具体实施方式

本公开的方面涉及用于制造随机纤维网的机器、系统和方法。作为参考点，图1示出了用于形成随机纤维网的已知机器10的部分，并且先前已参照上述发明内容进行讨论。在这种机器10中，网适用于通过已知的化学或机械粘结处理来生产非织造织物。例如，干燥形成的结构可通过已知方法来化学粘结，诸如通过喷涂或通过饱和来施加粘合剂，也可通过使用纤维来实现粘结，这些纤维可具有低熔点并通过热量和压力来形成与非粘性纤维的粘结。机械粘结可通过针刺、缝编粘结、印刷粘结等来进行。通过这些精加工方法产生的任何非织造织物的质量取决于待处理或精加工的网结构的质量和均匀度。

仍然参见图1，本文所述的过程可能以大体积运行。例如，利用机器10，可由刺辊12以至多5,000英尺/分钟的初始速度投射脱落纤维，该刺辊可能以相同速度旋转。至多20,000英尺/分钟的速度对于刺辊12并不罕见。脱落纤维可与邻近刺辊12穿过的气源AS一起夹带。气源AS(其中夹带有脱落纤维)从刺辊12附近传递到腔室23中，该腔室部分地由落纱器板20和下滑板22限定。这两个板初始通常具有小于15°的角度。然而，落纱器板20和下滑板22相对于彼此成角度，使得腔室23的截面从刺辊附近到冷凝器18附近增加。可控制气源AS以使得脱落纤维被投射到气源AS中，其中气源AS中的空气流的平均速度介于初始纤维速度的0.5倍和1.5倍之间。优选地以介于3磅/小时/英寸的机器宽度或空气流宽度和30磅/小时/英寸的机器宽度或空气流宽度之间的速率将脱落纤维投射到冷凝器18上，但机器10可适用于更慢和更高的操作速率。大体积的空气通常用作气源AS以将脱落纤维传送到冷凝器18。在密度和温度的标准条件(0.075磅/立方英尺，处于70℉和29.92"Hg)下，在空气重量为每单位时间处理的纤维的重量的20倍至30倍的情况下进行操作是典型的。

期望的是，气源AS在刺辊12的移动方向上具有均匀速度、低湍流以及稳定空气流、无涡流。遗憾的是，关于机器10并不总是这种情况。先前认为连通气源AS的通道/腔室的设计应当被成形为在邻近刺辊12的区域中形成文丘里管25，其中纤维在腔室23的上游脱落。此外，在刺辊12的表面周围形成的边界层可通过使用脱落杆24而中断，该脱落杆位于腔室23附近，处于在腔室23(有时称为膨胀腔室)的开始刚好在刺辊12下方的最大剪切点。脱落杆24被构造成在脱落纤维穿过的气源AS中提供受控的低湍流水平。

可利用压尺26并将该压尺定位成与刺辊12的表面相距小距离以提供狭窄通路，在该狭窄通路中，纤维在线覆盖物或刺辊12的圆柱体表面的钩、突出部或片上承载到突出点(称为脱落点或脱落位置)从而进入文丘里管25和气源AS。刀辊16可被定位成邻近压尺26和刺辊12，并且可被定位在气源AS中和附近。刀辊16可被轴颈连接以在机器10的侧壳体中偏心移动。刀辊16扩展气源AS的流动并且有助于从刺辊12脱落纤维。刀辊16的偏心安装允许改变刺辊12和刀辊16之间的空间以便将气源AS限制到脱落位置。

