CN107920943B - 环紧固材料 - Google Patents

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Abstract

一种接触紧固环材料，其具有纤维的非编织网，其形成基底和高韧性的钩可接合环的区域，该钩可接合环从基底的一个宽的侧部向外延伸。该纤维被布置为使得环区域具有作为基底上方的高度的函数的特定纤维体积分布。

Description

环紧固材料
技术领域
本发明涉及一种纤维材料，其具有紧固表面，钩可接合的环从该紧固表面延伸。
背景技术
接触紧固件被特别期望用于轻量的，一次性衣物，比如尿布，的紧固系统。在试图提供成本有效的环材料时，有些人推荐编织或针织的各种替代，比如针刺纤维的轻量层以形成轻的非编织材料，其于是可被伸展以实现更轻的基础重量和更低的成本，其中环结构通过各种结合方法被铆定，且随后被附接到基底。例如，美国专利US 6,329,016讲授了一种这样的方法。
具有较低单元成本和更好性能的材料被期望。减低纤维含量可降低成本，且也会影响环材料的整体性能或承载能力，还影响环产品的尺寸稳定性和操作效率。而且，纤维材料的选择通常受到环形材料必须与基底(例如尿布的外层)焊接兼容的需要，和紧固环纤维的承载要求的折衷，其中环材料被永久地结合到基底。
结合纤维到基础基底的各种方法也已被教导，用于形成接触紧固件和其他环承载材料。
发明内容
本发明的各方面包括钩可接合紧固环材料，其具有我们称为纤维体积比的产品性能特性的特定组合。特别地，我们相信制造具有特殊数值范围内的最大纤维体积比(MFVR,如本文中所示)，同时控制关于产品的厚度上的纤维体积比的分布的MFVR在何处发生的紧固环材料可为许多紧固应用提供特别成本有效的可接合性。
例如，我们发现具有坚韧的环且成形为具有5％和25％之间的MFVR的环材料，其中比掉落5％比高度在更接近升高5％比高度处该MFVR发生(如本文中所示)，可导致针对它们的重量具有高可接合性的环区域。
我们还发现特殊特性(我们称为临界纤维体积比(CFVP),且确定该CFVP，我们相信先前没人发现，是有用的测量值，(如果被保持在某一水平之下，其可在许多紧固应用提供特殊价值)。
例如，我们发现形成具有小于60％或60％和20％之间的CFVP的环材料可提供特别有用的一组性能特征以及异常价值，特别当与本文中描述的MFVR特性组合时。这可使得更多紧固应用能实现商业上的成功，特别是可抛弃和单次使用应用。
因为我们似乎是第一个意识到这些环材料特性的意义，我们在下文提供清晰地测试以确定环材料的MFVR和CFVP。
本发明的一方面包括接触紧固环材料，具有或是纤维的非编织网，其形成基底和钩可接合环的区域，该钩可接合环具有至少1.1克每纤度的韧性，其从基底的一个宽的侧部向外延伸。该纤维被具体分布为使得环区域具有5％和25％之间的最大纤维体积比，且其中最大纤维体积比发生在与掉落5％比高度相比更靠近升高5％比高度处。
在一些实施例中，接触紧固环材料还具有在20％和60％之间的临界纤维体积百分比。
对于一些应用，最大纤维体积比在8％和20％之间、或在10％和15％之间。
在一些情况下，韧性为至少5克每纤度，且对于一些紧固应用，韧性为至少8克每纤度。
当与HTH725钩相配且依照ASTM D5170-98测试时，接触紧固环材料被优选构造以便展现至少500克力每英寸宽度的剥离强度，和/或当与HTH725钩配合且依照ASTM D5169-98测试时具有至少8000克力每平方英寸的抗剪强度。
接触紧固环材料可被构造为特别空气可渗透的，用于需要透气的应用。一些这样的实例中呈现至少500英尺3/英尺2/秒(150m3/m2/秒)的弗雷泽空气渗透性。
在许多情况下，接触紧固环材料具有总厚度，其被如下所述地确定，该总厚度小于约1.5毫米，比如在1.0mm和1.5mm之间。
对于许多紧固应用，比如那些关于可抛弃用品或单次使用产品，网具有20gsm和70gsm之间的总基础重量。
纤维可包括多组分纤维(比如双组分纤维)或甚至主要由其组成，其具有护套，其中护套具有比护套内的芯部更低融化温度。在这种情况下，纤维可通过护套的树脂被结合在基底内。
在一些实例中，接触紧固环材料可主要由非编织网组成，其通过纤维的熔融材料被结合在一起。
优选地，最大纤维体积比发生在升高5％比高度和掉落5％比高度之间的高度跨度的下30％内。
该接触紧固环材料可被成型以致基底是尺寸稳定的，意味着，它有足够的强度作为网被处理，而不被撕裂或过度伸展，至少到层压另一材料或被传送用于运输的点。在一些情况下，接触紧固件通过跨与环区域相对的基底的表面结合衬垫(比如通过粘合层压技术)形成。在一些情况下，环材料被层压到空气不可渗透的衬垫，以致产生的产品可通过抽吸操纵。
