制造圓形纖維團的制作方法

專利名稱：制造圓形纖維團的制作方法
技術領域：
本發明涉及對從短纖維制造圓形纖維團的改進，更詳細地是針對制造這種纖維團的工藝及裝置以及最終的圓形(例如是球形)纖維團，特別是用于填充目的的4～15旦(約4～17分特)的彈性卷曲纖維制成的纖維團。
長期以來短纖維一直用作支承和/或絕緣目的的填充材料。聚酯纖維充填物一直是用于這種目的的特別理想的纖維，這歸功于其松密度、彈性、抗霉性及其它的合意的性能。通常充填纖維在梳理機(或松機)上之后經伸直平行后，以棉胎形式加工，這是因為這種依法經濟而且是處理充填纖維的有效途徑。
但近來MarCus在美國專利4618531與4783364上公開了如何用螺旋狀卷曲的充填纖維構成纖維團以得到特別令人滿意的充填材料，它們在膨松、柔軟和回松能力上類似于絨毛填充物。MarCus在美國專利4794038上也公開了一種類似地可從帶有粘合纖維的充填纖維的混合物制造纖維團的方法，用這種方法隨后還可以制成實用的粘合支承結構，例如軟墊和墊子。MarCus公開了一種有效的批生產的工藝與裝置，即利用其喂入料的螺旋卷曲特性來制造這種纖維團。這種纖維團已進行商業化的生產，并被證明是有效的并具有有趣的球狀纖維構造，這是由于它們的膨松特性，也由于它們易于在加工時用氣流輸送，以及產品的令人感興趣的和優越的特性。它們可以被加工成幾種有趣的形式。在這里我們一般所指的這些結構是指纖維團。
本發明的一個目的是能夠以高生產率連續地生產而提供這種球狀纖維團的生產工藝和裝置。另一個目的是提供勿需特別的喂入纖維而也能夠令人滿意地使用規則聚酯短纖維或者甚至是其它纖維材料來制成具有可能需要的密度與均勻性的纖維團的工藝和裝置。進一步的目的是提供一種可以用的粗旦纖維甚至是大于10旦的纖維來生產纖維團的工藝和裝置。
在下文中應加以注意的是，為了達到我們的目的，我們對梳理機的型式作出了幾種改進。
按本發明的一個方面，提供了一種制備圓形的纖維團的工藝。它包括向以針布復蓋的旋轉主錫林表面喂入一層均勻的短纖維，而纖維被上述針布繞著圓周面而送進，并與多個摩擦表面相接觸，由此上述纖維形成纖維團并在圓周表面上搓成圓形構形。其特征在于在這里至少提供了一個弓形落料網，它與上述針布具有徑向間隔，上述落料網具有足夠尺寸的開口以使纖維團能通過上述開口，通過其從上述開口的冒出來進行落料。
使用網對纖維團進行落料是與現有的梳理機相比的一個重要的區別，后者通常是使用輥子對梳理后的纖維進行剝取。
我們非常行之有效地使用弓形的肋網來對纖維團進行落料，該網具有其基底與主錫林的針布有徑向間隔的橫向肋條，并且具有由這些肋條間的橫向間隔形成的開口。在這里應當了解“橫向”一詞系指相對于機器的方向即與主錫林的轉向的橫向而言。所以該落料網的“橫向”肋平行于主錫林的軸線。
故按照本發明的另一方面，是提供了一種對短纖維梳理機作業改進后的纖維團成形機，它包括一個其圓周表面包以針布并適應于在多個與其配合作業的并與其緊密貼近的摩擦表面上旋轉的可轉動的主錫林，均勻地將薄層形式的短纖維向主錫林喂入的機構，落料機構，其改進部分的特征在于所說的摩擦表面與主錫林的圓周表面的針布配合作業這樣進行，使得在針布與上述摩擦表面間由于兩者的配合作用形成纖維團，并且落料機構包括其尺寸足以使纖維團冒出的開口的落料網。這里對“摩擦表面的配合作業”的實例作出描述它包括具有摩擦表面的固定元件，例如是擋板或弓形板，它們可以是光滑的或蓋以針布，也可以是網，也可以是包括工作輥與剝取輥的可動元件，例如是在羅拉蓋板梳理機上所用的，也可以是皮帶驅動的蓋板元件，例如在回轉蓋板梳理機上所用的。
本發明的顯著優點是冒出的纖維團的落料與運送可以借助于抽吸和/或吹送進行。例如圓形的纖維團可以直接吹入褥套和形成枕頭或其它被充填物。另一方面，纖維團也可以包裝，然后再進行所需的處理。
按本發明的另一方面，是提供了一種用于制備纖維團的改進的工藝，它包括將均勻薄層的短纖維喂至包以針布的轉動的主錫林的圓周面上，提供多個基本上呈弓形的與上述針布具徑向間隔的摩擦表面。其中上述摩擦表面及上述針布的徑向間隔和摩擦特性及上述短纖維的喂入率被加以控制，使得上述針布布以一可壓縮的纖維層。由此在上述針布與上述摩擦表面間的圓周間隔形成膨松的圓形纖維團，然后對上述纖維團進行落料。如將在此敘述的，針布布以纖維的情況是與普通的該類型的梳理機的操作方式的另一明顯區別。如這里所述的，當這些(弓形)摩擦表面是具有如此間隔而工藝是如此操作時，在圓周間隔內形成圓形纖維團是一件很出人意外的事。
