具体实施方式

本文给出的解释和说明旨在使本领域的其他技术人员熟悉本教导、其原理及其实际应用。本领域技术人员可以如最可能适合于特定用途要求的多种形式修改和应用本教导。因此，如所阐述的本教导的具体实施方案并不旨在穷举或限制本教导。因此本教导的范围不应参考本文的描述来确定，而是应当参考所附权利要求以及此类权利要求有权获得的等价物的全部范围来确定。包括专利申请和公布在内的所有文章和参考文献的公开内容出于所有目的以引用的方式并入。如将从所附权利要求书中收集到的其它组合也是可能的，其也特此以引用的方式并入本书面描述中。

缓冲材料、隔离材料、结构材料或吸声材料(如复合结构)可具有广泛的应用，如在航空应用、汽车应用、发电机组发动机室、商用车辆发动机、驾驶室内区域、建筑设备、农业设备、建筑学应用、地板、地板垫衬垫(floormat underlayment)，以及甚至供暖、通风和空调(HVAC)应用。这些材料可用于机械和设备隔离、机动车辆隔离、家用电器隔离、洗碗机以及商用墙壁和天花板镶板。隔离材料例如可用在车辆的发动机腔中、在内部和/或外部仪表板上或者在座舱中的地毯下面。这些材料也可提供其它益处，如吸声、压缩回弹性、刚度、结构特性、耐温性或耐燃性等。隔离材料也可用作飞行器或车辆中的消声材料，使源自舱室外部并向舱室内部传播的声音减弱。如本文公开的材料可用于飞行器(如主要隔离物(primary insulation))或飞行器的内部组件(如座垫)中。如本文所述的材料可用于航空航天、汽车、商用车辆、火车及其它运输方法中的缓冲。这些材料也可用于漂浮装置，或者可具有浮力特性(例如，在车辆或飞行器靠近水的情况下)。如本文公开的材料也可用于过滤，如热气体过滤。

本教导设想了使用阻燃、阻烟、安全以及/或者更容易处理(例如，不需要某些保护设备物品)、有回弹性、耐压缩性、有浮力或者具有这些性质的任意组合的复合结构。所述复合结构可用于包括座椅在内的缓冲应用。所述复合结构可用于声音隔离和/或热隔离、用于提供耐压缩性、用于提供降低或消除其中的霉菌或霉变可能性的材料。所述复合结构可以为长期声学和/或热性能提供长期的结构稳定性。所述复合结构可以提供对潮湿环境的长期耐受性，或者可能能够经受温度和湿度变化及波动。

本教导设想了满足火焰或可燃性标准的复合结构。所述复合结构可位于高温辐射热源或明火焰源附近。所述复合结构可以被成形为装配在所需位置内。所述复合结构可以是可塑的或以其它方式成形的。所述复合结构可允许原位模塑机械特征件，或者允许纳入紧固或装配机构。所述复合结构可包括多个层或组件(例如，较高密度材料、铺叠材料、多孔柔软片材、织物、稀松布(scrim)、饰面、薄膜、网片、粘合剂等。所述层可通过一种或多种层压工艺、一种或多种粘合剂、一种或多种模塑工艺或其组合来彼此附接。

本教导考虑了包括纤维注塑部分和一种或多种插入材料的复合结构或复合材料。所述复合结构还可以包括一个或多个饰面层或其它功能层，其在本文中可以被称为外层。所述复合结构允许将各种技术材料或组件引入和集成到基于纤维的吹塑工艺中。可以调整所述复合结构和形成所述材料的相关方法以提供所需特性，如物理或化学特性。所得三维结构可具有解决多种问题的多功能属性。例如，复合结构可提供耐压缩性，同时还提供缓冲、耐高温性、耐燃性或阻燃性，或这些性质的组合。

复合结构可包括一个或多个纤维注塑部分。虽然在本文中被称为纤维注塑部分，但这也包括通过一种或多种吹塑工艺形成的部分。在采用纤维注塑或吹塑工艺时，这可允许复合结构的不同区域中密度有变化。这些工艺还可允许产生具有所需形状的复合结构。

可基于一些考虑因素来选择构成纤维注塑部分的材料纤维，所述考虑因素诸如耐温性、所需的热导率、刚度、回弹性、成本、所需的长期湿度暴露耐受性等。形成纤维注塑部分的材料可以是纤维的共混物。被选择用于纤维注塑部分的任何纤维都能够被吹塑和/或成形为形成三维结构。可以组合不同长度和/或旦尼尔的纤维以提供所需特性，如隔离和/或声学特性。根据应用；复合结构要暴露于的温度；所需的耐压缩性和/或回弹性；所需的隔离特性；所需的声学特性；纤维材料的类型、尺寸和/或特性(例如，复合结构的纤维注塑部分和/或任何其它层的密度、孔隙率、所需的气流阻力、厚度、尺寸、形状等)；或其任意组合，纤维长度可能有所不同。单独添加或与较长纤维组合添加较短纤维可提供更有效的纤维填充，这可允许更容易地控制孔隙尺寸以便获得所需特性(例如，声学和/或隔离特性)。

