新型絮填纖維胎的製作方法

2023-10-17 18:25:09

專利名稱：新型絮填纖維胎的製作方法
技術領域：
本發明是關於粘合聚酯絮填胎(有時稱做纖維胎)及其有關方面的改良，尤其是具有可人外觀和維護品質的此種改良纖維胎，同時也關於充入此種改良纖維胎的製品。
在U.S.專利號5,225,242和WO 93/11292(此二文件公開內容收作本文的參考文獻)裡，我們提供了一種製造粘合纖維胎的方法，包括用約70-約96％(重量)的聚酯絮填纖維同一種粘合劑纖維，較好是雙組分粘合劑纖維，含熔點低於該聚酯絮填纖維軟化點的粘合劑材料，用量約4-約30％(重量)，均勻混合製成共混物；用所說共混物製成連續纖維胎，所說纖維胎帶有一個上表面和一個下表面；把所說纖維胎送過一個以上的噴塗區，藉此纖維胎的兩面均被噴塗上樹脂，總噴塗量約為噴塗後纖維胎(包括樹脂)的約10-約30％(重量)，所說樹脂的選擇標準是，固化後能提供玻璃化溫度(Tg)在0℃以下的固化樹脂；把噴塗後纖維胎置於烘箱內令樹脂固化並令粘合劑材料軟化；繼而熱輥軋加熱後纖維胎，以達到胎表面纖維與樹脂間的密切接觸；最後冷卻輥軋後纖維胎；這種熱輥軋較好採用軋光機或S形纏繞型的加熱輥實現，於是通過象這樣一種方法便製成具有改進外觀和性能的粘合纖維胎。胎內纖維重量(即聚酯絮填纖維與粘合劑纖維共混物的重量)被稱做纖維胎的「基本重量」，也就是噴塗封閉樹脂之前的重量。
可是，按照本發明我們卻發現，驚奇的是，為賦予充分的封閉不一定非要進行熱輥軋，而只要採用低旦絮填纖維(叫法不一，象亞旦或微纖維等等)以幫助胎的至少一面或兩面封閉即可。因此，現在提供了一種粘合纖維胎，具有上、下兩面，所說纖維胎包括單絲旦數約1以下、含量約75-約96％，而且沿胎內空間被互補的數量為約4-25％的較低熔點粘合劑材料粘結，所說數量是按胎的基本重量計算的，所說胎具有耐洗牢度(WB，按定義)至少是4以及彎曲剛度(B，按定義)約40cN/cm2以下，其中所說胎面中至少一面是用玻璃轉變溫度(Tg)約0℃以下、數量約為0.02-約0.35盎斯/平方碼，較好數量約0.1-約0.25盎斯/平方碼(按所說胎的表面積計算)的樹脂封閉的，故其中所說表面的封閉性等級(SR，按定義)是至少4。較好所說面的每面都是這樣封閉起來。
本文既使用公制單位象分特(dtex)也使用旦，1 dtex等於0.9旦/單絲(dpf)。
這樣，本發明能提供一類絮填纖維胎，例如製做高級服裝所需，製造過程是首先製備聚酯絮填纖維(混合纖維的75-96％(重量))和一種合適粘合劑纖維(混合纖維的4-25％(重量))的均勻共混物。把這種共混物放在梳理機或鋸齒打手上轉化成纖維網，然後可以將其層疊或交叉鋪網製成纖維胎，在其上(較好也連續地在其下)表面施塗一種合適的膠乳(例如一種丙烯酸均聚物和/或共聚物在水中的膠體分散體，細節詳見下文)，例如用噴塗方法。加熱噴塗纖維胎，例如傳統地採用把胎體送過加熱爐，使塗層乾燥同時使聚合物組分進一步聚合成高分子量並活化粘合劑纖維。這可以用傳統方法完成，例如分3程通過該爐，其中2程是讓每個這種塗層施塗上去以後逐次地乾燥並部分固化，最後一程是補加其他的成分並保證粘合劑纖維在(可能)的熱輥軋製備當中活化，在後一過程中可以讓粘合纖維胎繞著或直接通過加熱輥(S形纏繞或軋光方法)使固化樹脂軟化並散開，從而保證其沿纖維胎表面(大表面)層內的纖維之間全面均勻的分布，防止纖維從胎的該表面層漏出，以及，若需要的話，保證胎體有符合要求的厚度，參見U.S.專利號5,225,242的公開。
