DE2937280C2

DE2937280C2 - Heat insulating insert

Info

Publication number: DE2937280C2
Application number: DE19792937280
Authority: DE
Inventors: William E. Ashaway R.I. Aldrich
Original assignee: WARNACO Inc BRIDGEPORT CONN US
Current assignee: WARNACO Inc BRIDGEPORT CONN US
Priority date: 1979-09-14
Filing date: 1979-09-14
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DE2937280A1

Description

Die Erfindung betrifft eine wärmeisolierende Einlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, die in Parkas bzw. Windjacken, Schlafsäcken und anderen Gegenständen verwendet werden kann, bei denen eine maximale Wärmeisolierung, Weichheit, Rückfederung, leichtes Gewicht und Dauerhaftigkeit erwünscht sind.The invention relates to a heat-insulating insert according to the preamble of claim 1, which is used in parkas or windbreakers, sleeping bags and other items can be used for which a maximum Thermal insulation, softness, resilience, light weight, and durability are desirable.

Gänsefedern, Entenfedern und Federn von ähnlichen, auf dem Wasser lebenden Vögeln und Mischungen hiervon wurden seit langem als Wärmeisoliermaterialien für Textilien, Schlafsäcke und dergleichen verwendet. Obwohl Daunen ausgezeichnete thermische Eigenschaften im neuen Zustand aufweisen, haben sie die Neigung, ihre Bauschigkeit oder ihre Wiederaufrichtbarkeit als Ergebnis der auf sie während der tatsächlichen Anwendungsbedingungen angelegten Kompressionskräfte zu reduzieren oder zu verlieren, insbesondere wenn sie naß oder feucht werden. Polyesterfasern wurden ebenfalls als Isoliermaterial für Kleidungsstücke und Schlafsäcke verwendet. Ein solches synthetisches Material ist in der US-Patentschrift 37 72 137 beschrieben, und es umfaßt eine aus gekräuselten, hohlen Polyesterfasern mit geringer Denierzahl gebildete Kissenpolyestereinlage oder -wattierung. Obwohl die Verwendung eines solchen synthetischen Materials beträchtliche Kostenvorteile gegenüber Daunen aufweist, wird allgemein anerkannt, daß es Daunen hinsichtlich der Isoliereigenschaften, der Weichheit und des Gewichtes unterlegen ist.Goose feathers, duck feathers, and feathers from similar aquatic birds, and mixtures thereof have long been used as heat insulating materials for textiles, sleeping bags and the like. Even though Down has excellent thermal properties when new, it has a tendency to their bulkiness or their erectability as a result of being exposed to them during actual conditions of use reduce or lose applied compression forces, especially when wet or get damp. Polyester fibers have also been used as an insulating material for clothing and sleeping bags used. One such synthetic material is described in and comprises US Pat. No. 3,772,137 a pillow polyester interlining formed from crimped, hollow polyester fibers of low denier, or -wadding. Although the use of such a synthetic material has considerable cost advantages compared to down, it is generally recognized that it is down in terms of the insulating properties, the Softness and weight is inferior.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Bereitstellung einer neuen Wärmeisoliereinlage mit besseren Wärmeisoliereigenschaften im Vergleich zu reinen Daunen.The object of the invention is therefore to provide a new thermal insulation insert with better thermal insulation properties compared to pure down.

Es wurde nun gefunden, daß dies durch ein Gemisch aus Daunen und synthetischen Stapelfasern, welche aus hohlen Polyestereinzelfäden gebildet werden, erreicht werden kann.It has now been found that this is due to a mixture of down and synthetic staple fibers, which are made of hollow polyester filaments can be formed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Gemisch aus Daunen und synthetischen FasiTrn zu einer viellagigen, kardierten Bahn geformt und mit einem hitzehärtbaren Harz unter Bildung einer Wattierungsschicht oder Einlage behandelt, welche ihre ursprüngliche Wiederaufrichtbarkeit bzw. Bauschigkeit und Wärmeisoliereigenschaften beibehält.According to a preferred embodiment of the invention, a mixture of down and synthetic FasiTrn formed into a multi-layer, carded sheet and treated with a thermosetting resin to form a wadding layer or liner, which retains their original erectability or bulkiness and thermal insulation properties.

