双层地毯的制作方法

双层地毯的制作方法
【专利摘要】双层地毯，其包括至少一个由短纤维制成的针刺表面层以及由短纤维制成的相邻的针刺缓冲层，其中，所述表面层和所述缓冲层包括至少25％的中空短纤维。
【专利说明】
双层地毯
技术领域
[0001]本发明涉及用于汽车用途的地毯、底板或者垫子，其主要用来覆盖乘客舱和行李箱中的地板区域。
【背景技术】
[0002]汽车内部和行李箱通常衬有不同类型的纤维织物，但是近年来主要使用簇状或针刺地毯。簇状地毯主要用在中、高端部分汽车中。这主要是由于这些部分汽车所要求的感觉、触觉以及耐磨性能。这些类型的地毯是更加昂贵的。
[0003]目前市场上的针刺非纺织地毯由固体短纤维制成。这些地毯主要用在中、低端部分汽车中。这些地毯原则上不如簇状地毯昂贵。目前市场上的非纺织地毯的主要问题之一在于它们易于受到低磨损并且由于地毯表面层的磨损而引起外观颜色变化。该效果主要是由于鞋子在特别是驾驶员一侧的地毯表面上的运动引起的。这是视觉效果，所以汽车所有人在早期阶段就会注意到，甚至在地毯的技术特征受损之前。并且，随着长时间使用，随着外观颜色变化能够发现大量的磨损，由于损坏引起的顶层变薄和/或表面层中纤维的断裂将会发生，最终导致地毯表面层中孔的形成。
[0004]为了满足汽车制造商的磨损规格和美学要求，通常增加地毯表面层的重量，然而这并不能解决问题。作为视觉表面特征的外观颜色变化效果不能通过增加表面层的单位面积重量来避免。另外，由于车辆中使用的每千克材料都与汽车的燃油效率和CO2释放相关，所以放置更多材料的选择违背了汽车行业里减小汽车的整体重量的趋势。
[0005]中空纤维在市场上是已知的，并且作为填充纤维主要用于床上用品和填料工业。它们被使用或者描述成具有更好的声学性能，并因此在过去被建议用作附加层，以获取汽车内饰的更好的声学性能。然而，它们不被建议用作非纺织针刺地毯层的纤维，这是因为通常认为中空纤维容易磨损，特别是通过分裂纤维。
[0006]驾驶员踏板正下方的地毯是最容易受到磨损的区域。其中的一部分在过去通过局部附加垫料来缓解。但是，这并不是解决方案。例如，非常硬的地毯表面层形成在压力下倒塌的间隙。这给消费者很不愉快的体验。太软的地毯表面层将不会保持在位置上。太柔软的材料在磨损中可能在地毯上形成波纹，特别是对于插入垫，这可能是很大的问题。

【发明内容】

[0007]因此，本发明的目的是要克服现有技术中的缺陷，特别是提供一种用于汽车用途的具有双层地毯的非纺织地毯，克服表面的外观颜色变化的问题以及增加耐磨性能。此外，本发明的目的在于提供一种更软并且更吸引人的表面，同时确保负荷的分布以及保护免受加固件的刺穿和变形。
[0008]该目的是通过根据权利要求1的汽车地毯来实现的。特别地，汽车地毯具有双层地毯，其包括针刺表面层和相邻的缓冲层，两个层都包括按重量计至少约25 %的中空纤维。
[0009]给出的所有百分数为重量百分数。
[0010]出人意外地，相比100%的固体纤维，在表面层中按重量计25%的中空纤维混合75%的固体纤维表现出耐磨性能的增加。该效果还通过在缓冲层中结合至少25%的中空纤维来增强。这增加了相邻的缓冲层的体积和弹性。
[0011]出人意外地，中空纤维在表面层中的使用还减小了外观颜色变化效果。使用的中空纤维越多，获得的性能越好。然而，中空纤维的实际需求数量取决于地毯的颜色和汽车制作商对特定外观颜色变化效果的接受，因此中空纤维的数量能够进行调整。
[0012]出人意外地，中空纤维在缓冲层中的使用还增强了表面层的耐磨性能。似乎地毯表面层正下方的非常硬的材料增加了顶层的磨损速率。相反地，如果这层太软，那么它将容易刺穿并将降低地毯的外观和功能。
[0013]通过根据本发明在缓冲层中使用中空纤维，缓冲层变得更加有弹性，而不会变成太硬或太软的表面。因此，如果例如通过鞋后跟施加压力于缓冲层，缓冲层将倒塌，但是如果表面被鞋子磨损将会轻微倒塌。因此，磨损力将通过缓冲层抵消。此外，由于纤维层主要通过针刺工艺结合，层内的纤维具有一些移动能力，增加了纤维上的弹力，而不会产生太多张力，在具有比所需更多的限制纤维的高粘合剂树脂含量的层内将是这种情形。这还将增加根据本发明的针刺地毯顶层的耐磨性能。
