專利名稱：新型聚酯填絮的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及新式的聚酯填絮，這種填絮中順其單絲長度方向具有多個連續(xù)的孔隙，本發(fā)明還涉及這種填絮的制造方法和用途，以及應(yīng)用這種新型填絮所絮填的制品。
聚酯填絮(有時稱之為聚酯絮填材料)已經(jīng)廣泛用作較為廉價的絮填和/或保暖材料，適用于枕頭、墊褥以及其它家用材料，包括鋪床材料，也用作服飾材料，現(xiàn)已投入大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。最初，象其他種聚酯纖維一樣，所使用的也是圓形截面的實心纖維，這些是所制造的最廉價的纖維，而這種圓形截面的聚酯填絮仍作為商品在使用中。但在約20年以前，人們提出并開始使用中空聚酯纖維，如Tolliver在美國專利3，772，137號和Glanzstoff在英國專利1，168，759號中所披露。Tolliver所提出的是單一中空或中心連續(xù)軸向中空纖維。其空心的優(yōu)選形狀是非圓形截面的，但也披露了截面接近于圓形的孔，并且由于具有單一圓形和非圓形中心孔的中空聚酯填絮要比實心填絮輕得多(密度更小)，并且因為保暖性能更好，也因為更美觀，所以發(fā)展到大規(guī)模生產(chǎn)。近年來，又出現(xiàn)了一種改進的中空聚酯填絮，如歐洲專利申請267，684號所披露，其特點是圍繞著一個實體軸心有四個大小相等、間距相同并且是非圓形截面的空心，于是該單絲的截面為四邊形的外圍輪廓，并由四個直邊和四個圓角所限定，同時還具有鋸齒狀卷曲構(gòu)型并帶有有光滑劑，使之具有很高膨松度和膨松耐久性，并可改進其柔軟性，使之更象天然羽絨填絮。
盡管近數(shù)年來對于已提出和已工業(yè)生產(chǎn)的具連續(xù)軸向孔的聚酯填絮的各種已有構(gòu)型已有若干改進，令人驚異的是按本發(fā)明的改進的聚酯填絮是與以前的構(gòu)型顯著不同并且具有優(yōu)越性，今分別論證如下按本發(fā)明，所提供的聚酯填絮單絲旦數(shù)約為5-20，并且截面的外圍基本上是圓形的，順單絲長度方向有至少7個基本為圓形截面的連續(xù)孔，其中有一條孔大致上是位于中央，其余的孔彼此大小基本相同并以基本相同的間距環(huán)繞著中央孔，并且與中央孔和與單絲外周邊的間距也基本相等。按本發(fā)明的實施方案之一，全部孔隙最好是大小基本相同，并且與相鄰孔隙的間距也都基本相等，于是就構(gòu)成正好七個孔而排列成六邊形，即中央一個孔，六角上有六個孔，在后文中將對此著重說明和討論。
然而，也可以這樣安排，就是使中央孔的截面比各邊孔稍大，同時使邊孔的大小相同并且互相間距相等，而且與中央孔的外圍邊也是等距的，這樣排布的優(yōu)點是具備一個較大的中央孔;按照這個實施方案，各邊孔最好是對稱排布的，并且應(yīng)是偶數(shù)，最好共8個，這樣，連同中央孔一起共9個孔。
優(yōu)選的總孔隙含量一般約為8-25%(按該聚酯單絲的橫截面積計算，取平均值)。
正如本技術(shù)領(lǐng)域已公知并將于后文中說明的那樣，使聚酯填絮發(fā)生卷曲變形對于它的膨松度和膨松度耐久性是十分重要的，卷曲的數(shù)目最好是每英寸大約4-12個卷曲，相當于每厘米大約1.5-5個卷曲。
該種填絮最好用一種耐久性光滑劑進行光滑處理。
按本發(fā)明，還提供此種新型聚酯填絮和它的前體單絲的制備方法，又如后文所述，還包括用此種新型聚酯填絮所絮填的室內(nèi)用具和服飾制品，包括單獨用此種新型聚酯填絮或與其它絮填材料摻混后所絮填的制品。


圖1是本發(fā)明一個實施方案的典型聚酯填絮單絲的橫截面顯微照片。
圖2是一種適用于焙紡圖1所示聚酯填絮單絲的噴絲孔的放大圖。
圖3是表示本發(fā)明另一實施方案的橫截面圖。
