專利名稱：采用力模型控制織物灌封的工藝配置的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及引入充分的能量以可控且可選擇地將聚合物復(fù)合物置于多孔織物中 的方法和設(shè)備。本發(fā)明更具體地涉及將可固化的、具有剪切稀化性質(zhì)的聚合物復(fù)合物受控 地布置于織物中的方法和設(shè)備。用受控方式，經(jīng)由聚合物的能量受控制的、粘性和流變能力 改善的布置，所述受控的布置通過1)在織物表面施加聚合物復(fù)合物，2)使復(fù)合物剪切稀 化并將其置入織物中以及3)使聚合物復(fù)合物固化而優(yōu)選地進行。這種方法和設(shè)備生產(chǎn)出 的織物，其部分纖維或結(jié)構(gòu)單元被聚合物復(fù)合物灌封，同時至少織物的部分空隙空間是開 放的；或者其含有一內(nèi)層，該內(nèi)層在一個與其至少一個主表面大體間隔開的方向上在織物 內(nèi)伸展；或者其既有被灌封的結(jié)構(gòu)單元又有聚合物復(fù)合物的內(nèi)層。
背景技術(shù)：
人們總在持續(xù)地努力改善織品的性能特性。所關(guān)心的特性的范圍從可定量的特 征，例如耐水性/拒水性、耐火性和附著性表現(xiàn)到主觀特性，例如舒適性。從歷史上來看，沿 著兩種不同的途徑來改善性能新纖維的開發(fā)和現(xiàn)有纖維的表面改性。開發(fā)新型纖維耗資 巨大并且通常需要重新學習如何制造產(chǎn)品或為不同材料更新設(shè)備。表面改性是試圖達到期 望的性能而同時使對現(xiàn)有工藝的改變和成本增加最小化的嘗試。有很多理由去研究材料的表面改性，其中毫無疑問包括為了具有由基礎(chǔ)纖維貢 獻的本體機械特性，以及由少量的材料賦予的不同的表面特性，所述少量的材料不會使所 述纖維的機械特性退化。從經(jīng)濟立場，即，考慮到基礎(chǔ)纖維沒有改性劑那樣昂貴，可得到同 樣的觀點。表面改性所遇到的困難包括耐用性、經(jīng)濟上的可行性和工藝處理是否環(huán)保。從本質(zhì)上講，有三種不同物理類型的表面改性。第一種類型是改性劑通過共價鍵 與基底材料的表面以化學方式結(jié)合。這可通過許多方式達到，例如通過濃縮或高能加成反 應(yīng)化學接合到基底的表面中，或者通過氧化掉基底的同時留下共價結(jié)合的改性表面。共價 結(jié)合的改性劑通常是最耐久的表面改性，不過，為獲得在基底上的接合所要經(jīng)過的時間期 是極長的。表面改性的第二種類型是改性分子(或分子的一部分)與基底材料的關(guān)聯(lián)或 由基底材料捕捉。改性分子與基底的這種混合利用了分子吸引力，例如范德華(Van der Waals)力、偶極/偶極相互作用、氫鍵結(jié)合等等，以及位阻因素，以在基底表面的內(nèi)部或上 面保持改性劑。影響這類反應(yīng)的因素與那些影響熱熔染色或光澤整理的因素相同。改性的 第三種類型包括基底僅僅分別通過改性劑與基底間，或改性劑自身間的粘性和粘著力保持 改性劑。在紡織界這是最普通的表面改性類型。在紡織技術(shù)中，傳統(tǒng)的精修，或者大致地說通過浸泡、涂布或?qū)訅簩嵤┑母男裕?著固有的限制。對100%固體、溶劑溶解的固體或水乳濁液應(yīng)用的浸泡可通過使織品從浴槽中經(jīng) 過，然后使其干燥來進行。100%固體應(yīng)用通常使用低分子量材料(具有對處理來說足夠低 的粘性)，其傾向于產(chǎn)生具有低劣機械特性的改性；或者使用高分子量材料，其一般不能給 出對基底最佳的滲透性。溶劑處理有環(huán)境和經(jīng)濟方面的問題，例如溶劑的去除、揮發(fā)性有機
5化合物(VOC)的去向以及許可證，若能繼承，許可證也有費用，若不能繼承，獲取許可證也 變得更加困難。如果改性劑的表面張力(Y)低于基底(例如，耐久排水體-DWR)，那么溶劑 和乳化處理均被熱動力驅(qū)動以產(chǎn)生因為基底浸濕困難造成的低表面覆蓋率，(大于零接觸 角_ θ )。假使基底的表面被改性劑浸濕了，這些技術(shù)仍然需要去除溶劑或含水介質(zhì)，因為它 們易于導(dǎo)致聚合物網(wǎng)絡(luò)的缺陷，其表現(xiàn)為改性劑/基底結(jié)合物的機械特性降低。涂布應(yīng)用可以是蓄意的或通過對基底的滲透不良的浸泡來形成。涂布可以是一面 的或兩面的，但是涂布易于導(dǎo)致在織品Z方向上的階梯梯度，這與均質(zhì)材料或連續(xù)梯度的 情況相反。階梯梯度有特定的固有缺陷。附著主要來源于表面力，其小于在最佳的機械互 鎖，并且有時來源于改性材料的內(nèi)聚強度對其有小到可忽略的貢獻。其次，由于完全不同的 材料堆積在一起，復(fù)合物的合成觸覺特性(也就是手感、下垂感等等)通常明顯區(qū)別于基礎(chǔ)
幺口品 /ΝΡΠ O層壓利用粘接涂層來保持薄膜與織品表面接觸。這種工藝的局限在于與粘合劑有 關(guān)的環(huán)境方面的問題(以及薄膜制備工藝中和任何其它部分相關(guān)的問題)，以及與涂覆同 樣的，織品Z方向上階梯梯度所導(dǎo)致的問題。在保證基底、粘合劑和薄膜之間的機械性能差 異的平衡時還會遇到額外的困難。例如，如果三種材料中的任一種的收縮超過了任一其它 兩種材料的初始屈服應(yīng)力，就會出現(xiàn)變形，如果其超過了極限拉伸拉就會出現(xiàn)復(fù)合材料的 分層。最后，最終材料的涂覆性能和層壓性能都取決于附加的層，因此如果織品在實施涂覆 或?qū)訅褐耙子谖敲丛摽椘吩谕扛不驅(qū)訅汉笕匀灰子谖?。織品的水分吸收產(chǎn)生了 一種材料，當水分蒸發(fā)時，該材料使得穿著者感到不適。感到不適的機制在于通過蒸發(fā)熱損 耗而喪失體內(nèi)熱量(“冰箱效應(yīng)”)。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一實施例，此處描述的一個灌封工藝有多達40個不同的變量，所述變量可被 改變以影響最終產(chǎn)品的性能。從歷史上看，這一變量數(shù)目需要經(jīng)驗的，或者試錯式的途徑以 通過這種技術(shù)來開發(fā)產(chǎn)品。最近，采用更復(fù)雜的統(tǒng)計方法例如實驗設(shè)計(DOE)來開發(fā)產(chǎn)品。 在進行DOE時，人們選擇可通過可控的方式改變的“因素”(變量)，并測量“響應(yīng)”(最終材 料的特性)。通過利用DOE的統(tǒng)計方法，人們可以僅僅運行所有可能實驗條件中的一部分， 并且收集具有高置信度的產(chǎn)品性能相關(guān)信息。不過，盡管利用DOE技術(shù)，但針對此工藝的產(chǎn) 品開發(fā)仍需要進行極大量的實驗，其占用大量的時間并耗用可觀數(shù)量的資金。