專利名稱：熱結(jié)合的織物及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制自聚烯烴聚合物的無紡織物及此種織物的制造方法。
背景技術(shù)：
纖維所制成的織物包括編織和無紡織物兩種。無紡織物是用于包括醫(yī)院院袍、尿布襯里、和衛(wèi)生用抹布等衛(wèi)生和醫(yī)學(xué)上的用途。今已有許多制造結(jié)合式無紡織物的程序。舉例而言，無紡織布，可使通過或一面或兩面上可能具有凸紋和凹紋的樣式而經(jīng)加熱的滾壓輪間的夾隙，通過施加熱和壓力，使在其有限的區(qū)域處相結(jié)合。在此結(jié)合期間，依據(jù)構(gòu)成該無紡織布的纖維的類型，該結(jié)合區(qū)域可使自生地形成，也就是說，該織布的纖維至少在該樣式區(qū)域處使其熔化而相熔合，或者可通過加入一黏接劑而熔合。這些結(jié)合式無紡織物的優(yōu)點(diǎn)包括低能量成本和生產(chǎn)的速度。
無紡織布亦可由幾種其它的方法制成，例如，紡花邊(spunlacing)或水力纏繞(entangling)(如美國專利編號(hào)第3,485,706號(hào)和美國專利編號(hào)第4,939,016號(hào)所揭示)；通過用梳理及熱結(jié)合人造短纖維；通過在一連續(xù)操作中紡結(jié)合連續(xù)性纖維；或通過將纖維熔吹成織物并隨即壓延或熱結(jié)合所成的織布。
無紡織布的各種性質(zhì)，決定了不同應(yīng)用的無紡織物的適合性。無紡織布可被策劃使具有適合不同需要的不同性質(zhì)組合。無紡織布的可變性質(zhì)，包括類似潤濕性、散布性、和吸收性等液體保存性質(zhì)、類似抗張強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度等強(qiáng)度性質(zhì)、柔軟性質(zhì)、類似耐磨強(qiáng)度等耐久性質(zhì)、和美學(xué)上的性質(zhì)。
聚丙烯由于其成本、高強(qiáng)度和易處理性，已成為無紡布的主要聚合物。然而，聚丙烯無紡布，通常不具有柔軟性、棉花似的觸感。就此而論，聚乙烯無紡布得到了關(guān)注。聚乙烯可產(chǎn)生較柔軟的織物，但具有相當(dāng)?shù)偷目箯垙?qiáng)度和耐磨強(qiáng)度。
雖然那些類似液體保存性質(zhì)、強(qiáng)度性質(zhì)、柔軟性質(zhì)、和耐久性質(zhì)等無紡織物性質(zhì)，通常在無紡織物的設(shè)計(jì)上最為重要，但那些無紡織物的外觀和觸感，對(duì)那些形成產(chǎn)品的外露部分的無紡織物，也是特別重要。舉例而言，那些無紡織物產(chǎn)品的外覆層，經(jīng)常希望能具有一布似的觸感和一愜意的裝飾性設(shè)計(jì)。
縱然本領(lǐng)域已有以上所述的進(jìn)步，無紡織物的改良及其制造方法仍然是特別需要。特言之，無紡織物需要有改良的強(qiáng)度性質(zhì)、伸長率、耐磨強(qiáng)度、抗彎剛度、和/或柔軟度。
發(fā)明概述本發(fā)明的實(shí)施例可通過本發(fā)明的一個(gè)或以上的特征符合上述的需要。在一個(gè)特征中，本發(fā)明涉及一種具有增加的張力強(qiáng)度、伸長率、耐磨強(qiáng)度、抗彎剛度、和/或柔軟度的無紡織物的方法。此方法包括使一纖維織布通過一對(duì)滾筒，以得到具有高百分比結(jié)合面積的熱結(jié)合式織物。此高百分比的結(jié)合面積是由其至少一滾筒上面的浮雕樣式所形成。此浮雕樣式具有高百分比的結(jié)合點(diǎn)區(qū)域和/或?qū)挼慕Y(jié)合點(diǎn)角度。
在某些實(shí)施例中，該織物的結(jié)合面積的百分比為至少約16百分比左右、至少約20百分比左右、或至少約24百分比左右，其結(jié)合點(diǎn)角度系約20°或以上、約35°或以上、約37°或以上、約42°或以上、或者約46°或以上。該浮雕樣式，具有每平方米至少約1.55×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)、每平方米至少約2.31×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)、每平方米至少約3.1×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)、每平方米至少約3.44×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)、每平方米至少約4.6×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)、或者每平方米至少約4.65×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。其纖維織布可以含有聚乙烯，其可能為乙烯的同聚物，或乙烯和共聚單體的共聚物。此聚乙烯可在一單部位催化劑的存在下得到，諸如金屬茂催化劑，或一局限性幾何結(jié)構(gòu)型催化劑。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種以此說明書所說明的方法制成的無紡織物。此無紡織物含有一聚合物，以及具有高百分比的結(jié)合面積和高耐磨強(qiáng)度的特性。在某些實(shí)施例中，該聚合物為聚乙烯，其可為乙烯的同聚物，或乙烯和共聚單體的共聚物。此聚乙烯可在一單部位催化劑的存在下得到，諸如一金屬茂催化劑或一局限性幾何結(jié)構(gòu)型催化劑。在其它實(shí)施例中，該織物的結(jié)合面積的百分比為至少約16百分比左右、至少約20百分比左右、或至少約24百分比左右。
本發(fā)明諸實(shí)施例所提供的本發(fā)明的各種特征和優(yōu)點(diǎn)，可由下文的說明而更明確。


第1圖是本發(fā)明的實(shí)施例中用來生產(chǎn)織物的程序的簡圖；第2A圖是一可說明該結(jié)合點(diǎn)的安排的雕花滾筒的片段正視圖；第2B圖是第2A圖的程序所生產(chǎn)的無紡織物和第2A圖的雕花滾筒的簡圖；第3A-3I圖是本發(fā)明的實(shí)施例中所用而以任意尺度表示的結(jié)合樣式的示意圖；第4A-4I圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就實(shí)施例1中所用的PE1樹脂所生產(chǎn)的無紡織物的顯微相片；第5圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就PE1樹脂所生產(chǎn)的織物有關(guān)正規(guī)化峰值負(fù)載對(duì)溫度的曲線圖；第6圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就實(shí)施例1中所用的PEE樹脂所生產(chǎn)的織物有關(guān)百分比伸長率對(duì)溫度的曲線圖；第7圖是實(shí)施例1中所生產(chǎn)的三種織物有關(guān)的典型應(yīng)力-應(yīng)變曲線的曲線圖；第8圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就PE1樹脂所生產(chǎn)的織物有關(guān)耐磨強(qiáng)度對(duì)溫度的曲線圖；第9圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就PE1樹脂所生產(chǎn)的織物有關(guān)抗彎剛度對(duì)溫度的曲線圖；第10A-10I圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就PE1樹脂所生產(chǎn)的無紡織物的結(jié)合點(diǎn)在80X的放大倍率下的掃描電子顯微相片；第11A-11C圖是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就各種樹脂所生產(chǎn)的無紡織物的抗張張力測試破裂部位的掃描式電子顯微相片；而第12A-12B圖則是第3A-3I圖中的結(jié)合樣式就各種樹脂所生產(chǎn)的無紡織物的已磨損結(jié)合部位的掃描式電子顯微相片。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例，可提供一種可通過熱結(jié)合生產(chǎn)無紡織物的方法。此織物具有一高百分比的結(jié)合面積，它是通過使纖維織布通過一對(duì)滾筒而產(chǎn)生，其中至少有一個(gè)滾筒具有一附有高百分比的結(jié)合點(diǎn)區(qū)域加上寬的結(jié)合點(diǎn)角度的浮雕樣式。
本說明書中所用術(shù)語“無紡布”，系指某種織布或織物，其具有一被隨機(jī)交織但不在如編織織物有關(guān)情況的一種可辨識(shí)方式中的個(gè)別纖維或紗線結(jié)構(gòu)。本說明書中所用的術(shù)語“結(jié)合”，系指施加強(qiáng)力或壓力(與需要或用以牽引纖維使小于或等于50丹尼爾者分開或加成)以使熔融或軟化的纖維熔合在一起，而造成一大于或等于1,500克的結(jié)合強(qiáng)度。本說明書中所用術(shù)語“熱結(jié)合”，系指對(duì)那些纖維再加熱并施加強(qiáng)力或壓力(與所需要或用以牽引纖維使小于或等于50丹尼爾者分開或加成)，以使纖維熔融或熔合，而造成一大于或等于2,000克的結(jié)合強(qiáng)度。那些在一個(gè)單一或同步操作中，或在任一卷布滾筒(舉例而言，一導(dǎo)絲滾筒)牽引及使纖維熔合在一起的操作，例如紡結(jié)合，并不被視為一熱結(jié)合操作。
一用以生產(chǎn)無紡織物有關(guān)的熱結(jié)合程序，系說明在第1圖中。這樣的程序或其變更形式，舉例而言，在下列的美國專利編號(hào)有說明第5,888,438；5,851,935；5,733,646；5,654,088；5,629,080；5,494,736；4,770,925；4,635,073；4,631,933；4,564,553；4,315,965號(hào)中，那些是通過參照而將那些全文合并進(jìn)本說明書中。所有這些揭示的方法，可加修飾或不加修飾地被使用在本發(fā)明的實(shí)施例中。
