弹性体纤维及其制造和使用方法

申请号 CN201280024641.X 申请日 2012-04-10 公开(公告)号 CN103547716B 公开(公告)日 2016-11-16
申请人 路博润高级材料公司; 发明人 R·R·韦杜拉; M-W·李;
摘要 本 发明 涉及具有优异的凉爽触感的 纤维 ,手和 皮肤 接触 到纤维的凉爽触感是优异的,并且能够防止在湿态时令人不快的感觉,同时还具有优异的弹性。本发明还涉及织物、服装和内衣裤,其具有优异的凉爽触感,并且是使用所述纤维获得的,以及制造该纤维的方法及其制品。
权利要求

1.一种由组合物制备的纤维,该组合物包含以下的反应产物:
(i)40-70重量%的羟基封端的中间体,其包括聚酯、聚醚、聚酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃;
(ii)20-50重量%的二异氰酸酯;和
(iii)4-25重量%的线性亚烷基二醇增链剂,
其中用于制备所述纤维的组合物的Tg不大于22℃。
2.权利要求1的纤维,其中(i)羟基封端的中间体不含聚醚嵌段酰胺共聚物。
3.权利要求1的纤维,其中该纤维的百分比伸长率是200%-300%。
4.权利要求1的纤维,其中该纤维的有效冷却功率是至少49瓦/平方米,其是在30%相对湿度和3m/s速下测量的。
5.权利要求1的纤维,其中该纤维不含无机填料
6.权利要求1-5任一项的纤维,其中(i)该羟基封端的中间体包括聚乙二醇,(ii)该二异氰酸酯包括亚甲基二苯基二异氰酸酯;和(iii)该线性亚烷基二醇增链剂包括1,4-丁二醇、1,6-己二醇或者其组合。
7.权利要求1-5任一项的纤维,其中该用于制备纤维的组合物是聚合物合金,其包含:
(a)多相共聚物,其是通过聚合物和/或共聚物链段与至少一种其他聚合物和/或共聚物链段反应来制备的;
(b)聚合物共混物,其是通过将聚合物和/或共聚物与至少一种其他聚合物和/或共聚物混合来制备的,其中每种聚合物和/或共聚物是 彼此相容的和/或彼此混溶的;或者(c)以上的组合。
8.权利要求7的纤维,其中所述聚合物合金得自以下的反应:(i)(a)多元醇;(i)(b)得自多元醇和二羧酸的聚酯中间体;(ii)至少一种二异氰酸酯;和(iii)至少一种增链剂。
9.一种织物,其包含权利要求1的纤维。
10.权利要求9的织物,其中所述织物进一步包含一种或多种除权利要求1的纤维之外的另外的纤维,其中该织物的10-80重量%是这些另外的纤维。
11.权利要求10的织物,其中该另外的纤维选自尼龙纤维、聚酯纤维、人造丝纤维、丙烯酸类纤维及其组合。
12.一种制品,其包含权利要求9的织物。
13.权利要求12的制品,其中该制品是服装,和其中该织物的纤维布置在所述服装中以与所述服装的穿着者的皮肤直接接触
14.一种在与人体皮肤进行直接接触的制品中提供凉爽效应的方法,其包括以下步骤:
I.制备包含权利要求1的纤维的织物;
II.制备包含所述织物的制品;
III.将所述制品与人体皮肤直接接触。
15.一种制造纤维的方法,其包括以下步骤:
I.在内部混合装置中制备弹性体树脂,其中所述弹性体树脂是通过以下反应制备的:
(i)40-70重量%的羟基封端的中间体,其包括聚酯、聚醚、聚碳酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃;
(ii)20-50重量%的二异氰酸酯,和
(iii)4-25重量%的线性亚烷基二醇增链剂,
其中用于制备所述纤维的组合物的Tg不大于22℃;
II.将所述弹性体树脂熔体纺丝成单丝纤维或者多丝纤维。
16.一种制造织物的方法,其包括以下步骤:
I.在内部混合装置中制备弹性体树脂,其中所述弹性体树脂是通过以下反应制备的:
(i)40-70重量%的羟基封端的中间体,其包括聚酯、聚醚、聚碳酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃;
(ii)20-50重量%的二异氰酸酯,和
(iii)4-25重量%的线性亚烷基二醇增链剂,
其中用于制备所述纤维的组合物的Tg不大于22℃;
II.将所述弹性体树脂熔体纺丝成单丝纤维或者多丝纤维;
III.将所述纤维,任选的与一种或多种其他纤维相结合,加工成织物。

说明书全文

弹性体纤维及其制造和使用方法

[0001] 发明背景
[0002] 本发明涉及具有优异的凉爽触感的纤维,其的手和皮肤接触是优异的,并且能够防止在湿态时令人不快的感觉,同时还具有优异的弹性。本发明还涉及织物、服装和内衣裤,其具有优异的凉爽触感,并且是使用所述纤维获得的,以及制造该纤维的方法及其制品。
[0003] 存在着对于更舒适感觉的制品和服装,特别是内衣裤和运动和/或与训练有关的服饰领域的持续的、无止境的需求。这样的制品和服装的使用者和/或穿着者希望它们尽可能的舒适和清爽感觉,包括在长时间的使用和不利的条件之后也是如此。用于制造这样的物品的纤维,特别是它们的组合物,会对这些领域的物品的性能产生明显的影响。
[0004] 除了更舒适之外,还期望这样的纤维能够保持或者甚至提高它们的弹性。

发明内容

[0005] 本发明提供一种Tg不大于22℃的弹性凉爽纤维,和更具体的提供了由组合物制备的纤维,该组合物包含以下的反应产物:(i)羟基封端的中间体,其包括聚酯、聚醚、聚酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃;(ii)二异氰酸酯:和(iii)线性亚烷基二醇增链剂。
[0006] 本发明提供了由此处所述纤维制造的织物,其在一些实施方案中混合有其他纤维。本发明提供由此处所述织物制成的制品。
[0007] 本发明提供一种在紧邻、在一些实施方案中甚至直接接触人体皮肤的制品中提供凉爽效应的方法,其包括步骤:(1)制备包含此处所述纤维的织物;(2)制备包含所述织物的制品;(3)将所述制品紧邻,在一些实施方案中甚至直接接触人体皮肤。
[0008] 本发明提供了一种制造纤维的方法,其包括步骤:(1)在内部混合装置中制备弹性体树脂,其中所述弹性体树脂是通过使以下反应制备的:(i)羟基封端的中间体,其包括聚酯、聚醚、聚碳酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃;(ii)二异氰酸酯;和(iii)线性亚烷基二醇增链剂;和(2)将所述弹性体树脂熔体纺丝成单纤丝或者多丝纤维。
[0009] 本发明提供一种制造织物的方法,其包括步骤:(1)在内部混合装置中制备弹性体树脂,其中所述弹性体树脂是通过使以下反应制备的:(i)羟基封端的中间体,其包括聚酯、聚醚、聚碳酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃;(ii)二异氰酸酯;和(iii)线性亚烷基二醇增链剂;(2)将所述弹性体树脂熔体纺丝成纤维,在一些实施方案中成单纤丝或者多丝纤维;和(3)将所述纤维,任选的与一种或多种其他纤维相结合,加工成织物。

具体实施方式

[0010] 本发明不同的特征和实施方案将在下面通过非限定性说明来描述。
[0011] 凉爽效应
[0012] 本发明提供具有优异的凉爽触感以及优异的弹性的纤维。而这种凉爽效应通常是在由该纤维制成的织物和/或制品中所观察到的,据信该凉爽效应可归因于纤维性能,并且也不依赖于所包括的织物和/或制品的类型和/或构造,虽然这些参数当然会对所观察的凉爽效应具有相关的影响。换句话说,据信该凉爽效应是由该纤维提供的,和更明确的,由具有特定性能和/或化学组成的纤维提供的。在本申请中,我们经常注意到当与皮肤接触,或者甚至接近人体皮肤时,也就是说,在本发明的纤维和人体皮肤之间的一层或者甚至两层服装的顶上,该纤维能够赋予凉爽的触感。在一些实施方案中,该纤维是与人体皮肤直接接触的。应当理解凉爽效应的评价可以用纤维本身、由这样的纤维制成的织物、由这样的纤维和/或织物制成的任何制品或者其不同的组合来评价。
