专利名称：改进的防水聚酯填充用纤维的制作方法
本申请是由Frankosky于1989年12月12日提出的07/449，615号待审专利的后续申请。
本发明涉及带防水涂层的聚酯填充纤维的改进，尤其用于服装。
聚酯填充纤维(有时也叫做聚酯纤维填充材料)作为一种价格便宜的填充物和/或保温材料，已被人们普遍接受，大量生产，并用于枕芯、垫子和其它装饰材料(包括床上用品)，和服装。由于选择聚酯填充纤维比羽绒或羽毛保温层更经济有效，且防水效果好，所以用于许多服装制成品的商业化生产。然而，人们希望服装能防水，如在寒冷的雨天，透水的衣服会使人不舒服。这就是本发明的目的。
通常的防水阻止了汗从衣服渗出，这并不是解决办法。因为出的汗最终会形成汗流，使人很不舒服。现在，有各种形式的覆盖层(包括薄膜)，已经改进为可使水汽透过，液体则不能透过。一般，这种薄膜已用于或附着在织物上用来制造“防水/透气”服装。实际上，这种服装在织物和薄膜连接或附着处需要进行专门的缝合，如袖子和口袋处。这种特殊的缝合成本高，设计上受到限制，也影响美观(例如对极薄的织物)。目前，防水/透气薄膜已与稀松布附着用作衬里，这一改进扩大了设计范围，减少了缝合量，但是，为了与稀松布胶合，制造薄膜时需经过特殊的处理，且需分步附着在稀松布上。
为了改善聚酯填充纤维的美观效果，最好对填充纤维“上胶”，涂一层保护面(例如耐洗面)，通常是聚硅酮，即一层凝固的聚硅氧烷，如公开于Hofmann的美国专利3，271，189、Mead等人的美国专利3，454，422、Ryan的美国专利3，488，217、Salamon等人的美国专利4，146，674、Pamm的美国专利4，281，042、Frankosky的美国专利4，304，817、及Takemoto油脂有限公司的日本专利58-214，585(1983年)。正如这些参考文献中所讨论的那样(如Pamm和Frankosky)，在上胶面获得较好粘合效果方面，一直存在严重的问题。
当将这种聚酯填充纤维，特别是上胶的聚酯填充纤维填充到服装或其它制品中时，对防水聚酯填充纤维存在的上述问题，人们一直希望找到一种有效的解决办法来克服所述缺点。
存在的另一个问题，正如LeVan在美国专利4，869，771所述的，聚酯填充纤维从织物的外罩漏出;此外这篇专利还提到与聚酯填充纤维粘附的材料问题。
根据本发明，我们现在已经发明了一种特殊的共聚醚酯弹性薄膜，它是亲水的，可以固定在上胶的聚酯填充纤维上，例如以絮胎的形式。其它的优点将在下文描述。
本发明的一个方面是提供一种聚酯填充纤维絮胎，或一种充有聚酯填充纤维的服装或其它制品。其中聚酯填充纤维是固定在一种防水亲水性弹性材料的连续的柔软层上，该层具有水汽透过率至少为3500gm.mil/m2/24小时，按照ASTME96-66(程序BW)所述，这种亲水的弹性材料是一种共聚醚酯弹性材料或两种或两种以上共聚醚酯弹性材料的混合物，具有大量的长链酯单元和短链酯单元，通过酯键合首尾相连，所述的长链酯单元以下式表示
所述的短链酯单元以下式表示
这里，G是将末端羟基从聚烷撑氧乙醇(平均分子量为400-3500)中除去后的二价基团。然后，通过聚烷撑氧二醇在共聚醚酯或两种或两种以上共聚醚酯的混合物中加入环氧乙烷基团，加入的环氧乙烷量相对于共聚醚酯或其两种或两种以上的混合物的总量为约25-68%(重量);R是将羧基从二羧酸(分子量小于300)中除去后的二价基团;D是将羟基从二醇(分子量小于250)中除去后的二价基团。所述的亲水共聚醚酯或其两种或两种以上的混合物，具有约25-80%(重量)的短链酯单元。
