(57)【要約】本発明は強健で耐洗濯性でどの3次元ボディについても保証可能な機能性積層体複合布地およびそのような布地を形成する方法を提供する。機能性積層体布地は、電気を伝導させ、光を伝導させ、電磁場を提供し、または電磁場からのシールドを提供し得る少なくとも1つの機能性エレメントが備えられている。機能性積層体は、機能性エレメントが露出され得るビアを含むことができる。一般に機能性積層体布地は、衣服内への組み入れおよびいわゆる着用可能なエレクトロニクスにおける利用にとって十分強健である。
2008502510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）布地またはフィルムの第１の外側層および第２の外側層、
（ｂ）前記布地またはフィルムの前記第１の外側層および第２の外側層と同じ方向に延びる少なくとも１つの機能性エレメント、および
（ｃ）前記外側層間に前記機能性エレメントを接着する接着材
を含んでなる実質的に平坦な外観を有する機能性積層体。
【請求項２】
前記布地またはフィルムの前記外側層は実質的に同じ幅である請求項１記載の機能性積層体。
【請求項３】
前記布地またはフィルムの各前記外側層は、前記機能性エレメントと接触する内面と、外面を有し、前記接着材は少なくとも１つの前記外側層の内面の一部のみ覆い、各層の前記外面まで浸透している請求項１記載の機能性積層体。
【請求項４】
前記機能性積層体は、実質的に平行または同じ方向に延びる少なくとも２つの前記機能性エレメントを含む請求項１記載の機能性積層体。
【請求項５】
少なくとも１つの前記機能性エレメントの一部は、前記機能性積層体内に設けられた少なくとも１つのビアを介して露出されている請求項１記載の機能性積層体。
【請求項６】
前記機能性エレメントは、絶縁された１本および複数の撚られた金属ワイヤー、絶縁されない１本および複数の撚られた金属ワイヤー、金属被覆ポリマー ファイバー、本来備わった伝導性ポリマー ファイバー、プラスチック オプティカル ファイバー、シリカ ガラス オプティカル ファイバー、および金属被覆フィルムからなるグループから選ばれる請求項１記載の機能性積層体。
【請求項７】
前記機能性エレメントは、機能性特性を有する少なくとも１つの他の材料と混ぜ合わせられた、撚り合わされた、芯に紡がれた(core spun)、または覆われた機能性特性を有する少なくとも１つの材料からなる請求項１記載の機能性積層体。
【請求項８】
機能性特性を有する材料は、金属ワイヤー、少なくとも１つの機能性被覆フィラメントによって回りを囲まれた弾性部材からなる電気的または光学的機能性複合ヤーン、可変抵抗を示す電気的伝導性エラストマー組成物、および銀メッキ テキスタイル ナイロン フィラメントからなるグループから選ばれる請求項７記載の機能性積層体。
【請求項９】
ファブリックまたはフィルム外側層は、不織布、織布、編布、紙、およびポリマー フィルムからなるグループから選ばれる請求項１記載の機能性積層体。
【請求項１０】
ファブリックまたはフィルム外側層は、不織布、織布、編布、紙、およびポリマー フィルムからなるグループから選ばれる請求項７記載の機能性積層体。
【請求項１１】
各前記外側層は外面を有し、前記機能性積層体の末端は少なくとも１回それ自体の上に折り返され、そのような折られた端部は１つの前記外側層の前記外面に留められている請求項１記載の機能性積層体。
【請求項１２】
前記折られた端部は、糊留め、リベット留め、スナップ留め、縫い留め、ステープル留め、溶接、および包み留めからなるグループから選ばれる機械的留め機構によって留められている請求項１１記載の機能性積層体。
【請求項１３】
前記積層体は少なくとも１つのコネクタへの取り付けが可能となっており、前記コネクタは前記積層体内の前記機能性エレメントを、電源または放射線源へ接続可能となっている請求項１記載の機能性積層体。
【請求項１４】
前記積層体の少なくとも一部は伝導性である請求項１記載の機能性積層体。
【請求項１５】
前記積層体の少なくとも一部は電気を伝達する請求項１４記載の機能性積層体。
【請求項１６】
前記積層体の少なくとも一部は光を伝達する請求項１４記載の機能性積層体。
【請求項１７】
前記積層体の少なくとも一部は電磁場を提供する請求項１４記載の機能性積層体。
【請求項１８】
前記積層体の少なくとも一部は電磁場からのシールドを提供する請求項１４記載の機能性積層体。
【請求項１９】
第１の表面および第２の表面を有する非伸長性材料の所定の長さの第１の部品を用意し、
前記非伸長性材料と同じ方向に伸びる少なくとも１つの長さの機能性エレメントを伸ばして固定し、
伸ばされた長さの前記機能性エレメントを、固定された長さの実質的な部分に沿って、前記非伸長性材料の前記第１の部品の前記第１の表面に留め、
第１の表面および第２の表面を有する非伸長性材料の所定の長さの第２の部品を用意し、前記非伸長性材料の所定の長さの第２の部品を、前記機能性エレメントと同じ方向に伸びる長さの実質的な部分に沿って、前記機能性エレメントまたは前記非伸長性材料の前記第１の部品の前記第１の表面のいずれか一方に留め、機能性積層体を形成する
ことを含んでなる、実質的に平坦な外観を有する機能性積層体の製造方法。
【請求項２０】
少なくとも２つの長さの前記機能性エレメントは、実質的に平行または同じ方向に伸びるように伸ばされ固定されている請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
少なくとも１つのビアが前記機能性積層体に設けられ、少なくとも１つの前記機能性エレメントの一部が前記ビアを通して露出されている請求項１９記載の方法。
【請求項２２】
