CN108893860B - 一种保温填充材料及其制备方法、保温制品 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种保温填充材料及其制备方法、保温制品，属于保温絮片技术领域，其可解决现有的保暖絮片材料压缩回弹性和保暖性差、稳定性和耐洗性差、蓬松度和柔软性差的问题。本发明的保温填充材料中，絮片表面的纤维相互粘结可以保证材料的稳定性和耐水洗性；同时，其中的球状纤维集合体可以使得材料具有良好的压缩回弹性和保暖性；而球状纤维与散纤混合可以大大提高材料的蓬松度和柔软性。

Description

一种保温填充材料及其制备方法、保温制品

技术领域

本发明属于保温絮片技术领域，具体涉及一种保温填充材料及其制备方法、保温制品。

背景技术

在服装、被品等中，常要填充保暖材料以提高产品的保暖性，多年来，经过梳理的聚酯纤维网已被广泛用于制造羽绒服、床上用品和家纺制品等各种防寒保暖制品中。

发明人发现现有技术中至少存在如下问题：传统的保暖絮片材料为多层网状片材，其通常采用压缩包装方式进行储存和运输。但是絮片结构通常回弹性欠佳，致使其在从压缩包装中取出后不能恢复原始的蓬松度，不理想的回弹性能难以保证产品在长期的压缩后仍具有优异的保暖性。

现有技术中采取了不同的技术来提高保暖絮片材料的回弹性和耐久性。例如，将包含粘结纤维和承载纤维的纤维球混合以形成絮片，然而，这种絮片材料的纤网拉伸强度较弱，导致其稳定性和耐洗性变差。现有技术还提出将纤维球和粘结纤维混合以形成絮片，然而，这种方法牺牲了产品的蓬松度和柔软性，并且由于上述絮片具有高纤维密度，无法保持絮片材料的高保暖性。

发明内容

本发明针对现有的保暖絮片材料压缩回弹性和保暖性差、稳定性和耐洗性差、蓬松度和柔软性差的问题，提供一种保温填充材料及其制备方法、保温制品。

本发明的保温填充材料，稳定性和耐水洗性很好，且同时具有较佳的压缩回弹性和保温性以及良好的蓬松度和柔软性。

该保温填充材料包括含有球状纤维集合体与低熔点散纤的絮片；

其中，

处于所述絮片表面的纤维相互粘结；

所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％。

本发明还提供一种制备以上保温填充材料的方法，其可通过简单的工艺得到以上的保温填充材料。

该保温填充材料的制备方法包括：

将低熔点散纤与球状纤维集合体混合以形成混合物，其中，所述混合物中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％；

将所述混合物沉积形成絮片；

加热所述絮片表面的纤维，以使处于所述絮片表面的纤维相互粘结。

本发明还提供一种填充有以上保温填充材料的保温制品，该保温制品加工方便，且具有良好的压缩回弹性、耐水洗性、蓬松度、保温性等综合性能。

该保温制品包括：

包覆体，所述包覆体限定出封闭的内部空间；

填充在所述包覆体限定的封闭的内部空间中的保温填充材料；所述保温填充材料包括含有球状纤维集合体与低熔点散纤的絮片；

其中，

处于所述絮片表面的纤维相互粘结；

所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％。

附图说明

图1为本发明的实施例与对比例的保温填充材料的压缩回弹率的测试结果对比图；

图2为本发明实施例与对比例的保温填充材料的厚度与克罗值的测试结果对比图；

图3为本发明实施例与对比例的保温填充材料的热阻保持率的测试结果对比图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

用语解释

在本发明中，下列术语或描述方式的意义如下：

“A至B之间”、“A至B”的描述包括A的值、B的值，以及任何大于A并小于B的值；例如，“1至10之间”包括1、10，以及任何大于1并小于10的值，如2、3、4、5、6、7、8、9、2.3、3.516、5.26、7.1、9.999等。

“B中A的重量含量”指A是属于B的一部分，当以B的重量为100％时，A的重量所占的百分比。

“纤维”是指连续或不连续的细丝，其在长度方向上的尺寸远大于在横截面中任意方向上的尺寸。

“散纤”包括大量细小、蓬松、无规则的纤维，也被称为“松散状纤维”。

“球状纤维集合体”包括大量“纤维球”，而纤维球是指由纤维卷绕成的基本为球形的材料。

“丹尼尔(D)”是纤维细度的单位，也称“旦”，其代表9000米长的纤维在公定回潮率时以克为单位的重量。

“Clo(克罗)值”是评价材料保温性的参数，其实质是一种热阻值，越大表示保温性越好；其中，当一个安静坐着或从事轻度脑力劳动的人(发热量在209.2kJ/m²·h)，在温度为21℃、相对湿度小于50％、风速不超过0.l米/秒的环境中感觉舒适时，其所穿衣服的Clo值定为1。

