DE202004021259U1

DE202004021259U1 - Zellulosefasern mit erweiterten umkehrbaren thermischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE202004021259U1
Application number: DE200420021259
Authority: DE
Original assignee: Outlast Technologies LLC
Current assignee: Latent Heat Solutions LLC
Priority date: 2003-08-07
Filing date: 2004-07-27
Publication date: 2007-05-10
Anticipated expiration: 2014-07-28
Also published as: WO2005017247A3; ATE541966T1; EP1651806B1; TW200523412A; EP2264231A1; EP1651806A2; TWI376438B; US7244497B2; WO2005017247A2; EP1651806A4; ES2377833T3; US20040126555A1

Abstract

Zellulosefaser (1, 5, 12, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70), die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist, die Folgendes umfasst:
Einem aus einem länglichen Element (2, 6; 39-56) gebildeten Faserkörper, wobei das längliche Element ein Zellulosematerial (3, 7) und ein innerhalb des Zellulosematerials verteilten Temperaturregulierungsmaterial (4, 8, 62, 80, 81) aufweist, wobei das Temperaturregulierungsmaterial (4, 8, 62, 80, 81) ein Phasenveränderungsmaterial umfasst, das eine Übergangstemperatur in einem Bereich von –5°C bis 125°C aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft Fasern, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweisen. So werden zum Beispiel Zellulosefasern, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweisen, und Verfahren zur Ausbildung solcher Zellulosefasern beschrieben.
Viele Fasern werden aus natürlich vorkommenden Polymeren ausgebildet. Zur Umwandlung dieser Polymere in Fasern können verschiedene Verarbeitungsvorgänge erforderlich sein, wobei die sich ergebenden Fasern als regenerierte Fasern bezeichnet werden können.
Eine bedeutende Klasse regenerierter Fasern umfasst aus Zellulose ausgebildete Fasern. Zellulose ist eine bedeutende Komponente von Pflanzenmaterial wie zum Beispiel Blättern, Holz, Rinde und Baumwolle. Herkömmlicherweise wird ein Lösungsspinnprozess zur Ausbil dung von Fasern aus Zellulose verwendet. Ein Nasslösungsspinnprozess wird zur Ausbildung von Rayonfasern und Lyocellfasern verwendet, während ein Trockenlösungsspinnprozess zur Ausbildung von Azetatfasern verwendet wird. Rayonfasern und Lyocellfasern umfassen oftmals Zellulose, welche dieselbe chemische Struktur wie natürlich vorkommende Zellulose aufweist. In diesen Fasern vorkommende Zellulose weist jedoch oftmals eine kürzere Molekülkettenlänge im Verhältnis zu natürlich vorkommender Zellulose auf. Azetatfasern weisen oftmals eine chemisch veränderte Form von Zellulose auf, bei der verschiedene Hydroxylgruppen durch Azetylgruppen ersetzt werden.
Für aus Zellulose ausgebildete Fasern gibt es zahlreiche Anwendungen. So können diese Fasern zum Beispiel zur Ausbildung gestrickter, gewebter oder von Vliesstoffen verwendet werden, die in Produkten wie zum Beispiel Bekleidung oder Fußbekleidung integriert werden. Aus diesen Fasern ausgebildete Gewebe werden im Allgemeinen als Komfortgewebe eingestuft, und zwar auf Grund ihrer Fähigkeit zur Aufnahme von Feuchtigkeit und ihrer geringen Zurückhaltung von Körperwärme. Diese Eigenschaften machen das Gewebe bei warmem Wetter wünschenswert, da es einem Träger ermöglicht, sich kühler zu fühlen. Dieselben Eigenschaften können das Gewebe jedoch bei kaltem Wetter nicht wünschenswert machen. Bei kaltem und feuchtem Wetter kann das Gewebe auf Grund des schnellen Entfernens von Körperwärme nicht wünschenswert sein, wenn die Gewebe nass sind.
Vor diesem Hintergrund entstand eine Notwendigkeit der Entwicklung der in diesem Dokument beschriebenen Zellulosefasern.
In einem innovativen Aspekt betrifft die Erfindung eine Zellulosefaser, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist. Bei einer Ausführungsform umfasst die Zellulosefaser einen aus einem länglichen Element ausgebildeten Faserkörper. Das längliche Element umfasst einen Zellulosewerkstoff und einen innerhalb des Zellulosewerkstoffes verteilten Temperaturregulierungswerkstoff. Der Temperaturregulierungswerkstoff umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von –5°C bis 125°C aufweist.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zellulosefaser ein erstes längliches Element. Das erste längliche Element umfasst einen ersten Zellulosewerkstoff und einen innerhalb des ersten Zellulosewerkstoffes verteilten Temperaturregulierungswerkstoff. Der Temperaturregulierungswerkstoff umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 0°C bis 50°C aufweist. Die Zellulosefaser umfasst ein mit dem ersten länglichen Element verbundenes zweites längliches Element. Das zweite längliche Element umfasst einen zweiten Zellulosewerkstoff.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zellulosefaser ein Kernelement. Das Kernelement umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist. Die Zellulosefaser umfasst auch ein Mantelelement, welches das Kernelement umgibt und ein Äußeres der Zellulosefaser ausbildet, wobei das Mantelelement einen Mantelzellulosewerkstoff umfasst.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst die Zellulosefaser einen Satz von Inselelementen. Mindestens ein Inselelement des Satzes von Inselelementen umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist. Die Zellulosefaser umfasst auch ein Seeelement, welches jedes aus dem Satz von Inselelementen umgibt und ein Äußeres der Zellulosefaser ausbildet. Das Seeelement umfasst einen Seezellulosewerkstoff.
Bei einem weiteren innovativen Aspekt betrifft die Erfindung ein Gewebe. Bei einer Ausführungsform umfasst das Gewebe einen Satz von miteinander gemischten Zellulosefasern. Der Satz von Zellulosefasern umfasst eine Zellulosefaser, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist. Das längliche Element umfasst einen Zellulosewerkstoff und einen innerhalb des Zellulosewerkstoffes verteilten Temperaturregulierungswerkstoff. Der Temperaturregulierungswerkstoff umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist.
Bei einem weiteren innovativen Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung einer Zellulosefaser, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist. Bei einer Ausführungsform umfasst das Verfahren das Mischen eines Zellulosewerkstoffes mit einem Temperaturregulierungswerkstoff zur Ausbildung einer Mischung. Der Temperaturregulierungswerkstoff umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 0°C bis 50°C aufweist. Das Verfahren umfasst auch die Extrusion der Mischung zur Ausbildung der Zellulosefaser. Die Zellulosefaser umfasst einen aus der Mischung ausgebildeten Faserkörper.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren das Mischen eines ersten Zellulosewerkstoffes mit einem Temperaturregulierungswerkstoff zur Ausbildung einer Mischung. Der Temperaturregulierungswerkstoff umfasst einen Phasenveränderungswerkstoff, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 0°C bis 50°C aufweist. Das Verfahren umfasst auch die Extrusion der Mischung und eines zweiten Zellulosewerkstoffes zur Ausbildung der Zellulosefaser. Die Zellulosefaser umfasst ein aus der Mischung ausgebildetes erstes längliches Element und ein das erste längliche Element umgebendes zweites längliches Element, welches aus dem zweiten Zellulosewerkstoff ausgebildet ist.
Zum besseren Verständnis der Art und der Gegenstände der verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung sollte auf die nachfolgende detaillierte Beschreibung in Zusammenhang mit den dazugehörigen Zeichnungen Bezug genommen werden.
1 stellt eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
2 stellt eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung dar.
3 stellt Querschnittsansichten unterschiedlicher Zellulosefasern gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar.
4 stellt eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, die eine Kern-Mantelanordnung aufweist.
5 stellt eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Zellulosefaser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, die eine Kern-Mantelanordnung aufweist.
6 stellt eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung dar, die eine Insel-im-Meer-Anordnung aufweist.
Ausführungsformen der Erfindung betreffen Fasern, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweisen, und Verfahren zur Ausbildung solcher Fasern. Inbesondere betreffen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung Zellulosefasern, die Phasenveränderungswerkstoffe umfassen. Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung weisen die Fähigkeit zur Aufnahme und Freisetzung von Wärmeenergie unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen auf. Zusätzlich können die Zellulosefasern eine verbesserte Verarbeitbarkeit aufweisen (zum Beispiel während der Ausbildung der Zellulosefasern oder eines daraus hergestellten Produktes), verbesserte mechanische Eigenschaften, verbesserte Einschließung eines Phasenveränderungswerkstoffes innerhalb der Zellulosefasern, und höhere Eintragsniveaus des Phasenveränderungswerkstoffes.
Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung können ein verbessertes Komfortniveau bereitstellen, wenn sie in Produkte wie zum Beispiel Bekleidung oder Fußbekleidung integriert werden. Die Zellulosefasern können dieses verbesserte Komfortniveau insbesondere unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen bereitstellen. Durch die Verwendung von Phasenveränderungswerkstoffen wird es ermöglicht, dass die Zellulosefasern eher „dynamische" Wärmerückhaltung als „statische" Wärmerückhaltung an den Tag legen. Wärmerückhaltung bezieht sich typischerweise auf die Fähigkeit eines Werkstoffes, Wärme zurückzuhalten (zum Beispiel Körperwärme). Ein niedriges Niveau an Wärmerückhaltung ist oftmals bei warmem Wetter erwünscht, während ein hohes Niveau an Wärmerückhaltung oftmals bei kaltem Wetter erwünscht ist. Anders als aus Zellulose hergestellte herkömmliche Fasern können Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verschiedene Niveaus an Wärmerückhaltung unter wechselnden Umgebungsbedingungen an den Tag legen. So können die Zellulosefasern zum Beispiel bei warmem Wetter ein niedriges Niveau an Wärmerückhaltung an den Tag legen, und bei kaltem Wetter ein hohes Niveau an Wärmerückhaltung an den Tag legen, wodurch ein gewünschtes Komfortniveau unter wechselnden Wetterbedingungen aufrechterhalten wird.
Zusätzlich dazu, dass sie eine „dynamische" Wärmerückhaltung an den Tag legen, können Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung ein hohes Niveau an Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit an den Tag legen. Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bezieht sich typischerweise auf die Fähigkeit von Werkstoff, Feuchtigkeit zu absorbieren oder aufzunehmen. In einigen Fällen kann die Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit als Prozentgewichtsgewinn ausgedrückt werden, der das Ergebnis aufgenommener Feuchtigkeit im Verhältnis zu dem feuchtigkeitsfreien Ge wicht des Werkstoffes bei einer besonderen Umgebungsbedingung ist (zum Beispiel 21°C und 65 Prozent relative Feuchtigkeit). Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung können eine Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit von mindestens 5 Prozent, wie zum Beispiel von etwa 6 Prozent bis zu etwa 15 Prozent, von etwa 6 Prozent bis zu etwa 13 Prozent, oder von etwa 11 Prozent bis zu etwa 13 Prozent an den Tag legen. Ein hohes Niveau an Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit kann zur Verringerung der Menge an Hautfeuchtigkeit zum Beispiel auf Grund von Schwitzen dienen. Zusätzlich kann durch Zellulosefasern aufgenommene Feuchtigkeit die Wärmeleitfähigkeit der Zellulosefasern steigern. Daher können Zellulosefasern zum Beispiel dann, wenn sie in Bekleidung oder Fußbekleidung integriert sind, zur Verringerung der Menge an Hautfeuchtigkeit dienen, als auch für eine niedrigere Hauttemperatur, wodurch sie ein höheres Komfortniveau bei warmem Wetter bieten. Die Verwendung von Phasenveränderungswerkstoffen in den Zellulosefasern steigert das Komfortniveau durch Absorption oder Freisetzung von Wärmeenergie weiter, um eine komfortable Hauttemperatur aufrechtzuerhalten.
Eine Zellulosefaser gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung kann einen Satz länglicher Elemente umfassen. Wie in diesem Dokument verwendet, bezieht sich der Begriff „Satz" auf eine Sammlung von einem oder mehreren Elementen. In einigen Fällen kann die Zellulosefaser einen aus dem Satz länglicher Fasern ausgebildeten Faserkörper umfassen. Der Faserkörper ist typischerweise länglich und kann eine Länge aufweisen, die mehrere Male größer (zum Beispiel 100 Mal oder mehr) als sein Durchmesser ist. Die Faserkörper kann eine beliebige von unterschiedlichen regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnittsformen aufweisen, wie zum Beispiel kreisförmig, gekerbt, blumenblattförmig, mehrlappig, achteckig, oval, fünfeckig, rechteckig, gezackt, quadratisch geformt, trapezförmig, dreieckig keilförmig usw. Es können unterschiedliche längliche Elemente des Satzes länglicher Elemente miteinander verbunden (zum Beispiel verbundförmig, kombiniert, verbunden oder vereinigt) werden, um einen einstückigen Faserkörper auszubilden.
Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung kann eine Zellulosefaser aus mindestens einem länglichen Element ausgebildet sein, welches einen Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. Typischerweise umfasst der Temperaturregulierungswerkstoff einen oder mehrere Phasenveränderungswerkstoffe, um die Zellulosefaser mit erweiterten umkehrbaren thermischen Eigenschaften zu versehen. Für bestimmte Anwendungen kann eine Zellulosefaser aus verschiedenen länglichen Elementen ausgebildet sein, die denselben Zellulosewerkstoff oder andere Zellulosewerkstoffe umfassen können, wobei mindestens ein längliches Element einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. Es wird in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere längliche Elemente aus verschiedenen anderen Arten von Polymerwerkstoffen ausgebildet werden können. Typischerweise ist der Temperaturregulierungswerkstoff im Wesentli chen gleichförmig innerhalb mindestens eines länglichen Elementes verteilt. In Abhängigkeit von den besonderen Merkmalen, die für die Zellulosefaser gewünscht werden, kann die Verteilung des Temperaturregulierungswerkstoffes innerhalb eines oder mehrerer länglicher Elemente jedoch variiert werden. Verschiedene längliche Elemente können denselben Temperaturregulierungswerkstoff oder anderen Temperaturregulierungswerkstoffe umfassen.
In Abhängigkeit von der besonderen Anwendung kann ein Satz länglicher Elemente, die eine Zellulosefaser ausbilden, in einer von unterschiedlichen Anordnungen angeordnet sein. So kann der Satz länglicher Elemente zum Beispiel unterschiedliche, in einer Kern-Mantelanordnung oder einer Insel-im-Meer-Anordnung angeordnete längliche Elemente umfassen. Die länglichen Elemente können in anderen Anordnungen angeordnet sein, wie zum Beispiel einer Matrix- oder Schachbrettanordnung, einer Kuchenstückanordnung, einer Seite-an-Seite-Anordnung, einer Streifenanordnung usw. In einigen Fällen können die länglichen Elemente in einer Bündelform angeordnet sein, in der die länglichen Elemente im Allgemeinen parallel zueinander verlaufen. Eines oder mehrere längliche Elemente können sich über mindestens einen Teil der Länge eines Faserkörpers erstrecken, und in einigen Fällen können die länglichen Elemente in Längsrichtung koextensiv sein. So kann die Zellulosefaser zum Beispiel ein Innenelement umfassen, welches sich im Wesentlichen über die Länge der Zellulosefaser erstreckt und einen Temperaturregu lierungswerkstoff umfasst. Der Umfang, in dem sich das Innenelement über die Zellulosefaser erstreckt, kann zum Beispiel von gewünschten Wärmeregulierungseigenschaften für die Zellulosefaser abhängig sein. Zusätzlich können andere Faktoren (zum Beispiel gewünschte mechanische Eigenschaften oder Verfahren zur Ausbildung der Zellulosefaser) bei der Bestimmung dieses Umfanges eine Rolle spielen. Daher kann sich in einigen Fällen das Innenelement von etwa der Hälfte bis über die gesamte Länge der Zellulosefaser erstrecken, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften bereitzustellen. Ein Außenelement kann das Innenelement umgeben und ein Äußeres der Zellulosefaser ausbilden.
Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung kann eine Zellulosefaser von etwa 0,1 bis zu etwa 1000 Denier oder von etwa 0,1 bis zu etwa 100 Denier betragen. Typischerweise beträgt eine Zellulosefaser gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung von etwa 0,5 bis zu etwa 15 Denier, wie zum Beispiel von etwa 1 bis zu etwa 15 Denier oder von etwa 0,5 bis zu etwa 10 Denier. Wie gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet verstehen werden, bezieht sich ein Denier typischerweise auf ein Gewichtsmaß pro Länge einer Einheit einer Faser, und stellt die Anzahl von Gramm pro 9000 Meter der Faser dar.
Wenn gewünscht, kann eine Zellulosefaser gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung weiterverarbeitet werden, um eine oder mehrere Fasern mit kleinerem Denier auszubilden. So können zum Beispiel unterschiedliche längliche Elemente, welche die Zellulosefaser ausbilden, abgespalten oder gefasert werden, um zwei oder mehr Fasern mit kleinerem Denier auszubilden, wobei jede Faser mit kleinerem Denier eines oder mehrere längliche Elemente umfassen kann. Es wird in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere längliche Elemente (oder ein Teil oder Teile davon), welche die Zellulosefasern ausbilden, mechanisch getrennt, pneumatisch getrennt, aufgelöst, geschmolzen oder anders entfernt werden können, um eine oder mehrere Fasern mit kleinerem Denier zu ergeben. Typischerweise umfasst mindestens eine sich ergebende Faser mit kleinerem Denier einen Temperaturregulierungswerkstoff, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften bereitzustellen.
