制造圆形纤维团的制作方法

专利名称：制造圆形纤维团的制作方法
技术领域：
本发明涉及对从短纤维制造圆形纤维团的改进，更详细地是针对制造这种纤维团的工艺及装置以及最终的圆形(例如是球形)纤维团，特别是用于填充目的的4～15旦(约4～17分特)的弹性卷曲纤维制成的纤维团。
长期以来短纤维一直用作支承和/或绝缘目的的填充材料。聚酯纤维充填物一直是用于这种目的的特别理想的纤维，这归功于其松密度、弹性、抗霉性及其它的合意的性能。通常充填纤维在梳理机(或松机)上之后经伸直平行后，以棉胎形式加工，这是因为这种依法经济而且是处理充填纤维的有效途径。
但近来MarCus在美国专利4618531与4783364上公开了如何用螺旋状卷曲的充填纤维构成纤维团以得到特别令人满意的充填材料，它们在膨松、柔软和回松能力上类似于绒毛填充物。MarCus在美国专利4794038上也公开了一种类似地可从带有粘合纤维的充填纤维的混合物制造纤维团的方法，用这种方法随后还可以制成实用的粘合支承结构，例如软垫和垫子。MarCus公开了一种有效的批生产的工艺与装置，即利用其喂入料的螺旋卷曲特性来制造这种纤维团。这种纤维团已进行商业化的生产，并被证明是有效的并具有有趣的球状纤维构造，这是由于它们的膨松特性，也由于它们易于在加工时用气流输送，以及产品的令人感兴趣的和优越的特性。它们可以被加工成几种有趣的形式。在这里我们一般所指的这些结构是指纤维团。
本发明的一个目的是能够以高生产率连续地生产而提供这种球状纤维团的生产工艺和装置。另一个目的是提供勿需特别的喂入纤维而也能够令人满意地使用规则聚酯短纤维或者甚至是其它纤维材料来制成具有可能需要的密度与均匀性的纤维团的工艺和装置。进一步的目的是提供一种可以用的粗旦纤维甚至是大于10旦的纤维来生产纤维团的工艺和装置。
在下文中应加以注意的是，为了达到我们的目的，我们对梳理机的型式作出了几种改进。
按本发明的一个方面，提供了一种制备圆形的纤维团的工艺。它包括向以针布复盖的旋转主锡林表面喂入一层均匀的短纤维，而纤维被上述针布绕着圆周面而送进，并与多个摩擦表面相接触，由此上述纤维形成纤维团并在圆周表面上搓成圆形构形。其特征在于在这里至少提供了一个弓形落料网，它与上述针布具有径向间隔，上述落料网具有足够尺寸的开口以使纤维团能通过上述开口，通过其从上述开口的冒出来进行落料。
使用网对纤维团进行落料是与现有的梳理机相比的一个重要的区别，后者通常是使用辊子对梳理后的纤维进行剥取。
我们非常行之有效地使用弓形的肋网来对纤维团进行落料，该网具有其基底与主锡林的针布有径向间隔的横向肋条，并且具有由这些肋条间的横向间隔形成的开口。在这里应当了解“横向”一词系指相对于机器的方向即与主锡林的转向的横向而言。所以该落料网的“横向”肋平行于主锡林的轴线。
故按照本发明的另一方面，是提供了一种对短纤维梳理机作业改进后的纤维团成形机，它包括一个其圆周表面包以针布并适应于在多个与其配合作业的并与其紧密贴近的摩擦表面上旋转的可转动的主锡林，均匀地将薄层形式的短纤维向主锡林喂入的机构，落料机构，其改进部分的特征在于所说的摩擦表面与主锡林的圆周表面的针布配合作业这样进行，使得在针布与上述摩擦表面间由于两者的配合作用形成纤维团，并且落料机构包括其尺寸足以使纤维团冒出的开口的落料网。这里对“摩擦表面的配合作业”的实例作出描述它包括具有摩擦表面的固定元件，例如是挡板或弓形板，它们可以是光滑的或盖以针布，也可以是网，也可以是包括工作辊与剥取辊的可动元件，例如是在罗拉盖板梳理机上所用的，也可以是皮带驱动的盖板元件，例如在回转盖板梳理机上所用的。
本发明的显著优点是冒出的纤维团的落料与运送可以借助于抽吸和/或吹送进行。例如圆形的纤维团可以直接吹入褥套和形成枕头或其它被充填物。另一方面，纤维团也可以包装，然后再进行所需的处理。
按本发明的另一方面，是提供了一种用于制备纤维团的改进的工艺，它包括将均匀薄层的短纤维喂至包以针布的转动的主锡林的圆周面上，提供多个基本上呈弓形的与上述针布具径向间隔的摩擦表面。其中上述摩擦表面及上述针布的径向间隔和摩擦特性及上述短纤维的喂入率被加以控制，使得上述针布布以一可压缩的纤维层。由此在上述针布与上述摩擦表面间的圆周间隔形成膨松的圆形纤维团，然后对上述纤维团进行落料。如将在此叙述的，针布布以纤维的情况是与普通的该类型的梳理机的操作方式的另一明显区别。如这里所述的，当这些(弓形)摩擦表面是具有如此间隔而工艺是如此操作时，在圆周间隔内形成圆形纤维团是一件很出人意外的事。
