CN100473770C - 非织造的无定形纤维网及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了包括具有提高的和/或更方便的粘合性的无定形聚合物纤维的非织造纤维网。非织造纤维网可以只包括无定形聚合物纤维，或除包括无定形聚合物纤维以外，还包括附加组分。网中的无定形聚合物纤维可以是自发粘合的或可自发粘合的。无定形聚合物纤维可以具有以下特征：在连续纤维的整个长度上发生形态变化，以便于在选定的粘合操作期间提供在软化性能上互不相同的纵向片段。

Description

非织造的无定形纤维网及其制造方法

背景技术

在非织造纤维网中使用无定形聚合物纤维时，往往需要在加工步骤和产品特性上进行不希望的妥协。已知的无定形聚合物纤维是在一定条件下形成的，这种条件导致整个纤维具有均匀的热性能(例如，玻璃化转变温度)。纤维的均匀热性能导致基本上同时的软化，从而实质上使所有纤维在非常小的温度范围内融合成失去纤维形态的聚合物块。因为无定形聚合物纤维在热粘合时失去其纤维形态，所以包括已知的无定形聚合物的非织造纤维网必然也典型地包括一种或多种协助粘合或为该网提供纤维特性的组分。

例如，一些在其结构中包括无定形聚合物纤维作为主要纤维的非织造纤维网可以依靠使用粘结剂或其它材料来粘合网中的无定形聚合物纤维，从而不需要将该网加热到足以使网中所含无定形聚合物纤维发生软化和融合的温度。但是，该方法的缺点可能包括与该粘结剂材料的施加、固化或干燥有关的工艺问题。另一种潜在的缺点是网中包括除无定形聚合物纤维之外的材料，这可能使非织造网的回收复杂化，因为需要分离成品网中所使用的不同材料。还有一个缺点是粘结剂可能使网更象纸、更硬、更脆等。另外，粘结剂可能通过至少部分地填充网中的纤维间隙而降低网的透气性。

一些非织造纤维网包括与其它的非无定形聚合物纤维混合的无定形聚合物纤维，可以将无定形聚合物纤维作为粘结剂。例如，除了无定形聚合物纤维，该网可能包括由半结晶聚合物制成的非无定形聚合物纤维、棉花、纤维素等。在这些非织造纤维网中，无定形聚合物纤维可能作为粘结剂，目的是无定形聚合物纤维在受热时融合成聚合物块，从而将网中的其它纤维粘合在一起。具有这种结构的非织造纤维网可能是点粘合或大面积压延的。在施加了足够热量和压力的任何地方，都会导致网中无定形聚合物纤维的软化，因为无定形聚合物纤维通常会全部融合而形成网中其它纤维之间的粘合物，实质上无定形聚合物纤维是典型地不存在了。例如，在被点粘合物填充的区域，基本上所有的无定形聚合物纤维已融合成了粘合物。

如同使用单独的粘结剂材料一样，将无定形聚合物纤维与其它纤维组合使用可能会提高网的成本、使生产操作更为复杂及在网中引入附加成分。另外，用来形成粘合物的热量和压力会改变网的性能，例如，使之更象纸、更硬或更脆。

发明内容

本发明提供包括无定形聚合物纤维的非织造纤维网，其中的无定形聚合物纤维具有改进的和/或更方便的粘合性。非织造纤维网可以基本上由无定形聚合物纤维组成，或可以包括除无定形聚合物纤维外的附加成分。

网中的无定形聚合物纤维可以是自发粘合的或可自发粘合的。术语“自发粘合”(及其变体)被定义为纤维在高温下相互粘合，所述高温是例如在烘箱中或用通风粘合器—也被称为热气刀获得的，而不使用例如点粘合或压延中的固体接触压，并且优选不添加粘合纤维或其它粘合材料。

与已知的无定形聚合物纤维不同，本发明的非织造纤维网中的无定形聚合物纤维的特征在于连续纤维的形态沿长度方向变化，以便在选定的粘合操作期间提供软化特性互不相同的纵向片段。这些纵向片段中的一部分在粘合操作的条件下软化，即在选定的粘合操作期间是有活性的，从而使它们粘合到网中的其它纤维上；而其它的片段并不软化，即在粘合操作期间是惰性的。在每一条连续纤维上，活性片段可称为“活性纵向片段”，惰性片段可称为“惰性纵向片段”。优选的是，活性纵向片段在有用的粘合条件下，例如在足够低的温度下充分软化，使得该纤维可自发地直接粘合到网中的其它纤维上。

与已知的无定形聚合物纤维不同，本发明的纤维还能够在网内自发粘合后保持其纤维形态。

还优选无定形聚合物纤维的连续纤维具有均匀的直径。“均匀的直径”是指纤维在有效长度上(即，不小于5厘米)具有基本相同的直径(变化不大于10％)，在该长度上无定形聚合物的形态可以且典型地变化。

优选该纤维是取向的，即，优选该纤维包括被锁定到(即，被热捕获)沿纤维的长度方向延伸的准线上的分子。例如，本发明的非织造纤维网中的无定形聚合物纤维可以具有以下特征：包括刚性的或有序的无定形聚合物相或取向的无定形聚合物相部分(即，纤维中的分子链通常沿纤维轴向进行不同程度地排列的部分)。

本文中使用的术语“纤维”是指单组分纤维；双组分纤维或组合纤维(为方便起见，术语“双组分纤维”将常被用来表示由两种组分组成的纤维及由两种以上组分组成的纤维)；和双组分纤维的一个纤维切片，即，占有双组分纤维横截面的一部分且在双组分纤维的整个长度上延伸的切片。单组分纤维网往往是优选的，本发明所提供的取向性和粘合性的组合使采用单组分纤维的高强度可粘合网成为可能。本发明的其它网包括双组分纤维，在该双组分纤维中无定形聚合物纤维作为多组分纤维的一种或多种组分(或纤维区段)。在无定形聚合物纤维只占有纤维的部分横截面的那些多组分纤维中，优选无定形聚合物纤维沿纤维的长度方向是连续的，并具有本文所述的活性片段和惰性片段。结果，多组分纤维可以如本文所述那样发挥粘合功能，同时多组分纤维的无定形聚合物部分在自发粘合后保持其初始的纤维形态。

本发明的非织造纤维网可以通过纤维成型工艺进行制备，该工艺包括挤出纤维成型材料的长丝，使经受取向力，并在至少部分挤出长丝处于软化状态时穿过气流的湍流区和在湍流区中的同时达到它们的凝固温度长丝(例如，纤维成型材料固化的温度)。制造本发明的纤维网的优选方法可以包括a)挤出纤维成型材料的长丝；b)引导纤丝通过处理室，在处理室中气流对长丝施加取向应力；c)在长丝离开处理室后，使其通过湍流区；和d)收集处理过的长丝；控制长丝的温度，以便至少部分长丝在离开处理室后和被收集之前固化。可以优选处理室被两个平行壁所限定，其中至少一个壁可以进行朝向或远离另一个壁的瞬时运动，并在长丝穿过过程中受移动装置的控制以提供瞬时移动。

除了连续纤维的形态沿长度方向的变化，还可以使本发明的非织造纤维网的不同无定形聚合物纤维之间发生形态变化。例如，作为在湍流区经受了更少取向的结果，一些纤维可以具有比其它纤维更大的直径。直径更大的纤维通常具有更无序的形态，在参与(即，具有活性)粘合操作的程度上可能与直径更小的纤维不同，直径更小的纤维往往具有更高度发达的形态。本发明的非织造纤维网的大部分粘合物可能涉及这些直径更大的纤维，尽管不是必需，但它们本身经常在形态上变化。但是，优选存在于更小直径的变形态纤维上的具有更无序形态(因而具有更低的软化点)的纵向片段也参与网的粘合。

