CN1898430B

CN1898430B - 柔软且蓬松的复合织物

Info

Publication number: CN1898430B
Application number: CN2004800385564A
Authority: CN
Inventors: J·W·克拉克; H·斯库格; J·J·德塔默尔; S·詹金斯
Original assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc
Current assignee: Kimberly Clark Worldwide Inc; Kimberly Clark Corp
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2012-12-05
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: AU2004313826B2; IL175548A; IL175548A0; RU2366768C2; US20050136776A1; ZA200604055B; MXPA06007186A; BRPI0418001A; JP2007516363A; US7194788B2; AU2004313826A1; CR8415A; WO2005068702A1; BRPI0418001B1; CN1898430A; KR20060115901A; EP1706527A1; CA2547730A1; DE602004020805D1; RU2006122605A

Abstract

提供一种复合织物，它包含与由连续长丝形成的非织造网水力缠结的短纤维。该短纤维的一部分与网缠结，而另一部分则凸出到网以外。形成的表面形态包括一个主要含光滑、短纤维的表面，和另一个主要含来自非织造网的连续长丝但也包括一些伸出的光滑、短纤维的表面。因此，每一面都包含光滑短纤维并且柔软。

Description

柔软且蓬松的复合织物

背景技术

日用和工业抹布常常被用来迅速吸收极性液体(例如水和醇类)和非极性液体(例如油)。抹布必须具有充足吸收能力以便将液体保持在抹布结构内直至想要通过压力，例如拧干，将液体除掉。另外，抹布还必须具备良好物理强度和耐磨性以便经受使用期间常常施加的撕、拉和磨损等力。另外，抹布还必须摸上去柔软。

过去，非织造织物，例如熔喷非织造网，广泛用作抹布。熔喷非织造网具有纤维间毛细管结构，适合吸收和保存液体。但是，熔喷非织造网有时缺乏作为厚型抹布使用所必须的物理性质，例如撕破强度和耐磨性。因此，熔喷非织造网通常被层压到载体层，例如，一种用于磨耗性或粗糙表面可能不理想的非织造网上。纺粘网含有比熔喷非织造网粗且结实的纤维并可提供优良物理性质，例如撕破强度和耐磨性。然而，纺粘网有时缺乏能提高抹布吸附特性的纤维间细毛细管结构。再者，纺粘网常常含有可能抑制液体在非织造网内部流动或传输的粘合点。针对这些以及其它问题，又研发出复合织物，它包含连续长丝与浆粕纤维水力缠结(水刺)的非织造网。虽然，此类织物具有优良强度水平，但是它们有时缺乏良好吸油特性。

为应对这些以及其它问题，研发出非织造复合织物，其中浆粕纤维与连续长丝的非织造网被水力缠结在一起。这些织物具有优良强度水平但是常常表现出柔软度和手感的不适当。例如，水力缠结依靠高水量和压力使纤维缠结。残余水可通过一系列烘缸除掉。然而，高水压和相对高的烘缸温度将纤维显著压缩或压实成为僵硬、低蓬松结构。于是，开发出一些技术，旨在柔软整理非织造复合织物同时又不显著降低强度。此种技术之一描述在授予Anderson等人的美国专利6,103,061中，在此将其全文收作参考用于任何目的。Anderson等人涉及的是一种接受机械柔软整理例如起绉的非织造复合织物。其它软化复合材料的尝试包括化学剂的添加、轧光和压花。然而，尽管经这些改进，目前非织造复合织物依然缺乏为赋予其“织物样”感觉所要求的柔软度和手感水平。

可见，目前仍需要一种结实、柔软并且还表现出优良吸收性能以便用于各种各样抹布用途的织物。

发明概述

按照本发明的一种实施方案，公开一种形成织物的方法。该方法包括水力缠结短纤维与由连续长丝形成的非织造网以形成复合材料。该短纤维的平均纤维长度介于约0.3～约25mm，其中至少一部分短纤维是合成的。该复合材料限定了第一表面和第二表面，该第一表面主要含短纤维，而第二表面则主要含连续长丝。另外，至少一部分短纤维还凸出到第二表面以外。

按照本发明另一种实施方案，公开一种形成织物的方法。该方法包括水力缠结短纤维与由连续长丝形成的纺粘网以形成复合材料。该短纤维的平均纤维长度介于约3～约8mm，其中至少约50wt％短纤维是合成的。复合材料的松密度为大于约5cm³/g。

按照本发明又一种实施方案，公开一种复合织物，它包含与由连续长丝形成的非织造网水力缠结的短纤维。该短纤维的平均纤维长度介于约0.3～约25mm，其中至少一部分短纤维是合成的。该复合织物限定了第一表面和第二表面，该第一表面主要含短纤维，而第二表面则主要含连续长丝。另外，至少一部分短纤维还凸出到第二表面以外。

本发明其它特征和方面将在下面更详细地讨论。

附图简述

本发明详细的和可实施的公开内容，包括专供本领域技术人员的其最佳模式，在本说明书其余部分更具体地描述，其中将提到以下附图，其中：

图1是构成本发明复合织物的一种实施方案的示意图；

图2是实施例1中形成的样品的断面、SEM(扫描电子显微镜)照片(5.00kV，x35)；以及

图3是图2所示样品的另一断面、SEM照片(5.00kV，x25)。

在本发明正文和附图中参考号码的重复使用旨在代表本发明相同和类似特征或要素。

代表性实施方案的详细描述

现在将详细描述本发明的各种不同实施方案，下面将举出其一种或多种实施例。每种实施例都为说明的目的而给出，而不是限定本发明。事实上，本领域技术人员清楚，各种修改和变换可在本发明范围内制定出来而不偏离本发明精神和范围。例如，作为一种实施方案的一部分举例和描述的特征可应用于另一种实施方案从而产生另一种其它实施方案。因此，要指出，本发明涵盖这些修改和变换，因为它们属于所附权利要求及其等价物的范围内。

