间隔件产品的制作方法

文档序号:18320140发布日期:2019-08-03 10:22阅读:199来源:国知局
间隔件产品的制作方法

本发明涉及间隔件产品,诸如间隔件织物,其具有通过互连元件保持为间隔分开关系的两个柔性材料片。



背景技术:

间隔件产品——诸如间隔件织物——通常在需要相对高的厚重比时、或期望以高效的方式将两个柔性表面彼此间隔开时被使用。它们可被发现用作衣物中的绝缘层,例如,在两个间隔开的织物层之间的空气提供增加的热绝缘。这样的间隔件织物倾向于通过纺织或针织工艺形成,两个织物层通过使它们互连的纱线同时形成。这样的工艺对于一些应用可以是昂贵的,且限于可容易产生的最终结构。



技术实现要素:

根据本发明的一个方面,间隔件产品(诸如柔性织物)包括两个间隔开的载体片,每个载体片具有面向另一载体片的侧表面;和多个非渐缩树脂杆,其从载体片的侧表面延伸且使载体片的侧表面互连。杆以不同角度从载体片延伸,而不是全部完美地垂直;并且杆在焊接点处固定至载体的侧表面,其中,杆的树脂在焊接部中与侧表面的树脂一起固化。

以不同角度延伸,是指一个杆的纵向轴线以一个角度延伸至基部,而另一杆的相同纵向轴线以不同的角度延伸,等。在许多情况下,杆从基部以角度和位置的伪随机布置延伸。

在一些例子中,一个或两个侧表面通过树脂膜形成。侧表面的杆和膜可以具有类似的厚度,且在一些情况下,膜基本上比杆薄。形成侧表面的树脂膜可还形成载体片的相对表面,载体片每个主要包括单个膜层。

在一些情况下,杆具有柱形管的形式。

一些这样的间隔件产品的杆是中空的,且可具有沿它们长度延伸的纵向缝。中空杆可限定通过间隔件产品的通道,该通道在载体片的外表面处敞开(诸如允许流体(气体和/或液体)沿杆穿过产品通过)。在一些情况下,通道被密封为限定在载体片之间的腔室。

杆优选地具有10至60的长度厚度比,或对于一些应用,为20至50。杆优选地具有至少1.5mm的标称杆长度和/或小于约0.2mm的标称厚度。在一些情况下,杆具有不同的标称厚度。杆可以是纵向拉制树脂,诸如通过喷丝头形成。

典型地,杆将跨基部具有伪随机分布,而不是以准确的重复图案。“伪随机”要澄清的是,可存在一些区域中具有较大杆密度的一些倾向,而这仅仅由于在加工期间分布杆纤维涉及的物理力,还要澄清的是,准确的数学随机性并不是目的。杆不需要每个根据一图案准确地定位,以便形成有用的紧固。

在一些实施例中,纤维是双组分纤维,诸如具有一种树脂制成的护套,护套覆盖另一树脂制成的芯部。在这样的情况下,护套树脂可被焊接到一个或两个载体片的树脂。

对于一些应用,一个或两个载体片是或者包括无纺布织物。在这样的情况下,杆可直接焊接到无纺布织物的纤维的树脂,诸如通过下述方法。

在一些例子中,至少一个载体片是贯穿其厚度空气可透过的。

在一些实施例中,间隔件产品还包括布置在载体片之间的未附连杆,每个未附连杆固定至仅一个载体片。这些未附连杆是除了连接两个载体片的杆以外的杆。制造有用的间隔件产品不要求在每个杆的两个端部处连接。

在一些情况下,至少许多杆每个限定与每个载体片间隔开的弯折部。

对于一些用途,侧表面界定在间隔件产品内的密封内部腔室。这可例如通过密封间隔件产品的部分的边缘同时在产品中央区域中使载体片间隔开而形成。

例如,本发明的另一方面是一种柔性医学贴片,其由在此所述的间隔件产品形成,一个载体片形成不可渗透的外覆盖件,而另一载体片形成可渗透的内衬(诸如有孔膜或无纺布材料)。外覆盖件和内衬在贴片的边缘周围密封,杆在贴片的内部区域中保持外覆盖件与内衬间隔开。粘合剂可在贴片的边缘附近布置在内衬上,以在使用中固定贴片。药剂可在外覆盖件和内衬之间布置在杆之间。

本发明的另一方面是一种制造间隔件产品的方法。该方法包括使多个被挤出的树脂纤维沿共同方向取向(例如,每个纤维的端部暴露且位于共用基准的一距离内,该距离小于纤维的平均长度的百分之20);将纤维的被暴露端部与正交于共同方向延伸的第一载体片的侧部接合;通过将纤维的树脂焊接到第一载体片的树脂,将纤维的被接合端部永久地固定至第一载体片(形成具有纤维的前体片,所述纤维具有与第一载体片间隔开的远端);和将纤维的远端固定至第二载体片的表面,从而纤维将第一和第二载体片保持为间隔关系。

在一些情况下,第一载体片具有形成第一载体片的侧部的膜(或,第一载体片是膜)。纤维的被接合端部可通过形成延伸超过纤维侧部的焊接部而固定到第一载体片,从而焊接部在树脂膜的侧部处具有至少为被固定纤维的标称厚度的两倍的侧向维度。在一些情况下,将纤维的被接合端部永久地固定至第一载体片在膜中形成孔。

