CN108473076A - 具有实心多叶形纤维的活动或展览地毯 - Google Patents
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Abstract
描述了具有针毡结构的活动或展览地毯,其可以重量轻但具有良好耐磨性。根据本发明的实施方式,活动或展览地毯包括:由短纤维制成的至少一个针刺面层作为顶层,其中短纤维包含至少50重量%的实心多叶形纤维;以及至少部分结合。描述了用于制造活动或展览地毯的方法,所述方法包括以下步骤:将纤维梳理网传送到交叉铺网机,并且将梳理网交叉搭接为材料絮垫,其中,多叶形非织造交叉铺网机的行进距离比针刺面层最终宽度大的程度小于20%且大于10%。
Description
本发明涉及非织造活动或展览地毯以及其制造和安装的方法。
背景技术
活动或展览地毯是单独的一类地毯,其包括通常为针刺覆地物的纺织覆地物,例如具有针毡结构的覆地物,其用作商品交易会、大会、和其它活动中的临时(例如单次使用或有限持续时间)覆地物。典型地,使用基于圆形截面纤维的非织造织物。用于覆盖会议、大会、集市、节日演出、展览厅、活动大厅等的地板的地毯具有由形成表层的针刺非织造织物构成的绒头部分。可以在上述绒头部分下面施加主背衬布。胶乳可以用于浸渍地毯的背表面。
展览或活动地毯的使用期通常受限于展览、活动等的时间。因此,最好提供经济、轻质的地毯而不是常规地毯。使地毯轻质化的一种可能方式是省略地毯的一些部分,例如层压材料或胶乳。然而,省略这些结构材料伴随着地毯各种重要性能的降低,例如这些地毯的强度和硬度降低。
针毡(needlefelt)是基于短纤维的针刺非织造织物,其随后通过使用胶乳化合物、粘结剂纤维或粘结剂粉末进行结合。通常,在活动或展览地毯中使用圆形截面短纤维。使用圆形截面纤维的活动或展览地毯常常具有100至1000克的重量。
针刺非织造面层可以使用工业规模的针刺地毯生产线。例如,短纤维可以使用梳理和交叉搭接进行混合并形成为絮垫(bat)或垫。垫可以使用平素(plain)倒刺针进行预针刺以形成地毯面层。针刺垫可以用胶乳以及任选地背衬进行涂覆。背衬可以包括毡背衬层。
活动和展览地毯必须承受大量参观者在展览或活动的有限时间内的密集使用。为了便于比较,对于活动和展览地毯,常规制造可以根据DIN 53109或等效的SAE J1530使用Taber测试进行耐磨性测试的参照和比较样品。参照样品通常用圆形截面短纤维制成。
仅用于有限使用时间的展览和活动地毯具有降低其成本的巨大压力。圆形截面短纤维通常在活动和展览地毯中使用,并且容易以合理的价格获得。
与圆形截面短纤维的情况相反,存在涉及地毯多叶形纤维(例如三叶形纤维)纺纱和使用的技术和商业上的反对意见:
需要专门的设备,例如改变后的纺纱板(spinplate)来纺纤维。
与常规圆形纤维相比,纤维产量更低。
常常具有更多的运行废料。
与相同dtex的圆形纤维相比,可能还需要更多的颜料以获得相同颜色深度。
其他减轻重量的几何形状(如中空纤维)更难进行纺纱。
发明内容
本发明提供了具有针毡结构的活动或展览地毯以及其制造方法。根据本发明实施方式的活动或展览地毯的一个优势是重量减轻和/或成本下降,同时保持或改进了在活动或展览中使用所需的性能。例如,根据本发明实施方式的活动或展览地毯的一个优势是重量轻,但是覆盖性和耐磨性良好。
根据本发明的实施方式,提供活动或展览地毯,其包括:
由短纤维制成的至少一个针刺面层作为顶层,其中短纤维包含至少50重量%的实心多叶形纤维;以及针刺面层纤维的至少部分结合。
在活动或展览地毯中,面层的实心多叶形纤维含量可以是针刺面层中总纤维含量的至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%或至少90重量%,优选高达100重量%。
例如,多叶形纤维可以由聚丙烯或聚酯制成。
面层的纤维是至少部分结合的,例如,通过胶乳、粘结剂纤维或者粘结剂粉末至少部分结合。结合不需要是独立的层。其可以是背衬层。如果背衬层对整体制造成本具有显著影响,那么背衬层可能是较不优选的,由此,例如,针毡可以用胶乳化合物、热活化粘结剂纤维或热活化粘结剂粉末替代单独的背衬层进行结合。因此,背衬可以是单独的结合层,或者可以整合到非织造纤维结构中作为结合。
实心多叶形纤维的外截面可以是大致三叶形或四叶形(十字形式)等的。
根据本发明实施方式的地毯可以具有良好的覆盖性,同时重量轻。在已知的非织造织物中,良好的覆盖性由致密的纤维填充物提供,因为其具有尽可能多的聚合物材料以阻挡地毯任意截面中的透射光。这种密实的纤维密度将提供良好的覆盖性,但不可避免地会增加重量。
根据本发明的实施方式,纤维的瓣叶性质产生了将纤维彼此间隔开的“瓣叶尖端到邻近纤维”和“瓣叶尖端到瓣叶尖端”接触。其中空气替代聚合物的这种填充形式实现了重量轻和覆盖性高。瓣叶尖端优选具有凸形表面。纤维的截面形状可以包括在相邻瓣叶尖端之间的凹形表面。通过用空气代替聚合物材料,这些凹形部分将实现重量减轻。在非织造织物中以及在根据本发明实施方式的活动和展览地毯中,可以实现大于75%、优选90%至95%空气的孔隙率百分比。
面层可以进行印刷,例如,优选进行数字印刷,以使得活动或展览地毯可以根据需要定制,而不是储存大量的预定制地毯。根据本发明实施方式,地毯可以标准颜色选择(如红色、蓝色、绿色等)进行储存,并且最终的定制印刷是指将具体设计或图案施加到标准着色的地毯上。该印刷可以是公司或活动标志或信息,例如,向参与者解释活动或展览的方向箭头。
