Вытертые нетканые композитные материалы

Вытертые нетканые композитные материалы

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

Бытовые и промышленные салфетки часто используют для быстрого впитывания как полярных жидкостей (например, воды и спиртов), так и неполярных жидкостей (например, масел). Салфетки должны иметь достаточную впитывающую способность для удерживания жидкости в структуре салфетки, пока не будет предпочтительно удалить жидкость посредством сжатия, например выжимания. Кроме того, салфетки также должны обладать хорошей физической прочностью и устойчивостью к истиранию, чтобы противостоять усилию разрыва, растягивающему усилию и усилию истирания, часто прикладываемым при использовании. Кроме того, салфетки также должны быть мягкими на ощупь.

В прошлом нетканые полотна, такие как выдуваемые из расплава нетканые полотна, широко использовали в качестве салфеток. Выдуваемые из расплава нетканые полотна имеют межволоконную капиллярную структуру, подходящую для впитывания и удерживания жидкостей. Однако выдуваемые из расплава нетканые полотна иногда теряют физические свойства, необходимые для использования в качестве салфеток повышенной прочности, например прочность на разрыв и устойчивость к истиранию. Поэтому выдуваемые из расплава полотна обычно ламинируют на поддерживающий слой, например нетканое полотно, которое может быть нежелательно для использования на абразивных или грубых поверхностях. Полотна фильерного производства содержат более толстые и прочные волокна, чем выдуваемые из расплава нетканые полотна, и могут обеспечивать хорошие физические свойства, такие как прочность на разрыв и устойчивость к истиранию. Однако полотна фильерного производства иногда не имеют хороших межволоконных капиллярных структур, которые улучшают впитывающие характеристики салфетки. Кроме того, полотна фильерного производства часто содержат места соединения, которые могут задерживать поток или перенос жидкости в нетканых полотнах.

В ответ на эти и другие проблемы были разработаны нетканые композитные материалы, в которых волокна пульпы гидравлически перепутаны с нетканым слоем по существу непрерывных волокон. Многие из этих материалов имеют хорошие уровни прочности, но часто демонстрируют недостаточную мягкость и недостаточно приятные ощущения на ощупь. Например, гидравлическое перепутывание зависит от высоких объемов воды и давления для перепутывания волокон. Оставшуюся воду можно удалить посредством ряда сушильных барабанов. Однако высокие давления воды и относительно высокая температуры сушильных барабанов существенно сжимают или вдавливают волокна в жесткую структуру. Таким образом, при попытке смягчить нетканые композитные материалы были разработаны технологии без значительного снижения прочности. Одна такая технология описана в патенте США №6,103,061, Anderson и др., который включен сюда полностью посредством ссылки для всех целей. Anderson и др. направлен на нетканое композитное полотно, которое подвергают механическому смягчению, такому как крепирование. Другие попытки смягчить композитные материалы включают добавление химических агентов, каландрирование и тиснение. Однако, несмотря на эти улучшения, нетканые композитные полотна имеют недостаточный уровень мягкости и мягкости на ощупь, требуемой, чтобы придать им ощущение на ощупь “типа ткани”.

По существу остается потребность в материале, которое является прочным, мягким и также демонстрирует хорошие впитывающие свойства для использования при множестве применений салфеток.

Краткое описание изобретения

В соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения описан способ образования полотна, который предусматривает обеспечение нетканого полотна, которое содержит термопластичные волокна. Нетканое полотно перепутано с штапельными волокнами с образованием композитного материала. Композитный материал образует первую поверхность и вторую поверхность. Первая поверхность композитного материала является вытертой.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения описан способ образования материала, предусматривающий обеспечение нетканого полотна, которое содержит термопластичные непрерывные волокна. Нетканое полотно гидравлически перепутано с волокнами пульпы с образованием композитного материала. Волокна пульпы содержат более чем около 50 вес.% композитного материала. Композитный материал образует первую поверхность и вторую поверхность. Первая поверхность композитного материала является вытертой.

В соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения описан способ образования материала, предусматривающий обеспечение полотна фильерного производства, которое содержит термопластичные полиолефиновые волокна. Полотно фильерного производства гидравлически перепутано волокнами пульпы с образованием композитного материала. Волокна пульпы содержат от около 60 вес.% до около 90 вес.% композитного материала. Композитный материал образует первую поверхность и вторую поверхность. Первая поверхность композитного материала является вытертой.

