JP4571142B2 - 合成の吹き飛ばされた断熱材 - Google Patents

Description

本発明は、断熱材料に係り、特に、吹き込み可能な形態でありつつ、天然の羽毛に類似したクリスマスツリー型（ｆｉｒ−ｔｒｅｅ）構造を有する材料に関する。

羽毛に類似する構造と、衣類、枕、羽布団及びこれらに類する物品等の断熱物品に使用する質とを有する断熱材料を得る試みが多くなされている。先行技術における実現可能な材料を開発する試みにより、本物の羽毛とは異なる構造のものをしばしば得ているが、羽毛に類似すると考えるには重量が重すぎ、且つ濃密であって、従来の装置を介して吹き込むには困難である。

これらの技術に含まれるのは、以下の通りである。

特許文献１は、羽毛をシミュレートするとした材料を製造する労働者集約手段に関する。個々のフィラメントの分岐（ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ）又は「開扇（ｆａｎｎｉｎｇ）」を達成するのに撚り（ｔｗｉｓｔｉｎｇ）を使用する一方、この文献は、「羽毛」を製造する２つの異なる成分を教示する。

特許文献２は、シミュレートされた羽毛を製造するのに、モノフィラメントに接着されたトリの羽毛又は運搬台（ｂｉｅｒ）を使用する。

特許文献３は、バルク化可能な合成の連続フィラメントからなるマットを縫い付け、且つ切断して高いバルクのヤーンを製造する手段を開示する。

特許文献４は、羽毛様の本体とともにより大きな円筒形又は球形に形成された繊維本体を使用した充填材料を開示しており、ボイドを充填するように両者が共に混合されているものである。

特許文献５は、ポリエステル人造繊維と有機系人造繊維とのブレンドを有するポリエステル繊維製充填材料を開示する。

特許文献６は、向上された断熱材料を開示しており、これは、羽毛と、シリコンで処理されカードウェブに形成され得る中空のポリエステルフィラメントから形成された合成繊維ステープルとのブレンドである。

特許文献７は、天然のフェザー及びダウン並びにウェブに形成された合成ポリエステルの組合せを有する断熱材料を開示する。

特許文献８は、天然の羽毛を模し、布地繊維が結合された両側に柔軟性を有する糸状の布地ロッドからなる詰め材料を提供する。

特許文献９は、空間に吹き込まれるルーズな充填材料を開示する。この断熱材料は、人造繊維と混合されたルーズなセルロース製充填材料の混合物を有する。

上述の欠点に対する例外は、特許文献１０であって、この文献は、優れた合成の羽毛を開示し、低密度の組立体における細繊維を使用して達成され得る軽量の断熱系に関するものであって、断熱性バットを製造するのに使用される際、重量に対する暖かさの比率が高く、柔らかい手触りで圧縮に対して良好な回復性を有するなどの羽毛に類似する有利な質を提供する繊維混合物の範囲を開示する。この材料は、天然の羽毛の断熱特性に近づき、場合によっては、これを越える可能性もある。機械的な見地からすると、極度に微細な繊維を使用すると、製造、操作及び使用を困難とする剛性及び強度をもたらす可能性もある。斯かる剛性断熱材料の回復特性は、繊維の径が大きくなると促進されるが、大径の繊維成分が増加すると、全体的な断熱特性が著しく低下する。微細な繊維組立体の機械的安定性に関連した問題は、毛管水の存在に関連した表面張力が重量又はその他の通常の使用時の荷重に起因したものに比べてかなり大きくなり、構造上、より有害な効果を有するため、湿潤状態でより重大となる。しかしながら、水鳥の羽毛とは異なり、ここに開示する繊維の組み合わせでは、湿潤に対して良好な耐性を提供する。

他の例外は、特許文献１１であって、所望する特性を妥協することなく、断熱強度を向上させる接着繊維成分を使用する技術を開示する。特に、この文献に開示の発明は、粘着性繊維構造の形態の合成繊維断熱材料に関し、この構造は、以下の集合体を有する：（ａ）３〜１２インチの径を有する合成ポリマーマイクロファイバーを７０〜９５重量％；（ｂ）１２〜５０インチの径を有する合成ポリマーマイクロファイバーであって、このマイクロファイバーの少なくともいくつかは、接触位置において結合されており、この結合は、得た構造の密度が３〜１６ｋｇ／ｍ³となるような結合であって、このようなマイクロファイバーを５〜３０重量％；有する。この結合された集合体の断熱特性は、比較可能な結合されていない集合体の断熱特性と同等かそれ未満ではない。この文献は、また、好適な繊維のブレンドのダウン様クラスターの形態を開示する。バットの形態に対してこのクラスターの形態の異なる特性的な利点も、この文献に開示されている。

