具有改进悬垂性和强度的细纤维阻挡织物及其制造方法

专利名称：具有改进悬垂性和强度的细纤维阻挡织物及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种具有改进的悬垂性，强度，柔软性和其它一些特性的非织造织物垫以及用于生产这种垫的方法。在一较佳实施例中，本发明的方法通过纺粘工艺提供形成卷曲的细旦纤维，由该纤维生产一种垫，利用一砧辊和一图案花纹辊而点状粘合该垫并拉伸该垫，而所述的辊具有不同的温度。
用于制造非织造织物的工艺方法已成为工业高速发现的领域。由婴儿揩擦物和尿布到外科用服装，汽车和地面覆盖物，非织造织物已被日益广泛地应用。用途的差异性引起工艺的变化和改进，其工艺产生不同的效果和织物特征。
强度和悬垂性是科技人员试图优选的主要物理特性之一，纤维本身的一些物理特征，如化学组分，共轭因素和直径，对于所形成的非织造织物具有一定的影响。
织物柔软性和悬垂性是由织物的弯曲模量而起决定性影响的，对于服装和其它应用其柔软性和悬垂性是十分重要的。针织或机织织物弯曲模量不受机织基质厚度较大影响，而是主要取决于所构成的纤维的弯曲刚度，根据关系式
其中E=聚合物模量，R=纤维直径。
因此，较小直径(细旦)的圆形纤维将形成能够更加悬垂的材料。对于机织和针织物是这种情况，然而，上述情况则不适用于点状粘合非织造物，包括至少部分纺粘材料。这是由一些因素所造成的，例如，其粘合区域起着低密度板材的作用，而弯曲模量取决于厚度，其关系式为
此式中t=粘合区域的厚度未粘合区域的弯曲模量取决于纤维自由移动与不自由移动的纤维的比率。在两个极端条件(纤维全部自由或全部非自由)下，未粘合区域的弯曲刚度相差4-6个数量级。移动自由度越大则非织造物的弯曲刚度越低。未粘合纤维的自由度是十分重要的，因为粘合区域在某些样品中仅占基质的12-19％。但是，一般一种较细旦的纤维比一种较粗旦的纤维可生产出较刚性的粘合织物。在降低旦数同时移动自由度的减小主要被认为是每单位面积纤维数量增加指数而造成的。这就转化成更多的纤维拉紧的保持在粘合点之间并且是较显著的缠绕。例如，由1.5dpf(单丝旦数)纤维构成的纤维网对于由3.0dpf纤维构成的可比较测定尺寸的纤维网是4倍于其纤维数量。
织物的上述特性可通过本技术领域通常已知的附加工艺技术而改变并且其具有通常的预先提出的结果。例如，在点状粘合较细旦纺粘垫的未粘合区域中增加纤维游离度；通过卷曲单独纤维明显改善顺应性，如通过杯形压扁测得；通过减小粘合点之间纤维的“垂直度”。然而，因为被张紧保持在粘合点之间的纤维的减少和在较低密度纤维网上粘合效果的某些减少，垫的拉伸强力同样相应地被降低。
纤维游离度可通过拉伸被后粘合的垫而被另外增加，其把固定的纤维略微地拉离开粘合点，断开粘合点间的纤维与纤维的粘合，并且在粘合点间增加膨松，这样松驰了另外紧紧合并的细纤维基质。
利用一种图案花纹和砧的技术，点状粘合细纤维或微纤维非织造物(例如，聚烯烃纤维小于2.0旦尼尔)，其结果是主要在砧侧上形成相应于图案花纹辊凸出部分的主粘合，和粘合点间纤维与纤维之间的辅助粘合。存在的辅助粘合尽管弱于主粘合，但减少了纤维游离度，从而明显加固了垫。比较于当前的方法，将希望具有可被使用的点状粘合工艺方法，而纤维游离度将不会明显减小。
织物设计人员常常希望一种增强强度和改善顺应性(悬垂性)的织物。卷曲和点状粘合工艺的结合迄今还不能生产出这种所希望的织物。尽管在已知技术中可在织物形成过程中添加化学柔软剂，但往往会降低强度和增加制造费用。
但是，迄今这些技术也设有被集中使用，也许是因为特殊技术的预计效果将产生不希望有的结果特性。许多所述的技术具有一些已知的操作参数窗口，其通常使本领域的技术人员有可能假设所结合的技术将不会产生协同的积极的结果，理想的是将生产一种源于具有改善强度和顺应性的细旦纤维的织物，通过使用细旦纤维而不会有被预先预料的伴同刚性，这样的织物将会有特殊的适用性与层状织物结构，如行粘-熔纺-纺粘复合织物。
一些已授权的专利通常涉及本发明领域。
授予给Fitting等人并且共同转让给本发明受让人的美国专利US5,413,811揭示了一种化学软化和机械拉伸相结合的工艺方法，其生产出一种具有较软手感的非织造纤维垫。
授予Collins的美国专利US 5,296,289揭示了点状纺粘和轴向拉伸工艺方法。
授予Winebarger的美国专利US 5,057,357描述了把一图案花纹辊与一光辊结合作用而形成一种非织造纤维垫的方法，所述的辊具有不同的温度。与此同时还可使用一对辅助辊，这对辊可具有辅助图案花纹。
授予Meitner等人，并且共同转让给本发明受让人的美国专利4,443,513提出了一种熔纺纤维垫，其使用了垫粘合辊并拉伸该垫，所生产出的织物具有被改善的柔软性，松密度和悬垂性，而且保持有一定的强度。