[0013] 下面描述被认为是造成本发明所提供的凉爽效应的关键因素,主要是在纤维段节中。
[0014] 纤维
[0015] 本发明提供具有优异的凉爽触感以及优异的弹性的纤维。该纤维在接触皮肤时会产生凉爽触感。该效应会强到足以在感官测试中感觉到。
[0016] 该纤维可以包括热塑性弹性体和还可以包括无机填料,但是在某些实施方案中,该组合物没有任何无机填料。
[0017] 本发明的纤维的Tg可以不大于22℃,并且和由它们制成的制品都是特别有弹性的,以及当将该纤维用于服装时也提供了优异的凉爽触感。
[0018] 作为此处使用的,“弹性的”和“弹性”表示纤维在首次拉伸之后和第四到100%应变(双倍的长度)后将恢复至少大约50%的它的拉伸长度。弹性还可以用该纤维的“永久变形”来描述。“永久变形”是与弹性相逆的。将纤维拉伸到某个点,在一些实施方案中拉伸到该纤维已知的断裂伸长百分率的50%,随后释放到拉伸前的初始位置,任何再次拉伸。该纤维开始牵引负荷的点被称作永久变形百分率。“弹性材料”在本领域也称作“弹性体”和“弹性体的”。
[0019] 本发明的纤维可以提供这种益处的平衡,同时还避免了在湿态时由于出汗等导致的任何粘着或者差的皮肤触感,和所以当该纤维用于服装时,其经常导致穿着者令人不快的感觉。本发明的纤维平衡了全部的这些因素,并且在这些因素的任何一个或者组合中提供了优异的性能。
[0020] 在一些实施方案中,制备此处所述纤维所用的热塑性弹性体是基本不含或者甚至没有聚酰胺类型的弹性体和/或聚酯类型弹性体。更明确的,本发明可以没有聚醚嵌段酰胺共聚物、聚醚酰胺共聚物和聚酯酰胺共聚物或其任意的组合。更明确的,本发明所包括的组合物可以基本不含或者甚至完全没有Pebax(由Arkema制造)。作为此处使用的,术语聚酰胺弹性体或者弹性体内的聚酰胺嵌段在它的化学含义中被认为不同于和明显不同于聚酯弹性体或者该弹性体内的氨基甲酸酯嵌段。在一些实施方案中,聚酰胺连接和/或嵌段被称作该弹性体中的–N(R)-C(O)-R-单元和/或连接,而聚氨酯连接和/或嵌段被称作该弹性体中的–N(R)-C(O)-O-R-单元和/或连接。
[0021] 在其他实施方案中,用于制备此处所述纤维的热塑性弹性体可以包括聚醚嵌段酰胺共聚物、聚醚酰胺共聚物、聚酯酰胺共聚物或者其任意的组合。
[0022] 对该聚酯类型弹性体没有具体限制,并且例子是聚醚酯共聚物和聚酯酯共聚物。它们可以单独使用或者它们的两种或更多种可以组合使用。
[0023] 在它们中,市售的聚酯类型弹性体是Grilux(由Dainippon Ink and Chemicals,Inc.制造)、Nouvelan(由Teijin Chemicals Ltd.制造)、Pelprene(由Toyobo Co.,Ltd.制造)、Hytrel(由DuPont-Toray Co.,Ltd.制造)和Primalloy(由Mitsubishi Chemical Corporation制造)。
[0024] 包含在本发明纤维中的树脂组分为本发明提供了优异的凉爽触感,并且该热塑性弹性体可以单独使用。本发明的另一益处是此处所述纤维当它们仅仅包含热塑性弹性体作为树脂组分时,通常具有非粘着的感觉和因此不会变得难以纺丝。虽然另外的树脂可以与这里所述树脂组合使用,但是它不需要承受任何粘着或者不愉快的感觉,这样的感觉会伴随着许多常规的纤维。在一些实施方案中使用另外的树脂。虽然无机填料树脂可以与这里所述树脂组合使用,但是它不需要承受任何粘着或者不愉快的感觉,这样的感觉会伴随着许多常规的纤维。
[0025] 在一些实施方案中,该纤维和/或制备它的树脂基本不含到没有任何的无机填料。当使用无机填料时,对它没有具体限制,并且例子可以包括矿物类型颜料,例如碳酸例如轻质碳酸钙和重质碳酸钙、碳酸钡、碳酸镁例如性碳酸镁、硫酸钙、硫酸钡、二、氧化、氧化、氧化钛、氧化锌、氧化镁、铁氧体粉、硫化锌、碳酸锌、氮化、氮化、缎光白、硅藻土例如火烧硅藻土、硅酸钙、硅酸铝、硅酸镁、二氧化硅例如无定形二氧化硅、无定形合成二氧化硅和胶体二氧化硅、胶体氧化铝、假勃姆石、氢氧化铝、氢氧化镁、氧化铝、合氧化铝、立德粉(litopon)、沸石、水合叙永石、粘土、水滑石、铝硅酸盐、滑石、叶腊石、蒙脱石例如皂石、锂蒙脱石、锌蒙脱石、硅镁石、蒙脱石、贝得石和nontromite、蛭石、母例如金云母、biotie、铁锂云母、白云石、钠云母、绿磷石和海绿石、斜绿泥石、鲕绿泥石、镍绿泥石、锰铝绿泥石、须藤石、donbasite、绿脆云母、珍珠云母、锰黝帘石、叶蛇纹石、利蛇纹石、温、mesite、绿锥石、磁绿泥石、铁蛇纹石、硅镁镍矿、高岭土例如高岭石、地开石、珍珠陶土和埃洛石、分层高岭土、煅烧高岭土、海泡石、坡缕石、伊毛缟石(imogolite)、水绿英石、硅铁石、penwithite、活性陶土、斑脱土和绢云母。它们可以单独使用或者它们的两种或更多种可以组合使用。在一些实施方案中,填料是氧化钛、氧化锌、氧化钡、二氧化硅或者其的一些组合。无机填料的形式没有具体限制,并且例子是限定形式例如球形、针状、板类型形式等,或者非限定形式。
[0026] 当存在时,该无机填料含量下限可以是1%、2%或7%重量,和上限是30%重量。
[0027] 本发明的纤维可以进一步包含一种或多种另外的添加剂,和在一些实施方案中必须包含至少一种或多种另外的添加剂(超过了所存在的热塑性弹性体和任何无机填料)。另外,该纤维可以扭曲有和/或覆盖有另外一种纤维,来改进内衣裤所需的因素例如在本发明不禁止的程度内的皮肤接触。这样的另外一种纤维没有具体限制,并且例子是聚酰胺类型树脂例如尼龙6和尼龙12;聚酯,棉花和人造丝。
[0028] 在一些实施方案中,本发明的纤维可以用qmax值来描述。纤维的qmax值下限可以是0.20、0.21或0.22J/s/cm2。如果qmax值小于0.20J/s/cm2,则受测试者不会感到任何凉爽的触感,即使进行感官测试时也是如此。在其他实施方案中,该纤维的qmax值可以小于0.20或者甚至大于0.22J/s/cm2。
[0029] 在本说明书中,qmax值定义为在预定的热存储在具有规定的表面积和规定重量的热板中,并且热板与样品表面刚刚接触之后的情况中,在低温转移到样品的存储热的热流量的峰值。假定了qmax值模拟了当穿上服装时,样品从身体上所除去的体热,并且假定了qmax值越高,当穿上服装时从身体上除去的体热越高,和凉爽触感越优异的。
[0030] 在一些实施方案中,本发明纤维的热导率的下限可以是1x10-3℃/Wm2。热导率也被认为是凉爽触感对应于其的重要参数之一。如果热导率小于1x10-3℃/Wm2,则大多数受测试者不能感觉到任何凉爽触感,即使进行感官测试也是如此。
[0031] 在这个说明书中,热导率可以通过测量热板在样品台上放置的样品上成层后的热损失速度来计算,并且热板的温度是在预定的温度稳定化的,并且通过下面的式(2)进行计算。
[0032] 热导率(W/cm/℃)=WD/A/ΔT(2)
[0033] 这里:W:热流量(J/s)
[0034] D:样品厚度(cm)
[0035] A:热板表面积(cm2)
[0036] ΔT:样品台和热板之间的温差(℃)
[0037] 本发明的纤维可以以复合纤维的形式来使用,其包含热塑性弹性体和另外一种树脂,并且可以具有芯-壳结构和包含芯部分(含有可染色树脂)和壳部分(含有热塑性弹性体树脂),壳部分的厚度是20微米或更薄(下文在一些情况中称作芯-壳类型复合纱线)。本发明的优异的凉爽触感的纤维可以是具有芯-壳结构(其具有良好的染料能)的纤维,其将这样的可染色树脂用于芯部分而保持了热塑性弹性体优异的性能例如凉爽触感,并且具有凉爽触感和优异的挠性的热塑性弹性体用于壳部分。
