可透气的轻质单向层压体的制作方法
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。
背景技术：
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。
技术实现要素：
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。
本发明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；
其中所述基底包括织造织物、闭合非织造织物、毡、泡沫、聚合物膜、隔膜、动物皮肤/皮、皮革、或它们的组合。
还提供了一种形成复合材料的方法，该方法包括：
a)形成第一阵列，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)将第二阵列附接到所述第一阵列，其中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％；其中所述第二阵列是预成形的，并且随后附接到所述第一阵列，或者其中所述第二细长主体被顺序地施加到所述第一阵列的所述第一细长主体上；
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；并且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；以及
c)任选地经由中间粘合剂稀松布将一个或多个基底层压到所述第一阵列和/或所述第二阵列。
附图说明
图1为开放的非织造纤维织物的顶视示意图，其具有由两个邻接的正交取向的细长主体阵列形成的网格结构。
图2为通过穿过综片间隔开的高韧度细长主体阵列的形成的顶部透视示意图。
图3为具有如图1所示网格织物结构的复合材料的前透视示意图，该网格织物结构被层压到基底，从而导致形成圆形突起和下陷凹坑。
图4为图3所示复合材料的后表面的后视示意图，其示出了分别对应于前表面上的下陷凹坑和圆形突起的圆形突起和下陷凹坑。
图5为图3所示复合材料的透视示意图。
图6为具有如图1所示网格织物结构的复合材料的前透视示意图，该网格织物结构被层压到基底，从而导致形成圆形突起和下陷凹坑，其中所述基底经由定位在网格织物和基底之间的中间粘合剂稀松布而粘结到网格织物结构。
图7为如图3-6所示复合材料的侧透视示意图。
图8为具有如图1所示网格织物结构的复合材料的前透视示意图，该网格织物结构被层压到聚合物基底，从而导致形成矩形突起。
图9为图8所示复合材料的后表面的后视示意图，其示出了对应于前表面上的矩形突起的下陷矩形凹坑。
图10为图8所示复合材料的透视示意图。
图11为具有如图1所示网格织物结构的复合材料的前视示意图，该网格织物结构被层压到聚合物基底，从而导致形成矩形突起，其中基底用定位在网格织物和基底之间的中间粘合剂稀松布来粘结到网格织物结构。
图12为如图8-11所示复合材料的侧透视示意图。
图13为阵列的示意性透视图，该阵列通过穿过浸涂机而被粘结剂树脂涂覆，然后将涂覆的阵列连接，从而将涂覆的阵列施加到防粘膜上。
具体实施方式
如图1所示，具有网格结构的开放非织造织物10通过邻接侧向间隔开的细长主体12的第一阵列和侧向间隔开的细长主体14的第二阵列而形成，其中第一阵列处于第二阵列上方。如图1所示，在形成网格的每个阵列中紧密侧向相邻的细长主体之间保留空白空间，其中第一细长主体12相对于第二细长主体14成角度取向，优选地以0°/90°取向横向设置。间隔开的阵列12和14的成角度取向在成对处于上方的相邻第一细长主体(即，两个细长主体12)和成对处于下方的相邻第二细长主体(即，两个细长主体14)的结合部处限定间隙16。每个第一细长主体12处于多个第二细长主体14上方并且粘结到多个第二细长主体，并且每个第二细长主体14处于多个第一细长主体12下方并且粘结到多个第一细长主体，其中所述主体在它们的重叠点处(即在它们的结合部处)彼此粘结。
如本文所用，“细长主体”是长度尺寸远大于宽度和厚度的侧向尺寸的主体。这包括连续长丝纤维，该连续长丝纤维包括连续单丝纤维和连续复丝纤维，包括熔融或未熔融的无捻复丝纤维(即，无捻纱线)、无捻热熔融复丝带材、或非纤维聚合物带材。这也包括熔融或未熔融的有捻复丝纤维(即有捻纱线)，但最优选的是，形成本公开的织物和熔融片材的所有细长主体为无捻细长主体，尤其是由无捻纤维形成的压缩复丝带材。
如本文所用，“高韧度”细长主体为具有以下韧度的细长主体：至少约14克/旦尼尔，更优选地约20克/旦尼尔或更大，还更优选地约25克/旦尼尔或更大，还更优选地约30克/旦尼尔或更大，还更优选地约40克/旦尼尔或更大，还更优选地约45克/旦尼尔或更大，并且最优选地约50克/旦尼尔或更大。此类高韧度细长主体也具有以下拉伸模量：至少约300克/旦尼尔，更优选地约400克/旦尼尔或更大，更优选地约500克/旦尼尔或更大，还更优选地约1,000克/旦尼尔或更大，并且最优选地约1,500克/旦尼尔或更大。此类高韧度细长主体也具有以下断裂能量：至少约15j/g或更大，更优选地约25j/g或更大，更优选地约30j/g或更大，并且最优选地具有约40j/g或更大的断裂能量。形成具有这些组合高强度特性的细长主体的方法在本领域中是常规已知的。纤维和纱线的这些拉伸特性通过astmd2256测量，并且对于带材而言，其通过astmd882-09测量。
高韧度纤维和纱线可具有任何合适的纤度，但100的最小纤度在本文中最优选。在最优选的实施方案中，细长主体包含优选地具有以下纤度的纤维/纱线：约100至约5,000，还更优选地约100至约2,000，还更优选地约100至约1,000，并且最优选地约100至约800旦尼尔。
术语“旦尼尔”是线性密度单位，等于每9000米纤维/带材的质量(以克计)。术语“韧度”是指以未受应力的样本的单位线性密度(旦尼尔)的力(克)表示的拉伸应力。“初始模量”是代表其抗变形性的材料的性质。术语“拉伸模量”是指以克力/旦尼尔(g/d)表示的韧度变化与以原始纤维/带材长度(in/in)的分数表示的应变变化的比率。
