专利名称：压花无纺织物的制作方法
背景布毛巾和抹布通常用于生产和商业环境来清洁液体和微粒。这类织造材料是吸水的并能有效地将微粒收集在该材料的织造纤维内。这类毛巾和抹布使用后一般经过洗涤并再使用。然而，这类织造材料存在不足。首先，所述布材料的织造结构使得其为多孔的；液体一般透过布并能接触使用者的手。这对使用者而言不方便，因为他们的手会被他们想用毛巾或抹布吸收的液体弄脏。这种流体渗透使得必须使用多层布。如果被清洁的物质是溶剂、腐蚀性材料、危险化学品或其它类似危险物质，透过织造材料的液体或物质对使用者会是危险的。
其次，即使这些布毛巾和抹布被洗涤，它们一般仍含有残余物或残余金属微粒，这些残余物或残余金属微粒会损坏这种毛巾或抹布随后接触的表面并可能损伤使用者的手。最后，这类布毛巾和抹布通常是抹擦使得液体、油和油脂变模糊而不是吸收它们。
布抹布和毛巾的替代物是用浆粕纤维制备的揩布。尽管知道浆粕纤维的无纺网是吸水的，完全由浆粕纤维制备的无纺网可能不适于某些应用，如重型刮水器，因为它们的强度和抗磨性不够。过去，使用粘合剂给浆粕纤维网外部增强。如此高浓度粘合剂会增加费用并在使用过程中留下斑纹，这可能产生不适合某些应用的表面，如汽车涂装。当这类外部增强揩布和某些挥发性或半挥发性溶剂一起使用时，也可将粘合剂萃取掉。
已经制备了浆粕浓度高的其它揩布，所述浆粕通过水力缠结进入长丝基质中。这类揩布可用作重型刮水器，因为它们既吸水，对于重复使用强度又足够。此外，这类揩布由于吸水性更高、渗透到使用者手中的液体更少而优于布抹布和毛巾。可用于重型刮水器的这类材料的实例可在美国专利5,284,703、5,389,202和6,784,126中找到，所有上述专利都属于Everhart等。
这类水力缠结的浆粕揩布上的压花图案提供了有助于清洁和吸收油和油脂与微粒的压花表面组织。然而，当这类揩布由于它们吸收的液体而变湿时，压花结构变得不清晰且磨损。所述揩布的效率受到影响且会弄糊其随后接触的其它油和油脂。
现在需要一种水力缠结的纤维无纺复合材料，所述材料是吸水的，但变湿后在使用过程中会保持其压花结构。
定义本文中所用的术语“纵向”是指无纺网制备过程中纤维在其上面沉积的成形面的行进方向。
本文中所用的术语“横向”是指垂直于以上定义的纵向的方向。
本文所用的术语“浆粕”是指来自木本和非木本植物等天然来源的纤维。木本植物包括，如落叶树和针叶树。非木本植物包括，如棉、亚麻、细茎针茅、马利筋属植物、麦秆、黄麻、大麻和甘蔗渣。
本文中所用术语“纤维平均长度”是指浆粕纤维的加权平均长度，采用产自Kajaani Oy Electronics，Kajaani，Finland的FS-100型Kajaani纤维分析仪测定。按照测试步骤，用浸渍液处理浆粕样品确保不存在纤维束或片。将每个浆粕样品分散于热水中并稀释成约0.001％溶液。当用标准Kajaani纤维分析测试步骤测试时，将约50-100ml的稀释溶液中的各测试样品取出。纤维加权平均长度可用下式表示Σxi=0k(xi*ni)/n]]>其中K＝纤维最大长度xi＝纤维长度ni＝长度为xi的纤维数目n＝测量的纤维总数目本文中所用的术语“纤维平均长度小的浆粕”是指包含大量短纤维和非纤维微粒的浆粕。可以认为许多次级木质纤维浆粕是纤维平均长度小的浆粕，然而，次级木质纤维浆粕的质量将取决于回收纤维的质量和前处理的种类和数量。纤维平均长度小的浆粕纤维平均长度可小于约1.2mm，所述纤维平均长度用光学纤维分析仪，如FS-100型Kajaani纤维分析仪(Kajaani Oy Electronics，Kajaani，Finland)测定。如纤维平均长度小的浆粕纤维平均长度可为约0.7-1.2mm。示例性纤维平均长度小的浆粕包括未处理硬木浆粕和来自办公废纸、新闻用纸和纸板碎料等次级纤维浆粕。
本文中所用术语“纤维平均长度大的浆粕”是指包含较少量短纤维和非纤维微粒的浆粕。纤维平均长度大的浆粕一般由某些非次级(即未处理)纤维形成。已经筛过的次级纤维浆粕也可纤维平均长度大。纤维平均长度大的浆粕一般纤维平均长度大于约1.5mm，所述纤维平均长度用光学纤维分析仪，如FS-100型Kajaani纤维分析仪(Kajaani OyElectronics，Kajaani，Finland)测定。如纤维平均长度大的浆粕纤维平均长度可为约1.5mm-约6mm。示例性纤维平均长度大的浆粕(其为木质纤维浆粕)包括，如漂白过或未漂白过的未处理软木纤维浆粕。
本文中所用术语“无纺织物或网”是指单个纤维或纱线组成的网，其中纤维或纱线交迭，但不象针织物中一样以一种可辩认的方式交迭。已用许多方法制备无纺织物或网，如熔喷法、纺粘法和粘合梳理成网法。无纺织物的基重通常表示为每平方码材料的盎司数(osy)或每平方米的克数(g/m2或gsm)，而有用的纤维直径通常表示为微米数。(注意将osy转换成gsm，用33.91乘以osy)本文中所用术语“超细纤维”是指直径小的纤维，其平均直径不超过约75微米，如平均直径为约0.5微米至约50微米，或更具体地讲，超细纤维平均直径可为约2微米至约25微米。另一经常使用的纤维直径表示是旦尼尔，其定义为每9000米纤维的克数且可通过以微米为单位的纤维直径平方乘以克/立方厘米为单位的密度，乘以0.00707计算。较低的旦尼尔表示较细的纤维而较高的旦尼尔表示较粗或较重的纤维。如给定为15微米的聚丙烯纤维直径可通过平方，将所得结果乘以0.89g/cc并乘以0.00707转换成旦尼尔。因此，15微米聚丙烯纤维的旦尼尔为约1.42(152×0.89×0.00707＝1.415)。美国以外，度量单位更普遍为“特”，其定义为每千米纤维的克数。特可按照旦尼尔/9计算。
本文中所用的术语“纺粘”和“纺粘丝”是指直径小的长丝，所述丝通过将熔融热塑性材料从喷丝头的多个细、通常为圆的毛细孔作为单丝挤出而制得，挤出丝的直径随后通过如牵引拉伸和/或其它众所周知的纺粘机理迅速减小。纺粘无纺网的生产已在如Appel等的美国专利4,340,563、Dorschner等的美国专利3,692,618中说明。这些专利的内容通过引用结合于本文中。
本文中所用的术语“熔喷”是指通过将熔融热塑性材料通过多个细、通常为圆口毛细管作为熔融纱线或单丝挤出到会聚高速气流(如空气)中而制得的纤维，所述高速气流拉长所述熔融热塑性材料的单丝以减小其直径，它们可成为超细纤维直径。此后，所述熔喷纤维被高速气流运载并放置在凝聚面上以制得无规分散熔喷纤维网。这种方法已在各专利和出版物中描述，包括NRL Report 4364，B.A.Wendt，E.L.Boone和D.D.Fluharty的“Manufacture of Super-Fine Organic Fibers”；NRL Report 5265，K.D.Lawrence，R.T.Lukas和J.A.Young的“AnImproved Device For The Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers”和1974年11月19日颁发的Butin等的美国专利3,849,241。
本文中所用的术语“粘合梳理网”是指由短纤维组成的网，所述短纤维通常成包购买。将所述包放入将纤维分开的纤维化装置/开松机。接着，将纤维送入通过精梳或梳理装置，所述精梳或梳理装置进一步打散短纤维并将其沿纵向排列从而形成纵向定向的纤维无纺网。一旦形成网，随后用一种或多种粘合方法将其粘合。一种粘合方法为粉末粘合，其中粉末状粘合剂分散于整个网上并随后被活化，一般通过用热空气加热所述网和粘合剂(来使之活化)。另一粘合方法为花纹粘合法，其中采用受热轧辊或超声粘合装置将纤维粘合在一起，通常整个网为局部粘合花纹和/或如果需要所述网可沿着整个表面粘合。当采用双组分短纤维时，通风粘合装置对于许多应用是特别有利的。
