專利名稱：具有織物表面的復合體及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用作地面鋪蓋材料并具有織物表面的復合體。
背景技術(shù)：
在選取地面鋪蓋材料時通常要考慮以下因素，這包括外觀特性，如地面鋪蓋材料的樣子及手感；以及功能特性，如外觀的保持性、抗變形的能力、抗?jié)裥?、清洗是否容易以及防塵性等。例如，使用頻繁的場合如廚房易產(chǎn)生變形并受潮，因此這里的地面和墻面通常選用結(jié)實的表面鋪蓋材料如木頭、金屬、大理石、瓷磚、乙烯類材料或橡膠等。這些產(chǎn)品在繁重的使用后仍能保持良好的外觀并易于清洗。這些材料還能防止變形和受潮，并且不利于細菌繁殖。然而，這些產(chǎn)品缺少織物的手感以及織物所具有的緩沖或吸聲的特性。
在那些需要例如織物及柔和外觀的場合中，需要使用絨面、針織、編織或紡織類的產(chǎn)品，這包括絲絨或鵝絨制品。這些產(chǎn)品具有柔和緩沖的腳感、柔軟的織物手感以及一定的耐磨耐蝕性能。但是與剛性堅固的鋪面材料相比，這些地面鋪蓋材料耐用性差，并且在繁重的使用后會失去其織紋，這是因為表面的圈絨在繁重的使用后會變硬或壓壞，并易于集塵，其會給細菌的滋生形成空間，從而難于清洗消毒。
人們一直在努力試圖制造出一種同時具有堅固表面材料所具有的性能和織物或絲織材料所具有的美觀的產(chǎn)品。例如，美國專利文獻US 3943018中就公開了一種同時具有纖維和堅固表面的混合結(jié)構(gòu)。然而，這些混合結(jié)構(gòu)僅僅是減輕了絨面、針織、編織或紡織表面的缺點，而不是消除其缺點。
其它人也試圖提供一種平的或異型的，如帶雕紋的，表面含有纖維的層狀制品，其浸漬塑料基體。例如美國專利文獻US4035215、US4098629以及US6063473中就公開了這種浸漬有塑料基體的纖維層體。這些地面鋪蓋材料的表面通常具有半纖維的手感，并且纖維之間的空間被密封從而防止細菌侵入以及灰塵的集聚。此外，這些地面鋪蓋材料比通常的直立型纖維結(jié)構(gòu)能夠更好地防止硬化。然而，這些地面鋪蓋材料比柔軟的織物來說更多地是呈現(xiàn)出一種生硬皮革外觀，同時制備尺寸穩(wěn)定的高密度纖維材料的成本，以及進行浸漬和熱固處理的成本也非常高。
美國專利文獻US3860469中公開了一種制造廉價的、防塵抗菌的、耐蝕的具有織物纖維外觀的表面鋪蓋材料的技術(shù)，其在毛絨表面布置一種平的或有織紋的皮子。由此形成的地面鋪蓋材料同時具有地毯以及乙烯或橡膠材料的特性，但缺乏地毯的織物特性和美感。
其它人則試圖將一種平織織物組合到粘性子層上，該粘性子層則背襯有多個表面加強層。例如，WO99/19557的國際專利申請中就公開了一種用加強層襯墊的紡織面織物，同時美國專利文獻US5965232中公開了一種連接到尺寸穩(wěn)定層或緩沖層上的裝飾性織物。這種織物經(jīng)進一步的表面穩(wěn)定處理。然而，除非該織物完全浸漬上粘性劑，這種具有一平織物表面的層狀制品的會在邊緣分層或磨損。然而，浸漬粘性劑會影響該層狀制品的織物手感以及緩沖特性。
正是由于上述的問題，才需要一種表面鋪蓋材料，其將堅固的表面鋪蓋材料和織物型表面材料的特性集為一身。合適的表面鋪蓋材料至少具有下面的一些特性，表面穩(wěn)定性、邊緣耐磨性、熱穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性、防塵、抗菌、柔軟的織物手感、緩沖性以及類似于絨面、針織、編織、紡織或非紡織的，絲絨或鵝絨制品的外觀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的復合材料利用一種纖維面層與一粘性層的組合從而形成一種多層的結(jié)構(gòu)。為了提供所需的表面穩(wěn)定性，纖維面層的表面纖維形成圈絨，同時圈絨插到粘性層中，并固定在粘性層中。該圈絨非常稠密并很淺。盡管面層中任一部分的纖維的或者是圈絨纖維的支腿可分散到粘性劑中，但大量的朝下纖維或者是幾乎所有的朝下纖維均分散在與面層接觸的粘性層中。本發(fā)明的特征在于，嵌在粘性劑中的短而密的纖維圈絨提高了其在重復載荷下的表面穩(wěn)定性以及外觀保持性。另一個特征是能夠防止切邊磨損。
為了能在提高表面穩(wěn)定性的同時保持復合材料的美感，需要對粘性劑滲到面層中的量進行控制。粘性層不能滲到面層的頂部。因此，面層的頂部能保持織物的感覺。
可根據(jù)所需的美感以及成本與性能的平衡來選用各種類型的纖維面層。不論使用任何纖維面層的類型，這里所展示的所有實施例和結(jié)構(gòu)均具有相對光亮密實的表面織紋，其還能經(jīng)雕紋以形成三維的織紋產(chǎn)品。此外，還可提供一種三層的復合結(jié)構(gòu)，其中可將背襯層連接或?qū)訅旱秸承詫由蠌亩鴮⒄承詫硬贾迷诿鎸雍捅骋r層之間。將粘性層滲到背襯層中能夠進一步提高結(jié)構(gòu)的剛度。
為了制備本發(fā)明的復合材料，需要提供一纖維面層，該纖維面層具有一個相對光滑的、具有高密度圈絨的頂面，圈絨的支腿向下延伸穿過面層直到面層的底面。將一粘性層與面層的底面直接接觸并嵌到面層中，從而使粘性劑滲入到面層的部分厚度上。為了將粘性層嵌到面層中，可通過熱壓等方法來實現(xiàn)。對于一個三層的層狀制品來說，可在粘性層嵌入到面層之前使背襯層與粘性層直接接觸，從而使粘性層同時滲到背襯層中。粘性層可在層壓之前預先結(jié)合到面層上或背襯層上。粘性層中還可含有非粘性加強劑或調(diào)合劑。背襯層中可含有粘性成分，如果該粘性劑的分量足以固定并包覆表面纖維圈絨朝下插入粘性劑的支腿，那么可以取消單獨的粘性層。