优点是，如果需要的话，填充纤维通过一种疏水性的弹性材料插入层固定在亲水性弹性材料的连续层上，疏水弹性材料具有水汽透过率400-2500gm.mil/m2/24小时，最好为800-1200gm.mil/m2/24小时所述的疏水性弹性材料是一种共聚醚酯，它具有许多重复的长链酯单元和短链酯单元，所述长链酯单元由下式表示
所述的短链酯单元由下式表示
其中G是一个从聚烷撑氧二醇(具有的平均分子量约400-3500)除去末端的羟基后二价的取代基，通过聚烷撑氧二醇在共聚醚酯中加入环氧乙烷的量不大于20重量百分比;R是从具有分子量小于300的二羧酸中除去羰基后的一个二价取代基;D是从具有分子量小于250的二醇中除去羟基后的二价基团;所述疏水弹性材料最好具有约25-80重量百分比短链酯单元。填充纤维可以方便地通过点粘或其它不连续的方式间歇地与疏水弹性材料结合，最好使用具有低熔点的粘合纤维。
可以理解，上述的弹性材料可能是单一的共聚醚酯弹性材料，如果需要也可能是两种或两种以上共聚醚酯弹性材料的混合物。
本发明的另一个方面是，柔性薄膜由一个以上的弹性材料层组成。一层为亲水的弹性材料，如上述。第二层可能与第一层复合在一起，也可能是疏水弹性材料，例如一种共聚醚酯，它含有20.3重量百分比的1，4-对苯二甲酸丁二酯，7.9重量百分比的1，4-间苯二甲酸丁二酯，51.7重量百分比的聚丁醚间苯二甲酸酯和20.1重量百分比的聚对苯二甲酸丁二醚酯，其中所用的聚丁二醇丁二醚酯分子量为2000。第二层疏水性更好，且有较低的熔点以便粘合。
聚酯填充纤维最好上胶。絮胎等的密度范围最好在0.5-1磅/立方英尺(约0.008-0.016gm/cm3)，密度也可以达到1.5或2磅/立方英尺(约0.025或0.03gm/cm3)。防水填充纤维组合物具有良好的性能，它可避免在使用一段时间后(如在服装穿着时遇到的)，由于拉伸和弯折而分层的现象。
本发明其它方面和优点将在下文描述。
本发明试图使上述上胶的纤维填充物具有特殊的用途，所有已公开的文件在此都作为参考文献，特别是Frankosky的美国专利4，304，817中所描述的混合物。
较好的亲水性共聚醚酯弹性材料是那些(特别在Ostapchenko的美国专利4，725，481中所描述的)亲水性弹性材料，对已有技术作了改进，例如Vrouenraets等人的美国专利4，493，870和1976年10月1日公开的日本专利申请50-35623，其中公开了不很理想的共聚醚酯。实际上，正如本文所述人们认为需要通过粘合技术来使这种共聚醚酯薄膜牢固，这是因为目前还没有发现其它的方法。我们发现，当这种薄膜被直接压制到织物上时(例如一种聚乙烯对苯二甲酸酯纤维的非织造纱布)，组合物的粘合不十分有效，在以后使用过程中的拉伸和弯折会产生局部的脱层，即在薄膜和织物之间的粘合部分会被破坏，因此，这种组合物在织物和薄膜之间的整个界面上的整体性就不存在了。而本发明的聚酯纤维填充絮胎能够与这种共聚醚酯薄膜整体更好地结合，其层间结合的牢固性更加稳定，可在实际应用中反复拉伸和弯折。一种适用的聚酯纤维填充絮胎最好具有低的密度，大约为0.5-1磅/立方英尺，但密度也可以约为1.5，或甚至2磅/立方英尺(相当于约0.008至0.016，到约0.025，或甚至约0.03gm/cm3)。纤维填充絮胎不象大多数织物那样密，甚至还不如无纺轻质稀松布密(一种用聚乙烯对苯二甲酸酯纺粘成的无纺轻质稀松布织物，例如在Ostapcheko的专利4，725，481例1中使用的，约为7-7.5磅/立方英尺，也就是约0.12gm/cm3)，它与薄膜有较少的接触点。人们可能会想到，这些差异可能是实际中所产生意想不到效果的主要原因，不过本发明不想受任何理论的局限。
