专利名称：制造绒毛制品及其产品的方法和设备的制作方法
本申请部分地为1995.05.17申请的、序号为443,302的申请的继续，后者又是1994.10.28申请的、序号为08/331,074的申请的继续，后者又是1994.08.31申请的、序号为08/298,264的申请的继续，而后者又是1993.02.22申请的、序号为08/017,162的申请的继续。本发明是关于细长的绒毛制品的，该绒毛制品与其他细长绒毛制品组合，贴在衬底的基层上而形成一个绒面表面结构时，可用作地板和墙壁的覆盖物，本发明还涉及制造细长绒毛制品的方法和在制造过程中用得到的支撑心轴。
传统上曾制造出细长绒毛制品，用作雪尼尔纱线、绒面挡风雨条，或是用作地毯大小支撑股线和起绒纱线的x-y阵列，后者加工后成为最终的地毯。雪尼尔纱线本身并不适合组合成为地毯结构，除非用费时而又费钱的编织方法。挡风雨条制品没有沿股线提供单个的膨松纱束，没有被设计成用连续供纱的方法来制造，也没有设计成带有细长的股线以便并排组成紧密的组合物。地毯大小的x-y阵列方法，是一个复杂的方法，在该方法中很难控制单个绒毛制品的加工张力和连结质量，并且不能生产出用于地毯生产的高密度的簇/平方英寸的绒毛制品。股线宽度和股线上纱束的节距与所用纱束的直径相比太大。并且该方法也不适合用来生产打捆后可卖给地毯制造者用作供给原料的中间的直立绒毛制品。用x-y阵列方法制造出的绒毛制品通常采用胶粘剂将纱线粘到支撑股线上并将绒毛制品粘到衬底上，这样就在结构中加入了另一种聚合物组分，使该结构凌乱、难以加工，并且当绒毛制品的基层材料在使用后要回收时会出现问题。
因此需要有一种低成本的细长绒毛制品，该绒毛制品由能用简单便宜的方法制造的以高密度排列的纱束组成，并被设计成可在包装后或直接用作供给材料与衬底基层结合以便制造出起绒表面结构。另外还需要有一种强韧可靠的细长绒毛制品，该绒毛制品可被包装并被应用在地毯制造过程中。
发明的简要说明本发明的绒毛制品包括一条支撑股线和多个由细丝构成的纱束，每一纱束形成一对构成环状绒头的绒簇，每一上述纱束有一连结在一起并固定在上述支撑股线上的细丝的稠密部，每一上述纱束还有一与稠密部邻接的脆弱部，脆弱部的强度比纱束在连结前的强度小。
本发明的绒毛制品还包括一个由多个连结在细长支撑股线上的纱束组成的细长绒毛制品，其中每一纱束都是一对环状物，每个环状物分别连结到股线的一侧，上述一对当中的两个环状物的长度不同。
一种制造具有不同长度环状物的绒毛制品的方法包括使一条细长的支撑股线与多个纱束接触，其中每一纱束由一对环状物组成，每个环状物分别位于股线的一侧；将这对环状物相对于股线偏置，使这对当中的一个环状物的长度与另一个环状物不同；将上述纱束弯曲在股线上；然后将每一纱束的上述细丝连结在它们与股线接触的地方，从而在纱束内形成一个细丝连结在一起并连结股线上的稠密部。
本发明还包括一个绒面表面结构，其中多个环形绒毛制品被一个挨一个地放置在衬底的基层上。一个这种衬底基层可有多个从表面上突起的突出物，突出物的终止在保存环形绒毛制品的悬凸部。多种材料都可用来作为环形绒毛制品和绒面表面结构中的纱线。在有一种情况下，纱束可以是颜色不同的以低捻度互相纠缠在一起的多股纱，这样不同的颜色消失并重新出现在成对的环状物中。
附图的简要说明
图1为制造细长绒毛制品的过程的图解图。
图2A、2B和2C分别为本发明的细长绒毛制品的透视图和不同的端视图。
图3A和3B为本发明的绒毛制品的另一个实施例的端视图。
图4A、4B和4C分别为在制造本发明的细长绒毛制品时使用的支撑心轴的剖开的端视图和侧视图。
图5A到5D为具有带有突出部的悬凸部的基层的图解透视图。
图6A到6D为连结在图5A到5D所示基层上的细长绒毛制品的端视图。
图7为从本发明的细长绒毛制品制造地毯的方法的图解说明。
图8A为簇绒强度和连结强度对超声喇叭形发射器所施加的压力的关系曲线图。
图8B和8C为绒毛制品的图解图用来说明施加力来测试强度的情况。
图9为同时制造多个绒毛制品的过程的图解图。
图10为测量绒线的直径的一种方法示意图。
图11A为在簇绒机制造的毛毯中簇绒分布的简化表示。
图11B为用本发明的簇绒带制造的地毯中簇绒分布的简化表示。
图12A为沿簇绒带支撑股线中心的截面的简化表示，表示其中纱束以一单层连接在股线上。
图12B为沿簇绒带支撑股线中心的截面的简化表示，其中纱束以叠层方式连接在股线上。
图13为P/D对W/D的比率的曲线图，用来帮助说明本发明的思想。
图14A为一个心轴上制造双环绒毛制品的一种方法的图解说明。
图14B为一双环绒毛制品的图解说明。
图15A为制造单环绒毛制品的一种方法的图解说明。
图15B为一单环绒毛制品的图解说明。
图15C为从图15B的单环绒毛制品制成的单一簇绒切割绒毛制品的图解说明。
图16为用一个旋转的环和导引件将纱束卷绕在心轴上的另一个实施例的示意图。
图17为用与心轴偏心的导管卷绕多个纱束的另一实施例的示意图。
图18为制造细长绒毛制品的简单过程的示意图。
图19为环状绒头细长绒毛制品的图解平面图。
图20为图19的环状绒头细长绒面制造的透视图。
图21为制造图20的环状绒毛制品的过程示意图。
图22为图20的环状绒毛制品的另一个实施例的端视图。
图23为环状绒头细长绒毛制品另一个实施例的透视图。
图示实施例的详细说明参看图1，纱束20从一个供应源22通过张紧器24被供给加工过程。该纱束典型地可以是一种多丝卷曲膨松的合股捻纱，合股捻纱经过热固定以保持其合股捻度。该纱由热塑性聚合物如尼龙、聚丙烯等制成。该纱可具有一个或数个合股加捻段，图中所示为两个段。该纱20通过一个绕其中心旋转的空心导管26。该导管是弯曲的，可将纱束引导到一个在径向上偏离放置中心的位置28。心轴30被固定支座29支承着，并以固定方式夹持在旋转中心上，当纱束20在28从导管出来时，便卷绕在该心轴30上。当纱束通过旋转导管时被稍微加捻，因此如果有两股线用作供应源，那么这两股线在位置28离开导管时就被低度加捻在一起。
一条支撑股线32在34被送到心轴内并通过心轴内的通道36。股线在38走出通道，在那里沿脊状物40被导引到心轴的外侧。心轴可以有两个、三个、四个或更多个这样的脊状物，在脊状物上卷绕在心轴上的纱线弯曲成一内角，该内角在0到180°的范围内，最好小于90°。星形心轴连同在各峰间导引纱束的装置可用来提供多于四个的脊状物使纱束环绕脊状物弯曲的角度小于90°。纱束20被卷绕在股线32上，而该股线被卷绕机41沿着心轴拉动。另外的股线或纱束运载装置如被电机驱动带轮135驱动的皮带134和136，被用来沿心轴的其他脊状物运送纱线。为了使纱束受控而均匀地运动，对沿着心轴每一条脊状物前进的纱束设置这种运送装置是很必要的。纱束是在有一定张力的情况下被卷绕的，因此它能适应心轴并在连结前和连结后以摩擦方式与股线和运送装置接合以便于运输。在纱束与股线连结后这个摩擦接合就不再是必要的了。卷绕的纱束和股线一同沿着心轴移动，在超声喇叭形发射器42下，该喇叭形发射器将足够的的能量赋给已被密实的纱束，使多根丝融合在一起，并使纱束融合在支撑股线上。当纱束在环绕心轴弯曲被连结时，当取出时纱束以心轴角度保持弯曲。这个弯曲在丝束靠近直接抵压在心轴上的连结处特别明显。心轴的脊状物40起到超声加工砧面的作用。被卷绕而现在连结在股线上的纱束继续沿着心轴前进到切刀44处(位在心轴脊状物142和150的中间而嵌装在心轴内的一个切刀槽47内)，该切刀将纱束切开形成具有两个相对端头的单个纱束，每一纱束都在两个端头的中间连结在股线上。切开的纱束连结在股线一侧的周边上，而两端在底面73上弯曲成锐角，形成纱束的两条腿或簇绒。这个锐角是以纱束连结在股线上的位置的切面71为基准而测量的。切开的纱束从脊状物142和150之间的心轴上松开，这样心轴支座29便可进入心轴，股线也可在34处喂入，如上所述。现在图1中基本的细长绒毛制品或簇绒带45便告完成，可以卷绕在一个卷筒上，未加利用地放在一个容器内，或直接送到另一个加工设备上。在图9所示的另一个实施例中，有三条股线连结到纱束上，组合件先切开一次使它能从心轴上取出，再继续切开，形成单个的簇绒带。
