專(zhuān)利名稱(chēng)：具有可逆熱性質(zhì)的多組分纖維及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可逆熱性質(zhì)增強(qiáng)的合成纖維。本發(fā)明尤其涉及包含相變材料的多組分纖維和通過(guò)熔融紡絲法或溶液紡絲法形成此纖維。
背景技術(shù)：
許多織物由合成纖維制成。通常用兩種方法制造合成纖維溶液紡絲法和熔融紡絲法。溶液紡絲法一般用于形成丙烯酸系纖維，而熔紡法一般用于形成耐綸纖維、聚酯纖維、聚丙烯纖維、和其它相似類(lèi)型的纖維。公知耐綸纖維包含以存在酰胺基-CONH-為特征的長(zhǎng)鏈合成聚酰胺聚合物，聚酯纖維包含有至少85％(重)取代芳族羧酸單元的酯的長(zhǎng)鏈合成聚合物，聚丙烯纖維包含有至少85％(重)烯烴單元而且典型地有約40000或更高的數(shù)均分子量的長(zhǎng)鏈合成結(jié)晶聚合物。
熔紡法特別重要，因?yàn)橛糜诩徔椆I(yè)的大部分合成纖維通過(guò)此技術(shù)制造。熔紡法一般涉及使熔融的聚合物材料通過(guò)稱(chēng)為紡絲板的裝置從而形成多個(gè)單合成纖維。形成后，可將所述合成纖維集合成股或切成短纖維。合成纖維可用于制造針織、機(jī)織或非織造織物，也可將合成纖維紡成紗線后再用于織造或針織過(guò)程形成合成織物。
已在單組分丙烯酸系纖維中摻入相變材料使纖維本身以及由其制成的織物具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)。這很容易實(shí)現(xiàn)，部分原因是形成丙烯酸系纖維的溶液紡絲法典型地伴有較高的揮發(fā)性物質(zhì)(例如溶劑)含量。但在熔紡合成纖維中摻入相變材料則問(wèn)題較多，因?yàn)槿奂彿ㄒ话悴淮嬖诨虿恍枰邠]發(fā)性物質(zhì)含量。以前在熔紡合成纖維中摻入相變材料的嘗試典型地涉及使包含相變材料的微膠囊與標(biāo)準(zhǔn)纖維級(jí)熱塑性聚合物混合形成共混物，然后將此共混物熔紡形成單組分合成纖維。此類(lèi)嘗試一般導(dǎo)致所述微膠囊在纖維內(nèi)的分散不充分、纖維性能差、而且加工性能差，除非使用低濃度的微膠囊。但使用低濃度的微膠囊難以實(shí)現(xiàn)正常使用相變材料所帶來(lái)的所要可逆熱性質(zhì)的增強(qiáng)。
在此背景下需要開(kāi)發(fā)包含相變材料的多組分纖維。

發(fā)明內(nèi)容
第一創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的多組分纖維。一典型實(shí)施方案中，所述多組分纖維可包括由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形成的纖維體，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含分散在其中的調(diào)溫材料。
另一典型實(shí)施方案中，所述多組分纖維可包括含第一聚合物材料和分散在第一聚合物材料內(nèi)的調(diào)溫材料的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。所述多組分纖維可還包括含第二聚合物材料的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，其中所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件與所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件接合。
再另一典型實(shí)施方案中，所述多組分纖維可包括含調(diào)溫材料的芯部分。所述多組分纖維可還包括包圍所述芯部分的皮部分。
第二創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維。一典型實(shí)施方案中，所述纖維可包括基本上貫穿所述纖維整個(gè)長(zhǎng)度且包含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物的至少一個(gè)內(nèi)構(gòu)件。外構(gòu)件可包圍所述內(nèi)構(gòu)件而構(gòu)成所述纖維的外部，其中所述外構(gòu)件包含第二聚合物材料。
第三創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種皮芯型纖維。一典型實(shí)施方案中，所述皮芯型纖維可包含位于所述纖維內(nèi)且基本上貫穿所述纖維整個(gè)長(zhǎng)度的芯部分，其中所述芯部分包含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物。所述皮芯型纖維可還包括構(gòu)成所述纖維的外部且包圍所述芯部分的皮部分，其中所述皮部分包含第二聚合物材料。
第四創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種海島型纖維。一典型實(shí)施方案中，所述海島型纖維可包括多個(gè)位于所述纖維內(nèi)且基本上貫穿所述纖維整個(gè)長(zhǎng)度的島部分，其中所述島部分都相互分離且包含島聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物。所述海島型纖維可還包括構(gòu)成所述纖維的外部且包圍每個(gè)島部分的海部分，其中所述海部分包含海聚合物材料。
第五創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維的制造和加工方法。一典型實(shí)施方案中，所述方法包括使調(diào)溫材料與第一聚合物材料混合形成共混物，和在纖維擠出設(shè)備的紡絲頭組合體內(nèi)使所述共混物與第二聚合物材料組合從而使所述第二聚合物材料包圍所述共混物。所述方法可還包括將所述共混物和所述第二聚合物材料從所述紡絲頭組合體的紡絲板中擠出從而形成有由所述第二聚合物材料形成的外構(gòu)件并包圍由所述共混物形成的內(nèi)構(gòu)件的纖維。
第六創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維的制造方法。一典型實(shí)施方案中，所述方法包括形成多種單獨(dú)的共混物，其中每種共混物都包含調(diào)溫材料和第一聚合物材料，和在纖維擠出設(shè)備的紡絲頭組合體內(nèi)使所述多種單獨(dú)的共混物與第二聚合物材料組合從而使所述第二聚合物材料包圍所述多種單獨(dú)的共混物。所述方法可還包括將所述多種單獨(dú)的共混物和所述第二聚合物材料從所述紡絲頭組合體的紡絲板中擠出從而形成有由所述第二聚合物材料形成的外構(gòu)件并包圍由所述多種單獨(dú)的共混物形成的多個(gè)內(nèi)構(gòu)件的纖維。
第七創(chuàng)新方面，本發(fā)明涉及一種織物。一典型實(shí)施方案中，所述織物可包括混紡在一起的多根纖維，其中至少一根纖維表現(xiàn)出增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)。所述纖維可包括含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物的至少一個(gè)內(nèi)構(gòu)件，其中所述內(nèi)構(gòu)件基本上貫穿所述纖維的整個(gè)長(zhǎng)度。所述纖維可還包括構(gòu)成所述纖維的外部且包圍所述內(nèi)構(gòu)件的外構(gòu)件，其中所述外構(gòu)件包含第二聚合物材料。
另一典型實(shí)施方案中，所述織物可包括混紡在一起的多根纖維，其中至少一根纖維表現(xiàn)出增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)。所述纖維可包括由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形成的纖維體，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含分散在其中的調(diào)溫材料。


為更好地理解本發(fā)明的性質(zhì)和目的，應(yīng)結(jié)合附圖參考以下詳述。
圖1示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的各種典型多組分纖維的放大橫斷面視圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的一典型皮芯型纖維的三維視圖。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的另一典型皮芯型纖維的三維視圖。
圖4示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的一典型海島型纖維的三維視圖。
圖5示出用于按本發(fā)明一實(shí)施方案形成多組分纖維的典型纖維擠出裝置。
圖6示出如實(shí)施例1中所述生產(chǎn)的六種皮芯型纖維的各種性能和生產(chǎn)參數(shù)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及包含一或多種相變材料的多組分纖維及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的多組分纖維具有吸收或釋放熱能以減小或消除熱流的能力。此外，此類(lèi)多組分纖維還可表現(xiàn)出改進(jìn)的加工性能(例如在制造纖維或由其制成的產(chǎn)品的過(guò)程中)、改進(jìn)的強(qiáng)度、改進(jìn)的纖維內(nèi)相變材料的可容度、或相變材料的填充量更高。所述多組分纖維可用于或摻入各種產(chǎn)品使所述產(chǎn)品具有調(diào)熱性同時(shí)具有改進(jìn)的強(qiáng)度。例如，按本發(fā)明實(shí)施方案的多組分纖維可用于紡織品(例如織物)、服裝(例如戶外服裝、干式潛水裝、和防護(hù)服)、鞋類(lèi)(例如短襪、靴子、和鞋墊)、醫(yī)用產(chǎn)品(例如加熱層、治療墊、失禁墊、和熱/冷敷)、容器和包裝(例如飲料/食品容器、食物加溫器、座墊、和電路板層壓制品)、建筑(例如墻壁或天花板內(nèi)絕緣、壁紙、窗簾襯、管外包裹物、地毯、和磚)、器具(例如家用器具內(nèi)絕緣)、和其它產(chǎn)品(例如汽車(chē)襯里材料、睡袋、和床上用品)。
在提供調(diào)熱性能的同時(shí)，根據(jù)本發(fā)明各實(shí)施方案的多組分纖維摻入例如服裝或鞋類(lèi)時(shí)可使個(gè)人皮膚水分(例如因排汗)減少。例如，所述多組分纖維可降低皮膚的溫度或相對(duì)濕度，從而使皮膚濕度更低而更舒適。采用特殊材料和特殊服裝或鞋類(lèi)設(shè)計(jì)特點(diǎn)可進(jìn)一步增強(qiáng)此減濕效果。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多組分纖維可包含多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述多組分纖維可包括由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形成的纖維體。所述纖維體一般是細(xì)長(zhǎng)的，其長(zhǎng)度可比其直徑大幾倍(例如100倍或更大)。所述纖維體可有許多規(guī)則或不規(guī)則的橫截面形狀，例如但不限于圓形、多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、梯形、三角形、和楔形等。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，兩或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如兩個(gè)相鄰的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)可接合、組合、合并、或粘合形成單一纖維體。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含調(diào)溫材料。典型地，所述調(diào)溫材料包含一或多種相變材料使所述多組分纖維具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)。本發(fā)明一些實(shí)施方案中，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含相同或不同的聚合物材料，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一可有分散在其中的調(diào)溫材料。典型地，所述調(diào)溫材料均勻地分散在至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)。但取決于所述多組分纖維所要求的特性，一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)調(diào)溫材料的分散可能改變。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，兩或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含相同或不同的調(diào)溫材料。
取決于所述多組分纖維的具體應(yīng)用，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可以多種構(gòu)型之一排列。例如，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可以海島構(gòu)型或皮芯構(gòu)型排列。所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可以其它構(gòu)型例如但不限于矩陣或棋盤(pán)構(gòu)型、分段餡餅構(gòu)型、并列構(gòu)型、和條紋構(gòu)型等排列。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可以束的形式排列，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件一般相互平行。根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案，一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可貫穿所述纖維體的至少部分長(zhǎng)度，需要時(shí)所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可縱向共同延伸。例如，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，至少一個(gè)內(nèi)構(gòu)件可基本上貫穿所述多組分纖維的長(zhǎng)度且包含調(diào)溫材料。所述內(nèi)構(gòu)件貫穿所述多組分纖維的程度可取決于例如所述多組分纖維所要求的調(diào)熱性質(zhì)。此外，其它因素(例如所要求的機(jī)械性能或所述多組分纖維的形成方法)在決定此程度中也可能起作用。因此，一實(shí)施方案中，所述內(nèi)構(gòu)件可貫穿所述多組分纖維的一半至整個(gè)長(zhǎng)度以提供所要求的調(diào)熱性質(zhì)。一外構(gòu)件可包圍所述內(nèi)構(gòu)件而構(gòu)成所述多組分纖維的外部。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述多組分纖維可在約0.1至約1000旦之間或在約0.1至約100旦之間。典型地，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的多組分纖維可在約0.5至約10旦之間。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，旦數(shù)典型地理解為單位長(zhǎng)度纖維重量的度量(即克/9000米)。
