專利名稱：用于生產非織造織物的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于形成非織造織物的方法，以及一種用于形成這種織物的裝置。
背景技術：
如今所使用的許多醫療護理衣服以及用品、防護衣服、停尸房和獸醫用品、以及個人護理用品部分或者完全由非織造織物構成。這種用品的例子包括消費者和職業者醫療和衛生保健用品如外科鋪巾、大褂和繃帶、防護工作服如衣褲相連的工作服和實驗服以及嬰兒、兒童和成人的個人護理吸濕性用品如尿布、襠部特別厚的內褲、游泳衣、失禁用衣服和短褲、衛生巾、擦布以及類似用品，但并不限于此。對于非織造纖維織物的這種應用提供了觸覺的、舒適的以及美學的特性，這些特性能夠逼近傳統的織造或編織衣服材料的特性。非織造織物也可以廣泛地用作液體以及氣體的過濾媒質或者空氣過濾應用，因為它們可以形成精細纖維的過濾網格，具有較小的平均孔隙尺寸，適用于攔截顆粒物質，而穿過網格后的壓力降卻比較低。
非織造織物具有單根纖維或者纖絲的物理結構，它們一般以任意的方式交織在一起，而不是如編織或者織造織物那樣以矩形的、可以識別的方式交織在一起。纖維可以是連續的或者是不連續的，并且通常由普通種類的聚烯烴、聚酯和聚酰胺這類的熱塑性聚合物或者共聚物樹脂以及許多其它的聚合物構成。也可以將聚合物混和或者將多組分纖維相配。非織造纖維織物由熔融擠壓工藝例如紡粘以及熔噴形成，那些通過干法成網工藝如梳理或者氣流成網將人造短纖維形成的非織造織物在本領域中也是眾所周知的。另外非織造織物可以用于與其它非織造層相配的合成材料，例如在紡粘/熔噴(SM)以及紡粘/熔噴/紡粘(SMS)的層壓織物中，并且也可以與熱塑性薄膜組合使用。非織造織物也可以粘合、壓花、加工以及/或者上色以給予所希望的不同的屬性，這取決于最終的應用。
這種用于紡織連續的長絲紗線和連續的纖絲或者纖維例如紡粘纖維以及紡織微纖維如熔噴纖維的熔融擠壓工藝以及相關的形成非織造織物或者織物的工藝在本領域中已經公知。通常纖維非織造織物例如紡粘非織造織物是用纖維擠壓裝置例如噴絲頭、以及指向橫向或者“CD”的纖維變細裝置如拉絲單元(FDU)形成的。也就是說，該裝置的定位與織物用品的方向成90°的角度。非織造織物的方向眾所周知為“縱向”或者“MD”。盡管纖維一般以無定向的方式在成形面上成網，但是因為纖維通常由指向橫向的噴絲頭以及基本上平行于縱向的拉絲單元出來，所獲得的非織造織物具有總體上均勻的定向性，其中指向縱向的纖維比指向橫向的纖維多。例如材料抗張強度、延展性以及材料障礙的屬性是材料均勻性和纖維或纖絲在織物中的定向性的函數已經得到了廣泛的認可。作了很多嘗試使得纖維或者纖絲在織物內以規則的方式分布，這些嘗試包括使用靜電來給纖維或者纖絲充電、使用擴張機使纖維或者纖絲指向希望的定向、使用機械偏斜裝置用于同樣的目的、以及重定向纖維成形裝置。但是還要繼續努力獲得更多的能力來控制對許多這種非織造織物的一次性使用引起的成本上的協調性。
發明內容
本發明提供了一種制造具有希望的纖維定向的非織造織物的方法，該方法包括的步驟有提供纖維源、使纖維充靜電、用非接觸式偏斜裝置使纖維偏斜、在移動的成形面上聚集纖維以形成非織造織物。在一些實施方式中，纖維可以是基本上連續的纖維，由熔融紡絲供給，并且纖維在充靜電前要承受氣動拉力。在有些實施方式中，非接觸式偏斜裝置可以是氣刀，其發出空氣幕。在其它種實施方式中，非接觸式偏斜裝置可以是空氣噴射偏轉器，其提供離散的空氣射流，并且空氣射流可以擾動，并且另外空氣射流可以相對于縱向成一個角度，這個角度大約為15度至60度，并且/或者相對于水平面的角度最大為60度。充靜電可以用一列充電引腳。在有些實施方式中，空氣噴射偏轉器是充電引腳列的目標電極。本發明另外還提供了按照方法的實施方式生產的非織造織物。
