水刺非织造织物、工艺、产品和设备

摘要

纤维在它们的玻璃化转变温度的附近或之上被水刺，所获得的织物然后被快速地冷却。公开了一种制备非织造织物的工艺，包括将纤维放置在多孔的支撑件上；将热的或温的水喷射在纤维上以水刺它们，然后快速地冷却所获得的织物。描述了由该工艺获得的水刺织物、由该水刺织物制成的产品、以及用于制备该织物的设备。

权利要求

1.一种用于制备非织造织物的工艺，包括以下步骤：a)将纤维放置在多孔的支撑件上；

b)将水喷射在所述纤维上；

c)使所述纤维缠结以形成粘结的织物；和

d)所述织物在缠结之后的1秒内被冷却；其中，所述纤维的至少25％具有处于50℃至100℃范围的玻璃化转变温度(Tg)和T(50-100)g的平均Tg，其中所述水具有从比T(50-100)g低15℃直至99℃范围的温度。

2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述纤维的至少50％具有处于50℃至99℃范围的Tg。

3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述纤维的至少75％具有处于50℃至99℃范围的Tg。

4.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述织物在被水刺后的0.5秒内被冷却到比T(50-100)g低20℃。

5.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述织物在被水刺后的0.1秒内被冷却到比T(50-100)g低20℃。

6.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述水的温度处于从比T(50-100)g低10℃直至90℃的范围。

7.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述水的温度处于从比T(50-100)g低5℃直至80℃的范围。

8.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述纤维的至少50％包含聚乳酸。

9.根据权利要求8所述的工艺，其特征是，所述织物在被水刺后的0.5秒内被冷却到比T(50-100)g低20℃。

10.根据权利要求8所述的工艺，其特征是，所述水的温度处于从比T(50-100)g低15℃直至99℃的范围。

11.根据权利要求8所述的工艺，其特征是，所述水的温度处于从比T(50-100)g低5℃直至80℃的范围。

12.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，当所述纤维被放置在所述多孔的支撑件上时，该纤维是疏松的。

13.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述纤维紧接在它们被水刺之前构成粘结的织物。

14.根据权利要求1所述的工艺，其特征是，所述纤维成纺粘PLA纤维网的形式。

15.一种根据权利要求1所述的工艺制备的水刺非织造织物。

16.一种包括根据权利要求15的水刺非织造物的吸收性物品。

17.一种根据权利要求11所述的工艺制备的水刺非织造织物。

18.一种包括根据权利要求17的水刺非织造织物的吸收性物品。

说明书

水刺非织造织物、工艺、产品和设备

技术领域

[0001] 本发明涉及水刺非织造织物领域，尤其涉及水刺非织造织物、工艺、产品和设备。

背景技术

[0002] 非织造织物可以通过如美国专利US3,485,706(埃文斯等人)描述的用高能量的水射流对纤维网水刺而制成。水刺非织造的纺织品已用于一次性抹布、吸收性产品的外部覆盖物和内部材料、如用作湿巾的基片、并且用于多种其它的单次使用和多次使用的应用。

[0003] 已成功地对多种纤维类型进行了水刺。已对短纤维如木浆、再循环纤维、棉短绒进行了水刺，有时要辅以稀松织物或长纤维基质。长、短纤维也已知适合于水刺工艺，包括聚酯、长绒棉、聚酰胺、聚丙烯酸酯和聚烯烃。在聚酯中，聚对苯二甲酸乙二酯、脂-芳族共聚酯、聚羟基烷基酸酯(PHA)和聚交酯(PLA或聚乳酸)已进行了水刺。包含连续长丝例如纺粘非织造织物的织物也已知适合于水刺。

[0004] 欧洲专利EP 1 226 296 B1(芬格尔等人)描述了在水刺的时候加热聚合物纤维以减少纤维的抗挠刚度并且在成品织物中达到更高程度的缠结。芬格尔等人指出，当织物在表面活性剂溶液中被测试时，增强的缠结反映在更大的拉伸强度。

[0005] 通常会选择水刺非织造织物是因为它们相对于针织或机织织物成本较低。为了减少制造水刺非织造织物的成本，希望能在高速下运行生产线。

[0006] 水刺某些合成纤维的一个难点在于，相对于湿的纤维素纤维，它们具有较高的湿硬挺度，即模数。一些合成物的硬挺度可能导致低效的纤维缠结，导致成品织物的拉伸性能不足。

[0007] 在高速下运行非织造织物生产线的时候，一方面是织物在沿着该生产线传送的时候很可能会承受很高的张力。对于非织造织物来说，当被牵拉时有“颈缩”的趋势。对于在张力下会遭受扭变的软质聚合物来说这个问题特别严重。颈缩是指织物在张力的方向上(通常是机器方向或MD)拉伸，而同时在垂直方向上(横向于机器方向或CD)收缩的趋势。此外，织物将趋向于不均匀扭曲，变得沿中央的拉伸强于沿两边的拉伸。这种扭曲的织物片很难处理，形成齐整的卷并且随后转化成成品。

[0008] 人们已经尝试了解决织物颈缩问题的多种解决方法。一种解决方法是如美国专利US4,788,756(莱特纳)所描述的拉幅机的使用。拉幅机在CD方向上对织物施加张力，以限制颈缩。拉幅机在高速运行下有局限性，倾向于机械上复杂，易于出现故障并且会对织边造成损害。

[0009] 限制颈缩的第二种方法是在最小的张力下传送织物。为了将织物上的张力最小化，它在网、滚筒或带上传送，并且每次生产线起动时，设备逐渐地均匀加速。这种方法被广泛用于制造中，但不可避免的是，在生产线中的一些区域，织物未被支撑，并且即使借助传感器和计算机控制，也很难实现逐渐的均匀加速。

