NO167969B - Fiberballer av polyester, fremgangsmaate for fremstilling av disse og anvendelse av disse. - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår forbedringer vedrørende fiber-fyUmateriale av polyester, vanligvis betegnet som polyesterfiberfyll, og spesielt polyesterfiberfyll i en oppristbar form.

Polyesterfiberfyll er blitt godt mottatt som et billig materiale for puter og annet sengetøy, såsom vatterte tepper og soveposer, for klesplagg og for møbelputer, og materialet benyttes kommersielt i store mengder. Fiberfyllen fremstilles vanligvis av polyethylenterefthalat -fibere i stapelform, kuttet i mange forskjellige lengder. Av og til foretrekkes hule fibere fremfor faste fibere, og bruken av et siliconglattemiddel har gitt forbedret glans og utseende. Imidlertid foretrekkes fortsatt dun og blandinger av dun

og fjær av enkelte forbrukere for visse formål, på grunn av disse produkters estetiske egenskaper. I det nedenstående vil det generelt bli referert til dun, skjønt det vil forstås at blandinger av dun og f jaer ofte benyttes og foretrekkes kommersielt. Den viktigste praktiske og estetiske fordel

med dun fremfor tidligere kjente syntetiske materialer har vært at dun er "oppristbar". Dette innebærer at et vattert teppe som inneholder sammenpresset dun, raskt kan tilbakeføres til dets opprinnelige myke og luftige tilstand ganske enkelt ved å ristes og klappes. Dette gjelder for duntepper selv etter lengre tids bruk (forutsatt at dunen ikke er blitt skadet av vann). I puter kan selv ren dun bli sammenpresset etter lengre tids bruk, slik at det vanligvis foretrekkes å benytte blandinger av dun og fjær. I bruk vil etter hvert alle tidligere kjente syntetiske erstatninger føre til store defekter, såsom sammenpressing av fiberfyllen, hvilket resul-terer i en meget klumpet artikkel, eller en mindre sammenklumping av fiberfyllen som gir seg til kjenne ved mangel på jevnhet og ved en minskning i mykheten ved lengre tids bruk, i motsetning til hva som er tilfelle med dun. Hva som har vært ønskelig har vært en vaskbar artikkel som gjentatte ganger vil kunne ristes opp og luftiggjøres ganske enkelt

ved risting og lette slag.

Fordi det fra et kommersielt synspunkt har vært ønskelig å tilveiebringe et vaskbart, dunlignende erstatnings-materiale, er det blitt viet adskillig forskning til studiet av dun og fjær og deres struktur. Det er blitt gjort forsøk på å simulere egenskapene og strukturen av dun og fjær ved bruk av polyesterfiberfyll-erstatningsmaterialer i former som er blitt betegnet som flak, f.eks. i US patentskrifter nr. 4 259 400 og 4 320 166, som løkker, f.eks. i britisk patentskrift nr. 2 050 818, og som "pom poms", f.eks. i US patentskrift nr. 4 418 103. I denne patentlitteratur redegjø-res det for flere forsøk på å fremstille erstatninger for dun ved å overføre polyesterfiberfyll til kuleformede legemer.

I US patentskrift nr. 3 892 909 beskrives sammenbygging av flere former, inklusive i det vesentlige sylindriske eller kuleformede legemer og legemer av fjærlignende form av syntetiske fibere for å simulere dun. I dette patentskrift beskrives ingen maskiner for fremstilling av disse legemer. Fremgangsmåten som beskrives, involverer behandling av et

tau eller annen fiberbunt med et bindemiddel, oppkutting av det behandlede tau for dannelse av stapelfibere, dannelse av legemer av den ønskede form og tørring for å herde bindemidlet og derved bibeholde den ønskede form av legemet. Skjønt bruken av et bindemiddel ansees å være av stor betydning ved fremgangsmåten ifølge patentskriftet, vil bruken av et bindemiddel nødvendigvis redusere produktets mykhet,

og det ville således være ønskelig å kunne slippe å benytte et bindemiddel for dette formål. I US patentskrift nr.

4065599 beskrives kuleformede legemer sammensatt av fibere av lengde minst 0,2 m, som på tilsvarende måte er festet til hverandre ved deres kontaktpunkter ved bruk av et adhesiv eller en termoplastisk polymer med lavt smeltepunkt. I henhold til dette patentskrift fremstilles hvert enkelt kulefor-met legeme for seg ved at fibrene sprøytes inn i en porøs beholder og filamentene dreies og rives opp i denne ved hjelp av eksentriske gasstrømmer, hvoretter filamentene herdes og fikseres. I US patentskrift nr. 4 144 294 beskrives en fremgangsmåte for å overføre platelignende segmenter av kar-

dede polyesterfibere til avrundede legemer. Disse kardede plater er blitt sprøytet med harpiks for å forbinde fibrene med hverandre ved deres kontaktpunkter. Platene kan omrøres, rulles og tumles for å bidra til dannelsen av de avrundede legemer. I britisk patentskrift nr. 2 065 728 nevnes ikke dun, men det omtales vattering i form av baller av syntetiske fibere, hvilke baller er krusede fnuggaktige legemer og er viklet inn i hverandre. Ved fremgangsmåten ifølge dette patentskrift foretaes åpning av råfiberen, blåsing av den åpnede fiber gjennom krokede og slyngede rør fremstilt av isolasjonsmateriale for å lade fiberen med elektrisitet og derved forme fiberen til baller, og påfølgende besprøyting av ballene med et harpiksbindemiddel. Ved disse tidligere kjente fremgangsmåter benyttes det således et bindemiddel for å fiksere fibrene i den ønskede balleform. Denne bruk av et bindemiddel og den resulterende mangel på bevegelsesfri-het for fibrene er ikke ønskelig for et dunlignende erstat-ningsmateriale på grunn av den betydelige reduksjon av mykheten som derved forårsakes. I US patent nr.4413030 beskrives et fiberaggregat som er sammensatt av en mangfoldighet av i det vesentlige sfæriskt sammenblandede fibre med en tetthet slik at de kan nålebearbeides. Fiberaggregatene har en diameter av minst 3 mm, og fibrene har en lengde av minst 15 mm og er frie fra å være sammenfiltret og sammenflettet med en hvilken som helst annen fiber. Fibrene er i det vesentlige separert fra hverandre, slik at hver fiber individuelt kan gripes av en nål uten å by på noen vesentlig motstand og uten at det forekommer noen nedbrytning av de kuleformige aggregater, slik at fibrene kan fjernes individuelt fra disse. Fiberaggregatene har anvendbarhet i tekstilmaterialer.

