TWI615518B - 具有複合纖維結構的合成塡充材料 - Google Patents

Abstract

在某些實施例中，本案具創造性的標的係有關一種適合被用為一隔絕或襯墊用之填充材料的纖維構造，其包括：一包括有一預定長度的纖維之首要的纖維結構；一次要的纖維結構，該次要的纖維結構包括有沿著該首要的纖維的一段長度分隔開之複數個相當短的環圈。在某些實施例中，本案具創造性的標的係有關模仿天然羽絨之結構及等級並藉以提供近似之特性的一種隔絕的纖維結構。

Description

具有複合纖維結構的合成填充材料 【關聯申請案】

本申請案主張2014年4月1日所提申之序號為61/973,527的美國臨時專利申請案及2014年5月9日所提申之序號為61/991,309的美國臨時專利申請案之權益及優先權，如同於此為所有目的整體被引用，該等申請案的內容在此通過引用將其等之內容併入本文。

本文中所揭示之具創造性的標的大致是有關，適用作為在服飾品項、睡袋、寢具、枕頭、襯墊品、坐墊及其他此類物品及使用中之填充材料的一種小級別纖維的單元。在某些實施例中，該具創造性的標的係有關一種適合被用為一隔絕或襯墊用之填充材料的纖維構造，其包括：一包括有一預定長度的纖維之首要的纖維結構；一次要的纖維結構，該次要的纖維結構包括有沿著該首要的纖維的一段長度分隔開之複數個短的環圈。在某些實施例中，該具創造性的標的是有關模仿天然羽絨之結構及等級及藉以提供近似之特性的一種隔絕的纖維結構。

各種不同種類之天然或合成的填充材料已為大眾所知悉。例如是來自水鳥的天然羽絨為一種具有一些突出特性之絕佳的填充材料。羽 絨是形成水鳥(例如鵝、鸭或天鵝)之底襯的羽毛。其係由一羽毛點所長出之輕柔、鬆軟但不含羽毛桿的細絲所構成的。

在羽絨之物理特性中重要的是其填空性亦稱為填充的能力。填空性或填充性為被一給定質量單位之材料所佔據的容積。填充能力為被用於鑑別介於使用在消費產品中之不同等級的鵝絨之間之最常用的參數。一具有一較高填充能力的材料係能夠以較小的質量佔據一較大的容積，且繼而提供較大的隔絕能力。因為填充能力具有在產品價值上一強大的影響力，因此存在有嚴格的指南及測試程序，以確保產品標識及性能的贊同性。國際羽絨及羽毛實驗室(IDFL)引領了從全球進口在美國銷售之羽絨材料的許多測試及等級訂定。一種活塞汽缸系統被用於決定該填充能力。 用於此測試之確切的規格及程序可在IDFL的網站(IDFL2004)上取得。全世界有不同之用於測試的標準；然而，解釋及測試的原理是不變的。為了本專利說明書的目的，國際羽絨及羽毛局(IDFB)建立了用於國際社會之測試的方法及其他的標準，且所有IDFB之2014年1月1日所定的標準及定義應使用在本說明書中，除非於此另有指出。(該等標準及定義係可在IDFB的網站http：//www.idfl.com/.被公開地取得。)

使羽絨如此受到喜愛成為一種隔絕品的特性為其重量輕、柔軟、可壓縮性、恢復能力、回彈性及透氣性。

然而天然羽毛或羽絨具有數種缺點。例如，需要很多步驟來處理天然羽毛或羽絨，因為其非常容易遭受到昆蟲或微生物的損壞。天然羽毛或羽絨亦相當的昂貴，因為其僅有限的量可被取得。生產動物的處理及照顧亦可能引起動物福利的問題。此外，羽毛或羽絨在某些使用者身上 可能會引起過敏反應。在潮濕的情況下，羽絨可能變成水飽和。當此種情況發生時，由於羽絨不再能捕捉用於保暖的空氣空間，羽絨會失去其填空性、可壓縮性，且因而失去其強大的隔絕特性。由於用於羽絨之此種合成的替代用品持續地被發掘出。此種及其他的問題提高了在新穎纖維材料上的研究，以發展出天然羽毛或羽絨的替代品。

製造羽絨替代品之某些習知技術的方法包括綑綁及黏結纖維之各種不同的方式；將纖維形成球的形狀；及以電極位置聚集纖維。在被揭示於美國專利7261936的另一種方法中，一種為樅樹或樹枝狀結構之形式的羽絨替代品係由一複絲纖維所產生的，該種複絲纖維以熔接方式被切成短的片段，以致在一單位之細絲的一端係被熔合在一起的，而在另一端其等則是自由不受限的。在被揭示於歐洲專利EU0620185的再另一種方法中，一羽絨替代品具有一附帶有大致為分散陣列之離散細纖維之細長型的支撐結構，該等細纖維的一端被附接於該支撐結構，而該等細纖維的另一端則是自由不受限的。

然而，在物理特性上，此些習知技術之材料中沒有任一個是足以和天然羽絨相較的。由於羽絨的複雜結構及物理特性，天然羽絨特性的複製是特別具挑戰性的。

圖1A及1B概略地圖示說明一天然羽絨簇1(圖1A)的一般結構。羽絨簇在直徑上可於自約5mm至約70mm的範圍。其等具有一附帶有許多以所有方向朝外延伸出之絲縷2的中央節點或根部。個別的絲縷可被稱為〝首要的〞結構或纖維3。一首要的結構3具有許多沿著其長度朝外延伸出的細微結構，其等可被稱為〝次要的〞結構或纖維4。該首要的結構3 具有一段3mm至33mm的長度，帶有約14mm至20mm之典型的長度。一天然羽絨之首要的結構通常是具有50至1500條或左右之沿著其長度徑向地分佈之次要的纖維4(圖1B)。以一段33mm的長度，及60μm的分隔距離，會有550條或1100條之次要的纖維，如果你分別地計算各側的話。以一段3mm的長度，及60μm的分隔距離，則會有50條或100條之次要的纖維，如果你分別地計算各側的話。天然羽絨亦可具有沿著各次要的纖維4之長度每100微米或左右分隔開及從其延伸出之一或二條相當短的第三纖維(未被顯示出)。

在諸圖式中以〝D〞被標示出之天然羽絨之次要的結構長度之範圍，可在0.35mm至1.4mm之間，典型地是0.55mm至0.75mm的長度。 該等次要的纖維是高度彈性及耐永久變形的，且其等是能夠儲存彈性能量。圖1A及1B顯示能自然變化之纖維的代表尺寸。

除了在複製羽絨之物理結構上之固有的挑戰外，連續地以低成本製造羽絨替代品被認為是有困難的。

鑒於先前所述之需求及缺點，對於改良之填充材料，特別是更密切地複製天然羽絨之該等特性及製造上是商業可行之隔絕的材料，是有明顯的需求。

本文中所揭示之具創作性的標的克服了在習知技術中之先前所述及其他的缺點。超越天然羽絨或已嘗試過的合成羽絨之本案具創作性的標的之諸優點，可不受限地包括以下各點之一或多個：低生產成本、耐水性、避免動物福利問題、改善的熱保留特性、改善的填空性或再填空 性、改善的感覺，其較佳地模擬天然羽絨的感覺。

在某些實施例中，本案具創作性的標的係有關一種適合被用為一隔絕或襯墊用之填充材料的纖維構造，其包括：一包括有一預定長度的纖維之首要的纖維結構；一次要的纖維結構，該次要的纖維結構包括有沿著該首要的纖維的一段長度分隔開之複數個相當短的環圈。在某些實施例中，本案具創造性的標的係有關模仿天然羽絨之結構及等級及藉以提供近似之特性的一種隔絕的纖維結構。

該等隔絕的材料可被使用在包括服裝及服飾、睡袋、蓋毯、襯墊品等等之隔絕及/或襯墊被需求之各種不同的應用中。

本案具創作性的標的亦指向用於製造該等具創作性之纖維構造的相關程序、系統及設備。

此些及其他的實施例在以下之細部說明及圖式中被更詳細地說明。

以下為一對在本案具創作性的標的下之各種不同之具創作性的方式之說明。如同在此文件中原先所提申或接續所修正過之隨附的申請專利範圍，於此以如同被直接寫入的方式被併入此發明內容的段落中。