但是，當絮填纖維單絲旦數為0.2-1旦而且當胎表面施塗的所說樹脂的玻璃轉變溫度(Tg)約為0℃且施塗量介於約0.02盎斯/平方碼(0.7g/m2)-0.35盎斯/平方碼(12g/m2)時，則進一步的處理，象採用加熱輥，對防止纖維洩漏就不需要了，尤其當使用幹絮填纖維時。熱輥處理可被用來保證纖維胎具有要求的厚度和降低彎曲剛度。
由不同製造廠家供應的能用於本發明的樹脂有各種不同的叫法，象稱之為「柔軟」或「中軟」或甚至「極軟」，但共同的特點在於其二級玻璃轉變溫度(Tg)均在0℃以下。它們當用於，例如服裝時，賦予纖維胎以柔軟和垂感，同時也起著防止纖維從胎體漏出的阻隔層作用。成品纖維胎的基本重量可以在1.5-12盎斯/平方碼(50-400g/m2)之間，以及厚度0.07-0.20英寸/盎斯/平方碼(0.05-0.15mm/g/m2)。這樣，本發明的纖維胎便可以用一種聚酯絮填纖維和粘合劑纖維的共混物製備，然後藉助適當柔軟型樹脂塗層將面層纖維封閉。聚酯絮填纖維可以全部是經上油的，例如本發明所說明的，也可以是上油與未上油纖維的共混物。絮填纖維可以是實心、中空，或者實心與中空纖維的混合物，且不受任何纖維斷面型式的限制，即可以是十字形、三葉形、丫形、狗骨形、貝殼橢圓形以及其他非斷面形狀，自然還有圓形。
絮填纖維的單絲旦數(dpf)介於0.2-10之間，以約1.65的dpf為最有用，且佔共混物重量的約70-96％。如同已指出的，亞旦纖維能賦予粘合纖維胎表面層良好封閉性，故用於此表面層常常是較好的。單根纖維均藉助傳統手段被賦予了捲曲並典型地具有15個捲曲/英寸(cpi)，其長度介於3/4-3英寸範圍。粘合劑纖維佔胎重量的約4-30％且可以是皮/芯(S/C)、並列(S/S)或單組分型的。它們可以由，例如(共)聚酯、聚烯烴、聚烯烴/聚酯、聚醯胺/聚醯胺等等製成。有用種類的粘合劑纖維及其功能模式見諸於，例如非織造布世界，3月/4月，1990，第37頁。共混物中合適粘合劑纖維的初始dpf典型地介於2-15範圍且以dpf等於4為普遍採用。有用的粘合劑纖維包括披露於上述Scott.Pamm.Frankosky和Marcus的U.S.專利中的纖維，此外還見諸於Harris等人的U.S.專利號4,732,809；Taniguchi等人的U.S.專利號4,789,592；Tomioka等人的U.S.專利號4,500,384；Hirose等人的日本專利公開57-210,015(1982)；以及其他將在本文披露的烘箱溫度下起作用的技術上已知纖維。較好粘合劑纖維包括市售「Melty 4080」(Unitika公司，日本)和「ES」及「EA」聚烯烴(Chisso公司，日本)。
纖維胎兩面的固化樹脂塗層可以方便地佔成品粘合胎的約10-30％(重量)，對於1.65dpf(1.83dtex)情況以12-25％為較好，其中較少樹脂量往往降低耐洗牢度和封閉性等級，而較多的數量往往增加僵挺性和降低隔熱效力。若只在胎的一面如是封閉，則僅需上述數量的一半。當使用低旦纖維(小於約1dpf)時，只需較少樹脂塗敷便能達到纖維洩漏控制的目的。而且，表面層內的樹脂量不需要根據纖維胎的基本重量來決定，因為如此，對較重的纖維胎，總樹脂施用量可以少到3％，既使對上油絮填纖維胎而言亦是。對於完全乾(未上油)纖維來說，樹脂需要量比使用上油絮填纖維胎時要少。