纱束可用不同的方法卷绕在心轴上。例如在图16中采用一个带有纱束引导钩274的一个电动环272来替代空心导管，也可象图1那样将纱束引导到心轴30上。纱束20仍然可来自不断供应纱束的供应源22。纱束喂入所经过的小眼275可以设在或不设在引导钩274的旋转中心或心轴30的中心上。这样在设置纱束供应源时便可有灵活性并可在纱束产品改换时容易够到纱束。
或者如图17，可用两个或更多个环绕并不与心轴的中心280成一直线的中心，比如276和278旋转的空心导管。这样好几个纱束可同时卷绕在心轴上而没有股线加捻，因此能有控制地将不同色纱或不同类型的纱混合起来。纱束20a和20b再一次可从不断供应纱束的纱源22a和22b取得供应。
图1的心轴也可不装在支座29上。例如，通过把心轴安装在位于图1中旋转导管26的伸出部分上的旋转轴承上，心轴可以支承在卷绕纱束的端头上。然后心轴本身可用行业中已知的方法使它不转，例如用磁性联轴器与旋转轴承的支座连接，或者使心轴的一个平面侧边与一扁平输送带配合，而该输送带按支撑股线和纱束的速率移动。这样使可帮助沿心轴运送股线和纱束。卷绕在心轴上的纱束可象图1那样切开，或者也可不切开而使它从心轴的未支承端也就是与纱束卷绕的那一端相反的端撤走。在后一种情况下，用来支承股线32a的支座将被连结在卷绕纱束的外侧，如图1所示，而细长绒毛制品可以是环状绒头结构。
图2A、2B和2C为本发明的典型的细长绒毛制品(簇绒带)45的不同视图。图2A所示为多个纱束46、48、50等弯曲成“U”形而且在“U”形的内侧连结在支撑股线32上。纱束46被弯曲后形成一对竖直的腿或簇绒52和54，簇绒以它们的底部连结在股线32上。簇绒52和54的切开端56和58分别落在一个与其他簇绒的端头共同的平面上，尽管这些端头也可落在不同的平面上以得到不同的特殊效果。
图2B示出图2A的簇绒带放大的部分端视图，而图2C示出图2B的簇绒被向下弯曲以便更好地研究连结部，这两个图都示出了纱束46连结到股线32上的细节。纱束沿其长度方向有一个多丝密集区60，密集区60有一个多丝连结在一起的稠密部62，而带有表层丝的对置的侧连部分64和66，比如在68相对于簇绒底部的基准面71被设定为锐角70a和70b。在密集区中的内层丝被设定为锐角，这一点很重要，因为这些丝被连接到纱束内的其他丝上，使得在将绒毛制品组合成为地毯时簇绒就可保持竖立。这个相对于基准面71的锐角最好在45到90度之间，基准面71与支撑股线32的侧边上的位置69相切，在位置69处，支撑股线的表面连接到稠密区；但这个角度更好是约为60度。如果绒毛制品平绕在一根管子上使簇绒被弯曲成图2C所示那样，以便于存储和运送给地毯制造商时，那么这些设定角度的丝将可有助于使簇绒恢复到竖立状态。对置的侧边部64和66与稠密部62邻接而分列在其两侧。稠密部的宽度72接近股线32的宽度74；稠密部连结到股线32的周面的一个表面部分76上。股线的宽度为垂直于股线长度并平行于基准71而横跨股线的距离。由于锐弯曲角最大是在弯头内侧的内层丝上，因此重要的是这些内层丝应与整个纱束内的其余丝“连接”，以便确保整个纱束保持成锐角。这种连接可在供应纱20中通过加捻、合股、交替的加捻合股、液体缠结、施加胶粘剂或类似物、机械缠结等来完成。这种连接还在供应纱的丝间形成粘合，使得供应纱的同一性在它与支撑股线组合形成簇绒带产品后还被保持着，即由细丝构成的纱束可在簇绒带产品中被辨认出来。这一点与挡风雨条的细长绒毛制品正好相反，后者在供应纱的丝间没有“连接”，因此在与支撑线组合时没有可以辨认的纱束。这样一种状态对挡风雨条是合适的，因为挡风雨条需要的是一个均匀的挡风雨的屏障，但对地毯就不太合适，因为在那里最好形成各个独立的纱束。
图示的股线位于“U”形内侧的较好的位置上，但股线和纱束连结时股线也可位在“U”形的外侧，如图3A和3B所示。连结区域的特征仍与上面参考图2B和2C所说明的情况相同。在生产图3A和3B的细长绒毛制品时，股线32、134和136都将是并不连结在供应纱上的承载股线，它们可用一种熔点比供应纱高的材料制成(例如杜邦公司的KevlarR芳族聚酰胺纤维可用来承载如同尼龙那样的纱)，这时纱束20将环绕承载装置和心轴30卷绕。一条支撑股线32a将在喇叭形发射器42处送到纱束上并连结到纱束上。喇叭形发射器在与脊状物40对齐的表面上可设有一个浅槽以便在连结操作中引导股线。
当多个纱束被组合在衬底基层上形成一个绒面表面结构或地毯时，纱束的连结区有一个对细长绒毛制品的功能至关重要的特性。当力施加在本发明的绒毛制品的簇绒(腿)上时，在簇绒带从衬底基层上拉下之前，簇绒会在与股线连结处的边上断裂，那就是说，纱束在靠近稠密部62的两端是脆弱的。这一点是所希望的，使得如果在使用时单根的簇绒被拉断，例如被真空清除器、家庭宠物、儿童的玩具之类拉断，那么大的损伤就不再发生。单个簇绒的损失在毛毯上是不显眼的，可是，由于与衬底连结的断裂导致的一部分簇绒带被拉下是非常明显的，必须及时修理以便防止进一步的损坏。本发明的簇绒带的这个特性是通过在纱束密集区60的稠密部62适当地把纱束46连结到股线32上来实现的。当做得适当时，稠密区宽度72两边的丝层被拉薄成为纱束在簇绒底部的一个脆弱区，如图中的98和100，这样脆弱区的强度就小于纱束在连结之前的强度。另外，单根簇绒从股线上被拉掉也比一个纱束从股线上脱落从而去掉两个簇绒要好。当传统的簇绒机制造的、切割起绒地毯上的单根簇绒被拔掉时，两个簇绒都会被拔掉。通过使脆弱部的强度小于纱束和股线的连结部的强度，就可以在簇绒机制造的地毯上防止发生此事。那就是说，要使纱束的抗拉强度小于纱束和股线间连结部的抗剪或抗撕强度。当纱束的一个腿或簇绒被拉掉时，它将由于在簇绒底部的拉薄脆弱区的断裂而脱落。但若连结过弱，那么拉动单根簇绒就可使纱束46和股线32间的连结断裂，从而包括两个簇绒或腿52和54的整个纱束46都会从股线上脱落。这在绒面表面结构上将比失去单根簇绒更为显眼。如果连结过强，没有脆弱部，那么拔掉一个簇绒会使卷绕在股线上的纱束成为一个整体，这样就可能会把簇绒带从毛毯衬底上拉下来。
