细长绒头组件、导向设备及制造的绒头组件制品

本申请承认2001.10.29颁布的美国专利暂时申请No. 60/336,226的权益。

                      发明领域

本发明涉及一种细长绒头组件、各种绒头组件制品和一种导向设 备，所述这些设备可用于制造一种刷子，或制造一种绒头或硬毛表面 结构如一种地毯、一种壁毯或一种汽车元件的目的。更具体地说，本 发明涉及一种细长绒头组件，所述细长绒头组件具有一个“根”端， 所述“根”端用于使细长绒头组件牢牢固定在一个基底上或穿过上述 基底。

                       发明背景

下面的公开可以与本发明的各方面有关，并可以综合如下：

用纱线制造的常规簇绒丝条当固定或栽绒在一个背材基底中 时，通常呈“U”形形状。“U”形是当将一个纱段在该纱段的中点附 近固定到细长纱股上时形成。这种“U”形形状与一种针刺栽绒纱的 形状类似，上述针刺栽绒纱也从一个纱段形成两个不同或相同的簇 绒。这种“U”形簇绒丝条在先有技术如Veenema等人申请的WO 99/29949，和Edwards等人申请的美国专利5,472,762中已有介绍。

用于壁毯或地毯的“U”形簇绒丝条通常是首先固定到一种背材 结构上，以便形成一种绒头织物或毡毯。用于“U”形簇绒丝条的固 定点是在“U”形的底部处，所述“U”形的底部也是纱线和支承经轴 相互接合的地方。这个接合区一般是若干纤维熔合在一起的固体，所 述固体只提供一个小的表面积，以便与支承基底接触并接合到支承基 底上。“U”形簇绒丝条之间的接合可以用一种热或溶剂熔合法、各 种胶粘剂、或机械互锁装置形成。这种小接触面积一般产生低的“簇 绒锁定”值(比如，接合破坏的力)。此外，“U”形的圆底易于旋 转(见图1B和1C)，这种旋转可能造成不希望有的可见缺陷。图1C 示出这种旋转对“U”形簇绒丝条影响的一个例子。“U”形的底当与 一个基底105的表面上的隆起线105a对准时，倒向或倾斜到一侧， 上述基底105具有一埋入式增强纤维。这种旋转形式造成成品中密度 变化。“U”形簇绒丝条旋转的另一个例子是当“U”形一侧上的簇绒 在插入/接合法期间具有比相反侧簇绒高的摩擦阻力，从而造成簇绒 丝条在侧向上枢轴旋转(见图1B)时，产生不希望有的可见缺陷。 当这种情况发生时，一排簇绒实际上变得更长，而另一排实际上缩短 同样量的长度。这些线性变化或者可见缺陷称之为“rowiness”。

此外，当用一种胶粘剂将“U”形固定到一个基底上时，胶粘剂 的上表面一般是在图5B的基准面300的上方，并因此，可能出现一 种不想要的性能改变(比如，绒头的软度降低)胶粘剂芯吸到簇绒中。

“U”形簇绒丝条的另一个缺点是，当制造时，“U”形簇绒丝条 的两个纱头在它们之间具有一个相当大的间隙。当簇绒丝条非常接近 另一些簇绒丝条定位时，由于压缩作用或相邻簇绒丝条中另一些簇绒 的干扰，所以使间隙减少。然而，这种压缩作用或干扰可能是密度变 化的另一个原因，因为某些绒头长丝可能分开，以致它们全不处于垂 直对准。某些长丝朝向基底定向并接合于其上，或者用别的方法缠 结，以致它们不是所希望的绒头密度的一部分。

由Mokhtar等人申请的美国专利No.5,470,629介绍了制造绒头 “簇绒丝条”，此处每个簇绒丝条都是通过围绕一个心轴卷绕纱线制 造，将一个支承纱股转移到上述心轴上。当支承纱股移动时，它把若 干“圈”纱输送到一个超声波焊机上，所述超声波焊机将若干纱圈连 接到支承纱股上。再将接合的各纱圈输送到一个切条机站，该切条机 站切断各纱圈并因而形成簇绒丝条。簇绒丝条包括两排直立的支腿或 簇绒，所述这些支腿或簇绒在它们的底部处固定到支承纱股上。 Mokhtar等人的纱是一种复丝、卷曲式、膨松纱，所述纱优选的是用 一种热塑性聚合物如尼龙或聚丙烯制造。支承纱股同样优选的是一种 热塑性聚合物，以便当在焊声波焊机下通过时，纱线和支承纱股熔化 并在它们之间形成一种接合。

理想的情况是具有一种细长绒头组件，所述细长绒头组件具有一 高“簇绒锁定”值，受控式芯吸和垂直对准。还需要有一种低成本细 长绒头组件，所述细长绒头组件包含若干纱束，这些纱束安排成提供 一种高密度，上述细长绒头组件可以用一种简单的价格便宜的方法制 造，并设计成包装式，或直接用作一种进给材料用于制造一种刷子或 一种绒头/硬毛表面结构。还需要有一种坚固、可靠的细长绒头组件， 所述细长绒头组件可以在一个制造过程中包装和处理。另外理想的情 况是具有一个导向设备，以便将细长绒头组件接合到一个基底上。

                       发明概述

本发明的细长绒头组件包括一个连续长度的支承经轴和多个长 丝束，上述连续长度的支承经轴具有一个纵向轴线、一个均匀的或基 本上均匀的横截面尺寸和形状、一个周边表面、一个基准平面，所述 基准平面与支承经轴表面上的一个位置相切，或与上述位置一致，而 上述多个长丝束固定到支承经轴上。各长丝束具有长的束段末端，所 述长的束段末端与短的束端末端相对。在至少一丝束的一端(比如长 束段末端)上的各长丝限定一个形成绒头的簇绒。在每个丝束中都有 一个区域，在所述区域中各长丝密集包装在一起，并且一般是接合在 一起，并且丝束优选的是在密集包装区域的位置处固定到支承经轴 上。

简而方之，和按照本发明的一个方面，提供了一种细长绒头组 件，所述细长绒头组件包括：一个细长经轴，所述细长经轴具有一个 纵向轴线、一个基本上均匀的横截面尺寸和形状、及一个周边表面； 和至少一个长丝束，所述至少一个长丝束固定到经轴的周边表面上； 其中至少一束在沿着该束长度的一个位置处固定到经轴上，上述位置 在纵向轴线的任何一侧上把束的长度分成一个较长的束段和一个较 短的束段，上述较长的束段限定一个形成绒头的簇绒。

按照本发明的另一方面，有一种刷子，所述刷子包括：一个第一 刷体件，和至少一个固定到第一刷体件上的细长绒头组件。

按照本发明的另一方面，有一种绒头或硬毛表面结构，所述绒头 或硬毛表面结构包括：一个基底，和一个固定到基底上的细长绒头组 件。

按照本发明的另一方面，有一个导向件，所述导向件包括：一个 槽，所述槽用于装入至少一个按照权利要求1-19其中之一所述的细 长绒头组件，具有至少一个短束段末端，和用于将至少一个短束段末 端固定到一个基底上的装置，上述短束段末端伸出导向件与槽相同的 一侧，其中利用导向件来将至少一个细长绒头组件接合到上述基底 上。

按照本发明的另一方面，有一种供用一导向件将一个细长绒头组 件接合到一个基底上的方法，所述方法包括：穿过一个槽给细长绒头 组件导向，同时短束段向外伸出上述导向件中槽的外面；将一种接合 装置加到基底和较短束段的至少其中之一上；将基底和较短束段移动 成相互接合接触；及将伸出到槽外面的较短束段固定到基底上。

