JP2000511595A - 断熱織物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 その上に形状記憶ポリマー（４）が反復パターンで付着する一つまたは複数の布層（３ａ、３ｂ）を含むことができるバルキ出し層（１）が挿入された二つの布層（１５、１５’）の積層を含む、周囲温度に依存して可変の断熱度を提供するようになされた断熱織物（２）である。バルキ出し層（１）は、所定温度から所望の方向への織物の温度の逸脱に応じて、布層（１５、１５’）と協働してそれらの間の隙間を変化させるようになされている。

Description

【発明の詳細な説明】 断熱織物 本発明は断熱織物に関し、さらに詳細には、周囲温度の変化に応答して自動的 に断熱度が変動する断熱織物に関する。 断熱織物を利用して空気の層をとらえる現在利用可能な保護衣服によって提供 される熱保護は、とらえる空気の量を変化させることによって変化させることが できる。これは、着用者に衣服の層を追加または除去させることによって達成す ることができる。しかしこれは、着用者がいくつかの衣服を搬送する、または起 こりうる最大の周囲温度の変化から保護するようになされた衣服を着用すること を必要とする。熱保護衣服はかさばりやすいので、両解決策とも着用者にとって 煩わしいものとなる可能性が高い。さらに、例えば火災の可能性や冷気にさらさ れる危険性がある状況など、起こりうる最大の周囲温度の変化からの保護を提供 する衣服を着用すると、こうした状況がないときに着用者に熱的ストレスを与え ることがある。 熱保護の向上を達成するために衣服層の数を増加させる方法 の別法として、衣服の二つの層の間の空気の隙間を増大させることができる。こ のようにして空気の隙間を変化させることができる衣服を提供することによって 、様々な熱保護を達成することができる。このような空気の隙間を変化させるこ とができる衣服を提供するために利用することができる知られている一つの布が ＧＢ２２３４７０５Ａに記載されており、これは平行な二枚の材料層を有する材 料を含み、その間に繊維が配置され、これらの層の相対運動を実施することによ ってその高さを手動で変化させることができる。この解決策では、着用者が例え ば襠をファスナで開閉することによってこれらの層の一方または他方を着用し、 断熱性を変化させる必要があり、また衣服を調節するために着用者が彼／彼女の 動作を停止しなければならず、着用者が急速な環境の変化に迅速に応じてタイミ ングの良い熱保護を提供することができないという欠点がある。 本発明によれば、温度感受性バルキ出し層が挿入された二つの材料層の積層を 含む織物が提供され、このバルキ出し層は、所定温度から所望の方向への織物の 温度の逸脱に応じて、材料層と協働してそれらの間の隙間を自動的に変化させる ようになされた形状記憶組成物を含む。 このようにして、織物の体積が自動的に変化するにつれて織物の断熱特性は変 化し、体積が増加してより多くの空気をとらえるにつれて上昇し、体積が減少し てとらえる空気が少なくなると低下する。このことには、この織物を使用して製 作した衣服が、着用者が着用する衣服数を変化させたり、空気の隙間を手動で変 化させたりする必要なく、可変熱保護を着用者に提供することができるという利 点がある。 いわゆる「形状記憶」組成物はよく知られており（例えばｐｇｓ２９−３１ Ｐｌａｓｔｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｆｅｂｒｕａｒｙ １９９５；「 Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｕ ｒｅｔｈａｎｅ−Ｓｅｒｉｅｓ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ｐｏｌｙｍｅｒ」 ｐｇｓ１９９８−２００１ ＡＮＴＥＣ｀９４ ａｎｄ「Ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ａｎｄ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｏｆ Ｓｈａｐｅ Ｍｅｍｏｒｙ Ａｌｌｏｙｓ…」ＡＤ−Ｖｏｌ２４／ＡＭＤ Ｖｏｌ１２３、Ｓｍａｒｔ Ｓｔ ｒｕｃｔｕｒｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ａｖｉｏｎｉｃｓ Ｓｏｃｉ ｅｔｙ ｏｆ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＡＳＭＥ）１ ９９１）、これらは二つの固 相で存在することができ、特定の温度で主として一方の相または他方の相で存在 するという特性を有する。