CN1159839A - 枕头、其他填充制品及其填充材料的改进 - Google Patents

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Abstract

枕头及其他制品，充填有双组分聚酯纤维(13，14)，该纤维由于在组分(13，14)的聚酯聚合物的链支化数量方面存在差异而具有“螺旋卷曲”。这种双组分纤维(13，14)优选地是中空和/或滑爽处理的新型“螺旋卷曲”双组分纤维(13，14)。

Description

枕头、其他填充制品及其填充材料的改进
发明领域
本发明涉及的是针对或关于如下的改进：枕头及其他填充制品，更一般而言为其填充材料，更具体而言是聚酯充填纤维类填充材料，例如其中具有螺旋卷曲的；包括新型的此类聚酯充填纤维填充材料，以及用于其制备的新方法和新型纺丝板。
背景技术
聚酯充填纤维填充材料(本文有时也称作聚酯充填纤维)，由于其具有体积填充能力、优美的外观品质以及各种各样优于其他填充材料的性能，用于特别是枕头，同时也用于软垫及其他家具材料，包括其他卧具材料，例如睡袋、床垫、被褥及随意垫，还包括(代)鸭绒垫，以及用于服装，例如派克大衣及其他隔热的服装制品等，作为价格合理的填充和/或隔热材料而倍受青睐，因此，目前在商业上被大量地生产和使用。“卷曲”是一项非常重要的特性。“卷曲”为充填纤维提供了作为其重要指标的膨松性。优选地施用如同技术上及下文所称的滑爽剂(slickener)，以改善其外观指标。正象任何一种产品一样，优选的是，这些理想的性能在长期使用过程中不会发生退化；这一品质通常被称作为耐久性。在选用时，中空聚酯纤维一般地要优先于实心长丝，而我们在制造圆形周边的中空聚酯充填纤维方面所作的改进，又成为聚酯充填纤维在商业上被接受为优选的填充材料的一个重要原因。中空截面的例子有：单孔的，例如公开在Tolliver的USP3,772,137以及Glanzstoff的GB1,168,759中；4孔的，例如公开在EPA2 67,684(Jones及Kohli)；以及7孔的，公开在Broaddus的USP5,104,725中。所有这些均已在商业上被用作中空聚酯充填纤维填充材料。大多数商用填充材料的使用形式为切断的纤维(常常被称作短纤维)，然而有些填充材料，包括聚酯充填纤维填充材料，则是以散乱的连续长丝丝束的形式使用的，例如公开在Watson的USP3,952,134及3,328,850中。
出于经济方面的考虑，聚酯充填纤维填充材料，尤其是短纤维形式的，通常都是通过机械卷曲，一般在填塞箱式卷曲机中，加工而获得膨松性的，这样获得的卷曲基本上是“Z”形2维卷曲，正如例如Halm等人在USP5,112,684中所讨论的。然而，用各种各样的手段可以在合成纤维中造成与此不同的3维型卷曲，例如通过适当的不对称骤冷或使用双组分长丝，例如Marcus在USP 4,618,531中所报道的，该发明的目的是提供一种由无规排列、缠结、螺旋卷曲的聚酯充填纤维构成的可再膨松化纤维球(本行业有时也称之为“丝团”)，又如在USP4,794,038中所报道的，其目的是提供一种包含粘合纤维(除该聚酯充填纤维之外)的纤维球，以便使该含有粘合纤维的纤维球，例如通过其粘合纤维活化而模塑成有用的模塑制品。这样两种类型的纤维球，由于提供了具有“螺旋卷曲”的改进聚酯充填纤维而引起很大的商业兴趣。本领域经常使用螺旋卷曲一词，然而用于为合成长丝提供螺旋构型的的方法却不涉及机械意义上的“卷曲”过程，这类合成长丝是在其成形和/或加工期间，由于长丝断面的各部分之间存在差异，从而自发地采取螺旋构型的。例如，不对称骤冷能在单组分长丝中造成“螺旋卷曲”，然而偏心截面的双组分长丝，优选地并列型的，其中一个组分又是偏心的长丝，能自发地采取螺旋构型。
具有螺旋卷曲的聚酯纤维在市场上有售。例如，H18Y可由日本的Unitika公司购得，7-HCS聚酯纤维可由韩国的Sam Yang公司购得。据信，这两种市售双组分聚酯纤维之所以能产生螺旋卷曲，是由于用作该双组分纤维的两种组分的聚合物-聚对苯二甲酸乙二酯-在粘度(按特性粘度IV，或者按相对粘度RV测定)，即其分子量上的差异所致。正如将要讨论的，利用粘度差使两种组分之间产生差异会带来一些问题和限制。主要原因是具有粘度差的双组分聚酯长丝难以纺丝，就是说纺制粘度相同的双组分长丝较为容易，故在实施当中存在着对于该粘度差值的容许极限。既然借以形成所希望的螺旋卷曲的正是这个粘度差，那么对于该容许差异值的限制就势必限制了粘度差型双组分长丝能够获得的螺旋卷曲的数量。因此，如果能克服这些问题和限制，则将是很理想的。
