(57)【要約】      （修正有）【課題】非常に軽量でかつ引張り強さと或る程度の伸縮性とが向上した立体製品のための材料の提供。【解決手段】一方向に配向された繊維を有する少なくとも３つの不織繊維層１０と、素地材料とを含む多層材料であって、各繊維層１４、１６、１８は、一方向に配向された複数の繊維を含み、ここで、少なくとも３つの不織繊維層１０のうちの第１の不織繊維層１６内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層１４内の繊維に対して−２５°から−６５°の範囲内で角度を形成し、少なくとも３つの不織繊維層１０のうちの第２の不織繊維層１８内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層１０のうちの別の１つの不織繊維層１４内の繊維に対して＋２５°から＋６５°の範囲内で角度を形成しており、立体物体を形成するために立体型上に多層材料を延伸させることによって多層材料の変形を可能にする伸縮特性を有する多層材料。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）一方向に配向された複数の繊維を各繊維層が含む少なくとも３つの不織繊維層であって、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−２５°から−６５°の範囲内で角度を形成し、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋２５°から＋６５°の範囲内で角度を形成する、少なくとも３つの不織繊維層と、
（ｂ）前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの１つの不織繊維層の側に付着される少なくとも１つの外側層を含む素地材料と
を含む、立体物体を形成するための多層材料であって、
立体物体を形成するために立体型上に前記多層材料を延伸させることによって前記多層材料の変形を可能にする伸縮特性を備える、多層材料。
【請求項２】
前記素地材料が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層の側に付着される第２の外側層をさらに含む、請求項１に記載の多層材料。
【請求項３】
前記素地材料が、熱可塑性ポリウレタン、他のポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレンジエン、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸、ポリアミド、およびポリエチレンから成る群から選択された材料で形成される、請求項１に記載の多層材料。
【請求項４】
前記外側層のうちの少なくとも一方が、熱可塑性ポリウレタンで形成されかつスクリーン印刷を含む、請求項２に記載の多層材料。
【請求項５】
前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−３０°から−６０°の範囲内で角度を形成し、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋３０°から＋６０°の範囲内で角度を形成する、請求項１に記載の多層材料。
【請求項６】
前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−４０°から−５０°の範囲内で角度を形成し、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋４０°から＋５０°の範囲内で角度を形成する、請求項１に記載の多層材料。
【請求項７】
前記繊維が、超高分子量ポリエチレン、他のポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、玄武岩、アラミド、炭素、ポリマー／炭素複合材、液晶ポリマー、および高性能フィルムから成る群から選択された材料で形成される、請求項１に記載の多層材料。
【請求項８】
織物層をさらに含む、請求項１に記載の多層材料。
【請求項９】
前記織物層が印刷される、請求項８に記載の多層材料。
【請求項１０】
前記織物層が着色される、請求項９に記載の多層材料。
【請求項１１】
前記少なくとも３つの不織繊維層が、前記多層材料の通気性を向上させるために穿孔される、請求項１に記載の多層材料。
【請求項１２】
前記多層材料から湿気を移すためのウィッキングライニングをさらに含む、請求項１に記載の多層材料。
【請求項１３】
前記多層材料から湿気を引き離すための親水性層をさらに含む、請求項１に記載の多層材料。
【請求項１４】
（ａ）一方向に配向された複数の繊維を各不織繊維層が含む少なくとも３つの不織繊維層であって、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−２５°から−６５°の範囲内で角度を形成し、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋２５°から＋６５°の範囲内で角度を形成する、少なくとも３つの不織繊維層と、
