(57)【要約】強化された熱貯蔵及び放出性を有する繊維が提供される。この繊維は、第１ポリマー、及び繊維の鞘を形成する第２ポリマーにより取り囲まれた熱安定化材料の混合物を含む。この熱安定化材料は、少なくとも１つの相変化材料及び／又は可塑性結晶性材料である。この第１ポリマーは、繊維形成の間、熱安定化材料の担体として機能し、両第１及び第２ポリマーは、熱安定化材料の漏出を防止するように繊維内に熱安定化材料を閉じ込める。この繊維は、鞘−芯又は「海−島」型の繊維であり、又、それにより製造された布は、所望の温度範囲で強化された断熱性を示す。繊維及び様々なタイプの繊維から形成される布も開示されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化された熱貯蔵性及び放出性を有する繊維であって、
その繊維の長さに実質的に延在し、又第１ポリマー及び熱安定化材料の混合物を含む少なくとも一つの内部組成物、及び
前記内部組成物を取り囲み、又前記繊維の外部を形成する、第２ポリマーを含む鞘、
を含む繊維。
【請求項２】
その第１及び第２ポリマーのそれぞれが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、エラストマーポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の繊維。
【請求項３】
その第１及び第２ポリマーのそれぞれが、ポリエチレンン、ポリプロピレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項２に記載の繊維。
【請求項４】
その熱安定化材料が、約−５℃〜約１２５℃の範囲内の温度で熱を貯蔵又は放出する、請求項１に記載の繊維。
【請求項５】
その熱安定化材料が、約２２℃〜約２８℃の範囲内の温度で熱を貯蔵又は放出する、請求項４に記載の繊維。
【請求項６】
その熱安定化材料が、Ｃ10〜Ｃ44パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール及びそれらの混合物からなる群から選択される相変化材料である、請求項４に記載の繊維。
【請求項７】
その熱安定化材料が、可塑性結晶性材料である、請求項４に記載の繊維。
【請求項８】
その少なくとも１つの内部組成物が、２つ以上の異なる熱安定化材料を含む、請求項４に記載の繊維。
【請求項９】
少なくとも１つの内部組成物内の熱安定化材料の質量組成が、約５０％以下である、請求項１に記載の繊維。
【請求項１０】
その繊維内の熱安定化材料の質量組成が、約２５％以下である、請求項１に記載の繊維。
【請求項１１】
その熱安定化材料部分が、その第１ポリマー内に内包されている、請求項１に記載の繊維。
【請求項１２】
その少なくとも１つの内部組成物が、その繊維内の芯を画定する単一の内部組成物である、請求項１に記載の繊維。
【請求項１３】
その繊維が、互いに分離されて、その鞘により取り囲まれている複数の内部組成物を含む、請求項１に記載の繊維。
【請求項１４】
その繊維が、連続繊維及びステープル繊維の内の１つである、請求項１に記載の繊維。
【請求項１５】
その繊維の内部に位置し、その繊維の長さに延在する芯であって、芯ポリマー及び熱安定化材料を含む芯、及び
その繊維の外部を形成し、又その芯を取り囲むポリマー鞘、
を含む鞘−芯繊維。
【請求項１６】
その芯及び鞘ポリマーのそれぞれが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、エラストマーポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の繊維。
【請求項１７】
その芯及び鞘ポリマーのそれぞれが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項１６に記載の繊維。
【請求項１８】
その熱安定化材料が、Ｃ10〜Ｃ44パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール及びそれらの混合物からなる群から選択される相変化材料である、請求項１５に記載の繊維。
【請求項１９】
その熱安定化材料が、可塑性結晶性材料である、請求項１５に記載の繊維。
【請求項２０】
その芯が、その芯ポリマー及び少なくとも２つの異なる熱安定化材料の混合物を含む、請求項１５に記載の繊維。
【請求項２１】
その繊維の内部に位置し、その繊維の長さに実質的に延在する複数の島であって、その島のそれぞれが、互いに離れており、島ポリマー及び熱安定化材料の混合物を含む、複数の島、及び
その繊維の外部を形成し、又その島のそれぞれを取り囲んでいるポリマー鞘、
を含む、海−島繊維。
【請求項２２】
その島ポリマー及びその鞘ポリマーのそれぞれが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、エラストマーポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２３】
その島ポリマー及び鞘ポリマーのそれぞれが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項２２に記載の繊維。
【請求項２４】
その熱安定化材料が、Ｃ10〜Ｃ44パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール及びそれらの混合物からなる群から選択される相変化材料である、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２５】
その熱安定化材料が、可塑性結晶性材料である、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２６】
少なくとも１つの島が、島ポリマーと少なくとも２つの異なる熱安定化材料の混合物を含む、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２７】