先前的說明並非要作為本案具創作性的標的之實施例及特徵的一詳盡的列表。熟習相關技術者是可從以下結合圖式的詳細說明領會出其他的實施例及特徵。

D‧‧‧振幅

D₁‧‧‧振幅

D₂‧‧‧振幅

D₃‧‧‧振幅

L‧‧‧直線

1‧‧‧天然羽絨簇

2‧‧‧絲縷

3‧‧‧首要的結構

4‧‧‧次要的纖維

10‧‧‧複合的構造

12‧‧‧首要的纖維

14‧‧‧次要的纖維

14.1‧‧‧次要的纖維

14.2‧‧‧次要的纖維

14A‧‧‧最極端

14B‧‧‧交叉點

14C‧‧‧交叉點

16‧‧‧環圈

16.1‧‧‧環圈

16.2‧‧‧環圈

18‧‧‧噴嘴

20‧‧‧噴嘴

22‧‧‧噴射器

24‧‧‧電極

26‧‧‧電極

30‧‧‧間隙

32‧‧‧進料輥

34‧‧‧進料輥

36‧‧‧連帽大衣

38‧‧‧隔區

112‧‧‧首要的纖維

114‧‧‧次要的纖維

除非被指出是顯示習知技術，否則隨附圖式是顯示依據本案具創作性的標的之實施例。

圖1A圖示說明一代表性的天然羽絨簇。

圖1B概略地圖示說明一天然羽絨簇，顯示有首要及次要的結構。

圖2A概略地圖示說明模擬一天然羽絨簇之一首要的纖維及相連結之次要的纖維的一種可能之合成的構造。

圖2B概略地圖示說明附帶有模擬一天然羽絨簇之首要的及次要的纖維之一替代式配置的一種合成的構造。

圖2C概略地圖示說明附帶有模擬一天然羽絨簇之首要的及次要的纖維之另一替代式配置的一種合成的構造。

圖3概略地圖示說明附帶有模擬一天然羽絨簇之首要的及次要的纖維之又一替代式配置的一種合成的構造。

圖4概略地圖示說明一種合成構造的一實施例，其中該等次要的纖維之環圈以二主要的方向或平面從該首要的纖維突出。

圖5概略地顯示一種合成構造的一替代式實施例，其中該等次要的纖維係繞著該首要的纖維被扭轉或螺旋式地配置。

圖6概略地圖示說明一種合成構造的一替代式實施例，其中該等次要的纖維之環圈可任意地以所有的方向從該首要的纖維突出。

圖7概略地圖示說明一種合成構造的一替代式實施例，其中該等次要的纖維之環圈是以一種整齊或統一的模式被配置。

圖8概略地圖示說明一種合成構造的一替代式實施例，其具有一種較不整齊或非統一的配置。

圖9概略地圖示說明一種合成構造的一替代式實施例，其中形成環圈之二或多條次要的纖維被設置在一單一之首要的纖維上，同時維持該首要 的纖維對該次要的纖維之長度之相同的或總比例或是其他期望的比例。

圖10概略地圖示說明一種合成構造的一替代式實施例，其中由通過一交叉點的一直線或近似直線L及該對應環圈之一朝外延伸之腿部所界定出之該等次要的纖維部分可和該首要的纖維形成一對補角。

圖11概略地圖示說明用於生產模擬天然羽絨之合成的構造之纖維的一種可能之系統的構件。

圖12概略地圖示說明用於生產模擬天然羽絨之合成的構造之纖維的一種系統之一替代式實施例的構件。

圖13概略地圖示說明用於生產模擬天然羽絨之合成的構造之纖維的一種系統之一替代式實施例的構件。

圖14概略地圖示說明用於生產模擬天然羽絨之合成的構造之纖維的一種系統之一替代式實施例的構件。

圖15概略地圖示說明用於生產模擬天然羽絨之合成的構造之纖維的一種系統之一替代式實施例的構件。

圖16概略地圖示說明附帶保有散裝填充材料之隔間的一完成產品(於此案例為一夾克)，該填充材料係由模擬天然羽絨之合成的構造之單元所構成的。

圖17概略地圖示說明用於生產模擬天然羽絨之合成的構造之纖維的一種系統之一替代式實施例的構件。

依據本案具創作性的標的之代表性實施例係顯示在圖2至17中，其中相同或大致相同的特徵係共用相同的參考符號。

本案具創作性的標的大致是指用於使用為隔絕用之填充材料或例如是襯墊或緩衝之其他散裝材料應用之一種新穎的結構、該等結構的集合及生產該等結構的方法。該等材料可被使用為具有許多高過羽絨之優點之羽絨的替代品。

依據本案具創作性的標的，該填充材料係由一根首要的纖維12及多條次要的纖維14的一複合的構造10所構成的，該等次要的纖維14係沿著該首要的纖維12之長度以多個二或三維的環圈被配置。

於此所稱之〝纖維〞為一般用詞，其可意指在米長度範圍之長的細絲、厘米或毫米量級之短的纖維、或在微米量級或奈米量級的纖絲。 纖維可是單細絲或一束細絲。

如於此所使用的，〝超細〞纖維意指具有平均直徑(或在非圓形纖維的情況之其他的主要橫斷面尺寸)在微量級至奈米量級之纖維。如於此所使用的，〝微量級〞意指該等纖維是具有平均直徑在雙或單位數微米到低至1000奈米的範圍。在紡織工業中，奈米量級纖維是具有平均直徑在約100至1000奈米或較低之範圍。在某些實施例中，超細纖維存在有至少100或更高之一高的縱橫比(長度/直徑)。超細纖維可透過熟習相關技術者所知悉的任何方法被分析。例如，掃描式電子顯微鏡(SEM)可被用於測量一給定纖維的尺寸。

除非文中特別指出，否則所有尺寸對被指出的品項皆是以平均值而論，若是參考多於一個品項，則所有尺寸對該組品項是以平均值而論。例如，該次要的纖維14的直徑係從一端點至另一端點，或是從在相同環圈16上之一交叉點14B至相對之交叉點14C所取得的平均直徑。次要的 纖維之多個環圈的直徑，係藉由首先決定在一組環圈中之個別環圈的平均直徑，然後取得此些值，再將其等平均用於該組環圈而被決定出的。

該等首要的及次要的纖維12、14可以被說明之各種不同的方式被耦結，且可包括該等首要的及次要的纖維之直接的附接，例如是藉由選定一種熱塑性材料作為該等首要的及/或次要的纖維材料，及將該等纖維熔結在一起。替代式地，該等纖維可使用一例如是黏結劑的結合劑被間接地耦結在一起。

依據本案具創作性的標的之該等新穎的構造10可藉由一首要的纖維12被特徵化，該首要的纖維12在形狀上為細長形的，且其是首要的結構。該首要的結構沿著其長度被配置有複數條橫向延伸之次要的纖維14，該等次要的纖維14形成在該環圈16之本質上的次要結構，具有從該次要的纖維及該首要的纖維12之交叉點14B、14C橫向地延伸出之由該首要的纖維的一斷面所界定出之一給定環圈的一個閉合端部或最極端。在某些實施例中，該等環圈16沿著該首要的結構之長度交替出現，以便提供一種沿著基線具有正及負極大值之正弦曲線狀或波浪狀的圖樣，其中該主要的結構被作為該基線。此例如是在圖2A及2B及圖3A中所見到的。

在某些可能的實施例中，該等環圈16係藉由以一想要的圖樣配置一條連續長度之次要的纖維114而以多環圈的樣式被形成，該想要的圖樣例如是在一段預定長度之該首要的纖維112上之一種正弦曲線狀或波浪狀的圖樣。用於生產此類結構的方法在以下被更詳細地討論。當該次要的纖維114形成一系列的環圈16，而非是如在習知技術中之一組分離式、線性的分支，則該種環圈會產生一較龐大的表面，其有助於保持該等首要 的纖維的分隔開。據信該等環圈提供類似天然羽絨之第三鉤件的功用，使得合成羽絨能更接近天然羽絨。因此，由本案具創作性的標的所設想到一關鍵優點為一改善的填空性。

