超低渗透性和高接缝强度织物及其制造方法

文档序号:1957786 发布日期:2021-12-10 浏览:10次 >En<

阅读说明:本技术 超低渗透性和高接缝强度织物及其制造方法 (Ultra-low permeability and high seam strength fabrics and methods of making same ) 是由 尼尔·亨特 于 2020-04-28 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种纱线的未涂布的织造织物,该纱线由合成纤维形成,在经向方向和纬向方向上织造以形成顶表面和底部,其中该织物被处理以便使织物表面结构永久改性,使得纤丝状或顶端结构大致垂直于该织物的表面延伸,并且该顶表面上的该纱线的至少一部分和/或该底表面上的该纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且该顶表面上的该纱线的大部分和/或该底表面上的该纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维。本发明还提供了用于生产该织物的方法以及该织物在应用于产品中的用途,该产品诸如汽车气囊、帆布、可充气滑梯、临时遮蔽物、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质。(The present invention provides an uncoated woven fabric of yarns formed of synthetic fibers woven in warp and weft directions to form a top surface and a bottom, wherein the fabric is treated to permanently modify the fabric surface structure such that filamentary or tip structures extend generally perpendicular to the surface of the fabric, and at least a portion of the yarns on the top surface and/or at least a portion of the yarns on the bottom surface have warp and weft fibers fused together at their intersections, and a majority of the yarns on the top surface and/or a majority of the yarns on the bottom surface have fibers with permanently modified cross-sections fused together. The invention also provides a method for producing the fabric and the use of the fabric in applications in products such as automotive airbags, canvases, inflatable slides, temporary shelters, tents, pipes, coverings, and print media.)

超低渗透性和高接缝强度织物及其制造方法

技术领域

本发明涉及合成纤维的纱线的未涂布的织造织物,以及用于生产此类织物的方法和此类织物用来生产产品的用途,该产品诸如但不限于气囊、帆布、可充气滑梯、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质。

背景技术

在汽车工业中存在向更小和更轻的车辆发展的持续趋势。相应地,有时更少的空间可用于强制性安全物品诸如气囊,而一些气囊需要物理上更大才能满足不断发展的汽车安全标准。这就导致了一些气囊模块需要更小而一些气囊需要更大的问题。已经发展出在较高压力和/或温度下包装气囊的方法。虽然此类方法可改善气囊在模块内的可包装性,但是它们往往也比较昂贵并且增加了气囊模块制造过程的复杂性。

为了满足有效充气的要求,气囊织物必须满足一定的强度要求并具有抵抗空气通过的能力,该能力由透气率的度量来限定。因此,期望织造尼龙或聚酯气囊具有非常低的孔隙率和相应低的透气率。虽然织物特性诸如纱线的线密度、捻系数、织造构造以及厚度和重量都会影响透气率,但通常必须将涂层或附加层添加到气囊织物上才能满足行业标准。

然而,不仅涂布过程缓慢且费力,涂层本身也是昂贵的,因此使得这些气囊非常昂贵。此外,涂层可妨碍这些织物的可折叠性或可包装性,这是气囊的必要特性。

在不使用涂层的情况下,为了具有足够低的渗透性,气囊织物通常需要以更高的构造织造,这增加了成本和重量,并且再次降低了可包装性。

当使用较低的织物构造时,并且因此织物的覆盖系数下降,则织物特性诸如耐边缘精梳强度降低。据信,该织物特性与切割和缝合的气囊接缝强度相关,并且在试图降低织物覆盖系数时,在设计阶段期间,存在气囊缓冲垫通过接缝开口在接缝处失效以及在接缝处的织物损坏的趋势。

此外,随着涂层被移除并且织物构造的减少,织物承受在展开期间产生的热气体的能力降低。这可能是由于织物具有更开放的结构,以及因此经向纺线和纬向纺线相对于彼此移动的更大能力,从而产生对气流的较低阻隔。这种情况的一个示例可以是,当未涂布的低构造织物折叠在气囊模块内时,在织物中形成折痕。在展开期间,由于由折痕处的应变状态引起的经向纺线和纬向纺线的相对移动,织物的折痕部分可具有比织物的非折痕部分更开放的结构。这种更开放的结构将导致比织物的非折痕部分更低的对热气流的阻隔,因此热气体将优先流过更开放的结构。

如WO 2017/079499A1中以及WO 2018/204154A1中所教导的,压延织物导致织物渗透性大幅且永久地降低,并且其中描述的过程条件已被仔细设计成防止织物拉伸强度的变化作为压延步骤的直接结果。由这些参考文献的教导内容生产的织物可用于消除用于气囊缓冲垫中使用的织物的涂层,并在某种程度上减少织物构造。这已经导致气囊织物的成本更低并且可包装性改善。

然而,对于一些特定的气囊缓冲垫,为了消除涂层,如通过静态透气率和动态透气率(SAP和DAP)测量的织物渗透性必须接近零,并且可接受的接缝强度性能以及因此改善的耐边缘精梳强度比防止拉伸强度的一些变化更重要。

对于其他气囊缓冲垫,在热气体展开之前或期间对经向纺线和纬向纺线之间的相对移动更稳定的织物,再次结合可接受的接缝强度以及因此改善的耐边缘精梳强度是最重要的。

本领域需要附加的非常低的渗透性、高的耐边缘精梳强度、可折叠的织物,其需要减少涂层量或根本不需要涂层,并且可以以较低织物构造来织造,并且其仍然满足关键性能标准,诸如永久性低透气率和足够高的拉伸强度,以及足够高的撕裂强度。