[0014]尽管在表面层和相邻的缓冲层中具有中空纤维的地毯层将会提供更好的整体磨耗和磨损性能，但是这还可以进一步增强，通过增加中空纤维含量和/或在表面层中使用细纤维来增强表面层的覆盖范围或外观颜色变化性能和/或在缓冲层中使用粗纤维来增强该层的弹力。
[0015]—个选择是使地毯具有双层地毯，包括含有中空纤维的2个针刺层，其中表面顶层的纤维的dtex小于缓冲层。
[0016]这里纤维的dtex是指大多数纤维，而不论它们是固体纤维还是中空纤维。
[0017]细纤维的使用增强了表面层的美学性能，诸如覆盖面和触觉。然而，这对于耐磨性能具有不利的影响。通过使用至少25%的中空纤维，该影响可以部分抵消。出人意料地是，与表面层相邻的包含具有更粗dtex的纤维以及包含至少25%中空纤维的第二层的使用表现出增加的弹性，并且抵消了顶层中的细纤维的影响。总体表现出良好的耐磨性能以及美学和触觉吸引表面。
[0018]两种材料通过例如针刺等机械结合方法来加固，使得表面层本身和/或缓冲层本身的加固原则上不再需要粘结纤维和热粘结。
[0019]出人意料地是，进一步的增强还可通过在顶表面层中结合具有与相邻的缓冲层不同的dtex来实现。通过在表面层中使用比相邻层更细的纤维，耐磨性能能够进一步增强，而在相邻层中使用更粗的纤维则增强了缓冲层的弹性，并因此增强了整体的耐磨损性和抗刺穿性。
[0020]通过在两个层中使用相同的纤维材料，相比于目前用于汽车工业的多于95%的非纺织地毯中所使用的由乳胶制成的典型缓冲层，表面层中的损坏更不易看见。
[0021]粘结纤维、粉末或胶膜形式的少量粘合剂可以用来将两个层热粘结在一起。另外，还可以使用机械方法来将两个层结合到一起。然而，机械方法应该避免两个层完全地混合。更细的纤维应该保持在双层地毯的顶部区域-带内，而更粗的纤维不应该大量露出表面。现有技术中的问题在于它们完全地混合，并且纤维没有位于它们能够具有最多优点和最少缺点的区域内。因此，仅仅混合中空、粗纤维和细纤维将不会提供与本发明相同的性能，本发明中纤维被分配到相对于厚度的双层地毯的特定带、顶层或者底层。
[0022]更优选地，双层地毯的100%中空纤维为2?12dtex范围内的细纤维，而相邻的缓冲层将包括具有对于大多数纤维在17到200之间的纤维细度的纤维，其中这些纤维中至少部分为中空的。优选地，缓冲层中至少70 %的纤维具有在17到200dtex之间的纤维细度。
[0023]为了更经济，缓冲层中的纤维可以由来自在线回收利用或废物材料或回收利用材料的具有给定的相同特征的回收纤维来代替。特别地，根据本发明的双层地毯的生产的切断能够在缓冲层中重复使用。通过使用根据本发明的双层系统，汽车拥有者可见的表面层将不会表现出更粗的纤维或者使用的回收利用材料。
[0024]包括表面顶层和相邻的缓冲层的双层地毯的重量会处于与目前使用的地毯层的相同范围内，在400?2000gsm之间，而表面层则优选为双层地毯的全部重量的20%到35%，缓冲层优选为65%到80%。
[0025]例如，根据现有技术的非纺织地毯层具有800gsm(gram/V)的平均面积重量。能够取代该层的根据本发明的双层地毯的一个例子将具有大约200gsm的表面层，含有35 %的中空纤维，含有大约7dtex的细度的所有纤维，而缓冲层具有大约600gsm的平均面积重量，含有45 %的中空纤维并且80 %纤维的dtex为44。其它20 %可以是在线回收利用或粘结纤维或回收纤维形式的表面层材料。
[0026]形成双层地毯的两个层可以使用热激活系统来组合在一起，例如粘合剂层，优选为薄膜、粉末或分散的粘结纤维等形式。优选地，因为粘结纤维将纤维更多限制在刚性矩阵内并将部分损坏增加磨损所需的弹力，所以在相邻层中不使用粘结纤维或者使用少量粘结纤维。
[0027]双层地毯的两个层的结合发生在部件的最终成型或模塑之前或者在部件的模塑过程中。材料可使用工业内已知的加工标准来模塑。