如本文所用，术语“带材”是平坦、窄的单一材料条带，该条带具有大于其宽度的长度和至少约3:1的平均横截面长径比(即沿着带材制品长度的横截面的最大与最小尺寸的比率的平均值)。已知的带材可以是纤维的或非纤维的，其中“纤维”带材包括一根或多根长丝。本公开的带材的横截面可以是矩形、椭圆形、多边形、不规则形的，或者具有满足本文概述的宽度、厚度和长径比要求的任何形状。
这种带材优选具有基本上矩形的横截面，其厚度为约0.5mm或更小，更优选为约0.25mm或更小，还更优选为约0.1mm或更小，并且还更优选为约0.05mm或更小。在最优选的实施方案中，聚合物带材具有至多约3密耳(76.2μm)，更优选约0.35密耳(8.89μm)至约3密耳(76.2μm)，并且最优选约0.35密耳至约1.5密耳(38.1μm)的厚度。厚度在横截面的最厚区域处测量。
可用于本文的带材的优选宽度为约2.5mm至约50mm，更优选约5mm至约25.4mm，甚至更优选约5mm至约20mm，并且最优选约5mm至约10mm。这些尺寸可以变化，但是本文使用的带材最优选地制造成具有实现大于约3:1的平均横截面长径比(即沿着带材制品长度的横截面的最大尺寸与最小尺寸的比率的平均值)的尺寸，所述长径比更优选至少约5:1，还更优选至少约10:1，还更优选至少约20:1，还更优选至少约50:1，还更优选至少约100:1，还更优选至少约250:1，并且最优选的带材具有至少约400:1的平均横截面长径比。
带材通过传统已知的方法形成。例如，织物可以被切割或裁切成具有所需长度的带材。裁切装置的一个示例公开于美国专利6,098,510中，该专利教导了用于在卷绕到所述辊上时裁切片状材料网的装置。裁切装置的另一个示例公开于美国专利6,148,871中，该专利教导了一种利用多个刀片将聚合物膜的片裁切成多个膜条带的装置。这两个美国专利6,098,510和美国专利6,148,871的公开在与本文一致的范围内通过引用方式并入本文。此类方法对于形成非纤维聚合物带材特别有用，但是制造非纤维聚合物带材的方法并不旨在受到限制。
用于形成复丝纤维带材的尤其可用的方法描述于共同拥有的美国专利8,236,119；8,697,220；8,685,519；8,852,714；8,906,485，它们中的每一个均在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。这些专利中的每一者描述了其中复丝馈送纤维/纱线被压缩和平坦化以形成带材的方法。具体地讲，美国专利8,236,119教导了一种用于生产聚乙烯带材制品的方法，该方法包括：(a)选择至少一根聚乙烯复丝纱线，所述纱线具有至少0.96的c轴取向函数，在通过astmd1601-99以135℃于十氢萘中测量时为约7dl/g至约40dl/g的本征粘度，并且所述纱线具有如通过astmd2256-02以10英寸(25.4cm)的计量长度和100％/min的延伸率测量的约15g/d至约100g/d的韧度；(b)将所述纱线置于纵向拉伸力下并使所述纱线经历至少一个横向压缩步骤以在约25℃至约137℃的温度下压平、固结并压缩所述纱线，由此形成具有至少约10:1的平均横截面长径比的带材制品，每个所述压缩步骤均具有起始和结束，其中每个所述压缩步骤起始处每个所述纱线或带材制品上的所述纵向拉伸力的幅值基本上等于同一压缩步骤结束处所述纱线或带材制品上的所述纵向拉伸力的幅值，并且为至少约0.25千克力(2.45牛顿)；(c)在约130℃至约160℃范围内的温度下以约0.001min-1至约1min-1的拉伸率将所述带材制品拉伸至少一次；(d)任选地将步骤(b)在约100℃至约160℃的温度下重复一次或多次；(e)任选地将步骤(c)重复一次或多次；(f)任选地在任一步骤(b)至(e)之间松弛纵向拉伸力；(g)任选地在任一步骤b)至(e)之间增加纵向拉伸力；以及(h)使所述带材制品在张紧下冷却至小于约70℃的温度。在步骤(b)之前，还可以通过在张紧下在约100℃至约160℃的温度下任选地使纱线连续通过一个或多个加热区域，然后以约0.01min-1至约5min-1的拉伸率将所加热的纱线拉伸至少一次来修改该方法。根据这些共同拥有的专利的方法形成的压缩并压平的复丝带材在本文中是特别期望的。
特别适合的高强度、高拉伸模量的非纤维聚合物带材材料是聚烯烃带材。优选的聚烯烃带材包括聚乙烯带材，诸如可以商标
与纤维一样，复丝带材可以由上文针对纤维讨论的完全相同的聚合物类型制成，因为此类带材是通过将此类纤维压缩并压平而形成的。因此，同纤维一样，带材可以具有任何合适的纤度，但优选地具有以下纤度：约100至约5,000，还更优选地约100至约2,000，还更优选地约100至约1,000，并且最优选地约100至约800旦尼尔。
最优选地，当细长主体包含复丝纤维束/纱线/带材时，细长主体具有1.5或更大的每长丝纤度(1.5dpf)，更优选地约1.5dpf最大至约10dpf，还更优选地约1.5dpf最大至约8dpf，并且还更优选地约1.5dpf最大至约6dpf。就这一点而言，细长主体纤度/dpf以及主体的间距影响最终的开放非织造织物的交叠点密度。就这一点而言，每个第一细长主体处于多个第二细长主体上方并且粘结到多个第二细长主体，并且其中每个第二细长主体处于多个第一细长主体下方并且粘结到多个第一细长主体，由此第一细长主体和第二细长主体在它们的结合部处彼此粘结。细长主体的第一阵列和细长主体的第二阵列重叠的每个位置被称为交叠点。特定区域中的交叠点数被称为交叠点密度。在本公开的优选实施方案中，开放的非织造织物的交叠点密度为约5至约10个交叠点/平方英寸，更优选地约6至约9个交叠点/平方英寸复合材料。
相对于可用带材的拉伸特性，所述带材优选为“高拉伸强度”带材，其具有至少10克/旦尼尔的韧度，至少约150克/旦尼尔或更大的初始拉伸模量，以及至少约8j/g或更大的断裂能量，各自通过astmd882-09以10英寸(25.4cm)的计量长度和100％/min的延伸率测量。高拉伸强度带材优选地具有以下韧度：大于10克/旦尼尔，更优选地至少约15克/旦尼尔，还更优选地至少约20克/旦尼尔，还更优选地至少约27克/旦尼尔，更优选地具有以下韧度：约28克/旦尼尔至约60克/旦尼尔，还更优选地约33克/旦尼尔至约60克/旦尼尔，还更优选地39克/旦尼尔或更大，还更优选地至少39克/旦尼尔至约60克/旦尼尔，还更优选地40克/旦尼尔或更大，还更优选地43克/旦尼尔或更大，或至少43.5克/旦尼尔，还更优选地约45克/旦尼尔至约60克/旦尼尔，还更优选地至少45克/旦尼尔，至少约48克/旦尼尔，至少约50克/旦尼尔，至少约55克/旦尼尔或至少约60克/旦尼尔，各自通过astmd882-09以10英寸(25.4cm)的计量长度和100％/min的延伸率测量。
