(57)【要約】  IR放出又は反射ポリマー繊維が、高濃度のIR放出又は反射粒子を熱可塑性ポリマーとブレンドし、平均直径が20μ以下の繊維をメルトブローすることにより形成される。メルトブロープロセスは、高濃度のIR放出又は反射粒子を含ませること可能にすると共に、繊維を形成することを可能にする。繊維は、柔らかく、通気性がある不織ウェブを形成することができる。繊維は、一成分又は二成分又は多成分とすることができ、質感を持たせたり成形したりできる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性ポリマーとIR放出粉末とのブレンドをメルトブローする工程を含む、IR放出繊維を形成する方法であって、
ブレンドのメルトフローレートが600を超え、
前記IR放出繊維の平均直径が20μ以下であり、
IR放出粒子が前記IR放出繊維の少なくとも約10質量%を構成する、方法。
【請求項２】
前記熱可塑性ポリマーが、ポリプロピレン、ポリエチレン、それらのコポリマー、並びにポリエチレンコポリマー、ポリプロピレンコポリマー、官能性ポリオレフィン、ポリエステル、ポリエチレンオキサイド、ポリエステルエーテル、ポリアミド、ポリエーテルアミド、ポリアクリラート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、フルオロポリマー、ポリウレタン、スチレンブロックコポリマー、及びそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項３】
前記IR放出粉末が、アルミナ、マグネシア、ジルコニア、二酸化チタン、二酸化ケイ素、酸化クロム、フェライト、スピネル、酸化バリウム、酸化亜鉛、酸化スズ、三酸化タングステン、マイカ、カルサイト、水晶、トルマリン、霞石閃長岩、カオリンクレイ、スメクタイトクレイ、イライトクレイ、緑泥石クレイ、炭化ホウ素、炭化ケイ素、炭化チタン、炭化モリブデン、炭化タングステン、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、窒化ケイ素及び窒化ジルコニウム、グラファイト、カーボンブラック、竹炭、フラーレン(C60)、活性炭、カーボンナノチューブ、タングステン、モリブデン、バナジウム、銀、金、白金、ニッケル、銅、ニクロムステンレス鋼、アルミニウム、アルメル、反射率の高い金属合金、バイオセラミック、並びにそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
【請求項４】
前記IR放出粉末の粒径が約10nmから約10μである、請求項1に記載の方法。
【請求項５】
前記IR放出繊維の平均直径が10μ未満である、請求項4に記載の方法。
【請求項６】
前記IR放出繊維の平均直径が5から約2μである、請求項5に記載のIR放出繊維を形成する方法。
【請求項７】
請求項1に記載の方法に従って作製されたメルトブロー繊維から形成された第1の層と、IR反射層を含む第2の層とを含む、積層体。
【請求項８】
前記第1の層と第2の層との間に第3の繊維層を有する、請求項7に記載の積層体。
【請求項９】
請求項1に記載の方法によって作製されたIR放出繊維。
【請求項１０】
請求項2に記載の方法によって作製されたIR放出繊維。
【請求項１１】
請求項3に記載の方法によって作製されたIR放出繊維。
【請求項１２】
請求項4に記載の方法によって作製されたIR放出繊維。
【請求項１３】
請求項5に記載の方法によって作製されたIR放出繊維。
【請求項１４】
請求項6に記載の方法によって作製されたIR放出繊維。
【請求項１５】
IR放出粉末を少なくとも10質量%含有する不連続なランダム熱可塑性繊維を含む、IR放出繊維。
【請求項１６】
前記ランダム熱可塑性繊維がIR放出粉末を少なくとも20質量%含有する、請求項15に記載のIR放出繊維。
【請求項１７】
直径が10μ未満である、請求項15に記載のIR放出繊維。
【請求項１８】
前記IR放出粉末の粒径がl0nmから10μである、請求項17に記載のIR放出繊維。
【請求項１９】
前記ランダム熱可塑性繊維が二成分繊維である、請求項15に記載のIR放出繊維。