定义

这里所使用的术语“连续长丝”指的是其长度远大于其直径的长丝，例如长度与直径之比大于约15,000∶1，在某些情况下大于约50,000∶1。

这里所使用的术语“非织造网”是指其结构系由单根纤维或丝交叉铺置构成的网，但它们不是像针织物中那样按照可看作是相同的方式排列的。非织造织物包括，如熔喷网、纺粘网、梳理网、湿法铺网网、气流铺网网等。

这里使用的术语“纺粘网”是指由小直径连续长丝形成的非织造网。该网的形成方法包括：将熔融热塑性材料从纺丝板的多个纤细，通常为圆形的毛细孔中挤出为丝，随后，挤出丝的直径，借助例如引射牵伸和/或其它熟知的纺粘机理迅速拉细。纺粘网的生产的描述和例子可见诸于例如授予Appel等人的美国专利4,340,563及授予Dorschner等人的美国专利3,692,618、授予Matsuki等人的美国专利3,802,817、授予Kinney的美国专利3,338,992及3,341,394、授予Hartman的美国专利3,502,763、授予Levy的美国专利3,502,538、授予Dobo等人的美国专利3,542,615，和授予Pike等人的5,382,400，在此均全文收作参考用于任何目的。纺粘纤维当沉积到收集表面上时通常是不发粘的。纺粘纤维的直径往往小于约40μm，通常介于约5～约20μm。

这里使用的术语“熔喷网”是指按如下方法形成的非织造网：将熔融热塑性材料从多个纤细，通常为圆形的模头毛细孔中以熔融丝形式挤出到汇聚高速加热气流(例如空气流)中，气流将熔融热塑性材料的丝拉细，直径变小，可能小到微纤维的直径范围。然后，熔喷纤维被高速气流夹带着，最后沉积在收集表面上，形成由散乱分布的熔喷纤维组成的网。此类方法，例如公开在授予Buntin的美国专利3,849,241中，在此均全文收作参考用于任何目的。一般而言，熔喷纤维属于微纤维，可以是连续的或不连续的，其直径通常小于10μm，且当沉积到收集表面上时通常发粘。

这里所使用的术语“单组分”是指这样的纤维和长丝，它仅包括一种聚合物组分，由一台或多台挤出机形成。虽然是由一种聚合物组分形成的，但单组分纤维或长丝可包含添加剂，例如提供颜色(例如TiO₂)、抗静电性质、润滑、亲水性等的那些。

这里所使用的术语“多组分”是指由至少2种聚合物组分制成的纤维或长丝。此种材料通常由各自的挤出机挤出但合在一起纺丝。各个组分的聚合物一般彼此不相同，但是独立的组分也可包含相似或相同聚合物材料。在典型情况下，各个组分排列在纤维/长丝断面的基本固定、界限鲜明的区内并基本沿纤维丝的全长延伸。此种材料的配置，例如是并列配置、馅饼(pie)配置或其他配置。双组分纤维或长丝及其制造方法描述在授予Kaneko等人的美国专利5,108,820、授予Kruege等人的美国专利4,795,668、授予Pike等人的美国专利5,382,400、授予Strack等人的美国专利5,336,552，以及授予Marmon等人的6,200,669，在此全文收作参考用于任何目的。多组分纤维或长丝以及它们包含的各个组分具有各种不同不规则形状，例如描述在授予Hogle等人的美国专利5,277,976、授予Hills的5,162,074、授予Hills的5,466,410、授予Largman等人的5,069,970以及授予Largman等人的5,057,368中，在此全文收作参考用于任何目的。

这里所使用的术语“平均纤维长度”是指一种纤维加权平均长度，采用Kajaani Oy Electronics，Kajaani，芬兰，供应的Kajaani纤维分析仪，型号FS-100，测定。按照该试验程序，样品用浸渍液处理以保证没有纤维束或植物性杂质存在。每个样品被松开放入到热水中并稀释成为约0.001％溶液.当采用标准Kajaani纤维分析试验程序试验时，从稀释溶液吸取大约50～100mL每份的单个试验样品。加权平均纤维长度可用下面的公式表示：

Σ_{x_{i}}^{k} (x_{i} * n_{i}) / n

其中k＝最大纤维长度

x_i＝纤维长度

n_i＝长度为x₁的纤维数目；以及

n＝测定的纤维总数。

这里所使用的术语“低-平均纤维长度浆粕”是指含有大量短纤维和非纤维颗粒的浆粕。许多二次木纤维浆粕可视为低平均纤维长度浆粕；然而，二次木纤维浆粕的质量将依赖于回收纤维的质量和以前加工的类型和效果。低平均纤维长度浆粕可具有小于约1.2mm平均纤维长度，按照光学纤维分析仪，例如Kajaani纤维分析仪，型号FS-100(Kajaani Oy Electronics，Kajaani，芬兰)测定。例如，低平均纤维长度浆粕可具有约0.7～1.2mm平均纤维长度。范例低平均纤维长度浆粕包括硬木原浆，和二次纤维浆粕，例如办公室废品，新闻纸和纸板边角料等来源的。

这里所使用的术语“高平均纤维长度浆粕”是指包含相对少数量短纤维和非纤维颗粒的浆粕。高平均纤维长度浆粕通常由某些非-二次(即原生)纤维形成。经过筛选的二次纤维浆粕也可以具有高平均纤维长度。高平均纤维长度浆粕的平均纤维长度一般大于约1.5mm，，按照光学纤维分析仪，例如Kajaani纤维分析仪，型号FS-100(KajaaniOy Electronics，Kajaani，芬兰)测定。例如，高平均纤维长度浆粕可具有约1.5～约6mm平均纤维长度。作为木纤维浆粕的范例高平均纤维长度浆粕包括例如漂白和未漂白软木纤维原浆。

