专利名称：起圈的非织造纤维网的制作方法
技术领域：
本发明领域涉及非织造纤维网以及由所述非织造纤维网制成的产品。更具体地讲，本发明涉及获得包含毛圈的起绒的非织造纤维网。毛圈纤维网可用于各种产品应用。
背景技术：
在很多产品应用中，最理想的是纤维网具有蓬松的起绒和/或柔软性。例如，已知作为毛巾布的纺织品织物具有蓬松的起绒和柔软性并常用作浴巾、擦拭布、围兜、衣服和家具罩织物。毛巾布是在特别制造的织机例如剑杆织机上织成的。毛巾布的特征在于有簇状的毛圈，并且毛簇的毛圈数目和密度可改变。然而，由于制造毛巾布所必需的相对复杂和昂贵的织机，因此毛巾布相对昂贵。毛巾布的费用使其对于很多应用商业上不可行，尤其是对于打算有限使用的制品，如一次性吸收制品。
已尝试生产具有毛巾布外观的非织造织物。例如，授予Holmes等人的美国专利4,465,726和美国专利4,379,799描述了开孔的、呈罗纹毛巾布状非织造织物，所述非织造织物通过将纤维流体缠绕在专门的成形带上来制造。即使在Holmes等人公开的方法中能避免开孔，但对于制造非织造纤维网，尤其是对打算用于一次性制品的纤维网，流体缠绕是一种相对昂贵的工艺这一事实是众所周知的。此外，由流体缠绕形成的纤网典型地在纤网的所有区域内受流体力的作用，使得整个纤网受到流体力的所施加的机械能的作用。
已知其它方法来提供蓬松的起绒和/或柔软性。一种方法包括美国专利5,518,801和5,650,214以及美国公布2002-0128617-A1，它们描述了提供类弹性的属性和柔软的布状起绒的方法。其它方法包括其中在美国专利5,670,234和4,674,591中所述的PGI Apex技术。
尽管已有尝试，仍期望生产具有毛巾布状性质的非织造纤网。
发明概述本发明涉及包括包含多个毛圈的至少一个区域的非织造纤维网。所述毛圈的至少一部分具有的毛圈周长与毛圈底长的比率大于约4∶1。毛圈也可具有小于0.5cm的底长和小于毛圈最大宽度的底长。本发明也涉及以下制品，所述制品选自由包括非织造纤维网的一次性卫生制品和擦拭物组成的组，其中所述非织造纤维网的至少一个区域包括在所述非织造纤维网至少约10％的表面积上的毛圈。本发明也介绍了一种用于生产包括多个毛圈的非织造纤维网的方法。所述方法包括以下步骤提供非织造纤维网、提供用于将非织造纤维网的纤维加工成毛圈形状的方法和将非织造纤维网的纤维加工成毛圈形状。
附图概述
图1为毛圈的横截面视图。
图2为封闭毛圈的横截面视图。
图3为显示各种量度的毛圈的横截面视图。
图4为显示各种量度的毛圈的横截面视图。
图5为显示空隙区域的毛圈的横截面视图。
图6为毛圈的显微照片。
图7为起圈纤网的透视图。
图8为起圈纤网的一部分的放大视图。
图9为图8的3-3截面的剖面图。
图10为起圈纤网的一部分的显微照片。
图11为起圈纤网的一部分的显微照片。
图12为起圈纤网的一部分的显微照片。
图13为可用来形成起圈纤网的装置的透视图。
发明详述制造看起来像毛巾布并具有象毛巾布一样性质的柔软性和蓬松起绒的非织造纤维网是所期望的。毛巾布通常是用来制造诸如毛巾之类的柔软吸收性产品的织造材料。因为毛巾布产品成本的缘故，它们在很多应用中不适用，尤其不适于一次性应用。因此，希望制造从一定距离外看起来像毛巾布的非织造纤维网。要具有这种外观，就期望非织造纤维网包含毛圈。
非织造纤网是大致平面的、具有两个表面的二维纤网。纤网可为单层，或可包含多于一层。纤网可包含一层以上，例如纺粘-熔喷-纺粘纤网(SMS)，其中各层被粘结在一起。纤网可为不同材料的层压材料或复合材料。例如，纸层可与熔喷层相结合。SMS纤网也可包含不同的材料。
