專利名稱：新型纖維填料棉絮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及改進的以及被粘結(jié)的聚酯纖維填料絮墊、有時也叫棉絮，特別是能夠獲得所需的美觀性和耐用性的改進絮墊的方法，和摻入這種改進的絮墊的產(chǎn)品。
聚酯纖維填料(有時稱為聚酯纖維填料材料)是一種被廣為接受的靠墊、軟墊的其它家具用的便宜的填料和/或隔熱材料、包括床用材料和裝飾用品，并大量在商業(yè)上被生產(chǎn)使用。其中的許多用途在美國專利中涉及，如TolliverU.S.3，772，137;StanistreetU.S.4，068，036;ScottU.S.4，129，675;PammU.S.4，281，042;FrankoskyU.S.4，304，817;SiniscalchiU.S.4，551，383;和LeVanU.S.4，869，771，它們生產(chǎn)出了合乎需要的絮墊，例如通過噴灑樹酯粘合劑，一般為丙烯酸聚合物，或如現(xiàn)有技術(shù)所熟知的方法通過摻合聚酯纖維填料和粘合用纖維，或通過使用樹酯粘合劑和粘合用纖維。
為改進聚酯纖維的美觀性，已經(jīng)證明用耐久性涂層(即耐洗)使纖維填料表面平坦是合乎需要的，涂層通常為硅樹脂，即如在下列專利中公開的交聯(lián)聚硅氧烷，例如Hofmann的U.S.Pat.No.3，271，189;Mead等人的U.S.Pat.No.3，454，422;RyanU.S.Pat.No.3，488，217;Salamon等人的U.S.4，146，674;Levav上面提到的專利;Takemoto油和脂肪有限公司(OilandFatCo.，Ltd.，)JapanesePublishedApplicationNo.58-214，585(1983);或其它類型的如Marcus在U.S.PatentNo.4，818，599中公開的聚烯化氧等各類樹脂。
不管所有的現(xiàn)有的建議和商業(yè)可購的材料，特別是當用于高級裝飾材料、睡袋和蓋被時，仍然存在著容易制備的需要，均勻棉絮的特點是柔軟和適合穿著身體的懸垂性以及良好的絕熱性質(zhì);少量的纖維穿過外層材料漏出，通過洗滌干燥或干洗，提高耐洗性，并提高其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性以使棉絮能自由懸掛，不需要縫成一小塊一小塊。
按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種制備粘合絮墊的方法，包括形成約70～96wt%的聚酯纖維填料，緊緊地與粘合用纖維混合最好是雙組分粘合用纖維，粘合材料的熔點低于聚酯纖維填料的軟化點，其用量約為4-30wt%的混合物，由所說混合物制備連續(xù)的絮墊，該絮墊具有上表面和下表面，推進所說的絮墊穿過一個或多個噴射區(qū)，使在絮墊的兩面都噴上樹脂，樹脂的量是被噴射絮墊包括樹脂總量的約10-30wt%，這種被選擇提供的樹脂，在固化后，固化樹脂的玻璃化溫度(Tg)小于或等于攝氏0度，在烘爐中加熱被噴灑的絮墊使樹脂固化并軟化粘合用材料，然后通過熱軋被加熱的絮墊，使絮墊表面上的樹脂和纖維真正接觸，并冷卻被軋過的絮墊。最好在軋光機或S-園筒式結(jié)構(gòu)中，通過使用加熱的軋輥來進行熱軋。
按照本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種粘合的絮墊，包括每根長絲0.2至10dtex的聚酯纖維填料，全部用低熔點的、用量為絮墊量約2-25wt%的粘合用材料(在本發(fā)明方法中，使用粘合用纖維)粘合，所說絮墊的上表面和下表面用具有玻璃化溫度約為攝氏零度或更低的樹脂封住，其用量約為絮墊重量的10-30wt%，每面的密封率(定義為SR)至少為3，所說絮墊具有至少3的洗滌耐久性(定義為WD)，約80CN/cm2或更小的彎曲勁度(定義為B)，最好約50CN/cm2或更小。