一方面，本发明提供一种包括无定形聚合物纤维的非织造纤维网，其中的无定形聚合物纤维自发地在网中粘合，自发粘合的无定形聚合物纤维在自发粘合后保持其纤维形态。

另一方面，本发明提供一种具有无定形聚合物纤维的非织造纤维网，其中无定形聚合物纤维的至少一部分连续纤维包括一个或多个活性纵向片段，该片段粘合到无定形聚合物纤维相同的或其它的连续纤维的纵向片段上，并且无定形聚合物纤维在网中具有纤维形态。

另一方面，本发明提供一种具有无定形聚合物纤维的非织造纤维网，其中无定形聚合物纤维的至少部分的连续纤维沿其长度方向呈现出至少一种形态变化，使得至少部分连续纤维包括一个或多个活性纵向片段，这些纵向片段粘合到无定形聚合物纤维相同的或其它连续纤维的纵向片段上，且其中无定形聚合物纤维在网中具有纤维形态。

另一方面，本发明提供一种通过提供许多无定形聚合物纤维并在网中自发地粘合许多无定形聚合物纤维来制造非织造纤维网的方法，其中自发粘合的无定形聚合物纤维在粘合后保持纤维形态。

下面将结合本发明的一些说明性的实施方案对本发明的这些和其它特征及优点进行描述。

附图说明

在附图中：

图1为用于成型本发明的非织造纤维网的设备的总体示意图。

图2为用于成型本发明的非织造纤维网的处理室的放大侧视图，其中没有显示处理室的装配方式。

图3为图2所示处理室以及装配装置和其它有关设备的半示意性的顶视图。

图4描绘了本发明中无定形聚合物纤维的惰性片段和活性片段之间的粘合。

图5为下述的本发明的实施例1的说明性网的扫描电子显微照片。

图6为实施例5所述的采用调制差示扫描量热法获得的聚合物和聚合物纤维的热性能曲线。

具体实施方式

图1显示了可用来制造本发明的非织造纤维网的说明性设备。通过向料斗11中加入纤维成型材料、使其在挤出机12中熔融并将熔融后的材料经泵13泵送至挤出头10，而将纤维成型材料输送至该特定的说明性设备的挤出头10。尽管呈小球状或其它颗粒形状的固态聚合物材料是最常用的，可以被熔融成作为可泵送状态的液体，还可以使用诸如聚合物溶液这样的纤维成型液体。

挤出头10可以是常规的喷丝头或喷丝组件，通常包括排列成规则图形，如直线列的多个喷丝孔。纤维成型液体的长丝15由挤出头挤出，并被输送至处理室或缩束装置16。作为所希望的工艺控制的一部分，挤出长丝15在达到缩束装置16之前所经过的距离17可以进行调整，比如可调整到它们所要经受的条件。典型地，通过常规的方法或设备将空气或其它气体的急冷气流18提供到挤出长丝上，以降低挤出长丝15的温度。有时可以对急冷气流进行加热，以获得所希望的挤出长丝温度和/或便于长丝的拉伸。可以存在一个或更多个空气(或其它流体)气流，例如，横向吹送到长丝股上、可以除去挤出时散发的不希望有的气体物质或烟雾的第一个气流18a；和获取所希望的大幅度温度降低的第二急冷气流18b。取决于所采用的工艺或所希望的成品形态，急冷气流可能足以使部分挤出长丝15在到达缩束装置16之前固化。但是通常，在本发明的方法中，挤出长丝组分在进入缩束装置时仍为软化的或熔融的状态。可替代的是，不使用急冷气流；在这种情况下，处于挤出头10和缩束装置16之间的环境空气或其它流体可以作为介质，使挤出长丝组分在进入缩束装置之前进行任意的温度改变。

如以下的更详细描述，长丝15经过缩束装置16，然后离开。最常见的是，如图1所绘，它们离开后就到达了收集器19上，在这里被收集成纤维团20，该纤维团可以是粘合的或未粘合的，并呈现出一种可处理的网状。收集器19通常是多孔的，并且可以在下面设置抽吸装置14以便于纤维在收集器上的沉降。

在缩束装置16和收集器19之间存在有空气或其它流体的湍流区21。湍流是在流经缩束装置的气流到达缩束装置末端的未限定区域时发生的，在此处缩束装置中所存在的压力被施放。在离开缩束装置时气流发生扩展，在扩展的气流中产生了涡流。这些涡流—气流旋涡从主气流上向不同方向流动—使在其中的长丝受到与其在缩束装置中或缩束装置上部通常所受的直线力不同的作用力。例如，长丝可能在涡流中发生来回的飘动，并受到向量分量横切于纤维长度的力。

所处理的纤维是长纤维，在通过湍流区时沿曲折而随机的路线前进。长丝的不同部分在湍流区受到不同的力。在某种程度上至少一部分长丝上的纵向应力是松弛的，结果，与经受更长时间的纵向应力的那部分长丝相比，这部分长丝取向更少。

同时，长丝进行冷却。可以通过以下方式来控制湍流区的长丝温度：例如，控制长丝进入缩束装置时的温度(例如，通过控制挤出的纤维成型材料的温度、挤出头和缩束装置之间的距离及急冷气流的用量和性质)、缩束装置的长度、长丝通过缩束装置时的速度和温度、及缩束装置与收集器19之间的距离。通过将部分或全部的长丝及其片段在湍流区冷却至长丝或片段可固化的温度，使长丝的不同部分所经历的取向差异和相应的纤维形态被冻结，即，将分子热捕获至平行排列的位置。当在收集器19上收集纤维时，不同纤维和不同片段在通过湍流区时所经历的不同取向在纤维中至少得到了一定程度的保留。

取决于长丝的化学组成，在纤维中可获得不同种类的形态。如下所述，纤维中可能的形态学形式包括无定形、刚性或有序的无定形和取向的无定形。沿着单根连续纤维的长度方向可以存在这几种不同的形态中的若干种，或可以是以不同的量或不同的有序度或取向度存在。这种差别的存在可以达到以下程度，即使得在粘合操作中沿纤维长度方向的纵向片段的软化特性不同。

在通过所述处理室和湍流区之后，但在收集之前，纤维的挤出长丝可以经过多个未示于图1中的附加处理步骤，例如，进一步的拉伸、喷射等。收集后，整个被收集的纤维团20可被传送至诸如粘合烘箱、通风粘合器、压延机、压花区、层压机、切割机等的其它设备中，或经驱动辊22输送和卷绕成贮存卷23。相当常见的是，纤维团被传送至烘箱或通风粘合器中，在那里纤维团被加热而进行自发粘合，使作为可处理网的纤维团稳定化或更为稳定。本发明特别适用于直接成网工艺，其中纤维成型聚合物材料是在一个基本直接的操作(包括长丝挤出、长丝处理、长丝在湍流区的固化、已处理长丝的收集和必要时，将收集的纤维团转化为网的进一步处理)中转化为网的。本发明的非织造纤维网优选包括直接收集的纤维或直接收集的纤维团，也就是说当纤维离开成型设备时，它们被收集成网状纤维团(如下文所述，可以在收集直接成型的纤维团的同时收集诸如人造纤维或人造颗粒的其它成分)。

可替代的是，离开缩束装置的纤维可以呈长丝形态、纤维束形态或纱线形态，可绕在贮存卷筒上或作进一步的加工。本文所述的沿长度方向形态发生变化的具有均匀直径的纤维被认为是新颖的和有用的。也就是说，长度至少为5厘米、直径变化不超过10％、而在长度方向发生形态变化的纤维被认为是新颖的和有用的，所述形态变化的例子有：在选定的粘合操作期间存在有活性和惰性的片段、或沿长度方向的不同有序度或不同的取向度、或下文所述的度量密度梯度或玻璃化转变温度范围梯度变化的测试结果。这些纤维或纤维团往往在切成梳理长度和任选的与其它纤维共混后形成网，和组合成非织造网形态。