被喂入主锡林的短纤维可以呈不同形态。例如可以是交叉互搭的棉胎。也可以是预先打包的成包原料，但在经开松后再喂入主锡林。
更好地，特别是在制造枕头，服装类填充物品或其美学价值具重要意义的物品时，喂入主锡林的短纤维可作光滑处理。
对干要求较低密度与较好的绝缘性能的场合，短纤维如具有中空截面则更佳。
如需要制作粘合的支承体，喂入主锡林的短纤维可以是聚酯充填纤维的混合物或其它与低熔融点粘合纤维的混合高熔融点纤维形成的混合体。
喂入纤维的旦尼尔度可以是高达15的单丝旦数(约17分特)。而用作为充填材料特别是用于支承目的的喂入纤维旦数则至少是4单丝旦(约4分特)。但也可以按所需的最终用途来选择其喂入纤维旦数，例如作服装绝缘用的混合物是由旦尼尔度低达1～2单丝旦(约1～2分特)的纤维制成的。
就象在下文所描述的，在本发明使用时我们发现可以用来加工被机械地卷曲的短纤维。以制成具有均匀的平均密度的所需的膨松纤维团。
因此本发明的另一个方面呈提供一批膨松的圆形短纤维团，其平均尺寸为1至约15mm，平均密度低于1磅/英尺3(约16公斤/立方米)，由基本上无规则缠绕的机械卷曲的切成长度约为10至均60mm的合成短纤维组成。这些膨松纤维团是无规则地排列与缠绕的，如同从螺旋卷曲的喂入纤维制备成的MarCus纤维线团一样。它们可明显地与棉结或结子相区别，后者被应用于花式纱，它们是小的打结的或缠结的合成纤维或甚至是天然纤维小团例如棉花。如所指出的那样，我们的机械卷曲的合成纤维的最佳形式可以是经光滑处理的聚酯短纤维和/或带有低熔融度的粘合纤维的混合体。如果需要的话可以是外包/芯型双组份纤维。其外皮是低熔融度粘合材料而其芯部为聚酯或类似的高熔融度纤维构成的材料。
附图简介

图1是本发明的最佳装置的概略的立面侧视图。
图2是以表示一个通过布满纤维的针布的截面的示意图。纤维被从主锡林表面移出，大体显示出如下文中所述的表面构形。
图3表示针布齿是如何抓住纤维的。
图4是本发明的最佳肋形网一部分的概略的透视图。
图5是主锡林与带有正在冒出的纤维团的落料网的局部的示意图。
按本发明的最佳装置将参照附图加以描述。如同所指出的，在某些方面，这种装置的一些特性与梳理机(或梳棉机)是类似的并为便利起见对后者的元件与特性作了改装。
故用下述梳理技术作为参考1987年纺织研究所(The Textile Institute)，《纺织技术手册》中的《短纤维纺纱丛书》，第2卷，W.klein著的标题是“开松与梳理实践导引”。以及参考通用的机型的概述，见B.wolf的文章，刊于《国际纺织通报》2/85期，其中的第9、12、16、19与20页。以及Klein的手册第35页。手册及文章均在这里用作参考。
现有的梳理机的任务列表如下
开松成单根的纤维;
除去杂质;
除去尘土;
清理棉结;
除去短纤维;
纤维混合;
纤维取向，和形成棉条。
这确实是大多数梳理机的任务。换句话说，这种任务(大多数梳理机的)不包括构成球状纤维团。但某些梳理机用于将缠结的纤维形成各种团块，术语上称作棉结、结子、或采用其它术语。这种技术被认为是专有的，故论及用于该目的的工艺的文献很少见。但steinruck在美国专利2923980上公开了一种制造结子的装置。steinruck指出从前是将10台机器排成一列，用于将纤维原料缩成小而硬的结子steinruck说他的机器可以用少至2台的顺序排列的机器就可以用来制出具有想要的尺寸与硬度的结子。但需用两台依次排列的机器也是不理想的，所以我们提供了可以在一台机器上制成我们所需的线团的一台机器。steinruck希望得到硬的棉结或结子。而与之不同，我们想要制成弹性的膨松球状的并具有可控的和均匀密度的结构件。另一点与现有技术的棉结(或结子)的结构相区别的是它们通常由低单丝旦数的纤维(单丝的旦数或分特数低于3)制成，例如采用棉花或其它低旦数的纤维。它们易于成结并可制成可用于花式纱线的硬纤维结。在作用于支承目的的充填时这种低单丝旦数的纤维通常不如旦数为4(约4分特)的较高旦数的纤维那样理想。旦数如果更高(甚至达15旦，约17分特)通常效果更佳。这是基于它们的弹性。但这种特性通常增加了制造以后不会散开的纤维团的难度。应当了解我们的工艺和机器也可以用较易于构成纤维团的低旦数喂入纤维进行生产。换句话说，虽然较高的旦数的合成纤维作为充填物通常更佳，但较低旦数的合成与天然纤维也可以借助我们的工艺与机器制成纤维团。
