CN109866494B - 复合布料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种复合布料，包含一弹性网层；及一不织布层，包含多个不定向纤维；其中，该弹性网层夹置于该不织布层中，且该多个不定向纤维中至少一者延伸穿过该弹性网层。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合布料，特别是涉及一种可用于制作人工皮革的复合布料。
背景技术
目前常见的人工皮革，可由纤维基材含浸或涂布聚胺酯(polyurethane，简称PU)，并经加压等方式于其表面形成皮革纹理而制成。然而，上述纤维基材若使用织布，则所得的人工皮革通常较不具伸缩性及回弹性，手感不佳；另一方面，若使用不织布作为上述纤维基材，为使所得的人工皮革具有扎实感，所选用的不织布必须具有一定厚度，故其伸缩性及回弹性也不佳。
发明内容
本发明提供一种复合布料，其具有良好的伸缩性及回弹性，可用于制作人工皮革者。
因此，本发明提供一种复合布料，包含：一弹性网层；及一不织布层，包含多个不定向纤维；其中，该弹性网层夹置于该不织布层中，且该多个不定向纤维中至少一者延伸穿过该弹性网层。
一种复合布料的制造方法，包含：提供一不织布棉网及一弹性网层，该不织布棉网包含多个不定向纤维；叠合该弹性网层及该不织布棉网；及纠络(entangle)该不织布棉网，使多个不定向纤维彼此纠结以形成一不织布层，该弹性网层夹置于该不织布层中，且至少一不定向纤维延伸穿过该弹性网层。
附图说明
图1为本发明一实施例的复合布料的剖面示意图；
图2为图1中复合布料的弹性网层的局部俯视示意图；
图3为本发明一实施例的复合布料的制造方法的流程示意图；
图4为不织布棉网的剖面示意图；
图5为弹性网层的局部俯视示意图；
图6为弹性网层夹置于不织布棉网的剖面示意图。
符号说明
1 复合布料
2 弹性网层
21 第一定向纤维
22 第二定向纤维
23 网孔
3 不织布层
31 不定向纤维
7 不织布棉网
具体实施方式
本发明提供一种复合布料，包含：一弹性网层；及一不织布层，包含多个不定向纤维；其中，该弹性网层夹置于该不织布层中，且该多个不定向纤维中至少一者延伸穿过该弹性网层。
请参考图1，其绘示本发明一实施例的复合布料1的剖面示意图，该复合布料1包含一弹性网层2及一不织布层3。请一并参考图2，其为该复合布料1中的弹性网层2的局部俯视示意图。
该弹性网层2夹置于该不织布层3中。举例而言，该弹性网层2与该不织布层3的一表面间的距离可为该不织布层3的厚度的二分之一至三分之一。亦即，该弹性网层2可位于该不织布层3的厚度的正中央，或接近其厚度的中央处但略为偏上或下方。
在本发明一实施例中，该弹性网层2是以热可塑性弹性体制成的。举例而言，该热可塑性弹性体选自由热塑性聚胺酯(thermoplastic polyurethane，简称TPU)、热塑性聚酯弹性体(thermoplastic polyester elastomer，简称TPEE)及热塑性聚烯烃(thermoplastic polyolefin，简称TPO)所组成的群组。此处所述热塑性聚胺酯，例如衍生自己二酸酯类(adipic acid esters)的聚酯型聚胺酯(polyester-based TPU)、以四氢呋喃醚类(tetrahydrofuran ether)为主的聚醚型聚胺酯(polyether-based TPU)；所述热塑性聚酯弹性体，例如具有聚对苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，简称PBT)及聚四氢呋喃(polytetrahydrofuran，简称PTMEG)所形成的硬链段与聚己内酯(polycaprolactone，简称PCL)及聚丙烯酸丁酯(poly(butyl acrylate)，简称PBA)等聚酯多元醇(polyester polyol)所形成的软链段的热塑性共聚酯弹性体；所述热塑性聚烯烃，例如由二元乙丙橡胶(ethylene propylene rubber，简称EPM)或三元乙丙橡胶(ethylenepropylene diene rubber，简称EPDM)与热塑性聚烯烃共混物，或二元乙丙橡胶、三元乙丙橡胶与两种聚烯烃(如聚乙烯﹑聚丙烯﹑聚1－丁烯)的三元混合物(ternary mixture)，但是不以此为限。在本发明一实施例中，该热可塑性弹性体的萧氏硬度(Shore A)为45A至90A，例如可为55A至80A，或可为60A至70A。