如上面提到，合適的塗層樹脂具有約0℃以下的Tg。有用的樹脂由市售丙烯酸及乙烯基膠組合物獲得，其中包括，例如Rhoplex E-32(Rohm及Haas公司)、TR-934(Rohm及Haas公司)、X-4280J(Kanebo，日本)，下列的B.F.Goodrich公司生產的Hycar膠乳組合物26146.26171.26322.26083.26092.2671.26120.2679.26796，下述的National Starch and Chemical公司生產的膠乳產品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、NACRYLIC X 78-3905、NACRYLIC X 4280、NACRYLIC 4441、NACRYLICX 78-6114、X-LINK 2873、X-LINK 2849、X-LINK 78-6119、X-LINK2893、X-LINK 2833、X-LINK 78-6004、X-LINK 2813、RESYN2375、DUR-O-SET E-230、DUR-O-SET E-669，以及其他能固化成Tg值低於約0℃以下的樹脂的市售膠乳。某些此類市售樹脂及其Tg值列於各種小冊子當中，例如由B.F.Goodrich 1989年出版的題為HYCAR丙烯酸膠乳的小冊子以及National Starch andChemical公司題為粘合劑.飽和劑.層合劑的小冊子。
纖維胎的製備一般從聚酯絮填纖維和粘合劑纖維的傳統開松與混纖開始，繼而用梳理或刺毛輥處理製成纖維網。可以將此種纖網與來自一系列梳理機或鋸齒開松機的其他纖網層疊，也可以將其與其他纖網交叉鋪網並結合成未粘合纖維胎。接下去在胎的一面或兩面噴塗上膠乳組合物然後餵入烘箱，使樹脂固化並使粘合劑纖維粘合。烘箱處理可以在150-190℃之下進行2-5分鐘，而且可以按前面提到的讓纖維胎按3程通過方便地完成。繼而，讓粘合纖維胎穿過/繞輥通過(較好至少2個)熱輥，其表面溫度介於150-250℃範圍(可使用2個以上的輥筒)。纖維胎可以按S形包纏輥筒，以提供同輥筒的最大程度接觸。輥筒的間隙為2-5mm，具體依要求的成品胎厚度而定。另一種辦法，可以讓粘合纖維胎通過軋光輥，加熱情況如前。在這種處理當中，希望的話，可以只加熱一隻輥，既使要封閉胎的兩面也是，此時，若希望封閉兩面的話，可以讓粘合纖維胎第二次通過或繞過輥筒使胎的反面加熱。與輥的接觸時間是3-25秒。這樣的熱輥處理使樹脂軟化並散開，保證其沿胎表面層全面而均勻的分布從而防止漏纖維和提供均一的表面、不帶結塊，故使用時舒適和外觀性能好。此種纖維胎的基本重量和厚度範圍如前文指出。
本發明纖維胎顯示出理想的熱阻或隔熱水平，通常表示為CLO等級(參見Hwang U.S.專利號4,514,455)。本發明纖維胎希望具有至少約0.36 CLO/盎斯/平方碼，且較好為0.48 CLO/盎斯/平方碼或以上的CLO值。
應該理解，要選擇本文所描述的成分和方法來提供本發明的纖維胎。必須謹慎選擇的確能提供這樣的纖維胎的組合。例如，必須正確地挑選纖維的油劑和施於該纖維胎的膠乳使之充分粘結，以便成品胎能表現出，例如充足的耐洗滌性。
測試方法CLO評定按前面提到的Hwang的描述獲得。
本發明纖維胎的耐洗滌性(「WD」)按照ASTM D-4770-88方法評定。實例中，試片的尺寸為24英寸X24英寸。耐洗滌性等級是針對按第8·6·1段所做測量給出的。本發明的纖維網表現出3以上的等級(第8·5段的評級標準)。
纖維漏出或鑽出面料的性能按封閉等級(「SR」)度量，測量方法見諸於Levan的U.S.專利號4,869,771(3次洗滌循環以後)，封閉等級(SR)5為優而封閉等級(SR)1為差。本發明纖維胎表現出3以上的封閉等級(SR)(3次洗滌循環以後)。表2中(實例3)，也進一步給出1次洗滌後(1W)和3次洗滌後(3W)的封閉性數值，並與任何洗滌之前的初始數值(NEW)做了比較。
