JPH06207357A - 改良されたドレープ性及び快適性を有する薄い被服用断熱材 - Google Patents

改良されたドレープ性及び快適性を有する薄い被服用断熱材

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JPH06207357A
JPH06207357A JP5325944A JP32594493A JPH06207357A JP H06207357 A JPH06207357 A JP H06207357A JP 5325944 A JP5325944 A JP 5325944A JP 32594493 A JP32594493 A JP 32594493A JP H06207357 A JPH06207357 A JP H06207357A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 改良された熱機械的性質を有する新規な薄い
軽量のドレープ性の断熱材を提供することにある。 【構成】 (a) 約50〜100 重量％の約３〜12ミクロンの直径を有す
るなめらかにされた、紡糸、延伸されたけん縮ステープ
ルポリマー微小繊維； (b) 約０〜30重量％の約３〜12ミクロンの直径を有する
なめらかにされていない、紡糸、延伸されたけん縮ステ
ープルポリマー微小繊維；及び (c) 約０〜30重量％の約12〜50ミクロンの直径を有する
合成ポリマーマクロ繊維；の集合を含む可撓性、整合性
のシート状の構造の形態の合成繊維断熱材であって、繊
維の少なくとも一部が互いに結合または機械的に連結さ
れており、かつ得られた繊維集合が約0.25(m2 ・K/W ・
m)/(mN・cm) より大きい熱機械的パラメーターＴを有す
ることを特徴とする合成繊維断熱材。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、断熱性の繊維をベース
とする材料に関する。更に詳しくは、本発明は、微細な
繊維の集成体の使用により得ることができる薄い軽量の
可撓性かつ整合性の(conformable) 熱効率の良い断熱系
に関する。
【０００２】
【従来の技術】商品名シンスレート(THINSULATE 、商
標) の合成繊維をベースとする断熱材は、従来の断熱材
のロフト及びバルクが望ましくないような用途に市場で
広く受け入れられていた。このような用途の典型例は、
グローブ、ブーツ、スリム−ライン・スキーウェアー、
及びドレスコートである。シンスレートが形成される合
成繊維は、比較的低い引張強さ及び曲げ強さ及びけん縮
の欠如を特徴とするメルトブローされた(melt-blown)ポ
リオレフィン微小繊維である。ポリオレフィン微小繊維
はメルトブローされる際に、それらは移動エプロンに付
着されてシンスレートウェブを形成する。メルトブロー
された繊維の低い繊維強度、けん縮の欠如、及び粘着性
は、必然的に薄くて緻密であるウェブ（典型的な密度は
約３ポンド／立方フィートである）をもたらす。幾つか
の用途に関して、この密度は大き過ぎ、そしてけん縮さ
れた嵩高のマクロ繊維がウェブに添加されて密度を低下
する。メルトブローされた微小繊維ウェブの密度を低下
（またはロフトを増加）するためのけん縮された嵩高の
繊維の混入がハウザー(Hauser)の米国特許第4,118,531
号明細書に開示されている。
【０００３】シンスレートが商業上広く受け入れられて
いるにもかかわらず、ガーメント・デザイナー、製造業
者、及び消費者は、その材料の剛さ及び耐ドレープ性に
異論を唱える。これらの欠点は時としてシンスレートの
使用を排除するが、更に頻繁にはそれらは更に薄いシン
スレートウェブの使用へと導いて、許容できる程低い剛
さ及び充分なドレープ適性を得る。しかしながら、この
ような折衷を伴う断熱性能の損失は非常に非生産的(cou
nterproductive) である。
【０００４】ドノバン(Donovan) の米国特許第4,588,63
5 号明細書は、３〜12ミクロンの直径を有する紡糸、延
伸されたけん縮ステープルポリマー微小繊維と、12ミク
ロンを越えて50ミクロンまでの直径を有するポリマース
テープルマクロ繊維のブレンドを含む合成繊維バット断
熱材を記載し、特許請求している。そのバットは0.2〜
0.6 ポンド／立方フィートの密度を有する。この材料
は、天然ダウンの断熱性に近づき、或る場合には天然ダ
ウンの断熱性を越える。
【０００５】物理学的な観点から、極めて微細な繊維が
剛性及び強さの不足（これらはそれらを製造、操作、及
び使用し難くする）を問題とすることは、経験上のこと
である。このような合成断熱材の圧縮性は大直径の或る
種の繊維のブレンドにより強化されるが、大きい繊維成
