无纺第二层地毯底布的制作方法

专利名称：无纺第二层地毯底布的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及制造无纺织物的方法，特别是，制造这样一种无纺织物的方法，其中该无纺织物显示持久的三维图像，可以在第二层地毯底布系统中使用以便减少在正常使用(行走)下的变形并改善提供到第二层地毯底布系统应用的覆盖量。
背景技术：
常规纺织织物的生产被认为是复杂的、多步骤的过程。从短纤维生产织物从梳理过程开始，从而纤维被打开并排成在现有技术中被称作“梳条”的喂入原料。几束梳条然后在并条机被多次拉拔；以进一步排列纤维，混合、提高均匀性且减少条子直径。被拉拔的梳条然后被喂入粗纺机，以通过进一步减少直径以及施加轻微的辅助捻转生产粗纱。然后粗纱被喂入精纺机纺织成纱线。纱线接着被放到络纱机上被卷成大的卷。纱线然后准备用于生产织物。
对于纺织织物，纱线被特别用作经纱或纬纱。纬纱(其沿Y轴走向并称为纬纱)被直接拿到织机用于织造。经纱(其沿X轴走向并称为经纱)必须进一步加工。大卷纱线被放置到整经机并被卷绕到分条整经轴上，彼此平行排列。分条整经轴然后被喂入到浆纱机，上胶被应用到纱线上使其更僵硬且更耐磨，以便经受织造过程。当纱线离开浆纱机时，它们被卷绕到织机经轴上，织机经轴然后被安放在织机背面。经线被穿过织机织针，当纬线以交织方式垂直加入时，织针上升或下降单个纱线，这样纱线被纺织成织物。一旦织物被织成，在它能被染色或修整前，它需要通过洗涤以便从经纱去除上胶。当前，商用高速织机以每分钟1000到1500梭的速度运行，这里，一梭是指穿过织物整个宽度插入纬线。床单布和被褥布典型的支数是每英寸经线和纬线分别为80×80到200×200。织造速度由纬线交织到经线有多快决定，这样生产被褥布的织机通常具有每分钟5英寸到18.75英寸的生产速度。
相反，由于织物直接从梳理过程生产出，从短纤维生产无纺织物被认为比传统纺织过程更高效。
无纺织物适合在多种应用中使用，相对传统纺织品，无纺织物制造的高效率提供了显著的经济优势。然而，当应用在具有横向应力和共线应力的场合中，与传统纺织品相比，无纺织物的性能通常具有缺陷，特别是在抗伸长方面。为了通过形成复杂合成结构以提供织物完整性的所需级别，已经开发了具有改善性能的水力缠绕织物。在缠绕之后，通过应用粘合剂成分和/或已缠绕纤维基体的热稳定，织物耐用性被进一步提高。
无纺合成结构通过将支撑层或稀松纱(scrim)合并进来，改善了诸如伸长性等物理性能。支撑层材料包含一批聚合物，诸如聚烯烃、聚酯、聚氨酯、聚酰胺、及其组合，且采用薄膜、纤维薄片或格子状网眼形式。金属滤网、玻璃纤维和植物纤维也被用作支撑层。支撑层通常通过机械或化学方法合成，以便加固合成织物。加固层，也被称作稀松纱材料，在美国专利NO.4,636,419中有详细描述，这里引入作为参考。稀松纱材料的使用，特别是，纺丝粘合的稀松纱材料的使用本领域普通技术人员所熟悉的。
纺丝粘合材料包括连续单纤维，该连续单纤维主要通过吐丝管装置挤压热塑性树脂产生大量连续的热塑性单纤维形成。该单纤维然后被淬火和拉拔，并且被收集以形成无纺纤维网。纺丝粘合材料具有相对高的抗伸长性，且作为加固层或稀松纱性能优良。Evans等人的美国专利文件No.3,485,706，这里引入作为参考，公布了通过水力缠绕机械地附着有最初的无规则短纤维毡的连续单纤维网，然后第二个无规则短纤维毡又通过水力缠绕附着到连续单纤维网。连续单纤维网也用在美国专利文件No.5,144,729、No.5,187,005，No.4,190,695中。这些专利包括用于加固或减少合成物伸长性的连续单纤维网。
