專利名稱：改進(jìn)的防水聚酯填充用纖維的制作方法
本申請(qǐng)是由Frankosky于1989年12月12日提出的07/449，615號(hào)待審專利的后續(xù)申請(qǐng)。
本發(fā)明涉及帶防水涂層的聚酯填充纖維的改進(jìn)，尤其用于服裝。
聚酯填充纖維(有時(shí)也叫做聚酯纖維填充材料)作為一種價(jià)格便宜的填充物和/或保溫材料，已被人們普遍接受，大量生產(chǎn)，并用于枕芯、墊子和其它裝飾材料(包括床上用品)，和服裝。由于選擇聚酯填充纖維比羽絨或羽毛保溫層更經(jīng)濟(jì)有效，且防水效果好，所以用于許多服裝制成品的商業(yè)化生產(chǎn)。然而，人們希望服裝能防水，如在寒冷的雨天，透水的衣服會(huì)使人不舒服。這就是本發(fā)明的目的。
通常的防水阻止了汗從衣服滲出，這并不是解決辦法。因?yàn)槌龅暮棺罱K會(huì)形成汗流，使人很不舒服?，F(xiàn)在，有各種形式的覆蓋層(包括薄膜)，已經(jīng)改進(jìn)為可使水汽透過，液體則不能透過。一般，這種薄膜已用于或附著在織物上用來制造“防水/透氣”服裝。實(shí)際上，這種服裝在織物和薄膜連接或附著處需要進(jìn)行專門的縫合，如袖子和口袋處。這種特殊的縫合成本高，設(shè)計(jì)上受到限制，也影響美觀(例如對(duì)極薄的織物)。目前，防水/透氣薄膜已與稀松布附著用作襯里，這一改進(jìn)擴(kuò)大了設(shè)計(jì)范圍，減少了縫合量，但是，為了與稀松布膠合，制造薄膜時(shí)需經(jīng)過特殊的處理，且需分步附著在稀松布上。
為了改善聚酯填充纖維的美觀效果，最好對(duì)填充纖維“上膠”，涂一層保護(hù)面(例如耐洗面)，通常是聚硅酮，即一層凝固的聚硅氧烷，如公開于Hofmann的美國專利3，271，189、Mead等人的美國專利3，454，422、Ryan的美國專利3，488，217、Salamon等人的美國專利4，146，674、Pamm的美國專利4，281，042、Frankosky的美國專利4，304，817、及Takemoto油脂有限公司的日本專利58-214，585(1983年)。正如這些參考文獻(xiàn)中所討論的那樣(如Pamm和Frankosky)，在上膠面獲得較好粘合效果方面，一直存在嚴(yán)重的問題。
當(dāng)將這種聚酯填充纖維，特別是上膠的聚酯填充纖維填充到服裝或其它制品中時(shí)，對(duì)防水聚酯填充纖維存在的上述問題，人們一直希望找到一種有效的解決辦法來克服所述缺點(diǎn)。
存在的另一個(gè)問題，正如LeVan在美國專利4，869，771所述的，聚酯填充纖維從織物的外罩漏出;此外這篇專利還提到與聚酯填充纖維粘附的材料問題。
根據(jù)本發(fā)明，我們現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)明了一種特殊的共聚醚酯彈性薄膜，它是親水的，可以固定在上膠的聚酯填充纖維上，例如以絮胎的形式。其它的優(yōu)點(diǎn)將在下文描述。
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種聚酯填充纖維絮胎，或一種充有聚酯填充纖維的服裝或其它制品。其中聚酯填充纖維是固定在一種防水親水性彈性材料的連續(xù)的柔軟層上，該層具有水汽透過率至少為3500gm.mil/m2/24小時(shí)，按照ASTME96-66(程序BW)所述，這種親水的彈性材料是一種共聚醚酯彈性材料或兩種或兩種以上共聚醚酯彈性材料的混合物，具有大量的長鏈酯單元和短鏈酯單元，通過酯鍵合首尾相連，所述的長鏈酯單元以下式表示
