专利名称：由辐射焊接方法形成的织物接缝的制作方法
技术领域：
本发明涉及连接织物或形成接缝的方法，以及由本发明方法连接的织物。尤其涉及在吸收辐射的油墨存在下用辐射，通常是激光焊接两个或更多个织物片的接缝形成方法，以及用辐射形成接缝来连接的织物片。本发明更尤其涉及一种在高性能织物中形成接缝的方法及由此连接的高性能织物，该方法提供了一种基本气密的具有高机械强度的织物接缝。
背景技术：
众所周知，当不同的织物或织物的不同的片连接时会形成接缝。为了多种目的而将织物连接在一起。例如，连接织物做衣服；做家具被覆织物；做成亚麻制品和垫子。典型的形成接缝的方法是缝合。
对于接缝来说，机械强度几乎经常是所期望的性能。接缝所期望的机械强度更依赖于连接织物的应用。例如，常用于家具被覆织物的连接织物与常用于衣物的织物需要有不同的机械强度的接缝。
在一些应用中，接缝除了要有机械强度外还要有气密性，尤其是在最终产品要充气的情况下。最终产品的透气性由两部分组成；第一，织物的固有充气透气性；第二，在缝合接缝处，由于在缝合线穿透织物的每个点处有漏气通路，使得缝合接缝影响充气透气性。
例如，气囊、汽车安全垫以及帷幕的接缝除了要有机械强度外，还需要有特别高的应付充气气体渗透的性能。典型地，这些产品由不止一块织物构成，因此有缝合接缝。现在，为了给乘客在长时间的翻车事故中提供保护，更多的汽车安全垫以及帷幕需要保持充气5-15秒。通常，这些汽车安全垫和帷幕用尽可能少的单独的片组成从而使得接缝也少。为了使充气气体的泄漏降低到只取决于织物固有的透气性的水平，这就需要有基本上改善气密性和机械安全性的接缝。
取代缝合接缝的方法包括室温固化粘接剂粘合，热熔体胶粘剂，超声波以及射频(RF)焊接技术。粘接剂粘合速度慢，并且比缝合成本高。RF焊接是形成织物接缝的最常用方法。通常，将偶极的(或偶极子)热塑性塑料薄膜放在待连接织物的两部分之间，然后使用高频，RF源。RF场和偶极子热塑性塑料作用，使其熔化并将两个织物部分粘接在一起。这些织物焊接缝结实并具有气密性。然而，据知在气囊充气的高压下，这些RF焊接缝的机械强度还不够。这一点在Keshavaraj的PCT申请(转让给Milliken and Company)中提出了，公开号WO2001/23219。Keshavaraj发现，在一些实例中，需要在缝合接缝上增加RF焊接缝以提供用于气囊，安全垫和侧面帷幕的充分的机械强度。
授予Walters的美国专利号5,693,412公开了用尿烷颗粒激光焊接弹性可变形的织物，其中尿烷颗粒加热变成液体，然后注射在薄片上，随后用激光束以分子形式将尿烷渗透到薄片内。因此由激光熔化的尿烷渗透并分子粘接薄片的两层(弹性体层和聚合物薄膜)。Walters提出任意两种材料都能用激光焊接形成接缝，但也需要用聚合物薄膜来获得有气密性的激光焊接缝。
申请人发现现有技术的接缝形成方法在一些性能方面有缺点。首先，现有技术的缝合接缝没有足够气密性。其次，为了获得在高性能织物应用中的接缝的机械完整性，已知的RF焊接方法除了焊接还需要有缝合接缝的步骤。第三，需要有气密性的要有聚合物薄膜材料夹在两层待连接织物间。因此，存在对于避免现有技术的至少一些不足的、简单的非缝合织物接缝长期存在的、未满足的需要。
发明概述本发明提供一种形成辐射焊接的织物接缝的方法，克服了现有技术中存在的至少一些问题，该接缝基本上具有气密性和高机械性能。
因此，本发明提供了一种连接织物，包括在至少两片待连接的织物片(如末端)之间连接的至少一个辐射焊接点。
本发明还提供了一种连接织物，包括在至少两片待连接的织物片(如末端)之间连接的至少一个辐射焊接点，其中连接的织物片可以包含织造物结构。
本发明还提供了一种连接织物，包括在至少两片待连接的织物片(如末端)之间连接的至少一个辐射焊接点，其中连接的织物片可以包含织造物结构。织造物结构可包含衣服类，家具被覆织物，气囊，或可充气安全垫或帷幕。衣物类可以是，如，救生衣或背心，潜水浮力补偿背心，充气鞋底，鞋或靴子。
