JPH06228852A

JPH06228852A - 通気性および浮力を有する断熱材

Info

Publication number: JPH06228852A
Application number: JP5325945A
Authority: JP
Inventors: Meredith M Schoppee; エムスコッピーメレディス; James G Donovan; ジードノヴァンジェームス
Original assignee: Albany International Corp
Current assignee: Albany International Corp
Priority date: 1992-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1994-08-16
Also published as: FI930779A; CA2096092A1; AU661550B2; BR9301639A; NO932069D0; EP0600843A1; NO932069L; AU3313093A; FI930779A0; MX9302181A; ZA931437B

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明の目的は通気性および浮力を有する柔軟
な断熱材を提供することである。【構成】（ａ）約50〜100 重量％の約 2〜14ミクロンの
直径を有する紡績、延伸されたポリマー微小繊維；及び
（ｂ）約 0〜50重量％の約12〜50ミクロンの直径を有す
る合成ポリマーバインダ−繊維、の集成体を含む凝集繊
維構造の形態の通気性及び浮力を有する断熱材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は通気性及び浮力を有する
断熱材に関する。更に詳しくは、本発明は微細な繊維の
集成体の使用によって得ることができる、通気性、柔軟
性及び浮力を有する熱絶縁物質に関する。

【０００２】

【従来の技術】甲板上で潜水艦の乗組員によって着用さ
れている多目的の仕事着の裏地に最近使われている、柔
軟性のある独立気泡フォ−ム（closed-cell foam）は、
過度に着用者の動きを制限することなく、寒く風の強い
環境に対して着用者を保護する機能を果たしている。事
故により、偶発的に、長時間、乗組員が海中につかる場
合においては、その裏地は水を透過させないので断熱性
を有しており浮力を提供する。しかしながら、蒸気の移
行ができない裏地物質は、その結果として蒸発冷却の欠
乏を引き起こし、その服の着用者は、甲板の上での重労
働の間中暑さに悩まされることになる。それゆえ、軍の
船の乗組員がもっと快適に活動できる多目的の仕事着の
ためには水蒸気透過性（通気性）、水の非透過性、断熱
性のある裏地物質が必要である。このような断熱材はま
た、寒い環境下で事故により水に浸かる危険がある仕事
やレクリエ−ションに従事している他の人々、例えば商
船の乗組員、釣り人、ヨット操従者、沖のオイル掘削場
の作業員、スキ−モ−ビルの操縦者に対しても有用で
る。

【０００３】米国特許第４５８８６３５号と４９９２３
２７号はそれぞれ合成の紡績、延伸、ケン縮した微小繊
維と合成微小繊維バインダ−を含む断熱材を記載してい
るが、得られるそのフェルト物質の密度は 1.0 lb/ft³
以下である。これらの物質は水の吸収を許容できる程度
に制限できないので、その結果として水に浸った場合に
浮力や断熱性が十分ではなく、上記したような目的の仕
事やレクリエ−ションには適していない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の解決しようと
する課題は新規な、通気性及び浮力を有し、また乾燥下
においても良好でありかつ水に浸かった状態では他の繊
維性の物質のそれよりも優れた断熱性を有する断熱材を
提供することである。

【０００５】

【本発明を解決するめの手段】本発明の目的はまた
（ａ）約50〜100 重量％の約 2〜14ミクロンの直径を有
する紡績、延伸されたポリマー微小繊維；及び（ｂ）約
0〜50重量％の約12〜50ミクロンの直径を有する合成ポ
リマーバインダ−繊維の集成体を含む通気性及び浮力を
有する断熱材であって、密度が約 3.0〜10.0 lb/ft³ で
あり、熱流ダウン（heat flow down）を伴うASTMC518の
平板法（plate to plate method ）により測定して乾燥
条件下で約 0.3Btu-in ／hr-ft²- °F 未満の見掛熱伝
導率ｋを有し、21℃（70°F ）の温度の水に水深２フィ
ートで１時間浸した時乾燥重量に対して50％未満の吸水
率を有し、21℃の温度の水に水深２フィートで１時間浸
した後40 lb/ft³ を越える浮力を有し、かつ米軍規格 M
IL-P-12420C, Type II, Class 6 に従った独立気泡フォ
−ム（closed-cell foam ）に比べて少なくとも100 倍
優れた固有の水蒸気透過率を有することを特徴とする断
熱材を提供することでもある。本発明のこれらの目的及
び他の目的は、以下に更に明白に記載する。

【０００６】

【本発明の詳細な説明】本発明は、非浸透性の独立気泡
フォ−ムに代わるものとして、湿った状態でも乾燥した
状態でも優れた断熱性能を有し、フォ−ムと同等あるい
はそれ以上の柔軟性を有し、そしてフォ−ムよりもはる
かに優れた水蒸気透過率を有した浮力性断熱材を提供す
るものである。この代替の断熱材は（１）すべて微小繊
維から、あるいは（２）微小繊維とバインダ−繊維から
構成される。微小繊維は撥水加工によって前処理するこ
とも出来また、繊維フェルトの形成後に繊維集成体を撥
水加工によって処理することも出来る。あるいは、微小
繊維、及び／またはバインダ−繊維を本来撥水性の物質
から構成することも出来る。