最近，水力缠绕技术得到发展，它通过三维图像转印装置实现水力缠绕将图像或图案施加到缠绕织物，这样的三维图像转印装置在美国专利文件No.5,098,764中被公布，这里引入作为参考。为了提供具有加强的物理性能以及功能尺寸的织物希望使用这样的图像转印装置。
具有三维图像的无纺织物显示了综合的特殊物理特性，因此有益于应用在地毯底布。另外，工业应用的具有三维图像的无纺织物需要足够的抗伸长性，以便当织物被转印成最终使用的物品以及用于最终用途时抵抗图像变形。
迄今为止，无纺织物优势显著地被用于制造第二层地毯底布。通常，用于这种用途的无纺织物已经被缠绕且通过有时被称作“织针毡合”的机械针刺法成为一体，该针刺法需要从纤维网结构重复插入和抽出钩针。当这种加工工艺使纤维结构结合在一起且有助于完整性时，钩针不可避免地剪切许多连续单纤维，且在纤维结构上产生不希望的穿孔，这将损害地毯底布的完整性且降低覆盖。针刺法也对合成织物的强度有害，为了有足够强度以用作第二层地毯底布，需要合适的无纺织物具有高的基础重量。
虽然，在现有技术中有过各种尝试以研制用于地毯系统的第二层地毯底布，但对能提供具有明显图像的无纺织物的需求继续存在。

发明内容
本发明涉及一种制造无纺织物的方法，该无纺织物显示明显的、耐用的三维图像，允许在地毯底布系统的第二层地毯底布中使用该织物以便减少在正常使用(行走)下的变形并在地毯系统应用中提供更好的被覆性。特别是，本发明期望从包括纺丝粘合和/或粗稀松纱的毛网(precursor web)形成织物，该织物当在成像表面上接受水力缠绕时，获得更好的产品。通过采用这种方式形成，毛网的水力缠绕产生更明显的三维图像。该图像耐磨损和抗扭曲。
根据本发明，体现本发明的制造无纺织物的方法包括提供含纤维基体的毛网的步骤。虽然通常使用短纤维长度的纤维，但是纤维基体可以包含大量连续单纤维。在特别优选的形式中，纤维基体包括短纤维长度的纤维，它们被梳理且交叉互搭形成毛网。在本发明的一个实施例中，毛网在连续单纤维和/或粗稀松纱的并置之前在有小孔的成形表面上受到预缠绕，然后三维成像。可选地，纤维基体的一层或多层与一个或多个连续单纤维和/或粗稀松纱并置，然后分层的构造被预缠绕以形成直接成像的毛网，或在成像之前接受更多的纤维、单纤维丝、支撑层，或稀松纱层。
本方法还期望提供具有可移动的成像表面的三维图像转印装置。在一个典型配置中，图像转印装置可包含鼓状设备，它相对一个或多个水力缠绕歧管(manifold)可旋转。
毛网被前移到图像转印装置的成像表面。实现毛网的水力缠绕以形成具有三维图像的织物。重要的是，至少与一个连续单纤维或粗稀松纱结合用于使织物张力集中在其中，改善了短纤维层或多层的成像，并产生更明显的三维图像。
水力缠绕之后，具有三维图像的织物可受到一个或多个不同后缠绕处理。这种处理可以包括使用聚合粘合剂合成、机械压实、使用添加剂或静电合成以及类似处理。
本发明另一方面是涉及一种形成无纺织物的方法，该无纺织物显示明显的和可恢复原状的三维图像，同时提供必需的抗扭曲性，以易于在多种工业应用中使用。该织物显示了高度的纤维保持力，这样，使得织物可用于用作地毯底布系统的第二层地毯底布这样一些用途中。另外，稀松纱协助防止所印图像在日常加工和使用期间在张力施加到合成织物上时扭曲。
