專利名稱：超聲層合的多層織物的制作方法
背景技術(shù)：
家用或工業(yè)抹布常用來迅速吸收極性液體(如水和醇)和非極性液體(如油)。抹布必須具有足夠的吸收能力來把液體容納在抹布結(jié)構(gòu)內(nèi)直到需要用壓力，如擰，把液體排出。此外，抹布還必須具有良好的物理強(qiáng)度和耐磨性才能承受使用期間常受到的撕、拉和磨損力。而且抹布摸起來還應(yīng)是柔軟的。
過去已廣泛使用非織造織物，如熔噴非織造網(wǎng)，作抹布。熔噴非織造網(wǎng)具有適合于吸收和保留液體的纖維間毛細(xì)結(jié)構(gòu)。但是，熔噴非織造網(wǎng)有時(shí)缺乏用作重役抹布所必要的物理性能，如撕裂強(qiáng)度和耐磨性。因此熔噴非織造網(wǎng)一般都要層合到不期望用于磨損或粗糙表面上的支持層如非織造網(wǎng)上。紡粘網(wǎng)所含的纖維比熔噴非織造網(wǎng)的更粗、更強(qiáng)，且能具有良好的物理性能，如撕裂強(qiáng)度和耐磨性。但是紡粘網(wǎng)有時(shí)缺乏提高抹布吸性特性的纖維間毛細(xì)結(jié)構(gòu)。而且，紡粘網(wǎng)常含有會(huì)妨礙液體在非織造網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)或傳遞的粘結(jié)點(diǎn)。為解決這些和其它問題，也已發(fā)展了含基本連續(xù)纖維與漿粕纖維液壓纏結(jié)的非織造網(wǎng)的復(fù)合材料織物。雖然這些織物具有良好的強(qiáng)度，但它們有時(shí)缺乏良好的吸油特性。
因此，為適用于廣泛的抹布應(yīng)用，仍需要結(jié)實(shí)、柔軟且具有良好吸收性的織物。
發(fā)明概述按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，公開了形成多層織物的方法。該方法包含把至少一層內(nèi)層放在第一外層與第二外層之間。第一外層和第二外層各包括含熱塑性纖維和吸收性短纖維的復(fù)合材料。內(nèi)層包括含熱塑性纖維的非織造層。這些層用超聲法層合在一起。
按照本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，公開了形成多層織物的方法。該方法包含把至少一層內(nèi)層放在第一外層和第二外層之間。第一外層和第二外層各包括含由基本連續(xù)的聚烯烴纖維形成的紡粘網(wǎng)的非織造復(fù)合材料。紡粘網(wǎng)與漿粕纖維液壓纏結(jié)，漿粕纖維在非織造復(fù)合材料中的含量大于約50重量％。內(nèi)層包括含熱塑性纖維的非織造層。這些層用超聲法層合在一起。
按照本發(fā)明的又一個(gè)實(shí)施方案，公開了包含至少一層內(nèi)層位于第一外層與第二外層之間的多層織物。第一外層和第二外層各包括含基本連續(xù)熱塑性纖維與漿粕纖維液壓纏結(jié)的非織造復(fù)合材料。漿粕纖維在非織造復(fù)合材料中的含量大于約50重量％。內(nèi)層包括含熱塑性纖維的非織造層。這些層用超聲法層合在一起。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一外層的第一表面主要包含吸收性短纖維以及第二外層的第二表面也主要包含吸收性短纖維。第一表面和第二表面可形成多層織物的相對(duì)外表面。此外，多層織物還可以包含有許多鄰接孔的粘結(jié)區(qū)。
本發(fā)明的其它特點(diǎn)和方面要在下面更詳細(xì)地討論。
附圖簡(jiǎn)述針對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員提出的本發(fā)明的全面而能夠?qū)崿F(xiàn)的公開，包括其最佳方式在內(nèi)，將特別在本說明書的下一部分參考下列附圖加以說明

圖1是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案形成的3-層織物的示意圖；圖2是形成供本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案使用的液壓纏結(jié)非織造復(fù)合材料的工藝過程示意圖；圖3是按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案超聲層合3-層織物的工藝過程示意圖。
在本說明書和附圖中反復(fù)使用參考字母意在代表本發(fā)明相同或類似的特征或要素。
代表性實(shí)施方案詳述現(xiàn)在將詳細(xì)參考本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案，在下面列舉一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。每個(gè)實(shí)施例都是為了解釋本發(fā)明而非限制本發(fā)明而提供的。事實(shí)上，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，很顯然可以在本發(fā)明內(nèi)作各種改進(jìn)和變更而不偏離本發(fā)明的范圍或精神。例如，可以把對(duì)一個(gè)實(shí)施方案某一部分說明或描述的特征用于另一個(gè)實(shí)施方案，以產(chǎn)生又一個(gè)實(shí)施方案。因此，有意把對(duì)本發(fā)明的這類改進(jìn)和變更也包括在所附權(quán)利要求及其等價(jià)條款的范圍內(nèi)。
定義如本文所用，術(shù)語“非織造網(wǎng)”是指具有下述結(jié)構(gòu)的網(wǎng)各纖維或線交織成網(wǎng)，但不像針織物那樣以可辯別的方式成網(wǎng)。非織造網(wǎng)包括，例如，熔噴網(wǎng)、紡粘網(wǎng)、梳理網(wǎng)、氣流網(wǎng)等。
如本文所用，術(shù)語“梳理網(wǎng)”是指由經(jīng)過精梳或梳理單元的短纖維制成的網(wǎng)，所述單元使纖維分開或斷開且排成非織造網(wǎng)。該單元使纖維斷裂和排列以形成非織造網(wǎng)。
如本文所用，術(shù)語“紡粘網(wǎng)”是指由小直徑基本連續(xù)纖維形成的非織造網(wǎng)。形成纖維的方法如下把熔融熱塑性塑料從噴絲板上許多個(gè)細(xì)的，通常是圓形的，毛細(xì)孔擠成的單絲，然后用，例如，噴射牽伸和/或其它熟知的紡粘機(jī)理迅速減小擠出纖維的直徑。紡粘網(wǎng)的生產(chǎn)已描述和說明在，例如，下列美國專利中授予Appel等的4,340,563、授予Dorschner等的3,692,618、授予Matsuki等的3,802,817、授予Kinney的3,338,992、授予Kinney的3,341,394、授予Hartman的3,502,763、授予Levy的3,502,538、授予Dobo等的3,542,615和授予Pike等的5,382,400中，這些專利全文引于此供一般參考。紡粘纖維在沉積到收集表面上時(shí)一般不發(fā)粘。紡粘纖維的直徑有時(shí)小于約40μm，通常在約5～約20μm之間。
如本文所用，術(shù)語“熔噴網(wǎng)”是指由從下述纖維形成的非織造網(wǎng)從許多細(xì)的通常是圓形的口模毛細(xì)孔中擠出熔融纖維，進(jìn)入收斂高速氣(例如空氣)流，把熔融熱塑性纖維拉細(xì)，使纖維直徑減小到可能是微纖的直徑。然后熔噴纖維被高速氣流攜帶并沉積在收集表面，形成無序分布的熔噴纖維網(wǎng)。這種工藝已公開在，例如，授予Butin等的美國專利3,849,241中，該專利全文引于此供一般參考。在有些情況下，熔噴纖維可以是連續(xù)或不連續(xù)的微纖維，它們的直徑一般都小于10μm，且在沉積到收集表面時(shí)一般都發(fā)粘。