本發明還提出了一種用于形成纖維非織造織物的裝置，該裝置包括纖維源、給纖維充靜電的裝置、用于影響由于充靜電而受影響的纖維的非接觸式纖維偏斜裝置、以及用于將纖維聚集成纖維非織造織物的成形面。在某些實施方式中，纖維源可以是用于生產連續纖維的熔融紡絲裝置；充靜電的裝置可以是一列充電引腳，并且該裝置還包括一個在連續的纖維上施加氣動拉力的拉絲單元。在實施方式中，用于給纖維充靜電的裝置可以這樣布置，使得在纖維進入拉絲單元前充靜電，或者可以這樣布置，使得當纖維在拉絲單元中時充靜電，或者也可以這樣布置，使得在纖維從拉絲單元出來后且在纖維在成形面上聚集前進行充靜電。在實施方式中，非接觸式纖維偏斜裝置可以是空氣噴射偏轉器，其提供離散的空氣射流，空氣射流可以是基本穩定的或者也可以是擾動的。空氣噴射偏轉器可以是充靜電裝置的目標電極。空氣射流可以相對于縱向或者相對于水平面或者相對于兩者成角度，該角度由纖維在非織造織物中希望的定向決定。該裝置還包括一個第二空氣噴射偏轉器，其位于纖維的與第一空氣噴射偏轉器相對的一側。在充靜電的裝置是充電引腳列時，充電引腳列可以位于非接觸式偏斜裝置的上方。
附圖示出圖1示出了生產非織造織物的示例性的過程的示意圖；圖2示出了用于給纖維充靜電的裝置的實施例；圖3示出了非接觸式偏斜裝置的實施例；圖4A示出了一對對置的示例性的非接觸式偏斜裝置的空氣流路徑的示意頂視圖；圖4B示出了一對對置的非接觸式偏斜裝置的實施例的空氣流路徑的示意側視圖；圖5示出了在非織造織物中基重變化的條形圖；圖6示出了非織造織物的抗張強度的條形圖。
具體實施例方式
在這里以及權利要求中所用的術語“包括”指包含或者是開放式的，不排除還有其它未列出的元件、組成成分或者方法步驟。
這里所用的術語“聚合物”一般包括均聚物、共聚物例如成塊共聚物、接枝共聚物、無規共聚物和交替共聚物以及三元共聚物等，以及其混合和改性，但是并不限于此。另外除非特別規定，術語“聚合物”應當包括所有可能的材料幾何構型。這些構型包括等規的、間規的以及無規對稱的。
這里所用的術語“纖維”指纖維長度纖維以及連續纖維，除非另有規定。
這里所用的術語“單一組分”纖維指由一個或者多個擠壓機只用一種聚合物形成的纖維。但是這里不排除由一種聚合物形成的、添加了少量添加物用于上色、抗靜電屬性、潤滑、親水性等。這些添加物例如用于上色的二氧化鈦通常少于5個重量百分比，更典型的是大約2個重量百分比。
這里所用的術語“多組分纖維”指的是由至少兩種成分的聚合物形成的纖維，或者具有不同的屬性或者添加物的同一種聚合物，由獨立的擠壓機擠壓但紡在一起成為一根纖維。多組分纖維有時也稱為組合纖維或者雙組分纖維。聚合物布置在基本上穩定定位的特殊的區域中橫向垂直于多組分纖維的橫截面并連續沿著多組分纖維的長度延伸。這種多組分纖維的構型例如可以是外鞘/芯部的構型，其中一種聚合物由另一種聚合物包圍，或者可以是一種并排的構型、一種“海中之島”的構型、或者布置成餡餅狀夾層的形式或者是在一個圓形的、橢圓形的或者矩形的橫截面的纖維上的條帶的形式。多組分纖維例如在Kaneko等人的美國專利No.5 108 820、Strack等人的美國專利No.5 336 552以及Pike等人的美國專利No.5 382 400中有講解。對于兩組分纖維，聚合物的比例可以是75/25、50/50、25/75或者其它希望的比例。
這里所用的術語“雙組元纖維”或者“多組元纖維”指的是由至少兩種聚合物或者用具有不同的屬性或者添加物的同種纖維形成的纖維，由相同的擠壓機擠壓混和，其中聚合物并不布置在基本上穩定定位的特殊的區域中橫向垂直于多組分纖維的橫截面。這種通常類型的纖維例如在Gessner的美國專利No.5 108 827中討論。
這里所用的術語“非織造織物”或者“非織造材料”是指具有單根纖維或者纖絲結構的織物，其交織在一起，但并不是以可以識別的方式例如編織或者紡織織物。非織造織物由多道工序例如熔噴工序、紡粘工序、氣流成網工序以及織物梳理工序形成。非織造織物的基重通常用克每平方米(gsm)或者每平方碼材料盎司數(osy)來表示，并且纖維直徑通常用微米來表示(注意將osy換算成gsm時將osy乘以33.91)。