被喂入主錫林的短纖維可以呈不同形態。例如可以是交叉互搭的棉胎。也可以是預先打包的成包原料，但在經開松后再喂入主錫林。
更好地，特別是在制造枕頭，服裝類填充物品或其美學價值具重要意義的物品時，喂入主錫林的短纖維可作光滑處理。
對干要求較低密度與較好的絕緣性能的場合，短纖維如具有中空截面則更佳。
如需要制作粘合的支承體，喂入主錫林的短纖維可以是聚酯充填纖維的混合物或其它與低熔融點粘合纖維的混合高熔融點纖維形成的混合體。
喂入纖維的旦尼爾度可以是高達15的單絲旦數(約17分特)。而用作為充填材料特別是用于支承目的的喂入纖維旦數則至少是4單絲旦(約4分特)。但也可以按所需的最終用途來選擇其喂入纖維旦數，例如作服裝絕緣用的混合物是由旦尼爾度低達1～2單絲旦(約1～2分特)的纖維制成的。
就象在下文所描述的，在本發明使用時我們發現可以用來加工被機械地卷曲的短纖維。以制成具有均勻的平均密度的所需的膨松纖維團。
因此本發明的另一個方面呈提供一批膨松的圓形短纖維團，其平均尺寸為1至約15mm，平均密度低于1磅/英尺3(約16公斤/立方米)，由基本上無規則纏繞的機械卷曲的切成長度約為10至均60mm的合成短纖維組成。這些膨松纖維團是無規則地排列與纏繞的，如同從螺旋卷曲的喂入纖維制備成的MarCus纖維線團一樣。它們可明顯地與棉結或結子相區別，后者被應用于花式紗，它們是小的打結的或纏結的合成纖維或甚至是天然纖維小團例如棉花。如所指出的那樣，我們的機械卷曲的合成纖維的最佳形式可以是經光滑處理的聚酯短纖維和/或帶有低熔融度的粘合纖維的混合體。如果需要的話可以是外包/芯型雙組份纖維。其外皮是低熔融度粘合材料而其芯部為聚酯或類似的高熔融度纖維構成的材料。
附圖簡介

圖1是本發明的最佳裝置的概略的立面側視圖。
圖2是以表示一個通過布滿纖維的針布的截面的示意圖。纖維被從主錫林表面移出，大體顯示出如下文中所述的表面構形。
圖3表示針布齒是如何抓住纖維的。
圖4是本發明的最佳肋形網一部分的概略的透視圖。
圖5是主錫林與帶有正在冒出的纖維團的落料網的局部的示意圖。
按本發明的最佳裝置將參照附圖加以描述。如同所指出的，在某些方面，這種裝置的一些特性與梳理機(或梳棉機)是類似的并為便利起見對后者的元件與特性作了改裝。
故用下述梳理技術作為參考1987年紡織研究所(The Textile Institute)，《紡織技術手冊》中的《短纖維紡紗叢書》，第2卷，W.klein著的標題是“開松與梳理實踐導引”。以及參考通用的機型的概述，見B.wolf的文章，刊于《國際紡織通報》2/85期，其中的第9、12、16、19與20頁。以及Klein的手冊第35頁。手冊及文章均在這里用作參考。
現有的梳理機的任務列表如下
開松成單根的纖維;
除去雜質;
除去塵土;
清理棉結;
除去短纖維;
纖維混合;
纖維取向，和形成棉條。
這確實是大多數梳理機的任務。換句話說，這種任務(大多數梳理機的)不包括構成球狀纖維團。但某些梳理機用于將纏結的纖維形成各種團塊，術語上稱作棉結、結子、或采用其它術語。這種技術被認為是專有的，故論及用于該目的的工藝的文獻很少見。但steinruck在美國專利2923980上公開了一種制造結子的裝置。steinruck指出從前是將10臺機器排成一列，用于將纖維原料縮成小而硬的結子steinruck說他的機器可以用少至2臺的順序排列的機器就可以用來制出具有想要的尺寸與硬度的結子。但需用兩臺依次排列的機器也是不理想的，所以我們提供了可以在一臺機器上制成我們所需的線團的一臺機器。steinruck希望得到硬的棉結或結子。而與之不同，我們想要制成彈性的膨松球狀的并具有可控的和均勻密度的結構件。另一點與現有技術的棉結(或結子)的結構相區別的是它們通常由低單絲旦數的纖維(單絲的旦數或分特數低于3)制成，例如采用棉花或其它低旦數的纖維。它們易于成結并可制成可用于花式紗線的硬纖維結。在作用于支承目的的充填時這種低單絲旦數的纖維通常不如旦數為4(約4分特)的較高旦數的纖維那樣理想。旦數如果更高(甚至達15旦，約17分特)通常效果更佳。這是基于它們的彈性。但這種特性通常增加了制造以后不會散開的纖維團的難度。應當了解我們的工藝和機器也可以用較易于構成纖維團的低旦數喂入纖維進行生產。換句話說，雖然較高的旦數的合成纖維作為充填物通常更佳，但較低旦數的合成與天然纖維也可以借助我們的工藝與機器制成纖維團。
