(57)【要約】本発明は、可逆熱特性が高められた多成分繊維、及び該繊維の製造方法に関する。多成分繊維は、複数の伸長構成部分から形成された繊維体を含み、該伸長構成部分のうちの1つ以上が、該伸長構成部分内に分散された温度調整材料を含む。温度調整材料は相変化材料を含む。多成分繊維は、溶融紡糸法又は溶液紡糸法を介して製造されてよく、また、熱調整特性が望まれる種々の製品に使用するか、又は組み入れることができる。例えば、多成分繊維は、生地、衣料、履物、医療品、容器及びパッケージ、建造物、電気器具及びその他の製品に使用することができる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
可逆熱特性が高められた多成分繊維であって：
複数の伸長構成部分から形成された繊維体を含み、該伸長構成部分のうちの1つ以上が、該伸長構成部分内に分散された温度調整材料を含む
ことを特徴とする、可逆熱特性が高められた多成分繊維。
【請求項２】
該温度調整材料が相変化材料を含む、請求項１に記載の多成分繊維。
【請求項３】
該相変化材料が、炭化水素、水和塩、ワックス、油、水、脂肪酸、脂肪酸エステル、二塩基酸、二塩基酸エステル、1-ハロゲン化物、第一級アルコール、芳香族化合物、クラスレート化合物、半クラスレート化合物、気体クラスレート化合物、無水ステアリン酸、エチレンカーボネート、多価アルコール、ポリマー、金属及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項２に記載の多成分繊維。
【請求項４】
該温度調整材料がさらに、該相変化材料を含有する複数のマイクロカプセルを含む、請求項２に記載の多成分繊維。
【請求項５】
該温度調整材料がさらに、相変化材料が含浸されたシリカ粒子、ゼオライト粒子、炭素粒子又は吸収性材料を含む、請求項２に記載の多成分繊維。
【請求項６】
該伸長構成部分が、アイランド・イン・シー形態、パイ扇形切片形態、コア-シース形態、サイド・バイ・サイド形態、又はストライプ形態を成して配列されている、請求項１に記載の多成分繊維。
【請求項７】
該繊維体の横断面形状が、円形、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、台形又は三角形である、請求項１に記載の多成分繊維。
【請求項８】
該繊維体が0.1〜1000デニールである、請求項１に記載の多成分繊維。
【請求項９】
さらに、該伸長構成部分のうちの1つ以上の内部に分散された添加剤を含み、該添加剤が、水、界面活性剤、分散剤、消泡剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、UV安定剤、マイクロ波吸収添加剤、強化繊維、導電性繊維、導電性粒子、滑剤、加工助剤、難燃剤、粘着防止添加剤、防曇添加剤、静電防止添加剤、抗菌剤、架橋剤、分解制限剤、着色剤、顔料、染料、蛍光白色化剤、蛍光増白剤、充填剤、カップリング剤、強化剤、結晶化剤、成核剤、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項１に記載の多成分繊維。
【請求項１０】
可逆熱特性が高められた多成分繊維であって：
第1ポリマー材料と、該第1ポリマー材料の内部に分散された温度調整材料とを含む第1伸長構成部分と；
該第1伸長構成部分と接合された、第2ポリマー材料を含む第2伸長構成部分と
を含むことを特徴とする、可逆熱特性が高められた多成分繊維。
【請求項１１】
該温度調整材料が相変化材料を含む、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項１２】
該相変化材料が、炭化水素又は複数の炭化水素の混合物である、請求項１１に記載の多成分繊維。
【請求項１３】
該温度調整材料がさらに、該相変化材料を含有する複数のマイクロカプセルを含む、請求項１１に記載の多成分繊維。
【請求項１４】
該第1ポリマー材料が、該第1ポリマー材料の内部での該マイクロカプセルの分散を容易にするために、該マイクロカプセルに対する親和性を有している、請求項１３に記載の多成分繊維。
【請求項１５】
該温度調整材料が第1温度調整材料であり、そして該第2伸長構成部分がさらに、該第2ポリマー材料の内部に分散された第2温度調整材料を含む、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項１６】
該第1温度調整材料と該第2温度調整材料とが異なるものである、請求項１５に記載の多成分繊維。
【請求項１７】
該第1ポリマー材料と該第2ポリマー材料とが独立して、ポリアミド、ポリアミン、ポリイミド、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリジエン、ポリエポキシド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフルオロカーボン、ホルムアルデヒドポリマー、天然ポリマー、ポリオレフィン、ポリフェニレン、ケイ素含有ポリマー、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアセタール、ポリアリーレート、コポリマー、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項１８】
該第1ポリマー材料が、5重量%〜90重量%の酢酸ビニルを有するポリエチレン-コ-酢酸ビニルを含む、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項１９】
該第1伸長構成部分が、該第2伸長構成部分によって取り囲まれている、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項２０】
該第1伸長構成部分が、該第2伸長構成部分の内部に配置されており、該第2伸長構成部分によって完全に取り囲まれている、請求項１９に記載の多成分繊維。
【請求項２１】
該第1伸長構成部分が、該多成分繊維の総重量の10〜90%を構成している、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項２２】
該多成分繊維が0.1〜1000デニールである、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項２３】
さらに、該第1ポリマー材料及び該第2ポリマー材料のうちの少なくとも一方の内部に分散された添加剤を含み、該添加剤が、水、界面活性剤、分散剤、消泡剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、UV安定剤、マイクロ波吸収添加剤、強化繊維、導電性繊維、導電性粒子、滑剤、加工助剤、難燃剤、粘着防止添加剤、防曇添加剤、静電防止添加剤、抗菌剤、架橋剤、分解制限剤、着色剤、顔料、染料、蛍光白色化剤、蛍光増白剤、充填剤、カップリング剤、強化剤、結晶化剤、成核剤、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項１０に記載の多成分繊維。
【請求項２４】
可逆熱特性が高められた多成分繊維であって：
温度調整材料を含むコア構成部分と；
該コア構成部分を取り囲むシース構成部分と
を含むことを特徴とする、可逆熱特性が高められた多成分繊維。
【請求項２５】
該温度調整材料が相変化材料を含む、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項２６】
該相変化材料が、炭化水素、水和塩、ワックス、油、水、脂肪酸、脂肪酸エステル、二塩基酸、二塩基酸エステル、1-ハロゲン化物、第一級アルコール、芳香族化合物、クラスレート化合物、半クラスレート化合物、気体クラスレート化合物、無水ステアリン酸、エチレンカーボネート、多価アルコール、ポリマー、金属及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項２５に記載の多成分繊維。
【請求項２７】
該相変化材料がポリマー相変化材料である、請求項２５に記載の多成分繊維。
【請求項２８】
該コア構成部分が第1ポリマー材料を含み、該第1ポリマー材料の内部に該温度調整材料が分散されており、そして該シース構成部分が第2ポリマー材料を含む、請求項２５に記載の多成分繊維。
【請求項２９】
該温度調整材料がさらに、該相変化材料を含有する封じ込め構造を含み、そして該封じ込め構造が、マイクロカプセル、シリカ粒子、ゼオライト粒子、炭素粒子又は吸収材料を含む、請求項２８に記載の多成分繊維。
【請求項３０】
該第1ポリマー材料が該相変化材料に対して部分的な親和性を有しており、そして該第2ポリマー材料が、該コア構成部分の内部に該相変化材料を閉じ込め、該多成分繊維に所期の物理特性を提供する、請求項２８に記載の多成分繊維。
【請求項３１】
該温度調整材料が第1温度調整材料であり、そして該シース構成部分がさらに、該第2ポリマー材料の内部に分散された第2温度調整材料を含む、請求項２８に記載の多成分繊維。
【請求項３２】
該第1温度調整材料と該第2温度調整材料とが異なるものである、請求項３１に記載の多成分繊維。
【請求項３３】
該第1ポリマー材料と該第2ポリマー材料とが独立して、ポリアミド、ポリアミン、ポリイミド、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリジエン、ポリエポキシド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリフルオロカーボン、ホルムアルデヒドポリマー、天然ポリマー、ポリオレフィン、ポリフェニレン、ケイ素含有ポリマー、ポリウレタン、ポリビニル、ポリアセタール、ポリアリーレート、コポリマー、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項２８に記載の多成分繊維。
【請求項３４】
該コア構成部分が、該シース構成部分の内部に配置されており、該シース構成部分によって完全に取り囲まれている、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項３５】
該コア構成部分が該シース構成部分の内部に同心的に配置されている、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項３６】
該コア構成部分が該シース構成部分の内部に偏心的に配置されている、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項３７】
該コア構成部分の横断面形状が、円形、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、台形、三角形又は楔形である、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項３８】
該多成分繊維が0.1〜1000デニールである、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項３９】
さらに、該コア構成部分及び該シース構成部分のうちの少なくとも一方の内部に分散された添加剤を含み、該添加剤が、水、界面活性剤、分散剤、消泡剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、UV安定剤、マイクロ波吸収添加剤、強化繊維、導電性繊維、導電性粒子、滑剤、加工助剤、難燃剤、粘着防止添加剤、防曇添加剤、静電防止添加剤、抗菌剤、架橋剤、分解制限剤、着色剤、顔料、染料、蛍光白色化剤、蛍光増白剤、充填剤、カップリング剤、強化剤、結晶化剤、成核剤、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項２４に記載の多成分繊維。
【請求項４０】
可逆熱特性が高められた繊維であって：
実質的に該繊維の長さを通って延在して、そして第1ポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含む1つ以上の内側構成部分と；
該内側構成部分を取り囲んで該繊維の外側を形成する、第2ポリマー材料を含む外側構成部分と
を含むことを特徴とする、可逆熱特性が高められた繊維。
【請求項４１】
該第1ポリマー材料と該第2ポリマー材料とが独立して、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、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４２】
該第1ポリマー材料と第2ポリマー材料とが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらの混合物から成る群から独立して選択されたポリオレフィンである、請求項４１に記載の繊維。
【請求項４３】
該温度調整材料が、-5℃〜125℃の範囲の温度で熱を吸収又は放出する、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４４】
該温度調整材料が、22℃〜28℃の範囲の温度で熱を吸収又は放出する、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４５】
該温度調整材料が、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、及びこれらの混合物から成る群から選択された相変化材料である、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４６】
該温度調整材料が固相/固相変化材料である、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４７】
該内側構成部分が2種以上の異なる温度調整材料を含む、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４８】
該内側構成部分が50重量%以下の該温度調整材料を含む、請求項４０に記載の繊維。
【請求項４９】
該内側構成部分が25重量%以下の該温度調整材料を含む、請求項４０に記載の繊維。
【請求項５０】
該温度調整材料の部分が、該第1ポリマー材料によって閉じ込められている、請求項４０に記載の繊維。
【請求項５１】
該内側構成部分が、該繊維内部でコアを画定する単一の内側構成部分である、請求項４０に記載の繊維。
【請求項５２】
該繊維が、互いに分離されかつ該外側構成部分によって取り囲まれた複数の内側構成部分を含む、請求項４０に記載の繊維。
【請求項５３】
該繊維が連続的な繊維又はステープル・ファイバである、請求項４０に記載の繊維。
【請求項５４】
コア/シース繊維であって：
コア構成部分と、シース構成部分とを含み、
該コア構成部分が該繊維の内部に配置されていて、実質的に該繊維の長さを通って延在しており、該コア構成部分が、第1ポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含み；そして
該シース構成部分が該繊維の外側を形成し、該コア構成部分を取り囲んでおり、該シース構成部分が第2ポリマー材料を含む
ことを特徴とする、コア/シース繊維。
【請求項５５】
該第1ポリマー材料と該第2ポリマー材料とが独立して、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、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項５４に記載のコア/シース繊維。
【請求項５６】
該第1ポリマー材料と第2ポリマー材料とが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらの混合物から成る群から独立して選択されたポリオレフィンである、請求項５５に記載のコア/シース繊維。
【請求項５７】