Die synthetischen, hohlen Polyesterfasern, welche in dem erfindungsgemäßen, verbesserten Wärmeisoliermaterial verwendet werden, sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt, und sie sind beispielsweise in der US-Patentschrift 37 72 137 beschrieben. Die bevorzugten Fasern werden aus Polyäthylenterephthalat gebildet, obwohl auch andere Polyestermaterialien, wie sie in der zuvorgenannten Patentschrift oder sonst auf dem Fachgebiet beschrieben sind, verwendet werden können. Die Fasern werden gekräuselt und weisen vorteilhafterweise einen Einzelfasertiter innerhalb des Bereiches von 3,3 bis 6,6 dtx auf. Die gekräuselten, hohlen Polyestereinzelfäden werden zu Stapelfasern umgewandelt, welche vorteilhafterweise eine Länge im Bereich von 28,6 bis 633 mm vor der Verwendung zur Bildung des erfindungsgemäßen Isoliermaterials aufweisen. Obwohl dies für die Erfindung nicht unbedingt erforderlich ist, können die Polyesterstapelfasern mit einem dauerhaften Silikongleitmittel wie Wasserstoffmethylpolysiloxan oder dergleichen behandelt werden, um die Bewegung der Fasern auf ein Maximum zu bringen und die Bildung eines gleichförmigen Gemisches mit der Daunenkomponente zu fördern.
Für gewöhnlich werden die Polyesterstapelfasern gekrempelt und dann mit den Daunen zur Bildung eines Gemisches vermischt. Obwohl die relativen Mengen von Daunen und Polyesterstapelfasern innerhalb relativ breiter Grenzwerte variiert werden können, wurde gefunden daß 10 bis 60 Gew.-% Daunen verwendet werden müssen, um die überlegeneren Wärmeisoliereigenschaften des erfindungsgemäßen Materials zu erreichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden 10Gew.-% Daunen mit 90Gew.-% Polyesterstapelfasern vermischt.The synthetic, hollow polyester fibers used in the improved thermal insulation material of the present invention are known in the art per se and are described, for example, in US Pat. No. 3,772,137. The preferred fibers are formed from polyethylene terephthalate, although other polyester materials such as those described in the aforesaid patent or otherwise in the art can be used. The fibers are crimped and advantageously have a single fiber denier within the range from 3.3 to 6.6 dtx. The crimped, hollow polyester filaments are converted into staple fibers which advantageously have a length in the range from 28.6 to 633 mm before use to form the insulating material according to the invention. Although not essential to the invention, the polyester staple fibers can be treated with a permanent silicone lubricant such as hydrogen methyl polysiloxane or the like to maximize movement of the fibers and promote the formation of a uniform blend with the down component.
Usually the polyester staple fibers are carded and then mixed with the down to form a blend. Although the relative amounts of down and polyester staple can be varied within relatively broad limits, it has been found that 10 to 60 weight percent down must be used in order to achieve the superior thermal insulation properties of the material of the present invention. In the preferred embodiment of the invention, 10% by weight down is mixed with 90% by weight polyester staple fibers.