圖1是本發(fā)明復合材料三層實施例的示意圖；圖2是復合材料另一個三層實施例的示意圖；圖3是復合材料另一個三層實施例的示意圖；圖4是復合材料另一個三層實施例的示意圖；
圖5是非織織物層的示意圖；圖6是針扎非織織物層的示意圖；圖7是本發(fā)明針扎非織面層的實施例在層壓前的示意圖；圖8是本發(fā)明針扎非織面層的實施例在層壓后的示意圖；圖9是非織織物層與粘性層接觸時的示意圖；圖10是非織織物層針扎穿過粘性層時的示意圖；圖11是非織織物層與粘性層和背襯層組合的示意圖；圖12是非織織物層在層壓前針扎穿過粘性層和背襯層組合的示意圖；圖13是非織織物層在層壓后針扎穿過粘性層和背襯層組合的示意圖；圖14是一縫編層在積聚前的示意圖；圖15是一縫編層在積聚后的示意圖；圖16是積聚的縫編織物層與粘性層和背襯層組合在一起在層壓前的示意圖；圖17是積聚的縫編織物層與粘性層和背襯層組合在一起在層壓后的示意圖；圖18是具有粘性層的縫編織物層在積聚前的示意圖；圖19是具有粘性層的縫編織物層在積聚后的示意圖；圖20是定型連接的織物層在連接和積聚前的示意圖；圖21是定型連接的織物層在連接后積聚后的示意圖；圖22是積聚的定型連接織物層與粘性層和背襯層組合在一起在層壓前的示意圖；圖23是積聚的定型連接織物層與粘性層和背襯層組合在一起在層壓后的示意圖；圖24是具有粘性層的定型連接織物層在連接和積聚前的示意圖；圖25是具有粘性層的定型連接織物層在連接后積聚前的示意圖；
圖26是具有粘性層的定型連接織物層在連接并積聚后的示意圖；圖27是用于本發(fā)明的反毛織物的示意圖；圖28是用于本發(fā)明的、其纖維端頭切齊并自由豎起的反毛織物的示意圖；圖29是用于本發(fā)明的紡織織物的示意圖；圖30是用于本發(fā)明的、其纖維端頭切齊并自由豎起的紡織織物的示意圖；圖31是在切齊并豎起纖維過程中用來穩(wěn)定紡織或針織面層的裝置的一個實施例的示意圖；圖32是在切齊并豎起纖維過程中用來穩(wěn)定紡織或針織面層的裝置的另一個實施例的示意圖；以及圖33是其中含有粘性層的縫編織物層的示意圖。
具體實施例方式
首先參見圖1-4，本發(fā)明具有織物表面的復合材料10包括一個面層12，面層12中含有多個纖維。適用于面層12的纖維包括，但不限于，紡織結(jié)構(gòu)、非織結(jié)構(gòu)、針織織物、縫編或者積聚結(jié)構(gòu)。面層12包括頂側(cè)或頂面16以及與頂面16相背的底側(cè)或底面18，兩者之間就是面層12的厚度20。當復合材料10鋪裝好之后，例如鋪在地面基材上時，頂面16是復合材料10露在外面的一面。
復合材料10還包括粘性層22，其緊鄰面層12布置，并與其底面18直接接觸。作為優(yōu)選，粘性層22是一個連續(xù)的或者是一個光滑的不間斷表面。作為選擇，粘性層22的厚度基本不變。粘性層22可含有熱塑性或熱固性粘性劑。適用于粘性層22的材料包括聚乙烯、聚丙烯、共聚多醚、共聚酰胺及其組合物。粘性層22的基重為3oz/yd2到14oz/yd2之間，優(yōu)選則為4oz/yd2到10oz/yd2。
粘性層22滲到面層12的距離24處，該距離應足以將面層12和粘性層22固定起來。在一實施例中，距離24大約為面層12的厚度20的1/4到3/4。作為優(yōu)選，粘性層22并不完全滲到面層12的頂面16處，以便使復合材料10保持柔軟的織感?？赏ㄟ^改變面層12的結(jié)構(gòu)、粘性層22的結(jié)構(gòu)或者是粘性層22嵌入面層12的工藝條件來控制粘性層22滲入面層12的深度。在一實施例中，通過對粘性層22粘度的調(diào)整來將滲入的深度限制到面層12的3/4之內(nèi)從而使面層12的至少上1/4沒有粘性劑。面層中在粘性劑滲入高度之上的部分的平均高度60大約在0.5mm到2.0mm之間，基重大約在100克/m2到500克/m2的范圍之內(nèi)。
通常來講，使粘性層22滲到面層12中能提高粘性層與面層12或其纖維接觸的量或表面積。提高粘性層22與面層12的接觸面積能夠提高兩層之間的連接強度以及所形成的雙層制品的整體剛度和強度。該結(jié)構(gòu)在整體上能使復合材料10的結(jié)構(gòu)強度和剛度更高，同時織物柔軟度更好。
盡管本發(fā)明的復合材料10可以僅包含兩個層，即面層12和粘性層22，但還可在此基礎(chǔ)上加上一層。在圖1-4所示的三層結(jié)構(gòu)中，復合材料10還包括一層與粘性層22直接接觸的背襯層26。背襯層26在布置上應使粘性層22布置在背襯層26和面層12之間。為了獲得更高的結(jié)構(gòu)剛度，粘性層22優(yōu)選同時滲到或延伸到背襯層26中。在此基礎(chǔ)上還可加上一層氣密層、殺菌層等。適用于這里的背襯層26包括任何一種與復合材料10相連的層、復合制品或?qū)又破?。復合材?0還可浮雕并連接和/或?qū)訅旱饺魏我环N背襯層上。
在本發(fā)明的雙層或三層實施例中，這些層優(yōu)選是從頂面16通過熱壓來固化或熔化粘性層22并控制粘性劑的滲入深度來將這些層連接起來。對于熱固型粘性劑來說，粘性層22可涂到面層12的底面18或者是背襯層26的頂上，由此得到的結(jié)構(gòu)在粘性層22的固化溫度下熱壓固化，其中面層12中的纖維不與背襯層26接觸。對于熱塑性粘性劑來說，粘性層22優(yōu)選預連接到面層12的底面18上或者是背襯層26的頂面上，然后在將所有這些層層壓起來之前，在這里例如通過輻射熱來預熱或預熔。在一實施例中，粘性層22、面層12或者是背襯層26在加壓之前，先對粘性層22進行預熱。
