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由纖維無紡布制造纖維產(chǎn)品的方法和裝置與流程

文檔序號:11468050閱讀:315來源:國知局
由纖維無紡布制造纖維產(chǎn)品的方法和裝置與流程

本發(fā)明的實施方式涉及由纖維形成的產(chǎn)品。本發(fā)明的實施方式特別涉及一種用于將由熱交聯(lián)的纖維形成的纖維無紡布加工為緩沖墊主體的方法和裝置。本發(fā)明的實施方式特別涉及這樣一種方法和系統(tǒng),其將纖維無紡布加工為用于汽車座椅、辦公室座椅或家用座椅的緩沖墊。



背景技術:

例如聚氨酯(pu)泡沫的泡沫被廣泛用作座椅的織物背襯,例如在運輸工業(yè)中用于汽車內(nèi)飾材料。泡沫黏附于織物面材料的背面。這些由泡沫支持的復合體具有緩沖效果,其可以在接觸區(qū)域提供舒服或奢華的感覺。

聚氨酯泡沫被廣泛用作座椅的緩沖材料。然而,由聚氨酯泡沫支持的材料可以發(fā)出揮發(fā)性物質(zhì),該揮發(fā)性物質(zhì)可以帶來汽車或房屋內(nèi)飾的“霧化”,其還可以包含不利影響人體健康的有害物質(zhì)。此外,泡沫本身可以隨時間氧化,導致材料變色。再循環(huán)能力也是不得不解決的一個問題。

由于這些和其他原因,對于會以相似成本提供與泡沫材料中的一種相似的緩沖性能的其他材料有持續(xù)需求。適合用于座椅緩沖墊的一類材料是無紡布,例如聚酯無紡布。這些材料可以向多種面織物提供適當?shù)闹?,并解決一些常規(guī)pu泡沫緩沖墊難以解決的需求。

制造垂直放置、熱黏合的無紡布的墊子方法包括氣流成網(wǎng)和“struto”無紡布技術,其力求提供一種比先前的無紡布技術具有經(jīng)濟優(yōu)勢和重量優(yōu)勢的緩沖墊。許多這些技術使短纖維在二維層中取向為垂直位置。通過連接眾多這種預成形的墊子,可以形成纖維緩沖墊主體。

用于制造三維纖維緩沖墊主體的另一種技術包括將松散的纖維材料嵌入三維模具中,然后向嵌入模具中的纖維供熱以引起熱交聯(lián)。至少部分纖維可以取向以使得在供熱影響熱交聯(lián)之前以優(yōu)選為主要排列。這些技術具有可以形成多種多樣的三維形狀的優(yōu)勢。

使用以上概述的技術由交聯(lián)的纖維形成的緩沖墊可以提供良好的透氣性,但是易于在彈性測試中失敗,例如目的為將載荷置于緩沖墊上之后確定復原時間、復原速率或復原程度的測試。根據(jù)dineniso1856:2001-3(2001年3月)或根據(jù)dineniso1856:2008-08(2008年8月)測量載荷施加在彈性主體上并使彈性主體由載荷復原之后的殘余變形的測試,為其中三維纖維緩沖主體易于顯示出低性能的這種測試的典范。對于由交聯(lián)的纖維形成且彈性特性為相關的質(zhì)量特征的其他產(chǎn)品可以存在類似問題。



技術實現(xiàn)要素:

鑒于上述情況,在本領域中對于形成解決一些上述需求的緩沖墊或其他纖維產(chǎn)品的方法和裝置以及使用這些技術形成的纖維緩沖墊存在持續(xù)需求。本領域特別需要一種方法和系統(tǒng),其改善彈性特性,例如在將載荷置于產(chǎn)品上之后的復原速率、復原時間和/或復原程度。

根據(jù)實施方式,提供了其中由交聯(lián)的纖維形成的纖維無紡布經(jīng)受受控的重結晶過程的技術。在受控的重結晶過程中,當纖維無紡布包含的材料重結晶時,至少一個環(huán)境參數(shù)可以是受控的。在一些實施方式中,當纖維無紡布包含的材料重結晶時,經(jīng)過纖維無紡布的氣流的溫度和空氣濕度可以是受控的??梢园匆韵路绞綄χ辽僖环N環(huán)境參數(shù)進行控制,將纖維無紡布維持在材料重結晶的重結晶溫度范圍中的持續(xù)時間長于時間閾值。

在一些實施方式中,纖維無紡布可以包含黏結纖維,其分別包含由不同材料形成的第一成分和第二成分。第二成分的熔融溫度可以低于第一成分的熔融溫度。受控的重結晶過程可以包含當黏結纖維的第二成分重結晶時,控制纖維無紡布暴露于其中的流體的溫度或濕度中的至少一種。

根據(jù)一個實施方式,提供了一種通過實施后固化來改善纖維無紡布彈性特性的方法。改善彈性特性的方法可以包括通過后固化在黏結纖維的皮層中擴大晶體尺寸,其取決于黏結纖維的皮層材料的重結晶溫度。

根據(jù)一個實施方式,提供了一種由以交聯(lián)的纖維形成的纖維無紡布制造產(chǎn)品的方法。該方法包括在纖維無紡布的包含材料重結晶期間控制纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件。

根據(jù)一個實施方式,提供一種制造由纖維制造緩沖墊的方法。該方法包括將纖維供應至模具。該方法包括熱活化至少一部分纖維以制造由交聯(lián)的纖維形成的纖維無紡布,其中纖維在至少一部分纖維無紡布中具有沿主載荷方向上的最佳取向。該方法包括使用受控的重結晶過程由纖維無紡布制造緩沖墊,其中在纖維無紡布包含的材料重結晶期間控制纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件。

根據(jù)一個實施方式,提供一種緩沖墊,其使用根據(jù)實施方式的方法制造。

根據(jù)一個實施方式,提供了一種用于由纖維無紡布形成產(chǎn)品的裝置,該裝置包括容納包含交聯(lián)纖維的纖維無紡布的容器,和控制系統(tǒng),其被配置為在纖維無紡布包含的材料重結晶期間控制纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件。

根據(jù)實施方式,按方法和由裝置實施的受控的重結晶改善了由纖維制造的產(chǎn)品的回彈特性。具體地,通過實施受控的重結晶可以改善彈性特性例如施加載荷于產(chǎn)品之后的復原速率、復原時間或復原程度,在受控的重結晶中當黏結纖維的低熔融溫度成分重結晶時,控制纖維無紡布暴露于其中的氣體溫度和/或濕度。

將參照附圖描述本發(fā)明的實施方式。

附圖說明

圖1是根據(jù)實施方式的纖維產(chǎn)品的示意圖。

圖2是根據(jù)實施方式的方法的流程圖。

圖3是根據(jù)實施方式的纖維產(chǎn)品可以包含的不同纖維類型的示意圖。

圖4是表示根據(jù)實施方式在形成纖維無紡布和將纖維無紡布加工為緩沖墊的過程中溫度以時間為函數(shù)的曲線圖。

圖5是表示根據(jù)實施方式在形成纖維無紡布和將纖維無紡布加工為緩沖墊的過程中溫度以時間為函數(shù)的曲線圖。

圖6顯示了表示根據(jù)實施方式在形成纖維無紡布和將纖維無紡布加工為緩沖墊的過程中溫度和空氣濕度以時間為函數(shù)的曲線圖。

圖7是根據(jù)實施方式的方法的流程圖。

圖8是根據(jù)實施方式的方法的流程圖。

圖9是根據(jù)實施方式的包含裝置的系統(tǒng)的示意圖。

圖10是根據(jù)實施方式的裝置的示意圖。

圖11是根據(jù)實施方式的裝置的示意圖。

圖12顯示了根據(jù)實施方式的纖維產(chǎn)品包含的黏結纖維的差示掃描量熱法(dsc)曲線。

圖13顯示了對使用根據(jù)實施方式的方法和裝置制造的纖維產(chǎn)品進行彈性測試的結果與對不經(jīng)受由后固化控制的重結晶的纖維產(chǎn)品進行相同測試的結果的對比。

圖14顯示了對使用根據(jù)實施方式的方法和裝置制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試的結果與對不經(jīng)受由后固化控制的重結晶的纖維產(chǎn)品進行相同測試的結果的對比。

圖15顯示了對使用根據(jù)實施方式的方法和裝置制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試的結果與對不經(jīng)受由后固化控制的重結晶的纖維產(chǎn)品進行相同測試的結果的對比。

圖16顯示了對使用根據(jù)實施方式的方法和裝置制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試的結果與對不經(jīng)受由后固化控制的重結晶的纖維產(chǎn)品進行相同測試的結果的對比。

圖17顯示了對使用單獨的后固化步驟制造的纖維產(chǎn)品和使用從熱活化冷卻期間的受控重結晶制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試結果。

圖18顯示了對使用單獨的后固化步驟制造的纖維產(chǎn)品和使用從熱活化冷卻期間的受控重結晶制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試結果。

具體實施方式

現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明的示范性實施方式。盡管會就特定應用領域的情況描述一些實施方式,但是實施方式不限于該應用領域。另外,除非另外特別說明,各種實施方式的特征可以彼此組合。

盡管會就產(chǎn)品為汽車座椅、住宅家具或其他座椅或床品家具的緩沖墊的情況描述一些實施方式,根據(jù)實施方式的裝置、系統(tǒng)和方法還可以用于形成其他彈性纖維產(chǎn)品。

圖1為可以用根據(jù)實施方式的方法制造的纖維產(chǎn)品10的示意圖。纖維產(chǎn)品10可以為緩沖墊。纖維產(chǎn)品10可以為安裝在汽車座椅、住宅或辦公室座椅家具、床墊或其他家具中的緩沖墊。

