工業(yè)紡織品的縫合元件和制造方法
【專利說(shuō)明】 工業(yè)紡織品的縫合元件和制造方法發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及非織造縫合元件或結(jié)構(gòu)，所述元件或結(jié)構(gòu)用來(lái)接合至工業(yè)紡織品的相對(duì)可縫合邊緣以便允許其在縫合過(guò)程中連接。本發(fā)明尤其涉及制造用于這一目的的縫合元件的方法，以及在制造之后展現(xiàn)改進(jìn)的接合強(qiáng)度可靠性的以這種方式制成的縫合元件。
[0002]發(fā)明背景
[0003]用于縫合織造和非織造紡織品的非織造薄膜類型縫合元件是已知的。WO2010/121360 (Manninen)公開用于縫合工業(yè)紡織品的縫合元件。縫合元件被構(gòu)建并布置來(lái)通過(guò)接合至與將要連接的邊緣最接近的紡織品的兩個(gè)基本上平面表面來(lái)固定于縫合位置中。所述元件包括:第一側(cè)向邊緣區(qū)域，其包括界定接收針或針?biāo)ǖ目v向通道的延伸部分，和允許與紡織品的第二邊緣處的第二縫合元件互相咬合的多個(gè)孔和陸地區(qū)域；和第二側(cè)向邊緣，其接合至紡織品的縫合邊緣。提供縫合元件的各種配置。
[0004]CA 2, 749, 477 (Manninen)公開用于工業(yè)紡織品中的成形縫合元件，其中縫合元件和紡織品各自具有成形聚合物結(jié)構(gòu)，例如由縱裂和壓花薄膜形成。
[0005]CA 2，762，349 (Manninen)公開縫合元件，其被構(gòu)建以便提供兩個(gè)或更多個(gè)環(huán)形區(qū)域，從而產(chǎn)生橫跨縫合的至少兩個(gè)通道，允許改進(jìn)拉伸負(fù)荷在元件上的分布。元件可由兩層或更多層聚合物薄膜構(gòu)建，以使得相同總元件厚度可使用較薄薄膜來(lái)獲得，允許顯著改進(jìn)雙軸取向，由此最大化物理性質(zhì)，尤其抗拉強(qiáng)度。
[0006]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)元件與其連接的紡織品之間的一致和可靠強(qiáng)固接合的能力直接取決于在元件例如通過(guò)激光焊接或類似技術(shù)來(lái)接合于適當(dāng)位置中時(shí)所獲得的焊接質(zhì)量。包括U形元件的支腿或末端的側(cè)向末端區(qū)域必須與其接合的紗線或薄膜最緊密接觸來(lái)安置。理想地，此接觸在與元件接觸的每個(gè)個(gè)別紗線或紡織品部分的整個(gè)表面上延伸。在激光焊接過(guò)程期間，例如，關(guān)于在進(jìn)行焊接時(shí)向元件施加一致壓力以確保其強(qiáng)度，已經(jīng)遇到難題。
[0007]如圖1示出，現(xiàn)有技術(shù)的示例性縫合元件的外部表面是扁平的。當(dāng)縫合元件施加至織造紡織品時(shí)，在焊接過(guò)程之前，元件例如以圖2示出的方式在紡織品的邊緣的紗線末端上滑動(dòng)。然后，在焊接時(shí)，將元件抵靠著紗線末端的外部表面按壓；輻射能量吸收材料定位接合區(qū)域處的縫合元件內(nèi)部與紗線末端外部之間的界面。使用透射傳輸激光焊接過(guò)程，其允許激光的輻射能量穿過(guò)縫合元件，例如，到達(dá)輻射能量吸收材料定位的界面。此材料變熱至紗線和縫合元件的熔點(diǎn)并且在兩個(gè)材料之間在界面處產(chǎn)生焊接。
[0008]在某些情況下，非織造薄膜紡織品的邊緣，或織造紡織品的紗線末端的表面外形的不規(guī)則性(例如個(gè)別紗線稍微扭轉(zhuǎn)，或在平面外)不允許縫合元件與薄膜或紗線之間獲得所需最緊密接觸。此缺乏最緊密接觸可產(chǎn)生元件與紡織品之間的較弱接合。焊接之后，必須仔細(xì)檢查縫合以確保已經(jīng)有效地產(chǎn)生所有接合并且總體縫合強(qiáng)度是可靠的。這難以確定并且是耗費(fèi)時(shí)間的。