Das Gemisch aus Polyesterstapelfasern und Daunen wird zu einer kardierten Bahn unter Verwendung einer konventionellen Kardierausrüstung, welche dem Fachmann auf dem Gebiet an sich bekannt ist, umgewandelt. Der Kardiervorgang dient dazu, die Daunen und die synthetischen Stapelfasern gleichförmig zu vemischen. Die kardierte Bahn besitzt üblicherweise eine Dicke im Bereich von 6,3 bis 12,7 mm, jedoch kann sie in Vielfachlagen aufgebaut sein, um eine Bahn mit einer Dicke von 25,4 mm oder mehr herzustellen, was von dem in Aussieht genommenen Endzweck des Materials abhängt. Obwohl die so gebildete Bahn ein hohes Ausmaß an Bauschigkeit oder Wiederaufrichtbarkeit wie auch ausgezeichnete Wärmeisolierqualitäten aufweist, besitzt sie keinen großen Wert der Strukturfestigkeit. Daher wird die Bahn nach dem Aufbau zu der gewünschten Dicke gleichförmig mit einem filmbildenden, hitzehärtbaren Harz oder Kunstharz imprägniert, welches in der Lage ist, eine relativ seife, nichtklebrige Struktur nach dem Aushärten zu bilden. Die behandelte Bahn oder Wattierungsschicht bzw. Einlage besitzt eine ausreichende Strukturfestigkeit, um das normale Handhaben während der Herstellung von Kleidungsstücken zu erlauben, weiterhin besitzt sie die Fähigkeit, wahrend der Verwendung der Kleidungsstücke oder Schlafsäcke auftretenden Kompressionskräften zu widerstehen, welche die Neigung besitzen, die Wattierungsschicht bzw. Einlage dauerhaft niederzudrücken und ihre Isolierfähigkeit zu reduzieren.The blend of polyester staple fibers and down is made into a carded web using a conventional carding equipment known per se to those skilled in the art. The carding process serves to blend the down and the synthetic staple fibers evenly. The carded web usually has a thickness in the range of 6.3 to 12.7 mm, but it can be in multiple layers be constructed to make a sheet having a thickness of 25.4 mm or more from what appears to be the ultimate purpose of the material. Although the web thus formed has a high degree of It has bulkiness or erectability as well as excellent heat insulating qualities not a great value of structural strength. Therefore, after being built up, the web becomes the desired thickness uniformly impregnated with a film-forming thermosetting resin or synthetic resin capable of is to form a relatively soap, non-sticky structure after curing. The treated web or batting layer or insert has sufficient structural strength to allow normal handling during to allow the manufacture of garments, it still possesses the ability to during the Use of the garments or sleeping bags to withstand which compression forces occur have a tendency to permanently depress the wadding layer or insert and their insulating properties to reduce.

Die gleichförmige Imprägnierung mit dem hitzehärtbaren Harz wird dadurch erreicht daß eine verdünnte Lösung des Harzes hergestellt wird und diese auf die Bahn durch eine Reihe von Sprühdüsen aufgebracht wird, welche auf einem solchen Druck gehalten werden, daß ein feines, gleichmäßiges und gründliches Eindringen der Harzlösung durch die Stärke der Viellagenbahn und nicht die Bildung einer »Oberflächenhaut« oder eines Filmes erreicht wird. Eine typische Harzlösung besteht aus 5 bis 25 Gew.-% und vorzugsweise 10 bis 15Gew.-°/o eines Melaminformaldehydharzes, z.B. Trimethylolmelanrinformaldehyd; aus 0,75 bis 3,75Gew.-% und vorzugsweise 1,5 bis 2,25Gew.-% eines Härtungsmittels für das ausgewählte Harz, z. B. Zinknitrat und 71,25 bis 94,25 Gew.-% und vorzugsweise 88,5 bis 82,75 Gew.-% Wasser. Andere hitzthärtbare, filmbildende Harze, welche in der Lage sind, einen harten, nichtklebrigen Film nach dem Aushärten zu bilden, können anstelle des Melaminformaldehydharzes verwendet werden. Die aufgebrachte Menge der Harzlösung beträgt 5 bis 10 Gew.-%, z. B. 8 Gew.-%, bezogen auf Feststoffbasis des Endproduktes.The uniform impregnation with the thermosetting Resin is achieved in that a dilute solution of the resin is prepared and this is applied to the web by a series of spray nozzles which are maintained at such pressure that a fine, even and thorough penetration of the resin solution through the thickness of the multilayer web and the formation of a "surface skin" or a film is not achieved. A typical resin solution consists of 5 to 25% and preferably 10 to 15% by weight of a melamine formaldehyde resin, e.g. Trimethylolmelanine formaldehyde; from 0.75 to 3.75 wt% and preferably 1.5 to 2.25 wt% of one Curing agent for the selected resin, e.g. B. zinc nitrate and 71.25 to 94.25 weight percent and preferably 88.5 to 82.75 wt% water. Other thermosetting, film-forming resins which are capable of producing a hard, Non-sticky film to form after curing can be used in place of the melamine-formaldehyde resin will. The applied amount of the resin solution is 5 to 10% by weight, e.g. B. 8 wt .-%, based on a solids basis of the end product.