In Abhängigkeit von der bestimmten Anwendung kann eine Zellulosefaser auch einen oder mehrere Zusätze umfassen. Ein Zusatz kann innerhalb einem oder mehreren länglichen Elementen verteilt sein, welche die Zellulosefaser ausbilden. Beispiele von Zusätzen umfassen Wasser, grenzflächenaktive Stoffe, Dispersionsmittel, Schaumbildungshemmer (zum Beispiel silikonhaltige Verbindungen und fluorhaltige Verbindungen), Antioxidantien (zum Beispiel behinderte Phenole und Phosphite), thermische Stabilisatoren (zum Beispiel Phosphite, organische Phosphorverbindungen, Metallsalze von organischen Karbonsäuren, und Phenolverbindungen), Licht- oder UV-Stabilisatoren (zum Beispiel Hydroxybenzoate behinderte und behinderte Amine), mikrowellenabsorbierende Zusätze (zum Beispiel multifunktionale Primäralkohole, Glyzerine und Kohlenstoff), Verstärkungsfasern (zum Beispiel Kohlenstofffasern, Aramidfasern und Glasfasern), leitende Fasern oder Partikel (zum Beispiel Graphit oder aktivierte Kohlenstofffasern oder -partikel), Schmiermittel, Verarbeitungshilfen (zum Beispiel Metallsalze von Fettsäuren, Fettsäureester, Fettsäureether, Fettsäureamide, Sulfonamide, Polysiloxane, organische Phosphorverbindungen, siliziumhaltige Verbindungen, fluorhaltige Verbindungen und Phenolpolyether), Flammschutzmittel (zum Beispiel halogenisierte Verbindungen, Phosphorverbindungen, organische Phosphate, organische Bromide, Aluminiumoxidtrihydrat, Melaminderivate, Magnesiumhydroxid, Antimonverbindungen, Antimonoxid und Borverbindungen), Antiblockzusätze (zum Beispiel Kieselerde, Talk, Zeolithe, Metallkarbonate und organische Polymere), Anti-Nebelzusätze (zum Beispiel nichtionogene grenzflächenaktive Stoffe, Glyzerinester, Polyglyzerinester, Sorbitanester und ihre Ethoxylate, Nonylphenylethoxylate und Alkoholethoxylate), Antistatikzusätze (zum Beispiel nichtionogene wie zum Beispiel Fettsäureester, ethoxylierte Alkylamine, Diethanolamide und ethoxylierter Alkohol; anionische wie zum Beispiel Alkylsulfonate und Alkylphosphate; kationische wie zum Beispiel Metallsalze von Chloriden, Methosulfaten oder Nitraten, und quarternäre Ammoniumverbindungen; und amphotere wie zum Beispiel Alkylbetaine), Anti-Mikrobenstoffe (zum Beispiel Arsenverbindungen, Schwefel, Kupferverbindungen, Isothiazolin-Phthalamide, Karbamate, anorganische Mittel auf Silberbasis, Silber-Zinkzeolithe, Silber-Kupferzeolithe, Silberzeolithe, Metalloxide und Silikate), Kreuzverknüpfungselemente oder Mittel für kontrollierten Abbau (zum Beispiel Peroxide, Azoverbindungen, Silane, Isocyanate und Epoxidharze), Farbstoffe, Pigmente, Färbemittel, fluoreszierende Aufheller oder optische Aufheller (zum Beispiel Bis-Benzoxazole, Phenylcoumarine und Bis(styryl)biphenyle, Füllstoffe (zum Beispiel natürliche Mineralien und Metalle wie zum Beispiel Oxide, Hydroxide, Karbonate, Sulfate und Silikate; Talk; Ton; Wollastonit; Graphit; Ruß; Kohlenstofffasern; Glasfasern und -perlen; Keramikfasern und -perlen; Metallfasern und -kugeln; Feinpulversorten; und Fasern natürlicher oder synthetischer Herkunft wie zum Beispiel Fasern aus Holz, Stärke oder Zellulosefeinpulverarten), Verbindungsmittel (zum Beispiel Silane, Titanate, Zirkonate, Fettsäuresalze, Anhydrite, Epoxidharze und ungesättigte Polymersäuren), Verstärkungsmittel, Kristallisations- oder Kristallisationskernbildungsmittel (zum Beispiel jeder beliebige Werkstoff, der die Kristallinität eines Polymers erhöht oder verbessert, wie zum Beispiel um die Rate oder Kinetik von Kristallwachstum, Anzahl gewachsener Kristalle oder Arten gewachsener Kristalle zu verbessern) usw.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung können bestimmte Behandlungen oder Überzüge auf eine Zellulosefaser aufgebracht werden, um zusätzliche Eigenschaf ten wie zum Beispiel Fleckenbeständigkeit, Wasserabweisung, weicheres Anfühlen und Feuchtigkeitsverwaltungseigenschaften zu übertragen. Beispiele von Behandlungen und Überzügen umfassen Epic (erhältlich von Nextec Applications Inc., Vista, Kalifornien), Intera (erhältlich von Intera Technologies, Inc., Chattanooga, Tennessee), Zonyl Fabric Protectors (erhältlich von DuPont Inc., Wilmington, Deleware), Scotchgard (erhältlich von 3M Co., Maplewood, Minnesota) usw.
Die vorangegangene Abhandlung bietet eine allgemeine Übersicht über einige Ausführungsformen der Erfindung. Wir wenden uns nun 1 zu, die eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
Wie in 1 veranschaulicht, ist die Zellulosefaser 1 eine Monokomponentenfaser, die ein einzelnes längliches Element 2 umfasst. Das längliche Element 2 ist im Allgemeinen zylindrisch und umfasst einen Zellulosewerkstoff 3 und einen innerhalb des Zellulosewerkstoffes 3 verteilten Temperaturregulierungswerkstoff 4. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Temperaturregulierungswerkstoff 4 unterschiedliche Mikrokapseln umfassen, die einen Phasenveränderungswerkstoff umfassen, und die Mikrokapseln können passenderweise gleichförmig über das gesamte längliche Element 2 verteilt sein. Obwohl es wünschenswert sein kann, dass die Mikrokapseln gleichförmig innerhalb des länglichen Elementes 2 verteilt sind, ist eine solche Anordnung nicht bei allen Anwendungen notwendig. Die Zellulosefaser 1 kann verschiedene Gewichts-%-Sätze des Zellulosewerkstoffes 3 und des Temperaturregulierungswerkstoffes 4 umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften (zum Beispiel Duktilität, Zugfestigkeit und Härte) und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
In 2 ist eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Zellulosefaser 5 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Wie für die Zellulosefaser 1 beschrieben, ist die Zellulosefaser 5 eine Monokomponentenfaser, die ein einzelnes längliches Element 6 umfasst. Das längliche Element 6 ist im Allgemeinen zylindrisch und umfasst einen Zellulosewerkstoff 7 und einen innerhalb des Zellulosewerkstoffes 7 verteilten Temperaturregulierungswerkstoff 8. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Temperaturregulierungswerkstoff 8 einen Phasenveränderungswerkstoff in einer Rohform umfassen (d. h. der Phasenveränderungswerkstoff ist nicht verkapselt, d. h. nicht mikro- oder makroverkapselt), und der Phasenveränderungswerkstoff kann passenderweise gleichförmig über das gesamte längliche Element 6 verteilt sein. Obwohl es wünschenswert sein kann, dass der Phasenveränderungswerkstoff gleichförmig innerhalb des länglichen Elementes 6 verteilt ist, ist eine solche Anordnung nicht bei allen Anwendungen notwendig. Wie in 2 veranschaulicht, kann der Phasenveränderungswerkstoff getrennte Bereiche ausbilden, die innerhalb des länglichen Elementes 6 verteilt sind. Die Zellulosefaser 5 kann verschiedene Gewichts-%-Sätze des Zellulosewerkstoffes 7 und des Temperaturregulierungswerkstoffes 8 umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
Indem wir uns nun 3 zuwenden, sind Querschnittsansichten unterschiedlicher Zellulosefasern 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29 und 34 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht, ist jede Zellulosefaser (zum Beispiel die Zellulosefaser 21) eine Mehrkomponentenfaser, die unterschiedliche separate Querschnittsbereiche umfasst. Diese Querschnittsbereiche entsprechen unterschiedlichen länglichen Elementen (zum Beispiel längliche Elemente 39 und 40) die jede Zellulosefaser ausbilden.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform umfasst jede Zellulosefaser einen ersten Satz länglicher Elemente (in 3 schattiert dargestellt) und einen zweiten Satz länglicher Elemente (in 3 nicht schattiert dargestellt). Hierbei kann der erste Satz länglicher Elemente aus einem Zellulosewerkstoff ausgebildet sein, der einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. Der zweite Satz länglicher Elemente kann aus demselben Zellulosewerkstoff oder einem anderen Zellulosewerkstoff ausgebildet sein, der etwas andere Eigenschaften aufweist. Im Allgemeinen können unterschiedliche längliche Elemente des ersten Satzes länglicher Elemente aus demselben Zellulosewerkstoff oder anderen Zellulosewerkstoffen ausgebildet sein. Auf ähnliche Weise können unterschiedliche längliche Elemente des zweiten Satzes länglicher Elemente aus demselben Zellulosewerkstoff oder anderen Zellulosewerkstoffen ausgebildet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere längliche Elemente aus unterschiedlichen anderen Arten von Polymerwerkstoffen ausgebildet sein können.
Für bestimmte Anwendungen kann ein Temperaturregulierungswerkstoff innerhalb eines zweiten Satzes länglicher Elemente verteilt werden. Unterschiedliche Temperaturregulierungswerkstoffe können innerhalb desselben länglichen Elementes oder anderer länglicher Elemente verteilt werden. So kann zum Beispiel ein erster Temperaturregulierungswerkstoff innerhalb eines ersten Satzes länglicher Elemente verteilt werden, und ein zweiter Temperaturregulierungswerkstoff mit etwas anderen Eigenschaften kann innerhalb eines zweiten Satzes länglicher Elemente verteilt werden. Es wird in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere längliche Elemente aus einem Temperaturregulierungswerkstoff ausgebildet sein können, der nicht innerhalb eines Zellulosewerkstoffes oder anderem Polymerwerkstoff verteilt werden muss. So kann der Temperaturregulierungswerkstoff zum Beispiel einen Polymerphasenveränderungswerkstoff umfassen, der erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften umfasst, und der zur Ausbildung eines ersten Satzes länglicher Elemente verwendet werden kann. In diesem Fall kann es wünschenswert sein, jedoch nicht erforderlich, dass ein zweiter Satz länglicher Elemente auf passende Weise den ersten Satz länglicher Elemente umgibt, um den Verlust oder ein Austreten des Polymerphasenveränderungswerkstoffes oder anderer Polymerphasenveränderungswerkstoffe zu verhindern.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann jede Zellulosefaser unterschiedliche Gewichts-%-Sätze eines ersten Satzes länglicher Elemente umfassen, die einen Temperaturregulierungswerkstoff im Verhältnis zu einem zweiten Satz länglicher Elemente umfasst. So kann zum Beispiel dann, wenn Wärmeregulierungseigenschaften einer Zellulosefaser eine entsprechend gesteuerte Überlegung sind, ein größerer Anteil der Zellulosefaser einen ersten Satz länglicher Elemente umfassen, die einen Temperaturregulierungswerkstoff umfassen. Andererseits kann dann, wenn mechanische Eigenschaften einer Zellulosefaser eine entsprechend gesteuerte Überlegung sind, ein größerer Anteil der Zellulosefaser einen zweiten Satz länglicher Elemente umfassen, die keinen Temperaturregulierungswerkstoff umfassen müssen. Alternativ kann es beim Ausgleich von Wärmeregulierungseigenschaften und anderen Eigenschaften der Zellulosefaser wünschenswert sein, dass der zweite Satz länglicher Elemente denselben oder einen anderen Temperaturregulierungswerkstoff umfasst.
Eine Zellulosefaser der veranschaulichten Ausführungsform kann zum Beispiel von etwa 1 Gewichts-% bis zu etwa 99 Gewichts-% eines ersten Satzes länglicher Elemente umfassen. Typischerweise umfasst die Zellulosefaser von etwa 10 Gewichts-% bis zu etwa 90 Gewichts-% des ersten Satzes länglicher Elemente. Eine Zellulosefaser kann zum Beispiel 90 Gewichts-% eines ersten länglichen Elementes und 10 Gewichts-% eines zweiten länglichen Elementes umfassen. Bei diesem Beispiel kann das erste längliche Element 60 Gewichts-% eines Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen, so dass die Zellulosefaser 54 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes umfasst. Als weiteres Beispiel kann die Zellulosefaser bis zu etwa 50 Gewichts-% des ersten länglichen Elementes umfassen, welches wiederum bis zu etwa 50 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen kann. Solche Gewichts-%-Sätze versehen die Zellulosefaser mit bis zu etwa 25 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes und stellen wirksame Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit für die Zellulosefaser bereit. Es wird in Betracht gezogen, dass ein Gewichts-%-Satz eines länglichen Elementes im Verhältnis zu einem Gesamtgewicht einer Zellulosefaser verändert werden kann, zum Beispiel durch die Einstellung eines Querschnittsbereiches des länglichen Elementes oder durch die Einstellung des Ausmaßes, in dem sich das längliche Element über eine Länge der Zellulosefaser erstreckt.
Unter Bezugnahme auf 3 veranschaulicht die linke Spalte 10 drei Zellulosefasern 12, 13 und 14. Die Zellulosefaser 12 umfasst unterschiedliche, in Kuchen stückanordnung angeordnete längliche Elemente. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein erster Satz länglicher Elemente 15, 15', 15'', 15''' und 15'''', und ein zweiter Satz länglicher Elemente 16, 16', 16'', 16''' und 16'''', auf abwechselnde Art angeordnet, und weist keilförmige Querschnitte auf. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente Querschnittsformen und -bereiche aufweisen, die dieselben, oder anders sind. Während die Zellulosefaser 12 mit zehn länglichen Elementen veranschaulicht wird, wird in Betracht gezogen, dass im Allgemeinen zwei oder mehr längliche Elemente in einer Kuchenstückanordnung angeordnet sein können, wobei mindestens eines der länglichen Elemente typischerweise einen Temperaturregulierungswerkstoff umfassen wird.
Die Zellulosefaser 13 umfasst in einer Insel-im-Meer-Anordnung angeordnete unterschiedliche längliche Elemente. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein erster Satz länglicher Elemente (zum Beispiel längliche Elemente 35, 35', 35'', 35''' und 35'''') innerhalb des zweiten länglichen Elementes 36 positioniert, und von demselben umgeben angeordnet, wodurch sie „Inseln" innerhalb eines „Meeres" ausbilden. Eine solche Anordnung kann zur Bereitstellung einer gleichförmigeren Verteilung eines Temperaturregulierungswerkstoffes innerhalb der Zellulosefaser 13 dienen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform weist der erste Satz länglicher Elemente trapezförmige Querschnitte auf. Im Allgemeinen kann der erste Satz länglicher Elemente Querschnittsformen und -bereiche aufweisen, die die selben, oder anders sind. Obwohl die Zellulosefaser 13 mit siebzehn länglichen Elementen veranschaulicht wird, die innerhalb des zweiten länglichen Elementes 36 positioniert, und von demselben umgeben sind, wird in Betracht gezogen, dass im Allgemeinen eines oder mehrere längliche Elemente innerhalb des zweiten länglichen Elementes 36 positioniert, und von demselben umgeben sein können.
Die Zellulosefaser 14 umfasst in einer Streifenanordnung angeordnete unterschiedliche längliche Elemente. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein erster Satz länglicher Elemente 37, 37', 37'', 37''' und 37'''' und ein zweiter Satz länglicher Elemente 38, 38', 38'', 38''' und 38'''' in einer abwechselnden Anordnung angeordnet, und als längliche Stücke der Zellulosefaser 14 geformt. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente Querschnittsformen und -bereiche aufweisen, die dieselben, oder anders sind. Die Zellulosefaser 14 kann eine selbstkräuselnde oder selbststrukturierende Faser sein und kann Füllkraft-, Massen-, Isolations-, Dehn- oder andere ähnliche Eigenschaften übertragen. Obwohl die Zellulosefaser 14 mit neun länglichen Elementen veranschaulicht wird, wird in Betracht gezogen, dass im Allgemeinen zwei oder mehr längliche Elemente in einer Streifenanordnung angeordnet sein können, wobei mindestens eines der länglichen Elemente typischerweise einen Temperaturregulierungswerkstoff umfassen wird.
Was die Zellulosefasern 12 und 14 betrifft, kann eines oder mehrere längliche Elemente (zum Beispiel das längliche Element 15) eines ersten Satzes länglicher Elemente teilweise von einem oder mehreren aneinander angrenzenden länglichen Elementen umgeben sein (zum Beispiel die länglichen Elemente 16 und 16''''). Wenn ein längliches Element, welches einen Phasenveränderungswerkstoff umfasst, nicht vollständig umgeben ist, kann es wünschenswert, jedoch nicht erforderlich sein, dass eine Einschließungsstruktur (zum Beispiel Mikrokapseln) verwendet wird, um den innerhalb des länglichen Elementes verteilten Phasenveränderungswerkstoff zu enthalten. In einigen Fällen können die Zellulosefasern 12, 13 und 14 weiter verarbeitet werden, um eine oder mehrere Fasern mit kleinerem Denier auszubilden. Daher können zum Beispiel die länglichen Elemente, welche die Zellulosefaser 12 ausbilden, abgeteilt werden, oder eines oder mehrere längliche Elemente (oder ein Teil oder Teile derselben) können aufgelöst, geschmolzen oder auf andere Art und Weise entfernt werden. Eine sich ergebende Faser mit kleinerem Denier kann zum Beispiel miteinander verbundene längliche Elemente 15 und 16 umfassen.