這又對于可 被開發(fā)的產(chǎn)品數(shù)量和這些產(chǎn)品到達最終消費者時的實際成本有負面的影響。通過其中實現(xiàn)變量減少的方法或工藝，灌封工藝的復(fù)雜本質(zhì)可變得容易些。已經(jīng) 考察了灌封工藝的大約40個變量。主變量和更高階變量(相對于它們對產(chǎn)品性能的影響) 已經(jīng)被識別出來。通過改變主變量，產(chǎn)品開發(fā)、改進和故障查找得以進行。此外，統(tǒng)計方法 (例如，實驗設(shè)計(DOE))的使用與簡化為主變量相結(jié)合，在使這項技術(shù)可重復(fù)、穩(wěn)健和經(jīng)濟 上可行的道路上前進了一大步。主導(dǎo)量的識別已經(jīng)通過實驗觀察并且“接受”這樣的事實正確的變量已經(jīng)被選 中。一些主變量沒有被識別出來并且一些更高階(少于主變量的)變量被選中的可能性是 存在的。第二點是，在DOE中實驗數(shù)據(jù)點和重復(fù)數(shù)據(jù)點越多，結(jié)果的置信度就越高，而這要 求更多的時間和投資。而且，甚至已經(jīng)選擇了正確的變量，并且在高置信度上結(jié)果正確時，DOE也僅僅允許通過“內(nèi)插”對行為的預(yù)測，即，在設(shè)計所確立的邊界內(nèi)。換句話說，人們不 應(yīng)“外推”結(jié)果以在限定的設(shè)計空間外進行預(yù)測。為移動到下一水平的復(fù)雜性和高效性，需 要一種工具以解決這些固有的弱點。使產(chǎn)品開發(fā)、改進和故障查找更容易的新工具應(yīng)該識別有限數(shù)量的工藝變量或變 量組合，所述變量或變量組合能夠被控制、測量并用于預(yù)測產(chǎn)品性能。這些變量應(yīng)該被確認 為是針對灌封工藝的主變量(有主要影響的)。需要某個最終的感興趣的特性(性能)和 被識別出的變量間的相關(guān)關(guān)系的證明。最后，必須表明這些變量的變化與期望的最終特性 的響應(yīng)之間的因果關(guān)系。根據(jù)一實施例，本發(fā)明給出一系統(tǒng)及方法，以采用基于經(jīng)典牛頓力學的力模型來 控制灌封的過程。利用經(jīng)典牛頓力學，灌封工藝可通過數(shù)學及幾何術(shù)語加以描述。該描述 基于灌封工藝的力向量分析。由工藝參數(shù)間的交互作用產(chǎn)生的力可被計算出來，所述工藝 參數(shù)包括，但不限于織品結(jié)構(gòu)、織品張力、聚合物粘性(η)、織品和刮刀間的進入角、織品和 刮刀間的脫離角、刮刀鋒利度和線速度。根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，給出一種用灌封材料對織物進行灌封的方法。所述 方法包括確定要被灌封的材料的初始材料特性(例如重量、強度、孔隙度、織法等等)；利 用灌封系統(tǒng)的力模型確定工藝配置，所述灌封系統(tǒng)帶有兩個涂布刮刀的，每個刮刀均被配 置成當織物通過每個刮刀時，促使灌封材料對織物進行灌封，并且其中基于要被灌封的材 料的初始材料特性應(yīng)用力模型；以及采用確定的工藝條件對織物進行灌封。在一實施例中， 兩個涂布刮刀中的第一刮刀位于兩個刮刀中第二刮刀的下游。在另一實施例中，所述方法還包括確定被灌封的織物的最后(最終)性能特性 (例如，透氣性、靜壓頭、附加重量(WAO)等等，并且其中基于織物的最終性能特性應(yīng)用力模型。在另一實施例中，所述方法還包括限定灌封材料(聚合物)的特性(例如粘性、摩 擦系數(shù)等等)，并且其中基于灌封材料(聚合物)的限定特性應(yīng)用力模型。在另一個實施例中，工藝配置包括第一刮刀的第一進入角、第一刮刀的第一脫離 角、第一刮刀的第一半徑、第二刮刀的第二進入角、第二刮刀的第二脫離角、第二刮刀的第 二半徑以及織物張力中的一個或多于一個。在另一個實施例中，力模型包括
_9]發(fā)二二 ;(1_一)，其中‘是在第二刮刀上垂直于織物的力，
Fni是在第一刮刀上垂直于織物的力，Θ n是第一進入角，Θ el是第一脫離角，ei2是第二進 入角，θ 是第二脫離角，μ是織物與刮刀間的摩擦系數(shù)。在另一實施例中，工藝配置被選擇為使得Fn3大于Fni，其中根據(jù)被灌封織物的期望 特性選擇Fni和Fn2。在另一個實施例中，第一和第二進入角與第一和第二脫離角的范圍是25-85度。 第一和第二半徑的范圍是0. 00002-0. 00100英寸，且織物張力的范圍是125-750磅。在另一實施例中，第一材料特性包括重量、強度、孔隙度或者織法配置，并且第二 材料特性包括灌封材料的粘性。在另一實施例中，灌封材料的粘性范圍是100，000-1, 500, 000厘泊。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例，一種灌封系統(tǒng)包括第一刮刀和第二刮刀，它們配置成使 灌封材料灌封織物，第二刮刀位于第一刮刀下游；用于支撐和促使織物通過第一和第二刮 刀的多個輥；力模型建模模塊，其被配置成接收織物和灌封材料的特征；其中力模型建模 模塊被配置成根據(jù)接收到的特征來生成運行參數(shù)，用于控制第一和第二刮刀中的一個或多 于一個以及多個輥中的一個或多于一個；控制模塊，其被配置成實施生成的運行參數(shù)，使得 由第一刮刀施加第一力于織物上以及由第二刮刀施加第二力于織物上。本發(fā)明的方法和設(shè)備許可通過各種手段在織物的表面上施加聚合物復(fù)合物。當聚 合物被施加在織物表面時，聚合物復(fù)合物優(yōu)選地立即被剪切稀化，以可控地和顯著地減小 其粘性，并將其置入在織物內(nèi)選定的位置。為幫助這一過程，優(yōu)選地通常通過在發(fā)生剪切稀 化的地點拉伸織物使織物變形。通過創(chuàng)造雙倍或者雙重剪切稀化，這一變形使得聚合物復(fù) 合物進入織物變得容易。以織物為例，這可由以下因素的組合而產(chǎn)生刮刀的刀刃條件、工 程設(shè)計的可剪切稀化聚合物、織物的速度以及在纖維和細絲經(jīng)過刮刀刀刃后立即隨之而來 的，纖維和細絲的重定位。在織物內(nèi)的聚合物復(fù)合物的受控放置可通過依照本發(fā)明的機器的基本實施例來 進行，即一個簡單的涂膠器，以將粘性聚合物涂在織物表面，一對在織物的一段上施加張力 的工具以及壓到受到張力的這一段上織物上的一刮刀。在張力下，織物被拉過刮刀，或者作 為替代，刮刀相對織物移動，并且刮刀產(chǎn)生的力導(dǎo)致聚合物復(fù)合物流入織物的三維基體，并 可控地被擠壓出織物，同時留下灌封所選纖維的聚合物薄膜或聚合物內(nèi)層，或者兩者兼而 有之。在此之后織物上的張力被優(yōu)選地釋放，并且織物被固化。本發(fā)明包含新穎的方法和設(shè)備以制造織物、纖維和織品，這些產(chǎn)品帶有特定的期 望物理品質(zhì)，例如耐水性、增強的耐久性以及增強的阻擋品質(zhì)，這是通過組合應(yīng)用被灌封的 纖維和細絲以及伴隨著表面化學改性或類似情況的透氣的或孔徑大小受控的內(nèi)涂布而實 現(xiàn)的。這類織物、纖維和織品可被用來制備多種不同的產(chǎn)品，包括但不限于，地毯、特種衣 物、職業(yè)服裝、用于診斷用途的生物工程表面以及室內(nèi)裝潢用品。通過采用本發(fā)明，可制造 出帶有多種不同期望物理特性的織物、纖維和織品。本發(fā)明的方法和設(shè)備可處理那些有高內(nèi)部精確性的、通常是平坦的或平面的織物 或織品。根據(jù)下面的詳細描述，參考以示例的方式結(jié)合本發(fā)明實施例說明特征的附圖，本 發(fā)明其它特征和其它方面將變得顯而易見。本發(fā)明內(nèi)容無意限制本發(fā)明的范圍，該范圍唯 一地被隨后所附權(quán)利要求限定。