前記機能性エレメントは、絶縁された１本または複数の撚り合わせられた金属ワイヤー、絶縁されない１本または複数の撚り合わせられた金属ワイヤー、金属被覆弾性体ファイバー、本来伝導性のポリマー ファイバー、プラスチック オプティカル ファイバー、シリカ ガラス オプティカル ファイバー、および金属被覆フィルムからなるグループから選ばれる請求項１９記載の方法。
【請求項２３】
前記非伸長性材料は、不織布、織布、編布、、紙、およびポリマー
フィルムからなるグループから選ばれる布地またはフィルムである請求項１９記載の方法。
【請求項２４】
前記非伸長性材料の前記第１の部品に孔あけを行い、ビアを形成する請求項２３記載の方法。
【請求項２５】
前記ビアはホール、スリットまたはスロットからなるグループから選ばれる請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
前記非伸長性材料の前記第２の部品に孔あけを行い、ビアを形成する請求項２４記載の方法。
【請求項２７】
(i)機能性積層体の末端部を少なくとも１回それ自体の上に折り、(ii)そのような折られた端部を１つの外側層の外側表面に留めるステップをさらに含む請求項１９記載の方法。
【請求項２８】
留めるのは、糊留め、リベット留め、スナップ留め、縫い留め、ステープル留め、溶接、および包み留めからなるグループから選ばれる機械的留め機構である請求項２７記載の方法。
【請求項２９】
少なくとも１つのコネクターを前記機能性積層体に取り付けるステップをさらに含み、前記コネクターは、前記積層体内の少なくとも１つの前記機能性エレメントを電源または放射源に接続可能である請求項１９記載の方法。
【請求項３０】
前記電源を少なくとも１つの前記機能性エレメントに接続することをさらに含む請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
前記放射源を少なくとも１つの前記機能性エレメントに接続することをさらに含む請求項３０記載の方法。
【請求項３２】
請求項１の機能性積層体を含む衣服または着用物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気を伝導させ、光を伝導させ、電磁場を提供し、または電磁場に影響を及ぼす能力を有する、3次元対象物について保証するのに適合された柔軟なテキスタイル構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気を伝導させ、または電磁場に影響を及ぼす能力を有する柔軟なテキスタイル構造の種々のタイプは、ある医療の、および生理学的なモニターをする利用のために開示された。例えばヴィクラム シャーマへのPCT公開WO 2003/087451A2は、管状の編んだ布地(knit fabric)を形成するためにいっしょに編んだ電気的絶縁性ヤーン(yarn)、ストレッチ ヤーンおよび「機能性(functional)」ヤーンからなる管状の編んだ布地システムを開示する。シャーマでは、機能性ヤーンは0.01オーム/メーター〜5000オーム/メーターの抵抗を有する電気的伝導性である。「機能性」ヤーンは、管状ニットから形成されるスリーブの長さを伸ばす連続的なスパイラル内の管状ニット内に組み込まれる。リム(limb)のような本体部分は、生理学的サインを計るための管状布地の部分によって取り囲まれている。加えてシャーマによって開示された、これらの管状の編んだ布地は、機能性ヤーンが電気信号の平行な伝導体として役立つ、細い弾性バンド形状に用いられるために適合可能である。シャーマの細い弾性バンド構造のデメリットは、機能性ヤーンまたはワイヤーがすべての他の構成要素と共に該構造の中に同時に編まなければならないことである。
【０００３】
電気的伝導性エレメントに加えて、光伝導のための光学ファイバーが衣服の中へ組み込むために開示された。例えば、サンダレサン ジャヤラマン他への米国特許番号6,315,009(ジョージア テック レサーチ コーポレーションへ譲渡された)は、基体布地の快適さ構成要素とセンシング 構成要素からなるフルファッションの連続的に織った衣服を開示する。ジャヤラマンによると、センシング 構成要素は電気的伝導性構成要素または透過(penetration)センシング 構成要素であり得る。例えばペネトレーション センシング 構成要素は、プラスチック光学ファイバーのような光学伝導性であり得る。ジャヤラマン構造のデメリットは、管状布地または衣服の中へ例えばプラスチック光学ファイバーのような弾性ヤーンおよび機能性構成要素を同時に直接織ることの必要性である。
【特許文献１】PCT公開WO 2003/087451A2
【特許文献２】米国特許番号6,315,009
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記引例は、織ったまたは編んだタイプの布地構造の使用を通して、電気的伝導体のような機能性構成要素を含む。そのような機能性構成要素は、従来のテキスタイルと不十分な適合性を有し得る。さらにそのような機能性構成要素は一般に、従来の布地形成プロセス(例えば織り、編み、シームレス編み)内の困難さを生じさせる。例えば、ワイヤー、小さいケーブルおよびプラスチック光学ファイバーはしばしば、それらの壊れやすさ、弾性係数、拡張性および張力のために典型的なテキスタイル ファイバーに完全にはマッチしない。特にそのようなデメリットは、該構造または衣服からの弾性復元及び柔軟性が望まれ、衣服を洗浄する(wash)または洗濯する(launder)能力が望まれることにおいて注目すべきである。このように柔軟なテキスタイル構造は、従来技術の1つまたはそれ以上の問題を克服することができることが必要とされる。
【０００５】
