TWI495768B - 具有改良開鬆性能之填充纖維，其製法及用途 - Google Patents

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Description

具有改良開鬆性能之填充纖維，其製法及用途
本發明係關於一種製造纖維素纖維(尤其是溶解性纖維)的方法，由於此種纖維具有改良開鬆性能，因此很適合與羽毛混合，尤其是與絨毛混合，此外本發明還包括此種填充纖維及以此種填充纖維與羽毛之混合物填充寢具及衣服。
由經過熔化擠壓的合成聚合物(例如聚酯、聚乳酸、以及其他已知聚合物)形成的細玻璃短纖維被廣泛用來作為與絨毛及羽毛混合的填充纖維。
近年來纖維素纖維－－尤其是被BISFA(國際人造纖維標準局)命名為Lyocell類的溶解性纖維－－早已廣為人知，且多年來一直被大量生產。製造溶解性纖維所使用的溶劑是一種叔胺氧化物，尤其是N－甲基嗎啉－N－氧化物(NMMO)。此外也可以用離子液體作用溶劑。
這些製造方法通常是利用模具擠壓纖維素溶液，然後成形。接著成形的溶液在一個所謂的乾－濕紡絲程序中通過沉澱槽的一道氣隙，並在沉澱槽中經由溶液的沉澱形成固體物。接著將固體物洗淨，並在經過其他必要的處理步驟後使其乾燥。例如美國專利US 4246221就有揭示一種製造溶解性纖維的方法。
也有人將溶解性纖維製作成絨頭織物的形式作為棉被 及枕頭的填充纖維。例如專利案WO 99/16705也提出以捲曲的溶解性纖維作為填充纖維的作法。但是專利案WO 99/16705並未提及纖維纖度、纖維切割長度、或是表面處理等議題。此外，專利案WO 99/16705也沒有提及纖維的開鬆性能及其相關問題。
專利案WO 2004/070093 A2建議以纖度6.7dtex及切割長度11mm的溶解性纖維作為與羽毛及/或絨毛混合的成分。溶解性纖維與羽毛及/或絨毛混合的過程是一種濕法程序。但是專利案WO 2004/070093 A2溶解性纖維的開鬆性及其相關問題並未作任何說明。
專利案WO 2004/023943有關於以纖度0.7dtex至8.0dtex及切割長度5mm至100mm的溶解性纖維作為免洗棉被(用過即丟的棉被)之填充材料的詳細說明，此種免洗棉被完全由溶解性維製成，或是由溶解性纖維與其他最好是可生物分解的人造纖維的混合物製成。至於以溶解性纖維作為與羽毛及/或絨毛混合的成分的作法，專利案WO 2004/023943僅是附帶一提，並未對相關的加工問題及如何解決這些問題作任何說明。
專利案WO 2005/007945建議以纖度(單位：dtex)與切割長度(單位：mm)的比值大於或等於0.1的溶解性纖維作為棉被、軟墊、枕頭、睡墊、以及有軟墊的家具的纖維性填充物。此外，專利案WO 2005/007945也有提及將溶解性纖維與其他種類的纖維或羽毛及/或絨毛混合的作法。
例如按照歐洲專利案EP 797 696的方法將以現有技術製造的纖維與絨毛製成混合物的過程是將紡好的絲直接在濕的狀態切割，然後作為絨頭織物送到連續加工區接受進一步的處理。之後經過清洗步驟去除殘餘的NMMO及增加光澤，接著將纖維乾燥，然後送到打包機中加壓打包成捆狀，打包機的壓力最大可達220bar。這種纖維和被製成線團或不織布的其他類似纖維的製造、加工、以及打包方式是一樣的。由於倉儲、運輸、以及經濟等原因，因此不可能降低打包時使用的壓力。
但是絨毛及羽毛的加工並不像製造紡織物一樣另外有開鬆機具可供使用。由於常被用來製作混合纖維的合成纖維(例如聚酯)本身很容易開鬆，因此這種纖維的加工不需要使用侵入性的開鬆機具。大部分的絨毛及羽毛是在乾燥狀態下被加工，因此是以通風機及鼓風機作為開鬆、混合、以及輸送絨毛及羽毛的機具。因此如果以前面提及之方法製造的溶解性纖維作為與絨毛及羽毛混合的混合成分，就會因為纖維在被打包成捆時經過高壓壓製而變得開鬆性不足。因此可能形成結成塊狀的固化纖維被送入後面的加工機器中，導致加工機器損壞。也就是說絨毛及羽毛無法與這種纖維成均勻的混合。專利案WO 2005/007945並未提及如何解決市面上常見之壓製成捆的纖維在使用現有之絨毛加工機器與絨毛混合時的開鬆性不足的問題。