[0028]根据本发明的短纤维优选由热塑性材料制成，例如聚酯聚合物，包括芳香族和脂肪族聚酯聚合物，或者在汽车地毯中常见的聚丙烯，或者PA6或PA66等聚酰胺。示例的聚酯聚合物包括但是不限于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、或聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。对于中空纤维和固体纤维的混合物，优选使用相同的材料。这将允许简单的回收利用。优选地，中空纤维由PET等单一材料制成。
[0029]当中空短纤维用于其特定的横截面时，共轭或双组分纤维在针刺或其它工艺步骤后例如由于变坏、部分收缩或者卷曲而失去或者改变形状，不能再用于根据本发明的双层地毯来形成针刺表面层或者缓冲层的主要结构部件。
[0030]用于根据本发明的针刺表面层或缓冲层的中空短纤维具有横截面，横截面带有在纤维的整个长度上轴向延伸的至少一个空隙区域(见图3A)。并且，具有在纤维的整个长度上轴向延伸的多个空隙区域的中空纤维可用来形成根据本发明的针刺地毯表面。中空纤维相比具有相等直径的固体纤维在缓冲负荷下更加稳固。并且，包括连续空隙的中空单纤维相比固体单纤维具有更高的实际弯曲模量，假定孔隙比不是太大。当对于单个孔的任何孔隙比在45%以下时，中空纤维保持比得上相等平均直径的固体纤维的刚度和弹性。10%以下孔隙比是次优选的。优选地，使用的中空纤维具有多达15%到35%的空隙空间(基于横截面)，优选15%?25%。对于具有多个孔的中空纤维而言，10%到65%的孔隙比是优选的。
[0031]优选地，中空纤维的外横截面基本是倒圆形的、圆形的或椭圆形的。由于在制造过程中不同的条件，纤维很少完美地形成。可能围绕中空区域的聚合物材料是敞开的，使得纤维的横截面与O相比更像是C。然而，大多数应该是封闭的O形。故意制成具有敞开C形的纤维原则上不被定义为本发明公开意义上的中空纤维。优选地，中空或空隙区域是基本位于横截面中间的中心区域(2)(图3A和3C)。然而，根据本发明也可使用具有多个沿着纤维的轴向导向的更小中空区域的横截面，例如图3B中所示的4个中空管(2)。所述中空区域可具有除最常见的圆形以外的其它横截面，例如三叶形或矩形，并且如期望地落入本发明的范围内。
[0032]短纤维具有通常用于汽车应用的针刺地毯层的纤维长度，优选大约在40到120mm之间，优选在50到80mm之间。
[0033]对于地毯表面层，使用的中空短纤维大约在2到200dtex，优选在2到12dtex。并且，优选地，缓冲层的纤维的至少70%为17到200dtex。优选地，主要纤维直径在优选的范围内，然而少部分可以在其它层的范围内，主要由于依赖于所选取的生产的两个层的交叉。例如，在部分成型或者加固工艺中，一个层的纤维可终止于另一个层，或者两个层之间的接触不再清楚。此外，缓冲层的按重量计达到25%的较小的数量可以是具有更小dtex的粘结纤维，例如在2到7dtex的范围内。然而，对于大数量来说，这些纤维在模塑部分的成型中可能熔融或者消失。
[0034]由于缓冲层不是外表面，还可以使用废弃纤维材料或回收利用的纤维材料，包括来自自己生产线的废弃材料，因此缓冲层可包括一定范围的细度的少量细纤维。
[0035]根据本发明的地毯表面层基本包括中空短纤维。按重量计至少多达100%为短纤维(按重量计％被定义为给基于针刺表面层的全部纤维重量的纤维百分数)。优选地，中空纤维的数量为按重量计至少45%，优选按重量计至少65%。
[0036]然而，在高磨损区域内，在缓冲层中将中空的短纤维与附加的粘结纤维结合可能是有利的。例如，能够添入共轭、双组分或低熔融的短纤维来增加针刺表面的锁持或粘结。根据使用的中空纤维来选取粘结纤维。优选地，粘结纤维由低熔融的聚合物制成，例如PP或者聚酯，优选共聚酯(coPET)。粘结纤维的量不超过缓冲层的总重量的25%。
[0037]在磨损不多或者要求低等级磨耗性能的区域中，一部分的中空纤维可以被标准的聚酯固体纤维来替换。使用的所有纤维的多达55%可以是这种固体短纤维。还可以使用染色的纤维来增强针刺表面层的整体美学性能。许多汽车制造商要求配色来将他们的汽车的内部外观个性化。
