(57)【要約】  架橋された高分子材料の独立気泡発泡体のフィラメントを含む発泡布帛は、前駆体生地へフィラメントを組み込み、続いてフィラメントが発泡する発泡温度でこの材料を発泡させることによって形成される。発泡布帛は、防護衣服、パッド、マットなどに使用することができる。
2017518919.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡布帛の製造における発泡性高分子フィラメントの使用であって、
発泡性高分子材料のフィラメントを供すること、
前記発泡性高分子材料を架橋させること、
布帛に前記フィラメントを組み込むこと、および
続いて前記高分子材料を発泡させて、独立気泡発泡構造を形成すること
を含む、使用。
【請求項２】
発泡性高分子材料シート１枚を裁断して細長いストリップにすることにより、前記フィラメントを供する、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
押出しによって前記フィラメントを供する、請求項１または請求項２に記載の使用。
【請求項４】
前記発泡性高分子材料を化学的に架橋する、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項５】
前記発泡性高分子材料を物理的に架橋する、請求項１から４のいずれかに記載の使用。
【請求項６】
前記布帛に前記フィラメントを組み込む前に前記発泡性高分子材料を架橋する、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項７】
前記発泡性高分子材料が発泡温度で発泡するのに適した化学発泡剤を含む、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項８】
架橋後に前記発泡性高分子材料が前記発泡温度より高い温度まで安定であるように、前記発泡性高分子材料の架橋を行う、請求項７に記載の使用。
【請求項９】
前記布帛へ前記フィラメントを組み込むことが経糸と緯糸を有する生地を織ることを含む、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項１０】
前記フィラメントを前記経糸の中に供する、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記フィラメントを前記緯糸の中に供する、請求項９または請求項１０に記載の使用。
【請求項１２】
前記発泡性高分子材料がＰＥまたはＥＶＡ、またはそのブレンドである、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項１３】
前記布帛をさらなる製品に成形することをさらに含み、それにより前記さらなる製品の成形に引き続いて発泡を行う、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項１４】
架橋された高分子材料の独立気泡発泡体のフィラメントを含む、発泡布帛。
【請求項１５】
前記布帛が経糸と緯糸を含む織物である、請求項１４に記載の発泡布帛。
【請求項１６】
前記経糸の中に前記フィラメントを配列させる、請求項１５に記載の発泡布帛。
【請求項１７】
前記緯糸の中に前記フィラメントを配列させる、請求項１５または請求項１６に記載の発泡布帛。
【請求項１８】
非発泡材料の繊維をさらに含む、請求項１４から１７のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項１９】
前記フィラメントが重量で前記布帛の少なくとも２０％、好ましくは重量で前記布帛の少なくとも４５％、および最も好ましくは重量で前記布帛の少なくとも７０％存在する、請求項１８に記載の発泡布帛。
【請求項２０】
正味の密度が、３０ｋｇ／ｍ3〜１００ｋｇ／ｍ3である、請求項１４から１９のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２１】
前記フィラメントが、前記布帛の平面の外へ好ましくは開いたアーチの形態で伸びる、請求項１４から２０のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２２】
厚みが少なくとも５ｍｍで重量が１０００ｇ／ｍ2未満、好ましくは厚みが少なくとも１０ｍｍで重量が７５０ｇ／ｍ2未満である、請求項１４から２１のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２３】
第１の衝撃吸収値が２５％超であり、力の減少（Ｆｍａｘ）が好ましくは３０％超である、請求項１４から２２のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２４】
請求項１から１３のいずれかによって製造する、請求項１４から２３のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２５】
少なくとも１５０℃の温度に付したとき、請求項１４から２４のいずれかに記載の発泡布帛を形成する、未発泡の前駆体生地。
【請求項２６】
発泡温度でその容積の少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍、さらに好ましくは少なくともその容積の２０倍まで膨張する、請求項２５に記載の前駆体生地。
【請求項２７】
請求項１４から２４のいずれかに記載の発泡布帛を含む、衣服または衣服の部分。
【請求項２８】
請求項１４から２４のいずれかに記載の発泡布帛を含む、マットまたは下敷き。
【請求項２９】
請求項１４から２４のいずれかに記載の発泡布帛を含む、室内装備品または座席要素。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
１.発明の分野
本発明は発泡材料と、その製造とに関する。特に、本発明は、発泡布帛の製造における発泡性高分子（polymeric）材料のフィラメントの使用に関する。本発明は、開いた構造を維持したまま、良好な耐衝撃性および緩衝作用を示し、良好な通気または排水が可能になるそのような発泡布帛の新規の用途にさらに関する。
２.先行技術の記載
