用于垫子构件的双组分纤维 |
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| 申请号 | CN202280046347.2 | 申请日 | 2022-06-29 | 公开(公告)号 | CN117716081A | 公开(公告)日 | 2024-03-15 |
| 申请人 | 宜家供应有限公司; | 发明人 | 安德斯·贝格纳; | ||||
| 摘要 | 一种用于垫子构件的热粘合非织造物用多组分粘结剂 纤维 。多组分纤维的第一组分包含第一热塑性 聚合物 ，以及多组分纤维的第二组分包含第二热塑性聚合物。第二热塑性聚合物为嵌段共聚物。所述嵌段共聚物为包含第一聚酯嵌段和第二脂族聚醚嵌段的共聚聚酯聚醚。第一嵌段中的聚酯包含第一亚烷基二醇的残基、对苯二 甲酸 (苯‑1,4‑二 羧酸 )的残基和间苯二甲酸(苯‑1,3‑二羧酸)的残基。第二嵌段中的脂族聚醚包含第二亚烷基二醇的残基。第一热塑性聚合物的熔点为至少200℃。此外，第一聚酯嵌段中的对苯二甲酸的残基与间苯二甲酸的残基的摩尔比为2:1至4:1以及聚酯的第一亚烷基二醇的残基与脂族聚醚的第二亚烷基二醇的残基的摩尔比为至少1:1。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种多组分粘结剂纤维，所述多组分粘结剂纤维的第一组分包含第一热塑性聚合物，以及所述多组分粘结剂纤维的第二组分包含第二热塑性聚合物，所述第二热塑性聚合物为嵌段共聚物，其中所述嵌段共聚物为包含第一聚酯嵌段和第二脂族聚醚嵌段的共聚聚酯聚醚，所述聚酯包含第一亚烷基二醇的残基、对苯二甲酸(苯‑1,4‑二羧酸)的残基、和间苯二甲酸(苯‑1,3‑二羧酸)的残基，所述脂族聚醚包含第二亚烷基二醇的残基，其中所述第一热塑性聚合物的熔点为至少200℃； |
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| 说明书全文 | 用于垫子构件的双组分纤维技术领域[0001] 本发明涉及用于垫子材料的多组分粘结剂纤维。此外，本发明涉及包含多组分粘结剂纤维和短纤维的垫子材料。 背景技术[0002] 在本领域中，柔性和半柔性聚氨酯泡沫已经发现广泛用作软垫家具的垫子材料，例如在椅子和沙发的座位和背部中。垫子材料的重要特征是其被压缩并分布表面压力，并且在移除负载之后，另外在重复压缩和减压之后恢复的能力。然而，考虑到在生产聚氨酯时使用异氰酸酯，以及在聚氨酯燃烧时形成异氰酸酯和/或氰化氢，期望替代的垫子材料。此外，聚氨酯泡沫不适合回收。因此期望可持续的替代品。 [0003] 用于高膨松交叉搭接的非织造物(通常称为填塞物或棉絮)的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和共聚PET的共混物为可回收的并且燃烧时不产生有害化学品，但它们通常无法提供替代聚氨酯泡沫的足够性能。为了进一步改善机械特性，已经使用了除PET和共聚PET之外的其他聚酯，例如PBT和PTT，包括其共聚物。 [0004] 这引起了基于聚酯的垫子材料的发展。在WO 2018/099962中，公开了通过将包含热活化粘结剂的纤维坯料模制成三维纤维块制品来提供的模制垫子构件。模制的垫子构件通常为基于聚酯的。模制的垫子构件通常为弹性模制的三维纤维块制品。这样的弹性三维纤维块制品作为家具应用中的舒适填充物，例如作为沙发和椅子的座位和/或靠背中的垫子构件是有用的。 [0005] 用于垫子构件的另一基于聚酯的材料由帝人(Teijin)提供。该材料作为 出售。