如skeinruck所強調的。他的制造結子的目的幾乎是通常的一梳理機的基本運轉功能(盡可能把單根的纖維整理成彼此平行并除去結子或棉結)的反演。確實在一本P.P.Townend著的題為“梳理過程中棉結的形成(由Wira出版的)著作中建議了如何在短纖維梳理過程中避免形成棉結這一主要問題。steinruck想把他的纖維團變換成棉結并在梳理機的順序操作過程中加工成纖維網或條子。steinruck采用(改進的)羅拉蓋板梳理機，并確信其它的現在的制造結子。棉結等的工藝通常都采用羅拉蓋板梳理機。與之大不相同的是，本發明的是佳機器是對具有梳理擋板的梳理機的改進(大致上如klein的手冊第45頁圖101或wolf的文章第20頁上的圖22上所示，兩者在上文中已涉及)。我們的目的也是對通常的梳理機的基本操作功能進行反演。
我們的優選的機型如圖1中所示(其中未示出針布)，其基本結構為直徑50英寸(約1.3m)的主錫林10由針布所包復，它以基本上確定通過量的速率如圖所示地以順時針方向被驅動旋轉。其轉速(rpm)通常為每分鐘幾百轉。
錫林前有一稱為刺輥的輥11(klein稱其為“taker-in”)，其直徑為9英寸(約23cm)，也為針布所復蓋(但針密度低得多)，并以圖示的反時針方向被驅動旋轉，即與主錫林旋向相。反刺輥帶有一個下籃11A，其前面有一個喂料輥12，后者也以反時針方向(與刺輥11相同)，被驅動并與喂料板13配合從供料源(未示出)以不變的速率在刺輥的全寬度上均勻喂入經開松的纖維。主錫林10的圓周面為一系列的固定的與之相配的以標號14概括表示的摩擦表面元件所環繞。它們更具體地以標號15、16、17、18與19表示(從刺輥11起連續排列)。并均具有弓形的摩擦表面。并與主錫林10(上的針布齒)徑向間隔以可以在繞主錫林10的圓周空間內將從刺輥11喂入的纖維加工成團，并且這些固定元件14的弓形摩擦表面在上述空間外緣限定了所加工的纖維。該徑向空間可進行調節，這將成為一種控制工藝與加工產品的重要手段。
就象所指出的那樣，經開松的纖維被均勻地喂入喂料板13與喂料輥12之間，后者具有齒(或其它結構)以將纖維推向刺輥11，有點象在klein的手冊第39頁上的圖84所示，在刺輥11上的針布將新纖維(從喂料輥12與喂料板13處所喂入的)經過下漏籃11A輸送至主錫林10的針布上。兩組針布是同向運行的，但在主錫林10上的針布運動速度較快。這樣新纖維被主錫林10上的齒抓取帶入到位于固定元件14的弓形摩擦表面與主錫林10(復蓋著針布)之間的空間內。在起動時新纖維(從刺輥11所喂入的)將載于主錫林10上的針布上，這樣可能需要等待若干分鐘，然后才能得到呈球狀纖維團的產品。此外，很顯然，使任意一種特定的喂入纖維速率適于該主錫林(包復針布并以及以適當間隔圍繞的固定元件14的)的表面速度，都需要一定的經驗，以滿意地獲得所需的纖維團以及穩定的運行狀態。即一旦加工設備到達穩定的運行狀態，一旦從主錫林10輸出的纖維量(呈球狀纖維團)與喂入加工設備的纖維量相等時，在主錫林上的針布將布滿落到其齒上的纖維，所以新的纖維只能聚集到(或接近)針布的齒的外端處。但意外的是，這些纖維在密度上與空間分布上并不是均勻的(當機器以正常的纖維喂入率及主錫林轉速運行時)。換句話說，從主錫林的整個寬度上與旋轉方向上看在相對較高的位置上分布有較多的纖維，而對應地在較低位置上所分布的纖維較少。
按本發明的該最佳實旋方式，纖維在主錫林上的這種分布是與梳理操作使用改進前的該型機器的一個重要差別。在這樣的梳理過程中希望對所有纖維進行落料，以便只喂非常薄的一層纖維。因而，所有的纖維被落料。換句話說，在這樣的梳理過程中，重要的是避免錫林負擔過重。