这些专利没有一篇揭示或建议怎样结合工艺方法用细旦纤维来生产一种非织造织物，其具有被改善的强度，减小了硬挺性，和改善了悬垂性。在通常条件下，本领域的技术人员将预料到使用被增加刚度的细旦纤维的结果。现有技术将提示人们预想到，减少纤维旦数和使用软化技术的结果将会减少强度。
因此，本发明的主要目的是提供一种生产具有改善强度、柔软度(触觉特性)和顺应性的非织造织物的方法。
本发明的另一目的是提供一种使用细旦纤维生产非织造织物的方法，而且仍可保持其悬垂性并改善其强度。
阅读本发明下面详述的实施例并结合附图和后附的权利要求，会更加清楚了解本发明的其它一些目的，特征和优点。
本发明的目的是通过下述所提供的形成非织造织物的方法而实现的，它包括(a)提供至少一种能够形成纤维的聚合物树脂；(b)由该树脂形成一些细旦纤维或微纤维；(c)卷曲所述纤维；(d)由所述卷曲纤维形成一种非织造纤维垫；(e)通过把所述的垫经过一对粘合辊而点状粘合该垫；和(f)颈缩拉伸纤维垫。所述的纤维最好小于1.5dpf。点状粘合使用的两个辊被加热到不同的温度，让所形成的垫经过所述的辊。两辊所采用的温度差异取决于织物所使用的旦数和原料组分，但希望温差为约10至50°F(5至28℃)，或最好希望温差为约15至45°F(8至25℃)。对于聚丙烯和无规共聚物(乙烯、丙烯)均质纤维来说，温差最好约为40°F(22℃)。
在一较佳实施例中，形成一种纺粘-熔喷-纺粘纤维层的层合物，其中纺粘纤维层是由已被卷曲的细旦纤维构成的。所形成的层合物随后经过一对加热夹持粘合辊，这对辊包括一光滑砧辊和一图案花纹辊，根据织物特征和输送速度，两辊的温差可控制在约15-45°F(8-25℃)范围内。在全部实施例中，图案花纹辊设定较高温度。在经过热粘合辊之后，织物在机器方向被颈缩拉伸，而在横向方向随之扩宽(解除颈缩)。加工完的织物被卷绕到原辊上以用来取出和储存。


图1表示本发明一较佳实施例的装置的侧视图，用该装置来制造一种纺粘-熔喷-纺粘纤维的层合物；图2表示图1装置的解除颈缩总成部件的顶视图。
试验方法杯形压扁非织造织物的顺应性和悬垂性可根据“杯形压扁”试验来测定。杯形压扁试验评定非织造织物的方法是，测定用直径4.5厘米的半球形压脚压扁一块23厘米×23厘米的非织造织物做成的大约直径为6.5厘米、高6.5厘米的倒置杯形试样所需要的峰值载荷及能量，测试过程中该杯形织物被一个直径大约6.5厘米的圆筒包围着，以保持杯形织物的均匀变形。压脚与杯子对准，以免杯壁与压脚之间发生接触而影响测量记录。测量峰值载荷时压脚以大约0.25英寸/秒(380毫米/分)的速度下降，并且是以克数来衡量。杯形压扁能量是要求压扁样品的总能量，它是由试验开始到峰值负载点的总能量，即在一轴向上以克计的负载形成的曲线与在另一方向上压脚运行距离下方的面积。因此压扁能量以克·毫米记录。
较低的杯形压扁值表明其层压制品更悬垂和顺应。一种适合测量杯形压扁的装置是FTD-G-500型载荷传感器(量程500克)，可从Schaevitz公司Pennsauken NJ获得。
抓样拉伸试验(Grab Tensile test)抓样拉伸试验是在单方向应力作用下织物破裂强度及伸长或应变的度量。该试验是本领域已知的方法并符合联邦试验方法标准号191A的方法5100的规定。结果用直至破裂的磅数，及破裂前的伸长百分数来表示。数值较高，表明是一种较结实、可拉伸性较大的织物。“载荷”一词是指在拉伸试验中要将试样破裂或破坏所需要的、以重量单位表示的最大载荷或力。“应变”或“总能量”一词是指在载荷-伸长曲线下方的总能量，以重量-长度单位表示。“伸长”一词是指在拉伸试验期间试样长度的增加。抓样拉伸强度和抓样伸长的数值是采用规定的织物宽度，通常为4英寸(102毫米)，夹具宽度和恒定的伸长速率的情况下获得的。该试样比夹具宽，给出的结果代表处于夹持宽度内纤维的有效强度与织物中邻近纤维所贡献的附加强度之和。将试样夹持在测力计上，例如一台Instron TM型仪，可由Instron公司，2500 Washington St.,Canton,MA 02021获得，或者一台Thwing-Albert INTELLECT Ⅱ型，可由Thwing-Albert仪器公司，10960 Dutton Rd，费城，PA 19154获得，该机设有一对3英寸(76mm)长的彼此平行的夹具。使用十次计数的平均值。该结果逼真地模拟了实际使用中织物的应力条件。发明的详述这里所用的术语“熔喷纤维”是指这样的纤维，其形成方式是将熔融热塑性材料从许多细长的、通常为圆形的模板毛细孔中以熔融丝或长丝的形式挤出到会聚的高速气体(例如空气)流中，气流将熔融热塑性材料的长丝拉细，以致可将其直径降低到微纤维直径的水平。此后，该熔喷纤维被高速气流夹带并沉积到收集表面上，形成由无规散落的熔喷纤维组成的垫。这样的一种工艺方法例如公开在授予Buntin的美国专利US 3,849,241中。熔喷纤维属于微纤维，它可以是连续的或不连续的，其平均直径通常小于10微米，并且当堆积在收集表面上时通常是粘结的。