[0038]额外的纤维优选由与使用的中空短纤维相同或相似的聚合物材料制成。优选地，使用的所有短纤维基于相同的聚合物或者聚合物的族。并且，回收利用的聚合物的使用也是一种选择，其落入本发明所要求的范围内，特别是使用聚酯中空纤维，最终结合聚酯固体纤维和/或共轭粘结聚酯粘结纤维，由此使用的部分或者所有聚酯来自于聚酯的可回收资源，例如瓶子碎片。
[0039]根据本发明的双层针刺地毯表面层可用作装饰层，例如用于诸如行李架、行李箱地板或者座椅靠背等内部装饰部件的覆盖层。对于此，针刺地毯具有匹配装饰件产品的粘结层，通常是热塑性材料。还可能将针刺地越用作选择垫或者插入垫(throw-1n mat)的装饰顶层，具有符合专用于这种选择垫的其它要求例如刚度或者防滑性的额外的底衬层。例如，可使用毛毡、植绒或者橡胶的底衬层。
[0040]另一种可能是将这种针刺材料用作主地板系统的装饰表面层。于此，材料通常获得一个或多个底衬层，其执行该部分的声学功能，例如厚层或质量层，以及离耦层来形成噪音隔离器。另一种选择是使用气流阻抗层，例如泡沫层或者毛毡层，由此获得吸声器。
[0041 ] 例如，EP 0934180 A、EP2365483 A或者EP 2364881 A中公开的声学系统，使用了例如针刺地毯形式的装饰顶层，其通常对于下面的声学系统的声学性能没有影响。根据本发明的地毯表面层可与这些申请中公开的声学系统一起使用，而不会具有对公开的系统的声学性能的不良干涉。
[0042]在车辆中用作标准的地毯表面层的面积重量取决于使用的区域以及汽车的排他性，通常在180到800gr/m2的范围内。例如，在高端汽车中，非纺织地毯可达到2000gr/m2，而在低端汽车中，可能低至200gr/m2。相同的重量可应用到根据本发明的双表面层，然而针刺表面层的单位面积重量不多于地毯的全部重量的33%。
[0043]当针刺地毯被用作美学或者装饰表面层时，网可被保持为平坦的网或者平坦的针刺地毯层可通过附加的针刺来增强，以提供更结构化的表面，该表面可以是有棱的、丝绒或者无定向丝绒(也称作dilour)的形式。其它用来增强外观而不会损害磨耗结果的表面处理也是可能的，并落入本公开的范围内。
[0044]根据本发明的最终结合有一个或多个底衬层的双层地毯可被模塑来形成汽车的内部的一部分，例如主地板或者行李箱区域。3D成型可借助于在汽车工业中常用的转化工艺通过冷塑和/或热塑完成。特别地，在3D成型中，缓冲层中按重量计多达25%的粘结纤维可有助于保持形式并将层粘结在一起。
[0045]生产工艺
[0046]针刺层的特征在于紧密的三维纤维缠结是通过带刺的针的机械运动来生产，而不是应用热量、湿气和压力。中空的可选固体纤维首先使用工业中已知的梳理交叉缠绕工艺或者气流成网工艺来混合并形成在纤维垫中。混合的纤维垫然后进行工业中已知的针刺工艺，其中带刺的针从两侧加固垫子。最终，诸如dilour等图案工艺可用于顶表面垫，以获得具有舒适触摸感觉的美学表面。
[0047]在特定工艺中，可使用双重梳理机(dual card)，其中至少2次梳理连续进行，其中每次梳理加工一个层，一个层直接放置在另一个层的上面。然后，两个层用针缝到一起，使得表面层将主要包括细纤维，缓冲层包括粗纤维。在所有纤维混合在一起的地方可能存在小部分中间区域。
【附图说明】
[0048]图1示出了根据现有技术的用于车辆的模塑地毯的横截面。
[0049]图2示意性地示出了根据本发明的具有表面层的地毯的分层。
[0050]图3示出了不同的中空纤维的横截面。
【具体实施方式】
[0051]图1示出了根据现有技术的用于车辆的模塑地毯底板I的横截面，其包括地毯表面层2和底衬层3，该地毯表面层可以是针刺或者成簇状的表面层，该底衬层可以是例如乳胶、热塑性材料、泡沫或者毛毡层，这些层可以使用粘合层被层压到另一层。该底衬层可以是多层系统，如本领域所已知的，用于增强汽车中的声学性能。例如，可以使用质量层形式的隔离层和泡沫或者毛毡层形式的弹性层。所示的地毯被模塑成符合车辆的地板。模塑可使用本领域内已知的热塑或者冷塑来进行。
