专利名称：具有改进的物理性能的纤维非织造结构及其制备方法
技术领域：
本申请涉及包括至少一种熔喷纤维材料和至少一种辅助纤维材料的纤维非织造 结构，以及制备纤维非织造结构的方法，其中这种非织造结构具有改进的物理性能。
背景技术：
纤维非织造结构被广泛地用作产品或产品部件，因为它们可以廉价制造并且能被 制成具有特殊性能。纤维非织造结构可被用在很多种应用场合，包括用于含水液体和有机流体的吸收 介质，用于干和湿场合的过滤介质，隔离材料，防护减震材料，容纳和输送系统以及用于干 湿场合的擦拭介质，尤其是用作婴儿擦拭巾。通过使用更简化的结构如仅使用木浆纤维的 吸收性结构，能以不同程度满足前述多种应用。常见的例子例如是不人护理吸收性产品如 尿布的吸收芯。纸浆纤维在单独成形时往往会生产非织造纤网结构，这种结构在被打湿时 有非常低的机械完整性和高的坍缩性。结合有(即使少量的)热塑性熔喷纤维材料的纤维 非织造结构会大大加强结构性能，包括干湿抗拉强度。对于纤维非织造结构被用于擦拭片 时，也可以发现相同的增强效果。然而，当前的非织造纤维结构能被改进。物理性能诸如勻度、纤维尺寸、各向异性、 抗拉强度以及纤维屑数能通过改善制造工艺得以改进。特别是，这些特性对于用作湿擦拭 巾的纤维非织造结构是有用的。另外，人们需要以较低基重生产的、有改进的物理性能的纤 维非织造结构。这种制造工艺效率更高，成本更低。
发明内容
本发明总体公开一种包括平均直径约为2微米到40微米的熔喷纤维材料和至少 一种辅助纤维材料的纤维非织造结构。按照一个示例方案，非织造结构的勻度指数大于70， 优选在约70至135之间。按照另一个方面，非织造结构的勻度指数为约75至115。按照另一个方案，公开一种纤维非织造结构，其包括熔喷纤维材料和至少一种纤 维材料，其中，非织造结构的不透明度值大于72%，基重在约35gsm(克每平方米)和55gsm 之间。按照又一方案，该纤维非织造结构在较高通过量下沿机器方向的强度较高。在聚 合物通过量约为0. 88ghm(克每孔每分钟)至1. 76ghm，或者聚合物通过量约为3. 5pih (每 英寸模头的聚合熔体磅数)和7. Opih的情况下，非织造结构的机器方向抗拉强度约为650 克力到1500克力。按照另一方案，纤维非织造结构具有为约0. 4到约0. 65的各向异性比， 显示出更好的片方形度。
按照另一个方面，纤维非织造结构较柔软。例如，纤维非织造结构的表面粗糙度在 约0. 03毫米到约0. 06毫米的范围内。另外，在聚合物通过量约为0. 88ghm至1. 76ghm或 者聚合物通过量约为3. 5pih和7. Opih的情况下，纤维非织造结构的熔喷纤维平均直径小 于3. 5微米。在聚合物通过量约为0. 88ghm至1. 76ghm或者聚合物通过量约为3. 5pih和 7. Opih的情况下，熔喷纤维材料的容重平均直径为约4. 0微米至约8. 0微米。较小的纤维 直径对应于消费者的较柔软手感。按照一个方面，纤维非织造结构在其被使用的表面有较少的残留物。例如，纤维非 织造结构的纤维屑数在约200到约950之间。较少的纤维屑数使得在消费者使用后留下较 少的残留物或颗粒。在示例性的应用中，纤维非织造结构可以用作湿擦拭巾，其中湿擦拭巾具有基于 纤维非织造结构的干重约150到600的重量百分比的液体。按照另一个方面，本发明涉及一种制备纤维非织造结构的方法，其提供熔喷纤维 材料的第一流和第二流，熔喷纤维材料的平均直径为约2微米到约40微米，第一流和第二 流在成形区域会聚，并提供辅助纤维材料流，其与所述第一流和第二流在成形区域会聚并 形成产品流。该产品流作为熔喷纤维材料和至少一种辅助纤维材料的混合物被集中到成形 网上。
图1示出了可以用来生产纤维非织造结构的示例性设备。图2示出了可以用来生产纤维非织造结构的另一示例性设备。图3示出了要与所公开的设备连用的示例性熔喷模头。图4示出在基重为60gsm的条件下使用本文公开的工艺制成的纤维非织造结构与 对照样品相比较在勻度指数上的改进的直观表示。图5示出在多个基重下使用本文公开的工艺制成的纤维非织造结构与对照样品 的不透明度值相比较的直观表示。图6示出在基重为60gsm的条件下使用本文公开的工艺制成的纤维非织造结构与 对照样品的纤维直径相比较的直观表示。图7示出在基重为60gsm的条件下使用本文公开的工艺制成的纤维非织造结构与 对照样品的纤维屑数相比较的直观表示。图8示出在基重为60gsm的条件下使用本文公开的工艺制成的纤维非织造结构与 对照样品的MD(机器方向)抗拉强度相比较的直观表示。
具体实施例方式定义本文中，术语“非织造织物或纤网”是指具有由相互交叠但不是以像针织织物那样 的常规或可识别方式相互交叠的单独纤维或长丝构成的结构的纤网。其还可以包括已经被 原纤维化、成孔或者以其它方式被处理成赋予类织物性能的泡沫材料和膜。非织造织物或 纤网可以由多种工艺例如熔喷工艺、纺粘工艺、水力缠结工艺和梳理固结工艺形成，通过每 平方码材料的盎司数(osy)或克每平方米(gsm)来表示非织造织物的基重，纤维直径通常用微米(μπι)表示(注意，可通过osy值乘以33.91将0巧转换成gsm)。本文中，术语“微纤维”是指平均直径不大于约75 μ m，例如平均直径为约0. 5 μ m 到约50 μ m,或者更特别是，平均直径为约2 μ m到约40 μ m的的细纤维。经常用来表示纤维 直径的另一单位是旦尼尔，其被定义为每9000米纤维的克数，并且可以用单位为微米的纤 维直径的平方乘以单位为克/每立方厘米的密度，乘以0. 00707计算出。较低的旦尼尔表 示较细的纤维，较高的旦尼尔表示较粗或较重的纤维。例如已知聚丙烯纤维的直径为15微 米，该直径可以通过平方、乘以0. 89克/每立方厘米并乘以0. 00707转换为旦尼尔值。因 此，15微米的聚丙烯纤维为约1.42 (152 X 0 . 89 X 0 . 00 7 0 7 = 1.4 1 5)旦尼尔。在美国以外， 测量单位更通常为“特克斯”，其被定为每千米长纤维的克数。特克斯(Tex)可以用旦尼尔 值/9计算出。本文中，术语“熔喷纤维材料”是指以熔融的丝或长丝的形式从许多细小的、通常 是圆形的模头毛细孔中挤出熔融热塑性材料到收敛的高速气体(如空气流)中所形成的纤 维，该高速气流使熔融的热塑性材料长丝变细以缩小其直径。之后，熔喷纤维由高速气流携 带并堆积在收集面上，从而形成随机分布的熔喷纤维网。熔喷纤维材料是微纤维，这些微纤 维可以是连续的或者不连续的，平均直径通常小于10微米。本文中，术语“聚合物通过量”是指聚合物通过模头的量并规定为每英尺模头宽度 每小时(pih)的聚合物熔体的磅数或者每孔每分钟聚合物熔体的克数(ghm)。为了将单位 为ghm的通过量换算为pih单位，将ghm值乘以每英寸纤维成形模头的纤维喷射孔的数目 (孔数/英寸)，然而除以7. 56。用来生产纤维非织造结构的模头具有30孔数/英寸。通常，所公开的纤维非织造结构包括平均直径为约0. 5微米到40微米的至少一种 熔喷纤维材料以及至少一种辅助纤维材料。按照一个示例性方案，基片可以由多种材料制 成，包括熔喷材料、同成形(无尘纸)材料、气流成网材料、梳理固结纤网材料、水力缠结材 料、纺粘材料等等，并且能够包括合成纤维或天然纤维。纤维非织造结构可以用作湿擦拭巾，并且尤其是用作婴儿擦拭巾。纤维非织造结 构的不同物理性能可以改变以提供最好质量的湿擦拭巾。例如，纤维非织造结构的勻度、熔 喷纤维直径、纤维屑量、不透明度以及其它物理性能可以被改变以提供适合消费者的湿擦 拭巾。通常，纤维非织造结构是熔喷纤维材料和辅助纤维材料的结合，根据纤维非织造 结构的期望性能，熔喷纤维材料和辅助纤维材料在层中的相对百分比可以在较大范围内变 化。例如，纤维非织造结构可具有从约20到60重量％的熔喷纤维材料和从约40到80重 量％的辅助纤维。优选地，熔喷纤维材料与辅助纤维的重量比可以约为20/80到60/40。更 优选地，熔喷纤维材料与辅助纤维的重量比可以约为25/75到40/60。纤维非织造结构的总基重可以为约20gsm到约120gsm，优选为约40gsm到约 90gsm。纤维非织造结构的这种基重也可根据纤维非织造结构期望的最终用途变化，例如 适用于擦拭皮肤的纤维非织造结构可限定为具有约30gsm到约80gsm，优选为约45gsm到 60gsm的基重。基重(克每平方米，g/m2或gsm)通过将干重(单位为克)除面积(单位为 平方米)来算出。按照一个示例性方面，一种方法是将熔喷纤维材料与一种或多种辅助纤维材料和 /或颗粒物混合。混合物以纤维非织造纤网的形式集中，其可以被结合到或处理以提供结
6合的非织造材料，所述非织造材料利用每种成分的至少某些性能。这些混合物被称为“同成 形”材料，因为它们是在成形步骤中通过将两种或多种材料结合成单一结构形成。具有强度和吸收性的特有组合的、包括热塑性聚合物微纤维的气流成形混合物以 及遍布微纤维混合物并结合至少部分微纤维而使这些微纤维彼此分开的多种互不相同的 辅助纤维材料的非织造物类材料是优选的。适用于纤维非织造结构的熔喷纤维材料包括聚烯烃如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯等 等、聚酰胺、烯烃共聚物和聚酯。根据一个尤其优选的方面，用于形成纤维非织造结构的熔 喷纤维材料为聚丙烯。纤维非织造结构还包括一种或多种辅助纤维材料以形成非织造纤网。由于低成 本、高吸收性以及令人满意的触觉保持性能，纸浆纤维尤其优选用作辅助纤维材料。辅助纤维材料通过微纤维与辅助纤维材料的机械缠结而相互连接并保持约束在 微纤维中，微纤维与辅助纤维材料的机械缠结以及相互连接单独形成结合的纤维结构。可 以在两种不同纤维之间无需任何粘合剂、分子键或氢键的情况下通过微纤维和辅助纤维材 料形成结合的纤维结构。材料通过以下步骤形成，最初形成含有熔喷微纤维的主空气流并 形成含有辅助纤维材料的辅助空气流，将该主空气流和辅助空气流在湍流环境下合并形成 含有微纤维和辅助纤维材料的充分混合物的复合空气流，然后将该复合空气流引导至成形 面来空气成形类织物材料。当微纤维在空气中在湍流下与木浆纤维混合时，这些微纤维在 升高温度下处于柔软的初生状态。本文公开的纤维非织造结构通常具有高的勻度指数。在示例性的方案中，纤维非 织造结构的勻度指数大于70，优选在约70到约135之间。按照其它方案，纤维非织造结构 的勻度指数约为75到115。已知按勻度指数值来衡量的勻度(或者片均勻性)的改进改善 了织物强度，进而改善了在擦拭应用中的织物改造性能或用户使用性能。勻度还让用户感 到该纤维非织造结构更柔软。按照另一方案，公开一种纤维非织造结构，包括熔喷纤维材料和至少一种辅助纤 维材料，其中纤维非织造结构的不透明度大于72%，基重约为35到55gsm。高的不透明度 值对用户来说是织物强度得以改善的标志。如果用户能看透纤维非织造结构，他或她将会 觉得该产品的强度不足以适用其所有用途。保持高的不透明度等级将向用户表明纤维非织 造结构的强度大并可以用于更多擦拭应用中。本文所描述的纤维非织造结构允许在低的基 重下保持高的不透明度，从而提供重要的制造优势。按照另一个方案，纤维非织造结构在较高通过量下沿机器方向的强度较大。在聚 合物通过量为约0. 88ghm(克每孔每分)到1. 76ghm的情况下，非织造结构的机器方向抗拉 强度约为650克力和1500克力。较高的机器方向抗拉强度表明在擦拭应用中有改善的分 配性能的片更耐用。另一方案中，纤维非织造结构的各向异性比为约0.4至约0. 65，表明更 好的片方形。在另一方案中，纤维非织造结构较柔软。例如，纤维非织造结构的表面粗糙度在约 0. 03微米到约0. 06微米的范围内。较小纤维直径的材料提供较细致而柔软的质地，相当于让用户感到纤维非织造结 构更柔软。在聚合物通过量为约0. 88ghm到1. 76ghm的情况下，纤维非织造结构的平均熔 喷纤维直径小于3. 5微米。在聚合物通过量为约0. 88ghm到1. 76ghm的情况下，熔喷纤维材料的容重平均直径为约4. 0毫米到8. 0毫米。在另一个方案中，纤维非织造结构在其被使用的表面留下较少的残留物。例如纤 维非织造结构的纤维屑数在约200到约950之间。在用户使用后，较少的纤维屑将使得留 下较少的残留物或颗粒。现在转向附图，在图中，相同的附图标记代表相同或相当的结构，并且尤其是图1， 其示出了用于形成纤维非织造结构的示例性设备10。在形成示例性纤维非织造结构时，热 塑性聚合物颗粒或片等(未示出)被输入挤出机14、14'的颗粒进料斗12、12'中。挤出机14具有挤出螺杆(未示出)，其由常规驱动马达来驱动。当聚合物由于驱 动马达驱动的挤出螺杆的旋转前进通过挤出机14时，聚合物被逐渐加热到熔融状态。随着 热塑性聚合物通过挤出机14的多个独立加热区分别朝向两个熔喷模头16和18前进，在多 个独立步骤中完成将热塑性聚合物加热到熔融状态，其温度逐渐升高。熔喷模头16和18 可以是另一个加热区，在这里，热塑性树脂的温度保持在适于挤出的高水平。如此配置各熔喷模头，当熔丝20离开熔喷模头中的多个小口或孔24时，每一模头 的两股拉丝气流会聚形成单股气流，该单股气流夹带并拉细这些熔丝20。熔丝20被拉细 成通常小于孔24直径的细纤维或者取决于拉细程度被拉细成小直径微纤维。因此，每个熔 喷模头16和18具有由含有被夹带和被拉细的聚合物纤维的气体构成的相应单股主空气流 25。含有聚合物纤维的主空气流26和28被对准以在成形区30处会聚。一种或多种辅助纤维材料32 (和/或颗粒)在成形区30被加入到热塑性聚合物 纤维或微纤维24的两股主空气流26和28中。将辅助纤维材料32注入热塑性聚合物纤维 24的两股主空气流26和28被设计成能使辅助纤维材料32在热塑性聚合物纤维的汇合主 空气流26和28内分布。