為ISBN0-930403-66-5。這些對比文件涉及用小型肋體、肋體或溝紋減小在流體流動附面層內(nèi)的阻力。這些對比文件無一論述或提到作為本發(fā)明主題的在制作中改善無紡織物的均勻度。
較高的織物均勻度可用很多方法間接地測定。本文所述均勻度是指改善的滲透性、橫向強度(最大荷載或總能量)、機器方向強度(最大荷載或總能量)或基重，而“改善”一詞對滲透性來說是指較低而對強度來說是指較高。本發(fā)明人曾采用帶溝紋和不帶溝紋的氣動腔體生產(chǎn)了很多種織物并采用這些標準對其作了均勻度試驗。應該指出，改善均勻度的現(xiàn)象在較低基重下與在較高基重下相比更為明顯，因為在較高基重的纖維中增加的材料用量就會抵消本發(fā)明在改善織物制作上的效果。還應指出，在任一組操作條件下都可取得改善均勻度而不是在一個特定組的操作條件下才能取得，這舉例來說可從圖9中看出，圖中在帶溝紋氣動腔體內(nèi)得出的本發(fā)明織物，其滲透性是在拉伸機中較低的壓力下而不是在較高的壓力下改善了的。
還應指出，熔噴織物的均勻度一般是通過對整個織物的基重的均勻度測得的。這是由于熔噴織物一般過于薄弱，經(jīng)不起象拉力試驗這樣的嚴格試驗。因此，紡粘織物就成為拉力和滲透試驗較好的選擇對象，但也可對其進行基重均勻度的試驗。
在圖5～14中，正方符號表示對用帶溝紋拉伸單元所制紡粘織物的側(cè)點而斜方形符號表示用不帶溝紋拉伸單元所制織物。應指出，在各圖中對數(shù)據(jù)采用了圖解形式而不用列表形式，這樣比較直觀，各圖在兩點上有數(shù)據(jù)，兩點之間的數(shù)據(jù)用直線外推法得出。在以下示例中溝紋是在鋼制拉伸單元內(nèi)加工成的。溝紋深度為0.010英寸(254μm)，寬度為0.028英寸(711μm)，間距為0.015英寸(381μm)。應指出，對英寸數(shù)可乘以25400而將其轉(zhuǎn)換成微米數(shù)。
另一種在氣動腔體內(nèi)加工出溝紋的方法是將刻有溝紋的商品帶粘貼在氣動腔體上。一種可用的帶料是由名為“Minnesola Mining andManufacturing Company(3M)”的公司生產(chǎn)的，以“聚氨酯保護帶”的商標名稱出售，其溝紋深50～1700μm，寬50～1700μm，間距50～1700μm。
圖5為用于基重為0.45osy(15gsm)織物的曲線圖，在y軸上示出CD能量，以磅-力計，在x軸上示出激冷區(qū)的壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，CD能量在采用帶溝紋拉伸單元時較高，在拉伸單元所用壓力增高時有明顯增大。
圖6為用于基重為0.45osy織物的曲線圖，在y軸上示出CD最大荷載，以磅-力計，在x軸上示出激冷區(qū)內(nèi)的壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，CD最大荷載在采用帶溝紋拉伸單元時較高，在拉伸單元所用壓力增高時有明顯增大。
圖7為用于基重為0.45osy織物的曲線圖，在y軸上示出MD能量，以磅-力計，在x軸上示出激冷區(qū)內(nèi)的壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，MD能量在采用帶溝紋拉伸單元時較高，在拉伸單元壓力增高時有明顯增大，而從不帶溝紋拉伸單元制出的織物，其能量隨拉伸機由壓力增高而明顯減小。
圖8為用于基重為0.45osy織物的曲線圖，在y軸上示出MD最大荷載，以磅-力計，在x軸上示出激冷區(qū)內(nèi)壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，MD最大荷載在采用帶溝紋拉伸機時較高，在拉伸單元內(nèi)所用壓力增高時有明顯增大，而從不帶溝紋拉伸單元制出的織物，其最大荷載隨拉伸單元內(nèi)壓力增高而明顯減小。
圖9為每0.45osy織物的空氣滲透性曲線圖，示出在采用帶溝紋裝置時開始時滲透性較低，隨著壓力的增高而明顯降低，但也對照裝置相比降低較緩。
圖10為用于基重為0.9osy(30.5gsm)織物的曲線圖，在y軸上示出CD能量，以磅-力計，在x軸上示出在激冷區(qū)內(nèi)壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，CD能量與采用不帶溝紋的單元相比較高。
圖11為用于基重為0.9osy織物的曲線圖，在y軸上示出CD最大荷載，以磅-力計，在x軸上示出激冷區(qū)壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，在采用帶溝紋拉伸單元時橫跨機器方向最大荷載較高。
圖12為用于單位重量為0.9osy織物的曲線圖，在y軸上示出MD能量，以磅-力計值，在x軸上示出激冷區(qū)內(nèi)壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，在采用帶溝紋拉伸單元時機器方向能量在拉伸單元內(nèi)壓力增高時有明顯增大，而用不帶溝紋拉伸單元制出織物的能量隨拉伸機內(nèi)壓力的增高有明顯減小。這清楚地提示用帶溝紋拉伸單元制出的織物更均勻。
圖13為用于基重為0.9osy織物的曲線圖，在y軸上示出機器方向最大荷載，以磅-力計，在x軸上示出激冷區(qū)內(nèi)壓力，以磅/平方英寸計。曲線圖示出，在采用帶溝紋拉伸單元時機器方向最大荷載在拉伸單元內(nèi)壓力增高時有明顯增大而用不帶溝紋拉伸單元制出織物的機器方向最大荷載隨拉伸壓力增高有明顯減小，這與圖12相似。
圖14為每0.9osy織物的空氣滲透性曲線圖，示出滲透性隨壓力增高有明顯降低，在較大壓力下呈擴散性表明用不帶溝紋拉伸單元制得織物的均勻度明顯較低。
