專利名稱:聚酯纖維絮料的改進的制作方法
本發明涉及通常被稱為聚酯纖維絮料的改進及涉及聚纖維絮填材料，更具體地說涉及包含粘合纖維的纖維球形式的聚酯纖維絮料，該聚酯纖維絮料可粘合起來以提供實用的、通孔粘合的新產品，還涉及用以制備這些新產品的方法。
熱粘合(聚酯)纖維絮料絮墊(或毛絮)是公知的，特別在歐洲地區已取得大規模的工業應用。粘合纖維可密切地混合在纖維球中以取得真正“通孔粘”的纖維絮料絮墊，因此，它相對于傳統方法的樹脂粘合來說具有更好的耐久性，并可減少可燃性的危險性。這種粘合纖維混合料被大量應用于諸如家具、床褥及那些需大的承載力的類似的最終用途。然而，在這些最終用途中這些粘合纖維混合物很少被用作為唯一的填充材料，特別是在家具的座墊方面，通常的作法是使用該纖維絮料絮墊作為一泡沫體芯的一“拚拌物”。據相信其主要理由可能在于，如在百分之百纖維絮料座墊中要獲得所要求的回彈性和性能，則需要提供按迄今的現有技術認為是昂貴和困難的那種相當高的密度，且還不能提供所希望的美觀上的性能。在傳統的纖纖絮料絮墊中，纖維被排列彼此粘合在一起的許多平行層次。在這種分層的結構中，當用作座墊時，任何施加的壓力實質上都垂直于纖維的方向，本申請人相信，這可能至少部分是為什么在使用傳統的分層和粘合技術時，為獲得所要求的回彈性的耐久性，需要達到那樣高的密度的原因所在。
按照本發明，提供以新的纖維絮料結構，該結構能被粘合以提供改進性能的產品，如將在下文中解釋的，特別是關于回彈性和耐久性方面的改進已越過了迄今市場上可購買到的那些產品。
按照本發明的一個方面，是提供以平均尺寸為約2毫米到約15毫米的纖維球，基本上由雜亂排列的、纏結的、具有切段長度為約10毫米到約100毫米的螺旋形卷曲的聚酯纖維絮料，與按該混合物重量的約5%到約50%的粘合纖維密切地混合組成。另一可供選擇的方法，是提供平均尺寸為約2毫米到約15毫米的纖維球，基本上由雜亂排列的、纏結的、具有切段長度為約10毫米到約100毫米的螺旋形卷曲的雙組分聚酯/粘合纖維材料組成。
按照本發明的另一方面，是提供用以從密切混合的螺旋形卷曲的聚酯纖維絮料和粘合纖維的混合料制造聚酯纖維的方法，其中，該混合料中的小纖維束重復地對差一容器的器壁被空氣所翻動以制成該纖維球。另一種可供選擇的方法，是提供用以從螺旋形卷曲的雙組分聚酯/粘合纖維材料制造聚酯纖維球的方法，其中，該螺旋形卷曲的纖維的小束重復地對著一容器的器壁被空氣所翻動以制成該纖維球。
按照本發明的第三方面，是提供一完全新的具回彈性的成形制品或結構，它基本上由熱粘合的、螺旋形卷曲的聚酯纖維絮料組成，及用以從本發明的纖維球制造這些粘合的產品的方法。下文將更詳細地論及這些方面。如將要見到的那樣，本發明的纖維球將開創用以從聚纖維絮料制備粘合的制品的可供選擇的技術的全新的可能性和用途，迄今，在工業實踐中該聚酯纖維絮料實際上限于粗梳纖維網和絮墊、及以絮墊形狀的粘合和成形的用途中，而這在實踐中有許多約束。
圖1和圖2為按照美國專利第4，618，531號的纖維球的放大照片;
圖3和圖4為本發明的實例中用以制造纖維球的機器的剖面示意圖。
本發明的纖維球的本質，特別是被其中的螺旋形卷曲的纖維絮料所纏繞的構形的本質的某些概念，可以從附圖的圖1和圖2中獲得。在這里，為方便起見可提及本申請人的共同待決的專利申請即美國專利第4，618，531號，該發明針對螺旋形卷曲的聚酯纖維絮料的可再抖松的纖維球，及制造這種纖維球的方法。該公開文件在此引入作為參考。本申請人的共同待決專利申請的目的在于提供一種可真正用以代替羽絨的合成產品，在具有再抖松的特征(羽絨也有)、也在可洗滌性(和羽絨不同)及在低于羽絨的成本的意義上可真正用以代替羽絨。如所指出，這目的是由螺旋形卷曲的聚酯纖維絮料所提供可再抖構的纖維球而獲得的。一個基本因素是在于使用那種對螺旋形卷曲的纖維絮料。那種可再抖松纖維球可用空氣將纖維絮料小束重復地對著如本申請人的共同待決的專利申請中的圖5和圖6或相當于本發明說明書的圖3和圖4中所示的容器的器壁翻動而獲得的。如上面指出的，本申請人的共同待決專利申請的目的是與本發明的目的完全不同的。此外，本發明的纖維球與本申請人的共同待決專利申請中特別公開的可再抖松的纖維球的顯著差異在于，本發明的纖維球所含有粘合纖維，此實現粘合作用和新的粘合產品均是本發明的目的。盡管如此，用于制造纖維球的技術是相同的，且在兩種情況下基本上可使用相同的設備，而圖1和圖2對觀察本發明的纖維球和其中的螺旋形卷曲的纖維絮料是有幫助的。
