专利名称：缝编非织造织物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种轻质且保暖的缝编非织造织物及其制造方法。
用多针缝合机制造的缝编织物在技术上是已知的。本申请人之前的三个专利即美国专利4，704，321、4，737，394和4，773，238，公开了多种此类织物，其中的缝编操作最好是用弹性缝线和“基本无粘合的”纤维材料进行。
美国专利4，704，321公开了用弹性缝线在张力下多针缝合薄膜原纤聚乙烯柔性长丝的基本无粘合的纤维层，而后释放张力使纤维层收缩或起褶。适于作缝线的是可伸长和回缩100-250%的斯潘德克斯弹性纱线。还公开了使用聚酯或尼龙的热收缩性纱、假捻纱和牵伸纱等作缝线。尼龙纱线据称其性能类似斯潘德克斯纱线，但其伸长和收缩要小得多。缝编产品收缩后的最终面积最好为纤维层原有面积的70-35%，它特别适于作抹布用。
美国专利4，737，394公开了主要用斯潘德克斯线(如美国专利4，704，321那样)缝编聚烯烃纤维层，制成吸油制品的多孔外层织物。
美国专利4，773，238公开了用弹性缝合线缝编基本无粘合的纺织品纤度的纤维层，使纤维层在针迹之间和各行针迹之间“打褶”。打褶量最好使成品面积不超过纤维层原有面积的40%。最好利用在足够张力下能伸长100-250%的斯潘德克斯纱使面积大幅度减小，同时刺编纤维层，完成刺编后使张力释放。就纺织品纤度的纤维层而言，“基本无粘合”是指纤维一般不因诸如化学或热等作用而彼此粘合。但“基本无粘合”这个术语包括少量点粘合或线粘合，只要这种粘合不足以妨碍纤维层在用弹性缝线缝合后接触或打褶。所得产品据称是一种优良的抹布，也适用于薄防寒手套、保暖内衣等。
尽管上述缝编织物在若干最终用途中具有满意的性能，但如果能显著提高织物的比容和其耐洗涤牢度，它们作为保暖织物的实用性会大大提高。同时，如果能避免上述方法中所惯用的弹性缝合纱的高度伸长，则可使缝编操作得到更有效和更好的控制。
本发明的一个目的是提供一种改进的保暖缝编织物及其制造方法。如下所述，令人惊奇的是，这些目的可以这样来实现，即以某种方式缝编一薄层粘合纤维，使该层的面积几乎不减少但却使层厚较上述已有方法显著增加。
本发明提供了一种改进的缝编织物。正如已有的缝编织物那样，本发明的织物具有一个非织造的纤维层和由占织物总重2-20%的纱形成的数行分隔开的针迹，行密度为每厘米2-10行。本发明的改进之处包括纤维层由粘合纤维组成，每行针迹为每厘米1-5针迹，缝编织物的比容至少为16cm3/g，织物各行针迹方向的伸长度最小为8%，最大可达75%。优选缝编织物的比容为20-25cm3/g，沿各行针迹方向的伸长度为20-40%。在另一个优选实例中，缝编织物在垂直于缝合方向的伸长度为5-10%。更为优选的缝编织物的纤维层由1-5分特的粘合聚酯纤维组成。本发明的优选缝编织物的绝热值为每0.3-0.5CLO和2-3CLO/(kg/m2)。
本发明还提供制造上述缝编织物的一种改进方法。该方法属于这样一种类型，即非织造的纤维层用弹性缝线在张力下多针缝合，形成间隔开的各行平行针迹，其针密度通常为2-5针/厘米，针迹密度通常为1-7针迹/厘米，缝合后释放张力。按本发明的改进方法，纤维层由粘合纤维组成，最好是1-5分特的聚酯纤维，弹性纱线在缝合过程中被施以足够的张力使其伸长10-100%，最好不超过40%。如此缝好的非织造织物，在去除张力后进行收缩处理，使织物的比容增加到至少16cm3/g，最好达到20-25cm3/g。更为优选的是在50-100℃进行收缩处理。