图1所绘的设备对于实施本发明是有利的，因为它容许对通过缩束装置的长丝温度进行控制、容许长丝快速通过处理室和可对长丝施加将能引入所希望的高取向度到长丝上的高应力(图中所示的设备在2001年4月16日递交的美国专利申请No.09/835,904、2001年11月8日递交的对应PCT申请No.PCT/US01/46545和2002年7月18日公开的WO02/055782中也已有描述，将其引入本文以供参考)。该设备的一些潜在的有利特征进一步示于图2和图3中，图2为典型处理设备或缩束装置的放大侧视图，图3为图2所示处理设备以及安装方式和其它有关设备的半示意性的顶视图。说明性的缩束装置16包括分开的和可移动的两部分或两侧16a和16b，使得在它们之间限定出了处理室24：两侧16a和16b的相对表面形成室的壁。由图3的顶视图可看出，处理室或缩束室24通常为伸长的沟槽，具有横向长度25(横切于长丝通过缩束装置行进的路径)，该长度可根据所处理的长丝数进行改变。

虽然以两部分或两侧的形式存在，但缩束装置仍作为一个整体设备起作用，将首先对其结合形式进行说明(图2和图3中所示结构仅是代表性的，可采用许多不同的构造)。代表性的缩束装置16包括倾斜的进口壁27，其限定了缩束室24的进口空间或喉部24a。优选进口壁27在进口边缘或表面27a处是弯曲的，以使携带挤出长丝15的空气流的入口变得平滑。壁27连接在主体部分28上且可在其上提供下凹区域29，以在主体部分28和壁27之间形成间隙30。可以通过管道31将空气引入间隙30，形成使长丝通过缩束装置的速度得到提高的空气刀(用箭头32表示)，该空气刀还对长丝产生更强的急冷作用。优选缩束装置主体28在28a处发生弯曲，以使从空气刀32到通道24的空气通道变得光滑。可以选择缩束装置主体的表面28b的角度(α)以确定空气刀冲击经过缩束装置的长丝流时的所希望角度。可以不在室的入口附近设置空气刀，而是进一步将其设置在室内。

缩束室24可以在通过缩束装置的纵向长度上(沿通过缩束室的纵轴26的尺寸被称为轴向长度)具有均匀的缝隙宽度(图2中缩束装置两侧之间的水平距离33在本文中被称为缝隙宽度)。可替代的是，如图2所示，缝隙宽度可沿缩束室的长度方向进行改变。在缩束装置内缩束室可以更窄，例如，如图2所示，在空气刀位置缝隙宽度33是最窄的，缩束室的宽度沿朝向出口34的长度方向扩张，例如以角度β扩张。缩束室24内的这种变窄、然后再扩张产生了文丘里效应，增加了引入室内的空气团和提高了纤丝通过该室的速度。在一个不同的实施方案中，直割室由直壁或直平壁限定，在该方案中两壁之间的空间沿长度方向可以是不变的，或可替换地，墙壁在缩束室的轴向长度上稍微张开或汇合。在所有这些情况下，形成缩束室的两壁在本文中被认为是平行的，因为其与精确平行的偏差相当微小。如图2所示，限定通道24的纵向长度的主要部分的壁可以采取板36的形式，板36独立于主体部分28并与其相连。

可改变缩束室24的长度，以获得不同的效果；这对处于空气刀32和出口34之间的部分——在本文中有时称为斜槽长度35尤其有用。在出口34附近室壁与轴26之间的夹角可以更宽，以改变纤维在收集器上的分布和改变缩束装置出口处的气流区的湍流度和形态。还可以在出口处采用诸如偏转表面、柯恩达曲线表面和不均匀壁长的结构，以获得所希望的气流力场及纤维散布或其它形式的纤维分布。通常，要结合所处理的材料和处理方式来选择缝隙宽度、斜槽长度、缩束室形状等，以达到所希望的效果。例如，更长的斜槽长度对于提高所制备的纤维的结晶度是有用的。可以对条件进行选择或进行大幅度改变以将挤出长丝加工成所希望的纤维形态。

如图3所示，代表性的缩束装置16的两侧16a和16b每一个都完全由连接在直线轴承38上的装配块37支撑，直线轴承38在杆39上滑动。轴承38在杆上进行低摩擦的移动，这种移动是通过诸如围绕杆呈径向安装的在轴向延伸成排的滚珠轴承的手段，从而使两侧16a和16b可以容易地相向运动或反向运动。装配块37连接在缩束装置主体28和外壳40上，来自供气管的空气通过外壳40被分配至导管31和空气刀32。

在这个说明性的实施方案中，气缸43a和43b分别通过连接杆44被连接至缩束装置的两侧16a和16b上，并施加挤压缩束装置的相对两侧16a和16b的夹紧力。结合其它操作参数来选择夹紧力，以便于平衡缩束室24中存在的压力。换言之，在优选的操作条件下，夹紧力与在缩束室内起作用、将缩束装置两侧挤压开的力如由缩束装置内部的气压产生的力相平衡。可将长丝材料挤出，使其通过缩束装置，然后收集成成品纤维，同时，缩束装置部件保持其已形成的平衡或稳态位置；缩束室或通道24保持其已形成的平衡或稳态缝隙宽度。

在图1-3所示的代表性设备的操作期间，缩束装置侧或室壁的移动通常只在系统产生扰动时发生。这种扰动可能在所处理的长丝断开或与其它长丝或纤维缠结时发生。这些断开和缠结通常伴随有缩束室24内压的升高，例如，因为来自挤出头的纤维前端或缠结增大并在室24中引起了局部堵塞。升高的压力可能足以使缩束装置侧或室壁16a和16b相互分开。在室壁这样运动时，进入的长丝末端或缠结可以通过缩束装置，从而使缩束室24的内压恢复到其发生扰动前的稳态值，气缸43施加的夹紧力也使缩束装置侧回到其稳态位置。引起缩束室内压力升高的其它扰动包括“液滴”，即，在挤出长丝中断时从挤出头的出口落下的纤维成型材料的球形液滴，或可能附着和粘附到到缩束室壁上或先前沉积的纤维成型材料上的挤出长丝材料堆积物。

有效的是，使缩束装置侧16a和16b中的一个或两个进行“漂浮”，即，使之不被任何结构固定在某个位置，而是装配成可以自由、方便地沿图1中的箭头50所指方向进行侧向运动。在优选的配置中，除摩擦力和重力外，作用在缩束装置侧的仅有力是气缸施加的偏置力和缩束室24内部产生的内压。可以使用气缸以外的夹紧方法，例如，弹簧、弹性材料的变形或凸轮；但气缸提供了所希望的控制和可变性。

有许多替代方法可引起或容许处理室壁进行所希望的移动。例如，可以不依赖于流体压力强制处理室的壁分开，而是使用室中的传感器(例如，检测壁上的沉积和室堵塞的激光或热传感器)来激活机械伺服机构，使壁分开及随后回到其稳态位置。在本发明的另一个有用设备中，缩束装置侧或室壁中的一个或两个被以振动的方式驱动，例如，通过伺服机构、振动或超声波驱动设备。振动速率可以有大的变化，包括，例如每分钟至少5,000个周期至每秒钟60,000个周期。

在又一个变化中，使壁分开和回到其稳态位置的运动方法可以简单地采取处理室内部的流体压力和作用在室壁外部的环境压力之差的形式。更具体而言，在稳态操作期间，处理室内部压力(在处理室内部起作用的、例如由处理室的内部形状，空气刀的存在、位置和样式，进入处理室的流体流的速度等形成的各种力的总和)与作用在室壁外侧的环境压力相平衡。如果由于纤维成型过程中的扰动使室内压力升高，室壁中的一个或两个会移动离开另一个壁直到扰动结束，于是使处理室内的压力减小到小于稳态压力的水平(因为室壁之间的缝隙宽度比稳态操作时更大)。因此，作用在室壁外侧的环境压力迫使室壁返回，直到室内压力与环境压力相平衡和达到稳态操作。缺乏对设备和处理参数的控制可能使仅仅信赖压力差成为一种更不希望的选择。

