在既需要织物产品的柔软性和织构(质构)、又需要复合材料的硬度、形式、刚性和其它性质(如相对高的承重能力和韧度)的应用场合下，复合织物(composite fabric)产品非常有用。然而，现有技术中的复合织物具有许多不同的严重缺陷，例如，由纺织品和硬表面之间缺少粘结强度而引起的缺陷。在许多情况下，需要一种特殊的表面处理并需要使用粘结剂。此处使用的且在下文更充分讨论的术语“复合织物产品”，是指一种复合产品，其包含非熔融的纺织材料(其可为热塑性的)和熔融的塑料材料(通常是热塑性的材料)。
例如，EP 0893244公开了一种地毯，其包含基底布(backing fabric)和附接至基底布的改良的次底布，面纱簇绒在基底布上。改良的次底布包括次底稀布(scrim)和纤维毛层(batt)，并被整合为单一的稀布，其是刚性的且具有与稀布面相反的柔软面。改良的织物经受足够的热处理，以除去从柔软表面伸出的所有松散纤维。
US 5,888,616公开了一种可循环的车辆内部部件，该部件具有基本为刚性的核心，且通过将来自以下聚合物家族的三层不同材料模制成成形部件而形成：聚酯(PET)织物、双组分聚酯填料层和聚酯/玻璃纤维的核心层，其中，填料层是用于粘结的低温熔点纤维与用来赋予弹性和柔软手感的较高温熔点纤维的混合物，核心层用于实现刚性和自体支撑。虽然这样的部件具有相对高的压缩强度，但当它被拉伸时则具有相对弱的拉伸强度，这通常导致核心层从其它层脱离。

本发明的目的是提供一种复合织物产品，其能够克服现有产品的缺陷，并呈现出改良的结构特性。
本发明的另一目的是提供一种生产复合织物产品的经济方法。
随着下面继续地描述，本发明的其它目的和优点也将明显地显现出来。
一方面，本发明致力于一种复合织物产品，其包含至少一层纺织材料层和至少一层熔融塑料材料层，其中，非熔融的纺织材料被嵌入在至少一层所述熔融塑料材料层中，且其中位于至少一层所述纺织材料层中的丝线或纱线伸入所述至少一层熔融塑料材料层中，并与嵌入在其中的非熔融纺织材料交织在一起。
本发明的产品可进一步包含纺织材料的减震(dampening)隔离层，位于至少一层所述纺织材料层中的丝线或纱线延伸至所述至少一层纺织材料的隔离层并与其交织，且位于至少一层所述纺织材料隔离层中的丝线或纱线可伸入所述至少一层熔融塑料材料层并可与嵌入在其中的非熔融纺织材料交织，从而让隔离层扩展。
本发明的复合织物产品可使用由多种材料制成的丝线或纱线来生产。这些材料的示例包含聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、碳纤维、丙烯酸纤维和天然纤维。任何种类的材料和任何材料的组合都可被使用，只要至少一种是熔融热塑性材料，且至少一种材料在加热步骤期间不熔化或不被显著损坏。
本发明还提供制造如此的复合织物产品，其中该织物产品的不同区域具有不同数目的复合层。而且，本发明的复合织物产品可具有三维空间形状，例如曲线形状或直线形状，且它可进一步被形成为开环或闭环形状。
本发明的复合织物产品可被用在许多应用场合中，且并不限于任何特定的用途。一种示例用途(其具有特别的利益)是制造车辆内部部件，例如车顶内衬、遮阳板或门板。其它示例包括椅子、躺椅、墙面覆盖物、天花板、隔断、隔声屏、糊裱、时尚附件(fashion accessories)和结构附件。
另一方面，本发明致力于一种制造复合织物产品的方法，其包括以下步骤：
a.提供至少一层纺织材料外层，其在制造温度时不熔化；
b.提供至少一层热塑性纺织材料层，其在制造温度时熔化，并结合有在制造温度时不熔化的至少一种类型的纺织材料的纱线或丝线；
c.至少在一个位置将来自所述外层的纺织材料与位于塑料纺织材料层中的、在制造温度时不熔化的纺织材料进行交织；
d.在织物上层和塑料层之间任选地提供中间织物层，以将塑料与织物隔开；
e.将来自一个相邻层的在制造温度时不熔化的纺织材料与在制造温度时不熔化的其它层的纺织材料交织；
f.将热塑性材料层加热至足以至少部分地使热塑性材料层熔化的温度；以及