該温度調整材料が、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、及びこれらの混合物から成る群から選択された相変化材料である、請求項５４に記載のコア/シース繊維。
【請求項５８】
該温度調整材料が固相/固相変化材料である、請求項５４に記載のコア/シース繊維。
【請求項５９】
該コア構成部分が、第1ポリマー材料と、2種以上の異なる温度調整材料とのブレンドを含む、請求項５４に記載のコア/シース繊維。
【請求項６０】
アイランド・イン・シー繊維であって：
複数のアイランド構成部分と、シー構成部分とを含み、
該複数のアイランド構成部分が該繊維の内部に配置されていて、実質的に該繊維の長さを通って延在しており、該アイランド構成部分のそれぞれが互いに分離されており、アイランドポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含み；そして
該シー構成部分が該繊維の外側を形成し、該アイランド構成部分のそれぞれを取り囲んでおり、該シー構成部分がシーポリマー材料を含む
ことを特徴とする、アイランド・イン・シー繊維。
【請求項６１】
該アイランドポリマー材料と該シーポリマー材料とが独立して、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、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項６０に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６２】
該アイランドポリマー材料と該シーポリマー材料とが、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びこれらの混合物から成る群から独立して選択されたポリオレフィンである、請求項６１に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６３】
該温度調整材料が、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、及びこれらの混合物から成る群から選択された相変化材料である、請求項６０に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６４】
該温度調整材料が固相/固相変化材料である、請求項６０に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６５】
1つ以上のアイランド構成部分が、該アイランドポリマー材料と、2種以上の異なる温度調整材料とのブレンドを含む、請求項６０に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６６】
2つ以上のアイランド構成部分が、異なる温度調整材料を含む、請求項６０に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６７】
2つ以上のアイランド構成部分が、異なるアイランドポリマー材料を含む、請求項６０に記載のアイランド・イン・シー繊維。
【請求項６８】
可逆熱特性が高められた繊維を製造して加工する方法であって：
温度調整材料と第1ポリマー材料とを混合することによりブレンドを形成し；
繊維押出し装置の紡糸パック内で該ブレンドと第2ポリマー材料とを組み合わせることにより、該第2ポリマー材料が該ブレンドを取り囲むようにし；そして
該ブレンドと該第2ポリマー材料とを該紡糸パックの紡糸口金から押出すことにより、該ブレンドから形成された内側構成部分を取り囲む、該第2ポリマー材料から形成された外側構成部分を有する繊維を形成する
ことを含むことを特徴とする、可逆熱特性が高められた繊維を製造して加工する方法。
【請求項６９】
さらに、該温度調整材料と該第1ポリマー材料との混合前に、該温度調整材料を該第1ポリマー材料に添加することを含み、該温度調整材料及び該第1ポリマー材料のそれぞれが、液体又は固体の形を成している、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
該温度調整材料と該第1ポリマー材料との混合が：
該温度調整材料から成る第1液体流を提供し；
該第1ポリマー材料から成る第2液体流を提供し；そして
該第1液体流と該第2液体流とを交差させることにより、該温度調整材料と該第1ポリマー材料とのブレンドを形成する
ことを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７１】
該ブレンドと該第2ポリマー材料との押出しが、溶融紡糸法又は溶液紡糸法で実施される、請求項６８に記載の方法。
【請求項７２】
さらに、該繊維を繊細化することを含む、請求項６８に記載の方法。
【請求項７３】
さらに、該繊維を繊細化するのに続いて、該繊維をボビン上に巻くか、又は、該繊維を他の繊維と組み合わせることにより、不織ウェブを形成することを含む、請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
可逆熱特性が高められた繊維を製造する方法であって：
それぞれが温度調整材料と第1ポリマー材料とを含む複数の別個のブレンドを形成し；
該複数の別個のブレンドを、繊維押出し装置の紡糸パック内で第2ポリマー材料と組み合わせることにより、該第2ポリマー材料が該複数の別個のブレンドを取り囲むようにし；そして
該複数の別個のブレンドと該第2ポリマー材料とを該紡糸パックの紡糸口金から押出すことにより、該複数の別個のブレンドから形成された複数の内側構成部分を取り囲む、該第2ポリマー材料から形成された外側構成部分を有する繊維を形成する
ことを含むことを特徴とする、可逆熱特性が高められた繊維を製造する方法。
【請求項７５】
該別個のブレンドのうちの2つ以上が、異なる温度調整材料を含む、請求項７４に記載の方法。
【請求項７６】
一緒にブレンドされた複数の繊維を含む布地であって、1つ以上の繊維が、高められた可逆熱特性を示し、そして：
第1ポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含む、実質的に該繊維の長さを通って延在している1つ以上の内側構成部分と；
該繊維の外側を形成して該内側構成部分を取り囲む、第2ポリマー材料を含む外側構成部分と
を含むことを特徴とする、一緒にブレンドされた複数の繊維を含む布地。
【請求項７７】
該内側構成部分が2種以上の温度調整材料を含む、請求項７６に記載の布地。
【請求項７８】
該布地が、高められた可逆熱特性を示す複数の繊維を含み、2つ以上の繊維が異なる温度調整材料を含む、請求項７６に記載の布地。
【請求項７９】
該繊維が、該外側構成部分によって取り囲まれた複数の内側構成部分を含む、請求項７６に記載の布地。
【請求項８０】
該内側構成部分のうちの2つ以上が、異なる温度調整材料を含む、請求項７９に記載の布地。
【請求項８１】
該複数の繊維が、製織法又は不織法によって一緒にブレンドされる、請求項７６に記載の布地。
【請求項８２】
該複数の繊維が、スパンボンド法によって一緒にブレンドされる、請求項７６に記載の布地。
【請求項８３】
一緒にブレンドされた複数の繊維を含む布地であって、1つ以上の繊維が、高められた可逆熱特性を示し、そして：
複数の伸長構成部分から形成された繊維体を含み、該伸長構成部分のうちの1つ以上が、該伸長構成部分内に分散された温度調整材料を含む
ことを特徴とする、一緒にブレンドされた複数の繊維を含む布地。
【請求項８４】
該温度調整材料が相変化材料を含む、請求項８３に記載の布地。
【請求項８５】
該相変化材料が、炭化水素、水和塩、ワックス、油、水、脂肪酸、脂肪酸エステル、二塩基酸、二塩基酸エステル、1-ハロゲン化物、第一級アルコール、芳香族化合物、クラスレート化合物、半クラスレート化合物、気体クラスレート化合物、無水ステアリン酸、エチレンカーボネート、多価アルコール、ポリマー、金属及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項８４に記載の布地。
【請求項８６】
該温度調整材料がさらに、該相変化材料を含有する複数のマイクロカプセルを含む、請求項８４に記載の布地。
【請求項８７】
該温度調整材料がさらに、相変化材料が含浸されたシリカ粒子、ゼオライト粒子、炭素粒子又は吸収材料を含む、請求項８４に記載の布地。
【請求項８８】
該伸長構成部分が、アイランド・イン・シー形態、パイ扇形切片形態、コア-シース形態、サイド・バイ・サイド形態、又はストライプ形態を成して配列されている、請求項８３に記載の布地。
【請求項８９】
該繊維体の横断面形状が、円形、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、台形又は三角形である、請求項８３に記載の布地。
【請求項９０】
該繊維体が0.1〜1000デニールである、請求項８３に記載の布地。
【請求項９１】
さらに、該伸長構成部分のうちの1つ以上の内部に分散された添加剤を含み、該添加剤が、水、界面活性剤、分散剤、消泡剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、UV安定剤、マイクロ波吸収添加剤、強化繊維、導電性繊維、導電性粒子、滑剤、加工助剤、難燃剤、粘着防止添加剤、防曇添加剤、静電防止添加剤、抗菌剤、架橋剤、分解制限剤、着色剤、顔料、染料、蛍光白色化剤、蛍光増白剤、充填剤、カップリング剤、強化剤、結晶化剤、成核剤、及びこれらの混合物から成る群から選択されている、請求項８３に記載の布地。
【請求項９２】
該複数の繊維が、製織法、不織法、又は編成法によって一緒にブレンドされている、請求項８３に記載の布地。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、2000年10月19日付けで出願されたHaggardの米国特許出願第09/691,164号(標題「Temperature Adaptable Textile Fibers and Method of Preparing Same」)、及び、2000年9月21日付け出願の米国特許仮出願第60/234,410号の優先権を主張する、2001年9月21日付けで出願されたMagill他の米国特許出願第09/960,591号(標題「Multi-component Fibers Having Enhanced Reversible Thermal Properties」)の特許出願の一部継続特許出願である。これらの明細書の開示内容全体を参考のため本明細書中に引用する。
【０００２】
本発明は、2001年9月21日付けで出願されたHartmannの米国特許出願第09/960,901号(標題「Stable Phase Change Materials For Use In Temperature Regulating Synthetic Fibers, Fabrics And Textile」)、及び、2001年2月6日付けで出願されたHartmann他の米国特許出願第09/777,512号(標題「Melt Spinnable Concentrate Pellets Having Enhanced Reversible Thermal Properties」)の同時係属特許出願に開示された発明に関する。
【０００３】
発明の分野
本発明は、可逆熱特性が高められた合成繊維に関する。より具体的には、本発明は、相変化材料を含む多成分繊維、及び、溶融紡糸法又は溶液紡糸法を介したこのような繊維の形成に関する。
【背景技術】
【０００４】
発明の背景
多くの布地が合成繊維から製造される。従来、合成繊維を製造するには、2つの方法、すなわち溶液紡糸法及び溶融紡糸法が用いられる。溶液紡糸法は一般に、アクリル繊維を形成するのに使用され、これに対して溶融紡糸法は一般に、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維、及びその他の同様のタイプの繊維を形成するのに用いられる。良く知られているように、ナイロン繊維は、アミド基-CONH-の存在によって特徴付けられる長鎖合成ポリアミド・ポリマーを含み、ポリエステル繊維は、置換型芳香族カルボン酸単位のエステルを85重量%以上有する長鎖合成ポリマーを含み、ポリプロピレン繊維は、オレフィン単位を85重量%以上有し、典型的には約40,000以上の数平均分子量を有する長鎖合成結晶性ポリマーを含む。
【０００５】
溶融紡糸法は特に重要である。それというのも、繊維産業において使用される合成繊維の大部分がこの技術によって製造されるからである。溶融紡糸法は一般には、溶融高分子材料が、紡糸口金として知られている装置を通過するようにし、これにより複数の個々の合成繊維を形成することを伴う。合成繊維が一旦形成されると、これらを集めてストランドにするか、又はこれらを切断してステープル・ファイバにすることができる。合成繊維を使用することにより、編成布地、織布、不織布を形成することができ、或いは、合成繊維を紡績により一本の糸にして、その後、製織法又は編成法において使用することにより、合成布地を形成することもできる。
【０００６】
相変化材料を一成分アクリル繊維中に組み入れることにより、繊維自体並びにこれらの繊維から形成された布地に、高められた可逆熱特性を提供している。このことは、アクリル繊維を形成する溶液紡糸法には高レベルの揮発性材料(例えば溶剤)が伴うのが典型的であることに部分的に起因して、容易に達成される。しかし、相変化材料を溶融紡糸合成繊維中に組み入れることは、より多くの問題をはらむ。それというのも、溶融紡糸法においては高レベルの揮発性材料は存在しないか、又は望ましくないのが典型的であるからである。溶融紡糸合成繊維中に相変化材料を組み入れる従来の試みは、相変化材料を含有するマイクロカプセルと、標準的な繊維等級の熱可塑性ポリマーとを混合することによりブレンドを形成し、続いて、このブレンドを溶融紡糸することにより、一成分合成繊維を形成することを伴うのが典型的であった。このような試みは一般に、使用するマイクロカプセルを低濃度にしない限りは、繊維内部のマイクロカプセルの分散を不適切なものにし、繊維特性及び加工性を不良にした。しかしマイクロカプセルを低濃度にすると、相変化材料の使用に通常ならば伴う、所期の高められた可逆熱特性を実現するのは困難である。
【０００７】
このような背景に対して、相変化材料を含む多成分繊維を開発する必要が生じた。
【発明の開示】
【０００８】
発明の概要
革新的な1観点において、本発明は、可逆熱特性が高められた多成分繊維に関する。1実施態様において、該多成分繊維は、複数の伸長構成部分から形成された繊維体を含んでよく、該伸長構成部分のうちの1つ以上は、該伸長構成部分内に分散された温度調整材料を含む。
【０００９】
別の実施態様において、該多成分繊維は、第1ポリマー材料と、該第1ポリマー材料の内部に分散された温度調整材料とを含む第1伸長構成部分を含んでよい。多成分繊維はまた、該第1伸長構成部分と接合された、第2ポリマー材料を含む第2伸長構成部分を含んでよい。
【００１０】
さらに別の実施態様において、多成分繊維は、温度調整材料を含むコア構成部分を含んでよい。多成分繊維はさらに、該コア構成部分を取り囲むシース構成部分を含んでよい。
【００１１】
第2の革新的な観点において、本発明は、可逆熱特性が高められた繊維に関する。1実施態様において、該繊維は、実質的に該繊維の長さを通って延在して、そして第1ポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含む1つ以上の内側構成部分を含んでよい。外側構成部分が該内側構成部分を取り囲み、該繊維の外側を形成してよく、該外側構成部分は第2ポリマー材料を含む。
【００１２】