В соответствии с еще одним вариантом выполнения настоящего изобретения описан композитный материал, содержащий полотно фильерного производства, которое содержит термопластичные полиолефиновые волокна. Полотно фильерного производства гидравлически перепутано с волокнами пульпы. Волокна пульпы содержат более чем около 50 вес.% композитного полотна, при этом по меньшей мере одна поверхность композитного полотна является вытертой. В некоторых вариантах выполнения вытертая поверхность может содержать волокна, выровненные в более равномерном направлении, чем волокна невытертой поверхности другого идентичного композитного полотна. Кроме того, вытертая поверхность может содержать большее количество открытых волокон, чем невытертая поверхность другого идентичного композитного полотна.

Краткое описание чертежей

Полное и поясняющее описание настоящего изобретения, включающее лучшие его варианты, предназначенное для специалиста в данной области, изложено более конкретно в оставшейся части описания со ссылкой на сопровождающие чертежи, на которых:

Фиг.1 - схематичный вид способа образования гидравлически перепутанного композитного полотна в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг.2 - схематичный вид способа истирания композитного полотна в соответствии с одним вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг.3 - схематичный вид способа истирания композитного полотна в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг.4 - схематичный вид способа истирания композитного полотна в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг.5 - схематичный вид способа истирания композитного полотна в соответствии с другим вариантом выполнения настоящего изобретения;

Фиг.6 - фотография СЭМ пульповой стороны контрольного образца салфетки Wypall® Х80 Red (красной) по Примеру 1;

Фиг.7 - фотография СЭМ (сечение 45 градусов) пульповой стороны контрольного образца салфетки Wypall® X80 Red (красной) по Примеру 1;

Фиг.8 - фотография СЭМ стороны фильерного производства контрольного образца салфетки Wypall® X80 Red (красной) по Примеру 1;

Фиг.9 - фотография СЭМ пульповой стороны вытертого образца салфетки Wypall® X80 Red (красной) по Примеру 1 (1 проход), в котором зазор составлял 0,014 дюймов и линейная скорость составляла 17 футов в минуту;

Фиг.10 - фотография СЭМ стороны фильерного производства вытертого образца салфетки Wypall® X80 Red (красной) по Примеру 1 (2 проход), в котором зазор составлял 0,014 дюймов и линейная скорость составляла 17 футов в минуту; и

Фиг.11 - фотография СЭМ (45 градусов сечение) Образца 4 по Примеру 2.

Повторное использование ссылочных позиций в настоящем описании и чертежах предназначено для обозначения одних и тех же или аналогичных признаков или элементов изобретения.

Подробное описание предпочтительных вариантов выполнения

Ссылки теперь будут сделаны более подробно на различные варианты выполнения изобретения, один или более примеров которых изложены ниже. Каждый пример обеспечен с целью объяснения изобретения, без ограничения изобретения. Действительно, специалисту в данной области будет очевидно, то различные модификации и варианты могут быть сделаны в настоящем изобретении без отхода от объема или духа изобретения. Например, признаки, показанные или описанные как часть одного варианта выполнения, могут быть использованы в другом варианте выполнения для обеспечения еще одного варианта выполнения. Таким образом, подразумевают, что настоящее изобретения охватывает такие модификации и варианты, которые попадают в объем прилагаемой формулы изобретения и ее эквивалентов.

Определения

Как используют здесь, выражение «нетканое полотно» относится к полотну, имеющему структуру отдельных волокон или нитей, которые переплетены, но не идентифицируемым способом, как в вязанном полотне. Нетканые полотна включают, например, выдуваемые из расплава полотна, полотна фильерного производства, кардные полотна, полотна, переплетенные в воздушном потоке, и т.д.