術語“紡粘”或者“紡粘法非織造織物”指的是小直徑纖維的非織造纖維或者纖絲材料，其由噴絲頭的多個毛細孔通過擠壓熔融熱塑性聚合物形成纖維。擠壓纖維在用噴射機構或者其它熟知的拉伸機構進行拉伸時進行冷卻。拉出的纖維在成形面上以任意的方式沉積或者成網形成蓬松地纏繞的纖維織物，然后將成網的纖維織物進行結合工序使其具有物理上的完整性以及尺寸穩定性。紡粘織物用品例如在Appel等人的美國專利No.4 340 563、Dorschner等人的No.3 692 618以及Matsuki等人的No.3 802 817中公開了。通常，紡粘纖維或者纖絲的每單位長度重量超過約1但尼爾并且最大可達大約6但尼爾或者更高，盡管可以制造更精細或者更重的紡粘纖維。對于纖維直徑，紡粘纖維的平均直徑一般大于7微米，更確切地說大約在10和25微米之間，最大可達大約30微米或者更大。
這里所用的術語“熔噴纖維”意思是指通過多個精密的、通常是圓形的毛細孔擠壓熔融的熱塑性材料形成的纖維或者微纖維，并作為熔融的細絲或者纖維進入收斂的高速氣流(例如空氣流)，使得熔融熱塑性材料的纖維變細以減小其直徑。然后，熔噴纖維由高速氣流帶走并沉積在聚集面上形成任意分散的熔噴纖維。這種處理例如在Buntin的美國專利No.3 849 241中公開了。熔噴纖維可以是連續的或者是不連續的，其平均直徑一般小于10微米，通常小于7微米，甚至小于5微米，在沉積到聚集面上時一般是粘結的。
這里所用的“點狀熱粘合”包括使織物或者纖維織物或者其它薄層材料經過加熱的砑光輥和支承輥之間粘合。砑光輥通常在其表面上有(盡管不全有)某種形式的圖案，這樣整個織物不是在其整個表面上粘合。結果是，砑光輥許多圖案的開發不僅用于功能上的原因，還用于美學上的原因。一種圖案的例子具有點，并且是Hansen Pennings或者“H&P”的圖案，在大約200平方英寸的粘合面積下具有30％的粘合面積，這在Hansen和Pennings的美國專利No.3 855 046中有講解。H&P圖案具有正方形的點或者針腳粘合面積，其中每個針腳的邊長為0.038英寸(0.965mm)，兩個針腳之間的空間間隔0.070英寸(1.778mm)，粘合的深度為0.023英寸(0.584mm)。獲得的圖案具有29.5％的粘合面積。另一種典型的點粘合圖案是展開的Hansen和Pennings或者“EHP”粘合圖案，其用邊長0.037英寸(0.94mm)、針腳空間距離0.097英寸(2.464mm)以及深度0.039英寸(0.991mm)的正方形針腳產生15％的粘合面積。
其它通常的圖案包括菱形圖案，具有重復的稍微偏置的菱形，并且一種線形編織的圖案看上去像名稱建議，例如像窗格子。典型的是，粘合面積占據織物層壓織物面積的百分比在大約10％和30％之間變化。點狀熱粘合通過將纖維在層中的粘合給予單獨的層整體性，以及/或者對于多層的層壓制品來說，點粘合將層保持在一起形成粘接層壓制品。
本發明提出了一種用于形成連續的具有高度均勻性的纖維非織造織物的方法，該方法包括提供一個纖維源、給纖維充靜電、用非接觸式偏斜裝置使纖維偏斜以及將纖維聚集在移動的成形面上以形成非織造織物。本發明還提供了一種用于形成這種非織造織物的裝置。
本發明參照附圖進行更詳細的描述。參看圖1，這里以示意側視圖的形式示出了用于生產非織造織物的示例性的過程。參考圖1，生產流水線10是參考生產單一組分連續纖維描述的，但是應該理解本發明也包括用多組分纖維(也就是說纖維具有兩種或者更多的組分)制造的非織造織物。
生產流水線10包括一個用于將從聚合物儲料器20喂入擠壓機30的聚合物熔融和擠壓的擠壓機30。聚合物從擠壓機30通過聚合物管道40喂入噴絲頭50。噴絲頭50形成纖維60，其可以是單一組分或者多組分的纖維。在需要多組分纖維時，使用一個第二擠壓機，其由一個第二聚合物儲料器喂給。用于擠壓多組分連續纖維的噴絲頭對于該技術領域的普通技術人員來說是熟知的，因此這里不再詳細描述；但是在Cook的美國專利No.5 989 004中描述了一種用于生產多組分纖維的噴絲組合的實施例，其整個內容在此作為參考。