因此，本發(fā)明首先通過制備聚酯纖維填料(混合物重量的70-96%)和適當?shù)恼澈嫌美w維(混合物重量的4-30%)的均勻混合物來提供例如在高級服裝中使用的纖維填料絮墊，這種混合物通過梳理或扯松轉(zhuǎn)變成網(wǎng)狀物，然后平鋪或交錯搭接以制成棉絮。將適宜的膠乳連續(xù)地施加到(例如通過噴射)棉絮為上表面和下表面上，膠乳可以是在水中膠狀分散的丙烯酸聚合物和/或共聚物，這在后面將予以詳述。加熱被噴涂的棉絮，例如，便利的方法是通過將其通過熱烘爐來干燥涂層并使聚合物組份聚合以獲得高分子量，并活化粘合用纖維。這個這程可以很方便地用三次通過這樣一個烘爐來進行，在涂層涂于每面后，兩次連續(xù)固化每個涂層，第三次作為前兩次的補充并活化粘合用纖維以準備熱軋。粘合的絮墊環(huán)繞或通過加熱的輥(S-園茼形或壓光工藝)以軟化并分散固化樹脂并且確保其在絮墊兩面(大表面)的纖維之間完全、均勻地分散，以防止纖維穿過絮墊漏掉，如果需要，應(yīng)確保絮墊有所需的厚度。
這里所用的樹脂因制造者不同而采用不同的稱呼，如“軟”或“中等”甚至“很軟”，但樹脂具有約0℃或更小的第二級玻璃化軟變溫度(Tg)的特征，當例如作裝飾物使用時，它們可賦與絮墊柔軟性和懸垂性，而不使纖維從絮墊中漏出。最終的絮墊基重為1.5-12oz/yd2(50-400g/m2)，厚度0.07-0.20inch/oz/yd2(0.05-0.15mm/g/m2)。因此本發(fā)明的絮墊是由聚酯纖維填料和粘合用纖維的混合物制備的，在表面上的纖維用適當?shù)娜彳涱愋偷臉渲繉用芊?。聚酯纖維填料可能都被平滑化，例如，象這里描述的，也可能是平滑和不平滑纖維的混合物。纖維填料可以是實心的、空心的或空心纖維的混合物，而且，纖維橫斷面的類型不限，即，它可以是十字形、三角形、Y形、狗胃頭形，扇形和其它非園型橫截面以及園形橫截面。纖維填料每根長絲的旦尼爾數(shù)(dpf)在0.2-10范圍之間，最好的dpf值是約1.65，由約70-96%重量的混合物構(gòu)成。通過常規(guī)裝置提供卷曲的單根纖維，典型的是每英寸5～15蜷，并具有3/4-3英寸的長度范圍。粘合用纖維占絮墊重量的約4-30wt%，并可能是皮/芯(s/c)，皮/皮(s/s)或單組份類型，這些可能由(共)聚酯、聚烯烴、聚烯烴/聚酯、聚酰胺/聚酰胺等等得到。常用的粘合用纖維的類型及其作用方式在“NonwovensWorld”3/4月，1990，P37中有所描述。在混合物中，適宜的粘合用纖維的初始dpf值典型地在2-15范圍之間，通常使用dpf為4的。常用的粘合用纖維包括在前面提到的Scott，PammFrankosky，Marcus，等人的專利中公開的那些，和在Harris等人的U.S專利4，732，809;Taniguchi等人U.S專利4，789，592;Tomioka等人的U.S專利4，500，384，Hirose等人的日本專利申請Kokai57-210，015(1982)中提出的那些，以及在現(xiàn)有技術(shù)中已知的，在本文中公開的烘爐的溫度下能起作用的那些粘合用纖維。較好的粘合用纖維包括商業(yè)可購的“Melty4080”(UnitikaCo.，日本)和“ES”和“EA”聚烯烴(ChissoCorporation日本)。絮墊上的固體樹脂涂層，占最終粘合的絮墊重量的約10-30wt%，優(yōu)選12-25wt%，最好約18wt%。正如前面提到的，適宜的樹脂涂層具有約0℃或更小的Tg。常用的樹脂通過商購丙烯酸或乙烯基膠乳組合物得到，它們包括如Rhoplex E-32(Rohm and Haas Co)，TR-934(Rohm and Paas Co.)，X-4280J(Kanebo Japan);B.F.Goodrich Co.的那些Hycar
