JPH09503255A - 新規なファイバーボール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）繊維を主体とするファイバーボールは改良された製品を提供している。

Description

【発明の詳細な説明】 新規なファイバーボール 本発明は、新規なファイバーボールに関し、そしてより詳しくは、ポリエステ ルポリマーとしてポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）の ポリエステルファイバーを含有するファイバーボール、そして特に、結合繊維を 含有するため成形可能なファイバーボール、及び新しい成形品へのそれらの成形 に関連する。 米国特許第４，６１８，５３１号及び第４，７９４，０３８号公報において、 Marcusは、ポリエステル繊維の新規なファイバーボールを開示した。特に、後者 の特許において、ファイバーボールは、負荷支持繊維（ときどきマトリックス繊 維と呼ばれる）としてのポリエステル繊維と結合繊維とからなるものであり、そ して彼は、それらを結合成形品とすること及び他の結合品を開示している。かか るファイバーボールは商業的にたいへん有用であることがわかり、そして改良及 び変形例が、例えば、米国特許第４，９４０，５０２号、同第４，８１８，５９ ９号、同第５，１１２，６８４号、同第５，１５４，９６９号、同第５，１６９ ，５８０号及び同第５，２１８，７４０号公報に開示されている。 しかしながら、従来入手可能である材料から得ることができるよりも良好な圧 縮抵抗／ヒートセットを有するかかる成形品を生産することは、要望されている 。例えば、何人かのシートの設計者は、ＡＳＴＭ３５７４−Ｄに従って試験した ときに、衝撃吸収（クッション）材が改良された（すなわち、数値的により低い ）セット値をとることを要求しており、ここでは、重要な試験条件として１５８ °Ｆ（７０℃）で２２時間に５０％まで圧縮し、かかる圧縮を解いた後に３０分 の回復時間を与えてから「セット」を測定する。 この問題は、本発明に従って、ポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレ フタレート）から本質的になる支持繊維とともに結合繊維を含有するファイバー ボールを提供することにより解決される。本ポリマーは、従来、ポリエステル繊 維として商業的に最も普通に入手でき、そして使用されるポリエステルであるポ リ（エチレンテレフタレート）に対しての２Ｇ−Ｔに対抗して、ここではときど きＣＨＤＭＴと称される。 本発明を完成し上記の問題を解決した後、本発明者は、例えば、ＣＨＤＭＴの みから成る、すなわち結合繊維を含まない類似のファイバーボールの衝撃吸収（ クッション）特性を検討し、後述するように、それらの特性、主に柔軟性におい て驚くべき利点を見いだした。 本発明の第１の形態に従って提供されるのは、平均直径が２から１５ｍｍまで であり、任意に配列され絡まされ捲縮された１０から１００ｍｍまでのカット長 を有するポリエステルのファイバーフィル（繊維入り材料）から本質的になるフ ァイバーボールにおいて、前記ポリエステルがポリ（１，４−シクロヘキサンジ メチレンテレフタレート）であることを特徴とするファイバーボール、および詰 め物の少なくとも一部分はそのようなファイバーボールである枕、クッション及 びその他の詰め物製品である。 重要な本発明の第２の形態に従って提供されるのは、平均直径が２から１５ｍ ｍまでであり、任意に配列され絡まされ捲縮された１０から１００ｍｍまでのカ ット長を有しかつ結合繊維を含んでいるポリエステルのファイバーフィルから本 質的になる成形可能なファイバーボールであって、前記ポリエステルのファイバ ーフィルがポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）から本質 的になることを特徴とする、成形可能なファイバーボールである。 