CN101272908B - 结合有粘合界面的可模压结构 - Google Patents

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Abstract

一种复合结构，其包括席垫结构，所述席垫结构包括多层，每层包括多根纤维；多个至少部分在席垫结构的厚度上以锚接关系延伸的埋入纤维元件，使得至少一部分埋入纤维元件从席垫结构向外突出，突出部分在席垫结构的第一侧上形成至少部分的表面覆盖物；和与席垫结构以分层关系设置的基质层，该基底层与席垫的所述第一侧呈接触、粘合的关系，使得至少一定百分比的埋入纤维元件从席垫结构向外突出的所述部分与基质层的表面部分至少部分粘合或者埋入其中。该复合物适合于粘合在基质层上。

Description

结合有粘合界面的可模压结构
技术领域
本发明涉及一种热塑性复合制品。更具体地，本发明涉及一种结合有席垫(mat)结构的复合物，该席垫结构由一层或多层单向、非织造、针织或机织的纤维层形成，埋入纤维元件锚接在席垫结构内，形成相对于席垫结构的至少一部分呈分层关系的基本上牢固的可粘合表面结构。当至少部分地以接触关系粘合或埋入在下述基质层内时，可粘合表面结构适合于为粘性或非粘性基质层提供牢固的粘合。本发明还提供了形成这种复合材料的方法。
背景技术
已经有人建议由聚丙烯薄膜形成带状结构，该聚丙烯薄膜覆有包括乙烯单元的丙烯共聚物层，使得涂层比芯的软化点低。例如，美国专利第5,578,370号中公开了这种带状结构，在此将其教导全文并入作为参考。美国专利申请第2004/0242103A1号(并入作为参考)也建议形成单轴拉伸的带状结构，其特征在于相当大的拉伸比，并将聚烯烃中间层与一层或两层由与中间层种类相同的聚烯烃制成的覆层结合在一起。外层的DSC熔点比中间层低，以促进热粘合。可以将这种拉伸带状元件交织，以形成席垫结构，然后将其加热，从而使带状元件在就地熔化。可以将多层这样的交织席垫结构合并，以形成厚度相当大的可模压结构，其可以成型为三维结构。
尽管现有技术的可模压席垫结构非常适合用于若干种最终用途，但已经发现，烯烃带状元件和烯烃纤维的表面特征倾向于降低形成的席垫结构和所应用的基质层之间的附着，该基质层结合有诸如粘合剂、树脂、泡沫、塑料、橡胶和类似物的材料。因此，存在有提供下述体系的需求：该体系能促进层压，同时保持该席垫结构所需的可模塑性和物理特性。
发明内容
本发明通过提供单向复合结构提供了优于现有技术的优势和/或替代品，该单向复合结构结合有形成单向席垫结构的一层或多层单向纤维层，埋入纤维元件锚接在席垫结构内。每个单向纤维层包括沿共有纤维方向基本上彼此平行排列的多个纤维。埋入纤维元件单独作用，或者与一层或多层表面层结合作用，以形成相对于席垫结构的至少一部分呈分层关系的基本上牢固的可粘合表面结构。当至少部分地以接触关系粘合或埋入在下述基质层内时，可粘合表面结构适合于为粘性或非粘性基质层提供牢固的粘合。
根据一个预想的方面，本发明还提供了一种复合结构，其结合有一层或多层交织的轴向拉伸带状纤维元件的席垫层，埋入纤维元件锚接在席垫结构内。埋入纤维元件单独作用，或者与一层或多层表面层结合作用，以形成相对于席垫结构的至少一部分呈分层关系的基本上牢固的可粘合表面结构。当至少部分地以接触关系粘合或埋入在下述基质层内时，可粘合表面结构适合于为粘性或非粘性基质层提供牢固的粘合。
附图说明
附图结合在本说明书中，并构成说明书的一部分，说明了若干根据本发明的结构和方法，并与上文给出的发明概述和下文阐述的具体描述结合在一起，用来解释本发明的原理，其中：
图1A示意性地说明了多层膜的横截面；
图1B示意性地说明了由多层膜的拉伸带织成的织物；
图2A示意性地说明了具有圆形横截面的纤维；
图2B示意性地说明了由单向纤维形成的层；
图3示意性地说明了由多层膜的拉伸带织成的织物的形成方法；
图4A说明了由多层机织带形成的机织席垫结构，该机织带由薄膜的拉伸带形成；
图4B说明了由多层单向纤维层形成的单向席垫结构；
图5示意性地说明了在机织席垫织物的一面上形成缝编界面表面的方法，该机织席垫织物由薄膜的拉伸带形成；
图6是针迹图，其说明了一种预想的在席垫结构上形成缝编界面表面的线圈排列方式；
图7A是说明根据图6的针迹图在针织带层上形成的线圈排列的视图；
图7B是说明根据图6的针迹图在单向纤维层上形成的线圈排列的视图；
图8A是一种示例性复合结构的剖视图，该复合结构在由薄膜拉伸带形成的机织席垫结构上包括缝编界面表面；
图8B说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层内并且具有基质席垫结构的覆盖结构的图8A的机织带复合物；
图8C说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层的相对面上的图8A的示例性复合结构；
图9A是包括单向席垫结构上的缝编界面表面的示例性复合结构的剖视图；
图9B说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层内并且具有单向席垫结构的覆盖结构的图8B的单向复合物；
图9C说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层的相对面上的图8B的示例性复合结构；
图10示意性地说明了在机织席垫织物的一面上形成缝编界面表面的方法，该机织席垫织物由薄膜的拉伸带形成；
图11A是一种示例性复合结构的剖视图，该复合结构在由薄膜拉伸带形成的机织席垫结构上缝有界面层；
图11B说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层内的图12A的示例性复合结构；