根據(jù)三層復合材料10的厚度、強度以及柔性的不同，背襯層26可以選用各種材料。在一個實施例中，背襯層26是一種預針扎層，其由最高大約20丹尼爾每絲或每纖維并且重量至少為約10oz/yd2的高丹尼爾纖維制成。在另一實施例中，背襯層26是一種由回收地毯纖維制成的針扎氈。然而在另一實施例中，背襯層26是一種用過的地墊。
盡管面層12底面18中的纖維是與背襯層26分開的，但作為選擇這些纖維也可完全穿過粘性層22并與背襯層26接觸。此外，這些纖維還可完全穿過粘性層22并伸到背襯層26中，甚至完全穿過背襯層26。上述這些結(jié)構(gòu)可通過粘性層22的組分控制以及如下所述三個層體層壓的工藝來實現(xiàn)。此外，可用一些不同的操作，如針扎來將面層12的纖維交連到粘性層22和背襯層26中。
一般來講，纖維面層12的底面18包括多個由此伸出的支腿19。支腿19固定到復合材料10的粘性層22中，并且在一些實施例中，其還伸到背襯層26中。支腿19包括面層12的結(jié)構(gòu)，例如圖1的針扎式纖維自由端或者是紡制/液壓針扎的圈絨，圖2的縫編或定型織物的波浪形積聚圈絨，圖3的紡織織物的毛絨，以及圖4的編織織物的切斷并自由立起的纖維端。這里所用的術(shù)語“支腿”或者是“由圈絨形成的支腿”包括所有這些結(jié)構(gòu)或其中的一部分，以及圈絨被切斷以形成毛絨的剩余纖維部分。像加熱層壓以及針扎這樣的操作是用來將支腿19固定到粘性層22中的。
在圖5-8所示的本發(fā)明的一個實施例中，復合材料10針扎的非織面層12，其包含有多個纖維14。在一實施例中，非織面層12包含有一個短纖維網(wǎng)。合適的短纖維為每絲或每纖維約0.5丹尼爾到5丹尼爾，其長度大約在0.5英寸到3英寸之間，所形成的非織網(wǎng)的重量在3oz/yd2到14oz/yd2之間。
盡管纖維14最初是如圖5所示布置在面層12的一個平面內(nèi)，但有一部分纖維14會如圖6所示經(jīng)針扎或液壓針扎(卷紡)朝向底面18。在用機械針扎時，針眼密度至少為每英寸500眼以上(ppi)，優(yōu)選為1000ppi。纖維14網(wǎng)從頂面16以單位面積很大的針眼數(shù)被針扎。通常來講，針扎密度大約在250針/英寸2到2000英寸2。在一實施例中，網(wǎng)14的針扎密度至少為250針/英寸2。作為選擇，針扎密度也可至少為500針/英寸2，針扎密度優(yōu)選為至少1000針/英寸2。
還可用液壓針扎(卷紡)來形成圖5所示的產(chǎn)品。作為優(yōu)選，針扎網(wǎng)由最長2英寸短纖維構(gòu)成，短纖維最長2英寸，優(yōu)選為小于1英寸，最為優(yōu)選的是更短的纖維，包括紙纖維。還有，作為優(yōu)選，針眼相對不密，如小于50眼/英寸。扎針主要或者是基本上由頂面進行，扎針的能量相對較高，例如至少為20HP·HR/lb。
在本實施例中，面層12被加密，并獲得了一個相對光滑的上表面或頂面16，其包含有多個朝上的圈絨。每一個圈絨32都包含有朝下穿過面層12并終止于底面18的自由纖維端或支腿34，為了形成本實施例的三層結(jié)構(gòu)，需使粘性層22與底面18和背襯層26直接接觸從而使粘性層22如圖7所示布置在面層12和背襯層26之間。在如圖8所示激活粘性層22之后，粘性層22會部分滲到面層12和背襯層26中，從而形成三層的層狀制品。針扎的纖維14固定在粘性層22中圈絨32的支腿34處。面層12的上層或面層沒有粘性層22的粘性劑。
作為優(yōu)選，在本實施例中，所選擇的圖5所示的非織面層12是經(jīng)針扎或卷紡(液壓針扎)而在底面18上形成多個如圖6所示的自由纖維端34。之后將連續(xù)的粘性層22與底面18直接接觸，如圖7所示，粘性層22嵌到面層12的一定距離中從而將面層12固定在粘性層22中。為了將粘性層22嵌在面層12中，需加熱粘性層22。此外，還要在面層12的頂面16上施加壓力。這里有多種方法來對頂面16進行熱壓，如用一個或多個被加熱的壓板(圖中未示出)來壓頂面16。也可在將面層12布置在粘性層22上之后對粘性層22進行輻射預熱。
參見圖9和10，在面層12針扎之前，將面層12與粘性層22直接接觸，即圖9。然后，針扎面層12從而使自由纖維端34插入粘性層22，在某些時候甚至時穿過粘性層22。在圖9和10的實施例中不適于卷紡或液壓針扎。在本實施例中，粘性層22可構(gòu)成一個低熔點的熱塑性片或?qū)樱缇垡蚁?、聚丙烯、低熔點的共聚乙醚或者是共聚酰胺。這種片或?qū)涌梢允悄せ蛘呤强椢锶绶强椏椢锏男问?，或者是低熔點纖維層的形式。在纖維針扎到粘性層22之后，加熱激活粘性層22并如上所述加力層壓到面層12上。
參見圖11-13，除了在針扎前使粘性層22與面層12接觸之外，還可在針扎前使背襯層26與粘性層22接觸。在這個三層的實施例中，背襯層26與粘性層22直接接觸從而使粘性層22布置在背襯層26和面層12之間(參見圖11)。然后，針扎面層12使纖維端34完全穿過粘性層22并扎到背襯層26中(參見圖12)。然后在加壓或不加壓的情況下加熱激活粘性層22并制成復合材料10(參見圖13)。在本實施例中，背襯層26優(yōu)選是一種比面層12更沉更有彈性的結(jié)構(gòu)，從而使背襯層26不會因密密麻麻的針扎而塌陷。
參見圖14-17，圖中所示為本發(fā)明復合材料10的另一個實施例，其中的面層12波浪形、積聚或圈絨的結(jié)構(gòu)，其中有大量的纖維布置在一積聚層中從而形成多個向下的彎40以及多個向上的彎42，其中向下的彎40處于頂面16，其從頂面16向下延伸到底面18，其中向上的彎42處于底面18，其向上穿過面層12。
