Волокно на основе сложного полиэфира

 

Изобретение относится к усовершенствованию полиэфирных волокон и может быть использовано в изделиях в качестве набивочного материала. Полиэфирное волокно спиральной конфигурации со степенью извитости около 24 завитков на 1 дм или менее, высотой после сжатия от около 0,75 до 1,25 см, пористостью, по меньшей мере, 10% по объему и покрытое долговечным придающим лоск средством для обеспечения внутреннего трения штапельной прокладки 0,27 или менее и имеет укрутку около 35% или более. Изделие с заполнителем из полиэфирного волокна по данному изобретению в качестве набивочного материала. Технический результат - получение допустимо недорогого набивочного и/или изолирующего материала, особенно в постельных принадлежностях и предметах одежды. 2 с. и 3 з.п. ф-лы, 8 табл.

Изобретение относится к усовершенствованиям полиэфирных волокон, более конкретно к таким волокнам, которые являются полезными в качестве набивочного материала, особенно таких волокон, которые имеют спиральную конфигурацию.

Предпосылки к созданию изобретения Набивочный материал на основе полиэфирного волокнистого заполнителя (иногда называемый здесь как полиэфирный волокнистый заполнитель) становится весьма приемлемым как допустимо недорогой набивочный и/или изолирующий материал, особенно для подушек, а также для упругих прокладок и других материалов домашних принадлежностей, включая другие постельные материалы, такие как спальные мешки, мягкие прокладки матрацев, стеганые одеяла и стеганые утеплители, и включая пуховые стеганые изделия и в одежде, такой как парки (одежда эскимосов) и другие изолирующие предметы одежды, благодаря его объемности, эстетическим качествам и различным преимуществам перед другими заполнителями, которые в настоящее время производят и коммерчески используют в больших количествах. "Извитость" является очень важной характеристикой. "Извитость" обеспечивает объемную массу, что является весьма существенным требованием для волокнистого заполнителя. Средства, придающие лоск, относящиеся к используемым в технике и здесь далее, предпочтительно применяют для улучшения эстетических свойств. Как и для любого продукта предпочтительно, чтобы желательные свойства не разрушались во время продолжительного использования, это рассматривают, в общем смысле, как долговечность. Полые полиэфирные волокна предпочтительнее плотных (сплошных) элементарных волокон, и усовершенствования нашей возможности получать полиэфирный волокнистый заполнитель из полого волокна с круглой периферией стали важной причиной для коммерческой приемлемости полиэфирного волокнистого заполнителя как предпочтительного набивочного материала. Примерами известных ранее поперечных сечений являются сечения с единственным продольным каналом (порой), как описано Tolliver, USP 3772137 и Glanzstoff, GB 1168759, и мультипористые волокна, включая волокна с 4 отверстиями (порами), такие как описано в ЕРА 267684 (Jones and Kohli), и волокна с 7 отверстиями, описанные Broaddus, USP 5104725, все они используются коммерчески в качестве набивочного материала на основе полиэфирного волокнистого заполнителя из полого волокна. Наиболее коммерческий набивочный материал используется в форме резаных волокон (часто называемый как штапель), но некий набивочный материал, включающий полиэфирный волокнистый заполнитель, используется в форме нерегистрированных жгутов непрерывных элементарных волокон, как описано, например, Watson, в патентах США 3952134 и 3328850. Мы используем здесь оба термина "волокно" и "элементарное волокно" включительно, не предназначая использование одного термина для исключения другого.

