改进的纤维无纺织物的制作方法

专利名称：改进的纤维无纺织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及纤维无纺织物，其包括布置成一C形结构的纤维(当沿纵向垂直截面观看时，呈C形)。
背景技术：
在现有技术中，工人一直在使用微纤维来形成高级的隔音和隔热的绝缘织物，其利用与细直径微纤维的大的表面面积相关的绝缘效果。在此现有技术的工作中，人造短纤维与微纤维混合以展开织物，由此，增加微纤维的有效性和提高织物的绝缘性能(例如，参见美国专利Nos.4,118,531和5,298,694)。现有技术的微纤维基材的绝缘织物已经形成重要的商业认可和商业价值；但仍继续寻求改进，本发明能够推进这样的织物的改进，例如，改进其绝缘特性，其将在下文中讨论。
本发明还是其它无纺织物技术的一种进步，其首先在许多年前提出，甚至在上述绝缘织物形成之前(参见美国专利Nos.3,607,588；3,676,239；3,738,884；3,740,302；3,819,452；以及英国专利No.1,190,639，所有文件都是从1966年提交的一系列专利申请中发表的)。该技术涉及用收集器来收集旋转喷射的细丝材料，所述收集器包括两个间隔开的沿相反方向转动的滚筒，它们设置在从挤出孔发出的材料的路径中。滚筒之间的间隙是重要的，只有旋转喷射细丝材料的部分直接沉积在滚筒表面上。细丝材料的其余部分随机地在滚筒表面上沉积的材料的各层之间前后地横向运动，以形成一将各层连接在一起的桥接结构。
该现有技术的目的是提供无纺的纤维结构，其中，织物的各个相对的表面包括一稠密层，通过由桥接诸表面层之间的空隙的纤维成分组成的一体形成的内芯，使这些稠密表面层连接起来。这种技术的一特别的用途在于，提供桩形的织物，其通过分裂沿长度方向介于表面各层之间并平行于表面层的收集的织物而形成。稠密的表面层要求被收集在光滑表面的实心(无空隙)的滚筒上，而纤维是粘的起作织物的背衬，而表面层之间的切割桥接结构变成“桩”，或竖立的纤维部分。在一代表性的实例中，纤维具有约24微米的直径。
当沿通过所述收集的织物的纵向的垂直横截面观察时，纤维显示出-C形的构造。一代表性的个别的纤维的分段(或多个分段)设置成大致地横向或垂直于织物的面(形成“C”的垂直部分的该分段)，而连接到横向分段的纤维的其它部分位于织物的诸面内(“C”的臂)。再者，诸C形彼此为离散的。即，纤维组合到板片或副组件内，各个具有一C形的构造。离散的C形板片或副组件沿织物的机器方向间隔开。即，邻近的C形副组件的臂重叠和形成织物的面，但C形的横向部分间隔开，因此，在收集的织物内留下大的槽或空隙，所述收集的织物占据几乎织物的全高并显现为横贯织物的宽度延伸。
呈C形结构的纤维的另一现有技术的用途可在1983-84发表的一系列美国专利(美国专利Nos.4,375,446；和4,434,205)中找到，其基于日本1978-79的原始的文档。这些专利介绍了两个分离的多孔板或滚筒之间的“谷形”区域内的熔吹纤维的收集。收集的织物颇为紧凑(其中一个板通常称之为压力板，但应该说明的是压力不总是必要的)。收集的织物的一优选的用途是用于合成革，其它可描述的用途是电气绝缘体、电池分隔体、过滤器以及地毯。
一更为最近的专利出版物WO00/66824，其于2000年11月出版，也介绍了带有呈C形结构的收集的纤维的织物。收集的纤维被折叠而形成诸环，使诸环形成“一系列沿着机器方向的波形，沿横向方向从边缘走向边缘，并沿z方向延伸”(通过织物的厚度)。大的槽或空隙描绘成通过织物的宽度走向。可以构思熔旋或熔吹的织物，而熔吹的织物可以是一“共形成”型的织物；参照美国专利No.4,818,464后者描述为包含其它的材料，例如，纸浆、超吸收的颗粒、纤维素或人造短纤维，举例的有棉花、亚麻、丝绸或黄麻。
现有技术的稠密的、紧凑的或槽形的织物可适于专利中所述的特殊的用途，但我们尚不知道从这些现有技术中得出的任何商用的产品。

发明内容
本发明提供新颖的纤维无纺织物，简而言之，它包括收集的大量直接形成在织物内的呈C形结构的纤维，卷曲的人造短纤维分散在织物内，以给予织物蓬松和均匀性。
所谓“直接形成的纤维”是指纤维在基本上一次的操作中形成和收集为一织物，例如，通过从纤维形成液体(例如，溶化或溶解的聚合物、玻璃等)挤压出纤维，并将挤出的纤维收集为一织物。这样一方法与以下的方法成对照，例如，挤出的纤维切碎为人造短纤维，然后它们才组合成一织物。熔吹纤维和熔旋纤维包括纺粘纤维和以2002年7月18日出版的WO02/055782所述的方式制备和收集的纤维，它们是用于本发明的直接形成纤维的实例。
所谓“C形构造”是指纤维在织物内这样组合或组织当沿垂直的纵向截面观看纤维时，一代表性的个别直接形成的纤维可以看到包括a)横向于织物面设置在织物内的一分段或多个分段(该分段形成“C”形的垂直部分)，以及b)其它分段(“C”形的臂)，它们连接到横向分段，并基本上平行于织物的相对面，且沿着与织物的“机器方向”(在形成过程中织物移动方向)相对的方向从横向分段延伸。横向分段不需要是直的或垂直于织物的面(“织物的面”是指直接形成纤维收集的物质的两个大面积的外表面)，但如下文中将解释的，它可具有朝向织物面倾斜或成角度的部分。再者，靠近织物面的部分不需全部地或正确地平行于诸面，但可以接近于平行。一般来说，横向于诸面的一部分和平行于诸面的一部分之间的纤维的方向上存在有一逐渐的变化。再者，不是所有直接形成的纤维需要呈C形构造；相反，一部分纤维或某些纤维可以随机多方向的型式设置；这样一型式可对织物提供一有利的连续性和各向同性。
业已发现，由于卷曲的人造短纤维分散在直接形成的呈C形构造的纤维中，可以获得理想的蓬松度和均匀性。对于本发明的织物的特定用途可以按要求形成不同程度的蓬松度。例如，织物通常具有20或20以上的填充比(该比例是织物占据的体积除以形成织物纤维的材料的体积)。但可以获得更加高的填充比。当填充比为50或以上时，可以产生特别的优点，75或100的填充比可以容易地获得；在较佳的织物中我们已获得150或200或以上的填充比。
此外，尽管带有呈C形构造的纤维的现有技术的织物显示包含大的空隙，但本发明的织物可以没有这样的大的空隙(空隙具有垂直尺寸一即通过织物的厚度，其至少是织物厚度的一半，并延伸通过织物宽度的至少一主要部分)；本发明的较佳的织物基本上没有这样的大空隙；尤为较佳地，当织物的厚度在1和10厘米之间时，本发明的织物基本上没有垂直尺寸为织物厚度的四分之一的空隙，并具有的一长度仅是织物宽度的一小部分。替代这样的大空隙，本发明的织物可具有一理想的纤维结构的连续性，它可通过结合工作实例中描述的光透射影像分析技术进行演示。在此影像分析技术中，本发明的织物较佳地具有一约2％或不到的透光率变化，更为较佳地约为1％或不到，对于最佳的织物为0.5％或不到。
本发明的织物的蓬松度特征可以相当持久，通过在纤维相交点处(不需在所有纤维相交处发生粘结)纤维之间的粘结，以实现织物内抗压缩的结合料，可提高该持久的特征。直接形成的纤维可以被粘结，或人造短纤维可以被粘结，或两者可以被粘结。最好织物的粘结是自生的(粘结无需添加的粘结剂材料或压花压力的帮助)。
本发明的织物较佳地在压缩时显示出良好的恢复性能。然而，尽管压缩恢复性能是重要的，但可压缩性也是有效的，以便允许本发明的织物被压缩成完全占据被绝缘的一空间。
本发明的织物可使用一双收集器结构来制备，其中，两个平行的收集器(诸如利用它们从纤维流中收集织物的收集器)间隔开一小的距离，在两个收集器之间收集纤维。收集器转动或移动，以使形成收集器之间的空间和限制收集的织物的收集器的平行分开的诸面沿着纤维流的移动方向移动。卷曲的人造短纤维用一力引入到直接形成的纤维流内，该力致使人造短纤维随机地和彻底地分散到收集的织物内。
