[发明专利]采用力模型控制织物灌封的工艺配置的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及引入充分的能量以可控且可选择地将聚合物复合物置于多孔织物中的方法和设备。本发明更具体地涉及将可固化的、具有剪切稀化性质的聚合物复合物受控地布置于织物中的方法和设备。用受控方式，经由聚合物的能量受控制的、粘性和流变能力改善的布置，所述受控的布置通过：1)在织物表面施加聚合物复合物，2)使复合物剪切稀化并将其置入织物中以及3)使聚合物复合物固化而优选地进行。这种方法和设备生产出的织物，其部分纤维或结构单元被聚合物复合物灌封，同时至少织物的部分空隙空间是开放的；或者其含有一内层，该内层在一个与其至少一个主表面大体间隔开的方向上在织物内伸展；或者其既有被灌封的结构单元又有聚合物复合物的内层。

背景技术

人们总在持续地努力改善织品的性能特性。所关心的特性的范围从可定量的特征，例如耐水性/拒水性、耐火性和附着性表现到主观特性，例如舒适性。从历史上来看，沿着两种不同的途径来改善性能：新纤维的开发和现有纤维的表面改性。开发新型纤维耗资巨大并且通常需要重新学习如何制造产品或为不同材料更新设备。表面改性是试图达到期望的性能而同时使对现有工艺的改变和成本增加最小化的尝试。

有很多理由去研究材料的表面改性，其中毫无疑问包括：为了具有由基础纤维贡献的本体机械特性，以及由少量的材料赋予的不同的表面特性，所述少量的材料不会使所述纤维的机械特性退化。从经济立场，即，考虑到基础纤维没有改性剂那样昂贵，可得到同样的观点。表面改性所遇到的困难包括耐用性、经济上的可行性和工艺处理是否环保。

从本质上讲，有三种不同物理类型的表面改性。第一种类型是改性剂通过共价键与基底材料的表面以化学方式结合。这可通过许多方式达到，例如通过浓缩或高能加成反应化学接合到基底的表面中，或者通过氧化掉基底的同时留下共价结合的改性表面。共价结合的改性剂通常是最耐久的表面改性，不过，为获得在基底上的接合所要经过的时间期是极长的。表面改性的第二种类型是改性分子(或分子的一部分)与基底材料的关联或由基底材料捕捉。改性分子与基底的这种混合利用了分子吸引力，例如范德华(Van der Waals)力、偶极/偶极相互作用、氢键结合等等，以及位阻因素，以在基底表面的内部或上面保持改性剂。影响这类反应的因素与那些影响热熔染色或光泽整理的因素相同。改性的第三种类型包括基底仅仅分别通过改性剂与基底间，或改性剂自身间的粘性和粘着力保持改性剂。在纺织界这是最普通的表面改性类型。

在纺织技术中，传统的精修，或者大致地说通过浸泡、涂布或层压实施的改性，有着固有的限制。

对100％固体、溶剂溶解的固体或水乳浊液应用的浸泡可通过使织品从浴槽中经过，然后使其干燥来进行。100％固体应用通常使用低分子量材料(具有对处理来说足够低的粘性)，其倾向于产生具有低劣机械特性的改性；或者使用高分子量材料，其一般不能给出对基底最佳的渗透性。溶剂处理有环境和经济方面的问题，例如溶剂的去除、挥发性有机化合物(VOC)的去向以及许可证，若能继承，许可证也有费用，若不能继承，获取许可证也变得更加困难。如果改性剂的表面张力(γ)低于基底(例如，耐久排水体-DWR)，那么溶剂和乳化处理均被热动力驱动以产生因为基底浸湿困难造成的低表面覆盖率，(大于零接触角-θ)。假使基底的表面被改性剂浸湿了，这些技术仍然需要去除溶剂或含水介质，因为它们易于导致聚合物网络的缺陷，其表现为改性剂/基底结合物的机械特性降低。

涂布应用可以是蓄意的或通过对基底的渗透不良的浸泡来形成。涂布可以是一面的或两面的，但是涂布易于导致在织品Z方向上的阶梯梯度，这与均质材料或连续梯度的情况相反。阶梯梯度有特定的固有缺陷。附着主要来源于表面力，其小于在最佳的机械互锁，并且有时来源于改性材料的内聚强度对其有小到可忽略的贡献。其次，由于完全不同的材料堆积在一起，复合物的合成触觉特性(也就是手感、下垂感等等)通常明显区别于基础织品。