[0009]圖1是現(xiàn)有技術(shù)縫合元件100的透視圖，其具有頂部表面120、底部表面121、左邊緣(或末端)122、右邊緣或末端124、前緣126和后緣128?？p合元件100進(jìn)一步沿著它的前緣126包括多個(gè)突起150，在其之間定位有缺口 152。缺口 152和突起150定尺寸以使得一個(gè)縫合元件100上的突起150將嵌入第二縫合元件100上的相應(yīng)缺口 152，以允許兩個(gè)縫合元件100連接。缺口 152從前緣126朝向后緣128延伸進(jìn)入縫合元件100的主體中足夠距離以允許相應(yīng)第二縫合元件的突起精確地定位于這些缺口內(nèi)的所需位置中。圖1是固定至將要縫合的織物的末端或邊緣之前的縫合元件100的透視圖。
[0010]圖2是縫合元件100在它連接至織物90時(shí)的橫截面?zhèn)纫晥D?？椢?0包括一組第一(上部)經(jīng)紗線103，和一組第二(下部)經(jīng)紗線104，其與瑋紗線交織，所述瑋紗線包括(較小)第一瑋紗線105，和(較大)第二瑋紗線106?？椢?0具有產(chǎn)品可在其上傳送的第一表面123 (對(duì)應(yīng)于縫合元件100的表面120)和在使用中與它預(yù)定使用的機(jī)器的各種移動(dòng)和固定元件接觸的第二表面125。
[0011]縫合元件100連接至織物90，方法是在其中選定瑋紗線105和106已經(jīng)移除的織物的末端區(qū)域，將經(jīng)紗線103和104插入U(xiǎn)形縫合元件100的內(nèi)部。經(jīng)紗線103、104可以任何合適方式插入，但是優(yōu)選地經(jīng)紗線103和104沿著織物邊緣均勻地切割，并且多個(gè)瑋紗線105和106從織物90移除以產(chǎn)生所需長(zhǎng)度的經(jīng)紗線103、104的自由末端。如圖2示出，然后使這些經(jīng)紗線自由末端扁平化并壓縮以其在區(qū)域170中聚在一起，以留下通道154的方式延伸進(jìn)入縫合元件100內(nèi)的空間中，所述通道定尺寸來(lái)接收針?biāo)ㄒ员銓⒖p合元件固定至相應(yīng)第二縫合元件以完成縫合。
[0012]然后，經(jīng)紗線自由末端在區(qū)域175例如通過(guò)焊接或接合來(lái)固定至縫合元件100。
[0013]應(yīng)認(rèn)識(shí)到區(qū)域175中的一些經(jīng)紗線103和104可相互非平面或另外錯(cuò)位的，并且為了將其布置成適合于插入?yún)^(qū)域170中的連續(xù)和基本上均質(zhì)的平面陣列，可能需要施加熱量和壓力以將其對(duì)齊。然后，縫合元件100必須例如通過(guò)激光焊接過(guò)程接合至此陣列以使得在元件與紗線之間提供可靠和一致接合。這通常使用在元件100的外部表面120、121上傳送的所謂整體球或輥類型激光來(lái)完成。透射傳輸激光焊接過(guò)程優(yōu)選用于這一目的，并且允許區(qū)域170中的紗線103、104的外部表面牢固地焊接至縫合元件100的內(nèi)部。雖然有效接合可在較大比例紗線103、104與元件100之間形成，但是可能在一些接合中只實(shí)現(xiàn)部分焊接。這些情況難以檢測(cè)，但是因?yàn)榇私雍媳仨毧煽康卮_保(因?yàn)樗鼘?duì)于紡織品的成功操作是關(guān)鍵性的)，所以必需測(cè)試或檢查較大比例的焊接以確保其符合要求。對(duì)于具有3m與1m之間的典型寬度的紡織品來(lái)說(shuō)，這是耗時(shí)和繁重的過(guò)程，并且測(cè)試可能不一定是完全可靠的。
[0014]類似問(wèn)題相對(duì)于非織造紡織品也可出現(xiàn)，其中邊緣的任何不規(guī)則性可降低焊接的有效性。
[0015]因此，需要確保在焊接過(guò)程中在縫合元件與紗線或薄膜之間形成符合要求的接合的機(jī)械構(gòu)件。在材料例如塑料的激光焊接中，壓力通常是重要參數(shù)。壓力通過(guò)傳導(dǎo)來(lái)輔助傳熱并且通過(guò)迫使將要焊接的部件聚攏在一起來(lái)輔助融合。激光可在不接觸的情況下在將要焊接的部件內(nèi)產(chǎn)生熱量，然而要形成有效焊接，需要將要焊接的部件的界面盡可能緊密接觸。如果這類構(gòu)件可自動(dòng)進(jìn)行以便使在接合過(guò)程期間的操作者關(guān)注和干預(yù)減少到最低限度，則是進(jìn)一步合乎需要的。