【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、2014年9月11日出願の米国特許出願第14/483,827号、及び2014年10月9日出願の米国特許出願第14/510,344号に基づく優先権を主張するものであり、その開示内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、赤外(IR)放射率又は他の活性特性を向上させた高分子材料に関する。繊維質メルトブローウェブ等の高分子材料はIR放出粒子を含み、IR放出粒子は、それを充填した高分子材料に接触する又は高分子材料の近くにある生体組織に、健康効果を与え得る。
【背景技術】
【０００３】
赤外(IR)放射線は、絶対零度よりも温度が高い全ての物体から放射熱として放出される。IR放出体の理想的な例は、衝突するエネルギーを反射することも伝達することもなく、衝突するエネルギーを全て吸収する完全黒体である。そして、定常状態では、黒体はこの吸収したエネルギーを黒体の温度に依存する周波数で再放出する。理論的に完全な黒体は放射率が100%、反射率が0%、透過率が0%である。
【０００４】
放出されるIRエネルギーが生体組織に与える明らかな利点について研究がされてきた。IRは、微小毛細血管を拡張して血流を増進し、血中酸素濃度を高め、細胞に出入りする栄養素の輸送を改善する等、生命に関する生物活性（vital biological activity）を増強すると考えられる。
【０００５】
太陽光、人工光、体温、他の周囲熱、電磁エネルギー等の供給源からの周囲エネルギーを吸収し、そして、定常状態ではこのエネルギーを再放出できるという点で、黒体に近似した材料に関心が向けられている。とりわけ有益であると考えられている、特に遠赤外スペクトルの4から14ミクロンの波長域でIRエネルギーを放出する材料への関心が集まっている。このようにエネルギーを放出するこうした材料は、生体組織における健康な生物活性の増強に非常に有益となり得る。例えば、これらのIR放出材料を含有する包装材は、生鮮食品や食肉製品等の食料品の鮮度を保ち、長持ちさせる一助となるという証拠がある。衣類、医療器具、毛布、及び他のこのような耐久消費財は、ヒトを含む生き物の身体的健康及び福祉を増進し得るという証拠もある。このような耐久消費財は、炎症を軽減し、血液酸素化及び他の自然な生物学的な健康促進機能を増強し、エクササイズやスポーツ等の身体活動中の能力を改善することが示されている。こうした理由から、IR放出材料は、「生物活性がある」及び「生物活性」を有すると記載されることがある。
【０００６】
適切なIR放出材料は、多くの供給源から得られる。様々な天然鉱物及び他の無機材料が、IR放出特性を呈することが示されている。有機材料の中にもこうした特性を有するものがある。IR材料は、固体の表面積を増加させるナノサイズ粒子を含む微粉末に粉砕すると最も良好に機能することが判明している。粉末は、布地やフィルム、他の固体等の基材の表面に適用することができる。粉末は、コーティングや塗料に混合して固体表面に塗布することもできる。更に、粉末は、溶融した熱可塑性ポリマー等の液体又は溶融マトリクスに混合し、次いで有用な物体に成形することもできる。
【０００７】
しかし、こうしたIR放出材料には欠点がある。こうした材料は、消費財に組み込むことが困難な場合がある。前述のように、こうした材料は微粉末に粉砕すると最も効果的である。そのような粉末を消費財に組み込むことには、課題もある。鉱物ベース又は無機のIR粉末は、ほとんどの消費財に使用される有機材料と本来親和性を有していない。衣類については、IR放出粉末を綿や麻、羊毛等の天然繊維の表面にスプレーすることはできるが、こうした粉末は、衣類の着用中又は洗濯時に摩擦によって剥離したり失われたりする可能性がある。IR粉末を合成ポリマーに組み込むことは可能である。しかし、紡糸繊維又は薄膜のような高分子材料にブレンドできるIR粉末の量には限界があり、それ以上ブレンドすると高分子材料がもはや製造できなくなる。例えば、無機IR放出粉末は、約2〜5%以下の濃度で連続スパンボンド高分子繊維にブレンドすれば好ましい結果を生むが、それ以上ブレンドすると繊維が製造中に容易に破断するようになる。このように低レベルのIR放出粉末を含有する衣類、カーテン、毛布、包帯、及び他のこのような消費財が、こうした材料がもたらすとされる健康効果をもたらすのに効果的か否かは不明である。
