CN101184873B - 具有提高的可逆热性能的多组分纤维及其制造方法 - Google Patents

Abstract

公开了具有提高的可逆热性能的多组分纤维及其制备方法。在一个实施方案中，多组分纤维包括由一组细长构件形成的纤维体，和该组细长构件中的至少一个包括潜热为至少40J/g和转变温度范围为22℃-40℃的调温材料。该调温材料基于在转变温度下吸收和释放潜热中的至少一种来提供热调节。可借助熔体纺丝法或溶液纺丝法形成多组分纤维，且可用于或者掺入到其中希望热调节性能的各种产品内。例如，可在纺织品、服装、鞋袜、医疗产品、容器和包装、建筑物、器具和其它产品中使用该多组分纤维。

Description

具有提高的可逆热性能的多组分纤维及其制造方法

相关申请的交叉参考

本申请是Magill等人于2005年2月4日提交的标题为“Multi-component Fibers Having Enhanced Reversible ThermalProperties and Methods of Manufacturing Thereof”的美国序列号No.11/051543的专利申请的部分继续申请，而No.11/051543是Magill等人于2002年1月15日提交的标题为“Multi-componentFibers Having Enhanced Reversible Thermal Properties andMethods of Manufacturing Thereof”的美国序列号No.10/052232的专利申请的部分继续申请，而No.10/052232是Haggard于2000年10月19日提交的标题为“Temperature Adaptable Textile Fibers andMethod of Preparing Same”的美国序列号No.09/691164和Magill等人于2001年9月21日提交的标题为“Multi-component FibersHaving Enhanced Reversible Thermal Properties”的美国序列号No.09/960591的专利申请的部分继续申请，No.09/960591要求2000年9月21日提交的美国临时申请序列号No.60/234410的优先权，其公开内容在此通过参考全文引入。

技术领域

本发明涉及具有提高的可逆热性能的合成纤维。更特别地，本发明涉及含相变材料的多组分纤维，和借助熔体纺丝法或溶液纺丝法形成这种纤维。

背景技术

由合成纤维制造许多纤维。常规地，使用两种方法制造合成纤维：溶液纺丝法和熔体纺丝法。通常使用溶液纺丝法形成丙烯腈丙烯酸类纤维，而通常使用熔体纺丝法形成尼龙纤维、聚酯纤维、聚丙烯纤维和其它类似类型的纤维。公知的是，丙烯腈丙烯酸类纤维包括长链合成聚合物，其特征在于存在丙烯腈单元，尼龙纤维包括长链合成聚酰胺聚合物，其特征在于存在酰胺基-CONH-，聚酯纤维包括具有至少85wt％取代芳族羧酸单元的酯的长链合成聚酰胺聚合物，和聚丙烯纤维包括具有至少85wt％烯烃单元且典型地数均分子量大于或等于约40000的长链合成结晶聚合物。

熔体纺丝法尤其令人感兴趣，这是因为在纺织工业中使用的大部分合成纤维由这一技术制造。熔体纺丝法通常牵涉使熔融的聚合物材料穿过被称为纺丝板的装置，于是形成一组单独的合成纤维。一旦成形，则可将合成纤维收集成股或者切割成短切纤维。可使用合成纤维制造针织、织造或非织造织物，或者可将合成纤维纺丝成之后将在编织或针织工艺中使用形成合成织物的纱线。

将相变材料掺入到单组分丙烯腈丙烯酸类纤维中，以提供纤维本身以及由其制造的织物提高的可逆热性能。这容易实现，部分是由于典型地与形成丙烯腈丙烯酸类纤维的溶液纺丝法有关的挥发性材料(例如，溶剂)含量高导致的。然而，更加成问题的是掺入相变材料到熔体纺丝的合成纤维内，这是因为在熔体纺丝法内典型地不存在或者不希望高含量的挥发性材料。以前尝试将相变材料掺入到熔体纺丝的合成纤维中典型地牵涉混合含相变材料的微胶囊与标准的纤维级热塑性聚合物，形成共混物，随后熔体纺丝该共混物，形成单组分合成纤维。如果不是使用低浓度的微胶囊，那么这种尝试通常导致微胶囊在纤维内不充分的分散，差的纤维性能，和差的加工性。然而，在采用低浓度的微胶囊的情况下，难以实现通常与使用相变材料有关的理想的提高的可逆热性能。

正是针对这一背景技术，需要开发此处所述的多组分纤维。

发明内容

一方面，本发明涉及多组分纤维。在一个实施方案中，多组分纤维包括由一组细长构件(members)形成的纤维体，和该组细长构件中的至少一个包括潜热为至少40J/g且转变温度范围为22℃-40℃的调温材料。调温材料基于在转变温度下吸收和释放潜热中的至少一种来提供热调节。

在另一实施方案中，多组分纤维包括芯部分，所述芯部分包括潜热为至少40J/g和转变温度范围为10℃-50℃的相变材料。该相变材料基于在转变温度下吸收和释放潜热中的至少一种来提供热调节。多组分纤维还包括包围芯部分并形成多组分纤维外部的鞘部分。

在再一实施方案中，多组分纤维包括一组岛部分，和岛部分的组中的至少一个包括潜热为至少40J/g和转变温度范围为10℃-50℃的相变材料。该相变材料基于在转变温度下吸收和释放潜热中的至少一种来提供热调节。多组分纤维还包括包围该组岛部分并形成多组分纤维外部的海部分。

再一方面，本发明涉及织物。在一个实施方案中，织物包括一起共混的一组多组分纤维。该组多组分纤维中的每一种包括由一组细长构件形成的纤维体，和细长构件的组中的至少一个包括转变温度范围为22℃-40℃的相变材料。相变材料基于在转变温度下相变材料的熔融和结晶中的至少一种来提供热调节。织物的潜热为至少2J/g。

还考虑了本发明的其它方面和实施方案。前述概述和下述详细说明不意味着限制本发明到任何特定的实施方案上，而是仅仅意味着描述本发明的一些实施方案。

附图说明

为了更好地理解本发明一些实施方案的性质和目的，应当结合附图参考下述详细说明。

图1和图2示出了根据本发明的一些实施方案的各种多组分纤维的放大截面视图。

图3示出了根据本发明的一个实施方案的芯/鞘纤维的三维视图。

图4示出了根据本发明的另一实施方案的芯/鞘纤维的三维视图。

图5示出了根据本发明的一个实施方案的海岛纤维的三维视图。

图6示出了根据本发明一个实施方案形成多组分纤维的纤维挤出装置。

图7示出了如实施例所述生产的6种芯/鞘纤维的许多性能和制造参数。

图8示出了根据本发明的一个实施方案，含相变材料的起绒产品(“PP Outlast”)和对照起绒产品(“PP对照物”)的动态温度测量结果。

图9示出了根据本发明的一个实施方案，含相变材料的膨松非织造绝缘产品(“聚酯非织造”)和对照产品(“对照物”)的动态温度测量结果。

图10示出了根据本发明的一个实施方案，含相变材料的针刺非织造绝缘产品(“针刺NW”)和对照产品(“聚酯对照物”)的动态温度测量结果。

图11示出了根据本发明的一个实施方案，含相变材料的两种织物(“PET针织”和“PTT针织”)和对照产品(“PET对照物”)的动态温度测量结果。

图12示出了根据本发明的一个实施方案，含相变材料的两种织物(“#2PBT针织”和“#3PBT针织”)和对照产品(“PET对照物”)的动态温度测量结果。

具体实施方式

本发明的实施方案涉及具有提高的可逆热性能的多组分纤维及其制造方法。根据本发明的各种实施方案的多组分纤维在不同的环境条件下具有吸收和释放热能的能力。另外，这种多组分纤维可显示出改进的加工性(例如，在制造纤维或者由其制造的产品的过程中)，改进的强度，相变材料在纤维内改进的容留(containment)，或者较高负载量的相变材料。可在各种产品中使用或掺入多组分纤维，以提供热调节性能，同时提供产品改进的强度。例如，可在纺织品(例如，织物)、服装(例如，外衣、干式潜水装和防护服)、鞋袜(例如，袜子、靴子和鞋垫)、医疗产品(例如，手巾、医用被单、热毯、治疗垫、失禁垫和热/冷包扎)、容器和包装(例如，饮料/食品容器、食品加热器、坐垫和电路板层压体)、建筑物(例如，墙壁或天花板的绝缘、壁纸、窗帘衬里、管道缠绕物、地毯和瓷砖)、用具(例如，家用器具的绝缘)和其它产品(例如，机动车的衬里材料、睡袋和床上用品)中使用根据本发明各种实施方案的多组分纤维。

根据本发明的各种实施方案的多组分纤维当掺入到诸如服装或鞋袜之类的产品内时，可提供舒适度的改进。特别地，多组分纤维可在不同或变化的环境条件下提供这样改进的舒适度。使用相变材料允许多组分纤维提供“多方向”或“动态”的热调节而不是“单向”或“静态”的热调节。特别地，根据“多方向”的热调节，多组分纤维可在温暖的气候中吸收热能，以及在寒冷的气候中释放热能。按照这一方式，多组分纤维可在温暖的气候中提供冷却和在寒冷的气候中提供加热，从而在不同的气候条件下维持所需的舒适度。根据“动态”热调节，多组分纤维可在变化的环境条件下适应或调节其热调节性能。按照这一方式，多组分纤维能具有多种用途，例如用于温暖的气候和寒冷的气候。而且，多组分纤维可在没有要求外部触发作用，例如湿气或太阳光的情况下，适应或调节其热调节性能。

与提供热调节性能相关的是，根据本发明的各种实施方案的多组分纤维当掺入例如服装或鞋袜内时，可提供舒适度的其它改进。例如，多组分纤维可提供例如因出汗导致的个体皮肤湿度的下降。特别地，多组分纤维可降低皮肤的温度或相对湿度，从而提供较低程度的皮肤湿度和较高程度的舒适度。使用特定材料和特定的服装或鞋袜设计特征可进一步提高舒适度。例如，可结合一些添加剂、处理剂或涂层使用多组分纤维，在热调节和湿气控制性能方面提供进一步的优势。

根据本发明一些实施方案的多组分纤维可包括一组细长构件。此处所使用的术语“组”可以指代一种或更多种元件的统称。根据本发明的一些实施方案，多组分纤维可包括由细长构件形成的纤维体。典型地延长纤维体，且纤维体可具有大于其直径数倍(例如，大于或等于100倍)的长度。纤维体可具有各种规则或不规则的截面形状，例如，但不限于，圆形、多叶形、八边形、椭圆形、五边形、矩形、正方形、梯形、三角形、楔形等等。根据本发明的一些实施方案，可连接、结合、联合或粘合两个或更多个细长构件(例如两个相邻的细长构件)，形成一体的纤维体。

根据本发明的一些实施方案，细长构件中的至少一个包括调温材料。典型地，调温材料包括一种或更多种相变材料，以提供具有提高的可逆热性能的多组分纤维。在本发明的一些实施方案中，细长构件可包括相同或不同的聚合物材料，和细长构件中的至少一个可具有在其内分散的调温材料。典型地，调温材料均匀地分散在细长构件中的至少一个内。然而，取决于多组分纤维所需的特定特征，调温材料在一个或更多个细长构件内的分散可以变化。根据本发明的一些实施方案，两个或更多个细长构件可包括相同或不同的调温材料。

取决于多组分纤维的特定应用，可在各种结构之一中排列细长构件。例如，可在海岛结构或者芯鞘结构内排列细长构件。可在其它结构内，例如，但不限于，矩阵或棋盘结构、分段馅饼(segmented-pie)结构、并列结构、条带结构等等中排列细长构件。根据本发明的一些实施方案，可以成束形式排列细长构件，其中细长构件通常相对于彼此平行。根据本发明的其它实施方案，一个或更多个细长构件可延伸经过至少一部分纤维体的长度，和视需要，细长构件可纵向共延伸。例如，根据本发明的一些实施方案，至少一种内构件可延伸经过基本上多组分纤维的长度，且可包括调温材料。内构件延伸经过多组分纤维长度的程度可取决于例如多组分纤维所需的热调节性能。另外，其它因素(例如，所需的机械性能或形成多组分纤维的方法)可在确定这一程度中扮演重要的作用。因此，在一个实施方案中，内构件可延伸经过多组分纤维全部长度的大约一半，以提供所需的热调节性能。外构件可包围内构件并形成多组分纤维的外部。