非织造纤维网可由多种成型方法例如熔喷法、纺粘法、水缠绕法、针刺法、气流成网法、粗梳法和其它适用的方法进行生产。根据纤网的用途，非织造纤网的基重通常为约1gsm至约1000gsm并且对于大多数应用场合小于约300gsm。基重被认为是在非织造纤维网中每单位面积所有层的重量。
非织造纤维网由多个纤维构成。纤网由相对于纵向(MD)和横向(CD)大体上随机取向的纤维构成。纤网可为短的或长的以及连续的或人造短纤维。纤维可具有任何合适的直径和纤度。纤网可包括诸如纳米纤维和纺粘纤维之类的各种纤维大小的混合物。纳米纤维或微纤维被认为是直径小于1微米的纤维。纤维可为单组分或多组分以及可为单成分或多成分。纤维可为圆形或非圆形纤维例如异型的或毛细管道纤维或它们的混合物。纤维可为可分裂的或分离纤维。主横截面尺寸的直径(圆形纤维的直径)在约0.01微米至约500微米之间变化。尽管纤维可为双组分的或成型的，不希望纤维为纱线或复丝束结构。
毛圈由一个或多个纤维制成。毛圈可为一束纤维。一般而言，毛圈中的纤维一般将被对齐以形成毛图形状。毛图形状的实例示于图1和2中。在图1中，毛圈10被显示在两个起源点12和13从非织造纤维网11中伸出或接触非织造纤维网11，毛圈在两点处伸出非织造纤维网11的平面之外。毛圈10是在纤网11的平表面之上并伸出其之外。毛圈的形状一般呈变形的椭圆形。图1中显示了马蹄铁形以及图2中显示了泪滴形，其为封闭毛圈。在封闭毛圈15中，毛圈15仍将伸出非织造纤维网16，但它看来是在单个起源点17处。
毛圈将具有毛圈周长、毛圈高度、毛圈宽度和毛圈底长。毛图周长20示于图4中并从毛圈10伸出纤网11的平面之处的起源点12至毛圈10又进入纤网11的平面之处起源点13进行测量。毛圈周长20被定义为毛圈的路径或周界。毛圈圆周可呈椭圆形状或者它可呈不规则形状。毛圈高度21示于图4中并且是从毛圈10与纤网11的平面相交或伸出所述平面之处至毛圈10的顶端14的最长的直线测量尺寸。毛圈高度21可垂直于纤网11的平面进行测量。毛圈宽度23和24示于图3中并按横穿毛圈10的宽度的直线进行测量。最大毛圈宽度24在毛图10处于其最宽之处进行测量。毛圈底长22示于图3中。毛圈底长22沿着纤网11的平面在一个起源点12从毛圈伸出纤网11的平面之处至在第二起源点13毛图10又进入纤网11的平面之处进行测量。
毛圈底长22将根据毛圈的尺寸和形状而改变。一般而言，毛圈底长将小于0.5cm，优选小于0.3cm，更优选小于0.2cm，并且常常小于0.1cm。如图2所述及所示，对于封闭毛圈而言，毛圈底长可为零，因为在起源点17伸出纤网16的纤维接触产生封闭毛圈15。
在起绒之前非织造纤维网也将具有与它有关的厚度或高度。非织造纤维网高度31示于图9中并在起圈纤网中在距毛圈底部一定距离的区域中进行测量。测量垂直于非织造纤维网的平表面进行。毛圈将具有大于1∶1的毛圈高度21与非织造纤网高度31比率。优选地，该比率大于约2∶1，以及更优选地大于约4∶1。
毛圈将具有的毛圈周长与毛圈底长的比率大于4∶1。优选地，该比率大于约5∶1，更优选地大于约8∶1，以及最优选地大于约10∶1。这意味着毛圈具有较窄的底部和较宽的毛圈上部。在因伸出纤网之外形成毛圈的纤维相接触使毛圈底长为零或不可测量的情况下，毛圈周长与毛圈底长比率可为无穷大。可将这种情况描述成封闭毛图。典型地，不具有毛圈的其它起绒非织造纤维网将具有宽的“帐篷”、“肿块”、“泡沫”或半圆状形状。这些形状典型地将具有的毛圈周长与毛圈底长比率为大约2∶1或3∶1，这不是本发明所期望的。
