本发明涉及棉和聚酯共聚粘合纤维的混合物及其用该混合物制得的层状制品。层状制品用热粘合工艺来制备;它们能持久地承受反复洗涤的冲击力。混合物是高膨松和低密度的。 87年8月11日公布的US P4，685，914（个人用品）指出把吸附纤维和粘合性纤维的混合物热熔粘合制造吸附性衬垫。吸附性纤维可以是木浆、粘胶、醋酸纤维素、亚麻、大麻、黄麻、苧麻、棉花及其类似物。粘合纤维是聚酯。一种衬垫，采用聚酯短纤维和聚酯粘合纤维的混合物以及丙烯纤维和聚酯粘合纤维的混合物，约有20-25%的粘合纤维，并在约315°F下粘合。
欧洲专利公开227，914则指出把外表熔化的热塑性纤维均匀分散在棉纤维中抹平成为粘接的棉毡。热熔粘合温度250°F。
日本专利公开J60029182A（Toray）和J60040239A（Kanegafuchi），（可以文摘形式得到），指出了制造一种纤维混合物;采用加热装置热熔粘合混合物纤维可从下列相对高熔点材料中选择，包括聚酯、聚丙烯、聚丙烯酸、棉、羊毛、大麻，粘胶及其类似物;粘合纤维包括共聚酯，聚烯烃及其类似物。
88年9月6日公布的USP4，769，022（3M）指出层状物的制备方法，即把50/50（wt.）的棉/聚酯混合物在285°F下加热20秒。
W.K.Kwok等人在88年6月的无纺布工业上发表的题为“用于热熔粘合无纺织物的聚酯短纤维”则指出个别聚酯粘合纤维制品能被用来制造纤维的热熔粘合混合物。棉花不被认为是用于混合物的优选纤维。
本发明提供一种可热熔粘合的纤维混合物，其由75-85（wt）%的棉和15-25（wt）%的对苯二酸/间苯二酸乙二醇共聚酯组成均匀混合物，共聚酯由60-80（摩尔）%的对苯二酸酯和20-40（摩尔）%间苯二酸酯组成，共聚酯的熔点230-340°F。
本发明还包括对上述混合物进行热熔粘合的工艺，即，把混合物在230-390°F下加热20-100秒，无压力。本发明还包括一种层状制品，它是由上述工艺制成的，其密度为0.014-0.038克/（cm）3，它能经受反复洗涤地冲击力。
本发明指出关于在包括共聚酯粘合纤维的其它纤维的混合物中采用棉纤维。尽管事实上混合物含不能热熔的棉纤维，它还包括可热熔的粘合性纤维，能被加热并熔融使相邻纤维之间产生粘合点。本发明描述了采用棉短纤制造优质低密度和优良耐久性的改进的层状制品的方法。
棉短纤可从任何商品渠道得到，可以是洗净的也可以是未洗净的，可以是漂白过的也可以是原纤。对本发明的目的，棉纤维也指木浆和再生纤维素，如粘胶。
用于实施本发明的优选的共聚酯是乙二醇与对苯二酸和间苯二酸混合物按一定摩尔比缩聚制得的共聚酯。该共聚酯有摩尔比为70/30的对苯二酸酯/间苯二酸酯，其熔点约288°F，发粘点约194°F。由这种共聚酯制得的纤维作为热粘合性纤维，并且必须使其熔点低于棉纤维变色温度，还必须能与棉短纤熔融粘合。
用于本发明的纤维是采用混合物形式，必须选择混合物中的纤维以使混合物转变成耐久性层状物时能互相作用。互相作用的重要因素之一是确定棉纤维和粘合纤维的相对尺寸。棉纤维的旦尼尔应为1.0-1.8，优选约1.6，业已发现长度为0.8-1.5英寸是合适的。粘合纤维的旦尼尔与棉短纤相似，但如果它们必须有点不同，则它们的旦尼尔数应该是棉短纤维的0.75-2.7倍。粘合性纤维的长度范围是0.5-3英寸;但在指定的混合物中优选的是粘合性纤维的长度是棉短纤维长度的0.75-2倍。
棉纤维和共聚酯纤维可用任何商业化混合设备进行粘合。当然，纤维混合也可由任何其它有效办法完成，仅要求所提供的混合物是不同纤维的均匀混合物。