參考圖1,根據(jù)實施方式的方法和裝置處理的纖維產(chǎn)品10可以配置為用作座椅緩沖墊。纖維產(chǎn)品被配置為當方向沿主載荷方向2的力施加在纖維產(chǎn)品10上時,提供回彈特性。

纖維產(chǎn)品10可以為在汽車座椅中用于支撐用戶大腿或后背的座套。纖維產(chǎn)品10可以為在住宅或辦公室用途中的座椅或床品家具的家具裝飾材料。

纖維產(chǎn)品10具有兩個主要的面3、4,其排列為在纖維產(chǎn)品10上彼此相對。主要的面3、4可以具有近似平面的形狀,基本上垂直于主載荷方向2延伸??梢耘渲美w維產(chǎn)品10使主載荷方向2定義主要的面3和4平面的法線。

纖維產(chǎn)品10可以為由熱交聯(lián)的纖維完整形成的整體。形成纖維產(chǎn)品的纖維材料可以包括至少兩種不同類型的纖維,即黏結纖維和基體纖維。黏結纖維可以為通過對其供熱而能夠被熱活化的纖維。一經(jīng)熱活化,至少部分的每種黏結纖維熔化,從而引起基體纖維形成。各種已知的纖維類型可被用作黏結纖維和基體纖維。形成纖維產(chǎn)品的纖維材料可以包含可以從再生材料獲得和/或能夠以有效方式再生的纖維。黏結纖維可以為雙組分(bico)纖維。黏結纖維可以具有低于基體纖維熔融溫度的熱活化溫度。根據(jù)示例性實施方式,黏結纖維可以為具有聚酯或聚酰胺的核并具有聚酰胺或改性聚酯的涂層的bico纖維。bico纖維可以具有三葉形狀的橫截面?;w纖維可以由聚酯或聚酰胺形成,并具有高于至少黏結纖維涂層熔融溫度的熔融溫度?;w纖維可以具有10dtex至100dtex的線性質(zhì)量密度。黏結纖維可以具有7dtex至40dtex的線性質(zhì)量密度。形成纖維產(chǎn)品的纖維材料可以包含多于一種類型的基體纖維和/或多于一種類型的黏結纖維。

在一些實施方式中,基體纖維由聚酰胺形成,黏結纖維包含聚酰胺核和改性聚酰胺殼。

纖維產(chǎn)品10可以包括多個不同的部分5至7。關于纖維產(chǎn)品10的特征纖維取向和/或密度,這些部分可以彼此區(qū)分??梢耘渲美w維產(chǎn)品10使在不同部分5至7之間沒有明顯邊界。纖維產(chǎn)品10可以在不同部分之間表現(xiàn)出在纖維取向或纖維產(chǎn)品密度上的漸變。

纖維產(chǎn)品10可以具有第一部分,其可以為回彈部分5。在回彈部分5中,纖維優(yōu)先沿纖維產(chǎn)品10的主載荷方向2取向。即,在回彈部分中纖維的最佳取向?qū)谥鬏d荷方向2并垂直于纖維產(chǎn)品10的至少一個主要的面3。由于纖維基體的形成、纖維形狀和纖維取向的統(tǒng)計學分布,在回彈部分中并非所有纖維會沿主載荷方向2取向。如果多于50%的纖維分別以相對于主載荷方向2小于45°角取向,可以認為回彈部分5具有沿主載荷方向2的纖維取向。換句話說,在回彈部分5中,大部分纖維被配置為相對于主要的面3大于45°角。

在回彈部分5中的纖維結構示意性地示于插圖15中。如插圖15中所示,回彈部分5中大部分纖維可以相對于主載荷方向2小于45°角來取向。纖維間隔可以足夠大,以使得當方向為沿主載荷方向2的負載施加于纖維產(chǎn)品時纖維能夠轉(zhuǎn)向。使主要平行于主載荷方向2配置的纖維互相連接的交聯(lián)纖維使得回彈部分5中能夠形成纖維基體。

纖維產(chǎn)品10還可以包括至少一個第二部分6、7,其分別配置于主要面3和4上。該至少一個第二部分6和7分別關于纖維取向或纖維產(chǎn)品密度中的至少一個而區(qū)別于回彈部分5。在圖1的纖維產(chǎn)品10中,在至少一個第二部分6和7中的纖維分別具有平行于主要面所處于的平面的最佳方向。纖維產(chǎn)品在主要面3或4的密度可以大于回彈部分5的密度?;蛘撸ㄟ^后加工操作,例如通過施加超聲能量或電磁輻射能量也可以產(chǎn)生這種增加的密度。

配置于主要面3的其他部分6中的纖維結構示意性地示于插圖16中。如插圖16所示,部分6中的大部分纖維以相對于主要面3的平面小于45°角來取向,纖維可以具有大于回彈部分5中的填充密度。配置于另一個主要面4上的其他部分7可以具有纖維取向和纖維產(chǎn)品密度與部分6中的纖維相似的結構。

纖維產(chǎn)品10可以分別在回彈部分5和至少一個第二部分6和7之間表現(xiàn)出纖維取向和密度上的漸變。纖維產(chǎn)品10可以包括過渡部分8,其配置于回彈部分5和在主要面3上的第二部分6之間。在過渡部分8中,纖維取向可以從回彈部分5的纖維取向逐漸變化為在主要面3上第二部分6的纖維取向。替代地或額外地,纖維產(chǎn)品的密度可以從回彈部分的密度逐漸變化為在主要面3上其他部分6的密度。

纖維產(chǎn)品10可以包括過渡部分9,其配置于回彈部分5和在主要面4上的第二部分7之間。在過渡部分9中,纖維取向可以從回彈部分5的纖維取向逐漸變化為在主要面4上其他部分7的纖維取向。替代地或額外地,纖維產(chǎn)品的密度可以從回彈部分5的密度逐漸變化為在主要面4上其他部分7的密度。

從而形成為整體的三維體的纖維產(chǎn)品10可以具有大于4cm的高度12?;貜棽糠?可以具有高度11并可以配置為與主要面3和4都有間隔。

在纖維產(chǎn)品10中,具有沿主載荷方向2的纖維取向的回彈部分5提供了良好的透氣性。隨著纖維產(chǎn)品10以整體方式由熱交聯(lián)的纖維形成,其獲得了良好的耐久性和舒適性。

如以下會參考圖2至圖18更詳細地闡明,纖維產(chǎn)品10通過使纖維無紡布經(jīng)受受控的重結晶過程而形成。纖維無紡布可以通過熱交聯(lián)纖維形成。纖維無紡布可以具有關于在前的圖1所說明的特征。具體地,纖維無紡布可以由熱交聯(lián)的纖維形成,其中在纖維無紡布的至少一個部分中配置的纖維具有沿主載荷方向2的最佳取向,以使得至少50%的纖維以相對于主載荷方向2小于45°的角來取向。

如本文所使用的,術語“纖維無紡布”用于指經(jīng)受后加工過程以形成產(chǎn)品的半成品。纖維無紡布可以特別為由熱交聯(lián)的纖維形成的纖維無紡布體。纖維無紡布體可以具有超過40mm的高度,例如在其最大厚度處測量。

纖維無紡布可以包含熱活化以使纖維交聯(lián)的材料。該材料可以包含黏結纖維。例如,黏結纖維可以包含可以形成核的第一材料,和可以形成每個黏結纖維的殼的第二材料,第二材料具有低于第一材料的熔融溫度。為了產(chǎn)生熱交聯(lián)以形成纖維無紡布,可以實施加熱至高于黏結纖維的第二材料的熔融溫度的溫度。

如會在以下更詳細描述的,當熔融以產(chǎn)生纖維交聯(lián)的材料重結晶時,可以通過控制纖維無紡布的一種或幾種環(huán)境條件來實施受控的重結晶。例如,當黏結纖維的殼重結晶時,可以通過控制纖維無紡布的一種或幾種環(huán)境條件來實施受控的重結晶。

通過控制纖維無紡布的溫度變化速率和/或纖維無紡布配置于其中的大氣濕度可以實現(xiàn)受控的重結晶,這取決于黏結纖維的殼是否重結晶。

根據(jù)實施方式的纖維產(chǎn)品可以包含交聯(lián)纖維。在纖維產(chǎn)品的至少一部分中,至少50%的纖維可以具有沿纖維產(chǎn)品載荷方向的最佳取向,即至少50%的纖維可以相對于主載荷方向成小于45°角。纖維產(chǎn)品可以被配置,以使得當纖維產(chǎn)品壓縮至原高度的50%達22小時,同時維持在具有70℃的溫度且相對空氣濕度小于10%的環(huán)境中時,纖維產(chǎn)品復原以使其在壓縮終止后的30分鐘內(nèi)具有其原高度的至少85%,同時纖維產(chǎn)品能夠在(23±2)℃的溫度和相對空氣濕度為(50±5)%的環(huán)境中復原。

纖維產(chǎn)品可以配制為使得當纖維產(chǎn)品壓縮至其原高度的50%達22小時,同時維持在具有70℃的溫度和相對空氣濕度小于10%的環(huán)境中時,纖維產(chǎn)品復原以使其在壓縮終止后的30分鐘內(nèi)具有其原高度的至少88%,同時纖維產(chǎn)品能夠在(23±2)℃的溫度和相對空氣濕度為(50±5)%的環(huán)境中復原。

纖維產(chǎn)品可以配制為使得當纖維產(chǎn)品壓縮至原高度的50%達22小時,同時維持在具有70℃的溫度和相對空氣濕度小于10%的環(huán)境中時,纖維產(chǎn)品復原以使其在壓縮終止后的30分鐘內(nèi)具有其原高度的至少90%,同時纖維產(chǎn)品能夠在(23±2)℃的溫度和相對空氣濕度為(50±5)%的環(huán)境中復原。

