能量空气绝热织物的制作方法

本申请要求于2017年9月13日提交的题为“powerairinsulatingfabric”的美国临时申请号62/557,950、和于2018年6月29日提交的题为“powerairinsulatingfabric”的美国临时申请号62/692,012的优先权，它们的全部内容通过引用的方式并入本文。

本发明涉及织物，更具体地，涉及绝热性能织物(insulatingperformancefabrics)，例如用于服装服饰等。

背景技术：

为用于绝热服装而制备的性能织物通常包括羊毛织物，即具有凸起或刷毛纤维表面以改善绝热性能的织物。这样的织物的表面通常由羊毛形成，羊毛通过机械刷毛凸起，即具有相对较高的膨体度。但是，已经认识到，刷毛过程通常会导致纤维断裂，随着时间的流逝，断裂的纤维会松散，可能导致微纤维污染。纤维损伤，例如在洗涤期间，也会导致绝热性能变劣。此外，已经认识到，在洗涤期间释放的断裂的纤维会进入废水中，引起污染。

技术实现要素：

改进的绝热性能织物具有针织主体，例如双面针织(double-knit)主体，所述主体由常规的相对光滑的外表面和网格化内表面形成，所述网格化内表面为被相交凹槽的网格图案分开的多个织物“气泡”形式。本公开的绝热性能织物，包括双面针织织物，也可以例如以包含polartec^tmpowerair^tm性能织物的服装的形式发现，包括绝热双面针织织物，例如为包含polartec^tmpowerair^tm织物的织物制品的形式，例如由绝热双面针织织物等形成。

在本公开的一个方面中，绝热双面针织性能织物包括第一针织层、与第一针织层联接的第二针织层、和多个中间纤维区域。中间纤维区域包含多个纤维并且位于第一针织层与第二针织层之间。所述多个中间纤维区域位于由第一针织层和第二针织层中的至少一个形成的多个气囊(airpockets)中。

在某些实施方式中，绝热双面针织性能织物包括以下附加特征中的一个或多个。所述多个中间纤维区域可以包括多个膨体纤维(loftedfibers)区域。膨体纤维可以是未拉毛的(un-napped)、未刷毛(un-brushed)的和/或是未被机械提升的。膨体纤维可以松散地包封在所述多个气囊中。膨体纤维可以在相对于第一针织层和第二针织层中的至少一个具有正交分量的方向上延伸。膨体纤维可以基本上平行于第一针织层和第二针织层。膨体纤维可以随机放置。膨体纤维可以包括微纤维。所述多个膨体纤维区域可以彼此隔开。当所述多个膨体纤维区域彼此隔开时，这可以通过多个间隔行(spacedrows)将它们分开来实现。绝热双面针织性能织物元件可以包括至少一个编织管(braidedtube)，所述编织管位于所述多个间隔行中的至少一个间隔行的至少一部分中并沿其延伸，所述间隔行将所述多个膨体纤维区域彼此分开。编织管包括单丝，所述单丝至少部分地由不同于所述中间纤维的多个纤维的材料构成。第一针织层和第二针织层包括旦梯度(deniergradient)，使得第一针织层具有比第二针织层相对更细的旦，或者第二针织层具有比第一针织层相对更细的旦。第一针织层和第二针织层中的每一个可以具有比所述多个中间纤维区域相对更细的旦。第一针织层和第二针织层中的至少一个可以形成光滑的表面。第一针织层和第二针织层中的至少一个可以限定多个窗口。所述多个窗口可以位于将中间纤维区域彼此分开的多个空间的相应空间上方。所述多个中间纤维区域可以以网格化图案布置。所述多个中间纤维区域可以布置成多个行。在一些实施方式中，中间纤维区域中的每一个包括与第一针织层和第二针织层中的至少一个平行延伸的多行纤维。所述中间纤维区域的多个纤维可以包括低熔点纤维。所述中间纤维区域的多个纤维可以包括双组分长丝、聚酯共混物和聚酰胺中的至少一种。双组分长丝可以包括改性聚丙烯腈纤维和纤维素纤维。在一些实施方案中，第一针织层和第二针织层中的每一个包括气囊，所述气囊包括多个中间纤维区域。第一针织层和第二针织层可以包括环形针织物。第一针织层和第二针织层可以包括双面拉舍尔针织物(doubleraschelknit)。所述多个中间纤维区域可以包括多个密度的膨体纤维。与将第一针织层和第二针织层联接的针脚相邻的多个中间纤维区域中的中间纤维区域的密度可以比与将第一针织层和第二针织层联接的针脚不相邻的多个中间纤维区域中的中间纤维区域的密度低。