超声连结能被控制，例如可以通过变化施加在喇叭形发射器(horn)上的超声能量、在喇叭形发射器和纱束之间的压力和一个纱束在超声喇叭形发射器下被挤压所花费的时间。其他变量，比如喇叭形发射器末端的形状、超声频率和在纱束的丝上添加超声能偶合剂(罩面漆)也都可被控制。对一给定的纱束，连结过程可以变化以便造成具有不同厚度的密度不同的连结从而得到所需要的脆弱度。由于细丝被紧密地挤压在一起并被超声喇叭形发射器加热，因而连结处的稠密区的密度可接近原纱聚合物的密度。曾经观察到，在某些情况下适当的平衡(在脆弱部强度和纱束与股线的连结部强度之间)是在纱束稠密区两侧与超声喇叭形发射器接触的边上明显可见到有某些聚合物的“烧化”或“碎屑”时发生的。例如，一条2500但尼尔的双股加捻股线，当用40千赫频率和1-2密耳振幅的超声驱动器处理约1.0秒并在喇叭形发射器和纱束之间施加约5磅的力而连结时可以得到一个小于连结强度的脆弱部强度。Dukane公司生产的型号为40A351的、能量供应能在40千赫达到350千瓦的并与Dukane公司的41C28换能器连接的超声驱动器可在这方面很好地工作。还可使用Dukane增强器。
在纱束的密集部上也可采用超声连结之外的其他连结装置来将细丝彼此连结在一起并将它们连结在股线上。这种装置可以是溶剂连结或热连结的装置，例如一根热棒，或某些由溶剂、导热和超声连结组合成的装置。
图8A示出脆弱纱的强度和连结强度与一个可控制的过程参数如超声喇叭形发射器压力之间的关系。该图是根据有限的试验结果作出的假想例，试验是按照图1的过程将一根合股加捻的地毯纱连结到一根尼龙单丝的支撑股线上。曲线160示出脆弱纱强度或簇绒强度对超声喇叭形发射器压力的关系，而曲线162示出连结强度对喇叭形发射器压力的关系。纵横轴的单位都是力的单位。簇绒强度的信息可通过下列方式取得收集在不同的喇叭形发射器压力下制出的样品，并在单根纱束46的相对的两端上拉伸，如图8B所示，然后当其中一个簇绒52或54从纱束上脱开时记录下力的水平。连结强度的信息可通过下列方式取得收集在不同喇叭形发射器压力下制出的样品，拉动股线32和一个簇绒如54，如图8C所示，当由于在稠密部62处连结的失效纱束46从股线上脱开时记录下力的水平。随着压力的增加，最后簇绒54将开始在脆弱部100从股线上脱开而不是整个纱束脱开，此处假定已经达到最大的连结强度。
图1的过程有上、下两个过程极限，在这范围之外，过程是行不通的。下限164代表喇叭形发射器压力的下限，在下限以下连结强度就太低了，使得簇绒不能被切刀44可靠地切割，而没有从支撑股线脱落。上限166代表喇叭形发射器压力的上限，在上限以上连结将会使连结部的被移动的聚合物粘附在心轴30上从而破坏过程的进行，或者由于脆弱部过弱，在切割时也会发生个别簇绒从股线上脱落的情况。在下限164和上限166之间的画有剖面线的区域内，制造簇绒带的过程能够正常进行，使得纱束的强度在与股线连结的地方被削减。
制造地毯用的绒毛制品的较优的工作区在两条直线108和110之间的107内，其中簇绒强度160降低到连结强度162之下，但高于一个最小簇绒强度水平170。最小簇绒强度水平可以是在最终用作比如地毯时好的簇绒的抗拉脱强度应具有的。在所示的例子中，簇绒强度应在最大连结强度的大约50％至100％之间，最好为大约60％至80％之间。注意脆弱簇绒强度曲线160是从连结前等于原纱强度的水平上开始的，随着连结强度的增加和纱束密集在连结部内，簇绒强度在约172处就开始减少，并且当连结强度增加到极大而且纱束在连结的稠密部内进一步被变形时，在约174处簇绒强度就降到连结强度之下。
图4A和4B示出心轴30和心轴罩120(在图1中为清晰起见未示出)的细节。心轴30有一通道36贯穿全长以便在心轴30内输送股线32。承载线134和136也被通过通道36输送。在心轴30的未支承端，设有带轮144、146和148分别用来将股线和承载线从通道36导引到心轴30外侧的脊状物40、142和150上。低摩擦曲面也可用来引导股线和承载线。罩120被连结到心轴30的端部以便协助沿脊状物导引股线和承载线，并提供一个肩部152以便限制纱束20的任何向心轴未支承端移动的倾向，特别是在过程中纱束被加压时。
图4C示出股线32和纱束20如何安装在心轴30上的脊状物40上。脊状物有一引导面119可与股线的周面接合，并在股线被张紧时支承它使它不会向脊状物的任一侧滑动。对于略为成椭圆形的股线32来说，脊的导引面119为一略为向内凹的表面，在超声连结时，该表面还可限制股线不让它作侧向移动。由于本实施例所用心轴为一三角棱柱，纱束20弯曲所成的夹角约为60度。由于纱束是在张紧器24和导管26内的摩擦阻力所造成的微小张力下卷绕在心轴上的，因此它与心轴和股线的外形贴合。在连结时，股线的横截面和连结在其上的纱束稠密部可采取喇叭形发射器和砧的表面所限定的形状。例如在图1所示的过程中，长方形的股线被一表面略为内凹如图4C的砧30支承着，而纱束被一具有平表面117的喇叭形发射器42挤压着。结果成为如图2B和2C所示的股线32和稠密部62的横截面。当一具有圆形横截面的股线被送入到图1的过程中并产生良好的连结时，造成图2B和2C中所示的股线和稠密部的横截面形状几乎相同。股线原来的圆形不再明显，股线和纱束的稠密部呈现出近似长方形的横截面。
图7示出一种用本发明的簇绒制造地毯的方法。有一卷筒78可以旋转，其上装有衬底材料80，例如将衬底材料的两端夹紧在卷筒上的槽86内。衬底上面向外的表面87涂敷着一层胶粘剂，如热塑性的胶粘剂。有一工作块88被设置成可沿卷筒的旋转轴线方向移动，在工作块上装有一个簇绒带引导槽90和一个正好在与簇绒罩接触前或接触时用来使热塑性胶粘剂局部软化的加热装置，加热装置可以是热空气喷射器、辐射加热器、火焰或类似物。簇绒带45可由一卷带筒94供应或直接从图1的心轴30上供应。当卷筒80按顺时针向旋转时，簇绒带被拉动通过引导槽90，同时加热装置92局部加热衬底80上的胶粘剂表面。簇绒带与热的胶粘剂接触时就被连结在衬底上。工作块缓慢地沿着卷筒轴线移动并将一个螺旋形行列的簇绒带铺设在衬底表面上，相邻的螺旋形环只是以较窄的距离间隔开，使得刚施加的簇绒带与行列中先前施加的簇绒带紧密地贴近，这样就形成一个绒面表面结构。在簇绒带行经卷筒轴线的整个长度后就停止卷绕，这时可将簇绒带和衬底的组合件沿卷筒轴线切开，例如在线96处切开，在此处，两个衬底端在槽86中会合。在所示的本实施例中，只有簇绒带需要在线96上切开，衬底的两端被松开，以取走组合件。然后可将组合件从卷筒上取下并摊平，形成一个绒面表面结构或地毯。用这种方法制造的地毯有一个特点，即簇绒带的相邻行来自同一簇绒带的不同的延长部分，这样可以消除地毯内纱线块的变化。例如，一块具有密度约为3.3盎司/平方尺的纱束的地毯可这样制造，首先用2350但尼尔、双股线、股加捻的纱束沿着股线卷绕，每一寸长度有15个卷，簇绒的长度为5/8寸，这样来制成簇绒带，然后将簇绒带装在衬底上，节距为每寸5个簇绒带。由于绝大部分的纱束都出现在股线之上部，因此只有极少的纱被浪费。例如，采用一条0.055寸宽的股线，“浪费”的纱的长度是卷绕在股线上的长度，就本例而言，是21/16寸长的线束上的约1/16寸，两者的比率约为4.7％。这样就可更有效地利用纱，而传统的起绒毛毯在这种情况下将有大约7.4％的纱被放置在衬底之下。
其他装置也可能用来制造起绒地毯结构。例如，可设置一个热塑性衬底并用超声连结法将簇绒带连结在其上。多组簇绒带可同时以螺旋方式卷绕在一个卷筒上，并可安排它们在侧边上和圆周上接合在一起，这样卷筒只需很少的几转便可完成一个地毯。或者可以这样安排，将整个地毯宽度的簇绒带阵列连结到连续的衬底基层上作为经来制出一条连续长度的地毯。多个单独的超声喇叭形发射器可被用来同时将多条簇绒带从衬底的顶侧或从衬底的底侧进行连结到衬底上。这种制造簇绒带地毯的系统在正共同未决的申请(案卷6980号，入档日95.08.10，题为“制造簇绒带地毯的方法和设备”)中有说明，这里提到供参考。