【０００８】
今日の市場におけるFIR放出布地は一般に紡績糸で作製した織布及びニット織物を含み、そのような布地の生物活性は、以下に記載するように限界がある。
【０００９】
織布又はニット織物においては、生物活性固体の最大配合率だけでなく、最小繊維径にも繊維紡糸プロセスの限界に起因する限界がある。例えば、紡糸繊維が破断しないためには、繊維のサイズは典型的には直径約10ミクロン超であり、生物活性固体の配合率はおよそ2〜5wtパーセント以下である。固体配合率がこの値を超えると、粒子のかなりの割合のサイズがサブミクロンであっても、繊維を紡糸すれば必ず破断する。従って、柔らかく、通気性があり、目立たない繊維材料においてより高いレベルの生物活性を達成できるよう、繊維ウェブにおける固体配合率を増加させる方法を見出す必要がある。更に、繊維径を減少させ、赤外放射粒子を更に露出させて快適性と生物活性の両方を高める方法を見出す必要がある。
【００１０】
繊維ウェブの生物活性を高めるこれまでの解決策としては、IR粉末をできるだけ小径にすることが挙げられ、粉末添加物又は生物活性ウェブの放射率を測定することによって測定すると、小径にすると材料の生物活性が高まることが報告されている。しかし、小さな粒子は、ポリマー担体に添加すると、粒子凝集や粘度上昇といったポリマーを加工する際の問題を生じさせ、とりわけ、固体配合率が2〜5パーセントを超えると紡糸繊維の破断や他の問題を引き起こす。従って、最小繊維径に限界があるだけでなく、どこまで粒子を小さくできるか、紡糸繊維にどのくらい添加できるかには実用的な限界がある。
【００１１】
従って、粒子を小さくすることと併用しても有効な生物活性を向上させる他の方法を見出すことが望ましい。そのような方法としては、繊維の表面積を増加させること、及び固体の割合を増加させることが挙げられる。本発明は、そうするための方法を、直径がより小さく、固形物配合率が高く、任意選択で質感のある表面を有する繊維のウェブを提供することにより、教示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】米国特許出願第20060266979A1号
【特許文献２】米国特許第3,849,241号
【特許文献３】米国特許第4,307,143号
【特許文献４】米国特許第4,707,398号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、IR放出材料及び/又はIR反射材料を充填した熱可塑性ポリマーから形成されたIR放出繊維及び/又はIR反射繊維を提供し、繊維は、平均直径が20μ又は10μ以下、好ましくは5μ又は2μ以下であり、前記IR材料を少なくとも約10%有する。繊維はランダムに形成された不連続繊維、例えばメルトブロープロセスを用いて形成される繊維である。
【００１４】
IR放出体は、人造又は天然に存在する、非晶質又は結晶質のアルミナ(Al2O3)、マグネシア(MgO)、ジルコニア(ZrO2)、二酸化チタン(T1O2)、二酸化ケイ素(SiO2)、酸化クロム(Cr2O3)、フェライト(FeO2、Fe3O4)、スピネル(MgOAl2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、及び三酸化タングステン(WO3)を含むがこれに限定されない幅広いIR放出化合物から選択される。マイカ、カルサイト、あらゆる色の石英を含む水晶、及びトルマリン、とりわけ黒色、茶色及び青緑色のもの、並びに霞石閃長岩、更には目的の赤外範囲に共鳴配位子を有する他の鉱物を含むがこれに限定されない人造又は天然に存在する結晶質の鉱物を、IR放出粉末として使用することができる。特に、複雑な化学構造を有するホウケイ酸塩鉱物であるトルマリンは、好ましいIR放出特性を持つ鉱物酸化物である。更に、人造バイオセラミックが含まれる。金属酸化物及び/又は金属と、バインダーと、他の添加剤との混合物を窯で焼き、次いでこれを粉砕したものであるバイオセラミックも高放射率材料に含まれ、例えば米国特許出願第20060266979A1号に教示されている。