DE3824983A1

DE3824983A1 - Stretchable insulating textile material

Info

Publication number: DE3824983A1
Application number: DE3824983A
Authority: DE
Inventors: Jun Patrick H Carey; Jun Charles D Cowman
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1987-07-24
Filing date: 1988-07-22
Publication date: 1989-02-02
Also published as: JPS6440326A

Abstract

An elastically stretchable textile material with enhanced thermal insulating properties is produced by applying a thin coherent layer of microfibres to at least one surface of an elastically stretchable carrier web, such as a textile composed of crimped bicomponent fibres which are joined to one another at fibre intersection points.

Description

Die Erfindung betrifft streckfähige Textilmaterialien mit erhöhten Wärmeisoliereigenschaften, die insbesondere geeignet sind bei dünnen, enganliegenden Außenkleidungen, wie Skigarderobe, Handschuhen und Arbeitskleidung.The invention relates to stretchable textile materials with increased thermal insulation properties, in particular are suitable for thin, tight-fitting outer clothing, like ski wardrobe, gloves and work clothes.

Nichtgewebte wärmeisolierende, elastisch streckfähige Textilmaterialien werden in der US-PS 45 51 378 be schrieben. Obgleich diese Textilien gute Isoliereigen schaften und Komfort beim Tragen zeigen, verwirklicht die vorliegende Erfindung demgegenüber noch bessere Isoliereigenschaften. Textilien wie sie in der US-PS 45 51 378 beschrieben werden, können dabei eine Komponente der erfindungsgemäßen Textilien sein.Non-woven, heat-insulating, stretchable Textile materials are described in U.S. Patent 4,551,378 wrote. Although these textiles have good insulation properties and show comfort when wearing in contrast, the present invention is even better Insulation properties. Textiles such as those in US Pat. No. 4,551,378 a component can be described of the textiles according to the invention.

Ein anderes streckfähiges nichtgewebtes wärmeisolierendes Textilmaterial, welches gemäß einer Ausgestaltung eine nichtgewebte, aus dünnen miteinander laminierten Faserschichten gebildete Bahn enthält, mit Fasern aus Butylenterephthalat enthaltendem Polyester-Typ-Copolymer wird in der US-PS 44 38 172 beschrieben.Another stretchable non-woven heat insulating Textile material, which according to an embodiment a non-woven, made of thin laminated together Contains fiber layers formed with fibers from Polyester-type copolymer containing butylene terephthalate is described in US-PS 44 38 172.

Ein weiteres nichtgewebtes wärmeisolierendes Textil material mit Streckeigenschaften steht im Handel unter der Bezeichnung "Viwarm" von einem japanischen Her steller zur Verfügung. Das Material ist eine sprühgebundene, schwach punktgeheftete nichtgewebte Bahn aus einem Blendmaterial aus 1-Denier- und 3-Denier Einzelkomponenten- Polyesterfasern, wobei die 3-Denier-Faser eine ausreichende Kräuselfähigkeit besitzt, so daß Streck eigenschaften geschaffen werden. Das Produkt besitzt eine hohe "Leistungsreckung" (d. h. es erfordert eine große Kraft, um das Textilmaterial zu recken); es ver fügt jedoch nicht über eine solche Kombination von Wärmeisoliereigenschaften und niedriger Dichte, wie sie durch die vorliegende Erfindung zugänglich gemacht wird.Another non-woven heat insulating textile Material with stretch properties is available in the trade the name "Viwarm" from a Japanese Her available. The material is a spray-bound, weakly stitched nonwoven web from one Blend material made of 1-denier and 3-denier single component Polyester fibers, the 3-denier fiber a has sufficient curl, so that stretch properties are created. The product owns high "achievement stretch" (i.e. it requires a great force to stretch the textile material); it ver does not have such a combination of Thermal insulation properties and low density like them is made accessible by the present invention.

