纹理化的热塑性无纺元件的制作方法

纹理化的热塑性无纺元件的制作方法
【专利说明】纹理化的热塑性无纺元件
[0001 ] 本申请是申请日为2010年10月01日，申请号为201080046286.7，发明名称为“纹理化的热塑性无纺元件”的申请的分案申请。
技术领域
[0002]本申请涉及一种纹理化的材料元件、结合有该纹理化的材料元件的服装物品以及形成纹理化的材料元件的方法。
[0003]背景
[0004]多种产品至少部分地由织物形成。作为例子，服装物品(例如，衬衫、裤子、袜子、夹克、内衣、鞋类)、容器(例如，背包、袋子)，及用于家具(例如，椅子、长沙发、汽车座椅)的装饰材料通常由通过缝合或粘合剂结合而接合的各种织物元件形成。织物还可用于床罩(例如，床单、毛毯)、桌罩、毛巾、旗子、帐篷、帆和降落伞。用于工业目的的织物通常被称为产业用织物，并可包括用于汽车应用和航天应用的结构、过滤器材料、医用织物(例如，绷带、纱布、植入物)、用于加固筑堤的土工织物、用于作物保护的农用织物(agrotextile)，及防护或隔离热和辐射的工业服装。因此，织物可以被结合到用于个人目的和工业目的的多种产品中。
[0005]织物可以被限定为来自具有大体上二维结构(S卩，长度和宽度显著大于厚度)的纤维、丝或纱线的任何制造品。通常，织物可被分类为机械操作的织物(m e c h a n i c a 11 y -manipulated textile)或无纺织物。机械操作的织物通常通过对纱线或多根纱线进行编织或相互打环(例如，针织)而形成，通常是通过涉及编织机器或针织机器的机械工艺来进行。无纺织物是结合、熔融、互锁或以其它方式接合的丝的网或垫子。作为例子，无纺织物可通过将多根聚合物丝无规沉积到诸如移动式输送机的表面上来形成。还可以利用各种压花工艺或压延成型工艺来确保无纺织物具有基本上恒定的厚度，使无纺织物的一个或两个表面都具纹理化，或进一步使无纺织物内的丝互相结合或熔融。纺粘型无纺织物由具有10-100微米的横截面厚度的丝形成，而熔喷型无纺织物由具有小于10微米的横截面厚度的丝形成。
[0006]尽管一些产品由单种类型的织物形成，但很多产品还可以由两种或更多种类型的织物形成，以便使不同区域具有不同特性。作为例子，衬衫的肩部和肘部区域可以由赋予耐用性(例如，抗磨)及抗拉伸的织物形成，而其它区域可由赋予透气性、舒适性、拉伸性及吸湿性的织物形成。作为另一个例子，鞋类物品的鞋面可具有包括由多种类型的织物及其它材料(例如，聚合物泡沫、皮革、合成皮革)形成的多层的结构，且其中一些层还可以具有由不同类型的织物形成以赋予不同特性的区域。再作为另一个例子，背包的带子可由无拉伸性的织物元件形成，背包的下部区域可由耐用且防水的织物元件形成，而背包的其余部分可由舒适并且柔顺的织物元件形成。因此，很多产品都可结合多种类型的织物，以便使产品的不同部分具有不同的特性。
[0007]为了使产品的不同区域具有不同特性，由材料形成的织物元件必须被切割成期望的形状，然后通常通过缝合或粘合剂结合而接合在一起。随着被结合到产品中的织物元件的数量和类型的增加，与运输、储存、切割及接合织物元件有关的时间和花费也可能增加。随着被结合到产品中的织物元件的数量和类型的增加，由切割工艺和缝合工艺产生的废料也积聚到很大的程度。此外，与由很少元件和材料形成的产品相比，具有大量织物元件及其它材料的产品可能更难回收。因此，通过减少产品中所利用的元件和材料的数量，可以在增大制造效率及可回收性的同时减少废料。
[0008]概述
[0009]以下公开了无纺织物及结合有该无纺织物的产品。无纺织物可由至少部分地由热塑性聚合物材料形成的多根丝形成。在无纺织物的一些构型中，丝或热塑性聚合物材料可以是弹性体的，或者可以在拉伸断裂之前拉伸至少百分之一百。