g.让织物冷却，从而产生固体基体层，该基体层含有增强线，该增强线与来自纺织材料外层的线交织。
在本发明的一实施方式中，本发明的方法进一步包括在进行加热步骤之前，以下述方式加工步骤(e)中的交织材料：将织物应用/插入至一组具有预定间隙的模具元件并分别控制所述材料的加热和冷却。
根据本发明，可产生出许多开放式结构和闭合式结构。例如，在进行加热步骤之前，可使织物的尾部纵向端部与织物的前部纵向端部重叠并接触，或者在进行加热步骤之前，可使织物的右横向侧面与织物的左横向侧面重叠并接触。
本领域的技术人员显然知道，采用本发明的方法，在向本发明的复合织物产品中加入另外的结构元件或功能元件时，具有非常大的灵活性。因此，例如，在加热步骤之前，电线和通信线路或附件，或者如铰链等附件，可被加入在复合塑料层中。
附图说明
在附图中：
图1是根据本发明一实施方式的复合织物产品的局部碎片形式的示意图；
图2是根据本发明另一实施方式的、带有隔离层的复合织物产品的局部碎片形式的示意图；
图3是用于生产本发明复合织物产品的示例性机织模式的侧视图；
图4是基体层和示例性交织线的侧视图；
图5是根据本发明一实施方式的具有嵌入的增强线和示例性交织线的基体层的侧视图；
图6是根据本发明另一实施方式的具有嵌入的增强网状织物和示例性交织线的基体层的侧视图；
图7是根据本发明一实施方式的多层织物的示意图，并突出显示前部末端和尾部末端；
图8是根据本发明一实施方式的矩形复合织物产品的示意图；
图9是示例性复合织物产品的立体图；
图10是多层针织物的示意图；以及
图11是图10所示织物的针织模式的技术图示。

本发明提供一种复合织物产品，其在一侧可具有硬化的成形塑料，在另一侧则具有所设计织物的观感(外观)、手感和织构(质地)；或者在两层或多层纺织材料之间具有硬化的成形塑料夹层，从而在两个外部侧面上都具有所设计织物的观感、手感和织构。多层整体式织物可采用任何形式和材料的线的所选择组合予以机织或针织，并包含至少一层含有增强线和由已知熔化温度的热塑性材料制成的纤维/纱线。织物被加热至上述熔化温度。熔化的材料产生出在冷却后固化的基体，并形成可位于产品表面或内部的硬化部分。除了所提及的热塑性材料外，用于机织该织物的所有其它纤维/纱线在暴露于上述熔化温度时不应显著损坏。
因此，复合织物产品包含至少一个织物侧面和硬化部分，它们被整体地机织或针织并熔合在一起。
此处所使用的术语“熔合”是指在不使用外部手段(例如粘结剂)的情况下，使熔融纤维化学性地或物理性地(例如，通过穿透进入另一材料的实体结构空洞或孔)附接至其它纤维或线(液相或固相的)的过程。但是，任一种纤维都可使用化学添加剂，以增加纤维的粘附和熔合。
此处所使用的术语“熔合”还可指不熔化的纤维或线穿透或交织或变成嵌入在由熔融纤维产生的基体中的情况。在基体冷却并固化后，不熔化的一部分纤维/线被基体物理性地保持住。那些纤维/线的剩余部分是外部织物的一部分，剩余部分使得织物和硬化部分物理性地连接起来。来自外部织物的纤维或线被用增强线钩住，增强线位于基体内部并且是硬化部分的一部分。那样，外部织物和硬化部分之间的物理性附接适合于达到期望的结果。
在一实施方式中，复合产品的一侧为织物侧面，另一侧是硬化部分，在硬化部分中，大部分纤维或纱线已熔化。
在另一实施方式中，织物可被提供在复合织物产品的两个侧面上，而硬化部分位于两个织物侧面之间。在任何侧面上的织物可以是相同的或用不同的材料来生产，且可具有根据产品最终用途而调整的不同模式和性质。
多层机织织物包含至少一个含有熔融纤维/纱线的层和至少一个含有非熔融纤维/纱线的层。含有熔融纤维/纱线的层包括作为增强体的非熔融纤维/纱线。至少一个使用非熔融纤维/纱线机织或针织的隔离层被机织或针织在上述层之间。在机织织物中，这些层通过以下方式被保持在一起：通过将一些经线或纬线降低或提升至相邻层或另一层使得这些层在那个位置交织，或者通过使用单独的经线或纬线使这些层互相连接。在针织织物中，这些层通过在相邻层或另一层中的钩状纱线或卷起的纱线而被保持在一起。