【０００７】繊維の集成体が水に浸かった時に提供され
る耐湿性、すなわち撥水性の程度を決定する指標として
２つの重要な物理的性質がある。それは、（１）細孔サ
イズ分布と（２）湿った液体、この場合は水、と繊維表
面との間のアドバンス接触角である。繊維表面が親水
性、すなわちアドバンス液体のメニスカスと繊維の固体
表面の接触角が90度以下である場合は、水は最終的には
毛細管現象により繊維集成体のすべての細孔を満たすで
あろう。しかしながら、繊維の表面が疎水性（アドバン
ス接触角が90度より大きい）の場合、すなわち、その本
来の性質より、あるいは撥水加工が施されているかであ
るが、この場合は表面張力を打ち破って細孔内に水を浸
透させるには圧力をかけなければならない。この圧力の
大きさＰ、は細孔の直径ｄ_p 、接触角のコサインθ_a 、
湿った液体の表面張力νとした場合、（Laplace に従っ
た）以下の式によって示される。

【０００８】Ｐ＝（−４νｃｏｓθ_a ）／ｄ_p 繊維性の断熱材は多少ランダムに配置された個々の繊維
の不均質の集合体であるので様々なサイズの繊維内細孔
を含んでいる。予め細孔のサイズ分布を決定することは
困難であるけれども以下の定義および式により平均細孔
の直径、ｄ_p （平均）、を計算することができる。断熱
材の密度ρ_o 、圧力をかけたときの圧縮歪みε、繊維の
直径ｄ_f 、および密度ρ_f とした場合、このときウェブ
は以下の関係に従って構成されているｄ_p （平均）＝ｄ_f ［ρ_f （１−ε）／２ρ_o −１／２］^1/2 これらの式を用いることによって、添付した図１により
以下のことが示される。目的の密度幅、3 〜10 lb/ft³
において、最近知られている撥水加工処理をし、アドバ
ンス接触角が120 度以上の条件では、水深２フィート同
一の圧力（0.9lb/ft³）をかけた状態で21度の温度の水
が平均細孔に侵入するのを妨げるであろうポリエステル
繊維の集成体のための適した繊維直径の幅は、ウェブの
密度に依存して2 〜14ミクロンの間である。シリコーン
やフッ化炭素ポリマー仕上げを含んだ撥水加工の更に一
般的な接触角の幅である100 〜110 度の場合は、ポリエ
ステル集成体の平均細孔への水の吸収を防ぐのに要求さ
れる繊維直径は、10ミクロン以下の微小繊維の幅であ
り、このことは添付した図１にも示されている。95度以
下のアドバンス接触角においては、湿潤を防ぐために必
要な繊維直径は、現在の工業技術の点から見ると現実的
でない。

【０００９】濡れた集成体の熱伝導率における、水に浸
った状態での水吸収が低いことの有利性は、Hollies と
Bogatyによる以下の関係式（"Some Thermal Properties
ofFabrics Part II. The Influence of Water Conten
t," Textile Research Journal, February 1965, pp.18
7-190 ）によって導き出せる。

【００１０】ｋ_wet ＝［ρ_o ／（１−ε）］［ｗ／ρ_w ］［ｋ_w −ｋ_o ］＋ｋ_o この場合、水の効果的熱伝導率をｋ_w （Hollies とBaga
tyは集成体中の繊維−水配列の影響の説明のためｋ_w ＝
1.46 Btu-in/hr-ft²-°F を用いた。）、水の密度をρ
_w 、目的の静水圧における集成体の密度をρ_o ／（１−
ε）とした場合、濡れた集成体の熱伝導率ｋ_wet 、は乾
燥した集成体の熱伝導率ｋ_o 、と集成体の乾燥重量の分
数（fracion ）として表した水吸収ｗ、に相関してい
る。乾燥フェルトの密度が、本発明の幅である 3.0〜16
0 kg/m³ 、圧縮歪ε、が適当な値、乾燥集成体の最初の
熱伝導率ｋ_o 、が0.3 Btu-in/hr-ft²-°F 以下の場合に
おいては、吸水率が乾燥集成体重量の約50％以下なら濡
れた集成体の熱伝導率を 0.5 Btu-in/hr-ft²・°F 以下
に限定することができ、またこれによって、断熱材が水
に浸かった状態でも熱の損失率を抑えることができると
いうことが上記の関係によって示される。

【００１１】出願人らは、上記で述べたような性質の有
利な組み合わせに利用できる繊維の選択、処理、フェル
トの構築の組み合わせを発明した。またこの発明は、
（１）水の浸透に対して高い抵抗性を有し、（２）優れ
た浮力性を有し、（３）高い水蒸気透過率を有し、
（４）柔軟性を有している比較的薄い、多孔性の、断熱
材を提供するものである。この驚くべき、渇望されてい
た結果は今までにはなかったものである。

【００１２】更に詳しくは、本発明の断熱材は以下の集
成体として記載することも出来る。（ａ）約50〜100 重
量％の約 2〜14ミクロンの直径を有する紡績、延伸され
たポリマー微小繊維；及び（ｂ）約 0〜50重量％の約12
〜50ミクロンの直径を有する合成ポリマーバインダ−繊
維の集成体であって、密度が約 3.0〜10.0 lb/ft³ であ
り、熱流ダウンを伴うASTMC518の平板法により測定して
乾燥条件下で約 0.3 Btu-in ／hr-ft²- °F 未満の見掛
熱伝導率ｋを有し、21℃（70°F ）の温度の水に水深２
フィートで１時間浸した時乾燥重量に対して50％未満の
吸水率を有し、21℃の温度の水に水深２フィートで１時
間浸した後40 lb/ft³ を越える浮力を有し、かつ米軍規
格 MIL-P-12420C, Type II, Class 6 に従った独立気泡
フォ−ムに比べて少なくとも100 倍優れた固有の水蒸気
透過率を有することを特徴とする断熱材を提供すること
でもある。

