JP2017531745A - 混成糸、混成糸の作成方法、および混成糸から作製された布帛 - Google Patents

Abstract

混成糸およびその混成糸を含む布帛を提供する。混成糸は、複数の異なる繊維組成の複数の繊維から形成される。異なる繊維組成は、糸全体にわたって散在している。糸は、同じ材料または複数の異なる材料から作製された繊維を使用して形成されてもよい。異なる繊維組成は、３つ以上の異なる断面の繊維、異なる材料から作製された繊維、またはそれらの２つの組み合わせを含んでもよい。その材料は、合成および／または天然材料であってよい。糸は、選択可能な機能性特性を付与するための化学物質を含めることを必要とせずに、それらの特性を布帛に付与するように構成されてよい。混成糸を用いて作製された布帛は、選択可能な機能特徴を有するであろうし、またこれまでに可能なものよりも軽量なものになるであろう。混成紡糸口金を使用して、３つ以上の異なる繊維断面を有する混成糸を製造することができる。

Description

本発明は糸に関する。より具体的には、本発明は、異なる繊維形状の組み合わせを使用して糸を作り出すことに関する。更により具体的には、本発明は、混成糸およびそのような糸から作製される布帛に関する。

商業用の織布帛および不織布帛は、典型的には、一緒に撚られた複数の繊維から作製された糸から構成される。糸は、綿などの天然繊維、および繊維へと形成された合成ポリマーなどの人工繊維から作製することができる。これらの布帛は、典型的には、織ること（ｗｅａｖｉｎｇ）、縫うこと（ｓｔｉｔｃｈｉｎｇ）、または他の統合形態によって一緒に統合された１つ以上の糸を用いて製造される。布帛を作製するために選択される糸は、布帛の所望の機能性ならびに布帛の外観および感触に基づいて選ばれる。合成糸は、一般に、様々なポリマーのいずれかから作製され、異なる厚さおよび形状の繊維を用いて作製される。糸は、一緒に撚られて束となった複数の繊維から形成される。

ほとんどの合成製造繊維は、どろどろした粘性のある液体を紡糸口金と呼ばれる装置の小さな穴を通して半固体ポリマーの連続フィラメントを形成する「押出」によって作り出される。それらの初期状態では、繊維形成ポリマーは固体であるため、まず、押出のための流体状態に変化させなければならない。これは、通常、熱可塑性ポリマー（その例はポリエステルであるがこれに限定されない）の溶融によって達成される。ほとんどの製造される繊維の製造において使用される紡糸口金は、原理的には、浴室のシャワーヘッドに似ている。紡糸口金は、１〜数百の穴を有し得る。その小さな開口部は、不純物および腐食に対して非常に敏感である。それらを供給する液体は、慎重にろ過されなければならず、場合によっては、紡糸口金は、非常に高価な耐腐食性金属または他の適切な材料から作製され得る。メンテナンスも重要であり、目詰まりを防止するために定期的に紡糸口金を取り外して清掃しなければならない。

連続フィラメントが紡糸口金の穴から出てくると、液体ポリマーはまずゴム状の状態に変化し、次いで固化する。無端フィラメントの押出および固化のこのプロセスは紡糸と呼ばれ、ポリマーフィラメントの場合、湿式、乾式、溶融、およびゲル紡糸の４種類の紡糸が存在する。溶融紡糸では、フィラメント形成物質は、紡糸口金を通じた押出のために溶融され、次いで冷却によって直接的に固化する。この手法では、ナイロン、ポリエステル、および他の合成ポリマーが製造される。押出されたフィラメントが固化している間、または場合によってはそれらが硬化した後でも、フィラメントを延伸して強度を付与することができる。延伸することにより、分子鎖が一緒に引かれ、それらをフィラメント軸に沿って配向させることで、かなり強い糸を作り出す。

ポリマーフィラメントが紡糸口金から出てくるとき、それらは柔らかく、引き伸ばしによって伸びやすい。伸びの程度は特定のポリマーに依存する。引き伸ばしにより、ポリマー分子は平行配置で並ばせられる。これにより、フィラメントの強度、強靭性（ｔｅｎａｃｉｔｙ）、および弾性が向上する。フィラメントの延伸は、完成した材料に望まれる特性に応じて、直径および長さを大きく変化させるように変更することができる。また、フィラメントが延伸されると、それらは、より柔らかいまたはより鈍い（ｄｕｌｌｅｒ）布帛を作り出すために、テクスチャード加工されるかまたは撚られてよい。フィラメントを延伸した後、それらを一緒に撚って糸を製造する。合成糸は、使用されるポリマー、デニールと称される単位長さ当たりの重量、およびそれを作製するために使用される繊維フィラメントの数によって識別される。例えば、７５×７２ポリエステル糸は、一緒に撚られた７２本のフィラメントを用いて作製された７５のデニールを有する。

「繊維（ｆｉｂｅｒ）」は、布帛および他のテキスタイル構造の基本要素を形成する天然または人工の物質単位である。繊維は、一般に、その直径または幅の少なくとも１００倍の長さを有することを特徴とする。本発明に関連して、それは、その直径、幅、または最長の断面寸法の少なくとも１００倍の長さを有する天然または人工の材料の単位を識別するために使用され、その材料は、織り、編み、組み（ｂｒａｉｄｉｎｇ）、フェルト化、および撚りを含む様々な方法で糸に紡糸することまたは布帛にすることができる。一方、「フィラメントは、不定の長さの繊維である。それは、例えば絹などの天然材料に見出され得るが、製造される材料においてより一般的に利用可能である。製造される繊維は押し出されて、フィラメント糸、ステープル、または引き綱（ｔｏｗ）へと変わるフィラメントになる。「フィラメント糸」は、一緒に撚られていても撚られていなくてもよい連続フィラメントから構成される。「紡糸された糸」は、通常は撚りによって一緒に保持されるステープル繊維の糸または延伸する前の溶融紡糸繊維である。「テクスチャード加工糸（ｔｅｘｔｕｒｅｄ ｙａｒｎ）」は、後に続く加工において伸びおよび嵩を発生させる糸である。「ステープル繊維」は、天然繊維またはある長さに切断された合成材料のフィラメントである。天然ステープル繊維の長さは、材料に依存して、１インチ未満（例えば、綿で）から１フィート超（硬質繊維）まで多様である。製造されたステープル繊維は、処理することができるように事前に決められた長さに切断される。「ステープル繊維」という用語は、天然のまたは切断された長さの製造された繊維をフィラメントから区別するために、テキスタイル産業において利用される。これらの定義は、本発明の説明に適用可能である。

