[发明专利]包含相变材料的多组分纤维

说明书

发明领域

本发明涉及多组分纤维。具体来说，本发明涉及包含至少一种温 度调节内纤维组分和包封该温度调节内纤维组分的外纤维组分的多组 分纤维。

背景

由合成聚合物形成的纤维早就被认为可用于制备纺织品。此类纤 维可以用于多种多样的应用，例如服装、一次性个人护理品、过滤介 质和地毯。仍寻求可用于形成具有改进热容量的纤维的组合物。

相变材料已经用于各种应用。已经将它们包括在墙壁和楼板中以 储存热而提供具有舒适室温的房间。还将它们引入杯子、玻璃和餐具 中以保持饮食处于为延长的时间所需的食用温度下。

相变材料还被用于保持衣服处于舒适的温度下。一种应用要求使 用包含在塑料薄膜袋中的混有硅干粉料的石蜡烃，该塑料薄膜袋被放 置在衣服的层之间。这些袋子是庞大的并且仅为衣服制品的其中使用 该袋子的那些区域提供益处。这些袋子的形状还使得难以将它们固定 在整个服装上。

相变材料还被直接地引入合成聚合物纤维。这可容易地实现，这 部分地归因于挥发性材料的高含量，该挥发性材料通常与形成合成聚 合物纤维的溶液纺丝工艺相关联。但是，将相变材料引入熔纺合成纤 维是更成问题的，因为高含量的挥发性材料通常不存在于熔融纺丝工 艺或不受该工艺希望。另外，因为相变材料通常在大约室温下显示相 变，所以直接包括此类相变材料的纤维具有渗出的倾向(即，纤维的 浸出)，从而使得该纤维触摸时是令人不快的。

为了避免这些问题，例如渗出，此前将相变材料引入熔纺合成纤 维中的努力通常包括将含相变材料的微囊体与标准纤维级热塑性聚合 物混合以形成共混物，随后将该共混物熔融纺丝以形成单组分合成纤 维。此类努力通常引起所述微囊体在纤维内的不充分的分散，差的纤 维性能和差的可加工性，除非使用低浓度的微囊体。然而，采用低浓 度的微囊体，难以实现通常与相变材料的使用相联系的所需增强的可 逆热性能。另外，当挤出该包封的相变材料以形成纤维时，微囊体不 具有抵御施加于该微囊体上的力的结构完整性。

考虑到上述情况，本领域中仍需要按以下方式包括相变材料的纤 维，即为纤维提供合乎需要的热性能同时维持令人愉快的感觉。本发 明的多组分纤维满足此种需要。

发明概述

本发明涉及包含相变材料的多组分纤维，此种纤维的制备方法， 由此种纤维制备的织物及其它材料，和用于此种纤维的温度调节组分 的制备方法。在特定的实施方案中，本发明涉及可用于引入多组分纤 维的温度调节组分，从而提供具有尤其有利的热性能的纤维。本发明 的多组分纤维进一步有利在于它允许在整个纤维中引入增加浓度的相 变材料，从而提供具有增加的热性能的纤维，而不会通过熔融纺丝牺 牲该纤维的可加工性。

在一个方面中，本发明涉及多组分纤维。在一个实施方案中，所 述多组分纤维包含至少一种温度调节内纤维组分和包封该温度调节内 纤维组分的外纤维组分。在一个特定的实施方案中，基于该内纤维组 分的总重量，所述内纤维组分包含至少大约25wt％聚烯烃和至多大约 50wt％相变材料。

用于本发明多组分纤维的温度调节内纤维组分可以进一步包含附 加的组分。在一个实施方案中，该内纤维组分还包含含二氧化硅的组 分，例如煅制二氧化硅。在另一个实施方案中，该内纤维组分还包含 烯属材料，优选烯属共聚物，例如乙烯-乙酸乙烯酯。在一个特定的实 施方案中，该温度调节内纤维组分包含聚烯烃，相变材料，含二氧化 硅的材料和烯属共聚物。

各种相变材料可以用于制备温度调节纤维组分，该温度调节纤维 组分尤其可用作本发明多组分纤维的内纤维组分。具体来说，用于本 发明的相变材料可以根据包括该多组分纤维的产品的所需的最终用途 变换。换句话说，该多组分纤维可以引入特定的相变材料，该相变材 料具有基本上在预期得到所需热性能的范围内的转变温度。优选地， 该相变材料包含至少一种转变温度为大约10℃-大约50℃的化合物。在 其它实施方案中，该相变材料包含至少一种含大约8个碳原子至大约50 个碳原子的脂族烃，例如十八烷。

根据本发明的外纤维组分可以包含能够在制备该多组分纤维中挤 出的任何材料。在本发明的一个特定的实施方案中，外纤维组分包含 具有大约150℃-大约300℃的挤出温度的聚合物材料。可用于制备该外 纤维组分的材料的非限制性实例包括聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、 聚酰胺、聚乳酸和它们的混合物。