【００１３】撥水性は本発明の集成体には以下のいずれ
かの方法により与えることができる。（１）集成体を作
る前に微小繊維あるいは微小繊維とバインダ−繊維を前
処理する。（２）得られた繊維集成体を処理する。
（３）本来撥水性を有している繊維物質を選択する。あ
るいは（４）これらの方法の組み合わせ。前処理として
または後処理として既知の撥水性剤のいずれかを添加す
ることによっても効果がある。典型的な撥水剤として
は、ポリジメチルシロキサンのようなオルガノポリシロ
キサン水溶液、ポリテトラフルオロエチレンのようなフ
ルオロポリマーのエマルジョンを挙げることができる。
これらの処理は得られた集成体の柔軟性を改善する繊維
内潤滑という有利性をも提供する。微小繊維が集成体の
生成に先立って撥水剤で処理されないかあるいは微小繊
維が本来撥水性ではないような場合は、得られた集成体
を３Ｍ社から入手可能なフッ素系化学サイジング剤であ
る商品名スコッチバン（商標）FC-824のような適当な撥
水剤で処理することも出来る。このような撥水剤はこの
分野において良く知られているスプレ−や浸漬法により
繊維に添加することができる。

【００１４】得られた繊維集成体の密度は好ましくは、
約 3.0〜10.0 lb/ft³ の範囲である。この密度幅は、同
様の固有の比重を持つポリエステル繊維や物質の集成体
に特有のものである。しかし、ポリエステルの比重とは
異なる固有の比重を持つ物質を選択した場合には密度幅
が約 2.0 lb/ft³ 以下や約12.0 lb/ft³ 以上になる場合
も本発明の考えに含まれる。

【００１５】好ましくは得られた繊維集成体の固有の熱
伝導率ｋは、熱流ダウンを用いたASTM C518 に従った平
板法で測定した場合、乾燥条件下では約 0.3 Btu-in ／
hr-ft ²-°F であり、吸水率は21度の温度の水に２フィ
ートの水深で１時間浸した場合ではその乾燥重量の50％
以下である.また、得られた集成体の浮力は、21度の温
度で水に水深２フィートで１時間以内浸した状態では40
lb/ft³ より大きいことが好ましい。浮力は水の密度
（62.4lb/ft³ ）の近付けることは出来るが、越えるこ
とは出来ない。更に、ここに掲載した米軍規格MIL-P-12
420C, Type II, Class 6（本明細書中に参考として含ま
れる）に従った独立気泡ファームに比べ、本発明の集成
体は少なくとも100 倍優れた固有の水蒸気透過性を有す
るということが測定により判明した。

【００１６】本発明は、また有用な断熱材の製法を含む
ものであり、（１）上記した成分（ａ）と（ｂ）の集成体を形成する
行程（２）繊維のいくつかをその接触点において効果的に接
合する行程、及び（３）得られた集成体の密度を固有の密度にまで高める
行程を含むものである。

【００１７】本発明に用いる微小繊維やバインダ−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（modacrylic）、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、ポリベンズイミダゾール、ポリビニルア
ルコール、ポリジアセチレン、ポリエ−テルケトン、ポ
リイミダゾール、フェニレンスルフィドポリマー、例え
ば、商品名リトン（RYTON ）として市販されているポリ
マーから製造できる。

【００１８】微小繊維やバインダ−繊維は、それぞれす
べて同じ物質でもいいし、また異なった物質でもよい、
そして、バインダ−繊維は、微小繊維と同じでもよいし
また異なっても良い。本発明の良好な実施例においての
微小繊維とバインダ−繊維はポリエステルから形成され
たものである。

【００１９】成分（ｂ）は単一成分の繊維、あるいは多
成分の、好ましくは、２成分の繊維より成ることができ
る。ここで、繊維と繊維の結合を助長するため、単一成
分、あるいは多成分のバインダ−繊維の内の少なくとも
一成分が、成分（ａ）の微小繊維の融点より低い融点を
有することもできる。有用な２成分バインダ−繊維とし
ては、日本のカネボウ社から入手可能な、さや／コア−
ポリエステル／ポリエステル物質であるType K54、日本
の帝人社から入手可能な、側面対側面：ポリエステル／
ポリエステル物質であるTJ04S2及びさや／コア−ポリエ
ステル／ポリエステル物質であるTJ04C2を挙げることが
できる。他の有用な２成分繊維としては、ヘキスト・セ
ラニーズ社（Hoechst Celanese Corp., Charlotte, N.
C., USA）の商品名セルボンド（CELBOND 商標）があ
る。

【００２０】本発明によるフェルトは微小繊維間、バイ
ンダ−繊維間、あるいはバインダ−繊維と微小繊維間の
恒久的な接合性によって、適した密度において、安定化
させることができる。このような接合、結合、連結は熱
あるいは化学的な行程で成し遂げられる。

