[发明专利]纤维和长丝的力纺丝

说明书

发明人：贾斯汀·李·格拉迪什；玛丽-埃伦·史密斯

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

在本文中所公开的发明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，本发明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。本发 明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-webformation)。

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ASTMD751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膜的发明之后，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。