CN1481456A - 无纺材料和其制造方法 - Google Patents

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CN1481456A CNA018207634A CN01820763A CN1481456A CN 1481456 A CN1481456 A CN 1481456A CN A018207634 A CNA018207634 A CN A018207634A CN 01820763 A CN01820763 A CN 01820763A CN 1481456 A CN1481456 A CN 1481456A
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Abstract

一种由第一纤维(11)和第二纤维(12)构成的无纺织物(100)。第一纤维(11)是标准聚酯人造纤维且第二纤维(12)是聚酯材料共混物的人造纤维，该聚酯材料的熔解温度低于第一纤维，但高于后序模压成型方法中的模压温度。该无纺织物(100)具有基干区(110)和从基干区伸出的绒头区(120)。该绒头区(120)是通常垂直于织物(100)平面方向的第一纤维和第二纤维的结合。该基干区(110)是第一纤维(11)和第二纤维(12)的针织部分。该无纺织物(100)也可以包括为第一纤维(11)和第二纤维(12)针织部分的覆盖区，它位于绒头区(120)上，与基干区(110)相对。

Description

无纺材料和其制造方法
背景
本发明涉及无纺材料，具体来说，涉及能够用来替代作为材料衬背的泡沫塑料的无纺材料，以及其制造方法。
在运输行业中，聚氨酯泡沫塑料通常被用做车辆内部材料的织物衬背，典型地，这些泡沫被粘合到聚酯、乙烯基或皮革织物正面材料的背面。这些聚酯材料典型地具有针织、机织或无纺结构。
这些泡沫塑料背衬的复合材料具有缓冲作用，其能够在接触的地方提供舒适或享受的感觉，并在最终装配时在组件接口处允许工程公差。另外，这些性能能够保留在典型的汽车构造方法中，这些方法包括但不局限于模压和成型。
然而，在聚酯材料上使用聚氨酯泡沫塑料作为衬背存在许多缺撼。首先，这种由两种不同材料组成的复合材料制品难于分离成其单个本体，从而难于回收。其次，这种聚氨酯泡沫塑料背衬的材料能够释放出大量促成汽车内部“起雾”的挥发性物质，并且该泡沫塑料本身会随时间而氧化，导致该材料色彩发生改变。由于这些缺点，汽车工业继续寻找在相同成本下能够提供具备聚氨酯泡沫塑料的缓冲性能的另一种材料。
一种在此方面受到关注的材料是聚酯无纺材料。这些材料能够给大部分聚酯正面材料提供适当的衬背，而且能够用工业认可的技术制成复合材料。但是，至今，为了获得与当前聚氨酯泡沫塑料所用厚度相近的衬垫，人们需要经济型少量的材料。
垂直铺网、热粘合无纺织物的最新技术，包括气流铺网和“Struto”无纺技术，已经致力于提供这种相对于先前无纺技术具有经济和重量优势的衬垫。这些技术把人造纤维定位成垂直位置，并允许增加的材料厚度而不增加材料的用量。虽然这些技术已经成功地以合理重量和成本获得了增加的复合材料厚度，但这样得到的产品的结构整体性在不加入双组分交联纤维的情况下，对于很多汽车内部应用都不能接受。因此，这些交联纤维的应用已经在很多下游过程中引起麻烦，这是由于当在下游过程如模压或成型中受热时，该纤维会重新定位并***。
附图简单说明
图1是本发明一个具有基干区和绒头区的实施方案的横截面图。
图2是本发明另一个具有基干区、绒头区和覆盖区的实施方案的横截面图。
图3是说明形成图1无纺网面的方法的一个实施方案的方框图。
图4是说明形成图2无纺网面的方法的一个实施方案的方框图。
发明描述
现在参考图1和2，它显示了本发明的一个实施方案，分别图示为无纺织物100和200。无纺织物100/200一般通过第一纤维11和第二纤维12的结合而形成。
现在参考图1，它显示了本发明一个实施方案的横截面图，图示为具有基干区110和绒头区120的无纺织物100。该基干区110是第一纤维11和第二纤维12的编织或针织带，沿无纺织物100的长度方向延伸。该绒头区120是第一纤维11和第二纤维12形成的区域，其中第一末端121从基干区110伸出，第二末端122与第一末端121分离安置，并且在第一末端121和第二末端122之间构成中间部分123。绒头区120的第二末端122可以是第一纤维11和第二纤维12形成的线圈，第一纤维11和第二纤维12的自由末端，或它们的组合。
现在参考图2，它显示了本发明一个实施方案的横截面图，图示为具有基干区210、绒头区220和覆盖区230的无纺织物200。该基干区210是第一纤维11和第二纤维12的编织或针织带，沿无纺织物200的长度方向延伸。该覆盖区230是第一纤维11和第二纤维12的编织或针织带，沿无纺织物100的长度方向延伸，与基干区210相反。该绒头区220是第一纤维11和第二纤维12形成的区域，其中第一末端221从基干区210伸出，第二末端222从覆盖区230伸出，并且在第一末端221和第二末端222之间构成中间部分223，由此使绒头区220成为一个连续的材料层，将基干材料210和覆盖材料230分隔开。
在绒头区120/220中，第一纤维11和第二纤维12被定位在与无纺网面100/200的平面方向成大约45°～大约90°之间的方向上。在一个优选实施方案中，绒头区120/220中第一纤维11和第二纤维12被定位在通常与无纺网面100/200的平面方向垂直的方向上。由于各种第二纤维12与第一纤维11熔合在一起，该无纺网面100/200得以稳定。
现在返回参考图1和2，第一纤维11占无纺织物100/200的大约30重量％～大约90重量％，第二纤维12占无纺织物100/200的大约10重量％～大约70重量％。在一个实施方案中，第一纤维11占无纺织物100/200的大约70重量％～大约90重量％，第二纤维12占无纺织物100/200的大约10重量％～大约30重量％。在另一实施方案中，第一纤维11占无纺织物100/200的大约80重量％，第二纤维12占无纺织物100/200的大约20重量％。