该弹性网层2可包含多个第一定向纤维21及多个第二定向纤维22。此处所述「定向纤维」可为长纤，例如可沿该弹性网层2的水平方向延伸并贯穿整个弹性网层2，且较佳呈直线延伸者。该多个第一定向纤维21大致沿一第一方向延伸且彼此大致平行，该多个第二定向纤维22大致沿一第二方向延伸且彼此大致平行。该第一方向及该第二方向相交，而于其间形成多个网孔23，且该多个第一定向纤维21及多个第二定向纤维22于相交处彼此熔接。举例而言，该第一方向及该第二方向的交角θ为15°至90°。可以理解的是，该第一方向及第二方向可于相交处形成二种互补的交角，其中一者可为15°至90°(例如：15°至30°，30°至60°或60°至90°)，而另一者则可为90°至165°(例如：150°至165°，120°至150°或90°至120°)。此外，上述交角是指该弹性网层2于未拉伸(放松)状态下的交角。
该网孔23具有二对角线，其中，当该第一方向及该第二方向的交角不为90°时，该网孔23的二对角线中有一者较短及另一者较长。一般而言，该弹性网层2沿较短对角线的方向的伸缩性较高，而沿较长对角线的方向的伸缩性则较低。
该多个第一定向纤维21及/或该多个第二定向纤维22可大致呈等距排列，且相邻二者间的间距可为3mm至7mm。在本发明一实施例中，「多个第一定向纤维21中相邻二者间的间距」是指沿该第二方向的间距；且「多个第二定向纤维22中相邻二者间的间距」是指沿该第一方向的间距。
在本发明一实施例中，该多个第一定向纤维21中相邻二者间的间距与多个第二定向纤维22中相邻二者间的间距可为相同，亦即该网孔23的形状可为菱形或正方形；或者，在另一实施例中，多个第一定向纤维21中相邻二者间的间距与多个第二定向纤维22中相邻二者间的间距可为不相同，亦即该网孔23的形状可为平行四边形或矩形。
在本发明一实施例中，该第一定向纤维21及/或该第二定向纤维22的直径为0.03mm至0.4mm。该第一定向纤维21及该第二定向纤维22的直径可为相同或不同，本发明不加以限制。较佳地，该第一定向纤维21及该第二定向纤维22的直径相同，可使该弹性网层2的结构强度较平均。
该不织布层3包含多个不定向纤维31，且该多个不定向纤维31中至少一者延伸穿过该弹性网层2。所述「不定向纤维」可为短纤，且多个不定向纤维31的方向彼此可不相同，且可呈任意排列的状态。一般而言，不定向纤维31的延伸方向并非为直线状，且不须平行该不织布层3的水平方向。该多个不定向纤维31彼此纠结而形成该不织布层3，且其中至少一者可穿过该网孔23，而延伸穿过该弹性网层2。在本发明一实施例中，该不定向纤维的长度可为15mm至70mm；且细度可为1.2丹至12丹。较佳地，该不定向纤维的长度可为20mm至60mm；且细度为1.5丹至9丹。
在该复合布料1中，由于该多个不定向纤维31彼此纠结，且其中至少一者穿过该弹性网层2，故该弹性网层2会受到该不定向纤维31的拉扯，而并非完全呈平面状。如图1所示，该弹性网层2沿垂直该不织布层3的表面的方向可具有一最高点及一最低点，且该弹性网层2的最高点及最低点之间的高度差可大于该第一定向纤维21或该第二定向纤维22的直径的二倍，例如大于三倍或以上。
在本发明的复合布料1中，通过该弹性网层2所具备的良好弹性，而可所制得的复合布料1具有较佳的伸缩性及回弹性；同时，通过该不织布层3的不定向纤维31使该弹性网层2固定夹置于该不织布层3中，提供表面纹理，而使所制得的复合布料1具有较佳的手感及扎实感。如此一来，该复合布料1可应用于人工皮革或其他布料相关的应用领域中。更甚者，由于上述特性，该复合布料1甚至无需含浸或涂布聚胺酯，即可制成人工皮革。
