GEBIET DER ERFINDUNG
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Diese Erfindung betrifft Verbesserungen bei und in Beziehung mit Kissen und anderen gefüllten
Artikeln, allgemeiner bei und in Beziehung mit deren Füllmaterialien und insbesondere bei und in
Beziehung mit Füllmaterial auf der Basis von Polyesterfaserfüllung, wie beispielsweise das, das eine
"spiralförmige Kräuselung" aufweist, einschließlich eines neuen derartigen Füllmaterials auf der Basis von
Polyesterfaserfüllung, und neue Verfahren und neue Spinndüsen für deren Herstellung.
HINTERGRUND DES STANDES DER TECHNIK
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Füllmaterial auf der Basis von Polyesterfaserfüllung (worauf man sich hierin manchmal als
Polyesterfaserfüllung bezieht) wurde als ein annehmbar billiges Füll- und/oder Isoliermaterial, insbesondere
für Kissen und ebenfalls für Polsterkissen und andere Innenausstattungsmaterialien, die weitere Materialien
für Bettzeug umfassen, wie beispielsweise Schlafsäcke, Matratzenpolster, Bettdecken und Steppdecken und
die Federbetten umfassen, und in der Bekleidung, wie beispielsweise Anoraks und andere isolierte
Bekleidungsartikel, wegen seines bauschigen Füllvermögens, der ästhetischen Qualitäten und verschiedener
Vorteile gegenüber anderen Füllmaterialien richtig akzeptiert, so daß es jetzt kommerziell in großen
Mengen hergestellt und verwendet wird. Die "Kräuselung" ist eine sehr wichtige Eigenschaft. Die
"Kräuselung" liefert die Bauschigkeit, die eine wesentliche Forderung für eine Faserfüllung ist. Glättmittel,
auf die man sich im Fachgebiet und hierin nachfolgend bezieht, werden vorzugsweise aufgebracht, um die
Ästhetik zu verbessern. Wie bei jedem Produkt bevorzugt man, daß sich die wünschenswerten
Eigenschaften während einer längeren Verwendung nicht verschlechtern; darauf bezieht man sich im
allgemeinen als Haltbarkeit. Polyesterhohlfasern werden im allgemeinen gegenüber vollen Elementarfäden
bevorzugt, und Verbesserungen hinsichtlich unserer Fähigkeit, eine Polyesterhohlfaserfüllung mit einem
runden Umfang herzustellen, waren ein bedeutender Grund für die kommerzielle Akzeptierung der
Polyesterfaserfüllung als ein bevorzugtes Füllmaterial. Beispiele für hohle Querschnitte sind jene mit einem
einzelnen Hohlraum, wie von Tolliver im USP 3772137 und von Glanzstoff im GB 1168759 offenbart wird,
mit 4 Löchern, wie sie beispielsweise im EPA 267684 (Jones und Kohli) offenbart werden, und mit 7
Löchern, wie sie von Broaddus im USP 5104725 offenbart werden, die alle kommerziell als Füllmaterial
auf der Basis der Polyesterhohlfaserfüllung eingesetzt werden. Das meiste kommerzielle Füllmaterial wurde
in der Form von Schnittfasern (worauf man sich oftmals als Stapelfasern bezieht) eingesetzt, aber
bestimmtes Füllmaterial, das Füllmaterial auf der Basis von Polyesterfaserfüllung umfaßt, wurde in der
Form von geöffneten Spinnkabeln aus Elementarfäden verwendet, wie es beispielsweise von Watson im
USP 3952134 und 3328850 offenbart wird.
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Im allgemeinen wurde aus wirtschaftlichen Gründen Faserfüllmaterial auf der Basis von
Polyesterfaserfüllung, insbesondere in der Form von Stapelfasern, durch mechanisches Kräuseln, im
allgemeinen in einer Stauchkammer-Kräuselungsvorrichtung, bauschig gemacht, die hauptsächlich eine
zweidimensionale Zickzackform der Kräuselung liefert, wie es beispielsweise von Halin und Mitarbeitern
im USP 5112684 diskutiert wird. Eine andere und dreidimensionale Form der Kräuselung kann jedoch in
synthetischen Elementarfäden durch verschiedene Hilfsmittel bewirkt werden, wie beispielsweise ein
angemessenes asymmetrisches Abschrecken oder die Verwendung von Bikomponentenelementarfäden, wie
es beispielsweise von Marcus im USP 4618531 berichtet wird, das darauf ausgerichtet war,
wiederauflockerbare Faserbälle (worauf man sich manchmal im Fachgebiet als "Büschel" bezieht) aus
wahllos angeordneter verwirrter, spiralförmig gekräuselter Polyesterfaserfüllung zu liefern, und im USP
4794038, das darauf ausgerichtet war, Faserbälle zu liefern, die Bindemittelfasern (zusätzlich zur
Polyesterfaserfüllung) enthalten, so daß die Faserbälle, die die Bindemittelfaser enthalten, beispielsweise zu
nützlichen gebundenen Artikeln durch Aktivieren der Bindemittelfasern geformt werden könnten. Derartige
Faserbälle beider Arten waren von großem kommerziellem Interesse, da es das Problem der Bereitstellung
einer verbesserten Polyesterfaserfüllung mit "spiralförmiger Kräuselung" gab. Der Begriff der
spiralförmigen Kräuselung wird häufig im Fachgebiet verwendet, aber die Verfahren, die zur Anwendung
kommen, um synthetische Elementarfäden mit einer schraubenförmigen Konfiguration (vielleicht ein
genauerer Begriff als spiralförmige Kräuselung) zu liefern, schließen nicht ein "Kräuselungs"-Verfahren im
mechanischen Sinn ein, sondern die synthetischen Elementarfäden nehmen spontan ihre schraubenförmige
Konfiguration während ihrer Bildung und/oder Verarbeitung im Ergebnis der Differenzen zwischen den
Abschnitten der Querschnitte der Elementarfäden an. Beispielsweise kann ein asymmetrisches Abschrecken
eine "spiralförmige Kräuselung" in Einkomponentenelementarfäden liefern, und
Bikomponentenelementarfäden mit exzentrischem Querschnitt, vorzugsweise nebeneinander, aber ebenfalls
mit einer Komponente außermittig, können spontan eine schraubenförmige Konfiguration annehmen.
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Polyesterfasern mit einer spiralförmigen Kräuselung werden kommerziell verkauft. Beispielsweise
sind Polyesterfasern H18Y von der Unitika Ltd. of Japan erhältlich, und Polyesterfasern 7-HCS sind
kommerziell von Sam Yang aus der Republik Korea erhältlich. Man glaubt, daß diese beiden kommerziell
erhältlichen Bikomponentenpolyesterfasern ihre spiralförmige Kräuselung wegen einer Differenz bei den
Viskositäten (gemessen als Grundviskosität, IV, oder als relative Viskosität, RV) erhalten, d. h., einer
Differenz bei den relativen Molekülmassen des Poly(ethylenterephthalates), das als das Polymer für beide
Komponenten zur Herstellung der Bikomponentenfaser eingesetzt wird. Die Anwendung von
unterschiedlicher Viskosität (Delta-Viskosität), um die 2 Komponenten zu unterscheiden, bringt Probleme
und Einschränkungen mit sich, wie diskutiert wird. Das ist hauptsächlich der Fall, weil das Spinnen von
Bikomponentenpolyesterelementarfäden mit Delta-Viskosität schwierig ist, d. h., es ist leichter,
Bikomponentenelementarfäden mit der gleichen Viskosität zu erspinnen, und es ist eine Grenze hinsichtlich
der Differenz bei der Viskosität zu verzeichnen, die in der Praxis toleriert werden kann. Da es die Delta-
Viskosität ist, die die wünschenswerte spiralförmige Kräuselung liefert, begrenzt diese Grenze hinsichtlich
der Differenz, die toleriert werden kann, entsprechend den Grad der spiralförmigen Kräuselung, der bei
einer Delta-Viskositätsausführung des Bikomponentenelementarfadens erhalten werden kann.
Dementsprechend war es wünschenswert, diese Probleme und Einschränkungen zu überwinden.