第一纤维11典型地是由单丝纤度为大约1～大约18的标准人造聚酯纤维组成的人造聚酯纤维。在一个实施方案中，第一纤维11的单丝纤度为大约6或大约15，取决于无纺织物100/200的应用或预期最终质量。在另一个实施方案中，全部或部分第一纤维11是空丝结构，以赋予无纺织物100/200额外的缓冲。也可以预想，第一纤维11可以是由不同材料构成的不同纤维的共混物。
第二纤维12由熔点比第一纤维11材料低的材料构成。另外，第二纤维12的熔点高于无纺织物100/200在后序模压成型方法中将经历的模压温度。在一个其中第一纤维11是由标准聚酯构成的人造聚酯纤维的实施方案中，第二纤维12可以是由共混物如脂肪族和聚酯的共混物构成的人造聚酯纤维。在另一个实施方案中，第二纤维12可以是多组分的，如芯加外皮的纤维，其中组分之一(如外皮)的熔解温度比第一纤维11的熔解温度低。也可以预想，第二纤维12可以是由不同材料构成的不同纤维的共混物。第二纤维12典型地是单丝纤度为大约1～大约18的人造纤维。在一个实施方案中，第二纤维12的单丝纤度是大约3。
该无纺织物100/200是能够用作材料如织物正面材料衬背的类型，或在某些应用中，基干区110/210和/或覆盖区230可以用作正面材料。在其中无纺织物100/200用作衬背材料的实施方案中，基干区110/210和/或覆盖区230典型地以大约12～大约30针距的线圈密度组成。在一个其中基干区110/210和/或覆盖区230用作正面材料的实施方案中；它们典型地以至少大约30针距的线圈密度形成，通常为大约30针距～大约64针距。
无纺织物100/200可以在后序过程中在低于第二纤维12熔解温度的模压温度下进行模压，而不会明显降低无纺织物100/200的弹性。当无纺织物100/200的第一纤维11和第二纤维12都是聚酯时，无纺织物100/200更易于回收。
在一个实施方案中，无纺织物100/200的厚度为大约2毫米～大约20毫米，密度为大约50克/平方米～大约800克/平方米。在一个用于平面应用如汽车车厢顶篷内衬的实施方案中，这种无纺织物100/200的厚度可以是大约2毫米～大约5毫米，密度可以是大约100克/平方米～大约300克/平方米。在一个用于衬垫应用如车内饰品的实施方案中，这种无纺织物100/200的厚度可以是大约3毫米～大约15毫米，密度可以是大约100克/平方米～大约500克/平方米。
一种形成图1的无纺网面100的方法在图3中作为方法500进行说明。该方法500一般包括如下步骤：结合纤维510，将结合的纤维定位成网面520，形成基干区和绒头区530，加热无纺织物550和冷却无纺织物560。
结合纤维的步骤510，包括结合第一纤维11和第二纤维12。第一纤维11的熔点比第二纤维12的熔点高。另外，第二纤维12的熔点比后序模压成型方法的模压温度高。在一个实施方案中，第一纤维11由标准聚酯构成，且第二纤维12由低熔解温度的聚酯如脂肪族和聚酯的共混物构成。第一纤维11和第二纤维12以一定比例结合，使得第一纤维11占无纺织物100/200的大约30重量％～大约90重量％，而第二纤维12占结合物的大约10重量％～大约70重量％。在一个实施方案中，第一纤维11占结合物的大约70重量％～大约90重量％，第二纤维12占结合物的大约10重量％～大约30重量％。在另一个实施方案中，第一纤维11占结合物的大约80重量％，第二纤维12占结合物的大约20重量％。第一纤维11和第二纤维12在大约1～大约18旦尼尔之间。在一个实施方案中，第一纤维11的单丝纤度是大约6或大约15，取决于结合物的应用或预期最终质量，且第二纤维12的单丝纤度是大约3。另外，第一纤维11的全部或部分可以是空丝结构，以赋予无纺织物100/200额外的缓冲。
在定位步骤520中，结合的第一纤维11和第二纤维12通过梳理或类似方法被定位成平面层或网面。在该网面内，这些纤维一般与网面的加工方向呈线性排列。
在第一纤维11和第二纤维12被定位成平面网面后，基干区110和绒头区120即从网面上形成。用一排织针形成基干区和绒头区。将该平面网面带到织针上方以构成毛圈。该织针缩回以拉动少部分平面网面进入针织线圈来构成针织无纺材料的基干区110，并将该针织材料前移。针织线圈形成且针织材料前移后，伸出这些针并且从将平面网面带到织针上方开始重复该过程以构成另一毛圈。重复该过程直到形成预期长度的织物。
在基干区110和绒头区120形成以后，在加热步骤550中将该织物加热到高于第二纤维12熔点的温度。加热步骤使得第二纤维12与第一纤维11熔合在一起。优选地，不要将该织物加热到第一纤维11的熔点以上。当第一纤维11由标准聚酯构成时，加热步骤550的温度典型地不超过230℃。在一个其中第一纤维11由标准聚酯构成，且第二纤维12由共混物如脂肪族和聚酯的共混物构成的实施方案中，将该织物加热到大约115℃～大约230℃之间的温度，优选在大约160℃～大约200℃之间。
在加热该织物以将第二纤维12与第一纤维11熔合后，在冷却步骤560中将该织物冷却到第二纤维12熔点以下的温度，从而形成无纺织物100。
一种形成图2的无纺网面200的方法在图4中作为方法600进行说明。该方法600一般包括如下步骤：结合纤维610，将结合的纤维定位成网面620，形成基干区和绒头区630，形成覆盖区640，加热无纺织物650和冷却无纺织物660。形成无纺织物200中的结合步骤610，定位成网面步骤620，和形成基干区和绒头区步骤630，每一步骤都与形成无纺织物100中相应的步骤510，520，和530相同。
