专利名称：毛圈绒头织物及其制作方法 毛圈绒头织物被用于最终用品，包括但不限制在诸如象清洁类产品，勾圈扣带、地毯以及类似的产品，在其它产品中这种织物的柔软性能、收集颗粒、吸收潮气的能力等都是很有价值的。例如，人们已经发现毛圈绒头织物被做成家居和商业化各种清洁用途的抹布效果令人满意。这些抹布一般是环形编织并且有一个完整的、细旦纱线的短毛圈绒头(即标准为1毫米)。绒头由可分离的尼龙和聚酯纱线构成，这些纱线在加工织物制作绒头期间分离，所做的绒头有良好的吸湿性和收集小颗粒的性能。具有商业价值另一种类型的抹布是由经编织物构成的，这个经编织物有完整的、由相关的可分离纤维构成比较长的绒头毛圈(即标准为2毫米长)的成型绒头。在提供良好的收集大、小颗粒性能的同时，这种织物有几个缺点。一是长旦纤维毛圈会从用户皮肤中吸取油脂导致用户常常因为手的干燥而抱怨，二是长毛圈与用户皮肤摩擦引起用户极大的不舒服也使整体的美观受到影响。一种缺点与先前毛圈绒头织物有关，即织物自身的艺术特性受到限制，特别是在需要横穿织物的整个面积时需要具有一致性表观性能是重要的。目前，用图案装饰绒头的方法仅限于在织物的表面印制图案或用提花机织和编织加工做成图案。由于毛圈织物表面的自然形态，被印染的地方很难达到连贯的或清晰的图案轮廓。另外，印染物质妨碍了织物的表观性能。虽然提花机织和编织可以给织物提供完整的成型图案，但在毛圈的顶部和/或色彩上效果会产生变化，他们一般很少有效果，而且生产成本更高。同样，在毛圈顶部变化的地方做成图案，能对织物的特征产生影响。概述相对于上述先前的短毛圈绒头产品，本发明实现了颗粒收集性能改善，也没有否定上述描述的长毛圈绒头产品美学特征。另外，本发明的加工方法使图案毛圈绒头织物能被生产，同时又避免了在其它制作毛圈织物图案方法中的缺点。此外，根据本发明制作的织物比起先前制作的织物有可以比美或者良好的外观。例如，根据本发明制作的织物有出色的外观特性，完全可以与那些具有优良耐磨性能、每单位厚度都有良好外观特性、有比较厚的绒头毛圈织物相比。至此，根据本发明制作的织物至少在一个表面具有毛圈绒头包括众多的拉绒纤维毛圈。已经发现，这种独特的表面提供比较大的吸收性和每一给定织物厚度对大和小颗粒的收集能力比相似的先前绒头毛圈织物强。对其至少一个表面具有纤维毛圈的织物的至少一个表面用高压流体流的方法处理，拉绒纤维形成至少一些纤维毛圈。流体处理可以包括任何类型的流体处理包括液体和气体处理，但优选包括传统平面针织织物的可变水压的方法。如上所述，在织物一个表面或两个表面上都可以有毛圈。同样地，流体处理能在一面或织物的两面完成。用流体处理拉绒，能够在整个织物上完成，或在图案上完成，由此在织物中构成一幅图案。被处理过织物的两个边也可以被拉绒，为了建立一个独特的视觉效果，它们可能有同样或不同样处理图案。
附图简述

图1是样品A织物的照片(12x放大率)；图2是样品D织物的照片(12x放大率)；根据本发明实施的方案，其绒头毛圈的拉绒实质达到了100％。
图3是样品A织物的横截面的照片(16.8x放大率)；图4是样品D织物的横截面的照片(16.8x放大率)；图5是根据本发明所选的一个实施方案的照片(2x放大率)；根据本发明实施的一个图案方案已经被确立在下列小颗粒测试中描述，插图中深颜色的区域就是已经收集了一定数量的小氧化铁颗粒。