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Kräuselbare Verbundelementarfäden wurden von Shima und Mitarbeitern im USP 3520770
offenbart, indem zwei verschiedene Komponenten der polymeren Ethylenglycolterephthalatpolyester
exzentrisch und innig aneinander haftend über die gesamte Länge der Elementarfäden hinweg angeordnet
wurden, wobei mindestens eine der Komponenten ein verzweigter polymerer
Ethylenglycolterephthalatpolyester ist, der mit mindestens einem Verzweigungsmittel mit 3 bis 6
esterbildenden funktionellen Gruppen chemisch modifiziert ist, und wobei mindestens eine der
Komponenten ein unverzweigter polymerer Ethylenglycolterephthalatpolyester ist. Shima informierte über
die Verwendung derartiger Elementarfäden in Geweben, die aus derartigen geschnittenen
Stapelelementarfäden hergestellt werden. Shima informierte nicht über die Verwendung seiner
Bikomponentenelementarfäden als Füllmaterial. Shima lieferte keinerlei Information betreffs Kissen, auch
nicht betreffs gefüllter Artikel, auch nicht betreffs der Füllmaterialien.
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Das GB 1123139 offenbart Mehrkomponentenelementarfäden, die eine hohe Knitterbeständigkeit
aufweisen, die mindestens eine hohle Kapillare aufweisen, die sich über die Länge des Elementarfadens
oder der Faser erstreckt. Das GB 1123139 offenbart nicht Fasern für Faserfüllung, die eine
schraubenförmige Konfiguration aufweisen, die sich aus der Differenz zwischen den kettenverzweigten
Anteilen der Polyesterkomponenten der Fasern für Faserfüllung ergibt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung liefert Bikomponentenpolyesterfasern, die eine schraubenförmige
Konfiguration aufweisen, die sich aus einer Differenz zwischen kettenverzweigten Anteilen von
Polyesterkomponenten der Bikomponentenpolyesterfasern ergibt, worin mindestens eine der
Polyesterkomponenten ein verzweigter Ethylenglycolterephthalatpolyester ist, der mit mindestens einem
Verzweigungsmittel mit 3 bis 6 esterbildenden funktionellen Gruppen chemisch modifiziert ist, worin der
verzweigte Ethylenglycolterephthalatpolyester mit von 0,09 bis 0,25 mol-% eines trifunktionellen
Kettenverzweigungsmittels chemisch modifiziert wurde.
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Wir ermittelten, daß eine Differenz zwischen den kettenverzweigten Anteilen der
Polyesterkomponenten Vorteile bei Polyesterbikomponentenfasern für eine Verwendung als Füllmaterial
auf der Basis von Polyesterfaserfüllung in gefüllten Artikeln, insbesondere in Kissen, und bei neuen
Polyesterbikomponentenhohlfasern für eine derartige Verwendung liefern kann. Wir verwenden hierin
sowohl den Begriff "Faser" als auch "Elementarfaden" umfassend, ohne daß beabsichtigt wird, daß die
Verwendung des einen Begriffes den anderen ausschließt.
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Dementsprechend stellen wir ein Kissen bereit, das mit Füllmaterial gefüllt ist, das eine
Polyesterfaserfüllung umfaßt, wobei das Füllmaterial auf der Basis von Polyesterfaserfüllung mindestens 10
Gew.-%, vorzugsweise mindestens 25 Gew.-% und insbesondere mindestens 50 Gew.-% an
Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung mit schraubenförmiger Konfiguration aufweist, die sich aus
einer Differenz zwischen kettenverzweigten Anteilen der Polyesterkomponenten der
Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung entsprechend der Erfindung ergibt. Vorzugsweise sind
100% des Füllmaterials derartige Bikomponentenfasern, aber, wie man verstehen wird, können Mischungen
von Fülmaterialien in der Praxis von einigen Anlagenfahrern eingesetzt werden, beispielsweise können
10/90 oder mehr, 25/75 oder mehr, 50/50 oder was auch immer aus irgendeinem Grund für wünschenswert
betrachtet werden.
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Wie gezeigt wird, sind Kissen ein sehr bedeutender Teil des Marktes für gefüllte Artikel, aber
diese Erfindung ist nicht nur auf Kissen beschränkt, und dementsprechend stellen wir allgemeiner gefüllte
Artikel zur Verfügung, die mit Füllmaterial gefüllt sind, wobei das Füllmaterial mindestens 10 Gew.-%,
vorzugsweise mindestens 25 Gew.-%, und insbesondere mindestens 50 Gew.-% an
Bikomponentenpolyessterfasern für Faserfüllung mit schraubenförmiger Konfiguration aufweist, die sich
aus einer Differenz zwischen kettenverzweigten Anteilen der Polyesterkomponenten der
Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung entsprechend der Erfindung ergibt. Insbesondere umfassen
bevorzugte derartige gefüllte Artikel: Bekleidungsartikel, wie beispielsweise Anoraks und andere isolierte
oder isolierende Bekleidungsartikel; Materialien für Bettzeug (worauf man sich manchmal als Schlafartikel
bezieht) außer Kissen, die umfassen: Matratzenpolster; Steppdecken und Bettdecken, die Federbetten
umfassen; und Schlafsäcke; und weitere gefüllte Artikel, die für Campingzwecke geeignet sind,
beispielsweise Innenausstattungsartikel, wie beispielsweise Polsterkissen, "Wurfkissen" (die nicht für eine
Verwendung als Materialien für Bettzeug beabsichtigt sein müssen); und gefüllte Ausstattungsstücke selbst;
Spielzeug; und tatsächlich irgendwelche Artikel, die mit Polyesterfaserfüllung gefüllt werden können. Der
Rest des Füllmaterials kann ein anderes Polyesterfüllmaterial sein, das einen Vorteil darin aufweist, daß es
waschbar ist, und es wird bevorzugt, aber ein anderes Füllmaterial kann eingesetzt werden, wenn es
gewünscht wird.
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Derartige Artikel können (zumindestens teilweise) mit Faserbällen (Büschel) gefüllt werden, bei
denen die Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung mit schraubenförmiger Konfiguration
entsprechend der Erfindung wahllos zu derartigen Faserbällen verwirrt sind. Derartige können wegen des
Vorhandenseins von Bindemittelfasern formbar sein, wie es beispielsweise von Marcus im USP 4794038
und Hahn und Mitarbeitern im USP 5112684 offenbart wird, oder sie können wiederauflockerbar sein, wie
es beispielsweise von Marcus im USP 4618531 und ebenfalls von Halm und Mitarbeitern offenbart wird.
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Es werden ebenfalls derartige Faserbälle selbst bereitgestellt, worin die
Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung mit schraubenförmiger Konfiguration entsprechend der
Erfindung wahllos verwirrt sind, um derartige Faserbälle zu bilden.
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Gefüllte Artikel umfassen ebenfalls Artikel, worin das Füllmaterial (mindestens einiges davon) in
der Form eines Faserflors vorliegt, der gebunden sein kann, wenn es gewünscht wird, oder der ungebunden
bleibt. Vorzugsweise sind derartige Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung (mindestens einige
davon) entsprechend der Erfindung hohl, insbesondere mit mehreren Hohlräumen versehen, d. h., sie
enthalten mehr als einen kontinuierlichen Hohlraum längs der Fasern, wie es im Fachgebiet offenbart
wurde. Insbesondere werden derartige Fasern bevorzugt, die drei kontinuierliche Hohlräume, wie es
beispielsweise hierin nachfolgend offenbart wird, mit einem runden peripheren Querschnitt aufweisen.
