可透气的轻质单向层压体制造技术

本发明专利技术提供了可透气的轻质非织造纤维材料和掺有其的复合制品。复合制品通过以下方式来形成：将由高韧度细长主体形成的开放非织造网格与至少一个基底合并，从而形成具有优异拉伸强度、优异透气性和独特美学外观的制品。

Breathable lightweight unidirectional laminate

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可透气的轻质单向层压体相关申请的交叉引用本申请是2016年1月15日提交的共同未决的申请序列号14/996,391的部分继续申请，该申请是2013年3月15日提交的申请序列号13/835,489(现为美国专利9,243,355)的分案，它们全部公开内容以引用方式并入本文。
技术介绍

本技术涉及可透气的轻质非织造纤维材料和掺有其的复合制品。相关技术的描述由高强度纤维形成的高性能纤维复合材料在各种行业中是熟知的。常规使用的高强度纤维包括聚烯烃纤维，诸如伸展链聚乙烯纤维，以及芳族聚酰胺纤维，诸如对位芳族聚酰胺纤维和间位芳族聚酰胺纤维。对于许多应用，所述纤维可用于织造或针织织物中，而对于其他应用，所述纤维可形成为非织造织物。无论是什么行业，都一直期望织物具有较轻的重量，同时仍然坚固并且耐降解和损坏。在装甲行业中，最理想的纤维复合制品是以可能的最轻重量具有可能的最大防弹性的那些，而其他任选特征诸如耐磨性或耐环境性通常是次要的。在非装甲行业中，诸如制造可穿着的纺织制品诸如运动服装和鞋类以及非可穿着的纺织制品诸如帐篷的纺织行业，特性诸如耐环境性和透气性与高强度和轻质同样重要。就这一点而言，期望纤维复合材料被设计成具有良好耐环境性以可透气，使得水蒸气可穿过织物，同时阻挡液体通过，以及以阻止冷凝液滴、使用者汗液等在织物上方或下方积聚。常规地，耐环境性的非装甲纺织产品已被制成多层结构，该多层结构掺入织造织物作为增强组分构件，尤其是由具有相对低韧度(即10克/旦尼尔或更小)的极低纤度纤维(即1旦尼尔或更小)织造的织物或者非织造毡化织物，该毡化织物由无规铺置纤维形成并且具有允许蒸气穿过其同时阻挡液体的孔隙度。这些类型的透气结构中的每一种都具有缺点。例如，可透气的织造织物未利用纤维的全拉伸强度，这是因为织造过程造成的纤维的固有卷曲。这种纤维卷曲还降低了系统保持张紧的能力，这在高强度为最重要时是特别有问题的。参见例如美国专利8,193,105，该专利教导了形成以抵抗过敏原传播的可透气的防水织物。织物由低韧度聚酯或天然纤维织造以获得孔尺寸小于一微米的可透气的多孔结构。美国专利7,682,994教导了可渗透水蒸气且不可渗透液态水的织造织物。该织物包含低韧度疏水性纤维和低韧度亲水性芯吸纱线的组合。类似地，可透气毡化织物由于纤维的随机化取向而不能利用纤维的全拉伸强度。就这一点而言，纤维的最大强度沿着其纵向轴线，并且因此，毡化织物的物理强度依据所施加载荷的方向而变化。参见例如美国专利8,328,968，其教导了包含纺粘的无规设置的聚酯纤维的微孔复合片材材料，所述聚酯纤维被粘结在一起以形成多孔的非织造毡。该材料是可透气的，但抗拉强度不足。因此，应当认识到，为了使增强的可透气材料的强度最大化，应当使用直的且未卷曲的增强元件。一种此类方法公开于美国预授权公布2015/0282544中，其教导了可透气的多层防水纺织材料。第一非织造层中的纤维相对于第二非织造层中的纤维形成大约90°的角度。每个织物层的每根纤维均嵌入基质材料内，并且所述层被压实，使得每个层中的纤维彼此侧向结合(married)。在一些实施方案中，该基质材料为以足够稀以允许纤维之间形成间隙的浓度施加的非亲水性材料，该间隙之后被亲水性材料填充。在其他实施方案中，该基质材料为完全填充相邻纤维之间的任何空间的亲水性材料。然后将织物层层压在外疏水性聚合物层和聚氨酯内隔膜之间。虽然这些复合材料被描述为具有良好的透气性，但因需要使相邻纤维彼此侧向结合以获得适当的结构稳定性(如它们共同拥有的美国专利5,333,568中所述，该专利以引用方式并入它们的公开内容中)，这导致相对于不需要此类纤维侧向结合的复合材料显著更大的纤维含量和织物重量，故它们的实用性受到限制。另一种方法公开于美国专利8,784,968中，其教导了用非织造织物增强的防水可透气材料，其中纤维之间的区域不含气体渗透性阻挡聚合物或者包含可渗透的W/B粘合剂或膜，该W/B粘合剂或膜允许气体的透气性，同时阻止或抑制流体的流动。如其中所述，在它们材料中的所有纤维均由粘合剂包封，该粘合剂在每根单独纤维上形成覆盖物，从而使这些细长主体形成为常规已知的“芯皮”结构。如图1-3、图5和图6所示，此类覆盖物(即，皮)不仅显著增加了复合材料内纤维(即，芯)所占据的尺寸和体积，而且增加了两侧向相邻的相邻纤维之间以及多层堆叠中相邻平面内处于上下方的纤维之间的距离。这种类型的结构具有有限的实用性，因为树脂含量大于高强度纤维的实际含量，这限制了所得复合制品的物理强度并且使得复合材料在使用期间更易于降解。因此，本领域中仍然需要具有优异的物理强度、轻质和透气性的纺织制品，其也可以改善的效率和更低的成本来生产。本公开提供了符合这种需要的解决方案。
技术实现思路
已出乎意料地发现，可通过掺入由高韧度、高纤度纤维和/或纤维带材制成的开放非织造织物来产生可透气的低重量织物结构。可通过操纵结构内的纤维/带材纤度和间隙尺寸同时还保持复合材料透气性并使复合材料能够在几乎任何环境条件下使用来定制开放非织造织物元件的承载能力以适应不同的需要。依据期望的最终用途，可将开放的非织造织物层压到各种基底，诸如织物、毡、泡沫、膜、隔膜等，或它们的组合。具体地讲，本公开提供了一种开放的非织造织物，其包含：a)第一阵列，所述第一阵列包含多个侧向间隔开的第一细长主体，其中紧密侧向相邻的第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第一细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第一细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第一细长主体的小于50重量％；b)第二阵列，所述第二阵列包含多个侧向间隔开的第二细长主体，其中紧密侧向相邻的第二细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第二细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第二细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第二细长主体的小于50重量％；其中所述第一阵列处于所述第二阵列上方，并且其中所述第一细长主体相对于所述第二细长主体成角度取向，由此在成对处于上方的相邻第一细长主体和成对处于下方的相邻第二细长主体的结合部处限定间隙；其中每个所述第一细长主体处于多个所述第二细长主体上方并且粘结到多个所述第二细长主体，并且其中每个所述第二细长主体处于多个所述第一细长主体下方并且粘结到多个所述第一细长主体，由此所述第一细长主体和所述第二细长主体在它们的结合部处彼此粘结。本专利技术还提供了一种复合材料，所述复合材料包含附接到至少一个基底的开放的非织造织物，所述开放的非织造织物包含：a)第一阵列，所述第一阵列包含多个侧向间隔开的第一细长主体，其中紧密侧向相邻的第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第一细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第一细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第一细长主体的小于50重量％；b)第二阵列，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开放的非织造织物，包含：/na)第一阵列，所述第一阵列包含多个侧向间隔开的第一细长主体，其中紧密侧向相邻的第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第一细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第一细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第一细长主体的小于50重量％；/nb)第二阵列，所述第二阵列包含多个侧向间隔开的第二细长主体，其中紧密侧向相邻的第二细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第二细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第二细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第二细长主体的小于50重量％；/n其中所述第一阵列处于所述第二阵列上方，并且其中所述第一细长主体相对于所述第二细长主体成角度取向，由此在成对处于上方的相邻第一细长主体和成对处于下方的相邻第二细长主体的结合部处限定间隙；/n其中每个所述第一细长主体处于多个所述第二细长主体上方并且粘结到多个所述第二细长主体，并且其中每个所述第二细长主体处于多个所述第一细长主体下方并且粘结到多个所述第一细长主体，由此所述第一细长主体和所述第二细长主体在它们的结合部处彼此粘结。/n...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170613 US 15/621,0771.一种开放的非织造织物，包含：
a)第一阵列，所述第一阵列包含多个侧向间隔开的第一细长主体，其中紧密侧向相邻的第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第一细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第一细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第一细长主体的小于50重量％；
b)第二阵列，所述第二阵列包含多个侧向间隔开的第二细长主体，其中紧密侧向相邻的第二细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第二细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第二细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第二细长主体的小于50重量％；
其中所述第一阵列处于所述第二阵列上方，并且其中所述第一细长主体相对于所述第二细长主体成角度取向，由此在成对处于上方的相邻第一细长主体和成对处于下方的相邻第二细长主体的结合部处限定间隙；
其中每个所述第一细长主体处于多个所述第二细长主体上方并且粘结到多个所述第二细长主体，并且其中每个所述第二细长主体处于多个所述第一细长主体下方并且粘结到多个所述第一细长主体，由此所述第一细长主体和所述第二细长主体在它们的结合部处彼此粘结。