本發(fā)明，依照一個或多于一個不同實施例，參考下列附圖加以詳細描述。附圖僅為 說明而給出并僅描述了本發(fā)明的典型或示例性實施例。給出這些附圖以便于讀者理解本發(fā) 明，并且，不應(yīng)該將它們考慮為對本發(fā)明的寬度、范圍或者適用性的限制。應(yīng)注意到為了闡 述清晰和便利，這些附圖沒有必要遵照比例繪制。圖IA-C是說明本發(fā)明可在其中實施的環(huán)境/設(shè)備的圖示。圖2-3是說明根據(jù)本發(fā)明若干實施例的力模型的圖示。注意這兩幅圖，包括圖 例，需要被換成兩幅附加的圖。
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圖4是說明由圖2-3中的力模型所生成的結(jié)果的圖示。圖5是說明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的力模型的圖示。注意這幅圖，包括圖例，需 要被換成一附加的圖。圖6是說明上面列出的、根據(jù)本發(fā)明實施例的一個或多于一個力模型所生成的結(jié) 果的圖示。圖7是說明根據(jù)本發(fā)明一實施例的剪切刮刀/剪切刀的壓強模型的圖示。圖8-50是說明上面列出的根據(jù)本發(fā)明若干實施例的一個或多于一個力模型所生 成的結(jié)果的圖示。圖51是說明根據(jù)本發(fā)明的實施例對織物進行灌封的方法的圖示。圖52-53是說明根據(jù)本發(fā)明的若干實施例的織品灌封模型的圖示。圖54是說明上面列出的根據(jù)本發(fā)明若干實施例的一個或多于一個力模型所生成 的結(jié)果的圖示。圖示的目的不是窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限制于所公開的精確內(nèi)容。應(yīng)理解本發(fā)明在實踐 中可以加以修正或改變，并且本發(fā)明僅被權(quán)利要求和其等同內(nèi)容限定。
具體實施例方式下列描述是目前最佳的實現(xiàn)本發(fā)明的預(yù)期模式。本描述的目的在于說明本發(fā)明的 一般原理并且不應(yīng)被認為是限制。在詳細描述本發(fā)明之前，首先描述本發(fā)明在其中得以實施的若干示例環(huán)境是有用 的。給出根據(jù)這個示例性環(huán)境的描述是為了能夠在一個示例性應(yīng)用的背景中闡述本發(fā)明的 不同特征和實施例。讀完本描述之后，本領(lǐng)域人士將明白如何將本發(fā)明實施于不同的和替 代的環(huán)境中?！獋€這樣的示例是涂布或灌封系統(tǒng)，其用于涂布一卷材料，所述材料為，例如，織 品。圖IA是說明一設(shè)備或環(huán)境100的示意圖，在其中根據(jù)本發(fā)明的實施例實施本發(fā)明。參 考圖1A，設(shè)備100包括連續(xù)的織物74，其沿著織物路徑從供給輥76移動到卷緊輥77。設(shè)備 100還包括織物張緊裝置75a-c、涂布或灌封工作站78、剪切刀或剪切刮刀101和102、拉幅 機118、烘箱119、檢查模塊123、力模型建模模塊124和控制模塊125。涂布工作站78被配置為利用聚合物涂料器，例如傳統(tǒng)的逆轉(zhuǎn)輥式涂布機81，將聚 合物復(fù)合物施加在織物74的上表面79上。在逆轉(zhuǎn)輥式涂布機81中，聚合物復(fù)合物被涂 在(相對于織物74的行進方向)反向旋轉(zhuǎn)的涂布輥82的表面上，聚合物復(fù)合物來自于形 成在涂布輥82和遞送輥84之間的擠合區(qū)貯藏槽83 (其中遞送輥84向著織物74的行進方 向轉(zhuǎn)動，但是其表面不接觸織物74)。在其通過工作站78時，織物74被橫向壓縮在涂布輥 82和主動輥86之間。因而，在一實施例中，在相對于面79的正壓強下，聚合物復(fù)合物被涂 布輥82涂布，涂布輥82的作用是迫使復(fù)合物進入織物74。在一實施例中，涂布輥82有光 滑、度鉻的表面?？商娲兀酆衔飶?fù)合物可在沒有任何力的情況下被涂于織物74的上表 面79，而將受控放置和剪切稀化工作留給后續(xù)步驟或后續(xù)一系列步驟完成，例如，借助如下 所述剪切刮刀101和102的力完成。很大程度上為了控制將織物74對準輥82和86這個目的，織物74被張力調(diào)整裝 置或張緊裝置75預(yù)先張緊。在一實施例中，張緊裝置75a是傳統(tǒng)的織物離合機構(gòu)(未給出細節(jié))的部件，所述織物離合機構(gòu)在限定于輥82和輥86之間的擠合區(qū)92之前為織物提供 選擇性的張緊，其中介入旋轉(zhuǎn)輥93用來導(dǎo)向織物74。張緊裝置75a的另一個作用是，在織 物74進入涂布工作站78之前，使織物74平滑和伸展。通過擠合區(qū)92之后，織物74被可控地沿從擠合區(qū)92延伸到張緊裝置75b的織物 路徑縱向地張緊。在一實施例中，張緊裝置75b是傳統(tǒng)的織物張力調(diào)整和調(diào)節(jié)機構(gòu)(未給 出細節(jié))的部件，所述織物張力調(diào)整和調(diào)節(jié)機構(gòu)為現(xiàn)場流水線操作員提供受控的調(diào)整，所 述調(diào)整許可尤其在從擠合區(qū)92到張緊裝置75b的織物路徑區(qū)域上的織物74的緊繃度的有 選擇的控制。沿張緊的織物路徑區(qū)域，織物74連續(xù)通過一系列處理區(qū)域98、99和121中的一個 或多于一個區(qū)域。雖然顯示了三個加工工作站，但根據(jù)本發(fā)明，也可使用更多的或更少的工 作站。在工作站98和99的每一個上，大體上非撓性的剪切刮刀101和102分別橫向伸展 穿過織物74，而織物74在正對著其上表面79和剪切刮刀101和102的各自刀刃的下表面 上完全沒有受到支撐。為了控制刮刀101和102中每一個所獨立施加的剪切力的大小和種類，織物74越 過每一刮刀邊緣時和三個刮刀輥105、106和107接觸。