Обычно по экономическим причинам набивочный материал на основе полиэфирного волокнистого заполнителя, особенно в форме штапеля, делают объемным путем механического придания извитости (или гофрирования) обычно в аппарате с камерой для придания извитости, который обеспечивает 2-мерную извитость типа зиг-заг, как сообщается, например. Halm et al., патент США 5112684. Однако синтетическим элементарным волокнам может быть придана извитость другого и 3-мерного типа различными средствами, такими как подходящее асимметричное резкое охлаждение или использование двухкомпонентных элементарных волокон, как сообщается, например, Marcus в USP 4618531, который относится к получению повторно вспушиваемых волокнистых комочков (которые иногда называются в торговле как "кластеры") беспорядочно распределенных, спутанных, спирально извитых волокон полиэфирного волокнистого заполнителя, и в USP 4794038, который относится к получению волокнистых комочков, содержащих связующее волокно (в дополнение к полиэфирному волокнистому заполнителю), так что волокнистые комочки, содержащие связующее волокно, могут быть сформованы, например, в скрепленные изделия путем активации связующих волокон. Такие волокнистые комочки обоих типов представляют существенный коммерческий интерес, так как существует проблема обеспечения усовершенствованного полиэфирного волокнистого заполнителя, имеющего "спиральную извитость". Термин "спиральная извитость" часто используется в технике, но способы, используемые для придания синтетическим элементарным волокнам спиральной конфигурации (возможно, более точный термин, чем спиральная извитость), не включают в себя процесс "придания извитости" в механическом смысле, но синтетические элементарные волокна приобретают свою спиральную конфигурацию спонтанно во время их формирования и/или переработки, как результат различий между участками поперечных сечений элементарных волокон. Например, асимметричное резкое охлаждение может придать "спиральную извитость" однокомпонентным элементарным волокнам, а двухкомпонентные элементарные волокна эксцентрического поперечного сечения, предпочтительно с расположением компонентов бок о бок, но также и с одним компонентом, смещенным по отношению к центру, могут приобретать спиральную конфигурацию самопроизвольно.

Давно известно, что такие спиральные двухкомпонентные волокна имеют преимущества перед механически извитыми заполняющими волокнами, как указано, например, Clarke et al., в патенте США 3595738. Clarke называет такие волокна как "обладающие трехмерной извитостью реверсивного (возвращающегося к исходному состоянию) спирального типа", и это верно, так как спирали относятся к реверсивному спиральному типу. Для удобства здесь мы будем в большинстве случаев просто считать такие полиэфирные волокна как имеющие спиральную конфигурацию. Однако Clarke подчеркивает, что эти преимущества "обеспечиваются, очевидно, только, когда мера спиральной извитости находится в конкретных пределах", и что "если элементарные волокна имеют менее чем около 8 завитков на дюйм и показатель извитости менее чем около 40%, заполняющий или набивочный материал, изготовленный из них, имеет низкое сопротивление сжатию". Clarke сообщает (в Таблице наверху колонок 5 и 6), что характеристики ватных холстов из полиэфирного волокна "Образца 1 и Образца 2", имеющего "Среднее число завитков" 7 и 8 (на дюйм, т.е. 27,5 и 31,5 з./дм (CPdm), завитков на дм) и "Средний показатель извитости (С1) в процентах" 39 и 52, были "Кардный прочес волокна низкокачественный; слабая когезия нетканого материала (ватки). Объемная масса: низкое сопротивление сжатию", и что другие образцы, имеющие "Среднее число завитков" по меньшей мере 10 (почти 40 з./дм), были "намного лучше" таких образцов 1 и 2.

Относительно немногие спиральные двухкомпонентные волокна с продольными порами были открыты или были доступны до настоящего времени. Clarke не раскрывает никаких таких волокон с порами. Усовершенствованный тип двухкомпонентного полиэфирного мультипористого волокна спиральной конфигурации (спиральной извитости) для волокнистого заполнителя раскрыт Hernandez et al. в патентах США 5458971 и 5683811. Hernandez также описывает известные ранее волокна с единственной порой, коммерчески продаваемые как H18Y поставщиком Unitika (кто, очевидно, также продает другие полые элементарные волокна, упоминаемые под другими обозначениями, такие как Н18Х), и как 7-HCS, продаваемые Sam Yang, и измеренные свойства таких волокон, которые обсуждаются здесь далее в качестве сравнения.

Краткое описание изобретения Мы обнаружили согласно данному изобретению, что доктрина Clarke противоречит неожиданным преимуществам, которые мы обнаружили в работоспособности спиральных волокон с продольными порами (таких как изученные в общем Hernandez) в качестве усовершенствованного набивочного материала при условии, что спиральные волокна получают с высокой пористостью, низкой степенью извитости (CF) и слабым трением.

Таким образом, мы предоставляем полиэфирные волокна спиральной конфигурации, со степенью извитости (CF) около 24 завитков на дм (з./дм, соответственно около 6 завитков на дюйм, з./дюйм) или менее, с укруткой (CTU)) около 35% или более, BL2 от около 0,75 до около 1,25 см (соответственно от около 0,30 до около 0,50 дюйма, пористостью (VC) по меньшей мере 10% по объему, и ставим условием то, что их покрывают долговечным придающим лоск средством, чтобы обеспечить трение штапельной прокладки (SPF) 0,27 или менее. Параметры объясняются здесь далее под заголовком "Методы испытаний".