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Vorzugsweise werden zumindestens einige von derartigen Bikomponentenpolyesterfasern für
Faserfüllung entsprechend der Erfindung geglättet, d. h., sie werden mit einem haltbaren Glättmittel
beschichtet, wie es im Fachgebiet offenbart wird. Wie es hierin nachfolgend offenbart wird, kann eine
Mischung (Gemisch) von geglätteten und nichtgeglätteten Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung
entsprechend der Erfindung Verarbeitungsvorteile aufweisen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Es zeigen:
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Fig. 1 eine vergrößerte Fotografie von mehreren Querschnitten bevorzugter Ausführungen des 3-
Loch-Bikomponentenelementarfadens entsprechend der Erfindung,
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Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Spinndüsenkapillare, von der unteren Oberfläche der
Spinndüse aus betrachtet, für das Erspinnen eines 3-Loch-Elementarfadens;
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Fig. 3 eine vergrößerte Fotografie eines weiteren Querschnittes eines 3-Loch-
Bikomponentenelementarfadens, der gefärbt wurde, um eine Grenzlinie zwischen den zwei Komponenten
zu zeigen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Der Gedanke des Ausnutzens einer Differenz (zwischen einer Komponente, die unverzweigter
polymerer Ethylenglycolterephthalatpolyester ist, und einer weiteren Komponente, die mit mindestens
einem Verzweigungsmittel mit 3 bis 6 esterbildenden funktionellen Gruppen verzweigt ist) bei einem
Bikomponentenpolyesterelementarfaden für eine Verwendung in Geweben wurde bereits von Shima (und
Mitarbeitern, USP 3520770) vor über 20 Jahren offenbart. Die Kettenverzweigung für
Polyesterfaserfüllungszwecke wurde ebenfalls in der veröffentlichten EP-Anmeldung 0294912 (DP-4210)
in einem vollständig anderen Zusammenhang offenbart. Beispiele für die Technologie zur Herstellung eines
derartigen kettenverzweigten Polyesterpolymers wurden dementsprechend bereits in diesem Fachgebiet
offenbart (auf deren Offenbarung man sich hierin bezieht), und es wäre überflüssig, eine derartige
Technologie hierin zu wiederholen. In der Praxis wird es im allgemeinen bevorzugt, daß ein unverzweigtes
Polyesterpolymer als eine Komponente und ein kettenverzweigtes Polymer als die andere Komponente
eingesetzt wird, wie es bei Shima der Fall war, und es wird im allgemeinen bevorzugt, daß das
unverzweigte Polyesterpolymer als die Hauptkomponente eingesetzt wird, da das unverzweigte Polymer
billiger ist. Keines dieser beiden ist jedoch erforderlich, und es kann manchmal beispielsweise
wünschenswert sein, daß beide Komponenten mit Differenzen zwischen der Kettenverzweigung
kettenverzweigt sind, um die gewünschte schraubenförmige Konfiguration zu bewirken, wie sie
beispielsweise hierin nachfolgend im Beispiel 4 gezeigt wird. Gleichermaßen kann es wünschenswert sein,
den Bikomponentenelementarfaden aus mehr als zwei Komponenten herzustellen, aber in der Praxis werden
wahrscheinlich nur zwei Komponenten bevorzugt. Shima befaßte sich nicht mit gefüllten Artikeln, wie
beispielsweise und insbesondere Kissen, und deren Füllmaterialien, und er offenbarte nicht, wie derartige
Artikel herzustellen sind.
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Obgleich Shima seine eigenen bevorzugten Verfahren zum Herstellen des kettenverzweigten
Polymers und von Bikomponentenpolyesterfasern offenbarte, bevorzugen wir die Anwendung etwas
abweichender Verfahren, wie hierin nachfolgend offenbart wird, insbesondere bei unseren Beispielen.
Shima offenbarte Formeln für die Berechnung der oberen und unteren Grenze (mol-%) für die Mengen
seiner (Ketten-)Verzweigungsmittel; diese bedeuteten, daß für ein trifunktionelles Mittel, wie
beispielsweise Trimethylolethan (oder Trimethyltrimellitat, das erfolgreich von uns eingesetzt wurde),
0,267 bis 3,2 mol-% verwendet werden sollten; für Pentaerythrit mit 4 funktionellen Gruppen waren seine
Grenzen 0,1 bis 1,2 mol-%; Shima informierte, daß, wenn geringere Mengen eingesetzt wurden,
Bikomponentenelementarfäden mit einer zufriedenstellenden Kräuselungsfähigkeit nicht erhalten werden
konnten. Im Gegensatz zu Shima's negativer Information betreffs der Verwendung geringerer Mengen des
Kettenverzweigungsmittels bevorzugen wir die Verwendung von 0,14 mol-% Trimethyltrimellitat (ein
trifunktionelles Kettenverzweigungsmittel), wie man in unseren Beispielen (in Verbindung mit
unverzweigtem Homopolymer, d. h., 2G-T) sehen kann. 0,14 mol-% eines trifunktionellen
Kettenverzweigungsmittels ist nur etwa halb so viel wie die geringste Menge, die Shima eingesetzt hat, wie
er zeigte, um eine zufriedenstellende Kräuselungsfähigkeit zu erhalten; wir bezweifeln (aus einer
unvollständigen Versuchsdurchführung), daß 0,07 mol-% eine angemessene spontane Kräuselung
bewirken; so bevorzugen wir die Verwendung von mehr, mindestens 0,09 mol-% oder etwa 0,1 mol-%; wir
glauben, wir können bis zu etwa 0,25 mol-% verwenden. Shima war mit größeren Mengen erfolgreich, wie
er zeigte. Shima bevorzugte die Verwendung eines Kettenabbruchmittels (oder Endverschließmittels) mit
seinem Verzweigungsmittel, damit er in der Lage ist, seine obere Grenze des Verzweigungsmittels zu
überschreiten; wir halten das für unnötig, zumindestens bei unserer bevorzugten Arbeitsweise, wie gesehen
werden kann, und wir bevorzugen, daß das vermieden wird.
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Shima offenbarte nicht die relativen Verhältnisse des modifizierten (kettenverzweigten) 2G-T zum
nichtmodifizierten 2G-T in seinen Beispielen oder anderswo. Wir nahmen an, daß er ein Verhältnis von
50 : 50 zur Anwendung brachte. Wir ermittelten, daß eine nützliche Bikomponentenfaserfiillung aus nur 8
Gew.-% des kettenverzweigten 2G-T (bei Verwendung von 0,14 mol-%) resultieren kann, d. h., ein
Gewichtsverhältnis von 8 : 92 in der Bikomponentenfaserfüllung.
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Wir ermittelten ebenfalls, daß es möglich ist, nützliche Elementarfäden für Faserfüllung mit
Hohlräumen zu erspinnen, wie es hierin gezeigt wird, und ebenfalls Elementarfäden mit nichtrundem
Querschnitt. Darüber informierte Shima nicht, und wir bezweifeln, daß es bei Anwendung der Technologie
möglich gewesen wäre, über die Shima speziell informierte.
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Kehrt man zum Gebiet der Erfindung zurück, nämlich zu gefüllten Artikeln und ihrer Füllung mit
Polyesterfaserfüllung, zeigen die Bikomponentenpolyesterfasern für Faserfüllung der vorliegenden
Erfindung bedeutende Vorteile gegenüber Bikomponenten, die bisher kommerziell zur Verfügung standen,
wie folgt:
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1 - Unsere Polymerauswahl gestattet uns das Erspinnen von vollen, 1-Loch- oder
Mehrlochquerschnitten als selbstkräuselnde Fasern. Wir können daher den Querschnitt auf die
Anforderungen mehrerer unterschiedlicher spezieller Endverwendungen zuschneiden. Wir zeigten volle, 1-
Loch-, 3-Loch- und 7-Loch-Fasern mit rundem peripherem Querschnitt. In Wirklichkeit glauben wir, daß,
wenn eine Kapillare eingesetzt werden kann, um eine konventionelle Faser zu erspinnen, wir eine
selbstkräuselnde Bikomponente mit jener Kapillare erspinnen können.
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2 - Wir können und haben das Polymerverhältnis verändert, um Kräuselungsniveaus von keine
Kräuselung bis Mikrokräuselung zu erhalten. Bei anderen Technologien, wie beispielsweise Delta-RV, ist
nicht eine ausreichende Differenz zwischen den Polymeren zu verzeichnen, um eine Abweichung zu weit
weg von 50/50 (gleiche Mengen einer jeden Komponente mit unterschiedlicher RV) zu gestatten.