分の増加は重大なことに全体の断熱性を低下する。
【０００６】米国特許第4,992,327 号明細書によれば、
凝集繊維構造の形態の合成繊維断熱材は３〜12ミクロン
の直径を有するポリマー微小繊維と12〜50ミクロンの直
径を有するポリマーマクロ繊維の集合を含む。これらの
繊維の少なくとも一部はそれらの接触点で結合されてお
り、その結合は、得られた構造の密度が0.2 〜1.0 ポン
ド／立方フィートの範囲内であるようなものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、改良
された熱機械的(thermomechanical)特性を有する新規な
薄い軽量のドレープ性の断熱材を提供することである。
【０００８】また、本発明の目的は、 (a) 約50〜100 重量％の約３〜12ミクロンの直径を有す
るなめらかにされた(slickened) 、紡糸、延伸されたけ
ん縮ステープルポリマー微小繊維； (b) 約０〜30重量％の約３〜12ミクロンの直径を有する
なめらかにされていない、紡糸、延伸されたけん縮ステ
ープルポリマー微小繊維；及び (c) 約０〜30重量％の約12〜50ミクロンの直径を有する
合成ポリマーマクロ繊維；の集合を含む合成繊維断熱材
であって、繊維の少なくとも一部が互いに結合または機
械的に連結されており、得られた構造の密度が約0.5 〜
4.0 ポンド／立方フィートであり、かつ熱機械的パラメ
ーターＴが約0.25(m2 ・K/W ・m)/(mN・cm) より大きい
ことを特徴とする合成繊維断熱材を提供することであ
る。
【０００９】本発明のこれらの目的及びその他の目的
は、下記の説明で更に明らかになる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本明細書に記載された発
明は、シンスレートの代替物を提供するものであり、こ
の代替物は同等または更に良好な断熱性能並びに大幅に
改良された曲げ特性及びドレープ特性を有する。この代
替断熱材は、(1) 大部分の紡糸、延伸されたステープル
微小繊維を含む繊維混合物または(2) 紡糸、延伸された
ステープル微小繊維のみのいずれかを含む。紡糸、延伸
された微小繊維の一部または全部は、しばしばスリッケ
ナー(slickener) と称される潤滑、撥水性仕上剤で処理
されてもよい。本発明の紡糸、延伸された微小繊維は、
シンスレートのメルトブローされた微小繊維とは対照的
に、(1) けん縮されており、(2) 曲げの際に弾性、即ち
“弾力性" があり、(3) 比較的移動性であり、かつ(4)
必要により、なめらかにされている。これらの相違は、
本発明のウェブに更に大きなロフト、非常に軟らかい手
ざわり、及び曲げに対する小さい抵抗性を与える。更
に、新規ウェブは、改良されたドレープ適性及び重量基
準で改良された断熱効率を有する。
【００１１】こうして、本発明は優れた熱的性能と機械
的性能の特異な組み合わせである。熱的性能の適当な目
安は単位厚さ当たりの熱抵抗性(R/ 単位厚さ) であり、
これは実験データを基準化して標本間の厚さの相違を説
明する。このパラメーターの高い値は熱的性能の優れた
レベルを表す。断熱材の曲げ及びドレープ適性はその曲
げ剛性により示される。このパラメーターの低い値は改
良された整合性(conformability)と関連しており、これ
は断熱ガーメントの製造及び使用中の利点である。これ
らの二つの性質の組み合わせを表すために使用するのに
適したパラメーターは、以下のように定義される熱機械
的パラメーターＴである。
【００１２】Ｔ＝（単位厚さ当たりの熱抵抗）／（単位
幅当たりの曲げ剛性） この熱機械的パラメーターＴは、断熱を与えるのと同時
に可撓性及び整合性を保持する断熱材集成体の能力を示
す。更に、熱機械的パラメーターＴは、高レベルの断熱
及び整合性並びにドレープ適性が必要とされるような断
熱材に関して価値のある値を表す。これに関して優れた
性能はＴの高い値により表される。
【００１３】熱機械的パラメーターＴは、熱抵抗を増大
し、かつ／または曲げ剛性を低下することにより最大に
でき、これらの個々のパラメーターの両方は繊維集成体
に関して本質的な限界を有する。繊維集成体において達
成し得る熱伝導率の最小の絶対値は、同じ厚さの静止空
気の層の熱伝導率である。繊維断熱材密度の実用的な範
囲において、その熱伝導率は約1.0 ポンド／立方フィー
トの密度付近でこの値に最も接近する。伝熱は、低密度
では増大された放射成分の結果として増加し、また高密
度では繊維材料による増大された伝導の結果として増加
する。見掛熱伝導率と熱抵抗の間には反比例の関係があ
るので、熱抵抗はこの密度範囲に関して最大を示し、こ
れは密度基準化された基準で最適の熱的性能を表す。