在超声法中应用的衬底基层最好是未编织的尼龙和玻璃纤维布的复合织物，如同在入档日为94.06.10的同时并委托的美国专利08/258,120中所说明的那样，这里提到此专利供参考。最好该复合织物为一湿度稳定的衬底基层。支撑股线的结构最好具有一个多丝束的玻璃纤维线芯，环绕线芯涂覆一层尼龙以提供一条湿度稳定、在结构上能粘附的股线，如在申请日为94.07.05的、共同未决和被转让的美国专利申请08/270,861中说明的，这里提到供参考。
簇绒带地毯结构最好为湿度稳定的地毯结构，如同在申请日为85.08.10、题为“湿度稳定的地毯”的、共同未决和被转让的美国专利申请案卷号RD-6810-A中所说明的，这里提到它供参考。用作簇绒纱或表面纱的多丝纱可用在本行业中周知的各种方法制造。这些纱最好含有由合成的热塑性聚合物制备的丝(纤维)，如聚酰胺(尼龙)、聚酯、聚烯烃、丙烯腈和其共聚物或混合物的纤维。天然纤维和羊毛也可应用。在一较优的实施例中，簇绒纱为用溶液浸染的尼龙纱，其中色剂或染料是在通过喷丝头将混合物挤出之前加入到聚合物熔融物或溶液之内的。在一地毯的领域内，这些纱也可被称作预染的尼龙纱，因为颜色是在地毯被制出簇绒或进行其他成形之前被施加到纱内的。
本发明的簇绒带在用来制造绒面表面结构时有许多特征是独特的和重要的。独特的几何特点反映在由簇绒带制出的标准地毯阵列中独特的簇绒分布上。在传统的由簇绒机制成的家用地毯中，纱线穿过针棒上好几百个等距间隔开的针，而衬底以相等的增量逐步通过针棒前进。当衬底停止时，这些针就穿透衬底并将一圈纱线运过衬底。然后将这些针撤回并使纱圈留在后面形成一个簇绒，或者使该圈纱线被切断形成一个由成对的簇绒组成的切割起绒表面。这种地毯中纱线簇绒常用的阵列为一种所谓的“平衡型”，其中这些针的间隔(规格)为1/10寸而衬底的逐步进给量(每寸的线迹)亦为1/10寸。这样就产生一个10×10针孔或纱圈的阵列。当这些纱圈被切割时，单个簇绒的阵列变成10×20。在地毯工业中，簇绒被定义为形成起绒或织造地毯表面的切割或未经切割的纱圈。最好能用本发明的簇绒带来制出与这相同的簇绒阵列。这可用下面要说明的独特的几何方法来完成，这种方法被称为“正常化”，即用对自由纱束直径的比率表示尺寸的特点。纱束直径为一个与纱束有效地覆盖地板的能力有很大关系的参数，特别是在地毯采用切割起绒结构时。为了测量的可重复性，纱束直径采用远离切割端的1寸长的、未张紧纱束的平均直径，以避免测量时由于割端的张开而引起的含混。纱束直径可用一带栅线的显微镜或一光学比较仪如Opticom公司制造的“30型鉴定仪”重复测量。图10示出纱束在30型鉴定仪上的一个视图。一个一英寸长的、切割端不张开的直纱束(可用很低的张力拉直，这样不会显著地压拢纱束)被放置在位于比较仪光线通路上的一个平板181的顶面上。在放大20倍时，使样品182与比较仪屏幕上一条水平线184对齐，该水平线沿样品的边缘穿过样品的峰和谷，形成一个平均的边部位置。再将该线移动到位于186的纱束的相对的平均边部上，移动距离188被记录作为一英寸长样品的平均直径。重复测量所供应纱线的几个样品以便进一步求得直径的平均值。沿股线有不同直径的纱束的情况下，纱束直径应该是沿不同直径模式重复出现的一段有代表性的长度上所有不同直径的纱束直径的平均值。
纱束节距与纱束直径的比率(P/D比率)这一数值说明沿一段支撑股线长度上的相邻纱束之间的距离(节距)与纱束直径之比。本发明的独特过程使产品沿股线有一个比本行业中传授的其他细长绒毛制品稠密得多的纱束。在将纱束卷绕在支撑股线上时，至少有三种方法可实现股线上纱束的高密度一种方法是在纱束上施加足够的张力使法其直径缩小，使得当直径缩小的纱束沿股线紧靠放置时，节距比自由的未张紧的纱束直径小；另一种方法是将多层纱束卷绕在股线上；第三种方法是上两种方法的组合。在制造一个与上述簇绒机地毯相似的地毯时，最好采用1/20寸的节距(20纱束/寸)和一个直径约为0.114″的股线。这样得出的P/D比率为0.05″/0.114″＝0.44。可以为公众接受的低价地毯的最高P/D比为P/D＝1.0，此时纱束被间隔开的节距等于纱束直径。这可用纱束在低张力下卷绕并沿股线紧靠放置来制出。而簇绒带方法的发明告诉我们如何制造P/D小于1.0的簇绒带；因此，P/D＜1.0或P＜1.0D，P/D比最好小于0.7，更最好小于0.5。本发明有可能制出稠密的地毯而不必依靠切割绒头的张开来得到由细长绒毛制品制成的地毯的好的覆盖；同时仍能保持所需簇绒的形成与完整。
P/D比可进一步参阅图12A和12B来理解。所示纱束在离开股线32的远侧为簇绒，如204a、206a和208a，而在股线32下面为纱束的稠密部，如204b、206b和208b。纱束沿股线的节距“P”最好参阅图12A并参看相邻纱束稠密连结部之间的毗邻的中心到中心的间隔或节距210来理解；这里最好测量节距而不是簇绒的端头，因为簇绒端头多少有点自由摇动。纱束的“D”直径由穿过一个未张紧纱束的距离或直径75来代表。节距不得不沿一英寸长度的节距平均来求得一个代表数，因为可能会发生某些局部的变化。图12B示出当沿股线卷绕着多层纱束并且纱束连结的稠密部可互相重叠时节距如何确定。如图所示，成束簇绒如204a、206a、214a和215a是在股线32之上，而这些簇绒的纱束连结的、重叠的稠密部是在股线32之下，例如分别为稠密部204b、206b、214b和215b。节距“P”为沿股线按节距210接续放置的相邻纱束稠密部之间的距离。这里再一次可能需要将每一英寸长度段上各个纱束连结的节距平均来求得一个“P”的代表数。沿股线有不同直径的纱束，可能使节距发生较大变化的情况下，节距将是不同直径的纱束重复出现的、有代表性的长度段内用纱束数的倒数所代表的节距的平均数。
支撑股线宽度与纱束直径之比(W/D比率)支撑股线宽度在本发明中是一个重要参数，这是因为1)如果该宽度过宽，那么在单个簇绒带上就可看到簇绒之间的情况，这是地毯结构所不希望有的，2)如果该宽度过宽，那么在制造起绒表面结构时将会使相邻簇绒带之间的间隔过大，从而就不能在一地毯内得到纱束簇绒的稠密阵列，3)如果该宽度过窄，那么将纱束连结到股线表面的面积对一个重复进行的强连结来说可能太小，而且难以操作簇绒带使它连结到一个纱束上或一个地毯衬底上。簇绒带方法的发明告诉我们如何将纱束可靠地连结到一个较窄的支撑股线上。本发明的簇绒带的股线宽度因此小于.平均的纱束，直径即W/D＜1.0，也可说成W＜D。例如，对一0.055″宽的股线和一直径为0.114″的纱束，W/D比为0.48。W/D比最好小于0.7以便将股线很好地隐藏起来，并将相邻的簇绒带紧密地放置在一个起绒表面结构上。W/D比更最好小于0.5，给定W/D比0.28，0.032″宽的股线也可工作得很好。
W/D比还可参阅图2A来理解，图中股线宽度“W”用74标出，而横跨纱束的距离或“D”直径用75示出。