適用于本發明的聚合物包括已知的適合于生產非織造織物和材料的聚合物，例如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚碳酸脂和共聚物以及其混合物。合適的聚烯烴包括聚乙烯，例如高密度聚乙烯、中等密度聚乙烯、低密度聚乙烯以及線性低密度聚乙烯；聚丙烯，例如等規聚丙烯、間規聚丙烯、等規聚丙烯和無規聚丙烯的混合物；聚丁烯，例如聚1-丁烯和聚2-丁烯；聚戊烯，例如聚1-戊烯和聚2-戊烯；聚3-甲基-1-戊烯；聚4-甲基-1-戊烯；和共聚物以及其混合物。合適的共聚物包括無規共聚物和塊狀共聚物，由兩種或者多種不同的不飽和烯烴單體制成，例如乙烯/丙稀和乙烯/丁烯共聚物。合適的聚酰胺包括尼龍6、尼龍6/6、尼龍4/6、尼龍11、尼龍12、尼龍6/10、尼龍6/12、尼龍12/12、己內酰胺和亞烴基氧化二胺的共聚物等，也可以是其的混和或者共聚物。合適的聚酯包括聚交脂和聚乳酸聚合物以及聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚對苯二甲酸四亞甲酯、聚對苯二亞環己酸-1，4-二亞甲脂，以及其間規共聚物，也可以是其混合物。
噴絲頭50具有布置成一列或者多列的開口。當聚合物通過噴絲頭擠出時噴絲頭開口形成了向下延伸的纖維60幕。圖1中示例性的生產流水線10也包括一個冷卻風機64，其位于從噴絲頭50延伸的纖維60幕的附近。來自冷卻風機64的空氣將從噴絲頭50延伸的纖維60進行冷卻。冷卻風可以從纖維幕的一側導引，如圖1所示，或者也可以在纖維幕的兩側導引。這里所用的術語“冷卻”簡單地表示使用一種媒質降低纖維的溫度，該媒質比纖維冷，例如使用冷空氣流，環境溫度的空氣流或者稍微加熱至中等加熱的空氣流。這種處理可能還希望包括一種用于將由熔融的聚合物產生的難聞的煙帶出的裝置(未示出)，例如真空除塵器，安置在噴絲頭50上方或者附近。
用于接收冷卻的纖維的拉絲單元或者吸氣器70位于噴絲頭50以及冷卻風機64的下面。用于熔融紡絲聚合物的拉絲單元或者吸氣器在本領域中是熟知的。在本發明的方法中使用的合適的拉絲單元例如包括在Matsuki等人的美國專利No.3 802 817以及Appel等人的美國專利No.4340 563以及No.4 405 297中所示類型的線性纖維吸氣器，這些在此作為參考。
一般來說，拉絲單元70包括一個細長的垂直的通道，由來自通道側面的吸氣空氣將纖維拉過該通道并向下流過該通道。吸氣空氣由風機(未示出)提供。吸氣空氣可以是加熱的，也可以不加熱。吸氣空氣在纖維上施加氣動拉力，并將纖維拉過拉絲單元70的通道，并在施加拉力時使纖維變細，也就是說減小纖維的直徑。在可卷曲的構型中使用多組分纖維，并且希望在纖維沉積前激活纖維中潛在的螺旋卷曲，那么風機向拉絲單元70提供加熱的吸氣空氣。在這方面，加熱的吸氣空氣同時使纖維變細以及激活潛在的螺旋卷曲，這在Pike等人的美國專利No.5 382 400中所述。如果希望纖維沉積后在某些點激活纖維中潛在的螺旋卷曲，則風機向拉絲單元70提供不加熱的吸氣空氣。在這個例子中，在纖維沉積后需要向織物的某些點提供熱量以激活潛在的卷曲。
