專利名稱：改進(jìn)的纖維無紡織物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及纖維無紡織物，其包括布置成一C形結(jié)構(gòu)的纖維(當(dāng)沿縱向垂直截面觀看時(shí)，呈C形)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，工人一直在使用微纖維來形成高級(jí)的隔音和隔熱的絕緣織物，其利用與細(xì)直徑微纖維的大的表面面積相關(guān)的絕緣效果。在此現(xiàn)有技術(shù)的工作中，人造短纖維與微纖維混合以展開織物，由此，增加微纖維的有效性和提高織物的絕緣性能(例如，參見美國專利Nos.4,118,531和5,298,694)?，F(xiàn)有技術(shù)的微纖維基材的絕緣織物已經(jīng)形成重要的商業(yè)認(rèn)可和商業(yè)價(jià)值；但仍繼續(xù)尋求改進(jìn)，本發(fā)明能夠推進(jìn)這樣的織物的改進(jìn)，例如，改進(jìn)其絕緣特性，其將在下文中討論。
本發(fā)明還是其它無紡織物技術(shù)的一種進(jìn)步，其首先在許多年前提出，甚至在上述絕緣織物形成之前(參見美國專利Nos.3,607,588；3,676,239；3,738,884；3,740,302；3,819,452；以及英國專利No.1,190,639，所有文件都是從1966年提交的一系列專利申請中發(fā)表的)。該技術(shù)涉及用收集器來收集旋轉(zhuǎn)噴射的細(xì)絲材料，所述收集器包括兩個(gè)間隔開的沿相反方向轉(zhuǎn)動(dòng)的滾筒，它們設(shè)置在從擠出孔發(fā)出的材料的路徑中。滾筒之間的間隙是重要的，只有旋轉(zhuǎn)噴射細(xì)絲材料的部分直接沉積在滾筒表面上。細(xì)絲材料的其余部分隨機(jī)地在滾筒表面上沉積的材料的各層之間前后地橫向運(yùn)動(dòng)，以形成一將各層連接在一起的橋接結(jié)構(gòu)。
該現(xiàn)有技術(shù)的目的是提供無紡的纖維結(jié)構(gòu)，其中，織物的各個(gè)相對的表面包括一稠密層，通過由橋接諸表面層之間的空隙的纖維成分組成的一體形成的內(nèi)芯，使這些稠密表面層連接起來。這種技術(shù)的一特別的用途在于，提供樁形的織物，其通過分裂沿長度方向介于表面各層之間并平行于表面層的收集的織物而形成。稠密的表面層要求被收集在光滑表面的實(shí)心(無空隙)的滾筒上，而纖維是粘的起作織物的背襯，而表面層之間的切割橋接結(jié)構(gòu)變成“樁”，或豎立的纖維部分。在一代表性的實(shí)例中，纖維具有約24微米的直徑。
當(dāng)沿通過所述收集的織物的縱向的垂直橫截面觀察時(shí)，纖維顯示出-C形的構(gòu)造。一代表性的個(gè)別的纖維的分段(或多個(gè)分段)設(shè)置成大致地橫向或垂直于織物的面(形成“C”的垂直部分的該分段)，而連接到橫向分段的纖維的其它部分位于織物的諸面內(nèi)(“C”的臂)。再者，諸C形彼此為離散的。即，纖維組合到板片或副組件內(nèi)，各個(gè)具有一C形的構(gòu)造。離散的C形板片或副組件沿織物的機(jī)器方向間隔開。即，鄰近的C形副組件的臂重疊和形成織物的面，但C形的橫向部分間隔開，因此，在收集的織物內(nèi)留下大的槽或空隙，所述收集的織物占據(jù)幾乎織物的全高并顯現(xiàn)為橫貫織物的寬度延伸。
呈C形結(jié)構(gòu)的纖維的另一現(xiàn)有技術(shù)的用途可在1983-84發(fā)表的一系列美國專利(美國專利Nos.4,375,446；和4,434,205)中找到，其基于日本1978-79的原始的文檔。這些專利介紹了兩個(gè)分離的多孔板或滾筒之間的“谷形”區(qū)域內(nèi)的熔吹纖維的收集。收集的織物頗為緊湊(其中一個(gè)板通常稱之為壓力板，但應(yīng)該說明的是壓力不總是必要的)。收集的織物的一優(yōu)選的用途是用于合成革，其它可描述的用途是電氣絕緣體、電池分隔體、過濾器以及地毯。
一更為最近的專利出版物WO00/66824，其于2000年11月出版，也介紹了帶有呈C形結(jié)構(gòu)的收集的纖維的織物。收集的纖維被折疊而形成諸環(huán)，使諸環(huán)形成“一系列沿著機(jī)器方向的波形，沿橫向方向從邊緣走向邊緣，并沿z方向延伸”(通過織物的厚度)。大的槽或空隙描繪成通過織物的寬度走向?？梢詷?gòu)思熔旋或熔吹的織物，而熔吹的織物可以是一“共形成”型的織物；參照美國專利No.4,818,464后者描述為包含其它的材料，例如，紙漿、超吸收的顆粒、纖維素或人造短纖維，舉例的有棉花、亞麻、絲綢或黃麻。
現(xiàn)有技術(shù)的稠密的、緊湊的或槽形的織物可適于專利中所述的特殊的用途，但我們尚不知道從這些現(xiàn)有技術(shù)中得出的任何商用的產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供新穎的纖維無紡織物，簡而言之，它包括收集的大量直接形成在織物內(nèi)的呈C形結(jié)構(gòu)的纖維，卷曲的人造短纖維分散在織物內(nèi)，以給予織物蓬松和均勻性。
所謂“直接形成的纖維”是指纖維在基本上一次的操作中形成和收集為一織物，例如，通過從纖維形成液體(例如，溶化或溶解的聚合物、玻璃等)擠壓出纖維，并將擠出的纖維收集為一織物。這樣一方法與以下的方法成對照，例如，擠出的纖維切碎為人造短纖維，然后它們才組合成一織物。熔吹纖維和熔旋纖維包括紡粘纖維和以2002年7月18日出版的WO02/055782所述的方式制備和收集的纖維，它們是用于本發(fā)明的直接形成纖維的實(shí)例。
所謂“C形構(gòu)造”是指纖維在織物內(nèi)這樣組合或組織當(dāng)沿垂直的縱向截面觀看纖維時(shí)，一代表性的個(gè)別直接形成的纖維可以看到包括a)橫向于織物面設(shè)置在織物內(nèi)的一分段或多個(gè)分段(該分段形成“C”形的垂直部分)，以及b)其它分段(“C”形的臂)，它們連接到橫向分段，并基本上平行于織物的相對面，且沿著與織物的“機(jī)器方向”(在形成過程中織物移動(dòng)方向)相對的方向從橫向分段延伸。橫向分段不需要是直的或垂直于織物的面(“織物的面”是指直接形成纖維收集的物質(zhì)的兩個(gè)大面積的外表面)，但如下文中將解釋的，它可具有朝向織物面傾斜或成角度的部分。再者，靠近織物面的部分不需全部地或正確地平行于諸面，但可以接近于平行。一般來說，橫向于諸面的一部分和平行于諸面的一部分之間的纖維的方向上存在有一逐漸的變化。再者，不是所有直接形成的纖維需要呈C形構(gòu)造；相反，一部分纖維或某些纖維可以隨機(jī)多方向的型式設(shè)置；這樣一型式可對織物提供一有利的連續(xù)性和各向同性。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，由于卷曲的人造短纖維分散在直接形成的呈C形構(gòu)造的纖維中，可以獲得理想的蓬松度和均勻性。對于本發(fā)明的織物的特定用途可以按要求形成不同程度的蓬松度。例如，織物通常具有20或20以上的填充比(該比例是織物占據(jù)的體積除以形成織物纖維的材料的體積)。但可以獲得更加高的填充比。當(dāng)填充比為50或以上時(shí)，可以產(chǎn)生特別的優(yōu)點(diǎn)，75或100的填充比可以容易地獲得；在較佳的織物中我們已獲得150或200或以上的填充比。
此外，盡管帶有呈C形構(gòu)造的纖維的現(xiàn)有技術(shù)的織物顯示包含大的空隙，但本發(fā)明的織物可以沒有這樣的大的空隙(空隙具有垂直尺寸一即通過織物的厚度，其至少是織物厚度的一半，并延伸通過織物寬度的至少一主要部分)；本發(fā)明的較佳的織物基本上沒有這樣的大空隙；尤為較佳地，當(dāng)織物的厚度在1和10厘米之間時(shí)，本發(fā)明的織物基本上沒有垂直尺寸為織物厚度的四分之一的空隙，并具有的一長度僅是織物寬度的一小部分。替代這樣的大空隙，本發(fā)明的織物可具有一理想的纖維結(jié)構(gòu)的連續(xù)性，它可通過結(jié)合工作實(shí)例中描述的光透射影像分析技術(shù)進(jìn)行演示。在此影像分析技術(shù)中，本發(fā)明的織物較佳地具有一約2％或不到的透光率變化，更為較佳地約為1％或不到，對于最佳的織物為0.5％或不到。
本發(fā)明的織物的蓬松度特征可以相當(dāng)持久，通過在纖維相交點(diǎn)處(不需在所有纖維相交處發(fā)生粘結(jié))纖維之間的粘結(jié)，以實(shí)現(xiàn)織物內(nèi)抗壓縮的結(jié)合料，可提高該持久的特征。直接形成的纖維可以被粘結(jié)，或人造短纖維可以被粘結(jié)，或兩者可以被粘結(jié)。最好織物的粘結(jié)是自生的(粘結(jié)無需添加的粘結(jié)劑材料或壓花壓力的幫助)。
本發(fā)明的織物較佳地在壓縮時(shí)顯示出良好的恢復(fù)性能。然而，盡管壓縮恢復(fù)性能是重要的，但可壓縮性也是有效的，以便允許本發(fā)明的織物被壓縮成完全占據(jù)被絕緣的一空間。
本發(fā)明的織物可使用一雙收集器結(jié)構(gòu)來制備，其中，兩個(gè)平行的收集器(諸如利用它們從纖維流中收集織物的收集器)間隔開一小的距離，在兩個(gè)收集器之間收集纖維。收集器轉(zhuǎn)動(dòng)或移動(dòng)，以使形成收集器之間的空間和限制收集的織物的收集器的平行分開的諸面沿著纖維流的移動(dòng)方向移動(dòng)。卷曲的人造短纖維用一力引入到直接形成的纖維流內(nèi)，該力致使人造短纖維隨機(jī)地和徹底地分散到收集的織物內(nèi)。
業(yè)已發(fā)現(xiàn)，利用該織物已獲得獨(dú)特的特性，其包括獨(dú)特的絕緣特性。例如，本發(fā)明的隔音織物具有與現(xiàn)有技術(shù)的隔音織物相同的成分，即在尺寸和數(shù)量上包括與現(xiàn)有技術(shù)的織物相同的纖維，本發(fā)明的隔音織物卻可比現(xiàn)有技術(shù)的織物吸收更多的聲能。這種隔音特性的提高增加了織物的可利用性。此外，本發(fā)明的絕緣(或其它)織物可設(shè)置成更多種有用的形式，例如，在厚度的分類上，可包括大的厚度以便更好地適應(yīng)某種絕緣的需要。