总之，除了能进行瞬时移动和在有些情况下进行“漂移”，处理室的壁通常还采用使其以所希望的方式进行移动的工具。可以认为墙壁总是连接到，例如，物理地或操作性地连接到可使这些壁进行所希望的移动的工具上。移动工具可以是能使可移动室壁的进行预期移动的处理室或相关设备、或操作条件、或其组合的任何特征，所述室壁的预期移动是例如，用来防止或减轻纤维成型过程中的扰动的分离移动，和例如，用来建立和恢复处理室的稳态操作的相向移动。

在图1-3所示的实施方案中，缩束室24的缝隙宽度33与室中存在的压力、或与通过室的流体流率和流体温度相关。夹紧力与缩束室内的压力相匹配并根据缩束室的缝隙宽度而改变：对于特定的流体流率，缝隙宽度越窄，缩束室内压力越高，夹紧力也必须更高。更低的夹紧力容许更宽的缝隙宽度。可以在缩束装置侧16a和16b中的一个或两个上使用机械挡块如对接结构以保持最大和最小的缝隙宽度。

在一个有用的配置中，气缸43a施加了比气缸34b更大的夹紧力，例如，通过在气缸43a上使用比气缸34b直径更大的活塞。这种力的差别使缩束装置侧16b在操作中发生扰动时成为趋于非常容易移动的一侧。力的差异大约与阻止轴承38在杆39上移动的摩擦力相等，并对其进行补偿。可以在较大的气缸43a上连接限制装置以限制缩束装置侧16a向缩束装置侧16b的移动。如图3所示，一种说明性的限制装置采用双杆气缸作为气缸43a，其中的第二杆46是带螺纹的，穿过装配板47并加上可进行调节的螺母48，该螺母可进行调节以调整气缸的位置。调节限制装置，例如，通过旋转螺母48使缩束室24处于与挤出头10成直线的位置。

由于所述的缩束装置侧16a和16b的瞬时分离和合拢，纤维成型操作的操作参数被扩展了。一些原来会使操作无法进行的条件——例如，因为它们会导致要求关闭以重新穿丝的长丝断开——变成可接受的；在纤丝断开时，输入长丝末端的重穿丝通常会自动进行。例如，可以使用导致长丝频繁断开的更高速度。类似的是，可以采用窄的缝隙宽度，这种宽度使空气刀更集中和对通过缩束装置的长丝上施加更大的力、使长丝速度更快。或者可以将长丝以更熔融的状态引入缩束室，从而容许对纤维性能进行更大的控制，因为这减小了缩束室堵塞的危险。可以将缩束装置移近或移离挤出头，以控制尤其是长丝在进入缩束室时的温度。

尽管所示的缩束装置16的室壁通常为整体结构，但它们也可以采取单个部件组装的形式，装配每个部件用于所述的瞬时移动或漂移运动。包括一个壁的单个部件用密封的方法相互接合，以便保持处理室24内的内部压力。在一个不同的配置中，处理室24的壁是由一种柔性片材如，橡胶或塑料形成，从而在有局部性的压力升高时(例如，由于单个长丝或长丝束断开引起的堵塞)室可发生局部变形。可以在嵌块壁或柔性壁上采用串联的或格式的偏压方法；充分的偏压方法被用来对局部的变形产生反应和在壁的变形部分施加偏压使其恢复到未变形时的位置。或者，一系列或格式振荡装置可咬合柔性壁并振荡壁的局部区域。或者，可以按照上述的方法，采用处理室内流体压力和作用在壁或壁局部上的环境压力的差，例如，在工艺的扰动期间，使某部分壁打开，和在例如，扰动结束时使该壁恢复到未变形或稳态位置。也可以对流体压力进行控制，以使柔性壁或嵌块壁产生连续的振动状态。

正如在图2和图3所示的处理室实施方案中所见到的，在该室的横向长度末端不存在侧壁。结果，当接近该室的出口时，通过该室的纤维可以在该室的外侧向外扩展。这种扩展可能是所希望的，可以扩大收集器上所收集的纤维团。在另一实施方案中，处理室确实包括侧壁，尽管处于该室的一个横向末端的单个侧壁未连接到该室的两侧16a和16b上，因为连接到该室两侧会阻止上述两侧的分离。作为替代，可以将侧壁连接到室的一侧，并且当或如果该侧对通道内压力的变化作出反应而进行运动时会随该侧一起移动。在另一实施方案中，侧壁是分开的，一部分连接在室的一侧，另一部分连接在室的另一侧，如果希望将所处理的纤维束限定在处理室内，优选侧壁部分是搭接的。

尽管更优选所示的室壁可瞬时移动的设备，但本发明的实施也可以使用采用现有技术中所教导的处理室的设备——通常更不方便或更没效率，这种设备中限定处理室的壁是固定在一定位置的。

可以使用很多种无定形聚合物纤维成型材料来制造本发明的纤维网。用于成型长丝的适宜材料包括无定形聚合物如，聚碳酸酯、聚丙烯酸类、聚甲基丙烯酸类、聚丁二烯、聚异戊二烯、聚氯丁二烯、苯乙烯和丁二烯的无规和嵌段共聚物(例如，苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR))、丁基橡胶、乙烯-丙烯-丁二烯单体橡胶、天然橡胶、乙烯-丙烯橡胶、及其混合物。其它的适宜聚合物的例子包括，例如，聚苯乙烯-聚乙烯共聚物、聚乙烯基环己烷、聚丙烯腈、聚氯乙烯、热塑性聚氨酯、芳香族环氧树脂、无定形聚酯、无定形聚酰胺、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)共聚物、聚苯醚合金、高抗冲聚苯乙烯共聚物、聚二甲基硅氧烷、聚醚酰亚胺、甲基丙烯酸-聚乙烯共聚物、冲击性改性聚烯烃、无定形氟聚合物、无定形聚烯烃、聚苯醚、聚苯醚-聚苯乙烯合金、及其混合物。其它潜在的适宜聚合物包括，例如，苯乙烯异戊二烯嵌段共聚物、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、苯乙烯-乙烯-丙烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SIS)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)嵌段共聚物、乙烯-丙烯共聚物、苯乙烯-丙烯共聚物、聚醚酯，和诸如用式-(CH2CHR)x表示的聚-u-烯烃基材料，其中R为含2至10个碳原子的烷基，和基于茂金属催化剂的聚-a-烯烃、及其混合物。

可以使用更难于用纺粘或熔喷技术形成纤维的一些聚合物或材料，包括例如，环烯烃(具有高熔融粘度，限制了它们在常规的直接挤出技术中的使用)、嵌段共聚物、苯乙烯基聚合物、聚碳酸酯、聚丙烯酸类、聚丙烯腈、和胶粘剂(包括压敏类和热敏类)。(对于嵌段共聚物，可注意的是共聚物的单个嵌段的形态可以不同，比如一个嵌段为结晶或半结晶的，而另一个嵌段为无定形的；本发明的纤维上呈现的形态变化并不是这种变化，而是一种更宏观上的性能，其中多个分子参与在纤维上形成通常在物理上相同的部分。)这里列举的具体聚合物仅仅是例子，许多其它的聚合物材料或纤维成型材料也是有用的。对采用可能包括无定形聚合物的其它聚合物制造的非织造纤维网的其它论述包含在2002年5月20日递交的美国申请No.10.151，782中，标题为BONDABLE，ORIENTED，NONWOVEN FIBROUS WEBAND METHODS FOR MAKING THEM(代理档案号57736US002，引入本文以供参考)。有趣的是，使用熔融聚合物的纤维成型工艺常可以在比传统的直接挤出技术更低的温度下进行实施，这提供了许多优点。