在某些實施例中，該次要的纖維之該等環圈可沿著該首要的結構的一側被完全地或優先地定向。一範例見於圖2C中。

該首要的及次要的結構可為相同的材料或不同的材料。在某些實施例中，該等首要的纖維相較於該等次要的纖維具有較高的剛性、拉伸強度及/或較高度厚度。

在該等次要的結構中的該等環圈16並不受限於特定的形狀或幾何形態。例如，其等可為半橢圓形的、多角形的、複合曲弧狀的、或是形成有在該首要的結構上發出之端點之任合其他閉合的環圈。任何給定的環圈16可具有對稱的、統一的、非對稱的或不規則的形狀。該等閉合環圈的尺寸及/或間隔沿著該首要的結構可為統一的或非統一的。該等次要的結構的配置可為繞著該首要的結構之二維或三維的形狀。該等環圈的振幅或長度D，當自該首要的纖維垂直地測量，從該等交叉點14B、14C上或介於該等交叉點14B、14C之間至一最極端14A，對沿著該首要的結構之長度的各個環圈而言可為統一的，或是可隨各個環圈變化的，如同以D₁、D₂、D₃所標示的，其中各D₁、D₂、D₃天全部為不同的值。

以下的圖式(圖4至9)為俯看一複合之首要的/次要的纖維結構10之縱向軸線的俯視及/或側視圖，其等觀念式地圖示說明用於該複合的構造之可能的構形。

圖4顯示該等次要的纖維之環圈16可自該首要的纖維12以 二主要的方向或平面突出的一種範例。

圖5顯示一種替代式實施例，其中在該首要的纖維12中之一扭轉(或該次要的纖維環繞該首要的纖維之螺旋)可造成該等次要的纖維形成一扭轉或螺旋狀的結構(其中該等次要的纖維的突出角度隨著其沿著該首要的纖維之z軸線的位置線性地變化)。

圖6顯示一種替代式實施例，其中該等次要的纖維之環圈16可從該首要的纖維以所有的方向任意地突出。

圖7顯示一種替代式實施例，其中該等次要的纖維之環圈16可被配置成整齊或統一的圖樣。

圖8顯示一種替代式實施例，其中一種較不整齊或非統一的配置是合適的。

圖9顯示一種替代式實施例，其中形成環圈16.1及16.2之二或多個次要的纖維14.1及14.2可被設置在一單獨之首要的纖維12上，同時保持該首要的纖維對該等次要的纖維之長度相同的或總體的比例，或是其他想要的比例。

由通過一交叉點14B或14C之一條直線或大致的直線L及該對應之環圈的一朝外延伸出之腿部所界定出的該等次要的纖維部分，可形成一對相對首要的纖維12之補角，如在圖10中所見到的。一補角可為類似在天然羽絨中之該等次要的纖維之角度的一銳角，其係在30度至60度的範圍，且更特別地是在40至45度的範圍。所有的環圈16亦可被配置成此種角度。

在於此所揭示之各種不同的實施例中，該等首要的及次要的 結構可具有相同的或不同的材料或物理特性。其等可具有相同的或不同的直徑或丹尼值。例如，該首要的纖維12、112的直徑典型地係可大於該次要的纖維的直徑或丹尼值。然而，直徑並非是纖維特性的必要決定。例如，該首要的纖維可能是具有較小的直徑，如果其是由比該次要的纖維所做成之材料較強或堅韌的材料所做成的。

在某些代表性的實施例中，該等首要的纖維可具有一從約10μm至100μm的直徑。對該等首要的纖維而言，等於或小於約90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm或15μm的直徑是被考慮到的。20至30μm之直徑是被預期用於模擬在天然羽絨中之首要的纖維的直徑。對節省重量是重要的某些應用中，選擇相對高的直徑，該等纖維會增加不必要的重量於隔絕上。在另一方面，選擇相對低的直徑，該纖維可能不足夠強韌來提供必要的填空性或回復性。

在某些代表性的實施例中，該等次要的纖維14、114可具有一0.5μm至100μm的直徑，且等於或小於約100μm、90μm、80μm、70μm、60μm、50μm、40μm、30μm、20μm、15μm、12μm、11μm、10μm、9μm、8μm、7μm、6μm、5μm、4μm、3μm、2μm、1μm或0.5μm之更特別的直徑被考慮到的。其中任一纖維具有一非統一的直徑，該直徑一般可被認定為是平均的直徑，是沿著該纖維長度所取得之直徑的一統計學上的取樣。1μm至3μm的直徑被預期用於模擬在天然羽絨中的該等次要的結構的直徑。如果直徑是低於1至3μm或為約略相同的值，則該等纖維在停止輻射熱損上可能不是有效的，但是我們已經包括為了捕捉空氣之空間及減低對流之氣流的目的之奈米尺寸的纖維。如果直徑是高於 12μm或為約略相同的值，則隔絕的溫暖對重量的比值可小於最理想的值。 然而良好的商業隔絕品已用高至25μm或更高(例如Primaloft^TM隔絕品)之纖維直徑被製成，因此具有25μm或為約略相同值之纖維的一結構，在某些應用上可能仍是合適的。

本案具創作性的標的並不須被限制於任何給定的尺寸或尺寸的比例或是其他被特別列舉的公制尺寸，且高於或低於及介於數值、限制或範圍之間的數量或數值亦可被應用。該等首要的及次要的纖維的丹尼值可為6D或低於6D。

該首要的纖維之直徑比上該次要的纖維之直徑的比例(〝縱橫比〞)可改變。適合的比例包括1：1至100：1或為其等約略相同的比例。 6：1至30：1的比例或為其等約略相同的比例可模擬在天然羽絨中的那些比例。如在先前所提到的，該縱橫比亦可小於一，特別是如果該首要的纖維係由一種具有比該次要的纖維之材料較高的強度特性之材料所製成的。

該等細的纖維部分係要用於貢獻隔絕特性，而該等粗的纖維部分則是要用於貢獻用於填空性之回彈性的結構。因為該二種纖維係如同在天然羽絨中密切地連在一起，因此再填空的性能被改進了。該等細的、次要的纖維的環圈被預期用於將該等較粗的、首要的纖維保持分隔開，且有助於防止不可逆的糾結。在工程中，一種用於合成羽絨單元之合適的構形的一考量，其憑經驗而言，為將該次要的纖維結構做成是有足夠強固的，使得其不會太脆弱而無法有效地排除用於捕捉空氣的空間。

將該等次要的纖維結構形成在支撐的、首要的纖維上

依據於本文中所說明之本案具創作性的標的之纖維構造的 單元可使用各種不同的方法被生產。各構造係由一首要的纖維及一耦結之次要的纖維之一複合件所構成，該次要的纖維被配置成沿著該首要的纖維之長度的多個二或三微的環圈。典型地，該等複合的纖維係藉由熔接用於該等首要的及次要的纖維之材料所形成之單片的結構。如在先前所提到的，該等首要的及次要的纖維可具有小於1毫米至奈米量級的直徑。

本案具創作性的標的設想到了新穎的生產方法，其大致係基於以產生本文中所揭示及設想到之該複合的纖維結構10之一想要的圖樣，將一被熔化之、被軟化之或固態之次要的纖維材料114，放置到一被熔化、軟化或固態之首要的纖維材料上。該等圖樣可藉由該次要的纖維材料之一材料流在該首要的纖維材料之材料流或結構上的相對移動被產生。當在本文中被使用到，〝材料流〞意指為例如是液態、被軟化或固態之任何狀態的一絲狀流材料。一材料流的範例為被拉至或自一線軸被拉動的一移動的絲線。當在本文中被使用到，在纖維上下文中的〝結構〞意指一固態的絲狀材料，其在文中被設想到之處理步驟中，可為如同在一材料流中之動態的，或是靜態的。

可被調整用於產生此類相對移動的纖維形成方法，包括靜電紡絲法、熔合噴吹法、強力紡絲法、或其他由一首要的纖維112及一次要的纖維114產生一復合的纖維結構的方法。該等次要的纖維不只可被圖樣化成環圈，亦可被圖樣化成和該首要的纖維相交之線性的或彎曲狀的結構。