起圈纤维网的特性可用具有捕获图像能力的任何适用的光学放大系统或扫描电镜(SEM)进行测量，用于测量50-100X放大范围内的特征。一种适用的显微镜为带有内置图像分析的数字显微镜例如购自新泽西州Woodcliff Lake的Keyence Corporation of America的VHX-100型号。通过在与纵向轴线共线的方向上放大和观察起圈纤维网，可获得用于测量的毛圈图像。如图6所示，毛圈周长20和毛圈底长22可用按所述图像放大倍数调校的比例尺来获得。在存在呈某些排列的纤维簇或组的情况下，毛圈周长20是在所排列的纤维簇或组内的纤维的中线或中点的测量值。因为毛圈可由多个纤维构成，可计算平均毛圈周长、平均毛圈高度、平均毛圈宽度和平均毛圈底长。
要测量毛圈，排列起圈纤维网以便观察方向与毛圈的纵向轴线在同一条线上。调整放大倍数使得一个毛圈完全处在视野中。如果需要，可通过垂直于纵向轴线使用锐利的剪刀或剃刀片切断毛圈。在切断它时小心保留毛圈的整体几何结构来获得毛圈的横截面。通过在第一起源点12开始测量，沿着起图的纤维10的中线路径继续行进并在第二起源点13终止测量测量并记录毛圈周长20。在第一起源点12和第二起源点13之间平行于纤网11的平面测量并记录毛圈底长22。毛圈底长在靠近毛圈从平面突出处并在毛圈上最窄点处。毛圈底长平行于纤网平面进行测量并可处在纤网平面中或在纤网平面之上。在毛圈不处于任何压力或应变下之处测量毛图。毛圈可被“梳理”或推到直立的位置以精确地获得毛圈测量值。尽管梳理或保持毛圈来取得测量值将改变毛圈的形状并会改变毛圈高度和宽度测量值，它将不会改变毛圈底长和毛圈周长。毛图高度或周长也可通过在底部切断毛圈(即通过使用修毛剃刀)然后测量长度进行测定。
毛圈将具有窄的底部。最大毛圈宽度大于毛圈底长是优选的。优选地，最大毛圈宽度与底长的比率大于约1.2∶1，更优选大于约1.5∶1，以及甚至更优选大于约2∶1和3∶1。如果毛圈具有非常窄的底部或者它是一个封闭毛圈，当毛圈底长接近于零时，这个比率可大于5∶1至10∶1或无穷大。根据毛圈的形状，毛圈高度与底长的比率一般大于约2∶1。通常毛圈高度与底长的比率大于约3∶1，以及优选大于约5∶1。当毛圈底长接近于零时，该比率可大于10∶1或无穷大。从纤网中伸出良好并保持这种形状的高毛圈通常将具有较窄的宽度，并因此具有较小的宽度与底部的比率和较大的高度与底部的比率。垂落的或从纤网中伸出不远的短粗毛圈将具有较大的最大毛圈宽度比率和较小的高度比率。
也可测量毛圈中的空隙区域。空隙区域的定义是毛圈内部所包含的区域。图5将空隙区域19显示成交叉影线区域。
毛圈将延伸出纤网平面之外。毛圈通常将仅在毛圈的底部所在之处接触纤网。毛圈底部的定义是它与纤网接触之处毛圈的底部。毛圈可“垂落”并在毛圈上的另一个点处接触纤网。毛圈的“直立”程度取决于用来制造毛圈的材料、毛圈高度、毛圈周长和最大毛圈宽度，作用于毛圈的任何应力或应变、一簇中存在多少毛圈和其它因素。
确定毛圈的方向以便它们由纤网平面向外伸出。例如，如果纤网是大致平直地放在桌子上，毛圈将朝上或朝向天花板。当将纤网用在卫生产品上时，毛圈可处于产品的外侧。毛圈可在产品的朝向身体侧或非朝向身体侧上。
纤网密度用基重除以厚度进行计算，其中厚度在27.58Pa(0.004psi)下进行测量。纤网密度典型地小于约0.05grams/cm3。起圈纤网的密度将小于由同一材料和基重制成的纤网的密度。一般而言，起圈纤网的密度比不包含毛圈的同样纤网的密度小约20％，优选小约25％，更优选小约30％，以及甚至更优选小约35％。
测量区域中的毛圈数目可通过使用SEM进行计数。一般而言，每平方厘米纤网具有至少10个毛圈。优选地，每平方厘米纤网具有至少约100个毛圈，更优选超过200个毛圈，以及最优选超过400个毛圈。将每个纤维计数成一个毛圈，这样每平方厘米纤网的毛圈数目可大于1000个毛圈。