保温填充材料

本发明的实施例提供一种保温填充材料，其包括：

含有球状纤维集合体与低熔点散纤的絮片；

其中，

处于所述絮片表面的纤维相互粘结；

所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％。

本发明出人意料的发现，絮片表面的纤维相互粘结可以保证材料整体的稳定性和耐水洗性；同时，其中的球状纤维集合体可以使得材料具有良好的压缩回弹性和保暖性；而球状纤维与散纤混合还可以大大提高材料的蓬松度和柔软性。

其中，絮片中球状纤维集合体的含量对产品的综合性能影响较大，若絮片中球状纤维集合体的含量太高容易造成表面的纤维难以粘结，影响稳定性和耐水洗性，若絮片中球状纤维集合体的含量太低容易降低产品的压缩回弹性，絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％时可以满足应用的综合性能。

在一个实施方式中，所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为70％-90％。

也就是说，絮片中球状纤维集合体的重量含量为70％-90％时，其应用时的稳定性、耐水洗性、压缩回弹性等综合性能可以实现最优化。

在一个实施方式中，构成所述低熔点散纤的纤维具有20毫米至90毫米之间的长度。

在一个实施方式中，构成所述低熔点散纤的纤维具有1.5丹尼尔至7丹尼尔之间的细度。

在一个实施方式中，构成所述低熔点散纤的纤维的熔点在100摄氏度至140摄氏度之间。

也就是说，用于构成以上低熔点散纤的纤维本身，典型的长度在20毫米至90毫米之间，而细度在1.5丹尼尔至7丹尼尔之间。

在一个实施方式中，构成所述球状纤维集合体的纤维具有15毫米至75毫米之间的长度，典型的，具有28毫米至64毫米之间的长度。

在一个实施方式中，构成所述球状纤维集合体的纤维具有0.5丹尼尔至7丹尼尔之间的细度，典型的，具有3丹尼尔至7丹尼尔之间的细度。

也就是说，用于形成以上球状纤维集合体的纤维本身，典型的长度在15毫米至75毫米之间，而细度在0.5丹尼尔至7丹尼尔之间；更典型的，以上纤维的长度在28毫米至64毫米之间，而细度在3丹尼尔至7丹尼尔之间。

在一个实施方式中，构成所述球状纤维集合体的球状纤维具有2毫米至20毫米之间的粒径。

也就是说，以上球状纤维集合体中，每个纤维球的粒径典型的在2毫米至20毫米之间。应当理解，在同一保温填充材料的球状纤维集合体中，不同的纤维球可具有不同的粒径，只要均处于以上范围内即可。

在一个实施方式中，构成所述球状纤维集合体的纤维具有三维卷曲且中空的结构。

也就是说，用于形成以上球状纤维集合体的纤维本身典型的具有三维卷曲且中空的结构，从而其便于形成纤维球。

从化学成分上看，以上的球状纤维集合体中的纤维包括聚酯纤维，聚酰胺纤维，聚氯乙烯纤维，聚丙烯腈纤维，聚乳酸纤维及聚丙烯纤维的一种或几种的混合物。

在一个实施方式中，构成所述球状纤维集合体的纤维包括低熔点纤维。

也就是说，球状纤维集合体中可以包含一定量的低熔点纤维，球状纤维集合体中的低熔点纤维可以与低熔点散纤中的纤维相同也可以不同。但作为典型的方式，构成所述球状纤维集合体的纤维中低熔点纤维的重量含量为5％-35％。

应当理解，在同一保温填充材料中，构成低熔点散纤和球状纤维集合体的纤维可以是同一种纤维，也可以是不同的纤维(如化学成分、长度、细度、卷曲状况等不同)；而且，对于低熔点散纤(或球状纤维集合体)本身，其可以仅包括一种纤维，或也可包括多种不同的纤维。