股线面积与纱束面积之比(As/Ab比率)在某些情况下，一个大于1.0的W/D比可产生一个良好的绒面表面结构，例如在成形过程中将一个直径小的纱束以多层卷绕在支撑股线上来得到一个小的P/D比，借以补偿没有采用一个大的纱束。反过来说，一个大于1.0的P/D比可产生一个良好的绒面表面结构，其中一个大直径的纱束沿窄径的支撑股线被间隔开以便得到一个小的W/D比，为了补偿起见，相邻的簇绒带在地毯上可紧密地放置在一起使置间隔开的纱束套叠在一起。在这些情况下，本发明的簇绒带可采用As/Ab比来设计，其中将单位长度支撑股线的投影面积与连结在该单位长度上的切割纱束端头的面积之和相比。对于一个圆形绒头，可假定它具有与纱束被切断成为切断绒头时相同的投影面积。对于一个沿着股线长度具有多种纱束直径的簇绒带，可将沿该长度所有各种不同簇绒直径的面积加起来计算出总面积。
股线面积As＝W×L纱束面积Ab＝一个簇绒端头的面积×沿着长度L的单独簇绒数＝(πD2/4)×2(L/P)As/Ab＝(W×L)/[(πD2/4)×2(L/P)]＝W×2P/(πD2)＝2/π(W/D)(P/D)如果W/D和P/D都接近极限1.0，则As/Ab＜2/π或0.64As/Ab等于0.64代表支撑股线宽以及股线上纱束的节距大的情况，即在单位长度上只有少量的纱束。当纱束直径为0.114″而每寸长度有20个纱束连结在一根0.055″宽的股线上时，As/Ab比为0.19。As/Ab最好小于0.3，对于用来制造有高密度绒面表面的高价地毯的簇绒带而言，上述值最好小于0.2，在这种高价地毯中，小面积的支撑股线不能通过大面积的簇绒端来看到。
As/Ab比还可参看图2A来进一步理解，其中股线宽度“P”用74标出。纱束节距“P”用210标出，纱束“D”直径用75标出，沿股线的单位长度“L”用77标出。
图13图解地说明采用面积比来设计本发明的簇绒带的一个实施例。就(P/D)解下列方程式As/Ab＝2π(W/D)(P/D)，可得P/D＝(π/2)(As/Ab)(W/D)在As/Ab＝2/π时，P/D＝1/(W/D)用图作出该方程式，使P/D值在竖轴上，W/D值在横轴上，可得到图13的曲线。对于本发明的簇绒带的实施例，其As/Ab＜2/π，因此P/D和W/D值将落在曲线216下面的阴影区域218内。该图示出对于一个高的P/D值可用一个相应的低的W/D值来补偿，使每寸宽度可以有较多的簇绒带排列在地毯上；而一个高的W/D值也可用一个相应的低的P/D值来补偿使得沿股线上每寸长度有较多的簇绒。就大多数地毯的构造而言，P/D通常不超过2.0，而W/D则不超过4.0，如图中的虚线220和222所示，最好P/D和W/D都不超过1.0。对P/D和W/D来说，也可以有一些极低的限制，如窄的股线将难于操作，另外多层小直径的纱束也是难于操作的；但这些限度迄今尚未查明。数据点224示出前面讨论过的高价地毯的As/Ab＝0.19时的情况。
脆弱簇绒的强度本发明的簇绒带的这个特点，如同已经论述过的，对生产“防失效”的地毯结构是有用的，其中纱束连结到股线上的强度可这样设计使单个簇绒的拉脱强度小于丝束在连结之前的强度。这样簇绒拉脱力使可被调节使得单个簇绒在整个簇绒带从地毯衬底上拉掉之前失效。在下端，簇绒的拉脱力应超过由HUD(地毯的住房和城市发展产品标准)和ASTM(美国试验和材料学会)制订的地毯使用的正规要求。另外单个簇绒的拉脱强度最好小于纱束的连结强度，使得纱束就不会从股线上脱离从而从地毯上去掉两个簇绒。这是一个独特的特点，它使得1)簇绒抵挡正常的磨损和撕裂，及2)减少由异常的力拉动簇绒时所造成的损伤。在簇绒机制成的传统的切割起绒地毯上，过度的力作用在单个簇绒上时会使用一个包括两个簇绒的纱束拉脱。而由于本发明的脆弱簇绒的特点，过度的力作用在单个簇绒上时，只能使一个簇绒拉脱，从而可减少地毯的损伤。在不需要这种特点的绒面表面结构中，采用本发明的过程可这样设计连结使簇绒强度增加到等于或超过纱束的连结强度，但仍然小于纱束在连结之前的强度。总结起来就是簇绒强度＜纱束强度最好最小拉脱力＜簇绒强度＜连结强度脆弱簇绒强度还可进一步参阅有关图8A、8B和8C的论述来理解。
地毯中的簇绒分布采用本发明的簇绒带制成的地毯，具有一个独特的簇绒分布，在簇绒带的情况下，当检查簇绒靠近地毯衬底或靠近支撑股线的簇绒的底部可以看到。图11A表示簇绒机制出的切割绒面地毯的簇绒的底部，并示出在一平方寸的衬底中簇绒的分布。在衬底的顶表面上的簇绒的底部用圆圈190来表示。注意它们是成对分布的，因为在衬底的每一个针孔内有两个簇绒。这些对分别在X和Y方向上以间距192和194间隔开排列成10×10的阵列，以便生成一个10×20的单个簇绒的阵列。图11B表示图7中示出的由本发明的簇绒带制出的地毯的簇绒的底部，其中P/D＜1.0并且簇绒在一寸长度上设置五个，间距为196。图11B与图11A相比，虽然在一平方寸衬底中同样有10×20个单个簇绒，但簇绒分布的方式却与传统地毯簇绒的分布不同，传统的地毯只是在X方向上行与行间隔开，而不是在X和Y方向上成对簇绒之间都间隔开。在支撑股线顶面上的簇绒底部用圆圈198表示。簇绒看上去好象是由簇绒在Y方向上对接而成的行组成的阵列，只是在X方向上分别用在支撑股线上簇绒之间的间距200和在簇绒带之间的间距202间隔开。在Y方向上对接簇绒之间并无间距，因为P/D＜1.0，即簇绒的节距小于簇绒的直径。这种独特的簇绒分布不可能在用簇绒机制造的地毯上出现，这是因为在簇绒机上针总是必须在间隔开而不交叉的位置上穿透衬底。这样一种独特的分布可更好地用簇绒将衬底掩盖起来，特别是当绒面表面结构在Y方向上设置在曲面上时。
图5A到5D示出四种不同的衬底99a、99b、99c和99d，它们可用来装配细长绒毛制品以便制出绒面表面结构如地毯，特别是铺在地板上的切割绒面地毯。衬底可类似于钩/环式紧固件中使用的钩组合件如授予Fischer的美国专利4,775,310号中所说明的，这里提到供参考。例如，图5A示出的衬底99a具有带有突起部102a的基层100a，在突起部上设有悬凸部104a以便与细长绒毛制品的支撑股线接合。突起部在X和Y方向上以均匀的阵列布置在平面的基层上，其中突起部(图5C)之间的间距103和105在两个方向上近乎相同，并且该间距足够宽，能容纳一个细长绒毛制品如本发明的细长绒毛制品。
图6A-6D分别为本发明的细长绒毛制品(簇绒带)插嵌在图5A-5D的衬底中的端视图。簇绒带45被压在相邻的突起部102a之间，一直到股线32被卡在悬凸部104a和基层100a之间为止。突起部之间要有足够宽的间隔以便在合理的施力下容纳股线和在其上弯绕的纱束；但突起部之间又要靠近到足够的程度以便牢固地夹持股线和纱束的组合件而抵挡住偶而发生和移走力。间隔安排还要使放置在相邻的突起部之间的其他簇绒带组合件能够形成一个连续的绒面表面结构并在整个表面上有一均匀的簇绒分布。悬凸部104a被设计成与簇绒带组合件接合不让它移走。基层、突起部和悬凸部，亦即衬底，最好采用与纱束和股线相同的材料制成以便低成本地回收，而且最好模压成一单独的零件。基层如100a最好具有足够的刚度以便防止绒面表面结构在搬运时遇到的不希望有的拉伸。衬底可在装到地板上或墙面上之前与簇绒带组合在一起，或者衬底也可先装到地板或墙面上然后将簇绒带组装在其上。如果衬底被永久地装在地板上，那么采用与簇绒带相同的材料制成就不这么重要了，因为它将不再与簇绒带一起回收。簇绒带可按多个方向放置在突起部如102a的阵列内，因为在图5A的情况下，悬凸部是从突起部上向所有方向伸展的。根据突起部的间隔和簇绒带内所用股线的柔韧性，成段长度的簇绒带可在衬底上排列成弯曲的阵列、斜角的阵列或正交的阵列，以便用颜色和纹理不同的簇绒带创造出不同的设计。
