CN108135407A - 擦拭产品及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种由纤维素纤维和合成短纤维制成的湿法成网且水力缠结的非织造材料。将所述纤维素纤维与所述合成纤维混合并使用湿法成网工艺成形为幅材。然后使所述幅材经受多个水刺过程。在一个实施方案中，所述幅材在水平位置输送时经受第一水刺过程。然后将所述幅材进料到后续的水刺鼓上。所述幅材的每一侧都经受至少一个以上的水刺过程。

Description

擦拭产品及其制造方法

背景技术

布毛巾和抹布通常用于制造和商业环境以用于清洁液体和微粒。此类织造材料具有吸收性并且有效地将微粒拾取在材料的织造纤维内。此类毛巾和抹布在使用后通常被洗涤并重新使用。然而，此类织造材料具有多种缺陷。

例如，布毛巾和抹布即使在洗涤时仍通常含有残余物或残留的金属微粒，这些残余物或金属微粒可能损坏随后与毛巾或抹布接触的表面并且可能伤害使用者的手。此外，布毛巾和抹布通常被液体、油和油脂弄脏，而不是吸收它们。

布抹布和毛巾的替代物是由纸浆纤维制成的擦拭物。尽管已知纸浆纤维的非织造幅材具有吸收性，但是完全由纸浆纤维制成的非织造幅材对于诸如重负荷擦拭物的某些应用而言可能是不理想的，因为它们缺乏强度和耐磨性。过去，应用粘结剂将纸浆纤维幅材外部增强。如此高水平的粘结剂可增加费用并在使用过程中留下斑纹，这可能产生不适合某些应用诸如汽车喷漆的表面。当此类外部增强的擦拭物与某些挥发性或半挥发性溶剂一起使用时，粘结剂还可能被浸析掉。

已经制出了具有高纸浆含量的其他擦拭物，所述纸浆被水力缠结成连续长丝基材。此类擦拭物可用作重负荷擦拭物，因为它们既具有吸收性，对于重复使用又足够结实。此外，与布抹布和毛巾相比，此类擦拭物具有吸收性更高和穿透到使用者手中的液体更少的优点。

尽管通过将纸浆纤维水刺成连续长丝基材而制成的擦拭物具有良好的特性组合并且代表了本领域的显著进步，但仍需要进一步的改进。例如，为了生产如上所述的水刺幅材，在第一过程中生产由连续长丝制成的幅材，然后在第二过程中用纸浆纤维水刺。因此，生产擦拭物的过程的效率可能相对低下。

因此，目前需要一种可以在单个过程中以相对快的速度生产的生产具有优异擦拭特性的擦拭物的方法。更具体地说，需要一种用于以相对高的速度生产水刺擦拭物的方法，所述水刺擦拭物不仅具有类似布的感觉，而且因为擦拭物结实耐用而具有类似布的性能。

定义

如本文所用，术语“纵向”是指非织造幅材形成过程中纤维在其上沉积的成形表面的行进方向。

如本文所用，术语“横向”是指垂直于上文所定义的纵向的方向。

如本文所用，术语“纸浆”是指来自诸如木本和非木本植物的天然来源的纤维。木本植物包括例如落叶和针叶树。非木本植物包括例如棉、亚麻、西班牙草、马利筋属植物、秸秆、黄麻、大麻和甘蔗渣。

如本文所用，术语“非织造织物或幅材”是指具有成夹层的但不是以可识别方式的(如在针织织物中)各纤维或线的结构的幅材。非织造织物或幅材已经由许多工艺形成，例如湿法成网工艺。非织造织物的基重通常以每平方码的材料盎司数(osy)或每平方米的克数(g/m²或gsm)表示，而可用的纤维直径通常以微米表示。(注意，要从osy转换到gsm，将osy乘以33.91)。

发明内容

一般来讲，本公开涉及一种擦拭物产品以及一种制造所述产品的方法。如将在下文更详细地解释的，本公开的方法实现相对高的加工速度以经济地生产擦拭物产品。除了能够高速生产之外，本公开的擦拭物产品具有优异的整体特性。例如，擦拭物不仅具有类似布的感觉，而且还具有优异的强度特性和吸水特性。特别有利的是，擦拭物可以具有相对高的强度特征，而无需使用可能干扰擦拭物的吸收性和其他特征的化学粘结剂。

在一个实施方案中，本公开涉及一种使用湿法成网成形工艺结合多个水刺步骤来生产擦拭物产品的方法。例如，本公开的方法包括由含水纤维悬浮液形成非织造幅材的步骤。含水纤维悬浮液包括包含与合成短纤维组合的纤维素纤维的纤维配料。纤维素纤维可包括纸浆纤维和/或再生纤维。再生纤维可包括人造丝纤维、莱赛尔(lyocell)纤维等。纸浆纤维可包括木本或非木本植物纤维，包括但不限于软木纤维、硬木纤维、棉纤维、棉绒、亚麻等。在一个实施方案中，纤维配料包含约60重量％至约80重量％的纤维素纤维和约20重量％至约40重量％的合成短纤维。合成短纤维可包括热塑性聚合物。例如，合成短纤维可包括聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃纤维(诸如聚乙烯纤维或聚丙烯纤维)以及它们的混合物。