如所指出的，本發明的基本因素在于使用具有顯著卷曲性的纖維，諸如本發明所指出的螺旋形卷曲的纖維絮料。這種纖維具有一提供它們以一自然的卷曲傾向即具有螺旋線形或螺旋形構形的“記憶”。所提供的那種螺旋形卷曲本身對其它用途目的方面是公知的。這可用剛擠壓出的聚酯長絲通過非對稱噴射驟冷技術廉價地提供，如在基利安的美國專利第3，050，821或3，118.012中所述的，特別是對抽絲旦數在1至10范圍內的長絲尤其如此。一般相信，該螺旋形卷曲是由于在該纖維的橫截面上結晶結構不盡相同所造成的，由于橫截面結晶結構的不盡相同而產生差異收縮，因此在適當的熱處理后該纖維就發生螺旋線形卷曲現象。那種卷曲不一定要是有規則的，事實上，經常是非常不規則的，且通常是三維的，因而被稱為螺旋形卷曲，以示與用機械裝置所引起的二維的鋸齒形卷曲有明顯的差別，所述機械裝置為諸如填塞箱卷曲機，該卷曲機為目前工業上用以將聚酯絲束母體卷曲成切段纖維所用的最好方法。非對稱噴射驟冷法為本發明的實例1至5中用以制造纖維球的技術。另一可供選擇的提供螺旋形卷曲的方法是制造雙組分長絲，有時被稱為共軛長絲，利用該不同組分在被熱處理時具有不同的收縮率，因此就變成螺旋形卷曲。雙組分絲通常較為昂貴，但對某些最終用途是最好的，特別是當希望使用較高旦數的纖維絮料時，諸如那些用非對稱噴射驟冷技術難以實現足夠的螺旋形卷曲的情況下，雙組分方法是最好的方法。雙組分聚酯長絲在例如伊凡等人的美國專利第3，671，379號中曾敘述過。參照共同待決專利申請歐洲專利A1 0 203 469的實例ⅢB，利用由尤尼奇卡(Unitika)公司以代號H38X出售的雙組分聚酯纖維絮料獲得了特別好的效果。當然，特別是對雙組分長絲，那就不必只使用聚酯組分。可選擇適宜的聚酰胺/聚酯雙組分以給出良好的螺旋形卷曲。另外還有一個可獲得帶有“記憶”并能螺旋形卷曲的纖維絮料的方法，該方法公開于日本酯類公司的日本專利申請公開號第57-56512號，1982年4月5日出版、和日本東洋紡織公司的英國專利第1，137，028號中，該專利文件指出可獲得具有這種性質的中空纖維絮料。
除了基本的螺旋形卷曲外，按照美觀上的要求及按照所用材料，該絮料短纖維可為實心的或空心的、圓形截面或非圓形截面、及其它如先有技術中所公開的。
在纖維絮料中，必須形成螺旋形卷曲，以使纖維球的制造成為可能。因此，一非對稱噴射驟冷聚酯長絲束是通過熔紡和將紡出的長絲集束而制備的。然后將該絲束拉伸，有選擇地用一表面改性劑涂敷，用常規法切割成切段纖維前令其任意松馳，最好是在切割之后令其松馳以加強該纖維的非對稱性質。需要這種性質，以使纖維卷曲，并形成毛羽甚少的纖維球。傳統的機械性的卷曲法，例如填塞箱卷曲技術，一般不符合需要，因為不適當的熱處理可能破壞所希望的螺旋形卷曲，因此，這種機械性卷曲的纖維絮料不能如所要求的形成纖維球。這種機械性卷曲法不可能代替螺旋形卷曲，因為機械性卷曲法給出的鋸齒形卷曲，不能形成所要求的纖維球。然而，我們發現，如果對該前身長絲纖維束經適當的熱處理，給予某種程度的機械卷曲，則可以獲得纖維球，在這種情況下，最終的纖維絮料會具有綜合機械卷曲和螺旋形卷曲的構形。這是本發明的實例6至10中所用的技術。我們稱這種卷曲為Ω卷曲(奧米伽卷曲)，因為該纖維的構形是類似于希臘字母Ω，是從機械性卷曲的鋸齒形卷曲疊加到由上述所指“記憶”而獲得的螺旋形卷曲上的組合而成的。這種Ω卷曲也可用其它方法獲得。
本發明的纖維球的一個基本要素為粘合纖維，其用量按重量計最好為混合料的約5%到約50%，精確的量取決于具體組成和所要求的最終用途，但通常為約10%至到約30%為最好。如上面所指出，粘合纖維是公知的，在工業上已被用以獲取聚酯纖纖絮料的熱粘合絮墊。這種傳統的粘合纖維，例如低熔點聚酯，可按照本發明那樣加以使用，或適當地改性后加以使用。然而，也可有若干種有用的選擇，從下文中將可理解。對粘合纖維的總的要求，在巴姆的美國專利第4，281，042號和弗朗科夫斯基的美國專利第4，304，817號中已被適宜地陳述，那些專利公開的內容也在此引入作為參考。如在該兩專利中指出，并在下文中討論的，根據所希望的最終用途，除粘合纖維本身外，最好能提供一種粘合纖維與帶有表面改性劑(平滑的)的纖維絮料(提供在熱粘合產品中可能要求的美觀性)的混合料，其中也可包括帶有不平滑的纖維絮料(當該平滑的纖維絮料不怎么適合用于此種目的時，如果需要可提供粘合部位)的三重混合料。對該粘合材料的一個重要的要求是，它須有一低于該聚酯纖維絮料的軟化溫度的粘合溫度。