可卷曲复合长丝已由Shima等人公开在USP3,520,770中，他们让两种不同的聚对苯二甲酸乙二醇酯组分偏心地排列并沿长丝的全长彼此紧密贴合，所述组分中至少一种是用至少一种含有3～6个成酯官能团的支化剂化学改性过的支链聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯，同时所述组分中至少一种是未支化的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯。Shima建议将这样的长丝用在由这样的长丝切断的短纤维制成的织物中。Shima没有建议将他的双组分长丝用作填充材料。Shima既未提供有关制作枕头的，也未提供有关填充制品或填充材料的技术信息。
发明简述
按照本发明我们发现，聚酯成分在链支化数量上的差异能为用作填充制品，尤其是枕头，中的聚酯充填纤维填充材料的聚酯双组分纤维，以及为此用途的新型中空聚酯双组分纤维提供若干优点。在本文中，我们互相包容地使用“纤维”与“长丝”这两个术语，并无互相排斥之意。
按照本发明的一个方面，我们提供一种用包括聚酯充填纤维在内的填充材料充填的枕头，所述聚酯充填纤维填充材料含有至少10％，优选地至少25％，且特别是至少50％(重量)按如下形成的螺旋构型双组分聚酯充填纤维，即其构型是由于所述双组分聚酯充填纤维在聚酯组分之间存在链支化数量差异所致。优选的是，100％的填充材料都是这样的双组分纤维，然而，正如从下文将会理解的，有些生产商也可能使用混合的填充材料，例如10/90或更高，25/75或更高，50/50或者不论出于何种考虑认为是恰当的比例。
正如已经指出的，枕头占了填充制品市场的相当大的一部分，然而本发明并不仅仅局限于枕头，因此更一般地说，我们提供用填充材料充填的填充制品，所述填充材料含有至少10％，优选地至少25％，且特别是至少50％(重量)这样形成的螺旋构型双组分聚酯充填纤维：即其构型是由于所述双组分聚酯充填纤维在聚酯组分之间存在链支化数量差异所致。尤其是，按照本发明，优选的这类填充制品包括服装制品，例如派克大衣及除枕头以外的其他隔热的或用于隔热的服装制品、床上用品(有时称作卧具材料)，包括床垫、随意垫及被褥，包括代鸭绒垫，以及睡袋和其他适合于露宿的填充制品，例如家具制品，如软垫、“随意垫”(不一定用于卧具材料)以及填充家具本身、玩具，以及实际上能用聚酯充填纤维填充的任何制品。填充材料的其余部分可以是其他具有可洗的优点并且也是优选的聚酯填充材料，不过，希望的话，其他填充材料也可以使用。
这类制品可以(至少部分地)充以这样一种纤维球(团)，其中螺旋构型的双组分聚酯充填纤维无规地纠结成这种纤维球。考虑到其中含有粘合纤维，正如Marcus在USP4,794,038中和Halm等人在USP 5,112,684中所公开的，这类纤维球可以是可模塑的，或者是可再膨松的，例如Marcus在USP4,618,531中，还有Halm等人所公开的。
同时，本发明还提供这样的纤维球本身，其中螺旋构型的双组分聚酯充填纤维无规地纠结而形成这种纤维球。
按照本发明的填充制品还包括这样一种制品，其中(至少一部分)填充材料是棉絮形式的，希望的话可以经过粘合，或者就保持未粘合的状态。
优选的是，这类在填充制品中的按照本发明的双组分聚酯充填纤维中(至少有一部分)是中空的，尤其是带有多个孔，即如同技术上已公开过的，含有一个以上沿纤维长度延伸的孔。尤其优选的是，这类纤维含有3个连续的孔，例如下文所公开的，其断面周边是圆形的。我们相信，尚没有一个人公开过如何纺制带有3个孔的圆形长丝的方法。换句话说，我们相信，就任何纤维而言，这是一种新型断面。
本发明的其他方面提供这样的新型中空双组分聚酯充填纤维本身，以及用于制造这种纤维的新方法及新喷丝板。
优选的是，按照本发明，此类填充制品中的双组分聚酯充填纤维中的至少某一些经过了滑爽处理，就是说涂敷了如同技术上公开过的一种耐久性滑爽剂的。正如下面所公开的，滑爽处理的与未滑爽处理的本发明双组分聚酯充填纤维的共混物可能具有加工上的优越性。
本发明的又一方面还提供这样一种新型滑爽处理的双组分聚酯充填纤维本身。
附图简述
图1是本发明优选的双组分3孔长丝实施方案的几种断面的放大照片。
图2是一种用于纺制3孔长丝的本发明纺丝孔从下表面看去的放大视图。
图3是为显示出两组分之间的分界线而上了色的另一种3孔双组分长丝断面的放大照片。
发明详述
正如已经指出的，本发明的一个重要方面在于双组分螺旋构型聚酯纤维的一种新型应用，所述螺旋构型是利用所述双组分聚酯纤维的不同聚酯成分之间在支化数量上的差异形成的。在用于机织织物的双组分聚酯长丝中利用(一种未支化聚对苯二甲酸乙二酯组分与另一种以至少一种含有3～6个成酯官能团的支化剂进行支化的组分之间的)组分差异的想法在20多年前就已由Shima等人(USP3,520,770)公开过。用于聚酯充填纤维目的的链支化也已经在EP公开的申请0,294,912(DP-4210)的全然不同的内容里公开过。因此，有关制造这类链支化聚酯聚合物的技术的例子在技术上已经公开过(其公开内容收入本文作为参考)，故在这里就不再赘述此种技术。实际上，通常优选的是，把未支化的聚酯聚合物作为一种组分，而支化的聚合物作为另一种组分，如同Shima的做法一样，同时通常优选的是，把未支化的聚合物作为主要的组分，因为未支化聚合物较为便宜。然而这两点都不是必须的，而有时，例如希望两种组分均为链支化的，二者在链的支化上存在差异，以便提供所希望的螺旋构型，例如在下面的实例4所显示的。类似地，用两种以上的组分来制取该双组分长丝可能较为满意，但是实际实施上往往倾向于只使用两种组分。Shima没有涉及本发明的领域，即填充制品，例如，而且特别是枕头及其充填材料，也未公开如何制造这类制品。