制造耐用的无纺织物的方法包括提供受到水力缠绕的毛网的步骤。通过在三维图像转印装置上的水利缠绕，毛网被成形为具有三维图像的无纺织物。图像转印装置形成有三维元件，毛网在水力缠绕期间抵靠该三维元件，藉此，毛网的纤维状组分通过移动到三维元件和图像转印装置的粗糙表面之间的区域而被成像。
在优选形式中，在成像表面上水力缠绕之前，毛网在有小孔的表面上被水力缠绕。毛网的这种预缠绕用于使毛网的纤维成分成为一体，但不产生如通过使用三维图像转印装置所能获得的三维图像。
可选地，在三维成像之后，已成像的无纺织物被加工处理或使用美化改进成分处理，以便进一步改变织物结构或满足最终使用物品要求。聚合粘合剂成分可以被选择来提高织物的耐用性，或抗菌添加剂可以用来阻止霉菌和真菌的生长。


通过下面的详细描述、附图和附加权利要求，本发明的其他特征和优点将会非常明了。
图1是体现本发明原理的、用于制造耐用的无纺织物的装置的示意图。
具体实施例方式
本公布被认为是本发明的范例而且这并不是要将本发明局限于所示的特定实施例，基于这个理解，本发明允许有不同形式的实施例，附图中和下文中要描述的是本发明目前的优选实施例。
本发明涉及一种形成适合用作地毯底布系统的第二层地毯底布的耐用的具有三维图像的无纺织物的方法，其中，通过结合至少一个连续单纤维支撑层和/或粗稀松纱加强织物的三维图像。加强的成像能通过使用各种技术获得，一种这样的技术包括当毛网被前移到图像转印装置的可移动成像表面上时，最小化和消除整个毛网上的张力，如Putnam等人于2002年12月28日提出申请的、待审的美国专利申请文件No.60/344259，名称为“Nonwoven Fabrics Having a Durable Three-DimensionalImage”，这里引用作为参考。通过使用连续单纤维支撑层或稀松纱、粗稀松纱，及其组合，获得加强的纤维缠绕，所形成的织物的物理性能，包括美观性和机械性能，被令人满意地提高。有理由相信，当毛网被前移到图像转移装置上时，由支撑层或稀松纱提供的毛网内部支撑，令人满意地产生将张力集中到支撑层或稀松纱上的作用。没有张力，形成毛网的纤维或纤维基体的单纤维在水力缠绕过程中更容易移动和改变方向，这样，在图像转印装置上产生改进的三维图像。获得一个更清晰和耐用的图像。
参考图1，其中显示了实施本方法以形成无纺织物的装置。织物由纤维基体形成，该纤维基体通常包含短纤维长度的纤维，但也可以包括大量连续单纤维。纤维基体优选地被梳理并交叉互搭以形成纤维毡(matt)，用P表示。在当前实施例中，纤维毡包含100％交叉互搭的纤维，即，毛网的所有纤维都是通过交叉互搭已梳理的纤维网形成，以便纤维被定向为相对产生的网的加工方向成一定角度。美国专利文件No.5,475,903，这里引入作为参考，显示了一种毛网牵伸装置。
连续单纤维支撑层或稀松纱、粗稀松纱，或其组合，然后以面对面方式放置成与纤维网面对并置，并受到水力缠绕以形成毛网P。可选地，纤维网首先被水力缠绕以形成毛网P，然后，至少一个支撑层或稀松纱施加到毛网，合成构造有选择地进一步与非成像水力歧管缠绕，然后在成像表面施加三维图像。
图1显示了根据本发明的用于形成无纺织物的水力缠绕装置。该装置包括以皮带10的形式、带有小孔的成形表面，毛网P被设置在它上面用于通过缠绕歧管12预缠绕。在三维成像之前，毛网的预缠绕是通过网P顺序移动通过带有小孔成形表面的鼓轮14，利用缠绕歧管16完成毛网缠绕而实现的。毛网的进一步缠绕是由缠绕歧管20在鼓轮18的带有小孔的成形表面上完成，毛网然后通过相继的带有小孔的鼓轮20，用于被缠绕歧管24、24′继续缠绕。