因此，該粘合材料的熔點應比聚脂纖維的熔點適當地低些，例如大約低20℃或30℃，或最好低50℃，依賴于材料對熱的敏感性和粘合設備的效率和條件，使得混合料的熱粘合容易發生，而不會對該聚酯纖維絮料本身的物理性質造成有害的影響，或能用其它方法使其敏化以提供使其粘合該聚酯纖維絮料的基本功能。應當了解，如果在混合料中該粘纖維是單組分時，則在粘合處理過程中，該粘合纖維將失去其纖維形狀，而其后該粘合材料可只作為小球體出現在粘合著該聚酯纖維絮料的交點。然而，如果該粘合纖維是雙組分纖維，例如，如果優先采用皮芯型雙組分纖維，且只有其包含例如該雙組分的約5%到約50%的外皮是粘合材料，而其芯子為一熔點較高的組分，在粘合處理過程后能保持其纖維狀，那么該最后的粘合產品，除該聚酯纖維絮料外，還將包含這些由原來的粘合纖維中剩馀下來的芯子部分。的確，可能也希望提供一多組分粘合纖維，而且也是螺旋形卷曲，并因此能由其本身完成本發明的所有要求。換句話說，不需要有單獨的粘合纖維和螺旋形卷曲的纖維的混合料，但是本發明的纖維將主要包含螺旋形卷曲的、多組分的、粘合纖維，該粘合纖維首先在纖維球中形成，然后在稍后階段中被處理以活化粘合材料組分，從而留下粘合纖維絮料的一粘合的集合體或成形制品。
該粘合纖維最好和聚酯纖維絮料尺寸相近并有相同的處理特性，以便易于實現充分混合，不過這并不重要，甚至可能不需要這取決于所要求的最終用途和組分。例如，如果該粘合纖維為一雙組分，以較大的用量使用時，可能希望最后的粘合產品包含基本上相同的尺寸和特性的粘合纖維。如所指出，提供具螺旋形卷曲的粘合纖維可能是有利的。如果該粘合纖維包含一顯著的或大比例的任意混合料時，這將是特別需要的，以便使纖維球易于形成，并且因而能降低螺旋形卷曲組分的作用，不過由螺旋形卷曲纖維絮料形成滿意的纖維球也是可能的，甚至當存在其它非螺旋形卷曲纖維絮料時也是這樣。
記住以上所述，對纖維組分的各種特性、含量和尺寸的選擇通常視所希望的最終用途、該粘合制品的美觀性及諸如成本和可用性的考慮等而定。通常，其旦數會在1至30分特，最好至少為3分特，且最好少于20分特，而經常近似地為5分特或至10分特;其切段長度通常為約為10毫米到約100毫米，最好至少為20毫米至60毫米。
如所指出，可能需要對該纖維中至少某些纖維進行平滑處理(潤滑該表面)，并為此目的使用傳統的平滑劑。由于若干原因而可能需要這樣，例如，為了最終粘合產品的美觀性、為改進耐久性、降低纖維球的粘附性、為容許它們通過例如吹氣而將之輸送等。然而，如果使用傳統的硅酮平滑劑，則將降低該纖維絮料粘合的能力，并提高其可燃性，如已在對應于1986年10月21日提交的美國序列號第921，646的共同待決的專利申請DP-4155所公開的，該纖維絮料最好如在該專利申請中所述的那樣用主要由聚烯化氧鏈組成的親水性平滑劑涂敷。
文獻中公開過若干種這類材料。最好的材料是“可固化的”那種聚酯纖維絮料。例如聚對苯二甲酸乙二酯和聚氧化烯的嵌段共聚物。某些這類材料在市場上是可購買到的，諸如由布魯塞爾，帝國化學工業有限公司特種化學部門以商標“ATLAS”G-7264出售的紡織整理劑，但最好采用纖維對金屬幾乎無摩擦的材料以及采用纖維對纖維摩擦小的材料。另一種材料為由E.I納幕爾杜幫公司以“ZELCON”4780的商標出售的。其它材料為在雷諾的美國專利第3，981，807號中公開的那些材料。若干種主要包含聚對苯二甲酸乙二酯鏈段和聚烯化氧鏈段的嵌段共聚酯，從具有分子量為300到6，000的聚氧化烯及其分散體衍生而得，已在麥英泰爾等人的美國專利第3，416，952、3，557，039及3，619，269號中公開，并在其它各種書中公開了類似的包含聚對苯二甲酸乙二酯鏈段和聚烯化氧鏈段的嵌段共聚物。通常該聚烯化氧為聚氧化乙烯，這純是工業上方便的問題。其它適宜的材料包括改性的聚氧化乙烯/聚氧化丙烯用功能基團接枝以發生交聯，例如通過用檸檬酸處理，這種材料有如市場上可買到的聯合碳化物分司的“UCON”3270A。其它可包括特別有用的組分在內的材料為公開的帝人的歐洲專利159882中和在美國帝國化學工業公司的歐洲專利66944中的那些。具體平滑劑的選擇依賴于所希望的最終用途，而許多所指出的平滑劑的潤滑能力彼此不相同，例如，對降低纖維對纖維的摩擦和/或纖維對金屬的摩擦和陰離子基團的量等彼此不相同。如果以水份的輸送和耐久性是被要求但柔軟度是不怎么重要為例，在歐洲專利66944中的項目12是理想的。根據美觀性的要求，平滑劑的用量可以調節在纖維絮料重量的約0.05%到約1%之間，最好約為0.15%到約0.5%。通常理想的情況是根據平滑劑的類型和所需達到的效果而定。