确定纤网上毛圈数量的另一个量度是包含毛圈的纤网表面占纤网总面积的百分比。当纤网处在大致平直或平面位置时，可测量纤网的表面积。对于被描述成起圈纤网的纤网，纤网的至少一个区域将具有其表面积的至少约10％包含毛圈。可供选择地，在包含毛圈的纤网区域中毛圈的10％将具有毛圈周长与毛圈底长的比率大于约4∶1的毛圈。不包含毛圈的纤网区域可以不产生毛圈的方式进行起绒。纤网可包含不同的或多个区域。不同的区域可为希望具有不同起绒或不同用途的纤网区域。包含毛圈的纤网区域有至少约10％的表面积包含毛圈。优选地，纤网将有至少约25％，更优选至少约50％，以及最优选至少约75％的表面积包含毛圈。在很多情况下，当采用平面或顶俯视图时，纤网的一个区域的100％的表面积将包含毛圈。
根据用来制造毛圈的方法、纤网的预期用途、所用材料和其它特性，一些毛图可为割圈。这可被有意进行以形成割圈。其它松散的纤维丝，所述纤维丝可表现为短纤维，可通过非有意地产生割圈来形成。
非织造纤维网的毛圈可呈类似的形状和尺寸或可具有不同的尺寸和形状。例如，一些毛圈可具有较大的高度并被认为是高毛圈。这些毛圈“直立”良好。其它毛圈可为较短的、较宽的毛圈。
一簇将包括一个以上的毛圈。一组毛圈可对齐或未对齐以形成簇。如果毛圈未对齐，毛圈将处于很多方向。如果毛圈被大致对齐，簇将看起来像通道形状。可进行发生于形成毛圈的纤维之间的粘合。这可来源于发生在毛图形成期间初始非织造纤维网进行纤维的预粘合、粘合，或来源于促进毛圈内部的纤维粘合的后处理步骤。
非织造纤维网将具有从纤网平面或表面伸出的毛圈。所述平面被描述为纤网处于大致平直之时。毛圈将大致垂直地从纤网中伸出。根据毛圈的数目和毛圈聚拢起来的接近程度，一个毛圈可支持另一个毛圈或者毛圈可接触到一起。毛圈可成某个角度伸出纤网之外。可计数测量区域中毛圈的数目。
根据纤网的用途，非织造纤维网可具有多种范围内的基重。供用作毛巾或浴巾，纤网可具有大于200gsm的基重。供用作擦拭物，基重通常为约20gsm至约100gsm，以及优选为约40gsm至约80gsm。供用作卫生制品的组件，基重可在6gsm至约90gsm的范围内变化。复合纤网的典型基重范围为约5gsm至约300gsm，优选为约10gsm至约200gsm，更优选为约13gsm至约120gsm，以及甚至更优选为约20gsm至约100gsm。
图7、8和9显示本发明的起圈纤网的另一个说明图。在图7中，可见到毛图10从纤网11中突出。本说明图中所图示说明的毛圈10被显示形成对齐的簇。来自图7所示的纤网11的实施方案的有代表性的毛圈10被示于图8中的进一步放大视图中。如图所示，形成了多个毛圈10。也显示了空隙区域19。图10图示说明具有用来计算毛圈周长的第一起源点12和第二起源点13的毛圈10。也显示了毛圈10的顶端14。图10和11为纤网11的毛圈10的特写SEM视图。空隙区域19被更清晰地见于图10中，与图11相比其具有更加对齐的毛圈10。图12为本发明的毛巾布状非织造纤维网的显微照片。可见到毛圈10从纤网11中突出出来。
初始或前体非织造纤维网将被加工以形成毛圈。初始纤网可为包含纤维的任何非织造材料。非织造层可与纸幅、诸如预成形薄膜、起绒薄膜、开孔薄膜和其它聚合物薄膜之类的薄膜纤网、织造物、针织织物、泡沫、箔或任何其它层相结合以形成非织造纤维网复合材料，只要一个或多个层包含纤维非织造纤维网。非织造纤维网可包括一个以上的层。非织造纤维网可在毛圈形成之前、在毛图形成期间或在毛图形成之后进行开孔。附加层可覆盖或提供在起图非织造纤维网的顶部上的帽。
初始纤维非织造纤维网可包括未粘结的纤维、缠结的纤维或丝束纤维。它也可包括可通过纺粘方法或裁切到可存在于梳理成网的纤网长度的纤维进行生产的连续纤维。初始纤网可通过熔喷或通过气流成网或湿法成网的非织造纤维网进行生产。在另一种方法中纤网可为热粘合的、水刺的、纺丝的、化学粘合的或相互缠结的。尽管纤网可为热粘合的，但希望纤网不是热粘合的。纤网没有任何种类的粘合或仅有很轻微的粘合可帮助使毛圈形成。纤维或非织造纤维网在进行加工之前可进行着色或包含图形或印花。除非另外定义，术语将具有本领域的技术人员所用的其常规的、普通的含义。