例如超細纖維的纖維，可使用通過具有一微小出口的一射出器之被選定的一種纖維形成材料的強力射出被生產出。例如，一熔合噴吹程序涉及加熱及通過在一熔合噴吹模頭之細小的出口擠出一種熱塑性的纖 維形成聚合物。該熔合的聚合物隨後受到例如是空氣之高速氣體的匯聚流，以快速地將該聚合物減成具有一直徑小於在該模頭中之出口的直徑之小的量級、微量級或超細的纖維。該氣體具有一溫度高於或等於該熔合的聚合物的溫度，且以該流動方向被吹在該熔合的聚合物上。以此種方式，該高速氣體亦將該等所得到的纖維朝向一收集器移動。環境空氣冷卻及固化被收集之該等熔合的纖維。該熔合噴吹程序可以一單一整合的程序直接地將聚合物樹脂轉換成一細絲或纖維。在一典型的程序中，聚合物以珠狀、丸狀或片狀的形式被儲存在一漏斗中。一擠製機軸或螺桿將該聚合物從一饋給漏斗迫入該熔合區。該聚合物隨後在該擠製機中的連續加熱區被暴露在逐漸升高的溫度下。當該聚合物通過該擠製機時，該熔合的材料在被迫通過該熔合噴吹模頭之前被加熱，直到其達到最終想要的熔合噴吹溫度。

依據本案具創作性的標的之一可能的實施例，一擠製設備包括一噴射器，其能噴射一流體式的、被軟化的或固態的材料。例如，該噴射器可為一對噴嘴或模頭，各連結至例如是進給一可流動之纖維形成材料之管線的一供料源。該等管線接著可被連結至熱塑性材料的一供料器，例如是一此種材料的漏斗。一噴嘴被連結至裝有用於生產一首要的纖維112之材料的一供料源。另一噴嘴被連結至裝有用於生產一次要的纖維114之材料的相同的或不同的供料源。該系統可包括一加壓源，例如是一壓縮機或氣體，以將該可流動的材料驅動通過該等噴嘴或模頭。在某些實施例中，該噴射器可為用於一捲繞式的材料供應的一引導件或端口，該捲繞式的材料供應例如是一捲紗線或其他種細絲的材料。

製程參數包括變化用於生產各種纖維類型之材料的性質，以 及變化在該等噴嘴上之該等出口的形狀及尺寸，該等可流動之纖維形成材料係從該等出口被射出的。在該等噴嘴上之該等出口可和用於一被加壓之氣體的端口相連結，該被加壓之氣體匯聚在該材料流112或114上，以將其減成一較該出口之直徑小的直徑。

參考圖11，例如是一對噴嘴18及20的該等噴射器被分隔開，以使其等能將纖維形成材料流112、114吹製或擠製成緊密地分隔開的材料流。更特別地是，該等噴射器被配置成以大致相同的方向流動其等個別的纖維材料，例如是從平行(0度)至一達到90度的交叉角，以使一料流能以一種來回的方式或一種部分地或完全地繞圈方式匯聚在另一料流上。以平行的料流或大於90度被射出之料流的匯聚，仍可使用如以下被指出之噴抵一或二道料流之被引導的空氣流被達成。

用於該次要的纖維之該噴嘴20係繞著用於該首要的纖維之該噴嘴為可轉動式的及/或被配置成是可相對地轉動的。當該噴嘴轉動時，該次要的纖維形成材料114的一料流繞著該首要的纖維112的該料流轉動及與之糾結，沿著該首要的纖維112的長度產生該次要的纖維的環圈。用於一環圈之交叉點的間隔及該等環圈的尺寸可被控制，例如是藉由改變一或二噴嘴之料流相對另一噴嘴之料流的角度、變化相對轉動的速率及一料流離另一料流的間隔。其他的控制機構包括在處理區域產生一被引導的空氣或其他的氣流，其被施用對著纖維材料流114或112，使其成為一被熔合的或軟化的熱塑膠。用於引導空氣流的機構包括正及負雙種壓力系統，例如風扇、真空、及被加壓的氣體源。空氣流可以任何想要的角度被引導對著一或二條料流，以便能重新引導該等料流，及產生一想要之角度的匯集。

在前述系統的變型中，該首要的纖維可為一被預先形成的結構，且因而該次要的纖維材料114的一料流被繞著其旋轉。例如，用於該次要的纖維形成材料114之該噴嘴20可被配置，以使其同時地轉動及沿著該被預先形成之首要的纖維112之長度上下移動，產生和該首要的纖維糾結成沿著其長度之環圈的一螺旋材料。該首要的纖維112可在一流動或靜止的狀態。

該次要的纖維形成材料114可為一種熔合連結至該首要的纖維之熱塑性材料，該首要的纖維亦可為一種熱塑性材料。一材料可具有相對另一材料之一不同的熔化或玻璃化轉變溫度，或是其等可具有相同的此等特性。

替代式地，一化學黏結劑可被施加至該首要的纖維112或該次要的纖維114之一或二者的表面，以使該二者在接觸時被連結在一起。 同樣地，該黏結可藉由使用在例如是UV波長的光線或超音波能量之特定的條件下被反應之聚合物的一種固化程序被達成。超音波能量的一優點為其可作用在該首要的及次要的結構之交叉點14B及14C上，而不須加入會熔化、軟化及改變一或二整體結構之形狀的熱。

雖然前述之該等實施例可能顯示用於射出該次要的纖維形成材料114的料流之單獨的噴嘴，但是熟習相關技術者會由該等教導直接地想到多個噴嘴20可被使用及配置，以繞著用於一首要的纖維112的一料流或其他的結構轉動。

前述的說明聚焦在產生一次要的纖維形成材料繞著一首要的纖維料流或結構之360度轉動的方法。然而，任何想要的轉動角度可被 使用。例如，一用於該次要的纖維料流的噴嘴20可以相對該首要的纖維料流或結構之45、90、180、或270的角度被轉動，以使環圈16優先地形成在該首要的結構的一側。

用於產生一種二維纖維的另一種方法，為沿著用於該首要的結構之一料流或結構112的一長度，前後地引導該次要的纖維的一料流或結構114，產生一種二維之大致為正弦曲線圖樣的環圈在該首要的纖維的一側上，如同例如是圖13中被看到的。

用於產生沿著及完全地或部分地繞著該首要的纖維分隔開之該次要的纖維之完全或部分的纏繞的另一種方法，可藉由在該次要的纖維的施加之前或期間彈性地扭轉該首要的纖維而被達成，以使該次要的纖維變成沿著在該首要的纖維之環周上的不同點被配置。藉由使用一彈性之首要的纖維材料，該纖維反解開，以使該等次要的纖維能以此種方式被配置。在此方法中，該次要的纖維材料必須僅沿著該首要的纖維的一側被施加；不須要有該噴射器為該次要的纖維材料的轉動，僅有該次要的纖維材料沿著該首要的纖維材料的長度上或下的相對移動。該移動亦可來回地跨越該首要的纖維材料。在任何情況下，該移動被限制在單一平面。

參考圖12，在另一可能的實施例中，該次要的纖維嚙結於該首要的纖維之路徑及特性，係由在一修改過之靜電紡絲製程中的靜電作用力所控制。該典型的系統包括：被連接至一注射器或針頭的一高電壓源，該注射器或針頭被連結至一流體纖維形成材料114的源頭。一電場被產生，以便能對在具有流出一流體之一或多個端口的一噴嘴部分處的該注射器或針頭充電。用於聚焦、轉向及引導排出溶液的電極被設置在該針頭或注射 器的下方。該等電極有助於從噴嘴將流體引導/抽引成一微米量級或奈米量級的纖維，並上到一收集器上，該收集器可為例如是一拖盤的一靜態元件，或是其可為例如是連續移動之皮帶或滾輪的一動態元件。