发明内容

本发明涉及包含合成纤维的纱线的未涂布的织造织物,以及用于生产此类织物的方法和此类织物的用途。

在第一方面,本发明涉及未涂布的织造织物,其包括纱线,该纱线由合成纤维形成,在经向方向和纬向方向上织造以形成顶表面和底表面,织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分和/或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分和/或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。

在该第一方面的一个实施方案中,经向纱线与纬向纱线的不同之处在于它们的物理特性(诸如线密度)的一个或多个差异,该一个或多个差异来源于所述合成纤维的物理特性(诸如线密度)的一个或多个差异,其中形成经向纱线的纤维与形成纬向纱线的纤维在化学上相同。优选地,形成经向纱线的纤维由单一聚合物形成,该单一聚合物与形成纬向纱线的纤维的单一聚合物相同。

在该第一方面的另选实施方案中,经向纱线与纬向纱线的不同之处在于,经向纱线的合成纤维的化学组成不同于纬向纱线的合成纤维的化学组成。在该实施方案中,经向纱线和纬向纱线由相同类别的聚合物制成,其中形成经向纱线和纬向纱线的纤维的聚合物材料表现出单一熔融相。在该实施方案中,经向纱线和纬向纱线可例如包含不同共混比率的相同聚合物的共混物,或不同聚合物材料的共混物。技术人员应当理解,化学组成的这样的差异也可导致经向纱线和纬向纱线之间的物理特性的差异。

在第二方面,本发明涉及未涂布的织造织物,其包括纱线,该纱线由单一聚合物所形成的相同合成纤维形成,在经向方向和纬向方向上织造以形成顶表面和底表面。在本公开的织物中,织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分和/或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分和/或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。

在该第二方面的一个实施方案中,本发明涉及未涂布的织造织物,其包括纱线,该纱线由单一聚合物所形成的相同合成纤维形成,在经向方向和纬向方向上织造以形成顶表面和底表面。在本公开的织物中,织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。

在第三方面,本发明涉及未涂布的织造织物,其包括纱线,该纱线由单一聚合物所形成的相同合成纤维的纤维形成,在经向方向和纬向方向上织造以形成顶表面和底表面;其中该织物具有0.3l/dm2/min或更低、优选地0.2l/dm2/min或更低的静态透气率(SAP),并且动态透气率为150mm/sec或更低;其中织物在经向方向和纬向方向两者上的拉伸强度均为1000N或更大;其中织物表面结构的15倍-200倍放大图像示出了大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构。

技术人员应当理解,术语“纤维”在本领域中可用于指纱线或由其制备纱线的连续长丝。在本公开中,应当理解,术语“纱线”用于指织造以产生织物的纤维束,并且术语“纤维”用于指由其制备纱线的连续长丝。

所述顶端结构至少沿着经向纱线与纬向纱线的交叉点适当地设置,优选地使得交叉点沿着其长度的至少80%、优选地至少90%、优选地至少95%表现出一个或多个顶端结构,并且其中所述织造织物的表面或每个表面上的所有交叉点的至少80%、优选地至少90%、优选地至少95%以这样的方式表现出顶端结构。顶端结构可沿着交叉点连续设置。另选地,在这样的顶端结构中沿着交叉点可存在间断,在这种情况下,可沿着交叉点设置一个或多个顶端结构。顶端结构的高度可沿着交叉点变化。

如本文所用,术语“交叉点”是指织造织物的线性区段,其中经向纱线与织造织物的表面上的纬向纱线的纵向边缘相交,或者其中纬向纱线与织造织物的表面上的经向纱线的纵向边缘相交。

所述顶端结构优选地也以环状形式围绕所述交叉点的接合部设置,其中所述织物的一个表面上的所有接合部的至少80%、优选地至少90%、优选地至少95%表现出此类环状顶端结构。顶端结构可以以连续环状形式围绕接合部设置。另选地,在这样的顶端结构中围绕接合部可存在间断,在这种情况下,一个或多个顶端结构可以以环状形式围绕接合部设置。顶端结构的高度可围绕接合部变化。

从下文所述的附图显而易见的是,顶端结构也可存在于横跨织物表面的离散位置处,但它们主要与如上所述的所述交叉点和接合部处相关联并位于所述交叉点和接合部处。优选地,织物表面上的所有顶端结构的至少70%、优选地至少80%、优选地至少90%沿着所述交叉点定位或以环状形式围绕所述接合部定位。

顶端结构的高度可变化,并且表现出高度分布。在高于第50百分位数的顶端结构中,织物表面上的所有顶端结构的优选地至少70%、优选地至少80%、优选地至少90%、优选地至少99%沿着所述交叉点定位或以环状形式围绕所述接合部定位。

此类顶端结构在织物表面结构的15倍-200倍放大图像,尤其是SEM图像中可见。因此应当理解,顶端结构是肉眼不可见的。

织物优选地具有0.3l/dm2/min或更低,例如0.2l/dm2/min或更低的静态透气率(SAP),150mm/s或更低的动态透气率(DAP),并且织物在经向方向和纬向方向两者上的拉伸强度均为1000N或更大。