需要時(shí)，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多組分纖維可進(jìn)一步加工成一或多個(gè)更小旦數(shù)的纖維。例如，可使構(gòu)成多組分纖維的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件分裂成兩或多個(gè)更小旦數(shù)的纖維，其中每個(gè)更小旦數(shù)的纖維可構(gòu)成一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件?；蛘呋蛲瑫r(shí)，可使構(gòu)成所述多組分纖維的一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或其一或多部分)溶解或融化形成一或多個(gè)更小旦數(shù)的纖維。典型地，至少一個(gè)所得更小旦數(shù)的纖維包含調(diào)溫材料以提供所要求的調(diào)熱性質(zhì)。
取決于所述多組分纖維的制造方法、深加工的需要、或所述多組分纖維的具體應(yīng)用，所述多組分纖維可還包含一或多種添加劑，例如但不限于水、表面活性劑、分散劑、消泡劑(例如含硅化合物和含氟化合物)、抗氧化劑(例如受阻酚和亞磷酸鹽)、熱穩(wěn)定劑(例如亞磷酸鹽、有機(jī)磷化合物、有機(jī)羧酸的金屬鹽、和酚類(lèi)化合物)、光或UV穩(wěn)定劑(例如羥基苯甲酸酯、受阻的羥基苯甲酸酯、和受阻胺)、吸收微波的添加劑(例如多官能伯醇、甘油、和炭)、增強(qiáng)纖維(例如碳纖維、芳族聚酰胺纖維、和玻璃纖維)、導(dǎo)電纖維或顆粒(例如石墨或活化炭纖維或顆粒)、潤(rùn)滑劑、加工助劑(例如脂肪酸的金屬鹽、脂肪酸酯、脂肪酸醚、脂肪酸酰胺、磺酰胺、聚硅氧烷、有機(jī)磷化合物、含硅化合物、含氟化合物、和酚型聚醚)、阻燃劑(例如鹵代化合物、磷化合物、有機(jī)磷酸酯、有機(jī)溴化物、三水合氧化鋁、蜜胺衍生物、氫氧化鎂、銻化合物、氧化銻、和硼化合物)、防粘結(jié)劑(例如氧化硅、滑石、沸石、金屬碳酸鹽、和有機(jī)聚合物)、防霧劑(例如非離子表面活性劑、甘油酯、聚甘油酯、脫水山梨醇酯及其乙氧基化物、壬基苯基乙氧基化物、和醇乙氧基化物)、抗靜電添加劑(例如非離子添加劑如脂肪酸酯、乙氧基化烷基胺、二乙醇胺、和乙氧基化醇；陰離子添加劑如烷基磺酸鹽和烷基磷酸鹽；陽(yáng)離子添加劑如氯化物、甲基硫酸酯或硝酸酯的金屬鹽、和季銨化合物；及兩性表面活性劑如烷基甜菜堿)、抗菌劑(例如砷化合物、硫、銅化合物、異噻唑啉鄰苯二酰胺、氨基甲酸酯、銀基無(wú)機(jī)試劑、銀鋅沸石、銀銅沸石、銀沸石、金屬氧化物、和硅酸鹽)、交聯(lián)劑或降解控制劑(例如過(guò)氧化物、偶氮化合物、和硅烷)、著色劑、顏料、染料、熒光增白劑或光學(xué)增白劑(例如雙苯并惡唑、苯基香豆素、和雙-(苯乙烯基)聯(lián)苯)、填料(例如天然礦物和金屬如氧化物、氫氧化物、碳酸鹽、硫酸鹽、和硅酸鹽；滑石；粘土；硅灰石；石墨；炭黑；碳纖維；玻璃纖維和球；陶瓷纖維和球；金屬纖維和球；面粉；和天然或合成源的纖維如木材、淀粉或纖維素細(xì)屑的纖維)、偶聯(lián)劑(例如硅烷、鈦酸鹽、鋯酸鹽、脂肪酸鹽、酐、環(huán)氧化物、和不飽和聚合酸)、增強(qiáng)劑、結(jié)晶或成核劑(例如提高或改進(jìn)聚合物結(jié)晶度的任何材料，如改進(jìn)晶體生長(zhǎng)速率/動(dòng)力、晶體生長(zhǎng)數(shù)量、或晶體生長(zhǎng)類(lèi)型)等。一或多種添加劑可分散在構(gòu)成所述多組分纖維的一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，某些處理或涂層可作用于所述多組分纖維以賦予附加性能，例如但不限于防污漬性、防水性、柔軟感、和調(diào)濕性。典型的處理和涂層包括Nextec Applications Inc.的Epic、InteraTechnologies，Inc.的Intera、DuPont Inc.的Zonyl Fabric Protectors、和3M Co.的Scotchgard等。
參見(jiàn)圖1，示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的各種典型多組分纖維12、13、14、21、22、23、24、26、27、28、29、和34的放大橫斷面視圖。更具體地，圖1示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案構(gòu)成所述多組分纖維的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的各種典型構(gòu)型。
如圖1中所示，每個(gè)多組分纖維(例如21)包括與構(gòu)成所述多組分纖維的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如39和40)對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同的截面區(qū)域。按目前所示實(shí)施方案，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件包括第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)(圖1中陰影部分所示)和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)(圖1中無(wú)陰影部分所示)。這里，所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)優(yōu)選可由其中分散有調(diào)溫材料的聚合物材料形成。所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)要由相同的聚合物材料或性質(zhì)有些不同的另一種聚合物材料形成。應(yīng)認(rèn)識(shí)到圖1中所示細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的數(shù)量、形狀和尺寸是舉例說(shuō)明而非限制性的，各種其它實(shí)施方案也在本發(fā)明范圍內(nèi)。
雖然圖1示出有圓形或三葉形截面形狀的多組分纖維，但本發(fā)明包括有各種其它規(guī)則或不規(guī)則截面形狀的多組分纖維，例如但不限于多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、梯形、三角形、和楔形等。應(yīng)認(rèn)識(shí)到多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件一般可由相同或不同的聚合物材料形成，多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可由相同或不同的聚合物材料形成。此外，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，調(diào)溫材料可分散在第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)內(nèi)。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到兩或多個(gè)不同的調(diào)溫材料可分散在相同或不同的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)。例如，第一種調(diào)溫材料可分散在第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)，性質(zhì)有些不同的第二種調(diào)溫材料可分散在第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)(例如兩種不同的相變材料)。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可由不必分散在聚合物材料內(nèi)的調(diào)溫材料形成。例如，所述調(diào)溫材料可包含提供增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)而且可用于形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)的聚合物(或聚合物混合物)。對(duì)于本發(fā)明這些實(shí)施方案而言，可能希望但不要求第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)充分地包圍第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)以減少或防止調(diào)溫材料的損失或泄漏。此外，還應(yīng)認(rèn)識(shí)到兩或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件一般可由相同或不同的調(diào)溫材料形成。
參見(jiàn)圖1，左側(cè)一欄10示出三種典型的多組分纖維12、13和14。多組分纖維12包含多個(gè)以分段餡餅構(gòu)型排列的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。該實(shí)施方案中，多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件15、15’、15”、15、和15””與多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件16、16’、16”、16、和16””交替排列，有楔形橫截面積。一般地，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可有相同或不同的截面形狀或尺寸。此外，雖然示出包括十個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的多組分纖維12，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到一般來(lái)說(shuō)兩或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可以分段餡餅構(gòu)型排列，典型地所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含調(diào)溫材料。
多組分纖維13包括多個(gè)以海島構(gòu)型排列的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。該實(shí)施方案中，多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件35、35’、35”、35等基本上貫穿多組分纖維13的長(zhǎng)度而且相互分離。多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件35、35’、35”、35等位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件36內(nèi)而且完全被第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件36包圍，從而在第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件36的“?！眱?nèi)形成“島”。這些“島”在“?！眱?nèi)的排列可使多組分纖維13內(nèi)調(diào)溫材料的分布更均勻。該實(shí)施方案中，所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件35、35’、35”、35等都有梯形截面形狀。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明包括各種其它規(guī)則或不規(guī)則的截面形狀，例如但不限于圓形、多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、三角形、和楔形等。一般地，多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件35、35’、35”、35等可有相同或不同的截面形狀或尺寸。此外，雖然所示多組分纖維13有十七個(gè)位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件36內(nèi)并被其包圍的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件35、35’、35”、35等，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到一般來(lái)說(shuō)一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件36內(nèi)并被其包圍。
多組分纖維14包含多個(gè)以條紋構(gòu)型排列的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。該實(shí)施方案中，多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件37、37’、37”、37、和37””與多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件38、38’、38”、和38交替排列，形狀如多組分纖維14的縱向切片。一般地，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可有相同或不同的截面形狀或尺寸(例如縱向切片有關(guān)的寬度)。需要時(shí)，多組分纖維14可以是自卷曲或自變形纖維，其中所述纖維的卷曲或變形賦予纖維膨松、松散、絕緣、彈力、或其它類(lèi)似性能。雖然示出包括九個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的多組分纖維14，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到一般來(lái)說(shuō)兩或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可以條紋構(gòu)型排列，典型地所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含調(diào)溫材料。