參照第1圖，一織布形成系統(tǒng)10，諸如一梳理系統(tǒng)，系被采用來最初形成一纖維織布12。該纖維如箭頭13所指，主要是對(duì)齊于織布形成的機(jī)器方向。此織布12系導(dǎo)經(jīng)一預(yù)熱站14。此預(yù)熱的織物，接著使其傳遞至一通過對(duì)立滾筒20和22所提供的結(jié)合站的壓力夾隙。滾筒20系一金屬雕花滾筒，以及系加熱至一大于該纖維的熔點(diǎn)的溫度。其支持滾筒22(即光滑的滾筒)，系在一受控的方式下，被加熱至低于纖維的熔點(diǎn)的溫度，最好是低于該纖維的粘著點(diǎn)。其結(jié)合操作可在其預(yù)熱表面18上面，形成一高百分比的粘著結(jié)合，而使那些在其對(duì)立的表面25上面所形成的自生結(jié)合，大部份為僅部份延伸過織布厚度的熔融結(jié)合。
第2A圖中所說明的雕花滾筒包含一些與一平坦?jié)L筒緊密壓縮接觸的區(qū)域，即結(jié)合點(diǎn)。這些區(qū)域可誘發(fā)熔融，以及可建立一些黏著區(qū)域。這些區(qū)域的尺度，決定了一單一點(diǎn)處所結(jié)合的纖維數(shù)目，和該織物所包含非纖維式完整性的總面積。其連接至一結(jié)合點(diǎn)的纖維數(shù)目，會(huì)影響到其總強(qiáng)度，但亦有助于其總剛度。一浮雕樣式有三項(xiàng)因素會(huì)影響無紡織物的總性質(zhì)。它們包括結(jié)合面積、結(jié)合點(diǎn)或側(cè)壁角以及通常表為每平方單元面積的點(diǎn)數(shù)的結(jié)合點(diǎn)濃度。
該滾筒上面的雕花樣式是通過那些結(jié)合點(diǎn)產(chǎn)生出的。這些點(diǎn)自該雕花滾筒延伸出，以及在與該平坦?jié)L筒接觸時(shí)，可產(chǎn)生一結(jié)合的區(qū)域。該結(jié)合點(diǎn)通常可在無紡織物上面產(chǎn)生一如第2B圖所見的樣式。一浮雕樣式的結(jié)合點(diǎn)，通常系以每平方面積的結(jié)合點(diǎn)來表示。在一優(yōu)選的實(shí)施方案中，其浮雕樣式是具有每平方米約1.55×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸100個(gè)結(jié)合點(diǎn))，最好每平方米約2.31×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸149個(gè)結(jié)合點(diǎn))，更好的是每平方米約3.10×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸200個(gè)結(jié)合點(diǎn))，或者每平方米約3.44×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸222個(gè)結(jié)合點(diǎn))，或者每平方米約4.60×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸297個(gè)結(jié)合點(diǎn))，或者每平方米約4.65×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸300個(gè)結(jié)合點(diǎn))。每平方米更多的結(jié)合點(diǎn)，諸如5.42×105、6.20×105、7.75×105、9.30×105、或更多，(每平方寸，諸如350、400、500、600、或更多)亦屬可行。
該結(jié)合點(diǎn)是通過一結(jié)合點(diǎn)角度和結(jié)合面積做成。參照第3A-I圖，所示為各種結(jié)合點(diǎn)樣式的不同結(jié)合點(diǎn)角度和結(jié)合面積。其結(jié)合點(diǎn)角度涉及其結(jié)合點(diǎn)自該雕花滾筒延伸之處的角度。其結(jié)合點(diǎn)角度系大約20°或以上，最好大約35°或以上，更好的是大約37°或以上，再好的是大約42°或以上，以及尤其好的是大約46°或以上。第3A圖是有關(guān)結(jié)合樣式1，其具有一46°角度、20百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)。和點(diǎn)寬度7.62×10-4m(0.03寸)。第3B圖是有關(guān)結(jié)合樣式2，其具有一20°角度、16百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.86×10-4m(0.027寸)。第3C圖是關(guān)于結(jié)合樣式3，其具有一20°角度、24百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度8.38×10.4m(0.033寸)。第3D圖是關(guān)于結(jié)合樣式4，其具有一20°角度、20百分比的結(jié)合面積、2.31×105pts/m2(149pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度9.30×10-4m(0.0366寸)。第3E圖是關(guān)于結(jié)合樣式5，其具有一20°角度、20百分比的結(jié)合區(qū)域、4.60×105pts/m2(297pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.60×10-4m(0.026寸)。第3F圖是關(guān)于結(jié)合樣式6，其具有一42°角度、16百分比的結(jié)合面積、3.44×10pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.86×10-4m(0.027寸)。第3G圖是關(guān)于結(jié)合樣式7，其具有一37°角度、24百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度8.38×10-4m(0.033寸)。第3H圖是關(guān)于結(jié)合樣式8，其具有一46°角度、20百分比結(jié)合面積、2.31×105pts/m2(149pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度9.3×10-4m(0.0366寸)。第3I圖是關(guān)于結(jié)合樣式9，其具有一35°角度、20百分比的結(jié)合面積、4.60×105pts/m2(297pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.60×10-4m(0.026寸)。
那些結(jié)合區(qū)域和未結(jié)合區(qū)域，將構(gòu)成上述的無紡織物。那些結(jié)合區(qū)域可被界定為上述無紡織物為該結(jié)合區(qū)域所產(chǎn)生的結(jié)合所覆蓋的表面面積的百分比。本發(fā)明的實(shí)施例中的結(jié)合面積，優(yōu)選的是至少16百分比，更優(yōu)選的是至少20百分比，以及尤其好的是至少24百分比、30百分比、35百分比、40百分比、45百分比、50百分比或以上。纖維和無紡織物的制造織布形成系統(tǒng)通常包括一些可用以產(chǎn)生那些可被熱結(jié)合以形成織物的纖維而包括干捻、濕捻、和聚合物捻、或任何其它程序等程序。在某些實(shí)施例中，該纖維是通過紡結(jié)合、熔吹、或梳毛過的切段纖維等程序而產(chǎn)生。該程序系進(jìn)一步說明于下列的美國專利編號(hào)第3,338，992；3,341,394；3,276,944；3,502,538；3,978,185；和4,644,045號(hào)中，那些全文是通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。通常，該紡結(jié)合處理系使用高動(dòng)力真空室來增加纖維的速度，藉以降低纖維的直徑，而產(chǎn)生一連續(xù)性纖維。該熔吹程序系自上至下吹入空氣，以及使用表面力將該纖維拖曳至較高的速度，以產(chǎn)生極低丹尼爾的非連續(xù)性纖維。
那些傳統(tǒng)式紡結(jié)合程序，系說明在美國專利編號(hào)第3,825,379；4,813,8644,405,297；4,208,366；和4,334,340號(hào)中，那些全部是通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。該紡結(jié)合程序，系知名于織物生產(chǎn)技藝中。通常，那些連續(xù)性纖維系使擠出，被放置在一循環(huán)皮帶上面，以及接著使彼此相結(jié)合，以及經(jīng)常有時(shí)候系使至一類似一熔吹層等的第二層，其經(jīng)常是通過一熱壓延滾筒，或填加一黏合劑。一紡結(jié)合的概觀，可得自于田納西州，諾克斯維爾市，田納西州大學(xué)的The Textiles andNonwovens Development Center(下文稱做“TANPEC”)(紡織品和無紡布開發(fā)中心)所贊助，1990年七月30日至八月3日的第八年度無紡布研討會(huì)議事錄中L.c.Wadsworth和B.C.Goswami的無紡織物“Spunbonded andMelt Blown Processs”(紡結(jié)合和熔吹程序)。
術(shù)語“熔吹”在本明書內(nèi)用以論及一些纖維，那些在形成上系使一熔融熱塑性聚合物成份，擠壓經(jīng)過多數(shù)纖細(xì)通常為圓形的板牙毛細(xì)管，而以一些熔融的紗線或細(xì)絲，使進(jìn)入一收斂的高速氣流(例如，空氣)，其功能可使該紗線或細(xì)絲減細(xì)至縮小的直徑。此后，這些細(xì)絲或紗線，系被該高速氣流帶送，以及淀積在一收集表面上面，以形成一隨機(jī)散置而平均直徑通常小于10微米的熔吹纖維的織布。
術(shù)語“紡結(jié)合”在本明書內(nèi)是用以論及一些纖維，那些在形成上使一熔融熱塑性聚合物成份，擠壓經(jīng)過具有被擠出細(xì)絲的直徑然后急劇縮小的紡絲頭的多數(shù)纖細(xì)而通常為圓形的板牙毛細(xì)管，以及其后使這些細(xì)絲淀積在一收集表面上面，以形成一隨機(jī)散置而平均直徑通常在大約7與大約30微米間的熔吹纖維的織布。