炭化ホウ素(B4C)、炭化ケイ素(SiC)、炭化チタン(TiC)、炭化モリブデン(MoC)、炭化タングステン(WC)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)、及び窒化ジルコニウム(ZrN)を含むがこれに限定されない非酸化物セラミックも、IR放出材料とすることができる。非金属IR放出材料には、活性炭、カーボンナノチューブ、竹炭、及び他のフラーレンに富む炭素物質を含むがこれに限定されない様々な形態の炭素構造が含まれ、いずれも放射率が高い。クレイも放射率の高い鉱物に含まれ、カオリン、スメクタイト(モンモリロナイト及びサポナイトを含む)、イライト(マイカを含む)、及び緑泥石という4種類のクレイ群を含む。
【００１５】
IR反射材料は、銀、金、タングステン、モリブデン、バナジウム、白金、ニッケル、銅、ニクロム、ステンレス鋼、アルミニウム、更にはアルメル、及び他の反射率の高い金属合金を含むがこれに限定されない金属及び金属合金を含むが、これに限定されない。本明細書に記載したIR放出材料及び/又は反射材料の組合せ、混合物、又はブレンドも、本発明の実施形態であると考えられる。
【００１６】
IR材料を充填した繊維は、不織メルトブローウェブに形成したり、第2の層に積層（laminate）したりできる。積層体の第1の層をIR放出層とし、積層体の第2の層を異なる材料、特にIR反射材料とすることができる。
【００１７】
更に、本発明は、熱可塑性ポリマーとIR粒子のブレンドをメルトブローする工程を含み、平均直径が約10μ以下の繊維が形成され、IR放出/反射材料の配合率が10%を超える、IR放出/反射繊維を形成する方法を提供する。方法は、円形の又は成形された、一成分、二成分、又は多成分繊維を提供することができる。繊維は、芯がIR材料をほとんど又は全く含まず、鞘がかなりの割合のIR材料を含有する芯及び鞘成分を有することができる。或いは、異なる種類のIR材料を芯と鞘に含ませることができる。更に、必要に応じて形成した繊維に質感を与えることができる。本発明の目的及び利点は、詳細な説明に照らして更に理解される。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本開示の目的のため、以下の用語を定義する。
【００１９】
「繊維」とは、x(長さ)方向おける材料の寸法がy(幅)方向及びz(厚さ)方向における寸法よりも実質的に大きい糸状形態の材料を意味する。繊維は全体が中実でもよく、中空の領域、例えばセル、気泡又は管を含有してもよい。ステープル繊維は比較的短くてもよく、長さ(x寸法)は約2〜100mmである。繊維は典型的には、y寸法及びz寸法が1桁は違わず、これらの寸法は約0.1μm〜約1mmの範囲である。例えば、典型的な繊維は、断面がほぼ円形であってもよく、直径(y寸法及び寸法)が約15μmである。或いは、断面が卵形又は楕円形の典型的な繊維は、幅(y寸法)が約20μmであり、厚さ(z方向)が約5μmであってもよい。
【００２０】
「二成分繊維」とは、同時に押し出されて繊維を形成するが、成分が繊維の構造内で本質的に分離され混合されないままである明らかに異なる2種類の高分子成分を含む繊維を意味する。従って、二成分繊維は、共押出多層ポリマーフィルムに幾分類似する。二成分繊維の典型的な断面構造としては、鞘芯構造、並列構造、海島構造、パイ構造、又はオレンジ構造が挙げられる。
【００２１】
「多成分繊維」とは、二成分繊維に類似しているが、明らかに異なる3種類以上の高分子成分を含む繊維を意味する。本開示の目的では、二成分繊維に関する記述はいずれも、多成分繊維も包括すると解するのが合理的である。
【００２２】
「ナノサイズ」とは、寸法が1ミクロン未満のものを意味する。
【００２３】
「IR放出粉末」とは、マイクロ波、赤外、可視、又は紫外領域のスペクトルにおける放射線を含むがこれに限定されない限定範囲又は広範囲のスペクトルで周囲エネルギーを吸収し、次いでそのエネルギーの一部又は全部をスペクトルの赤外領域で再放出することができる任意の材料を意味する。IR放出材料は、天然に存在する鉱物として採掘することも、合成し、次いで粉砕、磨砕、溶液からの沈殿、結晶化、又は他のこのようなプロセスによって粉末とすることもできる。