如skeinruck所强调的。他的制造结子的目的几乎是通常的一梳理机的基本运转功能(尽可能把单根的纤维整理成彼此平行并除去结子或棉结)的反演。确实在一本P.P.Townend著的题为“梳理过程中棉结的形成(由Wira出版的)著作中建议了如何在短纤维梳理过程中避免形成棉结这一主要问题。steinruck想把他的纤维团变换成棉结并在梳理机的顺序操作过程中加工成纤维网或条子。steinruck采用(改进的)罗拉盖板梳理机，并确信其它的现在的制造结子。棉结等的工艺通常都采用罗拉盖板梳理机。与之大不相同的是，本发明的是佳机器是对具有梳理挡板的梳理机的改进(大致上如klein的手册第45页图101或wolf的文章第20页上的图22上所示，两者在上文中已涉及)。我们的目的也是对通常的梳理机的基本操作功能进行反演。
我们的优选的机型如图1中所示(其中未示出针布)，其基本结构为直径50英寸(约1.3m)的主锡林10由针布所包复，它以基本上确定通过量的速率如图所示地以顺时针方向被驱动旋转。其转速(rpm)通常为每分钟几百转。
锡林前有一称为刺辊的辊11(klein称其为“taker-in”)，其直径为9英寸(约23cm)，也为针布所复盖(但针密度低得多)，并以图示的反时针方向被驱动旋转，即与主锡林旋向相。反刺辊带有一个下篮11A，其前面有一个喂料辊12，后者也以反时针方向(与刺辊11相同)，被驱动并与喂料板13配合从供料源(未示出)以不变的速率在刺辊的全宽度上均匀喂入经开松的纤维。主锡林10的圆周面为一系列的固定的与之相配的以标号14概括表示的摩擦表面元件所环绕。它们更具体地以标号15、16、17、18与19表示(从刺辊11起连续排列)。并均具有弓形的摩擦表面。并与主锡林10(上的针布齿)径向间隔以可以在绕主锡林10的圆周空间内将从刺辊11喂入的纤维加工成团，并且这些固定元件14的弓形摩擦表面在上述空间外缘限定了所加工的纤维。该径向空间可进行调节，这将成为一种控制工艺与加工产品的重要手段。
就象所指出的那样，经开松的纤维被均匀地喂入喂料板13与喂料辊12之间，后者具有齿(或其它结构)以将纤维推向刺辊11，有点象在klein的手册第39页上的图84所示，在刺辊11上的针布将新纤维(从喂料辊12与喂料板13处所喂入的)经过下漏篮11A输送至主锡林10的针布上。两组针布是同向运行的，但在主锡林10上的针布运动速度较快。这样新纤维被主锡林10上的齿抓取带入到位于固定元件14的弓形摩擦表面与主锡林10(复盖着针布)之间的空间内。在起动时新纤维(从刺辊11所喂入的)将载于主锡林10上的针布上，这样可能需要等待若干分钟，然后才能得到呈球状纤维团的产品。此外，很显然，使任意一种特定的喂入纤维速率适于该主锡林(包复针布并以及以适当间隔围绕的固定元件14的)的表面速度，都需要一定的经验，以满意地获得所需的纤维团以及稳定的运行状态。即一旦加工设备到达稳定的运行状态，一旦从主锡林10输出的纤维量(呈球状纤维团)与喂入加工设备的纤维量相等时，在主锡林上的针布将布满落到其齿上的纤维，所以新的纤维只能聚集到(或接近)针布的齿的外端处。但意外的是，这些纤维在密度上与空间分布上并不是均匀的(当机器以正常的纤维喂入率及主锡林转速运行时)。换句话说，从主锡林的整个宽度上与旋转方向上看在相对较高的位置上分布有较多的纤维，而对应地在较低位置上所分布的纤维较少。
按本发明的该最佳实旋方式，纤维在主锡林上的这种分布是与梳理操作使用改进前的该型机器的一个重要差别。在这样的梳理过程中希望对所有纤维进行落料，以便只喂非常薄的一层纤维。因而，所有的纤维被落料。换句话说，在这样的梳理过程中，重要的是避免锡林负担过重。