在此所用的术语“微纤维”指具有小于1.0dpf(“旦/单丝”)旦数的纤维。旦数被定义为纤维每9000米的克数，并且可通过“以微米为计的直径乘方乘以密度”(以g/cc为计)再乘以0.00707而计算出旦数。对于同样密度材料来说，较低旦数表明较细纤维，而较高旦数表明较粗纤维。例如，一个按15微米给出的聚丙烯纤维直径可以通过将其乘方，然后将结果乘上0.89g/cc和乘上0.00707，换算为旦数。因此，15微米聚丙烯纤维的旦数为约1.42(152×0.89×0.00707=1.416)。除了美国以外，测量单位更普遍的是采用“特”，其表示纤维每1000米重若干克。特可以旦/9计算出。
在此使用的术语“颈缩”或“颈缩拉伸”通用，均指一种将非织造织物通常在机器方向上拉长的方法，以便将其密度以控制的方式减少到所需要的数值。该控制拉伸可以在冷却、室温或较高温度下进行，将它限制在拉伸方向上的总尺寸的增加最高可达到使织物断裂所需要的伸长。当松驰时，纤维垫朝着其原尺寸方向收缩。这样一种方法已公开在例如Meitner和Notheis的美国专利US 4,443,513，和Morman的美国专利US 4,965,122，美国专利US 4,981,747和5,114,781。
在此使用的术语“颈缩柔软化”指当材料在机器方向上进行拉伸时，在不加热的条件下，对材料进行的颈缩拉伸。在颈缩拉伸或颈缩柔软化中，所指的织物，例如被拉伸20％，这意指织物在机器方向上拉伸，一直到其长度为未拉伸的原长度的120％。
在此所使用的术语“可颈缩材料”意指能被颈缩的任何材料。
在此所使用的术语“解除颈缩”意指这样一种工艺方法，在垂直于拉伸方向的方向上通过施加一拉伸力把一可逆被颈缩材料伸长到至少其原始的、预颈缩的尺寸，在拉伸力松驰时，使其至少恢复由原机器方向颈缩尺寸减少的50％。
在此所使用的术语“颈缩材料”指通过例如拉伸工艺方法至少在一维方向上已被收缩的任何材料，其收缩通常垂直于拉伸方向。
在此所使用的术语“聚合物”通常包括，但并不限于，均聚物，共聚物例如嵌段，接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等以及任何前述聚合物的共混物和改性物。此外，除非另外专门限制，术语“聚合物”包括所有可能的几何构型的材料。这些构型包括，但并不限于等规、间规和无规对称性。
本发明的织物可以是多层的。例如在一个多层实施方案中某些层是纺粘层而某些层是熔喷层，例如一种纺粘-熔喷-纺粘(SMS)层合物，该实例揭示在授予Brock等人的美国专利US 4,041,203，授予Collier等人的美国专利US 5,169,706，以及授予Bornslaeger的美国专利US4,374,888中。这种层合物是这样制成的依次地先在移动的成形带上铺放纺粘织物层，然后铺熔喷织物层，最后是另一纺粘层，随后按后面所述方式粘合层合物。另一方面，各织物层单独地制作，收集成卷，然后在单独的粘合步骤中结合在一起。这样的织物的单位重量通常为约0.1至12osg(盎司／平方码)(6至400gsm)，尤其是为约0.30至3osy。非织造织物的单位重量通常为以材料的盎司／平方码(osy)表示，或以克／平方米(gsm)表示，并且纤维直径一般以微米表示。(注意osy换算成gsm时，osy乘以33.91)。
在此使用的术语“纺粘纤维”是指这样的小直径纤维，其制造方法是将熔融热塑料材料从一种纺丝板的通常为圆形的许多细孔中挤出成为一束长丝，然后通过诸如以下文献所述的方法使挤出的丝的直径迅速变细；授预Appel等人的美国专利US 4,340,563；及授予Dorschner等人的美国专利US 3,692,618、授予Matsuki等人的美国专利US3,802,817、授予Kinney的美国专利US 3,338,992和US 3,341,394、授予Hartman的美国专利US 3,502,763、授予Levy的美国专利US3,502,538和授予Dobo等人的美国专利US 3,542,615。纺粘纤维当其被堆放在收集表面上时通常是不粘结的。纺粘纤维通常是连续的，其平均直径(至少源于10个纤维的试样)大于7微米，特别是约10至30微米。