（ｂ）前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの１つの不織繊維層の側に付着される少なくとも１つの熱可塑性ポリウレタン製外側層と
を含む、立体物体を形成するための多層材料であって、
立体物体を形成するために立体型上に前記多層材料を延伸させることによって前記多層材料の変形を可能にする伸縮特性を備える、多層材料。
【請求項１５】
前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層の側に付着される第２の熱可塑性ポリウレタン製外側層をさらに含む、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項１６】
前記熱可塑性ポリウレタン製外側層のうちの少なくとも一方が、スクリーン印刷を含む、請求項１５に記載の多層材料。
【請求項１７】
前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−３０°から−６０°の範囲内で角度を形成し、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋３０°から＋６０°の範囲内で角度を形成する、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項１８】
前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−４０°から−５０°の範囲内で角度を形成し、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの前記第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋４０°から＋５０°の範囲内で角度を形成する、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項１９】
前記繊維が、超高分子量ポリエチレン、他のポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、玄武岩、アラミド、炭素、ポリマー／炭素複合材、液晶ポリマー、および高性能フィルムから成る群から選択された材料で形成される、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項２０】
織物層をさらに含む、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項２１】
前記織物層が印刷される、請求項２０に記載の多層材料。
【請求項２２】
前記織物層が着色される、請求項２１に記載の多層材料。
【請求項２３】
前記少なくとも３つの不織繊維層が、前記多層材料の通気性を向上させるために穿孔される、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項２４】
前記多層材料から湿気を移すためのウィッキングライニングをさらに含む、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項２５】
前記多層材料から湿気を引き離すための親水性層をさらに含む、請求項１４に記載の多層材料。
【請求項２６】
（ａ）一方向に配向された複数の超高分子量ポリエチレン製繊維を各不織繊維層が含む３つの不織繊維層であって、前記３つの不織繊維層のうちの第１の不織繊維層内の前記繊維が、前記３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して−２５°から−６５°の範囲内で角度を形成し、前記３つの不織繊維層のうちの第２の不織繊維層内の前記繊維が、前記３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の前記繊維に対して＋２５°から＋６５°の範囲内で角度を形成する、３つの不織繊維層と、
（ｂ）前記３つの不織繊維層のうちの１つの不織繊維層の側に付着される少なくとも１つの熱可塑性ポリウレタン製外側層と
を含む、立体物体を形成するための多層材料であって、
立体物体を形成するために立体型上に前記多層材料を延伸させることによって前記多層材料の変形を可能にする伸縮特性を備える、多層材料。
【請求項２７】
前記３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層の側に付着される第２の熱可塑性ポリウレタン製外側層をさらに含む、請求項２６に記載の多層材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非常に軽量でかつ引張り強さが向上された立体製品のための材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
