JP5656636B2 - 多成分繊維 - Google Patents

Description

本発明は、相変化物質を含む多成分繊維、多成分繊維を含む織物及び布（例えば、編み物、織布及び不織布）、及び多成分繊維を含む吸収物品に関する。

人間の体温調節システムは、一定の中心温度及び皮膚温度を様々な身体の部分の間で異なる範囲内に保持することを目的としている。快適な皮膚温度は２８〜３３℃の範囲である。この温度範囲外であると、身体は不快に感じる。

身体は皮膚の血流を調節することによって周囲との熱交換の速度を制御する。汗の生成（蒸発による熱の損失）又は震え（熱生成）は、体温が大きく変動すると開始する。

人間の体温調節システムの容量及び効率はむしろ限られている。衣服を身につけ又は脱ぐことは、長い期間様々な活動レベル及び周囲条件において身体を快適な温度限度内に保つことを助ける。しかしながら、文化的に容認できる方法で衣服を着ること又は脱ぐことが常に適切又は可能であるわけではなく、又はそれは物理的に不可能若しくは困難である場合がある。これは、特に下着のような衣類又は吸収物品に関する。組み込まれた体温調節性能を有する衣類及び吸収物品は、衣類を着る又は脱ぐことなく、快適さを保持することができるだろう。そのような衣類及び吸収物品は、その中の汗／湿気の蓄積、及び同様にかなり好ましくない、震えによって起こる不快さを低減するだろう。

衣類に相変化物質（ＰＣＭ）を組み込むことは、体温調節性能を実現する一つの方法である。皮膚温度が上がるとき、ＰＣＭは融解して皮膚から放出された熱を吸収する。そして、温度が下がるとき、ＰＣＭは結晶化して保存された熱は再度放出される。このように、皮膚温度の変化は抑制されることができ、温度が快適な領域の範囲内に保たれる。衣類及び吸収物品の形態での製品だけではなく、例えばベッドリネン、枕カバー、ブランケット、家具、車のシート、及び履物等に使用される繊維もまた、ＰＣＭを組み込むことで利益を得る。

昼と夜との間の温度の変動を一様にして、それによって暖房（夜間）及び空調（日中）に関するエネルギーコストを下げるために、カーペット及びカーテンのような家庭用及び企業での用途においてＰＣＭが組み込まれた繊維が使用されてもよい。

ＰＣＭを繊維に組み込む最も一般的な方法は、マイクロカプセル内にＰＣＭを含むポリマーバインダーで布を被覆することによる。体温調節効果は被覆重量により規定される。さらに、コーティングに加えることができるマイクロカプセルの量は制限され、したがって体温調節効果は制限されるだろう。さらに、コーティングの一部としてのマイクロカプセル化されたＰＣＭの使用は、上述の問題及びマイクロカプセルのコストが高いこと以外に、幾つかの欠点を有する。空気透過性及び水分透過性のような特性が損なわれ、これは否定的な方向で熱的な快適さに影響する。さらに、コーティングの付加を増やすことにより、着用するのに快適ではない、より硬く、及び弾性が低い繊維をもたらす。濡れ性のような表面性質も、コーティングの存在によって否定的に影響され得る。これは、トレーニング用衣類又は吸収物品を取り扱うときに、そのような物品に望ましい性質は繊維表面上で体液を輸送する性能であるため、特に重要である。

コーティングに関する欠点は、もしもＰＣＭマイクロカプセルが繊維内部に組み込まれる場合、回避され得る。追加される利点は、マイクロカプセルがさらに耐久性を有して繊維に結合され、洗濯に耐えることができることである。マイクロカプセルの組み込みは、湿式紡糸アクリル繊維及び湿式紡糸セルロース繊維において可能であるが、組み込まれ得るＰＣＭの量が例えば紡糸性及び十分な繊維長等の因子によって制限されるので、熱的効率はむしろ低い（約１０から３０Ｊ／ｇ未満）。

現在使用される主な合成繊維はポリエステルであり、これは溶融紡糸により製造される。標準的な溶融紡糸繊維におけるマイクロカプセルの組み込みは、今までのところ幾つかの理由で制限されてきた。マイクロカプセルは、溶融紡糸工程において加えられる高い温度及び剪断力に耐えることができなくてはならない。他の理由は、カプセルのサイズ（１〜１０μｍ）、及び微粒子の充填剤が溶融粘度を増加して細い繊維の溶融紡糸を非常に困難にするという事実である。

ＰＣＭを含有する繊維を製造するとき、ＰＣＭの単位電荷あたり可能な限り高い体温調節効果を得ることを目的とする。この見方において、マイクロカプセルの殻はエネルギー輸送に関してバラスト及び障害である。人体の皮膚と繊維に組み込まれたＰＣＭとの間の迅速なエネルギー交換を実現するために、不必要な障害物は最小化されなくてはならない。同様に、可能な限り最大の量のＰＣＭを繊維物質に載せるためには、不必要な物質成分は最小化されるべきである。

マイクロカプセル化されることなく、すなわち未加工の形態で、溶融紡糸された繊維においてＰＣＭが使用される場合、それらは繊維内部に閉じ込められなくてはならない。解決法はコア／シース構造を有する多成分繊維を使用すること、又はＰＣＭが繊維内部にトラップされるようにいわゆる海島構造を使用することである。しかしながら、多くの困難が克服されなくてはならない。

「Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｐｈａｓｅ ｃｈａｎｇｅ ｍａｔｅｒｉａｌ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｈｅａｔ−ｓｔｏｒａｇｅ ａｎｄ ｔｈｅｒｍｏ−ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｆｉｂｒｅｓ ｎｏｎｗｏｖｅｎ」、Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ ａｎｄ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ ２８，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００３，ｐｐ．２６５−２６９において、未加工の形態で相変化物質を含む、繊維を紡糸する方法が記述される。コア／シース繊維は、コア内に（ＰＣＭとして）ｎ−エイコサン及びポリエチレンとエチレンプロピレンコポリマーのブレンドを有して溶融紡糸された。シースはポリプロピレンから作られた。試験された最大のＰＣＭ含量は２１重量％であり、繊維の潜熱は３２Ｊ／ｇに達した。しかしながら、理論的に可能な潜熱の約５０〜６０％のみが実現されたことは、繊維コア内のＰＣＭのかなりの部分が溶融／結晶化されていないことを示している。

さらに、国際公開第０２／１２４９９２号は、繊維をスピニングする際未加工の形態のＰＣＭが使用されることを記述する。しかし、実施例はマイクロカプセルに封入された相変化物質を示し、カプセル化されていない相変化物質を用いる実施例は開示されていない。

国際公開第２００６／０８６０３１号は、エチレン−プロピレンコポリマー及び極性コポリマー（例えばエチレン−コ−ビニル−アセテートポリマー）の修飾された形態を使用してコア物質内での相変化物質の分散を容易にすることを記述する。高含量の相変化物質を有する、及び高い値の潜熱を有する繊維は開示されていない。

米国特許第７１６０６１２号明細書も繊維を紡糸するときに未加工形態でのＰＣＭを使用できることを記述する。潜熱及び繊維の強度は十分ではない。

米国特許出願公開第２００７／００８９２７６号明細書は未加工の形態でＰＣＭを組み込む溶融紡糸された多成分繊維を記述する。

米国特許第７２４１４９７号明細書は、その中に分散された体温調節物質を含む多成分繊維を開示する。潜熱及び繊維の強度は十分ではない。

ポリマー相変化物質は繊維紡糸にも使用されてきたが、そのような相変化物質は低分子の分子炭化水素ワックスと比較して高い粘度を有し、そのため粘度調整剤と混合される必要がないが、それらが非常に低い潜熱の値を有するのであまり有効ではない。

したがって、繊維が良好な機械的強度とともに高い潜熱を有する、相変化物質の含量が多い繊維に対する必要性が存在する。そのような繊維は報告されていない。

したがって、良好な潜熱効果及び高い強度を有する相変化物質を含む多成分繊維を開発することが要求されている。本発明の目的は上記問題を解決することである。

国際公開第０２／１２４９９２号 国際公開第２００６／０８６０３１号 米国特許第７１６０６１２号明細書 米国特許出願公開第２００７／００８９２７６号明細書 米国特許第７２４１４９７号明細書

Ｉｎｄｉａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｆｉｂｒｅ ａｎｄ Ｔｅｘｔｉｌｅ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏｌ ２８，Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ ２００３，ｐｐ．２６５−２６９