Как используют здесь, выражение «полотно фильерного производства» относится к нетканому полотну, образованному из по существу непрерывных волокон небольшого диаметра. Эти волокна образованы путем экструзии расплавленного термопластичного материала в виде нитей из множества тонких, по существу круглых капилляров фильерного устройства, с диаметром экструдированных волокон, затем быстро снижающимся, как при выпуске с вытягиванием и/или других хорошо известных механизмов фильерного производства. Производство фильерных полотен описано и показано, например в патентах США №4,340, 563 (Appel и др.), №3,692,618 (Dorschner и др.), №3,802,817 (Matsuki и др.), №3,338,992 (Kinney), №3, 341,394 (Kinney), №3,502,763 (Hartman), №3,502,538 (Levy), №3,542,615 (Dobo и др.) и №5,382,400 (Pike и др.), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей. Фильерные волокна, в общем, являются не липкими, когда их размещают на собирающей поверхности. Фильерные волокна могут иногда иметь диаметр менее около 40 микрон, а часто от около 5 до около 20 микрон.

Как используют здесь, выражение «выдуваемое из расплава полотно» относится к нетканому полотну, образованному из волокон, экструдированных через множество тонких, обычно круглых, капилляров формы в виде расплавленных волокон в сходящиеся высокоскоростные потоки газа (например, воздуха), которые утончают волокна расплавленного термопластичного материала для уменьшения их диаметра, который может доходить до диаметра микроволокна. Затем выдуваемые из расплава волокна переносятся высокоскоростным потоком газа и размещаются на собирающей поверхности с образованием полотна из случайно размещенных выдуваемых из расплава волокон. Такой способ описан, например, в патенте США №3,849,241 (Butin и др.), который включен сюда полностью посредством ссылки для всех целей. В некоторых случаях выдуваемые из расплава волокна могут быть микроволокнами, которые могут быть непрерывными или прерывистыми, имеют диаметр менее 10 микрон и, в общем, являются липкими при размещении на собирающей поверхности.

Как используют здесь, выражение «многокомпонентные волокна» или «соединенные волокна» относится к волокнам, которые были образованы из по меньшей мере двух полимерных компонентов. Такие волокна обычно экструдируют из отдельных экструдеров, но связывают вместе с образованием одного волокна. Полимеры соответствующих компонентов обычно отличаются друг от друга, хотя многокомпонентные волокна могут включать отдельные компоненты из одинаковых или идентичных полимерных материалов. Отдельные компоненты обычно размещены в по существу постоянно расположенных отдельных областях через поперечно сечение волокна и продолжаются по существу по все длине волокна. Конфигурация таких волокон может быть, например, расположением «сторона к стороне», свободное расположение или любое другое расположение. Бикомпонентные волокна и способы их производства описаны в патентах США №5,108,820 (Kaneko и др.), №4, 795,668 (Kruege и др.), №5,382,400 (Pike и др.), №5,336,552 (Strack и др.) и №6,200, 669 (Marmon и др.), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей. Волокна и отдельные компоненты, содержащие одинаковые материалы, также могут иметь разные неправильные формы, такие как описано в патентах США №5,277,976 (Hogle и др.), №5,162,074 (Hills), №5,466,410 (Hills), №5,069,970 (Largman и др.) и №5,057,368 (Largman и др.), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей.

Как используют здесь, выражение «средняя длина волокна» относится к взвешенной средней длине волокон пульпы, определенной при использовании анализатора Kajaani, модель № FS-100, производимой Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Финляндия. В соответствии с испытательной процедурой образец пульпы обрабатывают с помощью мацерирующей жидкости, чтобы обеспечить отсутствие пучков волокон или примесей. Каждый образец пульпы разделяют в горячей воде и разбавляют до приблизительно 0,001% раствора. Отдельные образцы для испытаний разделяют на приблизительно 50-100 мл порции от разбавленного раствора при тестировании с использованием стандартной процедуры анализа волокон Kajaani. Взвешенная средняя длина волокна может быть выражена с помощью следующего уравнения:

где k - максимальная длина волокна;

x_i - длина волокна;

n_i - количество волокон, имеющих длину x_i, и

n - общее количество измеренных волокон.

Как используют здесь, выражение «волокна пульпы низкой средней длины» относится к пульпе, которая содержит значительное количество коротких волокон и неволокнистых частиц. Множество вторичных волокон древесной пульпы можно рассматривать как волокна пульпы низкой средней длины; однако, качество волокон вторичной древесной пульпы будет зависеть от качества повторно используемых волокон и типа, и степени предшествующей обработки. Волокна пульпы низкой средней длины могут иметь среднюю длину волокна менее около 1,2 миллиметра, как определено посредством оптического анализатора волокон, такого как, например, анализатор волокон Kajaani, модель FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Финляндия). Например, волокна пульпы низкой средней длины могут иметь среднюю длину волокна в диапазоне от около 0,7 до около 1,2 миллиметра.