如本领域技术人员将理解，纤维的环材料的MFVR和CFVP每个，在不同意义上，与环材料中的纤维的使用效率有关。MFVR可被认为与材料的峰值密度(当渗透入环区域的工作部分时，公紧固元件可遭遇)有关。另一方面，CFVP可认为与钩接合可接近的材料体积内材料的纤维质量的比例有关。尽管这些过度总结不应该被认为是任一特性的精确定义，它们将帮助说明为什么我们相信这些特性对于紧固科学的进一步研究和开发是有用，且特别有意义的参数。而且，展示在本文中描述的范围内的MFVR和/或CFVP的样品已证明具有非常良好的柔韧性和柔软度，同时具有适于处理和可靠附接到各种产品表面的网强度。
本发明的一个或多个实施例的细节将结合附图和下文的描述。本发明的其他特征，目的和优势将通过描述和附图以及权利要求呈现。
附图说明
图1和2是环产品的放大的摄影侧视图。
图3是用于形成环产品的过程的图解平面图。
图3A是图3的过程的被标示3A的一部分的图解平面图。
图3B是图3的过程的被标示图3B的结合阶段的图解侧视图。
图4A-4D是细化图3的过程的针刺阶段的渐进图解侧视图。
图5是由图3的过程形成的环结构的高度地放大图解侧视图。
图6是被安装到支撑片的环材料的样本的俯视图。
图7是被安装的环样本的侧视图。
图7A是图7中的区域7A的放大图。
图8是两个示例性环产品的纤维体积比的图表。
图9是形成为环产品和衬垫的层压件的接触紧固件的侧视图。
在各附图中相同的参考符号指示相同的元件。
具体实施方式
图1和2示出了环材料10，其具有纤维12，该纤维12形成熔融纤维网75和从该网75延伸的环56的区域两者。这些视图在环产品的边缘附近截取，且以特定环结构为中心用于加强凸出的环和在下面的熔融纤维网两者的能见度。在这些实施例中，网的上部范围(环从其延伸)是大体可辨别的。如照片中所示，该产品提供了钩可接合环纤维56的广泛区域，该钩可接合环纤维被支撑在非编织网75(其相比较于上层的环是非常薄的)上。如图2中特别明显的，该外部网(紧固)表面(环纤维从其延伸)包括大量视觉上独立的纤维，其被缠住以形成网。由此，该环产品紧固表面提供了类似布的外貌，其在许多涉及可穿用的衣物的应用中是期望的。如下文进一步地描述，该环自身从网的纠缠部延伸，且在许多情况下，数个环从共同的纠缠部延伸。
大量纤维12的格外高的比例位于可接合环56的形式的网的上方，且位于网上方环所占据的体积的一部分中，其为大体敞开的且易于由传统公紧固元件接近，比如J形钩，棕榈树钩或伞菌。存在足够比例的纤维(和/或其他材料)在网75中以给予网在其平面内的尺寸稳定性且提供足够的抗拉强度用于加工，且为很多紧固应用提供对于环拉出的充分阻力。
图3示出了用于生产环材料10的机械和过程。开始于图3中上部左侧端部，纤维的梳理之后的网通过初步梳理阶段提供。如所示，短纤维的重量部分通过梳理送料机供给到梳理站14。在这个实施例中，该梳理站14包括50英寸主滚筒18和27英寸小滚筒20。梳理进料辊驱动器包括2.25英寸进料辊22和9英寸刺毛辊26(lickerin roll)(其传送纤维到主滚筒18)。3英寸剥离辊26和6英寸工作辊28的交替模式沿主滚筒18的外周表面分布。在这个实施例中，梳理站14包括六个工作剥离对，其中剥离辊以快于工作辊两至三倍的表面速度下被驱动。小滚筒20传送经梳理的网12到6英寸冷凝辊30，且牵引辊32沉积经梳理的网在输送机42上。
尽管本文中示出和描述的配置是对示例性梳理站的描述，其用于提供长度方向不连贯的纤维，适用于与本公开的各种技术结合使用，应理解提供这样的长度方向不连贯的纤维的其他方法也被设想(例如替代的梳理和气流成网配置)。
在梳理期间，该纤维被分离且被梳理为类似布的连续层，其主要由平行的纤维组成，平行纤维取向为主要沿层(经梳理的网12)的长度延伸。当沿任何方向拉动时该垫子几乎不具有强度，因为网被松开且以其他方式松放。由此，经梳理的网12从梳理站14输出为"长度方向不连贯"的短纤维层，其在长度方向几乎没有尺寸稳定性,且如果尝试从输送机提起将拉动分离。