在拉絲單元70的出口處示出了非接觸式偏轉器90和充靜電裝置74。充靜電裝置74是一種用一列帶電的針腳給從拉絲單元的細長的垂直的通道出來的纖維在其在成形面如圖1中所示的網帶成形面110上聚集前充靜電的裝置。充靜電的裝置在本領域中是公知的。一般地說，充靜電裝置包括一列或者多列產生電暈放電的放電針腳，由此給纖維充靜電，并且纖維一旦充電，就有相互排斥的趨勢，并且由此幫助避免單根纖維的組聚集或者“粘接”在一起。給纖維充電來生產具有改進的纖維分布的非織造織物的示例性過程在2002年7月4日公開的Haynes等人共同轉讓的PCT公開文獻WO 02/52071中公開了，其公開的技術在這里作為參考。圖2中示出了一種示例性的充靜電裝置。需要注意的是在圖1中示出的充靜電裝置74位于拉絲單元70的下面，在某些實施例中，充電裝置74可以根據希望布置在拉絲單元70上方，使得在纖維進入拉絲單元70之前給纖維進行充電，而在其它實施例中，充電裝置74可以設置在拉絲單元70里面，以便在纖維通過拉絲單元70時給纖維充電。
參看圖2，這里示出了電暈放電設備的側視圖，該電暈放電設備整個用附圖標記201來表示，其按照本發明是有用的。電暈放電設備201包括一個充靜電裝置如電極列210以及目標電極230。拉絲單元70(圖1)的出口在203表示的位置。電極列210與電源209連接，并通過絕緣體205與拉絲單元隔離。目標電極230可以是接地的或者與電源239連接，并用絕緣體235與拉絲單元隔離。電極列210包括多個基本上沿著拉絲單元橫向寬度延伸的桿，例如四個桿213、215、217和219，每個桿包括多個放電針腳221，其同樣基本上沿著拉絲單元的橫向寬度延伸。放電針腳根據希望可以凹進去以避免鉤到纖維或者與纖維纏結。目標電極230還包括目標板231。
參看圖1，在拉絲單元70的出口處是非接觸式偏轉器90。非接觸式偏轉器90可以安裝在拉絲單元70上，或者懸掛在拉絲單元70的下面或者可以安裝在生產設備的其它部分，而不必與拉絲單元物理連接，并且非接觸式偏轉器90通常跨越拉絲單元70的基本上整個橫向長度。在圖1中所示的生產過程的情況下，非接觸式偏轉器90也起充靜電裝置74的目標電極的作用。對于“非接觸式”表示纖維沉積前從其移動路徑上稍微偏斜幾個角度，而不必使用侵入纖維流路徑或者浸入纖維的物體。例如纖維可以用恒定的或者擾動的流體射流來偏斜，例如空氣射流或者使用例如由氣刀產生的空氣薄層或者空氣幕來偏斜。非接觸式偏轉器90可以根據希望是圖3中所示的空氣噴射偏轉器。
在圖3中示出的整體用附圖標記300標出的空氣噴射偏轉器包括容納壓縮空氣以及具有噴孔320的穩壓室310，噴孔是通過鉆孔或者其它方式在空間上橫向分開的設置，并且穿過穩壓室310的表面330。當空氣通過端口340送入穩壓室310時，噴孔320就形成離散的空氣射流。對于“離散”的空氣射流表示空氣最初從穩壓室310以多個基本上柱形的空氣流的形式從噴孔320流出穩壓室310，而不是以空氣薄層或者空氣幕的形式。需要注意的是，盡管如上所述空氣最初是以離散的空氣射流的形式流出穩壓室310的，但也不排除這種可能性，即在離開穩壓室某個距離處空氣射流開始膨脹并在離穩壓室310更遠的某個距離聚集在一起。空氣射流沿著由噴頭320的定向角決定的方向定向。要產生希望的纖維分離角度以及希望的纖維沉積定向，可以改變鉆出的噴孔320的形狀、尺寸、間隔以及定向角。
在某些實施例中，希望的纖維定向可以通過使噴孔320(圖3)指向產生的空氣射流來獲得，該空氣射流基本上與從拉絲單元70(圖1)中出來的纖維流的流動路徑正交。一般來說，纖維流向著網帶成形面沿垂直路徑運動，因此在空氣射流基本上與纖維流的流動路徑正交時，空氣射流基本上沿縱向并基本上平行于水平面導引。但是根據希望的纖維定向，也可能希望使空氣射流相對于縱向成一個角度。例如，空氣射流相對于縱向的角度可以達到大約60度，或者更大。另外也可能希望使空氣射流相對于水平面成一個角度，也就是說，空氣射流可以向上或向下傾斜達到大約60度的角度。
