用于附著到紡織品的能量吸收襯墊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及通過加熱用于附著到紡織品的襯墊。具體地，本發(fā)明涉及可由一層熱敏粘合劑附著到紡織品的彈性/能量吸收襯墊，附著有這種襯墊的紡織制品，以及生產(chǎn)這種紡織制品的配套元件。
【背景技術】
[0002]有很多情況，至少一定程度的沖擊保護可能對人體或動物體是有利的。這些情況包括可能遇到不受控制地下降或快速移動的物體的工作環(huán)境，各種可能會發(fā)生落下和/或與各種形式的設備或其他參與者接觸的運動環(huán)境，以及還可能包括作戰(zhàn)環(huán)境。
[0003]已經(jīng)開發(fā)了各種材料，用于在沖擊保護系統(tǒng)和許多傳統(tǒng)的系統(tǒng)中使用，它們作為能量吸收材料、彈性體泡沫或類似較軟、彈性可壓縮的材料。然而，這只能實現(xiàn)有限的保護。在一些系統(tǒng)中，這種能量吸收材料與剛性構件組合使用，其目的是在更大面積上傳播沖擊力，因此降低了其效果。然而，這樣的系統(tǒng)如果與人或動物體接觸，往往是不靈活且不舒服的。最近，已經(jīng)開發(fā)出了一些基于發(fā)泡或非發(fā)泡的聚合物和脹流材料的組合的沖擊保護材料，參見例如 W003/055339 和 W02005/000966。
[0004]在一般情況下，沖擊保護材料不適合直接附著到人體或動物體，因此，它們通常被附接到衣服上，或用作帶有帶子或套筒的襯墊或貼片，用于附著到特定的身體部位。傳統(tǒng)的沖擊保護材料難以直接附著到織物，并且一般都被包括在專門縫制的口袋中。然而，生產(chǎn)這種口袋需要使用額外的織物材料并且增加加工/制造時間。在其他情況下，沖擊保護墊可以通過縫合附著到面料，既可以通過在沖擊保護材料本身上面的孔，也可以通過材料的裙邊與襯墊形成整體。但同樣，這需要額外的材料和加工/制造時間。如果它們被損壞，這種襯墊也難以除去，或者如果它們所附著的物品需求在不適合沖擊保護墊的條件下進行處理(例如，洗滌)，這種襯墊也難以除去。相反，如果拼接或縫合區(qū)域被破壞，可能難以防止襯墊從物品完全脫離。也很難實現(xiàn)家庭用戶自己縫制附著襯墊紡織品。
[0005]US2009/0255625公開了一種緩沖構件，其包括可縫合到紡織制品的發(fā)泡聚合物材料。在一些情況下，發(fā)泡聚合物可粘附到各種表面，但粘合劑必須單獨提供，并且一旦發(fā)泡材料已經(jīng)附著在織物上，它們不能容易地除去，例如用于更換或調(diào)整。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]根據(jù)本發(fā)明，提供一種通過加熱附著到紡織品的襯墊，該襯墊包括:
本體，其包括彈性的能量吸收材料，其形變時具有隨形變率增加而增加的抗力負荷(resistive load)，
所述本體具有第一表面和相對的第二表面，以及
熱敏粘合劑層，其至少部分地覆蓋所述本體的第一表面，并且至少在其周邊被結(jié)合到所述第一表面，使得所述襯墊可通過加熱附著到紡織品。
[0007]本發(fā)明的襯墊可以容易且方便地在工業(yè)規(guī)模上附著到紡織品，例如，通過使用熱壓，或者例如由個體用戶通過熨燙。
[0008]任何合適的彈性的能量吸收材料，只要其形變時具有隨形變率增加而增加的抗力負荷，都可以用于形成本發(fā)明的襯墊本體。然而，優(yōu)選的彈性的能量吸收材料是復合材料，它包括i)第一聚合物基材料和ii)第二聚合物基材料，其與i)不同，在沒有i )的情況下顯示出膨脹性，其中第二聚合物基材料? )包埋在第一聚合物基材料i )的基質(zhì)中，該復合材料是未發(fā)泡或發(fā)泡的，并且，當是未發(fā)泡的時，在形成基質(zhì)之前，通過將第二聚合物基材料ii)與第一聚合物基材料i)合并來制備；當是發(fā)泡的時，在發(fā)泡之前，通過將第二聚合物基材料ii)與第一聚合物基材料i)合并來制備。
[0009]優(yōu)選的是該復合材料永久性地設置在各種負載，如壓縮、張力、剪切力或它們的任意組合的情況下，都具有抗力性。
[0010]優(yōu)選地，第一聚合物基材料i)的基質(zhì)是固體基質(zhì)，即不需要容器而保持其自己的邊界的基質(zhì)材料。