那些無紡布可通過許多方法來產(chǎn)生。大部份的方法大體上包括相同的基本程序(1)物料選擇；(2)織布形成；(3)織物固結(jié)；和(4)織布完成。物料選擇可提供適合其應(yīng)用的性質(zhì)。該織布是通過所選物料的纖維來形成。該織布接著會(huì)結(jié)合以形成織物，此織物可加以處理，以產(chǎn)生可供裁剪及折疊用的最后產(chǎn)品。
纖維的直徑會(huì)影響到其織物包括強(qiáng)度和抗彎剛度等性質(zhì)。那些纖維的直徑，可在多種的方式中被測量及紀(jì)錄。通常，纖維直徑系以每長絲的丹尼爾來做測量。丹尼爾系一紡織術(shù)語，其系被界定為每9000米的纖維長度的纖維克數(shù)。單絲通常涉及一具有每單絲大于15丹尼爾的擠出絞線，通常系大于30。細(xì)丹尼爾纖維通常涉及一具有大約15或以下的纖維。微丹尼爾(亦即，微纖維)通常論及一具有不大于100微米的纖維。就本說明書所公開的纖維而言，其直徑可有廣泛的變化，而對(duì)纖維彈性的沖擊不大。然而，其纖維丹尼爾可做調(diào)整，以適合其處理成品等的接受能力，或者最好是就熔吹而言每長絲自大約0.5至大約30的丹尼爾；就紡結(jié)合而言每長絲自大約1至大約30的丹尼爾；和連續(xù)卷繞細(xì)絲每長絲自大約1至大約20,000的丹尼爾。
纖維直徑的丹尼爾，可依據(jù)下列的方程式被轉(zhuǎn)換成米 其它會(huì)影響到織物的最后纖維性質(zhì)包括纖維定向、晶性，直徑、和冷卻速率。其結(jié)合強(qiáng)度是無紡織物強(qiáng)度的一項(xiàng)限制因素。較低的纖維定向，可容許在結(jié)合期間有較大的熔融量，而造成較強(qiáng)的結(jié)合區(qū)域。此外，牽引一聚合物所引發(fā)的高量定向，將會(huì)在熱結(jié)合期間，造成高量的收縮，而使得其處理能力有困難。
一纖維的結(jié)晶部份，對(duì)所發(fā)生的熔融所致的熱結(jié)合程序系特別重要。其熔融和流動(dòng)的程度，系顯著地沖擊到其結(jié)合強(qiáng)度。其較不穩(wěn)定的結(jié)晶體將會(huì)首先熔融；若有足夠的熱量傳遞給該聚合物，接著便會(huì)是較穩(wěn)定或已定向的結(jié)晶體。此短期間至其結(jié)合區(qū)域的熱傳遞，將僅有一部分的結(jié)晶體會(huì)熔融。
在織布已松散地形成后，該個(gè)別的纖維需要被結(jié)合在一起?？椢锕探Y(jié)可提供強(qiáng)度和剛度給該織物。那些固結(jié)織布的方式包括機(jī)械式、化學(xué)式和熱結(jié)合式。機(jī)械式固結(jié)是通過在織布的各個(gè)點(diǎn)處纏繞纖維來完成，包括針打、針腳式接合法、紡花邊或任何其它機(jī)械固結(jié)程序?；瘜W(xué)式結(jié)合系涉及以一類似乳膠等黏合劑噴霧或浸透織布?？棽嫉臒峤Y(jié)合是普通的結(jié)合技術(shù)，包括點(diǎn)壓延、超聲和輻射熱結(jié)合。在某些實(shí)施例中，使用點(diǎn)壓延結(jié)合，點(diǎn)壓延結(jié)合包括使織布通過兩個(gè)緊密接觸的熱滾筒。其中一個(gè)滾筒是做陽圖樣浮雕，以及另一個(gè)滾筒則是一平坦?jié)L筒。該纖維使熔融并流動(dòng)至彼此的上面。于冷卻時(shí)，其織物便算形成。
當(dāng)一纖維的織物被拉進(jìn)壓延機(jī)時(shí)，將會(huì)發(fā)生許多不同規(guī)模的熱力程序。這些程序包括傳導(dǎo)式熱傳遞；熱變形；熔融聚合物的流動(dòng)；擴(kuò)散；和克拉珀龍效應(yīng)。
傳導(dǎo)式熱傳遞系傳輸橫過鋼材滾筒、織物界面。傳導(dǎo)所傳遞的熱量與鋼材滾筒的溫度成正比，和織布耗費(fèi)在結(jié)合針點(diǎn)下的時(shí)間量(滾筒速度)。而且，加至其系統(tǒng)的熱量其變形的熱量。由于該鋼材滾筒間的高壓力，該織布將會(huì)極迅速地形成一不同的形狀，以及在此系統(tǒng)上面完成機(jī)械功。此機(jī)械功將會(huì)轉(zhuǎn)變成熱量。此兩形式的熱量，將會(huì)升高該滾筒間的織布溫度，以及在其結(jié)合針點(diǎn)下最高。假設(shè)所有的機(jī)械功均轉(zhuǎn)移成熱量的方程式系得自[F(s)ds]α＝VρCPΔT+fΔHfXρV其中，F(xiàn)(s)ds是在一段距離ds中施加至織布上面的力量。α是轉(zhuǎn)換成熱量的機(jī)械功分量，V系織布容量，X系其晶性，以及f系結(jié)晶體熔融的分量。其右側(cè)的第一項(xiàng)，是其用以增加溫度的熱量，以及其第二項(xiàng)是敘述其熔融聚合物結(jié)晶體的熱量。
當(dāng)其溫度達(dá)至其熔點(diǎn)時(shí)，該結(jié)合針點(diǎn)下的高壓，將會(huì)使得此熔融體，向外流至一較低壓力的區(qū)域。而且，在熔融狀態(tài)時(shí)，該聚合物將會(huì)自我擴(kuò)散。在離開該壓延滾筒時(shí)，該熔融體將會(huì)固化，以及將會(huì)機(jī)械地使該纖維鎖定在其結(jié)合點(diǎn)處。此兩現(xiàn)象會(huì)使幾條纖維在一結(jié)合點(diǎn)處熔合在一起，以及會(huì)將該織布轉(zhuǎn)變成一織物。那些聚合物在結(jié)合程序期間有關(guān)的擴(kuò)散滲透距離，系幾乎可被忽略。其滲透距離系得自R＝[t(2×D)]其中，R系滲透距離，t系時(shí)間，以及D系其自我擴(kuò)散系數(shù)。通常，大部份聚合物為具有一大小為10-15的擴(kuò)散系數(shù)，以及在該結(jié)合針點(diǎn)下將耗費(fèi)10至40毫秒。使用這些概數(shù)，其將可計(jì)算出其滲透距離系僅在45與100之間?？紤]大部份用于熱結(jié)合中的纖維，其直徑大約為20微米，該纖維僅僅擴(kuò)散那些總直徑的0.00000225百分比。所以，其聚合物熔融體在結(jié)合區(qū)域中圍繞纖維的機(jī)械聯(lián)鎖，有可能是在其結(jié)合點(diǎn)處保持該纖維在一起的支配力量。
此結(jié)合針點(diǎn)下增加的壓力，將會(huì)導(dǎo)致另外已知為克拉珀龍效應(yīng)的熔融溫度中的增加。壓力效應(yīng)使聚丙烯熔點(diǎn)的增加為38K/kbar或0.38℃/Mpa。使用一結(jié)合點(diǎn)下的典型壓力，聚丙烯的熔點(diǎn)，將會(huì)增加大約10℃。聚乙烯的熔融溫度，在典型的結(jié)合壓力下，將會(huì)增加大約5℃。
上述點(diǎn)結(jié)合熱壓延程序的幾項(xiàng)因素，將會(huì)影響到那些最后的纖維性質(zhì)，其中包括溫度、壓力、速度、滾筒直徑、和浮雕樣式。溫度的選擇主要系其物料的函數(shù)，但理應(yīng)注意的是，其傳遞至織布的總能量，系溫度、壓力、滾筒直徑、和線速度的一函數(shù)。若其溫度選擇過低，則該織布將結(jié)合不足，因此其織物的強(qiáng)度將很弱。若該滾筒溫度過高，則該織布將結(jié)合過度，因此其所成的織物將會(huì)太硬，或者該織布將會(huì)完全熔融，而黏著至該滾筒。
其施加至織物的壓力的效應(yīng)系很小，但不可被忽略。在低壓力下，織布的結(jié)合很差，因而其強(qiáng)度很差。當(dāng)壓力增加時(shí)，該織物的強(qiáng)度是結(jié)合溫度和壓力的函數(shù)。在極高的壓力下，雖然織物強(qiáng)度會(huì)達(dá)到一最大值，以及接著會(huì)隨著壓力的增加而開始降低。低于此一壓力，其強(qiáng)度將會(huì)繼續(xù)向上增加，而至該聚合物的熔點(diǎn)。
該結(jié)合滾筒的速度和直徑，將會(huì)影響到熱傳遞至織布的總時(shí)間。較大的結(jié)合滾筒直徑，可容許比那些較小滾筒更緊密地接觸該熱滾筒。因此，其將會(huì)有較多的熱量傳遞至織布。在相同的方式中，緩慢旋轉(zhuǎn)的滾筒，將較快速旋轉(zhuǎn)的滾筒，具有較少的接觸時(shí)間。
一織物耗費(fèi)在該夾隙(緊密接觸區(qū)域)內(nèi)的時(shí)間量，可被表達(dá)為t＝AC01/2R1/2V1t＝時(shí)間R＝結(jié)合滾筒7半徑V＝結(jié)合滾筒的速度A=CO-CnCo+CR-CnCo]]>其中，Co為原來的織物厚度，CN系為該結(jié)合滾筒間的厚度，以及CR為在該結(jié)合滾筒中壓縮后的厚度。
該纖維的外形并不受限制，以及可為任何適當(dāng)?shù)耐庑巍Ｅe例而言，典型的纖維系具有一圓形橫截面，但有時(shí)候那些纖維系具有不同的外形，諸如，一三葉形的外形?；蛞黄教?亦即，“條帶”狀)外形。
在熱結(jié)合式織物已經(jīng)自該結(jié)合針點(diǎn)脫出后，該結(jié)合區(qū)域?qū)?huì)發(fā)生冷卻和固化。該織物及更明確地該結(jié)合區(qū)域的淬火速度，可能會(huì)沖擊到其最后的織物性質(zhì)。
那些重要的織物性質(zhì)包括強(qiáng)度、伸長率、峰值負(fù)荷、耐磨強(qiáng)度、和抗彎剛度。無紡織物的強(qiáng)度或韌性和伸長率，對(duì)其后生產(chǎn)程序和消費(fèi)者兩者均很重要，一織物具有愈大的強(qiáng)度和彈性，其便可愈快與其它物料結(jié)合成一最后的消費(fèi)產(chǎn)品。無紡織物的另一性質(zhì)，系其抗磨損的能力。當(dāng)一粗糙表面施加至無紡織物時(shí)，那些纖維將會(huì)自該表面被拉出，以及使該表面上面形成細(xì)毛或毛球。就此而論，高耐磨強(qiáng)度就無紡織物而言系有利的。人類所穿戴及貼進(jìn)皮膚的物料的另一重要性質(zhì)是其硬度。該性質(zhì)可通過抗彎剛度或觸摸評(píng)估來做測量。纖維成形聚合物任何纖維成形聚合物，特別是那些可做熱結(jié)合的纖維成形聚合物，可被用于本發(fā)明的實(shí)施例。舉例而言，那些適當(dāng)?shù)木酆衔锇?，但無限制意，α-聚烯烴均聚物和互聚物，那些包括聚丙烯、丙烯/C4-C20的α-聚烯烴共聚物、聚乙烯、和乙烯/C3-C20的α-聚烯烴共聚物，該互聚物可為不均一乙烯/α-聚烯烴互聚物，或?yàn)榫灰蚁?α-聚烯烴互聚物，那些包括大體上線性乙烯/α-聚烯烴互聚物。所包括尚有那些具有12至20個(gè)碳原子且包含偶極團(tuán)的脂肪族α-聚烯烴互聚物。那些可將偶極團(tuán)導(dǎo)入聚合物內(nèi)的適當(dāng)脂肪族α-聚烯烴單體舉例而言，包括類似丙烯酸氰化物、異丁烯酸氰化物、乙基丙烯酸氰化物等等的乙烯基不飽和氰化物；類似馬來酐等不飽和無水化物；類似丙烯酰胺、異丁烯酰胺等等的乙烯基不飽和胺；類似丙烯酸、異丁烯酸等等的乙烯基不飽和羧酸(單和雙官能基)；類似異丁烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、羥基乙基丙烯酸酯、n-丁基丙烯酸酯或異丁烯酸酯、2-乙基-己基丙烯酸酯、或乙烯-醋酸乙烯酯共聚物等等的乙烯基不飽和羧酸的酯類(特別是較低級(jí)，例如C1-C6，的烷基酯)；類似N-烷基或N-芳香基馬來酰亞胺、類似N-苯基馬來酰亞胺等等的乙烯基不飽和二羧酸亞胺。這些包括偶極團(tuán)的單體，最好為丙烯酸、醋酸乙烯酯、乙酸乙烯酯、馬來酐和丙烯酸氰化物。該出自脂肪族α-聚烯烴單體的聚合物可包含的鹵素群，包括氟、氯和溴；這些聚合物最好為一些氯化的聚乙烯(CPE)。那些類似聚酯和尼龍等聚合物，亦可被使用。
