专利名称：使用水力针刺进行成品布料的加固或整理的方法以及按该方法所制成的产品的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种由金属纤维或金属细丝所制成的待加固或待整理的非织造布、织品或编织品。
由纺织纤维例如有机和无机材料以及天然和合成聚合物构成的非织造布利用水刺法进行加固是已知的，其中纤维结构经受水力针刺。
金属纤维按照例如束-冷拔法(US 3 379 000)、切削加工法(例如依据US 4 930 199金属薄膜滚柱的滚轧边缘切削)、或是直接由熔融体通过例如挤出(如U.S.Patent 5 524 704所述)制得。
目前例如由100％金属纤维所制成的非织造物是按机械式非织造物形成方法在辊式梳理机上、气流动力式非织造物形成法以及湿法非织造纤网形成法进行，而这些方法都需要特别的专业技术。
由金属纤维来制造条带、精纺毛纱以及粗梳纱的缺点特别是在于，为了维持纱线成形过程，必需有一定含量的承载纤维。这可以具有均匀混合物的纱线穿过纱线横截面实现，不过多重纱线-缠绕纱的制备也可以以芯体中使用金属纤维以及壳体中使用纺织纤维实现。
已知的还有，如在DE 699 01 941 T2中所述的由这种纱线式的结构来制备平面结构。据此，针织物可由具有不同金属纤维含量的纱线来制成。在此除了复杂的纱线成形工艺外，还需要使用纺织纤维材料来维持针织过程的进行。
按照机械式的针织方法的气流动力式形成的非织造纤网的加固同样是已知的。在DE 696 03 085 T2中记载的燃烧器薄膜至少包含机械式针织的金属纤维层。机械式针织的缺点在于除了非连续的加工方式以外还必需保持较大的最小质量或厚度，来达到加固的效果。
而所有上述的机械式加固工艺的缺点是，在加工处理金属纤维时，除了上述的困难外，还会造成加固组件，例如编织、针织、制毡等所用的针杆的严重磨损。它们在使用不久之后就必需更换新的加固组件，因而造成额外的耗材成本费用，此外，因为磨损组件的更换所造成的停工时间也增加了加固金属纤维非织造布的生产成本。
因此，本发明的任务在于提供一种非织造布，在该非织造布生产时·避免了所需复杂的费工和费时的纱线成形工艺，·至少部分、优选100％利用金属纤维，无需任何织物承载纤维，·降低或完全消除加固组件的磨损，以及·可实现孔体积大而孔径小的薄平面织构。
该任务的解决方法在于，至少部分由金属纤维或是金属细丝构成的成品布料借助高能量喷射水柱来进行加固和/或整理而成为立即可使用的如织物等。
一方面经由金属纤维的事先精制，另一方面经由非织造物的改良，配合使用工作介质的高压令人惊奇地发现，借助高能量的喷射水柱按照已知的水刺(Spunlace)法，可对金属纤维非织造纤网进行水力加固。
依据本发明该任务可经由下列方法来实现·通过施加大于200巴的工作介质压力实现高弹力或脉冲力，·应用特定喷嘴的几何形状(例如圆柱形、锥形、双锥形、圆柱形和锥形的不同比例的结合体)，·应用例如0.08-0.5mm的通孔直径，·按照每英寸工作宽度来选用依据不同使用用途而调整的喷嘴数，·至少利用2-8根喷嘴柱，·利用以相同或不同形式的毛细管排列的1-4列喷嘴柱，·用加固介质从两侧施加应力，例如在每间隔一喷嘴柱后或是在经过多个喷嘴柱后而进行施加应力，·使用一承载带或是一具有20％-50％开口面积的开孔圆筒或是具有20-100目、优选60目的过滤绷布来排放加固介质。
利用本发明的解决方案，使得也可以由100％的金属纤维来提供薄的具有封闭式或是依据图样的通孔表面的水刺非织造布，并且可以避免下列的问题发生·其生产时需要纺织的承载纤维，·需要费工和费时的纱线成形过程，
·必需预防静电的产生、并确保纤维/纤维、纤维/加固组件以及纤维/输送单元之间良好的纤维滑动特性，和·加固组件上产生任何磨损，因为使用水作为加固介质。