[0010] 鉴于以上情况，人们现在需要一种将硬纤维加工处理成水刺非织造织物以及将颈缩最小化的高速、便宜而可靠的工艺。用这种工艺制成的织物可被用于吸收性一次性产品、擦拭巾和其它应用场合的组成部分。

发明内容

[0011] 本发明人已确定，具有超强强度且颈缩减轻的非织造织物可以如此制成，对温度处于纤维的玻璃化转变温度附近的纤维进行水刺，然后快速冷却所获得的织物。公开一种制备非织造织物的工艺，包括：将纤维放置在多孔的支撑件上；将热水或温水喷射在纤维上以进行水刺；然后快速冷却所获得的织物。描述了由该工艺获得的水刺织物、由该水刺织物制成的产品、以及用于制备该织物的设备。

[0012] 在一个方面中，本发明涉及一种用于制备非织造织物的工艺。该工艺包括将纤维放置在多孔的支撑件上的步骤和将水喷射在纤维上的步骤。接着，该工艺包括使纤维缠结以形成粘结织物的步骤。然后，粘结织物被非常快速地冷却，期望在通过纤维缠结而形成织物后的1秒钟内。令人期望的是，用于形成粘结织物的纤维的至少25％具有在50℃(摄氏度)至100℃范围的玻璃化转变温度(Tg)和T(50-100)g的平均Tg。还希望的是，用于喷射的水具有处于从比T(50-100)g低15℃直至99℃范围的温度。在本发明工艺的另一方面中，用于形成粘结织物的所述纤维的至少50％具有在50℃至99℃范围内的Tg。纤维的75％具有在50℃至99℃范围内的Tg也是可行的。

[0013] 在另一方面中，本发明涉及一种制备非织造织物的工艺，包括以下步骤：将纤维放置在多孔的支撑件上；将水喷射在纤维上并且使纤维缠结以形成粘结的织物。该工艺还可包括在水刺步骤后快速冷却粘结织物的步骤。例如，织物可以在水刺后1秒内被冷却。令人期望的是，纤维的至少25％具有在50℃(摄氏度)至100℃范围内的玻璃化转变温度(Tg)。具有处于50℃至100℃范围的Tg的纤维优选具有处于2至1000范围的软化比，SR(75/25)。或者，具有在50℃至100℃范围内的Tg的纤维可以具有处于10至300范围的软化比，SR(75/25)。

[0014] 在另一方面中，本发明涉及一种用于形成水刺织物的设备。该设备包括至少一个热水射流或能够水刺纤维的水幕。令人期望的是，来自热水射流或热水幕的热水具有在50℃与99℃(摄氏度)之间的温度。该设备还包括至少一个冷水射流或冷水幕，用于冷却水刺织物。令人期望的是，从冷水射流或冷水幕射出的冷水具有在0℃与25℃(摄氏度)之间的温度。该设备最好如此配置，即离开热水射流(或热水幕)后，在与冷水射流(或冷水幕)接触之前，该水刺织物移动不到1米的距离。

[0015] 本发明的这些方案或附加方案将会在本文中加以详细描述。此外，可以理解的是，以上的大体描述和以下的详细描述都是示例性的，是想为本发明要求保护的范围提供进一步的解释。包含有被纳入说明书且构成其一部分的附图是用于图示和提供对本发明的工艺和装置的进一步理解。附图连同描述内容用来解释本发明的多个方案。

附图说明

[0016] 图1是对于具体的PLA纤维试样的存储模量(E’)与损耗模量(E”)的图，等于E”/E’的正切值(德尔塔)或tan(δ)也在该图中示出；

[0017] 图2是本发明一个实施例的连续水刺工艺的示意图，该图示出了疏松的纤维层或轻度粘合型非织造织物被装在丝网上，然后被置于一组三个的水刺射流下，该水刺射流中的水温接近这些纤维的玻璃化转变温度，在水刺之后，这些纤维，现已是粘结的织物，在冷水浴下经过。

具体实施方式

[0018] 本发明人已确定，具有超强强度且颈缩减轻的非织造织物可以如此制成，对温度处于纤维的玻璃化转变温度附近的纤维进行水刺，然后快速冷却所获得的织物。

[0019] 水刺是商业上用于制作柔软的、可悬垂的非织造织物的很重要的结合方法。这些织物被用作湿巾和干巾，并且用作吸收性物品例如绷带、尿布、失禁装置和卫生巾中的衬里和外覆盖材料。

[0020] 水刺的一般原理和实施在非织造行业中是公知的，将不会在本文中详细描述。水刺设备可从Rieter Perfojet(里特控股有限公司的分公司，在瑞士的Winterthur有办公室)、Fleissner GmbH(在德国的Egelsbach有办公室)以及别处获得。

[0021] 本发明一些实施例的织物制备包括提供或多或少均匀的纤维层的预备步骤。这可以通过梳理、气流成网或湿法成网以及其它手段实现。作为替代或附加，纤维层可以由预成形的非织造织物组成，非织造织物例如通过熔喷、纺粘或梳理以及粘合来制备。在本发明的一些实施例中，纤维层可以是完全未粘合的；在本发明其它的实施例中，纤维层可以是稍微粘合的。纤维层的稍微粘合有利于传送以及减少松散纤维的损耗。

[0022] 纤维的长度范围可从短木浆或棉短绒纤维(范围从约0.1cm至0.6cm)到短纤维或棉纤维(范围从0.5cm至5cm)，乃至长度多变的熔喷纤维，再到连续纤维，例如在纺粘工艺中制成的人造丝束或纤维。

[0023] 多种纤维类型适用于本发明。已对短纤维例如木浆、可再生纤维和棉短绒进行水刺，有时要辅以稀松织物或长纤维基质；长、短纤维也已知适用于水刺工艺，并且有利的是，也可以采用连续的长丝如纺粘纤维。