按照本发明的这种“布满”形式概略地表示于图2，图中示出当对被布满的主锡林(在图2中未示出)上的针布与纤维作剖切时所见的典型剖面的简化与理想的形式。其上部21表示纤维而下部22表示针布(其中局部将勾住纤维)。图3概略地表示纤维24是怎样被所用形式的针齿勾住的。同时在图2中的上部21中所表示的纤维的一部分以纤维团23的形式被释放而不再被针布所勾住。这种纤维团通过位于针布(布满纤维)与固定摩擦表面元件14之间的空间;并可以认为它们经过曲折的路径滚动形成圆形的纤维团。同时这些纤维团环绕着主锡林前进到达位于主锡林10表面与落料网之间的空间。后者是固定元件14的一部分，准确地说是元件17，它是一种肋形网。
这种肋形落料网17已经被采用过，例如被用于通用的梳理机下方(可能表示在klein的手册中第45页中图101所示的主锡林的下方)的一种肋形网，以不同的目的来移走废料。但我们更喜欢通过具有较大肋间空隙的网来对纤维团进行落料。现参见图4，其中示出具有最佳的形式之一的网。这种网的肋条31是横向布置的(即平行于主锡林10的轴线)，其形状通常具有三角形的截面且具有与主锡林表面在空间上具径向间隔的平滑基底，相邻的肋间也具有沿着其纵向方向的横向间隔。故圆形的纤维团可以连续地在主锡林10与网的肋条的基底构成的摩擦表面间的弓形空间内滚动，但也可以在离心力的作用下从肋条间冒出。在图5中对此有所描述，其中示出纤维团23从分布在肋条31与主锡林10之间的周向空间中的纤维21中分离出来并从肋条31间冒出。任何松散的纤维或未完全成型的纤维团则不太可能从加工设备里穿过横向空间冒出，这类未冒出的纤维体又从肋条侧边滚下重新回入主锡林周围的弓形空间里。当纤维团冒出来时它们可以例如用低气压将其收拢并输出以进行包装或装运或者是用空气输送系统将其送出作进一步加工。采用不易缠结的圆形纤维团充填纤维的一个重要优点是可以很容易地将它们吹送出去。
易于理解落料网可以很好地用于对不同于本发明的最佳型式的其它类型的机器所制造的纤维团进行落料。
下一个元件18也可以是执行类似功能的另一种起落料作用的网。最后的元件19也可以是一个称作背底网的网。但该元件最好是具有不落料的摩擦表面的挡板。元件19可以如图1所示地与刺辊底蓝11A相连以避免在该点处漏失纤维。
虽然在图1中显示了五个摩擦表面元件14，但易于理解，该发明并不仅限于具有五个这样的元件。如果需要的话其数量可以或多或少。实际上在例3中采用了更多的数量。
我们发现了以下诸方面是影响本发明的工艺与最终产品的因素。对于在主锡林上的针布，增加针密通常就减少了形成布满在主锡林上的可压缩纤维的潜在可能性，导致制成的纤维团更紧密而不够圆，因而减少了最终用于例如枕头或垫褥时的令人满意的程度。反之，较低的针密度通常使得较多的纤维分布在主锡林上，所形成的构形更加易于加工纤维团。作用较强的齿角可以更好地提高纤维的光滑程度。当针密度达到极限时(例如超过800ppsi每平方英寸的针数约等于每平方厘米具有124个针)，甚至作用非常强的齿角也不能满足需要，因为这将最终使得“布满”实际上不能实现，因此不可能形成纤维团，作用弱的针齿将不能携持很光滑的纤维随之减低了形成符合要求的纤维团的潜在可能性。对于半光滑的和干燥的纤维，作用较弱的针齿要求能(1)防止主锡林过载(2)由于较高的纤维与纤维之间以及纤维与金属之间的摩擦力而获得稳定的布满程度与构型以获得良好的纤维球(纤维团)的形状。主锡林的转速应与纤维的喂入速度相匹配。如果该转速不够高，那么主锡林以及刺辊就会过载，而导致纤维团的形状不符合要求，甚至可能损坏机器，一旦主锡林达到能满足纤维喂入率的足够的速度，就能获得稳定的布满程度与良好的纤维团构形。增加该速度而不增加纤维喂入率通常会产生较小而较紧密的纤维团。纤维的喂入率应与摩擦表面与主锡林之间的间距以及与主锡林的转速相协调。如果该间隙过小，主锡林将过度布满，或生成非常坚固稠密而不圆的纤维团。当间隙增加的时候，小球可能变得较多地呈多毛状，即具有更多的自由端。较高的喂入率可以与适当的间隙与转速相适应而制出良好的纤维团。该主锡林与摩擦表面之间的间隙(间隔)不应太紧，不然将使针布被非常稠密地布满而导致纤维团的形状可能不符合要求。该间隙需进行调节以达到稳定的布满程度(构形)及能够用来帮助改变小球的平均直径。这些间隔可以以通常的方式进行调整，例如在图4中所示的在元件14凸像上容纳主锡林上的螺栓的缝槽，借助于紧固螺母将该元件固定在所需的间隔位置上。
对于通常的梳理机，在各种的环绕在主锡林周围的元件14外还可以环以可移动的盖板部件以阻挡任何可能逸出的松散纤维，但为简明起见在图中未予表示。