Как используют здесь, выражение «волокна пульпы высокой средней длины» относится к пульпе, которая содержит относительно небольшое количество коротких волокон и неволокнистых частиц. Волокна пульпы высокой средней длины обычно образованы из конкретных невторичных (т.е. первоначальных) волокон. Вторичные волокна пульпы, которые были проверены, также могут иметь высокую среднюю длину волокна. Волокна пульпы высокой средней длины обычно имеют среднюю длину волокна более чем около 1,5 миллиметра, как определено оптическим анализатором волокон, таким как, например, анализатор волокон Kajaani, модель FS-100 (Kajaani Oy Electronics, Kajaani, Финляндия). Например, волокна пульпы высокой средней длины могут иметь среднюю длины волокна от около 1,5 до около 6 миллиметров.

Подробное описание

В общем настоящее изобретение направлено на нетканый композитный материал, содержащий одну или более поверхностей, которые являются вытертыми (например, шлифованными). Кроме мягкости и приятности на ощупь нетканого композитного материала, неожиданно было обнаружено, что истирание такого полотна также может придавать отличные свойства обработки жидкости (например, впитывающую способность, скорость впитывания, скорость вытекания и т.д.), а также улучшенный объем и капиллярное натяжение.

Нетканый композитный материал содержит впитывающие штапельные волокна и термопластичные волокна, которые являются предпочтительными по многим причинам. Например, термопластичные волокна нетканого композитного материала могут улучшать как прочность, срок службы и свойства впитывания масла. Аналогично впитывающие штапельные волокна могут улучшать объемность, мягкость на ощупь и свойства впитывания воды. Относительные количества термопластичных волокон и впитывающих штапельных волокон, используемых в нетканом композитном материале, могут изменяться в зависимости от желаемых свойств. Например, термопластичные волокна могут содержать менее чем около 50 вес.% нетканого композитного материала, а в некоторых вариантах выполнения от около 10 вес.% до около 40 вес.% нетканого композитного материала. Аналогично впитывающие штапельные волокна могут содержать более чем около 50 вес.% нетканого композитного материала, а в некоторых вариантах выполнения от около 60 до около 90 вес.% нетканого композитного материала.

Впитывающие штапельные волокна могут быть образованы из множества различных материалов. Например, в одном варианте выполнения впитывающие штапельные волокна являются нетермопластичными и содержат целлюлозные волокна (например, пульпа, термопластичная пульпа, синтетические целлюлозные волокна, модифицированные целлюлозные волокна и т.д.), а также другие типы нетермопластичных волокон (например, синтетические штапельные волокна). Некоторые примеры подходящих источников целлюлозного волокна включают волокна первичной древесины, такие как термомеханические, отбеленную и неотбеленную пульпу мягкой древесины, пульпу твердой древесины. Вторичные или повторно используемые волокна, такие как полученные из офисных отходов, газет, оберточной бумаги, кусков картона и т.д., также можно использовать. Кроме того, также можно использовать растительные волокна, такие как абака, лен, молочай, хлопок, модифицированный хлопок, хлопковый пух. Кроме того, можно использовать синтетические целлюлозные волокна, такие как, например, искусственный шелк и вискоза. Также можно использовать модифицированные целлюлозные волокна. Например, впитывающие штапельные волокна могут состоять из производных целлюлозы, образованных гидроксильных групп соответствующими радикалами (например, карбоксил, алкил, ацетат, нитрат и т.д.) вдоль углеродной цепи. Как указано, нецеллюлозные волокна также можно использовать в качестве впитывающих штапельных волокон. Некоторые примеры таких впитывающих штапельных волокон включают ацетатные штапельные волокна, штапельные волокна Nomex®, штапельные волокна Kevlar®, штапельные волокна поливинилового спирта, лиоцеловые штапельные волокна и т.д., но не ограничиваются ими.