图11C说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层的相对面上的图12A的示例性复合结构；
图12A是在单向席垫结构上缝有界面层的示例性复合结构的剖视图，该单向席垫结构由薄膜的拉伸带形成；
图12B说明了以部分粘合或埋入关系保持在基质层内的图12B的示例性复合结构；
图12C说明了以部分粘合或嵌入关系保持在基质层的相对面上的图12B的示例性复合结构；和
图13和图14说明了在由薄膜拉伸带形成的机织席垫织物上固定可粘合纱线元件的可选实施方式。
具体实施方式
如本文所用，“纤维”是指一种拉伸体，其长度尺寸远大于宽度和厚度上的横向尺寸。因此，“纤维”包括单丝、复丝、丝带、带子、条带、短纤维和其它形式的具有规则或不规则横截面的断裂、切割或不连续的纤维和类似物。“纤维”包括多根上述的任一种或上述的组合。
用于本发明的纤维的横截面可以广泛地变化。它们在横截面上可以是圆形、扁平或椭圆的。它们也可以具有从纤维的线性或纵轴上投影的一个或多个规则或不规则凸角(lobe)的规则或不规则多叶横截面。特别优选地，纤维具有基本上圆形、扁平或椭圆的横截面。
现在结合附图说明本发明的示例性实施方式，其中，在不同视图中尽可能地使用相似的标记数字表示相似的部件。现在参考附图，图1A说明了本发明的一个实施方式，其中纤维是多层带子。多层聚合膜10的一个示例性结构由位于表面层14和14′之间的芯层12构成。另外可选地，预想可以仅仅存在单一的表面层，从而产生芯层10相邻于表面层14的结构。薄膜10可以通过任何挤压这种多层聚合膜的常规方式来形成。例如，但不限于，薄膜10可以通过吹塑薄膜(blown film)或流延薄膜(cast film)挤压形成。然后通过将薄膜10切开以切割成多根具有所需宽度(未显示)的纵向带子，从而形成横截面如图1A所示的带子。然后将薄膜10的条带拉伸，以增加芯层10的取向，以便使材料的强度和刚性增加。
预想薄膜10的芯层12优选地由分子取向的热塑性聚合物组成，芯层12可在其各自的相交处熔化在每个表面层14、14′上。芯层12在其邻接的表面之间与每个表面层14、14′相容地粘合。进一步预想，表面层14、14′的软化温度或熔化温度低于芯层12。仅仅作为例子，预想芯层12是聚烯烃聚合物例如聚丙烯、聚乙烯，聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯，或聚酰胺例如尼龙6或尼龙6-6。根据一种可能优选的实施方式，芯层12可以是聚丙烯或聚乙烯。芯层12可以占薄膜10的大约50-99wt.％，而表面层14、14′占薄膜10的大约1-50wt.％。芯层12和表面层14、14′由相同类别的材料组成，以提供再利用方面的优势，因为芯层12可以包括生产废料。
在聚丙烯芯层12的一个实施方式中，表面层14、14′的材料优选是丙烯和乙烯或α-烯烃的共聚物。使用丙烯-乙烯的无规共聚物可以实现特别有利的结果。优选地可以使用乙烯含量为大约1-25mol.％且丙烯含量为大约75-99mol.％的所述共聚物。进一步优选地可以使用比例为大约95mol.％丙烯/大约5mol.％乙烯的所述共聚物。可以使用聚烯烃，优选用茂金属粗化剂制备的聚丙烯均聚物或聚丙烯共聚物来代替所述共聚物或其组合，用于表面层14、14′。另外预想，在表面层14、14′中可以使用例如聚4甲基1戊烯(PMP)和聚乙烯的材料作为与这些共聚物的混料。表面层材料应当选择成表面层14、14的软化点至少比芯层12的软化点低10℃，且优选低大约15-40℃。这一差别的上限被认为并不关键，且软化点的差异通常小于70℃。
仅仅作为例子，而不是进行限定，一种据信特别有用的薄膜材料由在荷兰Sneek具有营业地点的Lankhorst/lndutech以PURE的商品名销售。
如上所述，通过在横向于芯层12和表面层14、14′的层状取向的方向上将薄膜10切开，可以将薄膜10裁成许多条具有所需宽度的纵向条带。然后将薄膜10的条带拉伸，以增加芯层10的取向，以增加材料的强度和刚性。拉伸过程完成之后，产生的条带宽度为大约1.5至大约5毫米。
图2A说明了可以用于本发明的另一种纤维几何结构。图2A显示了具有圆形横截面的单丝纤维5，但横截面也可以是椭圆形、不规则、规则、多叶的等等。例如图2A所示的单丝纤维通常可以拉伸至比上述的带子或条带纤维更大的程度。单丝纤维5优选由高强度纤维制成。可以使用的高强度纤维包括聚烯烃纤维(包括聚丙烯和聚乙烯)、延长链聚乙烯(ECPE)纤维、聚芳酰胺纤维、聚苯并唑纤维例如聚苯并噁唑和聚苯并噻唑、聚乙烯醇纤维、聚酯例如聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚芳酰胺例如尼龙6、尼龙6，6和尼龙4，6、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二酸乙二醇酯、聚丙烯腈、液晶共聚酯、玻璃和碳纤维。在一个优选的实施方式中，该纤维是聚丙烯或聚乙烯。纤维可以含有多层，其包括芯层和(多个)皮层。如果使用多层纤维，优选地芯层在其邻近表面之间与各个皮层可相容地粘合。进一步预想，(多个)皮层的软化温度或熔化温度低于芯层。
然后将纤维形成层，例如毡或其它的非织造、针织或机织层。根据特别优选的结构，该纤维在层中单向排列，使得它们基本上沿共同的纤维方向彼此平行。
