CN101743347B - 具有改进的开松特性的填料纤维、其制备方法及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制备纤维素纤维，特别是莱塞尔-纤维的方法，该纤维由于其改进的开松特性，特别适合用于与羽毛特别是与羽绒混合，本发明还涉及这类填料纤维以及该填料纤维以混合物形式在床上用品和服装中的用途。
Description
本发明涉及一种用于制备纤维素纤维，特别是莱塞尔(Lyocell)-纤维的方法，该纤维由于其改进的开松特性特别适合用于与羽毛特别是与羽绒混合，本发明还涉及这类填料纤维(Füllfaser)以及该填料纤维在混合物中以及在充填有该混合物的床上用品和服装中的用途。
作为与羽绒和羽毛的混合物中的填料纤维，已知并使用熔融挤出的合成聚合物如聚酯、聚乳酸等的短切纤维。
纤维素纤维，特别是由BISFA((The International Bureau for theStandardisation of Man Made Fibres)人造纤维国际标准化局)用类名莱塞尔所标明的溶纺纤维是早已知的，并多年已进行大工业规模生产。在制备莱塞尔纤维时使用叔胺氧化物，特别是N-甲基吗啉-N-氧化物(NMMO)。离子性液体也适合用作溶剂。
通常以此法借助于模具挤出该纤维素溶液，并由此成形。该成形的溶液例如在所谓的干-湿纺丝法中经空气间隙进入沉淀浴在此处通过溶液沉淀制得成形体。该成形体经洗涤和任选经其它处理步骤干燥。例如在US 4246221中描述了制备莱塞尔纤维的方法。
已提及该莱塞尔纤维以非织造物形式用作被子(Steppdeck)的填料纤维和在枕头中用作小球如在WO 99/16705中描述了适于非织造物和小球的卷曲的莱塞尔-短纤维(Stapelfaser)作为合适的填料纤维类。但该文献未给出有关纤维纤度、纤维切断长度或表面处理的数据。该WO 99/16705也未涉及该纤维的开松特性和由此产生的问题。
在WO 2004/070093 A2中提及用纤度为6.7dtex和切断长度为11mm的莱塞尔纤维作为羽毛和羽绒的混合配料(Mischungspartner)。莱塞尔和羽毛或羽绒的混合以湿混法进行。该WO 2004/070093 A2不含有关该莱塞尔纤维的开松特性和与此有关的问题的启示。
此外，在WO 2004/023943中详述了用纤度为0.7-8.0dtex和切断长度为5-100mm的莱塞尔纤维作为一次性羽绒被的充填材料，该一次性羽绒被由纯莱塞尔或也可由与其它的优选可生物分解的人造纤维的混合物制成。仅顺便提及用莱塞尔作为羽毛和羽绒的混合配料，但未详细指出与此有关的加工问题或完全未公开这些问题的解决办法。
由WO 2005/007945中已知纤度(dtex)对切断长度(mm)比值为0.10或更大的莱塞尔-短纤维作为被、软垫、枕头、床垫或有软垫家具的非织造物的填料纤维。其中也描述了这类纤维用于与其它纤维类纤维的混合或与羽绒和羽毛的混合。
由适于羽绒混合物的现有技术已知的纤维的制备例如按EP797696进行，其中在纺丝后该纺成的长丝在湿态直接经切断成短纤维，并接着以非织造物送往连续的后处理。在洗涤去除残余的NMMO和增柔处理后，干燥该纤维并在压机中包装成捆，其中压力直至220bar。这些纤维制备、纤维后处理和纤维包装的类型相应于其后用于纱线或非织造物的类似纤维。出于后勤和经济原因更小的压制是不可能的。
但羽绒或羽毛的加工器通常不使用在纺织物制备中在其它情况下通常附加的开松聚集体此外，作为混合纤维用的合成纤维如聚酯易于开松，以致对这种纤维的加工无需应用侵蚀性的开松机组。大部分羽绒和羽毛呈干燥态加工，其中通风机和风力充填管用作开松、混合和输送用的机组。如果使用按上述方法已知的莱塞尔纤维作为混合配料，则由于强烈压制成捆会导致该纤维不良开松。由不合意硬化的纤维形成的较大形状可进入其后的加工机中并损坏其敏感部件。用这种纤维不可能实现与羽绒和羽毛的均匀混合。WO 2005/007945用在羽毛加工中存在的设备也未涉及以市售常规的方式压制纤维捆的不良开松可能性的问题。
发明目的
针对现有技术，本发明的目的在于提供一种纤维，其可在不使用纺织工业中惯用的开松机开松并接着加工成与羽绒和羽毛的均匀混合物。
本发明的另一目的是提供可制备纤维的方法，该纤维可在不使用纺织工业中惯用的开松机开松并接着加工成与羽绒和羽毛的均匀混合物。
解决方法
该目的可通过单纤维纤度为0.7-6.0dtex，优选0.8-3.0dtex的纤维素填料纤维实现的，该纤维具有在填塞箱(Stauchkammer)中产生的弯曲数(Bogenzahl)至少为18次弯曲/10cm的卷曲以及增柔覆层(Avivageauflage)。该纤维在强烈压制成市售常规的纤维捆后具有含简单的聚集体的优异的开松特性，这可由在结合实际的所谓的吹气箱(Blowbox)-实验中所证实。
具有单纤维纤度明显小于0.7dtex的纤维对打算用作填料纤维是太细了，因为该纤维例如不具在足够膨松性具有单纤维纤度明显大于6.0dtex的纤维是太粗和太硬，因此达不到用户对如含羽绒和/或羽毛的产品所需的柔软充填。
该填塞箱卷曲可按WO 95/24520中的所述方法实施。令人意外地发现，这种纤维比用上述非织造物后处理所产生的莱塞尔纤维具有更好的开松特性。特别令人意外的是，在填塞箱中经卷曲的纤维比在非织造物后处理中经卷曲的纤维可更好地开松。
这里需强调的是，在填塞箱中经卷曲的纤维与在非织造物后处理中经卷曲的纤维有明显不同。例如按EP 797696以非织造物卷曲处理的纤维中存在永久性压损部位，其在偏振光显微镜中可明显看出。虽然这种非织造物卷曲处理对各种纺织物和其它应用是有利的，但对本发明的领域，其缺点为差的开松特性。
本发明的填料纤维的弯曲数优选为18-50次弯曲/10cm，特别优选为18-40次弯曲/10cm。更小的弯曲数产生太低的膨松性，而比所述的弯曲数更大时，则有损于开松特性，因为在各纤维之间会形成更多钩接。
此外，其增柔覆层按上光纤维的总质量计优选为0.3-3.0重量％。更少的增柔覆层导致差的滑动行为及由此导致差的开松特性，而更高的增柔覆层一方面由于更多的化学试剂消耗是较昂贵，另一方面留下太湿的或太滑的纤维手感，并且也不利于开松特性和再加工特性。
作为这类填料纤维的增柔剂优选为氨基官能化的增柔剂。在增柔剂中的氨基主要有利于调节对本发明的填料纤维重要的滑动特性，其可产生优良的开松特性和所需的膨松性。官能化的类型比增柔剂的底物对滑动特性有更大影响。
作为增柔剂的底物可用所有适合于此的已知化学化合物，如硅油或基于脂肪酸的增柔剂。但对本发明优选是硅油，因为其具有最好的持久性。术语持久性意指可在纤维上尽可能长久保持的特性，例如经多次洗涤过程后还保持在纤维上。
要提及的是，短纤维长度即切断长度对本发明的填料纤维的优良可开松性和可加工性有大的影响。令人意外地发现，短纤维长度为6-20mm的本发明的填料纤维具有最好的特性。太长的短纤维长度导致更多钩接，并由此导致差的开松特性。在填塞箱中经卷曲的丝束(Faserkabel)在拉伸状态即在通过商业常用的剪切机的应力下按预定调节的剪切长度被切断。
令人意外地发现，用所谓的吹气箱-实验可得出，一种纤维是否适合用作具有优良开松特性的填料纤维。这对确保产品质量是很重要的。差的开松特性导致顾客要求赔偿，因为如上所述，含有如上所述的聚集体的纤维捆完全不能或不足够开松，并由此提供的具有不良开松特性的纤维也不可进行加工。不良开松的纤维也可导致对填料纤维加工机器的敏感性的再加工机的损伤，并由此导致对纤维生产商的追索要求。
该吹气箱-高度比越大，则越易使含填料纤维加工时通常存在的聚集体的纤维开松。因此本发明的填料纤维的吹气箱-高度比优选为4-15，特别优选6-14。
本发明的另一目的通过用于制备单纤维纤度为0.7-6.0dtex，优选为0.8-3.0dtex的纤维素填料纤维的方法实现，该方法由下列步骤组成：
a.制备含纤维素的纺丝液，
b.将该纺丝液纺成丝束，
c.用洗涤、干燥、卷曲和增柔处理对丝束进行后处理，
其中该丝束在填塞箱卷曲成至少为18次弯曲/10cm的弯曲数，并接着经切断，该切断的填料纤维的吹气箱-高度比为4-15，优选6-14。
本发明方法中优选使用氨基官能化的增柔剂。
本发明方法中使用的增柔剂优选为硅油。
填料纤维的增柔覆层对填料纤维的开松特性和再加工特性也是决定性的。该增柔覆层按增柔处理的纤维总质量计应为0.3-3.0重量％。
该纤维优选用干-湿纺丝法，如用已知的含水性氧化胺或离子性液体作为纤维素溶剂的莱塞尔法之一纺丝。
该目的也是通过应用单纤维纤度为0.7-6.0dtex，优选为0.8-3.0dtex的纤维素纤维作为床上用品和服装中的填料纤维实现的，该纤维具有在填塞箱中产生的弯曲数至少为18次弯曲/10cm的卷曲以及增柔覆层。
为此所用的纤维素填料纤维的吹气箱-高度比优选为4-15，优选6-14。
其可用于与羽绒和/或羽毛的混合物中或与聚酯、聚乳酸和/或聚丙烯的混合物中。也可用于与天然纤维如木棉或杨絮的混合物中。
弯曲数的测定：
该弯曲数用WO 95/24520中的所述方法测定。
吹气箱-实验：
针对用作在与羽绒和羽毛的混合物中的填料纤维的实践相关开松特性可在实验室规模用下述方法即所谓的吹气箱-实验检测：该吹气箱是矩形金属容器，其下面是开口的和上面用用空气透过性的筛网盖上。该吹气箱的大小为20×15×20cm(长×宽×高，即体积为6升)。在表面有网眼大小约为0.8mm的空气透过性的金属筛网。通过该筛网用喷嘴送入恒定的空气流，该空气流使纤维呈流态化。多余的空气也通过该筛网排出。
该开松特性的测定如下进行，为测得可靠结果，总是取2次实验的平均值：
起始高度测定：
首先对用手从压制捆取出的5g(即未经机械开松的)纤维按BISFA-规程(BISFA-Booklet“Testing methods viscose，modal，lyocelland acetate，staple fibres and tows”，Ausgabe 2004)在标准气氛(20℃，65％相对空气湿度)进行整理，之后小心地转移到直径为14.5cm的3000ml的烧杯中，并测定充填高度。
接着将该纤维加到吹气箱中。通过喷嘴在筛网上1cm处以4mm的横截面吹入空气，其喷头以倾斜45°在吹气箱中心的方向上距右边缘6cm安装(图2)，由此该纤维呈流态化并被开松。压缩空气通过量调节到8.4Nm3/h；喷嘴横截面必须为4mm。每次应用的吹气时间为60秒。
计算吹气箱-高：
接着将事先用吹气箱开松的纤维小心地转移到直径为14.5cm的3000ml的烧杯中，并重新测定充填高度(图3)。
吹气箱-高度比的测定：
该吹气箱-高度比是吹气箱-高与起始高度的商。
此外该纤维的开松品质按下列标号进行目视评定：
标号1：无开松
标号5：一半纤维经开松
标号10：所有纤维经开松
图4示例性示出具有标号为9的开松品质的纤维。
实施例
实施例1(对比例)：