在本公开的另一方面中，提供了一种服装，所述服装包括根据本文公开的实施方案描述的绝热双面针织性能织物。

本公开的一个方面提供了一种制备绝热双面针织性能织物的方法。所述方法包括针织第一层、针织第二层、和将多个纤维放置和/或附接于第一层和第二层中的至少一个。所述多个纤维以多个分开的纤维区域放置和/或附接。所述方法包括将所述多个分开的纤维区域包封在多个隔开的气囊中。所述方法包括将第一层和第二层附接在一起，以便在第一层和第二层之间放置包封所述多个分开的纤维区域的隔开的气囊。

在某些实施方案中，制备绝热双面针织性能织物的方法包括以下工艺中的一个或多个。所述方法可以包括将编织管放置在包封所述多个分开的纤维区域的气囊之间且位于第一层和第二层之间的空间中。所述方法可以包括将编织管暴露于热，以将形成编织管的长丝在所述空间内一起熔融。所述方法可以包括在第一层和第二层中的至少一个中形成多个窗口，和将所述多个窗口置于包封所述多个分开的纤维区域的所述多个气囊上方和之间。

本公开的一个方面提供了一种制备本文所公开的绝热双面针织性能织物的方法。

在附图和以下描述中阐述了本发明的一个或多个实施方案的细节。通过说明书和附图以及权利要求书，本发明的其他特征、目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是本公开的polartec^tmpowerair^tm织物的第一(上部)元件的透视图。

图2是本公开的polartec^tmpowerair^tm织物的第二(下部)元件的透视图。

图3是本公开的polartec^tmpowerair^tm织物的透视图。

图4是本公开的polartec^tmpowerair^tm织物的另一个实施方案的透视图。

图5是图4的polartec^tmpowerair^tm织物的平面图。

图6是图5的polartec^tmpowerair^tm织物的类似平面图。

图7是图4的polartec^tmpowerair^tm织物的第一侧视图。

图8是图4的polartec^tmpowerair^tm织物的第二侧视图。

图9是图4的polartec^tmpowerair^tm织物的纱线的实例。

图10是图4的polartec^tmpowerair^tm织物的概略示意性侧视图。

图11a-11e示出了具有窗口和嵌体并且由环形针织物形成的polartec^tmpowerair^tm织物的实施方案。

图12a-12g示出了具有实心背面和正面并且由双面拉舍尔形成的polartec^tmpowerair^tm织物的实施方案。

图13a-13d示出了具有实心背面和开放正面并且由双面拉舍尔形成的polartec^tmpowerair^tm织物的实施方案。

各个附图中相似的附图标记指示相似的元件。

具体实施方案

例如在图1-4中所示出，本公开的发明提供了一种合成材料，该合成材料为这一重要行业的设计可能性打开了新的世界。特别是，在过去的半个世纪中，开发性能织物的过程不断发展和改变。在同一时间范围内，我们对这些合成材料如何能够潜在地对环境产生不利影响的知识和理解继续增长。而且，我们还开始更多地了解许多这些合成产品随着时间的推移如何继续分解并脱落细小颗粒(如微纤维)。但是，存在改变合成纤维的设计方式并由此减少其长期不良影响的方法。

作为响应，本申请引入了polartec^tmpowerair^tm合成织物材料100(参见例如图1-3)，该革命性织物减少了微纤维的脱落而不牺牲所需的保暖重量比(warmth-to-weightratios)。在一个特定的实施方案中，polartec^tmpowerair^tm合成织物材料是针织成多个部件的单一织物结构。例如，参考图1-3，部件100、102中的每一个将空气包封在膨体纤维118周围，从而以传统的绝热方式包含主体热量。通过织物材料100的针织结构包封膨体纤维118。在特定的实施方案中，包封区域被更密实地针织以捕获膨体纤维。在特定的实施方案中，密实的针织在包封区域的平坦侧和气泡侧二者上更密实。然而，在polartec^tmpowerair^tm合成织物材料的示例性实施方案中，这些更膨松的纤维118不再暴露于外部元件或粗糙表面。相反，这些更膨松的纤维118被固定在每个气囊106的内部。结果是，在实验室测试中已证明织物100比标准羊毛脱落的微纤维少5x(即五倍)。此外，本发明的polartec^tmpowerair^tm织物设计的优点并未停留在微纤维保持上，因为其暴露的光滑面108减少了摩擦从而更少起球、耐久性更好、并且更容易与其他织物成层。