При использовании в качестве впитывающих штапельных волокон пульповые волокна могут иметь высокую среднюю длину волокна, низкую среднюю длину волокна или их смесь. Некоторые примеры подходящих пульповых волокон с высокой средней длиной включают северную мягкую древесину, южную мягкую древесину, красное дерево, красный кедр, тсугу, сосну (например, южные сосны), ель (например, черную ель), их комбинации, и т.д., но не ограничиваются ими. Примерные древесные пульпы с высокой средней длиной волокон включают пульпы, поставляемые компанией Кимберли Кларк Корпорейшн, под торговым обозначением ″Longlac 19″. Некоторые примеры подходящих волокон пульпы с низкой средней длиной волокна могут включать некоторые первичные пульпы твердых пород древесины и вторичную (повторно используемую) волокнистую пульпу из таких источников, как, например, газеты, утилизированный картон и офисные отходы, но не ограничиваются ими. Волокна твердой древесины, такой как эвкалипт, клен, береза, тополь и т.д., также можно использовать в качестве волокон пульпы с низкой средней длиной. Можно использовать смеси волокон с высокой средней длиной и низкой средней длиной. Например, смесь может содержать более чем около 50 вес.% пульпы с низкой средней длиной волокон и менее около 50 вес.% пульпы с высокой средней длиной волокон. Одна из примерных смесей содержит 75 вес.% пульпы с низкой средней длиной волокон и около 25 вес.% пульпы с высокой средней длиной волокон.

Как указано, нетканый композитный материал также содержит термопластичные волокна. Термопластичные волокна могут быть по существу непрерывными или могут быть штапельными волокнами, имеющими среднюю длину волокна от около 0,1 миллиметра до около 25 миллиметров, в некоторых вариантах выполнения от около 0,5 миллиметров до около 10 миллиметров и в некоторых вариантах выполнения от около 0,7 миллиметров до около 6 миллиметров. Независимо от длины волокон термопластичные волокна могут быть образованы из множества различных типов полимеров, включая полиолефины, полиамиды, полиэфиры, полиуретаны, их смеси и сополимеры и т.д., но не ограниваясь ими. Предпочтительно термопластичные волокна содержат полиолефины, и даже более предпочтительно, полипропилен и/или полиэтилен. Подходящие полимерные композиции также могут иметь термопластичные эластомеры, смешанные с ними, а также содержат пигменты, антиоксиданты, промоторы потока, стабилизаторы, ароматические вещества, абразивные частицы, наполнители и т.д. Возможно, используют многокомпонентные (например, бикомпонентные) термопластичные волокна. Например, подходящие конфигурации для многокомпонентных волокон включают конфигурацию «сторона к стороне» и конфигурации «оболочка-сердцевина», а подходящие конфигурации «оболочка-сердцевина» включают нецентрированные оболочку-сердцевину и концентричные оболочку-сердцевину. В некоторых вариантах, как хорошо известно в данной области, полимеры, используемые для образования многокомпонентных волокон, имеют достаточно разные точки плавления для формирования различных свойств кристаллизации и/или отверждения. Многокомпонентные волокна могут иметь от около 20 вес.% до около 80 вес.%, а в некоторых вариантах выполнения от около 40 вес.% до около 60 вес.% низкоплавкого полимера. Кроме того, многокомпонентные волокна могут иметь от около 80 вес.% до около 20 вес.%, а в некоторых вариантах выполнения от около 60 вес.% до около 40 вес.% высокоплавкого полимера.

Помимо термопластичных волокон и впитывающих штапельных волокон нетканый композитный материал может также содержать различные другие материалы. Например, небольшие количества влагостойких полимеров и/или полимерных связующих можно использовать для улучшения прочности и устойчивости к истиранию. Разрыхляющие агенты также можно использовать для снижения степени водородного соединения. Добавление некоторых разрыхляющих агентов в количестве, например, от около 1 вес.% до около 4 вес.% композитного слоя может также снизить измеренные статические и динамические коэффициенты трения и улучшить устойчивость к истиранию. Также можно использовать различные другие материалы, такие как, например, активированный уголь, глина, крахмалы, супервпитывающие материалы и т.д.