Ein weiteres Erzeugnis des Standes der Technik auf diesem Gebiet und insofern relevant, als es Fasermi schungen beschreibt, die in einigen Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung geeignet sind, wird in der US-PS 41 18 531 beschrieben. Dieses Patent erläutert Blend mischungen aus schmelzgeblasenen Mikrofasern und ge kräuselten Textilstapelfasern, die ein veredeltes Textil- oder Bahnmaterial mit hohem Isolierwert bilden.Another product of the prior art relevant in this area and insofar as it is Fasermi described in some configurations of the present invention are disclosed in U.S. Pat 41 18 531. This patent explains Blend blends of meltblown microfibers and ge ruffled textile staple fibers, which is a refined Form textile or web material with a high insulation value.

Die Erfindung stellt ein neues elastisch streckfähiges Textilmaterial (fabric) bereit mit einem überraschend hohen Isolierwert angesichts seiner relativen Dünne. Dieses Material kann wiederholt und reproduzierbar ohne Verlust seiner Wärmeisoliereigenschaften oder seiner Abmessungsintegrität gestreckt bzw. gereckt werden.The invention provides a new elastically stretchable Textile material (fabric) ready with a surprise high insulation value given its relative thinness. This material can be repeated and reproducible without Loss of its thermal insulation properties or its Dimensional integrity stretched or stretched.

Kurzum, das neue streckfähige Textilmaterial, das hier auch zuweilen als "Stretchgewebe" bezeichnet wird, enthält mindestens eine elastisch streckfähige faser haltige Trägerbahn mit im wesentlichen gleichförmigen Reckeigenschaften und trägt eine dünne kohärente (zu sammenhängende) Schicht aus Mikrofasern, die auf mindestens einer Oberfläche der Trägerbahn aufgezogen bzw. "gecoated" sind. Eine aufgezogene Schicht aus schmelzge blasenen Mikrofasern wird bevorzugt; wenn auf der Trägerbahn als dünne Schicht abgelagert, hat sie vorzugs weise ein Gewicht geringer als etwa 30 g/m²; sie erhöht dann die Wärmeisoliereigenschaften des Stoffes bzw. Gewebes sehr stark und fungiert als ein im wesentlichen integraler Teil des Textils, indem sie sich z. B. mit der Trägerbahn in dem Maße strecken und zusammenziehen läßt, wie sich letztere streckt und zusammenzieht; sie bleibt somit in Haftkontakt mit der Trägerbahn.In short, the new stretchable textile material that is here sometimes referred to as "stretch fabric" contains at least one elastically stretchable fiber containing carrier web with substantially uniform Stretching properties and contributes a thin coherent (too contiguous) layer of microfibers, which at least pulled onto a surface of the carrier web or are "coated". An applied layer of melted blown microfibers are preferred; if on the carrier web deposited as a thin layer, it has preference weight less than about 30 g / m²; it increases then the thermal insulation properties of the fabric or Fabric very strong and acts as an essentially integral part of the textile by z. B. with the Lets the carrier web stretch and contract to the extent how the latter stretches and contracts; she stays thus in contact with the carrier web.

Die Begriffe "Strecken" und "Recken" werden in der Erfin dungsbeschreibung synonym benützt.The terms "stretch" and "stretch" are used in the Erfin description used synonymously.

Es wird bevorzugt, daß die Wärmeisoliereigenschaften des Textils mindestens 20% größer sind als die Wärmeiso liereigenschaften der Trägerbahn allein und besonders bevorzugt ist dieser Wert um mindestens 50% größer.It is preferred that the thermal insulation properties of the Textiles are at least 20% larger than the thermal insulation lier properties of the carrier web alone and special this value is preferably greater by at least 50%.

Im folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung erläutert, wobei alle Merkmale, selbst wenn sie gemäß besonders bevorzugter Ausbildungen in Kombination mit anderen Merkmalen genannt werden, erfindungs gemäß auch in alleiniger Kennzeichnung bestimmte bevor zugte Ausgestaltungen darstellen.Preferred configurations of the Invention explained, all features, even if in combination according to particularly preferred training are called with other features, fiction according to certain also in sole labeling represent drawn configurations.

