專利名稱：可吹制的絕緣絲團(tuán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種羽絨狀絕緣絲團(tuán)(clusters)和混合物，以及制造這種材料的方法。
背景技術(shù)：
專業(yè)人員已經(jīng)付出了許多努力，試圖獲得具有類似羽絨質(zhì)量的絕緣材料，以便將這種材料用于絕緣物品，例如服裝、睡袋、暖被或類似物。經(jīng)過在先的努力，已經(jīng)提出了可以使用的材料，其中生產(chǎn)的大部分這種材料相對于羽絨狀物品具有過大的重量和過大的密度，而且，很難通過常規(guī)的設(shè)備來吹制。
在授予Babbitt等人的No.專利5,624,742中，描述了一種吹制的絕緣材料，這種絕緣材料包括由第一種和第二種具有絕緣作用的玻璃纖維材料的混合物。多種纖維之一種具有較小尺寸，以便填充在一大堆纖維之間的空隙。
在授予Miller的專利No.3,892,919中，描述了一種填充材料，其采用比較大的圓柱形或球形纖維體，以及由羽毛狀物體，根據(jù)要填充的空間，將纖維體與羽毛狀物體相互混合。
在授予Aldrich的專利No.4,167,604中，描述了一種經(jīng)過改進(jìn)的熱絕緣材料，這種材料是羽絨和合成短纖維的混合物，所說合成短纖維由空心的聚酯長絲構(gòu)成，后者采用硅樹脂對其進(jìn)行處理，并且形成經(jīng)過梳理的網(wǎng)狀物。
在授予Liebmann的專利No.4,248,927中，描述了一種絕緣材料，其中包括由天然羽毛和羽絨，以及合成聚酯的結(jié)合物形成的網(wǎng)狀物。
在授予Smith的專利No.4,468,336中，描述了松散填充的絕緣材料，將其吹入空間中。絕緣材料包括松散填充的纖維素絕緣材料與短纖維混和的混合物。
在授予Muncrief的專利No.5,057,168中，描述了一種由粘合纖維與絕緣纖維混和形成的絕緣材料。絕緣纖維選自合成纖維和天然纖維形成的毛層(batt)，可以將毛層切割成任何需要的形狀。
在授予Hernandez等人的專利No.5,458,971中，描述了一種纖維混合物，將其用于服裝的纖維填充物。纖維填充混合物包括卷曲的空心聚酯纖維和卷曲的粘合纖維。
在授予Cooper等人的專利No.4,040,371中，描述了一種聚酯纖維填充材料，其包括聚酯短纖維與有機短纖維的混合物。
在授予Frank的專利No.5,492,580中，描述了一種將第一種熱塑性、熱固性、無機或有機纖維的混合物和第二種熱塑性纖維混合的材料。
在授予Donovan的專利No.4,588,635中，公開了一種優(yōu)良的合成羽絨，并且，具有特殊的重量輕的熱絕緣系統(tǒng)，通過使用低密度組合的纖細(xì)纖維可以獲得所述的熱絕緣系統(tǒng)，并且描述了纖維混合物的范圍，當(dāng)將其用于制造絕緣毛層時，其具有的優(yōu)點是具有羽絨狀物品的質(zhì)量，例如，具有比較高的熱-重量比，柔軟的手感，以及良好的壓縮恢復(fù)能力。這種材料可以接近或者在某些情況下甚至可以超過天然羽絨的熱絕緣性能。但是，從機械的觀點出發(fā)，非常纖細(xì)的纖維具有剛性和強度缺陷，使其很難生產(chǎn)、制造和使用。這種合成絕緣材料的恢復(fù)性能可以通過加大纖維直徑來加強，但是，較大纖維成分的增加將嚴(yán)重地降低整個材料的熱絕緣性能。在潮濕條件下，纖細(xì)纖維組合物的機械穩(wěn)定性下降，這是由于和毛細(xì)管水相關(guān)的表面張力大大高于由于地心引力或者其他正常使用的負(fù)載產(chǎn)生的表面張力，其對于材料結(jié)構(gòu)具有相當(dāng)大的不良影響。與水禽的羽絨不同，其中描述的公開的纖維結(jié)合物具有優(yōu)良的抗水性能。