如以上讨论，本发明人已认识到修改图1的机器10以在冷凝器上提供更均匀的纤维沉积的机器。更具体地讲，本发明人认识到，使用图1的机器10，脱落位置和脱落轨迹是不期望的，并且由于至少一些纤维朝落纱器板20和/或下滑板22脱落并接触它们以及变得混乱和缠结在一起，因此通常导致纤维在冷凝器18上的不均匀沉积。此外，本发明人认识到，图1的机器10由于包括机器10内的完全封闭的膨胀腔室以及连通气源AS的通道的完全封闭的其他部分的因素而易受湍流空气流、空气流浪涌和/或涡流的影响。在所有实施方案中，本发明人还确定了在脱落位置处和刚好在脱落位置之后使用文丘里管25是不必要的。本发明人还认识到对膨胀腔室几何形状的修改，并且实际上，在一些情况下，对落纱器板20和/或下滑板22的消除或修改可能是期望的。

图2示出了使用气动式纤维输送系统102来形成随机纤维网的高度示意性方法100。方法可包括设置多个可旋转的辊。这些可旋转的辊可包括输送辊104、刺辊106和刀辊108。如本文所用，术语“辊”被广义地定义成意味着任何可移动的、驱动的或输送型装置诸如带，并且因此不仅限于可旋转的装置诸如辊。刺辊106可被构造成具有钩、突出部和/或其他特征以从由输送辊104输送至刺辊附近的纤维垫移除多根纤维。刀辊108可邻近刺辊106(在其小于一英寸至几英寸内)可移动地定位。

方法100可包括使多根先问在系统102内的脱落位置处从刺辊脱落。方法100还可包括连通气源以便在脱落之后利用该气源夹带多根纤维。另外，方法100可包括从气源收集多根纤维以形成随机纤维网。纤维的此类收集可发生在收集器110(也称为冷凝器)处。收集器可包括可移动装置(诸如辊或带)，其可移动以聚集铺叠纤维，从而在铺叠纤维落到收集器110时形成新随机纤维网。

其中夹带有多根纤维的气源AS可穿过通道(本文也称为腔室、空间或体积)，该通道位于刺辊106和刀辊108附近的下游(就气源AS的流动方向而言)。该通道可从刺辊106和刀辊108附近延伸到收集器110附近。通道可至少部分地由壳体112限定(该壳体112可包括如本文先前所述的落纱器板、下滑板和/或侧壳体)。

如先前已经讨论并且随后将在本文中进一步讨论，本发明人已经修改了来自图1的方法和机器的方法100和系统102。图2仅示出了本发明人设想的一些系统和部件修改。将参照图3至图11进一步描述这些修改和部件。另外的部件和修改在与本申请同一天提交的名称为“用于制备随机纤维网的机器、系统和方法(MACHINES SYSTEMS AND METHODS FORMAKING RANDOM FIBER WEBS)”的共同待审的申请62/717,095中进行讨论，该申请的全部公开内容全文以引用方式并入本文。

具体地讲，图2示出了可利用的对方法100和系统102的四个可能添加。这些添加可单独利用或以各种组合一起利用(如图3所示)。此类添加可包括设置压尺组件114，该压尺组件可包括输送辊104与刺辊106之间的延伸压尺。在一些实施方案中，压尺组件114可具有纹理化结构(即可包括表面特征，诸如来自梳理线等)。方法100和系统102可包括在刀辊组件中设置通气孔115(即，在刀辊108和可旋转地安装在侧壳体中的刀辊端盖之间的通气孔)。方法100和系统可包括在壳体112中设置一个或多个观察口116。例如，这一个或多个观察口116可邻近脱落位置(例如，邻近刺辊106)和邻近收集器110定位。例如，这些观察口允许在纤维落下并在收集器110上形成随机纤维网时观察/监测纤维的脱落和/或观察/监测纤维。另外，方法100和系统102可设置反向密封件118，该反向密封件与收集器110接合并且进一步安装到下滑板。该反向密封件118可被成形为从下滑板延伸并且可利用末端进行取向，该末端在与收集器110的旋转方向大致相反的方向上延伸。