latex組合物26146、26171、26322、26083、26092、2671、26120、2679、26796;國家化學(xué)及淀粉公司生產(chǎn)的膠乳產(chǎn)品NACRYLIC X 4445，NACRYLIC X 788-6007，NACRYLIC X4483，NACRYLIC X 4460，NACRYLIC X4260，NACRYLIC X4425，NACRYLIC X4465，NACRYLIC 4401，NACRYLIC X78-3990，NACRYLIC X78-3997，NACRYLIC X78-3905，NACRYLIC X4280，NACRYLIC 4441，NACRYLIC 78-6114，X-LINK 2873，X-LINK 2849，X-LINK 78-6119，X-LINK 2893，X-LINK 2883，X-LINK 78-6004，X-LINK 2813，RESYN 2375，DUR-O-SET E-230，DUR-O-SET E-669，和其它一些固化后具有小于或等于約0℃Tg的商購膠乳。一些這類商業(yè)可購的樹脂和其Tg值被列在手冊上，例如，一個由Goodrich，在1989年為HYCAR
丙烯酸膠乳的手冊，一個由National Starch and Chemical Corporation，名為Binders，Saturants，Laminants的手冊。
絮墊的制備一般通過常規(guī)的開松和聚酯纖維填料和粘合用纖維的混合開始，緊接著梳理和扯松使之網(wǎng)狀物。這種網(wǎng)狀物能用另一個按梳理和扯松方法制成的網(wǎng)狀物覆蓋，變成層狀物，或用其它網(wǎng)狀物交錯疊加形成非織造棉絮。然后在這個棉絮的兩面噴灑膠乳組合物并放到烘爐中固化樹脂并使粘合用纖維粘合。烘箱處理一般在150-190℃下2-5分鐘，如前面已述，絮墊一般經(jīng)過三次烘箱處理，然后，粘合的絮墊通過或圍繞至少兩個熱輥，其表面溫度為150-250℃(可能用多于兩個輥)。棉絮可能以S-園茼形包覆在輥上，以提供和輥的最大接觸。輥間可以有2-5mm的間隙，該間隙依賴于最后要求棉絮的厚度?？梢赃x擇的，粘合的棉絮可以通過軋光機輥茼并在上面加熱。在這些處理中，僅僅一個輥茼被加墊，如果需要，絮墊可第二次通過或包覆在輥上以加熱絮墊的反面。在輥上的接觸時間為3-25秒。熱軋?zhí)幚砜扇彳浐头稚渲_保樹脂能完全，均勻地分布在絮墊的表面上以防止纖維漏掉并提供一個均勻的表面、不結(jié)團，使用舒適美觀。絮墊的基本重量和厚度如前所述。
本發(fā)明的絮墊具有所需要的耐熱性和隔熱性，一般記為CLO值(見Hwang U.S.Patent No.4，514，455)。本發(fā)明絮墊表現(xiàn)出至少約0.36CLO/oz./yd2的CLO值，較好的為0.48CLO/oz./yd2或更高。
值得一提的事，在此所述的成分和工藝必須加以選擇后提供給本發(fā)明的絮墊中。必須仔細地選擇成分和工藝的組合來提供給本發(fā)明，例如，選擇在纖維上的化合物和應(yīng)用到絮墊上的膠乳，以獲得滿意的粘附，因此，最終的絮墊可能表現(xiàn)出，例如滿意的耐洗性。
CLO值按照上面提到的Hwang所描述的方法得到。