                       附图简介

从下面结合附图所作的详细说明，将能更充分理解本发明，其 中：

图1A示出一种常规“U”形簇绒丝条的先有技术；

图1B和1C是示出由“U”形簇绒丝条旋转所产生的可见缺陷的 先有技术侧视图；

图2B示出本发明的一种生根式簇绒丝条；

图2A，3A，和4是示出不同“根”端穿透的本发明细长绒头组 件的侧视图；

图3B示出图3A中所示的多个生根式簇绒丝条在各生根式长丝缠 结情况下的侧视图；

图5A是本发明细长绒头组件的透视图；

图5B是先有技术一种细长“U”形簇绒丝条的透视图；

图6是示出一种测量一个绒头纱线直径的方法图；

图7是沿着细长绒头组件支承经轴中心的一部分简化的表示，示 出了在“根部”延伸到下面情况下的单层中接合到经轴上的簇绒；

图8是沿着一种生根式簇绒丝条支承经轴中心的一部分简化的 表示，示出了成叠加关系接合到经轴上的若干束；

图9A是用于制造本发明细长绒头制品的一种简单方法示意图；

图9B是示出一个第二切条机的图9A端视图；

图10是利用本发明的一种涂漆辊绒头组件的侧视图；

图11是图10的涂漆辊端视图；

图12是多个细长绒头组件一个实施例的侧视图；

图13是利用超声波接合接合的细长绒头组件一个实施例的侧视 图；

图14是通过胶粘剂绒头带固定到一个芯上的本发明多个细长绒 头组件侧视图；

图15是由本发明的细长绒头组件制成一种绒头或硬毛表面结构 的方法的示意图；

图16是在将本发明的细长绒头组件固定或接合到一个背材基底 或接合材料上时所用的一个导向示意图；

图17是一种用于与各种挠性材料接合的细长绒头组件导向件的 示意图；及

图18A和18B示出在本发明中用于接合的超声波喇叭两个实施例 的正视图。

                     发明的详细说明

                        术语定义

提供下列定义作为在本说明书和所附权利要求的上下文中如何 使用它们的标准：

1.经轴或基底丝条：一种纱股、丝条或细绳，所述一种纱股、 丝条或细绳包括一种或多种材料，并具有一个或多个分开的结构元 件，每个结构元件都具有它自己限定的和可辨认的形状。经轴或基底 丝条提供连接性和支承件，以便簇绒附着于其上。

2.硬毛：一种天然的或人造的短刚性纤维段，一般以千分之几 英寸量度的直径表示。

3.BCF或BCF纱：膨化变形长丝；一种变形的长丝，一般用作 毡毯中的绒头纱线或用于家具装饰织物。

4.簇线丝条：至少一种纱线段附着于其上的经轴，所述至少一 种纱线段由一根或多根长丝组分，每根长丝都具有这样一种直径，所 述直径以旦为单位报告而不是用千分之几英寸(密耳数)报告。

5.生根式簇绒丝条或细长的绒头组件：一种簇绒丝条，此处经 轴或基底丝条把长束纤维段与短束纤维段隔开。短束纤维段也叫做 “根”，所述短束纤维段是把簇绒丝条固定到基底(亦即其它制品或 基底材料)上的非粘合式纱线纤维。长束纤维段是非粘合式纱线纤维 末端，形成绒头或簇绒丝条的硬毛末端。

6.旦：一种纤维、长丝或纱线与9000米以克表示的质量。

7.纤维：纺织原料，一般用挠性、纤度和长度与厚度之大比值 表征。

8.长丝：一种无限长度的纤维。

9.长丝纱：通常是连续的长丝。纱线包括一种或多种长丝，所 述长丝用旦单位量度，所述长丝基本上经过纱线的整个长度。

10.纱线：一种由加捻或不加捻的若干纤维和/或长丝组分的具 有主要长度和比较小横截面的产品。

本发明的生根式簇绒丝条可以从能生产它的一种方法一般说明 中了解。这种方法包括：在张力下沿着一个偏心导向件的旋转中心喂 入一束长丝的一个连续长度；旋转导向件以便使长丝束绕一个支承件 缠绕，上述支承件具有多个细长的隆起，以便形成一连串的一束长丝 包围支承件的连续长度的圈或螺旋；在支承件和由缠绕步骤所形成的 长丝束螺旋之间，沿着支承件上各隆起的至少其中之一喂入一种材料 的连续纱股，以便提供一个经轴；使各长丝相互粘合成束，并将长丝 束固定到经轴上；切割长丝束的螺旋，以便形成一种细长的绒头组 件；及推进细长的绒头组件供进一步处理。参见美国专利 No.5,547,732，WO 99/29949，及5,498,459，上述专利的内容包括 在本文中作为参考文献，作为上述形成“U”形簇绒丝条的例子。然 而，在本发明中，上述先有技术参考文献与本发明不同是在切割步骤 生产簇绒丝条。在本发明中，一个明显的不同是旋转切条机刀片相对 于粘合的经轴(比如基底丝条)的位置。在上述参考专利中，切条机 如此定位，以便从一个连续的纱段形成两个长度基本上相等的簇绒。 在本发明中，切条机，或者经轴的粘合位置，或者二者都重新定位， 以便产生一种簇绒丝条，所述簇绒丝条束具有一个第一长丝束段和一 个第二长丝束段，上述第一长丝束段用作绒头表面，而上述第二长丝 束段用于将簇绒丝条固定到一种织物或其它支承结构上，因此第一段 一般比第二段长(见图9A和9B)。上述参考文献是用修改的切割步 骤能生产簇绒丝条的机器方法的一些例子，但不是全部包括在内的。 有各种机器方法可用于生产本发明的生根式簇绒丝条。

在“U”形簇绒丝条中(见图1A)，将长丝束这样切割，以使基 底丝条101与簇绒丝条108的每个束段切割端基本上是等距离。在图 1A中，“U”形簇绒丝条108在基底丝条101的两侧上具有一相等的 束段长度109a和109b。簇绒丝条108在6点钟位置101a处粘合到 胶粘剂背材107上。“U”形簇绒丝条法的缺点是当用其它“U”形簇 绒丝条装配(见图1B和1C)时，束段长度109a和109b似乎是不齐。 这可能以各种方式出现。例如，“U”形簇绒丝条基底部分当被导向 和固定到背材上时可能滚动或旋转。例如，在一个长丝束段109b上 的摩擦比一个束段109a上的摩擦更多将产生一个转矩，并引起“U” 形簇绒丝条如箭头103a所示反时针旋转(见图1B)。另一个原因可 以归因于一种不齐的基底表面，如当存在一种增强纤维和在表面上产 生一个隆起线105a时的情况。参见图1C，当“U”形簇绒丝条的第 一侧109a在第二侧109b之前接触基底表面时，在速度或移动垂直于 基底平面时再次形成一个转矩力，并且可能引起簇绒丝条旋转或者倾 斜。图1C中所示的倾斜作用也可能在各簇绒之间产生一个间距132， 或者至少在完成的绒头中产生密度变化，上述间距132形成一个不希 望有的间距缺陷。

本发明(见图2A，2B，3A，和4)利用一种改进的簇绒丝条，所 述改进的簇绒丝条提高了簇绒丝条和基底之间的接合强度，上述基底 用来将多个簇绒丝条接合在一起(例如，象在毡毯中那样)，尤其是 当用胶粘剂作为粘合剂时更是如此。因此，在本发明(比如，一个长 纤维束段侧126和一个短纤维束段侧127，128，129)中省去将纱线 簇绒折叠成常规的“U”形式。将各长束段126一起安排成在功能价 值的合适取向上的连续长束段排，而短束段127，128，或129用来 借助于一种胶粘剂或其它方法如超声波接合或溶剂接合将细长的绒 头组件125固定到背材基底上。