[0010]无纺织物可具有第一区域和第二区域，且第一区域的丝被熔融的程度大于第二区域的丝被熔融的程度。根据第一区域中的熔融程度，丝的热塑性聚合物材料可保持丝状的、变成非丝状的，或呈现部分丝状和部分非丝状的中间形式。第一区域中的熔融可改变诸如渗透性、耐用性及抗拉伸性的特性。
[0011]多种产品，包括服装(例如，衬衫、裤子、鞋类)，可结合无纺织物。在部分这些产品中，无纺织物可与另一织物元件或部件相接合以形成接缝。更具体地，无纺织物的边缘区域可与其它织物元件或部件的边缘区域在接缝处热结合。在其它产品中，无纺织物的表面可与另一织物元件或部件(例如，聚合物片、聚合物泡沫层或各种绳(strand))相接合，以形成复合元件。
[0012]本发明提供了一种纹理化的材料元件，包括:
[0013]无纺织物层，其包括至少部分地由热塑性聚合物材料形成的多根丝;和
[0014]表面层，所述表面层邻近所述无纺织物层定位，所述表面层由包括热塑性聚合物材料的聚合物片形成，且所述表面层的朝外的表面包括纹理。
[0015]所述热塑性聚合物材料可以是热塑性聚氨基甲酸酯。
[0016]所述纹理可包括多个细长的且非线性的凹痕。
[0017]所述无纺织物层的所述丝的至少一部分可形成所述表面层，并可被熔融到所述表面层中。
[0018]本发明还提供了一种合成皮革材料，其包括:
[0019]无纺织物层，其包括至少部分地由热塑性聚合物材料形成的多根丝;和
[0020]表面层，所述表面层邻近所述无纺织物层定位，所述表面层由包括热塑性聚合物材料的聚合物片形成，且所述表面层的朝外的表面被纹理化以包括多个细长的且非线性的凹痕，
[0021]其中所述无纺织物层的所述丝的至少一部分延伸到所述表面层中，并被熔融到所述表面层中。
[0022]所述热塑性聚合物材料可以是热塑性聚氨基甲酸酯。
[0023]本发明进一步提供了一种包括纹理化的材料元件的服装物品，包括:
[0024]无纺织物层，其包括至少部分地由热塑性聚合物材料形成的多根丝;和
[0025]表面层，所述表面层邻近所述无纺织物层定位，所述表面层由包括热塑性聚合物材料的聚合物片形成，且所述表面层的朝外的表面被纹理化以包括多个细长的且非线性的凹痕，
[0026]其中所述表面层的所述朝外的表面形成所述服装物品的外表面。
[0027]所述热塑性聚合物材料可以是热塑性聚氨基甲酸酯。
[0028]所述无纺织物层的所述丝的至少一部分可延伸到所述表面层中，并可被熔融到所述表面层中。
[0029]所述服装物品可以是具有鞋面和被固定到所述鞋面的鞋底结构的鞋类物品，所述纹理化的材料元件可被结合到所述鞋面中。
[0030]本发明另外提供了一种形成纹理的方法，包括:
[0031 ]将无纺织物元件定位在第一表面和第二表面之间，所述无纺织物元件包括至少部分地由热塑性聚合物材料形成的多根丝，且至少所述第一表面包括多个突出部；
[0032]加热并挤压所述第一表面和所述第二表面之间的所述无纺织物元件以将所述突出部延伸到所述无纺织物元件中，并使所述无纺织物元件的表面形成纹理。
[0033]定位的步骤可包括利用具有所述突出部的纹理元件作为所述第一表面。
[0034]定位的步骤可包括选择细长的且非线性的突出部。
[0035]加热并挤压的步骤可包括熔化一部分所述丝以在所述无纺织物元件的所述表面处形成至少部分地非丝状的构型。
[0036]加热并挤压的步骤可包括在所述无纺织物元件的所述表面处形成具有纹理的表面层。
[0037]本发明进一步提供了一种形成合成皮革材料的方法，包括:
[0038]将无纺织物元件定位在第一表面和第二表面之间，所述无纺织物元件包括至少部分地由热塑性聚合物材料形成的多根丝，且至少所述第一表面包括多个细长的且非线性的突出部；