Предпочтительно волокна изобретения обеспечиваются одним или несколькими из следующего, CF 22 з./дм (5,5 з./дюйм) или менее, CF по меньшей мере 12 з. /дм (3,0 з./дюйм), CTU по меньшей мере 37%, CTU вплоть до 45%, BL2 по меньшей мере около 0,95 см (соответствует около 0,38 дюйма), BL2 вплоть до около 1,15 см (соответствует около 0,45 дюйма), VC по меньшей мере 18%, VC вплоть до такой большой, как 28%, и/или SPF по меньшей мере 0,21.

Согласно другому аспекту изобретения мы предоставляем полиэфирные волокна спиральной конфигурации со степенью извитости (CPI, з./дюйм) около 6 завитков на дюйм (24 завитка на дм) или менее, с укруткой (CTU) около 35% или более и высокой пористостью (VC) по меньшей мере 18% по объему и ставим условием, что они покрываются долговечным придающим лоск средством, чтобы обеспечить трение штапельной прокладки (SPF) 0,27 или менее. Такие волокна предпочтительно обеспечиваются одним или несколькими из следующего, CPI 5,5 или менее, CPI 2,5 или более, CTU по меньшей мере 37%, CTU вплоть до 45%, VC вплоть до такой большой, как 28%, SPF по меньшей мере 0,21.

Согласно данному изобретению представлено изделие с заполнителем, содержащее полиэфирные волокна по любому из пунктов 1-4 формулы в качестве набивочного материала, который, если желательно, смешивают с другими набивочными материалам, и другие аспекты такого усовершенствованного набивочного материала, как мы раскрыли или как известно специалистам в этой области техники.

Подробное описание изобретения Многое из технологии, имеющей отношение к полиэфирному элементарному волокну, раскрыто в литературе, упоминавшейся здесь выше, что таким образом конкретно включается здесь ссылкой. Хотя изобретение более конкретно описывается в отношении двухкомпонентных волокон, таких как изначально раскрытые Hernandez в патенте США 5458971, упомянутом выше, содержание которого включается здесь ссылкой, думается, что изобретение не должно ограничиваться только такими конкретными волокнами, но, как полагают, должно распространяться более широко на заполняющие волокна спиральной конфигурации, высокой пористости, низкой степени извитости и с низким трением. Мультипористые волокна являются особенно предпочтительными. Под мультипористыми волокнами здесь мы подразумеваем волокна, имеющие более чем одну продольную пору. Обычные величины dpf (весовые номера элементарного волокна в денье) также раскрыты в источнике, упомянутом здесь выше, например, у Hernandez. Опыт, такой как у Hernandez, также учит, как контролировать и изменять свойства волокна с тем, чтобы добиться выгод, таких которые достижимы согласно данному изобретению.

Методы испытаний Упомянутые здесь параметры являются стандартными параметрами и упоминаются в цитируемой здесь литературе так же, как и методы для их измерения. Так как методы могут изменяться, особенно для измерения объемной массы, используемые здесь методы кратко суммированы.

Свойства волокна Свойства волокон измеряют, главным образом, по существу так, как описано Tolliver в патенте США N 3772137 и как упоминается Hernandez в патенте США N 5458971. BL1 и BL2 являются объемными свойствами волокон, которые являются обычно TBRM измерениями (испытания свойств волокна в массе) высоты под нагрузкой в дюймах, но переведенными в метрические эквиваленты, т.е. здесь в см (а действительные измерения в дюймах даны потом в круглых скобках для Таблиц).

Степень извитости (CF) Эти измерения делают, как описано Tolliver в патенте США N 3772137. В таблицах, которые следуют в Примерах здесь далее, измерения на дюйм переведены в з./дм (завитки на дм), которые даны первыми числами в Таблицах (в сопровождении величинами в завитках на дюйм в круглых скобках).

