CN118265472A - 具有三维主动芯吸和蒸发的非织造材料 - Google Patents
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Abstract
一种具有一个以上的任选的可渗透饰面层和纤维吸收材料的主体的材料。主体可以包括纤维膨松非织造材料。纤维吸收材料适于置于与具有或产生水分的表面相邻。纤维膨松非织造材料的至少一部分纤维可以具有相对于具有或产生水分的表面大致竖直的取向。大致竖直取向可以具有形成约45度至约135度的角度的大致可见的趋向。该材料能够吸收和/或转移水分、可渗透、有回弹性或其组合。
Description
优先权的要求
本申请要求2021年11月1日提交的美国临时申请第63/274,191号和2022年1月26日提交的美国临时申请第63/303,247号的权益,其内容在此对于所有目的以其整体全部通过引用而并入。
技术领域
本教导一般涉及用于提供缓冲、舒适和/或吸湿排汗和吸收的材料,更具体地,涉及提供三维引导的芯吸和蒸发的材料。
背景技术
工业正在寻找新的方法来提供具有耐湿性、透气性、缓冲性或吸湿性,同时仍然具有柔韧性和物理强度的材料。重要的是,该材料适用于各种应用,并使得易于制造和安装。吸湿排汗和/或缓冲的材料具有广泛的应用。在可穿戴物品中,重要的是,从穿戴者的身体中带走水分以保持穿戴者凉爽和/或干燥。在防护装备中,重要的是,材料提供足够的缓冲,例如在护膝、护肘、护胫、护肩、头盔衬垫、和其它头盔等中,同时还能芯吸走水分和/或抗霉菌或霉变。重要的是,减少材料的气味或对穿戴者的健康风险。
在消费品例如可穿戴物品,如背包、衣服或防护装备中,所用材料需要满足耐湿性、舒适性和结构要求或标准。这些标准可能在每个行业之间有很大的不同,因此需要一种高度可调的材料以满足所有的要求。例如,服装行业可能需要当接触使用者皮肤时感觉柔软的吸湿排汗材料。由于整个行业越来越多要求的标准,所用的材料需要耐用且有适应能力,而仍不对消费者强加增加的成本。此外,希望某些物品,例如衣服或防护装备,如护膝、背心、鞋类和头盔衬里,是可洗的,而不会失去它们的有效性、不会失去形状、不会失去某些性质、不会失去某些性能属性或其组合。希望某些物品能够经历一定数量的洗涤循环,而不会失去超出预定范围的任何这些特性。
用于提供耐湿性或吸湿性的典型材料包括闭孔泡沫、开孔泡沫、交叉搭接毛毡或具有横向纤维取向的材料。然而,虽然这些材料可以吸收水分,但是它们通常具有差的透气性和/或高的扭曲性,导致吸收的水分残留在材料中,促进真菌或细菌的生长并产生气味。这些材料对穿戴者来说会是重的和热的,从而导致和积累更多的汗水。此外,在对材料需要提高应力的应用中,这些材料倾向于具有差的弹性。例如,服装材料通常单独使用尼龙或聚酯来提供排汗材料。运动垫和其它可穿戴物品如背包通常包括泡沫,如聚氨酯泡沫。基于对流体(例如,空气、水、汗水、蒸气)缺乏渗透性,可穿戴材料通常被判断为不舒适。这些材料通常提供差的弹性或透气性,使其对于穿着该服装的使用者不舒适。这些材料通常由于水分、和霉菌等的积聚,而难以清洁并且甚至可能随着时间的推移而增加重量。此外,聚氨酯泡沫是典型的热固性材料,在循环压缩下倾向于更脆。因此,泡沫最终可能会断裂和破裂。
耐湿但还从希望的表面带走水分的材料会是有吸引力的。易于制造;快干;结构弹性;气味驱除;抗细菌、真菌、霉和/或霉菌;或其组合的材料也会是有吸引力的。因此,仍然需要吸湿和/或吸湿排汗的材料。还需要抗菌、防霉菌、柔韧、透气、或其组合的材料。需要在提供吸湿和芯吸性质的同时提供缓冲的产品。需要透气的材料。需要在承受重复或循环使用的压力的同时为使用者提供增加的舒适性和/或缓冲的材料。
发明内容
通过本文描述的改进的装置和方法,本教导满足一个以上的上述需求。本教导包括可提供缓冲、舒适、清洁能力、或其组合的材料。本教导包括提供透气性;能量吸收;结构弹性;舒适的产品感觉;吸湿排汗;气味控制、减少或抑制;对佩戴者的冷却效果;对佩戴者的绝缘效果;快干性质;可清洁性和/或可洗涤性;耐久性;形成三维形状的能力;压力分布;或其组合的材料。本教导可以在提供渗透结构以提供经由材料的空气流动和流体输送与使得材料能够承受其将要经受的预期载荷的足够的机械完整性之间提供平衡。本文描述的本教导或材料可用作泡沫、例如聚氨酯泡沫的替代物。本教导或材料可用于使用聚氨酯泡沫的任何应用中。例如,本材料可用于传统上使用聚氨酯泡沫的可穿戴物品中。
本教导涉及具有纤维吸收材料主体的物品,该主体具有以下段落中以任意组合描述的任何以下特征。纤维吸收材料的主体可以包括非织造材料。纤维吸收材料的主体可以包括纤维膨松的非织造材料。纤维吸收材料的主体可以是纤维膨松的非织造材料。
纤维吸收材料的主体的至少一部分纤维可以具有相对于具有或产生水分的表面的大致竖直的取向。具有大致竖直取向的纤维可以具有通常可见的趋向(例如,肉眼所见的,纤维染色或不染色),相对于具有或产生水分的表面、相对于适于接触穿戴者或使用者的表面、或者两者,形成约45度以上、约60度以上或约120度以上的角度。具有大致竖直取向的纤维可以具有通常可见的趋向,相对于具有或产生水分的表面,相对于适于接触穿戴者或使用者的表面,或者两者,形成约135度以下、约120度以下或约105度以下的角度。角度可以测量到材料厚度的约30%以下,或者测量到材料厚度的约25%以下。当从横向观察纤维膨松非织造材料时(或当在机器方向观察材料的横截面时),可以测量该角度。在任何压缩操作之前,纤维可以具有大致竖直的取向。
膨松非织造材料可经历一次或多次梳理操作。膨松非织造材料可经历一次或多次搭接操作。膨松非织造材料可以是梳理和搭接的材料。膨松非织造材料可以是竖直搭接的材料。膨松非织造材料可以是旋转搭接材料。旋转搭接可以产生竖直搭接的结构。膨松非织造材料可以是气流成网材料。纤维吸收材料可以适于位于具有或产生水分的表面附近。膨松非织造材料的纤维可以在非压缩状态下与具有或产生水分的表面大致垂直地取向。具有或产生水分的表面可以是由水分浸湿和/或饱和的身体的皮肤和/或毛发或服装。纤维吸收材料可以具有增加纤维吸收材料的表面积或开放表面的延伸部分。延伸部分可以为纤维吸收材料提供增强的蒸发。
纤维吸收材料可以适于位于具有或产生水分的表面和另一表面(这里也称为相对表面)之间。另一表面可以是可穿戴物品的一部分。另一表面可以是可穿戴物品的刚性外壳。延伸部分可以延伸到超过具有或产生水分的表面。延伸部分可以延伸超过相对的表面。延伸部分可以延伸超过具有或产生水分的表面和相对表面二者。延伸部分可以仅延伸超过具有或产生水分的表面和相对表面中的一个。
纤维吸收材料可以包括一种以上的饰面材料。饰面材料可以是可渗透材料。饰面材料可以是对流体(例如,空气、蒸气或液体,例如水或汗)可渗透。饰面材料可以是吸湿排汗材料。饰面材料可以是亲水性的。饰面材料可以是疏水性的。纤维吸收材料可以包括一种以上的吸湿排汗材料。吸湿排汗材料可适于接触具有或产生水分的表面。膨松非织造材料可以与吸湿排汗材料大致平面接触。膨松非织造材料可以夹在两个吸湿排汗材料之间。
纤维吸收材料可以在大致竖直的方向上(例如,大致横向于具有或产生水分的表面)从具有或产生水分的表面芯吸走水分。纤维吸收材料可以在横向方向(例如,大致平行于具有或产生水分的表面)上吸湿。横向芯吸可以朝向延伸部分芯吸水分。由纤维吸收材料吸收的水分的蒸发可以在多个方向或从多个方向发生。三维主动芯吸和蒸发可以发生在延伸部分。流体,例如空气或蒸气,可以从材料的表面转移,使得物品在具有或产生水分的表面对于触摸是干燥的。即使纤维吸收材料的整体尚未完全干燥,表面对于触摸也可能是干燥的。
空气可以在材料内交换。通过在施加负载或压缩材料时从纤维吸收材料中排出流体,可以在纤维吸收材料内交换流体,例如空气或蒸气。当材料恢复到其无应力或非压缩状态时,可以吸入新的流体。这会创建泵送效应。
纤维吸收材料可适于与可穿戴物品一起使用。纤维吸收材料可适于与捆到和/或围绕身体一部分的物品、例如背包或背心(例如弹道背心)一起使用。纤维吸收材料可用于背包的背部接触部分、侧板、带子、腰部保护带、或其任意组合。纤维吸收材料可以位于背包的背部接触部分,并且延伸部分可以延伸到背包的侧板。纤维吸收材料可以与运动垫,例如肩垫、护胫、关节垫或防护罩等一起使用。纤维吸收材料可以与头盔或头饰物品一起使用。纤维吸收材料可以穿戴在头的至少一部分上或周围。延伸部分可以在限定开口的边缘延伸到头盔的开口中。纤维吸收材料可用于鞋类,例如鞋或靴子。纤维吸收材料可以缠绕物品的一部分。例如,纤维吸收材料可以缠绕物品的边缘,例如头盔的边缘。纤维吸收材料可以例如缠绕在鞋类物品的顶部边缘或圈口。纤维吸收材料可以用作带子或背带的衬垫,例如用于行李、斜挎包或肩包带子的衬垫,或者用于背带的衬垫,例如安全带或汽车座椅的衬垫。纤维吸收材料可用作其它可穿戴服装的一部分。
附图说明
图1是使用本教导的材料的示例性吸收和蒸发过程的图示。
图2、图3和图4示出根据本教导的材料的示例性延伸部分。
图5是根据本教导的示例性材料的侧视图。
图6是根据本教导的具有大致竖直取向的纤维的示例性材料的照片。
图7是具有大致水平取向的纤维的材料的实例。
图8是根据本教导的具有与大致竖直取向一致的成角度取向的纤维的示例性材料的照片。
图9是根据本教导的具有与大致竖直取向一致的成角度取向的纤维的示例性材料的照片。
图10是使用根据本教导的材料的示例性物品,示为背包。
图11是使用根据本教导的材料的示例性物品,示为头盔。
图12是示例性头盔的一部分的顶视图。
图13、图14和图15是具有根据本教导的材料的配置的图12的示例性头盔的局部剖视图。
图16是包括根据本教导的材料的示例性头盔。
图17是与本教导的材料一起使用的缠绕在物品的边缘的示例性物品。
图18是使用根据本教导的材料的示出为鞋类物品的示例性物品。
图19是使用根据本教导的材料的示出为鞋类物品的示例性物品。
图20A和图20B示出使用根据本教导的材料的示出为服装的示例性物品。
图21是示出使用ASTM D737测试的样品的透气性的图。
图22是示出测试样品的吸湿排汗吸收的图。
图23是示出测试样品的水分蒸发与时间的关系的图,其中水被吸收到制品的底部。
图24是示出从4英寸×4英寸样品的表面蒸发的水相对于时间的图。
图25是示出使用ASTM D3574测试C测试的样品的压缩负荷变形的图。
具体实施方式
这里呈现的说明和图示旨在使其它本领域技术人员熟悉教导、其原理及其实际应用。本领域技术人员可以以其多种形式适应和应用本教导,这可能最适合于特定用途的要求。因此,所阐述的本教导的具体实施方案并不旨在详尽或限制本教导。因此,本教导的范围不应参照本文中的描述来确定,而应参照所附权利要求以及这些权利要求有权享有的等同的全部范围来确定。所有文章和参考文献的公开内容,包括专利申请和出版物,出于所有目的通过引用以其整体并入。从以下权利要求中收集到的其它组合也是可行的,这些权利要求也通过引用以其整体结合到本书面描述中。
旨在透气、芯吸非织造材料的美国公开号2020/0315273和旨在头带或头饰衬垫的国际申请号PCT/US2021/043133的公开,出于所有目的通过引用以其整体引入于此。
本教导涉及一种纤维吸收材料,其从表面芯吸和/或吸收水分。本文定义的水分可以包括液体形式的流体(例如,水、汗液)、蒸气(例如,水蒸气)、气体形式(例如,空气)、或其组合。纤维吸收材料可以具有延伸超过具有或产生水分的表面、另一表面或两者的延伸部分。延伸部分可以提供暴露于气流的纤维吸收材料的增加的表面积。增加的表面积可以促进或增加纤维吸收材料内水分的蒸发(例如,与没有延伸部分的纤维吸收材料相比,与聚氨酯泡沫相比,或与两者相比)。
本文所述的纤维吸收材料在期望吸湿和/或芯吸;水分蒸发;缓冲;冷却;绝缘;等;或者它们的组合的情况下是有用的。纤维吸收材料可用于可穿戴物品。纤维吸收材料可以集成为可穿戴物品。纤维吸收材料可以与可穿戴物品分离。纤维吸收材料可以接收在可穿戴物品的一部分内(例如,作为插入物)。纤维吸收材料可以是可穿戴物品本身。纤维吸收材料可以紧固至可穿戴物品。纤维吸收材料可以可移除地附着至可穿戴物品(例如,介由钩环扣、弹簧搭扣、或夹子等)。纤维吸收材料可以永久性或半永久性地附着至可穿戴物品。半永久性附着可能意味着在不破坏附着的情况下不能将其移除(例如,将纤维吸收材料缝合至可穿戴物品)。
纤维吸收材料可以与可穿戴配件,例如背包、斜挎包、斜背包、腰包、肩背书包、手提包、肩包、运动包(例如,用于携带运动器材的包)、用于特定活动的包(例如,相机包、用于携带乐器的包、或用于参加特定活动的装备的包、用于旅行的包)、或跑步带等一起使用,其中例如配件的至少一部分例如在背部、肩部、腰部、胸部或其组合处接触佩戴者。纤维吸收材料可以单独或与其它衬垫材料组合用作包的带子(例如肩带)的衬垫。纤维吸收材料可以集成为带。纤维吸收材料可以附着至带(例如,介由紧固件,介由一个以上的开口来接收带,介由缠绕带并将纤维吸收材料的一部分紧固至另一部分)。
纤维吸收材料可用于接触使用者的安全部件或配件。例如,纤维吸收材料可以是安全带,例如用于体育运动(例如,攀岩、悬挂式滑翔、高空跳伞、赛马、或水上运动等)的安全带、用于儿童或弱势群体的安全带、或用于动物的安全带等的一部分。纤维吸收材料可用于保险带或座位安全带。纤维吸收材料可用于汽车座椅内或作为汽车座椅的配件(例如,作为座椅区域中的衬垫、作为靠背区域中的衬垫、作为头枕区域中的衬垫、作为使用者颈部或附近的带子处的衬垫、作为使用者两腿之间的搭扣处或附近的衬垫,或其组合)。
纤维吸收材料可用于为穿戴者提供衬垫和/或保护的可穿戴物品。例如,纤维吸收材料可以是防护装备,例如头套、头盔、运动垫(例如,足球、曲棍球、曲棍球的肩垫;护胫;护肘;护膝;护腕)、摩托车背部保护件、自行车背部和/或胸部保护件、或防护背心(例如,马术背心)等的一部分。纤维吸收材料可用于防弹衣内。防弹衣可以包括背心,例如弹道或防弹背心。例如,纤维吸收材料可以是弹道背心的吸收板的一部分。纤维吸收材料可用作与具有刚性外壳材料的防护装备一起使用的衬垫材料。纤维吸收材料可以是用于防护装备或可穿戴物品或配件的插入物。纤维吸收材料可以集成到防护装备或可穿戴物品或配件中。例如,纤维吸收材料可以形成传统上衬垫所在的背包的一部分。纤维吸收材料可以固定至防护装备或可穿戴物品或配件的另一部分(例如,直接或间接固定至例如头盔的刚性外壳,或用于关节或骨骼例如肩膀、肘部、膝盖、胫骨或手腕的衬垫)。
纤维吸收材料可用于可穿戴物品,例如衬衫、夹克、裤子、坎肩、内衣、裤子、紧身衣、或短裤等。纤维吸收材料可以选择性地位于水分聚集的区域、需要冷却的区域、需要缓冲的区域、或它们的组合中。例如,衬衫可以包括附着在其中或插入其中的纤维吸收材料。纤维材料通常可以位于背包将位于佩戴者身上的位置,包括背部,肩带将位于的位置、腰带将位于的位置、或其组合。其它服装可以包括自行车短裤,其中纤维吸收材料例如位于短裤的座位处或其附近。
纤维吸收材料可用作鞋类物品的一部分。纤维吸收材料可以位于鞋类的内底处、鞋类的外底处、至少部分包围脚的任何部分处、至少部分包围脚跟的任何部分处、至少部分包围脚踝的任何部分处、或其任意组合。纤维吸收材料可以位于鞋类制品的鞋舌处或鞋舌中。纤维吸收材料可以起到吸收足部的汗的作用。纤维吸收材料可以调节鞋类物品内的温度。纤维吸收材料可以起到将热量或蒸气从鞋类物品中排出的作用。
纤维吸收材料可以提供以下益处,例如压缩回弹性和抗穿刺性、保护(例如,通过提供缓冲)、透气性、衬垫、减压、压力分布、水分转移(例如,水分从使用者表面移动通过该材料)、气味抑制、冷却效果、绝缘效果、或其组合。该材料可以成形为适合其将被穿戴或使用的区域。纤维吸收材料也可以是柔软手感、轻量、可洗、可重复使用、或其组合。例如,该材料可以提供冷却、绝缘、汗液管理和包括纤维吸收材料的物品的改进的舒适贴合的平衡。纤维吸收材料可以为穿戴者提供增强的压力分布或压力释放。
