專利名稱：纖維層的熱封接方法及設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熱封接方法及熱封接設備，用于將蓬松的無紡布、纖維絲網、無紡布和纖維絲網的復合物、薄膜和纖維絲網的復合物、薄膜、無紡布和纖維絲網的復合物，或類似物的纖維層熔合成預定的花紋。
現(xiàn)有技術中用于局部熔合較蓬松的纖維層，諸如無紡布和纖維絲網的疊片的熱封接方法是應用滾輥而實施的，如圖7所示。
在圖7所示的熱封接方法中，一對滾輥31和32在它們各自的外周邊上一體地設置有具有預定花紋的封接脊31a和32a。這些滾輥31和32加熱至高于構成纖維層10的纖維的熔點溫度，并在箭頭方向旋轉。
纖維層10是將從TOW展開的長纖維的纖維絲網12層壓在無紡布和/或薄膜的基材層11上制成的。構成基材層11和纖維絲網12的纖維包含可熔合纖維，諸如PET、PE或PP的纖維。
當纖維層10進給至旋轉著的滾輥31和32之間的間隙中時，纖維層局部地在旋轉滾輥31和32的封接脊31a和32a之間受壓和加熱，從而可熔合纖維熔合形成熔合部分13。這些熔合部分13形成的花紋等同于封接脊31a和32a的花紋。
應用滾輥31和32的、如圖7所示的熱封接方法當它用于熔合不太蓬松的無紡布或類似物時，能實施高速處理，但對較蓬松的層，諸如包含從TOW展開的纖維絲網12的纖維層10，它是不合格的，因為它的熔合效率差，且難于實現(xiàn)高速處理。
特別是，如從TOW展開的纖維處于卷曲狀態(tài)，從而纖維絲網12具有低的密度和大的空隙體積。當此蓬松的纖維層10進給至滾輥31和32之間的間隙中，從而它在封接脊31a和32a之間受壓時，纖維層10的空隙中空氣的存在惡化了纖維層10中的導熱系數(shù)，從而可熔合纖維需要時間，以便加熱至高于它們熔點的溫度。更特別的是，如圖7所示，在纖維層10被封接脊31a和32a完全夾緊之前，纖維層10中的受熱空氣逸出，從而下降將可熔合纖維加熱至熔點或更高的加熱效率。
因此，為了熔合可熔合纖維以形成熔合部分13，滾輥31和32的旋轉速度必須設定于低的水平，從而不可能進行高速處理。
為消除此缺陷，可設想提高滾輥31和32的溫度及設定滾輥31和32的加壓力。但是，在這些設定下，當纖維層10被封接脊31a和32a熱封接時，在熔合部分13，特別是在封接表面?zhèn)鹊目扇酆侠w維被熔化掉，或被壓力切斷，從而熔合部分13容易變損壞。
另一方面，在圖7所示的應用滾輥31和32的熱封接方法中，纖維層10被局部地夾緊于從兩根滾輥31和32突出的封接脊31a和32a之間。因此，當纖維層10具有不同厚度的部分，或當封接脊31a和32a的花紋成形成例如V形或弧形時，由于被封接脊31a和32a夾緊，纖維層10變得起皺或移位，或者纖維層10或其纖維本身，如從TOW展開的纖維，變得彎曲，從而熔合部分13不可能具有精確的花紋。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的是提出一種熱封接方法和熱封接設備，用于在即使是較蓬松的纖維層中以高速形成熔合部分。
本發(fā)明的另一目的是提出一種熱封接方法和熱封接設備，用于當纖維層具有不同厚度的部分或當熔合部分具V形或弧形花紋時，通過防止纖維層起皺或移位，以及防止纖維層及其纖維本身彎曲，以精確的花紋形成熔合線。
按照本發(fā)明的一個方面，提出一種熱封接方法，包括將可熔合纖維層進給至一對滾輥之間的間隙中，滾輥對中至少有一根在其外周邊上具有預定花紋的封接脊；以及用封接脊加熱和加壓纖維層，用以在纖維層中形成與封接脊的花紋相對應的熔合部分。
其中，絕緣體設置成覆蓋滾輥的沒有封接脊的外周邊，制作絕緣體的材料所具的導熱系數(shù)低于封接脊的導熱系數(shù)，且它能在滾輥的壓力下彈性地收縮；以及其中，被進給至旋轉著的滾輥之間的間隙中的纖維層受絕緣體的壓縮，用以排出其內部空氣，然后受封接脊的加熱的加壓，從而它被熱封接。