かかる支持（またはマトリックス）ポリエステル繊維は、Marcusにより開示さ れたように（上述）、あるいは以下で議論されるように、結合繊維とともにファ イバーボールに供される。 好ましい結合繊維は、例えば、芯鞘型あるいは並列型配置のような二成分繊維 であり、一方の成分（鞘のような）がより低い融点の結合材料から成り、他方の 成分（芯のような）がまたＣＨＤＭＴから好適に成り、成形品において圧縮永久 歪をさらに改良するようにしたものである。好ましい結合材料は、ＡＳＴＭ３５ ７４−Ｄの試験温度である７０℃より十分に高い温度で熱活性化可能であるべき である。すなわち、好ましい結合材料は、これらの試験条件下、特に少なく とも１００℃で、活性化されるべきではなく、そして特に以下で議論されるよう に明瞭な融点を有するものである。 さらにまた、本発明の他の形態に従って提供されるのは、新しい成形可能なフ ァイバーボールを成形することにより調製された成形品並びにファイバーボール 及び／または成形品を製造する方法である。 本発明の第２の形態の本質的な特長は、２Ｇ−Ｔに代わって、ポリ（１，４− シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）−ＣＨＤＭＴから成る負荷支持（あ るいはマトリックス）繊維の使用である。他の点においては、それが本発明の結 合繊維を伴う負荷支持繊維のファイバーボールおよび成形品へのそれらの成形を 含んでいる点に関する限りにおいては、米国特許第４，７９４，０３８号、同第 ４，９４０，５０２号、同第４，８１８，５９９号、同第５，１１２，６８４号 、同第５，１５４，９６９号、同第５，１６９，５８０号及び同第５，２１８， ７４０号でのMarcus及びその他の者により開示されていることに、本質的に従っ てもよい。 圧縮／ヒートセット値を、いくつかの異なる同様に調製されそして成形された ファイバーボール製品について、ＡＳＴＭ３５７４−Ｄに従って測定し、表１に 要約した。表１から本発明（実施例１及び２）によるＣＨＤＭＴポリマーのファ イバーボールのセット％値が、２Ｇ−Ｔ（比較例Ａ−Ｆ）の値より有意によく（ より低く）なったことが判かる。 適当な商業的に入手可能な結合繊維は現在２ＧＴポリマーの芯を有して製造さ れているため、比較試験を、さらにまた、以下に説明するように結合繊維を含ま ないが、しかし結合材料として熱硬化性樹脂ＡＭ３を使用して行い、圧縮／ヒー トセット値を表２に示す。 表１中の各項目のため、上述の繊維を、Snyderの米国特許 第５，２１８，７４０号に記載された手順に従ってファイバーボール（クラスタ ー）に成形した。クラスターは、マトリックス繊維と表１に記載されている繊維 を８０／２０の割合で混合（重量で）して作った。この成形部品を、直径１０イ ンチ（２５ｃｍ）及び高さ４インチ（１０ｃｍ）の円柱のように形成した。全体 の型は、３／１６インチ（４．８ｍｍ）の中心に１／８インチ（３．２ｍｍ）穴 を配置した穴開きの炭素鋼シートから構成したので約４０％の開放状態であった 。密度が約２．５１ｂ／ｆｔ³（４０ｋｇ／ｍ³）である成形部品を作るため、こ の円筒に、０．１８２ポンド（８２グラム）のクラスターを装入した。穴開きの 鋼板が、ばらばらのクラスターを固定して、高さ４インチ（１０ｃｍ）の円柱を 形成した。クラスターを装入した型を、オーブンの中に配置された配管内に挿入 し上から底まで型を通して加熱された空気を再循環させた。空気圧を調整して、 水柱０．５インチと０．７５インチ（１２ｍｍと１９ｍｍ）の間にした。項目１ 及びＢ−Ｅ（Ｔ４０８０の結合繊維を使用）では、空気は、１８０℃まで加熱し 、そしてサンプルは下流の空気の温度が１７０℃に達した１から２分後に 取り除いた。項目Ｆ（Ｔ２０８０の結合繊維を使用）では、空気は２２０℃まで 加熱し、そしてサンプルは下流の空気の温度が２１０℃に達したとき取り除いた 。項目２及びＡ（Ｓ−７４の結合繊維を使用）では、空気は２００℃まで加熱し 、そしてサンプルは下流の空気の温度が１８０℃に達したときに取り除いた。