本文所述的纤维吸收材料可以为穿戴者提供改善的舒适性。该材料可以在物品和穿戴者之间的某些接触点处提供缓冲、芯吸或两者。该材料可以在物品可能覆盖的任何地方(例如,穿戴者的背部、胸部、肩部、关节、腰部、头部、足部、特定骨骼)提供缓冲、芯吸或两者。与传统的缓冲材料如聚氨酯泡沫材料相比,柔软的缓冲和回弹性质改善材料的舒适性和耐久性。回弹性可以是指当力在预定时间量内(例如,60秒以下、30秒以下、10秒以下、5秒以下)被移除时,物品或其一层或多层返回到其原始未压缩状态。在正常使用条件下,聚氨酯泡沫材料倾向于随着时间而分解,特别是当暴露在汗水或外部条件下的水分中时,并且必须经常更换。本文描述的材料比聚氨酯泡沫产品更耐用,从而节省了替换泡沫插入物或替换物品的成本和时间。聚氨酯泡沫还是在亲水条件下分解更快的热固性材料。清洗这种材料或将该材料暴露在水分中会加速分解。本文所述的材料可允许用于可清洗和/或可重复使用的产品。本文所述的材料可提供超过传统缓冲材料如聚氨酯泡沫的使用寿命。
纤维吸收材料可以具有能够位于或安装在特定物品,例如可穿戴物品(例如,防护物品,如运动垫或弹道背心,或者可穿戴配件,例如背包)内的形状。成形可以通过弯曲、切割(例如,模切)、热成形、挠曲(例如,在局部挠曲性或完全挠曲性的纤维吸收材料的区域)等或其组合来发生。纤维吸收材料可以整合至物品的结构。纤维吸收材料可以可附着至物品。纤维吸收材料可以是可移除的附着的(例如,介由钩环扣、夹子、弹簧搭扣、拉链、或从用于接收插入物的口袋中可移除,等等)。纤维吸收材料可以位于物品内,而不需要额外的紧固。例如,纤维吸收材料可以位于用于接收插入物的指定口袋或区域内。纤维吸收材料可以介由粘合剂、缝纫或其它附着方法来固定。
纤维吸收材料的总厚度可以取决于纤维吸收材料与物品的预期用途或位置。总厚度可以取决于纤维吸收材料的层数或部分。某些区域的厚度可能比其它区域大。例如,纤维吸收材料的延伸部分可以具有不同于纤维吸收材料的主体部分的厚度。主体部分可以是位于具有或产生水分的表面和另一表面(例如纤维吸收材料是其一部分的物品的表面)之间的部分。主体部分可以是纤维部分。某些区域可以具有轮廓形状和/或地形,以大致匹配纤维吸收材料所处于的佩戴者身体的轮廓。厚度可能因某些加工技术而异,例如在某些区域应用的压缩。厚度可以由于纤维吸收材料内部和/或穿过纤维吸收材料的气流通道(例如,介由局部压缩、缝合、或模制等形成的)的存在而变化。当接近纤维吸收材料的边缘时,特别是如果边缘通过热和/或压缩技术而密封,厚度可以减小。厚度可能会因某些区域存在或缺乏某些层而有所不同,而其它区域则不然。厚度减小的特定层或区域的缺乏可以提供材料的挠曲性(例如,允许在物品内适当配合;允许材料的折叠或弯曲)、材料的减少(例如,通过仅在需要的地方放置缓冲元件)、增加的舒适性(例如,通过仅在需要的地方或最有可能产生汗或水分的地方放置缓冲元件)、或其组合。
纤维吸收材料可以包括一个以上的纤维部分。纤维吸收材料可以包括一个以上的非织造部分或非织造材料。纤维吸收材料的至少一部分的纤维可以以大致竖直的取向来布置(例如,在厚度方向上竖直的)。当处于非压缩和/或无应力状态时和/或在经历压缩、密封、局部压缩、或缝合等之前,纤维可以处于大致竖直的取向。
一个以上的纤维部分可以具有高膨松度或厚度,至少部分是由于纤维的取向和/或在纤维部分的厚度方向上(例如,在经历任何压缩操作之前,大致横向于层的纵轴取向的)的环之间或材料的上表面和下表面之间的段的取向和/或形成纤维部分的方法。纤维部分可以表现出良好的回弹性和/或抗压性。纤维部分可以抵抗穿刺。由于如但不限于独特的纤维、表面、对三维结构的物理修饰(例如,介由加工)、纤维的取向、从一个环到相对的环(或其部分)的环或搭接的取向、纤维处理(例如,亲水涂布或纤维处理)、或其组合等因素,纤维部分相对于传统材料可以表现出良好的水分转移和/或吸收特性。
纤维部分(例如,梳理和搭接的纤维部分)的重量可以为约100g/m2以上、约200g/m2以上、约300g/m2以上、或约400g/m2以上。纤维部分的重量可以为约2000g/m2以下、约1500g/m2以下、约1200g/m2以下、约1000g/m2以下、约750g/m2以下、或约600g/m2以下。
可以基于应用来选择重量。例如,某些可穿戴材料,例如胸罩罩杯,其重量可以为约150g/m2至约250g/m2。衬垫材料,例如护膝或鞍褥,其重量可以为约1000g/m2至约2000g/m2。用于背包的材料(例如,肩带和/或背部接触部分)可以是约500g/m2至约1500g/m2。标准背包可能朝向该范围的较低重量端,而军用背包可能朝向该范围的较高重量端。位于鞋类物品上部内的纤维部分的重量可以为约200g/m2至约500g/m2。在另一实例中,位于内垫处的纤维部分的重量可以为约600g/m2至约1200g/m2。这些范围是示例性的,并不旨在作为限制。
纤维部分可以基于期望的性质来调节。可以调整纤维部分以提供期望的重量、厚度、耐压缩性或其它物理属性。可以调整纤维部分以提供期望的水分吸收或水分转移速率。可以调整纤维部分以提供期望的干燥速率。纤维部分可以由非织造纤维形成。纤维部分可以是非织造结构。纤维部分可以是膨松材料。纤维部分可以是可热成形的,使得层可以被模制或以其它方式制造成期望的形状,以满足一个以上的应用要求。纤维部分可以被模切或以其它方式成形以适合所需的应用或物品。
纤维部分可以使用非织造加工形成非织造网,该非织造加工包括例如共混纤维、梳理、搭接、气流铺设、机械成形、或其组合。通过一个以上的这些加工,纤维或纤维的一部分可以以期望的取向排列。通过这些加工中的一个以上,纤维或一部分纤维可以在大致竖直的方向或接近竖直的方向上(例如,在大致垂直于纤维层的纵轴的方向上)取向。
本文中使用的纤维取向或纤维方向可以指单根纤维的测量值、纤维平均方向的测量值(例如,放大照片中的可见趋向)、或两者。纤维的方向可以通过材料的整个厚度来确定。纤维的方向可以仅通过材料厚度的一部分来确定。
纤维的方向可以通过观察样品特定部分中纤维的一般趋向来确定。例如,可以通过观察纤维在材料表面(例如,适于面对使用者或穿戴者的表面,适于面对具有或产生水分的表面,或两者)和材料厚度的约30%以下之间的总体趋向来确定纤维的方向。例如,在以10倍以下、约5倍以下或约3倍以下的放大倍数观察样品时,在横向(或机器方向的横截面)观看来观察材料(例如,用肉眼),可以在表面和材料厚度的约25%之间观察纤维的一般趋向。在更具体的实例中,可以在3倍放大倍数下观察厚度为20mm的纤维吸收材料。可以使用软件或量角器测量接近表面的纤维的一般趋向。可以测量表面与从表面进入厚度约5mm之间的角度。
纤维的取向或环之间的部分片段的取向,或在厚度方向上一个表面和相对表面之间的部分片段的取向,可以在适于接触使用者的表面处或附近考虑。纤维或纤维的一部分可以相对于纤维层的纵轴、相对于适于接触具有或产生水分的表面的表面、或两者,以约30度以上、45度以上、约60度以上或约75度以上的角度布置。纤维或纤维的一部分可以以大约150度以下、大约135度以下、大约120度以下、或者大约105度以下的角度布置。角度可以在任何压缩步骤或进一步加工步骤(例如,成形步骤、层压、应用饰面材料、对材料表面蒙皮等、或其组合)之前形成,这些步骤或进一步加工步骤可以改变纤维的厚度或取向。该角度可以通过观察表面和从表面进入到厚度中的点或线之间的纤维的总趋向来确定。
用于确定纤维材料内部纤维取向的方法可以包括在纤维材料的图像上叠加网格,从材料厚度的侧面观察材料(例如,观察机器方向的横向或横截面)。网格中的单元格可以单独评价。网格可以包括三行以上和三列以上。网格和/或其单元可以是正方形的。网格和/或其单元可以是非正方形的。可以有相同数量的行和列。可以有不同数量的行和列。例如,可以在图6-图9的照片上叠加网格。网格中的单元格越多,计算的准确性越大。例如,10×10的网格将产生100个单元,其中可以计算可见纤维相对于单元底部、相对于适于接触佩戴者的表面、相对于顶面、相对于底面、相对于材料的纵轴或其组合的平均趋向的角度。单元格中纤维的大致竖直取向可以是大约45度和大约135度之间、大约60度和大约120度之间、大约75度和大约105度之间的角度。
在任何压缩操作之前,在大致竖直方向上纤维部分的纤维百分比、或具有可见纤维平均趋向的计算角度的单元格百分比可以是约50%以上、约60%以上、约70%以上、或约75%以上。在任何压缩操作之前,在大致竖直方向上纤维的百分比或具有纤维部分的可见纤维的平均趋向的计算角度的单元格百分比可以是约100%以下、约95%以下、约90%以下、或约85%以下。例如,在任何压缩操作之前,在大致竖直方向上纤维百分比或具有可见纤维的平均趋向的计算角度的单元格百分比可以是约75%至约85%(例如,约80%)。
可见的纤维或可见的趋向可以用肉眼来确定。材料(或其图像)可以在放大倍数(例如,大约10倍放大倍数以下、大约5倍放大倍数以下、或者大约3倍放大倍数以下)下观看。然后可以用肉眼观察放大的图像。
当在其厚度观察纤维材料(例如,观察机器方向的横向或横截面)时,可以存在其中纤维部分的一个表面和相对表面之间的纤维或片段的趋向改变方向的一个以上的拐点。尽管方向变化,但可能的是仍然可以认为纤维是大致竖直的。例如,可见趋向纤维的角度可以是大约60度,直到到达拐点。方向可以在拐点改变,此时新的可见趋向相对于材料的纵轴的角度为约120度。60度和120度都可以被认为是竖直的,其中纤维的大致竖直取向包括约45度和约135度之间或约60度和约120度之间的角度。
在具有多个拐点的材料中,如果通过网格方法确定取向,以确定纤维或纤维的趋向是否大致是竖直的,则会需要更小和/以上的单元来更容易地观察、确定和/或计算单元格内纤维的趋向或平均方向。
纤维的取向可以在适于接触穿戴者或水分源的表面处或附近进行评价。可以计算纤维、搭接、或环等接近表面的平均角度。平均接近角或入射角可以在厚度的一半和表面之间(例如,在厚度的大约50%内部)以下、在厚度的大约30%以下的以内、在厚度的大约25%以下的以内、在厚度的大约15%以下的以内测量。例如,可以通过观察纤维和/或在表面和远离表面10mm以下之间的纤维可见趋向进入材料厚度约7mm以下、约5mm以下或约2mm以下)来测量角度。
如果使用网格进行计算,可以评价最接近适合接触穿戴者或水分源的表面的一行或多行单元格。可以在网格的每个单元格内计算纤维、搭接、或环等接近表面的角度。具有被认为大致竖直的纤维的单元格的百分比可以是大约50%以上、大约60%以上、大约70%以上、大约75%以上、或者大约100%以下。
竖直部分的厚度或平均厚度可以为约0.5mm以上、约1mm以上、或约2mm以上。竖直部分的厚度或平均厚度可以为约20mm以下、约18mm以下、约15mm以下、约10mm以下、约7mm以下、约6mm以下、或约5mm以下。
在纤维部分的环处或附近,或者在纤维接触饰面层的位置,纤维可以大致水平地取向,其中在与水平面在大约±45度以内、大约±30度以内或大约±15度以内测量大致水平,并且其中水平面大致平行于纤维部分的纵轴、大致平行于一个以上的饰面层、大致垂直于厚度方向、或其组合。纤维部分的在大致水平方向上的纤维百分比可以是约5%以上、约10%以上、或约15%以上。纤维部分在大致水平方向上的纤维百分比可以是约30%以下、约27%以下、或约25%以下。例如,在大致水平方向上的纤维百分比可以是大约18%以上至大约22%以下(例如,大约20%)。
通常无规取向的纤维量可以是非水平或非竖直的剩余纤维。纤维可以在经历一个以上的加工步骤之前被无规化。例如,纤维可以在搭接前无规化。
纤维部分中的无规取向纤维的百分比可以是大约0%以上。纤维部分中无规取向纤维的百分比可以是约10%以下、约5%以下、或约2%以下。
可以使用常规加工打开和共混纤维。形成的所得结构可以是膨松的纤维材料。膨松纤维材料可被设计制造为最佳重量、厚度、物理属性、导热性、绝缘性质、吸湿性、或其组合。
一个以上的纤维部分可以至少部分地通过梳理处理而形成。梳理处理可以将成簇的材料分离成单独的纤维。在梳理处理期间,纤维可以彼此以基本平行的取向排列,并且可以使用梳理机来生产纤维网。纤维可以大致沿机器方向延伸或大致平行于机器方向延伸。纤维可以是无规的。
如果需要,梳理过的网状物可以具有允许进一步加工的厚度。梳理过的网状物的厚度可以为约0.5mm以上、约1mm以上、或约2mm以上。梳理过的网状物的厚度可以为约10mm以下、约7mm以下、约5mm以下、或约3mm以下。在进一步加工时,可以改变梳理过的网状物的厚度。例如,进一步的加工,例如搭接,可以减少梳理过的网状物的至少一部分的厚度。进一步的加工可以增加纤维部分的厚度,即使梳理过的网状物的厚度在至少某些区域减少(例如,通过使用梳理过的网状物创建搭接结构)。
梳理过的网状物可以经历搭接处理来生产纤维部分。梳理过的网状物可以是旋转搭接、交叉搭接、竖直搭接、或它们的组合,以形成宽松或膨松的非织造材料。梳理过的网状物可以根据例如“Struto”或“V-Lap”的工艺进行竖直搭接。梳理过的网状物可以旋转搭接。这种构造提供在纤维层厚度方向上具有相对高的结构完整性的网状物,从而使网状物在应用或使用期间碎裂的可能性最小化,和/或提供对层状材料的抗压缩性。梳理和/或搭接处理可以产生通过竖直截面(例如,通过纤维吸收材料的厚度)具有良好的抗压缩性的非织造纤维层,并且能够生产较低质量的纤维层,特别是在不向基质中添加大量纤维的情况下膨松到较高厚度。预期少量的中空共轭纤维(即,小百分比)可以改善膨松能力和回弹性,以改善吸湿性、物理完整性、或两者。这种布置还提供获得具有相对低堆积密度的低密度网状物的能力。
当在任何压缩操作之前从纤维的横截面上看时,搭接处理可以产生纤维的环状、正弦曲线或波状外观。环可以具有大致弧形或圆形的部分(例如,与来自传统打褶操作的尖锐折痕相对)。在搭接处理期间,环或波状的频率可以变化。例如,增加单位面积的环或波状可以增加纤维吸收材料的一个以上的部分的密度和/或刚度。减少单位面积的环或波状可以增加纤维吸收材料的一部分或多部分的挠曲性和/或可以降低密度。
在搭接处理期间改变环或波状频率的能力可以允许改变或控制材料的性质。可以预期,环或波状频率可以在整个材料中变化。在搭接处理期间,可以动态地控制和/或调整环的频率。调整可以在材料层的搭接期间进行。例如,纤维部分或纤维吸收材料的某些部分可以具有增加的频率,而纤维部分或纤维吸收材料的其它部分可以具有较低的频率。可以在材料的不同层的搭接期间进行调整。不同的层可以制成具有有不同的环的频率的不同性质。例如,一部分可以具有大于或小于纤维部分或纤维吸收材料的另一部分的环的频率。
环的频率可以是每分米约5个环以上,每分米约7个环以上,或每分米约10个环以上。该频率可以在整个纤维部分上。该频率可以仅在纤维部分的一部分上。如果纤维部分具有变化的频率,则纤维部分的至少一部分的平均频率可以是每分米约5个环以上,每分米约7个环以上,或每分米约10个环以上。环的频率可以是每分米约70个环以下,每分米约60个环以下,每分米约50个环以下,每分米约40个环以下,或每分米约35个环以下。如果纤维部分具有变化的频率,则纤维部分的至少一部分的平均频率可以是每分米约50个环以下,每分米约40个环以下,或每分米约35个环以下。
相邻环之间的距离可以由环的频率来确定。两个相邻环之间的距离可以是约0mm(即,环之间没有间隙)以上,约0.25mm以上,或约0.5mm以上。两个相邻环之间的距离可以是约3mm以下,约2mm以下,或者约1mm以下。可以测量从一个波峰到相邻波峰的距离。该距离可以从两个环之间的最近点开始测量。该距离可以从间隙相对侧的两个环之间的最远点开始测量。可通过计算两个环之间多个点的平均间隙来测量该距离。可以测量一个点和另一个点之间的距离。