発泡材料は、緩衝作用または衝撃吸収の目的で様々な用途において使用される。それはフォームラバーとして、１９３０年代以来、シート、マットおよびブロックで入手可能である。最初のうちは、天然ラテックスゴムおよびスチレン−ブタジエンゴム材料が使用された。より最近では、イソシアネートに基づくポリウレタン発泡体が一般的になった。合成発泡体は、要求される使用に応じて、種々の密度、厚みおよび柔軟度で製造することができる。それは、材料の性質および製造の方法に依存して、連続気泡発泡体または独立気泡発泡体としても存在し得る。独立気泡発泡体は、一般に、水分が気泡構造体に吸収されることなく水分に独立気泡発泡体をさらすことができるという利点を持つ。別の利点は、独立気泡体がよりよく力を吸収することができるので、緩衝作用がはるかに大きいということである。独立気泡発泡体の欠点は、それが空気または水分を透過することができないということである。水分または空気の輸送が必要な多くの用途については、既存の発泡材料は不適当である。発泡材料、たとえば、マットレスで使用するために発泡体シートに穴をあけることによって、輸送特性を改善する試みがなされてきた。開口マットレス挿入物の例がＵＳ４５３６９０６に示されている。そのような製品は、追加的な利点を確かにもたらすが、それらの機能において未だ制限される。靴用の発泡体の靴の内底がＵＳ２００９１１９９５３に示されており、通気を増加させるために開口部が設けられている。独立気泡発泡体の下敷き緩衝パッドも適切な排水を確実にするために開口部が形成され、特にＴｒｏｃｅｌｌｅｎ  ＧｍｂＨからのＰｒｏＧａｍｅ（商標）緩衝パッドが知られている。
【０００２】
衝撃吸収または緩衝作用が必要になり得る他の状況において発泡材料を使用することもやはり望ましい。これは、防護衣服、室内装備品などにおける層として必要になり得る。こうした状況では、通気性も要件であることがしばしばである。しばしば複雑な形状のまわりに、多層構造内の発泡層を組み込む能力も同様に要件となる。通気性と水の輸送の望ましい特性を維持したまま、独立気泡発泡体材料の使用を可能にする布帛用の代替の構築物を提供することは望ましいであろう。さらに、既存の発泡層には固定された２次元の形態がある、つまり、この発泡層は屈曲することができるが、層の平面において変形せずに容易に斜行することができない。過去には、発泡材料から形成された下敷きおよびマットは、斜行するかまたは伸張することができないために、よれや歪みを受けてきた。
【０００３】
さらに、発泡層は一般に比較的低強度であり、特に比較的薄い層として存在する場合はそうである。発泡体の強度について改善する試みにより、繊維状材料の組込みが検討された。補強繊維が組み込まれた発泡積層品の例が、ＥＰ２１７７３３５に記載されている。発泡材料を構築物のような生地に組み込む試みが過去にはなされてきた。ＤＥ２７３０９１５には、カーペットの下敷きを形成するために、ともに製織された連続気泡発泡体ストリップの使用が示される。発泡材料のストリップの取り扱いは困難であり、布帛の中へそのような発泡体ストリップを組み込むことは容易に達成されない。発泡布帛層がより容易に、かつ都合よく生産できる改善された方法を提供することが、望ましいであろう。
【発明の概要】
【０００４】
発泡性高分子フィラメントが発泡布帛の製造において使用される方法が、ここで記載されている。この方法は、発泡性高分子材料のフィラメントを供すること、発泡性高分子材料を架橋させること、布帛にフィラメントを組み込むこと、および続いて高分子材料を発泡させて、独立気泡発泡構造を形成することを含む。発泡性高分子フィラメントの提案した使用の結果として、発泡布帛は通気性があり、布帛に沿って、およびその布帛を通して容易に空気または水分の輸送を可能にする。高分子材料が独立気泡発泡構造として存在するので、布帛はその材料構造内に水または汚れを吸収せず、さらに以下に概説するような様々な用途に適している。特に、独立気泡構造内に形成された空隙は、空気ばねのやり方で圧縮されて力を吸収することができる。連続気泡構造については、一旦水または汚れが吸収されたならば、構造は充填され、さらに圧縮することができず、それにより、衝撃吸収特性は失われる。
【０００５】
フィラメントは任意の適切な形状をとることができ、任意の適切な様式で生産することができる。１つの側面では、フィラメントは、発泡性高分子材料シート１枚を裁断して細長いストリップにすることにより供することができる。ストリップは、発泡に先立ってそれらの厚みより比較的幅広にすることができる。通常、ストリップは、発泡に先立って幅１ｍｍ〜５ｍｍ、および厚み１ｍｍ〜２．５ｍｍを有することができる。フィラメントは、材料が架橋する前か後のいずれかに、供することができる。細長いストリップの場合には、高分子シート材料を先ず架橋し、その後ストリップを形成することが可能である。
【０００６】
別の側面では、フィラメントは押出しによって供することができる。これは、シートとして押出し、引き続きストリップに裁断することによって行うことができるか、または、フィラメントは、適切な形態の押出ヘッドもしくは紡糸口金によって直接押し出すことができる。このような押し出されたフィラメントは、円形、扁平、異形、中実、中空、またはそれ以外であり得るので、当業者には、フィラメント形状が布帛の最終特性の決定要因になり得ることが理解されるであろう。単一フィラメントの押出しに加えて、マルチフィラメントもともに押し出すことができる。
【０００７】
発泡性高分子材料の架橋は、フィラメントの形成の前後またはその間に、任意の適切なやり方で行うことができる。１つの側面では、高分子材料は適切な化学的架橋剤を使用して、化学的に架橋される。そのようなプロセスは、しばしば網状化と称される。それにより高分子鎖は切断され、続いて順序が組直されて３次元の網状組織を形成する。理論に拘泥することを望まないが、架橋が、発泡中に繊維の巨視的な融解を防ぎ、さらには形成された網状組織が、発泡中に生成したガスが自由に流出することを防ぐと信じられている。化学的架橋剤は、過酸化物剤、過酸化物助剤またはシラン系であり得る。別の側面では、化学的架橋剤は有機過酸化物である。そのような有機過酸化物としては、これに限定されるものではないが、過安息香酸ｔｅｒｔブチル、ベンゾイルの過酸化物、２，４−ジクロロベンゾイルペルオキシド、過酸化アセチル、ラウリルペルオキシド、メチルエチルケトンペルオキシドおよびジクミルペルオキシドが挙げられる。当業者は、他に概説されているように必要な特性を有する発泡フィラメントの生産に際して、所望の結果に関して薬品の特定の選択とその利益に十分に気付くであろう。
