改進密封的粘合絮片的製作方法

2023-06-18 07:23:26

專利名稱：改進密封的粘合絮片的製作方法
技術領域：
本發明的領域本發明涉及改進如用作填充和/或隔熱材料的填充用纖維粘合絮片的密封，尤其是涉及這樣新的和改進的粘合絮片和得到它們的方法。
本發明的背景聚酯填充纖維填充材料(有時這裡稱為聚酯填充用纖維)已經成為普遍接受的在服裝中使用的比較便宜的充填和/或隔熱材料，例如風雪大衣和其他保暖的服裝及睡袋，也用作其他充填物品，如靠墊和其他家具材料，包括床上用品，如床墊，被褥，蓋被，由於它的膨鬆的充填能力，美觀的質量和各種優於其他填充材料的優點，現在商業上已經大量地製造和使用。
填充材料常常是短纖維，有時在合成纖維的情況下也稱為切段纖維，它是捲曲的，以連續的粘合絮片的形式提供(有時稱為絮墊)以便容易製造和將切段纖維轉換成最終的充填物。傳統上粘合的絮片是由平行的(切段)纖維網製成，該網最好包括粘合纖維和等長填充纖維的混合物，從而它可以看作承載負荷的纖維，例如聚(對苯二甲酸乙二酯)的均聚物，常稱為2G-T。這些網是在扯松機或其他類型的梳理機上製成，它矯直鬆散的切段纖維並使其平行以便形成所需要的平行的捲曲的纖維網。然後在交叉鋪網機上將平行纖維的網織造成絮片。一般喜歡在整個絮片上使用與承載負荷的纖維直接混合的粘合纖維，因為加熱可激活(粘合纖維的)粘合材料，從而可提供「完全粘合的」絮片。最好是雙組份粘合纖維，它有在不同溫度下軟化的兩個組份，一個熔點較高的組分，如2G-T，一個粘合組份，(比熔點較高的組份)在足夠低的溫度下軟化和粘合，特別是皮/芯雙組份粘合纖維，即，那裡的粘合材料是圍繞有較高熔點組份的芯的外皮，所以芯在粘合之後可以成為承載負荷的纖維。通常用樹脂對絮片進行噴灑，並加熱使樹脂和任何粘合纖維固化以提供所要求的粘合絮片。已經使用樹脂來密封絮片的表面(以防止洩漏)，同時提供粘合。
在以前的幾個公開中，如勒文(Le Van)的美國專利4,869,771號已經建議了粘合絮片密封的改進。最近，富蘭可斯基(Frankosky)等人在美國專利5,225,242號中，在1995年2月28日提交，申請號08/396,291，現在授權並頒發的美國專利號中和在WO95/01475號中，公開了使用其玻璃化轉變溫度(Tg)在0℃左右或更低的樹脂粘合劑來改進密封(常稱為減小纖維的穿透或「洩漏」)，尤其是用低單絲旦數(dpf)(denier per filament)的填充用纖維。這已經證明非常有效，只要樹脂保持在絮墊的表面(以便防止纖維穿透表面，最終過任何外層織物)。但是我們已經發現樹脂密封在防止較高旦尼爾纖維，例如10或更高的dpf(0.9旦尼爾(denier)等於1分特(dtex))的洩漏並不是這樣有效，我們發現在這樣旦尼爾較高的填充用纖維上噴灑樹脂時，(噴灑的)樹脂很少保持在絮片的表面上。如果增加樹脂的量，那麼粘合絮片的硬度也將增加，這也是不希望的。
所以剩下的需要解決的重要問題是怎樣來改進較高dpf的填充用纖維的粘合絮片的密封。
本發明的概要根據本發明，我們提供一種粘合的絮片，它有相對的兩面並包括0.2-50dtex的聚酯填充用纖維和一個阻擋層，該層(1)包括約5-25％的絮片重量，(2)位於兩面或一面上，(3)基本上由1-10dtex的粘合雙組份纖維組成，該纖維的各組份在不同的溫度下軟化(如上述)，即其中一個組份比另一個組份在較高的溫度軟化，該另一個組份就是粘合材料，它至少在100℃溫度下軟化，該溫度也低於該填充用纖維開始軟化的溫度。
我們已經發現裝設這樣的(粘合的粘合纖維)阻擋層解決了上述的問題，而且也可能有效地應用這樣的阻擋層於低dpf的填充用纖維的絮片。正如下面將會看到，通過與樹脂粘合劑在正常dpf的填充用纖維中應用的比較，粘合的粘合纖維層非常有利地控制了洩漏。不需(或減小)樹脂粘合劑的噴灑也避免了(或減輕了)與其相聯繫的問題和/或成本，例如廢料處理和排放物的控制。
