具有高抗扯强度的纺织品增强复合物的制作方法

专利名称：具有高抗扯强度的纺织品增强复合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于增强复合材料的改进基片，该基片利用衬纬经编织(WIWK)物的 一个或多个独特的经构造(warp configuration)。所述经构造，如同这里所描述的那样，产 生这样的基片，该基片展示出比平针针迹(flatstitch)构造更大的尺寸稳定性(例如，当 被涂覆以形成复合物时)，比圆针针迹构造更低的规格(gauge)，和更大的抗扯强度，尤其 是在纬线方向上。尤其是，纺织品增强层是衬纬经编织物，在其内经纱被构造在其后有至少 一个圆针针迹(round stitch)的相继平针针迹的重复图案中。在一个实施方式中，可以通 过去除掉个别经纱使得通过相邻组之间的间隙形成经纱组而改变所述经纱图案。本发明也涉及包括这种纺织品增强层的复合材料。通常通过用热塑性或弹性体覆 层封装纺织品增强层而形成这种复合材料。所述经构造通过提供更大的填隙空位而便于封 装、或涂覆，处理，在该填隙空位内可以嵌入所述覆层材料。这种复合材料对于顶膜、帐篷、 防水油布、标签、旗帜、布告板等可能是有用的。

发明内容
本发明涉及增强纺织品材料，其包括衬纬经编织物，在所述衬纬经编织物中所述 经纱被构造成具有大部分是连续平针针迹且与后继的小部分连续圆针针迹结合使用的图 案。所述经纱构造可以由式x+y表示，其中x是其中经纱被定位成平针针迹布置的连续针 位置的数量并且y是其中同一经纱被定位成圆针针迹布置的后继的连续针位置的数量。通常，用具有控制针迹形成的提花轮的装备生产衬纬经编织物。这些提花轮通常 具有48个狭槽。优选地，当使用这种装备时，x和y值基于48的因数(例如，经构造可以 基于12个位置或16个位置)。这样，x+y的倍数等于提花轮中的狭槽的数量。尤其优选的 实施方式是y = 1的情形。因此，当使用12个位置生产所述经构造并且当y = 1时，相应 的x值是3、5和11中的一个。类似地，当使用16个位置生产所述经构造并且当y = 1时， 相应的x值是3、7和15中的一个。可选地，本领域技术人员可以用提花链条代替上面所描述的提花轮。所述链条可 以具有与所述提花轮具有的狭槽的数量相同的链环(link)。在第二实施方式中，通过使用 一个或多个托辊以提供更长长度的支撑(也就是，更多链环)，因此延伸可以获得的经构造 重复，所述链条可以具有比所述提花轮的狭槽更多的链环。提花链条可以被用来形成宽范 围的缝合构造，包括，仅仅是示例性的并且是非限定性的，x+y经构造，在其内x值在3到15 的范围内并且y值在1到4的范围内。较新的编织机器用电子控制系统代替提花轮或链。在这些系统中，有可以获得经 构造的更多的可能性，因为所述构造不受提花轮或链上的有限量的空间的限制。当然，使用 这些类型的系统也能容易地再生产这里所描述的x+y经构造。通过使用这样的经构造，即，其中经纱在连续针位置处被设置成平针针迹构造，随 后较少数量的后续连续针位置中经纱被设置成圆针针迹构造，并且优选为其中经纱具有 x+y构造，能形成具有改进的尺寸稳定性、高抗张强度、高抗扯强度、和相对光滑表面的衬纬经编织物。进一步地，增强纺织品的规格(也就是，厚度)与仅仅使用平针针迹构造的经纱 形成的先前的衬纬经编织物基片是大体上相同的。