形成纤维注塑部分的至少一些纤维可以是无机材料的。该无机材料可以是能够承受约250℃或更高、约500℃或更高、约750℃或更高、约1000℃或更高温度的任何材料。该无机材料可以是能够承受高达约1200℃(例如，高达约1150℃)的温度的材料。纤维注塑部分的纤维可包括具有不同熔点的纤维的组合。例如，可将熔化温度为约900℃的纤维与熔化温度更高(如约1150℃)的纤维组合。当这些纤维被加热到高于较低熔化温度纤维的熔化温度时(例如，超过900℃)，较低熔化温度的纤维可熔化，并与较高温度的纤维粘结。无机纤维可具有例如根据ASTM D2836或ISO 4589-2指示低火焰或烟雾的极限氧指数(LOI)。无机纤维的LOI可高于标准粘结纤维的LOI。例如，标准PET双组分纤维的LOI可以为约20至约23。因此，无机纤维的LOI可以为约23或更大。无机纤维可具有约25或更大的LOI。无机纤维可以以约60重量百分比或更多、约70重量百分比或更多、约80重量百分比或更多，或约90重量百分比或更多的量存在于纤维注塑部分中。无机纤维可以以约100重量百分比或更少的量存在于纤维注塑部分中。无机纤维可基于其所需刚度进行选择。无机纤维可以是卷曲的或非卷曲的。当需要具有较大弯曲模量(或较高刚度)的纤维时，可以使用非卷曲有机纤维。当形成基体时，无机纤维的模量可决定环的尺寸。在需要纤维更容易弯曲的情况下，可以使用卷曲纤维。无机纤维可以是陶瓷纤维、基于二氧化硅的纤维、玻璃纤维、基于矿物的纤维或其组合。陶瓷和/或基于二氧化硅的纤维可由聚硅酸(例如，Sialoxol或Sialoxid)或其衍生物形成。例如，无机纤维可基于含有聚硅酸的无定形氧化铝。纤维可包括约99％或更少、约95％或更少或约92％或更少的SiO₂。余者可包括–OH(羟基)和/或氧化铝基团。可以将硅氧烷、硅烷和/或硅烷醇添加到纤维注塑部分中或者使硅氧烷、硅烷和/或硅烷醇反应到纤维注塑部分中，以赋予附加的功能性。这些改性剂可包括含碳组分。

纤维注塑部分的无机纤维可具有约0.4旦尼尔或更大、约0.6旦尼尔或更大，或约0.8旦尼尔或更大的平均线性质量密度。纤维注塑部分的无机纤维可具有约2.0旦尼尔或更小、约1.7旦尼尔或更小，或约1.5旦尼尔或更小的平均线性质量密度。纤维注塑部分的其它纤维(例如，双组分粘结剂)可具有约1旦尼尔或更大、约1.5旦尼尔或更大或约2旦尼尔或更大的平均线性质量密度。纤维注塑部分的其它纤维(例如，双组分粘结剂)可具有约20旦尼尔或更小、约17旦尼尔或更小或约15旦尼尔或更小的线性质量密度。纤维注塑部分的无机纤维可具有约20mm或更长、约27mm或更长或约34mm或更长的长度。纤维注塑部分的无机纤维可具有约200mm或更短、约150mm或更短或约130mm或更短的长度。可使用具有不同长度的纤维的组合。例如，可使用约67mm和约100mm长度的组合。改变长度在一些情况下可能是有利的，因为由于纤维的长度差异、纤维的类型或两者的原因，可能存在纤维的自然内聚。纤维注塑部分的纤维的共混物可具有约4旦尼尔或更大、约5旦尼尔或更大，或约6旦尼尔或更大的平均旦尼尔大小。纤维注塑部分的纤维的共混物可具有约10旦尼尔或更小、约8旦尼尔或更小，或约7旦尼尔或更小的平均旦尼尔大小。例如，平均旦尼尔大小可以为约6.9旦尼尔。

纤维注塑部分可包括与无机纤维共混的纤维。例如，纤维注塑部分还可以包括天然纤维或合成纤维。合适的天然纤维可包括棉纤维、黄麻纤维、羊毛纤维、纤维素纤维、玻璃纤维、基于二氧化硅的纤维和陶瓷纤维。合适的合成纤维可包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、芳族聚酰胺、酰亚胺、丙烯酸酯纤维或其组合。纤维注塑部分材料可包含聚酯纤维，如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和共聚酯/聚酯(CoPET/PET)粘合剂双组分纤维。所述纤维可包括聚丙烯腈(PAN)、氧化聚丙烯腈(Ox-PAN、OPAN或PANOX)、烯烃、聚酰胺、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)或其它聚合物纤维。可以选择纤维的熔化和/或软化温度。

所述纤维可以是100％原生纤维，或者可含有由消费后废物再生的纤维(例如，多达约90％的由消费后废物再生的纤维，或者甚至多达100％的由消费后废物再生的纤维)。所述纤维可具有或可提供改善的热隔离特性。所述纤维可具有相对低的热导率。所述纤维可具有非圆形或非圆柱形的几何形状，以改变纤维周围的对流流动，从而降低三维结构内的对流传热效应。纤维注塑部分可包括或含有经工程改造的气凝胶结构，以赋予附加的热隔离益处。纤维注塑部分可包括或富含热解有机竹添加剂。在暴露于某些温度下后，与无机纤维共混的纤维可能会牺牲。例如，如果纤维注塑部分暴露于约250℃或更高的温度下，则所述纤维可能会挥发掉，仅留下无机纤维。