在本发明中，细长绒头组件125(见图2A)中所用的纱线是一种 复丝纱股，此处各长丝通常是相互“连接”。将各单丝“连接”在于： 它们可以在至少约1圈/英寸的水平下加捻，以便提供长丝交叉来增 强接合(尤其是超声波接合)，或者可以将各长丝交缠，以便提供交 叉。纱线还可以包括两个或多个合股捻在一起的复丝纱股。合股捻可 以是一种“实际的”S或Z纱股和合胶捻，或者是一种反捻，此处S 和Z纱股和合股捻交替，并在合股和纱股捻反向中有一种接合。优选 的是反捻式纱线在加捻反向之前起绒的纱线中有一种接合，如美国专 利No.5,012,636中所述。一种这样的纱线优选的是用卷曲的、膨松、 经过热处理的长丝制造，并且通常用作毡毯纱线。各纱线的长丝可以 具有各种横截面，它们可以是空心的并且含有抗静电剂等。纱线可以 具有一种帮助超声波接合所用的油剂。在某些优选实施中，纱线可以 是一种复丝、卷曲式、膨松的合股捻纱线，所述合股捻纱线已经过热 定形，以便保持合股拧。

在拉绒织物的表面是优选的另一些应用中，如在汽车地板和涂漆 辊中，另一种类型的纱线是优选的。这种纱线包括其中松散地缠结 BCF纱复丝并且没有经过热处理的纱线。对汽车或其它运输应用，生 根的簇绒线束(亦即细长的绒头组件)优选的是用若干BCF纱制造， 亦就是说不加捻、合股捻、或用别的方法缠结来形成单个长丝束段， 如WO 99/29949中所述。

当利用超声波接合法来形成生根式簇绒丝条时，纱线，(优选的 是用一种具有与经轴相同组分的热塑性聚合物制造)达到纱束与经轴 有很高的接合强度。在某些超声波接合应用中，纱线和经轴可以具有 不同的组分，而在两者之间仍达到足够的接合。一个这样的例子是一 种粘合到聚丙烯经轴上的尼龙纱。还应该注意，在除了超声波接合之 外的其它接合方法中，利用经轴和纱线相同的组分提供高接合强度， 并且不需要胶粘剂。然而，在除了超声波接合之外的粘接方法中，纱 线和经轴不同组分的足够粘结也是足够的。

当用一种胶粘剂法来将纱线接合到经轴上时，纱线和经轴的组分 根据胶粘剂可与其粘合的合适材料范围选定，或者胶粘剂按照纱线和 经轴组分的选择来选定。重要的是，纱线和经轴之间的接合足以将纱 线交付给支承结构而不损失纱线段或纱线段中的单根纤维。一旦短段 纤维接合到基底上，经轴和纱线束之间的接合强度就变得无关紧要。

在本发明中，纱线通常是一种热塑性聚合物，一种聚酰胺，一种 聚烯烃如聚乙烯或聚丙烯，一种聚酯，一种含氟聚合物，聚氨酯，聚 氯乙烯，聚偏二氯乙烯，或者一种苯乙烯的聚合物或共聚物，其它包 括它们的两种或两种以上的混合物等。聚丙烯；或者一种聚酰胺如尼 龙6；尼龙11；尼龙6，6；尼龙6，10；尼龙10，10；和尼龙6，12 是优选的。可供选择地，纱线可以是一种聚(芳基酮醚)或一种聚酰 胺或偏芳族聚酰胺，上述纱线可用溶剂，超声波，或热接合。

可用于细长绒头组件的经轴可以具有各种横截面形状，如方形、 矩形、椭圆形、长椭圆形、圆形、三角形、多叶形、平带状等。经轴 必须可以纱线接合并具有足够的伸长稳定性，以便接合不会由于经轴 拉伸或超过它的抗拉强度而产生过应力。经轴必须给绒头组件提供足 够的稳定性，以便它可以处理用于它预定的应用，如制造一种刷子或 制造地毯制品如毡毯或旅行毯。经轴可以是一种单丝，一种复合结 构，一种皮/芯结构，一种增强式结构，或一种加拧式复丝结构。经 轴优选的是用一种热塑性聚合物制造，以便纱线经轴可以不用胶粘剂 进行粘合。经轴更优选的是一种聚合物，所述聚合物具有一种在伸长 方向上取向的分子结构，和由于水分增加或损失或适度的温度变化而 在取向方向上具有一低的尺寸变化。一种用作支承经轴的材料是一种 单丝尼龙聚合物，如由E.I.du pont de Nemous和Company制造的 Tynex。用作支承经轴的另一些材料包括聚丙烯和聚乙烯。在某些应 用中，可以把上述名称的聚合物的其中一种或多种进行组合，如用共 挤塑法以便形成一种双组份经轴。

长丝生产可以用一种挤塑机完成，其中许多种挤塑机，如一种双 螺杆挤塑机可以从制造厂家如Werer和Pfleiderer购买。将一种取 颗粒物形式的聚合物从一个进料装置按体积或是按重量送入挤塑 机。将一种增滑剂从一个分开的进料器通过一个侧臂口送入挤塑机， 并在150-285℃温度下在挤塑机中与聚合物混合。可供选择地，增滑 剂可以与聚合物预配混或预混合，以便不需要一个分开的进给系统。 聚合物和增滑剂在挤塑机中混合成一种熔体，和然后将最终组分计量 送到具有一个模板的纺丝头。将组分过滤，并通过挤塑穿过模板中的 孔生产各种形状和尺寸的长丝。

与上述支承经轴相同，长丝束由其制造的一些长丝可以具有各种 横截面形状，如，例如由通过挤塑生产时模板孔的形状所确定的。各 种形状可以包括但不限于：圆形、椭圆形、矩形、三角形、或任何规 则多角形形状；或者长丝或经轴(上述的)可以是一种不规则的非圆 形形状。此外，长丝或经轴可以是实心的，空心的或在其横截面中包 含多个纵向空隙。通过使用一种具有各种形状孔的模板，每次挤塑机 的运转都可以产生各种剖面形状的任何组合。通过改变模板中孔的尺 寸，可以同时制造具有一种或多种直径的长丝或经轴。可供选择地， 本发明中所用的长丝和/或经轴可以通过溶液纺丝法生产。

本发明的另一方面包括利用一种具有皮/芯构造的长丝和/或经 轴。外皮用一种同轴或同心的构造包围内芯。内芯和外皮中所用的聚 合物可以相同或者不同。当使用不同的聚合物时，各聚合物的性能必 须是这样，以使它们可以共挤塑式拉伸到直径，并卷绕到各种卷轴 上。尼龙6，6作为一种外皮材料是优选的。皮/芯长丝或经轴通常是 通过用两个挤塑机共用一个纺丝头共挤塑生产。用来制造内芯的聚合 物是从一个第一挤塑机到纺丝板孔的中心形成流道，而用来制造外皮 的组分是从第二挤塑机到纺丝板孔的外部形成流道。

纱线的一种皮/芯长丝，或者一种长丝形式的经轴如上所述可以 由一个以上的可流动聚合物或聚合物组分生产，它们可以与由一个可 流动聚合物组分来源生产的长丝不同。这种单源长丝可以称之为单组 分单丝。对于经轴，本发明中所用的长丝可以是一种多成分或是一种 单成分的长丝，而同时单成分长丝是优选的。