這種回彈特性尤其是復原特性可通過使纖維產(chǎn)品經(jīng)受后固化來獲得,所述后固化控制黏結劑的重結晶,黏結劑例如低熔融溫度的黏結纖維組分。

纖維產(chǎn)品可以包含基體纖維和黏結纖維。每種黏結纖維可以分別包含第一成分和第二成分,第二成分的熔融溫度低于第一成分的熔融溫度。第二成分可以為共聚酰胺(copa)。

可以形成纖維產(chǎn)品,以使得通過后固化增加黏結纖維的第二成分的晶體尺寸,后固化的實施取決于第二成分的重結晶溫度。在黏結纖維的皮層中,纖維產(chǎn)品可以包含具有比沒有后固化的晶體更大尺寸的晶體。

根據(jù)實施方式的一種由纖維無紡布制造產(chǎn)品的方法,其中纖維無紡布由交聯(lián)的纖維而形成,該方法包括纖維無紡布包含的材料的重結晶期間控制纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件。憑借這種受控的重結晶過程,改善了由纖維無紡布形成的產(chǎn)品的彈性特性。

如本文所使用的,術語“環(huán)境條件”涉及纖維無紡布置于其中的大氣條件。環(huán)境條件可以包括以下任一種或任意組合:纖維無紡布置于其中的或主動流經(jīng)纖維無紡布的氣態(tài)流體的溫度,纖維無紡布置于其中的或主動流經(jīng)纖維無紡布的氣態(tài)流體的濕度和/或纖維無紡布置于的區(qū)域中電磁輻射的能量密度。

控制至少一種環(huán)境條件可以包括控制在重結晶期間纖維無紡布暴露于其中的流體的至少一個參數(shù)??梢垣@得對環(huán)境條件的高度控制,其可以包括坯料暴露于其中的氣態(tài)流體的溫度和濕度。

控制流體的至少一個參數(shù)可以包括控制纖維無紡布暴露于其中的流體的溫度。通過控制流體溫度,纖維無紡布的核溫度可以保持在重結晶溫度的范圍中至少預定時長。

流體可以流經(jīng)纖維無紡布。從而可以獲得對環(huán)境條件的有效控制。

取決于纖維無紡布包含的材料重結晶的重結晶溫度范圍,可以控制流體溫度。通過控制流體溫度,纖維無紡布的核溫度可以保持在重結晶溫度范圍中至少預定時長。

可以取決于纖維無紡布的坯料溫度控制流體的溫度變化速率。

如果坯料溫度在重結晶溫度范圍內(nèi),流體的溫度變化速率可以選擇性地降低,從而延長纖維無紡布包含的材料能夠重結晶的時間。

控制至少一個參數(shù)可以包括控制水蒸氣的量或?qū)⑺魵夤晾w維無紡布暴露于其中的流體的速率。通過控制濕度以及或任選的纖維無紡布暴露于其中的流體的溫度,可以進一步改善回彈特性。

流體可以包括氣體,特別是空氣。流體可以穿過置于進口通道和出口通道之間的容器,從進口通道至出口通道流經(jīng)纖維無紡布,纖維無紡布容納于容器中。

控制至少一種環(huán)境條件可以包括控制向纖維無紡布供應電磁輻射的輻射源。從而可以在例如黏結纖維的低熔融溫度成分的重結晶期間控制纖維無紡布的核溫度。核溫度可以維持在重結晶溫度范圍內(nèi),其中黏結劑如黏結纖維的低熔融溫度成分重結晶。

纖維可以包括黏結纖維,每種黏結纖維分別包含第一成分和第二成分,第二成分的熔融溫度低于第一成分的熔融溫度。取決于黏結纖維的第二成分重結晶的重結晶溫度范圍,可以控制至少一種環(huán)境條件。

可以通過差示掃描量熱法確定重結晶溫度范圍。通過差示掃描量熱法,以至少1k/分鐘的冷卻速率,尤其是以至少3k/分鐘的冷卻速率,尤其是以至少5k/分鐘或大于5k/分鐘的冷卻速率,可以確定結晶溫度范圍。

黏結纖維的第二成分可以至少部分地圍繞第一成分。第二成分可以形成圍繞核的殼。殼和核由不同材料形成。

控制至少一種環(huán)境條件可以包括控制纖維無紡布坯料溫度的變化速率。

在由產(chǎn)生纖維熱交聯(lián)的熱活化溫度冷卻至低于包含在纖維無紡布中的纖維重結晶溫度的最終溫度期間,纖維無紡布的溫度變化速率可以選擇性地降低,同時先前熔融以產(chǎn)生熱交聯(lián)的材料發(fā)生重結晶。

控制坯料溫度的變化速率可以包括響應重結晶的開始選擇性地降低坯料溫度的變化速率。從而可以獲得改善的彈性特性。

在將纖維無紡布冷卻至低于材料重結晶的重結晶溫度范圍的最低溫度的溫度之前,可以進行重結晶期間的至少一種環(huán)境參數(shù)控制。從而,在熱交聯(lián)之后的冷卻期間可以進行改善彈性特性的熱處理,以實現(xiàn)節(jié)能。

該方法可以包括將纖維無紡布冷卻至低于材料重結晶的重結晶溫度范圍的最低溫度的的溫度,然后加熱纖維無紡布至高于重結晶溫度范圍的最低溫度的溫度以控制至少一種環(huán)境參數(shù)。從而,受控的重結晶可以與熱活化分開進行,在過程控制中提供增強的多功能性。

取決于被熱活化至纖維無紡布形成的材料的重結晶溫度范圍,通過控制至少一種環(huán)境參數(shù)可以進行受控重結晶。通過差示掃描量熱法可以確定重結晶溫度范圍。通過差示掃描量熱法,以至少1k/分鐘的加熱和冷卻速率,尤其是以至少3k/分鐘的加熱和冷卻速率,尤其是以至少5k/分鐘或大于5k/分鐘的加熱和冷卻速率可以確定重結晶溫度范圍。

在纖維無紡布的至少一部分中,交聯(lián)的纖維可以具有沿主載荷方向的最佳取向。

可以實施受控的重結晶過程使得纖維取向不由其改變,其中纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件是受控的。可以配置由該方法形成的纖維產(chǎn)品,使得在纖維產(chǎn)品的至少一部分中纖維具有沿主載荷方向的最佳取向。

產(chǎn)品可以為緩沖墊。

方法可以包括任選的緩沖墊后加工,例如通過使用超聲或激光切割技術來進行的形狀修飾、連接包覆材料和/或修剪。

方法可以包括在座椅上安裝緩沖墊。

該座椅可以為汽車座椅或用于辦公室或住宅用途的家具座椅。

纖維無紡布可以由供應至模具的纖維形成。供應至模具中的纖維可以為非交聯(lián)的纖維。

根據(jù)實施方式,由纖維制造緩沖墊的方法包括將纖維供應至模具中,使至少一部分纖維熱活化以制造由交聯(lián)纖維形成的纖維無紡布,其中在纖維無紡布的至少一部分中,纖維具有沿主載荷方向的最佳取向,以及使用本文公開的實施方式中的任一種方法由纖維無紡布制造緩沖墊。

根據(jù)另一個實施方式,提供一種纖維產(chǎn)品,特別是緩沖墊,其使用本文公開的實施方式中的任一種方法形成。

根據(jù)實施方式,用于由纖維無紡布形成產(chǎn)品的裝置包括容納含交聯(lián)纖維的纖維無紡布的容器,和控制系統(tǒng),其配置為在纖維無紡布包含的材料重結晶期間控制纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件。

可以配置裝置以實施本文公開的實施方式中的任一種方法。

控制系統(tǒng)可以包括流體引導系統(tǒng),其被配置為使得氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布。

控制系統(tǒng)可以包括溫度控制系統(tǒng),其被配置為在纖維無紡布的材料重結晶期間控制氣態(tài)流體的溫度,纖維無紡布的材料被熱活化用于纖維的熱交聯(lián)。

控制系統(tǒng)可以包括濕度控制系統(tǒng),其被配置為在纖維無紡布的材料重結晶期間控制氣態(tài)流體的濕度,纖維無紡布的材料被熱活化用于纖維的熱交聯(lián)。

控制系統(tǒng)可以包括電磁輻射源,其被配置為在纖維無紡布的材料重結晶期間控制電磁輻射的能量密度,纖維無紡布的材料被熱活化用于纖維的熱交聯(lián)。

參考圖2至圖12會更詳細地描述本發(fā)明的實施方式。

圖2是根據(jù)實施方式的方法30的流程圖。使用根據(jù)實施方式的裝置可以實施該方法30。該方法30可以用于形成纖維緩沖墊體或另一種來自纖維的纖維產(chǎn)品。在該方法中,纖維可以例如通過熱活化被交聯(lián)。其后可以實施受控的重結晶過程以改善彈性特性。

在31,可以填充纖維至模具中。填充至模具中的纖維可以為非熱交聯(lián)的松散纖維。將纖維供應至模具中可以包括將紗線切割成段,被切割的紗線段的長絲供應至模具中作為纖維。將纖維供應至模具中可以包括將被切割的紗線段的長絲在空氣氣流中彼此分離。

在32,可以將至少部分纖維熱活化。如參照圖3會更詳細闡明的,纖維可以包括黏結纖維。黏結纖維可以包含第一成分和第二成分,第一成分和第二成分由不同材料形成并具有不同的熔融溫度。第二成分可以具有低于第一成分的熔融溫度。熱活化可以包括將纖維加熱至高于黏結纖維第二成分的熔融溫度,但低于黏結纖維第一成分的熔融溫度的溫度。纖維還可以包括不同于黏結纖維的基體纖維。熱活化可與包括將纖維加熱至以下溫度:高于黏結纖維第二成分的熔融溫度,但低于黏結纖維第一成分的熔融溫度和基體纖維的熔融溫度。