图1B说明了由薄膜10的条带织成的机织带层20。如图所示，机织带层20优选包括多根沿机织带层20的经向走向的薄膜10的经向条带24。经向条带24与沿纬向走向的与经向条带24呈横向关系的纬向条带26交织在一起。如图所示，纬向条带26与经向条带24交织，使得指定的纬向条带以预定的交叉图案在经向条带24的上方和下方延伸。在图示的排列中，纬向条带26和经向条带24形成所谓的平纹组织，其中每个纬向条带26在机织带层20的整个宽度上以重复方式在经向条带上方经过，然后在相邻的经向条带下方经过。但是，另外可以预想，可以同样使用本领域技术人员公知的任何数目的其它组织结构。仅仅作为例子，而不是进行限定，预想纬向条带26在转移至一个或多个相邻经向条带下方的位置之前可以在两个或更多个相邻经向条带24之上经过，从而形成所谓的斜纹组织。同样预想，如果需要，席垫结构可以采用其它交织结构，其包括针织结构、衬纬结构和类似结构。因此，术语“机织”和“交织”是指包括任何结合了相互啮合成型条带的结构。
仅仅作为例子，结合有上述传统机织结构的机织带层20的形成可以参考图3中的简化示意图理解。如图示，在形成过程中，薄膜10的经向条带24可以从经轴34上展开，并分成两个或更多个薄片36、38，以用于加工。例如，在经轴的宽度上，薄片36可以由偶数个经向条带构成，而薄片38可以由奇数个经向条带构成。如图示，薄片36、38穿过排列的综(harness)40、42，这些综可以相对于彼此移动以改变薄片36、38的相对位置，从而调节薄片之间的梭口或间距。本领域技术人员将会认识到，在编织机上，纬向条带26穿过薄片36、38之间的梭口插入，而薄片36、38彼此相互分隔。如之前所示，可以将多个纬向条带26穿过梭口插入，使得在相对于薄片36、38的相同方向上并排排列。之后，可以对综40、42进行调节，以使薄片36、38的相对位置倒转。这种倒转打开了新的梭口，在重复该过程之前单个或多个纬向条带26可以穿过其中插入。要认识到，所描述的形成过程基本上模仿了本领域技术人员公知的机织方法。
图2B显示了另一种实施方式，其中纤维5单向走向，以形成单向层21。在一个实施方式中，单向层21中的纤维5不会彼此重叠，并且纤维5之间可以具有间隙。在另一个实施方式中，在单向薄片21中，纤维5可以彼此重叠至多90％。每个单向纤维层包括多根沿共同的纤维方向彼此基本上平行排列的纤维。为了形成单向纤维层21，将高强度单丝的纱线束，优选具有大约30至大约2000根单根小于大约12旦尼尔的单丝，更优选大约100根单根小于大约7旦尼尔/单丝的单丝，从筒子架提供，并在任选地用基质材料涂层或浸渍之前，穿过导纱器和一个或多个平压机(spreader bar)，进入准直精梳机。准直精梳机将单丝以基本上单向方式共面排列。纤维网层通常含有大约6至大约12根纱线/英寸(2.4至4.7根纱线/cm)，优选8至11根纱线/英寸(3.2至4.3根纱线/cm)。每个纤维网层(包括基质任选的材料)通常厚度为大约0.01至0.2mm，优选大约0.04至0.12mm，更优选大约0.06至0.10mm。基质材料可以涂布于单根纤维，或者涂布于单向纤维层，以将纤维粘合在一起。优选地，任选的基质材料是烯烃聚合物。然后，通常使用加热加压的组合将单向纤维层固结。
如图4A中所示，根据一个预想的实施方式，可以在施加热量和压力之前将若干机织带层20设置成分层关系，以形成机织席垫结构40。机织带层20可以由自身反复折叠的单层机织织物形成，或者由若干分离、重叠的薄片形成。另外可选地，机织席垫结构40可以通过将若干组之前熔化的机织带层20再加热而形成。当这些之前熔化的材料经受高于表面层14、14′的软化点、并低于芯层12的软化点的温度时，基质将会再次熔化，同时芯层基本上保持固态。当冷却时，表面层14、14′将会再次熔融，并再形成基质。可以使用这些方法中的任意者来形成具有所需厚度和层数的席垫结构40。优选地，席垫结构包括至少10层。
多层20的固结(consolidation)优选在合适的温度和压力条件下进行，以促进界面的熔融粘合和熔化的表面层材料在层间的部分迁移。可以使用加热的连续或平板印压机用于多层的固结。但是，预想任何其它合适的印压机同样可以用于提供合适的温度和压力的组合。根据可能优选的实施方式，加热在大约130-160℃和大约0.5至70巴的压力下进行。当暴露于这种高温高压下时，表面层14、14′将会熔化，同时芯层12基本上保持为固态。当冷却时，表面层14、14′将会熔融，从而形成基质，刚性芯层12穿过其中分布。根据可能优选的实施方式，在压力下冷却至低于大约115℃的温度。预想在冷却步骤中保持压力倾向于抑制收缩。不希望拘泥于任何具体理论，相信较高的压力可有助于聚合物在较低温度下的流动。因此，在压力范围的较高端(大于大约30巴)，处理温度可以是大约90-135℃。而且，当使用这样的压力促进流动时，可以减少或消除在压力下对冷却的需求。
至少部分地由于牢固地保持在熔合表面层14、14′的基质内的高度取向的交织芯层12的双轴取向，由上述机织席垫织物20形成的复合结构将会在很低的重量下在平面方向和法向方向上均表现出优异的机械强度特征。而且，这种结构高度适合于在高于表面层软化点的温度下进行的强制性三维模塑方法。
为了牢固地将经向条带24熔合到纬向条带26上，同时保持纤维之间的空间关系，预想优选地在压力下将经向条带24和纬向条带26加热至高于表面层14、14′的软化点、且低于芯层12的软化点的温度。在这样加热时，表面层14、14′将会熔化，而芯层12将会基本上保持固态且高度取向。当织物20随后冷却时，表面层14、14′将会熔合在一起，从而形成固体基质，其中织有芯层12的高度取向的刚性结构。这种熔合可以在将埋入元件在织物20的厚度上埋入之前或之后进行，下文中将进一步说明这一点。