本发明参照下面的实例予以进一步地描述，其中所有的部分与百分率均以重量计算，除非另行指出。对于测试方法及其它情况，可以参考Marcus的美国专利第4618531，4783364，及4794038和4818599号，在此将它们全部特地指出以供参考。不同的喂入纤维需要不同的工艺和/或机器特性以加工理想的团形结构。如此已对不同的喂入纤维进行了加工。以下例举了一些不同的喂入纤维，而其他的则可以通过对所述不同的工艺与设备特性进行适当的调整来进行加工。在第一个例子中，我们加工了光滑的螺旋卷曲纤维，因为这种纤维的三维卷曲度对于便于实现球状构形是最佳的，而光滑的纤维填絮通常从美观的角度来看也是最佳的。
实施例1一束经不对称喷射骤冷、拉伸、经过光滑处理的4.5旦(5分特)的聚(对苯二甲酸乙二酯)的长丝以通常方法制得，未经过机械卷曲，所用的拉伸比约为2.8X，采用硅含量按织物重量计算约为0.3%的聚硅氧烷光滑剂，并以绳束形式在约175℃的温度下进行松驰。该束状丝被切断成约32mm(约1.25英寸)的短纤维，并在约175℃再次松驰。在这一工艺中发展出实质上的三维卷曲，它是一种非化学方法得到的螺旋状卷曲。将纤维成包压成约12磅/立方英尺(约192公斤/立方米)的密度。
短纤维采用MastercleanR开松机(可以得自南卡罗来纳州格林维尔的Wheels(威尔斯)区的约翰·D·霍林斯华斯(John D·Hollingsworth on wheels，Greenville，SC)，然后手工装填至CMC均喂机(可得自纽约州梅登的兰登机器公司(Rando Machine Company，Macedon，NY))的给棉箱部分。该机向工作机的全宽度均匀地输入经开松的用以喂入的纤维。
如图1所示的工作机是40英寸(1米)宽的梳理机(可以从南卡罗来纳州格林维尔的wheels区的约翰·D·霍林斯华斯处得到)，经改进后具有下述基本元件(1)喂料辊12(直径2.25英寸，即几乎6cm)。带有用于向刺辊11计量供给纤维的喂料板13。喂料辊的转速由专门的直流电机与驱动装置独立控制。纤维的通过量由在规定的时间内通过工作机产出的成品重量来决定的。如图所示喂料辊12是以反时针方向旋转的。
(2)刺辊11(直径9英寸，约2.3cm)用来将从喂料辊11与喂料板12间的空间输送来的纤维移送给主锡林。在本例中，刺辊的转速与主锡林成一定比例，即两者使用同一机械驱动装置。(这不是必须的，因为刺辊的独立速度控制在100～950转/分的宽广范围内，并已知它对小球的构形甚至它们的均匀性和/或密度都影响不大，刺辊针布为标准的24针/英寸2(约4针/厘米2)金属针基。(可以从南卡罗来纳州格林维乐的wheels区的John.D.Holling sworth处得到)。刺辊11与喂料辊12的转向相同，但表面转速较高。
(3)主锡林10的直径为50英寸(约1.3米)，复以低密度针的针布(132针/英寸2，约20针/cm2)，针布的针具有作用适度的齿角(约25°正角)。(可以从南卡罗来纳州格林维乐的wheels区的John.D.Hollingsworth处得到)。这是用于涂以聚硅氧烷光滑剂的纤维的最佳针布。这种针布允许高度光滑处理的纤维在具有均衡的三维表面形状的情况下通过机构运转嵌入针布的空隙时能够布满主锡林。但仍然暴露出足够的金属梳针以把纤维从刺辊上拉出而不使刺辊过载。主锡林10的转向与刺辊11及喂入辊12相反。
(4)一组固定的摩擦表面元件14设置于主锡林10的圆周方向上。在本例中整个圆周面上复以肋网(可以从南卡罗纳州格林维尔的Elliott(爱略特)金属厂得到(Elliott Metal Works，Greenv ille，sc)。第一网15(有时称作上背网)位于在通常的梳理机中标准的后罩板所处的位置。网15具有1/4英寸(约6mm)的肋间隔，包括34根三角形的肋，三角形的基底与主锡林10最接近，但与其间隔，该基底具有3/8英寸的(约10mm)的标称宽度。下一个(顶部)网16具有11根直角基底的肋，肋宽1 1/2 英寸(约4cm)，间隙1/4英寸(6mm)。两个网15与16基于它们的狭窄的肋间隔是我们曾用作标准网的加工网。下一个(前上)网17是定制的落料网，具有23根三角形肋，肋宽3/8英寸(约10mm)间距1/2英寸(约13mm)。其它的(前底与后底)网18与19是类似于上背网15的加工网。