[0038] 该芯-壳类型复合纱线的形式没有具体限制,并且在该纤维的情况中所形成的横截面形状是相交垂直于纤维的纵向,其可以是正圆、椭圆等。同样,该纤维可以具有同心的芯-壳类型结构,在其中芯部分和壳部分是同心形成的,或者是非同心芯-壳类型结构,在其中芯部分和壳部分是非同心形成的。同样,该纤维可以具有这样的结构,其中在该纤维的情况中存在的多个芯部分是相交垂直于纤维的纵向。
[0039] 在一些实施方案中,本发明的纤维是弹性凉爽纤维,其的Tg不大于22℃。
[0040] 在这些实施方案的一些中,该纤维的Tg可以不大于22,15,10,0,-10,-20,-30或者甚至-40℃。这些Tg限度可以应用于该纤维本身、制造该纤维的组合物(在该组合物纺丝或者加工成纤维之前)、制备该组合物的中间体或者其任意的组合。
[0041] 在这些实施方案的一些中,该纤维能实现的百分比伸长率可以是200%-300%。
[0042] 本发明的纤维是由这样的组合物制备的,其包括以下的反应产物:(i)羟基封端的中间体,(ii)二异氰酸酯和(iii)线性亚烷基二醇增链剂。该羟基封端的中间体可以包括聚酯、聚醚、聚碳酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃。在一些实施方案中,该中间体得自聚乙二醇。该二异氰酸酯可以包括二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯。该线性亚烷基二醇可以包括1,6-丁二醇和类似材料。在一些实施方案中,本发明所用的羟基封端的中间体是基本不含或者甚至没有聚醚嵌段酰胺共聚物和/或其单元。
[0043] 在仍然的其他实施方案中,本发明的纤维是由这样的组合物本身制备的,该组合物是由下面的组分来制备的:(i)中间体,其包括和/或是得自聚乙二醇或己二酸酯(其得自一种或多种亚烷基二醇和己二酸),(ii)二异氰酸酯,其包括亚甲基二苯基二异氰酸酯;和(iii)线性亚烷基二醇增链剂,其可以包括1,4-丁二醇、1,6-己二醇或者其组合。在这些实施方案的一些中,该增链剂包括1,4-丁二醇,和该己二酸酯是由1,4-丁二醇、1,6-己二醇或者其组合制备的。在这些实施方案的一些中,该己二酸酯是由1,4-丁二醇和1,6-己二醇的混合物来制备的。此外,在这些实施方案的一些中,用于制备该纤维的组合物是:40-80、40-70、50-60或者甚至55-58或者56-57重量%的中间体;20-50、30-40、30-35或者甚至31-34或者32-33重量%的二异氰酸酯;和4-25、5-20、5-15或者甚至8-11或者9-10重量%的增链剂。本发明的纤维可以由这样的组合物来制造,其包含上述材料,并且其还可以包含一种或多种聚合物添加剂,包括任何下述的另外的添加剂。在一些实施方案中,该组合物可以进一步包括抗氧化剂润滑剂和/或加工助剂,和可以甚至具有含金属的催化剂。
[0044] 在一些实施方案中,本发明的纤维是由组合物本身来制备的,该组合物是由下面的组分来制备的:(i)中间体,其包括和/或是得自聚乙二醇,(ii)二异氰酸酯,其包括亚甲基二苯基二异氰酸酯;和(iii)线性亚烷基二醇增链剂,其包括1,4-丁二醇、1,6-己二醇或者其组合。在这些实施方案的一些中,该增链剂包括1,4-丁二醇。此外,在这些实施方案的一些中,用于制备该纤维的组合物是:40-80、40-70、40-60或者甚至46-49或者47-48重量%的中间体;20-50、30-50、35-45或者甚至40-43或者41-42重量%的二异氰酸酯;和4-25、5-20、5-15或者甚至9-12或者10-11重量%的增链剂。
[0045] 另外,制备所述纤维的组合物可以是聚合物合金,其包括:(a)多相共聚物,其是将聚合物和/或共聚物链段与至少一种其他聚合物和/或共聚物链段反应来制备的;(b)聚合物混合物,其是通过混合聚合物和/或共聚物与至少一种其他聚合物和/或共聚物来制备的,其中每个聚合物和/或共聚物是彼此相容的和/或可混溶的;或者(c)其组合。该聚合物合金可以得自以下的反应:(i)(a)多元醇;(i)(b)聚酯中间体本身,其得自多元醇和二羧酸;(ii)至少一种二异氰酸酯;和(iii)至少一种增链剂。
[0046] 通常,本发明所用的TPU聚合物类型可以是本领域和文献中已知的任何常规TPU聚合物,只要它(表示该纤维本身、制造该纤维的组合物和/或用于制备该组合物的中间体)表现出上述的Tg、百分比伸长率和/或弹性就行。虽然不希望受限于理论,但是本申请人认为满足这些要求的组合物可以预期能够提供与本申请中所包含的具体实施例所证实的相同的凉爽效应,或者可选择的,当满足至少一种或多种这里所述另外的参数时也是如此。
[0047] 合适的TPU聚合物通常是通过将多异氰酸酯与中间体例如羟基封端的聚酯、羟基封端的聚醚、羟基封端的聚碳酸酯或者其混合物以及与一种或多种增链剂反应来制备的,其全部是本领域技术人员公知的。
[0048] 该羟基封端的聚酯中间体通常是这样的线性聚酯,其的数均分子量(Mn)是大约500-大约10000,大约700-大约5000或者大约700-大约4000,酸值通常小于1.3和优选小于
0.8。该分子量是通过端部官能团的测定来确定的,并且与数均分子量有关。该聚合物是如下来生产的:(1)一种或多种二醇与一种或多种二羧酸或酸酐的酯化反应,或者(2)酯交换反应,即,一种或多种二醇与二羧酸的酯的反应。通常超过大于1摩尔的二醇比酸的摩尔比是优选的,目的是获得具有占优的端羟基的线性链。合适的聚酯中间体还包括不同的内酯例如聚己酸内酯,其典型的是由ε-己内酯和双官能化引发剂例如二甘醇来制造的。期望的聚酯的二羧酸可以是脂肪族、环脂族、芳族或者其组合。合适的二羧酸(其可以单独使用或者混合使用)通常具有总共4-15个碳原子,并且包括:琥珀酸戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二碳二酸、邻苯二酸、对苯二酸、环己烷二羧酸等。还可以使用上述二羧酸的酸酐例如邻苯二甲酸酐、四氢邻苯二甲酸酐等。己二酸是优选的酸。反应来形成令人期望的聚酯中间体的二醇可以是脂肪族、芳族或者其组合,并且具有总共2-12个碳原子,和包括乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、1,6-己二醇、
2,2-二甲基-1,3-丙二醇、1,4-环己烷二甲醇、十亚甲基二醇、十二亚甲基二醇等,1,4-丁二醇是优选的二醇。
[0049] 羟基封端的聚醚中间体是聚醚多元醇,得自具有总共2-15个碳原子的二醇或多元醇,在一些实施方案中是烷基二醇或者二元醇,其与醚(或环氧化合物)反应,该醚(或环氧化合物)包含具有2-6个碳原子的环氧烷基团,典型的是环氧乙烷或环氧丙烷或者其混合物。例如羟基官能化聚醚可以如下来生产:首先将丙二醇与环氧丙烷反应,随后与环氧乙烷反应。由环氧乙烷所形成的伯羟基比仲羟基具有更大的反应性,和因此是优选的。有用的市售聚醚多元醇包括聚(乙二醇)(其包含与乙二醇反应的环氧乙烷),聚(丙二醇)(其包含与丙二醇反应的环氧丙烷),聚(四亚甲基二醇)(其包含与四氢呋喃反应的水)(PTMEG)。PTMEG是优选的聚醚中间体。聚醚多元醇进一步包括环氧烷的聚酰胺加成物,并且可以包括例如乙烯二胺加成物(其包含乙烯二胺和环氧丙烷的反应产物),二乙烯三胺加成物(其包含二乙烯三胺与环氧丙烷的反应产物)和类似的聚酰胺类型聚醚多元醇。共聚醚也可以用于本发明。典型的共聚醚包括THF和环氧乙烷或者THF和环氧丙烷的反应产物。它们作为Poly THF B(一种嵌段共聚物)和Poly THF R(一种无规共聚物)获自BASF。不同的聚醚中间体通常具有通过端部官能团检测所确定的数均分子量(Mn),其是大于大约700,例如大约700-大约10000,大约1000-大约5000,或者大约1000-大约2500的平均分子量。一种特别令人期望的聚醚中间体是两种或更多种不同的分子量聚醚的混合物,例如2000Mn和1000Mn PTMEG的混合物。