在一些实施例中，用于形成环产品10的适当的纤维是抽拉和卷曲纤维(1.5至6纤度)，约1英寸(约2.5厘米)至4英寸(约10厘米)纤维长度。各种合成或天然纤维可被使用。例如，在一些应用中，天然纤维(比如羊毛和棉花)和合成、可热熔纤维的组合可提供足够的环强度。然而，目前，具有充分韧性的热塑性短纤维优选用于制造薄的低成本环产品，当与非常小的模制钩配对时其具有良好的闭锁性能。适当的热塑性材料可包括聚合物，比如聚酯，聚酰胺，聚烯烃(例如聚丙烯和聚乙烯)，丙烯酸树脂和人造纤维(rayon)，以及这样的聚合物的共混物和共聚物。在一些实施例中，该经梳理的纤维包括一种或多种多组分纤维。一些多组分纤维是双组分纤维，其包括外部护套和内部芯部。适当的双组分纤维可包括双组分聚酯纤维，和双组分聚乙烯/聚酯纤维。在一些实施方式中，使用具有宽的粘合窗口的双组分纤维是特别有利的，其中内部芯部材料具有比外部护套材料高得多的熔点。在一些实施例中，不同类型纤维的混合物可被使用。例如，适当的纤维混合可包括至少一个“粘合纤维”(也就是说具有特别低的融化温度的纤维)，和具有相对较高的融化温度和韧性，适于与公紧固元件接合的的一个或多个“环纤维”。例如，适当的双组分纤维的聚乙烯护套可具有约266°F(约130℃)的融化温度，和聚酯芯部可具有约485°F(约252℃)的融化温度。对于具有一些导电性的产品，小百分比的金属纤维可被添加。例如，高至约百分之5至10细金属纤维的环产品可有利地用于接地或其他电气应用。在一些实施例中，纤维混合的组分可包括至少百分之五十的粘合纤维。
具有至少1.1克每纤度韧性值的环纤维被发现提供良好的闭锁性能，且具有至少5克或更多克每纤度韧性的纤维(优选甚至8克或更多克每纤度)在许多例子中是更优选的。一般地说，对于环限制闭锁，环韧性越高闭锁越强。对于许多应用，特别是钩和环部件将被接合和脱离多于一次(“循环”)的产品，可期望该环具有相对高强度以便在紧固产品被脱离时它们不破裂或撕破。环破裂使得环材料“起毛(fuzzy)”，损坏外表，且普遍地破裂可有害地影响紧固件的再接合。环强度影响闭锁性能，且与纤维韧性和纤度成比例。具有至少1.5至6纤度的纤维纤度，和至少1克至7克/纤度的韧性的纤维，提供了足够的环强度用于许多应用。在较高环强度被需求的情况下，纤维纤度、韧性，或两者可被增强。考虑到该环纤维纤度将针对钩尺寸进行选择，其中较低纤度纤维通常被选择用于与较小钩子一起使用。在与较大钩子一起使用的应用中，较大纤维纤度和/或较高韧性可被使用。
再次参考图3，经梳理的网12(在它的长度方向不连贯状态)被输送机42向上输送且被放在刷板44上。在一些实施例中，刷板44被提供为连续皮带的形式，其支撑直立柔性刷毛的浓密床。如所示，在输送经梳理的网12通过制造过程的各个站的同时，刷板44被保持为沿线性路径以恒定线速度行进。在这个实施例中，刷板44首先运载被分配的经梳理的网12到针刺站46，其中经梳理的网被反复地针刺。该针可被引导穿过纤维上方的推板，且拉动纤维的小袋穿过经梳理的网以在相对侧上形成环。在针刺期间，经梳理的网12被直接地支撑在刷板44的刷毛上(如图4A-4D中所示)，其随着经梳理的网移动通过针刺站46。在一些实施例中，针刺站46以约40至160的钻孔每平方厘米的整体穿透密度针刺经梳理的网12。
在一些实施例中，针刺站46可被提供为“结构化织机”形式，其配置为使得经梳理的网12的纤维经受随机丝绒过程。由此，针穿透被布置为阵列(刷板44)的刷毛的移动床。在一些实施方式中，针刺站可包括双梁、随机丝绒针织机。在特殊实施方式中，针梁被装有针板，其具有7500针数/米的密度。在这个实施方式中，该针织机被装配有40规(gauge)，2.5英寸针，其以40毫米的冲程振幅和2100冲程每分钟的冲程频率循环。在一些实施方式中，针刺站可包括两个连续的双梁织机。
在一些实施例中，刷板44可具有约2500刷毛每平方英寸(约380刷毛每平方厘米)的名义刷毛密度。该刷毛每个为约0.008英寸(0.2毫米)直径，且约20-25毫米长，且优选为具有倒圆末端的笔直形态。在一些实施例中，刷板44包括多个离散的刷段45(图3A中可见)，其被固定到铝板，该铝板由支撑钢面板上的连续带驱动。替代地，在一些替代实施例中，该刷板的刷毛直接地附接到连续的带。该刷毛可由任何适当的材料形成，比如6/12尼龙。适当的刷毛可商业上购买且改装到适当的织布机上。通常地，刷板以期望的线速度移动。
图4A到4D顺序地示出了通过适当的针刺过程的环结构的形成，比如可在针刺站46处被执行。首先，经梳理的网12通过刷板44被运输到针刺站，其中经梳理的网的各个纤维48被直接地输送到刷子刷毛50(图4A)的床上。当叉形针52进入经梳理的网12时(图4B)，一些单个纤维48将被捕获在针的叉形端的前导叉状物之间的腔54中。当针52“钻孔”穿过经梳理的网时，这些被捕获的纤维48随着针进入刷子刷毛50的床而被向下牵引。如所示，经梳理的网12通过这个过程保持大体被支撑在刷板44上。由此，当针侵入刷板44时，穿透针52横向地移位局部刷子刷毛50。当针52继续穿过(图4C)刷子刷毛50时，张力被应用到被捕获的纤维48，围绕穿透点紧紧地牵引它们。