少なくとも１つの島の熱安定化材料が、少なくとも１つの他の島の熱安定化材料と異なる、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２８】
少なくとも２つの島が、異なる島ポリマーを含む、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２９】
熱安定化材料含有繊維の製造方法であって、
混合物を形成するように熱安定化材料を第１ポリマーと混合する工程、
この混合物を、繊維押出し装置の紡糸口金パック中の第２ポリマーと、その第２ポリマーが前記混合物を取り囲むように組み合わせる工程、及び
前記混合物と前記第２ポリマーを、第２ポリマーで形成された外部と、第２ポリマーにより取り囲まれた前記混合物を含む内部とを有する繊維を形成するように、前記紡糸口金パックの紡糸口金から押出す工程、
を含む方法。
【請求項３０】
その混合工程の前に、熱安定化材料を第１ポリマーに添加し、ここで熱安定化材料及び第１ポリマーのそれぞれが、液体又は固体の形態である工程を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
その混合工程が、
熱安定化材料の第１液体流を提供する工程、
第１ポリマーの第２液体流を提供する工程、及び
その熱安定化材料とその第１ポリマーの所期の混合物を得るように、その第１液体流とその第２液体流を、その液体流の少なくとも１つにおいて、所定回数交差させる工程、
を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
各混合物が熱安定化材料及び第１ポリマーを含む、複数の分離された混合物を形成する工程、
その第２ポリマーがその複数の分離された混合物を取り囲むように、その複数の分離された混合物を、第２ポリマーと紡糸口金パック内で組み合わせる工程、及び
その第２ポリマーで形成された外部と、その第２ポリマーで取り囲まれた前記複数の分離された混合物を含む内部とを有する繊維を形成するように、その複数の分離された混合物とその第２ポリマーを前記紡糸口金から押出す工程、
を更に含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
少なくとも１つの分離された混合物が、少なくとも１つの他の分離された混合物から異なる安定化材料を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
その押し出し工程が、溶融紡糸工程及び溶液紡糸工程のいずれかにおいて実施される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】
その押し出し工程の間に形成された繊維を細長化する工程を更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】
その細長化工程に続いて、その繊維をボビン上に巻き取る工程、及び不織布ウエブを形成するようにその繊維を他の繊維と組み合わせる工程のいずれかの工程を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
一緒にブレンドされた複数の繊維を含む布であって、ここで、少なくとも１つの繊維が、
熱貯蔵性及び放出性を示し、又、
熱安定化材料及び第１ポリマーの混合物であって、その繊維の長さに実質的に延在する混合物、及び、
前記繊維の外部を形成し、前記混合物を取り囲むポリマーの鞘、
を含む、布。
【請求項３８】
その混合物が、少なくとも２つの異なる熱安定化材料を含む、請求項３７に記載の布。
【請求項３９】
その布が、熱貯蔵性及び放出性を示す複数の繊維を含み、又その複数の繊維の少なくとも１つの繊維が、前記複数の繊維の少なくとも１つの他の繊維とは異なる熱安定化材料を含む、請求項３７に記載の布。
【請求項４０】
その少なくとも１つの繊維が、そのポリマーの鞘によって取り囲まれている複数の分離された混合物を含む、請求項３７に記載の布。
【請求項４１】
少なくとも１つの分離された混合物が、少なくとも１つの他の分離された混合物とは異なる熱安定化材料を含む、請求項４０に記載の布。
【請求項４２】
その複数の繊維が、織布工程及び不織布工程のいずれかにより一緒にブレンドされる、請求項３７に記載の布。
【請求項４３】
その複数の繊維が、スパンボンド工程により一緒に混合される、請求項３７に記載の布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
発明の分野
本発明は、ポリマーの鞘の内部に内封された、相変化材料の混合された芯ポリマーを有する繊維組成物であり、これにより前記繊維に周囲環境の温度変化の間に熱を貯蔵又は放出することができる、繊維組成物（fiber compositions）に関する。
【０００２】
関連技術の説明
熱エネルギーの貯蔵及び放出のために相変化材料（phase change material）を使用することは、以前から知られている。相変化材料は、固体と液体の間を繰り返し転化できるものであるか、又は温度サイクル（thermocycle）できるので、その相変化の間に、その融解潜熱を利用して熱を吸収、貯蔵及び放出できる。この相変化材料の融解潜熱は、その顕熱容量より大きい。例えば、相変化材料において、溶融の際に吸収され、又は凝固の際に放出される熱エネルギーは、１０℃の増加分を超える材料の温度増加、又は減少の際に、吸収され、又は放出されるエネルギー量よりかなり大きい。溶融及び凝固の際、相変化材料は、同じ温度範囲を加熱され又は冷却される顕熱貯蔵材料に比べて、単位質量当り実質的により多いエネルギーを吸収し、又、放出する。広い温度範囲にわたって本質的に均一にエネルギーを吸収及び放出する顕熱貯蔵材料に対比して、相変化材料は、その融点又は凝固点近辺で大量のエネルギーを吸収及び放出する。
【０００３】