一旦由含水纤维悬浮液形成非织造幅材，便使幅材在仍处于湿态的同时经受多个水刺步骤。在一个实施方案中，例如，该方法包括将由含水纤维悬浮液形成的幅材水力缠结以形成具有第一侧和第二侧的水力缠结的幅材。然后通过向第一侧施加水力能，使幅材的第一侧经受另一个水力缠结步骤。该方法还包括通过使第二侧经受水力能而将幅材的第二侧水力缠结。在一个实施方案中，在幅材在鼓上旋转时，使幅材的第一侧经受水力能。类似地，幅材的第二侧可在幅材在第二鼓上旋转时经受水力能。在其他实施方案中，甚至可以在幅材上进行另外的水刺步骤。另外的水刺步骤可以发生在另外的圆柱形鼓上，或者可以在非织造材料处于水平位置时在精整台上发生。

在通过湿法成网工艺形成非织造幅材且随后水刺多次之后，使用对流来干燥幅材以便形成擦拭产品。例如，可以通过对流来干燥幅材而不压缩幅材，诸如通过将幅材按压在加热表面上。例如，在一个实施方案中，幅材可以通风干燥以形成擦拭产品。

在一个实施方案中，含水纤维悬浮液还包含软化剂。软化剂可包括季铵盐，诸如季铵氯化物。在一个实施方案中，例如，软化剂可包括季铵氯化物的有机硅基胺盐。

在幅材干燥之后，在一个实施方案中，幅材可以被切割成单独的片材。单独的片材可以交错折叠在一起形成叠堆并被放置到分配器中以供使用。另选地，可以通过垂直于纵向在幅材上形成周期性弱线来将所形成的产品穿孔。然后可以将幅材形成为螺旋卷绕的卷以供后期使用。

本公开还涉及根据本公开制造的擦拭产品。例如，在一个实施方案中，擦拭产品包括湿法成网且水刺的非织造幅材。非织造幅材可以由纤维素纤维和由热塑性聚合物制成的合成短纤维的组合制成。在一个实施方案中，例如，幅材可以由纤维长度为约6mm至约20mm的纤维素人造丝纤维与纤维长度也为约6mm至约20mm的聚酯短纤维的组合制成。纤维素纤维可以以约60重量％至约80重量％的量存在于幅材中，而合成短纤维可以以约20重量％至约40重量％的量存在于幅材中。非织造幅材具有第一侧和第二侧。根据本公开，幅材的第一侧经受了至少两个水刺步骤，而幅材的第二侧经受了至少一个水刺步骤。非织造幅材可以通风干燥以便具有约3cc/g至约20cc/g的堆积体积。在一个实施方案中，非织造幅材可具有大于约5cc/g，诸如大于约7cc/g，诸如大于约9cc/g的堆积体积。

根据本公开制造的擦拭产品不仅可以具有良好的体特性，而且还可以具有优异的强度特性和吸收特性。例如，擦拭产品可具有大于约15磅，诸如大于约18磅，诸如大于约20磅，诸如大于约23磅，诸如甚至大于约24磅的在纵向上的抓样拉伸强度(grab tensilestrength)。抓样拉伸强度通常在纵向上小于约30磅，诸如小于约27磅。在横向上，擦拭产品可以具有大于约10磅，诸如大于约12磅，诸如大于约14磅的抓样拉伸强度。在横向上的抓样拉伸强度通常小于约19磅。以克/克计，擦拭产品可具有大于约550％，诸如大于约600％，诸如大于约630％，诸如大于约700％，诸如大于约800％，诸如大于约900％，诸如甚至大于约1,000％的吸水性或水容量。以克/克计，吸水性通常小于约1,500％，诸如小于约1,300％。例如，擦拭产品可具有大于约400％，诸如大于约450％，诸如大于约500％，诸如大于约600％，诸如甚至大于约700％的矿物油容量。以克/克计，矿物油容量通常小于约900％。擦拭产品还可具有大于约800％，诸如大于约850％，诸如大于约900％，诸如大于约1,000％，诸如大于约1,100％，诸如大于1,300％，诸如甚至大于1,500％的50重量机油容量。以克/克计，机油容量通常小于约1,800％。

本公开的其他特征和方面在下文更详细地讨论。

附图说明

在说明书的其余部分中并参考附图更具体地提出了本公开全面并使之能够实施的公开内容，在附图中：

图1和图2是用于生产根据本公开制造的擦拭产品的工艺的一个实施方案的透视图；并且

图3是根据本公开制造的擦拭产品的一个实施方案的透视图。

在本说明书和附图中对附图标记的反复使用旨在代表本发明的相同或类似的特征或元件。

具体实施方式

本领域的普通技术人员应当理解，本讨论仅是对示例性实施方案的描述，而无意限制本公开的更广泛的方面。

一般来讲，本公开涉及一种用于生产擦拭产品的方法以及由所述方法制造的擦拭产品。一般来讲，擦拭产品由包含纤维素纤维和由热塑性聚合物制成的合成短纤维的组合的湿法成网非织造幅材或纤维毡制成。湿法成网的幅材在干燥之前经受多个水刺过程。在一个实施方案中，例如，首先将纤维幅材在水平表面上水刺，然后使其在幅材的每一侧上进一步经受水力能。例如，在第一水刺步骤之后，可以将幅材承载在多个水刺鼓上，所述鼓被设计成在相反侧上向幅材施加水力能。最后，通过使用对流进行干燥而使湿法成网且水刺的幅材进一步经受缠结后处理。例如，热空气可以流过非织造幅材以用于将幅材通风干燥，而不对幅材施加压缩力。