详细描述

一般而言，本发明涉及一种复合织物，它包含与由连续长丝形成的非织造网水力缠结的短纤维。不拟囿于理论，但据信，短纤维的低摩擦系数使它们在缠结期间比其它类型纤维容易穿透连续长丝非织造网。因此，短纤维的一部分与网缠结，而另一部分则穿透网伸出。所形成的表面形态具有主要是光滑、短纤维的表面，和主要是来自非织造网的连续长丝的、但还包括某些凸出的光滑、短纤维的另一表面。于是，每一面都含有光滑短纤维并且是柔软的。令人惊奇的是，此种复合织物还具有优异液体输送性质和蓬松性。

为使复合织物达到如上所述要求的“双面柔软特性”，形成该复合非织造织物所采用的材料和方法必须有选择地加以控制。为此，现在将更详细地描述短纤维、连续长丝非织造网的选择控制方面，以及复合织物形成方法的各种实施方案。然而，应理解，这里所讨论的实施方案不过是示范性的。

A、短纤维

短纤维应选择那些光滑、柔软并且能在缠结期间透过连续长丝非织造网伸出的那些。例如，短纤维的平均纤维长度和旦数可影响短纤维伸出到连续长丝非织造网以外的能力。选择的平均纤维长度和旦数一般将依赖于各种各样因素，包括短纤维的本性、连续长丝网的本性、采用的缠结压力等。短纤维的平均纤维长度一般应低到足以使单根纤维的一部分能轻易地与连续长丝非织造网缠结，但又应长到足以使该纤维的另一部分能穿透其并凸出。就此而论，短纤维的典型平均纤维长度介于约0.3～约25mm，在某些实施方案中介于约0.5～约10mm，而在某些实施方案中介于约3～约8mm。短纤维的单丝旦数也可小于约6，在某些实施方案中小于约3，而在某些实施方案中介于约0.5～约3。

另外，通常要求，所用短纤维的大多数是合成的。例如至少约50wt％，在某些实施方案中至少约70wt％，而在某些实施方案中与连续长丝非织造网缠结的短纤维的至少约90wt％是合成的。不拟囿于理论，但本发明人相信，合成短纤维可以做到光滑并具有低摩擦系数，因此使它们能在缠结期间轻易地穿透连续长丝非织造网。某些适宜合成短纤维的例子包括例如由诸如聚乙烯醇、粘胶(例如Lyocel)、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙、聚烯烃等聚合物形成的那些。

虽然短纤维的主要部分通常是合成的，但短纤维的一定部分也可以是纤维素的。例如，纤维素纤维可用来降低成本，并赋予复合织物其它好处，例如改进吸液性。某些适宜纤维素纤维源的例子包括木原纤维，例如热磨机械、漂白和未漂白的浆纤维。浆粕纤维可具有高平均纤维长度、低平均纤维长度或二者的混合物。某些适宜高平均长度浆粕纤维的例子包括但不限于北方软木、南方软木、红木、红松、铁杉、松(例如南方松)、云杉(例如黑云杉)，及其组合等等。范例高平均纤维长度木浆包括由Kimberly-Clark公司以商品名“Longlac19”销售的那些。适宜低平均纤维长度浆粕纤维的某些例子可包括但不限于某些硬木原浆和二次(即回收的)纤维浆，来自例如新闻纸、回收纸板和办公室废品。硬木纤维，例如桉树、槭树、桦木、杨木等，也可用作低平均长度浆纤维。可以使用高平均纤维长度和低平均纤维长度浆粕的混合物。二次或回收纤维，例如由办公室废品、新闻纸、未漂白纸浆、纸板边角料等获得的，也可使用。另外，植物纤维，例如马尼拉麻、亚麻、马利筋(milkweed)、棉、改性棉、棉短绒，也可使用。

一般而言，许多类型纤维素纤维据信具有高于合成短纤维的摩擦系数。由于这样的原因，当使用时，纤维素纤维一般占到与连续长丝非织造网缠结的短纤维的少于约50wt％，在某些实施方案中少于约30wt％，在某些实施方案中少于约10wt％。

短纤维也可以是单组分和/或多组分(例如双组分)的。例如，适合的多组分纤维结构包括并列结构和皮芯结构，而合适的皮芯结构包括偏心皮芯和同心皮芯结构。在某些实施方案中，正如在技术上公知的，形成多组分纤维使用的聚合物具有足够大的熔点差，以便形成不同的结晶和/或固化性能。多组分纤维可具有约20％～约80％，在某些实施方案中介于约40wt％～60wt％低熔点聚合物。另外，多组分纤维可具有约80wt％～约20wt％，在某些实施方案中介于约60～约40wt％高熔点聚合物。当使用时，多组分纤维可具有各种不同的好处。例如，有时由多组分纤维提供的较大纤维旦数可提供成品织物一种变形表面。另外，多组分纤维还可提高松密度和短纤维与非织造网的连续长丝之间在缠结后的粘合程度。

缠结前，短纤维一般被形成为网。网的形成方式可根据多种因素变化，例如所用短纤维的长度。在一种实施方案中，例如短纤维网可采用按照传统造纸技术的湿法铺网方法形成。在湿法铺网方法中，短纤维料与水混合形成水悬浮体。水悬浮体的固体浓度一般介于0.01wt％～1wt％。然而，较低浓度(例如约0.01wt％～约0.1wt％)可能比较高浓度(例如约0.1wt％～约1wt％)更容易容纳较长纤维。水悬浮体被沉积在金属丝网或毛毯上，其中利用例如单-或多-层网前箱。随后，沉积的悬浮体进行干燥而形成短纤维网。

然而，除了湿铺之外，其它传统网-形成技术也可使用。例如，短纤维可形成为梳理网。此种网可通过将成包的短纤维放到将纤维分开的清棉机中。接着，纤维被送过精梳或梳理装置，在此，使短纤维进一步分开并沿纵向排齐从而形成纵向-取向纤维的非织造网。气流铺网是另一种可用来将短纤维形成为网的熟知方法。在气流铺网加工中，短纤维束在空气流中分开并被夹带，随后沉积到形成网上，任选地借助抽真空作用。气流铺网和梳理方法特别适合由较长的短纤维形成网。此外还有其它方法也可用来将短纤维形成为网。