业已发现，利用该织物已获得独特的特性，其包括独特的绝缘特性。例如，本发明的隔音织物具有与现有技术的隔音织物相同的成分，即在尺寸和数量上包括与现有技术的织物相同的纤维，本发明的隔音织物却可比现有技术的织物吸收更多的声能。这种隔音特性的提高增加了织物的可利用性。此外，本发明的绝缘(或其它)织物可设置成更多种有用的形式，例如，在厚度的分类上，可包括大的厚度以便更好地适应某种绝缘的需要。
总而言之，本发明提供一新颖的织物形成方法和技术，由此，在无纺行业内可实现各种的进步。一个实例是从连续的旋粘或熔纺纤维中形成比现有的织物更大厚度和基础重量的织物。增加这样织物的厚度和基础重量的努力并未获得成功，因为收集表面上的第一收集层对空气的通过起作一障碍，以使添加的纤维层趋于张开或游移离开收集表面。对于细直径的微纤维，也可发生类似的效应，其收集稠密的空气阻挡层。通过本发明，收集一蓬松的织物结构，以使初始沉积层不变成一限制其后纤维收集的阻挡，尤其当织物内的纤维经受自生的粘结时，制备的织物可良好地保持蓬松的特性。
附图的简要说明

图1是用来形成本发明的无纺纤维织物的装置的示意的总图。
图1a、1b和1c是通过本发明的代表性的无纺纤维织物的示意的截面图。
图2是用来形成本发明的无纺纤维织物的另一装置的示意的总图。
图2a是图2中所示的结构的一部分的放大视图。
图3是用于图2的装置中的加工室的放大的侧视图，未示出腔室的安装装置。
图4是一俯视图，是连同安装和其它相关装置的图3所示的加工室的局部示意图。
图5是用来形成本发明的无纺纤维织物的另一装置的示意的总图。
图6a、6b和6c是用来实践本发明的代表性的卷曲的人造短纤维的示意的侧视图。
图7是本发明的示例的织物的大大放大的照片。
图8和9是为表征织物实施一图像分析技术时准备的图像，图8示出本发明的织物，而图9示出代表现有技术特征的织物。
图10是绘出由所指出的图像和分析技术得出的结果的曲线图。
图11是对本发明的织物和对比织物绘出法向入射声音吸收系数对频率的值的曲线图。
具体实施例方式
附图中的图1示出用于从熔吹的微纤维制备本发明的织物的一说明性的装置。所示装置的微纤维鼓吹部分可以是如下文中所介绍的一传统的结构，例如，Industrial Engineering Chemistry中第48卷，1342页等中的Wente，Van A所著的“超细热塑性纤维”，或1954年5月25出版的Naval Research Laboratories的报告No.4364中的由Wente，V.A.；Boone，C.D.；和Fluharty，E.L.所著的“超细有机纤维的制造”。这样的结构包括一模具10，它具有一挤出腔11，液化的纤维形成材料通过该腔11前进；模具孔12横贯模具的前端布置成直线，纤维形成材料通过孔挤出；并与气体孔13合作，一气体(通常为加热气体)以非常高的速度强制通过气体孔13。高速气体流抽出和衰减挤出的纤维形成材料，由此，在移动到收集器15的过程中，纤维形成材料固化(变化固体化程度)并形成微纤维14流，这将在下面进行描述。
卷曲的人造短纤维16通过图1所示的装置24引入到鼓吹的微纤维流中，在该所示的情形中，该装置设置在微纤维鼓吹装置的上方。人造短纤维的织物通常是一松弛的无纺织物，诸如在一金刚砂(garnet)机器或“Rando-Webber”上制备的织物，其沿着台子18在驱动滚轮19下前进，在滚轮处前导边缘接合抵靠一吞食滚轮17。该吞食滚轮沿着箭头的方向转动，并从人造短纤维16的织物的前导边缘拾取纤维，从彼此中分离人造短纤维。该拾取的人造短纤维沿一空气流21传输通过一倾斜槽或管道20进入鼓吹微纤维流14中，那里，它们变得与鼓吹的微纤维混合。
然后，微纤维和卷曲的人造短纤维的混合流22继续前进到收集器15，那里，纤维收集成互相混合和纠缠的纤维的织物23。收集器包括两个多孔的滚轮25和26，它们被一间隙27分开并沿相对的方向转动，这样，它们面对的接合织物的表面均沿着流22和收集的织物23的方向移动。流22随着其到达收集器而进行展开，例如，因为没有限制纤维流，以及收集器实体存在形成的对纤维流的阻力。纤维流22的高度28随着其到达收集器15而基本上大于间隙27。如果必要的话，可在间隙27内放置一障碍(如果仅在操作开始过程中)，以确保纤维流22展开到一高度，以使它接合分离的收集器滚轮25和26。
织物23中的纤维的一般组织由许多可能变化的布置中的三种显示在图1a、1b和1c中。如图中以示意的和简化的方式所示(为了画图和说明的方便起见)，当沿纵向(或机器方向)的垂直的(即，横向地通过织物的厚度)横截面观看时，纤维具有C形结构。纤维30代表一单一的熔吹的微纤维或其部分(熔吹微纤维是不连续的，但它们通常非常长，于是，线30通常代表单一纤维的仅一部分；为了便于讨论，线30在下文中称之为纤维)。(标号30不代表现有技术中所示的纤维的片状的副组件；相反，图中C形弧线简单地代表织物的全部型式，并用来说明直接形成的纤维的一般形状；诸线是断开的以强调它们仅是代表织物的型式。)纤维30的中心分段或长度30a横向于织物的面32和33，而连接到部分30a的另一端分段或长度30b和30c平行于织物的面，并通常位于织物的表面边缘部分内。通常，诸如分段30b和30c的分段形成织物的面。
在图1a中，中心分段30a显示为一大的范围，其近似地垂直于织物的面。即，尽管它是代表性的，中心分段30a呈弧形，但弧形是渐变的并对面形成接近的90度角；几乎全部的中心分段对面形成一60度或以上的角。这样的垂直性或角度是理想的，例如，较佳地至少45度，尤为较佳地至少60度，因为在压缩下它提高织物的弹性。
图1b示出一不同的结构，其中，个别代表性的纤维35具有更加浅或压缩的C形结构。当间隙27较大和/或纤维流22的速度随着其到达收集器15而变大时，可发生这样一结构。中心分段35a较浅或受压缩，其部分相对于面形成小于45度的角，例如，在其大部分的长度上约为30度。这样的结构尽管一般不够理想，但其对于某些用途仍然有用，并被认为横向于诸面。
当纤维流的中心轴线从收集器滚轮25和26之间的间隙27的中心平移时，可发生图1c所示的结构。这样一歪斜的C形结构可产生一织物，其具有的织物密度通过织物的厚度变化，由此，通过织物的空气流动阻力发生变化，以提高隔音和隔热性能。
经严密地检查，发现微纤维和卷曲的人造短纤维通常被彻底地混合；例如，织物通常没有结块的人造短纤维，即，许多人造短纤维的一个厘米或以上的集合，如果多端丝束的卷曲的人造短纤维的切碎的部分没有分离，或如果人造短纤维在引入到微纤维流之前团在一起，则可获得诸如上述现象。人造短纤维混合到直接形成的纤维中具有这样的效应在纤维到达收集器之前，限制直接形成的纤维过早地纠缠，因此，对产品可提供较大的同质性。再者，包括人造短纤维的直接形成纤维的分离限制了直接形成纤维相对于彼此滑动的倾向，由此，当织物压缩时，允许织物发生永久变形。(在图1a-1c中，人造短纤维用较短的较黑线代表；这种表示只是示意的，因为人造短纤维可具有各种长度，包括大于织物厚度的长度；人造短纤维通常是卷曲的，其在附图中未予示出；尽管人造短纤维通常随机地分散，但它们遵从直接形成纤维的C形结构也可展开成一定的对齐。)如图1所示，本发明的织物可以是且经常是比收集器滚轮之间的间隙27厚。当该织物在滚轮25和26之间时，织物在间隙27的厚度内；但在其通过收集器之后，它的弹性可造成其沿厚度扩展。在通过收集器之后，织物23可以各种方式加工，例如，通过一加热炉来退火或粘结织物，用诸如面漆或粘结材料之类的添加剂喷涂，进行砑光、切割成合适尺寸或特殊形状等。通常织物卷绕到一储存卷轴上，本发明的优点在于，当织物从卷轴中卷开时，织物将保持或重新获得其厚度的相当的部分。
尽管图1示出收集器15包括两个滚轮，但也可采用其它的收集装置。例如，一收集器皮带可卷绕在其中一个滚轮上并起作收集器的表面。这样一皮带也可承载收集的织物从收集器到其它的加工装置。一包括一诸如滚轮25和26之一的滚轮的收集器连同一收集皮带是一理想的组合。抽取气体的装置，例如，用于滚轮25的真空腔38a、38b和38c以及用于滚轮26的真空腔39a、39b和39c，可理想地定位在收集表面的后面，以帮助从设置在收集表面上的纤维流中抽取空气或其它气体。使用多个真空腔可进一步控制沉积作用。