【００２１】本発明によるフェルトの熱結合は、微小繊
維物質よりも低い融点を持つ成分を含むバインダ−繊維
を利用することによって成し遂げられる。このような条
件下では、バインダ−繊維は接触点において微小繊維に
結合するほか、場合によりバインダ−繊維／バインダ−
繊維の接触点において他のバインダ−繊維に結合する。

【００２２】繊維間の結合、特にバインダ−繊維間の結
合は、化学結合剤の使用によって可能である。ある種の
固体状、ガス状、あるいは液体状の結合剤が繊維の結合
を引き起こすことができる。また別に、中間体化学剤あ
るいは物理的薬剤の作用により繊維を直接に結合させ
る、ある種の自己結合剤（autologous bonding agent
s）がある。

【００２３】もつれ、密度の高密度化、及び／あるいは
繊維間の結合を起こすために、断熱材が１またはそれ以
上の工程にさらされることについても本発明の考えの中
に含まれる。例えば、微小繊維とバインダ−繊維を含む
フェルトをまず軽く針縫いしその後針縫いしたフェルト
を、十分に加熱、加圧することにより、バインダー繊維
成分を微小繊維及び他のバインダ−繊維と結合させ、そ
の得られた構造を冷却したときに密集した配列に維持さ
せる。

【００２４】繊維の接合、結合及び／または高密度化の
特別の方法は、重要ではないが、フェルトを構成する繊
維の多少の固定化もなしにフェルトに構造的な一体性を
与えるような条件下で行なわなければならない。生成過
程中のマクロ繊維やバインダ−繊維中の多少の変化が熱
に対する性質やフェルトの柔軟性に悪影響することがこ
の分野の当業者によって認識されている。それゆえ、こ
の過程では繊維成分及び集成体の物理的性質、断熱性の
性質ができるかぎり維持されるように管理されることが
必要である。

【００２５】本発明の好ましい実施例では、構造中の結
合は繊維の結合が起こるのに十分な時間、温度、加圧状
態で繊維集成体を加熱することによってなされる。加熱
および加圧は、ホットプレスのなかやホットカレンダ−
ロ−ルの間、あるいは真空状態の一体となったエアード
ライヤ−／ボンダ−の中でできる。このような加熱は、
例えば、約127 度（260 °F ）から234 度（435 °F ）
の温度で約２０秒から１５分間行なう。加熱後は、その
物質は、高密度配列にするために緊締した状態で冷却す
るのが好ましい。もちろん、これらの条件は微小繊維及
び／またはバインダ−繊維の成分によって変わる。

【００２６】エアーライド（air-laid）のウェブのよう
な他の繊維の形態も同様に適してはいるが、バインダー
繊維と微小繊維の集成体は、層状のカードラップ（card
-laps ）から成るフェルトであってもよい。連続したフ
ィラメント−結合しているか、絡まっているか、あるい
は安定化処理してある−から成るウェブとフェルトが使
われてもよい．微小繊維及び／またはバインダ−繊維は
場合によってはケン縮してもよい。ケン縮の技術はこの
分野において良く知られている．後に記した実施例にお
いて、以下の試験および測定方法を用いた．密度：それぞれの断熱材試料の体積は表面面積のわかっ
た試料に約 0.002 lb/in² （0.014 kPa ）の圧力をかけ
厚みを計ることにより決定した。このようにして求めた
体積でそれぞれの試料の重さを割った値が、ここで報告
している密度値の基準である．厚さ：厚さは約 0.002 lb/in² （0.014 kPa ）の圧力下
で測定した。

【００２７】曲げ剛性：曲げ剛性、即ち曲げに対する抵
抗性はASTM D1388、織物剛性のための標準試験法、オプ
ションＡ−キャンチレバーテストに従って測定した。こ
の試験では、織物の細長い一片を、固定していない端が
水平から41.5度の角度の端の延長線上に着くまで、水平
台の端の上に伸ばす。曲げ剛性は、突出部分の長さまた
は曲げの長さ、と試料の重さから計算する。

【００２８】熱伝導率：種々の断熱材試料の熱伝導率
は、ASTM C518 、定常熱流測定と熱伝導特性のための熱
流計による標準法、によって測定した。この方法の記述
では、「熱流計は、一定ではあるが、温度の違う平行の
２枚のプレートの間の試験試料を通る定常な一方向性の
熱量を確認する」とあるが、われわれのケ−スの場合
は、ホロメトリック社（Holometrix, Inc., Bedford, M
ass.）の測定計を用いて温度が38度の上方のプレートか
ら温度が10度の底のプレートまでの熱流ダウンにより12
X12 インチの試料を測定した。

【００２９】耐水性：加圧下での水の浸透の対する抵抗
性は連邦規格 CCC-T-191b, Method5516.1, 布の耐水性
（Water Resistance of Cloth ）；水透過性（ Water P
ermea bility）；静水圧法（Hydrostatic Pressure Met
hod ）の記載に従って測定した。この方法によれば、直
径約 7インチの試料を用いて27度の水の入った直立カラ
ムを密閉した。水がその織物に対して浸透し、水の先端
が試料の反対の面に現われたとき、カラムの高さを読
み、静水圧に換算した。その装置の最大カラム高は45イ
ンチであり、それは水圧1.6 lb/in²に相当する。