通过本公开的工艺，擦拭产品可以以相对快的速度经济地生产。在此工艺中，用于制造幅材的纤维可与软化剂接触，以进一步增强幅材的各种特性。例如，纤维的选择、化学品和多个水刺步骤产生不仅具有类似布的特性，而且非常耐用结实的非织造材料。特别有利的是，可以根据本发明制造擦拭产品，而不必首先形成纺粘幅材。就这一点而言，擦拭产品不含任何连续长丝。

参照图1和图2，仅出于示例性目的，附图共同示出了用于生产根据本公开的擦拭产品的工艺的一个实施方案。如图1所示，由流浆箱12供应稀释的纤维悬浮液，并且通过闸门14以均匀分散体的形式将其沉积到常规造纸机的成形织物16上。纤维悬浮液可以稀释到常规造纸工艺中通常使用的任何稠度。例如，悬浮液可包含悬浮在水中的约0.01至约1.5重量％的纤维。从纤维悬浮液中除去水以形成纤维材料18的均匀纤维层。

用于形成纤维材料18的纤维配料通常包含纤维素纤维和由热塑性聚合物构成的合成短纤维的混合物。纤维素纤维可包括天然纤维素纤维、再生纤维素纤维或它们的混合物。天然纤维素纤维可以来源于木本植物或非木本植物。木本植物包括南方软木牛皮纸、北方软木牛皮纸、软木亚硫酸盐纸浆、棉、棉绒、竹子等。非木本纤维来源为不是木本植物纤维来源的任何纤维物种。此类非木本纤维来源包括但不限于来自马利筋属植物和相关物种的种毛纤维、蕉麻叶纤维(也称为马尼拉麻)、菠萝叶纤维、印度草、西班牙草、稻草、香蕉叶纤维、来自构树的基础(树皮)纤维，以及类似的纤维来源。

当纤维配料包含纸浆纤维时，纸浆纤维可以是任何高平均纤维长度纸浆、低平均纤维长度纸浆或其混合物。高平均纤维长度纸浆通常具有约1.5mm至约6mm的平均纤维长度。

在一个实施方案中，纤维配料可包含纤维素再生纤维。纤维素再生纤维可以单独使用或与上述任何天然纤维素纤维结合使用。纤维素再生纤维是通过将来自木本或非木本植物的再生或改性纤维素材料进行挤出或以其他方式处理而得到的人造长丝。例如，纤维素再生纤维可包括莱赛尔纤维、人造丝纤维、粘胶纤维、它们的混合物等。再生纤维可具有在约3mm至约60mm范围内的纤维长度。例如，再生纤维可具有约4mm至约15mm，诸如约6mm至约12mm的纤维长度。在另一个实施方案中，再生纤维可具有在约30mm至约60mm范围内的纤维长度。另外，再生纤维的细度可使得纤维具有大于约2微米，诸如大于约4微米，诸如大于约6微米，诸如大于约8微米，诸如大于约10微米的直径。纤维直径通常小于约25微米，诸如小于约23微米，诸如小于约20微米，诸如小于约18微米，诸如小于约15微米，诸如小于约13微米。

纤维素纤维可以以大于约50重量％的量存在于纤维配料中，诸如以大于约55重量％的量，诸如以大于约60重量％的量，诸如以大于约65重量％的量，诸如以大于约70重量％的量，诸如以大于约75重量％的量。一般来讲，纤维素纤维以小于约90重量％的量存在，诸如以小于约85重量％的量存在，诸如以小于约80重量％的量存在，诸如以小于约75重量％的量存在，诸如以小于约70重量％的量存在。

如上所述，纤维素纤维与合成短纤维组合。在一个实施方案中，纤维配料可以仅含与合成短纤维组合的纤维素纤维。合成短纤维由一种或多种热塑性聚合物制成。根据本公开可以使用的合成纤维的实例包括聚酰胺纤维诸如尼龙纤维、聚酯纤维诸如由聚对苯二甲酸乙二醇酯制成的纤维、聚烯烃纤维诸如聚乙烯纤维或聚丙烯纤维，以及它们的混合物。合成纤维可具有在约3mm至约60mm范围内的纤维长度。例如，合成纤维可具有约4mm至约15mm，诸如约6mm至约12mm的纤维长度。在另一个实施方案中，合成纤维可具有在约30mm至约60mm范围内的纤维长度。合成纤维可具有在上文相对于纤维素再生纤维所描述的任何范围内的纤维直径。具体地讲，纤维可具有约2微米至约25微米，诸如约6微米至约15微米的直径。

合成短纤维可以以大于约10重量％的量存在于纤维配料中，诸如以大于约15重量％的量，诸如以大于约20重量％的量，诸如以大于约25重量％的量，诸如以大于约30重量％的量。合成短纤维可以以小于约50重量％的量存在于纤维配料中，诸如以小于约40重量％的量，诸如以小于约35重量％的量。