第3の革新的な観点において、本発明は、コア/シース繊維に関する。1実施態様の場合、該コア/シース繊維は、該繊維の内部に配置されて実質的に該繊維の長さを通って延在しているコア構成部分を含んでよく、該コア構成部分は、第1ポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含む。該コア/シース繊維はさらに、該繊維の外側を形成して該コア構成部分を取り囲むシース構成部分を含んでよく、該シース構成部分は第2ポリマー材料を含む。
【００１３】
第4の革新的な観点において、本発明は、アイランド・イン・シー繊維に関する。1実施態様の場合、該アイランド・イン・シー繊維は、該繊維の内部に配置されて実質的に該繊維の長さを通って延在している複数のアイランド構成部分を含んでよく、該アイランド構成部分のそれぞれが互いに分離されており、アイランドポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含む。該アイランド・イン・シー繊維はさらに、該繊維の外側を形成して該アイランド構成部分のそれぞれを取り囲むシー構成部分を含んでよく、該シー構成部分がシーポリマー材料を含む。
【００１４】
第5の革新的な観点において、本発明は、可逆熱特性が高められた繊維を製造して加工する方法に関する。1実施態様の場合、該方法は、温度調整材料と第1ポリマー材料とを混合することによりブレンドを形成し、そして、繊維押出し装置の紡糸パック内で該ブレンドと第2ポリマー材料とを組み合わせることにより、該第2ポリマー材料が該ブレンドを取り囲むようにすることを含んでよい。該方法はさらに、該ブレンドと該第2ポリマー材料とを該紡糸パックの紡糸口金から押出すことにより、該ブレンドから形成された内側構成部分を取り囲む、該第2ポリマー材料から形成された外側構成部分を有する繊維を形成することを含む。
【００１５】
第6の革新的な観点において、本発明は、可逆熱特性が高められた繊維を製造する方法に関する。1実施態様の場合、該方法は、それぞれが温度調整材料と第1ポリマー材料とを含む複数の別個のブレンドを形成し、そして、該複数の別個のブレンドを、繊維押出し装置の紡糸パック内で第2ポリマー材料と組み合わせることにより、該第2ポリマー材料が該複数の別個のブレンドを取り囲むことを含んでよい。該方法はさらに、該複数の別個のブレンドと該第2ポリマー材料とを該紡糸パックの紡糸口金から押出すことにより、該複数の別個のブレンドから形成された複数の内側構成部分を取り囲む、該第2ポリマー材料から形成された外側構成部分を有する繊維を形成することを含んでよい。
【００１６】
第7の革新的な観点において、本発明は布地に関する。1実施態様の場合、該布地は、一緒にブレンドされた複数の繊維を含んでよく、1つ以上の繊維が、高められた可逆熱特性を示す。該繊維は、第1ポリマー材料と温度調整材料とのブレンドを含む1つ以上の内側構成部分を含んでよく、該内側構成部分は、実質的に該繊維の長さを通って延在している。該繊維はさらに、該繊維の外側を形成して該内側構成部分を取り囲む外側構成部分を含んでよく、該外側構成部分は、第2ポリマー材料を含む。
【００１７】
別の実施態様の場合、該布地は、一緒にブレンドされた複数の繊維を含んでよく、1つ以上の繊維が、高められた可逆熱特性を示してよい。該繊維は、複数の伸長構成部分から形成された繊維体を含んでよく、該伸長構成部分のうちの1つ以上が、該伸長構成部分内に分散された温度調整材料を含む。
【００１８】
本発明の性質及び対象をより良く理解するために、添付の図面との関連において、下記の詳細の説明を参照されたい。
【００１９】
詳細な説明
本発明は、1種以上の相変化材料を含む多成分繊維と、これらの多成分繊維の製造方法とに関する。本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維は、熱エネルギーを吸収又は放出して、これにより熱流を低減又は排除する能力を有する。加えて、このような多成分繊維は、(例えば繊維の製造中又はこれらの繊維から形成される製品の製造中の)加工性の改善、強度の改善、繊維内部における相変化材料の封じ込めの改善、又は相変化材料の装填レベルの上昇を示す。多成分繊維を種々の製品中に使用するか又は組み入れることにより、熱調整特性を提供すると共に、製品の強度を改善することができる。例えば、本発明の実施態様に基づく多成分繊維は、テキスタイル(例えば布地)、衣料(例えばアウトドア用衣類、ドライスーツ、及び防護服)、履物(例えば靴下、ブーツ及び靴中敷)、医療品(例えば防寒用毛布、治療用パッド、失禁パッド、及び温/冷パック)、容器及びパッケージ(例えば飲料用/食品用容器)、食品保温器、シート・クッション、及び積層回路基板)、建造物(例えば壁又は天井の断熱材、壁紙、カーテン・ライニング、パイプ被覆、カーペット及びタイル)、電気器具(家庭用電化製品における断熱材)、及びその他の製品(自動車用ライニング材、寝袋及び寝具)に使用することができる。
【００２０】
提供される熱調整特性と相俟って、本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維は、例えば衣料又は履物に組み入れられると、発汗に起因するような個体の皮膚の湿分を低減することができる。例えば、多成分繊維は、皮膚の温度又は相対湿度を低下させ、これにより、皮膚の湿度を低くし、快適性レベルを高めることができる。特定の材料及び特定の衣料又は履物のデザイン上の特徴を用いることにより、このような湿分低減の結果をさらに向上させることができる。
【００２１】
本発明のいくつかの実施態様に基づく多成分繊維は、複数の伸長構成部分を含むことができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、多成分繊維は、複数の伸長構成部分から形成された繊維体を含むことができる。繊維体は典型的には伸長され、その直径の数倍(例えば100倍以上)の長さを有することができる。繊維体は、規則的又は不規則的な種々の横断面形状、例えば円形、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、台形、三角形及び楔形などを有することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、伸長構成部分のうちの2つ以上(例えば2つの隣接する伸長構成部分)の接合、組み合わせ、合体、又は結合を行うことにより、1単位としての繊維体を形成することができる。
【００２２】
本発明の幾つかの実施態様によれば、伸長構成部分のうちの少なくとも1つは、温度調整材料を含むことになる。通常、温度調整材料は1種以上の相変化材料を含むことにより、可逆熱特性が高められた多成分繊維を提供することになる。本発明の幾つかの実施態様の場合、伸長構成部分は同じ又は異なるポリマー材料を含んでよく、伸長構成部分のうちの1つ以上は、その中に分散された温度調整材料を有していてよい。典型的には、温度調整材料は、伸長構成部分のうちの1つ以上の内部に均一に分散されることになる。しかし多成分繊維に対して所望される具体的な特性に応じて、温度調整材料の分散状態は、伸長構成部分のうちの1又は2つ以上の内部で変化してよい。本発明の幾つかの実施態様によれば、2つ以上の伸長構成部分が、同じ又は異なる温度調整材料を含んでよい。
【００２３】
多成分繊維の特定の用途に応じて、これらの伸長構成部分は、種々の形態のうちの1つを成して配列されてよい。例えば伸長構成部分は、アイランド・イン・シー(海の中の島)形態又はコア-シース形態を成して配列されてよい。伸長構成部分はその他の形態、例えば、マトリックス又は市松模様形態、パイ扇状切片形態、サイド・バイ・サイド形態、ストライプ形態などを成して配列されてもよい。本発明の幾つかの実施態様によれば、伸長構成部分は束状に配列されていてよく、この場合、伸長構成部分は互いに概ね平行に延びている。本発明の他の実施態様によれば、1つ以上の伸長構成部分が、繊維体の長さの少なくとも一部を通して延びていてよく、そして所望の場合には、これらの伸長構成部分は長手方向で同じ長さにわたって延びていてよい。例えば、本発明の幾つかの実施態様によれば、1つ以上の内側構成部分が、実質的に多成分繊維の長さを通って延び、温度調整材料を含んでよい。この内側構成部分が多成分繊維の長さを通って延びる範囲は、例えば、多成分繊維のための所期の熱調整特性に依存してよい。加えて、他のファクタ(例えば所期の機械特性又は多成分繊維形成法)がその範囲を決定する役割を果たし得る。従って1実施態様の場合、内側構成部分は、多成分繊維の長さの半分から最大の場合には全長を通って延びることにより、所期の熱調整特性を提供することができる。外側構成部分が内側構成部分を取り囲み、多成分繊維の外側の形成することができる。
【００２４】
本発明の幾つかの実施態様によれば、多成分繊維は約0.1〜約1000デニール又は約0.1〜約100デニールであってよい。典型的には、本発明の1実施態様に基づく多成分繊維は約0.5〜約10デニールであってよい。当業者には明らかなように、デニールとは典型的には、繊維の単位長さ当たりの重量の尺度(9000メートル当たりのグラム数)として理解される。
【００２５】
所望の場合には、本発明のいくつかの実施態様に基づく多成分繊維は、さらに加工することにより、より小さなデニールの1つ以上の繊維を形成することができる。例えば、多成分繊維を構成する伸長構成部分を分割することにより、2つ以上のより小さなデニールの繊維を形成することができる。この場合、それぞれのより小さなデニールの繊維は伸長構成部分のうちの1つ以上を含むことができる。この実施態様とは異なり、又はこの実施態様と併せて、多成分繊維を構成する1つ以上の伸長構成部分(又はこれらの一部又は複数部分)を溶解又は溶融して分離することにより、1以上のより小さなデニールの繊維を産出することができる。典型的には、その結果生じた1つ以上のより小さなデニールの繊維は、所期の熱調整特性を提供するための温度調整材料を含むことになる。
【００２６】
多成分繊維の製造方法、更なる加工の望ましさ、又は多成分繊維の特定の用途に応じて、多成分繊維はさらに1種以上の添加剤、限定するわけではないが、例としては、水、界面活性剤、分散剤、消泡剤(例えばシリコーン含有化合物及びフッ素含有化合物)、酸化防止剤(例えばヒンダードフェノール及び亜リン酸塩)、熱安定剤(例えば亜リン酸塩、有機リン化合物、有機カルボン酸の金属塩、及びフェノール化合物)、光安定剤又はUV安定剤(例えばヒドロキシ安息香酸塩、ヒンダードヒドロキシ安息香酸塩及びヒンダードアミン)、マイクロ波吸収添加剤(例えば、多官能価第1級アルコール、グリセリン及び炭素)、強化繊維(例えば炭素繊維、アラミド繊維及びガラス繊維)、導電性繊維又は粒子(グラファイト、又は活性化炭素繊維又は粒子)、滑剤、加工助剤(例えば脂肪酸の金属塩、脂肪酸エステル、脂肪酸エーテル、脂肪酸アミド、スルホンアミド、ポリシロキサン、有機リン化合物、ケイ素含有化合物、フッ素含有化合物及びフェノールポリエーテル)、難燃剤(例えばハロゲン化合物、リン化合物、有機リン酸塩、有機臭化物、アルミナ三水和物、メラミン誘導体、水酸化マグネシウム、アンチモン化合物、酸化アンチモン、及びホウ素化合物)、粘着防止添加剤(例えば、シリカ、タルク、ゼオライト、金属炭酸塩及び有機ポリマー)、防曇添加剤(例えば非イオン系界面活性剤、グリセロールエステル、ポリグリセロールエステル、ソルビタンエステル及びこれらのエトキシル化物、ノニルフェニルエトキシル化物、及びアルコールエトキシル化物)、静電防止添加剤｛例えば非イオン系添加剤（例、脂肪酸エステル、エトキシル化アルキルアミン、ジエタノールアミド及びエトキシル化アルコール；アニオン系添加剤(例えばアルキル硫酸塩及びアルキルリン酸塩);カチオン系添加剤(塩化物の金属塩、メト硫酸塩又は硝酸塩、及び第4級アンモニウム化合物)；及び両性イオン系、(例えばアルキルベタイン)｝、抗菌剤(例えばヒ素化合物、硫黄、銅化合物、イソチアゾリン、フタルアミド、カルバミン酸塩、銀系無機剤、銀亜鉛ゼオライト、銀銅ゼオライト、銀ゼオライト、金属酸化物、及びケイ酸塩)、架橋剤又は分解制限剤(例えば過酸化物、アゾ化合物及びシラン)、着色剤、顔料、染料、蛍光白色化剤又は蛍光増白剤(例えばビス-ベンゾキサゾール、フェニルクマリン、及びビス-(スチリル)ビフェニル)、充填剤｛例えば天然鉱物及び金属(例、酸化物、水酸化物、炭酸塩、硫酸塩及びケイ酸塩)；タルク；クレイ；ウォラストナイト；グラファイト；カーボンブラック；炭素繊維；ガラス繊維及びビーズ；セラミック繊維及びビーズ；金属繊維及びビーズ；フラワー；及び天然又は合成起源の繊維、例えば木材、澱粉、又はセルロース粉末から成る繊維｝、カップリング剤(例えばシラン、チタン酸塩、ジルコン酸塩、脂肪酸塩、無水物、エポキシ及び不飽和型ポリマー酸)、強化剤、及び結晶化剤又は成核剤(例えばポリマー中の結晶化度を増大又は改善して、結晶成長の速度/動力学特性、成長結晶数、又は成長結晶タイプを改善するあらゆる材料)などを含むことができる。このような1種以上の添加剤は、多成分繊維を構成する伸長構成部分のうちの1つ以上の中に分散することができる。
【００２７】
本発明の幾つかの実施態様に従って、多成分繊維に或る特定の処理又はコーティングを施し、これにより、付加的な特性、限定することなく例として、染み抵抗性、撥水性、よりソフトな感触及び湿分管理特性を付与することができる。処理剤及びコーティング剤の一例としては、Nextec Applications Inc.製のEpic、Intera Technologies, Inc.製のIntera, Dupont Inc.製のZonyl Fabric Protectors、3M Co.製のScotchgardなどが挙げられる。
【００２８】
図1を参照すると、本発明の幾つかの実施態様に基づく種々の多成分繊維の例12,13,14,21,22,23,24,26,27,28,29及び34の拡大横断面図が示されている。より具体的には、図1は、本発明の幾つかの実施態様に基づく、多成分繊維を構成する伸長構成部分の種々の配列形態を示している。
【００２９】
図1に示すように、各多成分繊維(例えば21)は、多成分繊維を形成する複数の伸長構成部分(例えば39及び40)に相当する複数の明確な横断面領域を含む。この図示の実施態様によれば、伸長構成部分は第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)(図1において陰影によって示す)及び第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)(図1において陰影なしの部分によって示す)を含んでいる。この場合、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)は好ましくは、ポリマー材料から形成することができる。このポリマー材料中には、温度調整材料が分散されている。第2の伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)は、同じポリマー材料又は特性が多少異なる別のポリマー材料から形成することができる。云うまでもなく、図1に示した伸長構成部分の数、形状及びサイズは、例示のためのものであって、本発明を限定するものではない。種々の他の実施態様が本発明の範囲内に含まれる。
【００３０】
図1は、円形又は三つ葉状の横断面形状を備えた多成分繊維を示しているが、その他の種々の規則的又は不規則的な横断面形状、限定することなく例として、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、台形、三角形及び楔形などを有する多成分繊維が本発明によって包含される。云うまでもなく、複数の第1伸長構成部分は同じ又は異なるポリマー材料から形成されてよく、複数の第2伸長構成部分は同じ又は異なるポリマー材料から形成されてよい。さらに、本発明の幾つかの実施態様によれば、温度調整材料が第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)内に分散されてよい。さらに、2種以上の異なる温度調整材料が同じ又は異なる伸長構成部分内に分散されてよい。例えば第1温度調整材料が第1伸長構成部分内に分散されてよく、そして多少異なる特性を有する第2温度調整材料が、第2伸長構成部分内に分散されてよい(例えば2種の異なる相変化材料)。
