專利名稱：具有拉伸能力改進(jìn)的密封外表面的粘合聚酯填充纖維棉絮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及粘合聚酯填充纖維棉絮拉伸能力的改進(jìn)。
背景技術(shù)：
聚酯填充纖維(有時稱為聚酯填充纖維材料)作為枕頭、襯墊和其他裝飾材料，包括床上用品材料的合理廉價的填充和/或隔熱材料，以及在服裝方面均是被廣泛接受的，并且在商業(yè)上已大量制造和使用。對于許多這些用途，象例如Tolliver的US 3772137；Stanistreet的US 4068036；Scott的US 4129675；Pamm的US 4281042；Frankosky的US 4304817；Siniscalchi的US 4551383；和LeVan的US 4869771中公開的，理想的是例如通過噴涂通常為丙烯酸聚合物的樹脂粘合劑，或通過將聚酯填充纖維與諸如現(xiàn)有技術(shù)中公知的粘合劑纖維共混，或通過同時使用樹脂粘合劑和粘合劑纖維來制造粘合的棉絮。
為了改善聚酯填充纖維的外觀，一般證明理想的是“磨光”帶有耐久(即耐洗)涂料涂層的填充纖維，所述涂料通常為硅氧烷，即例如Hofmann的US 3271189；Mead等的US 3454422；Ryan的US3488217；Salamon等的US 4146674；LeVan的US 4869771；TakemotoOil and Fat Co.，Ltd.的日本公開申請58-214585(1983)公開的固化聚硅氧烷；或諸如由例如Marcus的US 4818599公開的聚烯化氧類的其他類型涂料。
US 5527600公開了一種容易制造的、均勻的棉絮，其特征是符合穿戴者身體的柔軟性和懸垂性、良好的隔熱性能、即使在洗滌后也具有的纖維穿過面料的低泄漏水平，增強(qiáng)的耐清洗/干燥或干洗的耐洗滌性，以及增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)整體性，從而使棉絮不需要將其縫入小尺寸的飾條就能自由懸垂。然而，對于某些用途，特別是在服裝方面，希望提供具有一定程度“可拉伸”特征的棉絮，使得由可拉伸面料和可拉伸毛層制成的服裝因具有增強(qiáng)的活動自由度而可舒適地控制。
發(fā)明概述本發(fā)明通過提供可拉伸的毛層解決了現(xiàn)有技術(shù)的問題。本發(fā)明毛層的“可拉伸性”通過毛層的拉伸應(yīng)變測量，因為拉伸應(yīng)變是給定負(fù)載下材料中有多少拉伸的量度。因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種粘合毛層，其包含與粘合用纖維緊密混和的聚酯填充纖維的混紡紗，其中該毛層在3磅負(fù)載下具有大于約35％的拉伸應(yīng)變。
本發(fā)明的毛層的拉伸應(yīng)變通過制造該毛層的加工條件實現(xiàn)。因此，根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了制備粘合毛層的方法，包括形成與粘合用纖維緊密混和的聚酯填充纖維混紡紗，由所述混紡紗制備連續(xù)的毛層，所述毛層具有一個上表面和一個下表面，推進(jìn)所述毛層通過一個或多個噴射區(qū)，使毛層的兩面都噴上樹脂，在烘箱中加熱已噴涂的毛層以固化樹脂并軟化粘合劑材料，然后在200-220℃下將熱毛層熱輥約8秒，實現(xiàn)毛層表面上樹脂與纖維間的緊密接觸，并冷卻輥軋的毛層。這種熱輥軋用S形抱輥構(gòu)型的熱軋輥進(jìn)行。軋輥可具有2-10mm間隙，取決于要求的最終棉絮厚度。
附圖簡述

圖1表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)制成的毛層的一組拉伸應(yīng)變曲線。