图1的缠绕装置还包括有三维成像鼓轮24，它包含有三维图像转印装置，用于实现已缠绕的毛网的成像。图像转印装置包括能相对多个缠绕歧管26移动的可移动成像表面，歧管26与图像转印装置的成像表面形成的三维元件一起实现已形成织物的成像和形成图案。
本发明期望支撑层或稀松纱可以是任何合适的连续单纤维无纺材料、粗稀松纱，或其组合，包括但不限于纺丝粘合织物、纺丝粘合—熔融吹制层压制品，或具有低伸长性的纺丝粘合—纺丝粘合层压制品。支撑层或稀松纱的一个特别优选实施例是热塑纺丝粘合无纺织物，支撑层可以保持卷筒形式，然后被连续喂入毛网成形中，和/或由位于三维成像鼓轮24前面的直接纺纱轴供应。
体现本发明原理的耐用的无纺织物的制造首先是提供纤维基体，它包括使用短纤维长度的纤维、连续单纤维和具有同一或不同组分的纤维以及/或单纤维的混合。纤维和/或单纤维从具有同一或混合纤维长度的天然或人造组分中选择。适合的天然纤维包括但不限于棉花、木质纸浆和粘胶人造丝。人造纤维，其可以被整体或部分混合，包括热塑和热固聚合物。适用于与热塑树脂分散剂树脂混合的热塑聚合物包括聚烯烃、聚酰胺和聚酯。热塑聚合物还可以从均聚物、共聚物、轭合物和其他衍生物包括那些具有结合的熔融添加剂或表面活性剂的热塑聚合物中选择。短纤维长度在0.25英寸到10英寸的范围中选择，优选范围是1到3英寸，并且纤度但尼尔在1到22的范围中选择，一般用途时优选范围是1.2到6但尼尔。纤维和/或单纤维的形状并不是对本发明的适用范围的限制。
示例比较示例1使用如图1所示的成形装置，通过提供包含100Wt％聚丙烯纤维的毛网制造无纺织物。该网具有每平方码3盎司(±7％)的基础重量，毛网100％梳理并交叉互搭，牵伸比为2.5到1。
在毛网三维成像之前，该网通过诸如图1所示的一系列缠绕歧管被缠绕，图1显示毛网P放在以带10形式的、有小孔的成形表面上，该网由缠绕歧管12作用在其上。该网然后接着通过具有带小孔的成形表面的鼓轮14，用于被缠绕歧管16缠绕，该网然后运行到鼓轮18的带有小孔的成形表面，用于被缠绕歧管20缠绕。该网然后通过相继的带有小孔的鼓轮22，继续被缠绕歧管24、24′缠绕。在本示例中，每一个缠绕歧管包括120微米喷孔，每英寸间隔有42.3个，歧管以每平方英寸100、300、700和1300磅连续运行，具有每分钟45码的线速度。采用具有72英寸宽度的毛网。
图1的缠绕装置还包括有三维成像鼓轮24，它包含有三维图像转印装置用于实现已缠绕的毛网的成像和形成图案。缠绕装置包括多个缠绕歧管26，其作用是与鼓轮24的三维图像转印装置配合以形成织物图案。在本示例中，成像歧管26以与预缠绕过程中所使用的一样的线速度以每平方英寸2800、2800和2800磅连续运行。
示例1三维图像无纺织物由比较示例1中所描述的方法生产，其中可选地，根据本发明，更轻的每平方码1.5盎司的聚酯短纤维网与1.5盎司大约2.0但尼尔的聚酯纺丝粘合网并置在一起。短纤维网/纺丝粘合网层压基体然后受到同比较示例1中所描述的相等的水力压。
根据本发明制造的成像无纺织物显示非常好的三维图像清晰度，且比没有支撑层或稀松纱的施加到相同基础重量材料的图像更明显。诸如示例1的成像无纺织物显示出显著降低的伸长特性，从而在机械加工和使用期间产生提高的图像保持力。