【００３１】
本発明の幾つかの実施態様によれば、1つ以上の伸長構成部分を、ポリマー材料中に分散させる必要のない温度調整材料から形成することができる。例えば、この温度調整材料は、高められた可逆熱特性を提供するポリマー(又は複数のポリマーの混合物)であって、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を形成するのに使用することができるポリマーを含むことができる。本発明のこのような実施態様の場合、第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)が第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を適切に取り囲むことにより、温度調整材料の損失又は漏れを低減又は防止するのが望ましいが、しかしこのことが必ず求められるわけではない。加えて、云うまでもなく、一般には2つ以上の伸長構成部分を同じ又は異なる温度調整材料から形成することができる。
【００３２】
図1を参照すると、左手の第10欄は多成分繊維の3つの例12,13,14を示している。多成分繊維12はパイ扇形切片の形態を成して配列された複数の伸長構成部分を含む。この実施態様の場合、複数の第1伸長構成部分15,15',15'',15'''及び15''''と、複数の第2伸長構成部分16,16',16'',16'''及び16''''とが、交互に配列され、楔形の横断面領域を有している。一般に、伸長構成部分は同じ又は異なる横断面形状又はサイズを有することができる。さらに、多成分繊維12は10個の伸長構成部分を含んだ状態で示されているが、云うまでもなく、一般に、2つ以上の伸長構成部分がパイ扇形切片形態を成して配列されてよく、伸長構成部分のうちの1つ以上が温度調整材料を含むことになる。
【００３３】
多成分繊維13はアイランド・イン・シー形態を成して配列された複数の伸長構成部分を含む。この実施態様の場合、複数の第1伸長構成部分35,35',35'',35'''などが実質的に多成分繊維13の長さを通って延び、互いに分離されている。図示の複数の第1伸長構成部分35,35',35'',35'''などは、第2の伸長構成部分36の内部に配置され、この第2の伸長構成部分36によって完全に取り囲まれており、これにより第2の伸長構成部分36の「海(シー)」内部に「島(アイランド)」を形成している。「シー」内部におけるこれらの「アイランド」の配列は、多成分繊維13内部に温度調整材料をより均一に分配するのに役立つことができる。この実施態様の場合、複数の第1伸長構成部分35,35',35'',35'''などのそれぞれの横断面形状は台形である。しかし云うまでもなく、種々の規則的又は不規則的な横断面形状、限定することなく、例として、円形、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、三角形及び楔形などが本発明によって包含される。一般に、複数の第1伸長構成部分35,35',35'',35'''などは同じ又は異なる横断面形状又はサイズを有していてよい。さらに、多成分繊維13は17個の伸長構成部分35,35',35'',35'''などを備え、第2伸長構成部分36によって取り囲まれている状態で図示されているが、云うまでもなく、一般に、1又は2つ以上の伸長構成部分が第2伸長構成部分36の内部に配置されて、しかも第2伸長構成部分36によって取り囲まれていてよい。
【００３４】
多成分繊維14は、ストライプ形状を成して配列された複数の伸長構成部分を含む。この実施態様の場合、複数の第1伸長構成部分37,37',37'',37'''及び37''''と複数の第2伸長構成部分38,38',38''及び38'''とが交互に配列されており、多成分繊維14の長手方向のスライスとして成形されている。一般に、これらの伸長構成部分は、同じ又は異なる横断面形状又はサイズ(長手方向スライスと関連した幅)を有していてよい。所望の場合には、多成分繊維14は自己けん縮性又は自己嵩高化繊維であってよく、この場合繊維のけん縮又は嵩高化は、厚み特性、嵩特性、断熱特性、延伸特性、又はその他の同様の特性を繊維に付与する。多成分繊維14は9つの伸長構成部分を含んだ状態で示されているが、云うまでもなく、一般に、2つ以上の伸長構成部分がストライプ形態を成して配列されてよく、伸長構成部分のうちの1つ以上が典型的には温度調整材料を含むことになる。
【００３５】
多成分繊維12及び14の場合、第1伸長構成部分(例えば15)は、隣接する第2伸長構成部分(例えば16及び16'''')によって部分的に取り囲まれた状態で図示されている。これに対して多成分繊維13の場合、第1伸長構成部分(例えば35)は、一体的な第2伸長構成部分36によって完全に取り囲まれた状態で図示されている。第1伸長構成部分(例えば15)が完全に取り囲まれていない場合には、第1伸長構成部分内に分散された相変化材料を含有するのに封じ込め構造(例えばマイクロカプセル)が使用されることが望ましいが、しかしこれが必ず求められるわけではない。所望の場合には、多成分繊維12,13及び14をさらに加工して、より小さなデニールの1つ以上の繊維を形成することができる。このようにして、例えば、伸長構成部分を含む多成分繊維12を分割することができ、或いは、伸長構成部分のうちの1つ以上(これらの一部又は複数部分)を溶解又は溶融して分離することができる。その結果生じたより小さなデニールの繊維は、互いに接合することができる伸長構成部分15及び16を含んでよい。
【００３６】
図1の中央欄20は、コア/シース繊維の4つの例21,22,23及び24を示している。具体的には、コア/シース繊維21,22,23及び24はそれぞれ、コア・シース形態を成して配置された複数の伸長構成部分を含む。
【００３７】
コア/シース繊維21は、第2伸長構成部分40の内部に配置されて第2伸長構成部分40によって取り囲まれた第1伸長構成部分39を含む。より具体的には、第1伸長構成部分39は、温度調整材料を含むコア構成部分として形成されている。このコア構成部分は、第2伸長構成部分40内に同心的に配置されて第2伸長構成部分40によって完全に取り囲まれた状態で図示されており、この第2伸長構成部分40はシース構成部分として形成されている。この実施態様の場合、コア/シース繊維21は25重量%のコア構成部分と、75重量%のシース構成部分とを含む。
【００３８】
コア/シース繊維22は、第2伸長構成部分42の内部に配置されて第2伸長構成部分42によって取り囲まれた第1伸長構成部分41を含む。前述の実施例と同様に、第1伸長構成部分41は、温度調整材料を含むコア構成部分として形成されており、このコア構成部分は、第2伸長構成部分42内に同心的に配置されて、第2伸長構成部分42によって完全に取り囲まれており、この第2伸長構成部分42はシース構成部分として形成されている。この実施態様の場合、コア/シース繊維22は50重量%のコア構成部分と、50重量%のシース構成部分とを含む。
【００３９】
コア/シース繊維23は、第2伸長構成部分44の内部に配置されて第2伸長構成部分44によって取り囲まれた第1伸長構成部分43を含む。しかしこの実施態様の場合、第1伸長構成部分43は、シース構成部分として形成された第2伸長構成部分44内に偏心的に配置されたコア構成部分として形成されている。コア/シース繊維23は事実上任意の重量%のコア構成部分とシース構成部分とを含むことにより、所期の熱調整特性及び機械特性を提供することができる。
【００４０】
三つ葉形のコア/シース繊維24は、第2伸長構成部分46内部に配置されて第2伸長構成部分46によって取り囲まれた第1伸長構成部分45を含む。この実施態様の場合、第1伸長構成部分45は、三つ葉状横断面形状を有するコア構成部分として形成されている。このコア構成部分は、第2伸長構成部分46内部に同心的に配置されており、この第2伸長構成部分46はシース構成部分として形成されている。コア/シース繊維24は事実上任意の重量百分率のコア構成部分とシース構成部分とを含むことにより、所望の熱調整特性及び機械特性を提供することができる。
【００４１】
云うまでもなく、コア構成部分は一般に種々の規則的又は不規則的な横断面形状、限定することなく、例として、円形、多葉形、八角形、楕円形、五角形、長方形、正方形、台形、三角形及び楔形などを有することができる。コア/シース繊維21,22,23及び24は、1つのコア構成部分がシース構成部分の内部に配置されてシース構成部分によって取り囲まれた状態で示されているが、云うまでもなく、(例えば多成分繊維13に関して図示されたものと同様に)2つ以上のコア構成部分が、シース構成部分内に配置され、シース構成部分によって取り囲まれていてもよい。これら2つ以上のコア構成部分は、同じ又は異なる横断面形状又はサイズを有していてよい。本発明の幾つかの実施態様によれば、コア/シース繊維が、コア・シース形態を成して配列された3つ以上の伸長構成部分を含み、これらの伸長構成部分はコア/シース繊維の同心的又は偏心的な長手方向スライスとして成形されている。
【００４２】
図1の右手欄30は、本発明の幾つかの実施態様に基づくサイド・バイ・サイド繊維の多数の例を示している。具体的にはサイド・バイ・サイド繊維26,27,28,29及び34はそれぞれ、サイド・バイ・サイド形態で配列された複数の伸長構成部分を含む。
【００４３】
サイド・バイ・サイド繊維26は、第2伸長構成部分48に隣接して配置されて第2伸長構成部分48によって部分的に取り囲まれた第1伸長構成部分47を含む。この実施態様の場合、伸長構成部分47及び48の横断面形状は半円形である。この実施態様において、サイド・バイ・サイド繊維26は50重量%の第1伸長構成部分47と、50重量%の第2伸長構成部分48とを含む。云うまでもなく伸長構成部分47及び48は、この実施態様の代わりに又はこの実施態様と併せて、パイ扇形切片形態又はストライプ形態を成して配列されているものとして特徴付けされてよい。
【００４４】
サイド・バイ・サイド繊維27は、第2伸長構成部分50に隣接して配置されて第2伸長構成部分50によって部分的に取り囲まれた第1伸長構成部分49を含む。この実施態様の場合、サイド・バイ・サイド27は20重量%の第1伸長構成部分49と、80重量%の第2伸長構成部分50とを含む。云うまでもなく、伸長構成部分49及び50は、この形態の代わりに又はこの形態と併せて、コア・シース形態を成して配列されているものとして特徴付けされてよく、このコア・シース形態において、第1伸長構成部分49は第2伸長構成部分50に対して偏心的に配置されており、第2伸長構成部分50によって部分的に取り囲まれている。
【００４５】
サイド・バイ・サイド繊維28及び29は混合粘性繊維の2つの例である。それぞれの繊維は、温度調整材料が分散された第1伸長構成部分51又は53を含む。この第1伸長構成部分は第2伸長構成部分52又は54に隣接して配置され、第2伸長構成部分52又は54によって部分的に取り囲まれている。混合粘性繊維は典型的には自己けん縮又は自己嵩高化繊維であると考えられる。この繊維のけん縮又は又は嵩高化は、厚み特性、嵩特性、断熱特性、延伸特性、又はその他の同様の特性を繊維に付与する。典型的には混合粘性繊維は、異なるポリマー材料から形成された複数の伸長構成部分を含む。例えばサイド・バイ・サイド繊維28の場合、第1伸長構成部分51は第1ポリマー材料から形成され、第2伸長構成部分52は第2ポリマー材料から形成されてよく、この第2ポリマー材料は、第1ポリマー材料とは何らかの点で異なっていてよい。この実施態様の場合、第1及び第2のポリマー材料は、異なる粘度又は異なる分子量を有するポリマー(例えば、異なる分子量を有する2種のポリプロピレン、又はそれぞれポリプロピレン及びポリエチレン)を含む。サイド・バイ・サイド繊維28が延伸されると、2つの伸長構成部分51及び52の間に不均一な応力を形成することができ、サイド・バイ・サイド繊維28はけん縮するか又は曲がることができる。本発明のその他の実施態様によれば、第1及び第2のポリマー材料は、異なる結晶化度を有するポリマーを含んでよい。例えば、第1ポリマー材料は、第2ポリマー材料よりも低い結晶化度を有することができる。サイド・バイ・サイド繊維28が延伸されると、第1及び第2ポリマー材料は相異なる度合いの結晶化及び配向を被り、これにより所定の配向及び強度が繊維28内に「閉じ込め」られる。熱処理中の繊維28の再配向を防止又は低減するために、十分な度合いで結晶化されることが望ましい。サイド・バイ・サイド繊維28及び29は、事実上任意の重量%のコア構成部分とシース構成部分とを含むことにより、所期の熱調整特性、機械特性及び自己けん縮又は自己嵩高化特性を提供することができる。
【００４６】
サイド・バイ・サイド繊維34は、複数の第2伸長構成部分56及び56'の間に配置され、そしてこれらの複数の第2伸長構成部分56及び56'によって部分的に取り囲まれた第1伸長構成部分55を含むABA繊維の例である。この実施態様の場合、第1伸長構成部分55は、温度調整材料が分散された第1ポリマー材料から形成されている。この実施態様の場合、複数の第2伸長構成部分56及び56'は、第1ポリマー材料、又は第1ポリマー材料とは何らかの点で異なっていてもよい第2ポリマー材料から形成することができる。一般に、伸長構成部分56及び56'は、同じ又は異なる横断面形状又はサイズ (例えば長手方向スライスと関連する幅)を有していてよい。云うまでもなく、伸長構成部分55,56及び56'は、この実施態様とは異なり、又はこの実施態様と併せて、ストライプ形態を成して配列されているものとして特徴付けすることができる。
【００４７】
次いで図2を目を転じると、コア/シース繊維59の例が三次元的に示されている。コア/シース繊維59は概ね円筒形のコア伸長構成部分57を含む。このコア構成部分59は、環状のシース伸長構成部分58内に配置され、このシース構成部分58によって取り囲まれている。この実施態様の場合、コア構成部材57は、実質的にコア/シース繊維59の長さを通って延びている。コア構成部分57には温度調整材料61が分散されており、このコア構成部分57はシース構成部分58によって完全に取り囲まれるか又は包み込まれている。このシース構成部分58は、コア/シース繊維59の外側を形成する。この実施態様の場合、温度調整材料61は、相変化材料を含有する複数のマイクロカプセルを含み、そしてこれらのマイクロカプセルは、コア構成部分57全体にわたって均一に分散されていてよい。当業者には明らかなように、コア構成部分57内部に均一に分散されたマイクロカプセルを有することが好ましいが、このことは全ての用途において必要となるわけではない。コア構成部分57は、シース構成部分58内部に同心的又は偏心的に配置されていてよく、そしてコア/シース繊維59は事実上任意の重量%のコア構成部分57とシース構成部分58とを含むことにより、所期の熱調整特性及び機械特性を提供することができる。
【００４８】
図3を参照すると、別のコア/シース繊維60が三次元的に示されている。コア/シース繊維59と同様に、コア/シース繊維60は、実質的にコア/シース繊維63の長さを通って延びる、概ね円筒形のコア伸長構成部分63を含む。コア構成部分63は、環状のシース伸長構成部分64内に配置されており、そしてこのシース構成部分64によって完全に取り囲まれるか又は包み込まれている。このシース構成部分64は、コア/シース繊維60の外側を形成する。この実施態様の場合、温度調整材料62は、生の形(例えば相変化材料はカプセル化されていない、すなわちマイクロカプセル化又はマクロカプセル化されていない)で相変化材料を含み、相変化材料は、コア構成部分64全体にわたって均一に分散されていてよい。当業者には明らかなように、コア構成部分63内部に均一に分散された相変化材料を有することが好ましいが、このことは全ての用途において必要となるわけではない。図3に示されたこの実施態様の場合、相変化材料は、コア構成部分63内部に分散された明確な領域を形成する。コア構成部分63を取り囲むことにより、シース構成部分64は、コア構成部分63内部に相変化材料を閉じ込めるのに役立つ。従って、シース構成部分64は、繊維加工中又は末端使用中の相変化材料の損失又は漏れを低減又は防止することができる。コア構成部分63はシース構成部分64内部に同心的又は偏心的に配置されていてよく、コア/シース繊維60は事実上任意の重量%のコア構成部分63とシース構成部分64とを含むことにより、所期の熱調整特性及び機械特性を提供することができる。