这可以通过在热塑性聚合物纤维24的两股主空气流26和28之 间并入含有辅助纤维材料32的辅助气流34来完成，从而所有三股气流以可控方式会聚。图3示出了可供使用的熔喷模头100的一个方案的局剖视图。可以用在本发明中 的熔喷模头的多个实例在2005年12月6日授予Haynes等人的、标题为《具有减小尺寸的 熔喷模头》的美国专利US6972104中做了详细描述，该专利在此通过引用被全部纳入本文。 在图3中，模头末端102通过安装板104间接安装到模头主体103(部分示出)上。第一空 气板106a和第二空气板106b也安装在模头主体安装板104上。模头末端102使用任何合 适机构如螺栓安装到安装板104。图3所示的安装机构为螺栓IlOa和110b。按类似方式， 空气板106a和106b也用合适的安装机构如螺栓安装到安装板104。在图3中，螺栓112a 和112b为空气板的安装机构。应当注意，安装板104不是必需的，模头末端102和空气板 106a和106b可直接安装到模头主体103。理想的做法是，将模头末端102和空气板106a 和106b安装到安装板104，因为使用安装机构(未示出)将模头末端附接到安装板104比 连接到模头主体103更容易。模头末端102具有顶侧160和两个侧面162a和162b，这两个侧面从顶侧朝向模头 末端的底侧161延伸。此外，模头末端可具有模头末端顶点128和破料板/筛网组件130。 要形成纤维的材料经通道132从模头主体103被送到模头末端102。材料通过分配板131 从通道132送至破料板/筛网组件130。一旦通过用于过滤材料以防堵塞模头末端的杂质 继续经过模头末端102的破料板/筛网组件130，材料就通过狭窄的通路133被送至狭窄的 圆柱形或其它形状的出口 129，该出口喷射出材料，形成纤维。通常，出口 129的直径通常在约0. 1毫米到约0.6毫米的范围内。出口 129通过毛细管135连接到狭窄的通路133，所述 毛细管的直径几乎与出口的直径相同并且长度大致为模头末端毛细管直径的约3到15倍。 在不背离本发明范围的情况下，出口和毛细管的实际直径和长度可以改变。必须将高速流体(通常为空气)提供至模头末端出口 129，以细化纤维。在示出的 熔喷模头中，细化流体通过模头主体103中的入口供应，从而节省沿模头末端的宽度空间。 在很多常规型和商用型熔喷模头中，细化流体从模头主体外部供应，从而需要沿机器方向 的大量空间。细化流体分别通过安装板104中的通路104a和104b从模头主体103进入分 配腔室141a和141b。这些分配腔室容许细化流体混合。细化流体随后从分配腔室141a和 141b通过通路120a和120b经过空气板106a和106b与模头末端102之间。空气板106a 和106b如此固定到安装板104 (或者模头主体103)，使空气板106a和106b与模头末端 102形成通路120a和120b，其容许细化流体从安装板104中的分配腔室141a和141b送至 模头末端中的出口 129。此外，空气板106a和106b接近模头末端的底部161，从而使通道 114a和114b容许细化流体从通路120a和120b送至熔喷模头100的出口 149。挡板115a 和115b有助于细化流体在通道114a和114b中混合，从而不会出现细化流体品质不均的情 况。细化流体形成夹带熔喷微纤维的主空气流。在本发明中使用的熔喷模头具有减小的机器方向宽度。通常，本发明的熔喷模头 具有小于约16厘米(6. 25英寸)的机器方向宽度。按照其它方案，本发明的熔喷模头的机 器方向宽度在约2. 5厘米(1英寸)至约15厘米(5. 9英寸)的范围内，优选在约5厘米(2 英寸)到约12厘米(4. 7英寸)的范围内。熔喷模头的第一特征是细化流体被引入模头主体103中的熔喷模头组件中。为了 使细化空气从模头主体103到达熔喷模头100的出口 149，模头分别提供由模头末端102与 空气板106a和106b形成的通路或通道120a和120b。可以使用任何机构来形成通路120a 和120b。提供这些通道的一种方法就是如此形成模头末端，使模头末端的侧面162a和162b 具有从模头末端的顶侧160向底侧161延伸的沟槽或通道。沟槽通过在侧面162a和162b 上形成的一系列凸起部来形成，这些凸起部通过一系列下凹区域或通道分隔开。换句话说， 位于模头末端的侧面162a和163b上的凸起部限定出从模头末端的顶侧160向模头末端的 底侧161延伸的通道。该设备还包括常规的开松辊36装置，其具有适于将辅助纤维材料的垫或条40分 散成单独的辅助纤维材料32的多个齿38。送入开松辊36的辅助纤维材料的垫或条40可 以是纸浆纤维片(如果想得到热塑性聚合物纤维和辅助纸浆纤维的双组分混合物)、短纤 维垫(如果想得到热塑性聚合物纤维和辅助短纤维的双组分混合物)、或者纸浆纤维片和 短纤维垫(如果想得到热塑性聚合物纤维、辅助短纤维和辅助纸浆纤维的三组分混合物)。 在某些方案中，例如想得到吸收性材料，辅助纤维材料32是吸收性纤维。辅助纤维材料32 通常可以选自以下组，该组包括一种或多种聚酯纤维，聚酰胺纤维，由纤维素衍生的纤维例 如人造丝纤维和木浆纤维，多组分纤维如皮芯型多组分纤维，天然纤维如蚕丝纤维、羊毛纤 维或棉纤维，或导电纤维，或者两种或多种这样的辅助纤维材料的共混物。可以使用其它类 型的辅助纤维材料32如聚乙烯纤维和聚丙烯纤维，以及两种或更多种其它类型辅助纤维 材料32的共混物。辅助纤维材料32可以是微纤维，或者辅助纤维材料32可以是平均直径 为约300微米到约1000微米的微纤维。
辅助纤维材料32的片或垫40通过辊装置42被送至开松辊36。在疏开松辊36的 多个齿38已经将辅助纤维材料32的垫分散成的单独的辅助纤维材料32后，所述单独的辅 助纤维材料32通过喷嘴44被送向热塑性聚合物纤维或微纤维24流。罩46封盖开松辊36 并提供在罩46和开松辊36的多个齿38的表面之间的通路或间隙。稀释气体如空气由稀释风机72通过气道50被送应到开松辊36表面和罩46之间 的通路或间隙。供应足够多的气体作为用于输送辅助纤维材料32经过喷嘴44的介质。在示例性的方案中，双圆形歧管用作提供均勻空气分布的稀释风机72，将空气输 送到气道50。由双圆形歧管提供的稀释空气将纸浆纤维均勻输送到网或带58上方的成形 区域。单独的剥离风机74用来提供辅助剥离气流，其在接合点52进入系统，帮助从开松 辊36的多个齿38移走辅助纤维材料32。单独的稀释风机72和剥离风机74用来允许操作 人员平衡剥离气流，从而获得离开这些齿38的最佳纤维移走量以及辅助空气流34的流速 增加。一般来说，单独的辅助纤维材料32大约以辅助纤维材料32离开开松辊36的齿38 的速度被输送通过喷嘴44。换句话说，辅助纤维材料32在离开开松辊36的齿38并进入喷 嘴44时，通常维持它们离开开松辊36的齿38的点的速度大小和方向。纸浆纤维化通过使用开松辊来实现。当被轧的纸浆被送入开松辊罩时，开松辊齿 38将纤维打散并将它们输送通过喷嘴44。如果纸浆送料速度太高或者齿/纤维相互作用 弱，将会出现较差的纤维化并且在基片内的纸浆纤维分布导致质量低的成型片。申请人已 经发现，通过上述系统使用较高等级的辅助空气流34能提供改善的片勻度，尤其在纸浆给 料速度较高的情况下。通常，喷嘴44的宽度应当沿大致平行于熔喷模头16和18的宽度对准。优选地， 喷嘴44的宽度应当大约等于熔喷模头16和18的宽度。一般来说，在设备设计允许的范围 内，喷嘴44尽量短是理想的。为了将热塑性聚合物纤维24和辅助纤维材料32的流56转换成由具有分布在其 中的辅助纤维材料32的热塑性纤维24的粘结混合物组成的非织造结构54，收集装置布置 在流56的路径中。收集装置可以是通常由辊60驱动的环带58，其按图1所示出的箭头62 转动。本领域技术人员已知的其它收集装置可以用来代替环带58。例如，可以使用多孔滚 筒装置。热塑性聚合物纤维和辅助纤维材料的会聚流作为纤维的粘结混合物收集在环带的 表面或者网58上，以形成非织造纤网54。纤维的沉积借助由负压空气单元或者网下排气系统80提供的网下负压来完成。 所示出的网下排气系统80有多更区域，和常规机器不同，其沿机器方向设置三个区。例如， 第一区82沿机器方向位于成形点上游，第二区84直接位于喷嘴和成形区下方，第三区86 沿机器方向位于成形区下游。按照示例性方案，第二区84具有最大的空气流，第一区82具 有最小空气流量，第三区86的空气流比第一区82大，但小于第二区84。这些区也可供应相 同量的空气流(如果这被认为是最佳的)。申请人已经发现分区的网下排气系统80在需 要的地方提供增强的空气流并更好地控制成形区的空气管理，从而提供改进的勻度和均勻 性。纤维非织造结构54是粘结的并且可以作为自支撑非织造材料从带58上移走。一
10般来说，该结构的强度和完整性足以让其无需进行任何后处理如定型接合等就能使用。如 果需要，一对夹紧辊或者花纹粘合辊可以用来使材料的多个部分粘结。纤维非织造结构适合用作湿擦拭巾，其能容纳约100%到约700%干重量的液体。 湿擦拭巾可以优选含有从约200%到约450%干重量的液体。现在参考附图的图2，示出了图1所描述的实例性过程的示意图。图2着重于可能 影响制备的纤维非织造结构的类型的工艺变量。还示出了影响纤维非织造结构的多个成形 距离。在本文的示例性方案中描述的熔喷模头的使用提供了更高的勻度和柔软度性能。 熔喷模头装置16和18被安装成它们各按一定角度布置。该角度从平行于成形面(例如环 带或网58)的平面测得。通常，每个模头以角度θ布置并被安装成使从模头生成的气载纤 维和微纤维的主空气流26、28与成形区30相交。按照某些方案，角度θ在约30度到约75 度的范围内。在其它方案中，角度θ在约35度到约60度的范围内。在一些方案中，角度 θ在约40度到约55度的范围内。熔喷模头16和18以距离α隔开。一般来说，距离α的范围可高达约41厘米 (16英寸)。在某些方案中，α在约13厘米(5英寸)到约25厘米(10英寸)的范围内。 在其它方案中，α在约15厘米(6英寸)到约21厘米(8英寸)的范围内。重要的是，熔 喷模头之间的距离α和每个熔喷模头的角度θ确定成形区30的位置。从成形区30到每个熔喷模头末端的距离(即距离X)应被设置成使纤维和微纤维 的主空气流26、28的分散最小。例如，这个距离的范围可以高达约41厘米(16英寸)。优 选地，这个距离应大于6厘米(2. 5英寸)。对于在约6厘米(2. 5英寸)到16厘米(6英 寸)范围内的距离X来说，从每个熔喷模头的末端到成形区30的距离能由模头末端之间的 距离α和模头的角度θ通过以下公式来确定X = α /(2cos θ )一般来说，通过选择合适的竖向成形距离(即距离β)可以在流56接触成形面58 之前将流56的分散最小化。β是从熔喷模头末端70、72到成形面58的距离。为了将分散 最小化，通常希望有较短的竖向成形距离β。这必须根据挤出纤维在接触成形面58之前从 它们发粘的半熔状态固化的需要来平衡。例如，竖向成形距离β从熔喷模头末端起可以为 约7厘米(3英寸)到约38厘米(15英寸)。优选的是，竖向距离β从模头末端起可以为 约10厘米(4英寸)到约28厘米(11英寸)。竖向成形距离β的重要组成部分是成形区30和成形面59之间的距离(即距离 Y)。成形区30应布置成使合流仅具有进至成形面58的最小距离(Y)以使所输送的纤维和 微纤维的分散最小化。例如，从成形区到成形面的距离⑴范围可以最高达约31厘米(12 英寸)。优选地，从碰撞点到成形面的距离(Y)可以在约5厘米(3英寸)到约18厘米(7 英寸)的范围内。从成形区30到成形面58的距离能由竖向成形距离β，模头之间的距离 (α )以及模头角(θ )来通过以下公式确定Y = β - ((a /2)*cos θ )夹带气体的辅助纤维材料通过从喷嘴44发出的气流34被引入成形区。一般而言， 喷嘴44被布置成使其竖向轴线基本垂直于成形面。在某些情况下，期望冷却该辅助空气流34。冷却辅助空气流可以加速熔融或发粘的熔喷纤维材料的淬冷，提供在熔喷模头末端和成形面之间的较短距离，这可以用来使纤 维分散最小化。例如，辅助空气流34温度可以被冷却到约65华氏度到约85华氏度。通过平衡熔喷纤维流26、28与辅助空气流34、熔喷模头的期望模头角度0、竖向 成形距离(0)、熔喷模头末端之间的距离(a)、成形区和熔喷模头末端之间的距离(X)以 及成形区和成形面之间的距离(Y)，可提供辅助纤维材料在熔喷纤维流内的可控结合。申请 人已经发现，本文所描述的示例性的模头末端、网下排气箱设计以及单独的大体积稀释风 机和剥离风机的使用允许使用先前不可能使用的有利的成形几何形状和空气流体积，从而 获得改进的片特性。不同方案的纤维非织造结构可以由包括多个单独的成形台架的同一生产线来提 供。每个成形台架被配置成能提供纤维非织造结构所构成的独立层。在加工过程中每层纤 维之间的机械缠结提供这些层之间的连接，并且可以形成相邻层之间的接合来提供纤维非 织造结构。后续的热力机械接合也可用于纤维非织造结构来改善层间接合。优选的是，纤维非织造结构可以用作含有液体的湿擦拭巾。液体可以是能被吸入 湿擦拭巾基片的任何溶液并可包括能提供期望擦拭性能的任何合适组分。例如，这些组分 可包括本领域技术人员公知的水、软化剂、表面活性剂、芳香剂、防腐剂、螯合剂、PH缓冲剂 或者它们的组合。这种液体可以包含洗剂、药剂和/或其它活性剂。各湿擦拭巾所含的液量可根据用来提供湿擦拭巾的材料类型、所用液体类型、用 来存储湿擦拭巾的容器类型以及湿擦拭巾的期望最终用途而变。通常，为获得改善的擦拭 性，每片湿擦拭巾含有基于擦拭巾的干重约150到600重量百分比，优选从约250到约450 重量百分比的液体。