強化された熱貯蔵及び放出性を有する他の有用な材料は、一般に可塑性結晶性材料（plastic crystalline materials）と称される。これらの材料は、相変化、つまり固体から液体への変化をしないで、利用可能なエネルギーを有する。なぜ可塑性結晶性材料が、状態変化の前にそのような熱挙動を示すかは明らかでないが、そのような材料の熱作用は、これらの材料中のコンホメーション性及び／又は回転性無秩序により惹き起こされると考えられる。言うまでもなく、可塑性結晶性材料、例えば多価アルコールは、米国特許第４，７８１，６１５号明細書において見られるように（この全内容を参照により本明細書に組み入れる）、紡織繊維（textile fiber）に断熱性を与えるのに有効であることが見出されている。
【０００４】
相変化材料及び可塑性結晶性材料は、布を適温に保つために、紡織繊維に一体化されることも含めて、種々の用途に使用されてきた。このようなテキスタイル用途において、このような材料を繊維に被覆する試みがなされたが、それは、衣料、又は繊維から形成される他の物品に効果的な熱特性を付与するほど十分な量の材料を使用できない。他の人は、繊維内のブレンドの一部としてマイクロカプセル化された相変化材料を試みた。しかしながら、このマイクロカプセルは、繊維の押し出しの際のマイクロカプセル化された相変化材料上に加えられる力に耐えるに必要な構造上の現状維持性（structural integrity）を有しない。
【０００５】
相変化材料の紡織繊維に対する１つの特定の用途が、米国特許第５，８８５，４７５号明細書（Salyer）に開示されている。その開示事項は、その全体を参照することにより、本件明細書に明確に一体化される。上記Salyer（米国特許明細書）には、そのポリマーの全体にわたり統合して一体化された相変化材料を有する繊維形成ポリマーを含む繊材料が開示されている。その融点又は凝固点で相変化材料が生ずる場合、その相変化材料の漏出を防ぐように、相変化材料を安定ゲルに拘束するために、上記Salyer（米国特許明細書）の繊維にシリカも一体化する。しかしながら、シリカの添加は、相変化材料の溶融の際、繊維の現状維持性を完全に保証するものではない。
【０００６】
以上のとおり、現在、繊維に対して効果的な断熱性を生む一定量の相変化材料又は可塑性結晶性材料を一体化した紡織繊維であって、容易に押し出しにより製造でき、その材料がその繊維内に確実に保持されることを保証する繊維を提供する必要がある。
【０００７】
発明の要約
したがって、上記に照らして、又本発明を完全に記述することにより明らかとなる理由により、本発明の目的は、押し出しにより容易に製造できる、繊維全体にわたり十分な量の相変化材料又は可塑性結晶性材料を一体化した紡織繊維を提供することにある。
【０００８】
本発明の他の目的は、相変化材料又は可塑性結晶性材料を繊維内に確保して、これにより融点で相変化が生じたときに、相変化材料が漏出することを防止できる繊維を提供することである。
【０００９】
本発明の更に他の目的は、繊維強度と押し出し加工性を維持する一方で、相変化材料又は可塑性結晶性材料の量を最大化する繊維を提供することである。
【００１０】
本発明の更に他の目的は、繊維の断熱特性を更に強化するように、１つ以上の相変化材料又は可塑性結晶性材料を含む鞘−芯及び「海−島」繊維を製造する方法を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、更に繊維の断熱性を強化するように１つ以上の相変化材料又は可塑性結晶性材料を含む本発明の繊維により製造された布を提供することである。
【００１２】
上記の目的は、ポリマーの鞘の内部に閉じ込められた芯ポリマーと相変化材料又は可塑性結晶性材料のブレンド又は混合物を含む繊維組成物を提供することにより達成される。本発明の芯ポリマー及び鞘ポリマーは、これらに限定されないが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル等、及びコポリマー、ターポリマー及びそれらの混合物を含むいくつの数のポリマーであってもよい。芯及び鞘のポリマーは、弾性ポリマー、例えばポリウレタンでもよい。芯及び鞘両方にとって好ましい材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン又はそれらの組み合わせである。所期の温度、好ましくは約−５℃〜約１２１℃の範囲内の温度で融点又は熱貯蔵／放出点を有し、又芯ポリマーと混合されたときに、そのような融点又は熱貯蔵／放出点を維持する全ての相変化材料又は可塑性結晶性材料が利用できる。有用で、本発明の芯ポリマーと容易にブレンドする典型的な相変化材料は、長鎖パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、及びポリエチレングリコールである。本発明において有用な可塑性結晶性材料は、多価アルコールである。
【００１３】
本発明の繊維組成物は、溶融紡糸工程で、芯ポリマー及び相変化材料が押出し機を出るときに、外側の鞘ポリマー内に包まれるように溶融ポリマーを押し出して、繊維を形成することにより製造できる。繊維組成物は、又、溶液紡糸工程を利用して製造できる。本発明において形成される繊維は、鞘−芯型又は「海−島」型のものとすることが可能であり、又、様々な形態の紡織布の形態に組入れることができる。各繊維は、繊維の熱特性を強化するために、相変化材料又は可塑性結晶性材料のブレンドを含むことができる。それに代えて、布を、ことなく相変化材料又は可塑性結晶性材料を有する、本発明の繊維を含むことにより製造することができる。
【００１４】
本発明の繊維組成物は、繰り返して温度サイクルし、熱を十分な量で貯蔵し、放出し、これにより、そのような繊維で形成される布に有意な時間の間、強化された熱特性を提供できる。本発明により形成された繊維は、相変化材料又は可塑性結晶性材料が温度サイクルされたときに、相変化材料又は可塑性結晶性材料の浸出又は漏出を防止するように、内部材料を完全に包囲することができなければならない。
【００１５】
好ましい実施形態の詳細な説明