目標：
本發明的目標是提出一種能夠改善現有技術之缺點纖維，此種纖維不需使用紡織工業常用之開鬆機具即可開鬆，並能夠與絨毛及羽毛均勻混合。
本發明的另外一項目標是提出一種製造纖維的方法，此種纖維不需使用紡織工業常用之開鬆機具即可開鬆，並能夠與絨毛及羽毛均勻混合。
解決方法：
採用單一纖維纖度0.7dtex至6.0dtex(最好是0.8dtex至3.0dtex)的纖維素填充纖維即可達成上述第一項目標。此種填充纖維具有一增光澤塗層，且頂鍛室內形成之捲曲的彎曲數至少是18彎曲/10cm。此外，這種填充纖維經過高壓打包成市面常見的捆狀纖維後具有很好的開鬆性能，且只需簡單的機具即可處理，此點可以利用所謂的吹風箱試驗(blow box test)加以證明。
單一纖維纖度明顯小於0.7dtex的纖維對作為填充用的填充纖維而言過於細緻，例如這麼細緻的纖維可能會缺乏足夠的膨脹性。單一纖維纖度明顯大於6.0dtex的纖維對作為填充用的填充纖維而言則是太粗和太硬，因此無法符合消費者對於絨毛及羽毛類產品的要求。
頂鍛捲曲係按照專利案WO 95/24520提出的方法進行。一個令人訝異的發現是，此種纖維的開鬆性能優於以前面所述之絨頭織物加工方式製造之溶解性纖維。尤其令人感到訝異的是，在頂鍛室內捲曲的纖維能夠開鬆的程度 遠優於經絨頭織物加工捲曲的纖維。
此處必須特別強調的是，在頂鍛室內捲曲的纖維與經絨頭織物加工捲曲的纖維有明顯的不同。例如按照歐洲專利案EP 797 696的方式捲曲的絨頭織物纖維會帶有永久性的擠壓處，利用偏光影微鏡可以將這些擠壓處看得很清楚。雖然這種絨頭織物纖維在許多不同的紡織物及其他應用上具有很多優點，但是對本發明而言卻因為其開鬆性能不好而被視為一大缺點。
本發明之填充纖維的彎曲數是18至50彎曲/10cm，或最好是18至40彎曲/10cm。彎曲數少於前述範圍的缺點是填充纖維的膨脹性會不足，彎曲數超出前述範圍的缺點是填充纖維的開鬆性能會變差，因為在這種情況下，單一纖維之間可能會出現鉤結現象。
此外，增光澤塗層佔增光澤纖維總重量的0.3%至3.0%(重量百分比)。增光澤塗層佔的比例過低會使纖維的光滑性變差，導致開鬆性能變差；增光澤塗層佔的比例過高的缺點包括成本較高(因為化學藥品用量增加)、使纖維的觸感變得太濕或太滑、以及導致開鬆性能及加工性能變差。
最好是以一種胺基官能基化的增光澤劑進行填充纖維的增光澤處理。增光澤劑中的胺基官能基對於調整本發明之填充纖維的光滑性有很大的貢獻，而光滑性對於纖維的 開鬆性能及必要的膨脹性是很重要的。官能基化的方式對光滑性的影響大於增光澤劑之基本成分對光滑性的影響。
目前已知的所有相關化合物均可作為增光澤劑的基本成分，例如矽油、或是脂肪酸為主要成分的增光澤劑。但是對本發明而言，最好是以矽油作為增光澤劑的基本成分，原因是矽油的持久性最佳。此處所謂的持久性是指長時間停留在纖維上的能力，例如即使是經過多次清洗仍能夠停留在纖維上。
穩定纖維長度(也稱為切割長度)對於本發明之填充纖維的開鬆性能及加工性有大體的影響。一個令人訝異的發現是，本發明的填充纖維在穩定纖維長度為6mm至20mm時具有最佳的特性。穩定纖維長度太長的缺點是鉤結處會變多，因而導致開鬆性能變差。在頂鍛室內捲曲的纖維束是在伸展開來的狀態下被切割，也就是說是放在市面上常見的切割機內被拉直，然後被切割成事先設定的長度。
一件令人訝異的發現是利用所謂的吹風箱試驗可以檢驗一種纖維是否適於作為具有良好之開鬆性能的填充纖維。這對於確保產品品質是非常重要的。不良的開鬆性能會招致客戶的投訴，因為如前面所述，以現有的機具完全無法使這種打包成捆狀的纖維開鬆(或是無法使其足夠開鬆)。開鬆程度不足的纖維甚至可能造成填充纖維加工廠的加工機器受損，因而使纖維生產商面臨損害賠償的要求。