聚酯纖維絮料象其它的切段纖維一樣，通常是以機壓大包進行運輸的，該纖維通常首先用開松機處理，以便在將它們進行下一步處理之前先分散成某種程度的單獨纖維，例如，當希望得到平行鋪置的纖維網時用梳理機處理。用以制造本發明的產品時，不需要、通常也不希望使纖維完全平行鋪置，但需要先將該纖維松開和分散成分離的小束，如將要敘述的那樣，以便后來形成纖維球的處理。
該纖維球是通過對著一容器的器壁重復地對小纖維束進行空氣翻動，以使該纖維球體密度增加并使它們變得更圓。通常處理時間越長，則生成的球更緊密。相信纖維體的重復撞擊導致單獨的纖維更加纏結并緊抱在一起，這是因為纖維的卷圈和螺旋形卷曲的緣故。然而，為了提供可便于輸送的產品，最好也減少該球的發毛程度，因為任何突出的纖維的螺旋形卷曲會提高相毗鄰的纖維球之間的粘附性。然而，這種粘附性可通過平滑劑的分布而多少加以減低以提高纖維球之間的潤滑性，如在此敘述的。該平滑劑也影響美觀性。根據美觀性的要求，可調節翻動的次數和所應用的平滑劑。
本發明的纖維球包含任意排列的纖維，如在圖1和圖2中，示出了理想的輕的蓬松的球，各球具有低的粘附性，因為使用了螺旋形卷曲的纖維絮料。相反，一團只包含常規的聚酯纖維絮料，即，機械性卷曲的聚酯纖維絮料而沒有任何螺旋形卷曲的材料，不能通過本發明的方法而形成球。這種常規的纖維絮料象其它纖維諸如羊毛那樣可利用非常高的剪切力強迫變成緊密的包括球在內的集合體。這些緊密的集合體與本發明的蓬松的可吹動的纖維球是完全不同的，前者為較硬、較緊密且發毛，因而不是本發明的目的所需要的。
空氣翻動在一改進的機器中已令人滿意地完成，該機器是在一洛赫機的基礎上改進的，該機如在本申請人的共同待決的專利申請、現美國專利第4，618，531號所敘述的，并如此文中的圖3與圖4所示。這機器被應用于本發明的實例中。
所生成的纖維球可輕易地輸送，例如，通過氣吹法，特別是如果通過增加潤滑性而減少發毛程度時，如在此文中和在本申請人的共同待決專利申請中敘述的。
這些纖維球可被壓縮并粘合在一起以形成粘合結構，這些粘合結構表面上可相似于粘合絮墊或模制成任意理想的形狀。例如，可將纖維球吹入一輕薄枕套或非織造布中，然后被加熱而產生一枕套形墊子狀產品。其結果，最終的產品改善了回彈性和性能，如此文以下指出的，該產品與先有技術的粘合絮墊是有很大差別的。可以相信，這種改進是由于與先有技術分層絮墊的主要平行鋪置的纖維相比，該種纖維在每個方向上都具有有效組分的結果所致。性能上的差異是令人驚奇和明顯的，這可在這些絮墊承載一重物時，檢查其結構的不同而加以驗證。本發明的粘合產品的作用象許多獨立的在其上承載重物的彈簧，而先有技術的平行鋪置的纖維結構將從邊緣向內拉扯，所以前者更為合理化。其它的優點在于可迅速地輸送水份，相信這是由于纖維球之間的孔隙性造成的，這一優點對諸如墊子和床褥等結構是特別有潛在價值的，該結構中主要的或僅有的填充材料為這種纖維球。如所指出的那樣，水份輸送特性可通過采用永久性親水性整理而進一步增強。因此，對于最終結構的主要期望的最終用途為家具墊子、車輛座位、床褥之類的產品。這種結構如果需要一開始就可模制成最后所要求的形狀，這可通過將在所需形狀的并襯有枕套的模具內纖維球中的粘合纖維加熱活化而獲得。或者，該粘合結構可象先有技術的粘合絮墊那樣制成很長的長度，或制成其它標準形狀，然后根據這需要進行切割，再按所希望的形狀再成形。在這方面比現有技術的粘合絮墊具有的更大的靈活性。
此外，可證實以完全不用于迄今工業上采用的先有技術絮墊產品的方式使用本發明的纖維球是可行的，即通過在一流化床中分別地粘合或纖維球，而后將各個球吹入枕套布中。生成的新產品是可在再抖松的，因此與先有技術的粘合絮墊產品是完全不同的，但更象充填以羽毛或切碎泡沫體的墊子。除了好的回彈性和耐久性外，這類新產品還具有新的特性，即各個球可以與羽絨和羽毛混合料相類似地在枕套中移動。在這類產品中，為此目的(并為提高水分輸送，如在本申請人的共同待決專利申請中所公開的)再次需要通過采用適宜的潤滑劑或平滑劑以降低粘附性。這種發毛程度/粘附性的降低改進了纖維球的輸送性能，例如通過氣吹的輸送性能，及當需要時改善最終用途的產品的柔軟度，同時，還能改善水份輸送的程度，這是先有技術所不能獲得的。在這種產品中，纖維球的尺寸對美觀性是甚為重要的，如在本申請人的共同待決的專利申請美國專利第4，618，531號所敘述，平均尺寸最好為約2毫米到約15毫米。