所述纤维或所述纤维的至少一部分可具有高红外反射率或低发射率。所述纤维中的至少一些可以被金属化，以提供红外(IR)辐射热反射。为了向纤维注塑部分提供热反射特性以及/或者为了保护纤维注塑部分，可以使纤维金属化。例如，可以使纤维铝化。所述纤维本身可以具有红外反射性(例如，使得可能不需要另外的金属化或铝化步骤)。可通过将金属原子沉积到纤维上来进行金属化或铝化工艺。作为实例，可通过向纤维的表面施加铝原子层来实现铝化。可以在向纤维注塑部分施加任何附加层之前进行金属化。除了在纤维注塑部分内具有金属化纤维之外或作为其替代，考虑了复合结构的其它层可以包括金属化纤维。

金属化可提供所需的反射率或发射率。金属化纤维可以是约50％IR反射的或更高、约65％IR反射的或更高或约80％IR反射的或更高。金属化纤维可以是约100％IR反射的或更低、约99％IR反射的或更低或约98％IR反射的或更低。例如，发射率范围可以分别是约0.01或更大或约0.20或更小，或99％至约80％IR反射的。发射率可能会随时间的推移而变化，因为油、灰尘、降解等可能会影响应用中的纤维。

可以将其它涂层施加到纤维(无论是否经金属化)上，以获得所需特性。可以增加疏油和/或疏水处理。可以添加阻燃剂。可以将耐腐蚀涂层施加到金属化纤维上，以减少或防止金属(例如，铝)氧化和/或失去反射性。可以添加不基于金属化技术的IR反射涂层。

纤维注塑部分可包括另外的纤维，如短纤维，其可例如与无机纤维共混。可以使用短纤维如粘结纤维(例如，单独的或与其它纤维组合的)。例如，所述纤维中的一些或全部(特别是粘结纤维)可以呈粉末样稠度(例如，纤维长度为约2毫米至约3毫米或甚至更小，如约200微米或更大或约500微米或更大)。

纤维注塑部分(或复合结构的任何其它层)可包括粘结剂或粘结纤维。粘结剂可以约40重量百分比或更少、约30重量百分比或更少、约25重量百分比或更少，或约15重量百分比或更少的量存在于纤维注塑部分中。纤维注塑部分可基本上不含粘结剂。纤维注塑部分可完全不含粘结剂。虽然粘结剂在本文中被称为纤维，但是也考虑了其可以大体上是粉末样的、球形的，或者具有能够被容纳在介于其它纤维(例如，无机纤维)之间的间隙空间内并且能够将纤维注塑部分粘结在一起的任何形状。粘结剂可具有约180℃或更高、约200℃或更高、约225℃或更高、约230℃或更高，或甚至约250℃或更高的软化和/或熔化温度。所述纤维可以是高温热塑性材料。所述纤维可以包括以下中的一者或多者：聚酰胺酰亚胺(PAI)；高性能聚酰胺(HPPA)，如尼龙；聚酰亚胺(PI)；聚酮；聚砜衍生物；聚对苯二甲酸环己烷二甲酯(PCT)；含氟聚合物；聚醚酰亚胺(PEI)；聚苯并咪唑(PBI)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；聚苯硫醚；间规聚苯乙烯；聚醚醚酮(PEEK)；聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)；等等。纤维注塑部分可包括聚丙烯酸酯和/或环氧树脂(例如，热固性和/或热塑性类型)纤维。纤维注塑部分可包括多粘结剂系统。纤维注塑部分可包括一种或多种牺牲性粘结剂材料和/或熔化温度低于无机纤维的粘结剂材料。

纤维注塑部分(或复合结构的任何其它层)可包括许多双组分纤维。双组分纤维可充当纤维注塑部分内的粘结剂。双组分纤维可以是热塑性低熔点双组分纤维。双组分纤维可具有比混合物内的其它纤维低的熔化温度(例如，比无机纤维、普通切段纤维(staplefiber)或两者都低的熔化温度)。双组分纤维可以是阻燃类型的(例如，由阻燃聚酯形成或包括阻燃聚酯)。双组分纤维可以使纤维注塑部分能够在空间中被模塑和/或熔合为网络，使得该材料可具有结构和主体，并且可以被处理、层压、制作、安装为切割或模塑的部件等，以提供隔离特性、吸声、结构特性、阻燃特性、阻烟特性、低毒性或其组合。双组分纤维可包括芯材料和围绕芯材料的鞘材料。鞘材料可具有比芯材料低的熔点。纤维材料的网可至少部分地通过将材料加热到使至少一些双组分纤维的鞘材料软化的温度来形成。纤维注塑部分(或复合结构的其它层)被加热到使双组分纤维的鞘材料软化的温度可能取决于鞘材料的物理特性。一些纤维或所述纤维的部分(例如，鞘)可以是结晶的或部分结晶的。一些纤维或所述纤维的部分(例如，鞘)可以是无定形的。

例如对于聚乙烯或聚丙烯鞘而言，所述温度可以为约140摄氏度或更高、约150摄氏度或更高，或约160摄氏度或更高。所述温度可以为约220摄氏度或更低、约210摄氏度或更低，或约200摄氏度或更低。例如，具有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)鞘或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)鞘的双组分纤维可在约180摄氏度至约240摄氏度(例如，约230摄氏度)下熔化。双组分纤维可由从挤出的双组分纤维切短的短长度形成。双组分纤维可具有约15％或更大、约20％或更大，或约25％或更大的鞘芯比(以横截面积计)。双组分纤维可具有约50％或更小、约40％或更小，或约35％或更小的鞘芯比。