該技術は、該構造が上で述べられた少なくとも1つの問題を有しない工業のおよび相互に連絡する応用と同様に、ある医療のおよび/または生理学的なモニター利用の使用のために電気を伝導させ、光を伝導させ、電磁場に影響を及ぼすことができるエレメントを持つ構造を探し求める。そのようなエレメントを編みまたは織る必要無しに柔軟なテキスタイルのような構造の中へ機能性エレメントを組み込む、洗濯できる衣服を提供する能力が高く望まれるだろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は実質的に平らな外観を有する機能性積層体(laminate)に関する。機能性積層体は、布地、紙またはフィルムの第１および第２の外側層；布地またはフィルムの第１および第２の外側層と同じ方向に延びる少なくとも1つの機能性エレメント；および外側層間の機能性エレメントを接着する接着材を含む。本発明の機能性積層体は伝導性であり得、また例えば、電気を伝導し、光を伝導し、または電磁場を提供することができる。1つの実施例では、少なくとも1つの機能性エレメントの部分は、積層体に設けられた少なくとも1つのホールまたはビア(via)を通して露出され得る。
【０００７】
本発明はさらに、実質的に平らな外観を有する機能性積層体を製造する方法に関する。該方法は、第1の表面および第2の表面を有する非伸長性のある長さの第1の部品を用意し；非伸長性材料と同じ方向に延びる1つの長さの少なくとも1つの機能性エレメントを伸ばし、固定し、およびそれの固定された長さの実質的な部分に沿って非伸長性材料の前記第１の部品の第１の表面に対して伸ばされた長さの機能性エレメントを留め(secure)；第1の表面および第2の表面を有する非伸長性材料の第2の部品を用意し、および前記機能性エレメントと同じ方向に延びるそれの長さの実質的な部分に沿って、機能性エレメントまたは、非伸長性材料の前記第1の部品の第1の表面のいずれか一方に対して、非伸長性材料の前記第2の部品を留め、機能性積層体を形成することを含む。1つの実施例では、該方法は機能性エレメントの部分が前記ビアを通して露出されるように、機能性積層体内のビアを形成することをさらに含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、次の図を参照した次の詳細な記述において述べられるだろう。  
図1は本発明の機能性積層体を製造するのに好適な装置の側面立面図の概略図、
図2は本発明の機能性積層体を製造する装置の部分の上面図の概略図、
図3Aおよび3Bはサンドイッチ状の他の非伸長性材料の2つの布地またはシート間の機能性エレメントを示す本発明の機能性積層体の断面の概略図、
図4は本発明の機能性積層体の端部の断面図の概略図、
図5A-5Dは機能性エレメントを露出するための複合積層体の外側シートのパーフォレーション(perforation)を形成するのに用いることができるパーフォレーション パターンの上面図、
図5Eおよび5Fは機能性エレメントの部分が積層体のビアまたはホールを通して露出された機能性積層体の斜視図で、図5Eでは機能性エレメントが細長いスロット形状のパーフォレーションを通して露出され、図5Fでは4つの機能性エレメントが各パーフォレーション ホールを通して露出され、
図6Aは機能性エレメントを積層体内で安定させるために、両端にZ状の折りたたみが形成された本発明の機能性積層体の斜視図、および
図6Bは図6Aの機能性積層体の一端に形成されたZ状の折りたたみで、1つの可能な電気的接続を提供する留め係合の側面立面図の断面図である。
【０００９】
本発明は、実質的に平らな表面外観を有する複合布地であり得る機能性積層体を含む。該積層体は伝導性、強健、耐洗濯性があり、およびどのような3次元ボディに対しても保証するように適合されていることができる。
【００１０】
本発明の機能性積層体は一般に、
(ａ)不織の、編んだまたは織った布地、紙またはフィルムの第1および第2の外側層であり、各層は複合布地について内側(または第1)表面および外側(または第2)表面を有する。
【００１１】
(ｂ)外側層間にサンドイッチされた少なくとも1つの機能性エレメント
(ｃ)第１および第２の外側層を接着する、または第1および第2の外側層を機能性エレメントに接着する接着材を含む。
【００１２】
1つの実施例では、不織の、編んだまたは織った布地、紙またはフィルムの2つの外側層は、実質的に同じ幅である。
【００１３】
加えて1つの実施例では、接着材は積層体の約8〜70重量％の間からなり、少なくとも1つの外側層の内側表面を部分的に覆うのみに適用されるけれども、そのような接着材は各外側層の表面面積の約10％より少ない程度にまで、各外側層の外側まで浸透することができる。
【００１４】
さらに機能性エレメントは、少なくとも1つの他の機能性エレメントと実質的に平行なまたは同じ方向に延びることができる。
【００１５】
加えて機能性積層体は、少なくとも1つの機能性エレメントの露出を許す、少なくとも1つのホールまたはビアを設けることができる。
【００１６】
本発明はさらに以下のステップを含む、機能性積層体の製造方法を提供する。
【００１７】
第1の表面および第2の表面を有する非伸長性材料の、ある長さの第１の部品を用意し、
非伸長性材料と同じ方向に延びる、1つの長さの少なくとも1つの機能性エレメントを伸ばし、固定し、および
それの固定された長さの実質的な部分に沿って、非伸長性材料の前記第1の部品の第1の表面に対して、伸ばされた長さの機能性エレメントを留め、
第1の表面および第2の表面を有する非伸長性材料の第2の部品を用意し、および前記機能性エレメントと同じ方向に延びるそれの長さの実質的な部分に沿って、非伸長性材料の前記第2の部品を、機能性エレメントまたは非伸長性材料の前記第1の部品の第1の表面のいずれかに留め、機能性積層体を形成する。選択的に機能性エレメントを露出させる1つまたはそれ以上のビアとして役立つ、1つまたはそれ以上のパーフォレーションまたはホールが機能性積層体に設けられる。この方法はさらに、機能性積層体に少なくとも1つのコネクタを取り付けるステップも含むことができ、ここで前記コネクタは、電気および放射からなるグループから選ばれた源へ積層体内の少なくとも1つの機能性エレメントを接続するように適合化されている。放射は、データ通信のためのファイバー オプティック ネットワークに採用される光のそれらの波長から選ばれた光放射であり得る。