图1是针床点图，示出了在这里所描述的各种衬纬经编织物构造中使用的组成缝 合纱；图2是针床点图，示出了在这里所描述的各种衬纬经编织物构造中使用的组成纬 纱；图3是针床点图，示出了在衬纬经编织物中使用的组成经纱，在其内经纱被定位 成传统的平针针迹构造；图3B是衬纬经编织物的针床点图，在其内经纱以图3中所示的平构造存在；图4A是针床点图，示出了在衬纬经编织物中使用的组成经纱，在其内经纱被定位 成传统的圆针针迹构造；图4B是衬纬经编织物的针床点图，在其内经纱以图4A中所示的圆构造存在；图4C是图4B的织物的照片，示出了经和纬纱之间的一致的间距；图5A是3+1经构造的针床点图，其中经纱形成三个连续针位置的平针针迹图案和 一个针位置的圆针针迹图案；图5B是衬纬经编织物的针床点图，其中经纱以图5A中所示的3+1构造存在；图5C是图5B的织物的照片，示出了经和纬纱之间的不一致的间距；图6A是5+1经构造的针床点图，其中经纱形成五个连续针位置的平针针迹图案和 一个针位置的圆针针迹图案；图6B是衬纬经编织物的针床点图，其中经纱以图6A中所示的5+1构造存在；图7A是7+1经构造的针床点图，其中经纱形成七个连续针位置的平针针迹图案和 一个针位置的圆针针迹图案； 图7B是衬纬经编织物的针床点图，其中经纱以图7A中所示的7+1构造存在；图8A是11+1经构造的针床点图，其中经纱形成十一个连续针位置的平针针迹图 案和一个针位置的圆针针迹图案；图8B是衬纬经编织物的针床点图，其中经纱以图8A中所示的11+1构造存在；图9A是3+1经构造的针床点图，其中经纱形成三个连续针位置的平针针迹图案和 一个针位置的圆针针迹图案并且其中所述经纱被定位在通过以一定的间隔去除掉个别经 纱而形成的组内；图9B是衬纬经编织物的针床点图，其中经纱以图9A中所示的构造存在；图9C是图9B的织物的照片；图10是用图4C的织物增强的复合物在这种复合物已经经受了纬线方向上的撕扯 强度试验之后的照片；图11是用图5C的织物增强的复合物在这种复合物已经经受了纬线方向上的撕扯 强度试验之后的照片；图12是用图9C的织物增强的复合物在这种复合物已经经受了纬线方向上的撕扯 强度试验之后的照片。
具体实施例方式纬纱，当编织织物时，被从外部针向供给并且随后被携带在从动辊、托辊和第二从 动辊之上到达供给辊。在传统的方式中，纬纱位于针的后侧上。通过梳栉进给经纱并且将经纱定位在纬纱之上并且通过缝合纱将经纱至少松散 地保持在合适的位置处。在平针针迹构造的情形中，携带经纱的梳栉保持在固定位置。在 圆针针迹的情形中，梳栉在水平方向上从一个针位置到相邻针位置地前后移动。在本经纱 构造中，所述梳栉在x个线圈横列(course)中保持固定并且然后在y个线圈横列中挪动在 一个针位置，因此形成x+y构造。当生产织物时，针向上地移动通过线圈(loop)同时织物握持针床(holddown bar)的指状物将向下的压力维持在织物上。然后梳栉被摆动通过针并围绕针并且再次返回 以在所述针的钩或眼中形成另一线圈。所述针被缩回以允许线圈被打结，或当所述针向下 移动时所述线圈被脱圈，并且闭口针(closing wire)接合钩或眼以将新形成的线圈保持在 合适的位置处，同时先前的线圈被脱圈，直到用下一个缝合再次开始动作。应当指出，在这 个整个操作期间，沉降片座(sinker bar)保持固定，并且握持针床保持接合在先前形成的 线圈上以防止它们在脱离了针之后轧梭(break out)。在制造本衬纬经编织物时，其中考虑到规格，所述线圈是开口的，而不是闭合的。 然而，当更加关心稳定性时，所述线圈可以可选地是闭合的。编织物通过驱动辊被从所述针 脱开。在图1的针床点图中示出了缝合纱10的图案。对于这里所描述的所有织物结构 来说，该开口线圈缝合图案是相同的。所述缝合纱10可以由多种材料中的任何材料制成， 包括聚酯、尼龙、聚烯烃、芳纶、碳、玻璃纤维、棉以及类似材料，和它们的组合。所述缝合纱 (stitch yarn) 10优选为由连续的聚酯长丝(filament polyester)制成。所述缝合纱10 的尺寸在30但尼尔到300但尼尔范围内，更优选地，在40但尼尔和70但尼尔范围内。