如本文所用，術(shù)語“多組分纖維”或“共軛纖維”是指已由至少兩種聚合物組分形成的纖維。這類纖維一般從各自分立的擠出機(jī)內(nèi)擠出，但紡在一起而形成一根纖維。各組分聚合物一般彼此不同，但多組分體系可包括類似或相同聚合物材料的分立組分。一個(gè)個(gè)組分一般都排列在纖維截面上位于基本不變的不同區(qū)域內(nèi)且基本沿纖維的整個(gè)長(zhǎng)度延伸。這類纖維的構(gòu)型可以是，例如，并列式排列、餅式排列或任何其它排列。雙組分纖維及其制造方法已在下列美國專利中提出授予Kaneko等的5,108,820、授予Kruege等的4,795,668、授予Pike等的5,382,400、授予Strack等的5,336,552和授予Marmon等的6,200,669，這些專利全文引于此供一般參考。這類纖維和含這類纖維的組分也可以具有各種不規(guī)則形狀，如下列美國專利中所述的那些授予Hogle等的5,277,976、授予Hills的5,162,074、授予Hills的5,466,410、授予Largman等的5,069,970和授予Largman等的5,057,368，這些專利全文引于此供一般參考。
如本文所用，術(shù)語“平均纖維長(zhǎng)度”是指用可購自Kajaani OyElectronics，Kajaani，F(xiàn)inland的Kajaani纖維分析儀FS-100型測(cè)定的漿粕纖維的重均長(zhǎng)度。按照試驗(yàn)步驟，要用浸漬液處理漿粕樣品以保證不存在纖維束或含木質(zhì)下腳。每個(gè)漿粕樣品都要分散在熱水中并被稀釋成約0.001％的溶液。當(dāng)用標(biāo)準(zhǔn)Kajaani纖維分析試驗(yàn)步驟進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，每個(gè)試驗(yàn)樣品都從稀釋溶液中取50～100ml份額。重均纖維長(zhǎng)度可用下式表示Σxik(xi*ni)/n]]>其中k＝最大纖維長(zhǎng)度xi＝纖維長(zhǎng)度ni＝長(zhǎng)度為xi的纖維數(shù)；和n＝被測(cè)纖維總數(shù)如本文所用，術(shù)語“低-均纖維長(zhǎng)度漿粕”是指含大量短纖維和非纖維顆粒的漿粕。許多二次木纖維漿粕可以被看作低-均纖維長(zhǎng)度漿粕；但二次木纖維的質(zhì)量將取決于回收纖維的質(zhì)量和先前加工的類型和量。低-均纖維長(zhǎng)度漿粕的平均纖維長(zhǎng)度可以小于約1.2mm，如由光學(xué)纖維分析儀，如Kajaani纖維分析儀FS-100型(Kajaani OyElectornics，Kajaani，F(xiàn)inland)所測(cè)。例如，低-均纖維長(zhǎng)度漿粕的平均纖維長(zhǎng)度可以是約0.7～1.2mm。典型的低-均纖維長(zhǎng)度漿粕包括初始硬木漿粕和源于如辦公廢紙、報(bào)紙和硬紙板碎片的二次纖維漿粕。
如本文所用，術(shù)語“高-均纖維長(zhǎng)度漿粕”是指含較少量短纖維和非纖維顆粒的漿粕。高-均纖維長(zhǎng)度漿粕一般從某些非-二次(即初始的)纖維形成。已過篩的二次纖維漿粕也可以具有高-均纖維長(zhǎng)度。高-均纖維長(zhǎng)度漿粕的平均纖維長(zhǎng)度一般大于約1.5mm，如由光學(xué)纖維分析儀，如Kajaani纖維分析儀FS-100型(Kajaani Oy Electornics，Kajaani，F(xiàn)inland)所測(cè)。例如，高-均纖維長(zhǎng)度漿粕的平均纖維長(zhǎng)度可以是約1.5mm～約6mm。典型的屬木質(zhì)纖維漿粕的高-均纖維長(zhǎng)度漿粕包括，例如，漂白和未漂白的初始軟木纖維漿粕。
詳述一般而言，本發(fā)明的目標(biāo)是多層織物，它包括一層內(nèi)層位于各含有非織造復(fù)合材料的兩層之間。本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，為了對(duì)特定應(yīng)用優(yōu)化織物的某些性能(如強(qiáng)度、松密度、吸收能力和手感等)，可以選擇性地控制用來形成內(nèi)層的材料。例如，在希望提高吸油性的情況下，內(nèi)層可以含對(duì)油具有高親合性的疏水材料，如由基本連續(xù)的聚烯烴纖維形成的紡粘網(wǎng)。同樣，為了具有更好的吸水性，內(nèi)層可含親水材料，如對(duì)水具有高親合力的漿粕纖維。當(dāng)用超聲粘結(jié)技術(shù)將這些層層合在一起時(shí)尤其能改善這些性能。具體地說，無意受理論的限制，相信層的超聲粘結(jié)會(huì)形成貫穿整個(gè)織物結(jié)構(gòu)的孔和空穴，這又會(huì)進(jìn)一步提高吸油性和吸水性。
參考圖1，例如，該圖示意按照本發(fā)明形成的多層織物90的一個(gè)實(shí)施方案。如圖所示，至少一層內(nèi)層80被放在兩層外層82和84之間。應(yīng)該理解，可以用任何數(shù)量的內(nèi)層，只要織物包括至少一層內(nèi)層和至少兩層外層即可。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，多層織物90還可含另外兩層把內(nèi)層80夾在中間的內(nèi)層(未示出)。這些另外的內(nèi)層也同樣被兩層外層82和84夾在中間。這些層中的一層或多層的性能可以按本發(fā)明選擇性地控制。
每一外層82和84都包括含吸收性短纖維和熱塑性纖維的非織造復(fù)合材料。因多種原因，使用非織造復(fù)合材料有好處。例如，非織造復(fù)合材料中的熱塑性纖維可提高織物90的強(qiáng)度、耐久性和吸油性。同樣，吸收性短纖維可提高織物90的松密度、手感和吸水性。在非織造復(fù)合材料中熱塑性纖維和吸收性短纖維的相對(duì)用量可根據(jù)所期望的性能而變。例如，熱塑性纖維在非織造復(fù)合材料中的含量可小于約50重量％，而在有些實(shí)施方案中，在非織造復(fù)合材料中的含量為約10重量％～約40重量％。同樣，吸收性短纖維在非織造復(fù)合材料中的含量可大于約50重量％，以及在某些實(shí)施方案中，在非織造復(fù)合材料中的含量為約60重量％～約90重量％。
吸收性短纖維可以由許多種不同的材料形成。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，吸收性短纖維是非熱塑性的，且含有纖維素纖維(如漿粕、熱機(jī)械漿粕、合成纖維素纖維、改性纖維素纖維等)以及其它類型的非熱塑性纖維(如合成短纖維)。適用纖維素纖維源的某些實(shí)例包括初始木纖維，如熱機(jī)械漂白或未漂白軟木和硬木漿粕。也可以用二次或回收纖維，如從辦公廢紙、報(bào)紙、褐色紙?jiān)?、硬紙板碎片等得到的纖維。更進(jìn)一步，還可以用植物纖維，如蕉麻、亞麻、馬利筋屬纖維、棉、改性棉、棉籽絨。此外還可以用合成纖維素纖維，如嫘縈和粘膠嫘縈。也可以用纖維素纖維。例如，吸收性短纖維可由適當(dāng)自由基(如羧基、烷基、乙酸乙酯基、硝酸根等)取代了沿碳鏈的羥基所形成的纖維素衍生物組成。如上所述，也可以用非纖維素纖維作為吸收性短纖維。這類吸收性短纖維的一些實(shí)例包括，但不限于，乙酸酯短纖維、Nomex短纖維、Kevlar短纖維、聚乙烯醇短纖維、lyocel短纖維等等。
當(dāng)用漿粕纖維為吸收性短纖維時(shí)，它們可具有高-均纖維長(zhǎng)度、低-均纖維長(zhǎng)度或它們的混合物。適用高-均纖維長(zhǎng)度漿粕纖維的一些實(shí)例包括，但不限于，北方軟木、南方軟木、紅木、紅西洋杉、鐵杉、松木(如南方松)、針樅木(如黑針樅)和它們的組合等。典型的高-均纖維長(zhǎng)度漿粕包括可購自Kimberly-Clark Corporation的、商標(biāo)為“Longlac19”的那些。適用低-均纖維長(zhǎng)度漿粕的一些實(shí)例可包括，但不限于，某些初始硬木漿粕和源自如報(bào)紙、回收紙板和辦公廢紙的二次(即回收)纖維漿粕。硬木纖維如桉樹木、楓樹木、樺木、(白)楊木等也可以用作低-均纖維長(zhǎng)度漿粕纖維。可以用高-均纖維長(zhǎng)度和低-均纖維長(zhǎng)度漿粕的混合物。例如，混合物可以含大于約50重量％低-均纖維長(zhǎng)度漿粕和小于約50重量％高-均纖維長(zhǎng)度漿粕。一種典型的混合物含75重量％低-均纖維長(zhǎng)度漿粕和約25重量％高-均纖維長(zhǎng)度漿粕。