本発明は、少なくとも二つの引き延ばされた繊維体を含む多成分繊維に関し、第１の繊維体が相変化物質を含む第１の材料からなり、第２の繊維体が第２の材料からなり、第１の繊維体を取り囲む。相変化物質はカプセル化されていないか、又は未加工の形態であり、第１の材料が、ＩＳＯ １１８３−２に従って室温で測定されたとき８９０〜９７０ｋｇ／ｍ^３の範囲の密度を有し、かつＩＳＯ１１３３に従って２１．６ｋｇ重で１９０℃で測定された０．１〜６０ｇ／１０分の範囲のメルトフローレートを有するポリオレフィンから選択される粘度調整剤を含む。

さらに、本発明は多成分繊維を含む織物材料に関する。

多成分繊維を含む布は本発明により開示される。

さらに、本発明は多成分繊維を含む吸収物品に関する。

図１ａ）−ｄ）は本発明による断面における多成分繊維の様々な実施形態を説明する。 本発明による断面における多成分繊維のさらなる実施形態を示す。 本発明による断面における多成分繊維のさらなる実施形態を示す。 本発明の実施形態による衛生ナプキンを開示する。 図４における衛生ナプキンの断面を開示する。 コア／シース二成分繊維に関して設計されたスピナレットの下流部分の断面の概略的説明を示す。 本発明による多成分繊維を作るための例示的工程の概略的説明を示す。 ポリエチレン及びＲＴ２７の様々な混合物に関する重量％ＲＴ２７に対する１９０℃及び１０ｒａｄ／ｓにおける複素粘度の大きさのグラフを示す。ＲＴ２７はドイツ、ベルリン、Ｒｕｂｉｔｈｅｒｍ ＧｍｂＨによって製造されるパラフィンワックスである。

定義
延伸比（ＤＲ）は、固体延伸工程における速度比（Ｖ２／Ｖ１）として定義され、すなわち、ＤＲ＝Ｖ２／Ｖ１である。Ｖ１は溶融延伸工程の後のフィラメント速度である。Ｖ２は固体延伸工程の後の速度である。

所定の材料組成に関して、タイター（ｔｉｔｅｒ）はフィラメント直径の間接的な測定値であり、フィラメントの１０００又は１００００メートルあたりのグラム数を単位として表現される（各々Ｔｅｘ又はｄＴｅｘ）。

引張強さ（ｔｅｎａｃｉｔｙ）はフィラメント強度の測定値（フィラメントタイターにより除された、引張試験の間フィラメントにより維持される最大力）であり、単位ｃＮ／Ｔｅｘで表わされる。

弾性率はフィラメント硬さの測定値であり、フィラメントタイターにより徐された１％歪における力として計算され、単位ｃＮ／Ｔｅｘで表わされる。

メルトフローレート（ＭＦＲ）はポリマー分子量とは反対の指標である。すなわち、所定のポリマーに関して、ＭＦＲは分子量の増加に応じて減少する。

ＰＣＭ効率はここでは、ＰＣＭを含む第１の材料の融解熱を、純粋なＰＣＭの融解熱によって、及びＰＣＭを含む第１の材料におけるＰＣＭの重量分率によって除することによって、得られる比を意味する。ＰＣＭ効率は、単位がパーセントで表わされ、以下の式を用いて計算される：
ＰＣＭ効率＝ΔＨ_ｍｉｘ／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００
ここでΔＨ_ｍｉｘはＰＣＭ（ＰＣＭ＋粘度調整剤）を含む第１の材料の溶融熱の測定値であり、ｗ_ＰＣＭはＰＣＭの重量分率であり、ΔＨ_ＰＣＭは純粋なＰＣＭの融解熱の測定値である。

熱効率はここでは、多成分繊維の融解熱を、純粋なＰＣＭの融解熱によって、及びＰＣＭを含む多成分繊維におけるＰＣＭの重量分率によって除することによって、得られる比を意味する。熱効率は、単位がパーセントで表わされ、以下の式を用いて計算される：
熱効率＝ΔＨ_{ｆｉｂｒｅ}／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００
ここでΔＨ_{ｆｉｂｒｅ}はＰＣＭを含む多成分繊維の溶融熱の測定値であり、ｗ_ＰＣＭはＰＣＭの重量分率であり、ΔＨ_ＰＣＭは純粋なＰＣＭの融解熱の測定値である。

織物は織糸又は編み糸と呼ばれることが多い天然及び／又は人工の繊維のネットワークからなる柔軟な材料である。編み糸は、紡ぎ車で未加工のウール繊維、亜麻、綿、又は他の材料を紡糸して編み糸として知られる長いストランドを作ることによって製造される。合成編み糸もフィラメントヤーンの形態で利用可能である。織物は、ウィービング（ｗｅａｖｉｎｇ）、ニッティング（ｋｎｉｔｔｉｎｇ）、クローシェ（ｃｒｏｃｈｅｔｉｎｇ））、ノッティング（ｋｎｏｔｔｉｎｇ）、又は繊維を互いに圧縮することによって形成される。編み物は多くの材料から作ることができる。これらの材料は四つの主な原料に由来する：動物、植物、鉱物、及び合成物。

布は織物材料である。布という用語は、織物アセンブリ取引（例えば調整及び仕立て）において織物の同義語として共通して使用される。しかしながら、これらの用語の間には微妙な相違がある。織物は織り合わせた繊維で作られる任意の材料を示す。布はウィービング、ニッティング、クローシェ、又はボンディングを通じて作られる任意の材料を示す。一般的に、布はそれらの厚みに関連して有意の面の広さを有する繊維ベースの製造物であるということができる。不織布も同様に定義に含まれる。

不織布は織られても編まれてもいないもの、例えばフェルトである。それらは、典型的には、シート又はウェブの形態でステープル繊維を互いに押し付け、その後それらを、機械的に（フェルトの場合のように、繊維間の摩擦が強い布をもたらすように、のこぎり状の針でそれらを連結することによって）、接着剤を用いて、又は、熱的に（（粉末、ペースト、又はポリマー溶融物の形態で）バインダーを使用することによって、高い温度によりウェブ上にバインダーを溶融することによって）それらを結合することによって、製造される。他の製造法は溶融紡糸された繊維の直接的な熱結合を含む。スパンレイド不織布は一つの連続的な工程で作られる。繊維はスパンされ、その後、デフレクタによりウェブ内部に直接分散され、空気流で方向づけられ得る。この概念の幾つかの変形が使用可能である。スパンボンドはメルトブロー不織布と組み合わされ、ＳＭＳ（スパンボンド−メルトブロースパンボンド）と呼ばれる層状製品に共成形される。メルトブローされた不織布は非常に微細な繊維直径を有するが、強い布ではない。スパンレイドは熱的に結合され、又は樹脂を用いて結合される。

以下「コア材料」という表現は「第１の材料」の代わりに使用されることがあり、「シース材料」は「第２の材料」の代わりに使用されることがある。

表現「未加工の形態」は、ＰＣＭが多成分繊維の製造時に、その未加工の形態で導入される、すなわちＰＣＭがカプセル化されておらず、ＰＣＭが多成分繊維の紡糸の間スピナレット温度において他の材料固体上に、又は他の材料固体によって保持（例えば多孔性構造体内部に吸収される等、ここで構造体は多成分繊維の紡糸の間スピナレット温度において固体である）されない、ことを意味することを意図する。結果的に、ＰＣＭは、多成分繊維の製造において、粘度調整剤と混合されるにもかかわらず、「未加工の形態」であるとみなされる。

発明の詳細な説明
本発明は、相変化物質を組み込むことによって体温調節機能を有する多成分繊維に関する。

したがって、一定の温度を保つと同時に、多成分繊維は熱を吸収し及び解放する性能を有する。多成分繊維は熱調節特性を提供するために様々な物品において使用され得る。使用者の皮膚の近くで、又は接触して着用される、例えば衣類又は吸収物品等の物品は、使用者に快適な感覚を与える。もしも、例えば、衣類の一部又は吸収物品のトップシートが本発明による多成分繊維を含む場合、衣類又は物品は、皮膚温度が快適な領域内に保たれるように、皮膚温度の変化を平均化し得る。使用者の身体に接近して着用され、多成分繊維は、使用者が、物理的活動が変化する間、周囲条件が変化する間、又は例えば感情的な影響に起因して皮膚温度がその通常の温度変化を受けるとき、又は２４時間周期のリズムの間、快適に感じることを手助けする。もしも吸収物品内のトップシートが本発明による多成分繊維を含む場合、物品は使用者から熱を吸収して使用者の発汗を減らし得る。