在Donovan等人的美國專利US-4,992,327中，其中描述了采用粘合纖維成分改善絕緣物品的整體性能，其中不存在需要考慮的妥協(xié)因素。特別是，其中公開了涉及的合成纖維熱絕緣材料，這種材料具有粘合的纖維結(jié)構(gòu)形式，這種纖維結(jié)構(gòu)包括下述組合a)70-95％重量的合成聚合物微細(xì)纖維，這種微細(xì)纖維的直徑是3-12微米；b)5-30％重量的合成聚合物微細(xì)纖維，這種微細(xì)纖維的直徑是12-50微米，其特征是，至少有部分纖維在其接觸點相互結(jié)合，這種結(jié)合使得結(jié)構(gòu)材料的密度范圍是3-60kg/m2，結(jié)合的組合物的熱絕緣性能等于或者基本上不會差于相當(dāng)?shù)臎]有結(jié)合的組合物的熱絕緣性能。在其文件中還描述了羽絨狀的絲團(tuán)形式的良好的纖維混合物。在這篇專利中還公開了比毛層更好的區(qū)別性能優(yōu)點。
但是，在現(xiàn)有技術(shù)中，通常采用手工制造絲團(tuán)，其生產(chǎn)過程慢，時間長，不便于批量生產(chǎn)。此外，在現(xiàn)有技術(shù)中的材料不容易形成可吹制材料，其不便采用常規(guī)的制造設(shè)備。因此，需要提供一種可吹制的材料，其可以部分或者全部代替羽絨，并且便于制造，而且由常規(guī)的設(shè)備吹制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是克服上述材料中存在的缺陷。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種可吹制的材料，以便用于部分代替或者完全代替羽絨或其它可吹制的天然絕緣材料。
本發(fā)明公開了由切碎的100％合成毛層制造的絲團(tuán)。這種毛層可以是熱固化的毛層，其最好包括經(jīng)過抗水劑或潤滑劑處理的纖維，和/或干燥纖維，和/或粘合纖維。然后，將毛層機械切碎成為小絲團(tuán)，以便通過常規(guī)的設(shè)備對其進(jìn)行吹制。在某種程度上，呈隨機形狀的絲團(tuán)在相當(dāng)均勻的填充過程中，可以形成良好的包裝。在另一個優(yōu)選的實施例中，絲團(tuán)與天然材料相結(jié)合，所述天然材料包括羽絨、絲、毛、棉和其他具有絕緣性能的適合于滿足上述目的的天然材料。在另一個實施例中，對于由經(jīng)過抗水劑和/或潤滑劑處理的合成纖維和干燥合成纖維組成的材料進(jìn)行開松處理，然后，與具有前面所述的天然材料的絲團(tuán)混合。所有這些實施例的目的是提供一種可吹制的材料，其具有蓬松性質(zhì)、良好的壓縮性能、改善的手感、優(yōu)越的混合性、均勻性和外觀。
附圖的簡要描述

圖1a是本發(fā)明絲團(tuán)的優(yōu)選實施例的主視圖。
圖1b是圖1a所示本發(fā)明由SEM放大的主視圖。
圖2a是表示絲團(tuán)和天然材料，例如羽絨的第二優(yōu)選實施例的主視圖。
圖2b是圖2a所示本發(fā)明由SEM放大的主視圖。
圖3是材料浸濕之后，回彈(loft)的比較曲線。
圖4是材料浸濕之后，回彈的比較圖像。