在此使用的术语“共轭纤维”是指这样的纤维，用源于分开的挤出机的至少两种聚合物，但共同纺成一种纤维而制成的纤维。共轭纤维有时也称做多组分或双组分纤维。这些聚合物通常是相互不同但是共轭纤维可以是单组分纤维。这些聚合物沿共轭纤维的横断面排列在基本固定的界限分明的区内，并沿该共轭纤维的长度连续地延伸。这种共轭纤维的结构例如可以是皮/芯排列的，其中一种聚合物被另一种聚合物包围着，或者可以是并排排列的，或是呈“海-岛”式排列的。共轭纤维公开在授予Kaneko等人的美国专利US 5,108,820、授予Strack等人的美国专利US 5,336,552以及授予Pike等人的美国专利US 5,382,400中。就双组分纤维而言，聚合物存在的比例可为75/25、50/50、25/75,或者任何希望的其它比例。
在此使用的术语“压辊”意为设在纤维网上下的辊，所述的辊以加工处理刚生产出的纺粘纤维网的方式压紧纤维网，以便为下一步加工提供足够的完整性，但压紧不是辅助粘合工艺方法象通气粘合、热点粘合和超声粘合那样相对强有力粘合。压辊是轻微地压实纤维网以便为了增强其自身粘合和其完整性。
在此使用的术语“热空气刮刀”或“HAK”意指一种预粘合或初步粘合刚生产出的纺粘纤维网的工艺方法，该方法是为了赋予纤维网足够的完整性以便下一步加工，其类似于压辊的功能，但不意味着有辅助粘合工艺方法象通气粘合、热粘合和超声粘合那样相对强有力的粘合。热空气刮刀是这样一种装置，它聚焦非常高流速的加热空气流，其流速通常为1000至10,000英尺/分(fpm)(305至3050米/分)，或具体说是约3,000至5,000英尺/分(915至1525米/分)，对着刚形成的非织造纤维网。空气温度通常是在至少一种使用于纤维网中的聚合物的熔点范围内，对于使用于纺粘的普通热塑性聚合物来说，其温度一般为200至550°F(93至290℃)。空气温度、速度、压力、容量和其它因素的控制有助于避免损伤纤维网，从而增加其完整性。HAK所聚焦的空气流通过至少一个宽度约为1/8至1英寸(3至25mm)，尤其是约3/8英寸(9.4mm)的狭槽而被调整和引导，所述的狭槽作为朝着纤维的加热空气的出口，其狭槽是沿横向机器方向在基本纤维网宽度上方布置。在其它一些实施例中，可有一些相互邻接排列的狭槽或以有微小间隙分隔开排列的狭槽。至少一个狭槽通常是连续的，但不是必须的，并且可由例如一些紧密配置的孔构成。HAK具有一压力腔用以分配和贮存加热空气在排出狭槽之前的加热空气。HAK的压力腔的压力一般约为1.0至12.0英寸水(2至22mmHg)，并且HAK仅次于成形线之上0.25至10英寸，最好为0.75至3.0英寸(19至76mm)。在一特殊实施例中，对于横方向流动来说HAK的压力腔横截面积(即机器方向上压力腔横截面积)至少是两倍的总的狭槽出口面积。由于纺粘聚合物形成在其上的多孔线材通常是以高速率移动，纤维网的任何特殊部分对于热空气刮刀排出的空气所暴露的时间与具有较长停顿时间的空气粘合工艺大不相同，其小于十分之一秒，并且通常约为百分之一秒。HAK工艺具有较大范围的变化性和许多因素的控制性，所述因素例如包括空气温度、速度、压力、容量、狭槽或孔的排列及尺寸，以及HAK相对纤维的间隙。热空气刮刀的更详细的信息可在授予Arnold等人的美国专利申请08/362,328中获知。
最佳实施例的描述本发明提供一种生产具有改善强度、悬垂性和顺应性而产生意想不到结果的织物的方法。本发明可使用熔喷或纺粘或这两种工艺方法结合或本领域中技术人员已知的用于其它纤维网成形工艺方法。通常，本发明方法包括使用熔喷工艺方法或纺粘工艺方法，或所述两种工艺方法的结合工艺方法，生产一种卷曲的细旦纤维，使用不同温度的粘合辊进行点状粘合和颈缩。对于在此描述的目的，将详述一种纺粘-熔喷-纺粘纤维的层合物。应当理解的是，可以使用一些单层以及其它层状制品和非层状纤维垫结构。
在本发明的一个较佳实施例中，范围在约为0.5至3.0dpf，最好是小于或等于1.5dpf的细旦纤维是由如上述的纺粘工艺方法而生产的。纤维是由树脂形成的，该树脂最好是一种热塑性聚合物，例如，但不限于这些，聚烯烃、聚酯、聚酰胺，聚氨基甲酸酯，共聚物和它们的混合物。
图1示出了根据本发明的方法用于制造纤维垫的一种装置，其中装置10具有一组件12，其根据已知的方法(可参见授予Pike等人的美国专利5,382,400)生产纺粘纤维。从树脂源向喷丝板14提供熔融聚合物树脂。喷丝板14从出口16生产出细旦纤维，所述纤维通过由骤冷吹风机18提供的空气流而被骤冷。空气流差异地冷却纤维流的一侧甚过另一侧，这样引起纤维的弯曲和卷曲。如上所述，卷曲形成一种较软织物，从而在产生于热粘合步骤中粘合点之间，以及纤维与纤维粘合之间减少了纤维的“伸直度”。骤冷吹风机18的各种参数可被控制，从而控制卷曲的质量和数量。纤维组分和树脂选择也确定所被赋予的卷曲特征。在另一实施例中，可生产具有不同卷曲特性的共轭纤维。
