具有蓬松、有彈性以及高強(qiáng)度中至少一個(gè)特性的紡成織物的制作方法
【專利說明】
[0001] 交叉引用相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/846152的優(yōu)先權(quán)，名稱為"自粘結(jié)、體積大、均 勻、彈力紡粘工藝和面料"，申請(qǐng)日2013年7月15日，以及美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)?zhí)?1/986465的 優(yōu)先權(quán)，名稱為"高伸縮紡粘織物"，申請(qǐng)日4月30日。這些臨時(shí)專利申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引 用整體并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及纖維的紡絲工藝以及非織造織物以形成織物和其他產(chǎn)品。
【背景技術(shù)】
[0004] 本文中所用的"紡成"工藝，是指一種或多種聚合物被熔融、擠出、空氣驟冷、拉伸 (例如通過空氣，導(dǎo)絲輥和/或任何其它類型的合適的設(shè)備）、并沉積為固化的纖維到合適的 沉積或支承表面(如多孔帶)形成纖維的一個(gè)或多個(gè)非織造層(在此也稱為"紡成織物"）。一 種類型的所謂的"封閉系統(tǒng)"紡成工藝的例子由美國(guó)專利號(hào)7179412描述，其公開內(nèi)容通過 引用將其整體引入本文，其中擠出纖維的變細(xì)是在很大部分上由用于驟冷纖維的同樣的空 氣的加速產(chǎn)生。另外一個(gè)例子是由美國(guó)專利號(hào)6183684描述的所謂的"開放系統(tǒng)"，其公開內(nèi) 容通過引用將其整體引入本文，其中擠出纖維的變細(xì)是在很大部分上由壓縮空氣吸氣器產(chǎn) 生。在一個(gè)開放系統(tǒng)中，可能只有從單個(gè)噴絲頭或者只從一個(gè)空氣吸氣器的一簾纖維，或者 在橫向維度(CD)和/或縱向維度(MD)可能有多個(gè)噴絲頭和若干空氣吸氣器。在這兩系統(tǒng)中， 覆蓋的寬度可達(dá)幾米寬的纖維沉積到一個(gè)類似寬度的多孔帶上。纖維的速度通常是多孔帶 速度的幾倍。此外，織物通常形成具有更多定位在多孔帶行進(jìn)維度（所謂的縱向維度或 "MD"），相對(duì)于垂直于多孔帶行進(jìn)的維度(所謂的橫向維度或者"CD"）。
[0005] 通過常規(guī)的開放和封閉紡成系統(tǒng)形成的纖維的非織造織物不導(dǎo)致結(jié)實(shí)的織物?？?物強(qiáng)度通常由另一產(chǎn)生粘合織物的處理步驟賦予，導(dǎo)致所謂的"紡粘"工藝和纖維的紡粘織 物。在紡粘工藝中最常用的粘結(jié)技術(shù)是熱粘接。在熱粘接中，一個(gè)結(jié)實(shí)的織物是通過將織物 加熱至足以使一些纖維或一些纖維的部分熔化形成在凝固的纖維間的結(jié)合而產(chǎn)生的。熱粘 接包括壓延粘合，以及通過空氣粘合。熱粘結(jié)包括壓延粘合，以及通過空氣粘合。在壓延粘 合中，非織造織物在至少兩個(gè)乳輥中進(jìn)行處理，當(dāng)將織物送入輥間壓制時(shí)其中至少一個(gè)被 加熱到溫度足以使至少部分地一些纖維表面熔融。熱粘接還包括所謂的通過空氣粘合技 術(shù)，其中空氣被充分加熱并通過織物從而使至少一些纖維的表面部分熔化。其他已知的粘 合技術(shù)包括施加機(jī)械力到織物足以使纖維纏結(jié)或者連結(jié)從而形成結(jié)實(shí)的織物。該方法包括 針刺和水刺，這兩者做出更加三維的非織造紡粘織物因?yàn)橐恍├w維造成表面突出。所有的 這些粘結(jié)技術(shù)需要昂貴的費(fèi)用以及能量密集型附加機(jī)械。