图4B显示了本发明的单向席垫结构41，其包括至少3层，每一层具有沿共同的纤维方向彼此基本平行排列的多根纤维。这些单向排列的纤维的连续层可以相对于前面的层转动。优选地，席垫结构41的纤维层21是交叉合股的，即，单向纤维层21的纤维方向相对于邻接的单向纤维层21而转动。一个例子是一种5层制品，其第二、第三、第四和第五层相对于第一层转动+45°、-45°、90°和0°，尽管这些层可以不相对于彼此而转动，或者转动至任意程度。在最优选的实施方式中，单向纤维层21以0°/90°的结构交叉合股，然后折叠形成配件(sub-assembly)前体。纤维层21可以连续交叉合股，优选地通过将网格织物之一裁成可以在其它网格织物的宽度上以0°/90°结构连续放置的长度。美国专利第5,173,138号和第5,766,725号说明了用于连续交叉合股的装置。然后对层的堆叠体进行加热加压，以使层熔合并形成最终的形状，并使任选的基质材料固化。优选地，席垫结构包括至少10层。
仅仅作为例子，图5中说明了一种预想的在层20或21上引入纤维缝编元件的实施方式。如所示，在该实施方式中，可以使用接结(stitching)或缝编法来将接结纱线或丝线46穿过机织带层20(尽管没有显示，可以使用单向纤维层21来代替机织带层20)。接结纱线或丝线46优选为非烯烃聚合物。将会认识到，尽管图5说明的是单层，同样预想如果需要则可以使用多个界面层和/或机织或单向层(例如机织席垫结构40或单向席垫结构41)。该方法可以通过缝编机如MALIMO缝编机和本领域即使人员已知的其它装置进行。如图所示，产生的产品在机织带层20的表面上放置有纱线元件的排列。
在图示的实施方式中，将机织带层20输送至形成线圈的位置。在形成线圈的位置处，将多根接结纱线46穿过机织带层20缝制。如图所示，导纱器48载有接结纱线46，使得相邻的往复针54交替地占用接结纱线46。如将会认识到，尽管为简化起见只图示了单针54，但在交叉机器方向上以并排关系可设置有多根针。类似地，在交叉机器方向上设置有多个导纱器48，以载有多根接结纱线。当纱线在相邻的针之间来回通过时，在形成的复合物的底面或所谓的“技术正面”上形成图7A和7B中所示的多排线圈53，在形成的复合物的顶面或所谓的“技术背面”上交叉纱线55呈锯齿式排列。如图所示，沉降片导纱器57优选设置成在不使用接结纱线46的情况下将多层压缩在一起。
在示例性的实施方式中，针54(其以放大的尺寸显示)穿透基质21并使用接结纱线46，使得接结纱线46俘获在针54的吊钩部分内。当针54向下往复运动时，相对于针54移动的闭合元件47例如闭合丝将吊钩部分闭合，将接结纱线保持在其中。当吊钩部分闭合时，将接结纱线46穿过围绕针54的针柄设置的紧接着在先的线圈53拉出。当接结纱线46穿过在先线圈53的内部拉出时，在先线圈53从针54上脱套，通过保持在针吊钩部分内的部分接结纱线建立起新的线圈。当针54穿过机织带层20升高回到图5中图示的位置时，吊钩部分重新打开，新的线圈从吊钩部分移出，并围绕着针柄固定，以在下一次下刺中接纳随后的线圈。
图6图示的是说明典型的穿线完全的线圈图案的针迹图。本领域技术人员将会认识到，该结构采用的是传统的链式线圈排列，使得每次纱线围绕针经过时，在先的针位置处都有纱线。即，每次一段接结纱线46穿过基质拉出时，该段都占用在先行程中形成的线圈。这种排列方式在图7A结构中的机织带层20和图7B结构中的单向纤维层之下的表面上产生了在机器方向上以基本平行的多排延伸的接合线圈53(图7A和7B)的图案。在技术背面上在线圈排之间走向的接结纱线交叉段55显示成隐藏的线。如将会认识到，接合线圈53以基本上稳定联锁的关系在织物的机器方向上彼此配合，从而将纱线锚接就位，并将各层固定在一起，形成稳定的复合物58或458。
如之前指出，根据可能优选的实施方式，多个纤维接结元件(例如接结纱线46)至少部分地设置在机织带状席垫结构40或单向席垫结构41的厚度上，使得至少一部分的纤维接结元件从席垫结构40或41向外突出。突出的部分由此在席垫结构40或41上形成至少部分的表面覆盖物。优选地，纤维接结元件是非烯烃纤维。纤维接结元件优选地通过形成线圈和/或通过在层20或21的基质内熔融粘合而相对于机织带层20或单向纤维层21锚接就位。如将会认识到，这种熔融粘合可以通过如下方法实现：使应用有纤维接结元件的层20或21或者席垫结构40或41经受高温环境，该高温环境足以活化或再活化形成表面层14、14′(带状纤维元件的情况下)或纤维或基质(单向纤维层的情况下)的材料，从而使该材料至少部分地包封纤维接结元件并将其固定就位。
从图8A的剖视图中可以最好地看出，机织带状复合物58包括机织带状结构40，其结合有至少一层机织带层20，在该机织带层20表面的至少一部分上安置有多段接结纱线46。根据使用的线圈的密度和接结纱线的结构，接结纱线46可以基本上覆盖机织带层20，或者可以相对稀疏的排列存在。如图所示，在使纱线接结之后，可以使机织带状复合物58通过加热器59，以使接结纱线熔合就位。
从图9A的剖视图中可以最好地看出，单向复合物458结合有包括至少一层单向纤维层21的单向席垫结构41，在该结构表面的至少一部分上安置有多段接结纱线46。根据使用的线圈的密度和接结纱线的结构，接结纱线46可以基本上覆盖单向纤维层21，或者可以相对稀疏的排列存在。如图所示，在使纱线接结之后，可以使单向复合物458通过加热器59，以使接结纱线熔合就位。
在图示和描述的排列中，接结纱线向外突出的部分形成适合与基质机械和/或化学粘合的接触表面，该表面通常不与席垫结构40和41粘合。通过调节线圈密度和特性，已经发现，同样可以调节粘合特性。接结纱线46优选为聚酯，尽管也可以使用非烯烃纱线材料，例如尼龙、棉、聚芳酰胺和类似物。