详细描述在接下来对本发明的描述中，特别优选了根据本发明实施的具体方案加以描述，使之对本发明有全部的整体了解。人们将很容易认识到不局限于对根据本发明优选的实施方案的描述，尽管在本发明的描述中使用了一些特别术语，这些术语只是为插图说明的目的，没有限制的目的。
参照图1是传统的、适用于商业的、在抹布制造中具有多种用途毛圈绒头织物的放大照片。图3是这种织物横截面视图的放大图示。在绒头毛圈12之间，基底织物10清晰可见。
图2和图4是图1织物根据本发明处理后的放大照片。从图形中很容易看出，毛圈12’是拉绒形态，而环绕在基底织物周围的毛圈不可见了。
加工过程包含提供一个具有从织物至少一个表面上包括向外扩展的复丝毛圈的绒头的织物。优选地，毛圈高度大约小于2毫米，更优选的是大约小于1.7毫米，更优选的是大约小于1.3毫米(为了使用目的毛圈的高度取决于测量对折的毛圈织物上面的一个边缘，然后放大一张毛圈绒头规则的边缘图像，从这个图像上看，当毛圈在它的放松状态时，毛圈高度便容易测定)。在本发明的一些方面中，在织物的正、反两个表面都可以形成毛圈。本发明的一个优选形态中，实质上全部绒头是由大量的复丝纤维毛圈构成。不过，如果需要，毛圈能够由其它一些纤维制作。
本发明的一个方面，复丝毛圈包括微旦纤维。例如，毛圈能够与毛圈内的微旦纤维一起编织，或它们可以包括可分离纤维，这种可分离纤维可用化学的或机器方法分离。在本发明优选构成中绒头毛圈由有商业价值的可分离聚酯/尼龙纤维构成。在本发明一个特别优选构成中绒头毛圈由实质上完全由可分离的聚酯/尼龙纤维构成，这种纤维在织物形成之后能被分离成许多微旦纤维。可分离纤维被使用任何地方，它们能用任何方法(机械的、化学的或类似的方法)分离或用各种方法使部分纤维被溶解分离成许多很小的单丝(即，天星状类型)。可分离纤维能分离成为任意形状的细旦纤维，包括但不限制于馅饼形状、带状、不规则状、圆或类似等形状。优选纤维是分离形成单丝平均规格是小于0.5dpf，特别优选单丝是大约0.01-5dpf，更优选大约0.1-1.0dpf。
毛圈可以形成任何渴望的密度，但比较满意的密度大约是9-400个毛圈/cm2，更优选的密度大约是25-100个毛圈/cm2，甚至更优选的密度大约是50-75个毛圈/cm2。正如能够理解的那样，每一织物面上的毛圈数量将取决于对最终产品外观的期望特性，也取决于用来构成毛圈的纱线的规格。例如已经证明所用纱线的理想规格是大约为30-1000旦，更优选的规格是60-500旦。在这些毛圈之内具有大约从100-10,000独立的单丝，更优选的规格是250-2500旦单丝。再有，使用单丝的数量将取决于单丝的尺寸和形状以及织物所要达到的外观和美学性能。
用任何需要的方法制作基底织物，包括但不限制于编织、纺织、无纺制造过程或类似方法。本发明的优选形式中，基底织物是用环形编织法编织，在编织过程中具有绒头毛圈整体形态。然而，其他用于形成基底织物和/或毛圈的加工方法在本发明范围之内也能被使用。基底选择提供必要的强度、重量以及希望的外观特性，并且优选对绒头毛圈提供良好支持，这样在流体处理过程期间不希望织物流动出来。优选织物的厚度在0.5g/cm2时大约小于4mm，更优选织物的厚度大约是3.5mm，更优选织物的厚度大约是3mm。不过，这个厚度将根据基底织物的厚度、毛圈的高度以及毛圈在织物的一面或双面上等因素发生的变化而决定。另外织物被希望是相对较轻重量的，优选的重量大约2-100mg/cm2，更优选的重量大约5-60mg/cm2，甚至更优选的重量大约10-40mg/cm2。