これは、もしも蒸気透過率が低い高密度の物品が使用者の身体と接触して使用される場合、使用者の皮膚に対する水分を回避するために、特に有利である。使用者の皮膚上の湿気は吸収物品及び織物材料の両方に関して問題であり、皮膚の問題に繋がる場合がある。このように本発明は、図１に示すように、多成分繊維１０に関し、少なくとも二つの引き延ばされた繊維体１１、１２を含み、第１の繊維体１１は相変化物質を含む第１の材料からなり、第２の繊維体１２は第２の材料からなり、第１の繊維体１１を封入し、相変化物質は未加工の形態であり、第１の材料はＩＳＯ１１８３−２に従って室温で測定されるとき８９０−９７０ｋｇ／ｍ^３の範囲内の密度を、及びＩＳＯ１１３３に従って２１．６ｋｇ重で１９０℃で測定された０．１−６０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有するポリオレフィンから選択される粘度調整剤を含む。

表現「未加工の形態」は、ＰＣＭが、多成分繊維の製造時にその未加工の形態で導入される、すなわちＰＣＭがカプセル化されておらず、ＰＣＭが多成分繊維の紡糸の間スピナレット温度において他の材料固体上に、又は他の材料固体によって保持（例えば多孔性構造体内部に吸収される等、ここで構造体は多成分繊維の紡糸の間スピナレット温度において固体である）されない、ことを意味することを意図する。結果的に、ＰＣＭは、多成分繊維の製造において、粘度調整剤と混合されるにもかかわらず、「未加工の形態」であるとみなされる。

２１．６ｋｇ重で１９０℃で測定された０．１−６０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有するポリマーが、多成分繊維内の粘度調整剤として適切であることが見出された。有効なＰＣＭ材料の多くが低分子量化合物であり、そのような化合物は関連する加工温度（１８０−３００℃）において低い粘度を有する。シース材料（第２の材料、加工温度において高い粘度を有する）で多成分繊維を作るために、発明者らはもしも相変化物質が０．１−６０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有するポリオレフィンと混合される場合、潜熱が高く強い繊維が得られることを見出した。ポリオレフィンは粘度調整剤であり、これは多成分繊維の第１の材料の粘度を増加させる。０．１−６０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有する粘度調整剤が少量使用されてよく、これは特定の潜熱という観点から熱効率に有利であり、同時に相変化物質の溶融／結晶化の固有の特定の潜熱を完全に使用することを可能にすることが見出された。もしも６０ｇ／１０分よりも高い値が使用される場合、粘度が低すぎ、混合物は繊維に加工することが不可能である。混合物は「水のよう」であり、すなわち非常に薄い。０．１／１０分よりも低い値の粘度調整剤は、繊維のカールに繋がる可能性があり、繊維紡糸が不可能である場合がある。

溶融紡糸において低粘度材料を用いることの他の欠点、例えばスクリュー押出機及びギアポンプにおけるバックフロー及び漏れ等、は、相変化物質と０．１−６０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有するポリオレフィンを混合するとき、同様に回避される。第１の材料は加工温度において加工するのに十分高い粘度を有する。

さらに粘度調整剤は、ＩＳＯ１１８３−２に従って室温において測定される、９２０ｋｇ／ｍ^３よりも大きい、好ましくは９５０ｋｇ／ｍ^３よりも大きい密度を有してよい。

相変化物質は溶融において粘度調整剤と相溶し、一方でそれは冷却において純粋な相に分離される。これは高密度の粘度調整剤を用いるとき、有利である。調整剤の効果が高いと、必要とされるのは少量であるだろう。これは、相変化物質１グラムあたり固有な特定の融解熱のより有効な使用に繋がる。実施例２に開示されるように、９０％以上のＰＣＭ効率を得ることができる。

粘度調整剤は、ＩＳＯ１１３３に従って２１．６ｋｇ重で１９０℃で測定された、０．１−５０ｇ／１０分、好ましくは０．１−２０ｇ／分、より好ましくは０．１−１０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有してよい。粘度調整剤に用いられるメルトフローレートが低いと、相変化物質を含む第１の材料の粘度を、第１の材料を多成分繊維に加工するのに適切なレベルまでにするのに、より少量の粘度調整剤が必要となる。これは以下の例１にも示される。さらに、ＭＦＲが１０ｇ／１０分よりも低いことにより、第１の材料内の粘度調整剤の濃度を約３０重量％よりも低くして、繊維の溶融紡糸に使用される標準ポリマーグレードの範囲内に粘度を増加するのに十分なものであった。第１の材料は、繊維を製造するとき、従来使用される添加剤をさらに含むことができる。さらに、第１及び第２の繊維体の間の境界層を改良するために、相溶化剤が第１の材料に含まれ得る。

相変化物質は、少なくとも１００Ｊ／ｇ、及び好ましくは少なくとも１４０Ｊ／ｇの潜熱を有してよい。これらの値は、効率がよく、かつ体温調節効果を与える潜熱を有する繊維を得るために、適する。

さらに、ＰＣＭを含む第１の材料は、比ΔＨ_ｍｉｘ／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００によって測定される、少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％であるＰＣＭ効率を有してよい。ＰＣＭ効率が高いことは、ＰＣＭが効率よい方法で使用されることを意味する。高効率は、例えば粘度調整剤の密度、粘度調整剤のＭＦＲによって得られる。

さらに、相変化物質を含む多成分繊維は、比ΔＨ_{ｆｉｂｒｅ}／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００によって測定される、少なくとも６０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも７５％である、熱効率を有する。高い熱効率は、ＰＣＭが効率よい方法で使用されることを意味する。高効率は、例えば粘度調整剤の密度、粘度調整剤のＭＦＲ、及び第２の材料の選択によって得られる。

さらに、粘度調整剤は、第１の繊維体の全重量に対して計算される、５０重量％未満、好ましくは４０重量％未満、及びより好ましくは３０重量％未満で存在する。粘度調整剤の量を低く保つことができるとき、高い潜熱がコアにおいて得られる。これはＭＦＲの値、及び粘度調整剤の密度に依存し得る。

ＰＣＭは、高い潜熱を得るために、５０重量％を超えて、好ましくは６０重量％を超えて、より好ましくは７０重量％を超えて存在してよい（第１の繊維体の全重量に対して計算される）。

第１の材料は、合わせて少なくとも９０重量％（第１の材料の全重量に対して計算される）の量の相変化物質及び粘度調整剤を含む。本発明者は、繊維を得るために、第１の材料内に他の余分な要素が必要とされないことを見出した。これは、カプセル化材料、又はＰＣＭが吸収される多孔質構造体等の他の担持材料が必要ではないので、可能である。

本発明によれば、相変化物質は、２０−５０℃の範囲の、好ましくは２５−４５℃の範囲の、より好ましくは２７−４０℃の範囲の融点を有する炭化水素ワックスから選択される。これらの温度は、人間の皮膚に近接した又はほぼ接触した環境での体温調節に使用される体温調節材料を考えるとき、適切である。

相変化物質は直鎖炭化水素ワックスから選択される。好ましい炭化水素ワックスは、ｎ−オクタデカン、ｎ−ノナデカン、ｎ−エイコサン、ｎ−ヘンエイコサン、又はそれらの混合物である。これらのワックスは、本発明に適する融点を有する。これらの炭化水素ワックスは、それらの純粋な形態において、約２００Ｊ／ｇの融解熱を有する。しかしながら、経済的理由で、融解熱が低いがかなり安価である、純粋ではない材料を使用することが好ましいだろう。

粘度調整剤はポリエチレンであってよい。粘度調整剤は、粘度調整剤の融点よりも高い温度で相変化物質に可溶であり、それはポリエチレンである。さらに、非常に良好な結果は、ポリエチレン粘度調整剤を含む多成分繊維に関して得られている。ポリエチレンは９５０ｋｇ／ｍ^３を超える密度を有してよい。これは、上述のように、粘度調整剤からの相変化物質の相分離に適する。

多成分繊維は、０℃−５０℃の範囲のＤＳＣ法で測定したとき、少なくとも２０Ｊ／ｇ、好ましくは少なくとも３０Ｊ／ｇ、より好ましくは少なくとも４０Ｊ／ｇの潜熱を有する。