如图8B和9B所图示，机织带状复合物58(插入有接结纱线的机织席垫结构)和单向复合物458(插入有接结纱线的多层单向纤维层)可以层压关系应用在基质层70(例如粘合剂、树脂、泡沫、塑料、橡胶或类似物)的表面上，接结纱线46的突出部分提供牢固的连接。即，接结纱线与基质层70粘合，同时还被固定在机织带状结构40或单向席垫结构41内，从而防止不希望发生的脱层。仅仅作为例子，而不是进行限定，可与这样形成的复合物粘合的示例性的基质层70可以包括聚氨酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、环氧树脂、热熔体、氰基丙烯酸酯、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、蜜胺及其组合。这些材料通常相对于例如机织席垫结构40和单向席垫结构41的结构表现出差的粘合性，上述结构可以是烯烃聚合物。尽管基质层70显示成单层，但预想同样可以使用多层相同或不同的材料。仅仅作为例子，基质70可以包括粘合剂，该粘合剂与具有一层或多层底层(例如泡沫、橡胶或其它材料)的机织带状复合物58或单向复合物458以接触的关系设置。
如图8B中图示，包括一层或多层附加机织带层20的机织席垫结构40可以在机织带状复合物58的正面上以覆盖的关系放置，避开基质70。这种附加层从而在接结纱线46之上提供表面覆盖物，从而形成不含突出纱线段的外侧面。当然，这种附加层是任选的，如果需要，机织带状复合物58可以形成外侧面。
如图9B中图示，包括一层或多层附加单向纤维层21的单向席垫结构41可以在单向复合物458的正面上以覆盖的关系放置，避开基质70。这种附加层从而在接结纱线46之上提供表面覆盖物，从而形成不含突出纱线段的外侧面。当然，这种附加层是任选的，如果需要，单向复合物58可以形成外侧面。
如果需要，机织带状复合物58或单向复合物458和任何覆盖层可以在应用于基质70之前、之后或应用过程中进行模塑。根据一个预想的实施方式，预想可以使用热量和压力将复合物58或458应用在热固化基质70(例如可固化泡沫)的表面上，然后进行模塑并使复合物58熔融，同时使基质70固化。因此，可以形成在表面和基质层之间具有匹配曲率的三维结构，几乎不保留应力。当然，复合物58和458和基质70也可以是基本上平面的，如图9A和9B所示。
图8C显示了应用在基质70的相对表面上的机织带状复合物58，其具有或不具有附加的形成表面的覆盖层。图9C显示了应用在基质70的相对表面上的单向复合物458，其具有或不具有附加的形成表面的覆盖层。在图8C和9C中所示的这种结构中，取决于所需的使用环境，任一侧的复合物58和458可以是相似或不相似的。对于单面覆盖物，最终的结构可以是模塑或平面的。尽管基质材料70显示成单层，预想同样可以使用多层相同或不同的材料。仅仅作为例子，基质材料70可以包括粘合剂，该粘合剂与具有一层或多层底层(例如泡沫、橡胶或其它材料)的复合物58和458以接触的关系设置。当然，如果需要，附加的形成表面的覆盖层可以限于单侧使用。
图10图示了另一种预想的结构实施方式，其中对应于之前所述者的元件通过100系列内的类似参考数字标识。在图示的结构中，纤维纺织品界面层144在由其形成的机织带层120或机织席垫结构140的至少一个侧面上固定。尽管没有显示出，可以使用单向纤维层121来代替机织带层120。接结纱线或丝线46优选是非烯烃聚合物。如将会认识到，尽管图10图示了单层，但如果需要，预想同样可以使用多个界面层和/或机织或单向层或席垫结构(例如机织席垫结构40或单向席垫结构41)。尽管没有显示出，纤维纺织品界面层144可以在由其形成的单向纤维层21或单向席垫结构141的至少一侧上固定。界面层144优选通过机械纤维连接技术固定就位，例如之前所述的缝编实施方式，其中纤维接结纱线145在邻接的层之间以连接关系延伸。
仅仅作为例子，而并非进行限定，图10图示了可以用于将纤维纺织品界面层144(例如机织、针织或非织造织物)连接到之前所述的机织席垫织物120底面上的接结或缝编工艺。如将会认识到，尽管图10图示了单个界面层144与单层机织席垫织物120的组合，但如果需要，可以预想同样可以使用多个界面层和/或机织带层120(或单向纤维层121、席垫结构140或141)。该工艺可以通过缝编机如MALIMO缝编机和本领域技术人员已知的其它装置进行。
在图10中图示的实施方式中，将一层或多层由之前所述的多层带状元件形成的机织席垫织物120输送至形成线圈的位置。在形成线圈的位置处，将多根接结纱线146穿过界面层144和席垫织物120进行缝制。如图示，导纱器148载有接结纱线146，使得相邻的往复针54交替地占用接结纱线146。如将会认识到，尽管为简化起见只图示了单根针154，但在交叉机器方向上以并排关系设置有多根针。类似地，在交叉机器方向上设置有多个导纱器148，以装载多根接结纱线。当纱线在相邻的针之间来回通过时，在形成的复合物的底面或所谓的“技术正面”上形成线圈排，在形成的复合物的顶面或所谓的“技术背面”上交叉纱线呈锯齿式排列。如所示，沉降片导纱器157优选设置成在不使用接结纱线146的情况下将多层压缩在一起。
如将会认识到，接结实施方式基本上与关于图5-7所述者相同。但是，在本实施方式中，接结纱线146提供了将界面层144固定就位的附加功能。因此，在产生的产品中，多个以接结纱线146形式的埋入纤维元件至少部分地设置在机织或单向席垫结构的厚度上，使得至少一部分埋入纤维元件将界面层144相对于机织席垫结构140或单向席垫结构141固定就位，埋入纤维元件的一部分从界面层席垫结构140或141向外突出。突出的部分从而结合界面层144在席垫结构140或141上形成至少部分的表面覆盖物。接结纱线优选通过形成线圈和/或通过在席垫结构140或141的基质内熔融粘合而相对于席垫结构140或141和界面层144而固定就位。如将会认识到，这种熔融粘合可以通过如下方法实现：使应用有接结纱线146的席垫结构140或141经受高温环境，该高温环境足以活化或再活化形成表面层14、14′(机织席垫结构140的情况下)或单向席垫结构141的纤维基质的材料，从而使该材料至少部分地包封埋入纤维元件并将其固定就位。