【００４９】
図4を参照すると、アイランド・イン・シー繊維70の例が三次元的に示されている。アイランド・イン・シー繊維70は、概ね円筒形の複数のアイランド伸長構成部分72,73,74及び75を含む。これらのアイランド構成部分は、シー伸長構成部分71内部に配置されており、シー伸長構成部分71によって完全に取り囲まれるか又は包み込まれている。この実施態様の場合、アイランド構成部分72,73,74及び75は、実質的にアイランド・イン・シー繊維70の長さを通って延びている。この実施態様の場合、4つのアイランド構成部分が示されているが、云うまでもなく、アイランド・イン・シー繊維70は、アイランド・イン・シー繊維70の具体的な用途に応じて、より多い又はより少ない数のアイランドを含んでよい。シー構成部分71は、シーポリマー材料82から形成されており、アイランド構成部分72,73,74及び75は、それぞれアイランドポリマー材料76,77,78及び79から形成されている。シーポリマー材料82とアイランドポリマー材料76,77,78及び79とは、同じであるか、又は何らかの点で互いに異なっていてよい。アイランド構成部分72,73,74及び75内部に、1種以上の温度調整材料が分散されていてよい。図4に示すように、アイランド・イン・シー繊維70は、2種の異なる温度調整材料80及び81を含む。アイランド構成部分72及び75は温度調整材料80を含むのに対して、アイランド構成部分73及び74は温度調整材料81を含む。この実施態様の場合、温度調整材料80及び81はそれぞれ、生の形で相変化材料を含み、この相変化材料は、それぞれのアイランド構成部分内部に明確な領域を形成する。アイランド構成部分72,73,74及び75を取り囲むことにより、シー構成部分71はアイランド・イン・シー繊維70内部に相変化材料を閉じ込めるのに役立つ。アイランド・イン・シー繊維70は、任意の重量%のアイランド構成部分72,73,74及び75と、シー構成部分71とを含むことにより、所期の熱調整特性及び機械特性を提供することができる。
【００５０】
前述のように、本発明の幾つかの実施態様に基づく多成分繊維は、1種以上の温度調整材料を含んでよい。温度調整材料は典型的には、1種以上の相変化材料を含むことになる。一般に、相変化材料は、熱エネルギーを吸収又は放出することにより、温度安定化範囲で又は温度安定化範囲内で熱流を低減又は排除することができる任意の物質(又は複数の物質の混合物)を含んでよい。熱安定化範囲は、特定の転移温度又は転移温度範囲を含む。本発明の種々の実施態様との関連において使用される相変化材料は、好ましくは相変化材料が熱を吸収又は放出している間に、典型的には相変化材料が2つの状態の間(液体状態と固体状態との間、液体状態と気体状態との間、又は2つの固体状態の間)で転移させられるのに伴って、熱エネルギー流を抑制することができるようになる。この作用は典型的には一時的であって、例えば、相変化材料の潜熱が加熱プロセス又は冷却プロセス中に吸収又は放出されるまで発生することになる。熱エネルギーは相変化材料に蓄えられるか、又は相変化材料から除去することができ、そして相変化材料には典型的には、熱源又は冷却源によって効果的に再チャージを行うことができる。適切な相変化材料を選択することにより、多成分繊維は、多数の製品のうちの任意の1つに使用するように構成することができる。
【００５１】
本発明の幾つかの実施態様によれば、相変化材料は固相/固相変化材料であってよい。固相/固相変化材料は、典型的には2つの固体状態の間で転移させられ(例えば結晶相又はメソ結晶相変態)、ひいては典型的には使用中に液体にはならないタイプの相変化材料である。
【００５２】
本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維中に組み入れることができる相変化材料は、種々の有機物質及び無機物質を含む。相変化材料の例は、限定することのない例として、炭化水素(例えば直鎖アルカン又はパラフィン系炭化水素、分枝鎖アルカン、不飽和型炭化水素、ハロゲン化炭化水素及び脂環式炭化水素)、水和塩(例えば塩化カルシウム六水和物、臭化カルシウム六水和物、硝酸マグネシウム六水和物、硝酸リチウム三水和物、フッ化カリウム四水和物、アンモニウムミョウバン、塩化マグネシウム六水和物、炭酸ナトリウム十水和物、リン酸二ナトリウム十二水和物、硫酸ナトリウム十水和物、及び酢酸ナトリウム三水和物）、ワックス、油、水、脂肪酸、脂肪酸エステル、二塩基酸、二塩基酸エステル、1-ハロゲン化物、第一級アルコール、芳香族化合物、クラスレート化合物、半クラスレート化合物、気体クラスレート化合物、無水物(例えば無水ステアリン酸)、エチレンカーボネート、多価アルコール(例えば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、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ペンタエリトリトール、ジペンタエリトリトール、ペンタグリセリン、テトラメチロールエタン、ネオペンチルグリコール、テトラメチロールプロパン、2-アミノ-2-メチル-1,3-プロパンジオール、モノアミノペンタエリトリトール、ジアミノペンタエリトリトール、及びトリス(ヒドロキシメチル)酢酸)、ポリマー｛例えばポリエチレン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレン、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレンマロネート、ポリネオペンチルグリコールセバケート、ポリペンタングルタレート、ポリビニルミリステート、ポリビニルステアレート、ポリビニルラウレート、ポリヘキサデシルメタクリレート、ポリオクタデシルメタクリレート、グリコール(又はこれらの誘導体)と二塩基酸(又はこれらの誘導体)との重縮合によって生成されたポリエステル、及びコポリマー(例えば、アルキル炭化水素側鎖又はポリエチレングリコール側鎖を有するポリアクリレート又はポリ(メト)アクリレート、及びポリエチレン、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレン、ポリプロピレングリコール又はポリテトラメチレングリコールを含むコポリマー)｝、金属、及びこれらの混合物を含む。
【００５３】
相変化材料は典型的には、所期の転移温度、又は結果として生じる多成分繊維の所期の用途に応じて選択されることになる。例えば、結果として生じる多成分繊維が使用者にとって快適な温度を維持するように構成される衣料中に組み入れられるような用途に対しては、室温近くの転移温度を有する相変化材料が望ましい。
【００５４】
本発明の幾つかの実施態様に基づく相変化材料の転移温度は約-5℃〜約125℃の範囲にあってよい。衣類用途に好ましい1実施態様の場合、相変化材料は、約22℃〜約40℃又は約22℃〜約28℃の範囲の転移温度を有することになる。
【００５５】
本発明の幾つかの実施態様によれば、特に有用な相変化材料は、炭素原子数10〜44のパラフィン系炭化水素(すなわちC10-C44パラフィン系炭化水素)を含む。表1に、C13-C28パラフィン系炭化水素の例を挙げる。これらのパラフィン系炭化水素は、本明細書に記載された多成分繊維中の相変化材料として使用することができる。パラフィン系炭化水素の炭素原子数は典型的にはその融点と相関する。例えば、1分子当たり直鎖炭素原子数28のn-オクタコサンの融点は61.4℃である。これと比較して、1分子当たり直鎖炭素原子数13のn-トリデカンの融点は-5.5℃である。本発明の実施態様によれば、1分子当たりの直鎖炭素原子数が18であり融点が28.2℃のn-オクタデカンが、衣料用途には特に望ましい。
【００５６】
【表１】
2005503497.tif 000002
【００５７】
その他の有用な相変化材料は、多成分繊維の所期用途に適した転移温度(例えば衣料用途の場合には約22℃〜約40℃)を有するポリマー相変化材料を含む。ポリマー相変化材料は、1つ以上のタイプのモノマー単位を含む種々の鎖構造を有するポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含んでよい。具体的には、ポリマー相変化材料は、線状ポリマー、枝分かれ状ポリマー(例えば星形枝分かれ状ポリマー、櫛形枝分かれ状ポリマー、又は樹木形枝分かれ状ポリマー)、又はこれらの混合物を含むことができる。ポリマー相変化材料は、ホモポリマー、コポリマー(例えばターポリマー、統計コポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー、ブロックコポリマー、ラジアルコポリマー、又はグラフトコポリマー)、又はこれらの混合物を含んでよい。当業者には明らかなように、ポリマーの反応性及び官能性は、官能基、例えばアミン、アミド、カルボキシル、ヒドロキシル、エステル、エーテル、エポキシド、無水物、イソシアネート、シラン、ケトン，及びアルデヒドを添加することにより変化させることができる。また、ポリマー相変化材料を含むポリマーは、熱、湿分又は化学物質に対する堅牢性又は抵抗性を高めるために、架橋、絡み合い又は水素結合を行うことが可能であってよい。
【００５８】
本発明の幾つかの実施態様によれば、非高分子相変化材料(例えばパラフィン系炭化水素)と比較して分子量が高いか、分子サイズが大きいか、又は粘度が高いため、ポリマー相変化材料が望ましい場合がある。このようなより大きな分子サイズ又はより高い粘度の結果として、ポリマー相変化材料は、加工中又は末端使用中に多成分繊維から漏れる傾向がより少ない。例えばこのより大きい分子サイズ又はより高い粘度は、コア/シース繊維内又はアイランド・イン・シー繊維内に組み入れられると、ポリマー相変化材料が、繊維の外側を形成するシース構成部分又はシー構成部分を通って流れるのを防止することができる。ポリマー相変化材料は、本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維内に組み入れられると、熱調整特性を提供するのに加えて、機械特性(例えば延性、引張り強度、及び硬度)を改善することができる。所望の場合には、所期の転移温度を有するポリマー相変化材料を所定のポリマー材料と組み合わせることにより、伸長構成部分を形成することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、ポリマー相変化材料は適切な機械特性を提供することができるので、前記ポリマー材料を必要とせずに、伸長構成部分を形成するのにポリマー相変化材料を使用することができ、ひいては、ポリマー相変化材料の装填レベルを高くし、熱調整特性を改善するのを可能にする。
【００５９】
例えば、本発明の幾つかの実施態様において、相変化材料としてポリエチレングリコールを使用することができる。ポリエチレングリコールの数平均分子量は典型的にはその融点と相関する。例えば、数平均分子量範囲570〜630(例えばCarbowax 600)を有するポリエチレングリコールの融点は20℃〜25℃となり、これは衣料用途にとって望ましい。その他の温度安定化範囲で有用となるその他のポリエチレングリコールは、Carbowax 400(融点4℃〜8℃)、Carbowax 1500(融点44℃〜48℃)及びCarbowax 6000(融点56℃〜63℃)を含む。本発明の幾つかの実施態様において、相変化材料として、融点が60℃〜65℃の範囲にあるポリエチレンオキシドを使用することもできる。更なる望ましい相変化材料は、融点が0℃〜40℃の範囲にあるポリエステルを含み、このポリエステルは例えば、グリコール(及びこれらの誘導体)と二塩基酸(及びこれらの誘導体)とを重縮合することにより形成することができる。表2には、グリコールと二塩基酸との種々の組み合わせで形成することができるポリエステルの例の融点を示す。
【００６０】
【表２】
2005503497.tif 000003
【００６１】
本発明の幾つかの実施態様によれば、相変化材料(例えば上述の相変化材料例)とポリマー(又は複数のポリマーの混合物)とを反応させることにより、所期の転移温度を有するポリマー相変化材料を形成することができる。従って、例えばn-オクタデシル酸(すなわちステアリン酸)をポリビニルアルコールと反応させるか又はエステル化することにより、ポリビニルステアレートを産出するか、或いは、ドデカン酸(すなわちラウリン酸)をポリビニルアルコールと反応させるか又はエステル化することにより、ポリビニルラウレートを産出することができる。相変化材料の種々の組み合わせ(例えば1又は2つ以上の官能基、例えばアミン、カルボキシル、ヒドロキシル、エポキシ、シラン及び硫黄などを有する相変化材料)とポリマーとを反応させることにより、所期の転移温度を有するポリマー相変化材料を産出することができる。
【００６２】
相変化材料は、2種以上の物質(例えば上述の相変化材料例のうちの2種以上)の混合物を含むことができる。2種以上の異なる物質(例えば2種の異なるパラフィン系炭化水素)を選択し、これらの混合物を形成することにより、多成分繊維の任意の特定の用途のために広範囲にわたって、温度安定化範囲を調節することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、2種以上の異なる物質の混合物は、多成分繊維中に組み入れられると、2つ以上の明確な転移温度又は単一の改変された転移温度を示すことができる。
【００６３】
本発明の幾つかの実施態様によれば、温度調整材料は、相変化材料を生の形(例えばこの相変化材料はカプセル化されていない、すなわちマイクロカプセル化型又はマクロカプセル化されていない)で含んでよい。多成分繊維の製造中には、生の形の相変化材料は、種々の形(バルク形、粉末、ペレット、グラニュール及びフレークなど)の固体として、又は種々の形(例えば溶融形、及び溶剤中の溶解形など)の液体として提供することができる。
【００６４】
本発明の幾つかの実施態様によれば、温度調整材料はさらに封じ込め構造を含んでよい。この封じ込め構造は、相変化材料をカプセル化するか、含有するか、取り囲むか、吸収するか、又はこの相変化材料と反応する。この封じ込め構造は、相変化材料の取扱いを容易にする一方、多成分繊維の製造中、又はこの多成分繊維から形成される製品の製造中、相変化材料を或る程度保護する(高温又は剪断力からの保護)。さらに封じ込め構造は、相変化材料が使用中に多成分繊維から漏れるのを軽減又は防止するのに役立つ。本発明の幾つかの実施態様によれば、封じ込め構造の使用は望ましいが、必ず求められるものではない。相変化材料が分散されている第1伸長構成部分は、第2伸長構成部分によって完全には取り囲まれていない。
【００６５】