長年にわたり、航空宇宙産業、自動車産業、海運産業、アパレル産業、スポーツ用品産業、光ファイバー産業、工業安全装置産業、軍事および警察産業、ならびに電子産業を含むがそれらに限定されない様々な産業における品質、安全性、および能率性を向上させるために、より軽量でより頑丈な材料を開発することが必要とされてきた。
【０００３】
１９５０年代以来、何分の１かの重量で鋼鉄の何倍もの強度を有する高性能繊維の開発において、多くの画期的躍進がなされてきた。そのような高性能繊維の例には、ポリエステル繊維（Ｄａｃｒｏｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、ナイロン繊維、アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｔｅｃｈｏｒａ（登録商標）、およびＴｗａｒｏｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、炭素繊維、超高分子量ポリエチレン（ultra high molecular weight polyethylene、「ＵＨＭＷＰＥ」）（Ｃｅｒａｎ（登録商標）、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）、およびＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、液晶ポリマー（liquid crystal polymer、「ＬＣＰ」）（Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）およびポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（poly(p-phenylene-2, 6-benzobisoxazole)、「ＰＢＯ」）（Ｚｙｌｏｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、ならびにポリエチレンナフタレートＰＥＮ繊維（Ｐｅｎｔｅｘ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）が含まれるが、それらに限定されない。長年にわたり、これらの高性能繊維は、多層複合材および積層構造体を形成するために、織ったまたは織らない配列で使用されてきた。
【０００４】
例えば、ＷＯ２０１２／０１８９５９は、織構成での高性能繊維の使用に関する問題について説明している。具体的には、織る工程が繊維に縮れを生じさせ、その縮れにより、繊維の強度および長期性能を大幅に低下させる応力集中ならびに摩耗点がもたらされる。
【０００５】
米国特許第５，３３３，５６８号もまた、織構成に関する縮れの問題について説明しているが、一方で、一方向押出し繊維の強化シートを利用する強化不織積層材について説明しており、その強化不織積層材では、１枚または複数枚の強化シートが、ポリエステルフィルム製の外側層に積層される１枚または複数枚のユニテープ（uni-tape）を形成する。各繊維は、弾性ポリマー母材を介してユニテープに一様に埋め込まれる。高性能繊維の低い伸縮性により、積層材は、繊維配向の方向に加えられた荷重の下では延伸しないようになる。耐延伸性は、積層材が荷重下で変形することなしに柔軟でなければならない帆などの用途にとっては重要なパラメータであるが、そうした耐延伸性は、立体物体を形成するためにある程度の材料の変形が必要とされる工程で積層材が使用される場合には、問題となる。
【０００６】
多くの場合、米国特許第５，３３３，５６８号で説明される材料は、ポリエステル製の２つの外側層の間にＵＨＭＷＰＥ繊維製の２つまたは４つの層を挟んで製造され、ここで、各繊維は、様々な重量で、非バイアス（０°／９０°）およびバイアス（０°／９０°／＋４５°／−４５°）の構成に重ね合わせられる。ＵＨＭＷＰＥ繊維層とともに使用されてきた他の外側層材料には、弾性熱硬化性ポリマー（ウレタンおよびシリコーンなど）、熱可塑性プラスチック（ナイロンなど）、低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、熱可塑性ポリウレタン、および熱溶解接着剤（ポリオレフィンおよびポリアミドなど）が含まれる。
【０００７】
これらの材料は、非常に軽量でかつ高い引張り強度を有しているが、しわ、騒音、不快な質感、ならびに伸縮性および柔軟性の欠如に関する問題を有する。要するに、この材料は、カサカサ音を立てるプラスチック袋の見た目と手触りを有する。さらに、使用に際して、この材料は、縫い目の強さ、編み目の剪断強さ、糸の強さ、耐ＵＶ性、および延伸性に欠けることが多い。例えば、図１および図２は、米国特許第５，３３３，５６８号で説明される材料を用いて形成された靴２８を示す。これらの図に示されるように、米国特許第５，３３３，５６８号で説明される材料が立体的な靴上部体２６を形成するための靴型上に配置される場合、この材料は、立体的な靴上部体の形状を作り出すための靴型上に延伸することができなかった。それどころか、この材料は、靴上部体２６に必要とされる丸みを帯びた形状を形成するために、複数の箇所で切断および縫合されなければならなかった。