合適的積聚結(jié)構(gòu)包括縐網(wǎng)、微折的網(wǎng)、非織織物、織物以及編織物。該結(jié)構(gòu)還包括用可收縮紗線縫編的網(wǎng)、非織織物、織物以及編織物，其收縮形成圈絨的結(jié)構(gòu)。合適的收縮紗線包括拉長的彈性紗線、部分取向的紗線以及扁平完全取向的紗線，其加熱到紗線的熔點附近從而使紗線收縮。聚烯烴紗線適于在其熔點以下5-20℃收縮。面層12還可包括有多根與縫編基材接觸的不收縮的第二紗線(圖中未示出)?？蓪⑦@些第二紗線縫在或置于紗線中。
如圖15所示，面層12是一個縫編層，其包括一個彎曲的縫制基片44，該基片中包含有多根纖維以及一個基本平的可收縮線網(wǎng)46，該網(wǎng)縫在縫制基體上。為了形成相對光滑的表面，兩個方向上的縫制頻率(針距和CPI)均比較高，其大約在6針每英寸到30針每英寸之間，優(yōu)選為10針每英寸到30針每英寸之間。此外，面層12，在圈絨或積聚前，具有的織物基重大約在25gm/m2到150gm/m2之間。在圈絨和積聚后，面層的織物基重大約在100gm/m2到600gm/m2之間，并且圈絨頻率在12彎每英寸到60彎英寸之間。此外，面層12在圈絨后的厚度大約從0.5mm到2mm。
在圖18-19所示的另一個實施例中，粘性層22可結(jié)合到面層12的縫編結(jié)構(gòu)中。在該實施例中，粘性層22可以是一個收縮層，其有助于形成面層12的積聚結(jié)構(gòu)。合適的粘性層包括聚烯烴膜，其能在大約130℃-160℃時以約1.3到2.2的比例收縮，而不會熔化。對于該結(jié)構(gòu)來說，其適合的積聚頻率和織物重量與圖14和15所示的實施例相同。適用于面層12的縫編結(jié)構(gòu)在本申請發(fā)明人共同擁有的、并且是同日申請的名稱為“Stitch-bonded and Gathered Composites and Methods for MakingSame”的專利申請中已經(jīng)公開。
為了制出圖14-17所示實施例的復合材料10，選擇其中包含有多根纖維的縫編基片44，并根據(jù)所需的織物重量和積聚的密度用可收縮的線46縫編，參見圖14。然后，可收縮的線46收縮從而形成積聚結(jié)構(gòu)，參見圖15。接著，將粘性層22與積聚的面層12的底面18接觸并嵌到面層12中，從而形成一個雙層的層狀制品。粘性層22通過熱壓嵌到面層12中。盡管粘性層22優(yōu)選為與面層12的底面18直接接觸，但作為選擇粘性層22也可與面層12的頂面16直接接觸。如果需要制出的是三層的層狀制品，那么需要在熱壓之前將一個背襯層26與粘性層22接觸，從而使粘性層22同時滲到背襯層26中，參見圖16和17。
在圖33所示的另一個實施例中，不需要縫編基片44，可將粘性層22單獨結(jié)合到面層12的縫編結(jié)構(gòu)中。在本實施例中，粘性層22優(yōu)選由粘性材料構(gòu)成，該粘性材料可在縫編后激活，即，后激活，并在沒有明顯收縮的條件下。適用于本實施例粘性層22的粘性材料包括熱塑膜。在一實施例中，該粘性層22為聚乙烯膜?？捎靡桓蚨鄠€線47對粘性層22進行縫編。
在本實施例中，縫編線47形成復合體的纖維面層。線47在面層12的背面形成多個向下突出的部分49，其形成面層12的纖維底面18。在一實施例中，該背面基本上被向下突出的部分49完全覆蓋。此外，線47在在面層12的前面形成多個向上突起的部分51，其與向下突出的部分49相反，并形成面層12的纖維頂面16。因此，粘性層22就布置在頂面16和底面18之間。此外，下突部分49和上突部分51包括有多個共用的腿53，其穿過粘性層22。47，包括下突部分49和上突部分51在縫編后通過后激活粘性層22固定在原處。適用于線47的材料應當在粘性層22的后激活期間或?qū)訅浩陂g或面層12的浮雕期間基本沒有收縮。因此，線47沒有積聚。
在一實施例中，面層12可層壓到背襯層26上，其包含未積聚的、縫編的粘性層22和線47。下面將要描述合適的、將面層12層壓到背襯層26上的方法。在一實施例中，形成纖維底面18的下突部分49與背襯層26接觸，并加熱加壓。只有加上足夠的熱量和壓力才能使下突部分49嵌在背襯層26中。此外，背襯層26也能嵌在粘性層22中。
在一實施例中，第二或者是外纖維層59的深度或厚度由每一個上突部分51中的紗線量確定，這是因為粘性層22在后激活期間基本沒有收縮。作為選擇，可通過浮雕縫編、后激活面層12來使纖維頂面16具有更深的深度或織紋。合適的浮雕方法在共同擁有的并且同樣沒有授權(quán)的美國專利申請10/611470中已有描述，這里其以參考的形式全文并入這里。
浮雕可在面層12上進行，也可結(jié)合面層12層壓到背襯層26上來進行。在一實施例中，面層12的頂面16經(jīng)圖案浮雕以形成一個三維的織紋結(jié)構(gòu)。該三維的織紋結(jié)構(gòu)包括下凹部分和凸起部分。在下凹部分中，通過將適量的紗線47嵌在后激活的粘性層22中，激活的粘性劑將紗線47固定在纖維頂面16的上突部分51中。