所 述缝合纱10也可以被称作“系结纱(tie yarn)”或“编织纱(knitting yarn)”。在图2的针床点图中示出了衬纬纱20的图案。对于这里所描述的所有织物结构来 说，这个直通图案是相同的。在图3A、4A、5A、6A、7A、8A和9A中示出了经纱的多种构造。所 述衬纬纱20和经纱(在附图中由30、40、50、60、70、80和90表示)优选为由高韧性材料制 成，包括，但不限于，聚酯、尼龙、聚烯烃、芳纶、玻璃、玄武岩、碳和它们的组合。所述经和纬 纱的最大尺寸由机器的规格确定，如同本领域技术人员所知道的那样。优选地，经纱30-90 和纬纱20包括尺寸在150但尼尔和3000但尼尔范围内并且，更优选地，在500但尼尔和 1300但尼尔范围内的平聚酯长丝纱。经纱和纬纱能是有织构的或无织构的。也可以使用合 股纱、扁纱、和单丝纱。为了形成这里所描述的经构造，经纱以大体上笔直方位被进给到编织机器中，类 似于在连续针位置(举例来说，三个)的平针针迹，之后在某些数量的随后的连续针位置 (举例来说，一个)进行圆针针迹。在一个实施方式中，经纱梳栉由提花轮控制，其将经纱移 动一个针位置以形成圆针针迹。如同已经讨论过的那样，也可以使用提花链条或计算机控 制系统。在完成圆针针迹之后，纱被移动回到它们的原始位置。然后重复平针针迹和圆针 针迹的提花(pattern)。
可以在织物的整个宽度上或者在仅仅一个或多个局部区域中使用本经构造，假定 所述编织机器配备有足够的梳栉(bar)以支撑多个经纱构造。在这里所提供的各种经纱构造中，所述经纱以平针针迹构造被定位在多个连续针 位置中，在其后的多个(优选数量较少)后继的连续针位置处，经纱为圆针针迹构造，使得 所述经纱构造遵循式x+y，其中x是在其内形成平针针迹的连续针位置的数量并且y是后继 的在其内形成圆针针迹的连续针位置的数量。如同上面所讨论的那样，当使用具有提花轮的编织机器时，X和y值优选为基于标 准提花轮中的狭槽的数量。具体而言，X+y的倍数优选为等于提花轮中的狭槽的数量。例 如，在48狭槽提花轮中，当x+y = 16时，在提花轮的三个狭槽之上执行各个针移动。再次 使用48狭槽提花轮，当x+y = 12时，在提花轮的四个狭槽之上执行各个移动。这样，当y =1时，对于12狭槽图案优选的x值是3、5和11，并且对于16狭槽图案优选的x值是3、 7和15。在图5A中示出了 3+1图案，在图6A中示出了 5+1图案；在图7A中，示出了 7+1图 案；并且在图8A中示出了 11+1图案。因为x+y式必须等于提花轮的狭槽的数量的因数，使用具有提花轮的WIWK机器限 制了可以使用的经纱构造的可用的组合。然而，使用提花链条或电子控制克服了这些限制。 使用这些类型的系统，经纱构造的可能的x和y值有了更多选择。这些x值包括在3到15 的范围内的整数，并且y值在1到4的范围内。因此，作为例子并且是非限定性的，能使用 14+1、14+2、14+3、或14+4缝合构造，尤其是当期望异常光滑的织物(也就是，带有一致的低 规格的织物)时。这里所讨论的x+y经纱构造的一个预期的可选方式是其中同一单独经纱使用两 个或更多个经纱构造的变形。可以形成具有多种经纱构造的织物，其中，例如，第一经纱最 初被构造成具有x+y提花，其后是具有a+b提花的第二构造，其中x和a代表连续平针针迹 的数量并且y和b代表后继的连续圆针针迹的数量，并且x不必须等于a且y不必须等于 b。对于单独经纱也可以使用第三构造(举例来说，m+n构造，其中m和n是不同的整 数并且不必须等于它们的前面构造的数量)。能从具有在这里所描述的优选范围之内的平 针针迹和圆针针迹数量的经纱构造的任意组合选择图案。