本發明纖維胎的柔軟或懸垂性(垂感)是按照德國工業標準53362懸臂法(DIN 53362懸臂法)測定的，該方法測定纖維胎沿機器和垂直於機器方向纖維胎的彎曲剛性(「B」)並且求和；這些合併的結果與懸垂性和柔軟性有關。纖維胎試樣被裁成25cm長，2.5cm寬，並且沿機器方向(MD)和垂直於機器方向(XD)兩方向裁切。對每個測試樣品稱重並將其重量記錄為「W」。然後測定彎曲長度(「LU」)，方法是將試樣放在平臺上水平滑動直至彎曲試樣的前沿達到41度角和30秒為止。繼而進行下列計算
B＝F1(LU÷2)3其中B＝彎曲剛性，單位cN/cm2LU＝彎曲長度，單位cm。
F1＝9.8(W÷L)W＝試樣重量，克L＝試樣長度，cm。
本發明纖維網表現出80cN/cm2以下的彎曲剛度(「B」是從該纖維胎測得的沿機器(MD)與垂直機器(XD)2方向數據之和)，較低的彎曲剛度是較好的。
本發明在下列實例中獲得進一步的說明，除另外指出，全部份數和百分數均指重量，針對「BW」(基本重量)計算的，也就是說僅對聚酯絮填纖維和粘合劑纖維而言(即不算塗在表面以改善封閉性的附加樹脂)。
實例製備並測試了各種纖維胎試樣，其結果載於表中。每次的粘合劑纖維均為「Melty 4080」(4dpf)，但使用了不同的絮填纖維。
用一種由37.5％含油劑1.65dpf(用一種矽潤滑劑處理過)、37.5％幹1.65dpf(不含矽潤滑劑)和25％粘合劑纖維組成的市售聚酯纖維共混物。將共混物放在類似於U.S.專利號5,225,242的實例1中描述的傳統梳理交叉鋪網的設備上加工。把獲得的胎餵過維持在約165℃的3程烘箱。在胎(除A外)的每一面噴塗上當量數量的軟樹脂(玻璃轉變溫度(Tg)等於-10℃)，總樹脂施加量如表中所示，計算基準是「BW」，即此階段胎中纖維基本重量，約4.5盎斯/平方碼(150g/m2)。進入第一程之前在胎的一面噴塗樹脂，然後在進入第二程之前在另一面上噴塗。重要的是，讓整個纖維網在高到足以保證樹脂完全固化和粘合劑纖維定形的溫度下暴露足夠的時間(通常，纖維胎達到165℃之後1分鐘已足)。然後，在單獨的操作中將纖維胎軋光，其作用是封閉表面和降低膨鬆度。
從表中的封閉性數值看，在表中條件下即使採用8％樹脂(試樣B)量，軋光效果也未改善1次洗滌周期後1.65dpf纖維胎的封閉性，而採用15％樹脂量時(試樣C)，1次洗滌循環後的封閉性改善了，可是3次洗滌循環後的封閉性仍不充足。及至到25％樹脂量，還是在此條件下，試樣D的表面封閉等級才令人滿意(3次洗滌循環後)。
還對此纖維胎測定了纖維洩漏性，即將其套入紗線支數為104×84的織物中，在壓力降0.5英寸水柱下以13.2立方英尺/分的弗雷澤透氣性等級測定。
試樣E和F與試樣A和D分別相同，但測試是放在紗線支數為102×84的織物中和採用48弗雷澤等級進行。由於還使用比試樣A～D中使用的更富透氣的織物測試了0.7dpf纖維胎，故把E和F的結果也包括在該表中以便將試樣A～D與G～Q之間的數據聯繫起來。試樣E，不含樹脂，新時因織物疏鬆而未能通過試驗，但經3次洗滌循環之後變得足夠緻密從而改善了其洩漏性能。試驗F的封閉值開始為5並提供了滿意的封閉等級(即指3次洗滌循環後)。