图2-4示出可制备本发明的织物的另一装置。在此装置中，直接形成的纤维基本上可以连续，而在图1的装置上制备的熔吹纤维通常被认为是不连续的。如图2-4所示的装置更加完全地描述在2002年7月18日出版的PCT专利申请WO02/055782中，本文援引该专利以供参考。图2-4的装置允许实践一独特的形成纤维的方法，其中，简而言之，挤出的纤维形成材料的细丝引导通过一加工腔室，它由两个平行壁形成，其中至少一个壁可瞬间移动朝向或背离另一壁；较佳地，两个壁可瞬间地朝向或背离彼此移动。所谓的“瞬间可移动”是指运动足够快地发生，以使纤维形成过程基本上不中断；例如，不需停止该过程和重新予以启动。例如，如果收集一无纺的织物，则织物的收集可以连续，无需停止收集器，且收集的织物基本上均匀。
诸壁可用各种运动装置来移动。在一实施例中，至少一个可移动壁弹性地偏置朝向另一壁；选择偏置力以在腔室内的流体压力和和偏置力之间建立一动态平衡。因此，一个壁响应于腔室内的压力增加可移离另一个壁，但通过腔室内的原始压力的恢复后的偏置力，它快速地返回到平衡位置。如果挤出的细丝材料粘结或累积在壁上而造成腔室内压力的增高，则至少一个壁可快速地移离另一个壁以释放积累的挤出物，于是，压力迅速地下降，而可移动壁返回到其原始位置。尽管在壁的运动过程中过程的操作参数中可发生某些简要的变化，没有发生过程的停止，但相反纤维继续形成和收集。
在一不同的实施例中，运动装置是一振荡器，其可在形成腔室空间的原始位置和进一步远离另一壁的第二位置之间快速地摆动壁。振荡快速地发生导致纤维形成过程基本上没有中断，通过离开诸壁的传播，可能阻塞腔室的累积在加工室内的任何挤出物可得到释放。
在图2所示的装置中，形成纤维的材料前进到一挤出头40，在此所示的装置中，将形成纤维的材料引入到料斗41，在挤出器42内熔化该材料，并通过泵43将熔化的材料泵送到挤出头40内。尽管最普通地采用呈丸粒或其它颗粒形式的固体的聚合物材料，并熔化成一液体的可泵送的状态，但也可使用诸如聚合物溶液的其它形成纤维的液体。
挤出头40可以是传统的喷丝头或纺丝组合，通常其包括多个孔，它们以规则的图形方式排列，例如，直线的行列。形成纤维的液体的细丝45从挤出头挤出并传输到一加工室或衰减器46。挤出的细丝45在到达衰减器46之前移动的距离47可以变化，它可以是细丝暴露的状况。通常，通过传统的方法和装置对挤出的细丝平息空气或其它气体流48，以降低挤出细丝45的温度。或者，可加热空气或其它气体流以便于抽取纤维。存在有一个或多个空气(或其它流体)流，例如，一第一空气流48a横向于细丝流鼓吹，其可在挤出过程中去除不理想的气体材料或释放的气味；而一第二平息空气流48b实现一要求的主要温度下降。根据采用的过程或所要完成产品的形式，平息空气可以在细丝到达衰减器46之前足够地固化挤出细丝45。在其它的情形中，当挤出细丝进入衰减器时，挤出细丝仍处于一软化或熔化的状态。或者，不采用平息流；在这样一情形中，挤出头40和衰减器46之间的周围空气或其它流体可以是一介质，其用来在挤出细丝进入衰减器之前发生任何的变化。
图2的衰减装置进一步示于图3和4中。图3是一代表性衰减器46的放大的侧视图，它包括两个可移动的半部或侧部46a和46b，它们分离而在其间形成加工室54侧部46a和46b的面对的表面形成腔室的壁。图4是稍微示意的俯视图，其以不同的比例示出代表性的衰减器46和某些它的安装和支承结构。如从图4中的俯视图所见，加工或衰减室54通常是一细长的槽，具有的横向长度55(横向于细丝通过衰减器移动的路径)可根据处理的细丝的数量变化。
尽管存在有两个半部或侧部，但衰减器46用作一个一体的装置，并首先以其组合的形式进行讨论。如图3清晰地所示，代表性的衰减器46包括倾斜的进入壁57，它们形成衰减室54的一进入空间或咽喉54a。进入壁57较佳地在其进入边缘或表面57a处呈弧形，以便使携带挤出细丝45的空气流平稳进入。壁57附连到一主体部分58，并可设置有一凹陷区域59以在本体部分58和壁57之间建立一间隙60。空气可通过导管61引入到间隙60内，形成一提高移动通过衰减器的细丝的速度的气刀(用箭头62表示)，气刀还具有在细丝上进一步平息的作用。衰减器本体58在标号58a处较佳地呈弧形，以便使从气刀62进入到通道54内的空气平稳通过。可以选择衰减器本体的表面58b的角度(α)，以确定气刀冲击通过衰减器的细丝流的理想的角度。代替靠近腔室的入口，气刀可进一步设置在腔室内。
衰减腔室54在通过衰减器的其纵向长度(沿着通过衰减腔室的纵向轴线56的尺寸被称之为衰减器46轴向长度)上可具有一均匀的间隙宽度(两个衰减器侧部之间的在图3纸面上的水平距离63被称之为间隙宽度)。或者，如图3所示，间隙宽度可沿衰减器腔室的长度变化。在所有这些情形中，形成衰减腔室的诸壁被看作是平行的，因为偏离准确的平行的偏差相当小。
如图4所示，代表性的衰减器46的两个侧部46a和46b各通过安装块67被支承，所述安装块67附连到在杆69上滑动的线性轴承68。轴承68通过一装置在杆上具有低的移动摩擦，该装置围绕杆沿径向设置多排沿轴向延伸的球轴承，由此，侧部46a和46b可容易地朝向彼此和背离彼此移动。安装块67附连到衰减器本体58和外壳70，由此，来自供应管71的空气分配到导管61和气刀62。
在此示出的实施例中，气缸73a和73b通过连接杆74分别连接到衰减器侧部46a和46b，并施加一夹紧力压迫衰减器侧部46a和46b朝向彼此。结合其它的操作参数选择夹紧力，以便平衡存在于衰减腔室54内的压力。换句话说，夹紧力和作用在衰减腔室内而因衰减器内的气体压力引起的压迫衰减器侧部分开的力，在较佳的操作状态下处于对消或平衡。细丝材料可挤压通过衰减器并收集为完成的纤维，而衰减器部分保持其建立的平衡或稳态位置，且衰减腔室或通道54保持其建立的平衡或稳态间隙宽度。
在图2-4所示的代表性的装置的操作过程中，仅当系统有摇动时，衰减器侧部或腔室壁的运动才会发生。当被处理的细丝断裂或与其它细丝或纤维纠缠时，可发生这样的摇动。这样的断裂或纠缠通常伴随有衰减腔室54内压力的增高，例如，因为来自挤出头的细丝的前端或混乱被放大并形成腔室54的局部阻塞。增高的压力可足以迫使衰减器侧部或腔室壁46a和46b彼此移开。由于腔室壁的该运动，进入的细丝端部或缠结可通过衰减器，而衰减腔室54内的压力返回到其在摇动之前的稳态值，由气缸73作用的夹紧压力将衰减器侧部返回到其稳态的位置。
也可使用气缸之外的其它夹紧装置，例如，弹簧、弹性材料的变形，或凸轮；但气缸提供理想的控制和可变性。在本发明的其它有用的装置中，一个或两个衰减器侧部或腔室壁以振荡的方式被驱动，例如，通过伺服机械的振动驱动装置或超声波驱动装置。振荡的速率可在宽的范围内变化，例如，包括至少速率为每分钟5000周至每秒60000周。在还有的其它变化中，用来分离诸壁和将其返回到稳态位置的运动装置，仅在加工室内的流体压力和作用在腔室壁的外部上的周围压力之间呈现差异的形式。
总而言之，除了瞬间可移动和某些情形下的“浮动”，加工室的壁通常还易受装置的影响致使它们按要求的方式移动。诸壁可被认为大致地连接，例如，实体地或操作地连接到致使壁理想地运动的装置。运动装置可以是加工室或相关的装置，或一操作状态，或它们的组合中的任何的特征，其造成可移动腔室壁的要求的运动，例如，分开的运动以在纤维形成过程中防止或减轻摇动，例如，合起的运动以建立或将返回到腔室的稳态操作。
尽管使用衰减器和如上所述的可移动壁可具有衰减器46诸多优点，但本发明也可实施为使用一带有固定壁的衰减器。不管壁是固定的还是可移动的，收集的纤维，例如，通过衰减器46的细丝45本质上通常是连续的，仅有隔离的中断。为此原因，在如图2-4中所示的装置上制备的纤维被称之为“熔旋”纤维，不管壁固定与否。本发明的优点在于，这样连续的熔旋纤维可收集为一厚的持久蓬松的织物。
