散装填充材料和用于生产散装填充材料的方法技术

本发明专利技术涉及散装填充材料和用于生产散装填充材料的方法。本发明专利技术的主题之一涉及一种适合于隔热材料或缓冲材料的散装填充材料。散装填充材料包括多个独立单元，该多个独立单元包括纤维束或纤维松散网。纤维包括超细纤维和/或在1至5旦尼尔的范围内的纤维；该纤维被缠结以形成束或松散网。在一些实施方案中，该束或网是模拟天然羽绒的多节点的纤维结构。本发明专利技术的主题还涉及相关的生产方法。

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请日为2014年7月3日、申请号为201480046772.7、专利技术名称为“纤维和长丝的力纺丝”的申请的分案申请。相关申请本申请要求2013年7月5日提交的美国临时申请序列号61/843,295、2013年7月10日提交的美国临时申请序列号61/844,532以及2014年3月6日提交的美国临时申请序列号61/949,079的权益与优先权，这些申请的内容为了所有的目的据此通过引用如同在本文中被充分陈述一样并入。背景在本文中所公开的专利技术的主题总体上涉及用于在服装物品和户外装备物品中使用的纤维产品，例如非纺织织物和包含超细纤维，即，具有在纳米级或微米级范围内的直径的纤维的网的隔热材料。在一些实施方案中，该物品具有预定程度的防水性、防风性以及透气性。在某些方面中，本专利技术的主题涉及使用用于形成固化为超细纤维以及当超细纤维聚集时形成网的材料喷射流或材料流的新颖工艺的此类物品的产品和此类物品的部件。本专利技术的主题还涉及相关的装置和加工成终端产品的后网结构(post-web formation)。存在用于制造防水服装并且仍然允许湿气从内部微气候穿过外套到外部环境中的数种不同的方法和材料。根据纺织品和户外产品行业中使用的某些标准，防水性能可以使用美国测试标准AATCC127和ASTM D751来确定(日本标准分别为JISL1092或Fed.Std.191-A55)。类似地，透气性可以使用被报道使用的美国测试标准ASTME96或日本标准JISL1099来确定。防水屏障可以使用具有疏水或亲水特性的多孔和无孔材料制成。这些薄膜可以进一步分离成基于亲水整体涂层(非多孔连续膜)的个体，或基于疏水膜和微孔膜(包含微孔以允许湿气穿过的连续膜)的个体。这些膜可以直接涂在织物上，且然后使用高温进行固化。该复合结构提供防水和透气保护。在其它情况下，该膜还可以直接放置在转移纸上，然后直接层压(例如，通过胶合)在所选择的织物上，从而产生防水、透气的织物。层压方法为膜提供更好的耐久性，且经常允许膜更薄，这增加了透气性。透气性与材料特性、膜类型，以及屏障膜的厚度直接有关。在亲水性膜的情况下，透气性是由菲克扩散定律支配的扩散过程。水从表面被吸收至膜中，穿过膜扩散，且在膜的外部上蒸发。在预期使用的条件下，蒸发的水不能渗入该膜。在微多孔膜的情况下，透气是机械过程，其中，蒸发的水必须在膜的微多孔结构之间穿过，且在外部上蒸发到环境中。由于薄膜的疏水特性，液态水不能渗入该膜。孔隙的大小、厚度，以及耐久性的平衡对于达到防水性、透气性材料的任何性能规格是必要的。以服装作为代表的终端产品，由于温度和湿度梯度，既没有蒸发的水也没有液态水可以从外部环境渗入到服装中。这些梯度产生在服装的内部微气候与外部环境之间。由于在服装的内部上的温度与湿度更高，水气被迫离开内部微气候且穿过防水屏障进入到外部环境中。众所周知的且非常成功的防水的透气的膜，GORE-TEX，扩大的聚四氟乙烯(ePTFE)，产生于1969年。为了产生扩大的PTFE，PTFE被拉伸，从而产生许多极小的微小洞。这些极小的洞足够大以允许湿气穿过。然而，该洞比处于液相的水的直径小。由于孔隙比水分子小，处于液相的水不能穿过该薄膜。PTFE，由于其被氟化，因此其具有非常高的表面能量，这导致了表面是非常疏水的。在预期使用的条件下，细孔结构与表面的疏水性的组合允许该膜是完全防水的并且仍然透气。图1至图1D示出了在防水、透气层压板中使用的某些防水透气微多孔薄膜的扫描电子显微镜图像，每个图像包括关于材料性质的相关描述信息。(致谢名单：Gibson等人，“用于织物中的反应增强的水气运输”，2013卷，文章编号216293，8页，2013年1月29日，Hindawi出版公司，http://dx.doi.org/10.1155/2013/216293.)在GORE-TEXePTFE膜的专利技术之后，通过使用或者直接涂在织物上或者层压在织物上的材料的阵列，已经产生许多有竞争性的薄膜。这些薄膜包括基于亲水聚氨酯、疏水性聚氨酯、PTFE，以及聚酯的薄膜。电纺丝是在医疗行业和过滤行业中已被广泛使用以从纳米纤维的积聚物产生非纺织网或垫的技术。许多大学和工业公司拥有电纺丝装置，以该工艺为基础的专利，以及产品。大部分的电纺丝已经集中于非纺织薄膜的生产。通常的设置包括：高电压源，其连接至注射器或针，该注射器或针联接至形成纤维的材料的流体源。电场产生以便对流体从其中离开的针或注射器充电。用于聚焦、转向，和导引流出的溶液的电极定位在针头或注射器下方。这些有助于将流体从针头或注射器导引/抽到纳米纤维中，并且到聚集器上。用于非纺织垫生产的其它技术包括：干法成网、旋熔和湿法成网。基于纤维产生的工艺需要三个主要的生产原理：(1)形成网；(2)使网结合；(3)织物整理。使网结合可以经由化学、热或机械结合来进行。例如，化学结合可以是基于液体的结合剂或水基粘合剂。该结合可以作为可以被印刷，或浸渍在织物上的涂层来应用。热结合的选项包括：热和压力；热和接触；或粉末结合。机械结合方法可以包括针刺、缝合结合，或液力缠结。常规地，非纺织织物可以由许多材料制成，但所使用的纤维通常具有短的纤维长度，这限制了由该纤维制成的网的耐久性。而且，在常规的非纺织织物生产技术中使用的纤维直径未达到纳米级水平。纳米级纤维可以根据电纺丝技术来生产，且通常可以不需要前面描述的费力的结合方法。然而，电纺丝具有许多制造参数，这些制造参数可能限制纺织某些材料。这些参数包括：纺丝材料和纺丝材料溶液的电荷；溶液传送(通常是从注射器喷射的材料流)；在喷射流处充电；在聚集器处的纤维薄膜的放电；来自纺丝喷射流上的电场的外力；排出的喷射流的密度；以及电极的电压和聚集器的几何结构。电纺丝纳米纤维具有较高的表面积和较小的纤维直径。电纺丝纳米纤维可以形成为具有空气透过性的网，且如果需要，该网可以在厚度上增加而不会失去透气性。电纺丝纳米纤维还是轻质的。电纺丝技术在户外行业已经获得成功。最近的电纺丝产品是大批量生产的Polartec's NEOSHELL材料。电纺丝薄膜的好处与来自GORE-TEX与微多孔薄膜的好处相似。在电纺丝工艺过程中，纳米纤维被聚集在聚集器上。当纳米纤维被聚集时，微小的细孔在交叉纤维之间形成。这些微小的空间比固体亲水薄膜或甚至是疏水的、微多孔薄膜允许更好的透气性。由于纳米纤维薄膜具有微小的细孔，这些细孔的污染是可能的。类似于PTFE的制造，微米薄聚合物涂层可以放置在纳米纤维薄膜之上，以使这些孔免受污垢和油的污染，而不影响透气性。另外，由于纳米纤维垫是多孔的，其可以用于织物中的空气透过性的调节(例如，在软壳服装中使用的织物中)。由于接缝没有用胶布封住，软壳织物不旨在防水。由于该薄膜夹在两个织物之间以使薄膜免于污染，保护性涂层并不总是必需的。因此，未阻碍穿过纳米纤维薄膜的空气透过性。NEOSHELL(Polartec)材料是该软壳应用的示例。软壳可以100％防风，或按规定量供给到低于100％堵塞的任何位置。在其它挡风的应用中，服装包括在两个软壳材料之间的防水薄膜层压结构，或用于部分地挡风的点胶矩阵结构的应用。尽管电纺丝薄膜可以替代防水的透气薄膜和风计量软壳，但电纺丝薄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种散装填充材料，其适合于用作为鞋类、户外服饰和/或户外装备中的隔热材料或缓冲材料，所述散装填充材料包括：多个独立单元，其包括纤维束或纤维松散网，所述纤维包括超细纤维和/或在1至5旦尼尔的范围内的纤维；所述纤维被缠结以形成所述束或所述松散网。