在本方法的一些例子中,使所述多个被挤出的树脂纤维沿共同方向取向涉及将纤维保持在刷子的刷毛之间并与所述刷毛平行,纤维的被暴露端部延伸至或超过刷子刷毛的远端。例如,基准可以是与刷子刷毛的远端分开确定距离的平面。使纤维沿共同方向取向可涉及将纤维针刺到刷子中。在针刺纤维之前,纤维可作为短纤维的不连贯絮状物支撑在刷子刷毛的远端上。在针刺纤维之后,未取向的纤维可从刷子移除(诸如通过真空),同时将有取向的纤维保持在刷子刷毛之间。

在一些情况下,使所述多个被挤出的树脂纤维沿共同方向取向涉及:在将纤维保持在刷子刷毛之间并与之平行时,将纤维的被暴露端部压向刷子,以使被暴露端部相对于基准定位。

刷子刷毛可例如具有10至100的自由长度厚度比。就此而言,“自由长度”是刷毛的从其固定至刷子本体到其自由端部的总长度。理想地,刷子刷毛被足够密集地包装,从而有取向的纤维通过相邻的刷毛保持在它们的有取向位置。

上述方法可执行为连续的过程,刷子具有再循环带的形式,其按顺序移动通过纤维沉降站、针刺站、固定站、产品移除站和刷子清洁站,在该刷子清洁站中,未固定纤维在带回到纤维沉降站之前从刷子刷毛之间移除。

接合纤维的被暴露端部可涉及将第一载体片支撑在被暴露端部上,同时纤维被保持在刷子刷毛之间。

在一些例子中,将纤维的被接合端部永久地固定至第一载体片涉及用通过第一载体片施加的热加热纤维的被接合端部,和/或在将纤维的被暴露端部与第一载体片的侧部接合之前加热纤维的被暴露端部。

如在此所讨论的,被挤出的树脂纤维可以是中空的,可以每个具有沿纤维纵向延伸的一个或多个挤出缝,和/或可以具有不同的厚度。优选地,纤维如所取向的是直的、未卷曲的短纤维,其具有4至10mm的长度。优选地,短纤维具有50至250微米的标称厚度,和/或10至60的长度厚度比。

在一些情况下,第一载体片具有纤维标称厚度的0.3至2.5倍的标称厚度。

在一些情况下,第二载体片具有形成第二载体片的表面的膜(或,甚至形成整个第二载体片)。将纤维的远端固定至第二载体片的表面包括将纤维的树脂直接焊接至第二载体片的表面的树脂。

在一些例子中,纤维是双组分纤维,其具有第一材料制成的芯部和第二材料制成的护套(诸如不同树脂)。

本发明的另一方面是一种制造间隔件产品的方法,其涉及将粘结剂施加至第一载体片的表面、将细长的杆植绒到表面上(被植绒的杆被对齐为使得,每个对齐的杆的一个端部通过粘结剂固定到第一载体片,而每个对齐的杆的相对端部与粘结剂间隔开,从而被植绒的杆从第一载体片向外延伸),将杆的相对端部固定至第二载体片的侧部,从而杆将第一和第二载体片间隔开和分开。

本发明的又一方面是制造柔性间隔件产品的方法,其涉及使多个纤维沿共同方向取向,每个纤维的端部暴露且纤维在长度上重叠,每个纤维包括第一材料制成的由第二材料制成的护套围绕的芯部,将纤维的被暴露端部与第一柔性载体片的侧部接合,通过将纤维的护套焊接到第一载体片而将纤维的被接合端部永久地固定至第一载体片(形成前体片,纤维具有与第一载体片间隔开的远端)、将纤维的远端固定到第二柔性载体片的表面,从而纤维将第一和第二载体片保持为间隔关系,以形成间隔件产品,以及形成从间隔件产品的一个宽侧到间隔件产品的相对的宽侧的孔,每个孔沿被焊接护套的相应一个内的内部通道延伸。

在一些例子中,形成孔涉及将每个纤维的芯部的至少一些移除。例如,将每个纤维的芯部的至少一些移除可涉及将第一材料在溶剂中溶解,对于该溶剂,第一材料比第二材料更敏感;或者用辐射辐照间隔件产品,其选择性地软化第一材料。形成孔可涉及将每个纤维的几乎全部芯部移除。

在一些情况下,将纤维的被接合端部永久地固定至第一载体片使得纤维的芯部嵌入到第一载体片中,诸如以便刺穿第一载体片且变为在第一载体片的与纤维相对的侧部上暴露。

在一些实施例中,使纤维取向涉及将纤维保持在刷子的刷毛之间,纤维平行于刷毛。

在一些情况下,将纤维的远端固定至第二柔性载体片的表面涉及,使远端嵌入到第二载体片中,诸如以便刺穿第二载体片且变为在第二载体片的与纤维相对的侧部上暴露。

在一些情况下,第一材料是金属线。

形成孔可涉及将每个纤维的芯部的至少一些移除。

本发明的另一方面是一种过滤流体流的方法。该方法涉及将在此所述的间隔件产品布置在流体通道内,杆跨过通道限定的流体流方向取向,并使得该流体流沿间隔件产品在载体片之间流动,从而夹带在流内的颗粒通过杆从该流滤出。流体可以是例如液体或气体。