根据本发明的一些实施方案，多组分纤维的纤度可以是约0.1-约1000旦或约0.1-约100旦。典型地，根据本发明一个实施方案的多组分纤维的纤度可以是约0.5-约10旦。本领域的技术人员要理解，“旦”典型地被理解为单位纤维长度的重量量度(即g/9000米)。

视需要，可进一步加工根据本发明一些实施方案的多组分纤维，形成一个或更多根较小纤度的纤维。例如，形成多组分纤维的细长构件可劈开，形成两根或更多根较小纤度的纤维，其中每一较小纤度的纤维可包括一个或更多个细长构件。或者或结合，形成多组分纤维的一个或更多个细长构件(或其中的一部分或几部分)可溶解或熔融，以得到一种或更多种较小纤度的纤维。典型地，至少一根所得较小纤度的纤维包括调温材料，以提供所需的热调节性能。

取决于制造多组分纤维的方法，进一步加工的期望，或者多组分纤维的特定应用，多组分纤维可进一步包括一种或更多种添加剂，例如，但不限于，水、表面活性剂、分散剂、消泡剂(例如，含硅氧烷的化合物和含氟化合物)、抗氧化剂(例如，受阻酚和亚磷酸酯)、热稳定剂(例如，亚磷酸酯、有机基磷化合物、有机羧酸的金属盐，和酚化合物)、光或UV稳定剂(例如，羟基苯甲酸酯、受阻的羟基苯甲酸酯和受阻胺)、光或UV吸收添加剂(例如，第IV族过渡金属碳化物和氧化物的陶瓷颗粒)、微波吸收添加剂(例如，多官能团伯醇、甘油和碳)、增强纤维(例如，碳纤维、芳族聚酰胺纤维和玻璃纤维)、导电纤维或颗粒(例如，石墨或活性炭纤维或颗粒)、润滑剂、加工助剂(例如，脂肪酸的金属盐、脂肪酸酯、脂肪酸醚、脂肪酸酰胺、氨磺酰、聚硅氧烷、有机基磷化合物、含硅化合物、含氟化合物和酚类聚醚)、阻燃剂(例如，卤代化合物、磷化合物、有机基磷酸酯、有机基溴化物、三水合氧化铝、三聚氰胺衍生物、氢氧化镁、锑化合物、氧化锑和硼化合物)、防粘连剂(例如，二氧化硅、滑石、沸石、金属碳酸盐和有机聚合物)、防雾剂(例如，非离子表面活性剂、甘油酯、聚甘油酯、脱水山梨醇酯及其乙氧化物、壬基苯基乙氧化物和醇乙氧化物)、抗静电添加剂(例如，非离子化合物，如脂肪酸酯、乙氧化烷胺、二乙醇酰胺和乙氧化醇；阴离子化合物，如烷基磺酸盐和烷基磷酸盐；阳离子化合物，例如氯化物，甲硫酸盐或硝酸盐的金属盐，和季铵化合物；和两性化合物，例如烷基甜菜碱)、抗微生物剂(例如，砷化合物、硫、铜化合物、异噻唑啉、邻苯二甲酰胺、氨基甲酸酯、银基无机试剂、银锌沸石、银铜沸石、银沸石、金属氧化物和硅酸盐)、交联剂或控制降解剂(例如，过氧化物、偶氮化合物和硅烷)、着色剂、颜料、染料、荧光增白剂或光学增白剂(例如，双苯并恶唑、苯基香豆素和双(苯乙烯基)联苯)、填料(例如，天然矿物和金属，例如氧化物、氢氧化物、碳酸盐、硫酸盐和硅酸盐；滑石、粘土；硅灰石；石墨；碳黑；碳纤维；玻璃纤维和球；陶瓷纤维和球；金属纤维和球；面粉(flour)；和天然或合成来源的纤维，例如木材、淀粉的纤维，或纤维素粉末)、偶联剂(例如，硅烷、钛酸酯、锆酸酯、脂肪酸盐、酸酐、环氧化物和不饱和聚合物酸)、增强剂、结晶或成核剂(例如，在聚合物内增加或改进结晶度，例如改进晶体生长速度/动力学，所生长的晶体数量，或生长的晶体类型的任何材料)等等。一种或更多种添加剂可分散在形成多组分纤维的细长构件内。

根据本发明的一些实施方案，可将一些处理剂或涂层施加到多组分纤维上，以赋予额外的性能，例如，但不限于，防污性、防水性、比较柔软的触感和湿气控制性能。处理剂和涂层的实例包括Epic(获自Nextec Applications Inc.，Vista，California)、Intera(获自Intera Technologies，Inc.，Chattanooga，Tennessee)、Zonyl FabricProtectors(获自DuPont Inc.，Wilmington，Delaware)、Scotchgard(获自3M Co.，Maplewood，Minnesota)等等。

参考图1和2，示出了根据本发明的一些实施方案的各种多组分纤维12、13、14、21、22、23、24、26、27、28、29、34、84和88的放大截面视图。更特别地，图1和图2示出了根据本发明的一些实施方案，形成多组分纤维的细长构件排列的各种结构。

正如图1和图2所示，每一多组分纤维(例如，21)包括与形成多组分纤维的一组细长构件(例如39和40)相应的一组不同的截面区域。根据本发明示出的实施方案，细长构件包括第一细长构件(或第一组细长构件)(例如图1阴影所示)和第二细长构件(或第二组细长构件)(例如图1中的非阴影所示)。此处，优选可由调温材料在其内分散的聚合物材料形成的第一细长构件(或第一组细长构件)。可由相同的聚合物材料或者具有稍微不同性能的另一聚合物材料形成第二细长构件(或第二组细长构件)。应当意识到，图1和图2所示的细长构件的数量、形状和尺寸仅仅以例举形式示出，决不限制本发明，且各种其它实施方案在本发明的范围内。

尽管图1和图2示出了具有圆形或三叶形截面形状的多组分纤维，但本发明包括各种其它规则或不规则截面形状的多组分纤维，例如，但不限于，多叶形、八边形、椭圆形、五边形、矩形、正方形、梯形、三角形、楔形等等。应当意识到，一般地，可由相同或不同的聚合物材料形成第一组细长构件，可由相同或不同的聚合物材料形成第二组细长构件。此外，根据本发明的一些实施方案，调温材料可分散在第二细长构件(或第二组细长构件)内。应当进一步意识到，两种或更多种不同的调温材料可分散在相同或不同的细长构件内。例如，第一调温材料可分散在第一细长构件内，和具有稍微不同性能的第二调温材料可分散在第二细长构件(例如两种不同的相变材料)内。

根据本发明的一些实施方案，可由不需要在聚合物材料内分散的调温材料形成一个或更多个细长构件。例如，调温材料可包括提供提高的可逆热性能且可用于形成第一细长构件(或第一组细长构件)的聚合物(或聚合物的混合物)。对于本发明的这些实施方案来说，可能希望，但不要求第二细长构件(或第二组细长构件)充分地包围第一细长构件(或第一组细长构件)，以降低或防止调温材料损失或泄漏。另外，应当意识到，一般地，可由相同或不同的调温材料形成两种或更多种细长构件。

参考图1，左手栏10示出了三种多组分纤维12、13和14。多组分纤维12包括以分段馅饼结构排列的一组细长构件。在本发明的实施方案中，第一组细长构件15、15`、15``、15```和15````与第二组细长构件16、16`、16``、16```和16````以交替的方式排列，且具有楔形截面。一般地，细长构件可具有相同或不同的截面形状或尺寸。此外，尽管示出了含10个细长构件的多组分纤维12，但要意识到，一般地，可按照分段馅饼结构排列两个或更多根细长构件，且至少一个细长构件典型地包括调温材料。

多组分纤维13包括以海岛结构排列的一组细长构件。在本发明的实施方案中，第一组细长构件35、35`、35``、35```等延伸经过基本上多组分纤维13的长度且彼此隔离。示出了第一组细长构件35、35`、35``、35```等布置在第二组细长构件36内且完全被第二组细长构件36包围，从而在第二组细长构件36中的“海”内形成“岛”。在“海”内的这些“岛”的排列可起到提供调温材料在多组分纤维13内更加均匀的分布。在本发明的实施方案中，第一组细长构件35、35`、35``、35```等中的每一个具有梯形的截面形状。然而，应当意识到，本发明包括各种其它规则或不规则的截面形状，例如，但不限于，圆形、多叶形、八边形、椭圆形、五边形、矩形、正方形、三角形、楔形等等。一般地，第一组细长构件35、35`、35``、35```等可具有相同或不同的截面形状或尺寸。此外，尽管利用布置在第二组细长构件36内且被其包围的7个细长构件35、35`、35``、35```等示出了多组分纤维13，但应当意识到一般地，一个或更多根细长构件可布置在第二组细长构件内且被其包围。

多组分纤维14包括以条带结构排列的一组细长构件。在本发明的实施方案中，第一组细长构件37、37`、37``、37```和37````与第二组细长构件38、38`、38``和38```以交替的方式排列，并以多组分纤维14的纵向薄片形式成型。一般地，细长构件可具有相同或不同的截面形状或尺寸(例如，与纵向薄片有关的宽度)。视需要，多组分纤维14可以是自弯曲(self-crimping)或自变形的纤维，其中纤维的弯曲或变形赋予膨松、膨化、绝缘、拉伸或其它类似的性能。尽管示出了多组分纤维14包括9个细长构件，但应当意识到，一般地，可以条带结构形式排列两个或更多根细长构件，和至少一个细长构件典型地包括调温材料。

在多组分纤维12和14的情况下，示出了第一细长构件(例如，15)被一个或多个相邻的第二细长构件(例如，16和16````)部分包围，而在多组分纤维13的情况下，示出了第一细长构件(例如，35)被联合的第二细长构件36完全包围。当第一细长构件(例如15)没有被完全包围时，可能希望，但不要求使用围绕结构(例如微胶囊)，以包容在第一细长构件内分散的相变材料。视需要，可进一步加工多组分纤维12、13和14，形成一根或更多根较小纤度的纤维。因此，例如，可劈开形成多组分纤维12的细长构件，或者可溶解或熔融掉一个或更多个细长构件(或其一部分或几部分)。所得较小纤度的纤维可例如包括可彼此相连的细长构件15和16。

图1的中间栏20示出了四种芯/鞘纤维21、22、23和24。特别地，芯/鞘纤维21、22、23和24各自包括在芯鞘结构内排列的一组细长构件。

芯/鞘纤维21包括布置在第二细长构件40内且被其包围的第一细长构件39。更特别地，以含调温材料的芯部分形式形成第一细长构件39。示出了这一芯部分同心地布置在以鞘部分形式形成的第二细长构件40内且被其包围。此处芯/鞘纤维21包括25wt％芯部分和75wt％鞘部分。

芯/鞘纤维22包括布置在第二细长构件42内且被其包围的第一细长构件41。与前面讨论的实施方案一样，以含调温材料的芯部分形式形成第一细长构件41，它同心地布置在以鞘部分形式形成的第二细长构件42内并完全被其包围。此处芯/鞘纤维22包括50wt％芯部分和50wt％鞘部分。

芯/鞘纤维23包括布置在第二细长构件44内且被其包围的第一细长构件43。然而，在该实施方案中，以芯部分形式形成第一细长构件43，它同心地布置在以鞘部分形式形成的第二细长构件44内。芯/鞘纤维23可包括基本上任何重量百分数的芯部分和鞘部分，以提供所需的热调节和机械性能。

三叶形芯/鞘纤维24包括布置在第二细长构件46内且被其包围的第一细长构件45。在该实施方案中，以具有三叶形截面形状的芯部分形式形成第一细长构件45。这一芯部分同心地布置在以鞘部分形式形成的第二细长构件46内。芯/鞘纤维23可包括基本上任何重量百分数的芯部分和鞘部分，以提供所需的热调节和机械性能。

应当意识到，芯部分一般地可具有各种规则或不规则的截面形状，例如，但不限于，圆形、多叶形、八边形、椭圆形、五边形、矩形、正方形、梯形、三角形、楔形等等。尽管示出了芯/鞘纤维21、22、23和24，其中芯部分布置在鞘部分内且被其包围，但应当意识到两个或更多个芯部分可布置在鞘部分内且被其包围(例如，以类似于多组分纤维13所示的方式)。两个或更多个芯部分可具有相同或不同的截面形状或尺寸。根据本发明的一些实施方案，芯/鞘纤维包括排列在芯鞘结构内的三个或更多个细长构件，其中细长构件以芯/鞘纤维的同心或偏心的纵向薄片形式成型。。