輥105-107的位置可相對于刮刀 101和102加以調(diào)整。刮刀101和102也可上下和有角度地調(diào)整。通過調(diào)整每一刮刀相對 于織物路徑的豎直高度或者織物路徑相對于每一刮刀的位置，可以控制每一刮刀對織物的 力。通過調(diào)整刮刀輥的豎直高度，可以控制剪切力和織物接觸刮刀的角度。在一實施例中，刮刀輥105和106可以定位成使得輥105在刮刀101的引導(dǎo)側(cè)，而 輥106在刮刀101的跟隨側(cè)，同時，刮刀輥106和107可以定位成使得輥106在刮刀102的 引導(dǎo)側(cè)，而輥107在刮刀102的跟隨側(cè)。每一刮刀101和102相對于豎直方向的傾斜或者 翹起角度均可在一寬范圍內(nèi)調(diào)整，但目前優(yōu)選的是，在織物74處于水平狀態(tài)時，將每一刮 刀的傾斜角在相對于豎直方向的正負45度之間調(diào)整。在一實施例中，每一相應(yīng)刮刀都分別 與刮刀后撐或保持器108和109從功能上關(guān)聯(lián)在一起。每一支撐108和109都允許其關(guān)聯(lián) 的刮刀101和102相對于支架(未顯示)豎直地和成角度地定位。如圖IA中所示，另一可調(diào)整的變量是織物下陷的角度，所述角度是織物在其越過 相對于刮刀101的相鄰輥105和106的圓周邊緣的路徑上及在其越過相對于刮刀102的相 鄰輥106和107的圓周邊緣的路徑上達到的?？紤]到刮刀101或者刮刀102接觸織物的位 置是假想點，刮刀101或者刮刀102相對于織物的角度在大約30度到大約140度之間。在一實施例中，剪切刮刀101和102能夠有直的邊緣以使得聚合物復(fù)合物剪切稀 化；但是，應(yīng)意識到剪切刀或刮刀可以有其它形狀，例如，彎曲的或環(huán)形的邊緣(或刀刃)。 例如，當響應(yīng)于在橫向上施加的均勻經(jīng)紗張力而處理橫向通過的表現(xiàn)出差異化縱向伸展特 性的織物時，就有可能通過采用適當?shù)膹澢羟泄蔚毒馐┘佑诳椢锏募羟辛?，這種彎曲 剪切刮刀補償了此類差異化的伸展特性。在一實施例中，剪切刮刀101和102可以有尖銳的、鈍的或圓形的刀刃。優(yōu)選的， 刀101和102具有的刀刃經(jīng)過表面光潔處理以得到以均方根(RMS)計算來衡量的期望的均 勻性。在一實施例中，剪切刮刀101和102可由鋼或者其它材料，例如，金屬合金、非金屬 復(fù)合物和諸如此類的材料形成。剪切刀優(yōu)選地經(jīng)過硬化處理或者其它的處理以減小磨損。
本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解一個或多于一個剪切刮刀101和102對織物74所橫向施 加的剪切力的量值是很多變量的函數(shù)，其中最重要的或首要的變量或許是聚合物粘性、縱 向織物張力和在運行期間剪切刀101和102相對于織物74的位置。在一實施例中，保持刮刀的低溫度以防止聚合物復(fù)合物過早地固化。這可以通過 使冷卻劑流經(jīng)或者環(huán)繞并流過刮刀，或者通過本領(lǐng)域已知的其它手段達到?？商娲?，如果 為了要求的實現(xiàn)特定的產(chǎn)品所必需的聚合物變化，而期望改善或者改變粘性或流變能力， 那么可以通過使加熱的流體流經(jīng)或者環(huán)繞流過刮刀的方法來加熱刮刀。刮刀光潔度是重要的。在一實施例中，期望刮刀面和刀刃(或邊緣)有著硬而光 滑的表面，以使聚合物發(fā)生剪切稀化并使摩擦最大化，或者選擇性地在織物、聚合物和(多 個)刮刀間生成剪切力。在一些應(yīng)用中，刮刀應(yīng)該優(yōu)選地在所有維度上保持剛性和具有最 小振動以獲得一致的織物處理。在一實施例中，每個刮刀的角度都可以從豎直的位置轉(zhuǎn)動士90°。為改變刮刀在 織物、聚合物和附加物上的剪切力和放置力(placement force)，提供調(diào)整設(shè)備以豎直上 下地和水平前后地移動刮刀。所有三個軸對于產(chǎn)生期望的控制都是重要的，所述控制促成 灌封的纖維和/或細絲、纖維和/或細絲上的附加放置和取向、可選的內(nèi)層和灌封薄膜或 者內(nèi)層的受控厚度。每一刮刀相對另一刮刀的橫向放置也是很重要的，并且提供了設(shè)備以 允許每一刮刀向著或者背離彼此的橫向運動。每一刮刀的橫向放置控制著在前面的輥和 刮刀間織物的微小伸張和彈性擺動，因而在織物離開刮刀后立即控制織物，并控制柯安達 (Coanda)效應(yīng)(也被稱為“邊界層吸附”，是指流體流附著留在凸起表面，而不是沿其原方 向直線運動的傾向)。在一實施例中，改變織物的張力可導(dǎo)致對織物內(nèi)部的改變，例如，舉例來說，織物 內(nèi)層的位置、纖維灌封度以及灌封獨立的纖維或細絲的薄膜的厚度。在刮刀的引導(dǎo)邊緣上，織物被縱向地伸展并且聚合物同時地且動態(tài)地被剪切稀 化、被注入織物并部分地從織物中被抽出，因而留下了灌封的纖維和細絲或者內(nèi)層。當織物 通過刮刀的引導(dǎo)邊緣時，織物的彈性恢復(fù)力與纖維和細絲的松弛或者彈性恢復(fù)結(jié)合導(dǎo)致纖 維灌封和表面化學改性(或者涂覆)。這被認為是因為使獨立的纖維和細絲散開而發(fā)生的。 或者纖維和細絲將聚合物從空隙空間中拉出，或者聚合物的流變力將其吸引到纖維和細絲 上，或者是兩者的某個結(jié)合。最終結(jié)果是，當纖維和細絲移動或者斷裂時，在空隙空間中的 聚合物移動到纖維和細絲處，因而產(chǎn)生了灌封的纖維和細絲。內(nèi)層的厚度、深度和受控放置 是在刮刀的底表面處被決定的。較寬的刮刀導(dǎo)致了聚合物的較厚內(nèi)層。進而，纖維伸展和 松弛的動力學(過程)提供了覆蓋在纖維上的聚合物復(fù)合物薄膜灌封所必須的平均能量。當已經(jīng)實現(xiàn)合適且優(yōu)選的施加的剪切力水平和織物張緊用以生產(chǎn)有灌封或包封 的纖維和/或者內(nèi)部涂層，或者具有這兩者的產(chǎn)品時，人們通?？梢栽诩羟泄蔚?01和剪切 刮刀102的區(qū)域聽到一種獨特的聲音。當剪切刮刀被用于此處所描述的其它工藝的操作 時，這種聲音也可在鄰近剪切刮刀之處被聽見。事實上，這種聲音被操作者用來作為粗略的 指導(dǎo)，判斷操作者是否正在以受控的聚合物放置成功地生產(chǎn)出包括包封的纖維和/或者內(nèi) 涂層，或者這兩者的產(chǎn)品。刮刀輥105也可起到補償輥的作用，以在剪切稀化開始前機械地調(diào)整和控制織物 張力。而且，方便地且優(yōu)選地，可用電子手段感測織物張力，并且然后輥105會被自動地提升或降下以完成織物張緊調(diào)整，從而保持織物74中預(yù)設(shè)的預(yù)定張力。設(shè)備100還包括撓性的所謂“撓性刮刀”或者安置“西班牙刮刀” 100。