长丝被引入到一纤维拉伸装置或具有文杜里管/通道22的吸丝器中。其纤维通过所述的装置。所述的管提供有温度受控的空气，随着长丝被牵引通过纤维拉伸装置20而拉细了长丝。被拉细的长丝随后堆放到一个带孔的移动收集带24上，并且通过由真空箱26产生的真空力而保持在带24上。带24绕着导辊27运行。随着纤维与带24一道运行，在带上方的一压辊与在带下方的导辊27之一的辊一起操作来压紧纺粘纤维垫以便纤维具有足够的完整性以完成整个制造工艺。
另一方面，可使用一热空气刮刀代替压辊28来压紧纤维。使用热空气刮刀的一个优点是它可减小或消除本领域已知的“辊缠”问题，即，沿着压辊的圆周有全部或部分纺粘纤维网，如果完全缠绕在压辊上则能使纤维网断裂。热空气刮刀还不会紧压纤维垫并且避免了把压辊放在纤维上时的受力状态。在热空气刮刀轻微压着纤维垫时，热空气刮刀熔融纤维垫的表面为较轻程度，而其压力和温能被控制。此外，热空气刮刀比压辊可产生良好结果与较大的生产速度。
由直径＜1μm至10μm，较好的直径小于5μm构成的熔喷纤维的层材可被引入到纺粘层的顶部，所述的熔喷纤维层材来自预先制成的熔喷的卷绕辊30。另一方面，也有可能是形成熔喷纤维并随着成形而将其直接放置在纺粘纤维层上。熔喷纤维是树脂形成的，该树脂最好是一种热塑性聚合物，例如，但不限于这些，聚烯烃，聚酯、聚氨基甲酸酯，共聚物和它们的混合物。
纺粘纤维的第二层是由纺粘装置32制成的，该装置类似于所述的纺粘装置12，即，它有一个生产长丝的喷丝板34，其长丝通过骤冷吹风机36而被骤冷和卷曲，并由一吸丝器38而被拉细。放置在熔喷纤维层上的纤维随后通过第二压紧装置40而被压紧，从而形成由纺粘-熔喷-纺粘纤维42构成的一种三层层合物(“SMS”层合物)。
由本发明设想的纺粘非织造织物通常可在其生产过程中以某种方式进行粘合，以便赋予其足够的结构整体性，来抵抗在进一步加工成最终产品的过程中所受到的种种严酷作用。粘合可采用多种方法完成，例如水力缠结、针刺、超声粘合、粘合剂粘合、缝编粘合，通气粘合以及热粘合。较好的方法是热粘合。SMS层合物42离开带24并在一对夹持热粘合辊44和46之间穿过。粘合辊44是一个常规的光滑砧辊，粘合辊46是一个具有一些销钉48的常规图案花纹辊。所述的销钉在织物基质上可产生一些粘合点。粘合点的数量和尺寸涉及织物刚性，即每单位面积较高的粘合区域或更多的粘合点产生较硬的织物。SMSM层合物在辊44与46之间通过，并且通过砧辊44上的销钉48紧压而把一图案花纹压印在SMS层合物上，其中夹持压力是均匀控制的。
辊44和46可被加热以便更有效地形成纤维粘合。在一较佳实施例中，辊44和46被加热到不同的温度。较佳的温度范围和辊温差取决于旦数、纤维组分、纤维网质量和纤维网密度以及或者所使用的单组分纤维或者所使用的共轭纤维。对于具有近似3dpf的单组分聚丙烯纤维，在以约500英尺/分的生产速率下，其温度范围为270°F至340°F(132℃至171℃)，图案花纹辊与砧辊之间较好的温差约为10°F(5.5℃)到30°F(17℃)。对于具有近似1dpf的多组分聚丙烯纤维，在相同生产速率时，温度范围为约240°F至290°F(115℃至143℃)，辊间的较好温差为约40-50°F(22-28℃)。整个温度范围对于较小旦数纤维是较低的，因为热传导更有效。对于一给定的原料，温度范围一般保持相同，但有较热或较冷的变化。取决于输送速度，其较明显影响纤维网质量和密度。较好的是，图案花纹辊比砧辊加热的温度要高。砧辊44较低的温度减小了纤维光化和粘合点间纤维与纤维的二次粘合的可能性。这种粘合辊不同温度的结果是使其纤维与纤维的二次粘合被减少而不影响初始粘合的完整性，从而改善了织物悬垂性。
层合物42在经过粘合辊44和46之后被送到一颈缩拉伸组件50中，该组件包括一对夹持辊52和54。辊52和54在张力下以比粘合辊44和46的速度较快的受控速度运行，这样在与织物的行程相同的方向，即称为“机器方向”上拉伸SMS层合物42。颈缩拉伸断开纤维与纤维粘合并且变形粘合点间的纤维，因此减少织物刚度。所述的辊根据需要可被加热或冷却以实现所希望的纤维垫的特性和尺寸稳定性。
被颈缩的SMSM层合物42随后被送到解除颈缩组件5处，该组件包括一拉幅机，该装置对于本领域技术人员来说是已知的。图2示出了一拉幅机，其中一个链58具有许多安装在链节上的夹钳60，夹钳沿链58有间距的设置，一个链62具有一些夹钳60并类似于上述间距方式设置。链58和62由齿轮64驱动，而齿轮64通过马达65(未图示)驱动。链58和62是不平行的，而在下游方向(由箭头65A所示)上它们是岔开的(由顶部着。)随着层合物42接近组件56，打开的夹钳60自动的和顺序的靠近并夹住层合物边缘。随着链58和62前进，层合物42由于链的路径岔开而被拉伸。随着夹钳60到达链行程的顶端，夹钳自动打开，松开被拉伸的层合物42。最终形成的SMS层合物42随后卷绕到一个基辊66上以便收取和贮存。颈缩和非颈缩改善了膨松性，因此增加了粘合点间纤维游离度，从而改善了织物悬垂性。在颈缩拉伸期间宽度减小的具体部分在解除颈缩过程中又恢复。