【００２４】
同様に、IR反射材料は、IRを吸収せず、逆にIRを反射する。
【００２５】
名詞としての「積層」とは、層が材料の最も狭いシートの幅全体に亘り実質的に同延となるように積み重ねられ、接合されているシート状材料の層構造を意味する。層は、フィルム、接合又は非接合の不織布、織布、若しくはシート形態の他の材料、又はこれらの組合せを含んでもよい。例えば、積層は、通常の使用方法では層が単一のシートとして接合したままであり続けるように、幅全体に亘り接合された1つ又は複数のフィルムの層及び1つ又は複数の繊維の層を含む構造であってもよい。積層は、複合体又はコーティングされた材料とも呼ばれ得る。動詞としての「積層」とは、このような層構造を形成するプロセスを意味する。
【００２６】
「有効放射率」は、フィルム、織物、又は積層材料から放出されるスペクトルの2〜20、より好ましくは4〜15ミクロンの波長域における光子、具体的には赤外光子の量を、材料に衝突する全放射エネルギーのうちのパーセンテージで表現するものである。
【００２７】
本発明の場合、IR放出/反射粉末が高分子マトリクスに組み込まれて高分子繊維を形成する。本発明のIR放出粉末は、IR放射率(4〜15ミクロンの波長域、とりわけ、8〜11ミクロンの波長域における)が少なくとも約50%、好ましくは少なくとも約65%、より好ましくは少なくとも約75%、より好ましくは少なくとも約85%である材料を含まなければならない。IR放出粉末は、多くの無機及び有機材料を含むことができる。多くの金属酸化物をIR放出粉末として使用することができる。そのような金属酸化物の例としては、アルミナ(AI2O3)、マグネシア(MgO)、ジルコニア(ZrO2)、二酸化チタン(TiO2)、二酸化ケイ素(S1O2)、酸化クロム(Cr2O3)、フェライト(FeO2、Fe3O4)、スピネル(MgOAl2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化亜鉛(ZnO)、酸化スズ(SnO2)、三酸化タングステン(WO3)が挙げられるが、これに限定されない。マイカ、カルサイト、水晶及びトルマリン、並びに霞石閃長岩を含むがこれに限定されない結晶質鉱物を、IR放出粉末として使用することができる。特に、複雑な化学構造を持つホウケイ酸塩鉱物であるトルマリンは、好ましいIR放出特性を持つ鉱物酸化物である。炭化ホウ素(B4C)、炭化ケイ素(SiC)、炭化チタン(TiC)、炭化モリブデン(MoC)、炭化タングステン(WC)、窒化ホウ素(BN)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)、及び窒化ジルコニウム(ZrN)を含むがこれに限定されない非酸化物セラミックも、IR放出材料とすることができる。非金属IR放出材料としては、活性炭、カーボンナノチューブ、竹炭、及び他のフラーレンに富む材料が挙げられる。タングステン、モリブデン、バナジウム、白金、ニッケル、銅、ニクロム、ステンレス鋼、及びアルメルを含むがこれに限定されない金属及び金属合金も、IR放出粉末として使用することができる。本明細書に記載したIR放出材料の組合せ、混合物、又はブレンドも、本発明の実施形態であると考えられる。
【００２８】
先に述べたように、IR粉末は、本発明の目的のためには微粉末であることが必要である。こうした粉末に適切な粒径には、約10nmから約10μ、一般には100nmから5μの範囲の粒子が含まれる。
【００２９】
本発明用のマトリクス材料として使用されるポリマーには、任意の押出し可能な熱可塑性ポリマーが含まれる。高分子マトリクス材料に適切なポリマーとしては、ポリオレフィン、例えばポリエチレンホモポリマー及びコポリマー、並びにポリプロピレンホモポリマー及びコポリマー、官能性ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ(エチレンオキサイド)、ポリ(エステル-エーテル)、ナイロンを含むポリアミド、ポリ(エーテル-アミド)、ポリアクリラート、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルスルホン、フルオロポリマー、ポリウレタン、スチレンブロックコポリマー等が挙げられるが、これに限定されない。