按照本發明的這種“布滿”形式概略地表示于圖2，圖中示出當對被布滿的主錫林(在圖2中未示出)上的針布與纖維作剖切時所見的典型剖面的簡化與理想的形式。其上部21表示纖維而下部22表示針布(其中局部將勾住纖維)。圖3概略地表示纖維24是怎樣被所用形式的針齒勾住的。同時在圖2中的上部21中所表示的纖維的一部分以纖維團23的形式被釋放而不再被針布所勾住。這種纖維團通過位于針布(布滿纖維)與固定摩擦表面元件14之間的空間;并可以認為它們經過曲折的路徑滾動形成圓形的纖維團。同時這些纖維團環繞著主錫林前進到達位于主錫林10表面與落料網之間的空間。后者是固定元件14的一部分，準確地說是元件17，它是一種肋形網。
這種肋形落料網17已經被采用過，例如被用于通用的梳理機下方(可能表示在klein的手冊中第45頁中圖101所示的主錫林的下方)的一種肋形網，以不同的目的來移走廢料。但我們更喜歡通過具有較大肋間空隙的網來對纖維團進行落料。現參見圖4，其中示出具有最佳的形式之一的網。這種網的肋條31是橫向布置的(即平行于主錫林10的軸線)，其形狀通常具有三角形的截面且具有與主錫林表面在空間上具徑向間隔的平滑基底，相鄰的肋間也具有沿著其縱向方向的橫向間隔。故圓形的纖維團可以連續地在主錫林10與網的肋條的基底構成的摩擦表面間的弓形空間內滾動，但也可以在離心力的作用下從肋條間冒出。在圖5中對此有所描述，其中示出纖維團23從分布在肋條31與主錫林10之間的周向空間中的纖維21中分離出來并從肋條31間冒出。任何松散的纖維或未完全成型的纖維團則不太可能從加工設備里穿過橫向空間冒出，這類未冒出的纖維體又從肋條側邊滾下重新回入主錫林周圍的弓形空間里。當纖維團冒出來時它們可以例如用低氣壓將其收攏并輸出以進行包裝或裝運或者是用空氣輸送系統將其送出作進一步加工。采用不易纏結的圓形纖維團充填纖維的一個重要優點是可以很容易地將它們吹送出去。
易于理解落料網可以很好地用于對不同于本發明的最佳型式的其它類型的機器所制造的纖維團進行落料。
下一個元件18也可以是執行類似功能的另一種起落料作用的網。最后的元件19也可以是一個稱作背底網的網。但該元件最好是具有不落料的摩擦表面的擋板。元件19可以如圖1所示地與刺輥底藍11A相連以避免在該點處漏失纖維。
雖然在圖1中顯示了五個摩擦表面元件14，但易于理解，該發明并不僅限于具有五個這樣的元件。如果需要的話其數量可以或多或少。實際上在例3中采用了更多的數量。
我們發現了以下諸方面是影響本發明的工藝與最終產品的因素。對于在主錫林上的針布，增加針密通常就減少了形成布滿在主錫林上的可壓縮纖維的潛在可能性，導致制成的纖維團更緊密而不夠圓，因而減少了最終用于例如枕頭或墊褥時的令人滿意的程度。反之，較低的針密度通常使得較多的纖維分布在主錫林上，所形成的構形更加易于加工纖維團。作用較強的齒角可以更好地提高纖維的光滑程度。當針密度達到極限時(例如超過800ppsi每平方英寸的針數約等于每平方厘米具有124個針)，甚至作用非常強的齒角也不能滿足需要，因為這將最終使得“布滿”實際上不能實現，因此不可能形成纖維團，作用弱的針齒將不能攜持很光滑的纖維隨之減低了形成符合要求的纖維團的潛在可能性。對于半光滑的和干燥的纖維，作用較弱的針齒要求能(1)防止主錫林過載(2)由于較高的纖維與纖維之間以及纖維與金屬之間的摩擦力而獲得穩定的布滿程度與構型以獲得良好的纖維球(纖維團)的形狀。主錫林的轉速應與纖維的喂入速度相匹配。如果該轉速不夠高，那么主錫林以及刺輥就會過載，而導致纖維團的形狀不符合要求，甚至可能損壞機器，一旦主錫林達到能滿足纖維喂入率的足夠的速度，就能獲得穩定的布滿程度與良好的纖維團構形。增加該速度而不增加纖維喂入率通常會產生較小而較緊密的纖維團。纖維的喂入率應與摩擦表面與主錫林之間的間距以及與主錫林的轉速相協調。如果該間隙過小，主錫林將過度布滿，或生成非常堅固稠密而不圓的纖維團。當間隙增加的時候，小球可能變得較多地呈多毛狀，即具有更多的自由端。較高的喂入率可以與適當的間隙與轉速相適應而制出良好的纖維團。該主錫林與摩擦表面之間的間隙(間隔)不應太緊，不然將使針布被非常稠密地布滿而導致纖維團的形狀可能不符合要求。該間隙需進行調節以達到穩定的布滿程度(構形)及能夠用來幫助改變小球的平均直徑。這些間隔可以以通常的方式進行調整，例如在圖4中所示的在元件14凸像上容納主錫林上的螺栓的縫槽，借助于緊固螺母將該元件固定在所需的間隔位置上。