Erfindungsgemäß verwendete Trägerbahnen können ein elastisch streckfähiges Fasermaterial sein, bevorzugt ist es jedoch eine nichtgewebte Bahn aus Bikomponent fasern, die durch Fusion von Fasern an Kontaktpunkten miteinander gebunden sind und/oder in situ thermisch gekräuselt wurden, wie dies in der US-PS 45 51 378 beschrieben wird.Carrier webs used according to the invention can be a be elastically stretchable fiber material, preferred however, it is a non-woven web made of bicomponent fibers created by fusion of fibers at contact points are bonded together and / or thermally in situ were crimped, as in U.S. Patent 4,551,378 is described.

Die Trägerbahnen sollten im wesentlichen gleichförmige und niedrige Reckeigenschaften aufweisen, wie sie die in der vorgenannten Patentschrift beschriebenen Bahnen besitzen. Die Trägerbahn (und das fertige Textil der Erfindung) zeigen vorzugsweise im wesentlichen eine Erholung auf ihre ursprünglichen Dimensionen bzw. Ab messungen und Isoliereigenschaften nach wiederholter Ausdehnung um 40% über ihre ursprüngliche Abmessung hinaus. Wiederholt meint hier 10× oder mehr.The carrier webs should be substantially uniform and have low stretching properties, such as those in the above-described webs have. The carrier web (and the finished textile of the Invention) preferably show essentially one Recovery to its original dimensions or Ab repeated measurements and insulation properties Expansion by 40% over its original dimension out. Repeatedly means 10 × or more.

Es ist gewöhnlich erwünscht, daß die Schütt- bzw. Block dichte der Trägerbahn relativ niedrig gehalten wird, so daß gute Wärmeisoliereigenschaften geschaffen werden, während auch das Bahngewicht gering bleibt. Gewichte von etwa 30 bis 150 g/m² und Dichten im Bereich von etwa 0,005 bis 0,020 g/cm³ werden bei der Trägerbahn für die meisten Anwendungen im Kleidungssektor bevorzugt. Die Trägerbahnen, die in den Bahnen der Erfindung enthalten sind, weisen außerdem vorzugsweise Permeabilität auf und erleichtern hierdurch den Transfer von Feuchtigkeit durch die Gesamtstruktur hindurch. Ohne adäquate Per meabilität sammelt sich in dem Kleidungsstück Feuchtig keit an, und dies beeinträchtigt gegenläufig und nach teilig das Vermögen, den Kleidungsträger warm zu halten. Trägerbahnen sollten eine Permeabilität (wie eine Frazer-Permeabilität) von mindestens etwa 0,25 m³/sec/m² aufweisen (50 ft³/min/ft²) bei einem Strömungswider stand von 124 Pa (1/2 inch Wasserüberdruck). It is usually desirable for the bulk or block density of the carrier web is kept relatively low, so that good thermal insulation properties are created, while the web weight also remains low. Weights of about 30 to 150 g / m² and densities in the range of about 0.005 to 0.020 g / cm³ are in the carrier web for the preferred for most applications in the clothing sector. The Carrier webs included in the webs of the invention are preferably also permeability and thereby facilitate the transfer of moisture through the forest. Without adequate per Meability accumulates in the wet garment and this affects each other in the opposite direction and afterwards partly the ability to keep the clothing wearer warm. Carrier webs should have a permeability (such as a Frazer permeability) of at least about 0.25 m³ / sec / m² have (50 ft³ / min / ft²) with a flow resistance stood at 124 Pa (1/2 inch water pressure).