在多組分纖維12和14的情況下，所示第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如15)部分地被相鄰的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如16和16””)包圍，而在多組分纖維13的情況下，所示第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如35)完全被單一第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件36包圍。第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(例如15)未被完全包圍時(shí)，可能希望但不要求用容留結(jié)構(gòu)(例如微膠囊)容納分散在第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)的相變材料。需要時(shí)，可將多組分纖維12、13和14進(jìn)一步加工形成一或多個(gè)更小旦數(shù)的纖維。例如，可使構(gòu)成多組分纖維12的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件分裂，或者可使一或多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或其一部分或多部分)溶解或融化。所得更小旦數(shù)的纖維例如可包括相互接合的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件15和16。
圖1中間一欄20示出四種典型的皮芯型纖維21、22、23和24。具體地，皮芯型纖維21、22、23和24都包括以皮芯構(gòu)型排列的多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。
皮芯型纖維21包括位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件40內(nèi)并被其包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件39。更具體地，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件39構(gòu)成包含調(diào)溫材料的芯部分。所示芯部分同心地位于構(gòu)成皮部分的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件40內(nèi)并完全被其包圍。這里，皮芯型纖維21包括25％(重)的芯部分和75％(重)的皮部分。
皮芯型纖維22包括位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件42內(nèi)并被其包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件41。與前面所述實(shí)施方案一樣，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件41構(gòu)成包含調(diào)溫材料的芯部分，而且同心地位于構(gòu)成皮部分的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件42內(nèi)并完全被其包圍。這里，皮芯型纖維22包括50％(重)的芯部分和50％(重)的皮部分。
皮芯型纖維23包括位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件44內(nèi)并被其包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件43。但該實(shí)施方案中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件43構(gòu)成偏心地位于構(gòu)成皮部分的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件44內(nèi)的芯部分。皮芯型纖維23可包括任何重量百分率的芯部分和皮部分以提供所要求的調(diào)熱性和機(jī)械性能。
三葉型皮芯纖維24包括位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件46內(nèi)并被其包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件45。該實(shí)施方案中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件45構(gòu)成有三葉形截面形狀的芯部分。此芯部分同心地位于構(gòu)成皮部分的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件46內(nèi)。皮芯型纖維23可包括任何重量百分率的芯部分和皮部分以提供所要求的調(diào)熱性和機(jī)械性能。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到芯部分一般可有各種規(guī)則或不規(guī)則的截面形狀，例如但不限于圓形、多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、梯形、三角形、和楔形等。雖然所示皮芯型纖維21、22、23和24有一個(gè)位于皮部分內(nèi)并被其包圍的芯部分，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到兩或多個(gè)芯部分可位于皮部分內(nèi)并被其包圍(例如以類(lèi)似于針對(duì)多組分纖維13所示的方式)。這兩或多個(gè)芯部分可有相同或不同的截面形狀或尺寸。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，皮芯型纖維包括三或多個(gè)以皮芯構(gòu)型排列的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形狀如皮芯型纖維的同心或偏心的縱向切片。
圖1的右側(cè)一欄30示出根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多種典型的并列型纖維。具體地，并列型纖維26、27、28、29和34均包括多個(gè)以并列構(gòu)型排列的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。
并列型纖維26包括與第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件48相鄰并被其部分包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件47。該實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件47和48有半圓形截面形狀。這里，并列型纖維26包括50％(重)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件47和50％(重)的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件48。應(yīng)認(rèn)識(shí)到所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件47和48可擇一或同時(shí)表征為以分段餡餅或條紋構(gòu)型排列。
并列型纖維27包括與第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件50相鄰并被其部分包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件49。該實(shí)施方案中，并列型纖維27包括20％(重)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件49和80％(重)的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件50。應(yīng)認(rèn)識(shí)到所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件49和50可擇一或同時(shí)表征為以皮芯構(gòu)型排列，其中第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件49處于與第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件50不同心的位置并被其部分包圍。
并列型纖維28和29是兩種典型的混粘型纖維。每種纖維都包括與第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件52或54相鄰并被其部分包圍的其中分散有調(diào)溫材料的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件51或53?；煺承屠w維通常視為自卷曲或自變形纖維，其中所述纖維的卷曲或變形賦予纖維膨松、松散、絕緣、彈力、或其它類(lèi)似性能。典型地，混粘型纖維包括多個(gè)由不同聚合物材料形成的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。例如，對(duì)于并列型纖維28而言，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件51可由第一聚合物材料形成，第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件52可由在某些方面可能與所述第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成。該實(shí)施方案中，所述第一和第二聚合物材料可包括有不同粘度或分子量的聚合物(例如不同分子量的兩種聚丙烯或分別為聚丙烯和聚乙烯)。拉伸并列型纖維28時(shí)，兩個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件51和52之間可能產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力，并列型纖維28可能卷曲或彎曲。根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案，所述第一和第二聚合物材料可包括有不同結(jié)晶度的聚合物。例如，第一聚合物材料可有比第二聚合物材料更低的結(jié)晶度。拉伸并列型纖維28時(shí)，所述第一和第二聚合物材料可經(jīng)歷不同程度的結(jié)晶和取向從而在纖維28內(nèi)“鎖住”取向和強(qiáng)度。要防止或減少纖維28在熱處理過(guò)程中重新取向可能需要足夠的結(jié)晶度。并列型纖維28和29可包括任何重量百分率的第一和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件以提供所要求的調(diào)熱性、機(jī)械性能、和自卷曲或自變形性。
并列纖維34是典型的ABA型纖維，包括位于多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件56和56’之間并被其部分包圍的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件55。該實(shí)施方案中，第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件55由其中分散有調(diào)溫材料的第一聚合物材料形成。這里，多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件56和56’可由所述第一聚合物材料形成或由在某些方面可能與所述第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成。一般地，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件56和56’可有相同或不同的截面形狀或尺寸(例如與縱向切片有關(guān)的寬度)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件55、56和56’可擇一或同時(shí)表征為以條紋構(gòu)型排列。
參見(jiàn)圖2，示出一種典型皮芯型纖維59的三維視圖。皮芯型纖維59包括位于細(xì)長(zhǎng)的環(huán)形皮部分58內(nèi)并被其包圍的一般為圓柱狀的細(xì)長(zhǎng)芯部分57。該實(shí)施方案中，所述芯部分57貫穿所述皮芯型纖維59的基本上整個(gè)長(zhǎng)度。所述芯部分57有分散在其中的調(diào)溫材料61，位于構(gòu)成皮芯型纖維59外部的皮部分58內(nèi)并完全被其包圍或封閉。該實(shí)施方案中，所述調(diào)溫材料61包括許多容納相變材料的微膠囊，這些微膠囊可均勻地分散在整個(gè)芯部分57內(nèi)。雖然可能優(yōu)選有均勻地分散在芯部分57內(nèi)的微膠囊，但并非所有應(yīng)用中都需要對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。所述芯部分57可同心或偏心地位于皮部分58內(nèi)，皮芯型纖維59可包含任何重量百分率的芯部分57和皮部分58以提供所要求的調(diào)熱性和機(jī)械性能。
參見(jiàn)圖3，示出另一種典型皮芯型纖維60的三維視圖。與皮芯型纖維59一樣，皮芯型纖維60包括貫穿皮芯型纖維60的基本上整個(gè)長(zhǎng)度的一般為圓柱形的細(xì)長(zhǎng)芯部分63。所述芯部分63位于構(gòu)成皮芯型纖維60的外部的環(huán)形細(xì)長(zhǎng)皮部分64內(nèi)并完全被其包圍或封閉。這里調(diào)溫材料62包括原型的相變材料(例如所述相變材料未被包封，即未被微膠囊化或膠囊化)，所述相變材料可均勻地分散在整個(gè)芯部分63內(nèi)。雖然可能優(yōu)選有均勻地分散在芯部分63內(nèi)的相變材料，但并非所有應(yīng)用中都需要對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。圖3所示實(shí)施方案中，所述相變材料構(gòu)成分散在芯部分63內(nèi)的不同的疇。通過(guò)包圍所述芯部分63，所述皮部分64可起將相變材料封閉在芯部分63內(nèi)的作用。因此，所述皮部分64可減少或防止纖維加工或最終使用過(guò)程中相變材料的損失或泄漏。所述芯部分63可同心或偏心地位于皮部分64內(nèi)，皮芯型纖維60可包含任何重量百分率的芯部分63和皮部分64以提供所要求的調(diào)熱性和機(jī)械性能。
參見(jiàn)圖4，示出一種典型海島型纖維70的三維視圖。海島型纖維70包括位于細(xì)長(zhǎng)的海部分71內(nèi)并被其完全包圍或封閉的多個(gè)一般為圓柱狀的細(xì)長(zhǎng)島部分72、73、74和75。該實(shí)施方案中，所述島部分72、73、74和75貫穿海島型纖維70的基本上整個(gè)長(zhǎng)度。雖然該實(shí)施方案中示出四個(gè)島部分，但應(yīng)認(rèn)識(shí)到海島型纖維70可包括更多或更少的島部分，取決于海島型纖維70的具體應(yīng)用。海部分71由海聚合物材料82形成，島部分72、73、74和75分別由島聚合物材料76、77、78和79形成。海聚合物材料82與島聚合物材料76、77、78和79可相同，也可在某些方面彼此不同。一或多種調(diào)溫材料可分散在島部分72、73、74和75內(nèi)。如圖4中所示，海島型纖維70包含兩種不同的調(diào)溫材料80和81。島部分72和75包含調(diào)溫材料80，而島部分73和74包含調(diào)溫材料81。這里，調(diào)溫材料80和81均可包括在各島部分內(nèi)構(gòu)成不同疇的原型相變材料。通過(guò)包圍島部分72、73、74和75，海部分71可起將相變材料封閉在海島型纖維70內(nèi)的作用。海島型纖維70可包含任何重量百分率的島部分72、73、74和75和海部分71以提供所要求的調(diào)熱性和機(jī)械性能。
