CN112323252A - 一种可机洗的高蓬松度保温填充材料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，属于可机洗保温填充材料领域，一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，本方案着眼于承载纤维和分割纤维的直径、卷曲形态、卷曲率及长度与所得纤维球集合体的蓬松度、耐水洗性和保温性之间的关系，为了获得恰当的纤维球集合体，纤维球集合体由两种或两种以上不同纤维构成，其中卷曲数少和卷曲率大的纤维作为承载纤维，主要起搭建空间的作用，提升蓬松度，同时降低纤维与纤维之间的缠绕能力，防止在使用或机洗过程中纤维与纤维的纠缠而导致结块、成团，卷曲个数多和卷曲率低的纤维作为分割纤维，主要用于分割纤维球集合体内部空气、稳定球形结构及提升压缩回弹恢复能力。

Description

一种可机洗的高蓬松度保温填充材料
技术领域
本发明涉及可机洗保温填充材料领域，更具体地说，涉及一种可机洗的高蓬松度保温填充材料。
背景技术
用于热绝缘保温填充材料，羽绒服、睡袋和羽绒被的各种各样的天然和合成填充材料是已知的。天然羽毛羽绒已广泛接受用于热绝缘保温应用，主要是因为其出色的热重效率、柔软性、回弹性、洗涤耐久性和可抖动性。天然羽绒通常被认为是精选的热绝缘保温材料。然而天然羽绒当其变湿时会失去热绝缘保温性能，并且暴露于水分时会散发出相当难闻的气味，同时，许多人对天然羽绒过敏，这些都影响了天然羽绒的应用范围。另外，羽绒羽毛作为一种天然材料，不能工业化生产，成本高，且来源不稳定，容易受到动物疫病等因素的影响，在想要饲养水禽而得到羽毛时，必须饲养大量的水禽，产生了由水禽的***物而导致的水质污染、传染病的发生及其扩散的问题，在欧洲等地，出于动物保护的观点还出现了废除羽毛的动向。为此，人造保温填充材料获得了越来越广泛的应用。
为了解决以上问题，已经进行了许多尝试来制备具有天然羽绒的特性和结构的合成基纤维结构或材料。天然羽绒由于其独特的结构和特性而很难复制：即单位重量保暖性、压缩回复性、可抖动性和耐洗涤性。由于天然羽绒结构十分复杂，人造纤维很难完全模拟其形态，故人造纤维很难在保暖性、蓬松性、填充性等各方面都达到与天然羽绒相似的性能。业已提出各种形状的纤维，例如球形(美国专利No.4,065,599)、具有突出纤维以便互锁的球形(美国No.4,418,103)、纬起圈纤维(looped fibers)组合(美国专No,3,892,909),以上仅列举几种。此外，例如由名称为“Blowable Insulation Clusters”的美国专利No.6,329,051所公开的由碎毛层形成的纤维簇，以及例如由名称为“Blowable Insution”的美国专利No.6,329,052所公开的这种簇状物与天然纤维(如绒毛)的混合物，特别适合用作保温/充填材料。名称为“Synthetic Down”的美国专利No.4,992,326所公开的宏纤维和微纤维的混合物是良好的毛层或簇状形式的保温填充材料。还有，美国专利No.4,588,635和No.5,043,207公开的保温/充填充材料合成物也适合于用作天然保温材料的代用品。纤维球(或纤维团)从结构和形态上已很接近天然羽绒，这些纤维球可以实现例如羽绒的可抖动性而可以在褥套内移动并可以重新拍开，现有技术或产品在耐洗剂性能、保温性和触感方面跟羽绒还存在很大的差距，特别是使用过程中因摩擦尤其是在经过洗剂后，纤维很容易相互结团、纠缠在一起结块硬化，最终丧失舒适性和保温性能。
发明内容
1.要解决的技术问题
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供不仅轻量且具有优异的蓬松性、柔软且富有近似于羽毛的触感、特别是可以机洗的适合用作垫子或羽绒服等的填充物的超细纤维球集合体。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。