本发明的方法的一个预想不到的结果是细的纺粘纤维(小于或等于约1.5dpf)的组合并且通过卷曲纤维、机械拉伸软化技术改善了纤维游离度，和采用粘合辊温差使得具有被改善悬垂性的SMS织物产品等于或高于标准3.0旦纤维垫的强度。利用这些技术实现的悬垂性改善在被测试的范围内是叠加的。
结合下列实例进一步描述本发明，所列举的实例仅为举例说明的目的。出现在这些实例中的成分和百分比均以重量为计，除非另作规定。
实例实例1利用在聚烯烃原材料范围的单组分纤维和共轭纺粘(SB)长丝来举例说明被改善的织物。下述的实例是使用3.5％的无规共聚物，该无规共聚物是乙烯和聚丙烯共聚物，它可从Exxon Chemical,Baytocon Texas生产的商品名为Exxon 9355获得，在一单组分纤维聚烯烃系中其提供一种较好的卷曲。
一种被改善的类似布的纺粘织物是用由许多喷丝头以0.95g/9000m的旦数纺出的连续圆形微纤维制成的。在研究期间，对旦数范围4.0至0.9进行了调查研究，并且采用相同的工艺和聚合物系统时最小生产率为0.7g/9000m已被举例说明。所述的纤维通过一个分隔开的骤冷空气横流区域而被气体拉伸并且随机放置在一个可渗透的输送带上。在纺丝线上骤冷空气的流速、温度、方向和分布是随着气体拉伸变量而变化的，从而提供纤维卷曲所需数值。熔融和骤冷延迟区域的高度根据选择卷曲纤维特征的最佳条件也可被改进。为了纺粘纤维垫的强度和悬垂性要最佳选择气体拉伸装置出口至可渗透输送带的距离。所得到纤维垫被压紧并与一个由直径为小于1微米，最大到5微米的熔喷纤维构成的支承层相结合。所述纤维是聚丙烯0.5osy高熔融流树脂颗粒制成的(熔融流速度是在230℃下)，该材料可从Exxon chemical Baytown texas商品名为Exxon 3495G获得。这2个层材随后与第三层结合并且一起送至粘合工序。所述的第三层是由在先所述性质的连续长丝SB垫而构成。3个部分的单位重量在形成期间在0.15至1.2盎司/平方码(osy)的整个范围内单独变化，并且根据杯形压扁和抓样强度的各主要特性指标进行比较。
连续SB纤维的卷曲可称作每英寸30-300卷(即，卷曲的螺旋结构的圈数并具有0.030-0.200英寸的半径)。在试验期间卷曲的整个范围为20～1000卷/英寸，幅度为0.020～0.250英寸。已发现卷曲与层合物的悬垂性成正比，即，最小的半径和最大的每英寸卷曲数量可生产出最悬垂的纤维垫。然而，即使应变特性通常被增大的情况下，较高量级的卷曲会减小强度(应力曲线特性)。总的抗拉能，在应力/应变曲线下方的面积，也会随着卷曲量级的增加而减小。
通过把SMS层合物经过被加热的雕刻辊与被加热的凸起的砧辊之间夹持点，以众多各种彼此隔开和异型点的形式，用加热的方法实现粘合。对于多数类似布以规定0.95旦所做的纤维垫而言，粘合辊温度要求达到相差40°F(砧辊较冷)，以避免SB微纤维在粘合点间互相再次的粘合。现发现再次粘合会赋予纤维垫较大的硬挺性和粗糙的触感。不易观察到的较高旦数的再次粘合是由每单位面积增加纤维(纤维垫的密度)和减少了较低旦数的纤维质量特征而引起的。经过纤维和纤维间的热传导是在这种情况下被大大改进了。因此某些熔融和粘合是对着平的砧辊发生的，当与图案花纹辊比较时，该砧辊具有高度的纤维接触。当线速度在公式中为-常数时，即在减少旦数中不是一个因数，那么热传导至少改进为被减小纤维粗细度平方的函数。砧辊与图案花纹辊的温差范围试定为0至50°F(本实例为40°F)。图案花纹辊温度也可被提升以补偿被减少的砧辊温度。在以保持恒定的300fpm载速度下，被研究的图案花纹辊温度范围为250-300°F(121-149℃)，而砧辊温度可在230°F与280°F(110℃-138℃)之间变化。对于选择最佳特性而言，现已得知所要求的粘辊温度差至少取决于原材料、线速度、销钉密度、粘合面积、纤维结构和纤维尺寸。
一旦被粘合，纤维垫在机器方向(MD)在5-25％范围内被拉伸，以便分离纤维间的粘合而与特殊的粘合点无关，并且松驰紧紧固定在粘合点间纤维上的张力。该技术还发现，使纤维在Z方向上可做移动，从而发现其特有的低的有序状态并且使粘合点间的纤维移动更自由，其中粘合点间纤维长度大于点间最小距离。在该步骤中由周围条件稍微提高温度被发现是最有利的，从而保护了层合物的阻隔特性。在颈缩拉伸步骤中温度可在70-200°F(21-93℃)中变化。颈缩拉伸步骤是通过把纤维垫送入两组夹持轧光辊之间而完成的，第二组辊比初始组辊要运行得快。所述的辊根据需要可被加热或冷却以便获得所需要的纤维垫的特性和尺寸稳定性。