按照特殊方案，包含在湿擦拭巾中的液量为基于擦拭巾的干重约300 到约400重量百分比。如果液量低于上述范围，湿擦拭巾可能会太干并且不足以完成任务。 如果液量高于上述范围，湿擦拭巾可能会过饱和而湿哒哒的，并且液体可能会郁积在容器 的底部。每片湿擦拭巾可具有大体呈矩形的形状并可具有任何合适的展开宽度和长度。例 如，湿擦拭巾可具有约2. 0厘米到约80. 0厘米、优选为约10. 0厘米到约25. 0厘米的展开长 度，以及约2. 0厘米到约80. 0厘米、优选为约10. 0厘米到约25. 0厘米的展开宽度。通常， 每片单独的湿擦拭巾按折叠配置且一片堆叠在另一片之上的方式放置，或者按具有穿孔线 的连续带材方式放置以提供湿巾堆叠。湿擦拭巾堆叠可以布置在容器例如塑料桶内部，并 放置成便于分配的堆叠，来提供最终销售给用户的湿擦拭巾包装。为了制成本文公开的纤维非织造结构，改进了工艺的多个方面。使用具有较小机 器方向宽度的模头末端、新设计的网下排气系统和较高的空气流、单独的剥离风机和稀释 风机、较高等级的稀释空气以及最优化的成形几何形状均是改进工艺的组成部分。这些新 颖的工艺元素和成形几何结构的使用为纤维非织造结构提供了物理性能的改善，包括对柔 软度、勻度、不透明度、纤维直径、各向异性、纤维屑量以及抗拉强度的改善。这些改善在标 准生产率下可作为产品质量改进，或者在标准质量水平下作为生产率的改进或者是它们的 组合。测试方法匀度指数测试勻度指数是非织造基片的各组分的对比度和尺寸分布的比值。勻度指数越高，成形均勻性越好。相反，勻度指数越低，成形均勻性越差。“勻度指数”使用由OpTest设备公 司制造的市售型号为LAD94的PAPRICAN微观扫描仪，利用PAPRICAN&OpTest公司开发的版 本9. 0的软件测得，微扫描仪和软件均可购自加拿大安大略省的OpTest设备有限公司。型 号为LAD94的PAPRICAN微观扫描仪使用用于图像输入的摄像机系统和用于照亮试样的灯 箱。摄像机为具有65微米/像素分辨率的CCD摄像机。摄像机系统观察放置在具有扩散板的灯箱中心上的非织造试样。为了照亮样品以 便成像，灯箱包括82V/250W的漫射石英卤素灯，其用来提供照明区域。提供具有可调强度 的均勻的照明区域。特别是，用于勻度测试的试样从非织造基片的横向宽度带上切下。这些 样品被切成101. 6毫米(4英寸)X 101. 6毫米(4英寸)的正方形，其中一条边与试验材料 的机器方向对齐。试验材料的与机器方向对齐的边被放置到试验区域并通过试样板保持就 位，其中机器方向指向保持摄像机的仪器支承臂。每个试样如此放置在灯箱上，使得要测量 均勻性的纤网的一面向上，背离扩散板。为了确定勻度指数，亮度级必须被调整成显示MEAN LCU GRAY LEVEL 128士1。试样在在试样板之间放置在灯箱上，使得试样的中心与照明区域的中心对准。所 有其它的自然光源或人造室内光源被熄灭。摄像机调整成其光轴垂直于试样所在平面并且 其视场定中心在试样的中心上。随后试样被扫描并且利用OpTest软件进行计算。对于每个样品，测试了 15个非织造基片试样，计算出这些值的平均值来确定勻度 指数。纤维屑数量测试纤维屑数量测试用来确定从干的非织造基片释放出的纤维屑数量。该测试使用毡 条摩擦非织造基片25次，随后使用软件分析确定留在毡上的纤维屑的量。油墨摩擦测试 仪，购自纽约州隆空科马Testing Machines公司的型号10_18_01的数字油墨摩擦测试仪 (DIRT)用来已称重的毡带抵靠着非织造试样摩擦。DIRT包括试验台、试样座和控制单元。试验台是宽度为50. 8毫米(2英寸)、长度为101. 6毫米(4英寸)的铝板。试验台 的厚度接近25. 4毫米(1英寸)。试验台的覆盖有购自纽约州隆空科马Testing Machines 公司的零件号为10-18-04的开孔氯丁橡胶垫，其厚度为3. 2mm(1/8英寸)并且具有这样的 压缩率，S卩172士34kPa(25psi)的压力应能将所述垫压缩到其初始厚度的一半。这能防止 该毡在测试过程中靠着试验台滑动。切入试验台顶部内的是夹持区域。接附区域是位于试 验台顶部中的距短边约3毫米处横跨试验台长度的两个13毫米宽、10毫米深的条形开口。 1/16英寸厚的毡片被切成50. 8毫米(2英寸)X 152. 4毫米(6英寸)的条。可以使用购 自康涅狄格州的布里斯托尔的新英格兰垫圈公司的No. F-55毡或者任何等价物。毡条在附 接区域使用大型IDL长尾夹附接到试验台。包括IDL长尾夹和橡胶垫的试验台的总重量为 2. 0磅(908克)，当靠着样品放置时其产生0. 25psi压力施加到毡条上。整体钩在试验台 长度的中间段附接到背面。该整体钩的宽度为21毫米，长度为18毫米。在试验台的底部， 整体钩具有宽8毫米、深10毫米的开口，并且具有距离与控制单元上的驱动组件相接合的 板边缘大约6毫米的弧形底部。试验台接合到通过整体钩接合到控制单元的驱动组件。试样座覆盖有上述的开孔氯丁橡胶垫材料。该垫能防止在试验过程中试样在该座 上滑动。7" x7"试样粗糙面向下地平放在橡胶垫上，使用强磁铁或任何其它合适的夹持机 构保持就位。试样定向成机器方向(MD)平行于摩擦方向。
按照生产商，试验台被“以预定的速度移动经过2.25[英寸]的弧......循环预
定的周期数目......”(参见TMI 10-18-01油墨摩擦测试仪使用手册，第二版，第4页)。非织造基片样品通过切割成177. 8毫米(7英寸)X 177. 8毫米(7英寸)的正方 形来制备，其可以被放置到油墨测试仪的底座上。配重放到样品的边缘来将其保持就位。 DIRT被编程以85个周期/分钟的速率运行25个周期。行程的长度是不可调整的。在摩擦 之前或过程中样品和毡都未被加热。毡条从试验台移走并且对抵靠非织造试样的侧面进行 纤维屑数测量。图像分析测量在由桌上型扫描仪生成的毡的图像上完成。Canoscan 8800F 桌上型扫描仪用来生成的已摩擦毡条的图像。为了一次容纳达三个毡条，测量9" X6.5" 的灰阶图像在300英寸点数(DPI)的分辨率下进行扫描。毡条放置在扫描仪上，其中被摩 擦侧向下并且用较大片的毡盖住来形成黑色背景。纤维屑数量然后使用Visual Basic开发的纤维屑计数软件确定。图像分析算法 使用购自位于法国图卢兹的⑶Picture Imaging SDK公司的第5版图像库GdPicturePro， 以及购自位于德克萨斯州奥斯汀的国家仪器公司的8. 6版IMAQ(图像采集)。用于确定纤 维屑数目的算法在下文示出。对于每个样品，测试6个非织造基片试样并对这些值求取平 均值来确定纤维屑数量。
0092]Imports NationalInstruments. CWIMAQControls
0093]Imports NationalInstruments. CWIMAQControls. AxCWIMAQViewer
0094]Imports NationalInstruments
0095]Imports System. 10
0096]Imports System. Text
0097]Imports CWAnalysisControlsLib
0098]Public Class frmSetup
0099]Inherits System. Windows. Forms. Form
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0101]Private dlglmage As New CWIMAQImageDialog
0102]' Private oGenFuncAs New GenFunc
0103]Private mbOKtoScan As Boolean = False
0104]Private mbScanHideUIAs Boolean = True
0105]Ptivate mbScanProgressBar As Boolean = True
0106]Private mdblScanBottom As Double = 9. 0
0107]Private mdblScanLeft As Double = 0. 0
0108]Private mdblScanRight As Double = 9.0
0109]Private mdblScanTop As Double = 1. 0
0110]Private mintNumSPecimen As Intl6 = 0
0111]Private mintNumToMeasure As Intl6 = 3
0112]Private mlngScanBrightness As Long = 0
0113]Private mlngScanContrast As Long = 0
0114]Private mlngScanResolution AsLong = 300
0115]Private mdtData As DataTable
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Private mdtSummary As DataTablePrivate mstrDataPath As StringPrivate mniPartRept As New CffIMAQFu1lPartic1eReport#End Region' Variable DeclarationsPrivate Sub btnFinish_Click((By Val sender As System. Object, ByVal e As System. EventArgs)HandlesbtnFinish. ClickDim iFile As IntegerDim iCt As IntegerDim jCt As IntegerDim strOut As StringDim strFN As StringDim oGenFuncs As New GenFuncDim oResp As DialogResult = MessageBox. Show (" Do you want to write the data to a. csv file ？ “ &vbCrLf&vbCrLf&_" Note :You will not be able to append data to the file. ", " Finish Sample",MessageBoxButtons. OKCancel)If oResp = Windows. Forms. DialogResult. OK ThenstrFN = txtSamp 1 e ID. Text& “ ( “ &txtTestDate. Text&"“ &txtTestTime. Text&" ).csv"strFN = oGenFuncs. FixFileName (strFN,“-〃 )strFN = mstrD￡it￡iP￡ith&〃 \〃 &oGenFuncs. FixFilePath (strFN，““)TrysbrTextl. Text =〃 Savingdata to" &strFNPrintTable(strFN)grdData. Columns. Clear ()grdData. DataSource = NothingmdtData = NothingbtnFinish. Visible = FalsebtnMeasure. Visible = FalsebtnCancel. Visible = FalsebtnNewSample. Visible = TruebtnNewSample. Enabled = TruetxtUser. Text =""txtSamplelD. Text =""txtTestTime. Text = 〃 〃txtTestDate. Text =""