虽然如图1所示的本公开的开放的非织造网格结构最优选由包含压缩复丝带材的细长主体形成，但应当理解，这是非限制性的，并且本公开的细长主体也可由未压缩的长丝、纤维和/或纱线，或此类长丝/纤维/纱线与所述带材的组合形成。纤维和纱线不同于长丝，因为纤维和纱线由长丝形成。纤维可由仅一根长丝或由多根长丝形成。由仅一根长丝形成的纤维被称为“单根长丝”纤维或“单丝”纤维，并且由多根长丝(即，一束长丝)形成的纤维被称为“复丝”纤维。“纱线”被定义为由多根长丝组成的单股线，类似于复丝纤维。典型的复丝纤维(纤维束)、纱线和典型的复丝带材将具有约30至约2000个单独长丝，同时还通过本文提及的dpf和拉伸特性(例如，1.5-10dpf和10-60g/d或更大)来表征。纤维、长丝和纱线的横截面可变化并且可为规则或不规则的，包括圆形、平坦或长方形的横截面。如本文所用的复丝纤维/纱线在将阵列附接在一起时优选基本上保持它们的形状，由此形成丝束/纱线的长丝的任何铺散(如果有的话)是最小的，并且将不会使开放的非织造织物中的间隙闭合。
所述第一阵列和所述第二阵列中每者以及任何附加阵列的高韧度细长主体，并且具有至少约14克/旦尼尔的优选韧度以及至少约300克/旦尼尔的优选拉伸模量。它们可由任何常规已知的热塑性聚合物类型形成。尤其合适的是由以下形成的细长主体：聚烯烃，包括聚乙烯和聚丙烯；聚酯，包括聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丙二酯和聚对苯二甲酸丁二酯；聚酰胺；聚苯硫醚；凝纺聚乙烯醇(pva)；凝纺聚四氟乙烯(ptfe)等。特别优选的是伸展链聚烯烃细长主体，诸如高度取向的高分子量聚乙烯，特别是超高分子量聚乙烯(uhmwpe)细长主体，以及超高分子量聚丙烯细长主体。上文所述的这些细长主体类型中的每一种在本领域中是常规已知的。同样适用于生产聚合物细长主体的有共聚物、嵌段聚合物和上述材料的共混物。例如，可用的细长主体可由复丝元件形成，所述复丝元件包含至少两种不同长丝类型，诸如两种不同类型的uhmwpe长丝或者聚酯长丝与uhmwpe长丝的共混物。
热塑性高韧度细长主体在本文中是最适合的，因为它们能够通过热、固态变形而变形。这不包括非热塑性合成纤维，诸如碳纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、聚丙烯酸类纤维、芳族聚酰胺纤维、芳族聚酯纤维、聚酰亚胺纤维等。具体地讲，最优选的是由超高分子量聚乙烯形成的细长主体。超高分子量聚乙烯长丝、纤维和纱线由伸展链聚乙烯形成，所述伸展链聚乙烯具有至少300,000，优选地至少一百万，并且更优选地介于二百万与五百万之间的分子量。此类伸展链聚乙烯纤维/纱线可在溶液纺丝过程中生长(诸如美国专利4,137,394或4,356,138所述，它们以引用方式并入本文)，或者可从溶液中纺丝以形成凝胶结构(诸如美国专利4,413,110；4,536,536；4,551,296；4,663,101；5,006,390；5,032,338；5,578,374；5,736,244；5,741,451；5,958,582；5,972,498；6,448,359；6,746,975；6,969,553；7,078,099；7,344,668以及美国专利申请公布2007/0231572所述，它们全部以引用方式并入本文)。特别优选的纤维类型为以商标
在通过astmd1601-99以135℃于十氢萘中测量时，最优选的uhmwpe纤维具有以下本征粘度：约7dl/g至约40dl/g，优选地约10dl/g至约40dl/g，更优选地约12dl/g至约40dl/g，并且最优选地约14dl/g至35dl/g。最优选的uhmwpe纤维为高度取向的，并且具有以下c轴取向函数：至少约0.96，优选地至少约0.97，更优选地至少约0.98，并且最优选地至少约0.99。c轴取向函数为分子链方向与长丝方向的对准程度的描述。其中分子链方向与长丝轴线完美对准的聚乙烯长丝将具有1的取向函数。在应用于聚乙烯时，c轴取向函数(fc)通过correale,s.t.和murthy，应用聚合物科学杂志(journalofappliedpolymerscience)，第101卷，第447-454页(2006)中所述的广角x射线衍射方法来测量。
当期望利用有捻细长主体时，加捻纤维/纱线的各种方法在本领域中是已知的，并且可利用任何方法。就这一点而言，通过首先加捻进料纤维/纱线前体，然后将有捻前体压缩成带材，来形成有捻复丝带材。可用的加捻方法描述于例如美国专利2,961,010；3,434,275；4,123,893；4,819,458和7,127,879中，它们的公开内容以引用方式并入本文。将纤维/纱线加捻成具有至少约0.5捻回/英寸纤维/纱线长度最大至约15捻/英寸，更优选地约3捻/英寸至约11捻/英寸纤维/纱线长度。在另选实施方案中，将纤维/纱线加捻成具有至少11捻/英寸纤维/纱线长度，更优选地约11捻/英寸至约15捻/英寸纤维/纱线长度。用于测定有捻纱线中捻数的标准方法为astmd1423-02。
