CN109016790A - 用于由含纤维材料制成层压产品的生产方法、生产设备及层压产品 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于由含纤维材料制成层压产品的生产方法，该生产方法包括：通过粘合剂使至少两层材料彼此粘结的贴合步骤，将彼此粘结的至少两层材料层压成该层压产品的步骤，在该贴合步骤之前，该生产方法还包括使待粘结表面的纤维表面粗糙化的表面处理步骤，以提高所生产出的该层压产品的层压耐久性。此外，本发明还涉及一种用于由含纤维材料制成层压产品的生产设备以及一种层压产品。通过在贴合工序之前增加粗糙化表面处理，可以改善材料的表面属性，达到提高粘合/贴合牢度以及最终产品的耐久性的目的。

Description

用于由含纤维材料制成层压产品的生产方法、生产设备及层 压产品

技术领域

本发明涉及一种用于由含纤维材料制成层压产品、尤其是纺织产品的生产方法。本发明还涉及一种用于由含纤维材料制成层压产品、尤其是纺织产品的生产设备。此外，本发明还涉及一种层压产品、尤其是包含层压的多层结构的纺织产品。

背景技术

纺织品是由纺织纤维经过加工织造而成。纺织品面料种类繁多，在使用过程中，通常要求具有保温、防水、透汽的功能，以适应不同的环境需要。此外，纺织品作为服装面料不仅要让消费者穿着美观大方而且还要舒适。

为了满足日益多样化的面料需求，目前已经研发出多层层压的纺织品。这种纺织品包含多层纤维材料，各层通过胶合方式彼此粘结，并且例如通过热量和压力而被层压到一起。

然而，随着使用如此制成的纺织品的时间变长，会发现这种层压材料的耐久性不够理想。例如，当层压纺织品板由扁平纱编织面材和GPD薄膜组成且粘合剂为TP3时，在非常低的洗涤时间下，就会发现出现层压材料耐久性失效、甚至各层逐步分层的问题。这显然会使得纺织品的利用率大大降低，且完全无法满足现代纺织品制造的要求。

目前，试图寻找解决这一层压材料产品的耐久性不够的解决方案。例如，已发现层压产品的失效率可能与纺织品的颜色有关，颜色越深，失效率越高。另外，还发现在纺织品染色过程结束时的额外洗涤时间有助于提高耐用性。

当然，在层压纺织品领域中还有一种更直接的解决办法，即增加各个层压材料层之间的粘合剂的量，以期提高各层之间的粘合牢度和贴合度。但一方面通过增加粘合剂的量来提高粘合力的效率仍然不理想，另一方面这还会导致制成的纺织品的柔软度因大量粘合剂的存在而急剧下降，从而严重影响纺织物本身的使用场景，进而不被终端消费者所接受。

为此，在层压纺织品领域中始终存在对提高层压制品、尤其是层压纺织品的层压耐久性和柔软度兼顾的解决方案的需求。

发明内容

对此，本发明提供一种用于由含纤维材料制成层压产品的生产方法，该生产方法包括：通过粘合剂使至少两层材料彼此粘结的贴合步骤，在该贴合步骤之前，该生产方法还包括使待粘结表面的纤维表面粗糙化的表面处理步骤，以提高所生产出的该层压产品的层压耐久性。

通过在贴合工序之前增加粗糙化表面处理，可以改善材料的表面属性，达到提高粘合/贴合牢度以及最终产品的耐久性的目的。

可以注意到的是，在其它领域中对工件表面进行粗糙化处理与本发明的发明目的不同、机制也不同，通常是为了加强表面的致密程度或者去除表面的松散材料。

优选地，该层压产品为包含多层层压材料的纺织产品。在本发明的申请日之前，喷砂处理一般仅用于机械工业，而并未用于层压纺织产品的粘合/贴合工序。

可选地，该表面处理步骤包括对该待粘结表面进行喷砂处理。借助待粘结表面上的喷砂处理，可以提高粘合剂与待粘结表面之间的结合力，从而提高贴合牢度和产品耐久性，并且还可以减少粘合剂用量，使得最终产品充分柔顺。