本發(fā)明的詳細(xì)說明本發(fā)明的材料包括由切碎的100％的合成毛層制成的絲團(tuán)。根據(jù)毛層的組成成分，這種毛層可以是熱固化的毛層，或者不是。這種毛層最好包括經(jīng)過抗水劑處理或潤滑劑處理的纖維和/或干燥纖維和/或粘合纖維。然后，毛層被機械切碎一到幾倍小的絲團(tuán)，后者可以被吹制，而具有羽絨狀的質(zhì)量?？梢钥紤]采用網(wǎng)狀物(通常是單獨的一層狀材料)和毛層(通常是多層材料)，或者其部分可以用于制造本發(fā)明的絲團(tuán)。通過下面的實例來描述本發(fā)明的制造絲團(tuán)的方法。
絲團(tuán)可以由重量輕的粗梳條子制成，所述粗梳條子由合適的合成的粘合纖維的混紡紗制成。纖維混紡紗最好是授予Donovan等人的美國專利US-4,992,327中公開的纖維混紡紗，其中公開的內(nèi)容在本文中作為參考。其他利用纖維混紡紗的優(yōu)選實施例包括經(jīng)過抗水劑處理、或經(jīng)過潤滑劑處理的纖維和/或干燥纖維和/或粘合纖維。首先，使條子在梳理機的外側(cè)的通常用于此目的的條筒中匯集，并且，直接通過加熱管，由加熱管加熱結(jié)合粘合纖維混合物。在完成結(jié)合步驟的過程中，蓬松的粗梳條子不收縮和密度不加大是非常重要的。各條子端部下降通過豎直管，同時由導(dǎo)向環(huán)使其位于中心，隨著加熱空氣通過管件向上吹，結(jié)合形成蓬松的、線形的纖維組合物。從加熱管出來，條子被拉到切割機型短纖維切割機的入口一側(cè)。進(jìn)行單純切割，在切割過程中，不產(chǎn)生纖維熔化導(dǎo)致密度增加的效果。這種方法產(chǎn)生匯聚在一起的非常蓬松的纖維絲團(tuán)。
在如上所述的試驗方法中，采用長而薄的7/8英寸，4盎司/碼2的PRIMALOFT毛層(PRIMALOFTONE)薄片對上述方法進(jìn)行試驗，而不是粗梳條子，PRIMALOFT毛層具有交叉疊合、結(jié)合的結(jié)構(gòu)，其由Donovan等人的美國專利中公開的那種纖維混紡紗構(gòu)成，如上所述，并且可以通過商業(yè)購買。毛層的帶條大約為7/8英寸寬，沿著機器橫向(CD)進(jìn)行切割，獲得的纖維取向基本上平行于毛層帶條的長度方向，在這一方面正像粗梳條子。由PRIMALOFT毛層制成的帶條預(yù)先結(jié)合，因此具有足夠的整體性，以便容易供給進(jìn)入切割機?？梢韵嘈?，在切割之前進(jìn)行結(jié)合還改善了切割質(zhì)量。采用的短纖切割機(staple cutter)類型是由日本ACE MACHINERYCO.公司制造的實驗設(shè)備，其設(shè)計型號為NO.C-75，以間隔7/8英寸處進(jìn)行切割。單純地切割PRIMALOFT毛層的供給原料，成為匯集的絲團(tuán)狀立方體，后者每個的尺寸大約為7/8×7/8×7/8英寸。顯示出來的絲團(tuán)匯集物的密度大大小于0.5 lb/ft3，將其制成羽絨狀，并且具有單位重量足夠有效的絕熱物。作為供給原料的PRIMALOFT毛層具有公稱密度0.5 lb/ft3，并且在切割過程中，實際上沒有增加密度的現(xiàn)象發(fā)生。
絲團(tuán)匯集物的密度大大小于單獨絲團(tuán)的密度。如果本發(fā)明的絲團(tuán)直接由粗梳條子制成，而不是由毛層制成，由此產(chǎn)生的絲團(tuán)在某種程度上呈圓柱形，而不是立方體或矩形形狀。