特許文献１２は、バインダー繊維と断熱性繊維とをブレンドして形成された断熱体を開示する。この断熱繊維は、所望の形状に切断されてもよいバットに形成された合成及び天然の繊維からなる群から選択される。

特許文献１３は、衣類における繊維充填材として有用な繊維ブレンドを開示する。この繊維充填材のブレンドは、波形にされた中空のポリエステル繊維と、波形にされたバインダー繊維とを有する。

特許文献１４は、第１の熱可塑性、熱硬化性、無機系又は有機系繊維と第２の熱可塑性繊維との混合物をブレンドして形成された材料を開示する。

特許文献１５は、第１及び第２の断熱（ガラス）繊維材料のブレンドを有する吹き込み断熱材を開示する。これらの繊維のグループの一つは、より大きなグループの繊維間のボイドを充填するため、寸法がより小さい。

しかしながら、先行技術におけるクラスターは、ゆっくりで、つまらない、バッチの工程で一般的に手動で作製される。さらに、先行技術の材料のいくつかは、従来の製造装置で使用され得る容易に吹き込み可能な材料ではない。

先行技術の断熱材料は、種々の寸法の中空及び固形の繊維や、波形繊維や、その他の人造繊維など、種々の形態を取り得る。種々の形態についても、球形（特許文献１６）、連結可能な突出する繊維を有する球形（特許文献１７）、波形の繊維の束（特許文献１８）、ループ状の繊維の組立体（特許文献１９）、繊維、ベイル、束及びピンクッション配置のロール（特許文献２０）等が若干示唆されている。

加えて、”Ｂｌｏｗａｂｌｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ Ｃｌｕｓｔｅｒｓ”と題された特許文献２１に開示の切断されたバットから形成された繊維のクラスターや、”Ｂｌｏｗａｂｌｅ Ｉｎｓｕｌａｔｉｏｎ”と題された特許文献２２に開示の、羽毛などの天然の繊維との混合物中における斯かるクラスターなどが、断熱／充填材料として、特に適切であることが見出されている。

代替的ではあるが断熱材に関連する形態を作製する種々の方法には、繊維充填材又は繊維ボールなどが挙げられる。天然の断熱材に対する合成の代替物に係るその他の形態には、繊維のトー（ｔｏｗ）のポイントボンディングを開示する特許文献２３が挙げられる。特許文献２４に開示のその他の方法は、人造繊維の均一層をカード衣類で覆われた回転可能シリンダーに供給して、この繊維を、特別なドッファスクリーン（ｄｏｆｆｅｒ ｓｃｒｅｅｎ）で除去される円形のクラスターに回転する方法が挙げられる。他の方法としては、繊維をボールに吹き込み、又はエアータンブリングする方法が示唆される（特許文献２５乃至２７）。

上述の文献のいくつか又は全ては特定の利点を有するが、さらなる向上及び／又は代替的な形態は、常に所望されている。
米国特許第９８８，０１０号明細書 米国特許第２，７１３，５４７号明細書 米国特許第３，５４１，６５３号明細書 米国特許第３，８９２，９１９号明細書 米国特許第４，０４０，３７１号明細書 米国特許第４，１６７，６０４号明細書 米国特許第４，２４８，９２７号明細書 米国特許第４，２５９，４００号明細書 米国特許第４，４６８，３３６号明細書 米国特許第４，５８８，６３５号明細書 米国特許第４，９９２，３２７号明細書 米国特許第５，０５７，１１６号明細書 米国特許第５，４５８，９７１号明細書 米国特許第５，４９２，５８０号明細書 米国特許第５，６２４，７４２号明細書 米国特許第４，０６５，５９９号明細書 米国特許第４，８２０，５７４号明細書 米国特許第４，４１８，１０３号明細書 米国特許第４，５５５，４２１号明細書 米国特許第３，８９２，９０９号明細書 米国特許第６，３２９，０５１号明細書 米国特許第６，３２９，０５２号明細書 米国特許第５，８５１，６６５号明細書 米国特許第５，２１８，７４０号明細書 米国特許第４，６１８，５３１号明細書 米国特許第４，７８３，３６４号明細書 米国特許第４，１６４，５３４号明細書

従って、本発明は、吹き込み可能な形態でありながら、天然の羽毛により近似したクリスマスツリー型の構造を使用して、上述の文献のいくつかで示された、優れた熱特性、ロフト（ｌｏｆｔ）特性、快適性、水吸収特性を有する断熱材料を提供することを目的とする。

本発明のさらなる目的は、低コストで天然の羽毛と置換する断熱材料を提供することである。

本発明のさらなる目的は、フィラメントの結合によりカバーする繊維の繊維の突出性（ｐｏｋｅ−ｔｈｒｏｕｇｈ）を軽減した粘着性断熱材料を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、得た材料の性能及び特性を種々変更するように広い柔軟性を提供する斯かる断熱材料を製造する方法を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、種々の熱可塑性材料に適用され得る方法を提供することである。