非织造纤维网的纤维可由诸如聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚酰胺、聚乙酸乙烯酯以及它们的共混物之类的聚合物构成。术语“聚合物”通常包括但不限于均聚物、诸如如嵌段、接枝、无规和间规共聚物、三元共聚物等之类的共聚物以及它们的共混物和改性物。此外，除非另有具体限定，术语“聚合物”包括所述材料的所有可能的几何构形。所述构形包括但不限于全同立构、无规立构、间同立构以及随机对称。纤维可包括纤维素、人造丝、棉花或其它天然材料或聚合物与天然材料的共混物。纤维也可包含超吸收材料，如聚丙烯酸酯或合适材料的任何组合。纤维可为吸收剂或包括纤维吸收胶凝材料(类似纤维AGM)。纤维可由热塑性或非热塑性材料构成。纤维可由可生物降解的聚合材料制成，例如但不限于聚羧酸、聚丁烯、聚乳酸、热塑性淀粉、淀粉组合物、脂族聚酯、共聚酯以及其它可生物降解的聚合物。根据纤维和纤网的产品，纤网的纤维可包括不同的组合物。
可采用可延展的或弹性的材料来制造包含毛圈的非织造纤维网。然而，并不要求而且有时并不希望采用弹性材料来制造非织造纤维网。在一些应用中，可能希望使用弹性材料来制造非织造纤维网以便纤网可以使毛圈蜷缩到一起的方式进行加工来制造绷紧的毛圈结构。这种制造毛圈的方法可要求两种单独的材料，因为一种材料比另一种材料更有弹性。毛圈可变细或纤维在沿着毛圈的不同位置可具有较小的直径。这可发生于可延展的材料。
可预想包含非织造纤维网的多种产品应用，其中所述非织造纤维网的至少一个区域包括在非织造纤维网至少约10％的表面积上的毛圈。诸如尿布、训练裤、成人失禁产品、月经用品和棉塞之类的一次性卫生制品为少数可能的用途。非织造纤维网可被用作卫生制品中的一个或多个组件。例如，具有毛圈的非织造纤维网可作为尿布上或月经产品上的顶片(朝向身体侧)。起圈非织造纤维网可被用于需要起绒非织造纤维网的任何用途。非织造纤维网也可被用作擦拭物。可预想任何合适的擦拭物用途，这些用途包括婴儿擦拭物、女性护理擦拭物、面部和身体擦拭物、个人清洁、手擦拭物、家用擦拭物、灰尘擦拭物、织物擦拭物、汽车或工业用擦拭物。擦拭物可两侧包含毛圈或仅一侧包含毛圈。根据擦拭物的用途，可希望柔软柔韧的纤网或可利用较硬的、较坚固的纤网来帮助清洁或颗粒拾取。
起圈非织造纤维网可适于各种各样的应用，包括各种过滤器片例如空气过滤器、袋式过滤器、液体过滤器、真空过滤器、排水过滤器和抗菌过滤器；用于各种电子产品的片例如电容器隔离纸和软盘包装材料；各种工业用片例如发粘的粘合剂带底布、吸油材料和纸毡；各种干燥或预润湿擦拭物理如硬表面清洁、地板护理和其它家用护理用途、各种擦拭物片例如用于家庭、服务和医学处理的擦拭物、印刷卷擦拭物、用于清洁复印机的擦拭物、婴儿擦拭物和用于光学系统的擦拭物；各种医用和卫生片例如外科手术衣、医生制服、伤口护理、覆盖布、帽子、面罩、片、毛巾、纱布、敷剂的底布、尿布、尿布衬里、尿布覆盖件、妇女卫生巾覆盖件、妇女卫生巾或尿布采集层(位于覆盖层的下面)、尿布芯、棉塞衬里、用于毛发的产品例如毛发擦拭物或毛发围巾、用于粘性膏药的底布、湿巾、纸巾、薄纸；用于布的各种片例如衬布、衬垫、马甲裙衬里和一次性内衣；各种生活资料片例如用于人造革和合成革的底布、桌布、壁纸、百叶帘、包装材料和用于干药剂的包装、购物袋、衣物罩和枕头套；各种农业片例如地膜和浸蚀控制装置、防冷遮阳布、内层窗帘、用于整体覆盖的片、遮光片、杀虫剂的包装材料、种苗生长罐的内衬纸；各种保护片例如防烟面罩和防尘面罩、实验室制服和防尘服；各种用于土木工程建筑的片例如家用毯子、排水材料、过滤介质、隔离材料、覆盖物、屋面材料、绒头和地毯底布、墙壁内部材料、隔音或减震片和固化片；以及各种汽车内部片例如除了碱性电池中的隔离片以外还有地板垫和车内垫毯、模塑天花板材料、头垫和衬布。起圈非织造底物的其它用途包括毛巾、手巾、浴巾、制服以及毛巾布和毛巾布状织物所用的所有其它用途。这些产品可被用作一次性的或半耐用的(意思是它们可被使用一次以上)。起圈非织造纤维网也可被用作产品的着陆区来粘附到其它物体上。帮助这种功能的起圈结构能够抓住或钩住预期材料。
