JP2017534391A - 充填材料を分布させるための構造体 - Google Patents

Abstract

いくつかの実施形態では、本発明の主題は、シート材料から成る基質上での充填材料の個別要素の配置を対象とし、個別要素は、断熱性要素をシート材料にわたって層状配置に固定するためのパイリング、溶融、および／または交絡により、シート材料に対して固定される。第２の材料のシートが、個別要素の挟まれた組立体を作り出すために使用され得る。いくつかの実施形態では、本発明の主題は、一般に、互いに係合されて凝集性のあるシート様または層状の要素の配置を形成する充填材料の個別要素を対象とする。

Description

本発明の主題は、一般に、繊維要素のクラスタに関連付けられた１つ以上の材料のシートを有する構造体に関する。いくつかの実施形態では、本発明の主題は、離間されたテキスタイル材料のシートによって区画が画定され、また、組立体は、繊維クラスタの移動および凝集を制限して区画内でクラスタが概ね一様に分布するのを維持する助けとなるように構成される、構造体に関する。より詳細には、本発明の主題は、上着類、寝袋、布団、枕、当て物、室内装飾材料、等で使用されるものなどの、断熱または詰め物のための構造体を対象とする。

本出願は、２０１４年１１月７日に出願された米国特許仮出願第６２／０７６，８９０の利益および優先権を主張するものであり、その内容は、あらゆる目的のために、あたかも本明細書に完全に記載されているかのように本願に引用して援用する。

断熱された物品およびクッション性のある物品の構造体においては、充填材料１が、充填材を含む構造に区画化されることが多い。そのうちのいくつかの例が図１に示されている多くの知られたバッフル構造化された構造体１５Ａ〜１５Ｇのいずれかにおける区画１０が、個々のバッフルとされ得る。外衣、寝袋、および布団を含む、多くの異なる物品が、バッフル構造化された構造体を組み込む。そのような品物で使用される充填材料１は、断熱性を提供する。したがって、バッフルまたは他の区画内での充填材料の一様な分布が、熱拡散を防ぐのに重要である。一部の物品は、複数の区画ではなく単一の区画内に充填材料を保持し得る。例えば、枕およびクッション、または家具のための当て物は、単一の区画内に充填材を保持し得る。これらの例においても、充填材料の一様な分布は、一様な緩衝作用および外観が存在するために重要である。

ダウンは、その断熱特性および緩衝特性のために、望ましい充填材料である。しかし、ダウンは、その高価さ、濡れたときの性能の欠如、および動物保護に関して議論の的になることを含む、多くの欠点を有する。合成ダウンの開発における進歩がなされてきた。１つの例は、その全体が本願に引用して援用されかつ本願と共通の所有権下にある米国特許出願第６１／９９１、３０９号、特許文献１である。他の市販の充填材料は、ＰｒｉｍａＬｏｆｔ（登録商標）の商標名で売られている。天然ダウンと同様に、合成充填材料は、短い１次繊維から成る個別要素を含み、１次繊維は、分岐している２次繊維を有し得る。個別の繊維は、特に洗浄中に、小さい球様のクラスタに凝集する場合がある。残念なことに、バッフル内に収容されているときですら、繊維の凝集は、過度に大きいクラスタをもたらし得る。このことが起こると、バッフルまたは他の区画内での望ましい一様な充填は失われて、熱拡散または不均一な緩衝作用がもたらされる。

ダウンおよび類似の緩い合成充填材で作られる製品のための製造工程は、純粋にテキスタイルを基礎とした製品のための工程ほど効率的でないかまたは費用効率が高くない。

衣料製品などの現代のテキスタイル製品は、比較的効率的なライン生産方式で生産される。しかし、ダウンまたは他の緩い充填材料を含んで組み立てられる製品は、生産ラインから取り出されて、ダウンを保持する枕または袋様の区画に充填材料が吹き込まれる領域に運ばれなければならない。区画は、最初は比較的大きく、バッフル構造化されていない。吹き込み工程は、充填材料を初期の区画内に一様には分布させない。生産労働者は、ダウンを一様に分布させるために、区画を軽く叩かなければならない。それが行われると、区画は、例えば図２で明らかなように、充填材料を一様な分布に保持する、多数のより小さなバッフル構造化された区画に再分割される。主要な生産ラインから外れたこれらのステップは、追加の時間および費用を伴う。

国際公開第２０１５／１５３４７７号パンフレット 米国特許第６，６１３，４３１号明細書

上記の問題を考慮すると、充填材料を組み込むまたは充填材料と関連する改良された製品およびその構成要素、ならびにより効率的でより低コストの製造方法が必要とされている。

本発明の主題は、通常の使用および洗浄を通して充填材料の一様な分布を維持する助けとなる構造体を提供することにより、従来技術の欠点を克服する。構造体は、安価であり、合成ダウン充填材料の使用を支援する。構造体は、非効率的で段階的なダウン充填工程の欠点を回避すると同時に、コンベヤシステム、および本発明の構造体の巻き取りまたは圧延のための圧延システムなどの効率的な製造工程を可能にする。

いくつかの実施形態では、本発明の主題は、シート材料から成る基質での充填材料の個別要素の配置を対象とし、個別要素は、断熱性要素をシート材料にわたって層状配置に固定するためのパイリング、溶融、および／または交絡により、シート材料に対して固定される。第２の材料のシートが、個別要素の挟まれた組立体を作り出すために使用され得る。所定のシート材料は、単一の材料のプライとされ得る。または、所定のシート材料は、単一のシート構造として機能する、同じまたは異なる材料の複数のプライとされ得る。所定のシート材料はまた、その表面領域にわたって一様なまたは非一様な特性を有し得る。例えば、領域が、通気性、防水性、断熱性、快適性、耐摩擦性、等のために区分されてもよい。シート材料の一方の表面の特性は、反対側の表面の特性とは異なっていてもよい。

いくつかの実施形態では、本発明の主題は、一般に、互いに係合されて凝集性のあるシート様または層状の要素の配置を形成する充填材料の個別要素を対象とする。

いくつかの実施形態では、本発明の主題は、一般に、シート材料の表面上に所望の態様で例えば一様な態様で分布された充填材料の個別要素を有する構造体を対象とする。

他の実施形態では、本発明の主題は、第２の壁から離間され、かつ対向した第１の壁から成る構造体を対象とし、壁間のスペースは、緩い充填材料を受容するための空間を提供する。複数のパイルが、壁間に配置されて空間内へ突出し、各パイルは、第１の壁に固定して関連付けられた第１の端部、および／または第２の壁に固定して関連付けられた第２の端部を有する。パイルは、壁に対して横方向に配向される。個別要素から成る緩い充填材料が、空間内でパイルの周りに配置される。壁は、それぞれ、テキスタイル材料の層とされ得る。パイルは、糸、繊維、ヤーン、または他のしなやかなフィラメント状構造とされ得る。

有利には、構造体は、ロールに巻き取られ、かつ、テキスタイル製品生産ラインに存在するであろう任意のテキスタイル材料として使用され得る、連続的な長さの曲げやすいシート材料として生産され得る。したがって、構造体は、すぐに使用できる充填材料の層を提供して、生産ライン外で充填材料の吹き込みおよび他の工程をする必要性を排除する。

上記その他の実施形態が、以下の詳細な説明および図面においてより詳細に説明される。

上記は、本発明の主題の実施形態および特徴の完全なリストであることを意図されたものではない。当業者は、図面と併せ以下に詳細に説明することから、他の実施形態および特徴を理解することが可能である。

以下は、本発明の主題に基づく、発明性のある様々な方針の説明である。本明細書において元来出願された、または後に補正される添付の特許請求の範囲は、あたかも直接書かれているかのように、この発明の概要セクションに援用される。

添付の図面は、従来技術を示していると言及されていない限り、本発明の主題による実施形態を示すものである。図面は、必ずしも原寸に比例しておらず、また、製造上の仕様ではなく概念を伝えるように意図された概略的な図であり得る。