环可以具有外半径和内半径。半径可以由环的频率来确定。环的外半径可以是约1mm以上、约2mm以上、或约2.5mm以上。环的外半径可以是约5mm以下,约4mm以下,或约3.5mm以下。例如,环的外半径可以是大约2.75mm以上且约3.25mm以下(例如,约3mm)。环的内半径可以是大约0.5mm以上,或者约0.75mm以上。环的内半径可以是约2mm以下,或者约1.5mm以下。例如,环的内半径可以是约0.75mm以上且约1.25mm以下(例如,约1mm)。
纤维部分内的至少一些环可以在另外处理、向纤维吸收材料添加层、或两者时压缩。这可能导致环变平或以其它方式至少部分地变形。这可以产生大致平行于材料的相邻层或相对表面的纤维的大致水平取向。相邻层可以是纤维吸收材料的外层。这也可以起到增加接触材料的相邻层的纤维和/或纤维部分的表面积的作用。这种增加的表面积可以增强水分向相邻层的移动。在上环和下环之间,或者在材料的一个表面和相对表面之间,可以是纤维的大致竖直部分。在关于大致竖直纤维中,这可以包括在材料的特定区域与单独纤维的角度的平均测量。这可以包括具有纤维方向的可见趋向的角度的平均测量。这可以包括在材料的指定区域内(例如,在表面处或表面附近,例如适于面对穿戴者或水分源的材料表面)的角度和/或单独纤维的平均测量。
在示例性纤维部分中,纤维大致沿机器方向延伸的梳理过的网状物于是可以经历搭接处理,产生一系列环或波状(例如,当从侧面或横截面观察时,表现为大致弯曲或圆形的峰和谷)。环(例如,延伸穿过整个峰或谷的线)可以大致垂直于纤维部分的纵向轴线、大致垂直于物品或物品一部分的纵向轴线、大致垂直于机器方向、或其组合延伸穿过材料的表面。
在另一个示例性纤维层中,预期环(例如,延伸穿过整个峰或谷的线)可以大致平行于纤维部分的纵向轴线延伸,大致平行于物品或物品一部分的纵向轴线延伸,或者两者。
纤维部分可以通过气流成网处理而形成。可以采用这种气流成网处理来代替梳理和/或搭接。在气流成网处理中,纤维分散到快速移动的空气流中,然后纤维从悬浮状态沉积到穿孔筛上以形成网状物。例如,纤维的沉积可以通过加压或真空来进行。可以生产气流成网或机械成形的网状物。然后可以将网状物热粘接、空气粘接、机械巩固等或其组合,以形成内聚的非织造纤维层。虽然气流成网处理可以提供纤维的大致无规的取向,但是可以有一些具有大致在竖直方向上的取向的纤维,从而可以实现材料厚度方向上的回弹性。
在材料的加工期间,纤维层可以被压缩。压缩可以在层叠、或原位热成形等期间发生。压缩可以减小纤维部分的厚度。厚度可以减小30%以上、约40%以上、约50%以上、或约55%以上。厚度可以减小约80%以下、约75%以下、约67%以下、或约60%以下。例如,压缩前的纤维层可以是约15mm至约18mm厚。压缩后,纤维层可以是约9mm至约10mm。在压缩时,代替在相对的环之间具有大致直的片段的大致正弦曲线的横截面,环之间的片段可以是大致C形、S形、Z形,或者以其它方式弧形、折叠或弯曲。
纤维吸收材料的纤维部分在特定点处的总厚度可以是约1mm以上、约2mm以上、约3mm以上、或约5mm以上。纤维吸收材料的纤维部分在特定点处的总厚度可以是约50mm以下、约35mm以下、约20mm以下、约15mm以下、约10mm以下、或约8mm以下。
纤维部分可以具有大致均匀的纤维分布。纤维部分可以在材料的整个厚度上具有大致均匀的密度。纤维部分可以通过厚度具有变化的结构和/或密度。纤维部分可以沿其长度和/或宽度具有变化的结构和/或密度。纤维部分可以具有梯度结构,其中材料变得更刚性或具有更大的密度。密度的变化可以是逐渐的。梯度结构可以在厚度方向上。例如,纤维部分可以具有较软的内表面(例如,面向穿戴者的表面)和较硬的外表面(即,背对穿戴者),用于附着至物品的外部。梯度结构可以横跨材料的长度或宽度。梯度结构可以在一侧提高水分蒸发速率。
纤维部分的一个表面和纤维部分的相对表面之间的密度变化可能是由于加工技术,例如施加热和/或增加压力。例如,在一个表面或其附近而不是在相对表面施加热量和/或增加的压力,与相对表面相比,会导致在具有热和/或压力的表面附近较高密度的材料。在两个表面上施加热和/或增加压力可以导致表面处或表面附近较高密度的材料,但是在厚度方向上朝向材料中心较低的密度。在具有夹在两种饰面材料之间的纤维部分的构造中,在一个表面或一个表面附近施加热和/或增加的压力可能导致纤维和/或环接近饰面材料的不同角度。例如,纤维和/或环可以比纤维和/或环接近相对的饰面材料的角度更接近平行于饰面材料。
纤维部分可以具有其中纤维部分的不同部分吸收或保持不同量的流体或水分的梯度结构。不同的部分或区域可以具有不同的饱和点。例如,纤维部分可以在厚度方向上具有梯度结构。朝向纤维部分的一个表面,更大体积的流体可以被吸收和/或保持在材料内。在具有更大流体容量以上饱和点的区域中,另外的流体可以被吸引到该区域,从而将流体或水分从穿戴者拉向增加蒸发的区域,或者两者。例如,能够容纳或吸收更多流体的区域可以位于存在增加空气流动的区域处或其附近。将更多水分吸引到也更快实现蒸发的区域的能力可以进一步提高材料的干燥速率。梯度结构可以出现在单层材料内(例如,由于使用的纤维或其它填料、材料的密度、加工技术等或其组合)。梯度结构可以通过大致平面接触布置的两个或多个层而出现。
纤维部分(或纤维吸收材料作为一个整体)的干燥速率、触感舒适性(例如,接触干燥的感觉)或蒸发速率可以优于其它产品、例如泡沫或交叉搭接产品而改进。这可能至少部分地归因于如形状、孔隙率、渗透性、纤维部分的纤维取向、纤维部分的环的取向、或其组合等因素。纤维部分可以具有高孔隙率、高百分比的开放区域、高渗透性、或其组合。这可以允许空气更有效地流动通过材料,而不是更曲折的材料,例如泡沫或交叉搭接的材料。纤维部分的孔隙率可以为约90%以上、约96%以上、约97%以上、或约98%以上、或约99%以上。纤维部分的孔隙率可以小于100%。
纤维部分包括纤维。在描述纤维部分的纤维时,本描述可以指“纤维”。可以设想,关于“纤维”可以是关于纤维部分的所有纤维。可以设想,关于“纤维”可以是仅关于纤维部分的一部分纤维。
纤维部分可以是可渗透的。纤维部分可以是多孔的。纤维部分可以具有孔。孔可以由纤维之间的间隙和/或纤维的形状(例如,通过具有多叶或深槽的横截面纤维)形成。孔可以延伸到纤维部分的整个厚度。孔可以延伸穿过纤维部分的一部分厚度。纤维的孔和/或竖直取向可以产生毛细效应或烟囱效应,用于从一个表面吸收水分或去除水分并转移到另一个区域(例如,转移到吸湿芯吸层、接触层、和纤维部分的另一部分等)。例如,纤维部分可以穿过纤维部分的厚度将水分从纤维部分的第一表面推至和/或拉至纤维部分的相对的第二表面。毛细效应或毛细作用是由于液体和表面之间相互作用的粘附力和内聚力,液体通过管子、孔、圆筒或可渗透物质的上升。由纤维限定的用于液体移动的孔或通道的直径(例如,形成毛细管)可以基于液体必须通过的材料的厚度来选择。由于由粘附力引起的毛细管作用,较细直径的毛细管或通道可见液体比更大直径的毛细管或通道中的液体上升得更高。
通过具有水浓度梯度,可以驱动液体水分移动通过该结构。在纤维部分的三维结构中,较高的含水量可以位于水分源处或其附近。较低的含水量可以位于远离水分源的位置。驱动液体通过三维纤维部分的力可以是由水分(例如汗液)和纤维表面之间的浓度梯度、表面张力和/或能量差控制的毛细管力。三维纤维部分(宏观)和/或纤维本身(中观结构)的几何形状可以对毛细管力有影响。纤维的表面能可以具有影响,并且可以由纤维化学和/或纤维上的任何表面处理(例如,亲水性芯吸剂)来控制。
纤维部分内的纤维可以是亲水性的。亲水性质可能是由于纤维上的涂层、处理或饰面。亲水性质可能是纤维本身所固有的。亲水性纤维(例如,固有亲水性的或具有亲水性处理、饰面或涂层的)可以是纤维部分的纤维的约10重量%以上、约20重量%以上、约40重量%以上、约50重量%以上、约60重量%以上。亲水性纤维可以高达纤维部分的纤维的100重量%。亲水性纤维可以是纤维部分的短纤维的约10重量%以上、约20重量%以上、约40重量%以上、约50重量%以上、约60重量%以上。亲水性纤维可以高达纤维部分的短纤维的100重量%。短纤维可以是非粘接纤维和/或非双组分纤维。
例如,高达100%的短纤维(例如聚酯纤维)可以是亲水性纤维。在非限制性实例中,其中纤维包括约60重量%至约80重量%(例如,约70重量%)的短纤维和约20重量%至约40重量%(例如,约30重量%)的双组分纤维和/或粘结剂,并且所有短纤维都是亲水性纤维,则纤维部分包括至少约60重量%至约80重量%(例如,约70重量%)的亲水性纤维。
亲水性饰面或涂层可以产生或改善将水分吸入由纤维形成的毛细管或通道的毛细管效应,或者通过将水分从使用者身上吸走来改善材料的吸收。水的表面能比亲水性纤维低。水分可以分解成薄膜形式(即,不形成液滴)。水分可以附着至纤维表面并沿着纤维表面芯吸走。当水分在液膜中移动时,会发生毛细作用,浸湿纤维和织物表面。毛细作用最终会在竖直方向上被重力抵消。
当水分被吸引至纤维并沿着纤维移动时,水分可以从穿戴者、具有或产生水分的表面、或两者被拉走。即使所有的水分没有蒸发,或者即使整个材料没有完全干燥,水分从表面向结构中的移动或转移也可以给出干燥的感觉(例如,触摸是干燥的)。纤维取向或纤维的可见趋向会影响如何快速地使材料的一个以上的表面触摸是干燥的。例如,在纤维的可见趋向大致是水平的情况下,水分保持在表面附近,不会进入结构中。在纤维是非水平的情况下,在纤维大致竖直的情况下,或者两者,与大致水平的取向相比,可以促进来自表面的水分移动。由于纤维取向将水分进一步引导至结构中,可以存在额外的水分输送。可以预期,可见纤维趋向的取向越竖直(例如,接近大致垂直于表面),发生结构吸收的水或水分越多。
当水分被纤维吸引并沿着纤维移动时,水分会具有蒸发的趋向。蒸发是湿膜厚度、暴露于空气的水分表面积以及水分/空气界面周围空气的湿度和/或温度的函数。
纤维部分内的纤维可以是疏水性的。疏水性质可能是由于纤维上的涂层或饰面。疏水性质可能是纤维本身固有的。疏水性纤维的表面能比水分低。水分将保持在液滴或珠状。液滴或珠会必须通过另一种力,例如重力、惯性、摇动、强制通风、或风等、或其组合拉过材料。
纤维部分拉动或推动水分穿过材料的能力可能至少部分是由于纤维的几何形状。纤维可以具有基本上圆形或圆状的横截面。纤维可以具有有一个以上的弧形部分的横截面。纤维可以具有大致椭圆形或椭圆状的横截面。纤维可以具有非圆形的横截面。这种非圆形横截面可以产生水分可以在其中转移的额外的管道或毛细管。例如,纤维可以具有有多叶横截面的几何形状(例如,具有3个叶以上,具有4个叶以上,或者具有10个叶以上)。纤维可以具有带有深槽的横截面。纤维可以具有基本上“Y”形的横截面。纤维可以具有多边形横截面(例如,三角形、正方形、矩形、和六边形等)。纤维可以具有星形横截面。纤维可以是锯齿状的。纤维可以具有从其延伸的一个以上的分支结构。纤维可以原纤化。纤维可以具有非均匀形状、菜豆形状、狗骨形状、自由形状、有机形状、无定形形状、或其组合的横截面。纤维可以基本上是直的或线性的、钩状的、弯曲的、不规则形状的(例如,没有均匀的形状)、或者它们的组合。纤维可以包括延伸穿过纤维的长度或厚度的一个以上的空穴。纤维可以具有基本上中空的形状。纤维可以是基本上的实心。纤维的形状可以限定水分可以行进通过其的毛细管或通道(例如,从纤维部分的一侧到纤维部分的相对侧)。
纤维部分内水分的移动不限于厚度方向上的竖直移动。水分可以以相对于厚度方向的任何角度移动。水分可以以相对于材料的纵轴沿着材料的长度或宽度的任何角度移动。由于纤维部分的多孔结构,水分可以在上方、向上、或在两者移动。水分可以行进到水分较少的区域(例如,朝向通风口或物品开口处或其附近的区域)。水分可以沿着纤维行进。因此,纤维的特定取向会有助于水分的转移和/或蒸发。在搭接结构中,例如竖直搭接结构,水分可以行进穿过环(例如,经由它们之间的纤维)、在相对的环之间(例如,从下环到上环)、或两者都穿过。
纤维部分内大致水平的纤维可以有助于吸收或输送水分。由于纤维的表面积与外层或外部结构接触,纤维的大致水平取向(例如,在环的顶部,例如与外层结合的位置)可以提高液体向外层的转移速率或通量。
水分可以沿着纤维表面和纤维与纤维的接触点周围行进。竖直取向的纤维可以在整体结构内有效地移动液体。这可能至少部分是由于卷曲纤维相互交叉和接触的存在。以大致水平方向布置的纤维(例如,在环顶部附近的压实区域)以及与相邻层(例如,外层)的界面可以改善液体从环转移通过外层的织物/纤维界面。
构成纤维部分的纤维的平均线性质量密度可以为约0.5旦尼尔以上、约1旦尼尔以上、或约5旦尼尔以上。构成纤维部分的材料纤维的平均线性质量密度可以为约25旦尼尔以下、约20旦尼尔以下、约15旦尼尔以下、或约10旦尼尔以下。例如,纤维部分的纤维的平均线性质量密度可以为约5旦尼尔以上且约7旦尼尔以下(例如,约6旦尼尔)。可以基于如成本、回弹性、或期望的吸湿性/耐湿性等考虑因素来选择纤维。例如,较粗糙的纤维共混物(例如,平均旦尼尔约为12旦尼尔的纤维共混物)可以有助于为纤维部分提供回弹性。例如,如果需要较软的材料接触使用者的皮肤,可以使用较细的共混物(例如,具有约10旦尼尔以下或约5旦尼尔以下的旦尼尔)。
构成纤维部分的纤维可以具有大致恒定的直径。例如,与开孔聚氨酯泡沫相比,这可以减少材料的扭曲。与泡沫相比,这可以提供增加的材料渗透性。这可以提供在特定方向(例如,远离身体或使用者或水分源)输送流体的增强的能力。
纤维可以具有约1.5mm以上、约30mm以上、或甚至约75mm以上的短纤维长度(例如,对于梳理的纤维网)。例如,纤维的长度可以在大约30mm和大约75mm之间。纤维可以具有大约50至75mm短纤维长度的平均或普通长度,或者在纤维梳理加工中使用的任何典型长度。
短纤维可以在任何非织造加工中使用(例如,单独使用或与其它纤维组合使用)。例如,一些或所有纤维可以是粉末状密实度(例如,纤维长度为约3mm以下,约2mm以下,或甚至更小,如约200微米以上或约500微米以上)。不同长度的纤维可以组合以提供所需的性质。纤维长度可以根据应用;所需的水分性质;纤维材料的类型、尺寸和/或性质(例如,纤维部分和/或纤维吸收材料的任何其它部分的密度、孔隙率、期望的空气流动阻力、厚度、尺寸、和形状等);或其任意组合而变化。添加较短的纤维,单独或与较长的纤维组合,可以提供更有效的纤维填充,这可以允许孔径更容易地控制,以便实现期望的特性(例如,水分相互作用特性)。
纤维部分(或材料的任何其它部分)可以包括纤维共混物。纤维部分可以包括天然纤维、人造纤维或合成纤维。合适的天然纤维可以包括棉纤维、黄麻纤维、羊毛纤维、亚麻纤维、丝绸纤维、纤维素纤维、玻璃纤维和陶瓷纤维。纤维部分可以包括生态纤维,例如竹纤维或桉木纤维。合适的人造纤维可以包括由纤维素或蛋白质形成的纤维。合适的合成纤维可以包括聚酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、芳纶、酰亚胺、丙烯酸酯纤维、或其组合。纤维部分材料可以包括聚酯纤维,例如聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)和共聚酯/聚酯(CoPET/PET)粘合双组分纤维。纤维可以包括聚丙烯腈(PAN)、氧化聚丙烯腈(Ox-PAN、OPAN或PANOX)、烯烃、聚酰胺、聚醚酮(PEK)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚砜(PES)或其它聚合物纤维。可以根据其熔化和/或软化温度来选择纤维。纤维可以是无机纤维。纤维可以包括矿物或陶瓷纤维。纤维可以是或可以包括弹性纤维。弹性纤维可以提供缓冲性能和/或可压缩性和回复性质。示例性弹性纤维包括弹性双组分PET、PBT、PTT、或其组合。纤维可以由能够被梳理和搭接成三维结构的任何材料形成。纤维可以是100%以下的原始纤维。纤维部分可以包括从消费后废物再生的纤维(例如,高达约90%从消费后废物和/或工业后废物再生的纤维,或者甚至高达100%从消费后废物再生的纤维)。例如,纤维部分可以包括回收的PET纤维。纤维可以具有或可以提供改进的吸湿或耐湿特性,或两者。