【０００８】
さらに、発泡性高分子材料は、特に適切な高エネルギー放射線の使用により、物理的に架橋することができ、高エネルギー放射線としては、これに限定されるものではないが、ＵＶ、マイクロ波、電子ビーム、Ｘ線およびγ線照射が挙げられ、また発泡性高分子材料は微粒子または非微粒子であってよい。物理架橋の利点は、布帛の生産プロセス中の所望のポイントでプロセスを開始することができ、布帛上の正確な位置で局部的に開始させることができるということである。追加の化学薬剤、たとえばトリメチロールプロパントリアクリレート（ＴＭＰＴＡ）、カーボンブラックまたは極性添加剤は、架橋プロセスを増強するかまたは照射される放射線に架橋プロセスを適合させるために発泡性高分子材料中に含めることができる。
【０００９】
発泡性高分子材料は、布帛へフィラメントを組み込む前に架橋することができる。押し出されたフィラメントについては、架橋は押出し時、または押出しの後に行うことができる。あるいは、架橋は布帛の中にフィラメントを組み込んだ後に行うことができる。
【００１０】
発泡性高分子材料の発泡は、適切な成核剤を添加し、または添加することなく、直接ガス抜きまたは物理的発泡の使用を含む任意の適切な機構によって行うことができる。発泡性高分子材料は、所与の発泡温度で発泡するのに適した化学発泡剤を含んでもよい。発泡剤は、吸熱性の発泡剤たとえば酸／炭酸塩に基づく系、または発熱性の発泡剤たとえばヒドラジン、ヒドラジド、カルバジド、アゾ化合物などであり得る。発泡剤の種類としては、これに限定されるものではないが、アゾジカルボニド、ポリベンゼンスルホナヒドラジン（polybenzene sulfonahydrazine）、４，４’−ジフェニルスルホニルアジド、ｐ，ｐ’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）またはジニトロソペンタメチレンテトラミンが挙げられる。あるいは、吸熱性と発熱性発泡剤の両方の適切な混合物を使用することができ、それにより反応速度は温度と時間の両方で制御することができる。
【００１１】
本発明の側面によれば、架橋が起こった後に、発泡性高分子材料の融解温度が発泡温度より高くなるように、発泡性高分子材料の架橋を行なうことができる。このように、発泡性高分子材料は発泡温度およびそれより高い温度で安定なままであり、それにより発泡体の独立気泡構造がもたらされる。様々な薬剤の注意深い選択およびプロセスの制御が、所望の結果を達成するのに必要であることを理解されたい。押出しによって形成される発泡性高分子材料については、押出しを行うために材料を融解することが必要である。しかしながら、このプロセスの間に、発泡剤の活性化は回避されねばならず、さもないと、発泡が押出しの間に始まり、引き続く布帛の中へのフィラメントの組み込みが妨害されるはずである。架橋の無い発泡では、多くの商業目的には不適当な連続気泡発泡体構造を一般にはもたらす。フィラメントの架橋は、その融解温度を発泡剤が活性化する発泡温度より高くするのに役立つ。これらの成分の融解または活性化が具体的に必要でなければ、発泡温度は任意の他の繊維または布帛の成分の臨界温度未満であるべきことも理解されたい。得られる発泡布帛は、予め発泡されているポリマーより高い溶融温度を持つことがこのように可能となる。これは、洗濯、乾燥または高温での他の最終使用が布帛に有害になり得る衣服用途において、特に重要である可能性がある。
【００１２】
発泡性高分子フィラメントは、製織、フェルト化、編みなどが含まれる任意の適切なやり方で布帛の中に組み込むことができる。本発明の側面によれば、布帛は織物であり、布帛へフィラメントを組み込む工程は経糸と緯糸を有する生地を織ることを含む。以下において、布帛という用語は、繊維またはフィラメント系シート材料の形態はすべてカバーするものとしてその最も包括的な意味で使用される。それはパイル布帛たとえばカーペット、敷物、芝地など、および非パイル布帛も含むことができる。本発明は、非パイル布帛に特に適用可能である。生地という用語は、２次元剛性を有する布帛たとえば繊維の相対的な固定が斜行を防いでいるカーペット、特定のフェルトおよびメッシュを除外するために使用されることになる。これらの繊維品は、時には生地として言及されるが、これらは実質的に一定の２次元の形態を維持するようにして、内部で連結されている。これらが第３の次元において柔軟であってもよいが、これらは一般には、繊維層の平面内を自由に斜行したり歪んだりしない。本発明は、発泡前には上記の定義によって生地であるが、発泡工程に続いて、ロックされるようになり、その後布帛として働く布帛に適用できることが分かるであろう。
【００１３】
本発明の１つの側面では、フィラメントは経糸の中に供される。このように生地へフィラメントを組み込むことにより、従来の織機中のブームまたはクリールからフィラメントを供給することが可能になる。扁平フィラメントまたはテープについては、経糸の中のフィラメントの向きは容易に維持することができる。フィラメントは、モノフィラメント、またはマルチフィラメントとして経糸の中で存在することができる。さらに、そのようなフィラメントは、他の材料たとえば高強度繊維の追加の繊維と一緒に経糸の中に存在することができる。これらのフィラメントは、マルチフィラメントまたはそれ以外として、発泡性高分子フィラメントと組み合せることができる。
【００１４】
追加的にまたは代替的に、フィラメントは緯糸の中への挿入によって織地に組み込むことができる。緯糸の中への挿入は、シャトル、レピア、エアジェット、プロジェクタイルおよびウォータージェットを含むがそれだけに限定するものではない、任意の従来のプロセスによることができ、多軸緯糸挿入を含むことができる。経糸の場合と同様、フィラメントは、緯糸の中に単独でまたは異種の繊維もしくはフィラメント、特に非発泡材料との組み合せで存在することができる。当業者は、このように達成することができる異なる織構造に十分に気付くであろう。また、本発明は、任意の特定の織り方に制限するようには意図されない。
【００１５】