[0052]图2示出了根据本发明的双层地越4，包括:
[0053]表面层5，其为具有至少25%中空短纤维的针刺地毯层，表面层主要通过针刺工艺来加固；
[0054]缓冲层6，其为具有至少45%中空短纤维的针刺非纺织层，该层主要通过针刺工艺来加固。
[0055]根据本发明的双层地毯4可用于其自身或者代替图1中公开的系统中的地毯层2。例如，它可以结合包含无孔的重层或质量层以及离耦层的质量弹性系统，重层或质量层5可以是例如基于EPDM、EVA、PP、PE的层，该层被填充矿物质，离耦层可以是泡沫或者毛毡层。根据本发明的双层地毯与吸声层形式的有孔底衬层或者附加底衬层的组合也是一种选择。
[0056]最终，粘合层4可用在双层地毯的表面层和缓冲层之间或者缓冲层和附加层之间以及附加层之间。
[0057]根据本发明的双层地毯还可用于乘客的脚步区域中的插入垫。特别是，在前座座椅前面的区域中，表面层被结合有防滑底衬以及可能的橡胶嵌入区域来形成本领域已知的垫子。并且，这些垫子可被模塑成符合使用这些垫子的区域的形式。
[0058]在特定的示例中，双层地毯例如在双重梳理机上形成于单层内，具有25%的中空纤维，所有纤维的纤维细度在2到200dtex之间，其中至少20%的纤维具有在2到12dtex之间的细度，至少70%的其它纤维具有在17到200dtex之间的细度，其中较细纤维主要分布在双层地毯的表面区域的带内，而较粗纤维则远离下部带内的表面分布。
【主权项】
1.双层地毯，其包括至少一个由短纤维制成的针刺表面层以及由短纤维制成的相邻的针刺缓冲层，其特征在于，所述表面层和所述缓冲层包括按重量计至少25 %的中空短纤维。2.根据权利要求1所述的双层地毯，其特征在于，所述表面层的短纤维的dtex等于或小于用于所述缓冲层的短纤维的dtex，并且其中所述表面层的短纤维的dtex在2和12之间。3.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，所述缓冲层的按重量计至少75%的短纤维的dtex在17和200之间。4.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，粘结纤维在所述缓冲层中的含量为按重量计小于25 %。5.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，所述表面层中不含有粘结纤维。6.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，所述双层地毯的单位面积重量在400到2000之间，并且其中所述表面层的单位面积重量为全部重量的20%到35%。7.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，所述表面层和所述缓冲层通过机械缠结的方式结合在一起。8.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，所述表面层和所述缓冲层通过热激活粘合剂层结合，优选通过粘合薄膜、平纹棉麻织物、粘结纤维层或者粉末粘合剂结合。9.根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，其特征在于，当仅具有单个孔时，所述中空短纤维的孔隙比为10%到45%，当具有多个孔时，所述中空短纤维的孔隙比为10%到65%。10.地毯系统，其包括根据前述权利要求中任一项所述的双层地毯，以及厚层、毛毡或泡沫形式的离耦层、声吸收层、附加的毛毡底衬层或者附加的泡沫底衬层或者封闭的薄膜中的至少一个。11.根据权利要求1到9所述的双层地毯或者根据权利要求10所述的地毯系统的应用，用作汽车的3D模塑部件。
【文档编号】D04H1/4391GK105874119SQ201480062810
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2014年11月5日
【发明人】梅加纳坦·米纳克施森达拉姆, 菲利普·戈达诺, 贝特朗·戴尔马
【申请人】欧拓管理公司