那些不均一互聚物與均一互聚物的區(qū)別之處在于，后者中大體上所有的互聚物分子，在其互聚物內(nèi)，具有相同的乙烯/共聚單體比率，而不均一互聚物是那些互聚物分子并不具有相同的乙烯/共聚單體比率者。術(shù)語“寬廣組合物分布”，本說明書中系用以說明不均一互聚物有關(guān)的共聚單體分布，意指那些不均一互聚物具有一“線性”分量，以及該不均一互聚物具有通過DSC測得的多重熔融峰值(亦即，呈現(xiàn)至少兩個(gè)不同的熔融峰值)。該不均一互聚物，在大約10百分比(重量比)或以上內(nèi)，最好的是大于15百分比(重量比)內(nèi)，更好的是大于20百分比(重量比)內(nèi)，具有一小于或等于2甲基/1000碳的支鍵度。該不均一互聚物，在大約25百分比(重量比)或以下內(nèi)，最好的是小于15百分比(重量比)內(nèi)，更好的是小于10百分比(重量比)內(nèi)，具有一等于或大于25甲基/1000碳的支鍵度。
其不均一聚合物組合物，可為一最好是聚乙烯或聚丙烯的α-聚烯烴均聚物，或者更好是一具有至少一C3-C20的α-聚烯烴和/或C4-C18二烯的乙烯互聚物。乙烯與丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1戊烯、和1-辛烯的不均一共聚物是特別好的。
線性低密度聚乙烯(LLDPE)是在一溶液或一流體床程序中生產(chǎn)的。其聚合作用屬催化反應(yīng)。齊格勒納塔和單部位金屬茂催化劑系統(tǒng)一直被用來產(chǎn)生LLDPE。其所成的聚合物，在特性上具有一基本上呈線性的骨架。通過合并進(jìn)其他線性聚合物骨架的共聚單體的水平控制密度。各種α-聚烯烴，典型地與乙烯共聚化以產(chǎn)生LLDPE。該最好具有四至八個(gè)碳原子的α-聚烯烴，存在于該聚合物中的量高達(dá)大約10重量百分比。其最典型的共聚單體是丁烯、己烯，4-甲基-1-戊烯和辛烯。該共聚單體將會(huì)影響到其聚合物的密度。LLDPE有關(guān)的密度范圍相當(dāng)寬廣，典型地系自0.87-0.95g/cc(ASTM D-792)。
線型低密度聚乙烯熔融指數(shù)也受控于一類似氫或一授氫體等鏈終止劑的導(dǎo)入。一線性低密度聚乙烯有關(guān)依據(jù)ASTM D-1238條件190℃/2.16kg(昔日知名為“條件E”以及亦知名為“I2”)測得的熔融指數(shù)，范圍可寬廣自大約0.1至大約150g/10min。就本發(fā)明的目地而言，該LLDPE具有的熔融指數(shù)，就紡結(jié)合的細(xì)絲而言應(yīng)大于10，以及好是15或更大。特別佳的LLDPE聚合物，系具有一0.90至0.945g/cc的密度，和一大于25的熔融指數(shù)。
商業(yè)上現(xiàn)有適當(dāng)?shù)木€型低密度聚乙烯聚合物的實(shí)施例包括美國陶氏化學(xué)公司所售的線型低密度聚乙烯聚合物，諸如ASPUNTM系列的纖維級(jí)樹脂，Dow LLDPE 2500(55 MI，0.923密度)，Dow LLDPE類型6808A(36 M1，0.940密度)，和Exxon化學(xué)公司所售的EXACTTM系列的低密度聚乙烯聚合物，諸如EXACTTM2003(31 M1，密度0.921)。
該均一聚合物組合物，可為一最好是聚乙烯或聚丙烯的α-聚烯烴均聚物，或者更好是一具有至少一C3-C20的α-聚烯烴和/或C4-C18二烯的乙烯互聚物。乙烯與丙烯、1-丁烯、1-己烯、4-甲基-1戊烯、和1-辛烯的均一共聚物系特別佳。
近期引進(jìn)乙烯/α-聚烯烴聚合化作用所需的金屬茂基催化劑已經(jīng)導(dǎo)致新乙烯互聚物，已知稱為均一互聚物的產(chǎn)生。
該可用以形成本說明書中所說明的纖維的均一互聚物具有一些均一支鍵分布。亦即，該聚合物系其中的共聚單體隨機(jī)地分布在一給定的互聚物分子內(nèi)和其中大體上所有的互聚物分子在該互聚物內(nèi)具有相同的乙烯/共聚單體比率者。該聚合物的同構(gòu)型，典型上是通過SCBDI(短鏈分支分布指數(shù))或CDB1(組合物分布分支指數(shù))來加以說明，以及界定為該具有一在50百分比的中值總摩爾共聚單體內(nèi)容物內(nèi)的共聚單體內(nèi)容物的聚合物分子的重量百分比。一聚合物的CPBI，可自本技藝已知技術(shù)所得的資料而輕易計(jì)算出，舉例而言，誠如Wild等人，在PolymerScience，Poly.Phys.Ed.，第20卷第441頁(1982)中，在美國專利編號(hào)第4,798,081號(hào)中所說明，或如USP 5,008,204中所說明所舉為例的溫度上升洗出分餾法(本說明書將縮寫成“TREF”)，那些揭示內(nèi)容，是通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。其計(jì)算CDBI的技術(shù)，系說明在USP5,322,728中，以及在USP 5,246,783中，或在美國專利編號(hào)第5,089,321號(hào)中，那些所有的揭示內(nèi)容，是通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。本發(fā)明中所用有關(guān)均一互聚物的SCBDI或CDB1，最好系大于大約30百分比，特別是大于大約50百分比、70百分比、或90百分比。
本發(fā)明中所用的均一互聚物，基本上系缺乏一如同TREF技術(shù)測得的可測量“高密度”分量(亦即，該均一乙烯/α-聚烯烴互聚物，并不包含一具有分支度小于或等于2甲基/1000碳原子的聚合物分量)。該均一互聚物，亦不包含任何高度短的鏈分支分量(亦即，那些并不包含一具有分支度等于或大于30甲基/1000碳原子的聚合物分量)。
該大體上呈線性的乙烯/α-聚烯烴聚合物和互聚物，亦系均一互聚物，但在本說明書中系進(jìn)一步如美國專利編號(hào)第5,272,236號(hào)和美國專利編號(hào)第5,272,872號(hào)中所界定，其全部內(nèi)容是通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。然而，這些聚合物系獨(dú)特的，其系歸因于那些優(yōu)異的可處理性和獨(dú)特的流變性質(zhì)和高熔融彈性和對(duì)熔融破裂抗耐性。這些聚合物可使用該限定幾何結(jié)構(gòu)的金屬茂催化劑系統(tǒng)，在一連續(xù)聚合化程序中成功地被制備。
術(shù)語“大體呈線性”的乙烯/α-聚烯烴互聚物意指其聚合物骨架被大約0.01長鏈分支/1000碳原子至大約3長鏈分支/1000碳原子、優(yōu)選的是自大約0.01長鏈分支/1000碳原子至約1鏈分支/1000碳原子、以及特別是自大約0.05長鏈分支/1000碳原子至大約1長鏈分支/1000碳原子取代。
長鏈分支在本說明書中被界定為一鏈長度系該共聚單體內(nèi)的總碳原子減兩個(gè)碳原子的至少多一個(gè)碳原子，舉例而言，一大體呈線性的乙烯/辛烯的乙烯互聚物的長鏈分支，為至少七個(gè)(7)碳原子長(亦即，8個(gè)碳原子減去2個(gè)等于6個(gè)碳原子加上一個(gè)等于七個(gè)碳原子長鏈分支長度)。該長鏈分支可長至長度大約與其聚合物的骨架的長度相同。長鏈分支系使用13C核磁共振(NMR)分光儀來加以決定，以及系使用蘭德爾方法來定量(Macromol.Chem.Phys.，C29(2&3)，第285-297頁)，那些揭示內(nèi)容是通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。當(dāng)然，長鏈分支要與短鏈分支相區(qū)別，后者單獨(dú)地因合并共聚單體而成，以使舉例而言一大體呈線性的乙烯/辛烯聚合物的短鏈分支，系六個(gè)碳原子長，而其相同的聚合物的長鏈分支，系至少七個(gè)碳原子長。
其它適當(dāng)?shù)木酆衔?，公開在下列的美國專利編號(hào)中6,316,549；6,281,289；6,248,851；6,194,532；6,190,768；6,140,442；6,037,048；5,603,888；5,185,199和5,133,917，所有那些是通過參照而將那些全文合并進(jìn)本說明書內(nèi)。
商用纖維成形聚乙烯的實(shí)施例包括ASPUNTM6806A(熔融指數(shù)105.0g/10min；密度0.930g/cc)，ASPUNTM6842A(熔融指數(shù)30.0g/10min；密度0.955g/cc)，ASPUNTM6811A(熔融指數(shù)27.0g/10min；密度0.941g/cc)，ASPUNTM6830A(熔融指數(shù)18.0g/10min；密度0.930g/cc)，ASPUNTM6831A(熔融指數(shù)150.0g/10min；密度0.930g/cc)，和ASPUNTM8635A(熔融指數(shù)17.0g/10min；密度0.950g/cc)，所有均是通過密歇根州米德蘭市的美國陶氏化學(xué)公司所售。這些線性低密度聚乙烯，可與一均一大體呈線性的乙烯聚合物相混合，諸如美國陶氏化學(xué)公司所售的AFFINITYTM樹脂。
