JP5679179B2 - 糸 - Google Patents

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開示される本発明は、例えば、活性化によって変形するように活性化可能な要素を有する材料に関する。

題名が”縮れた(crimped)ファブリック(fabric)を含むとともに加湿によって粗くなる織物/編物、同織物/編物の製造方法、および繊維製品”である欧州特許出願公開第1801274号明細書は、織られ若しくは編まれてファブリックに形成されたマット(mat)であり、水に濡れると粗くなる、縮れた繊維製品を開示している。乾燥していると縮れが減少する。繊維(filament)は複合材であり、2つの要素が周囲の湿度によって異なる反応を示す。湿った状態では、繊維は縮れが増加し、ファブリックの表面が粗くなり、これは、ファブリックの性質を変化させる。しかしながら、このファブリックの特性の物理的変化によって、応用が制限される。

本発明は、特許請求の範囲に提示される。固定されるとともに変形可能な部分を有する活性化可能な要素を提供することにより、前記要素は、例えば、製造時の周囲の状態と比較して湿った際の巻き上がりなどの、湿潤状態における形状の変化や変形のような活性化に反応する。結合されてファブリックになると、この材料は、空気/熱/蒸気を、その局所的な湿度に応じて通過させるように、透過性を増加させる。後述の記載から明らかなように、ファブリックの内部の材料の特有の配置が、特定の適用に必要である有利な物理的特性をファブリックに与えている。

本発明の実施の形態は、以下の添付図を参照して記載される。

本発明に係る織物の湿潤状態を示す図である。 本発明に係る織物の乾燥状態を示す図である。 一対のシェニール糸の乾燥状態を示す図である。 一対のシェニール糸の湿潤状態を示す図である。 活性化可能なフィルム要素の乾燥状態および湿潤状態を示す図である。 活性化可能な要素の代替構造の乾燥状態および湿潤状態を示す図である。 本発明の第1の有芯紡績糸(core−spun yarn)の構造を示す図である。 本発明の第2の有芯紡績糸(core−spun yarn)の構造を示す図である。 活性化可能な糸の第1の構造を示す図である。 活性化可能な糸の第2の構造を示す図である。 活性化可能な要素の不織構造を示す図である。 単繊維の織られた構造を示す図である。 織られた単繊維の湿潤状態を示す図である。 様々な複合繊維の構造を示す図である。 活性化可能な要素により離間された複合層構造を示す図である。 図5Aの複合層の、選択的活性化環境における配置を示す図である。 複合層のフィルムを示す図である。

繊維産業では、湿潤性応答材料が役立つ多くの適用箇所が存在する。例えば、近代都市環境では、人は絶えず空調された建物群の間で、暑く湿った環境下を移動する。

このような生活様式では、異なる環境には異なる衣服が適することから、あらゆる状態における快適性を残すことは困難である。人は、歩くことで暑くて汗をかいている際に、特に不快に感じることが知られている。不快さのレベルは、温度よりも、湿った衣服の感覚に、より密接に関連している。本発明は、湿潤状態において通気性があり、乾燥状態において暖かいファブリックを提供する。これは、多くの天然繊維の反応の仕方と反する。天然繊維は、湿潤状態で膨らみ、大きくなる。これは、糸の間の空間のおいて膨らんでこの空間を減少させて、蒸気がファブリックを通り抜けることを困難とするため、乾燥状態よりも通気性を悪化させる。

特に、本形態は、例えば、糸自体またはファブリックの構成材料となりえる材料を提供し、この糸は、例えばフィルムまたは繊維からなる活性化可能な要素を有する。活性化可能な要素は、例えば、織られ、縫われ、編まれ、または他の方法で拘束することによって、材料に対して固定される部分を有する。実施形態では、長さの短い活性化可能なフィルムの中央部分が、2本の撚糸の間に閉じ込められて固定されている。フィルム要素の自由端は、自由に形状を変化し、または活性化によって材料/固定された部位に関連して自由に変形する。特に、活性化可能な要素は、複数の構成を有することが可能であり、複数の構成は活性化によるそれらの間の物理的な寸法の変化に相対的差異があるように、配置される

長さの短い活性化可能なフィルムの場合、これは2つのにより形成され、その一は蒸気により活性化された際に他の一よりも拡張し、活性化によって、全体としての要素が、寸法の微分変化を原因とする湾曲や巻き上がりにより変形する。したがって、このような活性化可能な要素を複数備えるファブリックが湿潤環境のような活性化環境に晒されると、各々の活性化可能な要素が投影横断面を減少させて、ファブリックの内部の要素間の隙間が増加し、空気の通過抵抗が減少する。この改良された透過性は、より大きな換気を確保し、それゆえに湿潤環境における冷却効果を確保する。