要求的话，短纤维网有时借助公知的方法粘合以改善其卷取、输送和退卷所要求的临时干强度。此种粘合方法之一是粉末粘合，其中粉末状粘合剂被分布遍及到整个网，随后，予以活化，一般靠以热空气加热网和粘合剂。另一种粘合方法是花纹粘合法，其中采用加热压花辊筒或超声波粘合设备将纤维粘合在一起，通常以局部的粘合花纹的方式。又一种方法涉及采用穿透-空气干燥机粘合网。具体地说，热空气被强制透过网从而将纤维在其交叉点熔融并粘合在一起。在典型情况下，未粘合短纤维网由形成金属丝网或鼓承托着。穿透-空气粘合特别适用于由多组分短纤维形成的网。

在某些工况中，短纤维网利用强度-增强组分可获得卷取、输送和退卷所要求的临时干强度。例如，可采用可溶于热水的聚乙烯醇纤维。此种纤维在特定温度，例如大于约120，溶解。因此，可将可溶于热水的纤维含在卷绕、输送和退卷期间的网中，并在临缠结之前简单地将它们溶解出去。替代地，可简单地通过将温度提高到比完全溶解这些纤维所要求的温度低的温度来削弱此种纤维的强度。某些此类纤维的例子包括但不限于VPB105-1(158

)、VPB105-2(140

)、VPB201(176)或VPB304(194)短纤维，由Kuraray公司(日本)制造。合适的聚乙烯醇纤维的其它例子公开在美国专利5,207,837，在此将其全文收作参考用于任何目的。当用于改善缠结前的临时干强度时，强度-增强组分可占到非织造网的约3wt％～15wt％，在某些实施方案中介于非织造网约4wt％～约10wt％，在某些实施方案中介于短纤维网约5wt％～约8wt％。应当指出，上面描述的强度-增强纤维也可用作本发明中的短纤维。例如，如上所述，聚乙烯醇纤维便可用作短纤维。

B、连续长丝非织造网

各种各样公知的技术可用于形成连续长丝非织造网。连续长丝非织造挤出方法的某些例子包括但不限于公知的溶剂纺丝或熔体纺丝方法。例如，在一种实施方案中，连续长丝非织造网是纺粘网。非织造网的长丝是单组分或多组分的，并且一般可由一种或多种热塑性聚合物形成。此种聚合物的例子包括但不限于聚烯烃、聚酰胺、聚酯、聚氨酯、其共混物和共聚物等。理想的是，热塑性长丝包含聚烯烃，更加理想的是聚丙烯和/或聚乙烯。合适的聚合物组合物也可具有混于其中的热塑性弹性体，也可包含颜料、抗氧化剂、流动助剂、稳定剂、香料、磨料颗粒、填料等。形成非织造网使用的连续长丝的单丝旦数也可变化。例如，在一种特定实施方案中，形成非织造网使用的连续长丝的单丝旦数小于约6，在某些实施方案中小于约3、在某些实施方案中介于约1～约3。

虽然不要求，但非织造网也可进行粘合以改善网的耐久性、强度、手感、美学指标和/或其它性能。例如，非织造网可进行热、超声波、粘合剂和/或机械粘合。作为例子，非织造网可进行点粘合以便使它具有大量小的、不连续的粘合点。范例点粘合方法是热点粘合，通常涉及将一个或多个层送过加热辊筒之间，例如，刻花辊筒与第二粘合辊筒之间。刻花辊筒以某种方式加工成花纹，以便使网不是在其整个表面上粘合，而第二辊筒可以是光滑或带花纹的。因此，已研发出用于刻花辊筒的各种各样花纹，既有用于功能的也有出于审美考虑的。粘合花纹的例子包括但不限于授予Hansen等人的美国专利3,855,046、授予Levy等人的5,620,779、授予Haynes等人的5,962,112、授予Sayovitz等人的6,093,665、授予Romano等人的美国设计专利号428,267和授予Brown的美国设计专利号390,708，在此将其全文收作参考用于任何目的。例如，在某些实施方案中，非织造网可任选地粘合至具有小于约30％的总粘合面积(采用传统光学显微镜方法确定)和/或大于约100粘合点每平方英寸的均一粘合点密度。例如，非织造网可具有介于约2％～约30％的总粘合面积和/或约250～约500针粘合点每平方英寸的粘合点密度。此种总粘合面积和/或粘合点密度的组合，在某些实施方案中，可通过用具有大于约100针粘合点每平方英寸的针销粘合花纹粘合非织造网来实现，这将提供，当完全接触光滑砧辊时，小于约30％的总粘合面积。在某些实施方案中，该粘合花纹可具有约250～约350针粘合点每平方英寸针粘合点密度，和/或，当接触光滑砧辊时，介于约10％～约25％的总粘合表面面积。

另外，非织造网可通过连续缝或花纹粘合。作为另一些例子，非织造网可沿着片材的周边或者简单地与边缘相邻地横跨网的宽度或横向(CD)进行粘合。其它粘合技术，例如热粘合与胶乳浸渍粘合的组合也可采用。替代和/或另外地，可将树脂、胶乳或粘合剂施加到非织造网上，例如通过喷涂或印刷，然后干燥从而提供所要求的粘合。又一种合适的粘合技术描述在授予Everhart等人的美国专利5,284,703、授予Anderson等人的6,103,061和授予Varona的6,197,404,在此将其全文收作参考用于任何目的。

非织造网也可任选地接受起绉处理。起绉可在网中形成微褶皱以提供其各种各样不同特性。例如，起绉可打开非织造网的孔隙结构，借此增加其渗透性。另外，起绉也可提高沿纵向和/或沿横向网的可伸长性，以及提高其柔软度和松密度。非织造网的各种各样起绉技术描述在授予Varona的美国专利6,197,404，在此将其全文收作参考用于任何目的。