型 から取れ出したときに、すべての成形品が正確に高さ４インチ（１０ｃｍ）にな った訳ではないので、表に報告した密度は実際のサンプルの高さから計算したも のである。 表２については、結合は、アメリカンサイアナミッド社により製造されたメラ ミンホルムアルデヒド樹脂、Aerotex M3を用いて達成した。溶液を、次のように 調製した： Aerotex M3を１８．４ｇ、促進剤 MX を５．９ｇ及び水を１６８ｇ。この溶液 を、クラスター５９ｇと均質混合し、ついで自然排出した。ついで湿ったクラス ターを直径６インチ（１５ｃｍ）の頑丈な内壁のキャニスターに投入した。スク リーンで湿ったクラスターの高さを４インチ（１０ｃｍ）に固定した。１６３℃ （３２５°Ｆ）の空気再循環オーブン中で２０分後、成形部品は乾燥し、そして 硬化した。 この実施例に使用された結合繊維は２Ｇ−Ｔの芯を含有していたので、２Ｇ− Ｔマトリックス繊維から経験されたように、望ましくない圧縮ヒート／セットの 挙動が予想された。言い替えると、２Ｇ−Ｔの存在は、圧縮ヒート／セット値を 上げることが予想された。また、２Ｇ−Ｔ／２Ｇ−Ｉの鞘は、圧縮ヒート／セッ ト試験温度で柔らかくなり、結合点を流動するようにさせることによりヒート／ セットのいくらかあるいはすべてに貢献するかもしれない。これが、表２でファ イバーフィルのクラスターがそのような結合繊維なしで作られ、そしてその特性 が比較的温度に反応しないとして知られているAerotex M3、メラミンホルムアル デヒド熱硬化性樹脂で結合することにより成形された理由である。結合繊維で結 合されると熱硬化性樹脂で結合されるとにかかわらず、ＣＨＤＭＴクラスターは ２Ｇ−Ｔクラスターより一貫して低いヒート／セットを有した。さらに、最も低 いヒート／セットデータは、（１）２Ｇ−Ｔポリマーが繊維組織からすっかり除 外されたとき（項目Ｐ）、及び（２）Ｓ−７４の結合繊維が使用されたとき （項目２）に得られた。比較例Ａと比較例Ｂとの比較から、Ｔ４０８０に対して Ｓ−７４を使用すると２Ｇ−Ｔがマトリックス繊維であったとき（表２の項目Ｙ において結合材としてＡＭ３を使用するのと同様に）、いくらかセットを減少し た（３４から３０まで）ことが示される。しかし、ＣＨＤＭＴを使用すると、実 施例１及び２におけるように、たとえＴ４０８０を結合繊維として使用したとき でさえ、はるかにより顕著に上述のセット値が減少した。マトリックス繊維とし てのＣＨＤＭＴとともに用いたＴ４０８０に対してＳ−７４を用いる追加の利点 は、これから判るように、２Ｇ−Ｔをマトリックス繊維として使用したときより もはるかにすくなかった。これは、セット値がマトリックス繊維（かかる混合物 の８０％）としてのＣＨＤＭＴで既に低かったためであると信じられている。 かかる結合材料は、好ましくは、マトリックス繊維（ＣＨＤＭＴを含んで成る ）の融点より少なくとも２０℃低い明瞭な融点を有する。 したがって、好ましい成形品は、かかる結合繊維とともに、圧縮／ヒートセッ トテスト（例えば、ＡＳＴＭ３５７４−Ｄによる）の試験の間、軟化することに 耐えるに十分に高い軟化温度の結合材料を使用して、及び／またはマトリックス 繊維及び芯鞘型二成分の結合繊維の芯の両方にＣＨＤＭＴポリマーを使用して作 られる。 上に示したように、さらなる詳細については、Marcus 特許のような当該技術 を参照してもよい。例えば、結合繊維の量は、特定の用途によるであろうが、し かし一般的には繊維の全重量の約１０−３０重量％になるであろう。 本発明の第１の形態に戻ると、ファイバーボール（クラスター）は、供給繊維 が結合繊維を含まなかったこと、すなわち、１００％ポリエステルのファイバー フィル（２インチカット長）であったこと以外は、表１において上述したのと本 質的に同様に作成した。ＣＨＤＭＴ繊維はＴ−２１１（表１及び２で使用された 項目Ａと同じ、６ｄｐｆ、中実の丸い繊維）であり、そして２ＧＴ繊維はＴ−８ ０８（上記表１及び２で使用された項目Ｂと同じ、６．５ｄｐｆ、単穴中空繊維 ）であった。