DE69505995T2

DE69505995T2 - Isoliermaterial

Info

Publication number: DE69505995T2
Application number: DE69505995T
Authority: DE
Inventors: Jack Lee Johnson City Tn 37601 Nelson; Bobby Mal Jonesborough Tn 37659 Phillips
Original assignee: Eastman Chemical Co
Current assignee: Clemson University Research Foundation Clemson S
Priority date: 1994-09-26
Filing date: 1995-09-12
Publication date: 1999-07-29
Anticipated expiration: 2015-09-13
Also published as: EP0783609B1; JPH10506961A; WO1996010108A1; DE69505995D1; TW300260B; EP0783609A1; KR100369375B1; KR970706425A; US5731248A; ATE173306T1

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung betrifft allgemein Isoliermaterial. Insbesondere betrifft diese Erfindung faserige Strukturen, normalerweise in Form von Matten, die aus Fasern hergestellt sind und eine einzigartige Kombination von Weichheit und Kompressionsfestigkeit aufweisen, d. h. die Fähigkeit, die Dicke beizubehalten, wenn sie unter Belastungen zusammengedrückt werden, die beim typischen Gebrauch auftreten. Diese faserigen Strukturen können an eine atmungsaktive Bahn oder Folie laminiert sein.

Hintergrund der Erfindung

Die Notwendigkeit für eine thermische Isolierung zum Schutz gegen thermische Extreme ist wohlbekannt. Typischerweise werden intelligent entworfene Strukturen zum Minimieren des Einflusses von thermischen Extremen verwendet. Oberbekleidung für kalte Klimata, Handschuhe, Stiefel, Schuhe, Thermounterwäsche etc. schließen gewöhnlich die Verwendung einer Isolierung eines beliebigen Typs ein. Es kann eine natürliche Isolierung wie Daune oder Daune/Feder-Mischungen verwendet werden, oder eine dünne synthetische Isolierung wie Thinsulate (Marke), Thermoloft (Marke) oder Microloft (Marke) kann verwendet werden. All diese Isolierungen leiden an der Unfähigkeit, bei einem Zusammendrücken durch Belastungen, wie sie beim typischen Gebrauch auftreten, die Dicke beizubehalten. Die vorliegende Erfindung macht Strukturen verfügbar, die alle Vorteile moderner dünner synthetischer Isolierungen aufweisen und, wenn sie zusammengedrückt werden, eine verbesserte Beibehaltung der Dicke aufweisen.
Zu synthetischen Strukturen, die zur Isolierung verwendet werden, bestehen viele Patente. Ein Vorteil der Synthetics liegt in der Aufrechterhaltung des Isolationswertes im nassen Zustand. Daune fällt im nassen Zustand zusammen. Ein anderer Vorteil der Synthetics besteht in der Fähigkeit zur Konstruktion von "dünnen" Strukturen, die einen signifikanten Schutz bieten, ohne das Volumen "daunenartiger" Strukturen aufzuweisen. Die Leichtigkeit der Kleidungsherstellung ist ein weiterer Vorteil von dünnen Synthetics.
Das U.S.-Patent 4 304 817 offenbart Faservliese aus gekräuselter Polyesterfaser (< 3 dpf), wobei eine Komponente durch eine beständige Beschichtung geglättet ist, eine Komponente ungeglättet ist und eine Komponente eine Bindefaser ist. Diese Faservliese können zur Isolierung von Bekleidung verwendet werden.
Das U.S.-Patent 4 167 604 offenbart eine Mischung aus Daunen und synthetischen, hohlen Stapelfasern, die mit einem wärmehärtbaren Harz imprägniert sind. Diese werden in Schlafsäcken etc. eingesetzt.
Für synthetische Isolierungen sind verschiedene Typen von Hohlfasern verwendet worden. Das U.S.-Patent 3 772 137 offenbart aus Hohlfasern hergestellte Strukturen mit einer hohen Lockerheit, und das Europäische Patent (EPA) 82303034.1 offenbart verbesserte hohle Polyesterfasern für eine weichere Isolierung. Die EPA-Faser enthält kontinuierliche höhle Abschnitte mit einem relativen Gesamt-Porenvolumen von 15 bis 35%.
Das U.S.-Patent 4 395 455 offenbart die Verwendung dünner Schichten von Metallfolien zwischen Schichten aus faserigen Materialien zur Verminderung der beim Wärmeübergang auftreten den Strahlungskomponente zur thermischen Isolierung von Bekleidung.
Das U.S.-Patent 4 992 327 offenbart eine kohäsive Faserstruktur, bestehend aus 70-90% Mikrofasern mit einem Durchmesser von 3-12 um und 5-30% Mikrofasern mit einem Durchmesser von 12-50 um, wobei einige der Fasern verbunden sind. Es wird angegeben, daß die thermische Leitfähigkeit der von Daune gleicht.
Das U.S.-Patent 4 136 222 offenbart ein thermisch isolierendes Bahnmaterial, bestehend aus einer spiegelnd reflektierenden Folie (gegenüber Luft offen oder geschlossen), die an eine Schaumstoffanordnung gebunden ist, die nur etwa 40 bis 90 der verfügbaren Fläche abdeckt.
Das U.S.-Patent 5 102 711 offenbart einen aus einem selbstverbindenden Vlies und einer porösen Folie bestehenden Textilverbundstoff, wobei das Vlies aus kontinuierlichen Filamenten hergestellt ist.
Das U.S.-Patent 5 043 209 offenbart ein laminiertes Bekleidungsfutter, das aus einer schweißabsorbierenden Schicht auf der Außenseite und einer atmungsaktiven Folie auf der Innenschicht besteht.
WO 93/02235 offenbart Fasern, die in Querschnittsrichtung eine Mehrzahl von fingerartigen Ansätzen mit einem X-Faktor von größer 1,5 aufweisen und verwendet werden, Um wässrige Flüssigkeiten spontan in absorbierende Produkte zu transportieren. Diese Fasern weisen einen Titer von 3 bis 1000d auf.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Querschnitt einer typischen Faser, die in den erfindungsgemäßen Strukturen verwendet wird.
Fig. 1A ist eine schematische Darstellung einer Düsenöffnung, die zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Faser verwendet wird.
Die Fig. 2-5 sind Querschnitte anderer typischer Fasern, die in den erfindungsgemäßen Strukturen verwendet werden.
Die Fig. 6, 7 und 8 sind Graphiken, in denen die Kompressionsfestigkeit, die Isoliereigenschaften und die thermische Leitfähigkeit der erfindungsgemäßen Strukturen im Vergleich mit einer Kontrolle dargestellt sind.
Die Fig. 9 und 10 sind Querschnitte einer faserigen Struktur in Form eines Vlieses bzw. Laminats.

Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden faserige Strukturen bereitgestellt, die aus geformten Fasern bestehen, wobei die Dicke der komprimierten faserartigen Struktur bei 1,0 psi (70,3 g/cm²) das ≥1,4fache derjenigen einer ähnlich komprimierten Struktur beträgt, die dieselbe Flächendichte aufweist und aus Fasern mit einem runden Querschnitt mit demselben Titer pro Faden (dpf) wie die geformten Fasern besteht. Die Erfindung ist für Gegenstände wie Mäntel, Handschuhe, Stiefel, Schuhe etc. brauchbar, die gemäß der hier offenbarten Strukturen hergestellt werden. Das überraschende Merkmal der erfindungsgemäßen Strukturen ist die Beibehaltung der Dicke bei typischen Endgebrauchs-Drücken [z. B. 1 psi (70,3 g/cm²)]. Diese Beibehaltung der. Dicke unter Druckeinwirkung, z. B. dem Spitzenbelastungsdruck, überträgt sich direkt in eine verminderte Wärmeübertragung oder eine verbesserte Isolierung.
Die vorliegende Erfindung wird als eine thermisch isolierende, Fasern umfassende Struktur beschrieben, wobei
A) die Weichheit der Struktur gleich oder niedriger als etwa 0,18 inch-pounds/inch² (32,2 g-cm/cm²) ist,
B) die Konstante K im Ausdruck % Kompression bei einer Belastung von 1 psi = 100 - K*p für die Struktur gleich oder größer als 2,00 ft³/lb (120 cm³/g) ist,
C) die Struktur im unkomprimierten Zustand eine Dichte von etwa 0,3 (0,005 g/cm³) bis etwa 3,0 lb/ft³ (0,05 g/cm³) und im unkomprimierten Zustand eine Dicke von weniger als 0,5 inch (1,27 cm) aufweist,
D) die Fasern in der Struktur eine Mehrzahl von fingerartigen Ansätzen mit einem solchen Querschnitt aufweisen, daß der Formfaktor größer als 1,5 ist,
E) die Fasern in der Struktur ein spezifisches Volumen von 1,5 bis 5,0 cm³/g und einen Titer von etwa 2 bis etwa 15d aufweisen.
Die Weichheit wird durch die Summe der Energie (1) einer Kompression mit 1 psi (70,3 g/cm²) und (2) einer Erholung bei 0 psi (0,0 g/cm³) gemessen.
Die prozentuale Kompression wird mittels der folgenden Gleichung gemessen:
p ist die Dicke der Struktur im komprimierten Zustand bei einer Belastung von 1 psi in lb/ft³ (g/cm³).
Der Formfaktor wird durch die Gleichung
Formfaktor = Umfang der Faser/ 4π · Querschnittsfläche der Faser
definiert, wobei die Einheiten des Umfangs und der Fläche konsistent sind.
Das spezifische Volumen ist als das Volumen in cm³ definiert, das von 1 g der Fasern eingenommen wird.
Das spezifische Volumen des aus der Faser hergestellten Garns oder Wergs wird bestimmt, indem das Garn oder Werg bei einer spezifizierten Spannung (normalerweise 0,1 g/d) in einem zylindrischen Schlitz mit bekanntem Volumen aufgewickelt wird. Das Garn oder Werg wird aufgewickelt, bis der Schlitz vollständig gefüllt ist. Das Gewicht des im Schlitz enthaltenen Garns wird auf 0,1 mg genau bestimmt. Das spezifische Volumen wird dann als:
definiert.
Thermisch isolierende Fasermatten sind im Fachgebiet wohlbekannt. Zum Beispiel können faservliesartige Faseranordnungen mittels herkömmlicher Mittel wie zum Beispiel auf einem sich kontinuierlich bewegenden Band in eine Matte mit vorgegebener Dicke geformt werden. Die Fasern können bei Bedarf mittels herkömmlicher Klebstoffe miteinander verklebt oder vorzugsweise mittels herkömmlicher Verfahren vernadelt werden.
