专利名称：具有形状记忆的衣服用品的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种具有形状记忆的衣服用品及其制造方法。
背景技术：
人体的轮廓是多种多样的，为每个人选择合适的内衣或饰件是比较困难的。有时，由于施加在人体上不合适的压力，不合身的衣服或饰件将导致不舒适及甚至过敏。如果穿戴者參加剧烈运动，这种问题将变得更严重。例如，传统的袜子通常是由弹性纤维或者别的合成纤维或者两者的混纺纱制成。袜ロ部分通常是由弹 性纤维及其他纱线制成，以增加弹性，以便袜子不会轻易地从腿部滑落。然而，由弹性纤維/线施加在腿部的压カ是非常不舒适的。另外，在长期穿戴后，高压カ将在腿部的皮肤造成压痕。据发现，袜子所造成的压痕可阻碍血液循环，因此具有很大的潜在危害。又如，腰帯通常是由弹性带制成。在吃饭后或长距离旅行后，由于腰带的收紧程度将显著増加，从而穿戴者将感到不舒适。弹カ衣被用于治疗创伤和静脉曲张问题。然而，这些弹カ衣是由传统的纺织弹性纤维制成，在使用过程中，存在ー些问题。弾力衣特别是高弾力治疗衣是非常紧身，以致很难穿戴。其次，传统的弾力衣在穿戴多次后，变得松散。由传统的纺织品制成的衣服和饰件的形状在制成后是不可改变成别的形状或类型的。尽管由斯潘德克斯弹纤维(氨纶纤维)制成的衣服可以变形为任意的形状，然而该变形后的形状不能固定，因为当释放外力后，斯潘德克斯弹纤维将立即收缩为原始的长度。形状记忆合金线可用于美学设计的纺织品。形状记忆合金很难织造复杂织物结构的纺织品。如果具有形状记忆合金线的形状记忆纺织品的结构不能合理设计，其将显著地影响纺织品的柔软手感。智能功能型纺织品发展迅速。具有新功能的纺织品，例如发光的纺织品、纺织品显示、情感检测衣服和自清洁纺织品均已开发出。然而，具有形状记忆功能的衣服和饰件的重大发展是很小的。
发明内容
第一优选方面，提供ー种具有形状记忆的衣服用品，包括由形状记忆聚氨酯制成的形状记忆纤维；所述形状记忆聚氨酯是Tm型形状记忆聚氨酯或Tg型形状记忆聚氨酯。所述的衣服用品，还包括普通天然或合成纤维的纱线。所述衣服用品可以是低压内衣或选自以下任一的饰品贴身衣物、短袜、束腰帯、长袜、袜类、短裤以及裤袜。所述形状记忆纤维可以具有从约5°C到30°C的热转变温度。所述形状记忆纤维可以具有通过热拉伸和热回复测量的从约10%到90%的形状固定率，以及从约90%到100%的形状回复率。所述形状记忆纤维可以具有从约50%到600%的断裂伸长率。
所述形状记忆纤维可以具有通过冷拉伸和冷回复测量的至少50%的回复率。所述形状记忆纤维可以在针织或编织之前经受拉伸，以生产高压服装，并且所述拉伸可以从约22°C到150°C的拉伸温度，以及从约0. 5到5. 0的拉伸率进行。所述高压服装或附属产品具有比穿戴者的身体部分更大的尺寸。所述形状记忆纤维可以具有从约20°C到60°C的热转变温度。所述形状记忆纤维可以具有通过热拉伸和热回复测量的，从约30%到100%的形状固定率，以及从约75%到100%的形状回复率。所述形状记忆纤维可以具有从约20%到500%的断裂伸长率。所述高压服装可以是以下任一压カ短袜、长袜和裤袜。