本发明的另一方面是一种向活植物提供灌溉的方法。该方法包括设置在此描述的间隔件产品(但是,间隔件的至少一个载体片是液体可透过的)、将间隔件产品布置为使得间隔件产品的液体可透过载体片面向根生长空间,以及将灌溉剂(诸如水)供应至间隔件产品的载体片之间的空间,从而灌溉剂流动通过液体可透过载体片并进入根生长空间。

在一些情况下,该方法还包括将土壤放置在根生长空间中以及将种子或籽苗种植在土壤中。

液体可透过的载体片例如可以是或包括无纺布材料。

在此教导的方法可用于制造特别轻且便宜的间隔件产品,其可在各种构造中提供良好的绝缘、吸震、流体运输和过滤以及其他特点。制造方法可以高速执行以制造非常材料高效的产品,且可容易地适于制造不同属性的间隔件产品。

本发明的一个或多个实施例的细节在以下附图和说明书中阐述。本发明的其他特征、目的和有点将从说明书和附图以及权利要求显现。

附图说明

图1是间隔件产品的照片。

图2a和2b是间隔件产品的放大的边缘视图。

图3是前体产品的微观照片。

图4是图3的产品的纤维的远端的放大透视图。

图5是杆基部的微观照片,其沿与膜垂直的平面切开。

图6和7是膜表面的放大视图,包括多个杆基部。

图8是具有弯折纤维的前体产品的微观照片。

图9是图8的产品的纤维的放大视图。

图10是具有弯折间隔件纤维的间隔件产品的放大边缘视图。

图11示出用于形成前体产品的机器和方法。

图12a-12d按顺序示出将短纤维(staplefiber)针刺到刷子中。

图13a和13b是间隔件产品的放大的边缘视图,其带有具有无纺布材料的载体片。

图14示出将纤维摇晃到刷子中。

图15示出将纤维注射到刷子中。

图16示出将纤维吸入到刷子中。

图17示出制造间隔件织物的方法,其以静电植绒为特征。

图18a-18d按顺序示出将杆熔融到片,并形成沿杆的穿过片的开放通道。

图19a-19f按顺序示出通过将两个片与围绕非树脂杆芯部的护套连结而形成间隔件织物。

图20是柔性皮肤贴片(skinpatch)的透视图。

图21是沿图20的线21-21的横截面视图。

图22是图21的贴片的一部分的放大视图,示出杆之间的药剂。

图23是通过自行车头盔的一部分的局部横截面视图。

图24示出利用间隔件织物的土壤灌溉。

图25示出利用间隔件织物的水培灌溉。

图26示意性地示出形成为间隔件织物层的堆叠结构的过滤器。

图27示出由卷绕间隔件织物制造的过滤器筒。

各图中的同样的附图标记表示同样的元件。

具体实施方式

首先参考图1,或在许多情况下,间隔件织物10主要包括两个载体片12,其通过互连杆18的区域被连接且间隔开。每个载体片12具有侧表面14,其面向另一个片且在该例子中由树脂膜形成。非渐缩杆18由树脂制成,且从一个侧表面延伸到另一个侧表面,且如以下更详细地讨论的,它们通过离散焊接部固定至侧表面。如该图可见,杆18与载体片大体垂直地延伸。但是,杆以不同角延伸,一些大体垂直,而另一些倾斜,还有一些具有可注意到的弯折部。如以下将更详细地讨论的,杆具有特别高的长度厚度比,这意味着它们比较高且细长,且杆具有大体恒定的横截面,这意味着杆的横截面沿其长度大体恒定,且例如没有在厚度上渐缩。如将在该照片和其他照片中显现的,杆没有布置为有序的图案或阵列,而是假随机分布。“假随机”是指,该分布对视觉观察是看起来随机的。这不排除作为图案化的残余效果的略微图案化,诸如通过针刺,但是与诸如纺织或针织图案或重复模制图案的结构性图案化相区别。

还参考图2a和2b更放大的视图,在该例子中,形成载体片12的膜与杆的厚度相比特别薄,且将各个杆连结到膜的离散焊接部30相对于杆厚度放大。每个杆具有沿杆从一个载体片到另一个载体片测量的长度,以及垂直于杆测量的总体横向厚度。在许多情况下,诸如图2a所示的例子,杆具有至少10或10至60的长度厚度比。图2a所示的杆例如具有大约4.2mm的典型长度和大约0.15mm的标称厚度,导致大约30的l/t比,和低于5.0mm的总体产品厚度(且在该情况下,大约4.2mm)。并非间隔件织物内的所有杆都连接至两个片,甚至也并非跨过它们之间的全部距离,但是大比例的杆每个都连接到两个载体片12,从而间隔件织物在尺寸上是稳定的,且在导致损坏的情况下片不能被拉开。

间隔件织物10可由一个或两个前体片102(如图3所示)制造。该示例前体产品102的杆18具有直的远端,且具有大体的吸管形状。如图3可见,这些杆可具有不同的直径。至少许多从载体片12延伸类似、尽管并不相同的高度。作为下述制造过程的结果,载体片的侧表面的形貌被杆的已经熔化到膜的表面中的部分影响。该例子通过将纤维针刺到具有刷毛的刷子中而制造,该刷毛比短纤维长得多——在该情况下,将6mm的纤维缝到20mm深的刷子中。