[0016]本發(fā)明旨在提供制造縫合元件的經(jīng)濟(jì)和可靠方法，以及被構(gòu)建并布置以確保在焊接過(guò)程期間元件與紡織品的一致高強(qiáng)度接合的以這種方式產(chǎn)生的縫合元件。
[0017]發(fā)明概述
[0018]現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)在焊接過(guò)程中實(shí)現(xiàn)更可靠接合的一種方法是向縫合元件提供包括過(guò)渡臺(tái)肩區(qū)域的背脊，所述過(guò)渡臺(tái)肩區(qū)域在安裝時(shí)，與縫合元件所連接的紗線或紡織品部分共平面，并且與縫合元件的接收第二、類似形狀元件的部分共平面。適當(dāng)成形的背脊允許當(dāng)激光頭在縫合區(qū)域橫向跨越織物移動(dòng)時(shí)，激光頭或其它擠壓元件與縫合元件之間的壓力接觸。因?yàn)楸臣箙^(qū)域定尺寸以便與紡織品(即它具有與縫合元件將要接合的織物相同的厚度)和縫合環(huán)區(qū)域共平面，所以它有助于通過(guò)在縫合元件與紡織品部件之間在接合處提供必要緊密接觸來(lái)確保焊接質(zhì)量。另外，因?yàn)榭椩旒徔椘返那懈钸吘壍募喚€的錯(cuò)位，或薄膜紡織品的邊緣的不規(guī)則性經(jīng)常產(chǎn)生較小凸起區(qū)域，所以由激光或擠壓元件施加的壓力可將錯(cuò)位紗線向下推動(dòng)至與其它共平面紗線對(duì)齊，或使薄膜邊緣扁平化，或替代地發(fā)送可由機(jī)器操作員檢測(cè)到的信號(hào)以指示接合區(qū)域的此區(qū)域需要關(guān)注。
[0019]已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在形成元件本身的同時(shí)向縫合元件賦予這類背脊的簡(jiǎn)單和經(jīng)濟(jì)的方法借助于常規(guī)漸進(jìn)輥軋成形過(guò)程，如示例性圖3中示出。如圖3示出，總體上平面材料的條帶I從左至右經(jīng)由一系列串聯(lián)四組輥2、3、4、5饋給。每個(gè)輥賦予材料條帶I至少一個(gè)彎曲或折疊以使得，在材料到達(dá)過(guò)程右側(cè)時(shí)，它現(xiàn)在形成連續(xù)U形凹槽。其它形狀當(dāng)然是可能的?，F(xiàn)在發(fā)現(xiàn)這類過(guò)程可成功應(yīng)用于制造本發(fā)明的縫合元件。
[0020]根據(jù)本發(fā)明，縫合元件由平面原材料條帶形成，其優(yōu)選地為以合適寬度和厚度和極大長(zhǎng)度來(lái)提供的熱塑薄膜或片材。原材料可首先通過(guò)沖壓、切割或其它合適過(guò)程來(lái)打孔以提供多個(gè)有規(guī)則布置的孔，在其之間定位設(shè)定大小以便能夠在后續(xù)組裝期間與孔配合的相應(yīng)形狀陸地區(qū)域?；蛘?，打孔過(guò)程可在彎曲操作之后發(fā)生。然后，原材料條帶根據(jù)需要借助于連續(xù)彎曲操作來(lái)塑造并成形，其中原材料條帶傳送穿過(guò)至少一個(gè)并且優(yōu)選地至少兩個(gè)串聯(lián)組的相對(duì)一致輥，每個(gè)組相互成形以為原材料條帶賦予所需橫截面構(gòu)造。可能需要一個(gè)以上組的輥，每個(gè)組具有與前一個(gè)組不同的構(gòu)造，來(lái)獲得最終縫合元件的最后所需橫截面形狀。多個(gè)組的輥依序布置，其中每個(gè)組為原材料賦予至少一個(gè)彎曲；輥可視原材料情況來(lái)加熱或冷卻。連續(xù)彎曲操作之后，為所得縫合元件提供總體上U形構(gòu)造，其包括在打孔區(qū)域(“U”的底部)形成的縫合環(huán)和環(huán)孔，和與用于將元件連接至紡織品的兩個(gè)相反末端(“U”的頂部)中的每一個(gè)最接近的至少一個(gè)背脊和凹部。每個(gè)末端以在激光焊接或類似接合過(guò)程中確保最大焊接強(qiáng)度的方式、通過(guò)提供與縫合元件連接的紡織品共平面的至少一個(gè)背脊來(lái)成形并且定尺寸。為元件提供多個(gè)有規(guī)則地布置并且適當(dāng)?shù)卦O(shè)定大小的孔，所述孔