可吹制的绝缘丝团

申请号 CN00808112.3 申请日 2000-04-27 公开(公告)号 CN1193124C 公开(公告)日 2005-03-16
申请人 阿尔巴尼国际公司; 发明人 齐威尔·M·格罗; 维克托·P·拉斯科尔斯基;
摘要 一种可吹制的绝缘材料,其包括切碎成为可吹制丝团的毛层。在优选 实施例 中,丝团包括经过抗 水 剂或 润滑剂 处理的 纤维 ,和/或干燥纤维,和/或粘合纤维,其可以和开松的纤维或羽绒相互混合。本 发明 还公开了一种生产可吹制丝团的方法。
权利要求

1.一种可吹制的绝缘材料,其包括一种或多种由下述材料构成的组中 选择的纤维材料:粘合毛层、粘合网状物、部分粘合毛层和部分粘合网 状物,其特征在于,所述纤维材料切碎一次或几次形成为随机形状的可 吹制的丝团,所述可吹制的丝团由在纤维之间的许多接触点处粘合在一 起的随机纤维构成。
2.按照权利要求1所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述纤维材 料包括70%至95%重量的直径为3至12微米的合成聚合物微细纤维,和 5%至30%重量的直径为12至50微米的合成聚合物大纤维。
3.按照权利要求1所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:还包括静电 去除装置。
4.按照权利要求1所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述纤维材 料还包括一种或多种由0.5-6.0旦尼尔的经过抗剂或润滑剂处理的纤维、 0.5-6.0旦尼尔的干燥纤维、和粘合纤维构成的材料组中选择的材料。
5.按照权利要求4所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述纤维材 料包括40%粘合纤维,30%干燥纤维,30%经过抗水剂或润滑剂处理的 纤维。
6.按照权利要求1所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述可吹制 的丝团与由开松的经过抗水剂处理的纤维、经过润滑剂处理的纤维和干 燥纤维构成的材料组中选择的一种或多种材料混合,形成一种混合物。
7.按照权利要求6所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述可吹制 的丝团不多于所述混合物的50%。
8.按照权利要求6所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:干燥纤维是 干燥聚酯,经过抗水剂或润滑剂处理的纤维是化聚酯。
9.按照权利要求6所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:开松的经过 抗水剂或润滑剂处理的纤维/干燥纤维的混合物是50/50的混合物。
10.按照权利要求1所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述可吹制 的丝团包括随机设置的纤维,所述纤维在纤维之间的许多接触点处粘合 在一起。
11.按照权利要求1所述的可吹制的绝缘材料,其特征是:所述纤维 材料是热固化纤维材料。
12.一种制造可吹制的丝团的方法,包括:
提供一种纤维材料,所述纤维材料包括选自由毛层、网状物、部分毛 层、部分网状物构成的组的一种或多种材料,并且包括粘合纤维和其它 纤维的适当的混合物;
梳理所述纤维材料以生产梳理的纤维材料;
加热所述梳理的纤维材料,其加热时间和温度是以使所述粘合纤维与 其它纤维粘合,形成粘合的纤维材料;和
切碎所述粘合纤维材料以生产所述可吹制的丝团,所述丝团由在纤维 之间的许多接触点处粘合在一起的随机纤维构成。
13.按照权利要求12所述的方法,其特征是:将可吹制的丝团切碎一 次或多次。
14.按照权利要求12所述的方法,其特征是:所述纤维材料包括合股 粗梳毛卷。
15.按照权利要求12所述的方法,其特征是:所述纤维材料包括网状 物。
16.按照权利要求12所述的方法,其特征是:所述纤维材料切碎一次 或多次。
17.按照权利要求12所述的方法,其特征是:通过电或气体点火源进 行加热。
18.按照权利要求12所述的方法,其特征是:合适的粘合纤维混合物 是具有70%至95%重量的直径为3至12微米的合成聚合物微细纤维和5%至 30%重量的直径为12至50微米的合成聚合物大纤维的粘合纤维混合物。
19.按照权利要求12所述的方法,其特征是:合适的粘合纤维混合物 包括一种或多种下列材料:经过抗水剂或润滑剂处理的纤维、干燥纤维、 和粘合纤维。
20.按照权利要求12所述的方法,其特征是,添加静电去除装置。