在这个实施例中，高至约10毫米的总穿透深度“Dp”，从刷板44的顶部表面测量，被发现提供了良好形成的环结构，而没有在过度地拉伸在剩余网中的纤维。过度的穿透深度可从早期形成的簇抽拉环成形的纤维，导致没那么强的环区域。2-10毫米的穿透深度也可在这个实施例中被实施，其中2毫米至4毫米穿透是目前优选的。当针52从刷毛床缩回(图4D)时，被输送穿过刷子刷毛50的被捕获的纤维的部分被保持在位，具有多个单个的环56的形式，其有效地被夹在先前移位-现在恢复-刷毛之间。在2.5mm的钻孔深度的情况下，产生的环形式具有约0.040至0.060英寸(1至1.5毫米)的总高度“HL”，在压缩或卷绕之前且同时环产品没有任何负载的情况下光学测量，用于与通常被使用在一次性服装等等上的公紧固元件的尺寸接合。应理解另外的针类型可被使用，例如编织针或冠形针。
由于数个限制(包括针的偏向和潜在针破裂)，经梳理的网每个针冲程的行进被限制。由此，其难以适应线速度的增加，且通过调整每个冲程行进量而获得经济的生产能力。结果，由于在针的穿透期间网在刷板上的行程，非粘合纤维的对齐可被扰乱。对于该效应是不期望的应用，椭圆针刺技术(比如美国专利US 7,465,366中描述的，其通过引用全部被并入本文中)，或类似技术可被用于减少或消除网和穿透针之间的相对移动。使用椭圆针刺，可获得60mpm(米/分钟)或更大的线速度，例如120mpm。这样的速度可在非粘合纤维的最小扰乱下获得。
为了纵向地针刺材料的不连续的区域(比如建立离散的环区域)，针板可仅仅在离散的区域中设置着针，且当材料在相邻环区域之间被索引穿过织布机时针刺动作被暂停。针刺动作的有效暂停可通过在针刺期间改变针的穿透深度(包括改变到不穿透经梳理的网的针刺深度)而被实现。例如，这样的针织机可从奥地利的Autefa Solutions获得。替代地，方法可被实施以根据控制顺序选择性地激活织布机内的针的较小组，其使得各组仅仅当环结构被期望时和被期望的位置被激活。环的线路可由具有由宽的无针线路隔开的针的线路的针织机形成。
回到图3，针刺产品58在非粘合状态离开针刺站46，且在纤维56的环保持接合在刷板44的刷毛床内的同时行进到粘合站60。在粘合站60处，纤维被暴露在刷毛床的表面上的部分(其与由刷板44的刷毛保持的环相对)至少部分地被熔化以建立产品的尺寸上稳定的基底层。如图3A中所示，结合站60包括通过单个连续的传送带(例如
Figure BDA0001561807660000081
带或具有类似热传递和释放性能的带)集成的加热区段62和冷却区段64。加热区段62包括由控制器70操作的加热模块68的组。同样地，冷却区段64包括由控制器76操作的冷却模块74的组。在同时地接触针刺产品58同时，传送带66骑跨抵靠相应的加热和冷却模块68、74，以在压力作用下利用适当的加热/冷却促进结合过程。在结合过程期间，与产品的每个侧部接触的表面(例如传送带66和刷板44)以相同的纵向速度移动，避免在纤维处相对运动。由此，传送带66被操作以匹配刷板44的线速度，以避免随着相对运动扰乱经针刺的纤维。
图3B提供了针刺产品58的示例性图示，该针刺产品被夹在传送带66和刷板44的刷毛50之间。如所示，在被固定在刷毛之间的纤维的环56保持大体非粘合的同时，被施加到刷板44的外侧的暴露的纤维的热量造成部分融化且熔合的纤维网75。在一些实施方式中，针刺产品58的背侧上的密集、融化层和搁置抵靠刷板44的前部上的未融化层之间存在过渡区域，其中在该处存在逐渐较少融化和熔合的短纤维。这个过渡区域的特征(例如融化和熔合的程度，厚度等等)可随着不同加工参数而变化。在一些实施方式中，当双组分纤维被使用时，结合参数可被选择出以便仅仅双组分纤维的外部护套被融化。由此，双组分纤维的护套充当粘接剂以将纤维结合在一起，而纤维的芯部保持大体完整，保持它们的整体性。此外，在一些实施例中，当环结构从刷板被拉动时，在或接近环的基底处的外部护套的融化和再成形趋于支撑纤维的芯部在直立位置中。
回到图3A，在一些实施例中，加热和冷却模块68、74可通过相应的控制器70、76单独地操作，或以沿加热和冷却传送带66、72的长度和/或宽度的分级加热/冷却区域的子组被操作。在一些实施例中，加热模块68被操作以致加热区域沿“机器方向”(也就是针刺产品当它被输送穿过刷板44上的加热区段时行进的方向)提供了稳步增加的温度轮廓。该渐进的温度轮廓可造成逐步“暖机(heat soak)”的效果，其稳步地加热被暴露的纤维(至少)高至“激活温度”(例如双组分纤维的外部护套的融化或软化温度)，在该温度处纤维在由加热传送带施加的相对较轻的压力作用下开始熔合在一起。作为一个示例，为了在300°F的激活温度处实现熔合，表1中提供的下列加热轮廓可被使用：