在形成覆盖区230的步骤640中，一排针控制从无纺网面形成的毛圈的顶端。编织针缩回以拉动一部分无纺材料进入编织线圈来构成覆盖区230，然后把织物前移。针织线圈形成且针织材料前移后，伸出这些针重复该过程。重复该过程直到覆盖区230在预期长度的织物上形成。针的密度、针脚长度、针的运动和/或其它针织工业中已知的技术可以进行改变用来达到覆盖区230与基干区210相比不同的性能。
使用聚酯材料通过方法500/600制成的无纺织物100/200，将典型地允许使用在大约115℃～大约220°之间的温度进行模压操作，并保留回复至其原始厚度的能力。在一个实施方案中，无纺织物100/200在经历了模压温度在大约140℃～大约170℃之间的模压成型方法后，仍将保留回复至原始厚度的能力。
在本发明的一个实施方案中，无纺网面是由第一纤维和第二纤维组成的，其中第一纤维是KOSA T-209和T-210聚酯纤维的共混物，第二纤维是KOSA T-252聚酯。第一纤维是占总重量50％的尺寸为6单丝纤度的T-209聚酯人造纤维和占总重量50％的尺寸为15单丝纤度的T-210聚酯人造纤维的共混物。第二纤维是尺寸为3单丝纤度的T-252聚酯人造纤维。第一纤维和第二纤维以占总重量80％的第一纤维和占总重量20％的第二纤维的比例结合在一起。这些纤维通过本发明上述的方法形成基干区为14针距，覆盖区为大约22针距，且总厚度为大约3毫米的无纺织物。

Claims (56)

1.用于模压成型方法具有模压温度的无纺织物，所述无纺织物包含：
一簇具有第一纤维熔解温度的第一纤维，其中该第一熔解温度高于模压温度；
一簇具有第二纤维熔解温度的第二纤维，其中该熔解温度低于所述第一纤维的第一纤维熔解温度，但高于模压温度；
其中所述第一纤维的第一簇和所述第二纤维在基干区被紧密结合在一起，并且所述第一纤维的第二簇和所述第二纤维从所述基干区伸出作为绒头区；且
其中所述第一纤维和所述第二纤维被粘合在一起形成平面织物。
2.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述基干区中的所述第一纤维的第一簇和所述第二纤维用第一纤维的所述第一簇和第二纤维的针织线圈紧密结合在一起。
3.根据权利要求2所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约12针距～大约30针距。
4.根据权利要求2所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约30针距～大约60针距。
5.根据权利要求2所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约30针距或更大。
6.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述绒头区中的所述第一纤维的所述第二簇和所述第二纤维被定位在与无纺网面的平面方向成大约45°～大约90°之间的方向上。
7.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述绒头区中的所述第一纤维的所述第二簇和所述第二纤维被定位在与无纺网面的平面方向大约垂直的方向上。
8.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维占无纺织物总重量的大约30％～大约90％。
9.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维占无纺织物总重量的大约70％～大约90％。
10.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维占无纺织物总重量的大约80％。
11.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维占无纺织物总重量的大约10％～大约70％。
12.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维占无纺织物总重量的大约10％～大约30％。
13.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维占无纺织物总重量的大约20％。
14.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维由相同的基底材料构成。
15.根据权利要求14所述的无纺织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维都是聚酯基底材料。
16.根据权利要求15所述的无纺织物，其中所述第二纤维是一种脂肪族和聚酯的共混物。
17.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维在大约1单丝纤度～大约18单丝纤度之间。
18.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维是大约6单丝纤度。
19.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维是大约15单丝纤度。
20.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维是空心的。
21.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第一纤维是一种由不同材料构成的不同纤维的共混物。
22.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维在大约1单丝纤度～大约18单丝纤度之间。
23.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维是大约3单丝纤度。