图9示出图1的变更形式，其中心轴30由心轴支承29呈垂直方向，而支撑股线32a、32b和32c被送入到心轴30的所有三条脊状物40、142和150上。一条或数条纱束如20a、20b和20c通过导管26喂入而卷绕在心轴上。超声喇叭形发射器42a、42b和42c装在心轴的周围，分别将纱束抵压在脊状物40、150和142上，以便将纱束连结到支撑股线32a、32b和32c上。切刀44a切割纱束使它可从心轴上松开成为三条股线与所连接的纱束构成的行列180。两个辅助切刀44b和44c进一步将该行列切割成三条细长绒毛制品(簇绒带)45a、45b和45c，如图所示一起卷绕在卷筒41上。这种布置可提高图1所示过程的生产率。其他变动也有可能，如将心轴改变为包括更多的脊状物以便同时生产出更多的簇绒带。
一个同时制造四条簇绒带的装置是将纱束卷绕在一个方形的心轴上，该心轴在四个角中每一个角的脊状物上都有一个槽。可用两个超声喇叭形发射器，通过在每一个喇叭形发射器提供两个同时接触在方形心轴两条脊上的纱束和股线的角面以便同时将两条股线连结到纱束上。心轴还包括具有圆形刀片的床架刀，刀片在向心轴推进时可将脊间的纱束切断，而簇绒带仍留在心轴上。这样一种系统在前面提到的案卷号为RD-6980的共同未决的专利申请中已被公开。
在细长绒毛制品中使用的纱束为多丝的股线，其中细丝彼此“连接”在一起。细丝可被捻转，其程度至少约为1转/寸，以便使细丝交叉从而加强连结(特别是超声连结)，或者细丝可缠绕在一起以便得到所需的交叉。纱束可具有两股或更多股的合股加捻在一起的细丝。合股加捻可以是一“真正的”S或Z形线束和股线捻绞，或者是反向的捻绞，其中S和Z形股线和捻线交替，并且在反向的股线和捻线中有连结。反向捻转的纱最好在反向捻转前在合股纱内有一连结，如同美国专利号5,012,636中所说明的那样。纱束最好采用与股线具有相同组成的热塑性化合物制成，使得纱束和股线便可直接连结而不必采用胶粘剂。纱束最好用通常用作地毯纱的卷曲的、松散的、热处理过的细丝组成。纱束的丝可有多种横截面，横截面可以是中空的，其中含有抗静电剂或类似物。纱束可有一层对超声连结有帮助的抛光剂。纱束最好为一尼龙(聚酰胺)聚合物。纱束可以是聚(芳族酮醚)或聚芳族聚酰胺或偏芳族聚酰胺，这些都可用溶剂、超声或热连结。
细长绒毛制品所用股线可具有各种横截面形状，如方形、长方形、椭圆形、长圆形、圆形、三角形、多瓣形、扁平带状等。股线必须能连结到纱束上并且有足够的延伸稳定性使得拉伸股线时连结部不会过分受力。股线必须给绒毛制品提供足够的稳定性使它能应付预期的用途，如连结在衬底基层上。股线可以是一根单丝、一个复合的结构、一个套/芯结构、一个增强结构、或一个加捻多丝结构。股线最好采用与所连结的纱束具有相同组分的热塑性聚合物制成，使纱束和股线可连结在一起而不使用胶粘剂。股线最好为一分子结构沿伸长方向取向的聚合物，并在得到或失去湿度或一般的温度变化下，在所取向的方向上只有小的尺寸变化。支撑股线最好为一尼龙聚合物，如杜邦德纳母尔工业企业及公司E.I.du Pont de Nemours and Company所制造的HytenR。
股线的纵横比(高/宽)应小于1，使簇绒带稳定并且当装在地毯上承受到家具或高跟鞋的重载荷时不致翻倒。而且在超声连结过程中，厚股线可比薄股线吸收更多的能量致使超声过程效率较低。但股线的厚度也不应太小，这样将使股线在制造地毯的后续加工步骤中难以操作。例如，采用图5A-5D所示的衬底，在股线内需要有一些刚度，这样才好将它挤压到连结在突起部上的悬凸部之间。对于一条本发明使用的股线来说，0.1到1.0的纵横比都可应用。一个56密尔宽、19密尔厚、纵横比为0.34的股线，被组合在用本发明的簇绒带制成的地毯样品中就工作得很好。
本发明还有其他的实施例可用来制施出环形绒头细长绒毛制品或单个簇绒细长绒毛制品。图14B示出一个双环细长绒毛制品230的横截面，该绒毛制品具有三条支撑股线231、232和234，以及多个纱束如安排成两个环238和240的纱束236。这种绒毛制品可与其他双环件在衬底上结合，形成一个具有环形绒面表面的绒面表面结构。双环件230可在图14A中所示横截面中的空心轴上制出。纱束20从一供应源送来，被卷绕在心轴242上，该心轴引导支撑股线231、232和234使其分别沿脊244、246和246延伸，与图1中的系统相似。纱束在脊上连结在三条股线上，然后在股线231和234之间的位置250处切开以便把卷绕的纱线从心轴上取出。为了形成绒毛制品230，通过将连接的纱束被弯曲成如图14B所示的两个图形股线231和234重新定位与股线232对齐。
本发明的细长绒毛制品的另一个实施例可用来制造出单环绒毛制品252如图15B所示，其中有两条支撑股线254a和254b是从原来的单条股线254切成两半制成的，这两条支撑股线用纱束255的环256连接。相似地，这种单环件可与其他单环件252或双环件在衬底上结合，以便制出一个具有单环绒面表面的绒面表面结构。单环件252可在图15A中横截面所示的中空心轴258上制成。纱束20被卷绕在心轴258上，心轴引导支撑股线254和承载股线260使其分别沿脊262和264延伸，类似于图1的系统。纱束只在脊262上连结到股线254上，然后在位置266处被切割，从而将连结的纱束和股线254分开，使绒毛制品252可从心轴上脱离。这样就可将股线254分成两条相等的股线254a和254b可间隔开如图15B所示，当将它们装在一个衬底上时就可形成一个环形绒面表面。
本发明的细长绒毛制品还有另一个实施例为单环绒毛制品252的切割绒面型式，如图15C所示，其中图15B的环在位置268处被切开，从而生产一对各有一个簇绒的切割绒毛制品270a和270b，该绒毛制品具有多个带簇绒的纱束，比如分别连结在支撑股线254a和254b上的255a和255b。这些绒毛制品可如图15C那样排列在衬底上以便制出一个绒面表面结构，该结构具有一个切割绒面表面，能使簇绒具有一个较优“颗粒”而取得特殊效果，并可较好地隐藏股线254a和254b不使它们直接从上面看到。本发明的这个单簇绒形式形成本发明的细长绒面结构的“基本构造块”，该构造块包括一条股线，其上有多个纱束固定在股线周边的一个位置上，每一纱束都有一个簇绒从股线上向外伸出，并与一个与该位置相切的基准平面形成一个角度，而且每一纱束都有一个细丝连结在一起的稠密部，细丝在该位置连结到股线上。
制造环形绒面簇绒带的另一个实施例在图19中概略地示出，其中起绒纱20被绕成环状并放置在股线32的上面。这些环在股线上被弯曲成一个角度，并且这些纱环将在一个超声喇叭形发射器下通过，该喇叭形发射器在纱环穿过股线的位置将弯曲的纱环连结到股线上。这样就产生出图20所示的环形绒面簇绒带结构，该结构在股线的两侧各有一向上竖起的环形簇绒，比如图20中的“U”形纱束，“U”形纱束分别在股线32的左右侧形成一对环302和300。在“U”形竖起的环形簇绒底部的纱束具有与上面说明过的切割绒面簇绒带结构相同的特征，如具有一个细丝连结在一起的稠密部多丝的密集区，而且表层丝结置的侧边部与簇绒底部的基准面成一锐角。在切割起绒的簇绒带中，纱束是由两个连接在一起的簇绒的切割端之间的U形长度的纱形成的。在没有切割端的圈形绒头的情况下，纱束是由其有两个连续形成的环并在两个环中间有支撑股线连结的U形长度的纱形成的。例如，当将纱卷绕在如下面要论述的叉上的成环装置上一圈时使可形成两个连续的环。