纤维和/或纤维部分可以是可回收的。这可以有助于减少废物,而不是丢弃纤维吸收材料、纤维部分、或两者。纤维部分中约50%以上、约70%以上、或约80%以上的纤维可以回收。纤维部分中约100%以下的纤维可以回收。
纤维中可以嵌入有颗粒。颗粒可以在蒸气阶段(例如,在变成液体之前)起到除去水分的作用。颗粒可以通过挤出处理而嵌入。这些颗粒可以为纤维部分提供透气性和/或防水性质。与没有嵌入颗粒的纤维相比,存在于纤维中的颗粒可以将纤维的表面积增加50%以上、约100%以上、200%以上、或500%以上。颗粒可以使纤维的表面积增加约1200%以下、约1000%以下、或约900%以下。纤维的高表面积可以提供高吸附性质。这些纤维可以辅助提供加热和/或冷却。这些纤维可以提供气味控制、湿度控制(例如,身体湿度控制)、或两者。颗粒可以辅助除去或驱动水分蒸气远离源(例如,通过该部分或层)。嵌入的颗粒可以包括但不限于木材、壳(例如,水果和/或坚果壳,如椰子壳或其上的纤维、榛子壳)、活性炭、沙子(例如,火山砂)、或其组合。例如,纤维可以是用活性炭和/或火山砂挤出的PET纤维。
纤维可以具有或可以提供改进的隔热性能。纤维可以具有相对低的热导性。这种纤维可以用于保持热量或减缓热传递速率(例如,使使用者或穿戴者保持温暖)。纤维可以具有或可以提供高导热性,从而增加热传递速率。这种纤维可以用于从水分源的表面提取热量(例如,冷却使用者或穿戴者)。纤维可以具有非圆形或非圆柱形的几何形状。纤维部分可以包括或包含工程气凝胶结构,以赋予额外的隔热益处。纤维部分可以包括或富含热解有机竹添加剂。
纤维或纤维的至少一部分可以是超吸收纤维(SAF)。例如,SAF可以由纤维素材料或合成聚合物材料形成。SAF可以与其它纤维成为共混物。SAF可以以共混物的约60%重量%以下、约50%重量%以下、或约40%重量%以下的量存在。SAF可以以大于0%、约1重量%以上、或约5重量%以上的量存在。SAF可以将水分拉入材料横截面,在那里水分可以蒸发。
纤维、纤维的一部分或纤维部分的一部分可以包括相变材料。
纤维部分可以包括一种以上的用于控制气味、抵抗纤维部分中的霉菌和霉变、或两者的抗菌剂。纤维部分可以是或可以包括一种以上的添加剂、涂层、饰面、颗粒或纤维(例如,纤维中固有的或纤维上的涂层),以向纤维吸收材料提供防臭和/或抗菌性质。例如,添加剂、涂层、饰面、颗粒或纤维可以是银系和/或铜系的。抗菌剂可以是银离子系聚合物系统或基于季铵硅烷化学的聚合物系统。
一个以上的纤维部分(或材料的任何其它部分)可以包括多个双组分纤维。双组分纤维可以是热塑性低熔点双组分纤维。双组分纤维可以具有比混合物中的其它纤维更低的熔化温度(例如,比普通纤维或短纤维更低的熔化温度)。双组分纤维可以气流成网或机械梳理、搭接并在空间中熔合成网络,使得纤维吸收材料或其一部分可以具有结构和主体,并且可以作为切割或模制部件等进行处理、层叠、制造、安装,以提供所需的性质。双组分纤维可以包括芯材料和围绕芯材料的护套材料。护套材料可以具有比芯材料更低的熔点。护套材料的熔点可以为约90℃以上、约100℃以上、约110℃以上、或约120℃以上。护套材料的熔点可以为约300℃以下、约250℃以下、或约200℃以下。纤维材料的网可以至少部分地通过将材料加热到软化至少一些双组分纤维的护套材料的温度来形成。
可以选择双组分纤维以在节点或连接点处提供与纤维部分中的其它纤维的必要附着。节点或连接点的强度会影响对穿戴者的回弹性、可复用性、可清洗性、耐久性、缓冲性、舒适性、或其组合。双组分纤维的数量、旦尼尔(denier)、长度和/或类型可以基于纤维之间的期望连接来选择。
纤维之间的连接强度可以允许结构通常是开放的和可渗透的,同时尽管是开放的结构也具有足够的机械完整性。因此,可以选择粘结剂和/或纤维(例如,双组分纤维)和/或量来提供最大程度的结构开放性,同时保持能够承受与产品预期用途相关而施加的载荷的结构。
双组分纤维可以以约100重量%以下、约80重量%以下、约60重量%以下、约50重量%以下、约40重量%以下、约30重量%以下、约25重量%以下或约15重量%以下的量存在于纤维部分中。例如,纤维部分可以包括约25重量%至约35重量%(例如,约30重量%)的双组分纤维。纤维部分可以包括约65重量%至约75重量%的非双组分纤维(例如聚酯纤维)。
双组分纤维的平均旦尼尔可以为约0.5旦尼尔以上、约1旦尼尔以上、约1.5旦尼尔以上、或约2旦尼尔以上。双组分纤维的平均旦尼尔可以为约15旦尼尔以下、约12旦尼尔以下、约10旦尼尔以下、约6旦尼尔以下、或约4旦尼尔以下。
双组分纤维的平均长度可以是约75mm以下。双组分纤维的平均长度可以是约10mm以上、约20mm以上、约30mm以上、约40mm以上、或约50mm以上。双组分纤维的平均长度可以类似于短纤维的长度(例如,约50mm至约75mm)。
虽然在前述段落中具体提及双组分纤维,但可以设想,可以使用在纤维部分内具有可比旦尼尔、纤维长度和/或重量百分比的单丝纤维。
双组分纤维可以具有聚酯芯。例如,芯可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、或其组合。双组分纤维可以具有共聚酯护套。例如,护套可以是共聚PET。
纤维部分(或纤维吸收材料的任何其它部分)可以包括粘结剂或粘结剂纤维。粘结剂可以包括双组分纤维。粘结剂可以是双组分纤维。粘结剂可以不包括双组分纤维。粘结剂可以包括单丝纤维。粘结剂可以以约100重量%以下、约80重量%以下、约60重量%以下、约50重量%以下、约40重量%以下、约30重量%以下、约25重量%以下、或约15重量%以下的量存在于纤维部分中。纤维部分可以基本上不含粘结剂。纤维部分可以完全不含粘结剂。虽然在本文中称为纤维,但也可以设想粘结剂可以是大致粉末状、球形或能够被接收在其它纤维之间的间隙内并能够将纤维部分粘结在一起的任何形状。
粘结剂的软化和/或熔化温度可以为约70℃以上、约100℃以上、约110℃以上、约130℃以上、180℃以上、约200℃以上、约225℃以上、约230℃以上、或甚至约250℃以上。例如,粘结剂的软化和/或熔化温度可以在大约70℃和大约250℃之间(可以考虑其中的任何范围)。纤维可以是高温热塑性材料。纤维可以包括聚酰胺酰亚胺(PAI);高性能聚酰胺(HPPA),如尼龙;聚酰亚胺(PI);聚酮;聚砜衍生物;聚环己烷对苯二甲酸二甲酯(PCT);含氟聚合物;聚醚酰亚胺(PEI);聚苯并咪唑(PBI);聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET);聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT);聚苯硫醚;间规聚苯乙烯;聚醚醚酮(PEEK);聚苯硫醚(PPS);和聚醚酰亚胺(PEI);等中的一种以上。纤维部分可以包括聚丙烯酸酯和/或环氧(例如,热固性和/或热塑性类型)纤维。纤维部分可以包括多粘结剂系统。纤维部分可以包括一种以上的作为粘结剂的弹性纤维材料。纤维部分可以包括一种以上的牺牲粘结剂材料和/或熔化温度低于该部分内其它纤维的粘结剂材料。
纤维吸收材料可以由多个层形成,包括以任何组合和任何顺序的一个以上的芯吸层、一个以上的外层、一个以上的饰面层、一个以上的背层、一个以上的接触层、一个以上的皮层和/或一个以上的纤维层或纤维部分。一些层可以用于多种目的(例如,层可以同时是芯吸层、外层、饰面层和/或接触层)。虽然被称为“层”,但可以预期这包括一个以上的材料内的离散层或部分。例如,两层材料可以包括两个离散的层或具有两个不同部分的单个材料。纤维吸收材料可以包括两个以上的纤维层。纤维吸收材料可以包括一个以上的膨松层、一个以上的芯吸层、或两者。皮层可以通过经施加热而熔化该层的一部分,使得只有该层的一部分(例如顶表面)熔化,然后硬化以形成大致光滑的表面来形成。基布可以施加或固定至一个以上的纤维层。纤维吸收材料可以包括多个层,其中一些或所有层为纤维吸收材料起到不同的功能或提供不同的性质。组合具有不同性质的层的能力可以允许基于应用来定制纤维吸收材料。例如,可以组合这些层,使得层状材料是纤维吸收材料,其具有吸湿排汗、水分转移、绝缘、冷却、具有低干燥时间、或其组合。这些层可以组合,使得纤维吸收材料提供具有高回弹性的缓冲。
纤维吸收材料可以包括一个以上的芯吸层。芯吸层可以由非织造材料、织造材料、针织材料、或熔喷材料(例如,热塑性聚氨酯)等形成。一个以上的芯吸层可以包括合成纤维。一个以上的芯吸层可以由莱卡、聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、或其组合制成。例如,芯吸层可以是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)平纹针织材料。一个以上的芯吸层可以包括天然纤维。天然纤维可以包括但不限于,竹子、羊毛、或人造丝等、或其组合。
芯吸层可以将蒸气形式的水分从源头吸走。例如,芯吸层可以在汗珠变成液体汗液之前将汗液蒸气从穿戴者吸走。芯吸层可以辅助或促进蒸气从物品、例如可穿戴制品中(例如,介由一个以上的空气流动通道)排出。
与具有或产生水分的表面接触的芯吸层或其它部分可以具有大致平坦或大致光滑的表面。与具有或产生水分的表面接触的芯吸层或其它部分可以具有纹理表面,例如灯芯绒表面或具有多个通道、波纹或不同厚度的区域的表面。与具有或产生水分的表面接触的芯吸层或其它部分可以具有摩擦表面,使得物品在穿戴时不会滑动、摩擦或移动。
涂层可以施加至纤维吸收材料的一个以上的部分或层。例如,可以施加涂层以在纤维部分上形成一个以上的表面层。涂层可以改善纤维吸收材料的一个以上的特性。例如,表面层可以是抗菌的、抗真菌的、具有高红外反射率的、耐湿的、防霉的、或其组合。表面层可以是纤维部分或芯吸层的延伸。至少一些表面层可以被金属化。例如,沿着纤维层或芯吸层的外表面的纤维可以形成表面层。金属化处理可以通过将金属原子沉积到表面层的纤维上来进行。作为实例,可以通过将银原子层施加到表面层或作为表面层来建立金属化。金属化可以在向纤维层施加任何附加层之前进行。
金属化可以提供期望的反射率或发射率。表面层可以是约50%IR反射以上、约65%IR反射以上、或约80%IR反射以上。表面层可以是约100%IR反射以下,约99%IR反射以下,或约98%IR反射以下。例如,发射率范围可以分别为约0.01以上或约0.20以下,或99%至约80%IR反射。发射率会随着时间而变化,因为油、污垢、和降解等会影响应用中的纤维。
可以将其它涂层施加至纤维吸收材料的纤维部分或其它部分,以形成金属化或未金属化的表面层,从而获得期望的性质。可以添加亲水性涂层或处理。可以添加疏油和/或疏水处理。可以添加阻燃剂。耐腐蚀涂层可以施加至金属化纤维,以减少或保护金属(例如铝)免受氧化和/或失去反射率。可以添加不基于金属化技术的IR反射涂层。可以施加抗菌或抗真菌涂层。例如,银粉或其它抗菌纳米粉末可以添加至纤维层的一部分中以形成表面层。
纤维吸收材料或其部分可以形成为大致平坦的片材。纤维吸收材料或其部分(例如,作为片材)可以能够卷成卷。纤维吸收材料可以是连续材料,使得在单件中可以使用更长的长度。纤维吸收材料(或纤维吸收材料的一个以上的部分)可以是工程3D结构。从这些潜在的层中可以清楚地看出,在制造满足最终使用者、顾客、和安装者等的特定需要的材料方面具有很大的灵活性。
纤维层、芯吸层、表面层、或其组合可以直接彼此附着。一个以上的层或部分可以通过层叠处理附着至另一个层或部分。然后,一个以上的层或部分可以作为层叠产品的卷或片材而供应。因此,一个以上的层可以在任何附加的成形或成型步骤之前彼此附接。一个以上的层可以包括在暴露于热时熔化并粘结至相邻表面的热塑性组分(例如,粘结剂或纤维)。一个以上的层或部分可以用粘合层彼此附着。粘合层可以是粘合剂。粘合剂可以是粉末,也可以以条状、片状或作为液体或糊状来施加。粘合层可以沿着纤维层、芯吸层、表面层、或其组合的表面延伸,以基本上覆盖该表面。粘合层可以施加至纤维层、芯吸层、表面层、或其组合的表面的一部分。粘合层可以以图案(例如,施加至表面的粘合剂点)来施加。粘合层可以以均匀的厚度施加。粘合层可以具有变化的厚度。粘合层可以是单层(例如,单独粘合剂)。粘合层可以是多层(例如,粘合层和热塑性纤维层)。粘合层可以是共混材料的单层(例如,粘合剂和热塑性纤维共混在单层中)。
这些层或部分可以经由其它处理,例如通过缝纫、层间纤维缠绕、密封、或其它方法直接彼此附着。层或部分的边缘可以缝合在一起。一个以上的层可以在边缘密封。例如,外层(例如,芯吸层)可以在边缘密封以封装内层,例如一个以上的纤维部分。可以加热和/或压缩这些层以将所有层密封在一起。例如,加热的夹边密封可以将各层粘接在一起。可以使用双模具系统,其中每个模具的中心部分是绝缘的,以不会使材料的主体燃烧或熔化,并且加热模具的边缘并夹紧在一起,使得边缘密封并且材料的主体保持膨松。该夹紧的边缘处的厚度可以是约3mm以下、约2mm以下、或约1mm以下且大于0mm。一个以上的层或一个以上的边缘可以超声密封。在加热、压缩、夹紧、密封等或其组合之后,可以修剪或切割边缘。
纤维吸收材料的一个以上的部分可以具有疏水性质。纤维吸收材料的一个以上的部分可以具有亲水性质。整个层可以是疏水性的或亲水性的。该层可以具有疏水性和亲水性二者。例如,层可以由疏水纤维和亲水性纤维的混合物形成。层之间的界面可以包括抵接亲水层或部分的一个疏水层或部分。接触水分源的部分可以是亲水性的。这种层可以使水分从皮肤上吸走,并将水分分布在更大的面积上,以加快芯吸。例如,相邻层可以是疏水性的。这可辅助材料的干燥和/或抵抗从外部环境吸收水分。还可能的是,疏水层或其部分可以起到从表面(例如,使用者的皮肤)吸走水分的作用,同时吸收很少或不吸收水分,从而起到芯吸走水分的作用。疏水层或其部分可以起到将水分转移到纤维吸收材料的其它层的作用。亲水层或其部分可以起到(例如,从一个以上的疏水层或部分)吸收水分的作用。层内的纤维可以是疏水性的。层内的纤维可以是亲水性的。
纤维吸收材料的一个以上的部分的纤维或纤维吸收材料的一个以上的部分可以表现出抗菌性质。纤维可以用抗菌物质处理。例如,可以使用银或铜。纤维可以涂覆有银、铜、或其组合。抗菌物质可以另外沉积在纤维的表面上(例如,经由溅射、静电沉积)。抗菌物质可以是纤维的一部分。例如,银颗粒、铜颗粒或两者可以在纤维吸收材料的一层以上的纤维内。纤维可以涂覆有或包括壳聚糖。例如,纤维可以涂覆有液体壳聚糖配方,例如来自Tidal Vision Products,Inc.,in Bellingham,Washington的Tidal-TexTM基础配方。纤维可以涂覆有或注入一种以上的精油。精油的实例包括但不限于,茶树、桉树、薄荷、肉桂、丁香、柠檬、柠檬香茅、百里香、牛至、香茅、鼠尾草、或其组合。纤维可以涂覆有或包含活性酶。可以用一种以上的试剂,例如由来自West Chester,Pennsylvania的公司提供的试剂涂覆纤维。
所公开的纤维吸收材料表现出透气性或流体(例如,空气、液体,如水或汗液)的渗透性。这可以增加对穿戴者的舒适性。这可以允许增加材料和/或其部分的干燥时间(例如,即使整个材料尚未完全干燥,也产生触摸是干燥的感觉)和/或增加水分源表面的冷却。由于空气渗透材料的能力,这减少了材料的至少一部分(例如,面对或接触穿戴者或使用者的材料部分)和/或材料整体的干燥时间。材料的透气性和/或渗透性可以减少霉菌、霉变和/或气味的形成。