本発明は、熱安定材料を混合した第１ポリマー繊維組成物を含む内部ポリマー成分（component）、及び前記混合物を取り囲み、繊維の外部又は鞘を形成する第２ポリマー繊維組成物（a second polymer composition）を有するポリマー繊維に関する。用語「熱安定化材料（thermal stabilizing material）」は、本発明において利用される相変化材料及び可塑性結晶性材料の双方を包含するものとして本明細書において定義される。この繊維は、熱安定化材料の混合された第１ポリマーが、芯を形成し、又、第２ポリマーが、その繊維の鞘を形成する、鞘−芯繊維であってもよい。それに代えて、その繊維は、熱安定化材料と第１ポリマーとの多くの混合物が、その繊維の長さに実質的に延在し、互いに分離し、第２ポリマーによって囲い込まれて第２ポリマーの「海」の中に「島」を形成するような、「海−島」形態のものであってもよい。
【００１６】
第１及び第２ポリマーは、各々紡織繊維を製造するのに使用される従来の材料であってもよい。そのような繊維材料の例示には、ポリオレフィン、例えばポリエチレン又はポリプロピレン、ポリアミド、例えばナイロン、ポリエステル、等、並びにコポリマー、ターポリマー及びそれらのブレンドがある。この第１ポリマー及び第２ポリマーは、又、弾性ポリマー、例えばポリウレタンであってもよい。好ましくは、この第１ポリマー及び第２ポリマーは、ポリエチレン、ポリプロピレン又はそれらの混合物のいずれかである。
【００１７】
本発明において有用な相変化材料には、所望の温度範囲で相変化をして、その顕熱容量に比べてより大きな融解潜熱を有する全ての材料が含まれる。所望の温度範囲内で、熱貯蔵性又は放出性を示す全ての可塑性結晶性材料が、又本発明において有用である。好ましくは、熱安定化材料は、第２ポリマー又は鞘ポリマーと相溶性でも、又は非相溶性でもよい。この熱安定化材料は、第１ポリマーと反応しても、しなくてもよい。そのいずれの場合においても、そのような材料は、第１ポリマーと混合した後、所望の温度で、相変化又は熱貯蔵性／放出性を好都合に維持する。本発明において使用される相変化材料は、約−５℃〜約１２５℃の範囲内の相変化温度を有する。同様に、本発明の可塑性結晶性材料は、それと同じ温度範囲で熱を貯蔵又は放出する。多くの衣料用途において、好ましい相変化材料又は可塑性結晶性材料は、約２２℃から約２８℃の間で相変化をし、あるいは熱貯蔵性／放出性を示す。
【００１８】
特定の相変化材料の選択は、所望の相変化温度及び繊維の特定の用途に依存している。例えば、室温近くの融点を有する相変化材料は、天候の微小変化の間に着用者にとって適温を維持するようにデザインされた衣類のような布に組み入れられる、相変化材料の結合された繊維、における用途が望ましいであろう。当該技術においてよく知られた特に有用な相変化材料は、長直鎖状パラフィン系炭化水素、典型的にはＣ10〜Ｃ44炭素原子の範囲のものである。炭素鎖の長さは、その材料の融点に関連する。例えば、分子当り２８個の直鎖炭素原子を有するｎ−オクタコサンは、６１．４℃の融点を有する。それに対して、分子当り１３個の直鎖炭素原子を有するｎ−トリデカンは、−５．５℃の融点を有する。分子当り１８個の直鎖炭素原子を有するｎ−オクタデカンは、２８．２℃の融点を有するので、多くの衣料用途に特に有用である。
【００１９】
他の有用な相変化材料は、その融点がグリコールの分子量を変えることにより変化できるポリエチレングリコールである。５７０〜６３０の分子量範囲を有するポリエチレングリコール（Ｃａｒｂｏｗａｘ６００）は、２０〜２５℃の融点を有していて、多くの衣料用途に有用である。他の温度範囲で有用である他のポリエチレングリコールは、Ｃａｒｂｏｗａｘ４００（融点４〜８℃）、Ｃａｒｂｏｗａｘ１５００（融点４４〜４８℃）及びＣａｒｂｏｗａｘ６０００（融点５６〜６３℃）である。更に、本発明において利用可能である相変化材料は、ポリエチレンオキシド（融点６０〜６５℃の範囲）である。
【００２０】
本発明において使用するのに効果的な可塑性結晶性材料は、多価アルコールである。好ましい多価アルコールは、ペンタエリトリトール、２，２−ジメチル−１，３−プロパンジオール、２−ヒドロキシメチル−２−メチル−１，３−プロパンジオール、又はアミノアルコール、例えば２−アミノ−２−メチル−１，３−プロパンジオールである。
【００２１】
熱安定化材料は、本発明の単一又は複数の繊維において個々に又は組み合わせて使用可能である。１つ以上の熱安定化材料の選択は、その材料を含む繊維により製造される布の企図する用途、及び繰り返しの温度サイクル後のその選択される材料の熱貯蔵及び放出特性の維持能力に依存する。鞘−芯繊維及び「海−島」繊維の全範囲が、本発明において利用可能である。例えば、１つの鞘−芯繊維の実施態様は、ポリマーの鞘に内包された、単一の熱安定化材料及び芯ポリマーの混合物から構成することができる。他の実施形態において、芯ポリマーは、芯材料と懇望された２つ以上の異なる熱安定化材料を含んでいてもよい。選択された熱安定化材料、及びその熱安定化材料同士の活性に基づいて、繊維芯内の２つ又はそれより多くの熱安定化材料の組み合わせにより、その繊維及びその繊維から形成された布において、強化された熱エネルギー貯蔵及び放出性が得られることとなる。２つの異なる相変化材料の混合物、例えば繊維芯内のものは、もし相変化材料が相互に非活性である場合は、２つの異なる相変化温度点を示すこととなり得る。それに対して、複数の相変化材料が反応する場合は、特定の用途に有用である修正相変化が得られることとなり得る。
【００２２】
異なる熱安定化材料のブレンドを含む繊維は、そのブレンドが２つ又はそれより多くの異なる温度範囲で強化された断熱性を示すことが望まれる様々な用途において有用である。例えば、手袋製造用の布は、相変化材料Ａ及びＢを含む本発明の繊維から構成することができて、そこでは、相変化材料Ａが約５℃の融点を有し、又相変化材料Ｂが約７５℃の融点を有する。手袋を構成する鞘−芯繊維の芯にこれらの相変化材料を組み入れることにより、寒冷環境において（例えば、冬の条件下における戸外での使用）並びに高温環境において（例えば、オーブン皿のような加熱物の取扱い時）、強化された断熱性を手袋に付与することができる。
【００２３】