単一の天然または合成材料で形成された単一の糸で全ての所望の布帛特性を提供することは困難であるため、多くの布帛は材料の組み合わせを用いて作製される。例えば、布帛は、例えば、ナイロンなどのポリアミドと綿との、またはポリアミドとポリエステルとの組み合わせなどの２つの異なる繊維材料を含むポリエステル糸から作製され得る。ポリアミドは、良好な強度、弾性、およびメンテナンスの容易性などの所定の所望の特性を有する。ポリエステルは、耐しわ性、高い耐久性、および良好な色保持性などの所定の所望の特性を有する。布帛は、ナイロンまたはポリエステルなどの同じポリマー材料を用いて作製された異なる糸の組み合わせを用いて作製することもできるが、これらの異なる糸の各々は、同じ形状を有する複数の繊維を有する。例えば、第１のポリエステル糸は、形状が円形に近い繊維から形成されてよく、第２のポリエステル糸は、例えば、三葉状またはＸ状などの「技術的に成形された」繊維から形成されてよい。相対的に円形の繊維で製造された糸は、技術的に成形された繊維から製造された糸よりも安価であるが、三葉状糸は、例えば、より良好な湿気ウィッキングなどのより良好な他の品質を有する。布帛は、所望の物理的特性を最適化し、製造コストを最小限に抑えるために糸の組み合わせから作製される。所望の機能性を達成するために個々の糸を一緒に組み合わせる必要があったので、選択可能な機能性のより軽量な布帛を作製する能力は、既存の糸構造および布帛作製方法では実現可能ではなかった。その結果、消費者が望むより重い布帛となった。機能性と重量のバランスは常に困難であった。本発明の混成糸はその困難を解決する。

単一のポリマーであるが、３つの異なる繊維形状を有する合成糸の製造方法の簡略化描写が図１に示されている。この例では、糸は１５０／１９２糸である。すなわち、それは１５０デニールであり、束内の１９２本の繊維で作製される。その繊維の３分の１は「Ｙ」形状であり、その繊維の３分の１は中空であり、その繊維の残りの３分の１は「Ｘ」形状である。このプロセスの第１工程では、供給源１２からのポリエステルポリマーを溶融し、紡糸口金１４を通過させて第１のポリエステルフィラメント１６を生成させる。紡糸口金１４は、液化したポリエステルが通過する複数のＹ形状の孔、この例では６４個のそのような孔を含む。第１工程と同時にまたは異なる時に行われ得る第２工程では、供給源１２からのポリマーを溶融し、紡糸口金２４を通過させて第２のポリエステルフィラメント２６を生成させる。紡糸口金２４は、液化したポリエステルが通過する複数のリング形状の孔、この例では６４個のそのような孔を含む。第３工程では、供給源１２からのポリマーを溶融し、紡糸口金３４を通過させて第３のポリエステルフィラメント３６を生成させる。紡糸口金３４は、液化したポリエステルが通過する複数のＸ形状の孔、この例では６４個のそのような孔を含む。第１のポリエステルフィラメント１６は冷却され、撚り機１８で一緒に撚られて第１のポリエステル束１９が製造され、第２のポリエステルフィラメント２６は冷却され、撚り機２８で一緒に撚られて第２のポリエステル束２９が製造され、第３のポリエステルフィラメント３６は冷却され、撚り機３８で一緒に撚られて第３のポリエステル束３９が製造される。製造されたフィラメントのセットの各々は、例えば、それらにテクスチャーまたはクリンプ（ｃｒｉｍｐｒｉｎｇ）を与えるために更に変性されてもよい。それらはまた、フィラメントからステープル繊維にそれらを変化させるために切断されてもよい。次いで、撚られたフィラメントのセットを撚り機４０で一緒に撚って、束１９と２９との束である糸４２を製造する。図２は、束１９、２９、および３９が糸４２内で互いに隣接していることを示している。

異なるポリマー材料の合成繊維を用いて形成された異なる糸および／または同じポリマー材料であるが異なる繊維形状から作製された合成繊維を用いて形成された異なる糸を使用して、関心のある布帛を作製することができることが理解される。しかしながら、その最適化にもその限界がある。具体的には、糸は繊維の束から作製されるので、各々の個々の繊維、特に束の外側にはない繊維の特性を十分に生かすことは非常に困難である。結果として、所望の特徴を付与するために比較的高価なポリマーを使用し、特定の方法で成形された繊維を用いて製造された糸は、それらの所望の特性の一部のみを提供し得る。図１に描写された例においておよび糸３２の一部の描写である図２に示すように、糸３２の内部に位置付けされたポリエステル材料の束内の繊維は、他の束の繊維と殆どまたは全く接触しないであろうし、人の皮膚などの物体、または空気などの外側の環境と殆どまたは全く接触しないかもしれない。結果として、多くの個々の繊維の所望の特性は、直接的にまたは他の形状の繊維との相互作用を介して、糸３２を使用して作製する布帛の特徴には殆ど影響を及ぼさないであろう。更に、例えば、ナイロンおよびポリエステルなどの異なるポリマーの糸、ならびに／または、例えば、円形および三葉状の繊維の形状などの異なる繊維構造の糸を用いて作製される布帛は、製造するのに費用がかかり得る。異なる糸および／または複数の形状の繊維の糸の使用を必要とするこれらの種類の布帛は費用がかかり得るが、その理由は、それらが、複数の紡糸口金および複数の糸形成工程の使用を必要とする異なる繊維の製造を必要とするからである。また、上述のように、糸製造の現在の状態では、使用しなければならない糸は比較的重い布帛を作り出すであろうし、これは、冷却布帛を含むがこれに限定されない様々な所望の布帛の機能性にとって望ましくない場合がある。例えば、１５０デニールの糸を用いて作製された布帛は、効果的なウィッキングなどの所定の所望の機能性を有し得るが、それは単に重すぎるので消費者による使用には望ましくない場合がある。