従来技術で知られているような、充填材料を中に配置することができる代表的な区画の断面図である。 本発明の主題に従って作られた複数の構造体を組み込む代表的な物品の図である。 充填材料の一様な分布を維持する助けとなるパイルを含む代表的な区画の断面図である。 一部分が巻いた形態にされている、長尺の曲げやすい材料から成る構造体の実例の図である。 シート材料の表面上に所望の態様で分布された充填材料の個別要素を有する、構造体の代替的実施形態の横断側面図である。 シート材料上に配置された個別要素を含む、図６の構造体の上面の図である。 個別要素が配置された表面とは反対側の、図６の構造体の底面の図である。 全体的な凝集性のあるシート構造を提供するように多重の層に配置された複数の個別要素を概略的に示す図である。 隣接した個別要素における相互接続する繊維の概略的な拡大図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。

本発明の主題による、または本発明の主題での使用に適した、代表的な実施形態が、図２〜９Ｄに示されており、これらの図では、同一のまたは概ね類似した特徴は、共通の参照番号を共有する。

いくつかの態様では、本発明の主題は、一般に、シート材料の表面上に所望の態様で例えば一様な態様で分布された充填材料の個別要素を有する構造体の様々な実施形態を対象とする。

いくつかの可能な実施形態では、本発明の主題は、一般に、区画内または材料の単一シート上での充填材料１の個別要素の一様な分布または他の所望の分布を維持する助けとなる構造体を対象とする。本発明の主題は、一般に、区画の空間内または材料の単一シート上に突出する複数の離間されたパイルを分布させることにより、このことを達成する。パイルは、充填材料に係合しその運動を制限して、充填材料の要素の一様な分布を維持すること、および凝集を細かくすることに役立つ。構造体は、例えば、衣料品、寝袋、布団、枕、または当て物もしくはクッションに組み込まれ得る。

いくつかの実施形態では、充填材料の個別要素はそれぞれ、繊維の集塊から成る。繊維は、もつれるかまたは他の形で塊になることができ、それにより、各個別要素における開口または孔隙の水準を作り出す交差の程度を有して互いに交差する繊維を特徴とする、繊維のネットワークが提供される。個別要素は、綿の球に似ている：構造内の繊維は、個別要素の外面を越えて配置される自由端部または延在する部分を有することができ、それらの端部または部分は、隣接した個別要素または他の繊維を基礎にした構造内の同様の繊維と係合する、例えば交差するかまたは重なり合うことができる。

個別要素内の全体的な繊維の集塊は、回転楕円体、楕円体、および立方体の３次元形状を含む、様々な一般的な体積的形態（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｆｏｒｍ）を有し得る。所定の個別要素内の繊維は、同質のものであってもよいし、異質のものであってもよい。例えば、個別要素に使用される繊維は、寸法の偏差（例えば、長さ、直径、または他の横断面の寸法）、形状の偏差（例えば、直線状、曲線状、分岐（例えば、１次、２次、または３次の構造））、および材料特性の偏差（例えば、溶融点、ガラス転移点；疎水性または親水性、弾性、硬さ、引張り強さ、デニール、等）のうちの任意の１つ以上を含む様々な特質を提供するように、混合されてもよい。もつれた繊維のための球様のクラスタなどの個別要素を形成する方法は、よく知られている。例えば、その全体を本願に引用して援用する特許文献２は、球様の繊維のクラスタを形成する構造体および方法を開示している。その製造方法は、梳綿作業の変形形態を伴う。しかし、そのような作業は、ウェブを形成するのではなく、繊維の球が形成されるように、変形されている。

１つの可能な実施形態では、本発明の主題は、離間した第１の壁または表面を有するシート材料１２と、第２の壁または表面を有する第２の反対側の材料のシート１４とを備える構造体を対象とする。壁と壁との間のスペースは、緩い充填材料１を受容するための空間１３を提供する。空間はまた、直線または円筒の体積的スペース（ｖｏｌｕｍｅｔｒｉｃ ｓｐａｃｅ）の場合のように、相対する層に横方向に接続して囲まれた区画を形成する周壁１８によって画定され得る。他の場合では、第１および第２の壁を通る長手方向断面は、例えば、球形または卵形であって、はっきりとした周壁を有さない場合もある（例えば、図１における組立体１５Ｇ）。

充填材料の個別要素１は、１つ以上の層またはレベルにおいてシート材料の表面にわたって配置され得る。例えば、図３〜４は、単一のレベルにおける個別要素１を示し、図５〜８は、多重のレベルに積み重ねられた個別要素１を示す。いずれのベース材料のシートも、一方または両方の側上に配置された個別要素を有することができる。要素は、シート材料の表面の一部または全体にわたって配置され得る。要素は、シート材料の所定の表面の一部または全体にわたって、あらゆる種類の所定のパターンまたは形状で配置され得る。例えば、要素は、列、市松模様、同心円に配置されてもよい。個別要素で覆われる表面領域は、正方形、長方形、多角形、円、楕円、等、および形状のための組合せを含む、任意の形状を有することができる。

複数のしなやかなパイル２０が、一方または両方の壁から突出する。パイルは、繊維、糸、ヤーン、または他のフィラメントであってもよい。図３〜４の実施形態では、パイル２０は、壁から部分的にまたは完全に区画スペースを通って延在し、かつ、壁に対して横方向に配向されている。第１および第２の壁ならびに（もしあれば）周壁によって画定される空間は、任意の所望の体積的形状を有し得る。例えば、空間は、多面体、例えば正方形、長方形、３角形、台形；球体、；楕円体；円錐体；複素曲線；等を基礎にし得る。個別要素１を含む緩い充填材料が、空間内でパイルの周りに配置される。パイルは、充填材料の運動を制限して凝集を防ぐために、充填材料と係合する。したがって、構造体の構成は、区画内の充填材料の一様な分布を維持する助けとなる。

パイルは、運動を制限する１つ以上の任意の方法で充填材料と係合し得る。パイルの間隔（すなわち、１平方センチメートルまたは１立方センチメートル当たりの個数）は、それらが充填材料の運動を機械的に妨げて材料を所定の位置に維持するようなものとすることができる。パイルは、例えば、物理的な障壁、または絡み構造として機能することができる。パイルの直径または厚さは、それらが充填材料との係合にさらに役立つようなものとすることができる。パイルは、運動を阻む助けとなる任意の所望の断面を有することができる。例えば、パイルは、円い断面に限定されるのではなく、１つの寸法が他の寸法よりも実質的に幅広である断面、例えば長方形の断面を有することができる。いくつかの実施形態では、パイルは、滑らかなまたは一様な外側表面を有するのではなく、面ファスナの効果と同様に充填材料を掴むことができるフック要素またはループ要素などの２次構造を含む。他の実施形態では、パイルは、充填材料に着脱可能にまたは恒久的に付着する接着剤表面を有し得る。

他の実施形態では、パイル２０は、要素を材料のシートの表面に係止するために、材料のシート、例えばシート１２から、充填材料の個別要素１を通って延在し得る。パイルは、場合により、充填材料が２枚の材料のシートの間に係止されかつ区分化される構造体を作り出すために、充填材料の要素を通って反対側の第２の材料のシート１４まで延在し得る。

上記のように、パイルは、１つの壁から他の壁にまたがる必要はない。パイルは、自由端が区画のスペース内に存在しかつそこから自由端が延在する壁とは反対側の壁に接続されないように、空間内へ部分的に延在してもよい。または、パイルは、区画を完全に通り抜けて延在してもよい。または、パイルは、図３で明らかなように、部分的に延在するパイルと全体に延在するパイルとの混ぜ合わせであってもよい。パイルがスペースを完全に通り抜けて延在する場合、パイルの一方の端部は、壁に接続されてもよく、他方の端部は、反対側の壁に置かれるかまたはそれに接続されてもよい。パイルは、単独でまたは反対側の壁上のパイルとの組合せで充填材料をブロックするかまたは他の方法で係合して充填材料を不動化する助けとなることができる長さだけ延在すればよい。

