具有增强层的可洗地垫
阅读：677发布：2021-07-28
专利汇可以提供具有增强层的可洗地垫专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及包括增强层的可洗地垫。所述地垫包括纺织品部件和基底部件。所述纺织品部件包括增强层，所述增强层显著减少和/或消除由于洗涤过程而经常发生的边缘 变形 。所述纺织品部件和所述基底部件可以结合在一起形成单件地垫。或者，所述纺织品部件和所述基底部件可以通过至少一种表面吸引构件可脱开地彼此连接，以形成多部件地垫。所述地垫被设计成可被玷污、洗涤和重复使用，从而在 建筑物 入口通道等区域提供理想的最终应用。，下面是具有增强层的可洗地垫专利的具体信息内容。
1.地垫，其包括：
(a)纺织品部件，所述纺织品部件包括通过将面纤维簇绒穿过增强层而形成的簇绒地毯层，其中所述增强层包括：(i)具有矩形横截面、上表面和下表面的单轴拉伸带状元件，并且其中所述带状元件包括至少第一层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量、至少0.85g/cm3的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(ii)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；和(b)基底部件。
2.根据权利要求1所述的地垫，其中所述面纤维选自由以下物质组成的组：合成纤维、天然纤维、使用天然成分的人造纤维、无机纤维、玻璃纤维及它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的地垫，其中所述面纤维选自尼龙6；尼龙6,6；聚酯；聚丙烯；或它们的组合。
4.根据权利要求1所述的地垫，其中所述面纤维包括割绒、圈绒或它们的组合。
5.根据权利要求1所述的地垫，其中所述面纤维是染色的、未染色的、印花的或它们的组合。
6.根据权利要求1所述的地垫，其中所述增强层选自由以下物质组成的组：织造材料、非织造材料、针织材料及它们的组合。
7.根据权利要求1所述的地垫，其中所述基底部件选自由以下物质组成的组：弹性体材料、热塑性树脂、热固性树脂和金属。
8.根据权利要求7所述的地垫，其中所述弹性体材料选自由以下物质组成的组：天然橡胶材料、合成橡胶材料、聚氨酯材料及它们的混合物。
9.根据权利要求8所述的地垫，其中所述橡胶材料选自由以下物质组成的组：丁腈橡胶、聚氯乙烯橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯基橡胶、热塑性弹性体及它们的混合物。
10.根据权利要求8所述的地垫，其中所述橡胶材料含有0％至40％的再生橡胶材料。
11.根据权利要求1所述的地垫，其中所述纺织品部件还包括夹在所述增强层与所述基底部件之间的非织造层。
12.多部件地垫，其包括：
A.纺织品部件，所述纺织品部件包括：(1)通过将面纤维簇绒穿过增强层而形成的簇绒地毯层，其中所述增强层包括：(a)具有矩形横截面、上表面和下表面的单轴拉伸带状元件，并且其中所述带状元件包括至少第一层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量、至少0.85g/cm3的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(b)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；以及(2)至少一种表面连接构件；以及
B.基底部件，其中所述基底部件包括至少一种表面连接构件；并且
其中所述纺织品部件和所述基底部件可以通过所述至少一种表面连接构件可脱开地彼此连接。
13.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述至少一种表面连接构件选自磁引力、机械连接、粘附作用及它们的组合。
14.根据权利要求13所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件是受磁的。
15.根据权利要求13所述的多部件地垫，其中所述基底部件是永久磁化的。
16.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述地垫的纺织品部件能够经受商用或家用洗衣机中的至少一个洗涤循环，由此所述纺织品部件适于在暴露于所述至少一个洗涤循环之后重复使用。
17.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述面纤维选自由以下物质组成的组：合成纤维、天然纤维、使用天然成分的人造纤维、无机纤维、玻璃纤维及它们的混合物。
18.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述面纤维选自尼龙6；尼龙6,6；聚酯；聚丙烯；或它们的组合。
19.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述面纤维包括割绒、圈绒或它们的组合。
20.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述面纤维是染色的、未染色的、印花的或它们的组合。
21.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述增强层选自由以下物质组成的组：织造材料、非织造材料、针织材料及它们的组合。
22.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述基底部件选自由以下物质组成的组：
弹性体材料、热塑性树脂、热固性树脂和金属。
23.根据权利要求22所述的多部件地垫，其中所述弹性体材料选自由以下物质组成的组：天然橡胶材料、合成橡胶材料、聚氨酯材料及它们的混合物。
24.根据权利要求23所述的多部件地垫，其中所述橡胶材料选自由以下物质组成的组：
丁腈橡胶、聚氯乙烯橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯基橡胶、热塑性弹性体及它们的混合物。
25.根据权利要求23所述的多部件地垫，其中所述橡胶材料含有0％至40％的再生橡胶材料。
26.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件还包括夹在所述增强层与所述基底部件之间的非织造层。
27.根据权利要求12所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件和所述基底部件还包括至少一种边缘连接构件。
28.根据权利要求27所述的多部件地垫，其中所述至少一种边缘连接构件选自由以下物质组成的组：钩圈紧固系统、蘑菇型钩紧固系统及它们的组合。
29.根据权利要求27所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件的至少一种边缘连接构件的宽度比所述基底部件的边缘连接构件的宽度窄。
30.多部件地垫，其包括：
A.纺织品部件，所述纺织品部件包括：(1)通过将面纤维簇绒穿过增强层而形成的第一簇绒地毯层，其中所述增强层包括：(a)具有矩形横截面、上表面和下表面的单轴拉伸带状元件，并且其中所述带状元件包括至少第一层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约
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2GPa的模量、至少0.85g/cm的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(b)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；以及(2)含有磁性颗粒的第二硫化橡胶材料层；以及
B.包括(1)含有磁性颗粒的硫化橡胶或(2)具有施加于其上的磁性涂层的硫化橡胶的基底部件；并且
其中所述纺织品部件和所述基底部件可以通过磁引力可脱开地彼此连接。
31.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件是受磁的。
32.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述基底部件是永久磁化的。
33.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述地垫的纺织品部件能够经受商用或家用洗衣机中的至少一个洗涤循环，由此所述纺织品部件适于在暴露于所述至少一个洗涤循环之后重复使用。
34.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述面纤维选自由以下物质组成的组：合成纤维、天然纤维、使用天然成分的人造纤维、无机纤维、玻璃纤维及它们的混合物。
35.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述面纤维选自尼龙6；尼龙6,6；聚酯；聚丙烯；或它们的组合。
36.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述面纤维包括割绒、圈绒或它们的组合。
37.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述面纤维是染色的、未染色的、印花的或它们的组合。
38.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述增强层选自由以下物质组成的组：织造材料、非织造材料、针织材料及它们的组合。
39.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述硫化橡胶选自由以下物质组成的组：
丁腈橡胶、聚氯乙烯橡胶、三元乙丙橡胶(EPDM)、乙烯基橡胶、热塑性弹性体及它们的混合物。
40.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁体颗粒是不可降解的。
41.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒处于氧化状态。
42.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒的尺寸范围为1微米至50微米。
43.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒是选自由以下物质组成的组的可磁化磁性颗粒：Fe3O4、SrFe3O4、NdFeB、AlNiCo、CoSm以及其它基于稀土金属的合金，及它们的混合物。
44.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒是选自由以下物质组成的组的受磁颗粒：Fe2O3、Fe3O4、钢、铁颗粒及它们的混合物。
45.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述受磁颗粒是顺磁性或超顺磁性的。
46.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒在所述纺织品部件中的加载量为10重量％至70重量％。