圖2表示根據(jù)本發(fā)明制成的毛層的一組拉伸應(yīng)變曲線。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明通過首先制備聚酯填充纖維(占混紡紗重量的70-96％)和合適的粘合用纖維(占混紡紗重量的4-30％)的均勻混紡紗，提供了例如用于優(yōu)質(zhì)服裝所需要的填充纖維毛層。該混紡紗可在梳理機(jī)或扯松機(jī)上轉(zhuǎn)換成織物，然后成層或交叉搭接形成棉絮，并通過例如噴涂在其上表面(優(yōu)選地也連續(xù)地在其下表面)上涂覆合適的膠乳(例如丙烯酸聚合物和/或共聚物在水中的膠態(tài)分散體，將在下文更詳細(xì)討論)。加熱已噴涂的棉絮，例如方便地通過熱烘箱加熱，以干燥涂層和將聚合物組分聚合至高分子量，并活化粘合用纖維?？赏ㄟ^這種烘箱例如三遍來方便地干燥，兩遍用于依次干燥并部分固化每一涂層，每一面都這樣干燥后，最后一遍補(bǔ)充其他面，并保證準(zhǔn)備進(jìn)行任何熱輥軋的粘合用纖維的活化，其中粘合毛層通過呈S形抱輥構(gòu)型的熱軋輥，以軟化和分散固化的樹脂，并保證樹脂在毛層表面(大表面)中的纖維間完全且均勻的分布，以避免纖維通過毛層的這些表面泄漏，并同時保證毛層達(dá)到要求的厚度。
本文所用樹脂根據(jù)不同制造商而分別稱為“柔軟”或“適中”或甚至“非常柔軟”，但其特征是都具有約0℃或更低，且優(yōu)選約0℃至約-30℃的二級玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。它們在用于例如服裝時都給毛層提供柔軟性和懸垂性，同時起到防止纖維從毛層漏出的阻擋層的作用。毛層中纖維(即聚酯填充纖維與粘合用纖維的混紡紗)的重量稱為毛層的“基重”，即噴涂密封樹脂前的重量。最終毛層可具有1.5至12oz/yd2(50至400g/m2)的基重和0.07至0.20英寸/oz/yd2(0.05至0.15mm/g/m2)的厚度。
因此本發(fā)明的毛層由聚酯填充纖維與粘合用纖維的混紡紗制備，且面層中的纖維用合適的柔軟型樹脂涂層密封。聚酯填充纖維可以都被磨光，例如本文描述的那樣，或可以是磨光的和不磨光的纖維的混紡紗。填充纖維可以是實心的、中空的，或?qū)嵭呐c中空纖維的混紡紗，且不限于任何纖維截面類型，即它可以是十字形、三葉形、Y形、啞鈴形、荷葉形橢圓，和其他非圓形截面，以及圓形。填充纖維具有0.2至10的旦/絲(dpf)，非常有用的是約1.50至1.65的dpf，并構(gòu)成混紡紗(重量)的約70-96％。兩種計量單位，例如dtex和旦在本文都采用，1dtex等同于0.9旦/絲(dpf)。每根纖維都用傳統(tǒng)方法提供卷曲，一般表現(xiàn)為5-15卷/英寸(cpi)，并具有3/4至3英寸的長度。粘合用纖維構(gòu)成毛層(重量)的約4-30％，可以是殼/核型(s/c)、并列型(s/s)或單組分型。它們可以由(共)聚酯、聚烯烴、聚烯烴/聚酯、聚酰胺/聚酰胺等獲得。粘合用纖維的可用類型及它們的作用模式描述在例如“Nonwovens World”，三月/四月，1990，37頁中。混紡紗中合適的粘合用纖維的初始dpf一般在2-15的范圍，常用dpf為4?？捎玫恼澈嫌美w維包括上述Scott、Pamm、Frankosky和Marcus的美國專利中公開的那些，和Harris等的US 4732809；Taniguchi等的US 4789592；Tomioka等的US 4500384；Hirose等的日本專利公開Kokai 57-210015(1982)中公開的那些；以及將在本文公開的烘箱溫度內(nèi)起作用的現(xiàn)有技術(shù)中已知的其他纖維。優(yōu)選的粘合用纖維包括市售的“Melty 4080”(Unitika Co.，日本)和“ES”及“EA”聚烯烴(Chisso Corporation，日本)。
毛層兩個表面上的固化樹脂涂層可方便地構(gòu)成最終粘合毛層重量的約10-30％，對于1.5至1.65dpf(1.83dtex)優(yōu)選的是12-25％，樹脂用量太少會降低耐洗性和密封率，而用量太多又會增加硬度并降低隔熱效率。而且表面上樹脂的用量不必取決于棉絮的基重，因此，對于較重的棉絮，總樹脂加入量可以低至3％，甚至對于磨光的填充纖維毛層也是如此。對于完全干燥的(未磨光的)纖維，比采用磨光的填充纖維時需要的樹脂更少。