それに代わり、その芯に異なる熱安定化材料を含む２つ又はそれより多くの複数の鞘−芯繊維により布を製造することができる。この布は、例えば、第１熱安定化材料を含む所定パーセントの鞘−芯繊維と第２熱安定化材料を含む残分の鞘−芯繊維により構成することができる。更に、本発明の「海−島」繊維には、同一繊維内の他の「島」に対比して異なる１つ以上の熱安定化材料を含む１つ以上の「島」を含むことができる。広範の強化された断熱性を有する布を提供ために、１つ以上の熱安定化材料を利用する非常に多くの異なる繊維の組み合わせが、本発明の下に可能である。
【００２４】
本発明の繊維に「島」ポリマー又は芯ポリマーを具備することは、その繊維が形成されたときに、そのポリマーが熱安定化材料の担体として機能するのに必須である。「島」ポリマー又は芯ポリマーを加えないで、典型的な繊維押出し機における繊維製造工程の間に、熱安定化材料それ自体で芯の完全状態を保つことはできない。加えて、それにより得られる繊維は、支持作用を提供する内部ポリマーを加えないで、布を製造するのに使用するには、非常に弱くて効果的でない。
【００２５】
逆に、その繊維の熱エネルギー所蔵及び放出性を最大化して、その複数の繊維から形成される布の強化された断熱効果を最大化するために、十分な量の熱安定化材料を本発明の繊維に提供することが望まれる。この繊維を形成するために使用される特定の材料に基づいて、芯ポリマー又は「島」ポリマーの量は、鞘ポリマーに関して増加することができ、これによりその繊維内に担持できる熱安定化材料の量を増加しながら、他方その繊維の強度の閾値を保持できる。本発明者は、芯又は「島」混合物中の熱安定化材料の質量割合として約５０％まで、又、全繊維中の芯又は「島」混合材料量割合として約５０％までを使用すると、得られる繊維に効果的な断熱性と強度を付与することができることを発見した。そのような質量割合を利用することは、その繊維に、約２５質量％の熱安定化材料を具備させることになる。
【００２６】
本発明の繊維は、溶融紡糸法又は溶液紡糸法（湿式又は乾式で）を利用して製造可能である。各方法において、繊維形成材料を紡糸口金の複数の微小吐出口から吐出して、吐出口から出るフィラメントを形成する。この「紡糸口金（spinneret）」は、吐出口（orifices）を介して環境中にポリマー、及び相変化材料、及び／又は可塑性結晶性材料を吐出する、押し出し装置の一部分を意味する。典型的な紡糸口金は、口金長１メートル当り１０００〜５０００個の吐出口を有し得る。この紡糸口金には、必要な繊維流を出すことが可能となる板体又は他の構造物を通して穿孔又はエッチングされた穴が設けられている。溶融紡糸工程において、吐出口に送給されたポリマー材料は、典型的には、ポリマー溶融温度で液体である。紡糸口金の吐出口を通過するに先立って、熱安定化材料を鞘−芯繊維の芯又は「海−島」繊維の「島」のいずれかを形成する第１ポリマーと混合する。この混合により、第１ポリマー全体にわたり熱安定化材料の部分が分散し、マイクロカプセル化が行われる。第１ポリマー内に完全にはカプセル化されない熱安定化材料の一部分は、紡糸口金から出る際に第２ポリマーによっても含まれ得るし、それ故、得られる繊維内に効果的に封入され得る。
【００２７】
溶液紡糸法において、繊維のポリマー材料は、紡糸口金孔を通過する前に、溶媒に溶解される。湿式紡糸法において、紡糸口金は、ポリマー材料が、紡糸口金から出た際に、溶液から凝固して、固体繊維となるように、化学浴に浸漬される。乾式紡糸において、ポリマー材料は、紡糸口金から大気中に押し出されて、大気中に溶媒（例えばアセトン）が放散されるので、固化する。溶液紡糸法は、当該技術において公知であり、又鞘−芯及び「海−島」繊維を製造できるので、そのような方法も、本発明の繊維の製造に利用可能である。
【００２８】
紡糸口金から出た後、吐出繊維は、典型的にはゴデッド及び／又はアスピレーターにより延伸又は伸張される。例えば、溶融紡糸法において紡糸口金から出た吐出繊維は、紡糸口金の下方に位置する長スロット形エアーアスピレーターに入る前に、少なくとも部分的に冷却され、垂直方向に配向された下方に移動するストランドのカーテンを形成する。このアスピレーターは、１つ以上の空気吸引ジェットからの圧縮空気により製造された急速下方移動空気流を導入する。この空気流は、繊維に延伸力を発生させて、繊維を紡糸口金と空気ジェットとの間で延伸させ、これにより繊維を細くする。本発明繊維の紡糸法のこの工程間に、鞘及び芯又は「島」ポリマーが固化する。その間、吐出する繊維の熱のせいで、熱安定化材料は、液体であるか又は部分的にのみ固体であるが、その熱安定化材料は、ポリマー鞘、及び第１ポリマー内に形成されたマイクロカプセル内に効果的に封入されるので、その繊維から漏出又は浸出することが実質的に阻止できる。
【００２９】
本発明の繊維は、種々の織布（woven fabrics）又は不織布（non-woven fabrics）を形成する、当該技術における全ての繊維用途において利用できる。例えば、延伸された繊維は、ボビン又は他の巻き取り機構に巻き上げられて、あらゆる従来の編組（knitting）又は織布（weaving）技術を利用して織布（woven fabrics）を形成することができる。これに代えて、この繊維を成形用表面、例えば移動スクリーンベルト（例えば、長網抄造機（Fourdrinier wire））上にランダムに載置して、連続不織布繊維ウエブを形成することができる。その後、このウエブは、幾つかの公知技術の１つにより接着されて、種々の繊維製品の製造に使用するための安定な不織布を形成する。普通の接着方法には、移動スクリーンベルトからウエブを取り上げる工程、及びそのウエブをツーヘッドカレンダーロールに通す工程が含まれる。しばしば、そのロールの１つがエンボスされていて、そのウエブを多くのスポットで接着させる。空気カードされた（air carded）又はスパン−レイドの（spun laid）ウエブも、そのようなポリマー繊維から作ることができる。ステープル繊維も、本発明の実施において製造でき、その繊維は、それでウエブを形成する前に短繊維にカットされる。ステープル繊維を用いる利点は、ウエブ中でそのステープル繊維が連続繊維に比べて、よりランダムに潜在的に配列できるから、より均質な布が形成できることである。