根據本發明的另一個方面，還提供製備粘合絮片的方法，它包括梳理0.2～50dtex的聚酯填充用原料纖維以便生產纖維網，交叉鋪網一個或多個這樣的纖維網以便形成第一絮片，用1-10dtex的雙組份粘合纖維梳理形成一個或幾個雙組份粘合纖維網，該雙組份纖維的一個組份在與另一個組份截然不同的較高溫度下軟化，該另一個組份就是一種粘合材料，它在至少100℃的溫度下軟化，該溫度低於上述的較高溫度並低於該填充用纖維開始軟化的溫度，通過在第一絮片的雙面或一面上將第一絮片與包括一個或多個該雙組份粘合纖維網的一層相結合形成帶有相對兩面的結合絮片，和，加熱該結合的絮片到高於粘合材料的軟化溫度，但低於該較高溫度或該填充用纖維開始軟化的溫度，從而使粘合材料軟化和粘合以便形成粘合的粘合纖維的阻擋層，最後冷卻加熱的絮片。如果需要，該雙組份粘合纖維網本身可以是交叉鋪網的以便形成粘合纖維層，它再與該第一絮片的一面或兩面結合。
如指出的那樣，根據本發明任何粘合的雙組份纖維的阻擋層一般包含絮片重量的約5-25％。這樣在兩個相對面上的各阻擋層其總的重量可以達到絮片重量的約50％。最好一個阻擋層將包含至少約9％，最佳高達約20％的絮片重量，準確的數量決定於所要求的性能和各個方面，如各個纖維的dpf和硬度。
最好粘合絮片是與1-10dtex的粘合雙組份纖維完全粘合，雙組份纖維的其中一個組份比另一個組份的軟化溫度高，該另一個組份是粘合材料，它軟化的溫度至少為100℃，並低於(該較高的溫度，也低於)填充用纖維開始軟化的溫度，其重量總計高達約25％，最好為約5-25％，這是在它本身重量和聚酯填充用纖維重量總和的基礎上計算的。將0.2-50dtex的聚酯填充用纖維和這樣的雙組份粘合纖維混合成適當的總量作為原料纖維，可以製備這樣優選的完全粘合的絮片。用作完全粘合的雙組份纖維可以與用作阻擋層的相同，或者也可以不同，如下面的實例中可看到的那樣。
本發明的其他各個方面下面都會很清楚。
附圖
的簡要描述圖是交叉鋪網機操作的示意說明，操作提供多層的絮片，包括根據本發明的阻擋層。
本發明的詳細描述本發明的粘合絮片和它們的製備方法的大多數部分是常規的和在專利中公開的，如上述的富蘭可斯基等人和勒文的專利，霍夫曼(Hoffman)的美國專利3,271,198號，列安(Ryan)的美國專利3,488,217號，米特(Mead)等人的美國專利3,454,422號，託列威(To1liver)的美國專利3,772,137號，斯泰尼施特裡(Stanistreet)的美國專利4,068,036號，斯可脫(Scott)的美國專利4,129,675號，沙拉蒙(Salamon)等人的美國專利4,146,674號，帕滿(Pamm)的美國專利4,281,042號，富蘭可斯基(Frankosky)的美國專利4,304,817號，錫熱斯卡爾西(Siniscalchi)的美國專利4,551,383號，赫乃茲(Hernandez)等人的美國專利5,458,971號和在1995年10月31日提交的(DP-6320-C)08/542,974號申請，富蘭可斯基(Frankosky)等人的美國專利5,480,710號，克烏克(Kwok)在1996年1月4日提交的(DP-6485-A)＿＿號申請，卡凱馬託(Takemoto)的日本公開的58-214,585(1983)號申請，所以進一步的重複將是多餘的。