【００１４】繊維集成体において達成し得る最小の曲げ
剛性は、個々の繊維要素の曲げ剛性の合計であり、繊維
の配向が適当に考慮される。構成繊維が独立に自由に作
用しないように移動の完全な自由を抑制する繊維間の相
互作用は集成体の曲げ剛性を増大し、相互作用の程度、
ひいては剛性は、通常、密度の増加につれて増大する。
それ故、最も整合性の断熱材は、集成体の保全性の適当
なレベルと合致して、繊維成分の個性の最大の程度を確
立し、保存する断熱材である。
【００１５】本件出願人は、(1) 著しく高い断熱効率及
び(2) 優れた整合性及びドレープ適性を有する比較的薄
い断熱材を与える繊維選択とバット構造の組み合わせを
発見した。この驚くべき、望ましい結果は以前には得ら
れなかったものであり、熱機械的パラメーターであるＴ
の高い値を特徴とする。更に特別には、本発明の断熱材
は、 (a) 約50〜100 重量％の約３〜12ミクロンの直径を有す
るなめらかにされた、紡糸、延伸されたけん縮ステープ
ルポリマー微小繊維； (b) 約０〜30重量％の約３〜12ミクロンの直径を有する
なめらかにされていない、紡糸、延伸されたけん縮ステ
ープルポリマー微小繊維；及び (c) 約０〜30重量％の約12〜50ミクロンの直径を有する
合成ポリマーマクロ繊維； の集合として記載し得る。要素(c) は単一成分繊維また
は多成分、好ましくは二成分の繊維を含んでいてもよ
く、この場合、単一成分または少なくとも一種の成分は
要素(a) 及び(b) の一方または両方の微小繊維の融点よ
り低い融点を有する。
【００１６】得られた繊維集合は、ヒート・フローダウ
ン(heat flow down)を伴うASTM C518 のプレート−ツー
−プレート法(plate to plate method) により測定し
て、0.4 Btu ・in／hr・ft2 ・oF 未満の見掛熱伝導率
を有することが好ましい。また、得られた繊維集合は約
0.5 〜4.0 ポンド／立方フィートの密度及び約0.25より
大きく、好ましくは約0.30〜50(m2 ・K/W ・m)/(mN・c
m) の熱機械的パラメーターＴを有する必要がある。
【００１７】また、本発明は、 (1) 上記の要素(a) 、(b) 、及び(c) の集合を形成する
工程； (2) こうして形成された集合を成形する工程；及び (3) 繊維の接触点で繊維の一部間で連結を行う工程を含
む有益な断熱材の形成方法を含む。
【００１８】本発明に使用するための微小繊維及びマク
ロ繊維は、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アセテ
ート、アクリル、モダクリル、ポリオレフィン、スパン
デックス、ポリアラミド、ポリイミド、フルオロカーボ
ン、ポリベンゾイミダゾール、ポリビニルアルコール、
ポリジアセチレン、ポリエーテルケトン、ポリイミダゾ
ール、及びフェニレンスルフィドポリマー、例えば、商
品名リトン(RYTON) として市販されるポリマーから製造
し得る。
【００１９】一般に、微小繊維は押出後に延伸されて１
デニール当たり少なくとも70g の引張弾性率を付与する
ことが好ましい。マクロ繊維は全て同じ材料であっても
よく、また異なる材料であってもよく、また微小繊維と
同じであってもよく、また異なっていてもよい。本発明
の有利な実施態様において、微小繊維及びマクロ繊維は
ポリエステルから形成される。
【００２０】マクロ繊維は単繊維、即ち、実質的に一様
な構造を有する繊維であってもよく、またはそれらは繊
維間の結合を容易にする部分を有する多成分繊維であっ
てもよい。マクロ繊維は、少なくとも10重量％が繊維間
の結合を助長する低融点の熱可塑性材料のマクロ繊維を
含む繊維混合物であってもよい。本発明の更に別の実施
態様において、マクロ繊維は互いに結合し得る多成分マ
クロ繊維と単一成分マクロ繊維を含む繊維混合物であっ
てもよい。
【００２１】本発明の別の実施態様において、マクロ繊
維成分は異なる性質を有するマクロ繊維の混合物または
ブレンドであってもよい。例えば、マクロ繊維混合物は
二種以上の異なる繊維、例えば、所望の結合を与えるポ
リエステル繊維と剛性を与えるケブラー(KEVLAR)繊維を
含んでいてもよい。剛性繊維と結合繊維の比率は、結合
繊維の比率が以下に記載されるように微小繊維の開放支
持体を与えるマクロ繊維構造に充分であるという要件に
従う異なる性質を与えるように変化し得る。
【００２２】或る種の材料、例えば、ポリフェニレンス
ルフィド繊維、商品名“アピール(APYIEL)" として市販
されている型の芳香族ポリアミド、及びポリイミド繊
維、例えば、オーストリアのレンジング(Lenzing)AG に
より製造されるポリイミド繊維は、難燃性を示し、また
は難燃性である。それ故、このような材料は本発明の材