当期望利用熔融的细长主体时，熔融纤维/纱线的各种方法在本领域中是已知的，并且可利用任何方法。通过首先熔融进料纤维/纱线前体，然后将熔融的前体压缩成带材，来形成熔融的复丝带材。就这一点而言，纤维/纱线/长丝的熔融可通过以下来实现：使用热和张紧，或者通过在暴露于热和张紧之前施加溶剂或增塑材料，如美国专利5,540,990；5,749,214；和6,148,597中所述，它们均在与本文相容的范围内以引用方式并入本文。可通过例如使用具有粘合剂特性的树脂或其他聚合物粘结剂材料至少部分地涂覆长丝来实现通过粘结的熔融。合适的树脂/聚合物粘结剂材料包括低拉伸模量弹性体材料和高拉伸模量材料两者。如本文全文所用，术语拉伸模量意指就聚合物粘结剂材料而言通过astmd638来测量的弹性模量。低或高模量粘结剂可包含各种聚合物和非聚合物材料。出于本公开的目的，低模量弹性体材料具有根据astmd638测试程序测量的约6000psi(41.4mpa)或更小的拉伸模量。低模量聚合物优选地为具有约4000psi(27.6mpa)或更小、更优选地为约2400psi(16.5mpa)或更小、还更优选地为1200psi(8.23mpa)或更小、并且最优选地为约500psi(3.45mpa)或更小的拉伸模量的弹性体。低模量弹性体材料的玻璃化转变温度(tg)优选地小于约0℃，更优选地小于约-40℃，并且最优选地小于约-50℃。低模量弹性体材料还具有至少约50％、更优选地至少约100％、并且最优选地至少约300％的优选的断裂伸长率。无论是低模量材料还是高模量材料，聚合物粘结剂还可包括填料诸如碳黑或二氧化硅，可被颜料或染料着色，可充油，或可通过硫、过氧化物、金属氧化物或本领域所熟知的辐射固化体系而硫化。
多种材料和制剂可用作低模量聚合物粘结剂。代表性示例包括聚乙烯、聚丁二烯、聚异戊二烯、天然橡胶、乙烯丙烯共聚物、乙烯丙烯二烯三元共聚物、多硫聚合物、聚氨酯弹性体、氯磺化聚乙烯、聚氯丁二烯、增塑聚氯乙烯、丁二烯-丙烯腈弹性体、聚(异丁烯-共-异戊二烯)、聚丙烯酸酯、聚脂、聚醚、含氟弹性体、硅氧烷弹性体、乙烯共聚物、聚酰胺(用于某些纤维类型)、丙烯腈丁二烯苯乙烯、聚碳酸酯以及它们的组合，以及在纤维的熔点以下可固化的其他低模量聚合物和共聚物。还可用的是不同弹性体材料的共混物，或弹性体材料与一种或多种热塑性材料的共混物。
特别可用的是共轭二烯和乙烯基芳族单体的嵌段共聚物。丁二烯和异戊二烯是优选的共轭二烯弹性体。苯乙烯、乙烯基甲苯和叔丁基苯乙烯是优选的共轭芳族单体。掺入聚异戊二烯的嵌段共聚物可被氢化，以制备具有饱和烃弹性体链段的热塑性弹性体。该聚合物可为简单的a-b-a类型的三嵌段共聚物、(ab)n(n＝2-10)类型的多嵌段共聚物或r-(ba)x(x＝3-150)类型的径向构型共聚物；其中a是来自聚乙烯基芳族单体的嵌段，并且b是来自共轭二烯弹性体的嵌段。这些聚合物中的许多是由德克萨斯州休斯敦市(houston,tx)科腾聚合物(kratonpolymers)商业生产，包括以其商标
高模量刚性材料通常具有大于6,000psi的初始拉伸模量。可用的高模量刚性聚合物粘结剂材料包括聚氨酯(基于醚和酯的聚氨酯)、环氧树脂、聚丙烯酸酯、酚醛/聚乙烯醇缩丁醛(pvb)聚合物、乙烯基酯聚合物、苯乙烯丁二烯嵌段共聚物以及聚合物的混合物，诸如，乙烯基酯和邻苯二甲酸二烯丙酯或苯酚甲醛和聚乙烯醇缩丁醛。热固性聚合物也是可用的，其可溶于碳-碳饱和溶剂，诸如甲基乙基酮，并且当被固化时拥有通过astmd638测量至少约1×106psi(6895mpa)的高拉伸模量。美国专利6,642,159中所描述的粘结剂材料也是可用的，其公开内容以引用方式并入本文。
尤其最优选的粘结剂聚合物为极性树脂或极性聚合物，特别是拉伸模量在约2,000psi(13.79mpa)至约8,000psi(55.16mpa)范围内的在软材料和刚性材料范围内的聚氨酯。优选的聚氨酯作为水性聚氨酯分散体施加，其最优选地但非必须地不含共溶剂。此类包括水性阴离子聚氨酯分散体、水性阳离子聚氨酯分散体和水性非离子聚氨酯分散体。特别优选的是水性阴离子聚氨酯分散体；水性脂族聚氨酯分散体，并且最优选的是水性阴离子脂族聚氨酯分散体，所有这些均优选地为不含共溶剂的分散体。此类包括水性的基于阴离子聚酯的聚氨酯分散体；水性的基于脂族聚酯的聚氨酯分散体；和水性的基于阴离子脂族聚酯的聚氨酯分散体，所有这些分散体优选地为不含共溶剂的分散体。此类还包括水性的基于阴离子聚醚的聚氨酯分散体；水性的基于脂族聚醚的聚氨酯分散体；和水性的基于阴离子脂族聚醚的聚氨酯分散体，所有这些分散体优选地为不含共溶剂的分散体。同样优选的是水性阳离子和水性非离子分散体的所有对应的变型(基于聚酯；基于脂族聚酯；基于聚醚；基于脂族聚醚的等)。最优选的为在100％伸长率下具有约700psi或更大模量(特别优选的范围为700psi至约3000psi)的脂族聚氨酯分散体。更优选的在100％伸长率下具有约1000psi或更大模量并且还更优选地具有约1100psi或更大模量的脂族聚氨酯分散体。最优选的具有1000psi或更大模量、优选地1100psi或更大模量的基于脂族聚醚的阴离子聚氨酯分散体。
复丝主体的长丝也可在没有粘合剂涂层的情况下热粘结在一起。热粘结条件将依据纤维类型。当使用具有粘合剂特性的树脂或其他聚合物粘结剂材料来涂覆进料纤维/纱线以粘结长丝时，仅需要少量的树脂/粘结剂。就这一点而言，所施加的树脂/粘结剂的量基于长丝加上树脂/粘结剂的总重量计优选地不超过5重量％，使得长丝包含基于长丝加上树脂/粘结剂的总重量计至少95重量％的经涂覆的纤维/纱线，并且由纱线形成的对应带材将由此也包含至少95重量％的组分长丝。更优选地，纤维/纱线和带材包含按重量计至少约96％的长丝，还更优选地按重量计97％的长丝，还更优选地按重量计98％的长丝，并且还更优选地按重量计99％的长丝。纤维/纱线和由其形成的压缩带材也可为无树脂的，即，未涂覆有粘结树脂/粘结剂，并且基本上由长丝组成或仅由长丝组成。
也在本公开的范围内的是，纤维或单丝/复丝带材可洗涤或擦洗以至少部分地移除表面涂饰剂和/或任选地经历等离子体或电晕处理以改善它们与所施加涂层粘结的能力。合适的擦洗方法和等离子体/电晕处理方法是常规已知的，并且最优选的方法是描述于共同拥有的美国预授权公布2013/0059496中的那些，该公布在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。
第一阵列12和第二阵列14中的每者使用常规用于形成单向非织造织物的装置来形成，但规范是相邻的细长主体彼此间隔开。图2中示出了优选的方法(未按比例绘制)。如图所示，提供了多个纤维/纱线/带材卷轴(即，一定长度的纤维或纱线或带材围绕中心柱体卷绕)并将其安装在一个或多个纱架34(在本领域中也称为“线架”；未意图限制细长主体的卷轴的支撑类型)上。将每个纤维/纱线/带材卷轴安装在纱架装置34的安装销上，并且将细长主体的前端从每个卷轴引导穿过具有狭槽的综片32(也称为“簧片”)，该狭槽允许所示相邻细长主体12分离，使得它们在它们最近的纵向边缘处彼此间隔开。如本领域已知的，综片中狭槽数目和狭槽间距是可变的，这允许根据需要以任何距离定制间距。
