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流体可渗透的结构化纤维网制作方法

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    流体可渗透的结构化纤维网制作方法
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    本发明涉及流体可渗透的纤维网,尤其是具有最佳流体采集和分配能力的流体可渗透的纤维网
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专利名称:流体可渗透的结构化纤维网的制作方法商业织造织物和非织造织物通常包括被成形为纤维的合成聚合物。这些织物通常用实心纤维来制备,所述实心纤维具有通常为0. 9g/cm3至1. 4g/cm3的高固有总体密度。所述织物的总体重量或基重常常取决于用以促进可接受的厚度、强度和保护性感知的所期望的织物的不透明度、机械特性、柔软性/松软性、或具体的流体交互作用。通常,需要这些特性的组合来获得所期望水平的性能。使用合成纤维非织造材料的一个关键方面是它们的功能性。就许多织物和非织造材料而言,其功能是为产品提供所期望的感觉;使其更柔软或使其感觉更自然。就其它织物或非织造材料而言,所述功能性对于改善产品的直接性能是很重要的。例如,一次性吸收制品通常包括非织造顶片、底片和位于顶片与底片之间的吸收芯。非织造顶片为可渗透的以允许流体穿过并到达吸收芯。为了控制因涌流引起的渗漏和回渗,在顶片和吸收芯之间设置流体采集层,所述流体采集层通常包括至少一个非织造层。所述非织造采集层能够吸收流体并将其传送给吸收芯。采集层在执行该功能时的有效性在很大程度上取决于所述层的厚度和用来形成所述层的纤维的特性。然而,厚度会导致对于消费者来讲不可取的膨松度。因此,采集层的最佳厚度常常是针对流体处理的厚度和针对舒适性的薄度之间的折衷结果。随着流体采集层的厚度减小,流体采集层吸收流体的能力降低;因此,有必要增强材料在远离吸收点的层的平面内快速分配流体的能力。涉及流体分配性能的材料特性包括芯吸和渗透性。因此,期望流体采集层表现出用于流体采集的厚度和针对舒适性的薄度,同时提供增强的流体分配必需的渗透性和流体芯吸能力。此外,由于在材料处理、贮藏和正常使用期间所诱导的压缩力的缘故,厚度难以保持。因此,也期望提供一种非织造材料,所述材料具有在正常处理、包装和使用期间可维持的牢靠厚度。此外,还期望提供一种用于增强接近其最终用途的非织造材料的厚度的方法,以便使在材料处理和转换加工期间所诱导的此类压缩力的影响最小化。发明概述本发明涉及一种包括热塑性纤维的流体可渗透的结构化纤维网。结构化纤维网具有小于1. 5mm的老化厚度、至少5mm的垂直芯吸高度、至少10,OOOcm2/(Pa · s)的渗透性和至少5cm7g的比体积。热塑性纤维为优选地热稳定的且不可延伸的以便它们在如下所述的机械处理期间在纤维网平面中发生断裂,并且为坚硬的以耐受使用期间的压缩力。纤维优选地具有至少0. 5GPa的模量并且使用热来热粘结在一起,从而产生热稳定的纤维网基础基底。虽然纤维形状包括实心圆形和中空圆形,但其它形状包括三叶形、Δ形或任何其它增加纤维表面积以增加垂直芯吸能力的多叶形纤维形状。纤维网基础基底包括第一表面和第二表面,所述表面均被机械地处理以向基础基底赋予局部平面外厚度,从而形成结构化纤维网。结构化纤维网包括第一区域和设置在第一区域中的多个离散的第二区域。第二区域形成纤维网的第二表面上的间断和第一表面上的移位纤维。移位纤维沿第二区域的第一侧面固定并且邻近第一表面沿第二区域的与第一侧面相对的第二侧面分离,从而形成远离纤维织物的第一表面延伸的松散端部。至少50% 且小于100%的移位纤维具有松散端部,从而提供用于收集流体的自由体积。在一个实施方案中,流体可渗透的结构化纤维网包括多个过度粘结区域,所述过度粘结区域设置在各第二区域之间的第一区域中。过度粘结区域可在各第二区域之间连续地延伸,从而形成凹陷,所述凹陷提供用于流体采集的附加空隙体积以及用于提供流体分配以增强渗透性的导槽。流体可渗透的结构化纤维网旨在用于期望具有最佳流体采集和分配能力的流体管理应用。此类流体管理应用包括清洁应用,例如用于清洁泼洒物的擦拭物和一次性吸收制品,所述一次性吸收制品例如尿布、女性保护产品、伤口敷料、围兜和成人失禁产品。附图概述通过参照以下说明、所附权利要求和附图,将会更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点,其中图1为用于制造根据本发明的纤维网的设备的示意图。图IA为用于制造根据本发明的层压体纤维网的备选设备的示意图。图2为图1所示设备的一部分的放大视图。图3为结构化基底的局部透视图。图4为图3所示结构化基底的放大部分。图5为图4所示结构化基底的一部分的剖面图。图6为图5所示结构化基底的一部分的平面图。图7为图2所示设备的一部分的横截面图。图8为用于形成本发明纤维网的一个实施方案的设备的一部分的透视图。图9为用于形成本发明纤维网的设备的一部分的放大透视图。图10为结构化基底的局部透视图,所述结构化基底具有移位纤维的熔融粘结部分。图11为图10所示结构化基底的放大部分。图12A-12F为本发明的结构化基底的一部分的平面图,其示出了粘结区域和/或过度粘结区域的各种图案。图13为结构化基底的一部分的剖面图,其示出了粘结区域和/或过度粘结区域。图14为结构化基底的一部分的剖面图,其示出了结构化基底的相对表面上的粘结区域和/或过度粘结区域。图15为本发明纤维网的一部分的显微照片,其示出了以低纤维位移变形形成的帐篷状结构。图16为本发明纤维网的一部分的显微照片,其示出了由增加的纤维位移变形引起的基本的纤维断裂。图17A和17B为本发明纤维网的一些部分的显微照片,其示出了结构化基底的多个部分,所述部分被切割以便确定移位纤维的数目。图18为本发明纤维网的一部分的显微照片,其确认了沿结构化基底的尖端粘结的移位纤维的位置,所述位置被切割以便确定移位纤维的数目。图19A至19C为异形纤维构型的横截面。图20为平面内径向渗透性设备配置的示意图。图21A、21B和21C为图20所示的平面内径向渗透性设备配置的多个部分的替代视图。图22为用于图20所示平面内径向渗透性设备配置的流体递送贮存器的示意图。发明详述定义如本文和权利要求中所用,术语“包括/包含”为包含性或开放式用语,并且其不排除其它未列举的元件、组成的组件或方法步骤。如本文所用,术语“活化”是指由相互啮合的齿和凹槽所产生的拉伸应变促使中间纤维网部分拉伸或延伸的任何方法。此类方法已被发现可用于生产许多制品,包括可透气薄膜、拉伸复合材料、开孔材料和质构化材料。就非织造纤维网而言,拉伸可导致纤维的重新取向、纤维纤度和/或横截面的改变、基重的减小和/或中间纤维网部分中的受控纤维破坏。例如,常见活化方法为本领域称为环轧制的方法。如本文所用,“啮合深度”是指相对活化构件的相互啮合的齿和凹槽伸入到彼此中的程度。如本文所用,术语“非织造纤维网”是指具有夹层的单根纤维或纺线结构但不呈如织造或针织织物中的重复图案的纤维网,所述织造或针织织物通常不具有无规取向的纤维。