料を含む製品に改良された難燃性または耐火性を付与し
得る。
【００２３】このような繊維の製造方法は公知である。
例えば、米国特許第4,148,103 号明細書（本明細書に参
考として含まれる）を参照のこと。
【００２４】有益な二成分繊維は、日本のカネボー社か
ら入手し得るシース／コアーポリエステル／ポリエステ
ル材料である型K 54並びに並んだポリエステル／ポリエ
ステル材料である型TJ04S2及びシース／コアーポリエス
テル／ポリエステル材料である型TJ04C2（最後の二つは
日本の帝人社から入手し得る）を含む。その他の有益な
二成分繊維はヘキスト・セラニース社(Hoescht Celanes
e Corp.,Charlotte,N.C.,U.S.A.)から商品名セルボンド
(CELBOND、商標) として入手し得る。
【００２５】本発明の構造中の繊維／繊維連結は、主と
して、種々のマクロ繊維／微小繊維接触点でマクロ繊維
と微小繊維の一部の間にあることが好ましい。また、連
結はマクロ繊維／マクロ繊維接触点でマクロ繊維の間で
起こってもよい。更に、ニードリング(needling)または
ハイドロエンタングルメント(hydro-entanglement)の如
き機械方法が使用される場合には、微小繊維間に連結が
あってもよい。
【００２６】本発明のバットは、微小繊維間、マクロ繊
維間、またはマクロ繊維と微小繊維の間で連結を行うこ
とにより安定化される。このような連結、結合または連
鎖は熱的方法もしくは化学的方法または機械操作、例え
ば、ニードリングもしくはハイドロエンタングルメント
により行い得る。
【００２７】本発明のバットの熱的結合は、微小繊維の
材料よりも低い溶融温度を有する成分を有するマクロ繊
維を使用することにより得ることができる。このような
状況下で、マクロ繊維はその他の微小繊維にそれらの接
触点で結合し、または必要によりその他のマクロ繊維に
マクロ繊維／マクロ繊維接触点で結合する。
【００２８】繊維、特にマクロ繊維間の結合は、化学結
合剤の使用により行われてもよい。或る種の固体、粉
末、気体、または液体の結合剤が繊維結合を生じ得る。
また別に、中間の化学的または物理的薬剤の作用により
繊維結合を直接生じる或る種の自己結合剤がある。
【００２９】微小繊維間の連結及び／または微小繊維と
マクロ繊維の間の連結は、織物分野に使用される既知の
ニードリング方法のいずれかによりニードルルームを使
用することにより行われて繊維を互いに混じり合わせた
り、より合わせたりすることができる。また別に、この
ようなブレンドまたは集合の繊維を高圧流体ジェットの
衝撃にかけることができる。流体ジェットは断熱材層の
上にその表面に実質的に垂直に入射されることが好まし
い。その流体は水であることが好ましく、この場合、12
0 〜160 ミクロンのジェットノズル直径に関して80〜10
0 バールの圧力低下がある。このような高圧ジェット
は、断熱材の両方の表面に、同時にまたは連続的に適用
し得る。これらの高圧流体ジェットは、集合内の繊維を
互いに混じり合わせたり、からませたりする。ジェット
に適用される運動エネルギーの量は、限界までの或る程
度まで、バット層の高密度化を調節する。また、インジ
ェクターの下のバットの通過の速度は、バットが繊維の
からみ合いが起こるようにあまり早く移動しない限り、
重要ではない。適当な条件下で、繊維のからみ合いは迅
速に起こること、また流体ジェットへの暴露の増加され
た時間は、たとえあったとしても、わずかの付加的な効
果を有することが、観察された。
【００３０】断熱材が一つより多い操作にかけられて繊
維間のからみ合い及び／または結合を生じ得ることは、
本発明の範囲内にある。例えば、微小繊維及びマクロ繊
維を含むバットを、最初に針縫いし、次いで針縫いバッ
トを、マクロ繊維成分を微小繊維及びマクロ繊維と結合
させるのに充分な加熱にかけることができる。また、熱
結合された繊維を有するバットを針縫いすることができ
る。
【００３１】繊維の連結、結合及び／またはからみ合い
の特別な方法は重要ではないが、構造保全性がバットの
構成繊維の認められる固定化を生じないでバットに付与
されるような条件下で行われる必要がある。加工中のマ
クロ繊維または微小繊維中の認められる変化が熱的性質
に悪影響することが、当業者により認められるであろ
う。それ故、この操作は繊維成分及び集合の物理的断熱
性及び熱的断熱性をできるだけ維持するように行われる
必要がある。
【００３２】本発明の特別な実施態様において、構造内
の結合は繊維を結合させるのに充分な時間及び温度で繊
維の集合を加熱することにより行い得る。このような加
熱は約１〜10分の期間にわたって約127 ℃(260oF) 〜22
4 ℃(435oF) の温度、好ましくは約３〜７分の期間にわ