パイル２０は、孤立した要素であってもよく、または、１つの壁から別の壁へと往復して横切る連続的な弦の一部であってもよい。後者の場合では、弦のセグメントは、対向した壁１２、１４に接続される端部を有する。パイルは、分離されたグループ内で形成されてもよい。いくつかの可能な用途では、パイルは、図４で明らかなように、構造体にわたって一様に分布される。しかし、変形形態が想定される。例えば、充填材料要素がより大きいまたはより密集した領域では、より低い密度での分布が可能な場合もある。別の領域は、充填材料の十分な不動化を提供するためにより高いパイルの密度を必要とする、より細かな異なる充填材料を有し得る。したがって、本発明の主題は、例えば密度、分布またはパターン、材料のタイプ、材料の構造といった固有の特質を持つパイルをそれぞれが含む複数の領域を所定の構造体が有し得ることを考慮する。本発明の主題はまた、例えば密度、材料のタイプ、または材料の構造といった固有の特質を持つ充填材料をそれぞれが含む複数の領域を所定の構造体が有し得ることを考慮する。

１つの可能な実施形態では、壁構造は、織られた、編まれた、または不織のテキスタイル構造であり、このテキスタイル構造は、壁材料を区画のスペースに打ち抜いて構造２０を形成する、打ち抜き工程を受ける。打ち抜き工程は、当技術分野で知られているように、針、空気ジェット、または水ジェットに基づいてもよい。別の可能性では、糸、ヤーン、または他のフィラメントが、区画のスペース内への縫合、縫製、編み、または織りを介して壁構造に結合され得る。いかなる用途に対しても、パイルのための適切な糸またはフィラメントのデニールは、任意の所望の値とすることができる。多くの用途に対して、それらは少なくとも１デニールパーフィラメント（ＤＰＦ：ｄｅｎｉｅｒ ｐｅｒ ｆｉｌａｍｅｎｔ）になる。パイルは、所定の場所に、例えば、壁に、壁を越えて、および／または一方または両方の壁から充填材料の要素に溶融接着される、可溶性の熱可塑性要素であってもよい。

パイルは、弾性的に変形可能であることが好ましい、プラスチックなどの半剛体または剛体の構造で形成されてもよい。

図３は、構造体１０の代表的な例を示す。構造体は、壁１４から離間されかつ対向した第１の壁１２を有し、壁間の体積的スペース１６は、緩い充填材料１を受容するための空間を提供する。図示のように、この例では、各壁は、互いに概ね平行である。複数のしなやかなパイル２０が、それぞれ、第１の壁に固定して関連付けられた第１の端部２０Ａと、壁に関連付けられた第２の端部２０Ｂとを有し、パイルは、壁１２、１４に対して横方向に配向されている。他のパイルは、壁１２または１４上に一方の端部のみ有し、他方の端部は、壁間のスペース内に解放される。図３で明らかなように、この例では、パイルは、第１および第２の壁に対して概ね垂直に配向されている。しかし、他の実施形態では、パイルは様々な角度で位置し得る。パイルは、交差または隣接する地点で互いに接触してもよいし、接触しなくてもよい。

個別要素のクラスタであり得る緩い充填材料は、空間内でパイル２０の周りに配置される。例えば、充填材料は、天然グースダウン、または、ＰｒｉｍａＬｏｆｔ，Ｉｎｃ．、Ｌａｔｈａｍ、Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ、ＵＳＡ（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｐｒｉｍａｌｏｆｔ．ｃｏｍ）から入手可能なＰｒｉｍａＬｏｆｔ（登録商標）合成繊維充填材料などの合成充填材であってもよい。例示的なＰｒｉｍａＬｏｆｔ（登録商標）合成充填材は、およそ３．５ｍｍの平均直径およびおよそ１．０ｍｍから６．０ｍｍの範囲内の直径を有する、丸みを帯びた構造のネップ加工された撥水性のあるポリエステルステープルファイバであり得る。そのような製品に対するフィルパワーは、産業試験基準ＥＮ１２１３０に従って試験したときに、３５０〜４００ＦＰの間である。従来の連続的なフィラメントの合成断熱材とは異なり、ＰｒｉｍａＬｏｆｔ（登録商標）充填材の小さく丸い繊維は、ダウンクラスタにとてもよく似ていて、小さな空気溜り内の熱を捕捉して暖かさを保持する。特に、より小さな充填材料のユニットで作られた個々のクラスタ自体も、個別要素２０と見なされ得る。衣料品、寝袋、布団、および枕などの、本明細書において考慮される多くの用途の場合、構造体１０の第１および第２の壁１２、１４は、シート材料でできた曲げやすい層である。例えば、曲げやすい層は、テキスタイル材料であってもよい。いくつかの用途に対しては、層は軽量のファブリックで作られることが望ましい。軽量のファブリックの例には、スクリムファブリックおよびタフタファブリックが含まれる。他の用途では、層は、バリスティックもしくはＣｏｒｄｕｒａ（登録商標）ナイロンまたはリップストップナイロンなどの、永続的な屋外使用のためのより重いファブリックとされ得る。

他の用途では、曲げやすい層は、延伸させたＰＴＦＥ（例えば、ＧｏｒｅＴｅｘ（登録商標）の商標名で売られている）、または微小孔のあるポリウレタンなどの、防水透湿膜とされ得る。

図１〜２に示されるように、構造体が、複数の統合されたバッフルで構成されるように、再分割され得る。図１は、複数のバッフル構造化され統合された区画１５Ａ〜１５Ｇを画定するように互いに縫合された、材料の層１２、１４を示す。図１には示されていないが、非剛体または剛体のしなやかな複数のパイル２０が、図１の実施形態のいずれにも配置され得る。図２は、この場合ではジャケット２４である衣服に組み込まれた、一体に組み立てられた複数の構造体１０を示す。図２における区画１０は、図１における区画のうちのいずれかのような区画であってもよく、また、図３のパイルのような、または本明細書でそれ以外に考慮されるパイルのような、複数のパイルを含んでもよい。個々の区画１０は、最初は再分割されていない構造であった、再分割部分（ｓｕｂｄｉｖｉｓｉｏｎ）であってもよい。

いくつかの実施形態では、本発明の主題は、断熱要素の繊維がシート材料上の繊維と融合されかつ／またはもつれて、所望の領域にわたって個別要素をシート材料の一方または両方の表面に固定する、シート材料の表面上での充填材料の個別要素の配置を対象とする。図５〜７は、そのような性質の代表的な構造体を示す。この実施形態では、個別要素は、もつれた繊維の球を含む。

図５〜７の実施形態では、充填材料の個別要素１は、シート材料１１２の表面にわたって所望の態様で分布されている。この実施形態では、個別要素内の所定の割合の繊維が、シート材料の表面における繊維と係合する。隣接した個別要素の表面における繊維もまた、互いにもつれるか他の方法で係合し得る。個別要素がシート材料に対して局限されるのに十分な係合が存在する。係合する繊維の割合は、個別要素が、それらが局限された後ならびに衣料品および寝袋などの意図された用途での通常使用中に個別要素の形態を実質的に維持することを可能にするように、制御され得る。

一般に、繊維の溶融は、溶けたまたは軟化した状態への繊維の熱処理を通じて達成され得る。しかし、ポリマー要素を互いに接着するために、化学薬品または放射エネルギー（例えば、ＵＶ光）が同様に使用されてもよい。繊維は、方向付けられた針、水、または空気に基づく方法などの、当業者に知られた方法で、物理的にもつれさせられてもよい。本明細書において、「係合（ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）」および「係合する（ｅｎｇａｇｅ）」の変形は、相互接続される繊維２Ａ／２Ｂの各部分に関連付けられた全体的な構造（図８および図９Ａ〜Ｄに関する以下の論述参照）が意図された用途のために十分に不動化されるように、各繊維が融合、もつれ、または他の係合の形態によって十分に相互接続されることを意味する。当業者であれば、係合する繊維の割合を変化させて、所定の用途に対する適切な割合を判定することができる。

局限された状態における個別要素のそれらの個別の形態を維持することにより、要素は、凝集するまたは嵩が増すという欠点なしに、また、断熱されていないまたは充填された領域を残して、緩い充填材料の要素のような役割を果たすことができる。１つの適切な実施形態では、個別要素は、それらの全体的に体積的かつ立体構造的な形態の５０％を維持する。言い換えれば、構造の５０％以上が、見分けがつき、かつ、隣接したシート材料および／または隣接した個別要素の全体的な表面とは区別される。他の実施形態では、個別要素は、少なくとも２５％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、７５％、８０％、８５％、９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９９％、ならびに、およそそのような数字の割合、およびそのような数字の全ての範囲の割合から維持する。