如上所述，合適的密封樹脂具有約0℃或更低的Tg?？捎玫臉渲瑥氖惺鄣谋┧岷鸵蚁┗z乳組合物獲得，其中包括例如Rhoplex E-32(Rohm and Haas Co.)、TR-934(Rohm and Haas Co.)、X-4280J(Kanebo，日本)，B.F.Goodrich Co.的這類Hycar□膠乳組合物26146、26171、26322、26083、26092、2671、26120、2679、26796，National Starch and Chemical Corporation的這類膠乳產(chǎn)品NACRYLIC X 4445、NACRYLIC X 788-6007、NACRYLIC X 4483、NACRYLICX 4460、NACRYLIC X 4260、NACRYLIC X 4425、NACRYLIC X 4465、NACRYLIC 4401、NACRYLIC X 78-3990、NACRYLIC X 78-3997、NACRYLICX 78-3905、NACRYLIC X 4280、NACRYLIC 4441、NACRYLIC 78-614、X-LINK 2873、X-LINK 2849、X-LINK 78-6119、X-LINK 2893、X-LINK2833、X-LINK 78-6004、X-LINK 2813、RESYN 2375、DUR-O-SET E-230、DUR-O-SET E-669，以及可固化成Tg值為約0℃或更低的樹脂的其他市售膠乳。某些這種市售樹脂及其Tg值列于手冊中，例如B.F.Goodrich，1989年出版，標(biāo)題為“HYCAR□Acrylic Latexes”的手冊，和National Starch and Chemical Corporation，標(biāo)題為“Binders，Saturants，Laminants”的手冊。由于密封樹脂的Tg達(dá)到(比0℃)低得多的溫度，這種樹脂往往變得更粘稠。盡管這種樹脂能給棉絮表面提供良好的密封和良好的耐洗滌性能，但密封樹脂的粘著性會帶來縫紉問題，需要降低縫紉速度，而這一般是不優(yōu)選的。因此，根據(jù)本發(fā)明采用的密封樹脂的Tg優(yōu)選的為約0℃至約-30℃。
毛層的制備一般從傳統(tǒng)的打開和混合聚酯填充纖維和粘合用纖維開始，然后梳理或扯松而制造織物。該織物可與來自梳棉機(jī)組或扯松機(jī)組的其他織物層壓，或與其他織物交叉搭接和結(jié)合，形成非粘合的棉絮。然后用膠乳組合物在棉絮的一面或兩面上噴涂該棉絮，并送入烘箱中固化樹脂和粘合粘合用纖維。烘箱處理在150-190℃下進(jìn)行2-5分鐘，可如上所述方便地將毛層烘干三遍。然后將粘合的毛層穿過/繞過(優(yōu)選至少兩個)表面溫度為200-220℃的熱輥(可用兩個以上軋輥)。棉絮的構(gòu)型是S型抱輥，使其與軋輥最大接觸。軋輥可根據(jù)最終希望的棉絮厚度具有2-10mm的間隙。在該處理中，如果希望，可僅加熱一個軋輥，即使要密封毛層的兩面，也可穿過/繞過軋輥第二次，以加熱毛層反面，如果希望密封兩面。軋輥上的接觸時間為約8秒。這種熱輥處理軟化和分散樹脂，保證樹脂徹底和均勻地分布在毛層表面，防止纖維泄漏，并提供無瘤節(jié)的均勻表面，賦予舒適和美觀的使用性能。毛層表現(xiàn)出前文指出的基重和厚度范圍。
本發(fā)明的毛層表現(xiàn)出理想的耐熱或隔熱水平，通常作為CLO等級報導(dǎo)(見Hwang的US 4514455)。本發(fā)明的毛層理想地表現(xiàn)出至少約0.36CLO/oz/yd2，優(yōu)選0.48CLO/oz/yd2或更高的CLO值。
可以理解的是，此處描述的組分和方法的選擇應(yīng)能提供本發(fā)明的毛層。必須小心選擇確實能提供如此效果的結(jié)合。例如，纖維上的磨光劑和施加到毛層的膠乳的選擇應(yīng)能充分地粘合，使最終毛層表現(xiàn)出例如足夠的耐洗滌性能。
測試方法CLO等級如上述Hwang的專利中描述的那樣獲得。