C、形成织物的方法

复合织物通过采用各种技术上公知的缠结技术中任何一种(例如水力、空气、机械等)整体地缠结连续长丝非织造网与短纤维来形成。典型水力缠结方法利用高压水射流使纤维与长丝缠结，以形成高度缠结、密实的复合结构。水力缠结非织造复合材料公开在例如授予Evans的美国专利3,494,821；授予Bouolton的4,144,370；授予Everhart等人的5,284,703；和授予Anderson等人的6,315,864，在此将其全部内容收作参考用于任何目的。

连续长丝非织造网一般可占到制成复合织物的任何要求的比例。例如，在某些实施方案中，连续长丝非织造网可占到织物的小于约60wt％，在某些实施方案中占到织物的小于约50wt％，在某些实施方案中占到织物的约10％～约40wt％。同样，短纤维可占到织物的大于约40wt％，在某些实施方案中占到织物的大于约50wt％，在某些实施方案中占到织物的约60％～约90wt％。

按照本发明一个方面，可选择性地控制缠结过程的某些参数以便使制成的复合织物达到“双面”柔软的特性。就此而论，参见图1，现在更详细地描述采用水力缠结设备10选择性控制复合织物形成过程的各种实施方案。

首先，提供一种淤浆，包含例如约0.01wt％～约1wt％短纤维，其为在水中的悬浮体。将纤维淤浆传送到传统造纸网前箱12中，在此它通过流槽14沉积到传统形成织物和表面16上。然后，从短纤维悬浮体中除掉水从而形成均一层18。少量湿强度树脂和/或树脂粘结剂可在层18形成前、期间和/或之后加入到短纤维中，以改善强度和耐磨性。交联剂和/或水化剂也可加入。脱胶(debonding)剂可加入到短纤维中以降低氢键合程度。某些脱胶剂以例如织物重量的约1％～约4％数量的加入，似乎也能降低所测得的静态和动态摩擦系数并改善复合织物的耐磨性。脱胶剂据信起到润滑剂或减摩剂的作用。

连续长丝非织造网20也从旋转供应辊22退卷并被送过由叠辊28和30形成的S-辊排列26的辊隙24。连续长丝非织造网20随后被置于传统水力缠结机的多孔缠结表面32上，在此，短纤维层18接着被铺到网20上面。虽不要求，但是通常希望，短纤维层18位于连续长丝非织造网20与水力缠结岐管34之间。短纤维层18和连续长丝非织造网20从一个或多个水力缠结岐管18下方走过并受到流体射流的处理从而使短纤维层18与非织造网20的长丝缠结，并迫使它们钻入并穿透非织造网20从而形成复合织物36。替代地，水力缠结可发生在短纤维层18和连续长丝非织造网20处在同一多孔网(例如有大网眼的编织物)上正在进行湿铺的同时。本发明还想到将干燥的短纤维层18重叠铺到连续长丝非织造网20上面，使干燥的片材重新水化到规定的浓度，随后对再水化的片材实施水力缠结处理。水力缠结可发生在短纤维层18被水高度饱和期间。例如，短纤维层18在临水力缠结前可包含最高约90wt％水。替代地，短纤维层18可以是一种气流铺网和干法铺层。

水力缠结可利用传统水力缠结设备完成，例如描述在授予Everhart等人的美国专利5,284,703和授予Evans的3,485,706中的那些，在此将其全文收作参考用于任何目的。水力缠结可采用任何适当工作流体实施，例如水。工作流体流过岐管，将流体均匀分配给一系列单个孔或小孔。这些孔或小孔的直径可介于约0.003～约0.015英寸，并且可排列成一或多排，每排具有任意数目小孔，例如30～100个每英寸。例如由Fleissner公司(Charlotte，North Carolina)生产的岐管，包含具有0.007英寸直径小孔的条，30孔每英寸，并且可采用一排孔。然而，还应了解，许多其它岐管结构和组合也可使用。例如可采用单个岐管，或者将几个岐管接连地排列。

流体可冲击短纤维层18和连续长丝非织造网20，它们又由多孔表面支撑，例如单一平面网眼，具有约10×10～约100×100的网眼尺寸。多孔表面也可以是多层网眼，具有约50×50～约200×200的网眼尺寸。正如在许多水射流处理方法中的典型做法那样，真空狭缝38可位于紧靠水刺岐管的底下或者缠结岐管下游的多孔缠结表面32底下，以便将多余水从水力缠结复合织物36上抽走。

虽然不拟囿于任何具体操作理论，但据信，直接冲击铺在连续长丝非织造网20上的短纤维层18的工作流体圆柱状射流，迫使短纤维进入并部分地穿透网20中的纤维基质或网络。即当流体射流和短纤维层18与连续长丝非织造网20相互作用时，单根短纤维的一部分可穿透网20伸出，同时另一部分则与网20缠结。短纤维以此种方式穿透连续长丝非织造网20的能力可通过对圆柱状射流压力的选择性控制得到加强。如果压力过高，则短纤维可透过网20伸出得过远，并且不具有所要求的缠结程度。另一方面，如果压力过低，短纤维可能不穿透网20。各种各样因素影响最佳压力，例如短纤维类型、连续长丝类型、非织造网的基重和厚度等。在大多数实施方案中，要求的结果可在采用介于约100～约4000psig的流体压力，在某些实施方案中在介于约200～约3500psig，在某些实施方案中在介于约300～约2400psig的流体压力条件下达到。当在所描述的压力上限加工时，复合织物36可在最高约1000英尺每分钟(fpm)的速度下加工。

流体射流处理后，获得的复合织物36随后可转移到干燥操作(例如压缩的、非压缩性的等)。可采用差速拾取辊筒将材料从水刺带转移到干燥操作去。替代地，可采用传统真空式拾取和转移织物的方法.要求的话，复合织物36可在转移到干燥操作之前接受湿起绉处理。