说明书全文

发明领域

本发明涉及一种羽绒状绝缘丝团(clusters),以及制造羽绒状绝缘丝 团的方法。

技术背景

专业人员已经付出了许多努,试图获得具有羽绒状质量的绝缘材 料,以便将这种材料用于绝缘物品,例如服装、睡袋、保暖被或类似物。 经过在先的努力,已经提出了可以使用的材料,其中生产的大部分这种 材料相对于羽绒状物品具有过大的重量和过大的密度,而且,很难通过 常规的设备来吹制。

在授予BABBITT等人的美国专利US-5,624,742中,描述了一种吹制 的绝缘材料,这种绝缘材料包括第一种和第二种具有绝缘作用的玻璃纤 维材料的混合物。在多种纤维之一,具有较小尺寸,以便填充一大组纤 维之间的空隙。

在授予MILLER的美国专利US-3,893,919中,描述了一种填充材料, 其采用比较大的圆柱形和球形纤维体和羽毛状纤维体,根据要填充的空 隙,将纤维体与羽毛状纤维体相互混合。

在授予ALDRICH的美国专利US-4,167,604中,描述了一种经过改进的 热绝缘材料,这种材料是羽绒和合成短纤维混合物,所说合成物短纤维 由空心的聚酯长丝构成,采用树脂对其进行处理,并且形成经过梳理 的网状物。

在授予LIEBMANN的美国专利US-4,248,927中,描述了一种绝缘材 料,其中包括由天然羽毛和羽绒,以及合成聚酯的结合形成的网状物。

在授予SMITH的美国专利US-4,468,336中,描述了松散填充的绝缘材 料,将其吹制形成空间。绝缘材料包括松散填充的纤维素绝缘材料与短 纤维混和的混合物。

在授予MUNCRIEF的美国专利US-5,057,168中,描述了一种通过混合 粘合纤维与绝缘纤维形成的绝缘材料。绝缘纤维选自形成毛层的由合成 物和天然纤维形成的组中,可以将毛层切割成任何需要的形状。

在授予HERNANDEZ等人的美国专利US-5,458,971中,描述了一种纤 维混合物,将其用于服装的纤维填充物。纤维填充混合物包括卷曲的空 心聚酯纤维和卷曲的粘合用纤维。

在授予COOPER等人的美国专利US-4,040,371中,描述了一种聚酯纤 维填充材料,其包括聚酯短纤维与有机短纤维的混合物。

在授予FRANK的美国专利US-5,492,580中,描述了一种将第一种热塑 性、热固性、无机或有机纤维的混合物和第二种热塑性纤维混合形成的 材料。

在授予DONOVAN的美国专利US-4,588,635中,公开了一种优良的合 成羽绒,并且,具有特定的重量轻的热绝缘系统,通过使用低密度组合 的纤细纤维可以获得所述的热绝缘系统,并且描述了纤维混合物的范围, 当将其用于制造绝缘毛层时,其具有的优点是具有羽绒状物品的质量, 例如,具有比较高的热-重量比、柔软的手感、以及良好的压缩恢复能力。 这种材料可以接近并且在某些情况下甚至可以超过天然羽绒的热绝缘性 能。但是,从机械的观点出发,非常纤细的纤维具有刚性和强度缺陷, 其很难生产、处理和使用。这种合成绝缘材料的恢复性能可以通过加大 纤维直径来加强,但是,较大纤维成分的增加将严重地降低整个材料的 热绝缘性能。在潮湿条件下,纤细纤维组合物的机械稳定性下降,这是 由于和毛细管相关的表面张力大大高于地心引力,或者其他正常使用 的负载,其对于材料结构具有相当大的不良影响。与水禽的羽绒不同, 其中描述的公开的纤维结合物具有优良的抗水性能。