ポリエチレンホモポリマーには、低、中又は高密度ポリエチレンホモポリマー、及び/又は高圧又は低圧重合により形成されるポリエチレンホモポリマーが含まれる。ポリエチレン及びポリプロピレンコポリマーとしては、1-オクテン、1-ブテン、1-ヘキセン及び4-メチルペンテンといったC4〜C8α-オレフィンモノマーとのコポリマーが挙げられるが、これに限定されない。ポリエチレンは、実質的に直鎖状又は分岐状であってもよく、触媒、例えばチーグラー・ナッタ触媒、メタロセン若しくはシングルサイト触媒、又は当技術分野で周知の他の触媒を用いた当技術分野で公知の様々なプロセスによって形成されてもよい。適切なコポリマーの例としては、ポリ(エチレン-ブテン)、ポリ(エチレン-ヘキセン)、ポリ(エチレン-オクテン)及びポリ(エチレン-プロピレン)、ポリ(エチレン-酢酸ビニル)、ポリ(エチレン-メチルアクリラート)、ポリ(エチレン-アクリル酸)、ポリ(エチレン-アクリル酸ブチル)、ポリ(エチレン-プロピレンジエン)等のコポリマー、並びに/又はこれらのポリオレフィンターポリマーが挙げられるが、これに限定されない。適切なポリエステルには、ポリエチレンテレフタラートが含まれる。適切なポリアミドには、ナイロン6、ナイロン6,6、及びナイロン6,12が含まれる。スチレンブロックコポリマーには、スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)、スチレン-エチレンブチレン-スチレン(SEBS)、スチレン-エチレンプロピレン-スチレン(SEPS)、及び他の同様なポリマーが含まれる。
【００３０】
熱可塑性ポリマーは、溶融ブレンドにより所望の濃度のIR粉末と混ぜ合わされる。典型的には、メルトブロー繊維の形成に使用されるポリマーは、メルトフローレートが高い。メルトフローレートが高いほど、一般的には繊維を形成しやすい。本発明において使用されるポリマー粉末ブレンドは一般に、メルトブロー繊維が形成できるようにメルトフローレートが十分に高いものである。一般に、これはMFRが550以上、好ましくは600超であって、最も望ましいのは700以上である。
【００３１】
一成分繊維を形成する場合、ポリマー粉末ブレンド中のIR粉末の質量濃度を最大として形成される繊維のIR放出/反射特性を最大にすることができる。濃度は10質量%まで低くすることができるが、本発明で用いる場合は一般に15質量%以上であり、メルトブロー繊維の形成に使用できるほどポリマー粉末ブレンドのメルトフローレートが十分に高い場合には、20質量%、25質量%、30質量%、又は更に高くすることもできる。
【００３２】
二成分繊維又は多成分繊維の場合、IR粉末を含有する繊維成分が全二成分繊維構造の最大約50%を占め、他の繊維成分(別種のIR粉末を含んでもよく、含まなくてもよい)が全繊維構造の残りのパーセンテージを占めることが可能である。
【００３３】
高分子繊維の表面積を増加させることにより、材料のIR放射率を高めることができる。繊維の活性表面積を増加させることにより、衝突する放射線を捉えて吸収する面積が大きくなる。それにより、IR放出粉末粒子が衝突する放射線に当たってそれを吸収し、次いでIRスペクトルにおける光子としてそのエネルギーを変換し再放出する機会が増加する。IR粉末は、表面積を増加させた繊維全体に組み込んでもよく、表面積を増加させた二成分又は多成分繊維構造の1つ又は複数の成分に組み込んでもよい。
【００３４】
本発明のメルトブロー繊維は、溶融した熱可塑性材料を複数の微細な、通常は円形のダイ毛細管を通じて溶融した糸又はフィラメントとして、加熱ガス、通常は空気の高速流中へと押し出し、それにより溶融した熱可塑性材料のフィラメントを細くして直径を減じることで形成される。その後、メルトブロー繊維は高速ガス流によって運ばれ、不連続ランダム繊維として収集面上に堆積させてランダムに分散したメルトブロー繊維のウェブを形成する。メルトブロー法は一般に、例えば、Buntinに付与された米国特許第3,849,241号、Meitnerらに付与された米国特許第4,307,143号、及びWisneskiらに付与された米国特許第4,707,398号に記載されており、これらはいずれも参照することにより本明細書に組み込まれる。