理想的是，采用材料36的非压缩干燥，以便使织物36表面存在的短纤维不被压平以致降低所要求的“双面”柔软性和蓬松性。例如，在一种实施方案中，非压缩干燥可采用传统穿透-干燥机42完成。穿透-干燥机42可以是具有穿孔46的可旋转外圆筒44与用于接受透过穿孔46吹出的热空气的外罩48二者的组合。穿透-干燥机带50载着复合织物36掠过穿透-干燥机外圆筒40上部。被强制穿过穿透-干燥机42的外圆筒44上的穿孔46的加热空气从复合织物36中除掉水分。被穿透-干燥机42强制通过复合织物36的空气温度可介于约200～约500

。其它有用的穿透-干燥方法和设备可见诸于例如授予Niks的美国专利2,666,369，；和授予Shaw的3,821,068，在此将其全文收作参考用于任何目的。

如上所述，某些干燥技术(例如压缩性的)可压平凸出到其表面以外的短纤维。虽不要求，但是可采用附加整理步骤和/或后处理加工减轻此种“压平”偏差和/或赋予复合织物36其它选择的性能。例如，织物36可拉绒处理以改善蓬松性。织物36也可以用轧光辊轻微压实，起绉或其它方式的处理以提高伸长和/或提供均一外观和/或某些触感特性。例如，合适的起绉技术描述在授予Gentile等人的美国专利3,879,257；和授予Anderson等人的6,315,864，在此将其全文收作参考用于任何目的。替代和附加地，各种化学后处理剂，例如粘合剂或染色可施加到织物36.可采用的附加后处理描述在授予Levy等人的美国专利5,853,859，在此将其全文收作参考用于任何目的。

短纤维和连续长丝非织造网按照本发明的缠结生产出一种具有各种各样好处的复合织物。例如，复合织物具有“双面”柔软性。就是说，虽然短纤维的一部分被强迫穿透和进入连续长丝非织造网的基质，但是仍有一些短纤维留在复合织物表面或其附近。该表面因而可含有较大比例短纤维，同时另一表面可含有较大比例连续长丝。一个表面具有占多数的短纤维，从而赋予其非常柔软、丝绒型感觉。例如，该表面可含有大于约50wt％短纤维。另一表面具有占多数的连续长丝，从而赋予其滑爽、更像塑料的感觉。例如，该表面可含有大于约50wt％连续长丝。然而，由于在主要包含连续长丝的表面上有凸出短纤维的存在，它也柔软。

除了具有改进的柔软性，复合织物还可具有改进的蓬松性。具体地说，不拟囿于理论，在织物中的短纤维，特别是短纤维占多数的织物那一侧包含的短纤维，据信基本沿-z方向(即织物厚度方向)取向。结果，织物的松密度提高，可大于约5cm³/g，在某些实施方案中介于约7cm³/g～约50cm³/g，在某些实施方案中介于约10cm³/g～约40cm³/g。另外，本发明人还发现，该复合织物具有良好吸油和吸水特性。

D、抹布

本发明复合织物特别适合作抹布。该抹布可具有约20g/m²(gsm)～约300gsm的基重，在某些实施方案中介于约30gsm～约200gsm，在某些实施方案中介于约50gsm～约150gsm。较低基重的产品通常很适合用作薄型抹布，而较高基重的产品很适合作为工业抹布。抹布也可具有任何尺寸，以适应各种不同抹净任务。抹布也可具有约8cm～约100cm的宽度，在某些实施方案中介于约10～约50cm，在某些实施方案中介于约20cm～约25cm。另外，抹布可具有约10cm～约200cm的长度，在某些实施方案中介于约20cm～约100cm，在某些实施方案中介于约35cm～约45cm。

要求的话，抹布还可以液体预润湿，例如用水、无水手清洁剂，或者任何其它合适的液体。该液体可含有抗菌剂、阻燃剂、表面活性剂、润肤剂、润湿剂等。在一种实施方案中，例如，抹布上可施加消毒杀菌制剂，例如在授予Clark等人美国专利申请公开2003/0194932中描述的，在此将其全文收作参考用于任何目的。该液体可借助技术上公知的任何适当方法施加，例如喷雾、蘸取、饱和、浸渍、刷涂等。液体在抹布上的施加量可随复合织物的本性、用于贮存抹布的容器的类型、液体的本性和要求的抹布最终用途而不同。一般而言，每块抹布含有大于约150wt％，在某些实施方案中介于约150～约1500wt％，在某些实施方案中介于约300～约1200wt％液体，以抹布的干重为基准计。

在一种实施方案中，抹布以连续、穿孔的卷材形式供应。穿孔提供一条薄弱线，沿该线可比较容易地分离下抹布。例如，在一种实施方案中，6英寸高的卷材包含12英寸宽V-字形折叠的抹布。卷材每12英寸穿孔，结果形成12英寸×12英寸抹布。在另一种实施方案中，抹布以一摞单块抹布的形式供应。抹布可包装成各种不同形式，用各种不同材料和容器包装包括但不限于卷材、盒子、桶、柔性包装材料等。例如，在一种实施方案中，抹布首尾相接地插在可选择性地封口的容器(例如圆筒形)内。合适的容器的某些例子包括硬桶、薄膜袋等。适合用于装抹布的一种特定例子是刚性、圆筒形桶(例如由聚乙烯制成)，配备着在容器顶部可反复密封的气密盖(例如由聚丙烯制成)。

该盖子具有带铰链的帽子，该帽子起初覆盖着位于其下面的敞口。敞口提供从密封的容器内部取出抹布的通道，借此可将一块块抹布通过握住抹布并沿着缝撕离每个卷材而取出。盖子上的敞口具有适当尺寸以提供足以在从容器中取出它时从每块抹布上去掉多余液体的压力。

其它适于供给抹布的抹布供应器，容器和系统描述在授予Buczwinski等人的美国专利5,785,179；授予Zander的5,964,351；授予Zander的6,030,331；授予Haynes等人的6,158,614；授予Huang等人的6,269,969；授予Huang等人的6,269,970；和授予Newman等人的6,273,359，在此将其全文收作参考用于任何目的。