纤维吸收材料或其一个以上的层在100Pa下可以表现出约600升每平方米每秒(L/m2/s)以上、约700L/m2/s以上、或约800L/m2/s以上的渗透率。纤维吸收材料或其一个以上的层可以表现出约1500L/m2/s以下、约1200L/m2/s以下、或约1000L/m2/s以下的渗透率。这是对其它传统材料的重大改进。与厚度相当的聚氨酯泡沫相比,纤维吸收材料或其一个以上的层将比聚氨酯泡沫更具渗透性。例如,15mm厚的1100g/m2的聚氨酯记忆泡沫表现出约500L/m2/s的渗透率。20mm厚的600g/m2的开孔聚氨酯泡沫材料可以表现出小于约100L/m2/s的渗透率。由在厚度为10mm处的乙烯醋酸乙烯酯泡沫层和2mm厚度处的总共1100g/m2的聚氨酯泡沫层形成的双层泡沫没有表现出渗透性。
纤维吸收材料或其一个以上的部分(例如,纤维部分)可以形成为具有根据饰面层(和/或作为整体的纤维吸收材料)所需的物理、绝缘、吸湿/耐湿和透气性质来选择的厚度和密度。纤维吸收材料的部分可以是取决于应用、安装位置、形状、使用的纤维、纤维几何形状和/或取向、纤维层的膨松或其它因素的任何厚度。层的密度可以部分取决于引入到组成层的材料(例如非织造材料)中的任何添加剂的比重,和/或添加剂构成的最终材料的比例。纤维吸收材料可以沿其一个以上的尺寸具有变化的密度和/或厚度。堆积密度通常是纤维比重和由纤维生产的材料的孔隙率的函数,其可以被认为代表纤维的堆积密度。
纤维吸收材料或其部分可以通过一种以上的层叠技术或能够将两个以上的层接合在一起的其它技术形成。然后,两个以上的层或部分可以作为层叠产品的卷或片材供给。因此,两个以上的层可以在任何额外的成型或模制步骤之前彼此附着。
纤维部分、纤维吸收材料或两者可以是可热成型材料,这表示可以用宽范围的密度和厚度形成并且包含热塑性和/或热固性粘结剂的材料。可以将可热成型材料加热并热成型成特定形状的热成型产品。纤维吸收材料可以沿着材料的长度具有变化的厚度(因此具有变化的或非平面的轮廓)。厚度较小的区域可以适于为材料提供受控的挠曲性,例如为区域提供额外的挠曲性和弹性,例如以形成可拉伸的服装压缩制品。纤维吸收材料可以成形(例如,通过折叠、弯曲、热成型、模塑等)以产生通常与给定应用的期望形状相匹配的形状。单独或与热成型组合的成型可以通过模切或其它切割方法进行。根据期望的应用,饰面纤维吸收材料可以制造成切割印刷的二维扁平部件。纤维吸收材料可以形成为任何形状。例如,可以模制纤维吸收材料(例如,成三维形状)以大致匹配期望的形状。饰面纤维吸收材料可以模制印刷成所希望的应用的三维形状。
纤维吸收材料可以用于吸收水分,例如汗。纤维吸收材料可以允许水分蒸发。蒸发可以发生在物品被穿戴时、物品未被穿戴时、或两者。纤维吸收材料可以将水分导向位于或靠近通风口或靠近有空气流动的区域的材料区域。可以设想,在邻近通风口的区域或其附近,材料可以具有更快的蒸发速率。暴露在最大空气流动中的区域可能比没有暴露在同样多空气流动中的区域干燥得更快或蒸发速率更高。该位置的材料会比材料的其它部分更干燥。然后,该材料会将更多的水分拉向干燥区域,从而增加和加速蒸发。
穿过并且在纤维吸收材料的任何部分或层之间,水分可以沿任何方向行进。水分可以沿厚度方向竖直移动。水分可以沿长度和/或宽度方向移动。水分可以以相对于厚度方向的竖直和水平之间的任何角度行进。水分可以以相对于层状材料的纵轴的长度方向和宽度方向之间的任何角度行进。水分可以行进到存在较少水分的区域(例如,空气流动区域处或其附近的区域)。水分可以大致线性地行进。水分可以沿非线性方向或多个方向行进。
水分可以穿过和/或沿着一个以上的纤维层的纤维行进。水分可以沿着纤维的方向行进。水分可以在搭接结构的环之间的区域中沿厚度方向行进。水分可以在搭接结构的环区域沿大致纵向行进。水分可以穿过环(例如,经由在两个环之间延伸的纤维从一个环到相邻的环)行进。
可以将纤维和/或环的方向定位成更有效地引导水分在材料内的流动。水分可以沿着结构内纤维取向的大致方向纵向行进。在纤维沿机器方向大致取向的情况下,优化的布置可以使纤维朝向开放区域或空气流动增加的区域取向。
在材料压缩和释放期间,空气可以循环通过纤维材料。当施加载荷并且纤维材料压缩时,空气被赶出材料。当载荷被释放并且纤维材料返回到未压缩或很少压缩的状态时,空气可以被拉回到纤维材料中。空气可以填充纤维材料中的间隙。这种循环或周期性的加载和释放可以产生其中空气被赶出或挤出衬垫材料,然后返回到纤维材料的泵送效应。当纤维材料返回到未压缩或很少压缩的状态时,空气可以被拉回到结构中(例如,经由真空效应)。这种泵送作用可以增加材料内的空气流动。该泵送作用可以为穿戴者提供冷却效果。当潮湿的空气或蒸气从材料中推出时,当衬垫材料返回到未压缩或很少压缩的状态时,较低湿度的空气会循环进入。随着周期性负载循环的继续,这会有助于将较热和/或较潮湿的空气交换为较冷和/或较少潮湿的空气。
对于空气流动会有期望的方向性。空气或蒸气会优先在阻塞最小的部分、或其附件如边缘或其附近进入或离开纤维材料。例如,在背包中,空气或蒸气会偏好在背部接触部分的侧面、背包带的侧面或边缘、或两者处离开材料。例如,在鞋类制品中,空气或蒸气会优先在鞋领处或周围或在鞋类制品中的一个以上的开口或出口处或周围排出材料。
可以设想,当暴露于空气源和/或暴露于环境温度时,空气和/或蒸气可以通过纤维材料交换。纤维材料内较热的空气或蒸气会具有在较少湿度或较低热量的区域逸出纤维材料的倾向。当潮湿空气和/或蒸气与大气中较低湿度的空气或与空气源、如风扇、风或由于使用者在使用纤维材料时的运动而产生的空气流动交换时,材料内会存在空气交换效应。
通过纤维吸收材料中的一个以上的空气流动通道可以增加或增强空气流动。空气流动可以为穿戴者提供冷却。空气流动可以增强水分的蒸发。空气流动可以辅助将任何水分或蒸气分布在物品(例如,可穿戴制品)的内部和外部。空气流动通道可以是纤维吸收材料的最外部分的一部分或形成在纤维吸收材料的最外部分中,例如饰面层或芯吸层。
空气流动通道可以延伸穿过纤维吸收材料的表面。空气流动通道可以大致平行于纤维吸收材料的表面而延伸。空气流动通道可以延伸穿过纤维吸收材料的厚度。空气流动通道可以延伸穿过纤维吸收材料的厚度的一部分。空气流动通道可以大致垂直于纤维吸收材料的表面而延伸。空气流动通道可以是从纤维吸收材料中去除的材料的一部分。可以通过在某些地方向纤维吸收材料添加材料来形成空气流动通道(例如,通过在其间添加两个以上形成通道的肋)。空气流动通道可以作为一个以上的处理步骤的结果而形成。空气流动通道可以形成在竖直搭接的纤维部分的两个相邻环之间。可以经由一个以上的局部压缩操作来形成空气流动通道。可以经由一个以上的缝合操作形成空气流动通道。由于材料本身,而可以形成空气流动通道。例如,有纹理的接触面(例如,具有凸起的毛绒或条纹的灯芯绒图案和在其之间形成通道的基底织物或材料)可以在其中具有通道。
空气流动通道可以均匀分布在纤维吸收材料的全部或一部分上。空气流动通道可以仅位于某些区域。一个空气流动通道可以大致平行于另一个空气流动通道。一个空气流动通道可以相对于另一个空气流动通道具有一定角度。两个以上的空气流动通道可以相交。一个以上的空气流动通道可以是大致线性的。一个以上的空气流动通道可以是大致非线性的(例如,具有一个以上的弧线或角度)。
可以形成一个以上的层或部分中的一个以上的空气流动通道的形貌变化可能是由于对材料进行的一个以上的操作或由于材料本身。形貌的变化可以导致穿过纤维吸收材料或其一个以上的部分的厚度变化。例如,形貌的变化可以由压缩、缝合或材料本身的特征而形成。形貌的变化可以经由一个以上的成形、热成型或模塑操作来形成。形貌的这些变化可以增加暴露于空气流动的表面积。例如,通道可以经由压缩、缝合或纹理材料而形成。通道可以在一个以上的成形操作例如热成形期间形成,以产生三维结构。这种通道可以允许在物品和纤维吸收材料之间的空气流动。这种通道可以允许在穿戴者和物品和/或纤维吸收材料之间的空气流动。增加空气流动可以提供冷却效果,增加水分蒸发,或两者。材料的缝合、局部压缩或纹理可以允许材料的可调节性,以提供期望的性质,例如挠曲性、纤维取向、水分行进方向、密度、和空气流动等。
一个以上的层(或整个层状材料)可以经历一个以上的压缩操作。压缩可以是局部压缩的区域,使得整个材料没有压缩。压缩可以是局部压缩的区域,使得某些区域比其它区域压缩得更多。例如,局部压缩区域可以是穿过纤维吸收材料表面的至少一部分或其一个以上的层或部分的线。局部压缩可以经由施加热、加压或两者。可以在压缩操作期间压缩一个以上的层或部分。这可能在一个以上的层内提供压痕以形成通道、凹槽或其它凹陷。局部压缩可以将一个以上的层或部分固定在一起(例如,经由施加热和压力,导致一个以上的层熔化和/或活化并粘附到相邻层)。局部压缩的区域可以延伸穿过一个以上的层或部分的表面的至少一部分。例如,局部压缩可以是从纤维吸收材料的一个边缘延伸到另一个边缘的一条以上的线、两条以上的线、或者多条线。局部压缩的区域,例如线,可以在距边缘的距离处开始和/或终止,因此其不延伸层的表面或纤维吸收材料的表面的整个长度或宽度。经由局部压缩形成的线可以大致平行于物品的轴线。经由局部压缩形成的线可以大致垂直于物品的轴线。经由局部压缩形成的线可以大致平行于纤维部分的环的方向。经由局部压缩形成的线可以大致垂直于纤维部分的环的方向。经由局部压缩形成的线可以以与纤维部分的环的方向成平行和垂直之间的角度。经由局部压缩形成的线可以大致彼此平行。经由局部压缩形成的线可以是彼此平行和垂直或与材料的另一轴平行和垂直之间的角度。经由局部压缩形成的一条以上的线可以相对于经由局部压缩形成的另一条线成角度(即,不平行)。经由局部压缩形成的线可以相交(例如,形成菱形、三角形、正方形或其它多边形)。也可以经由局部压缩来考虑其它形状,例如之字形图案、虚线、或圆点等。可以选择局部压缩区域的数量和构成来调整材料的性能。可以选择局部压缩区域的构成以在某些区域中为材料提供期望的挠曲性。局部压缩的区域通常可以均匀地分布在一层或多层的区域上。局部压缩区域可以不均匀地分布,使得某些区域具有更多的局部压缩区域。这可以起到增加纤维吸收材料的某些区域的密度、增加纤维吸收材料的某些区域的空气流动、冲击纤维吸收材料的某些区域的挠曲性、或其组合的作用。
代替局部压缩或除了局部压缩之外可以进行缝合。缝合可以具有与提供局部压缩相同或相似的功能。缝合可以起到将两个以上的层或部分固定在一起的作用。缝合可以延伸穿过纤维吸收材料的一个以上的层。缝合可以延伸穿过整个纤维吸收材料。缝合可以部分延伸穿过纤维吸收材料。缝合可以在纤维吸收材料的一个或两个最外表面上看到。例如,缝合可以是穿过纤维吸收材料表面的至少一部分或其一个以上的层的线。缝合还可以用于压缩缝合区域中的一个以上的层或部分。一个以上的层内的缝合可以形成通道、凹槽或其它凹陷。缝合可以延伸穿过一个以上的层的表面的至少一部分。例如,缝合可以形成从纤维吸收材料或其部分的一个边缘延伸到另一个边缘的一条以上的线、两条以上的线、或者多条线。可以选择经由缝合形成的缝线或线的数量和构成来调整材料的性能。可以选择缝线的构成,以在某些区域为材料提供期望的挠曲性。缝合通常可以均匀地分布在一个以上的层的区域上。缝合可以不均匀地分布,使得某些区域比其它区域具有更多的缝合区域。这可以起到增加纤维吸收材料的某些区域的密度、增加纤维吸收材料的某些区域的空气流动、影响纤维吸收材料的某些区域的挠曲性、或其组合的作用。缝线和/或线可以在离边缘一定距离处开始和/或终止,因此其不会延伸层表面的整个长度或宽度,或者不会一直延伸到材料的边缘。经由缝合形成的线可以大致平行于物品的轴线。经由缝合形成的线可以大致垂直于物品的轴线。经由缝合形成的线可以大致平行于纤维层的环的方向。经由缝合形成的线可以以大致竖直于纤维层的环的方向。经由缝合形成的线可以以与纤维层的环的方向成平行和垂直之间的角度。经由缝合形成的线可以大致彼此平行。经由缝合形成的线可以是平行和垂直于纵轴之间的角度。形成缝合的一条以上的线可以相对于经由缝合形成的其它线成角度(即不平行)。经由缝合形成的线可以相交(例如,形成菱形、三角形、正方形或其它多边形)。也可以经由缝合来考虑其它形状,例如之字形图案、弧形图案、虚线、或斑点等。
纤维吸收材料可以具有一个以上的其它纹理表面(例如,多个肋、毛绒或条纹)、凸起表面、或材料中或穿过材料的空穴。纹理可以在材料的表面产生通道或波纹。纹理可以提供与压痕相对或除了压痕之外的投影。纹理、肋、毛绒、或条纹等的方向可以在提供空气流动的任何方向上延伸,或者在本文关于局部压缩或缝合的描述的任何方向上延伸。纹理、肋、毛绒、或条纹等的方向可以大致平行于纤维部分的环的方向延伸(其中环的方向平行于延伸穿过环的整个峰或谷、或者波峰或波谷的线),大致垂直于纤维部分的环的方向,或者它们之间的任何方向。纹理、肋、毛绒、或条纹等可以延伸穿过纤维吸收材料的整个厚度。纹理、肋、毛绒、或条纹等可以仅部分地延伸穿过纤维吸收材料的厚度。纹理、肋、毛绒、或条纹等可以仅存在于材料的单层上或其中。纹理、肋、毛绒、条纹等可以大致均匀地分布在一层或多层的整个表面上。纹理、肋、毛绒、或条纹等可以集中在某些区域或者可以具有不均匀的分布。这种分布可以增加材料的某些区域的空气流动,影响层状材料的某些区域的挠曲性,或者它们的组合。
纤维吸收材料可以表现出改进的抗压强度(例如,与聚氨酯泡沫相比)。当纤维吸收材料压缩时,抗压强度可以增加。在ASTM D3574-3-C下进行压缩负荷变形试验时,纤维吸收材料能够承受约10kPa以上、约15kPa以上、约20kPa以上、约23kPa以上、约25kPa以上、或约27kPa以上的载荷。纤维吸收材料可以在开始施加载荷时轻微变形(例如,具有约2mm以上,或约3mm以上的位移),提供柔软的触感。于是,纤维吸收材料的强度可以迅速增加,使得随着位移的增加,载荷也增加。
纤维吸收材料可以提供缓冲,同时还提供吸湿排汗、蒸发、或隔热等。纤维吸收材料或其部分可以表现出回弹性。回弹性可以至少部分地归因于纤维的取向、纤维的几何形状、纤维的旦尼尔、纤维的组成、纤维的连接点的强度(例如,在两个接合的纤维之间的节点或连接点处)等,或者其组合。回弹性可以使用标准化的压缩负荷变形或压痕力偏转试验(例如,ASTM D3574)来测量。希望的回弹性可以取决于使用层状材料的应用。纤维吸收材料可以具有适合其预期目的的回弹性。
在使用期间,可预见的是该结构在施加某些载荷时将需要压缩。施加载荷时的压缩可以提供材料的缓冲效果。在移除载荷时的压缩和响应可以针对所经历的预期载荷进行调整。在某些应用中,可以优选的是,偏转不太容易发生,但也不太困难地发生。这可以例如通过选择纤维、纤维取向、或两者来调节。
可以优选具有类似弹簧的响应,其中载荷-挠度曲线近似线性(例如,与存在不稳定性的响应相比,例如屈曲,这将产生非线性载荷-挠度响应)。可能重要的是,考虑相对于所施加载荷的方向的纤维取向,以避免不稳定性,如屈曲。以与纤维取向相同的角度施加的载荷可能导致纤维和/或结构的屈曲。例如,在垂直于纤维吸收材料的表面施加载荷的情况下,会希望提供不完全为90度的纤维取向。可以设想,更随机的三维非织造结构可以产生具有非线性载荷-挠度响应的可能性较小的情况。
可以期望减少或避免纤维吸收材料的压缩永久变形。避免或减少压缩永久变形可以允许材料可重复使用,延长材料的寿命,提供必需的缓冲,或其组合。例如,由于接合点的断裂和/或粘弹性响应,材料中可能发生压缩永久变形。纤维之间(例如,双组分纤维和短纤维之间、双组分纤维之间、或两者之间)的熔合点可以具有足够的强度,使得施加高载荷、重复施加压力、重复使用、重复洗涤循环或其组合不会破坏熔合。