24.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维是一种多组分纤维，其中至少一种组分是具有第二熔解温度的第二纤维的一部分。
25.根据权利要求1所述的无纺织物，其中所述第二纤维是一种由不同材料构成的不同纤维的共混物。
26.根据权利要求24所述的无纺织物，其中所述第二纤维具有芯和外皮，且其中具有第二熔解温度的第二纤维的组分是外皮。
27.根据权利要求1所述的无纺织物，还包括第一纤维的第三簇和第二纤维紧密结合在一起，作为位于绒头区与基干区相对端的覆盖区。
28.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述基干区中的所述第一纤维的第一簇和所述第二纤维用第一纤维的所述第一簇和第二纤维的针织线圈紧密结合在一起。
29.根据权利要求28所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约12针距～大约30针距。
30.根据权利要求28所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约30针距或更大。
31.根据权利要求28所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约30针距～大约60针距。
32.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述覆盖区中的所述第一纤维的第三簇和所述第二纤维用第一纤维的所述第三簇和第二纤维的针织线圈紧密结合在一起。
33.根据权利要求32所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约12针距～大约30针距。
34.根据权利要求32所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约30针距或更大。
35.根据权利要求32所述的无纺织物，其中所述基干区的针织线圈的线圈密度是大约30针距～大约60针距。
36.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述绒头区中的所述第一纤维的所述第二簇和所述第二纤维被定位在与无纺网面的平面方向成大约45°～大约90°之间的方向上。
37.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述绒头区中的所述第一纤维的所述第二簇和所述第二纤维被定位在与无纺网面的平面方向大约垂直的方向上。
38.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维占无纺织物总重量的大约30％～大约90％。
39.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维占无纺织物总重量的大约70％～大约90％。
40.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维占无纺织物总重量的大约80％。
41.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维占无纺织物总重量的大约10％～大约70％。
42.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维占无纺织物总重量的大约10％～大约30％。
43.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维占无纺织物总重量的大约20％。
44.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维由相同的基底材料构成。
45.根据权利要求44所述的无纺织物，其中所述第一纤维和所述第二纤维都是聚酯基底材料。
46.根据权利要求45所述的无纺织物，其中所述第二纤维是一种脂肪族和聚酯的共混物。
47.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维在大约1单丝纤度～大约18单丝纤度之间。
48.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维是大约6单丝纤度。
49.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维是大约15单丝纤度。
50.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维是空心的。
51.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第一纤维是一种由不同材料构成的不同纤维的共混物。
52.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维在大约1单丝纤度～大约18单丝纤度之间。
53.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维是大约3单丝纤度。
54.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维是一种多组分纤维，其中至少一种组分是具有第二熔解温度的第二纤维的一部分。
55.根据权利要求54所述的无纺织物，其中所述第二纤维具有芯和外皮，且其中具有第二熔解温度的第二纤维的组分是外皮。
56.根据权利要求27所述的无纺织物，其中所述第二纤维是一种由不同材料构成的不同纤维的共混物。
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