在本公开的优选实施方案中，综片32(或其他细长主体分离装置)将相邻的高韧度细长主体12分离，使得它们在它们最近的纵向边缘处间隔开至少约1/16英寸(0.15875cm)，优选地约1/16英寸最大至约1英寸(2.54cm)或在这些点之间的任何范围。更优选地，第一阵列(和所有其他阵列)中的细长主体在它们最近的纵向边缘处彼此分离约1/16英寸最大至约1英寸(2.54cm)，还更优选地约1/16英寸最大至约1/2英寸(1.27cm)，还更优选地约1/16英寸最大至约1/4英寸(0.635cm)，并且还更优选地约1/16英寸最大至约1/8英寸(0.3175cm)。在其他实施方案中，较大的间隙尺寸是优选的，其中所有阵列中所有细长主体之间的间距大于1.0cm宽，更优选地≥1.1cm宽，或≥1.2cm宽，或≥1.3cm宽，或≥1.4cm宽，或≥1.5cm宽，或这些宽度中任一个最大至约1英寸(2.54cm)或甚至更大(例如，最大至2英寸(5.08cm)。本申请中呈现的所有范围被解释为包括所列举的最小值和最大值之间的所有值。在任何网格结构中，无论细长主体之间的间距宽度如何，以0°/90°布置的所有阵列(即，垂直的第一阵列和第二阵列)中所有细长主体之间的间距优选相等，由此形成方形间隙。
一旦纤维/纱线/带材末端传送通过综片32，它们就穿过准直/定位装置，该准直/定位装置使细长主体共面取向成期望的间隔平行的并列阵列。准直/定位装置可为准直梳、固定的间隙旋转模具、固定式带槽杆、或本领域技术人员将确定的另一种类似装置。如图2所示，细长主体的阵列12(和/或14)优选地被牵拉穿过一个或多个固定式带槽辊/杆36。在使纤维/纱线/带材末端从综片32穿到任选的储存辊52时，辊/杆36中的沟槽将它们保持在适当的位置。虽然固定式带槽辊/杆36在图2中被示出为定位在综片32与储存辊52之间，但此位置仅为示例性的，并且固定式带槽辊/杆36可置于其他位置或完全消除，如本领域技术人员将确定的那样。例如，如图11所示，此类固定式带槽辊/杆可置于浸渍和挤压涂覆机内，如下文更详细地讨论，或者此类固定式带槽辊/杆36可用于这两个位置。
为了稳定细长主体的阵列，可能期望在阵列的上表面或下表面上横向放置一个或多个粘结细长主体28，如图2所示。如本文所用，“粘结”细长主体为至少部分地包含热活化热塑性聚合物的细长主体，该热活化热塑性聚合物具有的熔融温度低于高韧度细长主体的熔融温度。这在本领域中是常规已知的，并且非排他性地包括主体，所述主体包含乙烯乙酸乙烯酯、乙烯丙烯酸酯共聚物、苯乙烯嵌段共聚物、聚氨酯、聚酰胺、聚酯和聚烯烃，包括并且最优选聚乙烯。此类粘结细长主体最通常为单丝主体，该单丝主体具有与单丝纤维类似形状并且具有规则或不规则的横截面形状，包括圆形、平坦或长方形的横截面。粘结细长主体优选地具有以下纤度：约20至约2000，更优选地约50至约800，还更优选地约60至约700，还更优选地约100至约675，并且最优选地约200至约500。
如果结合，则粘结细长主体28从一个或多个卷轴退绕，所述一个或多个卷轴支撑在一个或多个纱架48上或另一种类型的线架/支架上。未意图限制任选粘结主体的支撑类型。虽然图2示出了在细长主体12穿过综片32和固定式带槽杆36之后施加的任选粘结主体，但该位置仅为示例性的，并且任选的粘结主体28可沿阵列施加在其他位置，如本领域技术人员所确定的那样。如本文所优选的，当结合时，仅横向设置的粘结细长主体存在于所述相邻的高韧度细长主体之间的空间中，所述相邻的高韧度细长主体处于细长主体12的第一阵列和细长主体14的第二阵列中的每一者中。
在如图2所示将任选粘结细长主体28放置在高韧度细长主体12上之后，可再使高韧度细长主体12(和/或14)和粘结细长主体28在它们的交点处热粘结在一起。此类热粘结通过以下来实现：使用加热元件38至少部分地熔融所述粘结细长主体28的热塑性聚合物组分，由此使热塑性聚合物活化，使得其能够粘附到高韧度细长主体(和/或14)，并且然后使粘结细长主体28的熔融热塑性聚合物固化。一旦聚合物在结合点处固化，粘结细长主体28就粘结到高韧度细长主体12(和/或14)上，由此形成尺寸上稳定的开放网格样织物。
虽然加热元件38在图2中被示出为通过与粘结主体28直接接触来加热(即，传导加热)的矩形杆，但加热可通过任何合适的方法来实现，包括对流加热(例如，热空气)、辐射加热(例如，红外加热)以及任何其他方式的传导加热。加热元件38优选地将粘结细长主体加热到以下温度：约270℉(～132℃)至约330℉(～166℃)，更优选地约280℉(～138℃)至约320℉(～160℃)，还更优选地约285℉(～141℃)至约315℉(～157℃)，并且最优选地约290℉(～143℃)至约310℉(～154℃)。
这种利用粘结细长主体28使主体彼此粘结通过将粘结细长主体28固定在它们的位置中并且由此实现在织物处理期间保持的高韧度细长主体28(和/或14)之间的固定间隙来机械地稳定开放的织物结构，并且确保织物中所有间隙的尺寸彼此相同并且在加工期间无变化。粘结步骤也优选地在无外部压力的情况下实现。来自加热元件38以用于粘结的热足以使粘合剂涂层发粘，使得主体在主体交叉点处变为充分粘结。织物上的外部压力也可用于将主体粘结在一起，诸如通过在施加粘结主体之后使所述组合穿过一对辊(未示出)。一旦细长主体12被适当地制成第一阵列，则可重复该过程以形成相同的第二纤维阵列14，其也可任选地结合如上所述的稳定粘结细长主体。在制造第一阵列和第二阵列中的每一者之后，可将它们各自卷绕到储存辊46上并保存以供后续加工。