總而言之，本發(fā)明提供一新穎的織物形成方法和技術(shù)，由此，在無紡行業(yè)內(nèi)可實(shí)現(xiàn)各種的進(jìn)步。一個(gè)實(shí)例是從連續(xù)的旋粘或熔紡纖維中形成比現(xiàn)有的織物更大厚度和基礎(chǔ)重量的織物。增加這樣織物的厚度和基礎(chǔ)重量的努力并未獲得成功，因?yàn)槭占砻嫔系牡谝皇占瘜訉諝獾耐ㄟ^起作一障礙，以使添加的纖維層趨于張開或游移離開收集表面。對于細(xì)直徑的微纖維，也可發(fā)生類似的效應(yīng)，其收集稠密的空氣阻擋層。通過本發(fā)明，收集一蓬松的織物結(jié)構(gòu)，以使初始沉積層不變成一限制其后纖維收集的阻擋，尤其當(dāng)織物內(nèi)的纖維經(jīng)受自生的粘結(jié)時(shí)，制備的織物可良好地保持蓬松的特性。
附圖的簡要說明

圖1是用來形成本發(fā)明的無紡纖維織物的裝置的示意的總圖。
圖1a、1b和1c是通過本發(fā)明的代表性的無紡纖維織物的示意的截面圖。
圖2是用來形成本發(fā)明的無紡纖維織物的另一裝置的示意的總圖。
圖2a是圖2中所示的結(jié)構(gòu)的一部分的放大視圖。
圖3是用于圖2的裝置中的加工室的放大的側(cè)視圖，未示出腔室的安裝裝置。
圖4是一俯視圖，是連同安裝和其它相關(guān)裝置的圖3所示的加工室的局部示意圖。
圖5是用來形成本發(fā)明的無紡纖維織物的另一裝置的示意的總圖。
圖6a、6b和6c是用來實(shí)踐本發(fā)明的代表性的卷曲的人造短纖維的示意的側(cè)視圖。
圖7是本發(fā)明的示例的織物的大大放大的照片。
圖8和9是為表征織物實(shí)施一圖像分析技術(shù)時(shí)準(zhǔn)備的圖像，圖8示出本發(fā)明的織物，而圖9示出代表現(xiàn)有技術(shù)特征的織物。
圖10是繪出由所指出的圖像和分析技術(shù)得出的結(jié)果的曲線圖。
圖11是對本發(fā)明的織物和對比織物繪出法向入射聲音吸收系數(shù)對頻率的值的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
附圖中的圖1示出用于從熔吹的微纖維制備本發(fā)明的織物的一說明性的裝置。所示裝置的微纖維鼓吹部分可以是如下文中所介紹的一傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，例如，Industrial Engineering Chemistry中第48卷，1342頁等中的Wente，Van A所著的“超細(xì)熱塑性纖維”，或1954年5月25出版的Naval Research Laboratories的報(bào)告No.4364中的由Wente，V.A.；Boone，C.D.；和Fluharty，E.L.所著的“超細(xì)有機(jī)纖維的制造”。這樣的結(jié)構(gòu)包括一模具10，它具有一擠出腔11，液化的纖維形成材料通過該腔11前進(jìn)；模具孔12橫貫?zāi)＞叩那岸瞬贾贸芍本€，纖維形成材料通過孔擠出；并與氣體孔13合作，一氣體(通常為加熱氣體)以非常高的速度強(qiáng)制通過氣體孔13。高速氣體流抽出和衰減擠出的纖維形成材料，由此，在移動(dòng)到收集器15的過程中，纖維形成材料固化(變化固體化程度)并形成微纖維14流，這將在下面進(jìn)行描述。
卷曲的人造短纖維16通過圖1所示的裝置24引入到鼓吹的微纖維流中，在該所示的情形中，該裝置設(shè)置在微纖維鼓吹裝置的上方。人造短纖維的織物通常是一松弛的無紡織物，諸如在一金剛砂(garnet)機(jī)器或“Rando-Webber”上制備的織物，其沿著臺(tái)子18在驅(qū)動(dòng)滾輪19下前進(jìn)，在滾輪處前導(dǎo)邊緣接合抵靠一吞食滾輪17。該吞食滾輪沿著箭頭的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，并從人造短纖維16的織物的前導(dǎo)邊緣拾取纖維，從彼此中分離人造短纖維。該拾取的人造短纖維沿一空氣流21傳輸通過一傾斜槽或管道20進(jìn)入鼓吹微纖維流14中，那里，它們變得與鼓吹的微纖維混合。
然后，微纖維和卷曲的人造短纖維的混合流22繼續(xù)前進(jìn)到收集器15，那里，纖維收集成互相混合和糾纏的纖維的織物23。收集器包括兩個(gè)多孔的滾輪25和26，它們被一間隙27分開并沿相對的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣，它們面對的接合織物的表面均沿著流22和收集的織物23的方向移動(dòng)。流22隨著其到達(dá)收集器而進(jìn)行展開，例如，因?yàn)闆]有限制纖維流，以及收集器實(shí)體存在形成的對纖維流的阻力。纖維流22的高度28隨著其到達(dá)收集器15而基本上大于間隙27。如果必要的話，可在間隙27內(nèi)放置一障礙(如果僅在操作開始過程中)，以確保纖維流22展開到一高度，以使它接合分離的收集器滾輪25和26。
織物23中的纖維的一般組織由許多可能變化的布置中的三種顯示在圖1a、1b和1c中。如圖中以示意的和簡化的方式所示(為了畫圖和說明的方便起見)，當(dāng)沿縱向(或機(jī)器方向)的垂直的(即，橫向地通過織物的厚度)橫截面觀看時(shí)，纖維具有C形結(jié)構(gòu)。纖維30代表一單一的熔吹的微纖維或其部分(熔吹微纖維是不連續(xù)的，但它們通常非常長，于是，線30通常代表單一纖維的僅一部分；為了便于討論，線30在下文中稱之為纖維)。(標(biāo)號(hào)30不代表現(xiàn)有技術(shù)中所示的纖維的片狀的副組件；相反，圖中C形弧線簡單地代表織物的全部型式，并用來說明直接形成的纖維的一般形狀；諸線是斷開的以強(qiáng)調(diào)它們僅是代表織物的型式。)纖維30的中心分段或長度30a橫向于織物的面32和33，而連接到部分30a的另一端分段或長度30b和30c平行于織物的面，并通常位于織物的表面邊緣部分內(nèi)。通常，諸如分段30b和30c的分段形成織物的面。
在圖1a中，中心分段30a顯示為一大的范圍，其近似地垂直于織物的面。即，盡管它是代表性的，中心分段30a呈弧形，但弧形是漸變的并對面形成接近的90度角；幾乎全部的中心分段對面形成一60度或以上的角。這樣的垂直性或角度是理想的，例如，較佳地至少45度，尤為較佳地至少60度，因?yàn)樵趬嚎s下它提高織物的彈性。
圖1b示出一不同的結(jié)構(gòu)，其中，個(gè)別代表性的纖維35具有更加淺或壓縮的C形結(jié)構(gòu)。當(dāng)間隙27較大和/或纖維流22的速度隨著其到達(dá)收集器15而變大時(shí)，可發(fā)生這樣一結(jié)構(gòu)。中心分段35a較淺或受壓縮，其部分相對于面形成小于45度的角，例如，在其大部分的長度上約為30度。這樣的結(jié)構(gòu)盡管一般不夠理想，但其對于某些用途仍然有用，并被認(rèn)為橫向于諸面。
當(dāng)纖維流的中心軸線從收集器滾輪25和26之間的間隙27的中心平移時(shí)，可發(fā)生圖1c所示的結(jié)構(gòu)。這樣一歪斜的C形結(jié)構(gòu)可產(chǎn)生一織物，其具有的織物密度通過織物的厚度變化，由此，通過織物的空氣流動(dòng)阻力發(fā)生變化，以提高隔音和隔熱性能。
經(jīng)嚴(yán)密地檢查，發(fā)現(xiàn)微纖維和卷曲的人造短纖維通常被徹底地混合；例如，織物通常沒有結(jié)塊的人造短纖維，即，許多人造短纖維的一個(gè)厘米或以上的集合，如果多端絲束的卷曲的人造短纖維的切碎的部分沒有分離，或如果人造短纖維在引入到微纖維流之前團(tuán)在一起，則可獲得諸如上述現(xiàn)象。人造短纖維混合到直接形成的纖維中具有這樣的效應(yīng)在纖維到達(dá)收集器之前，限制直接形成的纖維過早地糾纏，因此，對產(chǎn)品可提供較大的同質(zhì)性。再者，包括人造短纖維的直接形成纖維的分離限制了直接形成纖維相對于彼此滑動(dòng)的傾向，由此，當(dāng)織物壓縮時(shí)，允許織物發(fā)生永久變形。(在圖1a-1c中，人造短纖維用較短的較黑線代表；這種表示只是示意的，因?yàn)槿嗽於汤w維可具有各種長度，包括大于織物厚度的長度；人造短纖維通常是卷曲的，其在附圖中未予示出；盡管人造短纖維通常隨機(jī)地分散，但它們遵從直接形成纖維的C形結(jié)構(gòu)也可展開成一定的對齊。)如圖1所示，本發(fā)明的織物可以是且經(jīng)常是比收集器滾輪之間的間隙27厚。當(dāng)該織物在滾輪25和26之間時(shí)，織物在間隙27的厚度內(nèi)；但在其通過收集器之后，它的彈性可造成其沿厚度擴(kuò)展。在通過收集器之后，織物23可以各種方式加工，例如，通過一加熱爐來退火或粘結(jié)織物，用諸如面漆或粘結(jié)材料之類的添加劑噴涂，進(jìn)行砑光、切割成合適尺寸或特殊形狀等。通常織物卷繞到一儲(chǔ)存卷軸上，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，當(dāng)織物從卷軸中卷開時(shí)，織物將保持或重新獲得其厚度的相當(dāng)?shù)牟糠帧?br> 盡管圖1示出收集器15包括兩個(gè)滾輪，但也可采用其它的收集裝置。例如，一收集器皮帶可卷繞在其中一個(gè)滾輪上并起作收集器的表面。這樣一皮帶也可承載收集的織物從收集器到其它的加工裝置。一包括一諸如滾輪25和26之一的滾輪的收集器連同一收集皮帶是一理想的組合。抽取氣體的裝置，例如，用于滾輪25的真空腔38a、38b和38c以及用于滾輪26的真空腔39a、39b和39c，可理想地定位在收集表面的后面，以幫助從設(shè)置在收集表面上的纖維流中抽取空氣或其它氣體。使用多個(gè)真空腔可進(jìn)一步控制沉積作用。