Die in dar erfindungsgemäßen thermisch isolierenden Matte verwendeten Fasern haben eine spezielle Konfiguration und weisen einzigartige Eigenschaften auf, die in einer Weichheit und Kompressionsfestigkeit resultieren, die für eine Isolierung besonders geeignet ist. Die tatsächliche Dicke im unkomprimierten Zustand kann von ~1/8 in. (0,32 cm) bis ~1/2 in (1,27 cm) in Abhängigkeit vom Endgebrauch und der Härte der auftretenden Umgebung variieren.
Die scheinbare thermische Leitfähigkeit (gemessen gemäß der folgenden Beschreibung) ist gleich oder kleiner als
vorzugsweise kleiner als
Die zur Bildung der Struktur dieser Erfindung verwendeten Fasern weisen eine Konstruktion auf, die die oben beschriebene Weichheit und Kompressionsbeständigkeit bewirkt. Die Fasern haben eine Mehrzahl von fingerartigen Ansätzen mit einem solchen Querschnitt, daß der Formfaktor größer als etwa 1,5 ist. Die fingerartigen Ansätze erstrecken sich in Längsrichtung der Faser. In den Zeichnungen sind mehrere typische Querschnitte dargestellt, die in der vorliegenden Erfindung brauchbar sind.
In Fig. 1 ist ein Faser-Querschnitt veranschaulicht, wobei der Körper 10 der Faser eine Mehrzahl von fingerartigen Ansätzen 12 aufweist.
Fig. 1A ist eine schematische Darstellung einer Düsenöffnung, die zur Herstellung der in Fig. 1 dargestellten Faser verwendet wird. Diese Beschreibung ist veranschaulichend für eine typische Spinndüse und nur als Beispiel angegeben. Spinndüsen für Fasern mit anderen Formen, wie sie in den Fig. 2-5 dargestellt sind, können von Fachleuten leicht konstruiert werden. Daher brauchen Spinndüsen für diese Formen hier nicht beschrieben zu werden.
Als Beispiel für eine typische, gemäß der Erfindung hergestellte Faser wird Poly(ethylenterephthalat)- (PET-)Polymer mit einer logarithmischen Viskosität (I. V.) von 0,6 verwendet. Das Polymer wird in einem Patterson Conaform-Trockner in einem Zeitraum von 8 h bei 120ºC bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von ≤ 0,003 Gew.-% getrocknet. Das Polymer wird bei 283ºC durch einen Egan-Extruder mit einem Durchmesser von 1,5 inch (3,81 cm) und einem Verhältnis von Länge zu Durchmesser von 28 : 1 extrudiert. Die Faser wird durch eine Spinndüse mit acht Öffnungen extrudiert, wobei jede Spinndüse der Darstellung in Fig. 1A entspricht, wobei W 0,100 mm beträgt, X&sub2; 4 W beträgt, X&sub4; 2 W beträgt, X&sub6; 6 W beträgt, X&sub8; 6 W beträgt, X&sub1;&sub0; 7 W beträgt, X&sub1;&sub2; 9 W beträgt, X&sub1;&sub4; 10 W beträgt, X&sub1;&sub6; 11 W beträgt, X&sub1;&sub8; 6 W beträgt, θ&sub2; 0º beträgt, θ&sub4; 45º beträgt, θ&sub6; 30º beträgt und θ&sub8; 45º beträgt. Der Polymer-Durchsatz beträgt etwa 7 pounds (3,18 kg)/h. Das Anblassystem verfügt über eine Querstrom-Konfiguration. Die Blasluftgeschwindigkeit an der Oberseite des Siebs weist einen Mittelwert von 294 feet (89,6 m)/min auf. Bei einem Abstand von etwa 7 inch (17,8 cm) von der Oberseite des Siebs beträgt die mittlere Geschwindigkeit der Anblasluft etwa 285 ft (86,9 m)/min. und bei einem Abstand von etwa 14 inch (35,6 cm) von der Oberseite des Siebs beträgt die mittlere Blasluftgeschwindigkeit etwa 279 ft (85,0 m) /min. Bei etwa 21 inch (53,3 cm) von der Oberseite des Luftsiebs beträgt die mittlere Luftgeschwindigkeit etwa 340 ft (103,6 m)/min. Der Rest des Siebs ist blockiert. Fasern mit 15 dpf (Titer pro Faden) wurden mit 1500 m/min (mpm) auf einer Lessona-Wickelmaschine aufgewickelt. Eine Mikrophotographie eines Querschnitts dieser Faser ist in Fig. 1 dargestellt.