【００３０】
図１は、本発明の例示的実施形態に従い、１以上の熱安定化材料を一体化した鞘−芯繊維又は「海−島」繊維を製造するための装置１０を概略的に示す。更にこの装置は、この繊維をスパンボンド工程に供して、これにより選定された断熱性を有する不織布を製造する。用語「スパンボンド（spunbond）」は、紡糸口金の吐出口から溶融ポリマーを押し出すことにより製造された、薄い、溶融紡糸されたポリマー繊維又はフィラメントの配列から不織布又はウエブを形成する方法を意味する。
【００３１】
図１の装置は、繊維を押し出し、形成するための紡糸パック２８を含む。本明細書において使用される「紡糸パック（spin pack）」は、溶融ポリマーを加工して押し出ポリマー流を製造するための、最終ポリマーろ過器、分配システム及び紡糸口金を含む、集成装置を意味する。鞘−芯、「海−島」又は他の複数成分の繊維形態を形成するのに適した紡糸パックは、当該技術において公知である。例えば、そのような紡糸パックの１つは、米国特許第５，１６２，０７４号明細書に開示されており、その開示事項は、参照によりその全体が本明細書に一体化される。本質的に、このような紡糸パックは、芯又は「島」ポリマーと共に、ポリマー鞘に取り囲まれた芯又は「島」ポリマーを含む、紡糸口金吐出口から出るフィラメントとなる、２つ以上のポリマーの流路を提供する。
【００３２】
装置１０は、２つの異なるポリマー、鞘ポリマーＡ、及び芯又は「島」ポリマーＢのペレットを受け入れるホッパー１２及び１４を含む。これら２つのポリマーは、それぞれホッパー１２及び１４からスクリュー押出し機１６及び１８に供給され、加熱パイプ２０及び２２に向って移送されるにつれて溶融される。熱安定化材料Ｃは、紡糸口金３０でポリマーＡに会合する前に、装置１０に沿うどこかの地点でポリマーＢに添加され、混合される。装置１０における材料ＣのポリマーＢへの添加の異なる地点を示す幾つかの事例が図１に示されている。例えば、材料Ｃは、地点１３からホッパー１４へ、又は地点１９からスクリュー押出し機１８へ、固体或いは液体の形態で添加され得る。それに代えて、材料Ｃを地点２７で紡糸パック２８へ添加しても良い。
【００３３】
熱安定化材料と芯ポリマー材料との混合は、又、静的形式でも、動的形式でも完了できる。動的混合は、効率的にその成分を混合できるいかなる機械的手段によっても、例えばスクリュー押出し機１８によってもなし得る。例えば、相変化材料をホッパー１４又はスクリュー押出し機１８に添加する場合、動的混合は、その流れが押出し機１８内で加熱パイプ２２に向けて移動するに連れて起こる。ポリマーＢ及び材料ＣをポリマーＢの溶融温度まで加熱する際、２つの成分は、効率的に混合され得る。
【００３４】
動的混合に対して、静的混合は、いずれの機械的撹拌又は混合手段をも使用しない。むしろ、溶融状態又は液状態の少なくとも２つの異なる材料の通路を十分な回数交差させることにより、混合を行い、少なくとも１つの流れに各材料の所望の分散体を得る。２つ以上の混合されたポリマーを含む押し出し繊維を形成するのに使用される静的混合器は、米国特許第５，８５１，５６２号明細書に開示されていて、参照により、その全体が本明細書に一体化される。静的混合は、紡糸口金で鞘ポリマーと組み合わされる前に、紡糸口金パック２８内又は装置内の他のいかなる地点でも起こり得る。例えば、装置１０内で、熱安定化材料Ｃは、地点２１で添加でき、又加熱パイプ２２内を移動する間に、ポリマーＢと静的に混合できる。
【００３５】
選定された熱安定化材料及びそれに対応する混合の間の溶融温度に基づいて、熱安定化材料は、芯又は「島」と共にかなり変わる粘度を有する。例えば、ポリマー溶融温度において、芯又は「島」ポリマーは、非常に粘性で、溶融状態であり、他方、熱安定化材料は、粘性がより少なく、液状態であり得る。この熱安定化材料は、混合後、芯又は「島」ポリマー内に均一に分散されていても、いなくてもよい。分散レベルに関連なく、得られる繊維は、熱安定化材料の十分量が繊維内に封入されていれば、なお、効果的な熱貯蔵及び放出性を有する。
【００３６】
これらの溶融ポリマーは、それぞれ、加熱パイプ２０及び２２を介して、計量ポンプ２４及び２６に流れる。これらのポンプは、２つのポリマー流を、鞘−芯又は「海−島」繊維形態が形成できる適切な内部構成を有する紡糸口金パック２８に供給する。図１の装置において、紡糸口金パック２８は、それを通して押し出される鞘−芯繊維を成形する吐出口３２を有する紡糸口金３０を含む。鞘−芯繊維の配列が紡糸口金３０を出て、下方に引っ張られ、パイプ３８からの加圧空気又は蒸気により供給されるアスピレーター３６によって細長くされる。アスピレーターは、例えば、ガンタイプのものあるいはスロットタイプのもので繊維配列の全幅を横切って、つまりその繊維により形成されるウエブの幅に対応する方向に延在することができる。
【００３７】
アスピレーター３６は、ロール４４、４６及び５０により支持され、駆動されるウエブ形成ベルト４２上に細長化された繊維４０を配送する。吸引箱４８は、ファン（図示されず）に結合されて、スクリーンベルト４２から周囲空気を吸引して、繊維４０がスクリーン４２上に不織ウエブを形成するようにさせる。その後、形成した不織ウエブは、さらに加工されて、組み込まれて本発明の繊維の熱特性を付与された、所望の布、衣料又は他の繊維製品を形成することができる。
【００３８】
図２は、図１の装置により製造され得る本発明の典型的な鞘−芯繊維１００の横断面図を示す。繊維１００は、繊維１の芯ポリマー１２０の全体を通して分散された相変化材料を含む。鞘１１０は、繊維１００の周囲部を取り囲み、これにより、液体相と固体相との熱サイクルの間に、繊維から相変化材料部分が脱離するのを阻止することができる。部分１３０は、芯ポリマー１２０及び鞘ポリマー１１０との間にあるような相変化材料の１つを表す。芯ポリマー１２０は、いくつかの相変化材料部分、例えば繊維１００の芯の内部にある部分１４０を取り囲みあるいはカプセル化して、これによりそれらの部分が繊維から脱離するのを防止する。