本发明还提供了一种在至少两片织物片(如末端)之间形成连接的辐射焊接点的方法，包括步骤叠放待连接的织物片；可选择性地在叠放的织物片上加压；在叠放的织物片的待连接区域涂吸收辐射的油墨；将涂在叠放织物片区域上的油墨暴露于辐射源。吸收辐射的油墨可涂在任何合适的表面，如一个或两个织物片上。
本发明还提供了一种在至少两片织物片(如末端)之间形成连接的辐射焊接点的方法，包括步骤叠放待连接的织物片；在叠放的织物片间夹入聚合物薄膜，如聚酰胺薄膜；可选择性地在叠放的织物片和夹入的聚合物薄膜(如聚酰胺薄膜)上加压；在叠放的织物片的待连接区域涂吸收辐射的油墨；将涂在叠放织物片区域上的油墨暴露于辐射能量源，该辐射能量源发出在吸收辐射的油墨的吸收带范围内的射线。吸收辐射的油墨也可涂在任何合适的表面，如一个或两个织物片上；涂于聚合物薄膜或其任意组合。
本发明还提供了一种在至少两个织物片(如末端)之间形成连接的激光焊接点的方法，包括步骤叠放待连接的织物片；可选择性地在叠放的织物片上加压；在叠放的织物片的待连接区域涂吸收红外线的油墨；将涂在叠放织物片区域上的油墨暴露于红外辐射源，如激光。
本发明还提供了一种在至少两个织物片(如末端)之间形成连接的激光焊接点的方法，包括步骤叠放待连接的织物片；可选择性地在叠放的织物片上加压；在叠放的织物片的待连接区域涂吸收红外线的油墨；将涂在叠放织物片区域上的油墨暴露于200-1000瓦的激光源，激光以每分钟1-25米的速度扫描涂有油墨的区域。
本发明还提供了一种在至少两个织物片(如末端)之间形成连接的激光焊接点的方法，包括步骤叠放待连接的织物片；在叠放的织物片间夹入聚合物薄膜，如聚酰胺薄膜；可选择性地在叠放的织物片和夹入的聚合物薄膜(如聚酰胺薄膜)上加压；在叠放的织物片的待连接区域涂吸收红外线的油墨；将涂在叠放织物片区域上的油墨暴露于200-1000瓦的激光源，激光以每分钟1-25米的速度扫描涂有油墨的区域。吸收红外线的油墨也可用在任何合适的表面，如一个或两个织物片上；涂于聚合物薄膜或其任意组合。
附图简述
图1表示按照本发明的一个实施方案在两个织物片间形成焊接缝的步骤。
具体实施例方式
本发明提供了一种用辐射源发出的能量，如激光连接至少两个织物片，如末端的焊接方法。典型的合适织物是合成聚合物纤维，如尼龙，聚酯，聚氨酯，聚烯烃及其组合。已经发现在本发明的焊接方法中，当辐射源是激光时优选基于合成纤维的尼龙聚合物。特别地，在本申请中优选基于高性能合成纤维的尼龙-66聚合物。高性能合成纤维包括下述类型，用于生产汽车以及其它交通工具所用的气囊，安全垫以及帷幕的织物的产品。然而，其它合成纤维适于其它用途。其它合成聚合物纤维，如，尼龙，聚酯，聚氨酯，聚烯烃及其组合，用于生产汽车安全带，衣服，鞋，家具，商标以及geogrids。
结合图1解释本发明的方法，A-D表示步骤。图1非限制性地表示加工步骤，示范了两个织物片的连接。然而，两个织物片的连接示例并非限定本发明为由两个织物片制得的接缝，而仅仅是达到示范的目的。按照本发明，也可以连接多层织物片，只要对于待连接织物片的用途，接缝的机械强度和透气性合乎标准就可以。
首先，步骤A中，选择两个织物片10和20，通过形成接缝连接其末端。步骤B中，两个织物片10和20的末端在连接区30重叠。接着步骤C中，将吸收辐射的油墨涂在待焊接的样品的一个区域形成上色区40。所用的吸收辐射的染料的量不应超过允许合适的所得接缝焊接深度所必需的量。优选，所用染料的量为每平方米暴露于辐时源的表面用小于或等于约50克的染料。更优选，每平方米暴露于辐射源的表面使用基本上小于或等于约50克的染料。吸收辐射的染料可以涂在织物片的任何表面，包括内表面和外表面。优选，将吸收辐射的染料涂在基本上暴露于辐射源的区域。吸收辐射的油墨可以任何合适的方式涂施，如，涂刷，喷涂或喷射。也可以用油墨混合物。