在DONOVAN等人的美国专利US-4,992,327中,描述了采用粘合纤维 组分改善绝缘物的整体性能,而不会损失期望的性能。特别是,其中公 开了涉及的合成纤维的热绝缘材料,这种材料具有粘合纤维结构形式, 这种纤维结构包括下述组分的集合:a)70-95%重量的合成聚合物微细 纤维,这种微细纤维的直径是3-1微米;b)5-30%重量的合成聚合物微 细纤维,这种微细纤维的直径是12-50微米,其特征是,至少有部分纤维 在其接触点相互结合,这种结合使得最终结构材料的密度范围是3-60 kg/m2,结合的组合物的热绝缘性能等于或者基本上不会差于相当的没有 结合的组合物的热绝缘性能。在其文件中还描述了羽绒状的丝团形式的 良好的纤维混合物。在这篇专利中还公开了所述丝团与毛毡相比的突出 优点。

但是,在现有技术中,通常采用手工制造丝团,其生产过程慢、时间 长、批量生产。此外,在现有技术中的材料是不容易使用常规制造设备 吹制的材料。因此,需要提供一种可吹制的材料,其可以部分或者全部 代替羽绒,并且便于制造,而且由常规的设备吹制。

发明内容

本发明的主要目的是克服上述材料中存在的缺陷。
本发明的另一个目的是提供一种可吹制的材料,以便用于部分代替或 者完全代替羽绒。
根据本发明,提供了一种可以吹制的绝缘材料,其包括一种或多种由 下述材料构成的组中选择的材料;粘合毛层、粘合网状物、部分粘合毛 层和部分粘合网状物,所述材料切碎一次或几次形成为随机形状的可吹 制的丝团,所述材料由随机纤维在纤维之间的许多接触点处粘合在一起 而构成。
本发明公开了由切碎的毛层制造的丝团。这种毛层可以是热固化的毛 层,其最好包括经过抗水剂或润滑剂处理的纤维和/或干燥纤维,和/或粘 合用纤维。然后,将毛层机械切碎成为小丝团,以便通过常规的设备对 其进行吹制。在某种程度上,呈随机形状的丝团在相当均匀的填充过程 中,可以更好地包装。在一个优选的实施例中,对于由经过抗水剂和/或 润滑剂处理的纤维和干燥纤维组成的材料进行开松处理,然后,与丝团 混合,构成可以吹制的材料,这种材料与单独使用丝团相比较,具有蓬 松性质、良好的压缩性能和改善的手感。
附图的简要说明
图1a是本发明优选实施例的主视图。
图1b是图1a所示本发明的SEM放大的主视图。
图2a是本发明第二优选实施例的主视图。
图2b是图2a所示本发明的SEM放大的主视图。
图3是材料浸湿之后,回弹力的比较曲线。
图4是材料浸湿之后,回弹力的比较图像。
本发明的具体实施方式
本发明的材料包括由切碎的毛层制成的丝团。根据毛层的组成成分, 这种毛层可以是也可以不是热固化的毛层。这种毛层最好包括经过抗水 剂处理或润滑剂处理的纤维和/或干燥纤维和/或粘合用纤维。然后,毛层 被机械切碎一倍或几倍而成为小的丝团,后者可以被吹制,并且,具有 羽绒状的质量。可以考虑采用网状物(通常是单独的一层材料)和毛层 (通常是多层材料),或者其一部分可以用于制造本发明的丝团。通过 下面的实例来描述制造丝团的方法。
丝团可以由重量轻的粗条子(card sliver)制成,所述粗条子由合适 的粘合纤维的混纺纱制成。纤维混纺纱最好是授予DONOVAN等人的美 国专利US-4,992,327中公开的纤维混纺纱,其中公开的内容在本文中作为 参考。其他利用纤维混纺丝的优选实施例包括经过抗水剂处理,或经过 润滑剂处理的纤维和/或干燥纤维和/或粘合纤维。首先,使条子在梳理机 的输出侧的通常用于此目的的条筒中汇集,并且,直接通过加热管,由 加热管加热结合粘合纤维混合物。在完成结合步骤的过程中,蓬松的粗 条子不收缩和密度不加大是非常重要的。各条子端部下降通过竖直管, 同时由导向环使其位于中心,随着加热空气通过竖直管向上吹,结合形 成蓬松的、线性的纤维组合物。从加热管出来,条子被拉到剪断机型短 纤维切割机的入口侧。进行单纯切割,在切割过程中没有纤维熔融的致 密效果。这种方法产生汇聚在一起的非常蓬松的纤维丝团。