例えば、温度調整材料は、相変化材料を含有する複数のマイクロカプセルを含んでよい。マイクロカプセルは伸長構成部分のうちの1つ以上の内部に均一又は不均一に分散されてよい。マイクロカプセルは、相変化材料を閉じ込めるシェルとして形成されていてよく、そして種々の規則的又は不規則的な形状(例えば球形及び半楕円体など)及びサイズで形成された個々のマイクロカプセルを含むことができる。個々のマイクロカプセルは同じ又は異なる形状又はサイズを有することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、マイクロカプセルの最大直線寸法(例えば直径)は約0.01〜約100ミクロンの範囲であってよい。好ましい1実施態様の場合、マイクロカプセルは概ね球形の形状を有し、その最大直線寸法(例えば直径)は約0.5〜約3ミクロンの範囲となる。封じ込め構造のその他の例としては、限定することのない例示として、シリカ粒子(沈澱シリカ粒子、ヒュード・シリカ粒子、及びこれらの混合物)、ゼオライト粒子、炭素粒子(例えばグラファイト粒子、活性炭粒子、及びこれらの混合物)、及び吸収材料(例えば吸収ポリマー材料、高吸収材料、セルロース系材料、ポリ(メタ)アクリレート材料、ポリ(メタ)アクリレート材料の金属塩、及びこれらの混合物)が挙げられる。例えば、温度調整材料は、相変化材料を含浸されたシリカ粒子、ゼオライト粒子、炭素粒子又は吸収材料を含むことができる。
【００６６】
本発明の幾つかの実施態様によれば、1つ以上の伸長構成部分がそれぞれ最大約100重量%の温度調整材料を含むことができる。典型的には、伸長構成部分は最大約90重量%の温度調整材料(例えば最大約50重量%〜約25重量%の温度調整材料)を含むことができる。幾つかの好ましい実施態様の場合、伸長構成部分は約5重量%〜約70重量%の温度調整材料を含むことができる。こうして、1実施態様の場合、伸長構成部分は約60重量%の温度調整材料を含むことができ、他の実施態様の場合、伸長構成部分は約10重量%〜約30重量%又は約15重量%〜約25重量%の温度調整材料を含むことができる。
【００６７】
前述のように、本発明の幾つかの好ましい実施態様に基づく多成分繊維は、複数の伸長構成部分を含んでよい。これらの伸長構成部分は同じ又は異なるポリマー材料から形成することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、伸長構成部分は、第1ポリマー材料から形成された第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を含むことができ、この第1ポリマー材料中には温度調整材料が分散されている。加えて、伸長構成部分は、第2ポリマー材料から形成された第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)を含むことができ、この第2ポリマー材料は、第1ポリマー材料とは何らかの点で異なっていてよい第2ポリマー材料から形成されている。云うまでもなく、これらの伸長構成部分は同じポリマー材料から形成されていてよく、その場合には第1ポリマー材料と第2ポリマー材料とは同じものになる。本発明の幾つかの実施態様によれば、温度調整材料は、適切な機械特性を提供するポリマー相変化材料を含むことができるので、第1ポリマー材料を必要とすることなしに、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を形成するのにこの温度調整材料を使用することができる。
【００６８】
一般に、ポリマー材料(例えば第1ポリマー材料又は第2ポリマー材料)は、伸長構成部分内に形成されることが可能な任意のポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含むことができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、伸長構成部分は任意の繊維形成ポリマー(又は複数の繊維形成ポリマーの混合物)から形成することができる。溶融紡糸法を用いて多成分繊維を形成する本発明の幾つかの実施態様によれば、ポリマー材料は熱可塑性ポリマー(又は複数の熱可塑性ポリマーの混合物)(すなわち、加熱により溶融体を形成し、続いて成形又はモールディングすることにより伸長構成部分を形成することができるポリマー)を含むことができる。本発明の他の実施態様によれば、ポリマー材料はエラストマー・ポリマー(又は複数のエラストマー・ポリマーの混合物)を含むことができる。
【００６９】
ポリマー材料は、1又は2つ以上のタイプのモノマー単位を含む種々の鎖構造を有するポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含んでよい。具体的には、ポリマー材料は、線状ポリマー、枝分かれ状ポリマー(例えば星形枝分かれ状ポリマー、櫛形枝分かれ状ポリマー、又は樹木形枝分かれ状ポリマー)、又はこれらの混合物を含むことができる。ポリマー材料は、ホモポリマー、コポリマー(例えばターポリマー、統計コポリマー、ランダムコポリマー、交互コポリマー、周期コポリマー、ブロックコポリマー、ラジアルコポリマー、又はグラフトコポリマー)、又はこれらの混合物を含んでよい。当業者には明らかなように、ポリマーの反応性及び官能性は、官能基、例えばアミン、アミド、カルボキシル、ヒドロキシル、エステル、エーテル、エポキシド、無水物、イソシアネート、シラン、ケトン，及びアルデヒドを添加することにより変化させることができる。また、ポリマー材料を構成するポリマーは、熱、湿分又は化学物質に対する堅牢性又は抵抗性を高めるために、架橋、絡み合い又は水素結合を行うことが可能であってよい。
【００７０】
本発明の種々の実施態様に基づく伸長構成部分を形成するのに使用可能なポリマーの例としては、限定することなく例示として、ポリアミド(ナイロン6、ナイロン6/6、ナイロン12、ポリアスパラギン酸及びポリグルタミン酸など)、ポリアミン、ポリイミド、ポリアクリル(例えばポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、並びに、メタクリル酸及びアクリル酸のエステルなど)、ポリカーボネート(例えばポリビスフェノールAカーボネート、及びポリプロピレンカーボネートなど)、ポリジエン(例えばポリブタジエン、ポリイソプレン及びポリノルボルネンなど)、ポリエポキシド、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリカプロラクトン、ポリグリコリド、ポリアクチド、ポリヒドロキシブチレート、ポリヒドロキシバレレート、ポリエチレンアジペート、ポリブチレンアジペート及びポリプロピレンスクシネートなど)、ポリエーテル｛例えばポリエチレングリコール(ポリエチレンオキシド)、ポリブチレングリコール、ポリプロピレンオキシド、ポリオキシメチレン(パラホルムアルデヒド)、ポリテトラメチレンエーテル(ポリテトラヒドロフラン)、及びポリエピクロロヒドリンなど｝、ポリフルオロカーボン、ホルムアルデヒドポリマー(例えば尿素-ホルムアルデヒド、メラミン-ホルムアルデヒド及びフェノールホルムアルデヒドなど)、天然ポリマー(例えばセルロース系材料、キトサン、リグニン及びワックスなど)、ポリオレフィン(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリブテン及びポリオクテンなど)、ポリフェニレン(例えばポリフェニレンオキシド、ポリフェニレンスルフィド及びポリフェニレンエーテルスルホンなど)、ケイ素含有ポリマー(例えばポリジメチルシロキサン及びポリカルボメチルシランなど)、ポリウレタン、ポリビニル(例えばポリビニルブチラール、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコールのエステル及びエーテル、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリメチルスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルピロリドン、ポリメチルビニルエーテル、ポリエチルビニルエーテル、及びポリビニルメチルケトンなど)、ポリアセタール、ポリアリーレート及びコポリマー(例えばポリエチレン-コ-酢酸ビニル、ポリエチレン-コ-アクリル酸、ポリブチレンテレフタレート-コ-ポリエチレンテレフタレート、及びポリラウリルラクタム-ブロック-ポリテトラヒドロフランなど)が挙げられる。
【００７１】
本発明の幾つかの実施態様によれば、第1ポリマー材料は、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)内部に温度調整材料を分散するか又は組み入れるのを容易にするポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含んでよい。本発明の幾つかの実施態様によれば、第1ポリマー材料は、温度調整材料との相溶性又は混和性を有するか、或いは温度調整材料に対する親和性を有するポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含んでよい。本発明の幾つかの実施態様において、この親和性は、例えば、第1ポリマー材料と温度調整材料との溶解性パラメータ、極性、疎水特性又は親水特性の類似性に依存してよい。このような親和性は、多成分繊維の製造中、中間溶融形又は液状の第1ポリマー材料中に温度調整材料を分散するのを容易にすることができ、ひいては最終的には、より均一であるか、より大量であるか、又はより装填レベルの高い相変化材料を多成分繊維中に組み入れるのを容易にすることができる。温度調整材料がさらに封じ込め構造を含む実施態様の場合、第1ポリマー材料は、相変化材料に対する親和性と共に、又はこの親和性の代わりに、封じ込め構造に対する親和性に関して選択されたポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含むことができる。例えば、温度調整材料が相変化材料を含有する複数のマイクロカプセルを含む場合、マイクロカプセルに対する(例えばマイクロカプセルを形成する材料に対する)親和性を有するポリマー(又は複数のポリマーの混合物)が選択されてよい。例えば、本発明の幾つかの実施態様は、マイクロカプセルを含むポリマーと同じ又は類似のポリマーを含むように、第1ポリマー材料を選択することができる(例えば、マイクロカプセルがナイロン・シェルを含む場合、第1ポリマー材料はナイロンを含むように選択することができる)。このような親和性は、中間溶融形又は液状の第1ポリマー材料中に、相変化材料を含有するマイクロカプセルを分散するのを容易にすることができ、ひいては最終的には、より均一であるか、より大量であるか、又はより装填レベルの高い相変化材料を多成分繊維中に組み入れるのを容易にすることができる。本発明の好ましい1実施態様の場合、第1ポリマー材料は、温度調整材料と十分に不反応性であるように選択することにより、温度調整材料が第1ポリマー材料内部に分散されたときに所期の温度安定化範囲を維持することができる。
【００７２】
本発明の幾つかの実施態様によれば、第1ポリマー材料は、温度調整材料との僅かな又は部分的な相溶性又は混和性を有するか、或いは温度調整材料に対する僅かな又は部分的な親和性を有するポリマー(例えば半混和性ポリマー)を含んでよい。このような部分的な親和性は温度調整材料の分散を容易にし、また高温時及び溶融紡糸プロセス中の加工を容易にするのに適している。低温において剪断条件下では、多成分繊維が形成されると、この部分親和性は温度調整材料が析出するのを可能にする。相変化材料が生の形で使用される本発明の実施態様の場合、このような部分親和性は、相変化材料を不溶化し、そして多成分繊維内部における相変化材料の領域形成を増大させる。本発明の幾つかの実施態様によれば、領域形成は、2つの状態間の相変化材料の転移を容易にすることにより、熱調整特性を改善することができる。加えて領域形成は、相変化材料が加工中又は使用中に多成分繊維から失われるか又は漏れるのを低減又は防止するのに役立つ。
【００７３】
例えば、或る特定の相変化材料、例えばパラフィン系炭化水素は、相変化材料の濃度が低い場合、又は温度が臨界溶液温度を上回る場合に、ポリエチレン又はポリエチレン-コ-酢酸ビニルを含む高分子材料との相溶性を有することができる。より高い温度、及びより高いパラフィン系炭化水素濃度で、パラフィン系炭化水素(又は複数のパラフィン系炭化水素の混合物)とポリエチレン又はポリエチレン-コ-酢酸ビニルとを混合することにより、溶融紡糸プロセスにおいて制御、ポンピング及び加工を容易に行うことができる均質なブレンドを生成することができる。多成分繊維が形成され冷却されると、パラフィン系炭化水素は不溶性になり、明確な領域内に析出することができる。これらの領域は、パラフィン系炭化水素の純粋な溶融又は結晶化を可能にして、熱調整特性を改善することができる。これに加えて、これらの領域は、パラフィン系炭化水素の損失又は漏れを低減又は予防するのに役立つ。本発明の幾つかの実施態様によれば、第1ポリマー材料は約5〜約90重量%の酢酸ビニルを有するポリエチレン-コ-酢酸ビニルを含んでよく、本発明の別の実施態様によれば、酢酸ビニル含有率は約5〜約50重量%である。好ましい1実施態様の場合、酢酸ビニル含量は望ましくは約18〜約25重量%である。この酢酸ビニル含有率は、パラフィン系炭化水素とポリエチレン-コ-酢酸ビニルとの混合によりブレンドを形成する場合に、温度混和性を可能にする。具体的には、この酢酸ビニル含有率は、高温で優れた混和性を可能にし、ひいてはブレンドの均質性により溶融紡糸プロセスの安定性及び制御を容易にする。低温(例えば室温又は通常の商業的な布地の使用温度)時には、ポリエチレン-コ-酢酸ビニルは、パラフィン系炭化水素と半混和性であり、ひいてはパラフィン系炭化水素の分離及びミクロ領域の形成を可能にする。
【００７４】
多成分繊維が本発明の幾つかの実施態様に従って形成されるのに伴って、第1ポリマー材料は温度調整材料のためのキャリヤとして役立つことができる。加えて、第1ポリマー材料は、繊維加工中、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)の団結性を維持するのを容易にし、また、結果として得られる多成分繊維の機械特性を改善することができる。
【００７５】
本発明の1実施態様によれば、第1ポリマー材料は低分子量ポリマー(又は複数の低分子量ポリマーの混合物)を含んでよい。溶融体を形成するために加熱されると、低分子量ポリマーの粘度は低い。このような低粘度は、溶融体中の温度調整材料の分散を容易にすることができる。当業者には明らかなように、ポリマー製造に用いられる条件によってポリマーの分子量が決定されるので、異なる分子量を有する種々の形でいくつかのポリマーを提供することができる。従って、本明細書中に使用される「低分子量ポリマー」という用語は、ポリマーの低分子量形(例えば前述のポリマー例の低分子量形)を意味し、「分子量」という用語は、ポリマーの数平均分子量、重量平均分子量、又はメルトインデックスを意味する。例えば数平均分子量が約20,000以下のポリエチレンは、本発明の1実施態様において低分子量ポリマーとして使用することができる。云うまでもなく、低分子量ポリマーと関連する分子量又は分子量範囲は、選択された特定のポリマー(例えばポリエチレン)に、又は、低分子量ポリマーの溶融体中に温度調整材料を分散させるのに用いられる方法又は装置に依存することがある。
【００７６】
本発明の別の実施態様によれば、第1ポリマー材料は低分子量ポリマーと高分子量ポリマーとの混合物を含んでよい。高分子量ポリマーは典型的には高められた物理特性(例えば機械特性)を有しているが、しかし、溶融体を形成するために加熱されると高い粘性を有することができる。明細書中に使用される「高分子量ポリマー」という用語は、ポリマーの高分子量形(例えば前述のポリマー例の高分子量形)を意味する。互いに相溶性又は混和性を有するように、又は互いに親和性を有するように、低分子量ポリマー又は高分子量ポリマーを選択することができる。このような親和性は、多成分繊維製造中に、低分子量ポリマーと、高分子量ポリマーと、温度調整材料との混合物の形成を容易にすることができ、ひいては最終的には、より均一であるか、より大量であるか、又はより装填レベルの高い相変化材料を多成分繊維中に組み入れるのを容易にすることができる。本発明のいくつかの実施態様によれば、低分子量ポリマーは、高分子量ポリマーと温度調整材料との間の相溶化リンクとして役立ち、これにより、多成分繊維内への温度調整材料の組み入れを容易にする。