本发明的包含起圈纤网的产品可使肉眼看起来是由毛巾布织造材料构成。非织造纤维网可增加产品又柔软又蓬松的感觉。起圈非织造纤维网可增加非织造纤维网的蓬松度或高度、降低纤网密度、增加柔软性、增加非织造纤维网的表面积、增加起绒、增加诸如渗透性、吸收性或保持性之类的流体处理性以及各种其它有益效果。毛圈可提供额外的直立性或强度以使非织造纤维网保持较高的蓬松度。因为毛圈的底部窄，这种蓬松度或起绒比其它起绒方法更加持久。毛圈的底部是窄的并可将毛圈锁住或保持在应有的位置，它将使纤维或非织造纤维网不能够向下滑回到初始的形状在产品在使用期间处于压力下例如婴儿坐在尿布上时永久的起绒也可帮助流体处理。如果毛圈被对齐形成一簇，所得到的非织造纤维网可进一步帮助流体处理，因为形成了通道状结构，所述通道结构允许流体的侧向进入。
本发明的起圈非织造纤维网可用各种方法进行制造。用于制造起圈非织造纤维网的方法为能够由初始非织造纤维网形成多个毛圈的任何方法。用于产生毛圈的方法并非纺织方法而是用于生产起圈非织造纤维网或工程织物的方法。利用所述的方法来将纤维移进适当的位置形成毛圈并且不必移动织物或整个非织造材料。所选择的方法将取决于纤网的实际用途、所希望的材料、毛圈的尺寸和很多其它特性。希望结合一种以上的方法或利用多个步骤。
用于生产包括多个毛圈的非织造纤维网的方法包括以下步骤提供非织造纤维网、提供用于将非织造纤维网的纤维加工成毛图形状的方法和将非织造纤维网的纤维加工成毛图形状。生产毛圈的方法包括但不限于针刺、起绉、水缠绕、在成形带上沉积、用相互啮合的辊加工以及它们的组合。也可独立地或在这些方法之一中采用形状记忆材料或弹性材料。
针刺法通常被用来机械地缠结一种或多种织物的纤维。它也可被用来将织物或非织造底物的纤维推进另一种织物或非织造底物的纤维中来结合两个或多个层。可改进针刺法以用来由非织造纤维网形成毛圈。针可要求是扁平的或钝的以便它们将把选定的纤维推过纤网平面并深入到Z向以形成毛圈。常规的针刺方法将需要进行控制以在加工纤网时使重叠最少。针的间距也将需要根据纤维的尺寸和所形成的毛圈尺寸进行优化。可改进针刺设备和方法将非织造纤维网推过预开孔的纤网或稀松布来帮助形成具有窄底部的毛圈。也开发了一种与针刺法类似的方法和设备，用插针或插齿或其它形状的金属结构代替针。
形成起圈结构的另一种方法可通过使用起绉或起皱方法。起绉(包括例如通过Micrex方法的微起绉在内)或起皱可用来产生毛圈或通道状结构。希望在所述方法中使用弹性的、可收缩的或预拉伸的材料来帮助产生窄底部的毛圈或毛簇。所述方法可或是在形成毛圈之前或是其之后与开槽方法相结合，其使毛圈或通道结构能够允许侧向流动进入，其在吸收制品中可为有益的。
可利用具有形状记忆或其它特性的特殊材料来形成毛圈。材料可在暴露于温度变化时或与水接触时形成毛圈。特殊材料也可在稀松布、开孔纤网、成形带或材料条上被成层以提供机构使材料形成毛簇。