Patentsøkeren kjenner til et konkurrerende produkt (betegnet som "3 8K") bestående av noen små, avflatede runde skiver blandet med lengre, sylindriske legemer (her betegnet som haler). Polyesterfibrene i dette produkt oppviser spiralkrusing. Intet bindemiddel er tilstede. Materialet 38K representerer en forbedring sammenlignet med visse former for

løs fiberfyll med hensyn til oppristbarhet, men det hevder

seg ikke særlig godt i sammenligning med dun fordi det klumper seg ved lengre tids bruk.

Således har hittil intet syntetisk produkt kunnet fremstå som et reelt alternativ til dun, som medfører en betydelig fordel ved at den er oppristbar. Det ville derfor være ønskelig å kunne tilveiebringe en polyesterfiberfyll som er oppristbar (i likhet med dun), og som dessuten er vaskbar (hvilket dun ikke er), samtidig som den er billigere enn dun.

Oppfinnelsen angår fiberballer som har en gjennomsnittlig tverrsnittsdimensjon av 1-15 mm og slik at minst 50 vekt% av fiberballene har et tverrsnitt slik at dets maksimumsdimensjon ikke er mer enn to ganger dets minimumsdimensjon, idet fiberballene i det vesentlige består av poly-esterf iberf yll i et tredimensjonalt arrangement, og idet fiberfyllen er belagt med et glattemiddel, og fiberballene er særpreget ved at polyesterfiberfyllen er spiralkruset og har en kuttet lengde av 10-60 mm, at fiberballene i det vesentlige består av ubundne fibre, at fiberballene har i det vesentlige den samme tetthet fra midten og ut, og at fibrene i fiberballene er sammenfloket og låser hverandre i et tredimensjonalt vilkårlig arrangement slik at fiberballene bevarer sin identitet under vasking og bruk.

Oppfinnelsen angår også en fremgangsmåte som angitt

i krav 2.

Som det vil bli nærmere redegjort for nedenfor finnes der ingen objektiv metode til å måle oppristbarheten. Oppristbarheten er derfor bare blitt bedømt subjektivt, og en metode for kvantitativ bestemmelse av kohesjonen er blitt utviklet for å fremskaffe et indirekte mål på oppristbarheten av fiberballene ifølge oppfinnelsen.

Fig. 1 viser et svakt forstørret (1,5 x) fotografi

av produktet ifølge oppfinnelsen.

Fig. 2 viser et mer forstørret (21 x) fotografi av produktet ifølge oppfinnelsen. Fig. 3 er et svakt forstørret (1,5 x) fotografi av det foreslåtte konkurrerende produkt 38K. Fig. 4 viser et mer forstørret (23 x) fotografi av det konkurrerende produkt 38K.

Figurene 5 og 6 viser skjematiske snitt gjennom

, maskinen anvendt for å fremstille produktet ifølge oppfinnelsen .

Fig. 7 er et diagram som viser kohesjonen i visse fiberfyllprodukter avsatt mot oppristbarheten av puter inneholdende slike produkter.

Beskaffenheten av fiberballene ifølge oppfinnelsen vil sees av figurene 1 og 2 på de vedføyede tegninger og kan sammenlignes med figurene 3 og 4 som viser kjente utfø-relser. Alle disse figurer er fotografier som er blitt for-størret, og hvor ballene er blitt skilt noe fra hverandre for å lette oversikten. På det svakt forstørrede (1,5 x) fotografi (fig. 1) er der tilstrekkelig mange baller til at man klart kan se at antall baller dominerer i forhold til antall haler. På det mer forstørrede (21 x) fotografi (fig. 2) vil det sees at ballene ikke i noen vesentlig grad er hårete og har en struktur med tilfeldig fordeling, som er tredimensjonal. Dette vil kunne sees enda klarere når man sammenligner fotografiene av omtrent samme forstørrelser på figurene 3 og 4 som viser det konkurrerende produkt 38K. På fig. 4 vil det sees at mange flere hår stikker ut fra overflaten av legemene, og dette er delvis årsak til den større kohesjon og dårligere oppristbarhet som kjennetegner materialet 38K. Det gjør seg også gjeldende en betydelig større grad av parallellitet mellom fibrene i materialet 38K, dvs. en mindre tilfeldig struktur. Skjønt det ved første øyekast kan synes å være en viss likhet mellom legemene av spiralkruset fiberfyll på figurene 1 og 3, vil en nærmere undersøkelse bekrefte at legemene på fig. 3 er mer hårete og omfatter flere haler og færre legemer av rundt tverrsnitt. Begge disse trekk øker kohesjonen og reduserer oppristbarheten. Hva som ikke så lett vil fremgå av et todi-mensjonalt fotografi, men som avsløres ved reell inspeksjon, er at legemene som ser runde ut på figurene 3 og 4, i virke-ligheten er avflatede runde skiver og er temmelig forskjellige fra de tredimensjonale baller ifølge oppfinnelsen som er vist på figurene 1 og 2.

De runde skiver av materialet 38K og fiberballene ifølge oppfinnelsen nar begge tverrsnitt av de samme midlere dimensjoner, skjønt materialet 38K inneholder et betydelig antall lengre haler, hvilket ansees for å være en alvorlig ulempe, fordi det ansees at en midlere dimensjon som er mindre enn 15 mm, er vesentlig fra et estetisk synspunkt. Større baller vil vanligvis kunne føles enkeltvis, hvilket utgjør en ulempe ved mange tidligere foreslåtte materialer.