在本发明实施方式中使用的针毡是基于短纤维的针刺非织造织物,其随后通过使用胶乳化合物、粘结剂纤维或粘结剂粉末至少部分结合。地毯可以具有独立的背衬层,但是这可能是较不优选的。
本发明的实施方式使用具有变形比率高达6(优选2至4)的多叶形如三叶形截面的短纤维。
在优选实施方式中,非织造针毡顶层或面层的重量(基重)为100至300g/m2,例如,优选150至275g/m2。纤维线性质量密度优选3.3至17dtex,优选在一个地毯中可以存在线性质量密度纤维的混合物。例如,平坦且结构化的活动地毯可以用8.9dtex的纤维制造,白色平坦且结构化的活动地毯可以具有3.3、6.7和8.9dtex的混合。高达17dtex的纤维可以用于具有天鹅绒质量的活动地毯,例如7至17dtex或9至17dtex的纤维。
根据本发明实施方式的地毯的技术优势可以是具有实心多叶形如实心三叶形纤维的非织造面层的质量均匀性。
此外,在重量相当进行比较的情况下,多叶形(如三叶形)地毯的覆盖性(防止透视的能力)更好。
另一优势是:与圆形纤维相比,当使用多叶形如三叶形纤维时,在使用相同线步密度、针刺效率作用时,可以获得更高的模量。还可以获得更高的纤维-纤维摩擦。
另一技术优势是在整个结合或背衬过程中更高的稳定性,导致最终产品在尺寸稳定性方面(例如较少褶皱和偏斜)始终更好。
而且,网更闭合,具有更均匀的表面,并具有更好的重量均匀性。
本发明实施方式的优势可以是:与圆形短纤维相比,多叶形纤维例如三叶形纤维具有更高的覆盖率与重量的比率,导致与相同分特克斯(dtex)的圆形纤维或相同覆盖率的圆形纤维(但因此分特克斯不同)相比重量减轻至少10%,优选大于15%,例如,高达25%或30%。
本发明实施方式的优势可以是更高的针刺效率,例如,意味着与相同基重的基于圆形截面的针毡相比,在相同的针刺参数下具有更高的纤维网模量。
本发明实施方式的优势是更好的交叉铺网机性能,例如,地毯的某一末端宽度所需的较低的交叉搭接宽度。
本发明实施方式的优势可以是较低的预涂覆背衬材料吸收,导致整体地毯重量较轻,例如,对于使用与现有圆形纤维地毯相同的针刺设置的平坦活动地毯来说。该效果可以导致最终产品重量显著更轻。
本发明实施方式的优势可以是相对于其它背衬方法而言更低的最终重量。
本发明一实施方式的优势可以是更高的地毯均匀性,意味着机器加工方向和机器加工方向的横向方向上的重量变化更小。
本发明一实施方式的优势可以是与现有版本相比更低的碳足迹。
活动或展览地毯的多叶形纤维优选具有叶形截面几何形状,所述叶形截面几何形状包括离散数量的各自具有尖端的瓣叶、以及轴向穿过所述纤维的实心中央芯部分,所述纤维的各外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的弯曲轮廓。
多叶形纤维的各侧部可以包括位于相邻尖端之间大约中点处的凹形区域。凹形区域提高了重量减轻。然而,纤维截面中的三角形以及甚至凸形曲线可以用于某些应用。
活动或展览地毯的多叶形纤维优选具有叶形截面几何形状,所述叶形截面几何形状包括离散数量的各自具有尖端的瓣叶、以及轴向穿过所述纤维的实心中央芯部分,所述纤维的各外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的轮廓,该轮廓各自包含以下任意一种:直线、凹形形状、或凸形形状。
在凸形形状的情况下,凸形形状不会从芯延伸出来从而延伸超过相邻尖端之间绘制的线。
纤维的芯优选不包括轴向孔或空隙。纤维优选由聚丙烯(PP)或聚酯(PET)制成。
活动或展览地毯用于安装在展览活动的场所中。
本发明的另一方面是用于制造活动或展览地毯的方法,所述活动或展览地毯具有由短纤维制成的至少一个针刺面层作为顶层,其中,短纤维包含至少50重量%的实心多叶形纤维,所述方法包括:
将纤维梳理网传送到交叉铺网机,并且将梳理网交叉搭接为材料絮垫,其中,多叶形非织造交叉铺网机的行进距离为比针刺面层最终宽度大的程度小于20%且大于10%。
可以施加粘结材料,例如胶乳、粘结粉末或粘结纤维。
本发明的其他实施方式如从属权利要求所述。
附图的简要说明
图1是显示本发明不同实施方式(T190、T210、T225、T240)的透光率值以及对照值(R300)的图;
图2是显示本发明一实施方式(T210)的最终预涂覆背衬活动地毯重量以及对照值(R300)的图;
图3是显示本发明一些实施方式重量减轻的图;
图4是显示本发明一实施方式(T210)的预涂覆地毯模量以及对照值(R300)的图;
图5是显示本发明一实施方式(T210)的全浸浴地毯模量以及对照值(R300)的图;
图6是显示本发明不同实施方式(T210、T260)的厚度和厚度变化以及对照值(R300)的表;
图7a显示与本发明一实施方式中所用的多叶形纤维(尤其是三叶形纤维)有关的各种尺寸。图7b显示可以在本发明一实施方式中使用的三叶形纤维的可能截面形状。图7c显示了根据本发明一实施方式用三叶形纤维制成的非织造织物的纵切,其表示三叶形纤维形状上的变化。
图8a显示了一束切开的三叶形纤维,显示出可以在本发明一些实施方式中使用的三叶形纤维的截面。
图8b显示了根据本发明实施方式用三叶形纤维制成的非织造织物的截面。
图8c显示了图8b的非织造织物的俯视图。