繊維は、１０ｃＮ／ｔｅｘより大きな、好ましくは１５ｃＮ／ｔｅｘより大きな、より好ましくは２０ｃＮ／ｔｅｘより大きな強度を有する。これらの強度は相変化物質を含む多成分繊維に関して非常に良好である。コア、すなわち第１の材料、において高い潜熱を得ることができるので、コアは繊維のより少ない部分を構成してよく、シースをより厚くすることができ、これは繊維を強くする。このように、多成分繊維内のＰＣＭの潜熱が高効率であること、及び本発明による適切な溶融加工を達成するための第１の材料の粘度調整剤の濃度が低いことによって、強い繊維を得ることが可能となる。

本発明によれば、第１の材料の粘度と第２の材料の粘度との間の比が０．１＜粘度１／粘度２＜１０の条件を満たす多成分繊維も開示される。ここで、粘度１はＰＣＭを含む第１の材料の１０ｒａｄ／ｓの角振動数での複素粘度であり、粘度２は第２の材料の１０ｒａｄ／ｓの角振動数での複素粘度であり、粘度は溶融紡糸の間使用される押出温度、すなわちスピナレットダイの設定温度、において測定される。

この関係において、スピナレットにおいて多成分繊維を製造することが可能である。例えばスクリュー押出機及びギアポンプ等の装置で、共押出、加圧及びポンピングする問題は、上述の条件によって回避される。相変化物質の粘度が低いので、粘度調整剤は第１の材料の粘度を増加し、結果的に上述の値を実現することを可能にし、それによって、多成分繊維の製造を可能にする。ＰＣＭ及び粘度調整剤及び本明細書により開示されるところの第２の材料の選択は、開示されるような粘度の関係をもたらす。

多成分繊維は、繊維形成ポリマーの融点、又はアモルファスポリマーの場合軟化点、よりも高い温度において相変化物質に融解しない、繊維形成するポリマーである第２の材料を含んでもよい。もしも相変化物質に融解される第２の材料の存在によって妨げられない場合、高度にＰＣＭが使用されるので、したがってＰＣＭの効率もより高くなり得る。もしも第２の材料が相変化物質に溶けない場合、相変化物質は第２の材料に溶けない。これは、低分子ＰＣＭの移動に関連する問題を回避する。そのような問題は、臭い、ＰＣＭの損失（多成分繊維を含む目的物の洗濯／クリーニングの間も）、及び粘着性／油っぽい繊維表面、であり得る。

実施例において製造される全ての多成分繊維に関して、第２の材料がポリプロピレンであった場合を除いて、多成分繊維の熱効率は７０％を超えた。第２の材料がポリプロピレンである繊維において、効率は低かった。しかしながら、そのような繊維は、これまでこの種のもので製造することが可能であったものと比較して非常に良いものである。効率が低いことは、ポリプロピレンが相変化物質に溶解され得ることによるだろう。これは相変化物質のある程度の漏れにも繋がり得る。これは、例えば衣類において使用される、洗濯されかつ長い間使用される、布の問題であり得る。しかしながら、繊維が使い捨て物品で使用される場合、これは必ずしも問題ではない。

通常の洗濯を必要とする、対象となる本発明の多成分繊維の用途（例えば衣類、及び家庭用織物）に関して、繊維から外へのＰＣＭの継続的マイグレーションが、長期の及び洗濯サイクルを通じた熱効率に大きく影響する。使い捨て物品（ナプキン等）に関して、ＰＣＭのマイグレーションは無視できる問題だろう。

第２の材料は、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリ乳酸等；ポリアミド、例えばＰＡ−６，ＰＡ−６６、ＰＡ−１１、及びＰＡ−１２等；ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリアクリレート（例えば、ＰＭＭＡ）、二フッ化ポリビニリデン、又はポリプロピレンから選択されるポリマーを含んでよい。ポリプロピレンを除いて、これらのポリマーは相変化物質に溶けず、これは繊維の有利な点である。例えば、相変化物質のマイグレーション及び漏れは回避される。任意の好ましい第２の材料は、任意の好ましい相変化物質及び粘度調整剤と組み合わされてよい。

繊維は少なくとも一つ以上の第１の繊維体及び少なくとも一つ以上の第２の繊維体を含んでよい。任意の第１の材料及び第２の材料は、第１の又は第２の繊維体において使用され得る。第１の材料は様々な組成を有してよく、これは第２の材料が有してもよい。

本発明は、本明細書に開示されるような複数の多成分繊維を含む織物材料にも関する。織物材料は少なくとも１０Ｊ／ｇ及び好ましくは少なくとも２０Ｊ／ｇの潜熱を有してよい。

さらに、本発明は本明細書に開示されるような多成分繊維を含む織物に関する。織物は少なくとも１０Ｊ／ｇ及び好ましくは少なくとも２０Ｊ／ｇの潜熱を有してよい。

さらに、本発明は本明細書に開示されるような繊維を含む吸収物品に関する。織物、繊維、又は吸収物品に使用される繊維は上述の任意の性質を有してよい。

多成分繊維の幾つかの実施形態は図１−３に示される。引き延ばされた繊維体は様々な構成で配置されてよい。コア／シース繊維は例えば図１ａ）−ｄ）に示され、繊維の断面が示される。様々な多成分繊維１０、２０、３０、及び４０が示される。第１の繊維体、すなわちコア１１、２１、３１、及び４１が示され、第２の繊維体１２、２２、３２、及び４２によって封入される、すなわちシースはコア１１、２１、３１、及び４１を囲み、封入している。しかしながら、一つ以上の第１の繊維体及び／又は一つ以上の第２の繊維体を含むさらなる具体例も、本発明に含まれる。図１において、繊維の円形及びトリローバル（ｔｒｉｌｏｂａｌ）な断面形状が開示される。本発明によれば、様々な他の規則的な又は不規則な断面形状も本発明に含まれる。そのような形状は、例えば楕円形、長方形、正方形、マルチローバル（ｍｕｌｔｉ−ｌｏｂａｌ）、五角形、台形、三角形、楔形等である。さらに、第１の繊維体の形状は、繊維に関して上述されたような形状を有してもよい。

図１ａ）の多成分繊維１０がさらに記述され、互いに同様である図１の全ての実施形態を説明する。第１の繊維体１１は繊維内に配置され、第２の繊維体１２によって封入される。第１の繊維体１１は相変化物質を含む材料からなる。コアを形成する第１の繊維体１１はシース１２を形成する第２の繊維体内部に同心円状に配置される。図１ｂ）は同様の繊維を説明するが、コア１２は図１ａ）のコア１１と比較して大きい。図１ｃ）のコア３１は第２の繊維体３２内部に本質的に配置される。図１ｄ）の繊維４１はトリローバル形状である。

図２において多成分繊維５０が開示され、第１の繊維体５１は海島構造で配置される。したがって、一つ以上の第１の繊維体がこの実施形態において開示される。第２の繊維体５２は、第２の繊維体（すなわち「海」）内に「島」を形成する第１の繊維体５１を含む。

相変化物質を含む材料からなる第１の繊維体を囲む一つ以上のさらなる繊維体は、本発明による多成分繊維に含まれてもよい。さらなる繊維体は同じか又は異なる材料から構成されてよい。

図３における多成分繊維は、少なくとも一つの第１の繊維体及び少なくとも一つの第２の繊維体に加えて、少なくとも第３の繊維体を含む例である。繊維は第１の材料からなる第１の繊維体６１及び第２の材料からなる第２の繊維体６２を含む。さらに、繊維は第３の材料からなる第３の繊維体６３を含む。第３の繊維体は同様に第２の繊維体６２によって封入される。第３の材料は相変化物質及び粘度調整剤を含んでもよい。様々な相変化物質及び粘度調整剤が第１の及び第３の材料において使用されてよい。第３の材料は、第１の材料に関して、上述されたような特徴に従って、選択されてよい。しかしながら、特徴は、同じ多成分繊維において使用される第１及び第３の材料に関して同じではない。上記全ての実施形態は多成分繊維に関して上述されたような材料を含んでよい。

もしも多成分繊維にさらなる強度が必要である場合、ナノクレイ等の添加剤が第２の材料に組み込まれてよい。ナノクレイは補強材料として働く。第２の材料にナノクレイを組み込むさらなる利点は、低分子化合物の透過性が低減され得ることである（曲がりくねった拡散経路）。すなわち、第２の材料を通過するＰＣＭのマイグレーションが少ない。

