功能性紡織結構的製作方法

2023-06-04 11:31:21

專利名稱：功能性紡織結構的製作方法
技術領域：
本發明涉及柔性紡織結構，適用於圍繞3維物品的固定，具有例如導電、導光和提供或者影響電磁場的能力。
背景技術：
已經披露了用於某些醫療和生理監測應用的不同類型的柔性和彈性紡織結構，其能夠導電或者影響電磁場。例如授予Vikram Sharma的PCT出版物WO2003/087451A2(「sharma」)披露了一種管狀針織織物系統，包括針織在一起的電絕緣紗線，伸展紗線和「功能」紗線以形成一種管狀針織織物。在Sharma中，該功能紗線是導電的，具有0.01ohm/meter-5000ohm/meter的電阻。該「功能」紗線以連續螺旋形式嵌入到該管狀針織物中，所述連續螺旋延伸由該管狀針織物形成的袖子的長度。身體部分例如四肢部分被一部分管狀織物圍繞以便測量生理信息。另外，被Sharma披露的這些管狀針織物適合於用在窄彈性帶結構中，在該結構中功能紗線用作電信號的平行導體。Sharma’s的窄彈性帶結構的缺點是該功能紗線或者線必須與所有其他器件一起同時針織到該結構中。
除了導電元件以外，已經披露了用於光導的光纖以便結合到服裝中。例如，Sundaresan Jayaraman等人的US專利號6315009(轉讓給Georgia Tech Research Corp)(「jayaraman」)披露了全成形的連續製造服裝，包括該基礎織物的舒適器件和傳感器件。根據Jayaraman，該傳感器件可以是導電器件或者穿透傳感器件。例如該穿透傳感器件可以是光學導體例如塑料光纖。該Jayaraman構造的缺點在於，需要同時將該彈性紗線和功能器件例如塑料光纖直接織造到該管狀織物或者服裝中。
上面的參考文件通過使用織造或者針織類型的織物結構結合了功能器件，例如電導體。這樣的功能器件具有與傳統紡織品不好兼容性。此外，這樣的功能器件一般導致了在傳統織物成形工藝中一種的困難(例如織造，針織，無縫針織)。例如，線，小纜線和塑料光纖通常很差地與通常的紡織纖維匹配，因為它們的易碎性、彈性模數，延伸性和抗拉強度。特別地，這樣的缺點在期望該結構或者服裝的彈性恢復和柔性時以及期望能洗服裝時是很顯著的。因此，需要能夠克服現有技術的一個或者多個缺點的柔性和彈性紡織結構。
該技術繼續尋求具有能夠導電、導光或者影響電磁場以用在某些醫療和/或者生理監測應用以及工業和互聯應用中的元件的結構，其中該結構不具有至少一個上述的缺點。提供對將功能元件結合到柔性紡織結構中無需針織或者織造這樣的元件的服裝的可洗能力是非常希望的。

發明內容
本發明涉及一種具有大致扁平外觀的功能性層壓件。該功能性層壓件包括織物、紙或者薄膜的第一和第二外層；至少一個與該織物或者薄膜的第一和第二外層共同延伸的功能性元件；和用於在該外層之間結合該功能性元件的粘合成分。本發明的該功能性層壓件可以是傳導性的並且例如能夠導電，導光或者提供電磁場。在一個實施例中，所述至少一個功能性元件可以通過設置在該層壓件中的一個孔或者通路被暴露。
本發明還涉及一種用於製備具有大致扁平外觀的功能性層壓件的方法。該方法包括提供一段具有第一表面和第二表面的不可伸展的材料的第一件；將與所述不可伸展的材料一起延伸的至少一段功能性元件延伸和固定，並且還將該功能元件的伸展長度固定到所述不可伸展的材料的第一件的大致一部分固定長度上；提供具有第一表面和第二表面的不可伸展的材料的第二件，將所述不可伸展的材料的第二件固定到所述功能性元件上或者固定到與所述功能元件共同延伸的所述不可伸展的材料的第一件的第一表面的大致一部分長度上，以便形成該功能性層壓件。在一個實施例中，該方法還包括在該功能性元件中形成通路使得該功能性元件的一部分可以通過該通路被暴露。