本文中所用的术语“热塑性”应指能熔融加工的聚合物。
发明概述本发明针对三维水力缠结的无纺纤维复合结构，所述复合结构具有至少一个可模塑无纺纤维网和通过水力缠结结合到所述无纺纤维网的纤维材料，从而所述无纺复合结构的湿压缩回弹比大于约0.13。在供选实施方案中，所述湿压缩可大于约0.13，约0.13-约3.00，约0.13-约0.60，约0.13-约0.45和约0.15-约0.45。
所述无纺纤维复合结构可含有约1-约25％重量无纺纤维网和超过约70％重量纤维材料。在各实施方案中，所述无纺纤维网为纺粘长丝的无纺网且基重可为每平方米约7-约300克。
在各实施方案中，所述纤维材料为浆粕纤维。这类浆粕纤维可选自未处理硬木浆粕纤维、未处理软木浆粕纤维、次级纤维、非木本纤维及其混合物。
在其它实施方案中，所述无纺纤维复合结构也可包含粘土、淀粉、微粒和高吸水性颗粒。所述无纺纤维复合结构也可包含至多约4％的松解剂。
这类无纺纤维复合结构可用于制备揩布，所述揩布具有一层或多层且基重为约20gsm-约300gsm。或者，这类无纺纤维复合结构可用作包含一层或多层这类织物的吸水个人护理产品的流体分配部分，其中所述流体分配部分的基重为约20gsm-约300gsm。
本发明还针对浆粕含量高的水力缠结无纺复合织物，所述复合织物含有约1-约25％重量长丝无纺纤维网和超过约70％重量的浆粕纤维材料。所述长丝无纺纤维网的粘合密度大于每平方英寸约100针粘合而总粘合面积小于约30％。所述无纺复合织物的湿压缩回弹比大于约0.08。在供选实施方案中，所述湿压缩可大于约0.13，约0.08-约3.00，约0.08-约0.60，约0.08-约0.45和约0.13-约0.45。在一个实施方案中，所述长丝无纺纤维网为纺粘长丝的无纺网。在各实施方案中，所述浆粕纤维选自未处理硬木浆粕纤维、未处理软木浆粕纤维、次级纤维、非木本纤维及其混合物。
本发明还针对制备压花水力缠结无纺复合织物，如上述无纺纤维结构的方法。如下所述制备所述织物将纤维材料层叠加在无纺纤维网层上面，通过水力缠结所述层而形成复合材料，干燥所述复合材料，加热所述复合材料并在一对匹配压花辊形成的压花间隙中对其压花。在多个实施方案中，在压花之前加热所述复合材料，使得复合材料表面温度高于约140。在其它实施方案中，加热所述复合材料，使得复合材料表面温度高于约200且可甚至高于约300。此外，所述匹配压花辊可被加热。
所述无纺复合织物的各层可通过将纤维沉积在长丝制成的无纺纤维网层(通过干法成形或湿法成形)上来叠加。或者，所述纤维层叠加在纺粘长丝的无纺纤维网层上。
在一个实施方案中，在水力缠结之前将粘土、活性炭、淀粉、微粒和高吸水性颗粒等材料加入叠加层。在另一实施方案中，将这类材料加入叠加的水力缠结无纺材料中。在另一供选实施方案中，将这类材料加入用于形成长丝无纺纤维网层上的纤维层的纤维悬浮液中。
所述方法也可包括整理步骤，其中所述复合织物经过机械软化、挤压、起绉和刷绒。其它加工步骤可包括复合织物经过染料和/或粘合剂的化学后处理。
附图简述
图1为制备浆粕含量高的无纺复合织物的示例方法的示意图。
图2是示例粘合图案的平面图。
图3是示例粘合图案的平面图。
图4是示例粘合图案的平面图。
图5是制备本发明压花织物的方法的示例干燥和压花部分的示意图。
图6是制备本发明压花织物的方法的示例干燥和压花部分的示意图。
图7是示例压花图案的平面图。
图8是一对使用中的压花辊的详细局部横截面图。
图9代表含有水力缠结无纺复合材料的示例吸水性结构。
图10是用于对比说明图案清晰度的压花无纺材料的压花表面的放大照片。
图11是用于对比说明图案清晰度的压花无纺材料的压花表面的放大照片。
图12是用于对比说明图案清晰度的压花无纺材料的压花表面的放大照片。
图13是湿压缩回弹比测试过程中测定的压缩力对样品尺寸所作的图。
图14是湿压缩回弹比测试过程中测定的压缩力对样品尺寸所作的图。
图15是对比湿压缩回弹比值和定性湿图案清晰度观察的条形图。
详述参考附图1，在10处示意说明了制备水力缠结无纺复合织物的方法。本发明中，纤维的稀释悬浮液由高位槽12提供并经过均匀分散液中的闸门14沉积到常规造纸机的成形织物16上。所述纤维悬浮液可稀释到一般用于常规造纸工艺的任意浓度。如，所述悬浮液可包含约0.01-约1.5％重量悬浮在水中的纤维。将水从纤维悬浮液中除去，得到纤维材料18的均匀纤维层。
纤维材料18的纤维可为浆粕纤维、天然非木本纤维、合成纤维或其组合物。非木本纤维源为不是木本植物纤维源的任何纤维种类。这类非木本纤维源包括，不局限于，马力筋属植物及相关种类的种毛纤维、马尼拉麻叶纤维(也称为蕉麻)、菠萝叶纤维、印度草、细茎针茅、稻草、香蕉叶纤维、构树的树皮纤维和类似纤维源。合适的合成纤维包括聚烯烃、人造丝、丙烯酸类、聚酯、醋酸酯和其它这类短纤维。
尽管应该认识到组成纤维材料18的纤维可选自如上所述的大范围的纤维，下文中使用浆粕纤维的纤维网来进行说明。
所述浆粕纤维可为任何纤维平均长度大的浆粕、纤维平均长度小的浆粕或它们的混合物。所述纤维平均长度大的浆粕一般纤维平均长度为约1.5mm-约6mm。示例性的平均纤维长度大的木浆粕包括产自Kimberly-Clark Corporation、商业名称为Longlac 19、Coosa River 56和Coosa River 57的那些。
所述纤维平均长度小的浆粕可为如某些未处理硬木浆粕和来自如新闻用纸、回收纸板和办公废纸等的次级(即回收)纤维浆粕。所述纤维平均长度小的浆粕一般纤维平均长度小于约1.2mm，如0.7mm-1.2mm。
纤维平均长度大和纤维平均长度小的浆粕的混合物可包含较大部分纤维平均长度小的浆粕。如混合物可包含超过约50％重量纤维平均长度小的浆粕和不到约50％重量纤维平均长度大的浆粕。一个示例混合物包含75％重量纤维平均长度小的浆粕和约25％重量纤维平均长度大的浆粕。
用于本发明的浆粕纤维可为未精炼的或可拍打至各精炼度。可加入少量湿强树脂和/或树脂粘合剂来提高强度和耐磨性。有用粘合剂和湿强树脂包括，如产自Hercules Incorporated的Kymene 557 H和产自American Cyanamid，Inc.的Parez 631。也可将交联剂和/或吸水剂加入浆粕混合物中。如果需要非常开放或松散的无纺浆粕纤维网，可将松解剂加入浆粕混合物中以减小氢结合的程度。一个示例性松解剂为产自Hercules Incorporated，Wilmington，Delaware、商业名称为ProSoftTQ1003。加入如占复合材料0.1至4％重量的某些松解剂还似乎减少了测得的静态和动态摩擦系数并提高了复合织物富长丝侧的耐磨性。认为所述松解剂起到润滑剂或摩擦减低剂的作用。
无纺纤维网20从供应辊22退卷出来并沿着与其相连的箭头所示方向行进，而供应辊22沿着与其相连的箭头方向旋转。所述无纺纤维网20通过堆叠辊28和30形成的S-辊排列26的钳口24。
所述无纺纤维网20为采用制备网的熔喷法、纺粘法、粘合梳理成网法或类似方法制备的无纺织物或网，所述网具有单个纤维或纱线交迭的结构。所述无纺纤维网20优选由任何类型的热塑性聚合物纤维或能被软化并模塑成所需形状的其它聚合物纤维制成。优选所述聚合物纤维由选自聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯、热塑性弹性体、含氟聚合物、乙烯基聚合物及其混合物和共聚物的聚合物制成。