一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，包括纤维球集合体，所述纤维球集合体内填充有承载纤维和分割纤维，所述承载纤维和分割纤维在纤维球集合体内杂乱无序排布，相互之间缠绕纠结在一起，多个所述承载纤维的一端贯穿纤维球集合体并延伸到纤维球集合体的外侧，所述纤维球集合体的平均直径为2-15mm，优选直径为3-8mm，所述纤维球集合体最大横截面尺寸不超过最小横截面尺寸的2倍，所述承载纤维为粗且短纤维，且承载纤维为中空结构，所述分割纤维为超细短纤维，可以提供不仅轻量且具有优异的蓬松性、柔软且富有近似于羽毛的触感、特别是可以机洗的适合用作垫子或羽绒服等的填充物的超细纤维球集合体。
进一步的，所述承载纤维和分割纤维均可选用合成短纤维或天然纤维，所述承载纤维的比例为0-80％，所述分割纤维的比例为20-100％。
进一步的，所述承载纤维平均直径在1.5dtex-7dtex，切断长度在16-76mm的合成纤维，所述分割纤维平均直径1.0dtex以下，切断长度为10-60mm的合成纤维或天然纤维。
进一步的，所述承载纤维的卷曲形态为三维螺旋卷曲(包括Ω卷曲型)或二维机械卷曲，卷曲个数为3-20个/25mm，卷曲率为6-14％。
进一步的，所述分割纤维的卷曲形态结构为二维平面卷曲，卷曲个数为3-18个/25mm，卷曲率为3-14％。
进一步的，所述承载纤维和分割纤维可以选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚对苯二甲酸-1，4-环已烷二甲酯、聚新戊内酯或它们的共聚酯制成的短纤维或者这些短纤维的混棉体或由上述聚合物成分中的两种以上制成的复合纤维等，并利用热处理等使卷曲具有微卷曲的潜在卷曲纤维。
进一步的，所述天然纤维选用但不仅限于羊毛纤维、棉纤维、麻纤维等动、植物纤维。
进一步的，所述承载纤维和分割纤维内掺有相对于自身质量0.1-1.2％的比例附着有润滑剂，润滑剂可以改善承载纤维与分割纤维以及不同分割纤维与分割纤维之间的缠绕效果，使多个承载纤维与分割纤维之间不易因纠缠而导致结块、成团。
进一步的，所述承载纤维和分割纤维的回潮率为0.1-3％。
3.有益效果
相比于现有技术，本发明的优点在于：
本方案提供一种达到羽绒保温效果，同时可以机洗，且具有优异的压缩回弹性能且手感柔软的超细纤维球集合体，为了获得兼具轻量性和蓬松度的纤维球集合体，适合使用分割纤维，同时为了获得理想的纤维球集合体形状、支撑能力及压缩回弹性，需要复合一定比例的承载纤维。
本方案着眼于承载纤维和分割纤维的直径、卷曲形态、卷曲率及长度与所得纤维球集合体的蓬松度、耐水洗性和保温性之间的关系，为了获得恰当的纤维球集合体，纤维球集合体由两种或两种以上不同卷曲个数和卷曲率的纤维构成，其中卷曲数少和卷曲率大的纤维作为承载纤维，主要起搭建空间的作用，提升蓬松度，同时降低纤维与纤维之间的缠绕能力，防止在使用或机洗过程中纤维与纤维的纠缠而导致结块、成团，卷曲个数多和卷曲率低的纤维作为分割纤维，主要用于分割纤维球内部空气、稳定球形结构及提升压缩回弹恢复能力。
附图说明
图1为本发明的的纤维球集合体的结构示意图；
图2为本发明的承载纤维簇的截面剖视图；
图3为本发明的分割纤维簇的截面剖视图；
图4为本发明的各实施例和对比例样品的蓬松度测试结果表；
图5为本发明的各实施例和对比例样品的保暖性测试结果表；
图6为本发明的洗涤干燥耐久性评定标准表；
图7为本发明的各实施例和对比例样品的洗涤耐久性测试结果表；
图8为本发明实施例2样本与对比例1样本样品的30天压缩回复性能测试结果；
图9为本发明实施例2样本与对比例1样本样品的60天压缩回复性能测试结果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例：
请参阅图1-3，一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，包括纤维球集合体，纤维球集合体内填充有承载纤维和分割纤维，承载纤维和分割纤维在纤维球集合体内杂乱无序排布，相互之间缠绕纠结在一起，多个承载纤维的一端贯穿纤维球集合体并延伸到纤维球集合体的外侧。