盡管熱交聯(lián)可以通過使用黏結纖維來實現(xiàn),熱交聯(lián)還可以以其他方式實施,例如通過使用不同于熱活化的纖維的黏合材料。該黏合材料例如可以為粉末。可以供應黏合材料和纖維的共混物至模具,黏合材料被熱活化以形成纖維無紡布。

根據(jù)實施方式,在32制造的纖維無紡布在33經(jīng)受受控的重結晶。

在33,實現(xiàn)纖維無紡布的材料受控的重結晶,該材料先前被熔融以實現(xiàn)纖維的熱交聯(lián)。受控的重結晶可以包括當材料重結晶時,控制纖維無紡布的至少一種環(huán)境條件。至少一種環(huán)境條件可以包括以下任一種或任意組合:纖維無紡布所暴露于其中或主動流經(jīng)纖維無紡布的氣態(tài)流體的溫度,和/或纖維無紡布所暴露于其中或主動流經(jīng)纖維無紡布的氣態(tài)流體的濕度和/或纖維無紡布置于其中的區(qū)域中電磁輻射的能量密度。

相比于在32獲得的纖維無紡布,在33實施的受控重結晶提供了具有改善彈性特性的纖維產(chǎn)品。

在33的受控重結晶之后獲得的纖維產(chǎn)品可以表現(xiàn)出在載荷施加于其上之后優(yōu)于在32獲得的纖維無紡布的復原特性的復原速率、復原時間和/或復原程度。

在34,纖維產(chǎn)品可以任選地經(jīng)歷進一步加工。例如,可以使用超聲或激光切割技術修飾纖維產(chǎn)品的形狀。替代地或額外地,可以形成修剪通道。替代地或額外地,可以將包覆材料附于纖維產(chǎn)品。

纖維產(chǎn)品可以為由纖維形成的緩沖墊。方法30可以包括在座椅上安裝緩沖墊。該座椅可以為汽車座椅或用于辦公室或住宅用途的家具座椅。其中可以安裝緩沖墊的座椅的實例為汽車座椅、飛機座椅或火車座椅。

纖維產(chǎn)品和制造其的纖維無紡布可以包含至少兩種不同纖維類型的纖維。至少一種纖維類型可以由不同成分構成。例如,可以使用雙組分(bico)纖維。

纖維產(chǎn)品和制造其的纖維無紡布可以包含基體纖維和黏結纖維?;w纖維可以為僅由一種材料成分構成的單組分纖維。黏結纖維可以包含至少兩種彼此區(qū)別于熔融溫度的不同組分。

圖3為不同纖維的示意圖,其可以包含于纖維產(chǎn)品以及制造其的纖維無紡布。纖維共混物可以包含為基體纖維的纖維45和為黏結纖維的纖維40。

黏結纖維40可以分別包含第一成分41和第二成分42。第二成分42可以具有低于第一成分41熔融溫度的熔融溫度。

第一成分41可以形成黏結纖維的核,第二成分42可以形成黏結纖維的殼。殼可以至少部分地圍繞核。可以使用其他結構,其使得當纖維加熱至第一成分41和基體纖維45還未熔融的溫度時,第二成分42能夠熔融并產(chǎn)生纖維熱交聯(lián)。

如參考圖4至圖12會更詳細闡明的,當熔融用于使纖維交聯(lián)的材料重結晶時,通過控制纖維無紡布暴露于其中的一種或更多種大氣條件,可以改善相對于纖維無紡布的纖維產(chǎn)品的彈性特性。例如,當黏結纖維40的第二成分42重結晶時,可以在重結晶期間控制纖維無紡布暴露于其中的空氣或其他流體的溫度和/或濕度。

圖4為表示在形成纖維無紡布的過程和后續(xù)的將纖維無紡布加工為纖維產(chǎn)品期間纖維材料的溫度的圖50。在示例性圖50中,假設形成纖維無紡布的纖維包含黏結纖維,該黏結纖維具有第一成分和第二成分,如參考圖3所說明的。

可以為黏結纖維的核的黏結纖維第一成分的熔融溫度指定為tm,1??梢詾轲そY纖維的殼的黏結纖維第二成分的熔融溫度指定為tm,2。

一旦從超過第二成分熔融溫度tm,2的溫度冷卻,第二成分的重結晶在第二成分tr,2的重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度發(fā)生。如參考圖12會更詳細說明的,通過差示掃描量熱法可以確定第二成分的重結晶溫度范圍tr,2。

通過最低結晶溫度tr-最低,2和最高結晶溫度tr-最高,2界定第二成分的重結晶溫度范圍tr,2。如參考圖12會更詳細說明的,通過差示掃描量熱法(dsc)可以確定最低結晶溫度tr-最低,2和最高結晶溫度tr-最高,2。

過程控制以如下方式實施:將松散纖維材料加熱至溫度tcl以產(chǎn)生在加熱段51的熱交聯(lián)。如果使用與纖維不同的黏結劑,則也加熱黏結劑。通過使溫暖氣流流經(jīng)松散纖維材料來實施加熱,同時使松散纖維材料存留于模具。

加熱段51將纖維材料加熱至溫度tcl,在該溫度下發(fā)生熱交聯(lián)以形成纖維無紡布。如果纖維包含具有第一成分和第二成分的黏結纖維,第二成分具有低于第一成分的熔融溫度tm,2,則將溫度tcl選擇為大于黏結纖維的第二成分的熔融溫度tm,2并小于黏結纖維的第一成分的熔融溫度tm,1。如果纖維包含基體纖維,則將溫度tcl進一步選擇為小于基體纖維的熔融溫度。

在加熱段之后,通過熱交聯(lián)在交聯(lián)段52中形成纖維無紡布。纖維材料可以保持在等于溫度tcl的溫度或包括在溫度tcl周圍的溫度范圍中的溫度。在交聯(lián)段52期間,可以使具有至少為tcl的溫度的加熱氣體流經(jīng)模具中的纖維材料。

在產(chǎn)生熱交聯(lián)之后,可以開始冷卻段53以使得黏結纖維的第二成分或其他黏結劑固化。從而獲得纖維無紡布的固化。

如圖4所示意性表示的,冷卻段53可以以不直接冷卻纖維無紡布至室溫的方式進行。在黏結纖維第二成分的重結晶溫度范圍tr,2中包括的溫度下,或在另一種黏結劑的重結晶溫度范圍中,可以中斷冷卻段53以進行受控的重結晶過程。

在受控的重結晶段54中,可以控制纖維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體的溫度和/或濕度。如圖4所示,相比于冷卻段53可以降低纖維無紡布的冷卻速率以使纖維無紡布維持在重結晶范圍tr,2包括的溫度至少預定時長。例如,響應于纖維無紡布達到黏結纖維的第二成分重結晶的溫度,可以打斷冷卻??梢詫⒗w維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體加熱至被選擇為黏結纖維第二成分的重結晶溫度范圍tr,2的函數(shù)的溫度。如果使用不是黏結纖維第二成分的黏結劑,相比于冷卻段53可以降低纖維無紡布的冷卻速率以使纖維無紡布維持在黏結劑重結晶溫度范圍包括的溫度。

在受控的重結晶段54中,可以以節(jié)能的方式通過使氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布實施溫度控制??梢栽诳刂苹芈分杏绕涫窃陂]合回路控制中調(diào)節(jié)氣態(tài)流體的溫度。可以測量流經(jīng)纖維無紡布后的氣態(tài)流體的溫度,并且可以控制氣態(tài)流體沿其流動的加熱裝置以確保在受控的重結晶段纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍tr,2內(nèi)的溫度。

作為溫度控制的額外的或替代的選擇,當黏結纖維的第二成分重結晶時,還可以控制纖維無紡布的濕度。例如,通過將水滴或水蒸氣供應至纖維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體中,可以增加氣態(tài)流體的濕度。在受控的重結晶段54可以連續(xù)或間歇地實施水滴或水蒸氣的供應。例如,可以在間隔57、58中間歇地供應水滴或水蒸氣,例如在冷卻段53之后并在最終冷卻段55之前??梢怨位蛩魵庖栽黾涌諝鉂穸???梢詫嵤╅_環(huán)控制或閉環(huán)控制。例如,在氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布之前,可以將向氣態(tài)流體供應水滴或水蒸氣的供應裝置控制為氣態(tài)流體空氣濕度的函數(shù)。在氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布之前,可一將向氣態(tài)流體供應水滴或水蒸氣的供應裝置控制為氣態(tài)流體空氣濕度的函數(shù),以確保相對濕度或絕對濕度維持在大于受控重結晶段54的閾值。

在受控的重結晶段54中,對重結晶發(fā)生條件的控制改善了產(chǎn)品的彈性特性。具體地,相比于經(jīng)由重結晶溫度范圍tr,2快速冷卻而在該時間不對纖維無紡布的環(huán)境條件實施任何控制的產(chǎn)品,經(jīng)歷受控的重結晶段54的產(chǎn)品比較不易于在如dineniso1856:2001-3(2001年3月)或根據(jù)dineniso1856:2008-08(2008年8月)的規(guī)定的測試或其他彈性測試中失敗。

在受控的重結晶段54之后,可以實施其他冷卻段55??梢詫⒃谑芸氐闹亟Y晶段形成的產(chǎn)品冷卻至室溫??梢缘槐仨毷褂没钚岳鋮s將產(chǎn)品冷卻至室溫。

由參考圖4所說明的過程而制得的產(chǎn)品可以經(jīng)歷進一步的后加工。例如,可以使用超聲或激光切割技術修飾纖維產(chǎn)品的形狀。替代地或額外地,可以形成修剪通道。替代地或額外地,可以將包覆材料附于纖維產(chǎn)品。纖維產(chǎn)品可以是安裝在座椅上的緩沖墊。座椅可以是汽車座椅或用于辦公室或住宅用途的家具座椅。其中可以安裝緩沖墊的座椅示例為汽車座椅、飛機座椅或火車座椅。