非织造纤维网或织物已通过许多种方法来形成,例如,熔喷法、纺粘法、水缠绕法、气流成网法和粘合粗梳纤维网法,包括粗梳热粘结法。非织造织物的基重通常用每平方米的克数(g/m2)表示。层压体纤维网的基重是各组分层和任何其它添加组件的总基重。纤维直径通常用微米表示;纤维尺寸也可以用旦尼尔表示,旦尼尔是每纤维长度的重量的单位。取决于纤维网的最终用途,适用于本发明的层压纤维网的基重可在6g/m2至400g/m2的范围内。 就用作例如手巾而言,第一纤维网和第二纤维网均可为具有介于18g/m2和500g/m2之间的基重。如本文所用,“纺粘纤维”是指通过将熔融热塑性材料由喷丝头的多个细的、通常圆形的毛细管挤出为长丝,随后通过外加力迅速减小挤出长丝的直径而形成的较小直径的纤维。纺粘纤维在被沉积在收集面上时一般不发粘。纺粘纤维一般为连续的并具有大于7 微米、更具体地讲介于约10和40微米之间的平均直径(得自至少10个样本)。如本文所用,术语“熔喷法”是指以下形成纤维的方法挤压熔融热塑性材料通过多个细小的、通常圆形的冲模毛细管而作为熔融线或长丝进入会聚的高速且通常受热的气体(例如,空气)流中,从而拉细熔融热塑性材料的长丝以减小其直径,该直径可达微纤维直径。其后,熔喷纤维由高速气流运载并沉积于收集表面上(常常在其仍然发粘时)以形成随机分布的熔喷纤维的纤维网。熔喷纤维为可连续或不连续的且平均直径一般小于10 微米的微纤维。如本文所用,术语“聚合物”一般包括但不限于均聚物、共聚物,例如嵌段、接枝、无规和交替共聚物、三元共聚物等,以及它们的共混物和改性物。此外,除非另外具体限制,术语“聚合物”包括材料的所有可能的几何构型。所述构型包括但不限于全同立构、无规立构、 间同立构和随机对称。如本文所用,术语“单组分”纤维是指仅利用一种聚合物由一个或多个挤出机形成的纤维。这并非旨在排除由其中已加入少量添加剂以用于着色、抗静电特性、润滑、亲水性等的一种聚合物形成的纤维。这些添加剂例如用于着色的二氧化钛一般以小于约5%重量且更典型地约2%重量的量存在。如本文所用,术语“双组分纤维”是指已由至少两种不同的聚合物形成的纤维,所述聚合物由单独的挤出机挤出但纺粘在一起以形成一根纤维。双组分纤维有时也称作共轭纤维或多组分纤维。聚合物横跨双组分纤维的横截面排列在基本上恒定定位的明显不同的区域中,并沿着双组分纤维的长度连续延伸。此类双组分纤维的构型可为例如其中一种聚合物被另一种围绕的皮/芯型排列,或者可为并列排列、馅饼型排列或“海岛型”排列。如本文所用,术语“双成分纤维”是指作为共混物由同一个挤出机挤出的至少两种聚合物形成的纤维。双成分纤维不含有横跨纤维的横截面在相对恒定定位的明显不同的区域中排列的多种聚合物组分,并且所述多种聚合物通常沿纤维的整个长度不连续,而是通常形成随机开始和结束的纤维。双成分纤维有时也称作多成分纤维。如本文所用,术语“非圆形纤维”描述具有非圆形横截面的纤维且包括“异形纤维”和“毛细管道纤维”。此类纤维可为实心的或中空的,并且它们可为三叶形、Δ形,并且优选为在其外表面上具有毛细管道的纤维。毛细管道可具有多种横截面形状,如“U形”、“H 形”、“C形”和“V形”。一种优选的毛细管道纤维为Τ-401,命名为4DG纤维,可购自Fiber Innovation Technologies (Johnson City,TN)。T-401 纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET 聚酯)。“吸收制品”是指吸收和/或容纳液体的装置。可穿着的吸收制品是指紧贴或邻近穿着者的身体放置以吸收和容纳从身体排出的各种流出物的吸收制品。可穿着的吸收制品的非限制性实例包括尿布、裤状或套穿尿布、训练裤、卫生巾、棉塞、女性内裤衬里、失禁装置等。附加的吸收制品包括擦拭物和清洁产品。“设置”是指制品的一个元件相对于制品的另一个元件放置的位置。例如,可将元件在特定的地方或位置与尿布的其它元件成形(接合和定位)为单一结构或成形为接合到尿布的另一个元件的独立元件。“可延展的非织造材料”为可伸长至少50%而无破裂或断裂的纤维质非织造纤维网。。例如,当在23士2°C和50士2%的相对湿度下测试时,具有IOOmrn初始长度的可延展材料在以100% /分钟的应变速率发生应变时可至少伸长至150mm。材料可在一个方向(例如CD)上为可延展的,但在另一个方向(例如MD)上为不可延展的。可延展的非织造材料一般由可延展的纤维构成。“可高度延展的非织造材料”为可伸长至少100%而无破裂或断裂的纤维质非织造纤维网。例如,当在23士2°C和50士2%的相对湿度下测试时,具有IOOmrn初始长度的可高度延展的材料在以100% /分钟的应变速率发生应变时可至少伸长至200mm。某种材料可在一个方向(例如CD)上为可高度延展的,但在另一个方向(例如MD)上为不可延展的或在其它方向上为可延展的。可高度延展的非织造材料一般由可高度延展的纤维构成。“不可延展的非织造材料”为在伸长达到50%的伸长率之前就发生破裂或断裂的纤维质非织造纤维网。例如,当在23士2°C和50士2%的相对湿度下测试时,具有IOOmm初始长度的不可延展的材料在以100% /分钟的应变速率发生应变时不能够伸长50mm以上。 不可延展的非织造材料在纵向(MD)和横向(CD)上均是不可延展的。“可延展的纤维”为以下纤维当在23士2°C和50士2%的相对湿度下测试时,所述纤维在以100% /分钟的应变速率发生应变时伸长至少400%而不发生破裂或断裂。“可高度延展的纤维”为以下纤维当在23士2°C和50士2%的相对湿度下测试时, 所述纤维在以100% /分钟的应变速率被应变时伸长至少500%而不发生破裂或断裂。“不可延展的纤维”为以下纤维当在23士2°C和50士2%的相对湿度下测试时,所述纤维在以100% /分钟的应变速率被应变时伸长小于400%而不发生破裂或断裂。“亲水的或亲水性”是指水或盐水快速浸湿纤维或纤维材料的表面的纤维或非织造材料。芯吸水或盐水的材料可被归类为亲水的。一种用于测量亲水性的方法是通过测量其垂直芯吸能力。就本发明而言,如果非织造材料表现出至少5_的垂直芯吸能力,则其为亲水的。“接合”是指这样一些构型,其中将一个元件直接连接到另一个元件从而使该元件直接固定到另一个元件;也指这样一些构型,其中将一个元件连接到一个或多个中间构件, 继而再把中间构件连接到另一个元件上,从而使该元件间接固定到另一个元件。“层压体”是指通过本领域已知的方法例如粘合剂结合、热结合、超声波结合彼此相结合的两种或更多种材料。“纵向”或“MD”为在纤维网移动穿过制造过程时平行于该纤维网的行进方向的方向。在纵向的士45度以内的方向被认为是“纵向”。“横向”或“CD”为基本上垂直于纵向并在大致由纤维网限定的平面内的方向。在横向的小于45度内的方向被认为是横向。“外侧”和“内侧”分别指相对于第二元件而相对远离或靠近吸收制品的纵向中心线设置的元件的位置。例如,如果元件A处于元件B的外侧,则元件A比元件B更远离纵向中心线。“芯吸”是指通过毛细管力将流体主动地流体传送通过非织造材料。芯吸速率是指每单位时间的流体运动,或即流体在指定时段内行进了多远。“采集速率”是指材料吸取限定量的流体的速度或流体穿过材料所用的时间量。“渗透性”是指流体在X-Y平面中流过材料的相对能力。使得具有高渗透性的材料能够比具有较低渗透性的材料具有更高的流体流动速率。