纤维注塑部分的纤维可与合适的添加剂共混或以其它方式组合在一起，所述合适的添加剂为诸如其它形式的再循环废物、原生(非再循环)材料、粘结剂、填料(例如，矿物填料)、粘合剂、粉末、热固性树脂、着色剂、阻燃剂、较长切段纤维等，但不限于此。基体中使用的任何纤维、一部分纤维或所有纤维都可以是低火焰和/或烟雾散发类型的(例如，为了符合运输的火焰和烟雾标准)。可将粉末或液体掺入到纤维注塑部分中，其赋予额外的性能，如粘结性能，阻燃/阻烟发泡，使在热、感应或辐射下起作用的聚合物膨胀，这改善了声学、物理、热和防火性能。

代替本文所述的其它纤维或除了本文所述的其它纤维之外，纤维注塑部分可包括其它材料。例如，可以使用泡沫碎片(例如，聚氨酯泡沫碎片)或粒料。还考虑了可膨胀或可热活化的材料。

复合结构可包括一个或多个插入材料或插入层(其在本文中被称为插入件，即使当指代多个层或材料时亦是如此)。插入件可赋予复合物额外的性能，如增加的刚度、耐压缩性、回弹性、增强性等。插入件可包括一个或多个铺叠层(例如，垂直铺叠层)、具有开放结构的三维垫、间隔织物、泡沫、可热活化和/或可膨胀的材料、抗微生物材料，或具有开放空间(例如，用于提供漂浮能力)的层。插入件可包括诸如用阻火或阻燃添加剂进行的处理，以提高在暴露于火、烟雾或毒性中时的性能。

插入件可由如本文针对纤维注塑部分所描述的呈任意组合的形式的任何纤维形成。可采用非织造工艺使纤维形成非织造纤维网，所述非织造工艺包括例如共混纤维、梳理、铺叠、空气敷设(air laying)、机械成形(mechanical formation)或其组合。通过这些工艺，纤维可以在大体上垂直的方向或接近垂直的方向上(例如，在大体上垂直于插入件的纵轴的方向上)定向。可采用常规工艺对纤维进行开松和共混。形成的所得结构可以是蓬松的插入件(lofted insert)。蓬松的插入件可以被被工程改造成具有最佳重量、厚度、物理属性、热导率、隔离特性、吸声性或其组合。

可基于所需特性调节插入件。例如，可调整插入件以提供所需的耐温性、重量、厚度、耐压缩性或其它物理属性。可调整插入件以提供所需的耐热性。可调整插入件以提供所需的热导率。可调整插入件以提供所需的特性，如阻燃或阻火性、阻烟性、降低的毒性等。插入件可由非织造纤维形成。插入件因此可以是非织造结构。插入件可以是蓬松的材料。形成插入件的纤维可以是垂直或接近垂直定向的纤维的独特混合物。形成插入件的纤维可以是具有大体上Z形状、C形状或S形状的纤维的独特混合物，其可通过压缩具有垂直或接近垂直的定向的纤维来形成。所述纤维可以呈三维环结构。所述环可以贯穿厚度方向从基体的一个表面延伸到基体的对立表面。形成插入件的纤维可具有与垂直方向成约±60度、与垂直方向成约±50度，或与垂直方向成约±45度的定向。垂直方向可以被理解为相对于从复合结构的纵轴大体上横向延伸的平面(例如，在厚度方向上)。因此，垂直纤维定向意指纤维大体上垂直于复合结构(例如，在厚度方向上延伸的纤维)的长度。形成插入件的纤维可以是呈大体上水平定向(例如，在长度和/或宽度方向上延伸的纤维)。复合结构可包括一个或多个插入层。例如，复合结构可包括具有大体上垂直定向的纤维的插入件和具有大体上水平定向的纤维的另一插入件(例如，经由交叉铺叠或空气敷设工艺)。

例如，插入件可具有在插入件的面向热源的一侧的饰面层。插入件可具有位于插入件的背离热源的一侧的饰面层。插入件可夹在两个(或更多个)饰面层之间。层(例如，具有不同组成的层)可夹在两层插入件之间。饰面层或中间层可大体上与插入件的侧面共同延伸。饰面层或中间层可替代地仅覆盖或附接于插入件的侧面的一部分。饰面或中间层可包括固体薄膜、穿孔薄膜、固体箔片、穿孔箔片、织造或非织造稀松布或其它材料。饰面或中间层可由聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)；聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚丙烯(PP)、纤维素材料或其组合形成。饰面或中间层可由非织造材料、织造材料或其组合形成。饰面或中间层可包括基于二氧化硅的纤维、聚硅酸纤维、矿物质、陶瓷、玻璃纤维、芳族聚酰胺或其组合。薄膜可包括聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)、聚醚酮(PEK)、尿烷(urethane)、聚酰亚胺或其组合。本文所述用于形成纤维注塑部分的任何材料均可用于形成如本文所述的饰面或中间层中的一者或多者。形成饰面层(例如，如果形成为稀松布)或表面本身的纤维可以被金属化以赋予红外反射性，从而为整个复合结构提供改善的热隔离值。任何层均可具有能够承受这些层将要暴露于的温度的耐热性。