[0024] 包括多种聚合物类型的纤维在本发明的多个实施例中也是可用的，例如用聚丙烯、丙烯酸化合物、尼龙以及聚酯制成的纤维。在聚酯中，聚对苯二甲酸乙二酯、脂-芳族共聚酯、聚羟基烷基酸酯(PHA)、PLA均聚物和PLA共聚物可很好地加以利用。其它合适的聚合物包括聚酰胺酯、改性的聚对苯二甲酸乙二酯、聚乳酸(PLA)、基于聚乳酸的三元共聚物、聚乙二醇酸、聚碳酸亚烃酯(例如聚碳酸亚乙酯)。

[0025] 术语“聚乳酸”通常指乳酸或交酯例如聚(L-乳酸)、聚(D-乳酸)和聚(DL-乳酸)的均聚物，以及包含有作为主要成分的乳酸或交酯和少量比例的可共聚的共聚单体的共聚物，例如3-羟丁酸、己内酯、乙醇酸等。对于本发明的多种形式，期望PLA聚合物具有至少90％的对映体纯度，即至少90％的交酯由“L”对映体组成，或者至少90％的交酯由“D”对映体组成。对于本发明的其它方面，期望PLA具有至少95％或至少98％的对映体纯度。

[0026] 任何已知的聚合方法如缩聚或开环聚合可被用于对乳酸进行聚合。在缩聚方法中，例如L-乳酸、D-乳酸或它们的混合物直接进行脱氢缩合。在开环聚合方法中，为乳酸的环二聚物的交酯在聚合调节剂和催化剂的帮助下进行聚合。交酯可包括L-交酯(L-乳酸的二聚体)、D-交酯(D-乳酸的二聚体)、和DL-交酯(L-乳酸和D-乳酸的缩合物)。如果必要，这些异构体可以混合且聚合，以获得具有任何想要的组成和结晶度的聚乳酸。还可使用少量的增链剂(例如二异氰酸酯(盐)化合物、环氧化合物或酸酐)以增加聚乳酸的分子量。通常而言，聚乳酸的平均分子量处于约60,000至约1,000,000的范围。可用于本TM发明的聚乳酸聚合物可从Biomer公司(德国)名为Biomer L9000，以及从美国明尼苏达州的明尼阿波利斯的Nature 有限公司商购得。

[0027] 聚乳酸聚合物可以按照Nature 有限公司的商标名IngeoTM以短纤维的形式获得。纤维创新技术公司(美国田纳西州约翰逊城)和远东纺织公司(厶湾台北市)提供聚乳酸短纤维。

[0028] 纤维可以由单一类型构成或由混合物组成。

[0029] 纤维可以包括天然聚合物和/或合成聚合物。天然纤维的例子包括棉、大麻、洋麻、菠萝和亚麻。基于纤维素的合成纤维，包括粘胶人造丝，可被用于本发明的多个方案。一种可用的基于纤维素的纤维类型是可从LenzingFibers(Lenzing，澳大利亚)获得的纤维素纤维。其它纤维素衍生物如乙酸纤维素和三乙酸纤维素用于本发明的一些实施例是有利的。

[0030] 各单纤维可以是单组分或多组分的。多组分纤维具有各种各样的特殊区域，例如并列型、海岛型或皮芯型结构。或者，多组分纤维可以是均质混合物。

[0031] 另外，混合非聚合纤维如金属化纤维或矿物纤维以提供有导电性、含电屏蔽组分或起到天线作用或赋予防火性的成品织物是有利的。

[0032] 在本发明的一些实施例中，非纤维性材料混合或分布在纤维之间是有利的。例如，磨料如砂子、超吸收性聚合物如交联的聚丙烯酸酯或羟甲基纤维素微粒、或者粘合剂可以给最终产品提供益处。在本发明的一些实施例中，加入包裹的香料、包裹的药剂或包包裹的洗剂是有利的。

[0033] 将纤维放置在网上

[0034] 图2示意表示水刺设备。纤维层11被放置在多孔的支撑件12上。多孔的支撑件通常是连续的丝网，有时称为成形织物。成形织物被普遍用于非织造行业，并且本领域技术人员熟悉哪些特定类型适用于水刺目的。作为替代，多孔的支撑件可以是滚筒的表面，并且通常可以是在水射流或水幕下支撑并传送纤维的任意表面，水射流或水幕传递能量以使纤维缠结。美国马萨诸塞州皮博迪市的英诺万特公司以及之前提到的Rieter Perfojetand和Fleissner销售适于此目的的网和滚筒。

[0035] 通常，多孔的支撑件具有孔以允许排水，但作为替代或附加手段，多孔的支撑件可以具有凸起或凹槽，以允许排水并且在成品织物上赋予外形特征。本文中，水是指主要是水但可能含有意或无意的添加剂的流体，所述有意或无意的添加剂包括矿物质、表面活性剂、消泡剂和多种工艺助剂。

[0036] 当纤维放置在支撑件上时，它们可以是完全未粘合的，或者，当纤维放置在多孔的支撑件上时，纤维可以是以非织造品形式稍微粘合的。在本发明的其它方案中，未粘合的纤维可以放置在支撑件上，并且在水刺纤维之前，可以用加热或其它手段使纤维稍微粘合。通常希望的是，在水射流下经过的纤维具有足够的运动性以有效地进行水刺。

[0037] 水刺

[0038] 对本领域技术人员来说，水刺的一般条件即水压、喷嘴类型、多孔的支撑件的设计是已知的。本文所引用的参考文献和可从别处获得的信息提供了水刺技术现状的详细指导。水刺及其派生词涉及通过用高速水射流或水幕将纤维机械缠绕和打结到网内以形成织物的工艺。所获得的水刺织物在文献中有时被称为“射流喷网制品”或“水织制品”。水刺也被称作“射流喷网”或“水织”。