本发明另提供一种复合布料的制造方法，包含提供一不织布棉网及一弹性网层，该不织布棉网包含多个不定向纤维；叠合该弹性网层及该不织布棉网；及纠络(entangle)该不织布棉网，使多个不定向纤维彼此纠结以形成一不织布层，该弹性网层夹置于该不织布层中，且至少一不定向纤维延伸穿过该弹性网层。
请参照图3所示，其显示本发明一实施例的复合布料的制造方法的流程示意图。该方法可用于制造上述复合布料1。
首先，提供一不织布棉网7(图4)(如步骤4)及一弹性网层2(图5)(如步骤5)。该不织布棉网可经纠络或未经纠络。该弹性网层2包含多个第一定向纤维21及多个第二定向纤维22，并于其间形成网孔23。
一般而言，常见的不织布制作流程包含提供纤维原棉、原棉开棉、原棉梳棉、原棉叠棉、纠络(针轧(needle punch)或水轧(spunlace)等)及热压等步骤。因此，本发明所述的「未经纠络的不织布棉网7」是指纤维原棉于纠络步骤前的状态，该纤维原棉可经开棉、梳棉及叠棉等步骤，本发明不加以限制。
依据上述，本发明提供不织布棉网7(如步骤4)可包含提供纤维原棉(如步骤41)、原棉开棉(如步骤42)、原棉梳棉(如步骤43)及原棉叠棉(如步骤44)等。
提供纤维原棉的步骤中(如步骤41)，所述纤维原棉由多个不定向纤维31组成，并聚集形成较大团块，该不定向纤维31的材质、物性等已如上所述，于此不再赘述。而于原棉开棉的步骤中(如步骤42)，则将该不定向纤维31所组成的大团块分散成较小团块；并于原棉梳棉的步骤中(如步骤43)更进一步梳开而形成蓬松的不织布棉网7。参照图4，其显示不织布棉网7的剖面示意图。接着，在原棉叠棉步骤中(如步骤44)，将不织布棉网7相叠以达到适当高度。
参照图5，其显示弹性网层2的局部俯视示意图。该弹性网层2可使用热可塑性弹性体制成，例如前述的热可塑性弹性体。在本发明一实施例中，该热可塑性弹性体的萧氏硬度(Shore A)为45A至90A，例如可为55A至80A，或可为60A至70A。
该弹性网层2可包含多个第一定向纤维21及多个第二定向纤维22。此处所述「定向纤维」可为长纤，例如可沿该弹性网层2的水平方向延伸并贯穿整个弹性网层2，且较佳呈直线延伸者。该多个第一定向纤维21大致沿一第一方向延伸且彼此大致平行，该多个第二定向纤维22大致沿一第二方向延伸且彼此大致平行。该第一方向及该第二方向相交，而于其间形成多个网孔23，且该多个第一定向纤维21及多个第二定向纤维22于相交处彼此熔接。举例而言，该第一方向及该第二方向的交角θ为15°至90°。可以理解的是，该第一方向及第二方向可于相交处形成二种互补的交角，其中一者可为15°至90°，而另一者则可为90°至165°。此外，上述交角是指该弹性网层2于未拉伸(放松)状态下的交角。
该网孔23具有二对角线，其中，当该第一方向及该第二方向的交角不为90°时，该网孔23的二对角线中有一者较短及另一者较长。一般而言，该弹性网层2沿较短对角线的方向的伸缩性较高，而沿较长对角线的方向的伸缩性则较低。
该多个第一定向纤维21及/或该多个第二定向纤维22可大致呈等距排列，且相邻二者间的间距可为3mm至7mm。在本发明一实施例中，「多个第一定向纤维21中相邻二者间的间距」是指沿该第二方向的间距；且「多个第二定向纤维22中相邻二者间的间距」是指沿该第一方向的间距。
在本发明一实施例中，该多个第一定向纤维21中相邻二者间的间距与多个第二定向纤维22中相邻二者间的间距可为相同，亦即该网孔23的形状可为菱形或正方形；或者，在另一实施例中，多个第一定向纤维21中相邻二者间的间距与多个第二定向纤维22中相邻二者间的间距可为不相同，亦即该网孔23的形状可为平行四边形或矩形。
在本发明一实施例中，该第一定向纤维21及/或该第二定向纤维22的直径为0.03mm至0.4mm。该第一定向纤维21及该第二定向纤维22的直径可为相同或不同，本发明不加以限制。较佳地，该第一定向纤维21及该第二定向纤维22的直径相同，可使该弹性网层2的结构强度较平均。