如同这里所预期的那样，连续平 针针迹的数量的值(由x、a和m表示)是3到15范围内的整数，并且后继的连续圆针针迹 的数量的值(由y、b和n表示)是1到4范围内的整数。而且，在同一织物之内可以使用不同的经纱构造。也就是，除了单独经纱在它的长 度上具有多种经纱构造，第一经纱的经纱构造可以与同一经纱片中的其它经纱的经纱构造 不同。为了美学或其它原因，在织物内形成具有更大尺寸稳定性的区域或者形成交替经纱 构造的图案，这种方法可能是有利的。返回到附图，图3A是针床点图，示出了处于平针针迹构造的多个经纱30。这种平 针针迹构造生产带有一致的和低规格的织物3 (在图3B中示出)，导致光滑表面，该光滑表 面对于叠层和印刷来说是理想的。然而，因为经纱30未被织物结构中的其它纱紧紧地保 持，经纱30趋向于“展开”(也就是，多丝纱束趋向于分离)并且填满经纱30、纬纱20和 缝合纱10之间的间隙。这种情况的正面后果是，因为当织物3被撕扯时经纱30可以移动 到一起，这样使得撕扯织物3是更加困难的，所以这种织物3的抗扯强度通常是相当高的。
6这种结构的一个负面后果是可能不利地影响叠层，因为阻塞的间隙防止涂层或叠层材料流 过，因此抑制强结合的形成。结果是，具有平针针迹增强物(也就是，织物3)的叠层复合物 的剥离强度是低的。图4A是针床点图，示出了圆针针迹构造的多个经纱40。这种圆针针迹构造产生尺 寸更加稳定的织物4 (在图4B中示出)，该织物4具有比织物3更高的规格并且具有稍微不 均勻的表面外形，这两点均是由卷绕缝合纱10的经纱40引起的。尽管最终的织物表面是 较粗糙的(使得它不适于一些应用)，经纱40接近缝合纱10便于使用织物4的复合物的生产。因为经纱40被构造成圆方位，所述经纱40趋向于被定位的更靠近所述缝合纱10， 因此防止所述经纱40展开并且维持纱10、20、40之间的较大的间隙。结果是，使得后继应 用的覆层或粘结剂的良好粘着是可能的，并且具有圆针针迹增强物(也就是，织物4)的复 合物趋向于具有比用织物3生产的那些复合物更高的剥离强度。图4C是织物4的照片，其 示出了经纱和纬纱之间的一致的间距，使得间隙尺寸和形状均勻。图5A是针床点图，示出了 3+1纱构造的多个经纱50。如同所示的那样，各个经纱 50在产生单个圆针针迹之前产生三个平针针迹。通过允许梳栉保持在恒定位置三个线圈横 列并且然后被移动一个针位置以进行圆针针迹实现这种图案。在形成圆针针迹之后，所述 梳栉移动回到它的原始位置，并且重复所述图案。图5B是针床点图，示出了经纱50 (具有3+1构造)、缝合纱10和纬纱20。与织物 3和4中的一个或两个相比，最终织物5在抗扯强度、粘结性、尺寸稳定性和光滑性方面展 示出所期望的性能。已经发现，包括圆针针迹(也就是，3+1构造中的“1”)导致所述经纱 50被连接到所述缝合纱10和纬纱20，与织物3相比，使得纱之间的间隙被打开。结果是， 因为所述经纱50更靠近所述缝合纱10，与织物3相比提高了粘结性和尺寸稳定性。而且， 因为所述经纱40未被“锁定”到位(如同在织物4中那样)，当撕扯织物5时所述纱50能 稍微地移动，导致增加的抗扯强度值。额外地，通过使得所述经纱50的大部分长度包括平 针构造，所述织物5的表面光滑性接近由织物3所能获得的表面光滑性。图5C是织物5的照片，其示出了经纱和纬纱之间的不一致的间距，导致间隙大小 和形状不一致。再查看照片也显示所述纬纱，其被水平地定向，在平针针迹的区域内趋向于 聚集在一起。通过允许所述梳栉保持在恒定位置三个线圈横列并且然后被移动一个针位置 以进行圆针针迹实现这种图案。在形成圆针针迹之后，所述梳栉移动回到它的原始位置，并 且重复所述图案。图6B是织物6的针床点图，示出了经纱60(具有5+1构造)、缝合纱10 和纬纱20。图7A是针床点图，示出了具有7+1经纱构造的多个经纱70。