依據本案具創作性的標的，來自噴射器22之次要的材料114的一料流遭受到來自電極24、26的一交變靜電場，以使該料流螺旋地繞著一首要的纖維料流或結構112，並和該首要的纖維料流或結構112糾結。另一種方法可為在該電場中以一正弦曲線的方式擠壓出一料流至該首要的纖維料流的頂部上。該等纖維之該等想要的特性及尺寸可使用各種用於靜電紡絲法之已知的參數被控制。此些參數包括：該紡絲材料及該紡絲材料溶液的電荷；溶液的輸送(通常是從一注射器被射出的一材料料流)；在該料流的充電；在該收集器之該等細絲的放電；在一動態的料流(例如紡絲、轉動、波動)或靜止料流上之來自該電場的外部作用力；被噴出之料流的密度；以及該收集器之該等電極及幾何學及任合動力學上的電壓。熟習相關技術者會了解此些參數如何可憑經驗被使用，以產生於此被揭示及被設想到之該具創作性的合成羽絨。

前述用於紡絲噴嘴及靜電紡絲法之實施例亦可被結合入一系統中。

在本案具創作性的標的之另一實施例中，該首要的及次要的纖維之複合構造，係使用一機械式系統被製成，該機械式系統以例如是那些在本文中所揭示及設想到之一種想要的方式將一次要的纖維抵靠首要的纖維定位。藉由例如是壓縮裝備及/或其他例如是本文其他部分中所說明的機構，被定位的該等纖維可被設定及連結成一想要的方式。例如，熱能源 或黏結劑可被用於將該等纖維連結至彼此。圖13至15顯示依據前述之實施例之代表性機械式系統的細部。在此些範例中，首要的纖維材料112的一細絲正被饋給進入介於進料輥32及34之間的一間隙30，該等進料輥32及34被充分地分隔開，以接收及抽吸入於其等之原始尺寸或於界定該原始尺寸之一壓縮的一較小之尺寸的該等首要的及次要的纖維。該首要的纖維112被垂直於該等進料輥32及34的轉動軸線式地被饋給。該次要的纖維114被平行於或是橫向於該首要的纖維之縱向軸線式地饋給至該首要的纖維上。該次要的纖維可為一被熔化的、被軟化的或是固態之形式的一纖維流。 該次要的纖維114可從例如是本文其他部分中所說明的熔合噴吹或強力紡絲系統之任何用於提供一料流的機構或系統被饋給。同樣地，該首要的纖維112是可由此類的供應源被提供。為了相對該首要的纖維定位該次要的纖維，被引導的空氣或其他的氣體及/或物理性的引導件可被使用。例如，一被引導的空氣流可以逐次突發式地被調節，以使該次要的細絲能跨越該首要的纖維來回地波動。被組合之首要的及次要的纖維被抽引通過該等進料輥，並藉由壓縮及/或熔合連結被設定在一起。該複合結構具有一該首要的細絲之主幹及由該次要的細絲所形成之朝外的環圈。該整個複合結構大致為平面型的。然而，如先前所指出的，在其他的實施例中，該首要的纖維可被彈性地扭轉，以致該次要的纖維是在多個平面繞著該纖維定向。

在又一可能的實施例中，纖維材料的料流係使用強力紡絲法或熔合噴吹法被噴射出。強力紡絲法為使用離心力擠壓出超細的纖維以延長纖維的一種製程。用於一噴射器的出口通道被構形有一尺寸及形狀，以造成該流體材料的一細的料流112或114形成在該出口通道的出口上。如同 於此被使用的，一出口通道意指一出口小孔加上饋給給該出口通道並作用於界定該被排出之纖維形成材料流的特性之任何相關聯的管道或通道。由於例如是表面張力、流體黏滯性、溶劑揮發性、旋轉速度及其他的因素，該被噴射出的材料可固化成具有明顯小於該出口通道的內部直徑之一種超細的纖維。於此，固化成一纖維之來自該出口通道之如同一料流的可流動之材料的此種排出可被稱為〝料流擠壓〞。該被排出之材料的料流被引導至其被收集以使用在一成品中的一收集器。

在某些實施例中，一旋轉裝置施加一離心力在一纖維形成材料上，以造成料流擠壓及接續之纖維成型。被施加在該來源材料上之作用力可來自不需應用如同在靜電紡絲法中之電場的各種不同的系統及技術。 例如美國專利案第4937020號、第5114631號、第6824372號、第7655175號、第7857608號、第8231378號、第8425810號及美國公開案第20120135448號教導了用於纖維形成材料通過在一旋轉裝置上的一出口通道的強力噴射之各種不同的裝置及製程。前述之專利文件集包括用於具有平均直徑在微米量級或奈米量級範圍之纖維的生產之系統的揭示。前述之專利文件為所有目的於此整體併入本案參考。一對旋轉系統的替代方法是基於通過一出口通道之一纖維形成流體的非旋轉壓力饋給，其產生形成一纖維之該流體的一料流。例如，為所有目的於此整體併入本案參考之美國專利案第6824372號，揭示有一腔室，該腔室經由以用於該腔室之一可移動壁所產生之振盪壓力改變，施加一噴射作用力在被容置於該腔室中的一纖維形成流體。

藉由例如某些先前列出之專利文件以及藉由例如供應有一 強力紡絲設備線的美國德州麥卡倫市非柏雷歐(FibeRio)科技公司之商業設備供應商(見http：//fiberiotech.com/products/forcespinning-products/)的各種已知的教導，用於強力紡絲法的製程及設備已為熟習相關技術者所知悉。因此，並不需要有對強力紡絲法的詳細說明，且僅有一簡要的說明會在文中被提供。

參考圖17，一強力紡絲系統被顯示用於生產細的纖維112或114。該系統包括一吐絲口，該吐絲口被耦結至可被形成一纖維之流體或可流動的材料(〝纖維形成材料〞)之一源頭。該材料的源頭可來自一供應源，例如是用於連續地饋給該吐絲口的一儲槽或漏斗。該吐絲口本身可包括和該吐絲口一起被轉動之一材料的儲槽或漏斗。

該可流動之材料可為被熔化的材料或一材料溶液。該吐絲口被機械式地耦結至以圓形的運動轉動該吐絲口的一電動機。在某些實施例中，該轉動元件被轉動在約500至約100,000RPM的一範圍內。在某些實施例中，該材料在轉動期間以至少5,000RPM的轉速被噴射出。在其他的實施例中，其至少是以10,000RPM的轉速。在其他的實施例中，其至少是以25,000RPM的轉速。在其他的實施例中，其至少是以50,000RPM的轉速。在轉動期間，例如是一聚合物熔合物或聚合物溶液之被選定的材料，被噴射成來自在該吐絲口上之一或多個出口通道進入周遭大氣中之材料的一料流。該朝外之徑向的離心作用力將該聚合物料流在其從該出口通道被噴離時延展，且該料流由於轉動依據的慣性，以一捲曲的軌跡運行。該被擠壓出的聚合物料流的延展，被認為在經過從該噴嘴至一收集器之距離縮減料流的直徑上是重要的。該被噴射出的材料被期盼在其到達一收集器之前被 固化成一超細的纖維。該系統包括用於以一想要的方式收集該纖維的一收集器。例如，該等纖維可從該吐絲口被噴射在一被配置在該吐絲口下面或在從在該吐絲口上之出口通道橫跨過之一壁上的一表面上。

該纖維可藉由方向性的空氣流被定向成一線性料流，且可以類似本文其他部分所揭示之用於首要的纖維之其他的料流或結構的一種方式被使用。例如，用於次要的纖維的一噴射器可被定向，使得其能繞著該首要的纖維之料流移動，或是在該首要的纖維之料流上方來回地移動。或者，該首要的纖維之料流可被引導至一連續的皮帶上。在此及任何其他的實施例中，一可移動之扁平的表面可為一連續的皮帶系統的部分，該連續的皮帶系統將該纖維式材料饋給進入進料輥或進入其他的處理系統。該纖維可藉由方向性的空氣流被定向成一線性料流或是大致為平行纖維的料流，且可以類似本文其他部分所揭示之用於首要的纖維之其他的料流或結構的一種方式被使用。例如，用於次要的纖維的一噴射器可被定向，使得其能繞著在一輸送機皮帶或滾筒設備上以一線性或平行的方式被收集之首要的纖維之縱向軸線移動或來回地移動。或者，該首要的纖維之料流可被引導至一連續的皮帶上。一次要的纖維料流之被熔化的、被軟化的或固態的材料可被放置在該首要的纖維上方，該首要的纖維在該皮帶上可為被熔化的、被軟化的或固態的形式。該複合的結構可被饋給進入壓縮設定的進料輥。該等進料輥可被加熱來促進該等首要的及次要的纖維的熔合黏結。