以如下方式實施如參考圖4所說明的受控的重結晶程序,受控的重結晶發(fā)生在交聯(lián)溫度tcl的第一冷卻段53之后以及纖維無紡布或緩沖墊冷卻至室溫之前。該過程的能量成本特別地低。

圖5為表示在形成纖維無紡布過程和后續(xù)的將纖維無紡布加工為纖維產(chǎn)品期間纖維材料的溫度的圖60。在示例性圖60中,假設形成纖維無紡布的纖維包含黏結纖維,該黏結纖維具有第一成分和第二成分,如參考圖3所說明的。

在圖5的過程中,實施受控的重結晶。當黏結纖維的第二成分或其他黏結劑重結晶時,控制纖維無紡布的溫度、濕度或其他環(huán)境條件。在圖5的過程中,首先將纖維緩沖墊坯料經(jīng)重結晶溫度范圍冷卻。在稍后的時間里,將纖維緩沖墊坯料加熱至重結晶溫度范圍tr,2中的溫度,以產(chǎn)生黏結纖維第二成分的受控重結晶,其改善了彈性特性。

為了形成坯料,可以在加熱段51中加熱纖維,在熱交聯(lián)段52中可以產(chǎn)生熱交聯(lián)??梢匀鐓⒖紙D4所描述的實施這些段。

在冷卻段61中,纖維無紡布可以經(jīng)重結晶溫度范圍tr,2冷卻。在冷卻段61結束時,溫度可以達到低于重結晶溫度范圍tr,2最小溫度的溫度。

為了改善彈性特性,然后實施受控的重結晶。可以儲存在冷卻段61結束時獲得的纖維無紡布甚至延長的時間段和/或可以運送其至另一個位置以實施受控的重結晶。等待段62的持續(xù)時間與通過后續(xù)受控的重結晶獲得的改善不密切相關。等待段62可以具有短至幾分鐘的持續(xù)時間,但也可以超過一天或幾天、一周或幾周或甚至一個月或幾個月。

受控的重結晶可以通過在加熱段63中加熱纖維無紡布以開始受控的重結晶來實施??梢詫⒗w維無紡布加熱至黏結纖維第二成分的重結晶溫度范圍tr,2中的溫度。應理解重結晶可以發(fā)生在不同溫度,這取決于黏結纖維的第二成分或其他黏結劑是否通過將其加熱或?qū)⑵淅鋮s而引起重結晶。即,由于在圖5中是通過加熱使第二成分重結晶,而不是如圖4那樣通過冷卻使第二成分重結晶,在圖5過程中的第二成分的重結晶溫度范圍tr,2可以與圖4過程中的不同。

在受控的重結晶段64中,可以控制纖維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體的溫度和/或濕度。如圖5所示,相比于加熱段63,可以降低纖維無紡布的加熱速率以使得纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍tr,2包括的溫度中至少預定時長。例如,可以終止加熱以響應纖維無紡布達到黏結纖維的第二成分重結晶的溫度??梢詫⒗w維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體加熱至被選作黏結纖維第二成分的重結晶溫度范圍tr,2的函數(shù)的溫度。如果使用黏結劑而不是黏結纖維的第二成分,相比于冷卻段63,可以降低纖維無紡布的加熱速率以使得纖維無紡布維持在黏結劑重結晶溫度范圍中包括的溫度。

在受控的重結晶段64中,可以以節(jié)能的方式通過使氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布實施溫度控制。在控制回路中尤其是在閉合回路控制中可以調(diào)節(jié)氣態(tài)流體的溫度??梢詼y量流經(jīng)纖維無紡布后的氣態(tài)流體的溫度,并且可以控制氣態(tài)流體沿其流動的加熱裝置,以確保在受控的重結晶段纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍tr,2的溫度中。

作為溫度控制的額外或者替代選擇,當黏結纖維的第二成分重結晶時,還可以控制纖維無紡布的濕度。例如,通過將水滴或水蒸氣供應至纖維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體,可以增加氣態(tài)流體的濕度。在受控的重結晶段64中可以連續(xù)或間歇地實施水滴或水蒸氣的供應。例如,可以在間隔67、68中間歇地供應水滴或水蒸氣,例如在加熱段63之后和在最終冷卻段65之前??梢怨位蛩魵庖栽黾涌諝鉂穸???梢詫嵤╅_環(huán)控制或閉環(huán)控制。例如,在氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布之前,可以將向氣態(tài)流體供應水滴或水蒸氣的供應裝置控制為氣態(tài)流體空氣濕度的函數(shù)。在氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布之前,可以將向氣態(tài)流體供應水滴或水蒸氣的供應裝置控制為氣態(tài)流體空氣濕度的函數(shù),以確保相對濕度或絕對濕度維持在大于受控的重結晶段64的閾值。

也可以如下方式實施濕度控制,在受控的重結晶段64中減小相對空氣濕度。在受控的重結晶段64中,可以將相對空氣濕度設置為低于閾值,例如基本上為0%。

在受控的重結晶段64中,對重結晶發(fā)生條件的控制改善了產(chǎn)品的彈性特性。具體地,相比于經(jīng)由重結晶溫度范圍tr,2快速冷卻而在該時間不對纖維無紡布的環(huán)境條件實施任何控制的產(chǎn)品,經(jīng)歷受控的重結晶段64的產(chǎn)品較不易于在根據(jù)dineniso1856:2001-3(2001年3月)或根據(jù)dineniso1856:2008-08(2008年8月)的測試或其他彈性測試中失敗。

受控的重結晶段64之后,可以實施進一步的冷卻段65??梢詫⒃谑芸氐闹亟Y晶段形成的產(chǎn)品冷卻至室溫。將產(chǎn)品冷卻至室溫可以但并非必須使用活性冷卻。

通過參考圖5所說明的過程而形成的產(chǎn)品可以經(jīng)歷進一步的后加工。例如,可以使用超聲或激光切割技術修飾纖維產(chǎn)品的形狀。替代地或額外地,可以形成修剪通道。替代地或額外地,可以將包覆材料附于纖維產(chǎn)品。纖維產(chǎn)品可以是安裝在座椅上的緩沖墊。座椅可以是汽車座椅或用于辦公室或住宅用途的家具座椅。其中可以安裝緩沖墊的座椅的示例為汽車座椅、飛機座椅或火車座椅。

如參考圖4和圖5所說明的,在受控的重結晶期間,作為溫度控制的額外或替代選擇,可以控制纖維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體的絕對濕度或相對濕度。

圖6表示流經(jīng)纖維無紡布的氣態(tài)流體流如空氣中夾帶的水量70的圖。在氣態(tài)流體流中可以選擇性地夾帶水蒸氣或水滴,以增加在受控的重結晶段的空氣濕度??梢赃x擇性地以連續(xù)或間歇的方式夾帶水蒸氣或水滴。例如,如圖6所示,通過在纖維無紡布暴露于其中的氣態(tài)流體流中選擇性地夾帶水蒸氣或水滴,可以獲得濕度的間歇性增加71、72。

在其他實施方式中,在受控的重結晶期間可以不需控制濕度。例如,如果在具有高空氣濕度的地理區(qū)域?qū)嵤┦芸氐闹亟Y晶,環(huán)境空氣可以流經(jīng)纖維無紡布,同時如參考圖4和圖5所說明的實施溫度控制。在該操作條件下可以忽略濕度控制。

圖7是方法80的流程圖??梢詫嵤┓椒?0以將纖維無紡布加工成纖維產(chǎn)品。纖維產(chǎn)品可以是配置為安裝在座椅上的緩沖墊。

在81,可以冷卻或加熱纖維無紡布。如參考圖5所說明的,可以從產(chǎn)生熱交聯(lián)的交聯(lián)溫度冷卻纖維無紡布。例如,在纖維無紡布已經(jīng)儲存之后,可以從室溫加熱無紡布。

在82,確定是否出現(xiàn)開始重結晶??梢员O(jiān)測纖維無紡布的核溫度以確定是否出現(xiàn)開始重結晶。例如,可以在氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布之后測量氣態(tài)流體的溫度??梢蕴幚須鈶B(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布后的溫度變化以確定纖維無紡布的核溫度。可以使用其他技術來確定是否出現(xiàn)開始重結晶,例如開環(huán)過程控制。如果重結晶還未開始,可以在81繼續(xù)加熱或冷卻。

在83,響應重結晶的開始可以來調(diào)節(jié)溫度變化速率。例如,可以控制溫度變化速率以使其變?yōu)榈陀谒俾书撝狄跃S持纖維無紡布在大致相同的溫度下至少預定時間間隔。從而當黏結纖維第二成分或另一種黏結劑重結晶時實施溫度控制。

在84,確定是否滿足終止標準以終止受控的重結晶段。終止標準可以基于時間。例如,在預定時間期滿之后,可以自動地終止受控的重結晶段。替代地或額外地,終止標準可以基于纖維產(chǎn)品的一種或幾種特征。例如,可以使用黏結纖維第二成分的結晶度來確定是否可以終止受控的重結晶段。如果不滿足終止標準,則可以繼續(xù)受控的重結晶段。

在85,在受控的重結晶段終止之后,可以冷卻纖維產(chǎn)品,例如通過使空氣流經(jīng)產(chǎn)品主動冷卻或通過簡單存儲纖維產(chǎn)品而使其被動冷卻。

圖8是方法86的流程圖。可以實施方法86以將纖維無紡布加工成纖維產(chǎn)品。纖維產(chǎn)品可以是配置為安裝在座椅上的緩沖墊??梢匀鐓⒖紙D7所說明的實施的過程控制行為被指定為與圖7相同的附圖標記。