此外，polartec^tmpowerair^tm织物产品的织物平台还产生了全新类别的性能针织物。这些性能针织物设计成为穿戴者提供相对更高的保暖性和更少的微纤维脱落，从而为polartec^tmpowerair^tm织物产品的任何外衣应用提供甚至更广泛的设计多用途性，并且负面影响(即不期望的微纤维脱落)比以往任何时候都少。polartec^tmpowerair^tm织物产品因此“不止保暖”。

在一个实施方案中，polartec^tmpowerair^tm织物100的相对外表面110、112是光滑且柔软的，而内部构造的相应的相对表面114、116具有对称网格图案形式的气囊106，发现其提供对纤维和微纤维的增强的包封。在某些实施方案中，气囊的网格图案可以包括气囊106之间的空间。因此，polartec^tmpowerair^tm织物100被认为“不止保暖”，而且提供许多特殊的特征和优点。这些包括例如高的保暖重量比。它们还包括例如与具有相似功效和/或绝热性能的羊毛织物相比减少了5倍(即“5x”)的微纤维脱落。polartec^tmpowerair^tm织物在多种设计应用中也具有多用途性，包括具有光滑(外)表面110、112以便于成层。在优选的实施方案中，所公开的织物还表现出例如持久的耐久性、抗起球性和/或高透气性。

而且，通过设计显著增强合成膨体微纤维118的包封的方法，polartec^tmpowerair^tm织物正在改变绝热织物如何在其整个寿命期间发挥作用或绝热织物如何保持其性能从而提高其使用寿命。因此，这种新的织物结构将膨体纤维118包裹在独立的气囊106中。在某些实施方案中，膨体纤维118随机地置于气囊中和/或漂浮在气囊内。气囊106捕获并释放温暖的空气，同时从周围的针织结构获得增加的强度和支撑。结构106还用作屏障，其防止松散的微纤维脱落到环境中。例如，与大多数其他绝热织物相比，polartec^tmpowerair^tm织物100的两个截然不同的表面106和112提供了显著更广泛的设计多用途性。最后，对称的网格内部114、116保持温暖，而相对的光滑表面110、112减小表面阻力，从而减少或防止起球，并允许与其他材料容易地成层。

根据具体实施方案，将部件100和102缝合在一起。部件100和102以减少和/或避免在嵌体(inlay，即，包含膨体纤维118的气囊106)内缝合的方式缝合在一起，以防止膨体纤维118被捕获或防止导致膨体纤维118从外表面110、112突出。在某些实施方案中，沿着织物边缘或与缝合相邻的气囊106具有比远离边缘或与缝合不相邻的其他气囊更少的膨体纤维118，以便将部件100和102固定在一起，以减少和/或消除膨体纤维的捕获，从而防止和/或减少膨体纤维从外表面110、112突出。

例如，再次参照图4-9，示出了另一个代表性的polartec^tmpowerair^tm织物产品10，其具有水平定位(在主视图中)，具有气囊20(在宏观上可见)。气囊20提供膨体纤维的包封、以及热保持、和经过滤的微纤维(例如，与可比较的现有技术织物产品的微纤维的脱落相比，不期望的微纤维脱落减少了大约5倍(即，“5x”))。此外，本发明的织物通常具有两个不同的表面，包括对称的网格化内部16和光滑的外表面14。

在使用中，代表性的polartec^tmpowerair^tm织物产品非常适合在寒冷天气条件和活动中(如户外训练、山间徒步旅行)、在城市环境中使用，并且是基础设施等。例如在变化的条件下和/或在不同程度的使用期间，也可以减少增加和去除各层，或甚至使增加和去除各层变得不必要，即，为了保持舒适性通常需要增加和去除各层。

改进的polartec^tmpowerair^tm绝热织物10具有双面针织主体12，该针织主体由第一常规相对光滑的外表面14和相对高膨体的网格(网格化)内表面16形成。polartec^tmpowerair^tm绝热织物10是双(纬线)针织织物，其设计方式是产生复合的三层构造，包括但不限于，相对平整光滑的外部“正面”表面14、具有大致半球形或略微不规则几何形状的凸起区域17的外部“背面”表面16(图4)，和中间层19(图5)，该中间层由包含在两个外表面区域14、16之间的复丝纤维组成。

polartec^tmpowerair^tm织物10的内表面16的双面针织“气泡”18和空气空间20提供了与传统刷毛网格织物等效的绝热空气空间。但是，polartec^tmpowerair^tm绝热双面针织织物的制备没有刷毛步骤，这可以至少减少纤维的断裂，以消除(或至少减少)微纤维污染，并还减少洗涤时的纤维损失(结果导致绝热性能相应降低)。结果是减少或消除了洗涤废水中的纤维污染。另外，由于消除了通过刷毛或拉毛(knapping)引起的机械提升，因此在制备期间废纤维的产生显著减少。