これら及びその他の目的並びに利点は、本発明により提供される。この点、本発明は、合成の羽毛断熱材料に関する。この材料は、Ａｌｂａｎｙ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｒｐ．の有する登録商標Ｐｒｉｍａｌｏｆｔの名称で市販されているものに類似する。この材料は、濃密な大量の構造からなり、これらのそれぞれは、一端で溶融又は結合され他端はフリーの複数の個々の繊維又はフィラメントを有する。これにより、天然の羽毛の構造に類似した「クリスマスツリー」様構造を提供する。さらに、実際の構造の変化型は膨大であるが、全てのフィラメントは同じ径を有し、全てのフィラメントは、同じ材料であり、異なる材料とフィラメントの径のブレンドであり、より大きなコア繊維は、より小さな径のフィラメントで覆われたものを有しており、線形のフィラメントと、波形のフィラメントを有しており、これらの全てにより、所望の要件に適用する断熱材の特性を変化させることが可能となる。

本発明による材料を製造するための方法論も、本願に述べる。第一に、連続形態の多重フィラメントのヤーンを製造する。このヤーンのフィラメントは、撚られてもよく、研磨されてもよく、又はコアフィラメントの周囲で撚られてもよい。第二に、ヤーンは、高エネルギー、短いデュウェル時間の熱源を適用して間欠的に溶融するとともに所望の長さに切断する工程を高速度で行う装置に供給される。

本発明により、上述の目的及び利点は、図面と組み合わせた以下の記載により、認識されるであろう。

図面を参照すると、図２Ａは、吹き込み可能な形態の本発明による断熱材料を一般的に示す。断熱構造１０は、一つの端部１４で結合又は溶融され、他端で開口した複数の個々の端部１４を有する。つまり、断熱構造１０は、クリスマスツリー様又は樹木状の構造を有し、図１に示す天然の羽毛繊維の構造と類似する。

これに関して、断熱構造１０は、図２Ａに示すように全て同径のフィラメント１２を有してもよく、図２Ｂに示すように、小さな径の複数の開口したフィラメント１２で取り囲まれたより大きな径のコアフィラメント１６を有してもよい。加えて、フィラメント１２及びコアフィラメント１６の数及び長さは、種々変更されてもよい。また、断熱構造１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように線形のフィラメントを有してもよく、波形のフィラメント（図示せず）を有してもよい。

断熱構造１０は、これらの目的及び当業者に公知の適した種々の材料を有してもよいが、熱可塑性でない材料もまた、包含される。加えて、断熱構造１０は、全て、同様の材料のフィラメント１２、１６を有してもよく、種々の範囲の特性を例えば与えるように、異なる材料のブレンドを有してもよい。最後に、フィラメント１２、１６は、例えば、シリコーンなどを用いて撥水性のため、処理されてもよい。

また、本発明は、図３に示すように、断熱構造１０の製造方法にも関する。この方法の第１ステップは、連続形態の構成材料を有する多重フィラメントヤーン２０を製造するステップである。前駆体である材料２０は、複数の方法（図示せず）で製造されてもよく、多重成分のフィラメントを単に共に撚り、編み、コアフィラメントに対して撚り、又はこの目的に適したその他の方法で行ってもよい。このように製造された多重フィラメントヤーン２０は、以下のステップ２に使用する調製用に、スプール２２上に保存されてもよい。

上述の方法の第２のステップは、前駆体材料２０を、高速度で、ローラ２６を介して、２つの機能を実行する装置２４に供給するステップである。装置２４において、材料２０は、第１に、間欠的に共に溶融され、第２に、ほぼ同時に、所望の長さに切断される。得た断熱構造１０は、その後、空気流、吸引、静電気、機械的手段又はこの目的に適したその他の手段で、取り除かれる。

溶融／切断装置２４に関して、材料２０は、高いエネルギーで短いデュウェル時間の熱源である例えば、非常に短い時間で高温を得、容易に制御可能な同軸レーザービーム２８を用いて、溶融されてもよい。レーザービーム２８は、材料２０を溶融且つ切断するのに使用されてもよい。この方法は、最初に溶融し、続いて材料２０を気化させるように、エネルギーを変化させるか、時間遅延を変化させるかして、実行されてもよい。これにより、所望の長さを得る。代替的に、材料２０は、溶融された部位と一致するように（図示せず）、高速度で機械的に切断されてもよい。