织物可具有400N或更大的耐边缘精梳强度。

在第四方面,本发明涉及由本发明的第一方面、第二方面或第三方面的未涂布的织造织物形成的制品。制品的示例包括但不限于诸如气囊、帆布、可充气滑梯、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质之类的产品。

在第五方面,本发明涉及由本发明的第一方面、第二方面或第三方面的未涂布的织造织物形成的气囊。

在第六方面,本发明涉及形成本发明的第一方面的未涂布的织造织物的方法。

在第七方面,本发明涉及形成本发明的第二方面或第三方面的未涂布的织造织物的方法。本发明的该方法包括织造由相同合成纤维形成的纱线,该合成纤维由单一聚合物形成,其中单一聚合物被定义为在其熔融行为中不具有双组分特性的单一聚合物或均匀共混物,因为其具有单一熔融相。

在第六方面和第七方面中的每一者中,在经向方向和纬向方向上织造由所述合成纤维形成的纱线以形成具有顶表面和底表面的织物。然后处理织物以便使其永久改性,使得表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分和/或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分和/或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。

在一个非限制性实施方案中,所形成的织物具有0.3l/dm2/min或更低,例如0.2l/dm2/min或更低的静态透气率(SAP),所形成的织物具有150mm/s或更低的动态透气率(DAP),并且与未经处理的织物相比,所形成的织物在经向方向和纬向方向两者上的拉伸强度均减小,但为1000N或更大。

在第八方面,本发明涉及由在第六方面或第七方面的方法中形成的织物形成的制品。制品的示例包括但不限于诸如气囊、帆布、可充气滑梯、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质之类的产品。

在第九方面,本发明涉及由在第六方面或第七方面的方法中形成的织物形成的气囊。

附图说明

附图示出了本公开的示例性实施方案,并且与上面给出的一般描述和下面给出的详细描述一起用于以举例的方式解释本公开的原理。

图1A至图1D是比较由100%尼龙66织物织造的未经处理和经HTHP处理的织物的表面和横截面的SEM图像,该100%尼龙66织物由470分特、136长丝(纤维)、高韧度纱线制成。

图2A至2D是以大约15倍至200倍放大的SEM图像,其示出了织物的表面和横截面结构,该织物已在增强条件下经HTHP处理以使渗透性最小化,将拉伸强度降低至不小于1000N的值,并且使耐边缘精梳强度最大化。

具体实施方式

本发明涉及包含合成纤维的纱线的未涂布的织造织物,以及用于生产此类织物的方法和此类织物的用途。

本发明特别涉及未涂布的织造织物,其包括由相同合成纤维形成的纱线,该合成纤维由单一聚合物形成,其中单一聚合物被定义为在其熔融行为中不具有双组分特性的单一聚合物或均匀共混物,因为其具有单一熔融相。如上所述,这是本发明的第二方面、第三方面和第七方面的要求。

在经向方向和纬向方向上织造由所述合成纤维形成的纱线以形成顶表面和底表面。在本公开的织物中,织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分和/或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分和/或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。

织物具有0.3l/dm2/min或更低,例如0.2l/dm2/min或更低的静态透气率(SAP),150mm/s或更低的动态透气率(DAP),并且与未经处理的织物相比,织物在经向方向和纬向方向两者上的拉伸强度均减小,但为1000N或更大。

织物具有400N或更大的耐边缘精梳强度。

本发明还涉及由未涂布的织造织物形成的制品。制品的示例包括但不限于诸如气囊、帆布、可充气滑梯、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质之类的产品。

本发明还涉及由未涂布的织造织物形成的气囊。

本发明还涉及形成未涂布的织造织物的方法。本发明的第七方面的方法包括在经向方向和纬向方向上织造由单一聚合物所形成的相同合成纤维形成的纱线以形成具有顶表面和底表面的织物。然后处理织物以便使该织物永久改性,使得织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分和/或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分和/或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。类似地,本发明的第六方面的方法包括在经向方向和纬向方向上织造由合成纤维形成的纱线以形成具有顶表面和底表面的织物,然后进行所述处理以便使织物永久改性。

在一个非限制性实施方案中,所形成的织物具有0.3l/dm2/min或更低,例如0.2l/dm2/min或更低的静态透气率(SAP),所形成的织物具有150mm/s或更低的动态透气率(DAP),并且与未经处理的织物相比,所形成的织物在经向方向和纬向方向两者上的拉伸强度均减小,但为1000N或更大。

本发明还涉及由在这些方法中形成的织物形成的制品。制品的示例包括但不限于诸如气囊、帆布、可充气滑梯、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质之类的产品。

本发明还涉及由在这些方法中形成的织物形成的气囊。

如本文所用,术语“永久改性的横截面”是指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。纤维可具有本领域已知的任何横截面,包括但不限于圆形、多叶形、三叶形、六叶形或矩形。在一个非限制性实施方案中,纤维具有圆形横截面。在一个非限制性实施方案中,永久改性的横截面导致纤维的至少一部分是基本上平坦的。参见图1A至图2D。

纤维也可具有椭圆形横截面。将纤维的横截面高度除以横截面宽度作为纵横比,扁平纤维将具有接近零的纵横比,并且圆形横截面纤维将具有1的纵横比。因此,所公开的织物的纤维可适当地具有≥0至≤1,例如≥0.1至≤0.9;例如≥0.2至≤0.8;例如≥0.3至≤0.7;例如≥0.4至≤0.6的纵横比。