术语熔融纤维/纱线(MFY)是指由热塑性材料制成的纤维/纱线，当经受等于或高于它们的融化温度的温度时，该热塑性材料熔化并产生基体。在冷却过程后，基体固化并硬化。
术语非熔融纤维/纱线(NMFY)是指当经受用来熔化在多层织物中的MFY的温度时不会熔化或显著损坏的纤维/纱线。NMFY可为当经受用来熔化在多层织物中的MFY的温度时不会熔化或显著损坏的任何类型的天然或合成纤维/纱线。应当注意的是，术语NMFY是相对于在多层织物中的MFY材料来使用的。换句话说，当与特定MFY纤维或纱线一起使用时被认为是NMFY的纤维或纱线，可在较高温度熔化或者可在使用非熔融NMFY或较高温度熔融的NMFY的不同多层织物中被用作MFY。
多层织物还刻有多种纤维制成。这些纤维的示例包括聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维、聚酰胺纤维、芳族聚酰胺纤维、玻璃纤维、碳纤维、丙烯酸纤维和天然纤维。任何类型的材料和材料的组合都可被使用，主要至少一个符合MFY的标准并且至少一个复合NMFY的标准。
在材料组合的某些情况下，复合织物产品可被再循环并用作在复合材料工业中的原材料。
用于机织的经线和纬线的纱线可具有以下形式：落纤和/或多丝线和/或单丝线和/或带和/或纺丝和/或双组分的和/或混合的和/或绞合的。
根据本发明一实施方式，织物的不同区域具有不同数目的层，以获得受控水平的最终产品物理性质，例如形式、硬度、柔韧性、刚性和其它性质。
复合织物产品被构造成任何期望的三维结构，例如曲线结构或直线结构，且可为连续产品，例如物任何纵向中断，或可具有两个隔开的纵向端部。例如，复合织物产品可为车辆内部部件，例如车顶内衬、遮阳板或门板。其它说明性应用包括桌子、椅子、糊裱、墙面覆盖物、天花板、隔断、隔声屏、、风格附件以及任何类型的结构元件。
在一实施方式中，该方法进一步包括在进行加热步骤之前将织物应用进入一组模具元件之间的预订间隙内的步骤。
在另一实施方式中，在进行加热步骤之前，将织物的尾部纵向端部与织物的前部纵向端部重叠并接触。在加热和冷却过程之后，产生了前部末端和尾部末端被溶合在一起的复合织物产品。最终的硬化产品是三维闭合环，其具有取决于该组模具的形状。
比多层织物宽的复合织物产品可通过在加热步骤之前将两个或多个织物的横向末端重叠并接触而产生。在加热和冷却之后，织物硬化并熔合在一起。
在材料的每一侧面，加热和冷却可被独立地控制(时间和温度)，从而获得不同的期望质量。
在加热和冷却期间施加在多层织物上的压力也可根据最终产品的最终用途和其需要的性质而被调节。
本发明涉及利用多层整体式织物的复合织物产品的生产。各种材料层被同时机织或针织，且在机织或针织过程期间被连接在一起，以产生单一的织物。关于复合织物产品，以下是机织织物相对于针织织物具有的一些优点：(i)高的多的区域重量和较高的纤维体积分数；(ii)较小的孔隙率、较高的线密度和密实度；(iii)嵌入的增强线处于经线和纬线方向且几乎是直线的，因此，与针织线的“存放(laid in)”线和环状结构相比，它们对材料强度有较大的贡献。
对于大多数应用，机织织物相比于针织织物是有优点的，但是，对于复合织物产品的某些应用，可选择经由针织技术的织物生产。
图1示意性地显示了一种复合织物产品，其总体上被数字10指示，且被显示为局部碎片形式。复合织物产品10具有两个侧面，使用NMFY机织或针织的第一织物侧面4和使用MFY和NMFY机织或针织的第二熔合的、硬化的侧面8，侧面8与侧面4呈一整体。织物侧面4具有所设计织物的观感、手感和织构，而硬化侧面8给予产品10以高压缩强度和拉伸强度。产品10通过所选择的机织模式或针织模式而被生产，当在侧面8加热时，该模式导致侧面8的MFY熔化并产生基体并与来自织物侧面4的某些交织线熔合在一起时，以形成整体式复合织物产品。