さらに、本発明は上述による多成分繊維を含む、おむつ、衛生ナプキン、失禁物品、パンティライナー、ベッドプロテクタ等の吸収物品に関する。多成分繊維は不織布材料、例えば吸収物品内のトップシートとして使用され得る。これは使用者に快適な感覚を与える。

吸収物品はトップシート、さらにボトムシート、及び場合によっては下記のような中間層として不織布材料を含んでよく、不織布材料は本発明による多成分繊維を含む。衛生ナプキン４０１の形態の実施形態が図４に説明され、衛生ナプキンはトップシート４０２として本発明による多成分繊維を含む不織布材料を含む。また、ボトムシート、及び場合によっては下記のような中間層が含まれる（図示されない）。

トップシートは完全に本発明による多成分繊維から構成されてよく、トップシートは織布及び不織布材料（例えば、繊維の不織布ウェブ）等の幅広い材料から製造される従来のトップシートであってもよい。適切な織布及び不織布材料は天然繊維（例えば、木材又は綿繊維）、合成繊維（例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリプロピレン、又はポリエチレン繊維等のポリマー繊維）、又は天然繊維と合成繊維との組み合わせから構成することができ、本発明による多成分繊維は上述の繊維と混合される。トップシートが不織布を含むとき、ウェブは幅広い既知の方法によって製造され得る。例えば、ウェブはスパンボンド、カール、ウェットレイド、メルトブロー、ヒドロエンタングル（ｈｙｄｒｏｅｎｔａｎｇｌｅｄ）、それらの組み合わせ等で形成されてよい。

トップシートは、少なくとも５０重量％、好ましくは少なくとも６５重量％、及びより好ましくは少なくとも７０重量％の多成分繊維を含んでよい。多成分繊維の比が低いとき、前記繊維の体温調節効果を増大するために、前記繊維はトップシートの着用者に対向する側に濃縮されてよい。

図５は図４の吸収物品の断面を開示する。ボトムシート５０１は例えばプラスチックフィルム等柔軟なフィルムから構成されてよい。フィルム中のプラスチック材料の例は、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエステル、又は他の適切な材料、例えば疎水性不織布層、又は薄いフィルム及び不織布材料の積層体である。これらのタイプの材料は、ボトムシート５０１上の柔軟かつ織物状の表面を実現するために、使用されることが多い。ボトムシート５０１は、液体の浸透を防ぐ一方で蒸気の通過を可能にするように通気性を有してよい。通気性を有する材料は多孔性ポリマーフィルム、スパンボンド及びメルトブロー層から製造される不織布積層体、及び多孔性ポリマーフィルム及び不織布材料から製造される積層体から構成することができる。

ボトムシートは、例えば上部層から離れた方を向くボトムシートの側面に、下着、アンダーパンツ、及びニッカーにそれらが固定されることを可能にする、接着剤のビーズの形態である接着性アタッチメントを有してよい。製品が使用されていないとき接着剤を保護するために、剥離材料が接着剤上部に貼付されてよい。

吸収製品は、吸収コア５０２又は上部シート５０３とボトムシート５０１との間の構造体を含んでもよい。吸収コア５０２は、例えばセルロースフラフパルプ、エアレイド、ドライデフィブリレーテッド（ｄｒｙ ｄｅｆｉｂｒｉｌｉｌａｔｅｄ）又は圧縮パルプ等、セルロース繊維の一つ以上の層から構成することができる。使用され得る他の材料には、例えば吸収不織布材料、発泡材料、合成繊維材料、又はピートが含まれる。セルロース繊維又は他の吸収材料の他に、吸収コアは超吸収材料（いわゆるＳＡＰ：超吸収ポリマー）を含んでもよく、これは繊維、粒子、顆粒、フィルム等の形態の材料である。超吸収ポリマーは水に膨潤することができ、かつ水に不可溶である無機又は有機材料であり、０．９重量％の塩化ナトリウムを含む水溶液をそれ自身の重量の少なくとも２０倍吸収する容量を示す。超吸収材料として使用されるのに適する有機材料は、例えば多糖、ポリペプチド等の天然材料、並びに例えば合成ヒドロゲルポリマー等の合成材料を含んでよい。そのようなヒドロゲルポリマーは、例えばポリアクリル酸のアルカリ金属塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン等であってよい。他の適切なポリマーとして、加水分解されたアクリロニトリルグラフト澱粉、アクリル酸グラフト澱粉、及びイソブチレンマレイン酸無水物コポリマー、及びそれらの混合物がある。ヒドロゲルポリマーは、好ましくは、材料が水に本質的に不可溶なままでいることを確実にするために容易に架橋される。好ましい超吸収材料は、外部表面又は超吸収粒子、繊維、球等のシースが超吸収剤の内部部分と比較して高い架橋密度を有するように、表面が架橋される。吸収コア内の超吸収剤の比率は１０重量％から９０重量％の間、又は好ましくは３０重量％から７０重量％の間であり得る。

吸収コアは、液体を受容する性能、液体分散能、及び保持容量に関する、様々な特性を有する様々な材料の層を含んでよい。吸収コアはしばしば長手方向に引き延ばされ、例えば、長方形、Ｔ−形状、又は砂時計形状であってよい。砂時計形状のコアは、股の部分と比較して前部及び後部で幅が広く、有効な吸収を提供するために、同時にデザインにより製品が着用者に近接して及び周囲に身に付けられ、それによって足の周りにより良くフィットすることを容易にする。

吸収製品はトップシートと吸収コアとの間に輸送層を含んでもよい。輸送層は多孔質の柔軟な材料であり、以下のうち一つ以上を含んでよい：エアレイド、ウォディング（ｗａｄｄｉｎｇ）、薄織物（ｔｉｓｓｕｅ）、カーデッドファイバーウェブ（ｃａｒｄｅｄ ｆｉｂｒｅ ｗｅｂ）、超吸収粒子、又は超吸収繊維。輸送層は、非常に瞬時に起こる液体の受容能を有し、下にある吸収コアによって吸収される前、一時的に液体を保存することができる。輸送層は吸収コアの全体又は一部を覆ってよい。

トップシート、ボトムシート、及び中間材料は製品の端部で密封され、これは例えば熱シーリング、又は他の従来の手段で実行されてよい。

吸収製品は、その側部にウィングを有してもよい。また、吸収製品は、製品が着用されるときに身体とより接触するために、また漏れを低減するために、弾性体を含んでもよい。

有利には本発明による多成分繊維を含んでよい、又は全体がそれから構成されてよい吸収物品の構成要素は、サイドパネル、ベルト、及び吸収物品の使用の間着用者の皮膚と接触する他の要素である。

上記の多成分繊維を含む織物材料も、本発明により開示される。織物材料は好ましくは衣類に使用される。体温調節多成分繊維は、スポーツウェア、ワークウェア、及びアンダーウェアにおける使用に関して特に興味深い。この種の用途において、本発明の多成分繊維は合成繊維、綿、ウール、及びビスコース等他のタイプの繊維と混合されてもよい。これは、良好な湿度輸送、及び／又は後者のタイプの繊維の吸収特性に関する利点であり、着用の快適さに寄与する。衣類は、ヘルスケア製品、例えばドレープ等、ガウン、フェイスマスク、及び帽子、ジャケットの裏地等であってもよい。

多成分繊維に関する全ての特徴は、布、吸収物品、及び織物材料中の繊維にも適用可能である。

相変化物質が多成分繊維で使用されるとき、相変化物質を含まない繊維と比較して繊維の強度が低い場合がある。例えば本発明による多成分繊維を含む不織布材料の強度を改良するために、不織布材料を製造するとき、高強度繊維が本発明による多成分繊維と混合されてよい。

多成分繊維が織物材料において使用されるときにも同様のことがいえる。織物材料のための織糸を製造するとき、織糸製造に使用される単繊維のあるものは相変化物質を含む単繊維と比較して強い単繊維であってよい。