供本发明长丝束中所用的长丝具有一个直径或最大横截面直 径，如其中所限定的最小圆的直径所确定的，上述直径为约1或大于 1密耳，优选的是约2或大于2密耳，而最优选的是约2.5或大于2.5 密耳，及还约15或小于15密耳，优选的是约10或小于10密耳，及 更优选的是约5或小于5密耳(1密耳是0.025mm)。

供本发明用的长丝或经轴可以是用上述一种聚合物组分制造，上 述聚合物组分含有一些典型的添加剂如各种填料、着色剂、稳定剂、 增塑剂或抗氧化剂，或它们之中一种以上的混合物；或者可以用一种 表面涂装制备。

现在参见图2A-4，图2A-4示出本发明的一种绒头组件“根”端 或者生根的簇绒丝条125的不同端视图和封装实施例。图2示出在短 长丝束段127穿透胶粘剂117和背材基底115情况下一种细长的绒头 组件的侧视图。图3A示出在短长丝束段127具有一胶粘剂117和背 材基底115的扩口穿透部分128情况下一种细长的绒头组件的侧视 图。图4示出在短长丝束段127在胶粘剂117中具有表面扩口129的 情况下一种细长的绒头组件的侧视图。在图2A-4中各短长丝束段全 部封装，用于细长的绒头组件125的强力固定。另一种未示出的变化 是图2的所有的根127都水平安放在一侧上。

继续参见图2A-4，簇绒丝条根的最终位置大多与基底的特性和 根长丝的刚度有关。一种敞开的非织造基底很容易让各根在没有更多 根部偏转的情况下穿透织物结构，如图2A中所示。紧密织造式织物 提供阻力越大，则各根在进入织物中时偏转越多，如图3A和3B中所 示。十分致密的非织造织物，象Tyvek或一种实体片材，如一种挤 塑式热塑性结构将防止各长丝根穿透到基底结构中，同时产生短段纤 维127完全偏转部分129，如图4所示。

现在参见图5A，图5A示出当纱线已经在支承经轴119的周边表 面上一个位置73处固定到支承经轴119上时的多个长丝154束。细 长的绒头组件125的较长束段126限定一个形成绒头的簇绒。细长的 绒头组件125的较短束段127限定形成根的簇绒。

现在参见图2A，图2A示出细长的绒头组件125。将长丝154束 粘合到经轴119上，以便形成细长的绒头组件。长丝154束沿着它的 长度具有一个密集包装区162，在该密集包装区162处，各长丝一般 粘合在一起，并且上述密集包装区162是丝束固定到支承经轴119上 的位置。

再参见图5A，支承经轴119具有一种均匀或基本上均匀的横截 面尺寸和形状，和一个周边表面133。紧密包装区162(图2A-4)沿 着细长的绒头组件154的长度固定到与其平行和相邻的支承经轴119 周边表面133上，在上述紧密包装区162处各长丝粘合在一起。各长 丝束154跨过全部或主要部分的紧密包装区162固定到经轴的周边表 面133(垂直于基准面71)上。包括在单丝束154内的是那些基本上 是线性的长丝，并因此具有相对端202和204。各长丝的相对端限定 一个丝束的长度。丝束154在沿着丝束长度的一个位置处固定到经轴 上，上述位置在经轴119的纵向轴线140无论哪一侧上把丝束长度分 成一个较长的束段126和一个较短的束段127，上述较长的束段126 具有一较长的长度，而上述较短的束段127具有一较短的长度。

较长的束段126包括较长的长丝段，而较长束段的长度是从把长 丝束分成较长和较短束段的位置到较长束段中所包括的较长长丝段 的端部202进行测量。较长的束段126是在各较长长丝段的切割端 202处形成绒头。较短的束段127包括若干较短的长丝段，并且较短 束段的长度是从把长丝束分成较长和较短束段的位置到各较短长丝 段的端部204进行测量。较长束段126和较短束段127的可用部分是 在长丝束125紧密包装区的相对两侧上。较短的长丝段限定各“根”， 所述“根”在固定簇绒时，尤其是当利用绒头组件来制造一种刷子、 绒头表面结构或其它制品时，具有很大的实用性，如本文所述。

较短束段127的长度(图2A)优选的是约为较长束段126的长 度的90％或少于90％。然而，在另一些实施例中，较短束段的长度可 以以按照所希望的，是较长束段的长度约75％或少于75％、约50％或 少于50％、约25％或少于25％、约10％或少于10％、或者约5％或少于 5％。较短束段的长度优选的是超过经轴宽度的约10％。例如，如果经 轴宽度为200密耳，则根需要长于20密耳(还应注意，当固定到基 底上时，较短的束段127越长，则细长的绒头组件125的固定就越 牢)。经轴的宽度定义为下列量中的最小值：(i)跨过经轴74截面 积的距离，例如，在图5A中，该距离穿过和垂直于经轴的纵向轴线 并平行于基准面71测得；(ii)完全包围在经轴截面积内的最小圆 直径；或(iii)在经轴的截面积是真正矩形情况下，矩形两个尺寸 中较长的尺寸。然而，在另一些实施例中，较短束段的长度可以如所 希望的，超过经轴宽度的约55％、约60％、约75％，或约100％。

用一台Instro试验仪(型号#1125)试验了6个生根式簇绒丝条 试样的固定强度。生根式簇绒丝条样品是1.00”长，同时具有一个 0.090英寸的短段长度和一个0.265英寸的长段长度。制造两个重复 使用的试验单元，所述试验单元具有下列空腔尺寸：1.00”长×0.185” 宽和0.25”深，以便接收一种胶粘剂。使用一种由H.A.Hanna Company 所配给的Porfax Polypropylene PF 611 CT热熔性胶粘剂。将试验 单元加热并装满profax polypropylene PF 611 CT胶粘剂。将生根 式簇绒丝条样品这样安放到试验单元中，以使只是短段纤维在胶粘剂 熔体中在表面下。然后让生根式簇绒丝条，胶粘剂和试验单元在试验 固定强度之前冷却到室温。将Instron试验仪的夹紧装置紧固到试验 单元上和其它部分紧固到生根式簇绒丝条的长段纤维上。Instron试 验仪用来检测在根断裂时刻施加到夹具上的最大力。对生根式簇绒丝 条进行这些试验的目的是为了具有一大于15磅(1bs)的固定强度。 在上述试验之后的试验中，没有观察到在试验单元内短段纤维和固定 胶粘剂树脂之间接合的断裂情况。所观察到的断裂类型是：1)在胶 粘剂和试验单元的壁之间，这种断裂是最常见的断裂；和2)其余的 断裂是在纱线纤维和经轴之间的粘合部分附近损坏的纱线纤维。胶粘 剂对试验单元和各纱线纤维的所有断裂全都在超过45磅的张力下发 生。这些结果远远超过了最小15磅的所希望的目标。

重要的是已经认识到，每个纱线束的各“根”当固定到一个基底 中时都处于一个三维空间中。例如，图4在这个端视图中示出各根散 布到束垂直中心的左面或右面。尽管短束段127的这种取向129可能 发生，但它们更可能是在平行于图5A基准面71的一个平面内和在图 5A基准面71平面下方的一个平面内从丝束125的垂直中心散布 360°。在图2B和3A中，各根在基准面71下方成锥形散布(图5A)， 每个根都具有一个中心垂直轴线，所述锥形一般与经轴的纱束侧面垂 直的周边表面相切或与其一致。图2B是一种窄的锥体，而图3A是更 多的半球形。