如同能看到的那样， 各个经纱70形成七个平针针迹，之后被移动一个针位置以形成圆针针迹。所述圆针针迹将 所述经纱连接到所述缝合纱，因此形成更加尺寸稳定的织物。图7B是织物7的针床点图， 示出了经纱70 (具有7+1构造)、缝合纱10和纬纱20。图8A是针床点图，示出了具有11+1经纱构造的多个经纱80。如同能看到的那样， 各个经纱80形成十一个平针针迹，之后被移动一个针位置以形成圆针针迹。所述圆针针迹 将所述经纱连接到所述缝合纱，因此形成更加尺寸稳定的织物。图8B是织物8的针床点图， 示出了经纱80 (具有11+1构造)、缝合纱10和纬纱20。
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图9A是针床点图，示出了多个经纱90，其被布置在经纱组92、94、96和98中。所 述经纱组92、94、96和98彼此间隔开一距离，该距离等于单个经纱的空间。如同所示的那 样，组92、96各自具有三个经纱，并且组94、98各自具有四个经纱。提供这种图案仅仅是示 意性的并且不意在限制可能产生的图案。相邻纱组可以具有相同数量的纱或可以具有不同 数量的纱。优选地，在各个例子中，纱组的最后一个纱和相邻纱组的第一个纱之间的间距等 于单个经纱的空间。可以在织物的整个宽度上使用x+y经纱构造。可选地，可以仅仅在织物的局部区 域、例如布边内使用经纱构造，且不同的构造被用在织物的剩余部分中。实施例1生产衬纬经编织物，其经纱构造相应于图4C中所示的织物的经纱构造(也就是， 具有圆针针迹构造的经纱的标准WIWK织物)。使用1000但尼尔的连续聚酯长丝经纱、1000 但尼尔的连续聚酯长丝纬纱和70但尼尔的聚酯缝合纱，在9规格机器上生产这种织物。在 经线方向和纬线方向上每英寸有9个纱。然后将热塑性烯烃组合物涂覆在所述织物的两侧上以提供具有45密耳厚度的复 合物。实施例2生产衬纬经编织物，其经纱构造相应于图5C中所示的织物的经纱构造(也就是， 具有3+1的经纱构造)。使用1000但尼尔的连续聚酯细丝经纱、1000但尼尔的连续聚酯长 丝纬纱和70但尼尔的聚酯缝合纱，在9规格机器上生产这种织物。在经线方向和纬线方向 上每英寸有9个纱。然后将实施例1中所使用的相同的热塑性烯烃组合物涂覆在所述织物的两侧上 以提供具有45密耳厚度的复合物。实施例3生产衬纬经编织物，其经纱构造相应于图9C中所示的织物的经纱构造(也就是， 具有3+1经纱构造，其中经纱被提供在具有三个和四个纱的交替组中)。在经线方向上每英 寸仅仅使用7个纱，在9规格机器上生产这种织物。通过将四个经纱穿入、一个穿出、三个 穿入、和一个穿出等等可以获得这种织物。使用1000但尼尔的连续聚酯长丝经纱、1000但尼尔的连续聚酯长丝纬纱和70但 尼尔的聚酯缝合纱来生产这种织物。在经线方向每英寸有7个纱并且在纬线方向上每英寸 有9个纱。然后将实施例1中所使用的相同的热塑性烯烃组合物涂覆在所述织物的两侧上 以提供具有45密耳厚度的复合物。然后在经线方向和纬线方向上测试分别由三个实施例的织物制成的复合物的抗 扯性能。图10-12提供了照片，这些照片示出了当被垂直于纬纱并且因此通过所述纬纱进 行撕扯(也就是，“在纬线方向上”)时的复合物。图10是实施例1的涂覆后的织物在经受纬线方向上的依照ASTMD-751B的抗扯强 度试验之后的照片。如同可以观察到的那样，复合物中的撕扯是勻称撕扯，其中带有少许经 和纬纱扭曲。所测量的平均撕扯力是65磅。图11是实施例2的涂覆后的织物在经受纬线方向上的依照ASTMD-751B的抗扯强度试验之后的照片。如同可以观察到的那样，复合物中的撕扯是锯齿状撕扯，指示所需要的 更大的撕扯力。在撕扯的任一侧上都存在扭曲纱区域。所测量的平均撕扯力是90磅。