[0039]将所述第一表面加热到大于140摄氏度;且
[0040]挤压所述第一表面和所述第二表面之间的所述无纺织物元件以(a)将345和1034千帕斯卡之间的压力施加到所述无纺织物元件，持续超过三秒，并(b)将所述突出部延伸到所述无纺织物元件的表面中以在所述无纺织物元件的所述表面中形成多个细长的且非线性的凹痕。
[0041]定位的步骤可包括利用具有所述突出部的纹理元件作为所述第一表面。
[0042]挤压的步骤可包括熔化一部分所述丝以在所述无纺织物元件的所述表面处形成至少部分地非丝状的构型。
[0043]挤压的步骤可包括在所述无纺织物元件的所述表面处形成具有纹理的表面层。
[0044]然而，为了获得对新颖性优势和特征的进一步的理解，可以参照描述和示出与本发明有关的各种构型和概念的以下描述性内容及附图。
【附图说明】
[0045]当结合附图阅读时，前述概述及以下的详细描述将能得到更好的理解。
[0046]图1是无纺织物的透视图。
[0047]图2是无纺织物的由图1中的横截面线2-2限定的横截面图。
[0048]图3是具有多个熔融区域的无纺织物的透视图。
[0049]图4A-图4C是由图3中的横截面线4-4限定的横截面图，描绘了无纺织物中的熔融区域的不同构型。
[0050]图5A-图5H是无纺织物中的熔融区域的进一步的构型的透视图。
[0051]图6A-图6F是对应于图4A-图4C的横截面图，并描绘了无纺织物中的熔融区域的进一步的构型。
[0052]图7A-图7C是用于形成无纺织物中的熔融区域的第一过程的透视图。
[0053]图8A-图SC是用于形成无纺织物中的熔融区域的第二过程的透视图。
[0054]图9是用于形成无纺织物中的熔融区域的第三过程的透视图。
[0055]图10是包括无纺织物的第一复合元件的透视图。
[0056]图11是第一复合元件的由图10中的横截面线11-11限定的横截面图。
[0057]图12A-图12C是用于形成第一复合元件的过程的透视图。
[0058]图13是用于形成第一复合元件的另一过程的示意性透视图。
[0059]图14是包括无纺织物的第二复合元件的透视图。
[0060]图15是第二复合元件的由图14中的横截面线15-15限定的横截面图。
[0061 ]图16是包括无纺织物的第三复合元件的透视图。
[0062]图17是第三复合元件的由图16中的横截面线17-17限定的横截面图。
[0063]图18A-图18C是第三复合元件的进一步的构型的透视图。
[0064]图19是包括无纺织物的第四复合元件的透视图。
[0065]图20是第四复合元件的由图19中的横截面线20-20限定的横截面图。
[0066]图21是包括无纺织物的第五复合元件的透视图。
[0067]图22是第五复合元件的由图21中的横截面线22-22限定的横截面图。
[0068]图23A-图23F是第五复合元件的进一步的构型的透视图。
[0069]图24是由第一接缝构型接合的两个无纺织物的元件的透视图。
[0070]图25是第一接缝构型的由图24中的横截面线25-25限定的横截面图。
[0071]图26A-图26D是用于形成第一接缝构型的过程的侧视图°
[0072]图27是用于形成第一接缝构型的另一过程的透视图。
[0073]图28A和图28B是与其它元件接合形成第一接缝构型的无纺织物的元件的透视图。
[0074]图29A-图29C是对应于图25的横截面图，并描绘了第一接缝构型的进一步的实施例。
[0075]图30是由第二接缝构型接合的两个无纺织物的元件的透视图。
[0076]图31是第二接缝构型的由图30中的横截面线31-31限定的横截面图。