在一實施例中，后激活的粘性劑可將所有的紗線47完全嵌在下凹部分中。由于紗線47壓嵌在后激活的粘性劑中，因此下凹部分很薄很密，并基本取向于X-Y方向，即平行于面層12的平面。盡管纖維頂面16和粘性層22之間正對粘性層22的內(nèi)層即背面的一些交接面上有一些后激活粘性劑，但凸起部分的纖維頂面16中的紗線47基本沒有后激活粘性劑，在靠近凸起部分突頂?shù)牡胤?，紗線47優(yōu)選從后激活的粘性劑分開。因此在凸起部分中，纖維頂面16的紗線47能夠相對于彼此進行移動，并使纖維頂面16中的連接或纏繞保持織物的感覺。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，來自纖維頂面16并緊靠著下凹部分的紗線47可連接一部分后激活粘性劑。在這些絨簇中，后激活的粘性劑并不會固定住纖維頂面16的紗線47，其只是給這些紗線47提供一些結(jié)構(gòu)剛度。由于結(jié)構(gòu)剛度有所提高，因此這些絨簇區(qū)域的紗線47最好取向于面層12X-y平面與Z向之間的對角線，其中的Z向為X-Y平面的法向。絨簇區(qū)域中的紗線47相對于Z向形成一個小于45℃的斜角，更為優(yōu)選的是相對于Z向小于30℃的斜角。絨簇區(qū)域中紗線47的豎立能使凸起部分中紗線47形成豎立的圈絨。因此，這些圈絨就固定在下凹部分中，豎在絨簇區(qū)域并在凸起部分中彎曲或打圈。
凸起區(qū)域中紗線47的相對移動能使面層12保持織物的外觀和手感。下凹部分固定紗線47，并提高表面的穩(wěn)定性、織紋的保持力、斷裂強度以及抗磨損的能力。此外，在使用背襯層26時，后激活的粘性劑會將纖維底面18以及纖維頂面16的紗線47從而固定到下凹部分的背襯層上，并且背襯層26會進一步提高復合材料10隨環(huán)境溫度和濕度變化保持其平面結(jié)構(gòu)的能力。由下凹部分邊緣處積聚的粘性劑所形成的向上圈絨能模擬出長纖維結(jié)構(gòu)織物的長毛絨手感和浮雕的外觀。
如圖20-23所示的另一個實施例，面層12是一個很簿很密的積聚的定型連接層，其包含面層基片50，該面層12包含有多根纖維以及連接或粘接到面層基片50上的可收縮子層52，面層基片50具有由多個不連續(xù)連接54構(gòu)成的圖案，參見圖21，連接的設(shè)置頻率類似于圖14-17所示實施例中的縫編頻率。用加熱后的定型連接器55來產(chǎn)生連接54。面層12是一種纖維網(wǎng)或者是彎曲后總厚度在0.5mm到2mm的織物?？墒湛s子層52優(yōu)選為開口從而能使熱塑性或熱固性粘性劑從粘性層22滲到面層12中。對于本發(fā)明的其它實施例來說，熱固性或熱塑性粘性劑最好由預先涂到一個或多個接合面上的粘性層22而來。熱塑性層狀制品最好也經(jīng)預熱從而加速層壓的過程。
如圖24-26所示，在基片50連接到可收縮子層52之前，可將粘性層22結(jié)合到面層12的結(jié)構(gòu)中。為了結(jié)合到面層12中，粘性層22需與可收縮子層52直接接觸，從而使可收縮子層52布置在粘性層22和基片50之間，參見圖24。在本實施例中，粘性層22優(yōu)選為收縮層。由此就連接形成帶有不連續(xù)連接54的三層結(jié)構(gòu)，參見圖24。連接后，可收縮子層52以及，如果有的話，粘性層22收縮從而形成積聚的面層12，參見圖26。
為了制造圖20-23所示結(jié)構(gòu)的復合材料，選擇纖維基片50，并且可收縮基片52與纖維基片50接觸，參見圖20。然后，根據(jù)所需的織物重量以及積聚的密度，將纖維基片50以及可收縮基片52按照圖14-19所示的頻率連接起來。適用于將這些層體圖案連接起來的方法包括，將加熱后的圖案板55加到基片50的頂面56上，參見圖21，其中的圖案板包含有所需型面。然后，可收縮基片52收縮從而形成積聚的面層結(jié)構(gòu)，參見圖22。接著，使粘性層22與底面18接觸并通過例如熱壓嵌到面層12中。如果制造的是三層制品，那么在熱壓前，使背襯層26與粘性層22接觸，從而使背襯層26同時滲到背襯層26中，參見圖23。
根據(jù)本發(fā)明圖3所示的另一個實施例，面層12為反編織或紡織長毛織物層。合適的反編織或紡織長毛織物包括那些用來制備絲絨或天鵝絨的織物。面層12的圈絨側(cè)58在長度上應足以將粘性層22嵌到面層12中從而使面層12保持穩(wěn)定。適合的織物基重約在4oz/yd2到16oz/yd2之間，優(yōu)選約在6oz/yd2到12oz/yd2之間(大約200gm/m2到400gm/m2之間)。在本發(fā)明的面層12中，織物面層12提供了一個耐用且好看的表面，其采用精美柔軟的纖維覆蓋到其中含有低成本較硬纖維的背襯層26上從而具有緩沖性，整體性以及尺寸穩(wěn)定性。
為了制造本發(fā)明圖3所示的復合材料10，先要選取編織或紡織的長毛織物面層12，并將粘性層22與面層12的底面18直接接觸。然后，通過例如熱壓將粘性層22嵌到織物面層12中。如果所需的是一種三層結(jié)構(gòu)，那么在粘性層22嵌入織物面層12之前使背襯層26與粘性層22直接接觸，這樣粘性層22也同時嵌到或滲到背襯層26中。
參見圖27和28，當面層12為編織織物時，面層12的頂面16包含多個上突部分60，底面18包含有多個下突部分61。為了使編織織物的面層12與粘性層22之間形成更強的連接，可對61的底面18切斷、分散、刷開或修剪從而形成多個切開并立起的纖維62。當層壓到粘性層22上時，粘性層22會整個嵌到織物面層12的切開并立起的纖維62中。本實施例采用多種不同的織物。適合的織物中包含有下突的圈絨61，其能剪切并立在底面18上，而不會影響頂面16的織紋。
參見圖29和30，面層12包含有一個紡織織物，該織物具有多根經(jīng)線64和多根緯線66。緯線66在紡織織物面層12的一個表面上經(jīng)切口、松散、刷開或修剪使線的上突部分68與緯線64相互緊密連接并在底面18形成多個切開并立起的纖維62。