sbrTextl. Text = “ Saving data complete"Catch oE As ExceptionMessageBox. Show(o E. Message. ToString)Exit SubEnd Try' With grdStmmary‘ For iCt = OTo. Rows-1'sirOut = vbNnllString'Row = iCt‘For jCt = OTo. Cols-1'Col = jCt'strOut = str0ut&. Text&"."' NextjCt' Print tbFile. strOut' Next iCt' End With' Close#iFile' txtSatnplelD. Text = vbNullString' txtUser. Text = vbNullString' txtTestDate. Text = vbNullString' txtTestTime. Text = vbNullString' cndMeasute. Enabied = False' cmdFinisb. Enabled = False' cmdCancel. Enabled = False' cmdNewSample. Enabled = True' tnintNumSPecinen = 0' grdData. Clear ()' grdSunnary. Clear ()' FormanDataGridO'sbrStanus. SimpleText = " Datawriten to" &gstrDataPath&〃 \〃 &strFN&〃 . csv"End IfEnd SubPrivate Sub btnHeight_Click(ByVal sender As System. Object,_ByVal e As System. EventArgs)niCVwr. Height = Convert. ToInt32 (InputBox ( “ Height " ,, niCVwr. Height. ToString))End SubPrivate Sub btnNewSample_Click(ByVal sender As System. Object,ByVal eAsSystem. EventArgs)Handles btnNewSample. ClickDim strSamplelD As StringDim strUser As StringDim bCancel As BooleanstrSamplelD = InputBox(" Sample ID : 〃，" Enter New Sample ID")If strSamplelD = vbNullString Then bCancel = TrueIf Not bCancel ThenstrUser = InputBox(" User “ ， " Enterlnitials ofUser")If strUser = vbNullString Then bCancel = TrueEnd IfIf Not bCancel ThentxtSamplelD. Text = strSamplelDtxtUser. Text = strUsertxtTestDate. Text = TodaytxtTestTime. Text = TimeOfDay ()btnMeasure. Visible = TruebtnFinish. Visible = TruebtnCancel. Visible = TruebtnNewSample. Enabled = FalsemdtData = New DataTablemdtSummary = New DataTableEnd IfsbrTextl. Text = " Ready to ineasure"End SubPrivate Sub btnTest_Click(ByVal sender As System. Object, ByVal e As System. EventArgs)HandlesbtnTest. ClickInitializeColumns ()FormatDataView(72)FormatSummaryView(72)DummyUpData(ll)grdData. SelectedCells (0). Selected = FalseEnd SubPrivate Sub btnffidth_Click(ByVal senderAs System. Object,_ByVale As System. EventArgs)niCVwr. Width = Convert. ToInt32(InputBox(" Width" ,, niCVwr. Width. ToString))End Sub
Private Sub CreateMaskToolStripMenuItem_Click(ByVal sender As System. Object, ByVal e AsSystem. EventArgs)Handles CreateMaskToolStripMenuItem. ClickDim oRet As DialogResultDim iCt As IntegerDim imgTemp As New CWIMAQImageDim niThreshData As New CWIMAQMultiThresholdDataDimniClustering As New CWIMAQAutoThresholdMethodsniCIustering = CWIMAQAutoThresholdMethods. cwimaqATMethodClusteroRet = MessageBox. Show( " Position the rubber template onthe scanner, covered with white paper. " &_vbCrLf&vbCrLf& “ Press 0k tocontinue or Cancel to abort. ", " Cteate Mask Image",MessageBoxButtons, OKCancel)IfoRet = Windows. Forms. DialogResult. OK ThenMe. Cursor = Cursors. WaitCursorimgTemp = Scanlmage ()niCVwr. Regions. RermoveAll ()niCVis. Copy (imgTemp, niCVwr. Image)niCVis. AutoThreshold2 (niCVwr. Image, niCVwr. Image, 2, niCIustering, niThreshData, imgTemp)niCVwr. Palette. Type = CWIMAQPaletteTypes. cwimaqPaletteBinaryFor iCt = lTo 5niCVis. Morphology (niCVwr. Image, niCVwr. Image,CWIMAQMorphOperations. cwimaqMorphErode) ' use default structuring elementNextiCtFor iCt = lTo 2niCVis. Morphology(niCVwr. Image. niCVwr. Image,CWIMAQMorphOperations. cwimaqMorphClose) ' use default surocturing elementNext iCtniCVis. FillHole (niCVwr. Image, niCVwr, Image, True)niCVis. RejectBorder (niCVwr. Image, niCVwr. Image, True)niCVis. ■WritePNGFile(niCVwi\ Image， mstrDatEiPEith & “ \MaskimEige. png")btnMeasure. Enabled = MakeROIs ()If btnMeasure. Enabled = False ThenMsgBox(" The mask image could notbe created. " . vbCritical)
ElseMsgBox(" The mask was snccessfully created.")ShowROIsOEndlfMe. Cursor = Cursors. DefaultEndlfEnd SubPrivate Sub FormatDataView(ByVal iSize As Intl6)Dim iCt As Intl6Dim iNumCols As Intl6grdData. DataSource = mdtDataiNumCols = grdData. ColumnCountForiCt = OTo iNumCols—1With grdData. Columns (iCt).Width = iSize.DefaultCellStyle. Alignment = DataGridViewContentAlignment. MiddleRight. DefaultCellStyle. Format = " f"End WithNextiCtgrdData. Columns(0). DefaultCellStyle. Format = 〃 d〃grdData. Columns(3). DefaultCellStyle. Format = 〃 d〃grdData. RowHeadersVisible = FalsegrdData. ScrollBars = ScrollBars. VerticalgrdData. ColumnHeadersDefaultCellStyle. Alignment = DataGridViewContentAlignment. BottomRightgrdData. Columns (" Spec#〃).Width = 50grdData. Width = 484End SubPrivate Sub FormatSummaryView(ByVal iSize As Intl6)DimiCtAsIntl6Dim iNumCols As Intl6Dim jCt As Intl6Dim rowDataS As DataRowDin rndNumber As New RandomDim originalfont As Font = grdSummary. FontDim newfont As New Font (originalfont. originalfont. Style)grdSummary. DataSource = mdtSummaryiNumCols = grdSummary. ColumnCount
For iCt = 0 To iNumCols—1With grdSummary. Columns(iCt).Width = iSize. DefaultCellStyle. Alignment = DataGridViewContentAlignment. MiddleRight.DefaultCellStyle. Format = " f"EndffithNextiCtgrdSummary. Columns(0). DefaultCellStyle. Format = " string"grdSummary. Columns(3). DefaultCellStyle. Format = " d〃grdSummary. RowHeadersVisible = FalsegrdSummary. ColumnHeadersVisible = FalsegrdSummary. ScrollBars = ScrollBars. NonegrdSummary. ColumnHeadersDefaultCellStyle. Alignment =DataGridViewContentAlignment. BottomRightgrdSummary. Columns(0). Width = 50grdSummary. Width = 484grdSummary. Height = 88For iCt = lTo 4rowDataS = mdtSummary. NewRow ()Select Case iCtCaselrowDataS (0) =〃 Average"Cage2rowDataS (0) =" Stdev"Case3rowDataS (0) =" % C0V"Cage4rowDataS(0) =〃 Count"End SelectmdtSummary. Rows. Add (rowDataS)Next' grdSummary. Columns(0). DefaultCellStyle. Font = newfontgrdSummary. Columns(0). DefaultCellStyle. BackColor = Color. AzureEnd SubPrivate Sub frmSetup_Load(ByVal sender As Object,_ByVal e As System. EventArgs)_Handles Me. Loadgdlmaging. SetLicenseNumber(" 1519312821028134640601016〃 )
