[發(fā)明專利]高表面積纖維及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201480056767.4
• 申請(qǐng)日: 2014-09-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105683427A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: E·K·施托德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 費(fèi)德羅-莫格爾動(dòng)力系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): D01D5/253
• 分類號(hào): D01D5/253;D01F8/04;D01D5/30
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 44240
• 代理人: 金輝

相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求提交于2013年9月13日的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序列No.61/877,727以及 提交于2014年9月12日的美國(guó)實(shí)用申請(qǐng)序列No.14/484,369的優(yōu)先權(quán)，其通過(guò)全文引用并入 本申請(qǐng)。

背景技術(shù)

1.技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明通常涉及具有高表面積的纖維以及涉及其制造方法。

2.相關(guān)技術(shù)

傳統(tǒng)上，圓形纖維用于紡織領(lǐng)域中。圓形纖維的橫截面形狀為圓形的。因此，圓形 纖維具有最小化的外表面積，為3.14*纖維直徑*纖維長(zhǎng)度，增大給定長(zhǎng)度的圓形纖維的表 面積的兩種方法為增大其直徑，因而會(huì)導(dǎo)致纖維占據(jù)更大的空間且具有增加的重量，或者 在采用相同重量的同時(shí)通過(guò)采用許多小的圓形纖維增大表面積。這就是納米纖維或靜電紡 絲技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在。在給定體積的情況下，纖維越小，表面積就越大，這進(jìn)而又提供了更好 的過(guò)濾效果。在許多應(yīng)用中，空間和重量要嚴(yán)格控制，從而需要使用具有盡可能最高表面積 的纖維。

已知相對(duì)于圓形纖維非圓纖維具有增大的表面積。這種纖維具有多個(gè)縱向延伸的 腿(leg)，每個(gè)腿從纖維的中心軸徑向向外延伸，形成纖維表面上的縱向延伸通道。盡管已 知的腿為纖維提供了增大的表面積，改進(jìn)了過(guò)濾、聲音和流體吸收以及毛細(xì)管作用，根據(jù)本 發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)顯著增大了纖維的表面積，從而顯著提升了其過(guò)濾、聲音和流體吸收特 性。

小直徑纖維通常為“海中島嶼(islandsinthesea)”設(shè)計(jì)。這是許多一種材料制 成的小纖維在另一種犧牲材料(sacrificialmaterial)內(nèi)擠出的位置，這樣，一旦外部的 犧牲材料被沖洗掉，留下的就是許多單個(gè)的小直徑纖維。這實(shí)現(xiàn)了冷卻時(shí)封裝的多個(gè)待伸 展纖維但仍然保持其內(nèi)部形狀，但是實(shí)現(xiàn)了制造較小直徑的單個(gè)纖維。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供有一種高表面積纖維。所述高表面積纖維包括沿縱 向中心軸延伸的內(nèi)部纖維。內(nèi)部纖維具有多個(gè)腿，所述腿以通常相互之間平行的關(guān)系以及 與中心軸平行地縱向延伸。所述腿中的每一個(gè)都徑向延伸遠(yuǎn)離中心軸至第一峰。第一通道 形成于相鄰的腿之間。第一通道以通常相互之間平行的關(guān)系以及與中心軸平行地縱向延 伸。所述腿的至少其中一些具有從其橫向向外延伸的突出物。所述突出物以通常相互之間 平行的關(guān)系以及與中心軸平行地縱向延伸。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，每個(gè)腿具有相對(duì)的第一側(cè)面，其中所述相對(duì)的第一側(cè) 面中的每一者都具有多個(gè)從其橫向向外延伸的突出物。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，每個(gè)腿的相對(duì)的側(cè)面朝向其各自的峰收縮。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，每個(gè)突出物延伸至第二峰，其中所述突出物的每一個(gè) 具有相對(duì)的第二側(cè)面，朝向其各自的第二峰收縮。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，內(nèi)部纖維采用第一材料形成，與中心軸重合延伸，外部 護(hù)套與內(nèi)部纖維分開(kāi)，其采用第二材料形成，封裝第一材料，其中第一和第二材料不同。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，第二材料在溶劑中可溶解。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，第二材料可提供為在水中溶解。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，提供有一種制造高表面積纖維的方法。所述方法包括 擠出內(nèi)部纖維，所述內(nèi)部纖維具有縱向中心軸和多個(gè)腿，所述腿以通常相互之間平行的關(guān) 系以及與中心軸平行地縱向延伸，所述腿中的每一個(gè)都徑向延伸遠(yuǎn)離中心軸至第一峰。以 在相鄰的腿之間形成第一通道，其中第一通道以通常相互之間平行的關(guān)系以及與中心軸平 行地縱向延伸。所述方法進(jìn)一步包括與腿同時(shí)擠出突出物，所述突出物從所述腿的至少其 中一些橫向向外延伸且以通常相互之間平行的關(guān)系以及與中心軸平行地縱向延伸，以形成 相鄰的突出物之間的第二通道。所述方法進(jìn)一步包括圍繞內(nèi)部纖維采用不同于第一材料的 第二材料共同擠出外部護(hù)套，這樣，外部護(hù)套至少部分填充第一和第二通道。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，所述方法進(jìn)一步包括擠出每個(gè)具有相對(duì)的第一側(cè)面的 腿，以及擠出多個(gè)從所述相對(duì)的第一側(cè)面中的每一個(gè)向外延伸的突出物。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，所述方法進(jìn)一步包括擠出每個(gè)腿的相對(duì)的側(cè)面，所述 相對(duì)的側(cè)面朝向峰收縮。

根據(jù)本發(fā)明進(jìn)一步的方面，所述方法進(jìn)一步包括擠出每個(gè)延伸至第二峰的突出 物，以及擠出具有朝向第二峰收縮的相對(duì)的第二側(cè)面的突出物中的每一個(gè)。