纤维也可以由材料的共混物形成，所述材料包括已经混入某种添加剂如，颜料或染料的材料。如上所述，可以制备双组分纤维如，核-壳型或并列的双组分纤维(本文的“双组分”包括具有两种以上组分的纤维)。另外，不同的纤维成型材料通过挤出头的不同喷丝孔挤出，以便制造包括纤维混合物的网。在本发明的另一个实施方案中，可以根据本发明在收集纤维之前或当时将其它材料引入到的所制备纤维束中，以便制造混杂网。例如，可以按美国专利No.4,118,531中教导的方法混入其它的人造短纤维；或按美国专利No.3,971,373中教导的方法在网中引入或吸收选定的材料；或按美国专利No.4,813,948中教导的那样在网中混入微网。可替代的是，可以在其它纤维束中引入本发明所制备的纤维以制备混杂纤维。

除了上述的纤维之间或片段之间的取向不同，本发明的网和纤维还可以呈现出其它的独特性能。例如，在一些收集的网中，可发现纤维是中断的，即断开的，或是与其自身或其它纤维缠结的，或由于附着在处理室壁上而发生变形。被中断部位的纤维片段——即，在纤维断开点的纤维片段，和发生缠结或变形的纤维片段——在本文中均称为中断的纤维片段，或更通常地为简写目的，常常简称为“纤维末端”：这些中断的纤维片段形成纤维自然长度的终点或端点，即使在缠结或变形处往往没有真正的纤维断开或切断。

纤维末端具有纤维形态(与在熔喷或以前的其它方法中经常得到的球形不同)但在纤维的中间或中部直径通常会扩大；通常它们的直径不到300微米。纤维末端，尤其是断开的末端往往具有卷曲或螺旋的形状，这导致末端与自身或其它纤维进行缠结。纤维末端可以与其它纤维并排地粘合起来，例如，通过纤维末端材料与邻近纤维材料的自发融合。

所述的纤维末端是因为图1-3所示的纤维成型工艺的独特特征而产生的，这种工艺(将在下面的进一步描述中进行说明)即便在单个纤维成型中发生断开和中断时也能继续进行。这种纤维末端可能不会出现在本发明的所有被收集的网中，但至少会在一些有用的操作工艺参数下出现。单个纤维可能会发生中断，例如，在处理室中拉伸时可能会断开，或作为与处理室的壁偏离的结果、或作为处理室中湍流的结果的与自身或其它纤维发生缠结；但是，尽管存在这些中断，本发明的纤维成型工艺仍可以继续进行。结果，所收集的网可以包括显著的和可检测量的纤维末端、或中断纤维片段，在该纤维片段处纤维具有不连续性。由于中断典型地发生在处理室之中或之后，在那里纤维典型地受到拉伸力，纤维在断开、缠结或变形时处于张力下。断开或缠结通常会导致张力的中断和施放，使得纤维末端发生收缩和直径变大。另外，断开的末端能自由在处理室的流体流中移动，这种移动至少在一定情况下导致末端缠绕成螺旋形并与其它纤维发生缠结。包括具有扩大的纤维末端的纤维的网可能具有这种优点：纤维末端可以包括适于提高的网的粘合性的更易于软化的材料；螺旋形状可以提高网的粘着性。尽管呈纤维形态，纤维的末端比中间或中部具有更大的直径。中断的纤维片段，或纤维末端通常是少量产生的。纤维中间的主要部分(“中间”包括“中间片段”)具有上述的特征。中断是孤立的和无规的，即，它们并不按规则的重复方式或预定方式出现。

上述的位于中部的纵向片段(本文中也简称为纵向片段或中部片段)与刚才所述的纤维末端不同，其中，因为纵向片段通常与邻近纵向片段具有相同或相似的直径。尽管作用在相邻纵向片段上的力可能是相互间完全不同，以至于在片断间产生显著的形态差异，但这些力并不会相差如此之大以至于实质性地改变纤维中相邻纵向片段的直径和拉伸比。优选相邻纵向片段的直径差别不大于约10％。更常见的是，本发明的网中纤维的有效长度——例如，不小于5厘米——的直径变化大于约10％。这种直径的均匀性是优点，例如，因为它有助于在网中得到均匀的性能，且可以得到膨松的低密度网。当本发明的网在粘合时基本上不发生纤维的变形时——这种变形可能在对网进行点粘合或压延时发生，这种性能均匀性和膨松性可以得到进一步的提高。在纤维的整个长度上，直径可以有基本上超过10％的(但优选没有)变化；但是这种变化是逐渐的，使得邻近的纵向片段具有相同或相似的直径。纵向片段可以在长度上出现大幅度的变化，从像一个纤维直径那样短的长度(例如，约10微米)到30厘米或更长的长度。纵向片段的长度往往不小于约两毫米。

尽管在本发明的网中相邻纵向片段在直径方面没有大的差别，但纤维之间的直径可以有显著的不同。总之，特定纤维在所受合力上与别的纤维有显著的不同，这些差别导致该特定纤维的直径和拉伸比与别的纤维不同。与直径更小的纤维相比，直径更大的纤维趋向于具有更小的拉伸比和更不发达的形态。在粘合操作中，尤其是在自发粘合操作中直径更大的纤维可能比直径更小的纤维更有活性。在网中，主要的粘合可能是从直径更大的纤维获得的。但是，我们也已经观察到粘合更可能发生在直径更小的纤维间的网。在网中，纤维直径的范围通常可以通过控制纤维成型操作的各种参数来进行控制。例如，更优选直径具有窄范围，以便使网的性能更为均匀和最小化为使网粘合而施加到网上的热量。

尽管网中充分存在的形态差别足以改善粘合性，但纤维还可以具有充分发达的形态以提供所希望的强度性能、耐用性和尺寸稳定性。纤维本身具有强度，由于更具活性的粘合片段和纤维而获得的改善的粘合进一步提高了网的强度。好的网强度与提高的方便性及粘合性能的结合使本发明的网得到了好的使用性。无定形聚合物纤维可以包括分子取向足以形成刚性的或有序的无定形相或取向的无定形相的部分，从而提高网的强度和稳定性。网中的这种纤维与自发粘合的结合可以为本发明的非织造纤维网提供其它的优点。网中的纤维的直径在大部分长度上可以是更均匀和与其它纤维无关的，以得到具有所希望的膨松性能的网。可以获得90％或更大的膨松度(是密实度的反面，包括网中空气体积与网的总体积的比再乘以100)，这对于诸如过滤或绝缘的许多用途是有用的。优选即使是更少取向的纤维片段，也经历过一些取向，这种取向可提高纤维在整个长度上的纤维强度。

总之，本发明的纤维网通常包括连续纤维，该连续纤维在形态上和最终的粘合性能上互不相同，还可以包括呈现出与纤维中至少部分其它片段不相同的形态和粘合特征的纤维末端；纤维网也可以包括直径相互不同的且在形态和粘合特征上与网中的其它纤维不同的纤维。

最终的纤维形态可能受到湍流区和其它操作参数的选择的影响，所述的操作参数是，例如进入缩束装置的长丝的固化度、通过空气刀引入到缩束装置的空气流的速度和温度及缩束装置通道的轴向长度、缝隙宽度和形状(例如，因为形状影响文丘里效应)。

典型地可能通过只采用自发粘合例如，通过对本发明的网进行加热而不施加压延压力来形成本发明的非织造纤维网。这种粘合可以使网具有更柔软的手感和在压力下更多地保留膨松性。但是，也可以在本发明的网中使用点粘合和宽幅压延中的压力粘合。还可以通过利用红外线、激光、超声波或其它能量形式来形成粘合，这些能量方式可用热量或以其它方式激活纤维间的粘合。也可以采取施用溶剂的方法。当网只受到只在一些粘合中起作用的有限压力时，网能够表现出自发粘合和压力形成的粘合。具有自发粘合的网在本文中被认为是自发粘合的，即使其它种类的压力形成的粘合也少量存在于网中。通常，在本发明的实施中，按所希望的选择粘合操作，使一部分纵向片段在与相邻纤维或纤维部分粘合时发生软化或激活，而其它的纵向片段在获得粘合时保持惰性或无活性。