图3示出了参考图2的系统102和方法100讨论的四个添加，其一起用于具有气源AS的机器120。如图2中讨论，在图3中，机器120可包括输送装置(例如，可旋转的输送辊104)、刺辊(例如，刺辊106)、刀辊(例如，刀辊108)、包括空间128的通道126和收集器110。可旋转的刺辊106可被构造成从由输送辊104输送至刺辊106附近的纤维垫移除多根纤维。刺辊106可被构造成使多根纤维从刺辊106脱落。可旋转的刀辊108可邻近输送辊104和刺辊106定位。通道126可将气源AS连通至刺辊106和刀辊108之间限定的空间128。空间128可包括脱落位置，多根纤维从刺辊106脱落发生在该脱落位置。可旋转的收集器110可被定位成一旦该多根纤维脱落到气源AS中则捕获该多根纤维。该多根纤维在铺叠时在收集器110上形成随机纤维网。

图3的实施方案示出了邻近刺辊106定位并且沿着刺辊106朝向机器120的刀辊108延伸的压尺组件114。图3另外示出了机器120的邻近刺辊106的刀辊端盖122中的通气孔115。由于刀辊端盖122可在侧壳体中移动，因此通气孔115的位置可相对于刺辊106改变。图3示出了机器120的侧壳体中的一个或多个观察口116。一个或多个观察口116可邻近脱落位置(例如，邻近刺辊106)和邻近收集器110定位。装置120可包括反向密封件118，该反向密封件被成形为从下滑板124延伸以与收集器110接合。反向密封件118可利用末端进行取向，该末端大体在与收集器110的旋转方向相反的方向上延伸。

图4示出了作为机器202的仅包括如前所述的通气孔115的部分的系统200。图5示出了刀辊端盖122的透视图。通气孔115可由刀辊端盖122和刀辊108限定。通气孔115的位置可相对于刺辊106改变，因为刀辊端盖122和刺辊108可相对于刺辊106移动。具体地讲，刀辊端盖122被构造成将刺辊108偏心地定位在空间128内。如图4的实施方案所示，通气孔115与通道126连通，使得一定量的气源AS可穿过该通气孔和/或来自机器202侧壳体的外部的一定量的环境空气可穿过该通气孔进入通道126。如操作条件规定的，通气孔115提供将来自气源AS的一定量的空气连通至周围环境，或者将一定量的环境空气连通至气源AS中。本发明人已经发现，通气孔的使用减小了包括空间128的通道126内的湍流空气流。另外，通过在刀辊端盖122处或附近通气，多根纤维的网横向沉积可更均匀，尤其是沿着由机器202形成的网的边缘。

如图5所示，刀辊端盖122的第一部分130可被构造成接收并支撑刀辊108(图4)。刀辊端盖122的第二部分132可限定通气孔115的第一边缘134。回到图4，在一些情况下，通气孔115的第二边缘136可由刀辊108的外径限定。如图4所示，通气孔115可被成形为渐缩的狭缝138，该狭缝具有沿该狭缝的长度在刀辊108和刀辊端盖122的旋转方向上增加的横截面积。在一些实施方案中，渐缩的狭缝138的长度可介于刀辊108的圆周的0度和170度之间。在另外的实施方案中，渐缩的狭缝138可具有介于刀辊108的圆周的60度和160度之间的延伸。狭缝138可具有从第一端部上的0英寸宽度到第二端部上的约3英寸宽度的锥度。在又一些另外的实施方案中，锥度可以不是那么激进性，并且可以只是从第一端部上的0英寸宽度到第二端部上的约1英寸宽度。

图6示出了作为机器302的一部分的系统300的压尺组件114部分。压尺组件114可邻近刺辊106定位并且可沿着刺辊106朝向机器302的刀辊108延伸。更具体地讲，压尺组件114可包括压尺304和压尺延伸部306。压尺延伸部306和压尺304可联接在一起。压尺延伸部306可沿着刺辊106并朝向刀辊108延伸，并且可延伸到刺辊106和刀辊108之间限定的空间128中，使得脱落位置在空间128中的气源AS中。压尺组件114，并且具体地讲压尺延伸部306，可控制脱落位置(即，多根纤维从刺辊106脱落的位置)和轨迹。压尺延伸部306被成形为使得脱落位置和轨迹偏移，从而多根纤维越过落纱器板20和下滑板22(参见图1)，并且更好地被定位成夹带在气源AS中。