本發(fā)明絮墊的耐洗性(“WD”)通過ASTMD-4770-88的方法來評估。在實施例中，試片的尺寸為24×24英寸。耐久性值的測量是按照8.6.1段發(fā)表的測試法進行。本發(fā)明的絮墊的耐久性值為3或更高(8.5段)纖維通過外層織物漏掉或穿過是按在LeVan的U.S.PatentNo.4，869，771中所描述的方法測定，稱為密封值(“SR”)。當密封值(SR)為5時為優(yōu)秀，但當密封值為1時，表示性能很差。本發(fā)明的絮墊具有3或更高的密封值(SR)。
本發(fā)明絮墊的柔軟性和懸垂度是按照德國工業(yè)標準53362Cantilever(DIN53362Cantilever)測試的，這種方法確定并計算在機器順向和橫穿機器方向時絮墊的抗彎硬挺度，其綜合結(jié)果與懸垂度和柔軟性有關(guān)。絮墊樣品剪成25cm長，2.5cm寬，并在機器方向(MD)和機器橫向(XD)兩個方向剪。稱重每個測試樣品并將其重量記為“W”。然后通過在平臺上水平地滑動樣片直到彎曲樣品的前面達到41°30″角來確定彎曲長度(“LU”)。通過下式計算B＝F1(LU÷2)3這里B＝彎曲勁度(CN/cm2)LU＝彎曲長度(cm)F1＝9，8(W÷L)W＝樣品的重量克數(shù)L＝樣品的長度。
本發(fā)明的絮墊表現(xiàn)出80CN/cm2或更小的抗彎硬挺度(“B”是絮墊樣品MD和XD確定值的總和)。
實施例例1.82磅聚酯短纖維樣品，其中切斷長度為2英寸，1.65dpf、硅樹脂包覆的纖維占50%重量，相同切斷長度和旦尼爾的干纖維(包覆)占50%重量，用傳統(tǒng)的機械開松機開松并送入棉箱。在一個分開的開松機內(nèi)放置18lb預(yù)先已開松的粘合用纖維“Melty4080”(4dpf，切斷長度2英吋，50/50s/c)。粘合用纖維送入到含有短纖維混合物和混合的纖維的相同棉箱中，首先用手，然后通過傾斜和水平皮板輸送帶的聯(lián)合作用來機械攪拌。
將混合纖維送到兩個獨立的開松機中，每個生產(chǎn)出約60英吋寬的連續(xù)網(wǎng)狀物，基重約為1oz./yd2.(34g/m2)。將每個纖維網(wǎng)通過一個分離的橫向成網(wǎng)機并生產(chǎn)出橫向網(wǎng)狀絮墊，將絮墊置于速度約為8yd./min(73m./min)的移動輸送帶上，輸送帶收集并結(jié)合橫向網(wǎng)狀絮墊變?yōu)榫哂谢丶s為2.7oz./yd2(90g./m2.)的最終多層絮墊。在連續(xù)操作過程中，將該絮墊通過一個噴灑區(qū)，在那里Kanebo’s X-4280乳膠被施于絮墊的上表面，然后將其送入3通道烘箱(施以充足的乳膠以在絮墊上提供9wt%的固化樹脂)。第一通道的溫度為150℃，樹脂被固化，在烘箱中約1分鐘的剩余時間內(nèi)，活性粘合用纖維。當絮墊離開烘箱后，將其顛倒，將膠乳施于絮墊上表(新)面，用第二個傳送帶將絮墊送入烘箱的第二通道中(170℃)以固化樹脂并活化粘合用纖維(絮墊這面樹脂的重量為9wt%，絮墊上樹脂的總重為18wt%)。棉絮送入烘箱的第三通道(170℃)在另外的約1分鐘時間內(nèi)，對絮墊提供進一步的加熱(全部加熱時間3分鐘)。
將粘合的絮墊穿過一對S-園茼形狀的熱輥茼(熱輥表面溫度200℃)，同輥的接觸時間約為12秒;輥隙2mm。絮墊被壓縮至原來厚度的約一半并向下繞在輥上。這種絮墊(18%樹脂，18%粘合用纖維)具有基重為3.33oz/yd2。厚度0.41英寸，表觀耐冼值為4，密封值為5，總的抗彎硬挺度為22.1CN/cm2(MD＝8.6，XD＝13.5)。
例2下面的表給出了本發(fā)明其它絮墊的性能，這些絮墊采用在上面例1中所描述的設(shè)備和方法來制備，使用例1相同的膠乳、烘箱、輥溫和時間。在表中，“纖維A”是例1的纖維混合物。在所有其它指定的“纖維”(“B”，efc.)，粘合用纖維(“Melty4080”)已同纖維填料混合好并如例1所示的不分別添加。