在主锡林的圆周上所布置的这些网的形状使得已切段的纤维被迫彼此挤紧并当呈平衡布满状态时(即处于恒稳态时)，开始在环绕主锡林的圆周空间内滚动。该平衡在10分钟内出现。在此例中各网与主锡林的间隔调定在0.080英寸(约2mm)。这些间隙可以有限度地调整。并可以改变以控制纤维团的密度与尺寸。
如已指出的，肋网不仅仅是带有可用于得出优良的纤维团成品的摩擦表面的固定元件。我们还成功地在如图1所示的上背网、顶网与下背网的位置上采用光滑连续硬表面的元件。如装上反向的针布则也可以采用实心针布元件，故它们的齿形针与在梳理机上所用的方向相反，而其针密度可以在宽广的范围内变动。(这时制造费用较采用光滑板为高)。虽然我们所使用的摩擦元件14是固定的，适应于我们所改进的该类型的梳理机的设计。但一些带有可移动的摩擦元件的梳理机也可以按照本发明加以改进使用，例如带有多个辊子或被皮带驱动的盖板元件的梳理机。
制成品的排出的控制由一个或更多的本发明的肋形落料网(具有适当宽度的肋间隔)执行，且按照梳理机通常的落料位置，它们被置于主锡林10上的上前与下前网的位置。这种落料位置是通常采用的但不是必然的，按照操作的设计与配置采用其它的落料位置也可以得到益处。当采用较下的网，例如网18，来进行落料时较宽的落料间隔更有效，因为在主锡林下方离心力得到重力的协作。在上前(落料)网17处，间隙如超过约半英寸(约13mm)时，就会造成纤维团从主锡林附近被推走的问题。我们也注意到游离的纤维在存在宽度达3英寸(8cm)的“窗口”时就可能随所需的纤维团一起浮出，通常当目的在于有效地制造纤维团时，这种现象可能是不合乎需要的。但对于例如由Marcus所指出的粘合制品来说，可能希望得到圆形的纤维球与松散的粘合纤维的混合体，这时存在游离纤维反而有利。
若干变型可以被证明是有效的与所需的例如网与肋设计成类似于活动百叶的构思;采用可调的开口，如带有附壁效应的设计可有助于用于从主锡林处移出纤维团的离心力作用。
对于实施例1，主锡林10的转速被确定并控制在250转/分，调节刺辊11的速度以提供一个按梳理机宽度约为80～90磅/米·小时(公制40公斤/小时·米)的正常纤维喂入率。刺辊11的转速与主锡林匹配，经测量为180转/分。从主锡林(针布)到周向摩擦元件14的间隔设定为0.080英寸(约2mm)。采用这些结构调整定位可以制成令人满意的具有自由落下的松密度的纤维团，其均匀度合乎要求，经测量介于0.55至0.70磅/英尺3(约9至11公斤/米3)之间。
本发明的这些纤维团(记作INV)经测试并与可再膨松的市场上的纤维团(记作ART)作比较，后者是采用美国专利第4，618，531所述的现有技术的空气滚动工艺由类似的纤维制作的。对它们的粘合力(牛顿)与它们的松密度，按高度(厘米)测量的松纤维团(不用于枕头)进行测量。测量是在基本如美国专利第4618531上所述的0.01与0.2磅/英寸2(约相当于7与140公斤/米2)的负载下进行的。该纤维团与这种现有技术的纤维团在这些试验条件下进行充分比较，其结果可见于表1。
表1粘合力 高度(厘米)(牛顿) 0.01磅/英寸2作用力 0.2磅/英寸2作用力INV 2.6 22.8 7.6ART 3.3 22.3 6.2实施例2四种不同的喂入纤维在开松后被喂入上述例1中所述的工作机，可以证明在基本相同的条件下可以由多种类型的机械卷曲的纤维制成球状纤维团。所有四种不同的喂入纤维均由多工位市售纺丝机上的个别的工位上所提供的聚(对苯二甲酸乙二酯)聚合物纺成。每类型的足够量的绪头被共同装在集束架上在低容量技术的牵伸机上形成适当的卷曲箱旦尼尔数。然后加以牵伸、机构卷曲、聚硅氧烷光滑处理(约含按织物重量计0.3%的硅)。在175℃温度下进行回缩以将卷曲结构定型，固化光滑剂，再切成1.125英寸(约3cm)的具有以下特性的短纤维。