用下述优选实例进一步说明本发明。这些实例是为了说明本发明而不是要限制发明范围，发明范围由所附的权利要求书来限定。
将用本发明方法缝编的原料纤维层，通常是纺织品纤度纤维的粘合非纺造网。一般来说，这类粘合纤维层在用于本发明的织物和方法时，其单位重量通常为25-150g/m2，可由纺织品纤度的粗梳纤维网经交叉铺置制成。纤维层通常做成卷子以便送入缝编工序。这种粘合网通常由用聚酯、尼龙、丙烯酸等合成聚合物制得的纺织品纤维组成。一种特别优选的纤维层是下面实例1的100g/m2粘合网，它由3.3分特聚对苯二甲酸乙酯纤维和聚对苯二甲酸乙酯/聚间苯二甲酸乙酯共聚物粘合纤维的75/25混合物组成。其他类型的粘合剂和粘合方法也适用于制备用于本发明方法的原料纤维层，例如热塑性粒状粘合剂、溶剂粘合、多点粘合等。
本发明织物所要求的缝合，可以用传统的多针缝合设备如“Liba”、“Arachne”或“Mali”(包括Malimo、Malipol和Maliwatt)等机器进行。这些机器及用它们制成的一些织物已公开(例如K.W.Bahol，“新型非织造织物”，PaperoftheAmericanAssociationforTextileTechnology，Inc.，51-54页，1965年11月)。使用这类机器的其他公开内容见Ploch等人的美国专利3，769，815、Hughes的美国专利3，649，428及ProductLicensingInex，ResearchDisclosure，“连续长丝非纺造网的缝编产品”，第30页(1968年6月)。本发明的织物采用每厘米2-10行针迹(即垂直于缝合机的运动方向，这里称为“TD”密度)一般是令人满意的，最好是每厘米3-6行。通常，针迹密度在每厘米5针迹以下(即沿缝合机运动方向，这里称为“MD”密度)是令人满意的，最好是1-2.5针迹/厘米。缝线量一般为织物总重的2-20%，最好是10%以下。
几乎任何能在约10-100%之间伸长和回缩的缝线都适合作本发明织物的缝线。但优选的缝线是在上述伸长状态下能产生足以使粘合纤维层收缩或起皱的力的线。这些纱线，尤其是在对粘合纤维层多针缝合优选的25-50%伸长情况下使用时，将使纤维层面积只略有减少，但却使其厚度显著增加，从而得到更蓬松或丰厚的织物。可以用传统的可伸长和收缩的牵伸纱线(例如斯潘德克斯纱)或能够在缝合后经处理而收缩的纱线(例如热收缩性或蒸气收缩性纱线)来形成所要求的针迹。而且，缝合产生的回缩力有时也可以通过对纱线(例如填塞箱卷曲纱或其他假捻纱)进行机械预处理来获得，赋予纱线一个潜在的回缩力，可在缝合之后再使之表现出来。
下面的实例说明了两种特别优选的缝线，一种是N-0493型斯潘德克斯包复纱，另一种是N-3931型尼龙假捻纱，这两种纱线均可从美国南卡罗来纳州麦迪逊市的Macfield公司买到。在拉伸状态下，采用多针式缝合将缝线于张力下缝入粘合纤维层，这样在释放张力后，纱线的回缩力就使纤维层收缩和起皱。优选的缝合纱能伸长并回缩10-100%，最好是20-50%。作为通过把纱线置于伸长状态下而产生全部回缩力的另一个方法，通过纱线的收缩可获得部分或全部的回缩力。在后一种情况下，这种收缩可以通过例如在纱线缝入纤维层后进行热、蒸气或合适的化学处理来实现。如下面的实例所述，可以在织物的水洗阶段完成回缩，温度最好为50-100℃，但干热和高得多的温度有时也适用。