松密度的測量是在傳統的英斯特朗機上進行以測定壓縮力和每個樣品墊子的高度，該墊子是用附裝在該英斯特朗機上直徑為10厘米的適當的壓腳進行壓縮的。由該英斯特朗圖記錄(厘米為單位)待測試材料的第二初始高度(IH2)，即，在第二次壓縮操作過程開始時的高度，承載松密度(SB 60N)，即，在60牛頓的壓縮力下的待測定物體的高度，及在7.5牛頓壓縮力下的松密度(高度)(B 7.5N)。軟度是用絕對項(AS，即，IH2-B 7.5N)和相對項(RS-作為IH2的百分比)計算的。墊子的堅實性與大的承載力，即承載松密度(SB)相關，并與柔軟度相反。
回彈性是作為功恢復(WR)測定的，即由整個恢復曲線下的面積和整個壓縮曲線下的面積的比計算出來的百分數。WR越高則回彈性也越好。
耐久性-每個樣品墊子復以一塊具有約100 1/平方米/秒的透氣性的織物，測定其壓縮曲線并記錄為BF(屈撓之前)。較堅實的墊子，其測試結果如表2-5中所示，使該墊子相繼經受10，000次屈撓，屈撓是在13千帕(約133克/平方厘米)下以1400次/小時的速率進行，再測定壓縮曲線并記承為AF(屈撓之后)，以便顯示在屈撓試驗后松密度和回彈性的任何變化，記作為百分數(△)。實例15及其后實例中的枕頭如以后所述進行不同的屈撓，并見表6。
以下實例進一步敘述本發明。此處所有成分和百分比數，除非特別說明，都是按重量并相對于纖維的總重量計算的。
實例1一束非對稱噴射驟冷抽紡的聚對苯二甲酸乙二酯的4.7分特長絲束，是用傳統的方法在沒有機械性卷曲下利用拉伸比為2.5而制備出來。該絲束被切割成36毫米的切段長度，并在175℃的溫度下松馳以形成螺旋形卷曲。該切段纖維以80/20的比例與外皮/芯子型粘合纖維進行混合，該粘合纖維被切割成相同切段長度，并具4.4分特的號數。用一工業用開松機松開該混合料，并將此松開的混合料在一德魯茲斯勒(Trutschler)打棉機中處理6秒鐘以將纖維分散或分離的纖維束。一批所加工出的產品被吹入如已敘述和示出的改進的洛赫機，并以250轉/分處理1分鐘，然后以400轉/分處理3分鐘以將該纖維束轉變成固結的纖維球。
該纖維球被壓入箱中，以不同程度予以壓緊，以提供一系列不同密度，如以下指出的，從20公斤/立方米(A)到50公斤/立方米(E)，壓緊箱(模具)是用金屬網制成并用2毫米厚的不銹鋼條加固的，箱的矩底面積為40厘米×33厘米，而該箱高可從1厘米到25厘米之間變化。每個纖維球樣品被壓縮到相同的高度約9厘米，同時通過改變壓緊在箱子中的纖維球的量而改變生成的密度。然后，將該模具放置在一烘箱中，用溫度為160℃的空氣流過該矩形底，歷時15分鐘。冷卻該模具后，生成的“墊子”被脫出，并確定其壓縮特性，并作為項目A到E記錄在表1的上部。這表明由本發明的產品獲得的承載體可在一寬廣的范圍內通過改變該密度而改變，并也能獲得優異的回彈性(WR)，特別是在較高的密度下則更好。其耐久性也優異;(這在此文以下以有關高密度(更堅實)產品的敘述中，加以測定和討論，參照表2)。為比較，對5種傳統材料以與實例1完全相同步驟，進行相同的壓縮測定，并記錄在表1的下部。這些“對比”所用的組分如下1.一種三重60/20/20混合料，壓縮到約20公斤/立方米(用以與本發明的項A進行對比)，利用相同的粘合纖維(4.4分特)其用量為20%，但包含80%工業用聚對苯二甲酸乙二酯纖維絮料，其旦數則高三倍(13分特)，通常高旦數將給出比低旦數纖維更好的回彈性和更高的堅實性(承載松密度)，其中的四分一用工業用硅酮平滑劑(20%)平滑處理，而其馀的四分之三(60%)是“干燥”的，即，未作平滑處理。
2.一種85/15混合料，壓縮到約25公斤/立方米(用以與本發明的項進行對比)，利用相同的粘合纖維(15%)、旦數為4.4分特，但包含85%的旦數為6.1分特的干燥空心工業用纖維絮料(顯著地高于項B中所用的4.7分特纖維絮料)。
盡管在本發明的墊子中纖維分特數較低，項A和特別是項B，與具相當密度的對照物1和對照物2相比，顯示出相同或更好的回彈性(更高的WR)和更好的承載松緊度(較低的RS)。此外，本發明的產品有更優異的耐久性，而對照產品特別是在這方面則更拙劣。對于高密度，類似的對照混合料的情況更差，因此，本申請人測試下面用于家具座墊或床褥芯的代表性產品;(該聚氨酯類的特性可通過改變成分而變化以提高柔軟度和堅實性，因此這些品質并不只受密度的控制)。
3.工業用聚氨酯“軟”泡沫芯、密度為35公斤/立方米。
4.工業用聚氨酯“堅實”泡沫芯、密度為30公斤/立方米。
5.工業用乳膠芯(10厘米高)、密度為72公斤/立方米。