圖2-4示出可制備本發(fā)明的織物的另一裝置。在此裝置中，直接形成的纖維基本上可以連續(xù)，而在圖1的裝置上制備的熔吹纖維通常被認(rèn)為是不連續(xù)的。如圖2-4所示的裝置更加完全地描述在2002年7月18日出版的PCT專利申請WO02/055782中，本文援引該專利以供參考。圖2-4的裝置允許實(shí)踐一獨(dú)特的形成纖維的方法，其中，簡而言之，擠出的纖維形成材料的細(xì)絲引導(dǎo)通過一加工腔室，它由兩個(gè)平行壁形成，其中至少一個(gè)壁可瞬間移動(dòng)朝向或背離另一壁；較佳地，兩個(gè)壁可瞬間地朝向或背離彼此移動(dòng)。所謂的“瞬間可移動(dòng)”是指運(yùn)動(dòng)足夠快地發(fā)生，以使纖維形成過程基本上不中斷；例如，不需停止該過程和重新予以啟動(dòng)。例如，如果收集一無紡的織物，則織物的收集可以連續(xù)，無需停止收集器，且收集的織物基本上均勻。
諸壁可用各種運(yùn)動(dòng)裝置來移動(dòng)。在一實(shí)施例中，至少一個(gè)可移動(dòng)壁彈性地偏置朝向另一壁；選擇偏置力以在腔室內(nèi)的流體壓力和和偏置力之間建立一動(dòng)態(tài)平衡。因此，一個(gè)壁響應(yīng)于腔室內(nèi)的壓力增加可移離另一個(gè)壁，但通過腔室內(nèi)的原始?jí)毫Φ幕謴?fù)后的偏置力，它快速地返回到平衡位置。如果擠出的細(xì)絲材料粘結(jié)或累積在壁上而造成腔室內(nèi)壓力的增高，則至少一個(gè)壁可快速地移離另一個(gè)壁以釋放積累的擠出物，于是，壓力迅速地下降，而可移動(dòng)壁返回到其原始位置。盡管在壁的運(yùn)動(dòng)過程中過程的操作參數(shù)中可發(fā)生某些簡要的變化，沒有發(fā)生過程的停止，但相反纖維繼續(xù)形成和收集。
在一不同的實(shí)施例中，運(yùn)動(dòng)裝置是一振蕩器，其可在形成腔室空間的原始位置和進(jìn)一步遠(yuǎn)離另一壁的第二位置之間快速地?cái)[動(dòng)壁。振蕩快速地發(fā)生導(dǎo)致纖維形成過程基本上沒有中斷，通過離開諸壁的傳播，可能阻塞腔室的累積在加工室內(nèi)的任何擠出物可得到釋放。
在圖2所示的裝置中，形成纖維的材料前進(jìn)到一擠出頭40，在此所示的裝置中，將形成纖維的材料引入到料斗41，在擠出器42內(nèi)熔化該材料，并通過泵43將熔化的材料泵送到擠出頭40內(nèi)。盡管最普通地采用呈丸?；蚱渌w粒形式的固體的聚合物材料，并熔化成一液體的可泵送的狀態(tài)，但也可使用諸如聚合物溶液的其它形成纖維的液體。
擠出頭40可以是傳統(tǒng)的噴絲頭或紡絲組合，通常其包括多個(gè)孔，它們以規(guī)則的圖形方式排列，例如，直線的行列。形成纖維的液體的細(xì)絲45從擠出頭擠出并傳輸?shù)揭患庸な一蛩p器46。擠出的細(xì)絲45在到達(dá)衰減器46之前移動(dòng)的距離47可以變化，它可以是細(xì)絲暴露的狀況。通常，通過傳統(tǒng)的方法和裝置對擠出的細(xì)絲平息空氣或其它氣體流48，以降低擠出細(xì)絲45的溫度?；蛘?，可加熱空氣或其它氣體流以便于抽取纖維。存在有一個(gè)或多個(gè)空氣(或其它流體)流，例如，一第一空氣流48a橫向于細(xì)絲流鼓吹，其可在擠出過程中去除不理想的氣體材料或釋放的氣味；而一第二平息空氣流48b實(shí)現(xiàn)一要求的主要溫度下降。根據(jù)采用的過程或所要完成產(chǎn)品的形式，平息空氣可以在細(xì)絲到達(dá)衰減器46之前足夠地固化擠出細(xì)絲45。在其它的情形中，當(dāng)擠出細(xì)絲進(jìn)入衰減器時(shí)，擠出細(xì)絲仍處于一軟化或熔化的狀態(tài)?；蛘?，不采用平息流；在這樣一情形中，擠出頭40和衰減器46之間的周圍空氣或其它流體可以是一介質(zhì)，其用來在擠出細(xì)絲進(jìn)入衰減器之前發(fā)生任何的變化。
圖2的衰減裝置進(jìn)一步示于圖3和4中。圖3是一代表性衰減器46的放大的側(cè)視圖，它包括兩個(gè)可移動(dòng)的半部或側(cè)部46a和46b，它們分離而在其間形成加工室54側(cè)部46a和46b的面對的表面形成腔室的壁。圖4是稍微示意的俯視圖，其以不同的比例示出代表性的衰減器46和某些它的安裝和支承結(jié)構(gòu)。如從圖4中的俯視圖所見，加工或衰減室54通常是一細(xì)長的槽，具有的橫向長度55(橫向于細(xì)絲通過衰減器移動(dòng)的路徑)可根據(jù)處理的細(xì)絲的數(shù)量變化。
盡管存在有兩個(gè)半部或側(cè)部，但衰減器46用作一個(gè)一體的裝置，并首先以其組合的形式進(jìn)行討論。如圖3清晰地所示，代表性的衰減器46包括傾斜的進(jìn)入壁57，它們形成衰減室54的一進(jìn)入空間或咽喉54a。進(jìn)入壁57較佳地在其進(jìn)入邊緣或表面57a處呈弧形，以便使攜帶擠出細(xì)絲45的空氣流平穩(wěn)進(jìn)入。壁57附連到一主體部分58，并可設(shè)置有一凹陷區(qū)域59以在本體部分58和壁57之間建立一間隙60?？諝饪赏ㄟ^導(dǎo)管61引入到間隙60內(nèi)，形成一提高移動(dòng)通過衰減器的細(xì)絲的速度的氣刀(用箭頭62表示)，氣刀還具有在細(xì)絲上進(jìn)一步平息的作用。衰減器本體58在標(biāo)號(hào)58a處較佳地呈弧形，以便使從氣刀62進(jìn)入到通道54內(nèi)的空氣平穩(wěn)通過。可以選擇衰減器本體的表面58b的角度(α)，以確定氣刀沖擊通過衰減器的細(xì)絲流的理想的角度。代替靠近腔室的入口，氣刀可進(jìn)一步設(shè)置在腔室內(nèi)。
衰減腔室54在通過衰減器的其縱向長度(沿著通過衰減腔室的縱向軸線56的尺寸被稱之為衰減器46軸向長度)上可具有一均勻的間隙寬度(兩個(gè)衰減器側(cè)部之間的在圖3紙面上的水平距離63被稱之為間隙寬度)。或者，如圖3所示，間隙寬度可沿衰減器腔室的長度變化。在所有這些情形中，形成衰減腔室的諸壁被看作是平行的，因?yàn)槠x準(zhǔn)確的平行的偏差相當(dāng)小。
如圖4所示，代表性的衰減器46的兩個(gè)側(cè)部46a和46b各通過安裝塊67被支承，所述安裝塊67附連到在桿69上滑動(dòng)的線性軸承68。軸承68通過一裝置在桿上具有低的移動(dòng)摩擦，該裝置圍繞桿沿徑向設(shè)置多排沿軸向延伸的球軸承，由此，側(cè)部46a和46b可容易地朝向彼此和背離彼此移動(dòng)。安裝塊67附連到衰減器本體58和外殼70，由此，來自供應(yīng)管71的空氣分配到導(dǎo)管61和氣刀62。
在此示出的實(shí)施例中，氣缸73a和73b通過連接桿74分別連接到衰減器側(cè)部46a和46b，并施加一夾緊力壓迫衰減器側(cè)部46a和46b朝向彼此。結(jié)合其它的操作參數(shù)選擇夾緊力，以便平衡存在于衰減腔室54內(nèi)的壓力。換句話說，夾緊力和作用在衰減腔室內(nèi)而因衰減器內(nèi)的氣體壓力引起的壓迫衰減器側(cè)部分開的力，在較佳的操作狀態(tài)下處于對消或平衡。細(xì)絲材料可擠壓通過衰減器并收集為完成的纖維，而衰減器部分保持其建立的平衡或穩(wěn)態(tài)位置，且衰減腔室或通道54保持其建立的平衡或穩(wěn)態(tài)間隙寬度。
在圖2-4所示的代表性的裝置的操作過程中，僅當(dāng)系統(tǒng)有搖動(dòng)時(shí)，衰減器側(cè)部或腔室壁的運(yùn)動(dòng)才會(huì)發(fā)生。當(dāng)被處理的細(xì)絲斷裂或與其它細(xì)絲或纖維糾纏時(shí)，可發(fā)生這樣的搖動(dòng)。這樣的斷裂或糾纏通常伴隨有衰減腔室54內(nèi)壓力的增高，例如，因?yàn)閬碜詳D出頭的細(xì)絲的前端或混亂被放大并形成腔室54的局部阻塞。增高的壓力可足以迫使衰減器側(cè)部或腔室壁46a和46b彼此移開。由于腔室壁的該運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入的細(xì)絲端部或纏結(jié)可通過衰減器，而衰減腔室54內(nèi)的壓力返回到其在搖動(dòng)之前的穩(wěn)態(tài)值，由氣缸73作用的夾緊壓力將衰減器側(cè)部返回到其穩(wěn)態(tài)的位置。
也可使用氣缸之外的其它夾緊裝置，例如，彈簧、彈性材料的變形，或凸輪；但氣缸提供理想的控制和可變性。在本發(fā)明的其它有用的裝置中，一個(gè)或兩個(gè)衰減器側(cè)部或腔室壁以振蕩的方式被驅(qū)動(dòng)，例如，通過伺服機(jī)械的振動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置或超聲波驅(qū)動(dòng)裝置。振蕩的速率可在寬的范圍內(nèi)變化，例如，包括至少速率為每分鐘5000周至每秒60000周。在還有的其它變化中，用來分離諸壁和將其返回到穩(wěn)態(tài)位置的運(yùn)動(dòng)裝置，僅在加工室內(nèi)的流體壓力和作用在腔室壁的外部上的周圍壓力之間呈現(xiàn)差異的形式。
總而言之，除了瞬間可移動(dòng)和某些情形下的“浮動(dòng)”，加工室的壁通常還易受裝置的影響致使它們按要求的方式移動(dòng)。諸壁可被認(rèn)為大致地連接，例如，實(shí)體地或操作地連接到致使壁理想地運(yùn)動(dòng)的裝置。運(yùn)動(dòng)裝置可以是加工室或相關(guān)的裝置，或一操作狀態(tài)，或它們的組合中的任何的特征，其造成可移動(dòng)腔室壁的要求的運(yùn)動(dòng)，例如，分開的運(yùn)動(dòng)以在纖維形成過程中防止或減輕搖動(dòng)，例如，合起的運(yùn)動(dòng)以建立或?qū)⒎祷氐角皇业姆€(wěn)態(tài)操作。