本発明の包括的概念は、上記したように、図1に示される。図1Aは、湿っている際の織物(10)の概念を示し、図1Bは、乾燥している際の同様の織物(10)を示す。ファブリックは、織りの本体を作り上げる糸である、縦糸(12)および横糸(14)を有する。糸は、1本またはそれ以上の糸をねじって、または一緒になるように保持する他の方法で形成されることが、一般的に知られている。加えて、長さの短いフィルムまたは繊維である活性化可能な要素(16)が、それ自体が支持を形成しないように、糸に取り付けられている。湿潤状態において、活性化可能な要素は、形状を変えて、織りの糸の間に大きな空間(18)ができるように、縦糸および横糸と並ぶ。これは、ファブリックによって閉じ込められた蒸気および熱が逃げることを可能にする。その一方、ファブリックが乾燥している場合、この要素は縦糸および横糸と並ばず、糸の織りの隙間を埋めて、蒸気および熱を閉じ込めて空気の抵抗を増加させる。これは、高温多湿状態および低温乾燥状態の両方において、ファブリックを快適に感じられるようにする。

活性化可能な要素は、ステープルを含むことができ、ステープルは、織物技術では知られているように、糸を形成するために互いにねじれ合い、または糸に支持され得る維またはフィルムの長さを備え、そして複合フィルムや複合繊維を形成することによって作られ得る。

複合ステープルフィルムは、図6に示すように、接着された、または他の方法で連結されたフィルムの2つの層(60,62)(「第1構成」、「第2構成」に相当する)を有する。フィルムの各々の層は、湿度の変化に異なる反応を示す。このような特性を有するいかなる材料も、この膜を作製するために用いられ得る。各々の構成は、異なる長さ分その長さが変化するため、要素は強制的に巻かれ、または変形する。複合フィルムは、例えば、フィルムスピニング加工(film spinning)や、2つの構成を有するフィルムの押出加工、または2つのフィルムが互いに接着され得る結合加工等の周知の手法により製造され得る。

ステープル要素は、シェニール糸を形成するために使用され得る。糸は、一般的に、ステープル要素がねじれ、または他の方法により互いにまとめられることで作製される。最も単純なレベルでは、ただ1つのねじりを有する単層の糸である。より一般的には、単層の糸は、他の糸とねじれ合って複層の糸を形成する。複層の糸は、単層の糸よりも厚く堅固である。加えて、複層の糸は、単層の糸よりも複雑な構成を備えることができ、より複合的な糸を作製することを可能とする。

シェニール糸は、互いにねじれ合う2つの単層糸から作られ、一定間隔の第3の糸またはステープル要素または”パイル(pile)”が、2つの単層糸の間に、通常は直交方向に嵌まるが、かならずしも直交でなくてもよい。これは、多くの場合、多くのシェニール糸を組み立てる織機を使うことで、もっとも単純に一度に作られ、第3の糸は、初めの2つの糸がねじれ合う間に、連続的な長さを有して差し込まれる。そして、第3の糸は、パイルを作るために、初めの2つの糸の間で切断される。したがって、第3の糸は、2つの単層の糸によって支持され、第3の糸の自由端の長さを制御することが可能である。

図2Aは、2つのねじれた乾燥した糸を含む本発明の一態様に係るシェニール糸(20)を作るステープル繊維の概略図を示す。シェニール糸のパイルは、上記のように活性化可能な要素(16)により構成されており、糸の軸に対して、概して対称的に配置される相対的に自由な端部を有している。活性化可能な要素(16)は、糸に沿って略均等に間隔を空けている。この形態において、活性化可能な要素は、糸にそって支持されるため、乾燥状態の際に、要素が糸の主軸に略直角となり、かつ紙面(図2C)の平面になり得、または図の紙面の平面に垂直になり得る。この構成は、糸に大きな横断面を与える。

図2Bは、2本の湿った糸を示す。活性化可能な要素は、湿度の変化に反応し、断面が変化し、巻き上がり、支持点から離れ、これにより糸の軸とより近接して並ぶ。活性化可能な要素の方向によって、活性化可能な要素は、代替として紙面の平面の外に巻かれ得、そして当然に、複数の要素が反対方向に巻くように配置され得る。

これは、糸の横断面を減少させ、故に、図2Cの乾燥状態(16a)および湿潤状態(16b)にも見られるように、浸透性が増加し、より広い空間が2本の糸の間にあることが見られ得える。ステープル要素は、さらに詳しく以下に述べるように、代替として繊維であり得る。