实例2被颈缩拉伸的织物的解除颈缩是这样实现的，把被颈缩拉伸的织物送至拉幅机，如上所述，并且在横向方向上拉伸织物从而获得原始织物宽度的所需百分比。解除颈缩最好是在室温下进行。被冷却的纤维垫随后被卷绕到基辊上。
表1示出了所获得的试验结果
>粘合图案花纹销钉密度也发现会较大影响研究对象纤维垫的悬垂特征和触感特性。由于旦数被减小，要形成更耐磨的纤维垫就要使图案花纹辊销钉密度增加，因此使粘合点间的纤维移动有较大的自由度并根据粘合图案和密度改善悬垂和较大的自由度，从而按规格改制触感。被研究的50-400销钉/平方英寸的销钉密度有12-19％粘合区域范围。
总的说来，试验的实体是纤维垫杯形压扁(顺应性)被改善而没损失强度。在基本情况下，比起3.0旦、未卷曲、不颈缩拉伸、非差别粘合控制的样品来，1.6osy SMS强度提高了50％，而杯形压扁改善40％。
权利要求
1．一种生产织物的方法，它包括(a)至少提供一种能够形成纤维的聚合物树脂；(b)由所述的树脂形成一些纤维；(c)卷曲所述的纤维；(d)由所述的纤维形成一种非织造纤维垫；(e)通过把所述的纤维垫经过第一粘合辊与第二粘合辊之间而点状粘合所述的垫；和(f)颈缩拉伸所述的纤维垫。
2．根据权利要求1的方法，其特征在于所述的树脂是一种热塑性聚合物，其可选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、共聚物和它们的混合物。
3．根据权利要求1的方法，其特征是所述的纤维具有小于3.0的旦数。
4．根据权利要求1的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.5dpf的旦数。
5．根据权利要求1的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.0dpf的旦数。
6．根据权利要求1的方法，其特征是所述的纤维是由纺粘工艺形成的。
7．根据权利要求1的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约5％至约40％。
8．根据权利要求7的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约15％至约25％。
9．根据权利要求1的方法，其特征是所述的卷曲是这样实现的，用提供有空气流的装置对着形成后的纤维。
10．根据权利要求1的方法，其特征是所述的第一粘合辊一图案花纹辊，所述的第二粘合辊一砧辊，并且所述的第一和第二粘合辊被加热到不同的温度。
11．根据权利要求10的方法，其特征是所述的图案花纹辊加热温度高于所述的砧辊。
12．根据权利要求10的方法，其特征是所述的温差范围为约10°F至约50°F。
13．根据权利要求10的方法，其特征是所述的温差范围为约15°F至约45°F。
14．一种生产织物的方法，它包括(a)至少提供一种能够形成纤维的聚合物树脂；(b)由所述的树脂形成一些纤维；(c)卷曲所述的纤维；(d)由所述的纤维形成一种非织造纤维垫；(e)颈缩拉伸所述的纤维垫。
15．根据权利要求14的方法，其特征是所述的树脂是一种热塑性聚合物，其选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯，共聚物和它们的混合物。
16．根据权利要求14的方法，其特征是所述的纤维具有小于3.0的旦数。
17．根据权利要求14的方法，其特征是所述纤维具有小于1.5dpf的旦数。
18．根据权利要求14的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.0dpf的旦数。
19．根据权利要求14的方法，其特征是所述的纤维是由纺粘工艺形成的。
20．根据权利要求14的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的5％至40％。
21．根据权利要求20的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约15％至约25％。
22．根据权利要求14的方法，其特征是所述的卷曲是通过用提供有空气流的装置对着形成之后的纤维而实现的。
23．根据权利要求14的方法，其特征是所述的第一粘合辊是一图案花纹辊，所述的第二粘合辊一砧辊，并且所述的第一和第二粘合辊被加热到不同的温度。