本发明通过参考下面的实施例将获得较好的理解。

试验方法

在实施例中采用下面的试验方法。

松密度：

松密度被定义为一片产品的干厚度除以其基重。松密度的计量单位是立方厘米除以克(cm³/g)。干厚度是在控制的载荷下测定的干产品的厚度。松密度按如下方式测定。一般地，采用诸如EMVECO，型号200-A的厚度测试仪，由Emveeo公司制造，之类的仪器。具体地说，对5个长约4英寸乘约4英寸宽的样品逐个加压。特别是，将一个直径2.21英寸的金属圆片的压板下压到片材上。压板所施加的压力一般为约2kPa(0.29psi)。一旦压板下压到片材上面，便测定其厚度。随后压板自动返回提起。将这5个片材的平均值记录作厚度。基重是在样品被置于TAPPI-规定的温度和湿度条件下平衡后测定的。

吸收能力：吸收能力是指材料在一段时间内吸收液体(例如水或轻机油)的能力，并与材料在其饱和点所保持的液体总量有关。吸收能力按照有关工业和公共机构纸巾和抹净纸的联邦规范号UU-T-595C来测定。具体地说，吸收能力通过测定样品在吸收液体后重量的增加来确定，并按下式用所吸收液体的重量除以样品的重量得到的百分数表示：

吸收能力＝[(饱和样品重量-样品重量)/样品重量]×100

用于实施该试验的轻机油是石蜡油，由E.K.工业公司以产品号“6228-1GL”供应。该油被定为“NF级”并具有80～90的赛波特通用(SU)粘度。

泰伯耐磨性：泰伯耐磨性通过由受控旋转摩擦作用产生的织物破坏计量耐磨性。耐磨性是按照方法5306，联邦试验方法标准号191A测定的，除非另行指出。仅用单个轮磨耗样品。将12.7×12.7-cm样品夹紧在标准泰伯磨耗机(型号504，带有型号E-140-15的样品夹具)的样品台上，该机具有的石轮(号H-18)装在磨耗头上并在每个臂上加500g配重。不用破坏强度的损失作为确定耐磨性的标准。获得并记录结果，结果以达到破坏的磨耗循环次数表示，而破坏被视为在织物内出现0.5cm破洞的时刻。

实施例1

展示按照本发明形成复合织物的能力。

20个不同样品由平均纤维长度等于6.35mm的合成短纤维(Lyocel和/或聚酯)以及任选地浆粕纤维采用低浓度湿铺造纸机像技术上熟知的那样形成。lyocel纤维的单丝旦数是1.5，由工程纤维技术公司，Shelton，康涅狄格，以商品名“Tencel”获得。聚酯纤维是旦数为1.5的单组分纤维，由Kosa以商品名“Type103”获得。浆粕纤维包含50wt％北方软木硫酸盐纸浆纤维和50wt％南方软木硫酸盐纸浆纤维。对于某些样品来说，在形成短纤维网之前还加入聚乙烯醇纤维以提高缠结前的干强度。聚乙烯醇纤维由Kuraray公司，大阪，日本，以商品名“VPB-105-1”获得，它溶解在158温度的水中。制成的湿铺短纤维网的基重介于约40～约100g/m²。

用于形成样品1～20的短纤维网的含量在下表1中给出。

表1：样品1～20的短纤维含量

^*％聚乙烯醇(PVOH)值代表加入的纤维重量。如下所述，片材在1300

～180

的温度进行水力缠结步骤期间吸饱水分以便使PVOH纤维溶解到溶液中(以便让纤维缠结)。随后，片材放在真空狭缝上抽真空，致使约一半溶解的PVOH/水溶液被抽出。水射流缠结期间，某些PVOH可能在干燥步骤中已作为涂层沉积并造成某些纤维粘合。倘若被留下，很可能，此种PVOH纤维会以原来数量的约5～25wt％的数量或以约0～1wt％的总浓度存在。

随后每种短纤维网与聚丙烯纺粘网(基重13.6或27.2g/m²)按照授予Everhart等人的美国专利5,204,703进行缠结。具体地说，该短纤维网沉积到由Albany国际公司供应的Albany 14FT形成金属丝网上，并利用几个连续排列的岐管在从300跳跃提高到1800磅每平方英寸的缠结压力下与纺粘网进行水力缠结。缠结加工期间采用的水温介于130～180

，于是将聚乙烯醇纤维溶解并将它们从织物中除掉。随后，缠结的织物采用穿透-空气干燥机进行非压缩性干燥(空气温度280

)1min，致使织物达到最高200

的最高温度。所形成的织物样品的基重介于约50～125g/m²，并包含各种不同百分率的纺粘网和短纤维。样品1～20的基重和总纤维含量载于下表2。

表2：样品1～20的基重和总纤维含量^*

^*本表中反映的百分率假定100％聚乙烯醇纤维已按照上面描述的方式被从网中洗掉。

随后，试验几种样品的各种性能。结果载于下表3。

表3：样品的物理性能

如上面指出，样品的各项性能随着短纤维含量的增加而改善。例如，织物的松密度随着聚酯短纤维含量的增加而提高。同样，对水和油的吸收能力都随着短纤维总含量的增加而增加。

另外，样品14的SEM照片也显示在图2和3。如图所示，织物100具有表面103和表面105。表面103包含凸出到表面以外的占多数的短纤维102。同样，表面105包含占多数的纺粘纤维104，但也包含一些短纤维102。具体地说，短纤维102的或端部或弯曲部分从表面105伸出。不论它们凸出的方式如何，短纤维102可提供每一表面103和105改进的柔软性和手感。再者，短纤维102主要沿-z方向取向，而纺粘网104则主要沿-x和-y方向取向。