如上所述，非織造復(fù)合材料還含有熱塑性纖維。熱塑性纖維可以是基本連續(xù)的，也可以是平均長(zhǎng)度為約0.1mm～約25mm的短纖維，在有些實(shí)施方案中，為約0.5mm～約10mm，以及在有些實(shí)施方案中，為約0.7mm～約6mm。不論纖維長(zhǎng)度，熱塑性纖維可以由許多不同類型的聚合物形成，包括，但不限于，聚烯烴、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、它們的共混物和共聚物等等。優(yōu)選熱塑性纖維含聚烯烴，更優(yōu)選含聚丙烯和/或聚乙烯。適用的聚合物組合物也可含有共混在其中的彈性體，以及含顏料、抗氧劑、流動(dòng)促進(jìn)劑、穩(wěn)定劑、香料、磨料顆粒、填料等。任選地，可用多組分(如雙組分)熱塑性纖維。例如，多組分纖維的適用構(gòu)型包括并列構(gòu)型和鞘-芯構(gòu)型，以及適用的鞘-芯構(gòu)型包括偏心鞘-芯和同心鞘-芯構(gòu)型。在有些實(shí)施方案中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，為了形成不同的結(jié)晶和/或凝固性能，用來形成多組分纖維的聚合物具有相當(dāng)不同的熔點(diǎn)。多組分纖維可含有約20重量％～約80重量％的低熔點(diǎn)聚合物，以及在有些實(shí)施方案中，為約40重量％～約60重量％。更進(jìn)一步，多組分纖維可含約80重量％～約20重量％的高熔點(diǎn)聚合物，以及在有些實(shí)施方案中，為約60重量％～約40重量％。
除熱塑性纖維和吸收性短纖維以外，非織造復(fù)合材料還可含各種其它材料。例如，可以用少量濕-強(qiáng)度樹脂和/或樹脂粘結(jié)劑來提高強(qiáng)度和耐磨性。也可以用脫粘劑來減小氫鍵程度。加入相對(duì)于復(fù)合材料層其量為，例如，約1重量％～約4重量％的某些脫粘劑也可以減小測(cè)得的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)并提高耐磨性。還可以用多種其它材料，如活性炭、粘土、淀粉、超吸收材料等。
可以用很多種方法來形成外層82和/或84的非織造復(fù)合材料。例如，在有些實(shí)施方案中，形成非織造復(fù)合材料的方法是，用本領(lǐng)域已知的許多纏結(jié)技術(shù)(如液壓、空氣、機(jī)械等)將熱塑性纖維與吸收性短纖維進(jìn)行整體纏結(jié)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，用液壓纏結(jié)法將由熱塑性纖維形成的非織造網(wǎng)與吸收性短纖維整體纏結(jié)。典型的液壓纏結(jié)工藝用高壓噴水流來纏結(jié)纖維和/或單絲，以形成高度纏結(jié)的強(qiáng)化復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。液壓纏結(jié)的非織造復(fù)合材料公開在，例如，下列美國專利中授予Evans的3,494,821、授予Bouolton的4,144,370、授予Everhart等的5,284,703和授予Anderson等的6,315,864，這些專利全文引于此供一般參考。
參考圖2，例如，該圖示意適合于從非織造網(wǎng)和漿粕纖維形成非織造復(fù)合材料的液壓纏結(jié)工藝的一個(gè)實(shí)施方案。如圖所示，含漿粕的纖維狀糊料被輸送到傳統(tǒng)的造紙高位流料箱12內(nèi)，在此處經(jīng)由閘門14沉積到傳統(tǒng)成形織物或表面16上。漿粕纖維的懸浮體可以具有傳統(tǒng)造紙工藝中常用的任何稠度。例如，懸浮體可含有約0.01重量％～約1.5重量％懸浮在水中的漿粕纖維。然后從漿粕纖維懸浮液中除去水，形成均勻的漿粕纖維層18。
同時(shí)從旋轉(zhuǎn)供料輥22上解卷非織造網(wǎng)20并使之通過由疊輥28和30形成的S-輥組26的輥隙24?？梢杂迷S多技術(shù)中的任意一種來形成非織造網(wǎng)20。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，用傳統(tǒng)的梳理工藝，例如，羊毛或棉花梳理工藝，用短纖維來形成非織造網(wǎng)20。但也可以有其它工藝，如氣流成網(wǎng)工藝或濕法成網(wǎng)工藝來形成短纖維網(wǎng)。此外，還可以用基本連續(xù)纖維來形成非織造網(wǎng)20，如由熔紡工藝，如紡粘、熔噴等工藝所形成的那些。
非織造網(wǎng)20可以被粘結(jié)起來以提高其耐久性、強(qiáng)度、手感、美觀和/或其它性能。例如，非織造網(wǎng)20可以用熱、超聲、膠粘劑和/或機(jī)械法進(jìn)行粘結(jié)。作為一個(gè)實(shí)例，非織造網(wǎng)20可以進(jìn)行點(diǎn)粘，使之具有許多分立的小粘結(jié)點(diǎn)。典型的點(diǎn)粘工藝是熱點(diǎn)粘，該工藝一般都包含使一層或多層從加熱輥，如刻花輥和第二粘結(jié)輥，之間通過?？袒ㄝ伒目袒ǚ绞揭咕W(wǎng)不會(huì)整個(gè)表面粘結(jié)起來以及第二輥可以是光滑的也可以是刻花的。其結(jié)果，已為功能和美觀發(fā)展了多種刻花輥的花樣。典型的粘結(jié)花樣包括，但不限于，下列美國專利中所述的那些授予Hansen等的3,855,046、授予Levy等的5,620,779、授予Haynes等的5,962,112、授予Sayovitz等的6,093,665以及下列美國設(shè)計(jì)專利中的那些授予Romano等的428,267和授予Brown的390,708，這些專利全文引于此供一般參考。例如，在有些實(shí)施方案中，可以把非織造網(wǎng)20任選地粘結(jié)到含有小于約30％的總粘結(jié)面積(如由傳統(tǒng)的光學(xué)顯微法測(cè)定)和/或大于約100粘結(jié)點(diǎn)/英寸2的均勻粘結(jié)密度。例如，非織造網(wǎng)可以具有約2％～約30％的總粘結(jié)面積和/或約250～約500針粘結(jié)點(diǎn)/英寸2的粘結(jié)密度。在有些實(shí)施方案中，總粘結(jié)面積和/或粘結(jié)密度的這種組合可實(shí)現(xiàn)如下按大于約100針粘點(diǎn)/英寸2的針粘花樣粘結(jié)非織造網(wǎng)20，該花樣在與光滑砧輥完全接觸時(shí)提供小于約30％的總粘結(jié)面積。在有些實(shí)施方案中，粘結(jié)花樣的針粘密度可以為約250～350針粘點(diǎn)/英寸2和/或在接觸光滑砧輥時(shí)總粘結(jié)面積為約10％～約25％。
更進(jìn)一步，可以用連續(xù)縫或花樣來粘結(jié)非織造網(wǎng)20。作為另一個(gè)實(shí)例，可以沿片材周邊或僅簡(jiǎn)單地跨越邊緣附近網(wǎng)的橫向(CD)寬度粘結(jié)非織造網(wǎng)20。也可以用其它粘結(jié)技術(shù)，如熱粘結(jié)和膠乳浸漬的結(jié)合?；蛘吆?或此外，可以用，例如，噴霧或印刷法在非織造網(wǎng)20上涂布樹脂、膠乳或膠粘劑，然后經(jīng)干燥，獲得所需的粘結(jié)。還有一些適用的其它粘結(jié)技術(shù)已描述在下列美國專利中授予Everhart等的5,284,703、授予Anderson等的6,103,061、和授予Varona的6,197,404，這些專利全文引于此供一般參考。