47.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒在所述基底部件中的加载量为10重量％至90重量％。
48.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件和所述基底部件中的至少一种的特征在于具有功能渐变的磁性颗粒分布。
49.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁性颗粒是铁氧体。
50.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述磁引力的强度大于50高斯。
51.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述硫化橡胶含有0％至40％的再生橡胶材料。
52.根据权利要求30所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件和所述基底部件还包括至少一种边缘连接构件。
53.根据权利要求52所述的多部件地垫，其中所述至少一种边缘连接构件选自由以下物质组成的组：钩圈紧固系统、蘑菇型钩紧固系统及它们的组合。
54.根据权利要求52所述的多部件地垫，其中所述纺织品部件的所述至少一种边缘连接构件的宽度比所述基底部件的所述边缘连接构件的宽度窄。
具有增强层的可洗地垫
技术领域
[0001] 本发明涉及包括增强层的可洗地垫。所述地垫包括纺织品部件和基底部件。所述纺织品部件包括增强层，所述增强层显著减少和/或消除由于洗涤过程而经常发生的边缘变形。所述纺织品部件和所述基底部件可以结合在一起形成单件地垫。或者，所述纺织品部件和所述基底部件可以通过至少一种表面吸引构件可脱开地彼此连接，以形成多部件地垫。所述地垫被设计成可被玷污、洗涤和重复使用，从而在建筑物入口通道等区域提供理想的最终应用。
背景技术
[0002] 人流量大的区域，例如建筑物入口、洗手间、休息区等通常具有最严重的地板覆盖物玷污问题。因此，在这些区域安装地垫以收集污垢和液体，否则这些污垢和液体可能会导致周围区域的外观随着时间的推移而变得不那么有吸引力。由地垫收集水也有助于消除湿滑的地板，湿滑的地板可能是安全隐患。
[0003] 这些入口通道的地垫定期进行清洗，以清洁被玷污的地垫。家用和商用/工业清洗设施都可进行清洗。在清洗过程期间，地垫的纺织品部件暴露于物理拉伸和/或压缩，这导致地垫的永久变形问题。变形包括产生绉纹或波纹，这些绉纹或波纹往往沿着地垫的边缘最明显。
[0004] 本发明通过在纺织品部件中包含增强层来解决地垫变形的问题。增强层在清洗过程期间为地垫提供额外的稳定性，从而减少了作用在地垫上的物理力的量。如人眼所观察到的，由此产生的增强的、清洗后的地垫显示出很少或没有绉纹或波纹。因此，本发明的增强的可洗地垫是对现有技术地垫的改进。
发明内容
[0005] 在一个方面，本发明涉及地垫，其包括：(a)纺织品部件，所述纺织品部件包括通过将面纤维簇绒穿过增强层而形成的簇绒地毯(tufted pile carpet)层，其中所述增强层包括：(i)具有矩形横截面、上表面和下表面的单轴拉伸带状元件(tape elements)，并且其中所述带状元件包括至少第一层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量、至少0.85g/cm3的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(ii)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；和(b)基底部件。
[0006] 在另一方面，本发明涉及多部件地垫，其包括：A.纺织品部件，所述纺织品部件包括：(1)通过将面纤维簇绒穿过增强层而形成的簇绒地毯层，其中所述增强层包括：(a)具有矩形横截面、上表面和下表面的单轴拉伸带状元件，并且其中所述带状元件包括至少第一3
层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量、至少0.85g/cm的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(b)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；以及(2)至少一种表面连接构件(surface attachment means)；以及B.基底部件，其中所述基底部件包括至少一种表面连接构件；并且其中所述纺织品部件和所述基底部件可以通过所述至少一种表面连接构件可脱开地(releasably)彼此连接。
层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量、至少0.85g/cm的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(b)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；以及(2)至少一种表面连接构件(surface attachment means)；以及B.基底部件，其中所述基底部件包括至少一种表面连接构件；并且其中所述纺织品部件和所述基底部件可以通过所述至少一种表面连接构件可脱开地(releasably)彼此连接。
[0007] 在又一方面，本发明涉及多部件地垫，其包括：A.纺织品部件，所述纺织品部件包括：(1)通过将面纤维簇绒穿过增强层而形成的第一簇绒地毯层，其中所述增强层包括：(a)具有矩形横截面、上表面和下表面的单轴拉伸带状元件，并且其中所述带状元件包括至少第一层，所述第一层具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量、至少0.85g/cm3的密度，其中所述第一层包含选自由聚酰胺、聚酯及它们的共聚物组成的组的聚合物，或者(b)具有至少第一层、上表面和下表面的单轴拉伸纤维，其中所述第一层包含聚合物和多个空隙，其中所述空隙的量为所述第一层的约3体积％至18体积％；以及(2)含有磁性颗粒的第二硫化橡胶材料层；以及B.包括(1)含有磁性颗粒的硫化橡胶或(2)具有施加于其上的磁性涂层的硫化橡胶的基底部件；并且其中所述纺织品部件和所述基底部件可以通过磁引力可脱开地彼此连接。附图说明
[0008] 图1示出了现有技术地垫中由于清洗过程而发生的绉纹效应(rippling effect)。
[0009] 图2A是本发明地垫的纺织品部件的放大侧视图，所述纺织品部件包括具有增强层的簇绒地毯层和表面连接构件。
[0010] 图2B是本发明地垫的纺织品部件的另一放大侧视图，所述纺织品部件包括具有增强层的簇绒地毯层和表面连接构件。
[0011] 图2C是本发明地垫的放大侧视图，所述地垫包括具有增强层的纺织品部件以及基底部件。
[0012] 图2D是本发明地垫的放大侧视图，所述地垫包括具有增强层和表面连接构件的纺织品部件以及基底部件。
[0013] 图2E是地垫的基底部件的一个实施方案的顶部透视图。
[0014] 图2F是本发明地垫的一个实施方案的顶部透视图，其中纺织品部件从基底部件的凹陷区域部分地往后拉。
[0015] 图2G是本发明地垫的另一实施方案的顶部透视图，所述地垫具有纺织品部件和平坦(无凹陷区域)的基底部件。
[0016] 图2H是图2G的地垫的顶部透视图，其中纺织品部件从平坦(无凹陷区域)的基底部件部分地往后拉。
[0017] 图3示意性地示出了作为嵌入橡胶材料中的织造织物的增强层。
[0018] 图4示意性地示出了包括单层带状元件的增强层的实施方案。
[0019] 图5示意性地示出了包括两层带状元件的增强层的实施方案。
[0020] 图6示意性地示出了包括三层带状元件的增强层的实施方案。
[0021] 图7示意性地示出了具有空隙和表面裂缝的示例性带状元件的实施方案。
[0022] 图8是含有空隙的带状元件的一个实施方案的横截面放大50,000倍的显微照片。
[0023] 图9A是含有空隙和引发空隙的颗粒的带状元件的一个实施方案的横截面放大20,000倍的显微照片，其显示了空隙的一些直径测量值。
[0024] 图9B是含有空隙和引发空隙的颗粒的带状元件的一个实施方案的横截面放大20,000倍的显微照片，其显示了空隙的一些长度测量值。
[0025] 图10是具有裂缝的带状元件的一个实施方案的表面放大1,000倍的显微照片。
[0026] 图11是具有裂缝的带状元件的一个实施方案的表面放大20,000倍的显微照片。
[0027] 图12是具有裂缝的带状元件的一个实施方案的表面放大100,000倍的显微照片。
[0028] 图13示意性地示出了包含由带状元件制成的织造织物的增强层。
[0029] 图14示意性地示出了纳入地垫的纺织品部件中的图3的增强层。
具体实施方式
[0030] 本文描述的本发明是具有增强层的可洗地垫。地垫包括纺织品部件和基底部件。地垫的纺织品部件包括增强层。在本发明的一个方面，增强层包括高拉伸、高模量的带状纱线。在另一方面，增强层包括高拉伸、高模量的矩形带状纱线。纺织品部件和基底部件可以结合在一起形成含有增强层的单件地垫。或者，地垫可以是多部件地垫，其中纺织品部件和基底部件可脱开地彼此连接。在一个方面，纺织品部件和基底部件可以通过磁引力可脱开地彼此连接。
[0031] 地垫的基底部件可以部分或全部被纺织品部件覆盖。通常，纺织品部件的重量比基底部件轻。相反，基底部件比纺织品部件更重。
[0032] 纺织品部件和基底部件可以通过至少一种表面连接构件可脱开地彼此连接。表面连接构件包括磁引力(例如磁性涂层、分散在橡胶或粘合剂材料中的磁性颗粒、点磁体(spot magnet)等)、机械连接(例如 紧固系统、蘑菇状突起、索环(grommets)等)、粘附作用(adhesive attraction,例如内聚材料、有机硅材料等)，及它们的组合。
[0033] 表面连接构件可以是涂层的形式(例如磁性涂层)，或者可以是离散连接机构的形式(例如点磁体或表面连接构件的不均匀区域)。在一个方面，离散连接机构包括机械连接构件的单个小片。例如， 紧固系统或蘑菇型钩紧固系统的单个小片可以均匀或非均匀布置连接至纺织品部件和基底部件。例如，10”×10”网格上的1”×1” 小片可以应用于纺织品部件和基底部件。合适的表面连接构件描述于例如共同拥有的美国专利申请公开第2017/0037567号和第2017/0037568号中。
[0034] 在本发明的另一方面，纺织品部件和基底部件可包括边缘连接构件。边缘连接构件可以与表面连接构件组合使用，或者可以在没有表面连接构件(即不含表面连接构件)的情况下使用。边缘连接构件包括例如钩圈紧固系统(例如 紧固件)、蘑菇型钩紧固系统(例如来自3M的Dual LockTM紧固件)等，及它们的组合。
[0035] 现在参考附图，图1示出了由于清洗过程而发生的变形。示意性地示出了受到力(例如暴露于清洗循环)之前并且因此没有变形的纺织品部件100。示意性地示出了受到力(例如在清洗循环期间受力)之后的纺织品部件100’。纺织品部件100’含有绉纹101。
[0036] 图2A示出了包括簇绒地毯225的纺织品部件200。簇绒地毯225包括增强层217和面纱215。增强层217为面纱215提供稳定性，并且极大地减少和/或消除沿现有技术地垫的边界和/或边缘经常观察到的绉纹。面纱215包含的材料选自合成纤维、天然纤维、使用天然成分的人造纤维、无机纤维、玻璃纤维以及前述任意物质的共混物。仅作为实例，合成纤维可包括聚酯、丙烯酸类(acrylic)、聚酰胺、聚烯烃、聚芳酰胺、聚氨酯或它们的共混物。更具体地，聚酯可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚乳酸或它们的组合。聚酰胺可包括尼龙6、尼龙6,6或它们的组合。聚烯烃可包括聚丙烯、聚乙烯或它们的组合。聚芳酰胺可包括聚对苯二甲酰对苯二胺(即 )、聚对苯二甲酰间苯二胺(即 )或它们的组合。示例性的天然纤维包括羊毛、棉、亚麻(linen)、苎麻、黄麻、亚麻(flax)、丝、大麻或它们的共混物。示例性的使用天然成分的人造材料包括再生纤维素(即人造丝)、莱欧纤维(lyocell)或它们的共混物。