表1中的結果說明，本發明的產品C和D在回彈性方面與墊子3和4是相當的，墊子3和4是更堅實的，而本發明的產品E比乳膠多少更富彈性。這是一個顯著的成就并在某一些以曾經使用泡沫芯子的最終用途中為纖維絮料開創了只使用纖維絮料作為僅有的填充材料的道路。
樣品墊子E(密度在50公斤/立方米)的耐久性作為實例1被記錄在表2中，并與如敘述在實施例2到10中相同密度的墊子比較。
實例2按照實例1的步驟，除了纖維球是用10%的相同粘合纖維在模制之前進行混合，以50公斤/立方米的密度進行模制，以給出稍高的回彈性和稍低的松密度損失，即，稍好的耐久性。
實例3按照實例1的步驟，除了纖維球在模制之前先用0.35%“UCON”3207A處理并在50℃的溫度干燥。這產品經測試后顯示較低的初始回彈性，但顯示較少的松密度或回彈性損失。
實例4按照實例3的步驟，除了用0.35%的“ATLAS”G-7264來代替“UCON”3207A。這產品顯示與實例1相同的松密度和此實例1較低的回彈性。
實例5在模制之前。將實例4的纖維球以任意形式(不是球狀)與10%相同的粘合纖維混合。這產品顯示具良好松密度和回彈耐久性的最佳組合。
總結實例1到5耐久性的結果，實例1示出“干燥”纖維球單獨模制，而實例3和4示出纖維球用非硅酮PEO-型平滑劑平滑處理單獨模制，實例2示出干燥纖維球與任意粘合纖維在模制前進行混合，而實例5示出這種特性和更為有效的實例4的平滑劑的組合。如示于表2中，被平滑處理的實例3和4的平滑處理項表現得特別好，示出發生良好粘合，并在整個屈撓處理過程中保持良好，盡管用了這些特別的平滑劑(而用硅酮平滑處理的纖維并不粘合)涂層。事實上，它們的耐久性在相同的承載松密度下比實例1的“干燥”纖維球更好。
最好的效果為實例5，開始時回彈性幾乎相同，但經耐久性測試后變成更好，而該承載松密度示出更好的耐久性。
實例6到10這些實例分別對應于實例1到5，除了4.7分特的纖維束通過一填塞箱卷曲機，在輕度的門和輥筒的液壓力下被機械性地卷曲(以提高除螺旋形卷曲外，還提供輕度的機械性卷曲)。生成的纖維絮料具Ω卷曲。實例6到10的纖維球比實例1到5的纖維的松密度高出10%到20%，而其模制產品卻沒有很大差別，但具有較低的回彈性和較低的承載松密度(SB 60N)。
實例11和13示出具有優良的(非硅酮、親水性)平滑劑的纖維球的制備方法，該平滑劑是在該聚酯長絲被松馳處理之前涂敷在該纖維上，使得該平滑劑在長絲的松馳處理過程中在長絲上“固化”。生成的墊子的耐久性數據在表3中作比較，而表4和表5提供從泡沫體和乳膠產品(4)獲得的和從其它不按照本發明的模制纖維結構(5)獲得的可比較的數據。
實例11一束非對稱噴射驟冷抽紡的聚對苯二甲酸乙二酯的4.7分特長絲是用傳統的方法在沒有機械性卷曲下利用拉伸比為2.8而制備出來。用以商標“ATLAS”G-7264出售的嵌段其聚物，以0.35%的濃度涂敷到該纖維上并在130℃溫度下干燥。隨后將該纖維束切割至35毫米并在175℃溫度下松馳處理。該切段纖維以80/20的比例與外皮/芯子粘合纖維進行混合，該粘合纖維切割成相同切段長度，并具有4.4分特的號數。用一工業用開松機松開該混合料，并將生成的松開的纖維基本上如敘述在實例1的那樣處理成纖維球。
該纖維球基本上如在實例1敘述的那樣被模制成體積為40厘米×33厘米×9厘米、密度為50公斤/立方米的墊子。使墊子經受先前敘述的耐久性測試，而其結果顯示與實例1比在耐久性方面有改進，主要相對于功恢復(回彈性)方面進行比較。按照實例11制造的產品的回彈性損失是表2中最好的實例的約一半，而在松密度損失方面則相當。
實例12這墊子是用實例1的切段纖維制造的，用以與實例11比較。
實例13基本上與實例11相似，除了切段纖維/粘合纖維比為90/10。這墊子顯示優異的耐久性，使其回彈性變得更低，這產品在背部墊子方面或在需要更軟的豪華型墊子方面具有潛力。
實例14本例墊子是用實例1的切段纖維與相同的粘合纖維以90/10的比例進行混合，用以與實例13進行比較。耐久性測試示出比實例12(利用80/20比例)具有稍高的松密度損失。
表3證實從“干燥”混合料制造的模制結構的回彈性比對應的“平滑處理”的混合料(實例11對12，和13對14)的回彈性要高。另一方面，從包含“干燥”混合料的纖維球制造的模制結構具有更高的回彈性損失。