代替或除了利用如上所述的粘结细长主体28之外，可使用粘结粘合剂来涂覆主体12和14。如果细长主体为尚未与如上所述的粘结剂熔融在一起的纤维/纱线或带材，则这是特别优选的。另外，为了将相应阵列的主体适当地粘结在一起，通常优选的是使用粘合剂来涂覆主体。就这一点而言，上文在讨论带材熔融中已描述的任何聚合物粘结剂材料均可用于此目的。将聚合物粘结剂材料施加于细长主体的方法是熟知的，最合适的方法将易于由本领域技术人员确定。就这一点而言，具体使用的术语诸如“涂覆的”并非旨在限制将粘结剂施加到细长主体上的方法。可用方法包括例如将聚合物或聚合物溶液喷涂、挤出、垫涂、浸涂或辊涂到细长主体上，以及使细长主体传送通过熔融聚合物或聚合物溶液。
可在使阵列彼此粘结或粘结到其他基底之前制造过程中的任何点处(包括在多个细长主体被布置成阵列之前或之后的任何时间)施加粘结剂。在最优选的实施方案中，仅在将多个阵列粘结在一起以形成开放的非织造织物之前，使用树脂涂覆已组装的细长主体阵列。在典型的方法中，诸如图11所示的方法，使未涂覆的细长主体阵列穿过树脂浴，诸如浸渍和挤压涂覆机，然后使经涂覆的阵列穿过辊隙以挤压掉过量树脂。如图所示，可将一个或多个带槽辊/杆或其他杆/辊结合在浸涂机中，以有助于将阵列的主体保持在其适当位置。然后将经涂覆的阵列施加到防粘膜/纸(例如，有机硅防粘纸)上，从而诸如通过使它们两者穿过组合辊(如图11所示)，任选地使该组合穿过台板(未示出；优选地，加热的台板)以将主体阵列保持在其适当位置，来将它们连接在一起。然后任选地使防粘纸上的树脂涂覆阵列干燥。此时，可如图2所示将经涂覆的阵列卷绕到储存辊52(或其他储存装置)上以供稍后使用，或者可通过将多个阵列连接在一起而将该经涂覆的阵列直接进一步加工成网格。
在最优选的实施方案中，使用聚合物粘结剂材料来涂覆每个主体阵列的每个单独细长主体，使得主体表面积的全部或基本上全部(即，至少75％、或至少约85％、或至少约95％)覆盖有聚合物粘结剂材料。因此，当使用粘结剂涂覆主体时，非织造织物的每个阵列的每个细长主体将包含至少一根长丝和粘结剂涂层。然而，重要的是，非织造复合材料的每个细长主体包含比粘结剂组分更大量的长丝组分，即，粘结剂占每个细长主体的小于50重量％，并且更优选地粘结剂占每个单独细长主体的不超过40重量％，优选地占所述织物的约10重量％最大至约40重量％，或所述织物的约15重量％最大至约40重量％(即，按细长主体阵列(即，网格)加上粘结剂(不包括其他附接层)的重量计)。更大量的粘结剂聚合物将降低所述开放非织造织物的总体强度以及所述织物的外观。另选地，可掺入甚至更低量的粘合剂/粘结剂树脂，其中按单独细长主体的总重量计，每个单独细长主体的粘合剂/粘结剂组分的总重量占约0％至约10％，还更优选地约0％至约5％。此外，无论粘结剂涂层的类型如何，每个细长主体应包含按体积计至少约90％的长丝组分，更优选地按体积计至少约95％的长丝组分，甚至更优选地按体积计至少约98％的长丝组分，并且最优选地至少约99体积％的长丝加上粘结剂。重要的是，以如此低的量施加粘结剂使开放的非织造织物的机械强度最大化，并且确保由间隔开的细长主体的阵列形成的间隙保持开放且不被流动树脂所填充。因此，每根单独纤维的粘结剂树脂重量百分比与总体非织造织物的粘结剂树脂重量百分比相关。就这一点而言，本公开的开放非织造织物优选地具有以下总面密度：约6克/m2至约50克/m2，更优选地约6克/m2至约24克/m2，其中细长主体的每个单独阵列因此具有优选以下总面密度：约3克/m2至约25克/m2，更优选地约3克/m2至约12克/m2。另外，细长主体的每个阵列优选地具有小于约10克/m2的纤维面密度(即，长丝组分，不包括任何粘结剂组分(fad))。就这一点而言，每个阵列中的每个细长主体优选地具有彼此相同的fad和总面密度(tad)，但第一阵列和第二阵列的细长主体可不同以形成混杂网格结构。例如，第一阵列可包含细长主体，该细长主体具有比第二阵列的细长主体更大的fad和/或tad。
虽然优选的是第一阵列中的细长主体可彼此相同，但它们也可以其他方式不同，而不仅仅是其面密度不同。例如，第一阵列和第二阵列优选基本上相同，其中形成第一阵列的细长主体和形成第二阵列的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，并且在相邻的细长主体之间具有基本上相同的间距。然而，第一阵列和第二阵列可为不同的，其中形成第一阵列的细长主体具有与形成第二阵列的细长主体不同的纤度，或者其中第一阵列的相邻细长主体之间的间距不同于第二阵列的相邻细长主体之间的间距，或者其中细长主体类型具有不同尺寸或由不同主体类型(例如，不同纤维/带材类型或者不同类型的树脂涂层)形成。
上文所述的阵列形成步骤可重复若干次，以根据需要产生任意数量的平行单向细长主体阵列。在制造所需数量的纤维/纱线/带材阵列之后，将细长主体的阵列(无论经涂覆的阵列、未涂覆的阵列、或者经涂覆的阵列和未涂覆的阵列的组合)随后堆叠在彼此的顶部上，最优选共延，其中第一阵列的细长主体12相对于第二阵列的细长主体14成角度取向，然后将它们粘结在一起，届时它们在它们的结合部处(即，如图1所示的重叠点处)彼此粘结。为了最小化任何可能的长丝铺散同时将阵列粘结，它们优选不在压力下层压在一起，而是首先使用粘结剂树脂涂覆并施加到防粘纸基底(如图13所示)，然后将两个分离的阵列以期望的轴向、角取向(例如，彼此垂直)交叉叠合在一起，并且随后使它们湿粘结/干燥(或树脂固化)在一起，优选未层压在一起且仅使用接触压力。就这一点而言，可将多个阵列粘结在一起，其中一个或两个阵列上的树脂是润湿的，或者涂层可为干燥的并且仍然具有足以使主体彼此粘结的粘合剂特性。如果使用防粘纸，则将它们从所形成的网格中剥离并丢弃。此外，在将阵列粘结在一起之前或之后，可将阵列/网格切割成期望的尺寸，然后优选地用于进一步加工，例如附接到一个或多个基底。
一旦连接在一起，第一阵列和第二阵列的合并组合就形成新的单片单层结构。最优选地，第一阵列的细长主体12和第二阵列的细长主体14如图1所示彼此垂直取向(即，相对于它们相应纵向轴线中的每个纵向轴线成0°/90°取向)以形成网格结构。虽然优选正交的0°/90°细长主体取向，但相邻阵列可相对于处于上方或下方的紧密相邻阵列的高韧度细长主体的中心纵向轴线以介于约0°与约90°之间几乎任何角度对准。例如，本公开的开放非织造织物可包含四个阵列，其中相应的细长主体相对于每个相邻层片以0°/+45°/90°/-45°取向，或者相对于高韧度细长主体的纵向轴线以其他角度(诸如相邻阵列以15°或30°增量旋转)取向。最优选地，开放的非织造织物包含总共仅2、3或4个阵列，其中2阵列织物具有以0°/90°取向的主体，3阵列织物具有以0°/±45°/90°取向的主体，并且4阵列织物具有以0°/+45°/90°/-45°取向的主体。