如前面所述，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多組分纖維可包含一或多種調(diào)溫材料。調(diào)溫材料典型地包含一或多種相變材料。一般地，相變材料可包括在溫度穩(wěn)定范圍內(nèi)具有吸收或釋放熱能以減小或消除熱流能力的任何物質(zhì)(或混合物)。溫度穩(wěn)定范圍可包括特定的轉(zhuǎn)變溫度或轉(zhuǎn)變溫度范圍。與本發(fā)明各種實(shí)施方案一起使用的相變材料優(yōu)選能在所述相變材料吸收或釋放熱量時(shí)典型地在所述相變材料在兩種狀態(tài)(例如液態(tài)和固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)、固態(tài)和氣態(tài)、或兩固態(tài))之間經(jīng)歷轉(zhuǎn)變期間抑制熱能流動(dòng)。此作用通常是瞬態(tài)的，例如持續(xù)至加熱或冷卻過(guò)程中相變材料的潛熱被吸收或釋放。熱能可被儲(chǔ)存或從相變材料中除去，通?？捎行У赜脽峄蚶湓词瓜嘧儾牧现匦卵b載。通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)南嘧儾牧?，可設(shè)計(jì)所述多組分纖維用于各種產(chǎn)品之任一。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，相變材料可以是固/固相變材料。固/固相變材料是典型地在兩種固態(tài)之間經(jīng)歷轉(zhuǎn)變(例如結(jié)晶或介晶相變)類(lèi)型的相變材料因而在使用過(guò)程中通常不變成液體。
按本發(fā)明各種實(shí)施方案可摻入多組分纖維內(nèi)的相變材料包括各種有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)。典型的相變材料包括(例如但不限于)烴(例如直鏈鏈烷烴或烷屬烴、支鏈鏈烷烴、不飽和烴、鹵代烴、和脂環(huán)烴)、水合鹽(例如六水合氯化鈣、六水合溴化鈣、六水合硝酸鎂、三水合硝酸鋰、四水合氟化鉀、銨礬、六水合氯化鎂、十水合碳酸鈉、十二水合磷酸二鈉、十水合硫酸鈉、和三水合乙酸鈉)、蠟、油、水、脂肪酸、脂肪酸酯、二元酸、二價(jià)酸酯、1-鹵化物、伯醇、芳香化合物、包合物、半包合物、氣態(tài)包合物、酐(例如硬脂酸酐)、碳酸亞乙酯、多元醇(例如2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-羥甲基-2-甲基-1，3-丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、季戊四醇、二季戊四醇、五甘油、四羥甲基乙烷、新戊二醇、四羥甲基丙烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、一氨基季戊四醇、二氨基季戊四醇、和三(羥甲基)乙酸)、聚合物(例如聚乙烯、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯、聚丙二醇、聚丁二醇、聚丙二酸亞丙酯、聚新戊二醇癸二酸酯、聚戊二酸戊酯、聚肉豆蔻酸乙烯酯、聚硬脂酸乙烯酯、聚月桂酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸十六烷基酯、聚甲基丙烯酸十八烷基酯、二醇(或其衍生物)與二酸(或其衍生物)縮聚產(chǎn)生的聚酯、和共聚物如有烷基烴側(cè)鏈或有聚乙二醇側(cè)鏈的聚丙烯酸酯或聚(甲基)丙烯酸酯和包含聚乙烯、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯、聚丙二醇、或聚丁二醇的共聚物)、金屬、及其混合物。
相變材料的選擇典型地取決于所要轉(zhuǎn)變溫度或所得多組分纖維的所需應(yīng)用。例如，對(duì)于將所得多組分纖維摻入為使用戶保持舒適溫度而設(shè)計(jì)的服裝的應(yīng)用而言，有接近室溫的轉(zhuǎn)變溫度的相變材料可能是理想的。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的相變材料可有在約-5至約125℃范圍內(nèi)的轉(zhuǎn)變溫度。目前優(yōu)選用于服裝應(yīng)用的一種實(shí)施方案中，所述相變材料的轉(zhuǎn)變溫度在約22至約40℃或約22至約28℃的范圍內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，特別適用的相變材料包括有10至44個(gè)碳原子的烷屬烴(即C10-C44烷屬烴)。表1給出可在本文所述多組分纖維中用作相變材料的一系列典型C13-C28烷屬烴。烷屬烴的碳原子數(shù)通常與其熔點(diǎn)有關(guān)。例如，每分子含有二十八個(gè)直鏈碳原子的正二十八烷的熔點(diǎn)為61.4℃。相比，每分子含有十三個(gè)直鏈碳原子的正十三烷的熔點(diǎn)為-5.5℃。根據(jù)本發(fā)明之一實(shí)施方案，每分子含有十八個(gè)直鏈碳原子的熔點(diǎn)為28.2℃的正十八烷對(duì)于服裝應(yīng)用而言特別理想。
表1

其它適用的相變材料包括有適合于所述多組分纖維所要應(yīng)用的轉(zhuǎn)變溫度(例如對(duì)于服裝應(yīng)用為約22至約40℃)的聚合物相變材料。聚合物相變材料可包括有各種包括一或多類(lèi)單體單元的鏈結(jié)構(gòu)的聚合物(或聚合物混合物)。具體地，聚合物相變材料可包括線型聚合物、支化聚合物(例如星形支化聚合物、梳形支化聚合物、或樹(shù)枝狀支化聚合物)、或其混合物。聚合物相變材料可包括均聚物、共聚物(例如三元共聚物、統(tǒng)計(jì)共聚物、無(wú)規(guī)共聚物、交替共聚物、周期共聚物、嵌段共聚物、星形共聚物、或接枝共聚物)、或其混合物。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，可通過(guò)加入官能團(tuán)例如胺、酰胺、羧基、羥基、酯、醚、環(huán)氧化物、酐、異氰酸酯、硅烷、酮、和醛改變聚合物的反應(yīng)性和官能度。而且，構(gòu)成聚合物相變材料的聚合物還能交聯(lián)、纏結(jié)、或氫鍵鍵合以提高其韌性或其耐熱、耐濕或耐化學(xué)性。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，由于具有比非聚合相變材料(例如烷屬烴)更高的分子量、更大的分子大小或更高的粘度，聚合物相變材料可能是理想的。由于分子大小更大或粘度更高，聚合物相變材料可表現(xiàn)出更低的在加工或使用過(guò)程中從多組分纖維中泄漏的傾向。例如，摻入皮芯型纖維或海島型纖維內(nèi)時(shí)，分子大小更大或粘度更高可防止聚合物相變材料流動(dòng)通過(guò)構(gòu)成纖維外部的皮部分或海部分。除提供調(diào)熱性之外，聚合物相變材料摻入根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的多組分纖維時(shí)還可提供改進(jìn)的機(jī)械性能(例如延展性、抗拉強(qiáng)度、和硬度)。需要時(shí)，可使有所要轉(zhuǎn)變溫度的聚合物相變材料與聚合物材料組合形成細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述聚合物相變材料可提供足夠的機(jī)械性能以致可用于形成細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件而不需要所述聚合物材料，從而使聚合物相變材料的填充量更高并使調(diào)熱性改進(jìn)。
例如，聚乙二醇可在本發(fā)明一些實(shí)施方案中用作相變材料。聚乙二醇的數(shù)均分子量典型地與其熔點(diǎn)有關(guān)。例如，數(shù)均分子量在570至630范圍內(nèi)的聚乙二醇(例如Carbowax 600)熔點(diǎn)將為20至25℃，使之適于服裝應(yīng)用。可在其它溫度穩(wěn)定范圍下使用的其它聚乙二醇包括Carbowax400(熔點(diǎn)為4至8℃)、Carbowax 1500(熔點(diǎn)為44至48℃)、和Carbowax6000(熔點(diǎn)為56至63℃)。熔點(diǎn)在60至65℃范圍內(nèi)的聚環(huán)氧乙烷也可在本發(fā)明一些實(shí)施方案中用作相變材料。更理想的相變材料包括熔點(diǎn)在0至40℃范圍內(nèi)的聚酯，例如可通過(guò)二醇(或其衍生物)與二酸(或其衍生物)縮聚形成。表2示出可用二醇和二酸的不同組合形成的典型聚酯的熔點(diǎn)。
表2


根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，有所要轉(zhuǎn)變溫度的聚合物相變材料可通過(guò)相變材料(例如上述典型相變材料)與聚合物(或聚合物混合物)反應(yīng)形成。例如，可使正十八烷酸(即硬脂酸)與聚乙烯醇反應(yīng)或酯化產(chǎn)生聚硬脂酸乙烯酯，或者可使十二烷酸(即月桂酸)與聚乙烯醇反應(yīng)或酯化產(chǎn)生聚月桂酸乙烯酯?？墒瓜嘧儾牧?例如有一或多個(gè)官能團(tuán)如胺、羧基、羥基、環(huán)氧、硅烷、和硫等)和聚合物的不同組合反應(yīng)產(chǎn)生有所要轉(zhuǎn)變溫度的聚合物相變材料。
相變材料可包括兩或多種物質(zhì)(例如兩或多種上述典型相變材料)的混合物。通過(guò)選擇兩或多種不同物質(zhì)(例如兩種不同的烷屬烴)并形成其混合物，可在寬范圍內(nèi)調(diào)節(jié)溫度穩(wěn)定范圍用于所述多組分纖維的任何應(yīng)用。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，兩或多種不同物質(zhì)的混合物摻入多組分纖維時(shí)可顯示出兩或多個(gè)不同的轉(zhuǎn)變溫度或單一改性的轉(zhuǎn)變溫度。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述調(diào)溫材料可包括原型的相變材料(例如所述相變材料未被包封，即未被微膠囊化或膠囊化)。制造多組分纖維的過(guò)程中，可以各種形式的固體(例如松散形式、粉末、丸粒、顆粒、和薄片等)或以各種形式的液體(例如熔化形式、溶解在溶劑中等)形式提供所述原型的相變材料。
根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案，所述調(diào)溫材料可還包括包封、容納、包圍、吸收、或與相變材料反應(yīng)的容留結(jié)構(gòu)。此容留結(jié)構(gòu)可便于相變材料的處理同時(shí)在制造多組分纖維或由其制成的產(chǎn)品期間提供對(duì)相變材料一定程度的保護(hù)作用(例如免受高溫或剪切力)。此外，所述容留結(jié)構(gòu)還可起減少或防止相變材料在使用過(guò)程中從多組分纖維中泄漏的作用。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，在其中分散有相變材料的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件未被第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件完全包圍的情況下可能希望但非必需使用所述容留結(jié)構(gòu)。
例如，所述調(diào)溫材料可包括許多容納相變材料的微膠囊，所述微膠囊可均勻或非均勻地分散在至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)。所述微膠囊可制成封閉所述相變材料的殼，可包括各種規(guī)則或不規(guī)則形狀(例如球形、橢球形等)和尺寸的單個(gè)微膠囊。所述單個(gè)微膠囊可有相同或不同的形狀或尺寸。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述微膠囊的最大線性尺寸(例如直徑)可在約0.01至約100微米的范圍內(nèi)。一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述微膠囊大體為球形，最大線性尺寸(例如直徑)在約0.5至約3微米的范圍內(nèi)。所述容留結(jié)構(gòu)的其它例子可包括(例如但不限于)氧化硅顆粒(例如沉淀氧化硅顆粒、煅制氧化硅顆粒、及其混合物)、沸石顆粒、碳粒子(例如石墨顆粒、活性炭顆粒、及其混合物)、和吸收材料(例如吸收性高分子材料、超吸收性材料、纖維素材料、聚(甲基)丙烯酸酯材料、和聚(甲基)丙烯酸酯材料的金屬鹽、及其混合物)。例如，所述調(diào)溫材料可包括浸漬有相變材料的氧化硅顆粒、沸石顆粒、碳粒、或吸收材料。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，一或多種細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可都包含最多約100％(重)的調(diào)溫材料。典型地，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含最多約90％(重)的調(diào)溫材料(例如最多約50％或最多約25％(重)的調(diào)溫材料)。一些優(yōu)選實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含約5至約70％(重)的調(diào)溫材料。因此，一實(shí)施方案中，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含60％(重)的調(diào)溫材料，其它實(shí)施方案中，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含約10至約30％(重)或約15至約25％(重)的調(diào)溫材料。
如前面所述，根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多組分纖維可包含多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件。這些細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可由相同或不同的聚合物材料形成。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包括由其中分散有調(diào)溫材料的第一聚合物材料形成的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)。此外，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包括由在某些方面可能與所述第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可由相同的聚合物材料形成，在此情況下所述第一和第二聚合物材料將相同。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述調(diào)溫材料可包括提供足夠的機(jī)械性能使之可用于形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)而不需第一聚合物材料的聚合物相變材料。
