DE60124275T2

DE60124275T2 - Mehrkomponentenfasern mit reversiblen thermischen eigenschaften

Info

Publication number: DE60124275T2
Application number: DE60124275T
Authority: DE
Inventors: C. Monte Longmont MAGILL; H. Mark Superior HARTMANN
Original assignee: Outlast Technologies LLC
Current assignee: Latent Heat Solutions LLC
Priority date: 2000-09-21
Filing date: 2001-09-21
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2021-09-22
Also published as: JP5902365B2; IL154989A0; DE60124275D1; CN100376731C; MXPA03002597A; KR100708244B1; EP1319095B1; DE60135691D1; CN1471595A; JP2016056498A; WO2002024992A1; CA2423123A1; JP2004510068A; EP1319095A1; ATE407238T1; KR20030079917A; ATE344339T1; AU9295101A

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Kunstfasern mit verbesserten, reversiblen thermischen Eigenschaften. Genauer gesagt betrifft die vorliegende Erfindung Mehrkomponentenfasern, die ein Phasenübergangsmaterial umfassen, sowie die Herstellung dieser Fasern durch ein Schmelzspinnverfahren.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Viele Stoffmaterialien werden aus Kunstfasern hergestellt. Herkömmlicherweise werden zwei Verfahren zur Herstellung von Kunstfasern eingesetzt: ein Nasslösungsverfahren oder ein Schmelzspinnverfahren. Das Nasslösungsverfahren wird im Allgemeinen zur Herstellung von Acrylfasern eingesetzt, während das Schmelzspinnverfahren im Allgemeinen zur Herstellung von Nylonfasern, Polyesterfasern, Polypropylenfasern und ähnlichen Fasertypen eingesetzt wird. Es ist bekannt, dass Nylonfasern langkettige synthetische Polyamidpolymere umfassen, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sie Amidgruppen -CONH- umfasst, dass Polyesterfasern langkettige synthetische Polymere mit zumindest 85 Gew.-% eines Esters einer substituierten aromatischen Carbonsäureeinheit umfassen und dass Polypropylenfasern langkettige, kristalline Polymere mit zumindest 85 Gew.-% Olefineinheiten und üblicherweise einem Molekulargewicht von etwa 40.000 oder mehr umfassen.
Das Schmelzspinnverfahren ist besonders interessant, da ein Großteil der Kunstfasern, die in der Textilindustrie verwendet werden, durch dieses Verfahren hergestellt wird. Beim Schmelzspinnverfahren wird im Allgemeinen ein geschmolzenes Polymermaterial durch eine Vorrichtung, die als Spinndüse bekannt ist, hindurchgeführt, um dadurch eine Vielzahl von einzelnen Kunstfasern herzustellen. Nach der Herstellung können die Kunstfasern zu einem Strang zusammengefasst oder zu geschnittenen Fasern weiterverarbeitet werden. Kunstfasern können zur Herstellung von Gewebe- oder Vliesmaterialien verwendet werden, oder alternativ dazu können Kunstfasern zu einem Garn gespult werden, das dann in einem Web- oder Strickverfahren zur Herstellung von synthetischem Gewebematerial genutzt werden kann.
Phasenübergangsmaterialien werden in Acrylfasern integriert, um den Fasern selbst sowie den daraus hergestellten Gewebematerialien verbesserte, reversible thermische Eigenschaften zu verleihen. Das kann leicht erreicht werden – teilweise aufgrund des hohen Anteils an flüchtigen Materialien (z.B. Lösungsmitteln), die üblicherweise Teil des Nasslösungsverfahrens zur Herstellung von Acrylfasern sind. Es ist jedoch problematischer, Phasenübergangsmaterialien in schmelzgesponnene Kunstfasern zu integrieren, da im Schmelzspinnverfahren üblicherweise keine hohen Anteile an flüchtigen Materialien vorhanden oder erwünscht sind. Bei früheren Versuchen zur Integration von Phasenübergangsmaterialien in schmelzgesponnene Kunstfasern wurden die Phasenübergangsmaterialien üblicherweise mit einem faserfähigen thermoplastischen Standardpolymer zu einer Mischung vermischt, wonach diese Mischung zur Herstellung von Kunstfasern schmelzgesponnen wurde. Solche Versuche führten im Allgemeinen zu ungeeigneter Dispersion der Phasenübergangsmaterialien in den Fasern, zu schlechten Fasereigenschaften und schlechter Verarbeitbarkeit, sofern nicht nur geringe Konzentrationen des Phasenübergangsmaterials verwendet wurden. Bei nur geringen Konzentrationen des Phasenübergangsmaterials ist es jedoch schwierig, die gewünschten verbesserten, reversiblen thermischen Eigenschaften zu erzielen, die mit der Verwendung von Phasenübergangsmaterialien normalerweise einhergehen.
Vor diesem Hintergrund entstand ein Bedarf an der Entwicklung von Mehrkomponentenfasern, die Phasenübergangsmaterialien umfassen.
JP-A-8311716 beschreibt eine Mehrkomponentenfaser, die eine Mischung aus einem thermoplastischen Polymer und Paraffin umfasst, die mit einem weiteren Polymer beschichtet ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrkomponentenfaser gemäß Anspruch 1.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Zum besseren Verständnis der Natur und der Ziele der Erfindung wird auf die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen verwiesen.
1 zeigt vergrößerte Querschnittsansichten von verschiedenen beispielhaften Mehrkomponentenfasern gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung;
2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Kern/Mantel-Faser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer anderen beispielhaften Kern/Mantel-Faser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
4 zeigt eine Reihe von Eigenschaften und Herstellungsparametern von sechs Kern/Mantel-Fasern, die wie in Beispiel 1 erläutert hergestellt wurden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Mehrkomponentenfasern, die ein oder mehrere Phasenübergangsmaterialien umfassen. Mehrkomponentenfasern gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung besitzen die Fähigkeit, thermische Energie zu absorbieren oder abzugeben, um Wärmefluss zu verringern oder zu eliminieren. Zusätzlich dazu können solche Mehrkomponentenfasern verbesserte Verarbeitbarkeit (z.B. bei der Herstellung von Fasern oder eines daraus erzeugten Gegenstands), verbesserte Festigkeit, einen verbesserten Einschluss des Phasenübergangsmaterials, das in den Fasern dispergiert ist, oder eine höhere Aufnahmefähigkeit für das Phasenübergangmaterial aufweisen. Die Mehrkomponentenfasern können in verschiedenen Gegenständen und Anwendungen verwendet oder in diese integriert werden, um diesen wärmeregulierende Eigenschaften und gleichzeitig verbesserte Festigkeit zu verleihen. Mehrkomponentenfasern gemäß den Ausführungsformen der Erfindung können beispielsweise in Textilien (z.B. Stoffmaterialien), Bekleidung (z.B. Outdoor-Bekleidung, Trocken- oder Schutzanzüge), Fußbekleidung (z.B. Socken, Schuhe und Einlegesohlen), medizinische Produkte (z.B. Isolierfolien, therapeutische Kissen, Inkontinenzeinlagen und Heiß-/Kaltpackungen), Behältnisse und Verpackungen (z.B. Getränke-/Nahrungsmittelbehälter, Speisewärmer, Sitzpolster und Leiterplattenlaminate), Gebäude (z.B. Isolierungen für Wände und Decken, Tapeten, Vorhangfutter, Rohrummantelungen, Teppiche und Fliesen), Geräte (z.B. Isolierung in Haushaltsgeräten) und weitere Produkte (z.B. Kraftfahrzeugsauskleidungsmaterial, Schlafsäcke und Bettzeug) verwendet werden.
In Verbindung mit den bereitgestellten wärmeregulierenden Eigenschaften können Mehrkomponentenfasern gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wenn sie beispielsweise in Bekleidung und Fußbekleidung integriert werden, zu einer Senkung der Feuchtigkeitsbildung auf der Haut, z.B. aufgrund von Schweißabsonderung, führen. Die Mehrkomponentenfasern können beispielsweise die Temperatur oder die relative Feuchtigkeit der Haut senken, wodurch sie das Maß an Feuchtigkeitsbildung auf der Haut reduzieren und den Komfort steigern. Die Verwendung bestimmter Materialien und bestimmter Ausführungsmerkmale für Bekleidung und Fußbekleidung können das Ergebnis der Feuchtigkeitsreduktion noch weiter verbessern.