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3 - Wir können und haben eine einzelne Spinndüse verwendet, um eine Vielzahl von
Kräuselungsniveaus durch Verändern des Polymerverhältnisses zu erspinnen. Andere Technologien würden
eine Veränderung der Kapillargeometrie erfordern, wenn das Polymerverhältnis in bedeutendem Maß
verändert würde. Wir zeigten Polymerverhältnisse, die von 10/90 bis 50/50 variierten.
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4 - Wir glauben, daß die Verwendung dieser zwei Polymere mit höherer Viskosität (wobei beide
Komponenten eine höhere Viskosität aufweisen) gegenüber Delta-RV zu einer haltbareren Kräuselung
führt.
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5 - Wir können Hohlraumanteile von bis zu 40% in einer Faser mit "spiralförmiger Kräuselung"
veranlassen, wohingegen Fasern mit einem derartigen hohen Hohlraumanteil an den Knotenpunkten
zusammenfallen würden, wenn mechanisch gekräuselt wird.
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6 - Wir waren überrascht zu ermitteln, daß die Kräuselungsentwicklung nicht vom ausgewählten
Reckverhältnis abhängig war, sondern vom ausgewählten Polymerverhältnis. Daher waren wir überrascht
zu ermitteln, daß wir das gleiche Kräuselungsniveau erhielten, selbst wenn ein Reckverhältnis von 2,5-fach
bis 5-fach verändert wurde. Das ist ein wichtiger und überraschender Vorteil bei der Verarbeitung, da es
den Hersteller in die Lage versetzt, ein konstantes Kräuselungsniveau trotz Schwankungen bei den
Streckbedingungen aufrechtzuerhalten.
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Geeignete Elementarfadendeniers werden sich im allgemeinen von 1,5 bis 20 dtex für die fertige
gestreckte Faserfüllung bewegen, wobei in den meisten Fällen 2 bis 16 dtex bevorzugt werden, und wobei 4
bis 10 dtex im allgemeinen am meisten bevorzugt werden, wobei es so zu verstehen ist, daß Mischungen
unterschiedlicher Deniers oftmals wünschenswert sein können, insbesondere beim gegenwärtigen Interesse
an niedrigen Deniers (beispielsweise Mikrodeniers), insbesondere für isolierende und/oder ästhetische
Zwecke.
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Wie gezeigt wird, glauben wir, daß die Bikomponentenpolyesterfasern mit "spiralförmiger
Kräuselung", die kommerziell verfügbar sind (H18Y und 7-HCS), beide Komponenten des
Ethylenterephthalathomopolymers (2G-T) verwenden, aber mit unterschiedlichen Viskositäten (RV für
relative Viskosität). Wir ermittelten, daß ein Delta (Differenz) von etwa 6RV-Einheiten das einzige Delta
ist, das leicht verspinnbar ist, und das eine gute spiralförmige Kräuselung der Bikomponente liefert; daß ein
Delta von weniger als etwa 6 RV-Einheiten versponnen werden kann, aber eine geringe "sprialförmige
Kräuselung" liefert, wohingegen es schwierig ist, Elementarfäden mit einem Delta zu erspinnen, das höher
ist als etwa 6 RV-Einheiten. Wir glauben, daß die H-18Y eine mittlere RV von 17,9 LRV (LRV wird
gemessen, wie es im Beispiel 1 des USP 5104725 von Broaddus offenbar wird) aufweist, was bedeutet, daß
wir glauben, daß die H-18Y wahrscheinlich eine nebeneinanderliegende 50/50 Bikomponente aus 2G-T
Polymeren von 15 LRV und von 21 LRV ist. Wir glauben, daß die 7-HCS eine mittlere LRV von 15
aufweist, was bedeutet, daß wir glauben, daß die 7-HCS wahrscheinlich eine nebeneinanderliegende 50/50
Bikomponente aus 2G-T Polymeren von 12 LRV und von 18 LRV ist. Im Gegensatz dazu können wir mit
einer Kombination von kettenverzweigten und unverzweigten 2G-T Polymeren Elementarfäden
entsprechend der Erfindung mit äquivalenten LRVs erspinnen, und tatsächlich wurde die LRV der
Mischung aus Polymeren, die wir in unseren Beispielen verwendeten, mit 22,7 gemessen.
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Von besonderem Interesse sind, wie gezeigt wird, runde Bikomponentenelementarfäden mit
mehreren Hohlräumen entsprechend der Erfindung und geglättete Bikomponentenelementarfäden
entsprechend der Erfindung, wobei man glaubt, daß beide neu sind. Ein bevorzugter runder Elementarfaden
mit mehreren Hohlräumen wird jetzt beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht.
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Mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ist Fig. 1 eine Fotografie, die mehrere
Querschnitte von 3-Loch-Bikomponentenelementfäden zeigt, die aus einer Spinndüsenkapillare ersponnen
wurden, wie sie in Fig. 2 gezeigt wird. Drei Hohlräume (Löcher) können deutlich in jedem der in Fig. 1
gezeigten Elementarfäden gesehen werden, aber die Grenzlinie zwischen den zwei Komponenten ist nicht
so sichtbar, so daß eine vergrößerte Fotografie eines weiteren 3-Loch-Elementarfadenquerschnittes
(Verhältnis der zwei Komponenten von 82/18) in Fig. 3 vorgelegt wird, der für diesen Zweck gefärbt ist.
Mit Bezugnahme auf Fig. 3 wird der Elementarfaden im allgemeinen mit der Bezugszahl 11 gezeigt, und er
enthält drei Hohlräume 12. Zwei polymere Komponenten 13 und 14 werden in Fig. 3 mit einer deutlich
definierten Grenzlinie zwischen diesen verschiedenen Komponenten gezeigt. Diese Grenze war sichtbar,
nachdem der Elementarfadenquerschnitt mit Osmiumtetroxid gefärbt wurde, das die Komponenten so
unterschiedlich färbte, daß die Grenzlinie in Fig. 3 besser gezeigt wird als in Fig. 1. In diesem Fall werden
alle drei Hohlräume 11 innerhalb der polymeren Mehrheitskomponente 13 angeordnet gezeigt. Man wird
verstehen, daß das nicht geschehen muß, insbesondere, wenn mehr von einer zweiten Komponente
vorhanden ist, als in Fig. 3 für die Komponente 14 gezeigt wird. Die Elementarfäden weisen einen runden
(kreisförmigen) peripheren Querschnitt auf, was wichtig ist und für die Faserfüllungsmaterialien bevorzugt
wird.
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Fig. 2 zeigt eine Spinndüsenkapillare für das Erspinnen von Elementarfäden mit drei Hohlräumen.
Es wird bemerkt, daß die Kapillare in Segmente unterteilt ist, wobei drei Segmente 21 symmetrisch um eine
Achse oder einen mittleren Punkt C herum angeordnet sind. Jedes Segment 21 besteht aus zwei Schlitzen,
nämlich einem peripheren bogenförmigen Schlitz 22 (Breite E) und einem radialen Schlitz 23 (Breite §),
wobei die Mitte des Innenrandes des peripheren bogenförmigen Schlitzes 22 mit dem äußeren Ende des
radialen Schlitzes 23 verbunden ist, so daß jedes Segment eine Art von "T-Form" bildet, wobei der Kopf
des T konvex gebogen ist, um einen Kreisbogen zu bilden. Jeder periphere bogenförmige Schlitz 22
erstreckt sich fast 120º um den Umfang des Kreises. Jeder radiale Schlitz 23 gelangt zu einem Punkt 24 an
seinem inneren Ende. Die Punkte 24 sind mit Abstand vom mittleren Punkt C angeordnet. Der
Außendurchmesser H der Kapillare wird durch den Abstand zwischen den Außenrändern der peripheren
bogenförmigen Schlitze 22 definiert. Jeder periphere bogenförmige Schlitz 22 ist von seinem benachbarten
um einen Abstand F getrennt, worauf man sich als einen "Vorraum" bezieht.