【００３５】
本発明のメルトブロー繊維は、任意の典型的なメルトブロー繊維装置を用いて形成することができる。同様な方法、例えば二相流紡糸、一般にVerdex法と呼ばれる方法で形成することもできる。押出し温度、ダイ温度、ポリマー流量、及び処理空気温度と空気流量は、本発明において使用されるポリマー粉末ブレンドに加え、特定のポリマーに適合するように単純に変化させればよい。本発明は、以下の詳細な実施例に照らして更に理解される。
【実施例１】
【００３６】
二酸化チタン粒子(0.3〜0.4μ)を20%とポリプロピレンとを含有する高MFRのマスターバッチを形成した。二酸化チタン粒子を20%含有するマスターバッチは、メルトフローレートが700であった。最初に、比較用である100%ポリプロピレンの「対照」バッチをメルトブロープロセスを用いて繊維に形成すると、繊維のかなりの割合がサブミクロンのサイズとなった。続いて、マスターバッチ5%を高MFRポリプロピレン95%とブレンドした。これらも容易にナノ繊維を形成した。その後、10、20、50%、及び100%のマスターバッチを用いてウェブを作製した。全てメルトブロー繊維ウェブとなった。スクリーンパックを挟んでの圧力低下が徐々に大きくなった(100%直鎖状ポリプロピレンではスクリーンパックを挟んで200PSIの圧力低下となり、100%マスターバッチでは525PSIの低下に徐々に到達したが、これは十分に安全かつ通常の限度内である)。押出機温度は200〜240℃、ダイ温度は241℃、2つのゾーンでのプロセス空気温度は315〜242℃の範囲であった。続いて、対照及び固形分20%のウェブをSEMを用いて分析した。これらのテストにより、形成状態が良好であり、固形分が高く、かなりの割合がナノサイズの繊維であることが確認された。
【実施例２】
【００３７】
霞石閃長岩(2〜5μ)を15質量パーセントとポリプロピレンとを含有する高MFRのマスターバッチを形成した。MFRは759であった。最初に、100%ポリプロピレンの対照バッチをテストし、メルトブロー繊維を形成した。続いて、マスターバッチとポリプロピレンとを半々でブレンドし、固形分7.5%の粉末/ポリマーブレンドとした。これは、柔らかく傷のないウェブが得られるメルトブロー繊維を形成した。プロセス条件は実施例1と同様であるが、良好なウェブを製造するため、必要に応じて細かく調整した。続いて、100%マスターバッチでウェブを形成すると、優れた組成で傷のない固形分15%のウェブが形成された。
【００３８】
本発明のIR放出/反射繊維を形成した後、これを更に加工したり、フィルム、布地、又は他の繊維ウェブに積層したりしてもよい。こうした布地又は他の繊維ウェブは、全て本発明の繊維から作られてもよく、本発明の繊維を従来の繊維と混合して所望の物理的及び審美的特性を有する布地を創出してもよい。耐久消費財の場合、本発明の繊維を引き続いて紡糸して糸にし(羊毛を紡糸してマルチストランド繊維とするように)、次いで、流行衣類、防護用上着、毛布、又は他の同様な最終用途製品に使用可能な布地に織る又は編むことができる。用途が限定された製品又は使い捨て製品の場合、本発明の繊維から不織布を形成することが望ましいこともある。織布、編布、及び不織布を作る方法は、当技術分野で周知である。
【００３９】
本発明は、多層繊維積層体の形成に特に適している。本発明によると、IR放出粉末、例えば霞石閃長岩を含有する第1の層を、IR反射粉末、例えばアルミニウム粉末を含有する第2の層の上に形成することもできる。従って、第1のIR放出層を皮膚に対向させて配置すると、皮膚から離れる方向に第1の層から放出されるIRが第2の層に反射して戻り、最終的には赤外線が実質的に皮膚に向かう一方向に放出されることになる。これは、例えば、IR放出材料を皮膚に隣接させ、IR反射層を皮膚から離しておくことで、断熱に使用することができる。他のIR反射層は、金属化フィルム、金属化繊維ウェブ等の充填IR反射繊維層の代わりに使用することができる。更なる実施形態は、第3の繊維層をIR反射層とIR放出層との間に組み込む。この(より安価な)層は、粉末を何ら含まずに形成することができ、伝導熱及び対流熱の伝達を妨げる絶縁層を提供する。このために良好な材料は、実施例1に記載した比較用の「対照」メルトブロー繊維であり、繊維のかなりの割合がナノサイズであるポリプロピレンメルトブローウェブを含むものである。