如之前所指出，界面层144优选是例如机织、非织造或针织织物的纤维纺织品结构，用于与底层的基质材料粘合连接。在这一方面，界面层144与接结纱线的突出部分结合为基质材料提供了合适的粘合表面，上述基质材料包括之前所述的不容易与烯烃(例如形成席垫结构140和141的烯烃)结合的粘合剂、树脂、泡沫、橡胶和类似物。已经发现特别适合于界面层144的一种材料是每单位面积质量为大约20至大约300克/平方米、更优选500至300克/平方米的非织造聚酯织物。但是，可以使用其它的织物结构和材料，其包括结合有非烯烃材料例如聚酯尼龙、棉、聚芳酰胺和类似材料的机织、非织造或针织结构。
如图11A和12A所图示，机织带状复合物158(图12A)和单向复合物458(图12B)可以以层压关系应用在基质材料170(例如粘合剂、树脂、泡沫、塑料、橡胶或类似物)的表面上，界面层144和接结纱线146的突出部分提供牢固的连接。仅仅作为例子，而不是进行限定，可与这样形成的复合物粘合的示例性的基质材料可以包括聚氨酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、环氧树脂、热熔体、氰基丙烯酸酯、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、蜜胺及其组合。这些材料通常相对席垫结构140和141表现出差的粘合性，上述结构可以是烯烃结构。尽管基质材料170表示成单层，但预想同样可以使用多层相同或不同的材料。仅仅作为例子，基质材料170可以包括粘合剂，该粘合剂与具有一层或多层底层(例如泡沫、橡胶或其它材料)的复合物158和458以接触的关系设置。
如图11B和12B中图示，一层或多层附加的机织带层120、单向纤维层121、机织席垫结构140或单向席垫结构141可以在复合物158和458的正面上以覆盖的关系放置，避开基质材料170。这些附加层从而在接结纱线146之上提供表面覆盖物，从而形成不含突出纱线段的外侧面。当然，这些附加层是任选的，且如果需要，复合物158和458可以形成外侧面。
复合物158和458可以在应用于基质之前、之后或应用过程中模塑至任何所需的程度。根据一个预想的实施方式，预想可使用热量和压力将复合物158或458应用在热固化基质170(例如可固化泡沫)的表面上应用，然后进行模塑并使复合物158熔融，同时使基质170固化。因此，可以形成在表面和基质层之间具有匹配曲率的三维结构，几乎不保留应力。当然，复合物158和458和基质170也可以是基本上平面的，如图11B和12B所示。
图11C和12C显示了之前所述的在基质170的相对表面上应用的复合物158和458，其具有或不具有附加的形成表面的覆盖层。在这种结构中，取决于所需的使用环境，任一侧上的复合物158和458可以是相似或不相似的。对于单面覆盖物，最终的结构可以是模塑或平面的。尽管基质材料170显示成单层，预想同样可以使用多层相同或不同的材料。仅仅作为例子，基质材料170可以包括粘合剂，该粘合剂与具有一层或多层底层(例如泡沫、橡胶或其它材料)的复合物158和458以接触的关系设置。当然，如果需要，附加的形成表面的覆盖层可限于单侧使用。
已经发现，与界面层144的结合为基质材料170提供了有吸引力的粘合表面，同时对将附着的机织席垫结构140或单向席垫结构141热成型成复杂的三维形状的能力不产生不利影响。在这一方面，相信席垫结构140或141与界面层144之间的机械接结附着作用在相交点上建立起机械性粘合关系，从而将多层同时固定在一起，同时使接结纱线之间的间隙区仍然允许有局部的分离，使得基本上保持了柔韧性。
要理解的是，可以使用任意数目的缝编以外的技术在一层或多层席垫结构140和141和可以使用的任意界面层144上引入埋入纤维元件，同时仍然获得所需的固定粘合排列。仅仅作为例子，而并非进行限定，图13中图示了另外可选的成形方法。如图所示，该方法基本上对应于关于图5和10所图示和描述的方法，不同之处在于往复针被一对簇绒针280代替，该对簇绒针协同地穿过之前所述的机织席垫结构220(或未显示的单向席垫结构)和可根据需要的任何界面层(未显示)插入和抽出接结纱线246。这种簇绒形成使突出纱线元件250的表面排列方式，该纱线元件适合于促进与之前所述的各种基质的粘合。当然，可以用任何之前所述的纱线来使用这种方法，但最合适的是旦尼尔相对较高的纱线。尽管簇绒纱线246没有结合有锚接线圈，然而它们可以通过以下方法通过熔融粘合而固定就位：使应用有簇绒纱线的机织席垫结构220经受高温环境例如加热器259，该高温环境足以活化或再活化形成表面层14、14′的材料，从而使该材料至少部分地包封纤维纱线并将其固定就位。
作为进一步的例子，图14中图示了另外可选的成形方法，其中往复针被具有开放叉形结构的往复针代替。如将会认识到，针362适合于在如上所述的机织席垫结构320之上的位置处周期性地占用如上所述的纱线346，且之后推动纱线346穿过机织席垫结构320和任何所需的界而层144(未显示)。这种插入形成了突出纱线元件250的表面排列方式，该纱线元件适合于促进与之前所述的各种基质的粘合。尽管插入的纱线346没有结合有锚接线圈，然而它们可以通过以下方法通过熔融粘合固定就位：使应用有簇绒纱线的机织席垫结构320经受高温环境例如加热器359，该高温环境足以活化或再活化形成表面层14、14′的材料，从而使该材料至少部分地包封埋入纤维元件并将其固定就位。