為了制造出圖27-30所示實施例的復合材料，選擇一種編織或紡織的面層12，并將編織織物或紡織織物一面的長毛圈絨散開或切開從而形成切開并立起的纖維62。然后使粘性層22與切開并立起的纖維62直接接觸并嵌入到面層12中。接著通過熱壓使粘性層22嵌入。如果所需的是一種三層結(jié)構(gòu)，那么在粘性層22嵌入面層12之前使背襯層26與粘性層22直接接觸，從而使粘性層22也同時滲入背襯層26中。
由于編織或紡織面層12被切開或者是磨損，從而削弱了織物結(jié)構(gòu)的完整性，因此面層12在切開或松開前是穩(wěn)定的，從而有助于編織或紡織結(jié)構(gòu)在切開或修剪過程中保持不變?？稍诘酌?8切開、散開或磨損之前在頂面16上連接一個用來穩(wěn)定的片材或者是臨時使用一粘性層，從而實現(xiàn)所需的穩(wěn)定或固定。在切開后，將面層12層壓到其它層上，同時把表面穩(wěn)定器留在原處或去掉。
在圖31和32所示的另一個用來穩(wěn)定面層12的實施例中，面層12可保持在高磨擦輥70上。如圖所示，面層12從面層輥72連續(xù)地送入高磨擦輥70。然后將面層12分別處于散開輥74、刷輥76或者是起絨輥78從而形成切開并立起的纖維62，同時頂面16保持穩(wěn)定。背襯層26和粘性層22彼此接觸并被加熱，從而層壓到面層12上，同時面層12仍固定在高磨擦輥70上。作為選擇，可對輥70進行加熱。然后將制成的復合材料卷到收集輥80上。粘性層22可作為一個連續(xù)的片材引入，參見圖31；也可通過噴頭82覆蓋到背襯層26上，參見圖32；或者是作為泡沫涂到背襯層26上，然后由手術(shù)刀86刮成所需的厚度，參見圖32。
舉例例1將80％1.5丹尼爾1.5英寸的聚酯纖維以及20％1.5丹尼爾1.5英寸的聚丙烯纖維的混合纖維粗梳后疊在一重量接近8oz/yd2的結(jié)構(gòu)中。然后從一側(cè)以1500眼/平方英寸針扎該面層從而形成一表面密實背面帶有許多自由端和圈絨的絨面，如圖6所示。
將80％1.5丹尼爾1.5英寸的切斷的聚酯纖維以及20％1.5丹尼爾1.5英寸的切斷的聚丙烯纖維的第二混合纖維粗梳后疊在一24oz/yd2的棉絮中，并從一側(cè)以300眼/平方英寸針扎從而形成背襯層。
將0.05英寸厚的雙層聚乙烯膜布置在面層和背襯層之間，其中面層和背襯層上被針扎的一側(cè)朝外，并在面層上以1000psi壓上一個大約加熱到200℃的板子并保持3秒鐘。板子背面處于室溫。牢牢層壓到一起的制品中所有的自由端都嵌在熔化的聚乙烯。粘性劑滲到兩層中，只有面層上大約1mm的厚度上沒有粘性劑。如果不破壞面層或背襯層，該制品則不可能被分層。該制品的表面光滑并且耐用耐磨，同時具有織物手感并且邊角不易磨損。
例2在層壓到背襯層前將例1的面層針扎到粘性層中。該面層的穩(wěn)定性要高于例1的。在不破壞層體的情況下很難出現(xiàn)分層。該制品的表面是絨簇的、光滑的、沒有粘性劑并且耐磨同時邊角不易磨損。粘性劑以上的纖維高度接近0.9mm。
例3在熱壓前，直接將例1和例2的針扎面層扎過雙粘性層并扎到背襯層(參見圖12)。該產(chǎn)品具有織物感并且非常耐用，不易分層。
例4用P.O.Y.聚酯線(155丹尼爾/34絲)來縫制其中含有E.I.DuPont de Nemours公司銷售的聚酯Sontara卷紡8034(20g/m2)的非織織物，縫制圖案為14針距12cpi的1，0/3，4。在縫制后，使產(chǎn)品在張架中在190℃下受熱30秒，從而使其在機器方向和橫向收縮1.70/1。由此形成圖15所示簿而密實的波紋彎曲的織物結(jié)構(gòu)。將該織物布置在粘性層和例1的背襯層上，并如例1所述層壓。該復合體非常穩(wěn)定耐磨，并具有織物感，邊角更難磨損。
例5在Sontara非織物上加上一層5.5mil厚的聚乙烯粘性膜并重復例4中面層的縫編步驟。當其在兩個方向收縮1.6/1后，使其在框架中在150℃下受熱30秒，由此就制出其背面包含有聚乙烯層的彎曲面層(參見圖19)。在同樣的條件下將該復合體層壓到例1的背面，由此可得到同樣優(yōu)質(zhì)的結(jié)果。
例6在本例中，所示為一個由收縮/不收縮雙層制品收縮所形成的彎折的層體。該彎曲面層的制造如下將8003型卷紡非織聚酯Sontara(1.9oz/yd2或者是50g/m2)釘?shù)街亓繛?0gm/m2的聚丙烯短絲粗梳網(wǎng)所構(gòu)成的可收縮子層上。連接圖案為每2mm有一條0.5mm粗的高架線。用一加熱定型板來進行釘固操作，其中該板被加熱到200℃并以1000psi壓在聚酯側(cè)上約2秒。聚丙烯側(cè)則壓在溫度為室溫的鋼板上。
在將復合體加熱到150℃時，聚丙烯層收縮到其初始長度的67％，從而形成一個彎曲的結(jié)構(gòu)(參見圖22)。將該彎曲的面層布置在由例1所用的背襯層以及該背襯層上5.5mil厚聚乙烯層所構(gòu)成的雙層層體上，并用同樣的方式壓制從而形成一個邊貫的層制品，其具有織物感并且邊緣更難磨損。
例7在本例中，所示是一個圈絨層，其包含有一個可收縮粘性層，并且由定型連接和收縮制成。在釘固可收縮背襯層之前在卷紡片材下面布置一層聚乙烯粘性劑并重復例6的操作(參見圖24)。該組合的物體經(jīng)預釘以及150℃下的收縮就形成復合面層和粘性層。
將該復合面層/粘性層經(jīng)例6相同的層壓處理層壓到背襯層上就具有非常優(yōu)秀的耐磨性、表面穩(wěn)定性以及邊角耐磨性。