尽管应该认识到无纺纤维网20可选自上述大范围的无纺网生产类型，下文中使用由长丝无纺挤出法制备的无纺纤维网20来进行说明。
无纺纤维网20可由公知的长丝无纺挤出法，如，公知的溶剂纺丝或熔融纺丝法制备，并直接通过钳口24而不需首先储存在供应辊上。所述长丝无纺纤维网20优选为通过纺粘法制备的熔纺长丝的无纺网。所述纺粘丝可由任何可熔纺聚合物、共聚物或其混合物制备。
如所述纺粘丝可由聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、A-B和A-B-A′嵌段共聚物(其中A和A′为热塑性末端嵌段而B为弹性中间嵌段)和乙烯与至少一种乙烯基单体的共聚物制备，所述乙烯基单体为如醋酸乙烯酯、不饱和脂族一元羧酸和这类一元羧酸的酯。如果所述丝由如聚丙烯等聚烯烃制备，所述无纺纤维网20的基重可为每平方米约3.5-约70克(gsm)。更具体地讲，所述无纺纤维网20的基重可为约10-约35gsm。所述聚合物可包括其它材料，如颜料、抗氧剂、流动性促进剂、稳定剂等。
所述长丝无纺纤维网20的一个重要特征是其总粘合面积小于约30％而均匀粘合密度大于每平方英寸约100次粘合。如所述长丝无纺纤维网20总粘合面积可为约2-约30％(通过常规光学显微镜法测定)而粘合密度为每平方英寸约250-约500针粘合。
这种总粘合面积和粘合密度组合可通过将长丝基体与每平方英寸超过约100针粘合的针粘合图案粘合来达到，所述粘合图案当与光滑砧辊完全接触时提供了不到约30％的总粘合表面积。希望当与光滑砧辊接触时，所述粘合图案的针粘合密度可为每平方英寸约250-约350针粘合，而总粘合表面积为约10％-约25％。示例粘合图案显示于图2中(714图案)。
该粘合图案的针密度为每平方英寸约272针。每针限定边为约0.025英寸长的正方形粘合表面。当针与光滑砧辊接触时，它们产生约15.7％的总粘合表面积。基重高的基体一般具有接近该值的粘合面积。基重低的基体一般具有较低的粘合面积。图3为另一示例性粘合图案(WW13图案)。图3中图案的针密度为每平方英寸约308针。每针限定一个粘合表面，所述表面具有约0.035英寸长(并分开约0.02英寸)的两平行边和两相对凸边，各自半径为约0.0075英寸。当针与光滑砧辊接触时，它们产生约17.2％的总粘合表面积。图4是可使用的另一粘合图案。图4中图案的针密度为每平方英寸约103针。每针限定边为约0.043英寸长的正方形粘合表面。当针与光滑砧辊接触时，它们产生约16.5％的总粘合表面积。
尽管前面讨论了热粘辊产生的针粘合，本发明考虑产生丝良好束缚而总粘合面积最小的任何形式的粘合。如，可使用热粘合和乳胶浸渍的组合来产生所需粘合面积最小的丝束缚。或者和/或此外，可通过如喷涂或印刷将树脂、乳胶或粘合剂施涂到无纺长丝并干燥以提供所需粘合。
随后将纤维材料18放在所述无纺纤维网20上，所述无纺纤维网20搁在常规水力缠结机的多孔缠结面32上。优选纤维材料18位于无纺纤维网20与水力缠结集合管34之间。所述纤维材料18和无纺纤维网20从下面通过一个或多个水力缠结集合管34并经过流体喷射处理来使得所述浆粕纤维与长丝无纺纤维网20的丝缠结。流体喷射也推动浆粕纤维进入并通过无纺纤维网20形成而复合材料36。
或者，水力缠结可在纤维材料18和无纺纤维网20在同一多孔筛(即网眼织物)上时进行，湿铺在所述多孔筛上进行。本发明还考虑将已干燥浆粕片放在长丝无纺纤维网上，再水化所述已干燥浆粕片到指定浓度并随后对所述再水化浆粕片进行水力缠结。
水力缠结可在浆粕纤维的纤维材料18高度水饱和时进行。如，临水力缠结之前浆粕纤维的纤维材料18可含有至多约90％重量水。或者，所述浆粕纤维层可为浆粕纤维的气流成网或干法成网层。
需要对浆粕纤维的湿法成网层进行水力缠结，因为所述浆粕纤维可嵌入和/或与长丝基体缠绕并纠结而不妨碍“纸”粘合(有时称为氢键粘合)，因为所述浆粕纤维保持为水合状态。“纸”粘合也好像改善了浆粕含量高的复合织物的耐磨性和拉伸性能。
水力缠结可采用常规水力缠结设备完成，该设备如可在如Evans的美国专利3,485,706中找到，所述专利的内容通过引用结合于本文中。本发明的水力缠结可采用如水等任何合适工作流体进行。所述工作流体流经集合管，所述集合管将所述流体均匀分布到一系列独立孔中。这些孔的直径可为约0.003-约0.015英寸。如本发明可采用产自Rieter Perfojet S.A.of Montbonnot，France的集合管进行，所述集合管包含一条带和1排孔，所述带具有直径为0.007英寸的孔，每英寸30孔。可使用许多其它集合管结构和组合。如可使用单个集合管或将几个集合管相连排列。
在水力缠结过程中，所述工作流体在每平方英寸约200-约2000磅表压(psig)压力下通过小孔。在上述压力的上限，认为复合织物可在每分钟约1000英尺(fpm)速度下加工。流体冲击多孔面支撑的纤维材料18和无纺纤维网20，所述多孔面可为，如网格尺寸为约40×40-约100×100的单一平面筛。所述多孔面也可为网格尺寸为约50×50-约200×200的多重筛。正如许多水喷射处理过程中常见的，真空槽38可直接放在水力针刺集合管或缠结集合管下游的多孔缠结面32下方，从而水力缠结复合材料36的过量水被移除。
尽管本发明的发明者不应该坚持某一特别操作理论，但认为直接冲击放在长丝无纺网20上的纤维材料18的纤维的工作流体柱形喷射推动这些纤维进入并部分通过无纺纤维网20中的基体或无纺丝网。当流体喷射和纤维材料18的纤维与具有上述粘合特征(且旦尼尔为约5微米-约40微米)的长丝无纺纤维网20接触时，纤维也与无纺纤维网20的丝缠结并相互缠结。如果长丝无纺纤维网20粘合太松散，丝一般太灵活而不能形成粘合基体来保护纤维。另一方面，如果无纺纤维网20的总粘合面积太大，纤维渗透可能会很差。此外，太多粘合面积也会产生有污点的复合材料36，因为当流体喷射打到大片非多孔粘合区时会溅开并洗走纤维。特定的粘合水平提供了粘合基体(所述粘合基体可通过仅在一侧水力缠结形成复合材料36)并还提供强度高的有用织物和具有所需尺寸稳定性的复合材料36。
本发明一方面，可调整冲击纤维材料18和无纺纤维网20的流体喷射的能量，从而纤维材料18的纤维插入并与长丝无纺纤维网20缠结，以一定方式从而增强了复合材料36的两面性。也就是说，可调整缠结来在复合材料36的一侧产生高纤维浓度并在对侧产生相应的低纤维浓度。这种结构可能对特别用途揩布和个人护理产品应用(如一次性尿布、卫生巾、成人失禁产品等)特别有用。或者，长丝无纺纤维网20可在一侧与一种纤维材料而在另一侧与不同的纤维材料缠结，来得到具有两个富有纤维侧面的复合材料36。这种情况下，复合材料36的两个侧面都需进行水力缠结。
流体喷射处理后，可将复合材料36转移到无压干燥操作。可使用差速卷绕辊40来将材料从水力针刺带转移到无压干燥操作。或者，可使用常规真空卷绕辊并转移织物。如果需要，所述复合织物可在转移到干燥操作之前湿法起绉。所述网的无压干燥可采用图1中42所示常规转鼓通风干燥设备完成。直通干燥器42可为带有穿孔46的外旋转滚筒44与外壳48组合来接收通过穿孔46吹入的热空气。直通干燥器带50将复合材料36带到外旋转滚筒44的上部。强制通过直通干燥机42的外旋转滚筒44的穿孔46的加热空气带走复合织物36的水分。通过直通干燥机42强制通过复合材料36的空气的温度可为约200-约500。其它有用直通干燥方法和设备可在如美国专利2,666,369和3,821,068中找到，所述专利的内容通过引用结合于本文中。