例如，本教导考虑了夹在两层之间的插入层(例如，铺叠插入层)。一个层可以是薄膜层(例如，PEEK薄膜或如本文针对可能的纤维材料所述的任何其它材料)。在插入层的对立侧可以是气流阻力层。此层可以是疏水的。此层可以是纺粘(S)材料、纺粘及熔喷(SM)材料，或纺粘+熔喷+纺粘(SMS)非织造材料。此种结构可提供性能的组合，包括使该材料能够在压力变化时适应环境的内置压力释放机构。这在飞行器的隔离毯中可能特别有用，因为机舱中的压力会变化。

插入件可例如包括如美国公开第2004/0053003号(涉及可热成型片材)、第2006/0090958号(涉及可热成型产品)、第2011/0139543号(涉及声学材料)、第2011/0293911号(涉及短纤维非织造材料)、第2012/0024626号(涉及复合吸音器)、第2015/0330001号(涉及可模塑短纤维非织造材料)、第2018/0126691号(涉及多层非织造材料)和第2018/0047380号(涉及具有IR反射纤维的非织造材料)；国际申请PCT/US2018/041221和PCT/US2018/042658号(涉及用于高温应用的非织造结构)；以及15/988,256号美国申请(涉及隔离材料)中教导或描述的任何材料；所有这些以全文引用的方式并入。

插入件可包括开放的三维结构或泡沫或者由开放的三维结构或泡沫形成。这种开放结构可允许纤维进入所述结构并围绕所述结构，以构建复合结构的最终形状。这可以减少质量，同时改善回弹性、舒适性、冲击性能等。这种开放结构可以是泡沫、编织间隔织物、三维编织材料、三维垫(织造或非织造)等。示例性三维垫包括可通过Low&Bonar获得的或其它Solutions产品。开放结构或具有开放空间的插入件也可提供或改善复合结构的浮力或漂浮。

插入件可包括一种或多种可膨胀的材料。例如，插入件可包括热活化的可膨胀材料(例如，呈粒料形式、粘合剂形式、条带形式)。可膨胀的材料可提高刚度、压缩回弹性/回复性或这两者。可膨胀的材料可提供或增强复合结构的浮力。考虑了插入件可以在吹塑之前被烘烤并膨胀。还考虑了可以在吹塑或纤维注塑工艺之后或期间使插入件膨胀。

可以在模塑工艺期间将插入件固定在复合结构内。插入件可以是可拆除的，这样可延长复合结构或其组件的寿命。例如，如果插入件已经开始磨损，则可以拆除插入件，并且可以提供另一个插入件来替换它。

复合结构可包括一个或多个外层。外层可覆盖复合结构的其它组件的一部分。外层可部分地围住复合结构的其它组件的一部分。外层可完全围住复合结构的其它组件的一部分。外层可以例如通过提供另外的耐燃性、耐穿刺性、耐压缩性来为复合结构提供另外的保护。外层可充当湿气或化学物质的屏障。外层可充当隔离体。外层可充当覆盖物。外层可以是可拆除的。外层可以是可清洗的或可洗涤的(例如，经由污渍处理、用布擦拭、手洗、通过传统的家用或工业洗衣机等)。在外层磨损、破损、损坏或以其他方式需要替换的情况下，可以更换另一个外层。外层可例如是织物、织造层、阻火剂纺织物，或非织造材料。外层可以是如本文所述的任何饰面层或稀松布。可以在纤维注塑或吹塑工艺期间将外层敷设在模具内。外层可以是足够多孔的，以允许在织物内部、顶部或周围吹塑纤维。外层可由排斥水分的材料形成。外层可由将水分芯吸掉的材料形成。外层可以是透气材料。外层可具有抗微生物特性。外层可包括一个或多个至少暂时将其保持在适当位置的特征件。例如，外层可包括一个或多个紧固件、拉链、钩环紧固件等。外层可经由一种或多种粘合剂固定。

复合结构可包括另外的特征件，如机械插入件、支具(brace)、结构加强件、紧固件、支架、抗微生物扩散器等。可在复合结构形成后将这些特征件固定到该复合结构上。可将这些特征件集成到复合结构中。例如，可在吹塑或纤维注塑工艺之前将另外的特征件定位在模具内，从而将特征件并入到最终结构中。可在模具内放置紧固系统，并且可进行纤维注塑。此紧固系统可允许将座垫例如直接装配到在专用位置的座椅框架上。也可以将座椅罩直接且立即固定到座垫上。

可基于所需特性定制复合结构内的层的构造(configuration)。一个或多个插入件可以是复合结构的一部分。一个或多个插入件可以是可从复合结构中拆除的。一个或多个插入件可与其它插入件交换(例如，如果需要不同的特性，如果插入件已损坏或变形，或者如果插入件已经达到其工作寿命极限)。复合结构可以不含外层。复合结构可包括一个或多个外层。外层可围住纤维注塑部分和插入材料。纤维注塑部分可至少部分地围绕插入材料。纤维注塑部分可完全围绕插入材料。外层可直接接触插入件。外层可直接接触纤维注塑部分。纤维注塑部分的密度或组成可在复合结构内的某些区域上有所不同。插入件的密度或组成可在复合结构内的某些区域上有所不同。纤维注塑部分可位于两个或更多个插入层之间。两个或更多个插入层可彼此直接接触。纤维注塑部分可位于外层的顶部上(例如，背离复合结构)。