吹風箱的高度比例愈大，纖維就愈容易被填充纖維加 工廠擁有的一般機具開鬆。因此本發明的填充纖維的吹風箱的高度比例應在4至15之間，或最好是在6至14之間。
採用一種製造單一纖維纖度0.7dtex至6.0dtex(最好是0.8dtex至3.0dtex)之纖維素填充纖維的方法即可達成本發明的另外一項目標。此方法具有以下的步驟：a.製作一種含纖維素的紡絲溶液；b.將紡絲溶液紡成纖維束；c.對纖維束進行清洗、乾燥、捲曲、以及增光澤等加工程序，以便在頂鍛室內將纖維束捲曲成至少具有18彎曲/10cm個彎曲數，然後再切割，並使切割出的填充纖維的吹風箱的高度比例在4至15之間，或最好是在6至14之間。
本發明的方法最好是使用一種胺基官能基化的增光澤劑。
本發明的方法最好以矽油作為增光澤劑。
增光澤塗層也是決定填充纖維之開鬆性能及加工特性的一個重要條件。增光澤塗層應佔增光澤纖維總重量的0.3%至3.0%(重量百分比)。
最好是在乾－濕紡絲程序(例如一種已知的溶解性纖維程序)中以含水胺氧化物或離子液體作為纖維素的溶劑將纖維紡絲。
要達成本發明之目標亦可採用一種單一纖維纖度0.7dtex至6.0dtex(或最好是0.8dtex至3.0dtex)的纖維 素填充纖維作為寢具及衣服的填充材料，且此種纖維素填充纖維具有一增光澤塗層，且在頂鍛室內形成之捲曲的彎曲數至少是18彎曲/10cm。
此種纖維素填充纖維的吹風箱高度比例在4至15之間，或最好是在6至14之間。
此種纖維素填充纖維可以與絨毛及/或羽毛混合，也可以與聚酯、聚乳酸、及/或聚丙烯混合。此種纖維素填充纖維亦可與天然纖維(例如木棉纖維或白楊樹纖維)混合。
第1圖為含有如本發明之從經壓縮打包成捆的纖維中所取出的例示性纖維之燒杯；第2圖描繪如本發明之例示性吹風箱與噴嘴；第3圖為含有如本發明之以吹風箱開鬆的例示性纖維之燒杯；第4圖描繪如本發明之開鬆分數為9分的例示性纖維。
 彎曲數的測定：
按照專利WO 95/24520提出的方法測定彎曲數。
吹風箱試驗(blow box test)：
可以在實驗室中利用以下描述的方法--也就是所謂的吹風箱試驗--檢驗與絨毛及羽毛混合之填充纖維的開鬆性能：吹風箱是一個矩形的金屬容器，其底面是開放的，頂面則覆蓋一片可透氣的金屬篩網。吹風箱的尺寸為20×15×20cm(長×寬×高)，也就是說容積為6公升。位於頂面之可透氣金屬篩網的篩眼大小約為0.8mm。從一個噴嘴噴出的固定不變的空氣流通過金屬篩網將纖維捲揚起來。多餘的空氣也是通過金屬篩網向外流出。
按照以下方式測定開鬆性能，為了獲得可靠的結果，每次計算均應取兩次試驗的平均值：
測定原始高度：
用手從經壓縮打包成捆的纖維中取出5g未經機器開鬆的纖維，首先按照BISFA規範(BISFA手冊“嫘縈、纖維束、溶解性纖維、醋酸纖維、纖維及絲束的試驗方法”，2004年版)在標準大氣(20℃，相對濕度65%)的環境中進行預處理，然後小心的將經過預處理的纖維放到一個容量3000ml、直徑14.5cm的燒杯中，並測量裝填高度。
接著將這些纖維放到吹風箱內。經由一個噴嘴在金屬篩網上方1cm的位置向吹風箱內吹入空氣(吹入斷面4mm)，以便使纖維捲揚起來並開鬆，如第2圖所示，吹入空氣時應將噴嘴之噴頭部分置於距吹風箱右邊邊緣6cm處並傾斜45度對準吹風箱中心。
計算吹風箱高度：
如第3圖所示，接著小心的將在吹風箱內開鬆的纖維重新放回容量3000ml、直徑14.5cm的燒杯中，並重新測量裝填高度。
計算吹風箱高度比例：
所謂吹風箱高度比例是指將吹風箱高度除以原始高度 所得的商。
另外再以目視方式按照以下的評分標準對纖維的開鬆性能進行評分：1分：無任何開鬆性能5分：一半的纖維有開鬆10分：所有的纖維都有開鬆
第4圖的例子顯示分數為9分的纖維開鬆狀況。
實施例： 實施例1(供比較之用)：