希望采用整理步骤和/或后处理加工来赋予复合材料36选定的性能。如，所述织物可用轧光辊轻轻挤压、起绉或刷绒来提供均匀外观和/或某些手感。或者和/或此外，也可对所述织物进行化学后处理，如粘合剂或染料。
本发明一方面，所述织物可含有各种材料，如活性炭、粘土、淀粉和高吸水性材料。如，可将这些材料加入用于形成浆粕纤维层的浆粕纤维悬浮液中。在流体喷射处理前也可将这些材料沉积在浆粕纤维层上，从而它们可通过流体喷射作用结合到复合织物中。或者和/或此外，可在流体喷射处理之后将这些材料加入复合织物中。如果将高吸水性材料加入浆粕纤维悬浮液或在水喷射处理前加入浆粕纤维层，优选所述高吸水性材料为在湿法成形和/或水喷射处理步骤期间可保持非活性并可以随后活化的那些。常规高吸水性材料可在水喷射处理之后加入复合织物中。有用的高吸水性材料包括，如产自Hoechst CelaneseCorporation、商品名为Sanwet IM-5000 P的聚丙烯酸钠高吸水材料。浆粕纤维层中高吸水性材料的比例可至多为每100克浆粕纤维约50克高吸水性材料。如，无纺网可含有每100克浆粕纤维约15-约30克高吸水性材料。更具体地讲，无纺网可含有每100克浆粕纤维约25克高吸水性材料。
无纺复合织物的无纺纤维网20与纤维材料18的基重比会影响成品无纺复合织物的最终性能。如，如果所述纤维材料18是由浆粕纤维组成，较大百分比的浆粕纤维材料会产生较高吸水性。尽管无纺复合织物中较高浆粕含量提供较好吸水性，但以前难以赋予浆粕含量较高的材料(如浆粕含量超过约70％重量的材料)任何持久压花图案。一般来说，赋予给这种高浆粕无纺复合织物的任何压花图案都会被后道加工步骤消弱，包括卷绕、退卷、切条和包装。每道加工步骤后所述压花图案都会变得更不清晰并在这种材料使用过程中被打湿时基本消失。
一般来说，希望所述无纺复合织物具有约1-30％重量无纺纤维网组分和超过约70％重量纤维组分。一些实施方案中，希望无纺复合织物具有约10-25％重量无纺纤维网组分和超过约70％重量纤维组分。本发明的压花过程，如下所述，克服了对具有这些所需纤维组分重量百分比的无纺复合织物进行压花的缺陷。
复合材料36在干燥后进行压花。压花步骤可与干燥过程连续并接近，如图5中所示。图5显示了通风干燥设备42(见图1)的干燥操作并连续通过压花设备52。或者，可在干燥操作后将复合材料36卷绕起来且复合材料36的卷筒72可在以后退卷并在独立单元操作中进行压花，如图6所示。
从图5和6中可见，用一对匹配压花辊，即阳辊56和阴辊58对复合材料36进行压花。阳辊56是带有从外围延伸出来的多根针的有图案辊。示例性压花针图案可参见图7。可使用其它压花图案和压花图案组合。如，标记、标志和其它印刷物可用于浮凸在复合材料36上。因此压花图案可包括“Kimberly-Clark”或“WypAIIWipers”等词。
阴辊58有从外围伸入该辊的多个袋。压花辊彼此相邻，形成匹配压花辊之间的压花间隙54，复合材料36通过该间隙。阳辊56的针图案和阴辊58的袋图案匹配，从而当它们彼此相关旋转时，在压花间隙54中阳辊56的针伸入阴辊58的袋中。
或者，所述匹配压花辊的每个辊可有具有多根针和多个袋的图案。这种情况下，阳辊56会有多根针和分布在针中间的多个袋。阴辊58会有阳辊56图案的补充图案，即多个袋和分布在这些袋中间的多根针。阳辊和阴辊56、58的图案使得当在压花间隙54中接近时，阳辊56的针会与阴辊58的袋相互啮合，而同时阴辊58的针会与阳辊56的袋相互啮合。
尽管图5和6显示阳辊56在阴辊58的上方，它们的相对位置也可能可切换(即阴辊58可在上面)。
图8是如图5和6的实施方案中运转压花间隙54的放大局部横截面图，显示部分复合材料36宽度，其中复合材料36移出了对着观察者的纸面。尽管为了更清楚地对压花间隙进行说明，复合材料36宽度的那部分仅显示部分通过压花间隙54，复合材料36显然可以且通常完全通过压花间隙54。正如所示，阴辊58的袋580与阳辊56的针560相互啮合或容纳。在这种情况下这种相互啮合在阳辊56和阴辊58之间保持一个间隙G。该间隙确保复合材料36在压花间隙54中会被压花而不是压粘。如果间隙G太小，所得材料可能比所需的更坚、更硬。如，希望间隙G的高度大于进入压花间隙54的复合材料36尺寸的30％。可希望间隙G的高度大于进入压花间隙54的复合材料36尺寸的50％。可希望间隙G的高度大于进入压花间隙54的复合材料36尺寸的70％。
然而，间隙G必须足够小，从而针可伸入对应袋来对材料进行压花。如图8中所示，针的高度为P而袋的深度为D。针的高度与袋的深度之间的关系及压花辊之间的间隙会部分地决定在针的离散区域复合材料36如何在Z方向被推出复合材料网的X-Y平面。在针和袋的相互作用下该材料在Z方向基本伸展。从而该材料呈现或被“模塑”成匹配压花辊56、58的图案。尽管本发明的发明者不应该坚持某一特别操作理论，但认为该材料在压花间隙54内在针和袋的肩部(在图8中表示为M的区域)被伸展/拉直。
针高度P可与袋深度D相同或两者可不同。如本发明的发明人曾采用图7中的针图案和相应的袋图案，其中针的标称高度为0.072英寸而袋的标称深度为0.072英寸。本发明的发明人也曾采用相同的图案，其中针高度减到0.060英寸而袋保持0.072英寸深。
所得压花复合材料66的所得尺寸将与间隙G、针高P、袋深D和进入压花间隙54的复合材料36的尺寸有关。理想地是，所得压花复合材料的尺寸会是针底与袋底之间的距离，显示于图8是表示为B的距离。
通过确保进入压花间隙54的复合材料36处于较高温度来增强本发明的压花。在复合材料36进入压花间隙54之前对其进行预热提高了针和袋拉伸复合材料36的效率。通过加热复合材料36，可减小复合材料36的模量并从而提高压花的容易性。
复合材料可通过干燥步骤充分加热，如果复合材料提高到足够高温度且压花辊位于接近干燥操作末端的位置，所述干燥步骤后紧接着进行压花，如图5中所示。或者，如图6中所示，在干燥步骤后和匹配压花辊56、58之前可加入附加热源62到该工艺中。这种附加热源62可为蒸汽加热的圆筒干燥机、杨琪干燥机、热空气罩、热空气刀、加热隧道、通风炉、红外线加热器、微波能源或本领域已知的、用来加热材料网的其他类似装置。一般来说，希望该材料临进入压花间隙54之前将其加热到材料表面温度为约140或更高。可希望加热该材料到材料表面温度高于200。可希望温度高于300。
尽管本发明的发明人不应该坚持某一特别操作理论，但认为材料温度需要足够高，从而组成复合材料36的无纺纤维网20部分的热塑性聚合物可被软化，从而复合材料可在匹配压花辊56、58的压花间隙54中模塑。认为无纺纤维网20聚合物的模量被减小了，从而匹配压花辊上图案的针和袋可容易地将复合材料36模塑成所述匹配压花辊图案确定的三维图案。
足够充分模塑复合材料36的所需温度将依赖于所有与传递到无纺纤维网20的热塑性聚合物的适时热传递相关的因素。首先，热塑性聚合物的性能将部分决定需要多少热。软化点较高的聚合物将需要更高温度来软化该聚合物。聚合物的较高特征热容将要求较高温度、更长时间暴露于较高温度下，或两者都需要。其次，复合材料的性能，作为整体，将影响所需热量。高热容纤维材料18的较高基重可能要求更高温度来软化无纺纤维网20的聚合物，其中这种纤维材料18经过水力缠结。最后，复合材料36加热和进入压花间隙54的时间也将是一个因素。如，较高线速度可能要求较高温度来在复合材料36到达压花间隙54之间充分提高其温度。