盡管使用衰減器和如上所述的可移動(dòng)壁可具有衰減器46諸多優(yōu)點(diǎn)，但本發(fā)明也可實(shí)施為使用一帶有固定壁的衰減器。不管壁是固定的還是可移動(dòng)的，收集的纖維，例如，通過衰減器46的細(xì)絲45本質(zhì)上通常是連續(xù)的，僅有隔離的中斷。為此原因，在如圖2-4中所示的裝置上制備的纖維被稱之為“熔旋”纖維，不管壁固定與否。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，這樣連續(xù)的熔旋纖維可收集為一厚的持久蓬松的織物。
通過一衰減器的熔旋纖維通常是分子定向的，即，纖維包括分子，它們沿纖維的縱向?qū)R并鎖定在該對齊中(即，熱力上陷入到該對齊中，例如，通過冷卻纖維同時(shí)使分子對齊)。紡粘織物中的纖維通常是該種類型。紡粘織物通常頗薄，因?yàn)樗y于將定向的纖維收集為一厚的織物。但本發(fā)明提供呈C形截面結(jié)構(gòu)的分子定向的直接形成纖維的織物，其允許織物厚而蓬松，并當(dāng)面對壓力時(shí)具有良好的保持蓬松的能力。這樣的織物組合了強(qiáng)度、可能的微纖維存在、蓬松度或低的固化性、厚度以及抗壓縮能力，可以認(rèn)為是新穎的獨(dú)特的。
在如圖2-4所示的裝置上制備直接形成的纖維也可具有獨(dú)特粘結(jié)性的優(yōu)點(diǎn)。即，纖維可在裝置上制備，其在長度上發(fā)生形態(tài)變化，以提供縱向的分段，在一選擇的粘結(jié)操作過程中它們的軟化特征彼此不同(這樣的纖維詳細(xì)描述在2002年5月20日提交的美國專利申請系列No.10/151，782中，本文援引該專利以供參考)。某些這樣的縱向分段在粘結(jié)操作條件下軟化，即，在選擇的粘結(jié)操作過程中活化并變得粘結(jié)到織物的其它纖維；而在粘結(jié)操作過程中其它的分段是被動(dòng)的。所謂“均勻直徑”是指在一相當(dāng)?shù)拈L度上(即，5厘米或以上)纖維基本上具有相同的直徑(變化10％或不到)，在該相當(dāng)長度內(nèi)形態(tài)上可以變化。較佳地，活化的縱向分段在有效的粘結(jié)條件下充分地軟化，例如，在足夠低的溫度下織物可自生地粘結(jié)。
除了沿纖維長度形態(tài)上變化之外，還可在本發(fā)明的纖維織物的諸纖維之間有形態(tài)的變化。例如，由于在旋渦場內(nèi)經(jīng)歷較少的定向，某些纖維的直徑大于其它的纖維。較大直徑的纖維通常具有較小量級(jí)的形態(tài)，并較之于較小直徑的纖維，可以不同的程度參與(即，活化)到粘結(jié)操作中，這通?？删哂懈叨刃纬傻男螒B(tài)。本發(fā)明的纖維織物內(nèi)的大部分粘結(jié)可包括這樣較大直徑的纖維，它們通常本身形態(tài)上變化(但不是必要的)。發(fā)生在較小直徑形態(tài)變化的纖維內(nèi)的較小量級(jí)形態(tài)(和因此的低的軟化溫度)的縱向分段也可參與織物的粘結(jié)。
從衰減器46退出的纖維流81可與卷曲的人造短纖維混合，并在一雙收集器裝置上進(jìn)行收集。在圖2所示的方法中，纖維流81重新導(dǎo)向，例如，在衰減器的出口處利用弧形的Coanda型表面82(參見圖2a的放大視圖)。對于將纖維流呈現(xiàn)到一雙收集器裝置83和將卷曲人造短纖維與退出衰減器的直接形成的纖維混合，這樣一重新定向可以說是方便的。其中夾帶卷曲的人造短纖維16的空氣流85可用裝置86形成，這類似于圖1所示的裝置24的情形。
裝置中大的變化也是可能的。例如，示于圖5中的纖維形成裝置80使用一個(gè)擠出器42來代替兩個(gè)擠出器，并略去平息流48。再者，形成直接形成的纖維的裝置和引入卷曲的人造短纖維的裝置可以定向成不同的角度，并定向成與以上所示不同的相對位置。
卷曲的人造短纖維，即，沿其長度具有一波浪形、彎曲的，或參差不齊的特征，這樣的卷曲的人造短纖維由于其改進(jìn)的織物特性可有利地用于本發(fā)明，它們提供上述的特性包括改進(jìn)的蓬松度和均勻性。此外，卷曲的人造短纖維在織物形成過程中便于操作，它們將它們的位置更好地保持在組裝的織物內(nèi)，它們改進(jìn)壓縮恢復(fù)特性。卷曲的人造短纖維可以若干種不同的形式提供，以便用于本發(fā)明的織物中。三種代表性類型的已知卷曲的人造短纖維顯示在圖6中圖6a示出一大致平面的、規(guī)則卷曲的人造短纖維，諸如用鋸齒齒輪卷曲人造短纖維制備的纖維；圖6b示出一隨機(jī)卷曲的纖維(隨機(jī)為發(fā)生波形的平面以及隨機(jī)為卷曲的間隔和大小)，諸如在一填料箱內(nèi)制備的纖維；以及圖6c示出一螺旋形的卷曲的人造短纖維，諸如由所謂的“Agilon”過程制備的纖維。示于圖6b和6c中三維的纖維通常有助于提高本發(fā)明織物的蓬松度。然而，本發(fā)明良好的織物可由具有任何已知類型卷曲的纖維形成。
用于本發(fā)明中的卷曲的人造短纖維的卷曲的數(shù)量，即，圖6a、b和c中結(jié)構(gòu)88所代表的每單位長度的全波或周的數(shù)量，可以相當(dāng)廣泛地變化。一般來說，每厘米內(nèi)卷曲的數(shù)量越多(測量方法是將試樣的纖維放在兩個(gè)玻璃板之間，在3厘米跨度上計(jì)數(shù)全波或周的數(shù)量，然后除以3)，則織物越蓬松。然而，較之較小直徑的纖維，較大直徑的纖維用每單位長度上較少的卷曲將產(chǎn)生同樣蓬松的織物。
吞食滾輪上的可加工性通常對于每單位長度具有較高數(shù)量卷曲的較小直徑的纖維顯得較容易些。用于本發(fā)明的卷曲的人造短纖維一般平均為大于每厘米卷曲的一半，且由于人造短纖維很少超過40分特(decitex)，所以，我們優(yōu)選卷曲數(shù)為每厘米至少約2個(gè)卷曲。
卷曲的人造短纖維還可在其卷曲的幅度或深度上變化。盡管卷曲的幅度因許多纖維的隨機(jī)特性難于均勻地表征為數(shù)值，但幅度的表示可用百分比卷曲給出。后者的數(shù)量定義為纖維的未卷曲長度(一試樣纖維完全伸直后測量)和卷曲長度(懸掛起試樣纖維，使附連到一端的重量等于每分特纖維為2毫克，這伸直纖維的大半徑的彎曲，由此進(jìn)行測量)之間的差除以卷曲的長度并乘以100。用于本發(fā)明的卷曲的人造短纖維通常顯示為至少約為15％的平均百分比卷曲，較佳地至少約為20％。為了將吞食滾輪上對于如圖6a和6b所示的纖維的加工難度降到最小，百分比卷曲較佳地小于約為50％；但如果百分比卷曲大于50％，則吞食滾輪上對于如圖6c所示的螺旋形卷曲纖維的加工能最好地執(zhí)行。
卷曲的人造短纖維具有的最小平均長度應(yīng)足夠包括至少一個(gè)全卷曲，且較佳地至少三個(gè)或四個(gè)卷曲。當(dāng)使用諸如一吞食滾輪的設(shè)備時(shí)，卷曲的人造短纖維的平均長度應(yīng)在約2和15厘米之間。較佳地，卷曲的人造短纖維的長度小于約7-10厘米。
卷曲的人造短纖維越細(xì)，則復(fù)合織物的絕緣效率越高，但當(dāng)卷曲的人造短纖維是低的丹尼爾(denier)時(shí)，織物一般將更容易壓縮。卷曲的人造短纖維通常具有至少3分特的規(guī)格，較佳地至少為6分特，其分別近似地對應(yīng)于約15和25微米的直徑。
在本發(fā)明的復(fù)合織物內(nèi)包括有或混合有直接形成的纖維的卷曲的人造短纖維量將首先取決于制造織物的特殊用途。通常的卷曲的人造短纖維將呈現(xiàn)的量等于直接形成纖維重量的至少5％。更為一般地是，卷曲的人造短纖維將呈現(xiàn)的量等于直接形成纖維重量的至少10％，較佳地為至少20％。另一方面，為了達(dá)到良好的絕緣值，尤其是在理想的低厚度中，直接形成纖維基本上為至少25的混合重量百分比，較佳地為至少50的混合重量百分比。對于聲能耗散或絕熱之外的用途，微纖維可以較少的量提供有效的功能，但一般它們將為至少10的混合重量百分比。
當(dāng)纖維到達(dá)收集表面時(shí)，纖維可以是不同程度的密實(shí)或粘著性。對于本發(fā)明的大部分用途，纖維足夠地密實(shí)以使它們在收集后保持其多纖維的特征，并留下多孔的表面。本發(fā)明的織物的表面特性可類似于其它無紡纖維織物的特性，其特性的變化從相當(dāng)敞開和多孔到不同程度的密實(shí)和減少的多孔性。
本發(fā)明的織物內(nèi)的纖維的絕緣質(zhì)量通常與其形成的材料無關(guān)，用于本發(fā)明的纖維幾乎可以從任何的纖維形成材料形成。用于形成熔吹微纖維的代表性聚合物包括聚丙烯、聚乙烯、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺，以及本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)公知的其它聚合物。這些材料也可用來形成諸如熔旋纖維的其它直接形成的纖維。從溶液形成纖維的有用的聚合物包括聚氯乙烯、丙烯酸樹脂，以及丙烯酸共聚物、聚苯乙烯和聚砜。諸如玻璃的無機(jī)材料也可形成有用的纖維，包括微纖維。許多不同的材料可用來形成較佳的合成的卷曲的人造短纖維；但天然發(fā)生的人造短纖維如果它們卷曲的話則也可采用。其它有用的人造短纖維包括丙烯酸樹脂、聚烯烴、聚酰胺、人造絲、醋酸纖維素等。
如果本發(fā)明織物內(nèi)的纖維(直接形成的纖維或人造短纖維)是粘結(jié)的，則可使用這些纖維的自粘結(jié)形式。通常，這樣的纖維受熱后通過部分的或全部纖維的軟化而粘結(jié)。有時(shí)，在收集后纖維自粘結(jié)，例如，因?yàn)槔w維已經(jīng)保持了足夠的熱量以在收集后處于一軟化的狀態(tài)。在其它的情形中，收集之后織物通過一加熱爐，在那里粘結(jié)的纖維被加熱到它們的粘結(jié)狀態(tài)(其它有利的變化可發(fā)生在加熱爐內(nèi)，例如，織物中的某些或所有的纖維退火)。代替使用自粘結(jié)纖維，添加的粘結(jié)劑可包括在織物內(nèi)，例如，通過噴涂一液體劑，或落下固體、顆?；蚶w維劑。