本公开的改进的polartec^tmpowerair^tm双面针织织物10的设计和构造替代了刷毛网格织物的中间层。

为了促进湿气穿过织物或绝热织物主体的有利运动，以不同的梯度提供的polartec^tmpowerair^tm织物可以由聚丙烯纱线(公认的良好的水载体，即聚丙烯不会保留湿气)形成，或者也可以单独或共混地使用这些材料或其他材料的纱线。

在一些实施方案中，如果需要的话，形成织物polartec^tmpowerair^tm绝热双面针织织物的至少一些纱线的外表面可限定通道，例如，纱线具有星形外表面轮廓24(参见图9)以促进/允许湿气运动。

polartec^tmpowerair^tm绝热双面针织织物可用于例如绝热户外性能服装以显著降低在服装寿命期间微纤维脱落的倾向，同时为穿戴者提供最佳舒适度。这种织物的加工排除了为增加用于户外服装的材料的绝热值而使用机械刷毛或拉毛装置。参考图10，在一个代表性实施方案中，使polartec^tmpowerair^tm绝热双面针织织物12形成为衣服20，例如衬衫，为了在寒冷或恶劣天气中感到舒适，所述衣服20可以作为中间层穿着，与轻便的t恤或内衣22(紧贴在穿着者的皮肤s穿着)和外穿风衣型夹克24(穿在polartec^tmpowerair^tm绝热双面针织服装上)搭配并穿在它们之间。

polartec^tmpowerair^tm绝热双面针织织物包含的其他性能特点包括：通过使用纤维类型和横截面来实现的绝热性能(以clo值衡量)，这些纤维类型和横截面可在增加的织物重量最少的情况下优化绝热效率。而且，通过利用具有促进加速干燥时间和湿气蒸气传输速率的横截面的纤维，以最大化舒适度的方式来管理湿气迁移性能和织物湿气保留。在具体实施方案中，可以(例如，几何地或材料地)形成膨体纤维以具有使湿气在特定方向流动的特定梯度(例如，旦)。另外，通过将交替凸起的表面17与背层和面层的相交整合，产生增加绝热值和空气移动(以透气性衡量)以便管理湿气的气囊(图4)。而且，掺入了包含聚氨酯聚合物的纤维涂层，以提高织物的耐久性(以“马丁达里(martindale)磨耗/起球等级”衡量)。最后，在某些实施方案中，掺入包含硅乳液的纤维处理剂，以改变在凸起的织物结构内纤维的取向并增加空气体积。

因此，polartec^tmpowerair^tm织物提供了多种所需的质量，这些质量可描述并汇总为例如以下一种或多种：“更暖和，少脱落”；“能量空气设计”；“不只是保暖”；“是时候挑剔针织物了”；“想捕捉的不仅仅是空气吗？”；“利用你的热量”；“在你的绝热中增加一些能量”；“调节热量，减少影响”；“空气d能量”等。

如图11a-13d的实例所示，powerair^tm织物可以包括具有各种空气包封构造的各种型式的双表面双面针织构造。

图11a-11e示出了形成为环形针织构造的具有窗口和嵌体的polartec^tmpowerair^tm织物的实施方案。在图11a-11e中示出了镶嵌织物1100。镶嵌织物1100包括形成在织物1100的外层1101中的多个窗口1106。相比之下，内层1102不包含窗口嵌体1106。如图1c和11d所示，外层1101和内层1102形成多个行或通道1104。行1104形成细长的气囊，其容纳中间纤维区域1103，中间纤维区域1103容纳基本上平行于内层1102和外层1101放置的纤维1107。在某些实施方案中，纤维118漂浮在通道1104内。外针织层1101形成为环形针织物，并且内针织层1102形成为环形针织物。