Diese Fasern werden dann mit einer herkömmlichen Vorrichtung zur Verarbeitung von Polyester-Stapelfasern verarbeitet, indem ein Erststufen-Strecken um das Zweifache in Wasser bei 70ºC, ein Zweitstufen-Strecken um das 1,25fache in Dampf bei 180ºC angewandt wird. Die Faser wird dann auf herkömmliche Weise gekräuselt, ein hydrophiles Gleitmittel wird aufgetragen und dann 5 min lang bei 145ºC in einem Ofen trocknen gelassen. Das Werg wird dann auf die erwünschten Stapellänge geschnitten.
Die Fig. 2-5 veranschaulichen verschiedene Querschnitte, die die Isolierungsmerkmale der vorliegenden Erfindung ergeben. Die Fig. 2, 3, 4 und 5 veranschaulichen Fasern mit Körpern 10 und fingerartigen Ansätzen 12. Diese Fasern weisen Formfaktoren von etwa 3,15, 3,8, 2,9 bzw. 3,8 auf.
Die in der Struktur der vorliegenden Erfindung verwendeten Fasern können aus einer beliebigen Zusammensetzung bestehen, die in die oben beschriebene Form geformt werden kann und die oben beschriebenen Merkmale aufweist. Zum Beispiel kann es sich bei der Zusammensetzung um ein synthetisches oder natürliches Polymer handeln. Von besonderem Interesse sind die organischen Polymere wie Polyester, Polyamide, Celluloseacetat, Celluloseacetatpropionat und Celluloseacetatbutyrat. Von diesen sind Polyester, insbesondere das in dem obigen Beispiel beschriebene Polyethylenterephthalat, Polycyclohexylendimethylenterephthalat und Copolymere dieser Polyester besonders wünschenswert.
Die hier verwendete logarithmische Viskosität (I. V.) wird bei 25ºC gemessen, wobei 0,50 g Polymer auf 100 ml eines Lösungsmittels verwendet werden, das aus 60 Gew.-% Phenol und 40 Gew.-% Tetrachlorethan besteht.
Die Methodik zur Durchführung der Kompressionstests von Matten unter Verwendung der SintechTM 2W-Maschine wird wie folgt beschrieben:
1. Proben werden auf eine zur Testplattform passende Größe vorgeschnitten [10 inch · 10 inch, 12 inch · 12 inch (25,9 cm · 25,4 cm, 30,5 cm · 30,5 cm)].
2. Die Probe wird unter dem Testfuß mit bekannten Abmessungen [Durchmesser 2,25 inch (5,72 cm)] auf der Plattform angeordnet.
3. Die Kompressionsvorrichtung wird auf die folgenden Parameter eingestellt:
a. Einspannlänge, bestimmt durch die Anfangsdicke des Textilmaterials [2 inch (3,08 cm)]
b. Querhaupt-Geschwindigkeit, 2 inch (3,08 cm)/min
c. Druckkraftgeber, geeignet für die Spitzenbelastung [5 pound oder 50 pound (2,27 kg oder 22,7 kg)]
d. Spitzenbelastung, bei einer Dehnung erreichte Höchstkraft [1 pound oder 5 pound/in² (70,3 g/cm² oder 351 g/cm²)], Belastung, bei der die Dicke des Textilmaterials unter einer Spitzenbelastung bestimmt wird
e. Mindestbelastung, Belastung, bei der die Anfangsdicke des Textilmaterials bestimmt wird (30 g)
f. Rückführ-Belastung, Belastung, bei der die endgültige Dicke des Textilmaterials bestimmt wird (30 g)