【００１８】
本発明の方法の1つの実施例では、少なくとも1つの機能性エレメントが、そのような層に留められるとき、外側層は実質的にその場所に平面化され留められる。ここで用いられるように「平面化(planarize)」という語句は、布地、網、またはフィルムの部分を、ひだがない実質的に平らでしわの寄らない形状にすることを意味する。
【００１９】
ここで用いられるように適切な「実質的な非伸長性(inextensible)材料」は、金属被覆を有する前述の変形を含む、不織布、織った布地、編んだ布地、紙、方向付けされた(oriented)および方向付けされないフィルムを含む。これらの織った、不織の、および編んだ布地は、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、およびパーフルオロ化ポリオレフィン(polyperfluorinated olefin)からのそれらのファイバーを含む、ステープルまたは連続のファイバーからなり得る。適切なフィルムは、ポリエステル、ポリオレフィン、パーフルオロ化ポリオレフィン、およびポリアミドを含むポリマーからなり得る。機能性積層体の外側層の布地またはフィルムは、上述の実質的に非伸長性のどの材料も含むことができる。
【００２０】
ここで用いられるように「機能性(functional)」という語句は、電気的、光学的、磁気的、機械的、化学的、および/または熱エネルギー特性を示すエレメントまたは材料を意味する。
【００２１】
「機能性材料」の例は、電気的機能(例えば電気的伝導性、加熱、ピエゾ電気、電歪(electrostrictive)、エレクトロクロミック(electrochromic)活性)；光学的機能(例えばフォトニック クリスタル ファイバー、フォトルミネセンス、ルミネセンス、光透過、反射)；磁気的機能(例えば磁歪活性)；熱応答性機能(例えば形状記憶ポリマーまたは合金)；およびセンサ機能(例えば化学、バイオ、容量性)を示す材料を含むがこれらに限定されない。そのような機能性材料は、本発明の実施例に用いられる機能性エレメントの中に含まれ得る。
【００２２】
ここで用いられるように適切な「機能性エレメント」は、高周波用途のためのリッツ(litz) ワイヤー、ティンセル(tinsel) ワイヤー、または撚られた(stranded)伝導体のような、1つまたはそれ以上の伝導体を有する、絶縁されたまたは絶縁されない多種類の金属ワイヤー；リボン ワイヤーのような円形または非円形断面を有するシングルの撚られた金属ワイヤー；(Hopewell, Virginia, USAのDuPont-Teijin Filmsからの)Xstatic(登録商標)ヤーンおよびメタライズされたMYLAR(登録商標)；ポリピロルからのそれらのような本来備わっている伝導性ポリマー ファイバー；CROFON(登録商標)のようなポリメチル メタクリレートからのプラスティック オプティカル ファイバー；およびエサーネット、ファイバー チャネル、FDDI、ATMおよびトークン リング プロトコルに基づくシリカ ガラス オプティカル ファイバーを含む。適切な機能性エレメントもまたPCT公開WO 2004/097089 A1に開示された伸長可能な複合(composite)ヤーンも含み、その全体開示は参照によってここに入れられている(以下、「少なくとも1つの伝導性被覆フィラメントによって回りを囲まれた弾性部材を含む、電気的伝導性複合ヤーン」として引用される)。2004年4月15日に提出されたUS暫定的60/562,622に開示された弾性体(elastomeric)組成物も同様である。その全体開示も参照によってここに入れられている(以下、「様々な抵抗を示す電気的伝導性弾性体組成物」として引用される)。
【００２３】
ここで用いられるように「どの3次元ボディについても保証するように適合された」という言葉は、機能性積層体がどのような形状に対しても順応することを許すように柔軟であるということを意味する。特に、機能性積層体が、衣服または衣服の構成要素またはボディの少なくとも部分上に置かれた他の着用可能なものである場合、該積層体は少なくとも、ボディの3次元形状に順応することにおける衣服または着用可能なものと同じくらい適合可能である。該積層体が順応する3次元形状のどのような動きの存在において該積層体の機能性エレメントの性能を維持する積層体構造の強健が、どの3次元ボディの該積層体の適合可能な順応において本来備わっている。
【００２４】
ここで用いられるように「耐洗濯性(laundry durable)」という語句は、機能性積層体が少なくとも洗浄可能であることを意味する。特に機能性積層体が、洗浄可能な衣服またはボディ上に置かれた洗浄可能な他に着用可能なものの構成要素の場合、該積層体構造は、複数の洗浄または洗濯サイクルの後の積層体の機能性エレメントの性能を維持する。例えば、洗浄の少なくとも1サイクル後の機能性エレメントの性能を維持することは「耐洗濯性」である。
【００２５】
ここで用いられるように「伝導性(conductive)」という語句は、電気を導き、光を導く積層体の少なくとも部分を意味し、または電磁場を提供可能であり、または電磁場からのシールドを提供可能である。
【００２６】