在本发明的一个实施例中，图5A示出细长绒头组件，其中长丝 束固定到支承经轴119上，所述固定到支承经轴119上可以通过超声 波接合或其它方法完成。利用短束段127的各长丝作为细长的绒头组 件125的固定点。作为对照，先有技术的“U”形簇绒丝条利用长丝 束的致密部分101a(见图1A)及支承纱股和纱束之间的接合线作为 固定表面。这个区域具有一种实体的特性，并且象这样，可用于胶粘 剂与其连接的唯一表面是纱线/纱股体的外周边表面。这是先有“U” 形技术的一种有限的特性。相反，本发明的短束段127(图2B)由于 若干“根”(比如，短束段的各纤维)而具有相当大的表面积，它提 供将长丝束固定在一种胶粘剂介质117中。在本发明中，各根是与形 成绒头的长丝段一起连续并朝上述形成绒头的长丝段相反方向延伸 的长丝段。各短长丝段或根的近端接合到经轴上并因此固定在适当位 置处及在这方面具有有限的表面积。然而，短长丝段根的其余长度可 以并提供相当大的表面积，在各长丝的横截面是圆形的最简单情况 下，表面积简单地是一个圆筒的表面积。

通过“U”形簇绒丝条的表面积与本发明一种生根式簇绒丝条的 表面积的例子对照，显然证明了本发明的好处。例如，当用一个28 密耳的经轴和一个1500旦的双股纱接合到经轴上来形成一种“U”形 簇绒丝条和一种生根式簇绒丝条束时，“U”形簇绒丝条的胶粘剂粘 合的表面积是每英寸簇绒丝条0.060平方英寸，而对一种生根式簇绒 丝条，具有一0.063英寸短段纤维长度和每英寸11个簇绒，发现是 每英寸簇绒丝条为0.864平方英寸。对与其粘合的胶粘剂来说，可利 用的表面积增加1340％。

此外，短段纤维的这些不受约束的远长丝端可以与如图3B所示 的基底(纤维状)结构相互作用和缠结121用于增加固定强度。将本 发明的纤维状“根”封装，并且当胶粘剂冷冻时机械式锁紧在胶粘剂 中。这种机械接合代替对强的化学或热粘合来将簇绒丝条固定一个支 承基底上的需要，并因此大大扩大了利用较低费用并对环境无影响的 胶粘剂的机会。

参见图2B-4，短束段127的各长丝起一种芯吸作用，并将胶粘 剂拉入各长丝之间的空隙空间中，上述各长丝产生一种矩阵结构，如 在树脂复合材料结构中所发现的。长丝162的致密部分通过形成一个 阻挡层区限制胶粘剂从向上移动进入长束段126。在这个实施例中， 各长丝的相对端202，204限定丝束的一个长度，这个丝束具有较长 和较短束段，与较长和较短束段长度有关的特性，及当较短的长丝段 固定到支承基底上时改变取向128，129，如上所述。

在使用各长丝中具有强相互连接的纱线之处，可以优选的是“去 除”生根式簇绒丝条中的短段部分，以便使长丝与长丝缠结减至最 少，从而允许各短段纤维更好地分散在胶粘剂和支承基底中。

在本发明的细长绒头组件中所用的长丝束的另一种特性是：(1) 至少一束分成(a)第一段和(b)第二段，上述第一段包括若干第一 长丝段，长丝束固定到经轴上的位置处一侧上，具有一个第一刚度， 而上述第二段包括若干第二长丝段，在上述位置的另一侧上具有一个 第二刚度。一根长丝刚度上的变化与有效截面积的四次方和与长度的 三次方成正比。因此，对一规定的直径来说，当不受约束的长度加倍 时，假定不与相邻各长丝相互作用，则相对刚度将减少87.5％。因此 短段束可能比长段束刚度稍高或高几个数量级，同时唯一取决于长度 比。

视待用生根式簇绒丝条制造的产品而定，短段的长度根据诸如刚 度和对基底的固定强度这些特性选定。较长的短段纤维具有降低的刚 度，并且将更可能是如在图4中的向下“毡垫”。较短的短段纤维将 更硬并具有更大的可能用于刺穿支承基底的表面平面，如图2中所 示。如上所述，各纤维长丝的旦还影响纤维将刺穿或透入基底的程 度。较长的短段纤维可能与相邻的生根式簇绒丝条缠结，并因此与相 邻的各簇绒丝条共享粘合力(见图3B)。然而，对所希望的短段纤 维的长度有一个限制。在由组分、横截面、形状等所确定的某些长度 下，在生根式簇绒丝条的致密部分中各根的接合强度可能超过纤维的 断裂强度。因此，除非目的是增强基底材料，否则增加各根的长度没 有价值。这里成本也是一个考虑的问题。当增加短段纤维长度时，原 料成本同样增加。最佳长度可以根据所选的材料和在所希望的成本范 围内保证足够的固定强度的试验来选定。

在一个优选位置中，当供应纱绕心轴卷绕时，经轴设置在供应纱 和心轴之间(如在上面包括作为参考文献的美国专利5,472,762中所 述)。然而，在一个可供选择的实施例中，经轴可以这样固定到纱线 圈或螺旋上，以使纱线圈位于经轴119和心轴之间。密集包装的接合 区的一些特性与参照图2A所述的特性相同。

绒头组件的独特几何形状在下面说明，并通过将尺寸特点表示为 一种与自由纱束直径的比例来提供“标准化”。纱束直径是一个参数， 所述参数与纱在一种制得的制品中以一种有效的方式覆盖表面的能 力有关。为了测量的重现性，纱束直径是远离切割端的一个较长束段 一英寸长变直部分的未张紧的平均直径，以便避免当进行测量时切割 端扩口可能引起的模糊。纱束直径可以用一种带若干格栅线或一个光 学比较器的显微镜，如Opticom制造的一种“Qualifier 30”重复测 量。图6示出纱线在Qualifier 30上的视图。将不带切割端扩口(扩 口可以用不明显影响纱线的很小张力变直)的一英寸长直纱段安放在 一个平台181的顶部上，上述平台181位于比较器的光路上。在20 倍的放大倍数下，将样品182与比较器屏幕上的一条水平线184对 准，所述水平线沿着样品的边缘通过各峰和谷，以便限定一个平均边 缘位置。将水平线移动到在位置186处纱的对面平均边缘，并把移动 的距离188记录为一英寸长样品的平均“直径”。这可以用几个供给 纱样品重复，以便进一步将“直径”平均。在沿着经轴有不同直径的 束情况下，束直径将是沿着一个有代表性的长度所有不同束直径的平 均直径，在代表性的长度处不同直径的图形重复。纱线束直径可以是 约为0.114英寸，而优选的是在0.020英寸和0.150英寸之间。

如上所述，本发明可应用于单纱和加捻/起绒纱二者。单纱不是 一种加捻或高度缠结的纤维束。在接合法中通过超声波喇叭使松散缠 结式单纱“均化”，上述超声波喇叭趋向于平均和重新分布纱线长丝。 沿着支承经轴各束相互的关系由加捻纱的节距、支承经轴的宽度、及 束直径限定，上述加捻纱的节距是各束之间沿着支承经轴的距离。各 单纱没有可区别的P/D比。

束节距/束直径比(P/D比)描述沿着一段支承经轴铺放的各相 邻纱束之间的距离(节距)与纱束直径之比值。本发明独特的方法使 制品能沿着经轴具有比先有技术中所述的其它细长绒头制品更密集 的束分布。当纱线卷绕到支承经轴上时，至少有三种达到在经轴上高 束密度的方法：1)加足够的张力到纱束上，所述纱束直径这样颈缩， 以便当经过颈缩的纱沿着经轴彼此相邻的铺放时，节距小于自由的未 张紧的束直径；2)在经轴上卷绕多层纱束；及3)头两种方法的一 种组合。