所述形状记忆纤维可以根据组织设计，使得存在用于发生形状记忆作用的足够空间，以生产具有动态美学设计的衣服用品。所述动态美学设计可以是动态压痕回复或样式改变。为了动态压痕回复，所述形状记忆纤维可以具有至少90%的形状回复率和至少95%的形状固定率。为了动态压痕回复，所述形状记忆纤维可以具有从约20°C到65°C的热转变温度。为实现款式的变化，所述形状记忆纤维可以在针织或编织之前经受拉伸，并且所述拉伸温度为从约20°C到150°C，伴随从约0. 5到5. 0的拉伸率。为了样式改变，所述形状记忆纤维可以具有从约70%到100%的形状回复率；以及从约70%到100%的形状固定率。为了样式改变，所述形状记忆纤维可以具有从约20°C到65°C的热转变温度。所述形状记忆聚氨酯可以通过溶液聚合或本体聚合合成。所述形状记忆聚氨酯可以经受湿纺、干纺、熔纺或多重纺，以生产形状记忆纤維。第二方面，提供一种用于制作具有形状记忆的衣服用品的方法，所述方法包括合成形状记忆聚氨酯；使所述形状记忆聚氨酯经湿纺、干纺、熔纺或反应纺丝，以生产形状记忆纤维；以及所述形状记忆聚氨酯可以通过溶液聚合或本体聚合合成。所述方法可以还包括在针织或编织所述形状记忆纤维之前拉伸所述形状记忆纤維，以生产高压服装，并且所述拉伸是以从约22°C到50°C的拉伸温度，以及从约0. 5到5. 0的拉伸率进行的。所述形状记忆纤维根据可以根据组织设计，使得发挥最大的形状记忆作用，以生产具有动态美学设计的衣服用品。所述方法可以还包括在织造所述形状记忆纤维之前拉伸所述形状记忆纤维，以生产高压服装，并且所述拉伸是以从约20°C到150°C的拉伸温度，以及从约0. 5到5. 0的拉イ申率进行的，以生产具有样式改变动态美学设计的衣服用品。形状记忆聚合物不同于常规聚合物，因为他们具有物理上交联的或化学上交联的结构，以在高温，以及在诸如在环境温度左右或以上的低温的热转变温度，支持形状记忆聚合物起形状转换的作用。变形形状记忆聚合物之后，它们能够在加热到热转变温度以上时恢复到它们的初始形状。形状转变可以或者是玻璃化转变(Tg)或者是熔融转变温度CU。根据用做热转变温度的热转变类型，形状记忆落入Tm型形状记忆聚合物以及Tg型形状记忆聚合物。形状记忆纤维可以感觉环境温度，并通过响应温度的变化改变形状。这使得能够生产具有响应环境和人体温度的自调节结构和尺寸的智能服装和饰品。因此，形状记忆纤维可以用于不同种类的服装和饰品，包括低压形状记忆内衣饰品、高压形状记忆服装和饰品，以及具有动态美学设计的形状记忆服装和饰品。本发明还提供了用于形状记忆服装的相应的形状记忆纤维的制备。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图I是依据本发明一实施例的通过热拉伸和热回复进行形状记忆纤维的热机械循环拉力测试(thermomechanical cyclic tensile testing)的流程图；图2(a)是在热拉伸和热回复下的循环拉力测试的示意图；图2(b)是在冷拉伸和冷回复下的循环拉力测试的示意图；图3是依据本发明一实施例的具有形状记忆的衣服用品的制造方法的流程图。
具体实施例方式如图所示，形状记忆纤维是由形状记忆聚合物制成。形状记忆纤维用于准备用作下述目的的衣服和饰件低压力形状记忆内衣和饰件、高压力形状记忆衣服和饰件、具有动态美学设计的形状记忆衣服和饰件。低压力形状记忆内衣和饰件由形状记忆纤维制成的衣服和饰件可提高纺织品例如贴身衣服的舒适感。这可归因于形状记忆纤维对于临时形状的固定性，将降低穿戴者大部分的压力感。形状记忆纤维制成的内衣和饰件由于感应人体温度将变得柔软和柔顺以合适于穿戴者的轮廓。例如，由形状记忆纤维制成的袜子的口部可给予舒适感而不会产生压痕。由形状记忆纤维和纱线制成的腰带可根据穿戴者腰部的变化，进行调节。由形状记忆纤维制成的低压力衣服和饰件将不会像由弹性纤维或线制成的产品一样，对人体的血液循环产生任何影响。在压力测试中，与弹性纤维(斯潘德克斯弹纤维)和别的纤维相比，由形状记忆纤维制成纺织品具有较低的压力。相比，由弹性纤维(线)制成的衣服和饰品将对穿戴者身上施加显著的压力，因为，弹性纤维不具有形状固定性。