在方法86中,在受控的重結晶段期間,控制纖維無紡布所暴露于其中的濕度。在87,在受控的重結晶段,可以選擇性地增加濕度。為此,可以在流經(jīng)纖維無紡布的氣態(tài)流體流中夾帶水滴或水蒸氣。這可以在受控的重結晶期間連續(xù)或間歇地完成。例如,在流經(jīng)纖維無紡布之前,可以監(jiān)測氣態(tài)流體的空氣濕度。如果空氣濕度達到或降至低于濕度閾值,可以在氣態(tài)流體流中夾帶水滴或水蒸氣以增加在受控的重結晶段期間纖維無紡布所暴露于其中的大氣濕度。

圖9為用于由松散纖維形成纖維產(chǎn)品的系統(tǒng)100的示意圖。系統(tǒng)包括用于將纖維無紡布加工為纖維產(chǎn)品的裝置,其在系統(tǒng)100中作為受控的重結晶站130應用。

系統(tǒng)100包括工具102。系統(tǒng)100可以包括一個或幾個加工站。例如,系統(tǒng)100可以包括填充站10,其中纖維材料被供應至工具102的空腔中。系統(tǒng)100可以包括一個或幾個熱處理站,其用于熱處理容納在工具102空腔中的纖維材料。幾個處理站包括加熱站120和受控的重結晶站130。

工具102可以包括支架101。工具102可以包括一對半模具104、105。該對半模具104、105可以定義容納纖維于其中的容器106。該對半模具104、105可以通過框架103附于支架101。

系統(tǒng)100可以包括傳送機構108,其配置為與工具的支架101結合。傳送機構108可以被配置為在系統(tǒng)100的各個站之間的轉(zhuǎn)移工具102??刂蒲b置109可以配置為控制傳送機構108以實現(xiàn)工具102的轉(zhuǎn)移,工具102配合填充站110、加熱站120和受控的重結晶站130的操作。

填充站110可以配置為填充纖維材料至工具102的模具中,其中所述纖維材料包含黏結纖維和填充纖維的共混物。填充站110可以包括供應纖維的纖維供應裝置112。纖維供應裝置112可以包括切割裝置。切割裝置可以配置為將一種或幾種紗線切割為段,并分離該切割的紗線段的長絲,從而提供纖維。

填充站110可以包括氣體流量控制裝置113。氣體流量控制裝置113可以配置為使氣流流經(jīng)容納于工具102模具中的纖維,從而使纖維取向。氣體流量控制裝置113可以配置為以如下方式控制嵌入工具102模具中的松散纖維的纖維取向,即在空腔106的至少一部分中,至少50%的纖維以相對于主載荷方向小于45°的角來取向。

填充站110可以包括其中可以容納工具的容器114。當工具102容納于容器114中時,適配器111可以連接填充站110的氣體管道和工具102的模具。

加熱站120可以配置為熱活化黏結纖維用于熱交聯(lián)。加熱站120可以包括加熱站連接器121,當將工具102放置在加熱站120的容器中時,配置連接器121連接加熱站120的至少一個氣體管道和工具102的模具。當將工具102放置在加熱站120時,加熱站120可以包括用于加熱氣體的加熱裝置122,和用于控制通過模具的氣體流量的氣體流量控制裝置123。任選地提供濕度控制裝置124以控制在模具中流經(jīng)纖維的氣體濕度以產(chǎn)生熱交聯(lián)。

將受控的重結晶站130配置為在黏結纖維第二成分重結晶期間,控制纖維無紡布暴露于其中的大氣環(huán)境條件。受控的重結晶站130可以配置為將纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍包括的溫度下,在該溫度范圍中黏結纖維的第二成分重結晶。受控的重結晶站130可以配置為當黏結纖維第二成分重結晶時,向坯料暴露于其中的氣態(tài)流體添加水滴或水蒸氣。

受控的重結晶站130可以包括加熱站連接器131,當工具102放置在受控的重結晶站130的容器134中時,加熱站連接器131被配置為連接受控的重結晶站130的至少一個氣體管道和工具102的模具。

受控的重結晶站130可以包括氣體溫度控制裝置132,其配置為在氣態(tài)流體流經(jīng)工具102的模具中的纖維無紡布之前,控制氣態(tài)流體的溫度。氣體溫度控制裝置132可以在開環(huán)控制或閉環(huán)控制中加熱或冷卻氣態(tài)流體,以將纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍包括的溫度下,在該溫度范圍中黏結纖維的第二成分重結晶。

受控的重結晶站130可以包括濕度控制裝置133,其被配置為在氣態(tài)流體流經(jīng)工具102的模具中的纖維無紡布之前,控制氣態(tài)流體的濕度。濕度控制裝置133可以被配置為在氣態(tài)流體流經(jīng)纖維無紡布之前,選擇性地向氣態(tài)流體中添加水滴或水蒸氣??梢栽跐穸瓤刂蒲b置133實施的開環(huán)控制或閉環(huán)控制中調(diào)節(jié)向氣態(tài)流體排放的水滴或水蒸氣的量。

可以提供額外的冷卻站以在纖維無紡布供應至受控的重結晶站140之前,冷卻從加熱站120移除的纖維無紡布。

傳送機構108可以將工具102連續(xù)地放置在填充站110、加熱站120和受控的重結晶站130。在每個操作循環(huán)中,可以將工具102放置在各個填充站110、加熱站120和受控的重結晶站130中至少一次??梢詫嵤┕ぞ?02更復雜的運動形式,例如通過實施在兩個或更多個熱處理站之間的往復運動。

系統(tǒng)100可以包括額外的站。例如,可以提供一個或幾個后處理站用于在產(chǎn)品冷卻后修飾產(chǎn)品。替代地或額外地,可以提供多于兩個熱處理站。

圖10是通過實施受控的重結晶過程用于將纖維無紡布加工為產(chǎn)品的裝置的示意圖。該裝置可以作為圖9的系統(tǒng)100中的受控重結晶站130使用。該裝置可以被配置為實施根據(jù)本文公開的實施方式中的任一種方法。

裝置130包括纖維無紡布139可以放置于其中的容器143。當纖維無紡布仍然保留于模具中時,容器143可以配置為容納纖維無紡布139。在纖維無紡布從模具中移除時,容器143可以配置為容納纖維無紡布139。

裝置130被配置為使氣態(tài)流體流流經(jīng)纖維無紡布139。該裝置可以包括氣體進口管道141和氣體出口管道142。氣體進口管道141和氣體出口管道142可以被配置為用于與容納纖維無紡布139于其中的容器143流體連通。

為了將纖維無紡布139的核溫度維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度下,裝置130包括溫度控制裝置140。溫度控制裝置140設置于氣態(tài)流體151的流動通道中,以在其流經(jīng)纖維無紡布139之前加熱或冷卻氣態(tài)流體151。溫度控制裝置140可以包括加熱元件145,其可以包括電加熱元件、熱交換結構或加熱流體或冷卻流體可以于其中通過的管式元件的任一種或任意組合。

裝置130包括控制裝置148。該控制裝置148可以被配置為控制溫度控制裝置140以維持纖維無紡布139的核溫度在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度??刂蒲b置148可以被配置為實施開環(huán)溫度控制。例如,溫度控制裝置140可以按照預定的過程控制被控制裝置148激活??刂蒲b置148可以被配置為實施閉環(huán)溫度控制。例如,傳感器149可以放置在氣體出口管道142。基于由在氣體出口管道142中的傳感器149測量的氣體溫度,和/或基于在氣體出口管道141和氣體出口管道142中氣體的溫度差,控制裝置148可以確定纖維無紡布139的核溫度是否在重結晶溫度范圍內(nèi)。如果纖維無紡布139的核溫度將要超出重結晶溫度的范圍,可以減小加熱控制裝置144的輸出功率。如果纖維無紡布139的核溫度將要低于重結晶溫度的范圍,可以增加加熱控制裝置144的輸出功率??梢允┯闷渌刂萍夹g。

在重結晶期間,為了向纖維無紡布139選擇性地供應濕度,裝置130可以包括濕度供應裝置146。濕度供應裝置146可以與蓄水池147相連。濕度供應裝置147可以配置為選擇性地輸出水蒸氣或?qū)⑺F化以輸出水滴,其用于在供應至纖維無紡布139的氣流151中夾帶。

控制裝置148可以被配置為控制濕度供應裝置146??刂蒲b置148可以與傳感器(未顯示)連接,其在氣體151流經(jīng)纖維無紡布之前測量氣體151的濕度??刂蒲b置148可以控制濕度供應裝置146以選擇性地增加濕度??刂蒲b置148可以被配置為實施開環(huán)濕度控制。例如,濕度供應裝置146可以按照預定過程控制被控制裝置148激活??刂蒲b置148可以配置為實施閉環(huán)濕度控制。例如,濕度傳感器(未顯示)可以放置在氣體進口管道141中。如果有濕度傳感器感測到的濕度達到或降至低于濕度閾值,控制裝置148可以激活濕度供應裝置146以在其流經(jīng)纖維無紡布139之前選擇性地增加氣態(tài)流體的濕度。

圖11是通過實施受控的重結晶用于將纖維無紡布加工為產(chǎn)品的裝置的示意圖。該裝置可以作為圖9的系統(tǒng)100的受控的重結晶站130使用。該裝置可以配置為實施根據(jù)本文公開的實施方式中的任一種方法。

裝置130可以包括控制裝置148和濕度控制裝置146,其可以如參考圖10所說明的那樣操作。

裝置130可以包括溫度控制裝置用于在重結晶期間控制纖維無紡布的溫度。溫度控制裝置可以包括電磁輻射的源154。

控制裝置148可以被配置為控制溫度控制裝置140以將纖維無紡布139的核溫度維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度。控制裝置148可以被配置為實施開環(huán)溫度控制。例如,電磁輻射的源154可以按照預定過程控制被控制裝置148激活??刂蒲b置148可以配置為實施閉環(huán)溫度控制。例如,傳感器149可以放置在氣體出口管道142中?;谠跉怏w出口管道142中的傳感器149測量的氣體溫度,和/或基于在氣體進口管道141和氣體出口管道142中氣體的溫度差,控制裝置148可以確定纖維無紡布139的核溫度是否在重結晶溫度范圍內(nèi)。如果纖維無紡布139的核溫度將要超出重結晶溫度的范圍,可以降低電磁輻射的源154的輸出功率。如果纖維無紡布139的核溫度將要降至低于重結晶溫度的范圍,可以增加電磁輻射的源154的輸出功率??梢允┯闷渌刂萍夹g。