圖15為基重和位置的關(guān)系曲線圖，用于由牌號為“MontellChemical’s PF-015”的聚丙烯制成寬20英寸(51cm)的0.5osy(17gsm)熔噴織物。曲線圖內(nèi)的數(shù)據(jù)是經(jīng)校正過的。氣動腔體是不帶溝紋的。
圖16為基重和位置的關(guān)系曲線圖，用于由牌號為“MontellChemical’s PF-015”的聚丙烯制成寬20英寸的0.5osy熔噴織物。曲線圖內(nèi)的數(shù)據(jù)是經(jīng)校正過的。氣動腔體是帶溝紋的。該織物的基重的標準偏差與用不帶溝紋氣動腔體制得的織物相比低約10％。
本發(fā)明人采用了示例中所示溝紋的大小，但任一能取得更均勻織物的溝紋大小、形狀、分布和覆蓋面積都應包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。本發(fā)明人認為，為取得最佳性能，溝紋應盡量覆蓋氣動腔體的內(nèi)表面。溝紋深度應為10～6500μm，寬度應為10～6500μm，間距應為10～6500μm，至少應為10μm。還應指出，溝紋的構(gòu)形可以是“V”形、圓“U”形或方“U”形，也可以是任一其他已知的溝紋形狀。任一種有效的溝紋形狀都可考慮包括在本發(fā)明限定的范圍內(nèi)。
溝紋可以直接劃、刻或蝕刻在氣動腔體內(nèi)表面上，或?qū)⒖逃袦霞y的帶材用膠粘貼在氣動腔體內(nèi)。只要能使接觸拉伸流體的有效量氣動腔體表面受到覆蓋面改善織物均勻度，任一種有效的方法都是可取的。本發(fā)明人認為，為取得商業(yè)價值，均勻度至少應改善約10％如本文給出的試驗測值所示。
以上是以很少一些本發(fā)明實施例作了說明，熟悉本專業(yè)的人都會理解，對這些實施例可作出很多改變而實質(zhì)上不會脫離本發(fā)明的一些新穎學說和優(yōu)點。因此，所有這類改變都應包括在以下權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)。在權(quán)利要求書中，方法和功能權(quán)利要求應覆蓋本文所述用以實施所述功能的結(jié)構(gòu)，不僅覆蓋結(jié)構(gòu)性的等效物而且也覆蓋等效的結(jié)構(gòu)。這樣，釘子和螺絲可以不是結(jié)構(gòu)性的等效物，因為釘子采用圓筒形表面將木制零件固定在一起，而螺絲采用的是螺旋表面，但從固定木制零件這一點來看，釘子和螺絲可以是等效結(jié)構(gòu)。
還應指出，以上所引用的專利、申請或出版物是整個地作為對比文件列入本文的。
權(quán)利要求
1．一種無紡織物，用帶溝紋的氣動腔體制成，這種織物與用無溝紋的氣動腔體制成的類似織物相比具有更為優(yōu)異的均勻度。
2．按權(quán)利要求1所述織物，其中在所述帶溝紋的氣動腔體中具有溝紋，其深度約在10至6500μm之間，寬度約在10至6500μm之間，間距約在10至6500μm之間。
3．按權(quán)利要求1所述織物，其中所述織物的均勻度是用選自由Frazier滲透性、橫向強度、機器方向強度和基重構(gòu)成的方法中的一種測定的。
4．按權(quán)利要求3所述織物，其中所述織物的均勻度與不用帶溝紋氣動腔體制成的織物相比至少高出約10％。
5．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的尿布。
6．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的婦女衛(wèi)生制品。
7．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的外科布簾。
8．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的外科長外衣。
9．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的保護覆蓋物。
10．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的服裝。
11．由權(quán)利要求3的織物構(gòu)成的共成形毛巾。
12．制作無紡織物的方法，包括以下步驟在使流體流經(jīng)氣動腔體時拉伸熱塑性纖維，其中所述氣動腔體在其與所述流體接觸的表面上制有溝紋。
13．按權(quán)利要求12所述方法，其中所述織物具有與不用帶溝紋氣動腔體的方法制得的織物相比較高的均勻度。
14．按權(quán)利要求13所述方法，其中所述織物的均勻度是用選自由Frazier滲透性、橫向強度、機器方向強度和基重構(gòu)成的方法中的一種測定的。
15．按權(quán)利要求14所述方法，其中所述織物的均勻度與不用帶溝紋氣動腔體制成的織物相比至少高出約10％。
16．一種用于紡粘纖維的氣動腔體，包括拉伸單元，拉伸單元具有壁體，在壁體之間使纖維在流體流動中傳送，其中所述壁體具有溝紋，溝紋深度約在10至6500μm之間，寬度約在10至6500μm之間，間距約在10至6500μm之間，溝紋與所述流體成從0°到±60°的角度。
全文摘要
提供一種織物,織物是在氣動腔體內(nèi)制作的,氣動腔體在其接觸流體的有效表面上具有細溝紋。還提供一種制作具有較高均勻度織物的方法,這是在表面上具有溝紋的氣動腔體中制作的。這樣制成的織物具有較高的均勻度,均勻度是通過滲透性、單位重量或橫向和機器方向強度的性能測得的。
文檔編號D01D4/02GK1223701SQ97195855
公開日1999年7月21日 申請日期1997年6月19日 優(yōu)先權(quán)日1997年6月19日
發(fā)明者T·G·特里貝斯, B·D·海涅斯, C·J·莫雷爾, J·L·麥馬努斯, R·W·格里芬 申請人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司