与先有技术的“U”形簇绒丝条相比，为达到同样的绒头密度， 用于生根式簇绒丝条的P/D比一般将是“U”形簇绒丝条P/D比的两 倍(2X)。因为用纤维束的第二较短段来将生根式簇绒丝条固定到一 个支承基底上，所以它不能象是用“U”形簇绒丝条的情况那样用作 露出的表面用的绒头。为达到所希望的密度而将节距加倍提供一个相 应的根密度，以保证一个高固定强度用于生根式簇绒丝条。

P/D比可以参照图7和8进一步理解。将若干纱束接合到经轴119 的相反侧面上，各纱束以简化的簇绒205a，206a，和208a示出。将 各简化的簇绒在密集包装区162处接合到经轴上。简化的生根式末端 205b，206b，和208b未出延伸通过经轴。各纱束沿着经轴119的节 距“P”最好是参见图7并看相邻的线束紧密接合部分之间贴合的中 心与中心间距或节距210理解。优选的是在此处而不是在簇绒的末端 处测量节距，因为各簇绒末端在某种程度上自由移动。线束的直径 “D”用横跨未张紧的线束或直径75表示。当预期到某些局部变化 时，节距可能必须沿着一个节距长度进行平均，以便得到一个有代表 性的数值。

图8示出当沿着经轴119有多层纱束及各纱束粘合体的简化根端 部分可能相互重叠时如何测定节距。分别将各纱束簇绒如205a， 206a，214a，和215a示出在经轴119上方，和将用于这些纱束的纱 束粘合体的重叠的密集根端部分示出在经轴119的下方，如205b， 206b，214b，和215b。节距“P”是以节距210沿着经轴依次安放的 各纱束相邻的密集部分162之间的距离。再一次，沿着1英寸分段的 纱束接合体值可能需要进行平均，以便得到有代表性的“P”值。在 沿着经轴有若干不同直径纱束，或许使节距变化很大的情况下，节距 将是一个平均值，所述平均值用不同直径的图形重复的每一个有代表 性的长度的各纱束数值的倒数表示。纱束节距可以是约0.033英寸， 而优选的是在约0.015和0.150英寸之间。P/D比可以是约0.30，而 优选的是在约0.1和0.75之间。

支承经轴的宽度在本发明中是一个重要的参数，这是由于下列原 因：1)它必须有一个外周边，所述外周边在尺寸上足够能用生根式 簇绒导向组件(图16和17)；及2)如果它太宽，则它可能使相邻 的绒头组件之间的间距过大，以致不能达到纱簇绒在制成的制品中紧 密排列。一种矩形经轴具有几个优点并且是优选的，不过其它横截面 形状可能也有用。各纱丝接合于其上的垂直侧面具有比例如纱线与一 圆形或椭圆形经轴切面的交点更大的表面。平的顶面和底面在垂直对 准各绒头段时是有用的。紧压住导向组件一稍大平面的经轴的平顶与 用来通过长纤维段的狭缝一致工作，以便防止当生根式簇绒线束与一 背材基底一起加工时旋转。经轴的水平平底侧面提供一个与弯曲的表 面如一个圆形或椭圆形经轴的表面相对的稳定表面。经轴宽度优选的 是0.010-0.70英寸。

有一种结构特点，所述结构特点在某些实施例中很重要，上述结 构特点与长丝束亦即纱线在密集包装区162中接合到经轴119上的方 式有关。每个纱束内固定到经轴上，并进一步固定到基底上的各连续 长丝保证每个单根纤维的高捕集几率和高保持强度。然而，现已发 现，当选定合适的胶粘剂时，较高的强度是对胶粘剂而不是对经轴。 在本发明中，由于上述原因，生根式簇绒丝条使磨脱纤维屑(比如由 于断裂而从绒头制品中松脱的松散纤维)减至最少。

尽管上面已经把本发明说成是在自动化装置上进行，但本发明的 一个可供选择的实施例可以用人工方法或任何其它合适的方法进 行。现在参见图9A和9B，供纱20可以用手绕一薄的矩形心轴282 卷绕，所述心轴282例如具有支承经轴119，上述各支承经轴119沿 着槽288和290用带绑或用别的办法夹持在适当位置。在供纱20处 于适当位置后，一个超声波喇叭292可以沿着围绕槽288和290卷绕 的纱线通过，以便将纱线接合到经轴119上。然后纱线可以用一个切 刀或切条机294在心轴的任一侧上靠近经轴119的一个预定位置处切 断。为了得到更大的效率和速度，切条机可以如图9A所示设置在槽 288中经轴的上方和槽290中经轴119的下方(见图9B)，或者相反。 照这样，很容易产生两个细长的绒头组件。第一细长的绒头组件在经 轴119上方被切条机294切断的末端处，相对于槽288具有若干短的 束段。生根式簇绒丝条的长束段将是在槽288处从经轴119延伸到切 条机293的部分，上述切条机293设置在图9B中槽290处经轴119 的下方。与第一细长的绒头组件分开的其余切膜扁丝形成第二细长绒 头组件。如果希望只有一个生根式簇绒丝条组件，则第二经轴和切条 机沿着一个隆起省去。心轴可以具有一个长度296，所述长296象其 中使用生根式簇绒丝条的毡毯或制品一样宽。

为了帮助卷绕纱线，可以将心轴安装在一个转动卡盘上，并且纱 线沿着旋转的心轴移动。可以有效地应用一种带移动十字头的车床， 以便将纱线安放在心轴上。在最一般意义上，产品还可以将一个预先 切断的纱束同时铺放在经轴和心轴的槽上并接合纱束进行制造，因此 不需要卷绕步骤。

用于制造本发明的一种细长绒头预制件的一种方法包括：在沿着 经轴周边的一个位置处使一个细长的支承经轴与多个长丝束接触；将 各长丝相互接合(以便在各长丝接合合在一起处的束中形成密集部 分)和在沿着经轴的一个位置处接合到经轴上。在本发明中，将供纱 接合到经轴上的一种方法包括一个超声波驱动器如Dukane Corp. 40A351型电源，在40KHz下能有350瓦，所述超声波驱动器连接到 一个Dukane Corp.41C28型换能器上。一种Dukane增压器也可以 用。也可以应用超声波接合装置之外的接合装置通过使各长丝相互固 定和固定到经轴上来形成丝束的压实部分。这种方法可以是溶剂接合 或者用例如一个热条热接合；或者是溶剂、导电、和超声波接合的某 种组合。或者，可以将一种胶粘剂加到丝束固定到经轴上的位置处， 以便在丝束和经轴之间形成一种胶粘剂接合。

本发明的细长绒头组件可用来制造一种装配式制品如一种绒头 表面结构或一种刷表面结构，上述绒头表面结构包括地板用制品，刷 漆辊等，而上述刷表面结构包括各种牙刷、一种抛光轮等。刷可以制 成带柄或不带柄的各种各样构造。本发明的细长绒头组件可用来形成 一种绒头刷面。绒头刷面是刷的一部分，所述可以例如用来涂布或除 去一种液体材料，或者用来通过涂布或除去一种液体材料改变表面。 刷上的绒头刷面可以是一般平面形状，或者它可以采取其它形状，如 一般圆筒形状。