【００７７】
本発明の幾つかの実施態様によれば、伸長構成部分は典型的には約10〜約30重量%の温度調整材料を含むことができ、この場合、温度伸長構成部分の残りの部分は低分子量ポリマーと高分子量ポリマーとを含む。例えば好ましい実施態様の場合、伸長構成部分は15重量%の低分子量ポリマーと、70重量%の高分子量ポリマーと、15重量%の温度調整材料とを含むことができる。
【００７８】
本発明の幾つかの実施態様によれば、第2ポリマー材料は、多成分繊維に1つ以上の所期の物理特性を有するか又は提供するポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含むことができる。所期の物理特性の例としては、機械特性(例えば延性、引張り強度、及び硬度)、熱特性(例えば熱成形性)、及び化学特性(例えば反応性)が挙げられる。第2ポリマー材料は、第1ポリマー材料又は第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)の、例えば高装填レベルの温度調整材料に起因する任意の欠陥(例えば機械的又は熱的な欠陥)を補償するように選択されたポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含むことができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、第2ポリマー材料は、多成分繊維の物理特性(例えば機械特性)全体、及び、多成分繊維の加工性を(例えば溶融紡糸プロセスを介した多成分繊維の形成を容易にすることにより)改善するように作用する。第2ポリマー材料は、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を含む温度調整材料を閉じ込めるのに役立つ。従って、第2ポリマー材料は、高温及び高剪断力の繊維加工に対して最適化されていない第1ポリマー材料又は温度調整材料の使用を可能する。加えて、第2ポリマー材料は、繊維加工中又は末端使用中の相変化材料の損失又は漏れを低減又は防止することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、第2ポリマー材料は、温度調整材料の所期の温度安定化範囲を維持するように、温度調整材料と十分に不反応性であってよい。
【００７９】
本発明の1実施態様によれば、第2ポリマー材料は高分子量ポリマーを含んでよい。前述のように、高分子量ポリマーは典型的には高められた物理特性(例えば機械特性)を有しており、ポリマーの高分子量形(例えば前述のようなポリマー例の高分子量形)であるように選択することができる。
【００８０】
本発明のいくつかの好ましい実施態様によれば、第2ポリマー材料は、優れた加工性、結果として得られる繊維に付与される特性、及び或る特定の相変化材料、例えばパラフィン系炭化水素の損失又は漏れを低減又は防止するための、相変化材料に対する抵抗性に部分的に基づいて、ポリエステルを含むことができる。本発明の1実施態様によれば、ポリエステルの数平均分子量は約20,000以上であってよい。
【００８１】
ここに至って、当業者には明らかなように、本発明の種々の実施態様に関連して多くの利点が得られる。例えば本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維は、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)内部に高装填レベルの1種以上の相変化材料を含むことができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)が第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を取り囲むので、高い装填レベルを提供することができる。第2伸長構成部分は、第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)に関連した、例えば高装填レベルの温度調整材料に起因するあらゆる欠陥(例えば機械的又は熱的な欠陥)を補償するように選択されたポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含むことができる。さらに、第2伸長構成部分は、繊維の物理特性(例えば機械特性)全体、及び、加工性を(例えば溶融紡糸プロセスを介した繊維の形成を容易にすることにより)改善するように選択されたポリマー(又は複数のポリマーの混合物)を含むことができる。第2伸長構成部分は第1伸長構成部分を取り囲むことにより、多成分繊維内部に相変化材料を閉じ込め、これにより相変化材料の損失又は漏れを低減又は防止するのに役立つ。
【００８２】
本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維は、第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)に対する、温度調整材料を含む第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)の、繊維総重量を基準とした事実上任意の比率を有することができる。例えば、多成分繊維の温度調整特性が支配的に考えられる場合には、温度調整材料を含む第1伸長構成部分が、多成分繊維のより多くの比率を占める。他方において、多成分繊維の物理特性(例えば機械特性)が支配的に考えられる場合には、温度調整材料を含まない第2伸長構成部分が多成分繊維のより多くの比率を占める。或いは、多成分繊維の熱調整特性と物理特性とのバランスをとるときに、第2伸長構成部分が同じ又は異なる温度調整材料を含むことが望ましい。
【００８３】
本発明の幾つかの実施態様に基づく多成分繊維は、約1重量%〜約99重量%の第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を含んでよい。典型的には、本発明の1実施態様に基づく多成分繊維は、約10重量%〜約90重量%の第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)を含んでよい。例えば、コア/シース繊維の1実施態様は、90重量%のコア構成部分と、10重量%のシース構成部分とを含んでよい。この実施態様の場合、コア/シース繊維が54重量%の温度調整材料を含むように、コア構成部分は60重量%の温度調整材料を含んでよい。コア/シース繊維の別の実施態様は、最大約50重量%のコア構成部分を含み、このコア構成部分は最大約50重量%の温度調整材料を含んでよい。このような重量%を利用すると、最大約25重量%の温度調整材料を有するコア/シース繊維が提供され、コア/シース繊維のための効果的な熱調整特性及び機械特性が提供される。云うまでもなく、伸長構成部分の横断面積を調節するか、又は、多成分繊維の長さを通って延びる伸長構成部分の範囲を調節することにより、多成分繊維の総重量に対する伸長構成部分の重量%を変えることができる。
【００８４】
本発明の種々の実施態様に基づく多成分繊維は、種々の方法を用いて、例えば溶融紡糸法又は溶液紡糸法(湿式又は乾式)を用いて製造することができる。いずれの方法の場合も、多成分繊維は、紡糸口金に設けられた複数のオリフィスを通して材料を押出して、これらのオリフィスから現れる繊維を形成することにより、形成することができる。本明細書中に使用される「紡糸口金」という用語は、1種以上のポリマー材料と1種以上の温度調整材料とを、押出し用オリフィスを通して外部環境内に供給する繊維押出し装置の一部を意味する。典型的な紡糸口金は、紡糸口金の長さ1メートル当たり1〜5000個のオリフィスを含んでよい。この紡糸口金は、プレートを貫通するように穿孔又はエッチングされた孔、又は所期の繊維を発することができる任意のその他の構造を備えていてよい。
【００８５】
溶融紡糸法において、多成分繊維を形成する1種以上のポリマー材料と1種以上の温度調整材料とを、溶融状態で紡糸口金のオリフィスに提供することができる。オリフィスを通過する前に、温度調整材料を第1ポリマー材料と混合することにより、ブレンドを形成することができる。混合の結果として、温度調整材料を第1ポリマー材料中に分散させ、第1ポリマー材料によって少なくとも部分的に閉じ込めることができる。第1ポリマー材料によって閉じ込められていない温度調整材料部分は、紡糸口金から出るときに第2ポリマー材料によって閉じ込められ、これにより、結果として得られる多成分繊維から温度調整材料が失われるか又は漏れるのを低減又は防止することができる。ブレンドと第2ポリマー材料とを組み合わせて、種々の形態で各オリフィスを通して案内し、これによりそれぞれ第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)と第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)とを形成し、こうして多成分繊維を形成することができる。例えばブレンドを、オリフィスを通して案内することにより、コア/シース繊維のコア構成部分、又はアイランド・イン・シー繊維のアイランド構成部分を形成することができ、また第2ポリマー材料を、オリフィスを通して案内することにより、コア/シース繊維のシース構成部分又はアイランド・イン・シー繊維のシー構成部分を形成することができる。
【００８６】
本発明の幾つかの実施態様によれば、第1ポリマー材料と温度調整材料とを含むペレットを使用して、多成分繊維を形成することができる。ペレットは例えば、温度調整材料と、低分子量ポリマーと、高分子量ポリマーとの凝固された溶融混合物を含んでよい。本発明の別の実施態様によれば、ペレットは第1ポリマー材料から形成することができ、ペレットには相変化材料を含浸又は吸収させることができる。ペレットを溶融することによりブレンドを形成し、上述のような第2ポリマー材料と共に加工することにより、多成分繊維を形成することができる。
【００８７】
溶液紡糸法の場合、多成分繊維を形成する1種以上のポリマー材料と1種以上の温度調整材料とを、紡糸口金のオリフィスを通過させる前に溶剤中に溶解させることができる。湿式紡糸法の場合、紡糸口金を化学浴内に浸漬し、これにより、材料は紡糸口金を出るときに溶液から沈澱し、固形繊維を形成する。乾式紡糸法の場合、材料は紡糸口金から空気中に出て、溶剤(例えばアセトン)が空気中に蒸発することにより凝固することができる。
【００８８】
いずれの方法の場合にも、云うまでもなく、或る特定の用途においては第1ポリマー材料を使用する必要はない。例えば温度調整材料は、所期の転移温度を有して、多成分繊維内に組み入れられた時に適切な機械特性を提供するポリマー相変化材料を含んでよい。このようにして、温度調整材料と第2ポリマー材料とを組み合わせ、種々の形態で各オリフィスを通して案内し、これによりそれぞれ第1伸長構成部分(又は複数の第1伸長構成部分)と第2伸長構成部分(又は複数の第2伸長構成部分)とを形成することができる。例えば温度調整材料を、オリフィスを通して案内することにより、コア/シース繊維のコア構成部分、又はアイランド・イン・シー繊維のアイランド構成部分を形成することができ、また第2ポリマー材料を、オリフィスを通して案内することにより、コア/シース繊維のシース構成部分又はアイランド・イン・シー繊維のシー構成部分を形成することができる。
【００８９】
紡糸口金から出た後、多成分繊維はゴデット又はアスピレータを利用して引き延ばすか又は延伸することができる。例えば溶融紡糸法において紡糸口金から出た多成分繊維は、下方に向かって運動する繊維の鉛直方向に配向されたカーテンを形成することができる。これらの繊維は、紡糸口金の下方に配置された長いスロット状の空気アスピレータに入る前に、少なくとも部分的に急冷される。アスピレータは1つ以上の空気吸引ジェットからの圧縮空気によって生成された、下方に向かって運動する急速な空気流を導入する。この空気流は繊維上に延伸力を形成し、これらの繊維を紡糸口金と空気ジェットとの間で延伸して、これらの繊維を繊細化することができる。このような製造プロセス部分中に、多成分繊維を形成するポリマー材料は典型的には凝固される。
【００９０】
多成分繊維は一旦形成されると、当業者に知られた多くの繊維用途に合わせてさらに加工することができる。具体的には多成分繊維に製織法、不織法、編成法又は製織法を施し、これにより、種々のタイプのプレーテッド布地、ブレーデッド布地、撚り布地、フェルト布地、編成布地、織布又は不織布を形成することができる。例えば多成分繊維は、ボビンに巻き上げるか、又は紡績糸して糸にし、次いで種々の慣用の編成又は製織プロセスに利用することができる。別の例としては、多成分繊維は、形成面(例えば、長網抄紙機網のような移動コンベヤ・スクリーンベルト)上にランダムに載置し、これにより、繊維の連続的な不織ウェブを形成することができる。本発明の1実施態様によれば、ウェブを形成する前に多成分繊維を切断して短いステープル・ファイバにすることができる。ステープル・ファイバを採用する1つの潜在的な利点は、等方性がより高い不織ウェブを形成できることである。このような利点が得られるのは、ステープル・ファイバは、より長い繊維又は未切断繊維(例えば連続繊維)よりもランダムにウェブ内で配向させることができるからである。次いで任意の慣用の方法(例えばスパンボンド法)を用いてウェブを結合し、これにより、種々の布地を製造する際に使用するための安定的な不織布を形成することができる。結合法の一例は、移動スクリーン・ベルトからウェブを持ち上げ、このウェブが、加熱された2つのカレンダー・ロールを通るようにすることを伴う。所望の場合には、ロールのうちの一方にエンボス加工を施し、これにより、ウェブが多数のスポットで結合されるようにすることができる。本発明の幾つかの実施態様に基づく多成分繊維から、エアカーデッド・ウェブ又はスパンレイド・ウェブが形成されてもよい。
【００９１】
云うまでもなく、2種以上の異なる温度調整材料を含む多成分繊維から布地を形成することができる。本発明の幾つかの実施態様によれば、温度調整材料のこのような組み合わせは2つ以上の明確な転移温度を示すことができる。例えば、相変化材料A及びBを含む多成分繊維から、手袋を製造する際に使用するための布地が形成されてよい。相変化材料Aの融点は約5℃であり、相変化材料Bの融点は約75℃である。多成分繊維における相変化材料のこのような組み合わせは、低温環境(例えば冬季条件中の屋外使用)並びに高温環境(例えばオーブン・トレイのような加熱された物体の取扱い時)において熱調整特性が高められた手袋を提供することができる。加えて、何らかの点で異なる(異なる形態で形成されているか、又は異なる温度調整材料を含む)2つ以上のタイプの多成分繊維から、布地を形成することができる。例えば、所定のパーセンテージが第1温度調整材料を含み、残りのパーセンテージが第2温度調整材料を含むコア/シース繊維から、布地を形成することができる。コア/シース繊維のこのような組み合わせは、異なる環境(例えば低温及び高温)において熱調整特性が高められた布地を提供することができる。
【００９２】
次に図5に目を転じると、本発明の1実施態様に基づく多成分繊維134を形成するための繊維押出し装置の例110が示されている。この装置110は、溶融紡糸プロセスを介して多成分繊維134を形成するのに使用することができる。加えて、装置110は、形成された多成分繊維134にスパンボンド法を施し、これにより所期の熱調整特性を有する不織布を製造するのに使用することができる。
【００９３】