替代的是，该表面处理步骤包括对该待粘结表面进行砂磨处理。砂磨处理试图将一些材料从该待处理的表面上除去，以增加粘合剂与待粘结表面之间的结合力。

有利地，喷砂处理可以包括在该待粘结表面上以扫描的方式进行自动喷砂的步骤。纺织品(层压面)上的自动扫描喷砂表面处理可以显著提高了层压耐久性，这至少部分是由于喷砂表面处理能够控制处理水平，以实现产品性能的平衡。

可选地，该喷砂处理包括对该待粘结表面中的一面或者两面进行喷砂处理。织物喷砂处理如果只为了提高粘结力目的，可以仅仅在待粘结/粘贴的一侧喷砂。

此外，本发明还提供一种用于由含纤维材料制成层压产品的生产设备，该生产设备包括：用于向至少两层材料施加粘合剂以使其彼此粘结的施胶装置；该生产设备还包括表面处理装置，该表面处理装置用于使待粘结表面的纤维表面粗糙化、从而提高所生产出的该层压产品的层压耐久性，其中，该粗糙化装置布置在该施胶装置的上游。

借助位于贴合工序上游的表面处理装置所进行的粗糙化表面处理，可以改善材料的表面属性，达到提高粘合/贴合牢度以及最终产品的耐久性的目的。

类似地，该表面处理装置包括对该待粘结表面进行喷砂处理的喷砂装置或者对该待粘结表面进行砂磨处理的砂磨装置。

可选地，该生产设备还可以包括用于将至少两层材料层压成该层压产品的压合装置，沿生产方向看，该压合装置布置在该施胶装置的下游。

最后，本发明还提供一种层压产品，该层压产品包括借助粘合剂彼此粘结并被层压在一起的至少两层含纤维材料，其中，该层压产品包括在被施加粘合剂之前其待粘结表面经历粗糙化的待粘结表面。该层压产品的洗涤耐久性显著提高，且由于所采用的粘合剂量大幅减少而变得足够柔软，以符合各种行业需求。

附图说明

图1示意性地示出在某一面料上的经砂磨处理的样品的SEM图以及放大详图；

图2示意性地示出在某一面料上的经喷砂处理的样品的SEM(扫描电子显微镜)视图；

图3示意性地示出根据本发明的手动喷砂试验的试验结果(基于WFAD试验方法)对比图；

图4示意性地示出根据本发明的手动喷砂试验的试验结果(基于PAWFAD试验方法)对比图；

图5示意性地示出根据本发明的自动扫描喷砂试验的试验结果(基于WFAD试验方法)对比图；以及

图6示意性地示出根据本发明的自动扫描喷砂试验的试验结果(基于PAWFAD试验方法)对比图。

具体实施方式

本发明的生产方法和生产设备主要涉及将多层、即至少两层材料、尤其是含纤维的材料、特别是纺织物材料层压在一起。尽管如此，但本发明也可以包含将含纤维材料与不含纤维的材料、例如合成薄膜层压在一起的方案。在一个具体实施例中，本发明可以生产出受到市场欢迎的尼龙扁丝轻质纺织品。

经层压的多层材料、例如纺织品可用于制造各种面料，而该面料可以用于服装、床上用品及其它物品的进一步生产。例如，多层材料例如可以是面布、薄膜、里布等。另外，多层材料可以是例如布料(棉、麻等)、尼龙材料、纤维材料、复合材料等。

因此，在本发明的含义下，术语“由含纤维材料制成层压产品”是指至少由含纤维材料层制成层压产品。换言之，只要层压产品包含纤维材料即可，而不必整个层压材料仅包括含纤维材料。

在进行层压之前或之中，根据本发明的多层材料层是例如借助粘合剂、尤其是胶水彼此粘合在一起并且贴合在一起的。随后，经粘合和贴合的多层材料可以优选分阶段地、但也可以在一道工序中借助高温和/或高压被层压在一起。尤其有利的是，层压过程是在多层材料层中的相邻各层之间的粘结剂尚未固化时进行的。但应注意到，本发明并不限于每相邻两层之间必须施加粘合剂的方案，即也可以是某些相邻层之间进行粘合，而另一些相邻层之间无需粘合的情况。

为了显著提高层压产品的耐久性(即，降低层压产品的各层之间分层的可能性或者延长到失效前的时长)，根据本发明，发明人考虑了在粘合和贴合各待层压层之前加入对待粘结表面进行表面处理的步骤。