優(yōu)選地，該 撓性刮刀10100的刀刃相對于通過這里的織物74傾斜一個角度，使得刮刀10100對織物74 的面79施加一個壓力，同時織物74的反面103是完全沒有支撐的。相對于(假想的)垂 直線的角度的范圍是從大約30°到大約140°以用于撓性刮刀傾斜角度的調(diào)整，該(假想 的)垂直線延伸到從輥107的圓周邊緣延伸到輥111的圓周邊緣的(假想)直線中。為了 向撓性刮刀101提供可調(diào)整性，刮刀101在功能上關(guān)聯(lián)安裝支架或者后撐113，后兩者相對 于方法和設(shè)備框架(未顯示)也是可調(diào)的。在一實施例中，在離開張緊裝置75b后，織物74處于減小的或者優(yōu)選最小的張力 之中，并且，通過拉幅機118被導(dǎo)入烘箱119。在工藝中的這個點，織物中可能存在扭曲變形 或者其它缺陷。這些扭曲變形可被測量和觀察到，并且，隨后可調(diào)整拉幅機118以使得織物 在縱向上或在橫向上拉直或整形，如對單獨織物所期望的那樣或?qū)ζ湔J為必需的那樣。如 果希望，那么拉幅機118可被自動操作以根據(jù)預(yù)先確定的程序，或者以類似的方式對織物 施加張緊力。但是，應(yīng)理解，拉幅機不總是必需的或者說是期望的?？梢愿鶕?jù)本發(fā)明的原理 處理許多織物而不需要利用拉幅機或者其它橫向張緊裝置。在這種情況下，織物將從張緊 裝置75b直接進入固化烘箱。拉幅機118還提供一個有限的縱向和橫向張緊的新區(qū)域的起始，該區(qū)域從拉幅機 118沿著織物路徑通過烘箱119向前延伸到一張力補償器，此處所示為采用作為傳統(tǒng)機械 張力補償器配件的一部分的三個張緊裝置75c，其在結(jié)構(gòu)上和功能上類似于并入了前述張 緊裝置75b的補償器配件。在織物74通過烘箱119時織物74的縱向張緊可被用來控制織 物74，因為織物74依照織物尺寸限制通過烘箱119。選擇這個張緊的程度，該程度不會在織 物中導(dǎo)致明顯的織物扭曲變形，然而又避免了諸如來自熱膨脹和延伸的織物下垂。輥(未 顯示)可用于烘箱119中，以避免下垂和保持均勻受熱。已發(fā)現(xiàn)，對很多應(yīng)用來說，期望在 基本沒有張力時使被處理的織物固化。優(yōu)選的是，織物在松弛的狀態(tài)下被固化，從而保留其 原始結(jié)構(gòu)或者其原始結(jié)構(gòu)的物理性質(zhì)。這有助于保持正確的手感和最小化收縮。烘箱119起到固化選擇性地置于織物74中的聚合物復(fù)合物的作用。烘箱119可 使用汽油或者其它能源來運轉(zhuǎn)。此外，烘箱可利用輻射熱、傳導(dǎo)熱、對流、微波能量或現(xiàn)有技 術(shù)已知的影響固化的其它合適的手段。烘箱119可從大約12碼延長至大約20碼固化溫度的范圍從大約華氏320°到大約華氏500°，期望的固化實施時間(根據(jù) 溫度和聚合物復(fù)合物)從大約2分鐘到大約30秒。如果在聚合物中存在固化促進劑，則固 化溫度可降至華氏265°或者更低(而時間保持在所指示的范圍內(nèi))。如果需要，替代烘箱，或者與烘箱結(jié)合，可采用輻射源(電子束、紫外光或類似物) 來完成固化。如果需要，可以不使用烘箱119的全部加熱能力。例如，比起頂部和底部的組合加 熱，僅僅使用與織物相關(guān)的頂部加熱或者底部加熱。卷緊輥77以與供給輥76大約相同的速度運轉(zhuǎn)。當卷緊輥的旋轉(zhuǎn)速度與供給輥的 旋轉(zhuǎn)速度不同步時，輥121、122和123的張緊輥組合可用于卷緊織物或者減小織物下垂，根 據(jù)具體情況而定?？椢飩魉退俣瓤纱蠓秶兓?，例如，從約每分鐘2碼到大約每分鐘90碼。當前的
12速度范圍是從約每分鐘35碼到大約每分鐘50碼。如圖IA所示，設(shè)備或環(huán)境100還包括一個或多于一個檢查模塊123、力模型建模模 塊124以及控制模塊125。檢查模塊可設(shè)置在環(huán)境100的各種位置，以測量或者獲取織物和 其它材料，例如，舉例來說，用于灌封織物74的材料的特征。例如，檢查模塊123可以被配 置成測量或估計織物74的各種特征，比如厚度、孔隙度、強度、溫度和重量。檢查模塊123 還可以被配置成測量或估計灌封材料的各種特征，例如粘性和溫度。這些測得的特征可被 送入力模型建模模塊124中。力模型建模模塊124被配置成根據(jù)織物、灌封材料的一個或多于一個特征或者被 灌封織物的期望特征，生成用于控制設(shè)備100的一個或多于一個部件的操作參數(shù)，部件諸 如為，舉例來說，位于區(qū)域151內(nèi)的部件，如圖IA所示，這些特征可手工輸入模塊124中。所 生成的操作參數(shù)可用于下列工作中的一個或多于一個改變刮刀101或刮刀102相對于參 考點的高度、改變輥105、106和107中一個或多于一個的豎直位置、改變相對于豎直參考面 的刮刀101或刮刀102的角度、改變輥82、84、86、105、106和107的速度以及改變?nèi)我惠伒?溫度。模塊124被配置成生成推薦的操作參數(shù)，使得在第一和第二刮刀的每一個上生成垂 直于織物的力的預(yù)定的(大致)量值。被模塊124選擇的力是基于檢查模塊123所收集的 測量到的特征。用這種方法，所產(chǎn)生的灌封的織物可以有期望的特征。為在每一刮刀得到特定的垂直力，模塊124可以控制環(huán)境100中下列變量的一個 或多于一個1)織物張力、2)織品進入刮刀的進入角、3)刮刀相對水平位置的角度、4)刮刀 高度、5)織品脫離刮刀的脫離角、6)織物速度、7)聚合物粘性、8)擠合壓強、9)進口擠合壓 強、10)烘箱固化溫度、11)烘箱固化保持時間、12)周圍聚合物溫度、13)濕度以及14)在側(cè) 向張力下織物變形的程度?？刂颇K125被配置成當力模型建模模塊124生成操作參數(shù)和 變量時，執(zhí)行工藝變化。模塊123、124和125能夠被配置為完全自動，這意味著材料特征和工藝條件被持 續(xù)地監(jiān)控并且，操作參數(shù)可被自動改變以響應(yīng)對工藝的監(jiān)控。上述設(shè)備和工藝應(yīng)用在各種形式或者實施例中。參考圖IB和1C，其說明根據(jù)本發(fā) 明的實施例的兩個替代配置。在圖IB和IC中，類似的部件被類似編號，但是圖IB中的標 號加上了單撇號，而圖IC中的標號加上了雙撇號。在圖IB中，一級織物加壓在撓性刀112'之后和拉幅機118’之前被引入。在此實 施例中，織物74通過擠合區(qū)126，該擠合區(qū)存在于浸軋輥111’和關(guān)聯(lián)的輸送輥127之間， 在此織物74’受到輥127和111’之間的擠壓。用這種方式，可以實現(xiàn)聚合物復(fù)合物在織物 74上更好的分布。在離開擠合區(qū)126之后，依靠保持棒或者輥用于類似目的，可以保持輥127對織物 74的一些擠壓。如同參考圖IA所討論的那樣，織物74可不使用拉幅機118'而直接進入 烘箱119’。當張力在擠合區(qū)126中被釋放后，期望織物固化立刻開始，因此擠合區(qū)126優(yōu)選 地位于非常靠近烘箱119’的入口之處。如果需要，輥128可被撓性刀(未顯示)替換，以便織物74’離開輥127后越過該 撓性刀的刀刃。該撓性刀能夠完成在織物74中實質(zhì)的進一步聚合物分配。參考圖1C，織物74經(jīng)過輥111”和127”的擠合區(qū)。在這一實施例中，不使用機械 張緊裝置75b (如圖IA中所示)。此外，輥111”和127”為通過固化工作站119〃的織物通