一般地，聚合物材料(例如第一聚合物材料或第二聚合物材料)可包括能制成細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的任何聚合物(或聚合物混合物)。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可由任何成纖聚合物(或成纖聚合物的混合物)制成。其中用熔紡法制成多組分纖維的本發(fā)明實(shí)施方案中，聚合物材料可包括熱塑性聚合物(或熱塑性聚合物的混合物)(即可加熱形成熔體然后成型或模塑制成細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的)。根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案，聚合物材料可包括彈性聚合物(或彈性聚合物的混合物)。
聚合物材料可包括有各種包括一或多類(lèi)單體單元的鏈結(jié)構(gòu)的聚合物(或聚合物混合物)。具體地，聚合物材料可包括線型聚合物、支化聚合物(例如星形支化聚合物、梳形支化聚合物、或樹(shù)枝狀支化聚合物)、或其混合物。聚合物材料可包括均聚物、共聚物(例如三元共聚物、統(tǒng)計(jì)共聚物、無(wú)規(guī)共聚物、交替共聚物、周期共聚物、嵌段共聚物、星形共聚物、或接枝共聚物)、或其混合物。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，可通過(guò)加入官能團(tuán)例如胺、酰胺、羧基、羥基、酯、醚、環(huán)氧化物、酐、異氰酸酯、硅烷、酮、和醛等改變聚合物的反應(yīng)性和官能度。而且，構(gòu)成聚合物材料的聚合物還能交聯(lián)、纏結(jié)、或氫鍵鍵合以提高其韌性或其耐熱、耐濕或耐化學(xué)性。
可用于形成本發(fā)明各實(shí)施方案的細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的典型聚合物包括(例如但不限于)聚酰胺(例如尼龍6、尼龍6/6、尼龍12、聚天冬氨酸、和聚谷氨酸等)、多胺、聚酰亞胺、聚丙烯酸類(lèi)(例如聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、甲基丙烯酸和丙烯酸的酯等)、聚碳酸酯(例如聚雙酚A碳酸酯、和聚碳酸亞丙酯等)、聚二烯烴(例如聚丁二烯、聚異戊二烯、和聚降冰片烯等)、聚環(huán)氧化物、聚酯(例如聚對(duì)苯二甲酸亞乙酯、聚對(duì)苯二甲酸亞丁酯、聚對(duì)苯二甲酸亞丙酯、聚己酸內(nèi)酯、聚乙醇酸交酯、聚交酯、聚羥丁酸酯、聚羥戊酸酯、聚己二酸亞乙酯、聚己二酸亞丁酯、和聚琥珀酸亞丙酯等)、聚醚(例如聚乙二醇(聚環(huán)氧乙烷)、聚丁二醇、聚環(huán)氧丙烷、聚甲醛(低聚甲醛)、聚四亞甲基醚(聚四氫呋喃)、和聚表氯醇等)、聚氟碳、甲醛類(lèi)聚合物(例如脲-甲醛、蜜胺-甲醛、和酚醛等)、天然聚合物(例如纖維素、殼聚糖、木質(zhì)素、和蠟等)、聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯(polybutylene)、聚丁烯(polybutene)、和聚辛烯等)、聚亞苯基類(lèi)(例如聚苯醚、聚苯硫、和聚苯醚砜等)、含硅聚合物(例如聚二甲基硅氧烷、和聚甲基硅烷(polycarbomethyl silane)等)、聚氨酯、乙烯類(lèi)聚合物(例如聚乙烯醇縮丁醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇的酯和醚、聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、和聚乙烯基甲基酮等)、聚縮醛、聚丙烯酸酯、和共聚物(例如乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、乙烯-丙烯酸共聚物、對(duì)苯二甲酸亞丁酯-對(duì)苯二甲酸亞乙酯共聚物、和月桂基內(nèi)酰胺-四氫呋喃嵌段共聚物等)。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第一聚合物材料可包括有利于使所述調(diào)溫材料分散或摻入第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)內(nèi)的聚合物(或聚合物混合物)。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第一聚合物材料可包括與所述調(diào)溫材料相容或溶混或有親合力的聚合物(或聚合物混合物)。本發(fā)明一些實(shí)施方案中，此親合力可取決于(例如但不限于)第一聚合物材料和調(diào)溫材料的溶解度參數(shù)、極性、疏水性、或親水性的相似性。此親合力可在制造多組分纖維過(guò)程中促進(jìn)調(diào)溫材料在中間熔融或液體形式的第一聚合物材料中的分散，最終便于在多組分纖維中摻入更均勻或更大量或更大填充量的相變材料。所述調(diào)溫材料還包括容留結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案中，所述第一聚合物材料可包括為與所述容留結(jié)構(gòu)有親合力同時(shí)或者與所述相變材料有親合力而選擇的聚合物(或聚合物混合物)。例如，如果所述調(diào)溫材料包括多個(gè)容納所述相變材料的微膠囊，則可選擇與所述微膠囊(例如形成所述微膠囊的材料)有親合力的聚合物。例如，本發(fā)明一些實(shí)施方案可選擇包含與構(gòu)成所述微膠囊的聚合物相同或類(lèi)似聚合物的第一聚合物材料(例如，如果所述微膠囊包含尼龍殼，則可選擇包含尼龍的第一聚合物材料)。此親合力可促進(jìn)容納相變材料的微膠囊在中間熔融或液體形式的第一聚合物材料中的分散，最終便于在多組分纖維中摻入更均勻或更大量或更大填充量的相變材料。本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方案中，可選擇與所述調(diào)溫材料不反應(yīng)以致所述調(diào)溫材料分散在第一聚合物材料內(nèi)時(shí)保持所要溫度穩(wěn)定范圍的第一聚合物材料。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第一聚合物材料可包括與所述調(diào)溫材料有微或部分相容性或溶混性或親合力的聚合物(或聚合物混合物)例如半溶混聚合物。此部分親合力可能足以促進(jìn)所述調(diào)溫材料的分散并便于在更高溫度下和在熔紡過(guò)程中加工。在較低的溫度和剪切條件下且已形成多組分纖維之后，此部分親合力使所述調(diào)溫材料能析出。對(duì)于使用原型相變材料的實(shí)施方案而言，此部分親合力可導(dǎo)致所述相變材料在多組分纖維內(nèi)不溶解而更多形成相變材料疇。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，形成疇可通過(guò)促進(jìn)相變材料在兩種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致調(diào)熱性改善。此外，形成疇還可起減少或防止加工或使用過(guò)程中相變材料從多組分纖維中損失或泄漏。
例如，某些相變材料如烷屬烴在所述相變材料的濃度較低或溫度高于臨界溶液溫度時(shí)可與包含聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的聚合物材料相容?？稍诟邷囟群透咄閷贌N濃度下實(shí)現(xiàn)烷屬烴(或烷屬烴混合物)與聚乙烯或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的混合產(chǎn)生均勻共混物，在熔紡過(guò)程中可容易控制、泵送和加工。一旦多組分纖維已形成并已冷卻，所述烷屬烴則可能變得不溶而析出形成不同的疇。這些疇使所述烷屬烴能單純地熔融或結(jié)晶而改進(jìn)調(diào)熱性。此外，這些疇還可起減少或防止烷屬烴損失或泄漏的作用。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第一聚合物材料可包括乙酸乙烯酯含量在約5和約90％(重)之間的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案，乙酸乙烯酯含量在約5和約50％(重)之間。一優(yōu)選實(shí)施方案中，乙酸乙烯酯含量在18和25％(重)之間。在使烷屬烴與乙烯-乙酸乙烯酯共聚物混合形成共混物時(shí)此乙酸乙烯酯含量可允許用溫度控制混溶性。具體地，此乙酸乙烯酯含量可使較高溫度下混溶性極好，從而因所述共混物的均勻性有利于熔紡過(guò)程的穩(wěn)定和控制。在較低溫度(例如室溫或商業(yè)織物的正常使用溫度)下，所述乙烯-乙酸乙烯酯共聚物與烷屬烴半混溶，從而使所述烷屬烴能分離而形成微疇。
按本發(fā)明一些實(shí)施方案形成多組分纖維時(shí)，所述第一聚合物材料可作為所述調(diào)溫材料的載體。此外，所述第一聚合物材料可促使第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)在纖維加工過(guò)程中保持完整，使所得多組分纖維具有增強(qiáng)的機(jī)械性能。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，所述第一聚合物材料可包括低分子量聚合物(或低分子量聚合物的混合物)。加熱成熔體時(shí)低分子量聚合物通常有低粘度，粘度低可促進(jìn)所述調(diào)溫材料在熔體中的分散。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知，某些聚合物可以不同分子量的多種形式提供，因?yàn)榫酆衔锏姆肿恿靠捎缮a(chǎn)聚合物所用條件決定。因此，本文所用術(shù)語(yǔ)“低分子量聚合物”可指聚合物的低分子量形式(例如前面所述典型聚合物的低分子量形式)，術(shù)語(yǔ)“分子量”可指數(shù)均分子量、重均分子量、或聚合物的熔體指數(shù)。例如，本發(fā)明一實(shí)施方案中可用數(shù)均分子量為約20000(或更低)的聚乙烯作為所述低分子量聚合物。應(yīng)認(rèn)識(shí)到與低分子量聚合物有關(guān)的分子量或分子量范圍可能取決于所選聚合物(例如聚乙烯)或使調(diào)溫材料分散在低分子量聚合物熔體內(nèi)所用方法或設(shè)備。
根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案，所述第一聚合物材料可包括低分子量聚合物和高分子量聚合物的混合物。高分子量聚合物典型地有增強(qiáng)的物理性能(例如機(jī)械性能)但加熱成熔體時(shí)可能有較高的粘度。本文所用術(shù)語(yǔ)“高分子量聚合物”可指聚合物的高分子量形式(例如前面所述典型聚合物的高分子量形式)?？蛇x擇低分子量聚合物或高分子量聚合物使之相互兼容或混溶或有親合力。此親合力可有利于在制造多組分纖維的過(guò)程中形成低分子量聚合物、高分子量聚合物和調(diào)溫材料的混合物，最終有利于在多組分纖維中摻入更均勻或更大量或更大填充量的相變材料。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述低分子量聚合物作為高分子量聚合物和調(diào)溫材料之間的增容鏈從而有利于在多組分纖維中摻入調(diào)溫材料。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件通常可包含約10至約30％(重)的調(diào)溫材料，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的剩余部分包括低分子量聚合物和高分子量聚合物。例如，一優(yōu)選實(shí)施方案中，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包含15％(重)的低分子量聚合物、70％(重)的高分子量聚合物、和15％(重)的調(diào)溫材料。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第二聚合物可包含具有或使所述多組分纖維具有一或多種所要物性的聚合物(或聚合物混合物)。所要求的物性典型地包括(例如但不限于)機(jī)械性能(例如延展性、抗拉強(qiáng)度、和硬度)、熱性質(zhì)(例如熱成型性)、和化學(xué)性質(zhì)(例如反應(yīng)性)。所述第二聚合物材料可包括為補(bǔ)償所述第一聚合物材料或第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)的任何缺陷(如機(jī)械缺陷或熱缺陷)如因調(diào)溫材料的填充量高所致缺陷而選擇的聚合物(或聚合物混合物)。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第二聚合物材料起改善多組分纖維的總物性(例如機(jī)械性能)和多組分纖維的加工性能(例如使之容易通過(guò)熔紡法成型)的作用。所述第二聚合物材料可用于包圍構(gòu)成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)的調(diào)溫材料。因此，所述第二聚合物材料可允許使用對(duì)于高溫和高剪切纖維加工而言不是最優(yōu)的第一聚合物材料或調(diào)溫材料。此外，所述第二聚合物材料可減少或防止相變材料在纖維加工或使用過(guò)程中的損失或泄漏。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，所述第二聚合物材料可以是與所述調(diào)溫材料不反應(yīng)的以保持所要求的所述調(diào)溫材料的溫度穩(wěn)定范圍。
根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，所述第二聚合物材料可包括高分子量聚合物。如前面所述，高分子量聚合物典型地有增強(qiáng)的物理性質(zhì)(例如機(jī)械性能)，可選擇聚合物的高分子量形式(例如前面所述典型聚合物的高分子量形式)。
根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施方案，所述第二聚合物材料可包括聚酯，部分原因在于其極好的加工性、賦予所得纖維的性能、及其對(duì)某些相變材料如烷屬烴的耐性以減少或防止這些相變材料的損失或泄漏。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，所述聚酯的數(shù)均分子量可為約20 000(或更高)。
此時(shí)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可意識(shí)到本發(fā)明各種實(shí)施方案的許多優(yōu)點(diǎn)。例如，根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的多組分纖維可包含高填充量的在第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)內(nèi)的一或多種相變材料。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，由于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)包圍所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)，所以可提供高填充量。所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包括為補(bǔ)償與所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件相伴的如因相變材料的填充量高所致任何缺陷(例如機(jī)械或熱缺陷)而選擇的聚合物(或聚合物混合物)。此外，所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件可包括為改善纖維的總物性(例如機(jī)械性能)和纖維的加工性能(例如使之容易通過(guò)熔紡法成型)所選的聚合物(或聚合物混合物)。通過(guò)包圍第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，所述第二聚合物材料可將所述相變材料封閉在多組分纖維內(nèi)以減少或防止相變材料的損失或泄漏。