“纤维网”是指能够被缠绕成辊的材料。纤维网可为薄膜、非织造材料、层压体、开孔层压体等。纤维网的面是指其二维表面中的一个,而不是指其边缘。“X-Y平面”是指由移动纤维网的纵向和横向或长度限定的平面。关于本文所公开的所有数值范围,应该理解,在整个说明书中给出的每一最大数值限度包括每一较低数值限度,就像这样的较低数值限度在本文中是明确地写出的一样。 此外,在整个说明书中给出的每一最小数值限度包括每一较高数值限度,就像这样的较高数值限度在本文中是明确地写出的一样。此外,在整个说明书中给出的每一数值范围包括落在该较宽数值范围内的每一较窄数值范围,并且还包括该数值范围内的每个单独的数, 就像这样的较窄数值范围和单独的数在本文中是明确地写出的一样。本发明提供一种通过活化合适的基础基底而形成的结构化基底。所述活化诱导纤维位移并形成三维质地,所述质地增加基础基底的流体采集特性。也可改进基础基底的表面能以增加其流体芯吸特性。将参照用于由基础基底制造结构化基底的优选方法和设备来描述本发明的结构化基底。一种优选的设备150示意性地示出于图1和图2中并且在下文中更充分地讨论。基础基底根据本发明的基础基底20为一种由松散集合的热稳定的纤维形成的流体可渗透的纤维质非织造纤维网。本发明的纤维为不可延展的,其在前文中被定义为伸长小于300% 而不发生破裂或断裂;然而,形成本发明的基础基底的不可延展的纤维优选地伸长小于 200%而不发生破裂或断裂。所述纤维可包括短纤维,所述短纤维使用行业标准粗梳法、气流成网或湿法成网技术而被成形为纤维网;然而,优选的是连续纺粘纤维,所述连续纺粘纤维使用行业标准纺粘类技术而形成纺丝非织造纤维网。下文更充分地讨论用于生产纺丝纤维网的纤维和纺丝方法。本发明的纤维可具有各种横截面形状,所述形状包括但不限于圆形、椭圆形、星形、三叶形、具有3-8片叶的多叶形、矩形、H形、C形、I形、U形和其它各种偏心形。也可使用中空纤维。优选的形状为圆形、三叶形和H形。圆形纤维是最廉价的,因此从经济角度来讲是优选的;但三叶形异形纤维提供增加的表面积,因此从功能角度来讲是优选的。圆形和三叶形纤维形状也可为中空的;然而,实心纤维是优选的。中空纤维是有用的,因为它们与具有相同形状和纤度的实心纤维相比在等同的纤度下具有更高的抗压性能。本发明中的纤维趋于大于典型的纺粘非织造材料中所存在的那些。由于异形纤维的直径可能难以确定,因此常常参考纤维的纤度。纤度被定义为以克计的9000延米长度的纤维的质量,用dpf(旦尼尔/长丝)来表示。就本发明而言,优选的纤度范围为大于Idpf 且小于IOOdpf。更优选的纤度范围为1. 5dpf至50dpf,并且还更优选的范围为2. Odpf至 20dpf,并且最优选的范围为4dpf至IOdpf。形成本发明的基础基底的松散集合的纤维在活化和对应的纤维位移之前被粘结。 纤维网可为弱粘结的以便纤维具有高水平的活动性并且趋于在张力下从粘结部位拉出,或可为完全粘结的,具有高得多的粘结部位完整性使得纤维表现出最小的纤维活动性并且在张力下趋于断裂。形成本发明的基础基底的不可延展的纤维优选地为完全粘结的以形成不可延展的纤维网材料。如下文所更详述,不可延展的基础基底优选地用于通过纤维位移而形成的结构化基底。基础基底的完全粘结可在一个粘结步骤中进行,例如在制造基础基底期间进行。 作为另外一种选择,可存在用以制造预粘结的基础基底的一个以上的粘结步骤,例如基础基底在制造时可仅略微粘结或弱粘结以提供足够的完整性,从而将其收卷起来。随后,基础基底可经受其它粘结步骤以获得完全粘结的纤维网,例如在即将使基础基底经受本发明的纤维位移过程之前。此外,在基础基底的制造和纤维位移之间的任何时间还可存在粘结步骤。所述不同的粘结步骤也可赋予不同的粘结图案。用于粘结纤维的方法详述于 Albin Turbak 的“Nonwovens Theory, Process, Performance and Testing”(Tappi 1997)中。典型的粘结方法包括机械缠结、水压缠结、 针刺和化学粘结和/或树脂粘结;然而,热粘结例如利用热的通气粘结和利用压力和热的热点粘结为优选的,其中热点粘结为最优选的。通气粘结如下执行使加热的气体穿过集合的纤维以产生整体的非织造纤维网。 热点粘结涉及向离散的位置施加热和压力以在非织造纤维网上形成粘结部位。实际粘结部位包括多种形状和尺寸;其包括但不限于卵形、圆形和四边的几何形状。总体热点粘结的总面积介于2 %和60 %之间,优选地介于4 %和35 %之间,更优选地介于5 %和30 %之间,并且最优选地介于8%和20%之间。本发明的完全粘结的基础基底具有8%至70%,优选地 12%至50%,并且最优选地介于15%和35%之间的总的总体粘结面积。热点粘结针密度介于5针/cm2和100针/cm2之间,优选地介于10针/cm2和60针/cm2之间,并且最优选地介于20针/cm2和40针/cm2之间。本发明的完全粘结的基础基底具有10针/cm2至60针/ cm2,优选地20针/cm2至40针/cm2的粘结针密度。热粘结要求纤维由可热粘结的聚合物例如热塑性聚合物和由其制成的纤维制成。 就本发明而言,纤维组合物包括可热粘结的聚合物。优选的可热粘结的聚合物包括聚酯树月旨,优选地PET树脂,更优选地PET树脂和coPET树脂,它们提供如下文所更详述的可热粘结的、热稳定的纤维。就本发明而言,热塑性聚合物含量按纤维的重量计以大于约30%,优选地大于约50 %,更优选地大于约70 %,并且最优选地大于约90 %的含量存在。由于粘结的缘故,基础基底在纵向(MD)和横向(CD)上均具有机械特性。MD拉伸强度介于lN/cm和200N/cm之间,优选地介于5N/cm和100N/cm之间,更优选地介于ION/ cm和50N/cm之间,并且最优选地介于20N/cm和40N/cm之间。CD拉伸强度介于0. 5N/cm 和50N/cm之间,优选地介于2N/cm和35N/cm之间,并且最优选地介于5N/cm和25N/cm之间。基础基底也应当具有介于1. 1和10之间,优选地介于1. 5和6之间,并且最优选地介于1. 8和5之间的MD对⑶拉伸强度比率的特征比率。粘结方法也影响基础基底的厚度。基础基底厚度也取决于给定测量位置中所存在的纤维的数目、尺寸和形状。基础基底厚度介于0. IOmm和1. 3mm之间,更优选地介于0. 15mm 和1. Omm之间,并且最优选地介于0. 20mm和0. 7mm之间。基础基底还具有特征不透明度。不透明度为穿过基础基底的光的相对量的量度。 不受理论的束缚,据信特征不透明度取决于给定测量位置中所存在的纤维的数目、尺寸、类型、形态和形状。不透明度可使用 TAPPIiTest Method T 425om_01“Opacity of Paper (15/ d geometry, Illuminant A/2degrees,89% Reflectance Backing and Paper Backing),, 来测量。所述不透明度以百分比测量。就本发明而言,基础基底不透明度大于5%,优选地大于10 %,更优选地大于20 %,还更优选地大于30 %,并且最优选地大于40 %。基础基底具有特征基重和特征密度。基重被定义为每单位面积的纤维/非织造材料的质量。