本發(fā)明以及比較例的毛層的耐洗滌性等級(“WD”)通過ASTMD-4770-88的方法評價，飾條的尺寸為24英寸×24英寸，并根據(jù)8.6.1段進(jìn)行的測量報導(dǎo)。本發(fā)明的毛層表現(xiàn)出3或更高(8.5段標(biāo)度)的等級。
穿過面料的纖維泄漏或滲濾通過LeVan的US 4869771中描述的方法作為密封等級(“SR”)測量(除非另外指出，均指三次洗滌循環(huán)后)，密封等級(SR)為5時優(yōu)異，密封等級(SR)為1時差。本發(fā)明的毛層表現(xiàn)出3或更高(三次洗滌循環(huán)后)的密封等級(SR)。在表1和3中，另外報導(dǎo)了在一次洗滌(1W)后以及三次洗滌(3W)后的密封值，并與未進(jìn)行任何洗滌前(NEW)的初始值比較。
本發(fā)明毛層的柔軟性或懸垂性根據(jù)German Industrial Standard53362 Cantilever(DIN 53362 Cantilever)測量，該方法確定和概括了棉絮在機(jī)器方向和橫向機(jī)器方向上的彎曲韌性(“B”)；結(jié)合的結(jié)果涉及懸垂性和柔軟性。棉絮測試試樣針對這些測量切成25cm長和2.5cm寬，測試試樣針對這些測量在機(jī)器方向(MD)和橫向機(jī)器方向(XD)上切斷。對每個測試試樣稱重并記為“W”。然后通過在平臺上水平滑動測試試樣，直到彎曲測試試樣前端達(dá)到41度30秒的角度，確定彎曲長度(“LU”)。然后進(jìn)行以下計算B＝F1(LU/2)3其中B＝彎曲韌度，cN/cm2LU＝彎曲長度，cmF1＝9.8×(W/L)W＝樣品試樣的重量，gL＝試樣樣品長度，cm本發(fā)明的毛層表現(xiàn)出80cN/cm2或更低的彎曲韌度(“B”是由該毛層的MD和XD試樣測定的值的和)，優(yōu)選的是較低的彎曲韌度。
實施例本發(fā)明在以下實施例中進(jìn)一步說明，除非另外指出，所有份和百分比均為重量的，計算基于“BW”(基重，即僅基于聚酯填充纖維和粘合用纖維的量，即不包括表面噴涂添加以改善密封的樹脂)。
實施例1將(1)1.5dpf(1.66dtex)、實心、圓形截面、51mm切斷長度、帶有聚烯化氧磨光劑的聚對苯二甲酸乙二酯短纖維，(2)42.5％、1.5dpf、實心、圓形截面、51mm切斷長度、無磨光劑的聚對苯二甲酸乙二酯短纖維和(3)15％(重量)的“Melty 4080”粘合用纖維(4dpf，2英寸切斷長度)的混紡紗的82磅試樣通過傳統(tǒng)的機(jī)械開棉機(jī)開松并喂入給料斗。在該混紡紗中，粘合用纖維已在開松和梳理前與填充用纖維結(jié)合。
將混合纖維送入兩個分開的扯松機(jī)(garnet)，分別制備約60英寸寬和約1oz/yd2(34g/m2)基重的連續(xù)織物。每種織物穿過分開的交叉搭接機(jī)，制備交叉搭接的毛層，并置于速度約為8yd/min(7.3m/min)的傳送帶上。傳送帶收集并結(jié)合兩種交叉搭接的毛層，形成最終的基重約為2.7oz/yd2(90g/m2)的多層毛層。在連續(xù)運(yùn)行中，該毛層通入噴射區(qū)，將Kanebo的X-4280J膠乳(Tg為-4℃)施加到毛層的上表面，然后通入3路徑烘箱(施加足夠的膠乳，在毛層上提供9％(重量)的固化樹脂)。該路徑為150℃，在烘箱中停留約1分鐘期間固化樹脂并活化粘合用纖維。毛層離開烘箱后，反轉(zhuǎn)，在毛層頂面(“新”)施加膠乳，毛層通過第二傳送帶送入烘箱的第二路徑(170℃)，固化樹脂并活化粘合用纖維(在毛層的該表面上得到9％(重量)的樹脂，制成共18％(重量)樹脂的毛層)。將棉絮送入烘箱的第三路徑(170℃)，另外再加熱毛層幾分鐘(共加熱3分鐘)。
粘合的毛層通過呈S形抱輥構(gòu)型的一對熱軋輥(輥表面為220℃)，與輥的接觸時間約8秒鐘；輥分開6mm。該棉絮(18％樹脂，15％粘合用纖維)具有3.33oz/yd2的重量、0.37英寸的厚度，表現(xiàn)出的洗滌耐久性(WD)等級為4，密封等級(SR)為5，總彎曲韌度(B)為37.8cN/cm2。測量所制備毛層的應(yīng)力/應(yīng)變性能示于下表2和圖2中。該附圖比較了本發(fā)明熱軋輥方法的不同溫度、時間和輥間隙的效果。在該附圖中，同樣的試樣裝載和卸載四次，得到四條曲線。該毛層的其他性能如下表1中的項目1所示。