图9显示了根据本发明一实施方式的活动或展览地毯的示意性截面。
定义
术语“纤维”和“纤丝”是指可在纱线织物和非织造纺织品制造中使用的丝状材料。可以使用一种或多种纤维生产纱线。纱线可根据本领域技术人员已知的方法进行完全牵拉或织构化。
术语“纱线”是指连续的纤维股或束。纱线可以由松散的连续纤丝(BCF)制成,并且其不是短纤维。制造用于地毯的BCF纱线的方法通常包括如下步骤:扭绞、热定形、簇绒、染色和修整。
术语“空心纤维”是指具有管状结构的内部空隙空间的纤维。空心纤维可以使用模头进行纺丝,在纤维中产生中心内腔。
术语“实心纤维”是指不具有管状结构的内部空隙空间的纤维。因此,穿过实心纤维的切片显示出在纤维内没有管状结构或内腔。因此,在纤维中没有轴向孔或空隙,多叶形纤维的任何瓣叶内也没有孔或空隙。
术语“短纤维”是指短的且有限长度的纱线或股线,例如,大致为20mm至120mm,或者在50mm至80mm。“松散(bulk)”是与该纤维或纱线的表面覆盖能力相关的纤维或纱线的性质。
可以与本发明一起使用的“非织造织物(non-woven)”可以是通过如下制成的短纤维非织造织物:提供几厘米长度的切割纤维,使其成捆,放置在传送带上并分散,例如,通过湿法成网、气流成网或梳理/交叉搭接工艺以均匀的网进行铺展。
用于本发明使用的优选纤维是聚丙烯(PP)或聚酯(PET)纤维。非织造织物可以通过湿法成网制成垫、纱布、粗布等。PET或聚丙烯纤维可以通过电晕或等离子体处理进行处理以改进印刷和/或粘合性能。
非织造织物的纤维可以进行热粘结或通过使用树脂进行结合。结合可以通过树脂饱和在整个网上提供,或者例如可以使用整体热粘结。或者,结合可以通过树脂印刷或热点粘结以不同的图案提供。
纺丝非织造织物是通过纺丝然后使纤维直接通过导向器(deflector)分散成网或者可以用气流引导而以一个连续过程制成的。
纺粘非织造织物可以与熔喷非织造织物结合。
任何非织造织物可以通过例如以下任何一种或其组合进行结合:
·热结合
·使用热封机
·通过加热辊(当与纺丝(spunlaid)网结合时称为纺粘(spunbond))进行压延
·水制工艺(hydro-entanglement):用称为水刺的水射流使纤维机械缠结
·超声图案结合
·针刺或针毡(优选方法):用针使纤维机械缠结
·化学结合(方法):使用粘结剂(例如胶乳乳液或溶液聚合物)使纤维化学接合,或使用会软化并熔化的粉末或不同纤维以将其他非熔融纤维保持在一起。
非织造织物片材通常不是非常均匀的织物。机器加工方向(MD)和机器加工方向的横向方向(CD)之间可能存在差异。这些差异表现为拉伸强度、伸长率、撕裂强度和纤维取向上的差异。根据本发明的一些实施方式,非织造织物可以更均匀地制造。
在本发明实施方式中使用的“针毡”是基于短纤维的针刺非织造织物,其随后具有背衬,例如通过使用胶乳化合物、粘结剂纤维或粘结剂粉末或通过挤出机结合的背衬。
术语“针刺”是指非织造织物,其通过使之穿过重复刺入非织造织物的带有数千针的一个或多个针板,形成机械固结结构。
术语“地毯”是指纺织品结构,其包括非织造面层和纺织品结构或背衬(如背衬层)中的粘结材料(如,胶乳或粘结粉末或粘结纤维)。地毯可以包括主背衬,并且在主背衬的下侧上可以施加一层或多层材料(例如涂层、粘合剂层、次要背衬或类似物)。这些额外的层可隐藏线迹、改进声学性质、提高地毯的硬度、提高地毯的强度。织造地毯与本发明无关。术语“地毯”可以包括簇绒地毯。
术语“活动或展览地毯”优选是指在活动或展览的有限时间内单次使用的针刺覆地物,并且在本发明实施方式中可以具有以下任一特征:
a)一层可见层(均匀产品),
b)超过一层的可视层,其粘结化合物不会到达上磨损表面的顶部;
c)超过一层的可视层,其粘结化合物存在于其整个厚度。
本文所用“尖端直径”(Dt)是指瓣叶尖端处从瓣叶一侧到另一侧的距离。术语“直径”并不意味着尖端必须具有圆形的外轮廓,然而如果尖端是凸形的话则是优选的。
“变形比率”限定为在纤维截面周围的外接圆(具有半径Ro)与截面中内切圆(具有比率(Rc))的比率。该限定意味着圆形部分的最小值为1。异形纤维的变形比率超过1。本发明的实施方式使用具有多叶形如三叶形截面的短纤维,其变形比率为至少1.5,优选大于1.9或大于2,并且最大值为6或4。假设用于这些纤维的变形比率可能有实际限制,因为当纤维部分的瓣叶变得太长时,加工性可能会下降,或者该部分在拉伸、卷曲或包装或其他操作期间可能受损。由于制造公差造成的光纤形状和尺寸上的变化,变形以平均值表示。从图8可以得出,平均变形比率(MR)例如,在5.5dtex的三叶形纤维上测定为2.15,并且在4.4dtex至6.7dtex的范围内明显是恒量。
对于本发明实施方式,术语“三叶形”是指包含三个瓣叶的纤维截面,并且其显示出变形比率大于1,优选大于1.9或大于2,并且最大值为6或4。对于本发明实施方式,术语“多叶形”是指包含多个瓣叶的纤维截面,并且其显示出变形比率大于1,例如,大于1.5,并且优选大于1.9或大于2,并且最大值为6或4。