一次要的纖維料流之被熔化的、被軟化的或固態的材料可被放置在一首要的纖維上方，該首要的纖維在該皮帶上或在如以本文所揭示之其他方法的另一收集器上，可為被熔化的、被軟化的或固態的形式。該 複合的結構可被饋給進入壓縮設定的進料輥。該等進料輥可被加熱來促進該等首要的及次要的纖維的熔合黏結。

在用於一複合纖維之生產的任何給定的系統中，該次要的纖維114可以一非環圈的形式在該首要的纖維112的上方以橫向的圖樣被定位及設定。例如，藉由產生次要的纖維之一非連續的料流，次要的纖維之線性或捲曲的區段可被放置在該首要的纖維上方，並被黏結至該首要的纖維。此可藉由提供來自噴射器之次要的纖維材料的突發而非連續的料流被達成。此會有產生跨越該首要的纖維具有在跨越點另一側上之自由端點之短區段之次要的纖維的效果，像是用於圖1B中所顯示之天然羽絨之次要的結構之效果。替代式地或是額外地，在該次要的纖維被放置在該首要的纖維結構上時，被引導的空氣或氣體流可被用於打斷連續的料流，或是用於產生在次要的纖維區段中的彎曲。

在一給定的系統中，用於噴射器之該等出口通道的直徑及/或形狀或尺寸可是統一的或其等可是有變化的。在某些實施例中，該等出口通道被形成一預定長度的噴嘴，其具有朝向該出口通道漸小的錐度。用於噴射器之出口通道及相連結的通道或管道，可使用已知的微量研磨技術或是待被發現的技術被形成。已知的技術包括機械式研磨、化學式蝕刻、及雷射鑽孔及燒蝕。

除了超細纖維外，依據本案具創作性的標的之強力紡絲系統可被使用於產生標準的紡織纖維尺寸(例如50至150丹尼值)的纖維。

在任何該等實施例中的該等纖維可包括功能性顆粒，例如是但不限於，抗菌性的、金屬性的、阻燃的、防靜電的、防水的及陶瓷的顆 粒。此些材料可被引入該纖維形成材料中。其等可藉由例如氫鍵、離子鍵或凡得瓦力被共價地鍵結至該材料。一觸媒可被引入該材料混合物中，以促進任何此類的鍵結。

在本案具創作性的標的之某些實施例中，該可流動的纖維形成材料可為二或多種聚合物及/或二或多種共聚合物的一混合物。在其他的實施例中，該纖維形成材料聚合物可為一或多種聚合物及/或多種共聚合物的一混合物。在其他的實施例中，該纖維形成材料可為一或多種合成聚合物及一或多種天然發生之聚合物的一混合物。

在依據本案具創作性的標的之某些實施例中，該纖維形成材料被饋給進入一儲槽中成一聚合物溶液，亦即是被溶解在一適當之溶液中的一聚合物。在此實施例中，該等方法可進一步包括在將該聚合物饋給進入該儲槽之前將該聚合物溶解於一溶劑中。在其他的實施例中，該聚合物被饋給進入該儲槽成一熔合的聚合物。在此實施例中，該儲槽被加熱在一適合用於熔化該聚合物的溫度，例如是在一約100℃至約300℃的溫度。

在依據本案具創作性的標的之某些實施例中，多條微米量級、次微米量級或奈米尺寸的聚合物纖維被形成。該等多條微米量級、次微米量級或奈米尺寸的聚合物纖維可具有相同的直徑或不同的直徑。

在依據本案具創作性的標的之某些實施例中，本案發明的該等方法導致微米量級、次微米量級或奈米尺寸的製造。例如，相信有可能製造具有如以下尺寸之直徑(或用於非圓形之近似的橫斷面尺寸)的聚合物纖維，該等尺寸為約15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、 200、210、220、230、240、250、260、270、280、290、300、310、320、33、340、350、360、370、380、390、400、410、420、430、440、450、460、470、480、490、500、510、520、530、540、550、560、570、580、590、600、610、620、630、640、650、660、670、680、690、700、710、720、730、740、750、760、770、780、790、800、810、820、830、840、850、860、870、880、890、900、910、920、930、940、950、960、970、980、990、1000奈米，或0.5、1、2、5、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100或更多微米。介於該等被列舉的直徑之間的尺寸及範圍亦為本案具創作性的標的之部分。

使用本案發明的該等方法及裝置被形成的聚合物纖維可在依據相等或大於以下數值相對於前述之纖維直徑之縱橫比的一長度範圍，該等數值為1、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、500、1000、5000或更大。在一實施例中，該等聚合物纖維的長度是至少部分地依據該裝置被轉動或振盪的時間長度及/或被饋給進入該系統之聚合物的量。例如，相信該等聚合物纖維可在至少0.5微米的分段之前或之後被形成具有長度，包括在約0.5微米至10米或更長之範圍內的長度。此外，該等聚合物纖維可使用適當的設備被切割成一想要的長度。介於該等被列舉的長度之間的尺寸及範圍亦為本案具創作性的標的之部分。

各種各樣的材料(合成的、天然的、生基植物的、生基發酵的)及紡織品/基材類型的(編織品、紡織品及非紡織品)被設想用於成品。可使用如本文中被討論之方法及設備被產生之超細纖維之非限制型的範例，包括天然的及合成的聚合物、聚合物共混物、及其他的纖維形成材料。聚合物及其他的纖維形成材料可包括生物材料(例如生物可降解的及生物可再 吸收的材料、植物基生物聚合物、生基發酵聚合物)、金屬、金屬合金、陶瓷、複合物及碳超細纖維。使用如本文中被討論之方法及設備被製成之特定的超細纖維之非限制型的範例，包括聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚胺酯(PU)、尼龍、鉍及β一內醯胺超細纖維。

超細纖維集合可包括如以上所指出之多種材料的一混合。超細纖維亦可包括單一或多腔。其等亦可具有例如是坑或孔的表面特徵。多腔的超細纖維可藉由設計被達成，例如是帶有同心之開口的一或多個出口通道。在某些實施例中，此些開口可包括分割開口(亦即具有一或多個使二或多個小的開口可被做成之分割件的一開口)。此些特徵可被應用於獲取特定的物理特性。例如，該等纖維可被生產作為絕熱用，例如是使用於以下所說明的隔絕應用，或是用作為彈性(韌性)或非彈性作用力衰減器。

在某些實施例中，本案揭示之纖維織物可包括彈性纖維，例如聚胺酯及聚丙烯酸酯基聚合物，以施加伸展性給依據本案具創作性的標的所製成之非紡織的織品纖維。

相較於習知技術，依據本文之料流擠壓教導的超細纖維，可依據該等超細纖維直徑及/或奈米管件或其他的結構之使用，被用於達成改良的性能，該等其他的結構係會增加隔絕材料之每一給定的單位密度所夾帶之空氣體積的結構。該等超細纖維可和較大直徑的纖維混合，該等較大直徑的纖維會提供強度及耐用性給纖維之該混合的構造。

在隔絕材料的一種構造中的該等纖維可為大致相同的丹尼值，或是其等可是各種丹尼值的一混合。在這兩種情況下，用於許多種應用之一適當的範圍是1至6丹尼值或為其等約略相同的丹尼值。在衣服的 應用中，一適當的範圍是1至3丹尼值或為其等約略相同的丹尼值。

在前述之任何實施例中，被方向控制的料流或脈衝空氣或其他的氣體，可被用於協助抽引該次要的纖維，及將其配置在該首要的纖維上。該等料流的加熱可促進該抽引及黏結製程。用於該氣體之一或多個出口通道可被配置在鄰接一用於該纖維形成材料之出口的想要位置。該氣體出口通道在性質上亦可是繞著該可流動之材料的該出口通道的一完整的或部分的環圈。