尽管Shima公开了他自己优选的制造链支化聚合物及双组分聚酯纤维的技术，但我们优选地使用有所不同的技术，如同下面，尤其是在实例中将要公开的。Shima公开了关于他的(链)支化剂用量上、下限(mole％)的计算公式；这些公式表明，对于三官能支化剂，例如三甲氧基乙烷(或者，我们也成功地使用了的偏苯三酸三甲酯)，应使用0.267～3.2mole％；对于具有4个官能团的季戊四醇，他得到的上下限为0.1～1.2mole％；Shima指出，如果使用的量少了，则得不到有满意可卷曲性的双组分长丝。与Shima反对使用数量较少的链支化剂的主张不同，我们优选地使用0.14mole％的偏苯三酸三甲酯(一种三官能团链支化剂)，正如在我们的实例中将会看到的(配合地使用未支化的均聚物，即2G-T(聚对苯二甲酸乙二酯))。0.14mole％的三官能链支化剂用量仅仅为Shima所指出的，为获得满意可卷曲性需使用的最低数量的大约一半；我们怀疑(因实验进行得不完全)0.07mole％的用量能产生足够的自发卷曲；因此，我们优选地使用多一些的数量，至少0.09mole％，或者大约0.1mole％；我们相信，我们能使用多达0.25mole％；Shima以较高的数量获得了成功，正如他指出的。Shima优选对其支化剂使用终止(封端)剂，以便能够使用超过他上限数量的支化剂；我们发现这是没有必要的，至少就我们优选的操作来看如此，正如下面将要看到的，因此我们不主张这样做。
Shima没有在其实例或者别的地方公开改性(链支化)2G-T与未改性2G-T的相对比例。我们曾假定他用了50∶50的比例。我们发现，使用少到8％(重量)的链支化2G-T(用量0.14mole％)可以得到有用的双组分充填纤维，就是说在双组分充填纤维中的重量比为8∶92。
我们还发现，有可能纺出带有孔的有用填充纤维长丝，如同本文所指出的，同时也可以纺出非圆形断面的长丝。这一点Shima没有指出，而且我们对原原本本地照着Shima在公开中所说的那样去做能达到这一点表示怀疑。
让我们回到本发明的领域，即填充制品及其采用聚酯充填纤维来填充的做法，本发明的双组分聚酯充填纤维优于迄今市售的双组分纤维的主要之处如下：
1-我们对聚合物的选择使得我们能够纺出作为自动卷曲纤维的实心、单孔或多孔的断面。因此我们就能够根据若干不同的特定最终使用需要来调整该断面。我们已实际纺出了圆形周边断面的实心、单孔、3孔以及7孔的纤维。实际上，我们相信，如果某种纺丝板孔可以用来纺制一般的纤维，我们就能够用它来纺制自动卷曲的双组分纤维。
2-我们能够并且已经通过改变聚合物比例以使卷曲程度由无卷曲变化到微细卷曲。然而使用其他的技术，例如相对粘度差技术时，由于聚合物之间没有足够的差异，以致不允许使用与50/50(等量的某种相对粘度不同的组分)相距甚远的两种聚合物比例。
3-我们可以并且已经通过改变聚合物比例来使用一种单一的喷丝板纺制出多种不同卷曲程度的纤维。其他的技术，若使用的聚合物比例有显著的变化，就要求变更纺丝孔的几何参数。我们已成功地实验过，使聚合物比例从10/90变到50/50。
4-我们相信，使用这样两种粘度较高的聚合物(两种组分均为粘度较高的)要比相对粘度差技术所获得的卷曲更持久。
5-我们能够做到在“螺旋卷曲”的纤维中造成高达40％的孔隙含量，然而如果是采用机械卷曲，如此高的孔隙含量就会在打结之处挤扁。
6-我们惊奇地发现，卷曲发展的过程不依赖所选择的拉伸比而依赖于所选择的聚合物比例。于是我们惊奇地发现，即使当拉伸比从2.5倍变到5倍时，我们仍旧得到了相同程度的卷曲。这在加工方面是一项重要而惊人的优点，因为尽管拉伸条件有变动，它仍使得制造者能够维持卷曲程度恒定。
合适的长丝旦数，就最终的牵伸充填纤维而言，一般范围在1.5～20分特，多数情况下优选在2～16分特，通常以4～10分特为最优选，要知道，经常是希望将不同旦数的纤维进行混合，特别是当前人们都青睐细旦丝(例如微细纤维)，而用在隔热和/或出于美观考虑的情况更是如此。