图1的右手栏30示出了根据本发明的一些实施方案的许多并列的纤维。特别地，并列纤维26、27、28、29和34各自包括以并列结构排列的一组细长构件。

并列纤维26包括与第二细长构件48相邻布置且被其部分包围的第一细长构件47。在该实施方案中，细长构件47和48具有半圆形的截面形状。此处，并列纤维26包括50wt％的第一细长构件47和50wt％的第二细长构件48。应当意识到，细长构件47和48可替代地或者结合可表征为以分段馅饼或条带结构排列。

并列纤维27包括与第二细长构件50相邻布置且被其部分包围的第一细长构件49。在本发明实施方案中，并列纤维27包括20wt％的第一细长构件49和80wt％的第二细长构件50。应当意识到，细长构件49和50可替代地或者结合可表征为以芯鞘结构排列，其中第一细长构件49相对于第二细长构件50偏心地布置且被其部分包围。

并列纤维28和29是混合粘度的纤维。每一纤维包括第一细长构件51或53，所述第一细长构件51或53具有分散在其内的调温材料且与第二细长构件52或54相邻布置并被其部分包围。混合粘度纤维典型地被视为自完全或自变形的纤维，其中纤维的完全或变形赋予膨松、膨化、绝缘、拉伸或其它类似的性能。典型地，混合粘度纤维包括由不同的聚合物材料形成的一组细长构件。例如，对于并列纤维28来说，可由第一聚合物材料形成第一细长构件51，和可由在某些方式上可与第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成第二细长构件52。在本发明实施方案中，第一和第二聚合物材料可包括不同粘度或分子量的聚合物(例如，分别是不同分子量的两种聚丙烯或者聚丙烯和聚乙烯)。当拉伸并列纤维28时，可在两种细长构件51和52之间产生不均匀的应力，和并列纤维28可以弯曲或变弯。根据本发明的其它实施方案，第一和第二聚合物材料可包括具有不同结晶度的聚合物。例如，第一聚合物材料可具有比第二聚合物材料低的结晶度。当拉伸并列纤维28时，第一和第二聚合物材料可在并列纤维28内经历不同的结晶并取向，以“锁定”取向和强度。可希望充足的结晶度，以防止或降低在热处理过程中并列纤维28的再取向。并列纤维28和29可包括基本上任何重量百分数的第一和第二细长构件，以提供所需的热调节、机械和自弯曲或自变形性能。

并列纤维34是ABA纤维，它包括在第二组细长构件56和56`之间布置且被其部分包围的第一细长构件55。在本发明实施方案中，由调温材料分散在其内的第一聚合物材料形成第一细长构件55。此处，可由第一聚合物材料或在某些方式上可与第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成第二组细长构件56和56`。一般地，细长构件56和56`可具有相同或不同的截面形状或尺寸(例如，与纵向薄片有关的宽度)。应当意识到，细长构件55、56和56`可替代地或者结合可表征为以条带结构排列。

参考图2，示出了两种多组分纤维84和88。多组分纤维84包括以芯/鞘结构排列的一组细长构件，而多组分纤维88包括以海岛结构排列的一组细长构件。

芯/鞘纤维84包括在第二组细长构件86和86`之间布置且被其包围的第一细长构件85。特别地，细长构件85、86和86`以芯/鞘纤维84的同心纵向薄片形式成型。在本发明实施方案中，由调温材料分散在其内的第一聚合物材料形成第一细长构件85。此处，可由第一聚合物材料或在某些方式上可与第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成第二组细长构件86和86`。

正如图2所示，细长构件86`确定以中空芯形式形成的内部空腔87，且绝缘材料，例如空气，布置在内部空腔87内。有利地，除了由调温材料提供的热调节性能以外，使用绝缘材料还提供提高的热调节性能。芯/鞘纤维84可包括基本上任何重量百分数的第一细长构件85，第二组细长构件86和86`，和绝缘材料，以提供所需的热调节和机械性能。尽管示出了芯/鞘纤维84具有一个内部空腔87，但应当意识到芯/鞘纤维84可包括两个或更多个内部空腔，所述内部空腔可具有相同或不同的截面形状或尺寸，且可含有相同或不同的绝缘材料。应当意识到，细长构件85、86和86`可替代地或者结合可表征为以并列结构排列。

海岛纤维88包括布置在第二细长构件90内并被其完全包围的第一组细长构件89、89`、89``、89```等，从而在第二细长构件90的“海”内形成“岛”。在该实施方案中，由调温材料在其内分散的第一聚合物材料形成第一组细长构件89、89`、89``、89```等。此处可由第一聚合物材料或在某些方式上可与第一聚合物材料不同的第二聚合物材料形成第二细长构件90。如前所述，在“海”内这些“岛”的排列可起到提供调温材料在海岛纤维88内更均匀分布的作用。在本发明实施方案中，第一组细长构件89、89`、89``、89```等中的每一个具有圆形的截面形状。然而，应当意识到可以考虑各种其它的规则或不规则的截面形状，例如梯形、多叶形、八边形、椭圆形、五边形、矩形、正方形、三角形、楔形等等。一般地，第一组细长构件89、89`、89``、89```等可具有相同或不同的截面形状或尺寸。

如图2所示，第二细长构件90确定以中空芯形式形成的内部空腔91，且绝缘材料，例如空气，布置在内部空腔91内。有利地，除了由调温材料提供的热调节性能以外，使用绝缘材料还提供提高的热调节性能。海岛纤维88可包括基本上任何重量百分数的第一组细长构件89、89`、89``、89```等，第二细长构件90，和绝缘材料，以提供所需的热调节和机械性能。尽管示出了海岛纤维88具有一个内部空腔91，但应当意识到海岛纤维88可包括两个或更多个内部空腔，所述内部空腔可具有相同或不同的截面形状或尺寸，且可含有相同或不同的绝缘材料。此外，尽管示出了海岛纤维88具有布置在细长构件90内且被其包围的11个细长构件89、89`、89``、89```等，但应当意识到，一般地，一个或更多个细长构件可布置在第二细长构件90内且被其包围。

接下来翻到图3，示出了芯/鞘纤维59的三维视图。芯/鞘纤维59包括细长且通常圆柱形的芯部分57，它布置在细长且环形的鞘部分58内并被其包围。在本发明实施方案中，芯部分57延伸经过基本上芯/鞘纤维59的长度。芯部分57具有在其内分散的调温材料61，并布置在形成芯/鞘纤维59外部的鞘部分58内且被其完全包围或围绕。在本发明实施方案中，调温材料61包括含相变材料的一组微胶囊，和该微胶囊可均匀地分散在整个芯部分57内。本领域的技术人员要理解，尽管可优选具有均匀地分散在芯部分57内的微胶囊，但在所有应用中这不是必需的。芯部分57可同心或偏心地布置在鞘部分58内，且芯/鞘纤维59可包括基本上任何重量百分数的芯部分57和鞘部分58，以提供所需的热调节和机械性能。

参考图4，示出了另一芯/鞘纤维60的三维视图。与芯/鞘纤维59一样，芯/鞘纤维60包括细长且通常圆柱形的芯部分63，它延伸经过基本上芯/鞘纤维60的长度。芯部分63布置在形成芯/鞘纤维60外部的细长且环形的鞘部分64内并被其完全包围或围绕。此处，调温材料62包括原始(raw)形式的相变材料(例如，相变材料未被包封，即没有微胶囊化或常规胶囊化(macroencapsulated))，且相变材料可均匀地分散在整个芯部分63内。本领域的技术人员要理解，尽管可优选相变材料均匀地分散在芯部分63内，但在所有应用中这不是必需的。在图4所示的本发明实施方案中，相变材料形成了分散在芯部分63内的不同区域。通过包围芯部分63，鞘部分64可起到将相变材料围绕在芯部分63内的作用。因此，在纤维加工过程中或者在最终的使用过程中，鞘部分64可降低或防止相变材料的损失或泄漏。芯部分63可同心或偏心地布置在鞘部分64内，且芯/鞘纤维60可包括基本上任何重量百分数的芯部分63和鞘部分64，以提供所需的热调节和机械性能。

参考图5，示出了海岛纤维70的三维视图。海岛纤维70包括一组细长且通常圆柱形的岛部分72、73、74和75，它们布置在细长的海部分71内且被其完全包围或围绕。在本发明实施方案中，岛部分72、73、74和75延伸经过基本上海岛纤维70的长度。尽管在本发明实施方案中示出了4个岛部分，但应当意识到，海岛纤维70可包括或多或少的岛部分，这取决于海岛纤维70的特定应用。由海聚合物材料82形成海部分71，和分别由岛聚合物材料76、77、78和79形成岛部分72、73、74和75。海聚合物材料82以及岛聚合物材料76、77、78和79可以相同或者在某些方面彼此不同。一种或更多种调温材料可分散在岛部分72、73、74和75内。如图5所示，海岛纤维70包括两种不同的调温材料80和81。岛部分72和75包括调温材料80，而岛部分73和74包括调温材料81。此处，调温材料80和81各自可包括原始形式的相变材料，所述相变材料在各岛部分内形成不同的区域。通过包围岛部分72、73、74和75，海部分71可起到在海岛纤维70内围绕相变材料的作用。海岛纤维70可包括基本上任何重量百分数的岛部分72、73、74和75和海部分71，以提供所需的热调节和机械性能。

如前所述，根据本发明的一些实施方案的多组分纤维可包括一种或更多种调温材料。调温材料典型地包括一种或更多种相变材料。一般地，相变材料可包括能吸收或释放热能，以便在温度稳定处或其范围内降低或消除热流的任何物质(或物质的混合物)。温度稳定范围可包括特定的转变温度或转变温度范围。典型地，当相变材料经历两种状态之间的过渡(例如，液态和固态，液态和气态，固态和气态或者两种固态)时，与本发明的各种实施方案结合使用的相变材料优选在相变材料吸收或释放热量的时间段期间，能抑制热能流动。这一作用典型地是临时的，例如直到在加热或冷却工艺过程中吸收或释放相变材料的潜热时才发生。此处所使用的术语“潜热”可以指代当物质(或物质的混合物)经历两种状态之间的过渡时，通过它来吸收或释放的热量多少。可从相变材料中储存或除去热能，和相变材料典型地可以通过热源或冷源有效地再补充(recharge)。通过选择合适的相变材料，可设计该多组分纤维用于许多产品中的任何一种上。

根据本发明的一些实施方案，相变材料可以是固体/固体相变材料。固体/固体相变材料是典型地经历两种固态之间过渡(例如，晶体或介晶相转变)，进而在使用过程中典型地没有变为液体的一类相变材料。

相变材料可包括两种或更多种物质的混合物。通过选择两种或更多种不同的物质并形成混合物，可对多组分纤维的任何特定的应用来调节温度稳定范围。根据本发明的一些实施方案，两种或更多种不同物质的混合物当掺入到多组分纤维内时，可显示出两种或更多种不同的转变温度或单一改性的转变温度。

可掺入到根据本发明的各种实施方案的多组分纤维内的相变材料包括各种有机和无机物质。相变材料的实例，作为例举，但不限于，包括烃(例如，直链烷烃或烷属烃，支链烷烃，不饱和烃，卤代烃，和脂环族烃)、水合盐(例如，六水合氯化钙、六水合溴化钙、六水合硝酸镁、三水合硝酸锂、四水合氟化钾、明矾铵、六水合氯化镁、十水合碳酸钠、十二水合磷酸二钠、十水合硫酸钠和三水合乙酸钠)、蜡、油、水、脂肪酸、脂肪酸酯、二元酸、二元酸酯、1-卤化物、伯醇、芳族化合物、包合物、半包合物、气体包合物、酐(例如，硬脂酸酐)、碳酸亚乙酯、多元醇(例如，2，2-二甲基-1，3-丙二醇、2-羟甲基-2-甲基-1，3-丙二醇、乙二醇、聚乙二醇、季戊四醇、二季戊四醇、五聚甘油、四羟甲基乙烷、新戊二醇、四羟甲基丙烷、2-氨基-2-甲基-1，3-丙二醇、单氨基季戊四醇、二氨基季戊四醇和三(羟甲基)乙酸)、聚合物(例如，聚乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙烯、聚丙二醇、聚丁二醇、聚丙二酸丙二酯、聚癸二酸新戊二醇酯、聚戊二酸戊二酯、聚肉豆蔻酸乙烯酯、聚硬脂酸乙烯酯、聚月桂酸乙烯酯、聚甲基丙烯酸十六烷酯、聚甲基丙烯酸十八烷酯，通过缩聚二元醇(或其衍生物)与二元酸(或其衍生物)生产的聚酯，和共聚物，例如具有烷基烃侧链或者具有聚乙二醇侧链的聚丙烯酸酯或聚(甲基)丙烯酸酯，和包括聚乙烯、聚乙二醇、聚环氧乙烷、聚丙烯、聚丙二醇或聚丁二醇的共聚物)、金属及其混合物。