特别的，纤维球集合体的平均直径为2-15mm，优选直径为3-8mm，纤维球集合体最大横截面尺寸不超过最小横截面尺寸的2倍，且有超过60％重量的纤维球集合体具有上述横截面，承载纤维为粗且短纤维，且承载纤维为中空结构，进一步增加承载纤维的弹性，分割纤维为超细短纤维，纤维球集合体具有可抖松性，其抖动性的指标是其抱合力小于6N。
承载纤维和分割纤维均可选用合成短纤维或天然纤维，承载纤维的比例为0-80％，优选的比例为15-50％，分割纤维的比例为20-100％，优选的比例为40-70％。
承载纤维平均直径在1.5dtex-7dtex，切断长度在16-76mm的合成纤维，优选的平均直径为2dtex-5dtex,切断长度为20-51mm，分割纤维平均直径1.0dtex以下，切断长度为10-60mm的合成纤维或天然纤维，优选的平均直径为0.01-0.7dtex，切断长度为16-32mm。
承载纤维的卷曲形态为三维螺旋卷曲包括Ω卷曲型或二维机械卷曲，优选三维螺旋卷曲复合短纤维，卷曲个数为3-20个/25mm，优选的卷曲个数为4-12个/25mm，卷曲率为6-14％，优选为8-12％，分割纤维的卷曲形态结构为二维平面卷曲，卷曲个数为3-18个/25mm，优选的卷曲个数为6-12个/25mm，卷曲率为3-14％，优选为5-10％。
承载纤维和分割纤维可以选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚对苯二甲酸-1，4-环已烷二甲酯、聚新戊内酯或它们的共聚酯制成的短纤维或者这些短纤维的混棉体或由上述聚合物成分中的两种以上制成的复合纤维等，这些短纤维中优选的聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙基酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯的短纤维。特别的，也可以选用固有粘度方面相互不同的两种聚对苯二甲酸乙二醇、聚对苯二甲酸亚丙基酯或它们的组合制成，并利用热处理等使卷曲具有微卷曲的潜在卷曲纤维。
天然纤维选用但不仅限于羊毛纤维、棉纤维、麻纤维等动、植物纤维。
承载纤维和分割纤维内掺有相对于自身质量0.1-1.2％的比例附着有润滑剂，润滑剂可以改善承载纤维与分割纤维以及不同分割纤维与分割纤维之间的缠绕效果，使多个承载纤维与分割纤维之间不易因纠缠而导致结块、成团。
承载纤维和分割纤维的回潮率为0.1-3％，优选的回潮率为0.5-1.5％。
具体实施例：
实施例1：
在本实施例中，承载纤维和分割纤维均选用合成短纤维，其具体情况如下：
承载纤维选用加硅聚脂短纤维，直径3.3D，长度32mm，卷曲个数12-14个/25mm，卷曲率12％，三维中空螺旋卷曲，回潮率<1％，分割纤维选用加硅聚脂短纤维，直径为0.7D，长度22mm，卷曲个数12个/25mm,卷曲率8％，二维平面卷曲，回潮率<1％。
承载纤维和分割纤维以35％和65％的比例经混合，后经过开松、制作纤维球等工后制作出直径为5-8mm的蓬松的纤维球，即为本实施例样本。
实施例2：
在本实施例中，承载纤维和分割纤维均选用合成短纤维，其具体情况如下：
承载纤维选用加硅聚脂短纤维，直径3D，根据长度和卷曲率不同分为承载纤维A和承载纤维B,其中承载纤维A长度32mm，卷曲个数6个/25mm，卷曲率12％，三维中空螺旋卷曲，回潮率<1％，承载纤维B长度38mm，卷曲个数3个/25mm，卷曲率18％。
分割纤维选用加硅聚脂短纤维，直径0.5D，长度18mm，卷曲个数：12个/25mm，卷曲率8％，二维机械卷曲，回潮率<1％。
上述承载纤维A、承载纤维B和分割纤维以25％、35％和45％的比例经混合、后经过开松、制作纤维球等工序后制作出直径为6-10mm的蓬松集合体，即为本实施例样本。
对比例1：
选用加硅聚脂短纤维，直径3D,长度38mm，卷曲个数3个/25mm，卷曲率18％，并将上述短纤维经开松、制作纤维球等工序后制作出直径为8-12mm的蓬松的纤维球，即为本对比例样本。
对比例2：
选用90％鸭绒，蓬松度为600，即为本对比例样本。
性能测试
1.蓬松度