基于聚酯的垫子材料通常是安全的，因为其在燃烧时形成非常少量的有毒气体并且火行为变得不那么危险。 [0006] 包括3维非织造物结构，以及其有助于在交叉纤维之间的交叉点处保持稳定的固定。据称 具有良好的在纤维结构的交叉点处的稳定性，这改善了基本性能，例如透气性、弹性和耐久性。此外，与聚氨酯相反，即使 燃烧，也几乎不会形成有毒气体。因此，据报道，其对全球环境、工业和生活做出了重大贡献。根据帝人， 的特性与使稳定的交叉点保持结构的形式的特殊的双组分粘结剂纤维相关。据称这种结构在负载时保持适当的硬度。用于 的双组分粘结剂纤维的特性至少部分地与其偏心截面相关(参见WO 97/23670和本文图1)。如尤其可以从US 5,183,708中看出的，用于 的双组分粘结剂纤维的一般组成早在1991年就已经知道，其涉及包含用作其中散布有具有弹性共轭纤维的热粘合点的基体的非弹性、卷曲的聚酯短纤维的新缓冲结构。据称，该缓冲结构具有改善的冲击弹性、压缩耐久性和压缩恢复性并且没有触底的压痕。然而，为了实现这个，垫子构件必须具有高密度。此外，需要相对大比例的粘结剂纤维。尽管如此，已经发现垫子材料 易于遭受触底的压痕，尤其在长期使用之后。 [0007] 因此，本领域需要提供改善的垫子材料。特别地，受关注的是改善由垫子材料提供的压力分布以避免触底的压痕。此外，由于所使用的相对更昂贵的共聚物，为了保持成本降低，另外受关注的是能够减少所需材料的量以提供期望的缓冲效果。 发明内容[0008] 因此，根据第一方面，提供了多组分粘结剂纤维。多组分粘结剂纤维包含至少第一组分(例如芯组分)和第二组分(例如鞘组分)。在粘结剂纤维中，第二组分充当粘结组分，通常作为热活化粘结组分。各组分可以在多组分粘结剂纤维中以不同的方式布置，例如并排或以芯‑鞘的方式。如果以芯‑鞘的方式布置，则可以将第一组分布置为芯组分，以及将第二组分布置为鞘组分。此外，在这样的实施方案中，鞘和芯可以同心布置，纤维的截面通常为圆柱形的。或者，在这样的实施方案中，鞘和芯可以偏心布置，纤维的截面通常为圆柱形的。 [0009] 多组分纤维的第一组分包含第一热塑性聚合物。第一热塑性聚合物的熔点为至少200℃。类似地，多组分纤维的第二组分包含第二热塑性聚合物。第二热塑性聚合物的熔点低于第一热塑性聚合物的熔点。第二热塑性聚合物的熔点可以比第一热塑性聚合物的熔点低至少20℃，例如至少30℃。 [0010] 第二热塑性聚合物为呈共聚聚酯聚醚形式的嵌段共聚物。嵌段共聚物包含第一聚酯嵌段和第二脂族聚醚嵌段。嵌段共聚物的第一嵌段(为聚酯嵌段)包含第一亚烷基二醇的残基、对苯二甲酸(苯‑1,4‑二羧酸)的残基、和间苯二甲酸(苯‑1,3‑二羧酸)的残基。第一聚酯嵌段中的对苯二甲酸的残基与间苯二甲酸的残基的摩尔比为2:1至4:1。嵌段共聚物的第二嵌段(为脂族聚醚嵌段)包含第二亚烷基二醇的残基。 [0011] 聚酯的第一亚烷基二醇的残基与脂族聚醚的第二亚烷基二醇的残基的摩尔比为至少1:1，例如1:1至3:1、或1.5:1至2.5:1。鉴于第一嵌段可以被认为代表硬链段，第二嵌段可以被认为代表软链段。硬链段与软链段之间的比率将影响聚合物的特性。此外，硬链段内的异构体比率，即对苯二甲酸的残基与间苯二甲酸的残基的摩尔比可以视为影响硬链段的硬度。因此，嵌段共聚物的总体特性以复杂的方式由各种因素产生。 [0012] 如果第一嵌段为聚(对苯二甲酸丁二醇酯‑共聚‑间苯二甲酸酯)以及第二嵌段为聚(四亚甲基醚)二醇，则嵌段共聚聚酯聚醚可以具有以下一般结构式。