图2示意性显示了一种复合织物产品，其总体上被数字11指示。隔离层6被整体式机织或针织在上述所设计的织物层4和硬化层8之间。加入隔离层提供了几个优点，例如织物层的增加的耐用性和强度、织物层的增加的可压缩性(用作消音器)和在加热过程中防止基体从硬化层浸出到织物层。层6在其两个边界上附接至层4和层8，使得层6可根据设计和方法扩展。
可使用本领域技术人员熟知的用来生产多层交织织物的任何模式。织物的纱线与许多其它邻近纱线交织或针织，以产生单一的织物，其具有相对高的承重能力。当MFY熔化并产生将线熔合在一起的基体时，承重能力被进一步增加。
图3图示用于生产本发明的复合织物产品的示例性机织模式的侧视图。总体上被数字20指示的多层机织织物被显示并包括经向末端29，经向末端29与机织织物20的所有层交织，用于实现增加的熔性和强度。
机织织物20的层被同时机织并同时交织，以增加复合织物产品的承重能力。该特定的说明性且简单的例子的机织织物20包含用作提供织物侧面的设计层的第一层22、用作隔离层的第二层26和包括用于提供硬化侧面的MFY的第三层32。
织物层22的所有经纱25和纬纱23都是NMFY。隔离层26的经纱31和纬纱27是NMFY。层32的经纱35和纬纱33是MFY或NMFY，只要MFY被包括在层32中。使用本领域技术人员已知的术语，层32和层26和层32被机织为平纹纺织1X1。对于任何层，可选择任何类型的机织模式。织物层22的经线29以预定的间隔被与层32交织并将所有三个层保持在一起作为一个单层织物。加热织物至北包括在层32内的MFY的熔化温度，产生熔化的基体，其在冷却后硬化并固化。经线29被熔合至基体和/或被物理性地附接至硬化层。在织物层和硬化层之间的附接强度增加。将层32中的NMFY与纱线29的适当交织途径结合将进一步增加织物层和硬化层之间的附接强度并改善硬化层32的强度和最终产品的物理性质。
以下说明性材料可被用在该实施例中。织物层22被使用聚酰胺纱线机织。隔离层26被使用聚酯纱线机织，且硬化层32是聚丙烯纱线与玻璃纤维落纤的混合物。聚丙烯具有比所使用的所有其它材料低得多的熔化温度。因此，在将多层织物暴露于聚丙烯的熔化温度并冷却织物之后，产生了复合织物产品。除聚丙烯之外，所有其它纤维不受加热和冷却过程影响且维持它们的原始状态。在不使用任何粘结剂的情况下，具有硬化侧面和柔软织物侧面(它们彼此物理性地附接)的产品被产生了。
根据所选择的机织模式和线材料顺序，织物层有各种方式附接至硬化层。图4显示在加热和冷却过程后硬化层39的状态。在该图示中，硬化层使用作为纬纱的MFY和作为经纱的NMFY来机织。所有MFY都熔化，并且层变成硬化基体，增强线平行于经向末端29，因此图4中未示出。来自织物层的经线29在其任一末端仅被附接至基体。在机织过程中与经向末端29交织的纱线熔化并变成基体的一部分。通过在硬化层中混合MFY和NMFY，可增加附接强度。
图5图示在加热和冷却后的硬化层39中的状态。经线29被与NMFY交织，NMFY不受加热过程的影响。因此，来自织物的经线29在其任何一端被NMFY锚定，NMFY被完全嵌入在基体中并且还被由MFY的熔化而产生的基体保持住。通过在硬化层中混合MFY和NMFY，可产生更高的附接强度。
图6图示在加热和冷却之后的硬化层39中的状态。经线29被与NMFY交织，该NMFY与不受加热过程影响的垂直NMFY紧密接近。因此，来自来自织物的经线29在其任何一端被由垂直NMFY支撑的NMFY锚定。所提及的两个NMFY被完全嵌入在由MFY的融化产生的基体中。基体本身还保持住经线29。
可以理解的是，来自织物层的线可与隔离层交织，且来自隔离层的线可与硬化层交织，交织方式与上述方式相似。当提供了多个层时，来自不同层的线可彼此交织。
还可以理解的是，来自一个层的线可以交织到相邻层或任何特定的层。
进一步可以理解的是，每个层都可通过任何期望的机织模式被机织。而且，可使用包括MFY的任何其它期望数目的层，用于实现增加的强度，但多个层将被加热相应加热的持续时间一保证完全熔化和最佳熔合。相似地，机织织物的不同区域可具有不同数目的层以实现受控水平的柔韧性或刚性。