【００３０】吸水率: 本明細書に記載した物質の吸水量
は、少なくとも7 in² の試料を21度の水に、２フィート
の水深にて沈めることによって決定した。この水深での
静水圧は 0.9 lb/in² である。試料は重りのついたメッ
シュバックまたは穴の空いた金属ホルダーに入れて８時
間その深さで固定した。試料は定期的に水から取り出
し、水をきり、重さを計った。吸収した水分量は、試料
の元の乾燥重量に対する％として表し、１、４および８
時間水に浸した後、吸水率を測定した。

【００３１】圧縮歪み特性：圧縮歪み特性は、２１度の
温度において、直径 3.0〜 5.0 インチの試料物質を用
いて、インストロンユニバ−サルのテスト機械の硬化
金属圧縮歪みプラテンの間に試料を置き圧力が10 lb/in
² になるまで試料の厚みを減少させるのに必要な仕事量
をモニタ−することにより測定した。 0.9 lb/in² の圧
力、これは２フィートの水深における静水圧と同じであ
るが、における厚みを自動記録された圧縮歪仕事量と試
料の厚みより決定した。 0.9lb/in²の圧力での厚みは、
それを約 0.002lb/in²の圧力下で測定した試料の元の厚
みで割ることによって圧縮歪みεに換算できる。

【００３２】浮力:21 度の水中での試料の浮力Ｂ、は以
下の式により間接的に求めた。乾燥時の試料のもとの密
度ρ_o 、水深２フィートでの吸水量ｗ、（これは上記し
たように乾燥重量の分数として表わしている）、この水
深に対応する静水圧下での圧縮歪みε、21度の水の密度
ρ_w 、の場合Ｂ＝（ρ_w −ρ_o （１＋ｗ）／（１−ε））で、単位は lb/ft³ ある。

【００３３】水蒸気透過性：本明細書に記した物質の水
蒸気透過率は以下の点を除いて ASTM E96 、物質の通気
性の標準試験法、に記載された方法と類似の方法である
直立カップ水法により測定した。

【００３４】−試験は、温度21度、湿度65％で行なっ
た。 −試験試料の上を流れる空気の流れは制御しなかった
が、すべての試料は比較的同一の静力学的条件であっ
た。 −試験試料はそれらの厚みゆえにカップに密封するより
は締め具で止めた。この試験では、水深 1.5インチまで
水を入れた、直径2.75インチ、深さ 2.0インチのカップ
の口を織物の試料で覆った。水蒸気の飽和した空気の層
が水のうえに形成され、織物の多孔度および試験の温度
と相対湿度におけるカップ内の水蒸気の飽和層と外部環
境との蒸気圧の違いによって決定される率で、水蒸気が
試料繊維を透過する。水蒸気透過率は、織物で覆ったカ
ップからの重量の損失の率より計算され、一日当たりお
よびm²当たりの水のg 数として、または同一条件で開口
のカップからの蒸発する水の量に対する％として、ある
いは更に相対的には以下に式によって決定される固有の
抵抗性Ｒの逆数として、求められる。

【００３５】Ｒ_intrinsic ＝Ｒ_total −Ｒ_extrinsic ここで、１／Ｒ_total はカップ／水／織物の系から外部
環境への水蒸気透過率を示す。１／Ｒ_extrinsic はカッ
プの外部環境と内部環境との境界としてのみ機能し、水
蒸気の透過に対しては事実上何の抵抗性も示さない、非
常に薄く、非常に多孔なもので覆われたカップから測定
される通気性率を示す。0.0015インチの厚みと、約65％
の開放された領域を持つ、 0.2 oz/yd² で紡績した織物
を、この試験の条件下でのカップ／水の系の外部的抵抗
性の決定のために用いた。別法では、水蒸気透過率は、
比較例１に記載した米軍規格 MIL-P-12420C,Type II, C
lass 6の独立気泡ファ−ムのような標準物質の１／Ｒ
_intrinsic 対する目的の織物の１／Ｒ_intrinsic の比を
求めることによって、比較目的のため相対的な用語で表
わすことも出来る。本明細書に記載した物質の水蒸気透
過率はすべて表２において比較している。

【００３６】

【実施例】（比較例１）比較例１は米軍規格 MIL-P-12420C,Type I
I,Class 6 に従って塩素含有ビニル樹脂とブタジエンア
クリロニトリルゴムとのブレンドからシート状に調整さ
れた市販の発砲独立気泡のエラストマ−フォ−ムであ
る。この物質は、米軍規格MIL-C-29109Aによれば潜水艦
の甲板上で使われる仕事着のために、浮力性のある裏地
として使用される（浮力は54.0 lb/ft³ 以上である）。
この物質の独立気泡という性質は、その内部構造への水
の吸収を防ぎ、それによってその服の着用者が不注意に
水に浸かった場合に、その衣類に浮力と断熱性を提供し
ている。しかしながら、その独立気泡構造は、発汗作用
から生じる水蒸気の透過に対して、衣類を不透過にして
いる。そしてその結果、蒸発冷却が起こらず、重労働の
間においては衣類は快適なものではない。