用来制造图20的环形绒毛制品的绒纱可以用人造纱、或股线加捻纱、或缠结纱、或连续长丝加捻纱。如果采用一个每对加捻到好几转的加捻纱，那么在一个环的两条腿中的纱会合股在一起并减少在纱束内的扭转能量。这样一种“合股环”结构，如图22所示，其中簇绒32b和328看上去象切割绒面簇绒，但在簇绒的顶部有一小环如330，而不是一个切割端。
图21示出一种制造图20环形绒面簇绒带的装置。这种设备为图1所示设备的变型，在合适的部位采用相同的标号。一个不同点在于有一个带有轴306的叉304，轴306被一个装在空心导管26中的旋转轴承308支承着，该旋转轴承也限制叉的轴向移动。该叉304具有两个在心轴30’两侧延伸的股310和312，当导管26旋转并在28处将纱束从导管中喂入时，这两个股就支承着纱束20，纱束20绕在叉上形成环313。支撑股线32在心轴的远端被送入到心轴30’内，并被引导通过通道36，在38处送出。该股线32被引导到心轴的外侧并沿着脊40前进。这两个股310和312靠近心轴30’并分别与移动皮带314和316接触，这两条皮带绕在皮带轮318和320上，这些皮带轮可以旋转方式被机架322支承着，而该机架可连结在心轴30’上或连结到一个外部支承上(未示出)。叉股与皮带的接触可防止叉304的旋转，或者叉304可用磁性连结到旋转支承27上以防止旋转。弯曲的导管26在旋转时将通过磁场而不干扰叉的磁性连结。纱束在叉上的积聚将纱束推向移动的皮带314和316，而该皮带帮助纱圈沿着叉向心轴移动。两个叉股还可略为向中间收拢以使帮助纱圈沿叉的最初移动。或者，两个叉股可互相平行，而每一个叉股可以从纱束开始卷绕时的第一直径逐渐变细到纱束离开时的较小的第二直径。纱束还应在有一些张力的情况下卷绕以便使纱束收束在会聚的成逐渐变细的叉股上聚集，帮助沿叉股的初始移动。当环313碰到心轴时，它们也就与移动的股线32接触，该股线帮助这些环沿着心轴移动并走到超声喇叭形发射器42之下。心轴30’有一倾斜的表面326可导引支撑股线使它走到脊40的一个带槽表面上并与纱束接触。喇叭形发射器42最好沿着脊40设置使喇叭形发射器的前边42a在斜面326与脊40会合处的上方。这样当纱束和股线走到一起时就可尽快地将纱束连结到股线上，使得股线确实有助于推动纱束前进。喇叭形发射器在环的中点位置附近将环状起绒纱连结到股线32的表面上以使产生分别位于股线两侧且具有相等长度的两个竖直的环。当环通过喇叭形发射器42后，环形簇绒便可从叉股的端头324上滑下，而簇绒带就可从心轴30’上取走。
也可以形成一对相对于支撑股线32来说为偏置的环，使股线连结在偏离环的中点之处以便创造出一种特殊效果的环形绒面簇绒带。在这种情况下，参阅图23，例如在股线右侧的环300’，比股线左侧的环302’短去一个距离328(因此在一较低的高度上)。当这种类型的簇绒带在地毯中与同类的簇绒带以并排方式连结到衬底上时，总的效果类似于灯芯绒织物或剑麻地毯式样，具有交替的高、低行的环形绒面簇绒。通过将旋转轴承27在箭头330的方向上略为偏移使它不再与心轴30’上的脊40对准，便可制出这种高低形绒面簇绒带结构。由于叉股最终被连结到支承27上(通过轴306、轴承308和导管26)，这样就会使叉股也不再对准，使得相对于将支撑股线32和纱束引导到连结喇叭形发射器42之下的脊而言一对环中的一个环将比另一个环离开叉股更远一些。皮带314和316也必须相应在偏移以便保持与叉股上的纱束良好接触。
除皮带314和316之外的其他装置也可采用，以便帮助纱束沿着叉股移动。对于某些纱束和操作条件，上述纱束的张紧和叉股的会聚可以是足够的手段。其他这种方式可以是为叉股装上螺纹元件，而该螺纹元件是通过啮合到轴306和旋转轴承308上来转动的。此外，其他装置还可以是适度地与叉股上卷绕的纱相接合的旋转刷，或装在心轴内与在叉股和心轴脊之间的间隙内卷绕的纱接合的皮带。
虽然本发明的切割绒或单环簇绒带已在上面说明要用图21那样的自动装置制造，但人们期望本发明也可用手动装置或其他任何合适的装置来制造。例如，纱束可用手卷绕在一对平行的棍上并把它横跨一条脊(边)而放置在一个细长方形的心轴上，这个心轴沿脊一条支撑股线(与图18相似)。这一对棍被放置在心轴的两侧，而纱束则被绕过脊弯曲。有一超声喇叭形发射器沿着绕过股线而弯曲的纱束移动，从而将纱束连结到股线上。然后这一对棍便可被取走，环形绒面簇绒带便可从心轴上分离开来。
所示股线是在“U”形内侧的较优位置，但股线和纱束也可这样连结使股线位在“U”形的外侧类似于图3A所示的切割绒毛制品。为了生产出股线在“U”形纱束外侧的环形绒毛制品，图21中的股线32将成为一条不与纱束连结的承载股线，而另有一条如图中32a虚线所示的支撑股线被提供并连结到纱束上，如同上面参考图1中所示实施例讨论切割簇绒带一样。
刚才说明的用叉来制造形形绒面簇绒带的方法也可用来制造切割绒面或切割绒面环形绒面簇绒带，这时须设置用来切割绒面纱环的装置，比如当它们仍然沿着叉股被运送时。如果所有环都被切割，那么就生成一条切割起绒簇绒带；如果只有一些环被切割，那么就生成一条切割环形绒面簇绒带。一种切割装置是在带轮320的后叉股的端头上增加一个成某个角度的剃刀片，使得当每一个环沿叉股被运送且经过刀片上时，被刀片切割。或者可在叉股或心轴上对着旋转切刀设置一条槽，就象图4B中在砧30上对着切刀44设置槽47那样。切刀可移入或移出槽以便交替地切割或不切割绒环。切割可在环的中间进行或不在中间进行，这样可在切割绒面上产生特殊的绒面高度变化。
采用本发明的成对环加工方法和设备，还可有其他式样变化。如将送入加工过程中的纱束加以变化就能生产出某些有趣的簇绒带地毯式样。由于纱束不象切割绒面簇绒带那样被切割，送入的纱束就不需强化来保证切割后保持凝聚的纱束以形成好的簇绒。对于环形绒面簇绒带，所用纱束只须松散地缠结，只要能容易去除包装并在导引时不发生阻碍即可。例如采用一条加捻程度极低的缠结的多丝纱股线，可在簇绒带环形绒面的地毯结构中产生一种膨松花纹的外观，特别是如果纱束沿其长度为带有杂色图案的杂色型纱束时。如果送入到卷绕导管内的多丝纱股线中至少有一条股线具有与其他股线不同的外观时，那么还可得到进一步的变化。所谓不同外观可以是不同的颜色、光泽、捻度、缠结、花色线、杂色、或合股加捻对非合股加捻等。例如，每一条股线可以是不同颜色的纺前染色纱，或者五条股线中有一条是不同颜色的纺前染色纱。当多丝纱股线被卷绕时，卷绕过程将低度加捻引用到一组多丝股线上，使一种颜色间歇地隐藏，这样一种不同颜色便会出现在成对的纱环中，从而得到一种与杂色纱或纺前染色纱相近的外观。完成这种外观不需通过另外增加的步骤来准备杂色纱或纺前染色纱所需的喂入纱。这种外观还导致显著的颜色闪光，那是杂色纱或纺前染色的喂入纱所不能达到的。实施本发明者还可望得到其他变化。当在形成成对环的过程中采用交替加捻的合股纱作为喂入纱时可以得到另一种式样。在这种情况下，根据这些纱环含有S合股纱或Z合股纱，在纱圈内可以看到不同的外观。当纱束含有约为5尺的S合股纱和5尺的Z合股纱的重复区段时，制出的环形绒面簇绒带具有约为3寸的S合股环及随后的约为3寸的Z合股圈。当这些簇绒带并排放置以制置出环形绒面簇绒带的地毯时，可用肉眼看到一种波纹式图案，其中S合股环间隔地与相邻的S合股环对齐，而Z合股环间隔地与相邻的Z合股环对齐。