這種優(yōu)選方法采用的毛層由疊置的粗梳毛卷(plied card-laps)組成，但是，其他類型的纖維也同樣適用。最好，由粗梳毛卷或網(wǎng)狀物形成毛層，其具有的密度和羽絨的密度相當(dāng)。粗梳毛卷或網(wǎng)狀物最好由0.5-0.6旦尼爾的粘合纖維和/或干燥纖維和/或抗水纖維制備。在此優(yōu)選的方法中，粗梳毛卷或網(wǎng)狀物包括40％粘合纖維，30％1.4旦尼爾干燥纖維，30％1.4旦尼爾抗水纖維。最好，借助具有固定蓋板的、單獨的圓柱形金屬梳理機，將這些選擇的纖維梳理成為3 oz./sq.yd.的組合物。這些梳理機可以通過南加利佛尼亞HOLLINGSWORTH SACO LOWELL OFGREENVILLE獲得。被送出的梳理機的輸出物，通過熱的電子和/或氣體點火源，加熱固化粘合纖維。將毛層加熱經(jīng)過一段時間，并且達(dá)到一定溫度，足以引起纖維結(jié)合。在這種情況下，采用的溫度在300-400°F之間。然后，切碎熱固化的毛層，最好經(jīng)過RANDO開松混合機兩次(這種設(shè)備由NY的RANDO MACHINE COMPANY OF MACEDON)制造，以便制成本發(fā)明的絲團(tuán)。附圖1a和1b是絲團(tuán)的主視圖，其中絲團(tuán)經(jīng)過兩次切碎。
其它變化包括
1.增加短纖維的長度，達(dá)到能夠梳理的極限，以便于改善絲團(tuán)的整體性和耐久性；2.改變粘合纖維含量使之能夠良好地調(diào)節(jié)(“fine tune”)絲團(tuán)的切碎性能、可切割性能、凝聚力，以及工作特性；3.改變絲團(tuán)的尺寸、形狀和各方比例；4.根據(jù)目的需要采用超聲波結(jié)合裝置；5.切碎絲團(tuán)一次以上；6.采用未經(jīng)過熱固化的毛層；7.僅僅部分切碎毛層或網(wǎng)狀物。
顯而易見，經(jīng)過兩次切碎的絲團(tuán)光滑，而且，比僅僅切碎一次的絲團(tuán)更容易混和。而且，能夠制成熱固化毛層的帶條或條子，其可以被切開，然后，將這些部分通過標(biāo)準(zhǔn)的切碎加工過程，從而形成絲團(tuán)。
通過上表面所述的實例，在不脫離本發(fā)明范圍的條件下，根據(jù)需要可以獲得多種變化的形式。
圖2a和2b中描繪了另一個實施例，其中絲團(tuán)與天然材料，即，羽絨相互混合。對于這些實施例中材料的回彈和壓縮性能進(jìn)行評估，并且用其填充織物中的空隙(fill for channels in fabric)進(jìn)行試驗。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，這些混合材料具有比僅包含單一品種的材料具有更優(yōu)越的性能。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)需要，本發(fā)明可以使用其他天然材料，例如、絲、毛、棉和其他合適的天然絕緣材料，或者是它們的結(jié)合，與絲團(tuán)混合。當(dāng)然，為了滿足需要，這些材料可以通過加工處理，從而構(gòu)成具有可吹制性能的混合物。而且，本發(fā)明還提供了另一種實施例，其中包括含有開松纖維的絲團(tuán)、天然材料和合成材料的混合物。用于混合物中的開松纖維可以是任何一種0.5-6.0旦尼爾纖維、經(jīng)過防水劑處理和潤滑劑處理纖維的混合物。