半芳族聚酯的第一亚烷基二醇的残基(以下结构式中的亚丁基‑(CH2)4‑)与脂族聚醚的第二亚烷基二醇的残基(以下结构式中的亚丁基‑(CH2)4‑)的摩尔比由表示各个嵌段中的重复单元的数目的数字“m”和“n”的比率给出，即该比率对应于m:n。由于“m”和“n”表示重复单元的平均数，因此它们通常不为整数，然而它们固有地在独立的、给定的分子中为整数。由于各亚丁基基团的化1 学位移将不同(酯相对于醚)，因此可以通过H NMR(质子核磁共振)来确定比率m:n。 [0013] [0014] 在本发明的多组分粘结剂纤维中，聚酯的第一亚烷基二醇的残基与脂族聚醚的第二亚烷基二醇的残基的摩尔比为至少1:1，例如1:1至3:1、或1.5:1至2.5:1。相比之下，在的双组分纤维中，相应的比率为约1:2，即远小于1:1。此外，本发明的第一聚酯嵌段中的对苯二甲酸的残基与间苯二甲酸的残基的摩尔比为2:1至4:1；优选低于3:1，例如低于2.7:1。因此，所述摩尔比可以为2:1至小于3:1，例如2:1至小于2.7:1。以下分别提供了对苯二甲酸的残基和间苯二甲酸的残基的结构式。 [0015] [0016] 此外，本多组分粘结剂纤维的第二组分(充当粘结组分)的熔点略高于(约10摄氏度)本领域中典型双组分粘结剂纤维相应的第二组分的熔点。本多组分粘结剂纤维的第二组分的熔点可以在155℃至175℃的范围内，例如在160℃至170℃的范围内。 [0017] 出乎意料地发现，当这样的多组分粘结剂纤维与短纤维一起使用以提供热粘合非织造物时，热粘合非织造物具有改善的压力分布，在长期使用之后也是如此。改善的压力分布将减轻或甚至消除触底的压痕。此外，至少根据一些实施方案，可以需要较少的材料以提供就 而言相当或改善的特性。对于垫子构件，热粘合非织造物分配压力、从而影响所产生的最大压力的能力是期望的特性，以便避免在特定的、有限的区域处过高的压力(参见图6和图11)。这通常被称为触底。在不受任何理论约束的情况下，认为改善的特性由本多组分粘结剂纤维的组成引起。可以通过增加非织造物的表面重量(即使用更多的纤维)和/或增加非织造物中粘结剂纤维的量来改善 的特性。然而，这也将增加成本。 [0018] 第一热塑性聚合物可以为聚酯，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)(PTT)、或聚呋喃二甲酸乙二醇酯(polyethylene furanoate，PEF)。根据一个实施方案，第一热塑性聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)。 [0019] 第二热塑性聚合物为共聚聚酯聚醚。根据一个实施方案，第一嵌段中的聚酯为聚(对苯二甲酸丁二醇酯‑共聚‑间苯二甲酸酯)。此外，第二嵌段中的脂族聚醚可以为聚(四亚甲基醚)二醇(也称为聚四氢呋喃或聚(四亚甲基氧化物))。优选地，第一嵌段中的聚酯为聚(对苯二甲酸丁二醇酯‑共聚‑间苯二甲酸酯)以及第二嵌段中的脂族聚醚为聚(四亚甲基醚)二醇。因此，根据一个优选实施方案，第一嵌段中的聚酯为聚(对苯二甲酸丁二醇酯‑共聚‑间苯二甲酸酯)以及第二嵌段中的第二脂族聚醚为聚(四亚甲基醚)二醇。在这样的实施方案中，亚丁基(参见聚(对苯二甲酸丁二醇酯‑共聚‑间苯二甲酸酯))与四亚甲基(参见聚(四亚甲基醚)二醇)的摩尔比可以为1:1至3:1，例如1.5:1至2.5:1。 [0020] 根据一个实施方案为双组分粘结剂纤维的多组分粘结剂纤维包含至少第一组分和第二组分。各组分可以沿多组分粘结剂纤维的纵向延伸以不同方式布置。根据一个实施方案，粘结剂纤维为鞘‑芯粘结剂纤维。在这样的鞘‑芯粘结剂纤维中，第一组分存在于芯中以及第二组分存在于鞘中。此外，所述纤维可以具有不同种类的截面。本多组分粘结剂纤维的截面优选为圆形的。在具有圆形截面的多组分粘结剂纤维中，第一组分和第二组分可以同心布置。 [0021] 根据一个实施方案，第一组分和第二组分被同心布置成提供自卷曲纤维。因此多组分粘结剂纤维可以为自卷曲的。在这样的纤维中，第一组分和第二组分可以并排布置。然而，可以优选使用同心鞘‑芯布置以使粘结效力最大化。在这样的鞘‑芯粘结剂纤维中，第一组分存在于芯中以及第二组分存在于鞘中。自卷曲粘结剂纤维的使用可以促进梳理和与共轭或卷曲的短纤维的共混。 [0022] 根据一个实施方案，本多组分粘结剂纤维的截面为多叶形，例如三叶形。在具有三叶形截面的多组分粘结剂纤维中，第一组分和第二组分通常被同心布置成提供自卷曲纤维。在这样的粘结剂纤维中，第二组分可以存在于至少一个叶的尖端，但不存在于全部叶的尖端。 [0023] 多组分粘结剂纤维中的第一组分与第二组分的比率通常以体积比给出，因为在挤压组分以提供多组分粘结剂纤维时的进料比通常决定该比率。此外，多组分粘结剂纤维中的第一组分与第二组分的体积比可以在1:2至8:1的范围内，例如1:1至5:1。尤其是从成本的角度来看，第二组分为次要组分时，这是优选的，因为第二组分通常更昂贵。此外，作为主要组分的第一组分将改善多组分粘结剂纤维的机械特性。然而，为了提供有效的粘结，第二组分应该以足够的量存在。 [0024] 如已经提及的，第一热塑性聚合物的熔点为至少200℃。该第一热塑性聚合物在加热时也提供具有结构完整性的纤维。充当粘结组分的第二组分具有较低的熔点并因此在不使第一组分熔化的情况下可以被活化，例如熔化。第二热塑性聚合物的熔点可以在155℃至175℃的范围内，例如在160℃至170℃的范围内。在室温下，第二组分也有助于多组分粘结剂纤维的结构完整性和机械特性。第二热塑性聚合物可以具有至少80MPa的弯曲模量和/或至少80MPa的拉伸模量。 [0025] 多组分粘结剂纤维的线密度可以为1分特至10分特，例如2分特至8分特。此外，多组分粘结剂纤维可以为10mm至100mm长，例如为25mm至80mm长。多组分粘结剂纤维可以具备有纺丝油剂以改善其加工和/或纤维的特性。 [0026] 尽管本领域的多组分粘结剂纤维通常是卷曲的，其是机械地和/或通过自卷曲，但发现本多组分粘结剂纤维可以有效地与共轭或卷曲的短纤维共混(参见图4b)，在提供非织造物时充当基体纤维，而无需使多组分粘结剂纤维卷曲。当可以省去使多组分粘结剂纤维卷曲的需要时，由于除去了生产中考虑的一个变量，因此更容易生产具有一致特性的本多组分粘结剂纤维。根据一个实施方案，根据ASTM D 3937‑01(制备选项9.2.1)，多组分粘结剂纤维具有比8个卷曲/25mm更低的卷曲频率，优选小于5个卷曲/25mm，更优选小于3个卷曲/25mm，和/或低于20％的卷曲度。粘结剂纤维可以为未卷曲的，即基本上没有卷曲。相比之下，elk中的粘结剂纤维(参见图2)为卷曲的。根据一个替代实施方案，多组分粘结剂纤维为卷曲的，例如机械卷曲的。多组分粘结剂纤维可以另外或交替地为自卷曲的。虽然不必要，但是卷曲可以促进梳理和与共轭或卷曲的短纤维的共混。因此，根据ASTM D 3937‑01(制备选项9.2.1)，本多组分粘结剂纤维的卷曲频率可以为1个卷曲/25mm至8个卷曲/25mm。 [0027] 根据另一方面，提供了包含与短纤维混合的本多组分粘结剂纤维的非织造物。该非织造物为热粘合非织造物，其通过活化即加热使多组分粘结剂纤维粘合，以提供3维非织造物结构。 [0028] 要与多组分粘结剂纤维混合的短纤维通常具有以下特性： [0029] ‑长度为25mm至100mm，例如38mm至75mm、或50mm至64mm；和/或 [0030] ‑线密度为1分特至20分特，例如4分特至16分特、或6分特至12分特；和/或[0031] ‑为卷曲纤维或共轭纤维；和/或 [0032] ‑实心或中空截面，优选中空截面(通常截面的10％至25％为中空)；和/或[0033] ‑为聚酯纤维，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚(对苯二甲酸丙二醇酯)(PTT)、或聚呋喃二甲酸乙二醇酯(PEF)的纤维；优选地聚酯纤维为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)的纤维。 [0034] 根据一个实施方案，短纤维为聚酯纤维，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)纤维。这样的短纤维可以为38mm至75mm长，例如50mm至64mm长，以及具有4分特至16分特，例如6分特至12分特的线密度。此外，所述短纤维为卷曲或共轭的；优选它们为共轭的。卷曲是较便宜的，但共轭通常提供更好的填充力和弹性特性。此外，如果聚酯纤维具有中空截面，则其是优选的。 [0035] 在热粘合非织造物中，短纤维和多组分粘结剂纤维可以以不同的比例存在。在非织造物中，短纤维与多组分粘结剂纤维之间的比率通常以重量比给出。因此短纤维与多组分粘结剂纤维之间的重量比可以在8:1至1:2范围内。然而，多组分粘结剂纤维通常不是热粘合非织造物中的主要组分。短纤维与多组分粘结剂纤维之间的重量比可以在如4:1至1:1的范围内。 [0036] 如技术人员所认识到的，通常通过使纤维混合并随后将混合的纤维梳理成网并随后将纤维粘合来提供包含短纤维和粘结剂纤维的非织造物。除了将纤维布置成网之外，所述梳理还用于至少部分地将纤维在给定方向上布置在网内。因此，纤维可以在网的纵向延伸上布置。此外，在将网粘合之前，可以将其进一步结构化，例如交叉搭接或竖直搭接，以尤其增加非织造物的厚度。 [0037] 然而，搭接也可能影响所得非织造物的其他特性。根据一个实施方案，本热粘合非织造物为竖直搭接的。竖直搭接的非织造物可以例如通过由澳大利亚Hallam V‑Lap Pty Ltd提供的用于竖直搭接的非织造物的机器来生产。由V‑Lap Pty Ltd提供的技术代表优选的技术。竖直搭接的非织造物的替代技术由尤其Struto international Inc.,Huntley,IL,USA、中国观澜雅康宁科技纤维(深圳)有限公司(Aconic High Tech Fiber(Shenzhen)Co.Ltd.Guan Lan,China)、和中国台湾桃园市Shinih Enterprise Co.Ltd提供。此外，R.H.Gong自2015年在由陈晓钢主编的“Advances in 3D Textiles”的第8章“Developments in 3D nonwovens”第183页至第205页中描述了各种搭接技术。在竖直搭接的非织造物中，纤维基本上垂直于非织造物的纵向延伸布置，从而改善缓冲特性。 [0038] 根据另一方面，提供包含热粘合非织造物的垫子构件。在包含热粘合非织造物的垫子构件中，非织造物可以至少部分地被织物覆盖。竖直搭接的热粘合非织造物在垫子构件中特别有用。由于竖直搭接的非织造物中的纤维基本上垂直于非织造物的纵向延伸布置，因此改善垫子构件的舒适性。此外，改善垫子构件的刚度。以这种方式布置纤维意味着垫子构件所经受的主要负载可以基本上与纤维的纵向延伸平行。因此，对于交叉搭接的非织造物，每根纤维可以充当经受屈曲且不经受弯曲的弹簧，并因此改善弹性和刚度。下文示出了不同垫子构件的实例。 [0039] 在不受任何理论约束的情况下，交叉搭接的非织造物的压缩行为可以被视为至少部分地基于一般的梁弯曲理论(遵循弹性线的积分方程)并且其也适用于VLAP材料，尽管VLAP材料比交叉搭接的非织造物更硬。此外，如果VLAP的纤维将为基本上直的(即不卷曲或共轭，或者具有相对低程度的卷曲或共轭)并且在VLAP中垂直取向，则在压缩曲线的开始时初始形变遵循欧拉(Eulers)屈曲理论，直到直的纤维在压缩下已经弯曲到每根纤维的弯曲变成事实的水平。因此，与具有卷曲或共轭纤维的VLAP的压缩曲线相比，具有基本上直的粘结纤维的VLAP的压缩曲线可能类似于PU‑泡沫压缩曲线(这样的PU‑泡沫压缩曲线为垫子材料的期望特性)，其中PU‑泡沫压缩曲线最初典型地显示相当高的刚度，随后出现“平台”然后在压缩曲线(图7和图12)的最后刚度再次快速增加。 [0040] 本垫子构件在其中其将暴露于对垫子构件施加压力的人体的各种应用中有用。实例包括家具、服装、内衣、睡袋等。垫子构件在人体将经常和反复直接或间接地接触垫子构件，从而引起垫子构件的疲劳暴露的应用中具有特定的优点。因此，该垫子构件特别适合用于坐用家具、扶手、床垫和旨在放置、就坐和/或休息等的其他家具。根据一个实施方案，垫子构件为家具垫子构件。特别地，家具垫子构件可以为人体可以在其上休息的家具垫子构件，例如，为疲劳暴露的家具垫子构件的垫子构件。因此，垫子构件可以用于软垫家具或其部件中，例如用于椅垫、扶手、软垫椅子(座位和/或背部)、或床垫。垫子构件还可以用于其他类型的软垫家具，例如沙发、沙发床、坐卧两用长椅、床的床头板和软垫床架。 [0041] 尽管以上已经参照具体实施方案描述了本发明，但本发明不旨在限于本文陈述的具体形式。相反，本发明仅受所附权利要求的限制，并且除上述具体实施方案之外的其他实施方案等同地可能在这些所附权利要求的范围内。 [0042] 在权利要求中，术语“包含(comprises)/包含(comprising)”不排除存在其他要素或步骤。另外，尽管各个特征可以包含在不同的权利要求中，但这些可以可能有利地进行组合，并且包含在不同的权利要求中并不意味着特征的组合是不可行和/或不利的。 [0044] 本发明能够具有的这些和其他方面、特征和优点将从参照附图对本发明的实施方案的以下描述中变得明显并得以阐明，其中： [0046] 图2示出了现有技术中使用的粘结剂纤维的光学显微镜图像，其示出粘结剂纤维的机械卷曲(根据ASTM D 3937‑01，制备选项9.2.1，卷曲频率为9个卷曲/25mm)； [0047] 图3a至图3b示出了根据不同实施方案的本粘结剂纤维的光学显微镜图像。在图3a中鞘:芯的体积比为50/50，然而在图3b中鞘:芯的体积比为30/70。 [0048] 图4a示出了根据一个实施方案的热粘合非织造物的SEM(扫描电子显微镜)图像。所述热粘合非织造物包含短纤维和粘结剂纤维； [0049] 图4b示出了根据一个实施方案的热粘合非织造物的测试试样的照片，所述测试试样为约40mm厚。 [0050] 图5示出了根据一个实施方案的垫子构件的压力分布测试数据； [0051] 图6示出了就图5而言但对于根据现有技术的垫子构件的相应压力分布； [0052] 图7示出了根据一个实施方案的垫子构件在疲劳测试之前和之后的负载相对于形变的曲线以及根据现有技术的垫子构件的相应数据； [0053] 图8示出了根据一个实施方案的原始垫子构件的压力分布测试数据； [0054] 图9示出了就图8而言但对于根据现有技术的垫子构件的相应压力分布； [0055] 图10示出了图8中的垫子构件在疲劳测试之后的压力分布测试数据； [0056] 图11示出了图9中的垫子构件在疲劳测试之后的压力分布测试数据； [0057] 图12示出了根据一个实施方案的垫子构件在疲劳测试之前和之后的负载相对于形变的曲线以及根据现有技术的垫子构件的相应数据。 [0058] 实验 [0059] 根据本发明的一个实施方案，竖直搭接的非织造物中的材料 [0060] 粘结剂纤维 [0061] 鞘：海翠(Hytrel)HTR 6108，来自DuPont的热塑性聚酯弹性体 [0062] 芯：i)PBT芯：Ultradur B4500，来自德国施瓦茨海德BASF的高分子量PBT，或[0063] ii)PET芯：RAMAPET N180，来自爱尔兰Kells的Indorama的回收PET [0064] 粘结剂纤维设计：具有50重量％PBT芯或PET芯的非卷曲、同心芯鞘粘结剂纤维(8.8分特，51mm长的短纤维) [0066] 具有帝人 聚酯(PBT或PET)弹性体双组分纤维的参照材料 [0067] 粘结剂纤维：具有50体积％PBT芯或PET芯的来自泰国Klong Nueng,Teijin Polyester Ltd的 (偏心并排粘结剂纤维)(6.6旦尼尔，51mm长的短纤维) [0068] 短纤维：与上述相同(即来自汇维仕的共轭中空三维卷曲短聚酯纤维(非硅化的))[0069] 多组分粘结剂纤维 [0070] 使用双组分、芯‑鞘喷丝头在美国Fl.West Melbourne,Hills,Inc.制造的小型纤维纺丝机器上生产新的粘结剂纤维。调整工艺参数以得到运行良好、连续的过程。在最终拉伸之后，纤维在高温下松弛以减少其收缩。由于纤维的截面为同心的且完全对称(参见图3a至图3b)，因此不能观察到自卷曲的趋势。没有冲洗所使用的纺丝油剂，以及没有增加机械卷曲过程，因此粘结剂纤维是直的而没有任何类型的卷曲。用于以下描述的测试的所得粘结剂纤维包含50体积％(也生产了具有30体积％鞘聚合物的纤维；参见图3b)的鞘聚合物(即海翠HTR 6108)以及其线密度为8.8分特。生产了分别具有PET芯和PBT芯的纤维。 [0071] 将所得长丝切割成51mm长的粘结剂纤维(与来自帝人的 纤维长度相同)。 [0072] 非织造物 [0073] 将粘结剂纤维(分别为elk和以上本文所述的一者)和短纤维(粘结剂纤维:短纤维重量比35:65)均匀地分布在传送带上并进给到标准类型的共混机器中，其后送至梳理线，在此纤维被梳理成具有良好均匀性的网，由来自V‑Lap Pty Ltd的机器竖直搭接，并在通过空气热风双带式烘箱中在190℃下热粘合以提供测试垫子构件。 [0074] 生产了以下垫子构件： [0075] 样品1(PET芯，海翠皮层‑芯:皮层比50:50(体积:体积)；汇维仕短纤维) [0076] 样品2(PBT芯，海翠皮层‑芯:皮层比50:50(体积:体积)；汇维仕短纤维) [0077] 比较样品1(elk粘结剂纤维(PET芯)；汇维仕短纤维) [0078] 比较样品2(elk粘结剂纤维(PBT芯)；汇维仕短纤维) [0079] 在另一个实施例中，使用炭黑将粘结剂纤维的芯着色为黑色以确认它们可以均匀地分布在短纤维中。如从图4b中可以看出的，显示相当均匀的灰度颜色，直的粘结剂纤维在短纤维中均匀地分布。与elk相反(参见图2)，正如粘结剂纤维没有卷曲或共轭，这实际上是相当出乎意料的。根据普遍看法，短纤维需要卷曲和/或共轭以便有效地混合和在其梳理中交织。