[0037] 面纱215包含的材料可以由短纤维、长丝纤维、切膜纤维或它们的组合形成。纤维可以暴露于一个或多个纹理化过程。然后，纤维可以例如通过环锭纺纱、自由端纺纱、喷气纺纱、涡流纺纱或它们的组合进行纺纱或以其它方式组合成纱线。因此，面纱215包括的材料通常包括交织纤维、交织纱线、圈或它们的组合。
[0038] 面纱215包含的材料可以包括任何尺寸的纤维或纱线，包括微旦纤维或纱线(具有每根长丝小于1旦的纤维或纱线)。纤维或纱线可以具有从每根长丝小于约0.1旦到每根长丝约2000旦的旦数，或者更优选地，从每根长丝小于约1旦到每根长丝约500旦的旦数。
[0039] 此外，面纱215包含的材料可以部分或全部包括各种配置的多部件或双部件纤维或纱线，例如海岛(islands-in-the-sea)、芯鞘(core and sheath)、并排(side-by-side)或馅饼(pie)配置。根据双部件或多部件纤维或纱线的配置，纤维或纱线可以通过化学或机械作用沿其长度分裂。
[0040] 此外，面纱215可以包含共挤出在其中的添加剂，可以预涂覆有任何数量的不同材料，包括下面更详细列出的那些材料，和/或可以用任何类型的着色剂，例如聚氧乙烯着色剂，以及颜料、染料、染色剂等来染色或着色以向终端用户提供其它美学特征。其它添加剂也可以存在于目标纤维或纱线上和/或内部，包括抗静电剂、增亮化合物、成核剂、抗氧化剂、UV稳定剂、填料、持久定形整理剂(permanent press finish)、软化剂、润滑剂、固化促进剂等。
[0041] 面纱215可以是染色的或未染色的。如果面纱215是染色的，它们可以是溶液染色的。面纱的重量、绒头高度(pile height)和密度将根据地垫最终用途的所需美学和性能要求而变化。在图2A中，面纱215以圈绒结构示出。参见图2B，示出纺织品部件200具有割绒结构的面纱215。当然，应该理解，同样可以使用包括圈绒和割绒组合的面纱结构。
[0042] 增强层217可以是任何合适的纤维层，例如针织、织造、非织造和单向纺织品。增强层包括具有足够强度和完整性的材料，以减少和/或消除地垫的物理变形。增强层217也支撑面纱215的簇绒。
[0043] 簇绒地毯225包括簇绒到增强层中的面纱，簇绒地毯225可以被热稳定化，以防止在成品垫中出现尺寸变化。热稳定或热定形过程通常涉及向材料施加高于玻璃化转变温度但低于组分熔融温度的热量。热量允许聚合物组分释放内部张力，并允许改善聚合物链的内部结构顺序。热稳定过程可以在张力下或松弛状态下进行。簇绒地毯有时也经稳定化，以允许纱线和增强层在垫组装过程之前收缩。
[0044] 在本发明的一个方面，簇绒地毯包括簇绒到增强层中的纱线，然后将其喷射或流体染色，然后与橡胶层或可洗胶乳背衬粘合。地毯纱线可选自尼龙6；尼龙6,6；聚酯；和聚丙烯纤维。纱线被簇绒成织造的增强层。纱线可以具有支撑印花(printing)所需的任何绒头高度和重量。簇绒地毯可以使用任何印花工艺来印花。在一个方面，喷射染色可用于印花簇绒地毯。
[0045] 印花油墨含有至少一种染料。染料可选自酸性染料、直接染料、活性染料、阳离子染料、分散染料及它们的混合物。酸性染料包括偶氮、蒽醌、三苯基甲烷和黄嘌呤类型。直接染料包括偶氮、二苯乙烯、噻唑、二噁嗪和酞菁类型。活性染料包括偶氮、蒽醌和酞菁类型。阳离子染料包括噻唑、甲烷、菁蓝、喹诺酮、氧杂蒽、吖嗪和三芳基次甲基(triaryl methine)。分散染料包括偶氮、蒽醌、硝基二苯胺、萘二甲酰亚胺、萘醌酰亚胺以及甲烷、三芳基次甲基和喹啉类型。
[0046] 如纺织品印花领域所知，具体的染料选择取决于正在印花的可洗纺织品部件包含的一种纤维和/或多种纤维的类型。例如，通常，分散染料可用于对聚酯纤维印花。或者，对于由阳离子可染聚酯纤维制成的材料，可以使用阳离子染料。
[0047] 本发明的印花方法使用喷射染色机或数字印花机将印花油墨置于垫表面上的预定位置。一种合适的可商购获得的数字印花机是 数字印花机，其可从Milliken&Company of Spartanburg,South Carolina购得。 印花机使用带有连续染料液体流的喷嘴阵列，这些染料液体流可以通过受控的空气喷嘴偏转。喷嘴阵列或喷枪杆(gun bar)通常是固定的。另一种合适的可商购获得的数字印花机是 地毯印花机，
其可从Zimmer Machinery Corporation of Spartanburg,South Carolina购得。在一个方面，根据Weiner的USPN 7,678,159和USPN 7,846,214中公开的方法制造的簇绒地毯可以用这里描述和举例说明的喷射染色设备印花。
其可从Zimmer Machinery Corporation of Spartanburg,South Carolina购得。在一个方面，根据Weiner的USPN 7,678,159和USPN 7,846,214中公开的方法制造的簇绒地毯可以用这里描述和举例说明的喷射染色设备印花。
[0048] 粘度改性剂可以包含在印花油墨组合物中。可以使用的合适的粘度改性剂包括已知的天然水溶性聚合物，例如多糖，例如来源于玉米和小麦的淀粉物质、阿拉伯树胶、刺槐豆胶、黄蓍胶、瓜尔胶、瓜尔豆粉、聚半乳甘露聚糖胶、黄原胶、藻酸盐和罗望子种子；蛋白质物质，例如明胶和酪蛋白；单宁物质；和木质素物质。水溶性聚合物的实例还包括合成聚合物，例如已知的聚乙烯醇化合物和聚环氧乙烷化合物。也可以使用上述粘度改性剂的混合物。在升高的温度下，在聚合物处于熔融状态时，测量聚合物粘度。例如，可以使用来自Brookfield Engineering Laboratories of Middleboro,MA的Brookfield Thermosel装置，在升高的温度下以厘泊为单位测量粘度。或者，可以通过使用平行板流变仪来测量聚合物粘度，例如由Rheology Services of Victoria Australia的Haake制造的流变仪。
[0049] 印花后，可以用橡胶背衬簇绒地毯硫化。橡胶的厚度应使得当基底部件以托盘配置提供时，成品纺织品部件的高度与周围基底部件的高度基本上相同。一旦硫化，纺织品部件可以通过洗涤进行预收缩。
[0050] 也如图2A和2B中所示，纺织品部件200还可以包括磁性涂层210。磁性涂层210存在于纺织品部件200的与面纱215相对的表面上。下文将更详细地描述向簇绒地毯225施加磁性涂层210。所得纺织品部件200耐洗，并且对于正常的最终应用表现出足够的簇绒抗脱散性(tuft lock)。在本发明的一个替代实施方案中，纺织品部件可以是一次性纺织品部件，该一次性纺织品部件被移除、处置或再生，然后用新的纺织品部件替换以连接到基底部件。
[0051] 在纺织品部件制造完成后，将其定制切割，以装配至基底部件的凹陷区域中(例如，基底部件为托盘形式)或装配至基底部件上(例如，基底部件基本上平坦/无托盘/无凹陷区域)。纺织品部件可以使用计算机控制的切割装置，例如Gerber机来切割。也可以使用机械染料切割机(mechanical dye cutter)、热刀、直刀片或旋转刀片进行切割。在本发明的一个方面，当基底部件为托盘形式时，纺织品部件的厚度应与凹陷区域的深度基本上相同。
[0052] 图2C示出了包括纺织品部件200和基底部件250的多部件地垫299。纺织品部件200包括簇绒穿过增强层217的面纤维215。也可包括任选存在的次背衬层230，所述次背衬层230包括硫化橡胶。图2D示出了包括纺织品部件200和基底部件250的多部件地垫299。纺织品部件200包括簇绒穿过增强层217的面纤维215。也可包括任选存在的次背衬层230，所述次背衬层230包括硫化橡胶。纺织品部件200还包括磁性涂层210。磁性涂层210也可以添加到基底部件250。下文将更详细地描述向纺织品部件和基底部件施加磁性涂层210。所得纺织品部件200耐洗，并且对于正常的最终应用表现出足够的簇绒抗脱散性。
[0053] 图2E示出了本发明地垫的基底部件的一个实施方案。参考图2E，基底部件250包括被边界270包围的凹陷区域260。边界270从外周280向内周290逐渐向上倾斜，以在基底部件250内形成对应于凹陷区域260的凹部240。图2E示出了基底部件250的凹陷区域260具有一定的深度，从而将其定义为“凹陷的”。凹陷区域260的深度由240示出。
[0054] 基底部件是一个平面形状的托盘，其被确定尺寸以容纳纺织品部件。基底部件还可包括围绕托盘的边界，由此边界为托盘提供更大的尺寸稳定性，例如，因为边界更厚，即相对于地板的高度更大。此外，边界可以从其外周向基底部件的内部向上倾斜，以便提供托盘所在的凹陷区域，从而在纺织品部件覆盖托盘时，在边界的内周与纺织品部件之间形成基本上水平的区域。此外，从边界的外周到边界的内周的逐渐倾斜使脱扣(tripping)的危险最小化，由此产生的凹部保护了纺织品部件的边缘。
[0055] 可以理解的是，基本上在内周的高度，通过从边界的一侧向边界的相对侧延伸隔板，基底部件可以被细分成两个或更多个凹陷的托盘。因此，可以将两个或更多个纺织品部件覆盖在基底部件中形成的凹部中。
[0056] 包括边界的基底部件可以在单一模制过程中作为整体制品(unitary article)形成。或者，边界和托盘可以分开模制，然后在第二操作中粘合在一起。托盘和边界可以由相同或不同的材料制成。用于形成边界和托盘的合适组合物的实例是弹性体材料(例如天然和合成橡胶材料和聚氨酯材料及它们的混合物)、热塑性和热固性树脂以及金属。橡胶材料可选自由以下物质组成的组：丁腈橡胶，包括致密丁腈橡胶、泡沫丁腈橡胶及它们的混合物；聚氯乙烯橡胶；三元乙丙橡胶(EPDM)；乙烯基橡胶；热塑性弹性体；聚氨酯弹性体；及它们的混合物。在一个方面，基底部件通常包含至少一种橡胶材料。橡胶材料可以含有0％至40％的再生橡胶材料。
[0057] 在一个方面，基底部件可以按照以下程序形成为托盘形状。将橡胶条与金属板的边缘重叠放置。将金属板放置在橡胶片的上面，并用橡胶条覆盖在金属板的所有四个边上。当垫受压时，它会将橡胶片粘合到橡胶条上。该过程可以在例如370℉的温度和36psi的压力下完成。然而，根据所选择的橡胶材料，温度可以在200℉至500℉的范围内，压力可以在
10psi至50psi的范围内。使用推荐的设置，垫可以在8分钟内完全固化。在橡胶条被粘合到橡胶片上后，移除金属板，留下一个空间(即基底部件中的凹陷区域)，在该空间中放置纺织品部件。纺织品部件能够多次插入基底部件和从基底部件移除。
10psi至50psi的范围内。使用推荐的设置，垫可以在8分钟内完全固化。在橡胶条被粘合到橡胶片上后，移除金属板，留下一个空间(即基底部件中的凹陷区域)，在该空间中放置纺织品部件。纺织品部件能够多次插入基底部件和从基底部件移除。
[0058] 如图2F中所示，地垫299以纺织品部件200覆盖基底部件250的凹陷区域260的布置存在。纺织品部件200的一个角被翻起，以进一步说明这两个部件如何在边界270内装配在一起。
[0059] 如上文所讨论，地垫的基底部件可以是托盘的形式。然而，在一个替代实施方案中，地垫的基底部件可以是平坦的并且没有凹陷区域(即基底部件是无托盘的)。平坦的基底部件由一片材料制成，例如橡胶材料，该材料已经被切割成期望的形状并硫化。