三叶形纤维具有三叶形截面几何形状,其包括由三个尖端限定的三个瓣叶以及轴向穿过所述纤维的大致实心中央芯部分。多叶形纤维具有叶形截面几何形状,其包括超过三个的离散数量的瓣叶以及轴向穿过所述纤维的大致实心中央芯部分,所述瓣叶由超过三个尖端限定。纤维的各外侧优选限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的平滑弯曲轮廓,各侧部优选地包括位于相邻尖端之间大约中点处的凹形区域(图7c或图8a)。这提高了重量减轻。然而,三角形以及甚至凸形曲线可以用于某些应用。因此,其他形状包括在本发明的范围内,但是在任何形状中如果存在数个离散瓣叶(例如三个或四个瓣叶)则是优选的。优选地,纤维的各外侧优选限定在各尖端和相邻尖端之间延伸的轮廓,该轮廓各自可以包括以下中的任一:直线、凹形形状、或凸形形状。在凸形形状的情况下,凸形形状不会从芯延伸出来从而延伸超过相邻尖端之间绘制的线。
纤维的芯不包括轴向孔或空隙,即,芯是实心材料。多叶形纤维的多面形状可以提供具有高光泽和良好覆盖性的地毯。
参见图7a,各纤维具有从纤维的几何中心延伸到外接外圆的外半径Ro以及从纤维的几何中心延伸到凹形区域大约中点的芯半径Rc。在本发明的实施方式中,外半径Ro与芯半径Rc的比率限定为大于1.55、优选大于1.9如2或高达4或6的变形比率。瓣叶的各尖端具有尖端直径(Dt),并且在本发明的实施方式中,外半径(Ro)与尖端直径(Dt)的比率限定为例如2.0至约10.0的比率。瓣叶长度与(Ro)相同,并且已经测定平均变形比率为2.15三叶形纤维:
5.5dtex时从中心开始的瓣叶长度为21微米
4.4dtex时从中心开始的瓣叶长度为17.5微米
参照词语“结合/粘结”,可以描述不同结合水平:
·化学结合,例如,分子的交联
·物理结合:材料熔融产生“微观”机械结合,分子是机械互锁的
·机械结合:纤维机械互锁的“宏观”机械结合,而不是分子水平的结合。
使得纤维或聚烯烃分散体结合是指物理结合,材料熔融在一起。聚乙烯可以用于实现该结合,因为聚乙烯的熔融温度低于聚丙烯的熔融温度。聚乙烯纤维或聚乙烯分散体在其它纤维之间熔融并流动。因此,该类型的结合是两种不同材料之间,其必须联结(bond)。一些纤维不允许熔化,因为这些纤维需要赋予材料机械性能,如果材料熔化则会失去所述机械性能。
在本发明实施方式中优选不使用不同的材料来实现结合。相反,多叶形纤维的形状导致纤维之间更大的接触表面,特别是对于多叶形纤维,存在接触区域而不是点或线。因此,本发明的优选是实施方式可以是单组分纤维,因为双组分功能对于由本发明的实施方式所实现的机械特性来说不是必需的。因此,本发明的一些实施方式包括不具有双组份纤维而仅具有单组份纤维的非织造织物。
术语“覆盖”和“覆盖距离”是指如图7a所示整个实心材料纤维的直径。该距离与光被纤维实心物质阻挡的程度有关,因此与非织造地毯隐藏地毯下的任何东西的能力有关。三叶形纤维测得的覆盖距离在5.5分特时为37.5微米,4.4分特时为31微米。
带有公差的测试方法
可以使用以下测试方法。
尺寸:CEN/TS 14159
总厚度(mm):ISO 1765,其中公差标称为±15%
单位面积总质量(g/m2):ISO 8543,其中公差标称为质量±15%
硬度的计算
确定宽度为200mm的样品在0.5%和1.5%应变(ε)时所需的力(F)。
硬度
·力以N计的
·应变上的差异Δε=1%
校正非织造织物的重量
硬度显示出与非织造织物的重量成线性关系。
优选比较具有相似重量的样品。
通过确定由以下归一化至300g/m2给出的标准化硬度相对于重量来校正硬度:
标准化硬度=硬度×300g/m2除以所测定样品的重量(g/m2)。
上面给出了硬度的公式。
说明性实施方式的描述
本发明提供了具有针毡结构的活动或展览地毯,其可以是重量轻的但具有良好耐磨性和良好覆盖性。该轻质地毯适用于短期和临时应用,例如,用于展览中的贸易展台、商店的展示区域或用于临时地板保护的地毯。其由非织造的聚丙烯或聚酯纤维制成。地毯还可以能够满足短期物流需求,例如,下一工作日递送。
图9显示了活动或展览地毯1的示意性截面,其包含至少一个面层2,所述面层2是针刺层。根据本发明实施方式的针刺活动或展览地毯可以仅包含通过粘结材料结合的针刺面层2。活动或展览地毯可以包括任选的背衬层3。本发明的实施方式包括根据本发明实施方式的针刺面层2与至少部分结合的组合,例如,结合通过用胶乳、粘结粉末进行浸渍或使用粘结纤维(其可以通过热量激活以使得面层2中的纤维结合)来提供。或者,可以施加一个或多个背衬层3,例如多孔背衬层或单层背衬层。背衬3可以包含一层或多层,例如,胶乳层、热塑性薄膜层、热塑性挤出层、泡沫层或毡层(如针毡层)。例如,粘合剂层4可以用于将针刺面层2与其它层结合。这些层的组合可以通过针刺、层叠或粘合层组装在一起。可以形成这样的多层背衬,以改进覆盖性或提高声学性质。
根据本发明的实施方式,活动或展览地毯包括:
由短纤维制成的至少一个针刺面层作为顶层,其中,短纤维包含至少50重量%的实心多叶形纤维;以及面层中至少纤维的部分结合。
实心多叶形纤维的外截面可以是三叶形或四叶形、或者大致三叶形或四叶形(十字形式)等的。纤维优选由聚丙烯(PP)或聚酯(PET)制成。
在活动或展览地毯中,面层的实心多叶形纤维含量可以是总纤维含量的至少60重量%、至少70重量%、至少80重量%或至少90重量%,优选高达面层总纤维含量的100重量%。
与具有圆形纤维的地毯相比,根据本发明,地毯性能改进的阈值预期为用于针刺面层的总体纤维(其为实心多叶形纤维,例如四叶形或三叶形纤维)的至少大于50重量%。
在本发明实施方式中使用的针毡是基于短纤维的针刺非织造织物,其随后具有结合或背衬,例如通过使用胶乳化合物、粘结剂纤维或粘结剂粉末或通过挤出机结合。