通过一衰减器的熔旋纤维通常是分子定向的，即，纤维包括分子，它们沿纤维的纵向对齐并锁定在该对齐中(即，热力上陷入到该对齐中，例如，通过冷却纤维同时使分子对齐)。纺粘织物中的纤维通常是该种类型。纺粘织物通常颇薄，因为它难于将定向的纤维收集为一厚的织物。但本发明提供呈C形截面结构的分子定向的直接形成纤维的织物，其允许织物厚而蓬松，并当面对压力时具有良好的保持蓬松的能力。这样的织物组合了强度、可能的微纤维存在、蓬松度或低的固化性、厚度以及抗压缩能力，可以认为是新颖的独特的。
在如图2-4所示的装置上制备直接形成的纤维也可具有独特粘结性的优点。即，纤维可在装置上制备，其在长度上发生形态变化，以提供纵向的分段，在一选择的粘结操作过程中它们的软化特征彼此不同(这样的纤维详细描述在2002年5月20日提交的美国专利申请系列No.10/151，782中，本文援引该专利以供参考)。某些这样的纵向分段在粘结操作条件下软化，即，在选择的粘结操作过程中活化并变得粘结到织物的其它纤维；而在粘结操作过程中其它的分段是被动的。所谓“均匀直径”是指在一相当的长度上(即，5厘米或以上)纤维基本上具有相同的直径(变化10％或不到)，在该相当长度内形态上可以变化。较佳地，活化的纵向分段在有效的粘结条件下充分地软化，例如，在足够低的温度下织物可自生地粘结。
除了沿纤维长度形态上变化之外，还可在本发明的纤维织物的诸纤维之间有形态的变化。例如，由于在旋涡场内经历较少的定向，某些纤维的直径大于其它的纤维。较大直径的纤维通常具有较小量级的形态，并较之于较小直径的纤维，可以不同的程度参与(即，活化)到粘结操作中，这通常可具有高度形成的形态。本发明的纤维织物内的大部分粘结可包括这样较大直径的纤维，它们通常本身形态上变化(但不是必要的)。发生在较小直径形态变化的纤维内的较小量级形态(和因此的低的软化温度)的纵向分段也可参与织物的粘结。
从衰减器46退出的纤维流81可与卷曲的人造短纤维混合，并在一双收集器装置上进行收集。在图2所示的方法中，纤维流81重新导向，例如，在衰减器的出口处利用弧形的Coanda型表面82(参见图2a的放大视图)。对于将纤维流呈现到一双收集器装置83和将卷曲人造短纤维与退出衰减器的直接形成的纤维混合，这样一重新定向可以说是方便的。其中夹带卷曲的人造短纤维16的空气流85可用装置86形成，这类似于图1所示的装置24的情形。
装置中大的变化也是可能的。例如，示于图5中的纤维形成装置80使用一个挤出器42来代替两个挤出器，并略去平息流48。再者，形成直接形成的纤维的装置和引入卷曲的人造短纤维的装置可以定向成不同的角度，并定向成与以上所示不同的相对位置。
卷曲的人造短纤维，即，沿其长度具有一波浪形、弯曲的，或参差不齐的特征，这样的卷曲的人造短纤维由于其改进的织物特性可有利地用于本发明，它们提供上述的特性包括改进的蓬松度和均匀性。此外，卷曲的人造短纤维在织物形成过程中便于操作，它们将它们的位置更好地保持在组装的织物内，它们改进压缩恢复特性。卷曲的人造短纤维可以若干种不同的形式提供，以便用于本发明的织物中。三种代表性类型的已知卷曲的人造短纤维显示在图6中图6a示出一大致平面的、规则卷曲的人造短纤维，诸如用锯齿齿轮卷曲人造短纤维制备的纤维；图6b示出一随机卷曲的纤维(随机为发生波形的平面以及随机为卷曲的间隔和大小)，诸如在一填料箱内制备的纤维；以及图6c示出一螺旋形的卷曲的人造短纤维，诸如由所谓的“Agilon”过程制备的纤维。示于图6b和6c中三维的纤维通常有助于提高本发明织物的蓬松度。然而，本发明良好的织物可由具有任何已知类型卷曲的纤维形成。
用于本发明中的卷曲的人造短纤维的卷曲的数量，即，图6a、b和c中结构88所代表的每单位长度的全波或周的数量，可以相当广泛地变化。一般来说，每厘米内卷曲的数量越多(测量方法是将试样的纤维放在两个玻璃板之间，在3厘米跨度上计数全波或周的数量，然后除以3)，则织物越蓬松。然而，较之较小直径的纤维，较大直径的纤维用每单位长度上较少的卷曲将产生同样蓬松的织物。
吞食滚轮上的可加工性通常对于每单位长度具有较高数量卷曲的较小直径的纤维显得较容易些。用于本发明的卷曲的人造短纤维一般平均为大于每厘米卷曲的一半，且由于人造短纤维很少超过40分特(decitex)，所以，我们优选卷曲数为每厘米至少约2个卷曲。
卷曲的人造短纤维还可在其卷曲的幅度或深度上变化。尽管卷曲的幅度因许多纤维的随机特性难于均匀地表征为数值，但幅度的表示可用百分比卷曲给出。后者的数量定义为纤维的未卷曲长度(一试样纤维完全伸直后测量)和卷曲长度(悬挂起试样纤维，使附连到一端的重量等于每分特纤维为2毫克，这伸直纤维的大半径的弯曲，由此进行测量)之间的差除以卷曲的长度并乘以100。用于本发明的卷曲的人造短纤维通常显示为至少约为15％的平均百分比卷曲，较佳地至少约为20％。为了将吞食滚轮上对于如图6a和6b所示的纤维的加工难度降到最小，百分比卷曲较佳地小于约为50％；但如果百分比卷曲大于50％，则吞食滚轮上对于如图6c所示的螺旋形卷曲纤维的加工能最好地执行。
卷曲的人造短纤维具有的最小平均长度应足够包括至少一个全卷曲，且较佳地至少三个或四个卷曲。当使用诸如一吞食滚轮的设备时，卷曲的人造短纤维的平均长度应在约2和15厘米之间。较佳地，卷曲的人造短纤维的长度小于约7-10厘米。
卷曲的人造短纤维越细，则复合织物的绝缘效率越高，但当卷曲的人造短纤维是低的丹尼尔(denier)时，织物一般将更容易压缩。卷曲的人造短纤维通常具有至少3分特的规格，较佳地至少为6分特，其分别近似地对应于约15和25微米的直径。
在本发明的复合织物内包括有或混合有直接形成的纤维的卷曲的人造短纤维量将首先取决于制造织物的特殊用途。通常的卷曲的人造短纤维将呈现的量等于直接形成纤维重量的至少5％。更为一般地是，卷曲的人造短纤维将呈现的量等于直接形成纤维重量的至少10％，较佳地为至少20％。另一方面，为了达到良好的绝缘值，尤其是在理想的低厚度中，直接形成纤维基本上为至少25的混合重量百分比，较佳地为至少50的混合重量百分比。对于声能耗散或绝热之外的用途，微纤维可以较少的量提供有效的功能，但一般它们将为至少10的混合重量百分比。
当纤维到达收集表面时，纤维可以是不同程度的密实或粘着性。对于本发明的大部分用途，纤维足够地密实以使它们在收集后保持其多纤维的特征，并留下多孔的表面。本发明的织物的表面特性可类似于其它无纺纤维织物的特性，其特性的变化从相当敞开和多孔到不同程度的密实和减少的多孔性。
本发明的织物内的纤维的绝缘质量通常与其形成的材料无关，用于本发明的纤维几乎可以从任何的纤维形成材料形成。用于形成熔吹微纤维的代表性聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺，以及本技术领域内公知的其它聚合物。这些材料也可用来形成诸如熔旋纤维的其它直接形成的纤维。从溶液形成纤维的有用的聚合物包括聚氯乙烯、丙烯酸树脂，以及丙烯酸共聚物、聚苯乙烯和聚砜。诸如玻璃的无机材料也可形成有用的纤维，包括微纤维。许多不同的材料可用来形成较佳的合成的卷曲的人造短纤维；但天然发生的人造短纤维如果它们卷曲的话则也可采用。其它有用的人造短纤维包括丙烯酸树脂、聚烯烃、聚酰胺、人造丝、醋酸纤维素等。
如果本发明织物内的纤维(直接形成的纤维或人造短纤维)是粘结的，则可使用这些纤维的自粘结形式。通常，这样的纤维受热后通过部分的或全部纤维的软化而粘结。有时，在收集后纤维自粘结，例如，因为纤维已经保持了足够的热量以在收集后处于一软化的状态。在其它的情形中，收集之后织物通过一加热炉，在那里粘结的纤维被加热到它们的粘结状态(其它有利的变化可发生在加热炉内，例如，织物中的某些或所有的纤维退火)。代替使用自粘结纤维，添加的粘结剂可包括在织物内，例如，通过喷涂一液体剂，或落下固体、颗粒或纤维剂。