たって約141 ℃(285oF) 〜199 ℃(390oF) の温度であり
得る。これらの期間は、勿論、マクロ繊維成分の材料に
依存する。
【００３３】微小繊維はけん縮されて緊密なブレンド及
び／または二種の繊維成分の集合を助ける。けん縮技術
は当業界で公知であるが、平均けん縮数は１インチ当た
り８〜20のけん縮の範囲内にあることが好ましい。更
に、微小繊維中のけん縮の存在は、圧縮または湿潤後の
繊維集成体中のロフトの再度の確立を助ける。
【００３４】好ましい実施態様において、微小繊維は40
〜90g/デニールの引張弾性率を有し得る。この比較的高
い引張弾性率は高い繊維曲げ弾性率に寄与し、また本発
明の材料の機械的性能を補助する。
【００３５】微小繊維は滑剤で部分的または完全になめ
らかにされてもよい。典型的な滑剤はオルガノポリシロ
キサンの水溶液、ポリテトラフルオロエチレンのエマル
ション及びノニオン系表面活性剤である。このような滑
剤は、当業界で公知の噴霧技術または浸漬技術により繊
維に適用し得る。
【００３６】マクロ繊維及び微小繊維の集合は層状の(p
lied) カード−ラップからなるバットであってもよい
が、エアーライド(air-laid)ウェブの如きその他の繊維
形態が同等に好適である。幾つかの繊維が厚さ方向だけ
でなく主シート面に配向されているウェブ及びバットが
機械的性能の観点から明らかに有利であり得る。連続フ
ィラメント（結合され、からみ合わされ、または安定化
されていてもよい）のウェブ及びバットが使用されても
よい。
【００３７】以下の実施例において報告されている場合
には、下記の試験を使用した、 密度：夫々の断熱材試料の体積を、二つの平面試料寸法
を固定し、次いで0.002 ポンド／平方インチの圧力で厚
さを測定することにより測定した。こうして得られた体
積で割られた夫々の試料の質量が、本明細書で報告され
た密度値の基礎である、厚さを0.002 ポンド／平方イン
チで測定した、見掛熱伝導率を、ASTM法C518により記載
されたプレート／試料／プレート法に従って測定した、 圧縮歪：５ポンド／平方インチにおける歪（これは圧縮
回復試験順序における最大歪であった）を夫々の試験に
つき報告した、 圧縮回復並びに圧縮及び回復の研究：米軍規格MIL-B-41
826Eの項目4.3.2.は、この研究に適した繊維バットに関
する圧縮−回復試験技術を記載している。米軍規格の方
法と使用した方法の本質的な相違は、初期の厚さ及び回
復した厚さを測定した低圧である。規格における測定圧
力は0.01ポンド／平方インチであり、一方、0.002 ポン
ド／平方インチをこの研究に使用した。
【００３８】
【実施例】比較例 比較例１〜４は商品名シンスレート（商標）として販売
される３Ｍ社(Minnesota Mining and Manufacturing C
o.)の市販の製品である。それらは、トリムガーメント
ライン及び最小の嵩が所望される場合にいつも通例使用
される“薄い断熱材" の代表である。先に説明されたよ
うに、この類の断熱材の曲げ剛性は望ましくない程高い
としばしば考えられている。従って、更に軟らかく、し
かも“今日の軟らかいドレープ性の外部シュル布と共に
使用するために設計されている" と言われている代替材
料がまた３Ｍ社により提供されている。その製造業者に
より型Ｍと称されるこの代替材料の例は、本明細書で比
較例1A、2A、及び4Aと記載される。
【００３９】これらの比較例の物理的特性が下記の表１
及び表２に示される。型Ｍの材料である比較例1A、2A、
及び4Aに関して、曲げ剛性値のみが表２に示される。こ
れらの試料の熱的性質は測定されなかった。何となれ
ば、それらは夫々相当する比較例１、２、及び４の熱的
性質に匹敵すると予想されたからである。
【００４０】実施例１及び３ 製造規模のカード−ライン、クロス−ラッパー及び結合
オーブンの組み合わせを使用して実施例１及び３をつく
った。これらの試料の夫々につき、紡糸、延伸され、1.
2 インチのステープル長さに切断され、けん縮され、ポ
リジメチルシロキサン仕上剤で処理された0.5 デニー
ル、直径7.5 ミクロンのポリエステル微小繊維の所定量
を、二種のその他の繊維成分とブレンドした。これらの
付加的な成分の一種は、それが紡糸、延伸され、1.2 イ
ンチのステープル長さに切断され、けん縮された0.5 デ
ニール、直径7.5 ミクロンのポリエステル微小繊維であ
る点で最初のものと似ていた。しかしながら、この第二
成分はポリジメチルシロキサン仕上剤で処理されていな
かった。第一繊維成分及び第二繊維成分の両方がファイ
バー・インダストリィズ(Fiber Industries)から商品名
型D-716 として入手できる。第三のブレンド成分は、1.