これらの組成物は、例えば布層などのたわみ性基材上 に布製外被の内側面にすることができるコーティンクを付着させる、またはこの ような組成物から作成した繊維を布層のウィーブに組み込むことによって織物中 に組み込むことができ、可逆または不可逆過程のいずれでも利用することができ る。 可逆過程では、特定の体積変化と相間変化とが関連しているというこれらの組 成物の特性を主として活用するが、不可逆過程では主として、特定温度の一つの 相で組み込まれた形状が、所定温度の第二の相で別の形状に変化し、組成物が元 の特定温度に戻ったときにのみ回復するというこれらの組成物の「形状記憶」特 性を活用する。したがって、この特定温度での形状の体積の方が所定温度での体 積よりはるかに大きくなるように選択することにより、このような組成物を組み 込む織物は、所定温度から特定温度に逸脱する際に不可逆的に体積を増加させる ことができる。 可逆的に使用する場合、例えば布、プラスチック、またはゴム層などのたわみ 性基材上に付着させて、組成物の比容積が減 少するにつれてこの基材中に面外突起が形成されるようにする場合には、形状記 憶組成物の比容積の変化をせいぜい数パーセントにすることができる。したがっ て、この織物の組成物および基材の配列は、この変化を大きくするように作成さ れることが好ましい。これは、複数の同心円を反復パターンで利用するなど、基 材上に付着させた形状記憶組成物が作成するパターンを多重効果を提供するよう に選択することによって達成することができる。 その対の各基材の突起が互いに対向するように配列されたこのようなパターン 付きたわみ性基材の一つまたは複数の対を有する織物を提供することによって、 この多重効果のさらなる改善を達成することができるので有利である。このよう なパターンを使用する方法の別法として、例えば蛇腹式またはらせん式に折りた たむことができる折りたたみ基材を提供することもでき、この基材の一部分には 形状記憶組成物が付着しており、この部分は、形状記憶組成物の比容積が減少す る際に折りたたみ基材を開くことに備えるように選択されている。基材を開く際 に織物の断面のサイズが増大し、その断熱効果の増加を生み出す。 組成物を付着させる部分を適当に選択することにより、組成物の体積の増加に よって基材の折りたたみを達成することができることは当業者には明らかであろ う。この段落で論じたものなどの可逆配列には、通常は２０℃〜４０℃の間の所 定温度から所望の方向に温度が変化するにつれてその温度変化に依存した量だけ 形状記憶組成物のバルキ出しを発生させ、織物の温度が所定温度に戻るにつれて 元に戻る可変断熱性を有する織物を提供することができるという利点がある。 別法としてこの織物は断熱性の不可逆変化を受けるようにすることもでき、可 逆に作用する織物で利用した基材とほぼ同様の基材、すなわち付着させ、パター ンを付け、折り合わせ、または折りたたんだたわみ性基材を利用することもでき る。これらの基材は、断熱性の変化が必要な温度、例えば高い温度保護のための 約６０℃、またはより高い処理温度で大体積構造に形作り、次いで適当に冷却し た後で、例えば元の構造を圧縮する、または折りたたむことによって応力が加え てかさを減少させることにより、織物の断熱性の増加を提供するように作成され 、この応力は通常は２０℃〜４０℃の所定温度で凍結される。このような織物に は、大きな残留ひずみを解放することができる 可逆断熱性変化を受けるように構成された織物に勝る利点がある。これは織物内 により顕著な体積変化をもたらし、これによりこのような織物が提供する熱保護 の変化が大きくなる。これは、熱保護衣服の製造での使用に特に適しているが、 これはこのような衣服が大きくかつ急速な温度変化に自動的に反応することがで きる必要があるからである。 例示のみを目的として、添付の図面の図に関連して本発明の実施形態について 次に記述する。 第１図は、ａ）布基材の上面図、ｂ）２０℃における織物の断面図、およびｃ ）０℃における織物の断面図として、布基材上に付着した形状記憶組成物を含む バルキ出し層を有する本発明による織物を示す概略図である。 第２図は、ａ）２０℃における織物、ｂ）７０℃における織物として、不可逆 変化することができる本発明の第一の態様による織物を示す概略図である。 