個別要素１に関して、「実質的に」とは、個別要素が互いおよび／またはシート材料１１２に局限されるときに、個別の繊維構造が個別要素内に留まる限り、個別要素の寸法または形状が変化し得ることを意味する。例えば、個別要素は、寸法または形状の全体的な変化を経験してもよく、例えば、繊維網の開きは、溶融されたときに収縮または膨張してもよく、および／または、構造の幾何学的形状は、例えば丸い形態から楕円の形態へと変化してもよく、しかし、交差する繊維の網、および個別要素の形態をなおも維持する。

別の可能な実施形態では、シート材料の追加の層が、図３〜４におおまかに示されているような挟まれた組立体を作り出すように、図５〜７の構造にわたって追加され得る。

図８は、全体的な凝集のあるシート構造を提供するように多重の層に配置された複数の個別要素を概略的に示し、凝集のあるシート構造は、明瞭性のために、支持するシート材料、例えばシート材料１１２または１１４から分離されている。この実施形態では、シート材料は個別要素に関連付けられていない。代わりに、隣接した個別要素における繊維の係合が、上記のように、個別要素がウェブ内でそれらの個別の形態を実質的に維持した状態で、凝集性のあるウェブ構造を作り出す。図８Ａは、隣接した個別要素１Ａおよび１Ｂ、ならびに要素１Ａおよび１Ｂからそれぞれ出ている、係合し相互接続する繊維２Ａおよび２Ｂの、概略的な拡大図を示す。（図は、例えばサイズ、形状、または間隔に関して正確な縮尺ではなく、また、各要素内の他の凝集した繊維は示されておらず、また、係合し相互接続する繊維の数は、大幅に変動し得る。）

図８における各個別要素は、隣接しており、隣り合った連続形態（ｎｅｉｇｈｂｏｒｉｎｇ ｓｅｒｉｅｓ）にある。言い換えれば、第１の所定の個別要素が、１つ以上の隣接した個別要素内の１つ以上の繊維と接触することが可能な１つ以上の繊維を有する。隣接した個別要素のそれぞれは、第１の個別要素に隣接していない１つ以上の隣接した個別要素内の１つ以上の繊維と接触する、１つ以上の繊維を有する。それらの他の隣接した個別要素のそれぞれは、他の隣接した個別要素との同様の関係を有する。したがって、全てのそのような個別要素は、相互接続する繊維の経路に沿って直接にまたは間接的に連続的に接続され得る節またはボディである。

図９Ａ〜Ｄは、互いに交差するか相互に輪を作る、隣接した個別要素（例えば、図８および８Ａにおけるそれら）または他の繊維に基づく構造からの切り離された長さの相互接続する繊維２Ａ、２Ｂの例を示す。理解され得るように、繊維は、１つ以上の交差点で互いに係合することができる。係合は、繊維の終端、または中間部分で生じてもよい。繊維は、重なり、交差、もしくはインタールーピング、および／または撚り合わせによって係合し得る。

本明細書の実施形態のいずれにおけるシート材料１２、１４、１１２、１１４も、任意の所望のシート材料とすることができる。多くの用途の場合、材料は、織られたまたは不織のテキスタイル材料になるであろう。例えば、シート材料は、比較的高い融点の繊維に囲まれた所定の量の低い融点の繊維を有する、織られたまたは不織の（例えば、スパンボンドまたはメルトブローの）ウェブであってもよい。所定の量の低融点繊維を有する緩い充填材の個別要素は、ウェブ上に置かれる。隣接した構造からの長い繊維（すなわち、シート材料までの個別要素）は、ある程度の割合の可溶性の繊維が隣接した構造内の他の繊維と接触して、互いに自然に接触する。ウェブおよび個別要素の組立体は、可溶性の繊維を他の繊維と融合させるために加熱される。他の繊維は、溶融中に互いに結合して、繊維長が重複する融合したポリマー材料の混合物を形成する、可溶性の繊維であってもよい。または、他の繊維は、非可溶性の繊維であってもよく、溶けたまたは軟化した可溶性の繊維からの材料が、冷却後に非可溶性の繊維に付着する。

熱による融合および結合が、天然材料（例えば、綿、絹）および熱硬化性ポリマー材料から形成されたヤーン、糸、およびテキスタイルには一般に存在しない、熱可塑性ポリマー材料の利点である。熱可塑性ポリマー材料は、加熱されると軟化または溶融し、冷却されると固体の状態に戻る。結合または融合の程度に影響する因子の１つは、温度であり、場合により圧力である。熱可塑性ポリマー材料は、固体の状態から、（ａ）その熱可塑性ポリマー材料のガラス転移温度まで加熱されたときは軟化した状態に、および、（ｂ）その熱可塑性ポリマー材料の溶融温度まで加熱されたときはほぼ液体の状態に、転移する。熱による結合は、熱可塑性ポリマー材料がガラス転移温度まで加熱されたときに生じる場合もある。以下で論じるように、より度合いの大きい熱による結合は、溶融温度に近いまたは溶融温度を超える高温において生じ得る。

本明細書において、「可溶性」および「非可溶性」は、相対的な用語であって、熱などの所定の条件の設定下において、可溶性の繊維が、ガラスまたは流体の状態に転移し、互いに凝結してフィルムになることを意味する。対照的に、同じ条件下において、非可溶性のフィラメントは、そのような状態に著しく転移せず、したがって、実質的にはっきりとした繊維の形態であり続ける。しかし、そのような形態において、可溶性の繊維は、上記のように非可溶性の繊維に溶融結合し得る。さらに、非可溶性の繊維は、主に非可溶性の材料で作られるが、別の繊維または他の基質への向上された溶融結合のために溶融する小部分を含んでもよい。一例として、そのような繊維は、非可溶性の材料の芯と、周囲の可溶性材料の鞘とを有し得る。

例えば、寝袋および衣服での使用に適した１つの可能な実施形態では、不織ウェブまたはスクリムの形態のシート材料が、約０．５から約７５デニールの繊維から作られ得る。これは、しなやかでかつそのような用途に対して過度に堅くない、個別要素を支持するための凝集性のあるベース構造を作り出す。（スクリムなどの個別要素または基質１２もしくは１４に使用するための繊維は、ポリエステルおよび以下で詳細に開示される様々な他の繊維を含む。）

限定の目的ではなく例示の目的のために、本発明の主題による構造体のための１つの可能な一連のパラメータを以下に挙げる。構造体は、薄くしなやかな不織繊維のウェブの性質を帯びた、個別要素１を支持するための基質を含む。ウェブ１２または１４は、約２〜３ｍｍの厚さである。ウェブは、可溶性の繊維を含み得る１．４デニール（「Ｄ」）の繊維で作られる。ウェブは、１平方メートル当たり１５ｇから２０ｇの重さがあってもよい。個別要素およびウェブの組立体全体は、１平方メートル当たり約１００ｇの重さがあってもよい。

個別要素は、本明細書で説明される任意のタイプの繊維の球様のクラスタであってもよく、組成は、繊維の材料および性質および割合に関して他の実施形態では変化してもよい。個別要素は、典型的には３ｍｍから６ｍｍの全体直径を有する。球は、凝集性のあるシート様の構造１３に配置される（例えば、図４、６、または８で明らかな個別要素１の配置）。いくつかの可能な実施形態では、構造は、１平方メートル当たりおよそ７５から１２５グラムの重さであり得る。指摘したように、上記は非限定な例であり、様々な他の繊維、個別要素、およびウェブ、または他の基質のパラメータが考えられる。

いくつかの実施形態では、個別要素は、天然ダウンクラスタによく似て、以下のダウンおよび繊維の特性のうちの１つ以上または任意の組合せを有し得る。一般に知られているように、ダウンクラスタは、直径が約５ｍｍから約７ｍｍに及び得る。ダウンクラスタは、多数のストランドが外に向かってあらゆる方向に延びている、中心の節または根を有する。個々のストランドは、「１次」構造または繊維と呼ばれ得る。１次構造は、その長さに沿って外に向かって延びている多数の細かい構造を有し、それらは「２次」構造または繊維と呼ばれ得る。１次構造は、３ｍｍから３３ｍｍの長さを有し、典型的な長さは約１４ｍｍから２０ｍｍである。天然ダウンの１次構造は、一般に、その長さに沿って放射状に配置されたおよそ５０本から１５００本の２次繊維４を有する。３３ｍｍの長さ、および６０μｍの間隔では、５５０本の、または各側を別々に数えた場合には１１００本の２次繊維が与えられる。３ｍｍの長さ、および６０μｍの間隔では、５０本の、または各側を別々に数えた場合には１００本の２次繊維が与えられる。天然ダウンはまた、各２次繊維４の長さに沿って離間されかつ各２次繊維４から延在する比較的短い３次繊維を、およそ１００ミクロン当たり１本または２本有し得る。