13道提供了所需的減小的張力，該工作站可以用也可以不用介入拉幅機118”。通常，并且優(yōu)選 地，本發(fā)明的織物具有范圍從大約0. 01到大約50微米的纖維包封層的這一特征。盡管未顯示，但圖IB和IC中的設(shè)備或環(huán)境也可包括分別與模塊123、124和125 類似的檢查模塊、建模模塊以及控制模塊。通過帶有一定數(shù)量的剪切稀化刮刀，可產(chǎn)生多重剪切稀化效應(yīng)，該效應(yīng)改變聚合 物的最終結(jié)構(gòu)和(a)單獨的纖維和細絲的薄膜灌封、(b)內(nèi)涂層的受控放置和(c)在(a) 和(b)中的添加劑的受控放置。要理解第一剪切稀化導(dǎo)致聚合物復(fù)合物的粘彈性變形，由 于聚合物復(fù)合物的記憶效應(yīng)，其傾向于回復(fù)到一定程度。由于每一多重剪切稀化，聚合物在 該剪切點開始并回復(fù)的程度改變了。這被稱為觸變循環(huán)或者觸變穩(wěn)定。通過使用本發(fā)明的方法和設(shè)備，可實現(xiàn)將聚合物復(fù)合物受控置入多孔的基底或織 物中，以得到所需的經(jīng)處理的織物。諸如在本發(fā)明的實踐中采用的可固化聚合物用剪切力在壓力下施加在織物或者 基底上并進入織物或者基底。剪切力導(dǎo)致可固化的硅聚合物流入織物內(nèi)。通過控制前面所 討論的因素，以及控制含氟化合物的選擇和使用量(如果有的話)、所用的可固化聚合物和 在給定溫度下采用的所施加的壓縮和剪切力，可以認為纖維包封和單元或孔壁加襯的程度 是可調(diào)整的，因此實現(xiàn)纖維包封，雖然織物的間隙和/或者開放單元沒有被在內(nèi)層區(qū)域中 的這種聚合物完全填充，并且織物的外相對表面實質(zhì)上完全沒有聚合物涂布或者殘留。經(jīng) 過這樣的程序，可固化聚合物然后被固化了。可固化聚合物被施加在織物的表面上。然后，當織物被張緊時，其倚靠并越過剪切 機構(gòu)或通過壓縮區(qū)域，例如輥之間的壓縮區(qū)域或者倚靠剪切刮刀的壓縮區(qū)域。因此，橫向施 加的剪切力和壓縮壓力被施加于織物上。張力、剪切力和織物速度的組合足以導(dǎo)致聚合物 移動進入織物內(nèi)并從圍繞著織物纖維的間隙或者開放單元、單元或被包封的孔中移出。結(jié) 果是至少部分間隙和/或者開放單元在位于內(nèi)涂層或者內(nèi)層所占據(jù)的區(qū)域外側(cè)的織物區(qū) 域中未被填充，并且這些間隙和/或者開放單元優(yōu)選基本上沒有聚合物。多余的聚合物被 剪切機構(gòu)的表面擦除動作去除了。之后包封纖維的可固化聚合物被固化?？烧J為通過施加在織物表面上的局部化壓強實現(xiàn)了在織物內(nèi)期望的聚合物滲透、 分布和放置，該壓強足夠高以導(dǎo)致聚合物復(fù)合物的粘性被局部降低，因而允許這種聚合物 在所述壓強下流動并可控地被放置在織物中，并包封其纖維或者給其單元或者孔壁加襯。 為協(xié)助這一過程，優(yōu)選地通過張緊或者伸展織物同時略微地在受控放置的位置使其受到橫 向壓縮而使織物至少稍微扭曲變形。這一扭曲變形被認為使得聚合物復(fù)合物進入織物變得 容易。當壓縮和張力被釋放時，可認為聚合物復(fù)合物在被處理織物的間隙空間或者開放單 元空間內(nèi)被擠榨和壓縮并且通過被處理織物的間隙空間或者開放單元空間。如果，例如在完成的產(chǎn)品中出現(xiàn)了過多的聚合物，那么可以增大張力或者剪切力 或者同時增大兩者，對于聚合物過少的情況，則與之相反。如果在纖維上的流動不充分，產(chǎn) 生不完全的纖維包封，那么可以通過提高用于受控放置的壓強和溫度來降低聚合物復(fù)合物 的粘性?？商娲?，如果粘性過低，那么可降低壓強和/或者溫度。如果，在不同的粘性和/ 或者壓強下，聚合物復(fù)合物對按照所需的量被放置或者安置于給定織物內(nèi)所需的位置表現(xiàn) 出抗拒，那么可提高織物的含氟化合物預(yù)處理的水平，或者，根據(jù)情況降低該水平。在本發(fā)明的一實施例中，聚合物在兩個輥間被強迫進入織物。一個此類輥承載聚
14合物浸漬劑，后者通常且優(yōu)選地均勻分布于并覆蓋環(huán)形伸展的有紋理或者凹陷的表面。這 類輥在(i)與對面輥相同的方向和(ii)與連續(xù)移動的織物的運動方向相反的方向旋轉(zhuǎn)，所 述織物移動經(jīng)過在此類輥和這種移動織物之間形成的局部受壓區(qū)域?？烧J為兩輥的單向旋 轉(zhuǎn)在織物上產(chǎn)生扭曲和伸展力或者效應(yīng)。可認為所述的力促進聚合物滲透進入所述織物。 為方便起見，這種形式的加壓施加或者涂布可被稱為“反向輥涂布”。優(yōu)選地，當移動的織物 大體水平移動時，反向涂布輥有一個大體水平的軸。通過倚靠測量桿(metering bars)、桿 形刀(bar knives)和諸如此類的緊壓著織物的物體拉伸，織物進一步地同時被縱向張緊和 扭曲。這樣一個初始的加壓步驟優(yōu)選跟隨著一系列進一步的加壓的織物處理步驟，可認 為這些步驟完成了聚合物的再次引入、聚合物分布、聚合物刮擦以及多余聚合物的去除和 恢復(fù)。這種步驟的整體結(jié)果是逐步地生產(chǎn)出織物，其中聚合物將纖維包封至所需的程度，或 者將包括織物的單元或者孔壁加襯，并且聚合物在織物中期望的內(nèi)部區(qū)域或地帶內(nèi)聚集， 從而在這種區(qū)域填充或堵塞織物的內(nèi)部空間或者開放單元或孔，但沒有用聚合物填充被處 理織物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)超過期望的程度。特別地，并且例如，在織品中，可使得聚合物復(fù)合物基 本上完全地包封其在這內(nèi)部區(qū)域內(nèi)的纖維或者給其單元或者孔加襯，并且在此內(nèi)部區(qū)域內(nèi) 填充孔隙空間。上述任一設(shè)備配置(例如，在圖1A-C)都可用于生產(chǎn)經(jīng)過含氟化合物和硅聚合物 處理的織物。結(jié)果得到的灌封/涂布織物是透氣、防水并可重洗的，并且其特征在于它是 在縱向可張緊的多孔撓性的纖維性織物，這種織物有相對的、基本上平行的表面，這些表面 由帶有纖維間孔隙的相關(guān)聯(lián)的纖維組成，或者它是其中有單元或者孔的基體?？