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gdlmaging. TwainLogStart(AppDomain. CurrentDomain. BaseDirectory&“ \ gdtwain. log")Me. btnNewSample. Enabled = MakeROIsO' read configuration settingsmbScanHideUI = My. Settings. ScanHideUImbScanProgressBar = My. Settings. ScanProgressBarmlngScanBrightness = My. Settings. ScanBrightnessmlngScanContrast = My. Settings. ScanContrastmlngScanResolution = My. Settings. ScanResolutionmdblScanTop = My. Settings. ScanTopmdblScanBottom = My. Settings. ScanBottommdblScanLeft = My. Settings. ScanLeftmdblScanRight = My. Settings. ScanRightmstrDataPath = My. Settings. DataPathmbOKtoScan = gdlmaging. TwainSelectSource ()If mbOKtoScan ThensbrTextl. Text = ” Seanner: ” &gdlmaging. TwainGetDefaultSourceName()ElsesbrTextl. Text = 〃 Noscannerselected"End IfEnd SubPtivate Sub InitializeColumns ()Dim iCt As Intl6Dim column0 As New DataColumn(" Spec#"，GetType (Integer))Dim column1 As New DataColumn(" % Area"，GetType(Double))Dim column2 As New DataColumn(" Brighness"，GetType(Double))Dim column3 As New DataColumn(" Count"，GetType (Integer))Dim column4 As New DataColumn(" Mean Area"，GetType(Double))Dim column5 As New DataColumn(" Mean Length"，GetType(Double))Dim column6 As New DataColumn(" A WM Length"，GetType(Double))Dim columnOs As New DataColumn(" 0" ，GetType(String))Dim columnIs As New DataColumn(〃 1〃，GetType(Double))Dim column2s As New DataColumn(" 2"，GetType(Double))Dim column3s As New DataColumn(" 3" ，GetType(Integer))Dim column4s As New DataColumn(" 4"，GetType(Double))Dim column5s As New DataColumn(〃 5〃，GetType(Double))Dim column6s As New DataColumn(〃 6〃，GetType(Double))mdtData. Reset ()
mdtData. Columns. Add(columnO)mdtData. Columns. Add(columnl)mdtData. Columns. Add(column2)mdtData. Columns. Add(column3)mdtData. Columns. Add (column4)mdtData. Columns. Add(column5)mdtData. Columns. Add(column6)mdtSummary. Reset ()mdtSummary. Columns. Add (columnOs)mdtSummary. Columns. Add (columnls)mdtSummary. Columns. Add (column2s)mdtSummary. Columns. Add (column3s)mdtSummary. Columns. Add (column4s)mdtSummary. Columns. Add (column5s)mdtSummary. Columns. Add (column6s)End SubPrivate Sub InitScanConfig ()Dim bError As Boolean = False' set default conditionsgdlmaging. TwainSetAutoBrightness(False)gdlmaging. TwainSetCurrentPixelType (GdPicturePro5. TwainPixelType. TWPT—GRAY)gdlmaging. TwainSetCurrentBitDepth(8)gdlmaging. TwainSetXferCount (1)' set configored condiuionsgdlmaging. TwainSetHideUI(mbScanHideUI)gdlmaging. TwainSetIndicators(mbScanProgressBar)gdlmaging. TwainSetCurrentResolution(mlngScanResolution)gdlmaging. TwainSetCurrentContrast(mlngScanContrast)gdlmaging. TwainSetCurrentBrightness(mlngScanBrightness)gdlmaging. TwainSetImageLayout (mdb 1 ScanLeft，mdblScanTop， mdblScanRight，mdb 1 ScarBottorn)End SubPrivate Function MakeR0Is()As Boolean' Makes three regions from the mask image stored as bonnding' rectangles in a module-level particle report，which are ordered' by distapce from top of imageDim regions As New CWIMAQRegionsDim imgTemp As New CWIMAQImage
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Dim iCt As IntegerDim file As Filelnfo = New Filelnfo(mstrDataPath &" \Mask Image, png")If file. Exists = True ThenniCVis. Readlmage(imgTemp, mstrDataPath&〃 \Mask Image, png")For iCt = 1 To 20niCVis. Morphology (imgTemp, imgTemp, CWIMAQMorphOperations. cwimaqMorphErode)' usedefault structuring elementNext iCtniCVis. Particle (imgTemp, mniPartRept)imgTemp = NothingIf mniPartRept. Count = 3ThenReturn TrueElseReturn FalseEnd IfElseMessageBox. Show(" The mask image conld not be found. You will need to create a mask" & vbCrLf&_" image before you can measure samiple images. " , " Error loading mask image")Return FalseEnd IfEnd FunctionPrivate Sub OpenImageToolStripMenuItem_Click(ByVal sender As System. Object, _ByVal eAs System. EventArgs)_Handles OpenlmageToolStripMenuItem. Clickdlglmage. ShowOpen ()If Len(dlglmage. FileName) > 1 Then' Read the file into the image attached to the viewerniCVis. Readlmage(niCVwr. Image, dlglmage. FileName)niCVwr. ZoomScale = _2End IfEnd SubPrivate Sub optlSpee_CheckedChanged(ByVal sender As System. Object,_ByVal e As System. EventArgs)_
Handles optlSpec. CheckedChangedIf optlSpec. Checked = True ThenmintNumToMeasure = 1End IfEnd Sub Private Sub opt2Spec_CheckedChanged(ByVal sender As System. Object, ByVale As System. EventArgs)Handles opt2Spec. CheckedChangedmintNumToMeasure = 2End SubPrivate Sub opt3Spec_CheckedChanged(ByVal sender As System. Object, ByVal eAs System. EventArgs)Handles opt3Spec. CheckedChangedmintNumToMeasue = 3End SubPrivate Sub PrintColumrs(ByVal reader As DataTableReader, ByVal strFileAs String)Try' Loop throigh ail the rows in the DataTbleReauier.Do While reader. Read()Using fs As New FileStream(strFile, FileMode.Append)Using w As New Streamffriter(fs, Encoding. UTF8)For i As Integer = 0 To reader. FieldCount-1w. Write (" , “ & reader (i) ToString ())Nextw. WriteLineOEnd UsingEnd UsingLoopCatch oE As System. ExceptionMessageBox. Show (o E. Message. ToString)End TryEnd SubPrivate Sub PrintTable (ByVal strFile As String)' print header infoTryUsing fs As New FileStream(strFile, FileMode. Create)Using w As New Streamffriter(fs, Encoding. UTF8)w. WriteLineC Sample ID , “ &txtSampleID. Text)
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w. WriteLineC User ID , “ &txtUser. Text)w. WriteLineC Test date , " &txtTestDate. Text)w. WriteLine(" rest time , " &txtTestTime. Text)w. WriteLine ()w. WriteLine(" ,Specimen, % Area,Brightness,Count,Mean Area, Mean Length, AWM Length")End UsingEnd Using' Create the new Data TarbleReader.Using reader As New DataTableReader(New DataTable(){mdtData})' Pritnt the contents of each of the result sets.DoPrintColumns (reader, strFile)Loop While reader. NextResultOEnd UsingCatch oE As ExceptionMessageBox. Show(oE. Message. ToString)End TryEnd SubPrivate Sub SaveImageToo1StripMenuItem_Click(ByVal sender As System. Object,_ByVal e As System. EventArgs)_Handles SaveImageToo1StripMenu11em. ClickDim dlgSave As New SaveFileDialogDim optJpG As New CWIMAQJPEGFileOptionsdlgSave. Filter = " JPEG Fiies (*jpg)l*jpg〃dlgSave. InitialDirectory = Application. StartupPath&〃 \Images〃If dlgSave. ShowDialog = Windows. Forms. DialogResult. OK ThenoptJPG. Quality = 1000niCVis. WriteJPEGFile (niCVwr. Image, dlgSave. FileName, optJPG)End IfEnd SubPrivate Function Scanlmage()As CWIMAQImageDim InglmagelD As LongDim imgTemp As New CWIMAQImagesbrTextl. Text = " Comecting to source…"System. Windows. Forms. Application. DoEvents ()If gdlmaging. TwainOpenDefaultSource()ThensbrTextl. Text = " Acquining from “ & gdlmaging.
