[发明专利]环境响应纤维和服装

说明书

发明领域

本发明涉及可对来自环境的不同种类的刺激敏感的形状变化纤维并且涉及使用这样的纤维制成的服装。刺激可以包括水分、温度、电场、磁场等。本发明提供了本技术领域中的一些实际应用，不限于适应性舒适的运动服装。当大规模形状变化纤维被包含到纱线和/或被针织或编织到织物/纺织品中时，根据本发明的纤维中的小规模的形状变化可以具有叠加效应且是可观察到的。服装可由包含形状变化纤维的织物/纺织品构成。由包含的纤维引起的形状变化可改变服装的透风性和透水性、颜色、水分管理性能等。

发明背景

运动服装已经随着时间发展，且今天使用不同聚合物修整或不同种类的具有特定物理化学性能的合成纱线的处理可用于运动服装的制造中。然而，在这些实例中，在穿着使用纤维制成的服装的任何给定时间内，纤维的物理性能基本上是静态的。

发明概述

本发明通常涉及能够响应于诸如热、水分、电场、磁场、光等的外部刺激而经历径向机械形状变化的纤维的生产和用途。本发明还涉及使用该纤维来提供环境适应性服饰的服装。如本文描述的纤维可包含到可编织或针织到用于制作这样的服装的织物的纱线中。除了服装以外的制品同样可根据本发明制造成包含适应性纤维。

根据本发明，可提供多组分合成聚合物纤维。更具体地，聚合物纤维可包括至少两种合成聚合物，每种具有彼此不同的物理化学性能。根据本发明，合成聚合物纤维可通过熔体纺丝(melt-spinning)制造。不同聚合物可例如根据预定的取向被配置。不同聚合物的配置可以在熔化装置内部进行，熔化装置可以被分成对应于所需纤维的最终聚合物配置和形状的多个隔室。熔化装置可以是例如多隔室坩埚，聚合物材料可从多隔室坩埚被共抽出/挤压(同时拉伸)经过所需的纤维或纤维组分的预定尺寸和形状的孔。纤维可快速冷却以使聚合物材料可在其固态保持其配置和取向。本文描述了具有第一聚合物和第二聚合物的纤维的实例，但是在根据本发明的纤维中使用的聚合物和/或聚合物形状的数量不限于两个。纤维可被纺丝或以其他方式收集以在随后的制造步骤中使用。得到的纤维产品可在其径向方向上具有不同的物理化学和机械性能。

取决于所需的聚合物材料的最终配置和取向，聚合物中的一种或挤压的纤维可以是可除去的填充物聚合物材料。该牺牲聚合物(sacrificial polymer)材料可以通过使最初挤压的纤维的横截面区域成为例如基本上圆形的以使其可以更容易收集和纺丝而帮助根据本发明的纤维的制造。牺牲聚合物可以在由纤维和/或包含根据本发明的纤维的纱线针织织物/纺织品之前或之后除去。牺牲聚合物，也可被称为填充物聚合物，可沿着纤维、纱线或服装选择性地除去，以在最终制成的服装上产生具有不同性能的区域。

例如，在根据本发明的纤维中，牺牲聚合物可以是酸可溶解的聚合物，且其他聚合物是耐酸的。牺牲聚合物可通过在针织织物/纺织品之前，将纤维(或包含纤维的纱线)放到酸浴中来除去。或者，可选择地，包括原纤维/纱线(仍包括填充物聚合物)的针织的织物/纺织品，可放到酸浴中以除去牺牲聚合物。可选择地，在根据本发明的不同的实例中，牺牲聚合物可以是碱溶性的、水溶性的、油溶性的等。因此，根据本发明的纤维/纱线/纺织品/服装可放到合适的物质中，用于在一个或更多个需要的位置除去填充物聚合物。

通常，根据本发明的纤维的横截面可具有适合于容纳刺激敏感聚合物材料的径向分布的预定形状和取向的任何固体形状，例如诸如，圆形、正方形、菱形、矩形等。容纳在牺牲聚合物内的刺激敏感聚合物材料可以在复杂的径向结构中被成形和定向，复杂的径向结构能够响应于由外部刺激引起的物理化学变化而经历机械变化。结果，贯穿纱线径向呈现的小的变化可通过沿着纤维的长度使效应倍增而在针织织物/纺织品时合计达到有形的变化。因此，包含根据本发明的纱线的织物/纺织品在制成服装时可以具有动态表面，在任何给定的情况下，服装可以能够为穿着者调整或优化条件。纤维的变化可以自动发生和/或可以是使用者控制的。例如，如果根据本发明的纤维的变化是温度诱导的，那么变化可以根据使用者的体温而是自动的，例如通过暴露不同纤维组分来使织物/纺织品吸湿，通过使织物/纺织品对风、水等是更多或更少渗透的来调整隔离水平。

根据本发明的纤维可包括适合于纤维制造且适合于包含在纱线/纺织品/织物/服装中的合成聚合物材料诸如，例如：聚酯类、聚氨酯类、聚丙烯类、聚乙烯类、尼龙类、其它热塑性聚合物、弹性体等。