天然ダウンの２次構造の長さは、一般に、０．３５ｍｍから１．４ｍｍに及ぶ場合があり、０．５ｍｍから０．７５ｍｍの長さが典型的である。２次繊維は、非常に弾力性があって、恒久的な変形に耐性があり、また、２次繊維は、弾性エネルギーを蓄えることができる。

本発明の主題によれば、充填材料は、本願と共通の所有権下にありまたあらゆる目的のためにその全体を本願に引用して援用する、ＰＣＴ／ＵＳ２０１５／２３３７による合成ダウン構造体で構成され得る。開示されたクラスタで使用するための合成ダウン繊維は、１次繊維と、１次繊維の長さに沿って２次元または３次元の複数のループに配置された複数の結合した２次繊維との合成物で構成され得る。

本明細書において、「繊維（ｆｉｂｅｒ）」は、メートル範囲の長尺のフィラメント、センチメートルまたはミリメートル規模の短い繊維、またはミクロンもしくはナノスケールの小繊維を意味する、総括的な語である。繊維は、モノフィラメント、またはフィラメントの束であってもよい。本発明の主題に有用な繊維は、様々な範囲のサイズを有し得る。繊維の縦横比は、一般に、１０、１５、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、またはそれ以上を超える。（特に他の指示がない限り、繊維の長さに関する全ての測定値は、適用可能な構造の経路に沿って移動することにより対応する寸法が測定されたと見なす。例えば、１次構造が曲線の経路を有する場合、長さは、１つの端点から別の端点まで直線で測定されるのではなく、曲線の経路に沿って移動することによって測定される。当然ながら、これは、曲線の構造が真っ直ぐにされた場合に測定されるはずの距離と同じ距離である。）

本明細書において、「微細な（ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ）」繊維とは、ミクロンスケールからナノスケールの平均直径（または、非円形の繊維の場合には、他の主要な断面寸法）を有する繊維を意味する。本明細書において、「ミクロンスケール」とは、２桁または１桁ミクロンから約１０００ナノメートルほどの短さまでの範囲内の平均直径を有する繊維を意味する。テキスタイル産業では、ナノスケール繊維は、約１００〜１０００ナノメートル以下の範囲内の平均直径を有する。いくつかの実施形態では、微細な繊維および他の繊維は、少なくとも１００、またはそれよりも高い、高い縦横比（長さ／直径）を呈示する。微細な繊維は、当業者に知られている任意の手段を介して分析され得る。例えば、所定の繊維の寸法を測定するために、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）を使用してもよい。

いくつかの可能な実施形態では、２次またはより高次の構造を有する場合もあればそうでない場合もある１次繊維は、約１０μｍ〜１００μｍの直径を有し得る。１次繊維の場合、約９０μｍ、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、または１５μｍ以下の直径が意図されている。２０〜３０μｍの直径が、天然ダウンの直径によく似ると見込まれている。重量の軽減が重要であるいくつかの用途の場合、比較的大きい直径を選択すると、繊維は、断熱に不要な重量を追加することになる。反対に、比較的小さい直径を選択すると、繊維は、必要なロフトおよび回復性を提供するのに十分な硬さでなくなる場合がある。

いくつかの代表的な実施形態では、１次繊維から分岐している２次繊維は、０．５μｍから１００μｍの直径を有する場合があり、より具体的には、約１００μｍ、９０μｍ、８０μｍ、７０μｍ、６０μｍ、５０μｍ、４０μｍ、３０μｍ、２０μｍ、１５μｍ、１２μｍ、１１μｍ、１０μｍ、９μｍ、８μｍ、７μｍ、６μｍ、５μｍ、４μｍ、３μｍ、２μｍ、１μｍ、または０．５μｍ以下の直径が意図される。いずれかの繊維が一様でない直径を有する場合、直径は、一般に、繊維の長さに沿った直径の統計的サンプリングをとって、平均直径と考えられ得る。１μｍ〜３μｍの直径が、天然ダウンにおける２次構造の直径によく似ると見込まれている。直径がおよそ１〜３μｍを下回る場合、繊維は、放射熱損失を阻止するのに効果的でなくなり得るが、本発明者らは、空気隙間を閉じ込めかつ対流性流れを軽減する目的のために、ナノサイズの繊維を含ませた。直径がおよそ１２μｍを上回る場合、重量に対する断熱材の暖かさの比率は、最善とはいえなくなり得る。しかし、優れた市販の断熱材は、２５μｍまでのおよびより大きい直径の繊維で作られており（例えば、Ｐｒｉｍａｌｏｆｔ（登録商標）断熱材）、それゆえ、いくつかの用途では、およそ２５μｍの繊維を含む構造が依然として適切であり得る。

本発明の主題は、具体的に記載されたいずれかの所定の寸法もしくは寸法の比率または他の測定基準に必ずしも限定されるものではなく、各値、限界もしくは範囲を上回るかまたは下回る数および値、ならびにそれらの中間の数および値が、適用され得る。１次繊維または２次繊維のデニールは、６Ｄ以下であってもよい。

１次繊維の直径の２次繊維の直径に対する比率（「縦横比」）は、もしあれば、変化してもよい。適切な比率は、およそ１：１から１００：１までを含む。およそ６：１から３０：１の比率は、天然ダウンの比率によく似ることができる。上記のように、縦横比は、特に、２次繊維のための材料よりも高い強度特性の材料で１次繊維が作られる場合には、１未満であってもよい。

本発明の主題によるいくつかの実施形態では、ミクロン、サブミクロン、またはナノメートル規模の複数のポリマー繊維が形成される。ミクロン、サブミクロン、またはナノメートル規模の複数のポリマー繊維は、同じ直径のものであってもよいし、異なる直径のものであってもよい。

本発明の主題によるいくつかの実施形態では、本発明の方法は、ミクロン、サブミクロン、またはナノメートル規模の製作をもたらす。例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、４９０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、６９０、７００、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、７９０、８００、８１０、８２０、８３０、８４０、８５０、８６０、８７０、８８０、８９０、９００、９１０、９２０、９３０、９４０、９５０、９６０、９７０、９８０、９９０、１０００ナノメートル、または０．５、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００もしくはそれ以上のマイクロメートルの直径（または、非円形の形状に対しては同様の断面寸法）を有するポリマー繊維を作製することが可能であると考えられている。挙げられた直径の中間にあるサイズおよび範囲もまた、本発明の主題の一部である。

本発明の方法およびデバイスを使用して形成されるポリマー繊維は、上記の繊維直径に対して１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、５００、１０００、５０００に等しいかまたはそれよりも大きい縦横比に基づく長さの範囲のものであり得る。１つの実施形態では、ポリマー繊維の長さは、少なくとも部分的には、デバイスが回転または振動させられる時間の長さ、および／またはシステムに供給されるポリマーの量に依存する。例えば、ポリマー繊維は、分割の前後に約０．５マイクロメートルから１０メートル、またはそれ以上の範囲の長さを含めて少なくとも０．５マイクロメートルの長さを有して形成され得ると考えられる。さらに、ポリマー繊維は、任意の適切な器具を使用して所望の長さに切断することができる。挙げられた長さの中間にあるサイズおよび範囲もまた、本発明の主題の一部である。