在一个实施方案中，纤维配料可包含与纸浆纤维和再生纤维组合的合成短纤维。在此实施方案中，例如，合成短纤维可以以上面列出的任何量存在。再生纤维素纤维可以以大于约5重量％的量存在，诸如以大于约10重量％的量存在，诸如以大于约15重量％的量存在，诸如以大于约20重量％的量存在，诸如以大于约25重量％的量存在，诸如以大于约30重量％的量存在，诸如以大于约35重量％的量存在，诸如以大于约40重量％的量存在。再生纤维通常以小于约70重量％的量存在，诸如以小于约60重量％的量存在。纸浆纤维可以以大于约30重量％的量存在，诸如以大于约40重量％的量存在，诸如以大于约50重量％的量存在，诸如以大于约60重量％的量存在。纸浆纤维通常可以以小于约75重量％的量存在，诸如以小于约70重量％的量存在，诸如以小于约65重量％的量存在，诸如以小于约60重量％的量存在，诸如以小于约50重量％的量存在。在一个实施方案中，纤维配料可包含约10重量％至约40重量％的合成短纤维，诸如聚酯纤维；约30重量％至约70重量％的纸浆纤维；以及约10重量％至约40重量％的再生纤维，诸如人造丝纤维。

在一个实施方案中，用于形成非织造幅材的纤维配料可以用一种或多种软化剂处理，特别是当幅材包含纸浆纤维时。例如，软化剂可包括可以添加到纤维浆料中以减少内部纤维与纤维的粘结强度的脱粘剂。可用于本公开的合适的软化剂包括阳离子脱粘剂，诸如脂肪二烷基季胺盐、单脂肪烷基叔胺盐、伯胺盐、咪唑啉季盐、有机硅季盐以及不饱和脂肪烷基胺盐。其他合适的脱粘剂包括阳离子有机硅组合物。

在一个实施方案中，本公开的工艺中使用的软化剂是有机季铵氯化物，并且具体地是季铵氯化物的有机硅基胺盐。例如，软化剂可以是由Hercules Corporation销售的TQ1003。软化剂可以以存在的纤维素纤维的约0.05重量％至约1重量％的量添加到纤维浆料中，诸如基于存在的纤维素纤维的重量计约0.1％至约0.7％。在一个实施方案中，基于纤维素纤维诸如纸浆纤维的重量计，软化剂以0.5重量％的量存在。

在一个另选的实施方案中，软化剂可以是基于咪唑啉的试剂。基于咪唑啉的软化剂可以例如从Witco Corporation获得。基于咪唑啉的软化剂可以以介于每公吨2.0至约15kg的量添加。

任选的化学添加剂也可以添加到含水纤维配料或形成的胚网中以赋予产品和工艺额外的益处，并且不与擦拭物的预期益处对立。此类化学品可以在造纸工艺中的任何时间添加。

可以添加到纸幅中的化学品类型包括但不限于通常呈阳离子、阴离子或非离子表面活性剂、湿润剂和增塑剂形式的吸收性助剂诸如低分子量聚乙二醇和多羟基化合物诸如甘油和丙二醇。其他材料的实例包括但不限于气味控制剂，诸如气味吸收剂、活性炭纤维和颗粒、小苏打、螯合剂、沸石、香料或其他气味掩盖剂、环糊精化合物、氧化剂等。也可以使用超吸收颗粒。附加选项包括阳离子染料、荧光增白剂、柔软剂(emollient)等。

可掺入基片中的不同化学品和成分可取决于产品的最终用途。例如，可以将各种湿强剂掺入产品中。如本文所用，湿强剂是用于固定湿态纤维之间的粘结的材料。通常，纤维在纸和薄纸产品中保持在一起的方式涉及氢键，有时涉及氢键和共价键和/或离子键的组合。在一些应用中，提供将允许以这样的方式与纤维粘结的材料是有用的，以便固定纤维与纤维的粘结点并使其在湿态下不易分裂。湿态通常意指当产品大部分被水或其他水溶液饱和时的状态。

在添加到纸或薄纸幅材中时导致所提供的片材的平均湿几何拉伸强度：干几何拉伸强度的比率超过0.1的任何材料可称为湿强剂。

暂时性湿强剂被定义为这样的树脂，当掺入产品中时，其将提供在暴露于水至少5分钟的时间段后保留其原始湿强度的不到50％的产品。暂时性湿强剂在本领域中是公知的。暂时性湿强剂的实例包括聚合醛官能化合物诸如乙醛酸化聚丙烯酰胺，诸如阳离子乙醛酸化聚丙烯酰胺。

此类化合物包括可得自West Patterson，N.J.的Cytec Industries的PAREZ 631NC湿强树脂、氯醛酸化聚丙烯酰胺以及由Wilmington，Del.的Hercules，Inc.制造的HERCOBOND 1366。乙醛酸化聚丙烯酰胺的另一个实例是PAREZ 745，它是乙醛酸化的聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基氯化铵)。

在一个实施方案中，纤维材料18从成形表面16转移到常规水力缠结机的多孔缠结表面32。纤维材料18放置在水力缠结歧管34的下方。纤维材料18在一个或多个水力缠结歧管34下方通过，并用流体射流处理以使纤维素纤维与合成短纤维缠结。