根据图6的实施方案，压尺组件114至少部分地定位在输送辊104和刺辊106之间并且延伸到空间128中。压尺组件114可邻近刺辊(在其几英寸内)定位并且可围绕刺辊106的圆周从1度至170度延伸。在另外的实施方案中，压尺组件114可围绕刺辊106的圆周在1度和70度之间延伸。在又一些另外的实施方案中，压尺组件114可围绕刺辊106的圆周在1度和32度之间延伸。

图7示出了压尺组件414的另一个实施方案，该压尺组件具有被构造成与刺辊106(图6)接合的表面402。在图7的实施方案中，表面402可由压尺延伸部406和压尺404形成。在图7的实施方案中，表面具有纹理化结构408以促进已由刺辊106(图6)捕获/梳理的多根纤维的聚结的分离。纹理化结构408可包括(例如)表面402中的多个中断(诸如凸起和/或凹陷结构)，该中断被构造成当纤维经过表面402时引起纤维的冲击、重定向和/或解缠结。在图7所示的示例中，纹理化结构408包括一系列齿，但应当理解，此类纹理化结构408可包括适于本段所述目的的任何结构。尽管压尺延伸部406和压尺404在图7中均被示为具有纹理化结构408，但在其他实施方案中，压尺延伸部406和压尺404表面402中的仅一者或部分可具有纹理化结构408。根据一个实施方案，纹理化结构的深度可介于0.005英寸和0.1英寸之间。在一些实施方案中，纹理化结构的深度可介于0.005英寸和0.2英寸之间。

图8示出了作为机器502的一部分的系统500的一部分的反向密封件118。反向密封件118被成形为从下滑板124延伸以与收集器110接合。反向密封件118可在安装部分503处安装到下滑板124。反向密封件118可被取向成大体沿与收集器110的旋转方向(用箭头A指示)相反的方向从安装部分延伸到末端504。反向密封件118可具有被构造成沿着该反向密封件的表面与收集器110接合的弯曲主体部分506。密封件118被构造成使得没有表面突出到由下滑板124部分限定的腔室508中，并且实际上反向密封件118的任何部分都没有突出到高于下滑板124的表面。反向密封件118的这种配置消除或降低了多根纤维落在反向密封件118上或被反向密封件捕获的可能性。根据一个实施方案，反向密封件118可具有从安装部分503到末端504的介于0.5英寸和3.0英寸之间(包括端值在内)的长度。

图9、图10和图11示出了作为机器602的一部分的系统600。系统600包括在机器602的侧壳体604中的一个或多个观察口116(图9和图11中示出)。一个或多个观察口116可包括邻近脱落位置(例如，邻近图10和图11中的刺辊106)定位的第一观察口116A，以及邻近收集器110(图10和图11)定位的第二观察口116B(图10和图11)。一个或多个观察口116可用于监测多根纤维到空气流AS中的脱落(图10)，并且可用于监测收集器110(图10和图11)上的多根纤维的叠置。例如，可安装相机以通过观察口116捕获图像。观察口116可具有安装在其中的热塑性片材诸如聚碳酸酯或另一透光材料片材，以允许观察但将气源和多根纤维保持在机器602内。

如本文所用：

术语“一个”、“一种”和“该”、“所述”可互换使用，其中“至少一个(种)”意指一个(种)或多个(种)所述要素。

术语“和/或”意指任一者或两者。例如，“A和/或B”意指仅A、仅B或A和B两者。

术语“包括”、“包含”或“具有”及其变型意在涵盖其后所列出的项目和它们的等同形式以及附加项目。

如通过对上下文中出现的“相邻”的理解，术语“相邻”是指彼此靠近的两个元件(诸如例如，两个层)的相对位置，并且可需要或未必需要彼此接触或者可以具有分开两个元件的一个或多个层。