通过在纤维之间提供足够的连接点,可以避免或减少压缩永久变形。连接点数量的增加可以起到分配施加到材料上的载荷或压力的作用,从而在每个节点或连接点上施加较小的应力。例如,可以通过具有较小平均纤维直径的纤维来增加连接点(例如,允许更多的纤维存在于材料内,从而增加纤维彼此接触的可能性)。可以通过在材料内提供更高重量百分比的双组分纤维或粘结剂的负载来增加连接点。随着更多的纤维能够软化并粘接到相邻的纤维,这会增加材料内连接点的数量。当连接点之间的距离较大时,这会导致材料的回弹性比连接点靠得更近时低。
可以选择纤维来减少连接点上的应力。接合点之间较硬的纤维会增加对接合点的应力。当对接合在一起的刚性纤维施加力时,接合点会受到应力,因为纤维不太可能屈服于载荷。较硬的纤维会增加压缩永久变形。可以预期弹性纤维对纤维之间的接合点施加较小的应力,因为当施加载荷时,纤维给予更多。直径较细的纤维会刚性较低和/或挠曲较大,这可以减少对纤维之间接合点上的应力。
可以选择双组分纤维来降低压缩永久变形和/或加强两个纤维之间的接合点。当承受持续应力时,可以选择双组分纤维来避免或减少蠕变。双组分纤维的护套材料可以根据其软化点来选择。例如,软化点较高的护套材料会抗蠕变能力较差。双组分纤维的护套材料的分子量会影响蠕变的可能性。例如,护套材料的较低分子量分布会导致较大的蠕变可能性。
产生改进的压缩永久变形的结构可以是可清洗的和/或可重复使用的。可重复使用的材料能够承受重复使用,而不需要处置。可重复使用的材料不是一次性物品。可重复使用的物品能够在一段时间内承受正常的预期使用。例如,在产品的预期寿命期间,纤维材料可以用于背包、鞋、服装、头饰、或背心等。
可重复使用的材料能够清洗。可洗性可以包括在洗衣机中承受重复洗涤循环的能力。可洗性可以包括承受重复手洗循环的能力。可洗性可以包括承受10次以上洗涤循环、20次以上洗涤循环、30次以上洗涤循环、40次以上洗涤循环、或50次以上洗涤循环的能力,其中洗涤循环可以是手洗、机洗或其组合。可洗材料能够承受洗涤循环而不使材料降解。例如,约50%以上的连接点、约60%以上的连接点、约70%以上的连接点、约80%以上的连接点、约90%以上的连接点、或约100%以下的连接点在预定次数的洗涤循环之后仍然会是完整的。
在洗涤循环期间,纤维上的饰面可以具有从纤维上脱落的趋势(例如,进入洗衣机的水中)。然而,可以预期饰面可以重新沉积在材料上。饰面可以对纤维具有亲和力,并且可以重新附着到纤维或材料上。还可以设想,某些材料可以具有仅用于手洗的指示,以减少纤维上饰面的去除。
本文所述的纤维吸收材料可以提供水分的三维主动芯吸和蒸发。这可以通过竖直芯吸(例如,远离水分源的芯吸)、横向芯吸(例如,沿着纤维吸收材料在大致横向于厚度方向的方向上芯吸)、一个以上的延伸部分、或其组合来实现。
纤维吸收材料可以位于具有或产生水分的表面附近。纤维吸收材料可以位于与具有或产生水分的表面直接接触(例如,直接平面接触)。具有或产生水分的表面可以是例如可以被润湿或饱和的皮肤、头发或衣服(例如,由于出汗、来自外部条件如雨等水分、或遇到自然特征如湖泊、溪流、河流、或洪水区等时的水分)。
纤维吸收材料可以位于具有或产生水分的表面和另一表面(这里也称为相对表面)之间。另一表面例如可以是纤维吸收材料固定至其的物品的一部分。例如,相对表面可以是用于保护材料的刚性外壳。相对表面可以是其中希望缓冲、衬垫、吸湿排汗、水分蒸发或其组合的背包或其它配件的一部分。另一表面可以具有一个以上的开口,用于向穿戴者、纤维吸收材料或两者提供额外的空气流动。开口可以由一个以上的边缘限定。
纤维吸收材料可以从具有或产生水分的表面芯吸走水分。芯吸的方向可以大致垂直于(例如,90°±约10°或±约15°)具有或产生水分的表面的平面。这可以向穿戴者提供冷却效果,向穿戴者提供绝缘效果,或者两者。这可以从表面除去水分并且吸收纤维吸收材料内的水分。
水分可以首先由接触具有或产生水分的表面的纤维吸收材料的最外层材料芯吸走。最外层材料可以对流体(例如,空气、蒸气、液体或其组合)是可渗透的。最外层材料可以是吸湿排汗材料。然后,水分可以转移到纤维吸收材料的纤维部分。水分可以沿着具有大致竖直取向(例如,在厚度方向上)的纤维大致竖直行进。水分可以在一个以上的环处沿着纤维行进。
当水分吸收至纤维吸收材料中时,芯吸可以在相对于竖直芯吸的大致横向方向上发生,在大致平行于具有或产生水分的表面的平面的方向上发生(例如,与表面的平面具有约15°以下或约10°以下的角度),或者两者。水分可以在一个以上的开口表面处或其附近或者在空气流动源处或其附近朝向纤维吸收材料的一部分行进。由于蒸发可以在开口表面处或其附近或者在空气流动源处或其附近更快地发生,因此可以预期水分可以行进到较少或没有水分的区域。于是这些水分的蒸发可以发生在这些区域。
开口表面可以是暴露于空气流动(例如,直接空气流动)的区域。开口表面可以在纤维吸收材料的延伸部分或其附近。延伸部分可以是纤维吸收材料延伸超过具有或产生水分的表面的部分。延伸部分可以是延伸超过作为具有或产生水分的表面的纤维吸收材料的相对侧的表面的纤维吸收材料的一部分。延伸部分可以延伸超过具有或产生水分的表面和相对表面二者。延伸部分可以仅延伸超过具有或产生水分的表面和相对表面中的一个。延伸部分可以延伸到相对表面的一个以上的开口中(例如,与具有或产生水分的表面相对的与纤维吸收材料接触的表面)。延伸部分可以围绕另一表面的边缘延伸。例如,延伸部分可以围绕刚性壳体的边缘延伸。延伸部分可以朝向空气流动或增加的空气流动的区域延伸。由于纤维吸收材料内的水分的蒸发速率在具有延伸部分时在暴露于空气流动或更多空气流动的材料的区域中增加,从而增加暴露于空气流动的纤维吸收材料的开口表面或增加表面积,与没有延伸部分的相同纤维吸收材料相比,纤维吸收材料内的水分可以增加。随着蒸发速率的增加,从具有或产生水分的表面吸收更多水分的能力也比不那么快经历水分蒸发的材料更强。
延伸部分可以是与纤维吸收材料(例如,位于具有或产生水分的表面和相对表面之间的纤维部分或材料)的主体相同的材料和/或厚度。延伸部分可以是与纤维吸收材料主体不同的材料和/或厚度。与纤维吸收材料的主体相比,延伸部分可以压缩或进一步压缩。延伸部分可以折叠、弯曲、模制或以其它方式成形以适合于预期区域内或周围。延伸部分可以与纤维吸收材料的主体成角度地延伸。延伸部分可以与纤维吸收材料的主体大致平行或共面延伸。延伸部分可以环绕表面的边缘,使得延伸部分可以形成L形、J形或C形。延伸部分可以位于纤维吸收材料的边缘或其附近。延伸部分可以位于纤维吸收材料的两个主体部分之间。
延伸部分可以是挠曲的。延伸部分可以定位成能够得到调节。延伸部分可以可移除地固定至物品。例如,延伸部分的端部可以可拆卸地紧固、附接或固定至背包的一部分。在从背包上松开延伸部分的端部时,延伸部分可以以翼状方式延伸,以进一步加速水分的蒸发。
延伸部分或其部分可以是用于吸引太阳和/或来自太阳的热而选择的颜色。例如,延伸部分的材料可以是深色,例如黑色。延伸部分的区域或延伸部分附近的部分可以具有一个以上的反射特征,以将阳光和/或热反射至延伸部分,从而提供增加的蒸发。
目前描述的纤维吸收材料可用于可穿戴配件,例如背包。当佩戴背包时,穿戴者可能会出汗,特别是在背包接触穿戴者的区域。例如,穿戴者可能在背包所在的背部区域出汗。穿戴者可能在背包带所在的肩部和/或胸部出汗。穿戴者可能在放置腰部保护带的腰部区域出汗。背包的任何或所有这些部分可以包括纤维吸收材料,以提供缓冲、吸湿排汗、水分吸收、水分蒸发或其组合。背包的任何这些部分的纤维吸收材料可以包括一个以上的延伸部分。
在背包在背部接触部分包括纤维吸收材料的情况下,纤维吸收材料可以从穿戴者的背部芯吸走水分。于是,水分可以穿过纤维吸收材料朝向背面接触部分的边缘行进。延伸部分可以位于背包的侧板、底部或顶部处或其附近,使得水分从具有或产生水分的表面被引导到空气流动增加和/或暴露于阳光或热的区域。
纤维吸收材料可以用作保护物品的一部分。保护物品可以具有为一个以上的身体部分提供保护的刚性外壳或刚性外部。在主体部分和刚性外壳之间可以是衬垫材料。衬垫材料可以包括纤维吸收材料。纤维吸收材料可以是衬垫材料。例如,头盔具有刚性外壳,其中衬垫材料位于刚性外壳和穿戴者之间。用于运动的肩垫具有位于穿戴者肩膀上的刚性杯,其中在穿戴者和刚性杯之间具有衬垫材料。
头盔,例如自行车头盔,可以具有一个以上的开口,以允许空气流动通过头盔。纤维吸收材料可以位于穿戴者的头部和头盔的外壳之间。纤维吸收材料的延伸部分可以位于头盔的开口内。延伸部分可以固定至限定开口的头盔边缘。延伸部分可以起到不完全阻塞开口的作用,使得空气仍然可以行进穿过开口。由于仍然允许空气流过开口,并且由于延伸部分对于空气流动提供纤维吸收材料的增加的表面积,至少在延伸部分的区域中,从穿戴者头部芯吸走的水分的蒸发速率可以增加。延伸部分可以缠绕头盔的一部分,例如头盔的边缘。由于水分可以倾向于朝向材料中水分较少的区域行进,随着延伸部分中的水分以增加的速率蒸发,水分可以继续向延伸部分行进,从而增加纤维吸收材料的蒸发速率,即使在纤维吸收材料的主体区域(例如,具有或产生水分的表面和相对表面之间的区域)。
鞋类制品,例如靴子或鞋子,可以包括一种以上的纤维吸收材料。鞋类制品可以包括帮面。帮面可以覆盖脚的从脚趾到鞋类制品的顶部边缘或鞋舌。鞋类制品可包括鞋腰。鞋腰可以覆盖脚的后部,例如脚跟。鞋腰可以从脚跟延伸到鞋领。鞋领可以是穿戴者的脚插入的边缘。鞋类制品可以包括在穿戴者的腿上向上延伸鞋类制品(例如,朝向或越过脚踝和/或朝向或越过膝盖)的鞋筒。纤维吸收材料可用于内底、外底、帮面、鞋舌、鞋腰、鞋领、鞋筒、或其任意组合。延伸部分可以从鞋腰和/或鞋筒延伸并围绕鞋类制品的鞋领。
延伸部分可以围绕物品的另一部分,例如衬垫的刚性部分、鞋类制品的鞋领或背包的背部接触部分的外边缘延伸。在物品在材料内部或整个材料中没有用于空气流动的开口时,这会是特别有用的。
纤维吸收材料可以用作防弹衣,例如作战背心、防弹背心或防弹服的一部分。防弹服通过吸收子弹或投射物的冲击以保护身体,来提供保护;然而,这些背心通常重,并且为身体提供绝缘,导致身体出汗。纤维吸收材料可以用在防弹衣内的胸部、背部、侧面、肩部或其组合处。纤维吸收材料可以为穿戴者提供衬垫,同时也比防弹衣或防弹服中使用的传统材料重量轻。
背心可以包括设计成从一发子弹分散能量并使子弹变形以最小化钝力创伤的弹道材料。这种弹道材料可以是钢板或陶瓷和钛的复合材料,或者凯夫拉(Kevlar)。纤维吸收材料可以位于穿戴者和弹道材料之间。
纤维吸收材料可以具有延伸超出弹道材料外部区域的延伸部分。这可以提供增加的水分芯吸、增强的水分蒸发、或两者。这可以为穿戴者提供冷却、更轻重量的背心、或两者。
引导芯吸和蒸发可以在一个以上的额外空气源例如风扇或鼓风机之类的空气増流器的存在下发生。小风扇或鼓风机可以集成至物品中或固定至物品(例如,固定至纤维吸收材料),以提供额外的空气流动和/或增强的蒸发。这可以代替一个以上的延伸部分或除了一个以上的延伸部分而有用。例如,如风扇或鼓风机等空气増流器可以定位成增加向纤维吸收材料的区域的空气流动,该区域可以不位于或不靠近环境空气流动。空气源可以迫使水分到达纤维吸收材料的其它区域。空气源可以有助于空气源处或其附近的水分蒸发。空气流动的方向可以大致平行于大多数纤维的方向。例如,可以将如来自空气増流器的空气流动引导穿过材料的厚度。纤维吸收材料的一个以上的层可以密封纤维吸收材料或其边缘,减少逸出的空气量或不允许空气沿其它方向逸出,从而进一步引导空气流动通过材料的方向。
在给定特定环境条件(例如,温度、湿度、空气流动)的情况下,可以基于流汗进入结构中的水分量来理解纤维部分、纤维吸收材料、延伸部分或其组合内的水分蒸发。蒸发可以使用改造的重力吸收测试系统(GATS)方法进行测试和测量。GATS方法测量织物中水分的芯吸/扩展和蒸发。
在改造的GATS装置中,样品的厚度大于约6mm。将水泵入样品中(例如,模拟出汗)。多孔板用于将液体引入材料的底部。材料水平放置在多孔板的顶部,且水竖直向上流动通过板上的孔并进入材料。水以30g/hr的速度从校准的注射泵中泵出2小时,并且水收集在多孔板下并竖直上升通过板。基于材料的保持能力、亲水性-芯吸性-润湿特性和开放性,水将迁移通过材料并以动态方式蒸发。如果材料是足够亲水性的,具有足够的保持能力,并且能够足够快地蒸发,水将保持收集在材料内,并且不会从材料泛滥或溢出。如果水从材料中溢出,则超过了其保持能力,并且蒸发速度不够快,无法防止溢出。
在给定特定环境条件下,使用环境室测量蒸发速率,作为强制水含量进入三维结构的函数。蒸发速率很重要,因为这会影响穿戴物品时的蒸发(焓)冷却效果。
结果绘制为样品中以克为单位的水质量对于以分钟为单位的时间。结果图(质量曲线)是水流入速率(30g/hr)和蒸发速率的简单卷积。卷积是拟合数据的二项式(二次方程),其中导数给出瞬时质量流量。蒸发速率是实际质量流量与30g/hr之差。因此,可以分析实验开始、中间和/或结束时的蒸发速率。
质量曲线不同点的蒸发速率可能是令人感兴趣的,因为它与应用有关。例如,测试开始25分钟至60分钟时的蒸发速率可以模拟干燥的头带在慢跑或跑步期间被浸湿。对于另一个实例,实验开始120分钟时的蒸发速率可以模拟被雨水浸湿、或因浸泡在河流或小溪中而变湿的背包背板。
样品可以在有或没有延伸部分的情况下进行测试。延伸部分可以将样品的蒸发速率增加约20%以上、约50%以上、约100%以上、约150%以上、或约200%以上,
现在转到附图,图1示出示例性的吸收和蒸发机制。纤维吸收材料20位于具有或产生水分的表面22附近。相对表面24位于纤维吸收材料20的相对表面上,与具有或产生水分的表面22相对。相对表面可以是例如固定纤维吸收材料的物品,例如外壳(例如头盔或保护垫的外壳)或物品例如背包的另一部分。
具有或产生水分的表面22产生水分,水分被纤维吸收材料20从表面芯吸走。发生竖直芯吸28,沿着大致垂直于具有或产生水分的表面22的方向将水分带入纤维吸收材料20中。横向芯吸30发生在大致横向于竖直芯吸方向(或大致平行于具有或产生水分的表面)的方向上,将水分带向空气流动增加的区域。纤维吸收材料20在延伸部分26处暴露于更大的空气流动,其中纤维吸收材料20延伸超过具有或产生水分的表面22、相对表面24或两者。水分的蒸发32在多个方向上发生,特别是在延伸部分26暴露于空气源或空气流动的地方。
图2、图3和图4示出三维主动芯吸和蒸发组件的可能的示例性构成。
在图2中,延伸部分26延伸超过相对表面24。具有或产生水分的表面22延伸超过相对表面24和纤维吸收材料20。
在图3中,纤维吸收材料20的延伸部分26延伸超过具有或产生水分的表面22和相对表面24二者。虽然示出为大致对齐或大致共同延伸,但是可以设想具有或产生水分的表面22和相对表面24的边界不完全对齐,尽管纤维吸收材料20可以延伸超过两者,使得延伸部分26延伸超过具有或产生水分的表面22和相对表面24两者。
在图4中,纤维吸收材料20的延伸部分26延伸超过具有或产生水分的表面22。相对表面24延伸超过纤维吸收材料20。
虽然为了简单起见,图2、图3和图4示出为具有大致均匀的纤维吸收材料,但是可以设想纤维吸收材料中可能存在变化。变化可以包括材料的可变密度(例如,一部分比另一部分具有更高的密度)。密度的变化可以通过材料的厚度、穿过材料的长度、穿过材料的宽度或其组合。变化可以包括纤维的方向(例如,由于压缩、加工技术、施加热、不同纤维的使用等或其组合)。可以设想,可以基于水分预期传递通过材料来调整或选择纤维的加工技术或方向或取向。例如,可以将纤维布置成使得水分或流体(例如,液滴、蒸气或两者)在大致横向于具有或产生水分的表面的方向上或两者穿过材料的厚度。其它纤维可以取向以在不同的方向上传递水分或流体(例如,朝向空气流动增加的区域,例如翅片或标签或延伸部分,朝向纤维吸收材料的边缘,或者两者)。作为实例,而不是作为限制,纤维吸收材料可以具有通过竖直搭接、旋转搭接或气流成网处理形成的部分,并且另一部分(例如,延伸部分)可以通过交叉搭接处理形成。这可以提供纤维排列或平均纤维取向的变化。这些变化可以对水分或蒸气的转移方向提供额外的指导和控制。在该实例中,水分或蒸气可以从具有或产生水分的表面(例如,大致横向于该表面)被抽离,然后可以沿着大致平行于具有或产生水分的表面的方向,通常沿着纤维吸收材料的长度或宽度,朝向纤维吸收材料的边缘(例如,延伸部分)或其组合转移。