相变材料的选择典型地取决于所得多组分纤维的所需的转变温度或所需的应用。例如，对于其中将所得多组分纤维掺入到服装或鞋袜中以维持对于使用者来说舒适的温度的应用来说，理想的可以是转变温度接近于室温的相变材料。

根据本发明一些实施方案的相变材料的转变温度范围可以是约-40℃到约125℃，例如约-40℃到约100℃或约-5℃到约125℃。在可用于布料应用的一个优选的实施方案中，相变材料的转变温度范围为约0℃到约50℃，例如约10℃-约50℃，约15℃到约45℃，约22℃到约40℃，或约22℃到约28℃。此外，根据本发明一些实施方案的相变材料的潜热可以是至少约40J/g，例如，至少约50J/g，至少约60J/g，至少约70J/g，至少约80J/g，至少约90J/g，或至少约100J/g。在可用于布料应用的一个实施方案中，相变材料的潜热范围为约40J/g-约400J/g，例如约60J/g-约400J/g，约80J/g-约400J/g，或约100J/g-约400J/g。

根据本发明的一些实施方案，尤其有用的相变材料包括具有10-44个碳原子的烷属烃(即，C₁₀-C₄₄烷属烃)。表1提供可在此处所述的多组分纤维中用作相变材料的C₁₃-C₂₈烷属烃的列举。烷属烃中碳原子的数量典型地与其熔点有关。例如，每一分子含28个直链碳原子的正二十八烷的熔点为61.4℃。相比之下，每一分子含13个直链碳原子的正十三烷的熔点为-5.5℃。根据本发明的一个实施方案，对于布料应用来说，尤其理想的是每一分子含18个直链碳原子且熔点为28.2℃的正十八烷。

表1

烷属烃	碳原子数	熔点(℃)
			正二十八烷	28	61.4
正二十七烷	27	59.0
			正二十六烷	26	56.4
正二十五烷	25	53.7
			正二十四烷	24	50.9
正二十三烷	23	47.6
			正二十二烷	22	44.4
正二十一烷	21	40.5
			正二十烷	20	36.8
正十九烷	19	32.1
			正十八烷	18	28.2
正十七烷	17	22.0
			正十六烷	16	18.2
正十五烷	15	10.0
			正十四烷	14	5.9
正十三烷	13	-5.5

其他有用的相变材料包括转变温度适合于多组分纤维所需应用的聚合物相变材料(例如，对于布料应用来说，为约22℃-约40℃)。聚合物相变材料可包括具有各种链结构的聚合物(或聚合物的混合物)，所述链结构包括一类或更多类的单体单元。特别地，聚合物相变材料可包括直链聚合物、支链聚合物(例如，星形支链聚合物、梳形支链聚合物或枝状支链聚合物)或其混合物。对于一些应用来说，聚合物相变材料所需地包括直链聚合物或具有小量支链的聚合物，以提供较大密度和较大程度的有序分子堆积和结晶。这种较大程度的有序分子堆积和结晶可导致较大的潜热和较窄的温度稳定范围(例如明确定义的转变温度)。聚合物相变材料可包括均聚物、共聚物(例如，三元共聚物、统计共聚物、无规共聚物、交替共聚物、周期共聚物、嵌段共聚物、星形共聚物或接枝共聚物)或其混合物。形成聚合物相变材料的一类或更多类单体单元的性能可影响聚合物相变材料的转变温度。因此，单体单元的选择可取决于含聚合物相变材料的多组分纤维所需的转变温度或所需的应用。本领域的普通技术人员要理解，可通过添加官能团，例如胺、酰胺、羧基、羟基、酯、醚、环氧化物、酸酐、异氰酸酯、硅烷、酮和醛来改变聚合物的反应性和功能。此外，聚合物相变材料可包括能交联、缠结或氢键键合的聚合物，以便增加其韧度或其耐热、耐湿或耐化学品性。

本领域的普通技术人员要理解，可提供各种形式的具有不同分子量的一些聚合物，这是因为可通过形成聚合物所使用的加工条件来决定聚合物的分子量。因此，聚合物相变材料可包括具有特定分子量或特定分子量范围的聚合物(或聚合物的混合物)。此处所使用的术语“分子量”可以指聚合物(或聚合物的混合物)的数均分子量、重均分子量或熔体指数。

根据本发明的一些实施方案，作为相对于非聚合物相变材料(例如，烷属烃)，聚合物相变材料由于具有较高分子量、较大分子尺寸或较高粘度的结果，可能是希望的。这种较大分子尺寸或较高粘度的结果是，聚合物相变材料在加工过程中或者在最终使用过程中可显示出较小的倾向从多组分纤维中泄漏。对于本发明的一些实施方案来说，聚合物相变材料可包括数均分子量范围为约400-约5000000，例如约2000-约5000000，约8000-约100000，或约8000-约15000的聚合物。当掺入到芯/鞘纤维或海岛纤维内时，例如，其较大的分子尺寸或较大的粘度可防止聚合物相变材料流经形成纤维外部的鞘部分或海部分。除了提供热调节性能以外，聚合物相变材料当掺入到根据本发明的各种实施方案的多组分纤维内时，还可提供改进的机械性能(例如，延展性、拉伸强度和硬度)。视需要，可结合具有所需转变温度的聚合物相变材料与聚合物材料，形成细长构件。根据本发明的一些实施方案，聚合物相变材料可提供充足的机械性能，以便在不要求聚合物材料的情况下，它可用于形成细长构件，从而提供聚合物相变材料较高的负载水平和改进的热调节性能。

例如，在本发明的一些实施方案中，聚乙二醇可用作相变材料。聚乙二醇的数均分子量典型地与其熔点相关。例如，数均分子量范围为约570-约630的聚乙二醇(例如，Carbowax^TM 600，获自The DowChemical Company，Midland，Michigan)的熔点典型地为约20℃-约25℃，从而使得它们适合于布料应用。可在其他温度稳定范围下有用的其他聚乙二醇包括数均分子量为约400和熔点范围为约4℃-约8℃的聚乙二醇，数均分子量范围为约1000-约1500和熔点范围为约42℃-约48℃的聚乙二醇，和数均分子量为约6000和熔点范围为约56℃-约63℃的聚乙二醇(例如，Carbowax^TM 400、1500和6000，获自The Dow Chemical Company，Midland，Michigan)。

额外有用的相变材料包括基于用脂肪酸封端的聚乙二醇的聚合物相变材料。例如，可由用硬脂酸或月桂酸封端的数均分子量范围为约400-约600的聚乙二醇形成熔点范围为约22℃-约35℃的聚丁二醇脂肪酸二酯。进一步有用的相变材料包括基于丁二醇的聚合物相变材料。例如，数均分子量范围为约1000-约1800的聚丁二醇(例如，Terathane1000和1800，获自DuPont Inc.，Wilmington，Delware)的熔点范围典型地为约19℃-约36℃。在本发明的一些实施方案中，熔点范围为约60℃-约65℃的聚环氧乙烷也可用作相变材料。

对于一些应用来说，聚合物相变材料可包括熔点范围为约0℃-约50℃的均聚物，所述均聚物可使用常规的聚合工艺形成。表2列出了可由不同类单体单元形成的各种均聚物的熔点。

表2

进一步所需的相变材料包括熔点范围为约0℃-约40℃的聚酯，它可例如通过缩聚二元醇(或其衍生物)与二元酸(或其衍生物)而形成。表3列出了可由不同的二醇与二酸结合形成的聚酯的熔点。

表3

二元醇	二元酸	聚酯的熔点(℃)
			乙二醇	碳酸	39
乙二醇	棕榈酸	25
			乙二醇	二羟基乙酸	17-20
乙二醇	硫代二戊酸	25-28
			1，2-丙二醇	二羟基乙酸	17
丙二醇	丙二酸	33
			丙二醇	戊二酸	35-39
丙二醇	二羟基乙酸	29-32
			丙二醇	棕榈酸	37
1，3-丁二醇	亚磺酰基二戊酸	32
			1，3-丁二醇	二苯酸	36
1，3-丁二醇	二苯基甲烷-m，m`-二酸	38
			1，3-丁二醇	反式-H，H-对苯二甲酸	18
丁二醇	戊二酸	36-38
			丁二醇	棕榈酸	38-41
丁二醇	壬二酸	37-39
			丁二醇	硫代二戊酸	37
丁二醇	对苯二甲酸	17
			丁二醇	二苯酸	34
新戊二醇	己二酸	37
			新戊二醇	辛二酸	17

新戊二醇	癸二酸	26
			戊二醇	琥珀酸	32
戊二醇	戊二酸	22
			戊二醇	己二酸	36
戊二醇	棕榈酸	39
			戊二醇	对苯基二乙酸	33
戊二醇	二羟基乙酸	33
			己二醇	戊二酸	28-34
己二醇	4-辛二酸酯	20
			庚二醇	草酸	31
辛二醇	4-辛二酸酯	39
			壬二醇	间亚苯基二羟基乙酸	35
癸二醇	丙二酸	29-34
			癸二醇	间苯二甲酸	34-36
癸二醇	内消旋酒石酸	33
			二甘醇	草酸	10
二甘醇	辛二酸	28-35
			二甘醇	癸二酸	36-44
二甘醇	邻苯二甲酸	11
			二甘醇	反式-H，H-对苯二甲酸	25
三甘醇	癸二酸	28
			三甘醇	磺酰基二戊酸	24
三甘醇	邻苯二甲酸	10
			三甘醇	二苯酸	38
对二羟基甲基苯	丙二酸	36
			间二羟基甲基苯	癸二酸	27
间二羟基甲基苯	二羟基乙酸	35

根据本发明的一些实施方案，可通过使相变材料(例如，以上所述的相变材料)与聚合物(或聚合物的混合物)反应，从而形成具有所需转变温度的聚合物相变材料。因此，例如正十八烷酸(即，硬脂酸)可与聚乙烯醇反应或酯化，得到聚硬脂酸乙烯酯，或者十二烷酸(即，月桂酸)可与聚乙烯醇反应或酯化，得到聚月桂酸乙烯酯。可使相变材料的各种结合物(例如，具有一个或更多个官能团，例如胺、羧基、羟基、环氧基、硅烷、硫酸基等等的相变材料)与聚合物反应，得到具有所需转变温度的聚合物相变材料。

可由各类单体单元形成具有所需转变温度的聚合物相变材料。例如，类似于聚甲基丙烯酸十八烷酯，可通过聚合甲基丙烯酸十八烷酯来形成聚合物相变材料，所述甲基丙烯酸十八烷酯可通过用甲基丙烯酸酯化十八烷醇而形成。此外，可通过聚合聚合物(或聚合物的混合物)来形成聚合物相变材料。例如，可通过分别聚合甲基丙烯酸聚乙二醇酯、丙烯酸聚乙二醇酯、甲基丙烯酸聚丁二醇酯和丙烯酸聚丁二醇酯，从而形成聚甲基丙烯酸-(聚乙二醇)酯、聚丙烯酸-(聚乙二醇)酯、聚甲基丙烯酸-(聚丁二醇)酯和聚丙烯酸-(聚丁二醇)酯。在这一实例中，可通过用甲基丙烯酸(或丙烯酸)酯化聚乙二醇(或聚丁二醇)，从而形成该单体单元。推荐可用烯丙醇酯化聚二元醇，或者使聚二元醇与乙酸乙烯酯酯交换，形成聚二元醇乙烯醚，然后可使之聚合，形成聚-(聚二元醇)乙烯醚。按照类似的方式，推荐可由聚二元醇的类似物，例如酯或醚封端的聚乙二醇和聚丁二醇，形成聚合物相变材料。

根据本发明的一些实施方案，调温材料可包括原始形式的相变材料(例如，相变材料未包封，即没有微胶囊化或常规胶囊化)。在多组分纤维的制造过程中，可以以各种形式的固体(例如，大块形式、粉末、粒料、颗粒、薄片等等)或各种形式的液体(例如，熔融形式、溶解在溶剂内等等)提供原始形式的相变材料。