[0060] 图2G示出了多部件地垫299，其中纺织品部件200与平坦且没有凹陷区域(即无托盘)的基底部件250’组合。图2H示出了多部件地垫299，其中纺织品部件200和基底部件250’组装在一起。
[0061] 图3示出了含有嵌入橡胶320中的纤维层300的增强层317。纤维层300含有多根纤维30。增强层317可以是用纤维等增强的任何橡胶制品。在一个实施方案中，纤维层300是经编衬纬织物，其衬纬纱线由相对不可延伸的增强帘线形成。或者，纤维层300可以是具有由相对不可延伸的增强帘线形成的纬纱的织造织物或无纬稀松布(laid scrim)。在织物的纬向具有相对不可延伸的增强帘线的其它合适的纤维层结构可以在美国专利申请公开第2012-0012238号中找到。
[0062] 纤维层300由纤维30形成。纤维30可以具有任何合适的横截面，例如圆形、多叶形、正方形或矩形(带状)和椭圆形。在一个实施方案中，纤维是带状元件。带状元件可以具有矩形或正方形的横截面形状。这些带状元件有时也可以称为条带(ribbon)、条(strip)、带(tape)、带状纤维等。
[0063] 图4示出了作为带状元件的纤维的一个实施方案。在该实施方案中，带状元件40含有具有上表面12a和下表面12b的第一层12。在一个实施方案中，带状元件40具有矩形横截面。即使矩形/正方形的一个或多个角稍微变圆或者如果相对侧不完全平行，带状元件也被认为具有矩形或正方形的横截面。出于各种原因，对于一些应用，优选具有矩形横截面。首先，可用于粘合的表面更大。其次，在脱粘过程中，带的整个宽度处于张力下，剪切点显著减少或消除。相反，复丝纱线在张力下的面积非常小，并且沿着纤维的圆周存在张力和剪切力比例不同的区域。在另一实施方案中，带状元件40的横截面是正方形或近似正方形。在宽度小而厚度高的一些情况下，具有正方形横截面也可能是优选的，从而在给定的宽度上堆叠更多的带，从而增加整个增强层的承载能力。
[0064] 在本发明的一个方面，带状元件的宽度在约0.1mm至约6mm的范围内，更优选在约0.2mm至约4mm的范围内，更优选在约0.3mm至约2mm的范围内。在另一实施方案中，带状元件的厚度在约0.02mm至1mm的范围内，更优选在约0.03mm至约0.5mm的范围内，更优选在约
0.04mm至0.3mm的范围内。在一个实施方案中，带状元件具有大约1mm的宽度和大约0.07mm的厚度。
0.04mm至0.3mm的范围内。在一个实施方案中，带状元件具有大约1mm的宽度和大约0.07mm的厚度。
[0065] 纤维40的第一层12可以是任何合适的可取向(意指纤维能够取向)的热塑性材料。用于第一层的一些合适的热塑性材料包括聚酰胺、共聚酰胺、聚酯、共聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺和其它可取向的热塑性聚合物。在一个实施方案中，第一层含有聚酰胺、聚酯和/或它们的共聚物。在一个实施方案中，第一层含有聚酰胺或聚酰胺共聚物。聚酰胺对于一些应用而言是优选的，因为它具有高强度、高模量、高的温度保持性能和疲劳性能。在另一实施方案中，第一层含有聚酯或聚酯共聚物。聚酯对于一些应用而言是优选的，因为它具有高模量、低收缩和优异的温度性能。
[0066] 在一个实施方案中，带状元件40的第一层12是聚酯和尼龙6的共混物。聚酯优选是聚对苯二甲酸乙二醇酯。使用聚酯是因为其高模量和高玻璃化转变温度，这导致聚酯在轮胎帘线和橡胶增强帘线中的使用，主要是由于其耐平点化(flat-spotting resistant)性质。尼龙6的使用有多种原因。它比尼龙6,6更容易加工。在这些实施方案中掺入尼龙6的主要原因之一是用作粘合促进剂。尼龙6具有表面基团，间苯二酚甲醛胶乳可以通过甲阶酚醛树脂基团与这些表面基团形成初级化学键(primary chemical bond)。这种共混物是物理共混物，不是共聚物，并且聚酯和尼龙6彼此不混溶。在一个实施方案中，聚酯和尼龙6的粉末或丸粒(pelts)在未熔融状态下简单混合以形成共混物，然后将该共混物进料至挤出机。由这种物理共混物挤出的带状元件提供对橡胶的良好粘合性和高模量。
[0067] 此外，尼龙6聚合产生一定量的未反应单体内酰胺，其作为共聚单体，导致聚酯和尼龙6的混溶性。亚甲基-酯相互作用可以使二元共混物在相分离发生之前能够容忍亚甲基含量的较大差异。在亚甲基含量差异较大的共混物中(如在这种情况下)，如果共混物的链段相互作用参数小于临界值，则可能发生熵驱动的混溶性。无法避免相分离元件的轻微相分离和结晶；然而，大多数带状元件似乎是均匀混溶的。尼龙6,6不是优选使用的，因为尼龙6,6在聚酯中的体积分数相对较低时相分离较大。这可能是由于几个原因。与尼龙6相比，尼龙6,6具有更高的聚合度。此外，尼龙6,6的结晶速率远大于尼龙6。这是因为尼龙6,6(对称排列)比尼龙6链(必须以反平行链堆积以促进完整的氢键合)更容易得多地结合到晶格中的事实。
[0068] 为什么所采用的特定工艺有利于挤出和拉伸共混聚合物，还有一个独特的原因。如上所述，轻微的相分离是无法避免的。如果挤出物的尺寸太小，元件可能是不可拉伸和不可挤出的，如单丝和复丝喷丝头孔的情况。这在该特定工艺中不是问题，因为它类似于膜拉伸工艺，在膜拉伸工艺中，开槽模具开口非常宽，以至于它们能够容忍这些相的少量相分离和结晶，而不会产生完全断开的区域。
[0069] 在一个实施方案中，聚酯和尼龙6的共混物含有约50重量％至约99重量％的聚酯和约50重量％至约1重量％的尼龙6。更优选地，聚酯和尼龙6的共混物含有约60重量％至约95重量％的聚酯和约40重量％至约5重量％的尼龙6。最优选地，聚酯和尼龙6的共混物含有约70重量％至约90重量％的聚酯和约30重量％至约10重量％的尼龙6。落在规定范围之外的重量比将导致挤出物骤冷槽中过度的相分离和结晶，使得元件与主要挤出物断开。落在这些范围之外的重量比需要特殊的增容剂，例如过量的内酰胺单体和共聚酯。
[0070] 在本发明的一个方面，包括带状元件的增强层优选具有至少约5的拉伸比、至少约2GPa的模量和至少约1.2g/cm3的密度。在另一方面，第一层具有至少约6的拉伸比。在另一方面，第一层具有至少约3GPa或至少约4GPa的模量。在另一方面，第一层具有至少约1.3g/cm3的密度和约9GPa的模量。具有高模量的第一层对于增强应用中的更好性能是优选的。优选这些纤维的密度较低，以便产生较低的重量。有空隙的纤维通常会比其无空隙的对应物具有更低的密度。
[0071] 在一个实施方案中，如图5中所示，增强层包括具有第二层的纤维40。图5示出了具有第一层的纤维40，该第一层具有上表面12a和下表面12b，第二层14位于第一层12的上表面12a上。如图6中所示，在第一层12的下表面12b上可以有另外的第三层16。虽然第二层14和第三层16显示在作为矩形横截面带状元件的纤维40上，但是第二层和/或第三层可以位于任何形状的纤维上。如果第二层14和第三层16被施加到没有平坦侧面的纤维上，则圆周的上半部分将被指定为“上”表面，而圆周的下半部分将被指定为“下”表面。
[0072] 任选存在的第二层14和第三层16可以在诸如共挤出的过程中与第一层同时形成，或者可以在诸如涂覆的过程中在形成第一层12之后施加。第二层和第三层优选含有与第一层的聚合物相同类别的聚合物，但也可含有其它聚合物。在一个实施方案中，第二层和/或第三层含有聚合物，例如嵌段异氰酸酯聚合物。第二层14和第三层16可以帮助纤维粘附到橡胶上。优选地，第一层12的熔融温度(Tm)高于第二层14和第三层16的Tm。
[0073] 在一个实施方案中，纤维40(优选带状元件40)含有多个空隙。图7示出了单根纤维40，其具有含有多个空隙20的第一层12。图8是含有空隙的纤维40的一个实施方案的横截面放大50,000倍的显微照片。“空隙”在这里用来表示没有添加固体和液体物质，但“空隙”可能含有气体。虽然普遍认为有空隙的纤维可能不具有在橡胶制品中用作增强材料所需的物理性质，但是已经表明有空隙的纤维具有一些独特的益处。例如，纤维中空隙的存在是以聚合物质量作为牺牲的。这意味着这些纤维的密度将低于其不含空隙的对应物。空隙的体积分数将决定该纤维的密度低于聚合物树脂的百分比。此外，空隙充当囊状物，用于将粘合促进剂注入有空隙的层/有空隙的纤维中，从而提供锚固效果。此外，这些空隙的形状可以在应力事件(例如疲劳)期间控制裂纹扩展前沿。可用于裂纹扩展的额外表面将减少在涉及拉伸和/或压缩载荷的循环疲劳事件中应力奇异性的损失。对于构成纤维40的第一层12的热塑性聚合物，高剪切力使得在过拉伸层中发生链取向和伸长，从而导致存在聚合物耗尽区域或空隙。空隙可以存在于纤维40的任何或所有层12、14、16中。此外，增强层317可含有一些没有空隙的纤维和一些具有空隙的纤维。
[0074] 空隙20通常具有针状形状，这意味着由于纤维的单轴取向，垂直于纤维长度的空隙的横截面直径比空隙的长度小得多。这种形状归因于纤维40的单轴拉伸性质。
[0075] 在一个实施方案中，纤维中空隙的存在量为约3体积％至约20体积％。在另一实施方案中，纤维中空隙的存在量为约3体积％至约18体积％、约3体积％至约15体积％、约5体积％至约18体积％或约5体积％至约10体积％。纤维的密度与空隙体积成反比。例如，如果空隙体积为10％，则密度降低10％。由于通常在较高的拉伸比(这导致较高的强度)下观察到空隙的增加，因此密度的降低导致纤维的比强度和模量增加。
[0076] 在一个实施方案中，空隙的直径在约50nm至约400nm的范围内，或者更优选约100nm至约200nm。在另一实施方案中，空隙的长度在约1微米至约6微米的范围内，或者更优选约2微米至约3微米。
[0077] 纤维40中的空隙20可以在单轴取向过程中形成，而不需要额外的材料，这意味着空隙不含任何引发空隙的颗粒。纤维束中的取向是纤维中产生空隙的驱动因素。据信半熔融材料之间的滑动导致空隙的形成。空隙的数量密度取决于聚合物元件的粘弹性。空隙沿取向纤维横向宽度的均匀性取决于整个聚合物元件是否已在拉伸过程中沿机器方向取向。已经观察到，为了使整个聚合物元件在拉伸过程中取向，热量必须从加热元件(这可以是水、空气、红外线、电等)有效地传递到聚合物纤维。传统上，在利用热空气对流加热的工业过程中，一种使聚合物纤维取向并仍保持工业速度的可行方法是限制聚合物纤维的宽度和厚度。这意味着，当聚合物纤维从开槽模具中挤出时，或者当聚合物通过膜模具挤出，然后在取向前切成窄宽度时，沿机器方向的完全取向将更容易实现。
[0078] 在另一实施方案中，纤维40含有引发空隙的颗粒。引发空隙的颗粒可以是任何合适的颗粒。引发空隙的颗粒保留在成品纤维中，颗粒的物理性质根据所得纤维的所需物理性质进行选择。当在第一层12中存在引发空隙的颗粒时，对该层的应力(例如单轴取向)倾向于增加或拉长由颗粒引起的该缺陷，从而导致在取向方向上该缺陷周围的空隙拉长。空隙的尺寸和最终的物理性质取决于取向的程度和平衡、拉伸的温度和速率、结晶动力学和颗粒的尺寸分布。颗粒可以是无机的或有机的，并且具有任何形状，例如球形、小片状或不规则的。在一个实施方案中，引发空隙的颗粒的存在量为纤维的约2重量％至约15重量％。在另一实施方案中，引发空隙的颗粒的存在量为纤维的约5重量％至约10重量％。在另一实施方案中，引发空隙的颗粒的存在量为第一层的约5重量％至约10重量％。