尽管认为无纺纤维网20的温度是成功赋予复合材料36持久压花图案的最重要温度，生产过程中，实际上在压花间隙54之前不可能采用如此一个组分温度。然而，可在紧临压花间隙54之前测量复合材料36的表面温度。如可用红外辐射枪得到这种表面温度。
根据以上讨论，本领域技术人员能考虑这些不同热传递和材料性能来提供适用于特定工艺参数的具体复合材料36本发明的持久压花图案。
如图5、6和8中所示，本方法的匹配压花辊56、58可由钢或满足目标使用条件的其它材料构成，这对于本领域技术人员而言是显然的。同样，两个压花辊不必使用同一材料。此外，压花辊可电加热或所述辊可具有双壳结构来使得油或乙二醇和水的混合物等加热流体可泵抽通过该辊并提供受热表面。
加热压花辊56、58有助于在复合材料网36进入压花间隙54时保持其温度。保持压花辊接近进入压花间隙54的复合材料网36的温度消除了复合材料网36和压花辊56、58之间大温度差的可能不利影响。如果无纺网和冷压花辊之间存在大温度差，复合材料网36可能足够冷从而压花效率差。
一般来说，当材料通过一对未加热压花辊时，由于摩擦力作用，该辊会随着连续使用热起来。然而，当该加工中断时，该辊会开始冷下来。这种温度差会导致在加工中断处压花质量波动。通过加热压花辊，压花辊和无纺材料可保持接近某一恒定温度，并从而避免加工中断处可能的质量波动。
对于所需复合材料表面温度，正如上述，希望将匹配压花辊加热到约140-约250。可希望较高的匹配压花辊温度来更近地匹配较高复合材料表面温度，如果如此使用的话。这些较高温度可包括超过约250并可超过约300的温度。
按照本方法制备的压花水力缠结无纺复合织物提供了具有高图案清晰度的明显图案的材料，所述材料比类似以往制备的材料更有弹性。以往，按照类似方法制备的材料(如Everhart等的美国专利5,284,703中讨论的材料)在离线、后处理步骤进行压花，其中用未加热的一对匹配压花辊对未加热材料进行压花。这种材料会呈现相当明显的图案，所述图案对使用者清楚可见。然而，当该材料被打湿时这种图案会很快消失。
图案清晰度是图案对于观察者多么明显的定性评价。清晰度按照零到十评价。清晰度等级为零表示没有可见图案且没有曾有图案的迹象。清晰度等级为十是明显图案，所述图案有清晰边缘、确定高度和深度，且似乎是所用压花图案的精确压痕复本。没有暴露于液体的干样品的定性清晰度图案等级经常称为材料的“干清晰度”。水饱和样品的定性图案清晰度等级经常称为材料的“湿清晰度”。如上所述，材料的湿清晰度等级一般低于同一材料的干清晰度等级。
为了对比，不同程度图案清晰度的实例显示于图10、11和12。图10、11和12的放大照片都是商品揩布材料的2.5倍放大照片，所述揩布材料已在上述各条件下压上图7中所示压花图案。所用的商品材料为产自Kimberly-Clark Corporation，Roswell，GA的WYPALLX- 80毛巾。将各材料样品放入一盆水中10秒然后取出。将该湿样品放在两张吸水纸上面并将另外两张吸水纸放在该湿样品上面以除去过量水。随后对这些样品的湿图案清晰度进行定性评估(即“湿清晰度”)。
图10代表定性图案清晰度等级为八，该图案在臂长距离内明显且清晰可见。图11代表定性图案清晰度等级为三，该图案看得见并可辨认，但不明显且图案的边缘不清楚。图12代表定性图案清晰度等级为零，没有可见图案且没有该材料曾被压花的迹象。
在上述本发明方法以前，当用以往使用方法制备的材料在材料是干的时定性图案清晰度等级为五时，当图案是干的时是可确认的，但为实际压花辊上可见图案清晰度的大概一半(即形状和深度可看见，当图案的边缘不是非常清楚的)。然而，当这种材料被打湿时，图案清晰度被定性评价为零。没有该材料曾被压花的可见迹象。如上所述，具有如此图案的揩布一旦变湿在清洁表面时将会效率低，因为它会不再具有所需结构。
通过使用上述发明方法，本发明的发明人能生产水力缠结无纺复合材料，所述复合材料在被打湿后具有可见、明显图案。本发明已能生产当其是干的时定性评价为清晰度等级八到十的复合材料。也发现当本发明材料被打湿时定性图案清晰度等级为五到八。通过使揩布具有这种图案结构，即使是湿的，该揩布在已经开始吸收流体后仍将能保持其清洁效率。
尽管本发明的发明人不应该坚持某一特别操作理论，但认为通过本发明实现的持久压花图案与无纺纤维网20有关。当复合材料36受热时，无纺纤维网20的聚合物被软化，且无纺纤维网20在压花间隙54中模塑。当复合材料36冷却时，无纺复合材料36的无纺纤维网20部分组成弹性结构，在压花图案形状中模塑。结合到无纺纤维网20的纤维材料18靠在模塑的无纺纤维网20上作为一种“骨架”来支撑整个无纺复合材料。在以往生产的材料中，由浆粕组成的纤维材料18当被打湿时会和无纺纤维网20一起塌陷。采用本发明方法，如此结合的浆粕纤维当被打湿时仍会和其它浆粕纤维密集成一定程度，但这些浆粕纤维会停留在模塑无纺纤维网20的弹性三维结构上和内部。
即使该材料在被打湿时受挤压，该明显图案是弹性的。本文中所用“弹性”是指材料响应压力释放时回复或“回弹”的能力。该湿弹性可用湿压缩回弹比定量表示。材料的湿压缩回弹比是施加压力后材料湿弹性的量度。采用压缩模式的可编程强度测量装置来赋予湿样品一具体系列的压缩循环。尽管在整个压缩循环中进行测试，关注的信息是在材料的初始压缩释放后材料回弹的能力。
采用装有计算机化数据获取系统的Constant Rate of Extension(CRE)拉伸测试仪进行压缩测试。将产自MTS Systems Corporation，EdenPrairie，MN，USA的SINTECH 500s拉伸测试仪工作台和运行TestWorks4.0数据获取软件的计算机一起使用。采用100N负荷元件和一对圆形压盘进行样品压缩。上压盘的直径为2.25英寸(57.2mm)而下压盘的直径为3.5英寸(88.9mm)，压缩样品放在所述下压盘上。上、下压盘最初设定间隙为1.0英寸(25.4mm)。在所有测试进行前使得负荷元件预热至少30分钟。
在TAPPI条件，即23±1℃(73.4±1.8)和50±2％相对湿度下制备样品并对其进行测试。用一模具切出4×4英寸(101.6×101.6mm)的正方形样品。称量干样品并将该重量记录为“干重”。然后将样品浸入蒸馏水浴中10秒。随后将该湿样品放在两张吸水纸上，并将另外两张吸水纸放在该湿样品上面来除去过量水。不使用其它砝码。所用吸水纸为100磅重纸，测量为8.5英寸(215.9mm)×11英寸(279.4mm)。10秒后将该湿样品从吸水纸移走并称重且该重量记录为“湿重”。样品的“浓度”可通过将干重除以湿重计算。本发明材料浓度一般为0.25-0.40。随后将湿样品放在测试设备的下压盘上。
对测试设备进行编程以进行三次压缩循环。十字头最初以每分钟2英寸的速度下降直到上压盘接触所述样品，而测试循环的其余部分十字头速度减小到每分钟0.5英寸。该软件在测试设备记录到压缩力为0.05磅力的点认为与样品接触。测试设备以获取频率为10记录对应样品尺寸的负荷力。十字头以每分钟0.5英寸继续下降，且湿样品在上、下压盘之间压缩直到压缩力达到20磅力。当达到该力上限时，十字头反向以卸掉湿样品的负荷。当测试设备记录到小于0.05磅力的负荷时，十字头反向以开始样品的第二次压缩循环。测试以与第一次压缩循环相同的方式继续第二次和第三次压缩循环。