Et vesentlig element ved oppfinnelsen er bruken av spiralkruset fiberfyll, dvs. fibere med en vesentlig tredimensjonal krusethet. Frembringelsen av en slik spiralkrusing er i seg selv velkjent for andre formål. Slik krusing kan frembringes på økonomisk måte ved asymmetrisk-stråle-kjøling av friskt ekstruderte polyesterfilamenter, som beskrevet f.eks. i US patentskrifter nr. 3 050 821 og 3 118 012, spesielt hva angår filamenter med en trukket denier i området fra 1 til 10. Spiralkrusningen antas å være et resultat av ulikheter i den krystallinske struktur over fibrenes tverrsnitt, hvilket forårsaker differensiell krympning, slik at fibrene krøller seg i en spiral ved egnet varmebehandling.

Krøllene behøver ikke være regelmessige, og de er faktisk ofte temmelig uregelmessige, men de gjør seg gjeldende i tre dimensjoner og betegnes derfor som spiralkrusninger for å skille dem fra todimensjonale krusninger frembragt ved hjelp av mekaniske metoder. Asymmetrisk-stråle-kjøling er en foretrukken metode, og den er blitt benyttet for fremstilling av de fleste av fiberballene som er omtalt i eksemp-lene nedenfor. En alternativ metode til å frembringe spiralkrusning går ut på på danne bikomponentfilamenter, av og

til betegnet som konjugerte filamenter. Ved denne metode undergår bestanddelene ulik krympning når de varmebehandles, og de bibringes derfor spiralkrusning. Bikomponentfilamenter er vanligvis mer kostbare, men de kan foretrekkes for enkelte sluttanvendelser, spesielt dersom det ønskes å benytte fiberfyll av relativt høy denier, som det er vanskeligere

å bibringe en passende spiralkrusning ved hjelp av metoden med asymmetrisk-stråle-kjøling. Bikomponentfilamenter av polyester beskrives f.eks. i US patentskrift nr. 3 671 379.

Særlig gode resultater er blitt oppnådd ved bruk av en poly-esterf iberf yll av bikomponenttypen som markedsføres av Unitika Ltd. under varebetegnelsen "H38X" og som er omtalt i eksempel 3B nedenfor. Spesielt når det gjelder bikomponenter, er det selvfølgelig ikke nødvendig å benytte utelukkende polyester-komponenter. Således kan det oppnås god spiralkrusning ved bruk av et egnet polyamid/polyester-bikomponentfilament.

Bortsett fra at de har spiralkrusning, hvilket er av vesentlig betydning, kan fiberfyll-stapel-fibrene være kompakte eller hule, og de kan ha et rundt tverrsnitt eller et ikke-rundt tverrsnitt, og de kan forøvrig være som angitt i faget, i overensstemmelse med ønskede estetiske normer og de materialer som er tilgjengelige.

Spiralkrusningen må utvikles i fiberfyllen slik at fremstilling av fiberballene muliggjøres. Således fremstilles det et tau av asymmetrisk-stråle-kjølte polyesterfilamenter ved smeltespinning og sammenbringing av de spundne filamenter. Tauet blir så trukket, fortrinnsvis glattet, relaksert og deretter kuttet på konvensjonell måte for dannelse av stapelfibre og på ny relaksert etter oppkuttingen for å forbedre fibrenes asymmetriske karakter. Denne karakter er nødvendig for at fibrene skal kunne krølles og danne de ønskede fiberballer med et minimum av hårethet. Mekanisk krusning, f.eks. ved hjelp av en metode hvor det benyttes et krusekammer, er vanligvis ikke ønskelig, fordi uønsket varmebehandling kan ødelegge den ønskede spiralkrusning, og en således dannet mekanisk kruset fiberfyll vil derfor ikke kunne benyttes for å danne de ønskede fiberballer. En slik mekanisk krusing er intet alternativ til spiralkrusing fordi mekanisk krusing gir en todimensjonal krus som ikke vil danne de ønskede fiberballer. Imidlertid har det vist seg at be-arbeidelse av fiberfyllen kan forbedres dersom det av filamenter bestående tau underkastes en viss, egnet grad av mekanisk krusing sammen med en egnet varmebehandling, i hvilket tilfelle den erholdte fiberfyll vil oppvise en kom-binasjon av mekanisk krusing og spiralkrusing.

Polyesterfiberfyll er i likhet med andre stapelfibere vanligvis blitt transportert i form av sammenpressede transportballer, som på konvensjonell måte først behandles i en åpner for å skille de enkelte fibre fra hverandre

i noen grad før de bearbeides ytterligere, f.eks. i en karde-anordning dersom det ønskes en bane hvor fibrene er orientert parallelt med hverandre. For fremstilling av produktene ifølge oppfinnelsen er det ikke nødvendig, og vanligvis uønsket,

å ordne fibrene slik at de løper helt parallelt med hverandre, men det er ønskelig at man først åpner og skiller fibrene i adskilte dotter før man foretar behandlingen for å danne fiberballene, slik som det vil bli beskrevet nedenfor.

Fiberballene dannes ved lufttumling av

små dotter av fiberfyll (med spiralkrusing) gjentatte ganger mot veggen av en beholder for å fortette legemene og gjøre dem rundere. Jo lenger behandlingen varer, jo tettere vil vanligvis de resulterende baller bli. Det antas at de gjentatte støt som legemene utsettes for, bringer de individuelle fibere til å sammenflokes mer og å låse hverandre på grunn av spiralkrusingen. For å oppnå et oppristbart produkt er det imidlertid også nødvendig å redusere ballenes hårethet fordi de utstikkende fibres spiralkrus vil øke kohesjonen og redusere oppristbarheten. Denne kohesjon kan imidlertid også reduseres noe ved anvendelse av et glattemiddel, fortrinnsvis et siliconglattemiddel, f.eks. som beskrevet i US patentskrift nr. 3 454 422, for å øke den innbyrdes glatthet mellom fiberballene. Egnede konsentrasjoner har vanligvis vært på 0,15 - 0,5%, fortrinnsvis 0,3 - 0,4%, Si (målt ved røntgenstråletluorescens), beregnet på fibervekten, men konsentrasjonen vil avhenge av materialene og av påføringsmå-ten. Som følge av bruken av mer effektive glattemidler kan det nu anvendes mindre mengder, f.eks. mengder på ca. 0,1% Si, for å oppnå de ønskede lave måleverdier for kohesjonen. Glattemidlet vil også påvirke de estetiske egenskaper. Avhen-gig av hvilke estetiske egenskaper som ønskes, kan graden av tumling og mengden av glattemiddel som påføres, innstilles etter hverandre.