活性化可能な材料が糸に結合され得る代替の方法は、多数ある。図2Dは、糸に結合される活性化可能な要素(16)の代替の方向を示し、ここにおいて、活性化可能な要素が一端において実質的に固定される。

更に、ステープル要素は、例えば、ライクラ(登録商標)(LycraTM)糸に使用される構造と類似の構造を有する、図2Eのような、芯紡績糸(core spun yarn)として使用され得る。既知の種類の芯紡績糸において、芯(1)はステープル要素または複数の単繊維(monofilament)から作製される。他の繊維(2)は、芯の周囲に包み込まれ、ステープル繊維または単繊維を一緒に結合する。

本発明の実施形態において、活性化可能な要素(16)は、糸の芯(1)(図2E)または結合部(2)(図2F)を作り上げ得る。活性化可能な要素(16)が芯(1)を作り上げる場合、ステープル繊維が、ねじれや、例えば緩く紡いだ結合支持繊維(2)などの他の適切な方法によって拘束される。糸の表面は、活性化可能な要素の自由端(16)を伸ばすためにけば立てられ、これにより湿度の変化に反応する自由度を有する。活性化可能な要素の反応の方向は、繊維内のステープル繊維の方向性およびブラッシング仕上げ処理の方向によって制御され得る。代案として、活性化可能な要素が芯(1)を結合するために使用されて、適切な何がしかの繊維が芯を作り上げるのに使用され得る。これらは、ステープルまたは単繊維であり得る。糸(2)の結合部は、全体的に活性化可能な要素により、または完成品に望まれる特性に依存して活性化可能な要素の一部のみにより作製され得る。しかしながら、ステープル繊維が使用されることで、芯、結合部または両方のいずれであっても、糸の断面積を減少させる目的のために、自由な部位が活性化によって変形するように糸が仕上げられて、多数の自由端が存在することが重要である。

当業者であれば、糸が、活性化可能な材料が支持されて自由端を有することを可能とする多数の方法によって構成され得、そして上記の例に限定されるべきでないことを、理解するだろう。

ステープル要素を使用して分かれたフィルムを形成することの代替案として、例えば、所望の特性を有する突出した複合繊維40a,b,cを形成することも可能である。これらは、複合フィルムと類似する材料によって作製され得る。

複合繊維は、その分野において一般的に知られている。図4は、本発明にしたがって形成され得る様々な繊維の形態を示す。2つの異なる構成材42a,bが示されている(「第1構成」、「第2構成」に相当する)。図からもわかるように、直径(40a)を横切る分割、大きな円筒(40b)内の小さな円筒、または区分(40c)の間の曲がった境界を含む様々な断面がありえ、示された形態に限定されない。全ての場合において、構成材が、活性化環境によって異なる長さで変化するため、繊維は変形する。正確な横断面は重要ではなく、繊維を横切る2つの構成材の、少なくとも一方向への非対称分布が、有効であると理解される。繊維の横断面が、繊維の長さに沿って変化し得る。更に、一方の構成材が、他方の長尺な長さの一部の上に被覆されえ、例えば、横断面の外周のおよそ半分に被覆さえ得る。

上記された種類の活性化可能な要素が製造され、または糸(20)に併合されると、糸自体は一般的な方法によってファブリックに編まれ(図3A)または織られ(図3B)得る。これは、例えば縦糸や横糸を与える等の支持要素と連結され得、全ての糸が活性化可能となり得る。使用されるファブリックの生産のための正確な方法は、ファブリックの最終的な適用、および活性化による糸の横断面の変化により達成される所望の湿度への反応に依存され得る。図2に示されるような糸は、類似の糸で織られて、図1に概略的に示されるように結果としてファブリックとなり得る。

代替的に、活性化可能な材料は、仕上げ技術を用いて非活性化ファブリックに結合され得る。方法の一例として、活性化可能な材料の要素が、刺繍によってファブリックの表面に取り付けられ得る。刺繍工程において、材料はファブリックに配置され、所定の位置にしっかりと縫い付けられる。製造業者は、最終製品に所望される特性を作り出すために、縫い付けの量および縫い付けの場所を制御し得る。これらは、衣類の一部を、または刺繍の装飾部品の後ろの裏当て材の広い部位を強固にするための、芯地のような裏当て材の取り付けを含む。裏当て材は、切られ得るが、この場合、切る方法は、最終製品の要求によって、必ずしも同様でなくてもよい。