Eine erfindungsgemäße Mehrkomponentenfaser umfasst eine Vielzahl von länglichen Elementen. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können Mehrkomponentenfasern einen Faserkörper aus einer Vielzahl von länglichen Elementen umfassen. Der Faserkörper ist üblicherweise länglich und kann eine Länge aufweisen, die ein Vielfaches (z.B. das 100fache oder mehr) seines Durchmessers ist. Der Faserkörper kann vielfältige regelmäßige oder unregelmäßige Querschnittsformen aufweisen, beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, rund, mehrlappig, acht eckig, oval, fünfeckig, rechteckig, quadratisch, trapezförmig, dreieckig, keilförmig usw. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können zwei oder mehrere längliche Elemente (z.B. zwei nebeneinander liegende längliche Elemente) verbunden, kombiniert, vereint oder gebunden werden, um einen einheitlichen Faserkörper zu bilden. Die länglichen Elemente können dasselbe oder verschiedene Polymermaterialien umfassen, und zumindest in einem der länglichen Elemente ist ein temperaturregulierendes Material dispergiert. Das temperaturregulierende Material umfasst ein Phasenübergangsmaterial, das der Mehrkomponentenfaser verbesserte, reversible thermische Eigenschaften verleiht.
Die länglichen Elemente können in verschiedenen Konfigurationen angeordnet sein. Die länglichen Elemente können beispielsweise so angeordnet sein, dass sie eine Insel/Meer-Konfiguration, eine Kern/Mantel-Konfiguration, eine Matrix- oder Schachbrett-Konfiguration, eine "Tortenstück"-Konfiguration, eine Seite-an-Seite-Konfiguration, eine gestreifte Konfiguration usw. bilden. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können die länglichen Elemente in einem Bündel angeordnet sein, worin die länglichen Elemente im Allgemeinen parallel zu einander liegen. Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung können die länglichen Elemente über einen großen Teil der Länge des Faserkörpers reichen und, falls gewünscht, können sie gleich lang sein.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann eine Mehrkomponentenfaser zwischen etwa 0,1 und etwa 100 Denier und üblicherweise zwischen etwa 0,5 und 10 Denier aufweisen. Einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung ist klar, dass ein Denier normalerweise als Gewichtsmaß pro Längeneinheit einer Faser (z.B. Gramm pro 9000 Meter) verstanden wird.
Abhängig davon, wie die Mehrkomponentenfaser hergestellt wird, ob eine weitere Verarbeitung oder eine spezielle Anwendung der Mehrkomponentenfaser gewünscht wird, kann die Mehrkomponentenfaser außerdem eine oder mehrere zusätzliche Komponenten, wie z.B. Wasser, Tenside, Dispersionsmittel, Antischäumer (z.B. siliciumhältige Verbindungen und fluorhältige Verbindungen), Antioxidationsmittel (z.B. sterisch gehinderte Phenole und Phosphite), Thermostabilisatoren (z.B. Phosphite, Organophosphorverbindungen, Metallsalze von organischen Carbonsäuren und Phenolverbindungen), mikrowellenabsorbierende Additive (z.B. multifunktionelle primäre Alkohole, Glycerin und Kohlenstoff), Verstärkungsfasern (z.B. Kohlefasern, Aramidfasern und Glasfasern), leitende Fasern oder Teilchen (z.B. Graphit- oder Aktivkohlefasern oder -teilchen), Schmierstoffe, Verfahrenshilfsstoffe (z.B. Metallsalze von Fettsäuren, Fettsäureester, Fettsäureether, Fettsäureamide, Sulfonamide, Polysiloxane, Organophosphorverbindungen und Phenolpolyether), Flammhemmer (z.B. halogenierte Verbindungen, Phosphorverbindungen und Borverbindungen) usw., enthalten. Die zusätzliche/n Komponenten, eine oder mehrere, können in einem oder mehreren der länglichen Elemente, die die Mehrkomponentenfaser umfassen, dispergiert werden. Zusätzlich dazu können bestimmte Behandlungen oder Beschichtungen auf die Mehrkomponentenfaser angewandt werden, um dieser zusätzliche Eigenschaften wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, Fleckenbeständigkeit, wasserabweisende Eigenschaften, einen weicheren Griff und Feuchtigkeitshandhabungseigenschaften zu verleihen. Beispielhafte Behandlungen und Beschichtungen umfassen Epic von Nextec Applications Inc., Intera von Intera Technologies, Inc., Zonyl Fabric Protectors von DuPont Inc., Scotchgard von 3M Co. usw.
Unter Bezugnahme auf 1, die zur Veranschaulichung und nicht als Einschränkung vergrößerte Querschnittsansichten von verschiedenen beispielhaften Mehrkomponentenfasern 12, 13, 14, 21, 22, 23, 24, 26, 27, 28, 29 und 34 als Ausführungsformen der Erfindung bereitstellt, ist die Erfindung besser zu verstehen. Genauer gesagt veranschaulicht 1 verschiedene beispielhafte Konfigurationen der Anordnung der länglichen Elemente, die die Mehrkomponentenfasern umfassen, als Ausführungsformen der Erfindung.
Wie in 1 gezeigt wird, umfasst jede Mehrkomponentenfaser (z.B. 21) eine Vielzahl von unterschiedlichen Querschnittsbereichen, die einer Vielzahl von länglichen Elementen (z.B. 39 und 40) entspricht, die die Mehrkomponentenfaser bilden. Gemäß der hier veranschaulichten Ausführungsformen umfassen die länglichen Elemente ein erstes längliches Element (oder eine erste Anzahl an länglichen Elemen ten) (in 1 schraffiert dargestellt) und ein zweites längliches Element (oder eine zweite Anzahl an länglichen Elementen) (in 1 nicht schraffiert dargestellt). Dabei besteht das erste längliche Element (oder die erste Anzahl an länglichen Elementen) aus einem Polymermaterial, in dem ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist. Das zweite längliche Element (oder die zweite Anzahl an länglichen Elementen) kann aus demselben Polymermaterial oder einem anderen Polymermaterial mit anderen Eigenschaften bestehen.
Obwohl 1 Mehrkomponentenfasern mit runden oder dreilappigen Querschnittsformen zeigt, umfasst die Erfindung auch Mehrkomponentenfasern mit einer Reihe von anderen regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnittsformen wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, mehrlappig, achteckig, oval, fünfeckig, rechteckig, quadratisch, trapezförmig, dreieckig, keilförmig usw. Es sollte berücksichtigt werden, dass im Allgemeinen eine erste Anzahl an länglichen Elementen aus demselben oder einem anderen Polymermaterial hergestellt werden kann und dass eine zweite Anzahl an länglichen Elementen aus demselben oder einem anderen Polymermaterial hergestellt werden kann. Außerdem kann in manchen Ausführungsformen der Erfindung ein temperaturregulierendes Material in einem zweiten länglichen Element (oder einer zweiten Anzahl an länglichen Elementen) dispergiert werden. Es sollte außerdem berücksichtigt werden, dass zwei oder mehrere verschiedene temperaturregulierende Materialien in demselben oder in verschiedenen länglichen Elementen dispergiert werden können. Ein erstes temperaturregulierendes Material kann beispielsweise in einem ersten länglichen Element und ein zweites temperaturregulierendes Material mit etwas anderen Eigenschaften kann in einem zweiten länglichen Element dispergiert werden (z.B. zwei verschiedene Phasenübergangsmaterialien). Zusätzlich dazu sollte berücksichtigt werden, dass die Anzahl, Form und Größe der länglichen Elemente, die in 1 veranschaulicht sind, nur als Beispiele und nicht als Einschränkung dienen sollen und dass zahlreiche andere Ausführungsformen im Umfang der Erfindung liegen.
Unter Bezugnahme auf 1 zeigt die linke Spalte 10 drei beispielhafte Mehrkomponentenfasern 12, 13 und 14. Die Mehrkomponentenfaser 12 umfasst eine Anzahl an länglichen Elementen, die in einer "Tortenstück"-Konfiguration angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind eine erste Anzahl an länglichen Elementen 15, 15', 15'', 15''' und 15'''' und eine zweite Anzahl an länglichen Elementen 16, 16', 16'', 16''' und 16'''' abwechselnd angeordnet und bilden keilförmige Querschnittsformen. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente dieselbe oder unterschiedliche Querschnittsform und -größe aufweisen. Außerdem sollte berücksichtigt werden, dass im Allgemeinen, auch wenn die Mehrkomponentenfaser 12 als aus zehn länglichen Elementen bestehend dargestellt wird, zwei oder mehrere längliche Elemente in "Tortenstück"-Konfiguration angeordnet werden können und dass zumindest in einem der länglichen Elemente ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist.
Die Mehrkomponentenfaser 13 umfasst eine Anzahl an länglichen Elementen, die in einer Insel/Meer-Konfiguration angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform ist eine erste Anzahl an länglichen Elementen 35, 35', 35'', 35''' etc. in einem zweiten länglichen Element 36 angeordnet und von diesem umgeben. In der vorliegenden Ausführungsform weist jedes der länglichen Elemente der ersten Gruppe trapezförmigen Querschnitt auf. Es sollte jedoch berücksichtigt werden, dass eine Vielzahl von anderen regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnittsformen in den Umfang der Erfindung fallen, wie beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, rund, mehrlappig, achteckig, oval, fünfeckig, rechteckig, quadratisch, dreieckig, keilförmig usw. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente der ersten Gruppe 35, 35', 35'', 35''' etc. denselben oder einen anderen Querschnitt aufweisen. Außerdem sollte berücksichtigt werden, dass im Allgemeinen, auch wenn die Mehrkomponentenfaser 13 mit siebzehn länglichen Elementen 35, 35', 35'', 35''' etc., die in einem zweiten länglichen Element 36 angeordnet und von diesem umgeben sind, dargestellt ist, eines oder mehrere längliche Elemente in einem zweiten länglichen Element 36 angeordnet werden und von diesem umgeben sein können.