根據(jù)本發(fā)明，當滾輥旋轉，并將蓬松的纖維層進給至其間時，纖維層被絕緣體夾緊，用以將空氣從纖維層中排至外側，從而當空氣被排出至相當程度時，它被封接脊所夾緊。因此，在纖維層被封接脊夾緊的瞬間，纖維層中的空氣體積已下降至如此程度，以致纖維層中的可熔合纖維快速地被封接脊的熱量所加熱。因此，可靠的熱封接能確保，即使?jié)L輥的旋轉速度增高以提升纖維層的進給速率。
另一方面，由于由纖維薄層形成的蓬松的纖維層在其被絕緣體擠壓至某個程度后受到封接脊的夾緊，即使纖維層具有不同的厚度，或即使熔合部分具有V形或弧形花紋，纖維層既不會起皺或移位，纖維層或纖維它們本身也不會彎曲，從而形成的熔合部分能具有精確的花紋，而不會偏離位置。
根據(jù)意欲應用于前述熱封接方法中的發(fā)明的另一方面，提出一種熱封接設備，它包括一對滾輥，用于加熱和加壓可熔合纖維層，以形成預定花紋的熔合部分。
其中，滾輥對中至少有一根在其外周邊上設置有封接脊，用于形成預定花紋的熔合部分，而在封接脊之外的區(qū)域則用絕緣體加以覆蓋；以及其中，制作絕緣體的材料所具的導熱系數(shù)低于封接脊的導熱系數(shù)，且它能在滾輥的壓力下彈性地收縮。
在熱封接方法和熱封接設備中，絕緣體的厚度在未暴露至滾輥的壓力下時，最好等于或大于封接脊的高度。此外，絕緣體的厚度在暴露至被加壓的滾輥的壓力下時，最好等于或小于封接脊的高度。
附圖簡述

圖1是根據(jù)實現(xiàn)本發(fā)明的一個實施例提出的熱封接方法用的部分熱封接設備的透視圖；圖2是表明圖1中熱封接方法的截面圖；圖3是一張截面圖，它表示按另一實施例提出的熱封接方法；圖4是花紋滾輥的放大截面圖；圖5是清潔片的頂視圖，該清潔片用本發(fā)明的熱封接方法加以熔合；圖6是沿圖4的直線VI-VI截取的截面圖；而圖7是表示現(xiàn)有技術中熱封接方法的截面圖。
本發(fā)明的較優(yōu)實施例圖1是根據(jù)實現(xiàn)本發(fā)明的一個實施例提出的熱封接方法用的熱封接設備的透視圖；圖2是表示通過圖1的熱封接設備在纖維層中形成熔合部分的步驟的截面圖；而圖3是表示熱封接方法和熱封接設備的另一圖1表示了一對滾輥1和3。這兩根滾輥1和3由諸如鋼或合金的具有高導熱系數(shù)的金屬材料制成。其中，一根是花紋滾輥1，它在其外周邊上一體地設置有封接脊2。這些封接脊2沿周邊、按預定間距成形成若干個花紋，花紋具有字母“V”的圖形，其尖峰2a沿花紋滾輥1的滾動方向向前指向(即沿方向α)。
如圖2所示，花紋滾輥1的外周邊在其沒有封接脊2的部分覆蓋有絕緣體4。此絕緣體4由具有比花紋滾輥1低得多的導熱系數(shù)且由耐熱和彈性的材料制成，諸如像由硅的耐熱樹脂或像由硅橡膠的耐熱橡膠制成泡沫構件。
另一根是砧座滾輥3，其外周邊3a是光滑的圓柱面。
可替而代之的是，此砧座滾輥3可如圖3所示的由花紋滾輥5加以替代。圖3的花紋滾輥5在其外周邊上一體地設置有封接脊6。這些封接脊6的花紋形狀與花紋滾輥1的外周邊上形成的封接脊2相對稱?；y滾輥5的外周邊在其沒有封接脊6的部分也設置有絕緣體4。
蓬松的纖維層10或在花紋滾輥1與砧座滾輥3之間，或在花紋滾輥1與花紋滾輥5之間送進和熱封接。蓬松的纖維層10通過將纖維絲網12層壓在無紡布11之上而制成。
用作基材層的無紡布11的實例有紡絲粘結、熱粘結或紡絲編織帶無紡布，并包含諸如PET、PE或PP纖維，或它們的復合纖維的可熔合纖維。可替而代之的是，無紡布11可由PET、PE或PP的可熔合薄膜來替代，或者無紡布11和薄膜的疊片可用作基材層。
纖維絲網12是從TOW展開的長纖維薄層或從薄膜撕開的，稱為“裂開紗”的纖維薄層，這些纖維主要沿纖維層10的進給方向(MD)而伸展。纖維絲網12也包含諸如PET、PE或PP纖維，或它們的復合纖維的可熔合纖維。