再回到圖2，然后把非織造網(wǎng)20放在傳統(tǒng)液壓纏結(jié)機(jī)的多孔纏結(jié)表面32上，在此處把漿粕纖維層18鋪在網(wǎng)20上。雖然不是必要，但一般優(yōu)選把漿粕纖維18放在非織造網(wǎng)20與液壓纏結(jié)歧管34之間。漿粕纖維層18和非織造網(wǎng)20在一個(gè)或多個(gè)液壓纏結(jié)歧管34下通過，并受流體噴射處理，使?jié){粕纖維層18與非織造網(wǎng)20的纖維纏結(jié)，并驅(qū)動(dòng)它們進(jìn)入和穿透非織造網(wǎng)20，以形成非織造復(fù)合材料36?；蛘?，也可以在漿粕纖維18和非織造網(wǎng)20在發(fā)生濕法氣流成網(wǎng)的同一多孔篩(如網(wǎng)眼織物)上時(shí)進(jìn)行液壓纏結(jié)。本發(fā)明也考慮把烘干的漿粕纖維層18疊加在非織造網(wǎng)20上，再水化該干燥片材到特定稠度，然后再水化該片材以液壓纏結(jié)。液壓纏結(jié)可在漿粕纖維層18飽和吸水的同時(shí)進(jìn)行。例如，就在液壓纏結(jié)之前，漿粕纖維層18可含最多約90重量％水?；蛘?，漿粕纖維層18也可以是氣流成網(wǎng)或干法成網(wǎng)層。
液壓纏結(jié)可以用傳統(tǒng)的液壓纏結(jié)設(shè)備來進(jìn)行，所述傳統(tǒng)液壓纏結(jié)設(shè)備如下列美國專利中所述授予Evehart等的5,284,703和授予Evans的3,485,706。這些專利全文引于此供一般參考。液壓纏結(jié)可以用任何合適的操作流體如水進(jìn)行。操作流體流過歧管，歧管把流體均勻分布到一系列洞或小孔中。這些洞或小孔的直徑可以為約0.003～約0.015英寸，并可以排成一行或多行，每行可以有任意個(gè)小孔，例如，30～100孔/英寸。例如，可以用Fleissner，Inc.of Charlotte，North，Carolina生產(chǎn)的歧管，它含有一根片條，上有每英寸30個(gè)直徑為0.007英寸的一排孔。但也應(yīng)理解，可以用許多其它歧管構(gòu)型及它們的組合。例如，可以用單臺(tái)歧管或可以把多臺(tái)歧管一個(gè)個(gè)依次排列。而且，雖然不是必要，但在液壓纏結(jié)期間所用的流體壓力一般為約1000～約3000psig，以及在有些實(shí)施方案中，約1200～約1800psig。例如，當(dāng)在所述壓力的上限范圍加工時(shí)，可以最大約1000英尺/分鐘(fpm)的速度加工非織造復(fù)合材料36。
流體可撞擊漿粕纖維層18和非織造網(wǎng)20，兩者都被支持在多孔表面如單個(gè)平面篩上，篩的尺寸為約40×40或約100×100。多孔表面也可以是多層篩，篩尺寸為約50×50～約200×200。作為許多水噴射處理工藝中的典型，抽真空狹縫38可直接位于纏結(jié)歧管下游的液壓針剌歧管的下面或多孔纏結(jié)表面32的下面，以便把過量水排出液壓纏結(jié)的非織造復(fù)合材料36。
雖然并不固守任何特定的操作理論，但相信，工作流體的柱狀噴射直接撞擊鋪在非織造網(wǎng)20上的漿粕纖維層18，從而驅(qū)動(dòng)漿粕纖維進(jìn)入并部分穿透非織造網(wǎng)20中的基體或纖維網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)流體噴射和漿粕纖維層18與非織造網(wǎng)20相互作用時(shí)，層18中的漿粕纖維也與非織造網(wǎng)20中的纖維纏結(jié)并彼此纏結(jié)。在有些實(shí)施方案中，這類纏結(jié)可導(dǎo)致“偏料性”材料，表現(xiàn)為一面以熱塑性纖維為主，給出防水雨衣般更象塑料的感覺，而另一面以漿粕纖維為主，給出更軟、更稠的感覺。也就是說，雖然層18的漿粕纖維被驅(qū)動(dòng)通過并進(jìn)入非織造網(wǎng)20的基體，但許多漿粕纖維仍將留在或靠近材料36的表面。因此非織造網(wǎng)20的這個(gè)表面可能含有非織造網(wǎng)20中較大比例的漿粕纖維，而另一表面可含有較大比例的熱塑性纖維。
流體噴射處理之后，可以把所得非織造復(fù)合材料36轉(zhuǎn)移到干燥操作(例如，壓縮、非壓縮等)。可以用不同速度的吸濕輥來把材料從液壓針剌帶轉(zhuǎn)移到干燥操作。或者，也可以用傳統(tǒng)的真空型吸濕和轉(zhuǎn)移織物。如果需要，非織造復(fù)合材料36可以在被轉(zhuǎn)移到干燥操作之前先進(jìn)行濕皺。例如，材料36的非壓縮干燥可以用傳統(tǒng)的滲透干燥器42來實(shí)現(xiàn)。滲透干燥器42可以是帶孔眼46的可旋轉(zhuǎn)外圓筒44與用來接收吹自孔眼46的熱空氣的外罩48的組合。滲透干燥器輸送帶50攜帶非織造復(fù)合材料36經(jīng)過滲透干燥器外圓筒44的上部。強(qiáng)迫通過滲透干燥器42外圓筒44內(nèi)的孔眼46的熱空氣除去非織造復(fù)合材料36中的水。被滲透干燥器42強(qiáng)迫通過非織造復(fù)合材料36的空氣溫度可以為約200～約500。其它有用的滲透干燥方法和設(shè)備可見諸于，例如，下列美國專利授予Niks的2,666,369和授予Shaw的3,821,068，這些專利全文引于此供一般參考。
除了液壓纏結(jié)非織造復(fù)合材料之外，非織造復(fù)合材料還可以含有熱塑性纖維和吸收性短纖維的混合物。例如，非織造復(fù)合材料可以是由下述方法制成的“共成形”材料其中在斜槽附近布置有至少一個(gè)熔噴口模頭，吸收性短纖維通過該斜槽加到正在形成的非織造復(fù)合材料網(wǎng)上。這類共成形材料的一些實(shí)例已公開在下列美國專利中授予Anderson等的4,100,324、授予Everhart等的5,284,703、授予Georger等的5,350,624，這些專利全文引于此供一般參考。
為了優(yōu)化強(qiáng)度和性能并盡量降低成本，可選擇用來形成外層82和84的非織造復(fù)合材料的基礎(chǔ)重量。例如，如在下文更詳細(xì)地描述，使用一層或多層內(nèi)層80可提高織物90的總強(qiáng)度，從而減少對(duì)外層82和84的非織造復(fù)合材料強(qiáng)度的依賴性。因此，可選擇非織造復(fù)合材料的基礎(chǔ)重量以降低成本而不犧牲強(qiáng)度。例如，在有些實(shí)施方案中，可以用基礎(chǔ)重量為約10～約80g/m2的較輕的非織造復(fù)合材料，在有些實(shí)施方案中，約40～約70gsm。但應(yīng)理解，在本發(fā)明中也可以用基礎(chǔ)重量較高的非織造復(fù)合材料。例如，可以用基礎(chǔ)重量為約80～約250gsm的較重的非織造復(fù)合材料，以及在有些實(shí)施方案中，約100～150gsm。
也可以使外層82和84具有較高的液體滲透性，使它們有效地起到把液體轉(zhuǎn)移到內(nèi)層80的芯吸層的作用，然后內(nèi)層又能有效地起吸收芯的作用。例如，外層82和84的非織造復(fù)合材料可含有直徑較大的孔。由于存在這類較大的孔，非織造復(fù)合材料以較快的速率接受液體。在有些情況下，當(dāng)含有疏水纖維(如聚烯烴纖維)時(shí)，親水液體(如水)傾向于迅速流過非織造復(fù)合材料并進(jìn)入內(nèi)層80。一旦存在于內(nèi)層80內(nèi)，則親水液體就很易被吸收。
再參考圖1，除了外層82和/或84以外，織物90也含至少一層內(nèi)層80。按照本發(fā)明，內(nèi)層80包括含熱塑性纖維的非織造層。本發(fā)明者已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把內(nèi)層層合到兩層外層之間時(shí)，可以控制非織造層的特性以提高織物90的性能。例如，可以選擇較高含量的熱塑性纖維來提高織物90的吸油性。具體地說，這類熱塑性纖維的疏水性質(zhì)導(dǎo)致對(duì)油基化合物的高親合性，并因此而能改善織物90的吸油特性。這樣，當(dāng)吸油性是主要問題時(shí)，非織造層可含大于約50重量％的熱塑性纖維，在有些實(shí)施方案中，大于約75重量％，以及在有些實(shí)施方案中，大于約90重量％。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，非織造層是由約100重量％熔噴或紡粘熱塑性纖維(例如聚丙烯、聚乙烯等)形成的網(wǎng)。