項目Ｂは乾いていた、すなわちシリコーンの滑剤(slickeners)で被 覆しなかったが、項目Ｘとして指定された市販品（Ｔ−２３４、４．２５デニー ルで、なめらかにされたもの）はさらにまた比較のために同じ方法によりク ラスターにした。クラスターは、比較のかさ高測定をし、そして以下の標準の手 順により柔軟性を試験した。 クラスターの３００グラムサンプルを３７５ｍｍの高さ及び２９２ｍｍの内径 を有する円筒に装入する。この円筒に直径２８６ｍｍの円形の脚を取付け、この 脚をLloyd Instrument Model ♯LR5Kに貼り付け、５０８ｍｍ／分で圧縮されつ つある、サンプルの応力／歪み（加重対高さ）特性の記録を提供する。サンプル は３５５ｍｍまで予め圧縮する。ついで第二の周期の間、サンプルの厚さは、０ ．７５、５．０、８８．５及び１２１．５ニュートン力で記録する。特に重要で あり、実践的に使用されているのは、５．０ニュートン及び８８．５ニュートン での測定である。これは、これらのデータはそれぞれクラスターから作られる枕 またはクッションのような製品の厚さ及び柔らかさと相関関係を有するからであ る。かかる高さ（ｍｍで表し括弧内に標準偏差を示す）を表３に示す。表３はＣ ＨＤＭＴ（Ａ）及び２ＧＴ（Ｂ）のクラスターは均一にかさ高く弾力がある枕を 作るが、ＣＨＤＭＴクラスターは、表３中のなめらかにされた２ＧＴ（項目Ｘ） の値により示されるように、シリコーンの滑剤を使用することによりこれまで達 成された程度に顕著に柔らかさが増しているということを示している。ＣＨＤＭ Ｔクラスターの重要な利点は、市販のシリコーンでなめらかにした２ＧＴ繊維か ら作られたクラスターと比較すると、引火性に対する感度が低いということであ る。 要約すると、本発明者は、２Ｇ−Ｔに比較して、ＣＨＤＭＴのファイバーボー ルを詰めた枕の圧縮特性において驚くべきそして顕著な利点を見いだした。した がって、かかる新しいファイバーボールを単独で、あるいは他の詰め物材料と混 合された新しいファイバーボールを詰めた枕、クッション及びその他の物品は、 非常に審美的に望ましく、そして前記のような他の利点を有することが期待され ている。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．カット長が１０から１００ｍｍまでのランダムに配列され絡まされ捲縮され たポリエステルのファイバーフィルから本質的に成る平均直径が２から１５ｍｍ までのファイバーボールであって、前記ポリエステルがポリ（１，４−シクロヘ キサンジメチレンテレフタレート）であることを特徴とするファイバーボール。 ２．平均直径が２から１５ｍｍまでであり、カット長が１０から１００ｍｍまで のランダムに配列され絡まされ捲縮されたポリエステルのファイバーフィルと結 合繊維とから本質的に成り、前記ポリエステルのファイバーフィルがポリ（１， ４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）から本質的になることを特徴と する成形可能なファイバーボール。 ３．前記結合繊維が二成分結合繊維であることを特徴とする請求項２に従うファ イバーボール。 ４．前記結合繊維の１つの成分がポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレ フタレート）であることを特徴とする請求項３に従うファイバーボール。 ５．前記結合繊維がポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート） の芯及びより低融点の結合材料の鞘を有する芯鞘型の二成分繊維であることを特 徴とする請求項４に従うファイバーボール。 ６．前記結合繊維がポリ（１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート） の融点より少なくとも２０℃低くかつ少なくとも１００℃である明瞭な融点を有 する結合材料を含んで成ることを特徴とする請求項２〜６のいずれかに従うファ イバーボール。 ７．請求項１に従うファイバーボールを詰めた枕。