如本文所用,术语“永久”或“永久地”意指改性的横截面不恢复到其初始形状。

短语“顶表面上的纱线”意指从与表面间隔开的点可见的纤维束(纱线),其中该点落在垂直于织物上表面的假想线上。

短语“顶表面上的纱线”意指从与表面间隔开的点可见的纤维束(纱线),其中该点落在垂直于织物下表面的假想线上。

如本文所用,术语“由单一聚合物所形成的相同合成纤维形成的在经向方向和纬向方向上织造的纱线”意指经向纱线由与形成纬向纱线的合成纤维相同的合成纤维形成,其中所述合成纤维由单一聚合物(其在本文中被定义为单一聚合物或具有单一熔融相的聚合物的均匀共混物)形成。

在本发明的第二方面、第三方面和第七方面,织物中的所有纱线由单一聚合物所形成的相同合成纤维制成(如本文所定义)。

在本发明的第二方面、第三方面和第七方面的一个实施方案中,经向纱线和纬向纱线由相同的纱线制成。

在本发明的第二方面、第三方面和第七方面的另选实施方案中,经向纱线和纬向纱线是不同的,因为它们在其物理特性(诸如线密度)上表现出一个或多个差异,同时仍然由相同合成纤维制成(即,用于制备经向纱线和纬向纱线的合成纤维在化学上和物理上是相同的)。

术语“相同类别的聚合物”意指经向纱线的合成聚合物材料包含与纬向纱线的合成聚合物材料相同的官能团,具体地为酰胺键。

术语“形成经向纱线和纬向纱线纤维的聚合物材料表现出单一熔融相”意指经向纱线和纬向纱线的组合聚合物材料表现出单一熔融相,即组合聚合物材料在其熔融行为上不具有双组分特性。

术语“在它们的交叉点处熔合在一起的经向纤维和纬向纤维”意指,在经向纤维与纬向纤维相交的情况下,经向纤维的至少一部分在织造织物的顶表面和/或底表面上与相交的纬向纤维熔融熔合。

如本文所用,术语经处理的增强的“高温-高压(HTHP)”是指在选定的温度和/或选定的压力下处理织物,使得织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分和/或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分和/或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维。

先前认为织物的HTHP处理应在低于长丝软化点的过程条件下进行,并且在接近纱线熔点的高温下压延织物将导致织物的热致机械降解、织物拉伸和撕裂强度的降低、所得的较差尺寸稳定性和刚度的显著增加。例如,先前对织造织物进行高温和高压压延的尝试得到纸状刚性产品,并且不会得到用于诸如气囊织物的应用中的期望织物特性。然而,如WO2017/079499A1中和WO 2018/204154A1中所教导的,压延织物表明通过用高于长丝的软化点的特定条件下加工,织物渗透性可显著且永久地降低并且织物拉伸强度可得以保持。在本公开中,本发明人已出乎意料地发现,通过在特定条件下进行HTHP处理,可进一步降低织物渗透性,并且可进一步增加织物的耐边缘精梳性,并且虽然与未经处理的织物相比拉伸强度降低,但是这样的特性的平衡适用于特定应用。

织物的常规HTHP处理以干法进行,压延辊温度显著低于织物内纤维的软化点。这使得该过程可在不将纤维熔融到压延辊上的情况下操作,并且具体地讲避免减小织物的拉伸强度和撕裂强度。作者已发现,通过在导致织物在高于纤维软化点下被HTHP处理的温度下使用湿压延法,织物可在不熔融纤维的情况下在压延辊上加工,并且虽然织物的拉伸强度和撕裂强度比常规压延法中降低更多,但它们仍然高于作为气囊的足够功能所需的值,并且织物的渗透性的显著降低和耐边缘精梳性的增加对于特定的气囊应用是有用的。

本文提及的“湿压延法”是指存在热传递流体,例如WO-2018/204154-A中所教导的。热传递流体可为液体或蒸气,其可在HTHP处理步骤期间添加或在织物生产过程的前一步骤中添加并由纱线保留。在一个非限制性实施方案中,热传递流体的存在起因于通过用喷水织机织造而引入的残余水分的遗留,或起因于洗涤或擦洗过程,或起因于染色过程。优选地,热传递流体为水或包括水,或主要为水。当热传递流体为蒸气时,其可为或主要为蒸汽或包括蒸汽。传热流体可通过浴、或通过浸轧(foulard)液体施加系统或通过液体喷雾系统或通过气相施加系统来施加。热传递流体应该是惰性的或无害的,以便不损坏织物,并且可以是适合该描述的任何液体或蒸气。优选地,基于干燥织物的重量计,热传递流体以5%至30%、优选地10%至20%的量存在。

在本发明中使用的优选合成纤维由聚酰胺及其共混物或共聚物形成。

合适的聚酰胺纤维包括由尼龙6,6、尼龙6、尼龙6,12、尼龙7、尼龙12、尼龙4,6或它们的共聚物或共混物,优选地尼龙6,6形成的那些聚酰胺纤维。因此,在本发明的一个优选但非限制性的实施方案中,基纱由尼龙6,6纤维形成。