本发明织物内的直接形成的纤维或人造短纤维可以是双组分纤维(包括两个或多个单独的组分，各组分沿着纤维通过纤维的截面区域纵向地延伸)。双组分纤维的一个效用是提供粘结，例如，因为一个组分在比另一组分低的温度下软化，并形成一粘结，而另一组分保持纤维的纤维结构。
2002年6月13日出版的国际专利申请No.WO02/46504A1介绍了其它形式的粘结的纤维，其也具有尺寸稳定性的优点，本文援引该专利以供参考。这些直接形成的纤维(它们较佳地是熔吹的PET纤维)由一在这些纤维中显现独特的形态来表征。具体来说，纤维显现一链式延伸的结晶分子部分(有时称之为诱导应变的结晶(SIC)部分)，一非链式延伸(NCE)的结晶分子部分，以及一无定形部分。应该认为这些新的熔吹PET纤维内的链式延伸结晶部分提供诸如强度和尺寸稳定性之类的独特的理想的物理特性；这些新纤维中的无定形部分提供纤维对纤维的粘结在熔吹过程结束处收集的新纤维的组件可以是连贯的和易于处理的，它可简单地通过一加热炉以在纤维相交点处达到纤维的进一步粘结或连接，由此，形成一强力的连贯和可处理的织物。
所述熔吹PET纤维的独特的形态可探测为独特的特征，例如，它们可由差示扫描量热法(DSC)揭示。所述PET纤维的DSC图示出不同熔点的分子部分的存在，在DSC图上表明两个熔点峰(“峰”是指归结于一单一过程的加热曲线的部分，例如，诸如链式延伸部分的纤维的特定的分子部分；所述PET纤维的DSC图示出两个峰，但两个峰可彼此足够地靠近，以使一个峰表明为形成另一峰的曲线部分的一个上的台肩)。一个峰理解为非链式延伸的部分(NCE)，或小量级的分子部分，而另一个峰理解为链式延伸的部分，或SIC的分子部分。后者峰发生在比第一峰高的温度下，它指明链式延伸的或SIC的分子部分的较高的熔化温度。
一无定形的分子部分通常保持所述PET纤维的部分，并可在纤维相交点处提供纤维的自生粘结(无需添加的粘结材料或压花压力的帮助)。这不意味着在纤维的所有相交点处粘结；这里的术语“粘结”意指充分的粘结(即，纤维之间的粘结通常包括接触的纤维之间的聚合物材料的某种接合，但不必是材料的相当的流动)，以形成一连贯的织物，并可从一作为自持质量的载体织物提升。粘结的程度取决于过程的特定的条件，例如，从模具到收集器的距离，熔化聚合物的处理温度，衰减空气的温度等。超出收集器上所能获得的其它的粘结也是经常所希望的，因此，可使收集的织物通过加热炉来简单地获得；不需要砑光或压花，但可使用来达到特殊的效果。
如所引用的国际专利申请WO02/46504描述的织物通过该出版物内所介绍的新的熔吹方法进行制备。该新方法包括以下步骤挤压熔化的PET聚合物通过熔吹模具的孔进入到一高速气体流内，该气体流衰减挤出的聚合物进入熔吹的纤维，以及收集制备的纤维，这些步骤的简要特征在于，挤出的熔化PET聚合物具有的加工温度小于约295℃，而高速气体流具有的温度小于熔化的PET聚合物，速度高于约每秒100米。较佳地，PET聚合物具有的固有的粘度约为0.60或不到。
即使织物不包含人造短纤维，相关的织物也可从呈C形结构的自生粘结的直接形成的纤维中制备。例如，织物可在C形结构中形成良好的蓬松度，该蓬松度可通过纤维的自生粘结给予良好的弹性。通常在收集之后，织物自生地粘结，例如，通过一加热炉。
本发明的织物内的纤维(包括直接形成的纤维和织物内任何其它纤维)越细，则声能耗散和耐热越好。几何直径平均小于10或15微米的直接形成的纤维(见下文中的试验)对于许多绝缘用途特别有用。该尺寸的纤维这里称之为“微纤维”。可以使用较大尺寸的直接形成的纤维，例如，平均几何直径为20微米或甚至更大。
对于大部分的用途，本发明的织物具有的密度小于每立方米100千克，但较佳地是大于2kg/m3。对于用作隔音的织物，织物的声音特定气流阻抗应至少为100mks(米.千克.秒)rayl(瑞利)。隔音和隔热的织物通常具有的体密度为每立方米50千克或不到，较佳地为每立方米25千克或不到，较佳地至少为0.5厘米厚，且更为较佳地是1或2厘米厚，视织物的特定应用而定。
一般来说，本发明的织物可在一宽范围厚度内使用，视制造织物的特定用途而定。我们已经制备相当大厚度的织物，例如，厚度为5、10和甚至20厘米或以上。
除了直接形成的纤维和卷曲的人造短纤维之外，本发明的纤维织物还可包括少量的其它成分。例如，可将纤维表面剂喷涂到织物上，以改进织物的手感。或者可包括(见Braun的美国专利No.3,971,373中的包括的方法)固体颗粒(包括木浆或其它未卷曲的人造短纤维)，以添加这样颗粒提供的特征。添加到织物的固体材料一般位于由直接形成的纤维和卷曲的人造短纤维形成的纤维结构的空隙内，并被包括在这样的量中，其不中断或取消纤维结构的连贯性或一体性。纤维结构的重量减去添加剂后被称之为“基础重量”。由直接形成的纤维和卷曲的人造短纤维形成的该“基础重量”的纤维结构，显示出本发明的非添加剂的织物的弹性蓬松度。除了省略添加剂的引入和测量合成的纤维结构的填充比之外，该“基础重量”的纤维结构的填充比可以用以下用来制备包含添加剂的织物的加工条件来确定。
诸如染料和填料的添加剂也可添加到本发明的织物内，将它们引入到直接形成的纤维或卷曲的人造短纤维的纤维形成液体内来实施所述的添加。一片材(例如，织物或膜)可以层合(通过添加的粘结剂、热粘结、缝合等)到纤维的织物以加强织物强度，提供其它的功能，例如，作为一流体的阻挡，改进可操作性等。此外，织物在形成之后可以进行处理，用填料填塞来改进其可操作性的特征。
已经发现本发明的织物可提供改进的隔音和隔热特性。不需任何理论的解释，可以认为本发明的织物能够改进声音的隔绝，因为，织物的结构和通过结构的曲折的路径。同时，织物每单位重量占据大的体积(用大的填充比表示)，这在隔音和隔热的应用中给予织物良好的效率。
实例本发明将通过以下的工作实例作进一步说明。用来评估织物的试验方法包括如下平均几何纤维直径包括本发明的织物的纤维的平均几何纤维直径由织物试样的SEM显微照片的图像分析予以确定(这里的“几何直径”是指通过直接观察纤维的物理尺寸而获得的测量，例如，与给出“有效纤维直径”的间接测量相对照)。小块的纤维与待试验和安装在一电子显微镜短柱上的织物分离。然后，纤维用大约100埃的金/钯喷涂。喷涂采用一DENTON Vacuum Desk II冷喷涂装置实施(DENTON Vacuum，LLC，1259North Church Street，Moorestown，美国新泽西州08057)，其利用一在100毫托的腔室压力内的30毫安的电流的氩等离子体实施喷涂。在这样的条件下采用两个30秒的沉积。然后，涂敷的试样插入一JEOL Model 840扫描电子显微镜内(JEOLUSA，11 Dearborn Road，Peabody，美国马萨诸塞州01960)，并用10KeV的电子束能成像，工作距离约为48mm，试样倾斜在0°。采用750X放大的电子成像用来测量纤维直径。利用个人计算机运行Scion Image，Release Beta 3b(ScionCorporation，82 Worman’s Mill Cort，SuiteH，Frederick，美国马里兰州21703)，可对各个试样的表面视图的电子成像进行分析。为了实施图像分析，利用图像上的标尺条形首先将Scion Image标定到显微镜放大率。然后，个别的纤维横贯其宽度进行测量。从各个图像可测量个别的纤维(没有密切结合或捆扎的纤维)。对于每个试样测量至少100个纤维。从Scion Image得到的测量值然后输入到MicrosoftExcel 97中(Microsoft Corporation，One Microsoft Way，Redmond，美国华盛顿98052)以进行统计分析。所报告的纤维尺寸是对于给定计数的平均直径(微米)。