【０００８】
米国特許第５，９３５，６７８号は、一方向に配向された高性能繊維束の第１および第２の配列を含むシート形状の積層構造体について説明している。第２の繊維束の配列は、ある角度で交差するようにして第１の繊維束の配列に貼り合わせられる。第１および第２の繊維束の配列を互いに付着させるために、交差して貼り合わせられた第１および第２の繊維束の配列の間にポリマー膜が存在する。この設計は、弾道積層構造体（ballistic laminate structure）として使用するための剛性構造を提供するが、立体物体を形成するためにある程度の材料の変形が必要とされる工程で積層材が使用される場合には、問題となる。
【０００９】
米国特許出願公開第２０１３／０２１９６００号は、樹脂および／または溶加材で含浸されかつ様々な角度で配向されたアラミド／ポリエチレン繊維の２つまたは４つの不織繊維シートから構成された多層不織布材料について説明しており、この多層不織布材料は、防護服を製造するために使用される。重ね合わせられた不織布層は、防護服に使用するための柔軟な材料を提供する手段として、互いに結合または接着されない。この設計は、衣服に使用するために必要な柔軟性を提供するが、米国特許第５，３３３，５６８号で教示された柔軟な設計に似ており、したがって、やはり立体物体を形成するためにある程度の材料の変形を必要とする工程で積層材が使用される場合に、必要な柔軟性を提供しない。さらに、各布層は互いに結合または接着されないので、この材料は、たとえあるにしても最小限の層間剥離強さしか有さない。
【００１０】
したがって、各層が一方向性高性能繊維を含み、この一方向性高性能繊維が、立体物体を形成するためにある程度の材料の変形が必要とされる工程で構造体を使用することができるように高い引張り強さとある程度の伸縮性とを有する非常に軽量な材料を提供する、不織多層複合材および／または積層構造体を提供することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】ＷＯ２０１２／０１８９５９
【特許文献２】米国特許第５，３３３，５６８号
【特許文献３】米国特許第５，９３５，６７８号
【特許文献４】米国特許出願公開第２０１３／０２１９６００号
【特許文献５】米国特許第５，４７０，６３２号
【発明の概要】
【００１２】
本特許証で使用される「発明（invention）」および「本発明（the invention、this invention、the present invention）」という用語は、本特許証および以下の特許請求の範囲の全主題に広範に言及するように意図されている。それらの用語を含む記述は、本明細書で説明される主題を限定するように、または以下の特許請求の範囲に記載の意図もしくは範囲を限定するように理解されるべきではない。本特許証に含まれる本発明の実施形態は、以下の特許請求の範囲によって定義されるものであり、この発明の概要によって定義されるものではない。この発明の概要は、本発明の様々な態様の大まかな概要であり、発明を実施するための形態において以下でさらに説明される概念のうちのいくつかを紹介するものである。この発明の概要は、特許請求の範囲に記載された主題の主要なまたは不可欠な特徴を特定するように意図されたものではなく、また、特許請求の範囲に記載の主題の範囲を決定するために独立して使用されるように意図されたものでもない。主題は、本特許の明細書、いずれかまたは全ての図面、および各請求項全体のうちの適切な部分を参照することによって理解されるべきである。
【００１３】
本発明の特定の実施形態によれば、立体物体を形成するための多層繊維材料が、少なくとも３つの不織繊維層を含む。他の実施形態では、立体物体を形成するための多層材料は、３つの不織繊維層を含む。
【００１４】
各繊維層は、一方向に配向された複数の繊維を含み、ここで、少なくとも３つの不織繊維層のうちの第１の不織繊維層内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の繊維に対して−２５°から−６５°の範囲内で角度を形成し、少なくとも３つの不織繊維層のうちの第２の不織繊維層内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の繊維に対して＋２５°から＋６５°の範囲内で角度を形成する。多層材料は、立体物体を形成するために立体型上に多層材料を延伸させることによって多層材料の変形を可能にする伸縮特性を備える。
【００１５】
いくつかの実施形態では、多層材料はまた、少なくとも３つの不織繊維層のうちの１つの不織繊維層の側に付着される少なくとも１つの外側層を含む。素地材料は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層の側に付着される第２の外側層をさらに含みうる。外側層のうちの少なくとも一方は、熱可塑性ポリウレタンで形成されかつスクリーン印刷を含みうる。