就本发明而言,基础基底的基重介于10g/m2和200g/m2之间。基础基底密度通过将基础基底基重除以基础基底厚度来确定。就本发明而言,基础基底的密度介于14kg/m3 和200kg/m3之间。基础基底还具有基础基底比体积,所述比体积为基础基底密度的倒数, 按立方厘米/克来测量。本发明的基础基底可用于制备屋顶毡料、过滤制品、烘干机纸和其它消费品。基础基底的改性在本发明中,可改件基础基底以优化其流体分散和采集特件以便用于流体管理较为重要的产品。流体分散特性可通过以下方式来增强改变基础基底的表面能以增加亲水性和对应的芯吸特性。改进基础基底的表面能是任选的并且通常是在制造基础基底时进9行。可通过以下方式来影响流体采集特性通过纤维位移来改进基础基底的结构以导入3D 质地,所述质地增加基底的厚度或膨松度和对应的比体积。表面能基础基底的亲水性与表面能相关。基础基底的表面能可通过以下方式来改性局部表面处理、对纤维表面化学接枝或通过等离子或电晕处理对纤维表面进行反应氧化,然后通过气体反应加成进行进一步的化学粘结。基础基底的表面能也可受到用于生产基础基底的纤维的聚合材料的影响。聚合材料可具有固有亲水性或其可通过以下方式变成亲水的通过熔融添加剂以化学方式使聚合物、纤维表面和基础基底表面改性,或将聚合材料与其它诱导亲水行为的材料组合。用于聚丙烯的材料的实例为源自Ciba的IRGASURF HL560和源自Eastman Chemical的PET共聚物、用于PET的EASTONE 类聚合材料。也可通过局部地处理纤维来影响表面能。纤维表面的局部处理一般涉及表面活性剂,所述表面活性剂通过泡沫、喷雾器、湿润辊或其它合适的技术以稀释状态加入到乳液中,然后干燥。可能需要局部处理的聚合物为基于聚丙烯或聚对苯二甲酸酯的聚合物体系。 其它聚合物包括脂族聚酰胺酯;脂族聚酯;芳族聚酯,包括聚对苯二甲酸乙二酯及共聚物、 聚对苯二甲酸丁二酯及共聚物;聚对苯二甲酸丙二酯及共聚物;聚乳酸及共聚物。被称作去垢性聚合物(SRP)的一类材料也适用于局部处理。去垢性聚合物为一类材料,它们包括低分子量聚酯聚醚、聚酯聚醚嵌段共聚物和非离子聚酯配混物。这些材料中的一些可作为熔融添加剂加入,但它们的优选用途是作为局部处理剂。该类材料的商业实例以Texcare 系列产品购自Clariant。结构化基底对基础基底20的第二改性涉及机械地处理基础基底以产生结构化纤维网基底 (术语“结构化纤维网”和“结构化基底”在本文中互换使用)。结构化基底被定义为(1) 基础基底,其通过纤维重新排列和纤维分离和断裂被永久地变形,从而产生永久的纤维错位(下文称作“纤维位移”)使得结构化基底具有高于基础基底的厚度值的厚度值;和任选地(2)基础基底,其通过过度粘结被改性(下文称作“过度粘结”)以形成低于基础基底的厚度的压缩区域。纤维位移方法涉及通过棒、针、钮、结构化筛网或带或其它合适的技术来永久地机械移位纤维。所述永久的纤维错位提供与基础基底相比的附加厚度。所述附加厚度增加基底的比体积并且还增加基底的流体渗透性。过度粘结改善基础基底的机械特性并且可增强移位纤维区域之间的用于流体管理的导槽的深度。纤维位移前述基础基底可使用图1所示的设备150来加工以形成结构化基底21,所述结构化基底的一部分示出于图3-6中。如图3所示,结构化基底具有X-Y平面中的第一区域2 和设置在整个第一区域2中的多个第二区域4。第二区域4包括移位纤维6,所述移位纤维在结构化基底21的第二表面14上形成间断16,并且移位纤维6具有从第一表面12延伸的松散端部18。如图4所示,移位纤维6从第二区域4的第一侧面11延伸,并且是分离的和断裂的,从而沿与第一侧面11相对的第二侧面13、邻近第一表面12形成松散端部18。就本发明而言,邻近第一表面12是指纤维断裂发生在第一表面12与移位纤维的峰或远端部分3之间,优选地比移位纤维6的远端部分3更靠近第一表面12。纤维分离或断裂的位置主要归因于形成基础基底的不可延伸的纤维;然而,移位纤维的形成和对应的纤维断裂也受到用于形成基础基底的粘结程度的影响。包括完全粘结的不可延展纤维的基础基底提供以下结构,所述结构由于其纤维强度、纤维硬度和粘结强度的缘故而以低纤维位移变形形成帐篷状结构,如图15中的显微照片所示。一旦纤维位移变形被延伸,则观察到基本的纤维断裂通常集中在一个侧面上,如图16中的显微照片所7J ο产生具有图4中的松散端部18的移位纤维6的目的是,通过产生空隙体积来增加结构化基底的比体积以超过基础基底的比体积。就本发明而言,已发现产生在第二区域中的具有至少50%且小于100%的松散端部的移位纤维6形成以下结构化基底,所述结构化基底具有增加的厚度和在使用期间可维持的对应的比体积。(见下文提供的表6中的实施例1N5-1N9)在本文进一步所述的某些实施方案中,可将移位纤维6的松散端部18进行热粘结以便改善抗压性能和对应的可维持性。下文更充分地讨论了具有热粘结的松散端部的移位纤维6和用于生产所述移位纤维的方法。如图5所示,第二区域4中的移位纤维6表现出了以下厚度,所述厚度大于第一区域2的厚度32,其通常与基础基底厚度相同。具有移位纤维6的第二区域4的尺寸和形状可取决于所用的技术而改变。图5示出了结构化基底21的横截面,所述横截面示出了第二区域4中的移位纤维6。移位纤维6的厚度34描述了由移位纤维6引起的结构化基底21 的第二区域4的厚度。如图所示,移位纤维厚度34大于第一区域厚度32。优选的是,移位纤维厚度34至少110%地大于第一区域厚度32,更优选地至少125%地大于,并且最优选地至少150%地大于第一区域厚度32。移位纤维厚度34的老化厚度介于0. Imm和5mm之间, 优选地介于0. 2mm和2mm之间,并且最优选地介于0. 5mm和1. 5mm之间。结构化基底21的每单位面积上的具有移位纤维6的第二区域4的数目可如图3 所示的那样有变化。一般来讲,面密度无需在结构化基底21的整个区域上为均勻的,但第二区域4可被限于结构化基底21的某些区域,例如具有预定形状例如线、条、带、圆形等的区域。如图3所示,由第二区域4占据的总面积为不足75%,优选地不足50%,并且更优选地不足25%总面积的,但为至少10%。第二区域的尺寸和第二区域4之间的间距能够改变。图3和图4示出了长度36、宽度38以及第二区域4之间的间距37和39。图3所示的第二区域4之间的纵向上的间距39优选地介于0. Imm和IOOOmm之间,更优选地介于0. 5mm 和IOOmm之间,并且最优选地介于Imm和IOmm之间。第二区域4之间的横向上的侧面至侧面间距37介于0. 2mm和16mm之间,优选地介于0. 4mm和IOmm之间,更优选地介于0. 8mm 禾口 7mm之间,并且最优选地介于Imm和5. 2mm之间。如图1所示,结构化基底21可由从进给辊152供应的大致平面的二维非织造基础基底20来形成。设备150使基础基底20在纵向MD上移动至由互啮辊104和102A形成的辊隙116,所述互啮辊形成具有松散端部18的移位纤维6。具有移位纤维6的结构化基底 21任选地行进至在辊104和粘结辊156之间形成的辊隙117,所述粘结辊粘结移位纤维6的松散端部18。结构化基底22从那里任选地行进至互啮辊102B和104,所述辊将结构化基底22从辊104上移除并且任选地将其传送至在辊102B和粘结辊158之间形成的辊隙119, 其中在结构化基底23中形成过度粘结区域,所述构化基底23最终被收取在进给辊160上。