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Die kurzen Flächen der benachbarten peripheren bogenförmigen Schlitze 22 auf beiden Seiten
eines jeden Vorraumes verlaufen parallel zueinander und parallel zu dem Radius, der einen derartigen
Vorraum halbiert. In vieler Hinsicht ist die Kapillarkonstruktion, die in Fig. 2 gezeigt wird, typisch für
Konstruktionen, die im Fachgebiet zur Anwendung gebracht werden, um hohle Elementarfäden durch
Nachkoaleszenzspinnen durch in Segmente unterteilte Düsen zu liefern. Eine in Segmente unterteilte
Konstruktion für das Nachkoaleszenzspinnen von 4-Loch-Elementarfäden wird beispielsweise von
Champaneria und Mitarbeitern im U. S. Patent Nr. 3745061 gezeigt. Punkte 24 an den inneren Enden der
radialen Schlitze 23 werden bei der Konstruktion der in Fig. 2 gezeigten Spinndüsenkapillare jedoch
bereitgestellt, um die Koaleszenz des Polymers in der Mitte des Elementarfadens zu verbessern, d. h., um zu
sichern, daß die drei Hohlräume nicht verbunden werden.
PRÜFVERFAHREN
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Die hierin erwähnten Parameter sind genormte Parameter, und sie werden in dem Fachgebiet
erwähnt, auf das wir uns hierin beziehen, wie die Verfahren für deren Messung. Da die Verfahren für das
Messen der Bauschigkeit von Kissen variieren können, wird das Verfahren, das wir zur Prüfung der Kissen
bei unseren Beispielen zur Anwendung gebracht haben, kurz zusammengefaßt:
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Kissen, die aus einem Füllmaterial hergestellt werden, das die effektivste Bauschigkeit oder das
effektivste Füllvermögen aufweist, werden die größte Höhe in der Mitte aufweisen. Die Anfangshöhe der
Mitte eines Kissens unter einer Nullast wird durch Drücken des Kissens in gegenüberliegenden Ecken
mehrmals (Wiederauflockern) und Anordnen des Kissens auf dem lastempfindlichen Tisch einer Instron-
Prüfmaschine und Messen und Festhalten seiner (Anfangs)Höhe bei Nullast ermittelt. Die Instron-
Prüfmaschine ist mit einem Metallscheibenfüßchen ausgestattet, das einen Durchmesser von 4 in. (10,2 cm)
aufweist. Es wird veranlaßt, daß das Füßchen das Kissen durch kontinuierliches Erhöhen der Last
zusammendrückt, bis 20 lbs. (9,08 kg) zur Anwendung gebracht werden. Die Last, die erforderlich ist, um
den mittleren Abschnitt des Kissens bis 50% der Anfangshöhe unter Nullast zusammenzudrücken, wird
gemessen, und diese Last-bis-zur halben Höhe wird als die "Festigkeit" des Kissens festgehalten.
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Vor dem tatsächlichen Zusammendrückzyklus, bei dem die Anfangshöhe und die Festigkeit
gemessen und festgehalten werden, wird das Kissen einem vollständigen Zyklus von 20 lbs. (9,08 kg)
Zusammendrücken und Entlastung für die Konditionierung unterworfen. Kissen, die höhere Werte der Last-
bis-zur halben Höhe aufweisen, sind verformungsbeständiger und liefern daher eine größere bleibende
Bauschigkeit.
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Die Haltbarkeit von Bauschigkeit und Festigkeit werden ermittelt, indem das Füllmaterial im
Kissen wiederholten Zyklen des Zusammendrückens und der Entlastung unterworfen werden, gefolgt von
einem Wasch- und Trocknungszyklus. Derartige wiederholte Zyklen oder Bearbeitungen der Kissen werden
durchgeführt, indem das Kissen auf einem Drehtisch angeordnet wird, der mit 2 Paaren von 4 · 12 in. (10,2
· 30,5 cm) druckluftbetriebenen Arbeitsfiißen verbunden ist, die über dem Drehtisch in einer derartigen
Weise montiert sind, daß während einer Umdrehung im wesentlichen der gesamte Inhalt dem
Zusammendrücken und Entlasten unterworfen wird. Das Zusammendrücken wird durch Betätigen der
Arbeitsfüße mit einem Meßluftdruck von 80 lbs./in.² (5,62 kg/cm²) bewirkt, so daß sie eine statische Last
von annähernd 125 lbs. (56,6 kg) ausüben, wenn sie mit dem Drehtisch in Berührung sind. Der Drehtisch
dreht sich mit einer Drehzahl von einer Umdrehung pro 110 Sekunden, und jeder der Arbeitsfüße drückt das
Füllmaterial 17 mal pro Minute zusammen und entlastet es. Nachdem es über eine vorgeschriebene
Zeitdauer wiederholt zusammengedrückt und entlastet wurde, wird das Kissen wiederaufgelockert, indem
es in den gegenüberliegenden Ecken mehrmals gedrückt wird. Wie vorher, wird das Kissen einem
Konditionierungszyklus unterworfen, und die Anfangshöhe und die Festigkeit (Last-bis-zur halben Höhe)
werden ermittelt. Das Kissen wird danach einem normalen Wasch- und Trocknungszyklus in der
Haushaltwaschmaschine unterworfen. Nach dem Trocknen wird es wiederum aufgelockert, indem es in den
gegenüberliegenden Ecken mehrmals gedrückt wird und über Nacht so bleiben darf. Nach dieser
Konditionierungsperiode wird das Kissen wiederum betreffs der Anfangshöhe und Festigkeit (Last-bis-zur
halben Höhe) bei Anwendung des vorangegangenen Instron-Verfahrens und Festhalten der Messungen nach
einem Zyklus gemessen.
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Die Eigenschaften der Fasern werden meistens im wesentlichen so gemessen, wie es von Tolliver
im U.S. Patent Nr. 3772137 beschrieben wird, wobei man sich bei den Messungen der Faserbauschigkeit
hierin auf "anfängliche Bauschigkeit" und "bleibende Bauschigkeit" bezieht (um eine Verwechselung mit
den Höhen zu vermeiden, die für die Kissen gemessen wurden). Die Reibung wird jedoch mittels des SPF
(Stapelkissenreibungs)-Verfahrens gemessen, wie es hierin nachfolgend und beispielsweise in der
zugelassenen U.S. Anmeldung Nr. 08/406355 beschrieben wird.
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Wie es hierin verwendet wird, wird ein Stapelkissen aus Fasern, dessen Reibung gemessen werden
soll, schichtartig zwischen einem Gewicht oben auf dem Stapelkissen und einer Unterlage, die unterhalb
des Stapelkissens liegt, angeordnet und im unteren Kreuzkopf einer Instron-Prüfmaschine 1122 (Produkt
der Instron Engineering Corp., Canton, Mass.) montiert.
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Das Stapelkissen wird durch Kardieren der Stapelfasern (bei Verwendung einer SACO-Lowell
Walzenspinnbandkarde), um einen Faserflor zu bilden, der in Abschnitte geschnitten wird, die eine Länge
von 4,0 in. und eine Breite von 2,5 in. aufweisen, hergestellt, wobei die Fasern in der Längsabmessung des
Faserflors ausgerichtet sind. Ausreichend Abschnitte werden gestapelt, so daß das Stapelkissen 1,5 g wiegt.
Das Gewicht zeigt eine Länge (L) von 1,88 in., eine Breite (W) von 1,52 in. und eine Höhe (H) von 1,46 in.
und wiegt 496 g. Die Oberflächen des Gewichtes und der Unterlage, die das Stapelkissen berühren, sind mit
Schmirgelleinen (wobei die Körnung im Bereich von 220 bis 240 liegt) bedeckt, so daß es das
Schmirgelleinen ist, das einen Kontakt mit den Oberflächen des Stapelkissens bewirkt. Das Stapellcissen
wird auf der Unterlage angeordnet. Das Gewicht wird in der Mitte des Kissens angeordnet. Eine
Nylonmonofilschnur wird an einer der kleineren vertikalen (W · H) Flächen des Gewichtes befestigt und um
eine kleine Laufrolle herum bis zum oberen Kreuzkopf der Instron-Prüfmaschine geführt, wobei ein
Umhüllungswinkel von 90 Grad um die Laufrolle henum gebildet wird.