另选地，在纤维材料18在发生湿法成网的相同多孔筛网(即网状织物)上时，可发生水力缠结。

当纤维材料18被水高度饱和时，可发生水力缠结。例如，即将水力缠结之前，纤维材料18可包含最多约90重量％的水。

水力缠结湿法成网的纤维层是期望的，因为纤维可以嵌入和/或缠绕并彼此纠缠而不干扰“纸”粘结(有时称为氢键合)，因为纤维素纤维保持在水合状态。“纸”粘结可以改善非织造材料的耐磨性和拉伸特性。

水力缠结可以利用常规的水力缠结设备来完成，诸如可见于例如授予Evans的美国专利3,485,706，其公开内容据此以引用方式并入。本公开的水力缠结可利用任何适当的工作流体例如水进行。工作流体流经将流体均匀分布到一系列单独的孔或孔口中的歧管。这些孔或孔口的直径可为约60微米至约200微米，诸如约100微米至约140微米。例如，本发明可以利用包含具有120微米直径的孔口(具有600微米间隔)和1排孔的条带的歧管来实践。可以使用许多其他歧管配置和组合。例如，可以使用单个歧管或可以连续布置若干歧管。

在水力缠结过程中，工作流体在约200至约3000磅/平方英寸的表压(psig)范围内的压力下穿过孔口。在所述压力的较高范围，预期可以以约1000英尺/分钟(fpm)的速度加工非织造材料。流体冲击由多孔表面支撑的纤维材料18，所述多孔表面例如可以是具有约40×40至约100×100的网格尺寸的单个平面网格。多孔表面也可以是具有约50×50至约200×200的网格尺寸的多层网格。如在许多水射流处理工艺中典型的那样，真空槽38可以位于水针刺岐管正下方或位于缠结歧管下游的多孔缠结表面32下方，由此使得将过量的水从水力缠结的非织造材料36中抽出。

直接冲击纤维材料18的纤维的工作流体的柱状射流用于缠结纤维并形成更连贯的结构。纤维素纤维与非织造纤维幅材18的合成短纤维以及与彼此缠结。

在一个实施方案中，非织造幅材主要包含较长的纤维，诸如人造丝纤维与合成短纤维的组合。例如，在一个实施方案中，至少60％的纤维，诸如至少70％的纤维，诸如至少80％的纤维，诸如至少90％的纤维具有至少6mm，诸如至少8mm，诸如至少10mm，并且通常小于约50mm，诸如小于约40mm，诸如小于约30mm，诸如小于约20mm的长度。使用相对长的纤维可以改善水刺过程中的缠结。

根据本公开，然后使湿法成网且水刺的幅材36经受另外的水刺步骤或过程。具体地讲，使非织造材料36经受另外的水刺过程，使得幅材的每一侧都经受另外量的水力能。更具体地说，根据本公开，水刺非织造幅材36的每一侧经受至少一个以上的水刺过程。

在图2所示的实施方案中，例如，非织造材料36经受两个另外的水刺过程，其中向幅材的相反侧施加水力能。参照图2，例如，非织造材料36在被承载在多孔缠结表面60上的同时被进料到水力缠结机62中。在所示的实施方案中，水力缠结机62包括水力缠结歧管64，其喷射流体射流以缠结包含在非织造幅材36中的纤维。水力缠结歧管64位于水力缠结鼓66上。如图2所示，非织造幅材36在鼓66上旋转，同时经受来自水力缠结歧管64的水力能。因此，非织造幅材36的第一侧经受水刺过程，同时相比于先前水刺过程期间发生的水平路径，幅材以曲线路径行进。据信，在水刺期间使幅材36在鼓66上行进会进一步缠结并重新定向幅材内所含的纤维。

然后幅材从水刺机62进料通过另一台水刺机72。如果需要，幅材可以保持在多孔缠结表面60上，或者在被进料通过水刺机72时可以被转移到不同的多孔缠结表面。水刺机72包括与水刺鼓76相反定位的水刺歧管74。非织造幅材36在经受水力能的同时在鼓76上旋转。被迫使通过幅材的流体被收集在鼓内并被带走。

当幅材与水刺鼓66一起旋转时，幅材的第一侧经受来自水力缠结歧管64的水力能。另一方面，当幅材与水刺鼓76一起旋转时，幅材的第二侧和相反侧经受来自水力缠结歧管74的水力能。以这种方式，两个水刺机62和72协同工作以向非织造材料36的相反侧施加水力能。

在幅材通过水力缠结机72时幅材36的水力缠结期间，幅材内的纤维被进一步重新排列和重新定向，同时幅材沿着曲线路径行进。

在图2所示的实施方案中，示出了两个另外的水刺过程。然而，应当理解的是，非织造幅材36随后可以在另外连续的水刺鼓上经过并且经受另外量的水力能以进行连续的缠结处理。例如，在如图1所示的初始水刺步骤之后，幅材的每一侧可以进一步经受至少一个，诸如至少两个，诸如至少三个，诸如至少四个，诸如甚至至少五个另外的水力缠结过程或步骤。此外，施加到每一侧的水力能的量可以是相同或不同的。例如，幅材的第一侧可以经受1至6个水刺步骤，而幅材的第二侧也可以经受1至6个水刺步骤，其中施加至每侧的水刺步骤的数量可以是相同或不同的。