所述的短鏈酯單元以下式表示
這里，G是將末端羥基從聚烷撐氧乙醇(平均分子量為400-3500)中除去后的二價(jià)基團(tuán)。然后，通過聚烷撐氧二醇在共聚醚酯或兩種或兩種以上共聚醚酯的混合物中加入環(huán)氧乙烷基團(tuán)，加入的環(huán)氧乙烷量相對(duì)于共聚醚酯或其兩種或兩種以上的混合物的總量為約25-68%(重量);R是將羧基從二羧酸(分子量小于300)中除去后的二價(jià)基團(tuán);D是將羥基從二醇(分子量小于250)中除去后的二價(jià)基團(tuán)。所述的親水共聚醚酯或其兩種或兩種以上的混合物，具有約25-80%(重量)的短鏈酯單元。
優(yōu)點(diǎn)是，如果需要的話，填充纖維通過一種疏水性的彈性材料插入層固定在親水性彈性材料的連續(xù)層上，疏水彈性材料具有水汽透過率400-2500gm.mil/m2/24小時(shí)，最好為800-1200gm.mil/m2/24小時(shí)所述的疏水性彈性材料是一種共聚醚酯，它具有許多重復(fù)的長鏈酯單元和短鏈酯單元，所述長鏈酯單元由下式表示
所述的短鏈酯單元由下式表示
其中G是一個(gè)從聚烷撐氧二醇(具有的平均分子量約400-3500)除去末端的羥基后二價(jià)的取代基，通過聚烷撐氧二醇在共聚醚酯中加入環(huán)氧乙烷的量不大于20重量百分比;R是從具有分子量小于300的二羧酸中除去羰基后的一個(gè)二價(jià)取代基;D是從具有分子量小于250的二醇中除去羥基后的二價(jià)基團(tuán);所述疏水彈性材料最好具有約25-80重量百分比短鏈酯單元。填充纖維可以方便地通過點(diǎn)粘或其它不連續(xù)的方式間歇地與疏水彈性材料結(jié)合，最好使用具有低熔點(diǎn)的粘合纖維。
可以理解，上述的彈性材料可能是單一的共聚醚酯彈性材料，如果需要也可能是兩種或兩種以上共聚醚酯彈性材料的混合物。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是，柔性薄膜由一個(gè)以上的彈性材料層組成。一層為親水的彈性材料，如上述。第二層可能與第一層復(fù)合在一起，也可能是疏水彈性材料，例如一種共聚醚酯，它含有20.3重量百分比的1，4-對(duì)苯二甲酸丁二酯，7.9重量百分比的1，4-間苯二甲酸丁二酯，51.7重量百分比的聚丁醚間苯二甲酸酯和20.1重量百分比的聚對(duì)苯二甲酸丁二醚酯，其中所用的聚丁二醇丁二醚酯分子量為2000。第二層疏水性更好，且有較低的熔點(diǎn)以便粘合。
聚酯填充纖維最好上膠。絮胎等的密度范圍最好在0.5-1磅/立方英尺(約0.008-0.016gm/cm3)，密度也可以達(dá)到1.5或2磅/立方英尺(約0.025或0.03gm/cm3)。防水填充纖維組合物具有良好的性能，它可避免在使用一段時(shí)間后(如在服裝穿著時(shí)遇到的)，由于拉伸和彎折而分層的現(xiàn)象。
本發(fā)明其它方面和優(yōu)點(diǎn)將在下文描述。
本發(fā)明試圖使上述上膠的纖維填充物具有特殊的用途，所有已公開的文件在此都作為參考文獻(xiàn)，特別是Frankosky的美國專利4，304，817中所描述的混合物。