2.根据权利要求1所述的开放的非织造织物，其中所述第一阵列的所述第一细长主体是单向取向的，并且其中所述第二阵列的所述第二细长主体是单向取向的，其中所述相邻第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开至少约1/16英寸，并且其中所述相邻第二细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开至少约1/16英寸。


3.根据权利要求2所述的开放的非织造织物，其中所述相邻第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开至少约1/16英寸至约1/2英寸，并且其中所述相邻第二细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开至少约1/16英寸至约1/2英寸。


4.根据权利要求1所述的开放的非织造织物，其中所述第一细长主体和所述第二细长主体各自包含复丝带材，每根复丝带材包含被压缩并压平的纤维。


5.根据权利要求1所述的开放的非织造织物，其中所述第一阵列和所述第二阵列基本上相同，其中形成所述第一阵列的所述细长主体和形成所述第二阵列的所述细长主体均包含相同的纤维/带材类型，具有基本上相同的尺寸，并且在相邻细长主体之间具有基本上相同的间距。


6.一种复合材料，包含附接到至少一个基底的开放的非织造织物，所述开放的非织造织物包含：
a)第一阵列，所述第一阵列包含多个侧向间隔开的第一细长主体，其中紧密侧向相邻的第一细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开，由此在所述紧密侧向相邻的第一细长主体之间存在空白空间；其中每个所述第一细长主体包含至少一根长丝并且任选地包含粘结剂涂层，所述粘结剂涂层占每个所述第一细长主体的小于50重量％；
b)第二阵列，所述第二阵列包含多个侧向间隔开的第二细长主体，其中紧密侧...

【专利技术属性】
技术研发人员：布莱恩·杜安·阿维森，亨利·杰勒德·阿迪夫，阿肖克·巴特纳加尔，塔马拉·L·埃勒，沙里·L·利托，布莱恩·华林，马克·本杰明·布恩，托马斯·塔姆，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：美国;US