Свойства изделий с заполнителем Изделия, изготовленные из набивочного материала, имеющие наиболее эффективную объемную массу или степень заполнения, будут иметь наибольшую центральную высоту. "Начальную высоту" (IH) центра изделия, такого как подушка, под нулевой нагрузкой определяют после разминания в противоположные углы изделия несколько раз (повторное взбивание) и помещения подушки на чувствительную к нагрузке платформу тестера Instron и измерения и записи ее "Начальной высоты" (IH) в дюймах под нулевой нагрузкой (метрический эквивалент (см) также приведен в таблицах в круглых скобках). В случае изделий, подобных стеганому одеялу или ватину, стадию взбивания исключают. Тестер Instron снабжают металлической дисковой прессующей стойкой диаметром 4 дюйма (около 10 см). Прессующую стойку побуждают сжимать изделие путем непрерывного повышения нагрузки до тех пор, пока она не достигнет 20 фунтов (около 9 кг). Перед действительным циклом сжатия, когда измерения (включая IH) делают и записывают, изделие подвергают одному полному циклу сжатия под нагрузкой 20 фунтов (9 кг) и освобождения от нагрузки для кондиционирования. Затем получают кривую высоты против сжатия под нагрузкой путем определения высот изделия при различных нагрузках через секундный цикл сжатия. Мягкость может быть определена путем измерения отрицательного наклона при точке вдоль кривой. Для количественной оценки этого исходные данные вначале представляют в виде многочлена третьего порядка. Наклон кривой рассчитывают из первого производного многочлена при желательной нагрузке. Начальную мягкость обозначают "IS". Субъективные оценки показывают нам, что IS более чем 1,0 является очень желательной коммерчески. Таким образом, более высокая величина "Начальной мягкости" (IS) обозначает более мягкое изделие. Опорная ответная реакция (SR) представлена этим наклоном при опорной нагрузке; для подушки выбирают наклон при 8 фунтах (3,6 кг), чтобы наилучшим образом выразить ответную реакцию на массу головы человека, и обозначают здесь "SR₈". Как IS, так и SR₈ измеряют в дюймах/фунт (метрический эквивалент (см/кг) также приводят в Таблицах в круглых скобках).

Укрутку (CTU) жгута, пучков и отдельных волокон измеряют следующим образом.

Укрутка жгута Для измерения подготавливают жгут известного весового номера в денье длиной 1,5 м, делая узлы на обоих концах. Полученный образец подвергают воздействию нагрузки 125 мг/денье. Два металлических зажима помещают поперек растянутого жгута на расстоянии друг от друга точно 100 сантиметров. Два конца жгута обрезают в пределах 1-2 дюймов за зажимами. Полученный отрезанный жгут подвешивают вертикально и восстановленную длину извитого шнура между зажимами измеряют с точностью до 0,5 сантиметра. Укрутку жгута рассчитывают, используя следующее уравнение:
где А обозначает растянутую длину, 100 сантиметров, В обозначает сокращенную извитостью длину в сантиметрах.

Укрутка пучка
Собирают в параллельный пучок извитые волокна длиной >1 дюйма (2,5 см), взвешивают и измеряют растянутую длину. Исходя из массы и длины, определяют весовой номер пучка в денье. Пучок закрепляют зажимом вблизи каждого конца. Одним зажимом пучок подвешивают вертикально и ко второму зажиму прикладывают достаточный груз, чтобы общая нагрузка, включая зажим, составила 125 мг/денье. Длину растянутого пучка между зажимами измеряют с точностью до миллиметра и записывают как А, растянутую длину. Делают отметку на пучке волокна на месте нижнего зажима и груз удаляют. Длину между отметкой и верхним зажимом измеряют и записывают как В, восстановленную длину. Укрутку рассчитывают по

Укрутка единственного волокна
Для отдельных волокон нормальной штапельной длины исходную длину извитого волокна берут такую, чтобы она была той же, что и восстановленная длина извитого волокна. Отдельное волокно зажимают вблизи одного конца и подвешивают вертикально. Расстояние до конца извитого волокна измеряют с точностью до миллиметра и записывают как В, начальную длину извитого волокна. С помощью ткацких щипцов конец волокна зажимают и оттягивают, чтобы оно только стало ровным. Длину растянутого волокна от верхнего зажима до конца волокна измеряют и записывают как А, растянутую длину. Укрутку в % рассчитывают по формуле

Когда извитость элементарного волокна полностью восстанавливается, так что элементарное волокно возвращается к своей первоначальной извитой длине, тогда % CTU приблизительно подобен Показателю извитости, как описано Clarke в патенте США 3595738.

Трение измеряют методом SPF (Трения штапельной прокладки), как описано здесь далее, и, например, в Патенте США 5683811, упомянутом выше.