例8在本例中將一個由市場上買來的絨織物所構(gòu)成的面層以長毛朝下壓在粘性層上。所買來的尼龍長絨織物為1.1mm厚，12.8oz/yd2重，其用上述的5.5mil聚乙烯膜從一側(cè)層壓到上述背襯上，壓板的溫度為200℃，時間為1秒，并且長毛面朝粘性膜。粘性劑以上的織物厚度接近0.9mm。其具有優(yōu)良的耐磨性、表面穩(wěn)定性以及織物感。該產(chǎn)品的邊角很難磨損。
例8A(現(xiàn)有技術(shù))絲絨織物在層壓時長毛朝上。當壓力和時間提高到3秒并且粘性劑升到面層頂部附近時才能具有相當?shù)哪湍バ院瓦吔悄湍バ?。本例不在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
例9(現(xiàn)有技術(shù))本例展示的是市場買來的本身不能很好熱塑層壓的粗斜紋棉織物是如何轉(zhuǎn)換成本發(fā)明的高性能復合體的。
將市場上買來的重12.8oz/yd2的棉織物用上述雙聚乙烯膜熱壓到上述背襯層上。頂面溫度保持在180℃到230℃之間。每一步的壓力在150到10000psi之間變化，同時每一溫度組合得下壓時間在0.5秒到3秒之間。如果該織物不能以點狀或在整個表面上滲上聚乙烯粘性劑，那么就不能獲得很難分層的層狀制品。同時也不能獲得表面穩(wěn)定性和耐磨性，除非粘性樹脂升到面層頂部。該復合材料的邊角很容易磨損。本例同樣不在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
例10將例9的棉織物預先層壓到市場可買到的壓敏Duct Tape上來進行預先穩(wěn)定處理。將穩(wěn)定后的產(chǎn)品固定在桌面上并用150砂的砂紙打磨另一面，直到出現(xiàn)均勻的光澤變化，其表明原先下面露出的所有紗線均被切開，并且面層織物具有更為敞開的絨面。然后用一層聚乙烯將該織物層壓到上例所用的襯背上，其中壓力為10000psi，并且用頂板加熱到180℃并保持3秒。去掉壓敏帶，只有少量的粘性劑留在表面的一些點處。由此可得到優(yōu)良的層壓結(jié)構(gòu)，其邊角不易磨損，并且織質(zhì)表面沒有粘性劑。該產(chǎn)品具有很好的表面穩(wěn)定性以及耐磨性。邊角很難磨損。
盡管附圖和說明書所選擇和針對的是本發(fā)明的特定形式，來更完全地理解本發(fā)明，但對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，那些具有等同的或更好結(jié)果和/或性能的各種變更或修改也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種復合體，其包括一纖維面層，其中的面層具有一頂面以及一個與頂面相背的底面，其中的面層包括多個支腿，該支腿由依附面層的圈絨形成，以及一粘性層，其具有一頂面，該頂面相應于纖維面層的底面，并與纖維面層的的底面直接接觸，其中纖維面層的支腿固定在粘性層中。
2.如權(quán)利要求1的復合體，其中纖維面層中處于粘性層頂部以上的部分的厚度大約為0.5mm到2.0mm。
3.如權(quán)利要求1的復合體，其中纖維面層中處于粘性層頂部以上的部分，其基重大約為100克/m2到500克/m2。
4.如權(quán)利要求1的復合體，其中的粘性層用紗線縫編，其中所述的紗線形成纖維面層，該面層包括有多個紗線下突部分。
5.如權(quán)利要求4的復合體，其中所述紗線形成纖維底面，該底面包括多個紗線上突部分，同時粘性劑布置在纖維面層和纖維底面之間。
6.如權(quán)利要求4的復合體，其中的粘性層包括一個熱塑膜，其在后激活后將支腿固定在粘性層中。
7.如權(quán)利要求4的復合體，其中的面層基本上完全覆蓋著紗線下突部分。
8.如權(quán)利要求1的復合體，其中的纖維面層包括非織層。
9.如權(quán)利要求8的復合體，其中纖維面層的支腿包括從非織層針扎穿過非織層的纖維自由端。
10.如權(quán)利要求9的復合體，其中的針扎密度至少為500ppi。
11.如權(quán)利要求10的復合體，其中的針扎密度至少為1000ppi。
12.如權(quán)利要求1的復合體，其中的纖維層包括一縫編并彎曲的織物。
13.如權(quán)利要求12的復合體，其中的縫編并彎曲的織物包括由可收縮線縫編的非織基體。
14.如權(quán)利要求13的復合體，其中纖維面層的支腿包括縫編彎曲織物上形成的波浪形圈絨。
15.如權(quán)利要求14的復合體，其中的圈絨頻率為12個每英寸到60個每英寸。
16.如權(quán)利要求1的復合體，其中的纖維層包括一個定型連接并彎曲的織物。
17.如權(quán)利要求16的復合體，其中定型連接并彎曲的織物包括一連接到強收縮連接基體上的非織基體。
18.如權(quán)利要求17的復合體，其中纖維面層的支腿包括形成在定型連接并彎曲織物上的波浪形圈絨。
19.如權(quán)利要求18的復合體，其中的波浪形圈絨的頻率為12個每英寸到60個每英寸。
20.如權(quán)利要求1的復合體，其中的纖維層包括一個反向長毛織物。
21.如權(quán)利要求20的復合體，其中纖維面層的支腿包括反向長毛織物的長毛圈絨。
22.如權(quán)利要求20的復合體，其中纖維面層的支腿包括反向長毛織物上切開并立起的自由纖維端。
23.如權(quán)利要求1的復合體，其中的纖維層包括一紡織織物。
24.如權(quán)利要求23的復合體，其中纖維層的支腿包括由紡織織物切開并立起的自由纖維端。
25.如權(quán)利要求1的復合體，其進一步包括一個背襯層。