ステープル要素は、更に、糸となるために追加的繊維または他の支持要素と結合するこなしに、または糸自体に形成することなしに使用され得る。ステープル要素は、フェルトに似た構成を有する不織布に形成され得る(図3C)。フェルトは、平面に配置される多数のステープル要素により形成される。要素は、要素の強い絡まりを引き起こす自然の縮れにより互いに結合し、引き離すことは非常に困難となり、したがってそれらは安定なファブリックを形成する。類似の構造は、不規則に配列された繊維が構造的特性の優れない母材によって互いに結合されたガラス繊維や、非晶性ポリマープラスチックに見られ得る。

本発明の実施形態によれば、活性化されると変形し得る自由端(32)を残している繊維を支持するために、要素(30)は、ファブリック内に、織らない方法によって要素自体または他のステープルに取り付けられ得る。要素同士が絡みあうことでファブリックを形成するように要素を支持することが必要であるが、多くの支持が与えられ過ぎると、柔軟さのようなファブリックの他の特性が失われる。この形式の支持は、要素が一定間隔で結合する”スポット溶接”(34)によって備えられ得る。これをするために、加熱、化学的処理、接着剤、または刺繍仕上げ技術を使用して要素を結合するように縫うような、適切な方法が使用され得ることが好ましい。これは、ステープルフィルムおよび繊維の両方に適用され得る。

更なる実施形態において、単繊維の活性化可能な要素が、糸を作るのに使用され得、この単繊維は、複合材である。これは、活性化可能な要素をファブリックに取り付けることを不要とするが、代わりに、拘束点の間の要素の自由な部分の変形に依存する。例えば、図3Dにおいて、フィルム単繊維20の形状の活性化可能な要素は、支持要素32とともに織られ、活性化可能な要素は、図3Eの34により詳細に示されるように、側辺にそって丸まり、上記した方法と類似の方法によって横断面を減少させる。

他の実施形態によれば、少なくとも1つの活性化可能な要素が2つの層の間に伸びて提供され、2つの外層は、不活性であり、層の間に位置する活性化可能な要素を支持する(図5A)。活性化によって、要素は形状を変え、曲がり、そして不活性な層を一緒に引き寄せることで、ファブリックの横断面を減少させ、絶縁特性を変化させる(図5B)。このような構造は、外見は段ボール紙に類似する。

上記した実施形態において、材料は、材料が作製させる際の周囲湿度に関連して、湿度の変化に反応する。同一の材料内に、湿度に対して異なる挙動を有する2つの構成を有することは、湿度特性が、材料を”中立”位置に保持する力よりも強い場合に、材料が変形することを意味する。この反応は、天然繊維と同様の、全体寸法の変化である必要はなく、しかしながら結果をもたらす構成の変化である。しかし、この構成の変化は、繊維の絶縁特性を変化さないが、ファブリックに配置されると、全体的に、個々の繊維の形状の変化がファブリックの絶縁特性を変化させ得る。代替的アプローチとして、以下のことも留意すべきであり、すなわち、要素は、第1の条件において緩和(リラックス)状態に形成され得る。これにより、要素は、通常の周囲環境においてそれらが異なる形状を選び、そして条件が製造の際の条件に合致する場合にのみ、それらの緩和(リラックス)状態に変形する。

おおよそ3ミクロンの厚さのフィルムを製造するための実施形態は、5%のエチルセルロースとしてアクアロン(登録商標) イーシー エヌ200(Aqualon r EC N200)を使用し、第二層を形成するためにゴーセノール20(Ghosenol20)(ポリビニルアルコール)の16%溶液を被覆する。これらの層は、24℃および45%RH(相対湿度)の雰囲気で形成される。代替として、第1構成のフィルムの層は、他の方法で第2構成のフィルム上に被覆または加えられ得る。最終用途に応じて、複合フィルムから、適切な要素が切断され得る。例えばフィルムは、単繊維を形成するために、細長く切られて幅が概して0.2−0.8mmの細長い複数の片になり得、これらは、約0.5から2mmの長さのステープルフィルム要素に切断させる。

繊維要素は、活性化可能な要素を生産するための類似の材料から成形され得る。活性化において得意な反応を有する他の適切な材料は、当然、要求される応用に依存して使用され得る。

これらの要素は、適切な既知の方法によって、他の繊維と共にねじれて糸を形成し、または他のファブリック構造を作るために使用されえ、当業者であれば、編み(knitting)、織り(weaving)、ラップによるより合わせ(wrap twisting)、エアージェットによるより合わせ(air jet twisting)、ローターによるより合わせ(rotor twisting)または自己より合わせ(self twisting)を含む適切な技術を使用できることが明確である。