複数の機能を達成するために複数の糸を利用する現在の布帛は、例えば、消費者が望む正確な布帛を開発することを害する固有の品質、重量、および一貫性の問題を有していた。使用される複数の糸は、通常、異なる糸製造業者によって製造されるので、ほとんどの場合、それらは異なるポリマーからなる。異なるポリマーを用いて製造される糸をブレンドする紡糸プロセスでは、しばしば、張力、横縞（ｂａｒｒｅ）、重量、および不均一な染色の問題が存在し、これらは更なるおよびそれ故より高価な加工を通して対処しなければならない。

本発明は、糸および本発明の糸から製造される布帛である。そのような糸の１つ以上の製造方法も開示されている。本発明の糸は、複数の異なる組成の複数の繊維から形成される。各繊維組成は、糸の所望の機能性を生成させるように選択可能である。本発明の目的のため、繊維組成は、特定の繊維断面形状、特定の繊維材料、またはその２つの組み合わせであり得る。本発明を説明する際に使用される「繊維」という用語は、ステープル繊維およびフィラメントを含むことを理解されたい。繊維は、所望の機能性を更に可能にするために、糸全体にわたって選択可能な方法で互いに散在している。すなわち、異なる種類の繊維が束の外縁でのみ互いに接触し得るように繊維のセットを一緒に束ねるよりむしろ、異なる組成の個々の繊維を互いに隣接させて配置してよく、これにより所望の機能性のためのそれらの相互作用を十分に実現することができる。このことは、糸の形成を仕上げる前に、繊維を一緒に撚ることなどによって、異なる断面および／または異なる材料の繊維を一緒に散在させることによって本発明により達成され、その結果、繊維は本混成糸の発明の前に存在した糸の場合よりはるかに互いに一体化される。一例では、合成繊維を作製するために使用されるポリマー材料を、３つ以上の断面構造を有する孔を含む紡糸口金を通過させる。孔の数および種類は選択可能であり、各孔の特定の位置は、異なる断面を含む所望の断面のフィラメントが、形成すべき糸において互いに隣接して配置され得るように選択可能である。別の例では、糸の形成を完了させる前に、合成材料の繊維および天然材料の繊維を一緒に散在させる。この散在および繊維選択の柔軟性により、布帛の機能性の選択、および従来の糸を使用して他で必要とされるであろうものよりも細い糸を使用してそのような柔軟性を達成する能力が可能になる。軽量で高機能の布帛の目標は、本発明の糸で達成される。

特定の繊維断面、繊維材料、繊維量、および繊維の散在構造の選択を通じた糸構成によって管理され得る糸の機能性特性として、糸から製造される布帛を通した流体の制御、そのような糸の感触、および糸の構造的完全性（ｉｎｔｅｇｒｉｔｙ）が挙げられるがこれらに限定されない。例えば、流体制御に関しては、糸と接触する水分を逃す（ｗｉｃｋ）ように、糸と接触する水分の蒸発が可能となるように、および／または糸を用いて作製された布帛を通過させる流体の移送を調節するように、糸を構成してよい。本発明の目的のための流体制御とは、液体、気体、またはその２つの組み合わせの移送を意味することが留意される。布帛は、本糸または糸の組み合わせ（その組み合わせのうちの少なくとも１つとして本明細書に記載されている本混成糸を含む）を使用して作製することができる。糸構成に基づいて、例えば、乾燥、冷却、もしくは水分保持容量、またはそれらの組み合わせなどの改善された流体移送調節を用いて行うために布帛を作製してよい。すなわち、糸は、繊維を作製するために使用される材料および繊維の断面形状、ならびに／または糸を作製するのに使用される繊維材料に依存する流体移送調節を促進する複数の繊維組成から形成することができる。本発明の糸を作製する際の繊維選択の選択肢を制限することなく、および例としてのみであるが、例えば、Ｗ形状の繊維などの実質的な外周表面積を有する繊維を使用してウィッキングを促進することができ、一方で、例えば、部分的または完全に中空の繊維などの空隙のある繊維を使用して、布帛を通した流体移送を調節することができる。更なる例として、糸を用いて作製される布帛の所望の機能性に応じて、異なる断面および／または異なる繊維材料の繊維がそれぞれ、その外周に、その中心に位置するように、または糸の断面全体にわたって分散されるように、糸を形成してもよい。

３つ以上の繊維断面を有する単一の合成材料から作製された本発明の混成糸の場合、３つ以上の異なる断面形状の複数の孔形状を有する紡糸口金を用いて初期フィラメントを形成することができる。異なる断面形状のフィラメントは、より短い長さに切断されるか、または糸の形成を完了させるプロセスでそのまま使用され、そのプロセスは、繊維を一緒に撚って糸全体にわたって互いに散在した異なる断面のポリマー繊維から構成される混成糸を形成することを含んでよく、各々の繊維はその特定の特徴を有する。本発明の別の例の混成糸は、複数の合成材料の繊維の散在を含み、その各々が１つ以上の繊維断面を含み得る。本発明の更に別の例の混成糸は、１つ以上の合成材料および１つ以上の天然材料の繊維の散在を含み、その１つ以上の合成材料が１つ以上の繊維断面を含み得る。本発明の糸は、所望により、テクスチャード加工してもよい。糸は、糸製造の当業者に知られている手法で仕上げることができる。異なる種類の繊維が、相違する束の外表面でのみ相互作用する従来の糸で可能であるよりもより微細なスケールで、本発明の糸では個々の繊維の特性を生かすことができる。すなわち、本発明の糸は、所望の機能性を達成するために他で必要とされるよりも低いデニールで製造することができる。