如刚才所指出的，通过湿粘结/干燥而使多个堆叠的主体阵列轻度粘结在一起以形成非织造的开放织物层。在一些实施方案中，多个这些“层”也可粘结在一起以形成多层网格结构。例如，可使包含粘结的第一阵列和第二阵列的第一网格层粘结到包含第一阵列和第二阵列的第二网格层，其中第一网格层和第二网格层优选以一定角度(如上文所讨论的任何角度，例如0°，90°，+45°，-45°，30°，60°，或其他角度，诸如相邻阵列相对于高韧度细长主体的纵向轴线以15°或30°增量旋转)彼此交叉叠合并且粘结在一起，优选地其中第一网格层具有与第二网格层相同的组成和构造。
将粘结的阵列一起合并以形成一体的单层一体非织造网格结构。非织造网格结构在任选成形之前为基本上或完全平坦的，因为没有如织造织物中所发现的卷曲或起伏。另外，重要的是，在使细长主体的阵列彼此粘结时，第一阵列的细长主体粘结到第二阵列的细长主体，并且在每个阵列中的所有相邻细长主体之间保留空间，并且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，如图1所示。复丝纤维在粘结过程中的任何压平或铺散不足以使细长主体之间的间隙闭合。就这一点而言，侧向间隙宽度优选为超过细长主体宽度的两倍(2x)，或超过细长主体宽度的三倍(3x)，或超过细长主体宽度的四倍(4x)，或甚至或超过细长主体宽度的五倍(5x)，其中每个阵列中的细长主体优选具有彼此相同的宽度。在使阵列彼此粘结之后，在每个阵列中的细长主体之间的间隙优选为至少约1/16英寸宽最大至约1/2英寸(1.27cm)，还更优选地约1/16英寸最大至约1/4英寸(0.635cm)，并且还更优选地约1/16英寸最大至约1/8英寸(0.3175cm)。
一旦多个阵列彼此粘结，就诸如通过热层压来将所得的开放非织造织物优选地与一个或多个基底联接以形成多层复合制品。虽然可根据本领域技术人员的需要使用其他方法，但通常此类层压在平板层压机、双带或钢带压机、或压延机辊隙组中进行。层压可例如在约50℃至约175℃，优选地约105℃至约175℃范围内的温度下以及在约5psig(0.034mpa)至约2500psig(17mpa)范围内的压力下进行约0.01秒至约24小时，优选地约0.02秒至约2小时。就这一点而言，在形成复合层压体时，最优选的是350psi(2.4mpa)以下的低层压压力，约225℉(107.22℃)至约275℉(135℃)的温度下，以及约60秒以下的短层压时间，其中平板层压机上形成复合材料时可实现生产率为至少约10m/min(在350psi以下)。
依据所需最终用途，开放的非织造网格织物可层压到的可用基底非排他性地包括织造织物、其他非织造织物(具体地，纤维之间无间隙的闭合非织造织物，不同于本公开的网格结构)、针织织物、毡、泡沫、聚合物膜、稀孔或无孔隔膜、动物皮肤/皮、皮革、或它们的组合。具体地讲，已发现，当将所述织物层压到多孔基底材料或可透气的基底(其可为多孔或无孔的)时，与相关领域的可透气制品相比，开放的非织造织物尤其适于制造具有增强结构强度的可透气制品。如本文所用，“可透气的”材料(例如，织物、其他基底或复合制品)被定义为水蒸气可穿过同时液体不能穿过的材料。
在一个优选的实施方案中，可将单个开放的非织造织物附接到可透气的阻水隔膜，该可透气的阻水隔膜不可透过液体诸如水但可渗透气体诸如水蒸气。这在本领域中是常规已知的。合适的可透气的阻水隔膜非排他性地包括可从美国马萨诸塞州格林菲尔德的argotec有限责任公司(argotec,llc(greenfield,ma,usa))商购获得的热塑性聚氨酯(tpu)和共聚酯防水可透气膜(或来自其他公司的类似物)，包括其
在其他实施方案中，可将非织造网格织物层压到可透气的阻水织物。合适的可透气的阻水织物非排他性地包括可从美国特拉华州纽瓦克的戈尔公司(w.l.gore&associates(newark,delaware,usa))商购获得的gore-
在其他实施方案中，可将非织造网格织物层压到可透气泡沫。合适的可透气泡沫非排他性地包括可从美国明尼苏达州梅普尔伍德的3m公司(3mcompany(maplewood,mn,usa))商购获得的cotrantm泡沫(包括cotrantm聚氨酯和聚乙烯泡沫)，以及描述于美国专利7,083,849中的泡沫，该专利在与本文一致的范围内以引用方式并入本文。在其他实施方案中，可将非织造网格织物层压到其他织造或非织造织物(无论是可透气的，还是不可透气的)以形成多层复合制品。在其他实施方案中，可将非织造网格织物层压到多个基底，包括膜、隔膜和织物的组合，最优选地，其中将所述网格作为两个基底之间的中心层而掺入。在优选的多层复合制品中，将织物(可透气的或不可透气的、阻水的或不阻水的)附接到网格的一侧，并且将可透气隔膜附接到网格的另一侧，从而将网格定位在三层结构的中间。在另一个优选的实施方案中，形成多层复合制品，该多层复合制品包含具有涂覆有持久拒水剂的外表面的织物，将该织物附接到网格结构的第一表面，然后将防水隔膜/膜(可透气的或不可透气的)附接到网格结构的第二表面。
附接到本公开网格结构的优选基底优选为薄的，具有约1μm至约250μm，更优选地约5μm至约25μm，并且最优选地约5μm至约9μm的优选层厚度。虽然优选此类厚度，但应当理解，可产生其他厚度以满足特定需要，并且仍落在本发明的范围内。
为了最大化强度、轻质以及一些实施方案中的可透气性，优选的是经由中间不连续粘合剂(诸如不连续粘合剂纤维网、不连续粘合剂稀松布)或者经由定位在基底和网格之间的粘合剂点阵来将一个或多个基底层压到开放的非织造织物。此类不连续粘合剂对于将织物(例如，织造、针织和/或非织造织物)粘附到网格是特别优选的。就这一点而言，“不连续”是指粘合剂不是覆盖整个或基本上全部基底表面的连续膜/层。合适的粘合剂纤维网或粘合剂稀松布非排他性地包括不连续热塑性纤维网、有序不连续热塑性网、非织造不连续粘合剂织物和非织造不连续粘合剂稀松布。最优选的粘合剂纤维网/稀松布为热活化的非织造粘合剂纤维网，诸如可从俄亥俄州凯霍加福尔斯的spunfab公司(spunfab,ltd(cuyahogafalls,ohio))商购获得的