用于一种活动如涂布油漆的辊刷是一种刷具有一般圆筒形绒头 刷面的典型例子。辊刷的一种情况可以例如如图10和11所示，图10 和11示出一种辊刷310，所述辊刷310具有一种绒头覆盖部分312 作为安装在一个空心芯体314上的一个刷面。空心芯体314根据应用 可以具有任何合适的形状，如圆筒形成椭圆形。绒头覆盖部分312用 至少一种具有一支承经轴119的细长绒头组件125(图2A)制造。细 长绒头组件125具有至少一个纱束，所述纱束固定到支承经轴119 上，其中一较长的束段126限定一个形成绒头的簇绒，如图2A所示。 辊刷的芯体通常可绕一个手柄构件旋转，所述手柄构件未示出。

继续参见图10和11，绒头覆盖部分312通过将一个或多个绒头 组件固定到芯体314的外表面上形成。在一个优选实施例中，将一个 或多个绒头组件螺旋式并连续地绕芯体314的外表面卷绕。然而，可 供选择地，一种细长绒头组件可以用下述方式安装在芯体314上：其 中细长的绒头组件是纵向成一直线，亦即平行于芯体的中心线轴线； 或是其中细长绒头组件沿着芯体的周边绕纵向轴线描述一个圆成一 直线；或者成如上所述这些成直线的任一种的其它变化。各细长绒头 组件可以相互平行对准固定到芯体上。

细长绒头组件125(见图4)可以用任何合适的接合方法固定到 芯体314上，其中包括在把绒头组件卷绕或用别的方法固定到芯体上 的步骤之前直接将一种胶粘性粘结剂涂布到芯体314的外表面上。然 而，除了机械结合零件如设置在芯体314相对端的固定器、或一种钩 和环锁紧系统之外，同样也可以应用化学或热接合法。当应用热接合 法时，优选的是芯体和/或细长绒头组件或二者用一种聚合物材料制 备。然后可以通过感生一个温度，所述温度高于聚合物材料的熔化温 度或玻璃态转变温度，使一部分芯体和/或一部分细长绒头组件，或 它们二者的一部分变软。在高于熔化温度或玻璃转变温度的温度下， 变软的聚合物材料将流动，同时形成一个聚合物流动区。增加使聚合 物流动的温度可以通过辐射体或导电加热装置达到，但优选的是通过 超声波能达到。当芯体由其制造的聚合物材料流动和接触细长绒头组 件时，或者，当细长绒头组件由其制造的聚合物材料流动和接触芯体 时，或者当上述两种情况都发生时，流动的聚合物材料在它们冷却并 恢复固态时，变成焊接和固定在接触点处。作为增加温度一种可供选 择的方案，聚合物流动区可以通过将一种合适的溶剂涂布到已用聚合 物材料制成的任何元件上形成。

芯体314可以如上所述用一种聚合物材料制备，或者可以用纸和 树脂制备，上述纸和树脂具有涂布于其上的胶粘剂。芯体314还可以 包括螺旋形浸渍树脂的纸绕组，胶粘剂和织物敷贴到上述纸绕组上以 便形成一个连续外形。

在一个实施例中，覆盖绒头的织物至少部分地用一种具有一表面 的材料制备，所述表面具有若干孔、穿孔或孔隙等，如一种筛、网或 网状材料。在这个实施例中，细长绒头组件的较短束段127可以固定 到织物网目上，并且这可以通过安排成在较短束段中有长丝段穿过网 状材料完成。然后将覆盖绒头的织物固定到芯体上。然而，在另一些 实施例中，细长线头组件的较短束段可以固定到芯体的表面上；或者 细长绒头组件可以通过芯体与支承经轴之间的接合，或是芯体与较短 束段和支承经轴二者的一部分或全部之间的接合，固定到芯体上。在 这些实施例中，较短的长丝段可以变成用于在基底和细长绒头组件之 间涂布胶粘剂的接触点，同时在基底和各较短长丝段之间形成一种胶 粘剂接合，或者各较短的长丝段可以是一个聚合物流动区的位置，并 与聚合物的流动区接触。较短的长丝段在这些实施例中起根的作用， 同时保持细长绒头组件和基底之间的一种固体接合。

参见图12，图12中示出了本发明的另一个实施例，其中各细长 绒头组件424，426，428，430是利用热熔胶粘剂在带和较短束段和/ 或每个细长绒头预制件的支承经轴的界面处固定到一种背材带440 上。当细长绒头组件绕一芯体442螺旋式卷绕(图14)时，如美国 专利5,547,732中所述，带440具有邻接或相邻的圈，在上述圈上细 长绒头组件从带的相反侧面彼此相邻，亦即，这样，在带的一个螺旋 或圈之后，细长绒头组件424邻近细长绒头组件430(见美国专利 5,547,732)。图13示出在没有胶粘剂起作用的情况下，如当利用超 声波能时，各短长丝纤维与支承织物的接合。

按照本发明，细长绒头组件的其它用途是制造一种绒头表面结 构。绒头/刷表面结构可用于进一步制成各种制品，如一种壁毯或地 毯，或一种飞机或用于机动车的汽车元件如车门面板、一种车顶内 衬、一种地板或行李箱地板垫或座椅蒙皮饰物。图15示出一种用本 发明的绒头组件制造一种绒头表面构造如毡毯的方法。安装一个圆鼓 78用于与背材材料80一起旋转，所述背材材料80例如通过将背材 的两端82和84夹紧在圆鼓78的一个槽86中进行固定。背材面朝外 的表面87涂装一种胶粘剂涂层，如一种热塑性胶粘剂。设置一个组 件88以便平行于圆鼓的旋转轴移动，并承载一个细长绒头组件导向 件90和一个热胶涂布器喷嘴92，以便刚好在与细长绒头组件接触之 前或与细绒头组件接触同时及在它的中心线上，定位和计量一种热塑 性或热固性胶粘剂。另一些加热方法可以包括热风喷射、辐射体加热 器，或火焰。细长绒头组件45可以从一个纱框94或直接从一个心轴 供给。

继续参见图15，当圆鼓80顺时针旋转时，细长绒头组件被导向 件90被拉出，并贴着底材80织物表面87上所涂布的胶粘剂压住。 细长绒头组件接触热胶粘剂并接合到背材上。组件88与沿着圆鼓表 面的移动同步，并将细长绒头组件的螺旋形阵列铺设到背材表面上， 同时螺旋的相邻匝非常靠近，以使刚加的细长绒头组件靠近螺旋形阵 列中前面所加的细长绒头组件，以便限定一个绒头表面结构。在细长 绒头组件已移了圆鼓表面的轴向长度之后，使绕组停止，并沿着圆鼓 的轴线如在线条96处将细长绒头组件和背材的组件切开，在所述线 条96处两个背材端部在槽86处聚集在一起。在所示的实施例中，只 有细长绒头组件需要在96处切开，并将两背材端部松开以便取下绒 头结构组件。然后可以将绒头结构组件从圆鼓中取出并铺平以便形成 绒头表面结构或毡毯。

用这种方法制造的毡毯制品具有特点是，相邻排细长绒头组件来 自同一细长绒头组件的不同细长部分，这样消除了毡毯内许多纱段变 化。例如，一种具有约3.30Z/ft2(盎司/英尺2)纱的毡毯可以首先 用以30圈/英寸和5/8英寸簇绒长度下沿着经轴接合的2350旦、两 股、合股捻纱制造一种细长绒头组件，和然后将绒头组件以5绒头组 件/英寸的节距安装在背材上。