椢锉缓?化合物基本上均勻地浸漬，并在此之后用硅聚合物復(fù)合物加以處理，以形成這樣的織物，其 帶有在織物中的內(nèi)層，其中織物的外表面基本上沒有硅聚合物，并且織物是透氣的、抗水的 或者防水的。至少部分纖維或者單元壁被灌封或者包封。織物的至少一個表面有如下特征 其具有與開始的多孔織物的一個表面的可視外觀基本上相同的可視外觀。當織物有由合成聚合物構(gòu)成的纖維時，聚合物優(yōu)選地是從聚酰胺、聚酯、聚烯烴、 再生纖維素、醋酸纖維素和它們的混合物中選取的。本發(fā)明的首選織物有如下更特定的特征其有范圍在大約90°到大約160°的水 滴接觸角、有至少大約三次的再洗能力、有至少約35%的未處理基底織物的透氣性以及至 少約80的洗前拒水額定值。影響成品產(chǎn)品但不直接與本方法和設(shè)備相關(guān)的其它變量包括，但不限于，聚合物 混合情況、聚合物復(fù)合物初始粘性、添加到聚合物復(fù)合物的加速劑、添加到聚合物復(fù)合物的 添加劑、所用織物的類型、環(huán)境溫度、濕度、空氣傳播的污染物、織物上的纖維屑、織物的預(yù) 處理、織物表面下的溫度和織物含水量。1. 0力模型1. 1 概述力模型建模模塊124采用基于經(jīng)典牛頓力學的灌封力學模型。力模型建模模塊 124在數(shù)學上將在刮刀上產(chǎn)生的機械力與處理變量關(guān)聯(lián)起來，這些變量是比如，例如，織品 張力、織品與刮刀間的進入角、織品與刮刀間的脫離角、刮刀鋒利程度以及聚合物粘性和線 速度。在一實施例中，采用為力模型導(dǎo)出的方程，在刮刀101和刮刀102上的沿著刮刀面的力可利用聚合物所潤滑的織品的摩擦系數(shù)和聚合物的粘性的合理估計而計算出來?？梢缘?到建模得到的力與測量得到的力之間的極好一致性，并且通過約20個實驗室灌封機(LEM) 歷史數(shù)據(jù)和設(shè)計的實驗的實例研究證實。采用所開發(fā)的力模型，在一組選定的工藝變量或者參數(shù)下，由刮刀101和刮刀102 產(chǎn)生的力可以計算出來。從力模型可確定刮刀上的力作為工藝變量的函數(shù)，其并非是毫無 變化的，即用不同的工藝變量或參數(shù)組，可得到刮刀上的相同力?；谟嬎愠龅牧?變量輪 廓曲線，可識別出在刮刀上產(chǎn)生相等力的變量設(shè)置。從力模型中可確定，對于多數(shù)實際的灌封條件，在刮刀102上的力高于在刮刀101 上的力。這個結(jié)果暗示在大多數(shù)條件下，刮刀102是用于灌封的工作刮刀(主導(dǎo)刮刀)。利 用這一結(jié)果，許多歷史的和新灌封的織品的性能特性可被確定為工作刮刀，例如，刮刀102 上的力的函數(shù)。已灌封的織品的性能特性和計算出的刮刀102上的力之間的良好相關(guān)性已 被找到。初步的結(jié)果指出已灌封的織品的性能被刮刀102上力的大小來支配，而與所需的 力如何實現(xiàn)無關(guān)。在一實施例中，力模型產(chǎn)生了下列觀察結(jié)果當刮刀102上的力增大時，織品上硅 的附加重量(WAO)和祖特爾值(Suter value)下降，而當刮刀102上的力增大時，透氣度測 定儀和弗雷澤滲透性(Frazier)的讀數(shù)增大。這些結(jié)果意味著，在恒定的保持時間內(nèi)，刮刀 上的力成為控制灌封的唯一獨立變量(保持時間是被外部流體動壓驅(qū)動的聚合物流動的 有效時間，而外部流體動壓是另一個獨立變量)。通過改變刮刀102上的力的大小而影響灌 封的其它變量，例如張力、進入角、脫離角、刮刀鋒利度等等，不是獨立的。性能特性，例如祖特爾值、透氣度、弗雷澤滲透性、MVTR(濕蒸汽透射率)等等，根 據(jù)附加重量(WAO)和聚合物布置來加以解釋。也調(diào)查所述模型的實用程度。1.2剪切刮刀的力學模型灌封工藝可通過圖形(圖2)的方式加以表示。在圖2中，在每個刮刀之前和之后 存在空轉(zhuǎn)輥(不被驅(qū)動或者制動，但是隨著織品自由轉(zhuǎn)動的輥)。通過做出合理的假定，即 少量旋轉(zhuǎn)摩擦對工藝的貢獻是可忽略的，工藝力分析得以簡化。采用這一假設(shè)，當空轉(zhuǎn)輥兩側(cè)間沒有其他機械元件時，在空轉(zhuǎn)輥任一側(cè)上的力是 相等的。就是說=Fi = FpF7 = Fe并且F3 = F4 = F5。此模型中的力來自于在工藝結(jié)束處的 被驅(qū)動的擠合輥，在工藝開始處的制動輥和在每一刮刀接觸處的織品/聚合物交互作用。 利用這些初步結(jié)果/假設(shè)，可更詳細檢查刮刀上的力。對輸入(進入)刮刀1中的力矢量 分解見圖3?？舍槍﹄x開刮刀1做出類似的力矢量分解圖，并且對于進入和離開刮刀2的力 也可這樣。Fmi和Fpii表示垂直于和平行于織物的力。刮刀和織物/聚合物之間的摩擦可用 μ (摩擦系數(shù))表示。通過假定力集中于刮刀的進入和脫離尖端上，并用代數(shù)方法整理描述 這一配置的方程，可得到方程I。
權(quán)利要求
一種用灌封材料灌封織物的方法，其包括確定要被灌封的所述材料的初始材料特性；用灌封系統(tǒng)的力模型確定工藝配置，所述灌封系統(tǒng)有兩個涂布刮刀，每一刮刀被配置成當所述織物通過每一所述刮刀時，促使所述灌封材料灌封所述織物，并且其中根據(jù)要被灌封的所述材料的所述初始材料特性應(yīng)用所述力模型；和采用被確定的工藝條件灌封所述織物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括確定被灌封織物的最終性能特性，其中， 根據(jù)所述織物的所述最終性能特性應(yīng)用所述力模型，并且其中所述最終性能特性包括透氣 性、靜壓頭和附加重量中的一個或多于一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其進一步包括限定所述灌封材料的特性，其中根據(jù)限 定的所述灌封材料的特性來應(yīng)用所述力模型，并且其中所述灌封材料的所述特性包括聚合 物類型、粘性和摩擦系數(shù)中的一個或多于一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述兩個涂布刮刀中的第一刮刀位于所述兩個涂 布刮刀中的第二刮刀的下游。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述工藝配置包括下列各項中的一個或多于一 個所述第一刮刀的第一進入角、所述第一刮刀的第一脫離角、所述第一刮刀的第一半徑、 所述第二刮刀的第二進入角、所述第二刮刀的第二脫離角、所述第二刮刀的第二半徑和所 述織物的張力。