[0050] 在一些实施方案中,本发明的组合物是由聚乙二醇(PEG)制备的。在其他实施方案中,该中间体是由己二酸与50/50混合的1,4-丁二醇和1,6-己二醇反应制造的聚酯。
[0051] 本发明的聚碳酸酯基聚氨酯树脂可以由二异氰酸酯与羟基封端的聚碳酸酯和增链剂的混合物反应来制备。该羟基封端的聚碳酸酯可以通过二醇与碳酸酯反应来制备。
[0052] 美国专利No.4131731在此以它的关于羟基封端的聚碳酸酯和它们的制备的内容引入作为参考。这样的聚碳酸酯是线性的,并且具有端羟基,基本排除了其他端基。基本反应物是二醇和碳酸酯。合适的二醇选自含有4-40和或者甚至4-12个碳原子的环脂肪族和脂肪族二醇,和每个分子含有2-20个烷氧基,并且每个烷氧基含有2-4个碳原子的聚氧亚烷基二醇。适用于本发明的二醇包括含有4-12个碳原子的脂肪族二醇例如1,4-丁二醇,1,4-戊二醇,新戊二醇,1,6-己二醇,2,2,4-三甲基1,6-己二醇,1,10-癸二醇,氢化二亚油基二醇,氢化二油基二醇;和环脂肪族二醇例如环己二醇-1,3-二羟甲基环己烷-1,4-环己二醇,1,4-二羟甲基环1,3-己烷,1,4-内亚甲基-2-羟基-5-羟基甲基环己烷,和聚亚烷基二醇。该反应所用的二醇可以是单二醇或者二醇的混合物,其取决于最终产生所期望的性能。聚碳酸酯中间体(其是羟基封端的)通常是本领域和文献中已知的那些。合适的碳酸酯选自包含5-
7元环的亚烷基碳酸酯。用于此处的合适的碳酸酯包括乙烯碳酸酯,三亚甲基碳酸酯,四亚甲基碳酸酯,碳酸1,2-亚丙酯,碳酸1,2-亚丁酯,碳酸2,3-亚丁酯,碳酸1,2-亚乙酯,碳酸1,
3-亚戊酯,碳酸1,4-亚戊酯,碳酸2,3-亚戊酯和碳酸2,4-亚戊酯。
[0053] 同样,这里合适的是碳酸二烷基酯,环脂肪族碳酸酯和二芳基碳酸酯。该碳酸二烷基酯可以在每个烷基中包含2-5个碳原子,并且其具体的例子是碳酸二乙基酯和碳酸二丙基酯。环脂肪族碳酸酯,特别是二环脂肪族碳酸酯可以在每个环结构中包含4-7个碳原子,并且可以存在一个或者两个这样的结构。当一个基团是环脂肪族时,另一个可以是烷基或者芳基。另一方面,如果一个基团是芳基,则另一个可以是烷基或环脂肪族。合适的二芳基碳酸酯(可以在每个芳基中包含6-20个碳原子)的例子是碳酸二苯基酯、碳酸二甲苯酯和碳酸二基酯。
[0054] 该反应是在酯交换催化剂存在或不存在下,在100℃-300℃的温度和0.1-300mm汞柱压力,将二醇与碳酸酯如碳酸亚烷基酯以10:1-1:10,但是优选3:1-1:3的摩尔范围进行反应来进行的,和还可以在进行的同时通过蒸馏除去低沸点的二醇。
[0055] 更明确的,该羟基封端的聚碳酸酯是在两个阶段中制备的。在第一阶段,二醇与亚烷基碳酸酯反应来形成低分子量羟基封端的聚碳酸酯。低沸点二醇是通过在100℃-300℃,优选在150℃-250℃,在10-30mmHg,优选50-200mmHg的减压下蒸馏来除去的。可以使用分馏塔来从反应混合物中分离副产物二醇。该副产物二醇可以从塔顶取走,并且未反应的亚烷基碳酸酯和二醇反应物可以作为回流返回反应容器。惰性气体或者惰性溶剂流可以用于促进副产物二醇在它形成时被除去。当所获得的副产物二醇的量显示羟基封端的聚碳酸酯的聚合度是2-10时,将压力逐渐降低到0.1-10mmHg,并且除去未反应的二醇和亚烷基碳酸酯。这标志着第二阶段反应的开始,在其过程中,低分子量羟基封端的聚碳酸酯是通过当它在
100-300℃,优选150-250℃和0.1-10mmHg的压力形成时蒸馏掉二醇而冷凝的,直到获得了期望的分子量的羟基封端的聚碳酸酯。该羟基封端的聚碳酸酯的分子量(Mn)可以在大约
500到大约10000变化,但是在一种优选的实施方案中,它将处于500-2500的范围。
[0056] 制造本发明的TPU聚合物的第二必需成分是多异氰酸酯。本发明的多异氰酸酯通常具有式R(NCO)n,这里n通常是2-4,并且2是非常优选的,因为该组合物是热塑性的。因此具有3或者4的官能度的多异氰酸酯是以非常少的量来使用的,例如小于5%和理想的小于2重量%,基于全部多异氰酸酯的总重量,这是因为它们导致了交联。R可以是芳族、环脂肪族和脂肪族或者其组合,通常具有总共2-大约20个碳原子。合适的芳族二异氰酸酯的例子包括二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯(MDI),H12MDI,间亚二甲苯基二异氰酸酯(XDI),间四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯(TMXDI),亚苯基-1,4-二异氰酸酯(PPDI),1,5-萘二异氰酸酯(NDI)和二苯基甲烷-3,3'-二甲氧基-4,4'-二异氰酸酯(TODI)。合适的脂肪族二异氰酸酯的例子包括异佛尔二异氰酸酯(IPDI),1,4-环己基二异氰酸酯(CHDI),六亚甲基二异氰酸酯(HDI),1,6-二异氰酸酯根合-2,2,4,4-四甲基己烷(TMDI),1,10-癸烷二异氰酸酯和反式二环己基甲烷二异氰酸酯(HMDI)。非常优选的二异氰酸酯是MDI,其含有小于大约3重量%的邻-对(2,4)异构体。
[0057] 制造本发明的TPU聚合物的第三必需成分是增链剂。合适的增链剂是具有大约2-大约10个碳原子的低级脂肪族或者短链二醇,并且包括例如乙二醇,二甘醇,丙二醇,二丙二醇,三丙二醇,三甘醇,环己基二甲醇的顺式-反式-异构体,新戊二醇,1,4-丁二醇,1,6-己二醇,1,3-丁二醇和1,5-戊二醇。本发明需要线性亚烷基二醇增链剂,但是在一些实施方案中,另外的增链剂可以与该线性亚烷基二醇增链剂组合使用。在这样的实施方案中,芳族二醇可以用作增链剂。苯二醇(HQEE)和亚二甲苯基二醇是制造本发明的TPU中所用的合适的增链剂。亚二甲苯基二醇是1,4-二(羟甲基)苯和1,2-二(羟基甲基)苯的混合物。苯二醇是优选的芳族增链剂,并且具体包括对苯二酚,即,双(β-羟基乙基)醚,也称作1,4-二(2-羟基乙氧基)苯;间苯二酚,即,双(β-羟基乙基)醚,也称作1,3-二(2-羟基乙基)苯;儿茶酚,即,双(β-羟基乙基)醚,也称作1,2-二(2-羟基乙氧基)苯;及其组合。优选的增链剂是1,4-丁二醇。
[0058] 上述三种必需成分(羟基封端的中间体,多异氰酸酯和增链剂)可以在催化剂存在下反应。
[0059] 通常,任何常规的催化剂可以用于将二异氰酸酯与羟基封端的中间体或增链剂进行反应,并且其是现有技术和文献中公知的。合适的催化剂的例子包括铋或锡的不同的有机化合物例如碳酸盐,其中烷基部分具有1-大约20个碳原子,并且具体的例子包括辛酸铋、月桂酸铋等。优选的催化剂包括不同的锡催化剂例如辛酸锡、二辛酸二丁基锡、二月桂酸二丁基锡等。这样的催化剂的量通常较小,例如是大约20-大约200份/百万,基于聚氨酯形成单体的总重量。
[0060] 本发明的TPU聚合物可以通过本领域和文献中公知的任何常规聚合方法来制造。
[0061] 在一些实施方案中,本发明的聚氨酯是经由“一步”法来制造的,其中全部的组分是同时一起加入或者基本上同时加入到加热挤出机中,并且反应来形成聚氨酯。二异氰酸酯与羟基封端的中间体和二醇增链剂的总当量的当量比通常是大约0.95-大约1.10,理想的大约0.97-大约1.03,和优选大约0.97-大约1.00。在一些实施方案中,所形成的TPU的邵氏A硬度典型的是小于80A、85A或甚至95A。使用氨基甲酸酯催化剂的反应温度可以是大约175℃-大约245℃或者甚至大约180℃-大约220℃。该热塑性聚氨酯的分子量(Mw)可以是大约100000-大约800000道尔顿或者大约150000-大约400000或者甚至大约150000-大约