本發(fā)明者確信，本發(fā)明的最基本要素是順這種圓形單絲長度的多個連續(xù)孔的數(shù)目和排列方式，以及對于迄今為止所提出的或已使用的聚酯填絮的改進。人們可以推斷，其中至少某些優(yōu)點可通過回顧并與先有技術(shù)的構(gòu)型/橫截面相類比或?qū)Ρ染涂梢缘玫浇忉?，但是對于迄今為止的聚酯填絮而言，相信各個要素的這種組合還是新的。本發(fā)明者相信，圓形的外周形狀是很重要的。本發(fā)明者還相信，位于中央亦即軸心位置的孔也是一個要素;一般來講，按本發(fā)明的聚酯填絮也具有早先由Tolliver所提出的特征，但本發(fā)明的聚酯填絮與Tolliver所發(fā)明的構(gòu)型的區(qū)別在于前者提供多個基本上平行的孔，而后者只有一個孔。歐洲專利申請267，684號是提供了多個基本平行的孔(4個)，因此與只有一個軸心孔的Tolliver的聚酯填絮相比已有某些改進，歐洲專利申請267，684號在幾個方面有其特點，即橫截面的外周基本上是四邊形，有一個實體的軸心，并且只有4個連續(xù)的平行孔，孔本身不是圓形的并且只是位于四邊形的四個角或四個凸瓣部位;正如后文中將指出，本發(fā)明的聚酯填絮有可能改進其卷曲構(gòu)型，而這種卷曲構(gòu)型相信對于先有技術(shù)的聚酯填絮是很難作到，甚至致可能是不能作到的。
雖然本發(fā)明并不拘泥于任何操作原理，或由于所涉及的因素很多并且對所得到的改進仍未有完善的了解而不拘泥于任何推測的道理，但可以推斷本發(fā)明的一個中央孔和多個邊孔的構(gòu)型，由于對相同的孔隙含量能夠具備更高硬挺性，所以抗壓回復性能較優(yōu);并且還可以進一步推斷，在卷曲變形之后，該卷曲構(gòu)型提供了更圓的棱角，而不是有更多鋸齒形或銳角的卷曲構(gòu)型，后一種構(gòu)型是具有相似孔隙含量的先有技術(shù)中的聚酯填絮構(gòu)型在卷曲變形時常會出現(xiàn)的，這樣(再由于橫截面的外周是圓形的)，使用時就可以具備更優(yōu)的摩擦性質(zhì)和更優(yōu)的耐久性。圖1中所示的構(gòu)型即可完全具備上述特點，這種構(gòu)型正好是7個孔，它們的大小相等，相互的間距都一樣，換言之，是一種六邊形排布方式，本發(fā)明者相信這樣就是一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，既是對稱形的，又具有最優(yōu)的強度重量對比關(guān)系(按其體輕之要求)。但在某些用途中，可能把中央孔擴大(相對于邊孔)更好些，因此就利用到Tolliver所提出的有一大的中央孔，同時還具備多孔結(jié)構(gòu)的優(yōu)點;在此方面，本發(fā)明者相信對稱的排布是有優(yōu)點的;換言之，如圖3所示，由8個相同大小的邊孔21以等間距圍繞中央孔22來排布，成為橫截面基本為圓形23和總共9個基本上平行孔的單絲，這樣，就可提供某些優(yōu)點，不言而喻，由多個邊孔圍繞一個中央孔的其它排布方式也是可以的，但一般比六邊形填充排布方式的對稱性要低一些。
從原理上講，從聚酯或其他合成聚合物熔紡制取中空單絲的技術(shù)在本領(lǐng)域久已公知。H.Bohringer和F.Bolland于FaserforschungandTextiltechnik，9，No，10(Qctober，1958)，pp405-416刊載了題為“DevelopmentandEvaluationofProfiledSyntheticFibersWithandWithoutHollowCore”的論文，并于其中引述了數(shù)篇其他文獻。雖然該文獻主要講的是制造尼龍單絲，供制造紡織織物之用，例如用于針織，所以與用作絮填材料的聚酯填絮不同，但就制造中空單絲而言它們的基本構(gòu)思是相同的。然而，盡管該文獻中提出了幾種多孔中空單絲，并附有為得到此等多孔中空單絲所用的紡絲板設(shè)計，但在此文獻(以及另外數(shù)篇一起提出的文獻)中并未披露出如何制造本發(fā)明的構(gòu)型，亦即有一個中央孔并且總數(shù)至少7個孔的基本上圓形的單絲。