試樣G·H·I和J是用約85磅幹聚酯纖維(0.7dpf，0.78dtex，切斷長度1.5英寸，12cpi(捲曲數/英寸)，不含任何特別潤滑油劑)和15磅粘合劑纖維的共混物製備的。對這些試樣進行了樹脂噴塗、軋光並如同試樣E和F那樣做了測試。
試樣K和L系由一種約55磅類似的0.7 dpf上油纖維(油劑為矽潤滑劑)，27磅幹(未上油)0.7 dpf纖維和18磅粘合劑纖維的共混物製備的。這些試樣未經過軋光(如表中用雙星標出)，但卻給出了良好封閉等級。
試樣M·O·P和Q系利用與K和L相同的共混物類似地製備的，但做成了較高的基本重量(見表)而且顯示出良好封閉等級，原因在於使用了低dpf纖維，儘管樹脂施加量較低(少於10％)和未經過軋光。試樣N則經過了軋光(與其他試樣不同)。各試樣結果間的比較顯示，對改善封閉性等級軋光並非是必要的(當使用亞旦纖維再配合軟樹脂時)。
採用48弗雷澤爾織物透氣性測定條件測定了從G到L全部試樣的纖維洩漏。
相應地，在此表中，試樣G～I和K～Q都是符合本發明的，而其他的則是對比例，有些未噴塗上樹脂，有些則只使用了常規旦數絮填纖維，而這後2類洗滌後的封閉性都不足。
表弗雷澤BW 纖維 樹脂 封閉值dof％ * New 1W 3WA13.24.5 1.650 0 511B13.24.5 1.658 0.36511C13.24.5 1.6515 0.67531D13.24.5 1.6525 1.125 555E48 4.5 1.650 0 114F48 4.5 1.6525 1.125 555G48 4.5 0.7 4 0.18555H48 4.5 0.7 2.20.10555I48 4.5 0.7 1.60.07555J48 4.5 0.7 0 0 411K**48 4.5 0.7 10 0.45555L**48 4.5 0.7 5 0.225 555M**48 6.1 0.7 6 0.37554N48 5.1 0.7 7 0.36555O**48 8.0 0.7 6 0.48555P**48 8.1 0.7 8 0.65555Q**48 9.3 0.7 5 0.47555* 標出的是胎上的樹脂噴塗總量(兩面)，單位盎斯/平方碼(每一面上的量則是各數量的一半)。**表示，烘箱固化之後未進行軋光。
權利要求
1.一種帶有上、下兩面的粘合纖維胎，所說胎包括單絲旦數為約1以下的聚酯絮填纖維，含量約75-約96％，並與含量互補地為約4-25％的低熔點粘合劑材料均勻粘合；所說含量均以纖維胎的基本重量為基準計算，所說胎的耐水洗牢度(WD，按定義)至少是4，彎曲剛性(B，按定義)約在40cN/cm2以下，其中所說面中至少一面用大約0.02盎斯/平方碼-約0.35盎斯/平方碼(針對所說胎面而言)，玻璃轉變溫度(Tg)約0℃以下的一種樹脂封閉，從而所說面的封閉性等級(SR，按定義)是至少4。
2.按照權利要求1的纖維胎，其中樹脂用量約0.1-約0.25盎斯/平方碼。
3.按照權利要求1或2的纖維胎，其中所說上、下面中的每一面均用所說數量的所說樹脂封閉，並且其封閉性等級至少為4。
全文摘要
用低dpf(單絲旦數)聚酯纖維和粘合劑纖維製造並以烘箱粘合噴塗了一種軟樹脂的服裝及其他用途改良聚酯絮填胎。這種方法提供的粘合纖維胎特點在於，柔軟及垂感、良好隔熱性能、漏出或滲出面料量低、提高的耐水洗/乾燥或耐乾洗度以及增強的結構整體性，從而能不需絎縫成小尺寸格子地自由懸掛。
文檔編號D04H1/42GK1156486SQ94193052
公開日1997年8月6日 申請日期1994年6月29日 優先權日1993年7月1日
發明者M·S·弗蘭科斯基, W·K·郭 申請人:納幕爾杜邦公司