织物干燥后能获得所希望的整体色彩。在本发明的一些形态中，纤维分离的地方常常构成一些绒头毛圈，干燥过程可将可分离纤维分为更细小的纤维。不过其它传统的分离细小纤维的方法以及为纱线和/或为织物着色的方法同样在本发明范围内也能够使用。在这一点上，织物具有许多未拉绒的复丝毛圈，这些毛圈表现出实质上是毛圈内单丝相互平行的特征。
织物所有的毛圈绒头是由于被低速或高速的流体流撞击形成的，这种撞击至少对一些绒头毛圈起到拉绒的作用。由于这种拉绒操作，在被拉绒的毛圈之内，先前平行的纤维被伸展开一定距离，变为不平行，这样可以使毛圈展开和大大面积膨胀。不过，单丝仍然完好无损。虽然流体加工作为绒头毛圈拉绒可选方法已经被描述，在本发明范围内，其它拉绒绒头毛圈的方法也可以使用。
任何流体处理可用的类型，能够在一定水平上操作，足以在绒头毛圈拉绒中使用。不过，在本发明的优选形式中，这种处理过程是一种水力学的处理过程。例如，这种处理过程描述在美国专利申请序列号为09/344,596标题为“绒毛织物和加工”，在本发明中发现其表现良好。这个专利申请是1999年6月25日由Emery等人提出，在本文中作为参考。在那种加工方法中，一种高压流体被分离成许多平行的液流直接到达被处理的流动的织物表面。织物沿着一个轨道移动，被带到直接接近液流的区域，其与支持元件接触，支持元件优选形式为一个钢制卷筒。
流体流要求恰好在一个角度，这个角度相对支持卷筒是范围不大的非垂直角，例如，大约1°-10°之间的角度。在本发明的优选形式中，流体是以撞击角为大约1°-3°，更优选的大约角度为2°进行导入的。
在本发明的一些方面，流体流被提供在织物的一个边上。在织物实例中毛圈绒头位于单个织物表面上，流体处理优选地在织物表面与毛圈绒头相对应的边缘上进行。不过，在本发明范围内，这种处理也能够仅在织物表面的毛圈绒头上或织物的正、反两面上进行。在本发明的范围内，加工过程能在织物表面的一面或双面上完成。对织物的双面进行加工处理，是通过织物移动穿过机械设备两次完成的，或是通过运用预先地在织物的一个单一通过中来处理织物表面的正反两面的加工处理。例如，机械设备用流体的第一道液流撞击织物的前表面，然后迅速用流体的第二道液流对织物背面的表面做接下来的撞击。已经证明液体处理被施加于织物的正反两面的表面，希望处理第二面时的压力比处理第一面是小，并且优选大约是第一面压力的三分之二。
为了说明的目的，具体的处理过程已经被详细描述，其它流体加工方法在本发明范围之内也能被使用。
纤维结构和样品样品A是一件85/15 PET/尼龙环形编织物，在织物表面的正反两面有一体的成型毛圈，毛圈高大约1毫米。在织物每一表面上每平方厘米有49个毛圈。织物的定量为25mg/cm2，在0.5gf/cm2下的厚度为2.21毫米。基底织物是由150旦/34长丝变形PET单丝构成的双面织物，毛圈是由2股150/48可分离和70/30聚对苯甲酸乙二酯/尼龙可分离单丝纱线构成，这些纱线被分离成单丝旦数为0.1-0.4的1056单丝和每一毛圈中单丝旦数平均为0.28的单丝。这些可分离的单丝纱线被缝褶到基底编织结构中，这可以由本技术领域的普通技术人员领会到的方式用牺牲性水溶聚(乙稀)纱线手工编织成毛圈。这种水溶纱线可以在热水洗涤中溶解，以释放毛圈。织物采用传统的喷染方法喷染，然后用传统的方法在加热装置中干燥和热固。