本發(fā)明織物內(nèi)的直接形成的纖維或人造短纖維可以是雙組分纖維(包括兩個(gè)或多個(gè)單獨(dú)的組分，各組分沿著纖維通過纖維的截面區(qū)域縱向地延伸)。雙組分纖維的一個(gè)效用是提供粘結(jié)，例如，因?yàn)橐粋€(gè)組分在比另一組分低的溫度下軟化，并形成一粘結(jié)，而另一組分保持纖維的纖維結(jié)構(gòu)。
2002年6月13日出版的國際專利申請No.WO02/46504A1介紹了其它形式的粘結(jié)的纖維，其也具有尺寸穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)，本文援引該專利以供參考。這些直接形成的纖維(它們較佳地是熔吹的PET纖維)由一在這些纖維中顯現(xiàn)獨(dú)特的形態(tài)來表征。具體來說，纖維顯現(xiàn)一鏈?zhǔn)窖由斓慕Y(jié)晶分子部分(有時(shí)稱之為誘導(dǎo)應(yīng)變的結(jié)晶(SIC)部分)，一非鏈?zhǔn)窖由?NCE)的結(jié)晶分子部分，以及一無定形部分。應(yīng)該認(rèn)為這些新的熔吹PET纖維內(nèi)的鏈?zhǔn)窖由旖Y(jié)晶部分提供諸如強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性之類的獨(dú)特的理想的物理特性；這些新纖維中的無定形部分提供纖維對纖維的粘結(jié)在熔吹過程結(jié)束處收集的新纖維的組件可以是連貫的和易于處理的，它可簡單地通過一加熱爐以在纖維相交點(diǎn)處達(dá)到纖維的進(jìn)一步粘結(jié)或連接，由此，形成一強(qiáng)力的連貫和可處理的織物。
所述熔吹PET纖維的獨(dú)特的形態(tài)可探測為獨(dú)特的特征，例如，它們可由差示掃描量熱法(DSC)揭示。所述PET纖維的DSC圖示出不同熔點(diǎn)的分子部分的存在，在DSC圖上表明兩個(gè)熔點(diǎn)峰(“峰”是指歸結(jié)于一單一過程的加熱曲線的部分，例如，諸如鏈?zhǔn)窖由觳糠值睦w維的特定的分子部分；所述PET纖維的DSC圖示出兩個(gè)峰，但兩個(gè)峰可彼此足夠地靠近，以使一個(gè)峰表明為形成另一峰的曲線部分的一個(gè)上的臺(tái)肩)。一個(gè)峰理解為非鏈?zhǔn)窖由斓牟糠?NCE)，或小量級(jí)的分子部分，而另一個(gè)峰理解為鏈?zhǔn)窖由斓牟糠?，或SIC的分子部分。后者峰發(fā)生在比第一峰高的溫度下，它指明鏈?zhǔn)窖由斓幕騍IC的分子部分的較高的熔化溫度。
一無定形的分子部分通常保持所述PET纖維的部分，并可在纖維相交點(diǎn)處提供纖維的自生粘結(jié)(無需添加的粘結(jié)材料或壓花壓力的幫助)。這不意味著在纖維的所有相交點(diǎn)處粘結(jié)；這里的術(shù)語“粘結(jié)”意指充分的粘結(jié)(即，纖維之間的粘結(jié)通常包括接觸的纖維之間的聚合物材料的某種接合，但不必是材料的相當(dāng)?shù)牧鲃?dòng))，以形成一連貫的織物，并可從一作為自持質(zhì)量的載體織物提升。粘結(jié)的程度取決于過程的特定的條件，例如，從模具到收集器的距離，熔化聚合物的處理溫度，衰減空氣的溫度等。超出收集器上所能獲得的其它的粘結(jié)也是經(jīng)常所希望的，因此，可使收集的織物通過加熱爐來簡單地獲得；不需要砑光或壓花，但可使用來達(dá)到特殊的效果。
如所引用的國際專利申請WO02/46504描述的織物通過該出版物內(nèi)所介紹的新的熔吹方法進(jìn)行制備。該新方法包括以下步驟擠壓熔化的PET聚合物通過熔吹模具的孔進(jìn)入到一高速氣體流內(nèi)，該氣體流衰減擠出的聚合物進(jìn)入熔吹的纖維，以及收集制備的纖維，這些步驟的簡要特征在于，擠出的熔化PET聚合物具有的加工溫度小于約295℃，而高速氣體流具有的溫度小于熔化的PET聚合物，速度高于約每秒100米。較佳地，PET聚合物具有的固有的粘度約為0.60或不到。
即使織物不包含人造短纖維，相關(guān)的織物也可從呈C形結(jié)構(gòu)的自生粘結(jié)的直接形成的纖維中制備。例如，織物可在C形結(jié)構(gòu)中形成良好的蓬松度，該蓬松度可通過纖維的自生粘結(jié)給予良好的彈性。通常在收集之后，織物自生地粘結(jié)，例如，通過一加熱爐。
本發(fā)明的織物內(nèi)的纖維(包括直接形成的纖維和織物內(nèi)任何其它纖維)越細(xì)，則聲能耗散和耐熱越好。幾何直徑平均小于10或15微米的直接形成的纖維(見下文中的試驗(yàn))對于許多絕緣用途特別有用。該尺寸的纖維這里稱之為“微纖維”?？梢允褂幂^大尺寸的直接形成的纖維，例如，平均幾何直徑為20微米或甚至更大。
對于大部分的用途，本發(fā)明的織物具有的密度小于每立方米100千克，但較佳地是大于2kg/m3。對于用作隔音的織物，織物的聲音特定氣流阻抗應(yīng)至少為100mks(米.千克.秒)rayl(瑞利)。隔音和隔熱的織物通常具有的體密度為每立方米50千克或不到，較佳地為每立方米25千克或不到，較佳地至少為0.5厘米厚，且更為較佳地是1或2厘米厚，視織物的特定應(yīng)用而定。
一般來說，本發(fā)明的織物可在一寬范圍厚度內(nèi)使用，視制造織物的特定用途而定。我們已經(jīng)制備相當(dāng)大厚度的織物，例如，厚度為5、10和甚至20厘米或以上。
除了直接形成的纖維和卷曲的人造短纖維之外，本發(fā)明的纖維織物還可包括少量的其它成分。例如，可將纖維表面劑噴涂到織物上，以改進(jìn)織物的手感?；蛘呖砂?見Braun的美國專利No.3,971,373中的包括的方法)固體顆粒(包括木漿或其它未卷曲的人造短纖維)，以添加這樣顆粒提供的特征。添加到織物的固體材料一般位于由直接形成的纖維和卷曲的人造短纖維形成的纖維結(jié)構(gòu)的空隙內(nèi)，并被包括在這樣的量中，其不中斷或取消纖維結(jié)構(gòu)的連貫性或一體性。纖維結(jié)構(gòu)的重量減去添加劑后被稱之為“基礎(chǔ)重量”。由直接形成的纖維和卷曲的人造短纖維形成的該“基礎(chǔ)重量”的纖維結(jié)構(gòu)，顯示出本發(fā)明的非添加劑的織物的彈性蓬松度。除了省略添加劑的引入和測量合成的纖維結(jié)構(gòu)的填充比之外，該“基礎(chǔ)重量”的纖維結(jié)構(gòu)的填充比可以用以下用來制備包含添加劑的織物的加工條件來確定。
諸如染料和填料的添加劑也可添加到本發(fā)明的織物內(nèi)，將它們引入到直接形成的纖維或卷曲的人造短纖維的纖維形成液體內(nèi)來實(shí)施所述的添加。一片材(例如，織物或膜)可以層合(通過添加的粘結(jié)劑、熱粘結(jié)、縫合等)到纖維的織物以加強(qiáng)織物強(qiáng)度，提供其它的功能，例如，作為一流體的阻擋，改進(jìn)可操作性等。此外，織物在形成之后可以進(jìn)行處理，用填料填塞來改進(jìn)其可操作性的特征。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的織物可提供改進(jìn)的隔音和隔熱特性。不需任何理論的解釋，可以認(rèn)為本發(fā)明的織物能夠改進(jìn)聲音的隔絕，因?yàn)?，織物的結(jié)構(gòu)和通過結(jié)構(gòu)的曲折的路徑。同時(shí)，織物每單位重量占據(jù)大的體積(用大的填充比表示)，這在隔音和隔熱的應(yīng)用中給予織物良好的效率。
實(shí)例本發(fā)明將通過以下的工作實(shí)例作進(jìn)一步說明。用來評(píng)估織物的試驗(yàn)方法包括如下平均幾何纖維直徑包括本發(fā)明的織物的纖維的平均幾何纖維直徑由織物試樣的SEM顯微照片的圖像分析予以確定(這里的“幾何直徑”是指通過直接觀察纖維的物理尺寸而獲得的測量，例如，與給出“有效纖維直徑”的間接測量相對照)。小塊的纖維與待試驗(yàn)和安裝在一電子顯微鏡短柱上的織物分離。然后，纖維用大約100埃的金/鈀噴涂。噴涂采用一DENTON Vacuum Desk II冷噴涂裝置實(shí)施(DENTON Vacuum，LLC，1259North Church Street，Moorestown，美國新澤西州08057)，其利用一在100毫托的腔室壓力內(nèi)的30毫安的電流的氬等離子體實(shí)施噴涂。在這樣的條件下采用兩個(gè)30秒的沉積。然后，涂敷的試樣插入一JEOL Model 840掃描電子顯微鏡內(nèi)(JEOLUSA，11 Dearborn Road，Peabody，美國馬薩諸塞州01960)，并用10KeV的電子束能成像，工作距離約為48mm，試樣傾斜在0°。采用750X放大的電子成像用來測量纖維直徑。利用個(gè)人計(jì)算機(jī)運(yùn)行Scion Image，Release Beta 3b(ScionCorporation，82 Worman’s Mill Cort，SuiteH，F(xiàn)rederick，美國馬里蘭州21703)，可對各個(gè)試樣的表面視圖的電子成像進(jìn)行分析。為了實(shí)施圖像分析，利用圖像上的標(biāo)尺條形首先將Scion Image標(biāo)定到顯微鏡放大率。然后，個(gè)別的纖維橫貫其寬度進(jìn)行測量。從各個(gè)圖像可測量個(gè)別的纖維(沒有密切結(jié)合或捆扎的纖維)。對于每個(gè)試樣測量至少100個(gè)纖維。從Scion Image得到的測量值然后輸入到MicrosoftExcel 97中(Microsoft Corporation，One Microsoft Way，Redmond，美國華盛頓98052)以進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所報(bào)告的纖維尺寸是對于給定計(jì)數(shù)的平均直徑(微米)。