在形成该不织布棉网7后，叠合该弹性网层2及该不织布棉网7(如步骤61)，该弹性网层2可置放于该不织布棉网7上方，或夹置于该不织布棉网7中。图6显示弹性网层2夹置于不织布棉网7的剖面示意图，但是本发明不以此为限。该弹性网层2的网孔23具有二对角线，如上所述，当该弹性网层2的第一定向纤维21及第二定向纤维22的交角不为90°时，该二对角线中有一者较短，而使该弹性网孔23的伸缩性具有方向异性。因此，调整该弹性网层2与该不织布棉网7的堆叠方向，可改变所制得的复合布料1的伸缩特性。举例而言，由于一般不织布在机械方向(machine direction,MD)(亦即梳棉方向)上的伸缩性较低，而于垂直机械方向(cross direction,CD)(亦即垂直梳棉方向)的伸缩性较高，故若叠合该弹性网层2及该不织布棉网7时以该二对角线中较短者平行梳棉的方向，可使所得复合布料1各方向的伸缩性较平均；反之，若叠合该弹性网层2及该不织布棉网7时以该二对角线中较短者垂直梳棉的方向，可进一步强化所得复合布料1的伸缩性的方向异性，以应用于特殊用途。
而后，纠络该不织布棉网7(如步骤62)，例如针轧或水轧该不织布棉网7，使多个不定向纤维31彼此纠结以形成一不织布层3，该弹性网层2夹置于该不织布层3中，且至少一不定向纤维31延伸穿过该弹性网层2。在步骤62中，例如可通过多个轧针反复上下穿过该不织布棉网7，带动该不定向纤维31穿过该弹性网层2并使该不定向纤维31彼此纠结，该不定向纤维31进而形成该不织布层3，并将该弹性网层2固定于该不织布层3中。由于该不定向纤维31于纠络过程中会受到例如轧针的带动，故即使该弹性网层2是叠置于该不织布棉网7的上方，于纠络过程中，不织布棉网7中的不定向纤维31仍会被带动至该弹性网层2上方。因此，在纠络完成后，该弹性网层2仍将夹置于不织布层3中。
选择性地，可于形成该不织布层3后，再热压该不织布层3及该弹性网层2(如步骤63)，例如使用滚筒热压，使该不织布层3中的不定向纤维31的结合更为紧密，调整该复合布料1的厚度，并增强其结构强度。热压的温度并不限制，但较佳介于该弹性网层2的材料软化点与熔点间。
现以下列实施例详细说明本发明的复合布料的制造方法，唯并不意谓本发明仅局限于此等实例所揭示的内容。
实施例1：
准备PET短纤维原棉(细度3丹，长度51mm)，首先于不织布生产线中进行开棉工程(开棉量为200kg/min)。而后，将开棉后的纤维原棉输送至梳棉机进行梳棉工程，制得不织布棉网。
将该不织布棉网进行堆叠，形成网棉高度为10cm、宽度为200cm、单位重量为250g/m2的不织布棉网，并于针轧前放入一弹性网层。该弹性网层的材质为TPU，且其第一定向纤维及第二定向纤维的直径都为0.08mm，第一定向纤维及第二定向纤维的交角为30°(及150°)，多个第一定向纤维及多个第二定向纤维中相邻二者间的间距都为5mm。
续针轧该不织布棉网，在六道针轧工程后，制得一厚度为1.3mm的不织布层，且该弹性网层夹置于该PET不织布层中。
而后，可再以表面温度135℃对该不织布层及该弹性网层进行滚筒热压，制得厚度为1.0mm的复合布料。分别测量该复合布料的抗张强度及断裂伸长率(以美国材料和试验协会标准方法D1682，简称ASTM D1682测定)，以及撕裂强度(以ASTM D2262&D1777测定)，测得数值如下表1所示。其中，MD是指机械方向(machine direction)，CD是指垂直机械方向(cross direction)。
另以上述相同材料及方法制备未夹入弹性网层的不织布(对照例1)，测量其抗张强度、断裂伸长率及撕裂强度如下表1所示。
实施例2：
准备分割型超纤原棉(细度4.5丹，长度51mm)，首先于不织布生产线中进行开棉工程(开棉量为280kg/min)。而后，将开棉后的纤维原棉输送至梳棉机进行梳棉工程，制得不织布棉网。
将该不织布棉网进行堆叠，形成网棉高度为13cm、宽度为200cm、单位重量为320g/m2的不织布棉网，并于针轧前放入一弹性网层。该弹性网层的材质为TPEE，且其第一定向纤维及第二定向纤维的直径都为0.12mm，第一定向纤维及第二定向纤维的交角为60°(及120°)，多个第一定向纤维及多个第二定向纤维中相邻二者间的间距都为5mm。