24．根据权利要求23的方法，其特征是所述的图案花纹辊加热温度高于所述的砧辊。
25．根据权利要求23的方法，其特征是所述的温差范围为约10°F至约50°F。
26．根据权利要求23的方法，其特征是所述的温差范围为约15°F至约45°F。
27．一种生产织物的方法，它包括(a)至少提供一种能够形成纤维的聚合物树脂；(b)由所述的树脂形成一些纤维；(c)由所述的纤维形成一种非织造纤维垫；(d)颈缩拉伸所述的纤维垫；和(e)通过所述的纤维垫经过第一粘合辊与第二粘合辊之间而点状粘合所述的垫。
28．根据权利要求27的方法，其特征是所述的树脂是一种热塑性聚合物，其选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、共聚物和它们的混合物。
29．根据权利要求27的方法，其特征是所述的纤维具有小于3.0的旦数。
30．根据权利要求27的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.5dpf的旦数。
31．根据权利要求30的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.0dpf的旦数。
32．根据权利要求27的方法，其特征是所述的纤维是由纺粘工艺方法而形成的。
33．根据权利要求27的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约5％至约40％。
34．根据权利要求27的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约15％至约25％。
35．根据权利要求27的方法，其特征是所述的第一粘合辊是一图案花纹辊，所述的第二粘合辊是一砧辊，并且所述的第一和第二粘合辊被加热到不同的温度。
36．根据权利要求35的方法，其特征是所述的图案花纹辊加热温度高于所述的砧辊。
37．根据权利要求35的方法，其特征是所述的温差范围为约10°F至50°F。
38．根据权利要求35的方法，其特征是所述的温差范围为约15°F至约45°F。
39．一种生产织物的方法，它包括(a)至少提供一种能够形成纤维的聚合物树脂；(b)由所述的树脂形成一些纤维；(c)卷曲所述的纤维；(d)由所述的纤维形成一种非织造纤维垫；和(e)通过把所述的纤维垫经过第一粘合辊与第二粘合辊之间而进行点状粘合所述的垫。
40．根据权利要求39的方法，其特征是所述的树脂是一种热塑性聚合物，其选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺，聚氨基甲酸酯、共聚物和它们的混合物。
41．根据权利要求39的方法，其特征是所述的纤维具有小于3.0的旦数。
42．根据权利要求39的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.5dpf的旦数。
43．根据权利要求39的方法，其特征是所述的纤维具有小于1.0dpf的旦数。
44．根据权利要求39的方法，其特征是所述的纤维是由纺粘工艺方法形成的。
45．根据权利要求44的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约5％至约40％。
46．根据权利要求44的方法，其特征是所述的纤维垫被拉伸超过其原始长度的约15％至约25％。
47．根据权利要求39的方法，其特征是所述的卷曲是通过提供有空气流的装置对着所述的形成后的纤维而实现的。
48．根据权利要求39的方法，其特征是所述的第一粘合辊是一图案花纹辊，所述的第二粘合辊是一砧辊，并且所述的第一和第二粘合辊被加热到不同的温度。
49．根据权利要求48的方法，其特征是所述的图案花纹辊加热温度高于所述的砧辊。
50．根据权利要求48的方法，其特征是所述的温差范围为约10°F至约50°F。
51．根据权利要求48的方法，其特征是所述的温差范围为约15°F至约45°F。
全文摘要
一种生产织物的方法,它包括使用熔喷或纺粘工艺方法,或所述两种方法的结合方法来生产一种细旦纤维,随后卷曲该纤维,使用不同的粘合辊温度进行点状粘合,然后颈缩拉伸。纤维最好具有小于或等于1.5的旦数。粘合辊的温差约10—50°F。所生产的纤维垫具有改善的强度,顺应性和减少硬挺性的意想不到的结果。
文档编号D04H3/16GK1212032SQ97192417
公开日1999年3月24日 申请日期1997年2月4日 优先权日1996年2月20日
发明者R·L·雅各布斯, D·C·斯特拉克, T·K·蒂姆蒙斯 申请人:金伯利-克拉克环球有限公司