在上面所示的方法，及由所述方法得到的制品的各种变化中，基 底背材可以从各种织造或纺粘材料中选定。选择织物如由E.I.Dupont de Nemours生产的Sontara，由Reemay Incorporated生产的 Reemay及由Cerex Advanled Fabric生产的Cerex尤其有用，因 为它们都是用聚合物材料制造，以各种重量和密度提供，并可以用各 种方法使用，用于将生根式簇绒丝条固定到它们之上。尽管天然纤维 织物可以用，但它们限制用胶粘剂来将生根式簇绒丝条接合到它们 上。细长绒头组件可以固定到一个背材基底上，以便通过选择一种胶 粘剂、热接合或溶剂接合的其中之一制造一种绒头表面结构。细长绒 头组件可以用与刷构造所用相同的方式，在背材基底的表面上或表面 下，通过用支承经轴和/或较短的束段固定到背材基底上。尽管利用 胶粘剂、热或溶剂接合法可能是优选的，但细长绒头组件可供选择地 也可以用常规的缝合法和/或一种钩和环系统固定到一种背材基底 上。

可供选择地，生根式簇绒丝条可以固定到具有比较“坚硬的”表 面的聚合物板上，如用环氧树脂、热固性塑料、热塑性塑料、木材、 和甚至金属制造。(这些固定方法中的某些方法需要用胶粘剂)。如 上关于一种刷所述，包装细长绒头组件的一种可供选择的方案，如图 15所示，是通过形成一个阵列制造一种绒头表面结构，在上述阵列 中一个或多个细长绒头组件是例如处于相互平行对准，并与一个背材 基底的接合表面接触。

将一个以上细长绒头组件固定到一个背材基底上的另一种方法 用图16和17的导向组件示出。不像上述旋转圆鼓法，这些导向组件 能连续运转并且不必停止以便取下细长绒头制品的“毡毯”。图16 示出一种用于细长绒头组件125形成一种绒头织物或制品的导向件 示意图。这种平导向组件90更好地适用于一些比较刚性的基底，所 述比较刚性的基底抗弯曲或是用别的方法采取图17弯曲导向件91中 的装置。

在图16中，长的平底表面在基底和导向组件90之间并与基底和 导向组件90平行(未示出)设置一个合适的间隙。间隙310由一个 或多个变量确定，这些变量包括短纤维段127的长度、经轴的垂直尺 寸315、经轴导向槽320的深度及胶粘剂的深度。经轴尺寸315必须 不能通过间隙325。间隙325与间隙328一起松散地限定长束段靠近 经轴119的这部分，上述间隙328松散地限定经轴，以便正确地定位 垂直于基底的短纤维和长纤维。一般说来，间隙325大于经轴宽度 322的20％，而更优选的是在经轴宽度322的20％和50％之间。一种典 型的安装是将带有细长绒头组件125的导向件90设置在平基底上 方，上述细长绒头组件125拧入导向件90中，而上述平基底在经轴 的底表面和基底之间具有一个最小间隙，以使当短段长丝127通过导 向组件90的槽97时，使上述短段长丝127基本上倾斜而不会引起细 长绒头组件125的接合。

起根式簇绒丝条绒头制品由一个或多个起根式绒头丝条机或由 线轴上的一个设备供给。细长绒头组件用由其向外延伸的短成束端通 过辊筒和导销(未示出)引入导向件的槽中。导向机构将细长绒头组 件的多个单独的短束段导入与优选连续进给的背材基底接触。将一种 胶粘剂材料如一种热固性或热塑性胶粘剂在正要通过导向组件下面 时涂布到基底的表面上。理想的是，过程的线性速率和胶粘剂的热容 足以达到在与基底接合之前良好的润湿和封装各短纤维段。当胶粘剂 在导向组件下通过时它冷却，因此在导向件出口处，起根式簇绒丝条 不能自身重新定位。

本发明用于图16导向件的另一个方法实施例利用一种热塑性聚 合物熔体输送系统和模头组件，以便在导向器组件90的露出表面上 铸造或形成基底，上述导向器组件90具有由其延伸的细长绒头组件 的露出部分。在这种情况下，将导向器翻转，以使各短纤维束从导向 件垂直向上延伸。聚合物熔体输送系统将一薄层聚合物熔体滴加到顶 部导向件表面上。可以用一种材料带或条如KaptonTM或TeflonTM作为 阻挡层，以便当聚合物熔体有粘合到金属上的趋势时，保护另外露出 的金属表面免受聚合物熔体损伤。导向件表面进行充分冷却，并造成 聚合物熔体与封装于其中的各短段纤维一起快速冷冻。细长绒头制品 帮助输送板中的熔体和冷却聚合物熔体。因为细长绒头制品足够坚 固，并且不过热，所以聚合物板在离开导向件并继续冷却之后将足以 被细长绒头制品支承。

本发明的另一个方法实施例在图17中示意示出。当细长绒头组 件通过导向件91进给时，细长绒头组件125的短段纤维127面向接 合元件(比如脱粘剂涂布器95)。细长绒头组件的各短束段优选的 是从涂布器末端擦胶粘剂，并且细长绒头组件连续地擦导向件表面， 以便当细长细头组件通过导向件进给时，避免导向件中胶粘剂大的聚 集。织物背材99与簇绒丝条束一致进给，用于通过一个或多个胶粘 剂涂布器95接合，同时形成一种覆盖绒头的织物199。尽管在这个 实施例中示出两个涂布器，但一个可能就足够了。如果采用一个胶粘 剂涂布器95，则胶粘剂可以在各短束段127正要与基底99接触之前 涂布到各短束段127上，或者可供选择地，直接涂布到织物背材或基 底99上。如果需要，在这个实施例中所用的涂布器数量也可以增加 到多于两个。

这个方法实施例非常适用于其挠性足以与滚筒91曲率一致的基 底。大多数基底的低热导率使一种热熔体胶粘剂能直接涂布到基底 上，同时在与生根式细长绒头制品接触时具有良好的保温性能和高流 动性能。对某些基底来说，可能需要对滚筒93进行某种加热，以在 所希望的接合时间之前保持胶粘剂的流动性。尤其是当基底极薄时， 滚筒93的这种加热可能需要。

与图16的导向组件一样，图17的导向装置必须适当地调整用于 最佳性能。导向组件91的曲率设计成整个弧长与滚筒表面同心。另 外在朝箭头98方向旋转的滚筒93和导向件91之间形成一个距离， 以便保证各短段纤维如图2A-4所示压入基底时各短段纤维合适把倾 斜和/或穿过。

在图16和17二者中，导向组件安装到一个机构上，所述机构能 垂直地，并且如果希望的话能水平地调节导向件。这是有利的，因为 导向件可以收回用于清洗、拧上或其它准备/维护活动。当操作该方 法时，可以完成在定位上的小增量调节。

图18A和18B示出在本发明中将生根式簇绒丝条125超声波接合 到基底115上。超声波喇叭340，345分别朝箭头342、343所示的方 向振动，同时砧座350，355分别提供用于超声波喇叭的刚性支承。 当振动能从激励的喇叭传送时，力346，347压住基底115，和将各 短段束压成相互接触。振动能在界面处产生摩擦加热，同时使各短段 纤维129，经轴119，和基底115的至少其中之一表面熔化，形成一 个聚合物流动区，所述聚合物流动区将把细长绒头组件接合到基底 上。图18A和18B分别示出砧座350，355和喇叭340，345，它们分 别起细长绒头组件的导向件作用。

因此，显而易见，按照本发明，提供了一种具有“根”的细长绒 头组件、导向装置和用若干细长绒头组件制成的产品，它们完全满足 上述目的和优点。尽管结合一些特定实施例说明了本发明，但是很显 然，各种替换、改进和变化对该技术领域的技术人员来说是显而易见 的。因此，打算把所有这些替换、改进和变化全都包括，它们都属于 所附权利要求的精神和很广范围之内。