前面已经提到，我们相信，市场上出售的双组分“螺旋卷曲”聚酯纤维(H18Y及7-HCS)采用的两种组分都是对苯二甲酸乙二酯均聚物(2G-T)但具有不同的粘度(RV，表示相对粘度)。我们发现，大约为6个RV单位的差异是唯一能容易纺丝并能获得良好双组分螺旋卷曲的差值，小于约6个RV单位的差值虽能纺丝但获得的“螺旋卷曲”却很低，然而差值高于约6RV单位时就难以纺制长丝了。我们相信，H-18Y的平均RV值是17.9 LRV(LRV是按照Broaddus的USP5,104,725的实例1中公开的方法测定的)，这就是说，我们相信，H-18Y很可能是一种由15LRV与21 LRV的2G-T聚合物制成的50/50并列双组分长丝。我们相信，7-HCS的平均LRV是15，这就是说，我们相信，7-HCS很可能是一种由12LRV和18 LRV的2G-T聚合物制成的50/50并列双组分长丝。相比之下，采用链支化与未支化的2G-T聚合物的组合，我们能够纺出具有与之相当LRV值的按照本发明的长丝，而实际上我们使用的这两种聚合物的共混物的LRV，经测定确实为22.7。
最令人感兴趣的是，如前面已经提到的，是按照本发明的圆形多孔双组分长丝以及按照本发明的滑爽处理双组分长丝，据信这两种都是新的。下面结合着附图说明本发明优选的圆形多孔长丝。
看附图1，其中是一幅照片，表示出由图2所示纺丝孔纺出的3孔双组分长丝的几个断面。图1所示长丝中每一根均清晰可见含有3个空洞(孔)，然而二组分之间的分界线还看不大清，故而，为清楚起见在图3中给出另一种染了色的3孔长丝断面(二组分比例为82/18)的放大照片。在图3中，整个长丝被标为11，包含的3个孔为12。图3中显示出两种聚合物组分13和14，其中这两种不同组分之间的分界线清晰可见。这些分界线在用四氧化锇染色使得图3中的各组分着色程度不同，从而使该分界线比图1中更为鲜明之后，这些分界线就看得出来了。在该例子当中，3个孔11都位于占多数的聚合物组分13之内。要知道，并非总是这种情况，特别是当作为组分14的第二组分数量比图3中显示的多的时候情况就不同了。这些长丝具有圆形的周边断面，这一点对于充填纤维材料是重要的和优选的。
图2表示用于纺制带有3个孔的长丝的一个纺丝板孔。注意，纺丝孔是分区的，3个扇形区21围绕轴线或中心点C对称地布置着。每个扇形区21由两种开槽组成，即一种圆弧形槽22(宽度为E)和一种径向槽23(宽度为G)，圆弧形槽22内边缘的中部与径向槽23的外端相连接，这样，每个扇形区就构成一种“T字形”，该T字的顶部朝外弯曲就构成圆周的一段弧。每个圆弧形槽22沿着该圆周全长占有差不多120°。每段径向槽23的内端延伸到点24。点24离开中心点C有一定的距离。该纺丝孔的外直径H由圆弧形槽22的外边缘之间的距离决定。每段圆弧形槽22与相邻的圆弧形槽隔开一个距离F，叫做“凸耳”。
位于每个凸耳两侧的圆弧形槽22的短边彼此平行并且又都平行于将该凸耳二等分的半径。就许多方面而言，图2所表示的纺丝孔式样是本领域中通过各个分区纺丝孔进行后凝聚纺丝纺制中空长丝的典型设计。例如在Champaneria等人的U.S.专利3,745,061中就表示出一种用于通过后凝聚纺丝纺制4孔长丝的扇形分区式样。而在图2所表示的纺丝孔式样中，在径向槽23的内端设有点24，为的是改善长丝中心部位聚合物的凝聚，即保证这3个孔不致变成互相贯通的。
试验方法
这里所提到的参数均为标准参数，其测定方法均见诸于本文援引的参考文献。鉴于测量枕头膨松度的方法可能有所不同，兹将我们用于测量本文实例中的枕头的方法概述如下：
采用膨松性或充填能力最好的填充材料制作的枕头，其中心高度也最大。在零负荷条件下枕头的初始中心高度的测量方法是，沿枕头对角线方向反复捣几次(使之再膨松)，然后将枕头放在Instron测试机的荷重感知台上并测定零负荷之下枕头的(初始)高度。该Instron测试机备有直径为4英寸(10.2cm)的金属圆盘压脚。然后，借助施加不断增加的负荷直至20磅(9.08kg)，让该压脚将枕头压缩。测出使枕头的中心部位压缩到零负荷下初始高度的50％所需要的负荷，此半高负荷便记录为该枕头的“坚挺度”。
在测量初始高度及坚挺度的实际压缩周期之前，为了对枕头进行调制，先让它经受一个20磅(9.08kg)重“压缩-解除负荷”的完整周期。枕头的半高负荷值越大，其抵抗变形的能力就越大，从而提供的支承膨松性也就越高。
膨松及坚挺耐久性的测定方法是，让装在枕头中的填充材料反复地经受若干次压缩-解除负荷，最后经过一次洗涤-干燥周期。对枕头反复进行这种周期或作用的具体实施过程是，将枕头放在一个转台上，台的上方装有2对4×12英寸(10.2×30.5cm)、与之相配合的空气动力压脚，其动作方式使得在完成一转的期间内，枕头内的填充材料基本上全部都受到了压缩和解除压缩。压缩的过程是这样的：以每平方英寸80磅(5.62kg/cm2)表压压缩空气推动压脚，使压脚在接触到枕头时施加了大约125磅(56.6kg)的静载荷。转台的转速是每110秒转一周，而每个压脚每分钟对填充材料施行17次压缩和解除压缩。经过反复压缩和解除压缩了一段规定时间以后，沿对角线方向捣击枕头若干次，使之再膨松。象前面一样，让枕头经受一次调制周期，然后测定初始高度及坚挺度(半高负荷)。随后，对枕头进行一次一般家庭洗衣时的洗涤-干燥周期。干燥以后，再次沿对角线捣击使之再膨松，然后放置过夜。经过这样一段调制周期以后，采用上面的Instron技术重新测量枕头的初始高度及坚挺度(半高负荷)并在一个完整周期以后记录下测量结果。