第３図は、ａ）布基材の上面図、ｂ）２０℃における織物の断面図、およびｃ ）７０℃における織物の断面図として、布基材のウィーブ中に組み込まれた形状 記憶合金を含むバルキ出し層を有する本発明による織物を示す概略図である。 第１図を参照すると、織物２のバルキ出し層１は、その上にポリウレタンベー スの形状記憶ポリマーを反復パターンで付着させた一対の布基材３ａ、ｂを含む 。このポリマーは、約０℃で減少した比容積を有する相への可逆相変化を呈する ように選択され、これの代用にすることができる適当なポリマーがいくつか存在 することは当業者には明らかである。このような布基材３の一つを第１ａ図に示 すが、これは中心Ｃで反復するポリマーの同心円４のプリントパターンを備える 。これらの円４は約２０℃でプリントされ、例えば約１１０℃のアイロン温度で 剥離紙を介して圧迫するなどの適当な平衡化により、その温度で平坦にされる。 第１ｂ図および第１ｃ図に示す織物２は、それらの間に挟まれた一対の布基材３ ａ、ｂを有する二つの布層１５、１５’を含む。基材３ａ、ｂは、相変化ととも に各基材に現れる突起６、６’が互いに対向するように相互に関係する。この相 互関係は、織物２の層３ａ、ｂ、１５、１５’をそれらの縁部で互いに縫い合わ せることによって維持することができる。 第１図による織物は形状記憶ポリマーの体積変化を活用してその織物の断熱特 性の変化を達成するので、この変化は可逆で ある。 第１図の織物の変形形態では、例えば約７０℃などのより高い温度で相変化を 呈するようにポリウレタン形状記憶ポリマーを選択して、高温での熱保護が可能 な織物を提供することになる。 断熱性の不可逆増加を受けるように形成された織物７を第２図に示す。バルキ 出し層は、ポリウレタン形状記憶ポリマーをその上に付着させるいくつかの布ス トリップ８ａ…ｎを含む。これらのストリップ８ａ…ｎは、７０℃で延びた状態 で作成および平衡化されたコイルまたは「ばね」をそれぞれ形成するように作成 される。次いでこれらの応力のない構造８ａ…ｎをコイル状に巻いて第２ａ図に 示すように小さな断面を呈するようにし、この加えられた応力は２０℃で凍結さ れる。次いでこのような小さなコイル８ａ…ｎのそれぞれの一端を、布層２５、 ２５’の一方のウィーブを介して環状にし、超音波点溶接によって固定する。こ れらのコイル８ａ…ｎは、布層２５、２５’の一方の一面のほぼ全てを覆うバル ク出し層を形成する。 織物７を７０℃の温度にさらすと、バルキ出し層が不可逆的に応答し、コイル ８ａ…ｎがその最初の延びた状態を回復し、 第２ｂ図に示すように布２５、２５’の層を押して離す。 被覆された布ストリップを、ニッケル／チタン合金などの適当な形状記憶金属 のコイル「ばね」で置き換えても、同様の効果を得ることができることは理解さ れるであろう。 本発明による織物９のさらに別の実施形態を第３図に示す。バルキ出し層は、 ４％の残留ひずみを有するニッケル／チタン形状記憶合金のワイヤ１１が格子パ ターンで取り付けられる布基材１０を含む。これらのワイヤは、それらの交点に 接着剤を塗布することによって布基材１０上に固定される。所望の断熱性の変化 を達成することができるように選択されたこうしたいくつかの基材１０ａ…ｎは 二つの布層３５、３５’の間に挟まれ、２０℃でほぼ平坦な織物９のバルキ出し 層を形成する（第３ｂ図）。織物の温度が所定温度からより高い温度に向かって 変化するにつれて、このバルキ出し層の基材１０ａ…ｎにしわがより、第３ｃ図 に概略的に示すように層３５と３５’の間の隙間を増大させる。 上記の例では布製の基材および層を利用したが、この織物から製作する衣服の 所望の特徴に依存して、任意の適当なたわみ性の材料で代用することができるこ とは当業者には明らかであ ろう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年４月２１日（１９９８．４．２１） 【補正内容】 請求の範囲 １．温度感受性バルキ出し層か挿入された二つの材料層の積層を含む織物であっ て、このバルキ出し層が、所定温度から所定の方向への織物の温度の変化に応じ て、材料層と協働してそれらの間の隙間を自動的に変化させるようになされた形 状記憶組成物を含む織物。 ２．バルキ出し層が、その上に形状記憶組成物が接触するたわみ性基材をさらに 含む、請求の範囲第１項に記載の織物。 ３．