【００１６】
他の実施形態では、多層材料はまた、少なくとも３つの不織繊維層のうちの１つの不織繊維層の側に付着される少なくとも１つの熱可塑性ポリウレタン製外側層を含む。素地材料は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層の側に付着される第２の熱可塑性ポリウレタン製外側層をさらに含みうる。熱可塑性ポリウレタン製外側層のうちの少なくとも一方は、スクリーン印刷を含みうる。
【００１７】
素地材料は、熱可塑性ポリウレタン、他のポリウレタン、シリコーン、エチレンプロピレンジエン、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマー、ポリ乳酸、ポリアミド、およびポリエチレンから成る群から選択された材料で形成されうる。
【００１８】
いくつかの実施形態では、少なくとも３つの不織繊維層のうちの第１の不織繊維層内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の繊維に対して−３０°から−６０°の範囲内で角度を形成し、少なくとも３つの不織繊維層のうちの第２の不織繊維層内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の繊維に対して＋３０°から＋６０°の範囲内で角度を形成する。他の実施形態では、少なくとも３つの不織繊維層のうちの第１の不織繊維層内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の繊維に対して−４０°から−５０°の範囲内で角度を形成し、少なくとも３つの不織繊維層のうちの第２の不織繊維層内の繊維は、少なくとも３つの不織繊維層のうちの別の１つの不織繊維層内の繊維に対して＋４０°から＋５０°の範囲内で角度を形成する。
【００１９】
いくつかの実施形態によれば、繊維は、超高分子量ポリエチレン、他のポリエチレン、ポリエステル、ナイロン、玄武岩、アラミド、炭素、ポリマー／炭素複合材、液晶ポリマー、および高性能フィルムから成る群から選択された材料で形成される。
【００２０】
いくつかの実施形態では、多層材料は、織物層をさらに含む。織物層は、印刷および／または着色されうる。
【００２１】
少なくとも３つの不織繊維層は、多層材料の通気性を向上させるために穿孔されうる。多層材料は、多層材料から湿気を移すためのウィッキングライニング（wicking lining）をさらに含みうる。他の実施形態では、多層材料は、多層材料から湿気を引き離すための親水性層をさらに含みうる。
【００２２】
以下の発明を実施するための形態では、以下の図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】０°／９０°の配置の２つの繊維層と２つのポリエステル製外側層とを含む従来の多層繊維材料を有して形成された靴の側面図である。
【図２】図１の靴の斜視図である。
【図３】本発明の特定の実施形態による、各繊維層の間に−４０°／０°／４０°の配置を有する多層繊維材料の形成工程の一例の分解上面図である。
【図４】本発明の特定の実施形態による、各繊維層の間に−５０°／０°／５０°の配置を有する多層繊維材料の形成工程の分解上面図である。
【図５】本発明の特定の実施形態による、各繊維層の間に−４０°／０°／４０°の配置を有する多層繊維材料の形成工程の分解上面図である。
【図６】本発明の特定の実施形態による、各繊維層の間に−５０°／０°／５０°の配置を有する多層繊維材料の形成工程の分解上面図である。
【図７ａ】立体型上に延伸されている本発明の特定の実施形態による多層繊維材料の左側面図である。
【図７ｂ】立体型上に延伸されている本発明の特定の実施形態による多層繊維材料の右側面図である。
【図７ｃ】立体型上に延伸されている本発明の特定の実施形態による多層繊維材料の正面図である。
【図８】本発明の特定の実施形態による、多層繊維を有して形成された靴の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
ここで、本発明の実施形態の主題について、法的要件を満たすために具体的に説明するが、この説明は、必ずしも特許請求の範囲に記載の範囲を限定するように意図されたものではない。特許請求の範囲に記載の主題は、他の方法で具現化されてもよく、異なる要素またはステップを含んでいてもよく、他の既存のまたは将来の技術と関連して使用されてもよい。この説明は、個々のステップまたは要素の配置の順序について明確に説明されている場合を除いては、種々のステップもしくは要素の間のいかなる特定の順序または配列をも暗示するものとして解釈するべきでない。
【００２５】
本発明の実施形態は、軽量で、引張り強さが高く、立体物体を形成するためにある程度の材料の変形を必要とする工程で使用するためのある程度の伸縮性を有する、繊維材料を提供する。繊維材料は、３つの繊維層および２つの外側層を有するものとして論述されるが、決してそのように限定されるものではない。むしろ、繊維材料の実施形態は、所望の特性を有する立体物体を得るために、必要または要望に応じて、任意の適切な数の繊維層および／または他の層を含むことができる。