【技术特征摘要】
2013.07.05 US 61/843,295;2013.07.10 US 61/844,532;1.一种散装填充材料，其适合于用作为鞋类、户外服饰和/或户外装备中的隔热材料或缓冲材料，所述散装填充材料包括：多个独立单元，其包括纤维束或纤维松散网，所述纤维包括超细纤维和/或在1至5旦尼尔的范围内的纤维；所述纤维被缠结以形成所述束或所述松散网。2.根据权利要求1所述的散装填充材料，其中所述纤维束或纤维网包括多个纤维，所述纤维各自是由形成为单一的、多节点的纤维结构的纤维材料形成的多节点的纤维结构，所述多节点的纤维结构被聚集为束或网。3.根据权利要求1所述的散装填充材料，其中纤维类型的组合被包括在所述束或网中，所述纤维类型选自于下列纤维类型的变型中的一个或多个：(1)纤维材料的变型和/或(2)纤维直径或横截面几何形状的变型。4.根据权利要求3所述的散装填充材料，其中在束或网中的所述纤维包括超细纤维。5.根据权利要求4所述的散装填充材料，其中在所述束或网中的所述纤维包括超细纤维和具有至少1旦尼尔的纤维的混合。6.根据权利要求1所述的散装填充材料，其中所述填充材料具有450至1000的蓬松度...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾斯汀·李·格拉迪什，玛丽埃伦·史密斯，
申请(专利权)人：北面服饰公司，
类型：发明
国别省市：美国;US