藉由本文中被設想到之任何製程被產生之被擠壓出或被噴射出或被抽引出之細絲材料的複合結構，可被切割、斷開、分割或是被分段成想要的纖維長度。該等纖維可藉由機械式切割機構、雷射能量、熱能、超音波能量、及任何其他已知或待被發現之物理結構分段的方法被分段。 一種機械式切割的範例包括如同是在工業界已廣為人知的一簡單的剪斷器或轉動式切割刀片，用以產生短長度之切割纖維。適當之長度可從0.1mm至5cm或為其等約略相同的值，及為本文其他部分所設想到之其他的長度。 模擬天然羽絨主要結構之適當的長度，係從5mm至70mm或為其等約略相同的值，或是從3至33mm或為其等約略相同的值，或是從14mm至20mm或為其等約略相同的值，如同在別處被指出的。如果分段太小，該等纖維可能會沒有填空性。如果其等太長，則其等可能會永久地糾結。

就如同次要的纖維可以分隔開的關係沿著任何首要的纖維被配置，第三纖維是可以分隔開的關係沿著任何次要的纖維被配置。例如，先前所揭示之用於在首要的纖維上產生次要的纖維之該等原理，可被應用於首先如同用於該首要的及次要的纖維地，以相同的或不同的相對尺寸比 例產生次要的及第三纖維的細絲複合物。例如，該等第三結構的尺寸可模擬天然羽絨的那些尺寸。細絲的材料可被收集，或是使用本文中被揭示及被設想到之技術，以被軟化的或固態的狀態被流動在一首要的纖維上方。 該等第三纖維可使用和用於該首要的或次要的纖維相同的材料被製成。

由纖維112及114所形成之初始的複合結構，依據以一連續的處理操作形成該首要的纖維，可具有不確定的長度。該等長度可從數微米的範圍至數百米或更長的長度。環圈16可具有自該首要的纖維延伸出之從100μm至1000μm或為其等約略相同的值之最大值。300μm至1000μm或為其等約略相同的值之長度，可模擬天然羽絨之600μm至700μm或為其等約略相同的值之長度。如果該等環圈太短，則其等可能無法讓該等首要的纖維有好的分隔。如果該等環圈太長，則其等可能會糾結。該次要的纖維和該首要的纖維的交叉點可具有介於10μm至150μm的間隔。40μm至80μm或為其等約略相同的值之間隔可模擬天然羽絨之60μm或為其約略相同的值之間隔。

(所有的量測值係假設相對應的尺寸係藉由沿著該可適用之結構的路徑行進而被量測。例如，如果一首要的結構具有一彎曲的路徑，則該長度並非是以一直線從一端點至另一端點被量測出，而是藉由沿著該彎曲的路徑行進被量測出。當然，此係和如果該彎曲的結構被拉直所量測出的距離是相同的。)

以下說明許多可能之實施例中的一個，但係指向打算要密切地模擬天然羽絨之某些或全部的特徵之合成羽絨的單元。如同先前所說的，該次要的纖維並不須被整齊地配置在該首要的纖維上。一值得注意的 參數為該首要的纖維對該次要的纖維之長度比值。該比值較佳地應為20：1或為其約略相同的值，及在任何情況為4：1或為其約略相同的值，及100：1或為其約略相同的值。一可能的實施例，其密切地模擬數個天然羽絨的特性，具有約20μm至30μm直徑之首要的纖維；約1μm至20μm之次要的纖維直徑；及約20：1之首要的纖維對該次要的纖維之長度比值。該次要的纖維在該首要的纖維上之平均間隔為約60μm(雖然此隨不同的纖維在熔合噴吹製程或其他的生產製程中之隨機變化會有不同)。一值得注意的特徵為該等次要的纖維係橫向於該首要的纖維被配置。在某些實施例中，該等次要的纖維可被配置成大致是垂直於該首要的纖維(如同是反對一習知的紗線，在該習知的紗線中，纖維大致是平行於該紗線的，具有一小的偏移量，且被扭轉。在另一可能的實施例中，由於強力紡絲法的性質，該次要的纖維可在擠壓出之後及被放下之前，直接繞著該首要的纖維纏繞。

在一可能的實施例中，該吐絲口可具有多個小孔，其中各個小孔可具有不同的直徑，以在該相同的吐絲口上產生一奈米纖維及微米尺寸纖維的範圍。該等小孔可被配置在相同的平面中或脫離該平面，以在該吐絲口的轉動期間，促進不同之較小的纖維繞著較大的纖維之纏繞。該等首要的及次要的纖維之整體的複合結構，應具有等於或小於該填充體積之1%或為其約略相同的值之一低密度。

聚酯細絲為用於生產特別是那些打算要模仿天然羽絨之本文中所揭示或設想到之填充材料結構的一種範例起始材料。用於該等首要的及次要的結構之一或二者之其他的合成或天然的材料包括：聚酯(對苯二甲酸乙二酯)、聚烯烴(聚丙烯及聚乙烯、或其等的共聚合物)。該等材料亦 可為目前被使用在熔合噴吹法中(或是如果一靜電紡絲製程被使用之一靜電紡絲法中)之任何其他的合成材料。範例包括：其他種聚酯，例如聚(對苯二甲酸丙二酯)(Sorona^TM)、聚醯胺(例如尼龍)、聚(甲基丙烯酸甲酯)(壓克力)、聚(丙烯腈)、乙烯-丙烯酸共聚合物、聚苯乙烯、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-三氟氯乙烯(ECTFE)、聚氨酯、聚碳酸酯、瀝青(pitch)，及其前述二或多種的混合物。如前所述的，該等首要的及次要的纖維可能是由不同的材料所製成的，但是聚酯是一種適合用於二者之材料的一個範例。

對某些隔絕性能的應用，影響纖維選擇的要素可包括：˙楊氏係數-應遠高於^~10MPa；˙降伏應變-應盡可能地高，至少1%，且較佳地是高於10%；˙摩擦係數理想地應為非均向性的，在於當隔絕被壓縮時，該摩擦係數應該要高，且當被允許重新填空時，該摩擦係數應該要低(羽絨使用其第三結構達成此項)；˙疏水性的纖維被高度地優選用於製造耐潮濕的隔絕；˙以及表面的疏水性，該等纖維應大致是耐潮濕的，且其等的機械特性在潮濕時應不會改變；˙一旦該等線絲被填進入一隔區中，有等於或小於30kg/m³或為其約略相同的值之一低的容積密度。天然羽絨為約10kg/m³，一旦天然羽絨被裝填入一隔區中。20至30kg/m³或為其等約略相同的值之較重的隔絕為落在本案發明之範疇內的一特定的範圍。(個別未被裝填之線絲的容積密度本身可能不是一個有意義的數字，因為其等可能是一個平面的結構，及當其等被裝填入一隔區時，其等可能會彼此穿透成某種程度，且具有該等纖維 單元可避免和其等本身糾結之一足夠低的容積密度。)

天然鵝絨的填充能力為二重要特徵的一種指標，該二重要特徵為：保暖對重量的比及可壓縮性，二者對保暖及提供舒適都是關鍵性的。 真實的填充能力係藉由將一盎司的鵝絨放在一量筒中，及測量該羽絨佔據立方英寸中的容積而被測量出的。相信依據本案具創作性的標的之實施例被製作出之隔絕材料能夠媲美鵝絨，並提供近似鵝絨之500至900的填充能力或為其等約略相同的值之填充能力。