纖維層10具有比“METSUKE”(基準重量)低的密度，是蓬松的。特別是，長纖維，由于從TOW展開，是卷曲的。另一方面，裂開紗一般是不卷曲的，但為了使用，可加以卷曲。由這些材料制成的纖維絲網12是蓬松的，具有大的空隙體積。
當纖維層10進給至沿方向α和β旋轉的滾輥之間的間隙中時，它或夾緊在花紋滾輥1的絕緣體4與砧座滾輥3的外周邊之間(如圖2所示)，或夾緊在花紋滾輥1的絕緣體4與花紋滾輥5的絕緣體4之間(如圖3所示)，從而它被垂直地加以擠壓。因此，纖維層10中的空氣在它被封接脊2夾緊或夾緊在封接脊2和6之間前就被排出。當封接脊2或封接脊2和封接脊6夾緊纖維層10時，纖維層10中的空隙體積減小，得以改進層中的導熱系數(shù)。
這樣，無紡布11和纖維絲網12中的可熔合纖維能在短時間內加熱至高于熔點的溫度，從而熔合部分13能立即和可靠地形成于纖維層10中。因此，滾輥1和3或滾輥1和5的旋轉速度能增加以提高熱封接速率。
另一方面，不必將滾輥溫度升高至必要的溫度之上，將滾輥間的壓力升高至必要的壓力之上。結果，熔合部分13能穩(wěn)定地形成于纖維層10中，從而熔合部分13很少會由于封接表面上可熔合纖維的熔合或壓力剪切而損壞。
當熔合部分13具有如圖1所示的V形花紋或弧形花紋時，另一方面，當纖維層10具有不同厚度的部分時，纖維層10會起皺或移位，或者纖維層10或纖維絲網12容易彎曲，如果纖維層如圖7所示地只由封接脊加以夾緊而進給的話。但是，如果花紋滾輥在它們的外周邊上如圖2和3所示地設置有絕緣體4，則纖維層10被絕緣體4所夾緊、壓縮和限制，然后進給至封接脊，從而它的進給被穩(wěn)定。因此，在進給時，纖維層10不容易起皺或移位，纖維絲網12不容易彎曲。
因此，如圖1所示的熔合部分13的花紋能可靠地形成，而不會移位。
圖4以放大比例表示花紋滾輥1和5。絕緣體4的厚度T，當它不接受滾輥間的壓力時，最好等于或大于封接脊2或6的高度H。另一方面，厚度T的上限最好具有這樣的尺寸，以便當絕緣體4接受滾輥間的壓力時收縮至封接脊的高度H或更小。另一方面，如果當不受壓于滾輥之間時，厚度T大于高度H，絕緣體4最好具有這樣的彈性模量，以便當受壓于滾輥之間時，得以收縮至這樣的厚度T，它小于封接脊的高度H。但是，即使絕緣體4的厚度T在不受壓于滾輥之間時，小于封接脊的高度H，它也不會產生嚴重的問題，只要絕緣體4足夠厚，得以擠壓纖維層10以排出內部空氣。
此外，封接脊2或6的周邊寬度W與纖維層10的厚度T0之間的關系可按下述方式設定。當纖維層10進給至旋轉滾輥間的間隙中時，它接受絕緣體4的壓力，從而其纖維薄層在排出內部空氣之前被夾緊，然后接受封接脊2和6的夾緊壓力。
圖5是一張頂視圖，它表示作為纖維層10的實例的清潔片10A，其所具的熔合部分13應用圖1至3所示的熱封接設備通過熱封接方法而形成，而圖6是沿圖5的直線VI-VI截取的截面圖。
在此清潔片10A中，如前所述，從TOW展開的長纖維的纖維絲網12被層壓在無紡布11(或薄膜，或薄膜和無紡布的疊片)之上。清潔片10A在寬度方向(CD)的兩側部分上設置有夾持層15和15。這些夾持層15和15的制作相似于無紡布11。纖維絲網12在其兩側部分夾于無紡布11與夾持層15和15之間，而無紡布11和夾持層15和15則用熱熔粘接劑粘結在一起，或熔合、焊接在一起。
此清潔片10A設置有應用圖1至3所示的熱封接方法形成的V形花紋的熔合部分13，在此處無紡布11和纖維絲網12焊接在一起。此外，在熔合部分13和13之間成形有狹長切口14，它們間隔地平行于V形花紋而布置。這些切口14是通過無紡布11和纖維絲網12一起切割形成的。此外，如需要，構成纖維絲網12的纖維被起毛。結果，在圖5畫陰影的區(qū)域16中，構成纖維絲網12的纖維在熔合部分13處被剪去，而在狹長切口14處被松開。因此，切割的纖維從熔合部分13伸展至狹長切口14，形成毛刷形部分。纖維絲網的這一毛刷形部分成形于夾在熔合部分13與狹長切口14之間的所有區(qū)域。