同樣，非織造層也可以有較高含量的吸收性短纖維(例如漿粕纖維)以改善織物90的吸水特性。具體地說，非織造層可含大于約50重量％的吸收性短纖維，在有些實(shí)施方案中，約60重量％～約90重量％。這類纖維還可具有其它優(yōu)點(diǎn)，如改進(jìn)所形成織物的松密度、回彈性和手感。當(dāng)含吸收性纖維時(shí)，非織造層也包括至少一些熱塑性纖維，以便超聲粘結(jié)到外層82和84的材料上。例如，在大多數(shù)實(shí)施方案中，非織造層包括至少約5重量％熱塑性纖維。這類用于內(nèi)層80中的非織造復(fù)合材料可以與上述用在外層82和84中的非織造復(fù)合材料相同或不同。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，內(nèi)層80的非織造層是紡粘聚烯烴網(wǎng)和漿粕纖維的液壓纏結(jié)復(fù)合材料。在另一個(gè)實(shí)施方案中，內(nèi)層80的非織造層是含聚烯烴短纖維和漿粕纖維混合物的粘結(jié)梳理網(wǎng)。
除了改進(jìn)吸收性能外，還可選擇內(nèi)層80以提高織物90的強(qiáng)度、松密度和/或手感。例如，含較高百分?jǐn)?shù)熱塑性纖維的非織造層能更好地提高強(qiáng)度，而含較高百分?jǐn)?shù)吸收性短纖維的非織造層可更好地改進(jìn)松密度和手感。此外，內(nèi)層80所用的非織造層的基礎(chǔ)重量也會(huì)影響某些性能。如強(qiáng)度。在本發(fā)明的大多數(shù)實(shí)施方案中，內(nèi)層80的非織造層的基礎(chǔ)重量為約10～約200gsm，在有些實(shí)施方案中，約20～約140gsm，以及在有些實(shí)施方案中，約60～約125gsm。
不論所選的具體材料如何，按照本發(fā)明的層80、82和84要用超聲技術(shù)層合在一起。例如，通過使用靜止喇叭和旋轉(zhuǎn)刻花砧輥的超聲粘結(jié)法已公開在下列美國專利中授予Grgach等的3,939,033、授予Rust Jr.的3,844,869和授予Hill的4,259,399，這些專利全文引于此供一般參考。此外，使用旋轉(zhuǎn)喇叭和旋轉(zhuǎn)刻花砧輥的超聲粘結(jié)已描述在下列美國專利中授予Neuwirth等的5,096,532、授予Ehlert的5,110,403和授予Brennecke等的5,817,199，這些專利全文引于此供一般參考。當(dāng)然任何其它的超聲粘結(jié)技術(shù)也可用在本發(fā)明中。
參考圖3，例如，該圖示意了適用超聲粘結(jié)技術(shù)的一個(gè)實(shí)施方案。如圖所示，一開始把層80、82和84從第一、第二和第三基礎(chǔ)輥122上解卷開來，然后喂入超聲層合機(jī)140的輥隙142中。超聲層合機(jī)140的輥隙142在靜止超聲喇叭146和旋轉(zhuǎn)刻花砧輥148之間形成。一般而言，砧輥148可具有任何所需的花樣，它為允許熱塑性材料熔化、流動(dòng)、粘結(jié)和固化提供足夠的點(diǎn)或面積。例如，適用超聲層合機(jī)的一個(gè)實(shí)例是Branson Ultrasonic Unit，2000BDC型，它可獲自BransonUltrasonic Corporation of Danbury，Connecticut，且有6英寸靜止喇叭。
可以選擇提供所需視覺形貌的花樣，作為一個(gè)非限定性實(shí)例，如布狀形貌。典型的花樣包括，但不限于，下列美國專利所提出的那些授予Sayovitz等的D369,907、授予Romano III等的D428,267和授予Romano III等的D428,710，這些專利全文引于此供一般參考。一旦在輥隙142中粘結(jié)了，就把所得織物90卷繞進(jìn)最終基礎(chǔ)輥152?；蛘?，也可以把織物90轉(zhuǎn)移到下一道表面裝飾和/或后處理工藝，以使織物具有所選擇的性能。例如，可以用壓延輥對(duì)織物90輕輕加壓、起皺、軋花、解蓬松、再卷繞或刷，使之具有均勻外觀和/或某些手感性能?；蛘吆?或此外，還可以對(duì)織物90再進(jìn)行化學(xué)后處理，如加入膠粘劑或染料。還應(yīng)理解，層80、82和84可以在層合前分別經(jīng)受這類表面裝飾和/或后處理工藝。
在超聲層合期間，在織物90接觸，例如，刻花砧輥148的那面就有了呈花樣的粗糙表面織構(gòu)。這種表面織構(gòu)有助于從要清理的表面刮擦、除去和夾帶碎屑。粗糙表面織構(gòu)還提供較大的表面積，上有重復(fù)的織構(gòu)幾何，有助于把高粘度液體除去或截留到織物90的表面，并有利于芯吸進(jìn)織物90的表面。然后液體從織物90的表面沿Z方向被吸進(jìn)織物90的中心芯。未經(jīng)層合或軋花的織物可能在材料兩面都呈現(xiàn)不具有上述優(yōu)點(diǎn)的較光滑織構(gòu)。
超聲層合還導(dǎo)致在織物90內(nèi)形成粘結(jié)區(qū)。這些粘結(jié)區(qū)在外層82和84的熱塑性纖維與內(nèi)層80的熱塑性纖維之間形成，且在一定程度上還在外層82和84的熱塑性纖維之間形成。雖然本發(fā)明者不愿固守特定的操作理論，但相信，吸收性短纖維阻止熱塑性纖維完全熔化，從而阻止形成原本在只含熱塑性纖維的網(wǎng)的粘結(jié)期間會(huì)發(fā)生的基本被聚合物充滿的粘結(jié)區(qū)。也就是說，雖然在各熱塑性纖維之間有粘結(jié)，但在粘結(jié)面積內(nèi)并不存在基本被聚合物充滿的粘結(jié)區(qū)。缺乏完全熔化就會(huì)產(chǎn)生表面孔和貫穿z方向，即垂直于織物表面的方向，的空穴。這些孔和空穴允許液體在粘結(jié)區(qū)表面進(jìn)入織物90并橫向通過粘結(jié)區(qū)到達(dá)粘結(jié)區(qū)之間織物90的高吸收性區(qū)域。
優(yōu)選層80、82和84之間的粘結(jié)區(qū)提供足夠的強(qiáng)度以減少使用期間脫層的幾率。用剝離強(qiáng)度試驗(yàn)來確定粘結(jié)或?qū)雍峡椢锝M分層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。優(yōu)選剝離強(qiáng)度為約25g～500g。更優(yōu)選剝離強(qiáng)度為約50g～約300g，甚至更優(yōu)選剝離強(qiáng)度為50g～約200g。無意受理論的限制，相信內(nèi)層80的存在使超聲層合期間粘結(jié)能量更均勻地分布，這又進(jìn)一步提高剝離強(qiáng)度。達(dá)到理想剝離強(qiáng)度而不形成基本被聚合物充滿的粘結(jié)區(qū)的能力也有利于改進(jìn)織物90的手感其本身表現(xiàn)出更好的懸垂性和/或柔軟度。再一次，無意受理論的限制，相信這是因?yàn)闆]有聚合物充滿的粘結(jié)區(qū)以及吸收性短纖維必須在粘結(jié)區(qū)內(nèi)移動(dòng)的自由度增加了的緣故。因?yàn)椴淮嬖诰酆衔锍錆M的粘結(jié)區(qū)，吸收性短纖維基本不會(huì)截留在粘結(jié)區(qū)內(nèi)。這導(dǎo)致改進(jìn)的懸垂性、柔軟度和/或手感。
因此織物90是用提供足夠?qū)訌?qiáng)度且在粘結(jié)區(qū)產(chǎn)生開放性結(jié)構(gòu)的超聲粘結(jié)法生產(chǎn)的。該結(jié)構(gòu)在所有三維方向上都是開放性的。它不僅允許自粘結(jié)區(qū)外至粘結(jié)區(qū)內(nèi)即z方向上流動(dòng)，而且還允許在x-和y-方向上橫向流動(dòng)。該方法還提供原本在熱粘結(jié)材料中不存在的柔軟性、手感和/或懸垂性。優(yōu)選這些性能是通過選擇和使用高超聲功率輸出、高線速度和低輥隙壓力達(dá)到的。例如，在有些實(shí)施方案中，可以用約100～約3500英尺/分鐘的線速度，在有些實(shí)施方案中，約300～約2500英尺/分鐘，以及在有些實(shí)施方案中，約900～約1500英尺/分鐘。高超聲功率輸出允許能量穿透織物90的各層并熔化中間區(qū)的熱塑性纖維。高線速度縮短駐留時(shí)間并減少可能造成燒焦和/或形成空洞的過度粘結(jié)的可能性。低輥隙壓力減少粘結(jié)點(diǎn)內(nèi)纖維的壓縮并避免完全喪失孔洞。