[0006] 因?yàn)橐恍┰颍硐氲氖鞘估w維的紡成織物具有足夠的蓬松度和彈性(增加的厚 度或者在"Z"維度上增加）。針刺和水刺工藝能提供某種程度的蓬松度和彈性但是僅在一個(gè) 相對(duì)適度的量上。已經(jīng)嘗試通過多組分纖維（即在纖維橫截面由多個(gè)離散的聚合物組分組 成的纖維，例如雙組分纖維）的紡絲使紡粘織物更加蓬松和彈性，其中兩種或更多的聚合組 組分具有不均勻應(yīng)變或者不均勻收縮在熱和/或機(jī)械處理后賦予纖維卷曲或彎曲。一個(gè)用 于制造多組分纖維的合適的處理裝置的例子在美國(guó)專利5162074中進(jìn)行了說明，其公開的 內(nèi)容通過引用將其整體引入本文。誘導(dǎo)纖維的彎曲或者卷曲的該纖維的熱或機(jī)械處理通常 是纖維編織物粘結(jié)發(fā)生后進(jìn)行的。這種工藝僅在生產(chǎn)增強(qiáng)蓬松度和彈性的紡粘編織物中獲 得適度的成功，在某種程度上因?yàn)樵谠撨^程中通常固有的弱或者受限的彎曲力（因?yàn)樵谡?結(jié)編織物中的纖維移動(dòng)受限且不具有彎曲的力量）。
[0007] 還期望制造在外觀和物理性質(zhì)上都更加均勻的織物。例如，已知的用于控制管理 大量卷入紡粘過程中的空氣的技術(shù)，特別是在開放式系統(tǒng)。該空氣管理是困難的，并且被證 明在制造更加均勻的紡粘織物方面明顯受限。
[0008] 還期望制使用具有彈性的造紡粘織物，例如，在制造用于紡粘編織物的纖維中的 特殊彈性聚合物（如TPU和Kmyton_?)。然而，這種特殊彈性聚合物傾向于比正常的、常規(guī) 的紡粘聚合物更加昂貴。此外，彈性聚合物一般更難加工，因?yàn)槿缋w維的"粘性"以及低紡絲 速度（即，擠出的細(xì)絲到達(dá)噴絲頭和下表面之間的速度)等問題通常需要處理這種聚合物。 利用這種聚合物形成得到的織物還具有某些缺陷，例如粘手、很難甚至不可能用染料染色。 利用這種特殊的彈性聚合物還導(dǎo)致形成的織物傾向于相對(duì)于CD，在MD中顯示出相當(dāng)多的拉 伸。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] -種連續(xù)的細(xì)絲紡成的織物包括織物內(nèi)多個(gè)聚合物纖維，該織物具有第一厚度， 以及沒有經(jīng)過任何熱或者機(jī)械粘合處理。織物的活化導(dǎo)致從在活化之前的第一厚度到活化 后的第二厚度的增量，其中第二厚度至少約是第一厚度的兩倍，以及活化后織物密度相對(duì) 于活化前織物密度降低，織物被配置為在織物的縱向維度(MD)或者織物的橫向維度(CD)中 的至少一個(gè)維度上經(jīng)受從約10%至約350%的彈性伸長(zhǎng)率，該織物具有從約50克力/cm 2至 約5000克力/cm2的抗拉強(qiáng)度。
[0010] 本發(fā)明的上述以及進(jìn)一步的特征和有點(diǎn)將在考慮下列具體實(shí)施方案的詳細(xì)描述 中變得顯而易見。
[0011] 附圖簡(jiǎn)單說明
[0012] 圖1A-1E是顯示出不同的多組分纖維的幾何形狀的橫截面圖。
[0013] 圖2是根據(jù)本發(fā)明示例的實(shí)施例的用于形成纖維的紡成織物的紡成系統(tǒng)的示意 圖。
[0014] 圖3是多個(gè)根據(jù)本發(fā)明示例的實(shí)施例形成紡成織物的芯鞘型纖維的橫截面的圖 像。
[0015] 圖4是多個(gè)根據(jù)本發(fā)明示例的實(shí)施例形成紡成織物的并排的纖維的橫截面的圖 像。
[0016] 圖5是展示了根據(jù)本發(fā)明示例的實(shí)施例紡成織物(具有可選的熱/機(jī)械粘結(jié)步驟） 通過沸水浴活化的圖像。
[0017] 圖6是展示了示例實(shí)施例中一個(gè)從根據(jù)本發(fā)明形成的活化的連續(xù)細(xì)絲紡粘紡成織 物產(chǎn)品中取出的樣品的圖像。