[0077]图32A-图32C是用于形成第二接缝构型的过程的侧视图。
[0078]图33是用于形成第二接缝构型的另一过程的透视图。
[0079]图34A-图34C是对应于图31的横截面图，并描绘了第二接缝构型的进一步的构型。
[0080]图35A-图35H是包括无纺织物的衬衫的各种构型的前视图。
[0081 ]图36A-图36H是衬衫构型的分别由图35A-图35H中的横截面线36A-36A至36H-36H限定的横截面图。
[0082]图37A-图37C是包括无纺织物的一条裤子的各种构型的前视图。
[0083]图38是该条裤子的由图37A中的横截面线38-38限定的横截面图。
[0084]图39A-图39H是包括无纺织物的鞋类物品的各种构型的侧视图。
[0085]图40A-图40D是鞋类物品的构型的分别由图39A-图39D中的横截面线40A-40A至40D-40D限定的横截面图。
[0086]图41是鞋类物品的包括无纺织物的鞋带环的透视图。
[0087]图42A-图42C是无纺织物的三维构型的透视图。
[0088]图43A-图43C是用于形成无纺织物的三维构型的过程的透视图。
[0089]图44A-图44G是无纺织物的纹理化构型的透视图。
[0090]图45A-图45C是用于形成无纺织物的纹理化构型的第一示例性过程的透视图。
[0091 ]图45D-图45F是用于形成无纺织物的纹理化构型的第二示例性过程的透视图。
[0092]图45G是用于形成无纺织物的纹理化构型的第三示例性过程的透视图。
[0093]图46A-图46F是无纺织物的缝合的构型的透视图。
[0094]图47是包括无纺织物的带的元件的透视图。
[0095]图48是带的由图47中的横截面线48-48限定的横截面图。
[0096]图49A-图49C是带的元件的另外构型的透视图。
[0097]图50是回收过程的示意图。
[0098]详细描述
[0099]以下讨论及附图公开了一种无纺织物100以及结合了无纺织物100的各种产品。尽管为了举例的目的，以下将无纺织物100公开为被结合到各种服装物品(例如，衬衫、裤子、鞋类)中，但是还可以将无纺织物100结合到各种其它产品中。例如，无纺织物100可以用于其它类型的服装、容器及用于家具的装饰材料。无纺织物100还可以用于床罩、桌罩、毛巾、旗子、帐篷、帆及降落伞。无纺织物100的各种构型还可以用于工业目的，如用于汽车和航天应用、过滤器材料、医用织物、土工织物、农用织物及工业服装。因此，无纺织物100可以用于个人目的及工业目的的各种产品。
[0100]I无纺织物构型
[0101]在图1和图2中无纺织物100被描绘为具有第一表面101和相对的第二表面102。无纺织物100主要由包括热塑性聚合物材料的多根丝103形成。丝103在整个无纺织物100中任意分布，并且结合、熔融、互锁或以其它方式接合以形成具有相对恒定的厚度(即，表面101和表面102之间的距离)的结构。单根丝103可以位于第一表面101上、第二表面102上、表面101和表面102之间，或者位于表面101和表面102这二者上。根据无纺织物100的形成方式，单根丝103的多个部分可以位于第一表面101上，单根丝103的不同部分可以位于第二表面102上，并且单根丝103的其它部分可以位于表面101和表面102之间。为了赋予互锁结构，多根丝103可以相互缠绕，相互重叠地延伸，并穿过无纺织物100的各个区域。在两根或多根丝103相互接触的区域中，形成丝103的热塑性聚合物材料可以结合或熔融以使丝103互相接合。相应地，丝103以多种方式有效地互相接合，以形成无纺织物100内的有结合性的结构。