在根據(jù)其他實施方式的裝置中可以實施修改方案和替代方案。例如,可以通過僅進行溫度控制,通過僅進行濕度控制或通過控制額外的或替代的環(huán)境參數(shù)來實施受控的重結晶過程。

在方法中,根據(jù)本文公開的任一個實施方式的裝置和系統(tǒng),取決于黏結纖維重結晶的重結晶溫度范圍可以實施過程控制,其中黏結纖維預先被活化以使纖維熱交聯(lián)。黏結劑例如可以為黏結纖維的低熔融溫度成分,或者與纖維不同的黏結劑。

在方法中,根據(jù)本文公開的任一個實施方式的裝置和系統(tǒng),取決于由差示掃描量熱法(dsc)確定的重結晶溫度范圍可以實施過程控制。取決于由差示掃描量熱法(dsc)以至少1k/分鐘的加熱速率和冷卻速率確定的重結晶溫度范圍可以實施過程控制。取決于由差示掃描量熱法(dsc)以5k/分鐘或大于5k/分鐘的加熱速率和冷卻速率確定的重結晶溫度范圍可以實施過程控制。

圖12示出了通過dsc確定的重結晶溫度范圍。圖12顯示當在dsc裝置中加熱黏結纖維樣品時獲得的dsc加熱曲線160。dsc加熱曲線160具有第一下降161,其表示黏結纖維第一成分的熔融,其中第一成分為高熔融溫度成分。dsc加熱曲線160具有第二下降162,其表示黏結纖維第二成分的熔融,其中第二成分為低熔融溫度組分。

在根據(jù)實施方式的方法中,將纖維加熱至交聯(lián)溫度tcl以產(chǎn)生熱交聯(lián),溫度tcl可以選擇為使其高于黏結纖維第二成分熔融的溫度范圍的最高溫度,并低于黏結纖維第一成分熔融的溫度范圍的最低溫度。可以通過dsc以至少1k/分鐘的加熱速率,尤其是以5k/分鐘或大于5k/分鐘的加熱速率,分別確定溫度范圍。

圖12顯示在加熱樣品之后,在dsc裝置中冷卻黏結纖維樣品時獲得的dsc冷卻曲線170。dsc冷卻曲線170具有第一峰171,其表示黏結纖維第一成分的重結晶,其中第一成分為高熔融成分。dsc冷卻曲線170具有第二峰172,其表示黏結纖維第二成分的重結晶,其中第二成分為低熔融成分。第二峰172延伸至的最低溫度限定了重結晶溫度范圍的最低溫度,本文指定為tr-最低,2。第二峰172延伸至的最高溫度限定了重結晶溫度范圍的最高溫度,本文指定為tr-最高,2。

根據(jù)實施方式的方法和裝置實施的受控的重結晶改善了纖維產(chǎn)品的彈性特性,纖維產(chǎn)品例如由纖維無紡布制造的纖維緩沖墊體。會參考以下圖13至圖18更詳細地說明根據(jù)實施方式的纖維產(chǎn)品獲得的示例性結果。

圖13至圖18分別說明了根據(jù)實施方式的后固化過程如何影響纖維產(chǎn)品在經(jīng)受載荷后從變形中復原。對于擴大的樣品尺寸100mm×100mm×45mm,獲得圖13的數(shù)據(jù)用于根據(jù)dineniso1856:2001-3(2001年3月)的測試。所有其他參數(shù)對應于dineniso1856:2001-3(2001年3月)的方法a中說明的參數(shù)。

在測試中,將樣品放置在70℃的溫度和小于10%的相對空氣濕度的氣候條件下達22小時,同時樣品在高度方向被壓縮50%。在(23±2)℃的溫度以及(50±5)%的相對空氣濕度下進行調(diào)節(jié)和復原。

由聚酰胺(pa)纖維共混物形成的樣品獲得的所有測試數(shù)據(jù)示于圖13至圖18中。對于纖維共混物獲得的所有測試數(shù)據(jù)示于圖13至圖18中,該纖維共混物中纖維無紡布由pa6基體纖維和具有pa6核和copa皮層的黏結纖維形成。

參考圖13至圖18所說明的測試數(shù)據(jù)表明在升高的溫度下,在纖維產(chǎn)品樣品經(jīng)受載荷之后的復原程度。例如當乘客坐在飛機、汽車、公共汽車、火車或其他交通工具的座椅上較長時間,并且交通工具內(nèi)部溫度較高時,這是對于交通工具座椅典型的方案。在這些情況下,分別在30分鐘、1小時和2小時后的殘余變形量為小于原高度的12%,甚至更優(yōu)選小于10%會是令人滿意的。如本文所使用的,殘余變形量為在移除載荷30分鐘、1小時和2小時之后殘留的高度下降,相對于原始高度測量下降。變形量百分比表示樣品高度的下降除以原始高度。

如在以下會更詳細說明的,根據(jù)實施方式的方法和裝置實施的后固化改善了纖維產(chǎn)品的彈性特性。更詳細地,在升高的溫度下、在纖維產(chǎn)品經(jīng)受載荷之后,對于實施量化纖維產(chǎn)品復原的測試,相比于沒有經(jīng)回火而產(chǎn)生重結晶的纖維產(chǎn)品,根據(jù)實施方式制造的纖維產(chǎn)品提供了更好的性能。dineniso1856:2001-3(2001年3月)的測試方法a是這種測試的一個實例,其結果會在以下更詳細地說明。對于擴大的樣品尺寸100mm×100mm×45mm,在圖13至圖18中再現(xiàn)的結果是使用dineniso1856:2001-3(2001年3月)的測試方法a獲得的。所有其他參數(shù)對應于dineniso1856:2001-3(2001年3月)的方法a中說明的參數(shù)。

如在以下會更詳細說明的,無論纖維無紡布在熱活化之后被冷卻是否維持在重結晶溫度范圍以內(nèi),或者纖維無紡布是否首先被冷卻至室溫然后再次加熱至重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度,都可獲得改善的彈性特性。如在以下會更詳細說明的,改善的彈性特性尤其可以使用溫度和/或濕度控制來獲得,其中將纖維產(chǎn)品的環(huán)境條件被控制為以黏結纖維的低熔融成分的重結晶溫度的函數(shù)。

圖13顯示對使用根據(jù)實施方式的方法和裝置制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試的結果與對不經(jīng)回火的纖維產(chǎn)品進行的相同測試的結果對比。圖13顯示在載荷從樣品上移除之后以時間為函數(shù)的殘余變形量,其由樣品的高度下降除以原始高度而測量得到。

圖13顯示在上述條件下經(jīng)受載荷的樣品變形量,其在移除載荷30分鐘、1小時和2小時后測量。變形量以百分比給出,由與樣品原始高度的差值除以樣品的原始高度來確定。每個樣品由pa6基體纖維和黏結纖維的纖維共混物組成,基體纖維具有16.7dtex的單位長度質(zhì)量,黏結纖維為pa6/copa雙組分纖維,其具有pa6核和copa皮層,并具有17.0dtex的單位長度質(zhì)量。

圖13顯示對于來自纖維產(chǎn)品的樣品的數(shù)據(jù)182至184,其中該纖維產(chǎn)品通過在將其冷卻至黏結纖維的皮層的重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度以下之后,將其加熱至該重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度而后固化纖維無紡布來制造。這種后固化技術參考以上圖5概述。如圖5的66所示出的。在纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的期間,大氣是干燥的,即相對空氣濕度基本上為0%。

對于所獲得的圖13關于纖維共混物樣品的數(shù)據(jù),在100℃的溫度下實施后固化,該溫度在黏結纖維的皮層的重結晶溫度范圍內(nèi)。在其他實施方式中可以使用其他的后固化溫度,例如以適應不同的纖維共混物的不同重結晶溫度范圍。

取決于纖維無紡布在重結晶溫度范圍內(nèi)回火的持續(xù)時間,獲得不同的數(shù)據(jù)182至184。纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度下1小時,獲得后固化數(shù)據(jù)182。纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度下2小時,獲得后固化數(shù)據(jù)183。纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度下4小時,獲得后固化數(shù)據(jù)184。

數(shù)據(jù)181顯示對于未經(jīng)歷后固化的纖維無紡布獲得的對比數(shù)據(jù),其中未經(jīng)歷后固化的纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度下、即省略了圖5的溫度控制段63至65。通過環(huán)境空氣流經(jīng)產(chǎn)品的冷卻過程獲得對比數(shù)據(jù)181。環(huán)境空氣具有15℃和30℃的溫度以及25%至75%的相對空氣濕度。用于獲得對比數(shù)據(jù)181的產(chǎn)品的冷卻過程造成產(chǎn)品由熱活化溫度快速冷卻至環(huán)境溫度,而不實施任何通過使產(chǎn)品回火的受控重結晶。

如圖13所示,相比于未經(jīng)歷后固化的樣品,根據(jù)實施方式的后固化在測試中一致地降低了殘余變形量。30分鐘之后,在重結晶溫度范圍內(nèi)后固化1小時的樣品顯示出11.9%的殘余變形量。在重結晶溫度范圍內(nèi)后固化2小時的樣品顯示出10.6%的殘余變形量。在重結晶溫度范圍內(nèi)后固化4小時的樣品顯示出9.4%的殘余變形量。沒有根據(jù)實施方式制造的樣品,即無任何后固化的樣品顯示大得多的16.7%的殘余變形量。