还参考图4,每个杆18在其长度的大部分上是管状且中空的,且具有大体柱形的外表面。但是,管状杆每个具有沿杆纵向地延伸的挤出缝34。在该例子中,杆每个具有三个大体等距的缝34。缝34沿杆18的整个长度延伸还从图5中可见,因为熔池36形成在杆的基部28处。在该情况下,在熔池内形成腔体38,其向中空杆的内部敞开。杆树脂和膜树脂之间的焊接线40也在该照片中可见,并且在该情况下标称膜厚度小于杆的总体厚度。杆的底部端部的轻微扩张(splaying)以及杆树脂的扩展的熔池被认为是由于杆的基部端部在焊接过程期间经历标称柱状负载导致的。尽管在端部处有这样的小扩张以及在载体片处形成焊接熔池,杆沿它们的总体长度是且保持大体非渐缩的。

还参考图6,杆的基部端部与焊接熔池一起的扩展,称为“象足”效应。这可还称为“熔化屈曲(meltbuckling)”效应,其结果是产生在膜上具有扩展的足迹的基部28,用于增加的焊接区域和杆到膜的更佳的固定。熔化屈曲的证据可在一些杆基部处的微小直径波动中看到。如图5和6可见,至少在杆的基部处产生的许多焊接部——在树脂膜的侧部——具有至少为杆本身的标称厚度的两倍的侧向范围。

接下来参考图7,杆18具有基部28,其在焊接点30处固定至膜的侧表面,其中,每个杆的树脂在焊接部中与膜32的树脂一起固化。该焊接如何通过这样的薄杆和薄膜实现将在以下更详细讨论。在许多情况下,该焊接部具有布置在大体平的膜表面上方的树脂的固化熔池的形式,如图5可见。在其他情况下,焊接部形成为少于膜上方的离散的熔池,如在图7中所示的例子。在一些情况下,孔可在焊接部形成期间形成在膜中。

如图8和9可见,在一些情况下,前体片的许多杆18每个具有限定的且离散的弯折部42,所述弯折部位于距基部大体共同的距离处。在许多情况下,弯折的杆除了在单个弯折部处都是直的,所述单个弯折部通常在杆的长度的中点附近。这些图片被提供以阐释在许多情况下,前体杆在形成间隔件织物之前不是必须为直的。该例子通过将纤维针刺到具有刷毛床的刷子中而制造,该刷毛床仅如短纤维的长度那样深——在该情况下,将6mm的纤维针刺到具有仅6mm长的刷毛的刷子中。换句话说,即便在熔融至背衬之前将纤维针刺为纤维没有在刷子内在其基本上整个长度上垂直对齐,也制造出有用的产品。

还参考图10,完全组装的间隔件织物的杆18可以弯折部为特征,或者是在形成前体片(一个或多个)时形成的弯折部,或者是在将两个片连结一起期间通过杆的一些屈曲导致的弯折部。图10还示出不是所有杆18都需要跨过片12之间的全部距离。即便仅有大部分杆在两个端部处焊接到间隔开的片,得到的间隔件织物10特别刚硬。两个前体产品102可被连结,通过将它们的杆互相交错且将每个产品的杆熔融到另一产品的载体片,来制造单个间隔件织物10。在膜之间延伸的互相交错的杆形成从织物的一个边缘到另一个边缘的曲折路径。

再次参考图11,用于制造上述前体产品的机器50和方法以连续移动的刷裙52为特征,该刷裙包括被链接以形成连续环的刚性刷段54。每个刷段承载从刚性基部延伸的直立柔性刷毛的密集床。如所示,刷裙52被保持以恒定线速度沿直线路径通过制造过程的各个站点行进。在一些实施例中,刷裙52具有每平方英寸大约2500根刷毛(每平方厘米大约380根刷毛)的标称刷毛密度。刷毛每个直径大约0.008英寸(0.2毫米)且长大约6毫米(尽管20mm长的刷毛也已经被成功使用过),并具有圆形的末梢。用于制造上述产品的刷毛被卷曲,其中,卷曲周期(crimpperiod)大约为5mm、卷曲波高(crimpamplitude)大约为0.5mm。刷毛可由任何适当材料形成,例如6/12尼龙。适当的刷子可被商业购买且翻新到支撑链上。通常,刷裙以期望的线速度移动。

从图11的左下端开始,短纤维58的松散絮状物56在空中沉降在刷裙上,诸如从通风道60。纤维——如沉降在丝绒刷裙上——随机地分布且随机地取向,且形成每平方米仅有大约200克(gsm)的絮状物。短纤维是被解卷曲的中空纤维,每个具有仅约6mm的标称长度,且在絮状物中完全断开并且松散。絮状物56沿任何方向基本没有强度或连贯性(coherence),因为纤维没有缠住或以其他方式系住。由此,絮状物是短纤维的“不连贯”层,其沿任何方向几乎没有尺寸稳定性,且如果试图在该阶段将其从刷裙提起,则将在其自身重量下拉开。