图5示出示例性纤维吸收材料20的侧视图或者厚度的图或横截面图。纤维吸收材料20包括纤维部分40。纤维部分可以是梳理和搭接的纤维材料。如图所示的纤维部分40处于非压缩状态,尽管可以预期最终的纤维吸收材料可以经历一个以上的压缩操作或一个以上的导致压缩的梳理和搭接纤维材料的操作。预期最终的纤维吸收材料可以经历一个以上的局部压缩操作,使得仅部分纤维吸收材料被压缩(例如,形成一个以上的空气流动通道)。
搭接过程产生具有一系列第一环42和大致相对的第二环44的结构。当梳理形成纤维部分40的纤维46时,纤维通常遵循机器方向。在搭接时,可以看到纤维46遵循大致波状的形状,其中在第一环42和大致相对的第二环44处的纤维46可以弯曲,并且环之间的纤维处于大致竖直的取向或者在大致垂直于材料的纵向轴线LA的方向上延伸。在图2中,第一环42(以及第二环44)大致垂直于机器方向和/或大致垂直于材料的纵轴LA运行。循环的方向是进入页面。
纤维吸收材料20可以包括与第一环42相邻的任选的饰面材料48。纤维吸收材料20可以包括与第二环44相邻的任选的饰面材料50。可以省略一种或两种饰面材料。饰面材料可以是单层。饰面材料可以是两个以上的层。一个以上的饰面材料可以位于与具有或产生水分的表面22相邻(参见图1)。一个以上的饰面材料可以位于与相对表面24相邻(见图1)。一个以上的饰面材料可以用作芯吸材料。一个以上的饰面材料可以起到保护纤维部分40的作用。一个以上的饰面材料可以为穿戴者提供舒适的表面(例如,倚靠穿戴者的皮肤、头发、衣服等的柔软和/或光滑的表面)。一个以上的饰面材料可以将纤维部分40固定在物品内(例如,通过将纤维吸收材料附着到物品的另一部分)。物品可以是例如但不用作限制的可穿戴物品;防护物品,如防弹衣;运动衬垫;头饰,如头盔;鞋类;背包;等;或其组合。
图6、图7、图8和图9是纤维部分40的3倍放大倍数的放大照片,该纤维部分40具有适于置于朝向穿戴者的饰面材料48和夹持在纤维部分中间的相对表面上的相对饰面材料50。照片的视图是看横方向,或机器方向的横截面,以观察纤维的趋向。照片中还提供了每个样品的厚度测量值,标尺上的每个水平矩形片段表示毫米。纤维材料是用聚酯短纤维和双组分纤维制备的。
图6示出具有大致竖直的搭接或大致竖直的波纹的纤维部分40。换句话说,环之间的片段大致是竖直的,从一个环延伸到相对的环。在3倍放大倍数下,并且用肉眼观察和确定的纤维从一个表面到另一个表面的图像的总体可见趋向相对于适于接触穿戴者或水分源的表面、例如与饰面材料50相邻的表面,在45度和135度之间。所示视图是机器方向的横截面(即,查看截面方向)。
带箭头的线表示搭接或波纹的平均方向穿过材料在该部分的厚度。圆圈表示拐点49,在拐点49处平均方向改变。接近相对饰面材料50的搭接或波纹的角度从表面测量到从表面进入材料的大约25%,如虚线所示。如计算的,该角度相对于饰面材料50的表面约为104度,这示出本文所述术语含义内的大致竖直取向(例如,大致竖直取向的纤维)。
图7提供具有大致水平搭接或大致水平波纹的比较纤维材料。换句话说,环之间的片段是大致水平的,从一个环延伸到相对的环。当观察材料厚度时(即,当观看机器方向的横截面(横向)时),带有箭头的线表示搭接或波纹的平均方向。搭接大致平行于饰面材料50。纤维的角度是180度。
图8示出具有与第一接触部分50成角度的搭接、波纹或纤维取向的纤维部分40。换句话说,环之间的片段通常以90度和180度之间的角度显示,从一个环延伸到相对的环。带箭头的线表示搭接、波纹或纤维穿过材料厚度的方向的平均可见趋向。搭接、波纹或纤维接近相对饰面材料50的趋向的角度从表面测量到从表面进入材料的大约25%,如虚线所示。如计算的,纤维或搭接或波纹的趋向的平均角度相对于饰面材料50的表面小于135度。这可以认为是本文所述术语含义内的大致竖直取向(例如,大致竖直取向的纤维)。
图9示出具有朝向饰面材料48压缩的搭接或波纹的纤维部分40。换句话说,当片段从一个环延伸到相对的环时,环之间的片段具有大致竖直部分和更接近水平的部分。这是通过材料的厚度具有可变密度的材料的实例。带箭头的线表示从材料的机器方向的横截面(即横向)可见,穿过材料厚度的纤维的搭接、波纹或总体可见趋向的平均方向。拐点49表示平均方向改变的位置。如计算的,接近相对饰面材料50的纤维或搭接的角度相对于相对饰面材料的表面小于124度。纤维或搭接朝向饰面材料48的角度大致更接近于水平或大致平行于饰面材料的表面。由于搭接或纤维的取向,材料朝向饰面材料48的密度可以比相对的饰面材料50大。图9的纤维部分40可以认为是本文所述术语含义内的大致竖直取向(例如,大致竖直取向的纤维)。
本文所述的纤维吸收材料可用于各种物品,特别是可穿戴制品。图10示出一种这样的用途,其中物品是背包60。
背包60包括适于接触穿戴者的背部的背部接触部分62。背部接触部分62可以包括纤维吸收材料20(见图5),因为这是可能需要缓冲的区域和/或可能暴露于具有或产生水分的表面的区域,其中穿戴者的背部具有或产生水分。
背包60包括侧板64,侧板64从背部接触部分62延伸。侧板可以限定背包的形状。纤维吸收材料20(见图5)可以延伸到侧板64的至少一部分中或形成侧板64的至少一部分。该延伸可以用作延伸部分26(见图1),其中侧板64或其一部分通过延伸超过被具有或产生水分的表面22覆盖的部分(例如,穿戴者的背部)而暴露于空气流动中。
侧板可以在某些条件下(例如,在分离侧板的一部分时)至少部分释放。在释放时,侧板可以具有翼状外观。在这种情况下,侧板可以远离背包延伸,以用作增加暴露于空气流动的延伸部分。当需要时,侧板可以重新固定至背包。
背包60包括一个以上的带子66(这里示为两个带子,尽管对于邮差包或斜挎包,例如,可以使用单个带子)。带子66的至少一部分可以包括纤维吸收材料20(见图5),因为这是可能需要缓冲的区域和/或可能暴露于具有或产生水分的表面的区域,其中穿戴者的肩部或胸部可能具有或产生水分。
背包60可选地包括适于位于穿戴者的腰部或腰部周围的腰部保护带68。腰部保护带68可以包括纤维吸收材料20(见图5),因为这是可能需要缓冲的区域和/或可能暴露于具有或产生水分的表面的区域。
图11示出其中可以采用纤维吸收材料的另一种可穿戴制品,其中可穿戴制品是作为自行车头盔示出的头盔70。
头盔70具有由边缘74限定的多个开口72。纤维吸收材料20可以位于开口72和/或边缘74处。
图12是部分头盔70的俯视图。头盔70包括由边缘74限定的多个开口72。箭头表示空气流动。空气通过开口72流入头盔,在头盔的顶部之上,并且围绕头盔的侧面。
图13、图14和图15是沿着图11的头盔的A-A截取的示例性局部剖视图,示出纤维吸收材料20在头盔70内的可能位置。头盔70包括由边缘74限定的开口72。表示开口区域中的空气流动。
图13示出纤维吸收材料20的两个部分,这些部分固定至头盔70,材料之间的间隙对应于头盔的开口72。纤维吸收材料20在开口72处的边缘是与空气流动直接接触的开口表面76。这些开口表面76可经历比纤维吸收材料20的其它部分更快的蒸发速率。然而,这种构造提供通向开口表面的有限通道用于干燥。
图14示出延伸穿过所示头盔70的整个部分的纤维吸收材料20。纤维吸收材料20在头盔中的开口72下延伸。开口表面76位于空气流动区域,包括头盔中开口下方的部分。这种构造提供增强的芯吸,但是可以增加隔热。
图15示出纤维吸收材料20的两个部分,这些部分固定至头盔70,延伸部分26在限定开口的边缘74处延伸到头盔的开口72中。延伸部分26增加空气流动区域处的开口表面76,以提供具有增加的蒸发速率的更多表面。纤维吸收材料20的相同表面与穿戴者接触,如图9所示;然而,由于增加的开口表面76,与图9的组件相比,可以增强蒸发。
图16示出头盔70,示出为执法或军用的头盔。纤维吸收材料20的延伸部分26示出为围绕头盔的边缘弧形。因此,与仅位于头盔内相比,该延伸部分暴露于更大的空气流动。
图17是物品78的示例性横截面,例如图16的头盔70。纤维吸收材料20具有缠绕物品78的边缘的延伸部分26。
图18示出作为靴子示出的鞋类80的示例性物品。可以设想,鞋类的其它物品可以省略图18所示的某些部分。所示的元件旨在作为示例。通常,鞋类物品80可以包括鞋面82,覆盖足部的鞋类制品的一部分,和鞋底84,位于穿戴者足部下方的鞋类制品的一部分。
示例性鞋类制品80的鞋面82包括帮面86。帮面覆盖脚从脚趾88到鞋类制品的顶部边缘或鞋舌90(如果鞋类制品具有鞋舌)。鞋类的示例性制品80包括鞋腰92,其覆盖脚的后部例如鞋跟94。鞋腰92从鞋跟94延伸到鞋类制品的鞋领96,其中鞋领是穿戴者的脚插入以穿上鞋类的边缘。鞋类制品80可以包括鞋筒98,该鞋筒98在穿戴者的腿上向上延伸鞋类制品(例如,朝向或越过脚踝和/或朝向或越过膝盖)。
纤维吸收材料20可以位于鞋类制品80的任何部分。延伸部分26可以缠绕鞋类制品的鞋领96,并且在鞋类制品的外部或其附近向下延伸。如图所示,延伸部分29缠绕鞋领96并沿着鞋筒98延伸。
图19是鞋的示例性鞋类制品80通过鞋领96向下看向内垫99的俯视图。在鞋类制品80的内部是纤维吸收材料20。纤维吸收材料20被示出具有多个空气流动通道100。空气流动通道允许鞋类制品内的热从鞋类制品中升起;允许通风;增加鞋类制品内的空气流动,以提供冷却、水分的蒸发、或两者;或其组合。
纤维吸收材料可以具有缠绕鞋领96的至少一部分的延伸部分。
空气流动通道的频率和位置可以变化,图19中所示的频率可能会夸大。空气流动通道可以在一个区域内大致均匀地间隔开。空气流动通道可以仅位于鞋类制品内的某些位置(例如,可能需要增加空气流动和/或通风的区域)。空气流动通道可以由衬垫材料和穿戴者之间的间隙产生。例如,空气流动通道可以在衬垫厚度减小的区域不接触或较少接触鞋类制品内的脚、脚踝和/或腿的地方而产生。
图20A和图20B示出示例性服装110,示出为衬衫的前视图和后视图。当示出为衬衫时,可以考虑其它服装,包括但不限于夹克、背心、长袖衬衫、裤子、短裤、紧身衣、内衣等。纤维吸收材料20位于服装110的各个区域,在这些区域中,汗、水分或蒸气最有可能积聚(例如,基于活动)。纤维吸收材料20可以位于可能希望额外衬垫或缓冲的区域中。如图所示,示例性服装110在背包将被穿戴并且与使用者接触的区域包括纤维吸收材料20。虽然基于活动(或者甚至基于背包)考虑其它构造,如图16A所示,有一部分纤维吸收材料沿着衬衫的前部延伸,背包的带子将位于该前部。这可以提供额外的热管理、水分管理、缓冲、或其组合。还存在沿着腰部延伸的部分,其中背包的腰带可以位于此。如图20B所示,存在延伸以覆盖背包将接触的穿戴者背部的大部分的纤维吸收材料。多个部分围绕腰带所在的前面延伸。
纤维吸收材料可以整合到服装中。纤维吸收材料可以是服装的插入物。纤维吸收材料可以附接至服装(例如,介由粘合剂、缝线、或钩环扣等)。
虽然附图示出了如背包和头盔等特定应用,但也考虑了其它可穿戴制品,特别是希望缓冲、芯吸、吸收、水分蒸发或其任意组合的可穿戴制品。例如,运动垫包括在本教导的范围内。
说明性实例
为了进行各种测试而准备样品。每个样品都具有夹持在饰面层之间的纤维材料。每个样品中的饰面层是相同的材料,并且是可渗透的芯吸织物。制备具有不同纤维取向、或者圈或环之间的片段的不同取向的样品。这些取向如下:
具有纤维的大致竖直取向(例如,纤维的可见大致趋向)或环之间的片段的大致竖直取向(在图中标识为“完全竖直褶”)的样品,例如图6所示;
具有纤维的压缩竖直取向(例如,纤维的可见大致趋向)或环之间的片段的压缩大致竖直取向(在图中标识为“压缩竖直褶”)的样品,如图9所示;
具有纤维大致水平方向(例如,纤维的可见大致趋向)或环之间片段的大致水平取向(在图中标识为“水平褶”)的样品,如图7所示。
每种样品类型用低重量纤维材料(约400gsm)和高重量纤维材料(约600gsm)制备。低重量纤维材料样品具有约15mm至约16mm的厚度。高重量纤维样品具有约19mm至约20mm的厚度。每个样品对于短纤维的比率和纤维旦尼尔具有相同的双组分。
透气性
使用ASTM D737测试样品的透气性。压缩系数定义为原始厚度的压缩百分比。对于所有三种样品类型(完全竖直褶、压缩竖直褶和水平褶),在压缩系数为0%(无压缩)、50%和75%时收集数据。测试结果如图21所示。
如图所示,完全竖直褶的样品具有最高的透气性。水平褶样品具有样品的最低透气性。压缩竖直褶在完全竖直褶样品和水平褶样品之间具有透气性。随着环、圈或褶之间的片段变得更加竖直,透气性增加。透气性的降低与压缩系数成正比,与样品类型无关。比较最高压缩水平(75%)下样品的结果,最初完全竖直褶的样品具有最高的透气性。
没有饰面材料,样品的透气性更高。饰面材料的材料类型影响复合材料的最终透气性。对于空气流动,饰面材料和纤维结构之间存在接触阻力。
芯吸性能
在测试芯吸性能时,样品(类型:完全竖直褶、压缩竖直褶和水平褶样品)为2英寸×2英寸的正方形。测试了三种样品类型中每一种的五个。样品的纤维材料中的纤维包括亲水性处理的纤维。渗透性芯吸织物夹持在纤维材料中间。将30ml有色的水放入直径为4英寸的培养皿中。将样品置于有水的培养皿中15秒,测量以克为单位的吸湿排汗吸收。测试结果如图22所示,其中y轴是吸收到2英寸×2英寸样品中的水的克数,该样品在纤维材料的两侧都有饰面。图22中的学生的t检验显示,完全竖直褶、压缩竖直褶和水平褶样品之间的结果在统计上不同。
完全竖直褶样品的吸湿排汗吸收显示为最高。水平褶样品的吸湿排汗吸收显示为最低。压缩竖直褶样品的吸湿排汗吸收介于其它两种样品类型之间。结果表明,环之间的片段或其至少部分的取向对材料将水分从身体中移走的能力有影响。
在观察由于培养皿中水中的染料引起的水分行进方向时,水分显示出在纤维或网状物的方向上移动。
收集两侧都具有渗透性芯吸织物的所有三种结构的数据。测试使用和不使用亲水性处理纤维的样品。没有亲水性纤维的样品显示出很少或没有将水分吸收至结构中的趋势。结果表明,褶或纤维取向结合亲水性纤维处理对从身体中吸走水分有影响。
干燥性能
在测试干燥性能时,样品(类型:完全竖直褶、压缩竖直褶和水平褶样品)为4英寸×4英寸的正方形。样品放置在4英寸×4英寸×0.75英寸的聚苯乙烯托盘中。样品架保持样品的边缘暴露。将15克水分引入样品中,并且使风扇位于离样品表面2英尺的位置。测试结果示于图23和图24。每个测试运行包括以相同的时间和相同的条件的两个控制-仅水和仅饰面织物。
图23示出水被吸收至制品底部的结果,将15克水施加至材料底部或面向托盘的一侧,并且对流的空气流动指向材料顶部或面离托盘的一侧。当水被吸附至材料下面时,褶结构(完全竖直褶和水平褶)对界面处的蒸发影响较小。
图24显示将水施加至材料顶部或面离托盘的一侧的结果。与水平褶样品相比,可见完全竖直褶样品的材料顶部干燥更快。观察到水分沿褶方向移动。在完全竖直褶样品中,水分向相反侧移动。完全竖直褶样品的材料顶部摸起来比水平褶样品干得快。即使整个结构还没有完全干燥,褶皱的取向也会影响从身体中吸走水分并给穿戴者干燥的感觉。
压缩负荷变形
根据ASTM D3574试验C测试样品的压缩负荷变形。测试结果如图25所示。L表示低重量纤维材料(约400gsm),H表示高重量纤维材料(约600gsm)。针对三种样品类型(类型:完全竖直褶、压缩竖直褶和水平褶样品)测试十个样品,每个样品重复三次。