织物密实性和填充比织物密实性的确定是将织物试样的体积密度除以组成织物的材料的密度。织物试样的体积密度的确定是首先测量10cm×10cm截面的织物的重量和厚度。如ASTMD5736标准试验方法所述地求得试样的厚度，并使用一130.6克的质量对各试样的面施加0.0021b/in2(13.8N/m2)压力而进行修正。当试样的尺寸限制到小于ASTMD)5736推荐的尺寸时，压脚上的质量成比例地减小而保持0.0021b/in2(13.8N/m2)的载荷力。试样首先预调到22+/-5°和50％+/-5％相对湿度的大气压，并以厘米的结果报告。试样重量(克)除以试样面积导出试样的基础重量，其以g/cm2单位报告。织物体积密度的确定是基础重量除以试样的厚度，其以g/cm3单位报告。
织物密实性的确定是将织物试样的体积密度除以组成织物的材料的密度(g/cm3)。如果供应商没有规定材料的密度，则聚合物或聚合物组分的密度可用标准方法测得。密实性是给定试样的固体含量的无量纲的百分比并计算如下S＝ρweb/ρmaterial×100％其中ρmaterial=Σi=1nxi×ρi]]>ρweb＝BW/t其中S-密实性[＝]百分比ρweb-织物体积密度[＝]g/cm3ρmaterial-组成织物的材料的密度[＝]g/cm3ρi-织物组分i的密度[＝]g/cm3χi-织物中组分i的重量分数[＝]分数
BW-织物基础重量[＝]g/cm2t-织物厚度[＝]cm填充比定义为织物试样的体积除以组成织物的材料的体积，其由密实度确定如下FR＝100/S其中FR-填充比[＝]cm3/cm3织物复原织物复原，即，织物在压缩之后恢复到其原始厚度的能力，它的确定是使用一可压缩的约束将织物试样压缩到一规定的密实度，将试样保持在该密实度上持续一固定的时间，释放压缩的约束，并在规定的复原时间之后确定织物的密实度。面积为cm×cm试样沿着织物的厚度(或Z轴线)压缩。压缩的约束是具有足够重量的45.7cm×45.7cm平板，以将织物压缩到一与规定的密实度相关的厚度。在板的边缘下面使用间隔件来防止压缩超过规定的密实度所需要的厚度。在规定的时间之后，释放压缩的约束并测量复原后试样的厚度。可按以上所述密实度方法从复原的厚度确定织物的密实度。织物的复原代表织物在压缩之后恢复到一合成的密实度或对应的填充比的能力。对于许多织物应用，织物密实度越低和填充比越高，则初始的和复原的越佳。
耐热性使用一由Netzsch Instrument，Inc.(Boston，美国马萨诸塞州)出品的热传导仪器modelRapid-K按照ASTMC518标准试验方法所描述地评价耐热性。使用在题为“织物密实性”的章节中所阐述的ASTMD5736标准试验方法来测定厚度。导热性Cr的单位是W/(m2K)。耐热性以Clo给出，其中，一个Clo为6.457/Cr。Clo除以试样的基础重量为Kg/m2(直接形成的纤维和人造短纤维的组合重量)，其称之为热重量效率(TWE)。
声音特定气流阻抗按照ASTMC522标准试验方法所述测定特定气流阻抗。隔音材料的特定气流阻抗是确定材料的声音吸收和声音传递特性的诸多特性之一。特定气流阻抗值r是mks rayl(Pa.s/m)。模切一5.25英寸直径(13.33cm)的圆形试样来制备试样。如果边缘被模切操作略微地压缩，则在试验前边缘必须返回到原始或自然的厚度。在预测的厚度下和100cm2面积上测得的压差下，预调整的试样放置在一试样保持器内。
法向入射声音吸收系数确定声音材料的吸音可按照ASTM指定的E1050-98，题为“使用一管，两个拾音器和一数字频率分析系统的阻抗和吸收”所述的试验方法。如该方法的8.5.4节所述，法向入射声音的吸收系数(NISAC)利用从250、500、1000和2000赫兹的倍频带的吸音系数的1/3倍频带的算术平均进行计算。
图像分析方法织物(织物的大规模结构或宏观结构)的纤维结构的均匀性或连续性使用图像分析予以表征。为了描述的目的，试样的主轴x-y-z指定如下机器，或织物的长度方向指定为“y轴线”，横跨机器或织物的宽度指定为“x轴线”，而织物的厚度指定为“z轴线”。用于图像分析而制备织物试样，首先切割一5.1厘米宽的(x轴线)试样，沿着y轴线或织物的机器方向近似为19.0厘米。使用一精细的剃刀刀刃的刀片来切割织物，以防止刀刃的任何熔化或冷焊。然后，分析用的试样从样品中切出一近似为16.5厘米的长度(y轴线)。
然后，样品固定在一可调整的矩形框架内。试样安装在矩形框架的开口中，以使试样的y-z平面暴露于视图，而沿试样x轴线的路径不受框架的阻碍。框架的壁足够宽，这样，当试样安装时，试样的顶和底面可以粘结地锚固到框架的内壁。留下试样的端部可在框架内自由浮动，以使框架的侧壁可被调整使试样达到分析用的正确的厚度。在试样达到正确厚度之后(其由评价用的理想的密实性表示)，可使用图像分析来表征试样的织物结构。
为图像分析制备的试样与一宽面积的光源或光台对齐，以使所示的光通过试样的横贯机器方向(y-z平面)的面积。由透射过试样的光赋予的宽面积的多象素的图像用一计算机程序进行处理和分析，以表征织物结构。通过分析透射穿过织物的光强度则可表征织物的结构。
相机采用的图像传感器是一电荷偶联的装置(CCD)。一CCD由大量阵列的细小光敏的光电二极管组成，它们将光子(光)转化为电子(电荷)。撞击到单一光电管上的光越亮，则积累在该处的电荷越多。这些光电管称之为象素(pixel)(pix代表图像，el代表元素)。通过在每个象素上映射电荷，图像分析过程可形成横贯试验试样的面的光强度的图像。用于捕捉试样图像的象素大小是3.45微米乘3.45微米。CCD的总的成像区域是一标准的半英寸格式，其长宽比为4/3，包括1552行阵列的象素，每行具有2088象素。利用下列的放大作用，一个别的象素或数据点成像在试样上的34微米乘34微米的面积上。
沿着y轴线的从数据点到数据点的光强度变化用来确定沿条带的强度的标准偏差。试样在x-y平面上的变化通过分析不同的z轴线位置处的足够数量的条带予以确定。当分析代表性数量的条带(不同的z轴线位置处)以便足够地代表试样的可变化性时，则选择带有最大变化的一z轴线的条带用来报告。分析条带的数量很大部分上取决于试样的厚度和沿z轴线的变化梯度。
一Polaroid MP-3复制台连同一光盒座用作为光源或光台。光盒包括四个GE75T10FR75瓦的磨砂白炽灯，它们安装成隔开5cm并在一24cm乘24cm的漫射玻璃板下方的18cm处。一Leica DC-300数码相机(由LeicaMicrosystemAG，CH-9435，Heerbrugg，瑞士出品)配装一Tamron SP35-80mm的广变焦镜(由TAMRON USA，Inc.10 Austin Blvd，Commack，纽约出品)，其用来捕捉16比特的灰度色标2088×1550象素图像。
为成像建立光盒-试样-相机的定向，首先将制备的试样放置在光盒的漫射玻璃板上，以使所示的光通过试样的横贯机器的方向(x轴线)。数码相机的镜头在垂直于光盒漫射玻璃板的表面的一直线上对向试样的中心。镜头离开试样约60cm。调整相机的广变焦镜而提供一约70mm×52mm的视域。相机用小孔聚焦在试样的曝光表面上，并调整照明以使相机造成的100％透射对应于全景的大约95％。然后固定这些设定以便捕捉图像，包括背景图像(当没有试样呈现在矩形框架内时的图像)。
然后，使用APHELION图像分析软件进行分析，该软件由ADCISS.A，10 avenuede Garbsen，14200 Herouville Saint-Clair，法国提供。该分析包括正则化试样的图像，正则化是将试样的图像除以背景的图像，然后，对5mm乘65mm的尺寸区域测量一平均的透射曲线。图像分析仪对个别试样点确定光透射的程度，所述试样点的尺寸为5mm高(z轴线)乘0.034mm长(y轴线)。