様々な材料（合成のもの、天然のもの、バイオ植物（ｂｉｏ−ｂａｓｅｄ−ｐｌａｎｔ）、バイオ発酵したもの（ｂｉｏ−ｂａｓｅｄ−ｆｅｒｍｅｎｔｅｄ））、およびファブリック／基質タイプ（ニット、織物、および不織布）が、本発明の構造体での使用に意図されている。本発明の構造体に使用され得る繊維タイプの非限定的な例は、天然および合成のポリマー、ポリマーブレンド、ならびに他の繊維形成材料を含む。ポリマーおよび他の繊維形成材料は、生体材料（例えば、生分解性および生体再吸収性の材料、植物由来のバイオポリマー、バイオ発酵ポリマー）、金属、金属合金、セラミックス、複合材料、および炭素微細繊維を含み得る。

繊維の集まりは、上記のような複数の材料の混合を含み得る。微細繊維はまた、単一のまたは複数の内腔を含み得る。微細繊維はまた、ピットまたは細孔などの表面特徴を有し得る。多内腔繊維は、例えば、同心の開口部を含む１つ以上の出口ポートを設計することによって得られ得る。いくつかの実施形態では、そのような開口部は、分割した開口部（すなわち、２つ以上のより小さな開口部が作られるように１つ以上の仕切りを有する開口部）を含み得る。そのような特徴は、特定の物理的特性を獲得するために利用され得る。例えば、繊維は、以下で説明される断熱用途などにおける断熱材としての使用のために、または、弾性（弾力性）もしくは非弾性の力の減衰器としての使用のために、生産され得る。

いくつかの実施形態では、本開示の繊維状ウェブは、本発明の主題による構造体にストレッチ性を与えるために、ポリウレタンおよびポリアクリラートを基礎とするポリマーなどの、弾性繊維を含み得る。

個別要素内の繊維は、実質的に同じデニールのものであってもよく、またはそれらは、様々なデニールのものであってもよい。いずれの場合も、多くの用途に適した範囲は、およそ１〜６デニールである。衣服用途では、適切な範囲は、およそ１〜３デニールとされ得る。

そのような相対運動を作り出すことにおいて使用に適し得る繊維形成方法は、電界紡糸、メルトブローイング（ｍｅｌｔｂｌｏｗｉｎｇ）、溶融紡糸、フォーススピニング（ｆｏｒｃｅｓｐｉｎｎｉｎｇ）、または他の方法を含む。

上記の実施形態のいずれかにおいて、もし２次繊維があれば、一方向に制御されたまたは脈打つ空気もしくは他の気体の流れが、２次繊維を引き寄せて１次繊維上にそれを配置するのを促進するために使用され得る。流れを加熱することにより、引き寄せおよび結合の過程が促進され得る。気体のための１つ以上の出口ポートが、繊維形成材料のための出口ポートに隣接した所望の位置に配置され得る。気体出口ポートはまた、流動性を有する材料の出口ポートの周りの全体的または部分的な輪のようなものであってもよい。

本明細書において意図された方法のいずれかによって作り出される、押し出されたまたは放出されたまたは引き出されたフィラメント状材料の複合構造は、所望のステープル長さまで、切断、破壊、切離、および他の方法で分割され得る。繊維は、機械的な切断手段、レーザエネルギー、熱エネルギー、超音波エネルギー、および物理的構造を分割するための任意の他の知られたまたは発見されるべき方法によって、分割され得る。機械的な切断の例は、短い長さの切断ステープルファイバを生産するための、当業界で周知の単純な裁断機または回転切断刃を含む。適切な長さは、およそ０．１ｍｍ〜５ｃｍ、および本明細書の他の部分で意図されている長さであり得る。天然ダウンの１次構造によく似る適切な長さは、他の部分で示されるように、およそ５ｍｍ〜７０ｍｍ、またはおよそ３〜３３ｍｍ、またはおよそ１４ｍｍ〜２０ｍｍである。分割部分があまりにも小さい場合、繊維はロフトし得ない。繊維があまりにも長い場合、それらは恒久的にもつれる恐れがある。

いずれの実施形態における繊維も、抗菌剤、金属、難燃剤、静電防止剤、撥水剤、およびセラミックスなどの、しかしこれらに限定されない、機能的な粒子を含み得る。これらの材料は、繊維形成材料に導入され得る。それらは、例えば、水素結合、イオン結合、またはファンデルワールス力により、材料に共有結合し得る。任意のそのような結合を促進するために、材料の混合物に触媒が導入されてもよい。

本発明の主題のいくつかの実施形態では、流動性を有する繊維形成材料が、２種以上のポリマーおよび／または２種以上の共重合体の混合物とされ得る。他の実施形態では、繊維形成材料ポリマーは、１種以上のポリマーおよび１種以上の共重合体の混合物とされ得る。他の実施形態では、繊維形成材料は、１種以上の合成ポリマーおよび１種以上の天然に生じるポリマーの混合物とされ得る。

本発明の主題によるいくつかの実施形態では、繊維形成材料は、ポリマー溶液、すなわち、適切な溶液中に溶解されたポリマーとして、リザーバに供給される。この実施形態では、方法は、リザーバにポリマーを供給する前にポリマーを溶液中に溶解させるステップをさらに含み得る。他の実施形態では、ポリマーは、ポリマー溶融物としてリザーバに供給される。そのような実施形態では、リザーバは、ポリマーを溶かすのに適した温度まで加熱され、例えば、約１００℃から約３００℃の温度に加熱される。

１つの可能な実施形態では、繊維形成で使用される紡糸口金が、複数の口を有することができ、各口は、同じ紡糸口金で様々な範囲のナノ繊維およびミクロンサイズ繊維を作り出すために、異なる直径を有することができる。口は、紡糸口金の回転中に太い繊維の周りに様々な細い繊維を巻き付けるのを促進するために、同一平面にまたは面外に配置され得る。１次繊維および２次繊維のユニットの全体的な複合構造は、充填する体積のおよそ１％以下の低い密度を有するべきである。

ポリエステル繊維は、特に天然ダウンによく似ることが意図されている、本明細書において開示または意図された充填材料の個別要素１に使用するための出発原料の１つの可能な例である。１次構造および２次構造の一方または両方のための、他の合成または天然の材料には、ポリエステル（エチレンテレフタレート）、ポリオレフィン（ポリプロピレンおよびポリエチレン、またはそれらの共重合体）が含まれる。材料は、メルトブローイング（または、電界紡糸法が使用される場合には電界紡糸）で現在使用されている任意の他の合成繊維であってもよい。その例には、他のポリエステル、例えば、ポリ（トリメチレンテレフタレート）（Ｓｏｒｏｎａ（登録商標））、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリ（メタクリル酸メチル）（アクリル）、ポリ（アクリロニトリル）、エチレンアクリル共重合体、ポリスチレン、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）、ポリウレタン、ポリカーボネート、ピッチ、ベータラクタム、および上記のうちの１つ以上の混合物が含まれる。上記のように、１次繊維および２次繊維は、様々な材料から作ることができるが、どちらにも適した材料の１つの例が、ポリエステルである。

いくつかの性能断熱用途の場合、繊維の選択に影響する因子には、以下のことが含まれ得る：
・ ヤング率−約１０Ｍｐａを大きく上回るべきである
・ 降伏歪み−可能な限り高く、少なくとも１％、好ましくは１０％を超えるべきである
・ 摩擦係数は、断熱材が圧縮されるときには摩擦は高いべきであり、また再ロフトが許容されるときには摩擦は低いべきであるという点で、理想的には異方性であるべきである（ダウンは、その３次構造を使用してこれを達成する）
・ 断熱材を湿気に耐性のあるものにするには、疎水性繊維が極めて好ましい
・ 表面の疎水性だけでなく、繊維は、全体的に湿気に耐性を有するべきであり、また、それらの機械的性質は、濡れたときに変化しないべきである
・ ヤーンが区画に充填されたときに、およそ３０ｋｇ／ｍ^３以下の低い嵩密度。天然ダウンは、区画に充填されたときに、約１０ｋｇ／ｍ^３である。およそ２０〜３０ｋｇ／ｍ^３のより重い断熱材が、本発明の範囲に含まれる特定の範囲のものである。（個々の充填されていないヤーンは平坦な構造の場合があり、また、そのようなヤーンは区画に充填されたときにある程度互いに貫通し合う場合があり、また、繊維ユニットがそれら自体でもつれるのを回避し得る十分に低い嵩高を有するので、そのようなヤーンの嵩密度は、それ自体では有意な数になり得ない。）
天然グースダウンのフィルパワーは、２つの重要な特徴、すなわち、暖かさ対重量比（ｗａｒｍｔｈ−ｔｏ−ｗｅｉｇｈｔ ｒａｔｉｏ）、および圧縮性の指標であり、どちらの特徴も、暖かさの維持および快適性の提供に欠かせない。正確なフィルパワーは、１オンスのグースダウンを目盛付きのシリンダに入れて、ダウンが占める体積を立方インチで測定することによって測定される。本発明の主題の実施形態に従って作られた断熱性材料は、グースダウンに匹敵し、グースダウンと同様におよそ５５０から９００フィルパワーを提供することが可能であると考えられる。