本発明によれば、発泡性高分子材料は、上記またはこれから記載するように処理することができる任意の材料であり得る。発泡性高分子材料として用いることができる材料の種類としては、ポリエチレン（ＰＥ）またはエチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、またはそのブレンドが挙げられ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥおよびＬＬＰＤＥを含む。得られる発泡体の特性は、部分的には選択した材料の密度に依存し、それによりＨＤＰＥは、より堅い発泡体を生じることになる。通常のＰＥの融解温度は、ＬＤＰＥについては約１２０℃からＨＤＰＥについては１３５℃まで変化し、これにより約１５０℃の温度でそれを押し出すのに極めてよく適している。架橋してＰＥＸを形成することにより融解温度を高めるか、そうでなければ、生成した材料が１８０℃より十分に高い温度まで安定性を維持することを確実にすることができる。便利なことに、従来の化学的架橋剤を使用すると、架橋プロセスは約１７０℃の温度で行なうことができ、それによってプロセスが押出しそのものの期間中に始まらないことを確実にする。約１８０℃で活性な発泡剤を供することにより、続いて発泡温度に布帛または生地を暴露することによって、ＰＥＸの発泡が可能となる。布帛または生地の他の成分は、少なくとも発泡が生じるのに必要な時間、この高温に耐えるように選択すべきであることを理解されたい。
【００１６】
本発明の別の側面によれば、布帛をさらなる製品に成形することを含む方法も開示し、それによりさらなる製品の成形に引き続いて発泡を行う。布帛をさらなる製品に成形することには、最初の布帛を、フィラメントが異なる形態へ組み込まれたものに変更するあらゆる工程を含むことが意図される。これは、布帛を裁断するかもしくはそうでなければ組み立てて最終製品たとえば衣服などにすることを含むことができ、または発泡に先立って布帛を形付けるか、もしくは歪ませることをさらに含むことができる。モールド成形方法も複雑な形状たとえばヘルメット、靴、シートバックなどを形成するために適用されてもよく、また、成形の工程は架橋に先立って行うことさえできる。１つの特定の態様では、フィラメントの組み込みは生地を織ることにより行うことができ、生地は引き続いて斜行させて斜めの向きの生地を形成することができる。フィラメントを２次元の安定した構成に有効に固着することによって、生地を布帛に変換するために発泡を使用することができる。発泡の間に、材料は巨視的なレベルで融解しないが、その表面が粘着性になることができ、それにより隣接したフィラメントが溶着することができる。さらに、酸素阻害により、表面での架橋を軽減して、局所的な粘着性を増加させ、フィラメントが局所的に溶着する傾向を増加させることができる。パッド付き衣服の部分を所望の形状に組み立てることができ、次に発泡させて自らを支える３次元構造体を形成するので、そのようなプロセスはパッド付き衣服の部分の製造に特に好都合であり得る。
【００１７】
本発明は、架橋高分子材料の独立気泡発泡体のフィラメントを含む発泡布帛にさらに関する。フィラメントは、上記またはこれから記載するように布帛へ組み込むことができる。
【００１８】
１つの側面では、発泡布帛は経糸と緯糸を含む織物である。フィラメントは経糸の中で配列させることができる。代替的にまたは追加的に、フィラメントは緯糸の中に配列させることができる。
【００１９】
布帛は、独立気泡体、架橋体、高分子発泡体のフィラメントからもっぱら製造することができるが、これらのフィラメントは他の繊維または非発泡材料のフィラメントと組み合せることができる。これらの他の繊維は、最終製品に所望の特徴すなわち強度、安定性、液体輸送などをもたらすために使用することができる。あるいは、他の繊維は布帛製造の目的で存在することができ、引き続いてそれを除去することができる。本発明は、そのような他の繊維の性質によって制限されず、他の繊維としては天然と人造繊維の両方、高強度繊維、金属線、光ファイバー、および発泡フィラメントと組み込んで布帛を形成することができるフィラメントの他の任意の種類が挙げられる。例示的な繊維は、高強度繊維、芯繊維（wicking fibre）、電導性繊維であり得、またジュート、ポリエステル、繊維ガラス、綿、羊毛、ビスコースおよびセルロースを含むことができる。
【００２０】
最終布帛中の発泡フィラメントの全割合は、所望の特性に応じたものとなる。一般に、発泡フィラメントは、重量で布帛の少なくとも２０％の量で存在することができる。別の側面では、発泡フィラメントは重量で布帛の少なくとも４５％の量で存在することができる。特定の構築物では、フィラメントは重量で布帛の少なくとも７０％の量で存在することができる。一般に、発泡フィラメントは、重量で布帛の９５％を超過しない。
【００２１】
布帛の中に存在し得る他の繊維は、フィラメントと同様のサイズとなり得るか、または異なるサイズとなり得る。一般に、使用した繊維を定義するためにデニールまたはｄＴｅｘが使用されるが、これは単位容積ではなく長さ当りの糸重量の尺度であり、したがって異なる密度の繊維またはフィラメントとは比較しにくいことを理解されたい。一般に、フィラメントは、選択された機械によって製織できる任意の重量で存在してもよい。１００ｄＴｅｘ〜１００００００ｄＴｅｘの重量が利用されてもよく、任意に１００００ｄＴｅｘ〜５００００ｄＴｅｘである。他の繊維は、フィラメントの重量に対して同様の重量で存在し得るが、一般に１００ｄＴｅｘ〜５０００ｄＴｅｘである。サイズの点では、フィラメントのサイズは、他の繊維を基準にして、未発泡状態における断面積の０．１ｘ〜１００ｘの値で変化することができる。最終布帛の形態がこの比率に強く依存することになることを理解されたい。いくつかの側面では、他の繊維はフィラメントよりはるかに細い繊維として存在することができ、とりわけ発泡後に、より太いフィラメントをこのようにより容易に収容することができる。
【００２２】