表絮墊基重B題纖%粘%(oz/厚度WDSRMDCD總量號維 合劑樹脂 yd2) (英寸)1A18253.140.414533.535.669.12A25182.860.354520.131.151.23B22122.760.354523.138.161.24C25183.240.315514.918.833.75D25183.080.334513.234.647.8這里纖維B是78/22(重量/重量)的①5dtex實心園形橫截面，50mm切斷長度;帶有聚環(huán)氧乙烷潤滑物的聚對苯二甲酸乙酯短纖維，和②“Melty4080”(4dpf)的混合物。
纖維C是78/7/15(重量/重量/重量)的①實心、園截面、硅樹脂潤滑、3dpf的聚對苯二甲酸乙酯短纖維，②7-孔中空園截面、硅樹脂包覆潤滑，5.5dpf聚對苯二甲酸乙酯短纖維和③“Melty4080”(4dpf)的混合物;纖維D是75/25/重量的①1.65dpf實心、園截面、硅樹脂潤滑、切斷長度2英寸的聚對苯二甲酸乙酯和②“Melty4080”(4dpf)的混合物。
權(quán)利要求
1.一種制備粘合絮墊的方法，包括形成約70-96wt%的聚酯纖維填料，同約4-30wt%的粘合用纖維緊密混合的混合物，粘合用纖維有溶點低于聚酯纖維填料軟化點的粘合用材料，從所述的混合物制備連續(xù)的絮墊，絮墊具有上表面和下表面，推進絮墊穿過噴射區(qū)域，在那里，絮墊的兩面用樹脂噴射，量為被噴射絮墊，包括樹脂的量的約10-30wt%，交聯(lián)樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)約為0℃或更低，在烘爐中，加熱被噴射樹脂了的絮墊以交聯(lián)樹脂和軟化粘合用粘合用材料，緊接著用熱輥輾壓加熱的絮墊在絮墊表面上使樹脂和纖維緊密接觸，最后冷卻加熱的絮墊。
2.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于加熱絮墊的熱輥輾壓，是在軋光機中將絮墊穿過加熱輥之間來實現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1的方法，其特征在于加熱絮墊的熱輥輾壓是通過將絮墊以S-形包覆在加熱輥上來實現(xiàn)的。
4.粘合的絮墊，包括每根長絲0.2-10分旦的聚酯纖維填料，用絮墊重量的約2-25wt%的低溶點粘合材料粘合，所說絮墊的上表面和下表面用樹脂封口，樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)約為0℃或更低，量為絮墊重量的約10-30wt%，因此所述表面的密封值(SR.如前定義)至少是3，絮墊的耐洗性(WD.如前定義)至少是3，抗彎硬挺度(B.如前定義)約為80CN/cm2或更低。
5.如權(quán)利要求1的絮墊，其中抗彎硬挺度約是50CN/cm2或更低。
全文摘要
用于裝飾物或其它用途的改進聚酯纖維填料絮墊是用聚酯纖維和粘合用纖維，用柔化樹脂噴射，緊接著加熱粘合并且熱輥輾壓處理來制備。這種改進的粘合棉絮當水洗/干燥或干清潔時具有柔軟性和懸垂性，良好的隔熱性，少量的纖維漏出或穿過外層織物漏出，增強的耐久性等特征，并且提高了結(jié)構(gòu)完整性，從而能達到自由懸掛，而不需要將被子縫成一小塊一小塊。
文檔編號D04H1/64GK1073993SQ92114819
公開日1993年7月7日 申請日期1992年11月27日 優(yōu)先權(quán)日1991年11月27日
發(fā)明者M·S·弗朗科斯基, W·K·郭, D·T·齊塞爾 申請人:納幕爾杜邦公司