更具体来说，发明人尝试过各种表面处理的方法。例如，曾采用过火焰表面处理方法，即在燃烧器处产生富氧火焰时，控制火焰以使其产生足以产生氧原子和离子的高温，使氧原子/离子轰击待处理的表面，导致少量表面层的去除和表面上活性物质的产生，以期望能增加待粘结表面的表面能并提供键合位点。还例如，曾采用过电晕表面处理方法，即通过高压产生放电，导致产生游离氧原子和离子，然后能够与被处理的表面反应。未反应的氧离子重新结合形成正常的氧气和一些不稳定的臭氧气体，由处理器提取。然而，这些方法都不能显著改进层压产品的耐久性，并且导致非常高的设备耗费。

为此，发明人经长年研究后在粘合/贴合步骤之前加入了使含纤维材料的待粘结表面的纤维表面粗糙化的表面处理步骤，以提高所生产出的所述层压产品的层压耐久性。这是主要由于发明人创造性地发现，与现有业内的传统认知不同的是，提高层压产品的各层之间的粘合强度或者说抗分层牢度的因素并不主要在于粘合剂，而是在于粘合剂与待粘合表面、例如含纤维纺织品表面之间的结合力。换言之，本发明旨在通过表面处理来提高贴合/粘合牢度。

根据本发明，通过使含纤维材料的待粘结表面的纤维表面粗糙化，可以增加粘合剂与待待粘结表面之间的粘合面积。而粘合强度以及因此层压产品的耐久性正与粘合面积正相关。

粘合强度＝单位粘合强度×粘合面积 公式1

参照上述公式，粘合面积越大，粘合强度越高，层压产品的耐久性、尤其是层压产品的洗涤耐久性越好。

更进一步说，由于层压产品的粘合强度更强，因此所需要施加的粘合剂的量也越少，而粘合剂越少，则层压产品的透气性越好，手感越柔软(同时还确保了层压产品的耐久性)，因而可以获得非常理想的层压产品、例如含纤维纺织品的质量。

在使含纤维材料的待粘结表面的纤维表面粗糙化的表面处理方式中，根据本发明至少可以包含砂磨处理与喷砂处理两种形式。砂磨处理和喷砂处理都能使纤维表面变粗糙，以如前所述增加粘合剂与织物纤维之间的粘合面积。

首先，砂磨或者打磨是一种机械工艺，一般使用砂或者其他细粒物质在待处理的表面上工作(主要是打磨、研磨等)，以试图将一些材料从该待处理的表面上除去。但并不排除会通过砂磨步骤而对纺织品的强度有一定损害。

其次，喷砂处理利用压缩空气吹送陶瓷砂、钢砂、石英砂、金刚砂等磨料，高速喷射到工件表面，可以实现工件表面的高效处理。通过喷砂工艺调控与磨料选择，可以在工件表面控制获得不同的清洁度与粗糙度，被广泛应用于：工件涂镀、铸锻件毛面的清理与抛光、工件毛刺清理与表面美化。然而，在本发明之前的现有技术中，喷砂处理一般仅用于机械工业，而并未用于层压纺织产品的粘合/贴合工序。

此外，即便是在其它领域中采用喷砂之类的表面处理，其目的也是为了加强待处理工件的表面的致密程度或者去除表面的不期望的松散材料、诸如是金属件的表面毛刺或者氧化物等。而本发明中的喷砂处理则是为了让织物提高表面粘结力，这二者存在本质不同。

尤其是，本发明并不是以不去除材料(也不增加材料)的方式来实现织物表面的粗糙化，从而到达提高贴合牢度的目的，这在现有技术中是未曾给予过技术启示的。

根据本发明，喷砂处理包括对所述待粘结表面中的一面或者两面进行喷砂处理。织物喷砂处理如果只为了提高粘结力目的，允许只在粘贴的一侧喷砂，只粘贴一面则为单侧喷砂，而两面都粘贴则两面都喷砂。

在后文将详述的喷砂试验中，可以看到分为手动喷砂和自动扫描喷砂两种方式。例如，喷砂处理可以包括在待粘结表面上以扫描的方式进行自动喷砂的步骤。在此，需要自动扫描喷砂装置。可以理解到，手动喷砂和自动喷砂的控制方式的不同，因而会导致控制的精确程度的差异性。