本教导还包括制作复合结构的层的方法以及制作作为整体的复合结构的方法。可至少部分地通过梳理工艺形成一个或多个插入件。梳理工艺可将成簇的材料分离成单独的纤维。在梳理工艺期间，纤维可以按基本上平行的定向彼此对齐，并且可以使用梳理机来产生纤维网。

梳理过的纤维网可经过铺叠工艺产生蓬松的插入件。梳理过的纤维网可被旋转铺叠、交叉铺叠或垂直铺叠，以形成大体积或蓬松的非织造材料。梳理过的纤维网可例如根据诸如“Struto”或“垂直铺叠(V-Lap)”的工艺进行垂直铺叠。这种架构在插入件的厚度方向上提供了具有相对高的结构完整性的纤维网，从而使纤维网在应用或使用期间散架的可能性最小化，以及/或者在复合结构被安装和使用时为其提供耐压缩性。梳理和铺叠工艺可创建穿过垂直截面(例如，穿过材料的厚度)具有良好耐压缩性的非织造纤维层，并且可使得能够产生较低质量的插入件，特别是在不向插入件中添加显著量纤维的情况下蓬松到较大厚度的较低质量的插入件。铺叠材料可具有大体上褶状的结构。少量的中空共轭纤维(即，呈小百分比)可提高蓬松能力和回弹性从而改善隔离、吸声或这两方面。这种布置也提供了获得具有相对低堆积密度的低密度纤维网的能力。

可通过空气敷设工艺形成插入件。可采用这种空气敷设工艺来代替梳理和/或铺叠。在空气敷设工艺中，纤维被分散到快速移动的气流中，然后纤维从悬浮状态沉积到穿孔筛网上形成纤维网。可例如借助于压力或真空执行纤维的沉积。可产生经空气敷设或机械成形的纤维网。然后可对纤维网进行热粘结、空气粘结、机械固结等或其组合，以形成内聚的非织造隔离材料。虽然空气敷设工艺可提供大体上随机的纤维定向，但可能有一些纤维具有大体上在垂直方向上的定向，从而可以获得在材料的厚度方向上的回弹性。

插入件可在其形成期间经历另外的工艺。例如，在基体的打褶期间，考虑了可以用带倒钩的推杆针原位水平地针刺铺叠的基体。可将插入件的纤维(例如，表面纤维)机械地缠结，以将纤维束缚在一起。这可通过旋转工具来进行，该旋转工具的头部的顶部具有砂砾型饰面，以在旋转时抓住并扭曲或缠结纤维。然后可将纤维(例如，插入件的表面)在机器方向上缠结(例如，在铺叠后穿过环的峰的顶部)。考虑了所述工具的这些旋转头可以在x和y方向上移动。插入件的顶表面、插入件的底表面或这两个表面可经受机械缠结。可同时或在分开的时间进行缠结。所述工艺可在不存在粘结剂的情况下、在存在最少的粘结剂的情况下，或者在存在约占纤维网含量的40重量％或更少的粘结剂的情况下执行。机械缠结可用来例如通过将三维环的峰束缚在一起而将插入件保持在一起。此工艺可以在不压缩插入件的情况下执行。插入件的所得表面可具有垂直三维结构的改善的拉伸强度和刚度。将顶表面束缚至底表面的能力可受纤维类型和长度以及从顶部到底部具有集成的垂直三维环结构的铺叠结构的影响。机械缠结工艺还可允许将织物或饰面机械地束缚至铺叠插入件的顶表面和/或底表面。替代机械缠结或除了机械缠结之外，材料的表面可例如通过IR加热系统、热空气流或激光束熔化以形成表层。

形成复合结构的材料的层可粘结在一起，以创建成品复合结构。一个或多个层可通过层中存在的元件粘结在一起。例如，层中的粘结纤维可用来将层粘结在一起。一个或多个层中的双组分纤维的外层(即，鞘)可在施加热后软化和/或熔化，这可使各个层的纤维彼此粘附和/或粘附于其它层的纤维。可通过一个或多个层压工艺将这些层附接在一起。可通过诸如热密封、声波或振动熔接、压力熔接等，或其组合的操作将这些层组合。一种或多种粘合剂可用于将两个或更多个层接合起来。粘合剂可以是粉末，或者可例如以条带、薄片形式或作为液体施加。垂直三维结构可以使饰面或其它层能够被束缚至插入层(例如，以机械方式、热方式或用粘合剂)。因为垂直环贯穿结构的厚度是连续的，所以织物或饰面可以被束缚在结构的顶部和底部上。一个或多个层可原位粘结至插入件。例如，带有或不带有粘合剂的稀松布可以通过铺叠机进给，并且插入件可以被铺叠到稀松布上。然后稀松布和插入件可以在垂直铺叠(V-lap)烘箱中原位粘结。

可通过将插入件定位在模具中并执行将纤维注入到模具中的纤维注塑或吹塑工艺来形成复合结构。这使得纤维和插入材料能够被接合在一起。在纤维注塑或吹塑工艺期间，如果插入件具有足够的孔隙尺寸，则也考虑可以将纤维至少部分地集成到插入件中，这可以为插入件提供附加强度，以及/或者更牢固地接合插入件和纤维注塑部分。可在复合结构已形成后，将复合结构的外层固定到复合结构上。外层可替代地在纤维注塑或吹塑之前被定位在模具内。在执行模塑工艺后，外层可变得固定或粘结到纤维注塑部分、插入材料或这两者上。