<u>加热区域</u> <u>温度</u>
加热区域1 125°F(约52℃)
加热区域2 200°F(约93℃)
加热区域3 250°F(约121℃)
加热区域4 300°F(约149℃)
加热区域5 300°F(约149℃)
加热区域6 300°F(约149℃)
加热区域7 200°F(约93℃)
表1
在所示配置中,由传送带施加的结合压力可约束在相对较低的水平以便避免损坏精细的针刺产品和支撑刷板的刷毛。由在相对长的停留时间(其可通过提供相对长的加热区段和/或较慢的线速度而实现)上与传送带的较轻压力接触而实现的渐进热机可提供暴露的纤维的一致的融化和结合，其在冷却之后产生紧密结合且相对平坦的熔合纤维75(图3B中所示)。这个加工配置还可产生对于产品沿横向机器方向(宽度方向)的卷曲和/或收缩的减轻效果。
在特殊实施例中，该加热区段可被配置为具有约3.5米的加热通道长度(LHT)，其具有20个加热模块，被操作以产生沿传送带的5级温度区域，和沿传送带的1.6米宽度的三级温度区域。加热模块可被操作以产生从约70°F到约400°F范围的温度区域。刷板的线速度可为约20米/分钟，以提供在加热区域中约11秒的停留时间。此外，在这个实施例中，冷却区段被配置为具有约1.5米的冷却通道长度(LCT)，具有10个冷却模块。冷却模块可被操作以产生约35°F到约70°F的温度区域。
回到图3，长度方向不连贯的片状物体离开结合站60，其具有足够的尺寸稳定性以通过由剥离辊78施加的拉力从刷板44移除(其从床刷子刷毛拉动纤维的环56)。被从刷板44移除，该环产品10包括紧固层，其具有多个暴露的紧固环，其从下方的熔合网延伸。
环材料10适于被卷起和传送到设备，在该处它可被直接地展开和压层到产品表面，比如非编织尿布主体。在一些情况下，在卷起之前，薄的非多孔的背衬膜被压层到网的熔合(背部)侧部，以形成大体不可渗透的产品，其可随后使用真空运输来处理。在另一实施例中，膜(比如约0.001英寸(约0.025mm)厚度且具有0.369osy(12.5gsm)基础重量的聚烯烃薄膜)在针刺网进入结合站之前被覆盖在针刺网之上，且当场被熔合到纤维以变成被熔合网的一部分。其他材料可被结合到该网，要么在纤维被熔合时或在随后的层压过程中。这样的材料的实例包括其他膜(比如弹性或可拉伸的膜),其他非编织材料和纸。例如，图9示出了环材料，其通过独立粘合剂902粘附地层压到空气不可渗透的衬垫900，以形成接触紧固件904。
上述过程的其他细节可在于2015年1月30日申请的待决的美国专利申请14/610,625“针刺纤维网”中找到，其通过引用全部内容并入本文。
图5是环结构80的放大的示意性图示，其包含各个纤维的多个环，其从公共躯干82(其从被熔合的纤维网75的上表面108延伸)延伸，其中纤维网75由上述描述过程形成。这个视图意图示出可由针刺造成的结构的通常类型，且不是为了意指在产生的环区域中的所有或甚至大部分环将为这样的结构的可区别的部分。在许多情况下，环56用于与配合钩产品接合的可用性被认为通过构造的躯干的垂直刚度而被提高，其通过锚固纤维到网处而被增强。优选地，网被熔合以致每个环纤维在多个点处被结合到网内的其他纤维，以在紧固使用期间对环拉出提供足够的抵抗，且提供足够的剥离强度和抗剪强度。而且，如上所述，该针刺过程趋于紧紧围绕穿透点抽拉纤维，当环纤维的相对端部被熔合在网内时其产生躯干中的刚度。这个垂直刚度用于抵抗环结构的永久压碎或压扁，当环材料被卷起时或当成品(环结构最后被结合到该成品)被压缩用于包装时其可能发生。躯干82的弹性(特别在它与网75的接合处)使被重挤压载荷“倾倒”的结构80能够在荷载被移除时将自己立正。结构80的各种环56从网75延伸到不同的高度，其也被认为促进紧固性能。由于每个结构80在针刺期间在穿透位置处形成，各个结构的密度和定位是非常可控的。优选地，在邻近结构之间存在足够距离，以便能够实现构造能够实现良好穿透区域，用于相配公紧固元件(未示出)的区域。环56的每个是短纤维，其端部被熔化以围绕网75的纤维，以致该环每个在结构上能够与钩接合。