因此，由形状记忆纤维制成的纺织品可改善纺织品的舒适感，特别是对于内衣和饰件，例如贴身衣服、袜子、腰带、长袜、针织品、裤子和护腿，这些内衣和饰件是与穿戴者的皮肤有紧密接触的。对于低压力衣服和饰件，形状记忆纤维的切换温度的范围是5 30°C，断裂伸长的范围是50 600%。形状记忆纤维的形状固定的范围是10 50%，及由热拉伸和热回复测试得到形状回复高于90%。用于低压力的形状记忆内衣和饰件的形状记忆纤维也具有一定程度的弹性及具有冷拉伸和冷回复测试得到的20%以上的回复率。因此，低压力内衣和饰件可非常符合人体的轮廓。高压力形状记忆衣服和饰件用于高压力衣服和饰件的形状记忆纤维在编织前经过拉伸或完全不经过拉伸，没有或有很小的热收缩率。预拉伸温度的范围为20 150°C且拉伸率为O. 5 5. O。加热后，由形状记忆纤维制成的高压力衣服和饰件可收缩成非常小尺码的形状，即为稳定的形状。通过加热，高压力的衣服和饰件可变软及扩大到大于穿戴者身体或部分身体的尺寸。通过将衣服和饰件冷却到一较低温度，该扩大的形状可临时固定。因此，高压力的衣服和饰件也容易穿戴。接着，通过加热，该高压力的衣服和饰件具有收缩的趋势并回复到其稳定的形状。因此，该高压力的衣服和饰件可非常适合于穿戴者并施加合适的压力于皮肤上。通过使用吹风机或热水，加热该高压力的衣服和饰件，在它们再次变软后，使用者也可容易地将该高压力的衣服和饰件移除。可重复使用高压力的形状记忆衣服和饰件。可以单独使用形状记忆纤维或使用形状记忆纤维的纱线和普通的天然、合成纤维的纱线，制作压力衣服和饰件。衣服的预拉伸结构确定了编织后衣服的原始的初始尺寸。通过在热水中加热该衣服或使用吹风机自由收缩，可得到该衣服的最小尺寸。穿戴者身体部位的尺寸范围应该在原始的初始尺寸到最小尺寸之间。通过合适 的形状记忆、预拉伸和衣服结构的设计，可对穿戴者的皮肤施加可选择调节的压力。用于高压力的形状记忆衣服和饰件的形状记忆纤维的热转变温度的范围为20 60°C。由热拉伸和热回复测试得到，该形状记忆纤维的形状固定率的范围是30 100%，形状回复率的范围是75 100%。该形状记忆纤维的断裂伸长率的范围应该为20 500%。该高压力的衣服或饰件包括但不限于压力袜、长袜、护腿和别的压力衣服。具有动态美学设计的形状记忆衣服和饰件形状记忆纤维、纱线和纺织品可用于美学设计。与用于动态美学设计的形状记忆金属合金线相比，形状记忆聚合纤维可提供与传统的衣服纺织品相类似的外观和感受，并具有与人体更好的兼容性。进一步地，与形状记忆金属合金线相比，形状记忆纤维更便宜。由于优良的形状固定性，形状记忆纤维比斯潘德克斯弹纤维和聚合纤维，具有更好的3D纺织能力。例如，在形状记忆纺织品中，可通过织物组织结构，提供足够的空间产生最大的于形状记忆效果。当环境温度增加时，收缩(形状回复)发生。因此，具有形状记忆纤维的纺织品可由于不同的温度，显示动态美学设计。通过使用形状记忆纺织品，可实现许多美学设计特点。对于具有动态美学设计的形状记忆衣服和饰件，可根据期望的效果，使用不同类型的形状记忆纤维。该动态美学设计可以但不限于动态折皱回复或样式改变。对于动态折皱回复衣服和饰件，由热拉伸和拉回复测试得到形状记忆纤维的形状记忆固定性应该高于95%和形状回复高于90%。对于样式改变衣服和饰件，在编织前，在滚压机上形状记忆纤维需经受预拉伸。该预拉伸率的范围是O. 5 5. O。该过程的热处理温度的范围是20 150°C。所获得的形状记忆纤维的形状回复率的范围是70 100%，且由热拉伸和热回复测试得到的形状固定性的范围是70 100%。用于动态美学设计的性质记忆纤维的热感应温度的范围是20 65°C。