形成毛圈的另一种可能的方法包括使用成形带。成形带可包含三维的图案以使毛圈能够形成。可采用树脂涂敷的造纸带。成形带可具有将纤维沉积到上面的“毛圈形”形状。可供选择地，成形带可具有使纤维能够贯穿成形带平面因此产生毛圈的孔。纤维可被纺粘或熔喷，然后沉积到成形带上。也可采用湿法成网或气流成网的方法在成形带上形成纤维和非织造底物。与形成底部不是窄的起绒非织造材料相对，成形带的形状和所用的特殊材料对形成毛圈形状将很重要。成形带可涂敷有乳胶、洗剂、表面能调节剂、淀粉、粘合剂或润滑剂来帮助脱开或形成毛圈。通过让纤维着陆在稀松布上、然后穿透稀松布来形成毛圈形状，在成形带上也可利用稀松布或开孔底物。在该方法中成形带可被要求或不被要求带花纹。可利用真空或其它气压方法来帮助在成形带上形成毛圈。如果将真空放在带的下方并将纤维拉过平面，可更容易地形成毛圈形状。
也可利用水缠绕方法来形成起圈的非织造纤维网。可单独地利用水缠绕法或与另一种方法结合使用。很多带花纹的水缠绕方法(例如来自BBA的Nub-tex和来自PGI的Miratec)利用带花纹的筛网。可设计筛网以便非织造纤维网的纤维被推出平面之外并成为毛圈形状。具体的筛网样式将取决于所希望的毛图形状。可利用具有孔、材料条或其它图案的筛网。水喷射的喷雾可需要进行控制并调节以帮助引导纤维成为毛图形状。另外，可利用稀松布或开孔纤网来帮助形成毛圈，因为水喷射将帮助将纤维推过稀松布形成具有窄底部的毛图形状。
形成起圈非织造纤维网的另一种方法是使用相互啮合的辊。参见图13，其显示了用于制造本发明的毛圈10的装置和方法。装置100包括一对相互啮合的辊102和104，每个均绕轴A旋转，轴A在同一平面内是平行的。辊102包括多个凸起106和相应的凹槽108，它们沿着辊102的整个圆周完整地伸展。辊104类似于辊102，但不具有沿着整个圆周完整伸展的凸起，辊104包括的多排沿圆周伸展的凸起已被改进为成排沿圆周间隔开的齿片110，该齿片在至少一部分辊104的周围间隔伸展。辊104的单排齿片110被相应的凹槽112分开。在操作中，辊102与104啮合使得辊102的凸起106延伸进入辊104的凹槽112内，并且辊104的齿片110延伸进入辊102的凹槽108内。齿片110可成行或可为交错的或间隔开的以产生多种不同的图案和毛圈。
在图13中，装置100以优选结构示出，其具有一个花纹辊例如辊104，和一个非花纹凹槽辊102。然而，在某些实施方案中，使用两个花纹辊104可能为优选的，这两个辊在各自辊的相同或不同对应区域具有相同或不同的花纹。这样一种装置可产生具有从纤网的两个侧面突出的毛圈的纤网。可利用相互啮合的辊以例如大于每分钟约1500英尺的线速快速产生纤网。
使用相互啮合辊的所述方法在很多方面类似于如名称为“WebMaterials Exhibiting Elastic-Like Behavior”、引入本文以供参考并在随后的专利文献(指的是“Structural Elastic-like Film”)中称作“SELF”纤网的美国专利5,518,801中所述的方法。然而，在本发明的装置和上述的‘801专利之间存在着差异。这些差异是造成本发明的纤网中的新颖窄底部毛圈的原因。如下所述，辊104的齿片110具有与前沿和后沿结合的特殊的几何形状，其容许齿片如齿片110基本“穿过”初始纤网200，这在本质上与压花纤网相反。本发明装置100中的差别导致根本不同的纤维网。例如，本发明的纤网将具有不同于现有技术SELF纤网的“帐篷状”肋状元件的毛圈，现有技术毛圈具有宽的底部以及不满足毛圈的定义。
利用相互啮合的辊生产起圈非织造纤网的方法可利用弹性材料。可预拉伸弹性材料。可供选择地，初始纤网可包括稀松布或开孔非织造纤维网来帮助利用相互啮合的辊形成毛图。也可利用其它改进或变型辊。
所述方法可利用预拉伸的弹性材料或纤网，以便产生更高密度的毛圈或通过将所述材料拉到一起并将纤维推过平面来形成毛圈。尽管可利用弹性材料来帮助形成毛圈，弹性材料并不是必需的，并且在很多情况下不是优选的。因此，可形成本发明的毛圈而不需使用弹性材料。