结果表明,对于完全竖直褶样品压缩结构所需的力最大,并且对于水平褶样品压缩结构所需的力最小,压缩竖直褶样品介于两者之间。
本文描述的任何材料可以与本文描述的其它材料组合(例如,在层状材料的同一层或不同层中)。这些层可以由不同的材料形成。一些层或所有层可以由相同的材料形成,或者可以包括共同的材料或纤维。形成层的材料类型、层的顺序、层的数量、层的位置、层的厚度或其组合可以基于每种材料的期望性质(例如,芯吸性质、冷却性质、或绝缘性质等)、作为整体的材料的期望空气流动阻力性质、材料的期望重量、密度和/或厚度、材料的期望挠曲性(或受控挠曲性的位置)或其组合来选择。可以选择这些层来提供不同的纤维取向。
一般来说,并且可应用于所有实施方案,所看到的是基于来自搭接处理或将导致手风琴状结构的一些其它处理的多个折叠、波纹、褶皱、或搭接等的改进结构。手风琴状结构可被压缩,从而在加工步骤中影响折叠、波纹、褶皱、搭接等的形状。
一般来说,并且可以应用于所有实施方案,多个折叠、波纹、褶皱、搭接等可以具有相对于材料的纵向轴线、具有或产生水分的表面、适于接触具有或产生水分的表面的材料的表面、饰面材料或其组合有大致竖直取向的角度。该角度可以是约45度以上、约60度以上、约75度以上。该角度可以是约135度以下、约120度以下、或约105度以下。
一般来说,并且可以应用于所有实施方案,教导的特征之一可以是包括周期性重复的片段。该材料可以具有长度、宽度和厚度。重复片段可以沿长度、宽度或两者的方向延伸。
一般来说,并且可以应用于所有实施方案,长度、宽度或两者与厚度的比率可以是大约2:1以上、大约5:1以上、大约10:1以上、大约50:1以上、或者大约100:1以上。
这里使用的重量份是指100重量份的具体所指的组合物。上述申请中列举的任何数值包括以一个单位为增量从较低值到较高值的所有值,前提是在任何较低值和任何较高值之间存在至少2个单位的间隔。作为实例,如果规定组分的量或如温度、压力、时间等的过程变量的值例如是从1至90,优选从20至80,更优选从30至70,则意图是如15至85、22至68、43至51、30至32等的值。在本说明书中明确列举。对于小于1的值,一个单位被适当地认为是0.0001、0.001、0.01或0.1。这些仅仅是具体意图的实例,并且在本申请中以类似的方式明确陈述列举的最低值和最高值之间的数值的所有可能组合。除非另有说明,否则所有范围都包括端点和端点之间的所有数值。与范围相关的“大约”或“近似”的使用适用于范围的两端。因此,“约20至30”旨在覆盖“约20至约30”,包括至少指定的端点。描述组合的术语“基本上由”应包括确定的元件、成分、组分或步骤,以及不会对组合的基本和新特性产生重大影响的此类其它元件、成分、组分或步骤。这里使用术语“包括”或“包含”来描述元件、成分、组分或步骤的组合也考虑了基本上由元件、成分、组分或步骤组成的实施方案。多个元件、成分、组分或步骤可以由单个集成的元件、成分、组分或步骤提供。或者,单个集成的元件、成分、组件或步骤可以被分成单独的多个元件、成分、组分或步骤。公开“一(a)”或“一个(one)”来描述元件、成分、组分或步骤并不是为了排除另外的元件、成分、组分或步骤。
元件列表
20 | 纤维吸收材料 |
22 | 有水分或产生水分的表面 |
24 | 相对面 |
26 | 延伸部分 |
28 | 竖直芯吸 |
30 | 横向芯吸 |
32 | 蒸发 |
40 | 纤维部分 |
42 | 第一环 |
44 | 大致相对的第二环 |
46 | 纤维 |
48 | 与第一环相邻的饰面材料 |
49 | 拐点 |
50 | 与第二环相邻的饰面材料 |
60 | 背包 |
62 | 后背接触部分 |
64 | 侧板 |
66 | 带子 |
68 | 腰部保护带 |
70 | 头盔 |
72 | 头盔的开口 |
74 | 边缘 |
76 | 开口表面 |
78 | 制品 |
80 | 鞋类制品 |
82 | 鞋面 |
84 | 鞋底 |
86 | 帮面 |
88 | 脚趾 |
90 | 鞋舌 |
92 | 鞋腰 |
94 | 鞋跟 |
96 | 鞋领 |
98 | 鞋筒 |
99 | 内底 |
100 | 空气流动通道 |
110 | 服装 |
Claims (63)
1.一种制品,其包括:
一个以上的任选的可渗透饰面层;
纤维吸收材料的主体,其中所述主体包括纤维膨松非织造材料;
其中所述纤维吸收材料适于位于与具有或产生水分的表面相邻;
其中所述纤维膨松非织造材料的至少一部分纤维相对于具有或产生水分的表面具有大致竖直的取向,其中具有大致竖直取向的纤维具有优选地形成约45度至约135度的角度的大致可见的趋向;
其中所述制品能够吸收和/或转移水分,是可渗透的,并且是有回弹性的。
2.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述具有大致竖直取向的纤维具有相对于所述具有或产生水分的表面形成约60度至约120度或约75度至约105度的角度的大致可见的趋向。
3.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中当从横向(或机器方向的横截面)观察所述纤维膨松非织造材料时,在所述材料的厚度内的约25%处测量角度。
4.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维在任何压缩操作之前具有大致竖直的取向。
5.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维吸收材料包括亲水性纤维。
6.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料的孔隙率为约90%以上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中在整个制品干燥之前,所述制品在所述具有或产生水分的表面处触摸是干燥的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中通过在压缩时从制品中排出流体并且在回收时吸入新的流体(例如空气、蒸气),在所述制品内交换流体(例如空气、蒸气)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维吸收材料具有延伸部分,所述延伸部分增加所述纤维吸收材料对空气流动的开口表面,以提供增强的蒸发和/或对所述纤维吸收材料的表面触摸时的干燥度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维吸收材料适于位于所述具有或产生水分的表面和相对表面之间。
11.根据权利要求10所述的制品,其中所述相对表面是可穿戴制品的一部分。
12.根据权利要求10或11所述的制品,其中所述相对表面是可穿戴制品的刚性外壳。
13.根据权利要求12所述的制品,其中所述延伸部分延伸超过所述具有或产生水分的表面。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的制品,其中所述延伸部分延伸超过所述相对表面。
15.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料是梳理和搭接的材料。
16.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料是竖直搭接或旋转搭接的材料。
17.根据权利要求1至14中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料是气流成网材料。
18.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维吸收材料包括一种以上的吸湿排汗材料。
19.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述制品包括一种以上的吸湿排汗饰面材料。
20.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料夹持在两种吸湿排汗材料之间。
21.根据权利要求19或20所述的制品,其中吸湿排汗材料适于接触所述具有或产生水分的表面。
22.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中,所述膨松非织造材料的纤维在非压缩状态下对于所述具有或产生水分的表面大致竖直地取向。
23.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述具有或产生水分的表面是由水分润湿的身体的皮肤和/或毛发或者服装。
24.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维吸收材料在大致竖直方向(例如,相对于所述具有或产生水分的表面大致横向)上从所述具有或产生水分的表面芯吸走水分。
25.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维吸收材料沿横向方向(例如,大致平行于所述具有或产生水分的表面)朝向延伸部分芯吸水分。
26.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中由所述纤维吸收材料吸收的水分的蒸发在所述延伸部分从多个方向发生。
27.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述制品适于与可穿戴物品一起使用。
28.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述制品适于与背包一起使用。
29.根据权利要求28所述的制品,其中所述制品位于所述背包的背部接触部分、侧板、带子、腰部保护带、或其任意组合。
30.根据权利要求28或29所述的制品,其中所述制品位于背面接触部分,并且所述延伸部分延伸至所述侧板。
31.根据权利要求1至27中任一项所述的制品,其中所述制品适于与运动垫(例如,肩垫、护胫、护肘、护膝、护腕)一起使用。
32.根据权利要求1至27中任一项所述的制品,其中所述制品适于与头盔一起使用。
33.根据权利要求32所述的制品,其中所述延伸部分在限定所述开口的边缘处延伸至所述头盔的开口中。
34.根据权利要求32或33所述的制品,其中所述延伸部分围绕所述头盔的边缘延伸。
35.根据权利要求1至27中任一项所述的制品,其中所述制品适于与鞋类制品一起使用。
36.根据权利要求35所述的制品,其中所述延伸部分围绕所述鞋类制品的鞋领延伸。
37.根据权利要求1至27中任一项所述的制品,其中所述制品适于用于服装中。
38.根据权利要求1至27中任一项所述的制品,其中所述制品适于用于背心(例如,防护背心)中。
39.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中,在任何压缩操作之前,所述膨松非织造材料包括一系列大致正弦曲线的环。
40.根据权利要求39所述的制品,其中所述环由竖直搭接操作形成。
41.根据权利要求39或40所述的制品,其中所述环的平均外半径为约2mm以上且约4mm以下(例如,约3mm)。
42.根据权利要求39至41中任一项所述的制品,其中所述环的平均内半径为约0.5mm以上或约2mm以下(例如,约1mm)。
43.根据权利要求39至43中任一项所述的制品,其中所述环的频率为每分米约10个环以上且每分米约35个环以下。
44.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料的重量为约200g/m2以上,约200g/m2以下,或两者。
45.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料的厚度为约4mm以上、约50mm以下、或两者。
46.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料具有约70%以上或约90%以下的在大致竖直的方向上取向的纤维。
47.根据权利要求46所述的制品,其中所述膨松非织造材料具有约75%以上且约85%以下(例如,约80%)的在大致竖直方向上取向的纤维。
48.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料具有约10%以上且约30%以下的在大致水平方向上取向的纤维。
49.根据权利要求48所述的制品,其中所述膨松非织造材料具有约15%以上且约25%以下(例如,约20%)的在大致水平方向上取向的纤维。
50.根据权利要求39至49中任一项所述的制品,其中两个相邻环之间的距离为约1mm以下。
51.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料包括多个重复片段。
52.根据权利要求51所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料具有长度、宽度和厚度,并且所述多个重复片段沿着所述长度和/或宽度延伸。
53.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述膨松非织造材料包括手风琴状结构(例如,多个折叠、波纹、褶皱、或搭接等)。
54.根据权利要求53所述的制品,其中所述手风琴状结构的形状受到一个以上的处理步骤(例如,手风琴状结构的压缩)的影响。
55.根据权利要求51至54中任一项所述的制品,其中所述重复片段、折叠、波纹、褶皱、或搭接等相对于所述制品的纵轴、所述具有或产生水分的表面、适于接触所述具有或产生水分的表面的材料的表面、饰面材料或其组合具有大致竖直的取向。
56.根据权利要求55所述的制品,其中,所述大致竖直取向为约45度以上、约135度以下、或两者。
57.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料的厚度为约1mm至约50mm或优选约3mm至约20mm。
58.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料包括具有纤维的随机分布的部分。
59.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料中约50重量%以上的纤维具有大致竖直的取向(例如,在从表面延伸至从所述表面进入到厚度中约25%的部分内)。
60.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料包括具有大致竖直取向的一部分纤维和随机分布的一部分纤维。
61.根据权利要求60所述的制品,其中具有大致竖直取向的纤维在从所述表面延伸到从所述表面进入厚度中约25%的部分内,并且其中在所述厚度的剩余75%的至少一部分中的纤维随机分布。
62.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中所述纤维膨松非织造材料在100Pa下的渗透率为约600升每平方米每秒(L/m2/s)以上、约1500L/m2/s以下、或两者、或其之间的任何值。
63.根据前述权利要求中任一项所述的制品,其中当在预定量的时间内(例如,60秒以下、30秒以下、10秒以下、5秒以下)移除力时,所述制品返回到其原始未压缩状态。
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