在一些实施方式中,适当的纤维58是具有大约4mm至10mm纤维长度的40至200旦(denier)的拉制且未卷曲纤维,优选地其是中空的。对于如图3所示的例子,聚丙烯70dtex中空纤维——切割至6mm长——由奥地利林茲的ifgasota获得,作为它们的产品g40b2的未卷曲变体,切割至6mm纤维长度(staplelength)。这样的纤维被认为是从具有由薄壁分开的多个弯曲孔的喷丝头挤出,从而来自相邻孔的挤出物在挤出之后或期间立刻连结,以形成缝。在如图4所示的杆的情况下,例如,每个喷丝头将具有以圆形布置的三个弧形的喷嘴开口。改变得到的纤维结构(其成为紧固件产品中的杆)的被设想的改型包括改变相邻的喷嘴开口之间的距离,或改变绕周边间隔的开口的数量,以便改变得到的缝的数量。孔的形状可还被改变,以产生具有非圆形外圆周的纤维(杆),或具有不同内表面构造的纤维(杆),以改变杆的结构属性并产生不同的头部形状。可以使用各种合成纤维材料,理解头部的形成被沉降在刷裙上的纤维的残余拉力或纵向应力的量影响。使用双组分纤维甚至可以是有利的,其或者是一种树脂用第二树脂套住,或者是两种树脂构成的交替纵向段(实心或空心)。纤维58可以具有不同厚度或以其他方式具有不同构造,但是优选地,所有纤维是适于头部形成的拉制树脂,如以下所讨论的,以便于材料的高效利用。

具有至少5cn/tex韧性值(根据测试方法iso5079测量)的杆纤维是优选的,在许多情况下,具有至少10或更多cn/tex(优选地甚至15或更多cn/tex)韧性值的纤维甚至是更优选的。总的来说,纤维韧性越高,紧固件元件杆越强。对于许多应用,特别是钩环部件将被多次(循环)接合和断开接合的产品,期望的是,杆具有相对高的强度,从而当紧固件产品被断开接合时它们不会破坏。大范围的杆破坏可不利地影响紧固件的重新接合。

再次参考图11,纤维絮状物56——在其非连贯状态——被刷裙52运送到针刺站62,在那里,纤维的絮状物将被重复地针刺(needle-punch)。针可以被引导通过纤维上方的推板(stripperplate),且将絮状物的纤维深拉到刷裙另一侧。在针刺期间,絮状物56被直接支撑在刷裙52的刷毛上(如图12a-12d所示),其与纤维一起移动通过针刺站62。在一些实施例中,针刺站62将利用叉状针68以大约每平方厘米80至320针的总穿透密度针刺絮状物。在特定例子中,针梁被装配有具有7500针/米的密度的针板。在该例子中,针织机被装配有36针(gauge)、2.5英寸的针,并以每分钟2100次的针刺频率循环。

图12a至12d按顺序示出通过针刺工艺纤维深入到刷裙中的移位。初始地,纤维的松散的絮状物56通过刷裙52被传送到针刺站,絮状物的各个纤维58直接在刷毛70的床上被直接承载(图12a)。随着叉针68进入絮状物(图12b),一些单独的纤维58将被捕获在针的叉状端部的引领刺之间的腔室中。随着针68“刺”入到刷子中,这些被捕获的纤维58通过针被向下拉入到刷毛70的床中。如所示,絮状物的其余部分在该过程期间保持大体支撑在刷裙52上。由此,穿透针68随着其在刷裙52上进入,使局部的刷毛70横向地移位。随着针68继续穿透(图12c)刷毛70,被捕获的纤维58被深拉到刷子中并被拉出絮状物。在该例子中,上至约4毫米的总穿透深度——从刷裙52的顶表面测量——被发现将大部分被捕获纤维拉入到刷子中,仅剩下暴露的纤维端部,或者从刷子的顶表面延伸或者与其齐平。已经发现,针刺路径可以某种程度上大于短纤维长度并仍然制造有用的产品。当针68从刷毛床退回(图12d)时,被运输到刷毛50中的被捕获的纤维58以大体垂直的取向在刷毛之间保持在位。应理解,可以使用其他针类型;例如,刺针或冠形针。

在必要时,椭圆针法技术(诸如在美国专利no.7,465,366中描述的,其整体在此通过参照被并入)等可用于减小或消除絮状物和穿透针之间的相对运动。

为了针刺材料的纵向不连续区域,例如以便产生紧固元件的离散区域,针板可以仅在离散区域中布置针,且当材料在相邻的环区域之间通过织机分度时,针刺动作暂停。针刺动作的有效暂停可以通过在针刺期间改变针的穿透深度实现,包括将其改变为针不穿透絮状物的针刺深度。这样的针织机例如从奥地利的autefasolutions可获得。替换地,可根据控制序列而执行选择性地激活织机内的小的针库(bank),所述控制序列使得该库仅在期望紧固件元件之时和之处被激活。紧固件元件的道可通过具有针道的针织机形成,该针道被宽的无针道分开。

由此,不像典型的针刺过程——其中针刺的目的和功能是在絮状物内缠住纤维或形成延伸到刷子中的纤维的离散环、同时在刷子的顶部上留下纤维端部,该针刺过程将大部分纤维(通常,约百分之25或更多)带入到刷子中,留下在刷毛70之间向上延伸的各个纤维的端部。如图12d所示,作为针刺的结果,纤维沿垂直方向取向(与絮状物正交),其中,每个纤维的至少一个端部66暴露且定位在基准64的距离‘d’内。优选地,距离‘d’小于短纤维的标称长度或平均长度的百分之20。例如,对于6mm的短纤维,针刺导致许多纤维端部64在刷子表面上方的共用基准的1mm内。针刺的结果是,纤维端部从刷子(由基准64表示)延伸的标称距离d1在一些情况下为大约2mm,从而每个被嵌入的纤维的大部分主要在刷毛70之间。在将其余纤维从表面真空吸走之前,可难以看到被暴露的端部。