5 インチのステープル長さに切断された4.0 デニールの
シース／コアーの直線（無けん縮）のバインダーマクロ
繊維（カネボー社から商品名型K 54として入手できる）
であった。ブレンド比は、夫々、ポリジメチルシロキサ
ン処理微小繊維／未処理の微小繊維／バインダーマクロ
繊維、60/18/22であった。これから、全体の微小繊維／
マクロ繊維比は78/22 であったことがわかる。
【００４１】繊維を混合した後、得られた繊維ブレンド
をカードにかけて交差ラップされたウェブを形成して多
重のウェブ層からなるロフティ・バットをつくり、約17
7 ℃(350oF) の空気温度を有する赤外結合オーブンに通
した。オーブン中の滞留時間は約２分間であった。連続
輸送ベルトがバットをクロス−ラッパーからオーブンを
通して一定の高さの冷却帯域（これは本法に必須であ
る）に運んだ。冷却帯域中で、輸送ベルトが通過し、平
らな鋼の水冷プラテンと密に摺動接触した。水冷プラテ
ンの上に、垂直方向に調節し得る直径６インチの水冷ロ
ールがあった。この調節を使用してロールとベルトの間
隙を変えて異なる厚さの実施例をつくった。全ての実施
例は冷却間隙（これは夫々の実施例をその最終の厚さに
圧縮した）のセット寸法よりも大きい厚さでオーブンを
出た。
【００４２】実施例２及び４ 実施例２及び４を、厚さと体積密度の正確な組み合わせ
を有する小さい試料を更に容易に得る手段として実験室
中でハンドサンプル基準でつくった。しかしながら、上
記の実施例１及び３につき記載された改良製造方法を使
用して実施例２及び４をつくることもできた。実施例２
及び４につき使用した実験用製作方法は前記の混合／カ
ーディング／クロス−ラッピング／結合製造ラインで前
もってつくったロフティ・バットで開始した。ロフティ
・バットは実施例１及び３と同じ60/18/22繊維ブレンド
を含んでいたが、それらは冷却の間に圧縮にかけられて
いなかった。所望の面積密度を有するロフティ・バット
を選択し、12x12 平方インチの試料に切断した。これら
の試料を16x17x0.4 インチのアルミニウムプレートの中
央に置き、次いでほぼ1x14インチの所望の最終試料厚さ
のアルミニウムスペーサーブロックを試料のまわりのプ
レートの端部に置いた。次いで16x16x0.18インチの寸法
のアルミニウムの上部プレートを集成体の上に置いて、
ロフティ試料をスペーサーブロックにより固定された厚
さに圧縮した。次いで全体の集成体を204 ℃(400oF) に
予熱された卓上導電オーブンに入れた。20分後に、集成
体をオーブンから取り出し、約１時間室温で冷却した。
夫々の場合、試料の厚さ、面積及び重量の測定は、所望
の値に非常に近似した厚さと体積密度の組み合わせが得
られたことを確認した。
【００４３】実施例１〜４の物理的特性を下記の表に示
す。
【００４４】
【表１】
【００４５】
【表２】
【００４６】表１及び表２からの熱抵抗値及び曲げ剛性
値を使用して熱機械的パラメーターＴを計算した。比較
試料と比較した本発明の実施例に関する計算値Ｔ及びＴ
の比を下記の表に示す。
【００４７】
【表３】
【００４８】夫々の場合、本発明の材料に関する熱機械
的パラメーターはシンスレート技術を使用してつくった
比較例に関する熱機械的パラメーターよりも極めて高
く、そして表３のデータの精査は、この相違が二つの成
分を有することを示す。新規材料の熱抵抗は、本発明者
らの先の特許の教示による集成体内の繊維直径の最適化
の結果として、シンスレートの熱抵抗よりもわずかに良
好である。しかしながら、更に重要なことに、新規材料
の曲げ剛性はシンスレート材料の曲げ剛性よりも極めて
小さく、しかもこれは、メルトブローされた集成体に見
られる高度のシートのような統一性(unification) とは
反対に、個々のステープル繊維のカード加工された集成
体中の運動の更に大きな自由度に起因する。これらの二
つの因子は組み合わせて表３に示された二種の材料の間
に広い差異を生じ、しかもアパレル用途及び関連用途に
つき新規材料の明らかな優位性を実証する。この優位性
は二種の材料に関する基準化された性能係数の比を計算
することにより定量化でき、これらの値がまた表３に示
される。
【００４９】実施例２並びに比較例２及び2Aの断熱材の
圧縮特性を測定した。結果を下記の表に示す。
【００５０】
【表４】
【００５１】図１は、本発明の実施例２と、シンスレー
トC150として商業上知られている比較例２、またシンス
レートM150として商業上知られている比較例2Aの圧縮挙
動の比較を更に容易にする圧縮の応力−歪の線図であ
る。表４のデータ及び／または図１の応力−歪曲線の精
査は、比較例２及び2Aが実施例２の初期モジュラスの夫
々約２倍及び３倍である初期モジュラスを有することを
示す。本発明の実施例の低モジュラスはユーザーらに耐