同样，为了进行砂磨，本发明也可以包含用于对待粘结表面进行砂磨处理的砂磨装置。

此外，为了完成粘合/贴合以及层压，可以理解到，根据本发明的用于由含纤维材料制成层压产品的生产设备可以包括用于向至少两层材料施加粘合剂以使其彼此粘结的施胶装置(粘结后的贴合可以手动或者借助机器进行)、用于将至少两层材料层压成最终的层压产品的压合装置以及用于表面处理装置，该表面处理装置如前所述用于使待粘结表面的纤维表面粗糙化。

特别有利的是，表面处理装置位于最上游(可以在染色工位的上游或者下游，如果存在染色步骤的话)，施胶装置则位于表面处理装置的下游，而层压装置则位于施胶装置的更下游。

可以理解到，根据上述方法可以生产出一种层压产品。该层压产品包括借助粘合剂彼此粘结并被层压在一起的至少两层、尤其是更多层的含纤维材料。尤其是，该层压产品包括在被施加粘合剂之前其待粘结表面经历粗糙化的待粘结表面。

下面，根据实验结果来进一步阐释砂磨处理与喷砂处理对于层压产品的耐久性的影响力。

在考察粗糙化对耐久性效果的影响程度之前，本发明采用两种洗涤测试标准来对层压产品洗涤后的耐久性进行分析，即第一种洗涤测试为WFAD(Wet Flex to Abrasionand Delamination，湿式弯折致磨损分层法)，第二种洗涤测试为PAWFAD(Patched-Assisted Wet Flex to Abrasion and Delamination，补片辅助加速湿式弯折致磨损分层法)。

如下试验中所用的装置、材料、参数和数据均仅为示例性的，并且限制本发明的实质保护范围。

砂磨试验

砂磨试验进行了两次，一次试验是使用全新的订购材料完成，第二次试验使用剩余材料完成。

在第一次试验中，砂磨试验由标准机器和工艺完成。准备3个染料批次，并且在同一个A型框架上批量处理所有3批，然后在层压生产线上将它们层压在同一个包装中。通过两天SOP条件，第1天WO：04536177，第2天WO：04536178复制层压过程。

在第二次试验中，使用了导致WFAD试验中的低洗涤时间的先前试验中的剩余材料。所有材料均在一个中进行批量生产，并在SOP下层压在一个包装中。

喷砂试验

喷砂表面处理试验也同样分别进行两次。第一次用手动扫描喷砂机完成。将样品折叠成50×50厘米的大小放入一个长50厘米、宽50厘米、高50厘米的腔室，其中操作员用手握住枪以扫描纺织品的表面。

第二次试验则借助自动扫描喷砂机来完成。该自动扫描喷砂机具有自动扫描和传送带，扫描(喷砂)装置构造成一个摆臂，其扫描传送带，同时传送带以预先设置的传送带速度移动，扫描频率约为60Hz，只需频繁到足以确保均匀处理产品。输送机速度从0到10米/分钟不等。

用于手动扫描喷砂试验和自动扫描喷砂试验的原材料是一种扁平纱线40旦尼尔编织纺织品，所选批次的耐久性能差(WFAD，132小时，AT分层，PAWFAD，0和5小时，AT分层)。从辊上取出20米纺织品进行试验。

对于喷砂处理来说，喷砂装置的喷嘴对于喷砂质量尤为重要。在一个优选的实例中，砂的尺寸可以为40-300筛网目数，砂的类型为玻璃砂或者铝砂，喷砂的空气压力为不大于7kgf/cm²。

在此次喷砂试验中所采用的所有砂粒均为280目玻璃珠。可以选择80、200和280分别进行多次子试验，然后用显微镜观察，样品示出280目玻璃珠给出最佳效果。

此外，在手动喷砂试验中，设置压力为3.5kgf/cm²，且无其他控制。而在自动扫描喷砂试验中，皮带速度和气压变化可以呈如下规格：传送带1-10米/分钟，空气压力1-7kgf/平方厘米。