さらに、本発明は少なくとも二つの延伸された繊維体６０６、６０７を含む多成分繊維６０５（スピナレットプレートアセンブリの部分が示される図６を参照されたい）を製造する方法に関し、第１の繊維体６０６は第１の材料６０２からなり、第２の繊維体６０７は第２の材料６０３からなり、第１の繊維体６０６を封入し、前記方法は以下を含む。
（ａ）相変化物質を、少なくとも、溶融形態の粘度調整剤と混合することによって、第１の材料６０２を調製する段階と、
（ｂ）混合物を冷却して固化混合物にする段階と、
（ｃ）固化混合物を粒子形態に加工する段階と、
（ｄ）第２の材料６０３を提供する段階と、
（ｅ）第１の材料６０２及び第２の材料６０３を繊維押出スピナレットプレートアセンブリに導入する段階と、
（ｆ）多成分繊維６０５を形成するため第１の材料６０２及び第２の材料６０３を押出して、第２の材料６０３が第１の材料６０２を封入する段階。

全ての段階が図に示されているわけではない。

上述の全ての材料が本発明の多成分繊維を製造する方法において使用されてよい。

本発明は以下の例によって説明される。

（実験）
方法
密度はＩＳＯ１１８３−２に従って測定される。

メルトフローレート（ＭＦＲ）
ポリマー溶融体が圧力下でキャピラリーダイを通過して流れる性能は、ＩＳＯ１１３３に従って測定された。ＭＦＲは分子量及びポリマーの加工性の双方に関する情報を提供する。メルトフローレート（ＭＦＲ）は、取り得る所定の温度に関して取り得る所定の重量により加えられる圧力によって、特定の直径及び長さを有するキャピラリーを通って１０分間に流れるポリマーの重さをグラムで定義する。この検討では、測定は直径２．０９５ｍｍ及び長さ８．０ｍｍのキャピラリーを用いて、２１．６ｋｇの重みを用いて、１９０℃で行われた。

レオロジー評価
レオロジー試験は、振動モード（正弦せん断歪の大きさは１％であった）において、Ｂｏｈｌｉｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ コーン−プレートレオメータ（ＣＳメルト）によって実施された。プレート直径は２５ｍｍ、コーン角は５．４°であった。加熱及び試験の間サンプルチャンバは窒素で充填された。このように、複素粘度の大きさを示す曲線（単位は角振動数に対するパスカル・秒（Ｐａｓ）、１秒あたりのラジアン（ｒａｄ／ｓ））が記録された。

ＤＳＣ分析
熱特性は示差走査熱量計（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ、ＤＳＣ ７）によって検討された。第１スキャンにおいて、サンプルは１０℃／分で０℃から５０℃に加熱された。この温度での１分間のアニーリングの後、サンプルは５℃／分で０℃まで冷却された。第２スキャンにおける加熱速度は１０℃／分であった。特に述べない限りは、ピーク融点及び融解熱（溶融ピークの下の面積及びサンプルの重さから計算される）は、０から５０℃の第２スキャンを参照する。融解熱（１グラムあたりのジュール（Ｊ／ｇ））は、融解エネルギー（溶融ピークの下の面積）をサンプルの重量で割ることによって計算された。

引張強さ（Ｔｅｎａｃｉｔｙ）及びタイター
繊維特性（タイター、引張強さ及び弾性率）は、Ｖｉｂｒｏｄｙｎ（Ｌｅｎｚｉｎｇ）の引張試験機によって評価された。ゲージ長さは２０ｍｍ、試験速度は２０ｍｍ／分であった。試験の前に、サンプルは２０℃、６５％ＲＨ、で少なくとも２４時間調製された。所定の材料組成に関して、タイターはフィラメント直径の間接的な測定値であり、単位はフィラメント１０００又は１００００メートルあたりのグラム（各々Ｔｅｘ又はｄＴｅx）で表わされる。引張強さはフィラメント強度（フィラメントタイターで除した引張試験の間フィラメントによって保持される最大の力）の測定値であり、単位ｃＮ／Ｔｅｘで表わされる。弾性率はフィラメント剛性の測定値であり、１％歪における力をフィラメントタイターによって除した値として計算され、単位ｃＮ／Ｔｅｘで表わされる。伸び（ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ）は、破断時の測定値である。

ポリマーワックス混合物の調製
ポリマーペレット／パウダーはゆっくりと撹拌しながら加熱されたベーカー内でワックスと共に溶融された。ベーカーは約１８０℃に加熱された。加熱の間ポリマー粒子は徐々に溶融し、ワックスは粒子内部に移動を開始して粒子サイズは徐々に膨潤する。ある程度の時間（ポリマータイプ、ポリマー粒子サイズ、及びバッチサイズに依存して５−３０分）の後、膨潤したポリマー粒子は合体して粘性の溶融体になる。ポリマーワックス混合物はその後室温に冷却された。ワックス及びポリマーの均一な混合物をさらに確実にするために、固体混合物は加熱されたブラベンダー混練機（１８０℃）に入れられ、５０ｒｐｍで５分間溶融均一化された。ブラベンダー混練機内の溶融均一化の後、材料はそのまま冷却され、その後固体材料はサイズおよそ２−４ｍｍの粒子に粉砕された。多成分繊維を製造する前に、第１の材料が製造され、その後保管されてよい。その結果、全ての段階は、互いの直後に実施される必要はない。

２成分繊維の溶融紡糸
繊維の溶融紡糸はＥＳＬラボスピン装置によって実施された（図７を参照されたい）。使用されたスピナレット７０５は直径０．６ｍｍの２４個の出口孔を有した。スピナレット７０５はシース／コア２成分溶融紡糸のために構成された（図６を参照されたい）。シース及びコアの材料は、順に二つのギアポンプ７０２及び７０４に供給する、二つの２５ｍｍ押出機７０１及び７０３によって別個に溶融される（図７）。二つのギアポンプ７０２、７０４はスピナレット７０５に供給する。押出速度は、ギアポンプ７０２及び７０４への一定のインレット圧力を確実にする制御及びフィードバックシステムによって自動的に調節される。スピナレットプレートアセンブリの部分は図６に示される。第１の材料６０２及び第２の材料６０３は、コア６０６及びシース６０７を有する２成分繊維６０５を形成するスピナレットプレートアセンブリに充填される。２成分繊維６０５の断面も開示され、コア６０６及びシース６０７を示す。

以下に図７のスピン装置のより詳細な説明を示す。図７における様々な要素は以下のとおりである。
７０１ 相変化物質を含む第１の材料のための押出機
７０２ 相変化物質を含む第１の材料のためのギアポンプ
７０３ 第２の材料のための押出機
７０４ 第２の材料のためのギアポンプ
７０５ 押出ダイ（スピナレット）
７０６ テイクオフローラー
７０７ ストレッチングローラー対
７０８ ストレッチングローラー対
７０９ ストレッチングローラー対
７１０ ワインダー

シース及びコア材料の体積流量は各々のギアポンプ速度によって与えられる。質量流量は体積流量及び加工温度における材料の密度から計算され得る。全（シース＋コア材料）体積流量は、全ての実験で２４ｃｍ^３／分で一定に保たれた。シース及びコア材料のギアポンプ速度を調整することによって、フィラメントの様々なシース／コア比が実現できる。スピナレットダイ７０５を離れた後、同時の冷却の間、フィラメント７１１はまず溶融状態で延伸（直径の減少）される（溶融延伸）。スピナレットホール７１２とテイクオフローラー７０６との間の溶融延伸段階における延伸比は比Ｖ１／Ｖ０によって与えられ、ここでＶ０はスピナレットホール６０４内の平均溶融体速度（図６）（全ホール面積で除した全体積アウトプット）であり、Ｖ１はテイクオフローラー６の線速度である。第２の段階において、溶融延伸に沿って、固化フィラメントは調節されたストレッチングローラー７０７、７０８、７０９の幾つかの対の間でさらに延伸される。固体状態延伸法における延伸比（ＤＲ）は、ＤＲ＝Ｖ２／Ｖ１で与えられ、Ｖ１はテイクオフローラー７０６の線速度、Ｖ２は最後の対であるストレッチングローラー７０９の線速度である。繊維の強度は、固体状態延伸法によって有意に増大される。実際、図７に概略的に説明される溶融紡糸法において多数の可能な変更が存在する。例えば、固体延伸は別個の段階で実施することができる。ある材料（例えば、ＰＥＴ）では、もしも延伸比Ｖ１／Ｖ０が１分あたり５０００−７０００メートルの範囲のテイクオフスピードに対応して十分に高い場合、固体延伸段階は省略されてよい。この場合、溶融延伸法における応力誘起結晶化によって十分な強度が既に発現される。