Как используется здесь, штапельную прокладку из волокон, трение которых должно быть измерено, прокладывают между грузом наверху штапельной прокладки и основанием, которое находится внизу штапельной прокладки и смонтировано на нижнем ползунке машины Instron 1122 (изделие Instron Engineering Corp, Canton, Mass).

Штапельную прокладку получают путем прочесывания штапельных волокон (используя валично-шляпочную чесальную машину SACO-Lowell) для формирования прочесанного холста, который режут на части длиной 101,6 мм и шириной 63,5 мм с волокнами, ориентированными по длине прочесанного холста. Достаточное количество частей складывают стопой (друг на друга), чтобы масса штапельной прокладки была 1,5 г. Груз наверху штапельной прокладки имеет длину (L) 47,8 мм, ширину (W) 38,6 мм и высоту (Н) 37,1 мм и массу 496 г. Поверхности груза и основания, которые находятся в контакте со штапельной прокладкой, покрывают наждачной тканью (абразивные частицы находятся в диапазоне 220-240), так чтобы эта наждачная ткань осуществляла контакт с поверхностями штапельной прокладки. Штапельную прокладку помещают на основание. Груз помещают на середину прокладки. Линию из найлонового монофила (искусственного конского волоса) прикрепляют к одной из меньших вертикальных (W•Н) поверхностей груза и пропускают вокруг небольшого блока к верхнему ползунку Instron, делая угол оборота 90 градусов вокруг блока.

Компьютером, присоединенным через интерфейс к Instron, дают сигнал к началу испытания. Нижний ползунок Instron перемещают вниз со скоростью 317,5 мм/мин. Штапельную прокладку, груз и блок также перемещают вниз с основанием, которое смонтировано на нижнем ползунке. Натяжение найлонового монофила усиливается, когда его растягивают между грузом, который перемещают вниз, и верхним ползунком, который остается неподвижным. Натяжение прилагают к грузу в горизонтальном направлении, которое является направлением ориентации волокон в штапельной прокладке. Первоначально, внутри штапельной прокладки нет смещения или оно небольшое. Усилие, прилагаемое к верхнему ползунку Instron, отслеживают с помощью динамометрического датчика, и оно повышается до порогового уровня, когда волокна в прокладке начинают смещаться относительно друг друга. (Из-за наждачной ткани на поверхностях раздела со штапельной прокладкой на этих поверхностях раздела происходит маленькое относительное смещение; по существу какое-либо смещение является результатом того, что волокна внутри штапельной прокладки движутся относительно друг друга.) Уровень порогового усилия указывает, что требуется преодолеть статическое трение волокна с волокном, и его регистрируют.

Коэффициент трения определяют путем деления измеренного порогового усилия на массу груза 496 г. Восемь величин используют для расчета среднего SPF. Эти восемь величин получают, производя четыре замера на каждом из двух образцов штапельной прокладки.

Изобретение далее иллюстрируется следующими Примерами; все части и проценты даны по массе, за исключением иначе указанных; пористость продуктов согласно изобретению измеряют по объему, как описано Most в патенте США 4444710, но обычно часто дают по площади, как описано Broaddus в патенте США 5104725. Для формования 3-пористого полиэфирного волокна используют многоканальный капиллярный мундштук, как показано и описано Hernandez в патенте США 5458971.

Пример 1
Двухкомпонентные типа бок о бок элементарные волокна получают и перерабатывают по существу, как описано в Примере 1 патента США 5458971, за исключением того, что описано здесь далее. Объединенное количество полимера, пропускаемого через систему, составляет 210 фунт/ч (около 95,5 кг/ч), где два потока расплавленных полимеров объединяют, направляя их бок о бок в соотношении 88,5% (А) и 11,5% "В" при температуре полимера "В" 284^oС, используя дозирующую пластину с отверстиями непосредственно над каждым из 1176 капилляров мундштука, и формуют волокна при скорости 0,1786 фунт/ч/капилляр (0,081 кг/ч/капилляр) и 900 ярд/мин (823 м/мин). Полученные последующим сращиванием элементарные волокна (с тремя продольными порами одинаковых размеров и на равных расстояниях друг от друга параллельно оси волокна) резко охлаждают в поперечном потоке воздухом при 55^oF (18^oC) при потоке 880 куб. фут/мин (25 м³/мин), чтобы получить элементарные волокна, имеющие пористость около 20% и весовой номер (титр) после формования 18 dpf (20 дтекс). Несколько таких пучков элементарных волокон группируют вместе, чтобы сформировать жгут, который обычно вытягивают в зоне горячей вытяжки с распылением влаги при 90^oС, используя степень вытяжки 3,15х, и затем немедленно охлаждают до 45^oС и натяжение устраняют, позволяя элементарным волокнам приобретать свойственную им спиральную извитость. Придающее лоск средство, содержащее полиаминосилоксан, наносят на жгут, полученный жгут укладывают на конвейер, подвергают релаксации в печи при 175^oС, охлаждают и наносят антистатик в количестве около 0,12% (от массы волокна). Окончательный релаксированный жгут, имеющий номинальный весовой номер в денье 459000 (509500 дтекс) режут обычным способом на отрезки длиной 3 дюйма (76 мм). Свойства полученного образца измеряют и приводят в Таблице 1, как Образец 1А. Этот Образец 1А является предпочтительным согласно изобретению.