本發明將參照附圖詳細描述圖1是適於製作本發明的功能性層壓件的設備的側視圖；圖2是用於製作本發明的功能性層壓件的設備的一部分的俯視圖；圖3A和3B是本發明的功能性層壓件剖視圖，示出了在兩個織物或者其他不可伸展的材料的片材之間的功能性元件的夾層結構；圖4本發明的功能性層壓件的邊緣截面圖；圖5A-5D是可以用於形成在該複合層壓件的外部薄片中的穿孔以暴露功能性元件的穿孔圖案的俯視圖；圖5E和5F是功能性層壓件的透視圖，其中該功能性元件的一些部分從該層壓件中的通路或者孔暴露；在圖5E中功能元件穿過細長的狹縫形穿孔暴露，在圖5F中4個功能性元件穿過單個穿孔暴露；圖6A是本發明的功能性層壓件的透視圖，其中在每個端部形成z摺疊以便將該功能性元件穩定在該層壓件中；和圖6B是一種夾持結合的側視圖的截面，提供了一種在z摺疊處的可能的電連接裝置，該z摺疊形成在圖6A的功能性層壓件的一個端部處。
具體實施例方式
本發明包括可以是具有大致扁平表面外觀的複合織物的功能性層壓件。該層壓件可以是傳導性的、結實的、耐洗的並且適於圍繞3維主體固定。
本發明的該功能性層壓件一般包括(a)非織造、針織或者織造織物，紙或者薄膜的第一和第二外層，其中每個層具有相對該複合織物的內表面(或第一表面)和外表面(或第二表面)；(b)夾在該外層之間的至少一個功能性元件；(c)用於將該第一和第二外層結合或者用於將該第一和第二外層結合到該功能性元件的粘合成分。
該非織造、針織或者織造織物，紙或者薄膜的兩個外層在一個實施例中可以具有大致相同的寬度。
另外，該粘合成分在一個實施例中可以包括大約8-70％重量的層壓件，儘管實施成僅僅部分覆蓋至少一個外層的內表面，但是這樣的粘合劑可以滲入到每個外層的外面大約小於10％，這取決於每個外層的表面面積。
此外，該功能性元件可以大致平行於或者與該伸展和恢復元件一起延伸。
此外該功能性層壓件可以設有至少一個允許暴露至少一個功能性元件的孔或者通路。
本發明還提供了一種製作帶有扁平外觀的功能性層壓件的方法，該方法包括提供一段具有第一表面和第二表面的不可伸展的材料的第一件；將與該不可伸展的材料一起延伸的功能性元件的至少一段伸展和固定，和將該功能性元件的所伸展的段固定到所述不可伸展的材料的第一件的第一表面的大致固定長度的一部分上；提供具有第一表面和第二表面的不可伸展的材料的第二件，和將所述不可伸展的材料的第二件固定到該功能性元件上，或者固定到與所述功能性元件一起伸展的不可伸展的材料的第一件的第一表面的一部分長度上，從而形成了該功能性層壓件。優選地，在功能性層壓件中設置用作一個或者多個暴露所述功能性元件的通路的穿孔或者孔。這個方法還可以包括將至少一個連接器連接到該功能性層壓件上的步驟，其中，所述連接器適於將在該層壓件中的所述至少一個功能性元件連接到選自電源和輻射源的源上。輻射可以是光輻射，選自用在數據通信的光纖中的光波。
在本發明方法的一個實施例中，該外層大致被平面化並且在所述至少一個功能元件緊固到這個層上時固定到位。正如在本文中所使用的那樣，術語「平面化」是指將一部分織物、網狀物、或者薄膜變為大致平面的並且沒有皺褶的弄平的結構。
正如在本文中所使用的，合適的「大致未伸展的材料」包括非織造織物、織造織物，針織織物，紙，取向或者不取向的薄膜，包括具有金屬塗層的上述的材料的變形。這些織造、非織造和針織織物可以包括短纖維或者連續纖維，包括選自聚烯烴、聚酯、聚醯胺和碳氟樹脂(polyperfluorinated olefins)的纖維。合適的薄膜可以包括聚合物，包括聚酯、聚烯烴，碳氟樹脂(polyperfluorinated olefins)，和聚醯胺。該功能性層壓件的外層的織物或者薄膜可以包括上述的大致不伸展的材料中的任何一種。
正如在本文中使用的，該術語「功能性」是指具有電的、光學的、磁的、化學的和/或者熱能性能的材料。