相変化物質
ＰＣＭとして使用できる炭化水素ワックスの幾つかの例が表１に示される。

表２は、ドイツ、ベルリン、Ｒｕｂｉｔｈｅｒｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ＧｍｂＨから入手可能である幾つかの商業的なＰＣＭの融点及び融解熱を示す。結果は出願人自身の測定によることに留意されたい。

［実施例］
実施例１
様々な量のポリエチレン材料（高密度ポリエチレン）の形態の粘度調整剤が、ＲＴ２７（ドイツのＲｕｂｉｔｈｅｒｍ ＧｍｂＨにより製造及び供給される炭化水素ワックス、表２を参照されたい）と混合された。ポリエチレン材料のメルトフローレートは「メルトフローレート」に記載された方法によって測定された。粘度調整剤及びポリエチレンの混合は、「ポリマー−ワックス混合物の調製」に記載された方法に従って行なわれた。その後、様々な混合物の粘度は方法「レオロジー評価」に従って調べられた。比較のため使用された１０ｒａｄ／ｓという角振動数は、図６に示される直径２．５ｍｍの円筒形ダクト内の壁剪断速度におおよそ対応するように選択される。

結果は、図８の、ＲＴ２７の重量％に対する、１９０℃及び１０ｒａｄ／ｓにおける複素粘度の大きさを示すグラフに示される。高い粘度を得るために、ポリエチレンのメルトフローレートが低いとき、より少量のポリエチレンが必要とされることが示される。結果的に、粘度調整剤のメルトフローレートが低いことは、第１の材料の粘度を増大させる。所定のポリマーに関して、ポリマー粘度調整剤のＭＦＲが低いと、所定の粘度を実現するために少ない量の粘度調整剤が必要とされる。

図８の影付きの領域は、各々の加工温度における溶融紡糸に対して設計された典型的なポリマーグレード（例えば、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリエステル）の剪断粘度の指標を表す。さらに、角振動数１０ｒａｄ／ｓが参照として使用された。

この特定の例（粘度調整剤としてポリエチレンと混合された炭化水素ワックス）において、ＰＣＭを含む第１の材料の粘度が本発明の多成分繊維を製造するため共押出される第２の材料の範囲の粘度に達するために、粘度を許容可能なレベル（図８における影付きの領域）にするのに、約５０重量％のＭＦＲ＝１２０のポリエチレンが必要とされることがわかる。もしもＭＦＲが８まで低い場合には、約２５−３０重量％のみが必要とされる。粘度調整剤としてＭＦＲ＜０．１を有する超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷＰＥ）を選択することによって、約１０−１５重量％のみが必要とされる。

しかしながら、ＲＴ２７と１０−１５重量％のＵＨＭＷＰＥとの混合物を、キャピラリーを通じて剪断速度１０ｓ^−１で押し出すことにより深刻なメルトフラクチャー（ポリマー押出の分野の当業者にはよく知られる現象）が起こることが実験的に見出された。これはＰＣＭを含む第１の材料（１０−１５重量％のＵＨＭＷＰＥと混合されたＲＴ２７）及び第２の材料としての溶融紡糸グレードＰＰ（Ｂｏｒｅａｌｉｓによって製造されるＨＧ ２４５ ＦＢ）を用いる２成分繊維紡糸（コア／シース構成）によって確認された。スピナレット孔を出る溶融フィラメントは大きくカールし、繊維紡糸は不可能であった。この種のメルトフラクチャーは「弾性乱流」と呼ばれることがあり、おそらくＨＭＷＰＥポリマーの非常に長い分子鎖によって付与される非常に高い弾性によって起こる。したがって、粘度調整剤として使用され得るポリマーのＭＦＲの下限が存在する。

実施例２
潜熱（融解熱／結晶化）の量に関してＰＣＭを含むポリマーのＰＣＭ効率が表３に示される。ＰＣＭを含むポリマーは多成分繊維の第１の材料に相当する。炭化水素ワックスＲＴ３１は様々なポリオレフィンと混合され、「ポリマーワックス混合物の調製」に開示される方法に従って作られ、０−５０℃の範囲の融解熱は上述のＤＳＣ分析によるＤＳＣ法によって測定された。

高いＰＣＭ効率が得られた。ポリエチレン類の中で、最も高い密度を有する材料（ＳＦ１５６０）が、融解熱に関して最も高い効率を示した。記載されたように、サンプルの一つ（２０％ ＦＳ１５６０）はＰＣＭ効率が１００％を超える。

実施例３
以下の例において、本発明により、コア材料は第１の材料に相当し、シース材料は第２の材料に相当する。

この例において、シース／コア構造を有する一組の２成分繊維が「２成分繊維の溶融紡糸」において前述されたように製造された。コア材料は７０重量％のＲＴ２７及び３０重量％のＨＤＰＥ（Ｂｏｒｅａｌｉｓによって製造されるＦＬ１５００）の混合物であった。シースはＰＰ（Ｂｏｒｅａｌｉｓによって製造されるＨＧ ２４５ ＦＢ）であった。溶融紡糸パラメータは表４に示される。

繊維の性質の幾つかが表５に列記される。

上記性質は実験セクションの始めの部分に前述される方法によって得られる。

多成分繊維の熱効率は、比ΔＨ_{ｆｉｂｅｒ}／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００として表される。表５から分かるように、熱効率は、全繊維重量に対する２１から４２重量％のＰＣＭ含量の増加に相当する、コア／シース比の３０／７０から６０／４０への増加によって、３７から７０％へと増加する。熱効率が６０％未満であることは、添加されたＰＣＭの実質的な部分が溶融プロセスに使われていないことを意味する程度に低いとみなされる。

熱効率が低いことは、コアからシース内部への炭化水素ワックスの移動（ポリプロピレンのアモルファス部分内に溶解される）に起因すると考えられる。これは、ポリプロピレンが炭化水素ワックスに可溶であるという事実にも起因する。その場合、ポリオレフィンのアモルファス部分に溶解されるＰＣＭの結晶化の傾向が低いため、熱効率は部分的に失われる。定期的な洗濯（例えば、衣類及び家庭用織物）を必要とする目的物に関する本発明の多成分繊維の適用に関して、繊維から外部へのＰＣＭの継続的な移動は、それらの長期の熱効率及び洗濯サイクルに深刻な影響を与えると推測することができる。使い捨て物品（例えばナプキン）に関して、ＰＣＭの移動は無視できる問題だろう。

実施例４
以下の例において、シース／コア構造を有する一組の２成分繊維が「２成分繊維の溶融紡糸」において前述されたように製造された。コア材料は３５重量％のＲＴ３１、３５重量％のＲＴ３５、及び３０重量％のＨＤＰＥ（Ｂｏｒｅａｌｉｓによって製造されるＦＬ１５００）の混合物であった。シースはＰＥＴ（ドイツ、ＴＷＤ Ｐｏｌｙｍｅｒｅにより供給される、ＡＳＴＭ Ｄ４６０３に従って測定される固有粘度０．６１のＧＬ−ＢＡ ６１０５）であった。溶融紡糸パラメータは表６に示される。

繊維の性質が表７に列記される。

シース中のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の繊維の熱効率（７８−９０％）は、シース中のＰＰの繊維（３７−７０％）の熱効率と比較して有意に高い（上記実施例３を参照されたい）。これは、非極性炭化水素ワックスがより極性が高いＰＥＴに可溶ではない（逆も同様）という事実によって説明され得る。本発明の多成分繊維の用途に関して、移動／拡散によりシースを通過するＰＣＭの損失を防ぐことが重要であり、結果的に層変化物質を含む繊維体を封入する引き伸ばされた繊維体を形成する第２の材料が、繊維形成ポリマーの融点（又は、アモルファスポリマーの場合軟化点）よりも高い温度で相変化物質に溶解しない繊維形成ポリマーであることが好ましい。繊維の強度は上述の量の相変化物質を含む２成分繊維に関して非常に良好である。

実施例５
この例において、シース／コア構造を有する一組の２成分繊維が「２成分繊維の溶融紡糸」において前述されたように製造された。コア材料は３５重量％のＲＴ３１、３５重量％のＲＴ３５、及び３０重量％のＨＤＰＥ（Ｂｏｒｅａｌｉｓによって製造されるＦＬ１５００）の混合物であった。シースはＰＥＴ（ドイツ、ＴＷＤ Ｐｏｌｙｍｅｒｅにより供給される、ＡＳＴＭ Ｄ４６０３に従って測定される固有粘度０．６１のＧＬ−ＢＡ ６１０５）であった。溶融紡糸パラメータは表８に示される。