                       实施例
本发明的多个方面可以通过参考以下非限定性实施例而进一步理解。在所有实施例中，接结使用Malimo缝编装置进行，使用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈。
实施例1
将多个尺寸为2.2毫米宽×65微米厚的之前所述的可熔合单轴拉伸带状元件成型为每英寸11根纬纱和经纱的斜纹组织席垫织物。使用Malimo缝编装置将席垫织物缝编到Reemay聚酯纺粘型2440(2.90osy)层上，用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈，以形成缝编复合物。将缝编复合物以下列层状排列方式堆叠在一起：
B级不饱和聚酯涂层玻璃垫；
纺粘层面向涂层玻璃的缝编复合物；
20层无(sans)纺粘层的斜纹细织席垫织物；
纺粘层背向20层的缝编复合物；
B级不饱和聚酯涂层玻璃垫。
将堆叠的多层置于295
Figure 2006800357099_0
下的印压机中。施加450psi的压力。加热15分钟。冷却至150
Figure 2006800357099_1
。释放压力，并从印压机中取出。
实施例2
将多个尺寸为2.2毫米宽×65微米厚的之前所述的可熔合单轴拉伸带状元件成型为每英寸11根纬纱和经纱的斜纹组织席垫织物。使用Malimo缝编装置将席垫织物缝编到Reemay聚酯纺粘型2440(2.90osy)层上，用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈，以形成缝编复合物。将缝编复合物以下列层状排列方式堆叠在一起：
B级酚醛树脂饱和的牛皮纸(3层)；
纺粘层面向纸的缝编复合物；
20层无(sans)纺粘层的斜纹组织席垫织物；
纺粘层背向20层的缝编复合物；
B级酚醛树脂饱和的牛皮纸(3层)。
将堆叠的多层置于285
Figure 2006800357099_2
下的印压机中4分钟，施以600psi的压力。然后将堆叠层冷却至150
Figure 2006800357099_3
，释放压力，并从印压机中取出该层。
实施例3
将多个大小为2.2毫米宽×65微米厚的之前所述的可熔合单轴拉伸带状元件成型为每英寸11根纬纱和经纱的斜纹组织席垫织物。使用Malimo缝编装置将席垫织物缝编到Reemay聚酯纺粘型2420(1.85osy)层上，用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈，以形成缝编复合物。将缝编复合物以下列层状排列方式堆叠在一起：
缝编复合物；
9层无纺粘层的斜纹组织席垫织物。
将纺粘层朝外的堆叠排列体置于300下的印压机中，施以300psi的压力并加热1分钟。然后将该结构冷却至200
Figure 2006800357099_5
，释放压力，并从印压机中取出。
将前述固结的薄片的10厘米×10厘米样品置于大小相等的模具中，纺粘表面向上。将18克Tectrade Desmodur 44U20L异氰酸酯和15克Tecphen P-42A-140 CP多元醇混合，然后将该聚氨酯泡沫混合物倒在模具中的薄片上。将前述固结薄片的另一样品置于模具中，纺粘表面朝向泡沫前体，将模具闭合，将复合物厚度限制到1英寸。泡沫膨胀并定形。30分钟后将产生的复合物脱模。
实施例4
将多个大小为2.2毫米宽×65微米厚的之前所述的可熔合单轴拉伸带状元件成型为每英寸11根纬纱和经纱的斜纹组织席垫织物。使用Malimo缝编装置将席垫织物缝编到Reemay聚酯纺粘型2440(2.90osy)层上，用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈，以形成缝编复合物。将缝编复合物以下列层状排列方式堆叠在一起：
纺粘层面向纸的缝编复合物；
19层无纺粘层的斜纹组织席垫织物。
将纺粘层朝外的堆叠排列体置于300
Figure 2006800357099_6
下的印压机中，施以300psi的压力并加热2分钟。然后将该结构冷却至200
Figure 2006800357099_7
，释放压力，并从印压机中取出。
将前述固结薄片的10厘米×10厘米样品置于大小相等的模具中，纺粘层朝上。将18克Tectrade Desmodur 44U20L异氰酸酯和15克Tecphen P-42A-140 CP多元醇混合，然后将该聚氨酯泡沫混合物倒在模具中的薄片上。将固结薄片的另一样品置于模具中，纺粘层朝向泡沫前体，将模具闭合，将复合物厚度限制到1英寸。泡沫膨胀并定形。30分钟后将产生的复合物脱模。
实施例5
将多个大小为2.2毫米宽×65微米厚的之前所述的可熔合单轴拉伸带状元件成型为每英寸11根纬纱和经纱的斜纹组织席垫织物。使用Malimo缝编装置将席垫织物缝编到Reemay聚酯纺粘型2440(2.90osy)层上，用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈，以形成缝编复合物。将缝编复合物以下列层状排列方式堆叠在一起：
3层牛皮纸-B级酚醛树脂饱和的牛皮纸；
纺粘表面面向纸的缝编复合物；
2层无(sans)纺粘层的斜纹组织席垫织物。
将堆叠的排列体置于285
Figure 2006800357099_8
下的印压机中。施加450psi的压力并加热4分钟。然后将该结构冷却至200
Figure 2006800357099_9
，从印压机中取出。
实施例6