通过测试实施例1样本、实施例2样本、对比例1样本和对比例2样本评价蓬松度。蓬松度测试指通过测量一定口径的容器内，一定量的样品在恒重的压力下所占的体积来获得。由按IDFB-2010测试方法，将试样在设定为20±2℃和65±4％RH相对湿度的环境中调节48±24小时后，取30克试样，放入直径为28.8cm，高度为500mm的有机玻璃量筒中，用搅拌棍手动搅拌5次，缓缓的放下重量为94.25g的压盘，待压盘接触到试样1分钟后读取量筒内的试样高度，蓬松度计算公式为：FP＝πd2H/4,单位为in3/30g；测量3次，取平均值。
请参阅图4，实施例1样本和实施例2样本的蓬松度与对比例2样本相近，而对比例1样本的蓬松度远低于实施例2样本，即实施例1样本和实施例2样本在蓬松度方面可以替代天然材料组成的对比例2样本。
2.保暖性/传热阻力测试
根据ASTM D1518-85测量实施例的保暖性传热阻力，以clo为单位。采用ASTM保温性试验仪，在对比较绝缘填充材料的保暖性进行类似的测试。
请参阅图5，实施例1样本和实施例2样本的保温性与对比例2样本相近，而对比例1样本的保温性远低于实施例2样本，即实施例1样本和实施例2样本在保温性方面可以替代天然材料组成的对比例2样本。
3.洗涤耐久性测试
洗涤耐久性试样按如下方式制作：布料：20D防撕裂尼布防羽布，车缝成30*30cm的裁片，再在其中一个方向上分成5格，形成6*30cm的通道，每个裁片共5个通道。按144克/平方米填充试样，即每个通道填充2.6克。分别将实施例1样本、实施例2样本和对比例1样本、对比例2样本填充到裁片中。
通过使试样如下经受如下测试来评价洗涤耐久性。在常规自动波轮洗衣机中洗涤之前，测量并记录试样的蓬松度和保暖值按JIS L1930-2014纤维制品家庭洗涤试验方法测试和计算，以clO为单位。洗衣机设定被选择为“标准洗涤模式”，40度水温洗涤、漂洗、脱水循环和常规污垢洗涤设定。将53.2克的洗涤剂添加至洗衣机的桶，并且开始洗涤循环。在洗涤桶加注水20-30秒后，将10-12个试样和陪洗布试样加陪洗布共2kg一起放入到洗涤机的洗涤桶中，当洗涤循环完成时，将所有试样转移至常规的自动衣物烘干机。烘干机设定为“柔和”。干燥60分钟后，移除试样。在设定为20±2℃和65±4％RH(相对湿度)的环境中调节48±24小时，测量并记录洗涤/干燥试样内填充材料的蓬松度和保暖性值。沿着试样的至少一个通道视觉评价洗涤/干燥的试样样外部，并根据《洗涤干燥耐久性评价***》的指导以1-5的标度进行评定。另外，将洗涤/干燥试样切开，并根据《洗涤干燥耐久性评价***》的指导以1-5的标度视觉评价至少一个通道的内部。
其中洗涤耐久性测试评定具体标准如图6所示，而洗涤耐久性测试结果如图7所示，实施例1样本和实施例2样本的5次洗涤循环和十次洗涤循环后，蓬松度和保暖率远高于对比例1样本，稍低于对比例2样本，实施例1样本和实施例2样本大幅增加了自身的洗涤耐久性能，相较于对比例1样本可以更好的替代对比例2样本。
4.压缩-回复性能测试
压缩回复测试根据绝缘保温填充材料的使用过程的状态进行压缩回复性能测试，如绝缘保温材料的包装，为了节省储存空间和运输成本，希望压缩率最高，仓储时，除了压缩率，还希望能层叠堆放。压缩回复性能测试模拟实际的使用状态进行测试，按如下条件进行测试：实施例2样本按20kg每个包装，压缩前体积为5.67m3，压缩后体积为：0.296m3，压缩率为94.8％；
对比例1样本按20kg每个包装，压缩前体积为4.58m3，压缩后体积为：0.238m3，压缩率为94.8％；
压缩时间：30天、60天；堆放高度：3层；通过测试不同堆放层数、不同压缩时间的蓬松度值检验不同试样的压缩回复性能。按照IDFB-2010测试方法，将试样在设定为20±2℃和65±4％RH相对湿度的环境中调节48±24小时后测试蓬松度值。
压缩率％＝(V0-V1/V0*100％,V0指试样压缩前的体积；V1指压缩后的体积；
回复率％＝FP0-FP1/FP0*100％，FP0指试样压缩前的蓬松度，FP1指试样压缩后的蓬松度。
请参阅图8和图9，相较于对比例1样本，实施例2样本的压缩30天和60天后的蓬松度和回复率都远高于对比例1样本，即通过两种或两种以上不同纤维构成实施例2样本的蓬松度和回复率远高于只选用一种纤维的对比例1样本，且实施例2样本压缩天30和60天后蓬松度和回复率变化不大，适合长时间使用。