在某些實施例中，也希望對角度進行組合，例如空氣射流相對于縱向成一個角度，相對于水平面也成一個角度。另外，盡管在圖1的過程中沒有示出，可以使用多于一個的非接觸式偏轉器，也就是使用兩個非接觸式偏轉器作為對置的一對，如圖4A和4B所示。在圖4A中，示出了一對非接觸式偏轉器的頂視圖，這里是成對的氣流噴射偏轉器410和420。空氣噴射偏轉器410和420類似于圖3中示出的空氣噴射偏轉器，并且被一系列的噴孔打穿(圖3)，這些噴孔是鉆孔或者以其它方式在穩壓室中形成的。虛線A和B表示空氣噴射偏轉器工作期間的空氣射流路徑。如圖4A所示，空氣射流路徑相對于表示縱向(材料生產方向)的箭頭MD成一個大約45度的角度。在圖4B中示出了一對空氣噴射偏轉器的側視圖。對于圖4B中所示的實施例，在空氣噴射偏轉器工作期間空氣射流路徑向下相對于水平面(箭頭E)成一個大約45度的角度。空氣噴射偏轉器460和470的空氣射流路徑分別用虛線C和D表示。
例如當將使用氣刀送出的空氣幕用來產生非接觸式偏斜作用(代替使用離散空氣射流)，需要注意的是空氣幕可以與纖維流的流動路徑成一個基本上垂直的角度送出，或者可以相對于水平面成一個角度送出，這些角度如同上面對空氣射流的定向的描述。如上已經提到，流體或空氣射流或者空氣幕在空氣速度和空氣流量方面可以是基本上恒定的，或者作為替代方案可以作為擾動的空氣流送出。在Lau等人的美國專利No.5807 795中描述了一種用于提供擾動的流體流的示例性的方法和裝置。流體流的擾動可以根據希望提高角度以及空氣流在拉絲單元出口附近的紊流等級，由此增加了纖維沉積前的混和以及無規性。
參看圖1，還示出了一個循環的網帶成形面110，其位于拉絲單元70的下面來接收來自拉絲單元70的輸出口的變細的纖維100。在網帶成形面110的下面有一個真空源(未示出)，該真空源有利于將變細的纖維拉到網帶成形面110上。接收到網帶成形面110上的纖維包括蓬松連續纖維的非織造織物，其可以根據希望用加固裝置130進行初步加固，以幫助將織物傳送到粘合裝置。加固裝置130可以是一種在本領域中已知的機械壓實輥，或者可以是將加熱的空氣噴到織物上或者吹過織物的氣刀，如在Arnold等人的美國專利No.5 707 468中所述，其在這里作為參考。
生產流水線10還包括一個粘合裝置，例如砑光輥150和160，如圖1所示，其用于將非織造織物如上所述進行點狀熱粘合。作為替代方案，如果纖維是具有各種熔點不同的聚合物組分的多組分纖維，本領域的普通技術人員熟知的空氣通流粘合器的應用是有利的。一般來說空氣通流粘合器將加熱的空氣流吹過連續多組分纖維的織物，由此通過使用加熱的具有等于或者高于熔融溫度較低的聚合物組分的熔融溫度且低于熔融溫度較高的聚合物組分的熔融溫度的溫度的空氣形成纖維間粘合。作為另一種替代方案，纖維可以通過使用其它在本領域中已知的裝置來粘合，例如膠接裝置、超聲波結合裝置或者纏結裝置如水刺或者針刺。
最后，生產流水線10還包括一個卷繞輥180用于纏繞粘合的織物170。還有許多在本領域中已知的其它可能的處理以及/或者加工步驟在這里沒有示出，例如織物縱向切割、拉伸、處理或者將非織造織物與其它材料碾壓成合成物，例如薄膜或者其它非織造層，這些都可以進行而不會偏離本發明的主題和范圍。織物處理的例子包括電介體處理將持久的靜電導入織物，或者在替代方案中進行抗靜電處理。另一種織物處理的例子包括使得含有疏水熱塑性材料的織物具有濕水性或者親水性的處理。濕水性處理添加劑可以合并在聚合物熔融物中作為內部處理，或者局部地添加在纖維或者織物形成后的某些點上。另一種處理織物的例子包括使其對低表面能的液體如酒精、乙醛以及酮具有抵抗性的處理。這種抗液性處理的例子包括將碳氟化合物或者局部地加入織物或織物纖維，或者將碳氟化合物在內部加入由其擠壓出纖維的熱塑性熔融物。另外作為一種將非織造織物纏繞在卷繞輥180上的替代方案，非織造織物可以進行不同的轉化操作或者用品成形操作而不進行卷繞。
作為本發明的另一種實施例，非織造織物可以用于包括至少一層非織造織物和至少一層例如織造織物層、附加的非織造織物層、泡沫層或者薄膜層的附加層的層壓制品中。附加層或者層壓制品的層可以選擇給予附加的和/或者補充屬性，例如液障和/或抗菌屬性。因此層壓制品的結構非常適用于不同的用途包括各種接觸皮膚的用品，例如防護衣服、尿布罩、成人護理用品、襠部特別厚的內褲和衛生巾、各種鋪巾、手術大褂等。層壓制品的層可以通過本領域中已知的適用于層壓制品結構的過程粘合以形成整體的結構，例如熱粘合、超聲波結合或者膠接過程或者機械法纏結處理或者水刺處理。