【００３９】
図３は、図１の装置によって製造可能でもある本発明の典型的な「海−島」繊維２００の横断面図を示す。この繊維２００の鞘又は「海」２１０は、「島」２２０、２３０、２４０及び２５０を取り囲む。４つの「島」が説明の目的のみで示されている。又本発明の「海−島」繊維は、繊維の特定の用途に基づいて、より多いか又はより少ない「島」を含むことができる。「島」２２０、２３０、２４０及び２５０は、「島」ポリマー２２２、２３２、２４２及び２５２をそれぞれ含む。熱安定化材料部分、例えば前記のとおりのものは、それそれの「島」内、又は「島」と「海」の間にも取り入れられる。繊維２００は、２つの異なったタイプの熱安定化材料を含む。「島」２２０及び２５０は、部分２６０で示されるように、同じ熱安定化材料を含む。又、「島」２３０及び２４０は、部分２７０で示されるように同じ熱安定化材料を含む。部分２７０内に取り込まれた熱安定化材料は、部分２６０内に取り囲まれた熱安定化材料とは異なる。
【００４０】
本発明の新規で強化された繊維及びその製造方法の好ましい実施形態を説明したが、他の修飾、変形及び変更は、本明細書において述べた教示の観点において当業者に示唆され得るものと考えられる。それ故、全ての変形、修飾及び変更が本件特許請求の範囲の請求項により定義される本件発明の範囲に入ると考えられるものと理解されるべきである。特定の用語が本明細書に用いられているが、その用語は、広い意味で又非制限的な意味においてのみ使用されており、制限することを目的とするために使用されていない。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、本発明の繊維を形成するのに利用される典型的なスパンボンドウエブ形成装置の概略側面図である。
【図２】
図２は、本発明の鞘−芯繊維の断面図を含む、透視図である。
【図３】
図３は、本発明の海−島繊維の断面図を含む、透視図である。
【図１】
2005515317.tif 000002
【図２】
2005515317.tif 000003
【図３】
2005515317.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】平成16年10月19日(2004.10.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】  強化された熱貯蔵性及び放出性を有する繊維であって、
その繊維の長さに延在し、又第１ポリマー及び熱安定化材料の混合物を含む少なくとも一つの内部組成物、及び
前記内部組成物を取り囲み、又前記繊維の外部を形成する、第２ポリマーを含む鞘、
を含む繊維。
【請求項２】  その第１及び第２ポリマーのそれぞれが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、エラストマーポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１に記載の繊維。
【請求項３】  その第１及び第２ポリマーのそれぞれが、ポリエチレンン、ポリプロピレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項２に記載の繊維。
【請求項４】  その熱安定化材料が、−５℃〜１２５℃の範囲内の温度で熱を貯蔵又は放出する、請求項１に記載の繊維。
【請求項５】  その熱安定化材料が、２２℃〜２８℃の範囲内の温度で熱を貯蔵又は放出する、請求項４に記載の繊維。
【請求項６】  その熱安定化材料が、Ｃ10〜Ｃ44パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール及びそれらの混合物からなる群から選択される相変化材料である、請求項４に記載の繊維。
【請求項７】  その熱安定化材料が、可塑性結晶性材料である、請求項４に記載の繊維。
【請求項８】  その少なくとも１つの内部組成物が、２つ以上の異なる熱安定化材料を含む、請求項４に記載の繊維。
【請求項９】  少なくとも１つの内部組成物内の熱安定化材料の質量組成が、５０％以下である、請求項１に記載の繊維。
【請求項１０】  その繊維内の熱安定化材料の質量組成が、２５％以下である、請求項１に記載の繊維。
【請求項１１】  その熱安定化材料部分が、その第１ポリマー内に内包されている、請求項１に記載の繊維。
【請求項１２】  その少なくとも１つの内部組成物が、その繊維内の芯を画定する単一の内部組成物である、請求項１に記載の繊維。
【請求項１３】  その繊維が、互いに分離されて、その鞘により取り囲まれている複数の内部組成物を含む、請求項１に記載の繊維。
【請求項１４】  その繊維が、連続繊維及びステープル繊維の内の１つである、請求項１に記載の繊維。
【請求項１５】  その繊維の内部に位置し、その繊維の長さに延在する芯であって、芯ポリマー及び熱安定化材料を含む芯、及び
その繊維の外部を形成し、又その芯を取り囲むポリマー鞘、
を含む鞘−芯繊維。
【請求項１６】  その芯及び鞘ポリマーのそれぞれが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、エラストマーポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１５に記載の繊維。
【請求項１７】  その芯及び鞘ポリマーのそれぞれが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項１６に記載の繊維。
【請求項１８】  その熱安定化材料が、Ｃ10〜Ｃ44パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール及びそれらの混合物からなる群から選択される相変化材料である、請求項１５に記載の繊維。
【請求項１９】  その熱安定化材料が、可塑性結晶性材料である、請求項１５に記載の繊維。