В некоторых вариантах выполнения, например, нетканый композитный материал образован интегральным перепутыванием термопластичных волокон со впитывающими штапельными волокнами при использовании любой из множества технологий перепутывания, известных в данной области (например, гидравлическое, воздушное, механическое и т.д.). Например, в одном варианте выполнения нетканое полотно, образованное из термопластичных волокон, интегрально перепутано со впитывающими штапельными волокнами при использовании гидравлического перепутывания. Обычный процесс гидравлического перепутывания использует струи высокого давления для перепутывания волокон и/или элементарных нитей с образованием уплотненной перепутанной композитной структуры. Гидравлически перепутанные нетканые композитные материалы описаны, например, в патентах США №3,494,821 (Evans), №4,144,370 (Bouolton), №5,284,703 (Everhart и др.) и №6,315,864 (Anderson и др.), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей.

Ссылаясь на Фиг.1, например, показан один вариант выполнения процесса гидродинамического перепутывания, подходящего для формирования нетканого композитного материала из нетканого полотна и волокон пульпы. Как показано, волокна пульпы, содержащие волокнистую массу, перемещают к традиционному напорному ящику 12, где размещают посредством шлюзового средства 14 на традиционном формирующем полотне или поверхности 16. Суспензия волокон пульпы может иметь любую консистенцию, которую обычно используют в традиционных процессах бумажного производства. Например, суспензия может содержать от около 0,01 до около 1,5 вес.% волокон пульпы, суспендированных в воде. Воду затем удаляют из суспензии волокон пульпы с образованием равномерного слоя 18 волокон пульпы.

Нетканое полотно 20 также разматывают из вращающегося подающего валка 22 и пропускают через зажим 24 S-образной конструкции 26 валков, образованной расположенными друг над другом валками 28 и 30. Любую из множества технологий можно использовать для формирования нетканого полотна 20. Например, в одном варианте выполнения штапельные волокна используют для формирования нетканого полотна 20 при использовании традиционных процессов кардного прочеса, например процессов кардного прочеса шерсти или хлопка. Однако другие процессы, такие как переплетение в воздушном потоке или влажное переплетение, также можно использовать для формирования полотна штапельных волокон. Кроме того, по существу непрерывные волокна можно использовать для формирования нетканого полотна 20, такого как образовано в процессе формирования полотна из расплава, например фильерное производство, выдувание из расплава и т.д.

Нетканое полотно 20 может быть соединено для улучшения его срока службы, прочности, свойств при касании руками, эстетических свойств и/или других свойств. Например, нетканое полотно 20 может быть соединено термически, ультразвуковым способом, адгезивно и/или механически. Как, например, нетканое полотно 20 может быть соединено так, что оно имеет множество небольших, отдельных точек соединения. Примерный способ точечного соединения представляет собой термическое точечное соединение, которое, в общем, включает прохождение одного или более слоев между нагретыми валками, такими как гравированный валок с узором и второй соединительный валок. Гравированный валок имеет некоторый узор, так что полотно не соединяется по всей его поверхности, а второй валок может быть гладким или с узором. В результате различные узоры были разработаны для гравированных валков, для выполнения также эстетической функции. Примерные соединительные узоры включают описанные в патентах США №3,855,046 (Hansen и др.), №5,620,779 (Levy и др.), №5,962,112 (Hayness и др.), №6,093,665 (Savyovitz и др.), патент США на промобразец №428,267 (Romano и др.), и патент США на промобразец №390,708 (Brown), включенные оба полностью посредством ссылки для всех целей, но не ограничиваются ими. Например, в некоторых вариантах выполнения нетканое полотно 20 может быть соединено, так чтобы иметь общую площадь соединения менее около 30% (как определено традиционными оптическими микроскопическими способами) и/или равномерную плотность соединения более около 100 соединений на кв.дюйм. Например, нетканое полотно может иметь общую площадь соединения от около 2% до около 30% и/или плотность соединения от около 250 до около 500 штыревых соединений на кв.дюйм, такая комбинация общей площади соединения и/или плотности соединений может, в некоторых вариантах выполнения, достигаться соединением нетканого полотна 20 посредством штыревого соединительного узора, имеющего более около 100 штыревых соединений на кв.дюйм, который обеспечивает общую площадь поверхности соединений менее около 30% при полном контакте с гладким опорным валком. В некоторых вариантах выполнения соединительный узор может иметь плотность штыревых соединений от около 250 до около 350 штыревых соединений на кв.дюйм и/или общую площадь поверхности соединений от около 10% до около 25% при контакте с гладким опорным валком.