本发明的材料可以用作第二层地毯底布，也可以提供作为各种地板系统的衬底材料，包括浮动层压地板系统，和其他使用具有三维图像的无纺织物的最终用途产品。其他最终用途包括加工成隔音壁系统、汽车上的应用、易于手提清理等的干或湿硬表面擦拭，诸如长衫、工作服、衬衣、厚实织物、实验室外套、面罩等的工业用途的保护服装，以及防护罩，包括诸如轿车、卡车、小船、飞机、摩托车、自行车、高尔夫小车等交通工具的防护罩，也可作为经常被放在室外的设备的防护罩，像烤架、庭院和花园设备，诸如割草机和旋转耕作机具，草坪设施，地板遮盖物，桌布和野餐遮盖物。
从前面所述可以看出，在不脱离本发明的真实精神和独创性概念的情况下可以实施许多更改和变化。应理解，并没有对这里所公布的特定实施例作任何限定。通过附加权利要求，本公开想要覆盖包含在权利要求范围内的所有类似更改。
权利要求
1.一种制造第二层地毯底布织物的方法，包括以下步骤提供纤维基体；提供包含连续单纤维支撑层的支撑层；提供带有小孔的表面；并置所述纤维基体和所述支撑层并且施加水力能，以将所述纤维基体和所述支撑层缠绕成为毛网；和在所述带有小孔的表面上水力缠绕所述毛网，以形成具有三维图像的无纺织物。
2.一种制造第二层地毯底布织物的方法，包括以下步骤提供纤维基体；提供包含粗稀松纱的支撑层；提供带有小孔的表面；并置所述纤维基体和所述支撑层并且施加水力能，以将所述纤维基体和所述支撑层缠绕成为毛网；和在所述带有小孔的表面上水力缠绕所述毛网，形成具有三维图像的无纺织物。
3.如权利要求1所述的制造第二层地毯底布织物的方法，其特征在于所述带有小孔的表面是三维图像转印装置。
4.如权利要求1所述的制造第二层地毯底布织物的方法，其特征在于所述纤维基体包含短纤维长度的纤维。
5.如权利要求1所述的制造第二层地毯底布织物的方法，其特征在于所述纤维基体包含大体连续的单纤维。
6.如权利要求1所述的制造第二层地毯底布织物的方法，其特征在于所述支撑层是纺丝粘合织物。
7.如权利要求1所述的制造第二层地毯底布织物的方法，其特征在于所述支撑层是纺丝粘合织物和粗稀松纱层压物。
8.一种制造第二层地毯底布织物的方法，包括以下步骤提供纤维基体；提供包含连续单纤维支撑层的支撑层；梳理所述纤维基体；交叉互搭所述纤维基体以形成毛网；在带有小孔的成形表面上缠绕所述毛网；将所述支撑层并置到所述毛网上；提供三维图像转印装置，其包含具有一批三维表面元件的成像表面，所述成像表面可相对至少一个相关的水力缠绕歧管移动；和在所述成像表面上水力缠绕所述毛网，以便所述毛网的部分从所述三维表面元件的顶部移开，以形成具有图像和图案的无纺织物。
全文摘要
本发明涉及一种制造无纺织物的方法，该无纺织物显示明显的持久的三维图像，允许在地毯底布系统的第二层地毯底布中使用该织物以便减少在正常使用(行走)下的变形并且在地毯系统应用中提供更好的覆盖。特别是，本发明期望织物从包含纺丝粘合和/或粗稀松纱的毛网(P)形成，当在成像表面(24)上受到水力缠绕时，获得更好的产品。通过采用这种方式形成，毛网的水力缠绕产生更明显的三维图像。该图像耐磨损和抗扭曲。
文档编号D04H1/46GK1878899SQ200380107274
公开日2006年12月13日 申请日期2003年10月22日 优先权日2002年10月22日
发明者理查德·福克纳, 郝平, 佩尔·林德布卢姆 申请人:帕里莫集团有限公司