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Ein Computer, der mit der Instron-Prüfmaschine verbunden ist, erhält ein Signal, um den Versuch
zu starten. Der untere Kreuzkopf der Instron-Prüfmaschine wird mit einer Geschwindigkeit von 12,5
in./min. nach unten bewegt. Das Stapelkissen, das Gewicht und die Laufrolle werden ebenfalls mit der
Unterlage nach unten bewegt, die am unteren Kreuzkopf montiert ist. Die Zugspannung im Nylonmonofil
nimmt zu, während es zwischen dem Gewicht, das sich nach unten bewegt, und dem oberen Kreuzkopf
gedehnt wird, der stationär bleibt. Eine Zugspannung wird auf das Gewicht in einer horizontalen Richtung
angewandt, die die Richtung der Ausrichtung der Fasern im Stapelkissen ist. Anfangs ist eine geringe oder
keine Bewegung innerhalb des Stapelkissens zu verzeichnen. Die auf den oberen Kreuzkopf der Instron-
Prüfmaschine angewandte Kraft wird durch eine Kraftmeßdose überwacht und steigt bis zu einem
Grenzwert an, wenn sich die Fasern im Kissen aneinander vorbei zu bewegen beginnen. (Wegen des
Schmirgelleinens an den Grenzflächen mit dem Stapelkissen ist eine geringe relative Bewegung an diesen
Grenzflächen zu verzeichnen; im wesentlichen resultiert jegliche Bewegung aus den Fasern innerhalb des
Stapelkissens, die sich aneinander vorbei bewegen.) Die Höhe der Grenzwertkraft zeigt, was erforderlich
ist, um die Haftreibung von Faser-an-Faser zu überwinden und wird festgehalten.
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Der Reibungskoeffizient wird ermittelt, indem die gemessene Grenzwertkraft durch das Gewicht
von 496 g dividiert wird. Acht Werte werden verwendet, um die durchschnittliche Stapelkissenreibung zu
berechnen. Diese acht Werte werden erhalten, indem vier Ermittlungen bei jeder der zwei
Stapelkissenproben vorgenommen werden.
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Die Erfindung wird außerdem in den folgenden Beispielen veranschaulicht; alle Teile und
Prozentangaben sind gewichtsbezogen, wenn es nicht anderweitig angegeben wird. Die
Spinndüsenkapillare, die für das Spinnen der 3-Loch-Polyesterfaser in den Beispielen verwendet wird, war
so, wie sie in Fig. 2 veranschaulicht wird, mit den folgenden Abmessungen in in.: H (äußerer Durchmesser)
0,060 in.; E (Breite des Schlitzes 22, F (Vorraum) und G (Breite des Schlitzes 23) alle 0,004 in.; die Punkte
24 wurden durch die Flächen am inneren Ende eines jeden radialen Schlitzes 23 auf beiden Seiten des
Punktes 24 definiert, wobei eine jede derartige Fläche mit einer kurzen Fläche am äußersten Ende des
entsprechenden peripheren bogenförmigen Schlitzes 22 ausgerichtet ist, d. h., auf einer Seite eines
Vorraumes mit der Breite F, um so entsprechende Abstände ebenfalls mit der Breite F (0,004 in.) zwischen
jedem Paar der parallelen Flächen an den inneren Enden eines jeden Paares von radialen Schlitzen 23 zu
liefern. Die kapillaren Schlitze zeigten eine Tiefe von 0,010 in. und wurden von einem Behälter, wie in Fig.
6A des U.S. Patentes Nr. 5356582 (Aneja und Mitarbeiter) gezeigt wird, und mit einer Dosierplatte versorgt,
die für das Spinnen nebeneinanderliegender Bikomponentenelementarfäden ausgerichtet ist, wie es im
Fachgebiet offenbart wird.
BEISPIEL 1
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Bikomponentenfasern entsprechend der Erfindung wurden aus zwei verschiedenen
Polymerkomponenten hergestellt, beide mit einer Grundviskosität von 0,66. Eine Polymerkomponente (A)
war 2G-T, Homopoly(ethylenterephthalat), während die andere Polymerkomponente (B) 0,14 mol-%, 3500
T./Mio., Trimellitat-Kettenverzweigungsmittel enthielt (als Trimethyltrimellitat analysiert, aber als
Trihydroxyethyltrimellitat hinzugefügt). Jedes wurde gleichzeitig durch eine separate
Schneckenschmelzvorrichtung mit einem kombinierten Polymerdurchsatz von 190 lbs./h (86 kg/h)
verarbeitet. Die Verwendung einer Dosierplatte mit Düsen genau über einer jeden der 1176
Spinndüsenkapillaren gestattete, daß diese geschmolzenen Polymere in einer nebeneinanderliegenden
Weise in einem Verhältnis von 80% (A) und 20% (B) kombiniert und zu Elementarfäden mit 0,162
lbs./h/Kapillare (0,074 kg/h/Kapillare) und 500 ypm (457 m/min.) versponnen werden. Die
nachkoaleszierenden Kapillaren (Fig. 2) waren so konstruiert, daß sie Fasern mit drei abstandsgleichen und
gleich bemessenen Hohlräumen parallel zur Faserachse lieferten. Die resultierenden Hohlfasern (mit einem
ersponnenen Denier = 25 und einem Hohlraumanteil von 12,5%) wurden in einer Querstromweise mit Luft
bei 55ºF (18ºC) abgeschreckt. Die ersponnenen Fasern wurden zusammengebracht, um einen Strang zu
bilden (entspannter Spinnkabeldenier von 360000). Dieser Strang wurde in einer heißen, feuchten
Sprühstreckzone gestreckt, die bei 95ºC gehalten wurde, wobei ein Reckverhältnis von 3,5-fach angewandt
wurde. Die gestreckten Elementarfäden wurden mit einem Glättmittel beschichtet, das Polyaminosiloxan
enthielt, und sie wurden mit einem Luftstrahl auf einem Förderband abgelegt. Es wurde jetzt beobachtet,
daß die Elementarfäden im Strang auf dem Förderband eine schraubenförmige Kräuselung aufweisen. Der
(gekräuselte) Strang wurde in einem Ofen bei 175ºC entspannt, wonach er abgekühlt wurde, und es wurde
eine antistatische Appretur mit etwa 0,5 Gew.-% aufgebracht, wonach der Strang in einer konventionellen
Weise auf 3 in. (76 mm) geschnitten wurde. Das fertige Produkt zeigte einen Denier pro Elementarfaden
von 8,9. Die Fasern zeigten einen Querschnitt gleich dem, der in Fig. 3 gezeigt wird (wobei die Faser
tatsächlich etwas abweichende (82/18) Verhältnisse des Polymers A/B enthielt), der drei kontinuierliche
Hohlräume enthielt, die parallel verliefen und im wesentlichen eine gleiche Größe zeigten und im
wesentlichen abstandsgleich voneinander waren. Der Umfang der Faser war rund und gleichmäßig.
Verschiedene Eigenschaften der Fasern wurden gemessen und in der Tabelle 1A mit kommerziellen
Bikomponentenfasern der Delta-RV-Ausführung verglichen, die von Unitika (Japan) und Sam Yang
(Südkorea) auf den Markt gebracht werden.
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Kissen wurden aus geschnittenen Bikomponentenstapeln des vorangegangenen Beispiels und
ebenfalls aus der kommerziell verfügbaren 6-H18Y (Unitika) und 7-HCS (Sam Yang) hergestellt, die
geöffnet wurden, indem sie durch einen Öffner geführt und danach auf einer Garnettkrempel (wie
beispielsweise einem einzylindrischen Doppelabnehmermodell, hergestellt von der James Hunter Machine
Co. of North Adams, MA) verarbeitet wurden. Zwei Vliese von geöffneten Fasern wurden kombiniert und
aufgerollt, um einen Kissenfaserflor zu bilden. Das Gewicht eines jeden Kissens wurde auf 18 oz. (509 g)
eingestellt, und jedes wurde danach in 20 in. (51 cm) · 26 in. (66 cm) Inlett aus 100% Baumwollstoff,
Feinheitsnummer 200, bei Verwendung einer Bemiss Kissenstopfvorrichtung gebracht. Die Kissen (nach
dem Wiederauflockern) wurden hinsichtlich Anfangshöhe und Festigkeit gemessen, was in Tabelle 1B
gezeigt wird.