根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的多組分纖維可有纖維總重的任何比例構(gòu)成相對(duì)于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)的包括調(diào)溫材料的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)。作為非限制性實(shí)例，多組分纖維的調(diào)熱性是控制因素時(shí)，所述多組分纖維的更大比例可由包括調(diào)溫材料的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件構(gòu)成。另一方面，所述多組分纖維的物性(例如機(jī)械性能)為控制因素時(shí)，所述多組分纖維的更大比例可由不包括調(diào)溫材料的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件構(gòu)成?；蛘?，在平衡多組分纖維的調(diào)熱性和物性時(shí)，所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件包括相同或不同的調(diào)溫材料可能是理想的。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多組分纖維可包含約1至約99％(重)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)。典型地，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的多組分纖維可包含約10至約90％(重)的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)。例如，皮芯型纖維之一實(shí)施方案可包含90％(重)的芯部分和10％(重)的皮部分。對(duì)于該實(shí)施方案而言，所述芯部分可包含60％(重)的調(diào)溫材料，從而所述皮芯型纖維包含54％(重)的調(diào)溫材料。皮芯型纖維的另一實(shí)施方案可包含最多約50％(重)的芯部分，所述芯部分可包含最多約50％(重)的調(diào)溫材料。采用此重量百分率得到有最多約25％(重)調(diào)溫材料的皮芯型纖維，使所述皮芯型纖維具有有效的調(diào)熱性和機(jī)械性能。應(yīng)認(rèn)識(shí)到可通過(guò)例如調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件的橫截面積或調(diào)節(jié)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件貫穿多組分纖維長(zhǎng)度的程度改變細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件相對(duì)于多組分纖維總重的重量百分率。
根據(jù)本發(fā)明各種實(shí)施方案的多組分纖維可用各種方法制造，例如用熔紡法或溶液紡絲法(濕或干)。對(duì)于任何方法而言，都可通過(guò)紡絲板中的多個(gè)噴絲孔擠出材料形成從噴絲孔中排出的纖維制成多組分纖維。本文所用術(shù)語(yǔ)“紡絲板”可指輸送一或多種聚合物材料和一或多種調(diào)溫材料通過(guò)噴絲孔擠入外部環(huán)境的纖維擠出設(shè)備的一部分。典型的紡絲板可包括每米紡絲板長(zhǎng)1至5000個(gè)孔。所述紡絲板可配有通過(guò)板鉆或蝕刻的孔或能流出所要纖維的任何其它結(jié)構(gòu)。
在熔紡法中，形成多組分纖維的一或多種聚合物材料和一或多種調(diào)溫材料可以熔融狀態(tài)輸送至紡絲板的噴絲孔。通過(guò)所述噴絲孔之前，可使調(diào)溫材料與第一聚合物材料混合形成共混物。通過(guò)混合，可使調(diào)溫材料分散在第一聚合物材料內(nèi)并至少部分地被其包圍。未被第一聚合物材料包圍的調(diào)溫材料部分可在從紡絲板中排出時(shí)被第二聚合物材料包圍以減少或防止所述調(diào)溫材料從所得多組分纖維中損失或泄漏。所述共混物和第二聚合物材料可結(jié)合并通過(guò)各種構(gòu)型的噴絲孔分別形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)，從而形成多組分纖維。例如，可使所述共混物通過(guò)噴絲孔形成皮芯型纖維的芯部分或海島型纖維的島部分，可使所述第二聚合物材料通過(guò)噴絲孔形成皮芯型纖維的皮部分或海島型纖維的海部分。
根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，可用包含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的丸粒形成多組分纖維。所述丸?？砂缯{(diào)溫材料、低分子量聚合物、和高分子量聚合物的固化的熔體混合物。根據(jù)本發(fā)明其它實(shí)施方案，所述丸?？捎傻谝痪酆衔锊牧闲纬?，可使所述丸粒浸漬或吸入相變材料?？墒顾鐾枇Ｈ廴谛纬晒不煳锊⑷缟纤雠c第二聚合物材料一起加工制成多組分纖維。
在溶液紡絲法中，可使形成多組分纖維的一或多種聚合物材料和一或多種調(diào)溫材料溶于溶劑，然后通過(guò)紡絲板的噴絲孔。在濕紡法中，所述紡絲板可浸沒(méi)在化學(xué)浴中以致所述材料離開(kāi)紡絲板時(shí)從溶液中沉淀而形成固態(tài)纖維。在干紡法中，所述材料從空氣包圍的紡絲板中排出，因溶劑(例如丙酮)在空氣中蒸發(fā)而固化。
對(duì)于任何方法而言，應(yīng)認(rèn)識(shí)到某些應(yīng)用未必使用所述第一聚合物材料。例如，所述調(diào)溫材料可包括具有所要轉(zhuǎn)變溫度并在摻入多組分纖維內(nèi)時(shí)提供足夠機(jī)械性能的聚合物相變材料。因此，可使所述調(diào)溫材料和第二聚合物材料結(jié)合并通過(guò)各種構(gòu)型的噴絲孔分別形成第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)和第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件(或多個(gè)第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件)。例如，可使所述調(diào)溫材料通過(guò)噴絲孔形成皮芯型纖維的芯部分或海島型纖維的島部分，可使所述第二聚合物材料通過(guò)噴絲孔形成皮芯型纖維的皮部分或海島型纖維的海部分。
從紡絲板中排出之后，可用導(dǎo)絲輥或吸絲器拉伸多組分纖維。例如，在熔紡法中從紡絲板中排出的多組分纖維可形成向下移動(dòng)纖維的垂直取向簾，在進(jìn)入位于紡絲板下面的長(zhǎng)縫狀空氣吸絲器之前至少部分地驟冷。所述吸絲器可引入通過(guò)將來(lái)自一或多個(gè)吸氣噴嘴的空氣壓縮產(chǎn)生的快速向下移動(dòng)的氣流。所述氣流可在纖維上產(chǎn)生拉伸力，使之在紡絲板和空氣射流之間拉伸而使纖維變細(xì)。所述生產(chǎn)過(guò)程的此部分期間，形成多組分纖維的聚合物材料通常固化。
形成后，多組分纖維可深加工用于本領(lǐng)域已知的各種纖維應(yīng)用。具體地，可使多組分纖維經(jīng)過(guò)例如但不限于機(jī)織、非織造、針織、或織造過(guò)程形成各種類(lèi)型的花邊、編織、加捻、縮絨、針織、機(jī)織、或非織造織物。例如，可將多組分纖維纏繞在筒管上或紡成紗，然后在各種常規(guī)的針織或織造工藝中使用。另一例是可將多組分纖維無(wú)規(guī)地鋪在成型表面(例如移動(dòng)輸送機(jī)的網(wǎng)帶如Fourdrinier絲)上形成連續(xù)的非織造纖維網(wǎng)。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，在形成所述網(wǎng)之前可將多組分纖維切成短纖維。使用短纖維的一個(gè)潛在優(yōu)點(diǎn)是可形成更加各向同性的非織造纖維網(wǎng)，因?yàn)槎汤w維可在纖維網(wǎng)中比較長(zhǎng)或未切的纖維(例如連續(xù)纖維)更無(wú)規(guī)地取向。然后可用任何常規(guī)方法(例如紡粘法)使纖維網(wǎng)粘合形成穩(wěn)定的非織造織物用于生產(chǎn)各種紡織品。一種典型的粘合方法涉及將纖維網(wǎng)從移動(dòng)的網(wǎng)帶上舉起，使纖維網(wǎng)通過(guò)兩個(gè)被加熱的壓延輥。需要時(shí)，可將所述輥之一壓紋使纖維網(wǎng)在許多點(diǎn)粘合。也可由根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案的多組分纖維形成空氣梳理或無(wú)緯纖維網(wǎng)。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到可由包含兩或多種不同調(diào)溫材料的多組分纖維形成織物。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，此調(diào)溫材料的組合可顯示出兩或多個(gè)不同的轉(zhuǎn)變溫度。例如，用于生產(chǎn)手套的織物可由包含相變材料A和B的多組分纖維制成。相變材料A的熔點(diǎn)可為約5℃，相變材料B的熔點(diǎn)可為約75℃。所述多組分纖維中的此相變材料組合可提供在冷環(huán)境(例如在冬季室外使用)及熱環(huán)境(例如處理加熱物體如爐盤(pán)時(shí))中具有增強(qiáng)的調(diào)熱性的手套。此外，還可由在某些方面不同(例如有不同構(gòu)型或包含不同的調(diào)溫材料)的兩或多類(lèi)多組分纖維制成織物。例如，可由一定百分率的包含第一調(diào)溫材料的皮芯型纖維和剩余百分率的包含第二調(diào)溫材料的皮芯型纖維制成織物。此皮芯型纖維組合可提供在不同環(huán)境(例如冷和熱)中有增強(qiáng)的調(diào)熱性的織物。
參見(jiàn)圖5，示出用于按本發(fā)明一實(shí)施方案形成多組分纖維134的典型纖維擠出裝置110。裝置110可用于通過(guò)熔紡法形成多組分纖維134。此外，裝置110還可用于使制成的多組分纖維134經(jīng)紡粘過(guò)程生產(chǎn)具有所要調(diào)熱性的非織造織物。
裝置110包括用于擠出和形成多組分纖維134的紡絲頭組合體128。本文所用術(shù)語(yǔ)“紡絲頭組合體”可指用于加工一或多種聚合物材料和一或多種調(diào)溫材料產(chǎn)生擠出纖維的組件。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，紡絲頭組合體可包括過(guò)濾系統(tǒng)、分布系統(tǒng)、和紡絲頭組合體。典型的紡絲頭組合體描述在Hills題為“多組分纖維的制備方法”的US 5 162 074及其中所引參考文獻(xiàn)，其公開(kāi)全部引入本文供參考。該實(shí)施方案中，所述紡絲頭組合體128設(shè)有兩或多種熔融聚合物材料的流動(dòng)路徑，所述多組分纖維134可從有一或多種構(gòu)型(例如皮芯或海島構(gòu)型)的紡絲板130中排出。
如圖5所示，裝置110還包括分別接收聚合物材料A和聚合物材料B的料斗112和114。聚合物材料A和B可以液體或固體(例如以顆粒)形式提供，分別從料斗112和114供入螺桿擠出機(jī)116和118。如果最初以固體形式提供，則聚合物材料A和B被送至加熱管120和122時(shí)通常熔化。調(diào)溫材料C可在沿裝置110的一或多個(gè)位置加入聚合物材料B中并與之混合而在紡絲板130處遇到聚合物材料A之前形成共混物。圖5示出在裝置110中用于將調(diào)溫材料C加入聚合物材料B中的各種典型位置。例如，調(diào)溫材料C可在位置113處加至料斗114中、在位置119處加至螺桿擠出機(jī)118中、或在位置127處加至紡絲頭組合體128中。應(yīng)認(rèn)識(shí)到調(diào)溫材料C可加入聚合物材料B中形成共混物，此共混物可以液體或固體(例如丸粒)形式提供，然后供入料斗114中?；蛘呋蛲瑫r(shí)，調(diào)溫材料C(或性質(zhì)有些不同的另一種調(diào)溫材料)可在沿裝置110的一或多個(gè)位置加入聚合物材料A中并混合形成共混物。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，調(diào)溫材料C可包含摻入多組分纖維134時(shí)提供足夠機(jī)械性能的聚合物相變材料。對(duì)于本發(fā)明的此類(lèi)實(shí)施方案而言，可省去聚合物材料B，調(diào)溫材料C可只在位置113處加入料斗114中，在紡絲板130處與聚合物材料A結(jié)合形成多組分纖維134。
圖5所示本發(fā)明實(shí)施方案中，調(diào)溫材料C與聚合物材料B的混合可以靜態(tài)或動(dòng)態(tài)或兩種方式實(shí)現(xiàn)。動(dòng)態(tài)混合可通過(guò)有效地?cái)嚢杌蚴拐{(diào)溫材料C與聚合物材料B混合形成共混物的任何機(jī)械方法例如用螺桿擠出機(jī)118進(jìn)行。例如，調(diào)溫材料C加入料斗114或螺桿擠出機(jī)118時(shí)，發(fā)生動(dòng)態(tài)混合，所述共混物的液流在螺桿擠出機(jī)118內(nèi)向加熱管122中移動(dòng)。
與動(dòng)態(tài)混合相反，靜態(tài)混合通常不必采用任何機(jī)械攪拌或混合方法。根據(jù)本發(fā)明一些實(shí)施方案，靜態(tài)混合可通過(guò)使不同材料的兩或多股移動(dòng)液流交叉足夠多次實(shí)現(xiàn)所要混合。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案可采用的典型靜態(tài)混合器描述在Haggard等題為“瞬時(shí)混合紡絲頭組合體”的US5 851 562中，其公開(kāi)內(nèi)容全部引入本文供參考。在紡絲板130處與聚合物材料A結(jié)合之前，調(diào)溫材料C與聚合物材料B的靜態(tài)混合可在紡絲頭組合體128內(nèi)或在裝置110內(nèi)各種其它位置進(jìn)行。例如，可在位置121處加入調(diào)溫材料C，在加熱管122內(nèi)移動(dòng)時(shí)與聚合物材料B靜態(tài)混合。具體地，可使調(diào)溫材料C的第一液流與聚合物材料B的第二液流交叉在所得液流中形成所要共混物。需要時(shí)，在紡絲板130處與聚合物材料A結(jié)合之前可使所得液流再經(jīng)靜態(tài)或動(dòng)態(tài)混合或兩種混合。
參見(jiàn)圖5，聚合物材料A和所述共混物的液流可分別通過(guò)加熱管120和122流入計(jì)量泵124和126，將兩液流供入紡絲頭組合體128。紡絲頭組合體128有能形成有所要構(gòu)型(例如皮芯型或海島構(gòu)型)的多組分纖維134的適合內(nèi)件。圖5的裝置110中，所述液流在紡絲頭組合體128中結(jié)合使聚合物材料A包圍所述共混物。紡絲頭組合體128包括紡絲板130，具有通過(guò)其擠出形成多組分纖維134的噴絲孔132。一排多組分纖維134離開(kāi)紡絲板130，通過(guò)吸絲器136向下拉而使之變細(xì)。由管138向吸絲器136中供應(yīng)壓縮空氣或水蒸汽。吸絲器136可以是例如槍或縫型的，需要時(shí)可橫跨纖維列的整個(gè)寬度延伸，例如在與由多組分纖維134形成的纖維網(wǎng)的寬度對(duì)應(yīng)的方向。