比較例1在該比較例中，由(1)1.5dpf(1.66dtex)、實心、圓形截面、帶有硅氧烷磨光劑的聚對苯二甲酸乙二酯短纖維，(2)27％、1.65dpf、實心、圓形截面、51mm切斷長度、無磨光劑的聚對苯二甲酸乙二酯短纖維和(3)18％(重量)的“Melty 4080”粘合用纖維的混紡紗制備另一種毛層。同樣，如實施例1所示，在該混紡紗中，粘合用纖維已在開松和梳理前與填充纖維結(jié)合。
用與上述實施例1中相同的扯松方法，以及Tg低于約0℃的相同的密封樹脂(Kanebo的X-4280J，Tg為-4℃)制備毛層。用于制備該棉絮的方法與實施例1相同，不同的是熱軋輥過程。在該比較例中，粘合的毛層通過呈S形抱輥構(gòu)型的一對熱軋輥(輥表面為200℃)，與輥的接觸時間約12秒鐘；輥分開2mm。將毛層壓緊到約一半的原始厚度，并卷成一卷。測量這樣制備的毛層的應(yīng)力/應(yīng)變性能示于圖1。同樣，在該附圖中，同樣的試樣裝載和卸載四次，得到四條曲線。該毛層的其他性能如下表1中的項目2所示。
表1

權(quán)利要求
1.一種粘合毛層，包含與粘合用纖維緊密混合的聚酯填充纖維的混紡紗，其中毛層具有3磅負(fù)載下大于35％的拉伸應(yīng)變。
2.權(quán)利要求1的粘合毛層，其中毛層與低熔點(diǎn)粘合劑材料以占毛層重量約2-25％(重量)的補(bǔ)足量完全粘合。
3.權(quán)利要求1的粘合毛層，其中聚酯填充纖維占毛層的約70-96％(重量)，粘合用纖維占毛層的約4-30％(重量)。
4.權(quán)利要求1的粘合毛層，其中毛層的上表面和下表面用玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)為約0℃或更低的樹脂密封，用量占毛層的約10-30％(重量)。
5.制備粘合毛層的方法，包括形成聚酯填充纖維與粘合用纖維的混紡紗，用該混紡紗制備連續(xù)的毛層，所述毛層具有上表面和下表面，將毛層推過至少一個噴涂區(qū)，從而用樹脂噴涂毛層的兩個表面，在烘箱中加熱噴涂的毛層，固化樹脂并軟化粘合劑材料，然后在200-220℃熱輥軋加熱的毛層約8秒，實現(xiàn)毛層表面上樹脂與纖維間的緊密接觸，并冷卻已輥軋的毛層。
6.權(quán)利要求5的方法，其中熱輥軋通過S形抱輥構(gòu)型的熱軋輥進(jìn)行。
7.權(quán)利要求5的方法，其中軋輥具有2-10mm的間隙。
8.權(quán)利要求5的方法，其中聚酯填充纖維占毛層的約70-96％(重量)，粘合用纖維占毛層的約4-30％(重量)。
9.權(quán)利要求5的方法，其中樹脂占包括該樹脂在內(nèi)的已噴涂毛層的約10-300％(重量)。
10.權(quán)利要求4的方法，其中所選擇的樹脂在固化后提供玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)約0℃或更低的固化樹脂。
全文摘要
用于服裝和其他用途的具有增強(qiáng)的拉伸能力的聚酯填充纖維毛層用聚酯纖維和粘合用纖維制成，通過在某種特定條件下的烘箱粘合和熱輥軋?zhí)幚恚密浕臉渲瑖娡?。這樣提供的粘合棉絮的特征在于柔軟性和懸垂性、良好的隔熱性能、纖維通過面料泄漏或滲濾的水平低、當(dāng)通過洗滌/干燥或通過干洗洗滌時具有增強(qiáng)的耐久性，以及增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)整體性，從而不必縫入小尺寸的飾條就能自由懸垂，以及改進(jìn)的拉伸能力。
文檔編號D04H1/58GK1612959SQ03801939
公開日2005年5月4日 申請日期2003年1月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月4日
發(fā)明者P·K·F·蘇 申請人:納幕爾杜邦公司