對于通常的梳理機，在各種的環繞在主錫林周圍的元件14外還可以環以可移動的蓋板部件以阻擋任何可能逸出的松散纖維，但為簡明起見在圖中未予表示。
本發明參照下面的實例予以進一步地描述，其中所有的部分與百分率均以重量計算，除非另行指出。對于測試方法及其它情況，可以參考Marcus的美國專利第4618531，4783364，及4794038和4818599號，在此將它們全部特地指出以供參考。不同的喂入纖維需要不同的工藝和/或機器特性以加工理想的團形結構。如此已對不同的喂入纖維進行了加工。以下例舉了一些不同的喂入纖維，而其他的則可以通過對所述不同的工藝與設備特性進行適當的調整來進行加工。在第一個例子中，我們加工了光滑的螺旋卷曲纖維，因為這種纖維的三維卷曲度對于便于實現球狀構形是最佳的，而光滑的纖維填絮通常從美觀的角度來看也是最佳的。
實施例1一束經不對稱噴射驟冷、拉伸、經過光滑處理的4.5旦(5分特)的聚(對苯二甲酸乙二酯)的長絲以通常方法制得，未經過機械卷曲，所用的拉伸比約為2.8X，采用硅含量按織物重量計算約為0.3%的聚硅氧烷光滑劑，并以繩束形式在約175℃的溫度下進行松馳。該束狀絲被切斷成約32mm(約1.25英寸)的短纖維，并在約175℃再次松馳。在這一工藝中發展出實質上的三維卷曲，它是一種非化學方法得到的螺旋狀卷曲。將纖維成包壓成約12磅/立方英尺(約192公斤/立方米)的密度。
短纖維采用MastercleanR開松機(可以得自南卡羅來納州格林維爾的Wheels(威爾斯)區的約翰·D·霍林斯華斯(John D·Hollingsworth on wheels，Greenville，SC)，然后手工裝填至CMC均喂機(可得自紐約州梅登的蘭登機器公司(Rando Machine Company，Macedon，NY))的給棉箱部分。該機向工作機的全寬度均勻地輸入經開松的用以喂入的纖維。
如圖1所示的工作機是40英寸(1米)寬的梳理機(可以從南卡羅來納州格林維爾的wheels區的約翰·D·霍林斯華斯處得到)，經改進后具有下述基本元件(1)喂料輥12(直徑2.25英寸，即幾乎6cm)。帶有用于向刺輥11計量供給纖維的喂料板13。喂料輥的轉速由專門的直流電機與驅動裝置獨立控制。纖維的通過量由在規定的時間內通過工作機產出的成品重量來決定的。如圖所示喂料輥12是以反時針方向旋轉的。
(2)刺輥11(直徑9英寸，約2.3cm)用來將從喂料輥11與喂料板12間的空間輸送來的纖維移送給主錫林。在本例中，刺輥的轉速與主錫林成一定比例，即兩者使用同一機械驅動裝置。(這不是必須的，因為刺輥的獨立速度控制在100～950轉/分的寬廣范圍內，并已知它對小球的構形甚至它們的均勻性和/或密度都影響不大，刺輥針布為標準的24針/英寸2(約4針/厘米2)金屬針基。(可以從南卡羅來納州格林維樂的wheels區的John.D.Holling sworth處得到)。刺輥11與喂料輥12的轉向相同，但表面轉速較高。
(3)主錫林10的直徑為50英寸(約1.3米)，復以低密度針的針布(132針/英寸2，約20針/cm2)，針布的針具有作用適度的齒角(約25°正角)。(可以從南卡羅來納州格林維樂的wheels區的John.D.Hollingsworth處得到)。這是用于涂以聚硅氧烷光滑劑的纖維的最佳針布。這種針布允許高度光滑處理的纖維在具有均衡的三維表面形狀的情況下通過機構運轉嵌入針布的空隙時能夠布滿主錫林。但仍然暴露出足夠的金屬梳針以把纖維從刺輥上拉出而不使刺輥過載。主錫林10的轉向與刺輥11及喂入輥12相反。
(4)一組固定的摩擦表面元件14設置于主錫林10的圓周方向上。在本例中整個圓周面上復以肋網(可以從南卡羅納州格林維爾的Elliott(愛略特)金屬廠得到(Elliott Metal Works，Greenv ille，sc)。第一網15(有時稱作上背網)位于在通常的梳理機中標準的后罩板所處的位置。網15具有1/4英寸(約6mm)的肋間隔，包括34根三角形的肋，三角形的基底與主錫林10最接近，但與其間隔，該基底具有3/8英寸的(約10mm)的標稱寬度。下一個(頂部)網16具有11根直角基底的肋，肋寬1 1/2 英寸(約4cm)，間隙1/4英寸(6mm)。兩個網15與16基于它們的狹窄的肋間隔是我們曾用作標準網的加工網。下一個(前上)網17是定制的落料網，具有23根三角形肋，肋寬3/8英寸(約10mm)間距1/2英寸(約13mm)。其它的(前底與后底)網18與19是類似于上背網15的加工網。