超聲層合還可導(dǎo)致織物90明顯的偏料性。例如，如前所述，層82和84各有一個(gè)表面以熱塑性纖維為主，給出防水雨衣般更像塑料的感覺，而反面以吸收性短纖維為主，給人以更柔軟更稠的感覺。當(dāng)把這些層82和84與一層或多層內(nèi)層80層合在一起時(shí)，優(yōu)選以熱塑性纖維為主的那些表面朝層合結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，而以吸收性短纖維為主的那些表面留在外面。與單層結(jié)構(gòu)相比，以這種方法并列層82和84會(huì)增加不透明度并改善視覺美觀和手感。把以熱塑性纖維為主的表面放在層合板的內(nèi)部也允許使用非-著色熱塑性纖維，因?yàn)樵谶@些層層合在一起后，熱塑性纖維是不大看得見的。彩色抹布則可以通過僅染色吸收性短纖維來生產(chǎn)，從而降低制造成本。
本發(fā)明的多層織物特別適用于做抹布。抹布的基礎(chǔ)重量可以為約20g/m2(“gsm”)～約300gsm，在有些實(shí)施方案中，約30gsm～約200gsm，以及在有些實(shí)施方案中，約50gsm～約150gsm?；A(chǔ)重量較低的產(chǎn)品一般很好地適用于做輕役抹布，而基礎(chǔ)重量較高的產(chǎn)品很好地適用于做重役抹布。抹布可具有適合于不同擦拭任務(wù)的任何尺寸。抹布也可以具有約8cm～約100cm的寬度，在有些實(shí)施方案中，約10～約50cm，以及在有些實(shí)施方案中，約20cm～約25cm。此外，抹布可具有約10cm～約200cm的長(zhǎng)度，在有些實(shí)施方案中，約20cm～約100cm，以及在有些實(shí)施方案中，約35cm～約45cm。
如果需要，還可以用液體如水、無水洗手液或任何其它適用的液體預(yù)濕化抹布。液體可含防腐消毒劑、阻燃劑、表面活性劑、軟化劑、濕潤劑等等。在一個(gè)實(shí)施方案中，例如，抹布上可涂布衛(wèi)生配方，如授予Clark等的美國專利申請(qǐng)出版物2003/0 194932所述，該文獻(xiàn)全文引于此供一般參考。液體可以用本領(lǐng)域內(nèi)已知的任何適當(dāng)方法涂布，如噴涂、浸涂、浸滲涂、浸漬涂和刷涂等等。抹布上所涂布的液體量可以隨復(fù)合材料織物的性質(zhì)、用來貯存抹布的容器、液體的性質(zhì)和抹布所要求的最終用途而變。一般而言，每塊抹布的液體含量為抹布干重量的約150～約600重量％，在有些實(shí)施方案中為約300～約500重量％。
在一個(gè)實(shí)施方案中，抹布是以連續(xù)的打孔卷提供的?？籽厶峁┝艘粭l低強(qiáng)度線，由此可以更易撕下一塊塊抹布。例如在一個(gè)實(shí)施方案中，一個(gè)6″高的卷上含有12″寬的V-折抹布。該卷每12″打一行孔，形成12″×12″抹布。在另一個(gè)實(shí)施方案中，抹布以一塊塊抹布的堆疊提供的。抹布可以多種形式、材料和/或容器進(jìn)行包裝，包括，但不限于卷、盒、管、軟包裝材料等等。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，抹布被直立著插入選擇性可再密封容器(如圓柱狀)。適用容器的一些實(shí)例包括硬管、薄膜口袋等。適用于容納抹布的特定實(shí)例是剛性圓柱管(例如，由聚乙烯制成)，在該容器的頂部裝有可再密封的氣密蓋(例如由聚丙烯制成)。蓋子有一個(gè)絞鏈帽，開始時(shí)它蓋住位于帽下的開口。開口允許抹布從密封容器內(nèi)部抽出，這樣通過抓住抹布并撕開各卷的接縫就能取出一塊塊抹布。適當(dāng)設(shè)計(jì)蓋內(nèi)開口的尺寸，使每塊抹布從容器中取出時(shí)受到足以除去任何過量液體的壓力。
適用的其它分配器、容器和傳遞抹布的系統(tǒng)已描述在下列美國專利中授予Buczwinski等的5,785,179、授予Zander的5,964,351、授予Zander的6,030,331、授予Haynes等的6,158,614、授予Huang等的6,269,969、授予Huang等的6,269,970和授予Newman等的6,273,359，這些專利全文引于此供一般參考。
參考下列實(shí)施例將會(huì)更好地理解本發(fā)明。
試驗(yàn)方法在下列實(shí)施例中使用下列試驗(yàn)方法。
厚度織物的caliper對(duì)應(yīng)于它的厚度。在實(shí)施例中按照TAPPI試驗(yàn)方法T402“紙、板、漿粕手抄紙和相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)和試驗(yàn)氣氛”或T411 om-89“紙、紙板和組合板的厚度”注3中關(guān)于堆疊片材的測(cè)定。用來進(jìn)行T411 om-89的測(cè)微器可以是Emveco 200A型Electronic Microgage(Emveco.Inc.of Newberry，Oregon)，其砧直徑為57.2mm以及砧壓力為2kPa。
抓樣拉伸強(qiáng)度抓樣拉伸試驗(yàn)是織物受單向應(yīng)力作用時(shí)斷裂強(qiáng)度的量度。該試驗(yàn)是本領(lǐng)域已知的且遵循聯(lián)邦試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)191A中方法5100的說明書。結(jié)果用斷裂時(shí)的磅數(shù)表示。數(shù)值越高表明織物越強(qiáng)。抓樣拉伸試驗(yàn)使用兩個(gè)夾頭，每個(gè)夾頭有兩塊夾鉗，每塊夾鉗有一面與樣品接觸。夾頭把材料保持在同一平面內(nèi)，通常在垂直方向上，間距為3″(76mm)，以規(guī)定的伸長(zhǎng)速率移開。抓樣拉伸強(qiáng)度值用尺寸為4″(102mm)×6″(152mm)的樣品測(cè)得，夾鉗面尺寸為1″(25mm)×1″，恒定伸長(zhǎng)速率為300mm/min。樣品比夾鉗寬，目的是給出被夾持寬度內(nèi)纖維的有效強(qiáng)度和織物內(nèi)相鄰纖維貢獻(xiàn)的附加強(qiáng)度的組合結(jié)果。把試樣夾持在，例如，獲自Sintech Corporation of Cary，N.C.的Sintech 2試驗(yàn)機(jī)上，或獲自Instron Corporation of Canton，Mass.的Instron Model TM上，或荻自Thwing-Albert Instrument Co.ofPhiladelphia，Pa的Thwing-Albert Model INTELLECT II上。這接近于模擬實(shí)際使用中織物的應(yīng)力條件。結(jié)果以3個(gè)試樣的平均值報(bào)告，可以用橫向(CD)或機(jī)器方向(MD)上的試樣進(jìn)行試驗(yàn)。
吸水速率吸水速率是樣品把滴在材料表面的液體完全吸進(jìn)網(wǎng)內(nèi)所需要的時(shí)間，單位為秒。具體地說，水的吸收是按照ASTM No.2410測(cè)定的用移液管把0.5cm3水滴在材料表面。每片材料表面滴4滴(每面滴2滴)0.5cm3的水。記錄4滴水被吸進(jìn)材料(z-向)的平均時(shí)間。較短的吸收時(shí)間，如以秒為單位測(cè)定，表明較快的吸水速率。該試驗(yàn)在73.4土3.6及50％±5％相對(duì)濕度的條件下進(jìn)行。
吸油速率吸油速率是樣品吸收規(guī)定油量所需要的時(shí)間，單位為秒。對(duì)50W機(jī)油的吸油速率按與以上對(duì)吸水所述的相同方法測(cè)定，但4滴油(每面2滴)中的每一滴都用0.1cm3油。