图4对本发明的非织造纤维网中所用活性/惰性片段进行了说明。图4中所示的纤维集合体包括在图4的范围内的整个长度上具有活性的纵向片段、在整个长度上具有惰性的纵向片段和包括活性和惰性纵向片段的纤维。纤维上画剖面线的部分是活性的，没有画剖面线的部分是惰性的。尽管为了说明的目的，活性和惰性纵向片段的边界是明显的，应该理解的是，在实际的纤维中该边界可能是更渐变性的。

更具体而言，纤维62在图4的范围内被描绘成完全惰性的。纤维63和64在图4的范围内被描绘成即有活性也有惰性。纤维65在图4的范围内被描绘成完全活性的。纤维66在图4的范围内被描绘成即有活性也有惰性。如图4所示，纤维67在被描绘成在整个长度上是活性的。

纤维63，64和65之间的交叉点70将典型地导致粘合，因为在该交叉点(“交叉点”在本文中是指纤维互相接触的地方；典型地需要样品网的三维视图来检查是否有接触和/或粘合)的所有纤维片段是活性的。纤维63，64和66之间的交叉点71也将典型地导致粘合，因为在该交叉点纤维63和64是活性的(即使纤维66在该交叉点是惰性的)。交叉点71说明了在活性片段和惰性片段相互接触的地方，即在此交叉点上典型地形成粘合的原则。这种原则也可以在纤维62和67交叉的交叉点72看到，这时在纤维67的活性片段和纤维62的惰性片段之间形成粘合。交叉点73和74说明了纤维65和67的活性片段之间的粘合(交叉点73)及纤维66和67的活性片段之间的粘合(交叉点74)。在交叉点75会典型地形成纤维62的惰性片段与纤维65的活性片段间的粘合。但是，对于也在交叉点75交叉的纤维62的惰性片段和纤维66的惰性片段之间，典型地不会形成粘合。结果，交叉点75说明了两个相互接触的惰性片段之间不会典型地导致粘合的原则。交叉点76典型地包括在交叉点交汇的纤维62的惰性片段和纤维63和64的活性片段之间的粘合。

纤维63和64显示了在两个纤维63和64沿其长度部分并排排列时，只要纤维之一是活性的或两个纤维都是活性的，纤维63和64将会典型地粘合(这种粘合可以发生在纤维的制备期间)。结果，纤维63和64被描绘成在交叉点71和交叉点76之间是相互粘合的，因为两个纤维在该距离上都是活性的。另外，在图4的更上端，在只有纤维64是活性的地方纤维63和64也会粘合。相反，在图4的更下端，在两个纤维都过渡到惰性片段的地方纤维63和64发生分离。

可以对本发明纤维的不同片段(内部片段及纤维末端)进行分析比较，以显示不同的特征和性能。本发明纤维的密度变化往往伴随形态的变化，密度变化可以典型地通过本文定义的沿纤维长度方向的密度梯度测试(有时更简短地称为“梯度密度测试”)进行检测。该测试是基于ASTM D1505-85中所描述的密度梯度技术。该技术采用密度梯度管，即装有至少两种不同密度液体的溶液的量筒或刻度管，这两种液体混合后在管子的高度上提供了密度梯度。在标准的测试中，充入的液体混合物至少在管子中达到60厘米的高度，以便于提供所希望的液体混合物密度的渐变。液体的密度在柱高度上的变化速率为约0.0030至约0.0015克/立方厘米/厘米柱高。将来自样品纤维或样品网的纤维块切成长度为1毫米，投入管中。网上的取样是在分开至少三英寸(7.62厘米)的至少三个地方。将纤维在玻璃板上没有张力地展开并用剃刀切断。用长40mm、宽22mm和厚0.15mm的玻璃板从纤维切割用玻璃板上擦除切割的纤维。在将纤维放入柱中之前，用β射线源对纤维消电离30秒。

在进行密度和纤维位置测量前，使纤维原地沉降48小时。纤维块在柱中停留在其密度水平的位置，它们呈现由水平变化至垂直的姿态，取决于它们是否在其整个长度上有密度变化：密度恒定的纤维块呈现水平的姿态，密度变化的纤维块偏离水平姿态而呈现更垂直的姿态。在标准测试中，将进行测定的由一个样品上取的二十个纤维样品段引入密度梯度管。一些纤维块可能会附着在管壁上，另一些纤维块可能会与其它纤维块结成束。这种附着或成束的纤维应不计入，只考虑自由的纤维块——未附着或未成束的。如果引入柱中的二十个纤维块的不到一半是自由纤维块，测试需要重新进行。

角度测定可通过目测获得，按最接近的5度增加。弯曲纤维的角度分布是基于弯曲纤维中点的切线。在本发明的纤维或网的标准测试中，试验时至少有五个自由纤维块通常会呈现与水平方向呈至少30度的姿态。更优的是至少一半的自由纤维块采取那样的姿态。另外，更优选的是这些纤维块(至少五个并优选至少一半的自由段)呈现与水平方向成45度或更大，或与水平方向成60或85度或更大的姿态。与水平方向的角度越大，密度的差异越大，这往往与更大的形态差异相关，从而使得区分活性片段和惰性片段的粘合操作更可能操作和更易于操作。另外，与水平方向成一定角度排列的纤维块数越多，形态变化往往就越普遍，这进一步有助于获得所希望的粘合。

不同的纤维片段也可以呈现出可检测的形态差异，该差异是基于用调制差示扫描量热法(MDSC)测定的性能差异。例如，用未处理的无定形聚合物(即，用于形成本发明纤维的聚合物小球)、按照本发明制造的无定形聚合物纤维和进行模拟粘合(加热模拟，例如，自发粘合操作)后的本发明的无定形聚合物纤维获得数据。

所形成的无定形聚合物纤维与模拟粘合后的无定形聚合物纤维之间的热性能差异可以说明形成纤维的加工过程以提高粘合性能的方式对无定形聚合物材料产生影响。对所形成的纤维和模拟粘合后的纤维的所有MDSC扫描显示了明显的应力释放，这种应力释放可以作为所形成的纤维和模拟粘合后的纤维中存在有明显取向的证明。例如，当将所形成的纤维与模拟粘合后的纤维进行比较时，这种应力释放可以通过玻璃化转变范围的升高或降低来证明。尽管不希望局限于理论，可以认为本发明的无定形聚合物的一部分显示出了分子结构在局部的有序填充，有时称为刚性的或有序的无定形部分，是纤维成型期间热处理和长丝取向组合的结果(参见，例如，P.P.Chiu et al.，Macromolecules，33，9360-9366)。

用来制备纤维的无定形聚合物的热性能与模拟粘合之间或之后的无定形聚合物的热性能不同。热性能可以优选包括例如，玻璃化转变范围的改变。有利的是使本发明的无定形聚合物纤维具有扩大的玻璃化转变范围，其中，与处理前的聚合物相比，无定形聚合物纤维的玻璃化转变范围的起点温度(即，软化开始发生的温度)和终点温度(即，基本上所有的聚合物达到橡胶态的温度)以提高总体玻璃化转变范围的方式进行移动。换言之，起点温度下降和终点温度上升。在一些情况下，仅仅玻璃化转变范围的终点温度上升就足够了。

扩大的玻璃化转变范围可以提供更宽的处理窗口，其中在无定形聚合物纤维保持其纤维形态(因为纤维中的所有聚合物在已知纤维的更窄的玻璃化转变范围内并不软化)的情况下进行自发粘合操作。应试注意的是，优选相对于起始聚合物来测定扩大的玻璃化转变范围，该起始聚合物已经过加热和冷却而除去了残余应力，所述的残余应力可能是例如，将聚合物加工成颗粒状进行分散时产生的结果。