【００２６】
図３〜図６は、多層繊維材料１０の実施形態を示す。これらの実施形態では、材料１０は、第１の外側層１２と、第１の一方向に配向された繊維の層（すなわち、不織繊維層）１４と、第１の繊維層１４に対して第１の角度で配向された、第２の一方向に配向された繊維の層（すなわち、不織繊維層）１６と、第１の繊維層１４に対して第２の角度で配向された、第３の一方向に配向された繊維の層（すなわち、不織繊維層）１８と、第２の外側層２０とを含む。
【００２７】
図３〜図６に示された実施形態は、材料１０が３つの繊維層を含むことを示しているが、材料１０は、１つの不織繊維層１４、１６、もしくは１８、不織繊維層の任意の組み合わせにおいて任意の適切な角度で互いに対して配向された２つの不織繊維層、または４つ以上の不織繊維層を含むがこれらに限定されない任意の適切な層の組み合わせを含むことができる。
【００２８】
特定の実施形態によれば、第１および第２の外側層１２、２０（すなわち、素地材料）は、熱可塑性ポリウレタン（thermoplastic polyurethane、「ＴＰＵ」）で形成される。ＴＰＵは、繊維配向の方向と一致しないいずれかの方向に荷重が加えられたときに材料１０が延伸できるようにする、優れた伸縮特性を提供する。ＴＰＵ材料によって提供される延伸量は、荷重が加えられる方向と繊維配向の方向との間の角度が大きくなるにつれて増大する。言い換えれば、荷重が加えられる方向が繊維配向の方向からほんの少しの角度しか離れていない場合には、材料１０はわずかな量だけ延伸することになるが、荷重が加えられる方向と繊維の方向との間でこの角度が広くなるにつれて、延伸量は増大する。他の外側層材料には、ポリウレタン（polyurethane、「ＰＵ」）、シリコーン、エチレンプロピレンジエン（ethylene propylene diene、「ＥＰＤＭ」）、ポリ塩化ビニル（polyvinyl chloride、「ＰＶＣ」）、熱可塑性エラストマー（thermoplastic elastomer、「ＴＰＥ」）、ポリ乳酸（polylactic acid、「ＰＬＡ」）、ポリアミド（polyamide、「ＰＡ」）、およびポリエチレン（polyethylene、「ＰＥ」）、または他の適切な材料が含まれうる。第１および第２の外側層１２、２０は、所望の特性を得るために、同一の材料でも異なる材料でも形成することができる。
【００２９】
いくつかの実施形態では、第１、第２、および第３の繊維層１４、１６、１８の繊維は、ＵＨＭＷＰＥで形成される。特定の実施形態では、ＵＨＭＷＰＥ繊維は、鋼鉄よりも最高で１５倍強く、しかしアラミドなどの材料よりも最高で４０％軽量とされうる。ＵＨＭＷＰＥ繊維は、伸縮性がほとんどなく、また、非常に破損しづらい。他の繊維材料は、ポリエステル繊維（Ｄａｃｒｏｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、ナイロン繊維、玄武岩などの天然繊維、アラミド繊維（Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）、Ｔｅｃｈｏｒａ（登録商標）、およびＴｗａｒｏｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、炭素繊維、高性能フィルム（ポリエチレンナフタレート（polyethylene naphthalate、「ＰＥＮ」）フィルム、およびＭｙｌａｒ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、ポリマー／炭素複合材（単層カーボンナノチューブ（single-wall carbon nanotube、「ＳＷＣＮＴ」）またはグラフェンなど）を含むことができ、また、ポリビニルアルコール／炭素および／またはポリアクリロニトリル／炭素の組み合わせ、液晶ポリマー（liquid crystal polymer、「ＬＣＰ」）（Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）およびポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）（poly(p-phenylene-2, 6-benzobisoxazole)、「ＰＢＯ」）（Ｚｙｌｏｎ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、ポリエチレン（Ｃｅｒａｎ（登録商標）、Ｄｙｎｅｅｍａ（登録商標）、およびＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、ならびにＰＥＮ繊維（Ｐｅｎｔｅｘ（登録商標）の商品名で販売されている製品など）、または他の適切な材料を含むことができるが、それらに限定されない。第１、第２、および第３の繊維層１４、１６、１８は、所望の特性を得るために、同一の材料でも異なる材料でも形成することができる。