根据本发明的其他实施方案，调温材料可包括包封、容纳、包围、吸收相变材料或者与之反应的容留结构。这一容留(containment)结构可有助于处理相变材料，同时在制造多组分纤维或由其制备的产品过程中提供一定程度的保护相变材料(例如，避免高温或剪切力)。此外，容留结构可在使用过程中起到降低或防止相变材料从多组分纤维中泄漏的作用。根据本发明的一些实施方案，当相变材料分散在其内的第一细长构件没有完全被第二细长构件包围时，理想的是可以使用容留结构，但不要求。

例如，调温材料可包括含相变材料的一组微胶囊，和该微胶囊可以均匀或不均匀地分散在至少一个细长构件内。可以以围绕相变材料的鞘形式形成微胶囊，且它可包括各种规则或不规则形状(例如，球形、椭圆形等等)和尺寸形成的单独微胶囊。单独的微胶囊可具有相同或不同的形状或尺寸。根据本发明的一些实施方案，微胶囊的最大线尺寸(例如，直径)范围为约0.01-约100微米。在一个优选的实施方案中，微胶囊通常具有球形形状和范围为约0.5-约10微米，例如约0.5-约3微米的最大线尺寸(例如，直径)。容留结构的其他实例包括二氧化硅颗粒(例如，沉淀二氧化硅颗粒、热解法二氧化硅颗粒及其混合物)、沸石颗粒、碳颗粒(例如，石墨颗粒、活性碳颗粒及其混合物)和吸收剂材料(例如，吸收剂聚合物材料，超吸收剂材料，纤维素材料，聚(甲基)丙烯酸酯材料，聚(甲基)丙烯酸材料的金属盐，及其混合物)。例如，调温材料可包括用相变材料浸渍的二氧化硅颗粒、沸石颗粒、碳颗粒或吸收剂材料。

根据本发明的一些实施方案，一个或更多个细长构件各自可包括最多约100wt％的调温材料。典型地，细长构件可包括最多约90wt％的调温材料(例如，最多约50wt％或最多约25wt％的调温材料)。在一些优选的实施方案中，细长构件可包括约5wt％-约70wt％的调温材料。因此，在一个实施方案中，细长构件可包括约5wt％-约60wt％的调温材料，和在其他实施方案中，细长构件可包括约10wt％-约30wt％，或约15％-约25wt％的调温材料。

如前所述，根据本发明一些实施方案的多组分纤维可包括一组细长构件。可由相同或不同的聚合物材料形成细长构件。根据本发明的一些实施方案，细长构件可包括由调温材料分散在其内的第一聚合物材料形成的第一细长构件(或第一组细长构件)。另外，细长构件可包括由在某些方面可不同于第一聚合物材料的第二聚合物材料形成的第二细长构件(或第二组细长构件)。应当意识到，可由相同的聚合物材料形成细长构件，在此情况下，第一和第二聚合物材料相同。根据本发明的一些实施方案，调温材料可包括聚合物相变材料，所述聚合物相变材料提供充足的机械性能，以便在没有要求第一聚合物材料的情况下，它可用于形成第一细长构件(或第一组细长构件)。根据本发明的其他实施方案，调温材料可包括可与第一聚合物材料反应或者共混形成第一细长构件(或第一组细长构件)的聚合物相变材料。例如，对于熔体纺丝法来说，可共混聚甲基丙烯酸十八烷酯与聚丙烯。作为另一实例，对于溶液纺丝法来说，可将聚月桂酸乙烯酯接枝反应到聚丙烯酸骨架上。作为进一步的实例，对于溶液纺丝法来说，可共混聚硬脂酸乙烯酯与聚丙烯酸类。

一般地，聚合物材料(例如，第一聚合物材料或第二聚合物材料)可包括能形成为细长构件的任何聚合物(或聚合物的混合物)。根据本发明的一些实施方案，可由任何形成纤维的聚合物(或形成纤维的聚合物的混合物)形成细长构件。根据其中使用熔体纺丝法形成多组分纤维的本发明的实施方案，聚合物材料可包括热塑性聚合物(或热塑性聚合物的混合物)(即可加热它形成熔体，随后成型或模塑形成细长构件的物质)。根据本发明的其他实施方案，聚合物材料可包括弹性聚合物(或弹性聚合物的混合物)。

聚合物材料可包括具有含一类或更多类单体单元的各种链结构的聚合物(或聚合物的混合物)。特别地，聚合物材料可包括直链聚合物、支链聚合物(例如，星形支链聚合物、梳形支链聚合物或枝状支链聚合物)或其混合物。聚合物材料可包括均聚物、共聚物(例如，三元共聚物、统计共聚物、无规共聚物、交替共聚物、周期共聚物、嵌段共聚物、星型共聚物或接枝共聚物)或其混合物。本领域的普通技术人员要理解，可通过添加官能团，例如胺、酰胺、羧基、羟基、酯、醚、环氧化物、酸酐、异氰酸酯、硅烷、酮和醛来改变聚合物的反应性和官能性。此外，聚合物材料可包括能交联、缠结或氢键键合的聚合物，以便增加其韧度或其耐热、耐湿或耐化学品性。

根据本发明的各种实施方案，形成细长构件可使用的聚合物的实例包括聚酰胺(例如，尼龙6、尼龙6/6、尼龙12、聚天冬氨酸、聚谷氨酸等等)、聚胺、聚酰亚胺、聚丙烯酸类(例如，聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、甲基丙烯酸和丙烯酸的酯，等等)，聚碳酸酯(例如，聚双酚A碳酸酯、聚碳酸亚丙酯等等)，聚二烯烃(例如，聚丁二烯、聚异戊二烯、聚降冰片烯，等等)，聚环氧化物、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸丁二酯、聚对苯二甲酸丙二酯、聚己内酯、聚乙交酯、聚丙交酯、聚羟基丁酸酯、聚羟基戊酸酯、聚己二酸乙二酯、聚己二酸丁二酯、聚琥珀酸丙二酯，等等)，聚醚(例如，聚乙二醇(聚环氧乙烷)、聚丁二醇、聚环氧丙烷、聚甲醛(对甲醛)、聚四亚甲基醚(聚四氢呋喃)、聚表氯醇，等等)，聚氟烃、甲醛聚合物(例如，脲-甲醛、三聚氰胺-甲醛、苯酚甲醛，等等)，天然聚合物(例如，纤维素、壳聚糖、木质素、蜡，等等)，聚烯烃(例如，聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯(polybutylene)、聚丁烯(polybutene)、聚辛烯等等)，聚亚苯基类(例如，聚苯醚、聚苯硫醚、聚苯醚砜，等等)，含硅聚合物(例如，聚二甲基硅氧烷、聚羧甲基(carbomethyl)硅烷，等等)，聚氨酯，聚乙烯基类(例如，聚乙烯基缩丁醛、聚乙烯醇、聚乙烯醇的酯和醚，聚乙酸乙烯酯、聚苯乙烯、聚甲基苯乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚甲基乙烯基醚、聚乙基乙烯基醚、聚乙烯基甲基酮等等)，聚缩醛、聚丙烯酸酯类，和共聚物(例如，聚乙烯-共-乙酸乙烯酯、聚乙烯-共-丙烯酸、聚对苯二甲酸丁二酯-共-聚对苯二甲酸乙二酯、聚月桂基内酰胺-嵌段-聚四氢呋喃，等等)。

根据本发明的一些实施方案，第一聚合物材料可包括有助于在第一细长构件(或第一组细长构件)内分散或掺入调温材料的聚合物(或聚合物混合物)。根据本发明的一些实施方案，第一聚合物材料可包括与调温材料相容或溶混或者对其具有亲合力的聚合物(或聚合物的混合物)。在本发明的一些实施方案中，这一亲和力可例如，但不限于，取决于第一聚合物材料和调温材料的溶度参数、极性、疏水特征或亲水特征的类似度。这种亲和力可有助于在制造多组分纤维的过程中调温材料在第一聚合物材料的中间熔体或液体形式内分散，并进而最终可有助于更加均匀或更大的用量或负载水平地掺入相变材料到多组分纤维内。在其中调温材料进一步包括容留结构的实施方案中，第一聚合物材料可包括因其对容留结构的亲合性并结合它对相变材料的亲合性或者作为其替代品而选择的聚合物(或聚合物的混合物)。例如，若调温材料包括一组含相变材料的微胶囊，则可选择对微胶囊(例如，对形成微胶囊的一种或多种材料)具有亲和力的聚合物(或聚合物的混合物)。例如，本发明的一些实施方案可选择第一聚合物材料包括与形成微胶囊的聚合物相同或类似的聚合物(例如，若微胶囊包括尼龙鞘，则可选择第一聚合物材料包括尼龙)。这种亲和力有助于含相变材料的微胶囊在第一聚合物材料的中间熔体或液体形式内分散，并进而最终可有助于更加均匀或更大的用量或负载水平地掺入相变材料到多组分纤维内。在本发明的一个优选实施方案中，可选择第一聚合物材料对调温材料充分地不具有反应性，以便当调温材料分散在第一聚合物材料内时，维持所需的温度稳定范围。

例如，第一聚合物材料可包括熔体指数范围为约4-约36g/10min的高密度聚乙烯(例如，熔体指数为4、12和36g/10mi n的高密度聚乙烯，其获自Sigma-Aldrich Corp.，St.Louis，Missouri)、高密度聚乙烯的改性形式(例如，FusabondE MB 100D，其获自DuPontInc.，Wilmington，Delaware)，和乙丙橡胶的改性形式(例如，FusabondN MF416D，其获自DuPont Inc.，Wilmington，Delaware)。本领域的普通技术人员要理解，熔体指数典型地是指聚合物(或聚合物的混合物)流动特征的量度并与聚合物(或聚合物的混合物)的分子量反相关。对于极性相变材料(例如，聚乙二醇、聚丁二醇及其类似物)来说，第一聚合物材料可包括极性聚合物(或极性聚合物的混合物)，以有助于极性相变材料的分散。因此，例如，第一聚合物材料可包括聚酯的共聚物，例如聚对苯二甲酸丁二酯-嵌段-聚丁二醇(例如，Hytrel3078、5544和8238，其获自DuPontInc.，Wilmington，Delaware)，和聚酰胺的共聚物，例如聚酰胺-嵌段-聚醚(例如，Pebax2533、4033、5533、7033、MX1205和MH1657，其获自ATOFINA Chemicals，Inc.，Philadelphia，Pennsylvania)。

根据本发明的一些实施方案，第一聚合物材料可包括对调温材料具有轻微或部分相容性或者溶混性或者亲和力的聚合物(或聚合物的混合物)(例如，半溶混的聚合物)。这种部分亲和力对于促进调温材料的分散和促进在较高温度下以及在熔体纺丝法中加工来说是足够的。在较低温度和剪切条件下，且一旦形成了多组分纤维，则这种部分亲和力可允许调温材料分离出。对于其中使用原始形式的相变材料的本发明实施方案来说，这种部分亲和力可导致增溶相变材料并在多组分纤维内形成增加的相变材料区域。根据本发明的一些实施方案，这种区域形成可通过促进相变材料在两种状态之间转变，从而导致改进的热调节性能。另外，区域形成可起到降低或防止加工过程中或者使用过程中相变材料从多组分纤维中损失或泄漏。

例如，在较低的相变材料浓度下，或者当温度高于临界溶液温度时，一些相变材料，例如烷属烃可与聚烯烃或聚烯烃的共聚物相容。因此，例如，可在较高的温度和较高的烷属烃浓度下，混合烷属烃(或烷属烃的混合物)和聚乙烯或聚乙烯-共-乙酸乙烯酯，以产生在熔体纺丝法中可容易地控制、泵送和加工的均匀共混物。一旦形成多组分纤维并冷却，则烷属烃可变得不可溶并可分离到不同的区域内。这些区域可便于烷属烃的纯粹熔融或结晶以供改进热调节性能。另外，这些区域可起到降低或防止烷属烃泄漏或损失。根据本发明的一些实施方案，聚乙烯-共-乙酸乙烯酯可具有约5至约90wt％的乙酸乙烯酯，和根据本发明的其他实施方案，乙酸乙烯酯的含量为约5至约50wt％。在一个优选的实施方案中，乙酸乙烯酯含量所需地为约18至约25wt％。当混合烷属烃和聚乙烯-共-乙酸乙烯酯，形成共混物时，这一乙酸乙烯酯含量可便于温度溶混性控制。特别地，这一乙酸乙烯酯含量可便于在较高温度下优良的溶混性，从而因共混物的均匀性导致有助于熔体纺丝法的稳定性与控制。在较低温度(例如，室温或正常的商业织物使用温度)下，聚乙烯-共-乙酸乙烯酯与烷属烃半溶混，从而便于烷属烃的分离和微区形成。