作為一種實施例，透氣薄膜可以層壓到非織造織物來提供透氣屏障層壓制品以獲得有用的屬性例如組織松軟、強度以及障礙屬性的希望的組合。作為另一種實施例，非織造織物可以層壓到不透氣薄膜中以提供一種高強度的、高防護性能的層壓制品，其具有類似衣料的質地。這些層壓制品結構提供了所希望的類似衣料的屬性，提高了強度屬性以及高的防護性能。另一種非常適用于本發明的層壓制品結構是紡粘-熔噴-紡粘層壓材料，例如在Brock等人的美國專利No.4 041 203中所公開，這里其全部內容作為參考。
按本發明制造的非織造織物非常適合用于各種用途，例如包括一次性用品，例如防護衣服、殺菌外套、手術衣服、手帕布料和襯墊以及用于吸濕性用品的覆蓋層。
下面的例子用于示例，但本發明并不限于此。
商業上可獲得的熔體流動指數大約為35的等規聚丙烯，其可以從ExxonMobil Chemical Co.(Houston，Texas)獲得并被稱為Exxon 3155，在一種紡粘型的狹槽拉伸非織造紡紗系統中進行處理來生產樣品紡粘材料以及對比紡粘材料。對于所有的材料，狹槽拉伸處理條件設置為拉絲速度大約為2700米每分鐘，獲得的纖絲平均直徑大約為18微米。對于樣品材料，充靜電系統位于拉伸區域出口附近，用于給纖絲幕進行充電，其在Haynes等人的PCT公開文獻WO 02/52071中作了全面的描述。一個帶有兩個穩壓室的空氣噴射偏斜系統緊接著位于充電系統的下面，其中每個穩壓室包括多個孔，而在狹槽拉伸單元的狹槽的每一側都有一個穩壓室。空氣噴孔(從水平)向下成30度角度指向，而從縱向向旁邊成45度角度指向。供給每個空氣噴射偏轉器穩壓室的空氣的壓力大約為17kPa，以產生空氣射流，其改變聚合物纖絲的沉積。纖絲在網帶成形面上沉積為纖維織物，其基重大約為15克每平方米。織物然后用一個熱粘合砑光機印花粘合，并纏繞在卷繞機上。
上面制造的樣品紡粘材料與單獨用空氣偏斜或者使用靜電偏斜連同斜齒機械偏斜制造的對比紡粘材料(如在Haynes等人的PCT公開文獻WO02/52071中所描述)進行比較，樣品材料的材料強度和材料均勻性的質量用下面描述的基重均勻性試驗以及縱向(MD)和橫向(CD)張力試驗測量。
為了評估基重的均勻性，從1平方米的樣品紡粘織物中任意切出一百個直徑2.54厘米的圈。測量每個圈的重量，然后規一化為每單位面積的基準。試驗的結果可以參見圖5，其為條形圖表，圈數“N”測量的是兩種材料的每一個規一化重量。兩種材料的基重均勻性比較按照計算出來的變化系數或者“COV”比較。COV百分比按照試驗結果的標準偏差除以試驗結果的平均值計算，然后乘以100得到百分數。樣品紡粘材料的COV比只用空氣偏斜制造的對比紡粘材料的COV好5％(樣品材料為29.8％，對比材料為35.0％)。還需要注意對于材料的視覺檢查，樣品紡粘材料的形狀的視覺外觀優于只用空氣偏轉器制造的紡粘材料，這種只用空氣偏轉器制造的紡粘材料表現出更多的雜色或者污點，表現為材料中深淺不一的斑點。
抗張強度試驗用由SinTech公司(Carey，North Carolina)的Sintech2/S檢測器按照ASTM-D-5035-90來進行，只不過使用3英寸(76.2mm)的切條樣本代替程序D-5035-90中規定的1英寸(25.4mm)或者2英寸(50.8mm)的樣本。在橫向和縱向方向上各對十個樣本進行抗張強度試驗，將每種材料的試驗結果求平均值，并規一化為0.5osy(17gsm)單位重量。由這些試驗獲得的結果在圖6中用圖形示出。可以從圖6中看到，樣品材料的橫向抗張強度與用靜電和斜齒機械偏斜制造的對比紡粘材料相比明顯改進了。對于樣品材料，平均橫向抗張強度為20.23N/76.2mm，其比用靜電和斜齒機械偏斜制造的對比紡粘材料的橫向抗張強度的結果18.05N/76.2mm高了12％。