优选的多针缝合法在纤维层中形成多条平行的锯齿形经编针迹。这种缝合法也可沿织物的长度方向形成多行平行的链式针迹。缝线的回缩或收缩作用使非织造纤维层的面积收缩。在采用链式缝合时，几乎所有的收缩都是沿着“MD”方向(即缝合方向)。在采用经编缝合时，收缩既发生在“TD”方向(即与各行针迹相垂直的方向)，也发生在缝合方向。各行针迹通常是由针密度为2-5针/厘米的缝针植入的，针迹密度为每厘米1-7针迹，最好是2-5。在张力释放和收缩步骤之后，成品缝编织物的单位重量通常为35-180g/m2，厚度约为0.2-0.4cm，比容至少为16cm3/g，最好为20-25cm3/g。优选的本发明织物的CLO为0.3-0.5，每kg/m2的CLO为2-3，缝合方向的伸长度为20-40%，横向伸长度为5-10%。
测试方法这里给出的本发明织物和对照试样的各种参数和特性是按以下方法测量的。
织物单位重量按ASTM D3776-79测量，单位为g/m2。织物厚度用弹簧规测量，该弹簧规有一个直径0.5英寸(1.2厘米)并荷重10克的圆柱形脚。比容由单位重量和厚度的测量值计算，单位为cm3/g。
织物伸长百分比用Instron张力仪(Tensile Tester)测量。将一个宽4英寸(10.15cm)的试样夹持于张力仪的试样钳之间，使钳口间隔2英寸(5.1cm)。给织物加上相当于每盎司/码2织物2磅重(每g/m2负载26克)的负载，测量钳口间距Le。然后将负载减至零，测量钳口间距Lo。对沿MD和TD方向剪取的试样进行这些测量，然后按下式计算给定方向的伸长百分比%＝〔100(Le-Lo)/Lo〕-100本发明织物的绝热值以“CLO”来表示，这是一个用以评价衣服保暖性能的热阻单位。CLO单位是用来估计毛料西装保暖性的标准。但在更准确的技术术语中，“CLO”被定义为当布料两面的温差为0.18℃时，每小时每平方米允许1千卡通过的热阻值，即1CLO＝0.18(℃)(m2)(小时)/(千卡)。测量CLO的方法包括在负载0.002磅/英寸2(0.0138千帕)时的厚度下测定试样的导热性。这一测量基本上如J.L.Cooper和M.J.Frankofsky所述进行(“睡袋的热性能”，Journal of Coated Fabrics第10卷第110页，1980年10月)。然后以CLO和每单位重量的CLO(即CLO/(kg/m2))表示织物的绝热值。
实例下列实例说明本发明的织物和方法。实例中给出的结果被认为是有代表性的，但并不是有关指定材料的所有实验结果。在实例及其附表中使用了下列缩写MD针迹＝“缝合机方向”(即缝合方向)的每厘米针迹数。
TD行数＝“横向”(即垂直于缝合机方向)的每厘米行数。
MD伸长＝缝合机方向的伸长度(%)
TD伸长＝横向伸长度(%)t＝织物厚度(cm)V＝织物的比容(cm3/g)A＝织物的平面面积(cm2)下标“O”指收缩处理前的t、A或V值，以最终t、A或V的百分数表示。
这些实例阐明按本发明缝编和收缩粘合纤维网所达到的优异绝热性能和耐洗涤性能。实例1-3使用了一种弹性斯潘德克斯纱作为多针缝合纱。实例4-6所用的纱为尼龙假捻牵伸纱。将本发明织物与由相同纤维层用传统工艺制成的缝编织物进行了比较。
实例1-3由经过热粘合和梳理的聚酯纤维网制备了三块本发明织物。纤网重约3盎司/码2(102g/m2)，厚约0.059厘米，由约75%(重量)3dpf(3.3分特)聚对苯二甲酸乙酯纤维(T-54型Dacron)和约25% 3dpf聚对苯/间苯二甲酸乙酯共聚物粘合纤维(T-262 Dacron)组成。这两种类型的纤维平均长度均约3英寸(7.6cm)，是由杜邦公司销售的短纤维。纤维网在100英寸宽的Hergeth梳理机(南卡罗来纳州格林威尔市J.D.Hollingsw-orth公司制造)上梳理，该机装有双重道夫和重取向器。然后采用屈斯特尔粘合剂进行热粘合，操作时压力为100磅/英寸2(689千帕)，辊温为150℃，速度约为5米/分。用该粘合纤网作为这里所述的本发明实例和对照实例中各试样的原料纤维层。