本明細書において、繊維の寸法に関して、「直径」とは、「直径」という語の厳密な意味で、円形断面の直径を意味し、また、非円形の断面、例えば楕円および多角形の断面を有する繊維の場合、直径は、非円形の繊維が、同じ断面積を提供する円形断面に対応する断面積を有することを意味する。長さに沿って一様な直径または断面積を有していない繊維の場合、フィラメントの長さに対する平均値が使用され得る。（平均値はまた、本明細書に関連する他の非一様な構造または材料のパラメータに対して使用され得る。）

上記の基本的な構造体は、組立または他の材料との統合のための基質として機能し得る。構造体は、長尺の材料として作製され得る。構造体は、０．１メートルから１キロメートル、またはそれ以上の長さとされ得る。構造体は、０．０１メートルから数メートルの幅とされ得る。そのような寸法は、テキスタイル製造の技術水準によってのみ制限される。構造体は、主区画のバッフル構造または再分割部分をさらに有するか、またはそうでない場合がある。いかなるそのような区画化も、最終製品への組み立て時に行われるか、または構造体において予め形成され得る。

１つの可能性は、追加の曲げやすいシート材料の層、例えばファブリックを構造体１０に組み付けることである。衣服および他の用途では、追加の層は、アウターシェルとして機能する、より重いまたはより丈夫なファブリックとされ得る。他の追加の材料は、衣服の内側のための快適なライナ、または、耐水性、防水性、および／もしくは通気性を提供する働きをするフィルムもしくは膜を含み得る。

本発明の主題での使用に適したテキスタイルは、合成材料（例えば、ポリエステル、ナイロン）、天然材料（例えば、綿、または羊毛）、またはそれらの組合せを含む、任意の適切な材料から作ることができる。ファブリックは、縫合、縫製、継ぎ目のない織りもしくは編み、接着結合、融解もしくは溶接、またはファブリック片を互いに固定するための任意の他の知られた技法により、継合され得る。上記のように、本発明の主題の構造体は、様々なファブリック物品に使用され得る。本発明の主題の構造体は、断熱材または緩衝材構造体を組み込んだ特定の物品を特に対象とする。構造体は、衣服および衣料品、例えば断熱されたジャケットおよびパンツ；手袋；フットウェア、例えば靴および靴下；ハードウェア、例えばパーカのフードおよび他の断熱された帽子、および顔用マスク；アウトドア用具、例えば寝袋および寝袋用のシェル、ブランケット、テント、タープ、および他のカバー；寝具類、枕、クッション、室内装飾材料、または、断熱もしくは緩衝の恩恵を受けることができる他のファブリックもしくは非ファブリックの物品を含む、そのような構造体が使用され得るあらゆる範囲の物品を含む。

一般に、そのような製品は、縫製、編み、織り、接着、テーピング、溶融結合、またはテキスタイル材料もしくはファブリック材料をシールする他の知られたまたは発見される手段を介して接続される複数の壁を有する任意の物品に一体化される、本明細書における教示に従って局限された所定の量の充填材料から成る。充填可能なまたは本発明の構造体と一体化される、衣服または寝袋などの物品における区画または体積的スペースは、任意の所望のサイズとすることができる。本明細書において意図される多くの用途に対して、サイズは、個々の要求に従って変化し得る。例えば、断熱に関しては、上記の緩いＰｒｉｍａＬｏｆｔ（登録商標）充填材を使用し、また、本明細書において意図される発明性のある構造体に対応する量が使用される場合には、１平方フィート当たり１１グラムのテキスタイルが、ジャケットにとって有効な量である。

図２は、代表的な製品、すなわちパーカ２４を示し、このパーカ２４は、本体部分、腕部分、およびフード部分にわたって構造体１０を本発明の主題による一体化された断熱性構造体と一体化する複数の領域を含む。この衣服は、丈夫な材料、例えばリップストップ（例えば、Ｃｏｒｄｕｒａ（登録商標））ナイロンである外側に面した壁と、ポリエステル、フリース、綿、またはメリノウールなどのより細かいまたはより快適な材料である内壁（身体に面する）とを含む区画を有し得る。外側および／または内側の層に、別の層が積層されてもよい。例えば、延伸させたＰＴＦＥ（例えば、Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ（登録商標）のＰＴＦＥ）などの水を通さず通気性のある膜材料の障壁層が、内側または外側の層に積層されてもよい。他の使用可能な層には、湿気を逃がすための親水性の層、または他の機能的な層が含まれる。いずれの壁または層も、エラステインまたはポリウレタンヤーンなどの弾性材料を使用して作ることができる。

有利には、本発明の構造体は、ダウン充填工程とは異なり、そのシート構造のために、コンベヤシステムなどでの連続的な工程において形成および／または使用することができる。本発明の構造体はまた、従来のファブリックおよびテキスタイルの工程での使用のために、巻き取りかつ圧延することができる。

当業者は、本発明の主題の性質を明らかにするために説明され図示されてきた部品および作用の詳細、材料、および配置において、多くの変形および変更が可能であること、ならびに、そのような変形および変更は、そこに含まれた教示および特許請求の範囲の精神および範囲から逸脱しないことを、認識するであろう。

本明細書において挙げられた全ての特許文献および非特許文献は、あらゆる目的のためにその全体を本願に引用して援用する。

本明細書において、「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、「および」または「または」、ならびに「および」および「または」を意味する。さらに、本明細書において挙げられたあらゆる特許文献および非特許文献は、あらゆる目的のためにその全体を本願に引用して援用する。

いずれかの特定の例に関連して上述された原理は、他の例のうちのいずれかの１つ以上の例に関連して説明された原理と組み合わせられ得る。したがって、この詳細な説明は、限定的な意味に解釈されるべきではなく、また、本開示を再検討することにより、当業者は、本明細書において説明された様々な概念を使用して案出され得る多様なシステムを認識するであろう。さらに、当業者は、本明細書において開示された例示的な実施形態は開示された原理から逸脱することなしに様々な構成に適応され得ることを認識するであろう。

開示された実施形態の先の説明は、いかなる当業者にも開示された新機軸を製造または使用することを可能にするように提供される。これらの実施形態に対する様々な変形は、当業者には容易に明らかになるであろうし、本明細書において定義された総括的な原理は、本開示の精神または範囲から逸脱することなしに他の実施形態に適用され得る。したがって、請求項に記載された発明は、本明細書に示された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の文言と整合する最大限の範囲に一致すべきものであり、特許請求の範囲では、冠詞「ａ」または「ａｎ」の使用などによる単数形での要素への言及は、明確にそのように述べられていない限り「唯一の（ｏｎｅ ａｎｄ ｏｎｌｙ ｏｎｅ）」を意味するものではなく、「１つ以上（ｏｎｅ ｏｒ ｍｏｒｅ）」を意味するものである。

当業者に知られているか後で知られるようになる、本開示にわたって説明された様々な実施形態の要素に対する全ての構造的および機能的な均等物は、本明細書において説明されかつ特許請求された特徴に包含されることが意図されている。さらに、本明細書において開示されるものは何も、そのような開示が特許請求の範囲に明確に記載されているかどうかに関わらず、公衆にささげられることを意図されていない。特許請求の範囲に記載のいかなる要素も、その要素が「のための手段」または「のためのステップ」という語句を使用して明確に説明されている場合を除き、米国特許法の下で「ミーンズプラスファンクション（ｍｅａｎｓ ｐｌｕｓ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）」クレームと解釈されるべきではない。