此外，不希望局限于理论，可以认为纤维中无定形聚合物的取向可以导致玻璃化转变范围的起点温度的降低。在玻璃化转变范围的另一终点，作为上述处理的结果而形成刚性的或有序的无定形相的那些部分可以提供升高的玻璃化转变范围的终点温度。结果，纤维在制造过程中的拉伸或取向的变化对于调整玻璃化转变范围的扩展例如，提高扩展或减小扩展可能是有用的。

在通过烘箱加热对本发明的网进行粘合时，可以调整纤维片段的形态。烘箱的加热具有退火效应。因此，尽管取向的无定形聚合物在加热时可能有收缩的趋势(这可以通过提供纤维中无定形聚合物的刚性的或有序的无定形相而最小化)，粘合操作的退火效应，及粘合本身的稳定效应可以减小收缩。

按本发明制得的纤维的平均直径可在较大的范围内变化。可以获得微纤维尺寸(直径为10微米或更小)，从而提供一些益处；但是也可以制备直径更大的纤维用于某些应用中；纤维的直径常常为20微米或更小。最常制得的是圆形截面的纤维，但也可以制得其它截面形状。取决于所选择的操作参数，例如，进入缩束装置之前从熔融状态转化的固化度，所收集的纤维可以是相当连续的或基本不连续的。

常规上用作纤维成型工艺的附加工艺的各种工艺也可以用在进入或离开缩束装置时的长丝上，所述工艺如，在长丝上喷射整理剂、在长丝上施加静电荷、施加水雾等。另外，可添加各种材料到收集网上，包括粘结剂、胶粘剂、整理剂和其它的网或膜。

尽管通常没有理由这样做，可以按常规的熔喷操作中所用的方式，通过主要的气流将长丝从挤出头吹出。这种主要的气体流引起长丝的初始径缩和拉伸。

实施例

以下提供的实施例用于理解本发明。它们不是用来限定本发明的范围。

实施例1：

利用图1-3所示的设备，使用环烯烃聚合物(来自Tcona的TOPAS6017)制备无定形聚合物纤维。在挤出机中将聚合物加热到320℃(在挤出机12的向泵13的出口附近测得的温度)，将冲模加热到320℃的温度。挤出头或冲模有四排，每排有42个喷丝孔，总共有168个喷丝孔。冲模的横向长度为4英寸(102毫米(mm))。喷丝孔直径为0.020英寸(0.51mm)，L/D比为6.25。聚合物流率为1.0g/喷丝孔/分钟。

冲模和缩束装置之间的距离(图1中的尺寸17)为33英寸(约84厘米)，缩束装置至收集器之间的距离(图1中的尺寸21)为24英寸(约61厘米)。空气刀间隙(图2中的尺寸30)为0.030英寸(0.762毫米)；缩束装置主体的角度(图2中的α)为30°；室温空气通过缩束装置；缩束装置斜槽的长度(图2中的尺寸35)为6.6英寸(168毫米)。空气刀的横向长度(图3中槽的长度25的方向)为约120毫米；形成有空气刀的凹进的缩束装置主体28的横向长度为约152毫米。连接在缩束装置主体上的壁36的长度为5英寸(127毫米)。

缩束装置顶部的缝隙为1.6mm(图2中的尺寸33)。缩束装置底部的缝隙为1.7mm(图2中的尺寸34)。流经缩束装置的空气的总体积是3.62实际立方米每分钟(ACMM)；流经每个空气刀32的量约为该体积的一半。

在未粘合的条件下在常规的多孔网成型收集器上收集纤维网。然后将网在烘箱中和300℃下加热1分钟。后面的步骤引起网中的如图5所示的自发粘合(用扫描电镜在200X的放大倍数下摄得的显微照片)。可以看出，自发粘合的无定形聚合物纤维在粘合后保留了其纤维形态。

为了说明沿纤维长度方向形态的变化，用上述的梯度密度测试进行重量分析。根据ASTM D1505-85，柱中装有水与硝酸钙溶液的混合物。表1中给出了柱中从上到下的二十个纤维块的结果。

表1

 

柱中的角度(与水平方向的度数)
	80
90
	85
85
	90
80
	85
80
	90
85
	85
90
	80
90
	85
85
	85
90
	90
80

纤维的平均角度为85.5度，中间值为85度。

实施例2

利用图1-3所示的设备，使用熔流指数为15.5、密度为1.04的聚苯乙烯(来自Nova Chemicals的Crystal PS 3510)制备无定形聚合物纤维。在挤出机中将聚合物加热到268℃(在挤出机12的向泵13的出口附近测得的温度)，将冲模加热到268℃的温度。挤出头或冲模有四排，每排有42个喷丝孔，总共有168个喷丝孔。冲模的横向长度为4英寸(102毫米)。喷丝孔直径为0.3430.51mm，L/D比为9.26。聚合物流率为1.00g/喷丝孔/分钟。

冲模和缩束装置之间的距离(图1中的尺寸17)为约318毫米，缩束装置至收集器之间的距离(图1中的尺寸21)为610毫米。空气刀间隙(图2中的尺寸30)为0.76毫米；缩束装置主体的角度(图2中的α)为30°；温度为25℃的空气通过缩束装置；缩束装置斜槽的长度(图2中的尺寸35)为(152毫米)。空气刀的横向长度(图3中槽的长度25的方向)为约120毫米；形成有空气刀的凹进的缩束装置主体28的横向长度为152毫米。连接在缩束装置主体上的壁36的长度为5英寸(127毫米)。

缩束装置顶部的缝隙为4.4mm(图2中的尺寸33)。缩束装置底部的缝隙为3.1mm(图2中的尺寸34)。流经缩束装置的空气的总体积是2.19ACMM(实际立方米每分钟)；流经每个空气32的量约为该体积的一半。

在未粘合的条件下在常规的多孔网成型收集器上收集纤维网。然后将网在烘箱中和200℃下加热1分钟。后面的步骤引起网中的自发粘合，自发粘合的无定形聚合物纤维在粘合后保留了其纤维形态。

为了说明沿纤维长度方向形态的变化，用上述的梯度密度测试进行重量分析。根据ASTM D1505-85，柱中装有水与硝酸钙溶液的混合物。表2中给出了柱中从上到下的二十个纤维块的结果。

表2

 

柱中的角度(与水平方向的度数)
	85
75
	90
70
	75
90
	80
90
	75
85
	80
90
	90
75
	90
85
	75
80
	90
90

纤维的平均角度为83度，中间值为85度。

实施例3

利用图1-3所示的设备，使用含有13％的苯乙烯和87％的乙烯丁烯共聚物熔流指数为8、密度为0.9的嵌段共聚物(来自Shell的KRATON G1657)制备无定形聚合物纤维。在挤出机中将聚合物加热到275℃(在挤出机12的向泵13的出口附近测得的温度)，将冲模加热到275℃的温度。挤出头或冲模有四排，每排有42个喷丝孔，总共有168个喷丝孔。冲模的横向长度为4英寸(101.6毫米)。喷丝孔直径为0.508mm、L/D比为6.25。聚合物流率为0.64g/喷丝孔/分钟。

冲模和缩束装置之间的距离(图1中的尺寸17)为667毫米，缩束装置至收集器之间的距离(图1中的尺寸21)为330毫米。空气刀间隙(图2中的尺寸30)为0.76毫米；缩束装置主体的角度(图2中的α)为30°；温度为25℃空气通过缩束装置；缩束装置斜槽的长度(图2中的尺寸35)为76毫米。空气刀的横向长度(图3中槽的长度25的方向)为约120毫米；形成有空气刀的凹进的缩束装置主体28的横向长度为约152毫米。连接在缩束装置主体上的壁36的长度为5英寸(127毫米)。

缩束装置顶部的缝隙为7.6mm(图2中的尺寸33)。缩束装置底部的缝隙为7.2mm(图2中的尺寸34)。流经缩束装置的空气的总体积是0.41ACMM(实际立方米每分钟)；流经每个空气刀32的量约为该体积的一半。