[0079] 在一个优选实施方案中，引发空隙的颗粒是纳米粘土。在一个实施方案中，纳米粘土是cloisite，其中10％的粘土具有小于2μm的横向尺寸，50％的粘土具有小于6μm的横向尺寸，并且90％的粘土具有小于13μm的横向尺寸。纳米粘土的密度约为1.98g/cm3。出于各种原因，纳米粘土在一些应用中可能是优选的。例如，纳米粘土与各种聚合物，特别是聚酰胺具有良好的混溶性。此外，由于机器方向上的优先取向，纳米粘土的高纵横比被认为改善多种机械性质。在本发明的一个方面，纳米粘土的存在量为纤维的约5重量％至约10重量％。在另一方面，纳米粘土的存在量为第一层的约5重量％至约10重量％。图9A是含有空隙和引发空隙的颗粒的纤维的一个实施方案的横截面放大20,000倍的显微照片，其显示了空隙的一些直径测量值。图9B是含有空隙和引发空隙的颗粒的纤维的一个实施方案的横截面放大20,000倍的显微照片，其显示了空隙的一些长度测量值。
[0080] 纤维40的第二层14和第三层16可以是有空隙的或者基本上无空隙的。具有无空隙的表层(第二层14和第三层16)可以帮助控制整个第一层12中空隙的尺寸和浓度，因为表层降低了挤出过程对内部第一层12的边缘效应。在一个实施方案中，第二层14和/或第三层16含有引发空隙的颗粒、空隙和表面裂缝，而第一层12含有空隙但不含引发空隙的颗粒。
[0081] 回到图7，在另一实施方案中，纤维40可以在纤维40的至少一个最外表面(上表面10a或下表面10b)上含有裂缝70。如果纤维40仅含有第一层，则纤维40的上表面10a对应于第一层12的上表面12a，而纤维层10的下表面10b对应于第一层12的下表面12b。如果存在形成纤维40的最外表面的第二层14和/或第三层16，裂缝70也可以存在于第二层14和/或第三层16中。图10是具有裂缝的纤维的一个实施方案的表面放大1,000倍的显微照片。图11是具有裂缝的纤维的一个实施方案的表面放大20,000倍的显微照片。
[0082] 裂缝，也称为谷、通道或凹槽，沿纤维40的长度在单轴取向方向上取向。就长度而言，这些裂缝的平均尺寸在约300μm至约1000μm的范围内，并且如图12中所示，在放大100,2
000倍下，频率在约5至约9条裂缝/mm 的范围内。在拉伸或取向过程期间，当纤维表面有缺陷时，就会形成裂缝。在一些实施方案中，纳米粘土颗粒或团聚的纳米粘土颗粒可以充当诱导缺陷。如果纳米粘土颗粒存在于聚合物元件中，聚合物元件的取向发生在诱导裂纹前沿周围，并沿该前沿在机器取向方向上扩展，导致裂缝的形成。
000倍下，频率在约5至约9条裂缝/mm 的范围内。在拉伸或取向过程期间，当纤维表面有缺陷时，就会形成裂缝。在一些实施方案中，纳米粘土颗粒或团聚的纳米粘土颗粒可以充当诱导缺陷。如果纳米粘土颗粒存在于聚合物元件中，聚合物元件的取向发生在诱导裂纹前沿周围，并沿该前沿在机器取向方向上扩展，导致裂缝的形成。
[0083] 在一个实施方案中，裂缝由引发空隙的颗粒形成。优选地，裂缝由引发空隙的纳米粘土颗粒形成。虽然表面缺陷例如裂缝通常被视为缺陷，并且在纤维中被最小化或消除，但已经表明，当具有裂缝70的纤维40嵌入橡胶中时，当纤维层内的纤维涂覆有粘合促进剂时，具有裂缝70的纤维40表现出对橡胶的优异粘合性。虽然不受任何特定理论的限制，但据信粘合促进剂至少部分地浸渍并填充裂缝，从而形成锚并改善纤维和橡胶之间的粘合。事实上，当测试时，在纤维和橡胶之间的粘合失效之前，橡胶与其自身之间的内聚力已失效。
[0084] 回到图3，含有纤维30的增强层317可以是任何合适的纤维层，例如针织、织造、非织造和单向纺织品。优选地，增强层317具有足够开放的结构，以允许后续涂层(例如橡胶)穿过增强层317，从而最小化窗玻璃的形成。
[0085] 在本发明的一个方面，增强层是织造纺织品基材。织造纺织品基材包括例如平纹组织(plain weave)、缎纹组织(satin weave)、斜纹组织(twill weave)、方平组织(basket-weave)、府绸(poplin)、提花(jacquard)、绉纹组织(crepe weave)纺织品基材及它们的组合。优选地，织造纺织品基材是平纹组织纺织品基材。平纹组织纺织品基材通常表现出良好的磨损特性。斜纹组织纺织品基材通常表现出理想的复合曲线性质，这使得这些基材对于含橡胶的制品来说可能是优选的。
[0086] 在另一方面，增强层是针织纺织品基材。针织纺织品基材包括例如圆筒针织物(circular knit fabrics)、反面添纱圆筒针织物(reverse plaited circular knit fabrics)、双面针织物、单面针织物、双端羊毛针织物(two-end fleece knit fabrics)、三端羊毛针织物(three-end fleece knit fabrics)、毛圈针织物或双线圈针织物、衬纬经编针织物、经编针织物、具有或不具有微旦面的经编针织物及它们的组合。
[0087] 在另一实施方案中，增强层是多轴纺织品基材，例如三轴织物(针织、织造或非织造)。在另一实施方案中，增强层是偏向织物。在另一实施方案中，增强层是非织造织物。术语“非织造物”是指纳入大量纱线的结构，这些纱线被缠结和/或热熔合，以便提供具有一定程度内部相干性(coherency)的协调结构。用作增强层的非织造织物可以由例如以下工艺形成：熔纺工艺、水力缠结工艺、机械缠结工艺、缝合粘合等，及它们的组合。
[0088] 在另一实施方案中，增强层是单向织物，其可具有重叠的纤维或者可以在纤维之间具有间隙。在一个实施方案中，纤维连续缠绕在橡胶制品周围以形成单向增强层。在一些实施方案中，诱导纤维之间的间隔可能导致纤维之间轻微的橡胶渗出，这可能有利于粘合目的。如图13中所示，增强层1317是具有带状元件1330的织造纺织品基材，带状元件1330具有正方形横截面。在该实施方案中，编织显示为相当开放的编织，其中橡胶或其它材料可以进入带状元件1330之间的空间。
[0089] 在另一实施方案中，增强层317可含有与纤维40具有不同组成、尺寸和/或形状的纤维和/或纱线。这些其它纤维可包括但不限于：聚酰胺、芳族聚酰胺(包括间位和对位形式)、人造丝、PVA(聚乙烯醇)、聚酯、聚烯烃、乙烯基树脂、尼龙(包括尼龙6、尼龙6,6和尼龙4,6)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、棉、钢、碳、玻璃纤维、钢、聚丙烯酸类(polyacrylic)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸环己二甲酯(PCT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚乙二醇改性的PET(PEG)、聚乳酸(PLA)、聚对苯二甲酸丙二醇酯、再生纤维素(例如人造丝或Tencel)、弹性体材料例如氨纶、高性能纤维例如聚芳酰胺、聚酰亚胺、天然纤维(例如棉、亚麻、苎麻和大麻)、蛋白质材料(例如丝、羊毛和其它动物毛发，例如安哥拉兔毛、羊驼毛和骆马绒)、纤维增强聚合物、热固性聚合物及它们的混合物。这些其它纤维/纱线可以例如在编织增强层317的经向使用，纤维40在纬向使用。
[0090] 在一个实施方案中，纤维至少部分被粘合促进剂包围。制造橡胶复合材料的一个常见问题是保持橡胶与纤维和纤维层之间的良好粘合。促进橡胶与纤维之间粘合的常规方法是用粘合层预处理纱线，该粘合层通常由橡胶胶乳和酚醛缩合产物的混合物形成，其中酚几乎总是间苯二酚。这就是所谓的“RFL”(间苯二酚-甲醛-胶乳)法。间苯二酚-甲醛胶乳可含有乙烯基吡啶胶乳、苯乙烯丁二烯胶乳、蜡、填料和/或其它添加剂。这里使用的“粘合层”包括RFL化学物质和其它非RFL橡胶粘合剂化学物质。
[0091] 在一个实施方案中，粘合化学物质不是RFL化学物质。在一个实施方案中，粘合化学物质不含甲醛。在一个实施方案中，粘合化学物质包括未交联的间苯二酚-甲醛和/或间苯二酚-糠醛缩合物(或可溶于水的酚醛缩合物)、橡胶胶乳和醛组分例如2-糠醛。粘合化学物质可应用于纺织品基材，并用于改善处理过的纺织品基材与橡胶材料之间的粘合。关于这些粘合化学物质的更多信息可以在美国专利申请公开第2012/0214372A1号中找到。
[0092] 粘合层可以在形成增强层之前或通过任何常规方法形成增强层之后施加到纤维上。优选地，粘合层是间苯二酚甲醛胶乳(RFL)层或橡胶粘合剂层。通常，粘合层通过将增强层(或包括纤维的增强层)浸入粘合层溶液中来施加。然后，经涂覆的增强层(或经涂覆的包括纤维的增强层)通过挤压辊和干燥器以除去多余的液体。粘合层通常在150℃至200℃的温度下固化。
[0093] 粘合促进剂也可以纳入纤维的表层(第二层和/或第三层)中，或者可以作为独立膜施加到纤维和/或增强层上。合适的热塑性膜包括例如各种聚酰胺及其共聚物、聚烯烃及其共聚物、聚氨酯、甲基丙烯酸甲酯(methymethacrylic acid)及它们的组合。这些膜的可商购获得的实例包括3MTM 845膜、3MTM NPEIATD 0693和NolaxTM A21.2242膜。
[0094] 纤维可以任何合适的方式或工艺形成。有两种形成增强层的优选方法。第一种方法从狭缝挤出聚合物形成纤维开始(在一个实施方案中，纤维是具有正方形或矩形横截面的带状元件)。挤出模具通常含有5至60条狭缝，每条狭缝形成纤维(带状元件)。在一个实施方案中，每个狭缝模具的宽度为约15mm至50mm，厚度为约0.6mm至2.5mm。一旦被挤出，纤维通常为4mm至12mm宽。纤维可以挤出为具有一层，或者可以使用共挤出而挤出为具有第二层和/或第三层。
[0095] 接下来，纤维被单轴拉伸。在一个实施方案中，纤维被拉伸至优选约5或更大的比率，从而得到具有至少约2GPa的模量和至少约0.85g/cm3的密度的纤维。
[0096] 一旦纤维形成，第二层和/或第三层可以任何合适的方式施加到纤维上，包括但不限于层合、涂覆、印花和挤出涂覆。这可以在单轴取向步骤之前或之后进行。
[0097] 在一个实施方案中，纤维的拉伸导致纤维中出现空隙。在一个实施方案中，形成的空隙的量在约3体积％至约18体积％的范围内。在另一实施方案中，挤出物含有聚合物和引发空隙的颗粒，从而导致纤维中的空隙和/或纤维表面上的裂缝形成。
[0098] 使纤维形成增强层，该增强层包括织造织物、非织造织物、单向织物和针织物。然后，纤维任选地涂覆有粘合促进剂，例如RFL涂层，并至少部分嵌入(优选完全嵌入)橡胶中。在纤维含有裂缝的实施方案中，优选粘合涂层至少部分地填充裂缝。
[0099] 在第二种方法中，聚合物被挤出成膜。膜可以挤出为具有一层，或者可以使用共挤出而具有第二层和/或第三层。接下来，膜被切成多根纤维。在一个实施方案中，纤维是具有正方形或矩形横截面形状的带状元件。然后这些纤维被单轴拉伸。在一个实施方案中，纤维被拉伸至优选约5或更大的比率，从而得到具有至少约2GPa的模量和至少约0.85g/cm3的密度的纤维。
[0100] 一旦纤维形成，如果需要第二层和/或第三层，它们可以任何合适的方式施加到纤维上，包括但不限于层合、涂覆、印花和挤出涂覆。这可以在单轴取向步骤之前或之后进行。
[0101] 在一个实施方案中，纤维的拉伸导致纤维中出现空隙。在一个实施方案中，形成的空隙的量在约3体积％至约18体积％的范围内。在另一实施方案中，挤出物含有聚合物和引发空隙的颗粒。当单轴取向时，这导致纤维中的空隙和/或纤维表面上的裂缝形成。
[0102] 使纤维形成纤维层，该纤维层包括织造织物、非织造织物、单向织物和针织物。然后，纤维任选地涂覆有粘合促进剂，例如RFL涂层，并至少部分嵌入橡胶中。在纤维含有裂缝的实施方案中，优选粘合涂层至少部分地填充裂缝。
[0103] 在一个实施方案中，挤出膜或纤维的模具具有矩形横截面(具有上侧、下侧和两个边缘侧)，其中模具的上侧或下侧中的至少一个具有锯齿状表面。这可以产生具有有利表面结构或表面纹理的一个或多个膜。