Die mit Harz behandelte Bahn wird einem Hitzeaushärten vor der Verwendung unterworfen. Typischerweise wird das Aushärten in einem bei einer Temperatur von 121 bis 163°C, z. B. bei 135°C gehaltenen Ofen während einer Zeitspanne von 3 bis 8 Minuten, z. B. 5 Minuten, durchgeführt. Nach dem Abschluß der Aushärtstufe wird die Wattierungsschicht oder Einlage in der gleichen Weise wie konventionelle Wattierungsschichten oder Einlagen, wie sie bei der Kleiderherstellung verwendet werden, gehandhabt.The resin treated sheet is subjected to heat curing before use. Typically curing is carried out in a at a temperature of 121 to 163 ° C, e.g. B. Oven held at 135 ° C for a period of 3 to 8 minutes, e.g. B. 5 minutes performed. After the curing stage has been completed The wadding layer or interlining is made in the same way as conventional wadding layers or interlining used in clothing manufacture used, handled.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispiel näher erläutert.The invention is explained in more detail using the following example.

example

Handelsübliche, gekräuselte, hohle Polyestereinzelfäden (Produkt von du Pont unter der Warenbezeichnung »Hollofil«), welche mit einem Wasserstoffmethylpolysiloxan-Gleitmittel behandelt worden waren, wurden zu Stapelfasern mit einer Durchschnittslänge von 63,5 mm geschnitten. Die Polyesterstapelfasern wurden einem konventionellen Krempelvorgang zum Aufbrechen der Stapelfasern unterworfen. Danach wurden 10Gew.-% Gänsedaunen mit der behandelten Polyesterstapelfaser vermischt. Das Gemisch wurde dann in einer konventionellen Vorrichtung für diesen Zweck kardiert, um eine Bahn mit gleichförmig hierin dispergierten Daunen herzustellen. Commercially available, crimped, hollow polyester monofilaments (Product of du Pont under the trade name "Hollofil"), which with a hydrogenmethylpolysiloxane lubricant were treated became staple fibers with an average length of 63.5 mm cut. The polyester staple fibers were subjected to a conventional carding process to break the Subjected to staple fibers. Then 10% by weight of goose down was added to the treated polyester staple fiber mixed. The mixture was then carded in conventional apparatus for this purpose to form a To make a web having down uniformly dispersed therein.

Die entsprechend der zuvor gegebenen Beschreibung gebildete, kardierte Bahn wurde in Vielfachlagen aufgebaut, bis sie annähernd eine Dicke von 22,2 mm besaß. Danach wurde die Viellagenbahn auf einem Förderband unter einer Reihe von Sprühköpfen, welche bei einem ausreichenden Druck zur Herbeiführung eines gleichförmigen Nebels einer aus 10 Gew.-% Trimethylolmelaminformaldehyd, l,5Gew.-% Zinknitrat und 88,5 Gew.-% Wasser bestehenden Harzlösung betrieben wurden, zur gleichförmigen Durchdringung der Bahn durchgeführt. Die behandelte Wattierungsschicht oder Einlage wurde durch einen Aushärtofen durchgeführt, wo sie für etwa 5 Minuten bei einer Temperatur von 135°C zur Aushärtung des hitzehärtbaren Harzes gehalten wurde. Die bei diesem Arbeitsvorgang gebildete Wattierungsschicht bzw. Einlage enthielt 8 Gew.-°/o Harz, berechnet auf Feststoffbasis.The carded web formed according to the description given above was built up in multiple layers, until it was approximately 22.2 mm thick. Then the multi-layer railway was on a conveyor belt under a series of spray heads which, at sufficient pressure to produce a uniform Mist one of 10 wt .-% trimethylolmelamine formaldehyde, 1.5 wt .-% zinc nitrate and 88.5 wt .-% water existing resin solution were operated to uniformly penetrate the Railway carried out. The treated wadding layer or liner was passed through a curing oven, where they are for about 5 minutes at a temperature of 135 ° C to cure the thermosetting resin was held. The wadding layer or insert formed during this operation contained 8% by weight resin, calculated on a solids basis.