織物密實(shí)性和填充比織物密實(shí)性的確定是將織物試樣的體積密度除以組成織物的材料的密度。織物試樣的體積密度的確定是首先測量10cm×10cm截面的織物的重量和厚度。如ASTMD5736標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法所述地求得試樣的厚度，并使用一130.6克的質(zhì)量對各試樣的面施加0.0021b/in2(13.8N/m2)壓力而進(jìn)行修正。當(dāng)試樣的尺寸限制到小于ASTMD)5736推薦的尺寸時(shí)，壓腳上的質(zhì)量成比例地減小而保持0.0021b/in2(13.8N/m2)的載荷力。試樣首先預(yù)調(diào)到22+/-5°和50％+/-5％相對濕度的大氣壓，并以厘米的結(jié)果報(bào)告。試樣重量(克)除以試樣面積導(dǎo)出試樣的基礎(chǔ)重量，其以g/cm2單位報(bào)告?？椢矬w積密度的確定是基礎(chǔ)重量除以試樣的厚度，其以g/cm3單位報(bào)告。
織物密實(shí)性的確定是將織物試樣的體積密度除以組成織物的材料的密度(g/cm3)。如果供應(yīng)商沒有規(guī)定材料的密度，則聚合物或聚合物組分的密度可用標(biāo)準(zhǔn)方法測得。密實(shí)性是給定試樣的固體含量的無量綱的百分比并計(jì)算如下S＝ρweb/ρmaterial×100％其中ρmaterial=Σi=1nxi×ρi]]>ρweb＝BW/t其中S-密實(shí)性[＝]百分比ρweb-織物體積密度[＝]g/cm3ρmaterial-組成織物的材料的密度[＝]g/cm3ρi-織物組分i的密度[＝]g/cm3χi-織物中組分i的重量分?jǐn)?shù)[＝]分?jǐn)?shù)
BW-織物基礎(chǔ)重量[＝]g/cm2t-織物厚度[＝]cm填充比定義為織物試樣的體積除以組成織物的材料的體積，其由密實(shí)度確定如下FR＝100/S其中FR-填充比[＝]cm3/cm3織物復(fù)原織物復(fù)原，即，織物在壓縮之后恢復(fù)到其原始厚度的能力，它的確定是使用一可壓縮的約束將織物試樣壓縮到一規(guī)定的密實(shí)度，將試樣保持在該密實(shí)度上持續(xù)一固定的時(shí)間，釋放壓縮的約束，并在規(guī)定的復(fù)原時(shí)間之后確定織物的密實(shí)度。面積為cm×cm試樣沿著織物的厚度(或Z軸線)壓縮。壓縮的約束是具有足夠重量的45.7cm×45.7cm平板，以將織物壓縮到一與規(guī)定的密實(shí)度相關(guān)的厚度。在板的邊緣下面使用間隔件來防止壓縮超過規(guī)定的密實(shí)度所需要的厚度。在規(guī)定的時(shí)間之后，釋放壓縮的約束并測量復(fù)原后試樣的厚度。可按以上所述密實(shí)度方法從復(fù)原的厚度確定織物的密實(shí)度?？椢锏膹?fù)原代表織物在壓縮之后恢復(fù)到一合成的密實(shí)度或?qū)?yīng)的填充比的能力。對于許多織物應(yīng)用，織物密實(shí)度越低和填充比越高，則初始的和復(fù)原的越佳。
耐熱性使用一由Netzsch Instrument，Inc.(Boston，美國馬薩諸塞州)出品的熱傳導(dǎo)儀器modelRapid-K按照ASTMC518標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法所描述地評(píng)價(jià)耐熱性。使用在題為“織物密實(shí)性”的章節(jié)中所闡述的ASTMD5736標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法來測定厚度。導(dǎo)熱性Cr的單位是W/(m2K)。耐熱性以Clo給出，其中，一個(gè)Clo為6.457/Cr。Clo除以試樣的基礎(chǔ)重量為Kg/m2(直接形成的纖維和人造短纖維的組合重量)，其稱之為熱重量效率(TWE)。
聲音特定氣流阻抗按照ASTMC522標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法所述測定特定氣流阻抗。隔音材料的特定氣流阻抗是確定材料的聲音吸收和聲音傳遞特性的諸多特性之一。特定氣流阻抗值r是mks rayl(Pa.s/m)。模切一5.25英寸直徑(13.33cm)的圓形試樣來制備試樣。如果邊緣被模切操作略微地壓縮，則在試驗(yàn)前邊緣必須返回到原始或自然的厚度。在預(yù)測的厚度下和100cm2面積上測得的壓差下，預(yù)調(diào)整的試樣放置在一試樣保持器內(nèi)。
法向入射聲音吸收系數(shù)確定聲音材料的吸音可按照ASTM指定的E1050-98，題為“使用一管，兩個(gè)拾音器和一數(shù)字頻率分析系統(tǒng)的阻抗和吸收”所述的試驗(yàn)方法。如該方法的8.5.4節(jié)所述，法向入射聲音的吸收系數(shù)(NISAC)利用從250、500、1000和2000赫茲的倍頻帶的吸音系數(shù)的1/3倍頻帶的算術(shù)平均進(jìn)行計(jì)算。
圖像分析方法織物(織物的大規(guī)模結(jié)構(gòu)或宏觀結(jié)構(gòu))的纖維結(jié)構(gòu)的均勻性或連續(xù)性使用圖像分析予以表征。為了描述的目的，試樣的主軸x-y-z指定如下機(jī)器，或織物的長度方向指定為“y軸線”，橫跨機(jī)器或織物的寬度指定為“x軸線”，而織物的厚度指定為“z軸線”。用于圖像分析而制備織物試樣，首先切割一5.1厘米寬的(x軸線)試樣，沿著y軸線或織物的機(jī)器方向近似為19.0厘米。使用一精細(xì)的剃刀刀刃的刀片來切割織物，以防止刀刃的任何熔化或冷焊。然后，分析用的試樣從樣品中切出一近似為16.5厘米的長度(y軸線)。
然后，樣品固定在一可調(diào)整的矩形框架內(nèi)。試樣安裝在矩形框架的開口中，以使試樣的y-z平面暴露于視圖，而沿試樣x軸線的路徑不受框架的阻礙?？蚣艿谋谧銐?qū)?，這樣，當(dāng)試樣安裝時(shí)，試樣的頂和底面可以粘結(jié)地錨固到框架的內(nèi)壁。留下試樣的端部可在框架內(nèi)自由浮動(dòng)，以使框架的側(cè)壁可被調(diào)整使試樣達(dá)到分析用的正確的厚度。在試樣達(dá)到正確厚度之后(其由評(píng)價(jià)用的理想的密實(shí)性表示)，可使用圖像分析來表征試樣的織物結(jié)構(gòu)。
為圖像分析制備的試樣與一寬面積的光源或光臺(tái)對齊，以使所示的光通過試樣的橫貫機(jī)器方向(y-z平面)的面積。由透射過試樣的光賦予的寬面積的多象素的圖像用一計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行處理和分析，以表征織物結(jié)構(gòu)。通過分析透射穿過織物的光強(qiáng)度則可表征織物的結(jié)構(gòu)。
相機(jī)采用的圖像傳感器是一電荷偶聯(lián)的裝置(CCD)。一CCD由大量陣列的細(xì)小光敏的光電二極管組成，它們將光子(光)轉(zhuǎn)化為電子(電荷)。撞擊到單一光電管上的光越亮，則積累在該處的電荷越多。這些光電管稱之為象素(pixel)(pix代表圖像，el代表元素)。通過在每個(gè)象素上映射電荷，圖像分析過程可形成橫貫試驗(yàn)試樣的面的光強(qiáng)度的圖像。用于捕捉試樣圖像的象素大小是3.45微米乘3.45微米。CCD的總的成像區(qū)域是一標(biāo)準(zhǔn)的半英寸格式，其長寬比為4/3，包括1552行陣列的象素，每行具有2088象素。利用下列的放大作用，一個(gè)別的象素或數(shù)據(jù)點(diǎn)成像在試樣上的34微米乘34微米的面積上。
沿著y軸線的從數(shù)據(jù)點(diǎn)到數(shù)據(jù)點(diǎn)的光強(qiáng)度變化用來確定沿條帶的強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)偏差。試樣在x-y平面上的變化通過分析不同的z軸線位置處的足夠數(shù)量的條帶予以確定。當(dāng)分析代表性數(shù)量的條帶(不同的z軸線位置處)以便足夠地代表試樣的可變化性時(shí)，則選擇帶有最大變化的一z軸線的條帶用來報(bào)告。分析條帶的數(shù)量很大部分上取決于試樣的厚度和沿z軸線的變化梯度。
一Polaroid MP-3復(fù)制臺(tái)連同一光盒座用作為光源或光臺(tái)。光盒包括四個(gè)GE75T10FR75瓦的磨砂白熾燈，它們安裝成隔開5cm并在一24cm乘24cm的漫射玻璃板下方的18cm處。一Leica DC-300數(shù)碼相機(jī)(由LeicaMicrosystemAG，CH-9435，Heerbrugg，瑞士出品)配裝一Tamron SP35-80mm的廣變焦鏡(由TAMRON USA，Inc.10 Austin Blvd，Commack，紐約出品)，其用來捕捉16比特的灰度色標(biāo)2088×1550象素圖像。
為成像建立光盒-試樣-相機(jī)的定向，首先將制備的試樣放置在光盒的漫射玻璃板上，以使所示的光通過試樣的橫貫機(jī)器的方向(x軸線)。數(shù)碼相機(jī)的鏡頭在垂直于光盒漫射玻璃板的表面的一直線上對向試樣的中心。鏡頭離開試樣約60cm。調(diào)整相機(jī)的廣變焦鏡而提供一約70mm×52mm的視域。相機(jī)用小孔聚焦在試樣的曝光表面上，并調(diào)整照明以使相機(jī)造成的100％透射對應(yīng)于全景的大約95％。然后固定這些設(shè)定以便捕捉圖像，包括背景圖像(當(dāng)沒有試樣呈現(xiàn)在矩形框架內(nèi)時(shí)的圖像)。
然后，使用APHELION圖像分析軟件進(jìn)行分析，該軟件由ADCISS.A，10 avenuede Garbsen，14200 Herouville Saint-Clair，法國提供。該分析包括正則化試樣的圖像，正則化是將試樣的圖像除以背景的圖像，然后，對5mm乘65mm的尺寸區(qū)域測量一平均的透射曲線。圖像分析儀對個(gè)別試樣點(diǎn)確定光透射的程度，所述試樣點(diǎn)的尺寸為5mm高(z軸線)乘0.034mm長(y軸線)。