較好的親水性共聚醚酯彈性材料是那些(特別在Ostapchenko的美國專利4，725，481中所描述的)親水性彈性材料，對(duì)已有技術(shù)作了改進(jìn)，例如Vrouenraets等人的美國專利4，493，870和1976年10月1日公開的日本專利申請(qǐng)50-35623，其中公開了不很理想的共聚醚酯。實(shí)際上，正如本文所述人們認(rèn)為需要通過粘合技術(shù)來使這種共聚醚酯薄膜牢固，這是因?yàn)槟壳斑€沒有發(fā)現(xiàn)其它的方法。我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)這種薄膜被直接壓制到織物上時(shí)(例如一種聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯纖維的非織造紗布)，組合物的粘合不十分有效，在以后使用過程中的拉伸和彎折會(huì)產(chǎn)生局部的脫層，即在薄膜和織物之間的粘合部分會(huì)被破壞，因此，這種組合物在織物和薄膜之間的整個(gè)界面上的整體性就不存在了。而本發(fā)明的聚酯纖維填充絮胎能夠與這種共聚醚酯薄膜整體更好地結(jié)合，其層間結(jié)合的牢固性更加穩(wěn)定，可在實(shí)際應(yīng)用中反復(fù)拉伸和彎折。一種適用的聚酯纖維填充絮胎最好具有低的密度，大約為0.5-1磅/立方英尺，但密度也可以約為1.5，或甚至2磅/立方英尺(相當(dāng)于約0.008至0.016，到約0.025，或甚至約0.03gm/cm3)。纖維填充絮胎不象大多數(shù)織物那樣密，甚至還不如無紡輕質(zhì)稀松布密(一種用聚乙烯對(duì)苯二甲酸酯紡粘成的無紡輕質(zhì)稀松布織物，例如在Ostapcheko的專利4，725，481例1中使用的，約為7-7.5磅/立方英尺，也就是約0.12gm/cm3)，它與薄膜有較少的接觸點(diǎn)。人們可能會(huì)想到，這些差異可能是實(shí)際中所產(chǎn)生意想不到效果的主要原因，不過本發(fā)明不想受任何理論的局限。
本發(fā)明的組合物提供了一種服裝材料，這種材料將保溫和只允許水汽透過的防液體(水)層結(jié)合起來。最好的材料應(yīng)既有一定的強(qiáng)度，同時(shí)又要美觀。這種材料可以根據(jù)需要很容易地通過將熱膠粘薄膜和絮胎擠壓在一起，或通過上述織物膠合的工藝制造。當(dāng)預(yù)制的薄膜膠合到絮胎上時(shí)，可能要使用一種以粘合纖維形式的溶劑粘合劑(具有低溶點(diǎn)的粘合劑通常較好)，采用點(diǎn)粘或其它可避免連續(xù)層和薄膜粘合在一起的技術(shù)。材料可以根據(jù)需要加工成服裝或其它制品。與現(xiàn)有技術(shù)比的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)是這種新的組合物在縫合處理上具有很大的優(yōu)越性。
本發(fā)明通過下述實(shí)施例描述。所有的部分和百分比單位都是重量，除非另有說明。在每種情況下，絮胎和防水薄膜間都能得到滿意的粘合效果。
例1在例1中，50碼的3.0盎司/平方碼粘合絮胎樣品(密度約為1磅/立方英尺，由聚硅酮上膠的干燥的粘合纖維三股混紡而成)與一種共聚醚酯彈性材料薄膜復(fù)合，當(dāng)薄膜通過擠出機(jī)模頭狹縫剛剛擠出時(shí)，保持229℃，模具出口開啟約10密耳，該共聚醚酯彈性材料包括45%對(duì)苯二甲酸丁二酯和55%的混合物，該混合物中含有60%聚環(huán)氧乙烷(分子量2000)對(duì)苯二甲酸酯和40%聚環(huán)氧乙烷/聚氧丙烯(分子量＝2150，環(huán)氧乙烷含量＝25%)對(duì)苯二甲酸酯。擠壓的線速度約為2碼/分鐘，當(dāng)卷繞輥轉(zhuǎn)速增快15倍時(shí)(30碼/分鐘)，覆蓋于絮胎上的薄膜厚度減至約0.7密耳。同絮胎的第一次接觸發(fā)生在兩個(gè)卷繞輥之間的輥隙上，當(dāng)下面的卷繞輥預(yù)熱絮胎并帶著絮胎與薄膜接觸，上面的壓輥壓緊薄膜和絮胎，并冷卻薄膜使其固化。對(duì)3.0盎司的絮胎，當(dāng)繞輥帶著絮胎保持80℃，而壓輥/驟冷輥保持為60℃時(shí)，可以獲得適合的粘合效果，對(duì)大量的絮胎，其損耗可以忽略。