g. Haltedauer, Zeitraum, über den die Spitzenbelastung gehalten wird (60 s)
4. Es wird mit den Tests begonnen, und mehrere Zyklen können an einer einzigen Stelle der Probe durchgeführt werden. Mehrere Stellen auf einer Probe können ebenfalls getestet werden.
Messungen der scheinbaren thermischen Leitfähigkeit an Vliesstoffen mittels eines HolometrixTM-Wärmefluß-Meßgeräts, eines Instruments zur Messung der thermischen Leitfähigkeit, werden wie folgt beschrieben:
Zur Messung des K-Faktors oder der thermischen Leitfähigkeit von Vliesstoffen, die aus verschiedenen Fasertypen hergestellt sind, wird ein HolometrixTM-Wärmefluß-Meßgerät, Modell K50/K75, ein Instrument zur Messung der thermischen Leitfähigkeit, verwendet. Das Instrument wird von Holometrix Inc., Thermatest Instruments Division, hergestellt. Man stellt das Instrument an und läßt es über Nacht aufwärmen, bevor die Kalibrierung und die Untersuchung der Proben durchgeführt werden. Das Instrument wird am Anfang eines jeden Untersuchungstags kalibriert und für die Dauer von mehrtägigen Testzeiträumen angelassen. Zwei Glasfaser-Verbundstoff-Kalibrierungsproben mit einer Dicke von 1 inch (2,54 cm) mit thermischen Leitfähigkeiten von 0,253 und 0,256 (0,0289 und 0,0292 W/m/ºK) BTU·inch/ (h·ft²·ºF) werden vom Hersteller zum Kalibrieren des Instruments geliefert. Im allgemeinen ist die Kalibrierung von einem Tag bis zum nächsten innerhalb von +/-0,003 (oder weniger) (+/-0, 00034 W/m/ºK) BTU·inch/ (h·ft²·ºF) stabil. Vliesstoff- Proben von 12 inch · 12 inch (30,5 cm · 30,5 cm) werden zu einer ausreichenden Dicke aufeinandergeschichtet, um die Anforderung des Geräteherstellers, daß die Probendicke - in inch - nicht kleiner als das Zweifache des erwarteten Werts der in BTU·inch/ (h·ft²·ºF) gemessenen thermischen Leitfähigkeit sein darf, zu erfüllen. Das Instrument, das so konstruiert ist, daß es die Standards gemäß ASTM C518 erfüllt, besteht aus einer isolierten Kammer mit einer erwärmten unteren Fläche und einer gekühlten oberen Fläche, zwischen denen zu untersuchende Proben angeordnet werden. Die untere Fläche kann mittels eines äußeren Hebelarms bewegt werden, um die Probe in Kontakt mit der oberen Fläche zu bringen und bei Bedarf eine bestimmte Kompression auf die Probe ausüben zu können. Eine digitale Ausgabe der thermischen Leitfähigkeit, der Probendicke, des Wärmestroms und der Temperaturdifferenz zwischen der oberen und der unteren Platte wird mittels eines an der Vorderseite des Instruments montierten Wählschalters erhalten. Eine externe digitale Ausgabe der Temperaturen der oberen und der unteren Platte ist ebenfalls vorgesehen. Proben werden in der Kammer angeordnet, und man läßt sie das Gleichgewicht erreichen, bevor man mit der Datenerfassung beginnt. Das Gleichgewicht ist als Nichterfaßbarkeit einer Änderung des Werts der thermischen Leitfähigkeit in einem Zeitraum von mindestens 5 min definiert. Im allgemeinen wird das Gleichgewicht in Abhängigkeit von der Gesamtmasse und -dicke der Probe in 30 bis 60 min erreicht.
Für vergleichende Tests werden die folgenden beiden kardierten, thermisch verfestigten Faservliese von 6 oz/yd² (142 g/m²) hergestellt:

1) Kontroll-Faservlies

85 Gew.-% Polyethylenterephthalat (I. V. = 0,60), 6,5 dpf, Länge 2,0 inch (5,08 cm)
15 Gew.-% Mantel/Kern-Faser - bei dem Mantel handelt es sich um ein tiefschmelzendes Polyethylenterephthalat, das durch ein Comonomer wie 1,4-Cyclohexandimethanol oder Diethylenglycol modifiziert ist (I. V. 0,60); beim Kern handelt es sich um Polyethylenterephthalat (I. V. = 0,60) 6,5 dpf, Länge 2,0 inch (5,08 cm)

2) Erfindungsgemäßes Faservlies

85 Gew.-% Polyethylenterephthalatfaser (I. V. = 0,62), dpf = 6,0, Länge 3,0 inch (7,62 cm)
15 Gew.-% Mantel/Kern-Faser - (dieselbe wie bei der Kontrolle) Tabelle 1 Fasereigenschaften
Fig. 6 zeigt die Kompressionsmerkmale dieser 2 Faservliese bis zu einer Belastung von 1 psi (70,3 g/cm²). Zu beachten ist, daß die Anfangsdicke des Kontroll-Faservlieses größer (locker- elastischer, niedrigere Dichte) als die des erfindungsgemäßen Faservlieses ist. Unter einer Belastung von 1 psi (70,3 g/cm²) ist die Restdicke des erfindungsgemäßen Faservlieses jedoch um 51 so (das 1,51fache) größer als die des Kontroll-Faservlieses, während sie eine im wesentlichen gleiche Weichheit und Elastizität beibehält. Fig. 8 zeigt die scheinbaren thermischen Leitfähigkeiten der Faservliese als Funktion der Dichte. In Fig. 7 wurde die CLO-Standarddefinition verwendet. Die Weichheit dieser Probe beträgt ~0,16 inch·lbs/in² (28,6 g·cm/cm²).
Fig. 9 veranschaulicht im Querschnitt ein nichtgewebtes Vlies aus Fasern 14 als erfindungsgemäßes Isoliermaterial.
Fig. 10 veranschaulicht im Querschnitt ein nichtgewebtes Vlies aus Fasern 14, das an eine atmungsaktive Folie 16 laminiert ist, als erfindungsgemäßes Isoliermaterial. Als Beispiel sind ein Laminat aus einem atmungsaktiven Gore-Tex- (Marke) Folienmaterial und eine Schicht aus nichtgewebten Fasern miteinander verklebt, wodurch ein erfindungsgemäßes Isoliermaterial gebildet wird. Die Schicht aus nichtgewebten Fasern weist eine Dicke von 3/16 inch (0,47 cm) auf, und die Fasern darin weisen 6 dpf auf und sind 2 inch (3,08 cm) lang. Die Rohdichte beträgt 0,5 lb/ft³ (8 kg/m³). Der Formfaktor der Fasern beträgt 2,7. Die Fasern können Flüssigkeiten wie Schweiß spontan transportieren. Mit dem "spontanen Transportieren" von Flüssigkeiten ist das Verhalten einer Flüssigkeit im allgemeinen und insbesondere eines Flüssigkeitstropfens, typischerweise Wasser, gemeint, der, wenn er in Kontakt mit einer einzelnen Faser gebracht wird, sich entlang der Faser ausbreitet. Ein solches Verhalten steht im Gegensatz zum dem normalen Verhalten des Tropfens, der an der Grenzfläche zwischen der Flüssigkeit und der festen Faser eine statische, ellipsoide Form mit einem speziellen Kontaktwinkel bildet. Es ist offensichtlich, daß, die Bildung des ellipsoiden Tropfens sehr schnell verläuft, dieser danach aber stationär bleibt. Der Schlüsselfaktor ist die Bewegung der Position der Luft, der Flüssigkeit, der Feststoff-Grenzfläche im Verlauf der Zeit. Wenn eine solche Grenzfläche sich unmittelbar nach dem Kontakt der Flüssigkeit mit der Faser bewegt, transportiert die Faser spontan; wenn eine solche Grenzfläche stationär ist, transportiert die Faser nicht spontan. Das Phänomen des spontanen Transports ist bei großen Filamenten (> 20d pro Filament, dpf) mit dem bloßen Auge leicht sichtbar, bei Fasern, die kleiner als 20 dpf sind, kann jedoch ein Mikroskop erforderlich sein. Gefärbte Flüssigkeiten sind leichter zu sehen, obwohl das Phänomen des spontanen Transports nicht von der Farbe abhängt. Es ist möglich, daß am Umfang der Faser Abschnitte vorliegen, auf denen die Flüssigkeit sich schneller als in anderen Abschnitten bewegt. In einem solchen Fall erstreckt sich die Flüssigkeits/Feststoff-Grenzfläche tatsächlich über ein Stück der Faser. Somit sind solche Fasern ebenfalls dahingehend spontan transportierend, daß die Grenzfläche zwischen Luft, Flüssigkeit und Feststoff sich bewegt, was im Gegensatz zum stationären Zustand steht. Solche Fasern sind im Fachgebiet zum Beispiel in den U.S.-Patenten Nr. 5 268 229; 4 707 409 und 5 200 248 offenbart.
Mit dem Begriff "atmungsaktive Folie" meinen wir eine Folie oder ein flächiges Material, das Wasserdampf durchlassen kann, gegenüber flüssigem Wasser aber undurchlässig ist. Beispiele umfassen das wohlbekannte flächige Gore-Tex-Material und flächiges Dermoflex- (Marke) Material.