ここで用いられるように「実質的に平行なまたは同じ方向に延びる」という語句は、(単数または複数の)機能性エレメントは、隣接する機能性エレメントと接触することなく、機能性積層体の同一方向(「長さ方向(machine direction)」としても知られる)に長く伸びることを意味する。そのような実質的に平行なまたは同じ方向に延びるエレメントは、少なくとも1つの実施例において、それらが伸びる方向に直角な方向にそれらの長さに沿って、他の(単数または複数の)機能性エレメントから実質的に等距離であり得る。例えば機能性エレメントが機能性積層体の長さ方向に伸びるとき、他の実質的に平行なまたは同じ方向に延びる機能性エレメントもまた該長さ方向に伸び、また両エレメントは、それらの長さに沿って、複数のポイントで該長さ方向に直角な方向において実質的に互いから等距離である。本発明の機能性積層体を作るのに適した不織布は、約10〜約30グラム/m２のような、約10〜約100グラム/m２に及ぶ基体重量を有する。不織布の多くのタイプが、この発明の実施例における使用に適している。典型的な実施例は、熱接着され(thermally bonded)、紡糸接着され(spunbonded)、および水でからませた(hydroentangled)ファイバーからなる不織を含む。例えばそれらはポリオレフィン、ポリエステル、およびポリアミド ファイバーのような合成ポリマー ファイバー(synthetic polymeric fiber)からなり得る。
【００２７】
本発明の機能性積層体は、不織布またはフィルムのような、非伸長性材料の外側層の間に挟まれた少なくとも1つの機能性エレメントの中間「層」を含む。
【００２８】
この中間「層」における機能性エレメントは、1つの実施例では、絶縁されたまたは絶縁されない種類の金属ワイヤーであり得る。例えば1本の伝導ワイヤーを使用し得る。リッツ ワイヤー(litz wire)または撚られた導線のような、ワイヤーによるより多くの適用は、高周波電気への適用に適している。リボン ワイヤーのような1本の撚り線金属ワイヤーは、円形または非円形の断面を有し、高電流、またはより固い積層体が好ましい場合に適する。加えてFort Wayne, IndianaのREA Magnet Wire Co.からの(絶縁されまたは絶縁されない)フラット(平らな)銅ワイヤーのようなフラット金属ワイヤーが使用し得る。Laird Sauquoit Technologies(300 Palm Street, Scranton,
Pennsylvania, 18505)から利用可能な、銀メッキされたテキスタイル ナイロン フィラメントであるXstatic(登録商標)ヤーンの登録商標の元でのXstatic(登録商標)ヤーンのような、ある金属被覆ポリマー ファイバーもまた使用し得る。Xstatic(登録商標)ヤーンの1つの適した形態は、電気的伝導性銀で電気メッキされた製品ID 70-XS-34X2 TEX 5Zとして、Wilmington, DelawareのINVISTA S. a.r.l.から利用可能な70デニール(denier)(77dtex)、34フィラメント テクスチャード ナイロンに基づく。他の適した伝導性ヤーンは、デラウェア ウィルミントンのE. I. DuPont de Nemours, Inc.からのARACON(登録商標)として知られた金属被覆されたKEVLAR(登録商標)ヤーンである。ポリピロル(polypyrrole)からのそれらのような本来伝導性ポリマー ファイバーのクラスのメンバーもまた、本発明の実施例において有用である。加えてポリメチル メタクリレート ポリマーからのプラスチック オプティカル ファイバー(POF)も使用し得る。光をガイドするための機能性エレメントが望まれる場合、CROFON(登録商標)のようなPOFが使用し得る。例えば、高速光通信のための有用なPOFはステップ-インデックス タイプ(SI-POF)またはグレイデッド インデックス タイプ(GRIN-POF)であり得る。マルチモードまたはシングルモードのいずれかの種類のシリカ ガラス オプティカル ファイバーのクラスもまた、イーサネット(登録商標)、ファイバー チャネル、FDDI、ATM、およびトークン リング プロトコルに基づくファイバー オプティカル ネットワークのために適した機能性エレメントの有用なクラスを含む。
【００２９】
加えて機能性エレメントは、Xstatic(登録商標)ヤーンまたはワイヤーといっしょに撚り合わされたファイバー、例えば銅ワイヤーのような伝導性ヤーンからなり得る。機能性エレメントはさらに、スパンデックスおよび/またはXstatic(登録商標)ヤーンといっしょに撚り合わされた可変抵抗を示す、少なくとも1つの機能性被覆フィラメントまたは電気的伝導性弾性体(elastomeric)構造によって回りを囲まれた弾性部材を含む電気的または光学的機能性複合(composite)ヤーンからなり得る。
【００３０】
機能性積層体の層は、接着剤によって接着される。複合物(composite)の中の各エレメントは、該複合物の少なくとも1つの他のエレメントに接着されるべきである。例えば接着剤は機能性エレメントに塗られることができ、また順繰りにそのエレメントは外側層の内側表面に接着されることができる。他の実施例として、接着剤は外側層の1つの内側表面に塗られることができる。接着剤は例えば、複合布地の約8重量％〜70重量％から構成され得る。これらのレベルより高い機能性積層体内の接着剤含有量は、布地がそれ自体に接着され得るような、ある状況においては都合がわるい。適した接着剤は例えば、スチレン/イソプレンおよびスチレン/ブタジエン ブロック コポリマー(共重合体)を含む、スチレンを基体とするブロック コポリマーのようなホット メルト接着剤であり得る。もしそのような技術が機能性エレメントを傷つけること無しに実行できるなら、フレーム積層およびレーザーまたは超音波溶接のような他の方法による接着が可能である。
【００３１】
積層体材料の幅のインチ当たりの機能性エレメントの数は制限されず、例えば5〜10のような1〜20の範囲であり得る。