Кроме того, нетканое полотно 20 может быть соединено посредством непрерывных швов или узоров. В качестве дополнительных примеров нетканое полотно 20 может быть соединено по периферии листа или просто по ширине или поперечному направлению (ПН) полотна, смежно краям. Также можно использовать другие технологии соединения, такие как комбинация термического соединения и пропитка латексом. Альтернативно и/или дополнительно, полимеры, латекс или адгезивы можно наносить на нетканое полотно 20 посредством, например, разбрызгивания или печати и высушивать для обеспечения желаемого соединения. Другие подходящие технологии соединения могут быть описаны в патентах США №5,284,703 (Everhart и др.), №6,103,061 (Andersn и др.) и №6,197,404 (Varona), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей.

Возвращаясь снова к Фиг.1, нетканое полотно 20 затем размещают на перепутывающую поверхность 32 с отверстиями традиционного устройства гидравлического перепутывания, где слой 18 волокон пульпы затем укладывают на полотно 20. Хотя это и не требуется, обычно предпочтительно, чтобы слой 18 волокон пульпы был размещен между нетканым полотном 20 и коллекторами 34 гидравлического перепутывания. Слой 18 волокон пульпы и нетканое полотно 20 пропускают под ним или более коллекторами 34 гидравлического перепутывания, обрабатывают струями жидкости для перепутывания слоя 18 волокон пульпы с волокнами нетканого полотна 20 и проводят их в нетканое полотно 20 и через него с образованием нетканого композитного материала 36. Альтернативно гидравлическое перепутывание может осуществляться, когда слой 18 волокон пульпы и нетканое полотно 20 находятся на одном средстве с отверстиями (например, сетчатое полотно), так что происходит влажное образование полотна. Настоящее изобретение также рассматривает наложение высушенного слоя 18 волокон пульпы на нетканое полотно 20, регидратирование высушенного слоя до указанной консистенции, а затем обеспечение гидравлического перепутывания регидратированного слоя. Гидравлическое перепутывание также можно осуществлять, когда слой 18 волокон пульпы сильно насыщен водой. Например, слой 18 волокон пульпы может содержать до около 90 вес.% воды непосредственно перед гидравлическим перепутыванием. Альтернативно слой 18 волокон пульпы может быть слоем, сформированным в воздушном потоке или сухим способом.

Гидравлическое перепутывание можно осуществлять с использованием традиционного оборудования для гидравлического перепутывания, такого как описано например, в патентах США №5,284,703 (Everhart и др.) и №3,485,706 (Evans), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей. Гидравлическое перепутывание можно осуществлять с помощью любой подходящей рабочей жидкости, такой как, например, вода. Рабочая жидкость протекает через распределительное средство, которое равномерно распределяет жидкость к ряду отдельных отверстий или выходных отверстий. Эти отверстия или выходные отверстия могут быть от около 0,003 до около 0,015 дюймов в диаметре и могут быть расположены в один или более рядов с любым количеством отверстий, например, 30-100 на дюйм, в каждом ряду. Например, можно использовать распределительное средство, произведенное компанией Fleissner, Inc.of Charlotte, Сев. Каролина, содержащее полосу, имеющую отверстия диаметром 0,007 дюймов, 30 отверстий на дюйм и 1 ряд отверстий. Однако также следует понимать, что можно использовать многие другие конфигурации и комбинации распределительного средства. Например можно использовать одно распределительное средство или несколько распределительных средств могут быть расположены последовательно. Кроме того, хотя это и не требуется, давление жидкости, обычно используемое при гидравлическом перепутывании, находится в диапазоне от около 1000 до около 3000 фунт на кв.дюйм, и в некоторых вариантах выполнения от около 1200 до около 1800 фунт на кв.дюйм. Например при работе в верхних диапазонах описанных давлений, нетканый композитный материал 36 может быть обработан при скоростях до около 100 футов/минуту (ф/м).