大部分纤维性能的测试基本上按照Tolliver在美国专利3,772,137中所描述的方法进行，纤维膨松性的度量在本文中称作“初始膨松度”及“支承膨松度”(以避免与枕头的各种测定高度值混淆)。然而，摩擦则是按照SPF(短纤维垫摩擦)方法测定的，其内容下面将要谈到，并可参见，例如允许的美国专利申请08/406,355。
在本文所描述的测定中，将要进行摩擦测定的短纤维垫夹在位于该短纤维垫上面的一重物与位于该垫下面并安装在Instron 1122机(制造厂：Instron Engineering Corp.，Canton，Mass)的下滑动横梁上的底座之间。
该短纤维垫的制作过程如下：将该短纤维梳理(采用SACO-Lowell罗拉盖板梳理机)成絮片，切成段，每段长4.0英寸，宽2.5英寸，纤维沿絮片长度方向取向。将足够数量的絮片段叠起来构成1.5克重的短纤维垫。该重物是长(L)1.88英寸，宽(W)1.52英寸，高(H)1.46英寸，重量为496克。与短纤维垫接触的重物及底座的表面蒙有Emery布(粒度在220～240之间)，故而与该短纤维垫表面接触的实际上是Emery布。将短纤维垫放在底座上。将重物放在垫子的中间。将一根尼龙单丝线固定在重物的宽与高(W与H)之中较小的一个竖直表面上，并绕过一个小滑轮，再固定到Instron机的上滑动横梁上，使得围绕滑轮的包角为90度。
向连接着该Instron机的电脑发出信号以开始测试。该Instron机的下滑动横梁以12.5英寸/分的速度向下移动。短纤维垫，重物及滑轮均随着装在下横梁上的底座向下移动。该尼龙单丝，随着在不断下移的重物与保持不动的上滑动横梁之间被拉长，其中的张力便不断增加。张力沿着水平方向作用在该重物上，这也是纤维在短纤维垫中排列的方向。开始时，在短纤维垫内很少或没有移动发生。施加在Instron机上滑动横梁的力由荷重传感器监测，而当垫中的纤维彼此错动时，该力便增加到了临界点。(由于与短纤维垫接触的是Emery布，故而在这些界面处没有什么相对运动；基本上，发生的任何移动都是由于短纤维垫内部纤维之间互相滑动而造成的。)该临界值的高低表示出为克服纤维与纤维之间的静摩擦所需要的力，并将其记录下来。
摩擦系数是通过以496克重量除该临界力测定值得出的。取8个数值算出平均的SPF。这8个试样取自4次测定，每次两个短纤维垫试样。
下面结合实例进一步说明本发明；除另行指出之外，全部的份数及百分数均指重量而言。各实例中用于纺制3孔聚酯纤维的纺丝孔示于图2，其中的尺寸如下，单位为英寸：H(外径)0.060英寸；E(槽22的宽度)、F(凸耳)以及G(槽23的宽度)均为0.004英寸；点24由点24两侧的每一个径向槽23的内端处的两个面(边)围成，每一个这样的面(边)与对应的圆弧形槽的端点处的短面(边)，即宽度为E的凸耳的一个侧面(边)，对齐，以便使得位于每对径向槽23内端处的每对平行面之间的距离也是对应的数值，即宽度E(0.004英寸)。这些纺丝孔槽，深为0.010英寸，并从如美国专利5,356,582(Aneja等人)的图6A所示的一个储料池获得供料，同时计量板对齐安装，以便如同技术上公开的那样纺出并列型双组分长丝。
实例1
本发明的双组分长丝是用两种不同组分的聚合物制成的，每种的特性粘度(IV)均为0.66。一种组分的聚合物(A)是2G-T，即均聚对苯二甲酸乙二酯，而另一种组分的聚合物(B)含有0.14mole％，即3500ppm，的偏苯三酸酯链支化剂(按照偏苯三酸三甲酯分析，但实际加入的是偏苯三酸三羟乙酯)。每一种聚合物同时地、各自经过单独的螺杆熔融机加工，聚合物的总通过量为190磅/时(86千克/时)。采用的计量板的孔刚好位于1176个纺丝孔中每一个的上方，使得这两种熔融聚合物能够按并列的方式以80％(A)与20％(B)的比例结合在一起，并以每孔每小时0.162磅(0.074kg/hr/孔)(的流率)和500ypm(457米/分)的速率纺成长丝。后凝聚纺丝孔的设计目的是为了纺出具有平行于纤维轴线的3个等间隔、等尺寸孔的纤维。纺出的中空纤维(初纺旦数为25，孔隙含量为12.5％)经过55°F(18℃)的侧吹(空气)风骤冷。初纺纤维经集束成丝束(松弛丝束的总旦数为360,000)。该丝束在维持于95℃的湿热喷雾牵伸区内进行牵伸，采用的牵伸比为3.5倍。牵伸的长丝经施涂含有聚氨基硅氧烷的滑爽剂之后，由空气喷嘴铺在传送带上。在传送带上的束状长丝这时可看出带有螺旋卷曲。(卷曲)的丝束在175℃的烘箱中进行松弛，然后冷却，再施加约0.5wt％的抗静电油剂，接着将丝束以传统的方法切断成3英寸(76cm)长。成品的单丝旦数为8.9。该纤维具有类似图3所示的断面(该种纤维实际上含有的聚合物A/B之间的比例少许不同(为82/18))，含有互相平行、尺寸基本相等并且基本等间隔的连续孔。纤维的周边是圆顺的圆形。对该纤维的各项性能进行了测定并与Unitika公司(日本)及Sam Yang(南韩)公司出售的粘度差异型市售双组分纤维对比地载于表1A。