26.如權(quán)利要求9的復合體，其進一步包括一個背襯層，并且至少有一些支腿插到背襯層中。
27.如權(quán)利要求1的復合體，其可浮雕而形成一個三維的織紋產(chǎn)品。
28.如權(quán)利要求1的復合體，其中的面層卷紡。
29.如權(quán)利要求28的復合體，其中的面層基本上由頂層卷紡。
30.一種復合體，其包括一面層，其包括有多個纖維，并且該面層具有一頂面以及一個與頂面相背的底面，頂面和底面之間形成一定的厚度，以及一連續(xù)光滑并且沒有中斷的粘性層，其與底面直接接觸，其中的底面在變化后能夠提高與粘性層的接觸面積，其中的粘性層部分延伸到面層的一定厚度上從而將面層固定在粘性層中。
31.如權(quán)利要求30的復合體，其進一步包括一個背襯層，該背襯層與粘性層直接接觸，從而使粘性層布置在面層和背襯層之間，該粘性層延伸到背襯層中。
32.如權(quán)利要求30的復合體，其中的距離大約為頂面和底面之間厚度的1/4到3/4。
33.如權(quán)利要求30的復合體，其中的面層進一步包括一針扎的非織網(wǎng)，該非織網(wǎng)包含有多根纖維，頂面包括多個朝下的纖維圈絨同時底面包括多個自由纖維端，并且其中的自由纖維端提高了表面的接觸。
34.如權(quán)利要求33的復合體，其中的針扎非織網(wǎng)由卷紡形成。
35.如權(quán)利要求33的復合體，其中的針扎非織網(wǎng)由針刺形成。
36.如權(quán)利要求30的復合體，其中的面層包括一積聚層、頂面以及底面，其中頂面包括多個朝下的圈絨同時底面包括多個朝上的圈絨，并且其中朝上的圈絨提高了表面的接觸。
37.如權(quán)利要求30的復合體，其中的面層包括一編織織物，底面包括編織織物的長毛側(cè)，并且其中編織織物的長毛側(cè)提高了表面的接觸。
38.如權(quán)利要求30的復合體，其中的面層包括一紡織的長毛織物，底面包括紡織長毛織物的長毛側(cè)，并且其中紡織織物的長毛側(cè)提高了表面的接觸。
39.一種制備一復合材料的方法，該方法包括選擇一包括有多根纖維的纖維面層，該纖維面層具有一頂面以及一個與頂面相背的底面，其中的面層包括多個依附面層的支腿；將一粘性層與纖維面層的底面直接接觸；以及將纖維面層的支腿嵌到粘性層中一定距離內(nèi)，該距離應足將面層固定到粘性層中。
40.如權(quán)利要求39的方法，其進一步包括針刺該面層從而形成多個支腿，這些支腿在底面包括多個自由纖維端。
41.如權(quán)利要求39的方法，其進一步包括卷紡面層從而形成多個支腿，這些支腿在底面包括多個自由纖維端。
42.如權(quán)利要求39的方法，其中將粘性層嵌入的步驟包括激活該粘性層；以及對面層的頂面加壓。
43.如權(quán)利要求39的方法，其中將粘性層嵌入的步驟包括將多個支腿針扎到粘性層中。
44.如權(quán)利要求39的方法，其進一步包括布置一個背襯層，該背襯層與粘性層直接接觸，從而使粘性層布置在背襯層和面層之間，同時粘性層嵌在背襯層中。
45.如權(quán)利要求44的方法，其中將粘性層嵌入的步驟包括針扎多個支腿使之完全穿過粘性層并插到背襯層中。
46.如權(quán)利要求39的方法，其中選擇一面層的步驟包括選擇一包括有多根纖維的縫編基體，用一根可收縮的紗線縫連該基體，使紗線收縮從而形成一個積聚的結(jié)構(gòu)并形成多個支腿，這些支腿對應于積聚織物結(jié)構(gòu)的波浪形圈絨。
47.如權(quán)利要求46的方法，其中的粘性層是一種可收縮層，其在縫編并收縮之前連接到基體上。
48.如權(quán)利要求39的方法，其中選擇一面層的步驟包括選擇一包含有多根纖維的纖維基體，將一可收縮基體與纖維基體接觸從而將纖維基體連接到可收縮基體上，收縮該可收縮基體從而形成一個積聚的織物結(jié)構(gòu)，并形成多個支腿，這些支腿對應于積聚織物結(jié)構(gòu)的波浪形圈絨。
49.如權(quán)利要求48的方法，其中的粘性劑為可收縮粘性劑，其在連接和收縮之前與可收縮粘性劑接觸。
50.如權(quán)利要求39的方法，其中的面層包括一編織面層，并且該方法進一步包括切割面層的底面從而形成多個支腿。
51.如權(quán)利要求50的方法，其進一步包括在切割底面之前穩(wěn)定面層的頂面。
52.如權(quán)利要求39的方法，其中的面層包括一紡織面層，并且該方法進一步包括切割面層的底面從而形成多個支腿。
53.如權(quán)利要求52的方法，其進一步包括在切割底面之前穩(wěn)定面層的頂面。
54.如權(quán)利要求39的方法，其進一步包括以一個三維的表面織紋來浮雕復合體。
全文摘要
本發(fā)明提供一種多層復合體(10)，其適用作墻面和地面的鋪蓋材料從而提供一個牢固耐用的結(jié)構(gòu)以及一個軟柔的絲織或織物表面。該復合體包括一面層(12)，其連接到一粘性層(22)上從而使粘性層(22)滲到面層(12)中。該面層(12)有伸出的支腿(19，34)，其通過粘性層固定從而使粘性層和面層之間形成牢固的連接。還可提供一個背襯層(26)，其與粘性層(22)接觸從而使粘性層嵌入到背襯層(26)中，同時從面層伸出的支腿(19，34)也可插到背襯層中。
文檔編號B32B5/06GK1816444SQ200480018706
公開日2006年8月9日 申請日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月1日
發(fā)明者迪米特利·P·杰弗羅格魯 申請人:Dzs有限責任公司