[0039] 高压水系统将水输送到喷嘴或孔13，高速的水从喷嘴或孔射出。纤维层在多孔的支撑件上被传送通过至少一个高速水射流或水幕。作为替代，可以使用多于一个的射流或幕。水直接冲击纤维，使得纤维缠绕且捻合以及缠结邻近的纤维。另外，一些水可能会从多孔的支撑件回弹，这些回弹的水也有助于缠结。

[0040] 硬挺度较小的纤维当遭受水射流时比那些更硬挺的纤维更易于缠结。因此，硬挺度较小的纤维需要更少的能量来实现与更硬挺的对应物同样程度的缠结。机械能量输入是遭受水射流的持续时间以及压力或速度以及水射流的体积流率的函数。

[0041] 随后，用于水刺的水被排入总管14中，该总管通常在支撑件之下并且通常是再循环的。

[0042] 作为水刺处理的结果，纤维被转变成粘结的织物21。“粘结的”纤维是具有足够强度而易于处理的织物。如果织物的断裂长度在MD和CD上都大于1米，织物被认为是粘结的。断裂长度是织物的断裂强度的尺度，尤其是计算其重量等于其断裂负荷的样品的长度。在数值上，断裂长度是：

[0043]

[0044] 其中，F是宽度为W的样品断裂所需要的力，G是重力加速度。

[0045] 水刺温度

[0046] 纤维的硬挺度是几个因素的函数，这几个因素包括纤维的形状和横截面积、以及纤维材料的模量。通常为聚合物或聚合物的掺合物的纤维材料的模量取决于聚合物的化学成分、它的结晶度、以及其它因素。聚合物的模量很大地取决于温度。对于多种聚合物和纤维，特别是包括有纤维素的，它们的硬挺度还是该材料的含水程度的函数。

[0047] 在各类型纤维的掺合物中，其中每个纤维类型具有特有的成分、外形和尺寸，每个纤维类型具有不同的硬挺度。例如，假定一种聚丙烯纤维和PLA纤维的掺合物，每个纤维具有大致相同的尺寸和形状。在室温下(约20至25℃)，聚丙烯纤维大大高于它们的玻璃化转变温度(Tg)且PLA纤维大大低于它们的Tg，从而在那种情况下PLA纤维远比聚丙烯纤维硬挺。“玻璃化转变温度”或Tg涉及材料从玻璃状到橡胶或塑状材料的特有变化时的温度。Tg会在下文更精确地限定。为了有效进行水刺，纤维的至少25％或至少50％或至少75％有足够的柔性而可以很容易地捻合和缠结，这是所期望的，但通常没有必要让全部纤维都是这样柔性的。

[0048] 作为温度的函数的材料模量可以使用动态机械热分析(DMTA)来测量。在DMTA中，样品在拉伸、弯曲、扭转或压缩模式下被机械地操作。应变以已知的或可变的频率施加到样品上，温度以受控的方式变化，并且测量合应力。当玻璃化的聚合物被从Tg-20℃加温到2 2
Tg+20℃时，存储模量从约1010dyn/cm 减少到107dyn/cm。

[0049] 存储模量在变形过程中与所存储的能量成比例，并且与弹性体的类固体或弹性部分相关；符号E’用于拉伸变形；G’用于剪切、捻合或扭转变形。具有较低的存储模量的材料被称为更“柔顺的”。

[0050] 损耗模量在变形过程中与所损耗(通常以热量形式损耗)的能量成比例，并且与弹性体的类液体或粘性部分相关；符号E”用于拉伸变形；G”用于剪切、捻合或扭转变形。

[0051] E”/E’的比被称为tan(δ)，即正切(德尔塔)，并且是材料的内摩擦即它耗散能量的能力的量度。tan(δ)的增大表示材料的粘弹性加热(E”增大)和柔顺性(E’减小)都增大。

[0052] ASTM E1640-04，用于通过动态机械分析的玻璃化转变温度的分配的标准测试方法为DMTA提供了指导方针。该ASTM方法建议了几种Tg的测量。tan(δ)达到最大时的温度用ASTM过程中的Tt表示，该温度是一种建议的玻璃化转变温度的量度，并且用在本发明中作为Tg的量度。

[0053] PLA纺粘非织造织物的样品在Rheometrics DMTA V仪器上进行了测试。该仪器现在可从总部在(美国)特拉华州纽卡斯尔的TA仪器公司获得。该测试在拉力/拉力状态下进行。样品的尺寸大致为长＝15mm、宽＝7mm。操作是以2℃的增量和2Hz的频率逐步地执行。测试在空气环境中进行。对于PLA织物(图1)的DMTA的数据示出了PLA在约69℃以及约17℃的tan(δ)峰值的半幅值宽度处进行玻璃化转变。需要注意该图只是示意性的，其它的PLA样品可能呈现更高或更低的玻璃化转变温度。

[0054] 通常的聚合物以及特定的PLA的Tg以复杂的方式与聚合物的化学成分、它的光学纯度、工艺条件以及它的热史相关。

[0055] 因为处于它们的Tg附近温度的纤维与较冷的纤维相比具有更低的模量，所以它们相对软且柔韧，并且可以相对于较冷的纤维使用更少的能量来水刺。在本发明的一些方案中，理想的是在水刺的过程中，纤维的至少25％、或至少50％、或至少75％被加热到Tg-15℃的最低温度、或者被加热到Tg-10℃的最低温度、或者被加热到Tg-5℃的最低温度。在任何情况下，所希望的是水刺在足够高的温度下进行，以软化大部分纤维。在本发明的一些方案中，所希望的是水刺在这样的环境下进行：不高于99℃、或者不高于90℃、或者不高于80℃、或者低于大部分纤维的熔点、或者不高于Tg+10℃、或者不高于大多数纤维的Tg。