本发明的实施方式使用具有多叶形如三叶形截面的短纤维,其变形比率为至少1.5,优选大于1.9,例如2至3,并且优选小于6,例如小于4。
在优选实施方式中,非织造针毡顶层或面层的重量(基重)为100至300g/m2,例如,150至275g/m2。纤维线性质量密度优选3.3至17dtex,其中,可以存在不同线性质量密度纤维的混合物。例如,平坦且结构化的活动地毯可以用8.9dtex的纤维制造,白色平坦且结构化的活动地毯可以具有3.3、6.7和8.9dtex纤维的混合物。高达17dtex的纤维可以用于具有天鹅绒质量的活动地毯。
根据本发明实施方式的地毯可以在展览或其它活动后回收,并在许多应用中再使用,如汽车部件、花园椅和垃圾袋。
通常,在活动地毯中使用圆形截面短纤维。本发明的实施方式涉及由具有多叶形如三叶形截面的短纤维制备的非织造织物,所述短纤维的变形比率为至少1.5,优选1.5至6,优选1.9或更大,例如2至4。
使用变形比率高于1.5的多叶形纤维如三叶形纤维,使得与汽车地毯生产中所使用的基于圆形横截面纤维相比大幅降低非织造织物的重量,降低纤维成本,并大幅减少每平方米产品的环境足迹。
与相同分特克斯的圆形纤维或相同覆盖率的圆形纤维(但因此分特克斯不同)相比,使用多叶形例如三叶形截面纤维替代圆形截面纤维获得了非织造织物水平上至少10%的重量减轻,优选15%或更多,例如,高达25%或30%。例如,非织造织物用5.5dtex三叶形纤维制造,获得180g/m2的重量,而用5.5dtex圆形横截面制成的非织造织物具有205g/m2的重量,实现了重量减轻14%。图3显示出在最终地毯上重量减轻高达26%。供应链中较低的地毯重量进一步降低了活动地毯每平方米的成本。
本发明的实施方式涉及特定多叶形纤维(在dtex、切割长度、截面上)(例如,具有三叶形纤维截面的特定多叶形纤维)与使用基于该纤维的非织造(特定重量范围、针刺参数、累积……)针毡结构的组合,用于制造具有特定最小模量的活动地毯。这获得了具有比使用圆形纤维更好或相当性能的产品。
本发明实施方式呈现出了更高的针刺效率,意味着与相同基重的基于圆形横截面的针毡相比,在相同的针刺参数下具有更高的纤维网模量。因此,对于某一需要的模量,可以采用更低的线步密度或线迹深度。在针刺是速度限制因素的情况下,这获得了更高的生产速度。
根据本发明实施方式的地毯制造方法基于如下:使用通常以捆接收的实心多叶形纤维,其在“拆捆机”中经历初步处理,从而通过根据颜色和纤维类型(旦尼尔、长度、卷曲、组成)对其进行分级来使得批料均质化。纤维可以优选由聚丙烯或聚酯制成。在捆内压实的短纤维的第一粗糙打开(opening)在粗纱头机(carding willow)中实施。
纤维在储存室内重复通风。将均质化的纤维送至梳理机,所述梳理机包括:进料机,用于接收纤维并将其以垫的形状均匀铺设在传送器上。梳理机通过由一系列不同直径的齿状圆柱体形成的,这些齿状圆柱体提供了纤维的平行,以及将它们铺设在传送器上作为轻且均匀的梳理网。纤维网可以输送到交叉铺网机以使得梳理网交叉搭接为材料絮垫。构成絮垫的层数或重叠数量决定了非织造层的所需重量。棉卷辊接收梳理网并将其作为多层铺设在进料至针刺设备的传送器上。针刺通过多根针的作用进行的,其以往复运动方式正交于纤维垫进料来移动,抓住纤维并将它们拖曳通过纤维集合体,粘结并压实。最后,施加粘结剂,例如胶乳、通过热量激活的粘结粉末或粘结纤维。或者,可以将一个或多个背衬层施加在下侧上。
本发明实施方式呈现出更好的交叉铺网机性能,并且,地毯的某一末端宽度所需的较低的交叉搭接宽度。与三叶形或多叶形纤维相比,使用圆形纤维的交叉铺网机行进距离更大。采用圆形纤维,行进距离和最终地毯宽度之间的差异通常>20%,采用三叶形纤维则可能低于20%。这证实了三叶形或多叶性纤维的固定得以提高。
因此,本发明实施方式的优势是更好的交叉铺网机性能,例如,地毯的某一末端宽度所需的较低的交叉搭接宽度。
交叉铺网机和卷绕之间的数个拉伸步骤会引起宽度变小。对于4.30m宽的最终非织造织物,交叉铺网机以5.60m的宽度运行,制备基于300g/m2圆形纤维的参照物。以5.6m的多叶形例如三叶形非织造交叉铺网机行进距离制造了比4.30米更宽的非织造织物。将行进距离降低至5米(比最终非织造织物宽度大20%)获得了令人满意的宽度。因此,行进距离比最终非织造织物宽度大的程度可以小于20%。这种效果的一个优势是,在交叉铺网机以最大速度(受限于惯性力)用圆形纤维运行的情况下,以相同速度设置用多叶形例如三叶形纤维运行可能意味着交叉铺网机下游可以采用较高的机器速度,意味着每单位时间的更多平方米的非织造织物。与加工多叶形纤维(例如三叶形纤维)所认为的缺点相反,这表明了加工优势。
对比测试
在多个实施方式中,非织造织物使用圆形和实心三叶形纤维制造。具有实心三叶形纤维和实心圆形纤维的非织造地毯用相同设置进行生产。
第一实施方式
非织造织物用4.4dtex三叶形纤维和6.7dtex圆形纤维(例如,优选由聚丙烯或聚酯制成)进行制造。这两种纤维在显微镜下观察具有相同的覆盖距离。对于4.4dtex三叶形纤维,覆盖距离(实心材料纤维的距离)与6.7dtex线性质量密度圆形截面纤维几乎相等。
对于各纤维,使用以下参数构建5层非织造织物:
·第一针板:自上而下75针/cm2,穿刺深度11.5mm,入口处4500针/米,出口处7000针/米,针型15x18x36 3,5R222G3037。