返回参考图11,在针刺之后,被针刺的纤维的被暴露端部可被辊子72处理,其有助于进一步标准化纤维端部在刷子表面上方延伸至的距离,进一步消除基准64在刷子上方的距离d1(见图12d)。在一些情况下,在通过辊子72调整之后,基准高度(elevation)d1仅为约0.3mm,或甚至为零。作为对辊子72的变体,平板或平带层压机可用于将纤维进一步压入到刷子中。在辊子72之后,任何松散(多余)的纤维被从刷子表面真空吸走,基本只剩下已经在刷子内垂直取向的那些纤维,大体上被暴露的端部从刷子延伸一标称距离(d1,图12d)。例如,在针刺之前,初始形成絮状物的200gsm纤维中,真空抽吸可移除140gsm的纤维,另外10gsm的纤维随后在移除产品之后从刷子移除——意味着初始纤维质量的仅1/4(或50gsm,在该情况下)被并入到最终产品。膜74然后被引入到被暴露的纤维端部(以及到刷毛的顶部,如果纤维已经被完全压到刷子内),且膜被熔融到纤维的被暴露端部。正好在引入膜之前,膜表面和纤维端部的任一或二者通过来自辐射加热器76的热被软化。立即在膜被引入之后,压力通过膜施加于纤维端部,诸如借助压力带78,该压力带随刷裙行进,以将期望的非滑动压力施加于膜一期望的保压时间,以实现熔融。带78可被加热,从而热借助带被通过膜施加至纤维端部,或者对预热纤维端部和/或膜附加地,或者作为其变体。在任何情况下,热和压力在时间上的组合导致纤维端部被焊接到膜。带78可装备有多个相继的加热和冷却区域,以按照需要影响不同的加热条件,以实现期望的结合,这取决于厚度、速度和材料,诸如在2015年5月29日递交的u.s.s.n.14/725,420中教导的,其内容在此通过参照被并入。但是,如图3-9所示的前体产品的形成仅要求利用大约400华氏度温度的加热板的单个压力/加热循环,该加热板以大约0.09psi的压力压靠膜的背部并保持在位约1秒钟。如上所述,在一些情况下,孔在处理期间形成在膜中,典型地在膜熔融到纤维期间。在一些情况下,膜可部分地熔融到刷毛的末梢,从而当膜随后被移除时,小量的膜材料从表面移除,剩下断皮(divot)或坑(诸如坑35,如图7所见)。这样的坑没有被发现对紧固件产品的性能有任何不利影响。坑的形成可以通过降低熔融过程的压力和/或时间,或者通过为刷毛末梢涂覆而减小。

膜74可例如是45gsm、0.05mm厚的膜,如果与聚丙烯纤维一起工作,该膜诸如由聚丙烯制成。优选地,膜和纤维具有相同的基体树脂,以促进焊接。已经发现,该过程可将纤维端部成功地熔融至膜,甚至当膜具有与薄纤维相同的厚度、或甚至更薄的厚度时。在熔融过程中,有膜和纤维在焊接点处均熔化的证据。

在熔融之后,前体紧固件产品102(膜和熔融纤维)经由张紧力被从刷裙52移除,该张紧力通过脱离辊80施加,其从刷毛床拉拽有取向的纤维。从刷裙52移除,前体产品具有基部,该基部主要由膜形成但并入有纤维的保留在刷子表面上的随机部分;以及一群熔融至基部并从其延伸的纤维,如图3所示。该前体产品102或者被卷绕用于之后的加工,或者被直接送入到连结站,在连结站,或者单独的载体片/膜或者另外的前体产品被永久地连结至杆的远端,以形成间隔件织物。

在前体产品已经从刷裙剥离之后,刷段在清洁站88处被清除任何剩余的纤维,在该清洁站中,钩辊90在清洁空气流存在时煽动刷子表面。被去除的纤维可被再循环到该过程中。

在一些情况下,并非膜的材料可用于形成前体产品的基部,或间隔件织物的任一载体片。例如,轻质的无纺布材料可熔融到被暴露的纤维端部上,以形成多孔基部,杆从该多孔基部延伸。在另一例子中,絮状物的松散纤维被剩在刷子表面上,且熔融在一起(且被熔融至被暴露的纤维端部),以形成产品基部。其他适当的载体片包括其他膜,诸如弹性或可拉伸膜、无纺布材料和纸。参考图13a和13b,间隔件织物10’的另一例子具有如上述例子中的杆18,但是具有连接载体片12’,其是invistaff103纺粘聚乙烯无纺布材料制成的片,其具有基重75gsm。利用上述的用于熔融至膜的过程,纤维端部被直接熔融到无纺布片的聚乙烯纤维,以将间隔件织物保持在一起。得到的间隔件织物10’是可渗透的,允许空气通过片从片之间的空间通过和/或离开该空间。在另外的例子(未示出)中,纤维被熔融到形成间隔件织物的一侧的膜(如在图2a的例子中),以及至形成间隔件织物另一侧的无纺布材料(如在图13a的例子中)。片可渗透性可在多个应用中有利,如以下所述。