圧縮性の望ましい欠如として、また軟らかさとして現
れ、これが本発明の必須の特性の一つである。本発明の
望ましい触感特性の更なる証明は実施例２の圧縮の仕事
（応力−歪曲線の下の面積）と比較例２及び2Aの圧縮の
仕事の比較において明らかである。比較例２の圧縮は、
同じ応力レベルを得るために実施例２の約２倍大きい仕
事を必要とする。比較例2Aは実施例２の仕事の約1.6 倍
を必要とする。比較例２及び2Aに関するレジリエンス値
と比較して、実施例２に関して得られた極めて高いレジ
リエンス値（表４）は、圧縮され、開放された場合の更
に効果的な弾力のある感触を示す。これは本発明の別の
重要な触感特徴である。
【００５２】図２及び図３は500 倍の倍率で走査電子顕
微鏡(SEM) で撮影した実施例２の顕微鏡写真であり、図
４及び図５はまた500 倍の比較例２（シンスレートC15
0）の同様に得られた顕微鏡写真である。本発明の実施
例と比較例（これらは従来技術の代表である）の有意な
構造の相違は、図２及び図３を図４及び図５と比較する
ことにより容易にわかる。
【００５３】図２及び図３に示される実施例２の構造
は、独立の紡糸、延伸された微小繊維及びマクロ繊維の
アレイからなる。これらの繊維の固有の曲げ弾性は、繊
維の相対的な移動度と一緒に、本発明の断熱材を特徴づ
ける軟らかさ、弾力性及びドレープ適性を与える。繊維
移動度を、上記のようにバインダー繊維（マクロ繊維）
の型及び量（合計の繊維含量の割合として）の慎重な選
択により、実施例２の場合に確かめた。図２及び図３に
おいて、結合が比較的少ないマクロ繊維／微小繊維接触
点及びマクロ繊維／マクロ繊維接触点で実際に存在する
ことがわかる。更に、実施例２の場合、繊維移動度を、
また上記のように微小繊維の一部に仕上滑剤であるポリ
ジメチルシロキサンを使用することにより高めた。本発
明のその他の実施態様（その他の手段により結合され、
ニードリングされ、ヒドロエンタングルメントされ、ま
たはこれらの方法の或る組み合わせにより加工されてい
る）は、結合部位及び／またはからみ合い部位の最小の
数を特徴としており、その結果として、これらの繊維を
含む構造は比較的移動性である。
【００５４】図４及び図５（これらは比較例２の繊維構
造を示す）は、繊維の相互連結の非常に高い程度を明ら
かにする。この相互連結は個々の繊維を固定化し、図２
及び図３に示されるような本発明により与えられた構造
よりも更に極めて単位化されたシート状の構造を生じ
る。比較例２の単位化されたシート状の構造は、本発明
の断熱材と比較して、曲げの際に剛性であり、圧縮の際
に剛性であり、しかもレジリエンスの低い値を有する断
熱材を生じる。
【００５５】実施例５ バット材料を米国特許第4,992,327 号明細書（本明細書
に参考として含まれる）に記載された方法に実質的に従
って製造した。微小繊維要素は0.5 デニールのポリエス
テルブレンドであり、マクロ繊維要素は４デニールの２
成分ポリエステルであった。その繊維ブレンドを、約３
オンス／平方ヤードのラップ基本重量を有するウェブ、
即ちカードウェブの約６のラップにカード加工した。
【００５６】バットの幾つかの試料を結合熱処理にか
け、その他をその熱処理にかけなかった。個々の試料を
夫々のバットから約1.5 〜２フィートの長さ、12〜14イ
ンチの幅に切断した。
【００５７】からみ合わせを行った実験機械は、90バー
ルまでの圧力低下を与えることができるポンプにつなが
れたジェットのアレイを含んでいた。夫々のジェットの
ノズル直径は140 ミクロンであった。
【００５８】ジェットをバット表面の1/4 インチ内に下
げ、その表面を前処理してできるだけ平らにした。この
前処理を、バットを含浸し、次いでそれを金属スクリー
ンベルトと水中に浸漬されたドラムの間に通し、その
後、ノズルのアレイを有する第一インジェクターの下に
通すことによりそれを圧縮することにより行った。夫々
の試料の14インチの幅を横切って延びるノズルのアレイ
を有する夫々三つのインジェクターを、バットを連続し
て処理するように設計した。第一インジェクターを最後
の二つのインジェクターよりも若干低い圧力で運転し
た。ジェットから流出する水を真空スロットにより運び
去り、水が構造を通過した後に水を回収した。夫々の真
空スロットは約1/4 インチの幅であり、約15バールの真
空で運転した。ジェットはバットの上表面のみに衝突
し、そして一つが機械を通過した後、バットを裏返しに
し、再度インジェクターの下に走行させ、その結果、ジ
ェットがバットの第二面に衝突した。
【００５９】下記の試料を実験した。
【００６０】試料１はヒートセットされなかった材料の
単層であった、試料２はヒートセットされなかった材料
の二重の層であった、試料３はヒートセットされた材料
の単層であった。
【００６１】試料１は比較的浸潤し難いことがわかっ