350000,其是相对于聚苯乙烯标准物通过GPC测量的。
[0062] 有用的添加剂可以在这里所述TPU中适量使用,这里这样的添加剂可以在制备TPU之前、之中或者之后加入。这样的另外的添加剂包括遮光颜料、着色剂、矿物填料、稳定剂、润滑剂、UV吸收剂、加工助剂和所期望的其他添加剂。有用的遮光颜料包括二氧化钛、氧化锌和钛酸盐黄,而有用的着色颜料包括炭黑、黄色氧化物、棕色氧化物、粗和烧赭石或者棕土、氧化铬绿、镉颜料、铬颜料和其他混合的金属氧化物和有机颜料。有用的填料包括硅藻土(superfloss)粘土、二氧化硅、滑石、云母、硅钙石、硫酸钡和碳酸钙。如果期望,可以使用有用的稳定剂例如抗氧化剂,并且包括酚抗氧化剂,而有用的光稳定剂包括有机磷酸酯和有机锡硫醇盐(硫醇盐)。有用的抗氧化剂还包括立体受阻酚抗氧化剂。有用的润滑剂包括金属硬脂酸盐、石蜡油和酰胺蜡例如亚烷基双硬脂酰胺如N,N’乙烯双硬脂酰胺和壬酸酯的酯。有用的UV稳定剂包括2-(2'-羟基酚)苯并三唑和2-羟基苯甲酮。还可以加入典型的TPU阻燃剂。
[0063] 增塑剂添加剂也可以同时使用来降低硬度,而如果它们少量使用,则不影响性能。在一些实施方案中,不使用增塑剂。
[0064] 在一些实施方案中,该纤维的凉爽效应可以用有效冷却功率来表达。虽然存在不同的测量本发明所提供的凉爽效应的手段,但是本申请包括了关于测量这种效应的两种方案的细节。首先查看由这里所述纤维制造的织物所提供的凉爽效应,这里该织物和与织物接触的“皮肤”的面积(在这种情况中是代替个人的皮肤的测试表面是两个地方,并且这里恒定的沿着该织物吹动。虽然所包括的具体条件被认为是用于比较结果目的最重要的,但是这些类型的评估当然可以在不同的环境温度、湿度水平、风速、“皮肤”起始温度进行,无论该“皮肤”热源是留下了还是除去了,并且可以在不同的其他变量来进行。另外,这个参数当然是在特定区域测量的。另一方案符合上述的基本测试方法,但是加入了另外的出汗变量,在测试过程中从“皮肤”上释放湿气的不同的速率。使用这些测试类型,可以测量在不同的条件下,保持“皮肤”温度所需的能量的量,或者可选择的,测量在没有施加热源时“皮肤”温度下降的速率,因此给出了关于所包括的织物的冷却功率的指示。具体测试条件和结果是在本说明书的实施例部分中提供。重要的是要注意不管所用的测试方案和所用的具体条件如何,迄今所进行的全部测试已经表明与同样进行了测试的对比材料相比,由这里所述纤维制造的织物表现出明显更高的冷却功率和允许更快的和更大的温度降低。
[0065] 在一些实施方案中,本发明的纤维当通过上述方法评估时,具体的在织物置于测试皮肤表面之处,具有工作来保持皮肤表面温度的主动热源、30%相对湿度、3m/s风速和15℃的环境温度,提供了用于629cm2测试的至少31瓦的冷却功率,或者至少49瓦/平方米规定不同的冷却功率。即,需要至少49瓦功率/平方米面积来保持皮肤温度,这给出了与其他材料(尼龙和聚酯,例如在精确的相同测试条件下不能突破31瓦的限度)相比,该织物在该织物靠着他们的皮肤之处将提供给个人的凉爽效应的指示。这个冷却功率对于629cm2的测试面积还可以是至少34瓦,至少55瓦/平方米,这里该纤维是单纤丝,并且不是半暗化的。相同的限度可用于在50%相对湿度和3m/s风速,以及在5m/s风速和在50%相对湿度进行的测试。
[0066] 在类似的实施方案中,本发明的纤维当通过上述方法评价时,特别是在织物置于测试皮肤表面上之处,具有工作来保持皮肤表面温度的主动热源、50%相对湿度、0.3m/s风速和15℃的环境温度,提供了用于629cm2的测试面积的至少13或者14瓦的冷却功率,至少21或者22瓦/平方米。
[0067] 生产本发明的优异凉爽触感的纤维的方法没有具体限制,并且可以使用常规已知的方法,例如生产含有热塑性弹性体和无机填料的树脂粒,并且使用所获得的树脂粒熔融和纺丝来生产它的方法。
[0068] 该芯-壳类型复合纱线还可以通过例如将含有可染色树脂、热塑性弹性体和无机填料的树脂粒装入复合纺丝设备和熔融和纺丝它们来生产。
[0069] 本发明提供制造纤维的方法,其包括步骤:(I)在内部混合装置中制备弹性体树脂。该弹性体树脂是通过使以下反应制备的:(i)羟基封端的中间体,(ii)二异氰酸酯和(iii)线性亚烷基二醇增链剂。该中间体可以是聚酯、聚醚、聚碳酸酯或者其组合,其中该中间体的Tg不大于22℃。第二步骤(II)是将该弹性体树脂熔体纺丝成纤维,例如单纤丝或者多丝纤维。在一些实施方案中,该纤维是单丝纤维。上面关于所述纤维和用于制备它的组合物的全部不同的特征和实施方案的讨论也适用于此。
[0070] 织物
[0071] 本发明的纤维可以以织物形式例如编织品、纺织品和粘合的纺织品来使用。所形成的织物具有优异的凉爽触感,同时还拥有该纤维的优异的弹性。
[0072] 本发明的具有优异凉爽触感的织物可以仅仅包含本发明的优异凉爽触感的纤维,并且在其他实施方案中可以包含该纤维和缠结在一起的另外一种纤维,用于改进特定应用所需的因子,例如在直接接触皮肤的服装中。这样的任选的共存纤维没有具体限制,并且例子包括聚酰胺类型树脂例如尼龙6和尼龙12、聚酯、棉花和人造丝。
[0073] 本发明包括由任何的此处所述纤维制造的织物,包括织造织物、非织造织物、编织织物及其组合。在一些实施方案中,本发明的织物是织造织物。在其他实施方案中,本发明的织物是非织造织物。在仍然的其他实施方案中,本发明的织物是编织织物。另外,本发明包括织物,其进一步包含一种或多种非本发明纤维的另外的纤维。该织物可以包括10-80重量%的这些另外的纤维,或者不大于90%,80%,70%,60%,50%,40%,30%,20%或者10%的这些另外的纤维。在一些实施方案中,不存在另外的纤维。在实施方案中,这里织物中存在着一种或多种另外的纤维,这些另外的纤维可以是尼龙纤维、聚酯纤维、人造丝纤维、丙烯酸类纤维及其组合。
[0074] 本发明还包括制造织物的方法,其包括步骤:(I)在内部混合装置中制备弹性体树脂,其中所述弹性体树脂是如上所述来制备的。该方法可以任选的包括加入交联剂,例如聚亚烷基醚二醇或三醇和二异氰酸酯的反应产物。步骤(II)是将所述弹性体树脂熔体纺丝成纤维如单纤丝或者多丝纤维。在一些实施方案中,该纤维或者制造该纤维的聚合物的重均分子量是至少700000。步骤(III)是将该纤维,任选的与一种或多种其他纤维相结合,来加工成织物。
[0075] 本发明的另一益处是包含此处所述纤维的织物改进的模制能力。当在织物中以合适的水平来使用时,本发明的织物可以在较低温度和/或在较低的时间来成功模制,因此改进了保护所述织物的纺织,染料等的能力,其会被更常规的织物所需的高温和/或低曝露时间损坏,目的是成功的模制它们。在一些实施方案中,本发明的织物可以在不大于150或者甚至140℃的温度模制,和/或这里该模制是在小于20、15或者甚至10s完成。在一些实施方案中,本发明的纤维必须在织物中以最小水平存在,来提供这些益处。在一些实施方案中,这个下限是40%、50%、60%或者甚至80%,这里该百分比代表了织物中纤维的重量%,该纤维必须是本发明的纤维。但是,还要理解本发明的纤维在织物中远远更小的量将改进织物的模制能力。要注意的是SpandexTM和类似材料在低温是不可模制的,和这些材料的纤维甚至不能编织成织物,除非使用正馈线,所需的一种昂贵的装置片,这归因于SpandexTM纤维的过度弹性。
[0076] 制品