平均65mm长(y轴线)的曲线图包括大约1900个试样点，即，通过沿着试样的y方向(全在相同的z轴线位置上)跟踪曝光(y-z)表面上的一系列大约1900个试样点。这样，对任何0.5mm高(z轴线)的部分，可确定沿着试样y轴线的从点到点的光线透射性的变化。测得的透射光的变化是与织物相关的纤维的一种指示。纤维组合或集中在一起的织物显示其各向异性的结构，其表现在光透射强度沿织物一给定的轴线发生变化的程度。透射性的变化报告为由试样跟踪所确定的透射率全部值的标准偏差。
实例1本发明的织物使用大致如图1所示的装置从鼓吹的微纤维和人造短纤维的混合中进行制备。双收集器装置的顶收集表面25是一直径为20.3cm的打孔的金属圆筒，由均匀间隔开的直径为4.7mm的孔组成的打孔敞开面积占53.7％。底部收集表面26是一具有平衡的编织结构的编织的金属带，该结构包括一系列交替的单一的左手和右手螺旋，它们由一交叉杆连接器零部件连接在一起，该部件为B-72-76-13-16，由Furnace Belt Company Limited，2316 Delaware Avenue，Buffalo美国纽约14216提供，其覆盖直径为20.3cm的打孔圆筒。金属带支承在间隔开81.3cm的两个20.3cm直径的滚轮上。一位于两个收集表面后面的真空源抽取总量为48m3/min的通过收集表面内的空隙的空气。60度的环腔具有直接定位在收集表面后面的0.12m2的面积，使约10度的具有真空的收集表面被收集的纤维覆盖。两个收集表面的表面速度是140cm/min，使两个前向表面朝着纤维流转动，并转向贯穿的间隙。
收集表面25和26一个在另一个上垂直地对齐，使其前向表面(圆筒和收集带向前转动的表面)沿着一假想平面对齐，该平面平行于微纤维模具的面。收集器25和26之间的间隙27的中心对齐于和平行于微纤维模具10的挤出孔的直线，并对齐于退出模具的纤维流14。收集表面之间的间隙27高度为5.1cm，而从微纤维模具的面到收集表面的假想平面的距离是63.5cm。收集表面从一侧到另一侧的总宽度是76.2cm，该尺寸垂直于图纸的纸面。
使用聚丙烯(Fina型3960，由FINA Oil and Chemical Co.，Houston，得克萨斯州提供)。微纤维模具10宽度为50.8cm，每厘米具有10个直径为0.38mm的钻出的挤出孔。模具末端和气刀之间的空气槽间隙为0.76mm，使模具末端突出气刀前方0.254mm。聚合物产量保持恒定，每孔达到每小时9.1克。挤出器的熔化和模具均设定在300℃。模具空气集管内的压力设定到31.0kPa，而空气温度设定到近似为350℃；加热的空气的体积流量为7.05m3/min。收集的织物的微纤维组分的基础重量是130g/m2，而平均几何纤维直径近似为3.0微米。完成的织物的微纤维组分构成织物总重量的60wt％。
卷曲的人造短纤维与微纤维流混合而形成组合的织物，其是聚酯人造短纤维295型，由KoSa，Charlotte，北卡罗来纳州提供。人造短纤维具有一五叶形截面和25.5微米的直径，38.1mm的切割长度，每厘米具有约4个卷曲。织物内的人造短纤维组分的重量近似为总织物重量的40wt％。组合织物的总基础重量为200g/m2，密实度为0.344％。
对于以下数据的测量结果归纳在表1中基础重量、厚度、人造短纤维含量、密实度、填充比(均在压缩前和从压缩中恢复后)、耐热性、热重量效率、法向入射声音吸收系数、声音特定气流阻抗，以及图像分析(织物的密实度设为1.0％)实例1的织物的照片示于图7中。照片示出织物的顶表面以及织物的切割边缘，该切割是通过织物的垂直纵向截面。
对比实例1如同实例1那样制备对比实例1，例外的是，织物在一单一的传统的平的带收集器零部件B-72-76-13-16上收集，其由Furnace Belt Company Limited，2316Delaware Avenue，Buffalo美国纽约14216提供。平的垂直收集器表面具有真空，抽取24m3/min的通过0.278m2的压力腔表面区域，使收集的纤维覆盖全部的压力腔区域。从模具表面到收集器表面的距离为63.5cm。组合织物的总的基础重量为205g/m2。
织物试样按照实例1中所述进行评估，其结果在表1中给出。
实例2实例2如同实例1那样进行制备，例外的是，人造短纤维组分是织物总重量的28wt％。织物总重量是957g/m2，厚度为19.6cm。收集器间隙设定为14.0cm，收集速度调整到收集规定的基础重量。织物试样按照实例1中所述进行评估，其结果在表1中给出。
对比实例2如同实例1那样制备对比实例2，例外的是，没有人造短纤维用于制造织物，这导致一100％聚丙烯鼓吹微纤维的完成的织物。调整装置以使模具与收集器的距离为25.4cm，使收集器之间的间隙设定在1.9cm，收集器的速度设定在45.7cm/min。织物的基础重量为410g/m2，厚度为20.7cm。织物试样按照实例1中所述进行评估，其结果在表1中给出。
实例3本发明的织物使用大致如图5所示的装置从熔旋的纤维和人造短纤维的混合中进行制备。参照图5，PET聚合物装载到料斗41内并馈送到一单一的螺杆挤出器42。挤出器传输、熔化和供应熔化的275℃的聚合物到计量泵43。计量泵以4.55kg/hr的速率将聚合物供应到模具40。模具40的长度为20.32cm(垂直于附图纸面的尺寸)，宽度为7.62cm，并保持在275℃的温度。模具具有4排挤出孔，它们沿其长度的中心上间隔开5.1mm，每排有21个孔。孔排定位在模具的底面上，各孔的直径为0.89mm，长度对直径之比为3.57比1。模具定向成从孔中挤出的挤出物从模具垂直地落入到衰减器46。衰减器定位在模具下方48.1cm，其从模具面量到衰减器斜道的入口。12.7cm宽的衰减器从垂直线逆时针方向倾斜5°；即，衰减器的纵向轴线56朝向装置86倾斜。衰减器的气刀62具有0.76mm的间隙厚度60，以5.78m3/min的速率用24℃的空气提供气刀。衰减器斜道66的长度65是15.24cm，而相对的壁板保持平行于3.40mm的间隙。一流导向器82定位在板底部上的斜道的出口处，朝向收集器83，以在与人造短纤维流85组合之前帮助引导熔旋流朝向收集器。
人造短纤维流85在衰减器斜道出口下方大约3.8cm的一点处引入到熔旋流81内。具有每分钟1335米速度的汇合的人造短纤维流的动量进一步偏转并与熔旋流混合，以使合成的组合流相对于衰减器的垂直轴线56倾斜85°的角度流动。人造短纤维是热粘结护套/内芯纤维T-254型，其由Kosa，Charlotte，北卡罗来纳州提供。人造短纤维的直径约为35.5微米，38.1mm切割长度，每厘米大约2.8个卷曲。夹带人造短纤维的周围空气以8.66m3/min的流量供应，并提供给吞食滚轮的空气斜道20。吞食滚轮为45.7cm宽，并使纤维的排出出口缩小到17.8cm。离吞食滚轮的排出斜道水平地对齐并相对于衰减器的垂直轴线大致为90°，且朝向收集器83的间隙27。吞食滚轮的出口斜道定位在离衰减器的垂直轴线56的30.5cm处，并在衰减器出口下方的3.8cm处，离收集器的前表面形成的假想平面为1.3米。
收集器是带/圆筒的结构，圆筒和带之间的收集间隙如同实例1中所述。圆筒和带之间的间隙27保持在1.6cm，使圆筒和带的表面以152cm/min的表面速度共同转动，以抽取和形成织物垫。合成的织物为3.19cm厚，具有544g/m2的基础重量，人造短纤维的组分占55wt％，熔旋纤维占45wt％。熔旋组分的纤维尺寸为11.2μm，其由平均几何纤维直径试验方法确定。纤维在保持温度为160C的加热炉内进行热处理持续5分钟，以使热粘结纤维粘结织物结构。冷却后测定织物的密实度和评价织物的复原性。织物试样按照实例1中所述进行评估，其结果在表1中给出。
实例4实例4如同实例3那样制备，例外的是使用类似实例1中所使用的非粘结人造短纤维。织物中的人造短纤维组分的重量近似为织物总重量的44％。组合织物的总基础重量为339g/m2。织物试样按照实例1中所述进行评估，其结果在表1中给出。