た。繊維が含浸機中のスクリーンにくっつき、従ってこ
れを含浸しないでインジェクターの下で行った。得られ
た布層は非常に一様の強い布であった。また、試料２
は、からみ合わされていない材料の上に非常に増大され
た密度を有する非常に一様の強い布を生じた。試料３は
良好な強さの布を生じたが、おそらく部分結合された材
料の更に大きなレジリエンスのために、その中に若干の
表面の波しわを有していた。
【００６２】本法は非常に一様な製品を生じ、しかも比
較的速い加工速度を有していた。得られた製品は、から
み合わされていないバットよりも極めて緻密であり、フ
ランネルのような感触を有し、しかも優れた熱的性質を
示した。製造された材料は、非ロフティング断熱材また
は布が普通使用されているようなグローブ、ブーツ及び
その他の領域中の混入に理想的に適していた。
【００６３】先の特別な実施態様は本発明の実施の例示
である。しかしながら、当業者に知られているその他の
手段または本明細書に開示された手段が本発明の精神ま
たは請求項の範囲から逸脱しないで使用し得ることが、
理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び二つの比較例に関する圧縮
の応力対歪のグラフ図である。
【図２】本発明の実施例２の顕微鏡写真である。
【図３】本発明の実施例２の顕微鏡写真である。
【図４】比較例２の顕微鏡写真である。
【図５】比較例２の顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アラン エル ビリングス アメリカ合衆国、ニューヨーク州 12065、 クリフトン パーク、キングスウッド ド ライブ 18

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】(a) 約50〜100 重量％の約３〜12ミクロン
    の直径を有するなめらかにされた、紡糸、延伸されたけ
    ん縮ステープルポリマー微小繊維； (b) 約０〜30重量％の約３〜12ミクロンの直径を有する
    なめらかにされていない、紡糸、延伸されたけん縮ステ
    ープルポリマー微小繊維；及び (c) 約０〜30重量％の約12〜50ミクロンの直径を有する
    合成ポリマーマクロ繊維； の集合を含む凝集繊維構造の形態の合成繊維断熱材であ
    って、 繊維の少なくとも一部が互いに結合または機械的に連結
    されており、かつ得られた繊維集合が約0.25(m2 ・K/W
    ・m)/(mN・cm) より大きい熱機械的パラメーターＴを有
    することを特徴とする凝集繊維構造の形態の合成繊維断
    熱材。
  2. 【請求項２】 得られた構造の密度が約0.5 〜4.0 ポン
    ド／立方フィートである請求項１に記載の材料。
  3. 【請求項３】 材料が、ヒート・フローダウンを伴うAS
    TM C518 のプレート−ツー−プレート法により測定し
    て、0.5 Btu-in／hr-ft2- oF 未満の見掛熱伝導率Ｋを
    有する請求項１に記載の材料。
  4. 【請求項４】 上記微小繊維が、ポリエステル、ナイロ
    ン、レーヨン、アセテート、アクリル、モダクリル（mo
    dacrylic）、ポリオレフィン、スパンデックス、ポリア
    ラミド、ポリイミド、フルオロカーボン、ポリベンゾイ
    ミダゾール、ポリビニルアルコール、ポリジアセチレ
    ン、ポリエーテルケトン、ポリイミダゾール、及びフェ
    ニレンスルフィドポリマーの一種以上から選ばれる請求
    項１に記載の材料。
  5. 【請求項５】 上記マクロ繊維が、ポリエステル、ナイ
    ロン、レーヨン、アセテート、アクリル、モダクリル、
    ポリオレフィン、スパンデックス、ポリアラミド、ポリ
    イミド、フルオロカーボン、ポリベンゾイミダゾール、
    ポリビニルアルコール、ポリジアセチレン、ポリエーテ
    ルケトン、ポリイミダゾール、及びフェニレンスルフィ
    ドポリマーの一種以上から選ばれる請求項１に記載の材
    料。
  6. 【請求項６】 上記マクロ繊維が、 (i) 容易なマクロ繊維間の結合の部分を有する多成分繊
    維； (ii)少なくとも10重量％のマクロ繊維が低融点材料のマ
    クロ繊維を含む繊維混合物；及び (iii) 互いに結合し得る多成分マクロ繊維と単一成分マ
    クロ繊維を含む繊維混合物；の一種以上から選ばれる請
    求項１に記載の材料。
  7. 【請求項７】 上記多成分マクロ繊維が並んだ構造また
    はシース／コアー構造の２成分繊維から選ばれる請求項
    ６に記載の材料。
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