商用纖維成形聚丙烯的實(shí)施例包括指名為5A10的共聚丙烯(熔融流動(dòng)率1.4g/10min；撓曲模量1585MPa(230,000psi))；5A28(熔融流動(dòng)率3.0g/10min；撓曲模量1585MPa(230,000psi))；5A66V(熔融流動(dòng)率4.6g/10min；撓曲模量1654MPa(240,000psi))；5E17V(熔融流動(dòng)率20.0g/10min；撓曲模量1344MPa(195,000psi))；SE40(熔融流動(dòng)率9.6g/10min；撓曲模量1378MPa(200,000psi))；NRD5-1258(熔融流動(dòng)率100.0g/10min；撓曲模量1318MPa(191,300psi))；NRD5-1465(熔融流動(dòng)率20.0g/10min；撓曲模量1344MPa(195,500psi))；NRD5-1502(熔融流動(dòng)率1.6g/10min；撓曲模量1347MPa(195,500psi))；NRD5-1569(熔融流動(dòng)率4.2g/10min；撓曲模量1378MPa(200,000psi))；NRDS-1602(熔融流動(dòng)率40.0g/10min；撓曲模量1172MPa(170,000psi))；SRD5-1572(熔融流動(dòng)率38.0g/10min；撓曲模量1298MPa(188,400psi))；SRD5-1258(熔融流動(dòng)率25.0g/JOmin)，和INSPIRETM樹脂(熔融流動(dòng)率范圍自1.8至大約25g/10min)，所有均是通過美國陶氏化學(xué)公司所售。其熔融流動(dòng)率系根據(jù)ASTMD1238(230℃/2.16kg)來加以測量，以及其撓曲模量系根據(jù)ASTMD 790A來加以測量。理應(yīng)了解的是，那些出自其它公司的樹脂，諸如Exxon、Bassel、Mitsui、等等，亦可加以使用。
那些類似抗氧化劑(例如，類似Ciba Geigy所供應(yīng)的1RGANOXTM1010或1RGANOXTM1076的阻礙式酚醛塑料)、亞磷酸鹽(例如，亦CibaGeigy所供應(yīng)的1RGAFOSTM168)、粘著添加物(例如，PIB)、顏料、著色劑、填料等等的添加物，亦可被包含在本說明書所公開的纖維材料中。
同理，本說明書所公開的聚合物，可摻合其它聚合物，以修飾那些類似彈性、易處理性、強(qiáng)度、熱結(jié)合性、或黏附力等特性，使這些修飾不致不良地影響到其所希望的性質(zhì)的范圍。
某些可用以修飾此聚合物的有用材料包括，其它大體呈線性的乙烯聚合物加上其它聚烯烴，諸如高壓低密度乙烯均聚物(LDPE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、乙烯-羧酸酯共聚物、乙烯丙烯酸酯共聚物、聚丁烯(PB)、包括高密度聚乙烯(HDPE)、中密度聚乙烯、聚丙烯，乙烯-丙烯互聚物、超低密度聚乙烯(ULDPE)、加上一些涉及無水物和/或二烯或那些混合物所舉為例的移植修飾聚合物的乙烯/α-聚烯烴聚合物。
再有其它適用以修飾聚合物的聚合物包括一些已知可展現(xiàn)不同彈性度的合成和天然彈性體和橡膠。AB和ABA區(qū)塊或移植聚合體(其中，A系一類似舉例而言一蘇合香烯半體的熱塑性塑料端塊，以及B系一衍生自舉例而言共軛二烯或低烯烴的彈性中間塊)、氯化彈性體和橡膠、乙烯丙烯二烯單體(EDPM)橡膠、乙烯丙烯橡膠等等及其混合物，系一些已知先存技藝式彈性材料預(yù)期為適用于修飾本說明書所公開的彈性材料的實(shí)施例。
聚丙烯可摻合一類似聚乙烯等低熔融聚合物，以增加其結(jié)合區(qū)域的強(qiáng)度。在相同的方式中，LLDPE可摻合一低熔融/低密度聚乙烯，以產(chǎn)生相同的結(jié)果。
其用以產(chǎn)生無紡布的聚合物的初始化學(xué)結(jié)構(gòu)，對(duì)織物性質(zhì)具有影響。一聚合物的化學(xué)結(jié)構(gòu)，將會(huì)沖擊到該聚合物的密度/晶性、速度、和分子量分布。而且，填加兩個(gè)或以上聚合物以制成一混合物，將會(huì)顯著沖擊到該無紡的性質(zhì)?？椢飶?qiáng)度可隨著分子量分布的增加而增加。MWD中的增加，將會(huì)降低其紡紗過程中纖維的定向性，而在壓延期間造成較大的熔融。
該依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的無紡織物，在多種應(yīng)用中具有其效用。那些適當(dāng)?shù)膽?yīng)用包括但不限于，一次性個(gè)人衛(wèi)生用品(舉例而言，幼兒用短褲、尿布、吸水性內(nèi)衣褲、失禁產(chǎn)品、婦女衛(wèi)生產(chǎn)品、等等)，一次性外衣(舉例而言，工業(yè)服裝、工作服、頭罩、內(nèi)衣褲、褲子、襯衫、手套、短襪、等等)、和傳染病控制/室內(nèi)清潔產(chǎn)品(舉例而言、外科長袍和窗幔、面罩、頭、外科帽子和頭巾、鞋、長靴拖鞋、創(chuàng)傷敷里、繃帶、消毒包裹、雨刷、實(shí)驗(yàn)室用外套、工作服、褲子、圍裙、夾克、被褥產(chǎn)品、和床單)。該無紡織物，亦可在下列諸美國專利中所揭示說明的方式中被使用6,316,687；6,314,959；6,309,736；6,286,145；6,281,289；6,280,573；6,248,851；6,238,767；6,197,322；6,194,532；6,194,517；6,176,952；6,146,568；6,140,442；6,093,665；6,028,016；5,919,177；5,912,194；5,900,306；5,830,810；和5,798,167，那些全部內(nèi)容通過參照而合并進(jìn)本說明書內(nèi)。實(shí)施例下列實(shí)施例是為了說明本發(fā)明的某些實(shí)施例。其并非限制本發(fā)明，除另有說明和本說明書的申請(qǐng)專利范圍外。諸實(shí)施例中的所有數(shù)字系大約的值。在下列諸實(shí)施例中，各種的無紡織物是以許多方法為其定性。這些織物的性能資料亦可被取得。大部份的方法或測試，在執(zhí)行上依據(jù)一若適用的ASTM標(biāo)準(zhǔn)，或已知的程序。聚合物混合物的制備一HAAKE雙螺絲擠壓機(jī)被用來產(chǎn)生聚合物混合物。此擠壓機(jī)具有下列諸特性● 6個(gè)分別具有溫度為110℃、120℃、130℃、135℃、135℃、135℃的加熱區(qū)。
● 兩個(gè)19mm直徑的螺釘。
● L/D＝30● 熔融溫度＝146℃● 板牙壓力＝2.64×106Pa(383psi)● 扭矩＝3.44×107Pa(5000psi)● 速度＝200rpm聚合物纖維的制備纖維系使用一1寸直徑而喂料給一齒輪泵的擠壓機(jī)，通過擠壓該聚合物而產(chǎn)生。此齒輪泵可將物料推經(jīng)一內(nèi)含一40微米(平均細(xì)孔大小)燒結(jié)扁平金屬過濾器和一108孔紡絲頭的紡紗包。這些紡絲頭孔，具有一400微米的直徑和一4/l的面區(qū)(land)長度(亦即，長度/直徑或L/D)。該齒輪泵在操作上，使每分鐘大約有0.3克的聚合物擠壓經(jīng)過該紡絲頭的每一孔。該聚合物的熔融溫度，依據(jù)正被紡的聚合物的分子量而變化。通常其分子量愈高，其熔融溫度便愈高。淬火空氣(略高于室溫(約24℃)用以幫助熔融紡成的纖維冷卻。此淬火空氣恰位于其紡絲頭的下方，以及可將空氣吹過上述被擠壓的纖維線。該淬火空氣流動(dòng)速度，低至足以僅僅在紡織機(jī)下方的纖維區(qū)域中方能被手感觸到。該纖維系被收集在那些直徑大約為0.152m(6寸)的導(dǎo)絲滾筒上面。該導(dǎo)絲滾筒的速度系可調(diào)整，但就本說明書所示范的實(shí)驗(yàn)而言，該導(dǎo)絲滾筒的速度系大約1500轉(zhuǎn)/分鐘。該導(dǎo)絲滾筒，位于該紡絲頭板牙下方大約3米處。緊接該紡織過程后，所有纖維將會(huì)被切割成0.0381m(1.5寸)長的纖維。無紡布織物的制備無紡織物樣品，系依據(jù)本說明書所說明的程序，在一配備有一硬化、鉻合金浮雕鋼材滾筒的實(shí)驗(yàn)室壓延機(jī)上面產(chǎn)生出。一浮雕樣式系包含一20百分比的總結(jié)合面積，和每平方米3.44×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)(每平方寸222個(gè)結(jié)合點(diǎn))。第3A-3I圖系示意顯示各種結(jié)合樣式加上本發(fā)明的實(shí)施例中所使用的尺度。
就每一樣式設(shè)計(jì)而言，依循下列的程序。所有纖維是3丹尼爾。該纖維接著將會(huì)饋送進(jìn)一梳棉機(jī)內(nèi)。該纖維將會(huì)通過真空被拉進(jìn)RotorRing，以及傳遞經(jīng)一系列的橫針。該纖維接著會(huì)整齊地被排列，以供一高速離心機(jī)進(jìn)一步梳理。此一程序?qū)?huì)就每一樣品一再重復(fù)。其次，該纖維便會(huì)均勻地分布在一尺度為10cm乘40cm的鋼盤上面，一紙質(zhì)喂入卡將會(huì)圍住該纖維織布的前端。此將可產(chǎn)生一具有基本重量33g/m2或1oz/yd2的織物。該纖維織布系被放置在該移動(dòng)的熱壓延滾筒之間，織布在此結(jié)合成無紡織物。其起始結(jié)合滾筒條件系如下● 頂部(浮雕)滾筒溫度-自大約110℃(230°F)至大約121.1℃(250°F)● 底部(光滑)滾動(dòng)溫度-自大約110℃(230°F)至大約121.1℃(250°F)● 水壓-自大約4.82×106pa(700psi)至大約1.03×107Pa(1500psi)● 滾筒速度/刻度盤設(shè)定＝自大約3至大約5m/min。測驗(yàn)方法上述產(chǎn)生的織物，大部份包含機(jī)器方向的排列。其中極少有橫方向排列的纖維。那些織物和纖維定向的特性是使用下列的技術(shù)來進(jìn)行的1.光學(xué)顯微相片是從此實(shí)驗(yàn)隨機(jī)選定的織物。該織物的頂部和底部，兩者均以40X的放大倍率來照相。那些光學(xué)顯微相片亦以相同的方式，得自TANDEC制成的商業(yè)紡結(jié)合PP織物。
2.將該顯微相片轉(zhuǎn)換成Scion影像軟件，分割成四等分。
3.該顯微相片的每一四分等份中纖維的角度，在測量上系以機(jī)器方向?yàn)榇怪?0°)，和橫截面方向?yàn)樗?90°)。
一旦所有的纖維均被測量，下列的方程式將會(huì)被用來量化其定向Fp＝2*avg(cosθ)2-1θ系纖維的角度，F(xiàn)p是其定向參數(shù)，其中0的值對(duì)應(yīng)于隨機(jī)定向，以及1的值對(duì)應(yīng)于一個(gè)方向上的完美對(duì)齊。