[0077] 本发明的优异凉爽触感的纤维和本发明的优异凉爽触感的织物可以用于生产包括服装的制品。在与皮肤接触的制品同样例如服装的情况中,本发明的制品表现出优异的弹性,为穿着者提供了凉爽感,和不具有不愉快的和/或发粘的感觉,甚至在潮湿时也是如此。
[0078] 因为制品和特别是服装提供了优异的凉爽触感,因此它会在穿戴时引起凉爽感的感觉,并且产生清爽感。同样,本发明不需要加入无机填料来使得服装在潮湿时没有粘着感,如同服装中所用的其他具有类似凉爽效应的纤维能够做的那样。因此,本发明非常适于内衣裤。
[0079] 本发明的优异凉爽触感的服装可以使用该优异的凉爽触感的纤维完全来生产,并且特别优选的是优异的凉爽感的服装,其包含具有可逆结构和优异清爽感的织物,30-70%数目的总圈数包含优异的凉爽触感的纤维,包含优异的凉爽触感的纤维的圈数排列在皮肤接触侧中(下文中也称作清爽服装)。
[0080] 关于包含可逆结构的织物的服装,如本发明的优异凉爽触感的服装,包含优异的凉爽触感的纤维的圈数之比被控制在规定范围内,并且这样的包含优异的凉爽触感的纤维的圈数仅仅排列在皮肤接触侧,以使得该服装会具有防止由多汗造成的令人不快的感觉的效应。
[0081] 近年中,已经开发和提出了不同种类的服装,其具有改进的功能,如在在夏天出汗的情况中、在训练的情况中、运动等时穿上内衣裤,并且建议了这样的功能服装,例如由疏水纤维例如聚酯所生产的服装。同样,已经研究了通过使用亲水纤维与棉花相结合来提高透气性的方法和通过形成用于布料的网孔结构或者通过形成平编和经编的衍生编织的上下针编织(moss knitting)来提高透气性的方法,和日本发明公开2003-155669公开了通过沉积亲水化学物质到构成该布料的疏水纤维表面而形成的重整的布料。但是在包含这样的疏水纤维的服装的情况中,虽然所产生的热会有效释放,但是它导致了令人不快的感觉,这归因于在因为出汗而导致皮肤或者服装潮湿的情况中的潮湿感觉,并且同时该织物倾向于粘着到皮肤上,来导致服装阻止移动的问题。
[0082] 另一方面,关于包含具有可逆结构的织物的清爽服装,它会导致在穿戴时凉爽感的感觉,并且产生清爽感,同时它能够防止由于穿戴时的潮湿感引起的令人不快的感觉和防止织物粘着到皮肤上,这种粘着归因于与皮肤的分离性的劣化,通过将包含优异凉爽触感的纤维的圈数的比例控制在所规定的范围来实现。同样,包含优异凉爽触感的纤维的圈数仅仅排列在皮肤侧,以使得该优异凉爽触感的纤维能够直接接触皮肤和能够生产具有进一步改进的清爽感和凉爽触感的服装。
[0083] 在本发明的清爽制品和服装中,包含优异凉爽触感的纤维的圈数的比例的下限可以是总圈数的30%,并且上限可以是70%或者甚至更高,例如是总圈数的75%、80%、90%或者甚至100%。如果它小于30%,则在一些情况中引起清爽感和凉爽触感的效应会变得不足。用本发明能够获得高水平,而不引起任何令人不快的感觉,这归因于在因为出汗导致的皮肤或者服装潮湿的情况中的潮湿感觉。
[0084] 如上所述,对于该纤维和织物、清爽制品例如服装,可以包含热塑性弹性体和无机填料,但是在其他实施方案中是基本不含到甚至没有任何无机填料。
[0085] 在本发明的制品例如服装中,将织物的厚度制造的尽可能薄,该优异凉爽触感的纤维可以与另外一种纤维组合使用。热塑性弹性体在该优异凉爽触感的纤维中的含量下限可以是50重量%。如果它小于50重量%,则在一些情况中不会引起足够的凉爽触感。在其他实施方案中,本发明的纤维含量在织物和制品中是至少15%、25%、35%、45%、55%、65%、75%、85%或者甚至95重量%。不希望受限于理论,据信所讨论的织物和/或制品中一些最小纤维含量必须是使得本发明的纤维的凉爽效应是明显的。这种最小所需含量可以根据本发明所包括的不同的配方而变化,但是在一些实施方案中可以对于不同的配方是相当一致的。这种最小含量可以是任何上述的百分比。
[0086] 在一些实施方案中,在本发明的制品和/或服装中,包含优异凉爽触感的纤维的圈数优选仅仅排列在皮肤侧。以此方式的排列使得包含优异凉爽触感的纤维的圈数具有与皮肤的主要接触,并且引起凉爽触感和清爽感,并且如后所述,包含疏水纤维的圈数在外部的排列改进了皮肤所排出的热和水的扩散和蒸发性能。
[0087] 在本发明的制品和/或服装中,不同于包含优异凉爽触感的纤维的圈数的圈数优选是包含疏水纤维的圈数。因为包含优异凉爽触感的纤维的圈数仅仅排列在皮肤侧中,因此该包含疏水纤维的圈数主要排列在外侧。
[0088] 在本说明书中,疏水纤维表示化学纤维,其具有5.0%或更低的正式水百分比。实际上,可以举例是包含聚丙烯(正式水百分比:0%)、聚酯(0.4%)、丙烯酸树脂(2.0%)、尼龙(4.5%)和维尼纶(5.0%)的纤维。它们可以单独使用或者它们的两种或者更多种可以组合使用。就此而言,正式水百分比表示在20℃和65%RH的水百分比。
[0089] 本发明的制品和/或服装可以包含天然纤维例如棉花和亚麻,和半合成纤维例如人造丝和乙酸酯,基于除了该优异凉爽触感的纤维和疏水纤维之外的必需性。
[0090] 在一些实施方案中,本发明的制品和/或服装的清爽服装透气性是200cm3/cm2/s高3 2 3 2
到500cm/cm/s。如果它小于200cm/cm /s,则透气性会劣化,并且皮肤发出的热的扩散和汗的蒸发可能会受到抑制,和如果它大于500cm3/cm2/s,则热和水透过服装的转移不能充分进行,并且相反的,外面的空气可以透过。透气性可以使用透气性测试仪,根据JIS L1096A方法来测量。
[0091] 在本发明的织物、制品和/或服装中,重量/平方米的上限可以是120、100或者甚至90g/m2。不同于其他的提供这样的凉爽感的手段,如果重量/平方米大于120、100或甚至
90g/m2,则作用机理会被抑制,因此凉爽感可能会劣化。
[0092] 生产本发明的制品和/或服装的方法没有具体限制,例如可以使用常规已知的方法例如通过编织本发明的优异凉爽触感的纤维来生产服装的方法。这些材料还可以通过常规已知的缝纫、切割等方法,使用具有通过上述方式获得的可逆结构的织物来生产。
[0093] 优异的凉爽触感的内衣裤可以使用本发明的纤维或者本发明的织物来生产。同样,本发明的优异凉爽触感的服装可以用作内衣裤。在这样的实施方案中,本发明可以提供任何一种或多种上述的益处,用于该纤维、织物、制品和/或服装。
[0094] 除了内衣裤之外,本发明包括袜子、手套、面罩、消声器等,其可以使用本发明的纤维或者本发明的优异的凉爽触感的织物来生产。将它们与皮肤直接接触,和所以它们会引起特别优异的效应。
[0095] 本发明包括由上述织物制成的制品。例如,不同的服装可以用本发明的织物来制造。在一些实施方案中,将该织物用于制造内衣或者贴身服装,本发明的织物非常适于其,这归因于由该纤维所提供的舒适和凉爽效应。内衣例如乳罩和T恤以及用于运动例如跑步、滑自行车或者其他运动的运动衣可以受益于这些纤维的性能。与身体接触的下一个旧服装受益于本发明所提供的弹性和凉爽效应。本领域技术人员将理解任何的服装可以由本发明的织物和纤维制成。
[0096] 在其他实施方案中,这里所述纤维被用于制造一种或多种的任何数目的服装和制品,包括但不限于:运动服例如短裤,包括自行车、徒步行走、跑步、压缩、训练、高尔夫、棒球、篮球、啦啦队、跳舞、足球和/或曲棍球短裤;衬衫,包括上面用于短裤所列出的任何具体类型;紧身衣,包括训练紧身衣和压缩紧身衣;泳衣,包括竞赛和疗养泳衣;紧身衣裤,包括摔跤服,跑步和游泳紧身衣裤;和类。另外的实施方案包括工作服例如衬衣和制服。另外的实施方案包括贴身衣物,包括乳罩、衬裤、男士内衣裤、女背心、塑形衣、女睡衣、童裤、男士汗衫、紧身衣、短袜和紧身服装。另外的实施方案包括医学服装和制品,其包括:针织品例如压缩针织品、糖尿病短袜、静态短袜和动态短袜;治疗燃烧处理绷带和薄膜;伤口护理敷料;医学服装。另外的应用包括军事应用,其反映了一种或多种上述具体制品。另外的实施方案包括床上制品,包括床单、毯子、围巾、床垫、床罩和枕头套。