さらに、本発明の側面によれば、発泡布帛の正味の密度は、３０ｋｇ／ｍ3〜１００ｋｇ／ｍ3、またはいくつかの側面では、４５ｋｇ／ｍ3〜７０ｋｇ／ｍ3である。そのような比較的低密度の材料には、軽量のままで、それらを衣服など向けに理想的なものにしつつ、防御する、緩衝するまたは衝撃に抵抗する能力の点で、既存の材料に比べて著しい利点がある。この文脈において、正味の密度は、この材料によって押し退けられた単位容積当りの質量であり、水の中に材料の試料を浸し、押し退けられた容積を求めることにより測定することができる。布帛を積み重ねた時、たとえば、平板層間で占められた全体容積を基準にして総密度をさらに低くすることができることを理解されたい。こうすると、布帛構造により、占有される全体容積を増加させる追加の空間を空けることができる。
【００２３】
本発明のよりさらなる側面によれば、発泡フィラメントは布帛の平面の外へ、つまり、Ｚ方向に伸びることができ、ここで布帛は局所的なＸ−Ｙ配向をしている。特定の態様では、これは、開いたアーチの形態をしていてもよい。これは、発泡中に、発泡フィラメントが発泡してそのようなアーチを形成するように、布帛内の発泡フィラメントを適切にしっかりと固定することによって達成することができる。これらのアーチで布帛の全体容積がさらに増え、総密度が非常に低くなる。アーチは、圧縮時の材料特性と構造特性の両方により、つまり、アーチまたはループにおける屈曲力による形状の結果として、支持をするので、それはまた発泡布帛の衝撃吸収容量をさらに改善する。そのような構造は、排水特性などに関して特に有利であり得る。織物の場合には、経糸中の発泡性フィラメントが多くの非発泡緯糸の上を通過し、続いて多くの異なる緯糸の下を通過する場合、大きさの異なるループまたはアーチが布帛の両側に生成される。したがって、たとえば、比較的小さなループを、布帛の第１の側に形成でき、その一方で、布帛の反対側のループはより良い弾力および／または減衰をもたらすためにより大きくすることができる。
【００２４】
１つの側面では、発泡布帛の厚みは少なくとも５ｍｍで、重量は１０００ｇ／ｍ2未満である。別の側面では、発泡布帛の厚みは少なくとも１０ｍｍで、重量は７５０ｇ／ｍ2未満である。
【００２５】
特性の点では、発泡布帛は、その特別の使用についての必要条件を満たすために広範囲の特徴を持つように設計することができる。
【００２６】
上記の最終製品に加えて、本発明は、上記の発泡性高分子フィラメントの使用によって製造された未発泡の前駆体生地にさらに関する。前駆体を発泡温度に、たとえば少なくとも１５０℃の温度にさらすと、前駆体は上記のように発泡して発泡布帛を形成する。いくつかの側面では、前駆体は織地である。
【００２７】
いくつかの側面では、前駆体布帛は、発泡温度でその容積の少なくとも５倍、少なくとも１０倍、または、いくつかの側面では、少なくともその容積の２０倍まで発泡する。
【００２８】
前駆体および／または発泡布帛は任意の適切な製品の製造に使用することができる。特に、本発明は、これに限定されるものではないが、衣服、マット、下敷き、室内装備品、座席要素、履物、マットレス、帽子、ヘルメット、防水布、衝撃吸収構造体、詰め物、水泳プールのカバー、また、上記およびこれから記載するような発泡布帛を含む任意の他の構造体を含む。
【００２９】
本発明の特長および利点は多くの例示的な態様の以下の図面を参照することで理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明による発泡性高分子材料のフィラメントの製造を説明する斜視図を示す。
【図２】図２は、織地の中へ図１のフィラメントを組み込むのに使用できる織機の概略図を示す。
【図３】図３は、図２の機械において本発明によって生産された織地の一部の平面図を示す。
【図４】図４は、図３の生地を発泡布帛に変換するのに使用する際のテンターオーブンの模式的平面図を示す。
【図５】図５は、図４のテンターオーブンの側面図を示す。
【図６】図６は、図４のテンターオーブンの中で生産された発泡布帛の一部の斜視図を示す。
【図７】図７は、図６の発泡布帛の平面図を示す。
【図８】図８は、本発明の代替の態様による織地の部分の斜視図を示す。
【図９】図９は、図８の生地の前駆体から形成された発泡布帛の斜視図を示す。
【図１０Ａ】図１０Ａは、斜行した布帛を生産するための織地のさらに代替の態様の平面図を示す。
【図１０Ｂ】図１０Ｂは、斜行した布帛を生産するための織地のさらに代替の態様の平面図を示す。
【図１１Ａ】図１１Ａは、図８の前駆体生地から組み立てられた肩パッドの概略斜視図を示す。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、図８の前駆体生地から組み立てられた肩パッドの概略斜視図を示す。
【図１２】図１２は、発泡性高分子材料のフィラメントを形成するための代替の手順を示す。
【詳細な説明】
【００３１】
発泡性高分子材料のフィラメントを形成するための例示的な手順を、図１の斜視図において示す。図によれば、発泡性材料を押出して架橋させたシート１０を、ロール１２からストリップ形成デバイスすなわちシュレッダー１４を通して供給する。シート１０は、名称Ａｌｖｅｏｃｅｌ（商標）ＬＵＴ４５０１  １．３ｍｍとして積水で入手可能な架橋ＰＥである。他の同様の材料は、Ｔｒｏｃｅｌｌｅｎ  ＧｍｂＨで入手可能で、そのような発泡性架橋高分子材料の形成のための適切な手順は、ＥＰ０４７６７９８に開示されている。シュレッダー１４を通過させて、シート１０を、複数のフィラメント１６に裁断し、それぞれの幅は４ｍｍであり、引き続きスプール１８にともに巻きつける。巻きつけたストリップのｄＴｅｘ値は、約３８０００である。
【００３２】
図２は、織地２２へフィラメント１６を組み込むのに使用できる織機２０の概略図を示す。図１のプロセスによって生産した多くのスプール１８を、１ｃｍの間隔で機械２０の経糸方向へフィラメント１６を繰り出すために取り付ける。フィラメント１６が、２７本の経糸毎に１本のフィラメントの割合で繰り返すように、３７０ｄＴｅｘのＰＥＴの経糸２６の追加ビーム２４を、経糸方向に取り付ける。ビーム２４および織機２０は、２．１メートルの有効幅を有する。この構成が単に例示的なものであり、以下に詳述されるように他の織構造も選択することができることを理解されたい。織機２０において、それぞれ１１００ｄＴｅｘの１組のＰＥＴ緯糸２８を、リール３２からプロジェクタイル緯糸挿入デバイス３０によって糸５４本／１０ｃｍの間隔で挿入する。織地２２を、後の処理のために生地ロール３４に巻きつける。