吸收辐射的油墨可以是任何吸收能量的油墨，油墨暴露于辐射源上，以便在织物片之间形成至少一个连接的辐射焊点，优选连接着各个织物片的基本上连续的辐射焊缝。优选的油墨(或染料)应具有下述性质。优选，染料显示出在可见光范围(约400nm-约700nm)内有较少的吸收或没有吸收；在辐射源发出的波长附近应大致有强吸收；在暴露于辐射后不会降解成染色副产品；对基片有亲和力；对基片(如，合成纤维)的熔点稳定。
例如，如果用来形成接缝的辐射是红外线，吸收辐射的油墨可以选自花青染料，季鎓染料，克酮鎓染料中的至少一种。大家都知道这些染料在约785-约820纳米(nm)的峰值范围内吸收红外线能量，在约400-约700nm的可见光范围有较低的吸收。这些染料在其它谱带也吸收光。另外，还发现这些染料对基片，如尼龙-66有较好的亲和性，在至少高至合成聚合物纱线基片的熔点时稳定，在暴露于红外线(激光)后不会降解成染色副产品。
步骤D中，从辐射源50发出的辐射束60扫描上色区40，该区包括待连接的叠放织物区30的至少一部分。可以使用任何辐射源，该辐射源能形成在至少两个织物片间的至少一个连接焊点或互相连接两个织物片的基本连续的辐射焊缝。
选用吸收红外线的油墨时，优选激光器作为辐射源。合适的激光器是Nd:YAG固态型，发出的光波长约1064nm，或高能二极管型，发出的波长约808nm或约940nm。激光器的例子是来自ROFIN-BAASEL(330Codman HillRoad，Boxborough，Massachusetts，USA01719)。该激光器是产生连续型的波长940nm的千瓦ROFIN-BAASEL二极管激光器；激光束宽10mm。激光束以1-25米/分的速度扫描涂在暴露于200-1000瓦的激光下的叠放织物片上的油墨。据知为当织物片经激光扫描时，在叠放的织物片上加压可得到有利的机械强度，也对接缝的透气性有利。其它类型的辐射源，如紫外线或微波，也可以用于对这样的织物片进行焊接，该织物片上的吸收辐射的油墨在那些波长吸收辐射。基于所选择吸收辐射的染料和最终产品接缝的最终预期性能，本领域技术人员能选择合适的辐射源和辐射源的操作条件。
上述方法的有效变体包括步骤叠放两个待连接的织物片，如步骤B，并在两个待连接的织物片间夹入聚合物薄膜，夹层式。聚合物薄膜优选在涂油墨前夹入，而且必须在形成接缝前加入。吸收辐射的染料可以涂在织物片或聚合物薄膜的任何表面，包括内表面和外表面。优选，吸收辐射的染料涂在织物片的基本能暴露于辐射的区域。尽管没有打算受任何操作理论的约束，但可以相信，由吸收辐射的油墨吸收的辐射能产生热能，该热能熔化织物片的纤维，从而使得接缝粘接或焊接。吸收辐射的油墨可以任何合适的方式使用，如，涂刷，喷涂或喷射。也可以用油墨混合物。该方法的所有其它细节和上面描述的相同。
在使用尼龙织物的情况下，聚合物薄膜优选聚酰胺或共聚酰胺薄膜。据认为来自DuPont Canada的DARTEK(Mississauga，Ontario，Canada)的50微米厚的尼龙66薄膜是形成具有气密性焊缝的特别优良的材料。其它合适的薄膜包括由尿烷聚合物，聚醚酰胺及共聚醚酯制得的薄膜。