平均65mm長(y軸線)的曲線圖包括大約1900個(gè)試樣點(diǎn)，即，通過沿著試樣的y方向(全在相同的z軸線位置上)跟蹤曝光(y-z)表面上的一系列大約1900個(gè)試樣點(diǎn)。這樣，對任何0.5mm高(z軸線)的部分，可確定沿著試樣y軸線的從點(diǎn)到點(diǎn)的光線透射性的變化。測得的透射光的變化是與織物相關(guān)的纖維的一種指示。纖維組合或集中在一起的織物顯示其各向異性的結(jié)構(gòu)，其表現(xiàn)在光透射強(qiáng)度沿織物一給定的軸線發(fā)生變化的程度。透射性的變化報(bào)告為由試樣跟蹤所確定的透射率全部值的標(biāo)準(zhǔn)偏差。
實(shí)例1本發(fā)明的織物使用大致如圖1所示的裝置從鼓吹的微纖維和人造短纖維的混合中進(jìn)行制備。雙收集器裝置的頂收集表面25是一直徑為20.3cm的打孔的金屬圓筒，由均勻間隔開的直徑為4.7mm的孔組成的打孔敞開面積占53.7％。底部收集表面26是一具有平衡的編織結(jié)構(gòu)的編織的金屬帶，該結(jié)構(gòu)包括一系列交替的單一的左手和右手螺旋，它們由一交叉桿連接器零部件連接在一起，該部件為B-72-76-13-16，由Furnace Belt Company Limited，2316 Delaware Avenue，Buffalo美國紐約14216提供，其覆蓋直徑為20.3cm的打孔圓筒。金屬帶支承在間隔開81.3cm的兩個(gè)20.3cm直徑的滾輪上。一位于兩個(gè)收集表面后面的真空源抽取總量為48m3/min的通過收集表面內(nèi)的空隙的空氣。60度的環(huán)腔具有直接定位在收集表面后面的0.12m2的面積，使約10度的具有真空的收集表面被收集的纖維覆蓋。兩個(gè)收集表面的表面速度是140cm/min，使兩個(gè)前向表面朝著纖維流轉(zhuǎn)動(dòng)，并轉(zhuǎn)向貫穿的間隙。
收集表面25和26一個(gè)在另一個(gè)上垂直地對齊，使其前向表面(圓筒和收集帶向前轉(zhuǎn)動(dòng)的表面)沿著一假想平面對齊，該平面平行于微纖維模具的面。收集器25和26之間的間隙27的中心對齊于和平行于微纖維模具10的擠出孔的直線，并對齊于退出模具的纖維流14。收集表面之間的間隙27高度為5.1cm，而從微纖維模具的面到收集表面的假想平面的距離是63.5cm。收集表面從一側(cè)到另一側(cè)的總寬度是76.2cm，該尺寸垂直于圖紙的紙面。
使用聚丙烯(Fina型3960，由FINA Oil and Chemical Co.，Houston，得克薩斯州提供)。微纖維模具10寬度為50.8cm，每厘米具有10個(gè)直徑為0.38mm的鉆出的擠出孔。模具末端和氣刀之間的空氣槽間隙為0.76mm，使模具末端突出氣刀前方0.254mm。聚合物產(chǎn)量保持恒定，每孔達(dá)到每小時(shí)9.1克。擠出器的熔化和模具均設(shè)定在300℃。模具空氣集管內(nèi)的壓力設(shè)定到31.0kPa，而空氣溫度設(shè)定到近似為350℃；加熱的空氣的體積流量為7.05m3/min。收集的織物的微纖維組分的基礎(chǔ)重量是130g/m2，而平均幾何纖維直徑近似為3.0微米。完成的織物的微纖維組分構(gòu)成織物總重量的60wt％。
卷曲的人造短纖維與微纖維流混合而形成組合的織物，其是聚酯人造短纖維295型，由KoSa，Charlotte，北卡羅來納州提供。人造短纖維具有一五葉形截面和25.5微米的直徑，38.1mm的切割長度，每厘米具有約4個(gè)卷曲?？椢飪?nèi)的人造短纖維組分的重量近似為總織物重量的40wt％。組合織物的總基礎(chǔ)重量為200g/m2，密實(shí)度為0.344％。
對于以下數(shù)據(jù)的測量結(jié)果歸納在表1中基礎(chǔ)重量、厚度、人造短纖維含量、密實(shí)度、填充比(均在壓縮前和從壓縮中恢復(fù)后)、耐熱性、熱重量效率、法向入射聲音吸收系數(shù)、聲音特定氣流阻抗，以及圖像分析(織物的密實(shí)度設(shè)為1.0％)實(shí)例1的織物的照片示于圖7中。照片示出織物的頂表面以及織物的切割邊緣，該切割是通過織物的垂直縱向截面。
對比實(shí)例1如同實(shí)例1那樣制備對比實(shí)例1，例外的是，織物在一單一的傳統(tǒng)的平的帶收集器零部件B-72-76-13-16上收集，其由Furnace Belt Company Limited，2316Delaware Avenue，Buffalo美國紐約14216提供。平的垂直收集器表面具有真空，抽取24m3/min的通過0.278m2的壓力腔表面區(qū)域，使收集的纖維覆蓋全部的壓力腔區(qū)域。從模具表面到收集器表面的距離為63.5cm。組合織物的總的基礎(chǔ)重量為205g/m2。
織物試樣按照實(shí)例1中所述進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果在表1中給出。
實(shí)例2實(shí)例2如同實(shí)例1那樣進(jìn)行制備，例外的是，人造短纖維組分是織物總重量的28wt％?？椢锟傊亓渴?57g/m2，厚度為19.6cm。收集器間隙設(shè)定為14.0cm，收集速度調(diào)整到收集規(guī)定的基礎(chǔ)重量?？椢镌嚇影凑諏?shí)例1中所述進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果在表1中給出。
對比實(shí)例2如同實(shí)例1那樣制備對比實(shí)例2，例外的是，沒有人造短纖維用于制造織物，這導(dǎo)致一100％聚丙烯鼓吹微纖維的完成的織物。調(diào)整裝置以使模具與收集器的距離為25.4cm，使收集器之間的間隙設(shè)定在1.9cm，收集器的速度設(shè)定在45.7cm/min?？椢锏幕A(chǔ)重量為410g/m2，厚度為20.7cm?？椢镌嚇影凑諏?shí)例1中所述進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果在表1中給出。
實(shí)例3本發(fā)明的織物使用大致如圖5所示的裝置從熔旋的纖維和人造短纖維的混合中進(jìn)行制備。參照圖5，PET聚合物裝載到料斗41內(nèi)并饋送到一單一的螺桿擠出器42。擠出器傳輸、熔化和供應(yīng)熔化的275℃的聚合物到計(jì)量泵43。計(jì)量泵以4.55kg/hr的速率將聚合物供應(yīng)到模具40。模具40的長度為20.32cm(垂直于附圖紙面的尺寸)，寬度為7.62cm，并保持在275℃的溫度。模具具有4排擠出孔，它們沿其長度的中心上間隔開5.1mm，每排有21個(gè)孔?？着哦ㄎ辉谀＞叩牡酌嫔希骺椎闹睆綖?.89mm，長度對直徑之比為3.57比1。模具定向成從孔中擠出的擠出物從模具垂直地落入到衰減器46。衰減器定位在模具下方48.1cm，其從模具面量到衰減器斜道的入口。12.7cm寬的衰減器從垂直線逆時(shí)針方向傾斜5°；即，衰減器的縱向軸線56朝向裝置86傾斜。衰減器的氣刀62具有0.76mm的間隙厚度60，以5.78m3/min的速率用24℃的空氣提供氣刀。衰減器斜道66的長度65是15.24cm，而相對的壁板保持平行于3.40mm的間隙。一流導(dǎo)向器82定位在板底部上的斜道的出口處，朝向收集器83，以在與人造短纖維流85組合之前幫助引導(dǎo)熔旋流朝向收集器。
人造短纖維流85在衰減器斜道出口下方大約3.8cm的一點(diǎn)處引入到熔旋流81內(nèi)。具有每分鐘1335米速度的匯合的人造短纖維流的動(dòng)量進(jìn)一步偏轉(zhuǎn)并與熔旋流混合，以使合成的組合流相對于衰減器的垂直軸線56傾斜85°的角度流動(dòng)。人造短纖維是熱粘結(jié)護(hù)套/內(nèi)芯纖維T-254型，其由Kosa，Charlotte，北卡羅來納州提供。人造短纖維的直徑約為35.5微米，38.1mm切割長度，每厘米大約2.8個(gè)卷曲。夾帶人造短纖維的周圍空氣以8.66m3/min的流量供應(yīng)，并提供給吞食滾輪的空氣斜道20。吞食滾輪為45.7cm寬，并使纖維的排出出口縮小到17.8cm。離吞食滾輪的排出斜道水平地對齊并相對于衰減器的垂直軸線大致為90°，且朝向收集器83的間隙27。吞食滾輪的出口斜道定位在離衰減器的垂直軸線56的30.5cm處，并在衰減器出口下方的3.8cm處，離收集器的前表面形成的假想平面為1.3米。
收集器是帶/圓筒的結(jié)構(gòu)，圓筒和帶之間的收集間隙如同實(shí)例1中所述。圓筒和帶之間的間隙27保持在1.6cm，使圓筒和帶的表面以152cm/min的表面速度共同轉(zhuǎn)動(dòng)，以抽取和形成織物墊。合成的織物為3.19cm厚，具有544g/m2的基礎(chǔ)重量，人造短纖維的組分占55wt％，熔旋纖維占45wt％。熔旋組分的纖維尺寸為11.2μm，其由平均幾何纖維直徑試驗(yàn)方法確定。纖維在保持溫度為160C的加熱爐內(nèi)進(jìn)行熱處理持續(xù)5分鐘，以使熱粘結(jié)纖維粘結(jié)織物結(jié)構(gòu)。冷卻后測定織物的密實(shí)度和評(píng)價(jià)織物的復(fù)原性。織物試樣按照實(shí)例1中所述進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果在表1中給出。
實(shí)例4實(shí)例4如同實(shí)例3那樣制備，例外的是使用類似實(shí)例1中所使用的非粘結(jié)人造短纖維?？椢镏械娜嗽於汤w維組分的重量近似為織物總重量的44％。組合織物的總基礎(chǔ)重量為339g/m2?？椢镌嚇影凑諏?shí)例1中所述進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果在表1中給出。