本發明的實質，如指出的那樣，是應用粘合的雙組份粘合纖維的阻擋層以減小或防止填充用纖維從絮片的其餘部分洩漏(穿透)，即密封粘合的各個面。一般，如果阻擋層僅由這樣粘合的粘合纖維構成，也就是基本上100％是這樣的粘合纖維，這將是很方便的並且是最有效的，但是可以證明少量的其他纖維是可以接受的，只要能達到有效的密封。作為雙組份粘合纖維，可以使用那些商業上有售的和/或專利技術中引用的，包括這裡引用的專利技術。理想的是，粘合材料組份的粘合(軟化)溫度至少要低於填充用纖維和較高溫度組份的軟化溫度約25℃左右。已經說明粘合材料有定義清晰的熔點(晶態)，例如富蘭可斯基等人在美國專利5,480,710號中所用的，但非晶態的粘合材料一般已經在商業上有售的粘合纖維中使用，並且在後面的實例中使用。一般來說都希望密封絮片的兩個面。有時如現有技術中指出的那樣僅需要密封絮片的一個面；如果需要，可以使用這樣的絮片，將其摺疊起來使阻擋層在其兩個外側面上，或者可用兩個絮片，使其不密封的兩個面緊挨著，如現有技術所指出的那樣。通常，絮片的織物單位重量至少為50克/平方米(g/m2)，一般可高到約500g/m2。雙組份粘合纖維的準確總量通常將取決於所希望的最終用途和各項特徵，如纖維的旦尼爾。一般不希望在阻擋層中使用比提供有效密封所需的更多的粘合纖維，因為太厚的粘合的粘合纖維阻擋層會影響美觀，如彎曲硬度和懸垂性。粘合纖維的dpf對性能有影響，填充用纖維的dpf也是同樣。大多數商品雙組份粘合纖維包括重量比50％的粘合材料(較低的軟化溫度)和50％較高軟化溫度的(承載負荷的)聚合物，但是也可使用其他的比例。大多數商品粘合纖維是皮/芯型的，但也可使用其他結構，如並列型的，只要粘合材料暴露在表面，從而可以有效地實現它的粘合作用。
本發明進一步用下面的實例說明，所有的分數和百分比都是以重量計，除非另外指明；纖維比例只相對纖維的成分計算，而任何樹脂粘合劑量是相對粘合的絮片重量，包括樹脂和纖維計算的；對各種絮片所用的術語「織物單位重量」是在絮片面上測量的重量/單位面積。如引用的專利技術中描述的那樣進行測量「洗滌耐用率」(WD)如美國專利5,225,242號(ASTM D-4770-88)中描述的那樣，最好在3次洗滌之後耐用率等級至少為3；如列文(Le Van)的美國專利4,869,771號中描述的那樣，通過對從大小為22×11英寸(56×28cm)的用尼龍面層織物復蓋的一塊板的面上洩漏的纖維進行計數，來測量對該面密封的效率，一般給出初始絮片(未洗滌)和洗1次之後和洗3次之後的幾個數值。如將會看到的那樣，為了在實例中比較方便起見，按照本發明製備的每個粘合絮片有主要是粘合的粘合纖維組成的阻擋層，但僅應用在它的一個面上，而相對的面通過噴灑9％(重量比)的軟樹脂粘合劑，特別是KANEBO X-4280J樹脂乳劑進行密封，對這樣板的相對每個面上洩漏的纖維數進行測量，數據列在下述實例的表中；如指出的那樣，早就知道使用這樣的樹脂粘合劑；這是一個測量根據本發明的密封效果的方便的方法。在每個例子中首先給出從主要是粘合的粘合纖維組成的阻擋層密封的面上洩漏的纖維數，接著給出(在括弧中)從另一面洩漏的纖維數，顯示了根據本發明的密封至少和用作比較的樹脂粘合一樣有效。當使用高dpf填充用纖維時(例4)，粘合的粘合纖維阻擋層比噴灑9％的KANEBO X-4280J更加有效。甚至當填充用纖維的dpf低於例4時，粘合的粘合纖維的阻擋層在洗一次之後洩漏非常少的填充用纖維，如例2和例3中所示。還應該解釋，在洗三次之後用樹脂噴灑面上洩漏的纖維數(在括弧中)有時低於相同面上洗1次之後洩漏的數目，因為在絮片那些表面上的纖維已經纏結且纖維已經糾纏在一起，但這些完全不是所希望的(但是減少了在那些例子中顯示為洩漏的纖維數)。例1將100磅(45公斤)混合的切段填充用纖維的樣品，它含有5.5dpf(6.1dtex)的矽磨光的聚酯纖維55％,1.65dpf(1.8dtex)的矽磨光的聚酯纖維27％,4dpf(4.4dtex)的MELTY(註冊商標)4080粘合纖維18％，都切成2.5英寸(63mm)長，送到加料鬥/開松機中開松，接著將混合的纖維送料到兩個分離的扯松機，所以每個扯松機生產出約60英寸(150cm)寬的連續纖維網，並有織物單位重量約為1盎司/平方碼(OZ/yd2)(34g/m2)。