【００３７】（実施例１）実施例１の物質は直径７ミク
ロン（0.5 デニ−ル）、 1.5インチのケン縮した、シリ
コーン潤滑剤（silicone slickener）と撥水性剤（ポリ
ジメチルシロキサン）で処理したポリエステル微小繊維
を62重量％、直径７ミクロン（ 0.5デニ−ル）、 1.5イ
ンチのケン縮した潤滑剤や撥水性剤で処理していないポ
リエステル微小繊維を19重量％、直径20ミクロン（ 4.0
デニ−ル）、 2.0インチの、熱活性化した、側面対側面
接合タイプのポリエステルバインダ−繊維を19重量％を
ブレンドしたものである。繊維成分は、混合し、市販の
梳綿機によりカ−ディングした。得られたウェブは、約
6 oz/yd² の重さで、これをカ−ディングのあとすぐに
オ−ブンで、 160度に 5分間さらし、微小繊維とバイン
ダ−繊維との間において熱による結合を形成させた。そ
の次に、熱処理した物質４層を、手で畳み、全重量を20
〜24 oz/yd² 、厚みを数センチから十数センチにした。
0.5 oz/yd² の紡績したポリエステルの不織布の層を、
先に畳んだウェブの両面に重層した。この集成体を、上
方制限（reatraining ）ワイヤ−を装着したパイロット
スケールのエア−バインダ−／ドライヤ−（ハニカムシ
ステム社( Honeycomb Systems, Inc.)）上で連続的方法
でその最終密度配列となるよう密度を高め熱処理した。
24インチ幅のロ−ルを、この機械を用い、空気温度 191
度、ライン速度 7 ft/min、直径36インチの穴の開いた
金属シリンダ−の回りに 120度の巻き状態で作成した。
減圧程度は、0.9 lb/in²、引っ張り強度は4 lb/inch で
この工程を行なった。引っ張った状態でウェブを冷却
し、巻く前に冷却ロ−ルから分けた。最終産物は、密度
が 8〜9 lb/ft³、厚みが0.21インチでソフトで柔軟であ
った。

【００３８】（実施例２）実施例２の物質は直径 7ミク
ロン（ 0.5デニ−ル）、 1.5インチのケン縮した、シリ
コーン潤滑剤と撥水性剤（ポリジメチルシロキサン）で
処理したポリエステル微小繊維を80重量％、直径14ミク
ロン（ 2.0デニ−ル）、 2.0インチの熱活性化した、さ
や／コアタイプのポリエステルバインダ−繊維を20重量
％をブレンドしたものである。織り物はブレンドし、12
インチ幅に研究室スケ−ルの梳綿機でカ−ディングし
た。梳綿機から除いたウェブの層を手で畳み21〜23 oz/
yd² の重さの集成体とした。幅約12インチ、長さ約16イ
ンチのこれらの手で畳んだ試料を研究室スケ−ルの針縫
い機によって軽く針縫いをし部分的に強固にした。その
試料を、0.125 インチの間をあけてある面が滑らかな２
枚のアルミニウム板の間に保持し、熱をかけ更に強固に
した。その板／繊維集成体はオ−ブンに入れ、178 度で
15分間加熱した。オ−ブンから取り出した後、試料を板
の間に挟んだ状態に保持し、冷却し、厚さを揃えた。

【００３９】（比較例２)比較例２は、微小繊維の断熱
材の吸湿性における撥水性繊維仕上げをしなかった場合
の影響を示している。この比較例の物質は、直径７ミク
ロン（ 0.5デニ−ル）、1.5 インチのケン縮した、撥水
性を付与していないポリエステル微小繊維を80重量％と
直径１４ミクロン（ 2.0デニ−ル）、2.0 インチの熱活
性化した、さや／コアタイプのポリエステルバインダ−
繊維を20重量％をブレンドしたものである。繊維はブレ
ンドし、カ−ディングし、そしてカ−ディングしたウェ
ブを畳み、軽く針縫いし、実施例２の記載と同様の方法
により熱と圧力を加え強固にした。

【００４０】（実施例３）本発明の実施例３は、比較例
２として記載した未処理の微小繊維断熱材に撥水性を付
与したときの有利な効果を示している。実施例３の物質
は、比較例２で示された未処理の微小繊維とバインダ−
繊維のブレンドと同様であるが、軽く針縫いした後、撥
水性のフッ素化学系のサイジング剤（商品名スコッチバ
ン（商標）FC-824 、３Ｍ社から入手可能）の５％水溶
液を、研究室スケ−ルのパッダを用いて、ニップロ−ル
の間で加圧下で繊維ウェブにパジングした。繊維の乾燥
重量の1.2 ％の固形分の付加があった。100 度で乾燥し
た後、処理したウェブを実施例２や比較例２と同様の方
法により加熱および加圧して強固にした。

【００４１】（比較例３）比較例３は、直径14ミクロン
（2.0 デニ−ル）、3.0 インチの商品名ノメックス（商
標） Type 450 の紡績した短繊維から成る、厚さ 0.22
インチ、12.4 oz/yd² の針縫いしたフェルト物質であ
る。このフェルトはこの繊維から、市販のカ−ディン
グ、クロス−ラッピング、針縫い設備により全て連続し
た工程により合成される。撥水性のフッ素化学系サイジ
ング剤（スコッチバン FC-824 ）の５％溶液は実施例３
と同様の方法によりフェルトの14インチ幅のストリップ
の上にパジングした。添加された固形分はフェルトの乾
燥重量の1.0 ％であった。