吸收能力吸收能力是指材料在一定時(shí)間內(nèi)吸收液體(如水或機(jī)油)的能力并與材料在其飽和點(diǎn)所容納的液體總量相關(guān)。吸收能力按關(guān)于工業(yè)和公共機(jī)構(gòu)毛巾和紙巾的聯(lián)邦規(guī)范No.UU-T-595C測(cè)定。具體地說，測(cè)定吸收能力的方法是測(cè)定樣品因吸收液體而引起的增重，并用下列方程以吸收液體的重量或吸收液體的％表示吸收能力＝(飽和樣品重量-樣品重量)或％吸收能力＝[(飽和樣品重量-樣品重量)/樣品重量]×100Taber耐磨性Taber耐磨性以可控旋轉(zhuǎn)磨擦作用下織物的破壞測(cè)量耐磨性。耐磨性按照聯(lián)邦試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)191A的試驗(yàn)方法5306測(cè)定，除非另有說明。只用單個(gè)輪子來磨損樣品。將12.7×12.7-cm試樣夾持在磨耗頭上帶一個(gè)橡皮輪(H-18號(hào))和每個(gè)臂上有500g配重的Taber標(biāo)準(zhǔn)磨耗機(jī)(帶E-140-15樣品夾持器的504型)的試樣平臺(tái)上。不用斷裂強(qiáng)度的損失作為確定耐磨性的判據(jù)。結(jié)果以到達(dá)失效的研磨次數(shù)獲得并報(bào)告，把織物內(nèi)產(chǎn)生0.5cm洞的那點(diǎn)看作發(fā)生了失效。
懸垂剛度“懸垂剛度”試驗(yàn)測(cè)定材料的抗彎性。彎曲長(zhǎng)度是材料重量與剛度之間相互作用的量度，正如材料在其自重下彎曲所示，換句話說，要應(yīng)用復(fù)合材料在其自重作用下懸臂梁彎曲的原理。一般而言，讓樣品以4.75英寸/分鐘(12cm/min)沿平行于其長(zhǎng)度方向滑動(dòng)，使其前緣突出從其水平表面的邊緣。當(dāng)樣品尖端在其自重作用下降到該端點(diǎn)和平臺(tái)邊緣的連線與水平面成41.50°時(shí)，測(cè)量懸垂長(zhǎng)度。懸垂越長(zhǎng)，表示樣品彎曲越慢；因此較大的數(shù)值表示較剛的復(fù)合材料。該方法符合ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)D 1388的規(guī)范。單位為英寸的懸垂剛度是達(dá)到41.50°斜率時(shí)樣品懸垂長(zhǎng)度的一半。試樣的制備方法如下將樣品切割成1″(2.54cm)寬和6″(15.24cm)長(zhǎng)的矩形條。在機(jī)器方向和橫向上分別測(cè)定每種樣品的多個(gè)試樣。用適當(dāng)?shù)膽掖?彎曲剛度試驗(yàn)機(jī)，如可獲自位于Amityville，N.Y.的Testing Machines Inc.，的FRL-懸臂梁彎曲試驗(yàn)機(jī)79-10型，進(jìn)行試驗(yàn)。
剝離強(qiáng)度該試驗(yàn)確定層合織物中層與層之間的粘結(jié)強(qiáng)度。在剝離或脫層試驗(yàn)中，對(duì)層合片試驗(yàn)把一層與另一層拉開所需的拉伸力。剝離強(qiáng)度值用約6″×4″試樣(機(jī)器方向上為6″)的織物樣品的寬度測(cè)定。用手把試樣中的層沿試樣長(zhǎng)度剝開約2″距離。然后在拉伸試驗(yàn)機(jī)的每個(gè)夾鉗中夾進(jìn)一層并以恒定伸長(zhǎng)速率拉伸之。用兩個(gè)夾頭，每個(gè)夾頭有兩個(gè)尺寸相同的夾鉗，夾鉗的尺寸在平行于加載方向?yàn)?″，垂直于加載方向?yàn)?″。例如，用Instron ModelTM1000、1122或1130(可獲自Instron Corporation of Canton，Ma)；Sintech拉伸試驗(yàn)機(jī)、SintechQAD或Sintech Testworks(可獲自Sintech，Inc.of Research TrianglePark，N.C.)；或Thwing-Albert，Model INTELLECT II(獲自Thwing-Albert Instrument Company of Phila-delphia，Pa.)夾持樣品。然后把樣品按180°拉開2″距離并以g記錄平均剝離強(qiáng)度。施加的恒定伸長(zhǎng)速率為12″±0.4″/min(300±10mm/min)。剝離強(qiáng)度是平均力，以g表示，是按180°把粘結(jié)織物分開2″距離所需要的力。
實(shí)施例按照本發(fā)明形成多層織物的能力已得以證明。形成多個(gè)含一層內(nèi)層夾在兩層復(fù)合材料外層之間的3層樣品。每層復(fù)合材料外層都按授予Everhart等的美國專利5,284,703制成。具體地說，復(fù)合材料層由基礎(chǔ)重量為11.3g/m2的點(diǎn)粘結(jié)紡粘網(wǎng)形成。紡粘網(wǎng)含100％單絲旦數(shù)約3.0的聚丙烯纖維。用3個(gè)噴射條在1100磅/英寸2纏結(jié)壓力下將紡粘網(wǎng)與粗金屬絲上的漿粕纖維組分進(jìn)行液壓纏結(jié)。漿粕纖維組分含LL-19北方軟木牛皮紙漿纖維(可獲自Kimberly-Clark Corporation)和1重量％ArosurfPA801(可獲自Goldschmidt的脫粘劑)。漿粕纖維組分也含2重量％PEG(聚乙二醇)600。液壓纏結(jié)后，干燥該復(fù)合材料，用可獲自Air Products，Inc.的商品名為“Airflex A-105”(粘度為95cps及固體含量為28％)的乙烯/乙酸乙烯酯共聚物膠乳粘結(jié)劑印刷粘結(jié)到干燥機(jī)，然后以30％的皺紋度成皺。所得復(fù)合材料含30重量％紡粘網(wǎng)和70重量％漿粕纖維組分，以及基礎(chǔ)重量為64g/m2。
3-層樣品的內(nèi)層不同。具體地說，有些3-層樣品的內(nèi)層是含100重量％聚丙烯纖維以及基礎(chǔ)重量為45gsm的粘結(jié)梳理非織造網(wǎng)。另一些3-層樣品的內(nèi)層是由100重量％聚丙烯纖維形成以及基礎(chǔ)重量為30gsm的點(diǎn)粘紡粘網(wǎng)。最后，還有一些3-層樣品的內(nèi)層是由100重量％聚丙烯纖維形成以及基礎(chǔ)重量為22.6gsm的點(diǎn)粘結(jié)紡粘網(wǎng)。
為形成多層樣品，引導(dǎo)這些層通過獲自Herrmann Ultrasonics ofSchaumburg，Illinois的商品名為“非接觸/非磨耗超聲焊接系統(tǒng)”的超聲層合機(jī)。該超聲層合機(jī)用2個(gè)各寬6″的靜止喇叭、一個(gè)刻花砧輥、4000-W發(fā)電機(jī)和一個(gè)輥隙傳感器系統(tǒng)。該輥隙傳感器系統(tǒng)監(jiān)控并漸變超聲喇叭與砧輥之間的輥隙，以保持所需要的力。用各種不同條件(即線速度、層合力和砧輥粘結(jié)花樣)來形成3-層樣品并列于下表1。
表1形成3-層樣品的條件
1花樣A是粘結(jié)總面積為4.7％的條狀花樣?；覤是粘結(jié)總面積為10.7％的條狀花樣?；覥是粘結(jié)總面積為5.9％的點(diǎn)花樣。
為了與3-層樣品比較，還從非織造復(fù)合材料形成了2-層樣品。該2-層樣品是從購自Kimberly-Clark Corp.的各種抹布形成的。標(biāo)為“PrimereTM”的層的基礎(chǔ)重量約為64gsm且由聚丙烯紡粘網(wǎng)(11.3gsm)與北方軟木牛皮紙漿纖維液壓纏結(jié)而成。標(biāo)為“WypallX70藍(lán)”的層的基礎(chǔ)重量為82gsm且由聚丙烯紡粘網(wǎng)(22.7gsm)與北方軟木牛皮紙纖維液壓纏結(jié)而成。最后，標(biāo)為“WypallX60白”的層的基礎(chǔ)重量約為64gsm且由聚丙烯紡粘網(wǎng)(11.3gsm)與北方軟木牛皮紙纖維液壓纏結(jié)而成。
用以上對(duì)3-層樣品所述的相同超聲層合機(jī)層合該2-層樣品。形成2-層樣品的條件列于下表2。
表2形成2-層樣品的條件
1花樣A是粘結(jié)總面積為4.7％的條狀花樣?；覤是粘結(jié)總面積為10.7％的條狀花樣?；覥是粘結(jié)總面積為5.9％的點(diǎn)花樣。
