专利名称：合成的散开隔离材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种隔离材料，特别地，涉及具有类似天然绒毛的杉树结构、同时呈可散开形式的隔离材料。
背景技术：
曾经多方面试图获得这样的隔离材料，其具有绒毛状结构以及具有可使用于隔离用物件的性能，如衣物、睡袋、盖被等。现有技术发展有用材料的尝试经常获得与实际羽绒不够相似的结构，太过重及紧密而与羽绒不相似，及/或难以经由常规设备散开。
这些尝试包括下列方式，例如美国专利988,010为一种制造被描述为仿真羽毛材料的劳动力密集手段，使用加捻来获得个别长丝的发散或“扇出”，该专利教导使用两种分开组分来制造“羽毛”。
美国专利2,713,547使用鸡羽毛或绒毛填充物(biers)与单丝胶粘，以制造仿真羽绒。
美国专利3,541,653为一种通过缝合与切割包含可膨松合成连续长丝的垫(matts)来制造高度膨松纱的方式。
美国专利3,892,919描述一种填充材料，其使用较大的圆柱形或球形成形的纤维本体和羽毛成形本体，二者混合后用来填补空隙。
美国专利4,040,371描述一种聚酯纤维填充材料，包含聚酯短纤与有机短纤的混合物。
美国专利4,167,604描述一种改良的隔热材料，其为羽绒与合成纤维短纤的混合物，合成纤维短纤由中空聚酯长丝制成，可使用硅氧烷处理，且成形为梳棉片材。
美国专利4,248,927描述一种隔离材料，包含天然羽毛与羽绒的组合，以及包含成形为网的合成聚酯。
美国专利4,259,400提供一种填补材料，其仿真天然羽毛，且由挠性纤丝型纺织杆在其任一边粘合纺织纤维所组成。
美国专利4,468,336描述疏松填充的隔离材料，将其在空间中散开。隔离材料包含由疏松填充纤维素隔离材料与短纤混合而成的混合物。
前述缺点的例外为美国专利4,588,635，其披露了优异的合成绒，特别指重量轻的隔热系统，可经由使用细微纤维以低密度汇集而获得，并描述纤维混合物范围，即，当用来制造隔离衬垫时，可提供有利的羽绒状品质，例如高的保温对重量比、触感柔软、以及良好压缩回复性。此种材料趋近于天然羽绒的隔热性能，某些情况下甚至可能超过天然羽绒的隔热性能。从机械角度看，使用极细微纤维可能导致刚性及强度方面问题，因而难以制造、操纵与使用。此种合成隔离材料的回复性能可在纤维直径较大时得到加强，但较大纤维组分的增加将严重地整体上降低隔热性能。与微细纤维总体机械稳定性相关的问题在潮湿条件下较突出，原因在于，与毛细水相关联的表面张力显著大于由于重力或其它正常使用负载的相关表面张力，其对结构有更差的影响。但不同于水鸟羽绒，所披露的纤维组成确实可提供绝佳的抗湿性。
另一项例外为美国专利4,992,327，其披露使用粘合剂纤维组分来改良隔离材料完整性，而未破坏期望获得的性能。特别地，该发明披露有关合成纤维隔热材料，呈聚结纤维结构形式，该结构包含下列材料总成(a)按重量计70％至95％，具有直径3微米至12微米的合成聚合物微纤维；以及(b)按重量计5％至30％，具有直径12微米至50微米的合成聚合物大纤维，至少部分纤维于其接触点结合，其结合使得到的结构密度在3至16千克/立方米的范围内。结合后总体隔热性能等于或基本上不低于可相媲美的未结合集结体的隔热性能。参考文献也描述了羽绒状的簇型优选纤维混合物。簇型优于垫型的独特表现优点也披露于该专利。
美国专利5,057,116描述通过使粘合纤维与隔离纤维混合而形成的隔离材料。隔离纤维选自由合成纤维及天然纤维组成的组，将隔离纤维成形为垫，随后可切成任何所需形状。
美国专利5,458,971描述一种可作为纤维填充物用于衣物的纤维混合物。该纤维混合物包含卷曲中空聚酯纤维及全卷曲粘合剂纤维。
美国专利5,492,580描述一种材料，该材料通过将第一热塑、热固、无机或有机纤维的混合物与第二热塑纤维混合而形成。
美国专利5,624,742描述一种散开隔离材料，其包含第一及第二隔离(玻璃)纤维材料的混合物。多组纤维的一组尺寸较小，用于填补较大组纤维间的空隙。
但现有技术簇状物通常以缓慢繁琐分批方法手工制造。此外，一些现有技术材料并不是可用于常规制造设备的容易散开材料。
