[发明专利]耐磨损针刺复合材料工艺

说明书

相关申请的交叉引用 

本申请是2003年7月1号提交的美国专利共同申请案10/611,769的部分接续申请，该申请以引用的方式全文并入。 

技术领域

本发明涉及用于耐磨损应用中的针刺的树脂增强的纤维板的制造方法，这些应用包括但不限于鞋类，旅行包，座罩，和地板或墙面覆盖物。 

背景技术

已知将各种纺织，针织或无纺织物与塑料板或树脂层结合或用树脂对它们进行浸渍来形成主要用于加热成形和模塑过程中的复合板。例如，Zafiroglu的美国专利号5,075,142和日本已公开专利申请63-111050和63-162238就公开了这样的复合板。Miyagawa等人的美国专利号4,298,643公开了一种具露出绒头层(pile layer)的特殊织物，该织物的背面粘结或层压到一热塑性板上。然而，这种复合板不适用于某些耐磨损的物品，例如运动鞋的构件、旅行包的边角和表面层、保护性工作服、某些耐用的袋子等。 

毛绒织物，例如天鹅绒、丝绒、毛圈织物、长毛绒织物、簇状织物等，均具有一层纤维通常垂直于织物表面的表面层。在Zafiroglu的美国专利号4,773,238和4,876,128中公开了某些缝编粘结的织物，这种织物中的含纤维的层通过附着在纤维层上的弹性线而收缩和弯曲，从而形成一层毛绒状纤维。针刺纤维另外为人所知的一面是针迫使纤维进入至与板正交的方向。一些这样的毛绒状纤维中被混入复合板中。例如，粗毛地毯纤维是经针刺进入毡中并通过涂布于它们背面的粘合剂固定住，被用作箱子衬里，低成本的地面覆盖物和其他类似用途。使用时涂布了粘合剂的背面朝下，而上表面用作与地毯类似的表 面。在另一例中，涂布的表面在使用时面朝上而作为耐磨损面。日本已公开专利申请64-85614和64-85615公开了一种地毯，其包括一高度为8mm，毛绒纤维浓度为0.08g/cm³的簇状-单纤丝毛绒，其上喷洒有橡胶树脂。这种毛绒纤维和树脂的组合包括约38总量％的树脂，且平均密度仅为0.13g/cm³。在此后的现有技术中发现，为获得高的耐磨损性，需要较高的纤维密度，较高的单位体积内的树脂重量，以及较高的耐平面和压缩变形性。 

Zafiroglu的名称为“Abrasion-Resistant Composite Sheet”的美国专利号6,063,473公开了用树脂固定的更稳定和相对较薄的毛绒或类似毛绒的织物来制成耐磨损的复合板。该板包括一上层外表面、一下层表面、以及位于上下表面之间且基本与它们平行的一平面纤维网络。该复合板进一步包括通圈的形式结穿过平面纤维网络并通常从平面纤维网络垂直延伸到上复合板的层外表面上的毛绒状纤维，以及将该毛绒状纤维固定在通常与平面纤维网络垂直位置的树脂。该树脂从上层外表面延伸穿过毛绒状纤维层到至少约0.5mm深处，且更优选地是贯穿整个复合材料。该复合材料具有的平面拉伸率不超过25％，且垂直压缩率不超过25％。一般而言，复合板包括占复合材料总重量的30-90％的树脂，优选至少为50％，最优选至少为70％。通常，复合板显示出的40-粒度的威士伯(Wyzenbeek)磨损磨耗每1000次循环不超过50微米。该复合板相对较昂贵且硬，这是由于为稳定纤维在表面层内的垂直取向而需要在相对较厚的层内具有相对较高的树脂密度以及限制板的拉伸性和压缩性所致。 

美国已公开专利申请2004/0191470 A1(序列号为10/403,208)，公开了一种纤维产品，其中成网状的纤维置于正交于网平面内的毛绒状结构，且其中的网含有均匀分布的低熔点树脂或粘合剂，它们可以“原位”被活化。树脂可以是粘合剂纤维，共纺丝低熔点/高熔点纤维，或粉末形式的树脂。通过加热加压在毛绒状表面形成了一层致密化的富树脂-纤维的皮层，而板的下部相互粘结在一起。该项技术对‘473专利的改进之处在于将耐磨损性，柔软性和可模塑性结合在一起。 

然而，仍需要一种复合材料，其能将粘合剂或树脂集中于耐磨损表面以获 得最佳的柔软度和成本，且可形成更厚的或多层结构从而在提供除耐磨损性外还可提供其他功能特性，如衬垫、舒适、流体吸收、水分转移等。 

发明内容