【００３３】
図３は、機械２０において生産した生地２２の部分の平面図である。この製織パターンによれば、フィラメント１６を、生地２２の前面および背面上に等間隔に配置し、それぞれ７本の緯糸２８を所与のフィラメント１６の上を通過させた後、７本の緯糸２８をその下を通過させる。経糸２６は、緯糸２８と平織で織ってある。得られた生地２２の重量は、約５５６ｇ／ｍ2であり、約３９０ｇ／ｍ2のフィラメント１６，１００ｇ／ｍ2の経糸２６および６５ｇ／ｍ2の緯糸２８を含む。
【００３４】
図４は、発泡布帛４２の形成のために生地２２上で仕上げプロセスにおいて使用したテンターオーブン４０の模式的平面図を示す。テンターオーブン４０を、図５の側面図に示す。図４および５に従って、生地ロール３４を取り付けて、生地２２をテンターオーブン４０に繰り出す。この目的のために、ヒーター４６の下に生地を搬送したときに、生地２２の端を、生地２２を横に伸張するテンター枠４４によって把持する。生地を毎分３メートルの速度でテンターオーブンに搬送したときに、ヒーター４６により、生地２２を１９０℃の発泡温度に３分間にさらす。加熱過程中に、発泡性高分子フィラメント１６中の発泡剤は活性化され、フィラメント１６は多軸的に膨張する。フィラメント１６の両側面上の同数の緯糸２８によって生地２２を織ったやり方により、フィラメントは膨張して、経糸と緯糸、２６および２８によって形成された基層５０の上下に伸びる直立したアーチ４８を形成する。発泡フィラメント１６は、発泡前よりも約８倍超大きい正味の容積増加を示す。容積の全体の総増加は、アーチ４８による占有空間により幾分大きい。
【００３５】
図６には、発泡布帛４２の一部の近接斜視図を示しており、基層５０の上下に伸びる直立したアーチ４８を例示している。
【００３６】
図７は、発泡布帛４２の上面図を示し、ここで隣接したアーチ４８が互いに係合しており加熱プロセス中に部分的に溶着してブリッジ５４を形成するやり方をさらに説明する。これらのブリッジ５４は、発泡布帛４２の構造を安定させる役目を果たし、発泡布帛を２次元的に安定させて、それが斜行することを防いでいる。この側面では、前駆体生地の構造によりブリッジ５４が発泡後に形成されることが確実であるが、そのようなブリッジのない発泡布帛を生産することも可能であり、それにより発泡布帛は、それが基層の平面内で変形可能または斜行が可能なままであるという点で生地のままであることを理解されたい。
【００３７】
発泡布帛４２を、上記のように生産し、試験して例示的な特性を示した。多数の試験を、ＦＩＦＡ  Ｈａｎｄｂｏｏｋ  ｏｆ  Ｔｅｓｔ  ｍｅｔｈｏｄｓ  Ｊａｎｕａｒｙ  ２０１２  ｅｄｉｔｉｏｎに概説した方法に従って、上述の発泡布帛４２について実施した。試験サンプルについては、垂直方向の変形：６．４５ｍｍ、力の減少：２３．９５％、エネルギー反発率：７１．７５％、および衝撃吸収性（第１、第２、第３の衝撃）：３９．３％、２５．３％、２２．６％との結果を得た。発泡布帛４２の他の類似の試料を、ＡＳＴＭ  Ｄ４４９１に準拠した水流れ試験に供し、５つの試料位置に基づいた平均流量計読み値１．５９ｇ／ｍを得た（温度補正因子：０．９０９７、平均試料厚み：８．２４ｍｍ、誘電率：０．８９８／ｓ、通気率：０．７４１ｃｍ／ｓ）。布帛構築物に応じて、０．５ｇ／ｍ〜５ｇ／ｍの範囲の水流量であれば、簡単に達成できることが期待される。
【００３８】
図８は、発泡布帛を形成するのに前駆体として使用する織地１２２の側面の斜視図を示す。この例において、フィラメント１６は、サテン織りとでも呼ぶべきものの中の緯糸２８に関して非対称のやり方で織ってある。したがって、フィラメント１６はそれぞれ３本の緯糸２８の上を通り、続いて、１本の緯糸２８の下で捕捉される。緯糸２８は、この場合、糸の束またはマルチストランド糸として存在する。残りの経糸２６は、緯糸２８に関して平織で織ってある。
【００３９】
図９は、図８の織地１２２を、加工しまたは発泡させて発泡布帛１４２を形成した後の斜視図を示す。発泡工程は、図４に関連して説明したようにテンターオーブン４０内で行うことができる。見て分かるとおり、発泡性高分子材料のフィラメント１６は、発泡してアーチ４８を形成し、この場合、基層５０の前面からのみ直立している。発泡布帛１４２の背面（図では、下側を背面として指定する）では、フィラメント１６は基層５０の平面内に大部分残ったままであった。この比較的高いアーチは、図６の態様のものより低い荷重の下でつぶれる。
【００４０】
図１０Ａは、発泡布帛を形成するのに前駆体として使用する織地２２２のさらなる側面の平面図を示す。この例において、発泡性フィラメント１６を、経糸方向に合わせて配向し、さらに経糸２６および緯糸２８を用いて緩んだ平織で織った。
【００４１】
図１０Ｂでは、織地２２２を、斜行させる処理工程に引き続いて付し、それにより力Ｆをかけて織構造を角度α歪ませる。発泡は、力Ｆを維持したまま、上述のように熱を加えることにより行う。発泡プロセスの終了後に、得られた発泡布帛は、上述のように隣接したアーチ間のブリッジの形成により斜めの向きで安定している。
【００４２】
図１１Ａは、適切なサイズに整えられた図８の前駆体生地１２２を使用して、防護用肩パッドを組み立てる工程の斜視図を説明する。前駆体生地１２２の織り方は十分に緩いので、生地は、モールドまたはこの場合マネキン６０の輪郭に従うように容易に変形するか、まとわせることができる。その後、前駆体生地１２２を備えたマネキン６０を、発泡温度で熱処理に付して、発泡フィラメント１６を膨張させる。図１１Ｂは、発泡が起こった後のマネキン６０を示す。発泡布帛１４２は、互いに接続された発泡アーチ４８の形成に従って膨張し、それにより、弾力のある肩パッド６２を形成し、これはマネキンから一旦外しても、その形状を保持している。肩パッド６２は、その開いた構造により優れた緩衝作用と良好な通気をもたらす。同一または類似の手順は、必要とされ得る多くのさまざまな形状および形態の布帛要素を形成するために使用することができることを理解されたい。
【００４３】