Жидкость может воздействовать на слой 18 волокон пульпы и нетканое полотно 20, которое поддерживается поверхностью с отверстиями, такой как одноплоскостная сетка, имеющая размер ячеек от около 40×40 до около 100. Поверхность с отверстиями также может быть многослойной сеткой, имеющей размер ячеек от около 50×50 до около 200×200. Как обычно во многих процессах обработки струями воды, щель 38 для вакуума может быть расположена непосредственно ниже распределительных средств для гидро-иглопробивания или под перепутывающей поверхностью 32 с отверстиями вниз по ходу потока от перепутывающего распределительного средства, так что избыток воды удаляют из гидравлически перепутываемого нетканого композитного материала 36.

Не придерживаясь какой-либо конкретной теории работы, полагают, что столбцовые струи рабочей жидкости, которые непосредственно воздействуют на слой 18 волокон пульпы, лежащий на нетканом полотне 20, обеспечивают вбивание волокон пульпы в матрицу или сеть волокон или частично через нее в нетканом полотне 20. когда струи жидкости и слой 18 волокон пульпы взаимодействуют с нетканым полотном 20, волокна пульпы слоя 18 также перепутываются с волокнами нетканого полотна 20 и друг с другом. В некоторых вариантах выполнения такое перепутывание может привести к «асимметрии» в том, что одна поверхность имеет преобладание термопластичных волокон, делающих ее более скользкой, на ощупь более похожей на пластик, тогда как другая поверхность имеет преобладание волокон пульпы, делающих ее более мягкой, более плотной на ощупь. То есть, хотя волокна пульпы слоя 18 вбивают через матрицу или в матрицу нетканого полотна 20, многие волокна пульпы будут еще оставаться на поверхности материала 36 или около нее. Эта поверхность может, таким образом, содержать большую долю волокон пульпы, при этом другая поверхность может содержать большую долю термопластичных волокон нетканого полотна 20.

После обработки струями воды полученный нетканый композитный материал 36 может быть перенесен затем к операции сушки (например, компрессионной, некомпресионной и т.д.). Захватывающий ролик с разными скоростями можно использовать для переноса материала от ленты гидравлического иглопробивания к операции сушки. Альтернативно можно использовать традиционные захватывающие средства вакуумного типа и переносящие полотна. При желании нетканый композитный материал 36 может быть крепирован во влажном состоянии перед переносом к операции сушки. Некомпрессионная сушка материала 36, например, может осуществляться с использованием традиционного конвейерного сушащего устройства 42. Конвейерное сушащее устройство 42 может быть наружным вращаемым цилиндром 44 с отверстиями 46 в комбинации с наружным кожухом 48 для приема горячего воздуха, выдуваемого через отверстия 46. Лента конвейерного сушащего устройства переносит нетканый композитный материал 36 над верхним участком наружного цилиндра 40 конвейерного сушащего устройства. Нагретый воздух, подаваемый через отверстия 46 в наружном цилиндре 44 конвейерного сушащего устройства 42, удаляет воду из нетканого композитного материала 36. Температура воздуха, подаваемого через нетканый композитный материал 36 с помощью конвейерного сушащего устройства 42, может меняться от около 200°F до около 500°F. Другие подходящие способы и устройства для конвейерной сушки можно найти, например, в патенте США №2,666,369 (Niks) и №3,821,068 (Shaw), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей.

В дополнение к гидравлически перепутанному нетканому композитному материалу нетканое композитное полотно может также содержать смесь термопластичных волокон и впитывающих штапельных волокон. Например, нетканое композитное полотно может быть «совместно формованным» материалом, который может быть выполнен с помощью процесса, в котором по меньшей мере одна головка формы для выдувания из расплава расположена около желоба, через который впитывающие штапельные волокна добавляют к нетканому полотну при его формировании. Некоторые примеры таких совместно формованных материалов раскрыты в патенте США №4,100,324 (Anderson и др.), №5,284,703 (Everhart и др.) и №5,350,624 (Georger и др.), которые включены сюда полностью посредством ссылки для всех целей.

Независимо от способа его формирования композитное полотно подвергают процессу абразивной отделки в соответствии с настоящим изобретением, чтобы улучшить некоторые его свойства. Различные хорошо известные процессы абразивной отделки, в общем, можно осуществлять, включая шлифовку, ворсование и т.д., но не ограничиваясь ими. Например, несколько подходящи