将多个大小为2.2毫米宽×65微米厚的之前所述的可熔合单轴拉伸带状元件成型为每英寸11根纬纱和经纱的斜纹组织席垫织物。使用Malimo缝编装置将席垫织物缝编到Reemay聚酯纺粘型2420(1.85osy)层上，用150旦尼尔的变形聚酯接结纱线形成密度为12.5横列/英寸×7纵行/英寸的线圈，以形成缝编复合物。将缝编复合物以下列层状排列方式堆叠在一起：
3层牛皮纸-B级酚醛树脂饱和的牛皮纸；
纺粘层面向纸的缝编复合物；
2层无纺粘层的斜纹组织席垫织物。
将堆叠的排列体置于285
Figure 2006800357099_10
下的印压机中。施加450psi的压力并加热4分钟。然后将该结构冷却至200，从印压机中取出。
对照实施例
将如下排列的各层堆叠在一起，并固结：
各层
3层牛皮纸-B级酚醛树脂饱和的牛皮纸；
2层无纺粘层的斜纹组织席垫织物。
固结方法
置于285
Figure 2006800357099_12
下的印压机中。施加450psi的压力。加热4分钟。冷却至200
Figure 2006800357099_13
。释放压力，从印压机中取出。
剥离强度数据
使用在90度下剥离的1″×6″样品对样品进行测试(ASTMD5170)。报告从牛皮纸上分离MFT和粘结层(tie layer)所需的平均剥离力。
  样品   平均剥离力(lbf)
  对照实施例   0.0
  实施例5   1.9
  实施例6   2.1
对照实施例证明使用中间附着层所实现的粘附性显著增加。
尽管本发明已经结合某些可能优选的实施方案和实施方式进行了图示和描述，但应当理解到，所图示和描述的实施方案和实施方式仅是说明性的，且本发明绝不局限于此。相反，充分预想到本领域技术人员在阅读上述描述时和/或通过实施本发明将会显而易见地对本发明进行修改和变化。因此，本发明应当延及所有这些修改和变化，本发明的广义方面可加入至所附权利要求和其所有等同方式的全部精神和范围内。

Claims (13)

1.一种复合结构，其包括：
包括多层的席垫结构，每层包括多个单轴拉伸的带状元件，所述带状元件包括位于热熔合烯烃聚合物的覆盖层之间的应变取向烯烃聚合物底层，其中所述覆盖层的特征在于软化温度低于所述底层的软化温度，使得在施加热量时熔融粘合，且其中所述多层熔合在一起；
多个至少部分在所述席垫结构的厚度上以锚接关系延伸的埋入纤维元件，使得至少一部分埋入纤维元件从所述席垫结构向外突出，且所述突出部分在所述席垫结构的第一侧上形成至少部分的表面覆盖物；
以与所述席垫结构呈分层关系设置的基质层，其与席垫结构的所述第一侧呈接触、粘合关系，使得至少一定百分比的埋入纤维元件从席垫结构向外突出的所述部分与基质层的表面部分至少部分粘合。
2.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述席垫结构包括至少10层。
3.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述每层单轴拉伸带状元件是机织或针织的。
4.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述埋入纤维元件包括非烯烃材料。
5.根据权利要求1所述的复合结构，其进一步包括至少一层附加层，所述附加层包括多个位于所述席垫结构的第二侧上并背向基质层的单轴拉伸带状元件使得所述至少一层附加层在席垫结构之上形成包封屏障层，以基本上覆盖埋入纤维元件从席垫结构的第二侧向外突出的部分。
6.根据权利要求1所述的复合结构，其进一步包括至少一层附加层，所述附加层包括沿共同纤维方向基本上彼此平行排列的多根纤维，其位于席垫结构的第二侧上并背向基质层，使得所述至少一层附加层在席垫结构之上形成包封屏障层，以基本上覆盖埋入纤维元件从席垫结构的第二侧向外突出的部分。
7.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述多个埋入纤维元件是穿过席垫结构的一层以形成线圈的锚接关系延伸的接结纱线。
8.根据权利要求1所述的复合结构，其中基质层的所述表面部分包括粘合剂。
9.一种复合结构，其包括：
包括多层的席垫结构，每层包括多个单轴拉伸的带状元件，所述带状元件包括位于热熔合烯烃聚合物的覆盖层之间的应变取向烯烃聚合物底层，其中所述覆盖层特征在于软化温度低于所述底层的软化温度，使得在施加热量时熔融粘合，且其中所述多层熔合在一起；
至少一层与席垫结构的第一侧以分层关系设置的界面层；
多个至少部分在席垫结构和界面层的厚度上以锚接关系延伸的埋入纤维元件，使得至少一部分埋入纤维元件从界面层向外突出，界面层与埋入纤维元件从界面层向外突出的所述部分结合在席垫结构上形成至少部分的表面覆盖物；
与席垫结构以分层关系设置的基质层，其与所述界面层呈接触、粘合关系，使得至少一定百分比的所述界面层与基质层的表面部分至少部分粘合。
10.根据权利要求9所述的复合结构，其进一步包括至少一层附加层，所述附加层包括沿共同纤维方向基本上彼此平行排列的多根纤维，其位于席垫结构的第二侧上并背向基质层，使得所述至少一层附加层在席垫结构之上形成包封屏障层，以基本上覆盖埋入纤维元件从席垫结构的第二侧向外突出的部分。
11.根据权利要求9所述的复合结构，其中所述多个埋入纤维元件是至少部分地在席垫结构和界面层上以形成线圈的锚接关系延伸的接结纱线，使得至少一部分接结纱线从界面层上向外突出，所述界面层与埋入纤维元件从界面层向外突出的所述部分结合在席垫结构上形成至少部分的覆盖。
12.根据权利要求9所述的复合结构，其中所述界面层包括非织造纺织品。
13.根据权利要求1所述的复合结构，其中所述多个埋入纤维元件是穿过席垫结构的一层以形成线圈的锚接关系延伸的接结纱线。
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