前駆体である材料２０が上述の撚りにより最初に形成される場合、次の切断工程は、多重フィラメントにかかる抑制トルクを開放し、図２Ａ及び図２Ｂに示したような得られるフィラメント１２、１６の分岐又は開扇を確実とする。この開扇は、断熱材料が適切に機能するのに重要である。加えて、個々のフィラメント１２、１６の開扇をさらに促進するのに静電気効果を使用してもよい。これに関して、撚り角度の変化により、所望するように、フィラメント１２、１６の分離の程度がより大きく又はより小さくなるようにすることも可能である。

従って、本発明により、上述の目的及び利点が達成される。好適実施例に関して、詳細に開示し、且つ述べてきたが、本発明の範囲及び目的は、限定されるべきものではなく、むしろ、本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲により決定されるべきものである。

天然の羽毛の構造の例に係る側方断面図である。 本発明に教示による、溶融端部とオープンフィラメントのグループとを有する吹き込み形態の断熱材料に係る側面図である。 本発明に教示による、溶融端部とオープンフィラメントのグループとを有する吹き込み形態の断熱材料に係る側面図である。 本発明の教示による、断熱材料の製造方法及び製造装置を示す側面図である。

符号の説明

１０ 断熱構造
１２ フィラメント
１４ 端部
１６ コアフィラメント
２０ 多重フィラメントヤーン
２２ スプール
２４ 装置
２６ ローラ
２８ レーザービーム

Claims (23)

1. 複数のユニットを有する吹き込み可能な断熱材料であって、
   前記ユニットのそれぞれは、前記ユニットの一端で溶融され、他端で開口している複数のフィラメントからなる円錐状に開扇された配置を有することを特徴とする材料。
2. 前記フィラメントの全ては、同径であることを特徴とする請求項１に記載の材料。
3. 前記ユニットは、より小さな径のフィラメントに囲まれたより大きな径のコアフィラメントを有することを特徴とする請求項１に記載の材料。
4. 前記のフィラメントは、線形であることを特徴とする請求項１に記載の材料。
5. 前記のフィラメントは、波形であることを特徴とする請求項１に記載の材料。
6. 前記ユニットは、熱可塑性材を有することを特徴とする請求項１に記載の材料。
7. 前記ユニットは、熱可塑性でない材料を有することを特徴とする請求項１に記載の材料。
8. 前記ユニットは、全て同様の材料を有することを特徴とする請求項１に記載の材料。
9. 前記ユニットは、異なる材料のブレンドを有することを特徴とする請求項１に記載の材料。
10. 前記の異なる材料のブレンドは、より広い範囲の断熱特性を提供することを特徴とする請求項９に記載の材料。
11. 前記のフィラメントの長さは、変化されることを特徴とする請求項１に記載の材料。
12. 前記のフィラメントは、撥水処理されることを特徴とする請求項１に記載の材料。
13. 連続多重フィラメント材料を形成する手段と；
    前記の材料を、高速度で、溶融／切断部に供給する手段と；
    前記の材料を間欠的に溶融する手段と；
    吹き込み可能な形態に使用するのに所定の長さの別々のユニットを形成する前記の材料を切断する手段であって、前記ユニットのそれぞれは、円錐状に開扇された配置を有するとともに、複数のフィラメントが、前記ユニットの一端で溶融され、他端で開口している、手段と；
    を有することを特徴とする断熱材の製造装置。
14. 連続多重フィラメント材料を形成するステップと；
    前記の材料を、高速度で供給するステップと；
    供給された材料を、間欠的に溶融するステップと；
    前記の材料を、吹き込み可能な形態に使用するのに所定の長さのユニットに切断するステップと；
    を有し、
    前記のユニットのそれぞれは、円錐状に開扇された配置を有することを特徴とする断熱材料の製造方法。
15. 前記ユニットのそれぞれは、該ユニットの一端が溶融され、他端が開口した複数のフィラメントを有する樹木状の構造であることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記の多重フィラメント材料は、多重成分のフィラメントを共に撚り、編み、コアフィラメントに対して撚ることのいずれかにより、形成されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
17. 前記の溶融は、高温で短い滞留時間を有する熱源を用いて実行されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
18. 前記の溶融は、同軸レーザービームで実行されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
19. 前記の切断は、同軸レーザービーム又は機械的手段のいずれかで実行されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
20. 前記の溶融及び切断は、最初に溶融され続いて前記の材料を気化するように、エネルギー又は時間遅延のいずれかを変化させて、同軸レーザービームを用いて、実行されることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
21. 前記の切断は、続く開扇を確実とするように、成分であるフィラメント上のトルクを開放することを特徴とする請求項１４に記載の方法。
22. 前記の開扇を促進するのに、静電気効果を使用することを特徴とする請求項２１に記載の方法。
23. 前記の切断の後、空気流、吸引、静電気又は機械的手段のいずれかを用いて、前記ユニットを取り除くステップをさらに有することを特徴とする請求項１４に記載の方法。

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