參考產品表4示出在如本發明的產品的相同的條件下，對由床褥和家具制造商提供的下面有代表性的泡沫體和乳膠進行測試所得耐久性數據。這些產品(如在表4報告的)的起始值和先前(表1)報告的測量值之間的小差異為樣品對樣品的差異的結果或從該樣品的尺寸的結果。表4中的結果是對切割成如該模制墊子相同尺寸的塊件進行實際測試的測量結果參考1聚氨酯泡沫體密度為30公斤/立方米參考2聚氨酯泡沫體密度為35公斤/立方米，“軟”參考3聚氨酯泡沫體密度為35公斤/立方米參考4聚氨酯泡沫體密度為40公斤/立方米參考5乳膠床褥芯，密度為72公斤/立方米表5示出對從不是由纖維球制造，但總是采用相同的粘合纖維制造的模制纖維結構的相同尺寸的墊子獲得的可比較的耐久性數據。
Ct185/15混合料，采用6分特空心干燥切段纖維，經梳理的，模制成密度為50公斤/立方米。
Ct2相同混合料，松開的并任意填充到模具中，相同密度。
Ct3相同混合料，任意填充，但密度為40公斤/立方米。
Ct4與Ct1相同，但該6分特空心纖維用0.35%如實例11中聚對苯二甲酸乙甲酸乙二酯和聚氧化乙烯的嵌段共聚物涂敷。
Ct5與Ct4相同的混合料，但松開并任意填充如Ct2。
Ct6與Ct5相同，但密度只有40公斤/立方米。
表3、4和5中包含的數據可分析如下，由在適當比例的纖維絮料和粘合纖維的混合料制造的纖維集合體，通過利用按照本發明的纖維球，可制出模制墊子或類似的產品，該產品在一可比較的承載松密度下，具有比泡沫體更好的耐久性，和與乳膠相當的耐久性。
由本發明的纖維球制造的墊子或床褥總有比泡沫體和乳膠更為重要的優點為，該墊子或床褥總具有比大多數泡沫體和乳膠更高的透氣性及更好的水份輸送能力，這是由于“平滑劑”的親水特性和纖維球結構的緣故。
本發明的纖維球模制墊子與由凝聚絮墊制造的模制墊子比較，具有高出12%到22%的承載松密度，但在相同密度下具有較好的耐久性。此外，由梳理絮墊模制的墊子，不能很好地使自己適應人體。當一壓力施加到它的中心時，便拉其邊，導致邊緣穹起。由本發明的纖維球制造的墊子，使自己適應由于使用者所導致的變形，如由各個彈簧所組成的系統一樣。
這些性質使本發明的產品作為用于家具墊子、床褥芯和類似的產品的更好的產品。
從諸如用于Ct4中的纖維混合料制造的產品具有它們自己的優點，特別是在較低密度時并且是共同待決專利申請DP-4155的目的。
獨特地粘合的例如用于枕頭的纖維球在實例15-17中，該纖維球被模制在一起以形成一整體塊體，但是獨特地粘合的，使得它們在可再抖松的墊子和枕頭中被用作一高性能的填充物。各個纖維球的粘合可通過例如在一流化床中實現。
在實例15和16中，本發明的纖維球是獨特地粘合的，而后吹入一枕頭的枕套中。在實例17中，為對比用，該纖維球不被加熱，即，在沒有首先將粘合纖維進行粘合的情況下被吹入該枕套中。在Ct18中，美國專利第4，618，631號的目的物，一種可市場購得的床上用品產品(沒有粘合纖維)被吹入到該枕套中以作進一步的對比。每種情況，1000克的纖維球填充入一尺寸為80厘米×80厘米枕套中，并在進行屈撓測試之前，先進行壓縮測定。但是此處沒有使用先前的屈撓測試方法來測定耐久性，而是應用疲勞測試機測定耐久性，如敘述在美國專利第4，618，531號的第9到102欄，除了屈撓的嚴重程度被提高到經6000次屈撓(在本發明的測試中)后的松密度損失近似地相當于經足足的10，000次屈撓(按照美國專利第4，618，531號的報告中)后的松密度損失的程度，并將屈撓測試繼續(在本發明的測試中)10，000次屈撓的總數;這樣，可理解到，表6中報告的結果與在美國專利第4，618，531號中所用的比較，反映出這些更為嚴峻的屈撓條件。
實例15本發明的纖維球用如敘述于實例1中的方法制造。然后將該各個纖維球薄薄地分配在兩層非常疏松的棉織物間，并在160℃的烘箱中加熱。該纖維球于是基本上單獨地粘合(任何粘合在一起的球，用手分離開來)。然后，將1000克這樣的球通過氣吹法填充到80厘米×80厘米的枕頭枕套中。
實例16將實例15中敘述的纖維球噴灑以0.35%的以“ATLAS”G-7264商標出售的嵌段共聚物，在室溫下干燥，并在與實例15中相同的條件在160℃下加熱。在表6中的結果示出與實例15的產品比本實例在初始高度的保持方面為更好。
實例17用與實例15相同的混合料生產該纖維球，但不加熱，這樣就把未粘合的產品的填充入枕頭的枕套中，并作為實例15的對照加以測試，以證實在纖維球的耐久性方面通過粘合所取得改進效果。
表6中數據證實干燥的纖維球(實例17)與平滑處理過的工業產品(Ct18)，特別是在承載松密度(60N)方面進行比較時，前者的耐久性較差。
“干燥”粘合纖維球(實例15)相對于平滑處理過的未粘合的工業產品(Ct18)顯示了改進的耐久性，更為堅實但并不具有作為一床上用品的特性。