用来自上面实例并经切断的双组分短纤维，以及市售的6-H18Y(Unitika)及7-HCS(Sam Yang)分别制成了枕头，其开松方法是将纤维通过开棉机然后经过一种扯松机(例如由James Hunter Machine公司(North Adams，MA)制造的单锡林双道夫型)进行处理。两层开松的纤网合在一起并卷成枕头胎。每个枕头的重量被调整为18盎司(509克)，然后用Bemiss枕头充填机把每个枕头胎装入20英寸(51厘米)×26英寸(66厘米)的200支纱棉布枕套中。(经再膨松之后)测定了枕头的初始高度和坚挺度，结果载于表1B。
由该实例制成的18盎司(509克)的本发明枕头具有非常好的充填能力，比典型的机械卷曲滑爽处理的纤维好得多，以致于使我们相信，仅仅充填了18盎司本发明的新型中空双组分螺旋卷曲纤维的枕头能在枕头中发挥，与用20盎司市售的机械卷曲纤维充填的先有技术枕头相同的充填能力，这是一个显著的节约；也免去了对(用于机械卷曲的)填塞箱卷曲机的需要，再从该机还会造成损伤纤维的危险等方面来看，则又是一项优点。本发明的枕头具有优于7-HCS的初始高度，而与H-18Y大致相等。与先有技术的具有良好充填能力的18盎司(509克)枕头相比，实例1的这些枕头更为坚挺。其坚挺度高于与之竞争的两种纤维中任何一种。
本发明枕头(以及本文中我们的新型充填纤维)相对于用先有技术市售螺旋卷曲纤维充填的枕头的另一项重要优点在于，使用我们的技术能提供多用途与灵活性，从下面实例2便可看出这一点。
表1A
双组分纤维的物理性能指标                  实例1     H18Y       7-HCSDPF                   8.9       6.0        7.0卷曲数/英寸(/厘米)    6.1(15.5) 5.0(12.7)  5.4(11.9)％孔隙                11.4      25.1       3.8TBRM初始膨松度，英寸(厘米)5.56(14.1)5.81(14.8) 5.76(14.6)支承膨松度，英寸(厘米)0.66(1.68)0.56(1.42) 0.36(0.91)短纤维垫摩擦          0.353     0.262      0.246％含硅量              0.324     0.210      0.215
表1B
18盎司卷制胎枕头的性能指标                     实例1         H18Y        7-HCS初始高度，英寸(厘米)     8.98(19.8)  9.18(23.3)  7.69(19.5)坚挺度，磅(千克)         7.97(3.62)  7.04(3.20)  3.29(1.50)
实例2
借助改变实例1中两种聚合物组分A和B的比例制备了一系列具有不同卷曲频率的按照本发明的双组分纤维。如同表3所示，聚合物A的比例从70％变到84％，相应地聚合物B的比例从30％降至16％。采用与实例1相同的纺丝方法，将不同比例组合的聚合物纺制成一系列其卷曲频率看得出不同的双组分纤维。其物理性能载于表2。将这些纤维转化为如实例1那样的标准卷制胎枕头。这些枕头的性能载于表2。总地看，随着纤维中聚合物B的含量从16％增加到22％，枕头坚挺度提高，它对应于双组分纤维获得的卷曲频率升高，当B聚合物含量为22％时，卷曲频率约为7cpi(每英寸卷曲数)同时枕头坚挺度为约10磅，这两项指标甚至比实例1的枕头还要好，而后者的对应指标又好于市售产品(见表1)，同时当B聚合物含量为30％时，对应的孔隙含量进一步地提高，卷曲频率和坚挺度数值更加好。
表2
一系列不同卷曲度的纤维及相应枕头的性能指标                  A          B           C           D％聚合物A             70         78          80          84％聚合物B             30         22          20          16DPF                   8.7        8.8         8.9         9.6卷曲数/英寸(/厘米)    6.8(17.3)  7.1(18.0)   5.7(14.5)   3.9(9.90)％孔隙                14.6       11.4        11.5        9.4TBRM初始膨松度，英寸(厘米)4.52(11.5) 5.24(13.3)  5.54(14.1)  5.64(14.3)支承膨松度，英寸(厘米)0.95(2.4)  0.82(2.1)   0.65(1.7)   0.50(1.3)短纤维垫摩擦          0.558      0.405       0.355       0.294％含硅量              0.313      0.317       0.324       0.303枕头初始高度，英寸(厘米)  9.40(23.9) 9.14(23.2)  8.98(22.8)  9.16(23.3)坚挺度，磅(千克)      9.20(4.18) 10.02(4.55  7.97(3.62)  6.33(2.87)