从第一次压缩循环的回复部分期间记录的负荷和样品尺寸数据计算出湿压缩回弹比(WCRR)。WCRR可用如下关系式表示WCRR=(B2-B1)B1]]>其中B1＝第一次回复循环在500克力处样品尺寸B2＝第一次回复循环在50克力处样品尺寸图13和14是WCRR测试得到的压缩力对样品尺寸所作的示例性曲线。各曲线显示了特定样品第一次压缩循环压缩力对样品尺寸所作的图。两图都显示第一次循环的最初压缩部分为点Q和R之间曲线部分。第一次循环的循环回复部分显示为点R和S之间的曲线部分。用于计算WCRR的样品尺寸显示在曲线的回复部分(点R和S之间)；500克力处的样品尺寸作为B1显示在两图上，而50克力处的样品尺寸作为B2显示在两图上。
图13为具有相对低WCRR值(WCRR＝0.07)材料的数据曲线示例。图14为本发明制备的具有相对高WCRR值(WCRR＝0.43)材料的数据曲线示例。图13和14所示材料的描述可在如下实施例6和11的讨论中找到。
较高WCRR值反映被打湿时能更好地从压缩回复的材料。这类材料即使材料已被流体饱和后仍能保持可提供所需清洁性能的可见图案。希望WCRR超过约0.08，因为WCRR超过约0.08的本发明材料具有所需柔软度、悬垂性和图案弹性。甚至更希望材料的WCRR超过约0.13。甚至更希望材料的WCRR超过约0.15。本发明包括WCRR为约0.08-3.00的材料。本发明还包括WCRR为约0.08-约0.60的材料。本发明还包括WCRR为约0.08-约0.45的材料。
本发明的发明人还发现WCRR测试报告的定量值附带了图案清晰度等级的定性描述。采用WCRR测试方法对定性评价为具有湿图案清晰度值“0”、“3”、“5”、“7”和“10”的本发明材料样品进行测试。湿图案清晰度等级和WCRR值的对比显示于图15。如图15中可见，具有较高定性图案清晰度等级的样品的WCRR值更大。超过0.10的WCRR似乎湿图案清晰度等级为“5”或更高。如此的图案清晰度等级将预示被打湿时将具有良好图案清晰度的材料。如此的图案清晰度对于使用者而言容易看见，并提供了揩布足够的结构来有效地清洁液体和颗粒物质，即使材料变湿。
应该注意到，从第二次和第三次压缩循环得到的数据提供了与第一次循环得到的数据类似趋势的结果。然而，可预计到特定样品的WCRR值，如果每次循环都计算而不是只计算第一次循环，随着每次连续压缩循环降低。然而，第二次和第三次循环得到的数据，方向性地给出了相同结果。较高清晰度等级与较高WCRR值一致。采用第一次压缩循环数据计算出的WCRR发现了不同定性清晰度等级样品之间的最大区别。
如上所述，由所述三维水力缠结无纺纤维复合结构制成的揩布会具有将有效清洁液体和颗粒物质的组织，无论所述材料为湿或干的时。这种揩布可由一层这种材料制成且基重可为约7gsm-约300gsm。此外，揩布可由多层这种无纺纤维复合结构制成且基重为约20gsm-约600gsm。
本发明材料除了用作揩布外，它也可用作吸水个人护理产品的流体分配部分。图9是示例吸水结构100的分解透视图，所述吸水结构结合了高浆粕含量无纺复合织物作为流体分配材料。图9只显示了示例吸水结构的各层之间的关系，并非以任何方式限定特定产品中这些层可组成的不同方式。如，示例吸水结构可具有比图9中所示更少的层或更多的层。这里显示的示例吸水结构100作为多层复合材料适合用于一次性尿布、卫生巾或其它个人护理产品，所述吸水结构100包含4层，顶层102、流体分配层104、吸水层106和底层108。顶层102可为熔纺纤维或丝的无纺网、有孔薄膜或压花网。顶层102作为一次性尿布的衬里或卫生巾或个人护理产品的覆盖层。顶层102的上表面110是吸水结构100将接触穿着者皮肤的部分。顶层102的下表面112叠在流体分配层104上面，所述流体分配层104为浆粕含量高的无纺复合织物。流体分配层104用于快速吸收来自顶层102的流体，将流体分配于所述流体分配层104，并将流体释放到吸水层106。流体分配层104具有与顶层102的下表面112接触的上表面114。流体分配层104还具有叠在吸水层106的上表面118上的下表面116。流体分配层104可具有不同于吸水层106的尺寸或形状。吸水层106可为浆粕绒毛、高吸水性材料或它们的混合物组成的层。吸水层106叠在流体不透过底层108上。吸水层106具有下表面120，所述下表面120与流体不透过层108的上表面122接触。流体不透过底层108的底表面124提供了吸水结构100的外表面。用更常规术语，衬里层102是顶层，流体不透过底层108是底层，流体分配层104是分配层，而吸水层106是吸水芯。各层可分开制备并以任何常规方式加入其它层。这些层可组装之前或之后裁剪或成形以提供特定吸水个人护理产品结构。
当这些层经过组装形成如卫生巾等产品时，浆粕含量高的无纺复合织物的流体分配层104提供了减小流体在顶层的停留时间、改善流体从皮肤到吸收层106的传输、提高吸水层106中湿气与穿着者皮肤分离和通过将流体分配到更大部分吸收体而更有效使用吸水层106等优点。这些优点通过改善的垂直芯吸性和吸水性来提供。本发明一个方面，流体分配层104也可作为顶层102和/或吸水层106。对这种结构特别有用的无纺复合织物具有富浆粕侧和主要的长丝基体侧。
此外，图9中说明的吸水产品的顶层102可由本发明无纺复合材料制备。这种顶层102很可能基重小于100gsm。这种顶层102的基重将更优选为7gsm-50gsm。
本发明结构可描述为弹性三维水力缠结纤维结构。该结构由至少一可模塑粘合无纺纤维网和通过水力缠结结合到所述无纺纤维网的纤维材料组成。所述三维结构具有至少一个第一平面和多个从第一平面伸出的压花，且其中所述三维结构的至少一部分湿压缩回弹比超过约0.08。
进行了一些的实施例来对本发明的特性进行说明和区别。这些实施例并非用来限定，而是用来说明本发明材料的不同特性。
实施例实施例1按照Everhart等的美国专利5,284,703的方法制备浆粕含量高的水力缠结无纺复合织物。通过将浆粕层放在0.75osy的聚丙烯纺粘纤维网上制备该材料。将所述纺粘材料粘合上本领域公知的“金属丝织纹”图案，如图3中所述，粘合面积为约15％-约21％和每平方英寸约308次粘合。所述浆粕层为约50％重量北方软木牛皮纸浆粕纤维和约50％重量南方软木牛皮纸浆粕纤维的混合物。该材料经过杨琪起绉。所得水力缠结复合织物的基重为116gsm。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为零。
实施例2使得实施例1的材料快速通过试验生产线压花步骤的压花间隙。所述压花步骤是一对都是由钢组成、标称直径为8英寸的匹配压花辊。通过循环油对压花辊进行内部加热，加热到195。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。通过使实施例1的材料快速通过在压花辊前面并接近压花辊的红外加热装置加热该材料。所用加热装置使得空气再循环，而两块中波红外盘放置在离所述网3英寸处，以在所述材料进入压花间隙之前对其进行加热。
将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为117，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.040英寸。以每分钟300英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为1。
实施例3使得实施例1的材料快速通过实施例2中描述的相同试验工序。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为183，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.030英寸。以每分钟135英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为3。