Tumlingen i luft ble foretatt på tilfredsstillende måte i en modifisert maskin, idet det ble tatt utgangspunkt i en Lorch maskin som er tilgjengelig på markedet, men som det var nødvendig å bygge om for det foreliggende formål.

Den opprinnelige maskin var en Lorch løsrivningsmas-kin/blander "M/L7" fra Lorch AG, Esslingen,

Tyskland, som normalt benyttes for å blande f jaer med

dun og/eller syntetfiber. Denne maskin omfatter en stasjonær sylindrisk trommel av lengde ca. 1,3 m og diameter ca. 1,1

m, som er montert med lengdeaksen horisontalt. En langsgående sentral aksel utstyrt med røreblader av plast kan bringes til å rotere med hastigheter på 250-350 rpm for å omrøre innholdet, mens luft og materialene som skal blandes, resirkuleres, idet de taes ut gjennom utløp anordnet i hver av de to sirkelrunde endevegger og returneres gjennom den sylindriske vegg ved midtpunktet i lengderetningen. For bruk ved fremstilling av fiberballene ifølge oppfinnelsen ble denne Lorch M/L løsrivningsmaskin/blander modifisert ved at den

ble ombygget for å muliggjøre rotasjon av akselen med høyere hastigheter på opptil 1000 rpm. Dessuten ble rørebladene av plast erstattet med røreblader av fjærstål, slik at maskinen kunne tåle de resulterende økede påkjenninger og for å elimi-nere de ujevnheter, fremspring og diskontinuiteter som ellers ville kunne skjemme fiberfyllen.

Den modifiserte maskin og dens anvendelse skal nu beskrives med henvisning til figurene 5 og 6 på den vedføyede tegning. Hoveddelen utgjøres av en horisontal, stasjonær sylindrisk trommel 1 i hvilken det er anordnet en dreibar aksial aksel 2 som drives av en motor 3 og er utstyrt med radiale røreblader 4 som ikke strekker seg helt ut til trommel-veggen. Trommelens innhold resirkuleres ved at det taes ut gjennom utløp 16 og 18 i hver ende, føres gjennom rør 10

og blåses tilbake i trommelen gjennom innløp 12 ved hjelp av en vifte 9. Før fiberfyll-utgangsmaterialet innføres i trommelen, startes motoren, og akselen med rørebladene innstilles på en relativt lav hastighet. Deretter startes viften 9 for å trekke fiberfyll fra tilførselskilden. Når trommelen er blitt fylt med en tilstrekkelig mengde fiberfyll, blir

tilførselen av fiberfyll avstengt, og fiberfyllen fortsetter å resirkuleres. Den optimale drift av maskinen kan bestemmes empirisk, da denne vil avhenge av tilstanden av den som utgangsmateriale benyttede fiberfyll og av det ønskede produkt. Dersom den som utgangsmateriale benyttede fiberfyll allerede er tilstrekkelig adskilt i små separate dotter som bare trenger omforming og fortetning, kan akselen drives ved høy rota-sjonshastighet i tilstrekkelig tid til å oppnå dette. Dersom imidlertid den som utgangsmateriale benyttede fiberfyll bare er tilstrekkelig løs til å kunne

blåses og således fortsatt trenger å separeres i små, adskilte dotter, bør akselen drives med relativt liten rota-sjonshastighet inntil dottene er tilstrekkelig små og adskilte. Fremdriften i prosessen kan iakttaes gjennom seglass anordnet på hensiktsmessige steder i trommelens sylindervegg og endevegger 15 og 17.

Det er anordnet et ringformet, perifert rom mellom bladenes ytterkant og den sylindriske vegg. På grunn av sent-rifugalkraften vil det meste av fiberfyllen befinne seg i dette ringformede rom, og det er ønskelig å ikke overfylle maskinen. Rørebladenes viktigste funksjon antas å være å omrøre luften, å danne turbulens og å vende ballene av fibere gjentatte ganger, slik at de til stadig vender ulike sider mot sylinderveggen, hvorved det dannes avrundede baller snarere enn rul-lede sylindere (haler). Så snart det er dannet en hale under drift ved høy omdreiningshastighet, er det lite sannsynlig at denne vil kunne overføres til en ball, idet den hver gang vil føres med sin sylindriske overflate mot veggen og således bare bli en stadig tettere hale. Dette vil øke kohesjonen i produktet og således virke uheldig på oppristbarheten .

Som angitt nedenfor kan den modifiserte Lorch maskin (eller en kommersiell Lorch blander) anvendes for å blande fiberballene ifølge oppfinnelsen grundig med andre materialer, om så måtte ønskes, f.eks. naturprodukter, såsom dun eller fjær, andre fibere eller biter av ikke-vevede tekstiler for å gi bedre glatthet, slik det er velkjent i faget.

Oppfinnelsen beskrives ytterligere i de følgende eksempler. Alle deler og prosentangivelser er regnet på basis av fibervekten, med mindre annet er angitt.