【請求項２０】  その芯が、その芯ポリマー及び少なくとも２つの異なる熱安定化材料の混合物を含む、請求項１５に記載の繊維。
【請求項２１】  その繊維の内部に位置し、その繊維の長さに延在する複数の島であって、その島のそれぞれが、互いに離れており、島ポリマー及び熱安定化材料の混合物を含む、複数の島、及び
その繊維の外部を形成し、又その島のそれぞれを取り囲んでいるポリマー鞘、
を含む、海−島繊維。
【請求項２２】  その島ポリマー及びその鞘ポリマーのそれぞれが、ポリオレフィン、ポリアミド、ポリエステル、エラストマーポリマー、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２３】  その島ポリマー及び鞘ポリマーのそれぞれが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリオレフィンである、請求項２２に記載の繊維。
【請求項２４】  その熱安定化材料が、Ｃ10〜Ｃ44パラフィン系炭化水素、ポリエチレンオキシド、ポリエチレングリコール及びそれらの混合物からなる群から選択される相変化材料である、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２５】  その熱安定化材料が、可塑性結晶性材料である、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２６】  少なくとも１つの島が、島ポリマーと少なくとも２つの異なる熱安定化材料の混合物を含む、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２７】  少なくとも１つの島の熱安定化材料が、少なくとも１つの他の島の熱安定化材料と異なる、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２８】  少なくとも２つの島が、異なる島ポリマーを含む、請求項２１に記載の繊維。
【請求項２９】  熱安定化材料含有繊維の製造方法であって、
混合物を形成するように熱安定化材料を第１ポリマーと混合する工程、
この混合物を、繊維押出し装置の紡糸口金パック中の第２ポリマーと、その第２ポリマーが前記混合物を取り囲むように組み合わせる工程、及び
前記混合物と前記第２ポリマーを、第２ポリマーで形成された外部と、第２ポリマーにより取り囲まれた前記混合物を含む内部とを有する繊維を形成するように、前記紡糸口金パックの紡糸口金から押出す工程、
を含む方法。
【請求項３０】  その混合工程の前に、熱安定化材料を第１ポリマーに添加し、ここで熱安定化材料及び第１ポリマーのそれぞれが、液体又は固体の形態である工程を更に含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】  その混合工程が、
熱安定化材料の第１液体流を提供する工程、
第１ポリマーの第２液体流を提供する工程、及び
その熱安定化材料とその第１ポリマーの所期の混合物を得るように、その第１液体流とその第２液体流を、その液体流の少なくとも１つにおいて、所定回数交差させる工程、
を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】  各混合物が熱安定化材料及び第１ポリマーを含む、複数の分離された混合物を形成する工程、
その第２ポリマーがその複数の分離された混合物を取り囲むように、その複数の分離された混合物を、第２ポリマーと紡糸口金パック内で組み合わせる工程、及び
その第２ポリマーで形成された外部と、その第２ポリマーで取り囲まれた前記複数の分離された混合物を含む内部とを有する繊維を形成するように、その複数の分離された混合物とその第２ポリマーを前記紡糸口金から押出す工程、
を更に含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】  少なくとも１つの分離された混合物が、少なくとも１つの他の分離された混合物から異なる安定化材料を含む、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】  その押し出し工程が、溶融紡糸工程及び溶液紡糸工程のいずれかにおいて実施される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３５】  その押し出し工程の間に形成された繊維を細長化する工程を更に含む、請求項２８に記載の方法。
【請求項３６】  その細長化工程に続いて、その繊維をボビン上に巻き取る工程、及び不織布ウエブを形成するようにその繊維を他の繊維と組み合わせる工程のいずれかの工程を更に含む、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】  一緒にブレンドされた複数の繊維を含む布であって、ここで、少なくとも１つの繊維が、
熱貯蔵性及び放出性を示し、又、
熱安定化材料及び第１ポリマーの混合物であって、その繊維の長さに延在する混合物、及び、
前記繊維の外部を形成し、前記混合物を取り囲むポリマーの鞘、
を含む、布。
【請求項３８】  その混合物が、少なくとも２つの異なる熱安定化材料を含む、請求項３７に記載の布。
【請求項３９】  その布が、熱貯蔵性及び放出性を示す複数の繊維を含み、又その複数の繊維の少なくとも１つの繊維が、前記複数の繊維の少なくとも１つの他の繊維とは異なる熱安定化材料を含む、請求項３７に記載の布。
【請求項４０】  その少なくとも１つの繊維が、そのポリマーの鞘によって取り囲まれている複数の分離された混合物を含む、請求項３７に記載の布。
【請求項４１】  少なくとも１つの分離された混合物が、少なくとも１つの他の分離された混合物とは異なる熱安定化材料を含む、請求項４０に記載の布。
【請求項４２】  その複数の繊維が、織布工程及び不織布工程のいずれかにより一緒にブレンドされる、請求項３７に記載の布。
【請求項４３】  その複数の繊維が、スパンボンド工程により一緒に混合される、請求項３７に記載の布。
【国際調査報告】
2005515317.tif 000005