实例5本发明的纤维织物使用如图1所示的装置进行制备，例外的是，熔吹模具适于制备双组分的微纤维，两个挤出器馈送模具来制备双组分熔吹的微纤维。一个挤出器以4.8kg/hr速率挤出聚丙烯(Escorene 3505G，由Exxon Corp.提供)，而另一挤出器以1.6kg/hr速率挤出聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇(PETG)。PETG形成熔吹纤维的护套，而聚丙烯形成内芯。模具具有50.8cm宽度的0.38mm直径孔排，以及66.0cm宽的气刀槽设定在0.762mm处。聚酯人造短纤维6丹尼尔(denier)，3.8cm，295型，由Kosa公司提供，其通过如图1所示的吞食滚轮装置引入到纤维流中。圆筒在其间具有3.8cm的间隙。从模具到双圆筒收集器表面的距离是96.5cm，其中，纤维被收集在双圆筒表面上。收集的织物包含65％的双组分微纤维和35％的人造短纤维，其基础重量为208g/m2。织物试样按照实例1中所述进行评估，其结果在表1中给出。
表1

从表1中给出的结果可见，与相同组分和相同制造方法的对比实例1相比，如实例1所示的本发明的织物具有低的初始和复原密实度和提高的减热和噪音的特性。当与传统装置制造的相当组分的织物相比时，本发明织物的热重量效率提高了27％。另外从表1给出的结果中还可看到，本发明所有实例的复原密实度是其初始密实度的至少80％，这表明本发明的织物即使在压缩之后也能保持其理想的低密实度(和对应的高填充比)。实例5的织物在压缩后恢复其初始密实度的99％。当与相当的基础重量和纤维制造过程的现有技术的织物相比时，实例1和5的噪声减小系数的值显示为改进的NISAC值。下面还可见透光率变化，对于实例1-3小于0.1％，对于实例5小于0.2％。
作为对图像分析技术的进一步说明，图8是对于实例5的织物的用数码相机制备的图像，而图9是对于对比实例2的织物的类似的图像。
图10示出对于对比实例2(图95)和实例1(图96)的收集在图像分析技术内的数据点。具体来说，绘出光线透射值对于沿试样的y轴线的位置的图，所述光线透射值表示为背景图像的百分数(当没有织物试样放置在光源和图像传感器之间时，图像传感器所接受的光线)。数据点是显示为最大变化的z轴线位置。如图10所示，图像亮度相当大，对于对比实例2的织物亮度在宽范围内变化。但对于实例1的织物图像亮度小得多和变化很小。从表1可见，透光率变化(图10中所绘值的标准偏差)对于实例1的织物为0.07，而对于对比实例2的织物为2.45。
图11绘出实例1(图97)和对比实例1(图98)的法向入射声音吸收系数对三分之一倍频带中心频率(赫兹)的曲线。
权利要求
1.一没有大空隙的无纺纤维织物，其包括以下收集的物质，a)设置在织物内呈C形结构的直接形成的纤维，以及b)具有至少15％的卷曲的人造短纤维，其以直接形成的纤维重量的至少5％的的量分散在直接形成的纤维中。
2.如权利要求1所述的织物，其特征在于，具有至少为50的初始填充比。
3.如权利要求1所述的织物，其特征在于，具有至少为75的初始填充比。
4.如权利要求1所述的织物，其特征在于，具有至少为100的初始填充比。
5.如权利要求1-4中任何一项所述的织物，其特征在于，具有约2％或不到的透光率变化。
6.如权利要求1-4中任何一项所述的织物，其特征在于，具有约1％或不到的透光率变化。
7.如权利要求1-4中任何一项所述的织物，其特征在于，具有约0.5％或不到的透光率变化。
8.如权利要求1-7中任何一项所述的织物，其特征在于，织物内的纤维在纤维相交点处粘结在一起，以提供一抗压缩的结合料。
9.如权利要求8所述的织物，其特征在于，粘结是自生的粘结。
10.如权利要求1-9中任何一项所述的织物，其特征在于，直接形成的纤维具有约15微米或不到的平均几何直径。
11.如权利要求1-9中任何一项所述的织物，其特征在于，直接形成的纤维具有约10微米或不到的平均几何直径。
12.如权利要求1-11中任何一项所述的织物，其特征在于，人造短纤维存在量至少为直接形成的纤维重量的10％。
13.如权利要求1-11中任何一项所述的织物，其特征在于，人造短纤维存在量至少为直接形成的纤维重量的20％。
14.如权利要求1-13中任何一项所述的织物，其特征在于，直接形成的纤维包括熔吹的纤维。
15.如权利要求1-14中任何一项所述的织物，其特征在于，直接形成的纤维包括聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维，其在DSC图上显示双熔化峰值，一个峰值代表在呈非链延伸形式的纤维内的第一分子部分，而另一峰值代表在呈链延伸形式的并具有在非链延伸形式上提高的熔点的纤维内的第二分子部分。
16.如权利要求1-13中任何一项所述的织物，其特征在于，直接形成的纤维包括基本上连续的熔旋的纤维。
17.如权利要求1-16中任何一项所述的纤维织物，其特征在于，具有至少约为0.5厘米的厚度，小于约50kg/m3的密度，声音特定气流阻抗至少为100mksrayl。
18.如权利要求1-17中任何一项所述的织物，其特征在于，连接到一支承片上。
19.一没有大空隙的无纺纤维织物，其包括以下收集的物质，a)设置在织物内呈C形结构的直接形成的纤维，以及b)具有至少15％的卷曲的人造短纤维，其以直接形成的纤维重量的至少10％的量分散在直接形成的纤维中，织物具有至少为75的填充比，以及约1％或不到的透光率变化。
20.如权利要求19所述的织物，其特征在于，具有至少为100的填充比。
21.如权利要求19或20所述的织物，其特征在于，具有约0.5％或不到的透光率变化。
22.如权利要求19-21中任何一项所述的纤维织物，其特征在于，直接形成的纤维具有约15微米或不到的平均几何直径。
23.如权利要求19-22中任何一项所述的纤维织物，其特征在于，直接形成的纤维包括熔吹的微纤维。
24.如权利要求19-22中任何一项所述的纤维织物，其特征在于，直接形成的纤维包括分子定向的基本上连续的熔旋纤维。
25.一使一空间与一噪音源在声音上隔绝的方法，包括在噪音源和该空间之间插入如权利要求1-24中任何一项所述的无纺纤维织物。
26.如权利要求25所述的方法，其特征在于，织物具有至少约为0.5厘米的厚度，小于约50kg/m3的密度，和至少为100mks rayl的声音特定气流阻抗。
27.一在热力上绝缘一空间的方法，包括沿着该空间的侧面放置如权利要求1-24中任何一项所述的无纺纤维织物。
28.一制造纤维无纺织物的方法，包括a)从一挤出装置挤出纤维流朝向彼此间隔开一小距离的两个平行的收集器，收集器具有平行的分开的表面，它们在收集器之间形成一空间，两者沿着纤维流的移动方向移动，b)在纤维流到达收集器前将卷曲的人造短纤维引入到挤出的纤维流中，卷曲的人造短纤维具有至少为15％的卷曲，并以直接形成的纤维重量的至少5％的量存在，卷曲的人造短纤维变得随机和彻底地分散在挤出的纤维流中，以及c)在收集器之间的空间内收集纤维，以形成一连贯的织物，其中，挤出的纤维呈一C形结构。
全文摘要
本发明介绍一种新颖的无纺纤维织物，其包括以下收集的物质a)设置在织物内呈C形结构的直接形成的纤维，以及b)具有至少15％的卷曲的人造短纤维，其以直接形成的纤维重量的至少5％的的量分散在直接形成的纤维中。该织物蓬松但没有大的空隙。较佳地，织物具有至少为50的填充比和约2％或不到的透光率变化。通常织物内的纤维在纤维相交点处粘结在一起，较佳地具有自生的粘结，以提供一抗压缩的结合料。织物可特别用于隔音和隔热。
文档编号D04H3/16GK1714189SQ03825683
公开日2005年12月28日 申请日期2003年9月25日 优先权日2002年11月15日
发明者D·A·奥尔森, J·H·亚历山大, M·R·贝里根 申请人:3M创新有限公司