在一实施方式中，复合织物产品可具有双侧设计层，以提供改善的审美外观。在该实施方式中，含有MFY的层被设置在两个相对的、设置在外部的织物层的内部，且隔离层在产品的任一侧被插入在每个织物层和相邻的硬化层之间。
图7图示根据上述方法的多层织物60和其前部末端62和尾部末端64。在插入到一组模具内时并在加热步骤之前，前部末端和尾部末端被彼此接触并重叠。在加热和冷却步骤之后，产生了连续的三维闭环硬化织物产品，且织物前部末端和尾部末端被熔合在一起。示例性产品被图示在图8中。产品形状取决于所使用的模具组的形状。
加热过程的持续时间取决于MFY的量和含有那些纤维的层的厚度。应当注意的是，本质上所有的MFY优选地应熔化以产生均一的基体。
图9图示以曲线单块躺椅92体现出的复合织物产品。机织织物经受独特的过程，该过程将在下文描述，该过程为机织织物提供了期望的三维形状。如图所示，机织织物的两个纵向端部被熔合在一起，以形成具有垂直支撑元件和水平支撑元件82和83、与支撑元件82和83连接的身体支撑表面84和中空内部95的连续产品。如图所示，躺椅92的身体支撑表面的内表面(即面向躺在上面的使用者的复合织物产品的面)包括靠背94、座位96和腿搁放部97，内表面是织物侧面84，而其内表面是硬化侧面88。靠背94经由弧形部分91与垂直支撑元件82连接，弧形部分91介于它们之间，以减小在那个位置的应力，且腿搁放部97经由弧形部分99与水平支撑元件83连接，弧形部分99介于它们之间。靠背94经由弧形部分93与座位96连接，且座位96经由弧形部分98与腿搁放部97连接。因此，使用者通过能够安心地躺在躺椅92上而不坠落而可受益于复合织物产品的高承重能力，并可受益于所设计织物的优雅观感。
复合织物产品可被设计使得硬化侧面88硬度改变，例如通过在身体支撑表面的中心处产生更柔软的部分，该中心处对应于人体测量学，而在身体支撑表面的外围处产生更刚性的部分。
支撑元件和身体支撑表面的每一个或它们的一部分可被生产具有期望的颜色或图案以及期望的柔韧性或刚性。
靠背94和座位96(图9)可被设计得在硬化侧面88上具有通气孔而织物侧面84仍完好无损。
现转至图10，其显示了多层针织物100的例子，其中纱线101-104针织织物基底，且纱线105-108存放在针织物的技术侧面上。纱线101和103是MFY，且纱线102和104是NMFY。所有存放的纱线105-108是NMFY。
图11是图10的织物的针织模式的技术图示。多层单一织物是通过针织基底织物的纱线103-104产生的，而存放纱线105-108被由纱线103-104产生的各个环保持住。在加热和冷却过程中，具有嵌入的纱线104的基体被产生在一个侧面上，而另一侧是纱线105-108的织物层，纱线105-108被基体和嵌入的纱线保持住。
可以理解的是，许多不同的复合织物产品可根据本发明被生产，包括车辆内部部件(例如内衬门板和车顶内衬)、室内家具(例如桌子)、室外家具(例如塑料覆盖的椅子)、室内装饰产品(例如墙壁覆盖物、天花板、隔断和隔声屏、糊裱、风格附件)和任何其它基于塑料的元件，对于这些元件，织物的观感和手感是期望的且结构性质可被方便地调整。复合织物产品不需要是连续产品，因此可被提供有两个隔开的纵向端部。如期望如此，复合织物产品可被生产而没有弧形部分，因而两个纵向端部可通过锐角或90度角而被有角度地隔开。
可以理解的是，加入有被嵌入在熔化塑料中的NMFY(例如玻璃纤维、Kevlar或芳族聚酰胺纤维)和其它物质的许多不同的复合织物产品壳被用在需要特定机械强度的应用中。
本发明的复合织物产品具有惊人的高压缩性和拉伸性承重能力，当复合织物产品被具体化为躺椅时，其足以支撑躺在其上的人。这种高承重能力是通过生产具有相对高区域重量和线密度的多层机织织物和通过使MFY熔化并与增强线熔合而实现的。
虽然本发明的一些实施方式已结合附图进行了描述，但显而易见的是，本领域技术人员可以对本发明进行许多改进、改变和适应性变化以及使用许多等同方案或替代方案，不过这些方案并不脱离本发明的精神或超出权利要求的保护范围。