Свойства другого образца, имеющего более низкую степень извитости, ниже диапазона, предпочтительного согласно изобретению, также приводят в Таблице 1 как Образец 1В.

Для сравнения, свойства образца, который не соответствует изобретению, но изготовлен подобным образом, за исключением того, что полимерное соотношение и температуру полимера подбирают так, чтобы получить более высокую степень извитости, как требует Clarke в патенте США 3595738, приводят в Таблице 1 как Образец 1X. Сравнение трех величин SPF указывает на соответствие между низкой CF (которая является желательной согласно изобретению) и низким SPF (которое также является желательным согласно изобретению).

Подушки изготавливают путем резки волокон на отрезки длиной 1-1/8" (2,9 см), разрыхления волокон и вдувания в чехол 20 дюймов • 26 дюймов (51 см • 66 см) из 100%-ной хлопковой ткани с плотностью (контом) 200. Хлопковая ткань с контом 200 обозначает число хлопковых нитей в 1 дюйме основы плюс число хлопковых нитей в 1 дюйме утка, равное 200, 1 дюйм равен около 2,5 см. Уток приспосабливают к тому, чтобы давать 16 унций (0,45 кг) волокна в каждую подушку. Затем измеряют высоту подушек под нагрузками 0,3, 1, 5, 10, 15 и 20 фунтов (0,14, 0,45, 2,3, 4,5, 6,8 и 9 кг). Начальную мягкость (IS) и опорную реакцию (SR₈) измеряют, как описано, и представляют в Таблице 1.

Измерения подушек и субъективные оценки показывают, что Образец 1X (из волокон, имеющих высокую степень извитости) явно уступает по мягкости двум другим. Образец 1В с наименьшей степенью извитости не имеет такой хорошей опорной реакции по сравнению с Образцом 1А. Образец 1А имеет высокую начальную мягкость в сочетании с хорошей опорной реакцией, так что дает наилучшие результаты и является предпочтительным.

Пример 2
2(1) - Двухкомпонентные элементарные волокна получают и перерабатывают по существу, как описано в предыдущем Примере 1, за исключением следующего. Объединенное количество полимера, пропускаемого через систему, составляет 170 фунт/ч (около 77 кг/ч), где два потока расплавленных полимеров объединяют, направляя их бок о бок в соотношении 88% "А" и 12% "В" при температуре полимера "В" 283^oС и формуют элементарные волокна при 600 ярд/мин (550 м/мин) при скорости 0,144 фунт/ч/капилляр (0,066 кг/ч/капилляр) и резко охлаждают потоком воздуха 1250 куб.фут/мин (35 м³/мин), чтобы получить элементарные волокна, имеющие пористость около 22%. Пучки элементарных волокон группируют вместе, чтобы сформировать жгут, имеющий весовой номер в денье окончательного релаксированного жгута 506000 (562000 дтекс) и затем вытягивают 3,5х, и, наконец, режут обычным способом на отрезки длиной 3 дюйма (76 мм). Свойства измеряют и приводят в Таблице 2А, так же, как свойства Т-514 для сравнения. Т-514 - это смесь обработанных для придания лоска, механически извитых поли(этилентерефталатных) волокон с номером 5,5 dpf (6 дтекс), длиной отрезков около 3 дюймов (7,5 см), которые коммерчески доступны от DuPont и содержат смесь 7-пористых волокон, как описано Broaddus в патенте США 5104725, и 4-пористых волокна, как описано в ЕРА 267684 (Jones and Kohli), и их сравнивают с волокнами Примера 2(1), как описано здесь далее.