在常规的多孔网成型收集器上收集纤维网，在纤维收集时进行自发粘合。自发粘合的无定形聚合物纤维在粘合后保留了其纤维形态。

为了说明沿纤维长度方向形态的变化，用上述的梯度密度测试进行重量分析。根据ASTM D1505-85，柱中装有甲醇与水的混合物。表3中给出了柱中从上到下的二十个纤维块的结果。

表3

 

柱中的角度(与水平方向的度数)
	55
45
	50
30
	45
45
	50
35
	40
55
	55
40
	45
55
	40
35
	35
40
	50
55

纤维的平均角度为45度，中间值为45度。

实施例4

利用图1-3所示的设备，使用聚碳酸酯(General Electric SLCC HF1110P树脂)制备无定形聚合物纤维。在挤出机中将聚合物加热到300℃(在挤出机12的向泵13的出口附近测得的温度)，将冲模加热到300℃的温度。挤出头或冲模有四排，每排有21个喷丝孔，总共有84个喷丝孔。冲模的横向长度为4英寸(102毫米)。喷丝孔直径为0.035英寸(0.889mm)，L/D比为3.5。聚合物流率为2.7g/喷丝孔/分钟。

冲模和缩束装置之间的距离(图1中的尺寸17)为15英寸(约38厘米)，缩束装置至收集器之间的距离(图1中的尺寸21)为28英寸(71.1厘米)。空气刀间隙(图2中的尺寸30)为0.030英寸(0.76毫米)；缩束装置主体的角度(图2中的α)为30°；室温空气通过缩束装置；缩束装置斜槽的长度(图2中的尺寸35)为6.6英寸(168毫米)。空气刀的横向长度(图3中槽的长度25的方向)为约120毫米；形成有空气刀的凹进的缩束装置主体28的横向长度为约152毫米。连接在缩束装置主体上的壁36的长度为5英寸(127毫米)。

缩束装置顶部的缝隙为0.07(1.8mm)(图2中的尺寸33)。缩束装置底部的缝隙为0.07英寸(1.8mm)(图2中的尺寸34)。流经缩束装置的空气的总体积(按实际立方米每分钟，或ACMM给出)3.11；流经每个空气刀32的量约为该体积的一半。

在未粘合的条件下在常规的多孔网成型收集器上收集纤维网。然后将网在烘箱中和200℃下加热1分钟。后面的步骤引起网中的自发粘合，自发粘合的无定形聚合物纤维在粘合后保留了其纤维形态。

为了说明沿纤维长度方向形态的变化，用上述的梯度密度测试进行重量分析。根据ASTM D1505-85，柱中装有水与硝酸钙溶液的混合物。表4中给出了柱中从上到下的二十个纤维块的结果。

表4

 

柱中的角度(与水平方向的度数)
	90
90
	90
85
	90
90
	90
90
	85
90
	90
85
	90
90
	90
90
	90
85
	90
90

纤维的平均角度为89度，中间值为90度。

实施例5

利用图1-3所示的设备，使用聚苯乙烯(BASF Polystyrene 145D树脂)制备无定形聚合物纤维。在挤出机中将聚合物加热到245℃(在挤出机12的向泵13的出口附近测得的温度)，将冲模加热到245℃的温度。挤出头或冲模有四排，每排有21个喷丝孔，总共有84个喷丝孔。冲模的横向长度为4英寸(101.6毫米)。喷丝孔直径为0.035英寸(0.889mm)，L/D比为3.5。聚合物流率为0.5g/喷丝孔/分钟。

冲模和缩束装置之间的距离(图1中的尺寸17)为15英寸(约38厘米)，缩束装置至收集器之间的距离(图1中的尺寸21)为25英寸(63.5厘米)。空气刀间隙(图2中的尺寸30)为0.030英寸(0.762毫米)；缩束装置主体的角度(图2中的α)为30°；室温空气通过缩束装置；缩束装置斜槽的长度(图2中的尺寸35)为6.6英寸(167.64毫米)。空气刀的横向长度(图3中槽的长度25的方向)为约120毫米；形成有空气刀的凹进的缩束装置主体28的横向长度为约152毫米。连接在缩束装置主体上的壁36的长度为5英寸(127毫米)。

缩束装置顶部的缝隙为0.147英寸(3.73mm)(图2中的尺寸33)。缩束装置底部的缝隙为0.161英寸(4.10mm)(图2中的尺寸34)。流经缩束装置的空气的总体积(按实际立方米每分钟，或ACMM给出)3.11；流经每个空气刀32的量约为该体积的一半。

在未粘合的条件下在常规的多孔网成型收集器上收集纤维网。然后将网在通风粘合器中和100℃下加热1分钟。后面的步骤引起网中的自发粘合，自发粘合的无定形聚合物纤维在粘合后保留了其纤维形态。

采用TA Instruments Q1000差示扫描量热器进行测试，以确定加工对聚合物的玻璃化转变范围的影响。在每个样品上施加5℃每分钟的线性加热速率，扰动振幅为±1℃每分钟。使样品经受在0℃至约150℃之间变化的热-冷-热过程。

本体聚合物即未形成纤维的聚合物和形成纤维的聚合物(在模拟粘合之前或之后)的测试结果示于图6中。可以看出，在玻璃化转变范围中，在模拟粘合之前纤维的起点温度低于本体聚合物的起点温度。而且，在模拟粘合之前纤维的玻璃化转变范围的终点温度高于本体聚合物的终点温度。结果，无定形聚合物纤维的玻璃化转变范围比本体聚合物的玻璃化转变范围更大。

以上的具体实施方案对本发明的实施来说是说明性的。本发明可以在缺少本发明中未具体描述的任何要素或成分的情况下实施。如单独引入一样，将所有专利、专利申请和出版的公开内容引入本文以供参考。对本领域技术人员来说是显而易见的是，对本发明的各种改进和变换并未脱离本发明的范围。应该理解的是，不能将本发明不适当地局限于本文所列出的说明性的实施方案。

Claims (7)

1.一种非织造纤维网，其包括由无定形聚合物形成的纤维且该纤维沿其长度方向具有均匀直径，其中所述无定形聚合物分子链沿所述纤维的长度方向取向，其中至少一部分所述纤维包括分子取向水平不同的纵向片段以便在粘合操作期间表现出不同的软化特性，一些纵向片段在粘合操作期间充分软化从而是活性的，而其它片段在粘合操作期间是惰性的，活性片段能够自发粘合到相同或其他纤维的纵向片段上，而所述纤维仍为无定形并且在网内保持纤维形态。

2.如权利要求1所述的网，其中，在梯度密度测试中，至少五个无定形聚合物纤维的纤维块以与水平方向呈至少30度的角度排列。

3.如权利要求1所述的网，其中，在梯度密度测试中，至少一半的无定形聚合物纤维的纤维块以与水平方向呈至少60度的角度排列。

4.如权利要求1所述的网，其中网在自发粘合时表现出15％或更小的收缩。

5.如权利要求1所述的网，其中网基本上由无定形聚合物纤维组成。

6.如权利要求1-5中任一项所述的网，其中网已经自发粘合。

7.一种制造纤维网的方法，该方法包括：

挤出无定形聚合物材料的长丝；

引导长丝穿过处理室，在该处理室中气流对长丝施加取向应力并将它们拉伸成纤维，其中无定形聚合物分子链沿所述纤维的长度方向取向且该纤维沿其长度方向具有均匀直径；

在纤维离开处理室后，使所述拉伸的纤维通过湍流区；

在纤维通过处理室后，收集纤维，从而提供许多无定形聚合物纤维；和

控制纤维的温度，使得至少一部分纤维在离开处理室之后但在被收集之前发生固化，其中至少一部分所述纤维由包括分子取向水平不同的纵向片段形成，以便在粘合操作期间表现出不同的软化特性，一些纵向片段在粘合操作期间充分软化从而是活性的，而其它片段在粘合操作期间是惰性的，活性片段能够粘合到相同或其他纤维的纵向片段上，而所述纤维仍为无定形并且在网内保持纤维形态。

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