实施例4使得实施例1的材料快速通过实施例2中描述的相同试验工序。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为182，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.025英寸。以每分钟110英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为8。
实施例1-4显示，湿图案清晰度由于压花辊接合提高、温度提高和线速度降低而提高。正如所料，当与较大压花辊接合联系在一起时，所用热量和加热时间的增加提高了压花质量。
实施例5使得类似于实施例1材料的材料快速通过实施例2中描述的相同压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为175，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.035英寸。以每分钟450英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为3。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.073。
实施例6制备类似于实施例1材料的材料，所不同的是该材料没经过起绉。该材料的基重为115gsm。对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为0。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.070。图13显示了对实施例6的材料进行WCRR测试的图。
实施例7制备类似于实施例6材料的材料，所不同的是该材料经过杨琪起绉。该材料的基重为116gsm。对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为0。
实施例8使得实施例7的材料快速通过实施例2中描述的相同压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为166，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.021英寸。以每分钟200英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为7。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.213。
实施例9使得实施例6的材料快速通过类似于实施例2中描述的相同压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.060英寸而袋深为0.072英寸。
将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为148，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.034英寸。以每分钟320英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为3。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.094。
实施例10使得实施例6的材料快速通过实施例9中描述的相同压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.060英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为177，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.034英寸。以每分钟140英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为5。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.112。
实施例11使得实施例6的材料快速通过实施例9中描述的相同压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.060英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为185，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.028英寸。以每分钟110英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为10。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.427。
图14显示了对实施例11的材料进行WCRR测试的图。图15显示了实施例6、8、9、10和11中描述的材料的WCRR值对定性湿图案清晰度等级作的图。
对比实施例12-19测试对比实施例12-19的WCRR，所得WCRR结果列于表1中。
实施例12-15都是产自Kimberly-Clark Corporation，Roswell，GA的商品揩布。实施例12是由单层WYPALLL10 Utility Wiper组成的两层。实施例13是四层WYPALLL20 KIMTOWELSWiper。实施例14是两层WYPALLL20 KIMTOWELSWiper。实施例15是单层WYPALLL40 Wiper。
实施例16-19都是产自Georgia-Pacific，Atlanta，GA的商品揩布。实施例16是TuffMate-白色，HYDRASPUN揩布(Item#25020)。实施例17是TaskMate-白色，气流法粘合纤维素揩布(Item#29112)。实施例18是Shur-Wipe-黄褐色，气流法纸揩布(Item#29220)。实施例19是TaskMate-白色，双重起绉揩布(Item#20020)。
表1
实施例20按照Everhart等的美国专利5,284,703的方法制备较轻重量、浆粕含量高的水力缠结无纺复合织物。通过将浆粕层放在0.35osy的聚丙烯纺粘纤维网上制备该材料。将所述纺粘材料粘合上本领域公知的“金属丝织纹”图案，如图3中所述，粘合面积为约15％-约21％和每平方英寸约308次粘合。所述浆粕层为约50％重量北方软木牛皮纸浆粕纤维和约50％重量南方软木牛皮纸浆粕纤维的混合物。该材料经过杨琪起绉。所得水力缠结复合织物的基重为45gsm。
使得所得材料快速通过实施例2中描述的压花步骤的压花间隙。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.060英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为189，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.012英寸。以每分钟200英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为6。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.132。