部分由于整个环产品10仅由短纤维制造，它可被制造具有高空气渗透性，低厚度以及低重量，且具有良好的闭锁性能特性。在一些实施例中，网75可具有仅仅约0.015英寸(0.381毫米)或更小的厚度“tb”(参见图5)，优选小于约0.005英寸(0.127毫米)，且甚至在一些情况下如约0.001英寸(0.025毫米)那么低或些微地大于纤维的直径。完成的环产品10可具有小于约0.4英寸(10毫米)的总厚度“T”，优选小于约0.16英寸(4毫米)。环产品10的总宽度可与被提供在刷子(也就是没有展现显著的皱缩迹象)上的短纤维层的总宽度大体相同。环产品10的总重量可为如0.5盎司每平方码(17克每平方米)那么低。在一些实施例中，环产品10具有至少500英尺3/英尺2/秒(150m3/m2/秒)的弗雷泽空气渗透性。优选地，当试验从Velcro USAInc获得HTH725钩子时，环产品10具有至少500克力每英寸宽度(在一些情况下，650克力每英寸宽度)的剥离强度，和至少约8000克力每平方英寸的抗剪强度(根据ASTMD5170-98和ASTM D5169-98的测试方法)。
除了由纤维选择确定的环韧性和环强度(如上所述)之外，闭锁性能独立于环产品的表面区域之上的环结构的密度和均匀性。上述技术就这一点而言相比于其他已知的方法特别有利，其它已知方法中短纤维的经梳理的网在针刺期间被支撑在载体片上。结果，我们发现目前描述的技术产生针刺环产品的每单元面积的针穿透到“功能环”(例如用于与公紧固元件接合的环结构80)的优秀转化率，其对应于增加的密度和均匀性。由此，在一些实施方式中，由上述技术得到的环产品可利用较低韧性和/或较低纤度短纤维提供相当或更优秀的闭锁性能。由此，环产品10可提供低成本，轻重量和良好的闭锁性能的良好平衡。
在特殊实施方式中，环产品由从雅典的ES FiberVisions,Inc.购买的纤维ETC233制造。ETC233是3.3分特，双组分纤维(55％聚酯芯部，45％聚乙烯护套)，特征为15卷曲每英寸，51mm的名义纤维长度，和2.7cN/分特的韧性。该纤维依照上述技术被加工，包括针刺，达到每平方厘米80次穿透(利用40规叉形针)的针刺密度，循环到6mm的穿透深度，其被测量具有约0.055英寸的总厚度，和约32克每平方米(约0.94盎司每平方码)的基础重量。这个环产品展现出概括在表2中的下列特性。
Figure BDA0001561807660000121
表格2
确定最大纤维体积比(MFVR)
下面是协议，最大纤维体积比通过该协议被针对给定环材料确定。如果环材料(由该材料准备样本)被提供在辊上，该辊的外部圈将被移除且丢弃。如果环材料被提供为粘附到产品的表面，比如尿布的表面，该环材料应在测试之前从该表面移除。例如，被粘附到尿布主体的环材料往往可在没有损坏环材料的情况下通过喷射环材料(利用冷二氧化碳喷射以减弱和释放粘合剂)而被移除。为了将环材料从尿布主体移除，首先打开尿布并将它放置在平坦的表面上，比如桌子，以致整个环补丁被暴露。喷射环补丁的面持续两秒，利用气溶胶冷却剂喷射(比如CRC凝固喷射，从Warminster,PA的CRC Industries购买)。该环补丁于是应通过握紧环补丁的一端上的较小部分和将其从主体剥离而容易地剥离。
不论从辊剪切或从其他材料移除较小的补丁，该样本应该在23±2℃(73.4°F±3.6°F)和50±5％相对湿度的测试气氛(如ASTM Practice D 618中描述的)中处理24小时或直到样本达到湿度平衡。将样本摊开功能环朝上以便处理气氛能自由接近环纤维。
在安装样本用于CT分析之前，该样本应该还通过下列纤维提起过程被准备。首先，该样本使用胶带在一端处被固定在平坦的表面之上。平坦的刮擦边缘(钢块的形式)具有0.23kg的总质量，和尺寸32mm*0.5mm的长方形接触表面，以及约0.1mm的前缘半径，被放置在邻近胶带端部的环材料上。该接触表面应该与环材料完全接触，且应该被取向以致在随后的牵引过程中，该块被沿它的短尺寸方向跨环材料拽拉。该纤维提起过程通过沿样本的长度，仅仅在块自身重量作用下以约30cm/sec的速率牵引该块而完成，沿相同方向两次。在行进之间，块被从样本提起，以致该样本仅沿一个方向遭受刮擦过程。
参考图6-7A，安装每个样本600到独立的1/16英寸(1.5mm)厚度地平坦碳化纤维支撑件602，其限定0.75英寸(19mm)的孔604，环样本600居中于该孔604之上。该样本可与任何粘合剂被结合，该粘合剂不移动入孔604直接上方的环材料，但在测量期间保持环材料被固定到支撑件602。该环材料应该被安装为没有可视起皱和折叠，在大体平面状态中，其中紧固(功能)表面面向远离支撑件方向。(如果样本具有两个钩可接合环表面时，具有较大上层的那个应该面向远离支撑件方向。)根据需要，允许粘合剂被固化。在安装过程期间且贯穿下文中的扫描，孔之上的环材料样本部分应该不被接触或被压缩。