图12是实施例3的涂覆后的织物在经受纬线方向上的依照ASTMD-751B的抗扯强 度试验之后的照片。如同可以观察到的那样，复合物中的撕扯是非常不规则的撕扯，其指示 需要更加巨大的撕扯力。扭曲纱的区域显著地大于图11中所示的复合物的扭曲纱的区域， 并且在纱之间呈现有气穴，其相应于去除掉的经纱。所测量的平均撕扯力是130磅。这样，依照这里的教导而生产的织物提供具有显著改进的撕扯性能的复合物。额 外地，应当相信，本织物具有足够的尺寸稳定性以在织物的本体之内没有几何扭曲的情况 下经受住涂覆过程。可以预料得到，这里所描述的增强物可以应用在多种产品中，包括，但不限于，顶 膜、标签、布告板、旗帜标语、帐篷和帐篷衬里，以及类似产品。
权利要求
一种织物增强物，包括衬纬经编织物，所述衬纬经编织物具有纬纱、缝合纱和经纱，其中各个经纱具有这样的经纱构造，所述经纱构造包括连续平针针迹的至少一个组合和在所述连续平针针迹的至少一个组合之后的至少一个圆针针迹。
2.如权利要求1所述的织物增强物，其中所述经纱构造具有x+y构造，其中x表示连续 平针针迹的数量，其中y表示连续圆针针迹的数量，并且其中x在3到15的范围内且y在 1到4的范围内。
3.如权利要求2所述的织物增强物，其中所述经纱构造是3+1构造。
4.如权利要求2所述的织物增强物，其中所述经纱构造是7+1构造。
5.如权利要求1所述的织物增强物，其中所述衬纬经编织物在所述织物的整个宽度上 包括不同的经纱构造区域。
6.如权利要求1所述的织物增强物，其中所述经纱被定位成通过以一定的间隔去除掉 个别经纱而形成的组。
7.如权利要求6所述的织物增强物，其中所述经纱被以四个经纱和三个经纱的形式分 组，并且其中经纱的所述组之间的间隔等于单个经纱的间距。
8.一种织物增强复合物，所述复合物包括(a)衬纬经编织物，所述衬纬经编织物具有 纬纱、缝合纱和经纱，其中各个经纱具有这样的经纱构造，所述经纱构造包括连续平针针迹 的至少一个组合和在所述连续平针针迹的至少一个组合之后的至少一个圆针针迹；和(b) 施加到所述织物的至少一侧的热塑性或弹性体涂覆组合物。
9.如权利要求8所述的复合物，其中所述涂覆组合物被施加到所述织物的两侧。
10.如权利要求8所述的复合物，其中所述经纱构造具有x+y构造，其中x表示连续平 针针迹的数量，其中y表示连续圆针针迹的数量，并且其中x在3到15的范围内且y在1 到4的范围内。
11.如权利要求10所述的织物增强物，其中所述经纱构造是3+1构造。
12.如权利要求10所述的织物增强物，其中所述经纱构造是7+1构造。
13.如权利要求8所述的织物增强物，其中所述衬纬经编织物在所述织物的整个宽度 上包括不同的经纱构造。
14.如权利要求8所述的织物增强物，其中所述经纱被定位成通过以一定间隔去除掉 个别经纱而形成的组。
15.如权利要求14所述的织物增强物，其中所述经纱被以四个经纱和三个经纱的形式 分组，并且其中经纱的所述组之间的间隔等于单个经纱的间距。
全文摘要
本发明涉及包括衬纬经编织物的增强织物材料，其中所述经纱被构造成具有大部分是连续平针针迹且与后继的小部分连续圆针针迹结合使用的图案。可以由式x+y表示所述经纱构造，其中x是其中经纱被定位成平针针迹布置的连续针位置的数量并且y是其中同一经纱被定位成圆针针迹布置的后继的连续针位置的数量。本衬纬经编织物具有改进的尺寸稳定性、高抗拉强度、高抗扯强度、和相对光滑的表面，使得它们非常适于用作顶膜、标签、旗帜、帐篷和类似物中的增强物。
文档编号D04B21/14GK101861419SQ200880116656
公开日2010年10月13日 申请日期2008年10月14日 优先权日2007年11月21日
发明者伦道夫·S·科尔曼, 布赖恩·卡拉韦, 戴维·W·马丁 申请人:美利肯公司