表2A品目 截面 单丝旦数 卷曲/英寸 (卷曲/厘米)SO 荷叶边椭圆形 6.7 6.7 (2.6)T 三叶形(MR约2.0) 6.1 6.5 (2.5)RH 圆形(单孔) 6.1 5.2 (2.0)RS 圆形(实心) 6.2 5.4 (2.1)与例1相似的，该纤维团的粘合力与松密度经测量后与市场上的纤维团(ART)进行比较。这些测量值(在表2B中示出)指明在明显变化的负荷下，按照其所用的纤维及其卷曲程度及其构形。其粘合力与松密度不及例1中的螺旋卷曲纤维那样好。借助于变化工艺条件从这些不同纤维制成的纤维团产品的某些状况可能得以改善。
表2B品目 粘合力 高度(厘米)(牛顿) 0.01磅/英寸2作用力 0.2磅/英寸2作用力SO 5.8 22.2 7.0T 9.0 24.8 9.2RH 5.1 23.7 9.0RS 4.6 23.1 7.1ART 3.3 22.3 6.2实施例3在本例中喂入纤维由聚(对苯二甲酸乙二酯)纺成，单丝旦数为5.5(约6分特)，机械卷曲(约7个卷曲数/英寸或3个卷曲数/厘米)，类似地进行聚硅氧烷光滑处理(接织物重量含0.3%的硅)，纤维具有7孔(总空隙量为12%)，切成1.25英寸(约3厘米)的短纤维。该纤维先在MastercleanR开松机上被开松(如例1与例2中所述)，然后喂入纤维团制造装置。
在本例中摩擦表面14的构形与在例1中所用的(及在图1中所示的)有某些不同，但该装置的其它方面如上文中所述。摩擦表面14随刺辊顺序起动，与主锡林上的针布具有间隔，我们知道挡板是全部光滑的或具有与正常梳理机方向相反的针布，故不与主锡林10上的针布的作用相抵触。
表3编号 元件 间隔英寸(mm)15标准背板(9.5英寸－光滑) 0.08 215A 梳理弓形板(6英寸－72针／英寸2，反向) 0.01 0.2516A CardmasterR板(15英寸－光滑) 0.08 216B Elliott网(如例1中顶网)0.08 216C 梳理弓形板(7英寸－378针／英寸2反向) 0.01 0.2517落料网(如例1) 0.08 218前底网(如例1) 0.08 219后底网(如例1) 0.08 2主锡林10以270转/分的转速被驱动，而刺辊11转速约为195转/分。纤维喂入率应约每小时产生80-90磅的纤维团。这些纤维团很圆、易干用空气输送、甚至在用手反复挤压后仍保持离散状态。而虽然它们比例1中所述的纤维团明显地具有更多的自由端。产品被吹入市售的标准尺寸的枕套中。所采用的充填(用纤维团)重量为22盎斯(625克)，与市售枕头等重。故两者凭目侧即可评估。在新充填时和经过三次标准的重压与洗涤循环后，可以发现膨松度与重新松开度与这种市售充填纤维团相比其降低是很微小的。
尽管着重的讨论了加工圆球形纤维团的合意性，且已记明这对于填充的目的是极为理想的，但是我们的工艺与机器可以被用来制造圆形的或其它形状的纤维团。如果需要的话例如可以是椭球形，为此要采用较高的针密度的针布并调整间隔。如果需要的话用我们的工艺与机器也可以制造坚硬的和更紧密的纤维球，因为我们的发明提供了操作上的机动灵活性。
权利要求
1.膨松圆形短纤维团，其平均尺寸约1至约15mm，平均密度低于约1磅/英尺3，基本由不规则缠绕的机械卷曲的合成短纤维组成，该短纤维切断长度约为10至约60mm。
2.按权利要求1的纤维团，其中短纤维是经光滑处理的聚酯短纤维。
3.按权利要求1的纤维团，其中短纤维的单丝旦尼尔度为约4至15。
4.按权利要求1的纤维团，其中短纤维是空心的。
5.按权利要求1至4中任一项所述纤维团，其基本上由掺以低熔融度的粘合纤维的合成纤维混合物组成。
6.按权利要求5的纤维团，其中粘合纤维是皮/芯双组份的，其鞘部为低融熔度粘合材料，而芯新为聚酯或类似的高熔融度成纤材料。
7.用于制备圆形纤维团的工艺，包括向复以梳理针布的旋转的主锡林的周向表面上喂入一均匀薄层的短纤维，由此借助于上述针布该纤维向环绕该周向表面前进并被引导与多个摩擦表面相接触，由此上述纤维形成纤维团并在该周向表面上滚动成圆形，其特征在于提供有至少一个与上述针布具有径向间隔的弓形落料网，上述落料网具有开口，该开口的尺寸足以能使纤维团从开口通过，并以从上述开口冒出的方式进行落料。
8.按权利要求7的工艺，其中上述落料网具有其基底与上述针布呈径向间隔的横向肋条，上述开口是肋条之间的横向空间。
9.用于制造圆形纤维团的工艺，包括向复以梳理针布的旋转的主锡林的周向表面上喂入一均匀薄层的短纤维，提供多个与上述针布具有径向间隔的基本呈弓形的摩擦表面，其中径向间隔及上述摩擦表面和上述针布的摩擦特性及上述短纤维的喂入率均加以调整使得上述针布被可压缩的纤维层布满，由此膨松的圆形纤维团在上述针布与上述摩擦表面周向空间内形成，并对上述纤维团进行落料。