功能性材料的例子包括但不局限於具有電功能(例如導電性、加熱、壓電的、電致伸縮、電動精密計時功能)的材料；具有光學功能(例如光子晶體纖維、光致發光、光傳輸、反射)的材料；磁功能(例如磁致伸縮功能)的材料；熱響應功能(例如形狀記憶聚合物或者合金)的材料；和感覺功能(例如化學、生物、電容)的材料。這種功能性材料可以被包括在用於在本發明的實施例中使用的功能性元件中。
正如在本文中使用的，合適的「功能性元件」包括絕緣的或者非絕緣種類的金屬線，其具有一個或者多個導體，例如絞合線，軟線或者用於高頻應用的成股的導體；具有圓形或者非圓形截面的單股金屬線，例如帶形線；金屬塗層聚合線和薄膜，例如Xstatic紗線和金屬化MYLAR(來自DuPOnt-Teijin Films，Hopewell，Virginia，USA)；固有傳導聚合物纖維例如選自聚吡咯；選自諸如CROFON的聚甲基丙烯酸甲酯的塑料光纖；和適合於以乙太網、Fiber Channel、FDDI、ATM和Token Ring協議為基礎的光纖網絡的多模式或者單模式類型的石英玻璃光纖。合適的功能性元件還包括在PCT公開WO2004/097089A1中披露的傳導可伸展的複合紗線(該文件的全部內容引用在這裡作為參考，後面稱為「包括被至少一個傳導覆蓋長絲圍繞的彈性元件的導電複合紗線)以及在2004年4月15日申請的臨時申請US60562622中披露的彈性體組分，所述公開內容引用在這裡作為參考(下面稱為「具有可變電阻的導電彈性體組分」)。
正如在本文中使用的那樣，術語「適合於圍繞任何3維主體固定」是指該功能性層壓件是柔性，允許符合任何形狀。特別地，在該功能性層壓件是服裝或者服裝組件或者其他設置在身體的至少一部分上的可穿著物，該層壓件至少同符合身體的三維形狀的服裝或者可穿著物具有一樣的適應性。在層壓件可適應的符合任何三維主體方面該層壓結構的強度是固有的，以便在出現該層壓件複合三維形狀的任何運動時保持該層壓件的功能性元件的性能。
正如在本文中使用的那樣，該術語「耐洗的」是指該功能性層壓件至少是可水洗的。特別是，在該功能性層壓件是一種可水洗的服裝或者其他設置在身體上的可水洗的的可穿著物的組件時，該層壓件結構在多次水洗或者清洗循環後保持了該層壓件的功能性元件的性能。例如，在至少一個洗滌循環之後保持功能性元件的性能就是耐洗的。
正如在本文中使用的那樣，術語「傳導」是指至少一部分該層壓件導電，導光，或者能夠提供電磁場或者能夠提供對電磁場的屏蔽。
正如在本文中使用的那樣，術語「大致平行或者共同伸展」是指該功能性元件沿該功能性層壓件的相同方向(稱為「機器方向」)縱向伸展，而不接觸相鄰的功能性元件。這樣的大致平行或者共同延伸的元件在至少一個實施例中可以沿垂直於它們延伸的方向的方向在它們的長度上大致與其他功能性元件等距。例如，當功能性元件沿該功能性層壓件的機器方向延伸時，然後大致平行的或者共同延伸的功能性元件也在該機器方向上延伸，所述兩個元件彼此在垂直於該機器方向的方向上在其長度上的一些點處等距。適於製作本發明的功能性層壓件的非織造織物可以具有大約10-大約100克/平方米的基重，例如約10-30克/平方米。許多類型的非織造織物適於應用在本發明的這個實施例中。代表性的實施例包括由熱粘、紡粘和水力纏結的纖維構成的非織造物。例如它們可以包括合成聚合纖維，例如聚烯烴，聚酯和聚醯胺纖維。
本發明的功能性層壓件包括夾在該不可伸展的材料如非織造物或者薄膜的外層之間的至少一個功能性元件的中間層。