[0104] 在另一实施方案中，在纤维形成增强层之前，将纤维进行热处理。与未加热的等同纤维相比，纤维的热处理具有几个优点，例如更高的模量、更高的强度、更低的伸长率，尤其是更低的收缩率。热处理纤维的方法包括热空气对流热处理、蒸汽加热、红外线加热或传导加热，例如在热板上拉伸--所有这些都是在张力下进行的。
[0105] 图14示出了纺织品部件的又一实施方案。纺织品部件1400包括簇绒地毯1425和磁性涂层1410。簇绒地毯1425包括簇绒穿过图3中所示的增强层317的面纱1415，增强层317现在称为增强层1417。这里，增强层1417包括纤维40和橡胶材料420。在一种情况下，纤维40以具有开口的织造布置提供，所述开口允许橡胶材料420穿过这些开口，从而提供在纤维40的面纱侧和非面纱侧上都具有橡胶材料420的增强层1417。橡胶材料420围绕纤维40。
[0106] 本发明的地垫可以是其最终应用所需的任何几何形状或尺寸。地垫的纵向边缘可以具有相同的长度和宽度，从而形成正方形。或者，地垫的纵向边缘可以具有不同的尺寸，使得宽度和长度不相同。或者，地垫可以是圆形、六边形等。作为一个非限制性实例，本发明的地垫可以被制造成任何当前的工业标准尺寸，包括2英尺×4英尺、3英尺×4英尺、3英尺×5英尺、4英尺×6英尺、3英尺×10英尺等。在一个方面，纺织品部件和基底部件具有相同的尺寸。在另一方面，纺织品部件和基底部件具有不同的尺寸。例如，纺织品部件的尺寸可以小于基底部件的尺寸。在该实例中，在多部件地垫的顶部透视图中，基底部件的至少一部分是可见的。
[0107] 如本文所述，在一个方面，纺织品部件和基底部件可以至少部分地通过磁引力保持在一起。磁引力是通过向纺织品部件和/或基底部件施加磁性涂层或者通过在硫化前在含橡胶的层中掺入磁性颗粒来实现的。或者，磁引力可以同时使用这两种方法来实现，使得向纺织品部件施加磁性涂层，并在基底部件的硫化橡胶中包含磁性颗粒。也可以设想相反的布置。
[0108] 磁性涂层可以通过几种不同的制造技术施加至纺织品部件和/或基底部件。示例性涂覆技术包括但不限于刀涂、垫涂、油漆涂覆、喷涂、辊涂法、抹平法、挤出涂覆、泡沫涂覆、图案涂覆、印刷涂覆、层合及它们的组合。
[0109] 在通过在含橡胶的层中掺入磁性颗粒来实现磁引力的情况下，可以使用以下程序：(a)提供含未硫化橡胶的材料(例如腈、SBR或EPDM橡胶)，(b)将磁性颗粒加入未硫化的橡胶中，(c)将颗粒与橡胶混合，以及(d)将步骤“c”的混合物形成片材并连接到纺织品部件的底部，和/或代表基底部件。步骤“c”中的混合可以通过橡胶混炼机来实现。
[0110] 在本申请中，可磁化的定义是指涂层或硫化橡胶层中存在的颗粒被永久磁化，或者可以使用外部磁体或电磁体将所述颗粒永久磁化。一旦颗粒被磁化，它们将永久保持磁响应。产生永磁性的可磁化行为大致属于铁磁体和亚铁磁体。钡铁氧体、锶铁氧体、钕和其它基于稀土金属的合金是可应用于磁性涂层和/或硫化橡胶层的材料的非限制性实例。
[0111] 如本文所用，磁响应的定义是指涂层和/或硫化橡胶层中存在的颗粒仅在外部磁体的存在下是磁响应的。使含有磁性颗粒的部件暴露在磁场中，该磁场使磁性颗粒的偶极子对齐。一旦磁场从附近移开，颗粒将变成非磁性的，偶极子不再对齐。磁响应行为或响应磁行为大致属于顺磁性或超顺磁性(粒径小于50nm)。
[0112] 当超顺磁性或顺磁性材料的偶极子不对齐时，材料可逆磁性的这一特征出现，但当暴露于磁体时，偶极子会排列并指向相同的方向，从而使材料表现出磁性。表现出这些特征的材料的非限制性实例包括铁氧化物、钢、铁、镍、铝或任何前述物质的合金。
[0113] 可磁化磁性颗粒的其它实例包括BaFe3O4、SrFe3O4、NdFeB、AlNiCo、CoSm以及其它基于稀土金属的合金，及它们的混合物。磁响应颗粒的实例包括Fe2O3、Fe3O4、钢、铁颗粒及它们的混合物。受磁(magnetically receptive)颗粒可以是顺磁性的或超顺磁性的。磁体颗粒的典型特征是不可降解。
[0114] 在本发明的一个方面，受磁颗粒的粒径在1微米至50微米的范围内，或在1微米至40微米的范围内，或在1微米至30微米的范围内，或在1微米至20微米的范围内，或在1微米至10微米的范围内。对于超顺磁性材料，受磁颗粒的粒径可以在10nm至50nm的范围内。对于顺磁性和/或铁磁性材料，受磁颗粒的粒径通常大于100nm。
[0115] 通常，在上述磁性材料的任何加载量下都表现出磁引力。然而，磁引力随着磁性材料加载量的增加而增加。在本发明的一个方面，纺织品部件对基底部件的磁场强度大于50高斯，更优选大于100高斯，更优选大于150高斯，或者甚至更优选大于200高斯。
[0116] 在一个方面，磁性材料在涂层组合物中的存在量为涂层组合物的25重量％至95重量％。在另一方面，施加到纺织品部件的磁性涂层中的磁性颗粒加载量可以在纺织品部件的10重量％至70重量％的范围内。施加到基底部件的磁性涂层中的磁性颗粒加载量可以在基底部件的10重量％至90重量％的范围内。
[0117] 受磁颗粒可以基本上均匀的分布存在于纺织品部件的硫化橡胶层中。在本发明的另一方面，预期受磁颗粒以基本上非均匀的分布存在于纺织品部件的橡胶层中。非均匀分布的一个实例包括功能渐变(graded)的颗粒分布，其中颗粒的浓度在打算连接至基底部件的纺织品部件的表面上降低。或者，非均匀分布的另一个实例包括功能渐变的颗粒分布，其中颗粒的浓度在打算连接至基底部件的纺织品部件的表面上增加。
[0118] 纺织品部件与基底部件之间的磁引力可以通过控制纺织品部件和/或基底部件中的一个或两个的表面积来改变。所述部件中的一个或两个的表面可以增加部件表面积的方式进行纹理化。这种控制可以允许定制不受地垫中存在的磁性颗粒量直接影响的磁引力。
[0119] 例如，纺织品部件的基本上光滑(表面积较小)的底表面通常会对基底部件的顶表面产生更大的磁引力。相反，纺织品部件的不太光滑(表面积更大)的底表面(例如具有绉纹的底表面或任何其它纹理化表面)通常会对基底部件的顶表面产生更小的磁引力。当然，也可以设想相反的布置，其中基底部件含有纹理化表面。此外，两个部件表面都可以被纹理化，从而控制磁引力以适合本发明地垫的最终应用。
[0120] 如上文所讨论，磁性颗粒可以通过在纺织品部件的表面上施加磁性涂层或者通过在硫化之前将颗粒包含在纺织品材料和/或基底部件的橡胶材料中而纳入本发明的地垫中。当通过磁性涂层纳入时，通常包含粘合剂材料。因此，磁性涂层通常包含至少一种类型的磁性颗粒和至少一种粘合剂材料。
[0121] 粘合剂材料通常选自热塑性弹性体材料和/或热塑性硫化橡胶材料。实例包括含氨基甲酸酯的材料、含丙烯酸酯的材料、含有机硅的材料及它们的混合物。钡铁氧体、锶铁氧体、钕和其它基于稀土金属的合金可以与适当的粘合剂混合，以涂覆在纺织品部件和/或基底部件上。
[0122] 在一个方面，粘合剂材料表现出下列性质中的至少一种：(a)低于10℃的玻璃化转变温度(Tg)；(b)30至90的肖氏A硬度；和(c)高于70℃的软化温度。
[0123] 在一个方面，将含丙烯酸酯和/或氨基甲酸酯的粘合剂体系与Fe3O4组合以形成本发明的磁性涂层。Fe3O4:丙烯酸酯和/或氨基甲酸酯粘合剂的比率在按重量计40-70％:60-30％的范围内。磁性涂层的厚度可以在10密耳至40密耳的范围内。这种磁性涂层表现出柔韧性，没有任何破裂问题。
[0124] 在纺织品部件和/或基底部件中施加或包含磁性颗粒后，需要对颗粒进行磁化。磁化可以在固化过程期间或固化过程之后进行。所选择的粘合剂材料和/或可能选择的橡胶材料通常需要固化。
[0125] 在固化过程期间，将可磁化颗粒与适当的粘合剂混合，并通过涂覆技术施加在待磁化的基材上。一旦涂覆完成，颗粒在固化过程期间在外部磁体的存在下被磁化。使含有磁性颗粒的部件暴露在磁场中，该磁场使磁性颗粒的偶极子对齐，将它们锁定在适当的位置，直到粘合剂固化。磁场优选作为制造工艺的一部分在线(in-line)安装。然而，磁场可以作为独立于制造设备其余部分的实体存在。
[0126] 或者，磁性颗粒可以在固化过程之后磁化。在这种情况下，将可磁化颗粒加入粘合剂材料中，并以膜或涂层的形式施加到纺织品部件和/或基底部件上。然后固化膜或涂层。然后使固化的基材暴露于至少一种永磁体。暴露于永磁体可以通过与经涂覆的基材直接接触或者通过与经涂覆的基材间接接触来完成。与永磁体的直接接触可以例如通过在经涂覆的基材上滚动永磁体来进行。磁体可以在经涂覆的基材上滚动一次，也可以滚动多次(例如
10次)。永磁体可以与制造工艺一起在线提供，或者可以独立于制造设备存在。间接接触可包括这样的情况，其中经涂覆的基材靠近永磁体，但是不接触或触及磁体。
10次)。永磁体可以与制造工艺一起在线提供，或者可以独立于制造设备存在。间接接触可包括这样的情况，其中经涂覆的基材靠近永磁体，但是不接触或触及磁体。
[0127] 根据永磁体(或电磁体)上的磁极尺寸、强度和磁畴，它可以将可磁化涂层磁化至10-5000高斯的值或接近磁化介质的最大高斯值的值。一旦涂层被磁化，它通常会保持永久磁化。
[0129] 商业地垫的性能要求包括一系列详细记录的标准和行业已知测试。绒头纱线地板覆盖物绒头联结(Tuft Bind of Pile Yarn Floor Coverings，ASTM D1335)是几个组织(例如General Services Administration)参考的性能测试。达到大于4磅的绒头联结值是理想的，大于5磅甚至更理想。
[0130] 绒头纱线地板覆盖物次级背衬的抗分层性(ASTM D3936)是另一项标准测试。达到大于2磅的抗分层性值是理想的，大于2.5磅甚至更理想。
[0131] 圈绒的抗起球起毛性(ITTS112)是业内已知且本领域实践的性能测试。抗起球起毛性测试通常可预测地毯随时间推移起球、起毛和过早老化的速度。该测试使用一个小滚轮，上面覆盖有钩圈紧固件的钩部分。钩材料为来自Velcro of Manchester,NH的Hook 88，滚轮重量为2磅。钩覆盖的滚轮在簇绒地毯表面上来回滚动，不施加额外的压力。地毯按1到5的等级分级。等级为5表示地毯外观没有变化或新地毯外观。等级低于3通常表示不可接受的磨损性能。
[0132] 另一项性能/磨损测试包括六足滚筒测试仪(ASTM D-5252或ISO/TR 10361六足滚筒)。该测试旨在模拟一段时间内重复的步行交通。相关性在于，12,000次循环计数相当于正常使用10年。该测试以1至5的灰度等级分级，在12,000次循环后，等级为2.5＝中等，3.0＝重，3.5＝严重。另一项性能/磨损测试包括辐射板测试(Radiant Panel Test)。根据ASTM E 648-06的规定，一些商业瓷砖难以达到一级等级(平均临界辐射通量>0.45＝一级最高等级)。
[0133] 地垫的纺织品部件可以在工业、商用或家用洗衣机中洗涤或清洗。优选对纺织品部件进行200次商业洗涤而没有结构故障。
[0134] 测试方法
[0135] 剥离测试：在MTS拉伸试验机上以12英寸/分钟的速度进行T-剥离试验。其一端(优选橡胶侧)固定到下夹片上，而织物固定到上夹片上。织物从橡胶上的剥离强度由分离各层的平均力来测量。在纤维与橡胶之间的样品边缘(半英寸)上添加剥离衬垫，以便于剥离测试。
[0136] 上述测试中测量的剥离强度表明将单一纤维或单向纤维阵列与橡胶分离所需的力。在所有实验中，与橡胶样品呈180度角拉动纤维阵列。在所有样品中，橡胶的厚度约为3mm。
[0137] 实施例
[0138] 现在将参考以下非限制性实施例来描述本发明，其中除非另有说明，否则所有份数和百分比都以重量计。
[0139] 实施例1