另外的水力缠结步骤改善了擦拭物产品的整体特性。例如，非织造材料的每一侧经受一个或多个水力缠结步骤可显著改善材料的强度特性。特别有利的是，强度特性在不对其他特性产生不利影响的情况下得到改善。例如，除了良好的强度特征之外，根据本公开制造的非织造材料可以具有优异的液体吸收特性并且可以具有优异的耐磨性。特别有利的是，多个水刺步骤与通风干燥相结合产生厚度增加的非织造擦拭物。例如，擦拭物可具有大于18密耳，诸如大于19密耳，诸如大于20密耳，诸如大于21密耳，诸如甚至大于22密耳的厚度(caliper)。厚度通常小于约30密耳，诸如小于约28密耳。以上厚度特征可以约40gsm至约90gsm，诸如约50gsm至约80gsm的基重获得。

在多个流体射流处理之后，可以将复合材料36转移至非压缩性干燥操作。幅材的非压缩性干燥可以利用图2中以42示出的常规旋转鼓式通风干燥设备来完成。通风干燥器42可以是具有穿孔46的外部可旋转缸体44与用于接收穿过穿孔46吹送的热空气的外机罩48的组合。在一个另选的实施方案中，热空气可由外机罩48发出并收集在缸体44中。在所示的实施方案中，通风干燥器带50将复合材料36承载在外部可旋转气缸44的上部部分上。在一个另选的实施方案中，为了将非织造材料输送通过通风干燥器，可能不需要载体织物。被迫使通过材料36的热空气将水除去。由通风干燥器42强制通过非织造材料36的空气的温度可以在约200°F至约500°F的范围内。

可能需要使用精整步骤和/或后处理过程来赋予非织造材料36选定的特性。例如，织物可以通过压延辊轻压、起皱、压花或刷涂以提供均匀的外观和/或某些触觉特性。另选地和/或除此之外，可以将化学后处理诸如粘合剂或染料添加至织物。

在一个实施方案中，非织造材料可包含各种材料，诸如活性炭、粘土、淀粉和超吸收材料。例如，可以将这些材料添加到用于形成湿法成网纤维层的纤维悬浮液中。这些材料也可以在流体喷射处理之前沉积在非织造纤维层上，由此使得通过流体射流的作用将它们掺入复合织物中。另选地或除此之外，这些材料可以在流体射流处理之后添加到非织造材料中。如果在水射流处理之前将超吸收材料添加到纤维悬浮液或纤维层中，优选的是超吸收剂是在湿成形和/或水射流处理步骤期间可以保持无活性并且可随后被活化的那些。常规的超吸收剂可以在水射流处理之后添加到复合织物中。可用的超吸收剂包括例如聚丙烯酸钠超吸收剂。

根据本公开制造的擦拭物产品的基重可以根据各种因素而变化，包括产品的预期用途。本公开的工艺可用于生产纸巾、工业擦拭物等。一般来讲，基重大于约7gsm，诸如大于约20gsm，诸如大于约30gsm，诸如大于约40gsm。擦拭物产品的基重通常小于约400gsm，诸如小于约375gsm，诸如小于约350gsm，诸如小于约325gsm，诸如小于约300gsm，诸如小于约275gsm，诸如小于约250gsm，诸如小于约225gsm，诸如小于约200gsm，诸如小于约175gsm，诸如小于约150gsm，诸如小于约125gsm，诸如小于约110gsm，诸如小于约100gsm，诸如小于约90gsm。

在一个实施方案中，本公开的非织造幅材可以与其他层组合以形成多层复合结构。复合结构通常可具有约20gsm至约600gsm的基重。

非织造幅材的堆积体积也可根据具体的应用而变化。因为非织造幅材是通风干燥的，所以幅材可以保留显著的堆积体积量。例如，非织造幅材的堆积体积通常可以大于3cc/g，诸如大于5cc/g，诸如大于约7cc/g，诸如大于约9cc/g。堆积体积通常小于约20cc/g，诸如小于约18cc/g，诸如小于约15cc/g。片材“堆积体积”计算为以微米表示的干燥薄纸片材的厚度除以以克每平方米表示的干燥基重的商。所得片材堆积体积以立方厘米每克表示。根据TAPPI测试方法T411 om-89“Thickness(caliper)of Paper，Paperboard，and CombinedBoard”(纸张、纸板和组合板的厚度)对单个片材测量厚度。用于实施T411 om-89的测微计为可得自Emveco，Inc.，Newberg，Oregon的Emveco 200-A薄纸厚度测试仪。该测微计的负荷为2.00千帕斯卡(132克每平方英寸)，压脚面积为2500平方毫米，压脚直径为56.42毫米，停留时间为3秒，并且下降速率为0.8毫米每秒。

一旦非织造材料被干燥，材料便可以被进一步加工和包装为擦拭物产品。例如，在一个实施方案中，非织造幅材可以被切割成单独的片材。片材可以交错折叠并包装到分配器中。例如，参照图3，示出了根据本公开制造的擦拭物产品90的一个实施方案。擦拭物产品90包括交错折叠并布置成叠堆的各个擦拭物92。擦拭物的叠堆容纳在分配器94中，用于一次一个地分配擦拭物。