在這個中間層中的該功能性元件在一個實施例中可以是絕緣或者不絕緣類型的金屬絲。例如可以使用單個導線。使用每根線多個導體，例如litz線或者絞合線，適於高頻電應用。具有圓形或者非圓形截面的單股金屬線，例如帶狀線適於高電流或者其中優選更加剛性的層壓件。另外，扁平金屬絲可以被使用，例如來自REA Magnet Wire公司，Fort Wayne，Indiana的扁平銅線(絕緣的或者非絕緣的)。某些金屬塗敷的聚合纖維的也可以被使用，例如，Xstatic紗線，其是從LairdSauquoit Technologies公司(300PalmStreet，Scaranton，Pennsylvania，18505)獲得的商標為Xstatic的鍍銀紡織尼龍長絲。Xstatic紗線的一個合適的類型建立在70旦尼爾(77分特)的基礎上，可以從INVISTAS.à.r.l Wilmington，Delaware獲得的作為產品ID70-XS-34X2TEX 5Z的用導電銀電鍍的產品的34個長絲結構的尼龍。另一種合適的導體紗線是以來自E.I.DuPont de Nemours公司，Wilmington，Delaware的ARACON知名的塗敷金屬的KEVLAR。在本發明的實施例中固有傳導聚合纖維族中的一些成員也是有用的，例如由聚吡咯構成。另外，可以使用由聚甲基丙烯酸甲酯丙烯酸脂聚合物構成的塑料光學纖維(POF)。在需要用於引導光的功能性元件時，可以使用POF例如CROFON。有用的POF例如可以是步長指數類型(SI-POF)或者階梯指數類型(GRIN-POF)的，用於高速光通信。所述等級的多模式或者單模式類型的石英玻璃光學纖維還包括有用等級的適於建立在乙太網、Fiber Channel、FDDI、ATM、和Token Ring協議上的光纖網絡的功能性元件。
另外，該功能性元件可以包括傳導紗線，例如Xstatic紗線或者與金屬線例如銅線扭結在一起的纖維。該功能性元件還可以包括導電或光學功能性複合紗線，其包括被至少一個功能性覆蓋長絲或者導電彈性體複合物圍繞的彈性元件，所述複合物具有可變電阻，該可變電阻扭結有斯潘德克斯和/或者Xstatic紗線。
該功能性層壓件的層被粘合成分粘結在一起。在該複合件中的每一個元件應該粘合到該複合件的至少一個另外的元件上。例如，可以將粘合劑施加到該功能元件上，而該功能性元件粘合到該外層的內表面上。作為另一個實施例，可以將粘合劑施加到該外層中的一個的內表面上。該粘合成分例如可以由大約8％-70％重量的複合織物構成。在該水平之上的該功能性層壓件中的粘合劑含量在某些情況下可能是有缺點的，因為該織物可以粘合到自身上。合適的粘合成分例如可以是熱熔粘合劑，例如苯乙烯基的嵌段共聚物，包括苯乙烯/異戊二烯和苯乙烯/丁二烯嵌段共聚物。可以通過其他方法進行粘合，例如火焰層壓和雷射或者超聲波焊接，如果這樣的技術可以不損害該功能性元件地實施的話。
該層壓材料每英寸寬度的功能元件的數量並不受限制並且例如能夠為1-20，例如5-10。
在圖1的側視圖中示出的設備可以用在落入本發明的範圍中的製作功能性層壓件的工藝中。圖1示出了該功能性元件5和10(銅絲)的供應輥2和4。但是，可以想到多個供應輥和功能性元件(例如見圖2，示出了功能性元件5和5』，10，10』，10」的供應輥2，2』，4，4』，4」)。功能性元件可以在輥15和夾持輥50(或輥15』和夾持輥)之間均勻張緊從而提供穩定性但是整體上這樣的功能性元件5基本上不伸長。在圖1中，該功能性元件5和10以側面靠側面示出的並且可以在該引導盤25的輥表面上的任何節距上分隔。在多個功能性元件供應到該工藝中(見圖2，其中示出了該工藝的機器方向M)時，可以理解到該引導盤25(在圖1和2)或者等效的間隔裝置可以提供每個功能性元件的定位和節距。在圖1中，大致平行的功能性元件5和10這樣示出在從輥33供應的非織造織物35的層之一的頂部上設置。粘合劑30例如熱熔粘合劑經由導管20施加到該功能性元件以及底部非織造層上。從輥33』供應的非織造的其他層35』然後設置在輥40處的粘合處理組合的頂部上並且該組合結構在夾持輥50處被熱壓。另外，該粘合劑30可以施加到該功能性元件上，之後將它們設置在非織造織物的層之間。當該粘合完成時，該均勻張力大致完全被釋放並且該複合織物放鬆以形成所期望的結構55。箭頭D示出了所生產的結構55遠離該夾持輥50的行進方向。