[0097] 在一些实施方案中,本发明的制品是服装,并且构成该服装的织物的纤维排列在该服装内,来与所述服装的穿着者的皮肤直接接触。这允许穿着者获得本发明所提供的凉爽效应的全部益处。
[0098] 本发明还提供了一种在与人体皮肤直接接触的制品例如服装中提供凉爽效应的方法,其包含步骤:(I)制备包含权利要求1的纤维的织物;(II)制备包含所述织物的制品;和(II)将所述制品与人体皮肤直接接触。
[0099] 已知的是上述一些材料会在最终的配料中相互作用,这样最终配料的组分可以不同于初始加入的那些。例如金属离子(例如去污剂的离子)会迁移到其他分子的其他酸性或者阴离子部位。由此形成的产物,包括通过将本发明的组合物用于它的目标用途所形成的产物,无法容易的描述。不过,全部这样的改变和反应产物包括在本发明的范围内;本发明包括通过混合上述组分所制备的组合物。
[0100] 实施例
[0101] 本发明将进一步通过下面的实施例来说明,其具体阐明了有利的实施方案。虽然提供该实施例来说明本发明,但是它们并非打算限制它。
[0102] 实施例组
[0103] 评价了7种材料来证实本发明的益处。这些材料汇总在下表中。
[0104] 表1–样品说明和性能
[0105]Ex 样品说明1 织物直径[cm] 织物长度[cm] 织物重量[g/m2]
1 基线:无材料(裸露测试表面) NA NA NA
2 多丝红色芯聚酯纤维 13.9 42.0 27
3 多丝蓝色芯尼龙纤维2 14.7 43.0 25
4 单丝纤维A3 5.3 37.5 90
5 单丝纤维B4 8.4 35.5 65
6 多丝纤维C5 9.2 29.0 66
7 单丝纤维D–半暗化6 10.8 43.0 43
[0106] 1–每个织物样品处于开口短袜/袖子的形式。直径指的是该织物所产生的袖子的直径,而长度是样品的实际长度。对于织物重量,将每个样品称重,然后使用其他所报告的测量,计算了每个织物的重量,单位是g/m2。
[0107] 2–这个纤维市售自InvistaTM。
[0108] 3–纤维A是由聚亚烷基二醇、亚烷基二醇和MDI制备的。
[0109] 4–纤维B是由亚烷基二醇己二酸酯、亚烷基二醇和MDI制备的。
[0110] 5–纤维C是纤维B的多丝形式,并且化学成分与纤维B相同。
[0111] 6–纤维D是纤维B,但是加入了市售的暗化剂。
[0112] 对比例1是基线,并且代表了没有纤维和/或织物。对比例2和3是对比材料,其不代表本发明。实施例4、5、6和7代表了本发明的不同的实施方案。
[0113] 要注意的是所测试的织物具有不同的直径,并且所获得的用于测试的织物是不同重量的。为了说明这些差异,进行了下述测试,并且使用了夹子来将织物样品以这样的方式固定,即,来在测试表面上提供相当的张力和织物密度,因此允许所述材料有效的对比。这些对照物没有说明的任何差异被预期不对测试参数产生明显的影响。
[0114] 测试方法和结果
[0115] 测试了上述实施例来确定它们的冷却功率。这个测试是在受控温度和湿度的老化试验箱中,使用发汗热人体模特作为测试表面来进行的。该具有已知表面积的人体模特的测试表面装备有热电偶,来监控温度和加热元件来使得测试表面加热到真实的人体皮肤温度,用于测试。另外,也监控了加热元件的功率需求来观察在测试表面保持具体的皮肤温度所需的能量量。该测试表面也能够释放湿气,模拟人体皮肤的出汗。使用高功率风扇作为风2
源。用于全部的这样的测试的测试表面的面积是629cm。
[0116] 对于这个测试,将出汗热人体模特置于老化试验箱中,其设定在15℃。测试是在30%和50%相对湿度进行的,风速是0.3m/s、3m/s和5m/s。0.3m/s的风速是老化试验箱中的正常条件,并因此指示了高速风扇处于离位。每个材料的圆形编织的、开放端短袜样品(也称作袖子)置于出汗热人体模特的测试表面上,在这种情况中是人体模特的前臂。将样品置于用于测试的测试表面上,然后除去,并且用下一个样品代替。如上所述,使用夹子来将每个样品固定到出汗热人体模特的前臂上,并且仔细确保该样品是以相当水平的张力和织物密度来放置的。
[0117] 在每个测试开始时,将所述箱设置到期望的条件。将覆盖有测试织物样品的测试表面加热到期望的31或34℃的起始皮肤温度,选择来接近人体皮肤温度,和如果风包括在测试条件中,则将风扇启动到期望的设定。一旦设定了全部的这些条件,则通过监控加热元件来保持设定的测试表面温度所需的功率量,来开始测试周期。这个功率量是以瓦为单位测量的,并且被称作待测试的织物在给定的测试条件下的冷却功率。所报告的冷却功率,在给定测试条件下系统稳定的功率。在每个测试结束时,将样品织物用不同的样品代替,并且重复该测试,根据需要改变条件。
[0118] 对于实施例1基线,该测试是用裸露的、未覆盖的测试表面来进行的,提供了能够从裸露的皮肤所预期的效应。这个裸露皮肤基线包括在对比目的测试中。
[0119] 下表汇总了所用的测试条件和在每组条件下所测试的实施例:
[0120] 表2–使用人体模特的冷却功率测试条件的汇总
[0121]
[0122] 1–这些条件组是在下面的测试次序中进行的:IV、I、V、II、VI、III。条件组IV和V相同,并且没有连续进行,因此提供了双倍组的数据,其表明了结果的重复性和样品间的相对差异。
[0123] 2–用于这个测试的目标皮肤温度总是34℃,除了其中风速是5m/s的条件组之外。在这些条件下,使用31℃的皮肤温度来确保该系统(其具有有限的加热能力)能够保持在期望的温度。
[0124] 这个测试的结果汇总在下表中:
[0125] 表3–冷却功率测试结果汇总1
[0126]实施例 条件组I 条件组II 条件组III 条件组IV 条件组V 条件组VI
1-基线 39.65 41.36 38.92 16.02 13.16 15.40
2-对比例 28.82 29.43 27.78 11.83 9.54 10.96
3-对比例 30.19 30.16 30.36 12.93 10.60 12.25
4-本发明 38.18 37.03 37.19 15.42 13.10 15.14
5-本发明 36.12 34.54 34.92 15.24 13.01 15.01
6-本发明 31.39 31.91 33.33 14.18 11.55 14.47
7-本发明 31.98 34.18 31.36 14.08 12.43 14.32
[0127] 1–这个表中所报告的全部结果是冷却功率,以瓦[W]为单位测量。这是在规定条件下在设定点,在出汗热人体模特中保持测试表面(覆盖有测试织物的前臂表面)的温度所需的加热元件的功率量。所报告的冷却功率越高,保持该温度所需的功率越大,和因此织物所产生的凉爽效应越大。换句话说,所报告的冷却功率越大,当穿着由测试织物制成的服装时,所预期体验的凉爽效应越大。这些结果全部与标准测试表面积629cm2有关。冷却功率/平方米可以通过用所报告的结果除以0.629来计算。
[0128] 该结果表明本发明的纤维,和更具体的由这样的纤维制成的织物,提供了用冷却功率所度量的凉爽效应,其大于常规的合成纤维,和更具体的大于由常规合成纤维制成的织物。另外该结果表明本发明的纤维,和更具体的由这样的纤维制成的织物,提供了与在基线,裸露皮肤实施例中所观察的相当的凉爽效应(用冷却功率度量)。换句话说,本发明提供了纤维、织物和不同的服装,包括制造这样的制品的装置,其将赋予穿着者(他的皮肤与所述制品接触)凉爽感,该凉爽感类似于当皮肤裸露,没有织物与皮肤接触时的感觉。