試驗1絲團(tuán)的性能25英磅的經(jīng)過兩次切碎的毛層絲團(tuán)包括30％經(jīng)過抗水劑或潤滑劑處理的纖維、30％干燥纖維和40％粘合纖維，將其裝入吹制站的混合桶中。一旦打手在桶中轉(zhuǎn)動，切碎的毛層絲團(tuán)很容易地單獨被開松，并且，通過測量和吹制系統(tǒng)，不產(chǎn)生任何問題。
試驗2絲團(tuán)和天然材料，即，羽絨混合的性能隨后，基本上是將25英磅羽絨加入試驗1中的桶中。在五分鐘內(nèi)進(jìn)行混合，顯示產(chǎn)品混合相當(dāng)均勻，并且呈羽絨狀。產(chǎn)品能吹制得極好。將產(chǎn)品放入內(nèi)衣中以便用手進(jìn)行評估。這種產(chǎn)品伸展性能非常好。這種混合物比單獨的羽絨更容易加工。
試驗3天然材料，即羽絨和添加絲團(tuán)的性能將25英磅羽絨裝入吹制站的混合桶中。接著加入25英磅切碎的毛層。雖然花費比試驗2中的方法更長的時間，其組成成分顯示出良好的混合效果。此外，獲得的產(chǎn)品從外觀上看，均勻性稍有欠缺。這種產(chǎn)品能吹制得極好。將產(chǎn)品放入內(nèi)衣中以便用手進(jìn)行評估。產(chǎn)品的伸展性能比試驗2中的產(chǎn)品稍差。但是，這種混合物比單獨的羽絨具有更容易的加工性能。
重復(fù)上述加工過程若干次，保證上述加工過程是可重復(fù)的。制造試驗2中的一批50英磅產(chǎn)品，填充12件內(nèi)衣。非常容易混合，其均勻程度與前面的試驗一樣好，而且，這種產(chǎn)品的吹制性能與羽絨中的性能相同。但是，代替絲團(tuán)和羽絨的比例50/50，將絲團(tuán)/羽絨的這種比例改變?yōu)?5/35。其吹制性能不如比例為50/50的材料好，而且不均勻。
試驗4重復(fù)試驗2的過程。但是，將絲團(tuán)與羽絨的比例50/50替換為絲團(tuán)/羽絨是75/25。這種產(chǎn)品的吹制性能和均勻性都不如50/50產(chǎn)品好。
簡而言之，采用高百分比例的絲團(tuán)與天然材料，即，羽絨相互混合而成的混合物，其羽絨狀的感覺比50/50比例的混合物稍差。這種混合物也很難進(jìn)行精確計量。進(jìn)行吹制的噴嘴尺寸可以對此進(jìn)行補償。在某些情況下，用手進(jìn)行混合，也可以加強混合物的性能。
在抗吸水性方面，絲團(tuán)具有比羽絨優(yōu)越的性能。在干燥和經(jīng)過浸濕水分不同次數(shù)之后，對于合成物混紡紗和羽絨/合成物類型的絕緣材料和羽絨進(jìn)行實驗，測量其回彈、吸水性和密度。
試驗5在最終使用中，絕緣材料被用于服裝或睡袋。為了表示實際的濕度條件，在浸水之前，將試驗材料放入織物枕套中。這些枕套的尺寸是8”×9”，用3 oz./sq.yd.防破裂尼龍織品制造，縫紉三個邊緣。第四個邊緣采用安全別針釘合。
被試驗的材料是天然材料，即，羽絨、50/50的羽絨/切碎毛層絲團(tuán)、單獨的切碎毛層絲團(tuán)，帶抗靜電處理劑的切碎的毛層絲團(tuán)。將12克絕緣材料放入各枕套中，各種類型的材料填充三個同樣制品。測量各樣品最初的回彈和重量，并且進(jìn)行記錄。