【００３２】
図1における立面図に概略的に描かれる装置は、本発明の範囲内にある機能性積層体の製造プロセスに用いることができる。図1は機能性エレメント5および10(例えば銅ワイヤー)の供給ロール2および4を示す。しかしながら、複数の供給ロールおよび機能性エレメントもまた見られる(例えば機能性エレメント5、5'、10、10'および10''の供給ロール2、2'、4、4'および4''を示す図2参照)。機能性エレメントは例えば、安定性を提供するためにロール15およびニップ ロール(nip roll)50(またはロール15'およびニップ ロール50)間で一様に引っ張られるようにすることができるが、一般にそのような機能性エレメント5および10は実質的に細長くはない。図1では機能性エレメント5および10は並んで示され、またガイド プレート25のロール表面上のどのピッチ上にも分離させることができる。複数の機能性エレメントがプロセス(該プロセスの長さ方向Mが示される図2参照)へ供給される場合、(図1および2における)ガイド プレート25または等間隔手段(equivalent spacing means)は、各機能性エレメントの位置およびピッチを提供できることが理解される。図1では、実質的に平行な機能性エレメント5および10の層は、ロール33から供給される不織布の層の1つの上面に置かれるように示される。例えばホット メルト接着剤である接着剤30は、導管20経由で機能性エレメントおよび不織層底面上に塗られる。ロール33'から供給される他の不織層35'はその後、接着剤が供給された組み合わせの上部にロール40で置かれ、また該組み合わされた構造は、ニップ ロール50で熱と圧力により接着される。あるいは接着剤30は、不織布の層間へそれらを置く前に機能性エレメントへ塗ることもできる。接着を終えたとき、一様な張力は実質的に完全に放たれ、複合布地は弛緩し、望まれる構造55を形成する。矢印Dはニップ ロール50から生成される構造55の進む方向を示す。
【００３３】
ホット メルト接着剤30(例えば図2参照）は、いつくかの異なる方法で塗ることができる。1つの方法では、ホット メルト接着剤をスプレイ ノズル(図2に接着剤導管20の端部にそのような1つのノズル22が示される)から、メルト ブローイング(melt blowing)として知られるプロセスによって不連続の網状に置くことができる。他の方法では、ホット メルト接着剤をらせん状スプレイとして知られるプロセスによって動くノズルから一様な流れとしてらせん状パターンに置くことができる。メルト ブローイングまたはらせん状スプレイによって生成されるように、接着剤が不織層を部分的に覆うのみであるパターンは、複合布地の一様で平らな表面外観の結果となり得る。「部分的な被覆のみ」は、接着剤が不織の一部に存在するが、隣接する部分には存在しないことを意味する。これはまた「ドット マトリクス」パターンを適用することによっても成し遂げることができる。
【００３４】
図3Aおよび図3Bは種々の機能性エレメント5および5bを有する機能性積層体構造を示す。図3Aでは機能性エレメント5は銅ワイヤーである。図3Bでは機能性エレメント5bは、リボン ワイヤーである。図3Aおよび3Bでは不織布35および35'は図1および2に描かれたようである。
【００３５】
機能性積層体は、(単数または複数の)機能性エレメントおよび外側層の間の接着し損ないを示すであろう、外側層(ポリプロピレンまたはポリエステルのうちのどちらかのファイバーを基体とする不織)の剥離の形跡を示すこと無しにそれが少なくとも1洗濯サイクルに耐え得ることを意味する「耐洗濯性(laundry durable)」であり得る。機能性積層体はまた例えば、少なくとも1つの外側層が紙からなるとき、使い捨てであり得る。
【００３６】
機能性積層体布地は、ある実施例では、外側層の剥離の形跡を示すこと無しにそれが少なくとも約28の洗濯サイクルに耐え得るような耐洗濯性によってさらに特徴付けられる。そのような耐性を示すために、次の洗濯サイクルが使用される。:38〜41℃(100〜105°F)の水で30分間温水洗浄/温水すすぎおよびシアー ケンモーのシリーズ80洗浄機において「タイド(Tide)」洗剤50グラム。その後、シア ケンモーのシリーズ80乾燥機において(96℃(205°F)に至るまで)セッティングされた「ノーマル/パーマネント プレス/ミディアム」で乾燥される。
【００３７】
これらの機能性積層体布地の耐洗濯性は、(i)外側層がポリプロピレン ファイバーからなる不織布を含むとき、少なくとも約25パスカル秒(250ポイズ)、および(ii)外側層がポリエステル ファイバーからなる不織布を含むとき、少なくとも約200パスカル秒(2,000ポイズ)の120℃での複素粘度を有する選ばれた接着剤を使用することによって提供できる。
【００３８】
複素粘度の絶対値は次のように定義される。:与えられた周波数ω、剪断応力σにおいて、複素粘度の絶対値｜η＊｜は、弾性係数(G')および粘性係数(G'')の2乗の和の平方根を周波数で割ったものである。
【００３９】
｜η＊｜＝√(G’２＋G''２)/ω
有用な接着剤の軟化点は一般に、90℃(194°F)を越えるのが期待され得、より好ましくは一般的に110℃(230°F)を越えるのが期待され得る。
【００４０】