[0140] 实施例1是横截面形状为圆形的直径为240μm的单丝尼龙纤维。使用的尼龙是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72。将尼龙从开槽模具中挤出，该模具具有60个槽，每个槽的直径为1.1mm。尼龙在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得纤维冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为4、1.25和1。成品尼龙纤维的模量为1GPa，密度为1.14g/cm3。纤维在纤维表面上基本上不含空隙或裂缝。
[0141] 用RFL配制物涂覆单丝尼龙纤维，该配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干纤维的25重量％。然后将经涂覆的纤维空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后在300psi下在模具中将固化的纤维压制到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得纤维的整个表面嵌入橡胶中，并将原料在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶，七根纤维间隔1.7mm放置，形成单向纤维层。如上所述进行剥离测试，剥离强度为77lbf/英寸。得到的剥离纤维还连接有少量橡胶。这表明橡胶有轻微的内聚破坏(从大块橡胶连接到尼龙纤维表面的橡胶破坏)。当任何开放的织物或开放的纤维层由于织物的开放结构而嵌入时，这种内聚破坏是典型的，通过该开放结构橡胶可以流动并包封织物，并粘附到其它橡胶上。
[0142] 实施例2
[0143] 实施例2是复丝尼龙纤维。为了形成复丝纤维，将由可以商品名T-728从Kordsa Global购得的尼龙形成的940旦的横截面形状为圆形的两根尼龙纤维Z搓捻在一起，以形成1880旦的复丝尼龙纤维。复丝合股纤维的模量为3GPa，密度为1.14g/cm3。纤维在纤维表面上基本上不含空隙或裂缝。
[0144] 用RFL配制物涂覆复丝尼龙纤维，该配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干纤维的25重量％。然后将经涂覆的纤维空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将固化的纤维嵌入橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)中，使得纤维的整个表面嵌入橡胶中，并将原料在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)橡胶，七根纤维间隔1.75mm的距离放置，形成单向纤维层。如上所述进行剥离测试，剥离强度为59lbf/英寸。与实施例1一样，观察到类似的橡胶内聚破坏。
[0145] 实施例3
[0146] 实施例3是横截面形状为矩形的尼龙膜(非纤维)，其宽度为25mm，高度为200μm。使用的尼龙是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72。将尼龙从4”宽1mm高的膜模具中挤出。尼龙在300℃以2kg/小时的速率挤出。然后将所得膜冷却至32℃，不拉伸或取向。尼龙膜易碎且难以处理，导致膜容易破裂。成品尼龙膜的模量为500MPa，密度为1.14g/cm3。膜在膜表面上基本上不含空隙或裂缝，但具有极高的表面粗糙度。
[0147] 用RFL配制物涂覆尼龙膜，该配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为膜的25重量％。然后将经涂覆的膜空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将固化的膜压制到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得膜的整个表面在橡胶的一侧上，并将原料在160℃固化30分钟。如上所述进行剥离测试，剥离强度为2lbf/英寸。该低值的原因之一是RFL粘合剂不能粘合到材料的表面上，并且膜不能完全压制到橡胶表面上(这意味着膜的表面没有完全嵌入橡胶中)。
[0148] 实施例4
[0149] 实施例4是横截面形状为矩形的单层尼龙纤维，其宽度为2mm，高度为75μm。使用的尼龙是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72。将聚合物从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。尼龙在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得带状元件冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-6。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为4、1.2和1.1。据预测，如果在整个拉伸区域中拉伸比分布不同，也可以获得相同的模量和强度。例如，如果在第一、第二和第三阶段拉伸比分别为1.5、3.3和1.1，也可以获得6GPa的模量。成品尼龙带状元件的模量为6GPa，密度为1.06g/cm3，空隙体积为纤维的8体积％(按体积计)。纤维的显微照片可参见图9。空隙在纤维的整个纵向部分中不连续地延伸。空隙的尺寸在50-150nm宽和0-5μm长的范围内。空隙的密度为
8体积％。纤维在纤维表面上基本上不含裂缝。
8体积％。纤维在纤维表面上基本上不含裂缝。
[0150] 然后用RFL配制物涂覆所得尼龙纤维(为带状元件)，该配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干带的25重量％。然后将经涂覆的带空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将经涂覆的纤维以纤维之间没有间隔的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得所得单向纤维层基本上覆盖橡胶的整个表面。将其在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，需要铺设六根矩形纤维。如上所述进行剥离测试，导致橡胶在197lbf/英寸下断裂。剥离测试力结果是使样品中的橡胶断裂所需的力。进行剥离测试时，纤维未从橡胶中拉出来，因此橡胶断裂。这表明剥离强度至少为197lbf/英寸，但由于橡胶断裂，无法确定确切数值。
[0151] 实施例5
[0152] 实施例5与实施例4相同，不同在于纤维的总拉伸比为3。成品尼龙纤维的模量为3.5GPa，密度为1.06g/cm3，空隙体积为纤维的8体积％(按体积计)。
[0153] 实施例6
[0154] 实施例6与实施例4相同，不同在于纤维的总拉伸比为4。成品尼龙纤维的模量为4.1GPa，密度为1.06g/cm3，空隙体积为纤维的8体积％(按体积计)。比较实施例4、5、6，模量和强度似乎与拉伸比成比例。
[0155] 实施例7
[0156] 实施例7是横截面形状为矩形的单层尼龙纤维，其宽度为4mm，高度为130μm。使用的聚合物是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72。将尼龙从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。尼龙在300℃以60kg/小时的速率挤出。然后将所得带状元件冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-6。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为3.1、1.65和1.1。成品尼龙带状元件的模量为800MPa，密度为1.14g/cm3。纤维在纤维表面上基本上不含空隙或裂缝。将实施例7的纤维与实施例4的纤维进行比较，实施例7的纤维的宽度是实施例4的两倍，厚度几乎是实施例4的两倍，并且在相同尺寸的槽模中挤出，但产量是实施例4的三倍。如前所述，纤维束中的取向是纤维中产生空隙的驱动因素。空隙沿取向纤维横向宽度的存在和均匀性取决于整个聚合物元件是否已在拉伸过程中沿机器方向取向。缺乏空隙是由于聚合物元件中没有发生有效的热传递来使其完全取向。在聚合物带中获得取向和非取向部分区域。
[0157] 用RFL配制物涂覆尼龙纤维，该配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干带的25重量％。然后将经涂覆的纤维以纤维之间没有间隔的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得所得单向纤维层基本上覆盖橡胶的整个表面。将其在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，需要铺设六根矩形纤维。
[0158] 实施例8
[0159] 将实施例4的经涂覆的纤维以纤维之间间隔0.5mm的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，形成不覆盖橡胶整个表面的单向纤维层。将其在160℃固化30分钟。对于0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，铺设六根矩形纤维。为了便于剥离测试，在纤维层与橡胶之间的一个边缘上放置剥离膜。如上所述进行剥离测试，导致橡胶在180lbf/英寸下断裂，表明剥离强度大于该值。该值几乎等于纤维之间没有间隔的单向纤维层的剥离强度(实施例4)。值的微小变化是不可避免的，因为该力表示橡胶的断裂强度，因此取决于橡胶厚度。
[0160] 实施例9
[0161] 使用可从3M购得的粘合剂膜，即3M 845膜粘合剂，将实施例3的尼龙膜粘合到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上。粘合剂膜由丙烯酸共聚物、增粘剂和乙烯基羧酸构成。将膜压制到橡胶中(橡胶与尼龙膜之间有粘合剂膜)，使得尼龙膜的整个表面未被橡胶覆盖(未嵌入)，然后将样品在160℃固化30分钟。如上所述进行剥离测试，剥离强度为27lbf/英寸，与使用RFL涂层粘合剂的实施例3相比，剥离强度增加。
[0162] 实施例10
[0163] 实施例10的纤维类似于实施例4的纤维，不同在于添加了引发空隙的颗粒。实施例10是横截面形状为矩形的单层尼龙纤维，其宽度为2mm，高度为75μm。使用的聚合物是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72，并且含有7重量％的可从Southern Clay Company购得的纳米粘土(cloisite)。将尼龙从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。尼龙在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得纤维(为带状元件)冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-6。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为4、1.2和1.1。如实施例1中所述，如果在整个拉伸区域中拉伸比分布不同，也可以获得相同的模量和强度。成品尼龙纤维的模量为6GPa，密度为1.06g/cm3，空隙体积为纤维的8体积％。纤维中的空隙可以在图10a和10b的显微照片中看到。空隙在纤维的整个纵向部分中不连续地延伸。空隙的尺寸在50-150nm宽和0-5μm长的范围内。空隙的浓度为8体积％。空隙的形状类似于没有引发空隙的颗粒时获得的空隙的形状。纤维在纤维表面上也含有裂缝。纤维表面上存在的这些裂缝沿纤维的纵向方向是不连续的，其长度在约300μm至1000μm的范围内。纤维表面上的裂缝可以在图11、12和13的显微照片中看到。