样品B是通过对一片样品A织物进一步处理制作而成。特别是织物被放入并通过一个可变化水力增强机器，这种机器在普通转让的美国专利申请序列号为09/344,596(在上面描述过的)中被描述，机器以10码/分钟(ypm)的速度、0.13英寸的齿距和1200磅/平方英寸的水压以2°的冲击角度对织物处理。尽管织物在其自身的每一表面上都有毛圈，但它仅在一面上被拉绒。把织物放置在一个固体滚筒上，并且喷雾一种流体使之通过一个有花纹图案的网板，结果使织物大约25％的表面被处理。
样品C用同样品B一样的方法生产，使用一个有不同花纹图案的孔洞的网板，结果使织物大约60％的表面被处理。此外，处理仅仅在织物的一个表面进行。
样品D用同样品B一样的方法生产，为了使织物完整的表面得到处理(100％)，不使用花纹网板。在两个面上对织物进行处理，用大约施加到正面压力的2/3(大约800磅/平方英寸)处理织物的反面。
样品E是有多种商业价值的带穗抹布，它可从Solutions ofPortland，Oregon购得，商标为Miracle ClothTM。抹布由一个经编织物构成，这个经编织物又是由完整的、相对比较长(即以2毫米为标准)的成型绒头构成，而毛圈绒头由织物自身两表面上的可分离纤维构成。在每一表面上聚集的毛圈大约以51个毛圈/厘米2。毛圈在商业产品中不被拉绒，尽管可分离纱线已经分离。
测试厚度测试厚度测量值的获得使用美国材料试验学会(ASTM)D1777-96中的测试方法，用一个压缩测试装置和一块英制的2cm2织物，用0.5gf/cm2、2.5gf/cm2和6gf/cm2作为指标。
定量对20cm×20cm的样品以mg/cm2为单位称重和报告。
吸收能力测试吸水性能数值的获得是依照环境科学学会和技术(IEST)污染控制部推荐的实践004.2方案，该方案在众所周知的IEST-RP-CC004.2的第7.1节“用于评估清洁室内和其它环境的揩布材料”中描述。
织物拉力织物的拉力被测试是使用雪撬摩擦测试，这个测试在ASTM D-1894-93标题为玻璃纤维基底布中概略说明。测试所用雪撬4平方英寸，重量200克。
大颗粒物质收集测试使用一个织物擦测试仪，该测试仪可从位于佐治亚州的雅典的佐治亚大学的纺织科学系的Patricia A.Annis博士处获得。这个装置有一个可以粘贴织物片的顶盘，用预定的压力值并在预定的时间周期内控制这个顶盘与对面的底盘摩擦。顶盘直径为6英寸，底盘直径为14英寸。被测试的圆形织物直径为6英寸，称重后的重量接近0.001克，然后将其粘到直径为6英寸平的、圆形的铝盘上。把0.25克的沙子均匀地撒在一个横截面为18英寸的平面针织织物上，这个针织织物由630旦/105单丝尼龙纱线以42经纱X42纬纱/cm构成。把这个平幅织物放置在14英寸的底盘上。沙子是从Kell’s Crafts公司获得的名为Kelly’s Craft and Activity Sand有商业价值的多种沙子，所使用的#5730品种，由Wal-Mart有限公司供销。沙子的规格之一是占总重量94％的沙子可以通过600微米网眼，之二是占总重量42％的沙子可以通过425微米网眼。测量装置用75-95克的力移动样品织物穿过沙子覆盖的尼龙织物，以大约每分钟35转的速率通过50个来回。这种方法对在两种织物之间粒子平均分布是有影响。对样品织物再一次称重后，用测定到的采集沙子后样品织物的重量减去初始时称的重量。