【００３０】
特定の実施形態では、個々の繊維層内の繊維は、同一の特性を備えた同一の材料で形成されうる。他の実施形態では、個々の繊維層のうちの１つまたは複数が、少なくとも２種類の異なる材料で形成された繊維を含みうる。繊維は、個々の繊維層の材料特性を変化させるために、個々の繊維層内でゾーンを形成するようにまたは特定の順序で配列されうる。
【００３１】
特定の実施形態では、繊維は、１デニール未満の厚さを有する。材料１０の引裂き強さは、各繊維層１４、１６、１８間の交差点の密度または数に影響される。繊維の直径を小さくすること、および／または一定の領域における糸の本数を多くすることにより、より高い交差密度が得られる。しかし、所望の特性を得るために、種々の繊維層１４、１６、１８において様々な繊維の厚さおよび密度を使用できることは、当業者には理解されよう。
【００３２】
各繊維層１４、１６、１８は、各繊維を樹脂で被覆し、そして各繊維が側面に沿って密着して一方向性テープを形成するように樹脂で被覆した繊維を型を通じて並行に引っ張ることにより、形成することができる。各繊維層１４、１６、１８の形成に関する１つの実現性についてのさらなる説明が、米国特許第５，３３３，５６８号および米国特許第５，４７０，６３２号に見られ、それぞれの特許の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【００３３】
図３〜図６に示されるように、３つの繊維層１４、１６、１８は、（−４０°／０°／４０°）から（−５０°／０°／５０°）の範囲内で規則的なパターンに配置される。言い換えれば、図３および図５に示された例では、第２の繊維層１６は、第２の繊維層１６内の繊維が第１の繊維層１４内の繊維に対して−４０°の角度を形成するように、第１の繊維層１４に隣接して位置決めされ、第３の繊維層１８は、第３の繊維層１８内の繊維が第１の繊維層１４内の繊維に対して＋４０°の角度を形成するように、第１の繊維層１４の反対側に隣接して位置決めされる。特定の実施形態では、材料１０における少なくとも３つの繊維層の配置は、（−２５°から−６５°）／０°／（＋２５°から＋６５°）の範囲、（−３０°から−６０°）／０°／（＋３０°から＋６０°）の範囲、（−３５°から−５５°）／０°／（＋３５°から＋５５°）の範囲、または（−４０°から−５０°）／０°／（＋４０°から＋５０°）の範囲に及びうる。さらに、これらの範囲内での各繊維層の配向は、図３〜図６に示される（−４０°／０°／４０°）および（−５０°／０°／５０°）の実施形態のように対称であってもよいが、これらの範囲内での各繊維層の配向が（４３°／０°／−５０°）または他の非対称な変形形態などの非対称の配向にされうる実施形態を有することも可能である。同様の範囲は、材料１０における２つの繊維層または４つ以上の繊維層の配置に使用することができる。
【００３４】
（−９０°／０°／４５°）の非対称パターンなどの他のパターンが試験されたが、しわやひだなしに材料１０を立体物体に形成できるようにするのに適切な延伸量を提供するものではなかった。繊維を結合して各繊維層１４、１６、１８の一方向性テープを形成する繊維上の樹脂被覆はまた、繊維層１４、１６、１８を互いに接着するために、熱および／または圧力で活性化されてもよい。
【００３５】
図３〜図６に示されるように、外側層１２、２０（すなわち、素地材料）は、３つの繊維層１４、１６、１８の上方および下方に配置される。外側層１２、２０を繊維層１６および１８に接合するために、熱および／または圧力に加えて、接着剤が使用されうる。得られる材料１０は、平面的な複合材シートである。
【００３６】
外側層１２、２０がＴＰＵで形成される実施形態では、得られる材料１０は、良好な外観および感触を有し、また、外側層１２、２０は、他のＴＰＵ層および／または他のＴＰＵ要素などの他の要素に容易に接続することができる表面を提供する。例えば、履物の場合、材料１０は、ヒールカウンター、ミッドソール、またはＴＰＵ箔に容易に接続することができる。
【００３７】
特定の例示的な実施形態による材料１０の特徴を以下に明記する。しかし、当業者であれば、以下の表に示されていない材料１０の他の組み合わせおよび／または特性が存在しうることを理解するはずであるため、これらの特徴は例に過ぎない。
【００３８】
【表１】
2015147415.tif 000003
【００３９】
上記の表に記載された値は、材料１０の２つの実施形態の単一試料を試験することで得られた試験結果を表す。これらの実施形態の追加的な試料に対する試験結果は、上記の表に示された値よりも高いまたは低い値をもたらす可能性がある。
【００４０】
比較として、−９０°／０°／４５°ポリエステル製外側層および−９０°／０°／４５°ＴＰＵ製外側層において実証された伸縮量は、０°方向および９０°方向の両方においてほぼ同一であり、また、引張り強さの量も、０°方向および９０°方向の両方において同一である。したがって、上記の表で説明される材料１０の実施形態において０°方向対９０°方向で示された伸縮性と引張り強さとの間の差異は、各繊維層間の角度が変更されるにつれて本明細書で説明される材料１０の様々な実施形態によって示されるはずである材料特性の変化を表す。