實(shí)例5本發(fā)明的纖維織物使用如圖1所示的裝置進(jìn)行制備，例外的是，熔吹模具適于制備雙組分的微纖維，兩個(gè)擠出器饋送模具來制備雙組分熔吹的微纖維。一個(gè)擠出器以4.8kg/hr速率擠出聚丙烯(Escorene 3505G，由Exxon Corp.提供)，而另一擠出器以1.6kg/hr速率擠出聚對苯二甲酸乙二醇酯乙二醇(PETG)。PETG形成熔吹纖維的護(hù)套，而聚丙烯形成內(nèi)芯。模具具有50.8cm寬度的0.38mm直徑孔排，以及66.0cm寬的氣刀槽設(shè)定在0.762mm處。聚酯人造短纖維6丹尼爾(denier)，3.8cm，295型，由Kosa公司提供，其通過如圖1所示的吞食滾輪裝置引入到纖維流中。圓筒在其間具有3.8cm的間隙。從模具到雙圓筒收集器表面的距離是96.5cm，其中，纖維被收集在雙圓筒表面上。收集的織物包含65％的雙組分微纖維和35％的人造短纖維，其基礎(chǔ)重量為208g/m2。織物試樣按照實(shí)例1中所述進(jìn)行評(píng)估，其結(jié)果在表1中給出。
表1

從表1中給出的結(jié)果可見，與相同組分和相同制造方法的對比實(shí)例1相比，如實(shí)例1所示的本發(fā)明的織物具有低的初始和復(fù)原密實(shí)度和提高的減熱和噪音的特性。當(dāng)與傳統(tǒng)裝置制造的相當(dāng)組分的織物相比時(shí)，本發(fā)明織物的熱重量效率提高了27％。另外從表1給出的結(jié)果中還可看到，本發(fā)明所有實(shí)例的復(fù)原密實(shí)度是其初始密實(shí)度的至少80％，這表明本發(fā)明的織物即使在壓縮之后也能保持其理想的低密實(shí)度(和對應(yīng)的高填充比)。實(shí)例5的織物在壓縮后恢復(fù)其初始密實(shí)度的99％。當(dāng)與相當(dāng)?shù)幕A(chǔ)重量和纖維制造過程的現(xiàn)有技術(shù)的織物相比時(shí)，實(shí)例1和5的噪聲減小系數(shù)的值顯示為改進(jìn)的NISAC值。下面還可見透光率變化，對于實(shí)例1-3小于0.1％，對于實(shí)例5小于0.2％。
作為對圖像分析技術(shù)的進(jìn)一步說明，圖8是對于實(shí)例5的織物的用數(shù)碼相機(jī)制備的圖像，而圖9是對于對比實(shí)例2的織物的類似的圖像。
圖10示出對于對比實(shí)例2(圖95)和實(shí)例1(圖96)的收集在圖像分析技術(shù)內(nèi)的數(shù)據(jù)點(diǎn)。具體來說，繪出光線透射值對于沿試樣的y軸線的位置的圖，所述光線透射值表示為背景圖像的百分?jǐn)?shù)(當(dāng)沒有織物試樣放置在光源和圖像傳感器之間時(shí)，圖像傳感器所接受的光線)。數(shù)據(jù)點(diǎn)是顯示為最大變化的z軸線位置。如圖10所示，圖像亮度相當(dāng)大，對于對比實(shí)例2的織物亮度在寬范圍內(nèi)變化。但對于實(shí)例1的織物圖像亮度小得多和變化很小。從表1可見，透光率變化(圖10中所繪值的標(biāo)準(zhǔn)偏差)對于實(shí)例1的織物為0.07，而對于對比實(shí)例2的織物為2.45。
圖11繪出實(shí)例1(圖97)和對比實(shí)例1(圖98)的法向入射聲音吸收系數(shù)對三分之一倍頻帶中心頻率(赫茲)的曲線。
權(quán)利要求
1.一沒有大空隙的無紡纖維織物，其包括以下收集的物質(zhì)，a)設(shè)置在織物內(nèi)呈C形結(jié)構(gòu)的直接形成的纖維，以及b)具有至少15％的卷曲的人造短纖維，其以直接形成的纖維重量的至少5％的的量分散在直接形成的纖維中。
2.如權(quán)利要求1所述的織物，其特征在于，具有至少為50的初始填充比。
3.如權(quán)利要求1所述的織物，其特征在于，具有至少為75的初始填充比。
4.如權(quán)利要求1所述的織物，其特征在于，具有至少為100的初始填充比。
5.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，具有約2％或不到的透光率變化。
6.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，具有約1％或不到的透光率變化。
7.如權(quán)利要求1-4中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，具有約0.5％或不到的透光率變化。
8.如權(quán)利要求1-7中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，織物內(nèi)的纖維在纖維相交點(diǎn)處粘結(jié)在一起，以提供一抗壓縮的結(jié)合料。
9.如權(quán)利要求8所述的織物，其特征在于，粘結(jié)是自生的粘結(jié)。
10.如權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，直接形成的纖維具有約15微米或不到的平均幾何直徑。
11.如權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，直接形成的纖維具有約10微米或不到的平均幾何直徑。
12.如權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，人造短纖維存在量至少為直接形成的纖維重量的10％。
13.如權(quán)利要求1-11中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，人造短纖維存在量至少為直接形成的纖維重量的20％。
14.如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，直接形成的纖維包括熔吹的纖維。
15.如權(quán)利要求1-14中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，直接形成的纖維包括聚對苯二甲酸乙二醇酯纖維，其在DSC圖上顯示雙熔化峰值，一個(gè)峰值代表在呈非鏈延伸形式的纖維內(nèi)的第一分子部分，而另一峰值代表在呈鏈延伸形式的并具有在非鏈延伸形式上提高的熔點(diǎn)的纖維內(nèi)的第二分子部分。
16.如權(quán)利要求1-13中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，直接形成的纖維包括基本上連續(xù)的熔旋的纖維。
17.如權(quán)利要求1-16中任何一項(xiàng)所述的纖維織物，其特征在于，具有至少約為0.5厘米的厚度，小于約50kg/m3的密度，聲音特定氣流阻抗至少為100mksrayl。
18.如權(quán)利要求1-17中任何一項(xiàng)所述的織物，其特征在于，連接到一支承片上。
19.一沒有大空隙的無紡纖維織物，其包括以下收集的物質(zhì)，a)設(shè)置在織物內(nèi)呈C形結(jié)構(gòu)的直接形成的纖維，以及b)具有至少15％的卷曲的人造短纖維，其以直接形成的纖維重量的至少10％的量分散在直接形成的纖維中，織物具有至少為75的填充比，以及約1％或不到的透光率變化。
20.如權(quán)利要求19所述的織物，其特征在于，具有至少為100的填充比。
21.如權(quán)利要求19或20所述的織物，其特征在于，具有約0.5％或不到的透光率變化。
22.如權(quán)利要求19-21中任何一項(xiàng)所述的纖維織物，其特征在于，直接形成的纖維具有約15微米或不到的平均幾何直徑。
23.如權(quán)利要求19-22中任何一項(xiàng)所述的纖維織物，其特征在于，直接形成的纖維包括熔吹的微纖維。
24.如權(quán)利要求19-22中任何一項(xiàng)所述的纖維織物，其特征在于，直接形成的纖維包括分子定向的基本上連續(xù)的熔旋纖維。
25.一使一空間與一噪音源在聲音上隔絕的方法，包括在噪音源和該空間之間插入如權(quán)利要求1-24中任何一項(xiàng)所述的無紡纖維織物。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，織物具有至少約為0.5厘米的厚度，小于約50kg/m3的密度，和至少為100mks rayl的聲音特定氣流阻抗。
27.一在熱力上絕緣一空間的方法，包括沿著該空間的側(cè)面放置如權(quán)利要求1-24中任何一項(xiàng)所述的無紡纖維織物。
28.一制造纖維無紡織物的方法，包括a)從一擠出裝置擠出纖維流朝向彼此間隔開一小距離的兩個(gè)平行的收集器，收集器具有平行的分開的表面，它們在收集器之間形成一空間，兩者沿著纖維流的移動(dòng)方向移動(dòng)，b)在纖維流到達(dá)收集器前將卷曲的人造短纖維引入到擠出的纖維流中，卷曲的人造短纖維具有至少為15％的卷曲，并以直接形成的纖維重量的至少5％的量存在，卷曲的人造短纖維變得隨機(jī)和徹底地分散在擠出的纖維流中，以及c)在收集器之間的空間內(nèi)收集纖維，以形成一連貫的織物，其中，擠出的纖維呈一C形結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明介紹一種新穎的無紡纖維織物，其包括以下收集的物質(zhì)a)設(shè)置在織物內(nèi)呈C形結(jié)構(gòu)的直接形成的纖維，以及b)具有至少15％的卷曲的人造短纖維，其以直接形成的纖維重量的至少5％的的量分散在直接形成的纖維中。該織物蓬松但沒有大的空隙。較佳地，織物具有至少為50的填充比和約2％或不到的透光率變化。通?？椢飪?nèi)的纖維在纖維相交點(diǎn)處粘結(jié)在一起，較佳地具有自生的粘結(jié)，以提供一抗壓縮的結(jié)合料?？椢锟商貏e用于隔音和隔熱。
文檔編號(hào)D04H3/16GK1714189SQ03825683
公開日2005年12月28日 申請日期2003年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月15日
發(fā)明者D·A·奧爾森, J·H·亞歷山大, M·R·貝里根 申請人:3M創(chuàng)新有限公司