·第二针板:自下而上100针/cm2,穿刺深度11mm,整个板7000针/米,针型15x18x36 3,5R222G3037。
·第三针板:自上而下100针/cm2,穿刺深度8mm,整个板7000针/米,针型15x18x363,5R222G3037。
·对于圆形纤维,所生产非织造织物的基重为300和350克/平方米。
·对于三叶形纤维,制造基重:190、210、225、240、260、280克/平方米,以使得所制造非织造织物的质量与圆形纤维相匹配。
本发明的该实施方式呈现出较高的覆盖率与重量的比率(图1)。为了测定覆盖率,将样品放置在顶部具有玻璃板的盒子上。将光通量传感器(勒克斯计)放在盒子中。将样品放置在玻璃板顶部,并且透射通过样品的光线通过传感器进行检测。具有圆形纤维的白色非织造层用作具有300克/平方米基重的参照样品。具有三叶形纤维、210克/平方米和2的平均变形比率的本发明实施方式具有与圆形纤维的参照样品相同的透光率值。因此,与圆形参照物相比,基于210g/m2三叶形纤维的非织造织物覆盖率相等,即使三叶形非织造织物的密度更低。
因此,根据本发明实施方式的地毯的技术优势可能是多叶形如三叶形地毯的覆盖性(防止透视的能力)和覆盖距离更好。本发明实施方式的优势可以是:与圆形短纤维相比,多叶形纤维例如三叶形纤维的覆盖率与重量的比率更高,导致与相同分特克斯的圆形纤维或相同覆盖率的圆形纤维相比,在非织造织物或地毯水平上,其重量减轻至少20%,优选高达25%,更优选高达30%。
本发明实施方式的优势可以是较低的预涂覆背衬材料吸收,导致整体地毯重量较轻,例如,对于使用与现有圆形纤维地毯相同的针刺设置的平坦活动地毯来说。该效果可以导致最终产品重量显著更轻。
本发明实施方式的优势可以是相对于其它背衬方法而言更低的最终重量。
例如,本发明的该实施方式呈现较低的预涂覆背衬材料吸收,导致更低的整体地毯重量(图2)。这对于具有多叶形纤维的平坦活动地毯是有效的,例如具有与现有圆形地毯相同针刺设置的三叶形纤维。该效果导致最终产品重量显著更轻。
本发明该实施方式呈现出相对于其它背衬方法而言更低的最终重量(参见图3)。
本发明该实施方式呈现出更高的地毯均匀性,意味着机器加工方向和机器加工方向的横向方向上(表1)的重量变化(克/平方米)更小。
平均重量[g/m2] | 标准偏差 | |
300g/m2圆形纤维 | 292.58 | 18.35 |
350g/m2圆形纤维 | 343.94 | 19.5 |
200g/m2三叶形纤维 | 204.93 | 13 |
225g/m2三叶形纤维 | 228.33 | 12.22 |
250g/m2三叶形纤维 | 246.65 | 12.89 |
表1
因此,本发明该实施方式的优势是更高的地毯均匀性,意味着在较低的g/m2纤维重量下机器加工方向和机器加工方向的横向方向上的重量变化更小。
因此,根据本发明实施方式的地毯的技术优势可以是:尽管使用较低的g/m2纤维重量,仍使实心多叶形如实心三叶形纤维的非织造面层有质量均匀性。而且,网更闭合,且具有更均匀的表面。纤维可以优选由聚丙烯或聚酯制成。
本发明实施方式呈现出与现有版本相比更低的碳足迹。材料的影响与所实现的重量减轻直接成正比。对供应链的影响与所实现的重量减轻成正比。
这些结果在活动地毯生产期间用现在使用的相同针刺设置来获得。
第二实施方式
在其它实施方式中,如实施方式1所述制造的样品使用三种不同的背衬方法结合:
1.预涂覆背衬
2.全浸浴树脂背衬
预涂覆背衬实施方式
将胶乳和白垩在水中的悬浮液通过接触辊(kiss roll)***施加在重量为300g/m2的圆形针毡和重量为260g/m2和210g/m2的三叶形针毡的最多毛的一侧上。纤维可以由聚丙烯制成。悬浮液密度的设定值为1200克/升。然后,地毯通过140℃的第一个烘箱,随后通过120℃的第二个烘箱。之后,将地毯的边缘切掉,将剩余的4米宽的地毯切割成宽度约2米的两部分。
以下地毯施加背衬并且观察最终卷重量(表2——在4m宽的地毯上进行)):
表2
聚丙烯三叶形地毯比圆形地毯摄取更少的白垩-胶乳悬浮液。210g/m2甚至摄取少于260g/m2,因为210g/m2的网用与260相同的针刺参数制成,因此可以预计其是一种更强的针刺结构,因此闭合程度更高。胶乳并没有渗透深入地毯如此的深度。这具有如下优势:背衬的穿透可能性较低。
泰伯测试以50个循环、100个循环、150个循环和200个循环来实施,以对性能进行比较。可观察到的起球没有很大差异,但是在50次循环和100次循环时,基于三叶形纤维的地毯表现略好。
三叶形地毯比圆形纤维地毯更均匀且光亮。
用全浸浴胶乳背衬的实施方式
使用与预涂覆背衬相同的设置将245g/m2的湿胶乳重量施加到地毯样品上。使用薄软绸将胶乳压过非织造织物以确保完全浸渍。修剪边缘后的地毯宽度精确地是4米。
以下地毯施加背衬并且观察最终卷重量(表3):
表3
具有三叶形纤维的活动地毯显示出足够的硬度和覆盖率,特别是基于三叶形210g/m2活动地毯的硬度和覆盖率。而且三叶形地毯具有纯白色以及地毯丰富性(richness)。
机械结果
比较圆形截面聚丙烯纤维参照地毯和它们的三叶形等效物的以下性质(图4-8)。
图4显示了参照地毯(300)和本发明的预涂覆实施方式(T210)的模量的对比实施例,显示出较高模量的改进。