然后試驗(yàn)數(shù)個(gè)2-層和3-層樣品的物理性能。結(jié)果示于下表3-4。
表33-層樣品的吸油性和剝離強(qiáng)度
表42-層樣品的吸油性和剝離強(qiáng)度
如表所示，3-層樣品達(dá)到了良好的吸收性和剝離強(qiáng)度。例如，在以上所列的樣品中，樣品l具有最高的吸收能力，即493.0％，而且還具有良好的剝離強(qiáng)度值。
此外，為進(jìn)行比較還提供了幾種不同的1-層樣品。具體地說，一種樣品是購自Kimberly-Clark Corp.的商品名為wypallX80橙的單-層抹布。該WypallX80橙抹布的基礎(chǔ)重量是125gsm，且含有與北方軟木牛皮紙漿纖維液壓纏結(jié)的聚丙烯紡粘網(wǎng)(22.7gsm)。另一種樣品是購自Tufco，Inc.of Green Bay，Wisconsin的“TufPro Rental ShopTowel”，相信是基礎(chǔ)重量約207gsm的單-層抹布。
對(duì)1-層樣品試驗(yàn)了多項(xiàng)性能并與用上述相同方法形成的2-層和3-層樣品進(jìn)行比較。結(jié)果列于下表5內(nèi)。
表5樣品的性能
1如上所述，該3-層樣品是由非織造復(fù)合材料外層(30％紡粘/70％漿粕，64gsm)形成的并含粘結(jié)梳理網(wǎng)(100％聚丙烯，45gsm)作為內(nèi)層。
2如上所述，該3-層樣品是由非織造復(fù)合材料外層(30％紡粘/70％漿粕，64gsm)形成的并含粘結(jié)梳理網(wǎng)(100％聚丙烯，30gsm)作為內(nèi)層。
3如上所述，該2-層樣品的各層由購自Kimberly-Clark Corp.的商品名為PrimereTM的抹布形成。
4如上所述，該2-層樣品的各層由購自Kimberly-Clark Corp.的商品名為WypallX60藍(lán)的抹布形成。
如上所示，根據(jù)吸收速率和吸收能力的測(cè)定，3-層樣品對(duì)水和油都具有優(yōu)良的吸收性。3-層樣品也具有更好的強(qiáng)度和手感受性能。
雖然已用本發(fā)明的多個(gè)具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳述，但應(yīng)理解，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員在對(duì)前文理解時(shí)也可以很易想象對(duì)這些實(shí)施方案的修改、變更和等代方案。因此本發(fā)明范圍應(yīng)按所附的權(quán)利要求及其任何等代條款的范圍進(jìn)行評(píng)估。
權(quán)利要求
1.形成多層織物的方法，所述方法包含把至少一層內(nèi)層放在第一外層與第二外層之間，所述第一外層和所述第二外層各包括含熱塑性纖維和吸收性短纖維的非織造復(fù)合材料，所述內(nèi)層包括含熱塑性纖維的非織造層；和用超聲法把所述內(nèi)層、所述第一外層和所述第二外層層合在一起。
2.如權(quán)利要求1中定義的方法，其中所述第一外層、所述第二外層或其組合的非織造復(fù)合材料包含小于約50重量％所述熱塑性纖維和大于約50重量％所述吸收性短纖維。
3.如權(quán)利要求1中定義的方法，其中所述第一外層、所述第二外層或其組合的非織造復(fù)合材料包含約10重量％～約40重量％所述熱塑性纖維和約60重量％～約90重量％所述吸收性短纖維。
4.如權(quán)利要求1、2或3中定義的方法，其中所述第一外層、所述第二外層或其組合的所述吸收性短纖維是漿粕纖維。
5.如前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)定義的方法，其中所述第一外層、所述第二外層或其組合的熱塑性纖維是基本連續(xù)的。
6.如權(quán)利要求1～5中任何一項(xiàng)定義的方法，其中所述第一層、所述第二層或其組合的所述非織造復(fù)合材料中的所述吸收性短纖維和所述熱塑性纖維是液壓纏結(jié)或共混的。
7.形成多層織物的方法，所述方法包含把至少一層內(nèi)層放在第一外層和第二外層之間，所述第一外層和所述第二外層各包括含由基本連續(xù)的聚烯烴纖維形成的紡粘網(wǎng)的非織造復(fù)合材料，所述紡粘網(wǎng)是與漿粕纖維液壓纏結(jié)的，所述漿粕纖維在所述非織造復(fù)合材料中的含量大于約50重量％，所述內(nèi)層包括含熱塑性纖維的非織造層；和用超聲法把所述內(nèi)層、所述第一外層和所述第二外層層合在一起。
8.多層織物，包含至少一層夾在第一外層和第二外層之間的內(nèi)層，所述第一外層和所述第二外層各包含由基本連續(xù)的熱塑性纖維與漿粕纖維液壓纏結(jié)而形成的非織造復(fù)合材料，所述漿粕纖維在所述非織造復(fù)合材料中的含量大于約50重量％，所述內(nèi)層包括含熱塑性纖維的非織造層，其中所述內(nèi)層、所述第一外層和所述第二外層是用超聲法層合在一起的。
9.權(quán)利要求7或8的方法或多層織物，其中所述非織造復(fù)合材料包含約60重量％～約90重量％所述漿粕纖維。
10.如權(quán)利要求8中定義的多層織物，其中所述第一表面和所述第二表面形成多層織物的相對(duì)外表面。
11.如權(quán)利要求8～10中任何一項(xiàng)定義的多層織物，還包含有許多鄰接孔的粘結(jié)區(qū)。
12.如權(quán)利要求8～11中任何一項(xiàng)定義的多層織物，其中所述非織造復(fù)合材料中的基本連續(xù)熱塑性纖維是聚烯烴纖維。
13.如權(quán)利要求8～12中任何一項(xiàng)定義的多層織物，其中所述第一外層的第一表面和所述第二外層的第二表面各主要包含漿粕纖維。
14.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法或多層織物，其中所述非織造層中的熱塑性纖維是基本連續(xù)的。
15.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法或多層織物，其中所述內(nèi)層的所述非織造層包含大于約50重量％熱塑性纖維，并優(yōu)選大于約90重量％熱塑性纖維。
16.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法或多層織物，其中所述內(nèi)層的所述非織造層包括吸收性短纖維。
17.權(quán)利要求16的方法或多層織物，其中所述內(nèi)層的所述非織造層包括大于約50重量％吸收性短纖維，優(yōu)選約60重量％～約90重量％吸收性短纖維。
18.權(quán)利要求16或17的方法或多層織物，其中所述非織造層中的所述吸收性短纖維是漿粕纖維。
19.權(quán)利要求16～18中任何一項(xiàng)的方法或多層織物，其中所述非織造層中的所述吸收性短纖維和所述熱塑性纖維是液壓纏結(jié)或共混的。
20.前述權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的方法或多層織物，其中所述內(nèi)層的所述非織造層的基重為約10～約200g/m2。
全文摘要
本發(fā)明提供多層織物(90)，它包括一層內(nèi)層(80)位于兩層外層(82，84)之間，外層同時(shí)包含熱塑性纖維和吸收性短纖維。這些層(80，82，84)用超聲法層合在一起。為了對(duì)特定應(yīng)用優(yōu)化織物(90)的某些性能，如強(qiáng)度、松密度、吸收能力、吸收速率、手感等，可選擇性地控制用來形成內(nèi)層的材料。
文檔編號(hào)B32B7/04GK1898080SQ200480038404
公開日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2004年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月23日
發(fā)明者C·F·湯馬謝夫斯凱, L·M·布朗 申請(qǐng)人:金伯利-克拉克環(huán)球有限公司