通过X射线计算机断层扫描(CT)方法，样本600的测试区域的断层图像(虚拟‘切片’)被产生。被用于这个目的的设备是Nikon XTHST 225CT机，其安装有Perkin Elmer1621EHS数字面板选项，或同等功能。初始扫描是在12mm*12mm的区域之上进行的。如果初始扫描确定样本衬垫不平坦，则对齐应该在测试进一步进行之前被物理地纠正。一旦满足样本是平坦的，最终扫描在12mm*12mm区域之上进行。于是，这个扫描区域的衬垫还被分析以识别从视觉上显示那部分是样本的最平坦部分，这包括测试区域。典型的测试区域可为4*3mm或11*5mm，或例如如果仅仅较小部分是平坦的，该尺寸可为1.5*1.5。尽管样本必须平坦，它不需要平行于支撑件的平面或扫描的平面，因为这可在扫描之后被电子的纠正。这个角度通过识别20个点(其包括样本的基底的底部)而被纠正。最佳拟合到这些20个点的平面被产生，且这被用作用于所有垂直扫描的零位置。
该测试区域(下列测量在该测试区域上做出)是支撑件孔的区域内的样本的相当平面的部分，包含材料中的任何重复图案，且代表全部材料。例如，如果全部材料具有结合区域(其包含它的总面积的30％)，该测试区域应该被选择为具有类似30％结合区域的覆盖范围。对于具有较大重复图案的材料，多个测量值可在相邻区域上获取，且被平均以覆盖图案的全部重复。
平面X射线CT图像以六微米增量产生，平行于支撑件的表面。最低图像在样本材料的最低范围之下获取，且最高图像在最高环之上的高处截取。(注意，通常发现最高图像对于测定MFVR不是必须的。)每个切片纤维体积被计算为由材料在切片的平面处占据的体积，以突出六微米的高度。每个图像的切片纤维体积通过相应的切片参考位置(切片的较低侧的高度)制表。例如，零的切片参考位置相当于从样本纤维的最低高度上升六微米进入基底的切片纤维体积。在每个切片参考位置处，纤维体积比被计算为切片纤维体积除以切片的总体积(例如测试面积和切片的厚度的乘积，在这种情况下厚度是六微米)。根据制表后的纤维体积比，最大纤维体积比(MFVR)的切片参考位置(且由此该高度)被确定。
例如，这里是两个样本环材料的测量的表格。12.9％(样本A)和18.3％(样本B)的MFVR被加粗突出显示，且分别在相应的0.038mm和0.069mm的高度处发生。图8中每个样本的纤维体积比被绘制为高度的函数。
Figure BDA0001561807660000151
Figure BDA0001561807660000161
确定升高和掉落5％比的高度
纤维体积比首次上升到5％之上的高度和然后下降回到5％之下的高度分别是升高5％比高度和掉落5％比高度。从上述表格中，样本A具有0.025mm的升高5％比高度和0.107mm的掉落5％比高度，而样本B具有0.025mm升高5％比高度和0.196mm掉落5％比高度。在每个样本中，最大纤维体积比相比于掉落5％比高度在更接近于升高5％比高度处发生。
对于给定样本的这两个值之间的差表示标准高度跨度，纤维体积比在该标准高地跨度上被保持在百分之五的临界阈值之上。对于样本A，这个跨度是0.107-0.025或0.082mm，且对于样本B，这个跨度是0.196-0.025或0.171mm。优选地，MFVR发生在这个高度跨度的下30％内。
确定产品的厚度
根据ASTM D1777–96(2011再次批准)测试每个样本的厚度。这个包括通过将样本置于用于预处理织物的标准大气中的大致湿度平衡而预处理样本，然后将样本带到用于测试织物的标准大气中的用于测试的湿度平衡中，两者都在ASTM D1776中描述。称重每个样本以确定它的重量(W)(克)。遵循ASTM D1777–96(2011再次批准),选项5(0.1psi)中指出的方法，确定样本的厚度。
确定临界纤维体积百分比(CFVP)
使用相同的样本制备和上述的X射线CT方法，测试体积被确定为测试区域(样本的平面内)突出在样本材料在测试区域中的最低高度和最高高度之间的垂直距离得到的体积。如果初始扫描确定样本与不平行于扫描的平面的平面大体对齐，该对齐应该在最终数据扫描之前物理地或通过电子再定位纠正。总样本体积(TSV)是测试区域内的材料的总体积。通过‘样本材料’我们指被缠绕以形成环的纤维和在环之间相互连接的网，和网中的任何其他材料或在网自身不破坏的情况下不可从网移除的其它材料。由此，在样本中，其中环材料的基底网包含嵌入样本纤维之间的粘合剂，TSV将包括粘合剂。同样地，如果样本在环之间包括其他材料(例如泡沫，墨水)，TSV将包括那些材料的体积。如果该样本包括衬垫，例如其可通过粘合剂失活而被释放，这样的衬垫应该在测试之前被移除。
从如上针对最大纤维体积比产生的表格化纤维切片体积，最大切片纤维体积和对应于最大切片纤维体积的高度被确定。在表格中的每个切片纤维体积被标准化为最大切片纤维体积的百分比。
关于样本从后到前进行，切片纤维体积的累加值被计算且被增加到表格。切片纤维体积的累加值包括在给定切片参考位置处或其之下的实体材料的总体积。