应该指出的是本发明混合物没有单单限制为棉纤维和共聚酯纤维。如果出于任何理由的考虑和需要，其它纤维可被加入到混合物中。其它纤维能完成特殊功能或仅作为填充材料存在。其它纤维可以是空心，或实心，有机或无机，天然或合成的。不是纤维的其它添加材料可以加到混合物中，如填料、着色剂、香料、抗菌剂、膨胀剂、耐火剂、抗静电剂等。在有添加材料的情形下，已经发现它们通常的用量为混合物总重量的0.1-20%。在添加能在混合物中完成特殊功能的辅助纤维时，纤维数量应按所要求的目的选择。
本发明混合物包括混合物纤维总重量的15-25%的共聚酯粘合纤维。已经确定用少于15%共聚酯粘合纤维制造的混合物不能形成在任何条件下有足够耐久性的粘接，而用大于25%的共聚酯纤维制成的混合物生产出的粘合层状制品表现出较差的耐洗性。含有15-25%共聚酯粘合纤维的混合物能生产出很优良的耐久性的层状制品。正如现有技术公开的那样，粘合性材料仅需要作为粘合性纤维的表面成份存在就可以了，例如皮芯双组份纤维的皮层成份。纤维的其余部分或芯层可以是高熔点的，在低熔点材料热熔完成它的粘合功能后剩余的纤维构成桥架结构。这类双组份粘合纤维已经公开，例如，在USP3，589，956和USP4，068，036中应理解成为这是取得使用双组份纤维的最佳结果。对某比例进行适当调整是可取的，这样做是为优化使用混有棉纤维的单组份粘合纤维时相应的那些优选比例。
混合物可以以单层形式或多层形式来制成本发明的层状制品。典型地，在移动输送平板上按所需层状物之厚度交错叠放数层片状或网状混合物形成层状制品。正如USP3，290，704公开的那样。经过上述工序后，在大于等于粘合纤维的粘合温度下加热层状制品，这样，粘合纤维软化并把它们和层状制品中的棉纤维粘合在一起。加热可由敞式烘箱、空气转鼓式烘箱、红外加热器、幅射加热器等装置提供。加热不应超过棉纤维开始变色的温度，约390°F，最好低一些。加热温度应尽量低一些;基于这样的原因，重要的是使用低熔点的共聚酯，在实际操作中，360-380°F的粘合温度是高的。用于粘合纤维软化和粘合的加热时间应该是充足的-通常为20-100秒，有可能的话，适当长些。由于试图使制成的层状制品有尽可能低的密度，通常加热时不对层状制品施加压力。但是，为满足特别目的而不考虑层状制品密度，层状制品也可能在施加一定压力下加热制得。
本发明层状制品常用于填充用纤维，绝缘衬垫，弹性软垫等。通常把层状制品做成密度0.018-0.038g/cm3。正如指出的那样，把总的断裂功调整到大的数值，这些层状制品表现出优良的可洗性和高的强度。可洗性是通过测量自动洗涤机和干燥过程中层状制品的耐洗性得到的。已经发现由于纤维之间粘合不够而使含太少粘合纤维的层状制品在洗涤时离散，由于太粘和太脆而使含太多粘合纤维的层状制品起绉和断裂。洗涤后本发明层状制品性能的表现优于同样条件同种材料但共聚酯粘合纤维多于25%少于15%制成的层状制品。测定这些质量指标的试验方法如下列出：
试验方法
旦尼尔-长丝的旦尼尔可从它的基本共振频率来计算，在张力条件下改变频率振动2-4cm长的长丝来确定其旦尼尔。（ASTM D1577-66，part 25，1968）。
密度-层状制品密度的确定采用对已知体积的层状制品称重的方法。
粘合温度-参照[Beaman and Cramer，J.Polymer Sclence 21，Page 228（1956）]描述的方法测定纤维的粘合温度。电加热-黄铜块使黄铜块温度缓慢升高。在适宜张力下把纤维试样悬挂于玻璃棒之间并置于黄铜块上面接近黄铜块表面。棒间部份用200克黄铜压向黄铜块并与加热了的黄铜块连续接触5秒钟。当去掉重量后纤维与黄铜块表面至少粘合2秒钟时黄铜块的温度就是粘合温度。
断裂功-校正的总的断裂功来测量本发明纤维的层状制品的强度。按ASTM D885-85确定校正的总的断裂功，ASTM D885-85如下所述：
层状制品试样切成1英寸宽7英寸长，十块试样按机器长度方向切，另十块按横向长度切。试样在75°F55%相对湿度下平衡2小时。