当根据本发明的一些实施方案形成多组分纤维时，第一聚合物材料可充当调温材料的载体。另外，第一聚合物材料可有助于在纤维加工过程中维持第一细长构件(或第一组细长构件)的完整性，并可提供所得多组分纤维提高的机械性能。

根据本发明的一个实施方案，第一聚合物材料可包括低分子量聚合物(或低分子量聚合物的混合物)。低分子量聚合物当加热形成熔体时，典型地具有低粘度，这种低粘度可有助于调温材料在熔体内分散。如前所述，可提供具有不同分子量的各种形式的一些聚合物。因此，所述所使用的术语“低分子量聚合物”可以指代聚合物的低分子量形式(例如，如前所述的聚合物的低分子量形式)。例如，根据本发明的一个实施方案，数均分子量为约2000(或更低)的聚乙烯可用作低分子量聚合物。应当意识到，与低分子量聚合物有关的分子量或分子量范围可取决于所选的特定聚合物(例如聚乙烯)或者取决于在低分子量聚合物的熔体内分散调温材料所使用的方法或设备。

根据本发明的另一实施方案，第一聚合物材料可包括低分子量聚合物和高分子量聚合物的混合物。高分子量聚合物典型地具有提高的物理性能(例如，机械性能)，但当加热形成熔体时，可具有高粘度。此处所使用的术语“高分子量聚合物”可以指代聚合物的高分子量形式(例如，如前所述的聚合物的高分子量形式)。可选择低分子量聚合物和高分子量聚合物彼此相容或溶混或者具有亲合性。这种亲合性可有助于在多组分纤维的制造过程中形成低分子量聚合物、高分子量聚合物和调温材料的混合物，并进而可最终有助于更加均匀或更加大量或者负载水平地掺入相变材料到多组分纤维内。根据本发明的一些实施方案，低分子量聚合物起到高分子量聚合物和调温材料之间的相容连接作用，从而有助于将调温材料掺入到多组分纤维内。

根据本发明的一些实施方案，细长构件典型地可包括约10wt％-约30wt％的调温材料，和细长构件中的其余部分包括低分子量聚合物和高分子量聚合物。例如，在一个优选的实施方案中，细长构件可包括15wt％的低分子量聚合物，70wt％的高分子量聚合物，和15wt％的调温材料。

根据本发明的一些实施方案，第二聚合物材料可包括具有或提供多组分纤维所需的一种或更多种物理性能的聚合物(或聚合物的混合物)。所需的物理性能的实例包括机械性能(例如，延展性、拉伸强度和硬度)、热性能(例如，热变形)和化学性能(例如，反应性)。第二聚合物材料可包括补偿第一聚合物材料或第一细长构件(或第一组细长构件)的任何缺陷而选择的聚合物(或聚合物的混合物)，所述缺陷例如因高负载水平的调温材料所致。根据本发明的一些实施方案，操作第二聚合物材料，以改进多组分纤维的综合物理性能(例如，机械性能)和多组分纤维的加工性(例如，借助熔体纺丝法有助于其成形)。第二聚合物材料可起到围绕在第一细长构件(或第一组细长构件)内包括的调温材料的作用。因此，第二聚合物材料可允许使用不是针对高温和高剪切纤维加工而优化的第一聚合物材料或调温材料。另外，第二聚合物材料可降低或防止在纤维加工过程中或者在最终使用过程中相变材料的损失或泄漏。根据本发明的一些实施方案，第二聚合物材料可充分地对调温材料不具有反应性，以维持调温材料所需的温度稳定范围。

根据本发明的一个实施方案，第二聚合物材料可包括高分子量聚合物。如前所述，高分子量聚合物典型地具有提高的物理性能(例如，机械性能)且可选择为聚合物的高分子量形式(例如，如前所述的聚合物的高分子量形式)。

根据本发明的一些优选的实施方案，第二聚合物材料可包括聚酯，这部分是由于其优良的加工性、赋予所得纤维的性能，及其抗某些相变材料，例如烷属烃，降低或防止这些相变材料泄漏或损失所致。根据本发明的一个实施方案，聚酯的数均分子量可以是约20000(或更大)。根据本发明的其他实施方案，第二聚合物材料可包括聚烯烃，例如熔体指数范围为约8-约1500g/10min，例如约12g/10min，约18g/10min或约30g/10min的聚丙烯。

在这一点上，本领域的普通技术人员可意识到与本发明的各种实施方案有关的许多优点。例如，根据本发明的各种实施方案的多组分纤维可提供改进的热调节性能，当将该多组分纤维掺入到例如服装或鞋袜等产品内时，这种热调节性能提供改进的舒适度。根据本发明的各种实施方案的多组分纤维可在第一细长构件(或第一组细长构件)内包括高负载水平的一种或更多种相变材料。根据本发明的一些实施方案，可提供高的负载水平，这是因为第二细长构件(或第二组细长构件)包围第一细长构件(或第一组细长构件)。第二细长构件可包括为补偿与第一细长构件有关的任何缺陷(例如机械缺陷或热缺陷)而选择的聚合物(或聚合物的混合物)，这种缺陷例如因高负载水平的相变材料所致。此外，第二细长构件可包括为改进纤维的综合物理性能(例如机械性能)和纤维的加工性(例如借助熔体纺丝法有助于其成形)而选择的聚合物(或聚合物的混合物)。通过包围第一细长构件，第二细长构件可起到在多组分纤维内围绕相变材料的作用，以降低或防止相变材料的损失或泄漏。

根据本发明的各种实施方案的多组分纤维可具有基本上任何比例的纤维总重量，其中包括相对于第二细长构件(或第二组细长构件)，含调温材料的第一细长构件(或第一组细长构件)。例如，但不限于，当多组分纤维的热调节性能是控制因素时，较大比例的多组分纤维可包括含调温材料的第一细长构件。另一方面，当多组分纤维的物理性能(例如，机械性能)是控制因素时，较大比例的多组分纤维可包括不含调温材料的第二细长构件。或者，当平衡多组分纤维的热调节和物理性能时，可希望第二细长构件包括相同或不同的调温材料。此外，如前所述，可希望多组分纤维包括绝缘材料，所述绝缘材料可包含在于多组分纤维内形成的一个或更多个内部空腔中。

根据本发明的一些实施方案的多组分纤维可包括约1wt％-约99wt％的第一细长构件(或第一组细长构件)。典型地，根据本发明的一个实施方案的多组分纤维可包括约10wt％-约90wt％的第一细长构件(或第一组细长构件)。例如，芯/鞘纤维的一个实施方案可包括90wt％的芯部分和10wt％的鞘部分。对于这一实施方案来说，芯部分可包括60wt％的调温材料，以便芯/鞘纤维包括54wt％的调温材料。芯/鞘纤维的另一实施方案可包括最多约50wt％的芯部分，而所述芯部分可包括最多约50wt％的调温材料。利用这种重量百分数将提供具有最多约25wt％调温材料的芯/鞘纤维，和提供芯/鞘纤维有效的热调节与机械性能。应当意识到，可例如通过调节细长构件的截面积，或者通过调节细长构件延伸经过多组分纤维的程度，从而相对于多组分纤维的总重量，改变细长构件的重量百分数。

根据本发明的一些实施方案的多组分纤维的潜热可以是至少约2J/g，例如至少约5J/g，至少约8J/g，至少约11J/g，或至少约14J/g。例如，根据本发明一个实施方案的多组分纤维的潜热范围可以是约2J/g-约20J/g，例如约5J/g-约20J/g，约8J/g-约20J/g，约11J/g-约20J/g，或约14J/g-约20J/g。

可使用各种方法，例如使用熔体纺丝法或溶液纺丝法(湿法或干法)，制造根据本发明各种实施方案的多组分纤维。对于任何一种方法来说，可通过挤出材料通过喷丝板内的一组喷孔，形成从喷孔中流出的纤维，从而形成多组分纤维。此处所使用的“喷丝板”可以指代输送一种或更多种聚合物材料和一种或更多种调温材料通过挤出用喷孔进入外部环境的纤维挤出装置的一部分。典型的喷丝板可包括1-500000个喷孔/米喷丝板长度，例如1-5000个喷孔/米喷丝板长度。可用通过板钻孔或者蚀刻的孔隙或者用能流出所需纤维的任何其他结构制成喷丝板。

在熔体纺丝法中，可输送熔融状态下的形成多组分纤维的一种或更多种聚合物材料和一种或更多种调温材料到喷丝板的喷孔中。在穿过喷孔之前，调温材料可与第一聚合物材料混合，形成共混物。混合的结果是，调温材料可分散在第一聚合物材料内并至少部分被第一聚合物材料围绕。没有被第一聚合物材料围绕的部分调温材料当从喷丝板中流出时可被第二聚合物材料围绕，以降低或防止调温材料从所得多组分纤维中损失或泄漏。可结合该共混物和第二聚合物材料，并导引经过各种结构的每一喷孔，分别形成第一细长构件(或第一组细长构件)和第二细长构件(或第二组细长构件)，从而形成多组分纤维。例如，可将该共混物导引经过喷孔，形成芯/鞘纤维中的芯部分或者海岛纤维中的岛部分，和可将第二聚合物材料导引经过喷孔，形成芯/鞘纤维中的鞘部分或海岛纤维中的海部分。在一些情况下，可结合该共混物与第二聚合物材料，并导引经过每一喷孔，以便在所得多组分纤维内形成一个或更多个内部空腔，所述一个或更多个内部空腔可含有绝缘材料，例如空气。

根据本发明的一些实施方案，可使用含第一聚合物材料和调温材料的粒料，形成多组分纤维。该粒料可例如包括调温材料、低分子量聚合物和高分子量聚合物的硬化的熔融混合物。根据本发明的其他实施方案，可由第一聚合物材料形成粒料，并用相变材料浸渍或吸收(imbibe)该粒料。可熔融该粒料，形成共混物，并与以上所述的第二聚合物材料一起加工，形成多组分纤维。

在溶液纺丝法中，可将形成多组分纤维的一种或更多种聚合物材料和一种或更多种调温材料溶解在溶剂内，之后通过喷丝板的喷孔。在湿法纺丝法中，喷丝板可浸渍在化学浴内，以便一旦流出喷丝板，可从溶液中沉淀材料，并形成实心纤维。在干法纺丝法中，可在空气中从喷丝板中流出材料并硬化，这是因为溶剂(例如，丙酮)在空气中蒸发。

对于任何一种方法来说，应当意识到对于某些应用来说，不需要使用第一聚合物材料。例如，调温材料可包括具有所需转变温度并且当掺入到多组分纤维内时提供充足的机械性能的聚合物相变材料。因此，可结合调温材料和第二聚合物材料并导引经过各种结构的每一喷孔，分别形成第一细长构件(或第一组细长构件)和第二细长构件(或第二组细长构件)。例如，可导引调温材料经过喷孔，形成芯/鞘纤维中的芯部分或者海岛纤维中的岛部分，和可导引第二聚合物材料经过喷孔，形成芯/鞘纤维中的鞘部分或海岛纤维中的海部分。

在从喷丝板中流出之后，可使用导丝辊或吸丝器，牵拉或拉伸多组分纤维。例如，在熔体纺丝法中流出喷丝板的多组分纤维可形成向下移动的纤维的垂直取向的帘，所述纤维在进入喷丝板下方长的狭缝形状的空气吸丝器内之前，至少部分骤冷。吸丝器可引入通过来自一个或更多个气体抽吸喷射器的压缩空气产生的快速向下移动的空气流。空气流可在纤维上产生牵拉力，从而引起它们在喷丝板和空气喷射器之间牵拉并使纤维变细。本领域的普通技术人员要理解，熔体纺丝法可分为熔喷(melt blown)法或纺粘法，这取决于例如使纤维变细所使用的空气的温度和体积以及其中纤维变细时的位置。与纺粘法相比，熔喷(melt blown)法典型地在较高的温度下使用较大体积的空气来使纤维变细。此外，与纺粘法相比，熔喷法典型地靠近喷丝板采用变细的力，以便形成所得纤维的聚合物材料仍然可硬化。