在一个另选的实施方案中，非织造材料可以是周期性穿孔的。例如，产品可包括垂直于纵向布置的等距间隔开的弱线。然后可以将非织造幅材形成为螺旋卷绕的卷以供后期使用。

除了用作擦拭物之外，本公开的非织造材料还可以用于各种其他应用。例如，非织造材料也可以用作吸收性个人护理产品的流体分布部件。一次性个人护理产品例如可包括尿布、泳裤、成人失禁产品、训练裤、女性护垫等。个人护理产品可包括覆盖吸收层的顶层或衬里。本公开的非织造材料可用作位于顶层或衬里层与吸收层之间的流体分布层。

通过参照以下实施例可以更好地理解本公开。

(G)实施例

根据本公开制造不同的擦拭物产品并测试各种特性。由包含与合成短纤维组合的纤维素纤维的纤维配料制造擦拭物产品。生产了以下擦拭物：

1号样品

30重量％的长度为12mm的聚酯短纤维

70重量％的长度为12mm的人造丝纤维

2号样品

20重量％的长度为12mm的聚酯短纤维

60重量％的纸浆纤维

20重量％的长度为12mm的人造丝纤维

3号样品

30重量％的长度为12mm的聚酯短纤维

70重量％的纸浆纤维

擦拭物产品使用图1和图2中大体示出的工艺制成。在生产产品时，将纤维配料与软化剂组合。软化剂是季铵氯化物的有机硅基胺盐。

在通风干燥后，对所得的擦拭物产品进行各种特性测试。

另外，还测试了两种商业产品(比较样品1和比较样品2)。这两种商业产品是包含70％人造丝纤维和30％聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维的射流喷网产品。

对样品进行了以下测试。

吸收容量测试：如本文所用，“吸收容量”是指最初的4英寸×4英寸(102mm×102mm)材料样品在23+/-1摄氏度和50+/-2％RH的标准实验室气氛中在与深2英寸(51mm)的室温(23+/-2摄氏度)液体的池接触3分钟+/-5秒时可以吸收并且在从与液体接触中移除并通过单点夹具夹住以排干3分钟+/-5秒之后仍保留的液体的量。吸收容量表示为以克为单位的液体的绝对容量和每克干纤维所保持的液体克数的比容量，测量精确至0.01克。每个样品测试至少三个样本。可以测试样品在水、矿物油和50重量机油中的吸收容量。

拉伸测试：抓样拉伸测试是在经受单向应力时织物的断裂强度和伸长率或应变的量度。该测试在本领域中是已知的并且符合联邦测试方法标准第191A号的方法5100的规定。结果以直至断裂的磅数表示。术语“负荷”是指在拉伸测试中使样本断裂或裂开所需的最大负荷或力，以重量单位表示。术语“应变”或“总能量”是指以重量-长度单位表示的在负荷与伸长率曲线下的总能量。术语“伸长率”是指在拉伸测试期间样本长度的增加。5个值或抓样拉伸强度和抓样伸长率使用特定宽度的织物，通常为4英寸(102mm)、夹具宽度和恒定的延伸速率获得。样品宽于夹具，以得到代表夹紧宽度中的纤维的有效强度和由织物中的相邻纤维提供的另外强度的组合的结果。将样本夹在例如可得自Instron Corporation，2500 Washington St.，Canton，MA 02021的Instron型号TM或可得自Thwing-AlbertInstmment Co.，10960 Dutton Rd.，Phil.，PA 19154的Thwing-Albert型号INTELLECT II中，其具有3英寸(76mm)长的平行夹具。

梯形撕裂(Trap Tear)测试：梯形的或“梯形”撕裂测试是适用于织造织物和非织造织物的张力测试。将样本的整个宽度夹在夹具之间，因此该测试主要测量直接在拉伸负荷下的各个纤维的粘结或互锁以及强度，而不是整个织物的复合结构的强度。该程序可用于估计织物撕裂的相对容易程度。它特别适用于确定织物在纵向和横向之间的任何明显的强度差异。在进行梯形撕裂测试时，在3×6英寸(75×152mm)样本上绘制梯形的轮廓，其中在测试方向上具有较长的尺寸，并且以梯形的形状切割样本。梯形具有4英寸(102mm)边和1英寸(25mm)边，两个边平行且相隔3英寸(76mm)。在较短的平行边的中间进行5/8英寸(15mm)的小初步切割。将样本夹在例如可得自Instron Corporation，2500 WashingtonSt.，Canton，MA 02021的Instron型号TM或可得自Thwing-Albert Instrument Co.，10960Dutton Rd.，Phila.，PA 19154的Thwing-Albert型号INTELLECT II中，其具有3英寸(76mm)长的平行夹具。沿着梯形的非平行边夹住样本，以使长边上的织物松弛，并且沿着短边的织物拉紧，并且切口在夹具之间的中部。对样本施加连续负荷，使得撕裂在整个样本宽度上蔓延。应该注意的是，即使撕裂垂直于样本的长度，较长的方向也是被测试的方向。以磅为单位记录完全撕裂样本所需的力，数值越高表明抗撕裂性越大。使用的测试方法符合ASTM标准测试D1117-14，不同之处在于撕裂负荷计算为所记录的第一峰和最高峰的平均值，而不是最低峰和最高峰的平均值。每个样品应测试五个样本。