每一織物樣品的抗張強(qiáng)度，系使用Instron 4501張力測試器來加以檢查。線性顎形夾爪被用來使織物固定至該Instron?！翱椘返臄嗔蚜蜕扉L率有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法”(ASTM D5035-90)系被使用，但有一項(xiàng)例外。該條帶并非被切成0152m(6寸)條帶；而是被切成0.101m(4寸)條帶。
一標(biāo)準(zhǔn)磨損程序被發(fā)展出，其包括下列使用具有一個(gè)8隔間樣品固定支架的Taber Abraser模型503(旋轉(zhuǎn)平臺(tái)雙頭方法)的步驟1.織物被切成0.0762×0.0762m(3×3寸)的片段，加以標(biāo)記。
2.將膠粘襯墊施加至其被磨蝕的表面的端緣，以防止該端緣處的撕裂。
3.樣品被個(gè)別稱重至4位數(shù)。
4.樣品被放置在樣品固定支架內(nèi)，以確定不致造成任何皺紋或松弛區(qū)域。樣品被安排至機(jī)器方向，而指向該樣品固定支架的中心，以及其浮雕樣式一側(cè)是面朝上。
5.織物樣品是使用CO2橡膠磨擦輪，進(jìn)行一周期的決定量(100)。將American Tape制的遮蔽膠帶，施加至磨蝕表面，接著在一穩(wěn)定但快速的動(dòng)作中移除。
6.織物再次被稱重并做記錄。
任何在磨蝕期間被撕裂或完全降級(jí)的樣品將被丟棄，并從進(jìn)一步的測試中刪除。
抗彎剛度在測量上，系根據(jù)ASTM方法D1388-64的設(shè)計(jì)規(guī)格。在施行測量前，將一水平調(diào)整氣泡，放置在其水平平臺(tái)上面，以確保其一致性?？椢锏耐怀鲩L度和基本重量，接著被用來計(jì)算其抗彎剛度。雖然突出量測試，系一可輕易測量所有織物的硬度的方式，其要能夠使其結(jié)果與消費(fèi)者意見相關(guān)聯(lián)是很重要的。一織物在一人手中的觸感，可能具有不同于一機(jī)械試驗(yàn)中所發(fā)現(xiàn)的性質(zhì)。此外，織物的表面亦應(yīng)對(duì)觸碰具有一柔軟感。
所有手感觸評(píng)估是通過一被選定來評(píng)估織物的紋理和硬度的12人研究小組來加以進(jìn)行。所有研究小組成員都遵循下列程序1.每一研究小組成員，給與4個(gè)錨樣品，以及那些對(duì)應(yīng)數(shù)字，系自最小粒狀或最小硬度的1，至最大粒狀或最大硬度的15。該錨件及其對(duì)應(yīng)數(shù)字表明在表10中。
2.研究小組成員將該樣品平放在桌上，使該織物的浮雕側(cè)面向上。將手腕放置在桌面上，使那些食指和中指移動(dòng)過該樣品的整個(gè)表面。此一程序?qū)⒃谠摌悠返乃兴膫€(gè)方向上被重復(fù)。那些紋理鑒定等級(jí)將會(huì)被記錄。
3.研究小組成員將該樣品平放在桌上，使那些慣用的手，放置在樣品的頂面上。那些手指在位置上，系使手指指向該樣品的頂部。此樣品系以手指移動(dòng)向手掌，同時(shí)另一手導(dǎo)引該樣品進(jìn)此成杯狀的手而被聚集。此樣品系重復(fù)被擠壓及釋放。
4.那些鑒定等級(jí)將會(huì)就其硬度做記錄。
所有樣品在就各被給定一分級(jí)數(shù)之前被評(píng)估。因研究小組成員的可得性所致，僅有一選定組的樣品被測試。實(shí)施例1那些聚乙烯(PE)聚合物，系得自美國陶氏化學(xué)公司。該聚乙烯聚合物具有變化的密度和熔融指數(shù)。一聚丙烯(PP)聚合物，亦系得自美國陶氏化學(xué)公司。該聚合物的性質(zhì)表明在表1中。
表1實(shí)驗(yàn)中所用的聚合物

代表PE1的聚乙烯包括密歇根州米德蘭市的美國陶氏化學(xué)公司所售的ASPUNTM6842A。代表PE2的聚乙烯包括密歇根州米德蘭市的美國陶氏化學(xué)公司所售的ASPUNTM6811。代表PE3的聚乙烯包括密歇根州米德蘭市的美國陶氏化學(xué)公司所售的ASPUNTM6835A。代表PE4的聚乙烯包括密歇根州米德蘭市的美國陶氏化學(xué)公司所售的AFFINITYTMEG8100。代表PP1的聚丙烯包括密歇根州米德蘭市的美國陶氏化學(xué)公司所售的H500-35。由這些聚乙烯聚合物配制出四個(gè)樣品。三個(gè)均聚物和一95百分比/5百分比PE1和PE4的混合物系受到測試。其混合物的復(fù)合系如上文所說明。4.75kg的PE1錠丸與0.25kg的PE4相結(jié)合，被放置在上述雙螺絲擠壓機(jī)的漏斗內(nèi)。在離開此擠壓機(jī)后，該聚合物會(huì)被拉經(jīng)一維持在5℃下的冷卻槽。其固體聚合物接著會(huì)被饋送至一Berlyn Clay Group削片機(jī)，在此其被切割成錠丸。此聚合物將會(huì)被洗滌15分鐘，以及那些錠丸將會(huì)被收集100分鐘。
那些纖維系使用表2中表明的紡織條件和上文所說明的程序來產(chǎn)生。
表2各種纖維有關(guān)的紡紗條件

織物是使用表1中所產(chǎn)生的纖維，由上文所說明的程序所產(chǎn)生，用下列方式編碼。有一個(gè)三數(shù)字系列，被指定給每一樣品。其第一數(shù)字表示所用的聚合物。其第二數(shù)字表示其結(jié)合樣式數(shù)目，其第三數(shù)字表示其結(jié)合溫度。根據(jù)表2參照聚合物數(shù)字，根據(jù)3A-3I圖參照結(jié)合樣式數(shù)目。為便利計(jì)，此標(biāo)記系統(tǒng)系被用來識(shí)別樣品。
第3A圖是關(guān)于結(jié)合樣式1，其具有46°角度、20百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度7.62×10-4m(0.03寸)。第3B圖是關(guān)于結(jié)合樣式2，其具有20°角度、16百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.86×10-4m(0.027寸)。第3C圖是關(guān)于結(jié)合樣式3，其具有20°角度、24百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度8.38×10-4m(0.033寸)。第3D圖是關(guān)于結(jié)合樣式4，其具有20°角度、20百分比的結(jié)合面積、2.31×105pts/m2(149pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度9.30×10-4m(0.0366寸)。第3E圖是關(guān)于結(jié)合樣式5，其具有20°角度、20百分比的結(jié)合面積、4.60×105pts/m2(297pts/in2)、基本寬度1.7×10.3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.60×10-4m(0.026寸)。第3F圖是關(guān)于結(jié)合樣式6，其具有42°角度、16百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.86×10-4m(0.027寸)。第3G圖是關(guān)于結(jié)合樣式7，其具有37°角度、24百分比的結(jié)合面積、3.44×105pts/m2(222pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度8.38×10-4m(0.033寸)。第3H圖是關(guān)于結(jié)合樣式8，其具有46°角度、20百分比的結(jié)合面積、2.31×105pts/m2(149pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度9.3×10-4m(0.0366寸)。第3I圖是關(guān)于結(jié)合樣式9，其具有35°角度、20百分比的結(jié)合面積、4.60×105pts/m2(297pts/in2)、基本寬度1.7×10-3m(0.067寸)、基本高度4.32×10-4m(0.017寸)、和點(diǎn)寬度6.60×10-4m(0.026寸)。
其次，織物片將被切割，以用于張力測試、磨蝕測試和突出量測試。由于所有樣品在纖維織布和在邊緣的處理溫度的不一致性，都從中央切割。
該織物以視覺做評(píng)估。溫度、壓力、和樹脂的選擇對(duì)該織物的視覺外觀并無影向。結(jié)合滾筒樣式對(duì)該織物的視覺性質(zhì)具有顯著的效應(yīng)。第4A-4I圖是一些在119.4℃(247°F)下由樹脂6824A所產(chǎn)生的無紡織物的20X放大倍率的顯微相片，它們顯示該織物在視覺上的差別。該暗菱形區(qū)域，是該織物的結(jié)合區(qū)域，而該較淡區(qū)域則是那些未結(jié)合的纖維。
第4A、4F、4G、4H和4I圖與第4B、4C、4D、和4E圖的比較顯示，20°的側(cè)壁角度將會(huì)產(chǎn)生較那些包含較大側(cè)壁角度的樣式者為小的結(jié)合面積。該織物的結(jié)合部位區(qū)域表明在表3中。此數(shù)據(jù)顯示一個(gè)比起其產(chǎn)生結(jié)合樣式1、6、7和8的織物的滾筒樣式百分比較大的結(jié)合區(qū)域。此是通過于其短暫結(jié)合針點(diǎn)下方的聚合物的熔融流動(dòng)，以及亦由于因該結(jié)合針點(diǎn)間的空區(qū)域中的纖維的緊壓所致增加的熱傳遞。該纖維包含較少的自由空間，以及其經(jīng)由傳導(dǎo)的熱傳遞系較高。所有包含20°側(cè)壁角度的樣式系顯示，一織物的百分比結(jié)合面積，系小于其滾筒樣式者。該聚合物纖維的收縮，系一可能的原因。在該纖維的紡紗處理期間，該纖維系在一定向狀態(tài)中的張力下被固化。當(dāng)該纖維在該結(jié)合針點(diǎn)下，暴露于較高的溫度時(shí)，該聚合物分子將會(huì)松回或收縮至一較穩(wěn)定的狀態(tài)。
表3無紡織物樣品測得的結(jié)合面積


該20°側(cè)壁角度樣式也呈現(xiàn)出具有一些較不緊密或較高多孔性的纖維。結(jié)合樣式4、5、7和8，具有相同的百分比結(jié)合面積，但每平方米有不同的點(diǎn)密度。每一結(jié)合點(diǎn)間的距離就該具有較低的每平方米的點(diǎn)密度的樣式而言是較大的。