耐洗濯性の機能性積層体布地の製造において有用な接着剤の例は、スチレンを基体とするブロック コポリマーを含むものを含み、粘着性を増す薬剤およびプロセス オイルのような添加物もまた含むことができる。不織布地がポリプロピレン ファイバーからなる場合、接着剤はHL-1486およびHL-1470(H. B. Fuller Company)、およびH-2104、H-2494、並びにH-2385(Milwaukee, WisconsinのBostick, Inc.)を含むことができる。不織布地がポリエステルおよび/またはポリプロピレン ファイバーからなる場合、接着剤はH-2385(Milwaukee, WisconsinのBostick, Inc.)およびNS-34-3260、NS-34-3322、およびNS-34-5640(National StarchCompany)を含むことができる。上記の名前が付けられた接着剤のすべては、スチレンを基体とするブロック コポリマーを含む。本発明の耐洗濯性機能性積層体布地を作るのに有用な選ばれた接着剤の複素粘度は、EP1 128 952 B1(20031126として認められE. I. DuPont de Nemours and Co.に譲渡された)に開示され、その全体の開示は参照によってこの中に含まれている。
【００４１】
図5A〜5Dは、本発明と関連して用いられ得るパーフォレーション パターンの上面図である。図5Aでは、1組の11の円形のホール パーフォレーション70aが規則正しい格子パターンに形成されている。図5Bでは、1組の14の円形のホール パーフォレーション70bが1つ置きの規則正しい格子パターンに形成されている。図5Cでは、そのようなパターンを持つシートの長い延長に一般に垂直で、またこのように機能性エレメントの延びた長さに一般に垂直なその最も長い辺で方向付けられた、長方形のスロット パーフォレーション72が示される。図5Dでは、そのようなパターンを持つシートの長い延長に関する傾斜で方向付けられた平行四辺形のスロット パーフォレーション74が示される。図5A〜5Dにおけるパターン シートは採用し得るパターンのタイプの典型である。他の都合のよいパターンは、特定の要求に合うように設計され得る。好ましくは該パターンは、該層が平面化され決められた位置に保たれ、または機能性積層体内のそのような層を積層される前のいずれかの間に、該機能性積層体の1つの外側層にカットされる。任意にそのようなパターンは機能性積層体の両方の外側層にカットされ得る。
【００４２】
図5Eおよび5Fは機能性積層体の斜視図で、機能性エレメントの部分が積層体の1つの外側層におけるビアまたはホールを通して露出される。図5Eでは機能性エレメント76aおよび76bが細長いスロット形状のパーフォレーション74を通して露出される。図5Fでは4つの機能性エレメント78a、78b、78cおよび78dが各パーフォレーション ホールを通してそれぞれ露出されて示されている。
【００４３】
図6Aは2つの不織布35および35'からなり、2つの機能性エレメント5および5'を有し、両端に重ね折り部100またはZ状の折りたたみを含む本発明の機能性積層体55の斜視図である。重ね折り部100は、積層体構造内で機能性エレメントを維持する助けをするために歪み軽減として機能する。
【００４４】
重ね折り部100はまた、重ね折り部について留めるべき接続手段を許す。図6Bでは積層体の端部は、第1の部分110および第2の部分120からなる留め手段を含む断面において描かれている。留め手段の第1の部分110は、留め手段の第2の部分120を通り、第1の部分110のねじ筋にかみ合うボルト130のねじ筋を受け入れるようにそれぞれ適合された少なくとも1組のねじ筋をつけられた孔が設けられている。図6Bでは断面において描かれた留め手段の2つの部分110および120は、ねじ筋をつけられたボルトの手段にによって完全にかみ合わされ、積層体55の重ね折り部100のしっかりした留めを提供する。  
本発明は以下に実施例の概説においてさらに示される。
【実施例】
【００４５】
これらの実施例におけるサンプルは表1からの不織布および表2からの機能性または伝導性エレメントを用いて作られた。
【００４６】
【表１】
2008502510.tif 000003
【００４７】
【表２】
2008502510.tif 000004
各テスト サンプルは下記のように洗浄され、電気抵抗または伝導性は電気計測の技術に熟練した人々に知られる方法で測定された。耐洗濯性テスト方法は、室温での乾燥段階でつるすAmerican Association of Textile Chemists and Colorists(AATCC)WOB Standard Powder Detergent(スタンダード パウダー デタージェント)を使用する温水(40℃)および冷リンス(室温水)を用いた機械洗浄サイクルを含む。
【００４８】
実施例1
表3に示される実施例において、2〜5インチ(5.1〜12.7cm)ワイド機能性積層体は、図1に概略的に描かれた装置を用いて用意される。積層体は表3に示され、表2に記載されたような機能性エレメントを有した。機能性エレメントは、図1に示されたような装置へ張力のもとにロールから供給された。異なる実施例として、表3に示されたような0.1インチ〜0.2インチ(2.5〜5.8mm)のピッチが用いられた。不織布の2つの層は、2つの不織布を有効に平面化するため、図1に示された装置へロール(例えばロール33および33'参照)によって十分な張力のもとに供給された。典型的に伝導性エレメントは、接着剤を導入する前に該構造へ導入された。しかしながら、伝導性エレメントの前のいくつかのサンプルでは、表3に示されるように接着剤もまた導入された。
【００４９】
すべてのサンプルについて、不織布の底面層を接触させる直前に接着剤がメルト ブローイングされた。すべてのサンプルに関して、スチレン/イソプレン ブロック コポリマーを基体とする接着剤(Wawatosa, Wisconsin,
USAのBostik Inc.の製品)が表3に示すように異なる比で用いられた。接着剤は149℃で加えられた。サンプルが1組のニップ ローラー(図1のニップ ロール50によって概略的に描かれたのと実質的に同じ)に入る速度は、適したニップ ロール圧力を用いて、表3に示されるように50ft/min〜200ft/min(15.2〜61.0m/min)へ変化した。このプロセスによって不織布の上面および底面層と伝導性フィラメントは、接着剤により接着された。