可利用带孔的纤网或稀松布来帮助形成毛圈。可使用预拉伸的纤网、开孔纤网或稀松布。当预拉伸的纤网或稀松布被释放时，可形成具有窄底部的毛圈。也可通过利用透过稀松布或开孔纤网的预拉伸纤网材料来制造毛圈。当预拉伸材料被释放时，它可将开孔纤网或稀松布拉到一起帮助形成毛圈形状。在其它方法中，无论纤网材料还是开孔纤网或是稀松布均不需要进行预拉伸。开孔纤网材料可为根据美国专利4,528,097和5,916,661所制的开孔非织造纤维网。
在形成起圈非织造纤维网之后，纤网可经受其它处理。所述处理可以是在非织造纤维网上施用洗剂、粘合剂或涂层或进行印刷。毛圈也可通过多种方法例如金属线刷轮或刀具或刀片、用高压空气或水剖切或吹进行裁切。因此，起圈非织造纤维网可为中间结构。
发明详述中所有引用文献的相关部分均引入本文以供参考；任何文献的引用不可理解为是对其作为本发明的现有技术的认可。
尽管已用具体实施方案来说明和描述了本发明，但对于本领域的技术人员显而易见的是，在不背离本发明的精神和保护范围的情况下可作出许多其它的变化和修改。因此，有意识地在附加的权利要求书中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
权利要求
1.一种包括包含多个毛圈的至少一个区域的非织造纤维网，所述非织造纤维网的特征在于至少10％的所述毛圈具有的毛圈周长与毛圈底长的比率大于4∶1。
2.如权利要求1所述的非织造纤维网，其中所述毛圈具有小于0.5cm的底长。
3.如权利要求1或2所述的非织造纤维网，其中所述毛圈具有小于所述毛圈最大宽度的底长。
4.如前述任一项权利要求所述的非织造纤维网，其中所述毛圈高度与毛圈底长的比率大于2∶1。
5.如前述任一项权利要求所述的非织造纤维网，其中每平方厘米具有至少10个毛圈。
6.如前述任一项权利要求所述的非织造纤维网，其中所述毛圈周长与所述毛圈底长的比率大于10∶1。
7.如前述任一项权利要求所述的非织造纤维网，其中所述非织造纤维网的至少约10％的表面积包含毛圈。
8.一种选自由包括非织造纤维网的一次性卫生制品和擦拭物组成的组的制品，特征在于所述非织造纤维网的至少一个区域包括位于所述非织造纤维网的至少约10％表面积内的毛圈。
9.一种用于生产包括多个毛圈的非织造纤维网的方法，所述毛圈中的至少一个具有的毛圈周长与毛圈底长的比率大于4∶1，所述方法的特征在于以下步骤a.提供非织造纤维网，b.提供用于将所述非织造纤维网的纤维加工成所述毛圈形状的方法，c.将所述非织造纤维网的纤维加工成所述毛圈形状。
10.一种用于生产包括多个毛圈的非织造纤维网的方法，所述毛圈中的至少一个具有小于最大毛圈宽度的毛圈底长；所述方法的特征在于以下步骤a.提供非织造纤维网，b.提供用于将所述非织造纤维网的纤维加工成所述毛圈形状的方法，c.将所述非织造纤维网的纤维加工成所述毛圈形状。
全文摘要
本发明涉及包括多个毛圈的非织造纤维网。所述毛圈中的至少一个具有的毛圈周长与毛圈底长的比率大于约4∶1。毛圈也可具有小于0.5cm的底长和小于毛圈最大宽度的底长。本发明也涉及选自由包括非织造纤维网的一次性卫生制品和擦拭物组成的组的制品，其中所述非织造纤维网的至少一个区域包括在所述非织造纤维网的至少约10％的表面积上的毛圈。本发明也介绍了一种用于生产包括多个毛圈的非织造纤维网的方法。所述方法包括以下步骤提供非织造纤维网、提供用于将非织造纤维网的纤维加工成毛圈形状的方法和将非织造纤维网的纤维加工成毛圈形状。
文档编号D04H11/00GK101060822SQ200580019922
公开日2007年10月24日 申请日期2005年6月21日 优先权日2004年6月21日
发明者J·J·科若, E·B·邦德, J·L·哈蒙, J·L·霍耶, S·N·劳埃德, R·H·特纳, T·A·扬 申请人:宝洁公司