Die gecoateten Schichten aus Mikrofasern der Erfindung sind typischerweise zusammengesetzt aus Fasern mit einem mittleren Durchmesser von weniger als etwa 10 µm. Sie können hergestellt werden durch eine Reihe von Techni ken, einschließlich der Lösungsblas- oder Schmelzblas verfahren, aber vorzugsweise werden sie durch einen Schmelzblasprozeß hergestellt. Eine Anzahl von Polymer materialien kann zur Herstellung der Mikrofasern verwen det werden, einschließlich, aber keineswegs darauf beschränkt Polyethylen, Polypropylen, Polyethylen terephthalat (PET) und Polyurethane. Kombinationen solcher Polymeren können als Bikomponentenfasern verwendet werden, z. B. Polyethylen/Polypropylen oder Polypro pylen/Polyethylenterephthalat-Bikomponentfasern, wie sie in der US-PS 45 47 420 als Mikrofaserform beschrieben werden; in einigen Fällen sind sie auch als Faserblends einsetzbar. Die Strichgewichte bzw. Beschichtungsge wichte werden so gewählt, daß sich für den in Betracht gezogenen Anwendungszweck des fertigen Textils eine ausreichende Wärmeisolation ergibt, aber im allgemeinen liegen sie bei mindestens etwa 5 g/m² und vorzugsweise bei mindestens etwa 5 g/m² und vorzugsweise bei mindestens 10 g/m². Ein besonders bevorzugter Be reich, insbesondere bei schmelzgeblasenen Mikrofasern, liegt bei etwa 10-20 g/m².The microfiber coated layers of the invention are typically composed of fibers with one average diameter of less than about 10 microns. they can be manufactured by a number of techni ken, including solution blowing or melt blowing procedure, but they are preferably replaced by a Melt-blow process manufactured. A number of polymer materials can be used to manufacture the microfibers be included, but not in any way limited polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate (PET) and polyurethanes. Combinations such polymers can be used as bicomponent fibers be, e.g. B. polyethylene / polypropylene or Polypro pylene / polyethylene terephthalate bicomponent fibers as they in US-PS 45 47 420 described as a microfiber form will; in some cases they are also called fiber blends applicable. The coat weights or coating weights Weights are chosen so that they are considered drawn application of the finished textile provides adequate thermal insulation, but in general they are at least about 5 g / m² and preferably at least about 5 g / m² and preferably at least 10 g / m². A particularly preferred Be rich, especially with meltblown microfibers, is around 10-20 g / m².

Gekräuselte Textilstapelfasern können in den gecoateten Schichten auf Mikrofaserbasis in den erfindungsgemäßen Textilmaterialien enthalten sein, um eine erhöhte Qualität (loft) zu erreichen, aber im allgemeinen stellen die Mikrofasern mindestens 50 bis 60 Gew.-% der Beschich tung. Crimped textile staple fibers can be coated in the Microfiber-based layers in the inventive Textile materials can be included for increased quality to reach (loft), but in general represent the Microfibers at least 50 to 60 wt .-% of the coating tung.

Die erfindungsgemäß verwendeten Mikrofasern werden typischerweise mittels eines Schmelzblasverfahrens her gestellt, zum Beispiel durch das von Wente, Van A., im Aufsatz "Superfine Thermoplastic Fibers" in Industrial Engineering Chemistry, Bd. 48, S. 1342 ff. (1956) oder das in Report No. 4364 der Naval Research Laboratories, veröffentlicht am 25. Mai 1954 unter dem Titel "Manu facture of Superfine Organic Fibers" von Wente, Van A., Boone, C. D. und Fluharty, E. L. beschriebene Verfahren. Die Mikrofasern werden typischerweise direkt auf der Trägerbahn gesammelt, indem man beispielsweise die Bahnen in einen Luftstrom aus den Fasern zwischensetzt. Die Trägerbahn kann entweder in entspannter oder in gedehnter Konfiguration gehalten werden. Mikrofasern oder Gemische von Mikrofasern und Textilstapelfasern sind in der Lage, in die Bahn zu einem größeren Ausmaß einzudringen, wenn sich die Bahn in gestreckter Konfigu ration befindet und stärker mechanisch verflochten wird, aber eine gute Verflechtung wird auch im entspannten Zustand erreicht. Schmelzgeblasene Mikrofasern besitzen eine gute Anpaßbarkeit und werden mit der Trägerbahn gut verflochten, so daß sie an der Bahn gerade mit der richtigen Verflechtung haften bleiben.The microfibers used according to the invention are typically using a meltblowing process provided, for example, by that of Wente, Van A., im "Superfine Thermoplastic Fibers" attachment in industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, pp. 1342 ff. (1956) or that in Report No. 4364 from Naval Research Laboratories, published on May 25, 1954 under the title "Manu facture of Superfine Organic Fibers "by Wente, Van A., Boone, C.D. and Fluharty, E.L. The microfibers are typically placed directly on the Carrier web collected by, for example, the Intermediate webs in an air flow from the fibers. The carrier web can either be relaxed or in stretched configuration. Microfibers or mixtures of microfibers and textile staple fibers are able to get on the train to a greater extent to penetrate when the web is in a stretched configuration ration and is more mechanically intertwined, but a good interweaving is also in the relaxed Condition reached. Have meltblown microfibers good adaptability and become good with the carrier web intertwined, so that they are just on the web with the correct interlocking.