                           )
按照本发明的双组分纤维中不同聚合物的优选比例从最高约8/92，例如从约10/90变到30/70。在实例2中，一种组分做了支化处理，由于EPA公开的申请0,294,912所讨论的原因，采用3500ppm的链支化剂(测定方法如前面所述)，不过希望的话，如该申请以及Shima所公开的其他链支化剂也可使用，而采用该优选的链支化剂，上述比例分别对应于大约2～8 CPI的卷曲频率。如果利用改性过程中的各种各样特征，例如选用约700ppm数量的链支化剂，预计甚至50/50双组分比例的聚合物也是有用的，而对于10/90的比例，则采用高达17,500ppm(链支化剂测定方法按前面所公开的)就可能得出有用的结果。
在按照本发明的双组分中空纤维内优选的孔隙含量可从5％到最高40％，尤其在10～30％之间。
实例3
由于经开松、滑爽处理的双组分纤维表现出如此弱的纤网内聚力，以致有时发现难以将该纤网叠合成为枕头胎，也难以在充填枕套的步骤中操作该枕头胎，我们便将占少数比例的未滑爽处理的纤维与占多数比例的经滑爽处理的纤维在切断时混合起来。制备了滑爽处理/未处理比例为75％/25％的掺混物，做法是把来自实例2的3根390,000旦滑爽处理的B种纤维丝束与1根同等旦数、未施涂硅氧烷滑爽剂的同一种双组分纤维丝束合在一起切断。由于从所获得的短纤维掺混物(切断长度3英寸，即7.6厘米)测得的SPF值从0.391提高到了0.412，故其纤维与纤维之间的摩擦力有了显著的增加。这种掺混物在扯松机上加工起来容易，其可操作性与实例2中B种全滑爽处理产品相比较，在做成单重18盎司的絮片以及在做成枕头的过程中，均有明显的改善。表3中所载经一次践踏/洗涤/干燥周期前、后的枕头性能比较表明，添加未滑爽处理纤维对枕头的优越性能没有不利的影响。
表3
掺混的双组分纤维枕头的性能
      75/25滑爽/未滑爽掺混     全滑爽
      高度          坚挺度     高度       坚挺度
      英寸(厘米)    磅(千克)   英寸(厘米) 磅(千克)周期前    9.16(23.3)    9.68(4.40) 9.14(23.2) 10.02(4.55)周期后    9.06(23.0)    6.70(3.05) 9.01(22.9) 7.00(3.18)
滑爽对未滑爽处理的双组分聚酯充填纤维的比例可以出于美观的考虑和/或根据加工的需要或愿望作出调整，例如一种类型的纤维可以少至5％或10％，而实例3中使用25/75的混合比并非是作为界限提出的，就某些目的而言，它甚至不是最佳的。
实例4
用两种不同的组分聚合物，(B)和(C)，生产出了按照本发明的双组分纤维，并用以证明，当两种组分聚合物都含有支化剂时，只要支化剂含量不同就可以生产出有用的双组分纤维并可当作按照本发明的充填纤维使用。制备了一种含175ppm偏苯三酸酯链支化剂的聚合物(C)(IV等于0.66)，其制备方法是，将来自实例1的两种聚合物掺混，一种是占95％的组分聚合物(A)，即均聚对苯二甲酸乙二酯，另一种是占5％的组分聚合物(B)(它含有3500ppm偏苯三酸酯链支化剂)。然后将实例1的聚合物(C)和聚合物(B)同时加工成含有3个孔的并列型双组分长丝，其加工步骤基本上如实例1，不同之处，如同已指出的，是经过两台单独的1英寸(2.54厘米)螺杆熔融机，聚合物总通过量为22.3磅/时(10.1千克/时)，以及通过位于一个1 44孔的后凝聚喷丝板上方的计量板，将聚合物(C)与聚合物(B)以分别为78/22的比例结合，并以0.155磅/时/纺丝孔(0.070千克/时/纺丝孔)的流率，500码/分(457米/分)的纺丝速度纺成(3孔并列型双组分)长丝。所得长丝的单丝旦数为23(25.2分特)，孔隙率20.8％。随后，将长丝集束成丝束(松弛丝束总旦数为51,800)，然后置于95℃的湿热喷雾牵伸区内拉伸3.5倍。在牵伸丝上施涂聚氨基硅氧烷滑爽剂(与实例1使用的相同)，铺在传送带上，然后送入烘箱内在170℃之下加热进行松弛，松弛后施加抗静电油剂。所获纤维的单丝旦数为8.4(9.2分特)、卷曲频率2.8个/英寸(7.1个/厘米)、卷曲收缩30％、初始TBRM膨松度5.99英寸(15.2厘米)及支承TBRM膨松度0.32英寸(0.81厘米)，以及SPF纤维对纤维摩擦0.265。将该纤维样品切断成1.5英寸(38厘米)，在36英寸(91厘米)Rando开松机(Rando/CMC，Gastonia，NC)上加工，最后将18盎司(509克)所获开松短纤维吹入用80/20涤/棉布制成的20×26英寸(51×66厘米)的枕套内。该枕头的初始高度为7.7英寸(19.25厘米)，坚挺度3.9千克。