最后，所有经处理和未经处理的材料均在A型框架上进行批量生产，并在SOP下的同一包装中通过层压生产线。

试验结果

砂磨试验

在第一次砂磨试验中，根据WFAD试验方法，所有样品均通过1000小时并停止。根据PAWFAD试验方法，所有良好的洗涤时间，打磨和不打磨之间的差异度不高。

在第二次砂磨试验中，根据PAWFAD试验方法，所有样品洗涤时间0、R48575、R48580、R48543、R48525是通过热定型重新加工的层压板，一个样品R48543导致洗涤时间5，注意PAWFAD测试的分辨率为5小时。

在第二次砂磨试验中，根据WFAD试验方法，所有样品洗涤时间0、R48575、R48580、R48543、R48525是通过热定型重新加工的层压板，所有经过砂磨处理的层压板在返工后显示出改善，即使在热定型返工之前0洗涤小时。但所有规格都不合格。

此外，在经向上，砂磨与无砂磨之间存在显著差异，但趋势不同，即AA和AB为相同颜色，无砂磨的撕裂强度高于砂磨，另一方面，AC和AD相同颜色，无砂磨的撕裂强度低于砂磨。在纬向上，AA和AB是相同的颜色，没有砂磨的撕裂强度比砂磨高一倍，而AC和AD是相同的颜色，无砂磨的撕裂强度也高于砂磨，而程度较小。

喷砂试验

在第一次手动喷砂试验中，根据WFAD测试方式，手动喷砂处理材料与未处理材料相比略有改善，洗涤时间从0小时(三个数据点，所有三个样品从未处理材料)提高到16小时(三个数据点，所有三个样品来自手动喷砂处理材料)，所有样品均为AT失效模式。如图3中所示，WFAD测试数据表明手工喷砂处理对耐久性有一定提高。

在第一次手动喷砂试验中，根据PAWFAD测试方式，手工喷砂处理材料与未处理材料相比略有改善，洗涤时间从0小时(一个数据点，来自未处理材料的一个样品)改善到0-5小时(三个数据点，两个样品0小时和一个样品5小时，来自手动喷砂处理材料)，注意PAWFAD的分辨率测试5小时，所有样品都是AT失效模式。如图4中所示，PAWFAD测试数据也表明手工喷砂处理耐久性有一定提高。

在回顾了第一次手动喷砂试验之后，发现分层区域与喷砂过程中的手动扫描无统一处理有关，分层点/区域纺织品的喷砂处理非常轻，甚至没有处理。

在第二次自动喷砂试验中，WFAD洗涤小时数据显示来自所有3个工艺设置的所有处理材料的显著改善，数据还表明不同的处理工艺设置导致不同的改进。

具体如图5中所示，WFAD测试数据表明自动喷砂处理采用三种不同的工艺参数设置对耐久性均有明显的提高，但该数据还显示不同的工艺参数下提高的幅度有不同。

在第二次自动喷砂试验中，PAWFAD洗涤小时数据显示来自所有3个过程设置的所有处理材料的显著改善，数据还显示不同的处理过程设置导致不同的改进。

具体如图6中所示，PAWFAD测试数据表明自动喷砂处理采用三种不同的工艺参数设置对耐久性均有明显的提高，但数据还显示不同的工艺参数下提高的幅度有不同。

在回顾了第二次自动喷砂试验之后，对清洗过的样品进行了评估，被夹子覆盖的区域的纺织品表面没有显示处理。当用手从剥离区域剥离时，可以清楚地看到处理区域与未处理区域之间的粘合强度不同。在层压WFAD试验中，忽略了在喷砂处理过程中由夹子盖引起的这种类型的分层点/面积。

埃尔门多夫(Elmendorf)是用于评估本研究中强度的测试方法，样品已经洗涤不同的小时数，这取决于来自PAWFAD测试的可用样品。为了与喷砂处理材料进行比较，未经处理的材料在如下洗涤一定时间后进行测试，其中2383348从一个PAWFAD样品中重复使用，洗涤5小时，PAWFAD洗涤时间为0，其余样品是层压板连续洗涤一小时。

根据上述试验的研究表明，在WFAD和PAWFAD试验方面，纺织品(层压面)上的自动扫描喷砂表面处理显著提高了层压耐久性，而砂磨和手动喷砂对层压耐久性的改善度不如自动扫描喷砂的高。总体来说，喷砂表面处理能够控制处理水平，以实现产品性能的平衡。