对于每个图像，累计百分比(RP)通过将对应累计切片纤维体积除以TSV，且乘以100被计算，并被增加到表格。
临界纤维体积百分比(CFVP)被识别为对应于一高度，在该高度，从对应于最大切片纤维体积的高度相对于样本向上运动，最大纤维体积的百分比首次掉落到70％之下。
例如，这里是样本(上述表格中的样本A，其具有1.70082立方毫米的总样本体积)的测量表格。最大切片纤维体积是显著加粗的，类似的是最大切片纤维体积的百分比下降到70％之下的条目，和获得的临界纤维体积百分比(最右列)。基于这个数据，这个材料的CFVP将为33.7％。
Figure BDA0001561807660000171
Figure BDA0001561807660000181
尽管许多示例已被描述用于示例目的，上述描述不打算限制本发明的范围，其由附属权利要求的范围限定。在所附权利要求的范围内存在且将存在其他示例和修改。

Claims (19)

1.一种接触紧固环材料，包括非编织纤维网，其形成基底和钩可接合环的区域两者，该钩可接合环具有至少1.1克每纤度的韧性，其从基底的一个宽的侧部向外延伸，其中所述纤维被分布为使得，对于平行于基底的多个切片，环区域具有5%和25%之间的非编织纤维网所占据的体积对切片的总体积的最大比，且其中所述最大比发生在与比掉落到5%以下的高度相比更靠近比首次升高到5%以上的高度处，且其中所述接触紧固环材料具有至少500英尺3/英尺2/秒的弗雷泽空气渗透性。
2.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，具有在20%和60%之间的临界纤维体积百分比。
3.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述最大比在8%和20%之间。
4.根据权利要求3所述的接触紧固环材料，其中所述最大比在10%和15%之间。
5.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述韧性为至少5克每纤度。
6.根据权利要求5所述的接触紧固环材料，其中所述韧性为至少8克每纤度。
7.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，当与HTH725钩配合且依照ASTM D5170-98测试时，具有至少500克力每英寸宽度的剥离强度。
8.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，当与HTH725钩配合且依照ASTM D5169-98测试时，具有至少8000克力每平方英寸的抗剪强度。
9.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，具有小于1.5毫米的总厚度。
10.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述非编织纤维网具有20gsm和70gsm之间的总基础重量。
11.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述纤维包括多组分纤维。
12.根据权利要求11所述的接触紧固环材料，其中多组分纤维包括双组分纤维，其具有护套，该护套具有比护套内的芯部低的融化温度，且其中所述纤维通过护套的树脂结合在基底内。
13.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，所述非编织纤维网通过纤维的融化材料而结合在一起。
14.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述最大比发生在升高5%比高度和掉落5%比高度之间的高度跨度的下30%内。
15.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述最大比发生在该比首次升高到5%以上的高度和该比掉落到5%以下的高度之间的高度跨度的下30%内。
16.根据权利要求1所述的接触紧固环材料，其中所述基底是尺寸稳定的。
17.一种接触紧固件，包括根据权利要求1所述的环材料，和衬垫，其跨与环的区域相对的基底的表面结合。
18.根据权利要求17所述的接触紧固件，其中所述衬垫是空气不可渗透的。
19.根据权利要求17所述的接触紧固件，其中环材料和衬垫利用粘合剂结合到一起。
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