應(yīng)認(rèn)識(shí)到可形成多種分離的共混物，其中每種共混物都包含一或多種調(diào)溫材料和一或多種聚合物材料。所述分離的共混物可在某些方面彼此不同。例如，所述分離的共混物可包含不同的調(diào)溫材料或不同的聚合物材料。形成后，可在紡絲頭組合體128中使所述分離的共混物與聚合物材料A結(jié)合從而使聚合物材料A包圍許多分離的共混物。然后可將所述分離的共混物和聚合物材料A從紡絲板130中擠出從而形成有所要構(gòu)型(例如海島構(gòu)型)的多組分纖維。根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案，外構(gòu)件(例如海部分)可由聚合物材料A形成，可包圍由許多分離的共混物形成的多個(gè)內(nèi)構(gòu)件(例如島部分)。
參見(jiàn)圖5，吸絲器136將變細(xì)的多組分纖維140輸送至形成纖維網(wǎng)的網(wǎng)帶142上，網(wǎng)帶142由輥144、146和150支撐和驅(qū)動(dòng)?？墒刮w維箱148與風(fēng)扇(圖5中未示出)相連通過(guò)網(wǎng)帶142吸入環(huán)境空氣使變細(xì)的多組分纖維140在網(wǎng)帶142上形成非織造纖維網(wǎng)。然后可將所得非織造纖維網(wǎng)深加工形成賦予調(diào)熱性的紡織品、服裝、或其它產(chǎn)品。
實(shí)施例以下實(shí)施例描述本發(fā)明的具體方面以舉例說(shuō)明和描述給本領(lǐng)域普通技術(shù)人員。這些實(shí)施例不應(yīng)解釋為限制本發(fā)明，僅提供適用于理解和實(shí)施本發(fā)明的具體方法。
實(shí)施例1將約5磅低分子量聚乙烯均聚物(AC-16聚乙烯，滴點(diǎn)102℃，Honeywell Specialty Chemical生產(chǎn))加至濕沖洗裝置中，使所述均聚物緩慢熔化，在約110至約130℃下混合。所述均聚物熔化后，經(jīng)約30分鐘的時(shí)間周期將約8磅的濕濾餅緩慢加入所述熔融的均聚物中形成第一共混物。所述濕濾餅包括含相變材料的水濕微膠囊(micro PCM lot#M45-22，63.2％(重)微膠囊和相變材料，Microtek Laboratories，Inc.生產(chǎn))。
加入包含相變材料的微膠囊并分散在熔融均聚物中時(shí)閃蒸出水。繼續(xù)混合直至剩余低于約0.15％(重)的水(用Karl-Fischer滴定法測(cè)量)。然后使所得第一共混物冷卻和切碎形成碎料用于深加工。
然后使約30磅的所述碎料與約70磅的纖維級(jí)聚丙烯熱塑性聚合物(聚丙烯均聚物6852，BP Amoco Polymers生產(chǎn))干混形成干混物。
然后將所得干混物用21/2英寸單螺桿擠出機(jī)擠出，所有區(qū)段都在約230℃下，螺桿轉(zhuǎn)速為約70rpm，有150目濾網(wǎng)，并用氮?dú)獯祾?。這樣形成丸粒。然后使所述丸粒在有干燥劑床層的聚合物丸粒干燥系統(tǒng)中于105℃和-40℃露點(diǎn)下干燥過(guò)夜。通過(guò)DSC(示差掃描量熱計(jì))測(cè)量這些丸粒有23.1J/g的熱能儲(chǔ)存容量(即潛熱)。
然后用雙組分纖維紡絲頭組合體在230和245℃之間的溫度下熔紡多組分纖維(此處為雙組分纖維)。此通用型紡絲頭組合體描述在Hills題為“多組分纖維的制造方法”的US 5 162 074中。用所述丸粒形成芯部分，用聚丙烯或尼龍形成皮部分。
生產(chǎn)用不同皮芯比和聚合物材料形成的多組分纖維。參見(jiàn)圖6，示出六種皮芯型纖維的性能和生產(chǎn)參數(shù)。這些纖維都摻入相變材料和包含相變材料的微膠囊(“mPCM”)，占各纖維芯部分的約15％(重)，占各纖維總重的約7.5至約11.25％(重)。試樣1、2和3有包含聚丙烯(“PP”)的皮部分，是來(lái)自BP Amoco Polymers的聚丙烯均聚物。試樣4、5和6有包含尼龍6的皮部分，由BASF Corp以商品名Ultramid B生產(chǎn)。
實(shí)施例2通過(guò)浸泡和加熱使丸粒溶脹使各種乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(“EVA”)丸粒吸入K19石蠟(熔點(diǎn)29℃，潛熱150J/g，American Refining Group，Bradford，PA生產(chǎn))。具體地，在不同的時(shí)間和溫度下加熱Elvax 350(熔體指數(shù)19，25％(重)乙酸乙烯酯，DuPont Inc.生產(chǎn))和Elvax 450(熔體指數(shù)8，18％(重)乙酸乙烯酯，DuPont Inc.生產(chǎn))丸粒。在排水槽中從剩余的石蠟中濾出所述丸粒，由丸粒的初始和最終重量(即相對(duì)于初始丸粒重量增加的重量百分率)計(jì)算吸入丸粒中的石蠟量。表3示出在不同條件下得到的結(jié)果。
表3

然后用標(biāo)準(zhǔn)Hills，Inc.雙組分纖維紡絲頭組合體生產(chǎn)皮芯型纖維，用某些上述丸粒形成芯部分。具體地，用吸入26％蠟的Elvax 450丸?；蛭?1％蠟的Elvax 350丸粒形成芯部分。用聚對(duì)苯二甲酸亞乙酯(EastmanF61HC，Eastman Chemical，Inc.，Kingsport，TN生產(chǎn))(“PET”)或聚對(duì)苯二甲酸亞丙酯(Corterra 509210，Shell Chemical Corp.，Houston，TX生產(chǎn))(“PTT”)形成皮部分。
用Perkin Elmer Pyris 1儀器進(jìn)行所述皮芯型纖維的DSC測(cè)量。用FTS Systems Intercooler 1進(jìn)行冷卻，用Perkin Elmer Pyris ThermalAnalysis System and Software for Windows，version 3.72進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在Perkin Elmer密封式鋁樣盤(pán)中制備試樣，在使試樣不斷經(jīng)受氮?dú)饬鞯耐瑫r(shí)進(jìn)行測(cè)試。
測(cè)試條件包括1)使試樣冷卻至約-10℃；2)在-10℃下保持恒溫約1分鐘；3)以約5℃/min的速度從-10℃加熱至約50℃；4)在50℃下保持恒溫約1分鐘；和5)以約5℃/min的速度從50℃冷卻至約-10℃。用所述石蠟的測(cè)量結(jié)晶放熱峰的自動(dòng)積分計(jì)算結(jié)果。表4示出所述皮芯型纖維的各種性能。
表4

本說(shuō)明書(shū)中提及或引用的所有專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利、出版物、和其它公開(kāi)文獻(xiàn)均引入本文供參考，達(dá)到好像各專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利、出版物、和其它公開(kāi)文獻(xiàn)被具體而且單獨(dú)指出要引入供參考的程度。
雖然已結(jié)合其具體實(shí)施方案描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解在不背離精神實(shí)質(zhì)和所附權(quán)利要求書(shū)所限定的發(fā)明范圍的情況下可做各種改變和等同替代。此外，可做許多修改以使具體的情況、材料、物質(zhì)組合物、方法、工藝步驟適應(yīng)本發(fā)明的目的、精神和范圍。所有這些修改都在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。具體地，雖然已結(jié)合以特定順序進(jìn)行的特定步驟描述了本文所公開(kāi)的方法，但應(yīng)理解這些步驟可組合、細(xì)分、或重新排序在不背離本發(fā)明教導(dǎo)的情況下形成等價(jià)方法。因此，除非本文中具體指出，這些步驟的順序和分組不是本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的多組分纖維，包括由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形成的纖維體，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含分散在其中的調(diào)溫材料。
2.權(quán)利要求1的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料包括相變材料。
3.權(quán)利要求2的多組分纖維，其中所述相變材料選自烴、水合鹽、蠟、油、水、脂肪酸、脂肪酸酯、二元酸、二價(jià)酸酯、1-鹵化物、伯醇、芳香化合物、包合物、半包合物、氣態(tài)包合物、硬脂酸酐、碳酸亞乙酯、多元醇、聚合物、金屬、及其混合物。
4.權(quán)利要求2的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料還包括許多容納相變材料的微膠囊。
5.權(quán)利要求2的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料還包括浸漬有相變材料的氧化硅顆粒、沸石顆粒、碳粒、或吸收材料。
6.權(quán)利要求1的多組分纖維，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件以海島構(gòu)型、分段餡餅構(gòu)型、皮芯構(gòu)型、并列構(gòu)型、或條紋構(gòu)型排列。
7.權(quán)利要求1的多組分纖維，其中所述纖維體的橫截面形狀為圓形、多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、梯形、或三角形。
8.權(quán)利要求1的多組分纖維，其中所述纖維體在0.1和1000旦之間。
9.權(quán)利要求1的多組分纖維，還包括分散在至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)的添加劑，其中所述添加劑選自水、表面活性劑、分散劑、消泡劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、UV穩(wěn)定劑、吸收微波的添加劑、增強(qiáng)纖維、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電顆粒、潤(rùn)滑劑、加工助劑、阻燃劑、防粘結(jié)劑、防霧劑、抗靜電劑、抗菌劑、交聯(lián)劑、降解控制劑、著色劑、顏料、染料、熒光增白劑、光學(xué)增白劑、填料、偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、結(jié)晶劑、成核劑、及其混合物。
10.一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的多組分纖維，包括包含第一聚合物材料和分散在第一聚合物材料內(nèi)的調(diào)溫材料的第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件；和包含第二聚合物材料的第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件，其中所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件與所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件接合。
11.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料包括相變材料。
12.權(quán)利要求11的多組分纖維，其中所述相變材料為烴或烴的混合物。
13.權(quán)利要求11的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料還包括許多容納相變材料的微膠囊。
14.權(quán)利要求13的多組分纖維，其中所述第一聚合物材料與所述微膠囊有親合力以促使所述微膠囊分散在所述第一聚合物材料內(nèi)。
15.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料為第一調(diào)溫材料，所述第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件還包括分散在第二聚合物材料內(nèi)的第二調(diào)溫材料。
16.權(quán)利要求15的多組分纖維，其中所述第一調(diào)溫材料與所述第二調(diào)溫材料不同。
17.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料獨(dú)立地選自聚酰胺、多胺、聚酰亞胺、丙烯酸類(lèi)聚合物、聚碳酸酯、聚二烯烴、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚醚、聚氟碳、甲醛類(lèi)聚合物、天然聚合物、聚烯烴、亞苯基類(lèi)聚合物、含硅聚合物、聚氨酯、乙烯類(lèi)聚合物、聚縮醛、聚丙烯酸酯、共聚物、及其混合物。
18.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述第一聚合物材料包括乙酸乙烯酯含量在5和90％(重)之間的乙烯-乙酸乙烯酯共聚物。
19.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件被第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件包圍。
20.權(quán)利要求19的多組分纖維，其中所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件位于第二細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)并完全被其包圍。
21.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述第一細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件占所述多組分纖維總重的10至90％。
22.權(quán)利要求10的多組分纖維，其中所述多組分纖維在0.1和1000旦之間。
23.權(quán)利要求10的多組分纖維，還包括分散在第一聚合物材料和第二聚合物材料至少之一內(nèi)的添加劑，其中所述添加劑選自水、表面活性劑、分散劑、消泡劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、UV穩(wěn)定劑、吸收微波的添加劑、增強(qiáng)纖維、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電顆粒、潤(rùn)滑劑、加工助劑、阻燃劑、防粘結(jié)劑、防霧劑、抗靜電劑、抗菌劑、交聯(lián)劑、降解控制劑、著色劑、顏料、染料、熒光增白劑、光學(xué)增白劑、填料、偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、結(jié)晶劑、成核劑、及其混合物。
24.一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的多組分纖維，包括包含調(diào)溫材料的芯部分；和包圍所述芯部分的皮部分。