每块试样固定在强力试验机隔距为5英寸夹头上;拉伸后的试样其结果记录在试验机绘出的应力应变曲线上。
断裂功的计算公式公下：
断裂功，m-1bf＝A×F×E
其中
A＝负荷拉伸曲线下的面积，英寸2
F＝曲线图的加载范围因子，英寸
E＝每英寸曲线图试样伸长的伸长范围因子，英寸，
断裂功是十个试样的平均值。测定机器方向和横向的断裂功。总的断裂功是机器方向断裂功和横向断裂功之和。
总的断裂功除以每平方码的基本重量（盎司）计算出校正的总断裂功。按照本发明的目的，可接受的层状制品应表现出的校正的总断裂功大于2英寸-磅/OZ/Yd2。
洗涤后的外观-本发明层状制品最重要的质量指标是层状制品对洗涤冲击力的耐久性。对该耐久性的实验按AATCC试验方法135-1987（AATCC stand for American Association of Textile Chemists and Colorists）。在进行这个试验中，需要对3块8×8英寸的层状制品的每块进行试验。按AATCC操作规程，洗涤是在自动洗涤机和干燥机中进行，其中对标准样或棉纤试样进行洗涤，棉试样在加压4磅下进行干燥。为了完成该试验，总共需洗5次，干燥5次。
按外观把试样定为1-4级，1级最差-有纤维互相结团并且呈现不规则-4级最好-有类似于未洗涤试样的规则的优良外观。按本发明的要求，外观为2.5级的层状纤维被认为是可接受的。
实例1
制备混合物-该实例中，纤维混合物按本发明叙述的那样制得。
所用棉短纤维是洗净和漂白的，旦尼尔约1.6，平均长度约1.1英寸（0.8-1.5英寸）。
所用共聚酯粘合纤维有乙烯和70/30摩尔的对苯二酸酯和间苯二酸酯基，粘合温度194°F，溶点288°F。粘合纤维旦尼尔约为3，平均长度约1.5英寸。
混合棉纤维和共聚酯纤维，混合是在商业上出售的敞式混合器中进行，以使混合均匀，在几个周期的每个中，粘合纤维的含量有变化。
几个周期被列在实施例后的表中。
实例2
制备层状制品-在该实例中，来自例1的混合物被热熔粘合生成本发明的层状制品。
来自例1的混合物在梳毛机前部40英寸的罗拉上梳理生成连续网状物，网状物交叠成连续的层状制品，其基本重量3～8盎司/码2。
把层状制品放在输送机上并以不同的速度和温度通过2米长的空气烘箱。热熔粘合的温度和速率是230-420°F和1.3-5米/分钟。
试验层状制品的校正总断裂功和层状制品的外观。试验结果在表Ⅰ中。
表Ⅰ
周期 粘合 粘合 基重 校正总的断裂功 外观
温度 速度 OZ/yd2横向+机器方向＝总和
m/min
粘合 10%
1 300 1.29 4.5 0.624 0.710 1.334
2 310 1.29 4.2 1.016 0.875 1.892
3 320 1.29 4.2 1.062 0.914 1.977 2.3
4 330 1.29 4.1 1.211 1.158 2.369
5 340 1.29 4.1 1.371 1.163 2.534
6 350 1.29 4.3 1.057 1.083 2.139 2.2
7 360 1.29 3.9 1.227 1.427 2.653
8 370 1.29 4.0 1.459 1.760 3.218
9 370 2.26 4.1 1.171 1.070 2.242
10 370 5.00 5.3 0.505 0.515 1.020
11 380 1.29 4.6 1.509 1.553 3.061 2.3
12 390 1.29 4.1 1.988 1.388 3.376
13 400＊1.29 4.0 1.470 1.639 3.110
14 410＊1.29 4.8 1.494 1.824 3.317 2.3
15 420＊1.29 4.6 1.730 1.853 3.583
16 420＊2.26 4.4 1.588 1.567 3.156 2.2