25TwainGetDefaultSourceName&"…"Me. Cursor = Cursors. WaitCursorInitScanConfigOInglmagelD = gdlmaging. CreatelmageFromTwain(Me. Handle. ToInt32)If InglmagelD <> OThenCall gdlmaging. SaveAsJPEG(mstrDataPath &" \acquire. jpg"， 100)Call gdlmaging. Closelmage (InglmagelD)niCVis. Readlmage (imgTemp，mstrDataPath&" \acquire. jpg")End IfSystem. Windows. Forms. Application. DoEvents ()sbrTextl. Text = ” Loading image... ”niCVwr. Palette. Type = CWIMAQPaletteTypes. cwimaqPaletteGrayScaleniCVwr. ZoomScale = _2Me. Cursor = Cursors. Defaultgdlmaging. TwainCloseSource ()sbrTextl. Text =〃 Ready"Re 1 urn imgTempElseMessageBox. Show( “ Can ' t open defauit source，iwain state is “ &Trim (Str (gdlmaging. TwainGetState)))sbrTextl. Text = “ Image not seamed. An error occured.“End IfEnd FunctionPrivate Sub ScanlmageToolStripMenuItem—Click(ByVal sender As System. Object，—ByVal e As System. EventArgs)_Handles ScanlmageToolStripMenuItem. ClickDim imgTemp As New CWIMAQImageniCVwr. Palette. Type = CWIMAQPaletteTypes. cwimaqPaletteGrayScaleniCVwr. ZoomScale = _2imgTemp = Scanlmage ()niCVis. Copy (imgTemp, niCVwr. Image)Me. Cursor = Cursors. DefaultimgTemp = NothingEnd SubPrivate Sub Se1ectSourceToolStripMenuItem—Click (ByVal sender As
System. Object，—
ByVal e As System. EventArgs)_Handles SelectSourceToolStripMenuItem. ClickmbOKtoScan = gdlmaging. TwainSelectSource()End SubPrivate Sub ShowROIsODim iCt As IntegerniCVwr. Regions. RemoveAll ()For iCt = 1 To 3niCVwr. Regions. AddRect angle (mn i Part Rep t. Item (iCt). BoundingRectangle)Next iCtEnd SubPrivate Sub ShowROIsToolStripMenuItem_Click(ByVal sender As System. Object, ByVal e AsSystem. EventArgs)Handles ShowROIsToolStripMenuItem. ClickShowROIsOEnd SubPrivate Sub grdData_Ce11ContentDoub1eClick(ByVal sender As 0bject,By V al e AsSystem. Windows. Forms. DataGridViewCe 11 EventArgs) Handles grdData. CellContentDoubleClickDim oRet As DialogResultDin dr As DataRowDimi As Intl6If grdData. Rows. Count > OThenoRet = MessageBox. Showw(" Are you stre you want specimen" &grdData. Rows (e. Rowlndex). Cells (0). Value. ToString()&〃 ？“， row delete", MessageBoxButtons. YesNo)If oRet = Windows. Forms. DialogResult. Yes Thendr = mdtData. Rows (e. Rowlndex)dr. Delete ()mdtData. AcceptChanges ()i = 1End IfEnd IfEnd SubPrivate Sub grdData_RowsAdded(ByVal sender As Object, ByVal e As
System. Windows. Forms. DaraGridViewRowsAddedEventArgs)Handles grdData. RowsAddedResizeDataGridOEnd SubPrivate Sub CalculateStats()Dim arrData()As DoubleDim iCt As Intl6Dim jCt As Intl6Dim dblMean As DoubleDim dblStdev As DoubleReDim arrData(mdtData. Rows. Count-1)TryFor iCt = 1 To 6For jCt = 0 To mdtData. Rows. Count-1If Not((mdtData. Rows(jCt). RowState = DataRowState. Detached) Or(mdtData. Rows(jCt). RowState = DataRowState. Deleted))ThenarrData (jCt) + = mdtData. Rows (jCt) (iCt)End IfNext jCtdblMean = Nationallnstruments. Analysis. Math. Stattstics. Mean(arrData)dblStdev = Nationallnstruments. Analysis. Math. Statistics. StandardDeviation(arrData)mdtSummary. Rows (0) (iCt) = dblMeanmdtSummary. Rows (1) (iCt) = dblStdevmdtSummary. Rows(2)(iCt) = dblStdev*100. 0/dblMeanArray. Clear(arrData, 0, mdtData. Rows. Count)Next iCtCatch ex As ExceptionMessageBox. Show(ex. InnerException. Message. ToString)End TryjCt = 0End SubPrivate Sub grdSummary_Se1ectionChanged(ByVa1 sender As Object,ByVal e As System. EventArgs)Handles grdSummary. SelectionChangedIf grdSummary. SelectedCells. Count > 0 ThengrdSummary. SelectedCells(0). Selected = False
End IfEnd SubPrivate Sub grdData_RowsRemoved(ByVal sender As Object, ByVal e AsSystem. Windows. Forms. DataGridViewRowsRemovedEventArgs) Handles grdData. RowsRemovedResizeDataGridOEnd SubPrivate Sub ResizeDataGridOIf grdData. Rows. Count > 10 ThengrdData. Width = 501ElsegrdData. Width = 484End IfIf mdtData. Rows. Count > 1 ThenCalculateStatsOEnd IfEnd SubEnd Class表面耜緒度测试表面粗糙度使用购自位于德国贝尔吉施-格拉德巴赫的Fries Research and
Technology公司的FRT MicroProf200非接触式光学轮廓仪测量。该光学系统提供具有若 干微米光斑尺寸的固定白光探头，其从上方直接射到样品上。该样品通过计算机控制的载 物台在探头下被机械式扫描。反射被同轴采集，在每个点处的反射波长由分光光度计测得 并且转换为z轴数值。采集到原始形状数据之后，数据被筛选以去掉那些“无效”点，它们 是零反射点(无效)。表面图通过将切成7〃 XI"正方形非织造片放置在马达控制的X-Y工作台的水 平面上生成。轮廓测定仪记录用于水平位置(X&Y)阵列的高度值(z)，这通过移动X-Y工作 台来完成，从而通过竖直安装在片上方的固定光学检测器测得感兴趣区域内的片高度。FRT MicroProf200非接触式光学轮廓仪在下列条件下进行操作a.具有每层300微米的光学探测范围的光学传感器b.取决于某样品的表面起伏的堆叠层数3_5层(=50微米 1250微米的总竖 向距离)c.检测频率30赫兹d.试样数量5e.每个试样的图像数目4(2个空气侧图像，2个网侧图像，每个样品一共10个空 气侧图像和10个线侧图像)f.图像尺寸20毫米X20毫米的方形区域g.每个图像的行数10条等距间隔开的20毫米的长迹线(Y-方向横向分辨率= 2毫米)