25.權(quán)利要求24的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料包括相變材料。
26.權(quán)利要求25的多組分纖維，其中所述相變材料選自烴、水合鹽、蠟、油、水、脂肪酸、脂肪酸酯、二元酸、二價(jià)酸酯、1-鹵化物、伯醇、芳香化合物、包合物、半包合物、氣態(tài)包合物、硬脂酸酐、碳酸亞乙酯、多元醇、聚合物、金屬、及其混合物。
27.權(quán)利要求25的多組分纖維，其中所述相變材料為聚合物相變材料。
28.權(quán)利要求25的多組分纖維，其中所述芯部分還包含第一聚合物材料，其中所述調(diào)溫材料分散在所述第一聚合物材料內(nèi)，所述皮部分包含第二聚合物材料。
29.權(quán)利要求28的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料還包括容納所述相變材料的容留結(jié)構(gòu)，其中所述容留結(jié)構(gòu)包括微膠囊、氧化硅顆粒、沸石顆粒、碳粒、或吸收材料。
30.權(quán)利要求28的多組分纖維，其中所述第一聚合物材料與所述相變材料有部分親合力，所述第二聚合物材料將所述相變材料封閉在芯部分內(nèi)并使所述多組分纖維具有所要物性。
31.權(quán)利要求28的多組分纖維，其中所述調(diào)溫材料為第一調(diào)溫材料，所述皮部分還包括分散在第二聚合物材料內(nèi)的第二調(diào)溫材料。
32.權(quán)利要求31的多組分纖維，其中所述第一調(diào)溫材料與所述第二調(diào)溫材料不同。
33.權(quán)利要求28的多組分纖維，其中所述第一聚合物材料和所述第二聚合物材料獨(dú)立地選自聚酰胺、多胺、聚酰亞胺、丙烯酸類(lèi)聚合物、聚碳酸酯、聚二烯烴、聚環(huán)氧化物、聚酯、聚醚、聚氟碳、甲醛類(lèi)聚合物、天然聚合物、聚烯烴、亞苯基類(lèi)聚合物、含硅聚合物、聚氨酯、乙烯類(lèi)聚合物、聚縮醛、聚丙烯酸酯、共聚物、及其混合物。
34.權(quán)利要求24的多組分纖維，其中所述芯部分位于所述皮部分內(nèi)并完全被其包圍。
35.權(quán)利要求24的多組分纖維，其中所述芯部分同心地位于所述皮部分內(nèi)。
36.權(quán)利要求24的多組分纖維，其中所述芯部分偏心地位于所述皮部分內(nèi)。
37.權(quán)利要求24的多組分纖維，其中所述芯部分的橫截面形狀為圓形、多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、梯形、三角形、或楔形。
38.權(quán)利要求24的多組分纖維，其中所述多組分纖維在0.1和1000旦之間。
39.權(quán)利要求24的多組分纖維，還包括分散在所述芯部分和所述皮部分至少之一內(nèi)的添加劑，其中所述添加劑選自水、表面活性劑、分散劑、消泡劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、UV穩(wěn)定劑、吸收微波的添加劑、增強(qiáng)纖維、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電顆粒、潤(rùn)滑劑、加工助劑、阻燃劑、防粘結(jié)劑、防霧劑、抗靜電劑、抗菌劑、交聯(lián)劑、降解控制劑、著色劑、顏料、染料、熒光增白劑、光學(xué)增白劑、填料、偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、結(jié)晶劑、成核劑、及其混合物。
40.一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維，包括基本上貫穿所述纖維整個(gè)長(zhǎng)度且包含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物的至少一個(gè)內(nèi)構(gòu)件；和包圍所述內(nèi)構(gòu)件而構(gòu)成所述纖維外部的外構(gòu)件，其中所述外構(gòu)件包含第二聚合物材料。
41.權(quán)利要求40的纖維，其中所述第一聚合物材料和第二聚合物材料獨(dú)立地選自聚烯烴、聚酰胺、聚酯、彈性聚合物、及其混合物。
42.權(quán)利要求41的纖維，其中所述第一聚合物材料和第二聚合物材料是獨(dú)立地選自聚乙烯、聚丙烯及其混合物的聚烯烴。
43.權(quán)利要求40的纖維，其中所述調(diào)溫材料在-5至125℃范圍內(nèi)的溫度下吸收或釋放熱量。
44.權(quán)利要求40的纖維，其中所述調(diào)溫材料在22至28℃范圍內(nèi)的溫度下吸收或釋放熱量。
45.權(quán)利要求40的纖維，其中所述調(diào)溫材料是選自C10-C44烷屬烴、聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、及其混合物的相變材料。
46.權(quán)利要求40的纖維，其中所述調(diào)溫材料是固/固相變材料。
47.權(quán)利要求40的纖維，其中所述內(nèi)構(gòu)件包含兩或多種不同的調(diào)溫材料。
48.權(quán)利要求40的纖維，其中所述內(nèi)構(gòu)件包含最多50％(重)的調(diào)溫材料。
49.權(quán)利要求40的纖維，其中所述內(nèi)構(gòu)件包含最多25％(重)的調(diào)溫材料。
50.權(quán)利要求40的纖維，其中所述調(diào)溫材料部分被第一聚合物材料包圍。
51.權(quán)利要求40的纖維，其中所述內(nèi)構(gòu)件是所述纖維內(nèi)限定芯的單一內(nèi)構(gòu)件。
52.權(quán)利要求40的纖維，其中所述纖維包括多個(gè)相互分離且被所述外構(gòu)件包圍的內(nèi)構(gòu)件。
53.權(quán)利要求40的纖維，其中所述纖維是連續(xù)纖維或短纖維。
54.一種皮芯型纖維，包括位于所述纖維內(nèi)且貫穿所述纖維基本上整個(gè)長(zhǎng)度的芯部分，其中所述芯部分包含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物；和構(gòu)成所述纖維的外部且包圍所述芯部分的皮部分，其中所述皮部分包含第二聚合物材料。
55.權(quán)利要求54的皮芯型纖維，其中所述第一聚合物材料和第二聚合物材料獨(dú)立地選自聚烯烴、聚酰胺、聚酯、彈性聚合物、及其混合物。
56.權(quán)利要求55的皮芯型纖維，其中所述第一聚合物材料和第二聚合物材料是獨(dú)立地選自聚乙烯、聚丙烯及其混合物的聚烯烴。
57.權(quán)利要求54的皮芯型纖維，其中所述調(diào)溫材料是選自C10-C44烷屬烴、聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、及其混合物的相變材料。
58.權(quán)利要求54的皮芯型纖維，其中所述調(diào)溫材料是固/固相變材料。
59.權(quán)利要求54的皮芯型纖維，其中所述芯部分包含第一聚合物材料和至少兩種不同調(diào)溫材料的共混物。
60.一種海島型纖維，包括多個(gè)位于所述纖維內(nèi)且貫穿所述纖維基本上整個(gè)長(zhǎng)度的島部分，其中所述島部分都相互分離且包含島聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物；和構(gòu)成所述纖維的外部且包圍每個(gè)島部分的海部分，其中所述海部分包含海聚合物材料。
61.權(quán)利要求60的海島型纖維，其中所述島聚合物材料和海聚合物材料獨(dú)立地選自聚烯烴、聚酰胺、聚酯、彈性聚合物、及其混合物。
62.權(quán)利要求61的海島型纖維，其中所述島聚合物材料和海聚合物材料是獨(dú)立地選自聚乙烯、聚丙烯及其混合物的聚烯烴。
63.權(quán)利要求60的海島型纖維，其中所述調(diào)溫材料是選自C10-C44烷屬烴、聚環(huán)氧乙烷、聚乙二醇、及其混合物的相變材料。
64.權(quán)利要求60的海島型纖維，其中所述調(diào)溫材料是固/固相變材料。
65.權(quán)利要求60的海島型纖維，其中至少一個(gè)島部分包含所述島聚合物材料和至少兩種不同調(diào)溫材料的共混物。
66.權(quán)利要求60的海島型纖維，其中至少兩個(gè)島部分包含不同的調(diào)溫材料。
67.權(quán)利要求60的海島型纖維，其中至少兩個(gè)島部分包含不同的島聚合物材料。
68.一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維的制造和加工方法，包括使調(diào)溫材料與第一聚合物材料混合形成共混物；在纖維擠出設(shè)備的紡絲頭組合體內(nèi)使所述共混物與第二聚合物材料組合從而使所述第二聚合物材料包圍所述共混物；和將所述共混物和所述第二聚合物材料從所述紡絲頭組合體的紡絲板中擠出從而形成有由所述第二聚合物材料形成的外構(gòu)件并包圍由所述共混物形成的內(nèi)構(gòu)件的纖維。
69.權(quán)利要求68的方法，還包括在混合之前將所述調(diào)溫材料加入所述第一聚合物材料中，其中所述調(diào)溫材料和所述第一聚合物材料均為液體或固體形式。
70.權(quán)利要求68的方法，其中使調(diào)溫材料與第一聚合物材料混合包括提供所述調(diào)溫材料的第一液流；提供所述第一聚合物材料的第二液流；和使所述第一液流和第二液流交叉從而形成調(diào)溫材料和第一聚合物材料的共混物。
71.權(quán)利要求68的方法，其中將所述共混物和所述第二聚合物材料擠出以熔紡法或溶液紡絲法進(jìn)行。
72.權(quán)利要求68的方法，還包括使所述纖維變細(xì)。
73.權(quán)利要求72的方法，還包括在使所述纖維變細(xì)之后將所述纖維纏繞在筒管上或使所述纖維與其它纖維組合形成非織造纖維網(wǎng)。
74.一種具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維的制造方法，包括形成多種分離的共混物，其中每種共混物都包含調(diào)溫材料和第一聚合物材料；在纖維擠出設(shè)備的紡絲頭組合體內(nèi)使所述多種分離的共混物與第二聚合物材料組合從而使所述第二聚合物材料包圍所述多種分離的共混物；和將所述多種分離的共混物和所述第二聚合物材料從所述紡絲頭組合體的紡絲板中擠出從而形成有由所述第二聚合物材料形成的外構(gòu)件并包圍由所述多種分離的共混物形成的多個(gè)內(nèi)構(gòu)件的纖維。
75.權(quán)利要求74的方法，其中至少兩種分離的共混物包含不同的調(diào)溫材料。
76.一種織物，包括混紡在一起的多根纖維，其中至少一根纖維表現(xiàn)出增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)且包括包含第一聚合物材料和調(diào)溫材料的共混物的至少一個(gè)內(nèi)構(gòu)件，其中所述內(nèi)構(gòu)件貫穿所述纖維的基本上整個(gè)長(zhǎng)度；和構(gòu)成所述纖維的外部且包圍所述內(nèi)構(gòu)件的外構(gòu)件，其中所述外構(gòu)件包含第二聚合物材料。
77.權(quán)利要求76的織物，其中所述內(nèi)構(gòu)件包含至少兩種不同的調(diào)溫材料。
78.權(quán)利要求76的織物，其中所述織物包括多根表現(xiàn)出增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的纖維，其中至少兩根纖維包含不同的調(diào)溫材料。
79.權(quán)利要求76的織物，其中所述纖維包括多個(gè)被所述外構(gòu)件包圍的內(nèi)構(gòu)件。
80.權(quán)利要求79的織物，其中至少兩個(gè)內(nèi)構(gòu)件包含不同的調(diào)溫材料。
81.權(quán)利要求76的織物，其中所述多根纖維通過(guò)織造或非織造法混紡在一起。
82.權(quán)利要求76的織物，其中所述多根纖維通過(guò)紡粘法混紡在一起。
83.一種織物，包括混紡在一起的多根纖維，其中至少一種纖維表現(xiàn)出增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)且包括由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形成的纖維體，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含分散在其中的調(diào)溫材料。
84.權(quán)利要求83的織物，其中所述調(diào)溫材料包括相變材料。
85.權(quán)利要求84的織物，其中所述相變材料選自烴、水合鹽、蠟、油、水、脂肪酸、脂肪酸酯、二元酸、二價(jià)酸酯、1-鹵化物、伯醇、芳香化合物、包合物、半包合物、氣態(tài)包合物、硬脂酸酐、碳酸亞乙酯、多元醇、聚合物、金屬、及其混合物。
86.權(quán)利要求84的織物，其中所述調(diào)溫材料還包括許多容納相變材料的微膠囊。
87.權(quán)利要求84的織物，其中所述調(diào)溫材料還包括浸漬有相變材料的氧化硅顆粒、沸石顆粒、碳粒、或吸收材料。
88.權(quán)利要求83的織物，其中所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件以海島構(gòu)型、分段餡餅構(gòu)型、皮芯構(gòu)型、并列構(gòu)型、或條紋構(gòu)型排列。
89.權(quán)利要求83的織物，其中所述纖維體的橫截面形狀為圓形、多葉形、八邊形、橢圓形、五邊形、矩形、正方形、梯形、或三角形。
90.權(quán)利要求83的織物，其中所述纖維體在0.1和1000旦之間。
91.權(quán)利要求83的織物，還包括分散在至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件內(nèi)的添加劑，其中所述添加劑選自水、表面活性劑、分散劑、消泡劑、抗氧化劑、熱穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、UV穩(wěn)定劑、吸收微波的添加劑、增強(qiáng)纖維、導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電顆粒、潤(rùn)滑劑、加工助劑、阻燃劑、防粘結(jié)劑、防霧劑、抗靜電劑、抗菌劑、交聯(lián)劑、降解控制劑、著色劑、顏料、染料、熒光增白劑、光學(xué)增白劑、填料、偶聯(lián)劑、增強(qiáng)劑、結(jié)晶劑、成核劑、及其混合物。
92.權(quán)利要求83的織物，其中所述多根纖維通過(guò)織造法、非織造法、或針織法混紡在一起。
全文摘要
本發(fā)明涉及具有增強(qiáng)的可逆熱性質(zhì)的多組分纖維及其制造方法。所述多組分纖維包括由多個(gè)細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件形成的纖維體，所述細(xì)長(zhǎng)構(gòu)件至少之一包含分散在其中的調(diào)溫材料。所述調(diào)溫材料包括相變材料。所述多組分纖維可通過(guò)熔融紡絲法或溶液紡絲法形成，可用于或摻入要求調(diào)熱性的各種產(chǎn)品中。例如，所述多組分纖維可用于紡織品、服裝、鞋類(lèi)、醫(yī)用產(chǎn)品、容器和包裝、建筑、器具、和其它產(chǎn)品。
文檔編號(hào)D04H1/42GK1602372SQ02822457
公開(kāi)日2005年3月30日 申請(qǐng)日期2002年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月21日
發(fā)明者M·C·馬吉爾, M·H·哈特曼, J·S·哈格德 申請(qǐng)人:奧特拉斯技術(shù)有限公司, 希爾斯公司