也须注意现有技术隔离材料可呈多种形式，其中例如各种尺寸的短纤、中空纤维与实心纤维，以及全卷曲纤维等。也曾经提出各种形状的材料例如球形(美国专利4,065,599)、球体具有凸起纤维可供互锁(美国专利4,820,574)、卷曲纤维束(美国专利4,418,103)、圈状纤维总成(美国专利4,555,421)、纤维卷、桶(bails)、束及针缓冲组态(美国专利3,892,909)，此处仅举出数例。
此外，由切丝垫形成的纤维簇，例如，美国专利6,329,051，名称“Blowable Insulation Clusters”所披露的，并且此种簇状物为与天然纤维例如羽绒的混合，例如，美国专利6,329,052名称“BlowableInsulation”所披露的，发现其特别适合用作隔离/填充材料。
多种可形成其它形式但相关形式隔离材料的方式包括纤维填充或纤维成球。其它天然隔离材料的合成替代品形式包括美国专利5,851,665所披露内容，该专利描述纤维束的点结合。另一种方式如美国专利5,218,740所披露内容，将均匀短纤层输至旋转中的圆柱体，圆柱体上覆盖梳棉布，将纤维卷扎成为圆化簇状物，藉特制的落纱网将其送出。其它专利也提出将纤维散开或藉空气滚转成为球状(例如，参见美国专利4,618,531、4,783,364及4,164,534)。
虽然部分或所有前述参考文献都具有一些伴随的优点，但经常希望获得进一步的改良及/或其它形式。
发明内容
因此本发明的主要目的是提供一种隔离材料，其具有前述参考文献中部分文献所具有的优异保暖隔热、柔软、舒适及吸水特性，但经由使用杉树结构，可更为类似天然绒毛，同时呈可散开形式。
本发明的又一目的是提供一种隔热材料，其为天然绒毛的低成本替代品。
本发明的又一目的是提供一种结合隔离材料，其中长丝的结合可减少纤维刺穿覆盖织物。
本发明的又一目的是提供一种制造此种隔离材料的方法，其可提供较宽范围弹性，以改变所获得材料的规格与性能。
本发明的又一目的是提供一种可应用到较宽范围热塑材料的方法。
这些目的及其它目的及优点可由本发明提供。就此方面而言，本发明针对合成羽绒隔离材料。该材料类似以商品名Primaloft由阿尔巴尼国际公司(Albany International Corp.)出售的产品。材料包含大量树状结构，其各自有多数个单独纤维或长丝，接合或熔接于一端，而在相对端为散开的。如此获得一种类似天然羽绒结构的“杉树状”结构。此外实际结构有多种变化，包括全部有相等直径的长丝、全部相同材料的长丝、不同材料且具有不同长丝直径的混合物、较大直径纤维芯可有较小直径长丝围绕于其外、直长丝、及卷曲长丝，全部皆允许所得隔离材料性能改变来满足期望的需求。
本发明的制造方法也说明于此处。首先，制造呈连续形式的复丝纱。纱的长丝可经加捻、经编织或围绕长丝芯而加捻。其次，纱以高速输送通过装置，籍施加高能量、低停驻时间的热源间歇熔接在一起，随后切割成所需长度。
如此利用本发明，将实现本发明说明的目的及优点，下面结合附图描述本发明，附图中图1为天然羽绒结构实例的侧剖视图；
图2A-2B为根据本发明教导内容隔离材料的侧视图，隔离材料呈散开形式，具有熔接端及一组散开长丝；以及图3为侧视图，显示根据本发明教示内容，用于制造隔离材料的方法及装置。
具体实施例方式
现在具体参照附图，图2A概略显示呈可散开形式的本发明隔离材料。隔离结构10包含多数个单长丝12，接合或熔接于一端14，而于相对端散开。换言之，隔离材料10包含类似图1所示天然羽绒纤维结构的杉树状结构或树状结构。
就此方面而言，如图2A所示，隔离结构10具有的长丝12可全部为相等直径，或另外如图2B所示，具有较大直径长丝芯16由多数个较小直径的开放长丝12所包围。此外，长丝12、16的数目、长度可改变。此外，如图2A及图2B所示，隔离结构10可具有直长丝，或具有卷曲长丝(图中未示出)。
隔离结构10可包含本技术领域内技术人员所熟知适用于此目的的较宽范围内的热塑材料，但也涵盖包括非热塑材料。另外，隔离结构10可包含全部由相同材料制成的长丝12、16，或者作为另一种替代方案，可包含不同材料混合物，来获得例如较宽范围的性能。最后，长丝12、16可使用例如硅氧烷处理，来获得拒水性。
本发明亦针对制造隔离结构10的方法，如图3所示。该方法的第一步骤是制造一种复丝纱20包含呈连续形式的组成材料。此种前体材料20可以多种方式(图中未示出)制造，包括下述方式之一将多数个组分长丝单纯加捻在一起、编织、在一长丝芯上加捻，或其它适合用于该项目的的技术。然后如此制造所得材料20可储存于卷筒22，准备供如下步骤2使用。