為了完成現(xiàn)在提出的這個任務(wù)，存在相當大困難，并且必須進行大量實驗工作，因為單絲和它的孔都太纖細，以及人所熟知的噴絲孔后的膨脹現(xiàn)象和所謂的“傾側(cè)”現(xiàn)象等困難，某些人曾懷疑過在實施中這個任務(wù)能否完成。但是如后文所述，應(yīng)用如圖2所示的噴絲孔設(shè)計完成了這個任務(wù)，在這個噴絲板上排布了6個噴絲孔11(在該紡絲板12的面上)，于是可將聚合物通過每一噴絲孔擠壓而出，然后發(fā)生聚結(jié)作用而形成如圖1所示的圓形單絲，其中有7個孔，各孔的大小基本一樣，并且相互間距也基本相等。雖然在追溯以往的設(shè)計時，可發(fā)現(xiàn)本設(shè)計是遵循了本技術(shù)領(lǐng)域中已示出的一般原理，但正上面提及的，為制成本發(fā)明具有一個中央孔的圓形多孔聚酯單絲，必須付出巨大努力和作大量實驗才有可能成功。
除去按本發(fā)明制成具有特定構(gòu)型的聚酯單絲之外，該種單絲制造時的各個步驟，包括該聚合物的制備，以及該等單絲的加工，將其加工成為短纖維以及該填絮材料的搬運和作為一些制品的填絮材料的用途，例如制造枕頭和其它絮填制品如墊褥，或是制成絎縫絮墊，包括絎縫制品，包括服裝等等，都可以按已知的方法來進行，例如在此處和別處所引用的先有技術(shù)中所描述的方法。如前所解釋，優(yōu)選的聚酯聚合物一般是聚對苯二甲酸乙二醇酯，因為它的工業(yè)產(chǎn)量大而易得，并且價格較廉，并且可以按加工條件選擇適當?shù)南鄬φ扯?，以便提供作為本發(fā)明的基本要素的所需構(gòu)型。還可以使用一種鏈支化劑，例如由Broaddus等人于1987年2月11日與本案共同申請的014，246號中所述。
如前所指出，對聚酯填絮進行“光滑”處理長期以來已為公知，并已付諸工業(yè)應(yīng)用，例如使用聚硅氧烷作為光滑處理劑，例如Hoffman的美國專利3，271，189號，Mead等人的美國專利3，454，422號，Ryan的美國專利，3，488，217號，Salamon等人的美國專利4，146，674號，以及TakemotoOil&FatCo.Ltd的日本專利公告58-214，585(1983)號所披露的內(nèi)容。聚硅氧烷和/或其他光滑處理劑可用于改進聚酯填絮的外觀，并且在本發(fā)明中最好應(yīng)用此等光滑處理劑以達到某些要求。，如Marcus于1986年10月21日的共同申請案921，646中所披露，可證明非聚硅氧烷類的光滑處理劑對于某些目的是有益的。光滑處理劑最好是“固化”到單絲上，例如用加熱固化法，從而可以改進它在大多數(shù)用途中的耐久性。
由以下實例進一步闡明本發(fā)明。
實例將相對粘度為20.4(將80毫克聚合物溶于含100ppm硫酸的10毫升六氟異丙醇中，于25℃測定)的聚對苯二甲酸乙二醇酯紡成單絲，聚合物溫度為291-297℃，紡絲速率為900碼/分鐘(823米/分鐘)，所用紡絲板上有288個毛細孔，每個毛細孔的產(chǎn)量為0.306磅/小時(0.139千克/小時)，所用噴絲孔如圖2所示。將這些單絲組合成為繩狀(松弛的拉伸旦數(shù)為914，000)。以常規(guī)方式將此繩狀絲拉伸，是在90℃的熱濕噴霧拉伸區(qū)內(nèi)進行，拉伸比為3.46X。將已拉伸的單絲在懸臂式(3.5英寸，8.9厘米大小)常規(guī)填塞箱卷曲機中進行卷曲變形，然后將卷曲后的繩狀絲在180℃烘爐中松弛。將含有一種聚氨基硅氧烷的光滑整理劑施加在該單絲上，使纖維上聚硅氧烷固體物含量為0.32%(重量)，然后覆蓋施加一種常規(guī)的抗靜電整理劑，用量約0.07%(重量)。然后以常規(guī)方式將纖維切開成為3.0英寸(75毫米)長度的短纖維。測得該纖維的平均孔隙總含量約12.3%，單絲旦數(shù)約為9。這些纖維的橫截面如圖1所示，其中有7個平行的大小基本相同的連續(xù)孔，其中一個在單絲的中心，另6個以基本等間距環(huán)繞中央孔。單絲的外周圍是圓形，并且是光滑的。