但从纯技术角度来看，也可以同时使用非金属纺织纤维材料而不会产生问题。因此同样属于本发明的构思的是，在特定产品特性需求下，可以以各种混合比例使用纺织纤维。
下列的实施例详细阐述本说明。
实施例1将一由100％金属纤维构成的300g/m2重的气流动力形成的非织造纤网供应至水刺装置中。金属纤维合金的正常密度经测定为8g/cm3。在本实施例中所用的12μm厚的不生锈金属纤维由铬-铁合金构成。该金属纤维非织造纤网借助高能喷射水柱加固。水从喷嘴铁板排出，该喷嘴铁板具有一排直径为0.14mm的喷嘴，毛细管密度为40支/英寸工作宽度，在第一喷嘴柱为20巴的工艺水压以及在第二喷嘴柱为300巴的工艺水压。由上述的加固参数所形成的最大拉力在纵向为19N、横向为26N，最大拉力伸长率为纵向34％、横向53％。
实施例2非织造纤网的设置和种类都对应于实施例1。而与实施例1不同的是，喷嘴铁板具有直径为0.10mm的喷嘴，并且使用40支/英寸工作宽度。加固介质处于20和400巴的工作压力。由上述参数加固的金属纤维非织造纤网，其最大拉力在纵向为24N，横向为32N，而最大拉力伸长率为纵向31％、横向33％。
实施例3非织造纤网的设置和种类都与实施例2相对应，而与实施例2不同的是，每英寸的工作宽度使用36支喷嘴。最大拉力在纵向为42N，横向为49N，而最大拉力伸长率为纵向37％、横向43％。
本实施例中的水刺非织造布在纵向和横向的初始应力范围以及中间应力范围是具有着完全相同的力拉伸值，也就是说，它在此处为绝对各向同性。同样地，通过选择加固参数就可以大范围地调节金属纤维非织造布的孔隙率。孔体积为97-99％。依据不同的加工数据也可获得60-99％的孔体积。
实施例4非织造纤网的设置和种类都与实施例3相对应，而与实施例3不同的是，在相应喷嘴柱内使用了三片喷嘴铁板，并施以20/500/500巴的工作介质压力。最大拉力在纵向为89N，横向为78N，而最大拉力伸长率为纵向29％、横向34％。由本实施例可以看出，可以在纵向获得较横向高的强度。
实施例5非织造纤网的设置和种类都与实施例3相对应，而与实施例3不同的是，在通过高能喷射水柱进行的加固过程后进行压制或校准的工序。由此除了通过喷射水柱所实施的加固外，还能影响金属纤维非织造布的强度以及孔隙率。
这些实施例表明，纵向最大拉力(HZKL)以及横向最大拉力(HZKQ)可以进行有目的的调节，而横向最大拉力与纵向最大拉力之间的比例可以由大于1经等于1而调节到小于1更重要的是，通过利用选择的加固参数，力拉伸性质在初始以及中间应力范围内可完全地达到各向同性。同样地，金属纤维非织造布的孔隙率可以在大范围内进行调节。
实施例6待加固的金属纤维非织造纤网在每英寸工作宽度使用36支喷嘴(直径为0.10mm)、并使用20目细度的格筛以及500巴的工作介质压力的条件下进行水刺加工，同时根据图像穿孔用作燃烧器表面等用途。
实施例7位于两金属纤维非织造纤网之间的金属丝织物(例如具有10×10mm网眼宽度)，其在每英寸工作宽度使用36支喷嘴(直径为0.10mm)、并使用60目的格筛以及500巴的工作介质压力的条件下进行水刺加工。接着将非织造纤网加固成为具有小孔开口的平坦表面，并同时对金属织物进行封装。这种金属复合物可以用于出现高热负荷的过滤用途。这样加固后的金属纤维非织造纤网具有过滤的功能，而金属织物实现承受应力的功能。
在该实验中，非织造布是以1.5-3.4mm的厚度制成，而原料厚度约为8mm。水刺非织造布的密度约为0.1-0.2g/cm3。而可达到的孔隙率在60％-99％之间。
上述非织造布可应用于例如过滤和燃烧器工业，特别是在高热负荷的情况下、在EMV领域，以实现爆炸防护等。
权利要求
1.通过水力针刺来生产加固的成品布料的方法，其特征在于，将至少部分由金属纤维或金属细丝构成的成品布料借助高能喷射水柱加固和/或整理成为即可使用的织物等。
2.权利要求1的方法，其特征在于，作为非织造布的成品布料至少部分是在避免纱线成形的情况下由未经纺线的金属纤维形成，而该成品布料经水力针刺来进行加固。