图5显示了参照地毯(300)和本发明的全浸浴实施方式(T210)的模量的对比实施例,显示出较高模量的改进。
对于每种背衬方法,模量(其是活动地毯最重要的机械参数,因为其与磨损行为直接相关)在三叶形中更高。因此,本发明实施方式的另一优势是:与圆形纤维相比,当使用多叶形如三叶形纤维时,在使用相同线步密度、针刺效率作用时,可以获得更高的模量。还可以获得更高的纤维-纤维摩擦。
根据一些实施方式的活动或展览地毯实现了面层的模量大于150N/%。
图6显示了参照地毯(R300)和本发明实施方式(T260,T210)的厚度及厚度变化的对比实施例,显示出均匀性的改进。
较高的针刺效率导致较小厚度的基于三叶形纤维的非织造织物,以及更闭合的结构。这是在全浸浴(full bath)背衬的活动地毯上进行测定的。
参考图8a,具有三叶形截面几何形状的三叶形纤维包括由三个尖端限定的三个瓣叶、沿轴向延伸穿过纤维的大致实心的中央芯部分,并且纤维的外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的平滑弯曲轮廓,各侧部包括位于相邻尖端之间大约中点处的凹形区域。然而,三角形以及甚至凸形曲线可以用于某些应用。
图8b显示了根据本发明实施方式制成的非织造织物的截面。可以看到纤维穿过页面,朝向观察者(并因此,与穿过页面的纤维成直角,因此是梳理操作的结果)以及朝向页面下方(由于针刺导致)。
图8c显示了图8b的相同非织造织物的俯视图。可以看到纤维沿各个方向运动,并且经针刺的纤维下行到非织造织物的体内。它证实了由本发明实施方式产生的光阻挡纤维缠结。
一根纤维的尖端触及另一根纤维,使得在使用低每米重量的纤维的同时将纤维间隔开,并且这提供了具有良好机械性能以及出色覆盖性但重量轻的针刺地毯。与由具有圆形截面的纤维制成的非织造织物相比,根据本发明实施方式的纤维结构对于沿着穿过非织造织物的线的光更不可透过。这导致当比较重量相当的用圆形纤维制成的非织造材料时,根据本发明实施方式的非织造结构比预期更好的覆盖性。
其它对比测试
对于黑色实心圆形5.5dtex(黑色)和白色5.8dtex实心三叶形制成的聚丙烯非织造织物进行了测试。对于相同的基重,三叶形的变异系数(CV)为6.1,圆形的变异系数为6.3。三叶形相比圆形具有更好的质量均匀性。由于更好的质量均匀性避免了薄点,该效应与更高的覆盖率与重量的比率协同作用。
收缩测试用以下制成的非织造织物进行:180g/m2的5,5dtex三叶形纤维,205g/m2的5,5dtex圆形横截面纤维和235g/m2的8,9dtex圆形截面纤维。样品的制备是如下的:
在20℃和65%湿度下进行调节
在60℃烘箱中2小时+冷却
在20℃水中2小时
在60℃烘箱中24小时,以及
在20℃和65%湿度下进行调节。
测定沿机械加工方向和横向方向的收缩率。所有样品满足低于1.2%收缩率的要求。所测试样品中最大和最小收缩率之间的比率为如下:
180g/m2的5.5dtex三叶形纤维-机器加工方向:1.1,横向方向:1.13
205g/m2的5.5dtex圆形截面纤维-机器加工方向:1.5,横向方向:1.17
235g/m2的8.9dtex圆形截面纤维-机器加工方向:1.06,横向方向:1.04
这些结果表明:与用同样分特克斯但较高g/m2的圆形截面纤维制造的非织造织物相比,三叶形产品的均匀性导致样品之间变化较小。由5.5dtex纤维制成的三叶形产品类似于由具有较高分特克斯和重量的圆形截面纤维制成的非织造织物。
Claims (35)
1.活动或展览地毯,其包括:
由短纤维制成的至少一个针刺面层作为顶层,其中短纤维包含至少50重量%的实心多叶形纤维;以及
针刺面层纤维的至少部分结合。
2.如权利要求1所述的活动或展览地毯,其特征在于,实心多叶形纤维含量为总纤维含量的至少60重量%、70重量%、80重量%或90重量%,优选高达100重量%。
3.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,实心多叶形纤维的外截面是大致三叶形的。
4.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,面层的模量大于150N/重量%。
5.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,多叶形纤维的平均变形比率为1.5至6,优选2至4。
6.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,多叶形纤维的外接外半径(Ro)和尖端直径(Dt)的比率为2.0至10.0。
7.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,所述至少部分结合包括胶乳化合物、粘结剂纤维、粘结剂粉末或粘结剂层。
8.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,面层的重量为100至300g/m2,优选150至275g/m2。
9.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,实心多叶形纤维的线性质量密度是3.3dtex至17dtex。