たわみ性基材が、所定温度からの逸脱に応じて基材を開くことができるよう に、所定温度でそれに接触する形状記憶組成物とともに折りたたまれた状態にあ る、請求の範囲第２項に記載の織物。 ４．形状記憶組成物が、組成物の比容積が減少するときに面外突起を形成するよ うにたわみ性基材上に付着物として形成される、請求の範囲第２項に記載の織物 。 ５．形状記憶組成物がたわみ性基材上に付着し、複数の同心に配列された円を反 復パターンで規定する請求の範囲第４項に記載の織物。 ６．たわみ性基材に付着した一つまたは複数のほぼ同様の組成物がさらに設けら れ、この基材が対になって配列され、ある対の一方の基材の突起がその対のもう 一方の基材の突起と対向するようになっている、請求の範囲第４項または第５項 に記載の織物。 ７．たわみ性基材および材料の層のいすれかまたは両方が布を含む、請求の範囲 第２項から第６項のいずれか一項に記載の織物。 ８．バルキ出し層が、それに接触する形状記憶組成物の繊維を有する一つまたは 複数のたわみ性基材を含む、請求の範囲第２項に記載の織物。 ９．繊維が一つまたは複数の布基材のウィーブに組み込まれる、請求の範囲第８ 項に記載の織物。 １０．形状記憶組成物が形状記憶合金ワイヤの形態である、請求の範囲第９項に 記載の織物。 １１．ワイヤがニッケルおよびチタンの合金を含む、請求の範囲第１０項に記載 の織物。 １２．繊維が、一つまたは複数のたわみ性基材の表面に接触する格子に形成され た形状記憶合金ワイヤを含む、請求の範囲第 ８項に記載の織物。 １３．バルキ出し層が、所定温度からの逸脱につれてコイル巻き構成からコイル 解除構成に移動するようそれぞれなされた複数の形状記憶合金ワイヤを含む、詰 求の範囲第１項に記載の織物。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エルトン，スチユアート・フレデリツク イギリス国、エセツクス・シー・オー・ ２・７・エス・エス、コールチエスター、 フラツグスタツフ・ロード、デイ・シー・ テイー・エイ（番地なし) (72)発明者 コンガルトン，デイビツド イギリス国、エセツクス・シー・オー・ ２・７・エス・エス、コールチエスター、 フラツグスタツフ・ロード、デイ・シー・ テイー・エイ（番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．温度感受性バルキ出し層が挿入された二つの材料層の積層を含む織物であっ て、このバルキ出し層が、所定温度から所望の方向への織物の温度の逸脱に応じ て、材料層と協働してそれらの間の隙間を自動的に変化させるようになされた形 状記憶組成物を含む織物。 ２．バルキ出し層が、その上に形状記憶組成物が接触するたわみ性基材をさらに 含む、請求の範囲第１項に記載の織物。 ３．たわみ性基材が、所定温度からの逸脱に応じて基材を開くことができるよう に、所定温度でそれに接触する形状記憶組成物とともに折りたたまれる、請求の 範囲第２項に記載の織物。 ４．形状記憶組成物がたわみ性基材上に付着物として形成され、組成物の比容積 の減少とともに面外突起を形成する、請求の範囲第２項に記載の織物。 ５．形状記憶組成物がたわみ性基材上に付着し、複数の同心に配列された円を反 復パターンで規定する請求の範囲第４項に記載の織物。 ６．たわみ性基材に付着した一つまたは複数のほぼ同様の組成 物がさらに設けられ、この基材が対になって配列され、ある対の一方の基材の突 起がその対のもう一方の基材の突起と対向するようになっている、請求の範囲第 ４項または第５項に記載の織物。 ７．たわみ性基材および材料の層のいずれかまたは両方が布を含む、請求の範囲 第２項から第６項のいずれか一項に記載の織物。 ８．バルキ出し層が、それに接触する形状記憶組成物の繊維を有する一つまたは 複数のたわみ性基材を含む、請求の範囲第２項に記載の織物。 ９．繊維が一つまたは複数の布基材のウィーブに組み込まれる、請求の範囲第８ 項に記載の織物。 １０．形状記憶組成物が形状記憶合金ワイヤの形態である、請求の範囲第９項に 記載の織物。 １１．ワイヤがニッケルおよびチタンの合金を含む、請求の範囲第１０項に記載 の織物。 １２．繊維が、一つまたは複数のたわみ性基材の表面に接触する格子に形成され た形状記憶合金ワイヤを含む、請求の範囲第８項に記載の織物。 １３．バルキ出し層が、所定温度からの逸脱につれてコイル巻き構成からコイル 解除構成に移動するようそれぞれなされた複数の形状記憶合金ワイヤを含む、請 求の範囲第１項に記載の織物。