Die Mehrkomponentenfaser 14 umfasst eine Anzahl an länglichen Elementen, die in einer gestreiften Konfiguration angeordnet sind. In der vorliegenden Ausführungsform sind eine erste Anzahl an länglichen Elementen 37, 37', 37'', 37''' und 37'''' und eine zweite Anzahl an länglichen Elementen 38, 38', 38'' und 38''' abwechselnd an geordnet und bilden in Längsrichtung verlaufende Scheiben der Mehrkomponentenfaser 14. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente dieselbe oder unterschiedliche Querschnittform oder -größe (z.B. Breite der in Längsrichtung verlaufenden Scheiben) aufweisen. Außerdem sollte berücksichtigt werden, dass im Allgemeinen, auch wenn die Mehrkomponentenfaser 14 mit neun länglichen Elementen dargestellt ist, zwei oder mehrere längliche Elemente in einer gestreiften Konfiguration angeordnet werden können und dass zumindest in einem der länglichen Elemente ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist.
Im Fall der Mehrkomponentenfasern 12 und 14 ist ein erstes längliches Element (z.B. 15) so dargestellt, dass es teilweise von einem oder mehreren daneben liegenden länglichen Elementen (z.B. 16 und 16'''') umgeben ist, während im Fall der Mehrkomponentenfaser 13 ein erstes längliches Element (z.B. 35) so dargestellt ist, dass es vollständig von einem einzelnen zweiten länglichen Element 36 umgeben ist. Wenn ein erstes längliches Element (z.B. 15) nicht vollständig umgeben ist, kann es wünschenswert, wenn auch nicht erforderlich sein, dass eine Einschlussstruktur (z.B. Mikrokapseln) verwendet werden, um ein dispergiertes Phasenübergangsmaterial in dem ersten länglichen Element eingeschlossen zu halten.
Die mittlere Spalte 20 in 1 zeigt vier beispielhafte Kern/Mantel-Fasern 21, 22, 23 und 24. Genauer gesagt umfassen die Kern/Mantel-Fasern 21, 22, 23 und 24 jeweils eine Anzahl an länglichen Elementen, die in einer Kern/Mantel-Konfiguration angeordnet sind.
Die Kern/Mantel-Faser 21 umfasst ein erstes längliches Element 39, das in einem zweiten länglichen Element 40 angeordnet und von diesem umgeben ist. Genauer gesagt ist das erste längliche Element 39 als Kernelement ausgebildet, in dem ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist. Dieses Kernelement ist konzentrisch in dem zweiten länglichen Element 40, das als Mantelelement ausgebildet ist, angeordnet und von diesem vollständig umgeben. Hier umfasst die Kern/Mantelfaser 21 25 Gew.-% des Kernelements und 75 Gew.-% des Mantelelements.
Die Kern/Mantel-Faser 22 umfasst ein erstes längliches Element 41, das in einem zweiten länglichen Element 42 angeordnet und von diesem umgeben ist. Wie bei der zuvor erläuterten Ausführungsform ist das erste längliche Element 39 als Kernelement ausgebildet, in dem ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist, und ist konzentrisch in dem zweiten länglichen Element 42, das als Mantelelement ausgebildet ist, angeordnet und von diesem vollständig umgeben. Hier umfasst die Kern/Mantelfaser 22 50 Gew.-% des Kernelements und 50 Gew.-% des Mantelelements.
Die Kern/Mantel-Faser 23 umfasst ein erstes längliches Element 43, das in einem zweiten länglichen Element 44 angeordnet und von diesem umgeben ist. In dieser Ausführungsform ist das erste längliche Element 43 jedoch als Kernelement exzentrisch in einem zweiten länglichen Element ausgebildet, das als Mantelelement ausgebildet ist. Die Kern/Mantel-Faser 23 kann praktisch jeden beliebigen Gewichtsprozentsatz an Kern- und Mantelelement umfassen, um die gewünschten thermoregulierenden und mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Die dreilappige Kern/Mantel-Faser 24 umfasst ein erstes längliches Element 45, das in einem zweiten länglichen Element 46 angeordnet und von diesem umgeben ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist das erste längliche Element 45 als Kernelement ausgebildet und weist eine dreilappige Querschnittsform auf. Dieses Kernelement ist konzentrisch in einem zweiten länglichen Element 46 angeordnet, das als Mantelelement ausgebildet ist. Die Kern/Mantel-Faser 24 kann praktisch jeden beliebigen Gewichtsprozentsatz an Kern- und Mantelelement umfassen, um die gewünschten thermoregulierenden und mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Es sollte berücksichtigt werden, dass ein Kernelement im Allgemeinen eine Vielzahl von regelmäßigen oder unregelmäßigen Querschnittsformen wie etwa, ohne darauf beschränkt zu sein, rund, mehrlappig, achteckig, oval, fünfeckig, rechteckig, quadratisch, trapezförmig, dreieckig, keilförmig usw., aufweisen kann. Wenngleich die Kern/Mantelfasern 21, 22, 23 und 24 mit einem Kernelement, das in einem Mantelelement angeordnet und von diesem umgeben ist, dargestellt sind, sollte berücksichtigt werden, dass zwei oder mehr Kernelemente in einem Mantelelement angeordnet und von diesem umgeben sein können (z.B. auf ähnliche Weise wie für Mehrkomponentenfaser 13 dargestellt). Diese zwei oder mehreren Kernelemente können dieselbe oder verschiedene Querschnittsform und -größe aufweisen. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung umfasst eine Kern/Mantel-Faser drei oder mehr längliche Elemente, die in einer Kern/Mantel-Konfiguration angeordnet sind, wobei die länglichen Elemente als konzentrische oder exzentrische, in Längsrichtung verlaufende Scheiben der Kern/Mantel-Faser ausgebildet sind.
Die rechte Spalte 30 in 1 zeigt eine Anzahl an beispielhaften Seite-an-Seite-Fasern gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung. Die Seite-an-Seite-Fasern 26, 27, 28, 29 und 34 umfassen jeweils eine Anzahl an länglichen Elementen, die in einer Seite-an-Seite-Konfiguration angeordnet sind.
Die Seite-an-Seite-Faser 26 umfasst ein erstes längliches Element 47, das neben einem zweiten länglichen Element 48 angeordnet und von diesem teilweise umgeben ist. In der vorliegenden Ausführungsform weisen die länglichen Elemente 47 und 48 halbkreisförmige Querschnittsform auf. Hier umfasst die Seite-an-Seite-Faser 26 50 Gew.-% des ersten länglichen Elements 47 und 50 Gew.-% des zweiten länglichen Elements 48. Es sollte berücksichtigt werden, dass die länglichen Elemente 47 und 48, alternativ dazu oder gleichzeitig, dadurch gekennzeichnet sein können, dass sie in einer "Tortenstück"- oder gestreiften Konfiguration angeordnet sind.
Die Seite-an-Seite-Faser 27 ein erstes längliches Element 49, das neben einem zweiten länglichen Element 50 angeordnet und von diesem teilweise umgeben ist. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Seite-an-Seite-Faser 27 20 Gew.-% des ersten länglichen Elements 49 und 80 Gew.-% des zweiten länglichen Elements 50. Es sollte berücksichtigt werden, dass die länglichen Elemente 49 und 50, alternativ dazu oder gleichzeitig, dadurch gekennzeichnet sein können, dass sie in einer Kern/Mantel-Konfiguration angeordnet sind, wobei das erste längliche Element 49 in Bezug auf das zweite längliche Element 50 exzentrisch angeordnet und von diesem teilweise umgeben ist.