关于纤维在刷子中的初始定位/取向,在刷子之间的深入,可以利用其他方法,作为针刺的替代。例如,图14概念性地示出利用振动将离散的短纤维送入到刷段54中,所述振动通过摇桌90施加到刷段,该振动随着纤维被引入到刷子表面而使刷段横向地振动。通过选择与刷毛的结构属性有关的振动频率,短(transient)开口可形成在刷毛之间,以便接收纤维,作为振动的结果,这些纤维在刷子中穿透得更深且变为在刷毛之间垂直地取向。图15概念性地示出将纤维通过充气喷嘴92喷射到刷子中,随着喷嘴在刷子表面上移动,该充气喷嘴将纤维垂直地取向且将它们送入到刷子中。喷嘴末梢可被构造为接合和分开刷毛末梢,以辅助纤维注射。喷嘴连接到加压空气流源和纤维源二者,从而纤维被夹带在引入到喷嘴的空气流中。图16概念性地示出将离散的短纤维拉到支撑在真空桌94上的刷段中。随着刷段在与桌上的真空口96对齐的松散纤维料斗98(或其他纤维源)下在桌上移动,空气在刷毛之间被从料斗吸入,通过刷段的基部中的孔,并进入真空口96,将纤维58从料斗运输到刷子,并将它们在刷毛之间垂直地取向。料斗98的下端部可被构造为,随着刷子在下方通过,使刷毛扩张,辅助纤维放置。

形成前体产品以及由该前体产品形成间隔件织物的另一方法在图17中示出。在静电植绒过程中,粘结剂104首先施加到载体片12的上侧,诸如膜,涂覆粘结剂的膜在料斗110的出口处在接地板106和带电板108之间传输,其中,搅拌器112分开并搅动松散纤维18。在两个板之间的电场的存在下,纤维的静电荷将松散纤维对齐并朝向接地板推进,以粘附至粘结剂,其中很大量的纤维以各种角度背离载体片延伸。在第二载体片12(诸如另一膜)被搭到纤维的被暴露的远端上且通过辊子116瞬时施加热和轻压力而熔融到纤维之前,真空部114将松散纤维从片吸走。

图18a-18d按顺序示出形成具有中空纤维的间隔件或其他产品的一个方法,该中空纤维连接被间隔开的载体片并形成通过该产品的通道。在该例子中,纤维18a是双组分纤维,其具有一种树脂制成芯部120,芯部被另一种树脂制成的护套122围绕。护套树脂被选择为,与载体片12的树脂(例如与片为相同的基体树脂)可熔融兼容,而芯部树脂被选择为,相对地不被护套熔融至载体片影响、但要随后被移除以剩下通过产品的孔。首先参考图18a,载体片12首先定位为搁置在纤维18a的远端上(如在上述过程中)。载体片12和护套122则被熔融(例如焊接),以形成毗邻的树脂块(图18b)。这可以是借助通过片12施加热(诸如通过火焰或加热辊或卷轴),如上所讨论。在熔融过程中,不被影响的芯部120嵌入在片的厚度内,且优选地,加热持续,直到芯部120的端部被暴露在片的相对侧,如图18c所示。芯部的最终暴露可在表面张紧或分子吸引和排芯的效果下通过片的薄残余部的后拉辅助。实心芯部纤维的硬度还有助于片材料的穿透。在随后的步骤中,芯部120被移除,诸如通过将产品施加或沉浸于溶剂中,该溶剂将芯部溶解同时保持片和护套完整,留下延伸通过片12且沿现在的中空纤维18a的通道124。

作为将热通过片12施加的替代,护套的熔融以及芯部树脂的暴露及随后去除可通过以一频率施加rf能量实现,其可选择性地加热芯部,来自被加热的芯部的热局部地熔化和熔融片和护套。芯部本身最终高效地被加热至熔化,且被从产品吹出。

图19a-f示出用于形成穿过间隔件织物等的通道的类似过程。图19a示意性地示出短的纤维段18b,其垂直地布置于刷毛之间,纤维段的一个端部在刷毛上方升高。纤维段18b具有实心的非树脂芯部126,诸如由金属线等制成,被包封在树脂护套122内。许多其他纤维段(未示出)类似地布置在刷毛之间,且纤维段被加热,以便软化它们的护套。载体片12(诸如树脂膜)支撑在纤维段的被暴露端部上且向下压到刷毛的顶部,诸如通过用适形的辊子和轻压力在片上滚动。随着该片被向下压,非树脂芯部刺穿该片,同时软化的护套熔融至片的树脂,如图19b所示。预成形产品然后被从刷子移除(图19c)并被颠倒,另一片12支撑在纤维段的其他端部上(图19d)。随着芯部穿透且暴露在片的相对侧上,该第二片12然后熔融到纤维段的护套上(图19e)。第二片的该熔融可如参考图18a-d讨论的。替换地,在片之间围绕纤维段的空间可以用冷却剂冲过,第二片随后从其外表面加热,导致该片熔化且仅在纤维段的没有与冷却剂直接冷却接触的地方流过。在纤维护套熔融至两个间隔开的片12之后,非树脂芯部126被移除,或者通过机械、磁的方式或者通过其他方式,并被丢弃——留下通过产品的通道124。