繊維の性質が表９に列記される

本発明の多成分繊維の強度は、この例（二組の繊維はＤＲ＝５かつ異なるタイターで製造される）に示されるように、溶融紡糸の間延伸比の増加によってさらに増加され得る。材料は実施例４と同じであり、ＤＲが３であり、引張強さはコア／シース比４０／６０に関する実施例５において、同じコア／シース比４０／６０を有する実施例４と比較して高かった。延伸比が増加するとき、持続される熱的性質を有する繊維は、有意に高い剛性（弾性率）及び強度（引張強さ）を有して製造される。

実施例６
この例ではポリアミドが第２の材料として使用される。シース／コア構造を有する一組の２成分繊維が「２成分繊維の溶融紡糸」において前述されたように製造された。コア材料は７５重量％の純粋なｎ−エイコサン（米国、Ｒｏｐｅｒ Ｔｈｅｒｍａｌｓにより供給される）と２５重量％のＨＤＰＥ（Ｂｏｒｅａｌｉｓによって製造されるＦＳ１５６０）の混合物であった。シース材料はＰＡ６の繊維紡糸グレード（ドイツ、ＢＡＳＦにより供給されるＵｌｔｒａｍｉｄ ＢＳ ７０３）であった。測定された純粋なｎ−エイコサンの融解熱は２４０Ｊ／ｇであった。溶融紡糸パラメータは表１０に示される。

繊維の性質が表１１に列記される

この例においても、熱効率は高い。これはおそらく、極性を有するＰＡ６が非極性の炭化水素ワックスに可溶ではないという事実に起因する。分かりやすいようにいえば、非極性の炭化水素ワックスもまた、極性を有するＰＡ６に可溶ではない。繊維の強度は、延伸比３において既に良好である。高い融解熱（この例では、２４０Ｊ／ｇ）を有するＰＣＭ、ポリマー粘度調整剤としての（高いＰＣＭ効率及び低いＨＤＰＥ濃度を可能にする（良好な加工性を助長する））高密度（９５６）及び低ＭＦＲ（９）を有するＨＤＰＥ、及び炭化水素ワックスＰＣＭの可溶性が低いシース材料を使用することによって、高い融解熱（４８−６５Ｊ／ｇ）を有する強い多成分繊維（２７−３３ｃＮ／ｔｅｘ）を、全繊維重量に対して中程度のＰＣＭ使用量２５−３３重量％で、製造することができる。

第２の材料がポリプロピレンであった場合を除いて、全ての多成分繊維に関して、多成分繊維の熱効率が７０％を超えた。これは、ポリプロピレンが相変化物質に溶解できないことに起因するだろう。結果的に、相変化物質は同程度で使用されない。これは、相変化物質の漏れにもつながり得る。これは、洗濯され長期間使用される、例えば衣類に使用される織物に関する問題であり得る。しかしながら、繊維が使い捨て物品に使用されるとき、これは必ずしも問題ではない。

本発明による多成分繊維が良好な潜熱、良好なＰＣＭ効率、良好な熱効率、高い強度、を有し、製造が容易であることが実施例において示された。

１０、２０、３０、４０、５０、６０ 多成分繊維
１１、２１、３１、４１、５１、６１ 第１の繊維体、コア
１２、２２、３２、４２、５２、６２ 第２の繊維体、シース

Claims (22)

1. 少なくとも二つの引き延ばされた繊維体を含み、第１の繊維体は相変化物質を含む第１の材料からなり、第２の繊維体は第２の材料からなり第１の繊維体を封入する多成分繊維であって、
   相変化物質は未加工の形態であり、第１の材料はＩＳＯ１１８３−２に従って室温で測定されるとき９５０ｋｇ／ｍ^３よりも大きく、かつ９７０ｋｇ／ｍ^３以下の密度を、及びＩＳＯ１１３３に従って２１．６ｋｇ重で１９０℃で測定されたとき０．１−９ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有するポリオレフィンから選択される粘度調整剤を含み、粘度調整剤は第１の繊維体の全重量に対して２５重量％以下で存在することを特徴とする、多成分繊維。
2. 粘度調整剤は、ＩＳＯ１１３３に従って２１．６ｋｇ重で１９０℃で測定されたとき、０．１−５０ｇ／１０分の範囲内のメルトフローレートを有することを特徴とする、請求項１に記載の多成分繊維。
3. 相変化物質は、少なくとも１００Ｊ／ｇの潜熱を有することを特徴とする、請求項１又は２に記載の多成分繊維。
4. 多成分繊維が、比ΔＨ_ｍｉｘ／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００によって測定されるとき、少なくとも９０％であるＰＣＭ効率を有する第１の材料を含むことを特徴とする、請求項１から３の何れか一項に記載の多成分繊維。
5. 多成分繊維が、比ΔＨ_{ｆｉｂｒｅ}／（ｗ_ＰＣＭ＊ΔＨ_ＰＣＭ）＊１００によって測定されるとき、少なくとも６０％である熱効率を有することを特徴とする、請求項１から４の何れか一項に記載の多成分繊維。
6. ＰＣＭは、第１の繊維体の全重量に対して計算される、５０重量％よりも多く存在することを特徴とする、請求項１から５の何れか一項に記載の多成分繊維。
7. 第１の材料は、合わせて少なくとも９０重量％（第１の材料の全重量に対して計算される）の量の相変化物質及び粘度調整剤を含むことを特徴とする、請求項１から６の何れか一項に記載の多成分繊維。
8. 相変化物質は、２０−５０℃の範囲の融点を有する炭化水素ワックスから選択されることを特徴とする、請求項１から７の何れか一項に記載の多成分繊維。
9. 相変化物質が直鎖炭化水素ワックスから選択されることを特徴とする、請求項１から８の何れか一項に記載の多成分繊維。
10. 粘度調整剤がポリエチレンであることを特徴とする、請求項１から９の何れか一項に記載の多成分繊維。
11. 粘度調整剤が９５０ｋｇ／ｍ^３よりも大きい密度を有するポリエチレンであることを特徴とする、請求項９に記載の多成分繊維。
12. 繊維が、０℃−５０℃の範囲のＤＳＣ法で測定したとき、少なくとも２０Ｊ／ｇの潜熱を有することを特徴とする、請求項１から１１の何れか一項に記載の多成分繊維。
13. 繊維は、１０ｃＮ／ｔｅｘより大きな強度を有することを特徴とする、請求項１から１２の何れか一項に記載の多成分繊維。
14. 第１の材料の粘度と第２の材料の粘度との間の比が０．１＜粘度１／粘度２＜１０の条件を満たし、ここで粘度１はＰＣＭを含む第１の材料の１０ｒａｄ／ｓの角振動数での複素粘度であり、粘度２は第２の材料の１０ｒａｄ／ｓの角振動数での複素粘度であり、粘度は溶融紡糸の間使用される押出温度、すなわちスピナレットダイの設定温度、において測定されることを特徴とする、請求項１から１３の何れか一項に記載の多成分繊維。
15. 第２の材料が、繊維形成ポリマーの融点、又は、アモルファスポリマーの場合軟化点よりも高い温度で相変化物質に溶解しない繊維形成ポリマーであることを特徴とする、請求項１から１４の何れか一項に記載の多成分繊維。
16. 第２の材料がポリエステル及びポリアミドから選択されるポリマーを含むことを特徴とする、請求項１から１５の何れか一項に記載の多成分繊維。
17. 繊維が少なくとも一つ以上の第１の繊維体及び少なくとも一つ以上の第２の繊維体を含むことを特徴とする、請求項１から１６の何れか一項に記載の多成分繊維。
18. 繊維が少なくとも一つ以上の第１の繊維体、少なくとも一つ以上の第２の繊維体、及び第３の材料からなる少なくとも一つ以上の第３の繊維体を含むことを特徴とする、請求項１から１７の何れか一項に記載の多成分繊維。
19. 請求項１から１８による多成分繊維を含む織物材料。
20. 請求項１から１８による多成分繊維を含む布。
21. 布が少なくとも１０Ｊ／ｇの潜熱を有することを特徴とする、請求項２０に記載の布。
22. 請求項１から１８による多成分繊維を含む吸収物品。

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