本发明的组合物提供了一种服装材料，这种材料将保温和只允许水汽透过的防液体(水)层结合起来。最好的材料应既有一定的强度，同时又要美观。这种材料可以根据需要很容易地通过将热胶粘薄膜和絮胎挤压在一起，或通过上述织物胶合的工艺制造。当预制的薄膜胶合到絮胎上时，可能要使用一种以粘合纤维形式的溶剂粘合剂(具有低溶点的粘合剂通常较好)，采用点粘或其它可避免连续层和薄膜粘合在一起的技术。材料可以根据需要加工成服装或其它制品。与现有技术比的一个重要优点是这种新的组合物在缝合处理上具有很大的优越性。
本发明通过下述实施例描述。所有的部分和百分比单位都是重量，除非另有说明。在每种情况下，絮胎和防水薄膜间都能得到满意的粘合效果。
例1在例1中，50码的3.0盎司/平方码粘合絮胎样品(密度约为1磅/立方英尺，由聚硅酮上胶的干燥的粘合纤维三股混纺而成)与一种共聚醚酯弹性材料薄膜复合，当薄膜通过挤出机模头狭缝刚刚挤出时，保持229℃，模具出口开启约10密耳，该共聚醚酯弹性材料包括45%对苯二甲酸丁二酯和55%的混合物，该混合物中含有60%聚环氧乙烷(分子量2000)对苯二甲酸酯和40%聚环氧乙烷/聚氧丙烯(分子量＝2150，环氧乙烷含量＝25%)对苯二甲酸酯。挤压的线速度约为2码/分钟，当卷绕辊转速增快15倍时(30码/分钟)，覆盖于絮胎上的薄膜厚度减至约0.7密耳。同絮胎的第一次接触发生在两个卷绕辊之间的辊隙上，当下面的卷绕辊预热絮胎并带着絮胎与薄膜接触，上面的压辊压紧薄膜和絮胎，并冷却薄膜使其固化。对3.0盎司的絮胎，当绕辊带着絮胎保持80℃，而压辊/骤冷辊保持为60℃时，可以获得适合的粘合效果，对大量的絮胎，其损耗可以忽略。
例2在例2中所有的条件与例1都相同，只是絮胎重量为4.5盎司，且第一对接触辊的温度也不同，下面带着絮胎的绕辊为93℃，上面的压辊保持60℃。
例3在例3中薄膜是分层制做的，双层薄膜是通过共聚醚酯弹性材料(A)和(B)共挤压制成的。其中(A)含有45%对苯二甲酸丁二酯和55%的混合物，该混合物含有60%聚环氧乙烷(分子量＝2000)对苯二甲酸酯和40%聚环氧乙烷/聚氧丙烯(分子量＝2150，环氧乙烷含量＝25%)对苯二甲酸酯，(B)含有20.3%的1，4-对苯二甲酸丁二酯，7.9%的1，4-间苯二甲酸丁二酯，51.7%聚对苯二甲酸丁二醚酯和20.1%聚间苯二甲酸丁二醚酯，其中所使用的聚丁二醇丁二醚酯具有分子量为2000。制备共挤压薄膜是在一个直径为2.5英吋(6.4厘米)的挤出机中加入共聚醚酯(A)，在直径为1.5英吋(3.8厘米)的挤出机中加入共聚醚酯(B)，挤出后进入混合模板与相应的聚合物溶液在通过狭缝模头挤出前复合为层状。直径1.5英吋的挤出机保持215℃，直径2.5英吋的挤出机保持在205℃。模头出口开启为10密耳(0.25毫米)，模头温度保持为215℃。共挤压薄膜以18码(16.6米)/分钟的速度生产，最终获得的薄膜厚度为0.7密耳(0.018毫米)。保持挤压机的速度，使共聚物(A)的厚度为0.6密耳，共聚物(B)为0.1密耳。
在分步操作时，如例2的10码絮胎样品与双层薄膜和无纺网状织物(该织物是市售的低熔点聚酯粘合纤维)一起放到平板层压装置中，该装置可以从上至下加热上述材料，通过涂有Teflon(R)TFE碳氟化合物的循环传送带接触加热。传送带之间的空隙应调整以避免絮胎被压缩。薄膜与下面的皮带接触并安装成使共聚物(B)朝向絮胎。粘合无纺布是一种0.63盎司/平方码的聚酯织物，它有135℃的熔点，商品名称为“Spunfab Type PE204”，置于薄膜和絮胎之间，复合层用温度为150℃的传送带，以约7码(6.4米)/分钟的速度进行加工。