以類似方式制成旦數(shù)相似的樣品(C)，不同之處是有一個實體的軸心和4個平行的連續(xù)孔，平均總孔隙含量為17.7%，并將其卷曲變形成為與上述7孔纖維相同的單位長度卷曲數(shù)目和膨松度(在0.2磅/平方英寸)，供對比之用。
測定7孔實例(1)和4孔對比樣品(C)的各項性質(zhì)，列于附表中。應(yīng)指出的是，它的纖維對纖維摩擦系數(shù)較小，并且在0.001磅/平方英寸的膨松度要更好一些，這兩者都是令人驚異的優(yōu)越性。
把本發(fā)明的7孔填絮和對比的4孔填絮都加工成為20盎斯的滾卷絮墊枕頭。如表中所示，它們的高度一樣，但用7孔纖維制造的枕頭令人主觀地感覺更柔軟和更舒適，包括新制出的和經(jīng)過在實驗中踩跺以后，都是這樣。7孔纖維的枕頭顯示在壓縮后復原較慢，這是非常有利的性質(zhì)。
表制件每英寸TBRM膨松度(英寸)纖維對枕頭高度卷曲數(shù)0.001磅/0.2磅/纖維摩(英寸)平方英寸平方英寸擦系數(shù)新踩跺后1-7-孔4.86.250.430.2039.158.07C-4-孔4.55.980.450.2190.098.2權(quán)利要求
1.由單絲旦數(shù)約5-20，單絲橫截面處周邊基本為圓形的聚酯單絲構(gòu)成的填絮，順該單絲的長度方向至少7個截面基本為圓形的連續(xù)孔，其中一個孔基本上位于中心，其余各孔尺寸彼此基本相等并以基本等間距環(huán)繞該中央孔，并且距該中央孔和該單絲外周邊也是等間距的。
2.按權(quán)利要求1的聚酯填絮，其中有7個尺寸基本相同的孔，并且與相鄰孔的間距也是基本上相同。
3.按權(quán)利要求2的聚酯填絮，其中的填絮是用一種耐久性光滑處理劑進行了光滑處理。
4.按權(quán)利要求1-3中任一項的聚酯填絮，其中的總孔隙含量為約8-25%。
5.按權(quán)利要求1-3中任一項的聚酯填絮，其中的填絮是經(jīng)過卷曲變形，其卷曲數(shù)目為每英寸約4-12個卷曲
6.一種制備聚酯填絮的改進方法，其改進之處的特征在于將聚酯熔紡成為截面外周邊基本上是圓形的單絲，順單絲的長度方向至少有7個截面基本為圓形的連續(xù)孔，其中一個孔基本上位于中心部位，其余各孔的尺寸彼此基本相等并以基本等間距環(huán)繞中央孔，并且與中央孔的間距也是基本相等。
7.一種經(jīng)光滑處理的聚酯填絮的制備方法，其步驟包括將聚對苯二甲酸乙二醇酯熔紡成為截面外周基本為圓形的單絲，并且順單絲的長度具有至少7個截面基本為圓形的連續(xù)孔，其中一個孔基本上位于中心位置，其余各孔的尺寸彼此基本相等并以基本等間距環(huán)繞中央孔，并且與中央孔的間距也是基本相等，然后通過拉伸將這些單絲加工成為纖維束，向其上施用一種光滑劑，經(jīng)卷曲變形并進行松弛，然后將這些單絲加工成為短纖維。
8.按權(quán)利要求6或7的方法，其中的單絲含有7個順單絲長度方向并且截面基本為圓形的孔，其中一個孔基本上位于中心位置，其余各孔的尺寸彼此基本相等并以基本等間距環(huán)繞中央孔，并且與中央孔的間距也是基本相等。
9.主要由權(quán)利要求1-3中任一項的聚酯填絮所組成的絮墊。
10.一種絮填的家用或服飾制品，其中絮填有按權(quán)利要求1-3中任一項的聚酯填絮。
全文摘要
橫截面為圓形的新型聚酯填絮，其中在一個軸心孔的周圍環(huán)繞有多個邊孔，最好是共7個孔以六邊形填充方式排布，以及制備和使用這種填絮的方法，還有用這種新型填絮所絮填的制品。
文檔編號D01D5/24GK1042742SQ88107859
公開日1990年6月6日 申請日期1988年11月11日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月13日
發(fā)明者克拉克·拉斯特·布羅德斯 申請人:納幕爾杜幫公司