【００５０】
表3は、示された洗浄サイクルの数を受けた後の50cmの長さのサンプルの(オーム/メーターにおける)電気抵抗データを示す。表から分かるように、サンプルの洗浄テストは、洗浄前の抵抗の2倍より小さい増加以外は、各個々の伝導性エレメントについてのDC電気抵抗における重大な変化を示さなかった。
【００５１】
【表３】
2008502510.tif 000005
実施例2
この実施例は少なくとも1つの変更した外側層を有する積層体を提供する。前記実施例におけるように、銅を基体とする伝導性エレメント、ワイヤー、リボン、および/または金属メッキ
ヤーンは、2つの不織層の間に導入され得る。(単数または複数の)伝導性エレメントは、不織布の2つの層の間にホット メルト接着剤で接着される。不織布の2つの層は実施例1におけるように、2つの不織布を効果的に平面化するために十分な張力のもとに(図1の33および33'のような)ロールに供給される。伝導性エレメント(銅リボン)は、張力をかけずに弛緩された状態にあり、接着剤は不織布の底面層上にメルト ブローされる。
【００５２】
この実施例ではパーフォレーションが、例えば2つの銅リボンの少なくとも1つと一直線上にあるような、伝導性エレメントの1つに実質的に一直線上にある道に沿って所定の間隔を置いて外側層の1つに設けられる。外側層(不織)におけるこれらのパーフォレーションは、不織材料の長さに沿って設けられている。そのようなパーフォレーションはまた、電気電子技術において「ビア(via)」として知られる(ビアはここでは、1つの面から他面へ伝達する通過道を意味するように解釈され、ワイヤーがビアの下になるようにワイヤーまたは機能性エレメントが通る)。
【００５３】
図5に示されるようにパーフォレーションは例えば「ホール パンチ」手段によって得られる幾何学的形状の長方形または円形の深さのあるホールであり得る。どのような断面形状も一般的に適し、望まれる形状を持つホール パンチ ダイによって容易に設けられる。ホール パンチ手段は例えば、1つのホールを生成する手で持つ装置、および紙に3リング バインダー ホールを形成するのに用いられる3ホール ペーパー パンチを含む。一般にそのようなホール パンチ手段は、不織布に固定された間隔の1組のホールを形成するためにステップ アンド リピート方式において用いられる。
【００５４】
あるいは不織シートは、固定された間隔または操作者によって選ばれた任意の間隔でホール パンチできる専用のホール パンチ装置によって設けることもできる。あるいは不織シートは切り目をつけることもできる。そのようにパーフォレーションがあけられた不織シートは(図1に示されたように、33または33'として示されたいずれかまたは両方の位置で)従来の方法で巻かれ得、それから装置内に置かれる。代わりの実施例では、ビアが不織ロールの複数層深さへ直接どのような形状にもカットされ得る。その後、パーフォレーションがあけられた不織は、機能性積層体を形成するために使用され得る。
【００５５】
この明細書における何も本発明の範囲を限定するものとして見なされるべきでない。提示されたすべての実施例は代表であり、何も限定されない。本発明の上述の実施例は上記技術の観点において該技術に熟練した人によって評価されるように本発明から外れることなく修正または変形することができ、エレメントが付加され省略されることができる。それゆえ、本発明が特許請求の範囲によって定められ、本明細書で明確に述べられたことに対して代わりのやり方で実施され得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の機能性積層体を製造するのに好適な装置の側面立面図の概略図である。
【図２】本発明の機能性積層体を製造する装置の部分の上面図の概略図である。
【図３】図3Aおよび3Bはサンドイッチ状の他の非伸長性材料の2つの布地またはシート間の機能性エレメントを示す本発明の機能性積層体の断面の概略図である。
【図４】本発明の機能性積層体の端部の断面図の概略図である。
【図５】図5A-5Dは機能性エレメントを露出するための複合積層体の外側シートのパーフォレーションを形成するのに用いることができるパーフォレーション パターンの上面図、図5Eおよび5Fは機能性エレメントの部分が積層体のビアまたはホールを通して露出された機能性積層体の斜視図である。
【図６】図6Aは機能性エレメントを積層体内で安定させるために両端にZ状の折りたたみが形成された本発明の機能性積層体の斜視図、図6Bは図6Aの機能性積層体の一端に形成されたZ状の折りたたみで、1つの可能な電気的接続を提供する留め係合の側面立面図の断面図である。
【図１】
2008502510.tif 000006
【図２】
2008502510.tif 000007
【図３ａ】
2008502510.tif 000008
【図３ｂ】
2008502510.tif 000009
【図４】
2008502510.tif 000010
【図５Ａ】
2008502510.tif 000011
【図５Ｂ】
2008502510.tif 000012
【図５Ｃ】
2008502510.tif 000013
【図５Ｄ】
2008502510.tif 000014
【図５Ｅ】
2008502510.tif 000015
【図５Ｆ】
2008502510.tif 000016
【図６Ａ】
2008502510.tif 000017
【図６Ｂ】
2008502510.tif 000018
【国際調査報告】
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