在吹塑或纤维注塑工艺期间，可使用一个或多个注入喷嘴。喷嘴可放置于不同的位置。一个或多个喷嘴可以是固定的。一个或多个喷嘴可以是滑动的或旋转的。使用多个喷嘴可允许在纤维注塑部分中创建具有不同密度或组成的区域。这也可允许填充模具以创建所需形状的复合结构。如果必要的话，在模塑工艺之后可以修整复合结构或其部件(例如，外层)。

复合结构可包括一个或多个层。复合结构可包括两个或更多个插入层。复合结构可包括一个或多个蓬松层、一个或多个表层、一个或多个饰面层、一个或多个箔片、一个或多个薄膜或其组合。所述一个或多个层可由金属、纤维材料、聚合物或其组合形成。可以通过施加热量来使所述层的一部分熔化而形成表层，所述热量是以使得仅所述层的一部分(如顶表面)熔化，并然后硬化从而形成大体上平滑的表面的方式施加的。复合结构可包括多个层，其中的一些或所有层起到不同的功能，或者为复合结构提供不同的特性(当与复合结构的其它层相比时)。组合具有不同特性的材料的层的能力可允许基于应用来定制复合结构。附加层可以起到提供以下的作用：附加的隔离特性、对插入件或其它层的保护、红外反射特性、传导特性(或降低传导特性)、对流特性(或降低对流特性)、结构特性或其组合。所述一个或多个层可通过模塑工艺、层压、热密封、声波或振动熔接、压力熔接等或其组合来固定到彼此上或固定到插入件上。所述一个或多个层的耐温性可大于或等于粘结纤维的耐温性。所述一个或多个层的熔化或软化温度可高于在组装件中安装时所述层将暴露于的温度。一个或多个层可充当湿气屏障。所述一个或多个层可以是疏水层，其可具有一定的孔隙率，以允许复合结构适应气压变化而不爆裂。此种层在诸如航空航天隔离的应用中可能特别重要。一个或多个层可充当化学物屏障，或者充当用于保持污垢、灰尘、碎屑或其它不想要的颗粒或物质远离要隔离的物品的屏障。例如，一个或多个复合结构层可提供隔离。一个或多个复合结构层可包括用于将纤维粘结在一起、用于将层粘结在一起或用于这两者的一种或多种粘合剂材料(例如，作为所述层的纤维的一部分或者作为所述层中或层上的单独元件)。考虑了任何粘合剂均可以是可熔化、流动、粘结、冷却后再固化或其组合的类型。一个或多个层或作为整体的复合结构在形成结构时可以不含另外的粘合剂。一个或多个复合结构层可支撑表层、其它材料层或这两者。一个或多个复合结构层可提供耐热性(例如，如果复合结构位于暴露于高温的区域中)。一个或多个复合结构层可以为复合结构提供刚度。附加层(或者一个或多个层与一个或多个插入件的组合)可提供附加的刚度、结构特性、耐压缩性、压缩回弹性或其组合。一个或多个复合结构层可以为复合物提供柔性和/或柔软性。

复合结构或其一个或多个层(例如，非织造材料)可以被形成为具有根据成品纤维层(和/或作为整体的复合结构)期望的所需物理、隔离和透气特性选择的厚度和密度。复合结构的层可以是任何厚度的，这取决于应用、安装的位置、形状、使用的纤维(以及插入件的蓬松)或其它因素。复合结构的层的密度可部分地取决于掺入到构成层的材料(如非织造材料)中的任何添加剂的比重以及/或者添加剂构成的最终材料的比例。堆积密度大体上为纤维的比重和由纤维产生的材料的孔隙率的函数，其可以被认为代表纤维的填充密度。

如本文所讨论的任何纤维或材料(特别是关于插入件或纤维注塑部分的任何纤维或材料)也可用于形成复合结构的任何附加层(如饰面层和/或稀松布层)，或者可以可包括在复合结构的任何附加层(如饰面层和/或稀松布层)内。例如，基于无机纤维的纸稀松布可以是所述结构的另一层。本文所述的任何材料可与本文所述的其它材料组合(例如，在复合结构的同一层或不同层中)。所述层可由不同的材料形成。一些层或所有层可由相同的材料形成，或者可包括共同的材料或纤维。可基于每种材料的所需特性(例如，红外反射性、隔离特性、传导特性、对流特性、耐压缩性和/或耐穿刺性)，作为整体的复合结构的隔离特性、作为整体的复合结构的传热特性，作为整体的复合结构的所需气流阻力特性，复合结构的所需重量、密度和/或厚度(例如，基于将要安装纤维复合物的可用空间)，所述结构的所需柔性(或受控柔性的位置)或其组合来选择形成层的材料的类型、层的顺序、层的数目、层的定位、层的厚度或其组合。可以选择所述层以提供不同的纤维定向。一个或多个复合结构层可以是已知表现出吸音特性、隔离特性、阻燃性、阻烟性或其组合的任何材料。一个或多个复合结构层可至少部分地形成为材料网(例如，纤维网)。一个或多个纤维复合层可由非织造材料，如短纤维非织造材料形成。一个或多个纤维复合层可由织造材料形成。一个或多个纤维复合层可通过热熔纤维基体的表面以形成表层来形成。一个或多个层可以是织物、薄膜、箔片或其组合。一个或多个复合结构层可以是多孔块状吸收体(例如，通过梳理和/或铺叠工艺形成的蓬松的多孔块状吸收体)。一个或多个复合结构层可通过空气敷设形成。复合结构(或一个或多个复合结构层)可以是经工程改造的3D结构。从这些潜在的层中可以清楚地看出，在创建满足最终使用者、客户、安装者等的具体需求的材料方面灵活性很大。