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Die 18 oz. (509 g) Kissen der Erfindung, die nach diesem Beispiel hergestellt wurden, weisen ein
sehr gutes Füllvermögen auf, viel besser als typische mechanisch gekräuselte, geglättete Fasern, in dem
Umfang, von dem wir glauben, daß ein derartiges Kissen, das mit nur 18 oz. unserer neuartigen
Bikomponentenhohlfaser mit spiralförmiger Kräuselung gefüllt wird, so viel Füllvermögen in einem Kissen
bewirken kann, wie ein Kissen nach dem bisherigen Stand der Technik, das mit 20 oz. einer kommerziellen
mechanisch gekräuselten Faser gefüllt wurde, was eine bedeutende Einsparung ist; es gibt ebenfalls einen
wirtschaftlichen Vorteil darin, daß die Notwendigkeit der Verwendung einer Stauchkammer (für das
mechanische Kräuseln) vermieden wird, die ebenfalls die Beschädigung der Fasern riskieren kann. Diese
Kissen zeigten eine Anfangshöhe besser als bei 7-HCS und etwa gleichwertig wie H-18Y. Im Gegensatz zu
den 18 oz. (509 g) Kissen mit gutem Füllvermögen nach dem Stand der Technik waren diese Kissen aus
Beispiel 1 fest. Ihre Festigkeit war größer als für beide konkurrierenden Fasern.
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Ein bedeutender Vorteil der Kissen der Erfindung (und unserer neuartigen Füllfaser darin)
gegenüber Kissen, die mit bisherigen kommerziell verfügbaren Fasern mit spiralförmiger Kräuselung
gefüllt wurden, ist ebenfalls die Vielseitigkeit und die Anpassungsfähigkeit, die die Anwendung unserer
Technologie mit sich bringen, wie es im Beispiel 2 gezeigt wird.
TABELLE 1A Physikalische Eigenschaften der Bikomponentenfasern
TABELLE 1B Eigenschaften der 18 oz. gerollten Faserflorkissen
BEISPIEL 2
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Eine Reihe von Bikomponentenfasern entsprechend der Erfindung mit verschiedenen
Kräuselungshäufigkeiten wurde hergestellt, indem das Verhältnis der zwei Polymerkomponenten A und B
aus Beispiel 1 verändert wurde. Der Anteil des Polymers A wurde von 70% nach oben bis zu 84%
verändert, während der Anteil des Polymers B von 30% nach unten bis zu 16% verändert wurde, wie in
Tabelle 3 gezeigt wird. Bei Anwendung des gleichen Spinnverfahrens wie beim Beispiel 1 wurden
verschiedene Polymerkombinationen zu einer Reihe von Bikomponentenfasern versponnen, die sichtbar
unterschiedliche Kräuselungshäufigkeiten aufweisen. Ihre physikalischen Eigenschaften werden in der
Tabelle 2 vorgelegt. Jede dieser Fasern wurde in eine Standardrolle von Faserflorkissen umgewandelt, wie
beim Beispiel 1. Die Eigenschaften der Kissen werden in der Tabelle 2 vorgelegt. Im allgemeinen wurde
eine Steigerung der Festigkeit der Kissen bemerkt, während der Anteil des Polymers B in der Faser von
16% auf 22% erhöht wurde, was einer Erhöhung der Kräuselungshäufigkeit entspricht, die für die
Bikomponentenfasern erhalten wurde, wobei ein Anteil des Polymers B von 22% eine
Kräuselungshäufigkeit von etwa 7 cpi (Kräuselungen pro in.) und eine Festigkeit des Kissens von etwa 10
lbs. lieferte, die beide sogar besser sind als jene des Kissens aus Beispiel 1, das wiederum Werte zeigte, die
besser waren als jene der kommerziell verfügbaren Produkte (wie in Tabelle 1 gezeigt wird), während ein
Anteil des Polymers B von 30% einen noch höheren Hohlraumanteil und gute Werte für die
Kräuselungshäufigkeit und Festigkeit lieferte.
TABELLE 2 Eigenschaften von Fasern und Kissen in Kräuselungsreihen
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Bevorzugte Verhältnisse der verschiedenen Polymere in Bikomponentenfasern entsprechend
unserer Erfindung bewegen sich nach oben von beispielsweise etwa 8/92, von etwa 10/90 bis 30/70. Im
Beispiel 2 wurde eine Komponente mit 3500 T./Mio. (gemessen, wie es vorangehend offenbart wird) eines
Kettenverzweigungsmittels verzweigt, was aus den Gründen bevorzugt wird, die in der veröffentlichten
EPA-Anmeldung 0294912 diskutiert werden, aber andere Kettenverzweigungsmittel, wie sie darin und von
Shima offenbart werden, können eingesetzt werden, wenn es gewünscht wird, und bei diesem bevorzugten
Kettenverzweigungsmittel entsprechen derartige Verhältnisse Kräuselungshäufigkeiten von etwa 2 bis bzw.
8 CPI (Kräuselungen pro in.). Es wird erwartet, daß sogar Bikomponentenverhältnisse von 50/50 nützlich
sind, wenn Modifizierungen bei verschiedenen charakteristischen Merkmalen vorgenommen werden, wie
beispielsweise der Menge des Kettenverzweigungsmittels, indem beispielsweise etwa 700 T./Mio.
eingesetzt werden, wohingegen Verhältnisse von 10/90 nützliche Ergebnisse mit bis zu 17500 T./Mio.
bringen könnten (wobei das Kettenverzweigungsmittel so gemessen wird, wie es vorangehend offenbart
wird).
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Bevorzugte Hohlraumanteile in Bikomponentenhohlfasern entsprechend unserer Erfindung
bewegen sich von 5% bis zu 40%, speziell 10 bis 30%.
BEISPIEL 3
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Weil geöffnete geglättete Bikomponentenfasern eine derartige schwache Vlieskohäsion liefern, daß
man es für schwierig hält, die Vliese zu einem Faserflor zu kombinieren und den Faserflor beim Stopfen in
ein Kisseninlett zu handhaben, kombinierten wir einen kleineren Anteil von nichtgeglätteten Fasern mit
einer Mehrheit von geglätteten Fasern beim Schneidvorgang. Eine Mischung aus 75%/25%
geglättet/nichtgeglättet wurde durch Schneiden von drei Strängen von 390000 Denier der geglätteten Faser aus
Posten B im Beispiel 2, kombiniert mit einem gleichwertigen Strang der gleichen Bikomponentenfaser, auf
die kein Silicon-Glättmittel aufgebracht wurde, hergestellt Die resultierende Stapelmischung (Schnittlänge
3 in., 7,6 cm) zeigte einen notierten Anstieg der Faser-Faser-Reibung, gemessen durch einen Anstieg der
Stapelkissenreibung, von 0,390 bis 0,412. Diese Mischung wurde leicht auf einer Garnettkrempel bei einer
stark verbesserten Arbeitsfähigkeit gegenüber dem vollständig geglätteten Produkt des Postens B aus
Beispiel 2 zu einem Faserflor mit einem Gewicht von 18 oz. und zu einem Kissen für einen Vergleich mit
dem Kissen des vollständig geglätteten Produktes in Beispiel 2, Posten B, verarbeitet. Ein Vergleich der
Kisseneigenschaften in Tabelle 3 vor und nach 1 Stampf/Wasch/Trockenzyklus zeigt, daß die Zugabe der
nichtgeglätteten Faser die vorteilhaften Eigenschaften des Kissens nicht nachteilig beeinflußt.
TABELLE 3 Eigenschaften von gemischten Bikomponentenkissen
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Die Verhältnisse der geglätteten zu den nichtgeglätteten Bikomponentenpolyesterfasern für
Faserfüllung können, wenn es gewünscht wird, für ästhetische Zwecke und/oder, wenn es für die
Verarbeitung erforderlich ist oder gewünscht wird, verändert werden, beispielsweise nur 5 oder 10% der
einen Faserart oder mehr, und die im Beispiel 3 verwendete Mischung von 25/75 ist nicht als einschränkend
gedacht, und sie kann sogar nicht das Optimum für bestimmte Zwecke sein.