【００４１】
上記の表における値は、材料１０の種々の実施形態によって得られうる結果の全範囲を表すものではないが、これらの結果は、９０°方向における伸縮性利得の大きさが、相当する大きさの９０°方向における引張り強さ損失を生じさせていないことを示している。実際のところ、９０°方向における伸縮性の増加量は、９０度方向における引張り強さ損失のおおよそ２倍である。この驚くべき結果は、伸縮性および引張り強さが逆比的かつ直線的には相関しないことを証明しているが、むしろ、材料１０の引張り強さ特性を過度に犠牲にすることなしに伸縮性を最大限に高められることを示している。
【００４２】
ＴＰＵで形成された外側層１２、２０の使用はまた、図８に示されるように、容易に印刷または着色することが可能な表面を提供する。材料１０は通常半透明の外観を有するので、材料１０の内側を形成することになる側に印刷を施すことができ、この印刷は、材料１０を通して目に見えるようになる。結果として、材料１０自体が、印刷を保護するための被覆として機能する。他の実施形態では、印刷は、材料１０の外側を形成することになる側に施される場合があり、また、印刷を保護するために、追加的な被覆層が適用されうる。ＴＰＵ製表面への印刷は、スクリーン印刷を含むがこれに限定されない既知の方法で達成することができる。
【００４３】
他の実施形態では、図５〜図６に示されるように、印刷または着色された追加的な織物層２２が、材料１０に含まれうる。層２２は、外側層１２、２０のどちらかに接着される外側層を形成するか、または、層１２、１４、１６、１８、２０のうちのいずれかの層の間に配置されうる。
【００４４】
繊維層１４、１６、１８は通常、通気性を少しも持たないので、材料の通気性を向上させるために、好ましくは繊維と繊維との間で、繊維層１４、１６、１８の穿孔が含まれうる。他の実施形態では、図７ａ〜図７ｃおよび図９〜図１０に示されるように、材料１０から、材料１０に隣接して配置されうる通気性のあるメッシュ領域などの材料１０で形成されていない他の領域に湿気を移すために、ウィッキングライニングが含まれうる。さらに他の実施形態では、材料１０は、材料１０から汗または他の湿気を引き離すように設計された親水性層を含みうる。材料１０は、その通気性を向上させるために、これらの実施形態のうちの１つ、全て、または任意の実施形態の組み合わせを含むことができる。
【００４５】
特定の実施形態では、材料１０は次いで、立体物体を形成するために、特定の構造に延伸される。例えば、図７ａ〜図７ｃに示されるように、材料１０は、立体型１２４の形状に合うように、延伸を通じて変形される。これらの実施形態では、型１２４は、靴１２８のための靴上部体１２６を形成するために使用される靴型である。しかし、材料１０は、滑らかな外観を有して材料１０を型１２４に合わせるために材料１０の多少の変形が必要とされるいかなる立体型１２４にも合うように使用されうることが、当業者には理解されるであろう。
【００４６】
立体型１２４上に材料１０を延伸することによる材料１０の変形を通じて形成された完成した立体製品が、図８に示されている。図８に示された製品は靴１２８であるが、上述の材料１０は、材料１０を適切な立体物体に延伸および変形させるための任意の立体型１２４とともに使用されうることが、当業者には理解されるであろう。図８に示されるように、また、図１〜図２と比較すると、材料１０は、求められる立体形状を得るために材料１０を切断または縫合する必要なしに、滑らかな表面外観を有する。
【００４７】
図に示されたまたは上述された様々な構成要素の配置だけでなく、図示または説明されていない構成要素およびステップも想定される。同様に、いくつかの特徴および部分的組み合わせが有益であり、また、他の特徴および部分的組み合わせに関係なく利用することができる。本発明の実施形態は、例示的かつ非限定的な目的のために説明されてきた。また、本特許の読者には、代替的な実施形態が明らかになるであろう。したがって、本発明は、上述されたまたは図に示された実施形態に限定されるものではなく、以下の特許請求の範囲に記載の範囲から逸脱することなく様々な実施形態および修正形態を作成することが可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  多層繊維材料、一方向性繊維材料、材料
１２  第１の外側層
１４  第１の繊維層
１６  第２の繊維層
１８  第３の繊維層
２０  第２の外側層
２２  織物層
２６  靴上部体
２８  靴
１２４  立体型
１２６  靴上部体
１２８  靴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８】
2015147415.tif 000013
【外国語明細書】
2015147415000001.pdf