在本发明中使用的纤维也可包含在纤维的生产和加工中使用的各种添加剂。合适的添加剂包括但不限于热稳定剂、抗氧化剂、光稳定剂、平滑剂、抗静电剂、增塑剂、增稠剂、颜料、阻燃剂、填料、粘结剂、固定剂、软化剂或它们的组合。

在一个优选但非限制性的实施方案中,纤维具有在约1分特/长丝(DPF)至约25DPF范围内的线密度。在另一个优选但非限制性的实施方案中,纤维具有在约2分特/长丝(DPF)至约12DPF范围内的线密度。

本发明的织造织物可使用本领域已知的织造技术由经向纱线和纬向纱线形成。合适的织造技术包括但不限于平纹织造、斜纹织造、缎纹织造、这些类型的改进织造、单片织造(OPW)织造或多轴向织造。可用于织造的合适织机包括喷水织机、喷气织机或剑杆织机。这些织机还可与提花机结合使用,以便创建OPW结构。本发明的合适织造织物可具有在50克/平方米至500克/平方米范围内的总基重。

被调整以获得所公开的织物特性的组合的独立过程变量为;

a.主要控制变量为HTHP温度或压延辊温度

i.180℃至240℃的宽范围

ii.195℃至230℃的中等范围

iii.200℃至225℃的窄范围

iv.202℃至220℃的较窄范围

v.202℃至215℃的较窄范围

vi.202℃至210℃的较窄范围

b.辅助控制参数包括:

i.压延压料辊力(100N/mm至500N/mm,具体地250N/mm至450N/mm)

ii.HTHP压力或压延压力(14MPa至72MPa,具体地35MPa至70MPa,更具体地40MPa至60MPa)

c.HTHP或压延辊速度(5m/min至30m/min,具体地10m/min至20m/min)

d.热传递液体或蒸气的存在,该热传递液体或蒸气在熔合步骤期间添加或在织物生产过程的前一步骤中添加并且由纤维保留,使得所述热传递流体在处理过程期间按织物的重量计以3重量%至30重量%、优选地10重量%至20重量%的量存在;优选地,热传递流体为水,其在HTHP过程期间存在,或在HTHP过程期间或之前(通常是在HTHP过程期间)添加到织物中的量为3重量%至30重量%、优选地10重量%至20重量%。

在优选的实施方案中,HTHP过程条件为:

a.在202℃至220℃、优选地202℃至215℃、优选地202℃至210℃范围内的HTHP温度或压延辊温度;以及

b.在14MPa至72MPa、具体地35MPa至70MPa、更具体地40MPa至60MPa范围内的HTHP压力或压延压力;以及

c.优选地,100N/mm至500N/mm,具体地250N/mm至450N/mm的压延压料辊力;以及

d.优选地,30m/min,具体地10m/min至20m/min的HTHP或压延辊速度;以及

e.热传递液体或蒸气的存在,该热传递液体或蒸气在熔合步骤期间添加或在织物生产过程的前一步骤中添加并且由纤维保留,使得所述热传递流体在处理过程期间按织物的重量计以3重量%至30重量%、优选地10重量%至20重量%的量存在,优选地其中水在HTHP过程期间存在,或在HTHP过程期间或之前(通常是在HTHP过程期间)添加到织物中的量按织物的重量计为3重量%至30重量%、优选地10重量%至20重量%。

在本发明的一个非限制性实施方案中,织造织物具有0.3l/dm2/min或更低、优选地0.2l/dm2/min或更低的静态透气率(SAP),150mm/s或更低的动态透气率(DAP),以及织物在经向方向和纬向方向两者上均为1000N或更大的拉伸强度。

下表示出了适用于执行本发明的加工条件,并在下文所述的工作示例中举例说明。第一列表示WO 2018/204154A1中公开的典型加工条件,而第二列表示适于实施本发明的修改的加工条件。第三列和第四列表示不太期望的加工条件,其在实现顶端结构的同时,不会产生优选且最期望的渗透性和撕裂强度特性,如下文的工作示例中所示。

在一个非限制性实施方案中,织物的基重在约50g/m2至约500g/m2的范围内。

在一个非限制性实施方案中,当织物未老化时,织物在经向方向和纬向方向两者上的撕裂强度均为60N或更大。在另一个非限制性实施方案中,当织物未老化时,织物在经向方向和纬向方向两者上的撕裂强度均为120N或更大。

在一个非限制性实施方案中,织物在经向方向和纬向方向两者上的耐边缘精梳性均为400N或更大。

在第十方面,本发明涉及涂布的织造织物。在该方面,织造织物对应于上文关于本发明的涉及未涂布的织造织物的方面所述的织造织物。换句话讲,上文公开的未涂布的织造织物的材料、制造方法和特性以及所有偏好也适用于涂布的织造织物。因此,本文所公开的织物可被涂布以提供附加特性,包括例如透气率的降低。如果织物被涂布,则本领域的技术人员已知的任何涂层、幅材、网、层合物或膜可用于赋予透气率的降低或耐热性的提高。合适的涂层的示例包括但不限于聚氯丁二烯、有机硅类涂层、聚二亚甲基硅氧烷、聚氨酯和橡胶组合物。合适的幅材、网和膜的示例包括但不限于聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚酯、聚烯烃、聚烯烃弹性体以及它们的共混物和共聚物。膜可为单层或多层的,并且可由幅材、网或膜的任何组合构成。在这些实施方案中,本发明的织物可用作比涂布有常规量的涂层、膜或层合物的具有相同构造的织物更低渗透性的基材。这将允许施加较低重量的涂层,或者较轻或简化的幅材、网、层合物或膜结构,并且仍然满足非常低的渗透性规格。在一个非限制性实施方案中,如果使用这样的涂层、幅材、网、层合物或膜,则其以比常规涂布的织造织物中所用的重量更低的重量存在,并且具体地按织物的总重量计以小于10重量%、优选地小于9重量%、优选地小于8重量%、优选地小于7重量%,并且通常按织物的总重量计至少4重量%、通常至少5重量%,例如按织物的总重量计在4重量%至7重量%范围内的量存在。