例2在例2中所有的條件與例1都相同，只是絮胎重量為4.5盎司，且第一對(duì)接觸輥的溫度也不同，下面帶著絮胎的繞輥為93℃，上面的壓輥保持60℃。
例3在例3中薄膜是分層制做的，雙層薄膜是通過共聚醚酯彈性材料(A)和(B)共擠壓制成的。其中(A)含有45%對(duì)苯二甲酸丁二酯和55%的混合物，該混合物含有60%聚環(huán)氧乙烷(分子量＝2000)對(duì)苯二甲酸酯和40%聚環(huán)氧乙烷/聚氧丙烯(分子量＝2150，環(huán)氧乙烷含量＝25%)對(duì)苯二甲酸酯，(B)含有20.3%的1，4-對(duì)苯二甲酸丁二酯，7.9%的1，4-間苯二甲酸丁二酯，51.7%聚對(duì)苯二甲酸丁二醚酯和20.1%聚間苯二甲酸丁二醚酯，其中所使用的聚丁二醇丁二醚酯具有分子量為2000。制備共擠壓薄膜是在一個(gè)直徑為2.5英吋(6.4厘米)的擠出機(jī)中加入共聚醚酯(A)，在直徑為1.5英吋(3.8厘米)的擠出機(jī)中加入共聚醚酯(B)，擠出后進(jìn)入混合模板與相應(yīng)的聚合物溶液在通過狹縫模頭擠出前復(fù)合為層狀。直徑1.5英吋的擠出機(jī)保持215℃，直徑2.5英吋的擠出機(jī)保持在205℃。模頭出口開啟為10密耳(0.25毫米)，模頭溫度保持為215℃。共擠壓薄膜以18碼(16.6米)/分鐘的速度生產(chǎn)，最終獲得的薄膜厚度為0.7密耳(0.018毫米)。保持?jǐn)D壓機(jī)的速度，使共聚物(A)的厚度為0.6密耳，共聚物(B)為0.1密耳。
在分步操作時(shí)，如例2的10碼絮胎樣品與雙層薄膜和無紡網(wǎng)狀織物(該織物是市售的低熔點(diǎn)聚酯粘合纖維)一起放到平板層壓裝置中，該裝置可以從上至下加熱上述材料，通過涂有Teflon(R)TFE碳氟化合物的循環(huán)傳送帶接觸加熱。傳送帶之間的空隙應(yīng)調(diào)整以避免絮胎被壓縮。薄膜與下面的皮帶接觸并安裝成使共聚物(B)朝向絮胎。粘合無紡布是一種0.63盎司/平方碼的聚酯織物，它有135℃的熔點(diǎn)，商品名稱為“Spunfab Type PE204”，置于薄膜和絮胎之間，復(fù)合層用溫度為150℃的傳送帶，以約7碼(6.4米)/分鐘的速度進(jìn)行加工。
例4在例4中制作薄膜的所有條件都與例3相同。在層壓步驟中，10碼商品絮胎樣品與雙層薄膜一起放入平板層壓裝置中，沒有粘合纖維網(wǎng)。代替了無紡粘合纖維網(wǎng)，將“Bostik”5178聚酯粉末以約0.5盎司/平方碼加到薄膜表面。復(fù)合層傳送帶以約7碼(6.4米)/分鐘、在150℃進(jìn)行加工。
Griltex EMS 6D2-2也可用作粉末粘合劑代替“Bostik”5178聚酯粉末。
不需要加入過多粘合劑，加入0.25盎司/平方碼的量可獲得較好的粘合效果?？梢岳斫?，精確的加入量取決于許多因素，例如在工藝上應(yīng)用的種類和式樣，預(yù)定的用處，美觀效果和材料的選擇。
這些組合物已顯示了很好的防水/透氣性，沒有局部分層的現(xiàn)象，而這種現(xiàn)象在薄膜與一種無紡輕質(zhì)稀松布紡粘聚對(duì)苯甲酸丁二酯織物結(jié)合時(shí)已經(jīng)遇到過，因?yàn)楸∧H僅靠擠壓覆蓋在織物上。除非稀松布織物使用一種能夠使薄膜和織物很好粘合的粘合劑進(jìn)行點(diǎn)粘才不會(huì)出現(xiàn)局部分層現(xiàn)象。薄膜還可起密封作用，使填充纖維不透過外罩。