在主錫林的圓周上所布置的這些網的形狀使得已切段的纖維被迫彼此擠緊并當呈平衡布滿狀態時(即處于恒穩態時)，開始在環繞主錫林的圓周空間內滾動。該平衡在10分鐘內出現。在此例中各網與主錫林的間隔調定在0.080英寸(約2mm)。這些間隙可以有限度地調整。并可以改變以控制纖維團的密度與尺寸。
如已指出的，肋網不僅僅是帶有可用于得出優良的纖維團成品的摩擦表面的固定元件。我們還成功地在如圖1所示的上背網、頂網與下背網的位置上采用光滑連續硬表面的元件。如裝上反向的針布則也可以采用實心針布元件，故它們的齒形針與在梳理機上所用的方向相反，而其針密度可以在寬廣的范圍內變動。(這時制造費用較采用光滑板為高)。雖然我們所使用的摩擦元件14是固定的，適應于我們所改進的該類型的梳理機的設計。但一些帶有可移動的摩擦元件的梳理機也可以按照本發明加以改進使用，例如帶有多個輥子或被皮帶驅動的蓋板元件的梳理機。
制成品的排出的控制由一個或更多的本發明的肋形落料網(具有適當寬度的肋間隔)執行，且按照梳理機通常的落料位置，它們被置于主錫林10上的上前與下前網的位置。這種落料位置是通常采用的但不是必然的，按照操作的設計與配置采用其它的落料位置也可以得到益處。當采用較下的網，例如網18，來進行落料時較寬的落料間隔更有效，因為在主錫林下方離心力得到重力的協作。在上前(落料)網17處，間隙如超過約半英寸(約13mm)時，就會造成纖維團從主錫林附近被推走的問題。我們也注意到游離的纖維在存在寬度達3英寸(8cm)的“窗口”時就可能隨所需的纖維團一起浮出，通常當目的在于有效地制造纖維團時，這種現象可能是不合乎需要的。但對于例如由Marcus所指出的粘合制品來說，可能希望得到圓形的纖維球與松散的粘合纖維的混合體，這時存在游離纖維反而有利。
若干變型可以被證明是有效的與所需的例如網與肋設計成類似于活動百葉的構思;采用可調的開口，如帶有附壁效應的設計可有助于用于從主錫林處移出纖維團的離心力作用。
對于實施例1，主錫林10的轉速被確定并控制在250轉/分，調節刺輥11的速度以提供一個按梳理機寬度約為80～90磅/米·小時(公制40公斤/小時·米)的正常纖維喂入率。刺輥11的轉速與主錫林匹配，經測量為180轉/分。從主錫林(針布)到周向摩擦元件14的間隔設定為0.080英寸(約2mm)。采用這些結構調整定位可以制成令人滿意的具有自由落下的松密度的纖維團，其均勻度合乎要求，經測量介于0.55至0.70磅/英尺3(約9至11公斤/米3)之間。
本發明的這些纖維團(記作INV)經測試并與可再膨松的市場上的纖維團(記作ART)作比較，后者是采用美國專利第4，618，531所述的現有技術的空氣滾動工藝由類似的纖維制作的。對它們的粘合力(牛頓)與它們的松密度，按高度(厘米)測量的松纖維團(不用于枕頭)進行測量。測量是在基本如美國專利第4618531上所述的0.01與0.2磅/英寸2(約相當于7與140公斤/米2)的負載下進行的。該纖維團與這種現有技術的纖維團在這些試驗條件下進行充分比較，其結果可見于表1。
表1粘合力 高度(厘米)(牛頓) 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實施例2四種不同的喂入纖維在開松后被喂入上述例1中所述的工作機，可以證明在基本相同的條件下可以由多種類型的機械卷曲的纖維制成球狀纖維團。所有四種不同的喂入纖維均由多工位市售紡絲機上的個別的工位上所提供的聚(對苯二甲酸乙二酯)聚合物紡成。每類型的足夠量的緒頭被共同裝在集束架上在低容量技術的牽伸機上形成適當的卷曲箱旦尼爾數。然后加以牽伸、機構卷曲、聚硅氧烷光滑處理(約含按織物重量計0.3%的硅)。在175℃溫度下進行回縮以將卷曲結構定型，固化光滑劑，再切成1.125英寸(約3cm)的具有以下特性的短纖維。