使每個纖維網通過一個分離的交叉鋪網機以便在一傳送帶上生產出交叉鋪網的絮片，傳送帶運動速度為8碼/分(yds/min)(7.3m/min)該傳送帶收集和結合兩個交叉鋪網絮片以便形成多層的絮片(如圖中A處顯示)，它有織物單位重量約3盎司/平方碼(OZ/yd2)(100g/m2)。在一分離的開松機中，20磅(9公斤)的2dpf(2.2dtex)MELTY(註冊商標)4080，切成長度2英寸(5cm)，在加料鬥/開松機中開松，然後送料到第三個扯松機，它生產出另一個連續的約60英寸(150cm)寬的纖維網，其織物單位重量約為0.3盎司/平方碼(OZ/yd2)(10g/m2)。使這個2dpf MELTY粘合纖維網通過另一個交叉鋪網機，在運動的傳送帶上混合纖維的多層絮片的頂部上生產出約0.7盎司/平方碼(23g/m2)的交叉鋪網絮片，如圖中B處所示，得到最後結合的絮片，其織物單位重量約4盎司/平方碼(133g/m2)，它的頂層由100％的2dpf MELTY4080組成。將這個絮片送入到常規3路烘箱的第1路。第1路的溫度為150℃，激活在絮片頂層中2dpf MELTY4080和在絮片整個其餘部分中4dpfMELTY4080兩者表面上的粘合材料，在烘箱中停留時間約為1分鐘。在離開烘箱之後，將絮片翻轉並進入噴灑區，在那裡將KANEBO X-4280J樹脂乳劑噴灑到翻轉後現在的絮片頂面上，接著由第二條傳送帶將絮片送到烘箱的第二路(在170℃溫度)以便固化樹脂和進一步加熱粘合纖維。將絮片送入到烘箱的第3路(170℃)對絮片再加熱一分鐘。加熱時間總和為3分鐘。
最終絮片的織物單位重量為4.4盎司/平方碼(145g/m2)，厚度為0.66英寸(165mm)，彎曲硬度為69釐牛頓/平方釐米(CN/cm2)(機器方向31和橫向38)，洗滌耐用率在3次洗滌後為4.5。2dpfMELTY阻擋層至少與樹脂噴灑面在防止纖維移動上一樣有效，如例子後的表格中所顯示那樣。例2這個絮片基本上如例1中描述那樣製作，除了A處多層絮片的織物單位重量是約4盎司/平方碼(133g/m2)和阻擋層(其織物單位重量與例1一樣)是由4dpf(4.4dtex)(而不是2dpf)MELTY4080(相同的切割長度)製作，最終絮片的重量為5盎司/平方碼(165g/m2)，厚度為0.63英寸(158mm)，在洗滌3次之後顯示的洗滌耐用率為5。
通過帶粘合纖維阻擋層的面逃逸的纖維在洗滌一次之後大大少於穿過另一面逃逸的纖維，如表中所示。如前面解釋的那樣，3次洗滌之後樹脂噴灑面有了不希望的纏結纖維。例3這個絮片基本上如例2一樣製作，除了A處多層絮片是由100％的矽磨光的5.5dpf(6.1dtex)纖維製作，切割長度為2.5英寸(63mm)，沒有任何MELTY，其織物單位重量約為4.1盎司/平方碼(135g/m2)，得到的最終絮片的織物單位重量約5.1盎司/平方碼(170g/m2)，厚度為0.78英寸(約2cm)，彎曲硬度為93CN/cm2(機器方向39和橫向54)，在3次洗滌後洗滌耐用率只有2-3，因為MELTY4080阻擋層與絮片的其餘部分粘合很差，並且洗滌後分離。
如例2一樣，觀察到從4dpf MELTY4080阻擋層(儘管它不是粘合在絮片上)逃逸的纖維比通過對面的要少，如表所示。
這個例子說明了一個缺點，當粘合纖維不是分布在整個絮片時，就不能提供適當的粘結和阻止因洗滌而使粘合纖維阻擋層剝落的傾向。但是即使沒有良好的粘結到絮片的其餘部分，粘合纖維層還是表現出優良的阻擋作用以防止纖維逃逸。例4這個絮片基本上如例1描述那樣製作，除了聚酯切段纖維混合多層絮片含有82％矽磨光的15旦尼爾(16.7dtex)纖維，切割長度為3英寸(76mm)(和18％相同的4dpf MELTY4080粘合纖維)，其織物單位重量約為4盎司/平方碼(133g/m2)，阻擋層(是2dpfMELTY4080)有織物單位重量約0.6盎司/平方碼(20g/m2)，所以最終絮片有織物單位重量4.9盎司/平方碼(162g/m2)和厚度0.94英寸(34mm)。觀察到通過2dpf MELTY4080阻擋層逃逸的纖維比通過這個絮片的樹脂面的要少得多，如下面的表中所示。