根据这些方法生产的本发明的织物满足机械和性能标准,同时限制总体织物重量和成本。此外,本发明的织物保持良好的可包装性。

本发明还提供了由本文所公开的织造织物形成的制品及其生产方法。在本发明的一个非限制性实施方案中,使用织物来生产产品,诸如汽车气囊、帆布、可充气滑梯、临时遮蔽物、帐篷、管道、覆盖物和印刷介质。如本文所用,术语气囊包括气囊缓冲垫。气囊缓冲垫通常由多个织物面板形成,并且可快速充气。本发明的织物可在由多片织物或由单片织造(OPW)织物缝合的气囊中使用。单片织造(OPW)织物可由本领域的技术人员已知的任何方法制成。

如本领域的技术人员在阅读本公开后将理解的,本文所例示的那些的替代方法和设备是可用的,并且其用途被本发明所涵盖,使得织物表面结构具有大致垂直于织物的表面延伸的纤丝状或顶端结构,并且顶表面上的纱线的至少一部分或底表面上的纱线的至少一部分具有在它们的交叉点处熔融熔合在一起的经向纤维和纬向纤维,并且顶表面上的纱线的大部分或底表面上的纱线的大部分具有熔合在一起的带有永久改性的横截面的纤维;其中永久改性的横截面意指纤维横截面,该纤维横截面为用于织物中的大部分纤维的横截面的改性形式或压缩形式。

本文引用的所有专利、专利申请、测试工序、优先权文件、文章、出版物、手册和其它文件均以引用方式全文并入,并入程度为此类公开内容不与本发明矛盾并且用于允许此类并入的所有权限。

实施例

以下实施例示出本发明及其使用能力。在不脱离本发明的范围和实质的情况下,本发明能够具有其它和不同的实施方案,并且其若干细节能够在各种明显的方面进行修改。因此,实施例被认为本质上是例示性而非限制性的。

测试方法

所有测试标准和方法以特定修正针对ASTM或ISO方法。

动态透气率(DAP或ADAP)被定义为在30kPa-70kPa的选定测试压力范围内,空气或气体的平均速度(mm/s),其被转换为100kPa(14.2psi)的压力和20℃的温度。另一个参数,即(透气率曲线的)曲线指数E,也在动态透气率测试期间自动测量,但这没有单位。动态透气率根据测试标准ASTM D6476进行测试,但具有以下修正:

1.所测量的压力范围的极限(如在测试仪器上设定)为30kPa-70kPa。

2.要调整起始压力(如在测试仪器上设定)以实现100kPa+/-5kPa的峰值压力。

3.测试头的体积将为400cm3,除非用该头不能实现指定的起始压力,在这种情况下,应使用其他可互换的测试头(体积100cm3、200cm3、800cm3和1600cm3)中的一者,因为发现其适用于被测试的织物。

4.动态透气率测试将横跨并沿着织物在测试织物上的六个部位处以采样模式进行,以便测试织物内的经向纺线和纬向纺线的6个单独区域。

5.报告的动态透气率结果是以mm/s为单位的六次DAP测量的平均值。

6.报告的曲线指数(E)结果是六次曲线指数测量的平均值(不应用单位)。

根据测试标准ISO 9237测试静态透气率(SAP-以l/dm2/min为单位),但修正如下列出:

1.测试面积为100cm2

2.测试压力(部分真空)为500Pa。

3.针对边缘泄漏校正每个单独的测试值。

4.静态透气率测试将横跨并沿着织物在测试织物上的六个部位处以采样模式进行,以便测试织物内的经向纺线和纬向纺线的6个单独区域。

5.报告的静态透气率结果是以l/dm2/min为单位的六次校正测量的平均值。

根据标准ISO 13934-1测试测量最大力(N)和最大力伸长率(%)两者的织物拉伸 测试,但修正如下列出:

1.Instron拉伸试验机上设定的初始标距(夹具)长度为200mm

2.将Instron夹头速度设定为200mm/min

3.最初将织物样本切割成350mm×60mm的大小,但是然后通过将长边缘纺线展开至50mm的测试宽度来磨损。

4.在以对角交叉图案从每个测试织物上切下的5个经向方向和5个纬向方向样本上进行拉伸测试,并且避免织物边的200mm内的任何区域。

5.报告的最大力(也称为断裂力或断裂负载)的结果是以牛顿(N)