按照已知的方法經由擠壓纖維素在胺氧化物中的含水溶液形成單一纖維纖度1.7dtex的溶解性纖維，並在一個乾－濕紡絲程序中凝結，然後利用現有技術在絨頭織物加工程序中對纖維進行切割、清洗、乾燥、以及以矽油增光澤等加工步驟，最後使纖維具有一個佔纖維總重量0.8%至1.2%(重量百分比)的增光澤塗層。增光澤塗層佔纖維總重量的比例不是一個固定的數值，因為即使是很小心的將增光澤劑塗上去，在纖維中的塗層仍會在一定範圍內變動。利用市面常見的Autefa公司生產的打包機按照生產規模的需求將所獲得的纖維壓縮打包成捆。然後按照前面所述的方法取樣。
實施例2及實施例3(使用本發明的方法)：
按照已知的方法經由擠壓纖維素在胺氧化物中的含水 溶液形成單一纖維纖度1.7dtex的溶解性纖維，並在一個乾-濕紡絲程序中凝結，然後在纖維束加工程序中對纖維進行清洗、乾燥、在頂鍛室內捲曲、以及以胺基官能基化的矽油(型號：Wacker finish CT96E)增光澤等加工步驟，最後使纖維具有一個佔纖維總重量0.7%至0.9%(重量百分比)的增光澤塗層。接著再將纖維束切割。利用市面常見的Autefa公司生產的打包機按照生產規模的需求將所獲得的纖維壓縮打包成捆。然後按照前面所述的方法取樣。
利用本發明的方法製造之纖維的開鬆性能遠優於以現有技術製造之纖維。

Claims (13)

  1. 一種單一纖維纖度為0.7dtex至6.0dtex的纖維素填充纖維，其特徵為：具有包含一種胺基官能基化的增光澤劑之增光澤劑塗層，且在頂鍛室內形成之捲曲的彎曲數至少是18彎曲/10cm，且該填充纖維之吹風箱的高度比例在4至15之間。
  2. 如申請專利範圍第1項的填充纖維，其中彎曲數是18至50彎曲/10cm。
  3. 如申請專利範圍第1項的填充纖維，其具有一增光澤劑塗層，且其重量佔經增光澤纖維總重量的0.3%至3.0%(重量百分比)。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的填充纖維，其中增光澤劑是一種矽油。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項的填充纖維，其中其具有一介於6mm至20mm之間的穩定纖維長度。
  6. 一種製造如申請專利範圍第1項的單一纖維纖度為0.7dtex至6.0dtex之纖維素填充纖維的方法，具有以下的步驟：a.製作一種含纖維素的紡絲溶液；b.將紡絲溶液紡成纖維束；c.對纖維束進行清洗、乾燥、捲曲、以及增光澤等加工程序；其特徵為：在頂鍛室內將纖維束捲曲成至少具有18彎曲/10cm個彎曲數，然後再切割，並使切割出的填充纖 維的吹風箱的高度比例在4至15之間。
  7. 如申請專利範圍第6項的方法，其中增光澤劑是一種胺基官能基化的增光澤劑。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項的方法，其中增光澤劑是一種矽油。
  9. 如申請專利範圍第6項的方法，其中纖維具有一增光澤劑塗層，且其重量佔經增光澤纖維總重量的0.3%至3.0%(重量百分比)。
  10. 如申請專利範圍第6項的方法，其中纖維是在乾-濕紡絲程序中被紡絲。
  11. 一種如申請專利範圍第1項的單一纖維纖度為0.7dtex至6.0dtex的纖維素填充纖維作為寢具及衣服的填充材料之用途。
  12. 如申請專利範圍第11項之用途，其中該填充纖維與絨毛及/或羽毛混合。
  13. 如申請專利範圍第11項之用途，其中該填充纖維與聚酯、聚乳酸、聚丙烯、木棉、及/或白楊樹製成的纖維混合。
TW097125595A 2007-07-11 2008-07-07 具有改良開鬆性能之填充纖維，其製法及用途 TWI495768B (zh)

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