表阻擋層在顯示的洗滌次數後洩漏的纖維數實例序號粘合纖維0 1 31 2dpf0(0) 0(1) 4(5)2 4dpf0(0) 0(4) 0(1*)3 4dpf0(2) 0(7) 0(1*)4 2dpf0(3) 1(16) 1(21)第一數字指出從帶有粘合纖維阻擋層的面上洩漏數。第二數字，在括弧中，是從另一面洩漏的纖維數。星號×指的是，在3次洗滌之後在例2和3中樹脂噴灑面已經有纏結的纖維，它們糾纏在一起，如前面指述的那樣。
比較基本上如例4所述的那樣生產出另一條絮片，除了沒有阻擋層，絮片的織物單位重量約為6盎司/平方碼(200g/m2)。沒有樹脂噴灑到絮片上。最終的絮片(在烘箱中加熱之後)其織物單位重量為5.9盎司/平方碼(195g/m2)，厚度為0.93英寸(24mm)。如下表所示，這個比較用的絮片有從其兩面嚴重的纖維逃逸問題。
從板上洩漏的纖維數面序號開始1次洗滌後3次洗滌後12 15 1626 25 26從這個比較的例子和從例4都可看到，較高dpf的填充用纖維的粘合絮片存在著嚴重的洩漏問題，且應用樹脂噴灑並不能提供耐洗滌的密封，與此相反，使用根據本發明的粘合雙組份粘合纖維的阻擋層獲得成功。這樣，本發明對較高dpf的粘合絮片存在的密封問題提供了有效的解決辦法，較高的dpf，指的是高於約6dpf，特別是10dpf或更高；如指出的那樣0.9旦尼爾(denier)等於1分特(dtex)。但是從其他例子中也可看到，使用根據本發明的粘合雙組份粘合纖維的阻擋層在密封較低dpf的聚酯填充用纖維的粘合絮片時，至少與噴灑樹脂一樣有效，這可能是優點，如上面討論那樣在避免使用噴灑樹脂時，本發明在密封較低dpf的聚酯填充用纖維的這樣粘合絮片時也能使用，並具有各種優點。
上述的各個實例已經說明根據本發明的方法，其中粘合的雙組份纖維阻擋層是由雙組份粘合纖維的交叉鋪網的絮片組成。根據本發明的另一種可能的方法是，代替使用這樣的交叉鋪網的絮片，或者除了使用這樣的交叉鋪網的絮片之外，由一個或幾個雙組份粘合纖維梳理的網組成粘合纖維層。通過鋪設一個或幾個梳理的雙組份粘合纖維網在交叉鋪網的填充用纖維的絮片頂部或底部可以建立起這樣的粘合纖維層，以便形成結合的絮片，然後加熱結合絮片使粘合材料軟化，接著冷卻。在生產這樣粘合絮片的技術中有這樣的設備。
權利要求
1．一種粘合的絮片，它有相對的兩面並包括0.2-50dtex的聚酯填充用纖維和一個阻擋層，該層(1)以絮片的重量計為約5-25％，(2)位於兩面或一面上，(3)基本上由1-10dtex的粘合雙組份纖維組成，它的一個組份比另一個組份在較高的溫度下軟化，該另一個組份就是粘合材料，它在至少100℃的一個溫度下軟化，該溫度也低於該填充用纖維開始軟化的溫度。
2．根據權利要求1所述的絮片，它是用1-10dtex的粘合雙組份纖維完全粘合的，雙組份纖維的一個組份比另一個組份在較高的溫度下軟化，該另一個組份就是粘合材料，它在至少100℃的一個溫度下軟化，該溫度也低於該填充用纖維開始軟化的溫度，該另一個組份按其自身重量和聚酯填充用纖維重量總和計算其重量百分比約為5-25％。
全文摘要
通過裝設粘合的雙組份粘合纖維阻擋層在絮片其餘部分的一面或兩面,以便阻止或減少填充用纖維從該面上洩漏的趨勢,獲得填充用纖維粘合絮片密封的改進。
文檔編號D04H1/54GK1209849SQ97191810
公開日1999年3月3日 申請日期1997年1月6日 優先權日1996年1月22日
發明者S·C·查姆伯林, 郭和剛, R·W·斯拉文 申請人:納幕爾杜邦公司