虽然图1示出的是如所述的那样用于尚未完全粘结的基础基底的工序序列,但希望反向该过程以便在形成移位纤维6之前在基础基底中形成粘结区域。就该实施方案而言,将从类似于图1所示的收取进给辊160的进给辊来供应基础基底20并且使其移动至在辊102B和粘结辊158之间形成的辊隙119,其中基底在进入在互啮辊102B和104之间形成的辊隙118 之前被粘结,在所述后一个辊隙处,具有松散端部18的移位纤维6在第二区域4中形成。虽然图1示出的是从进给辊152供应的基础基底20,但基础基底20也可由如本领域已知的任何其它进给装置例如花彩纤维网来供应。在一个实施方案中,基础基底20可直接由纤维网制造设备例如制造非织造纤维网的生产线提供。如图1所示,第一表面12对应基础基底20的第一侧面、以及结构化基底21的第一侧面。第二表面14对应基础基底20的第二侧面、以及结构化基底21的第二侧面。一般来讲,使用本文所用术语“侧面”的普通用法以描述大致二维的纤维网例如非织造材料的两个主表面。基础基底20为非织造纤维网,所述非织造纤维网包括基本上无规定向的纤维, 艮口,至少相对于纵向和横向来讲是无规定向的。所谓“基本上无规定向”是指以下无规定向 由于加工条件的缘故,所述无规定向可显示出定向在纵向上的纤维的量高于定向在横向上的纤维的量,反之亦然。例如,在纺粘法和熔喷法中,将连续的纤维股线沉积于沿纵向移动的支撑件上。尽管试图使纺粘或熔喷非织造纤维网的纤维被定向为真正“无规”的,但通常与横向上的情况相反,较高百分比的纤维被定向在纵向上。在本发明的一些实施方案中,可期望在纤维网的平面中相对于纵向故意将显著百分比的纤维定向在预定取向上。例如,可能的情况是,由于齿距和在辊104上的放置的缘故 (如下文所述),期望生产具有呈某个角度例如60度或平行于纤维网的纵向轴线的主要纤维取向的非织造纤维网。此类纤维网可通过以需要的角度将搭接的纤维网组合的方法来生产,并且如果需要可将纤维网粗梳成成品纤维网。具有高百分比的具有预定角的纤维的纤维网可统计地偏置更多的纤维以在结构化基底21中形成移位纤维,如下文所详述。基础基底20可直接由纤维网制造过程提供或间接地由进给辊152提供,如图1所示。基础基底20可通过本领域已知的方法预加热,例如通过在油加热或电加热的辊上加热。例如,可加热辊154以在纤维位移过程之前预加热基础基底20。如图1所示,进给辊152在箭头指示的方向上旋转,这时基础基底20在纵向移动经过辊154并且移动至第一组反转的互啮辊102A和104的辊隙116。辊102A和104为设备150的第一组互啮辊。第一组互啮辊102A和104运行以形成移位纤维并且有利于基础基底20中的纤维断裂以制造下文称作结构化基底21的结构化基底。啮合辊102A和104 更清楚地显示于图2中。参见图2,其更详细地示出了用于在本发明的结构化基底21上制备移位纤维的设备150的一部分。设备150的该部分显示为图2中的轧辊100,并且包括一对互啮辊102和 104 (分别对应于图1中的辊102A和104),它们各自围绕轴线A旋转,轴线A平行地处在同一平面内。虽然设备150被设计成使得基础基底20在某个旋转角内保持在辊104上,但图 2大体上示出了当基础基底20穿过设备150上的辊隙116并且作为具有移位纤维6的区域的结构化基底21而退出时的情况。所述互啮辊可由金属或塑料制成。金属辊的非限制性实例将为铝或钢。塑料辊的非限制性实例将为聚碳酸酯、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)和聚苯醚(PPO)。可将这些塑料填充上金属或无机添加剂材料。
如图2所示,辊102包括多个脊106和对应的凹槽108,它们可围绕辊102的整个圆周完整地延伸。在一些实施方案中,取决于在结构化基底21中需要哪种图案,辊102(以及同样地辊102A)可包括脊106,其中的一些部分已被移除,例如通过蚀刻、铣削或其它机加工过程移除,使得脊106中的一些或全部不沿圆周连续,而是具有断裂或间隙。可排列断裂或间隙以形成图案,包括简单的几何形状图案例如圆形图案或菱形图案,但也可包括复合图案例如徽标和商标。在一个实施方案中,辊102可具有类似于辊104上的齿的齿,如下文更充分所述。在该方式中,有可能在结构化基底21的两个侧面12,14上具有移位纤维6。辊104类似辊102,但不具有可围绕整个圆周完整地延伸的脊,辊104包括的多排沿圆周延伸的脊已被改进为数排沿圆周间隔开的齿110,所述齿围绕辊104的至少一部分以间隔开的关系延伸。辊104的单排齿110被对应的凹槽112分开。在操作中,辊102与 104啮合,使得辊102的脊106延伸到辊104的凹槽112内,并且辊104的齿110延伸到辊 102的凹槽108内。相互啮合更详细地示于图7的横截面示意图中,下文会加以讨论。辊 102和104两者或其中之一可通过本领域已知的方法加热,例如使用热油填充辊或电加热棍。如图3所示,结构化基底21具有第一区域2和多个离散的第二区域4,所述第一区域由基础基底20的大致平面的二维构型来限定在结构化基底21的两个侧面上,并且所述多个离散的第二区域4由间隔开的移位纤维6和间断16来限定,所述移位纤维和间断可起因于基础基底20的纤维的整体延伸。第二区域4的结构取决于所考虑的结构化基底21的侧面而有区别。就图3所示的结构化基底21的实施方案而言,在与结构化基底21的第一表面12相关联的结构化基底21的侧面上,每个离散的第二区域4均可包括多个移位纤维 6,所述移位纤维从第一表面12向外延伸并且具有松散端部18。移位纤维6包括在Z方向上具有显著取向的纤维,并且每个移位纤维6均具有沿第二区域4的第一侧面11邻近第一表面12设置的基底5、靠近第一表面12在第二区域4的与第一侧面11相对的第二侧面13 处分离或断裂的松散端部18和在Z方向上与第一表面12相距最远的远端部分3。在与第二表面14相关联的结构化基底21的侧面上,第二区域4包括间断16,所述间断由结构化基底21的第二表面14上的纤维取向间断16来限定。间断16对应辊104的齿110刺入基础基底20的位置。如本文所用,第二区域4的术语“整体”(如当使用“整体延伸”时其中的“整体”) 是指第二区域4中纤维,所述纤维起源于基础基底20的纤维。因此,例如移位纤维6的断裂纤维8可为塑性变形的和/或从基础基底20延伸的纤维,并且可因此与结构化基底21 的第一区域2成一整体。换句话讲,纤维中的一些但非全部已断裂,并且此类纤维起初就已存在于基础基底20中。如本文所用的“整体”旨在区别于为了制造移位纤维而引入到或加入到单独前体纤维网中的纤维。尽管本发明的结构化基底21、22和23的一些实施方案可利用此类加入的纤维,但在一个优选的实施方案中,移位纤维6的断裂纤维8与结构化基底 21成一整体。可理解的是,适用于本发明的在移位纤维6中具有断裂纤维8的结构化基底21的基础基底20应包括以下纤维,所述纤维具有足够的纤维固定性和/或塑性变形以断裂并形成松散端部18。图4和图5将此类纤维显示为松散纤维端部18。就本发明而言,移位纤维 6的松散纤维端部18是所期望的,以便产生用于收集流体的空隙空间或自由体积。