粘合纤网在一台“Liba”缝编机上进行多针经编缝合。试样1-3所用的缝合纱为20旦(22分特)收缩性包复斯潘德克斯纱(N-0493型，Macfield公司生产)，缝合纱在缝入纤网时加张力拉伸到10旦。如下表所示，实例1、2和3的MD针迹密度分别为每英寸11.5、6和3(每厘米4.5、2.4或1.2)。在所有试样中，横向缝迹行数均为每英寸12(每厘米4.8)。在实例1-3中，弹性缝线重量约为纤网总重的2%。
为进行对照，制备重量和纤维配比与实例1-3相同的另一组梳理纤网(但不经热粘合)，方法是将梳理纤网在Dilo针刺机上进行轻度针刺处理，针密为20/英寸2(3.1/cm2)。然后将所得的厚0.225英寸(0.57cm)的纤网按与实例1、2和3的纤网相同的方式进行缝编，分别制成对照试样A、B和C。这种制备对照试样的方法常用于制备传统缝编织物(但要用非拉伸缝合纱)。这类传统织物常用作服装的保暖层。
缝编后，将每个本发明试样和对照试样进行松驰收缩处理，然后进行进一步的收缩处理，即把试样放入家用洗衣机中进行一个洗涤-干燥循环。这个循环包括在140°F(60℃)的水中洗涤5分钟，然后于140°F(60℃)下在空气中转笼烘干20分钟。试样1、2和3的收缩处理使布面面积适度减小，而织物厚度大大增加，织物体积至少增加120%。此外，本发明织物变得易伸长，MD伸长度为25-69%，TD伸长度为5-11%。相反，对照试样A、B和C厚度未增加，变得更密实了(即比容减小)，几乎没有伸长能力。此外，本发明试样1、2和3的CLO绝热值分别约为对照A、B和C的两倍，CLO/(kg/m2)值至少高50%。
本发明试样1、2和3的耐久性，通过将试样反复进行如前一自然段所述的洗涤-干燥循环来证实。当试样出现小破口或表面起球时，就判定在此试验中试样破裂。请注意，本发明各试样至少耐受12次洗涤-干燥循环(试样1达30次)，而对照试样A、B和C最多耐受5次循环(试样C甚至不能耐受一次循环)。耐受时间最长的本发明试样的多针针迹密度最密。
上述结果，连同本发明织物试样1、2和3及对照织物试样A、B和C的其它特点和性质，一并列于表Ⅰ。
表Ⅰ用弹性缝线缝编的织物本发明试样对照试样123ABC缝编织物MD针迹/cm4.52.01.24.52.41.2TD行数/cm4.74.74.74.74.74.7纱线重量%2.02.02.03.22.93.2厚度，cm0.0760.0760.0810.1450.1300.147收缩后的织物t，cm0.2260.2770.3720.1500.1450.160v，cm3/g 16.0 17.5 19.0 12.1 11.3 12.1% Ao72 67 57 89 86 81% to300 360 460 100 100 110% vo220 240 260 89 86 89%MD伸长253967111622%TD伸长1185101耐洗涤性能循环次数302012521绝热值CLO0.3400.3800.4500.1780.2020.207CLO/(kg/m2) 2.36 2.48 2.48 1.50 1.62 1.59
实例4-6重复实例1-3，但用20dpf(每单丝22分特)、10支长丝的假捻牵伸尼龙纱(N-3931型，Macfield公司出品)代替包复斯潘德克斯缝合纱，从而制得试样4-6。类似地，用尼龙牵伸纱代替Lycra缝线重复对照试样A、B和C的制备过程，制得对照试样D、E和F。本发明试样4、5和6及对照试样D、E和F的特点和性质，连同试验结果一并列入表Ⅱ。