为单位测试五个经向方向样本和(单独)五个纬向方向样本的最大力结果的平均值。

6.报告的最大力伸长率(也称为伸长百分比或延伸百分比)的结果是测试五个经向方向样本和(单独)五个纬向方向样本的最大力伸长率结果(%)的平均值。

撕裂力(也称为撕裂强度)-以牛顿(N)为单位根据标准ISO 13937-2进行测试,但修正如下列出:

1.织物样本大小为150mm×200mm(100mm狭缝从窄端的中点延伸至中心)。

2.在以对角交叉图案从每个测试织物上切下的5个经向方向和5个纬向方向样本上进行撕裂测试,并且避免织物边的200mm内的任何区域。

3.经向方向撕裂结果从其中横跨经向进行撕裂(即,经向纺线被撕裂)的测试样本获得,而纬向方向结果从其中横跨纬向进行撕裂(即,纬向纺线被撕裂)的测试样本获得。

4.根据ISO 13937-2附录D/D.2,将样本的每个腿部对折以固定在Instron夹具夹持件中。

5.根据ISO 13937-2章节10.2“使用电子器件的计算(Calculation usingelectronic devices)”评估测试结果。

报告的经向撕裂力的结果是以牛顿(N)为单位的五个经向样本的撕裂力结果的平均值,而对于纬向撕裂力,其为五个纬向样本的撕裂力结果的平均值。

耐边缘精梳性测试(也称为边缘拉出测试)-以牛顿(N)为单位根据标准ASTMD6479进行测试,但修正如下列出:

1.边缘距离应为5mm–这是测试样本的端部(其在测试期间定位在测试样本夹持器中机加工的窄凸缘上)与执行“拉出”的销的线之间的距离,即,这是在测试期间拉出的纺线的区段的长度。

2.在以对角交叉图案从每个测试织物上切下的5个经向方向和5个纬向方向样本上进行耐边缘精梳性测试,并且避免织物边的200mm内的任何区域。

经向方向耐边缘精梳性结果从其中经向纺线被拉出的测试样本获得,而纬向方向结果从其中纬向纺线被拉出的测试样本获得。

报告的经向耐边缘精梳性的结果是以牛顿(N)为单位的五个经向样本的耐边缘精梳性结果的平均值,而对于纬向耐边缘精梳性,其为五个纬向样本的结果的平均值。

刚度(通过圆弯曲程序测定的织物刚度)–以牛顿(N)为单位,根据标准ASTMD4032,使用J.A.King气动刚度测试仪进行测试,但修正如下列出:

1.柱塞行程速度为2000mm/min。

2.在以对角交叉图案从每个测试织物上切下的5个经向方向和5个纬向方向样本上进行刚度测试,并且避免织物边的200mm内的任何区域。

3.将每个200mm×100mm样本在窄尺寸上单折叠,然后放置在用于测试的仪器测试平台上

4.报告的经向刚度的结果(以牛顿为单位)为五个经向方向样本的刚度结果的平均值,而纬向刚度的结果为五个纬向方向样本的平均值。

经向方向刚度结果从其中最长尺寸(200mm)平行于织物经向方向的测试样本获得,而纬向方向结果从其中最长尺寸(200mm)平行于织物纬向方向的测试样本获得。

实施例1

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:470分特、136长丝(纤维)和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造以产生205×195纺线/dm构造和210gm-2砝码的织物(样品1)。在先前所公开的压延条件下对织物进行湿压延法处理,该压延条件不会导致织物韧度的降低(样品2),并且不会导致较高的温度,该较高温度导致经向纺线和纬向纺线在织物的顶表面和底表面上的它们的交叉点处的部分熔融和熔合(样品3)。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上处理织物。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在168℃和205℃下,加工速度为15m/min。

表1示出了3种织物的物理特性数据。

表1

样品1为未接受HTHP处理的织物。相比之下,其具有高拉伸和撕裂强度、中等耐边缘精梳强度、中等刚度、以及高静态和动态渗透性。样品2用如下条件HTHP处理,该条件导致显著较低的静态和动态渗透性,但保持织物拉伸强度。与未经处理的织物相比,所述织物更具刚性、更薄,并且具有适度增加的耐边缘精梳强度。样品3用增强的条件HTHP处理,该条件导致与样品2不同的一组特性。织物的静态渗透性和动态渗透性基本上为零,并且耐边缘精梳强度显著更高。织物拉伸强度减小,但仍然保持相对“强”的织物,撕裂强度减小,并且刚度进一步增加。

图1A至图1D是比较由100%尼龙66织物织造的未经处理和经HTHP处理的织物的表面和横截面的以大约15倍至40倍放大的SEM图像,该100%尼龙66织物由470分特、136长丝、高韧度纱线制成。图1A是未经处理的经向纺线和纬向纺线,并且纺线内的长丝(纤维)保持分离和离散。图1B至图1D是在导致渗透性降低但保持织物拉伸强度的现有技术条件下进行HTHP处理后相同织物的SEM图像。织物表面纤维被改性成具有扁平的横截面,并且纤维的至少一部分熔合在一起。交叉的经向纺线和纬向纺线是显著闭合的,但是保持离散。织物的横截面(图1D)示出纤维的表面扁平化,并且在织物内保持离散的主要为圆形的横截面纤维。