在一个优选的实施方案中,至少50%,更优选地至少70%且小于100%的在Z方向上被挤出的纤维为具有松散端部18的断裂纤维8。第二区域4可被成型成在X-Y平面和Z平面中形成图案以产生靶标比体积分布, 所述图案可在形状、尺寸和分配上有变化。具有用于图2所示的结构化基底21的实施方案的移位纤维6的代表性第二区域示出于图3-6中的进一步放大的视图中。所述代表性移位纤维6为在辊104上的细长齿110 上形成的类型,使得移位纤维6包括多个断裂纤维8,所述断裂纤维基本上对齐使得移位纤维6具有明显的纵向取向和纵向轴线L。移位纤维6也具有在MD-CD平面内大致正交于纵向轴线L的横向轴线T。在图2至6所示的实施方案中,纵向轴线L平行于纵向。在一个实施方案中,所有间隔开的第二区域4具有大致平行的纵向轴线L。在优选的实施方案中, 第二区域4将具有纵向取向,即第二区域将具有延长形状并且将不为圆形的。如图4所示, 并且更清楚地如图5和6所示,当在辊104上使用细长齿110时,在结构化基底21的一个实施方案中,移位纤维6的断裂纤维8的一个特征为断裂纤维8的主要方向性对齐。如图 5和6所示,当在例如图6的平面图中观察时,很多断裂纤维8可具有针对横向轴线T大体上均勻的对齐。所谓“断裂”纤维8是指移位纤维6开始于第二区域4的第一侧面11上并且在结构化基底21中沿第二区域4的与第一侧面11相对的第二侧面13分离。因此,如可针对设备150来理解,结构化基底21的移位纤维6通过机械地变形基础基底20来制备,所述基础基底可被描述为大致平面的和二维的。所谓“平面的”和“二维的”只是简单地指纤维网相对于成品结构化基底1为平坦的,所述成品结构化基底具有由于第二区域4的形成而赋予的明显的、平面外的、Z方向上的三维性。“平面的”和“二维的”不旨在隐含任何特定平坦度、光滑度或维数。随着基础基底20穿过辊隙116,辊104的齿110 进入辊102A的凹槽108,并且同时将纤维挤出基础基底20的平面外以形成第二区域4,包括移位纤维6和间断16。实际上,齿110是“挤过”或“穿透”基础基底20。随着齿110的尖端挤进基础基底20,纤维的主要在横向取向并跨过齿110的部分被齿110挤出基础基底 20的平面外,并且在Z方向上拉伸、拉拽和/或塑性变形,导致第二区域4的形成,包括移位纤维6的断裂纤维8。主要大致平行于纵向轴线L取向的,即在基础基底20的纵向上取向的纤维可被齿110简单地展开,并且基本上保持在基础基底20的第一区域2中。在图2中,设备100显示为处于一种构型,所述构型具有一个图案辊例如辊104和一个非图案凹槽辊102。然而,在某些实施方案中,可优选使用两个图案辊来形成辊隙116, 所述两个图案辊在各自辊的相同或不同的对应区域中具有或者相同或者不同的图案。此类设备可生产出具有从结构化纤维网21的两个侧面突出的移位纤维6以及压花到纤维网21 中的宏图案的纤维网。可通过改变齿110的数目、间距和尺寸并且如果必要对辊104和/或辊102进行相应的尺寸变化来改变移位纤维6的数目、间距和尺寸。这种变化,加上基础基底20中可能的变化和加工中的变化例如线速度,允许制造用于许多用途的许多不同的结构化纤维网 21。从对结构化纤维网21的描述可看出,移位纤维6的断裂纤维8可起源于并延伸自结构化基底21的第一表面12或第二表面14。当然,移位纤维6的断裂纤维8也可从结构化基底21的内部19延伸。如图5所示,移位纤维6的断裂纤维8由于已被挤出基础基底20的大致二维平面而延伸(即,在如图3所示的“Z方向”上被挤出)。一般来讲,第二区域 4的断裂纤维8或松散端部18包括与纤维网第一区域2的纤维成一整体并从所述第一区域的纤维延伸的纤维。由于纤维的塑性变形和泊松比的影响,断裂纤维8的延伸通常会伴随着纤维横截面尺寸(例如圆形纤维的直径)的减小而减小。因此,移位纤维6的断裂纤维8的一些部分可具有小于基础基底20的纤维以及第一区域2的纤维的平均纤维直径的平均纤维直径。 已发现纤维横截面尺寸上的减小在移位纤维6的基底5和松散端部3的中间最大。据信这是由于位于移位纤维6的基底5和远端部分3的纤维的一些部分邻近下文所更详述的辊 104的齿110的顶端,使得它们在加工期间被摩擦地锁定和固定。在本发明中,由于高纤维强度和低纤维伸长率的缘故,纤维横截面的减小是极小的。图7以横截面示出了包括脊106和齿110的互啮辊102(以及下文所述的102A和 102B)和104的一部分。如图所示,齿110具有齿高TH (注意TH也可适用于脊106的高度; 在一个优选的实施方案中,齿高和脊高相等),并且齿对齿间隔(或脊对脊间隔)称为节距 P。如图所示,啮合深度(DOE)E为辊102和104的啮合程度的量度,并且是从脊106的顶端至齿110的顶端测量。取决于基础基底20的特性和本发明的结构化基底1的所期望的特征,啮合深度E、齿高TH和节距P可按需要改变。例如,一般来讲,为了在移位纤维6中获得断裂纤维8,需要足够的啮合程度E以将移位纤维伸长并塑性地变形至纤维发生断裂的点。 此外,第二区域4的所期望的密度(结构化基底1的每单位面积上的第二区域4)越大,则节距应当越小,并且齿长TL和齿距TD应当越小,如下所述。图8示出了具有多个齿110的辊104的一个实施方案的一部分,所述齿适用于从纺粘非织造基础基底20制造纺粘非织造材料的结构化基底21或结构化基底1。图8所示的齿110的放大图示出于图9中。在辊104的该视图中,齿110具有约1. 25mm的均勻的圆周长度尺寸TL,所述圆周长度尺寸一般从前缘LE至齿尖111处的后缘TE测量,并且所述齿在圆周上彼此地间隔开约1. 5mm的距离TD。为了由基础基底20制造纤维质结构化基底 1,辊104的齿110可具有约0. 5mm至约3mm范围内的长度TL和约0. 5mm至约3mm的间距 TD、约0. 5mm至约IOmm范围内的齿高TH以及介于约Imm(0. 040英寸)和2. 54mm(0. 100英寸)之间的节距P。啮合深度E可为约0.5mm至约5mm(至多最大值接近齿高TH)。当然, E、P、TH、TD和TL可各自彼此独立地变化以获得所期望的移位纤维6的尺寸、间距和面密度 (结构化基底1的每单位面积上的移位纤维6的数目)。如图9所示,每个齿片110具有顶端111、前缘LE和后缘TE。齿顶端111可倒圆以最小化纤维破损,并且优选地为细长的并具有对应于第二区域4的纵向轴线L的大致纵向的取向。据信为了获得结构化基底1的移位纤维6,LE和TE应几乎完全正交于辊104的局部周向表面120。同样,从顶端111和LE或TE的过渡应为相对尖锐的角度,例如直角,所述角度具有足够小的曲率半径使得在应用中齿110可在LE和TE处穿进基础基底20。一种替代齿尖111可为平坦表面以优化粘结。再参见图1,在移位纤维6形成之后,结构化基底21可在旋转辊104上行进至辊 104和第一粘结辊156之间的辊隙117。粘结辊156可有利于若干粘结技术。例如,粘结辊 156可为用于在辊隙117中赋予热能的加热的钢辊,从而在移位纤维6的远端(顶端)熔融粘结结构化纤维网21的邻近纤维。