一旦成形，进一步可加工多组分纤维用于许多纤维应用上。特别地，例如，但不限于，可对多组分纤维进行织造、非织造、针织或编织工艺，形成各类花边、编织、加捻、缩绒、针织、织造或非织造织物。例如，可在绕线筒上缠绕多组分纤维，或者将其纺丝成纱线，然后在各种常规的针织或编织工艺中使用。作为另一实例，可在成形表面(例如，移动输送机的网带，例如Fourdrinier铜网)上随机层铺多组分纤维，形成纤维的连续的非织造纤维网。根据本发明的一个实施方案，可切割多组分纤维成短切纤维，之后形成纤维网。使用短切纤维的一个潜在的优点是，可形成更加各向同性的非织造纤维网，这是因为与较长或未切割的纤维(例如，连续纤维)相比，短切纤维可更加随机地在纤维网内取向。然后可使用任何常规的粘接方法，粘接纤维网，形成在制造各种纺织品中使用的稳定的非织造织物。粘接方法的一个实例牵涉从移动的网带上举起纤维网，并使该纤维网通过两个加热的压延机辊。视需要，可压花至少一个辊，引起纤维网在许多点内粘接。也可由根据本发明一些实施方案的多组分纤维形成空气梳理或气流成网的纤维网。作为进一步的实例，根据熔喷法形成的多组分纤维可形成置于根据纺粘法形成的两层纤维之间的中间层，从而形成纤维的非织造的层压体。根据纺粘法形成的纤维可包括被牵拉的较大纤度的纤维，并提供改进的机械性能，而根据熔喷法形成的纤维可包括未被牵拉的较小纤度的纤维，并提供改进的覆盖率和热调节性能。然后可使用任何常规的粘接方法，粘接非织造的层压体，形成纺粘-熔喷-纺粘(“SMS”)织物。

根据本发明一些实施方案的织物的潜热可以是至少约2J/g，例如至少约5J/g，至少约8J/g，至少约11J/g，或至少约14J/g。例如，根据本发明实施方案的织物的潜热范围可以是约2J/g-约20J/g，例如约5J/g-约20J/g，约8J/g-约20J/g，约11J/g-约20J/g或约14J/g-约20J/g。

应当意识到，可由含两种或更多种不同的调温材料的多组分纤维形成织物。根据本发明的一些实施方案，这种调温材料的结合可显示出两种或更多种不同的转变温度。例如，可由含相变材料A和B的多组分纤维形成在制造手套中使用的织物。相变材料A的熔点可以是约5℃，和相变材料B的熔点可以是约75℃。在多组分纤维内这种相变材料的结合可提供在寒冷的环境(例如，在冬季户外使用)以及温暖环境(例如，当处理加热的物体，例如烘箱托盘)内具有提高的热调节性能的手套。另外，可由在某些方面不同的两类或更多类多组分纤维形成织物(例如，采用不同的结构形成或者包括不同的调温材料)。例如，可由含第一调温材料的一定百分数的芯/鞘纤维和含第二调温材料的其余百分数的芯/鞘纤维形成织物。这种芯/鞘纤维的结合可在不同的环境内(例如寒冷和温暖)提供具有提高的热调节性能的织物。

接下来翻到图6，示出了根据本发明的一个实施方案，形成多组分纤维134的纤维挤出装置110。可使用该装置110，借助熔体纺丝法形成多组分纤维134。另外，可使用该装置110，对所形成的多组分纤维134进行纺粘工艺，以产生具有所需热调节性能的非织造织物。

装置110包括挤出多组分纤维134并成形的纺丝头组合体128。此处所使用的术语“纺丝头组合体”可以指代加工一种或更多种聚合物材料和一种或更多种调温材料形成挤出纤维的装置。根据本发明的一些实施方案，纺丝头组合体可包括过滤体系、分配体系和喷丝板。在标题为“Method of Making Plural Component Fibers”的Hills的专利，美国专利5162074以及其中引证的参考文献中公开了纺丝头组合体的实例，其公开内容在此通过参考全文引入。在该实施方案中，纺丝头组合体128提供两种或更多种熔融聚合物材料的流动路径，和多组分纤维134可从具有一种或更多种结构(例如芯鞘或海岛结构)的喷丝板130中流出。

如图6所示，装置110还包括分别接收聚合物材料A和聚合物材料B的料斗112和114。可提供液体或固体形式(例如，粒料形式)的聚合物材料A和B，并分别从料斗112和114供料到螺杆挤出机116和118内。若最初以固体形式提供，则当聚合物材料A和B朝加热管道120和122输送时，它们典型地熔融。可在沿着装置110的一个或更多个位置处，将调温材料C加入到聚合物材料B中，并与之混合，形成共混物，之后在喷丝板130处与聚合物材料A相遇。图6示出了在装置110内添加调温材料C到聚合物材料B中的各种位置。例如，可将调温材料C在位置113处加入到料斗114中，在位置119处加入到螺杆挤出机118中，或者在位置127处加入到纺丝头组合体128中。应当意识到，可将调温材料C加入到聚合物材料B中，形成共混物，并可提供液体或固体形式(例如，粒料形式)的这一共混物，然后供料到料斗114内。在沿着装置110的一个或更多个位置处，可替代地，或者结合添加调温材料C(或具有稍微不同性能的另一调温材料)到聚合物材料A中并与之混合，形成共混物。根据本发明的一些实施方案，调温材料C可包括当掺入到多组分纤维134内时可提供充足的机械性能的聚合物相变材料。对于本发明的这种实施方案来说，可省去聚合物材料B，且可简单地在位置113将调温材料C加入到料斗114中，并与聚合物材料A在喷丝板130处结合，形成多组分纤维134。

在图6所示的本发明实施方案中，可按照静态或者动态的方式中的任何一种或者这两种，实现调温材料C与聚合物材料B的混合。可通过机械方法实现动态混合，所述机械方法例如通过使用螺杆挤出机118，有效地搅拌或者混合调温材料C与聚合物材料B，形成共混物。例如，当将调温材料C加入到料斗114或者螺杆挤出机118中时，发生动态混合，且共混物的液体物流在螺杆挤出机118内向加热的管道122移动。

与动态混合相反，静态混合一般不需要利用任何机械搅拌或混合方法。根据本发明的一些实施方案，可通过交叉两种或更多种行进的不同材料的液体物流的路径足够多的次数，进行静态混合，以实现所需的混合。在标题为“Instant Mixer纺丝头组合体”的Haggard等人的专利，美国专利No.5851562中公开了根据本发明的一个实施方案可使用的静态混合器的一个实例，其公开内容在此通过参考全文引入。可在纺丝头组合体128内或者在装置110的各种其他位置处发生调温材料C与聚合物材料B的静态混合，之后在喷丝板130处与聚合物材料A结合。例如，可在位置121处添加调温材料C，并当它在加热的管道122内行进时，与聚合物材料B静态混合。特别地，可交叉调温材料C的第一液体物流与聚合物材料B的第二液体物流，在所得液体物流内形成所需的共混物。视需要，可对所得液体物流进行静态或动态混合中的任何一种或者这两种，之后与聚合物材料A在喷丝板130处结合。

参考图6，聚合物材料A和共混物的液体物流可分别流经加热的管道120和122到计量泵124和126中，所述计量泵124和126将两种液体物流供料到纺丝头组合体128中。纺丝头组合体128具有合适的内部组件，所述内部组件能形成具有所需结构(例如，芯鞘或海岛结构)的多组分纤维134。在图6的装置110中，在纺丝头组合体128内结合液体物流，以便聚合物材料A包围该共混物。纺丝头组合体128包括具有喷孔132的喷丝板130，所述喷丝板130形成挤出通过其中的多组分纤维134。一排多组分纤维134流出喷丝板130，并向下牵拉，且通过吸丝器136变细。通过来自管道138的压缩空气或物流喂入吸丝器136。吸丝器136可以是例如喷枪类型或者狭缝类型，和视需要，可例如在与由多组分纤维134形成的纤维网的宽度相应的方向上，在一排排纤维的全部宽度上延伸。

应意识到可形成一组独立的共混物，其中每一共混物包括一种或更多种调温材料和一种或更多种聚合物材料。单独的共混物可在某些方面彼此不同。例如，单独的共混物可包括不同的调温材料或不同的聚合物材料。一旦形成，则单独的共混物可与聚合物材料A在纺丝头组合体128内结合，以便聚合物材料A包围该组单独的共混物。然后可由喷丝板130挤出单独的共混物和聚合物材料A，以便形成具有所需结构(例如，海岛结构)的多组分纤维。根据本发明的一个实施方案，可由聚合物材料A形成外构件(例如，海部分)，且它可包围由该组单独的共混物形成的一组内构件(例如，岛部分)。

参考图6，吸丝器136在形成纤维网的网带142上输送变细的多组分纤维140，所述形成纤维网的网带142可通过辊144、146和150支持并驱动。吸纤维箱148可与风扇(在图6中未示出)相连，牵引大气空气通过网带142，引起变细的多组分纤维140在网带142上形成非织造纤维网。然后可进一步加工所得非织造纤维网，形成具有热调节性能的纺织品、服装或其他产品。

实施例

下述实施例描述了本发明一些实施方案的具体方面，以阐述并提供描述给本领域的普通技术人员。实施例不应当解释为限制本发明，因为实施例仅仅提供在理解和实践本发明的一些实施方案中有用的具体方法。

实施例1

将约5磅的低分子量的聚乙烯均聚物(AC-16聚乙烯，滴点102℃，由Honeywell Specialty Chemical制造)加入到湿冲洗装置中，并使该均聚物缓慢熔融，且在约110℃-约130℃下混合。一旦均聚物熔融，则可在约30分钟的时间段内将约8磅的湿饼缓慢加入到熔融的均聚物中，形成第一共混物。该湿饼包括含相变材料(micro PCM lot#M45-22，63.2wt％微胶囊和相变材料，由Microtek Laboratories，Inc.，制造)的水润湿的微胶囊。

当含相变材料的微胶囊加入到熔融均聚物中并分散在其内时，闪蒸掉水。继续混合，直到保留小于约0.15wt％的水(这使用Karl-Fischer滴定法来测量)。然后冷却所得第一共混物，并短切，形成供进一步加工的短切材料。

然后通过干混约30磅的短切材料与约70磅的纤维级聚丙烯热塑性聚合物(聚丙烯均聚物6852，由BP Amoco Polymers制造)，形成干燥共混物。

然后使用所有区设定在约230℃下且螺杆速度为约70rpm、过滤器筛网为150目且氮气吹扫的2.5英寸的单螺杆挤出机，挤出所得干燥共混物。按照这一方式形成粒料。然后在干燥剂床聚合物粒料的干燥体系中，在105℃和-40℃的露点下干燥粒料过夜。这些粒料提供23.1J/g热能储存容量(即潜热)，这通过差示扫描量热法(“DSC”)来测量。

然后，使用双组分纤维纺丝头组合体，在230℃至245℃下，熔体纺丝多组分纤维(此处，双组分纤维)。在标题为“Method of MakingPlural Component Fibers”的Hills专利，美国专利5162074中公开了这种通用类型的纺丝头组合体。使用该粒料，形成芯部分，和使用聚丙烯或尼龙形成鞘部分。

生产用各种芯/鞘比值和聚合物材料形成的多组分纤维。参考图7，列出了生产六种芯/鞘纤维的许多性能和制造参数。这些纤维全部掺入相变材料和含相变材料的微胶囊(“mPCM)，所述微胶囊占每一纤维芯部分的约15wt％且是每一纤维总重量的约7.5％-约11.25wt％。样品1、2和3具有含聚丙烯(“PP”)的鞘部分，所述聚丙烯是获自BP Amoco Polymers的聚丙烯均聚物。样品4、5和6具有含尼龙6的鞘部分，此处尼龙6以名称Ultramid B产于BASF Corp.。

样品2

通过浸泡和加热，使各种聚乙烯-共-乙酸乙烯酯(EVA)粒料吸入K19石蜡(熔点29℃，150J/g的潜热，由American RefiningGroup，Bradford，PA制造)，以使粒料溶胀。特别地，在各种时间和温度下加热Elvax 350(熔体指数19，乙酸乙烯酯25wt％，由DuPont Inc.制造)和Elvax 450(熔体指数8，乙酸乙烯酯18wt％，由DuPont Inc.制造)粒料。在排液槽中从其余石蜡中过滤掉粒料，并由起始和最终的粒料重量计算将吸收在粒料内的石蜡量(即，相对于起始粒料重量，增加的重量百分数)。表4列出了在各种条件下的所得结果。