用于实现所描述的功能的形状记忆纤维是由形状记忆聚氨酯制成。该形状记忆聚氨酯是由三个初始材料合成长链多羟基化合物、二异氰酸酯和增链剂。二异氰酸酯和增链剂形成硬的部分，长链多羟基化合物形成软的部分。根据对形状记忆衣服和饰件的期望性能，形状记忆聚氨酯可用于编织两种类型的形状记忆纤维Tm型形状记忆聚氨酯和Tg型形状记忆聚氨酯。在表I中列出用于Tg型形状记忆聚氨酯的多羟基化合物。表2中列出用于Tm型形状记忆聚氨酯的多羟基化合物。表3中示出用于形状记忆聚氨酯的二异氰酸酯。表4中列出用于形状记忆聚氨酯的分子增量齐U。可选择的，该化学用品可以是多羟基化合物、共混二异氰酸酯、改性二异氰酸酯或共混分子增量剂。表I用于Tg型形状记忆聚氨酯的多羟基化合物
多羟基化合物分子量(Mn)
聚丙二醇(Mn:)250 650 聚丁二醇250 650
聚乙二醇250 650
聚(I,6-己二酸己二醇酯)二醇250 650聚(I,4-丁烯己二酸酯)二醇250 650聚乙烯己二酸二醇250 650聚(I,2-丙二醇己二酸酯)二醇250 650聚己内酯二醇250 650聚碳酸酯二醇250 650
双酚A+环氧丙烷300 800
双酚A+环氧乙烷300 800表2用于Tm型形状记忆聚氨酯的多羟基化合物
聚醇分子量(Mn)
聚(1,6-己烯己二酸酯)二醇Mn:>3000
聚(1,4-丁烯己二酸酯)二醇Mn:>3500
聚己内酯二醇Mn:>3500表3用于形状记忆聚氨酯的二异氰酸酯
权利要求
1.一种具有形状记忆的服装，其特征在于，包括 由形状记忆聚氨酯制成的形状记忆纤维； 其中，所述形状记忆纤维使得所述衣服用品具有对临时形状的固定性。
2.权利要求I所述的衣服用品，其特征在于，所述形状记忆聚氨酯是Tm型形状记忆聚氨酯或Tg型形状记忆聚氨酯。
3.权利要求I所述的衣服用品，其特征在于，还包括普通天然或合成纤维的纱线。
4.权利要求I所述的衣服用品，其特征在于，所述衣服用品是低压内衣、高压服装或自由造型服装，或选自以下任一的饰品贴身衣物、短袜、束腰带、长袜、袜类、短裤以及裤袜。
5.权利要求4所述的衣服用品，其特征在于，所述形状记忆纤维具有从约5°C到60°C的热转变温度；所述形状记忆纤维具有从约50%到600%的断裂伸长率。
6.权利要求4所述的衣服用品，其特征在于，所述形状记忆纤维具有通过热拉伸和热回复测量得到的从约10%到90%的形状固定率，以及从约90%到100%的形状回复率。
7.权利要求4所述的衣服用品，其特征在于，所述形状记忆纤维具有通过冷拉伸和冷回复测量的至少50%的回复率。
8.权利要求I所述的衣服用品，其特征在于，所述形状记忆纤维在编织之前经受拉伸或具有体温感应的转变温度，以生产高压服装，所述拉伸以从约22°C到150°C的拉伸温度，以及从约0. 5到5. 0的拉伸率进行。
9.一种用于制作具有形状记忆的衣服用品的方法，其特征在于，所述方法包括 合成形状记忆聚氨酯； 使所述形状记忆聚氨酯经受湿纺、干纺、熔纺或反应纺丝，以生产形状记忆纤维；以及 针织或梭织加工所述形状记忆纤维，以形成所述衣服用品。
全文摘要
本发明涉及一种制作具有形状记忆服装的方法，所述方法包括合成(31)形状记忆聚氨酯；使所述形状记忆聚氨酯经过(34)湿纺、干纺、熔纺或反应纺，以生产形状记忆纤维；以及采用针织或梭织的方法加工(36)所述形状记忆纤维，以制成服装。
文档编号A41B17/00GK102845841SQ201110182049
公开日2013年1月2日 申请日期2011年6月30日 优先权日2010年6月30日
发明者胡金莲, 韩建平, 吕晶, 孟庆浩, 朱勇, 刘岩, 凌群民, 纪凤龙 申请人:香港理工大学