2(2) - Двухкомпонентные элементарные волокна с несколько более высоким номером dpf формуют и перерабатывают по существу, как описано в предыдущем Примере 2.1, за исключением использования объединенного количества полимера, пропускаемого через систему, 210 фунт/ч (около 96 кг/ч), температуры полимера "В" 285^oС и скорости формования 900 ярд/мин (823 м/мин), и жгут вытягивают 3,15х при 98^oС и подвергают релаксации (после обработки средством, придающим лоск, и предоставления жгуту возможности "свободно падать" на движущуюся конвейерную ленту) при 170^oС, чтобы получить весовой номер релаксированного жгута в денье 825000 (917000 дтекс). Свойства измеряют и также показывают в Таблице 2А.

Таблица 2А также включает свойства коммерческого продукта, продаваемого Sam Yang, обозначенного как "7-HCS", для сравнения. 7-HCS упоминается в указанном патенте США 5458971; пористость (VC) 7-HCS измеряют по площади из увеличенной фотографии поперечных сечений срезов. Степень извитости 7-HCS дают звездочкой (*), так как она изменчивая в диапазоне от 13 до 21 з./дм (3,4 до 5,4 з./дюйм); это указывает на плохую однородность продукта для 7-HCS.

Резаные волокна из Примера 2(1) и из Т-514 перерабатывают в ватные холсты и делают из них ватные одеяла, весящие 12 унций/кв.ярд (0,4 кг/м²), используя обычный процесс простегивания. Ватное одеяло из Примера 2(1) субъективно оценивают как более мягкое, имеющее более высокую степень заполнения, более быстрое восстановление после сжатия и более хорошую драпируемость, чем ватное одеяло, изготовленное подобным образом из коммерческой смески Т-514. Испытание ватных одеял на пушистость (с помощью Теста с динамической нагрузкой ТТМ) и на тепловое сопротивление (согласно British Standard BS 5335: 1984) подтверждает, что ватное одеяло из Примера 2(1) имеет более высокую пушистость и более хорошее отношение тепло к массе (измеренное в изделии специального назначения см²/г), как показано в Таблице 2В, которая дает также усовершенствования (Δ%), достигнутые за счет использования волокна изобретения (а также метрические эквиваленты исходных данных 1Н в круглых скобках в см).

Ватные мини-одеяла также изготавливают путем прочесывания каждого из продуктов Примера 2(1) и Т-514, нарезания прочесов размерами 18,5"•25" (47•64 см) и затем наслаиванием прочесов друг на друга для формирования более тонких и более толстых ватных холстов, полученных таким образом из каждого образца при 8 унциях на кв. ярд (0,3 кг/м²) и 12 унциях на кв. ярд (0,4 кг/м²). Каждый ватный холст закладывают в узкий чехол для одеяла и оценивают на пушистость. Пушистость ватных одеял из Примера 2(1) и из коммерческого волокна Т-514 количественно оценивают путем измерения центральных высот ватных мини-одеял под нулевой нагрузкой в дюймах (см приведены в круглых скобках), как показано в Таблице 2С, с усовершенствованиями (Δ%), достигнутыми за счет использования волокна изобретения.

Подушки изготавливают, как описано в Примере 1, из волокон, указанных в Таблице 2D, и затем проводят измерения высоты при этих нагрузках и высоты при этих сжатиях показывают в Таблице 2D в дюймах (эквиваленты в см даны в круглых скобках).

Как было объяснено предварительно (Методы испытаний изделий с заполнителем), эти данные могут быть лучше исследованы путем вычерчивания графика Высота против Нагрузки, чтобы получить кривую сжатия подушек. Такие расчеты делают, исходя из данных в Таблице 2D, и получают данные для Таблицы 2Е, Н₁₀ и H₂₀, которые являются высотами под такими нагрузками в фунтах. Совершенно очевидно, что коммерческое волокно (7-HCS) уступает волокнам изобретения как в отношении начальной пушистости, так и по ответной реакции на нагрузку в опорном участке, т. е. изменению высоты между Н₁₀ и Н₂₀. Расчет дельта-изменения в высоте как процентной доли против 7-HCS показывает, что эти волокна изобретения не "бездонные", но продолжают создавать опору при более высоких нагрузках, фунты, демонстрируя в то же время желательную степень мягкости при низких нагрузках. Эти данные подтверждают, что волокно 7-HCS из техники (которое имеет низкую степень извитости) показывает результаты, как предсказывал Clarke, т.е., что волокно обеспечивает меньшую опору и меньшую ответную реакцию на нагрузку (изменение в высоте) на месте этой опоры. Неожиданно, однако волокна согласно нашему изобретению, обнаруживают существенно отличающееся и более хорошее поведение, а именно превосходную начальную высоту, мягкость более чем 1,0, и даже достаточную опору, как подтверждается их удерживанием высоты и ответной реакцией на нагрузки сверх Н₁₀.