应当理解，虽然以上仅描述了保温填充材料中必须包括低熔点散纤和球状纤维集合体，但若保温填充材料中还包括其它已知的组分或添加剂等，也是可行的。

保温填充材料的制备方法

本发明的实施例提供一种以上保温填充材料的制备方法，其包括：

将低熔点散纤与球状纤维集合体混合以形成混合物，其中，所述混合物中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％；

将所述混合物沉积形成絮片；

加热所述絮片表面的纤维，以使处于所述絮片表面的纤维相互粘结。

本发明的实施例的保温填充材料的制备方法中，可以使用气流将低熔点散纤与球状纤维集合体混合，在混合过程中物料必须经历充分的运动、翻转以保证混合的均匀性。

其中，加热处理是为了将絮片表面的纤维相互粘结，相当于在材料表面形成了稳定层，其通常的加热条件是利用加热辊在140摄氏度至180摄氏度的温度下加热。

保温制品

本发明的实施例提供一种填充了以上保温填充材料的保温制品，其包括：

包覆体，包覆体限定出封闭的内部空间；

填充在所述包覆体限定的封闭的内部空间中的保温填充材料；所述保温填充材料包括含有球状纤维集合体与低熔点散纤的絮片；

其中，

处于所述絮片表面的纤维相互粘结；

所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％。

在一个实施方式中，以上保温制品可为床上用品、衣物等，其具体例子包括但不限于：鞋、帽、衣服(包括上衣、裤子、内衣、外衣等)、枕头、被子、垫子、睡袋等。

实施例

下面对本发明的各具体实施例进行更详细的介绍。

1、原料

本发明的实施例中，采用的原料具体情况如下：

纤维原料1：三维中空硅化聚酯纤维，长度64毫米，细度3丹尼尔，获取自中国江苏的中国石化仪征化纤股份有限公司。

纤维原料2：三维中空硅化聚酯纤维，长度64毫米，细度6丹尼尔，获取自中国上海的远纺工业(上海)有限公司。

低熔点纤维1：涤纶低熔点纤维，长度51毫米，细度2丹尼尔，熔点110℃，获取自四川汇维仕化纤有限公司。

低熔点纤维2：ES(Ethylene-Propylene Side By Side)纤维，乙纶/丙纶低熔点纤维，长度51毫米，细度2丹尼尔，获取自广州艺爱丝纤维有限公司。

低熔点纤维3：涤纶低熔点纤维，长度51毫米，细度4丹尼尔，获取自四川汇维仕化纤有限公司。

2、性能测试方法

为对各实施例和对比例的保温填充材料的性能进行评价，对它们进行一系列的性能测试，具体的测试方法如下：

1)保暖性(热重效率)

将样品真空包装后放置2周，打开包装在无压力状态下放置至少24小时使样品恢复，之后依据ASTM F1868Part C标准(即GB/T 11048标准)测试Clo值，其具体包括：

取50厘米×50厘米的样品，将其覆盖在面积为A的试验板上，之后用加热功率H对试验板进行加热；待温度稳定后，记录试验板表面的温度Tm和环境温度(空气温度)Ta；计算热阻R，R＝[A×(Tm-Ta)/(H－ΔH)]－R0；其中，ΔH为预先测定的加热功率修正量，R0为预先测定的热阻修正量；测量三次取平均值，相应的，可得Clo值＝6.451R。

2)压缩回弹性

按FZ/T64006标准中6.10款测试样品的压缩回弹性，其包括：

取10厘米×10厘米(即面积100平方厘米)的样品，对其加压强为0.02千帕斯卡的轻压，10秒后测量初始厚度t0(毫米)；增加压力，对其加压强为1千帕斯卡的重压，1分钟后测量重压厚度th(毫米)；除去压力，恢复1分钟后再加轻压，10s后测量回复厚度tr(毫米)；计算压缩回弹率(％)＝100％×(tr-th)/(t0-th)。

3)耐水洗性

将样品按照GB/T8629-2001:7A的标准将样品水洗10次，其中，水洗采用FOM71CLS型的水平转鼓型洗衣机(购自Electrolux公司)进行，各步骤中搅拌程度为均柔和；每次水洗的具体过程包括：洗涤，水温为40±3℃，水位13cm，时间3分钟，不冷却，其中使用20克GB/T8629-2001:7A中规定的标准洗衣粉；第一次冲洗，水位13cm，时间3分钟；第二次冲洗，水位13cm，时间3分钟，脱水时间1分钟；第三次冲洗，水位13cm，时间2分钟，脱水时间6分钟；然后将样品装入翻滚烘干机烘干。