Claims

1. Thermisch isolierende, faserige Struktur, hergestellt aus Fasern mit einem Titer von 2 bis 15 und einer Mehrzahl von fingerartigen Ansätzen mit einem solchen Querschnitt, daß der Formfaktor der Faser größer als 1, 5 ist, dadurch gekennzeichnet, daß:

A) die Weichheit der Struktur gleich oder niedriger als etwa 0,18 inch-pounds/inch² (32,2 g-cm/cm²) ist,

B) die Konstante K im Ausdruck % Kompression bei einer Belastung von 1 psi = 100 - K*p für die Struktur gleich oder größer als 2,00 ft³/lb (120 cm³/g) ist,

C) die Struktur im unkomprimierten Zustand eine Dichte von 0,3 bis 3,0 lb/ft³ (0,005 bis 0,05 g/cm³) und im unkomprimierten Zustand eine Dicke von weniger als 0,5 inch (1,27 cm) aufweist und

D) die Fasern in der Struktur ein spezifisches Volumen von 1,5 bis 5,0 cm³/g aufweisen.

2. Faserige Struktur nach Anspruch 1, wobei K ≥ 3,00 lb/ft³ (180 cm³/g) ist.

3. Faserige Struktur nach Anspruch 1, wobei die scheinbare thermische Leitfähigkeit ≤

[EMI-MF]ist.

4. Faserige Struktur nach Anspruch 1 in Form einer Matte.

5. Faserige Struktur nach Anspruch 1, wobei die Dicke der komprimierten faserigen Struktur bei 1,0 psi (70,3 g/cm²) das ≥ 1,4fache derjenigen einer ähnlich komprimierten faserigen, aus Fasern mit rundem Querschnitt hergestellten Struktur mit derselben Flächendichte beträgt.

6. Faserige Struktur nach Anspruch 5, hergestellt aus Polyethylenterephthalat mit einem mittleren Titer pro Faden (dpf) von etwa 6d, wobei der in Fig. 1 dargestellte Faserquerschnitt einen Formfaktor von etwa 2, 7 hat.

7. Isolierung für Schuhe oder Stiefel, umfassend die faserartige Struktur von Anspruch 5.

8. Laminat, wobei eine der Komponenten die faserige Struktur nach Anspruch 5 ist.