В противоположность 7-HCS (известное ранее волокно, имеющее низкую пористость), H18Y является известным волокном, имеющим высокую пористость. Как можно видеть из результатов измерений в Таблице 1А Hernandez патент США 5458971, волокна H18Y не дают BL2 от около 0,75 до около 1,25 см, но значительно более высокую величину BL2 1,42 см, которая не входит в объем данного изобретения. Эффект от изменения пористости волокон данного изобретения показан в следующем Примере 3.

Пример 3
Спирально извитые двухкомпонентные волокна различной пористости получают, как описано в Примере 1, за исключением того, что количества охлаждающего воздуха подбирают, чтобы сделать изменения в % пустот (пор). Полученные волокна режут на отрезки 2,5 дюйма (64 мм), прочесывают в ватные холсты, режут на квадраты 6 дюймов (15 см) и накладывают друг на друга до общей массы ватного холстика 20±0,3 грамма. Начальные высоты ватных холстиков измеряют в дюймах (метрические эквиваленты даны в скобках). Результаты суммируют в Таблице 3.

Как можно видеть из данных, более высокие пористости дают увеличенную высоту ватного холстика (более высокая пушистость).

Мы обнаружили, что когда степень извитости и CTU очень низки, SPF также намного ниже, только 0,18, и полученное волокно не имеет достаточного сцепления для удовлетворительной переработки на чесальной машине. Такое волокно с низким SPF может быть, однако, переработано иначе, например, путем сдувания (пневматического настилания или трепания).

Пример 4
Волокно примера 4Х получают по существу, как описано в Примере 1, за исключением того, что аминосилоксан распыляют только на некоторые из волокон, которые дают образец SPF 0,32, где трение волокна о волокно более высокое, чем желательно, согласно изобретению. Часть этого образца, однако, погружают в 0,5%-ный раствор аминосилоксана, чтобы гарантировать полное покрытие поверхности, и полученное волокно (4А) с поверхностным покрытием отверждают при 175^oС в течение 8 минут, чтобы получить SPF 0,26, что является достаточно низкой величиной, чтобы быть желательной согласно изобретению. Волокна 1-1/8 дюйма (29 мм) из обоих образцов вдувают по 16 унций (0,45 кг) в подушки и определяют характеристики полученных подушек. Результаты представлены в Таблице 4, и они показывают, что более низкое трение волокна о волокно дает значительно более пушистую подушку, она является более мягкой и дает более хорошую ответную реакцию на нагрузку 8 фунтов.

Формула изобретения

1. Полиэфирное волокно спиральной конфигурации со степенью извитости около 24 завитков на 1 дм или менее, высотой после сжатия согласно испытаниям свойств волокна от около 0,75 до 1,25 см, пористостью, по меньшей мере, 10% по объему и покрытое долговечным придающим лоск средством для обеспечения внутреннего трения штапельной прокладки, отличающееся тем, что оно имеет укрутку около 35% или более, при этом внутреннее трение штапельной прокладки составляет 0,27 или менее.

2. Волокно по п. 1, отличающееся тем, что пористость равна, по меньшей мере, 18% по объему.

3. Волокно по п. 1, отличающееся тем, что степень извитости равна, по меньшей мере, 12 завитков на 1 дм.

4. Волокно по п. 1, отличающееся тем, что внутреннее трение штапельной прокладки равно, по меньшей мере, 0,21.

5. Изделие с заполнителем, содержащее полиэфирные волокна в качестве набивочного материала, отличающееся тем, что использовано полиэфирное волокно по любому из пп. 1-4.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8

PC4A - Регистрация договора об уступке патента Российской Федерации на изобретение

Прежний патентообладатель:
Е.И.Дюпон де Немур энд Компани (US)

(73) Патентообладатель:
АДВАНСА БВ (NL)

Договор № РД0005608 зарегистрирован 13.01.2006

Извещение опубликовано: 20.03.2006        БИ: 08/2006

---