平滑處理過并粘合過的纖維球(實例16)證實具有最好的耐久性。該兩個粘合的樣品(實例15和16)比沒有粘合樣品在耐久性測試后具有更高的松密度，并將轉化成更好的外觀，更舒適，更理想的家具墊子。
權利要求
1.平均尺寸為約2毫米到約15毫米的纖維球，其特征在于，所述纖維球主要由雜亂排列的、纏結的、具有切段長度為約10毫米到約100毫米的螺旋形卷曲的聚脂纖維絮料，與按重量計為混合料的約5%到約50%的粘合纖維緊密地混合而成的。
2.按照權利要求
1所述的纖維球，其中該粘合纖維包含切段長度為約10毫米到約100毫米的雙組分纖維，該雙組分中的一組分為粘合劑材料，而另一組分為熔點比該粘合纖維高的聚酯纖維。
3.按照權利要求
2所述的纖維球，其中該粘合劑材料的量為該雙組分纖維重量的約5%到50%。
4.按照權利要求
2或3所述的纖維球，其中該粘合纖維是螺旋形卷曲的。
5.平均尺寸為約2毫米到約15毫米的纖維球，其中，所述纖維球主要由雜亂排列的、纏結的、具有切段長度為約10毫米到約100毫米的螺旋形卷曲的雙組分聚酯/粘合纖維組成。
6.按照權利要求
1所述的纖維球，其中該纖維絮料上涂有固化在其上面的平滑劑，該平滑劑主要由聚烯化氧的鏈組成。
7.按照權利要求
1所述的纖維球，其中該纖維絮料是用聚對苯二甲酸乙二酯和聚氧化乙烯的嵌段共聚物涂敷的，該嵌段共聚物的用量為纖維絮料的量的約0.5%到約1%。
8.按照權利要求
1所述的纖維球，其中該填纖維絮料是用一改性的用功能基團接枝過可容許進行交聯的聚氧化乙烯/聚氧化丙烯涂敷的。
9.從螺旋形卷曲的聚脂纖維絮料與粘合纖維的混合料制造聚脂纖維球的方法，其中該混合料的小纖維束對著一容器的器壁重復地被空氣所翻動以制造纖維球。
10.從螺旋形卷曲的雙組分聚酯/粘合纖維制造聚酯纖維球的方法，其中該螺旋形卷曲的纖維的纖維小束對著一容器的器壁重復地被空氣所翻動以制造纖維球。
11.按照權利要求
9或10所述的方法，其中該小纖維束對著一容器的圓筒形器壁被空氣所翻動，而空氣由附裝在該容器內繞容器軸向回轉的軸上的葉片攪動。
12.按照權利要求
11所述的方法，其中小纖維束和該空氣再循環通過該容器。
13.按照權利要求
9到12中任意一項所述的方法，其中小纖維束是通過饋送疏松的纖維到該容器中，并通過在一速度下轉動該轉軸和葉片使得該纖維絮料分散成小的纖維束而制成。
14.按照權利要求
9到12中任意一項所述的方法，其中沒有拉長的小纖維束是在饋送它們到該容器中以用氣體翻動法使之成圓球和結聚之前已事先形成。
15.按照權利要求
9到14中任意一項所述的方法，其中該纖維是經過用平滑劑處理以降低制成的纖維球的發毛程度。
16.制造一粘合產品的方法，其中按照權利要求
1到8任意一項所述的纖維球的集合體是熱粘合并冷卻的。
17.按照權利要求
16所述的方法，其中該纖維球在形成一集合體并熱粘合之前，首先與散亂的粘合纖維混合。
18.按照權利要求
16到17所述的方法，其中該集合體在一模具中熱粘合以便制成一模制結構。
19.用以制造粘合的纖維球的方法，其中按照權利要求
1到8任意一項所述的各個纖維球是獨立地進行熱粘合并冷卻的。
20.用以制造粘合的纖維球的方法，其特征在于，按照權利要求
1到8任意一項所述的各個纖維球是獨立地在一氣流中進行熱粘合并冷卻的。
21.用以制造疏松粘合的集合體的方法，其中粘合的纖維球是按照權利要求
19或20制造的，然后再集合于枕套中。
22.用權利要求
21所述的方法制備的一疏松粘合的集合體。
23.用權利要求
19或20所述的方法制備的獨特粘合的纖維球。
24.用權利要求
18所述方法制備的模制結構。
25.按照權利要求
24所述的模制結構，其特征在于，該結構具有從約20千克/立方米到80千克/立方米的密度。
專利摘要
具螺旋形卷曲的聚酯纖維絮料，與粘合纖維雜亂地排列并纏結成纖維球，從纖維球表面伸出的毛羽最好極少，以使球與球之間的粘附性小而能用空氣輸送。通過對著一容器的器壁重復地進行空氣翻動該種纖維絮料/粘合劑/混合料的小毛束而制造該種纖維球的方法，通過粘合該種纖維球獲得改進的粘合纖維絮墊或模制制品或其它粘合制品。
文檔編號D04H1/42GK87107757SQ87107757
公開日1988年5月4日 申請日期1987年10月20日
發明者艾蘭·馬庫斯 申請人:納幕爾杜邦公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan