JP6027730B2 - 温度応答性スマートテキスタイル - Google Patents

Description

本発明は、生地、より詳細には周囲温度の変化に応答性である生地に関する。

標準的な織布は生地の構築時に特性が定められ、この特性は周囲条件の変化及び／又は身体活動にかかわらず保持される。これらの標準的な製品は、特に相乗効果及び快適性の向上のために他の織布と共に積層される場合、実に有効である。

フリースのような、起毛面（片面又は両面のいずれか）を有する織布は、種々の周囲条件及び種々の活動のために種々のパイル高さ及び種々の密度を有する。

一態様によれば、織布は、隣り合って設けられる少なくとも第１のポリマーと第２のポリマーとから形成される多成分繊維（例えば、二成分繊維、三成分繊維等）を含む糸を組み込んでなる少なくとも１つの起毛面を有する。第１のポリマー及び第２のポリマーは、多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ温度変化に応じて可逆的に元に戻す示差熱伸長（differential thermal elongation；特異的な熱伸長）（例えば、膨張及び／又は短縮）を示し、それにより、周囲条件に応じて織布の断熱性能を調節する。

好ましい実施態様は、以下のさらなる特徴の１つ又は複数を含み得る。第１のポリマー及び第２のポリマーの少なくとも１つは、低ガラス転移温度を有する熱可塑性ポリマーである。第１のポリマーはポリプロピレンであり、第２のポリマーはポリエチレン（例えば、直鎖低密度ポリエチレン）である。第１のポリマーは、第１のポリプロピレン（例えば、アイソタクチックポリプロピレン）であり、第２のポリマーは、第１のポリプロピレンと異なる第２のポリプロピレン（例えば、シンジオタクチックポリプロピレン）である。多成分繊維はまた、第１のポリプロピレン及び第２のポリプロピレンの両方と異なる第３のポリプロピレンを含んでいてもよい。糸のデニールは、約９０〜約５００、例えば約１５０〜約３６０、例えば約１６０である。糸の引張強さは、約０．５重量グラム毎デニール（grams-force per denier）〜約５．０重量グラム毎デニール、例えば０．９重量グラム毎デニール〜約２．４重量グラム毎デニール、例えば約２．３重量グラム毎デニールである。糸のフィラメント数は３６〜１４４である。例えば、場合によっては、糸が７２フィラメント糸である。多成分繊維は円形の断面を有していてもよく、第１のポリマー及び第２のポリマーは隣り合った配置で配される。多成分繊維はトリローバル（trilobal：三裂片状）断面を有する。多成分繊維はトリローバル断面を有し、第１のポリマー及び第２のポリマーが前後の配置で配される。多成分繊維はトリローバル断面を有し、第１のポリマー及び第２のポリマーが左右の配置で配される。多成分繊維はデルタ断面を有する。場合によっては、多成分繊維が、−２２°Ｆ（−３０℃）〜９５°Ｆ（＋３５℃）の温度範囲にわたって全体で約−５％〜約−６０％、例えば−２２°Ｆ（−３０℃）〜９５°Ｆ（＋３５℃）の温度範囲にわたって全体で約−１１％〜約−４０％、例えば−２２°Ｆ（−３０℃）〜９５°Ｆ（＋３５℃）の温度範囲にわたって全体で約−２０％〜約−４０％の平均変位を示す。多成分繊維としては、押出しされた繊維（例えば、一対の共押出しされた繊維）が挙げられる。少なくとも１つの起毛面は、フリース、ベロア、シャーリング、パイル及びループテリーからなる群から選択される形態に加工される。生地は、ニット構造（例えば、丸編ニット構造、片面ニット構造、両面ニット構造、よこ編ニット構造及びたて編ニット構造等）を有する。場合によっては、生地が、織物構造又は２本針棒ラッセルたて編ニット構造等を有するパイル地である。例によっては、第２のポリマーが、第１のポリマーと相溶性である。場合によっては、第２の材料が、第１のポリマーと非相溶性である第２のポリマーである。第１のポリマー及び第２のポリマーの少なくとも１つは、ポリエステル、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン及びナイロンから選択される熱可塑性ポリマーである。第１のポリマーはナイロンであり、第２のポリマーはポリエステルである。実施態様によっては、多成分繊維が、第１のポリマーと第２のポリマーとの間に設けられる第３のポリマーも含む。第３のポリマーは、第１のポリマー及び第２のポリマーの互いに対する相溶性よりも、第１のポリマー及び第２のポリマーの両方との相溶性が高い。第１のポリマー及び第２のポリマーは、第１の材料と第２の材料との分離を防止するようになっている相補的な噛み合わせ面形状を含んでいてもよい。場合によっては、織布が、ステッチ糸により形成される技術上の表面（technical face）と、ループ糸及び／又はパイル糸により形成される技術上の裏面（technical back）とを有する。ループ糸及び／又はパイル糸は多成分繊維を含む。ステッチ糸は、伸縮性及び形状回復性を高めるための弾性糸（例えば、スパンデックス）を含んでいてもよい。第１のポリマー及び第２のポリマーの示差熱伸長は、低いヒステリシスにより実質上可逆的である。織布の断熱性能の調節は、比較的低いヒステリシスにより実質上可逆的である。実施態様によっては、織布が温度応答性織布製衣服に組み込まれる。

別の態様では、織布が、隣り合って設けられる少なくともポリプロピレンとポリエチレン（例えば、約５０％のポリプロピレン及び約５０％のポリエチレン）とから形成される多成分繊維を含む糸を組み込んでなる少なくとも１つの起毛面を有する。ポリプロピレン及びポリエチレンは、多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ温度変化に応じて可逆的に元に戻す示差熱伸長を示し、それにより、周囲条件に応じて織布の断熱性能を調節する。糸のデニールは約１５０〜約１６０である。多成分繊維は、−２２°Ｆ（−３０℃）〜９５°Ｆ（＋３５℃）の温度範囲にわたって全体で約−１５％〜約−４０％（例えば、約−４０％）の平均変位を示す。

好ましい実施態様は、以下のさらなる特徴の１つ又は複数を含み得る。多成分繊維はトリローバル断面を有し、ポリプロピレン及びポリエチレンが前後の配置で配される。

さらなる態様では、織布が、隣り合って（例えば押出し、例えば共押出しされて）設けられる少なくとも第１の材料と第２の材料とから形成される多成分繊維（例えば、二成分繊維、三成分繊維等）を組み込んでなる少なくとも１つの起毛面を有する。第１の材料及び第２の材料は、多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ温度変化に応じて可逆的に元に戻す示差熱伸長（例えば、膨張及び／又は短縮）を示し、それにより、周囲条件に応じて織布の断熱性能を調節する。

好ましい実施態様は、以下のさらなる特徴の１つ又は複数を含み得る。第１の材料及び第２の材料は、所定の温度範囲にわたる温度変化に応じて示差熱伸長を示す。好ましくは、所定の温度範囲が３２°Ｆ（０℃）〜１２０°Ｆ（４９℃）である。より好ましくは、所定の温度範囲が５０°Ｆ（１０℃）〜１００°Ｆ（３８℃）である。起毛面は、フリース、ベロア、パイル、シャーリング及びループテリーからなる群から選択される形態に加工される。生地は、丸編ニット構造、片面ニット構造、両面ニット構造、よこ編ニット構造及びたて編ニット構造からなる群から選択されるニット構造を有する。生地は、織物構造又は２本針棒ラッセルたて編ニット構造を有するパイル地である。多成分繊維としては、二成分繊維及び／又は三成分繊維が挙げられる。第１の材料は第１のポリマーであり、第２の材料は、第１のポリマーと相溶性である第２のポリマーである。第１の材料及び／又は第２の材料は、ポリエステル、ポリウレタン及び／又はナイロンからなる群から選択される熱可塑性ポリマーを含む。第１の材料は第１のポリマー（例えば、ナイロン）であり、第２の材料は、第１のポリマーと非相溶性である第２のポリマー（例えば、ポリエステル）である。多成分繊維はまた、第１のポリマーと第２のポリマーとの間に設けられる第３のポリマーを含むことができる。第３のポリマーは、第１のポリマー及び第２のポリマーの互いに対する相溶性よりも、第１のポリマー及び第２のポリマーの両方との相溶性が高くてもよい。第１の材料及び第２の材料は、第１の材料と第２の材料との分離を防止するようになっている相補的な噛み合わせ面形状を含んでいてもよい。生地本体は、ステッチ糸により形成される技術上の表面と、多成分繊維を含むループ糸及び／又はパイル糸により形成される技術上の裏面とを有する。保温（thermal）生地は、伸縮性及び形状回復性を高めるためにステッチ糸に組み込まれる弾性糸（例えば、Ｌｙｃｒａ（登録商標）等のスパンデックス）を含み得る。第１の材料及び第２の材料の示差熱伸長は、低いヒステリシスにより実質上可逆的である。織布の断熱性能の調節は、比較的低いヒステリシスにより実質上可逆的である。

別の態様によれば、温度応答性織布製衣服は、多成分繊維からなる１つ又は複数の糸から形成される第１の起毛面を、着用者の皮膚側に有するニット保温生地を含む。多成分繊維は、隣り合った配置で配される第１の繊維成分と第２の繊維成分とを含む。多成分繊維は、異なる熱特性を有し、これにより、多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ温度変化に応じて可逆的に元に戻すことにより、織布製衣服の断熱特性を調節する。好ましい実施態様は、以下のさらなる特徴の１つ又は複数を含み得る。ニット保温生地は、起毛ループ糸及び／又は起毛パイル糸の１つ又は複数の領域を有する内面を、着用者の皮膚側に含む。起毛ループ糸及び／又は起毛パイル糸は、約３２°Ｆ（０℃）〜約１２０°Ｆ（４９℃）の温度範囲にわたって全体で約５％〜約５０％の嵩高さ変化を示す。好ましくは、周囲温度変化に応じて嵩高さを変化させる特性は、比較的低いヒステリシスにより可逆的である。多成分繊維は、約３２°Ｆ（０℃）〜約１２０°Ｆ（４９℃）の温度範囲にわたって全体で約５％〜約５０％の断面積変化を示す。第１の繊維成分及び／又は第２の繊維成分は、コポリマー又はブロックポリマーであってもよい。第１の繊維成分及び第２の繊維成分は、物理的な固着により互いに固定されていてもよい。第１の繊維成分及び第２の繊維成分は、第１の材料と第２の材料との分離を防止するようになっている相補的な噛み合わせ面形状を含み得る。多成分繊維としては、二成分繊維及び／又は三成分繊維が挙げられる。第１の繊維成分としては第１のポリマーが挙げられ、第２の繊維成分としては、第１のポリマーと相溶性である第２のポリマーが挙げられる。第１の繊維成分としては第１のポリマー（例えばポリエステル）が挙げられ、第２の繊維成分としては、第１のポリマーと非相溶性である第２のポリマー（例えばナイロン）が挙げられる。多成分繊維はまた、第１の繊維成分と第２の繊維成分との間に設けられる第３のポリマーを含み得る。第３のポリマーは、第１のポリマー及び第２のポリマーの両方と相溶性である。多成分繊維は、第１の繊維成分と第２の繊維成分とを互いに物理的に固着させる付加物（例えば、ケイ酸塩、ゼオライト、二酸化チタン等）を含んでいてもよい。第１の繊維成分又は第２の繊維成分の少なくとも１つは鋸歯状面を含む。多成分繊維は、１つ又は複数の鋸歯状面を有する。多成分繊維は略矩形の断面形状を有する。第１の繊維成分及び第２の繊維成分は略円形の断面形状を有する。ニット保温生地は、第１の起毛面の反対側に、起毛ループ糸及び／又は起毛パイル糸の１つ又は複数の領域を含む第２の起毛面を有する。第２の起毛面は、多成分繊維からなる１つ又は複数の糸を含む。

さらに別の態様では、工学的な保温生地製衣服に用いられる温度応答性織布要素を製造する方法が、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成することを含む。該方法はまた、所定のパイル高さを有しかつ１つ又は複数の多成分繊維を含むループ糸及び／又はパイル糸の１つ又は複数の領域を形成するように、連続ウェブの第１の面を加工することを含む。多成分繊維は、隣り合って設けられる少なくとも第１の材料と第２の材料とから形成される。第１の材料及び第２の材料は、多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ温度変化に応じて可逆的に元に戻す示差熱伸長を示し、それにより、周囲条件に応じて織布の断熱性能を調節する。

好ましい実施態様は、以下のさらなる特徴の１つ又は複数を含み得る。また、上記方法は、多成分繊維を含むループ糸及び／又はパイル糸の１つ又は複数の他の領域を形成するように、連続ウェブの第２の面を加工することを含んでいてもよい。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、選択される電子針及び／又はシンカーを用いて糸及び／又は繊維を組み合わせることを含む。所定のパイル高さを有するループ糸及び／又はパイル糸の１つ又は複数の領域を形成するように、連続ウェブの第１の面を加工する工程は、織布要素の技術上の裏面にループを形成することを含む。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、円筒状に編むことにより、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維を組み合わせることを含む。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、裏添え糸編み（reverse plating）により、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維を組み合わせることを含む。第１の面を加工する工程は、片面フリースを形成するように第１の面を加工することを含む。該方法はまた、両面フリースを形成するように連続ウェブの第２の面を加工することを含んでいてもよい。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、添え糸編みにより、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維を組み合わせることを含む。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、標準的な添え糸編み（regular plating）により、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維を組み合わせることを含み、ここで、第１の面を加工することは、片面フリースを形成するように第１の面を加工することをさらに含む。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、たて編み（例えば、２本針棒たて編み、例えばラッセルたて編み）により、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維を組み合わせることを含む。一例として、糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、ラッセルたて編みにより、糸及び／又は繊維を組み合わせることを含み、また該方法は、相互結合パイルを切断することによって、片面カットパイル地を形成することを含む。この場合、該方法はまた、カットパイル地の技術上の表面を形成する糸を起毛させることにより、両面パイル地を形成してもよい。糸及び／又は繊維の連続ウェブを形成する工程は、スライバ編みにより、１つ又は複数の多成分繊維を含む糸及び／又は繊維を組み合わせることを含む。所定のパイル高さを有するループ糸及び／又はパイル糸の１つ又は複数の領域を形成するように、連続ウェブの第１の面を加工する工程は、第１の面を起毛させることを含む。該方法は、第１の面と反対側の、連続ウェブの第２の面を起毛させることを含んでいてもよい。該方法はまた、ループ糸及び／又はパイル糸の１つ又は複数の領域のループを切断すること、及びカットループを共通のパイル高さに加工することを含んでいてもよい。第１の材料及び第２の材料は、所定の温度範囲にわたる温度変化に応じて示差熱伸長、例えば、膨張及び／又は短縮を示す。好ましくは、所定の温度範囲は、３２°Ｆ（０℃）〜１２０°Ｆ（４９℃）、より好ましくは５０°Ｆ（１０℃）〜約１００°Ｆ（３８℃）である。該方法はまた、１つ又は複数の多成分繊維を形成するように、第１の材料と第２の材料とを組み合わせることを含んでいてもよい。第１の材料と第２の材料とを組み合わせることは、第１の材料と第２の材料とを共押出しすることを含んでいてもよい。第１の材料及び第２の材料は、非相溶性ポリマーであり、第１の材料と第２の材料とを組み合わせることは、多成分繊維において第１の材料と第２の材料との間に設けられるような第３のポリマーと共に、第１の材料と第２の材料とを共押出しすることを含んでいてもよい。第３のポリマーは、第１の材料及び第２の材料の両方と相溶性である。第１の材料と第２の材料とを組み合わせることは、第１の材料を第２の材料に物理的に固着させることを含んでいてもよい。第１の材料を第２の材料に物理的に固着させることは、ケイ酸塩、ゼオライト、二酸化チタン等の付加物を、第１の材料及び第２の材料の１つ又は両方に付加することを含んでいてもよい。ここで、この付加物は、第１の材料と第２の材料との間で物理的に又は化学的に作用し得る架橋である。第１の材料及び／又は第２の材料は、ポリエステル、ポリウレタン及びナイロンからなる群から選択され得る。ループ糸及び／又はパイル糸の１つ又は複数の領域は、約５０°Ｆ（１０℃）〜約１００°Ｆ（３８℃）の温度範囲にわたって全体で約５％〜約５０％の嵩高さ変化を示す。１つ又は複数の多成分繊維は、約５０°Ｆ（１０℃）〜約１００°Ｆ（３８℃）の温度範囲にわたって全体で約５％〜約５０％の断面積変化を示す。

本発明の１つ又は複数の実施形態の詳細を、添付の図面及び以下の記載で説明する。本発明の他の特徴、目的及び利点は、明細書及び図面から、また特許請求の範囲から明らかになるであろう。

温度応答性二成分繊維の詳細図である。 温度応答性二成分繊維の詳細図である。 温度応答性二成分繊維の詳細図である。 温度応答性スマートテキスタイルファブリック（smart textile fabric）の断面図である。 温度応答性スマートテキスタイルファブリックの断面図である。 温度応答性スマートテキスタイルファブリック製衣服の斜視図である。 温度応答性スマートテキスタイルファブリック製衣服の詳細な断面図である。 温度応答性スマートテキスタイルファブリック製衣服の詳細な断面図である。 温度応答性スマートテキスタイルファブリック製衣服の詳細な断面図である。 略矩形の断面形状を有する温度応答性二成分繊維の一実施形態の詳細図である。 略矩形の断面形状を有する温度応答性二成分繊維の一実施形態の詳細図である。 鋸歯状面を有する温度応答性二成分繊維の詳細図である。 多成分繊維の個々の繊維成分を互いに固定するための１つのアプローチを示す図である。 多成分繊維の個々の繊維成分を互いに固定するための１つのアプローチを示す図である。 多成分繊維の個々の繊維成分を互いに固定するための１つのアプローチを示す図である。 多成分繊維の個々の繊維成分を互いに固定するための１つのアプローチを示す図である。 第１のサンプル糸（サンプル糸１）である、隣り合った配置で配されるポリプロピレンとポリエチレンとで構成された断面が円形の二成分繊維から形成される１４４フィラメントの断面である。 熱変位試験を受けた多成分繊維の写真である。 サンプル糸１の試験繊維について得られる熱変位試験結果をグラフに表したものである。 第２のサンプル糸（サンプル糸２）である、前後の配置で配されるポリプロピレンとポリエチレンとで構成されたトリローバル二成分繊維から形成される７２フィラメント糸の断面である。 サンプル糸２の試験繊維について得られる熱変位試験結果をグラフに表したものである。 第３のサンプル糸（サンプル糸３）である、前後の配置で配されるポリプロピレンとポリエチレンとで構成されたトリローバル二成分繊維から形成される１４４フィラメント糸の試験繊維について得られる熱変位試験結果をグラフに表したものである。 左右の配置で配されるポリプロピレンとポリエチレンとで構成されたトリローバル二成分繊維から形成される７２フィラメント糸の断面である。 矩形形状を有しかつ隣り合った配置で配されるポリプロピレンとポリエチレンとで構成された二成分繊維から形成される７２フィラメント糸の断面である。 温度応答性二成分繊維の詳細図である。

種々の図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。

図１Ａは、二成分繊維１０の詳細図である。繊維成分１０は、隣り合って配される２つの温度応答性材料、すなわち、第１の繊維成分Ａ及び第２の繊維成分Ｂを含む。第１の繊維成分Ａ及び第２の繊維成分Ｂは、温度変化に応じて示差熱伸長、例えば、膨張及び／又は短縮を示す。その結果、繊維は、周囲条件に応じて湾曲及び／又はカールする傾向にある。第１の繊維成分Ａ及び／又は第２の繊維成分Ｂに好適な材料としては、ポリエステル、ポリウレタン及びナイロンが挙げられる。

例えば、一実施形態において、第１の繊維成分Ａは第２の繊維成分Ｂよりも相対的に大きい熱膨張係数を有する（すなわち、温度の上昇に応じて増大（grow）及び／又は膨張する傾向が高い）。繊維１０が臨界温度範囲を超える熱に曝されると、第１の繊維成分Ａは、第２の繊維成分Ｂよりも相対的に速い速度で膨張するため、繊維が湾曲する（例えば図１Ｂを参照）。示差熱伸長（例えば、膨張及び／又は収縮）が或る特定の閾値レベルを超えると、繊維１０はカールする傾向にある（例えば図１Ｃを参照）。このプロセスは、低いヒステリシスにより可逆的でもある。すなわち、温度が臨界温度範囲未満に戻ると、繊維１０は元の三次元構造に戻る。このタイプの好適な二成分繊維は、Mide Technologies Corporation（Medford,
Massachusetts U.S.A.）により製造されている。

図２Ａは、上記の種類の二成分繊維１０の起毛面を含む温度応答性生地２０を示す。この生地２０は、好ましくは、二成分繊維１０を（例えば、シンカーループ糸又はパイルとして）含む少なくとも１つの起毛面２４（例えば、たて編み又は特殊な丸編みのパイル糸）を有するニット構造の、一般的なシート状基材２２を含む。繊維１０から形成される糸のデニールは、約９０〜約５００、例えば約１５０〜約３６０であり得る。繊維１０から形成される糸の引張強さは、約０．５重量グラム毎デニール〜約５．０重量グラム毎デニール、例えば約２．３重量グラム毎デニールであり得る。パイル糸が二成分繊維１０からなり、また種々の温度に曝される場合、生地２０の断熱性の変化は、起毛面を形成するパイル糸の嵩高さ／厚みの変化の結果である。

上記のニット構造のいずれかにおいて、例えばステッチ糸に弾性糸（例えば、Ｌｙｃｒａ（登録商標）等のスパンデックス）を加えてもよい。例えば、場合によっては、伸縮性及び形状回復性を高めるためにスパンデックスをステッチ糸に組み込む。周囲温度が上昇すると、起毛面（複数可）の繊維は、起毛面方向に湾曲及び／又はカールし、生地の嵩高性（loft）及び密度を変え、結果として、生地２０の断熱性能を調節する。図２Ｂは、両面温度応答性生地の応答挙動を示す。

一例として、図３に示されるように、温度応答性生地２０を衣服３０に組み込むことができる。図３Ａに示されるように、二成分繊維１０を含む起毛面２４は使用者の皮膚Ｓと接触して、快適性の向上、水分管理、並びに空気の移動性及び通気性の向上をもたらす。周囲温度が上昇すると、起毛面の繊維は、湾曲（図３Ｂ）及びカール（図３Ｃ）して、生地の三次元構造を変えることにより、衣服の断熱性を改善させる。すなわち、周囲温度が上昇すると、生地は薄くなり（嵩高性が低くなり）、それゆえ断熱性が低くなり、全体的な快適性を高める。

好ましくは、約３２°Ｆ（０℃）〜約１２０°Ｆ（４９℃）、より好ましくは約５０°Ｆ（１０℃）〜約１００°Ｆ（３８℃）の温度範囲にわたって三次元構造の変化が起きる。

本発明の多くの実施形態を記載してきたが、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、様々な変更がなされ得ることが理解されるであろう。例えば、二成分繊維は、多種多様な断面形状を有していてもよい。例えば、図４Ａは、長辺４３及び長辺４４並びに短辺４５及び短辺４６を有する略矩形の断面を有する二成分繊維４０の一実施形態を示す。二成分繊維４０は、隣り合って配される２つの異なるポリマー、すなわち、第１の繊維成分４１及び第２の繊維成分４２を含み、これらの繊維成分は、温度変化に応じて示差熱伸長、例えば、膨張及び／又は短縮を示す。この例では、第１の繊維成分４１が、第２の繊維成分４２よりも相対的に大きい熱膨張係数を有する。このため、（例えば、図１Ａ〜図１Ｃに関する）上記の二成分繊維と同様に、繊維４０が臨界温度範囲を超える熱に曝されると、第１の繊維成分４１が、第２の繊維成分４２よりも相対的に速い速度で膨張するため、繊維が湾曲し（例えば図４Ａを参照）、示差熱伸長（例えば、膨張及び／又は短縮（収縮））が或る特定の閾値を超えれば、かつ／又は超える場合、繊維４０がカールする傾向にある（例えば図４Ｂを参照）。略矩形の断面形状のために、二成分繊維４０は、例えば短辺４５及び短辺４６と比べ、（図４Ａの矢印４７で示されるように）長辺４３及び長辺４４に沿って比較的容易に湾曲しやすい。このプロセスは、低いヒステリシスにより可逆的でもある。すなわち、温度が臨界温度範囲未満に戻ると、繊維４０は元の三次元構造に戻る。

この二成分繊維は、平面及び／又は１つ若しくは複数の鋸歯状面を有し得る。例えば、図５は、鋸歯状面５３を有する第１の繊維成分５１と、鋸歯状面５４を有する第２の繊維成分５２とを含む二成分繊維５０を示す。鋸歯状面は、例えば図１Ａ及び図４Ａに示される平面と比べて、異なる外観、感触、靱性、及び／又は光反射率をもたらし得る。

実施形態によっては、二成分繊維が、２つの非相溶性ポリマー（例えば繊維成分）又は相溶性が低いポリマー（例えばナイロン及びポリエステル）を含み得る。例えば、場合によっては、二成分繊維が、隣り合って設けられるナイロン繊維とポリエステル繊維とを含んでいてもよい。非相溶性ポリマー又は相溶性が低いポリマーにより形成される繊維は裂ける傾向を示すおそれがある。すなわち、個々の繊維成分が分離する傾向を示すおそれがあり、これは温度変化に対する二成分繊維応答の効果を変える可能性がある。

図６及び図７は、多成分繊維の個々の繊維成分の分離を防止するアプローチを示す。図６は、略円形の断面を有する第１の繊維成分６１と第２の繊維成分６２とを含む三成分繊維６０に適用されるようなアプローチを示す。図６に示されるように、第３のポリマー６３は、第１のポリマーと第２のポリマー（すなわち、第１の繊維成分６１及び第２の繊維成分６２）との間に（例えば、これらのポリマーと共に共押出しされて）設けられる。第３のポリマー６３は、第１のポリマーと第２のポリマーとを互いに固定するのを助ける架橋として用いられる。第３の「架橋」ポリマー６３は、第１のポリマー及び第２のポリマーの互いに対する相溶性よりも、第１のポリマー及び第２のポリマーのそれぞれとの相溶性が高いため、第１のポリマーと第２のポリマーとの間により強力な結合をもたらし、分離の可能性を低減し得る。

図７は、鋸歯状面７３を有する略矩形の断面を有する第１の繊維成分７１と、鋸歯状面７４を有する略矩形の断面を有する第２の繊維成分７２とを含む三成分繊維７０に適用されるような、図６に関して上記に記載されるアプローチを示す。図７に示されるように、第３のポリマー７５は、第１の繊維成分７１及び第２の繊維成分７２である非相溶性ポリマーを固定する架橋として用いられる。

図８及び図９は、多成分繊維の個々の繊維成分の分離を防止する別のアプローチを示す。ここで、個々の繊維成分は、物理的な固着により互いに固定される。このアプローチは、単独で、又は図７及び図８に関して上記に記載されるアプローチと組み合わせて用いてもよい。物理的な固着は、繊維成分の境界面で、相互に噛み合う種々の形状を合わせ面に沿って設けることにより達成することができる。例えば、図８に示されるように、第１の繊維成分８１及び第２の繊維成分８２の合わせ面に、第１のポリマーと第２のポリマーとを互いに固着させるように作用する相補的な噛み合わせ形状８３及び８４を設ける。代替的に又は付加的に、例えば図９に示されるように、物理的な固着は、付加物９３（例えば、ケイ酸塩、ゼオライト、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等）を付加することによっても達成することができる。この付加物９３は、多成分繊維９０の第１の繊維成分９１と第２の繊維成分９２とを物理的又は化学的に架橋することにより、繊維成分９１と繊維成分９２とを互いに固着させる。

実施形態によっては、温度応答性織布、例えば、図３に関連して上記に記載される衣服等の織布製衣服に用いられるのに好適な、図２Ａ及び図２Ｂの温度応答性スマートテキスタイルファブリックは、プロピレンとポリエチレン（例えば、直鎖低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ））で構成された二成分繊維を含む糸を組み込んでなり得る。二成分繊維から形成される糸のデニールは、約９０〜約５００、例えば約１５０〜約３６０であり得る。二成分繊維から形成される糸の引張強さは、約０．５重量グラム毎デニール〜約５．０重量グラム毎デニール、例えば約２．３重量グラム毎デニールであり得る。パイル糸が二成分繊維からなり、また種々の温度に曝される場合、織布／織布製衣服の断熱性の変化は、パイル糸の嵩高さ／厚みの変化の結果である。

表１は、５０／５０比率の、第１のポリマー（Basell Canada Inc.（Corunna, Ontario, Canada）により製造され、Ｐｒｏ−ｆａｘ（商標）ＰＨ８３５の商標で販売されている、Basellの製品安全データシートＰＨ８３５（発行日：２０００年３月２８日、改訂番号：New
MSDS）に記載される、ＰＨ−８３５ポリプロピレン）と、第２のポリマー（直鎖低密度ポリエチレン（polyethelene）、例えば、The Dow Chemical Company（Midland, Michigan
U.S.A.）から入手可能な、Dow Chemical Companyの製品安全データシート２２５３９／１００１（発行日：２００８年９月１８日、第２．２版）に記載される、８３３５ ＮＴ−７ ＬＬＤＰＥ）とで構成された二成分繊維からそれぞれ形成した、多数のサンプル糸を示す。

表１を参照すると、サンプル糸１は１４４フィラメント糸であった。サンプル糸１の平均デニールは３２０．３であり、１０１％の平均伸長を示し、平均引張強さは２．３９重量グラム毎デニール（ｇｐｄ）であった。図１０に示されるように、サンプル糸１のフィラメントは、第１のポリマー及び第２のポリマーを隣り合った（Ｓ／Ｓ）配置で共押出しした円形の（ＲＮＤ）断面を有する。