Die mittlere Spalte 20 von 3 veranschaulicht vier Zellulosefasern 21, 22, 23 und 24. Die Zellulosefasern 21, 22, 23 und 24 umfassen jeweils in einer Kern-Mantelanordnung angeordnete, unterschiedliche längliche Elemente.
Die Zellulosefaser 21 umfasst ein innerhalb eines zweiten länglichen Elementes 40 positioniertes, und von demselben umgebenes erstes längliches Element 39. Genauer ausgedrückt ist das erste längliche Element 39 als ein Kernelement ausgebildet, welches einen Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. Dieses Kernelement ist konzentrisch innerhalb des zweiten länglichen Elementes 40 positioniert und vollständig von demselben umgeben, welches als ein Mantelelement ausgebildet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann die Zellulosefaser 21 etwa 25 Gewichts-% des Kernelementes und etwa 75 Gewichts-% des Mantelelementes umfassen.
Wie für die Zellulosefaser 21 beschrieben, umfasst die Zellulosefaser 22 ein innerhalb eines zweiten länglichen Elementes 42 positioniertes, und von demselben umgebenes erstes längliches Element 41. Das erste längliche Element 41 ist als ein Kernelement ausgebildet, welches einen Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. Dieses Kernelement ist konzentrisch innerhalb des zweiten länglichen Elementes 42 positioniert und vollständig von demselben umgeben, welches als ein Mantelelement ausgebildet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann die Zellulosefaser 22 etwa 50 Gewichts-% des Kernelementes und etwa 50 Gewichts-% des Mantelelementes umfassen.
Die Zellulosefaser 23 umfasst ein innerhalb eines zweiten länglichen Elementes 44 positioniertes, und von demselben umgebenes erstes längliches Element 43.
Hierbei ist das erste längliche Element 43 als ein Kernelement ausgebildet, welches exzentrisch innerhalb des zweiten länglichen Elementes 44 positioniert ist, welches als ein Mantelelement ausgebildet ist. Die Zellulosefaser 23 kann verschiedene Gewichts-%-Sätze des Kernelementes und des Mantelelementes umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die Zellulosefaser 24 ein innerhalb eines zweiten länglichen Elementes 46 positioniertes, und von demselben umgebenes erstes längliches Element 45. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das erste längliche Element 45 als eine dreilappige Querschnittsform ausgebildet. Das Kernelement ist konzentrisch innerhalb des zweiten länglichen Elementes 46 positioniert, welches als ein Mantelelement ausgebildet ist. Die Zellulosefaser 24 kann verschiedene Gewichts-%-Sätze des Kernelementes und des Mantelelementes umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
Es wird in Betracht gezogen, dass ein Kernelement im Allgemeinen alle beliebigen regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnittsformen, wie zum Beispiel kreisförmig, gekerbt, blumenblattförmig, mehrlappig, achteckig, oval, fünfeckig, rechteckig, gezackt, quadratisch geformt, trapezförmig, dreieckig keilförmig usw. aufweisen kann. Während die Zellulosefasern 21, 22, 23 und 24 jeweils so veranschaulicht sind, dass eines oder mehrere Kernelemente innerhalb eines Mantelelementes positioniert, und von demselben umgeben sind, wird in Betracht gezogen, dass zwei oder mehr Kernelemente innerhalb eines Mantelelementes positioniert, und von demselben umgeben sein können (zum Beispiel auf eine Art und Weise, die der für die Zellulosefaser 13 veranschaulichten ähnlich ist). Diese zwei oder mehr Kernelemente können Querschnittsbereiche aufweisen, die gleich oder unterschiedlich sind. Es wird auch in Betracht gezogen, dass eine Zellulosefaser drei oder mehr längliche Elemente aufweisen kann, die in einer Kern-Mantelanordnung so angeordnet sind, dass die länglichen Elemente als konzentrische oder exzentrische Streifen der Zellulosefaser ausgebildet sind. Somit kann die Zellulosefaser zum Beispiel ein innerhalb eines Mantelelementes positioniertes, und von demselben umgebenes Kernelement umfassen, welches wiederum innerhalb eines weiteren Mantelelementes positioniert, und von demselben umgeben ist.
Die rechte Spalte 30 von 3 veranschaulicht fünf Zellulosefasern 26, 27, 28, 29 und 34. Insbesondere umfassen die Zellulosefasern 26, 27, 28, 29 und 34 jeweils verschiedene, in einer Seite-an-Seite-Anordnung angeordnete längliche Elemente.
Die Zellulosefaser 26 umfasst ein erstes längliches Element 47, welches an ein zweites längliches Element 48 angrenzend, und teilweise von demselben umgeben angeordnet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungs form weisen die länglichen Elemente 47 und 48 halbkreisförmige Querschnittsformen auf. Hierbei kann die Zellulosefaser 26 etwa 50 Gewichts-% des ersten länglichen Elementes 47 und etwa 50 Gewichts-% des zweiten länglichen Elementes 48 umfassen. Die länglichen Elemente 47 und 48 können auch so gekennzeichnet werden, dass sie in einer Kuchenstück- oder Streifenanordnung angeordnet sind.
Wie für die Zellulosefaser 26 abgehandelt, umfasst die Zellulosefaser 27 ein erstes längliches Element 49, welches an ein zweites längliches Element 50 angrenzend, und teilweise von demselben umgeben angeordnet ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann die Zellulosefaser 27 etwa 20 Gewichts-% des ersten länglichen Elementes 49 und etwa 80 Gewichts-% des zweiten länglichen Elementes 50 umfassen. Die länglichen Elemente 49 und 50 können auch so gekennzeichnet sein, dass sie in einer Kern-Mantelanordnung angeordnet sind, so dass das erste längliche Element 49 im Verhältnis zu dem zweiten länglichen Element 50 exzentrisch, und teilweise von demselben umgeben angeordnet ist.
Die Zellulosefasern 28 und 29 sind Beispiele von Fasern mit Mischviskosität. Die Zellulosefasern 28 und 29 umfassen ein erstes längliches Element 51 oder 53, welches einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff aufweist, und welches an ein zweites längliches Element 52 oder 54 angrenzend, und teilweise von demselben umgeben angeordnet ist.
Eine Mischviskositätsfaser kann als eine selbstkräuselnde oder selbststrukturierende Faser betrachtet werden, so dass die Selbstkräuselung oder Selbststrukturierung der Faser Füllkraft-, Massen-, Isolations-, Dehn- oder ähnliche Eigenschaften übertragen kann. Typischerweise umfasst eine Faser mit Mischviskosität unterschiedliche längliche Elemente, die aus unterschiedlichen Polymerwerkstoffen ausgebildet sind. Die zur Ausbildung der Mischviskositätsfaser verwendeten unterschiedlichen Polymerwerkstoffe können Polymere mit unterschiedlichen Viskositäten, chemischen Strukturen oder Molekulargewichten umfassen. Wenn die Mischviskositätsfaser gezogen wird, können ungleiche Spannungen zwischen unterschiedlichen länglichen Elementen erzeugt werden, und die Mischviskositätsfaser kann sich kräuseln oder biegen. In einigen Fällen können die zur Ausbildung der Mischviskositätsfaser verwendeten unterschiedlichen Polymerwerkstoffe Polymere mit unterschiedlichen Kristallinitätsgraden umfassen. So kann zum Beispiel ein zur Ausbildung eines ersten länglichen Elementes verwendeter erster Polymerwerkstoff einen niedrigeren Kristallinitätsgrad als ein zweiter, zur Ausbildung eines zweiten länglichen Elementes verwendeter Polymerwerkstoff aufweisen. Wenn die Mischviskositätsfaser gezogen wird, können die ersten und zweiten Polymerwerkstoffe unterschiedliche Kristallinitätsgrade durchlaufen, um eine Ausrichtung und Festigkeit in die Mischviskositätsfaser hinein „einzufrieren". Ein ausreichender Kristallinitätsgrad kann erwünscht sein, um die Neuausrichtung der Misch viskositätsfaser während der darauffolgenden Verarbeitung (zum Beispiel Wärmebehandlung) zu verhindern oder zu verringern.
So kann zum Beispiel für die erste Zellulosefaser 28 das erste längliche Element 51 aus einem ersten Zellulosewerkstoff ausgebildet sein, und das zweite längliche Element 52 kann aus einem zweiten Zellulosewerkstoff mit etwas anderen Eigenschaften ausgebildet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass das erste längliche Element 51 und das zweite längliche Element 52 aus demselben Zellulosewerkstoff ausgebildet sein können, und dass ein Temperaturregulierungswerkstoff innerhalb des ersten länglichen Elementes 51 verteilt sein kann, um selbstkräuselnde oder selbststrukturierende Eigenschaften auf die Zellulosefaser 28 zu übertragen. Es wird auch in Betracht gezogen, dass das erste längliche Element 51 aus einem Polymerphasenveränderungswerkstoff ausgebildet sein kann, und das zweite längliche Element 52 aus einem Zellulosewerkstoff mit etwas anderen Eigenschaften ausgebildet sein kann. Die Zellulosefasern 28 und 29 umfassen unterschiedliche Gewichts-%-Sätze der ersten länglichen Elemente 51 und 53 und der zweiten länglichen Elemente 52 und 54, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften, Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit, Selbstkräuselungs- oder Selbststrukturierungseigenschaften bereitzustellen.
Die Zellulosefaser 34 ist ein Beispiel einer ABA-Faser. Wie in 3 veranschaulicht, umfasst die Zellulosefaser 34 ein erstes längliches Element 55, welches zwischen einem zweiten Satz länglicher Elemente 56 und 56' positioniert, und teilweise von denselben umgeben ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist ein erstes längliches Element 55 aus einem Zellulosewerkstoff ausgebildet, der einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. Hierbei kann der zweite Satz länglicher Elemente 56 und 56' aus demselben Zellulosewerkstoff oder einem anderen Zellulosewerkstoff ausgebildet sein, der etwas andere Eigenschaften aufweist. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente 55, 56 und 56' gleiche oder unterschiedliche Querschnittsformen und -bereiche aufweisen. Die länglichen Elemente 55, 56 und 56' können auch so gekennzeichnet sein, dass sie in einer Streifenanordnung angeordnet sind.
Wir wenden unsere Aufmerksamkeit als Nächstes 4 zu, die eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser 59 darstellt, die eine Kern-Mantelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist. Die Zellulosefaser 59 umfasst ein längliches und im Allgemeinen zylindrisches Kernelement 57, welches innerhalb eines länglichen und ringförmigen Mantelelementes 58 positioniert, und von demselben umgeben ist. Bei der veranschaulichten Ausführungsform erstreckt sich das Kernelement 57 im Wesentlichen über eine Länge der Zellulosefaser 59 und ist vollständig von dem Mantelelement 58 umgeben oder eingeschlossen, welches ein Äußeres der Zellulosefaser 59 ausbildet. Im Allgemeinen kann das Kernelement 57 konzentrisch oder exzentrisch innerhalb des Mantelelementes 58 positioniert sein.
Wie in 4 veranschaulicht, umfasst das Kernelement 57 einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff 61. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Temperaturregulierungswerkstoff 61 unterschiedliche Mikrokapseln umfassen, die einen Phasenveränderungswerkstoff umfassen, und die Mikrokapseln können im Wesentlichen gleichförmig über das Kernelement 57 verteilt sein. Obwohl es wünschenswert sein kann, dass die Mikrokapseln gleichförmig innerhalb des Kernelementes 57 verteilt sind, ist eine solche Anordnung nicht bei allen Anwendungen notwendig. Das Kernelement 57 und das Mantelelement 58 können aus demselben Zellulosewerkstoff oder unterschiedlichen Zellulosewerkstoffen ausgebildet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass einer oder beide von dem Kernelement 57 und dem Mantelelement 58 aus unterschiedlichen anderen Arten von Polymerwerkstoffen ausgebildet sein können. Die Zellulosefaser 59 kann unterschiedliche Gewichts-Sätze des Kernelementes 57 und des Mantelelementes 58 umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
In 5 ist eine dreidimensionale Ansicht einer weiteren Zellulosefaser 60 dargestellt, die eine Kern-Mantelanordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfin dung aufweist. Wie für die Zellulosefaser 59 abgehandelt, umfasst die Zellulosefaser 60 ein längliches und im Allgemeinen zylindrisches Kernelement 63, welches sich im Wesentlichen über eine Länge der Zellulosefaser 60 erstreckt. Das Kernelement 63 ist vollständig innerhalb eines länglichen und ringförmigen Mantelelementes 64 positioniert und vollständig von demselben umgeben, welches ein Äußeres der Zellulosefaser 60 ausbildet. Im Allgemeinen kann das Kernelement 63 konzentrisch oder exzentrisch innerhalb des Mantelelementes 64 positioniert sein.
Wie in 5 veranschaulicht, umfasst das Kernelement 63 einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff 62. Hierbei kann der Temperaturregulierungswerkstoff 62 einen Phasenveränderungswerkstoff in einer Rohform umfassen, und der Phasenveränderungswerkstoff kann passenderweise gleichförmig über das Kernelement 63 verteilt sein. Obwohl es wünschenswert sein kann, dass der Phasenveränderungswerkstoff gleichförmig innerhalb des Kernelementes 63 verteilt ist, ist eine solche Anordnung nicht bei allen Anwendungen notwendig. Bei der veranschaulichten Ausführungsform kann der Phasenveränderungswerkstoff getrennte Bereiche ausbilden, die innerhalb des Kernelementes 63 verteilt sind. Durch das Umgeben des Kernelementes 63 kann das Mantelelement 64 dazu dienen, den Phasenveränderungswerkstoff innerhalb des Kernelementes 63 einzuschließen. Dementsprechend kann das Mantelelement 64 zur Verringerung oder Verhinderung von Verlusten oder Austreten von Phasenveränderungswerkstoff während der Faserausbildung oder während des Endgebrauchs dienen. Das Kernelement 63 und das Mantelelement 64 können aus demselben Zellulosewerkstoff oder unterschiedlichen Zellulosewerkstoffen ausgebildet sein. Es wird in Betracht gezogen, dass einer oder beide von dem Kernelement 63 und dem Mantelelement 64 aus unterschiedlichen anderen Arten von Polymerwerkstoffen ausgebildet sein können. So wird zum Beispiel in Betracht gezogen, dass das Kernelement 63 aus einem Polymerphasenveränderungswerkstoff ausgebildet sein kann, der nicht in einem Zellulosewerkstoff verteilt sein muss. Die Zellulosefaser 60 kann verschiedene Gewichts-%-Sätze des Kernelementes 63 und des Mantelelementes 64 umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
Unter Bezugnahme auf 6 ist eine dreidimensionale Ansicht einer Zellulosefaser 70 mit einer Insel-im-Meer-Anordnung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Die Zellulosefaser 70 umfasst einen Satz länglicher und im Allgemeinen zylindrischer Inselelemente 72, 73, 74 und 75, die innerhalb eines länglichen Seeelementes 71 positioniert, und von demselben umgeben sind. Bei der veranschaulichten Ausführungsform erstrecken sich die Inselelemente 72, 73, 74 und 75 im Wesentlichen über eine Länge der Zellulosefaser 70 und sind vollständig von dem Seeelement 71 umgeben oder eingeschlossen, welches ein Äußeres der Zellulosefaser 70 ausbildet. Obwohl vier Inselelemente veranschaulicht sind, wird in Betracht gezogen, dass die Zellulosefaser 70 mehr oder weniger Inselelemente in Abhängigkeit von der besonderen Anwendung der Zellulosefaser 70 aufweisen kann.
Einer oder mehrere unterschiedliche Temperaturregulierungswerkstoffe können innerhalb der Inselelemente 72, 73, 74 und 75 verteilt sein. Wie in 6 veranschaulicht, umfasst die Zellulosefaser 70 zwei unterschiedliche Temperaturregulierungswerkstoffe 80 und 81. Die Inselelemente 72 und 75 umfassen den Temperaturregulierungswerkstoff 80, während die Inselelemente 73 und 74 den Temperaturregulierungswerkstoff 81 umfassen. Bei der veranschaulichten Ausführungsform können die Temperaturregulierungswerkstoffe 80 und 81 unterschiedliche Phasenveränderungswerkstoffe in einer Rohform umfassen, und die Phasenveränderungswerkstoffe können getrennte Bereiche ausbilden, die innerhalb jeweiliger Inselelemente verteilt sind. Durch das Umgeben der Inselelemente 72, 73, 74 und 75 kann das Seeelement 71 dazu dienen, die Phasenveränderungswerkstoffe innerhalb der Inselelemente 72, 73, 74 und 75 einzuschließen.
Bei der veranschaulichten Ausführungsform ist das Seeelement 71 aus einem Seezellulosewerkstoff 82 ausgebildet und die Inselelemente 72, 73, 74 und 75 sind jeweils aus Inselzellulosewerkstoffen 76, 77, 78 und 79 ausgebildet. Der Seezellulosewerkstoff 82 und die Inselzellulosewerkstoffe 76, 77, 78 und 79 können dieselben sein, oder können sich auf eine Art voneinander unterscheiden. Es wird in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere des Seeelementes 71 und die Inselelemente 72, 73, 74 und 75 aus unterschiedlichen anderen Arten von Polymerwerkstoffen ausgebildet sein können. Daher wird zum Beispiel in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere der Inselelemente 72, 73, 74 und 75 aus einem Polymerphasenveränderungswerkstoff ausgebildet sein können, der nicht in einem Zellulosewerkstoff verteilt sein muss. Die Zellulosefaser 70 kann unterschiedliche Gewichts-%-Sätze des Seeelementes 71 und der Inselelemente 72, 73, 74 und 75 umfassen, um gewünschte Wärmeregulierungseigenschaften, mechanische Eigenschaften und Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitzustellen.