本方法的第二步骤是以高速将前体料20输送通过辊轮26进入装置24，装置24发挥两项功能。在装置24中，材料20首先被间歇熔接在一起，然后，但几乎同时，切成所需长度。随后将所获得的隔离结构10，利用空气流、真空、静电、机械手段或其它适合用于此目的的手段排出。
使用熔接/切割装置24，材料20可使用高能低停驻时间的热源熔接，该热源例如为重合激光束(coincident laser)28，可在极短时间内获得高温，且容易控制。激光束28可用于熔接及切割材料20。此操作可通过变更能量或时间延迟进行，因而首先熔接，但随后气化材料20，因此获得所需长度。另外，材料20也可以高速以机械方式切割，以与熔接区段相符合(图中未示出)。
若前体材料20原先藉前述加捻而形成，则发现随后的切割过程将释放复丝的牵制扭力，确保结果所得长丝12、16的发散或扇出，如图2A及图2B所示。为了让隔离材料适当发挥功能，此种扇出相当重要。此外，静电效应可用来进一步促成单长丝12、16的扇出。就此方面而言，加捻角变化可视需要而产生更大或更小程度的长丝12、16分离。
这样，通过本发明可实现其目的及优点，虽然本文揭露并详细描述了优选实施例，但本发明的目的及范围并不受此限制；本发明的范围将由权利要求书来界定。
权利要求
1.一种可散开隔离材料，包括多数个单元，各个单元具有杉树组配状态，各个单元有多根长丝，其于所述单元的一端熔接在一起，而于相对端为散开。
2.根据权利要求1所述的材料，其中所有长丝具有相等直径。
3.根据权利要求1所述的材料，其中所述单元具有较大直径长丝芯，由较小直径的长丝所包围。
4.根据权利要求1所述的材料，其中所述长丝为直丝。
5.根据权利要求1所述的材料，其中所述长丝为卷曲。
6.根据权利要求1所述的材料，其中所述单元包含热塑材料。
7.根据权利要求1所述的材料，其中所述单元包含非热塑材料。
8.根据权利要求1所述的材料，其中所述单元包含全部相同的材料。
9.根据权利要求1所述的材料，其中所述单元包含不同材料的混合物。
10.根据权利要求9所述的材料，其中所述不同材料混合物产生较宽范围的性能。
11.根据权利要求1所述的材料，其中所述长丝长度可改变。
12.根据权利要求1所述的材料，其中所述长丝接受拒水性处理。
13.一种制造隔离材料的装置，包括用于形成连续复丝材料的装置；用于以高速将材料输送至熔接/切割区段的装置；用于间歇熔接所述材料的装置；以及用于切割材料，将材料形成为具有预定长度的不连续单元，以可散开形式使用，各个单元具有杉树组配状态，且有多根长丝熔接于所述单元的一端，而于相对端为散开的切割装置。
14.一种制造隔离材料的方法，包括下列步骤形成连续复丝材料；以高速输送所述材料；间歇熔接输送的材料；以及将所述材料切成具有预定长度的单元，可用于以可散开形式使用，各个单元具有杉树组配状态。
15.根据权利要求14所述的方法，其中各个单元为树状结构，其具有多根长丝，长丝在所述单元的一端熔接，而于所述单元的相对端为散开。
16.根据权利要求14所述的方法，其中通过将多根组分长丝加捻到一起、编织、或在长丝芯上加捻，形成所述复丝材料。
17.根据权利要求14所述的方法，其中使用高温低停驻时间的热源，进行所述熔接。
18.根据权利要求14所述的方法，其中通过重合激光束，进行所述熔接。
19.根据权利要求14所述的方法，其中通过重合激光束或机械手段之一，进行所述切割。
20.根据权利要求14所述的方法，其中以重合激光束进行所述熔接及切割，经由改变能量或时间延迟之一，从而首先熔接材料，但随后气化所述材料。
21.根据权利要求14所述的方法，其中所述切割可释放所述组分长丝上的扭力，因而确保其随后的扇出。
22.根据权利要求21所述的方法，其中利用静电效应来促进扇出。
23.根据权利要求14所述的方法，进一步包括下述步骤，在切割后，使用空气流手段、真空手段、静电手段、或机械手段，排出所述单元。
全文摘要
一种隔离材料，具有合成羽绒隔离性能，同时具有更类似天然羽绒的杉树结构，并为散开形式。此种可散开隔离材料由多个单元组成，各个单元有多根长丝，长丝在单元一端熔接，而在相对端散开。
文档编号D04H1/54GK1795139SQ200480014580
公开日2006年6月28日 申请日期2004年5月21日 优先权日2003年5月28日
发明者德伦特·W·戴维斯, 维克多·P·拉斯科斯基 申请人:阿尔巴尼国际公司