Die Erfindung wird anhand der folgenden nichtbeschrän kenden Beispiele weiter erläutert.The invention is not limited by the following kenden examples further explained.

Examples 1 to 6

Eine Reihe von erfindungsgemäßen Textilmaterialien (fabrics) wurde hergestellt unter Verwendung einer elastisch streckfähigen nichtgewebten Bahn mit einem 34 g/m²- Grundgewicht (siehe US-PS 45 51 378) als Träger bahn. Die Bahn wurde hergestellt aus stark exzentrischen Bikomponent-Stapelfasern des Hülle-Kern-Typs mit Poly propylenkern und Polyethylenhülle (Chisso ES-Fasern, erhältlich von Chisso Corporation, Osaka, Japan). Schmelzgeblasene Polypropylenmikrofasern als Coating schicht wurden auf die Trägerbahn aufgebracht, indem die Trägerbahn unter leichter Spannung um einen Teil der Sammelrotationstrommel einer Schmelzblas-Apparatur zuge führt wurde, ähnlich der in der US-PS 41 18 531 be schriebenen Vorrichtung, worauf in vorliegender Be schreibung ausdrücklich Bezug genommen wird. Bei der Herstellung einer Reihe von Proben kann ein Bereich der Beschichtungsgewichte und Sammler/Preßkopf-Abstände zur Anwendung, so wie sie in Tabelle I beschrieben wird.A number of textile materials according to the invention (fabrics) was manufactured using a elastic stretchable nonwoven web with a 34 g / m² Basis weight (see US-PS 45 51 378) as a carrier train. The track was made from highly eccentric Bicomponent staple-core type fibers with poly propylene core and polyethylene cover (Chisso ES fibers, available from Chisso Corporation, Osaka, Japan). Melt-blown polypropylene microfibers as a coating layer were applied to the carrier web by the Carrier web under slight tension around part of the Collective rotary drum of a meltblowing apparatus was carried out, similar to that in US Pat. No. 4,118,531 wrote device, whereupon in the present Be writing is expressly referenced. In the Manufacturing a range of samples can be a range of Coating weights and collector / press head distances Application as described in Table I.

Tabelle I Table I

Example 7

Ein erfindungsgemäßes Textilmaterial, ähnlich dem des Beispiels 4 wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß Polyethylenterephthalat-Stapelfasern von 6 Denier und 3,8 cm Länge (unter Benutzung der in der US-PS 41 18 531 beschriebenen Apparatur) in die gecoatete Schicht in einer Menge von 8 g/m² zusätzlich zu den Mikrofasern von 16 g/m² inkorporiert wurde. Das fertige Material wies eine Dicke von 0,44 cm und einen clo-Wert von 0,826 auf, was einer Dickenzunahme von 100%, einer clo-Zunahme von 142,9% und einem clo/cm-Wert von 1,88 entsprach. A textile material according to the invention, similar to that of Example 4 was made, except that 6 denier and polyethylene terephthalate staple fibers 3.8 cm in length (using the one in US Pat. No. 4,118,531 described apparatus) in the coated layer in an amount of 8 g / m² in addition to the microfibers from 16 g / m² was incorporated. The finished material pointed a thickness of 0.44 cm and a clo value of 0.826, which is a 100% increase in thickness, a clo increase in 142.9% and a clo / cm of 1.88.