由于这些粘结剂纤维不需要共轭和卷曲，因此容易以高效的方式生产粘结剂纤维。 [0080] 测试 [0081] 其后，对所生产的V‑Lap垫子构件就机械特性进行测量和测试，包括压力分布测试。此外，还评估了粘结剂纤维本身。所发明的纤维的大部分特性与elk纤维的特性相似。然而，对于包含本发明纤维的V‑Lap垫子构件压缩刚度较高。重要地，如以下可以看出的，包含本发明纤维的V‑Lap垫子构件具有显著更低的最大表面压力；尤其是在疲劳测试之后。 [0082] 压力分布测试 [0083] 进行了测试人员(79kg，184cm高)与两种不同的垫子构件(目标厚度40mm)样品1和比较样品1(二者包含具有PET芯的粘结剂纤维)，之间的接触区域中的压力分布的测量。所使用的压力传感器为Xsensor LX210 40×40，结合测量结果校准。 [0084] 在图5和图6中，示出Xsensor LX210上的压力分布。如图6(参见箭头)所示，在参照垫子构件(即比较样品1)的情况下观察到触底的趋势，但在本发明垫子构件(即样品1)的情况下没有观察到触底的趋势，尽管表面重量显著更低。 [0085] 每个垫子构件进行了三次压力测量，并在以下表1中报道了所确定的各自平均最大压力值(最大压力定义为来自传感器matt的单独压力传感器的10个最高压力值的平均值)。从舒适的角度来看，低的最大压力是期望的。 [0086] 表1‑垫子构件(具有PET芯的粘结剂纤维)和测量的平均(n＝3)最大压力* [0087] [0088] *在测试压力中使用在疲劳测试之前和之后的不同样品 [0089] 此外，材料的压缩数据示于图7中。该数据与图5和图6中的压力分布数据一致。如从表1中可以看出的，尽管表面重量和厚度高出10％，但是使用商业纤维的原始垫子构件(参见比较样品1)与使用本发明纤维的原始垫子构件(参见样品1)相比具有高出约40％的最大表面压力。在另一比较中，尽管包含本发明纤维的垫子构件(参见样品1)表面重量降低了20％并且薄了15％，但使用商业纤维的原始垫子构件(参见比较样品1)在经受80.000次循环疲劳测试之后的最大表面压力高出了约20％。其他相关参数例如粘结纤维比、梳理参数和烘箱参数保持相同。 [0090] 对包含具有PBT芯的粘结剂纤维的垫子构件(参见样品2和比较样品2)也进行了相应的压力分布测试(参见表2)。在图8和图9中，示出了原始垫子构件在Xsensor LX210上的压力分布。在图10和图11中，示出了经疲劳的(参见上文)垫子构件在Xsensor LX210上的压力分布。垫子构件的压缩数据示于图12中。如技术人员所认识的，材料的刚度与压力分布之间存在相关性，但相关性是复杂的。一般地，高的初始刚度(前10％至25％的形变)，随后在中等压缩下较低的刚度，然后在压缩曲线的最后迅速增加的刚度是垫子构件的优选特性。 [0091] 表2‑垫子构件(具有PBT芯的粘结剂纤维)和测量的平均(n＝3)最大压力* [0092] [0093] *在测试压力中使用在疲劳测试之前和之后的不同样品 [0094] 对于原始垫子构件(参见比较样品2和样品2)，压力分布是相似的。此外，较软的PBT芯在包含本发明纤维的垫子构件(参见样品2)中提供稍微较低有效的压力分布。然而，如在图11和表2中可以看出的，尽管对于包含本发明纤维的垫子构件(参见样品2)压力分布基本上保持相同，但elk在疲劳测试(80.000次循环)之后(参见比较样品2)的压力分布较差并且观察到明显的触底的趋势(参见箭头)。 |
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