如图3-12所示，已出乎意料地发现，在将本公开的开放非织造织物(即，网格织物结构)与包括聚合物膜/隔膜(可透气的或不可透气的)的基底和/或包括织物的基底层压时，获得了具有凸起区域和凹陷区域的独特纹理化织物。如图3所示，第一阵列的第一细长主体12和第二阵列的第二细长主体14显示为与基底18组合以形成复合材料20。基底18可为(例如)通透的(例如，无色膜)、透明但带色的(例如，透明带色膜)、半透明的(包括半透明织物以及膜)、亚透明的(包括织物和聚合物膜)、或不透明的(同样包括织物或聚合物膜)，所述基底覆盖主体而且覆盖邻接主体之间的间隙，所述间隙在附接基底之前是开放且未填充的。也可使基底带色以改善复合材料的美学外观。粘结主体12和14中的张紧，连同它们的间距以及间隙中不存在树脂，致使形成从复合材料的第一(前)表面向外延伸的凸起突起，在一些实施方案中，在复合材料的前表面之下延伸的向内延伸的下陷凹陷(凹坑状区域)。如图3-7所示，在一个实施方案中，复合材料20的第一(前)表面和复合材料的第二(后)表面两者可各自包括向外延伸的突起22a和向内延伸的凹陷24a两者。在其他实施方案中，诸如图8-12所示，仅一个表面将具有向外延伸的突起。如图8-12所示，复合材料40具有从第一前表面延伸的向外延伸的突起44a，而对应的向内延伸的凹陷44b(凹坑状区域)从第二后表面向内延伸。如图3-12所示，在一些实施方案中，突起具有圆形形状(其在图3-7中示出为具有来自两个表面的突起)，而在其他实施方案中，突起具有矩形形状(其在图8-12中示出为具有来自仅第一表面的突起)。隆起的形状和位置依网格结构与所附接基底的关系确定。尤其当网格结构中细长主体之间的间距大于1/4英寸时，较硬基底(例如厚度为约100μm(0.0039英寸)或更大，典型地100μm至152.4μm(0.006英寸)，例如相对较重和较厚的基底，诸如厚重织物)趋于在两个表面上形成圆形突起，而更加柔性的基底(例如厚度小于约80μm，典型地10μm至约80μm，或更典型地25.4μm(0.001英寸)至76.2μm(0.003英寸)，诸如薄聚合物膜或轻质织物)趋于形成矩形突起。还已认识到，尤其当网格结构中细长主体之间的间距为1/4英寸或更小时，包含织物和聚合物膜或隔膜的复合材料增加了刚度并致使形成圆形突起而不是矩形突起，所述织物附接到网格结构的一个表面(例如，第一表面)，所述聚合物膜或隔膜处于网格结构的另一个表面(例如，第二表面)上。
如图4所示，复合材料20的后表面具有向外延伸的突起24b和向内延伸的凹陷22b，其中后突起对应于前凹陷24a的相对侧，并且其中后凹陷对应于前突起22a的相对侧。这种纹理化表面赋予掺入开放非织造织物而形成的复合材料有吸引力的外观，这可能是范围从衣服到其他商业和行业织物的广泛范围最终用途应用所需的。在大多数实施方案中，网格织物10将为自多层复合材料的第一表面和第二表面中的至少一个可见的，从而增加复合材料外观的吸引力。
复合制品的外观还可受到中间粘合剂(诸如定位在开放非织造织物与一个或多个附接基底之间的中间粘合剂稀松布)外观的影响。例如，如图6所示，示出了复合材料30，其掺入稀松布26作为定位在基底与开放非织造织物之间的中间层。如图11所示，示出了复合材料50，其掺入类似稀松布46。如图所示，稀松布26/46的外观与细长主体12和14的外观形成对比，但未意图限制稀松布的颜色。
凭借出乎意料的独特外观，本公开的复合材料尤其适用于纺织行业，该纺织行业制造可穿着制品诸如运动服装和鞋类，以及不可穿着纺织制品诸如帐篷，其中诸如环境耐性和透气性的特性与高强度和轻质同等重要，并且还具有比任何其他已知纤维复合材料更有吸引力且适销的外观。通过改变所附接基底相对于网格织物的颜色，可为服装、鞋类、运动用品和战术性产品等制造特别美观的多色纤维布置。多种颜色可刺激消费者的兴趣并将它们引入高韧度纤维(例如，高韧度高模量聚乙烯(hmpe))的固有有益效果，包括高拉伸强度、高撕裂强度、潜在耐磨性和低重量，以及在一些应用中，凉爽的有益效果、改善的干燥时间和减小的起球。美观的外观也可例如通过改变形成网格织物的细长主体的颜色(例如，将白色uhmwpe纤维或带色hmpe纤维与一种或多种带色hmpe纤维组合，或甚至改变细长主体自身内的长丝颜色)来实现，其中细长主体具有任何纤度和间距增量，并且还任选地细长主体以角度对准以形成多轴向格纹外观。此外，如上所述，因表面突起而具有皱纹隆起表面的复合材料表面也是美观的，同时也满足最终使用者的功能需要。最后，如图3-6和图8-11所示，在基底为轻质亚透明织物的一些复合结构中，和/或当网格的细长主体的颜色比基底更深时，网格材料将透过织物显现，从而产生另一个令人愉悦的视觉效果。
以下实施例用于示出本公开的优选的实施方案：
实施例1
使用韧度为38.0克/旦尼尔且拉伸模量为1158克/旦尼尔的200旦尼尔
实施例2
重复实施例1，不同的是经由面密度为约8g/m2的中间聚酰胺粘合剂稀松布材料将网格材料层压到面密度为约22g/m2的灰色面织物，以形成复合层压体。该复合层压体的总面密度为约48g/m2。灰色尼龙织物的1英寸宽条的最大拉伸载荷为17.58磅，并且在经向上具有37.3％的拉伸应变。复合层压体的1英寸宽条的最大拉伸载荷为134.33磅，并且在经向上具有5.43％的拉伸应变。另外，在复合层压体的梯形撕裂测试中，在经向上的最大载荷为6.2磅，而层压体在经向上的最大载荷为31.4磅。
实施例3
使用韧度为35.0克/旦尼尔且拉伸模量为1200克/旦尼尔的375旦尼尔
虽然已参照优选的实施方案特别示出和描述了本公开，但本领域的普通技术人员将容易理解，在不脱离本公开的实质和范围的情况下可作出各种改变和修改。旨在将权利要求解释为覆盖所公开的实施方案、已经在上面讨论的那些替代方案及其所有等同形式。
- 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞！