CN105696352A - 一种硅丝棉产品及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅丝棉产品及其制备方法，该硅丝棉产品包括由化纤纤维通过压缩或编织定型的网状结构化纤棉基体，所述的化纤棉基体内、外部渗有包覆在所述化纤纤维表面的硅胶层。化纤棉基体与硅胶层的重量比为1：0.2～4。本发明中液体硅橡胶深入化纤棉基体内的网状结构中，附着于所有的化纤纤维，固化成硅胶弹性体后有效提高了化纤棉的回弹性和持久不变形性能。本发明中，硅胶层填充密封了化纤棉基体的部分网孔即：小网孔，而保留了大网孔的通风性，降低了网状化纤棉基体的保温性，而提高了其透气性。

Description

一种硅丝棉产品及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及一种硅丝棉产品及其制备方法，属于日用消费品制造技术领域。

【背景技术】

现在市面上很多使用各种化学纤维材料(化纤)制造的产品，大多的工艺是先将不同特性的化学纤维丝材料共配，然后通过压缩、定型形成不同形状与特性的产品。例如：内衣罩杯、枕头、床垫等。这类产品的优点是：环保、轻质(比重仅相当于普通海绵的30-50％)、高透气(透气性比海绵高3-5倍)，可以暴晒杀菌等优点。在众多消费者逐步认识到聚氨酯海绵对人体的危害后，人们越发的希望选择用化纤材料制造的弹性产品。

但化纤材料通过压缩、定型而成的产品的缺点也是同样突出：因化纤仅仅是通过压缩，然后通过高温定型而成，没有化学反应固定，仅通过化纤的压缩恢复性来保型，故此类产品的回弹性不好，经长时间压缩或长期使用后很容易变形，例如用聚酯纤维制造的床垫产品，使用一年后一般都会发生变形，无法恢复，失去使用价值。且经过水洗后化纤材料更容易散开，变形且失去支撑回弹力。例如使用聚酯纤维制作的内衣罩杯俗称直立棉罩杯，经水洗几次后很快发生变形，失去使用价值。

市场上有很多经过有机硅处理的化纤材料与布料等，也有很多科研报告介绍使用有机硅处理化纤材料的技术，但这些产品与技术都是使用含有氨基、羟基等反应基团的硅油或硅烷偶联剂，在化纤拉丝与制造的过程中对化纤表面进行处理，让处理剂中的氨基、羟基等反应基团与化纤材料表面的羟基等基团进行反应，提高其憎水性，减少化纤材料表面的摩擦力，从而提升化纤材料的触感与回弹性。这类处理技术的特征是：

1、此技术中的有机硅处理剂使用量很少，一般低于化纤材料重量的10％；

2、此技术中的有机硅处理剂都是与化纤材料反应，有机硅处理剂自身没有互相交联，更没能形成弹性的硅胶层。

以上化纤的处理技术对于解决化纤产品的回弹不好与长久使用的变形问题没有明显的帮助。

本发明正是基于以上产品的不足与现有技术的不足而产生的。

【发明内容】

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种环保、轻质、高物性、高透气性的硅丝棉产品。

本发明的另一目的是提供一种上述硅丝棉产品的制备方法。

本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种硅丝棉产品，其特征在于包括由化纤纤维通过压缩或编织定型的网状结构化纤棉基体，所述的化纤棉基体内、外部渗有包覆在所述化纤纤维表面的硅胶层。

本发明中的硅胶层填充密封化纤棉基体的部分网孔。化纤纤维表面的微绒毛细丝会阻滞空气流通(与棉花保温的原理相同)，是导致现有化纤产品热量不容散发的主要原因。本发明硅胶溶液进入化纤材料的过程中，会将化纤材料表面的微绒毛细丝梳理粘结，细小的网孔被堵塞粘结，较大的网孔则通畅并且无微绒毛，因此透气效果得到提高。经此处理后产品的散热性得到很大的提升。

本发明中的化纤棉基体与硅胶层的重量比为1：0.2～4。

本发明中的化纤棉基体与有机硅胶层的重量比进一步优选为1：(0.3～3)。所述的硅胶层的重量是指液体硅胶固化成形后的胶层重量。若硅胶层的重量低于纤维丝重量的20％，则因为硅胶量太少，硅胶仅能与化纤纤维粘结，而自身无法交联成网状结构，硅胶层仅能使产品具备憎水特性，无法给产品提供回弹性与恢复性。若硅胶层的重量超过化纤材料重量的4倍，则会因为硅胶太多，很容易将原纤维丝的透气网状结构堵塞，使产品的透气性降低。

本发明中的硅胶层由邵氏硬度15～70度的加成型液体硅橡胶(以下简称硅胶)浸润所述的化纤棉基体后固化而成。该硬度为硅胶固化后的硬度。所述的硅胶为乙烯基硅油、补强材料、含氢硅油和铂金的共混物。本发明选择不同硬度的硅胶来处理化纤棉基体，在相同硅胶用量的条件下，可以得到不同硬度与回弹性的硅丝棉产品。本发明选用的硅胶在自身固化交联时能同时将硅胶中的含氢基团与化纤表面的羟基基团通过铂金催化进行交联反应，让这两个弹性体紧密结合，合二为一。且此反应形成的硅胶层的网状结构的回弹性最好，能给产品提供更好的支撑与回弹力。

本发明中的硅胶浸润所述化纤棉基体时的操作粘度≤150mPa.s，该硅胶可以通过溶剂稀释或用水乳化至操作粘度。操作粘度≤150mPa.s的硅胶溶液才能均匀进入化纤材料的网状结构中，且在溶剂或水挥发后硅胶分子链自身产生收缩后附着在化纤材料上，不会堵塞透气孔。粘度过大时，则硅胶溶液会堵塞网孔，使其不容易均匀渗透入化纤纤维的网状结构中，无法均匀的附着于所有的纤维上。

本发明通过特定粘度的硅胶溶液，浸润化纤棉基体后，使硅胶溶液进入产品内部，在产品的内、外部的化纤纤维表面及网状结构之间附着一层硅胶层，硅胶自身中的乙烯基硅油和含氢硅油通过铂金催化交联形成网状弹性结构。本发明通过调节硅胶溶液的操作粘度来调整产品中硅胶分布的均匀性。

本发明硅丝棉产品的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、先将化纤纤维通过压缩或编织定型成需要的产品形状，得化纤棉基体；

b、将硅胶用溶剂稀释或用水乳化成合适操作粘度的硅胶溶液，然后将化纤棉基体浸润在硅胶溶液中使硅胶溶液均匀进入已定型好的化纤棉基体的内、外部；

c、然后通过挤压的方式将孔隙中多余的硅胶溶液排出，仅余适量的有机硅附着于化纤纤维表面，再将产品加热，将溶剂或水挥发，使硅胶固化交联形成有机硅的网状弹性结构即可。

其中挤压去除多余加成型液体硅胶溶液时用压辊挤压或模具挤压的方法来处理已经浸润了硅胶溶液但还没有进行热固化的产品，根据挤压的程度来控制化纤结构中硅胶的量，调整产品的回弹性与透气性、硬度等产品指标。

与现有技术相比，本发明有如下优点：

本发明通过一种跨界设计与制造工艺，让硅丝棉产品拥有了两层完全同步的网状弹性结构，化纤弹性结构给硅胶结构提供足够的强度，让本身拉伸与撕裂强度不高但回弹优异的硅胶弹性结构不容易破损，硅胶弹性结构给化纤结构提供足够的回弹与定型稳定性。解决了化纤产品长时间压缩、长期使用、水洗后容易变形的缺点。

本发明中液体硅橡胶深入化纤棉基体内的网状结构中，附着于所有的化纤纤维，固化成硅胶弹性体后有效提高了化纤棉的回弹性和持久不变形性能。本发明中，硅胶层填充密封了化纤棉基体的部分网孔即：小网孔，而保留了大网孔的通风性，降低了网状化纤棉基体的保温性，而提高了其透气性。

【附图说明】

图1是本发明单层网状结构的剖视结构示意图。

【具体实施方式】

以下结合说明书附图对本发明做进一步更详细的说明。

如图1所示，一种硅丝棉产品，包括由化纤纤维1通过压缩或编织定型的网状结构的化纤棉基体2，该化纤棉基体2内、外部渗有包覆在化纤纤维1表面的硅胶层3。化纤棉基体2由许多化纤纤维1压缩成网状结构，并定型为所需的形状，然后浸泡硅胶溶液使其渗透入网状结构并包覆所有的化纤纤维1，固化后形成硅胶层3，使化纤棉基体2成为硅丝棉产品。

包覆有硅胶层3的网状结构与化纤棉基体2的网状结构形成完全同步的双网弹性结构，但又不是层叠式的双网结构，硅胶层3牢牢粘附在每条化纤纤维1表层，粘结化纤纤维1的交结处，使得化纤棉基体2成为硅丝棉的骨架，硅胶层3赋予骨架高度的弹性，二者交叉提高硅丝棉产品的回弹性和耐变形性。

多个化纤纤维1压缩成的网状结构，无规则形成大网孔21和小网孔22，化纤棉基体2内的硅胶层3填充密封化纤棉基体2的部分网孔，被填充密封的网孔小于未被填充密封的网孔，即：小网孔22被填充密封，大网孔21仍然通风透气，这样可以降低网状结构中小网孔的保温性，而保留网状结构中大网孔的透气性，从而提高硅丝棉产品的透气性。

本发明是通过以下方法制备的：

首先，将化纤纤维1(即化纤材料)通过压缩或编织定型成需要的产品形状，此时产品的化纤棉基体2的网状结构已经确立；

然后，将加成型液体硅橡胶(以下简称硅胶)用溶剂稀释或用水乳化成合适操作粘度的硅胶溶液，然后将化纤棉基体1浸润在硅胶溶液中使硅胶溶液均匀进入已定型好的化纤棉基体1的内、外部，然后通过挤压的方式将孔隙中多余的硅胶溶液排出，仅余适量的硅胶附着于化纤纤维1表面，再将产品加热，使溶剂或水挥发，硅胶固化交联后形成网状弹性结构硅胶层即可。

此硅胶层的网状弹性结构与原有的经过压缩定型的化纤棉基体的网状弹性结构完全相同。

实施例1：

a、压缩化纤纤维成密度为6kg/m³，厚度为6cm，回弹力8％的化纤板材，将化纤板材裁切至合适的尺寸，放入温度为190℃的一个枕头的模具中，用平板硫化机压制5分钟后取出冷却，定型成枕头的形状。(1号枕)

b、将定型好的1号枕浸入操作粘度为20mPa.S的硅胶溶液(硅胶的硬度为邵氏A:20度)中，1分钟后取出，放置5分钟，让多余的溶液流出，再用压延辊碾压枕头，排出多余的有机硅溶液，通过调整碾压力大小调整硅胶溶液的剩余量。

c、将处理过的枕头放入烘箱中，120℃烘烤30分钟取出即可。(2号枕)

在实验过程中，对1号枕和2号枕进行性能测试，结果如表1所示：

表1：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	300g	14度	18％	22％
					差别	+120g	+2度	+10％	-33％

其中压缩变形测试方法(依据ISO1856方法A)：将试样压缩50％，温度70℃条件下压缩22小时后取出，常温放置30分钟后，计算其变形量。

实施例2：

实施例2的制备条件与参数均与实施例1相同，选择加成型液体硅胶的硬度为邵氏A:50度，测试方法也同实施例1，结果如表2所示：

表2：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	300g	17度	25％	15％
					差别	+120g	+5度	+17％	-40％

实施例3：

实施例3的制备条件与参数均与实施例1相同，选择加成型液体硅胶的硬度为邵氏A:70度，测试方法也同实施例1，结果如表3所示：

表3：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	300g	21度	20％	25％
					差别	+120g	9度	+12％	-30％

实施例4：

实施例4的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶溶液的操作粘度为80mPa.S(硅胶的硬度为邵氏A:20度)，测试方法也同实施例1，结果如表4所示：

表4：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	370g	16度	23％	20％
					差别	+190g	+4度	+15％	-35％

实施例5：

实施例5的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶溶液的操作粘度为150mPa.S(硅胶的硬度为邵氏A:20度)，测试方法也同实施例1，结果如表5所示：

表5：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	480g	18度	22％	16％
					差别	+300g	+6度	+18％	-39％

实施例6：

实施例6的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶层重量改变，测试方法同实施例1，结果如表6所示：

表6：

实施例7：

实施例7的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶层重量改变，测试方法同实施例1，结果如表7所示：

表7：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	234g	13度	13％	30％
					差别	+54g	+1度	+5％	-25％

实施例8：

实施例8的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶层重量改变，测试方法同实施例1，结果如表8所示：

表8：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	540g	20度	30％	14％
					差别	+360g	+8度	+22％	-41％

实施例9：

实施例9的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶层重量改变，测试方法同实施例1，结果如表9所示：

表9：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	720g	23度	34％	10％
					差别	+540g	+11度	+26％	-45％

实施例10：

实施例10的制备条件与参数均与实施例1相同，只是硅胶层重量改变，测试方法同实施例1，结果如表10所示：

表10：

类别	重量	硬度(邵F)	回弹力	压缩变形
					1号枕	180g	12度	8％	55％
2号枕	360g	15度	22％	20％
					差别	+180g	+3度	+14％	-35％

Claims (10)

1.一种硅丝棉产品，其特征在于：包括由化纤纤维通过压缩或编织定型的网状结构化纤棉基体，所述的化纤棉基体内、外部渗有包覆在所述化纤纤维表面的硅胶层。

2.根据权利要求1所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述硅胶层填充密封化纤棉基体的部分网孔。

3.根据权利要求1所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述的化纤棉基体与硅胶层的重量比为1：0.2～4。

4.根据权利要求1所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述的化纤棉基体与硅胶层的重量比为1：0.3～3。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述的硅胶层由邵氏硬度15～70度的加成型液体硅橡胶浸润所述的化纤棉基体后固化而成。

6.根据权利要求5所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述的加成型液体硅橡胶为乙烯基硅油、补强材料、含氢硅油和铂金的共混物。

7.根据权利要求6所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述的加成型液体硅橡胶浸润所述化纤棉基体时的操作粘度≤150mPa.s。

8.根据权利要求7所述的一种硅丝棉产品，其特征在于所述的加成型液体硅橡胶通过溶剂稀释或用水乳化至操作粘度。

9.一种权利要求8所述硅丝棉产品的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

a、先将化纤纤维通过压缩或编织定型成需要的产品形状，得化纤棉基体；

b、将加成型液体硅橡胶用溶剂稀释或用水乳化成合适操作粘度的硅胶溶液，然后将化纤棉基体浸润在硅胶溶液中使硅胶溶液均匀进入已定型好的化纤棉基体的内、外部；

c、然后通过挤压的方式将孔隙中多余的硅胶溶液排出，仅余适量的硅胶附着于化纤纤维表面，再将产品加热，使溶剂或水挥发，硅胶固化交联形成网状弹性结构硅胶层即可。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于挤压去除多余硅胶溶液时用压辊挤压或模具挤压的方法。