之后测试水洗后样品的热阻值(以Clo值表示)，并计算热阻保持率(％)＝100×(水洗后的Clo值)/(水洗前的Clo值)。

3、具体实施例和对比例

用以上的原料，制备不同的保温填充材料，作为实施例和对比例，具体如下：

实施例1：

取2千克的低熔点纤维原料1，用梳理机(YYSL型，购自江苏迎阳无纺机械有限公司)开松梳理后形成松散状纤维，即低熔点散纤。

取4千克的纤维原料1，用成球机(HJZZM-100型珍珠棉机，购自昆山市海进机械有限公司)形成粒径2毫米至20毫米的纤维球，作为球状纤维集合体。

将两种材料以15HZ的斜帘速率置于气流成网喂入机(购自美国Rando公司)中，进行充分混合；将混合完毕的材料气流输送及沉积至传送带上以形成克重为100gsm的絮片材料，然后絮片材料通过145摄氏度加热辊以使絮片表面充分粘结，制得实施例1的保温填充材料。

实施例2：

取0.75千克的低熔点纤维原料2，用开松机(HJKM-PP型，购自昆山市海进机械有限公司)开松后形成松散状纤维，即低熔点散纤。

取4.25千克的纤维原料2，用成球机(HJZZM-100型珍珠棉机，购自昆山市海进机械有限公司)形成粒径2毫米至20毫米的纤维球，作为球状纤维集合体。

将两种材料喂入角钉气流成网机中(在美国专利US2005/0098910、US2010/0092746、US7491354，以及国际专利WO2011/133396A中描述)，进行充分混合，其中旋转刺辊转速为180r/min，带筛运行速度3m/min；将混合完毕的材料气流输送及沉积至传送带上以形成克重为200gsm的絮片材料，然后絮片材料通过150摄氏度加热辊以使絮片表面充分粘结，制得实施例2的保温填充材料。

实施例3：

取0.5千克的低熔点纤维原料3，用梳理机(YYSL型，购自江苏迎阳无纺机械有限公司)开松梳理后形成松散状纤维，即低熔点散纤。

取3.6千克的纤维原料1以及0.9kg的低熔点纤维原料3，用成球机(HJZZM-100型珍珠棉机，购自昆山市海进机械有限公司)形成粒径2毫米至20毫米的纤维球，作为球状纤维集合体。

将两种材料以15HZ的斜帘速率置于气流成网喂入机(购自美国Rando公司)中，进行充分混合；将混合完毕的材料气流输送及沉积至传送带上以形成克重为300gsm的絮片材料，然后絮片材料通过140摄氏度加热辊以使絮片表面充分粘结，制得实施例3的保温填充材料。

对比例1

取1.5kg的低熔点纤维1，8.5kg的纤维原料1，通过混合-开松-梳理-交叉铺网(其使用购自江苏迎阳无纺机械有限公司的scx26型喷胶棉生产线进行)的过程形成一个克重为200gsm的多层纤维单网。对材料进行热加工定形处理，在145摄氏度的烘房中烘干8分钟，得到克重为200gsm的保暖絮片材料。

对比例2

取2千克的低熔点纤维原料1，用梳理机(YYSL型，购自江苏迎阳无纺机械有限公司)开松梳理后形成松散状纤维。

取4千克的纤维原料1，用成球机(HJZZM-100型珍珠棉机，购自昆山市海进机械有限公司)形成粒径2毫米至20毫米的纤维球，作为球状纤维集合体。

将两种材料以15HZ的斜帘速率置于气流成网喂入机(购自美国Rando公司)中，进行充分混合；将混合完毕的材料气流输送及沉积至传送带上以形成克重为200gsm的絮片材料，然后对材料进行热加工定形处理，在145摄氏度的烘房中烘干8分钟，得到克重为200gsm的保暖絮片材料。