該熱熔粘合劑30(例如見圖2)可以以多種不同的方法實施。在一個方法中，該熔合的粘合劑可以作為來自噴嘴的不連續網通過以熔吹知名的工藝沉積(一個這樣的噴嘴22在圖2中的粘合劑導管20的端部示出)。在另一個方法中，該熔合的粘合劑可以以稱為螺旋噴的工藝作為來自這樣的噴嘴的固體流沉積該噴嘴沿所述網通過的螺旋圖案移動。其中該粘合劑僅僅部分覆蓋該非織造層的圖案例如由熔吹或者螺旋噴生產的圖案可以導致該複合織物的均勻扁平表面外觀。「僅僅部分覆蓋」是指該粘合劑在該非織造物的一部分處存在而在相鄰部分處沒有。這也可以通過施加「點陣」圖案來完成。
圖3A和3B示出了具有不同的功能性元件5和5b的功能性層壓結構。在圖3A中功能性元件5是銅線。在圖3B中，功能性元件5b是帶狀金屬絲。在圖3A和3B中，非織造織物35和35』如圖1和2所述。
該功能性層壓件可以是「耐洗的」，即其可以經受至少一個洗循環而不會顯示出該外層(不管是聚丙烯或者聚酯纖維基的非織造物)分層，所述分層表明在該外層之間粘合的喪失。該功能性層壓件還可以是一次性的，例如當至少一個外層包括紙時。
該功能性層壓織物在某些實施例中可以進一步特徵為耐洗性，使得其可以經受至少大約28次洗循環而不顯示該外層分層。為了證明這樣的耐用性，下述的洗循環被使用用38-41攝氏度的水和50克「Tide」洗滌劑在Sears Kenmore系列80洗衣機中進行30分鐘熱洗/熱漂洗，然後在Sears Kenmore系列80乾燥機中在「普通/恆壓/中等」設置(達到96攝氏度(205))上進行乾燥。
該功能性層壓織物的耐洗性可以被這樣提供使用在120攝氏度下具有複合粘度的下述選擇的粘合劑(i)在該外層包括含有聚丙烯纖維的非織造織物時大約25帕斯卡秒(250泊)；和(ii)當該外層包括含有聚酯纖維的非織造織物時大約200帕斯卡秒(2000泊)。
該複合粘度的絕對值按照下述限定在給定頻率ω和剪切應力σ下，該複合粘度的絕對值|η*|是該彈性(G』)和粘度(G」)的平方之和的平方根被該頻率除|η*|＝√G』2+G」2/ω有用的粘合劑的軟化點一般期望超過90攝氏度(194)並且一般期望超過110攝氏度(230)。
在製作耐洗功能性伸展層壓織物中有用的粘合劑的實例包括含有苯乙烯基的嵌段共聚物的粘合劑，該共聚物還可以包含添加劑，例如粘結劑和操作油。在該非織造織物包括聚丙烯纖維時，該粘合劑可以包括HL-1486和HL-1470(H.B.Fuller公司)和H-2104和H2494，H-2385(Bostick公司，Milwaukee Wisconsin)。在該非織造織物包括聚酯和/或者聚丙烯纖維時，該粘合劑可以包括H2385(Bostick公司，Milwaukee Wisconsin)和NS-34-3260，NS-34-3322，NS-34-5640(National Starch公司)。所有的上述粘合劑含有苯乙烯基的嵌段共聚物。用在製作本發明的耐洗功能性層壓織物的選擇的粘合劑的複合粘度在EP1128952B1中披露(授權20031126和轉讓給E.I.Dupont deNemours和Co)，其整個內容引入在這裡作為參考。
圖5A-5D是可以結合本發明使用的穿孔圖案的俯視圖。在圖5A中，一系列的11個圓孔70a形成在標準的柵格圖案中。在圖5B中，一系列的14個圓孔70b形成在可替換的標準柵格圖案中。在圖5C中，示出了矩形狹縫穿孔72，其以其整體上垂直於保持該圖案的薄片的縱向伸展因此總體上垂直於該功能性元件的伸長長度的最長側面取向。在圖5D中，示出了梯形狹縫穿孔74，其相對於保持該圖案的薄片的縱向延伸傾斜取向。該圖案的薄片在圖5A-5D中代表了可以被使用的圖案類型。其他有利的圖案可以設計用來滿足特別的要求。最好，該圖案穿過該功能性層壓件之一的外層切割，同時該層被保持在扁平和固定位置中或者之後將這樣的層組裝在該功能性層壓件中。優選地，這樣的圖案可以穿過該功能性層壓件的兩個外層切割。