[0011]上述復合材料可以適合用于本發(fā)明的不發(fā)泡的襯墊，即它可以是未發(fā)泡的，或者它可以被制成復合材料的前體，其隨后被發(fā)泡，即在第二聚合物基材料ii)包埋在第一聚合物基材料i)的基質(zhì)中之后發(fā)泡。
[0012]優(yōu)選地，第一聚合物基材料i)和第二聚合物基材料ii )形成緊密的混合物；例如，如通過將i)和ii)共混在一起而實現(xiàn)。本文中，通過共混是指第一聚合物基材料i)和第二聚合物基材料ii)以半熔融或熔融狀態(tài)混合在一起形成復合材料，其中第一聚合物基材料i)和第二聚合物基材料ii)形成緊密的混合物。在復合材料是未發(fā)泡的時，在形成基質(zhì)之前，將第一聚合物基材料i)和第二聚合物基材料ii)混合。類似地，在復合材料是發(fā)泡的時，在發(fā)泡之前，將第一聚合物基材料i)和第二聚合物基材料?)混合。因此，在每一種情況下，在成品復合材料中，第二聚合物基材料?)是分布在第一聚合物基材料i)形成的基質(zhì)/泡沫中的。
[0013]用于本發(fā)明的襯墊的優(yōu)選的復合材料是自支撐的，并提供一定程度的沖擊保護，其可以超過當前的剛性系統(tǒng)。此外，在一個優(yōu)選實施例中，在所有類型的負荷之下，復合材料是既柔軟又有彈性的，它能夠符合任何期望的幾何形狀，通過幾何形狀的比較大的變化來保持緊密接觸，從而實現(xiàn)保護功能。保護元件的設計很重要，因為誘發(fā)損傷是沖擊所得最大的力除以該力分布的面積的函數(shù)。該復合材料能夠降低作用力，并且增加作用在其上的力的面積，由此顯著降低給定的沖擊事件所產(chǎn)生的壓力或應力。它也提供對撞擊的順應能力，從而產(chǎn)生額外的力吸收，以及有利的耐磨損性方面的幾何形狀。
[0014]第一聚合物基材料i )的聚合物包含乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)，或烯烴聚合物，例如聚丙烯或乙烯聚合物，如高壓聚乙烯(LDPE)、LLDPE或HDPE。
[0015]優(yōu)選地，第一聚合物基材料i)的聚合物包括彈性體。雖然可以使用天然彈性體，例如膠乳橡膠，更優(yōu)選的是合成彈性體(如氯丁橡膠)，更優(yōu)選合成的熱塑性彈性體，如熱塑性聚酯。這樣的彈性體的優(yōu)選種類包括彈性體聚氨酯和彈性體EVA (乙烯/乙酸乙烯酯共聚物)，以及其他，如硅橡膠、聚氨酯和EP橡膠，例如EPDM橡膠，也可以是合適的。
[0016]任何不同于i)的聚合物基材料，只要其具有膨脹性并可并入第一聚合物基材料i)的所選擇的彈性組分中，都可以用作第二聚合物基材料?)。具有膨脹性的聚合物基材料是指通過一種或多種聚合物或者由一種或多種聚合物與一種或多種其他成分的組合提供的膨脹性，其他成分例如，最后分開的顆粒材料、粘性流體、增塑劑、增量劑或它們的混合物，并且該聚合物是主成分。在一個優(yōu)選的實施方案中，第二聚合物基材料ii)的聚合物包括選自具有膨脹性的硅樹脂聚合物。硅樹脂聚合物優(yōu)選硼化硅氧烷聚合物。例如，膨脹物可以選自填充或未填充的聚硼化二甲基娃氧燒(polyborodimethylsiloxanes，PBDMSs)以及任何聚合數(shù)的聚合物，其中PBDMS是其中一個組分。膨脹性可以通過包含其它組分，如粒狀填料來增強。
[0017]膨脹物可以與其它組分組合，這些其他組分不是用來提供膨脹性的，例如填料、增塑劑、著色劑、潤滑劑和稀釋劑。所述填料可以是微粒(包括微球體或微氣球)，或纖維，或顆粒和纖維的混合物。基于PBDMS的一類特別優(yōu)選的膨脹物包括硼化的硅氧烷基材料，在市場上通稱為娃氧燒活性油灰(silicone bouncing putties)，由許多廠家生產(chǎn)。這些產(chǎn)品包括:Dow Corning公司的產(chǎn)品目錄號3179和Wacker GmbH公司的產(chǎn)品目錄號M48和M29。其他公司如，Rhodia、GE Plastics和ICI也生產(chǎn)這些材料，以及其他具有類似膨脹特性的聚合物基膨脹性材料，這些類似膨脹特性，例如，在低應變速率下的類似模量以及相對于所施加的應變率具有類似的曲線模量。
[0018]用于形成本發(fā)明的襯墊本體的復合材料可以被粉碎，便于操作或用于模制目的。