一般地,在汽車工業(yè)中優(yōu)選在30分鐘小于12%或甚至更優(yōu)選小于10%的值。相應的后固化改善了根據(jù)實施方式的纖維產(chǎn)品的性能。

對于在后固化之前形成的纖維無紡布的多種不同溫度模式,可一致地獲得響應于纖維產(chǎn)品載荷的改善復原。圖14至圖16示例性地說明了對來自根據(jù)實施方式經(jīng)歷后固化的纖維產(chǎn)品的樣品獲得的數(shù)據(jù)與未經(jīng)歷后固化的樣品的數(shù)據(jù)對比,對在圖5中所示過程的段63中的不同的冷卻條件分別確定該數(shù)據(jù)。

圖14至圖16顯示對使用根據(jù)實施方式的方法和裝置制造的纖維產(chǎn)品進行的彈性測試的結果與對未經(jīng)回火的纖維產(chǎn)品進行相同測試的結果對比。圖14至圖16顯示在載荷從樣品上移除之后以時間為函數(shù)的殘余變形量,其由樣品的高度下降除以原始高度而測定。

圖14至16顯示在上述條件下經(jīng)受載荷,在移除載荷30分鐘、1小時和2小時后測量的樣品變形量。該變形量以百分比給出,由與樣品的原始高度的差值除以樣品原始高度來確定。每個樣品由pa6基體纖維組成的纖維共混物組成,基體纖維具有16.7dtex的單位長度質(zhì)量和圓形橫截面,黏結纖維為pa6/copa雙組分纖維,其具有pa6核和copa皮層,并具有8.0dtex的單位長度質(zhì)量和三葉形形狀。

圖14至圖16顯示對于來自纖維產(chǎn)品的樣品獲得的數(shù)據(jù)192、194和196,其中該纖維產(chǎn)品通過在將其冷卻至黏結纖維的皮層的重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度以下之后,將其加熱至該重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度來后固化纖維無紡布而制造。參考以上圖5概述這種后固化技術。如圖5的66顯示的,在纖維無紡布維持在重結晶溫度范圍內(nèi)的溫度下期間,大氣是干燥的,即相對空氣濕度基本上為0%。分別實施后固化4小時。

對于樣品的纖維共混物獲得圖14至圖16的數(shù)據(jù)192、194、196,在100℃的溫度下實施后固化,該溫度在黏結纖維的皮層的重結晶溫度范圍內(nèi)。在其他實施方式中可以使用其他后固化溫度,例如以適應不同纖維共混物的不同重結晶溫度范圍。

數(shù)據(jù)191、193、195分別表示未經(jīng)歷在重結晶溫度下后固化的樣品在上述進行的測試中得到的殘余變形量。通過環(huán)境空氣流經(jīng)產(chǎn)品的冷卻過程獲得對比數(shù)據(jù)191、193、195。環(huán)境空氣具有15℃至30℃的溫度和25%至75%的相對空氣濕度。用于獲得對比數(shù)據(jù)191、193、195的產(chǎn)品的冷卻過程造成產(chǎn)品由熱活化溫度快速冷卻至環(huán)境溫度,而不通過使產(chǎn)品回火實施任何受控重結晶。

圖14顯示對于后固化4小時的樣品獲得的數(shù)據(jù)192。在彈性測試中,對于根據(jù)實施方式制造的纖維產(chǎn)品,相對于原始高度的殘余變形量為8.9%。對于未后固化的樣品獲得的對比數(shù)據(jù)191具有相對于原始高度18.4%的殘余變形量。兩個樣品均使用相同的熱活化循環(huán)獲得,其中通過使具有70℃溫度的空氣流經(jīng)產(chǎn)品,樣品在圖5過程的段63的預定的、標準冷卻模式中冷卻。對比數(shù)據(jù)191對應的產(chǎn)品未被再次加熱到重結晶溫度范圍內(nèi),而數(shù)據(jù)192對應的產(chǎn)品在重結晶溫度范圍內(nèi)后固化。

圖15顯示對于后固化4小時的樣品獲得的數(shù)據(jù)194。在彈性測試中,對于根據(jù)實施方式制造的纖維產(chǎn)品,相對于原始高度的殘余變形量為8.1%。對于未經(jīng)后固化的樣品獲得的對比數(shù)據(jù)193具有相對于原始高度16.0%的殘余變形量。當相對空氣濕度大約為0%時,兩個樣品均使用相同的熱活化循環(huán)獲得,其中通過使具有70℃溫度的空氣流經(jīng)產(chǎn)品,樣品在圖5過程的段63冷卻。相比于圖14形成纖維無紡布的過程,冷卻速率和空氣濕度均改變。后固化仍顯示一致地改善彈性特性。

圖16顯示對于后固化4小時的樣品獲得的數(shù)據(jù)196。在彈性測試中,對于根據(jù)實施方式制造的纖維產(chǎn)品,相對于原始高度的殘余變形量為7.8%。對于未經(jīng)后固化的樣品獲得的對比數(shù)據(jù)195具有相對于原始高度14.1%的殘余變形量。當相對濕度設置為最大值時,兩個樣品均使用相同的熱活化循環(huán)獲得,其中通過使具有70℃溫度的空氣流經(jīng)產(chǎn)品,樣品在圖5過程的段63冷卻,其中該最大值會根據(jù)各自的溫度在冷卻過程中變化。相比于圖15形成纖維無紡布的過程,空氣濕度改變。后固化仍顯示一致地改善彈性特性。

如圖5所概述的過程控制,當在冷卻至低于重結晶溫度范圍的溫度之后,在后固化段實施受控的重結晶時,以及如圖4或圖6所概述的過程控制,當在冷卻至低于重結晶溫度范圍的溫度之前,受控的重結晶被整合在纖維無紡布的冷卻段時,均獲得通過后固化獲得的彈性特性的改善。這參考圖17至圖18會更詳細地說明。

圖17和圖18分別對比了如參考圖4或圖6所說明的,對于在冷卻過程期間對纖維產(chǎn)品實施后固化的纖維產(chǎn)品的樣品所獲得的數(shù)據(jù)201、211,以及如參考圖5所說明的,對纖維產(chǎn)品實施的后固化為單獨的后固化段的纖維產(chǎn)品的樣品所獲得的數(shù)據(jù)202、212。

圖17的樣品由pa6基體纖維的纖維共混物組成,基體纖維具有16.7dtex的單位長度質(zhì)量和圓形橫截面,黏結纖維為pa6/copa雙組分纖維,其具有pa6的核和copa的皮層,并具有17.0dtex的單位長度質(zhì)量。

對于通過將樣品冷卻到23℃之后,在0%的相對空氣濕度下將樣品加熱至100℃持續(xù)4小時來后固化的樣品,獲得數(shù)據(jù)202、212。對于在從熱活化溫度冷卻至室溫的冷卻過程中已經(jīng)后固化以使重結晶以受控方式實施的樣品獲得數(shù)據(jù)201、211,其中如圖4或圖6在54所說明的冷卻速率降低。

圖17中顯示的數(shù)據(jù)和圖18中顯示的數(shù)據(jù)使用了不同的冷卻速率。通過使空氣流經(jīng)交聯(lián)的纖維材料而緩慢冷卻的樣品獲得數(shù)據(jù)201、211,其中空氣具有在結晶溫度范圍tr,2內(nèi)的溫度,或者具有略微低于圖6所示的重結晶溫度范圍tr,2的下限溫度tr-低,2的溫度。例如,當通過使具有60℃至80℃的溫度和60%和70%的濕度的氣體經(jīng)過交聯(lián)纖維材料坯料而實施冷卻時,對于由基體纖維pa6和黏結纖維pa6/copa雙組分纖維組成的纖維共混物可以獲得良好的復原速率,其中基體纖具有16.7dtex的單位長度質(zhì)量和圓形橫截面,黏結纖維具有17.0dtex的單位長度質(zhì)量。對于其他纖維共混物應用其他溫度范圍和濕度范圍。例如使用dsc可以分別建立適當?shù)膮?shù)。

如圖所示,在黏結纖維熱活化之后,整合在冷卻過程中的后固化以與單獨的后固化步驟獲得的改善效果類似的方式改善了彈性特性,同時使得纖維產(chǎn)品的制造更加節(jié)能。

相比于不實施受控重結晶的樣品,當受控的重結晶通過單獨的后固化步驟實施時,以及當受控的重結晶在纖維無紡布冷卻的同時實施,并且該冷卻模式設置為以溫度范圍的函數(shù)時,均改善了如以上所說明測量的彈性特性,其中在該溫度范圍中黏結纖維的低熔融溫度成分重結晶,。

在根據(jù)實施方式的方法中實施受控的重結晶,其中纖維無紡布的核溫度維持在重結晶溫度范圍內(nèi)包括的溫度下??梢栽O置核溫度以使其高于重結晶溫度范圍的最低溫度,并低于重結晶溫度范圍的最高溫度。

盡管已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的實施方式,可以在其他實施方式中實施替代方案和修改方案。例如,盡管在重結晶期間可以控制纖維無紡布的溫度和/或濕度,也可以控制替代參數(shù)或其他參數(shù)。

盡管在受控的重結晶段中可以選擇性地增加濕度,當纖維無紡布通過熱交聯(lián)形成時也可以供應水蒸氣或水滴。

盡管用于將纖維無紡布加工為纖維產(chǎn)品的方法和裝置可以整合在纖維無紡布形成的系統(tǒng)中,也可以獨立于纖維無紡布的形成來實施受控的重結晶。例如,纖維無紡布可以在經(jīng)受受控的重結晶之前被儲存和/或運送。

相比于形成產(chǎn)品的纖維無紡布的彈性特性,該方法、裝置和系統(tǒng)可以用于改善纖維產(chǎn)品的彈性特性。該方法、裝置和系統(tǒng)可以尤其用于,但不限于形成纖維緩沖墊的過程中。

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