小颗粒物质收集测试与完成大颗粒物质采集测试一样，只是把0.250克的氧化铁(新罕布什州的Fisher Scientific Company ofHampton的1-116)均匀地撒在一个尼龙织物的截面上而不是用沙子，并且织物以大约35转/分钟的速率循环转动250周。氧化铁的规格采用1-2微米之间的颗粒。
导热性测试导热性测试使用日本京都Kato Tech有限公司出产的Thermo-Labo II Tester-KES FB-7型号测试仪。测试是按照设备生产的机械运转方向完成测试的，用一个温差在摄氏10°(23.6°-33.6°)和一个6.0gf/cm2设备测量热流。测试的织物的织物尺寸为25/cm2。K=W*厚/面积*ΔT。
磨损特性磨损特性的测试依照ASTM D-4970-98的方法(起球测试)。织物被分为500圈和7,000圈两个等级。
厚度测量、定量、吸收率和拉力测试结果见下列表A。颗粒采集、导热性和起球测试的结果见下列表B。这些测量值分为织物厚度和比率其结果见下列表C。
表A

表B


表C

以一种花纹制作的织物有统一的外观，图示5中的样品是一个例证。除此之外，一个意外的发现是通过对一些纤维毛圈拉绒后，至少有一些纤维毛圈增加了收集能力，特别是对大颗粒的收集。例如，织物具有合适的收集能力为0.1克大颗粒，更优选的是大于0.15克，甚至更优选的是大于0.2克。就象插图说明的一样，随着大量纤维毛圈被拉绒收集大颗粒的能力大大增强了。正如本技术领域的普通技术人员所理解的那样，织物上被拉绒的区域取决于对最终产品人们渴望的美学外观，如果有图案，也取决于对于图案的美学外观。
根据本发明制作的织物与其他具有相似的毛圈高度和厚度的先前产品具有优良的吸收性。优选地，织物的吸收性大于大约4.3g H2O/g织物，更优选的是4.6g H2O/g织物，甚至更优选的是5g H2O/g织物。
除此之外，织物的检测表明，通过流体加工处理操作至少一些纤维毛圈被挤压穿过织物。进一步说，就象上面描述的，毛圈被拉绒和膨化，而不是拉断。由可分离纤维形成毛圈的地方，采用流体处理有助于超分纤维，并膨化和使预先已张开的纤维更向外张开。
以起球级别极大不同为依据，依照本发明制作的织物与传统的长毛圈产品比较具有优良的抗磨损性能。优选地，织物的起球等级为2.0，更优选的是3或大于3，甚至更优选的是4或大于4。织物这种优良的抗磨性能保护了织物的美观。
尤其要关注的事实是与比较厚度的织物比较，根据本发明制作的织物有出色的吸收性和颗粒收集能力。象先前所描述的一样，在比较厚的织物(即那些有长毛圈绒头)中存在着固有的缺点，包括因为对用户皮肤的抽丝而使织物磨损变旧。
根据本发明制作的织物几乎可用于任何最终用品，这些产品都是有实用价值的毛圈织物，包括但不仅限于象抹布、家居装饰物品、衣料等类似清洁产品。
在此说明书中，阐述了本发明优选的实施方案，尽管使用了一些特定术语，但它们一般仅是用于类属和描述意义，不是为了限制的目的，本发明的范围受权利要求书的限定。


这里描述的是已经改善了颗粒收集性能的轻重量毛圈绒头织物。除此而外，还描述了带花纹的毛圈织物。这种织物有众多的从织物自身的至少一个表面向外延伸的复丝毛圈，在这些复丝毛圈中，至少有一些毛圈被拉绒(12’)。在一个具体实施方案中，毛圈由可分离复丝纱线构成，这种复丝纱线在制作过程期间超分形成拉绒毛圈(12’)。这种织物特别适合用于制作具有增强性能的抹布。除此而外，带有艺术花纹的织物所具有的特点相似或超过无花纹产品。制作这些织物的方法也在此描述。