Wie zuvor abgehandelt, kann eine Zellulosefaser gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung einen oder mehrere Temperaturregulierungswerkstoffe umfassen. Ein Temperaturregulierungswerkstoff umfasst typischerweise einen oder mehrere Phasenveränderungswerkstoffe. Im Allgemeinen kann ein Phasenveränderungswerkstoff jede beliebige Substanz (oder jede beliebige Mischung von Substanzen) sein, welche die Fähigkeit zur Absorption oder Freisetzung von Wärmeenergie aufweist, um den Wärmefluss innerhalb eines Temperaturstabilisationsbereiches zu verringern oder zu beseitigen. Der Temperaturstabilisationsbereich kann eine bestimmte Übergangstemperatur oder einen bestimmten Bereich von Übergangstemperaturen umfassen. Ein in Verbindung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendeter Phasenveränderungswerkstoff ist typischerweise in der Lage, einen Strom von Wärmeenergie während einer Zeitdauer zu hemmen, wenn der Phasenveränderungswerkstoff Wärme absorbiert oder freigibt, typischerweise wenn der Phasenveränderungswerkstoff einen Übergang zwischen zwei Zuständen durchläuft (zum Beispiel Flüssig- und Festzustände, Flüssig- und Gaszustände, Fest- und Gaszustände oder zwei Festzustände). Diese Aktion ist typischerweise vorübergehend. In einigen Fällen kann ein Phasenveränderungswerkstoff einen Strom von Wärmeenergie wirksam hemmen, bis eine Umwandlungswärme des Phasenveränderungswerkstoffes während eines Heiz- oder Abkühlprozesses absorbiert oder freigegeben wird. Wärmeenergie kann von einem Phasenveränderungswerkstoff gespeichert oder freigegeben werden, und der Phasenveränderungswerkstoff kann typischerweise mittels einer Wärme- oder Kältequelle wirksam aufgeladen werden. Durch die Auswahl eines angemessenen Phasenveränderungswerkstoffes kann eine Zellulosefaser zur Verwendung in vielen unterschiedlichen Produkten konzipiert werden.
Bei bestimmten Anwendungen kann ein Phasenveränderungswerkstoff ein Feststoff/fester Phasenveränderungswerkstoff sein. Ein Feststoff/fester Phasenveränderungswerkstoff ist eine Art von Phasenveränderungswerkstoff, die einen Übergang zwischen zwei Festzuständen durchläuft (zum Beispiel kristalline oder mesokristalline Phasenumwandlung), und wird somit typischerweise während des Gebrauchs nicht zu einer Flüssigkeit.
Ein Phasenveränderungswerkstoff kann eine Mischung aus zwei oder mehr Substanzen umfassen. Durch die Auswahl von zwei oder mehr unterschiedlichen Substanzen und Ausbildung einer Mischung kann ein Temperaturstabilisationsbereich über eine große Bandbreite für jede beliebige Anwendung einer Zellulosefaser eingestellt werden. In einigen Fällen kann eine Mischung aus zwei oder mehr Substanzen zwei oder mehr getrennte Übergangstemperaturen oder eine einzelne veränderte Übergangstemperatur an den Tag legen, wenn sie in einer Zellulosefaser integriert wird.
Phasenveränderungswerkstoffe, die in Verbindung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können, umfassen unterschiedliche organische und anorganische Substanzen. Beispiele von Phasenveränderungswerkstoffen umfassen Kohlenwasserstoffe (zum Beispiel geradekettige Alkane oder Paraffinkohlenwasserstoffe, Alkane mit verzweigten Ketten, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, halogenisierte Kohlenwasserstoffe und alizyklische Kohlenwasserstoffe), hydratisierte Salze (zum Beispiel Kalziumchloridhexahydrat, Kalziumbromidhexahydrat, Magnesiumnitrathexahydrat, Lithiumnitrattrihydrat, Kaliumfluortetrahydrat, Ammoniumalaun, Magnesiumchloridhexahydrat, Natriumkarbonatdecahydrat, Dinatriumphosphatdodecahydrat, Natriumsulfatdecahydrat und Natriumazetattrihydrat), Wachse, Öle, Wasser, Fettsäuren, Fettsäureester, zweibasische Säuren, zweibasische Ester, 1-Halogenide, Primäralkohole, Sekundäralkohole, Tertiäralkohole, aromatische Verbindungen, Klathrate, Halbklathrate, Gasklathrate, Anhydrite (zum Beispiel Stearinanhydrite), Ethylenkarbonate, Polyole (2,2-Dimethyl-1,3-Propandiol, 2-Hydroxymethyl-2-Methyl-1,3-Propandiol, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Pentaerythritol, Dipentaerythritol, Pentaglyzerin, Tetramethylolethan, Neopentylglykol, Tetramethylolpropan, 2-Amino-2-Methyl-1,3-Propandiol, Monoaminopentaerythritol, Diaminopentaerythritol und Tris(hydroxymethyl)essigsäure), Polymere (zum Beispiel Polyethylen, Polyethylenglykol, Polyethylenoxid, Polyproplyen, Polypropylenglykol, Polytetramethylenglykol, Polypropylenmalonat, Polyneopentylglykolsebacat, Polypentanglutarat, Polyvinylmyristat, Polyvinylstearat, Polyvinyllaurat, Polyhexadecylmethakrylat, Polyoctadecylmethakrylat, durch Polykondensation von Glykolen (oder ihrer Derivate) mit zweibasischen Säuren (oder ihren Derivaten) produzierte Polyester, und Copolymere wie zum Beispiel Polyakrylat oder Poly(meth)akrylat mit Alkylkohlenwasserstoffseitenkette oder mit Polyethylenglykolseitenkette, und Copolymere mit Polyethylen, Polyethylenglykol, Polyethylenoxid, Polypropylen, Polypropylenglykol oder Polytetramethylenglykol), Metalle und Mischungen davon.
Die Auswahl eines Phasenveränderungswerkstoffes ist typischerweise von einer gewünschten Übergangstemperatur oder einer gewünschten Anwendung einer Zellulosefaser abhängig, die den Phasenveränderungswerkstoff umfasst. So kann zum Beispiel ein Phasenveränderungswerkstoff mit einer Übergangstemperatur, die in der Nähe der Raumtemperatur oder der normalen Körpertempe ratur liegt, für Bekleidungsanwendungen wünschenswert sein. Insbesondere können Zellulosefasern, die einen solchen Phasenveränderungswerkstoff umfassen, in Bekleidung oder Fußbekleidung integriert werden, um eine komfortable Hauttemperatur für einen Benutzer aufrecht zu erhalten.
Ein Phasenveränderungswerkstoff gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Übergangstemperatur in dem Bereich von etwa –5°C bis zu etwa 125°C aufweisen. Für Bekleidungsanwendungen weist ein Phasenveränderungswerkstoff typischerweise eine Übergangstemperatur in dem Bereich von etwa 0°C bis zu etwa 50°C, von etwa 15°C bis etwa 45°C, von etwa 22°C bis zu etwa 40°C oder von etwa 22°C bis zu etwa 28°C auf.
Besonders nützliche Phasenveränderungswerkstoffe umfassen Paraffinkohlenwasserstoffe mit 10 bis 44 Kohlenstoffatomen (d. h. C₁₀-C₄₄ Paraffinkohlenwasserstoffe). In Tabelle 1 ist eine Liste von C₁₃-C₂₈ Paraffinkohlenwasserstoffen aufgeführt, die als Phasenveränderungswerkstoffe bei den in diesem Dokument beschriebenen Zellulosefasern verwendet werden können. Die Anzahl von Kohlenstoffatomen eines Paraffinkohlenwasserstoffes korreliert typischerweise mit seinem Schmelzpunkt. So weist n-Octosan, welches 28 geradkettige Kohlenstoffatome pro Molekül umfasst, einen Schmelzpunkt von etwa 61,4°C auf. Vergleichsweise weist n-Tridecan, welches 13 geradkettige Kohlenstoffatome pro Molekühl umfasst, einen Schmelzpunkt von etwa –5,5°C auf. n-Octadecan, welches 18 geradkettige Kohlenstoffatome pro Molekül umfasst und einen Schmelzpunkt von etwa 28,2°C aufweist, kann insbesondere für Bekleidungsanwendungen besonders wünschenswert sein. Tabelle 1
Weitere nützliche Phasenveränderungswerkstoffe umfassen Polymerphasenveränderungswerkstoffe mit einer Übergangstemperatur, die für eine gewünschte Anwendung der sich ergebenden Zellulosefasern geeignet ist. Daher kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff für Bekleidungsanwendungen eine Übergangstemperatur in dem Bereich von etwa 0°C bis zu etwa 50°C aufweisen, wie zum Beispiel von etwa 22°C bis zu etwa 40°C.
Ein Polymerphasenveränderungswerkstoff kann ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) mit einer beliebigen von unterschiedlichen Kettenstrukturen umfassen, die eine oder mehrere Arten von Monomereinheiten umfassen. Ein Polymerphasenveränderungswerkstoff kann insbesondere ein Linearpolymer, ein verzweigtes Polymer (zum Beispiel ein sternförmig verzweigtes Polymer, ein kammförmig verzweigtes Polymer oder ein dendritisch verzweigtes Polymer) oder eine Mischung davon umfassen. Für bestimmte Anwendungen umfasst ein Polymerphasenveränderungswerkstoff wünschenswerterweise ein Linearpolymer oder ein Polymer mit einer kleinen Menge an Verzweigung, um eine höhere Dichte und einen höheren Grad an geordneter Molekularpackung und Kristallisation zu ermöglichen. Solch ein höherer Grad an geordneter Molekularpackung kann zu einer größeren Umwandlungswärme und einem engeren Temperaturstabilisationsbereich führen (zum Beispiel gut definierte Übergangstemperatur). Ein Polymerphasenveränderungswerkstoff kann ein Homopolymer, ein Copolymer (zum Beispiel ein Terpolymer, ein statistisches Copolymer, ein zufälliges Copolymer, ein abwechselndes Copolymer, ein periodisches Copolymer, ein Block-Copolymer, ein radiales Copolymer oder ein Propf-Copolymer) oder eine Mischung davon umfassen. Eigenschaften einer oder meh rerer Arten von Monomereinheiten, die einen Polymerphasenveränderungswerkstoff ausbilden, können eine Übergangstemperatur des Polymerphasenveränderungswerkstoffes beeinflussen. Dementsprechend kann die Auswahl der Monomereinheiten von einer gewünschten Übergangstemperatur oder einer gewünschten Anwendung von Zellulosefasern abhängig sein, die den Polymerphasenveränderungswerkstoff umfassen. Wie gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet verstehen werden, kann die Reaktivität und Funktionalität eines Polymers durch Zugabe oder Austausch einer oder mehrerer funktioneller Gruppen wie zum Beispiel von Aminen, Amiden, Karboxylen, Hydroxylen, Estern, Ethern, Epoxidharzen, Anhydriten, Isocyanaten, Silanen, Ketonen, Aldehyden usw. verändert werden. Außerdem kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff ein Polymer umfassen, welches zur Kreuzverknüpfung, Verwicklung oder Wasserstoffbindung geeignet ist, um die Zähigkeit oder die Beständigkeit gegen Hitze, Feuchtigkeit oder Chemikalien zu erhöhen.
Wie gewöhnliche Fachleute verstehen werden, können einige Polymere in unterschiedlichen Formen mit unterschiedlichen Molekulargewichten bereitgestellt werden, da ein Molekulargewicht eines Polymers durch Verarbeitungsbedingungen bestimmt werden kann, die zur Ausbildung des Polymers verwendet werden. Dementsprechend kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) umfassen, die ein bestimmtes Molekulargewicht oder einen bestimmten Bereich von Molekulargewichten umfasst. Wie in diesem Dokument verwendet, kann sich der Begriff „Molekular gewicht" auf ein Zahlenmittel eines Molekulargewichtes oder ein Gewichtsmittel eines Molekulargewichtes eines Polymers (oder einer Mischung von Polymeren) beziehen.
Für bestimmte Anwendungen kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff als Ergebnis des Vorhandenseins eines höheren Molekulargewichtes, einer größeren Molekülgröße und höherer Viskosität im Verhältnis zu Nichtpolymer-Phasenveränderungswerkstoffen wie zum Beispiel Paraffinkohlenwasserstoffen wünschenswert sein. Als Ergebnis solcher Eigenschaften kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff eine geringere Neigung zum Austreten aus einer Zellulosefaser während der Faserausbildung oder während des Endgebrauchs an den Tag legen. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff Polymere umfassen, die ein Zahlenmittel eines Molekulargewichtes in dem Bereich von etwa 400 bis zu etwa 5.000.000, wie zum Beispiel von etwa 2.000 bis zu etwa 5.000.000, von etwa 8.000 bis zu etwa 100.000, oder von etwa 8.000 bis zu etwa 15.000 umfassen. Wie gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet verstehen werden, ist ein höheres Molekulargewicht bei einem Polymer typischerweise mit einer niedrigeren Säurezahl bei dem Polymer verbunden. Bei der Integration innerhalb einer Zellulosefaser mit einer Kern-Mantel- oder einer Insel-im-Meer-Anordnung kann ein höheres Molekulargewicht oder eine höhere Viskosität dazu dienen um zu verhindern, dass ein Polymerphasenveränderungswerkstoff durch ein Kernelement oder ein Seeelement strömt, welches ein Äußeres der Zellulosefaser ausbildet. Zusätzlich zu der Bereitstellung von Wärmeregulierungseigenschaften kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff verbesserte mechanische Eigenschaften bereitstellen, wenn er in Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung integriert wird. In einigen Fällen kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff mit einer gewünschten Übergangstemperatur mit einem Zellulosewerkstoff oder anderem Polymerwerkstoff gemischt werden, um ein längliches Element auszubilden. In anderen Fällen kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff angemessene mechanische Eigenschaften bereitstellen, so dass er zur Ausbildung eines länglichen Elementes verwendet werden kann, ohne dass ein Zellulosewerkstoff oder anderer Polymerwerkstoff erforderlich ist. Eine solche Anordnung kann ein höheres Eintragsniveau des Polymerphasenveränderungswerkstoffes und verbesserte Wärmeregulierungseigenschaften ermöglichen.
Es können zum Beispiel bei einigen Ausführungsformen der Erfindung Polyethylenglykole als Phasenveränderungswerkstoffe verwendet werden. Das Zahlenmittel eines Molekulargewichtes eines Polyethylenglykols korreliert typischerweise mit seinem Schmelzpunkt. So weisen zum Beispiel Polyethylenglykole mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes in dem Bereich von etwa 570 bis zu etwa 630 (zum Beispiel Carbowax^TM 600, erhältlich von The Dow Chemical Company, Midland, Mi chigan) typischerweise einen Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 20°C bis zu etwa 25°C auf, wodurch sie für Bekleidungsanwendungen wünschenswert werden. Andere Polyethylenglykole, die bei anderen Temperaturstabilisationsbereichen verwendbar sein können, umfassen Polyethylenglykole mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes von etwa 400 und einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 4°C bis zu etwa 8°C, Polyethylenglykole mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes von etwa 1.000 bis zu etwa 1.500 und einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 42°C bis zu etwa 48°C, und Polyethylenglykole mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes von etwa 6.000 und einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 56°C bis zu etwa 63°C (zum Beispiel Carbowax^TM 400, 1500 und 6000, erhältlich von The Dow Chemical Company, Midland, Michigan).
Zusätzliche verwendbare Phasenveränderungswerkstoffe umfassen Polymerphasenveränderungswerkstoffe auf der Grundlage von Polyethylenglykolen, die mit Fettsäuren als „Endkappe" versehen sind. So können zum Beispiel Polyethylenglykolfettsäurediester mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 22°C bis zu etwa 35°C von Polyethylenglykolen mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes in dem Bereich von etwa 400 bis 600 ausgebildet werden, die mit Stearinsäure oder Laurinsäure als „Endkappe" versehen sind. Weitere verwendbare Phasenveränderungswerkstoffe umfassen Polymerphasenveränderungswerkstoffe auf der Grundlage von Tetramethylenglykol. So können zum Beispiel Polyethylengly kole mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes in dem Bereich von etwa 1.000 bis zu etwa 1.800 (zum Beispiel Terathane^® 1000 und 1800, erhältlich von Du-Pont Inc. Wilmington, Delaware) typischerweise einen Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 19°C bis zu etwa 36°C aufweisen. Es können auch Polyethylenoxide mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 60°C bis zu etwa 65°C als Phasenveränderungswerkstoffe bei einigen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
Bei bestimmten Anwendungen können Polymerphasenveränderungswerkstoffe Homopolymere mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 0°C bis zu etwa 50°C umfassen, die unter Verwendung herkömmlicher Polymerisationsprozesse ausgebildet werden. In Tabelle 2 sind Schmelzpunkte unterschiedlicher Homopolymere aufgeführt, die aus unterschiedlichen Arten von Monomereinheiten ausgebildet werden können. Tabelle 2
Polymerphasenveränderungswerkstoffe können Polyester mit einem Schmelzpunkt in dem Bereich von etwa 0°C bis zu etwa 40°C umfassen, die zum Beispiel durch Polykondensation von Glykolen (oder ihren Derivaten) mit zweibasischen Säuren (oder ihren Derivaten) ausgebildet werden können. In Tabelle 3 sind die Schmelzpunkte unterschiedlicher Polyester aufgeführt, die aus unterschiedlichen Kombinationen von Glykolen und zweibasischen Säuren ausgebildet werden können. Tabelle 3
In einigen Fällen kann ein Polymerphasenveränderungswerkstoff mit einer gewünschten Übergangstemperatur durch Reaktion eines Phasenveränderungswerkstoffes (zum Beispiel eines oben abgehandelten Phasenveränderungswerkstoffes) mit einem Polymer (oder einer Mischung von Polymeren) ausgebildet werden. Daher kann zum Beispiel n-Octadecyclinsäure (d. h. Stearinsäure) mit Polyvinylalkohol so reagieren, dass sich Polyvinylstearat ergibt, oder Dodecanoylsäure (Laurinsäure) kann mit Polyvinylalkohol reagieren oder geestert werden, um Polyvinyllaurat zu ergeben. Unterschiedliche Kombinationen von Phasenveränderungswerkstoffen (zum Beispiel Phasenveränderungswerkstoffe mit einer oder mehreren funktionellen Gruppen wie zum Beispiel Amin, Karboxyl, Hydroxyl, Epoxidharz, Silan, schwefelige Elemente usw.) und Polymere können reagieren, um Polymerphasenveränderungswerkstoffe mit gewünschten Übergangstemperaturen zu ergeben.