4、性能测试结果

按照以上的性能测试方法，对各实施例和对比例的保温填充材料进行性能测试，具体结果如下：

1)压缩回弹性

本发明的实施例1、实施例2、实施例3以及对比例1的保温填充材料的压缩回弹性如图1所示，从图1中可以看出，本发明实施例的样品具有比对比例1的多层网状絮片材料更高的压缩回弹率，这是由于纤维球具有更加紧实的结构，提高了样品最终的压缩回弹性。且本发明的实施例样品均具有93％以上的压缩回弹率，其压缩回弹性能可以与充分粘结的絮片材料媲美。也就是说本发明创造性的采用表面粘结的纤维球与低熔点纤维结构，可以在实现絮片材料蓬松度的同时，保证其优异的压缩回弹性能，使得絮片材料在压缩储存后仍具有良好的保暖性能，满足压缩存储及使用性能要求。

2)保暖性

本发明的实施例2、实施例3以及对比例1、对比例2的保温填充材料的Clo值测试结果如图2所示，从图2中可以看出，在相同克重200gsm下，本发明提供的具有高回弹性能的保暖絮片材料具有更高的蓬松度，可以有效提高样品的厚度，这可能由于实施例的样品在经过真空压缩包装后具有更好的压缩回弹性，且絮片结构内部的纤维球与散纤混合的结构可以提供良好的蓬松度，此方式利于在同样克重的纤维结构中存留更多的静止空气，从而获得具有高热重效率的保暖絮片，使得同样克重下实施例样品厚度及保暖值均高于对比例1及2中絮片样品。

3)水洗性

本发明的实施例1与对比例1、对比例2的保温填充材料的水洗十次后热阻保持率见图3，从图3中可以看出，水洗后，实施例1的保暖填充材料热阻保持率达到92％以上，表明了其优异的耐水洗性能。因此，本实施例中絮片材料经过多次水洗仍能保持产品的优异保暖性能，满足最终使用的耐洗性能要求。

综上所述，本发明的实施例的保温填充材料的耐水洗性优异，且同时具有良好的压缩回弹性和保暖性，以及蓬松度和柔软性。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (19)

1.一种保温填充材料，其特征在于，包括含有球状纤维集合体与低熔点散纤的絮片；

其中，

所述球状纤维集合体与低熔点散纤均匀混合；

处于所述絮片表面的纤维相互粘结；

所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％。

2.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为70％-90％。

3.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述低熔点散纤的纤维具有20毫米至90毫米之间的长度。

4.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述低熔点散纤的纤维具有1.5丹尼尔至7丹尼尔之间的细度。

5.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述低熔点散纤的纤维的熔点在100摄氏度至140摄氏度之间。

6.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维具有15毫米至75毫米之间的长度。

7.根据权利要求6所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维具有28毫米至64毫米之间的长度。

8.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的球状纤维具有2毫米至20毫米之间的粒径。

9.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维具有0.5丹尼尔至7丹尼尔之间的细度。

10.根据权利要求9所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维具有3丹尼尔至7丹尼尔之间的细度。

11.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维具有三维卷曲且中空的结构。

12.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维包括聚酯纤维，聚酰胺纤维，聚氯乙烯纤维，聚丙烯腈纤维，聚乳酸纤维及聚丙烯纤维的一种或几种的混合物。

13.根据权利要求1所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维包括低熔点纤维。

14.根据权利要求13所述的保温填充材料，其特征在于，构成所述球状纤维集合体的纤维中低熔点纤维的重量含量为5％-35％。

15.一种保温填充材料的制备方法，其特征在于，包括：

将低熔点散纤与球状纤维集合体混合以形成混合物，其中，所述混合物中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％，所述球状纤维集合体与低熔点散纤均匀混合；

将所述混合物沉积形成絮片；

加热所述絮片表面的纤维，以使处于所述絮片表面的纤维相互粘结。

16.根据权利要求15所述的保温填充材料的制备方法，其特征在于，所述加热的温度在140摄氏度至180摄氏度之间。

17.根据权利要求15所述的保温填充材料的制备方法，其特征在于，所述加热所述絮片表面的纤维是利用加热辊进行加热。

18.一种保温制品，其特征在于，包括：

包覆体，所述包覆体限定出封闭的内部空间；

填充在所述包覆体限定的封闭的内部空间中的保温填充材料；所述保温填充材料包括含有球状纤维集合体与低熔点散纤的絮片；

其中，

所述球状纤维集合体与低熔点散纤均匀混合；

处于所述絮片表面的纤维相互粘结；

所述絮片中球状纤维集合体的重量含量为65％-95％。

19.根据权利要求18所述的保温制品，其特征在于，

所述保温制品为鞋、帽、衣服、枕头、被子、垫子、睡袋中的任意一种。

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