図１２は、発泡性高分子材料のフィラメントを形成するための代替の手法を示す。この態様によれば、押出成形機３１２は発泡性ＰＥ押出物３１０を、ダイヘッド３１４へ供給し、押出物をフィラメント３１６として押し出す。発泡性ＰＥは、１５０℃の押出温度で活性化されない発泡および化学的架橋剤を含む。フィラメント３１６を、冷却浴３１７を通して供給し、続いて、スプール３１８上に巻きつける。無発泡で無架橋のフィラメントを、上述のように織った前駆体生地に引き続き組み込んでもよい。製織後、フィラメント３１６を、約１８０℃の熱に暴露することにより単一工程で架橋し発泡させることができる。押し出されたフィラメント３１６の利点は、押出成形機のダイヘッド３１４の形状およびサイズに従って種々様々の断面形状および重量でフィラメントを形成することができるということである。
【００４４】
したがって、本発明は上述のように特定の側面を参照することにより説明されてきた。これらの側面が、当業者に周知の様々な改変および代替形態を受け入れる余地があることは認識されるだろう。特に、本発明はいかなる特定の織構造にも限定されておらず、分かるように、織構造の性質に応じて、フィラメントが様々な最終的な結果を達成するために所与のやり方で膨張するように誘導することができる。
【００４５】
ここで記載した構造および技術に対して、本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに、上に記載したもの以外の多くの改変を施すことができる。したがって、具体的側面を記載してきたが、これらは、例に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
【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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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【図１２】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月14日(2017.2.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡布帛の製造における発泡性高分子フィラメントの使用であって、
発泡性高分子材料シート１枚を裁断して細長いストリップにすることにより、発泡性高分子材料のフィラメントを供すること、
前記発泡性高分子材料を架橋させること、
布帛に前記フィラメントを組み込むこと、および
続いて前記高分子材料を発泡させて、独立気泡発泡構造を形成すること
を含む、使用。
【請求項２】
押出しによって前記フィラメントを供する、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記発泡性高分子材料を化学的に架橋する、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項４】
前記発泡性高分子材料を物理的に架橋する、請求項１から３のいずれかに記載の使用。
【請求項５】
前記布帛に前記フィラメントを組み込む前に前記発泡性高分子材料を架橋する、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項６】
前記発泡性高分子材料が発泡温度で発泡するのに適した化学発泡剤を含む、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項７】
架橋後に前記発泡性高分子材料が前記発泡温度より高い温度まで安定であるように、前記発泡性高分子材料の架橋を行う、請求項６に記載の使用。
【請求項８】
前記布帛へ前記フィラメントを組み込むことが経糸と緯糸を有する生地を織ることを含む、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項９】
前記フィラメントを前記経糸の中に供する、請求項８に記載の使用。
【請求項１０】
前記フィラメントを前記緯糸の中に供する、請求項８または請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記発泡性高分子材料がＰＥまたはＥＶＡ、またはそのブレンドである、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項１２】
前記布帛をさらなる製品に成形することをさらに含み、それにより前記さらなる製品の成形に引き続いて発泡を行う、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
【請求項１３】
化学的に架橋した高分子材料のフィラメントを含み、化学発泡剤を含む、少なくとも１５０℃の発泡温度に付したとき、独立気泡発泡布帛を形成する、未発泡の織物前駆体生地。
【請求項１４】
前記布帛が経糸および緯糸を含む、請求項１３に記載の前駆体生地。
【請求項１５】
前記経糸の中に前記フィラメントを配列させる、請求項１４に記載の前駆体生地。
【請求項１６】
前記緯糸の中に前記フィラメントを配列させる、請求項１４または１５に記載の前駆体生地。
【請求項１７】
非発泡材料の繊維をさらに含む、請求項１３から１６のいずれかに記載の前駆体生地。
【請求項１８】
前記フィラメントが重量で前記布帛の少なくとも２０％、好ましくは重量で前記布帛の少なくとも４５％、および最も好ましくは重量で前記布帛の少なくとも７０％存在する、請求項１７に記載の前駆体生地。
【請求項１９】
請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地の発泡により形成され、正味の密度が、３０ｋｇ／ｍ3〜１００ｋｇ／ｍ3である、発泡布帛。
【請求項２０】
請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地の発泡により形成され、前記フィラメントが、前記布帛の平面の外へ好ましくは開いたアーチの形態で伸びる、発泡布帛。
【請求項２１】
請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地の発泡により形成され、厚みが少なくとも５ｍｍで重量が１０００ｇ／ｍ2未満、好ましくは厚みが少なくとも１０ｍｍで重量が７５０ｇ／ｍ2未満である、発泡布帛。
【請求項２２】