表2A品目 截面 單絲旦數 卷曲/英寸 (卷曲/厘米)SO 荷葉邊橢圓形 6.7 6.7 (2.6)T 三葉形(MR約2.0) 6.1 6.5 (2.5)RH 圓形(單孔) 6.1 5.2 (2.0)RS 圓形(實心) 6.2 5.4 (2.1)與例1相似的，該纖維團的粘合力與松密度經測量后與市場上的纖維團(ART)進行比較。這些測量值(在表2B中示出)指明在明顯變化的負荷下，按照其所用的纖維及其卷曲程度及其構形。其粘合力與松密度不及例1中的螺旋卷曲纖維那樣好。借助于變化工藝條件從這些不同纖維制成的纖維團產品的某些狀況可能得以改善。
表2B品目 粘合力 高度(厘米)(牛頓) 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實施例3在本例中喂入纖維由聚(對苯二甲酸乙二酯)紡成，單絲旦數為5.5(約6分特)，機械卷曲(約7個卷曲數/英寸或3個卷曲數/厘米)，類似地進行聚硅氧烷光滑處理(接織物重量含0.3%的硅)，纖維具有7孔(總空隙量為12%)，切成1.25英寸(約3厘米)的短纖維。該纖維先在MastercleanR開松機上被開松(如例1與例2中所述)，然后喂入纖維團制造裝置。
在本例中摩擦表面14的構形與在例1中所用的(及在圖1中所示的)有某些不同，但該裝置的其它方面如上文中所述。摩擦表面14隨刺輥順序起動，與主錫林上的針布具有間隔，我們知道擋板是全部光滑的或具有與正常梳理機方向相反的針布，故不與主錫林10上的針布的作用相抵觸。
表3編號 元件 間隔英寸(mm)15標準背板(9.5英寸－光滑) 0.08 215A 梳理弓形板(6英寸－72針／英寸2，反向) 0.01 0.2516A CardmasterR板(15英寸－光滑) 0.08 216B Elliott網(如例1中頂網)0.08 216C 梳理弓形板(7英寸－378針／英寸2反向) 0.01 0.2517落料網(如例1) 0.08 218前底網(如例1) 0.08 219后底網(如例1) 0.08 2主錫林10以270轉/分的轉速被驅動，而刺輥11轉速約為195轉/分。纖維喂入率應約每小時產生80-90磅的纖維團。這些纖維團很圓、易干用空氣輸送、甚至在用手反復擠壓后仍保持離散狀態。而雖然它們比例1中所述的纖維團明顯地具有更多的自由端。產品被吹入市售的標準尺寸的枕套中。所采用的充填(用纖維團)重量為22盎斯(625克)，與市售枕頭等重。故兩者憑目側即可評估。在新充填時和經過三次標準的重壓與洗滌循環后，可以發現膨松度與重新松開度與這種市售充填纖維團相比其降低是很微小的。
盡管著重的討論了加工圓球形纖維團的合意性，且已記明這對于填充的目的是極為理想的，但是我們的工藝與機器可以被用來制造圓形的或其它形狀的纖維團。如果需要的話例如可以是橢球形，為此要采用較高的針密度的針布并調整間隔。如果需要的話用我們的工藝與機器也可以制造堅硬的和更緊密的纖維球，因為我們的發明提供了操作上的機動靈活性。
權利要求
1.膨松圓形短纖維團，其平均尺寸約1至約15mm，平均密度低于約1磅/英尺3，基本由不規則纏繞的機械卷曲的合成短纖維組成，該短纖維切斷長度約為10至約60mm。
2.按權利要求1的纖維團，其中短纖維是經光滑處理的聚酯短纖維。
3.按權利要求1的纖維團，其中短纖維的單絲旦尼爾度為約4至15。
4.按權利要求1的纖維團，其中短纖維是空心的。
5.按權利要求1至4中任一項所述纖維團，其基本上由摻以低熔融度的粘合纖維的合成纖維混合物組成。
6.按權利要求5的纖維團，其中粘合纖維是皮/芯雙組份的，其鞘部為低融熔度粘合材料，而芯新為聚酯或類似的高熔融度成纖材料。
7.用于制備圓形纖維團的工藝，包括向復以梳理針布的旋轉的主錫林的周向表面上喂入一均勻薄層的短纖維，由此借助于上述針布該纖維向環繞該周向表面前進并被引導與多個摩擦表面相接觸，由此上述纖維形成纖維團并在該周向表面上滾動成圓形，其特征在于提供有至少一個與上述針布具有徑向間隔的弓形落料網，上述落料網具有開口，該開口的尺寸足以能使纖維團從開口通過，并以從上述開口冒出的方式進行落料。
8.按權利要求7的工藝，其中上述落料網具有其基底與上述針布呈徑向間隔的橫向肋條，上述開口是肋條之間的橫向空間。
9.用于制造圓形纖維團的工藝，包括向復以梳理針布的旋轉的主錫林的周向表面上喂入一均勻薄層的短纖維，提供多個與上述針布具有徑向間隔的基本呈弓形的摩擦表面，其中徑向間隔及上述摩擦表面和上述針布的摩擦特性及上述短纖維的喂入率均加以調整使得上述針布被可壓縮的纖維層布滿，由此膨松的圓形纖維團在上述針布與上述摩擦表面周向空間內形成，并對上述纖維團進行落料。