h.每行的数据点数250(X_方向横向分辨率=80微米)以下参数由处理后的数据算出。使用FRT Mark III 3. 7版本软件对数据进行处 理。处理数据并计算出两参数SWa和SWz的该软件是基于“标准化”的文件IS0 4287、ASME B46. 1和ISO 11562。所有的数据(图像)进行“滤波”，意思是指表面已经被过滤以去除高 频元素并保留低频(较长的波长)元素，以突出较大尺寸的波状或波纹质地。这通过将该 区域再细分成一系列“切割区域”。波度参数是所有切割区域的平均值。对于该分析来说， 切割区域(Lc) = 2毫米。a.SWa(平均粗糙度)是自中面测量的表面的算术平均偏差。b. SWz(表面的10-点高度)是在测量区域的五个最高顶点和五个最低凹陷之间差 的平均值并且是总起伏的尺度。c. “S”表示表面。d. “W”表示已经进行过滤去除高频元素并保留低频(较长的波长)元素以突出较 大尺寸的波状或波纹结构的表面。e. “a”是从自中线或中面的粗糙度或平均偏差的标准符号。f. “z”是自中线或中面超过评估长度或区域的最大偏差的标准符号抗拉强度试骑为实现本文的目的，可在室温条件下将试样在温度23士2°C、相对湿度50士5%的 环境条件下放置4小时，随后使用卡爪宽度(样品宽度)为3英寸、试验跨距(标距)为2 英寸、卡爪分开速率为25. 4厘米/分的拉力试验仪在恒定伸长速率(CRE)下测定抗拉强 度。“机器方向抗拉强度”是指当样品沿机器方向被拉断时每3-英寸样品宽度上以克力为 单位的峰值载荷数。具体说，用于抗拉强度测试的样品用购自位于宾夕法尼亚州费城Thwing-Albert 仪器公司的型号jdc 3-10、序列号37333的jdc精密试样裁切器裁切成沿机器方向(md)定 向的76士 1毫米(3士0.04英寸)宽x至少101 士 1毫米(4士0.04英寸)长的条来制备。 用于测量抗拉强度的仪器是MTSSintechl/G系统。数据采集软件是购自明尼苏达州伊登普 雷里的mts系统公司的适用于Windows的4. o版本的mts Test Works 。测力传感器是mts 的最大测力为25牛顿的传感器。位于两卡爪之间的标距是2士0.04英寸(50士 1)。上卡爪 和下卡爪使用最大90磅/平方英寸的气动作用进行操作(即英斯特朗公司的2712-003或 同类产品)。夹紧面涂有橡胶，其中夹紧面宽度为3英寸(76. 2毫米)，高度为1英寸(25.4 毫米)(即英斯特朗公司的2702-035或同类产品)。断裂敏感性设定为40%。数据采集速 率设置在100赫兹(即每秒取样100个)。试样被放置在仪器的卡爪中，竖向且水平都对 中。然后开始测试并且当力下降了峰值的40%时停止。用克力表示的最大载荷记录为试样 的“机器方向抗拉强度”。对于每个样品，至少测试12个代表性的试样，并确定其峰值载荷 平均值。不透明度试验不透明度测量被阻止透过试样材料的光的等级。具体地，样品的不透明度通过使 用带有配备A传感器(购自弗吉尼亚州Restor的Hunter联合实验室)的DP-9000处理器 的Hunter Lab model d25以“对比度系数”方法测得。背衬黑瓷砖的试样的Y值除以背衬 白瓷砖的试样的y值。最后得到的分数为不透明度。y代表标准三色值的黑阶、白阶或亮度
30阶。A传感器具有直径为2英寸(51毫米)的试样孔区域。试样被照亮，照亮的区域稍微小 于孔开口。带有DP-900系统的D25照明系统是根据CIE (国际照明委员会)2°观测器和发光 体C。光源来自以偏离垂直45度的角度对准试样的石英卤素循环灯(在8. 5伏和10. 5伏 之间)。反射光随后以偏离垂直0度的角度被收集在直接布置在试样上方(或下方，取决于 传感器取向)接受器中。接受器中的电信号随后被送到处理器。序列号为90671的已校准 的标准黑白瓷砖购自Hunter联合实验室。对于每个样品，测试6个4" X4"尺寸的非织 造基片试样，并且对这些值求平均值来确定不透明度等级。齡夺勿震■，齡夺勿■■禾口躺鼎i式I 聚合物纤维直径、聚合物容重直径以及各向异性可使用图像分析系统来测定。在相对湿度小于60%的实验室条件下，试样被保持平衡至少24小时。从每个试样 的6个不同区域随机切下6个小正方形(大约2厘米X 2厘米)，并且在每个正方形上标出 侧面情况(例如网侧&空气侧)和方向性(例如机器方向&横向于机器方向的方向)以便 于追踪。例如，正方形如此切制，使其侧边缘与机器方向和横向于机器方向的方向一致，并 且正方形的角之一切出缺口来追踪侧面情况和方向性。在切出正方形片时，还应当避免任 何机器形成的压花区域或其它类似人为现象。试样片然后用75%的硫酸溶液处理，以溶解 和除去纤维素组分。该溶液由工业级浓硫酸以75份酸和25份水的体积比稀释制成。处理 如此进行，即用酸溶液充满三个皮氏培养皿并将每个试样片在每个皿中浸泡20分钟，从开 始到结束持续总共60分钟的浸泡时间。处理后的试样用去离子水(每个试样正方形用大 约50毫升或者更多)彻底冲洗，检查确保没有残留任何纤维素，随后在相对湿度小于60% 的实验室条件下干燥，直至已经达到平衡。试样正方形被裁切并安置到二次电子显微镜(SEM)样品台上，使网侧向上。在安 置过程中，还应该考虑试样的方向性。特别是，安置应当如此进行，当其随后被用于测量时， 材料的机器方向在图像中竖向延伸。基本的安置技术对于SEM显微镜检查领域的技术人员 来说应当是显而易见的。在试样安装到合适的SEM样品台上后，试样通过编号为No. 13357的Denton Vacuum Desk II冷溅射蚀刻装置(新泽西州的樱桃山)溅射上一层金。金在40微安的电 流下通过六次每次10秒的喷射来施加，进行总共1分钟的金沉积。金的目标厚度大约为10 纳米到20纳米。涂覆的确切方法取决于使用的溅射涂料器，但是本领域技术人员应当能够 获得足以用于SEM成像的涂层厚度。配备有固态背散射检测器的型号为JE0L的JSM-6490LV的SEM(日本东京)用来 获取数字背散射电子/高对比度(BSE/HIC0N)图像。要求清晰鲜明的图像。SEM显微镜检 查领域的技术人员已知的多个参数必须合适地调整以生成这样的图像。这些参数可以包括 加速电压、光斑尺寸、工作距离和放大倍数。使用以下设置a.工作距离(WD) = 15mm ；b.加速电压-10kV;c.光斑尺寸-在1280 X 960像素分辨率下为58 ；d.放大倍数-使用准则(即最小纤维应具有至少与视场尺寸沿一维方向的 —样宽的像素直径)来接近放大倍数。人们可能需要观察一些不同的表面区域来确定放大倍数。一旦放大倍数已定，对一个样品的所有图像其必须保持恒定。e.亮度和对比度调整成保持交叉纤维的边缘在相同的焦平面内；f.图像通过使用ImageJ(以前的NIH图像)宏指令来将像素灰度级强度值128及 以上的值重新设置成255来进行二值化。低于128的像素值重设成0。图像是8位的，其中 0是“黑”和255是“白”。g.校准因子通过将认证试样号为A877的Agar Scientific公司的S1930硅试样 在每个放大率下直接数字成像并直接计算出校准因子来确定。从6个试样片中的每个获得的6个数字BSE/HIC0N的表面SEM图像被直接下载到 装有图像分析软件系统和分析算法的主机硬盘上。该系统和算法能够读该图形，执行检测 和图像处理步骤并最终得到测量值。所述系统和算法还将数据存储成柱状图并提供数字数 据输出。纤维直径和各向异性数据用位于瑞士海尔布鲁格的徕卡显微系统公司的QWIN 专业版3. 2. 1软件作为图像分析平台来从表面BSE/HIC0N图像获得。特别是，算法MB Diameter-1用于执行这项工作。上面描述的SEM图像参数的精度能够通过使用参考材料例如用于标准筛的金属 丝网来检查。基于ASTM规范E-ll，No.345的筛提供28微米+/-15%的标称金属丝径。这 种筛或其它类似筛的(例如No.400，No. 500以及No. 635)的小部分的金属丝网能被安装在 SEM中并在其中成像来获得BSE/HIC0N图像，所述图像随后能利用图形分析算法进行分析。 SEM设置应能被调整，直至金属丝径值落入标称金属丝径范围内，这些筛能从俄亥俄州门托 的W. S. Tyler公司购得。各向异性(也称作纤维矩阵取向)是基于场的测量值，这种测量在整个图像上而 不是在单独的纤维片段上进行。每个试样获得的六个图像中的每一个产生其本身的各向异 性测量值。除了对每个图像测量容重纤维直径分布以外，还通过假定纤维为圆形计算出容重 分布。从柱状图得到的体积/计重平均值的比值能被计算出来说明不同试样的分布差异。对于每种分布类型，计重和容重数据均以柱状图形式获得。柱状图同样包含统计 数据如平均值、标准偏差、计数、纤维段长度、体积、最大值、最小值等。数据通过图像分析 算法MB Diameter-1被电子传输到Mier0S0ft EXCEL 电子表格。运用学生T分析 "Student' s T analysis”在90%置信度下基于所述数据进行，以说明样品之间的任何差 异。每个图像被认为是一个单次抽样点，由此执行多次(例如> 400纤维段)测量。每个 试样一共分析6个图像，n = 6。从由每个图像得到的柱状图获取的六个平均值被求平均来 确定纤维直径。6个各向异性测量值用学生T分析求平均值并处理。图像分析算法NAME = MB Diameter- fPURPOSE = Measure diameter of MB fibers from digital images acquired via Jeol SEMData to EXCEL-no printoutsCONDITIONS = SEM images electronically read via QWIN Pro v. 3. 2. 1 software platform
ACQ0UTPUT = 0CALVALUE = 0. 13IMAGE = 0DUMBY = 0OPEN DATA STORAGE FILESOpen File (C:Data\14481\length_wt. xls，channel#l)Open File (C: \Data\14481\volume_wt. xls，channel#2)Configure(Image Store 1280x 960, Grey Images 96, Binaries 24)Enter Results HeaderFile Results Header(channel#l)FileLine(channel#l)File Line(channel#l)File Results Header(channel#2)File Line(channel#2)File Line(channel#2)Calibrate (CALVALUE CALUNITS$ per pixel)Image frame (xO, yO, Width 1280, Height 960)Measure frame(x 31, y 61, Width 1218，Height 898)SETUP For (SAMPLE = 1 to 6，step 1)Clear Feature Histogram#2Clear Feature Histogram#4Clear Feature Histogram#3TOTANISOT = 0TOTSURVOL = 0TOTFIELDS = 0For (FIELD = 1 to 1, step 1)IMAGE ACQUISITION & PROCESSINGIMAGE = IMAGE+1ACQFILE$ = “ C:\Images\14481\Surface\7768_14s_ “ +STR$(IMAGE)+ “ _ s. TIF"Read image(from file ACQFILE$into ACQOUTPUT)Display (ImageO (on), frames (on, on), planes (off, off, off, off, off, off), lut 0, x 0, y 0,z 1, Reduction off)Grey Transform(Fillffhite from ImageO to Image2, cycles 2, operator Octagon)Detect(whiter than 135, from Image2 into BinaryO delineated)Binary Amend(White Exh. Skeleton from BinaryOto Binaryl, cycles 1, operator Disc, edge erode on, alg.