計４つの単繊維用熱変位試験を、サンプル糸１の試験繊維について実行した。図１１は、例示的な熱変位試験による被験繊維の写真を示す。一番上の２つの画像は、−３０℃（−２２°Ｆ）の開始温度における被験繊維の正面図及び側面図（それぞれ、ページの左側及び右側）である。図１１に示されるように、−３０℃で、個々の繊維は略垂直方向にある。温度が０℃（３２°Ｆ）に上昇すると、図１１の中央の２つの画像に示されるように、嵩高性（すなわち、垂直方向の繊維の高さ）が減少する。被験繊維の嵩高性は、図１１の一番下の２つの画像に示されるように、温度が＋３５℃（９５°Ｆ）に上昇するにつれて減少し続ける。

図１２は、サンプル糸１の試験繊維について得られる試験結果をグラフに表したものである。図１２は、サンプル糸１についての４つの単繊維用熱変位試験のそれぞれに関する、停止温度（Dwell Temperature）の関数である％平均変位、及び全体の平均の計算値を示す。％平均変位は、被験繊維の正面図についての高さ（嵩高性）Ｈ１（例えば図１１を参照）の％変化、及び被験繊維の側面図についての高さ（嵩高性）Ｈ２（例えば図１１を参照）の％変化を求め、その後、それらの２つの値の平均をとることによって算出する。図１２に示されるように、サンプル糸１の繊維は、−３０℃（−２２°Ｆ）〜＋３５℃（９５°Ｆ）の温度範囲にわたって全体で−１５％の平均変位を示した。同一試験をサンプル糸２及びサンプル糸３について行った。

サンプル糸２は７２フィラメント糸であった。サンプル糸２の平均デニールは１５９．７であり、１１１％の平均伸長を示し、平均引張強さは２．２８重量グラム毎デニール（ｇｐｄ）であった。図１３に示されるように、サンプル糸２のフィラメントは、第１のポリマー及び第２のポリマー（それぞれ、ＰＨ−８３５ ＰＰ及び８３３５ ＮＴ−７ ＬＬＤＰＥ）を前後（Ｆ／Ｂ）の配置で隣り合って共押出ししたトリローバル（ＴＲＩ）断面を有する。

計４つの単繊維用熱変位試験を、サンプル糸２の試験繊維についても実行した。図１４は得られる試験結果を示している。図１４は、４つの単繊維用熱変位試験のそれぞれに関する、サンプル糸２の繊維についての、停止温度の関数である％平均変位、及び全体の平均の計算値を示す。サンプル糸２の繊維は、温度が上昇するにつれて高さの減少を示した。図１４に示されるように、サンプル糸２の繊維は、−３０℃（−２２°Ｆ）〜＋３５℃（９５°Ｆ）の温度範囲にわたって全体で−４０％の平均変位を示した。

サンプル糸３は、第１のポリマー及び第２のポリマー（それぞれ、ＰＨ−８３５ ＰＰ及び８３３５ ＮＴ−７ ＬＬＤＰＥ）を前後（Ｆ／Ｂ）の配置で隣り合って共押出ししたトリローバル断面を有する１４４フィラメント糸であった。サンプル糸３の平均デニールは３１７．７であり、１１８％の平均伸長を示し、平均引張強さは２．２４であった。

計４つの単繊維用熱変位試験を、サンプル糸３の個々のフィラメントについても実行した。図１５は得られる試験結果を示している。図１５は、４つの単繊維用熱変位試験のそれぞれに関する、サンプル糸３の繊維についての、停止温度の関数である％平均変位を示す。サンプル糸３の繊維はまた、温度が上昇するにつれて高さの減少も示した。図１５に示されるように、サンプル糸３の繊維は、−３０℃（−２２°Ｆ）〜＋３５℃（９５°Ｆ）の温度範囲にわたって全体で−１２％の平均変位を示した。

図１６は、トリローバル断面を有するフィラメントを有する７２フィラメント糸の別の実施形態を示す。図１６に示される個々のフィラメントでは、第１のポリマー及び第２のポリマー（それぞれ、ＰＨ−８３５ ＰＰ及び８３３５ ＮＴ−７ ＬＬＤＰＥ）を、左右（Ｌ／Ｒ）の配置で隣り合って共押出しした。

他の好適なポリプロピレンとしては、Braskem PP Americas, Inc,から入手可能であり、また製品安全データシートコード番号Ｃ４００１（Sunoco Chemicals発行、２００６年１月２５日付け）について言及する製品安全データシートＣＰ３６０Ｈホモポリマーポリプロピレン（Sunoco Chemical発行、改訂日：２００８年３月２６日）に記載されている、３６０Ｈ ＰＰが挙げられる。

他の繊維断面も可能である。例えば、図１７は、矩形断面を有する二成分繊維（ポリプロピレン／ポリエチレン）を含むコンポーネント糸を示す。他の繊維はデルタ断面を有していてもよい。例えば、場合によっては、糸が、種々の相対的な断面形状を有する繊維（例えば、多成分繊維）を含んでいてもよい。例えば、糸によっては、断面が円形の繊維とトリローバル繊維とを含んでいてもよい。