表Ⅱ用尼龙假捻缝线缝编的织物本发明试样对照试样456DEF缝编织物MD针迹/cm4.52.01.24.52.41.2TD行数/cm4.74.74.74.74.74.7纱线重量%6.86.87.711.210.711.7厚度，cm0.0970.1020.1020.1730.1750.178收缩后的织物t，cm0.2160.2670.3560.1620.1700.188v，cm3/g 17.4 19.3 23.0 13.0 14.0 14.1% Ao90 79 71 97 93 85% to220 260 350 90 100 110%MD伸长1020303818%TD伸长150000耐洗涤性能循环次数252015532绝热值CLOnm0.3600.410nmnmnmCLO/(kg/m2) nm 2.60 2.77 nm nm nm注“nm”意为未进行测量。
如实例1-3一样，实例4-6的结果再次表明，本发明试样在比容、伸长度、耐洗涤性能等方面优于对照试样，只不过优越程度不象实例1-3那样大。
本发明的织物具有优良的保温性能，不仅相对于各实例的对照织物是如此，而且与典型的商品保温织物相比也是如此。例如，Sears公司出售的一层或二层保暖内衣重约5.3盎司/码2(180g/m2)，其CLO值约为0.24，每kg/m2的CLO值约为1.33。对比之下，本发明的试样1-6重约110g/m2，其CLO值为0.34-0.45，其CLO/(kg/m2)值为2.4-2.8。本发明织物的保暖而易见的。
本发明的缝编织物除了具有优良的保温特性外，还好的吸液能力。发现这些织物易于吸收(a)织物重量(b)织物重量12倍的油。
权利要求
1.一种改进的缝编织物，它有一个非纺造的纤维层和由占织物总重2-20%的缝合纱线形成的数行分隔开的针迹，行密度为每厘米2-10行，其改进之处包括纤维层由粘合纤维组成；每行内的针迹密度为1-7针迹/厘米；织物的比容至少为16厘米3/克，缝合方向的伸长度为10-75%。
2.根据权利要求1的缝编织物，其特征在于，纤维层由纤度为1-5分特的粘合聚酯纤维组成，织物的比容为20-25cm3/g，缝合方向的伸长度为20-40%。
3.根据权利要求2的缝编织物，其特征在于，其CLO绝热值为0.3-0.5，每kg/m2的CLO绝热值为2-3。
4.根据权利要求1、2或3的缝编织物，其特征在于，该织物在垂直于缝合方向的伸长度为5-12%。
5.一种制备权利要求1的缝编织物的改进方法，其中将非纺造纤维层用弹性缝线在张力下进行多针缝合，形成间隔开的多行平行的针迹，然后释放张力，其中针密度为2-5针/cm，针迹密度为1-7针迹/cm;其改进之处包括纤维层由粘合纤维组成;弹性纱线处于足以使其在缝合操作过程中伸长10-100%的张力下;释放张力后，对如此缝编的非纺造织物进行收缩处理，使织物的比容至少增加到16cm3/g。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，弹性纱线在缝合过程中伸长不超过40%，纤维网由1-5分特的聚酯纤维组成，收缩处理为在50-100℃下进行的热处理，使比容增加到20-25cm3/g。
全文摘要
一种具优良的保温和伸长特性及良好的耐洗涤性能的缝编织物，其制备方法是用弹性缝线在张力下缝编粘合纤维层，然后进行松弛收缩处理增加其厚度和体积。
文档编号D04H1/52GK1046004SQ90101789
公开日1990年10月10日 申请日期1990年3月31日 优先权日1989年3月31日
发明者迪米特里·彼得·扎非罗格鲁 申请人:纳幕尔杜邦公司