本発明の糸は、新しい糸作製方法によって作製される。特に、異なる組成の繊維を、任意の最終的な糸加工の前に、選択可能な方法で互いに散在させる。例えば、異なる繊維組成が３つ以上の異なる断面の繊維を含む場合、混成紡糸口金を使用して初期の相違するフィラメントを形成することができる。異なる繊維組成が異なる材料の繊維を含む場合、個々の繊維は、糸の最終的な形成の前に互いに散在され得る。いずれの場合も、合成繊維を作製するのにこれまでに使用されたものと同じくらい多くの紡糸口金を使用する必要はない可能性があり、少なくとも１つの追加の撚り工程を除外することができる。図１に描かれた簡略化された例において、糸４２、すなわち、３つのフィラメント種類１６、２６、および３６の完全な一体化よりも小さい糸を製造するために、撚り機１８、２８、３８、および４０を使用する必要があった。単一の合成材料および３つ以上の異なる断面の繊維から作製される本発明の混成糸の例の場合、流体の合成材料を３つの異なる断面構造の孔を有する単一の紡糸口金を通過させることができる。紡糸口金を出るフィラメントは、例えば、撚り機４０と同等である１つの撚り機のみを使用して一緒に撚ることができる。これにより、撚り機１８、２８、および３８を使用することに関連するプロセスの工程の必要性が排除される。本発明のプロセスは、より少ない機器およびより少ない加工工程の使用を伴い、製造エラー、機器のコスト、および改善された混成糸を作製するための維持要件を減少させる。

本発明は更に、本発明の混成糸を使用したより良好な布帛の製造を提供する。述べたように、特定の特性は、主に糸の繊維の選択および構成を介して布帛において識別および確立され得る。一例として、制限することを意図するものではないが、水分ウィッキング、水分循環、布帛からの水分枯渇、および布帛の柔らかさを提供する布帛を作製することが目標である場合、その目的を達成するために単一の糸を作製し得る。単一の糸は、示された特性を提供するために、技術的に成形された繊維を用いて作製することができる。例えば、第１の断面を有する第１の繊維は、繊維からの水分枯渇（すなわち、蒸発）および／または水分のウィッキングのために使用されてよく、第１の繊維の断面とは異なる第２の断面を有する第２の繊維は、布帛を通した流体移送のために使用されてよく、第１の２つの繊維の断面とは異なる第３の断面を有する第３の繊維は、布帛の柔らかさのために使用されてよい。従来技術は、布帛においてそれらの機能の全てを提供するために３つ以上の異なる糸を必要としたであろうが、本発明によれば、３つ以上の異なる断面を有する繊維を含む単一の糸を使用してそのような布帛を製造することが可能となる。述べたように、その単一の糸の繊維は、複数の糸のバージョンを用いた場合よりも良好に散在しており、これにより糸の特性を改善し、より細い糸でそれを行う。異なる材料および／または異なる断面の繊維を散在させることにより、糸の機能性の選択肢、糸の製造における良好な制御、ならびに最終的に布帛の製造および品質の一貫性が大幅に向上することが分かる。

本発明は、異なる断面、異なる材料、またはその２つの組み合わせにかかわらず、異なる組成の繊維で形成された糸である。糸が単一の材料で作製されている場合、繊維は少なくとも３つの異なる断面のものである。糸は、例えば、織りまたは編みなどによる布帛形成を通して機能性テキスタイルを作製するために使用することができる。使用され得る編みの種類として、丸編み（ｃｉｒｃｕｌａｒ ｋｎｉｔｔｉｎｇ ）、縦／横編み（ｗａｒｐ／ｗｅｆｔ ｋｎｉｔｔｉｎｇ）、往復編み（ｆｌａｔ ｋｎｉｔｔｉｎｇ）、および布帛製造の当業者に知られている他の種類の編みが挙げられるがこれらに限定されない。

本発明の混成糸は、１つ以上の糸を使用して複数の機能を有する布帛製品の製造を可能にする。布帛は少なくとも本混成糸を含むので、布帛の一貫性ははるかに高く、従来の製造努力の他の制限は排除される。この革新には、この新しく作り出された複数の断面の糸と、大きく異なる糸の紡糸／巻付け（ｗｉｎｄｉｎｇ）とを組み合わせて、所望の機能性の最終布帛を作り出す能力が含まれる。このような布帛が本混成糸のみを用いて作製されるか、または本糸を含む糸の組み合わせを用いて作製されるかにかかわらず、それらは、アパレルおよび履物を含むがこれらに限定されない多くの最終用途において使用することができる。

少なくとも１つの糸系技術のこの工学は、糸作製プロセスの間に２つの相違する時点で行うことができる：１）同じ合成材料から作製されるデニール（サイズ）および数（繊維）の糸を作り出すために、新しく作り出された押出プロセスにより複数の異なる断面（３つ以上）の一体化されたブレンドが可能になる複数断面の紡糸口金の設計、２）合成または天然材料であり得る異なる材料の異なる繊維の組み合わせ、３）１）と２）の組み合わせ。異なる繊維組成は、最終的な糸形成の前に一体化された手法で組み合わせられる。上記のような追加の加工工程および／または異なる材料源に起因する矛盾のいずれも伴わずに、異なるデニール、繊維または紡糸数のこれらの組み合わせられた繊維、機能性、および最終用途（編んでまたは撚って布帛にする場合）は、最適なプログラム可能な性能を提供する。

本発明のこの糸は、糸を使用して作製される布帛において具体化される広範囲の所望の機能性のために設計することができる。１つの例は、布帛を通した流体移送を管理するものである。その例に関して、ウィッキング、乾燥、冷却、またはこれらの任意の組み合わせは、混成糸を使用して効果的に管理され得る。単純なシングルジャージー、ピケ、ダブルニット、または他の特殊構成から、または単純な平織りの布帛としてもしくは複雑に織られたジャカードとして、全ての種類の編物および織物の布帛を製造するであろう独立型（ｓｔａｎｄ−ａｌｏｎｅ）として使用することができる（他の機能性がそのような組み合わせを作製することが望ましいと考えない限り、第２または第３の糸を必要としない）新しく作り出された糸を用いて機能性の柔軟性が達成される。