按已知方法通过在含水氧化胺中的纤维素溶液挤出形成单纤维纤度为1.7dtex的莱塞尔纤维，以干-湿纺丝法凝固，并在非织造物处理中按现有技术切断、洗涤、干燥，并用硅油增柔处理，以致其具有0.8-1.2重量％的增柔覆层。对该参数不可给出单个值，因为在细心施加光泽剂时，在纤维非织造物中的覆盖会在一定的范围内波动。在生产规模的商业常用Autefa-压捆机中将该纤维压制成捆。接着按上述方法取样。
本发明的实施例2和3：
按已知方法通过在水性氧化胺中的纤维素溶液挤出形成单纤维纤度为1.7dtex的莱塞尔纤维，以干-湿纺丝法凝固，并在丝束后处理中进行洗涤、干燥，在填塞箱卷曲处理中卷曲和用Wacker finish CT96E型氨基官能化的硅油增柔处理，以致其具有0.7-0.9重量％的增柔覆层。之后才切断该丝束。在生产规模的商业常用Autefa-压捆机中将该纤维压制成捆。接着按上述方法取样。
按本发明方法制备的纤维比按现有技术制备的纤维有明显更好的开松特性。
| 实施例 | 1 | 2 | 3 |
| 制备 | 非织造物 | 卷曲的丝束 | 卷曲的丝束 |
| 切断长度[mm] | 11 | 12 | 20 |
| 弯曲数 | - | 20-25 | 20-25 |
| 吹气箱标号 | 2 | 6 | 6 |
| 起始高度[cm] | 2 | 2 | 2 |
| 吹气箱高度[cm] | 6 | 23 | 24 |
| 吹气箱-高度比 | 3 | 11.5 | 12 |
Claims (12)
1.单纤维纤度为0.7-6.0dtex的纤维素填料纤维，其特征在于，
其具有在填塞箱中产生的弯曲数为18-50次弯曲/10cm的卷曲以及增柔覆层，
且其吹气箱-高度比为4-15，
其增柔覆层，按增柔处理的纤维的总质量计，为0.3-3.0重量％；
其中使用的增柔剂是氨基官能化的硅油。
2.权利要求1的填料纤维，其弯曲数为18-40次弯曲/10cm。
3.权利要求1-2中任一项的填料纤维，其具有6-20mm的短纤维长度。
4.权利要求1-2中任一项的填料纤维，其吹气箱-高度比为6-14。
5.用于制备单纤维纤度为0.7-6.0dtex的纤维素填料纤维的方法，其由下列步骤组成：
a.制备含纤维素的纺丝液，
b.将该纺丝液纺成纤维丝束，
c.用洗涤、干燥、卷曲和增柔处理对丝束进行后处理，
其中该填料纤维具有的增柔覆层，按增柔处理的纤维的总质量计，为0.3-3.0重量％，
其特征在于，该丝束在填塞箱中卷曲成为18-50次弯曲/10cm的弯曲数，并接着经切断，该切断的填料纤维的吹气箱-高度比为4-15；
其中使用的增柔剂是氨基官能化的硅油。
6.权利要求5的方法，其中吹气箱-高度比为6-14。
7.权利要求5或6的方法，其中该纤维以干-湿纺丝法纺丝。
8.单纤维纤度为0.7-6.0dtex的纤维素填料纤维作为床上用品和服装的填充材料的用途，
该填料纤维具有在填塞箱中产生的弯曲数为18-50次弯曲/10cm的卷曲以及增柔覆层，
其中该填料纤维的吹气箱-高度比为4-15，
其中该填料纤维具有的增柔覆层，按增柔处理的纤维的总质量计，为0.3-3.0重量％；
其中使用的增柔剂是氨基官能化的硅油。
9.权利要求8的纤维素填料纤维的用途，其中该填料纤维的吹气箱-高度比为6-14。
10.权利要求8的纤维素填料纤维的用途，其与羽绒和/或羽毛的混合。
11.权利要求8的纤维素填料纤维的用途，其与由聚酯、聚丙烯、木棉和/或杨絮制成的纤维的混合。
12.权利要求8的纤维素填料纤维的用途，其与由聚乳酸、聚丙烯、木棉和/或杨絮制成的纤维的混合。
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