[0102]在织物的术语中，纤维通常被限定为具有从一毫米到几厘米或更长的范围的相对短的长度，而丝通常被限定为具有比纤维长的长度或甚至是不确定的长度。如在本文件中所使用的，术语“丝”或其变形被限定为包括来自织物术语定义的纤维长度和丝长度。相应地，丝103或本文所指的其它丝通常可具有任何长度。作为例子，因此，丝103可具有从一毫米到几百米或更长的范围的长度。
[0103]丝103包括热塑性聚合物材料。通常，热塑性聚合物材料在加热时熔化，并在冷却时恢复到固体状态。更具体地，热塑性聚合物材料在经受足够的热量时从固体状态转变成软化状态或液体状态，并且接下来，热塑性聚合物材料在被充分冷却时从软化状态或液体状态转变成固体状态。这样，热塑性聚合物材料可以在多次循环中被熔化、模制、冷却、再熔化、再模制及再次冷却。如以下更详细地描述，热塑性聚合物材料还可以被焊接或热结合到其它织物元件、板、片、聚合物泡沫元件、热塑性聚合物元件、热固性聚合物元件或由各种材料形成的多种其它元件。与热塑性聚合物材料相反，很多热固性聚合物材料在加热时不熔化，而只是燃烧。尽管很多热塑性聚合物材料可用于丝103，但一些合适的热塑性聚合物材料的例子包括热塑性聚氨基甲酸酯、聚酰胺、聚脂、聚丙烯和聚烯烃。尽管以上提到的任何热塑性聚合物材料都可用于无纺织物100，但利用热塑性聚氨基甲酸酯的优势涉及热结合以及可着色性。与各种其它热塑性聚合物材料(例如，聚烯烃)相比，热塑性聚氨基甲酸酯相对容易与其它元件结合，如以下更详细地讨论，而且着色剂可以通过各种常规工艺添加到热塑性聚氨基甲酸酯中。
[0104]尽管每根丝103都可以完全由单种热塑性聚合物材料形成，但单根丝103也可以至少部分地由多种聚合物材料形成。作为例子，单根丝103可具有护套芯子构型(sheath-coreconfigurat1n)，其中单根丝103的外部护套由第一类型的热塑性聚合物材料形成，而单根丝103的内部芯子由第二类型的热塑性聚合物材料形成。作为类似的例子，单根丝103可具有双部件构型，其中单根丝103的一半由第一类型的热塑性聚合物材料形成，而单根丝103的相对的一半由第二类型的热塑性聚合物材料形成。在一些构型中，单根丝103可由护套芯子布置或双部件布置的热塑性聚合物材料和热固性聚合物材料这二者形成。尽管所有丝103都可完全由单种热塑性聚合物材料形成，但丝103也可由多种聚合物材料形成。作为例子，一些丝103可由第一类型的热塑性聚合物材料形成，而其它丝103可由第二类型的热塑性聚合物材料形成。作为类似的例子，一些丝103可由热塑性聚合物材料形成，而其它丝103可由热固性聚合物材料形成。相应地，每根丝103、丝103的部分或至少一些丝103可由一种或多种热塑性聚合物材料形成。
[0105]用于无纺织物100(即，丝103)的热塑性聚合物材料或其它材料可选择为具有各种拉伸特性，并且可以认为这些材料是弹性体的。根据将要结合无纺织物100的特定产品，无纺织物100或丝103在拉伸断裂之前可拉伸百分之十至超过百分之八百。对于拉伸是一种有优势的特性的很多服装物品来说，无纺织物100或丝103在拉伸断裂之前可拉伸至少百分之百。作为相关的内容，用于无纺织物100(即，丝103)的热塑性聚合物材料或其它材料可被选择为具有各种恢复特性。也就是说，无纺织物100可形成为在拉伸之后恢复到原始形状，或者，无纺织物100可形成为在拉伸之后保持被伸长或拉伸的形状。结合了无纺织物100的很多产品，例如服装物品，可受益于允许无纺织物100在拉伸百分之一百或更多之后恢复或以其它方式返回到原始形状的特性。
[0106]可利用多种常规工艺来制造无纺织物100。通常，无纺织物100的制造工艺包括(a)由热塑性聚合物材料挤压或以其它方式形成多根丝103，(b)将丝103收集、铺放或