采用长而薄的7/8英寸,4盎司/码的PRIMALOFT毛层 (PRIMALOFTONE)对上述方法进行试验,而不是粗条子, PRIMALOFT毛层具有交叉重叠、结合的结构,其由DONOVAN等人的 美国专利中公开的那种纤维混纺纱构成,并且可以通过商业购买。毛层 的带条大约为7/8英寸宽,沿着横切机器方向(CD)进行切割,获得的纤 维取向基本上平行于毛层带条的长度方向,在这一方面正像粗条子。由 PRIMALOFT毛层制成的带条预先结合,因此具有足够的整体性,以 便容易供给进入切割机。可以相信,在切割之前进行结合还改善了切割 质量。采用的短纤维切割机是由日本ACE MACHINERY CO.公司制造 的实验设备,其设计型号为NO.C-75,以7/8英寸间隔进行切割。单纯地 切割PRIMALOFT毛层的供给原料,成为丝团状立方体的,其尺寸大约 为7/8×7/8×7/8英寸。显示出来的丝团汇集物的密度大大小于0.5lb/ft3, 将其制成羽绒状、并且单位重量的绝热效率高的绝缘物。作为供给原料 的PRIMALOFT毛层具有公称密度0.5lb/ft3,并且在切割过程中,实 际上没有增加密度的现象发生。
丝团汇集物的密度大大小于单独的丝团的密度。如果本发明的丝团直 接由粗条子制成,而不是由毛层制成,由此产生的丝团在某种程度上呈 圆柱形,而不是立方体或矩形形状。
这种优选方法采用的毛层由合股粗梳毛卷(plied card laps)组成,虽 然其他类型的纤维也同样适用。最好,由粗梳毛卷或网状物形成毛层, 其具有的密度可以和羽绒特性的密度相比较。粗梳毛卷或网状物最好由 0.5-6.0旦尼尔的粘合纤维和/或干燥纤维和/或抗水纤维制备。在此优选的 方法中,粗梳毛卷或网状物包括40%的粘合纤维,30%的1.4旦尼尔干燥 纤维,30%的1.4旦尼尔抗水纤维。这些选择的纤维最好梳理成为3oz./sq. yd.的组合物,借助单独的圆筒形金属梳理机,其具有固定的盖板。这些 梳理机可以通过南加利福尼亚的HOLLINGSWORTH SACO LOWELL OF GREENVILLE获得。输送梳理机的输出物通过热电子和/或气体点 火源,加热固化粘合纤维。将毛层加热经过一段时间,并且达到一定温 度,足以引起纤维结合。在这种情况下,采用的温度在300-400°F之间。 然后,切碎热固化的毛层,最好经过Rando Opener Blender切碎两次,这 种设备由NY的RANDO MACHINE COMPANY OF MACEDON制造, 以便制成本发明的丝团。附图1a和1b是丝团的主视图,其中丝团经过两 次切碎。
其它变化包括:
1.增加短纤维的长度,达到能够梳理的极限,以便于改善丝团的整体 性和耐久性;
2.改变粘合纤维含量,使之具有良好的调节(fine-tune)切碎性能、 切割性能、凝聚力,以及丝团具有良好的特性;
3.改变丝团的尺寸、形状和比率;
4.根据目的需要采用声波结合装置;
5.切碎丝团一次以上;
6.采用未经过热固化的毛层;
7.仅仅切碎部分毛层或网状物。
显而易见,经过两次切碎的丝团更光滑,而且,比仅仅切碎一次的丝团 更容易混和。而且,能够使用切条的热固化毛层的带条或条子,然后,将 这些部分通过标准的切碎加工过程,从而形成丝团。
通过上面所述的实例,在不脱离本发明范围的条件下,根据需要可以 获得多种变化的形式。
材料评估