[0056] 可以认识到一种织物或者多种纤维组成的组可以包含具有多个玻璃化转变温度的单独的纤维。对于本发明来说，如果纤维具有范围在50℃至100℃的玻璃化转变温度，这些纤维的平均玻璃化转变温度将通过使用上述的DMTA方法来测量纤维的代表性样品的玻璃化转变温度来确定。具有范围在50℃至100℃的纤维的平均玻璃化转变温度用T(50-100)g来表示，并用以下的方法计算：

[0057] i)测量纤维的代表性样品的Tg；

[0058] ii)只考虑Tg在50℃与100℃之间的纤维；

[0059] iii)T(50-100)g＝

[0060] i＝n

[0061] ∑Tg(i)/n

[0062] i＝1

[0063] 其中，Tg(i)是第i种纤维的玻璃化转变温度，n是经测试具有范围在50℃到100℃之间的玻璃化转变温度的纤维的数目。

[0064] 类似地，纤维在升高温度下(50℃至100℃)会软化的趋势是评价其是否适用于本发明的多种方案的尺度。一组纤维在室温下的存储模量与该纤维在升高温度下的存储模量之比(“软化比”)是测量纤维被加热时的软化程度的简便方法。

[0065] 可以认识到，一种织物或一组纤维可以包含有多个软化比的单独纤维。对于本发明来说，如果纤维具有范围在50℃至100℃的玻璃化转变温度，则如此决定平均软化比，首先测量具有在50℃至100℃范围的Tg的纤维处于25℃时的存储模量，然后测量该纤维处于从50℃至100℃的范围中选出的选定升高温度时的存储模量。

[0066] 使用上述DMTA方法，织物或多种纤维组成的组的软化比用SR(t/25)表示，用以下的方法计算：

[0067] i)从纤维或织物开始，选择Tg在50℃到100℃之间的纤维的代表性样品(在用显微镜检查、或者浮选或者其它可以分别纤维类型的手段时，可能需要选出单独纤维)；

[0068] ii)测量Tg在50℃到100℃之间的纤维的存储模量E’，在25℃时用E’(25)表示；

[0069] iii)测量在选定的升高温度下(在50℃至100℃的范围中)的所述纤维的存储模量E’，用E’(t)来表示；

[0070] iv)对每种纤维计算比值E’(25)÷E’(t)；

[0071] v)SR(t/25)是指E’(25)÷E’(t)的商，t＝测量存储模量时的升高温度。

[0072] 在本发明的一些方案中，期望SR(t/25)在2至1000的范围中。在本发明的其它方案中，期望SR(t/25)在10至300的范围中。或者，SR(t/25)可以在25至100的范围中。

[0073] 如果选择用于测量E’的升高温度为50℃，那么SR(t/25)表示为SR(50/25)；如果选择用于测量E’的升高温度为75℃，那么SR(t/25)表示为SR(75/25)；如果选择用于测量E’的升高温度为100℃，那么SR(t/25)表示为SR(100/25)，等等。

[0074] 加热纤维以帮助水刺消耗了能量。如果水被用作加热介质，则在水循环和蒸发时加热水并将其保持在升高温度所需要的能量在升高温度下增加。类似地，用热空气加热纤维或者在热的成形网上加热纤维造成相关的能量损耗。还有，因为热空气或热网是效率较低的纤维加热模式，所以需要保持更高的温度或者更长的持续时间以加热纤维到期望的温度。

[0075] 实施例1和2

[0076] 在实验用生产线上制造水刺非织造织物的样品用PLA纤维，PLA纤维是来自纤维创新科技公司的821并合8212D型。纤维是具有3分特*50毫米长的单组分纤维。多微孔网用作多孔的支撑件。

[0077] 将PLA纤维梳理且放置到网11上，网以30英尺/分钟(9.1m/min)的速度运动。纤维在来自喷嘴13的水射流下经过且部分被水刺成织物，喷嘴在800磅/平方英寸(5500千帕)的压力下工作；然后，织物在水射流下二次经过，增大水刺。所获得的织物具有49.6g/2 2
m 的基重。基重是指单位面积的织物质量，通常用g/m 来表示。

[0078] 通过用约10℃的冷水进行水刺来粘合控制织物(实施例1)。通过用60℃的水进行水刺来粘合测试织物(实施例2)。表1表示所获织物的拉伸强度的数据。在108mm宽的测试条带上记下峰值拉伸应力即力，以牛顿为单位。峰值应力的能量用焦耳表示。16个样品在机器方向(MD)上即在制造织物的方向上进行测试；且5个样品在横向于机器方向(CD)上即在垂直于制造织物的方向上进行测试。

[0079]

[0080]

[0081] 注意，用热水进行水刺的织物比控制织物(冷水水刺)强度高约50％；对于热水处理的样品来说，断裂时的伸长比控制样品小约10％。

[0082] PLA纺粘品通过将熔融的PLA树脂挤出穿过喷丝组件而制成。存在于该喷丝头组件的纤维首先被冷却。这些纤维使用纤维拉伸系统被拉细到直径为10至15微米。示出的纤维速度估算为25米/秒以制作直径约12微米的纤维，该直径约12微米的纤维相比于更大旦尼尔或更慢拉伸速度的纤维来说具有较小量的收缩。制作PLA纺粘品的方法在于2005年6月1日提交的序列号为NO.11/141748名为“性能改善的纤维和无纺布”，以及于2005年6月1日提交的序列号为NO.11/142791名为“制造性能改善的纤维和无纺布的方法”，两者作为参考被全部纳入本文。

[0083] 当对PLA进行拉伸时，理想的是保持温度处于玻璃化转变温度与熔点之间，那样的话PLA纤维相比于快速冷却到玻璃化转变温度之下的纤维可以更易于被拉伸和结晶。更易于被拉伸的纤维提供了工艺上的益处：改进组件的稳定性以及更少的纺丝断裂。

[0084] 另外，相比于纤维在玻璃化转变温度之下不被拉伸时，在温度范围在玻璃化转变温度与熔点之间时拉伸纤维导致了成品织物中的更少的收缩。纤维被放置在多孔的支撑件上(又被称为网状成形物或丝网成形表面)，然后在工艺中在高速水喷射头下经过。在该生产线中所示例的速度是0.5至1米/秒。

[0085] 在实施例3、4和5中，纺粘非织造织物在水刺喷射头下在600至1200巴的流体静压下1、2和3次经过。通过使用成形丝网的切片使得在喷射头下多次的经过成为可能，纺粘织物放置在该成形丝网上并且然后在生产线中的水喷射头下经过。该片然后与仍附着的并且再次经过喷头下的纺粘织物脱离。已注意到稳定的纺粘织物能够在一次经过喷射头下的情况下在800至1100巴的压力下从成形表面脱离。在二和三次经过喷射头下时使用相对较低的600至800巴的压力是有效的。纺粘织物能够容易地从带有粘结成形网的丝网脱离。

[0086] 已注意到的是，在干燥该纺粘织物的时候，丝网侧具有一些“松脱”的纤维圈绒，这造成了织物的“毛绒”侧。纺粘织物基本上是用对该织物的各侧均匀处理的方式制成的。通过使用“S”缠绕，该工艺可商用于非织造织物途径。在这些试验的情况下，纺粘织物在其1至3次经过喷射头下而被处理之后可以从丝网脱离，然后，纺粘织物被取下并被翻转，从而丝网侧现在面向上朝着射流。然后，纺粘织物在射流下再经过另外的1至3次。当每侧在水刺头下在600至800巴的压力下都经过三次时，形成柔软均匀的纺粘织物。

[0087] 冷却织物

[0088] 完全相同的特性(对比模量)将使得暖的纤维比凉的纤维使用更少的能量来进行水刺；还使得暖的织物在非织造制造生产线上更容易地被拉伸和变形，即颈缩。如上所述，颈缩是一个问题并且在生产环境中需要昂贵的机械解决方案。作为替代，通过冷却在水刺过程中产生的织物，纤维可以被“冷冻”就位，并且使得织物的拉伸的硬挺度增大。因此经冷却的织物抗颈缩并且可以在高速下进行处理而不会变形。

[0089] 理想的是，织物在被水刺之后并在它显著地受到变形拉力之前被迅速地冷却。一些实验使用实验室级设备在9.1m/min的速度下进行。现有技术的水刺设备的状况，例如有Rieter Perfojet制造的Jetlace3000系统，已知在350m/min的速度工作。其它的水刺系统可以在50m/min至1000m/min的范围内工作。所希望的是，织物被水刺后约2米以内、或约1米以内、或约0.5米以内被充分地冷却以抵抗颈缩和变形。如果织物没被足够地冷却，超过这些距离之后织物很可能会颈缩和变形。取决于织物的生产速度以及生产线的结构，所希望的是织物在被水刺后约1秒内、或约0.5秒内、或约0.1秒内被充足地冷却以抵抗颈缩和变形。

[0090] 水刺织物可以用空气、冷水浸浴、冷水浴来冷却，或者通过直接接触冷的滚筒、带、网或其它手段来冷却。就此而言，水浴是指相对低压或慢速的水流，这通常不会造成织物中的纤维进一步缠结。水浴或其它的冷却手段是通用配置，以使织物在水刺之后很快冷却。本发明的一些方案中，织物将会被冷却到低于T(50-100)g以下20℃的温度。在本发明的一些形式中，织物会被冷却到低于T(50-100)g以下30℃的温度。如果水用作冷却剂，它可以包含有意或无意的添加剂，包括矿物质、表面活性剂、消泡剂、和多种操作助剂。

[0091] 再次参见图2，水刺织物31被安放在多孔的支撑件22上，然后它经过冷水或冷水浴23。用于冷却织物的水然后被排出24。多余的水可以通过将空气吹过织物、压榨毛毡之间的织物或者使织物经受例如使织物急转过小直径滚筒而产生的高离心力来除去。一般而言，除去的水被再循环。

[0092] 理想的是，生产线如此配置，即能避免织物上的过量张力。在本文中，“过量”张力是指会造成织物颈缩或变形的张力。在织物被完全冷却前，最好将织物放在运动的带或滚筒上，以将织物上的张力最小化。

[0093] 下表2示出了，温热的水刺织物在处于制造该织物的纤维的玻璃化转变温度附近或之上的温度时更容易变形。

[0094] 水刺非织造织物(实施例6)是在实验用生产线上用以下材料制造的：(i)来自纤维创新技术公司的70％单组分PLA纤维(1.3分特×38mm长)和(ii)从Lenzing公司获2
得的30％ 纤维素纤维(1.7分特×38mm长)。所获得的织物具有30g/m 基重。在不同的温度下测量在机器方向上拉长织物达10％所需要的力，即测试单元上的负荷。102mm宽的织物样品被放置在具有102mm间隙(或“隔距”)的Syntech拉力测试机的颚之间。织物以5.1mm/s的速率被拉长到112mm即10％，并且记录织物上的所述力。测试在不同温度下进行三次，如表2所示。

[0095] 表2：在不同的温度下拉长织物所需要的力

[0096]

[0097] 这些数据表明，含有30％的纤维素纤维和70％的PLA纤维的水刺织物在PLA的玻璃化转变温度(约60℃)附近或之上时远比在室温时更柔顺。在高速制造环境中，更柔顺的织物更易变形，因而快速冷却织物到显著低于纤维的玻璃化转变温度，这限制了织物变形，纤维具有范围在50℃至100℃的玻璃化转变温度。

[0098] 在表2所提供的实施例中，值得注意的是，织物中30％的纤维是 纤维素纤维。纤维素的玻璃化转变温度很大程度上取决于它的含水量。完全水合的纤维素具有约0℃或更低的Tg，但是含有较少水分的纤维素具有较高的Tg。

[0099] 当干燥到含水量低于约4％时，纤维素具有的Tg小于约100℃。在本发明的某些实施方式中，纤维素纤维在被水刺时和随后的冷却时完全饱含水；在那些实施方式中，那些水饱和的纤维素的Tg名义上将被认为是0℃。

[0100] 进一步的工艺

[0101] 冷却后的织物随后会被进一步处理，例如干燥、与其它织物或薄膜层压、浸透、插入单独的片材中、切开或者滚压。

[0102] 水刺织物，例如之前所描述的那些，可以被用在吸收性物品中，例如但不限于：个人护理吸收性物品如尿布、训练裤、吸收性内裤、失禁用品、女性卫生产品(例如卫生巾或月经塞)、游泳衣、婴儿擦拭巾等等；医用吸收性物品，例如服装、开窗术材料、垫料、床垫、绷带、吸收性消毒盖布和医用擦拭巾；食品服务擦拭物；服装用品等等。适用于形成这样的吸收性物品的材料和工艺对本领域技术人员来说是已知的。通常，吸收性物品包括基本上不透液体的层(如外覆层)，液体可透过层(例如体侧的内衬、涌浪层等)以及吸收芯。本发明的吸收性纤维网可以用作液体传送(无保持性的)和吸收层中的一种或多种，理想的是，吸收纤维网用于形成吸收芯。例如，吸收性纤维网可以制成整个吸收芯。或者，吸收性纤维网可以制成该芯的仅仅一部分，例如包括一个或多个另外的层的吸收性复合材料的片层(例如湿法成形纸纤维网、同成形纤维网等等)。

[0103] 根据本发明形成的吸收性物品的多种实施方式包括尿布、失禁用品、卫生巾、尿布裤、女性卫生巾、儿童训练裤等等。尿布可以是成未系紧配置的漏斗形。然而，当然也可以采用其它形状，例如大体上呈矩形、T形或I形。通常，尿布包括由多个组成部分构成的底件，这些组成部分包括外覆层、体侧内衬、吸收芯和涌浪层。也可以包括其它层，或者在某些吸收性物品的实施方式中，也可以排除某些层。

[0104] 外覆层通常由基本上不透液体的材料制成。例如，外覆层可以由薄塑料膜或其它柔性的不透液体材料制成。在一个实施方式中，外覆层由具有从约0.01mm至约0.05mm的厚度的聚乙烯薄膜制成。如果想要更高的布感，外覆层可以由层压到非织造织物例如本发明的水刺织物的聚烯烃材料制成。在另一个实施例中，具有约0.015mm的厚度拉薄的聚丙烯薄膜被热层压到聚丙烯纤维的纺粘织物上。聚丙烯纤维每长丝约1.5至2.5旦尼尔，并且非制造织物具有约10至20克每平方米的基重。外覆层还可以包括双组份纤维，例如聚乙烯/聚丙烯双组份纤维。另外，外覆层还可以包含不透液体、但透气体或水蒸气的(即“可透气的”)材料。这允许蒸汽从吸收芯逸失，但仍阻止液体从外覆层渗出。

[0105] 尿布还包括体侧内衬，该体侧内衬可以是本发明的水刺织物。通常用该体侧内衬来帮助将穿用者的皮肤与吸收芯所保持的液体相隔离。该内衬通常具有柔顺的、有柔软感的并且对皮肤无刺激性的面向身体的表面。在许多吸收性物品中，内衬比吸收芯亲水性更低，从而它的表面对于穿用者来说仍然是相对干燥的。该内衬通常是液体可透过的以允许液体稳定地渗透过它的厚度。该体侧内衬可以由多种多样的材料制成，例如多孔性泡沫、网状泡沫、带孔的塑料薄膜、天然纤维(例如木质或棉纤维)、合成纤维(例如聚酯或聚丙烯纤维)、或者它们的组合。在一些实施方式中，织造和/或非织造织物用作内衬。例如，该体侧内衬可以由聚烯烃纤维制成的熔喷或纺粘织物制成。该内衬还可以由天然和/或合成纤维制成的粘合-梳理织物制成。该内衬还可以由基本上疏水的材料构成，基本疏水的材料可选地用表面活性剂处理或者进行其它的处理，以便赋予想要的湿润度和亲水性。表面活性剂可以通过任何常规的方法来施加，例如喷雾、印刷、刷涂、发泡等等。当被使用时，表面活性剂可以被施加到整个内衬上或者可以选择地施加到内衬的特定部位，例如沿着尿布的纵向中心线的中央部。内衬还包括配置用来传输到穿用者的皮肤以改进皮肤健康的复合物。适合用在内衬上的复合物在授予克莱吉斯克等人的美国专利US6,149,934中进行了描述，该专利作为参考被全部纳入本文。

[0106] 尿布还包括涌浪层，该涌浪层有助于减慢并且扩散被迅速地引导入吸收芯的液体的涌浪或涌喷。理想地，涌浪层在释放液体进入到吸收芯的存储或保持部分之前迅速地接收并且临时保持这些液体。在所述的实施方式中，例如涌浪层被插入体侧内衬的朝内表面与吸收芯之间。或者，该涌浪层可以位在体侧内衬的面向外的表面上。该涌浪层通常由液体可透性强的材料形成。合适的材料可以包括多孔性织造材料、多孔性非织造材料、和带孔的薄膜。一些例子包括但不限于聚烯烃纤维如聚丙烯、聚乙烯或聚酯纤维的柔性多孔薄片；聚丙烯、聚乙烯或聚酯纤维的纺粘织物；人造丝纤维的织物；合成或天然纤维或它们的组合的粘合梳理织物。合适的涌浪层的其它例子在授予埃利斯等人的美国专利US5,486,166和5,490,846中进行了描述，上述专利作为参考被全部纳入本文。

[0107] 除了上述组成部分外，尿布还包含有多种现有技术已知的其它组成部分。例如，尿布还可以包含基本疏水的薄纱包缠片，薄纱包缠片可以是本发明的水刺织物，其有助于保持吸收芯的纤维结构的整体性。薄纱包缠片通常绕着吸收芯放置在它的至少两个主要表面上，并且由吸收性纤维素材料如经绉丝的填料或高湿强度的薄纱构成。薄纱包缠片配置用于提供有助于将液体快速分散在吸收芯的吸收纤维体中的芯吸层。在纤维体一侧上的包缠片材料可以粘合到位于纤维体的相反侧上的包缠片上，以有效圈闭住吸收芯。

[0108] 此外，尿布还可以包括通气层(未示出)，通气层设置在吸收芯与外覆层之间。当使用通气层时，通气层可以有助于将外覆层与吸收芯隔开，从而减少外覆层中的湿度。这样的通气层的例子包括透气性层压品(例如压到透气薄膜的非织造织物)，例如在授予布兰尼等人的美国专利US6,663,611中描述的，该专利作为参考被全部纳入本文。

[0109] 在一些实施方式中，尿布还可包括在腰带上或其附近的延伸部，称作“耳部”，延伸部从尿布的侧边缘延伸进入其中一个腰部区中。耳部可以与选定的尿布部分一体形成。例如，耳部可以与外覆层一体形成或者由用于提供顶面的材料制成。在替代的结构中，耳部可以通过连接到或组装到外覆层、上述顶面、外覆盖面和顶面之间、或呈多种其他结构的构件来设置。

[0110] 尿布还包括一对保持折翼，这对保持折翼配置用于提供对身体排出物的侧向流动的阻隔和容纳。保持折翼可以沿吸收芯的侧边缘附近的体侧内衬的横向对置的侧边缘布置。保持折翼可以沿吸收芯的整个长度纵向延伸，或者可以沿吸收芯的长度仅部分地延伸。当保持折翼比吸收芯短时，它们可以选择放置在分叉区域中，沿尿布侧边缘的任何地方。在一个实施例中，保持折翼沿吸收芯的整个长度延伸，以更好地容纳身体排出物。这样的保持折翼对本领域技术人员来说是公知的。例如，用于保持折翼的合适结构和布置在授予恩罗的美国专利US4,704,116中做了描述，该专利作为参考被全部纳入本文。

[0111] 尿布包括多种弹性的或可拉伸的材料，例如附接到侧边缘以进一步防止身体排出物的泄露以及用以支撑吸收芯的一对腿部弹性件。另外，一对腰部弹性件可以附接到尿布的纵向相对的腰部边缘。腿部弹性件和腰部弹性件通常适于在使用中绕着穿用者的腿和腰严密贴合，以保持与穿戴者的积极的接触关系并且用于有效减少和消除身体排出物从尿布中泄漏。本文所用的术语“弹性的”和“可拉伸的”包括任何可被拉伸且在松开时回复至其原位的材料。用于形成这样的材料的合适的聚合物包括但不限于聚苯乙烯、聚异戊二烯和聚丁二烯的嵌段共聚物；乙烯、天然橡胶和聚氨酯橡胶的共聚物等等。特别适合的是由美国德克萨斯州休斯顿的克拉顿聚合物公司销售的商品名为 的苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物。其它合适的聚合物包括乙烯的共聚物，包括但不限于乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸甲酯、乙烯丙烯酸乙酯、乙烯丙烯酸、可拉伸的乙烯-丙烯共聚物和它们的组合。适合的还可以是先前提到的共挤出复合物，和弹性短纤维一体制成的复合物，在一体制成的复合物中，聚丙烯、聚酯、棉和其它材料的短纤维与弹性熔喷织物制成一体。某些弹性的单中心或茂金属-催化的烯烃聚合物和共聚物也适合用作该侧翼片。

[0112] 尿布还可以包括一个或多个紧扣件。例如，两个柔性紧扣件可以设置在腰部区的相对的侧边缘上以建立绕着穿用者的一个腰部开口和一对腿部开口。紧扣件的形状可以有很多种变化，但例如可以包括大体上矩形、正方形、圆形、三角形、椭圆形、线形等等。紧扣件例如可以包括钩材料。在一个特殊的实施方式中，每个紧扣件包括各自附接到柔性衬里的内表面上的钩材料片。

[0113] 尿布的多个区域和/或部分可以用任何已知的附接方法如粘合剂、超声、热粘合组装在一起。合适的粘合剂例如包括热熔粘合剂、压敏粘合剂等等。当使用粘合剂时可以将粘合剂作为均匀层、花纹层、喷雾型式或任何分开的线、旋转或点来施加。作为一个例子，外覆层和体侧内衬用粘合剂相互组装在一起并且组装到吸收芯上。可替代地，吸收芯可以使用常规的紧固件例如钮扣、钩和圈类型扣件、粘合剂条带固定件等等来连接到外覆层上。类似地，其它的尿布组成部分如腿部弹性件、腰部弹性件和固定件也可以用任何附接手段装到尿布上。

[0114] 还有，本发明的织物据察具有作为空气、水或油的过滤器的功能。

[0115] 此外，这些织物可以用作某些微生物生长培养基的一部分，或用作植物的支撑物。本发明的织物可用于耐用的应用场合，例如服装、家具以及作为环氧和玻璃纤维层压品的基质。

[0116] 对于本发明的某些实施例的后处理可以包括带有抗微生物、印刷、染色以及疏水性或亲水性处理的处理。

[0117] 以上提供的这些例子和说明是为了描述本发明的多个实施例，而不会构成限定；本发明将由以下的权利要求书来限定。

[0118] 已经按照完整、清楚、简明和准确的方式描述了本发明及其制造方法和工艺并由此能使本发明相关技术领域的人员制造和使用同样的物品，并且已经说明了由我们认为的本发明最佳实施方式，因而我们将提出如下权利要求。