Die Seite-an-Seite-Fasern 28 und 29 sind zwei beispielhafte Fasern mit Mischviskosität. Jede Faser umfasst ein erstes längliches Element 51 bzw. 53, in dem ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist und das neben einem zweiten länglichen Element 52 oder 54 angeordnet und von diesem teilweise umgeben ist. Eine Faser mit Mischviskosität gilt üblicherweise als selbstkräuselnde oder als selbststrukturierende Faser, wobei die Kräuselung oder die Struktur der Faser der Faser Erhabenheit, Fülligkeit, Isolierung, Dehnbarkeit oder ähnliche Eigenschaften verleiht. Üblicherweise umfasst eine Faser mit Mischviskosität eine Anzahl an länglichen Fasern aus verschiedenen Polymermaterialien. Für die Seite-an-Seite-Faser 28 kann beispielsweise das erste längliche Element 51 aus einem ersten Polymermaterial und das zweite längliche Element 52 aus einem zweiten Polymermaterial bestehen, das sich in bestimmter Weise von dem ersten Polymermaterial unterscheidet. In der vorliegenden Ausführungsform können das erste und das zweite Polymermaterial Polymere umfassen, die unterschiedliche(s) Viskosität oder Molekulargewicht aufweisen (z.B. zwei Polypropylene mit unterschiedlichem Molekulargewicht). Wenn die Seite-an-Seite-Faser 28 verstreckt wird, kann es zu ungleichmäßiger Belastung der länglichen Elemente 51 und 52 kommen, und die Seite-an-Seite-Faser 28 kann sich kräuseln oder krümmen. In anderen Ausführungsformen der Erfindung können das erste und das zweite Polymermaterial Polymere umfassen, die ein unterschiedliches Maß an Kristallinität aufweisen. Das erste Polymermaterial kann beispielsweise ein geringeres Maß an Kristallinität aufweisen als das zweite Polymermaterial. Wenn die Seite-an-Seite-Faser 28 verstreckt wird, kann es in dem ersten und zweiten Polymermaterial zu einem unterschiedlichen Ausmaß an Kristallisation und Ausrichtung kommen, wodurch Ausrichtung und Festigkeit in der Faser "fixiert" werden. Ein ausreichendes Maß an Kristallisation kann erwünscht sein, um eine Neuausrichtung der Faser 28 bei einer Wärmebehandlung zu verhindern oder zu reduzieren. Die Seite-an-Seite-Fasern 28 und 29 können praktisch jeden beliebigen Gewichtsprozentsatz an erstem und zweitem länglichem Element umfassen, um die gewünschten thermoregulierenden, mechanischen, selbstkräuselnden oder selbststrukturierenden Eigenschaften bereitzustellen.
Die Seite-an-Seite-Faser 34 ist eine beispielhafte ABA-Faser, die ein erstes längliches Element 55 umfasst, das zwischen mehreren zweiten länglichen Elementen 56 und 56' angeordnet und von diesen teilweise umgeben ist. In der vorliegenden Ausführungsform besteht das erste längliche Element 55 aus einem ersten Polymermaterial, in dem ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist. Dabei die zweite Anzahl an länglichen Elementen 56 und 56' aus dem ersten Polymermaterial oder aus einem zweiten Polymermaterial, das sich in gewisser Weise von dem ersten Polymermaterial unterscheidet, hergestellt werden. Im Allgemeinen können die länglichen Elemente 56 und 56' dieselbe oder unterschiedliche Querschnittsform oder -größe (z.B. Breite der länglichen Scheiben) aufweisen. Es sollte berücksichtigt werden, dass die länglichen Elemente 55, 56 und 56', alternativ dazu oder gleichzeitig, dadurch gekennzeichnet sein können, dass sie in einer gestreiften Konfiguration angeordnet sind.
Nun auf 2 Bezug nehmend, zeigt diese eine dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften Kern/Mantel-Faser. Die Kern/Mantel-Faser 59 umfasst ein längliches und im Allgemeinen zylinderförmiges Kernelement 57, das in einem länglichen und ringförmigen Mantelelement 58 angeordnet und von diesem umgeben ist. Im Kernelement 57 ist ein temperaturregulierendes Material 61 dispergiert, das Kernelement 57 ist im Mantelelement 58 angeordnet und ist von diesem vollständig umgeben oder umhüllt. In der vorliegenden Ausführungsform umfasst das temperaturregulierende Material 61 eine Vielzahl von Mikrokapseln, die ein Phasenübergangsmaterial umfassen, und die Mikrokapseln können gleichmäßig in dem Kernelement 57 dispergiert sein. Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung ist klar, dass, auch wenn die Mikrokapseln vorzugsweise gleichmäßig in dem Kernelement 57 dispergiert sind, dies nicht für alle Anwendungen erforderlich ist. Das Kernelement 57 kann konzentrisch oder exzentrisch in dem Mantelelement 58 angeordnet sein, und die Kern/Mantel-Faser 59 kann praktisch jeden beliebigen Gewichtsprozentsatz an Kernelement 57 und Mantelelement 58 umfassen, um die gewünschten thermoregulierenden und mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
3 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer anderen beispielhaften Kern/Mantel-Faser 60. Wie die Kern/Mantel-Faser 59 umfasst die Kern/Mantel-Faser 60 ein längliches und im Allgemeinen zylinderförmiges Kernelement 63, das in einem länglichen und ringförmigen Mantelelement 64 angeordnet und von diesem vollständig umgeben oder umhüllt ist. Hier umfasst ein temperaturregulierendes Material 62 ein Phasenübergangsmaterial in einer Rohform (z.B. ist das Phasenübergangsmaterial nicht verkapselt, d.h. nicht mikro- oder makroverkapselt), und das Phasenübergangsmaterial kann in dem Kernelement 63 gleichmäßig dispergiert sein. Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung ist klar, dass, auch wenn das Phasenübergangsmaterial vorzugsweise gleichmäßig in dem Kernelement 63 dispergiert ist, dies nicht für alle Anwendungen erforderlich ist. Das Umschließen des Kernelements 63 mit dem Mantelelement 64 kann dazu dienen, das Phasenübergangsmaterial im Kernelement 63 einzuschließen. Dementsprechend kann das Mantelelement 64 einen Verlust an oder ein Austreten von Phasenübergangsmaterial bei der Faserverarbeitung oder bei der Endanwendung reduzieren oder verhindern. Das Kernelement 63 kann konzentrisch oder exzentrisch im Mantelelement 64 angeordnet sein, und die Kern/Mantel-Faser 60 kann praktisch jeden beliebigen Gewichtsprozentsatz an Kernelement 63 und Mantelelement 64 umfassen, um die gewünschten thermoregulierenden und mechanischen Eigenschaften bereitzustellen.
Wie zuvor erläutert umfasst eine erfindungsgemäße Mehrkomponentenfaser ein temperaturregulierendes Material, das in einem oder mehreren länglichen Elementen dispergiert wird. Üblicherweise wird das temperaturregulierende Material in zumindest einem der länglichen Elemente dispergiert. In Abhängigkeit von den speziellen, von der Mehrkomponentenfaser erwarteten Eigenschaften, kann die Dispersion des temperaturregulierenden Materials jedoch variabel in einem oder mehreren länglichen Elementen erfolgen. Das temperaturregulierende Material umfasst üblicherweise ein oder mehrere Phasenübergangsmaterialien.
Im Allgemeinen kann ein Phasenübergangsmaterial jede Substanz (oder jedes Substanzgemisch) umfassen, das in der Lage ist, thermische Energie zu absorbieren oder abzugeben, um Wärmefluss bei einem oder innerhalb eines Temperaturstabili sierungsbereich(s) zu reduzieren oder zu eliminieren. Der Temperaturstabilisierungsbereich kann eine bestimmte Übergangstemperatur oder einen Übergangstemperaturbereich umfassen. Ein Phasenübergangsmaterial, das in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet wird, ist vorzugsweise in der Lage, einen Fluss von thermischer Energie in einem Zeitraum, in dem das Phasenübergangsmaterial Wärme absorbiert oder abgibt, üblicherweise wenn das Phasenübergangsmaterial von einem Zustand in einen anderen übergeht (z.B. vom flüssigen in den festen Zustand, vom flüssigen in den gasförmigen Zustand, vom festen in den gasförmigen Zustand oder von einem festen in einen anderen festen Zustand), zu verhindern. Dieser Vorgang ist üblicherweise vorübergehend und erfolgt beispielsweise dann, wenn vom Phasenübergangsmaterial während eines Heiz- oder Kühlvorgangs latente Wärme absorbiert oder abgegeben wird. Thermische Energie kann vom Phasenübergangsmaterial gespeichert oder abgegeben werden, und das Phasenübergangsmaterial kann üblicherweise mit einer Wärme- oder Kältequelle wirksam regeneriert werden. Durch die Auswahl des geeigneten Phasenübergangsmaterials kann die Mehrkomponentenfaser für die Verwendung in einem von zahlreichen Produkten und Anwendungen ausgerichtet werden.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Phasenübergangsmaterial ein Fest/Fest-Phasenübergangsmaterial sein. Ein Fest/Fest-Phasenübergangsmaterial ist ein Phasenübergangsmaterialtyp, der üblicherweise von einem festen Zustand in einen anderen festen Zustand übergeht (z.B. ein Übergang einer kristallinen oder mesokristallinen Phasen) und demnach während der Verwendung üblicherweise nicht flüssig wird.