第１の衝撃吸収値が２５％超であり、力の減少（Ｆｍａｘ）が好ましくは３０％超である、請求項１９から２１のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２３】
請求項１から１２のいずれかによって製造する、請求項１９から２２のいずれかに記載の発泡布帛。
【請求項２４】
発泡温度でその容積の少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍、さらに好ましくは少なくともその容積の２０倍まで膨張する、請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地。
【請求項２５】
請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地、または請求項１９から２３のいずれかに記載の発泡布帛を含む、衣服または衣服の部分。
【請求項２６】
請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地、または請求項１９から２３のいずれかに記載の発泡布帛を含む、マットまたは下敷き。
【請求項２７】
請求項１３から１８のいずれかに記載の前駆体生地、または請求項１９から２３のいずれかに記載の発泡布帛を含む、室内装備品または座席要素。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
ここで記載した構造および技術に対して、本発明の趣旨および範囲を逸脱せずに、上に記載したもの以外の多くの改変を施すことができる。したがって、具体的側面を記載してきたが、これらは、例に過ぎず、本発明の範囲を制限するものではない。
以下に、本願の出願当初の請求項を実施の態様として付記する。
［１］  発泡布帛の製造における発泡性高分子フィラメントの使用であって、
発泡性高分子材料のフィラメントを供すること、
前記発泡性高分子材料を架橋させること、
布帛に前記フィラメントを組み込むこと、および
続いて前記高分子材料を発泡させて、独立気泡発泡構造を形成すること
を含む、使用。
［２］  発泡性高分子材料シート１枚を裁断して細長いストリップにすることにより、前記フィラメントを供する、［１］に記載の使用。
［３］  押出しによって前記フィラメントを供する、［１］または［２］に記載の使用。
［４］  前記発泡性高分子材料を化学的に架橋する、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
［５］  前記発泡性高分子材料を物理的に架橋する、［１］から［４］のいずれかに記載の使用。
［６］  前記布帛に前記フィラメントを組み込む前に前記発泡性高分子材料を架橋する、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
［７］  前記発泡性高分子材料が発泡温度で発泡するのに適した化学発泡剤を含む、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
［８］  架橋後に前記発泡性高分子材料が前記発泡温度より高い温度まで安定であるように、前記発泡性高分子材料の架橋を行う、［７］に記載の使用。
［９］  前記布帛へ前記フィラメントを組み込むことが経糸と緯糸を有する生地を織ることを含む、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
［１０］  前記フィラメントを前記経糸の中に供する、［９］に記載の使用。
［１１］  前記フィラメントを前記緯糸の中に供する、［９］または［１０］に記載の使用。
［１２］  前記発泡性高分子材料がＰＥまたはＥＶＡ、またはそのブレンドである、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
［１３］  前記布帛をさらなる製品に成形することをさらに含み、それにより前記さらなる製品の成形に引き続いて発泡を行う、先行する請求項のいずれかに記載の使用。
［１４］  架橋された高分子材料の独立気泡発泡体のフィラメントを含む、発泡布帛。
［１５］  前記布帛が経糸と緯糸を含む織物である、［１４］に記載の発泡布帛。
［１６］  前記経糸の中に前記フィラメントを配列させる、［１５］に記載の発泡布帛。
［１７］  前記緯糸の中に前記フィラメントを配列させる、［１５］または［１６］に記載の発泡布帛。
［１８］  非発泡材料の繊維をさらに含む、［１４］から［１７］のいずれかに記載の発泡布帛。
［１９］  前記フィラメントが重量で前記布帛の少なくとも２０％、好ましくは重量で前記布帛の少なくとも４５％、および最も好ましくは重量で前記布帛の少なくとも７０％存在する、［１８］に記載の発泡布帛。
［２０］  正味の密度が、３０ｋｇ／ｍ3〜１００ｋｇ／ｍ3である、［１４］から［１９］のいずれかに記載の発泡布帛。
［２１］  前記フィラメントが、前記布帛の平面の外へ好ましくは開いたアーチの形態で伸びる、［１４］から［２０］のいずれかに記載の発泡布帛。
［２２］  厚みが少なくとも５ｍｍで重量が１０００ｇ／ｍ2未満、好ましくは厚みが少なくとも１０ｍｍで重量が７５０ｇ／ｍ2未満である、［１４］から［２１］のいずれかに記載の発泡布帛。
［２３］  第１の衝撃吸収値が２５％超であり、力の減少（Ｆｍａｘ）が好ましくは３０％超である、［１４］から［２２］のいずれかに記載の発泡布帛。
［２４］  ［１］から［１３］のいずれかによって製造する、［１４］から［２３］のいずれかに記載の発泡布帛。
［２５］  少なくとも１５０℃の温度に付したとき、［１４］から［２４］のいずれかに記載の発泡布帛を形成する、未発泡の前駆体生地。
［２６］  発泡温度でその容積の少なくとも５倍、好ましくは少なくとも１０倍、さらに好ましくは少なくともその容積の２０倍まで膨張する、［２５］に記載の前駆体生地。
［２７］  ［１４］から［２４］のいずれかに記載の発泡布帛を含む、衣服または衣服の部分。
［２８］  ［１４］から［２４］のいずれかに記載の発泡布帛を含む、マットまたは下敷き。
［２９］  ［１４］から［２４］のいずれかに記載の発泡布帛を含む、室内装備品または座席要素。
【国際調査報告】
2017518919.tif 000017
2017518919.tif 000018
2017518919.tif 000019