图12a-12g示出了具有实心背面和正面并且用双面拉舍尔形成的polartec^tmpowerair^tm织物。在图12a-12g中示出了双面拉舍尔织物1200。双面拉舍尔织物1200具有实心针织层1201以及实心针织层1202。实心针织层1201和实心针织层1202可以全部或部分地由共混或未共混的各种材料构成，这些材料可以包括但不限于聚酯、聚丙烯、尼龙、羊毛、纤维素纤维、阻燃纤维、改性聚丙烯腈纤维、聚酰胺纤维或其他天然或合成纤维。实心针织层1201和1202之间包封了多个膨体纤维1203的区域。膨体纤维1203可以包括但不限于聚酯纤维、棉绒(cottonfleeces)、人造丝、聚酰胺、阻燃纤维。膨体纤维1203的区域通过空间1204彼此分开，空间1204包括包封的空气区域，其中没有布置任何膨体纤维。膨体纤维1203远离实心针织层1201和1202延伸或基本上与实心针织层1201和1202正交(即，在具有正交分量的方向上)延伸。在具体实施方案中，实心针织层1201和1202形成旦梯度。在某些实施方案中，针织层1201和1202具有比膨体纤维1203更细的旦，这有助于将水从可能与使用者的皮肤相邻的一个层1202移动到膨体纤维1203，然后移动到针织层1201，而不会在包封的膨体纤维1203中保留水或湿气。替代地或另外地，针织层1201和1202可以相对于彼此具有不同的旦。在某些实施方案中，膨体纤维1203的区域被构造成网格阵列，其中空间将每个区域彼此分开。如图12c所示，针织层1201之一可以具有波纹状、波浪状的或其他凸起的轮廓，而相对的针织层1202可以具有平坦的或更平滑的轮廓。图12e和12f进一步以横截面图示出了将膨体纤维1203彼此分开的空间1204。在某些实施方案中，空间1204可纵向延伸并形成从织物的一端延伸到织物的另一端的空气通道。如图12f和12g所示，编织管1205可以位于包封的膨体纤维1203之间的细长空间1204中。编织管1205是柔性且可拉伸的。编织管1205可以包括单丝，该单丝可以至少部分地由不同于膨体纤维1203的材料构成。图12g中所示的编织管1205可掺入本文公开的polartec^tmpowerair^tm织物的其他实施方案或实施方案中所示的任何空间中。在具体实施方案中，编织管1205由尼龙纤维构成。根据某些实施方案，编织管1205可以由其他材料构成。在某些实施方案中，编织管1205可以由旦数在20-100旦尼尔的范围内的尼龙纤维构成。在具体实施方案中，形成编织管1205的纤维的旦数可以大于100旦尼尔或小于20旦尼尔。编织管可以至少部分地由单丝或复丝构成。编织管允许纤维具有重量更轻的附加空气空间并且可以散布有膨体纤维(例如，膨体纤维1203)的区域。编织管1205提供了可以增加绝热的空气空间，且为织物提供柔韧性和弹性以延长性能、有效性和耐久性。在某些实施方案中，编织管1205可以位于不含膨体纤维的织物主体中的针织层1201和1202之间。

图13a-13d示出了具有实心背面和开放正面并且由双面拉舍尔形成的polartec^tmpowerair^tm织物的实施方案。在图13a-13d中示出了双面拉舍尔针织织物1300，其具有第一针织层1301，第一针织层1301包括形成于其中的多个窗口1306。在某些实施方案中，窗口1306可以在整个织物1300上具有恒定的尺寸。在某些实施方案中，窗口1306可在整个织物1300上具有可变的尺寸。第二针织层1302不包括窗口嵌体。窗口嵌体1306位于空间区域1304上方，空间区域1304位于膨体纤维之间，膨体纤维包封在针织层1301与1302之间的气囊中。窗口嵌体1306位于覆盖针织层1301与1302之间的空气空间的空间中，而不是位于膨体纤维1303上方。因此，膨体纤维1303保持包封在针织层1301与1302之间，从而防止纤维损失，并在延长的持续时间内保持较高的绝热性能水平。

尽管各种实施方案以矩形或正方形网格示出了空气/膨体微纤维包封囊袋，但是各种实施方案可以包括其他几何形状，这些几何形状可以包括恒定或变化的囊袋尺寸。例如，在织物的某些区域中，膨体纤维的空气/纤维包封囊袋可以比在另一区域中更大和/或更厚。

上面描述了本发明的多个实施方案。然而，应当理解的是，在不脱离本发明的精神和范围的情况下可以做出各种修改。例如，上述合成材料可用于工业产品，如橡胶轮胎、塑料等。因此，其他实施方案在所附权利要求的范围内。