權(quán)利要求
1.一種上膠的聚酯填充纖維絮胎，或一種充有上膠聚酯填充纖維的服裝或其它制品，其中上膠的聚酯填充纖維是固定在一個(gè)防水親水性彈性材料的連續(xù)柔性層上，該彈性材料的水汽透過率至少為3500gm.mil/m224小時(shí)[如ASTME96-66(Procedure BW)所述]，所述的親水性彈性材料是一種共聚醚酯彈性材料或兩種或兩種以上的共聚醚酯彈性材料混合物，該彈性材料中有大量的長鏈酯單元和短鏈酯單元，它們通過酯鍵合首尾相連。所述的長鏈酯單元用下式表示
所述的短鏈酯單元用下式表示
這里，G是將末端羥基從聚烷撐氧乙醇(平均分子量為400-3500)中除去后的二價(jià)基團(tuán)。然后，通過聚烷撐氧二醇在共聚醚酯或兩種或兩種以上共聚醚酯的混合物中加入環(huán)氧乙烷基團(tuán)，加入的環(huán)氧乙烷量相對(duì)于共聚醚酯或其兩種或兩種以上的混合物的總量為約25-68%(重量)；R是將羧基從二羧酸(分子量小于300)中除去后的二價(jià)基團(tuán)；D是將羥基從二醇(分子量小于250)中除去后的二價(jià)基團(tuán)。所述的親水共聚醚酯或其兩種或兩種以上的混合物，具有約25-80%(重量)的短鏈酯單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的上膠的聚酯填充纖維絮胎或服裝或其它制品，其中填充纖維是通過一個(gè)疏水彈性材料的插入層固定在所述的親水彈性材料的連續(xù)柔性層上，該疏水彈性材料具有水汽透過率為400-2500gm.mil/m2/24小時(shí)，所述的疏水彈性材料是一種共聚醚酯彈性材料或兩種或兩種以上共聚醚酯彈性材料的混合物，具有許多重復(fù)的長鏈酯單元和短鏈酯單元，所述的長鏈酯單元以下式表示
所述的短鏈酯單元以下式表示
其中G是一個(gè)從聚烷撐氧二醇(具有的平均分子量約400-3500)除去末端的羥基后二價(jià)的取代基，通過聚烷撐氧二醇加入共聚醚酯中環(huán)氧乙烷基團(tuán)的量不大于20重量百分比;R是從具有分子量小于300的二羧酸中除去羰基后的一個(gè)二價(jià)取代基;D是從具有分子量小于250的二醇中除去羥基后的二價(jià)基團(tuán);所述的疏水共聚醚酯或兩種或兩種以上的共聚醚酯混合物具有大約25-80重量百分比的短鏈酯單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的上膠聚酯填充纖維絮胎或服裝或其它制品，其中填充纖維是用一種粘合劑被不連續(xù)地粘接在所述的疏水彈性材料上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的上膠聚酯填充纖維絮胎或服裝或其它制品，其中所述的疏水彈性材料是使用粘合纖維與填充纖維粘接，該粘合纖維的熔點(diǎn)低于聚酯填充纖維和所述的疏水彈性材料。
全文摘要
一種防水親水性共聚醚酯薄膜，具有高水汽透過率，可以很好地固定在聚酯填充纖維絮胎上，因而制作容易，將該組合物用于服裝時(shí)，穿著更加舒適。
文檔編號(hào)D06M101/16GK1054108SQ9011042
公開日1991年8月28日 申請(qǐng)日期1990年12月12日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月12日
發(fā)明者邁克爾·S·弗蘭科斯基, 喬治·J·奧斯塔普瑟科 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司