Eksempel 1

Et tau av asymmetrisk-stråle-kjølte, trukkede, glattede poly(ethylenterefthalat)-filamenter av 4,7 dtex ble fremstilt på konvensjonell måte uten noen mekanisk krusing, under anvendelse av et trekkforhold på 2,8 X, et kommersielt polysiloxan-glattemiddel i en mengde svarende til 0.35% Si, og en relaksasjonstemperatur på 175°C, slik at silicon-glattemidlet herdes på filamentene i tauet. Filamentene ble kuttet til 35 mm og ble på ny relaksert i stapelform ved 175°C. Stapelfibrene ble sammenpresset til en densitet på

200 kg/m"^. Denne fiberfyll ble åpnet ved anvendelse av en "Rotopic" åpner (fra Rieter, Sveits), og en sats ble overført ved hjelp av en luftstrøm til den beskrevne og på tegningen viste modifiserte maskin, hvor den først ble behandlet ved 2 50 rpm i 1 minutt for å.bryte opp massen av fibere i små adskilte dotter og deretter i 3 minutter ved 400 rpm for å overføre disse dotter til baller og deretter for å konsolidere ballene, dvs. for å danne fiberballer i henhold til oppfinnelsen, som så ble sprøytet med 0,5% av et lavtemperaturherdende silicon ("Ultratex ESU") fortynnet med 4 deler vann pr. del silicon, for ytterligere å redusere fiberballenes kohesjon. Nesten to tredjedeler av det resulterende produkt utgjordes av runde fiberballer. Dette produkt viste seg å være meget velegnet som et putefyllmateriale,

idet det oppviste en fullt ut akseptabel oppristbarhet, holdbarhet og grep etter stamping i tretthetsprøvemaskinen (Fa-tigue Tester) (beskrevet nedenfor), slik det vil sees ved sammenligning av visse nøkkelegenskaper angitt i tabell 1, hvor prøvemateriale 1, nemlig et prøvemateriale ifølge oppfinnelsen, er sammenlignet med fire kommersielt tilgjengelige produkter. Den første linje angir hvorvidt fiberfyllproduktene er løse (prøvematerialer 3 og 4) eller utgjøres av adskilte, formede legemer (prøvematerialer 1, 2 og 5). Den neste linje angir, for de formede legemers vedkommende, hvor-

vidt fiberfyllproduktene er overveiende runde (nærmere beskrivelse nedenfor), fordi en slik ballform er viktig av hensyn til oppristbarheten. Den neste linje angir kohesjonsverdien for fiberfyllproduktet, målt som angitt nedenfor. Den siste linje angir oppristbarheten for puter inneholdende de ulike fiberfyll, vurdert ved hjelp av den sub-jektive test som vil bli beskrevet nedenfor, etter stamping i tretthetsprøvemaskinen, etter en skala fra 1 til 10, idet alle verdier under 7 er uakseptable etter en meget streng bedømmelse, mens verdien 7, etter den samme strenge bedøm-melse, representerer en grenseverdi, og verdier på 8 og mer er aksepterbare verdier, mens verdien 10 angir at oppristbarheten forblir uendret etter vedvarende stamping i trett-hetsprøvemaskinen .

Beskrivelse av prøvematerialene

1. Prøvemateriale ifølge oppfinnelsen, nemlig ifølge eksempel 1, bestående overveiende av baller, spiralkrusede, med

midlere dimensjoner 3-5 mm.

2. Konkurrerende produkt (38 K) (en blanding av 9

og 2,7 dtex, også spiralkruset) , endel runde skiver blandet med enda flere haler (bemerk at selv de runde legemer er avflatede runde skiver og ikke kuleformiqe). (3) 3. Løs, kommersiell Dacron ^ fiberfyll (6,1 dtex, kuttelengde

35 mm, hulfiber med 4 hull, ingen spiralkrusing), som

fra et estetisk synspunkt er betydelig forbedret sammenlignet med tidligere kjent fiberfyll, spesielt hva mykheten angår. 4. "Esterolla", et løst, konkurrerende produkt som mar-kedsføres av Toyobo (1,6 dtex, kuttelengde 40 mm, ingen spiralkrusing).

5- Eslon<®>III, et konkurrerende produkt med lav dpf

(2,7 dtex, kuttelengde 29 mm, spiralkruset), presset til kompakte sylindere av parallellinnrettede fibere av lengde 50-100 mm og bredde 2-4 mm.

<*> Bemerk at denne pute ble fylt (som anbefalt av produsenten) med 20% mer fiberfyll enn de øvrige, slik at dette resultat ikke er sammenlignbart med de øvrige.

Sammenligning

Da prøvematerialet 3 i tabell 1, nemlig den kommersielle Dacron ^ fiberfyll uten spiralkrusing, ble behandlet i den samme modifiserte maskin ved 400 rpm i 5 minutter, ble det bare oppnådd en løs masse av fiberfyll, som var åpnet for 9 5% vedkommende, uten at det hadde funnet sted noen konso-lidering til formede legemer. Dette viser nødvendigheten av å benytte et spiralkruset utgangsmateriale for å oppnå fiberballene ifølge oppfinnelsen.

Eksempel 2

Dette eksempel viser virkningen av å variere behand-lingsbetingelsene ved bruk av den samme spiralkrusede fiber-fyllutgangsmateriale som det benyttet i eksempel 1.

A. Som et utgangspunkt (i sammenligningsøyemed) ble først fiberfyll-utgangsmaterialet fremstilt i løs form, uten behandling i maskinen.

B. Fiberfyll-utgangsmaterialet ble behandlet i 8 minutter ved 350 rpm for å danne fiberballer (bare 40%).

C. Fiberfyll-utgangsmaterialet ble først åpnet i "Rotopic"-maskinen og deretter behandlet i 5 minutter ved 700

rpm for å danne fiberballer i større prosentvis mengde, men med lignende kohesjonsverdi.

D. Prøvemateriale C ble sprøytet med 0,5% av det samme silicon som det benyttet i eksempel 1, i den hensikt å redusere kohesjonsverdiene. De samme nøkkelegenskaper som de som er oppført i tabell 1 er for disse produkter sammenlignet med hverandre! tabell 2. Oppristbarheten er i hvert tilfelle bedre enn for prøve-materialet 38K (prøvemateriale 2 i tabell 1). Det vil sees av resultatene for C og D at kohesjonen reduseres vesentlig ved påføring av silicon, og at oppristbarheten derved forbedres til grenseverdien for aksepterbarhet, men er av dårligere oppristbarhet sammenlignet med eksempel 1.