Polymerphasenveränderungswerkstoffe mit gewünschten Übergangstemperaturen können aus unterschiedlichen Arten von Monomereinheiten ausgebildet sein. So kann zum Beispiel ähnlich wie bei Polyoctadecylmethakrylat ein Polymerphasenveränderungswerkstoff durch die Polymerisation von Octadecylmethakrylat ausgebildet werden, welches durch die Veresterung von Octadecylalkohol mit Methakrylsäure ausgebildet werden kann. Außerdem können Polymerphasenveränderungswerkstoffe durch die Polymerisation eines Polymers (oder einer Mischung von Polymeren) ausgebildet werden. Es kann zum Beispiel Poly-(polyethylenglykol)methakrylat, Poly-(polyethylenglykol)akrylat, Poly-(polytetramethylenglykol)methakrylat und Poly-(polytetramethylenglykol)akrylat durch die Polymerisation jeweils von Polyethylenmethakrylat, Polyethylenglykolakrylat, Polytetramethylenglykolmethakrylat und Polytetramethylenglykolakrylat ausgebildet werden. Bei diesem Beispiel können die Monomereinheiten durch Veresterung von Polyethylenglykol (oder Polytetramethylenglykol) mit Methakrylsäure (oder Akrylsäure) ausgebildet werden. Es wird in Betracht gezogen, dass Polyglykole mit Allylalkohol verestert werden können, oder mit Vinylazetat trans-verestert werden können, um Polyglykolvinylether auszubilden, die wiederum polymerisiert werden können, um Poly-(polyglykol)vinylether auszubilden. Auf ähnliche Weise wird in Betracht gezogen, dass Polymerphasenveränderungswerkstoffe aus Homologen von Polyglykolen ausgebildet werden können, wie zum Beispiel aus Ester oder Ether als „Endkappen" versehenen Polyethylenglykolen und Polytetramethylenglykolen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Temperaturregulierungswerkstoff einen Phasenverände rungswerkstoff in einer Rohform umfassen. Während der Ausbildung einer Zellulosefaser kann ein Phasenveränderungswerkstoff in einer Rohform als ein Feststoff in einer beliebigen von unterschiedlichen Formen bereitgestellt werden (zum Beispiel Schüttmasse, Pulver, Pellets, Körnchen, Flocken usw.) oder als eine Flüssigkeit in einer beliebigen von unterschiedlichen Formen (zum Beispiel in geschmolzener Form, in einem Lösungsmittel aufgelöst usw.).
Gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann ein Temperaturregulierungswerkstoff eine Einschließungsstruktur umfassen, die einen Phasenveränderungswerkstoff umschließt, enthält, umgibt, absorbiert oder damit reagiert. Diese Einschließungsstruktur kann die Handhabung des Phasenveränderungswerkstoffes erleichtern, wobei sie für den Phasenveränderungswerkstoff während der Ausbildung einer Zellulosefaser oder eines daraus hergestellten Produktes ebenso einen Schutzgrad bietet (zum Beispiel Schutz vor Lösungsmitteln, hohen Temperaturen oder Scherkräften). Darüber hinaus kann diese Einschließungsstruktur zur Verringerung oder Verhinderung von Austreten von Phasenveränderungswerkstoff aus der Zellulosefaser während des Endgebrauchs dienen. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann die Verwendung einer Einschließungsstruktur wünschenswert, jedoch nicht erforderlich sein, wenn ein längliches Element mit einem darin verteilten Phasenveränderungswerkstoff nicht vollständig von einem anderen länglichen Element umgeben ist.
Ein Temperaturregulierungswerkstoff kann zum Beispiel unterschiedliche Mikrokapseln umfassen, die einen Phasenveränderungswerkstoff umfassen, und die Mikrokapseln können gleichförmig oder nicht gleichförmig, innerhalb eines oder mehrerer länglicher Elemente verteilt sein, die eine Zellulosefaser ausbilden. Die Mikrokapseln können als den Phasenveränderungswerkstoff umschließende Mäntel ausgebildet sein, und können einzelne Mikrokapseln umfassen, die in unterschiedlichen regelmäßigen oder unregelmäßigen Formen und Größen ausgebildet sind (zum Beispiel kugelförmig, ellipsenförmig usw.). Die Mikrokapseln können Formen und Größen aufweisen, die gleich oder unterschiedlich sind. Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung können Mikrokapseln eine maximale Linearabmessung (zum Beispiel Durchmesser) in dem Bereich von etwa 0,01 bis zu etwa 100 Mikron aufweisen. In einigen Fällen können die Mikrokapseln eine im Allgemeinen kugelförmige Form aufweisen und können eine maximale Linearabmessung in dem Bereich von etwa 0,5 bis zu etwa 10 Mikron, wie zum Beispiel von etwa 0,5 bis zu etwa 3 Mikron aufweisen. Weitere Beispiele einer Einschließungsstruktur umfassen Kieselerdepartikel (zum Beispiel niedergeschlagene Kieselerdepartikel, geräucherte Kieselerdepartikel und Mischungen davon), Zeolithpartikel, Kohlenstoffpartikel (zum Beispiel Graphitpartikel, aktivierte Kohlenstoffpartikel und Mischungen davon), und Absorptionswerkstoffe (zum Beispiel absorbierende Polymerwerkstoffe wie zum Beispiel bestimmte Zellulosewerkstoffe, Superabsorptionswerkstoffe, Poly(meth)akrylatwerkstoffe, Metallsalze von Po ly(meth)akrylatwerkstoffen und Mischungen davon). Ein Temperaturregulierungswerkstoff kann zum Beispiel Kieselerdepartikel, Zeolithpartikel, Kohlenstoffpartikel oder einen mit einem Phasenveränderungswerkstoff imprägnierten Absorptionswerkstoff umfassen.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein längliches Element, welches eine Zellulosefaser ausbildet, bis zu etwa 100 Gewichts-% eines Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen. Typischerweise umfasst ein längliches Element bis zu etwa 90 Gewichts-% eines Temperaturregulierungswerkstoffes. Daher kann das längliche Element zum Beispiel bis zu etwa 50 Gewichts-% oder bis zu etwa 25 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen. Bei einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein längliches Element von etwa 5 Gewichts-% bis zu etwa 70 Gewichts-% eines Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen. Daher kann bei einer Ausführungsform ein längliches Element von etwa 5 Gewichts-% bis zu etwa 60 Gewichts-% eines Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen, und bei anderen Ausführungsformen kann ein längliches Element von etwa 10 Gewichts-% bis zu etwa 30 Gewichts-% oder von etwa 15 Gewichts-% bis zu etwa 25 Gewichts-% eines Temperaturregulierungswerkstoffes umfassen.
Wie zuvor abgehandelt, kann eine Zellulosefaser gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung einen Satz länglicher Elemente umfassen. Unterschiedliche längliche Elemente des Satzes länglicher Elemente können aus demselben Zellulosewerkstoff oder unterschiedlichen Zellulosewerkstoffen ausgebildet sein. In einigen Fällen kann der Satz länglicher Elemente einen ersten Satz länglicher Elemente umfassen, die aus einem ersten Zellulosewerkstoff ausgebildet sind, in dem ein Temperaturregulierungswerkstoff verteilt ist. Zusätzlich kann der Satz länglicher Elemente einen zweiten Satz länglicher Elemente umfassen, der aus einem zweiten Zellulosewerkstoff ausgebildet ist. Es wird in Betracht gezogen, dass die länglichen Elemente aus demselben Zellulosewerkstoff ausgebildet sein können, wobei in diesem Fall die ersten und zweiten Zellulosewerkstoffe dieselben sein werden. Es wird auch in Betracht gezogen, dass der Temperaturregulierungswerkstoff einen Polymerphasenveränderungswerkstoff umfassen kann, der angemessene mechanische Eigenschaften bereitstellt. In diesem Fall kann der Polymerphasenveränderungswerkstoff zur Ausbildung des ersten Satzes länglicher Elemente verwendet werden, ohne dass der erste Zellulosewerkstoff erforderlich ist.
Im Allgemeinen kann ein Zellulosewerkstoff jedes beliebige auf Zellulose basierende Polymer (oder jede beliebige Mischung von auf Zellulose basierenden Polymeren) umfassen, welches in ein längliches Element geformt werden kann. Ein Zellulosewerkstoff kann ein auf Zellulose basierendes Polymer (oder jede beliebige Mischung von auf Zellulose basierenden Polymeren) umfassen, die eine beliebige von unterschiedlichen Kettenstrukturen, und eine oder mehrere Arten von Monomereinheiten umfasst. Ein auf Zellulose basierendes Polymer kann insbesondere ein Linearpolymer oder ein verzweigtes Polymer (zum Beispiel ein sternförmig verzweigtes Polymer, ein kammförmig verzweigtes Polymer oder ein dendritisch verzweigtes Polymer) umfassen. Ein auf Zellulose basierendes Polymer kann ein Homopolymer oder ein Copolymer sein (zum Beispiel Terpolymer, statistisches Copolymer, zufälliges Copolymer, abwechselndes Copolymer, periodisches Copolymer, Block-Copolymer, radiales Copolymer oder Propf-Copolymer). Wie gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet verstehen werden, kann die Reaktivität und Funktionalität eines Polymers auf Zellulosebasis durch Zugabe oder Austausch einer oder mehrerer funktioneller Gruppen wie zum Beispiel von Amin, Amid, Karboxyl, Hydroxyl, Ester, Ether, Epoxidharz, Anhydrit, Isocyanat, Silan, Keton und Aldehyd verändert werden. Außerdem kann ein auf Zellulose basierendes Polymer zur Kreuzverknüpfung, Verwicklung oder Wasserstoffbindung in der Lage sein, seine Zähigkeit oder die Beständigkeit gegen Hitze, Feuchtigkeit oder Chemikalien zu erhöhen.
Beispiele von auf Zellulose basierenden Polymeren, die zur Ausbildung eines länglichen Elementes verwendet werden können, umfassen Zellulose und unterschiedliche veränderte Formen wie zum Beispiel Zelluloseester (zum Beispiel Zelluloseazetat, Zellulosepropionat, Zellulosebutyrat, Zellulosephthalat und Zellulosetrimellitat), Zellulosenitrat, Zellulosephosphat, Zelluloseether (zum Beispiel Methylzellulose, Ethylzellulose, Propylzellulose und Butylzellulose), andere veränderte Formen von Zellulose (zum Beispiel Karboxylmethylzellulose, Hydroxymethylzellulose, Hydroxyethylzellulose und Cyanoethylzellulose) und Salze oder Copolymere davon. Zellulose entspricht typischerweise einem linearen Homopolymer von D-Glukose, wobei aufeinanderfolgende Monomereinheiten durch β-Glukosidverbindungen von einem anomeren Kohlenstoff einer Monomereinheit mit einer C-4-Hydroxylgruppe einer anderen Monomereinheit verbunden werden. Weitere verwendbare auf Zellulose basierende Polymere umfassen veränderte Formen von Zellulose, wobei zum Beispiel ein bestimmter Prozentsatz von Hydroxylgruppen durch unterschiedliche andere Arten funktioneller Gruppen ersetzt wird. Zelluloseazetat entspricht typischerweise einer veränderten Form von Zellulose, bei der ein bestimmter Prozentsatz von Hydroxylgruppen durch Azetylgruppen ersetzt wird. Der Prozentsatz von Hydroxylgruppen, die ersetzt werden, kann von unterschiedlichen Verarbeitungsbedingungen abhängig sein. In einigen Fällen kann bei Zelluloseazetat mindestens etwa 92 Prozent seiner Hydroxylgruppen durch Azetylgruppen ersetzt werden, und in anderen Fällen kann Zelluloseazetat einen Durchschnitt von mindestens etwa 2 Azetylgruppen pro Monomereinheit aufweisen. Für bestimmte Anwendungen kann ein Zellulosewerkstoff auf Zellulose basierende Polymere umfassen, die eine durchschnittliche Molekülkettenlänge in dem Bereich von etwa 300 bis zu etwa 15.000 Monomereinheiten aufweisen. Daher kann ein Zellulosewerkstoff bei einer Ausführungsform auf Zellulose basierende Polymere umfassen, die eine durchschnittliche Molekülkettenlänge in dem Bereich von etwa 10.000 bis zu etwa 15.000 Monomereinheiten aufweisen. Bei anderen Ausführungsformen kann ein Zellulosewerkstoff auf Zellulose basierende Polymere umfassen, die eine durchschnittliche Molekülkettenlänge in dem Bereich von etwa 300 bis zu etwa 10.000, wie zum Beispiel von etwa 300 bis zu etwa 450 Monomereinheiten, von etwa 450 bis zu etwa 750 Monomereinheiten oder von etwa 750 bis zu etwa 10.000 Monomereinheiten aufweisen.
Es wird in Betracht gezogen, dass eines oder mehrere längliche Elemente aus unterschiedlichen anderen Arten von Polymerwerkstoffen ausgebildet sein können. Daher kann bei einigen Ausführungsformen der Erfindung ein längliches Element von jedem beliebigen faserausbildenden Polymer (oder jeder beliebigen Mischung faserausbildender Polymere) ausgebildet sein. Beispielhafte Polymere, die zur Ausbildung eines länglichen Elementes verwendet werden können, umfassen Polyamide (zum Beispiel Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 12, polyaspartische Säure, Polyglutaminsäure usw.), Polyamine, Polyimide, Polyakryle (zum Beispiel Polyakrylamide, Polyakrylonitrile, Ester von Methakrylsäure und Akrylsäure usw.), Polykarbonate (zum Beispiel Polybisphenol A-Karbonat, Polypropylenkarbonat usw.), Polydiene (Polybutadiene, Polyisoprene, Polynorbornene usw.), Polyepoxide, Polyester (zum Beispiel Polyethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat, Polacaprolacton, Polyglykolid, Polylactid, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat, Polyethylenadipat, Polybutylenadipat, Polypropylensukzinat usw.), Polyether (zum Beispiel Polyethylenglykol (Polyethylenoxid), Polybutylenglykol, Polypropylenoxid, Polyoxymethylen (Paraformaldehyd), Polytetramethylenether (Polytetrahydrofuran), Polyepichlorhydrin usw.), Polyfluorkohlenstoffe, Formaldehydpolymere (zum Beispiel Harnstoff-Formaldehyd, Melaminformaldehyd, Phenolformaldehyd usw.), natürliche Polymere (zum Beispiel Chitosane, Lignine, Wachse usw.), Polyolefine (zum Beispiel Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polybuten, Polyocten usw.), Polyphenylene (zum Beispiel Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, Polyphenylenethersulfon usw.), siliziumhaltige Polymere (zum Beispiel Polydimethylsiloxan, Polykarbomethylsilan usw.), Polyurethane, Polyharnstoffe, Polyvinyle (zum Beispiel Polyvinylbutyral, Polyvinylalkohol, Ester und Ether von Polyvinylalkohol, Polyvinylazetat, Polystyrol, Polymethylstyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylpyrrolidon, Polymethylvinylether, Polyethylvinylether, Polyvinylmethylketon usw.), Polyazetale, Polyarylate und Copolymere (zum Beispiel Polyetylen-Co-Vinylazetat, Polyetylen-Co-Akrylsäure, Polybutylentherephthalat-Co-Polyethylenterephthalat, Polylauryllactam-Block-Polytetrahydrofuran usw.).
Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung kann eines oder mehrere Elemente aus einem Trägerpolymerwerkstoff ausgebildet sein. Ein Trägerpolymerwerkstoff kann als Träger für einen Temperaturregulierungswerk stoff dienen, wenn eine Zellulosefaser in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet wird. Ein Trägerpolymerwerkstoff kann ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) umfassen, welche die Verteilung oder Integration eines Temperaturregulierungswerkstoffes innerhalb eines oder mehrerer länglicher Elemente erleichtert. Zusätzlich kann ein Trägerpolymerwerkstoff die Aufrechterhaltung der Integrität eines oder mehrerer länglicher Elemente während der Faserausbildung erleichtern, und kann für die sich ergebende Zellulosefaser gesteigerte mechanische Eigenschaften bereitstellen. Wünschenswerterweise kann ein Trägerpolymerwerkstoff so ausgewählt werden, dass er nicht mit einem Temperaturregulierungswerkstoff reaktiv ist, so dass ein gewünschter Temperaturstabilisationsbereich aufrechterhalten wird, wenn der Temperaturregulierungswerkstoff innerhalb des Trägerpolymerwerkstoffes verteilt wird.