【００４０】
本発明の材料、特に繊維質メルトブローウェブは、公知の積層手段によって基板層に積層してもよい。こうした積層手段としては、押出積層、接着剤積層、熱接合、超音波接合、カレンダー接合、及び他の同様な手段が挙げられる。これらの接合方法の組合せも本発明の範囲内である。基板層は、任意の伸張性シート状材料、例えば別の織物、別のポリマーフィルム、又は紙とすることができる。特に有用な積層体は、IR放出メルトブローウェブとIR反射ウェブ又はフィルムの両方を含む断熱性の生物活性材料である。
【００４１】
本発明のウェブ及び積層体は、衣類、衛生、外科医療、食品、農業、建設、アウトドア、輸送、及び他の用途を含む多種多様な用途に使用することができる。例示的な用途には、以下が含まれる。
【００４２】
上着、スポーツウェア、運動後の回復用ウェア、レジャーウェア、下着、軍用及びNASA用衣類、ブーツ又は靴の裏地、差込布、靴下、手袋、帽子、スカーフ、ショール、外套、ヘッドバンド、保温性下着、加圧衣類、矯正下着、作業服、術後着、並びにカフス、カラー、ベルト等の芯地といった衣類の部材を含む、製造される様々な衣類に使用される衣類部材。
【００４３】
あらゆる種類のおむつ及び失禁用衣類、早産児用おむつ及び物品、授乳パッド、女性用ケア物品、男性用及び女性用下着の差込布、衛生用部材、例えばカバーシート、表面シート、伝達層、及び製品内の他の層、弾性縁辺部、サイドパネルを含む、衛生物品の部材。
【００４４】
あらゆる種類の使い捨て衣類、限定利用衣類、又は耐久衣類等の病院/医療用製品の医療用部材、例えばガウン、オーバーシューズ、頭部包布等、更にはベッドパッド、マットレス等、毛布、手術用及び術後用ドレープ、X線後用衣類、包囲布、又は差込布といった製品、更にはあらゆるタイプの包帯の部材(伸縮包帯、加圧包帯、創傷ケア及び治癒用包帯、検査後用包帯、救急処置用包帯、使い捨て接着包帯等、とりわけ吸収性傷パッド部材)、医療用及び運動生理学的テープ部材、薬物送達パッチ、更にはマンモグラム後処置用のブラジャー挿入物、化学療法に関連する補助療法用ブラジャー挿入物といった新しい製品、更には勃起不全薬に代わる(薬物不使用)代替療法用の下着又は下着挿入物といった新しい製品。
【００４５】
様々なタイプのヒト及び動物の移植部位の「鮮度保全」をし、輸送中及び移植前にこれらの部位の健康及び寿命を向上させるための保存システムにおける外科医療部材。
【００４６】
例えば寝床、包囲布、ベッド及び椅子の裏地や、とりわけウマ用の加圧帯といった、ペット及び動物ケア製品のペット/動物ケア部材。
【００４７】
様々なタイプの食肉、及び葉野菜、野菜、ベリー、果実又は他のリビングフード用の鮮度保全用保存システム、吸収パッドシステム、包装システム等における食品産業用部材。
【００４８】
農業用部材、成長を促進/増進させるための種子包囲材、水耕栽培環境において風味発現を増進させるための水耕栽培植物用包囲材又はカーテン(例えば、トマトは、そうしないと風味のないものとなることが知られている)。
【００４９】
テント用断熱材、キャンプ用品、寝袋、緊急用毛布といったアウトドア部材、アウトドア用品。
【００５０】
絶縁材、住宅用包囲材、下地、カーペット及び床材、カーテン、壁紙、タイル及びマットの部材といった建物/建設部材、建物材料。
【００５１】
あらゆる種類の輸送産業(自動車、航空、船舶、又は大量輸送質量用途等)における内装材、絶縁材、ハンドル用包装材/カバー、フロアマット、アームレスト、ヘッドレストといった輸送部材。
【００５２】
瞑想用マット、マウスパッド部材、家具及び内装用部材といったその他の部材。
【００５３】
これは、本発明を実施する好適な方法と共に本発明を説明するものである。しかし、発明それ自体は、添付の請求項によってのみ定義される。
【国際調査報告】
2017527711.tif 000002
2017527711.tif 000003
2017527711.tif 000004