【００４２】（比較例４）比較例４はフェルトを撥水性
剤で処理しなかった点を除いて、比較例３と同一であ
る。

【００４３】（実施例４）実施例４は、直径７ミクロン
（0.5 デニ−ル）、1.5 インチのケン縮した、シリコー
ンや抗湿剤や潤滑剤（ポリジメチルシロキサン）で処理
したポリエステル微小繊維62重量％、直径７ミクロン
（0.5 デニ−ル）、1.5 インチの潤滑剤処理をしていな
いポリエステル微小繊維19重量％、直径20ミクロン（4.
0 デニ−ル）、1.5 インチの熱活性化した、さや／コア
タイプのポリエステルバインダ−繊維19重量％のブレン
ドより成る。繊維は、市販の工業機械の連続する工程に
より、ブレンドし、カ−ディングし、得られたウェブを
クロスラップし、バインダ−繊維を加熱により活性化し
た。ヒ−トセットオ−ブンから取り出された加熱された
物質は、圧縮ロ−ルの下および銅冷却プラテンの上を通
ることにより部分的に強固にされる。12インチ×12イン
チのこの試料物質は、最終の強固工程として、２層にし
た親水性の通気性のバリヤ−フィルム商品名シンパッテ
クス（商標）の間で圧縮し、加熱によりそれらに結合さ
せた。膜／繊維の加熱結合及び最終の高密度化は、0.5
分間、204 度のホットプレスのプラテンの間にセットさ
れた、0.25インチの間を持つ２枚のアルミニウム板の間
に保持することにより行なった。試料は、アルミニウム
板の間でその厚みを保持した状態で空冷した。

【００４４】上記の説明に従って測定した実施例および
比較例の結果は、以下の表１および２に表記した。

【００４５】

【表１】

【００４６】

【表２】

【００４７】表１の結果によれば、比較例１の標準ファ
−ムの裏地物質は、乾燥状態で良好な断熱性を、加圧下
で良好な耐水性を、そして水に浸かった状態では低い吸
水性と高い浮力性を示した。しかし残念ながら、表２に
示されるようにこの物質は、水蒸気の透過に対しては、
実質的に不透過である。シリコーンの撥水加工をした微
小繊維を高率で含んでいる実施例１および２の物質は、
やはり、良好な断熱性、加圧下での水の浸透に対する良
好な抵抗性、水に浸かった状態での低い吸水性と優れた
浮力性示したが、更には、両物質ともフォ−ム物質より
も優れた水蒸気透過性および柔軟性を示した。

【００４８】撥水加工をしていない微小繊維から成る比
較例２は、撥水加工をしない場合の耐水性および吸水抵
抗性に対する影響を示している。実施例３は、比較例２
と同様の繊維のブレンドから成るが、同一の微小繊維組
成で同一の方法で作られたバットに対する撥水加工の効
果を示している。未処理の比較例２には、水は容易く浸
透し、その微小繊維と密度構成にもかかわらずすぐに飽
和点まで水を吸収してしまう、その結果、水に浸かった
場合に、断熱性も、浮力も提供できない。しかしなが
ら、フッ化炭素抗湿潤剤で処理した実施例３では、高圧
下での水の吸収に対して抵抗性を示し、水に浸かった場
合、未処理の比較例２に比べ、密度構成は低いのである
が、はるかに低い水の吸収しか示さない。

【００４９】比較例４の未処理のフェルトも、撥水加工
をしていない比較例３も、加圧下での水の浸透に対し
て、そして水に浸かった状態での水の吸収に対して特に
抵抗性は示さない。これは、繊維内孔の大部分が大きす
ぎる（これは繊維直径とウェブ密度の組み合わせによる
が）場合は、撥水加工は、それのみによってはこれらの
性質を測定できるほど十分には繊維集成体に与えらず、
わずかな加圧下でさえ水の侵入に対して抵抗性を与えら
れないからである。だが、ウェブ密度が約3.0 lb/ft³を
越える場合は微小繊維組成と抗湿潤剤処理の組み合わせ
が、繊維性断熱材に加圧下における水吸収と水の浸透に
対する抵抗性を与え、更には、水に浸ったときにおいて
浮力と断熱性を与える。

【００５０】本発明の実施例４は撥水性加工した微小繊
維断熱材を通気性のバリア−膜の層の間にサンドイッチ
し、高圧下における水の浸透に対する抵抗性を増すこと
の可能性について説明している。この抵抗性を付加する
ことに対する欠点は、乾燥時の重量とこわさを増すこと
と、濡れたときに水を吸収して重量を増すことである。
この水の吸収は膜そのものが水を吸収する場合のほか繊
維断熱材と膜の間に熱プラスチック結合によって形成さ
れる空間に水が入り込むことによって生じる。つまり、
実施例４で測定された高率の重量の増加は繊維の層によ
る吸収の増大を示しているのではなく、また、それゆ
え、水中における集成体の断熱性の欠失を示しているの
でもない。

【００５１】表２に示される通り、フォ−ムの裏地物質
を除くすべての実施例および比較例は水蒸気に対する透
過性（通気性）を有し、それゆえ、汗をかいた皮膚から
環境中に水蒸気を十分な効率で透過させ、蒸発冷却を起
こし、それらの繊維を含む衣類の着用者に優れた快適性
を提供する。