首先，將各樣品半浸入70°F水中10秒，然后，保持在水中漂浮20分鐘。在此時，將各樣品送入工業(yè)壓榨機，經(jīng)過一次壓制，測量其回彈度。然后，將各樣品劇烈搖動10秒鐘，再測量記錄其回彈度。然后，再將樣品半浸入水中10秒，重復(fù)上述過程，以便測量在總浸水暴露(soakinyexposure)1、2和4小時后的數(shù)值。圖3表示通過浸水暴露后，產(chǎn)品回彈效果的比較曲線。圖4是一幅圖片，其表示在通過浸水暴露后，回彈度的區(qū)別，其中(A)表示經(jīng)過浸水、壓榨和搖動四小時后的羽絨；(B)表示經(jīng)過浸水、壓榨和搖動四小時后的50/50的羽絨/切碎毛層；(C)表示干燥羽絨。
當(dāng)清洗絲團(tuán)/羽絨混合物時，這種混合物變得更蓬松。通常，在含水環(huán)境條件下，羽絨不像其干燥時那樣蓬松。羽絨變得扁平，其結(jié)果是變薄。單獨的絲團(tuán)和其與羽絨的混合物表現(xiàn)出具有優(yōu)良的抗水性能，并且，通過清洗性能加強，不會導(dǎo)致單獨填充羽絨時常見的結(jié)塊現(xiàn)象。
眾所周知，使用絲團(tuán)(和開松纖維)可以導(dǎo)致在產(chǎn)品中出現(xiàn)一定程度的靜電，這種情況可以得到解決，即，采用織物軟化片材和/或靜電去除噴霧劑。在某些時候，需要在切碎之前，采用靜電去除處理劑處理毛層。
因此，通過上面的詳細(xì)描述，公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，可以理解本發(fā)明的優(yōu)點。本發(fā)明的范圍并不限于上述實施例，而是由本發(fā)明的權(quán)利要求書來限定。
權(quán)利要求
1.一種可以吹制的絕緣材料，其包括一種或多種材料，所述材料選自毛層、網(wǎng)狀物、部分毛層和部分網(wǎng)狀物并經(jīng)過一次或多次切碎，制成為可吹制的絲團(tuán)。
2.按照權(quán)利要求1所述的可吹制的絲團(tuán)，其特征是絲團(tuán)與可吹制的天然絕緣材料混合。
3.按照權(quán)利要求2所述的混合物，其特征是天然材料包括一種或多種由羽絨、絲、毛、棉組成的材料中選出的材料。
4.按照權(quán)利要求2所述的混合物，其特征是其包括一種或多種由經(jīng)過開松的、經(jīng)過抗水劑處理的合成纖維、經(jīng)過潤滑劑處理的合成纖維和干燥的合成纖維構(gòu)成的材料中選出的材料。
5.按照權(quán)利要求4所述的混合物，其特征是天然材料包括一種或多種由羽絨、絲、毛、或棉組成的材料中選出的材料。
6.按照權(quán)利要求2所述的混合物，其特征是絲團(tuán)包括不多于50％的混合物。
7.按照權(quán)利要求4所述的混合物，其特征是干燥纖維是干燥聚酯纖維，經(jīng)過抗水劑或潤滑劑處理的纖維是硅化聚酯纖維。
8.按照權(quán)利要求2所述的混合物，其特征是權(quán)利要求1中所述的混合物包括不多于40～75％重量的混合物。
全文摘要
一種可吹制的絕緣材料,其包括切碎成為可吹制絲團(tuán)的毛層。在多個優(yōu)選實施例中,絲團(tuán)包括經(jīng)過抗水劑或潤滑劑處理的纖維,和/或干燥纖維,和/或粘合纖維,其可以是絲團(tuán)和包括天然材料的混合物,所述天然材料包括羽絨、蠶絲、絲、毛、棉花或者具有絕緣性質(zhì)的任何天然材料,或者是它們的結(jié)合物,還包括開松的合成纖維。
文檔編號A47G9/00GK1355865SQ00808968
公開日2002年6月26日 申請日期2000年6月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月14日
發(fā)明者齊威勒·M·格羅, 維克托·P·拉斯克斯基 申請人:阿爾巴尼國際公司