複数の断面を有する他の糸はこれまでに開発されているものの、この新しい開発により、少なくとも部分的または完全に繊維を通じて繊維断面を通って位置付けされた１つ以上の空隙を有する繊維を含む全ての種類の繊維構造を含めることが可能となる。断面を通って位置付けされた空隙を有する繊維の一例は、当業者に知られている中空繊維である。繊維の長さの少なくとも一部を通じて断面を通って空隙を有する繊維の他のバージョンもまた、当業者に知られている。糸全体にわたって異なる繊維組成を散在させることにより、現在の布帛で存在するよりも良好な化学的処理を伴うことなく、布帛の機能性管理が可能になる。水分管理特性を有するとうたわれているほとんどの既存の衣服は、例えば、移送管理または調節がほとんど行われずに水分を皮膚から表面に直接的に移動させる。これは、衣服の大半を乾燥させたままにしながら、胸部、脇の下、および腰部に濡れた領域（変色）をもたらす。本発明の混成糸により、衣服の全ての領域に流体を移送することを含む所望の手法で、衣服全体にわたって流体の移動を可能とする個人環境を作り出す布帛の製造が可能となる。極端な身体運動の間および後に、これは衣服を短時間湿らせたままにする可能性があるが、浸潤および変色が長く続く兆候はなく、水分などの流体が衣服全域でより均等に分布するので乾燥時間が加速する。この革新は、化学物質を含まない流体管理ならびに他の望ましい性能特性を布帛に提供するように設計されている。本発明の糸は化学物資を含まなくてよいので、ほとんどの対応物とは異なり、洗浄によって技術の性能は低下しないであろう。布帛の製造における本糸の使用はまた、所望の機能性特性を達成しながら軽量な布帛の製造を可能にする。

本発明のこれらのおよび他の利点は、以下の詳細な説明、添付の図面、および添付の特許請求の範囲において更に開示されている。

３つの異なるフィラメント種類を用いて形成される合成糸を作製するための従来技術に関連する主な構成要素および工程の簡略描写である。 図１に従った３つの異なるフィラメント種類から作製される従来の糸の一部の簡略断面描写である。 単一の紡糸口金を使用して３つの異なるフィラメント断面で形成される本発明の合成混成糸を作製するためのプロセスに関連する主な構成要素および工程の簡略描写である。 本発明の混成糸のいくつかの形態を作製するために使用され得る例示的なフィラメント断面の第１のセットの描写である。 本発明の混成糸のいくつかの形態を作製するために使用され得る例示的なフィラメント断面の第２のセットの描写である。 本発明の混成糸の作製に使用するのに適した本発明の混成紡糸口金の簡略正面図である。 従来の先行技術の糸を使用して作製された２つの布帛の冷却能力と比較して、本発明の混成糸を使用して作製された例示的な布帛の冷却能力を示すグラフである。

本発明の混成糸は、複数の異なる繊維組成を含む複数の繊維を有する複数の繊維を含み、３つ以上の異なる繊維組成が存在し得る。異なる繊維組成は、合成材料などの同じ材料から形成された３つ以上の異なる繊維断面であり得る。異なる繊維組成は、異なるフィラメント材料であり得る。異なる材料は、合成、天然、またはその２つの組み合わせであり得る。異なる繊維組成は、異なる材料および異なる断面の組み合わせであり得る。全ての場合において、複数の繊維は、異なる組成の繊維がそれらの間に散在するように一緒に組み合わされるので、選択可能な糸構成で互いに一体化される。

３つ以上の異なる繊維断面を含む混成糸は、例えば、ポリエステルまたはナイロンなどのポリマー材料などの単一の合成材料を用いて作製することができる。その単一のポリマー材料を用いて繊維を形成することができる。述べたように、他のポリマー材料および／または天然材料などの他の材料から作製される繊維は、単一の合成材料の異なる断面の繊維と組み合わされてよい。本発明の繊維組成はまた、例えば、綿を含む天然材料の繊維の使用を含み得る。

糸全体にわたって散在する複数の異なる繊維組成を有する複数の繊維を有する紡糸された糸も本発明の一部を形成する。本明細書に開示されているものなどの様々な混成紡糸口金の設計によって製造される連続フィラメント糸を切断してステープル繊維とすることができ、次いで紡糸された糸が必要とされる場合には、紡糸された糸を作製する当業者に知られているように紡糸して紡糸された糸とすることができる。作り出された紡糸された糸は、紡糸口金を通って押出されたフィラメントから製造されたステープル繊維のみからなってよく、または他の繊維と組み合わせて所望の紡糸された糸を製造してもよい。これらの場合、綿または羊毛などの天然繊維を紡糸された糸のブレンドの一部として使用してよい。ポリアミドまたはアラミド繊維などの他の繊維をブレンドの一部として使用してよい。複数機能の紡糸された糸を製造するために使用される繊維のブレンドは、本明細書で単に言及した繊維に限定されず、厳密には最終製品に望まれる特性に基づく。

３つ以上の異なる断面を有する単一のポリマー材料を使用して作製された本発明の混成糸１０２の例を作製するプロセスは、図３に簡略化した形で示されている。このプロセスの第１の工程では、例えば、供給源１１２からのポリエステルなどのポリマー材料を溶融し、紡糸口金１１４を通過させてポリエステルフィラメント１１６を生成させる。この例では、紡糸口金１１４は、第１の断面、第２の断面、および第３の断面を含み、液化したポリエステルが通過する３つの異なる断面の複数の孔を含む。ポリエステルフィラメント１１６は、互いに散在した、第１形状のフィラメント１２２、第２形状のフィラメント１２４、および第３形状のフィラメント１２６を含む。紡糸口金は、製造される糸の所望の特性に基づいて選択された３つの異なる孔断面を有する。製作され得るフィラメントの断面の種類の例は、図４および５に描写されている。これらのおよび他のフィラメントの断面は、対応する断面を有する孔部を有する紡糸口金を使用して製造することができる。このプロセスの第２の工程において、フィラメント１２２、１２４、および１２６は冷却され、撚り機１２８でそれらを一緒に撚ることなどによって一緒に統合されて、糸１０２が製造される。それに先立って、フィラメント１２２、１２４、および１２６の一部または全ては延伸されてよく、テクスチャード加工されてよく、もしくは他の方法で変性されてよく、またはこれらの組み合わせを行ってもよい。フィラメント１２２、１２４、および１２６を切断して、それらをステープル繊維に形成してもよい。得られた糸１０２は、異なる繊維断面の各々に関連する紡糸口金孔部の数および位置に応じて互いに散在した繊維を有する。すなわち、それらは、それらの外縁で互いに単純に接触する相違する別個の繊維の束ではない。単一のポリマー材料を用いて本発明の混成糸を製造するために当業者に知られている糸を作製する他の方法を使用してもよいが、それはそれらが、糸を作り上げる繊維の３つ以上の異なる繊維断面の選択可能な配置が可能である場合に限る。