実施形態によっては、織布製衣服に用いられるのに好適な温度応答性織布が、３タイプのプロピレン（例えば、アイソタクチックポリプロピレン（ｉＰＰ）、シンジオタクチックポリプロピレン（ｓＰＰ）及びポリプロピレンＰＰ）で構成された三成分繊維を含む糸を組み込んでなり得る。

様々な断面形状の繊維を含む糸を記載したが、他の形状も可能である。例えば、図１８は、マルチフィラメント糸に組み込まれ得る、デルタ断面を有する例示的な繊維を示す。図１８に示されるように、繊維１００は、隣り合った配置で押出しした第１のポリマー１０２と第２のポリマー１０４とを含む。

実施態様によっては、少なくとも１つの起毛面を有する生地製品を作るように、糸及び／又は繊維を組み合わせるのに好適な任意の手法によって織布を製造してもよい。多成分繊維の第１の材料及び第２の材料は、相対湿度の変化又は汗の量の変化に応じて示差伸長を示す可能性がある（例えば、温度応答性生地が衣服に組み込まれている場合）。起毛面は、フリース、ベロア、パイル及び／又はテリーループとして加工することができる。温度応答性織布は、多層衣服系における断熱層に組み込むことができる。したがって、他の実施態様も、添付の特許請求の範囲内にある。

Claims (18)

1. 隣り合って設けられる少なくとも第１のポリマーと第２のポリマーとから形成される多
   成分繊維を含む糸を組み込んでなる少なくとも１つの起毛面を有する生地であって、前記
   第１のポリマー及び前記第２のポリマーが、前記多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ
   温度変化に応じて可逆的に元に戻す示差熱伸長を示し、周囲条件に応じて該生地の断熱性
   能を調節する生地において、
   前記第１のポリマーが第１のポリプロピレンであり、前記第２のポリマーが、該第１の
   ポリプロピレンと異なる第２のポリプロピレンであって、
   前記第１のポリプロピレンがアイソタクチックポリプロピレンであり、前記第２のポリ
   プロピレンがシンジオタクチックポリプロピレンである生地。
2. 前記糸のデニールが９０〜５００である、請求項１に記載の生地。
3. 前記糸のデニールが１６０である、請求項２に記載の生地。
4. 前記糸の引張強さが、０．５重量グラム毎デニール〜５．０重量グラム毎デニールであ
   る、請求項１に記載の生地。
5. 前記糸の引張強さが、２．３重量グラム毎デニールである、請求項４に記載の生地。
6. 前記糸のフィラメント数が３６〜１４４である、請求項１に記載の生地。
7. 前記糸が７２フィラメント糸である、請求項６に記載の生地。
8. 前記多成分繊維が円形の断面を有し、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーが隣
   り合った配置で配される、請求項１に記載の生地。
9. 前記多成分繊維が矩形断面を有し、前記第１のポリマー及び前記第２のポリマーが隣り
   合った配置で配される、請求項１に記載の生地。
10. 前記多成分繊維がトリローバル断面を有する、請求項１に記載の生地。
11. 前記多成分繊維がトリローバル断面を有し、その断面において、第１のポリマーが三裂
    片の２裂片を含むような配置で、第２のポリマーが三裂片の残りの裂片を含むような配置
    で配される、請求項１０に記載の生地。
12. 前記多成分繊維がトリローバル断面を有し、その断面において、前記第１のポリマーが
    三裂片の１裂片を含み、第２のポリマーが三裂片の１裂片を含み、残りの１裂片をそれぞ
    れ略線対称的に分割するような配置で配される、請求項１０に記載の生地。
13. 前記多成分繊維がΔ状のデルタ断面を有する、請求項１に記載の生地。
14. 隣り合って設けられる少なくともポリプロピレンとポリエチレンとから形成される多成
    分繊維を含む糸を組み込んでなる少なくとも１つの起毛面を有する生地であって、前記ポ
    リプロピレン及び前記ポリエチレンが、前記多成分繊維を湾曲又はカールさせ、かつ温度
    変化に応じて可逆的に元に戻す示差熱伸長を示し、周囲条件に応じて該生地の断熱性能を
    調節し、
    前記糸のデニールが１５０〜１６０であり、
    前記多成分繊維が、−２２°Ｆ（−３０℃）〜９５°Ｆ（＋３５℃）の温度範囲にわた
    って全体で−５％〜−６０％の平均変位を示す、生地。
15. 前記多成分繊維が、−２２°Ｆ（−３０℃）〜９５°Ｆ（＋３５℃）の温度範囲にわた
    って全体で−２０％〜−４０％の平均変位を示す、請求項１４に記載の生地。
16. 前記多成分繊維がトリローバル断面を有し、その断面において、前記ポリプロピレンが
    三裂片の２裂片を含むような配置で、前記ポリエチレンが三裂片の残りの裂片を含むよう
    な配置で配される、請求項１４に記載の生地。
17. 前記多成分繊維が、５０％のポリプロピレンと５０％のポリエチレンとで構成される、
    請求項１４に記載の生地。
18. 請求項１又は請求項１４に記載の生地を含む、温度応答性生地製衣服。