至于砂磨的效果不如喷砂的效果，SEM分析表明，粗糙的纺织品表面与粘合剂点的结合比光滑的纺织品表面更好。然而，仅在纤维的高点上进行打磨，在整个纺织品的百分比方面打磨面积小，因此，干涉区域甚至更少。在一些实例中，经过打磨处理的斑点不会干扰粘合剂，这些斑点中的许多不会干扰粘合剂。

至于手动喷砂的效果不如自动喷砂的效果，这是由于手动喷砂处理水平不均匀，处理不当的区域会提前分层，造成WFAD和PAWFAD失效，而自动扫描喷砂机确保处理水平均匀，提高了WFAD和PAWFAD洗涤时间。

在实现对织物的待贴合表面的粗糙化表面处理的过程中，本发明如上文详述已尝试磨砂、手动喷砂、直到自动喷砂的粗糙化处理，研究了各种粗糙化处理的机理和提高贴合牢度之间的关系，最终获得比现有技术大幅提高的贴合牢度。

总结来说，尽管可能存在其他的粗糙化处理方式，但实现的方式不同(如纱线的变形加工工艺)，目的也有所不同(增添期望的外观效果是主要目的)。而本发明能想到通过不去除材料(主要涉及喷砂)、也不增加材料的粗糙化处理方式达到提升织物的各待粘结表面之间的贴合牢度的目的，这本身已然具备创造性。

尽管在各附图中参照了两种试验方法来描述了本发明的各种实施例，但应当理解到，本发明的范围内的实施例可应用至具有相似结构和/或功能的其它设备上等。另外，根据本发明的生产设备可以与其他设备一起用于生产包含多层材料层的面料。

前面的描述已经给出了许多特征和优点，包括各种替代的实施方式，以及装置和方法的结构和功能的细节。本文的意图是示例性的，并不是穷尽性的或限制性的。

对于本领域的技术人员来说显然可对由所附权利要求所表达的术语的宽泛上位含义所指示的全部范围内做出各种改型，尤其是在结构、材料、元素、部件、形状、尺寸和部件的布置方面，包括这些方面在此处所描述的原理范围内的结合。在这些各种改型未偏离所附权利要求的精神和范围的程度内，意味着它们也包含于此。

Claims (10)

1.一种用于由含纤维材料制成层压产品的生产方法，所述生产方法包括：

通过粘合剂使至少两层材料彼此粘结的贴合步骤，

其特征在于，在所述贴合步骤之前，所述生产方法还包括使待粘结表面的纤维表面粗糙化的表面处理步骤，以提高所生产出的所述层压产品的层压耐久性。

2.如权利要求1所述的生产方法，其特征在于，所述层压产品为包含多层层压材料的纺织产品。

3.如权利要求2所述的生产方法，其特征在于，使待粘结表面的纤维表面粗糙化的表面处理步骤是以不去除材料的方式进行的。

4.如权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述表面处理步骤包括对所述待粘结表面进行喷砂处理。

5.如权利要求3所述的生产方法，其特征在于，所述喷砂处理包括在所述待粘结表面上以扫描的方式进行自动喷砂的步骤。

6.如权利要求3或5所述的生产方法，其特征在于，所述喷砂处理包括对所述待粘结表面中的一面或者两面进行喷砂处理。

7.一种用于由含纤维材料制成层压产品的生产设备，所述生产设备包括：

用于向至少两层材料施加粘合剂以使其彼此粘结的施胶装置；

其特征在于，所述生产设备还包括表面处理装置，所述表面处理装置用于使待粘结表面的纤维表面粗糙化、从而提高所生产出的所述层压产品的层压耐久性，其中，所述粗糙化装置布置在所述施胶装置的上游。

8.如权利要求7所述的生产设备，其特征在于，所述层压产品为包含多层层压材料的纺织产品。

9.如权利要求8所述的生产设备，其特征在于，所述表面处理装置包括对所述待粘结表面进行喷砂处理的喷砂装置或者对所述待粘结表面进行砂磨处理的砂磨装置。

10.一种层压产品，其特征在于，所述层压产品包括借助粘合剂彼此粘结并被层压在一起的至少两层含纤维材料，其中，所述层压产品包括在被施加粘合剂之前其待粘结表面经历粗糙化处理的待粘结表面。