本发明的方法提供了一种基本气密并具有高机械性能的焊接缝织物结构。焊接缝的强度至少对避免接缝缝合步骤的织物结构有用。按照本发明制得的连接织物包括至少两个重叠的织物片(如末端)，接缝在至少两个重叠的织物片间包括至少一个连接焊点，通过在重叠的织物片的区域分散吸收辐射的油墨并将分散的吸收辐射的油墨和织物片置于至少某些能被吸收辐射的油墨吸收的波长的辐射下，从而形成接缝。连接织物可选择地包括夹入至少两个织物片之间的聚合物薄膜。对于尼龙，尤其是尼龙-66的织物片优选聚酰胺薄膜，尤其是尼龙-66作为优选的夹入薄膜。在至少一些织物片间夹入聚合物薄膜的接缝的情况下，吸收辐射的油墨可以涂在待连接的织物片的表面，或者涂在任一除了已经涂过的织物片的表面，或者可选择涂在夹入织物片的聚合物薄膜上。优选，至少一些吸收辐射的油墨涂在暴露于辐射的区域。吸收辐射的油墨可以涂在任何合适的表面，如织物片间或织物片的一面或两面。对于如气囊，气体充气安全垫或帷幕这样的织物结构，可获得合格的焊接缝，并且提供基本气密的接缝，至少与缝合接缝同等。按照本发明连接织物片制得的其它合意织物结构包括衣物和家具被覆织物及产品。
本发明将参照下述描述本发明但并非限制其范围的实施例来更详细地描述。
试验方法织物末端接缝气密性的测定试验方法由连接供气源到样品片组成。然后基于安全因素将样品片浸入水中，旨在观察样品片的漏气量。用供气阀结合流速监测器和压力计控制供给样品的空气。供气阀部分开放，开始样品的测试，当判断样品充满时记下压力和流速。在所测压力下根据维持压力的所需流速判断样品的漏气率。完全无泄漏的样品需要0流速来维持压力。压力逐渐增加，记录每个时刻的流量和压力。由技术员监视试验来确定试验结束，通常是当流速增加不再产生明显的压力增加时。
织物端缝强度的测定试验方法，按照BS EN ISO 13935-Part11999 Textiles-Seam织物和制得的纺织品的拉伸性质；Part1用剥离法测定接缝破裂的最大力。接缝强度用力学单位，牛顿(N)记录。
实施例比较例部分1、在比较例的这一部分中，织物由来自于INVISTAINCORPORATED，Wilmington，Delaware，USA 19805的315旦(等于350分特)Type749尼龙-66纱线按照每厘米23.5经纱插入每厘米23.5纬纱织成。将该织物的两部分用适合气囊结构的传统缝合线采用传统的5厘米长缝缝合连接起来。通过试验方法测试该缝合接缝的完整性。
部分2、在比较例的这一部分中，使用和部分1相同的织物用连续缝合接缝制成垫子，通过管状部分导入充气气体。通过试验方法测试该垫子的接缝漏气性。
发明实施例部分1、在本发明的实施例中，使用和比较例相同的织物通过激光焊接方法而构成具有连续接缝的垫子形式，还包括通过管状部分导入充气气体。用来焊接接缝的激光器是ROFIN-BAASEL的一个千瓦二极管激光器(来自ROFIN-BAASEL，330 Codman Hill Road，Boxborough，Massachusetts，USA 01719)在940纳米波长以连续模式操作；光束宽10mm。将接近吸收红外线的最大约785纳米(nm)的花青染料在两个织物末端的重叠部分上涂成一条线。将每平方米织物上不超过50克的染料暴露于所应用的激光器。激光器以每分钟2-10米的速度扫描，功率200-1000瓦。通过试验方法测试该激光焊接接缝的气密性和接缝完整性。
比较起来，本发明实施例的接缝强度具有430N的平均值，而比较缝合接缝实施例具有1108N的平均接缝强度值。按照在80KiloPascal的内压下每秒3L的漏气速度的试验方法，比较缝合接缝的垫子和激光焊接接缝的垫子的漏气率相同。
部分2、在发明实施例的这一部分中，用和比较例相同的织物制成包含织物两个末端的搭接纵缝。在织物末端的搭接中间夹入50微米厚的共聚酰胺薄膜(DARTEK尼龙-66薄膜，来自DuPont Canada，Mississauga，Ontario，Canada)。然后将织物叠和薄膜的夹心结构用部分1中所用的相同染料涂刷，用和部分1相同的方式焊接接缝。用这一方式形成的焊接接缝显示出692N的强度。
权利要求
1.一种连接织物，包括至少两个搭接的织物片；以及接缝，该接缝包括在至少两个搭接的织物片之间连接的至少一个辐射焊接点，其中，接缝通过在搭接织物片的区域分散吸收辐射的油墨并将分散的吸收辐射的油墨和织物片暴露于至少可被吸收辐射的油墨吸收的某些波长的辐射下形成。