‘ L' Type)Binary Amend(Prune from Binary1 to Binary2, cycles 25, operator Disc, edge erode on)Binary Identify(Remove White Triples from Binary2 to Binary3)Binary Amend(Prune from Binary3 to Binary4, cycles 16, operator Disc, edge erode on)Binary Amend(Dilate from Binary4 to Binary5, cycles 0， operator Disc, edge erode on)Binary to Grey (Distance from BinaryO to Image 1, operator Octagon)Display (Image 1 (on), frames (on, on), planes (off, off, off, off, off, off), lut 0, x 0, y 0,z 1, Reduction off)MFEATINPUT = 0FERETS = 0MINAREA = 0FTRGREY. IMAGE = 0FIBER DIAMETER MEASUREMENTClear AcceptsMeasure feature (plane Binary5,8 ferets, minimum area -A, grey image Image1)Selected parameters :X FCP, Y FCP, Length, UserDefl, UserDef2, MeanGrey, UserDef3,UserDef4Feature Expression (UserDefl (all features) , title PXWIDTH = PMEANGREY(FTR) *2)Feature Expression (UserDef2 (all features) , title FIBWIDTH1 = (PMEANGREY(FTR)*2)*CALVALUE)Feattre Expression (UserDef3 (all features) , title PXLENGTH = PLENGTH(FTR)/CALVALUE)Feature Expression(UserDef4(all featurres), title Cylind Vol.=((3. 1416*((PMEANGREY(FTR)^CALVALUE)**2))*PLENGTH(FTR))/10000)Display (Image 1(on),frames(on,or),plares(off,off,off,off,off,off),lut 0, x 0,y 0, z 1, Reduction off)Feature Accept UserDefl from 2. to 10000000.UserDef3 from 4. to 10000000.Feature Histogram#2(Y Param Length,X Param UserDef2, from 0.1000000015 to 100. , logarithmic,20bins)Feature Histogram#3 (Y Param UserDef4, X Param UserDef2, from
340.1000000015 to 100. , logarithmic,20bins)Feature Histogram#4(Y Param Number,X Param UserDef2, from 0.1000000015 to 100. , logarithmic,20bins)Feature Histogram#5(Y Param Length,X Param UserDef2, from 0.1000000015 to 100. , logarithmic,20bins)Display (Image 1 (on)，frames (on, on), planes (off, off, off, off, off, off), lut 0, x 0, y 0, z 1, Reduction off) Feature Histogram#5 (Y Param Length, X Param UserDef2, from 0.1000000015 to 100.，logarithmic,20bins)Feature Histogram#6 (Y Param UserDef4, X Param UserDef2, from 0.1000000015 to 100. , logarithmic,20bins)Display Feature Histogram Results (#5, horizontal, differential, bins+graph(Y axis linear), staffstics)Data Window(1055,378,529,330)Display Feature Histogram Results (#6, horizontal, cumulative + , bins+graph(Y axis linear)， statistics)Data Window(1053，724，529，330)ANISTR0PY MEASUREMENTMFLD IMAGE = 6Detect (whiter than 100, from ImageO into Binary6 delineated)Measure field(plane MFLDIMAGE, into FLDRESULTS(4), statistics into not found)Selected parameters :Area, Perimeter, Anisotropy, Area%ANIS0T = 1/FLDRESULTS (3)AREA = FLDRESULTS (1)PERIMETER = FLDRESULTS (2)SURFT0V0L = PERIMETER/AREAT0TSURV0L = T0TSURV0L+SURFT0V0LT0TANIS0T = T0TANIS0T+ANIS0TTOTFIELDS = T0TFIELDS+1Next (FIELD)FILE File Feature Histogram Results(#2,differential,statistics,bin details, channel#l)File Line (channels)File Feature Histogramn Results(#3,cumulative+,statistics,bin details, channel#2)File Line (channel#2)File Line(channel#2)File Line(channel#2)File(" Anisotropy = “ ，charmelftl)File (T0TANIS0T/T0TFIELDS，channels，3 digits after'.')
File Line(channel#l)File Line (channels)File(" Surface Area-to-volume Ratio =" , channel#l)File (2* (T0TSURV0L/T0TFIELDS)，channels，3digits after'.')File Line (channels)File Line (channels)File(〃 Number of Fields = 〃，channel#l)File(T0TFIELDS，channel#l，0 digits after '.')File Line (channels)File Line (channels)File Line(channel#l)Next (SAMPLE)File(" Cumulative Length-wt. Histogram" , channel#l)File Line (channels)File Feature Histogram Results(#5,differential,statistics,bin details, channel#l)Close File (channel#2)Close File(channel#l)END实例含有纸浆纤维和熔喷聚丙烯纤维的纤维非织造结构根据上文描述和图1-图3的 工艺制备。在该工艺中，辅助纸浆纤维，购自Weyerhauser公司的CF405纸浆，悬浮在空气 流中并与两股熔喷纤维材料(购自美国Basell公司的Metocene MF650X)的空气流接触， 其冲击含有辅助纸浆纤维的空气流。会聚的气流被引向成形网并以纤维非织造结构的形式 被收集。实施例A-N利用双工作台系统制备，其中工艺设置如表1所述。用在从30gsm到 75gsm范围内的不同基重、在从0. 63ghm到1. 76ghm(ghm-每分钟通过熔喷模头中的每个孔 的聚合物克数)范围内的聚合物通过量和每英寸模头2. 5到5. 5磅聚合物熔体(pih)的通 过模头的总聚合物通过量，以及在从每英寸模头13. 52到29. 74磅聚合物熔体(pih)范围 内的不同的辅助纸浆通过量来制备多个试样。熔喷模头用来产生本文所述的例子和对照纤 维非织造结构样品，各具有30孔/英寸。对照样品也使用在例如在1978年7月11日授予安德森等人的标题为《非织造织 物及其制造方法》的美国专利US4100324、1996年4月16日授予乔治等人的标题为《耐磨 纤维非织造结构》的美国专利US5508102、以及于2003年11月13日公开的凯克等人的标 题为《三维同成形非织造纤网》的美国专利申请公开US2003/0211802描述的工艺来制备， 上述专利和专利申请的内容被引用纳入本文。对照样品C-A到C-N分别对于不同的基重、 聚合物通过量以及辅助纸浆通过量的示例性样品A到N。制备不同于对照样品的示例性纤维非织造结构的工艺的特性和性质包括熔喷模 头末端的宽度小于16厘米，含有纸浆的辅助空气流的体积流速(Q)，含有纸浆的辅助空气 流的体积流速(Q)除以纸浆通过量，稀释风机和剥离风机的分隔，以及增加的空气流速以及网下排气系统设计。这些变化提供了在系统内的更好的空气流控制以及温度控制。新颖的加工组件以及成形几何结构的利用为纤维非织造结构提供了物理性能的 改进，包括对柔软性、勻度、不透明度、纤维直径、各向异性、纤维屑量以及抗拉强度的改 进。这些改进在标准生产率下可以作为产品质量改进或者在标准质量水平下作为生产率改 进，或者为在较低的基重下的标准质量水平或者它们的一些组合。例如，在聚合物通过量 为1. 26ghm的情况下，利用这些工艺改进的非织造同成形基片的生产能获得和对照工艺在 0. 63ghm的条件下类似的片。对示例性非织造基片的这些多个物理性能改进将在下文中描 述。
权利要求
一种纤维非织造结构，包括至少一种熔喷纤维材料，所述至少一种熔喷纤维材料具有约0.5微米到40微米的平均直径；至少一种辅助纤维材料，所述至少一种辅助纤维材料和所述至少一种熔喷纤维材料的重量比为约40/60到约90/10；所述纤维非织造结构的基重在约20gsm到约500gsm的范围内；和所述纤维非织造结构的匀度指数大于70。
2.根据权利要求1所述的纤维非织造结构，其特征是，所述至少一种辅助纤维材料被 结合入所述至少一种熔喷非织造纤维材料的混合物中。
3.根据权利要求1或2所述的纤维非织造结构，其特征是，在聚合物通过量为约 0. 88ghm和1. 76ghm之间或者聚合物通过量为约3. 5pih和7Pih之间的条件下，该纤维非织造结构具有小于3. 5微米的熔喷纤维材料纤维平均直径。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，所述纤维非织造结 构的勻度指数在约70到135之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，在聚合物通过量在 约0. 88ghm和1. 76ghm之间或者聚合物通过量在约3. 5pih和7pih之间的条件下，该纤维 非织造结构的机器方向抗拉强度在约650克力和1500克力之间。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，该纤维非织造结构 的表面粗糙度在约0. 03毫米到约0. 06毫米的范围内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，在基重处于约 35gsm和55gsm之间的情况下，该纤维非织造结构的不透明度大于72%。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，具有在约200到约 950之间的纤维屑数。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，在聚合物通过量在 约0. 88ghm和1. 76ghm之间或者聚合物通过量在约3. 5pih和7pih之间的情况下，该熔喷 纤维材料的容重平均直径在约4. 0微米和约8. 0微米之间。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，其各向异性比在 约0. 4到约0. 65之间。
11.一种纤维非织造结构，包括至少一种熔喷纤维材料，所述至少一种熔喷纤维材料具有约0. 5微米到40微米的平均直径；至少一种辅助纤维材料，所述至少一种辅助纤维材料和所述至少一种熔喷纤维材料的 重量比为约40/60到约90/10 ；所述纤维非织造结构的不透明度大于72%，基重在约35gsm到约55gsm之间。
12.根据权利要求11所述的纤维非织造结构，其特征是，在聚合物通过量在约0.88ghm 和1. 76ghm之间或者聚合物通过量在约3. 5pih和7pih之间的条件下，该纤维非织造结构 具有小于3. 5微米的熔喷纤维材料纤维平均直径。
13.根据权利要求11或12所述的纤维非织造结构，其特征是，该纤维非织造结构的勻度指数在约70到135之间。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，在聚合物通过 量在约0. 88ghm和1. 76ghm之间或者聚合物通过量在约3. 5pih和7pih之间的条件下，该 纤维非织造结构的机器方向抗拉强度在约650克力和1500克力之间。
15.根据权利要求11至14中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，该纤维非织造 结构的表面粗糙度在约0. 03毫米到约0. 06毫米的范围内。
16.根据权利要求11至15中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，该纤维非织造 结构具有在约200到约950之间的纤维屑数。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的纤维非织造结构，其特征是，在聚合物通过 量在约0. 88ghm和1. 76ghm之间或者聚合物通过量在约3. 5pih和7pih之间的条件下，该 熔喷纤维材料的容重平均直径在约4. 0微米和约8. 0微米之间。
18.一种用于制备根据权利要求1至17中任一项所述的纤维非织造结构的工艺，包括 以下步骤用熔喷模头提供熔喷纤维材料第一流和第二流，该熔喷纤维材料具有约0. 5微米到40 微米的平均直径，该第一流和该第二流在成形区域会聚，其中该熔喷模头具有小于16厘米 的机器方向宽度；提供天然纤维流，其与该第一流和该第二流在所述成形区域会聚并形成产品流；将该产品流收集在成形网上作为熔喷纤维材料和天然纤维的混合物；该纤维非织造机构的勻度指数在约70到135之间。
19.根据权利要求1至18中任一项的纤维非织造结构，用作湿擦拭巾，该湿擦拭巾含有 基于该纤维非织造结构的干重的约150到600重量百分比的液体。
全文摘要
本发明公开一种包括熔喷纤维材料和至少一种辅助纤维材料的纤维非织造结构及其制备方法。按照一个方案，纤维非织造结构具有在70和135之间的匀度指数。按照另一个方案，纤维非织造结构在基重为约35到55克/平方米的情况下具有大于72％的不透明度。纤维非织造结构可以用作湿擦拭巾。
文档编号D04H13/00GK101978107SQ200980109427
公开日2011年2月16日 申请日期2009年3月16日 优先权日2008年3月17日
发明者A·F·瓦特, A·M·甘巴罗, D·J·贝尔, J·B·哈维, P·A·贾尔斯 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司