Ein Trägerpolymerwerkstoff kann in Verbindung mit, oder als Alternative zu einem Zellulosewerkstoff verwendet werden, wenn eines oder mehrere längliche Elemente ausgebildet werden. In einigen Fällen kann ein Trägerpolymerwerkstoff als eine Einschließungsstruktur zur Erleichterung der Handhabung eines Phasenveränderungswerkstoffes dienen, wobei er dem Phasenveränderungswerkstoff während der Ausbildung einer Zellulosefaser oder eines daraus hergestellten Produktes auch einen Schutzgrad bietet. Während der Ausbildung einer Zellulosefaser kann ein Trägerpolymerwerkstoff als ein Feststoff in einer beliebigen von unterschiedlichen Formen bereitgestellt werden (zum Beispiel Schüttmasse, Pulver, Pellets, Körnchen, Flocken usw.), und kann einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff umfassen. Somit können zum Beispiel Pulver oder Pellets, die aus dem Trägerpolymerwerkstoff ausgebildet sind, in dem der Temperaturregulierungswerkstoff verteilt ist, mit einem Zellulosewerkstoff gemischt werden, um eine Mischung auszubilden, die zur Ausbildung eines oder mehrerer länglicher Elemente verwendet wird. Es wird in Betracht gezogen, dass ein Trägerpolymerwerkstoff als eine Flüssigkeit in jeder beliebigen von unterschiedlichen Formen bereitgestellt werden kann (zum Beispiel geschmolzene Form, in einem Lösungsmittel aufgelöst usw.), wobei ein Temperaturregulierungswerkstoff darin verteilt sein kann. Es wird auch in Betracht gezogen, dass ein Zellulosewerkstoff als ein Trägerpolymerwerkstoff dienen kann. So kann zum Beispiel ein Zellulosewerkstoff mit einem darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff mit demselben oder einem anderen Zellulosewerkstoff gemischt werden, um eine Mischung auszubilden, die zur Ausbildung eines oder mehrerer länglicher Elemente verwendet wird.
Bei bestimmten Anwendungen kann ein Trägerpolymerwerkstoff ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) umfassen, der mit einem Temperaturregulierungswerkstoff kompatibel oder mischbar ist, oder eine Affinität mit demselben aufweist. Diese Affinität kann von einer Anzahl von Faktoren abhängig sein, wie zum Beispiel Ähnlichkeit von Löslichkeitsparametern, Polari täten, hydrophobe Merkmale oder hydrophile Merkmale des Trägerpolymerwerkstoffes und des Temperaturregulierungswerkstoffes. Eine Affinität für einen Temperaturregulierungswerkstoff kann die Verteilung des Temperaturregulierungswerkstoffes in einer geschmolzenen, flüssigen oder aufgelösten Zwischenform eines Trägerpolymerwerkstoffes während der Ausbildung einer Zellulosefaser sein. Schließlich kann eine solche Affinität die Integration von einheitlicheren oder größeren Mengen (zum Beispiel höheren Eintragsniveaus) eines Phasenveränderungswerkstoffes in die Zellulosefaser erleichtern.
Bei Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Temperaturregulierungswerkstoff eine Einschließungsstruktur wie zum Beispiel Mikrokapseln umfasst, kann ein Trägerpolymerwerkstoff ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) umfassen, welches eine Affinität für die Einschließungsstruktur in Verbindung mit oder als Alternative zu seiner Affinität für einen Phasenveränderungswerkstoff aufweist. So kann zum Beispiel dann, wenn der Temperaturregulierungswerkstoff unterschiedliche Mikrokapseln umfasst, die den Phasenveränderungswerkstoff enthalten, ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) auf der Grundlage seiner Affinität für die Mikrokapseln (zum Beispiel für einen Werkstoff, aus dem die Mikrokapseln ausgebildet sind), ausgewählt werden. In einigen Fällen kann der Trägerpolymerwerkstoff dasselbe oder ein ähnliches Polymer wie dasjenige umfassen, welches die Mikrokapseln ausbildet. So kann zum Beispiel dann, wenn die Mikrokapseln Nylonmäntel umfassen, der Trägerpolymerwerkstoff so ausgewählt werden, dass er Nylon umfasst. Durch diese Affinität für die Mikrokapseln kann die Verteilung der Mikrokapseln erleichtert werden, welche den Phasenveränderungswerkstoff in einer geschmolzenen, flüssigen oder aufgelösten Zwischenform des Trägerpolymerwerkstoffes enthalten, und somit wird die Integration von einheitlicheren oder größeren Mengen des Phasenveränderungswerkstoffes in einer Zellulosefaser erleichtert.
In einigen Fällen kann ein Trägerpolymerwerkstoff ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) umfassen, der eine Teilaffinität für einen Temperaturregulierungswerkstoff aufweist. Der Trägerpolymerwerkstoff kann zum Beispiel ein Polymer (oder eine Mischung von Polymeren) umfassen, welches mit dem Temperaturregulierungswerkstoff halb mischbar ist. Eine solche Teilaffinität kann angemessen sein, um die Verteilung des Temperaturregulierungswerkstoffes innerhalb des Trägerpolymerwerkstoffes bei höheren Temperaturen und Scherbedingungen zu erleichtern. Bei niedrigeren Temperaturen und Scherbedingungen kann diese Teilaffinität es ermöglichen, dass sich der Temperaturregulierungswerkstoff abscheidet. Bei Verwendung eines Phasenveränderungswerkstoffes in einer Rohform kann diese Teilaffinität zu einer Unlöslichkeit des Phasenveränderungswerkstoffes und einer gesteigerten Ausbildung von Phasenveränderungswerkstoffbereichen innerhalb des Trägerpolymerwerkstoffes und innerhalb der sich ergebenden Zellulosefaser führen. Eine Bereichsausbildung kann durch die Erleichterung des Überganges des Phasenveränderungswerkstoffes zwischen zwei Zuständen zu verbesserten Wärmeregulierungseigenschaften führen. Zusätzlich kann die Bereichsausbildung zu einer zur Verringerung oder Verhinderung von Verlusten oder Austreten von Phasenveränderungswerkstoff während der Faserausbildung oder während des Endgebrauchs dienen.
So können zum Beispiel bestimmte Phasenveränderungswerkstoffe wie zum Beispiel Paraffinkohlenwasserstoffe mit Polyolefinen oder Copolymeren von Polyolefinen bei niedrigeren Konzentrationen von Phasenveränderungswerkstoffen kompatibel sein, oder wenn die Temperatur über einer kritischen Lösungstemperatur liegt. Daher kann zum Beispiel das Mischen eines Paraffinkohlenwasserstoffes (oder einer Mischung von Paraffinkohlenwasserstoffen) und von Polyethylen- oder Polyethylen-Co-Vinylazetat bei höheren Temperaturen erreicht werden, um eine im Wesentlichen homogene Mischung zu produzieren, die in Verbindung mit der Faserausbildung leicht kontrolliert, gepumpt und verarbeitet werden kann. Sobald die Mischung abgekühlt ist, kann der Paraffinkohlenwasserstoff unlöslich werden und sich in getrennte Bereiche innerhalb eines Feststoffes abscheiden. Diese Bereiche können ein reines Schmelzen oder Kristallisation des Paraffinkohlenwasserstoffes für eine verbesserte Wärmeregulierungseigenschaft ermöglichen. Zusätzlich können diese Bereiche zur Verringerung oder Verhinderung von Verlusten oder Austreten des Paraffinkohlenwasserstoffes dienen. Der Feststoff, der die darin verteilten Bereiche aufweist, kann verarbeitet werden, um Pulver oder Pellets auszubilden, die mit einem Zellulosewerkstoff gemischt werden können, um eine Zellulosefaser auszubilden.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Trägerpolymerwerkstoff Polyethylen-Co-Vinylazetat umfassen, welches von etwa 5 Gewichts-% bis zu etwa 90 Gewichts-% Vinylazetat, wie zum Beispiel von etwa 5 Gewichts-% bis zu etwa 50 Gewichts-% Vinylazetat oder von etwa 18 Gewichts-% bis zu etwa 25 Gewichts-% Vinylazetat aufweist. Durch diesen Gehalt an Vinylazetat kann eine verbesserte Temperaturmischbarkeitskontrolle beim Mischen eines Paraffinkohlenwasserstoffes und des Polyethylen-Co-Vinylazetats ermöglicht werden, um eine Mischung auszubilden. Durch diesen Gehalt an Vinylazetat kann insbesondere eine hervorragende Mischbarkeit bei höheren Temperaturen ermöglicht werden, wodurch die Prozeßstabilität und Kontrolle auf Grund der Homogenität der Mischung erleichtert wird. Bei niedrigeren Temperaturen (zum Beispiel Raumtemperatur oder normalen Gebrauchstemperaturen für im Handel erhältliche Gewebe) ist das Polyethylen-Co-Vinylazetat halb mit dem Kohlenwasserstoff mischbar, wodurch die Abscheidung und Mikrobereichsausbildung des Paraffinkohlenwasserstoffes ermöglicht wird.
Weitere Polymere, die in einem Trägerpolymerwerkstoff enthalten sein können, umfassen Polyethylene mit hoher Dichte, die einen Schmelzindex in dem Bereich von etwa 4 bis etwa 36 g/10 min. aufweisen (zum Beispiel Polyethylene mit hoher Dichte mit einem Schmelzindex von 4, 12 und 36 g/10 min., erhältlich von Sigma-Aldrich Corp., St. Louis, Missouri), veränderte Formen von Polyethylenen mit hoher Dichte (zum Beispiel Fusabond^® E MB100D, erhältlich von DuPont Inc., Wilmington, Delaware), und veränderte Formen von Ethylenpropylengummi (zum Beispiel Fusabond^® N MF416D, erhältlich von DuPont Inc., Wilmington, Delaware). Wie gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet verstehen werden, bezieht sich ein Schmelzindex auf ein Maß der Strömungsmerkmale eines Polymers (oder einer Mischung von Polymeren) und korreliert umgekehrt mit einem Molekulargewicht des Polymers (oder der Mischung von Polymeren). Bei polaren Phasenveränderungswerkstoffen (zum Beispiel Polyethylenglykole, Polytetramethylenglykole und deren Homologe), kann ein Trägerpolymerwerkstoff ein polares Polymer (oder eine Mischung von polaren Polymeren) umfassen, um die Dispersion der Phasenveränderungswerkstoffe zu erleichtern. Daher kann zum Beispiel der Trägerpolymerwerkstoff Copolymere von Polyestern wie zum Beispiel Polybutylenterephthalat-Block-Polytetramethylenglykole (zum Beispiel Hytrel^® 3078, 5544 und 8238, erhältlich von DuPont Inc., Wilmington, Delaware), und Copolymere von Polyamiden wie zum Beispiel Polyamid-Block-Polyether (zum Beispiel Pebax^® 2533, 4033, 5533, 7033, MX 1205 und MH 1657, erhältlich von ATOFINA Chemicals, Inc., Philadelphia, Pennsylvania) umfassen.
Wie zuvor beschrieben, kann ein Zellulosewerkstoff bei einigen Ausführungsformen der Erfindung als ein Trägerpolymerwerkstoff dienen. So können zum Beispiel bestimmte Phasenveränderungswerkstoffe wie zum Beispiel Polyethylenglykole mit Polymeren auf Zellulosebasis in einer Lösung kompatibel sein. Insbesondere kann das Mischen eines Polyethylenglykols (oder einer Mischung von Polyethylenglykolen) und von Zellulose oder Zelluloseazetat erreicht werden, um eine im Wesentlichen homogene Mischung zu erzeugen, wie in dem Artikel von Guo et al. „Solution Miscibility and Phase-Change Behavior of a Polyethylene Gycol-Diacetate Cellulose Composite", Journal of Applied Polymer Science, Band 88, 652-658 (2003) beschrieben, dessen Offenbarung in diesem Dokument durch Bezugnahme in seiner Gesamtheit enthalten ist. Das Polyethylenglykol kann getrennte Bereiche innerhalb eines sich ergebenden Feststoffes ausbilden, und kann innerhalb dieser zwei Bereiche einen Übergang zwischen zwei Festzuständen durchlaufen. Der Feststoff, der die darin verteilten Bereiche aufweist, kann verarbeitet werden, um Pulver oder Pellets auszubilden, die mit einem Zellulosewerkstoff gemischt werden können, um eine Zellulosefaser auszubilden.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Trägerpolymerwerkstoff ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht (oder eine Mischung aus Polymeren mit niedrigem Molekulargewicht) umfassen. Wie zuvor beschrieben, können einige Polymere in unterschiedlichen Formen mit unterschiedlichen Molekulargewichten be reitgestellt werden. Dementsprechend kann sich ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht auf eine Form des Polymers mit niedrigem Molekulargewicht beziehen. So kann zum Beispiel ein Polyethylen mit einem Zahlenmittel eines Molekulargewichtes von etwa 20.000 (oder weniger) bei einer Ausführungsform der Erfindung als ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht verwendet werden. Ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht weist typischerweise eine niedrige Viskosität auf, wenn es erwärmt wird, um eine Schmelze auszubilden, wobei die niedrige Viskosität die Dispersion eines Temperaturregulierungswerkstoffes in der Schmelze erleichtern kann. Es wird in Betracht gezogen, dass ein gewünschtes Molekulargewicht oder Bereich von Molekulargewichten eines Polymers mit niedrigem Molekulargewicht von dem bestimmten ausgewählten Polymer (zum Beispiel Polyethylen) oder von dem Verfahren oder der Ausrüstung abhängig sein kann, die zur Verteilung eines Temperaturregulierungswerkstoffes in einer Schmelze des Polymers mit niedrigem Molekulargewicht verwendet wird.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung kann ein Trägerpolymerwerkstoff eine Mischung aus einem Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und einem Polymer mit hohem Molekulargewicht umfassen. Ein Polymer mit hohem Molekulargewicht kann sich auf eine Form des Polymers mit hohem Molekulargewicht beziehen. Ein Polymer mit hohem Molekulargewicht weist typischerweise gesteigerte mechanische Eigenschaften auf, kann jedoch eine hohe Viskosität aufweisen, wenn es erwärmt wird, um eine Schmelze auszubilden. In einigen Fällen kann ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht und ein Polymer mit hohem Molekulargewicht ausgewählt werden, so dass sie eine Affinität füreinander aufweisen. Durch diese Affinität kann die Ausbildung einer Mischung des Polymers mit niedrigem Molekulargewicht, des Polymers mit hohem Molekulargewicht und eines Temperaturregulierungswerkstoffes während der Faserausbildung erleichtert werden, und die Integration gleichförmigerer oder größerer Mengen eines Phasenveränderungswerkstoffes in einer Zellulosefaser kann erleichtert werden. Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Polymer mit niedrigem Molekulargewicht als Kompatibilisierungsverbindung zwischen einem Polymer mit hohem Molekulargewicht und einem Temperaturregulierungswerkstoff dienen, um die Integration des Temperaturregulierungswerkstoffes in einer Zellulosefaser zu erleichtern.
Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung können unter Verwendung unterschiedlicher Verfahren ausgebildet werden, einschließlich zum Beispiel mit einem Lösungsspinnverfahren (nass oder trocken). Bei einem Lösungsspinnverfahren kann einer oder mehrere Werkstoffe und einer oder mehrere Temperaturregulierungswerkstoffe zu Öffnungen einer Spinndüse geliefert werden. Wie gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet verstehen werden, bezieht sich eine Spinndüse typischerweise auf einen Abschnitt einer Faserausbildungsvorrichtung, der geschmolzene, flüssige oder aufgelöste Werkstoffe zur Extrusion durch Öffnungen in eine Außenumgebung abgibt. Eine Spinndüse umfasst typischerweise von etwa 1 bis etwa 500.000 Öffnungen pro Meter Länge der Spinndüse. Eine Spinndüse kann mittels durch eine Platte gebohrter oder hindurchgeätzter Löcher, oder mit jeder beliebigen anderen Konstruktion realisiert werden, die zur Ausgabe gewünschter Fasern in der Lage ist.
Ein Zellulosewerkstoff kann anfangs in jeder von unterschiedlichen Formen bereitgestellt werden, wie zum Beispiel Zellulosebögen, Holzzellstoff, Baumwoll-Linters und anderen Quellen von im Wesentlichen gereinigter Zellulose. Typischerweise wird ein Zellulosewerkstoff vor dem Durchgang durch die Öffnungen der Spinndüse in einem Lösungsmittel aufgelöst. In einigen Fällen kann der Zellulosewerkstoff vor dem Auflösen des Zellulosewerkstoffes in dem Lösungsmittel verarbeitet werden (zum Beispiel chemisch behandelt werden). So kann der Zellulosewerkstoff zum Beispiel in eine Basislösung eingetaucht (zum Beispiel Natronlauge), durch Walzen gepresst, und dann zerkleinert werden, um Krümel auszubilden. Die Krümel können dann mit Kohlenstoffdisulfid behandelt werden, um Zellulosexanthat auszubilden. Als weiteres Beispiel kann der Zellulosewerkstoff mit einer Lösung von Eisessigsäure, Essigsäureanhydrid und einem Katalysator gemischt und dann gealtert werden, um ein Zelluloseazetat auszubilden, welches sich von der Lösung in Form von Flocken niederschlagen kann.