圖5E和5F是該功能性層壓件的透視圖，其中該功能性元件的一些部分從該層壓件的一個外層中的孔或者通路暴露。在圖5E中，示出兩個功能性元件76a和76b，其穿過細長狹縫形穿孔74。在圖5F中示出4個功能性元件78a，78b，78c和78d，每個功能性元件穿過單個穿孔暴露。
圖6A是本發明的功能性層壓件55的透視圖，其含有兩個非織造織物35和35』，並且具有兩個功能性元件5和5』，並且包括在每個端部處的摺疊部分100或者z摺疊。該摺疊部分100用作應變消除以便幫助保持該功能性元件在該層壓結構中。
該摺疊部分100還允許連接裝置圍繞該摺疊部分夾持。在圖6B中，層壓件的端部以截面表示，包括夾持裝置，該夾持裝置包括第一部分110和第二部分120。該夾持裝置的第一部分110設有至少一對螺紋孔，分別容納螺栓130的螺紋，從而穿過該夾持裝置120的第二部分並且與部分110的螺紋嚙合。在圖6B中，在截面圖中示出的該夾持裝置120和110的兩個部分通過該螺紋螺栓嚙合並且提供了該層壓件55的摺疊部分的緊夾持。
本發明參照實施例進一步說明。
實施例在這些實施例中的樣品是使用表格1的非織造織物和表格2的功能性或傳導元件製作的。
表1

表2

每個檢測樣品如下所述被洗滌，以電測量領域技術人員已知方式測量電阻或者導電性。該耐洗檢測方法包括使用熱水(40℃)和冷水(室溫)，使用美國紡織化學和染色協會(AATCC)WOB標準粉末洗滌劑的機洗循環，在室溫下懸掛至乾燥。
實施例1在如表格3的實施例1中，2-5英寸(5.1-12.7cm)寬的功能性層壓件使用圖1中簡示的設備製備。該層壓件具有如表格3中示出的和表格2所描述的功能性元件。該功能性元件在張力下從輥供應到圖1所示的設備中。0.1-0.2英寸的節距(2.5-5.8mm)如表格3所示被用於不同的實施例。該兩層非織造織物在足夠有效使所述兩個非織造織物扁平化的的張力下由輥供應到圖1所示的設備上(例如參見輥33和33』)。一般地，在該粘合劑被引入之前，該傳導元件被引入到該結構中。但是如表格3所示，該粘合劑在一些樣品中也在該傳導元件之前被引入。
對於所有的樣品，該粘合劑在接觸非織造織物的底層之前被熔噴。對於所有樣品，苯乙烯/異戊二烯嵌段共聚物基粘合劑被使用(Bostik Findley Inc.，Wawatosa，Wisconsin，USA)。該粘合劑在149攝氏度下被施加。如表格3所示使用足夠的夾持輥壓力，進入到一對夾持輥(大致與圖1中的夾持輥50所示相同)的樣品的速度為50-200ft/min(15.2-61.0m/min)。該上和下層非織造織物和傳導長絲被這個工藝粘合地粘結。
表格3示出了用於在經受指定的洗滌循環次數之後50釐米長度樣品的電阻數據。正如表格所示，洗滌檢測該樣品表明對於每個單個傳導元件來說在直流電阻中沒有任何大的改變，除了稍微增加到小於兩倍的該洗滌前的電阻。
表3



實施例2這個實施例提供了具有至少一個改進的外層的層壓件。正如在前面的實施例中那樣，銅基傳導元件，金屬線，帶和/或者鍍金屬紗線可以被插入到兩個非織造層之間。該傳導元件用熱熔粘合劑粘結到兩層非織造織物之間。該兩層非織造物如實施例那樣在足夠張力下在輥上供應(例如圖1的輥33和33』)，從而有效地使所述兩個非織造織物扁平化。該傳導元件(銅帶)在沒有張力時處於放鬆狀態。該粘合劑被熔吹到該該非織造織物的底層器上。
在這個實施例中，在該外層之一中沿大致與該傳導元件之一共線的，例如與該兩個銅帶中的至少一個共線的路徑間隔設置穿孔。這些在該外層(非織造物)中的穿孔沿該非織造材料的長度點狀分布。這樣的穿孔還在電學和電子學被稱為「通道」(這裡該通道被構造為一種從一個表面到另一個連通的通路並且通過該通道穿過金屬絲或者功能性元件，使得該金屬絲在這樣的通道下面)。