3.权利要求1的方法，其特征在于，作为织品或者编织品的成品布料至少部分通过使用经纺纱线由金属纤维形成，而该成品布料经水力针刺来进行整理。
4.上述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在由金属纤维或是金属细丝制成的成品布料中混入纺织纤维，将两者一起用水力针刺来进行加固或整理。
5.上述权利要求中任一项的方法，其特征在于，高达100％的成品布料由金属纤维或是金属细丝所构成，而该成品布料用水力针刺来进行加固或整理。
6.上述权利要求中任一项的方法，其特征在于，水力针刺以大于200巴的压力进行。
7.上述权利要求中任一项的方法，其特征在于，作为成品布料的至少部分由金属纤维或是金属细丝所制成的织品、编织品、针织品、缝织物、非织造纤网织物、针织非织造布经喷射水柱处理来改变特性，例如后加固、密度变化、平整化、粗糙化等等。
8.上述权利要求中任一项的方法，其特征在于，将金属纤维非织造纤网与由金属纤维或是金属细丝所制成的由100％的金属纤维、但也可由金属纤维以及纺织纤维的组合构成的织品、编织品、针织品、缝织物、非织造纤网织物、针织非织造布等，用水力针刺组合到一起成为复合物。
9.上述权利要求中任一项的方法，其特征在于，在喷射水柱加固后进行压制和/或校准的工序。
10.非织造布，特征在于其至少部分由未纺成线的金属纤维或金属细丝构成，并用水力针刺处理进行加固。
11.权利要求10的非织造布，其特征在于，其高达100％的未纺成线由金属纤维或者金属细丝构成，并用水力针刺处理进行加固。
12.权利要求10或11的水刺非织造布，其特征在于，其中所述金属纤维或是金属细丝相互缠绕、混合或勾结，而不形成网眼。
13.权利要求10-12中任一项的水刺非织造布，其特征在于，所述待加固的纤维由金属纤维和纺织纤维的均匀混合物组成。
14.权利要求10-13中任一项的水刺非织造布，其特征在于，所述待加固的纤维是叠层非织造布的成分，其中该叠层非织造布由两层或者多层组合而成。
15.权利要求14的水刺非织造布，其特征在于，所述叠层由金属纤维或者纺织纤维或者由金属纤维和纺织纤维的均匀混合物组成。
16.权利要求10-15的水刺非织造布，其特征在于，其中不含有纱线状的材料。
17.权利要求10-15的水刺非织造布，其特征在于，其中还额外加入纱线材料。
18.权利要求10-17的水刺非织造布，其特征在于，加入或是侧向粘附额外的由金属纤维材料或是纺织纤维材料所构成的平面结构，例如织品、编织品、针织非织造布等。
19.权利要求10-18的水刺非织造布，其特征在于，孔体积、孔大小和厚度通过喷射水柱加固后的压制和/或校准工序来改变。
20.权利要求10-19的水刺非织造布，其特征在于，该水刺非织造布视需要具有依据图样的穿孔。
21.由金属纤维制成的织品、编织物、针织物、缝织物、非织造纤网织物、针织非织造布等，其特征在于，通过高能量喷射水柱所实施的后处理实现特性改变，例如后加固、密度改变、平整化、粗糙化等。
22.复合物，其特征在于，金属纤维非织造纤网与由金属纤维或是金属细丝所制成的织品、编织品、针织品、缝织物、非织造纤网织物和/或针织非织造布等以不同的组合借助水力针刺组合到一起成为复合物。
全文摘要
本发明的目的在于使一种至少部分由金属纤维构成的非织造纤网借助水力针刺进行加固或者表面整理。各种成品布料可以高达100％由金属纤维组成，但是也可与纺织纤维混合制成。在针刺时水动力水压取决于加固后所需的孔体积。
文档编号D04H1/4234GK1802463SQ200480015778
公开日2006年7月12日 申请日期2004年4月1日 优先权日2003年4月8日
发明者J·施赖伯尔, E·伯格, M·布罗德特卡, U·明施特曼 申请人:弗莱斯纳有限责任公司, 萨克西谢斯纺织研究所