附图2a和2b表示丝团的优选实施例,其中通过使丝团与开松的100% 的合成纤维相混合,而进一步加强所述丝团,所述开松的纤维最好是预 先混合的经过抗水剂处理或润滑剂处理的纤维和干燥纤维的混合物。所 说开松纤维最好是任何0.5-6.0旦尼尔纤维的混合物。经过抗水剂或润滑剂 处理的纤维能够加强抗水性能。在优选实施例中,丝团包括不多于50% 的材料。在某些实施例中,开松纤维还可以是70-95% 0.1-1.4旦尼尔纤 维和5-30% 1.4-24旦尼尔纤维的混合物。在另外的实施例中,开松纤 维是50/50经过抗水剂或润滑剂处理的1.4旦尼尔聚酯纤维和1.4旦尼 尔干燥聚酯纤维的混合物。
试验1
丝团的性能
25英磅的经过两次切碎的毛层包括30%经过抗水剂或润滑剂处理的 纤维,30%干燥纤维,40%粘合纤维通过吹气站送入混合桶中。一旦 打手在桶中转动,切碎毛层单独很容易开松,并且,通过计量和吹送系统 而不产生任何问题。
对于丝团和开松纤维的混合物具有类似结果。吹气喷嘴的尺寸可以对 此进行补偿。在某些情况下,用手混合也可以加强混合物的性能。
在抗吸水性能方面,丝团比羽绒更好。在试验中可以通过在水中浸湿 几次后测量合成混合物的回弹度、吸水性、密度。
试验2
在最终使用中,绝缘材料被用于服装或睡袋。为了表示现实的湿度环 境,在浸水之前,将试验材料放入织物枕套中。这些枕套的尺寸是8”×9”, 由缝制在三个边缘上的3oz./sq.yd.防破裂尼龙织品制造。第四个边缘采用 安全别针钉合。
被试验的材料是单独的切碎毛层,50/50的羽绒/切碎毛层,切碎毛层 和抗静电处理剂,50/50的合成纤维/切碎毛层与带抗静电处理剂的50/50 合成纤维/切碎毛层。将12克绝缘材料放入各枕套中,各种类型的材料填 充三个同样制品。测量各样品最初的回弹度和重量,并且进行记录。
首先,将各样品半浸入70°F水中10秒,然后,保持在水中漂浮20分钟。 在此时,将各样品送入工业压榨机,经过一次压制,测量其回弹度。然 后,将各样品剧烈摇动10秒钟,再测量记录其回弹度。然后,再将样品 半浸入水中10秒,重复上述过程,以便测量在总浸水暴露1、2和4小时后 的数值。图3表示通过浸水暴露后回弹度效果的比较曲线。图4是一幅图 片,其表示经过浸水、压榨和摇动四小时后的50/50的合成纤维/切碎毛层 的回弹度。
丝团(只与合成纤维混合)表现出优良的抗水性能,并且,通过清洗 性能加强,不会导致单独填充羽绒时的结现象。
众所周知,使用丝团和在丝团中混合开松纤维可以导致在产品中出现 一定程度的静电,这种情况必须得到解决。例如,将两盒织物软化片材 和一桶静电去除喷雾剂加入试验1的混合物中。将片材切割成为1/2”正方 形,并且洒入产品中。在桶和产品表面自由喷射静电去除喷雾剂。在这 种情况下,产品可以成功地吹送通过该系统。管道截面大于喷嘴,其用 于提供精确的经过计量的重量。对于合适的设备进行适当调整,可以使 用丝团与开松纤维的混合物。在某些时候,需要在切碎之前,采用除静 电处理剂处理纤维。
本发明还注意到利用前面没有提到的纤维混合物。这些混合物限制平 均纤维的直径范围,以便保证具有高水准的绝缘性能。在某些实例中, 根据需要,纤维平均直径大于引用的专利中限定的纤维直径。例如,如 果最终产品用于枕头或室内装潢制品和需要抗压刚度高的产品,可以利 用相当大直径的纤维。
因此,通过上面的详细描述,公开了本发明的优选实施例,可以理解 本发明的优点。本发明的范围并不限于上述实施例,而是由本发明的权 利要求书来限定。
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