如圖5所示，該穿孔例如可以是矩形或者圓形截面形孔的幾何形狀，其通過「穿孔」裝置獲得。任何截面形總的來說是適合的並且通過具有期望形狀的孔衝模容易設置。穿孔裝置可以例如包括手持裝置，其生產單個孔，和3孔衝紙裝置，其用於在紙中製作3-環裝訂孔。總體上，這樣的穿孔裝置以分步和重複方式使用以便製作一系列在該非織造物中固定間隔的孔。
另外，該非織造薄片可以通過專門的穿孔設備提供，該設備能夠在固定間隔上穿孔或者在由操作者選擇的隨機間隔上穿孔。另外，該非織造薄片可以被劃痕。這樣被穿孔或者劃痕的該非織造薄片可以以常規方式被卷繞，以便然後安裝在設備中(例如圖1所示在位置33或者33』中)。在另一個實施例中，通道可以以任何形狀直接切割未卷繞的輥的多層深度。該穿孔非織造物然後可以用於形成功能性層壓件。
該說明書中的內容不能被認為限定本發明的範圍。所有的實施例僅僅是示範性的而不是限定性的。按照本領域普通技術人員根據所述教導的理解，上述的實施例可以被改進。可以加入元件或者省去元件，而不背離本發明。因此應該理解的是本發明需要用權利要求書的範圍衡量，可以以已經在說明書中描述的方式的替換方式實施。
權利要求
1.一種具有大致扁平外觀的功能性層壓件，包括(a)織物或者薄膜的第一和第二外層；(b)至少一個與該織物或者薄膜的第一和第二外層共同延伸的至少一個功能性元件；和(c)用於在兩個外層之間粘結該功能性元件的粘合成分。
2.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，織物或者薄膜的外層具有大致相同的寬度。
3.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，織物或者薄膜的每個外層具有與該功能性元件接觸的內表面和外表面，並且該粘合劑僅僅部分覆蓋至少一個外層的內表面並且伸入到每個層的外表面。
4.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，該功能性層壓件包括至少兩個大致平行或者一起延伸的功能性元件。
5.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，至少一個功能性元件的一部分通過設置在該功能性層壓件中的至少一個通路被暴露。
6.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，該功能性元件選自絕緣的單股或者多股金屬線，非絕緣的單股或者多股金屬線，塗敷金屬的聚合纖維，固有傳導的聚合纖維，塑料光纖，石英玻璃光纖，和塗敷金屬的薄膜。
7.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，該功能性元件包括至少一種具有功能性性能的材料，該至少一種材料被攙雜，扭結，芯紡或者覆蓋有至少一種具有功能性性能的其他材料。
8.根據權利要求7所述的功能性層壓件，其中，該具有功能性性能的材料選自金屬線，電學或者光學的功能複合紗線，其包括被至少一個功能性覆蓋長絲圍繞的彈性元件，導電彈性體複合物，其具有可變電阻，和鍍銀的紡織尼龍長絲。
9.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，該織物或者薄膜外層選自非織造織物，織造織物，針織織物，紙和聚合薄膜。
10.根據權利要求7所述的功能性層壓件，其中，該織物或者薄膜的外層選自非織造織物，織造織物，針織織物，紙和聚合薄膜。
11.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，每個外層具有外表面，該功能性層壓件的遠端被摺疊回到其自身上至少一次，這樣摺疊的端部被緊固到一個外層的該外表面上。
12.根據權利要求11所述的功能性層壓件，其中，該摺疊的端部被機械緊固機構緊固，所述機械緊固機構選自粘結，鉚接，快連接，縫合，訂書釘連接，焊接和封裝。
13.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，該層壓件適於連接到至少一個連接器上，所述連接器能夠用於將在該層壓件中的功能性元件連接到選自電和輻射的源上。
14.根據權利要求1所述的功能性層壓件，其中，該層壓件的至少一部分是可傳導的。
15.根據權利要求14所述的功能性層壓件，其中該層壓件的至少一部分是導電的。
16.根據權利要求14所述的功能性層壓件，其中，該層壓件的至少一部分導光。
17.根據權利要求14所述的功能性層壓件，其中，該層壓件的至少一部分能夠提供電磁場。
18.根據權利要求14所述的功能性層壓件，其中，該層壓件的至少一部分能夠提供對電磁場的屏蔽。
19.一種用於製備具有大致扁平外觀的功能性層壓件的方法，包括提供一段具有第一表面和第二表面的不可伸展的材料的第一件；將與所述不可伸展的材料一起延伸的至少一段功能性元件延伸和固定，並且將該功能元件的伸展的段固定到所述不可伸展的材料的第一件的大致一部分固定長度上；提供具有第一表面和第二表面的不可伸展的材料的第二件，將所述不可伸展的材料的第二件固定到功能性元件上或者固定到與所述功能性元件共同延伸的所述不可伸展的材料的第一件的第一表面的大致一部分長度上，以便形成該功能性層壓件。
20.根據權利要求19所述的方法，其中，至少兩個功能性元件被伸展和固定成大致平行或共同延伸。
21.根據權利要求19所述的方法，其中，所述至少一個通路設置在該功能性層壓件中，該至少一個功能性元件的一部分通過所述通路被暴露。
22.根據權利要求19所述的方法，其中，所述功能性元件選自絕緣的單股或者多股金屬線，非絕緣的單股或者多股金屬線，塗敷金屬的聚合纖維，固有傳導的聚合纖維，塑料光纖，石英玻璃光纖，和塗敷金屬的薄膜。
23.根據權利要求19所述的方法，其中，該不可伸展的材料是織物或者薄膜，選自非織造織物，織造織物，針織織物，紙和聚合薄膜。
24.根據權利要求23所述的方法，還包括對該不可延伸的材料的第一件穿孔以形成通路開口。
25.根據權利要求24所述的方法，該通路開口選自孔，狹縫，狹槽。
26.根據權利要求24所述的方法，其中還包括對不可伸展的材料的第二片穿孔以便形成通路開口。
27.根據權利要求19所述的方法，其中，還包括如下步驟(i)該功能性層壓件的遠端被摺疊回到其自身上至少一次，(ii)這樣摺疊的端部被緊固到一個外層的外表面上。
28.根據權利要求27所述的方法，其中，所述機械緊固機構選自粘結，鉚接，快連接，縫合，訂書釘連接，焊接和封裝。
29.根據權利要求19所述的方法，其中，還包括將至少一個連接器連接到功能性層壓件上，所述連接器能夠用於將在該層壓件中的至少一個功能性元件連接到選自電和輻射的源上。
30.根據權利要求29所述的方法，其中，還包括將電源連接到所述至少一個功能性元件上。
31.根據權利要求29所述的方法，其中，還包括將所述輻射源連接到所述至少一個功能性元件上。
32.一種服裝或者可穿著物，其結合有根據權利要求1所述的功能性層壓件。
全文摘要
本發明提供一種功能性層壓複合織物，該織物是結實的，耐洗的並且適合於圍繞3維主體固定，本發明還提供一種形成這樣織物的方法。該功能性層壓織物設有至少一個導電、導光、提供電磁場或者提供對電磁場的屏蔽的功能元件。一般而言，該功能性層壓織物足夠結實以便結合到服裝中並且用於所謂的可佩戴的電子裝置。
文檔編號A41D1/00GK1968804SQ200580019800
公開日2007年5月23日 申請日期2005年6月15日 優先權日2004年6月18日
發明者Q·N·哈森吉, S·B·布爾 申請人:特克斯特龍尼克斯公司