本方案提供一种达到羽绒保温效果，同时可以机洗，且具有优异的压缩回弹性能且手感柔软的超细纤维球集合体，为了获得兼具轻量性和蓬松度的纤维球集合体，适合使用分割纤维，同时为了获得理想的纤维球形状、支撑能力及压缩回弹性，需要复合一定比例的承载纤维。
本方案着眼于承载纤维和分割纤维的直径、卷曲形态、卷曲率及长度与所得纤维球集合体的蓬松度、耐水洗性和保温性之间的关系，为了获得恰当的纤维球集合体，纤维球集合体需由两种或两种以上不同卷曲个数和卷曲率的纤维构成，其中卷曲数少和卷曲率大的纤维作为承载纤维，主要起搭建空间的作用，提升蓬松度，同时降低纤维与纤维之间的缠绕能力，防止在使用或机洗过程中纤维与纤维的纠缠而导致结块、成团，卷曲个数多和卷曲率低的纤维作为分割纤维，主要用于分割纤维球集合体内部空气、稳定球形结构及提升压缩回弹恢复能力。
以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，包括纤维球集合体，其特征在于：所述纤维球集合体由承载纤维和分割纤维缠绕成球形，所述承载纤维和分割纤维在纤维球集合体内杂乱无序排布，相互之间缠绕纠结在一起，多个所述承载纤维的一端贯穿纤维球集合体并延伸到纤维球集合体的外侧，所述纤维球集合体的平均直径为2-15mm，优选直径为3-8mm，所述纤维球集合体最大横截面尺寸不超过最小横截面尺寸的2倍，所述承载纤维为粗旦短纤维，且承载纤维为中空结构，所述分割纤维为超细短纤维。
2.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述承载纤维和分割纤维均可选用合成短纤维或天然纤维，所述承载纤维的比例为0-80％，所述分割纤维的比例为20-100％。
3.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述承载纤维平均直径在1.5dtex-7dtex，切断长度在16-76mm的合成纤维，所述分割纤维平均直径1.0dtex以下，切断长度为10-60mm的合成纤维或天然纤维。
4.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述承载纤维的卷曲形态为三维螺旋卷曲(包括Ω卷曲型)或二维机械卷曲，卷曲个数为3-20个/25mm，卷曲率为6-14％。
5.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述分割纤维的卷曲形态结构为二维平面卷曲，卷曲个数为3-18个/25mm，卷曲率为3-14％。
6.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述承载纤维和分割纤维可以选用聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸亚丙基酯、聚对苯二甲酸-1，4-环已烷二甲酯、聚新戊内酯或它们的共聚酯制成的短纤维或者这些短纤维的混棉体或由上述聚合物成分中的两种以上制成的复合纤维等，并利用热处理等使卷曲具有微卷曲的潜在卷曲纤维。
7.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述天然纤维选用但不仅限于羊毛纤维、棉纤维、麻纤维等动、植物纤维。
8.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述承载纤维和分割纤维表面有相对于自身质量0.1-1.2％的比例附着有润滑剂。
9.根据权利要求1所述的一种可机洗的高蓬松度保温填充材料，其特征在于：所述承载纤维和分割纤维的回潮率为0.1-3％。
CN202011171815.8A 2020-10-28 2020-10-28 一种可机洗的高蓬松度保温填充材料 Pending CN112323252A (zh)

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