例4在例4中制作薄膜的所有条件都与例3相同。在层压步骤中，10码商品絮胎样品与双层薄膜一起放入平板层压装置中，没有粘合纤维网。代替了无纺粘合纤维网，将“Bostik”5178聚酯粉末以约0.5盎司/平方码加到薄膜表面。复合层传送带以约7码(6.4米)/分钟、在150℃进行加工。
Griltex EMS 6D2-2也可用作粉末粘合剂代替“Bostik”5178聚酯粉末。
不需要加入过多粘合剂，加入0.25盎司/平方码的量可获得较好的粘合效果。可以理解，精确的加入量取决于许多因素，例如在工艺上应用的种类和式样，预定的用处，美观效果和材料的选择。
这些组合物已显示了很好的防水/透气性，没有局部分层的现象，而这种现象在薄膜与一种无纺轻质稀松布纺粘聚对苯甲酸丁二酯织物结合时已经遇到过，因为薄膜仅仅靠挤压覆盖在织物上。除非稀松布织物使用一种能够使薄膜和织物很好粘合的粘合剂进行点粘才不会出现局部分层现象。薄膜还可起密封作用，使填充纤维不透过外罩。
权利要求
1.一种上胶的聚酯填充纤维絮胎，或一种充有上胶聚酯填充纤维的服装或其它制品，其中上胶的聚酯填充纤维是固定在一个防水亲水性弹性材料的连续柔性层上，该弹性材料的水汽透过率至少为3500gm.mil/m224小时[如ASTME96-66(Procedure BW)所述]，所述的亲水性弹性材料是一种共聚醚酯弹性材料或两种或两种以上的共聚醚酯弹性材料混合物，该弹性材料中有大量的长链酯单元和短链酯单元，它们通过酯键合首尾相连。所述的长链酯单元用下式表示
所述的短链酯单元用下式表示
这里，G是将末端羟基从聚烷撑氧乙醇(平均分子量为400-3500)中除去后的二价基团。然后，通过聚烷撑氧二醇在共聚醚酯或两种或两种以上共聚醚酯的混合物中加入环氧乙烷基团，加入的环氧乙烷量相对于共聚醚酯或其两种或两种以上的混合物的总量为约25-68%(重量)；R是将羧基从二羧酸(分子量小于300)中除去后的二价基团；D是将羟基从二醇(分子量小于250)中除去后的二价基团。所述的亲水共聚醚酯或其两种或两种以上的混合物，具有约25-80%(重量)的短链酯单元。
2.根据权利要求1所述的上胶的聚酯填充纤维絮胎或服装或其它制品，其中填充纤维是通过一个疏水弹性材料的插入层固定在所述的亲水弹性材料的连续柔性层上，该疏水弹性材料具有水汽透过率为400-2500gm.mil/m2/24小时，所述的疏水弹性材料是一种共聚醚酯弹性材料或两种或两种以上共聚醚酯弹性材料的混合物，具有许多重复的长链酯单元和短链酯单元，所述的长链酯单元以下式表示
所述的短链酯单元以下式表示
其中G是一个从聚烷撑氧二醇(具有的平均分子量约400-3500)除去末端的羟基后二价的取代基，通过聚烷撑氧二醇加入共聚醚酯中环氧乙烷基团的量不大于20重量百分比;R是从具有分子量小于300的二羧酸中除去羰基后的一个二价取代基;D是从具有分子量小于250的二醇中除去羟基后的二价基团;所述的疏水共聚醚酯或两种或两种以上的共聚醚酯混合物具有大约25-80重量百分比的短链酯单元。
3.根据权利要求2所述的上胶聚酯填充纤维絮胎或服装或其它制品，其中填充纤维是用一种粘合剂被不连续地粘接在所述的疏水弹性材料上。
4.根据权利要求3所述的上胶聚酯填充纤维絮胎或服装或其它制品，其中所述的疏水弹性材料是使用粘合纤维与填充纤维粘接，该粘合纤维的熔点低于聚酯填充纤维和所述的疏水弹性材料。
全文摘要
一种防水亲水性共聚醚酯薄膜，具有高水汽透过率，可以很好地固定在聚酯填充纤维絮胎上，因而制作容易，将该组合物用于服装时，穿着更加舒适。
文档编号D06M101/16GK1054108SQ9011042
公开日1991年8月28日 申请日期1990年12月12日 优先权日1989年12月12日
发明者迈克尔·S·弗兰科斯基, 乔治·J·奥斯塔普瑟科 申请人:纳幕尔杜邦公司