異なる構造の混成糸は、図３に関して本明細書で一般的に開示されたものと同様のプロセスを使用して作製することができる。選択可能な孔部構成と共に採用される混成紡糸口金の特定の構成、および選択されたポリマー材料は、単一の合成材料を使用して作製される関心のある任意の混成糸の特定の特性に影響するであろう。３つ以上の異なる紡糸口金孔断面が存在する複数の孔を含む紡糸口金が提供されて、混合繊維混成糸を形成する。異なる紡糸口金孔を任意の選択された比で提供することができ、任意の種類の断面繊維配置を形成することができる（例えば、複数葉、混合複数葉、完全空隙、部分空隙、および円形）。繊維の少なくとも一部について断面を通して空隙を有する繊維が、混成糸の総繊維数の約１５％〜約８５％を構成し得る。混成糸の繊維は、本発明から逸脱することなく、選択されたポリマー、その事前紡糸口金加工、および任意の事後的紡糸口金フィラメント加工（ステープル繊維への切断など）から開始する既存の技術を使用して他の方法で製造することができる。本発明は、本発明の混成糸を製造する紡糸口金の形成を含む。すなわち、特定の糸構成を特定することによって、対応する紡糸口金構造の構成もまた確立される。

本発明の混成糸から作製される布帛は、１つ以上の材料を使用して作製することができる。布帛は、単層でも複層でもよい。布帛は、例えば、織りまたは編みによって作製することができる。糸から布帛を作製する当業者に知られている任意の他のプロセスもまた、本発明の布帛を作製するために使用することができ、その布帛を所望により更に加工することができる。選択される繊維組成および選択される繊維組成を使用して作製された糸構成に依存する様々な機能性特性のいずれかを伴って布帛を製造することができる。この発明の目的のため、糸構成とは、特定の繊維の配置および数を指す。繊維の配置は、紡糸口金の設計および／または繊維の一体化によって制御することができる。

本発明の混成糸を用いて作製される本発明の布帛の例は、次の特性のうちのいずれか１つ以上を伴って作製することができる：（１）例えば、個人の身体からの汗などの流体に曝された場合に冷却する、および／または、例えば、身体の領域などの表面を冷却する、（２）個人の皮膚などの物体から、汗、水、または他の流体を逃して（移送して）その物体を乾燥させることができる、（３）複数の布帛の重量である重量で流体を吸収して吸収剤として作用させることができる、（４）布帛内に保持された流体の蒸発速度を効率的に調節し、一方でヒトの皮膚などの基本的な表面の拡張された冷却も可能にする、（５）水分放出を制御する、すなわち、水分管理を提供する、および（６）再使用可能であり、一方でこれらの特性の全てを使用から使用まで保持する。満足な流体移送特性を提供するために、例示的な布帛は、何も望まれない場合、追加の化学物質を必要とせずに、本発明の混成糸を使用してこれらの特性のうちの１つ以上を有する。その上、本発明の糸を用いて作製された布帛は、２，３例を挙げると、快適な感触、難燃性、または抗菌性などの１つ以上の他の所望の特性を有することができ、その場合、追加の組み込みフィラメントが糸およびその糸を用いて作製される布帛に所望の機能性を付与するように、３つ以上の合成フィラメントと共に、異なる種類、材料、処理、または形状のフィラメントを組み込むように糸が作製される。すなわち、ミネラル、金属、および他の材料を、繊維であるか他の形態であるかにかかわらず、本発明の糸に組み込んで、本糸を用いて作製される布帛の所望の特性を付与または向上させることもできる。

本発明の混成糸から作製された布帛は、体温調節のために使用することができる。すなわち、それは、布帛を通した流体の動きの制御を可能にするように配列されたフィラメントを有するように選択された１つ以上の混成糸を用いて製作することができる。混成糸単独の特性は、布帛の所望の体温調節特性を提供することができる。また、布帛を機械的に変性して、糸の固有の体温調節特性を向上および／または補完することができる。例えば、限定されないが、物体の表面から布帛の構成の芯までおよび布帛の反対側まで通って流体の移動／移送を調節するために、混成糸を用いて布帛を作製することができる。流体をその物体から離れて移動させて、流体を布帛内に滞留させ、次いで冷却が望まれる場合には布帛から出すように、糸を構成することができる。これは、例えば、流体を逃す第１の糸繊維、布帛を通して比較的迅速に流体を移送する第２の糸繊維、および蒸発特性を提供する第３の糸繊維を使用して達成され得る。あるいは、加温が望まれる場合、保持された結果として加温される空気などの、布帛内の流体を保持するように糸を構成してもよい。これは、例えば、液体を逃す第１の糸繊維、布帛内で流体滞留時間を延長する第２の糸繊維、および蒸発を制限する第３の糸繊維を用いて達成され得る。