For å unngå enhver tvil skal det påpekes at prøve-materiale 1, som er produktet ifølge eksempel 1, er et fore-trukket produkt fordi det oppviser betydelig forbedret opp-ristbarhetsegenskap som antas å være en følge av den lave kohesjonsverdi (3,0) og som gjør disse fiberballer til et utmerket fyllmateriale for bruk i puter for hvilke det ønskes en oppristbarhet som er nesten lik den for dun, spesielt på visse markeder i Europa og i USA. Imidlertid er også prøvematerialer B, C og spesielt D nye produkter med forbedret oppristbarhet, og disse forventes å kunne anvendes på andre markeder, f.eks. hvor en førsteklasses oppristbarhet ikke er av samme viktighet, og fordi de medfører andre fordeler, idet de f.eks. er lettere å transportere pneumatisk, da kohesjonsverdiene (som er lavere enn 6, fortrinnsvis ca. 4,5 eller lavere) fremdeles er lavere og deres oppristbarhet også er bedre enn for de fleste tidligere kjente formede legemer, såsom materialet 38K.

Skjønt oppristbarheten bedømmes subjektivt og skjønt det somme tider kan være vanskelig i henhold til kvalitet å rangere puter som ikke oppviser tilfredsstillende oppristbarhet, er det interessant å notere korrelasjonen mellom opp-ristbarhetsrangeringene og kohesjonsverdiene for disse fem materialer, som vist på fig. 7. En slik korrelasjon kan imidlertid ikke alltid gjøres for materialer som avviker sterkt fra hverandre, slik det vil sees av tabell 1.

Eksempel 3

A. Et tau av asymmetrisk-stråle-kjølte, trukkede, glattede polyethylenterefthalat -filamenter av 4,6 dtex ble fremstilt i det vesentlige som beskrevet i eksempel 1, under anvendes av et trekkforhold på 2,8 X og et godt fordelt kommersielt polysiloxan-glattemiddel, anvendt i en mengde svarende til 0,35% Si, bortsett fra at herde- og relaksasjonstemperaturen for tauet var 130°C. Filamentene ble kuttet til 35 mm lengde og det ble på ny foretatt relaksasjon ved 175°C. Produktet ble sammenpresset til en densitet på 200 kg/cm 3. En sats av det sammenpressede materiale ble åpnet i en konvensjonell åpningsmaskin "Rotopic" Rieter, Sveits) for å åpne fibrene og separere disse til adskilte dotter. Det åpnede materiale ble transportert med en luftstrøm til den beskrevne og på tegningene viste modifiserte maskin og behandlet først ved 250 rpm i 1 minutt og deretter i 3 minutter ved 400 rpm for å danne og konsolidere fiberballene ifølge oppfinnelsen.

Dette produkt hadde utmerket holdbarhet og oppviste sågar bedre oppristbarhet enn produktet ifølge eksempel 1, slik det fremgår av tabell 3 under 3A. Forbedringen med hensyn til oppristbarhet og reduksjonen av kohesjonsverdien antas delvis å skyldes forbedring av fiberfyllens glatthet, oppnådd gjennom en bedre fordeling av siliconet, og dessuten, hvilket er viktigere, fordi en større grad av krusing ble tillatt å utvikles fordi siliconet ble herdet mens tauet bis relaksert ved en lavere temperatur (bare 130°C), og deretter ble en vesentlig høyere relaksasjonstemperatur (175°) benyttet etter at filamentene var blitt kuttet opp til stapelfibre, hvilke var i stand til å kruses mer uhindret enn filamentene i tauet i eksempel 1. Også holdbarheten av puten ble undersøkt, før og etter at den var blitt underkastet stamping i trekkhetsprøvemaskinen, og resultatene er oppført i tabell 4 under 3A. Disse resultater er angitt i centimeter, bortsett fra den relative mykhet som er angitt i prosent av OH (opprinnelig høyde), slik det vil bli forklart nedenfor.

B. En sats av hule, glattede, oppkuttede polyester-stapelfibre ble åpnet og bearbeidet til fiberballer på i det vesentlige den samme måte. Disse stapelfibere markeds-føres av Unitika Ltd. under varebetegnelsen "H38X" og beskrives som hule, av konjugert og glattere type, med silicon. Stapelfibrene var av 6,7 dtex og av kuttelengde ca. 32 mm

og hadde et ekssentrisk hull som ga et hulrom på ca. 8%. Betegnelsen "konjugert" indikerer at hver fiber omfatter

to ulike fiberdannende polymerbestanddeler som er anordnet ved siden av hverandre, slik at differensiell krymping (som følge av at en egnet varmebehandling allerede er blitt foretatt) av de to komponenter har ført til at fibrene har krøl-let seg, dvs. er blitt spiralkruset. I dette tilfelle formodes det at de to komponenter har i det vesentlige den samme kje-miske sammensetning,men er ulike med hensyn til viskositeten. Som det vil sees av tabellene 3 og 4, i spalten under 3B, hadde de resulterende fiberballer et høyt innhold av runde baller (80%), og de oppviste stor opprinnelig voluminøsitet (40% høyere enn for materialet ifølge eksempel 3A), mindre holdbarhet av voluminøsiteten (på grunn av lavere densitet), samt god lav kohesjonsverdi og god oppristbarhet,

slik at de med godt resultat vil kunne anvendes i vatterte tepper.

Eksempel 4

Dette eksempel viser at fiberballene ifølge oppfinnelsen kan gi gode resultater når de blandes grundig med naturprodukter eller andre materialer i den samme modifiserte maskin ved 350 rpm i 1 minutt. (1) - En blanding av fiberfvil produktet ifølge eksempel <l>/andefjær/dun i mengdeforholdet 75/21,2 5/3,75, fremstilt med 75% av produktet ifølge eksempel 1 og 2 5% av en blanding av fjær og dun i mengdeforholdet 85/15 ga,en utmerket pute med en oppristbarhetsbedømmelse på 9. (2) - En blanding av 7 deler av fiberfyll produktet ifølge eksempel 1 og én del av en dunet, ikke-vevet 40 g/m^ polyester oppkuttet til biter av dimensjoner 2,5 cm x 5 cm ga likeledes en utmerket pute med tilsvarende oppristbarhet som for puten ifølge eksempel 1 og en voluminøsitet tilsvarende den for blandingen (1).