装置110は、多成分繊維134を押出して形成するための紡糸パック128を有している。本明細書中に使用される「紡糸パック」という用語は、1種以上のポリマー材料と、1種以上の温度調整材料とを加工して、押出し繊維を形成するためのアセンブリを意味する。本発明の幾つかの実施態様によれば、紡糸パックは濾過システムと、分配システムと、紡糸口金とを有することができる。紡糸パックはHillsの米国特許第5,162,074号明細書(標題「Method of Making Plural Component Fibers」及び該明細書に引用された参考文献に記載されている。これらの開示内容全体を参考のため本明細書中に引用する。この実施態様の場合、紡糸パック128は、2種以上の溶融ポリマー材料の流路を提供し、多成分繊維134は、1つ以上の形態(例えばコア・シース形態又はアイランド・イン・シー形態)を有する紡糸口金130から出ることができる。
【００９４】
図5に示すように、装置110はまたホッパ112及び114を有している。これらのホッパはそれぞれポリマー材料Aとポリマー材料Bとを受容する。ポリマー材料A及びBは、液体又は固体の形で(例えばペレットとして)提供されてよく、それぞれホッパ112及び114からスクリュ押出機116及び118内に供給される。最初固形で提供される場合には、ポリマー材料A及びBは、加熱された管120及び122に向かって搬送されるにつれて溶融されるのが典型的である。装置110に沿った1つ以上の位置で、温度調整材料Cをポリマー材料Bに添加してこれと混合し、これにより、紡糸口金130でポリマー材料Aに遭遇する前にブレンドを形成することができる。図5は、装置110内のポリマー材料Bに温度調整材料Cを添加するための種々の位置の例を示している。例えば、温度調整材料Cは、位置113でホッパ114に、位置119でスクリュ押出機118に、又は位置127で紡糸パック128に添加することができる。云うまでもなく、温度調整材料Cをポリマー材料Bに添加することによりブレンドを形成することができ、そしてこのブレンドを液体又は固体の形で(ペレットとして)提供し、次いでホッパ114内に供給することもできる。この実施態様とは異なり、又はこの実施態様と併せて、温度調整材料C(又は或る程度異なる特性を有する別の温度調整材料）を、装置110に沿った1又は2つ以上の位置で、ポリマー材料Aに添加してこれと混合することにより、ブレンドを形成することもできる。本発明の幾つかの実施態様によれば、温度調整材料Cはポリマー相変化材料を含み、このポリマー相変化材料は、多成分繊維134中に組み入れられた時に適切な機械特性を提供する。本発明のこのような実施態様の場合、ポリマー材料Bを省くことができ、そして温度調整材料Cを単に位置113でホッパ114に添加して、そして紡糸口金130でポリマー材料Aと組み合わせるだけで、多成分繊維134を形成することができる。
【００９５】
図5に示した本発明の実施態様の場合、温度調整材料Cとポリマー材料Bとの混合は、静的又は動的に、或いは静的且つ動的に達成することができる。動的な混合は例えばスクリュ押出機118によって、温度調整材料Cとポリマー材料Bとを効果的に撹拌又は混合してブレンドを形成するどの機械的な方法によっても生じることができる。例えば、温度調整材料Cをホッパ114又はスクリュ押出機118に添加すると、動的な混合が生じ、そしてブレンドの液体流はスクリュ押出し機118内部で、加熱された管112に向かって移動される。
【００９６】
動的な混合とは異なり、静的な混合は典型的にはいかなる機械的な撹拌法又は混合法の利用も必要としない。本発明の幾つかの実施態様によれば、静的な混合は、異なる材料から成る2つ以上の移動液体流の経路を十分な回数にわたって交差させて所期の混合を達成することにより、実現することができる。本発明の1実施態様に基づいて使用することができる静的な混合器の例が、Haggard他の米国特許第5,851,562号明細書(標題「Instant Mixer Spin Pack」)に記載されている。この明細書全体を参考のため本明細書中に引用する。温度調整材料Cとポリマー材料Bとの静的な混合は、紡糸口金130におけるポリマー材料Aとの組み合わせ前に、紡糸パック128内部、又は、装置110内部の他の種々の位置で生じることができる。例えば温度調整材料Cを位置121で添加し、これが加熱された管122内部を移動するにつれて、ポリマー材料Bと静的に混合することができる。具体的には、温度調整材料Cの第1液体流をポリマー材料Bの第2液体流と交差させ、これにより、結果として生じた液体流中に所期のブレンドを形成することができる。所望の場合には、紡糸口金130でポリマー材料Aと組み合わせる前に、結果として生じた液体流に静的な混合及び動的な混合のいずれか又は両方をさらに施すことができる。
【００９７】
図5を参照すると、ポリマー材料Aの液体流及びブレンドの液体流はそれぞれ、加熱された管120及び122を流過して計量ポンプ124及び126に達することができる。これらの計量ポンプは2つの液体流を紡糸パック128に供給する。紡糸パック128は、所期の形態(例えばコア-シース又はアイランド・イン・シー形態)を有する多成分繊維134を形成することができる好適な内部構成部分を有している。図5の装置110において、液体流は紡糸パック128内で組み合わされて、ポリマー材料Aがブレンドを取り囲むようになっている。紡糸パック128はオリフィス132を備えた紡糸口金130を有している。これらのオリフィス132は、オリフィスを通って押出された多成分繊維134を形成する。多成分繊維134の列は紡糸口金130を出て、アスピレータ136によって下方に向かって引張られ、繊細化される。アスピレータ136には、管138から圧縮空気又は蒸気が供給される。アスピレータ136は例えば銃型又はスロット型であってよく、所望の場合には、繊維列の全幅にわたって、例えば多成分繊維134から形成されるべきウェブの幅に相当する方向に延びていてよい。
【００９８】
云うまでもなく、複数の別個のブレンドが形成されてよく、この場合、各ブレンドが1種以上の温度調整材料又は1以上のポリマー材料を含む。別個のブレンドは、何らかの点で互いに異なっていてよい。例えば別個のブレンドは、異なる温度調整材料又は異なるポリマー材料を含んでよい。別個のブレンドは一旦形成されると、紡糸パック128内でポリマー材料Aと組み合わされて、ポリマー材料Aが複数の別個のブレンドを取り囲むようにすることができる。次いで別個のブレンドとポリマー材料Aとを紡糸口金130から押出して、所期の形態(例えばアイランド・イン・シー形態)を有する多成分繊維を形成することができる。本発明の1実施態様によれば、外側構成部分(例えばシー構成部分)をポリマー材料Aから形成し、そしてこの外側部材は、複数の別個のブレンドから形成された複数の内側構成部分(例えばアイランド構成部分)を取り囲むことができる。
【００９９】
図5を参照すると、アスピレータ136は、繊細化された多成分繊維140をウェブ形成用スクリーン・ベルト142上に供給する。このウェブ形成用スクリーン・ベルト142は、ロール144,146及び150によって支持され、駆動される。吸引ボックス148をファン(図5には示していない)に接続することにより、繊細化された多成分繊維140は、スクリーン・ベルト142上に不織ウェブを形成することができる。結果として生じた不織ウェブを次いでさらに加工して、熱調整特性が付与されたテキスタイル、衣料、又はその他の製品を形成することができる。
【０１００】
実施例
当業者に本発明の詳細を例示して提供するために、下記の実施例を用いて本発明の特定の観点を説明する。下記の実施例は、本発明の理解と実施に有用な特定の方法を示すものにすぎないので、本発明を限定するものとして解釈すべきではない。
【０１０１】
実施例1
低分子量ポリエチレン・ホモポリマー約5ポンド(Honeywell Specialty Chemical製のAC-16ポリエチレン、滴点102℃)を湿式フラッシング装置に添加し、ホモポリマーを約110℃〜約130℃でゆっくり溶融して混合した。ホモポリマーが溶融されたら、約30分間にわたって溶融ホモポリマーに約8ポンドの湿潤ケークをゆっくり添加し、これにより第1ブレンドを形成した。湿潤ケークは、相変化材料を含有する、水で湿潤されたマイクロカプセル(Microtek Laboratories, Inc.製のマイクロPCM lot#M 45-22, 63.2重量%のマイクロカプセル及び相変化材料)から成った。
【０１０２】
相変化材料を含有するマイクロカプセルを溶融ホモポリマーに添加し、これに分散させるとともに、水を蒸発させた。残った水が約0.15重量%未満になるまで混合を持続した(Karl-Fisher滴定を用いて測定)。その結果生じた第1ブレンドを次いで冷却して細断し、更なる加工のために細断材料を形成した。
【０１０３】
次いで約30ポンドの細断材料と、約70ポンドの繊維等級のポリプロピレン熱可塑性ポリマー(BP Amoco Polymers製ポリプロピレン・ホモポリマー6852)とを乾燥ブレンドすることにより、乾燥ブレンドを形成した。
【０１０４】
その結果生じた乾燥ブレンドを次いで、2インチ半の一軸スクリュ押出機を使用して押出した。この押出機は、全てのゾーンが約230℃に設定され、スクリュー速度が約70rpmであり、150個のメッシュフィルタ・スクリーンを備え、窒素パージを伴った。このようにしてペレットを形成した。次いでペレットを乾燥床ポリマーペレット乾燥システム内で105℃及び露点-40℃で一晩乾燥させた。これらのペレットは、DSC(示差走査熱量計)測定によって測定して、熱エネルギー蓄積容量(すなわち潜熱)23.1J/gを提供した。
【０１０５】
次いで多成分繊維(ここでは二成分繊維)を、温度230℃〜245℃で二成分繊維紡糸パックを使用して溶融紡糸した。この一般的なタイプの紡糸パックは、Hillsの米国特許第5,162,074号明細書(標題「Method of Making Plural Component Fibers」に記載されている。ペレットを使用してコア構成部分を形成し、ポリプロピレン又はナイロンを使用してシース構成部分を形成した。
【０１０６】
種々のコア/シース比とポリマー材料とで形成された多成分繊維を製造した。図6を参照すると、製造された6種のコア/シース繊維の多数の特性及び製造パラメータが示されている。これらの繊維は全て、相変化材料と、相変化材料を含有するマイクロカプセル(「mPCM」)とを組み入れている。mPCMは各繊維コア構成部分の約15%を形成しており、また、各繊維総重量の約7%〜約11.25%を形成している。試料1,2及び3は、ポリプロピレン(「PP」)を含むシース構成部分を有する。このPPはBP Amoco Polymersから入手したポリプロピレン・ホモポリマーである。試料4,5及び6は、ナイロン6を含むシース構成部分を有している。ナイロン6はBASF CorpによってUltramid Bの商品名で製造されている。
【０１０７】
実施例2
種々のポリエチレン-コ-酢酸ビニル(「EVA」)ペレットにK19パラフィン・ワックス(融点29℃、潜熱150J/g、Bradford,PA在American Refining Group製)を、浸漬及び加熱することにより吸収させて、ペレットを膨潤させた。具体的には、Elvax 350(メルトインデックス19、25重量%酢酸ビニル、DuPont Inc.製)及びElvax 450(メルトインデックス8、18重量%酢酸ビニル、DuPont Inc.製)のペレットを種々の時間及び温度で加熱した。ドレン・タンク内のパラフィン・ワックスの残りからペレットを濾過により取り出し、ペレット中に吸収されたパラフィンの量を、初期ペレット重量と最終ペレット重量とから(すなわち、初期ペレット重量に対する重量増加%として)計算した。表3は、種々の条件下で得られた結果を示す。
【０１０８】
【表３】
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【０１０９】
次いで、コア構成部分を形成するための上記ペレットのうちのいくつかを使用して、標準的なHills, Inc.二成分繊維紡糸パックによって、コア/シース繊維を製造した。具体的にはコア構成部分は、26%のワックスが吸収されたElvax 450ペレット又は31%のワックスが吸収されたElvax 350ペレットを用いて形成した。シース構成部分は、ポリエチレンテレフタレート(Kingsport, TN在Eastman Chemical, Inc.製のEastman F61HC)(「PET」)又はポリトリメチレンテレフタレート(Houston, TX在Shell Chemical Corp.製のCorterra 509210)(「PTT」)を使用して形成した。
【０１１０】
Perkin Elmer Pyris 1機器を使用して、コア/シース繊維のDSC測定を行った。FTS Systems Intercooler 1を使用して冷却を達成し、Perkin Elmer Pyrisの熱分析システム及びWindows用ソフトウェア・バージョン3.72を使用して、データ分析を実施した。Perkin Elmer密閉アルミニウム試料用パン内で試料を調製し、そして試料を連続的にN2流に晒しながら試験を実施した。
【０１１１】
試験条件は下記の1)〜5)：1)約-10℃に試料を冷却し；2)約1分間にわたって-10℃で等温保持し；3)1分当たり約5℃の速度で-10℃から約50℃に加熱し；4)約1分間にわたって50℃で等温保持し；次いで5)1分当たり約5℃の速度で50℃から約-10℃に冷却する、ことを含んだ。パラフィン・ワックスの結晶化発熱ピークの測定値を自動機械積算して、結果を計算した。表4は、コア/シース繊維の種々の特性を示す。
【０１１２】
【表４】
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【０１１３】
本明細書中で述べた、又は引用した特許出願明細書、特許明細書、刊行物、及びその他の文献は、これらのそれぞれが具体的且つ個別に本明細書中に引用されるのと同じ程度に、本明細書中にその全体を参考のため引用する。
【０１１４】
本発明を具体的な実施態様を参照しながら説明してきたが、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の真の思想及び範囲から逸脱することなしに種々の変化を加え得ること、及び同等のものと置き換え得ることは当業者には明らかである。加えて、本発明の対象、思想及び範囲に、特定の状況、材料、物質の組成、方法、製造工程を適合させるように、多くの変更を加えることができる。このような全ての変更は、添付の特許請求の範囲の中に含まれるものとする。具体的には、本明細書中に開示された方法は、特定の順序で実施される特定の工程を参照しながら説明してきたが、本発明の教示内容から逸脱することなしに、これらの工程を組み合わせたり、細分したり、並べ換えたりすることができるのは明らかである。従って、本明細書において特に断りのない限りは、これらの工程の順序及びグループ分けは、本発明を限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】図1は、本発明のいくつかの実施態様に基づく多成分繊維の種々の例を示す拡大横断面図である。
【０１１６】
【図２】図2は、本発明の実施態様に基づくコア/シース繊維の例を三次元的に示す図である。
【０１１７】
【図３】図3は、本発明の実施態様に基づくコア/シース繊維の別の例を三次元的に示す図である。
【０１１８】
【図４】図4は、本発明の実施態様に基づくアイランド・イン・シー繊維の例を三次元的に示す図である。
【０１１９】
【図５】図5は、本発明の実施態様に基づく多成分繊維を形成するための繊維押出し装置の例を示す図である。
【０１２０】
【図６】図6は、実施例1において論議した通りに製造された6種のコア/シース繊維の多くの特性及び製造パラメータを示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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