在此清潔片10A中，毛刷形部分能擦去灰塵或類似物。在沒有狹長切口14的其余區(qū)域中，纖維薄層以橋的形狀伸展于沿MD毗鄰的熔合部分13和13之間，從而它能將灰塵或較大的廢物塊收集在纖維之間。
此處，本發(fā)明不應限于前述無紡布和纖維絲網的復合纖維層的熱封接，而是能應用于只是纖維絲網或無紡布的熱封接，諸如透氣的無紡布，它是蓬松的，具有低密度，但大的氣隙體積。另一方面，熔合部分13不應限于圖1所示的連續(xù)線的形狀，而也可由點虛線狀的封接凸模加以實施。
如前所述，按照本發(fā)明，即使具有大的空隙體積的蓬松纖維層也能應用滾輥以高速加以熱封接。即使纖維層具有不同厚度的部分，或者，如果熔合部分具有V形花紋或弧形形狀，纖維層也能在進給至滾輥之間的間隙中的同時，可靠地被熱封接，從而熔合部分能可靠地形成。
此處，“包括”當用于本說明書中時，被認為說明存在所述的特點、整體、步驟或成分，但不排除存在或附加一個或多個其它特點、整體、步驟、成分或其組合。
雖已表示和說明了各種示例性實施例，但本發(fā)明并不限于所示實施例。因此，本發(fā)明的范圍只受限于所附權利要求的范圍。
權利要求
1.一種熱封接方法，包括將可熔合纖維層進給至一對滾輥之間的間隙中，所述一對滾輥中至少有一根在其外周邊上具有預定花紋的封接脊；以及用所述封接脊加熱和加壓所述纖維層，用以在所述纖維層中形成與所述封接脊的花紋相對應的熔合部分，其中，一絕緣體設置成覆蓋所述滾輥的沒有所述封接脊的外周邊，制作絕緣體的材料所具的導熱系數(shù)低于所述封接脊的導熱系數(shù)，且它能在所述滾輥的壓力下彈性地收縮；以及其中，被進給至旋轉著的所述滾輥之間的間隙中的纖維層受所述絕緣體的壓縮，排出其內部空氣，然后受所述封接脊的加熱和加壓，從而被熱封接。
2.如權利要求1所述的熱封接方法，其特征在于，所述絕緣體的厚度在未暴露至所述滾輥的壓力下時，等于或大于所述封接脊的高度。
3.如權利要求2所述的熱封接方法，其特征在于，所述絕緣體的厚度在暴露至被加壓的所述滾輥的壓力下時，等于或小于所述封接脊的高度。
4.一種熱封接設備，包括一對滾輥，用于加熱和加壓可熔合纖維層，以便形成預定花紋的熔合部分，其中，所述一對滾輥中至少有一根在其外周邊上設置有封接脊，用于形成預定花紋的所述熔合部分，而在所述封接脊之外的區(qū)域則用絕緣體加以覆蓋；以及其中，制作絕緣體的材料所具的導熱系數(shù)低于所述封接脊的導熱系數(shù)，且它能在所述滾輥的壓力下彈性地收縮。
5.如權利要求4所述的熱封接設備，其特征在于，所述絕緣體的厚度在未暴露至所述滾輥的壓力下時，等于或大于所述封接脊的高度。
6.如權利要求5所述的熱封接設備，其特征在于，所述絕緣體的厚度在暴露至被加壓的所述滾輥的壓力下時，等于或小于所述封接脊的高度。
全文摘要
一種熱封接方法，包括將可熔合纖維層(12)進給至一對滾輥(1，5)之間的間隙中，滾輥對(1，5)中至少有一根在其外周邊上具有預定花紋的封接脊(2，6)；以及用封接脊(2，6)加熱和加壓纖維層(12)，用以在纖維層(12)中形成與封接脊(2，6)的花紋相對應的熔合部分。絕緣體(4)設置成覆蓋滾輥(1，5)的沒有封接脊的外周邊。制作絕緣體(4)的材料所具的導熱系數(shù)低于封接脊的導熱系數(shù)，且它能在滾輥(1，5)的壓力下彈性地收縮。被進給至旋轉著的滾輥(1，5)之間的間隙中的纖維層(12)受絕緣層(4)的壓縮，用以排出其內部空氣，然后受封接脊(2，6)的加熱和加壓，從而它被熱封接。
文檔編號D04H3/14GK1395634SQ01803919
公開日2003年2月5日 申請日期2001年1月12日 優(yōu)先權日2000年1月19日
發(fā)明者田中嘉則, 釰持泰彥 申請人:尤妮佳股份有限公司