Um die Isoliereigenschaften der erfindungsgemäßen, behandelten Wattierungsschicht bzw. Einlage zu bestimmen, wurde eine Reihe von identischen Westen hergestellt deren einziger Unterschied in der Art des Isoliermaterials in jeder Weste bestand Jede dieser Westen wurde einem Test unter Verwendung einer Kupferpuppe unterzogen, welche in der Lage war, die Zeitrate des Wärmeübergangs durch Leitung durch eine Einheitsdikke quer zu einer Einheitsfläche für einen Einheitstemperaturunterschied zu bestimmen. Eine solche Kupferpuppe ist mit Tausenden von Thermistoren ausgerüstet, welche in der Lage sind, die Temperaturänderung über den gesamten Bereich des Kleidungsstückes beim Aufwärmen der Puppe aufzuzeichnen und automatisch den Durchschnittsisolierwert pro Quadratzoll der Fläche des Kleidungsstückes pro Zoll der Isolierdicke und pro Unze der Isolierstärke zu berechnen. Diese Messungen ergeben CLO-Einheiten, weiche tatsächlich reziproke Isolierwerte darstellen und durch folgende Gleichung definiert sind:In order to determine the insulating properties of the treated wadding layer or insert according to the invention, A number of identical vests were produced, the only difference being the type of insulation material Passed in each vest. Each of these vests passed a test using a copper manikin subjected, which was able to measure the time rate of heat transfer by conduction through a unit thickness across a unit area for a unit temperature difference. Such a copper doll is equipped with thousands of thermistors, which are able to monitor the temperature change via record and automatically record the entire area of the garment when the doll is warmed up Average insulation value per square inch of area of the garment per inch of insulation thickness and per Calculate ounce of insulation thickness. These measurements result in CLO units, which are actually reciprocal Represent insulation values and are defined by the following equation:

CLO = Masse χ CLO = mass χ

ZeitTime

Energieenergy

χ Konstanteχ constant

für das besondere, untersuchte Isoliermaterial.for the special, investigated insulation material.

Die durchschnittlichen CLO-Werte für identische Westen, welcheThe average CLO values for identical vests which

a) die erfindungsgemäße Wattierungsschicht bzw. Einlage,a) the wadding layer or insert according to the invention,

b) 180 g Daunen undb) 180 g of down and

c) 213g Daunen enthielten,c) contained 213g down,

wurden in neuen Kleidungsstücken wie auch in Kleidungsstücken, welche drei Waschzyklen unterworfen worden waren, miteinander verglichen. Die Daunenmengen wurden basierend auf den Mengen, welche bekanntermaßen in handelsüblichen Kleidungsstücken verwendet wurden, ausgewählt Die Ergebnisse der Tests waren wie folgt:were used in new clothes as well as in clothes, which three washing cycles had been subjected to each other. The amounts of down were based on the amounts known to be in commercially available clothing The results of the tests were as follows:

Diese Tests zeigen, daß die erfindungsgemäße, behandelte Wattierungsschicht bzw. Einlage einen Isolierwert zeigt, der wesentlich besser als derjenige von natürlichen Daunen ist und daß dieser Isolierwert während der Waschvorgänge beibehalten wird.These tests show that the treated according to the invention Wadding layer or insert shows an insulation value that is significantly better than that of natural ones Down and that this insulation value is maintained during the washing process.

Westevest Durchschnittaverage Durchschnittaverage licherlicher licherlicher CLO-Wert vorCLO value before CLO-Wert nachCLO value according to dem Waschenwashing dem Waschenwashing ErfindungsgemäßAccording to the invention 4,134.13 4,164.16 180 Daunen180 down 3,133.13 3,093.09 (Stand der Technik)(State of the art) 213 Daunen213 down 3,533.53 3,473.47 (Stand der Technik)(State of the art)

Claims

Patent claims:

1. A heat-insulating insert or padding layer formed from a checkered sheet which contains synthetic staple fibers made from crimped, hollow polyester fibers, characterized in that that the web is 10 to 60% by weight natural Down and a uniformly dispersed thermoset resin in an amount from 5 to Contains 10% by weight based on solids of the finished insert or wadding layer.

2. Heat-insulating insert or padding layer according to claim 1, characterized in that that the thermoset resin is trimethylolmelamine formaldehyde is.

3. Heat-insulating insert or padding layer according to claim 2, characterized in that that the formaldehyde resin in an amount of 8 wt .-%, based on solids basis, in the finished Insert or padding is included.

4. Heat-insulating insert or padding layer according to one of claims 1 to 3, characterized characterized in that the carded web comprises 90 to 40 weight percent of the crimped hollow polyester staple fiber contains, whose average length between 28.6 and 63.5 mm and whose individual fiber titre between 3.3 and 6.6 dtex.