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述力模型包括Fm =_CosQa_Fm “ CosOn (1 - Cos0e^)(l - Cosei2M)其中，F(xiàn)n2是在所述第二刮刀上垂直于所述織物的力，F(xiàn)ni是在所述第一刮刀上垂直于所 述織物的力，θ ^是所述第一進入角，θ 是所述第一脫離角，θ i2是所述第二進入角， 是所述第二脫離角，μ是所述織物與所述刮刀間的摩擦系數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中根據(jù)使Fn2大于Fni的原則選擇所述工藝配置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中根據(jù)對所述被灌封織物的期望特性選擇Fni和FN2。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一和第二進入角和所述第一和第二脫離角 的范圍是25-85度。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一和第二半徑的范圍是0.00002-0. 00100 英寸，并且其中所述織物的所述張力的范圍是125-750磅。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一材料特性包括重量、強度、孔隙率或者 織法配置。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二材料特性包括所述灌封材料的粘性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述灌封材料的粘性的范圍是 100，000-1，500，000 厘泊。
14.一種利用涂布材料涂布織物的方法，其包括確定被涂布織物的期望特征；使用涂布系統(tǒng)的力模型確定工藝參數(shù)，所述涂布系統(tǒng)有兩個涂布刮刀，每一刮刀被配 置成當所述織物通過每一所述刮刀時促使所述涂布材料進入所述織物，并且其中所述力模2型是根據(jù)所述被涂布織物的期望特征確定的；以及采用所確定的工藝參數(shù)用所述涂布材料涂布所述織物，其中所述工藝參數(shù)限定所述織 物如何通過所述刮刀中的一個。
15.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述工藝參數(shù)包括以下各項中的一個或多于一 個所述第一刮刀的第一進入角、所述第一刮刀的第一脫離角、所述第一刮刀的第一半徑、 所述第二刮刀的第二進入角、所述第二刮刀的第二脫離角、所述第二刮刀的第二半徑和所 述織物的張力。
16.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述力模型包括
17. —種灌封系統(tǒng)，其包括第一刮刀和第二刮刀，所述第一刮刀和第二刮刀被配置成導(dǎo)致灌封材料灌封織物，所 述第二刮刀位于所述第一刮刀的下游；多個輥，所述輥用于支撐和促使所述織物通過所述第一和第二刮刀；力模型建模模塊，其被配置成接收所述織物和所述灌封材料的特征，其中所述力模型 建模模塊被配置成生成運行參數(shù)，以根據(jù)所接收到的特征控制所述第一和第二刮刀中的一 個或多于一個以及所述多個輥中的一個或多于一個；和控制模塊，其被配置成應(yīng)用所生成的運行參數(shù)，使得由所述第一刮刀施加第一力于所 述織物上以及由所述第二刮刀施加第二力于所述織物上。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的灌封系統(tǒng)，其中所述運行參數(shù)包括以下各項中的一個或多 于一個所述第一刮刀的第一進入角、所述第一刮刀的第一脫離角、所述第一刮刀的第一半 徑、所述第二刮刀的第二進入角、所述第二刮刀的第二脫離角、所述第二刮刀的第二半徑和 所述織物的張力。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的灌封系統(tǒng)，其中所述力模型建模模塊根據(jù)下面定義的力方 程生成所述運行參數(shù)
20.根據(jù)權(quán)利要求19的灌封系統(tǒng)，其中所述第二力等于或者大于所述第一力。
21.根據(jù)權(quán)利要求19的灌封系統(tǒng)，其中所述第二力小于所述第一力。
22.根據(jù)權(quán)利要求20灌封系統(tǒng)，其中根據(jù)被灌封織物的期望特性選擇Fni和FN2。
23.一種灌封系統(tǒng)，其包括第一刮刀和第二刮刀，所述第一刮刀和第二刮刀被配置成導(dǎo)致灌封材料灌封織物，所 述第二刮刀位于所述第一刮刀的下游；多個輥，所述輥用于支撐和促使所述織物通過所述第一和第二刮刀； 控制模塊，其被配置成通過改變所述刮刀中的一個或多于一個或所述多個輥中的一個 或多于一個的運行參數(shù)，改變與所述第一和第二刮刀相關(guān)的所述織物的一個或多于一個特 征，其中，根據(jù)所述第一和第二刮刀的力比的期望量值，改變所述織物的相關(guān)特征，所述力 比定義為
24.一種帶有多個被灌封纖維的織品，所述織品是通過一種工藝所制備的，所述工藝包括確定要被灌封的材料的初始材料特性；使用灌封系統(tǒng)的力模型確定工藝配置，所述灌封系統(tǒng)有兩個涂布刮刀，每一刮刀被配 置成當所述織品通過每一所述刮刀時促使所述灌封材料灌封所述織品，并且在其中根據(jù)要 被灌封的所述材料的所述初始材料特性應(yīng)用所述力模型，；以及 采用所確定的工藝條件灌封所述織品。
25.一種帶有多個纖維和空隙的織品，其中所述多個纖維被聚合物灌封，并且其中所述 多個空隙被所述聚合物填充，所述織品是根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及制造經(jīng)處理的織物的方法和設(shè)備。主題方法和設(shè)備包括控制大量變量，所述變量包括但不限于織物張力(既包括總織物張力也包括即將進入每一獨立刮刀之前時刻的織物張力和剛剛離開每一獨立刮刀之后時刻的織物張力)、織物進入每個刮刀的角度、刮刀相對于水平參考點的角度、刮刀對移動織物的壓強、織物離開每個刮刀的脫離角、織物速度、刮刀數(shù)量、先導(dǎo)咬送輥的壓強、跟隨咬送輥的壓強、靜態(tài)控制、各刮刀厚度、各刮刀上的斜面、烘熱固化溫度、烘熱固化保持時間、刮刀溫度、刮刀表面及邊緣狀況以及刮刀光潔度。
文檔編號B32B33/00GK101977769SQ200980109228
公開日2011年2月16日 申請日期2009年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月16日
發(fā)明者J·亨德森, M·王, R·梅洛維茨 申請人:耐克斯泰克應(yīng)用公司