在本說明書中引用了許多其它專利，有可能在引用的材料和本說明書之間存在沖突或者差異，應以本說明書為準。另外，由于本發明已經詳細描述了特殊的實施例，很明顯本領域的普通技術人員可以作出多種替代方案、改進方案和/或其它改變，而不脫離本發明的主題和范圍。因此所有這些改進方案、替代方案以及其它改變都涵蓋在權利要求的保護范圍中。
權利要求
1.一種用于制造非織造織物的方法，包括a)提供纖維源；b)給纖維充靜電；c)用非接觸式偏斜裝置使纖維偏斜；以及d)在移動的成形面上聚集纖維以形成非織造織物。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于所述纖維主要是連續的纖維，通過熔融紡絲提供。
3.按權利要求1或者2所述的方法，其特征在于所述纖維在充靜電前承受氣動拉力。
4.按權利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于所述非接觸式偏斜裝置是氣刀，其發出空氣幕。
5.一種按照前述權利要求任一項所述的方法制造的非織造織物。
6.一種用于形成纖維非織造織物的裝置，包括a)纖維源；b)給纖維充靜電的裝置；c)非接觸式纖維偏斜裝置，用于當纖維受施加的靜電影響時影響纖維；d)用于將纖維聚集成纖維非織造織物的成形面。
7.按權利要求6所述的裝置，其特征在于所述纖維源是熔融紡絲裝置，用于生產連續的纖維，并且該裝置還包括拉絲單元用于在連續的纖維上施加氣動拉力。
8.按權利要求7所述的裝置，其特征在于所述用于給纖維充靜電的裝置布置用于在纖維進入拉絲單元前給纖維充靜電。
9.按權利要求7所述的裝置，其特征在于所述用于給纖維充靜電的裝置布置用于在纖維處于拉絲單元中時給纖維充靜電。
10.按權利要求7所述的裝置，其特征在于所述用于給纖維充靜電的裝置布置用于在纖維從拉絲單元出來后而在成形面上聚集前給纖維充靜電。
11.按前述權利要求任一項所述方法或者裝置，其特征在于所述非接觸式偏斜裝置是空氣噴射偏轉器，用于提供離散的空氣射流，這些空氣射流基本上是穩定的或者擾動的。
12.按權利要求11所述的方法或者裝置，其特征在于所述空氣射流相對于選自包括縱向和水平面的組中的至少一個方向成一個角度，該角度由所希望的纖維在非織造織物中的定向決定。
13.按權利要求12所述的方法或者裝置，其特征在于所述空氣射流相對于縱向成一個大約15度到60度的角度。
14.按權利要求12所述的方法或者裝置，其特征在于所述空氣射流向下相對于水平面成一個最大約60度的角度。
15.按權利要求11至14任一項所述的方法或者裝置，其特征在于所述充靜電用一列充電引腳進行，另外空氣噴射偏轉器是充電引腳列的目標電極。
16.按權利要求11至15任一項所述的方法或者裝置，其特征在于還包括一個第二空氣噴射偏轉器，其布置在纖維的與第一空氣噴射偏轉器相對的一側。
17.按權利要求16所述的方法或者裝置，其特征在于所述充電引腳列布置在一個非接觸式偏斜裝置的上方。
全文摘要
本發明提出了一種用于制造一種具有希望的纖維定向的非織造織物的方法，該方法包括提供纖維源；給纖維充靜電；用非接觸式偏斜裝置使纖維偏斜；在移動的成形面上聚集纖維以形成非織造織物。本發明還提出了一種用于形成纖維非織造織物的裝置，該裝置包括纖維源；給纖維充靜電的裝置；非接觸式纖維偏斜裝置，用于當纖維受施加的靜電影響時影響纖維；用于將纖維聚集成纖維非織造織物的成形面。
文檔編號D04H1/70GK1863957SQ200480028929
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月30日 優先權日2003年10月16日
發明者T·W·布羅克, B·S·福布斯, B·D·海恩斯, D·J·許爾斯蘭德, M·B·拉克, E·E·倫農, H·里姆 申請人:金伯利-克拉克環球有限公司