図６は、複数の第１の断面繊維、第２の断面繊維、および第３の断面繊維から形成される混成糸を製造するための構造を有する混成紡糸口金３００の簡略描写を示しており、断面は異なり、ポリマー材料を紡糸口金３００に通過させることによって形成されるフィラメントは、作製される得られた糸全体にわたって互いに散在する。紡糸口金３００の孔部Ａ、Ｂ、およびＣは、選択可能な紡糸口金孔部形状を表す。孔部形状、異なる孔部形状の数、および紡糸口金３００の孔部の配列は、紡糸口金３００からの繊維、および／または糸全体にわたって散在した繊維の他の組み合わせを使用して形成された糸を用いて作製される布帛の所望の特性に基づいて選ぶことができる。一例として、および、紡糸口金の孔部の構造の選択肢を限定することなく、孔部Ａは、「Ｗ」フィラメント断面を製造する断面を有することができ、孔部Ｂは、空隙のあるフィラメント断面を製造する断面を有することができ、孔部Ｃは、「Ｙ」フィラメント断面を製造する断面を有することができる。別の例の場合、孔部Ａは、「Ｈ」フィラメント断面を製造する断面を有することができ、孔部Ｂは、空隙のあるフィラメント断面を製造する断面を有することができ、孔部Ｃは、「Ｙ」フィラメント断面を製造する断面を有することができ、「Ｘ」断面を有するフィラメントを製造することができる第４の断面を有する。更に別の例では、孔部Ａは、「Ｗ」フィラメント断面を製造する断面を有することができ、孔部Ｂは、「Ｙ」フィラメント断面を製造する断面を有することができ、孔部Ｃは、「４Ｔ」フィラメント断面を製造する断面を有することができる。図４および図５に描写されている繊維断面のいずれかは、紡糸口金の孔部の形状に応じて形成することができる。他の繊維形状も同様に作り出すことができる。図６に示すように、異なる孔部形状の各々の孔部の数は等しくてもよく、またはそれらは異なっていてもよい。孔部の数も選択可能である。そのような混成糸を作製する能力により、これまで可能であったものよりも軽量でより良好な機能性の布帛を製造することが可能になる。

本発明の１つ以上の混成糸を使用して本発明の布帛を形成するのに適した本発明の製作方法は、布帛の製作において複数の工程を含み、そのうちいくつかは任意である。第１の工程では、本発明の１つ以上の混成糸を含む１つ以上の糸を織るまたは編むことによって布帛を形成する。本発明の説明の目的のため、その方法が糸を織る工程を含むと述べられている場合、それは糸を織ることまたは編むことを含むことを意味するように、その２つの用語は交換可能に使用することができる。任意の工程では、例えば、後に行うその表面および裏面のいずれかまたは両方への染色および／または印刷のために、または任意の他の目的のために布帛をサイズ調整および／または事前処理してそれを調製することができる。布帛はまた、ブラシをかけられてよく、ピーチ加工（ｐｅａｃｈｅｄ）されてよく、またはせん断されてよく、また、それはテンターに張られてもよい。

当業者は、多種多様な目的のうちの任意の１つ以上のため、および多種多様な製品のうちの１つ以上を部分的にまたは全体的に形成するために本発明の布帛を使用することができることを認識するであろう。例えば、タオル、洗面タオル、シャツ、パンツ、ジャケット、ショーツ、ベスト、ネクタイ、履物、手袋、バンダナ、帽子、ハンカチ、下着、靴下、ブラジャー、および包帯などのアパレルまたは非アパレル製品を部分的にまたは全体的に形成するために布帛を使用することができる。更に、これらの製品は、例えば、レクリエーション、運動、医療、および軍事の用途のために設計されてもよい。例えば、屋外のテーマパークの常連客、海辺に行く人々（ｂｅａｃｈｇｏｅｒ）、またはアスリートなどの、長時間高温に曝され得る個人に販売または別の方法で配布されるタオルを形成するために布帛を使用することができる。別の例として、布帛は、個人を冷たく保つ目的で、体温が上昇した個人の額に濡らして置くことができる圧縮を全体的または部分的に形成することができる。しかしながら、本発明のこのような例の布帛がどのようにおよびどのような理由で使用されるべきであるかに関わらず、それは特に、そのユーザに瞬間的および／または延長された冷却を提供することを意図した製品を全体的または部分的に形成するために含まれるのに有用である。

本発明の混成紡糸口金は、改善された布帛および改善された布帛製品を作製するために次々に使用され得る混成糸を作製するために使用され得る。選択可能な方法で一緒に散在された複数の繊維組成が存在する複数の繊維を含む混成糸の使用により、可能ではなかった改善された流体移送調節などの選択可能な機能性を有する布帛の製作が可能になる。例えば、乾燥を強調するように構成された糸は、所定の繊維構造を伴って形成されてもよい。別の例として、ウィッキングを強調するように構成された糸は、異なる繊維構造で形成されてもよい。更に、体温調節を強調するように構成された糸は、第３の繊維構造で形成されてもよい。糸が同じ材料から構成されているか、または複数の材料（そのうち少なくとも１つが複数の断面形状の繊維を有する）で構成されている場合、対応する異なる紡糸口金構造を使用してそれらの異なる糸構造を製造することができる。これらの任意の混成紡糸口金の使用はまた、本明細書に記載されるような布帛特性を生成するのに必要な糸を作製するために複数の紡糸口金および複数の撚り機が必要とされていた従来の製作方法に関連するコストおよび品質の変動性を低減することにも留意されたい。また、本発明の態様として、選択可能な機能性を有するより軽量な布帛を製造することができることに留意されたい。