表4

EVA类型	吸液时间(h)	吸液温度(℃)	吸入的蜡％	备注
					Elvax450	1.0	50	16	粘附在排液槽中，第二天排液较多
Elvax450	1.0	40	16	粘附在排液槽中，第二天排液较多
					Elvax450	1.0	80		熔融
Elvax450	1.0	55	16	粘附在排液槽中，第二天排液较多
					Elvax450	3.0	55	32	粘附在排液槽中，第二天排液较多
Elvax450	2.0	55	26	粘附在排液槽中，第二天排液较多
					Elvax450	1.0	60	43	粘附在排液槽中，第二天排液较多
Elvax450	2.0	60	43	粘附在排液槽中，第二天排液较多
					Elvax450	5.0	60	44	粘附在排液槽中，第二天排液较多
Elvax450	3.0	60	39	粘附在排液槽中，第二天排液较多
					Elvax350	2.0	40	31	在排液槽中干燥，保持干燥，微粘
Elvax350	3.5	40	38	在排液槽中干燥，保持干燥，微粘
					Elvax350	2.5	45	48	在排液槽中干燥，保持干燥，微粘
Elvax350	2.0	40	20	在排液槽中干燥，保持干燥，微粘
					Elvax350	2.0	40	20	在排液槽中干燥，保持干燥，微粘

然后，使用以上所述的一些粒料，采用标准Hills，Inc.的双组分纤维纺丝头组合体，生产芯/鞘纤维，形成芯部分。特别地，使用或者26％蜡吸入的Elvax 450粒料或31％蜡吸入的Elvax 350粒料，形成芯部分。使用或者聚对苯二甲酸乙二酯(Eastman F61HC，由EastmanChemical Inc.，Kingsport，TN制造)(“PET”)或聚对苯二甲酸丙二酯(Corterra 509210，由Shell Chemical Corp.，Houston，TX制造)(“PTT”)形成鞘部分。

使用Perkin Elmer Pyris 1仪器，进行芯/鞘纤维的DSC测量。使用FTS Systems Intercooler 1实现冷却，并使用Perkin ElmerPyris Thermal Analysis System和Windows Software 3.72版本，进行数据分析。在Perkin Elmer气密密封的铝样品锅中制备试样，并在将试样连续置于氮气流下的同时进行测试。

试验条件包括：1)冷却试样到约-10℃；2)在-10℃下等温保持约1分钟；3)在约5℃/min的速度下从-10℃加热到约50℃；4)在50℃下等温保持约1分钟；然后，5)在约5℃/min的速度下从50℃冷却到约-10℃。利用所测量的石蜡的结晶放热峰的自动机器积分，计算结果。表5列出了芯/鞘纤维的各种性能。

表5

鞘部分	芯部分	潜热(J/g)	旦/长丝	韧度(g/d)	伸长率(％)
						PTT	26％蜡吸入的Elvax 450	12.3	4.4	2.2	35
PET	31％蜡吸入的Elvax 350	6.9	3.7	2.8	30
						PET	31％蜡吸入的Elvax 350	8.4	34.5	1.43	57

实施例3

使用聚丙烯，形成芯/鞘纤维。这些芯/鞘纤维掺入相变材料，以提供12J/g的潜热，并织成潜热为12J/g的100％起绒产品(“PPOutlast”)。表6列出了与对照的起绒产品(“PP对照物”)相比，PPOutlast的各种性能，所述PP对照物由不含相变材料的聚丙烯纤维形成。

如标题为“Apparatus and Method for Thermal Evaluation ofany Thin Material”，Hittle等人的美国专利6408256和美国材料试验学会(“ASTM”)D7024-04-Standard Test Method for SteadyState and Dynamic Thermal Performance of Textile Materials(纺织品材料的稳态和动态热性能的标准试验方法)(其公开内容在此通过参考全文引入)中所述，进行PP Outlast和PP对照物的动态热测量。表6列出了各种测量设定值和结果，其中包括耐热值(“R值”)和最大温度值与最小温度值之差(“温度幅度”)。参考图8，示出了作为时间的函数，与PP Outlast和PP对照物有关的温度值。通过参考表6和图8可理解，与PP对照物相比，PP Outlast显示出1.8℃降低的温度幅度。

表6

实施例4

使用聚对苯二甲酸乙二酯形成芯/鞘短纤维。这些芯/鞘纤维掺入相变材料，以提供7.1J/g的潜热，并将其与使用低熔点粘合剂形成的纤维80/20共混，膨松化，并加热，以形成潜热为5.7J/g的膨松的非织造绝缘产品(“Polyester Nonwoven”)。表7列出了与对照产品(“对照物”)相比，聚酯非织造(Polyester Nonwoven)的各种性能，其中对照物由不含相变材料的纤维形成。

如实施例3所述进行Polyester Nonwoven和对照物的动态热测量。表7列出了各种测量设定值和结果，其中包括耐热值(“R值”)和最大温度值与最小温度值之差(“温度幅度”)。参考图9，示出了作为时间的函数，与Polyester Nonwoven和对照物有关的温度值。通过参考表7和图9可理解，与对照物相比，Polyester Nonwoven显示出0.87℃降低的温度幅度。

表7

实施例5

使用聚对苯二甲酸乙二酯，形成芯/鞘短纤维。这些芯/鞘纤维掺入相变材料，以提供8.9J/g的潜热，并梳理和针刺，形成潜热为8.9J/g的针刺的非织造绝缘产品(“Needlepunch NW”)。表8列出了与对照产品(“对照物”)相比，Needlepunch NW的各种性能，其中对照物由不含相变材料的纤维形成。

如实施例3所述进行Needlepunch NW和对照物的动态热测量。表8列出了各种测量设定值和结果，其中包括耐热值(“R值”)和最大温度值与最小温度值之差(“温度幅度”)。参考图10，示出了作为时间的函数，与Needlepunch NW和对照物有关的温度值。通过参考表8和图10可理解，与对照物相比，Needlepunch NW显示出1.40℃降低的温度幅度。

表8

实施例6

使用聚对苯二甲酸乙二酯，形成芯/鞘纤维。这些芯/鞘纤维掺入相变材料，并用于形成潜热为2.3J/g的纱线(160旦/72根长丝)。然后单端针织纱线，形成潜热为2.3J/g的织物(“PET针织物”)。还使用聚对苯二甲酸丙二酯，形成芯/鞘纤维。这些芯/鞘纤维掺入相变材料，并用于形成潜热为10.1J/g的纱线(150旦/36根长丝)。然后单端针织纱线，形成潜热为10.1J/g的织物(“PTT针织物”)。表9列出了与对照产品(“PET对照物”)相比，PET针织物和PTT针织物的各种性能，其中对照物由不含相变材料的聚对苯二甲酸乙二酯长丝纱(60旦/50根长丝)形成。

如实施例3所述进行PET针织物、PTT针织物和PET对照物的动态热测量。表9列出了各种测量设定值和结果，其中包括耐热值(“R值”)和最大温度值与最小温度值之差(“温度幅度”)。参考图11，示出了作为时间的函数，与PET针织物、PTT针织物和PET对照物有关的温度值。通过参考表9和图11可理解，与PET对照物相比，PET针织物显示出1.00℃降低的温度幅度，和与PET对照物相比，PTT针织物显示出2.40℃降低的温度幅度。

表9

实施例7

使用聚对苯二甲酸丁二酯，形成芯/鞘纤维。一组芯/鞘纤维掺入相变材料，并用于形成潜热为12.9J/g的纱线。然后单端针织纱线，形成潜热为12.9J/g的织物(“#2PBT针织物”)。另一组芯/鞘纤维也掺入相变材料，并用于形成潜热为19.9J/g的纱线。然后单端针织纱线，形成潜热为19.9J/g的织物(“#3PBT针织物”)。表10列出了与对照产品(“PET对照物”)相比，#2PBT针织物和#3PBT针织物的各种性能，其中对照物由不含相变材料的聚对苯二甲酸乙二酯纱线形成。

如实施例3所述进行#2PBT针织物和#3PBT针织物和PET对照物的动态热测量。表10列出了各种测量设定值和结果，其中包括耐热值(“R值”)和最大温度值与最小温度值之差(“温度幅度”)。参考图12，示出了作为时间的函数，与#2PBT针织物和#3PBT针织物和PET对照物有关的温度值。通过参考表10和图12可理解，与PET对照物相比，#2PBT针织物显示出1.1℃降低的温度幅度，和与PET对照物相比，#3PBT针织物显示出1.8℃降低的温度幅度。

表10

本领域的普通技术人员不要求关于此处所述的多组分纤维开发的额外说明，但却可以通过检验Hartmann于2004年2月10日提交的专利，标题为“Stable Phase Change Materials for Usein TemperatureRegulating Synthetic Fibers，Fabrics And Textiles”的美国专利No.6689466，和Hartmann等人于2004年9月21日提交的标题为“MeltSpinnable Concentrate Pellets Having Enhanced ReversibleThermal Properties”的美国专利No.6793856来发现某些有用的指导，这些公开内容均全文引入本文供参考。

在本说明书中提及或提到的每一专利申请、专利、出版物和其它公布的文献在此通过参考全文引入，其程度如同每一单独的专利申请、专利、出版物和其它公布的文献具体地和单独地通过参考引入一样。

尽管参考具体的实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解，可作出各种变化，并在没有脱离所附权利要求定义的本发明的真实精神和范围的情况下替代等价物。另外，可作出许多改性，以适应特定的情况、材料、物质组合物、方法、一步或多步工艺步骤、目标和本发明的精神与范围。所有这些改性拟落在所附权利要求的范围内。特别地，尽管参考以特定顺序进行的特定步骤，描述了此处所述的方法，但要理解，可在没有脱离本发明教导的情况下，结合、细分或重排这些步骤，形成等价方法。因此，除非另有说明，这些步骤的顺序和分组没有限制本发明。

Claims (16)

1.一种潜热为至少2J/g的多组分纤维，它包括：

由细长构件形成的纤维体，和分散在一或多个细长构件中的至少一个中的调温材料，该调温材料包括原始形式的相变材料，该相变材料可用于布料应用，并且其潜热为40-400J/g和转变温度范围为-40-100℃；

该细长构件的第一组包括含有具有对于所述调温材料的部分亲和力的聚合物的第一聚合物材料，和在所述纤维中形成所述原始形式或非胶囊化的相变材料的区域；以及

所述多个细长构件中至少一个包含内部空腔。

2.权利要求1的多组分纤维，其中调温材料是聚合物相变材料。

3.权利要求1的多组分纤维，其中所述相变材料包括一或多个官能基。

4.权利要求1的多组分纤维，其中调温材料是交联的聚合物相变材料。

5.权利要求1的多组分纤维，其中调温材料是支链聚合物相变材料。

6.权利要求1的多组分纤维，其中调温材料是共聚物相变材料。

7.权利要求1的多组分纤维，其中所述一或多个细长构件中的至少一个包含10-30wt％所述调温材料和所述一或多个细长构件中的至少一个中的其余部分包括低分子量聚合物和高分子量载体聚合物。

8.权利要求1的多组分纤维，其中调温材料是吸附在选自二氧化硅颗粒、碳颗粒、沸石颗粒和吸收剂材料中的载体材料中的聚合物相变材料。

9.一种潜热为至少2J/g的纤维，它包括：

由包含纤维素类的天然聚合物和包括原始形式的相变材料的调温材料形成的细长构件，其中所述细长构件包含内部空腔；

所述原始形式的相变材料形成分散在所述纤维中的区域；和

一种转变温度范围为0-100℃的非胶囊化相变材料，该非胶囊化相变材料基于在转变温度下吸收和释放潜热中的至少一种来提供热调节。

10.权利要求9的纤维，其中所述原始相变材料是聚合物相变材料。

11.权利要求9的纤维，其中所述细长构件包括5-70重量％的调温材料。

12.权利要求1的多组分纤维，其中所述内部空腔包含绝缘材料。

13.权利要求12的多组分纤维，其中所述绝缘材料提供提高的热调节性能。

14.权利要求1的多组分纤维，其中所述内部空腔包含空气。

15.权利要求1的多组分纤维，其中所述转变温度范围为-40℃至-5℃。

16.权利要求1的多组分纤维，其中所述细长构件中至少一个包含熔体指数范围为8g/10min-1500g/10min的聚合物材料。