实施例2

展示按照本发明形成复合织物的能力

7种不同样品由平均纤维长度3.175mm的合成短纤维(Lyocel和/或聚酯)以及任选地浆粕纤维，采用高浓度湿铺造纸机像技术上熟知的那样形成。lyocel纤维的单丝旦数是1.5，由工程纤维技术公司，Shelton，康涅狄格，以商品名“Tencel”获得。采用了2种类型聚酯纤维。第一类型是(旦数为1.5的)单组分聚酯纤维，由Kosa以商品名“Type 103”获得。第二类型是双组分聚酯纤维(旦数3)，由Kosa以商品名“Type 105”获得。另外，浆粕纤维包含50wt％北方软木硫酸盐纸浆纤维和50wt％南方软木硫酸盐纸浆纤维。所制成的湿铺短纤维网的基重介于约30～约90g/m²。

形成样品21～27使用的短纤维网的含量载于下表4。

表4：样品21～27的短纤维含量

随后，每种短纤维网与聚丙烯纺粘网(基重11.9或27.2g/m²)按照授予Everhart等人的美国专利5,204,703进行缠结。具体地说，该短纤维网沉积到由Albany国际公司供应的Albany 14FT形成金属丝网上，并利用几个连续排列的岐管在从300跳跃提高到1800磅每平方英寸的缠结压力下与纺粘网进行水力缠结。缠结加工期间采用的水温介于130～180，于是将聚乙烯醇纤维溶解并将它们从织物中除掉。随后，缠结的织物采用穿透-空气干燥机进行非压缩性干燥(空气温度280

)1min，致使织物达到最高200

的最高温度。所形成的织物样品的基重介于约50～115g/m²，并包含各种不同百分率的纺粘网和短纤维。样品21～27的基重和总纤维含量载于下表5。

表5：样品21～27的基重和总纤维含量^*

虽已就本发明具体实施方案对其做了详细描述，但是要知道，本领域技术人员在理解了以上描述之后将很容易想到这些实施方案的修改、变换和等价方案。因此，本发明范围应视为所附权利要求及其任意等价物的范围。

Claims

1.一种形成织物的方法，所述方法包括水力缠结短纤维与由连续长丝形成的非织造网以形成复合材料，所述短纤维的平均纤维长度介于0.3～25mm，其中至少90wt%的所述短纤维是合成的，所述复合材料限定了第一表面和第二表面，所述第一表面主要含所述短纤维，而所述第二表面则主要含所述连续长丝，其中至少一部分所述短纤维还凸出到所述第二表面以外，并且其中所述复合材料的松密度为10cm³/g-50cm³/g。

2.权利要求1的方法，还包括使所述短纤维形成网，然后再水力缠结所述短纤维与所述由连续长丝形成的非织造网。

3.权利要求1或2的方法，其中所述短纤维是在100～4000psig的流体压力下与所述非织造网水力缠结的。

4.权利要求3的方法，其中所述短纤维是在200～3500psig的流体压力下与所述非织造网水力缠结的。

5.权利要求4的方法，其中所述短纤维是在300～2400psig的流体压力下与所述非织造网水力缠结的。

6.权利要求1或2的方法，还包括非压缩性地干燥所述复合材料。

7.权利要求6的方法，其中所述复合材料进行穿透-干燥。

8.权利要求1或2的方法，其中所述短纤维占到复合材料的大于40wt%。

9.权利要求8的方法，其中所述短纤维占到复合材料的60wt%～90wt%。

10.权利要求1或2的方法，其中所述短纤维的平均纤维长度介于0.5～10mm。

11.权利要求10的方法，其中所述短纤维的平均纤维长度介于3～8mm。

12.权利要求1或2的方法，其中所述短纤维的单丝旦数小于6。

13.权利要求12的方法，其中所述短纤维的单丝旦数小于3。

14.权利要求1或2的方法，其中所述合成短纤维由一种或多种选自聚乙烯醇、粘胶、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙和聚烯烃的聚合物形成。

15.权利要求1或2的方法，其中所述短纤维还包括纤维素纤维。

16.权利要求15的方法，其中所述纤维素纤维占到所述短纤维的小于50wt%。

17.权利要求16的方法，其中所述纤维素纤维占到所述短纤维的小于30wt%。

18.权利要求17的方法，其中所述纤维素纤维占到所述短纤维的小于10wt%。

19.权利要求1或2的方法，其中所述由连续长丝形成的非织造网是纺粘网。

20.一种复合材料，它包含与由连续长丝形成的非织造网水力缠结的短纤维，所述短纤维的平均纤维长度介于0.3～25mm，其中至少90wt%的所述短纤维是合成的，所述复合材料限定了第一表面和第二表面，所述第一表面主要含所述短纤维，而所述第二表面则主要含所述连续长丝，其中至少一部分所述短纤维还凸出到所述第二表面以外，并且其中所述复合材料的松密度为10cm³/g-50cm³/g。

21.权利要求20的复合材料，其中所述短纤维占到复合材料的大于40wt%。

22.权利要求21的复合材料，其中所述短纤维占到复合材料的60wt%～90wt%。

23.权利要求20～22中任何一项的复合材料，其中所述短纤维的平均纤维长度介于0.5～10mm。

24.权利要求23的复合材料，其中所述短纤维的平均纤维长度介于3～8mm。

25.权利要求20～22中任何一项的复合材料，其中所述短纤维的单丝旦数小于6。

26.权利要求25的复合材料，其中所述短纤维的单丝旦数小于3。

27.权利要求20～22中任何一项的复合材料，其中所述合成短纤维由一种或多种选自聚乙烯醇、粘胶、聚酯、聚醋酸乙烯、尼龙和聚烯烃的聚合物形成。

28.权利要求20～22中任何一项的复合材料，其中所述短纤维还包括纤维素纤维。

29.权利要求28的复合材料，其中所述纤维素纤维占到所述短纤维的小于50wt%。

30.权利要求29的复合材料，其中所述纤维素纤维占到所述短纤维的小于30wt%。

31.权利要求30的复合材料，其中所述纤维素纤维占到所述短纤维的小于10wt%。

32.权利要求20～22中任何一项的复合材料，其中所述由连续长丝形成的非织造网是纺粘网。

33.由以上权利要求中任何一项的复合材料形成的抹布。

34.权利要求33的抹布，其中抹布包含占复合材料大于150wt%数量的液体。