Phasenübergangsmaterialien, die gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung in Mehrkomponentenfasern integriert werden können, umfassen verschiedene organische und anorganische Substanzen. Beispielhafte Phasenübergangsmaterialien umfassen beispielsweise, ohne darauf beschränkt zu sein, Kohlenwasserstoffe (z.B. unverzweigte Alkane oder Paraffinkohlenwasserstoffe, verzweigte Alkane, ungesättigte Kohlenwasserstoffe, halogenierte Kohlenwasserstoffe und alizyklische Kohlenwasserstoffe), hydratisierte Salze (z.B. Calciumchlorid-hexahydrat, Calcium bromid-hexahydrat, Magnesiumnitrat-hexahydrat, Lithiumnitrat-trihydrat, Kaliumfluorid-tetrahydrat, Ammoniumalaun, Magnesiumchlorid-hexahydrat, Natriumcarbonat-decahydrat, Dinatriumphosphat-dodecahydrat, Natriumsulfat-decahydrat und Natriumacetat-trihydrat), Wachse, Öle, Wasser, Fettsäuren, Fettsäureester, zweibasige Säuren, zweibasige Ester, 1-Halogenide, primäre Alkohole, aromatische Verbindungen, Clathrate, Semiclathrate, Gasclathrate, Anhydride (z.B. Stearinsäureanhydrid), Ethylencarbonat, mehrwertige Alkohole (z.B. 2,2-Dimethyl-1,3-propandiol, 2-Hydroxymethyl-2-methyl-1,3-propandiol, Ethylenglykol, Polyethylenglykol, Pentaerythrit, Dipentaerythrit, Pentaglycerin, Tetramethylolethan, Neopentylglykol, Tetramethylolpropan, Monoaminopentaerythrit, Diaminopentaerythrit und Tris(hydroxymethyl)essigsäure), Polymere (z.B. Polyethylen, Polyethlyenglykol Polypropylen, Polypropylenglykol, Polytetramethylenglykol und Copolymere, wie z.B. Polyacrylat oder Poly(meth)acrylat mit Alkylkohlenwasserstoff-Seitenkette oder mit Polyethylenglykol-Seitenkette, und Copolymere, umfassend Polyethylen, Polyethylenglykol, Polypropylen, Polypropylenglykol oder Polytetramethylenglykol), Metalle und Gemische davon.
Tabelle 1 stellt eine Liste von beispielhaften Paraffinkohlenwasserstoffen dar, die als Phasenübergangsmaterial in den hierein beschriebenen Mehrkomponentenfasern genutzt werden können.
Tabelle 1
Ein Phasenübergangsmaterial kann ein Gemisch zweier oder mehrerer Substanzen (z.B. zwei oder mehr der zuvor erläuterten beispielhaften Phasenübergangsmaterialien) umfassen. Durch die Auswahl zweier oder mehrerer verschiedener Substanzen (z.B. zwei verschiedenen Paraffinkohlenwasserstoffen) und die Herstellung eines Gemischs daraus, kann ein Temperaturstabilisierungsbereich innerhalb eines breiten Bereichs für alle speziellen Anwendungen der Mehrkomponentenfaser angepasst werden. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein Phasenübergangsmaterial ein Copolymer aus zwei oder mehr Substanzen (z.B. zwei oder mehr der oben erläuterten beispielhaften Phasenübergangsmaterialien) umfassen.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann das temperaturregulierende Material ein Phasenübergangsmaterial in Rohform (z.B. ein nicht verkapseltes, d.h. nicht mikro- oder mesoverkapseltes Phasenübergangsmaterial) umfassen. Bei der Herstellung der Mehrkomponentenfaser kann das Phasenübergangsmaterial als Feststoff in einer Vielzahl von Formen (z.B. als Masse, Pulver, Pellets, Körnchen, Flocken usw.) oder als Flüssigkeit in einer Vielzahl von Formen (z.B. in geschmolzener Form, in einem Lösungsmittel gelöst usw.) bereitgestellt werden.
Gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung kann das temperaturregulierende Material außerdem eine Einschlussstruktur, die ein Phasenübergangsmaterial einkapselt, umfasst, umschließt oder absorbiert, umfassen. Diese Einschlussstruktur kann die Handhabung des Phasenübergangsmaterials erleichtern, während sie dem Phasenübergangsmaterial bei der Herstellung der Mehrkomponentenfaser oder eines daraus hergestellten Gegenstandes Schutz bietet (z.B. Schutz vor hohen Temperaturen oder Scherkräften). Außerdem kann die Einschlussstruktur zur Verhinderung von Austritt des Phasenübergangsmaterials aus der Mehrkomponentenfaser während der Verwendung dienen.
Das temperaturregulierende Material kann beispielsweise eine Vielzahl von Mikrokapseln umfassen, die ein Phasenübergangsmaterial enthalten, und die Mikrokapseln können einheitlich oder unregelmäßig in zumindest einem der länglichen Elemente dispergiert sein. Die Mikrokapseln können als hohle Hüllen, die das Phasenübergangsmaterial enthalten, ausgebildet sein und einzelne Mikrokapseln mit verschiedenen regelmäßigen oder unregelmäßigen Formen (z.B. sphärisch, elliptisch usw.) und Größen umfassen. Die einzelnen Mikrokapseln können dieselbe oder unterschiedliche Form und Größe aufweisen. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung weisen die Mikrokapseln eine maximale lineare Dimension (z.B. Durchmesser) von etwa 0,01 bis etwa 100 μm auf. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform weisen die Mikrokapseln eine sphärische Form und eine maximale lineare Dimension (z.B. Durchmesser) von etwa 0,5 bis etwa 3 μm auf. Andere Beispiele für die Einschlussstruktur umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Siliciumdioxidteil chen (z.B. Kieselhydrogelteilchen, Quarzstaubteilchen und Gemische daraus), Zeolithteilchen, Kohlenstoffteilchen (z.B. Graphitteilchen, Aktivkohleteilchen und Gemische daraus) und Absorbensmaterialien (z.B. absorbierende Polymermaterialien, superabsorbierende Materialien, Cellulosederivatmaterialien, Poly(meth)acrylatmaterialien, Metallsalze von Poly(meth)acrylatmaterialien und Gemische daraus). Das temperaturregulierende Material kann beispielsweise mit einem Phasenübergangsmaterial imprägnierte Siliciumdioxidteilchen, Zeolithteilchen, Kohlenstoffteilchen oder ein damit imprägniertes Absorbensmaterialumfassen.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können ein oder mehrere längliche Elemente jeweils etwa 5 Gew.-% bis etwa 70 Gew.-% des temperaturregulierenden Materials umfassen. In einer Ausführungsform kann ein längliches Element demnach 60 Gew.-% des temperaturregulierenden Materials umfassen, und in anderen Ausführungsformen kann das längliche Element etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% oder etwa 15 bis etwa 25 Gew.-% des temperaturregulierenden Materials umfassen.
Wie zuvor erläutert umfasst eine erfindungsgemäße Mehrkomponentenfaser eine Anzahl an länglichen Elementen, die aus denselben oder unterschiedlichen Polymermaterialien hergestellt werden. Gemäß der Erfindung umfassen die länglichen Elemente ein erstes längliches Element (oder eine erste Anzahl an länglichen Elementen), das aus einem ersten Polymermaterial besteht und in dem ein temperaturregulierendes Material dispergiert ist. Zusätzlich dazu umfassen die länglichen Elemente ein zweites längliches Element (oder eine zweite Anzahl an länglichen Elementen), das aus einem zweiten Polymermaterial, das sich von dem ersten Polymermaterial in gewisser Weise unterscheiden kann, hergestellt wird. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können die länglichen Elemente aus demselben Polymermaterial hergesellt werden; in diesem Fall entsprechen einander das erste und das zweite Polymermaterial.
Allgemein kann ein Polymermaterial (z.B. das erste oder das zweite Polymermaterial) jedes beliebige Polymer (oder Gemisch aus Polymeren) umfassen, das zu einem länglichen Element geformt werden kann. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein längliches Element aus jedem beliebigen faserbildenden Polymer (oder Gemisch aus faserbildenden Polymeren) gebildet werden. Gemäß den Ausführungsformen der Erfindung, bei denen ein Schmelzspinnverfahren zur Herstellung der Mehrkomponentenfaser eingesetzt wird, kann ein Polymermaterial ein thermoplastisches Polymer (oder ein Gemisch aus thermoplastischen Polymeren) umfassen (d.h. ein Polymer, das erhitzt werden kann, um eine Schmelze zu bilden und dann so geformt oder gepresst werden kann, um ein längliches Element zu bilden).