现在转向附图，图1A例示了根据本教导的示例性复合物10。示例性复合物10包括外层12、纤维注塑部分14和插入件16。如图1A中所例示的，外层12围住纤维注塑部分14，且纤维注塑部分14围住插入件16。在图1A中由虚线限定的方框内围住的部分在图1B中被放大，以例示外层12、纤维注塑部分14和插入件16的示例性构造。

图2A例示了根据本教导的示例性复合物10。示例性复合物10包括外层12、纤维注塑部分14和插入件16。如图2A和2B中所例示的，外层12围绕纤维注塑部分14和插入件16，但是插入件16没有完全被纤维注塑部分14围绕或围在其内。在图2A中由虚线限定的方框内围住的部分在图2B中被放大，以例示外层12、纤维注塑部分14和插入件16的示例性构造。

图3例示了根据本教导的示例性复合物10。示例性复合物10包括外层12、纤维注塑部分14和插入件16。如所例示的，外层12仅覆盖纤维注塑部分14和插入件16的一部分，而不完全围住这些层。

虽然图1A至3例示了复合结构的层或组件的示例性构造，但也考虑了其它构造。例如，外层可覆盖多于一个侧面且少于整个复合物。为了清楚起见，附图示出呈矩形的层或组件，但任何组件都可以采用任何形状。组件的顺序可以不同，或者可以增加另外的层或组件。例如插入件可以不被另一组件或组件的组合完全围住。复合物可以不含外层。插入件可包括多个层。复合物可包括多个插入件、多个纤维注塑部分(例如，其在不同区域中由不同的纤维或共混物形成)。复合物可包括其它特征件，如紧固件、加强特征件等。

图4例示了示例性座垫20。垫子20包括纤维注塑部分14，其在不同区域中可由相同的纤维或共混物或者不同的纤维或共混物形成。垫子20还包括插入件16，以提供另外的支撑、缓冲、耐压缩性、回弹性或其组合。

图5例示了示例性座垫20。垫子20包括纤维注入部分14、14'和14”，其可例如在垫子的不同区域中含有不同的纤维共混物。这可允许密度的变化，或者可允许将垫子成形为所需的三维形状。垫子还包括多个插入层16、16'和16"。不同的插入层可由不同的材料形成，并且可以被选择来为垫子提供不同的特性。插入件或材料共混物可允许垫子获得所需的缓冲性能。

本教导还考虑了替代的材料和材料的布置。其它或附加的材料和工艺可用于提供制品，如座垫。例如，除了纤维注入部分之外或作为其替代，可以使用聚合物材料和/或泡沫材料，如聚氨酯。该泡沫可以是注塑的。可以在材料内形成空腔(例如，在注塑期间或之后手动移除)。空腔可适于容纳一种或多种如本文所述的插入材料。如所讨论，制品可包括一个或多个可互换的部件。插入材料如铺叠材料、三维开放结构或其它纤维材料可手动插入和替换(例如，由于因使用而磨损或劣化)。考虑了可使用外部材料来至少部分地围绕泡沫和插入材料。此外部材料可以是永久附着的。此外部材料可以是至少部分可拆除的(例如，以允许接近可拆除的插入材料)。

如本文所用的重量份数是参考具体提及的组合物的100重量份。上述申请中列举的任何数值包括从下限值到上限值以一个单位递增的所有值，条件为在任何下限值与上限值之间有至少2个单位的间隔。作为实例，如果说到组分的量或工艺变量(比如温度、压力、时间等)的值为例如1至90，优选20至80，更优选30至70，则本说明书意图明确列举诸如15至85、22至68、43至51、30至32等的值。对于小于1的值，视情况将一个单位视为0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅是具体意图的实例，并且所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能的组合将以类似的方式明确地陈述在本申请中。除另有说明外，所有的范围都包括两个端点和介于端点之间的所有数字。与范围有关的“约”或“大约”的使用适用于范围的两个端点。因此，“约20至30”旨在涵盖“约20至约30”，包括至少指定的端点。描述组合的术语“基本上由…组成”应包括所确认的要素、成分、组件或步骤以及不实质上影响所述组合的基本和新颖特性的那类其它要素、成分、组件或步骤。本文使用术语“包含”或“包括”来描述要素、成分、组件或步骤的组合也考虑了基本上由所述要素、成分、组件或步骤组成的实施方案。可通过单个集成的要素、成分、组件或步骤来提供多个要素、成分、组件或步骤。替代地，单个集成的要素、成分、组件或步骤可以被分成多个单独的要素、成分、组件或步骤。公开“一”或“一个(种)”来描述要素、成分、组件或步骤并不旨在排除另外的要素、成分、组件或步骤。