Examples 8 to 11

Eine Reihe von erfindungsgemäßen Textilmaterialien wurde hergestellt unter Verwendung einer Trägerbahn wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß letztere ein Basisge wicht von etwa 40 g/cm² aufwies. Schmelzgeblasene Nylon- Mikrofaser-Beschichtungen wurden auf die Trägerbahn unter Anwendung der in Tab. II beschriebenen Bedingungen und Erhalt der angegebenen Ergebnisse aufgebracht. A number of the textile materials of the invention were made using a backing sheet as in Example 1, except that the latter had a basis weight of about 40 g / cm². Melt-blown nylon microfiber coatings were applied to the carrier web using the conditions described in Table II and obtaining the results reported.

Examples 12 to 15

Eine Reihe von Textilmaterialien der Erfindung wurde hergestellt unter Anwendung einer wie in Beispiel 1 beschriebenen Trägerbahn mit der Ausnahme, daß sie ein Basisgewicht von etwa 43 g/m² aufwies. Schmelzgeblasene Polyethylenterephthalat(PET)-Mikrofasern wurden unter Bedingungen und mit Ergebnissen, wie sie in Tab. III zusammengefaßt sind, auf die Trägerbahn aufgecoated. A number of the textile materials of the invention were made using a backing sheet as described in Example 1, except that it had a basis weight of about 43 g / m². Melt-blown polyethylene terephthalate (PET) microfibers were coated onto the carrier web under conditions and with results as summarized in Tab. III.

Examples 16 to 18

Eine Reihe von erfindungsgemäßen Textilmaterialien wurde unter Verwendung einer Trägerbahn wie in den Beispielen 1-6 hergestellt mit Ausnahme, daß sie ein Basisgewicht von etwa 84,4 g/m² aufwies. A number of the textile materials of the invention were made using a backing sheet as in Examples 1-6 except that it had a basis weight of about 84.4 g / m².

Claims

1. Elastic stretchable textile material made of at least one elastically stretchable carrier web with substantially uniform stretching properties, characterized in that a thin, coherent layer of microfibers is applied to at least one surface of the carrier web.

2. stretchable textile material according to claim 1, characterized in that the drawn microfibers shifts an average weight less than has about 30 g / m².

3. stretchable textile material according to claim 1, characterized in that the drawn microfibers layers an average weight between about 10 and has about 30 g / m².

4. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 3, characterized in that the up drawn microfiber layer generated by meltblowing Contains microfibers.

5. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 4, characterized in that the micro fibers have an average diameter of less than 10 µm exhibit.

6. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 5, characterized in that the micro fibers curled in the microfiber layer Staple fibers in an amount up to 35 wt .-% of the Layer included.

7. Stretchable textile material according to one of the An Proverbs 1 to 6, characterized in that the carrier web is made of non-woven material and crimp contains fibers.

8. stretchable textile material according to claim 7, characterized in that fibers within the carrier at spaced locations are bound together.

9. Stretchable textile material according to one of the An Proverbs 1 to 6, characterized in that the carrier a nonwoven web made of bicomponent fibers holds by fusing fibers at contact points bound and thermally crimped in situ in the web are.

10. Stretchable textile material according to one of the An Proverbs 1 to 9, characterized in that the carrier textile a mass density between about 0.005 and about 0.020 g / cm³.

11. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 10, characterized in that on both Surfaces of the carrier web have a microfiber layer will be carried.

12. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 11, characterized in that a second elastic stretchable fiber web above the drawn layer of microfibers is arranged.

13. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 12, characterized in that the Trä permeability of at least about 124 Pa points.

14. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 13, characterized in that the micro fibers are contained in a sufficient amount, thus the thermal insulation properties of the textile are at least 20% larger than the thermal insulation properties of the carrier web.

15. Stretchable textile material according to one of the An sayings 1 to 14, characterized in that the micro fibers are contained in a sufficient amount, thus the thermal insulation properties of the textile are at least 50% larger than the thermal insulation properties of the carrier web.