本発明の適用は、広範囲に渡り、ここで記載された実施形態に限定されるべきではない。布(textile)は、多くの異なる産業に現在使用され、広い使用範囲を備えている。上記のように、ひとつは衣服産業であり、特に、衣服は、スポーツウェアや、衣服全体や腕の下のパネルのように、特定用途を有する業界である。しかしながら、このようなファブリックは、変化する環境間での移動の際に最高レベルの快適さを維持するために、ファッションアイテムにも使用され得る。

農業用の布では、この材料が、部屋を閉め切ることにより、温室生育環境の湿度雰囲気を制御するために使用され得え、または、植物に達する蒸気を制御するための土壌内または土壌を覆う膜として使用され得る。建築産業および土木産業において、この材料を含む膜は、建物の内部の湿り気を制御するのに使用され得る。繊維は、道路建設に使用され得、または包装材料として使用され得る。他の産業上の利用は、湿度が重要な包装を含み、フィルターに使用され、そして運送業における航空機および自動車車両にも使用され得る。更に、ファブリックは、内装装飾品のような屋内の用途にも役立ち得る。最後に、この材料は、創傷被覆材を含む医療用途にも使用され得る。
上記の発明は、湿度活性化に限定されない。当然のことながら、適切な物理的特性を有する複合フィルムや複合繊維を作るために、適した材料が使用され、材料は異なる引き金により活性化し得る。考えられる引き金として、磁場、環境のpHおよび化学成分、光および熱の変化が含まれる。2つ以上の複合繊維を結合することにより、1つを超える引き金によって活性化するファブリックを作製することさえも可能である。

Claims (17)

  1. 湿度の変化に反応して変形する活性化可能な要素を有する糸であって、前記活性化可能な要素の各々が、糸の軸に対して固定される部分と、前記固定される部分から伸びて少なくとも一つの端部を備えており前記軸に対して固定されていない部分とを有し、前記活性化可能な要素のうち前記固定されていない部分が、湿潤時に糸の断面積を減じるように可逆的に変形してなる糸。
  2. 前記活性化可能な要素の各々は、第1構成および第2構成を有し、前記第1構成および前記第2構成は、湿潤時に互いの間の物理的寸法の変化に相対的な差異があるように配置されてなる、請求項1に記載の
  3. 前記固定される部分は、織ること、接着すること、縫うこと、結合することまたは閉じ込めることの群の少なくとも1つによって固定される、請求項1または2に記載の
  4. 前記活性化可能な要素は、ステープル要素である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の
  5. 前記ステープル要素は、ステープルフィルムを含む、請求項4に記載の
  6. 前記ステープルフィルムは、第1構成および第2構成を有し、前記第1構成および前記第2構成は、湿潤時に互いの間の物理的寸法の変化に相対的な差異があるように配置されてなる、請求項5に記載の
  7. 前記第1構成および前記第2構成は、前記ステープルフィルムを構成する層の各々である、請求項6に記載の
  8. 前記ステープル要素は、ステープル繊維を含む、請求項4に記載の
  9. 前記ステープル繊維は、第1構成および第2構成を有し、前記第1構成および前記第2構成は、湿潤時に互いの間の物理的寸法の変化に相対的な差異があるように配置されてなる、請求項8に記載の
  10. 前記ステープル繊維は、長尺方向に延びる体積を有し、前記体積は、長尺方向に延びて前記第1構成を含む第1部位と、長尺方向に延びて前記第2構成を含む第2部位と、を有する、請求項9に記載の
  11. 前記ステープル繊維は、前記第1構成の長尺な体積と、前記第2構成を含む部分的な表面被覆と、を有する、請求項9に記載の
  12. 前記活性化可能な要素の両端部の間の一部は、前記軸に対して固定され、両端部を備える前記固定されていない部分は、湿潤時に糸の断面積を減じるように可逆的に変形する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の
  13. 前記活性化可能な要素の両端部のうち一方の端部は、前記軸に対して固定され、反対側の端部を備える前記固定されていない部分は、湿潤時に糸の断面積を減じるように可逆的に変形する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の
  14. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の糸により形成される活性化可能なファブリック。
  15. 請求項1〜13のいずれか1項に記載の糸からなる編まれた、織られた、接着された、縫われた、結合された、閉じ込められた、または不織の要素であり、当該要素により構成された、請求項14に記載の活性化可能なファブリック。
  16. 湿潤時に通気性が増加するように配置された、請求項14または15に記載の活性化可能なファブリック。
  17. 請求項14〜16のいずれか1項に記載のファブリックにより構成される、衣服の布、農業用の布、建築産業用の布、土壌用の布、家庭または産業で用いられる内装用の布、産業用の布、フィルター用の布、医療用の布、包帯用の布、車両の内装用または外装用の布、あるいは包装用の布。
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