在一个优选的实施方案中,如下文关于优选的结构化基底所述,粘结辊156为被设计成向结构化纤维网21赋予足够热能的加热的辊,以便热粘结移位纤维6远端的邻近纤维。热粘合能够以如下方式实现通过直接熔融粘合邻近纤维,或通过熔融中间热塑性介质例如聚乙烯粉末,所述中间热塑性介质继而粘附邻近纤维。就此目的而言,可将聚乙烯粉末加入到基础基底20。可将第一粘结辊156加热至足以熔融或部分熔融移位纤维6远端3处的纤维。第一粘结辊156中所需的热量或热容量取决于移位纤维6的纤维的熔融特性和辊104的旋转速度。第一粘结辊156中所需的热量也取决于第一粘结辊156和辊104上的齿110顶端之间的诱导压力,以及在移位纤维6远端3处所期望的熔融程度。在一个实施方案中,第一粘结辊156为加热的钢质圆筒形轧辊,其被加热以具有足以熔融粘结移位纤维6的邻近纤维的表面温度。第一粘结辊156可由内电阻加热器、由热油、或由用于制作热辊的本领域已知的任何其它装置加热。第一粘结辊156可由本领域已知的合适的马达和联接来驱动。同样,第一粘结辊可安装在可调节的支撑件上,使得辊隙 117可被精确地调节和设定。图10示出了在通过辊隙117被加工成结构化基底22之后的结构化基底21的一部分,所述部分无需其它加工即可成为本发明的结构化基底21。结构化基底22类似前文所述的结构化基底21,不同的是移位纤维6的远端3是粘结的,并且优选地为热熔融粘结的, 使得邻近纤维被至少部分地粘结以形成远侧设置的熔融粘结部分9。在通过上述方法形成了移位纤维6之后,可加热移位纤维6的远端部分3以热接合纤维的一些部分使得邻近纤维部分彼此接合以形成移位纤维6,所述移位纤维具有也称作“尖端粘结”的熔融粘结部分 9。远侧设置的熔融粘结部分9可通过向移位纤维6的远端部分施加热能和压力来制造。远侧设置的熔融粘结部分9的尺寸和质量可通过改进以下因素来改进赋予移位纤维 6的远端部分的热能的量、设备150的线速度、以及热施加的方法。在另一个实施方案中,远侧设置的熔融粘结部分9可通过施加热辐射来制备。艮口, 在一个实施方案中,粘结辊156可由热辐射源来置换或补充,使得热辐射可以足够的距离和对应的足够的时间指向结构化基底21,使移位纤维6的远侧设置的部分中的纤维部分软化或熔融。辐射热可由任一已知的辐射加热器来施加。在一个实施方案中,热辐射可由电阻加热丝提供,所述加热丝相对于结构化基底21设置,使得其以足够接近的、间隔一致的距离在横向延伸,以致当纤维网相对于加热丝移动时,热辐射能至少部分地熔融移位纤维6 的远侧设置的部分。在另一个实施方案中,可使加热的直发电烫筒例如用于熨烫衣物的手持烫筒保持邻近移位纤维6的远端3,使得熔融由烫筒产生。如上所述地加工结构化基底22的有益效果是,移位纤维6的远端3可在辊隙117 中的一定量的压力下熔融而无需压缩或整平移位纤维6。同样地,可通过在成形之后提供热粘结来产生和定形三维网或可以说“固定”其形状。此外,当结构化基底22经受压缩力或剪切力时,远侧设置的粘结或熔融粘结部分9还可有助于保持移位纤维6的膨松结构和结构化基底的老化厚度。例如,在由于卷绕到进给辊上并随后退绕所导致的压缩之后,如上文所公开的那样加工成的具有包括与第一区域2成一整体但从该区域延伸的纤维的移位纤维6 并且具有远侧设置的熔融粘结部分9的结构化基底22可具有改善的形状保持。据信通过
16将移位纤维6的远端部分的邻近纤维粘结在一起,可使纤维在受到压缩时经历较少的无规坍缩;即,移位纤维6的整个结构趋于一起移动,从而在遇到无序化事件例如压缩和/或与摩擦纤维网的表面相关联的剪切力时,可具有更好的形状保持。当用于擦拭或摩擦应用时, 移位纤维6的粘结的远端也可减少结构化基底1的起毛或起球。在参考图1所述的一个可供选择的实施方案中,基底20在辊巧4上纵向移动并到达第一组反转的互啮辊102A和104的辊隙116,其中啮合深度介于0. 01英寸和0. 15英寸之间,使得发生局部纤维位移但是很少纤维破损(如果存在的话)。纤维网随后行进至在辊104和粘结辊156之间形成的辊隙117,其间部分移位纤维的尖端被粘结。在穿过了辊隙 117之后,结构化基底22行进至在辊104和102B之间形成的辊隙118,其中啮合深度大于辊隙116处的啮合深度,使得移位纤维被进一步移位从而形成断裂纤维。该过程可导致更大数目的移位纤维6被熔融粘结部分9接合。过度粘结过度粘结是指在先前已经受过纤维位移的基底上进行的熔融粘结。过度粘结为任选的工序。过度粘结可在线进行,或可作为另外一种选择在独立的转换加工过程中进行。过度粘结依赖热和压力以将长丝按一致的图案熔合在一起。一致的图案被定义为可沿结构化基底的长度再现的图案以便可观察到重复图案。过度粘结通过增压的辊隙来进行,其中所述辊中的至少一个为加热的,优选地两个辊均为加热的。如果过度粘结是在基础基底已经被加热的情况下进行,则增压的辊隙将无需为加热的。过度粘结区域11的图案的实例示出于图12A至12F中;然而,其它过度粘结图案也是可能的。图12F示出了过度粘结区域11,其在纵向形成连续图案。图12B示出了在纵向和横向上均具有的连续过度粘结区域11,以便形成过度粘结11的连续网络。该类型的系统可用单步骤过度粘结辊或多辊粘结系统来产生。图12C示出了在纵向上不连续的过度粘结区域11。图12C所示的纵向过度粘结图案也可包括横向上的以连续或非连续设计连接纵向过度粘结线的过度粘结区域11。图 12D示出了在纵向上形成波浪图案的过度粘结区域11。图12E示出了形成交叉缝式图案的过度粘结区域11,而图12F示出了波形交叉缝式图案。过度粘结图案无需为均勻分布的,并且可为轮廓状的以适应于具体的应用。受过度粘结影响的总面积小于纤维网的总面积的75%,优选地小于50%,更优选地小于30%, 并且最优选地小于25%,但应当为至少3%。图13示出了过度粘结的特征。过度粘结区域11具有相对于基础基底20的第一区域厚度32的厚度特性,所述第一区域厚度在过度粘结区域之间测量。过度粘结区域11 具有压缩厚度42。过度粘结区域具有结构化基底21上的特征宽度44和过度粘结区域之间的间距46。第一区域厚度32优选地介于0. Imm和1. 5mm之间,更优选地介于0. 15mm和1. 3mm 之间,更优选地介于0. 2mm和1. Omm之间,并且最优选地介于0. 25mm和0. 7mm之间。过度粘结区域厚度42优选地介于0. Olmm和0. 5mm之间,更优选地介于0. 02mm和0. 25mm之间, 还更优选地介于0. 03mm和0. Imm之间,并且最优选地介于0. 05mm和0. 08mm之间。过度粘结区域11的宽度44介于0. 05mm和15mm之间,更优选地介于0. 075mm和IOmm之间,还更优选地介于0. Imm和7. 5mm之间,并且最优选地介于0. 2mm和5mm之间。不要求过度粘结区域11之间的间距46在结构化基底21中是均勻的,但极限值将在0. 2mm和16mm的范围内,优选地介于0. 4mm和IOmm之间,更优选地介于0. 8mm和7mm之间,并且最优选地介于 Imm和5. 2mm之间。过度粘结区域11的间距46、宽度44和厚度42是基于所期望的结构化基底21的特性例如拉伸强度和流体处理特性。图13示出了具有过度粘结厚度42的过度粘结11可在结构化基底21的一个侧面上产生。图14示出了过度粘结11可取决于用来制造结构化基底21的方法而位于结构化基底21的任一侧面上。位于结构化基底21的两个侧面12,14上的过度粘结11可为所期望的以在结构化基底与其它非织造材料相组合时产生通道从而进一步有助于对流体的处理。 