10.按權利要求9的工藝，其落料網的開口尺寸足以使纖維團從中通過并以此方式進行落料。
11.按權利要求10的工藝，其中上述落料網具備其基底與上述針布具有徑向間隔的橫向肋條，而上述開口是肋條間的橫向間隔。
12.按權利要求8或11的工藝，其中上述肋條是其基底與上述針布具有徑向間隔的三角形截面。
13.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中纖維通過位于錫林針布和與梳理針布具有徑向間隔的多個弓形擋板間的連續區間環繞該周向表面被連續輸送。
14.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中纖維通過位于錫林針布和多個具有肋間隔的橫向肋弓形網間的該周向表面被輸送。
15.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中至少上述摩擦表面中的一部分具有其齒向與主錫林旋向不相反的梳理針布。
16.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中借助于吸氣和/或吹送來對冒出的纖維團進行落料和輸送。
17.按權利要求16的工藝，其中圓形纖維團被吹入褥套及充填枕頭或其它被充填物。
18.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中短纖維以交叉疊放的層狀形成被喂向主錫林。
19.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中喂向主錫林的短纖維最初是成包的，但經開松后再喂向主錫林。
20.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中喂向主錫林的短纖維是經機械卷曲的。
21.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中喂向主錫林的短纖維具空心截面。
22.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中喂向主錫林的短纖維經光滑處理的。
23.按權利要求7至11中任一項的工藝，其中喂向主錫林的短纖維是聚酯填充纖維或其它高熔融度的纖維與低熔融度的粘結纖維混合后的混合體。
24.在一種短纖維梳理機上，包括有一個在其周向表面復蓋有梳理針布并能在非常接近手多個相配合作業的摩擦表面的情況下配合轉動的可旋轉主錫林，用于向主錫林喂入呈均勻薄層的短纖維的機構，及落料機構，其改進的特征為所摩擦表面與上述主錫林的周向表面上所復的梳理針布配合作業，使得纖維團借助于梳理針布與上述摩擦表面間的配合作業得以形成。以及包括具有足以使纖維團冒出的尺寸的開口的落料網的落料裝置。
25.按權利要求24的機器，其中上述配合作業的摩擦表面是與梳理針布具有徑向間隔的弓形擋板。
26.按權利要求24的機器，其中至少上述配合作業的摩擦表面的一部分具有其齒向與主錫林旋向不相反的梳理針布。
27.按權利要求25的機器，其中至少上述配合作業的摩擦表面的一部分具有其齒向與主錫林旋向不相反的梳理針布。
28.按權利要求24的機器，其中上述配合作業的摩擦表面是具有橫向肋條及橫向間隔的并與梳理針布具有徑向間隔的弓形網。
29.按權利要求24-17中任一項所述的機器，其中上述落料網具有其基底與上述針布具有徑向間隔的橫向肋，而上述開口是橫向肋間的橫向間隔。
30.按權利要求29的機器，其中上述肋條是其基底與上述針布具有徑向間隔的三角截面。
全文摘要
球狀或其它圓形形狀的纖維團，其密度可根據需要調整，其尺寸與密度具有良好的均勻性，可以從經機械卷曲的短纖維以及從螺旋卷曲的聚酯短纖維借助于改進的工藝與設備以高效率制得。
文檔編號D04H1/02GK1058818SQ9110360
公開日1992年2月19日 申請日期1991年4月12日 優先權日1990年4月12日
發明者阿德里安·C·施奈德, 喬治·L·沃恩 申請人:納幕爾杜邦公司