10.按权利要求9的工艺，其落料网的开口尺寸足以使纤维团从中通过并以此方式进行落料。
11.按权利要求10的工艺，其中上述落料网具备其基底与上述针布具有径向间隔的横向肋条，而上述开口是肋条间的横向间隔。
12.按权利要求8或11的工艺，其中上述肋条是其基底与上述针布具有径向间隔的三角形截面。
13.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中纤维通过位于锡林针布和与梳理针布具有径向间隔的多个弓形挡板间的连续区间环绕该周向表面被连续输送。
14.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中纤维通过位于锡林针布和多个具有肋间隔的横向肋弓形网间的该周向表面被输送。
15.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中至少上述摩擦表面中的一部分具有其齿向与主锡林旋向不相反的梳理针布。
16.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中借助于吸气和/或吹送来对冒出的纤维团进行落料和输送。
17.按权利要求16的工艺，其中圆形纤维团被吹入褥套及充填枕头或其它被充填物。
18.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中短纤维以交叉叠放的层状形成被喂向主锡林。
19.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中喂向主锡林的短纤维最初是成包的，但经开松后再喂向主锡林。
20.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中喂向主锡林的短纤维是经机械卷曲的。
21.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中喂向主锡林的短纤维具空心截面。
22.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中喂向主锡林的短纤维经光滑处理的。
23.按权利要求7至11中任一项的工艺，其中喂向主锡林的短纤维是聚酯填充纤维或其它高熔融度的纤维与低熔融度的粘结纤维混合后的混合体。
24.在一种短纤维梳理机上，包括有一个在其周向表面复盖有梳理针布并能在非常接近手多个相配合作业的摩擦表面的情况下配合转动的可旋转主锡林，用于向主锡林喂入呈均匀薄层的短纤维的机构，及落料机构，其改进的特征为所摩擦表面与上述主锡林的周向表面上所复的梳理针布配合作业，使得纤维团借助于梳理针布与上述摩擦表面间的配合作业得以形成。以及包括具有足以使纤维团冒出的尺寸的开口的落料网的落料装置。
25.按权利要求24的机器，其中上述配合作业的摩擦表面是与梳理针布具有径向间隔的弓形挡板。
26.按权利要求24的机器，其中至少上述配合作业的摩擦表面的一部分具有其齿向与主锡林旋向不相反的梳理针布。
27.按权利要求25的机器，其中至少上述配合作业的摩擦表面的一部分具有其齿向与主锡林旋向不相反的梳理针布。
28.按权利要求24的机器，其中上述配合作业的摩擦表面是具有横向肋条及横向间隔的并与梳理针布具有径向间隔的弓形网。
29.按权利要求24-17中任一项所述的机器，其中上述落料网具有其基底与上述针布具有径向间隔的横向肋，而上述开口是横向肋间的横向间隔。
30.按权利要求29的机器，其中上述肋条是其基底与上述针布具有径向间隔的三角截面。
全文摘要
球状或其它圆形形状的纤维团，其密度可根据需要调整，其尺寸与密度具有良好的均匀性，可以从经机械卷曲的短纤维以及从螺旋卷曲的聚酯短纤维借助于改进的工艺与设备以高效率制得。
文档编号D04H1/02GK1058818SQ9110360
公开日1992年2月19日 申请日期1991年4月12日 优先权日1990年4月12日
发明者阿德里安·C·施奈德, 乔治·L·沃恩 申请人:纳幕尔杜邦公司