Ein Polymermaterial kann ein Polymer (oder ein Gemisch aus Polymeren) mit verschiedenen Kettenstrukturen umfassen, die einen oder mehrere Typen von Monomereinheiten umfassen können. Ein Polymermaterial kann insbesondere ein lineares Polymer, ein verzweigtes Polymer (z.B. ein sternförmig verzweigtes Polymer, ein kammförmig verzweigtes Polymer oder ein baumähnlich verzweigtes Polymer) oder ein Gemisch daraus umfassen. Ein Polymer kann ein Homopolymer, ein Copolymer (z.B. ein statistisches Copolymer, ein Zufallscopolymer, ein alternierendes Copolymer, ein periodisches Copolymer, ein Segmentcopolymer, ein radiales Copolymer oder ein Pfropfcopolymer) oder ein Gemisch daraus umfassen. Einem Fachmann auf dem Gebiet der Erfindung ist klar, dass die Reaktivität und Funktionalität eines Polymers durch Hinzufügung einer Gruppe, wie z.B. einer Amino-, Amid-, Carboxyl-, Hydroxyl-, Ester-, Ether-, Epoxid-, Anhydrid-, Isocyanat-, Silan-, Keton- oder Aldehydgruppe, verändert werden können. Ein Polymer, das ein Polymermaterial umfasst, kann auch vernetzt, verhakt oder über Wasserstoffbrücken verbunden sein, um seine Festigkeit und seine Beständigkeit gegenüber Hitze, Feuchtigkeit und Chemikalien zu steigern.
Beispielhafte Polymere, die verwendet werden können, um ein längliches Element gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung zu bilden, umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, Polyamide (z.B. Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 12, Polyasparaginsäure, Polyglutaminsäure usw.) Polyamine, Polyimide, Polyacryle (z.B. Polyacrylamid, Polyacrylnitril, Ester von Methacrylsäure und Acrylsäure usw.), Polycarbonate (z.B. Polybisphenol-A-carbonat, Polypropylencarbonat usw.), Polydiene (z.B. Polybutadien, Polyisopren, Polynorbornen usw.), Polyepoxide, Polyester (z.B. Poly ethylenterephthalat, Polybutylenterephthalat, Polytrimethylenterephthalat, Polycaprolacton, Polyglycolid, Polylactid, Polyhydroxybutyrat, Polyhydroxyvalerat, Polyethylenadipat, Polybutylenadipat, Polypropylensuccinat usw.), Polyether (z.B. Polyethylenglykol (Polyethylenoxid), Polybuylenglykol, Polypropylenoxid, Polyoxymethylen (Paraformaldehyd), Polytetramethylenether (Polytetrahydrofuran), Polyepichlorhydrin usw.), Polyfluorkohlenstoffe, Formaldehydpolymere (z.B. Harnstoff-Formaldehyd, Melamin-Formaldehyd, Phenol-Formaldehyd usw.), natürliche Polymere (z.B. Cellulosederivate, Chitosane, Lignine, Wachse usw.), Polyolefine (z.B. Polyethylen, Polypropylen, Polybutylen, Polybuten, Polyocten usw.), Polyphenyle (z.B. Polyphenylenoxid, Polyphenylensulfid, Polyphenylenethersulfon usw.), siliciumhältige Polymere (z.B. Polydimethylsiloxan, Polycarbomethylsilan usw.), Polyurethane, Polyvinyle (z.B. Polyvinylbutryal, Polyvinylalkohol, Polyvinlyacetat, Polystyrol, Polymethylstyrol, Polyvinylchlorid, Polyvinylpyrrolidon, Polymethlyvinylether, Polyethylvinylether, Polyvinylmethylketon usw.), Polyacetale, Polyarylate und Copolymere (z.B. Polyethylen-co-vinylacetat, Polyethyyen-co-acrylsäure, Polybutylenterephthalat-co-polytetramethylenterephthalat, Polylauryllactam-s-polytetrahydrofuran usw.).
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Polymermaterial ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das die Dispersion oder Integration des temperaturregulierenden Materials in dem ersten länglichen Element erleichtert. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Polymermaterial ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das mit dem temperaturregulierenden Material verträglich ist oder eine Affinität dafür aufweist. Eine solche Affinität kann die Dispersion des temperaturregulierenden Materials in intermediärer geschmolzener oder flüssiger Form des ersten Polymermaterials bei der Herstellung der Mehrkomponentenfaser erleichtern und so letztendlich die Integration einer einheitlicheren oder größeren Menge oder eines einheitlicheren oder größeren Füllanteils eines Phasenübergangsmaterials in die Mehrkomponentenfaser erleichtern. Bei Ausführungsformen, bei denen das temperaturregulierende Material außerdem eine Einschlussstruktur umfasst, kann das erste Polymermaterial ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das aufgrund seiner Affinität für das Phasenübergangsmaterial ausgewählt wurde. Wenn das temperaturregulierende Material bei spielsweise eine Vielzahl von Mikrokapseln umfasst, die das Phasenübergangsmaterial enthalten, kann ein Polymer (oder ein Polymergemisch) ausgewählt werden, das eine Affinität für Mikrokapseln (z.B. für ein oder mehrere Materialien, aus denen Mikrokapseln gebildet werden) aufweist. In manchen Ausführungsformen der Erfindung kann beispielsweise das erste Polymermaterial so ausgewählt werden, dass es dasselbe oder ein ähnliches Polymer wie ein Polymer umfasst, das die Mikrokapseln enthält, (z.B. wenn die Mikrokapseln Nylonhüllen umfassen, kann das erste Polymermaterial so ausgewählt werden, dass es Nylon enthält.). Eine solche Affinität kann die Dispersion der Mikrokapseln, die das Phasenübergangsmaterial enthalten, in intermediärer geschmolzener oder flüssiger Form des ersten Polymermaterials erleichtern und so letztendlich die Integration einer einheitlicheren oder größeren Menge oder eines einheitlicheren oder größeren Füllanteils eines Phasenübergangsmaterials in die Mehrkomponentenfaser erleichtern.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann das erste Polymermaterial ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das mit dem temperaturregulierenden Material wenig oder teilweise verträglich ist oder eine schwache oder teilweise Affinität dafür aufweist. Eine solche teilweise Affinität kann geeignet sein, um die Dispersion des temperaturregulierenden Materials sowie die Verarbeitung bei höheren Temperaturen und durch ein Schmelzspinnverfahren zu erleichtern. Bei niedrigeren Temperaturen und geringerer Scherfestigkeit und sobald die Mehrkomponentenfaser gebildet wurde, kann diese teilweise Affinität eine Abtrennung des temperaturregulierenden Materials ermöglichen. Bei Ausführungsformen dieser Erfindung, bei denen ein Phasenübergangsmaterial in Rohform verwendet wird, kann diese teilweise Affinität zur Unlöslichkeit des Phasenübergangsmaterials und einer gesteigerten Bildung von Phasenübergangsmaterialbereichen in der Mehrkomponentenfaser führen. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann die Bildung von Bereichen zu einer verbesserten thermoregulierenden Eigenschaft führen, da der Übergang des Phasenübergangsmaterials von einem in einen anderen Zustand erleichtert wird. Bestimmte Phasenübergangsmaterialien, wie z.B. Paraffinkohlenwasserstoffe, können mit Polymermaterialien, die Polyethylen oder Polyethylen-co-vinylacetat umfassen, bei geringeren Konzentrationen des Phasenübergangsmaterials, oder wenn die Temperatur über einer kritischen Lösungstemperatur liegt, verträglich sein. Durch Vermischen eines Paraffinkohlenwasserstoffs mit Polyethylen oder Polyethylen-co-vinylacetat kann bei höheren Temperaturen und einer höheren Konzentration des Paraffinkohlenwasserstoffs ein homogenes Gemisch erhalten werden, das leicht gesteuert, gepumpt und in einem Schmelzspinnverfahren verarbeitet werden kann. Sobald eine Mehrkomponentenfaser gebildet und abgekühlt wurde, kann der Paraffinkohlenwasserstoff unlöslich werden und sich abtrennen, um einzelne Bereiche zu bilden. Diese Bereiche können ein reines Schmelzen oder eine reine Kristallisation des Paraffinkohlenwasserstoffs für eine verbesserte thermoregulierende Eigenschaft ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das erste Polymermaterial ein niedermolekulares Polymer (oder ein Gemisch von niedermolekularen Polymeren) umfassen. Ein niedermolekulares Polymer weist üblicherweise eine niedrige Viskosität auf, wenn es zur Bildung einer Schmelze erhitzt wird, wobei diese geringe Viskosität die Dispersion eines temperaturregulierenden Materials in der Schmelze erleichtern kann. Fachleuten auf dem Gebiet der Erfindung ist klar, dass manche Polymere in einer Vielzahl von Formen mit unterschiedlichem Molekulargewicht bereitgestellt werden können, da das Molekulargewicht eines Polymers durch die Bedingungen bestimmt wird, unter denen das Polymer hergestellt wird. Dementsprechend kann sich die Bezeichnung "niedermolekulares Polymer", wie sie hierin verwendet wird, auf eine niedermolekulare Form eines Polymers (z.B. eine niedermolekulare Form eines zuvor erwähnten beispielhaften Polymers) beziehen, und der Ausdruck "Molekulargewicht" kann sich auf das zahlenmittlere Molekulargewicht, das gewichtsmittlere Molekulargewicht oder den Schmelzindex eines Polymers beziehen. Ein Polyethylen mit einem zahlenmittleren Molekulargewicht von etwa 20.000 (oder weniger) kann als niedermolekulares Polymer in einer Ausführungsform der Erfindung verwendet werden. Es sollte berücksichtigt werden, dass das Molekulargewicht oder ein Molekulargewichtsbereich eines niedermolekularen Polymers von dem jeweiligen Polymer (z.B. Polyethylen), dem Verfahren oder den Geräten, die zur Dispersion des temperaturregulierenden Materials in einer Schmelze des niedermolekularen Polymers verwendet werden, abhängig sein kann.