虽然本发明已在上面说明可用图11那样的自动装置制造，但人们期望本发明也可用手动装置或其他任何合适的装置制造。例如，在图18中，纱束20可用手卷绕在一个细长方形的心轴282上，其时支撑股线284和286分别沿着脊288和290流动或保持在位。当纱束到位后，一个超声喇叭形发射器292可沿弯曲绕在脊288和290上的纱束移动，从而将纱束连结到股线284和286上。然后纱束可用切刀294在心轴282的两侧的两条股线的中间切开。这样便可容易地制成两个簇绒带组合件，如果只需单个簇绒带，那么在一条脊上的第二根股线就可省略，而纱束就可沿那条脊切开，或者可使组合的纱束和股线滑动使其脱离心轴而不切开以使形成一条环形绒面簇绒带。心轴可具有一个与簇绒带用来制造的地毯一样宽的长度296。
为了帮助卷绕纱束，心轴可装在一个可旋转的夹盘上，纱束在横向上沿旋转的心轴移动。带有可横向移动的滑块的车床可有效地用来将纱束这样卷绕在心轴上。就最一般的概念而言，上述产品也可这样制造，通过每一次把一条预先切割的纱束弯曲卷绕在心轴的边上，然后将纱束连结在股线上，这样卷绕步骤就不再需要。因此制造本发明的细长绒毛制品的最简单的方法包括下列步骤使一条细长的支撑股线与多根纱束在沿股线周边的某个位置接触；弯曲纱束使它们与一个基准面成一个角度，该基准面与它们沿着股线的位置相切；将细丝连结在一起形成纱束中的一个稠密部，在稠密部，细纱彼此连在一起，并在沿股线的位置上连结到股线上。
权利要求
1.绒毛制品，包括一条支撑股线；多个由细丝构成的纱束，每一纱束形成一对环形绒毛的簇绒，每一上述纱束有一个细丝连结在一起并连结到上述支撑股线上的稠密部；每一上述细丝束在稠密部附近有一脆弱部，其强度小于细丝束在连结前的强度。
2.绒毛制品，包括一条支撑股线；多个由细丝构成的纱束，每一纱束形成一对环形绒毛的簇绒，上述对中的簇绒在底面上被弯曲成一角度并从该处向上延伸，在上述底面附近向上延伸的两个簇绒之间形成一个间隔开的距离，每一上述纱束具有一个细丝连结在一起并在上述底面上连结到支撑股线上的稠密部，上述支撑股线的宽度等于或小于一对簇绒之间的距离。
3.绒毛制品，包括一条支撑股线；多个由细丝构成的“U”形纱束，每一纱束形成一对环形绒面的簇绒，每一对中的簇绒在底面上弯曲成一角度并从该处向上延伸，每一上述纱束有一个细丝连结在一起并在上述“U”形的底面上或底面内连结到支撑股线上的稠密部。
4.权利要求1或2中的绒毛制品，其中，上述股线具有一个热塑性聚合物的表面并且每一纱束的上述细丝都是热塑性聚合物。
5.权利要求4中的绒毛制品，其中，上述股线的上述表面及上述纱束的上述细丝都由相同的热塑性聚合物构成。
6.权利要求4中的绒毛制品，其中，上述股线的上述表面及上述纱束的上述细丝都是尼龙。
7.权利要求4中的绒毛制品，其中，上述股线的上述表面及上述纱束的上述细丝都是聚丙烯。
8.权利要求4中的绒毛制品，其中，上述细丝连结在一起并连结到支撑股线上，都是利用支撑股线和细丝的热塑性聚合物的熔融来完成的。
9.绒面表面结构，具有一个衬底基层，其上有多个从表面突起的突起部，突起部终止于悬凸部；多个绒毛制品，每一绒毛制品都有一条支撑股线以及连结在其上的多个由细丝构成的纱束，形状为环形起绒簇绒的纱束在其底部连结在支撑股线上；上述绒毛制品一个挨一个地放置在上述基层上，支撑股线放置在相邻突起部之间并被夹持在悬凸部和基层之间，纱束的底部贴近基层，而簇绒则伸出到悬凸部之外。
10.权利要求1或2中的绒毛制品，还包括一个带有突起部的基层，其中上述突起部还具有悬凸部可接合上述绒毛制品，从而将绒毛制品连结到底层上。
11.权利要求1或2中的绒毛制品，还包括一个衬底基层，其中多个上述绒毛制品一个挨一个放置在底层上，并用靠近基层的绒毛制品的稠密部连结到上述衬底基层上，而绒毛制品的簇绒则从基层向外延伸。
12.绒面表面结构，具有一个衬底基层；多个连结在上述基层上的绒毛制品，每一绒毛制品都有多个由连结到一条支撑股线上的细丝构成的纱束，其中每一纱束的形状都是一对分别连结在股线的两侧环形；上述绒毛制品一个挨一个地放置并连结到上述基层上。
13.权利要求9或12中的绒面表面结构，其中股线的表面、上述纱束的上述细丝以及上述衬底基层都是热塑性聚合物。
14.权利要求13中的绒面表面结构，其中，上述热塑性聚合物是尼龙。
15.权利要求13中的绒面表面结构，其中，上述热塑性聚合物是聚丙烯。
16.权利要求13中的绒面表面结构，其中，上述热塑性聚合物是聚酯。
17.权利要求12中的绒面表面结构，其中，细丝的纱束为一缠结的纱束。
18.权利要求12中的绒面表面结构，其中，细丝的纱束为一股线加捻的纱束。
19.权利要求12中的绒面表面结构，具有多个由连结到细长的支撑股线上的细丝构成的纱束，其中每一纱束的形状都是一对分别连结在股线两侧的环形，其中细丝的纱束是由多个多丝的股线构成的，至少有一条股线具有与其他股线不同的外观。
20.权利要求12中的绒面表面结构，其中纱束的细丝为纺前染色的尼龙。
21.制造细长环形绒毛制品的方法，包括下列步骤使一条细长的支撑股线与多个由细丝构成的纱束接触，其中每一纱束都具有一对分列在股线两侧的环形；相对于股线偏置成对的环形使对中的一个环具有与另一个环不同的长度；在股线上弯曲上述纱束；将每一纱束内的细丝在它们与股线接触的部位连结，形成一个纱束中的稠密部，该稠密部不仅将细丝连结在一起并且将细丝连结到股线上。
22.权利要求15中的方法，其中连结是用超声连结法来完成的。
23.权利要求4中的绒毛制品，其中上述股线的上述表面和上述纱束的上述细丝都是聚酯。
24.绒面表面结构具有一个衬底基层；多个连结到上述基层上的权利要求19中的绒毛制品，每一绒毛制品都有一条支撑股线和多个由细丝构成的纱束。
25.权利要求24中的绒毛制品，其中，不同的外观为不同的颜色。
26.权利要求24中的绒毛制品，其中，不同的外观为不同的光泽。
27.权利要求24中的绒毛制品，其中，不同的外观为至少有一条股线是合股加捻的。
28.权利要求12中的绒面表面结构，其中，成对环中的一个环具有与上述对中另一个环不同的长度。
29.细长绒毛制品，具有多个由连结到细长的支撑股线上的细丝构成的纱束，其中，每一个纱束的形状都是两个分别连结在股线两侧的环形，而成对环形中的一个环具有与上述对中另一个环不同的长度。
全文摘要
细长绒毛制品有一条支撑股线(32)用来连结多个纱束(20)，纱束有一个细丝彼此连结在一起并且连结到支撑股线上的稠密部，由多个细长绒毛制品一个挨一个放置在一起形成的绒面表面结构，以及制造细长绒毛制品的方法和设备。
文档编号B32B5/02GK1157014SQ95194867
公开日1997年8月13日 申请日期1995年8月30日 优先权日1994年8月31日
发明者J·E·戈里, A·M·穆赫塔尔, P·波珀, E·M·萨萨尼奥, W·C·沃克, P·W·英弗 申请人:纳幕尔杜邦公司