[0129] 还包括了另外一组的测试,其在测试过程中加入了从测试表面释放的湿气的另外的变量。在这些测试中,使用了出汗热足部模型,这里该模型装备有与上述人体模特类似的对照物。这个测试中所用的释放的湿气被设计来模拟当穿着由测试织物制成的服装时,例如在运动过程中人将体验到的不同的出汗速率,并且观察任何的这个对于织物的冷却功率具有何种影响。
[0130] 这里测试了与表1所列相同的7个实施例。这个测试中所用的条件汇总在下表中。对于每个测试条件,将系统稳定30分钟,无任何风或者湿气释放,在此期间,测量织物的冷却功率。然后开始湿气释放,并且将该系统重新稳定30分钟,在此期间,测量冷却功率。最后加入风条件,并且将系统重新稳定30分钟,在此期间测量冷却功率。
[0131] 表4–使用足部模型的冷却功率测试条件汇总
[0132]
[0133] 1–这些条件组是以下面的次序测试的:VII、VIII、IX、X、XI。
[0134] 这个测试的结果汇总在下表中。如上所述,每个测试条件包括三种明显不同的冷却功率的测量,一个无风或者湿气释放(A),一个具有湿气释放和无风(B),和一个具有目标湿气释放和风二者(C)。对于每个条件组,所测量的冷却功率在下面给出:
[0135] 表5A–冷却功率测试结果汇总1
[0136]
[0137]
[0138] 1–这个表中所报告的全部结果是冷却功率,瓦[W]。还参见表3的脚注1。
[0139] 表5B–冷却功率测试结果汇总1
[0140]
[0141] 1–这个表中所报告的全部结果是冷却功率,瓦[W]。还参见表3的脚注1。
[0142] 该结果表明,本发明的纤维,和更具体的由这样的纤维制成的织物,提供了用冷却功率测量的凉爽效应,其大于常规的合成纤维,和更具体的大于由常规合成纤维制成的织物,特别是当存在着湿气释放和风条件时。因为这些条件是共同的,和确实可预期的,当一个人穿上服装,特别是运动服和类似服装时,该结果强化了这样的结论,即,由本发明的纤维制成的制品将为穿着所述制品的人,或者以其它方式将他们的皮肤与所述制品接触的人,提供凉爽效应。
[0143] 实施例组2
[0144] 制备了不同的材料,以使得它们可以进一步证实本发明。这些材料汇总在下表中。
[0145] 表6–样品说明和性能
[0146]Ex 样品说明1 羟基封端的中间体 二异氰酸酯 直链亚烷基二醇
8 单丝纤维 BDO己二酸酯2 MDI BDO
9 单丝纤维 HDO己二酸酯3 MDI BDO
10 单丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 MDI BDO
11 单丝纤维 PTMEG MDI BDO
12 单丝纤维 PEG MDI BDO
13 单丝纤维 BDO己二酸酯2 HDI BDO
14 单丝纤维 HDO己二酸酯3 HDI BDO
4
15 单丝纤维 BDO/HDO己二酸酯 HDI BDO
16 单丝纤维 PTMEG HDI BDO
17 单丝纤维 PEG HDI BDO
18 单丝纤维 BDO己二酸酯2 HMDI BDO
3
19 单丝纤维 HDO己二酸酯 HMDI BDO
20 单丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 HMDI BDO
21 单丝纤维 PTMEG HMDI BDO
22 单丝纤维 PEG HMDI BDO
23 单丝纤维 BDO己二酸酯2 MDI HDO
24 单丝纤维 HDO己二酸酯3 MDI HDO
25 单丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 MDI HDO
26 单丝纤维 PTMEG MDI HDO
27 单丝纤维 PEG MDI HDO
28 单丝纤维 BDO己二酸酯2 HDI HDO
29 单丝纤维 HDO己二酸酯3 HDI HDO
30 单丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 HDI HDO
31 单丝纤维 PTMEG HDI HDO
32 单丝纤维 PEG HDI HDO
33 单丝纤维 BDO己二酸酯2 HMDI HDO
34 单丝纤维 HDO己二酸酯3 HMDI HDO
35 单丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 HMDI HDO
36 单丝纤维 PTMEG HMDI HDO
37 单丝纤维 PEG HMDI HDO
[0147] 1–每个织物样品处于由所述纤维织造的开口短袜/袖子的形式。
[0148] 2–BDO己二酸酯是由1,4-丁二醇和己二酸制备的己二酸酯。
[0149] 3–HDO己二酸酯是由1,6-己二醇和己二酸制备的己二酸酯。
[0150] 4–BDO/HDO己二酸酯是由己二酸和1,4-丁二醇和1,6-己二醇的混合物制备的己二酸酯。
[0151] 表7–样品说明和性能
[0152]Ex 样品说明1 羟基封端的中间体 二异氰酸酯 直链亚烷基二醇
38 多丝纤维 BDO己二酸酯2 MDI BDO
39 多丝纤维 HDO己二酸酯3 MDI BDO
40 多丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 MDI BDO
41 多丝纤维 PTMEG MDI BDO
42 多丝纤维 PEG MDI BDO
43 多丝纤维 BDO己二酸酯2 HDI BDO
44 多丝纤维 HDO己二酸酯3 HDI BDO
4
45 多丝纤维 BDO/HDO己二酸酯 HDI BDO
46 多丝纤维 PTMEG HDI BDO
47 多丝纤维 PEG HDI BDO
48 多丝纤维 BDO己二酸酯2 HMDI BDO
3
49 多丝纤维 HDO己二酸酯 HMDI BDO
50 多丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 HMDI BDO
51 多丝纤维 PTMEG HMDI BDO
52 多丝纤维 PEG HMDI BDO
53 多丝纤维 BDO己二酸酯2 MDI HDO
54 多丝纤维 HDO己二酸酯3 MDI HDO
55 多丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 MDI HDO
56 多丝纤维 PTMEG MDI HDO
57 多丝纤维 PEG MDI HDO
58 多丝纤维 BDO己二酸酯2 HDI HDO
59 多丝纤维 HDO己二酸酯3 HDI HDO
60 多丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 HDI HDO
61 多丝纤维 PTMEG HDI HDO
62 多丝纤维 PEG HDI HDO
63 多丝纤维 BDO己二酸酯2 HMDI HDO
64 多丝纤维 HDO己二酸酯3 HMDI HDO
65 多丝纤维 BDO/HDO己二酸酯4 HMDI HDO
66 多丝纤维 PTMEG HMDI HDO
67 多丝纤维 PEG HMDI HDO
[0153] 1–每个织物样品处于由所述纤维织造的开口短袜/袖子的形式。
[0154] 2–BDO己二酸酯是由1,4-丁二醇和己二酸制备的己二酸酯。
[0155] 3–HDO己二酸酯是由1,6-己二醇和己二酸制备的己二酸酯。
[0156] 4–BDO/HDO己二酸酯是由己二酸和1,4-丁二醇和1,6-己二醇的混合物制备的己二酸酯。
[0157] 上面所提及的每个文献在此引入作为参考。除了在实施例中或者另有明确指示之处外,本说明书中规定材料量、反应条件、分子量、碳原子数等的全部的数量被理解为是用
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