实例5
为了展示通过将一定量的双组分纤维，即使当混入量很低时，混入到机械卷曲充填纤维中去所获得的改进，将实例1的2英寸(51厘米)9dpf(单丝旦数)(10分特)滑爽处理双组分短纤维以15％和30％的混入量，分别与85％和70％的杜邦DACRON T-233A掺混，后者是如下成分的掺混物：55％1.65dpf滑爽处理2G-T实心纤维、27％1.65dpf未滑爽处理的2G-T实心纤维以及18％4dpf皮芯型粘合纤维，芯为2G-T，皮为低熔点共聚聚酯。在扯松机上将双组分纤维与T-233A纤维的共混纤维加工成3.3盎司/平方码(113克/平方米)的棉胎，将棉胎交叉铺网然后喷涂以18％丙烯酸树脂(Rohm & Haas3267)。使树脂固化，然后将棉胎送过加热于150℃之下的烘箱，使之粘合。采用MEASURE-MATIC厚度测量装置(Certain Teed公司，Valley Forge，PA)在0.002psi(磅/平方英寸)的负荷下测量制成棉胎的厚度，并采用Rapid-K测试仪(Dynatech R/D公司，Cambridge，MA)测定CLO隔热值。测得的厚度以及CLO值均载于下表，其中的数值为了对CLO值进行比较，已作过归一化，转换成相当的棉胎单重。含有双组分纤维的那些棉胎比仅含T-233A的棉胎更为膨松(厚一些)，且CLO隔热值也明显较高。
               胎重    胎厚     CLO
               g/m2  cm/g/m2 CLO/g/m2
T-233A         115    0.0113   0.0151
85/15共混物    115    0.0119   0.0176
70/30共混物    113    0.0135   0.0189
实例6
将实例1的组分聚合物(A)与(B)以82/18(A/B)的比例，采用1176孔的喷丝板，以聚合物总流出量140磅/时(63.6千克./时)、纺丝速度600码/分(548米/分)纺制成14.8dpf(16.3分特)3孔并列型双组分长丝，其他条件与实例1所述基本相同。这些长丝的孔隙含量为11.4％，集束后松弛丝束总旦数为400,000，然后拉伸3.5倍，以空气喷嘴开松，施涂0.7％聚氨基硅氧烷滑爽剂，在165℃下松弛，再施加抗静电油剂。按照Kirkbride在美国专利5,429,783中所描述的那样，将丝束切断成0.75英寸(19毫米)短纤维，然后以800磅/时(364千克/时)的速度将该切断纤维加工制成纤维球。当按照Marcus在美国专利4,618,531中所述方法鉴定时，这些纤维球呈基本圆球形，其膨松度值，在0、5、88.5及121.5牛顿的负荷下分别为33.7、28.8、9.6及7.1厘米。随后将这些纤维球吹入枕套，制成枕头和软垫。

Claims (10)

1.用填充材料充填的填充制品，所述填充材料含有至少10wt％螺旋构型的双组分聚酯充填纤维，其螺旋构型是由于所述双组分聚酯充填纤维在聚酯组分之间的链支化数量上存在差异造成的。
2.按照权利要求1的制品，它是枕头。
3.按照权利要求1的制品，它是服装制品(article of apparel)、卧具材料(bedding material)、家具制品(furnishing article)或玩具。
4.按照权利要求1～3中任何一项的制品，其中所述螺旋构型双组分聚酯充填纤维被无规地缠结成纤维球。
5.按照权利要求1～3中任何一项的制品，其中所述充填纤维是絮胎形式的。
6.按照权利要求5的制品，其中所述絮胎是粘合的。
7.双组分聚酯充填纤维，这种纤维具有一个或多个延这些纤维长度连续延伸的孔，而且该纤维是螺旋构型的，这种螺旋构型是由于所述双组分聚酯充填纤维的聚酯组分之间在链支化数量上存在差异造成的。
8.按照权利要求7的纤维，是滑爽处理过的(slickened)。
9.经滑爽处理并具有螺旋构型的双组分聚酯充填纤维，该构型是由于所述双组分聚酯充填纤维的聚酯组分之间在链支化数量上存在差异造成的。
10.纤维球材料，在每个球中纤维呈无规分布和缠结，球的平均直径为2～20毫米，单根纤维的长度为10～100毫米，该材料的特征在于，至少10％的所述纤维是具有螺旋构型的双组分聚酯充填纤维，该构型是由于所述双组分聚酯充填纤维的聚酯组分之间在链支化数量上存在差异造成的。
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