其織物重量的分析顯示在表4中。由于該纖維織布的梳理程序和操作的變化，該織物中呈現(xiàn)有薄點(diǎn)。其厚度中的變異性，對(duì)機(jī)械性質(zhì)具有強(qiáng)的沖擊。在織物內(nèi)的一平方寸的樣品的重量具有極低的變異性。
表4樣品內(nèi)和間的織物重量的分析

第4A-4I圖是PE1樹脂在也被用以評(píng)估纖維定向的119.4℃(247°F)下的變化結(jié)合樣式的顯微相片。該圖片的研究顯示，大部份的纖維被安排成一個(gè)方向(向上及向下)。這就是該纖維的機(jī)器方向(MD)。大部份紡結(jié)合和熔化的織物包含較多隨機(jī)排列的纖維，使該織物包含橫方向的強(qiáng)度(CD)及機(jī)器方向的強(qiáng)度。那些隨機(jī)選定的織物的評(píng)估顯示，商業(yè)紡結(jié)合織物有關(guān)的織物定向(fp)值低于這些實(shí)施例中所產(chǎn)生及測試的樣品。該商業(yè)紡結(jié)合織物，在TANDEC下制自聚丙烯。該結(jié)果表明在表5中。該織物的底部的fp值高于其頂部，此意謂該纖維在底部上面，是較對(duì)齊于機(jī)器方向。其頂部上面的結(jié)合針點(diǎn)可將纖維推進(jìn)一較為隨機(jī)的狀態(tài)，而該結(jié)合至一平坦?jié)L筒的底部纖維可保持該織布的對(duì)齊。
表5從纖維定向測量收集的資料

表6至9系顯示在各種溫度下使用各種結(jié)合樣式所測試的對(duì)每一聚合物纖維的無紡織物的各種性質(zhì)。每一樣品中指定三數(shù)字系列。其第一數(shù)字指示所用的聚合物。第二數(shù)字指示其結(jié)合樣式數(shù)目，其第三數(shù)字指示其°F中的結(jié)合溫度。參照表2關(guān)于聚合物數(shù)字，以及參照第3A-3I圖關(guān)于結(jié)合樣式數(shù)目。為便利計(jì)，此標(biāo)記系統(tǒng)系被用來識(shí)別樣品。舉例而言，1-1-116.1代表在116.1℃(241°F)的結(jié)合溫度下使用結(jié)合樣式1(第3A圖)以PE1樹脂制成的織物。所有樣品的張力性質(zhì)使用一Instron4501和如前文所說明的程序ASTM D5035-90就峰值負(fù)載和斷裂下的伸長率來加以測量。由于在相同的條件下產(chǎn)生的織物間的變異性，所以測試6個(gè)張力樣品。每一處理?xiàng)l件下所觀察的平均磨蝕(ABR)見列表。就抗彎剛度(FR)而言，每一織物的突出垂長度和基本重量將會(huì)被測量，以便根據(jù)上文所說明的ASTM D 1388-64來決定FR。每一樹脂以各處理?xiàng)l件測量的平均FR見列表。
表6樹脂PE1的資料

表7樹脂PE2的資料


表8樹脂PE3有關(guān)的資料

表9包含95百分比PE1和5百分比PE4的樹脂的資料

那些峰值負(fù)載值范圍從800g至高達(dá)2400g。這些值典型的PP樣品小的多。使用136.6℃(278°F)下的樣式2，PP1將會(huì)產(chǎn)生4875g的峰值負(fù)載。通常，其規(guī)一化峰值負(fù)載會(huì)隨著溫度、結(jié)合區(qū)域、和結(jié)合角度的增加而增加。就樹脂PE2和95百分比PE1與5百分比PE4的混合物而言，當(dāng)就PE2而言溫度自114.4℃(238°F)至116.1℃(241°F)時(shí)和當(dāng)就該混合物而言溫度自117.7℃(244°F)至119.4℃(247°F)時(shí)，其峰值負(fù)載將會(huì)降低。此可能是促成其破裂機(jī)制的變化的一項(xiàng)因素。那些樣品的成對(duì)比較顯示，24百分比的結(jié)合面積較16百分比的結(jié)合面積的峰值負(fù)載高。誠如前文所示，其結(jié)合角度對(duì)樣品上面的實(shí)際結(jié)合面積具有顯著的效應(yīng)。第5圖是PE2樹脂在不同的溫度下以及使用各種結(jié)合樣式的正規(guī)化峰值負(fù)載對(duì)溫度的曲線圖。其峰值負(fù)載是線性地規(guī)一化至33g/m2(1oz/yd2)的基本重量，因?yàn)榉逯地?fù)載系基本重量的有力函數(shù)。
第6圖是PE1樹脂在不同的溫度下以及使用各種結(jié)合樣式的百分比伸長率對(duì)溫度的曲線圖。那些PE無紡布的伸長率，范圍從10百分比至高達(dá)95百分比。在136.6℃(278°F)下，使用樣式2，PP的伸長率僅僅能達(dá)至31百分比，以及37百分比是任一處理?xiàng)l件下所能達(dá)至的最高值。那些結(jié)合點(diǎn)濃度的降低，將會(huì)顯著地增加其伸長率。事實(shí)上，樹脂PE2在114.4℃(238°F)下，在那些結(jié)合點(diǎn)濃度自4.60×105pts/m2降低至2.31×105pts/m2(自297pts/in2至149pts/in2)時(shí)，其伸長率幾乎會(huì)加倍。其中一個(gè)例外為95百分比PE1和5百分比PE4的樹脂，其伸長率顯示并未因那些結(jié)合點(diǎn)濃度的降低而有不同。此可通過PE4較結(jié)合樣式的效應(yīng)更為顯著的高彈性的性質(zhì)來加以解釋。溫度控制很重要。1.6℃(3°F)的溫差可具有高至伸長率100百分比的降低。
第7圖系表明樹脂PE1有關(guān)典型的應(yīng)力-應(yīng)變的曲線的三個(gè)實(shí)施例。該樣品系使用PE1樹脂在116.1℃(241°F)、117.7℃(244°F)、和119.4℃(247°F)的溫度下，使用結(jié)合樣式3而制成。當(dāng)溫度增加時(shí)，該峰值負(fù)載將會(huì)增加。在119.4℃(247°F)的最高溫度下，該織物的伸長率將會(huì)降低。而且，在119.4℃(247°F)下所產(chǎn)生的織物的初始模數(shù)高于在較低溫度下所產(chǎn)生的初始模數(shù)。這是所有織物樣品的典型情形。
第8圖是PE1樹脂有關(guān)磨蝕對(duì)溫度的典型曲線圖。通常，其數(shù)據(jù)顯示，其伸長率是所有處理變量的函數(shù)。其相互關(guān)聯(lián)的結(jié)合面積與結(jié)合角度的增加，將會(huì)使該織物的伸長率增加。通常，其耐磨強(qiáng)度大體上是溫度的函數(shù)，雖然那些結(jié)合樣式間，可見到顯著的差別。此可通過其破裂機(jī)制來加以解釋。當(dāng)其表面被磨擦?xí)r，該纖維將會(huì)自該結(jié)合點(diǎn)被拉出。由于其磨蝕有關(guān)的破裂機(jī)制所致，其表面上面的細(xì)毛量，將會(huì)依賴結(jié)合強(qiáng)度更甚于其結(jié)合的尺度。其磨蝕有關(guān)的值，范圍自0.48mg/cm2至大于1mg/cm2。在136.6℃(278°F)下使用結(jié)合樣式2的PP樣品，具有0.15mg/cm2的磨蝕值，而小于PE者的3倍以上。
第9圖顯示PE2有關(guān)抗彎剛度(“FR”)對(duì)溫度的曲線圖。這是一個(gè)典型的曲線圖，并表示其它樹脂中所發(fā)現(xiàn)的趨勢。一高長度的突出量表示一硬織物。而且，一高的基本重量是促成硬度增加的一項(xiàng)因素，因?yàn)樵摽椢镌诙司壧帒覓鞎r(shí)，可支撐較大的重量。該織物在其雕花滾筒側(cè)向上及向下時(shí)的突出量的平均值，被視為個(gè)別片段織物有關(guān)的總突出量。每一個(gè)的平均值會(huì)被得到?？梢哉J(rèn)為這可更好地表示該織物的總硬度，因?yàn)樵摽椢镌诖┐髌陂g會(huì)在兩個(gè)方向上彎曲。每一樣品系以這種方式測量四次。
其可觀察到那些具有較大結(jié)合角度的結(jié)合樣式6-9是比具有較那些具有20°結(jié)合角度的樣式2-5更高的值。所有PE樣品的抗彎剛度，就樣品3-7-119.4而言，其范圍系自其低的20至一高的125mg*cm。這些值以一典型的PP織物具有一200mg*cm以上的fr值來說系相當(dāng)?shù)?。樹脂PE2在與相同處理?xiàng)l件下的其它樹脂相比較顯示最小的硬度。這可能是由于該聚合物的低密度所致。其最高FR值是通過PE3而得到，以及可歸因于一較高的聚合物密度。填加PE4至FE1將產(chǎn)生一較高的FR值。其可能是通過在其結(jié)合區(qū)域中熔融的增加和/或該纖維和織物的收縮所致。關(guān)于其結(jié)合樣式，低結(jié)合面積、低側(cè)壁角度和低結(jié)合點(diǎn)密度顯示將產(chǎn)生最低的FR值。理應(yīng)注意的是，低結(jié)合面積、側(cè)壁角度和結(jié)合點(diǎn)密度可影響到其它性質(zhì)，亦即，磨蝕。所以，由于PE的低模數(shù)所致，其FR值可能不如其它性質(zhì)來得重要。
那些結(jié)合滾筒樣式對(duì)織物的硬度(ST)和其表面的紋理(GR)的效應(yīng)，是通過手觸感測試來加以評(píng)估的。12人研究小組成員以1至15的定標(biāo)來標(biāo)定該兩性質(zhì)。錨樣品(用做一基線)在提供上如表10中所列。在119.4℃(247°F)下對(duì)每一結(jié)合樣式做處理的樹脂PE1被用做樣品。表11摘錄出每一結(jié)合樣式有關(guān)兩手標(biāo)定的平均值。
表10錨材料及其對(duì)應(yīng)值

表11手感調(diào)查所收集的數(shù)據(jù)

掃描電子顯微鏡(SEM)被用來分析處理?xiàng)l件對(duì)無紡表面、結(jié)合周緣、橫截面、和破裂機(jī)制的效應(yīng)。那些處理?xiàng)l件顯示可達(dá)成該織物的觸感和強(qiáng)度。此節(jié)討論織物表面與其性質(zhì)間的關(guān)系，以及亦可確定該破裂機(jī)制為處理?xiàng)l件的函數(shù)。
Arial視圖和剖面圖系使用以下方法得到1.該織物的剖面在切割上，是通過將其置于兩片紙間，以及將此樣品置于液態(tài)氮中大約1分鐘，接著是以剃刀片垂直于該機(jī)器方向來做切割。
2.將該樣品放置在具有傳導(dǎo)帶的平臺(tái)上面，其邊緣襯有傳導(dǎo)性石墨涂料。
3.Denton真空Hi-Res 100高分辨率鎘噴鍍系統(tǒng)被用來涂敷該織物，使其成一100-120厚的薄膜。
4.該樣品系置于其樣品隔間內(nèi)，此隔間被抽真空至1.3×105Pa(107torr)。