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann das erste Polymermaterial ein Gemisch aus einem niedermolekularen und einem hochmolekularen Polymer umfassen. Ein hochmolekulares Polymer weist üblicherweise bessere physikalische Eigenschaften (z.B. mechanische Eigenschaften) auf, kann aber eine hohe Viskosität aufweisen, wenn es zum Schmelzen erhitzt wird. Die Bezeichnung "hochmolekulares Polymer", wie sie hierin verwendet wird, kann sich auf eine hochmolekulare Form eines Polymers (z.B. (z.B. eine hochmolekulare Form eines zuvor erwähnten beispielhaften Polymers) beziehen. Das niedermolekulare Polymer oder das hochmolekulare Polymer können so ausgewählt werden, das sie miteinander verträglich sind oder Affinität füreinander aufweisen. Eine solche Affinität kann die Herstellung eines Gemischs aus dem niedermolekularen Polymer, dem hochmolekularen Polymer und dem temperaturregulierenden Material bei der Herstellung der Mehrkomponentenfaser erleichtern und so letztendlich die Integration einer einheitlicheren oder größeren Menge oder eines einheitlicheren oder größeren Füllanteils eines Phasenübergangsmaterials in die Mehrkomponentenfaser erleichtern. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann das niedermolekulare Polymer als Kompatibilität bewirkende Verbindung zwischen dem hochmolekularen Polymer und dem temperaturregulierenden Material dienen und dadurch die Integration des temperaturregulierenden Materials in die Mehrkomponentenfaser erleichtern.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein längliches Element üblicherweise etwa 10 bis etwa 30 Gew.-% des temperaturregulierenden Materials umfassen, wobei der übrige Anteil des länglichen Elements ein niedermolekulares und ein hochmolekulares Polymer umfasst. In einer derzeit bevorzugten Ausführungsform kann das längliche Element 15 Gew.-% des niedermolekularen Polymers, 70 Gew.-% des hochmolekularen Polymers und 15 Gew.-% des temperaturregulierenden Materials umfassen.
Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein zweites Polymermaterial ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das eine oder mehrere gewünschte Eigenschaften der Mehrkomponentenfaser aufweist oder bereitstellt. Beispielhafte gewünschte physikalische Eigenschaften umfassen, ohne darauf be schränkt zu sein, mechanische Eigenschaften (z.B. Dehnbarkeit, Zugfestigkeit und Härte), thermische Eigenschaften (z.B. Thermoformbarkeit) und chemische Eigenschaften (z.B. Reaktivität). Das zweite Polymermaterial kann ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das so ausgewählt wird, dass es Mängel (z.B. mechanische oder thermische Mängel) des ersten Polymermaterials oder des ersten länglichen Elements (oder der ersten Anzahl an länglichen Elementen) kompensiert, wie z.B. aufgrund eines hohen Füllanteils des temperaturregulierenden Materials. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung ist die Funktion des zweiten Polymermaterials die Verbesserung von physikalischen Gesamteigenschaften (z.B. mechanische Eigenschaften) und Verarbeitbarkeit (z.B. durch Erleichterung ihrer Herstellung durch ein Schmelzspinnverfahren) der Mehrkomponentenfaser. Das zweite Polymermaterial kann dazu dienen, das temperaturregulierende Material, das im ersten länglichen Element (oder in der ersten Anzahl an länglichen Elementen) dispergiert ist, zu umschließen. Dementsprechend kann das zweite Polymermaterial die Verwendung eines ersten Polymermaterials oder eines temperaturregulierenden Materials ermöglichen, die nicht optimal für eine Verarbeitung bei hohen Temperaturen und unter Einwirkung von hohen Scherkräften geeignet sind. Zusätzlich dazu kann das zweite Polymermaterial den Verlust oder das Austreten von Phasenübergangsmaterial bei der Faserverarbeitung oder der Endanwendung reduzieren oder verhindern.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das zweite Polymermaterial ein hochmolekulares Polymer umfassen. Wie zuvor erläutert weist ein hochmolekulares Polymer üblicherweise verbesserte physikalische Eigenschaften (z.B. mechanische Eigenschaften) auf und kann so ausgewählt sein, dass es eine hochmolekulare Form eines Polymers (z.B. eine hochmolekulare Form eines zuvor angeführten beispielhaften Polymers) darstellt.
Gemäß manchen derzeit bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung kann das zweite Polymermaterial einen Polyester umfassen – teilweise aufgrund seiner ausgezeichneten Verarbeitbarkeit, der einer resultierenden Faser verliehenen Eigenschaften und seiner Beständigkeit gegenüber bestimmten Phasenübergangsmaterialien, wie z.B. Paraffinkohlenwasserstoffen, wodurch ein Verlust oder Austritt dieser Phasenübergangsmaterialien reduziert oder verhindert wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann der Polyester ein zahlenmittleres Molekulargewicht von etwa 20.000 (oder mehr) aufweisen.
An diesem Punkt werden Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung zahlreiche Vorteile in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung erkennen. Eine Mehrkomponentenfaser gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung kann beispielsweise einen hohen Füllanteil eines oder mehrerer Phasenübergangsmaterialien, die in einem ersten länglichen Element (oder in einer ersten Anzahl an länglichen Elementen) dispergiert sind, umfassen. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann ein hoher Füllanteil bereitgestellt werden, da ein zweites längliches Element (oder eine zweite Anzahl an länglichen Elementen) das erste längliche Element (oder die erste Anzahl an länglichen Elementen) umschließt. Das zweite längliche Element kann ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das so ausgewählt ist, dass es jegliche Mängel (z.B. mechanische oder thermische Mängel) in Bezug auf das erste längliche Element kompensiert, die z.B. aufgrund des hohen Füllanteils des Phasenübergangsmaterials vorliegen können. Außerdem kann das zweite längliche Element ein Polymer (oder ein Polymergemisch) umfassen, das so ausgewählt ist, dass es die physikalischen Gesamteigenschaften (z.B. die mechanischen Eigenschaften) und die Verarbeitbarkeit (z.B. durch die Erleichterung ihrer Herstellung durch ein Schmelzspinnverfahren) der Mehrkomponentenfaser verbessert. Durch das Umschließen des ersten länglichen Elements kann das zweite längliche Element dazu dienen, das in dem ersten länglichen Element dispergierte Phasenübergangsmaterial einzuschließen und dadurch einen Verlust oder Austritt des Phasenübergangsmaterials zu verhindern.
Erfindungsgemäße Mehrkomponentenfasern können in Bezug auf ihr Gesamtgewicht praktisch jedes Verhältnis zwischen dem ersten länglichen Element (oder der ersten Anzahl an länglichen Elementen) mit darin dispergiertem temperaturregulierendem Material und dem zweiten länglichen Element (oder der zweiten Anzahl an länglichen Elementen) aufweisen. Zur Veranschaulichung und nicht als Einschrän kung kann, wenn die thermoregulierende Eigenschaft einer Mehrkomponentenfaser eine bestimmende Bedingung ist, ein größerer Anteil der Mehrkomponentenfaser ein erstes längliches Element mit darin dispergiertem temperaturregulierendem Material umfassen. Wenn die physikalischen Eigenschaften der Mehrkomponentenfaser (z.B. mechanische Eigenschaften) eine bestimmende Bedingung darstellen, wird andererseits ein größerer Anteil der Mehrkomponentenfaser ein zweites längliches Element, in dem kein temperaturregulierendes Material dispergiert ist, umfassen. Alternativ dazu kann es, wenn die thermoregulierenden und physikalischen Eigenschaften der Mehrkomponentenfaser ausgewogen sein sollen, wünschenswert sein, dass in dem zweiten länglichen Element dasselbe oder ein anderes temperaturregulierendes Material dispergiert ist.
Eine Mehrkomponentenfaser gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung kann etwa 1 bis etwa 99 Gew.-% eines ersten länglichen Elements (oder einer ersten Anzahl an länglichen Elementen) umfassen. Üblicherweise kann eine Mehrkomponentenfaser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung etwa 10 bis etwa 90 Gew.-% eines ersten länglichen Elements (oder einer ersten Anzahl an länglichen Elementen) umfassen. Eine Ausführungsform einer Kern/Mantel-Faser umfasst beispielsweise 90 Gew.-% eines Kernelements und 10 Gew.-% eines Mantelelements. Bei dieser Ausführungsform kann das Kernelement 60 Gew.-% an temperaturregulierendem Material umfassen, wodurch eine Kern/Mantel-Faser mit 54 Gew.-% des temperaturregulierenden Materials erhalten wird.