[0019]用于形成本發(fā)明的襯墊本體的彈性的能量吸收材料可以具有任何合適的密度，如通常從約l，200kg/m3 (在混合情況下)以及任何中間密度降低到約80kg/m3 (發(fā)泡形式)，并且優(yōu)選為從約1，100 kg/m3至約130 kg/m3。
[0020]在發(fā)泡之前，適合用于形成本發(fā)明的襯墊本體的彈性的能量吸收材料的第一聚合物基材料i)與第二聚合物基材料ii)的重量比可以是16至0.062，優(yōu)選8至0.125，更優(yōu)選為4至0.25。
[0021]在發(fā)泡的適合用于形成本發(fā)明的襯墊本體的彈性的能量吸收材料中，所測量的泡沫的固體組分的百分比按照復合材料的體積計，膨脹物通常占有2 %至70 %，優(yōu)選10 %至50%,更優(yōu)選15%至40%。此外，氣體或蒸汽的量通常是這樣的，該復合材料的氣體或蒸汽的含量為按體積計，20 %至90 %，優(yōu)選30 %至80 %，更優(yōu)選40 %至70 % (這些數(shù)據(jù)不包括填充劑或其它附加組分)。
[0022]在一個具體的實施方案中，形成本發(fā)明的襯墊本體的復合材料是發(fā)泡的，合適地，如此制造的泡沫體是閉孔泡沫。合適地，至少第二聚合物基材料? )的一部分被包含在泡沫的孔壁內(nèi)。在本實施例中，泡沫的孔可以包括氣體、蒸氣、超臨界液體或其前體作為填充氣(pneumatagen);例如，氮氣或二氧化碳。
[0023]用于形成本發(fā)明的一個實施方案的襯墊本體的發(fā)泡的復合材料，可以通過如下方法制備:組合用于構成第一聚合物基材料i)的聚合物和用于構成第二聚合物基材料ii)的聚合物膨脹物以及氣體、蒸氣、超臨界液體或其前體，使得膨脹物和氣體或蒸氣基本上均勻地分散于基質(zhì)中，以產(chǎn)生彈性可壓縮材料，其形變時具有隨形變率增加而增加的抗力負荷。一種合適的方法包括，將聚合物基膨脹物并入發(fā)泡合成彈性體，優(yōu)選在泡沫形成期間。
[0024]另一種方法可以包括:在注塑機的桶中，混合未發(fā)泡的第一聚合物基材料i)和第二聚合物基材料?)形成混合物，所述注塑機具有提供填充氣的手段；對所述混合物升溫升壓以形成熔融形式；向所述注塑機的桶中供給填充氣；以及降低加熱的復合材料的壓力，從而形成發(fā)泡的復合材料。該過程中，可以通過在合適的環(huán)境壓力下將復合材料注入到模具中或擠出復合材料而實現(xiàn)壓力降低。這樣的方法可以在連續(xù)原理上操作。優(yōu)選的，升高的溫度為從150°C至240°C，更優(yōu)選從170°C至210°C。優(yōu)選的，升高的壓力為從1600psi到2000psi，更優(yōu)選從1700psi至1900psi，在這種壓力下注入填充氣。
[0025]用于本發(fā)明的襯墊本體的彈性的能量吸收性復合材料，也可以在模具中形成。例如，適合用于形成本體的前體混合物可以放在第一模具區(qū)段中，其可隨后被關閉，例如通過在前體混合物上放置第二模具區(qū)段，并且該前體混合物可以被固化和/或發(fā)泡形成本體。適合用于形成本體的前體混合物是指各種組分的任何混合物，優(yōu)選熔融或半熔融混合物，其可以被固化或發(fā)泡，例如第一聚合物基材料i )和第二聚合物基材料?)的熔融或半熔融混合物，和任選的活化/固化組分。前體混合物的固化可通過采用合適的壓力或溫度，和/或通過使用一種或多種活化組分。發(fā)泡可以通過引入填充氣引起，例如非常高的壓力的氣體，例如氮氣，或者用具有塑料外殼并且氣密封裝有氣體或蒸氣的微球；以及使氣體或蒸氣擴張，以引起前體混合物發(fā)泡。在這樣的過程中使用的溫度可以優(yōu)選的范圍從150°C至240°C，更優(yōu)選從170°C至200°C或190°C至210°C。升高的壓力可優(yōu)選的范圍從5000 psi至 12000psi，例如從 6000 psi 至 7000 psi 或從 9000psi 至 llOOOpsi。
[0026]用于本發(fā)明的襯墊本體的特別適合的彈性的能量吸收性材料在W0 03/055339和W0 2005/000966 中有公開。
[0027]至少部分地覆蓋在本發(fā)明的襯墊主體的第一表面上的熱敏粘合劑層，可結(jié)合到整個第一表面，但至少結(jié)合到第一表面的周邊。以這種方式，一旦熱敏粘合劑本身結(jié)合到紡織品，