17 420＊3.10 4.0 1.743 1.946 3.688 2.5
18 420＊5.00 4.6 0.809 0.809 1.618 2.7
粘合 20%
19 280 1.29 3.9 1.249 1.454 2.703
20 290 1.29 5.0 1.085 0.963 2.048 2.8
21 300 1.29 4.8 1.435 1.160 2.595
22 310 1.29 4.4 1.611 1.507 3.118
23 320 1.29 5.2 1.281 1.278 2.559 3.5
24 330 1.29 5.0 1.745 1.431 3.176
25 340 1.29 4.7 1.736 1.890 3.626
26 350 1.29 4.5 1.893 2.304 4.197 2.2
27 360 1.29 4.0 2.352 2.266 4.619
28 370 1.29 4.7 2.206 2.471 4.678
29 380 1.29 4.5 2.408 2.383 4.791 3.5
30 390 1.29 4.2 2.806 2.466 5.273
31 400＊1.13 4.3 2.353 2.146 4.499
32 410＊1.29 4.1 3.281 2.935 6.216 3.5
33 420＊1.29 4.5 3.063 3.193 6.256
34 420＊2.26 4.9 2.372 2.485 4.857 3.0
35 420＊3.10 5.2 2.032 1.964 3.996 2.8
36 420＊5.00 4.4 1.789 1.514 3.302 3.2
粘合 38%
37 230 1.29 7.6 0.892 0.772 1.665 1.3
38 237 1.29 5.1 0.992 0.945 1.938
39 240 1.29 4.6 1.037 1.085 2.122
40 240 1.29 7.3 1.145 1.015 2.161
41 250 1.29 4.3 1.044 1.005 2.049
42 260 1.29 4.2 0.769 1.277 2.047 3.2
43 270 1.29 4.3 1.219 1.294 2.513
44 280 1.29 3.8 1.646 1.608 3.254
45 290 1.29 3.9 1.333 1.517 2.849 2.0
46 300 1.29 5.5 1.408 1.481 2.889
47 310 1.29 5.3 1.636 1.461 3.097
48 320 1.29 5.5 1.372 0.849 2.221 2.3
49 330 1.29 5.6 1.481 0.886 2.368
50 340 1.29 5.5 1.706 1.154 2.860
51 350 1.29 5.3 2.031 1.601 3.632 2.3
52 360 1.29 5.1 1.963 1.564 3.527
53 370 1.29 5.4 2.650 2.092 4.742
54 380 1.29 5.2 2.294 2.410 4.704 3
55 390 1.29 4.7 3.215 2.810 6.025
56 400＊1.29 4.9 2.910 2.888 5.797
57 410＊1.29 4.9 6.620 5.012 11.632
58 420＊1.29 5.2 2.879 2.957 5.836 2.8
59 420＊2.26 6.4 2.298 1.656 3.954 3.2
60 420＊5.00 5.2 1.616 1.477 3.093 2.8
＊表示：在加工期间温度太高棉纤维变色。