【００５２】前述の実施例にしたがって作成した断熱材
を、圧力 0.9 lb/in² （21度の水の水深２フィートに相
当する）で、それぞれ１時間、４時間、８時間置いた場
合の水吸収に対するウェブ密度の影響を決定するために
試験した。図２から図４に記号”＋”で示される値は断
熱材の吸水率を表わしており、この断熱材は、実施例４
の方法に従って合成されたが、ヒ−トセットオ−ブンか
ら出した後、バットを更に強固にすることもなくまた、
通気性のバリア−フィルムを付加することもしなかっ
た。記号”◇”で表わされるデ−タ点は実施例２によっ
て生成された断熱材の吸水率を示しているが、工程が変
わると生成された物質は異なった密度を有していた。記
号”□”で表わされる値は実施例１の方法に従って生成
された断熱材の吸水率を示しているが、異なった密度を
与えるための最終強固工程は、エア−ボンダ−／ドライ
ヤ−よりは実施例２に記載してあるアルミニウム板の間
でヒ−トセット研究室用試料によって行った。記号”
＊”で表わされる値は、実施例１の方法に従って生成さ
れた断熱材の吸水率を示している。

【００５３】図２から図４によると、バットの密度の上
昇に伴って水の吸収量に急な変化が見られる。この著し
い減少は、ウェブ密度が約１〜２ lb/ft³ の幅で起こっ
ている。しかしながら、水吸収はウェブ密度約３〜９ l
b/ft³ までの幅においては、ウェブ密度に対して一定の
割合で相関している。

【００５４】前述の実施例は、本発明の実施の説明であ
る。しかしながら、この分野の当業者によって知られて
いる、あるいはここに開示された、他の手段を、本発明
の考えや記載した請求項の範囲から逸脱せずに、用いる
ことも出来る。

【００５５】

【発明の効果】本発明により、優れた通気性および浮力
を有する断熱材が提供され、これによって、重労働を伴
う場合においても、着用者は不快を伴うことなく、作業
できる。

【００５６】

【図面の簡単な説明】

【００５７】

【図１】図１は、水深２フィートと同一の圧力をかけた
状態で21度の水がポリエステル繊維の集成体の平均的な
繊維内孔に侵入できない場合の、固有の接触角における
繊維の直径と密度の関係を示した図である。

【００５８】

【図２】図２は、本発明の不織繊維ウェブを、21度の水
に水深２フィートで１時間浸した場合の水分吸収に対す
るウェブ密度の影響を示した図である。

【００５９】

【図３】図３は、本発明の不織繊維ウェブを、21度の水
に水深２フィートで４時間浸した場合の水分吸収に対す
るウェブ密度の影響を示した図である。

【００６０】

【図４】図４は、本発明の不織繊維ウェブを、21度の水
に水深２フィートで８時間浸した場合の水分吸収に対す
るウェブ密度の影響を示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ジェームスジードノヴァンアメリカ合衆国、マサチューセッツ州 02061、ノーウェル、ダナロード 19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）約50〜100 重量％の約 2〜14ミクロ
ンの直径を有する紡績、延伸されたポリマー微小繊維；
及び（ｂ）約 0〜50重量％の約12〜50ミクロンの直径を
有する合成ポリマーバインダ−繊維の集成体を含む凝集
繊維構造の形態の通気性及び浮力を有する断熱材であっ
て、密度が約 3.0〜10.0 lb/ft³ であり、熱流ダウン
（heat flow down）を伴うASTMC518の平板法（plate to
plate method ）により測定して乾燥条件下で約 0.3 B
tu-in ／hr-ft²- °F 未満の見掛熱伝導率ｋを有し、21
℃（70°F ）の温度の水に水深２フィートで１時間浸し
た時乾燥重量に対して５０％未満の吸水率を有し、21℃
の温度の水に水深２フィートで１時間浸した後40 lb/ft
³ を越える浮力を有し、かつ米軍規格 MIL-P-12420C, T
ype II, Class 6 に従った独立気泡フォ−ム（closed-c
ell foam）に比べて少なくとも100 倍優れた固有の水蒸
気透過性を有することを特徴とする断熱材。
【請求項２】上記微小繊維及びバインダ−繊維がそれぞ
れ、ポリエステル、ナイロン、レ−ヨン、アセテ−ト、
アクリル、モダクリル（modoacrylic ）、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−ボン、ポリベンズイミダゾ−ル、ポリビニルア
ルコ−ル、ポリジアセチレン、ポリエ−テルケトン、ポ
リイミダゾ−ル、フェニレンスルフィドポリマ−から成
るグル−プから選ばれることを特徴とする請求項１記載
の物質。
【請求項３】上記バインダ−繊維が単一繊維、あるい
は、多成分繊維であり、該繊維は、バインダ−繊維と微
小繊維の結合、及び／またはバインダ−繊維とバインダ
−繊維の結合を容易にするための部分を含んでいること
を特徴とする請求項１記載の物質。
【請求項４】多成分のバインダ−繊維が側面対側面構
造、あるいは、さや／コアー構造である２成分繊維であ
ることを特徴とする請求項３記載の物質。
【請求項５】微小繊維あるいは、微小繊維とバインダ−
繊維の双方が撥水加工をしてあることを特徴とする請求
項１記載の物質。
【請求項６】上記集成体が撥水加工をしてある請求項１
記載の物質。
【請求項７】撥水剤がシリコーン、フッ素化合物（fluo
rochemicals ）、第４アンモニウム化合物、金属化合物
（organometallics ）より成るグル−プより選ばれるこ
とを特徴とする請求項５または請求項６記載の物質。
【請求項８】上記微小繊維、バインダ−繊維あるいは、
微小繊維とバインダ−繊維が、本来撥水性の繊維である
ことを特徴とする請求項１記載の物質。