10.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,实心多叶形纤维具有线性质量密度纤维的混合物。
11.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,所述地毯是天鹅绒地毯,并且实心多叶形纤维的线性质量密度高至17dtex。
12.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,多叶形纤维具有叶形截面几何形状,所述叶形截面几何形状包括离散数量的各自具有尖端的瓣叶、以及轴向穿过所述纤维的实心中央芯部分,所述纤维的各外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的弯曲轮廓。
13.如权利要求12所述的活动或展览地毯,其特征在于,多叶形纤维各侧部包括位于相邻尖端之间大约中点处的凹形区域。
14.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,多叶形纤维具有叶形截面几何形状,所述叶形截面几何形状包括离散数量的各自具有尖端的瓣叶、以及轴向穿过所述纤维的实心中央芯部分,所述纤维的各外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的轮廓,该轮廓各自包含以下任意一种:直线、凹形形状、或凸形形状。
15.如权利要求14所述的活动或展览地毯,其特征在于,在凸形形状的情况下,凸形形状不会从芯延伸出来从而延伸超过两个相邻尖端之间绘制的线。
16.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,纤维的芯不包括轴向孔或空隙。
17.通过包括以下步骤的方法可获得的如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯:
将纤维梳理网传送到交叉铺网机,并且将梳理网交叉搭接为材料絮垫,其中,多叶形非织造交叉铺网机的行进距离比针刺面层最终宽度大的程度小于20%且大于10%。
18.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,其特征在于,实心多叶形纤维由聚丙烯(PP)或聚酯(PE)制成。
19.如前述权利要求中任一项所述的活动或展览地毯,安装在展览活动的场所中。
20.用于制造活动或展览地毯的方法,所述活动或展览地毯具有由短纤维制成的至少一个针刺面层作为顶层,其中,短纤维包含至少50重量%的实心多叶形纤维,所述方法包括:
将纤维梳理网传送到交叉铺网机,并且将梳理网交叉搭接为材料絮垫,其中,多叶形非织造交叉铺网机的行进距离比针刺面层最终宽度大的程度小于20%且大于10%。
21.如权利要求20所述的方法,其特征在于,实心多叶形纤维含量为总纤维含量的至少60重量%、70重量%、80重量%或90重量%,优选高达100重量%。
22.如权利要求20或21所述的方法,其特征在于,实心多叶形纤维的外截面是大致三叶形的。
23.如权利要求20至22中任一项所述的方法,其特征在于,多叶形纤维的平均变形比率为1.5至6,优选2至4。
24.如权利要求20至23中任一项所述的方法,其特征在于,多叶形纤维的外接外半径(Ro)和尖端直径(Dt)的比率为2.0至10.0。
25.如权利要求20至24中任一项所述的方法,所述方法还包括:施加胶乳化合物、粘结剂纤维、粘结剂粉末或粘结剂层。
26.如权利要求20至25中任一项所述的方法,其特征在于,面层的重量为100至300g/m2,优选150至275g/m2。
27.如权利要求20至26中任一项所述的方法,其特征在于,实心多叶形纤维的线性质量密度是3.3dtex至17dtex。
28.如权利要求20至27中任一项所述的方法,其特征在于,地毯是天鹅绒地毯,并且实心多叶形纤维的线性质量密度高至17dtex。
29.如权利要求20至28中任一项所述的方法,其特征在于,多叶形纤维具有叶形截面几何形状,所述叶形截面几何形状包括离散数量的各自具有尖端的瓣叶、以及轴向穿过所述纤维的实心中央芯部分,所述纤维的各外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的弯曲轮廓。
30.如权利要求29所述的方法,其特征在于,多叶形纤维各侧部包括位于相邻尖端之间大约中点处的凹形区域。
31.如权利要求20至30中任一项所述的方法,其特征在于,多叶形纤维具有叶形截面几何形状,所述叶形截面几何形状包括离散数量的各自具有尖端的瓣叶、以及轴向穿过所述纤维的实心中央芯部分,所述纤维的各外侧限定了在各尖端和相邻尖端之间延伸的轮廓,该轮廓各自包含以下任意一种:直线、凹形形状、或凸形形状。
32.如权利要求31所述的方法,其特征在于,在凸形形状的情况下,凸形形状不会从芯延伸出来从而延伸超过两个相邻尖端之间绘制的线。
33.如权利要求20至32中任一项所述的方法,其特征在于,纤维的芯不包括轴向孔或空隙。
34.如权利要求20至33中任一项所述的方法,所述方法还包括如下步骤:将地毯铺设在展览或活动场地的地板上。
35.如权利要求20至34中任一项所述的方法,其特征在于,实心多叶形纤维由聚丙烯(PP)或聚酯(PET)制成。
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