马伦破裂(Mullen Burst)测试：马伦破裂强度测试给出了刺穿织物所必需的力的量。马伦破裂测试根据标题为Hydraulic Bursting Strength of Knitted Goods andNonwoven Fabrics(针织物品和非织造织物的水力破裂强度)的ASTM D-3786进行，结果以磅为单位报告。

在ASTM 1175，Rotary platform，double head，section 41.3，one-quarter inchdiameter failure point(ASTM 1175，旋转平台，双头，41.3节，四分之一英寸直径的失效点)中描述了泰伯尔磨损测试。

获得以下结果：

吸水性

强度

基重、磨损和厚度

如上所示，根据本公开制造的样品具有更好的或至少与商业产品相当的特性。根据本公开制造的产品不含连续长丝并且以相对高的速度制造。因此，可以经济的方式根据本公开来制造具有良好特性平衡的擦拭物产品。据信，根据本公开制造的产品具有比许多商业产品改进的厚度和感觉。此外，根据本公开制造的擦拭物，尤其是1号样品，与由相同纤维制成的商业产品相比，显示出明显改善的强度特性和磨损特征。

在不脱离在所附权利要求中更具体地描述的本发明的精神和范围的情况下，本发明的这些和其他修改和变型可由本领域的普通技术人员实践。此外，应当理解各种实施方案的方面可整体或部分互换。此外，本领域的普通技术人员将会知道，以上描述仅仅是举例，而无意限制此类所附权利要求中进一步描述的本发明。

Claims (20)

1.一种用于生产擦拭产品的方法，包括：

由含水纤维悬浮液形成非织造幅材，所述含水纤维悬浮液包括与合成短纤维组合的纤维素纤维，所述合成短纤维包括热塑性聚合物；

将由所述含水纤维悬浮液形成的所述幅材水力缠结以形成具有第一侧和第二侧的水刺幅材；

通过向所述幅材的所述第一侧施加水力能而进一步水力缠结所述水刺幅材；

通过向所述幅材的所述第二侧施加水力能而进一步水力缠结所述水刺幅材；以及

将所述幅材通风干燥以形成擦拭产品，所述干燥幅材包含约60重量％至约80重量％的量的所述纤维素纤维。

2.根据权利要求1所述的方法，其中当所述幅材在鼓上旋转时，将所述水力能施加至所述幅材的所述第一侧。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中当所述幅材在鼓上旋转时，将所述水力能施加至所述幅材的所述第二侧。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述含水纤维悬浮液还包含软化剂。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述合成短纤维以约20重量％至约40重量％的量存在于所述干燥幅材中。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其中所述合成短纤维包括聚酯纤维。

7.根据权利要求1或5所述的方法，其中所述合成短纤维包括聚烯烃纤维或聚酰胺纤维。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维素纤维包括再生纤维。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述再生纤维具有约6mm至约20mm的纤维长度。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维素纤维包括长度为约6mm至约20mm的人造丝纤维，并且其中所述合成短纤维包括聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维或它们的混合物，所述合成短纤维具有约6mm至约20mm的纤维长度。

11.根据权利要求1所述的方法，其中所述纤维素纤维包括纸浆纤维。

12.根据权利要求4所述的方法，其中所述软化剂包括季铵盐。

13.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤：将所述干燥幅材切割成单独的片材，将所述片材交错折叠成叠堆，并将单独片材的所述叠堆放置在分配器中。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述擦拭产品不包含任何连续长丝。

15.一种擦拭物产品，包括：

湿法成网且水刺的非织造幅材，所述非织造幅材包含与合成短纤维组合的纤维素纤维，所述纤维素纤维以约60重量％至约80重量％的量存在于所述幅材中，所述合成短纤维包括热塑性聚合物并且以约20重量％至约40重量％的量存在于所述幅材中，所述湿法成网且水刺的非织造幅材包含软化剂，所述幅材包括第一侧和第二侧，并且其中所述幅材已经通过将水力能施加至所述幅材的所述第一侧至少两次且施加到所述幅材的所述第二侧至少一次而被水刺，所述非织造幅材具有约3cc/g至约20cc/g的堆积体积，并且具有约15磅至27磅的在纵向上的抓样拉伸强度，并且具有约10磅至约19磅的在横向上的抓样拉伸强度。

16.根据权利要求15所述的擦拭物产品，其中所述纤维素纤维包括再生纤维并且所述合成短纤维包括聚酯纤维、聚烯烃纤维、聚酰胺纤维或它们的混合物。

17.根据权利要求16所述的擦拭物产品，其中所述湿法成网且水刺的非织造幅材仅包含人造丝纤维或纸浆纤维与热塑性聚合物纤维的组合。

18.根据权利要求15所述的擦拭物产品，其中所述湿法成网且水刺的非织造幅材不包含任何连续长丝。

19.根据权利要求15所述的擦拭物产品，其中所述软化剂包括季铵盐。

20.根据权利要求15-19中任一项所述的擦拭物产品，其中所述湿法成网且水刺的非织造幅材具有约20gsm至约200gsm的基重。