本案具創作性的標的特別指向結合該等絕熱單元的某些物品。該等物品包括此些絕熱單元可被使用的物品範圍，包括例如是隔絕的外套及褲子之服裝及服飾；例如是鞋子及襪子的足穿戴品；例如是連帽大衣的兜帽及其他隔絕之帽子、以及面罩的頭穿戴品；例如是睡袋及用於睡袋之外罩、毯子、帳篷、防水布及其他之覆蓋的戶外設備；寢具、枕頭、靠墊、墊襯品等等。大體而言，此些產品係由被包覆在一紡織或非紡織或被編織的紡織品或織物中於一密封的隔區中之一預定量的填充材料所構成的，該隔區具有多個壁件，該等壁件係經由縫合、編織、紡織、黏合、分接、熔合黏結、或其他已知或被發現之密封紡織品或織物材料的方法被密封。圖16顯示一代表性產品，亦即一連帽大衣36，其具有在整個身體、肢體及兜帽部分的多個隔區38，被填充有依據本案具創作性的標的之隔絕的構造。該服裝可具有一帶有一面向外之壁件及一內壁件(面向身體)的隔區，該外壁件為例如是一防撕裂(例如是Cordura^TM)尼龍的耐用材料，而該內壁件為一較細或更舒服的材料，例如是聚酯、羊毛、棉質、或美利努羊毛。另一層可被貼合於該外及/或內層。例如，像是膨體聚四氟乙烯(例如是Gore-Tex 牌的PTFE)之一防水的、透氣之薄膜材料的阻隔層，可被貼合於該內或外層。其他可能的層包括吸掉水分的疏水層或其他功用的層。任何壁件或層亦可使用例如是彈性纖維或聚氨酯線絲的彈性材料被製成。

熟習相關技術者會認知到，在為了解說本案具創作性的標的之性質而被說明及圖示說明之該等部分及行動的細部、材料及配置中，許多的修改及變化是可能的，以及此些修改及變化並不會脫離包含於其中之 教導及申請專利範圍的精神及範疇。

本文中所引用之所有的專利及非專利文獻為所有目的於此整體併入本案參考。

如本文中所使用的，〝及/或〞意指〝以及〞或是〝或者〞以及〝以及〞及〝或者〞。此外，本文中所引用之所有的專利及非專利文獻為所有目的於此整體併入本案參考。

和任何特別的範例相關聯之前述的原理可與和一或多個其他的範例相關聯被說明的原理結合。因此，此詳細的說明不會以一限制性的方式被解說，及接著此揭示的一評論，對相關技術具有一般知識者會了解到，各種借用的及其他的系統可使用本文中所說明的各種觀念被想出。 此外，對相關技術具有一般知識者會了解到，本文中所所揭示之範例式實施例可被改用於不同的架構而不會脫離所揭示的原理。

所所揭示之實施例的前述說明被提供用於使熟習相關技術者能製造及使用所揭示的創新。對那些實施例的各種修改對熟習相關技術者是顯而易見的，且於本文中所界定之通用原則可被應用於其他的實施例而不會脫離本案揭示的精神及範疇。因此，所主張權利之本案發明並不想 被限制於本文中所顯示的實施例，而是要被賦予和該等申請專利範圍之語言一致的完整範圍，其中例如是藉由冠詞〝一〞或是〝一個〞之使用之為單數的一個元件之引用，除非是被特別如此地說，否則並不是要意指〝一個且僅有一個〞，而是意指〝一個或多個〞。

為熟習相關技術者所知悉或變成知悉之在整個揭示中所說明之各種實施例的該等元件之所有的結構性及功能性相當件，係打算要被本文中所說明及主張權利之特徵所包含。此外，在本文中所揭示的任何事物並沒有要被獻給大眾，無論是否此揭示有被明確地詳述於該等申請專利範圍中。沒有任合主張權利的元件要被解說成在美國專利法之下的〝一手段功能用語〞的請求項，除非該元件使用〝用於…的手段〞或〝用於…的步驟〞被明確地記載。

D‧‧‧振幅

12‧‧‧首要的纖維

14‧‧‧次要的纖維

14A‧‧‧最極端

14B‧‧‧交叉點

14C‧‧‧交叉點

Claims (20)

1. 一種容積填充材料，其包括具有足夠的填空性及回復性以適合用於襯墊及/或隔絕應用之複數個纖維構造，每一構造包括：一首要的纖維結構，其包括一預定長度的纖維；及一次要的纖維結構，該次要的纖維結構包括複數個沿著該首要的纖維的一段長度被分隔開的環圈，該首要的纖維結構及該次要的纖維結構係藉由材料之黏結而耦結在一起，而不使用機械式緊固件。
2. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中該首要的纖維具有一0.1mm至5cm或其附近之值的長度。
3. 根據申請專利範圍第2項之容積填充材料，其中該首要的纖維的長度為介於5mm至70mm或其附近之值。
4. 根據申請專利範圍第2項之容積填充材料，其中該首要的纖維具有多於20個的環圈。
5. 根據申請專利範圍第4項之容積填充材料，其中與該首要的纖維之該次要的纖維的交叉點被分隔開從10μm至150μm或其附近之值。
6. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中所述次要的纖維的環圈具有一5mm或較小的最大值。
7. 根據申請專利範圍第4項之容積填充材料，其中所述次要的纖維的環圈具有一介於100μm至1mm之間或其附近之值的最大值。
8. 根據申請專利範圍第4項之容積填充材料，其中所述次要的纖維的環圈具有一介於300μm至1000μm之間或其附近之值的最大值。
9. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中該首要的纖維具有一 等於或小於100μm或其附近之值的直徑。
10. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中該首要的纖維及該次要的纖維中之一或二者包括一熱塑性的材料，該首要的纖維及該次要的纖維中之一或二者之該熱塑性的材料係熔合於該首要的纖維及/或該次要的纖維中之另一者的材料以提供材料之黏結，該首要的纖維及該次要的纖維處於一形成一單片結構之給定纖維構造中。
11. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中該首要的纖維及/或該次要的纖維包括一中空的纖維。
12. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中所述次要的纖維的環圈為包括一大致是正弦曲線圖樣的一圖樣，且該首要的纖維包括用於該正弦曲線圖樣的一基線。
13. 根據申請專利範圍第4項之容積填充材料，其中所述次要的纖維的環圈係以一扭轉或類似螺旋狀的配置繞著該首要的纖維被配置在多個平面中。
14. 根據申請專利範圍第4項之容積填充材料，其中所述次要的纖維的環圈包括被熔合黏結至該首要的纖維之一連續縷串之次要的材料以形成一單片結構，其中該首要的纖維相較於該次要的纖維具有較高的剛性、拉伸強度及/或較大的厚度。
15. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，其中一給定之次要的纖維的環圈係配置在與該首要的纖維之多個平面中。
16. 根據申請專利範圍第1項之容積填充材料，所述複數個纖維構造具有一約50kg/m³或較低的容積密度。
17. 一種製造一纖維構造的方法，其包括：從一第一噴射器以一預定的圖樣將用於一首要的纖維或次要的纖維之被熔化或軟化的纖維形成材料的一料流噴射至用於另一首要的纖維或次要的纖維之一料流或結構上，以便產生首要的纖維及次要的纖維之一複合的纖維結構，且其中在該預定的圖樣中，該次要的纖維是以複數個環圈而被配置在該首要的纖維上；藉由材料之黏結而不使用機械式緊固件以將該首要的纖維結構及該次要的纖維結構耦結在一起；及將該首要的纖維的長度分段成複數段較小的構造單元，其中所述被分段之首要的纖維之平均的長度為介於0.1mm至5cm之間或此範圍附近的值。
18. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中平均而言所述被分段之首要的纖維各具有多於20個的環圈。
19. 根據申請專利範圍第17項之方法，其中該次要的纖維之材料被壓縮設定至該首要的纖維之材料上。
20. 一種容積填充材料，其包括複數個纖維構造：所述複數個此類構造具有一約50kg/m³或較低的容積密度，其中足夠複數個構造提供一550至1000的填充能力，且其中每一纖維構造包括：一首要的纖維結構，其包括一預定長度的纖維；及一次要的纖維結構，該次要的纖維結構包括複數個沿著該首要的纖維的一段長度被分隔開的環圈，該首要的纖維結構及該次要的纖維結構係藉由材料之黏結而耦結在一起，而不使用機械式緊固件，且其中該首要的纖維具有多於20個的環圈，且 其中與該首要的纖維之該次要的纖維的交叉點被分隔開從10μm至150μm或其附近之值，且其中所述次要的纖維的環圈具有一介於100μm至1mm之間或其附近之值的最大值。