Fordi naturprodukter, og spesielt fjær, er klart ander-ledes, og enkelte kunder venter å kjenne fjær i artiklene, såsom puter, kan det være fordelaktig å blande slike naturprodukter i et hvilket som helst ønsket mengdeforhold med fiberballer, spesielt inntil kundene blir vant til fordelene med å benytte fiberballer, selv om slike blandinger ikke vil være vaskebare i samme grad som artikler inneholdende 100% fiberballer. Problemet med vaskbarhet kan overvinnes ved at man istedenfor fjær benytter stapelfibere av vesentlig høyere denier, nemlig med en denier høyere enn 10. Egnede biter av ikke-vevede tekstiler øker glattheten av blandingene med fiberballer, slik at det kan være fordelaktig å benytte 5-30 vekt% av slike lette biter av ikke-vevede tekstiler, slik det er blitt forklart for andre fyllmaterialer.

Beskrivelse av de benyttede testmetoder

Oppristbarhet

Det som trenges, er en bedømmelse av hvordan en pute eller annen artikkel vil virke i bruk. Etter lengre tids bruk kan en pute undersøkes for å bestemme i hvilken grad den har bibeholdt sin opprinnelige mykhet (denne lar seg måle kvantitativt) og, hvilket er viktig, hvorvidt puten er jevnt myk eller inneholder hardere klumper som ikke lar seg fjerne ved enkel risting og/eller klapping. Ingen kvantitativ test er hittil blitt utviklet for den sistnevnte kvalitet, men den lar seg lett bestemme subjektivt. Spesielt er det mulig å sammenligne to puter med vidt forskjellige oppristbarhets-egenskaper. For de foreliggende sammenligningsformål ble putene bedømt etter en skala som gikk opp til 10, hvilken maksimumsverdi angir at oppristbarheten er forblitt uendret lik den opprinnelige tilstand, mer eller mindre på samme måte som for dun. Det kan være på sin plass å gjenta at de resultater som er blitt betraktet som uakseptable eller som liggende på grensen til å være uakseptable etter denne strenge bedømmelse, like fullt kan representere en forbedring i forhold til den kjente teknikk, slik som det ovenfor er nevnt for materialer B, C og spesielt D i eksempel 2.

For å simulere lengre tids normal bruk ble det utviklet en tretthetsprøvemaskin for alternerende å sammenpresse og avspenne en pute gjennom ca. 10 000 sykluser i løpet av

ca. 18 timer, under anvendelse av en rekke overlappende skjær-bevegelser etterfulgt av hurtige kompresjoner som var beregnet å skulle forårsake den sammenklumping, flatklemming og sammen-låsing av fibere som normalt forekommer under lengre tids

bruk av fiberfyll. Mengden av fiberfyll i puten kunne i stor grad påvirke resultatene, slik at hver pute (80 x 80 cm)

ble blåsefylt med 1000 g fyllmateriale, med mindre annet er angitt (med spesiell henvisning til materiale 5, Eslon

III.

Holdbarhet

Det er viktig at puten også bibeholder sin evne til på ny å anta sin opprinnelige form og sitt opprinnelige volum (opprinnelig høyde) under normal bruk, da puten i motsatt fall etter hvert vil bli mindre tiltalende og komfortabel. Derfor ble tap av voluminøsitet målt, på konvensjonell måte, for putene både før og etter at disse ble underkastet stamping i den ovenfor omtalte tretthetsprøvemaskin. Reduksjonen i voluminøsitet er her for det meste angitt kvalitativt,

da graden av mykhet er et spørsmål om pesonlig og/eller tra-disjonell preferanse og kan legges inn i artikkelen, f.eks. en pute, av produsenten. Det som er viktig er hvorvidt fyll-materialet er holdbart. Målinger av voluminøsiteten ble

(R)

foretatt ved hjelp av en Instron -maskin, ved hjelp av hvilken man målte sammenpressingskreftene og høyden av puten, som ble sammenpresset med en fot av diameter 288 mm som var festet til Instron <®->maskinen. Fra Instron <®> -diagrammet noteres (i cm) den opprinnelige høyde (OH) av testmaterialet, støttevoluminøsiteten (høyden under en sammenpresningskraft på 60 N) og høyden under en sammenpresningskraft på 200 N. Mykheten vurderes både som en absolutt størrelse (OH-støtte-voluminøsitet) og som en relativ størrelse (som en prosentandel av OH). Begge er viktige, og det er også viktig at disse verdier bibeholdes etter stamping i tretthetsprøvemas-kinen.

Måling av kohesjonen

Denne test ble utviklet for å teste fiberfyllmateria-lets evne til å tillate et legeme å passere gjennom materialet. Denne evne synes å være korrelert i noen grad med oppristbarheten i det tilfelle hvor man har å gjøre med fiberfyll med spiralkrusing og ens dimensjoner, spesielt når det gjelder fiberballer. I hovedsak er kohesjonen den kraft som er nødvendig for å trekke et vertikalt rektangel av metallstaver opp gjennom fiberfyllen, som tilbakeholdes ved hjelp av 6 stasjonære metallstaver anordnet parvis og med liten avstand fra hverandre på hver side av rektangelets plan. Samtlige metallstaver har diameter 4 mm og er av rustfritt stål. Rektangelet er laget av staver av lengde 430 mm (verti-kalretningen) og 160 mm (horisontalretningen). Rektangelet er festet til en Instron^ -maskin, og den nederste stav i rektangelet er opphengt ca. 3 mm over bunnen av en gjennom-siktig plastsylinder av diameter 180 mm. (De stasjonære staver vil senere bli innført gjennom hull i sylinderveggen og anbragt parvis, med 2 0 mm avstand fra hverandre, på hver side av rektangelet.) Før disse staver innsettes, anbringes imidlertid 50 g av fiberfyllen i sylinderen, og Instron maskinens null-linje innstilles for å kompensere for vekten av rektangelet og fiberfyllen. Fiberfyllen sammenpresses under en vekt på .402 g i 2 minutter. De 6 (stasjonære) staver innføres så horisontalt parvis, som nevnt, med 3 staver på hver side av rektangelet, det ene par over det annet, med

vertikale avstander mellom parene på 20 mm. Vekten blir så

. fjernet. Til slutt trekkes rektangelet opp gjennom fiberfyllen mellom de tre par av stasjonære staver, etter hvert som Instron -maskinen måler oppbyggingen av kraften i Newton. Kohesjonen antas å være et godt mål på oppristbarheten av sammenlignbare fiberballer fremstilt av fiberfyll med spiralkrusing som beskrevet i eksempler 1-3, men det kan være nødvendig med modifikasjoner avstemt etter dimensjonene av det ønskede produkt.