除非另外指明，否则本文所使用的所有科学和技术术语具有在本领域中普遍使用的含义。本文给出的定义旨在有利于理解本申请中频繁使用的某些术语，并无意排除那些术语在本公开上下文中的合理解释。

除非另外指明，否则说明书和权利要求书中所使用的所有表达特征尺寸、量和物理特性的说明书和权利要求书中的数值在所有情况下均应理解成由术语“约”修饰。因此，除非有相反的说明，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可根据本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容来寻求获得的期望特性而变化。最低程度上说，并且在不试图将等同原则的应用限制到权利要求书的范围内的前提下，至少应当根据所报告的有效位数并通过应用惯常的四舍五入法来解释每个数值参数。虽然阐述本公开的广义范围的数值范围和参数是近似值，但在具体实施例中所列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值都固有地包含一定的误差，这些误差必定是由在它们相应的试验测量中存在的标准偏差引起。

术语“基本上”意指提到的属性的20百分比内(在一些情况下在15百分比内，在另一些情况下在10百分比内，并且在另一些情况下在5百分比内)。因此，如果值A在值A的±5％、10％、20％内，则值A“基本上类似”于值B。

在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

通过端点表述的数值范围包括该范围内所包括的全部数字(例如，1至5的范围包括例如1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5)和该范围内的任何范围。

虽然本公开参考优选实施方案进行描述，但本领域的技术人员将认识到，可在不偏离本公开的实质和范围的情况下进行形式和细节的改变。

各种注释和实施例

在实施例1中，公开了一种使用气动式纤维输送系统来形成随机纤维网的方法。该方法可任选地包括：提供包括刺辊和输送器的多个可移动装置，该刺辊被构造成从由该输送器输送到该刺辊附近的纤维垫移除多根纤维；使该多根纤维在该系统内的脱落位置处从该刺辊脱落；连通气源以便在脱落之后利用该气源夹带该多根纤维；以及从该气源收集该多根纤维以形成该随机纤维网。

在实施例2中，根据实施例1所述的方法还可任选地包括设置压尺组件，该压尺组件在该输送器的一部分与该刺辊之间延伸并延伸到邻近该脱落位置的该气源中。

在实施例3中，根据实施例2所述的方法，其中该压尺组件可具有沿着与该刺辊交接的表面的纹理化结构。

在实施例4中，根据实施例1至3中任一项或任何组合所述的方法还可任选地包括在刀辊组件中设置通气孔并且使该通气孔与该气源连通。

在实施例5中，根据实施例4所述的方法，其中该通气孔能够随着该刀辊组件远离和朝向该脱落位置的移动而移动。

在实施例6中，根据实施例1至5中任一项或任何组合所述的方法还可任选地包括在该壳体中设置一个或多个观察口，该一个或多个观察口包括邻近该脱落位置和该多根纤维的收集位置中的一者或多者的位置。

在实施例7中，根据实施例1至6中任一项或任何组合所述的方法还可任选地包括设置反向密封件，该反向密封件安装到下滑板并且与收集器接合，该收集器执行对该多根纤维的收集并且进一步安装到该下滑板，其中该反向密封件被取向为具有从安装部分到末端的范围，该末端在与该收集器的旋转方向大致相反的方向上延伸。

在实施例8中，公开了一种用于形成随机纤维网的气动式纤维输送系统。该系统可任选地包括：可旋转的输送辊；可旋转的刺辊，该刺辊被构造成从由该输送辊输送到该刺辊附近的纤维垫移除多根纤维，并且被构造成使该多根纤维从该刺辊脱落；可旋转的刀辊，该刀辊邻近该输送辊和该刺辊定位；通道，该通道将气源连通至限定在该刺辊和该刀辊之间的空间，该空间包括脱落位置，该多根纤维从该刺辊脱落发生在该脱落位置；和收集器，该收集器被定位成一旦该多根纤维脱落到该气源中则捕获该多根纤维，该多根纤维在该收集器上形成该随机纤维网。