本発明の混成糸を用いて製造された混成糸の布帛の例を冷却有効性について試験した。従来の糸を用いて作成された２つの布帛（従来の糸の布帛１および従来の糸の布帛２と称する。）も、同じ試験方法を使用して冷却有効性について試験することにより、互いに比較できるようにした。全ての３つの布帛は、約１４０グラム／メートル^２の重量を有する１００％ポリエステルのシングルジャージーであった。本発明の混成糸を使用して作製された混成糸の布帛は、糸全体にわたって散在した空隙のある「Ｗ」および「Ｘ」の断面繊維を有していた。従来の糸の布帛１および従来の糸の布帛２を作製するために使用された繊維の断面は不明であった。試験は、Ｈｏｈｅｎｓｔｅｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｆｏｒ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ ｏｆ Ｂｏｎｎｉｇｈｅｉｍ、Ｇｅｒｍａｎｙにより行われた。ヒトの皮膚の熱管理をシミュレートするためにＨｏｈｅｎｓｔｅｉｎによって開発された試験を使用して、３つの布帛の冷却有効性を測定した。冷却効果の測定は、定義された気候条件の下、気候室内でヒトの皮膚の熱管理を技術的にシミュレートする「ＷＡＴｓｏｎ」と称されるＨｏｈｅｎｓｔｅｉｎ熱放出試験機で行った。布帛の測定は以下のパラメータで実行した。
ＷＡＴｓｏｎ測定ヘッドの温度：Ｔ_ｓ＝３２℃
ＷＡＴｓｏｎ測定ヘッドの面積：Ａ_ｗ＝４００ｃｍ２（２０×２０ｃｍ）
気候室内の周囲気候：Ｔ_ａ＝３０℃、ＲＨ_ａ＝７０％相対湿度
環境条件１：風（１ｍ／ｓで軽風
環境条件２：赤外線（太陽光を１３．２Ｗでシミュレート）
ＷＡＴｓｏｎ測定ヘッドの温度は、制御された電気加熱によって設定温度で一定に保たれた。この電気加熱力は、ワットで「Ｐ_{ｈｅａｔｉｎｇ}」と識別される。加熱力が高いほど、冷却効果が高くなる。すなわち、布帛が皮膚上でより冷たく知覚される。布帛サンプルを、上記の試験条件下において１２時間気候室内で事前調整した。サンプルを乾燥状態でＷＡＴｓｏｎ測定ヘッドに置いた。１時間当たり２リットルの割合で発汗するヒトの体と同等の発汗は１０分後にスイッチオンされ、一定の加熱力（Ｐ_{ｈｅａｔｉｎｇ}）が再び達成されるまで（すなわち、濡れた状態での熱損失）有効に維持された。次に、発汗を停止し（時間＝７０分）、サンプルが再び乾燥するまで（すなわち、乾燥時間、経時的な熱損失の減衰）試験を行った。ＷＡＴｓｏｎ測定ヘッドの設定温度を維持するための電気加熱力を記録した。この加熱力は、汗の蒸発による皮膚の熱損失（布帛の熱損失と同じ）と同等であり、この種の衣類を着用した場合に蒸発熱を失う能力として説明することができる。その測定は、熱損失に相当し、それ故、汗の蒸発による「冷却力」に相当し、評価中の布帛を含む衣類を着用した場合に蒸発熱を失う能力と同等である。すなわち、布帛に関連する熱損失を構成するのに必要とされる加熱力が高いほど、布帛の冷却効果と同等である。試験に必要とされた加熱力が高いほど、布帛の冷却力がより良好である。

図７は、本発明の混成糸の布帛、従来の糸の布帛１、および従来の糸の布帛２について行われた示された試験の要約グラフを示している。試験結果は、混成糸の布帛が、試験された２つの従来の糸の布帛のいずれかの平均冷却力よりも約３０％良好な平均冷却力を提供することを示している。本発明の混成糸を用いて作製された布帛は、冷却時に実質的により効果的であることが分かる。どの混成糸を製造するかを決定するために所望の特定の冷却特性を使用することができる。同様に、混成糸の他の形態の形成において、他の所望の布帛特性も考慮することができる。

本発明を様々な例に関して説明した。それにもかかわらず、以下の特許請求の範囲によって記載されているように、本発明の意図および範囲から逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解されるべきである。

Claims (20)

1. 複数の繊維を含む混成糸であって、前記複数の繊維が、複数の異なる組成の繊維を含み、前記複数の異なる組成の前記繊維が、前記糸全体わたって互いに散在している、混成糸。
2. １つ以上のポリマー材料から形成された、請求項１に記載の混成糸。
3. 前記複数の異なる繊維組成が３つ以上の異なる断面を含み、前記複数の繊維の全てが同じ材料から作製されている、請求項１に記載の混成糸。
4. 前記複数の異なる繊維組成が、複数の異なる材料の複数の繊維を作製することを含む、請求項１に記載の混成糸。
5. 前記複数の異なる材料が、１つ以上の天然材料を含む、請求項４に記載の混成糸。
6. 前記複数の異なる繊維組成のうちの１つが、前記混成糸に難燃機能性を提供することができる材料である、請求項１に記載の混成糸。
7. 前記複数の異なる繊維組成のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に空隙のある断面を有する繊維である、請求項１に記載の混成糸。
8. 前記少なくとも部分的に空隙のある断面を有する繊維が、前記混成糸の繊維の総数の約１５％〜約８５％を構成する、請求項７に記載の混成糸。
9. 前記複数の異なる組成の各々の繊維の数は、同じでも異なっていてもよい、請求項１に記載の混成糸。
10. 前記糸が紡糸された糸である、請求項１に記載の混成糸。
11. １つ以上の糸を使用して形成された布帛であって、前記１つ以上の糸のうちの少なくとも１つが、複数の繊維を含む混成糸であり、前記複数の繊維が、前記糸全体にわたって互いに散在した複数の異なる組成の繊維を含む、布帛。
12. 前記少なくとも１つの混成糸が、複数の異なる材料から形成される、請求項１１に記載の布帛。
13. 前記複数の異なる繊維組成が、３つの異なるまたはそれ以上の異なる断面の繊維を含み、前記複数の繊維の全てが同じ材料から作製されている、請求項１１に記載の布帛。
14. 前記複数の異なる繊維組成が、複数の異なる材料の繊維を作製することを含む、請求項１１に記載の布帛。
15. 前記複数の異なる材料が、１つ以上の天然材料を含む、請求項１４に記載の布帛。
16. 前記複数の異なる繊維組成のうちの１つが、前記布帛に難燃機能性を提供することができる材料から作製された繊維を含む、請求項１１に記載の布帛。
17. 前記複数の異なる繊維組成のうちの少なくとも１つが、少なくとも部分的に空隙のある断面を有する繊維である、請求項１１に記載の布帛。
18. 前記少なくとも部分的に空隙のある断面を有する少なくとも１つの繊維が、前記混成糸の繊維の総数の約１５％〜約８５％を構成する、請求項１７に記載の布帛。
19. 前記複数の異なる繊維組成の各々の繊維の数が、同じでも異なっていてもよい、請求項１１に記載の布帛。
20. 前記少なくとも１つの混成糸が、前記布帛を通じた流体移送管理を可能にするように構成されている、請求項１１に記載の布帛。
    

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