实施例21类似实施例20的材料制备较轻重量、浆粕含量高的水力缠结无纺复合织物，但所得水力缠结复合织物的基重为54gsm。
使得所得材料快速通过实施例2中描述的压花步骤的压花间隙。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.060英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为165，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.012英寸。以每分钟200英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为5。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.120。
实施例22使得实施例21的未压花基材在一组不同压花条件下快速通过压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为167，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.024英寸。以每分钟200英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为6。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.133。
实施例23类似实施例20的材料制备较轻重量、浆粕含量高的水力缠结无纺复合织物，但所得水力缠结复合织物的基重为64gsm。
使得所得材料快速通过实施例2中描述的压花步骤的压花间隙。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.060英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为152，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.012英寸。以每分钟150英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为6。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.127。
实施例24使得实施例23的未压花基材在一组不同压花条件下快速通过压花步骤。压花辊的压花图案如图7中所示，针高为0.072英寸而袋深为0.072英寸。将进入压花间隙的材料加热使得临进入压花间隙之前材料表面温度为150，通过对准材料表面的红外辐射枪测定。匹配压花辊的间隙设定为0.022英寸。以每分钟150英尺(fpm)的速度使得材料通过压花间隙。
对所得材料的湿图案清晰度进行评估并观察到定性湿清晰度等级为7。此外，在所得材料上进行WCRR测试并发现WCRR为0.151。
权利要求
1.三维水力缠结无纺纤维复合结构，所述复合结构包括至少一个可模塑无纺纤维网；和通过水力缠结结合到所述无纺纤维网的纤维材料，从而所述无纺纤维结构的湿压缩回弹比大于约0.08，优选大于约0.13且优选大于约0.15。
2.权利要求1的无纺纤维复合结构，其中所述湿压缩回弹比为约0.08-约3.00，优选约0.13-约0.60，优选约0.13-约0.45，且优选约0.15-约0.45。
3.以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构，其中所述无纺纤维复合结构包含约1-约25％重量可模塑无纺纤维网和超过约70％重量纤维材料。
4.以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构，其中所述可模塑无纺纤维网是纺粘长丝的无纺网。
5.以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构，其中所述无纺纤维复合结构的基重为每平方米约7-约300克。
6.以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构，其中所述纤维材料为浆粕纤维。
7.权利要求6的无纺纤维复合结构，其中所述浆粕纤维选自未处理硬木浆粕纤维、未处理软木浆粕纤维、次级纤维、非木本纤维及其混合物。
8.以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构，所述无纺纤维复合结构还包含粘土、淀粉、微粒和超吸水颗粒。
9.以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构，所述无纺纤维复合结构还包含至多约4％的松解剂。
10.包含一层或多层以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构的揩布，所述揩布的基重为约7gsm-约300gsm。
11.包含一层或多层以上权利要求中任一项的无纺纤维复合结构的吸水个人护理产品的流体分配部分，所述流体分配部分的基重为约20gsm-约300gsm。
12.制备具有无纺部分和由纤维组成的纤维部分的压花、水力缠结无纺复合织物的方法，所述方法包括将纤维材料层叠加在无纺纤维网层上；通过水力缠结所述层来制备复合材料；干燥所述复合材料；加热所述复合材料；和在一对匹配的压花辊形成的压花间隙中对所述复合材料进行压花。
13.权利要求12的方法，其中将所述复合材料在压花间隙中压花之前，将所述复合材料的表面加热到温度超过约140，优选超过约200并优选超过约300。
14.权利要求12或13的方法，其中所述匹配压花辊经过加热。
15.权利要求12-14中任一项的方法，其中所述这些层通过将包含纤维悬浮液的纤维材料层沉积在通过干法成形或湿法成形的长丝的无纺纤维网层上来叠加。
16.权利要求12-14中任一项的方法，其中将所述纤维材料层叠加在纺粘长丝的无纺纤维网层上。
17.权利要求12-16中任一项的方法，所述方法还包括将一种材料在水力缠结之前加入叠加层、叠加水力缠结复合材料、或用于形成在长丝无纺纤维网层上的纤维材料层的纤维悬浮液的步骤；其中所述材料选自粘土、活性炭、淀粉、微粒和超吸水微粒。
18.权利要求12-17中任一项的方法，其中所述水力缠结无纺复合织物经过选自机械软化、挤压、起绉和刷绒的整理步骤。
19.权利要求12-18中任一项的方法，其中所述水力缠结无纺复合织物经过选自染料和粘合剂的化学后处理。
20.权利要求12-19中任一项的方法，其中所述水力缠结无纺复合织物的湿压缩回弹比为约0.13-约3.00，优选约0.13-约0.60，优选约0.13-约0.45，且优选约0.15-约0.45。
全文摘要
公开了由无纺纤维网和通过水力缠结结合到该无纺纤维网的纤维材料制成的三维水力缠结无纺复合结构。所述无纺复合结构当是湿的时，更能保持压花图案且被压缩后，能够比以往发现的程度更大地恢复其结构。还公开制备压花水力缠结无纺复合织物的方法。
文档编号D04H13/00GK101076630SQ200580042518
公开日2007年11月21日 申请日期2005年9月28日 优先权日2004年12月14日
发明者H·斯库, C·F·托马谢夫斯基, L·M·布朗 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司