Prosentandel av runde baller

Som angitt er haler, dvs. kondenserte sylindere av fiberfyll, uønskede fordi de nedsetter oppristbarheten (og øker kohesjonsverdien) av hva som ellers skulla ha vært fiberballer ifølge oppfinnelsen, og derfor er den følgende metode blitt utviklet for å bestemme mengdeforholdet mellom runde og langstrakte legemer. Ca. 1 g (en håndfull) av fiberfyllen taes ut for visuell bedømmelse og fordeles på tre hauger, bestående henholdsvis av de klart runde legemer,

de klart langstrakte legemer og grensetilfellene, som måles individuelt. Alle legemer som i tverrsnittet oppviser et forhold mellom lengde og bredde som er mindre enn 2:1, ansees som runde.

Fiberballenes dimensjoner og fibrenes denier ansees som viktige av estetiske grunner, men det vil forståes at estetiske preferanser kan endres over tid og faktisk gjør det. Oppkuttede lengder foretrekkes for fremstilling av de ønskede fiberballer som er lite hårete. Som det er blitt foreslått i faget kan en blanding av fibere med ulik denier foretrekkes av estetiske grunner.

Som angitt er polyesterfiberfyll vanligvis blitt pakket og transportert i sammenpressede transportballer, hviket innebærer at fiberfyllen må åpnes og løsrives, før den kan benyttes i de fleste prosesser. I motsetning hertil blir dun vanligvis pakket og transportert i løsere tilstand i sekker som ikke sammenpresses i på langt nær samme grad som transportballene. Når dunen anbringes i f.eks. en pute, blir den vanligvis blåst (eller suget) ut av sekken og ført direkte inn i puten. Fiberballene ifølge oppfinnelsen kan også med fordel pakkes og transporteres løst i sekker, dvs. på tilsvarende måte som dun, slik at de kan taes ut ved sugning på tilsvarende måte som dun. Den kjensgjerning at fiberballene ifølge oppfinnelsen lett lar seg befordre og pakke i puter ved blåsing kan være en vesentlig fordel for puteprodusenten, og det kan redusere omkostningene ved dennes håndtering av fiberfyllen, sammenlignet med konvensjonell fiberfyll pakket i transportballer, forutsatt at produsenten har utstyr for blåsing av dun eller lignende materiale. Denne reduksjon i omkostningene ved den påfølgende håndtering kan kompensere, i det minste delvis, for de ekstra omkostninger som det medfø-rer å opparbeide fiberfyll til fiberballene ifølge oppfinnelsen og å transportere disse fiberballer.

Alternativt kan fiberballene ifølge oppfinnelsen sammenpresses under moderate trykk, f.eks. under trykk på fra 75 til 100 kg/m 3, hvilke trykk er meget lavere enn de trykk som hittil er blitt benyttet for løs fiberfyll, da sammen-

presset fiberfyll vil kunne transporteres billigere enn fiberfyll pakket løst i sekker, slik det har vært vanlig for transport av dun. Etter at fiberballer ifølge oppfinnelsen hadde vært sammenpresset i én uke ved 80 kg/m 3/kunne fiberballene fortsatt blåses (eller suges) ved hjelp av kommersielt utstyr, hvilket er et ytterligere bevis på den lave kohesjon (mangel på hårethet) som gjør det mulig å håndtere fiberballene på

denne måte. Det er mulig at fiberballene ifølge oppfinnel-

sen kan sammenpresses under enda høyere trykk og likevel gi utmerkede resultater med hensyn til pneumatisk transport og oppristbarhet.

Claims (5)

1. Fiberballer som har en gjennomsnittlig tverrsnittsdimensjon av 1-15 mm og slik at minst 50 vekt% av fiberballene har et tverrsnitt slik at dets maksimumsdimensjon ikke er mer enn to ganger dets minimumsdimensjon, idet fiberballene i det vesentlige består av polyesterfiber-

   fyll i et tredimensjonalt arrangement, og idet fiberfyllen er belagt med et glattemiddel,karakterisert ved at polyesterfiberfyllen er spiralkruset og har en kuttet lengde av 10-60 mm, at fiberballene i det vesentlige består av ubundne fibre, at fiberballene har i det vesentlige den samme tetthet fra midten og ut, og at fibrene i fiberballene er sammen filtret og låser hverandre i et tredimensjonalt vilkårlig arrangement slik at fiberballene bevarer sin identitet under vasking og bruk.
2. 2. Fremgangsmåte for fremstilling av fiberballer ifølge krav 1, hvor polyesterfiberfyll med en kuttet lengde av 10-60 mm formes til adskilte stykker, og stykkene tumles mot den innvendige sylindriske vegg til en sylindrisk beholder mens det opprettes relativ bevegelse mellom den sylindriske beholders innvendige sylindriske vegg og blader anordnet på en roterende aksel som er montert horisontalt og sentralt i den sylindriske beholder, karakterisert ved at åpne spiralkrusede fibre eller på forhånd dannede adskilte dotter av spiralkrusede fibre og som ikke er langstrakte, mates inn i beholderen, adskilte dotter av fiberfyll dannes fra de åpne spiralkrusede fibre, og de adskilte dotter avrundes og fortettes ved å tumle fibrene ved hjelp av luft som for-skyves av de roterende blader slik at fibrene gjentatte ganger vendes og støtes mot en glatt overflate av den innvendige sylindriske vegg for å fortette og forme dottene til overveiende kuleformige legemer.
3. 3. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at de små dotter og luften resirkuleres gjennom beholderen.
4. 4. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at fiberballenes overflate behandles med et glattingsmiddel for ytterligere å redusere kohesjonen mellom fiberballene.
5. 5. Anvendelse av fiberballene ifølge krav 1 som et fyllmateriale i puter og annet sengetøy, klesplagg, møbelputer og lignende, eventuelt i blanding med annet fyllmateriale.