[0018] 相同的附圖標(biāo)記已被用于標(biāo)識(shí)貫穿本公開內(nèi)容的相同的組成。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 如本文所述，連續(xù)細(xì)絲紡成織物形成，當(dāng)形成纖維織物后活化時(shí)，實(shí)現(xiàn)了合適的蓬 松和蓬松有彈性和/或合適的延展性或彈性和/或合適的強(qiáng)度特性和/或一個(gè)適當(dāng)?shù)木哂懈?善織物均勻性的低密度和/或合適的阻隔性能，而不需要對(duì)纖維施加任何特定的機(jī)械和/或 熱粘結(jié)處理（即不需要壓延粘合、水刺、通過空氣粘合、針刺、點(diǎn)粘合等等）。根據(jù)本發(fā)明形成 的連續(xù)細(xì)絲紡成織物的合適的阻隔性能包括，但是不限于，一個(gè)阻礙固體和/或液體轉(zhuǎn)移的 阻隔、一個(gè)阻礙或者限制通過織物熱能傳遞的阻隔、一個(gè)聲音阻隔（阻礙或者限制通過織物 的聲波傳輸）、一個(gè)機(jī)械能阻隔或減震器(妨礙或者限制通過織物的機(jī)械能轉(zhuǎn)移)等。
[0020] 在實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明形成的紡成連續(xù)細(xì)絲織物的活化包括織物內(nèi)的纖維，其 機(jī)械粘結(jié)或者實(shí)現(xiàn)像彼此嚙合的粘結(jié)作為活化處理的結(jié)果，其誘導(dǎo)織物蓬松有彈性和/或 彈性和/或高強(qiáng)度，其中相同效果的粘合基于使纖維和織物中其他纖維纏結(jié)實(shí)現(xiàn)。在某些實(shí) 施例中，紡成織物的活化導(dǎo)致織物蓬松彈性和/或蓬松性的增長(zhǎng)、改善織物均勻性、增加織 物的延展性或彈性、增加織物MD和CD維度的拉伸強(qiáng)度、降低密度和增強(qiáng)織物阻隔性能中的 一項(xiàng)或多項(xiàng)。
[0021 ]術(shù)語"連續(xù)細(xì)絲紡成織物"，如本文所用，是指紡成織物包括紡成過程中形成的連 續(xù)細(xì)絲，其中當(dāng)織物正被連續(xù)形成時(shí)織物纖維沒有被切斷而是被收集(例如，在輥軸或卷線 機(jī)上纏繞）。本文所述，連續(xù)細(xì)絲紡成織物沒有經(jīng)受任何從織物的活化處理分離的粘結(jié)處理 (熱或機(jī)械的）。
[0022] 術(shù)語"活化"，如本文所用，是指在織物形成后改變連續(xù)細(xì)絲紡成織物的某些特性， 其中活化發(fā)生而沒有任何粘結(jié)技術(shù)被外部施加到織物上（即，沒有機(jī)械和/或熱粘合施加到 織物上通過紡成或其他方法的設(shè)備，如壓延粘合、通過空氣粘合法、針刺、點(diǎn)粘結(jié)、水刺等被 施加到織物上）。賦予紡成織物響應(yīng)激活的特性包括增加織物蓬松性或蓬松彈性、降低織物 密度、增加織物彈性、增加織物韌性的同時(shí)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)所需的織物均勻性和所需的織物阻 隔性能中的一個(gè)或多個(gè)。
[0023] 在連續(xù)細(xì)絲紡成織物活化后織物蓬松彈性的增加可以具有在厚度(在"Z"維度的 變化)上的變化的特征，其具有至少約2x (2倍）、至少約3倍、至少約4倍、至少約5倍、至少約 10倍、至少約20倍、至少約30倍、至少約40倍、至少約50倍或更多的量當(dāng)將活化前和活化后 的織物厚度相比較。根據(jù)本發(fā)明形成的活化的連續(xù)細(xì)絲紡成織物的織物厚度可以從約 0.020英寸(約0.50毫米)至約3.0英寸（約76毫米)或更大，而該活化的紡成織物的織物密度 可以從約0.002g/cm 3至約0.25g/cm3?；罨倪B續(xù)細(xì)絲紡成織物的織物蓬松彈性可以進(jìn)一步 被表征，例如，基于施加到織物的壓縮力，利用用于柔性材料的ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法，例如根 據(jù)ASTM D3574(標(biāo)準(zhǔn)由ASTM國(guó)際公布，其公開的內(nèi)容通過引用全文并入本文)進(jìn)行的壓陷硬 度（IFD)測(cè)試。根據(jù)本發(fā)明形成的蓬松有彈性的紡成織物的實(shí)施例具有以下特性中的至少 一個(gè):至少約300克力/cm 2的抗拉強(qiáng)度，至少約5克力/cm2的壓陷硬度（IR))使織物撓曲從而 減少織物65%的厚度。如本文所用，術(shù)語"克力"理解為是指力的引力公制單位（即，力的大 小由克的質(zhì)