BEISPIEL 4
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Bikomponentenfasern entsprechend der Erfindung wurden aus zwei verschiedenen
Polymerkomponenten, (B) und (C), hergestellt, und sie wurden verwendet, um zu zeigen, daß nützliche
Bikomponentenfasern hergestellt und als Faserfüllung entsprechend der Erfindung eingesetzt werden
können, wenn beide Polymerkomponenten ein Verzweigungsmittel enthalten, wobei die Mengen des
Verzweigungsmittels unterschiedlich sind. Ein Polymer (C) (mit einer Grundviskosität von 0,66) mit 175
T./Mio. des Kettenverzweigungsmittels Trimellitat wurden durch Mischen der zwei Polymere aus Beispiel
1 in einem Verhältnis von 95% der Polymerkomponente (A), Homopoly(ethylenterephthalat), zu 5% der
Polymerkomponente (B) (die 3500 T./Mio. des Kettenverzweigungsmittels Trimellitat enthält) hergestellt.
Das Polymer (C) und das Polymer (B) aus Beispiel 1 wurden danach gleichzeitig zu
nebeneinanderliegenden Bikomponentenelementarfäden mit drei Hohlräumen verarbeitet, wobei im
wesentlichen die Verfahrensweise angewandt wurde, die im Beispiel 1 beschrieben wird, außer, wie gezeigt
wird, durch separate 1,0 in. (2,54 cm) Schneckenschmelzvorrichtungen mit einem kombinierten
Polymerdurchsatz von 22,3 lbs./h (10,1 kg/h) und eine Dosierplatte über einer nachkoaleszierenden
Spinndüse mit 144 Kapillaren, um das Polymer (C) und das Polymer (B) in einem Verhältnis von 78/22
entsprechend zu kombinieren, um Elementarfäden (drei Hohlräume, nebeneinanderliegende
Bikomponentenelementarfäden) mit 0,155 lbs./h/Kapillare (0,070 kg/h/Kapillare) mit einer
Spinngeschwindigkeit von 500 yds/min. (457 m/min.) zu erspinnen. Die resultierenden Elementarfäden
zeigten einen einzelnen Elementarfadendenier von 23 (25,2 dtex) und 20,8% Hohlraum. Diese
Elementarfäden wurden danach kombiniert, um einen Strang (entspannter Spinnkabeldenier von 51800) zu
bilden, der in einer heißen, feuchten Sprühstreckzone von 95ºC bei Anwendung eines Reckverhältnisses
von 3,5-fach gestreckt wurde. Die gestreckten Elementarfäden wurden mit einem Polyaminosilicon-
Glättmittel (das gleiche, wie es im Beispiel 1 verwendet wird) beschichtet, auf ein Förderband abgelegt, in
einem Ofen entspannt, der auf 170ºC erwärmt war, wonach eine antistatische Appretur aufgebracht wurde.
Die resultierenden Fasern zeigten einen Denier pro Elementarfaden von 8,4 (9,2 dtex), eine
Kräuselungshäufigkeit von 2,8 Kräuselungen/in. (7,1 Kräuselungen/cm), eine Kräuselungsaufnahme von
30%, eine anfängliche TBRM-Bauschigkeit von 5,99 in. (15,2 cm) und eine bleibende TBRM-Bauschigkeit
von 0,32 in. (0,81 cm) und eine SPF (Stapelkissenreibung) Faser-Faser-Reibung von 0,265. Eine Probe
dieser Faser wurde auf 1,5 in. (38 mm) geschnitten, auf einem 36 in. (91 cm) Rando-Öfftier (Rando/CMC,
Gastonia, NC) verarbeitet, und 18 oz. (509 g) des resultierenden geöffneten Stapels wurden in ein Inlett aus
80/20 Polyester/Baumwolle von 20 · 26 in. (51 · 66 cm) geblasen. Die Anfangshöhe des Kissens betrug 7, 7
in. (19,25 cm), und die Festigkeit betrug 3,9 kg.
BEISPIEL 5
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Um eine Verbesserung zu zeigen, die durch Mischen einiger Bikomponentenfasern zu einer
mechanisch gekräuselten Faserfüllung erreicht werden kann, selbst bei niedrigen Mischungsniveaus,
wurden 2 in. (51 mm) Stapelfasern der 9 dpf (10 dtex) geglätteten Bikomponentenfaser aus Beispiel 1 in
Mengen von sowohl 15% als auch 30% mit 85% und bzw. 70% von DuPont DACRON T-233A gemischt,
das eine Mischung von 55% 1,65 dpf geglätteten vollen 2 G-T Fasern, 27% 1,65 dpfnichtgeglätteten vollen
2 G-T Fasern und 18% 4 dpf Mantel-Kern-Bindemittelfasern ist, wobei der Kern 2 G-T ist, und wobei der
Mantel ein niedriger schmelzender Copolyester ist. Die Mischung der Bikomponenten- und T-233A Fasern
wurde auf einer Garnettkrempel zu einem Faserflor von 3, 3 oz./yd² (113 g/m²) verarbeitet, der quer
übereinandergelegt und mit 18% eines Acrylharzes (Rohm & Haas 3267) besprüht wurde. Das Harz wurde
ausgehärtet, und der Faserflor wurde gebunden, indem er durch einen Ofen geführt wurde, der auf 150ºC
erwärmt wurde. Die resultierenden Faserflore wurden hinsichtlich der Dicke unter einer Last von 0,002 psi
bei Verwendung einer Dickenmeßvorrichtung MEASURE-MATIC (Certain Teed Corp., Valley Forge, PA)
und hinsichtlich des CLO-Isolationswertes (Wert des thermischen Widerstandes der Kleidung) bei
Anwendung eines Rapid-K Prüfgerätes (Dynatech R/D Co. Cambridge, MA) gemessen. Die gemessenen
Werte der Dicke und CLO-Werte werden in der folgenden Tabelle gezeigt, nachdem sie auf ein
äquivalentes Faserflorgewicht normalisiert wurden, um so die CLO-Werte vergleichen zu können. Jene
Faserflore, die die Bikomponentenfaser enthielten, waren bauschiger (etwas dicker), und sie zeigten
bedeutend höhere CLO-Isolationswerte als der Faserflor, der nur T-233A enthielt.
BEISPIEL 6
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Die Polymerkomponenten (A) und (B) aus Beispiel 1 wurden in einem Verhältnis von 82/18 (A/B)
kombiniert, um nebeneinanderliegende Bikomponentenelementarfäden mit drei Hohlräumen und von 14,8
dpf (16,3 dtex) bei einem Gesamtdurchsatz von 140 lbs./h (63,6 kg/h) bei Anwendung einer Spinndüse mit
1176 Kapillaren und einer Spinngeschwindigkeit von 600 yd./min. (548 m/min.) und in anderer Hinsicht im
wesentlichen so, wie es im Beispiel 1 beschrieben wird, zu erspinnen. Diese Elementarfäden zeigten einen
Hohlraumanteil von 11,4% und wurden kombiniert, um einen Strang mit entspanntem Denier von 400000
zu bilden, und sie wurden 3,5-fach gestreckt, in einem Luftstrahl geöffnet, mit 0,7% eines Aminosilicon-
Glättmittels beschichtet, bei 165ºC entspannt und mit einer antistatischen Appretur beschichtet. Der Strang
wurde auf 0,75 in. (19 mm) Stapel geschnitten, und der Stapel wurde verarbeitet, um Faserbälle mit 800
lb./h (364 kg/h) herzustellen, wie von Kirkbride im U.S. Patent Nr. 5429783 beschrieben wird. Wenn sie so
charakterisiert werden, wie es von Marcus im U.S. Patent Nr. 4618531 beschrieben wird, waren die
Faserbälle im wesentlichen rund, und ihre Bauschigkeitswerte bei Lasten von 0, 5, 88,5 und 121,5 Newton
betrugen 33,7, 28,8, 9,6 und bzw. 7,1 cm. Diese Faserbälle wurden danach in Inletts geblasen, um Kissen
und Polsterkissen herzustellen.