5.可用的20Kev被使用到5Kev，因?yàn)橛性摽椢锉砻嫔厦骐姾啥逊e的問題。
6.在各種放大倍率下得到顯微相片。
7.Scion成像軟件，被使來觀察及測量該顯微相片。
所有被測試的樣品是以一60X與100X間的低放大倍率，聚焦在該結(jié)合點(diǎn)上面而做顯微照相。由于溫度間并無顯著的表面差異，所有相片取自低于那些粘著點(diǎn)1.6℃(3°F)的樣品。該溫度就所有樣品而言是119.4℃(247°F)，樹脂PE2除外，其在119.4℃(247°F)。所有九個(gè)制自樹脂PE1的結(jié)合樣式，系顯示在第10A-IOI圖中。所有結(jié)合點(diǎn)包含在中央的一個(gè)大平坦表面，其系朝邊緣升高。樣式1、6、7和8，全包含一大的側(cè)壁角度。該效應(yīng)以PE1樹脂幾乎不如以其它樹脂時(shí)顯著，此或許是由于其高的熔融指數(shù)。該具有小側(cè)壁角度的樣式，將會(huì)產(chǎn)生一包含一較小平坦區(qū)域的結(jié)合，和幾何上更呈圓形的結(jié)合點(diǎn)。由于其以20°側(cè)壁角度所產(chǎn)生的結(jié)合點(diǎn)的外形系呈圓形，以及將會(huì)覆蓋較前文所述為小的表面區(qū)域，每一結(jié)合點(diǎn)間的空間則會(huì)較大。此較大空間可因該纖維的曝露區(qū)域的增加，而給與該織物較柔軟的觸感。此系與其手感評(píng)估資料相互關(guān)聯(lián)。相反地，較小結(jié)合點(diǎn)表面覆蓋面，將會(huì)產(chǎn)生較小的纏繞纖維，以及將會(huì)降低織物的強(qiáng)度。此已見于先前的張力資料中。
處理?xiàng)l件對(duì)無紡織物的效應(yīng)是在類似張力和磨蝕測試等破壞性測試期間的斷裂機(jī)構(gòu)。有三種類型的斷裂會(huì)發(fā)生。該纖維會(huì)在結(jié)合景象外被拉動(dòng)，而在其結(jié)合周邊處斷裂，或在結(jié)合點(diǎn)外斷裂。SEM顯微相片亦被用來確定所選定無紡樣品的斷裂機(jī)構(gòu)。第11A-C圖系顯示張力破裂測試期間的斷裂機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。顯而易見，大部份的處理?xiàng)l件，將會(huì)使得聚乙烯織物因纖維拉離一微弱結(jié)合點(diǎn)而斷裂。在某些較高溫度的情況中，很顯然該結(jié)合系強(qiáng)至足以使纖維在其結(jié)合周邊處斷裂。將5百分比的PE4樹脂加至PE1樹脂，將會(huì)使其結(jié)合強(qiáng)度，在119.4℃(247°F)下，增加至足以使某些纖維在其結(jié)合周邊處斷裂。就此點(diǎn)而論，有兩個(gè)破裂機(jī)制的證據(jù)，那些包括在纖維拉離結(jié)合點(diǎn)和纖維在其結(jié)合周邊處的斷裂。
磨蝕所造成的斷裂機(jī)構(gòu)的分析，并未顯示其在結(jié)合周邊處斷裂的跡象。第12A-B圖顯示磨蝕所造成斷裂結(jié)合點(diǎn)的兩個(gè)實(shí)施例。其薄絲帶狀條帶是其先前熱結(jié)合點(diǎn)的遺跡。甚至那些在張力測試中因脆弱纖維在其結(jié)合周邊處斷裂而斷裂的樣品，并未顯示相同的破裂機(jī)制。該織物在磨蝕后，會(huì)因其結(jié)合點(diǎn)的破壞而斷裂。此一現(xiàn)象可以解釋為何耐磨強(qiáng)度未能達(dá)至一峰值，以及接著如同其韌性和伸長率，隨著其處理溫度的增加而降低。其耐磨強(qiáng)度僅依賴其結(jié)合力。
誠如上文所展示，本發(fā)明的實(shí)施例，可提供一種具有相對(duì)增加的抗張強(qiáng)度、伸長率、磨蝕強(qiáng)度、抗彎剛度、和/或柔軟度的無紡織物。本發(fā)明的實(shí)施例所提供的額外特性和優(yōu)點(diǎn)，可為本技藝的專業(yè)人員輕易理解。
雖然本發(fā)明業(yè)已參照有限數(shù)目的實(shí)施例做了說明，其存在有一些變更形式和修飾體。舉例而言，該織物組合物并不需要為一在上文給定的組合物內(nèi)的混合物。其可包含那些組合物的任一量，只要該織物組合物所希望的性質(zhì)能符合。理應(yīng)注意是，該織物組合物的應(yīng)用例，并不限于衛(wèi)生物品，其可使用在任何需要一熱結(jié)合無紡織物的環(huán)境中。其所附的權(quán)利要求，意在涵蓋所有在本發(fā)明的界定范圍內(nèi)的變更形式和修飾體。
權(quán)利要求
1.一種制造無紡布織物的方法，其包括使一纖維織布通過一對(duì)滾筒，以得到具有高百分比結(jié)合面積的熱結(jié)合織物，其中所述的高百分比結(jié)合面積是通過在其中一個(gè)滾筒上面的浮雕樣式形成的，此浮雕樣式具有高百分比的結(jié)合點(diǎn)面積。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式具有高百分比的結(jié)合點(diǎn)區(qū)域和寬的結(jié)合點(diǎn)角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的結(jié)合面積的百分比為至少大約16百分比。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的結(jié)合面積的百分比為至少大約20百分比。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的結(jié)合面積的百分比為至少大約24百分比。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的結(jié)合點(diǎn)角度為大約20°或更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的結(jié)合點(diǎn)角度為大約35°或更大。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的結(jié)合點(diǎn)角度為大約37°或更大。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的結(jié)合點(diǎn)角度為大約42°或更大。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述的結(jié)合點(diǎn)角度為大約46°或更大。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式每平方米至少具有大約1.55×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式每平方米至少具有大約2.31×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式每平方米至少具有大約3.1×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式每平方米至少具有大約3.44×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式每平方米至少具有大約4.6×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。
16.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的浮雕樣式每平方米至少具有大約4.65×105個(gè)結(jié)合點(diǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求1、4、7或14所述的方法，其中所述的纖維織布含有聚乙烯。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚乙烯是乙烯均聚物。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚乙烯是乙烯和共聚單體的共聚物。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚乙烯是在金屬茂催化劑存在下得到的。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚乙烯是在局限性幾何結(jié)構(gòu)型催化劑存在下得到的。
22.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述的聚乙烯是在單部位催化劑存在下得到的。
23.一種含有一種聚合物的無紡布織物，其中所述的織物的特征在于具有高百分比的結(jié)合面積和高耐磨強(qiáng)度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的無紡布熱結(jié)合織物，其中所述的聚合物是聚乙烯。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的結(jié)合面積的百分比為至少大約16百分比。
26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的結(jié)合面積的百分比為至少大約20百分比。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的結(jié)合面積的百分比為至少大約24百分比。
28.通過權(quán)利要求1-22所述的方法制備的織物。
全文摘要
一種可用以產(chǎn)生無紡織物的方法，其包括使纖維織布通過一對(duì)滾筒，以得到具有高百分比結(jié)合面積的熱結(jié)合織物。此高百分比結(jié)合面積，是通過該滾筒至少之一上面的浮雕樣式來加以形成。此浮雕樣式具有一高百分比的結(jié)合點(diǎn)區(qū)域和寬的結(jié)合點(diǎn)角度。此種無紡織物，具有增加的抗張強(qiáng)度、伸長率、耐磨強(qiáng)度、抗彎剛度、和/或柔軟度。
文檔編號(hào)D04H1/54GK1479819SQ01820418
公開日2004年3月3日 申請(qǐng)日期2001年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月11日
發(fā)明者R·A·莫甘斯, R A 莫甘斯 申請(qǐng)人:陶氏環(huán)球技術(shù)公司