Die Zusammensetzung eines zur Auflösung von Zellulosewerkstoff verwendeten Lösungsmittels kann in Abhängigkeit von einer gewünschten Anwendung der sich ergebenden Zellulosefasern variieren. So können zum Beispiel Krümel von Zellulosexanthat wie oben beschrieben in einer Basislösung (zum Beispiel Natronlauge oder 2,8-prozentige Natronlauge) aufgelöst werden, um eine viskose Lösung auszubilden. Als weiteres Beispiel können niedergeschlagene Flocken wie oben beschrieben in Azeton aufgelöst werden, um eine viskose Lösung auszubilden. Unterschiedliche andere Arten von Lösungsmitteln können verwendet werden, wie zum Beispiel eine Lösung von Aminoxid oder Kuprammoniumlösung. In einigen Fällen kann die sich ergebende viskose Lösung gefiltert werden, um ungelösten Zellulosewerkstoff zu entfernen.
Während der Ausbildung von Zellulosefasern kann ein Temperaturregulierungswerkstoff mit einem Zellulosewerkstoff gemischt werden, um eine Mischung auszubilden. Als Ergebnis des Mischens kann der Temperaturregulierungswerkstoff innerhalb, und mindestens teilweise von dem Zellulosewerkstoff eingeschlossen in demselben verteilt werden. Der Temperaturregulierungswerkstoff kann mit dem Zellulosewerkstoff in unterschiedlichen Stufen der Faserausbildung gemischt werden. Typischerweise wird der Temperaturregulierungswerkstoff vor dem Durchgang durch die Öffnungen der Spinndüse mit dem Zellulosewerkstoff gemischt. Der Temperaturregulierungswerkstoff kann insbesondere vor oder nach dem Auflösen des Zellulosewerkstoffes in einem Lösungsmittel mit dem Zellulosewerkstoff ge mischt werden. So kann der Temperaturregulierungswerkstoff zum Beispiel Mikrokapseln umfassen, die einen Phasenveränderungswerkstoff enthalten, und die Mikrokapseln können in einer viskosen Lösung des aufgelösten Zellulosewerkstoffes verteilt sein. In einigen Fällen kann der Temperaturregulierungswerkstoff unmittelbar vor dem Durchgang durch die Öffnungen der Spinndüse mit der viskosen Lösung gemischt werden.
Gemäß einigen Ausführungsformen der Erfindung können Zellulosefasern unter Verwendung eines Trägerpolymerwerkstoffes ausgebildet werden. So können die Zellulosefasern zum Beispiel unter Verwendung von Pulvern oder Pellets ausgebildet werden, die aus dem Trägerpolymerwerkstoff ausgebildet wurden, der einen darin verteilten Temperaturregulierungswerkstoff umfasst. In einigen Fällen können die Pulver oder Pellets aus einer erstarrten Schmelzmischung des Trägerpolymerwerkstoffes und des Temperaturregulierungswerkstoffes ausgebildet werden. Es wird in Betracht gezogen, dass die Pulver oder Pellets anfangs aus dem Trägerpolymerwerkstoff ausgebildet werden, und mit dem Temperaturregulierungswerkstoff imprägniert oder aufgesaugt werden können. Es wird auch in Betracht gezogen, dass die Pulver oder Pellets aus einer getrockneten Lösung des Trägerpolymerwerkstoffes und des Temperaturregulierungswerkstoffes ausgebildet werden können. Während der Ausbildung der Zellulosefasern können die Pulver oder Pellets in unterschiedlichen Stufen der Faserausbildung mit einem Zellulosewerkstoff gemischt werden, um eine Mischung auszubilden. Typischerweise werden die Pulver oder die Pulver oder Pellets vor dem Durchgang durch die Öffnungen der Spinndüse mit dem Zellulosewerkstoff gemischt.
Für bestimmte Anwendungen können Zellulosefasern als Mehrkomponentenfasern ausgebildet werden. Es kann inbesondere ein erster Zellulosewerkstoff mit einem Temperaturregulierungswerkstoff gemischt werden, um eine Mischung auszubilden. Die Mischung und ein zweiter Zellulosewerkstoff können kombiniert und in einer bestimmten Anordnung durch die Öffnungen der Spinndüse ausgegeben werden, um jeweils längliche Elemente der Zellulosefasern auszubilden. Die Mischung kann zum Beispiel durch die Öffnungen ausgegeben werden, um Kernelemente oder Inselelemente auszubilden, während der zweite Zellulosewerkstoff durch die Öffnungen ausgegeben werden kann, um Mantelelemente oder Seeelemente auszubilden. Vor dem Durchgang durch die Öffnungen kann der erste Zellulosewerkstoff und der zweite Zellulosewerkstoff in demselben Lösungsmittel oder unterschiedlichen Lösungsmitteln aufgelöst werden. Teile des Temperaturregulierungswerkstoffes, die nicht von dem ersten Zellulosewerkstoff eingeschlossen sind, können nach dem Austreten aus der Spinndüse zur Verringerung oder Verhinderung von Verlusten oder Austreten des Temperaturregulierungswerkstoffes von den sich ergebenden Zellulosefasern durch den zweiten Zellulosewerkstoff eingeschlossen werden. Es wird in Betracht gezogen, dass der erste Zellulosewerkstoff nicht für bestimmte Anwendungen verwendet werden muss. So kann zum Beispiel der Temperaturregulierungswerkstoff einen Polymerphasenveränderungswerkstoff mit einer gewünschten Übergangstemperatur umfassen, der bei Integration in die Zellulosefasern geeignete mechanische Eigenschaften bereitstellt. Der Polymerphasenveränderungswerkstoff und der zweite Zellulosewerkstoff können kombiniert und in einer bestimmten Anordnung durch die Öffnungen der Spinndüse ausgegeben werden, um jeweils längliche Elemente der Zellulosefasern auszubilden. Der Polymerphasenveränderungswerkstoff kann zum Beispiel durch die Öffnungen ausgegeben werden, um Kernelemente oder Inselelemente auszubilden, während der zweite Zellulosewerkstoff durch die Öffnungen ausgegeben werden kann, um Mantelelemente oder Seeelemente auszubilden.
Nach dem Austreten aus der Spinndüse erstarren einer oder mehrere Zellulosewerkstoffe typischerweise, um Zellulosefasern auszubilden. Bei einem Nasslösungsspinnprozess kann die Spinndüse in einem Gerinnungs- oder Spinnbad (zum Beispiel chemisches Bad) untergetaucht werden, so dass sich nach dem Austreten aus der Spinndüse einer oder mehrere Zellulosewerkstoffe niederschlagen und feste Zellulosefasern ausbilden können. Die Zusammensetzung eines Spinnbades kann in Abhängigkeit von einer gewünschten Anwendung der sich ergebenden Zellulosefasern variieren. So kann das Spinnbad zum Beispiel Wasser, eine säurehaltige Lösung (zum Beispiel eine schwach saure Lösung mit Schwefelsäure) oder eine Lösung von Aminoxid sein. Bei einem Trockenlösungsspinnprozess können einer oder mehrere Zellulosewerkstoffe aus der Spinndüse in warme Luft austreten und auf Grund eines Lösungsmittels (zum Beispiel Azeton) beim Austreten in die warme Luft erstarren.
Nach dem Austreten aus der Spinndüse können Zellulosefasern unter Verwendung eines Zwickels oder einer Saugvorrichtung gezogen oder gedehnt werden. So können zum Beispiel aus der Spinndüse austretende Zellulosefasern einen vertikal ausgerichteten Vorhang mit sich nach unten bewegenden Zellulosefasern ausbilden, die zwischen Zwickelwalzen mit variabler Geschwindigkeit gezogen werden, bevor sie auf eine Spule gewickelt oder in Stapelfasern geschnitten werden. Aus der Spinndüse austretende Zellulosefasern können auch einen horizontal ausgerichteten Vorhang innerhalb eines Spinnbades ausbilden, und können zwischen Zwickelwalzen mit variabler Geschwindigkeit gezogen werden. Als weiteres Beispiel können aus der Spinndüse austretende Zellulosefasern mindestens teilweise gepresst werden, bevor sie in eine unter der Spinndüse positionierte lange, schlitzförmige Luftsaugvorrichtung eintreten. Die Saugvorrichtung kann einen schnellen, sich nach unten bewegenden Luftstrom einleiten, der durch Druckluft von einem oder mehr Luftansaugdüsen erzeugt wird. Der Luftstrom kann eine Zugkraft auf die Zellulosefasern erzeugen, wodurch veranlasst wird, dass sie zwischen die Spinndüse und den Luftstrahl gezogen, und die Zellulosefasern ausgedünnt werden. Während dieses Abschnittes der Faserausbildung können einer oder mehrere der Zellulosewerkstoffe, welche die Zellulosefasern ausbilden, erstarren. Es wird in Betracht gezo gen, dass das Ziehen oder Dehnen von Zellulosefasern vor oder nach dem Trocknen der Zellulosefasern erfolgen kann.
Sobald die Zellulosefasern ausgebildet sind, können sie für unterschiedliche weitere Faseranwendungen weiterverarbeitet werden. Es können insbesondere Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung in unterschiedlichen Produkten verwendet oder integriert werden, um Wärmeregulierungseigenschaften bei diesen Produkten bereitzustellen. Es können zum Beispiel Zellulosefasern in Textilien (zum Beispiel Geweben), Bekleidung (zum Beispiel Outdoor-Bekleidung, Drysuits und Schutzanzüge), Fußbekleidung (zum Beispiel Socken, Stiefel und Schuheinlagen), medizinischen Produkten (zum Beispiel Wärmedecken, Therapie-Pads, Inkontinenz-Pads und Wärme-/Kältepackungen), Behältern und Verpackungen (zum Beispiel Getränke-/Nahrungsmittelbehälter, Lebensmittelwärmer, Sitzkissen und Leiterplattenlaminate), Gebäuden (zum Beispiel Isolierung in Wänden oder Decken, Tapeten, Vorhangauskleidungen, Rohrleitungshüllen, Teppiche und Fliesen), Vorrichtungen (zum Beispiel Isolierung in Häuservorrichtungen) und anderen Produkten (zum Beispiel Kraftfahrzeugauskleidungswerkstoff, Einrichtungen, Schlafsäcke und Polster) verwendet werden.
In einigen Fällen können Zellulosefasern zum Beispiel Web-, Vliesstoff-, Strick- oder Webeprozesse durchlaufen, um unterschiedliche Arten von umflochtenen, ge flochtenen, zusammengedrehten oder Vliesstoffgeweben auszubilden. So können Zellulosefasern zum Beispiel auf eine Spule gewickelt oder in ein Garn gesponnen werden, und dann in unterschiedlichen herkömmlichen Strick- oder Webprozessen verwendet werden. Als weiteres Beispiel können Zellulosefasern auf Zufallsbasis auf eine Formgebungsfläche gelegt werden (zum Beispiel auf ein sich bewegendes Fördersiebband wie zum Beispiel ein Langsieb), um eine ununterbrochene Vliesstoffbahn aus Zellulosefasern auszubilden. In einigen Fällen können Zellulosefasern vor der Ausbildung der Bahn in kurze Stapelfasern geschnitten werden. Ein potentieller Vorteil der Verwendung von Stapelfasern besteht darin, dass eine Vliesstoffbahn mit höherer Isotropie ausgebildet werden kann, da die Stapelfasern in der Bahn zufälliger als längere oder ungeschnittene Fasern angeordnet werden können (zum Beispiel Endlosfasern). Die Bahn kann dann unter Verwendung jedes beliebigen Bindeverfahrens gebunden werden (zum Beispiel ein Spinnvliesprozess), um ein stabiles Vliesstoffgewebe zur Verwendung bei der Herstellung unterschiedlicher Textilien auszubilden. Ein Beispiel für ein Bindeverfahren umfasst das Anheben der Bahn von einem sich bewegenden Fördersiebband und Durchführen der Bahn durch zwei beheizte Kalanderwalzen. Eine oder beide Walzen können ein Relief aufweisen um zu veranlassen, dass die Bahn an zahlreichen Punkten gebunden wird. Luftgekämmte oder gesponnene gelegte Bahnen können aus Zellulosefasern in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Erfindung ausgebildet werden.
Es wird in Betracht gezogen, dass Gewebe aus Zellulosefasern ausgebildet werden können, die zwei oder mehr unterschiedliche Temperaturregulierungswerkstoffe umfassen. Gemäß einiger Ausführungsformen der Erfindung kann diese Kombination von Temperaturregulierungswerkstoffen zwei oder mehr unterschiedliche Übergangstemperaturen an den Tag legen. So kann zum Beispiel ein Gewebe zur Verwendung in einem Handschuh aus Zellulosefasern ausgebildet sein, die jeweils Phasenveränderungswerkstoffe A und B umfassen. Der Phasenveränderungswerkstoff A kann einen Schmelzpunkt von etwa 5°C aufweisen, und der Phasenveränderungswerkstoff B kann einen Schmelzpunkt von etwa 75°C aufweisen. Diese Kombination von Phasenveränderungswerkstoffen in den Zellulosefasern kann den Handschuh mit verbesserten Wärmeregulierungseigenschaften in kalten Umgebungen versehen (zum Beispiel Outdoorverwendung bei winterlichen Bedingungen) sowie in warmen Umgebungen (zum Beispiel bei der Handhabung von heißen Gegenständen wie zum Beispiel Ofeneinsätzen). Zusätzlich können Gewebe aus zwei oder mehr Arten von Zellulosefasern ausgebildet werden, die auf eine Art anders sind (zum Beispiel mit anderen Anordnungen, oder die andere Temperaturregulierungswerkstoffe umfassen). So kann ein Gewebe zum Beispiel mit einem bestimmten Prozentsatz von Zellulosefasern ausgebildet werden, die einen Phasenveränderungswerkstoff A und einen verbleibenden Prozentsatz von Zellulosefasern mit dem Phasenveränderungswerkstoff B umfassen. Diese Kombination von Zellulosefasern kann das Gewebe mit verbesserten Wärmeregulie rungseigenschaften in unterschiedlichen Umgebungen versehen (zum Beispiel kalte und warme Umgebungen).
An diesem Punkt können gewöhnliche Fachleute auf diesem Gebiet eine Anzahl von mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung in Zusammenhang stehenden Vorteilen erkennen. So können zum Beispiel Zellulosefasern in Übereinstimmung mit unterschiedlichen Ausführungsformen der Erfindung verbesserte Wärmeregulierungseigenschaften zusammen mit hoher Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit bereitstellen. Diese Kombination von Eigenschaften ermöglicht ein erhöhtes Komfortniveau, wenn die Zellulosefasern in Produkte wie zum Beispiel Bekleidung oder Fußbekleidung integriert werden. Eine Zellulosefaser in Übereinstimmung mit einigen Ausführungsformen der Erfindung kann ein hohes Eintragsniveau eines Phasenveränderungswerkstoffes innerhalb eines ersten Satzes länglicher Elemente umfassen. In einigen Fällen kann ein so hohes Eintragsniveau vorgesehen sein, weil ein zweiter Satz länglicher Elemente den ersten Satz länglicher Elemente umgeben kann. Der zweite Satz länglicher Elemente kann Mängel (zum Beispiel mechanische oder Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeitsmängel) des ersten Satzes länglicher Elemente ausgleichen. Darüber hinaus kann der zweite Satz länglicher Elemente einen Zellulosewerkstoff umfassen, der zur Verbesserung der Gesamtheit der mechanischen Eigenschaften, der Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit und Verarbeitbarkeit (zum Beispiel durch Erleichterung von seiner Ausbildung über einen Lösungsspinnprozess) ausgewählt wird. Durch das Umgeben des ersten Satzes länglicher Elemente kann der zweite Satz länglicher Elemente dazu dienen, den Phasenveränderungswerkstoff innerhalb der Zellulosefaser zwecks Verhinderung oder Vermeidung von Verlusten oder Austreten des Phasenveränderungswerkstoffes einzuschließen.
Das nachfolgende Beispiel ist als Leitfaden für einen gewöhnlichen Praktiker auf diesem Gebiet vorgesehen. Das Beispiel sollte nicht als die Erfindung begrenzend angesehen werden, da das Beispiel lediglich eine zum Verständnis und der Praktizierung einer Ausführungsform der Erfindung spezifische Vorgehensweise bereitstellt.
Es wurden drei Sätze von Zellulosefasern ausgebildet. Ein erster Satz von Zellulosefasern wurde als Kontrollsatz verwendet. Für den ersten Satz von Zellulosefasern wurden 8,00 g N-Methylmorpholinoxidlösung (97 Prozent NMMO, erhältlich von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin), 1,00 g mikrokristalline Zellulose (erhältlich von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin) und 1,00 g entionisiertes Wasser in einer 20 ml-Glasampulle kombiniert, um eine Lösung mit 10 Gewichts-% Zellulose zu ergeben. Die Ampulle wurde in einem Ofen mit 125°C positioniert und periodisch gemischt, bis ihre Inhalte homogen gemischt waren. Die Inhalte wurden dann in eine vorgewärmte 10 ml-Spritze gegossen, und langsam in ein Gerinnungsbad mit warmem, gerührtem Wasser ausgepresst, um den ersten Satz von Zellulosefasern auszubilden.