例如,双侧面的结构化基底可用于多层的高体积流体采集系统。过度粘结的方法参见图1中的设备,结构化基底23可具有粘结部分,所述粘结部分不位于或不仅位于移位纤维6的远侧设置的部分。例如,通过替代平坦的圆筒形轧辊而使用配合脊状辊来作为粘结辊156,可粘结结构化基底23的其它部分,例如在第二区域4之间的第一区域2 中的第一表面12上的某些位置进行粘结。例如,可在第一表面12上于各排移位纤维6之间作出熔融粘结材料的连续线。熔融粘结材料的连续线形成如前所述的过度粘结区域11。一般而言,尽管只图示说明了一个第一粘结辊156,但在该过程的此阶段上可能存在一个以上的粘结辊,使得粘结发生在一系列辊隙117中和/或涉及不同类型的粘结辊 156。此外,如果不使用仅一个粘结辊,可提供数个类似的辊以向基础基底20或结构化纤维网21转移各种物质,例如各种表面处理剂以赋予功能性有益效果。可利用用于处理剂的这种应用的本领域已知的任何方法。在穿过辊隙117之后,结构化基底22行进至在辊104和102B之间形成的辊隙118, 其中辊102B优选地相同于辊102A。围绕辊102B行进的目的是从辊104上移除结构化基底22而不干扰在其上形成的移位纤维6。由于辊102B如同辊102A —样与辊104互啮,因此当结构化基底22卷绕在辊102B周围时,移位纤维6可贴合到辊102B的凹槽108中。在穿过辊隙118之后,结构化基底22可被收取在进给辊上以便进一步加工为本发明的结构化基底23。然而,在图1所示的实施方案中,结构化基底22通过辊102B和第二粘结辊158之间的辊隙119来加工。第二粘结辊158在设计上可与第一粘结辊156完全相同。第二粘结辊158可提供足够的热量以至少部分地熔融结构化基底22的第二表面14的一部分,从而形成多个非相交的、基本连续的过度粘结区域11,所述粘结区域对应于辊102B的脊106的顶端和辊158的基本平坦的光滑表面之间的辊隙压力。第二粘结辊158可用作所述方法中的仅仅一个粘结步骤(即,无需首先通过粘结移位纤维6的远端来形成结构化基底22)。在这种情况下,结构化纤维网22将为在其第二侧面14上具有粘结部分的结构化纤维网23。然而,一般来讲,结构化纤维网23优选地为一种双面过度粘结的结构化纤维网22,其在其第一侧面12或第二侧面14上具有移位纤维6 的粘结远端(尖端粘结)和多个非相交的、基本连续的熔融粘结区域。最后,在结构化基底23形成之后,可将其收取在进给辊160上,以便贮藏并进一步加工为其它产品中的组件。在一个可供选择的实施方案中,可使用图IA所示的方法将第二基底21A添加到结构化基底21上。第二基底21A可为薄膜、非织造材料或如前所述的第二基础基底。就该实施方案而言,基础基底20在辊巧4之上纵向移动并到达第一组反转的互啮辊102A和104的辊隙116,其中纤维完全移位形成断裂纤维。纤维网随后行进至在辊104和粘结辊156之间形成的辊隙117,其间第二基底21A被引入并粘结至移位纤维6的远端部分3。在穿过辊隙117之后,结构化基底22行进至在辊104和102B之间形成的辊隙118,其中啮合深度为零,使得辊104和102B不啮合,或啮合深度小于在辊102A和104之间的辊隙116处形成的啮合深度,使得在结构化基底中不发生附加的纤维位移。作为另外一种选择,就该实施方案而言,可设定辊隙118处的啮合深度,使得在第二基底21A中发生变形,但在结构化基底22 中不发生附加的纤维位移。换句话讲,辊隙118处的啮合深度仍然小于辊隙116处的啮合深度。MM用来形成用于本发明基础基底的纤维的组合物可包括热塑性聚合材料和非热塑性聚合材料。热塑性聚合材料必须具有适用于熔体纺丝的流变学特征。聚合物的分子量必须足够高以使得能够在聚合物分子之间产生缠结,但又足够低以成为可熔体纺丝的。就熔体纺丝而言,热塑性聚合物所具有的分子量低于约l,000,00()g/mOl,优选地约5,OOOg/ mol至约750,000g/mol,更优选地约10,000g/mol至约500,000g/mol,甚至更优选地约 50,000g/mol至约400,000g/molo除非另外指定,所指的分子量为数均分子量。热塑性聚合材料能够相对快速地固化(优选地在拉伸流动下),并且形成热稳定的纤维结构,如通常在已知工艺例如对短纤维的纺丝拉伸工艺或纺粘连续纤维工艺中所遇到的那样。优选的聚合材料包括但不限于聚丙烯和聚丙烯共聚物、聚乙烯和聚乙烯共聚物、 聚酯和聚酯共聚物、聚酰胺、聚酰亚胺、聚乳酸、聚羟基链烷酸酯、聚乙烯基醇、乙烯-乙烯醇、聚丙烯酸酯、以及它们的共聚物和它们的混合物。其它合适的聚合材料包括如美国公布 2003/0109605A1和2003/0091803中所详述的热塑性淀粉组合物。其它合适的聚合材料包括乙烯丙烯酸、聚烯烃羧酸共聚物以及它们的组合。所述聚合物描述于美国公布6746766、 US 6818295, US 6946506和美国专利申请03/0092343中。常见的热塑性聚合物纤维级的材料是优选的,最值得注意的是聚酯基树脂、聚丙烯基树脂、聚乳酸基树脂、聚羟基链烷酸酯基树脂和聚乙烯基树脂以及它们的组合。最优选的为聚酯和聚丙烯基树脂。适用于本发明的热塑性聚合物的非限制性实例包括脂族聚酰胺酯;脂族聚酯;芳族聚酯,包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)及共聚物(coPET)、聚对苯二酸丁二醇酯及共聚物;聚对苯二甲酸丙二酯及共聚物;聚对苯二甲酸丁二酯及共聚物;聚丙烯和丙烯共聚物; 聚乙烯和聚乙烯共聚物;脂族/芳族共聚酯;聚已酸内酯;聚(羟基链烷酸酯),包括聚(羟基丁酸酯-共-羟基戊酸酯)、聚(羟基丁酸酯-共-己酸酯)或其它高级的聚(羟基丁酸酯-共-链烷酸酯),如授予Noda的美国专利5,498,692中所提及的,该专利以引用方式并入本文;衍生自脂族多羟基化合物的聚酯和聚氨酯(即,二烷酰基聚合物);聚酰胺;聚乙烯/乙烯醇共聚物;乳酸聚合物,包括乳酸均聚物和乳酸共聚物;丙交酯聚合物,包括丙交酯均聚物和丙交酯共聚物;乙交酯聚合物,包括乙交酯均聚物和乙交酯共聚物;以及它们的混合物。优选的为脂族聚酰胺酯、脂族聚酯、脂族/芳族共聚酯、乳酸聚合物和丙交酯聚合物。合适的乳酸和丙交酯聚合物包括如下那些乳酸和/或丙交酯的均聚物及共聚物,它们所具有的重均分子量的范围一般为约10,000g/mol至约600,OOOg/mol,优选地约 30,000g/mol 至约 400,000g/mol,更优选地约 50,000g/mol 至约 200,000g/mol 可商购获得的聚乳酸聚合物的一个实例包括购自Chronopol Incorporation (Golden, Colorado)的多种聚乳酸和以商品名EcoPLA 出售的聚交酯。合适的可商购获得的聚乳酸的实例为源自 Cargill Dow 的 NATUREWORKS 和源自 Mitsui Chemical 的 LACEA。优选的为具有约 160° 至约175°C的熔融温度的聚乳酸的均聚物或共聚物。也可使用改性的聚乳酸和不同的立体构型,例如具有至多75%的D-异构体焊料的聚L-乳酸和聚D,L-乳酸。用以生产高熔融温度PLA聚合物的任选的D和L异构
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