续针轧该不织布棉网，在六道针轧工程后，制得一厚度为1.7mm的不织布层，且该弹性网层夹置于该PET不织布层中。
而后，可再以表面温度125℃对该不织布层及该弹性网层进行滚筒热压，制得厚度为1.4mm的复合布料。分别测量该复合布料的抗张强度及断裂伸长率(以美国材料和试验协会标准方法D1682，简称ASTM D1682测定)，以及撕裂强度(以ASTM D2262&D1777测定)，测得数值如下表1所示。
另以上述相同材料及方法制备未夹入弹性网层的不织布(对照例2)，测量其抗张强度、断裂伸长率及撕裂强度如下表1所示。
实施例3：
准备分割型超纤原棉(细度4丹，长度51mm)，首先于不织布生产线中进行开棉工程(开棉量为150kg/min)。而后，将开棉后的纤维原棉输送至梳棉机进行梳棉工程，制得不织布棉网。
将该不织布棉网进行堆叠，形成网棉高度为9cm、宽度为200cm、单位重量为200g/m2的不织布棉网，并于针轧前放入一弹性网层。该弹性网层的材质为TPO，且其第一定向纤维及第二定向纤维的直径都为0.03mm，第一定向纤维及第二定向纤维的交角为90°，多个第一定向纤维及多个第二定向纤维中相邻二者间的间距都为5mm。
续针轧该不织布棉网，在六道针轧工程后，制得一厚度为1.0mm的不织布层，且该弹性网层夹置于该PET不织布层中。
而后，可再以表面温度145℃对该不织布层及该弹性网层进行滚筒热压，制得厚度为0.8mm的复合布料。分别测量该复合布料的抗张强度及断裂伸长率(以美国材料和试验协会标准方法D1682，简称ASTM D1682测定)，以及撕裂强度(以ASTM D2262&D1777测定)，测得数值如下表1所示。
另以上述相同材料及方法制备未夹入弹性网层的不织布(对照例3)，测量其抗张强度、断裂伸长率及撕裂强度如下表1所示。
表1：实施例1～3及对照例1～3的物性测量结果
上述实施例仅为说明本发明的原理及其功效，而非限制本发明。本发明所属技术领域中具通常知识者对上述实施例所做的修改及变化仍不违背本发明的精神。本发明的保护范围应如附上的权利要求所列。
Claims (8)
1.一种复合布料，包含：
弹性网层，包含：多个第一定向纤维，沿第一方向延伸且彼此平行；及多个第二定向纤维，沿第二方向延伸且彼此平行，该第一方向及该第二方向的交角不为90°；及
不织布层，包含多个不定向纤维；
其中，该弹性网层夹置于该不织布层中，且该多个不定向纤维中至少一者延伸穿过该弹性网层。
2.如权利要求1所述的复合布料，其中该第一方向及该第二方向相交，而于其间形成多个网孔，且该多个第一定向纤维及多个第二定向纤维于相交处彼此熔接。
3.如权利要求1所述的复合布料，其中该弹性网层的最高点及最低点之间的高度差大于该第一定向纤维或该第二定向纤维的直径的三倍。
4.如权利要求1所述的复合布料，其中该多个第一定向纤维及/或该多个第二定向纤维大致呈等距排列，且相邻二者间的间距为3mm至7mm。
5.如权利要求1所述的复合布料，其中该弹性网层是以热可塑性弹性体制成的。
6.如权利要求1所述的复合布料，其中该弹性网层与该不织布层的一表面间的距离为该不织布层的厚度的二分之一至三分之一。
7.一种复合布料的制造方法，包含：
提供一不织布棉网及一弹性网层，该不织布棉网包含多个不定向纤维；
叠合该弹性网层及该不织布棉网；及
纠络该不织布棉网，使多个不定向纤维彼此纠结以形成一不织布层，该弹性网层夹置于该不织布层中，且至少一不定向纤维延伸穿过该弹性网层；
其中该弹性网层包含多个网孔，该网孔具有二对角线，叠合该弹性网层及该不织布棉网时以该二对角线中较短者平行梳棉的方向。
8.如权利要求7所述的复合布料的制造方法，另包含提供该多个不定向纤维，及对该多个不定向纤维进行开棉及梳棉，以形成该不织布棉网。
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