Für einen zweiten Satz von Zellulosefasern wurden 0,90 g entionisiertes Wasser und 0,20 g wasserbenetzte Mikrokapseln, die einen Phasenveränderungswerkstoff enthielten (mikroverkapseltes Paraffin PCM, 120 J/g Umwandlungswärme, 33°C Schmelzpunkt, 50 Prozent Mikrokapseln, erhältlich von Ciba Specialty Chemical Co., Bradford, Vereinigtes Königreich) in einer 20 ml-Glasampulle kombiniert. Dann wurden 8,00 g N-Methylmorpholinoxidlösung (97 Prozent NMMO, erhältlich von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin) und 0,90 g mikrokristalline Zellulose (erhältlich von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin) beigemischt, um eine Lösung mit 10 Gewichts-% Feststoffen zu ergeben. Die Feststoffe umfassten ein Gewichtsverhältnis von 90/10 von Zellulose/Mikrokapseln, die den Phasenveränderungswerkstoff enthielten. Die Ampulle wurde in einem Ofen mit 125°C positioniert und periodisch gemischt, bis ihre Inhalte homogen gemischt waren. Die Inhalte wurden dann in eine vorgewärmte 10 ml-Spritze gegossen, und langsam in ein Gerinnungsbad mit warmem, gerührtem Wasser ausgepresst, um Lyocell-Zellulosefasern mit erweiterten umkehrbaren thermischen Eigenschaften auszubilden.
Für einen dritten Satz von Zellulosefasern wurden 0,80 g entionisiertes Wasser und 0,31 g wasserbenetzte Mikrokapseln, die einen Phasenveränderungswerkstoff enthielten (mikroverkapseltes Paraffin PCM, 154 J/g Umwandlungswärme, 31°C Schmelzpunkt, 32 Prozent Mikrokapseln, erhältlich von J&C Microchem Inc., Korea) in einer 20 ml-Glasampulle kombiniert. Dann wurden 8,00 g N-Methylmorpholinoxidlösung (97 Prozent NMMO, erhältlich von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin) und 0,90 g mikrokristalline Zellulose (erhältlich von Aldrich Chemical Co., Milwaukee, Wisconsin) beigemischt, um eine Lösung mit 10 Gewichts-% Feststoffen zu ergeben. Die Feststoffe umfassten ein Gewichtsverhältnis von 90/10 von Zellulose/Mikrokapseln, die den Phasenveränderungswerkstoff enthielten. Die Ampulle wurde in einem Ofen mit 125°C positioniert und periodisch gemischt, bis ihre Inhalte homogen gemischt waren. Die Inhalte wurden dann in eine vorgewärmte 10 ml-Spritze gegossen, und langsam in ein Gerinnungsbad mit warmem, gerührtem Wasser ausgepresst, um Lyocell-Zellulosefasern mit erweiterten umkehrbaren thermischen Eigenschaften auszubilden.
Die drei Sätze von Zellulosefasern wurden gefiltert und getrocknet, und es wurden unter Verwendung der Differential-Scanning-Kalorimetrie (DSC) Wärmemessungen durchgeführt. In Tabelle 4 sind die Ergebnisse dieser Wärmemessungen für die drei Sätze von Zellulosefasern aufgeführt. Tabelle 4
Ein gewöhnlicher Praktiker auf diesem Gebiet sollte keine zusätzliche Erklärung bei der Entwicklung der in diesem Dokument beschriebenen Zellulosefasern benötigen, kann jedoch trotzdem hilfreiche Führung durch Studium des Buches von Kadolph et al. „Textiles," Kapitel 7 – Manufactured Regenerated Fibers (8. Auflage, Prentice-Hall, Inc. 1998) und des Patentes von Hills mit dem Titel „Method of Making Plural Component Fibers", U.S.-Patent Nr. 5,162,074 finden, deren Offenbarung in diesem Dokument durch Bezugnahme auf ihre Gesamtheiten integriert ist. Ein gewöhnlicher Praktiker auf diesem Gebiet könnte auch hilfreiche Führung durch Studium der Patentanmeldungen von Hartmann mit dem Titel „Stable Phase Change Materials For Use In Temperatur Regulating Synthetic Fibers, Fabrics And Textiles", U.S.-Anmeldung Seriennummer 09/960,901, eingereicht am 21. September 2001, und Hartmann et al. mit dem Titel „Melt Spinnable Concentrate Pellets Having Enhanced Reversible Thermal Properties", U.S.-Anmeldung Seriennummer 09/777,512, eingereicht am 6. Februar 2001 finden, deren Offenbarung in diesem Dokument durch Bezugnahme auf ihre Gesamtheiten integriert ist.
Jede der Patentanmeldungen, Patente, Veröffentlichungen und anderen veröffentlichten Dokumente, die in dieser Spezifikation erwähnt wurden, oder auf die ein Bezug erfolgte, sind in diesem Dokument in ihrer Gesamtheit integriert, und zwar in demselben Umfang, als wenn jede einzelne Patentanmeldung, Patent, Veröffent lichung und anderes veröffentlichte Dokument spezifisch und individuell dahingehend angegeben wäre, dass es mittels Bezugnahme zu integrieren ist.
Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf die spezifischen Ausführungsformen derselben beschrieben wurde, sollte von Fachleuten auf diesem Gebiet verstanden werden, dass verschiedene Veränderungen vorgenommen, und Entsprechungen ersetzt werden können, ohne von dem wahren Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist. Zusätzlich können Abänderungen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation, Werkstoff, Zusammensetzung von Elementen, Verfahren, Prozeßschritt oder -schritte an die Aufgabe, Gedanken und Umfang der Erfindung anzupassen. Alle diese Abänderungen sollen sich innerhalb des Umfanges der diesem Dokument beigefügten Ansprüche befinden. Insbesondere wird verstanden werden, dass obwohl die in diesem Dokument offenbarten Verfahren unter Bezugnahme auf bestimmte Vorgänge beschrieben wurden, die in einer bestimmten Reihenfolge ausgeführt wurden, dass diese Vorgänge kombiniert, unterteilt oder neugeordnet werden können, um ein gleichwertiges Verfahren auszubilden, ohne von den Lehren der Erfindung abzuweichen. Dementsprechend sind die Reihenfolge und Gruppierung der Vorgänge keine Begrenzungen der Erfindung, außer wenn dies in diesem Dokument spezifisch angegeben ist.

Claims

Zellulosefaser (1, 5, 12, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70), die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist, die Folgendes umfasst: Einem aus einem länglichen Element (2, 6; 39-56) gebildeten Faserkörper, wobei das längliche Element ein Zellulosematerial (3, 7) und ein innerhalb des Zellulosematerials verteilten Temperaturregulierungsmaterial (4, 8, 62, 80, 81) aufweist, wobei das Temperaturregulierungsmaterial (4, 8, 62, 80, 81) ein Phasenveränderungsmaterial umfasst, das eine Übergangstemperatur in einem Bereich von –5°C bis 125°C aufweist.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dass das Zellulosematerial (3, 7) Zellulose und Zelluloseazetat umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangstemperatur des Phasenveränderungswerkstoffes in dem Bereich von 22°C bis 40°C liegt.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff einen Paraffinkohlenwasserstoff mit 16 bis 22 Kohlenstoffatomen umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff ein Polyol umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff einen aus einem Polyethylenglykol, einem Polyethylenoxid, einem Polytetramethylenglykol und einem Polyester umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) weiterhin eine Mehrzahl von Mikrokapseln umfasst, die den Phasenveränderungswerkstoff enthalten.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) im Wesentlichen gleichförmig innerhalb des Zellulosewerkstoffes (3, 7) verteilt ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das längliche Element (2, 6; 39-56) 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes (4, 8, 62, 80, 81) umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkörper aus einer Mehrzahl länglicher Elemente ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl länglicher Elemente das längliche Element (2, 6; 39-56) umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl länglicher Elemente in einer von einer Inselanordnung, einer Kuchenstückanordnung, einer Kern-Mantelanordnung, einer Seite-an-Seite-Anordnung und einer Streifenanordnung angeordnet ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkörper zwischen 0,1 und 100 Denier beträgt.
Zellulosefaser, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist, die Folgendes umfasst: Ein erstes längliches Element (2, 6; 39-56), wobei das erste längliche Element (2, 6; 39-56) einen ersten Zellulosewerkstoff (3, 7) und einen innerhalb des ersten Zellulosewerkstoffes (3, 7) verteilten Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) aufweist, wobei der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) einen Phasenveränderungswerkstoff umfasst, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 0°C bis 50°C aufweist; und ein mit dem ersten länglichen Element (2, 6; 39-56) verbundenes zweites längliches Element (2, 6; 39-56), wobei das zweite längliche Element (2, 6; 39-56) einen zweiten Zellulosewerkstoff (3, 7) umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dass mindestens einer von dem ersten Zellulosewerkstoff (3, 7) und dem zweiten Zellulosewerkstoff (3, 7) Zellulose umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass dass mindestens einer von dem ersten Zellulosewerkstoff (3, 7) und dem zweiten Zellulosewerkstoff (3, 7) Zelluloseazetat umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangstemperatur des Phasenveränderungswerkstoffes in dem Bereich von 22°C bis 40°C liegt.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff einen Paraffinkohlenwasserstoff mit 13 bis 28 Kohlenstoffatomen umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff ein Feststoff/fester Phasenveränderungswerkstoff ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff ein Polymerphasenveränderungswerkstoff ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) weiterhin eine Mehrzahl von Mikrokapseln umfasst, die den Phasenveränderungswerkstoff enthalten.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste längliche Element (2, 6; 39-56) 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes (4, 8, 62, 80, 81) umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) ein erster Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) ist, wobei der Phasenveränderungswerkstoff ein erster Phasenveränderungswerkstoff ist, wobei das zweite längliche Element (2, 6; 39-56) weiterhin einen innerhalb des zweiten Zellulosewerkstoffes (3, 7) verteilten zweiten Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) umfasst, wobei der zweite Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) einen zweiten Phasenveränderungswerkstoff umfasst, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 0°C bis 50°C aufweist.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das erste längliche Element (2, 6; 39-56) innerhalb, und von dem zweiten länglichen Element (2, 6; 39-56) umgeben positioniert ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich das erste längliche Element (2, 6; 39-56) im Wesentlichen über eine Länge der Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) erstreckt, und dass das zweite längliche Element (2, 6; 39-56) das erste längliche Element (2, 6; 39-56) umgibt und ein Äußeres der Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) ausbildet.
Zellulosefaser, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist, die Folgendes umfasst: Ein Kernelement (57; 63), wobei das Kernelement (57; 63) einen Phasenveränderungswerkstoff umfasst, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist; und ein Mantelelement (58; 64), welches das Kernelement (57; 63) umgibt und ein Äußeres der Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) ausbildet, wobei das Mantelelement (58; 64) einen Mantelzellulosewerkstoff umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangstemperatur des Phasenveränderungswerkstoffes in dem Bereich von 22°C bis 40°C liegt.
Zellulosefaser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff ein Polymerphasenveränderungswerkstoff ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff einen aus einem Polyethylenglykol, einem Polyethylenoxid, einem Polytetramethylenglykol und einem Polyester umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (57; 63) weiterhin einen Kernzellulosewerkstoff umfasst, und der Phasenveränderungswerkstoff innerhalb des Kernzellulosewerkstoffes verteilt ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernzellulosewerkstoff aus einer Mischung des Kernzellulosewerkstoffes und des Phasenveränderungswerkstoffes ausgebildet ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer aus dem Kernzellulosewerkstoff und dem Mantelzellulosewerkstoff Zellulose umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer aus dem Kernzellulosewerkstoff und dem Mantelzellulosewerkstoff Zelluloseazetat umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Kernzellulosewerkstoff und der Mantelzellulosewerkstoff unterschiedlich sind.
Zellulosefaser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (57; 63) weiterhin eine Einschließungsstruktur umfasst, und die Einschließungsstruktur innerhalb des Kernzellulosewerkstoffes verteilt ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Einschließungsstruktur eine Mehrzahl von Mikrokapseln mit Durchmessern in dem Bereich von 0,5 bis 3 Mikron umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (57; 63) 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% des Phasenveränderungswerkstoffes umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (57; 63) konzentrisch innerhalb des Mantelelementes (58; 64) positioniert ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Kernelement (57; 63) exzentrisch innerhalb des Mantelelementes (58; 64) positioniert ist.
Zellulosefaser, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist, die Folgendes umfasst: Eine Mehrzahl von Inselelementen (72, 73, 74, 75), wobei mindestens ein Inselelement (72, 73, 74, 75) der Mehrzahl von Inselelementen (72, 73, 74, 75) einen Phasenveränderungswerkstoff umfasst, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist; und ein Seeelementen (71), welches jedes aus der Mehrzahl von Inselelementen (72, 73, 74, 75) umgibt und ein Äußeres der Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) ausbildet, wobei das Seeelement (71) einen Seezellulosewerkstoff (82) umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangstemperatur des Phasenveränderungswerkstoffes in dem Bereich von 22°C bis 40°C liegt.
Zellulosefaser nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangstemperatur des Phasenveränderungswerkstoffes in dem Bereich von 22°C bis 28°C liegt.
Zellulosefaser nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff ein Polymerphasenveränderungswerkstoff mit einer Schmelztemperatur in dem Bereich von 22°C bis 40°C ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Inselelement (72, 73, 74, 75) weiterhin einen Inselzellulosewerkstoff (76, 77, 78, 79) umfasst, und der Phasenveränderungswerkstoff innerhalb des Inselzellulosewerkstoffes (76, 77, 78, 79) verteilt ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Inselelement (72, 73, 74, 75) aus einer Mischung des Inselzellulosewerkstoffes (76, 77, 78, 79) und des Phasenveränderungswerkstoffes ausgebildet ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer aus dem Inselzellulosewerkstoff (76, 77, 78, 79) und dem Seezellulosewerkstoff (82) Zellulose umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer aus dem Inselzellulosewerkstoff (76, 77, 78, 79) und dem Seezellulosewerkstoff (82) Zelluloseazetat umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass der Inselzellulosewerkstoff (76, 77, 78, 79) und der Seezellulosewerkstoff (82) unterschiedlich sind.
Zellulosefaser nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Inselelement (72, 73, 74, 75) weiterhin eine Mehrzahl von Mikrokapseln umfasst, die den Phasenveränderungswerkstoff enthalten, und die Mehrzahl von Mikrokapseln innerhalb des Inselzellulosewerkstoffes (76, 77, 78, 79) verteilt ist.
Zellulosefaser nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Inselelement (72, 73, 74, 75) 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% des Phasenveränderungswerkstoffes umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Inselelement (72, 73, 74, 75) 15 Gewichts-% bis 25 Gewichts-% des Phasenveränderungswerkstoffes umfasst.
Zellulosefaser nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff ein Inselphasenveränderungswerkstoff ist, wobei das Seeelement (71) weiterhin einen innerhalb des Seezellulosewerkstoffes (82) verteilten Seephasenveränderungswerkstoff umfasst, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist.
Zellulosefaser nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, dass der Inselphasenveränderungswerkstoff und der Seephasenveränderungswerkstoff unterschiedlich sind.
Zellulosefaser nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass sich jedes von der Mehrzahl der Inselelemente (72, 73, 74, 75) im Wesentlichen über eine Länge der Zellulosefaser erstreckt.
Gewebe, welches Folgendes umfasst: Eine Mehrzahl von miteinander gemischten Zellulosefasern wobei die Mehrzahl von Zellulosefasern eine Zellulosefaser umfasst, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist, die Folgendes umfasst: Einen aus einem länglichen Element (2, 6; 39-56) ausgebildeten Faserkörper, wobei das längliche Element (2, 6; 39-56) einen Zellulosewerkstoff (3,7) und einen innerhalb des Zellulosewerkstoffes (3, 7) verteilten Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) umfasst, wobei der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) einen Phasenver änderungswerkstoff umfasst, der eine Übergangstemperatur in dem Bereich von 15°C bis 45°C aufweist.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass dass der Zellulosewerkstoff (3, 7) einen aus Zellulose und Zelluloseazetat umfasst.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangstemperatur des Phasenveränderungswerkstoffes in dem Bereich von 22°C bis 40°C liegt.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenveränderungswerkstoff einen aus einem Paraffinkohlenwasserstoff, einem Polyol, einem Polyethylenglykol, einem Polyethylenoxid, einem Polytetramethylenglykol und einem Polyester umfasst.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) weiterhin eine Mehrzahl von Mikrokapseln umfasst, die den Phasenveränderungswerkstoff enthalten.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) im Wesentlichen gleichförmig innerhalb des Zellulosewerkstoffes (3, 7) verteilt ist.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass das längliche Element (2, 6; 39-56) 10 Gewichts-% bis 30 Gewichts-% des Temperaturregulierungswerkstoffes (4, 8, 62, 80, 81) umfasst.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass der Faserkörper aus einer Mehrzahl länglicher Elemente ausgebildet ist, wobei die Mehrzahl länglicher Elemente das längliche Element (2, 6; 39-56) umfasst.
Gewebe nach Anspruch 61, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl länglicher Elemente in einer von einer Insel-im-Meer-Anordnung, einer Kuchenstückanordnung, einer Kern-Mantelanordnung, einer Seite-an-Seite-Anordnung und einer Streifenanordnung angeordnet ist.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) eine erste Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) ist, der Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) ein erster Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) ist, und die Mehrzahl der Zellulosefasern (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) eine zweite Zellulosefaser (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) umfasst, die erweiterte umkehrbare thermische Eigenschaften aufweist und einen zweiten Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) umfasst.
Gewebe nach Anspruch 63, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) und der zweite Temperaturregulierungswerkstoff (4, 8, 62, 80, 81) unterschiedlich sind.
Gewebe nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Zellulosefasern (1, 5, 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 34, 59, 60, 70) durch eines von einem Webverfahren, einem Vliesstoffverfahren und einem Strickverfahren miteinander gemischt wird.