[0164] 用RFL配制物涂覆尼龙纤维，该配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干带的25重量％。然后将经涂覆的纤维空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将经涂覆的纤维以纤维之间没有间隔的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得所得单向纤维层基本上覆盖橡胶的整个表面。将其在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，需要铺设六根矩形纤维。为了便于剥离测试，在纤维层与橡胶之间的一个边缘上放置剥离膜。如上所述进行剥离测试，导致橡胶在197lbf/英寸下断裂，表明剥离强度大于该值。
[0165] 实施例11
[0166] 实施例11是横截面形状为矩形的聚酯纤维，其宽度为2mm，高度为60μm。使用的聚酯是可从Nanya Plastics Corporation购得的聚对苯二甲酸乙二醇酯，即PET IV 60。将聚酯从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。聚酯在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得纤维冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为7-9。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为3.4、2.2和1。成品聚酯带状元件的模量为8GPa，密度为1.20g/cm3，空隙体积为纤维的8体积％。纤维在其表面上基本上不含裂缝。
[0167] 通过两阶段浸渍程序涂覆聚酯纤维，在所述两阶段浸渍程序中，使用预浸渍溶液，所述预浸渍溶液含有可从EMS购得的己内酰胺封端异氰酸酯，即Grilbond IL-6，并在225℃固化3分钟，然后浸渍在标准RFL配制物中，所述配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干带的25重量％。然后将经涂覆的纤维空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将经涂覆的纤维以纤维之间没有间隔的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得所得单向纤维层基本上覆盖橡胶的整个表面。将其在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，需要铺设六根矩形纤维。当进行剥离测试时，被拉出的纤维仍然连接着一大块橡胶。剥离测试得出粘合强度为120lbf/英寸，表明橡胶的内聚破坏。
[0168] 实施例12
[0169] 实施例12是横截面形状为矩形的聚酯和尼龙6,6的单层纤维共混物，其宽度为1.5mm，高度为100μm。使用的聚酯是可从Nanya Plastics Corporation购得的聚对苯二甲酸乙二醇酯，即PET IV 60；使用的尼龙是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72。
将聚合物从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。将共混物以90:10的比率(90重量％聚酯和10重量％尼龙)物理混合，并在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得带状元件冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-7。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为3、2和0.9。必须注意的是，由于各种原因，最后阶段需要稍微过量进料。过量进料减少纤维的收缩和模量松弛(蠕变)。它还增加纤维的韧性。据预测，如果在整个拉伸区域中拉伸比分布不同，也可以获得相同的模量和强度。例如，如果在第一、第二和第三阶段拉伸比分别为1.5、3.3和0.9，也可以获得10GPa的模量。成品聚酯-尼龙共混带状元件的模量为10GPa，密度为1.37g/cm3。
将聚合物从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。将共混物以90:10的比率(90重量％聚酯和10重量％尼龙)物理混合，并在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得带状元件冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-7。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为3、2和0.9。必须注意的是，由于各种原因，最后阶段需要稍微过量进料。过量进料减少纤维的收缩和模量松弛(蠕变)。它还增加纤维的韧性。据预测，如果在整个拉伸区域中拉伸比分布不同，也可以获得相同的模量和强度。例如，如果在第一、第二和第三阶段拉伸比分别为1.5、3.3和0.9，也可以获得10GPa的模量。成品聚酯-尼龙共混带状元件的模量为10GPa，密度为1.37g/cm3。
[0170] 通过两阶段浸渍程序涂覆聚酯-尼龙共混纤维，在所述两阶段浸渍程序中，使用预浸渍溶液，所述预浸渍溶液含有可从EMS购得的己内酰胺封端异氰酸酯，即Grilbond IL-6，并在225℃固化3分钟，然后浸渍在标准RFL配制物中，所述配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干带的25重量％。然后将经涂覆的带空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将经涂覆的纤维以纤维之间没有间隔的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得所得单向纤维层基本上覆盖橡胶的整个表面。将其在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，需要铺设六根矩形纤维。如上所述进行的剥离测试获得143lbf/英寸的值。
[0171] 实施例13
[0172] 实施例13是横截面形状为矩形的聚酯和尼龙6,6的单层纤维共混物，其宽度为1.5mm，高度为100μm。使用的聚酯是可从Nanya Plastics Corporation购得的聚对苯二甲酸乙二醇酯，即PET IV 60；使用的尼龙是可从InvistaTM购得的尼龙6,6，即尼龙6,6SSP-72。
将聚合物从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。将共混物以70:30的比率(70重量％聚酯和30重量％尼龙)物理混合，并在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得带状元件冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-7。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为3、2和0.9。必须注意的是，由于各种原因，最后阶段需要稍微过量进料。过量进料减少纤维的收缩和模量松弛(蠕变)。它还增加纤维的韧性。据预测，如果在整个拉伸区域中拉伸比分布不同，也可以获得相同的模量和强度。例如，如果在第一、第二和第三阶段拉伸比分别为1.5、3.3和0.9，也可以获得10GPa的模量。成品聚酯-尼龙共混带状元件的模量为10GPa，密度为1.37g/cm3。
将聚合物从开槽模具中挤出，该模具具有12个槽，每个槽的尺寸为25mm×0.9mm。将共混物以70:30的比率(70重量％聚酯和30重量％尼龙)物理混合，并在300℃以20kg/小时的速率挤出。然后将所得带状元件冷却至32℃，并单轴取向至拉伸比为5-7。拉伸在三阶段拉伸线上进行，第一、第二和第三阶段的拉伸分别为3、2和0.9。必须注意的是，由于各种原因，最后阶段需要稍微过量进料。过量进料减少纤维的收缩和模量松弛(蠕变)。它还增加纤维的韧性。据预测，如果在整个拉伸区域中拉伸比分布不同，也可以获得相同的模量和强度。例如，如果在第一、第二和第三阶段拉伸比分别为1.5、3.3和0.9，也可以获得10GPa的模量。成品聚酯-尼龙共混带状元件的模量为10GPa，密度为1.37g/cm3。
[0173] 通过两阶段浸渍程序涂覆聚酯-尼龙共混纤维，在所述两阶段浸渍程序中，使用预浸渍溶液，所述预浸渍溶液含有可从EMS购得的己内酰胺封端异氰酸酯，即Grilbond IL-6，并在225℃固化3分钟，然后浸渍在标准RFL配制物中，所述配制物使用可从Indspec Chemical Corporation购得的间苯二酚预缩合物，即Penacolite-2170，和可从Omnova Solutions购得的乙烯基吡啶胶乳，即Gentac VP 106，涂覆重量为干带的25重量％。然后将经涂覆的带空气干燥，并在190℃的烘箱中固化3分钟。然后将经涂覆的纤维以纤维之间没有间隔的单向图案铺设到橡胶(可从Akron Rubber Compounding购得，即RA306)上，使得所得单向纤维层基本上覆盖橡胶的整个表面。将其在160℃固化30分钟。为了覆盖0.5英寸(1.27cm)的橡胶条，需要铺设六根矩形纤维。如上所述进行的剥离测试得到143lbf/英寸的值。
[0174] 本文所引用的所有参考文献，包括出版物、专利申请和专利以引用方式并入本文，其程度等同于每篇参考文献单独地且具体地被表示为以引用方式并入本文并且在本文陈述其全文。
[0175] 除非本文另外指明或者上下文明显矛盾，否则在描述本申请的主题的上下文中(尤其在所附权利要求的上下文中)，术语“一(a和an)”和“所述(the)”以及类似指示物的使用都应理解为涵盖单数和复数两者。除非另外说明，否则术语“包含”、“具有”、“包括”和“含有”应理解为开放式术语(即，意指“包括但不限于”)。除非本文另外指明，否则本文叙述的值的范围仅仅打算作为个别地表示此范围内的每一单独值的简化方法，并且每一单独值都被并入本说明书中，就如同其在本文中被个别地叙述一样。除非本文另外指明或者上下文明显矛盾，否则，本文中所述的所有方法都可按任何合适的顺序进行。除非另外要求，否则本文所提供的任何和所有实例或示例性语言(例如，“例如”)的使用仅意欲更好地举例说明本申请的主题，而不是对主题的范围加以限制。说明书中的任何语言均不应理解为指明任何未被要求的要素对本文中所述的主题的实践是必不可少的。
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