2.权利要求1所述的织物，其中织物片包括合成聚合物纤维。
3.权利要求2所述的织物，其中合成聚合物纤维包括尼龙，聚酯，聚氨酯，聚烯烃或其组合。
4.权利要求3所述的织物，其中织物包括尼龙-66。
5.权利要求4所述的织物，其中吸收辐射的油墨包括吸收红外线的油墨。
6.权利要求5所述的织物，其中吸收红外线的油墨包括花青染料，季鎓染料，克酮鎓染料及其组合。
7.包含权利要求6所述织物的织物结构。
8.权利要求7所述的织物结构，其中织物结构包括衣物，家具被覆织物，或充气安全垫或帷幕。
9.权利要求8所述的织物结构，其中织物结构包括汽车充气安全垫或帷幕。
10.权利要求9所述的织物结构，其中接缝强度具有约430N的平均值。
11.权利要求10所述的织物结构，其中在织物结构充气内压约80kP时漏气速度为每秒约3升空气。
12.权利要求11所述的织物结构，还包括夹在至少两个搭接织物片之间的聚酰胺薄膜。
13.权利要求12所述的织物结构，其中聚酰胺薄膜包括尼龙-66。
14.权利要求12所述的织物结构，其中接缝强度具有约690N的平均值。
15.包含权利要求1所述织物的织物结构。
16.权利要求15所述的织物结构，还包括夹在至少两个搭接织物片之间的聚合物薄膜。
17.权利要求16所述的织物结构，其中织物结构包括衣物，家具被覆织物，或充气安全垫或帷幕，或气囊。
18.一种在至少两个搭接的织物片之间形成连接的辐射焊接点的方法，包括叠放待连接的搭接的织物片；可选择性地在叠放的织物片上加压；在叠放织物片的待连接织物片的区域上涂吸收辐射的油墨；以及将涂有油墨的叠放织物片的区域暴露于能发出至少部分能被吸收辐射的油墨吸收的波长的辐射源下。
19.权利要求18所述的方法，其中织物片的织物包括尼龙，聚酯，聚氨酯，聚烯烃或其组合。
20.权利要求19所述的方法，其中织物包括尼龙-66。
21.权利要求20所述的方法，其中吸收辐射的油墨包括吸收红外线的油墨。
22.权利要求21所述的方法，其中吸收红外线的油墨包括花青染料，季鎓染料，克酮鎓染料及其组合。
23.权利要求22所述的方法，其中辐射源包括激光器。
24.权利要求23所述的方法，其中所用激光器的功率是约200-约1000瓦。
25.权利要求24所述的方法，还包括激光器以每分钟约1-约25米的速度扫描涂墨区域。
26.权利要求25所述的方法，还包括在涂吸收辐射的油墨之前在叠放的织物片间夹入聚酰胺薄膜。
27.权利要求26所述的方法，其中聚酰胺薄膜包括尼龙-66。
28.一种生产两个或更多个织物的基本不透气，机械强度高的接缝的方法，包括叠放待连接的织物片；在至少某些叠放织物片间夹入聚合物薄膜；可选择性地在叠放织物片和夹入的聚合物薄膜上加压；将吸收辐射能量的油墨涂在至少一个叠放的织物片和聚合物薄膜上的织物片待连接的区域；以及将叠放织物片涂有油墨的区域暴露于能发出至少部分能被吸收辐射的油墨吸收的波长的辐射源。
全文摘要
提供一种在至少两个织物片，如末端之间形成辐射，如激光连接焊接点的方法。该方法包括下述步骤叠放待连接的搭接的织物片；在叠放的织物片的织物片待连接的区域上涂辐射，优选吸收红外线的油墨；以及将涂有油墨的叠放的织物片的区域暴露于能发出至少部分能被吸收辐射的油墨吸收的波长的辐射源下。在使用吸收红外线的油墨的情况下，当激光沿着油墨涂施区以每分钟1－25米的速度扫描时，所应用的激光功率在200－1000瓦。该方法提供了一种用于气囊，气体充气安全垫或帷幕或其它应用，如衣物的织物结构。
文档编号B29C65/16GK1771850SQ200510054228
公开日2006年5月17日 申请日期2005年2月17日 优先权日2004年2月18日
发明者J·A·巴恩斯, C·A·布德, S·维斯托拜 申请人:因维斯塔技术有限公司