Mehrkomponentenfasern gemäß verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung können unter Einsatz von zahlreichen Verfahren, wie z.B. eines Schmelzspinnverfahrens, hergestellt werden. Mehrkomponentenfasern gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können unter Verwendung einer Mehrkomponentenfaserspinnlinie hergestellt werden. Beispielhafte Spinnlinien werden von Hills, US-Patent 5.162.074 mit dem Titel "Method of Making Plural Component Fibers" und darin zitierten Verweisen beschrieben. So kann beispielsweise ein Gemisch, umfassend ein geschmolzenes erstes Polymermaterial mit darin dispergiertem temperaturregulierendem Material und ein geschmolzenes zweites Polymermaterial, bereitgestellt werden. Das Gemisch und das geschmolzene zweite Polymermaterial können in eine Spinndüse mit einer Vielzahl von Öffnungen eingeleitet werden. Genauer gesagt können das Gemisch und das geschmolzene zweite Polymer in jede Öffnung in verschiedenen Konfigurationen eingeleitet werden, um jeweils ein erstes längliches Element (oder eine erste Anzahl an länglichen Elementen) und ein zweites längliches Element (oder eine zweite Anzahl an länglichen Elementen) zu bilden, und dadurch eine Mehrkomponentenfaser gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bilden. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können Mehrkomponentenfasern unter Verwendung von Pellets, die ein erstes Polymermaterial und ein temperaturregulierendes Material umfassen, gebildet werden. Gemäß manchen Ausführungsformen der Erfindung können die Pellets ein verfestigtes Schmelzgemisch aus einem temperaturregulierenden Material, einem niedermolekularen Polymer und einem hochmolekularen Polymer umfassen. Die Pellets können geschmolzen werden, um ein Gemisch zu bilden, und dann gemeinsam mit dem geschmolzenen zweiten Polymermaterial wie zuvor erläutert zur Herstellung von Mehrkomponentenfasern verarbeitet werden.
VERGLEICHSBEISPIELE
Das folgende Vergleichsbeispiel stellt zum besseren Verständnis und zur praktischen Umsetzung der Erfindung eine spezielle Methodik bereit.
Vergleichsbeispiel 1
Etwa 5 Pfund eines niedermolekularen Polyethylen-Homopolymers (AC-16 Polyethylen, Tropfpunkt 102°C, hergestellt von Honeywell Specialty Chemical) wurde einer nassen Spülvorrichtung zugesetzt, und das Homopolymer wurde langsam geschmolzen und bei etwa 110°C bis etwa 130°C gerührt. Sobald das Homopolymer geschmolzen war, wurden etwa 8 Pfund eines Nasskuchens innerhalb von 30 min langsam zu dem geschmolzenen Homopolymer zugesetzt, um ein erstes Gemisch zu bilden. Der Nasskuchen umfasste mit Wasser befeuchtete Mikrokapseln, die ein Phasenübergangsmaterial umfassten (Micro PCM lot #M45-22; 63,2 Gew.-% Mikrokapseln mit Phasenübergangsmaterial, hergestellt von Microtek Laboratories, Inc.).
Als die Mikrokapseln mit dem Phasenübergangsmaterial zu dem geschmolzenen Homopolymer zugesetzt und darin dispergiert wurden, wurde Wasser abgetrieben. Es wurde weiter vermischt, bis weniger als etwa 0,15 Gew.-% Wasser übrig waren (gemessen unter Einsatz von Karl-Fischer-Titration). Das resultierende erste Gemisch wurde dann abgekühlt und zerkleinert, um ein zerkleinertes Material für die weitere Verarbeitung zu bilden.
Dann wurde durch Trockenvermischen von etwa 30 Pfund des zerkleinerten Materials mit etwa 70 Pfund eines faserfähigen, thermoplastischen Polypropylenpolymers (Polypropylenhomopolymer 6852 von BP Amoco Polymers) ein Trockengemisch hergestellt.
Das resultierende Trockengemisch wurde dann unter Verwendung eines 2½-Zoll-Einschneckenextruders, wobei alle Zonen auf etwa 230°C eingestellt waren, mit einer Schneckendrehzahl von 70 U/min und unter Verwendung von Filtersieben mit einer Maschenzahl von 150 und unter Stickstoffspülung extrudiert. Auf diese Weise wurden Pellets gebildet. Die Pellets wurden dann über Nacht in einem Trockensystem mit einem Trockenbett für Polymerpellets bei 105°C und einem Taupunkt von –40°C getrocknet. Diese Pellets stellten, wie durch DSC-(Differential-Scanning-Kalorimeter-)Messungen bestimmt, 23,1 J/g der Energiespeicherkapazität (d.h. latente Wärme) bereit.
Die Mehrkomponentenfasern (hier: Zweikomponentenfasern) wurden dann auf einer Spinnlinie für Zweikomponentenfasern unter Verwendung der Pellets zur Bildung der Kernelemente und von Polypropylen oder Nylon zur Bildung der Mantelelemente schmelzgesponnen. Spinnlinien dieses allgemeinen Typs werden in Hills, US-Patent 5.162.074 mit dem Titel "Method of Making Plural Component Fibers" beschrieben. Die Mehrkomponentenfasern wurden bei Temperaturen zwischen 230°C und 245°C schmelzgesponnen.
Es wurden Mehrkomponentenfasern mit unterschiedlichen Kern/Mantel-Anteilen aus Polymermaterialien hergestellt. In 4 werden eine Reihe von Eigenschaften und Herstellungsparametern von sechs Kern/Mantel-Fasern, die hergestellt wurden, angeführt. Diese Fasern umfassen alle ein Phasenübergangsmaterial und Mikrokapseln, die dieses Phasenübergangsmaterial ("mPCM") enthalten, welches etwa 15 Gew.-% des Kernelements jeder Faser und etwa 7,5 bis etwa 11,25 Gew.-% des Gesamtgewichts jeder Faser ausmachen. Die Proben 1,2 und 3 weisen ein Mantelelement auf, das Polypropylen (PP) umfasst, das ein Polypropylenhomopolymer von BP Amoco Polymers ist. Die Proben 4,5 und 6 weisen ein Mantelelement auf, das Nylon 6 umfasst, das unter dem Namen Ultramid B von BASF Corp. hergestellt wird.

Claims

Mehrkomponentenfaser mit reversiblen thermischen Eigenschaften, umfassend: ein erstes längliches Element, das ein erstes Polymermaterial und ein im ersten Polymermaterial dispergiertes Phasenübergangsmaterial umfasst; und ein zweites längliches Element, das ein zweites Polymermaterial umfasst, wobei das zweite längliche Element mit dem ersten länglichen Element verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass das Phasenübergangsmaterial aus der aus Fest/Fest-Phasenübergangsmaterialien und Polymeren bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das Phasenübergangsmaterial ein mehrwertiger Alkohol oder ein Gemisch aus mehrwertigen Alkoholen ist.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 2, worin das Phasenübergangsmaterial aus der aus Polyethylenglykol, Polypropylen, Polypropylenglykol, Polytetramethylenglykol, Polyacrylat mit Alkylkohlenwasserstoff-Seitenkette, Polyacrylat mit Polyethylenglykol-Seitenkette, Poly(meth)acrylat mit Alkylkohlenwasserstoff-Seitenkette, Poly(meth)acrylat mit Polyethylenglykol-Seitenkette und Gemischen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt ist.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das erste Polymermaterial eine Affinität für das Phasenübergangsmaterial aufweist, um die Dispergierung des Phasenübergangsmaterials im ersten Polymermaterial zu erleichtern.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das erste Polymermaterial und das zweite Polymermaterial unabhängig voneinander aus der aus Polyamiden, Polyaminen, Polyimiden, Polyacrylen, Polycarbonaten, Polydienen, Polyepoxiden, Polyestern, Polyethern, Polyfluorkohlenstoffen, Formaldehydpolymeren, natürlichen Polymeren, Polyolefinen, Polyphenylenen, siliciumhältigen Polymeren, Polyurethanen, Polyvinylen, Polyacetalen, Polyarylaten, Copolymeren und Gemischen daraus bestehenden Gruppe ausgewählt sind.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das erste längliche Element vom zweiten länglichen Element umgeben ist.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 6, worin das erste längliche Element innerhalb des zweiten länglichen Elements angeordnet und vollständig davon umgeben ist.
Mehrkomponentenfaser nach Anspruch 1, worin das erste längliche Element etwa 10% bis etwa 90% des Gesamtgewichts der Mehrkomponentenfaser ausmacht.