在实施例9中，根据实施例8所述的系统还可任选地包括压尺组件，该压尺组件至少部分地定位在该输送辊和该刺辊之间并且延伸到该空间中。

在实施例10中，根据实施例9所述的系统，其中该压尺组件可包裹该刺辊的该圆周的1度至170度。

在实施例11中，根据实施例8至10中任一项或任何组合所述的系统，其中该压尺组件可具有与该刺辊交接的表面，并且其中该表面具有纹理化结构以分离该多根纤维。

在实施例12中，根据实施例8至11中任一项或任何组合所述的系统，其中该压尺组件可被构造成使该脱落位置延伸经过该输送辊并且延伸到限定在刺辊和该刀辊之间的该空间中。

在实施例13中，根据实施例8至12中任一项或任何组合所述的系统，其中该刀辊可联接到可移动的端板，该端板被构造用于将该刀辊偏心地定位在该空间内，并且其中在该端板中包括通路，该通路与该通道连通，使得一定量的供应空气能够穿过该通路或一定量的环境空气能够穿过该通路进入该通道。

在实施例14中，根据实施例13所述的系统，其中该通路可包括渐缩的狭缝，该狭缝具有沿该狭缝的长度在该刀辊和该端板的旋转方向上增加的横截面积，并且其中该狭缝的长度介于该刀辊的圆周的1度和170度之间。

在实施例15中，根据实施例8至14中任一项或任何组合所述的系统还可任选地包括：一个或多个板，该一个或多个板在该刀辊附近与该收集器附近之间延伸；和密封件，该密封件在安装部分处联接到该一个或多个板的端部部分并且延伸以接触该收集器，其中该密封件沿与该收集器的该旋转方向相反的方向从该安装部分延伸到末端。

在实施例16中，根据实施例8至15中任一项或任何组合所述的系统，还包括沿着该通道的一个或多个观察口，该一个或多个观察口包括邻近该脱落位置和该收集器中的一者或多者的位置。

在实施例17中，公开了一种用于形成随机纤维网的气动式纤维输送系统。该系统可任选地包括：多个可移动装置，该多个可移动装置包括刺辊和输送器，该刺辊被构造成从由该输送器输送到该刺辊附近的纤维垫移除多根纤维，其中该刺辊被构造成使该多根纤维从该刺辊脱落；通道，该通道将气源连通至邻近该刺辊的空间，该空间包括脱落位置，该多根纤维从该刺辊脱落发生在该脱落位置；收集器，该收集器被定位成一旦该多根纤维脱落到该主气源中则捕获该多根纤维，该多根纤维在该收集器上形成该随机纤维网；以及以下所列中的至少一者：压尺组件，该压尺组件至少部分地定位在该输送辊和该刺辊之间并且延伸到该空间中；通气孔，该通气孔位于邻近该刺辊的刀辊组件中并且使该通气孔与该气源连通；密封件，该密封件在安装部分处联接到该板并且延伸以接触该收集器，其中该密封件沿与该收集器的该旋转方向相反的方向从该安装部分延伸到末端；或一个或多个观察口，该一个或多个观察口沿着该通道，并且包括邻近该脱落位置和该收集器中的一者或多者的位置。

在实施例18中，根据实施例17所述的系统，其中该压尺组件可被构造成使该脱落位置延伸经过该输送器并且延伸到限定在刺辊和该刀辊组件之间的该空间中。

在实施例19中，根据实施例17至18中任一项或任何组合所述的系统，其中该通气孔可为渐缩的而具有沿该通风口的长度在该刀辊组件的旋转方向上增加的横截面积。

在实施例20中，根据实施例17至19中任一项或任何组合所述的系统，其中该压尺组件可具有与该刺辊交接的表面，并且其中该表面具有纹理化结构以分离该多根纤维。