图2A至2D是以大约15倍至200倍放大的SEM图像,其示出了织物“样品3”的表面和横截面结构,该织物已在增强条件下经HTHP处理以使渗透性最小化,并且使耐边缘精梳强度最大化。图2A示出了整个织物表面具有在它们的交叉点处熔合在一起的经向纺线和纬向纺线。纺线内的各个表面纤维也更显著地熔合在一起。这导致织物渗透性降低。图2B示出了其中纤丝状或顶端结构大致垂直于织物表面延伸的织物表面结构的细节,以及在经向纺线和纬向纺线交叉点处发生的熔融融合的细节,该熔融融合导致需要更大的力来相对于彼此移动经向纺线和纬向纺线。图2C示出了在经向纺线和纬向纺线之间的间隙处存在纤维的某种熔合。图1D示出了织物横截面结构,该结构具有扁平且熔合的表面和高度压实的但在织物内仍然离散的纤维。织物的结构和形态符合物理特性–最小化的渗透性,对经向纺线和纬向纺线相对移动的更大阻力,由于经向纺线和纬向纺线的部分熔合造成的较高耐边缘精梳性,以及织物内纤维对>1000N的拉伸强度的保持,该纤维保持离散并且几乎不被增强的HTHP过程条件改性。

实施例2

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:350分特、136长丝和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造以产生212×213纺线/dm构造和163gm-2砝码的织物(样品4)。在先前所公开的压延条件下对织物进行湿压延法处理,该压延条件不会导致织物韧度的降低(样品5),并且不会导致较高的温度,该较高温度导致经向纺线和纬向纺线在织物的顶表面和底表面上的它们的交叉点处的部分熔融和熔合(样品6)。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上处理织物。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在168℃和205℃下,加工速度为15m/min。

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:470分特、136长丝和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造以产生169×165纺线/dm构造和172gm-2砝码的织物(样品7)。在先前所公开的压延条件下对织物进行湿压延法处理,该压延条件不会导致织物韧度的降低(样品8),并且不会导致较高的温度,该较高温度导致经向纺线和纬向纺线在织物的顶表面和底表面上的它们的交叉点处的部分熔融和熔合(样品9)。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上处理织物。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在168℃和205℃下,加工速度为15m/min。

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:470分特、136长丝和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造以产生180×181纺线/dm构造和187gm2砝码的织物(样品10)。在先前所公开的压延条件下对织物进行湿压延法处理,该压延条件不会导致织物韧度的降低(样品11),并且不会导致较高的温度,该较高温度导致经向纺线和纬向纺线在织物的顶表面和底表面上的它们的交叉点处的部分熔融和熔合(样品12)。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上处理织物。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在168℃和205℃下,加工速度为15m/min。

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:470分特、136长丝和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造,以产生195×195纺线/dm构造和202gm-2砝码的织物(样品13)。在先前所公开的压延条件下对织物进行湿压延法处理,该压延条件不会导致织物韧度的降低(样品14),并且不会导致较高的温度,该较高温度导致经向纺线和纬向纺线在织物的顶表面和底表面上的它们的交叉点处的部分熔融和熔合(样品15)。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上处理织物。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在168℃和205℃下,加工速度为15m/min。

不产生优选的和最期望的渗透性和撕裂强度特性的过程条件的示例

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:470分特、136长丝和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造,以产生169×165纺线/dm构造和172gm-2砝码的织物(样品7)。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上对织物(样品16)进行湿压延法处理。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在200℃下,加工速度为15m/min。

将具有以下特性的尼龙6,6聚合物纱线:470分特、136长丝和81cN/tex韧度在喷水机上在经向方向和纬向方向上织造以产生210×195纺线/dm构造和215gm-2砝码的织物。通过两次通过具有加热辊的压延机在顶表面和底表面两者上对织物(样品17)进行湿压延法处理。通过喷水系统预处理织物,以在织物的整个顶面和底面上得到均匀的15重量%的水浓度。两种经处理的织物的过程条件如下:经由具有300N/mm织物宽度的力的压延压料辊的43MPa压力,其中加热辊在225℃下,加工速度为15m/min。

织物16具有高于优选目标范围的静态透气率,因此不再进一步测试。

织物17具有低于优选目标范围的纬向撕裂强度。

应当指出的是,比率、浓度、量和其他数值数据可在本文中以范围格式表示。应当理解,使用此类范围格式是为了方便和简洁,并且因此,应当以灵活的方式来解释,以不但包括明确列举为范围限制的数值,而且包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围,就像明确列举每个数值和子范围一样。为了说明,“约0.1%至约5%”的浓度范围应解释为不但包括明确列举的约0.1重量%至约5重量%的浓度,而且包括各个浓度(例如,1%、2%、3%和4%)以及在指定范围内的子范围(例如,0.5%、1.1%、2.2%、3.3%和4.4%)。术语“约”可包括被修改的一个或多个数值的±1%、±2%、±3%、±4%、±5%、±8%或±10%。此外,短语“约‘x’至‘y’”包括“约‘x’至约‘y’”。虽然已经具体描述了本发明的例示性实施方案,但是应当理解,在不脱离本发明的实质和范围的情况下,本发明能够具有其他和不同的实施方案,并且各种其他修改将对于本领域的技术人员显而易见并可易于进行。因此,不旨在使本发明的权利要求书的范围限于本文列出的实施方案和具体实施方式,而是将权利要求书解释为涵盖本公开中存在的可取得专利新颖性的所有特征,包括发明开所属领域的技术人员将视为其等同物的所有特征。

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