图20示出柔性贴片128,诸如用于伤口处理或经皮输送。贴片具有不渗透的外覆盖件130,诸如是在内膜上的无纺布材料层叠件。还参考图21,贴片具有围绕内部区域的密封镶边132,在该内部区域中,外覆盖件130与在使用中面向皮肤的贴片的内衬134间隔开。衬134是可渗透膜或可渗透无纺布材料,其允许至少空气或空气和药剂的一些流跨过衬到达贴片的内部空腔136或从该内部空腔跨过衬。正好在贴片镶边下方的粘结剂138将贴片粘附到皮肤,外覆盖件通过小杆18跨过内部区域被支撑,所述小杆连接外覆盖件和内衬。贴片128可由上述方法形成,外覆盖件作为一个载体片,内衬作为另一个。在形成之后,间隔件织物被模切到期望的贴片形状且围绕其边缘密封,以形成贴片镶边,将镶边内的杆压扁,优选地在使得杆树脂在镶边内流动并且将外覆盖件密封到内衬的条件下。粘结剂138作为压力敏感粘结剂施加,且覆盖有可剥离释放衬(未示出)。衬和外覆盖件之间的空间允许一些空气流进入和离开伤口部位,且可促进湿气从皮肤依靠灯芯效应排走(wicking)。

还参考图22,在一些情况下,内衬134是限定通过该衬的孔的有孔膜,用于将底下的皮肤暴露于布置在贴片内、在杆18之间且围绕杆18的药剂142。药剂可以例如具有凝胶的形式,其随时间通过孔扩散,用于药剂的受控释放。

贴片128可被制成具有一长度的形式,以围绕人体关节或四肢完全包裹和包围,内部容纳保持足够柔性以允许包裹、但被激活时永久刚硬使该贴片变为支撑支架或铸件的材料。可实现激活,例如通过水合作用或通过辐射交联。外覆盖件和内衬容纳刚硬材料,并防止其与皮肤接触。

贴片128可还被制成为用于加热或冷却疗法,其中,放热或吸热材料在贴片内部容纳在杆之间,并被激活用于处理。

图23示出了根据上述方法形成的间隔件织物用作冲击吸收层。在该情况下,间隔件织物10布置在自行车头盔的硬壳144和软衬146之间。杆18在局部压力过载时起皱,耗散能量。间隔件织物由此提供了“起皱区域”。由于间隔件织物可被制成为具有不同的抗压能力,同时保持总体可渗透性,还可以构造为适用于为烧伤患者提供软的支撑织物。载体片材料可还被选择为允许完成的间隔件织物的热成型,诸如用于制造抗冲击蛋盒和其他包装。

图24和25示出用于分配液体的间隔件织物10,所述液体诸如灌溉水。在图24中,间隔件织物形成种植器(planter)的衬(line),所述种植器容纳植物在其中生长的土壤。来自植物的根150埋在土壤中,且接收从间隔件织物10内靠灯芯效应排放的水。间隔件织物在此示出为形成种植器的垂直壁152的衬,且可从其上边缘被填充水。载体片——形成间隔件织物的与土壤接触的侧部——是可透水的。间隔件片10允许灌溉水在长距离上快速行进,用于在所有土壤深度的均匀浇水。图25示出一种类似的布置,但是是在水培环境中,活的植物根150与形成间隔件织物的浇水侧的可渗透无纺布材料直接接触。

图26和27示出间隔件织物的过滤应用。由于间隔件片可被制成为使连接两个载体片的杆18具有期望的总体密度,诸如通过改变上述针刺工艺的参数,间隔件织物可被构造为为流体(液体或气体)提供过滤功能,所述流体被导致沿片之间的空间在杆周围流动。为了示出该构思,图26示出保持在不可渗透壁154之间的四层间隔件织物10。要被过滤的流体被导致沿箭头的方向流动,将其分为沿间隔件织物的每层的单独的流。来自流体流的颗粒被捕获在间隔件织物层的杆之间,从而排出流已经被过滤。由于间隔件织物可被制成为柔性的,其可还被卷成形成过滤筒156,如图27所示。筒156主要是间隔件织物制成的卷绕件,其具有敞开端部。筒156可被插入到适当的壳体中,且流体可被迫使从筒的一个端部流动到另一个端部,杆从流体过滤颗粒。

在一些情况下,间隔件织物的载体片的一个或两个在它们的平面内可拉伸。例如,载体片可以是弹性膜,或可以是容纳可拉伸纤维的无纺布材料。以此方式,间隔件织物的一侧或者两侧可以是可拉伸的。这可例如在包扎应用中具有特别的优势。

间隔件织物可被制成为具有特别高的体积质量比,且可全部由单种树脂形成,提供低材料成本和重量并允许可再循环性。对于不同应用,其可被制成为柔性的或者刚硬的。间隔件织物的单侧或双侧表面可以是不可渗透的或可渗透的,诸如用于上述的用途。空气体积与杆的相对薄壁的高比例意味着,间隔件织物可以被制成为具有相对高的热绝缘特性,且可甚至在建筑业中用作绝缘层。

尽管出于阐释目的已经披露了大量例子,前述描述并不意图限制本发明的范围,该范围由所附权利要求的范围限定。在所附权利要求范围内存在并将会存在其他例子和改型。

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