従来技術で知られているような、充填材料を中に配置することができる代表的な区画の断面図である。 本発明の主題に従って作られた複数の構造体を組み込む代表的な物品の図である。 充填材料の一様な分布を維持する助けとなるパイルを含む代表的な区画の断面図である。 一部分が巻いた形態にされている、長尺の曲げやすい材料から成る構造体の実例の図である。 シート材料の表面上に所望の態様で分布された充填材料の個別要素を有する、構造体の代替的実施形態の横断側面図である。 シート材料上に配置された個別要素を含む、図５の構造体の上面の図である。 個別要素が配置された表面とは反対側の、図５の構造体の底面の図である。 全体的な凝集性のあるシート構造を提供するように多重の層に配置された複数の個別要素を概略的に示す図である。 隣接した個別要素における相互接続する繊維の概略的な拡大図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。 互いに交差するまたは相互に輪を作る、隣接した個別要素からの切り離された長さの係合し相互接続する繊維の例を示す図である。

本発明の主題によるいくつかの実施形態では、本発明の方法は、ミクロン、サブミクロン、またはナノメートル規模の製作をもたらす。例えば、約１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、１００、１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、１６０、１７０、１８０、１９０、２００、２１０、２２０、２３０、２４０、２５０、２６０、２７０、２８０、２９０、３００、３１０、３２０、３３０、３４０、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、４９０、５００、５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、５７０、５８０、５９０、６００、６１０、６２０、６３０、６４０、６５０、６６０、６７０、６８０、６９０、７００、７１０、７２０、７３０、７４０、７５０、７６０、７７０、７８０、７９０、８００、８１０、８２０、８３０、８４０、８５０、８６０、８７０、８８０、８９０、９００、９１０、９２０、９３０、９４０、９５０、９６０、９７０、９８０、９９０、１０００ナノメートル、または０．５、１、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００もしくはそれ以上のマイクロメートルの直径（または、非円形の形状に対しては同様の断面寸法）を有するポリマー繊維を作製することが可能であると考えられている。挙げられた直径の中間にあるサイズおよび範囲もまた、本発明の主題の一部である。

有利には、本発明の構造体は、ダウン充填工程とは異なり、そのシート構造のために、コンベヤシステムなどでの連続的な工程において形成および／または使用することができる。本発明の構造体はまた、従来のファブリックおよびテキスタイルの工程での使用のために、図４の巻き取り圧延アセンブリ２２に示されるように、巻き取りかつ圧延することができる。

Claims (30)

1. 繊維の集塊を含む複数の個別要素であって、曲げやすいシート様の構造に配置される、複数の個別要素
   を備え、
   前記個別要素が、前記シート様の構造を維持するために前記個別要素と係合してそれらを互いに対して所定の位置に不動化させる助けとなる相互接続する長尺の繊維により、前記シート様の構造内で互いに関連付けられることを特徴とする構造体。
2. 請求項１に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、可溶性の繊維を含むことを特徴とする構造体。
3. 請求項２に記載の構造体であって、前記可溶性の繊維が、熱可塑性繊維を含むことを特徴とする構造体。
4. 請求項２に記載の構造体であって、前記熱可塑性繊維が、ポリエステルを含むことを特徴とする構造体。
5. 請求項１に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、個別要素から出ている第１の繊維部分と、前記シート様の構造の個別要素に隣接する支持シート材料から出ている第２の繊維部分とを含むことを特徴とする構造体。
6. 請求項５に記載の構造体であって、前記シート材料が、可溶性の繊維を含むことを特徴とする構造体。
7. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、前記シート様の構造における前記個別要素を不動化させる助けとなるように十分に係合される、一連の異なる個別要素からの係合した繊維を含むことを特徴とする構造体。
8. 請求項１に記載の構造体であって、前記個別要素のシート様の構造に隣接する第１のシート材料をさらに備え、前記シート材料が前記個別要素を支持することを特徴とする構造体。
9. 請求項８に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、前記個別要素間を前記支持シート材料まで延在して、前記個別要素を前記支持シート材料に接続することを特徴とする構造体。
10. 請求項９に記載の構造体であって、前記長尺の相互接続する繊維が、前記支持シート材料の一部を形成する繊維と、前記個別要素の一部を形成する繊維とを含み、少なくとも前記シート材料からの前記繊維が、可溶性の繊維を含むことを特徴とする構造体。
11. 請求項１０に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、互いに係合される隣り合った連続形態で隣接した個別要素からの繊維をさらに含むことを特徴とする構造体。
12. 請求項９に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、前記支持シート材料から前記個別要素の配置内へ延在する一連の隣り合ったパイルを含み、前記パイルが、前記個別の繊維とブロッキング、交絡、および／または融合して、それらを支持シート材料に対して所定の位置に不動化させる助けとなることを特徴とする構造体。
13. 請求項１２に記載の構造体であって、前記長尺の相互接続するパイルが、前記支持シート材料の一部を形成する繊維と、前記個別要素の一部を形成する繊維とを含み、各タイプの構造からの前記繊維が、１つ以上の地点で互いに融合されることを特徴とする構造体。
14. 請求項１３に記載の構造体であって、前記第１の材料のシートの反対側の第２の材料のシートをさらに含み、前記個別要素がそれらの間に挟まれることを特徴とする構造体。
15. 請求項１４に記載の構造体であって、同一のまたは異なる一連の相互接続するパイルが、前記第２のシート材料から前記個別要素の配置内へ延在し、前記相互接続するパイルが、前記個別要素上の前記繊維とブロッキング、交絡、および／または融合して、それらを前記第１および第２のシート材料に対して所定の位置に不動化させる助けとなることを特徴とする構造体。
16. 請求項１に記載の構造体であって、前記長尺の相互接続する繊維が、シート材料の一部を形成する繊維と、前記個別要素の一部を形成する繊維とを含み、各タイプの構造からの前記繊維が、１つ以上の地点で互いに係合して、前記個別要素を意図された用途のために前記シート材料に十分に不動化させることを特徴とする構造体。
17. 請求項１６に記載の構造体であって、前記パイルが、互いに係合される隣り合った連続形態で隣接した個別要素からの繊維をさらに含むことを特徴とする構造体。
18. 請求項９に記載の構造体であって、第１の材料のシートの反対側の第２の材料のシートをさらに含み、前記個別要素がそれらの間に挟まれることを特徴とする構造体。
19. 請求項１８に記載の構造体であって、同一のまたは異なる一連の繊維が、前記第２のシート材料から前記個別要素の配置内へ延在し、前記繊維が、前記個別の繊維とブロッキング、交絡、および／または融合して、それらを前記第１および第２のシート材料に対して所定の位置に不動化させる助けとなることを特徴とする構造体。
20. 請求項１９に記載の構造体であって、前記長尺の相互接続する繊維が、前記シート材料の一部を形成する繊維と、前記個別要素の一部を形成する繊維とを含み、各タイプの構造からの前記繊維が、１つ以上の地点で互いに融合されることを特徴とする構造体。
21. 請求項２０に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、互いに係合される隣り合った連続形態で隣接した個別要素からの繊維をさらに含むことを特徴とする構造体。
22. 第２の曲げやすいシート材料から離間されかつ対向した第１の曲げやすいシート材料であって、前記シート材料間のスペースが、緩い充填材料を受容するための空間を提供する、第１の曲げやすいシート材料と、
    前記スペースの前記空間内へ突出する複数のパイルであって、それぞれが、前記第１のシート材料に固定して関連付けられた第１の端部、および／または前記第２のシート材料に固定して関連付けられた第２の端部を有し、前記壁に対して横方向に配向されている複数のパイルと、
    前記空間内で前記パイルの周りに配置される個別要素を含む緩い充填材料と、
    を備えることを特徴とする構造体。
23. 請求項２２に記載の構造体であって、前記第１のシート材料および／または前記第２のシート材料が、スクリムまたはタフタなどの軽量のファブリックを含むことを特徴とする構造体。
24. 請求項１に記載の組立体であって、複数の前記構造体が、バッフル構造化された構造に一体に形成されることを特徴とする組立体。
25. 請求項１２または２２に記載の構造体であって、前記パイルが、前記第１および第２の壁に対して概ね垂直に配向されることを特徴とする構造体。
26. 請求項５〜６、８〜１１、および２２のいずれか１項に記載の構造体であって、前記シート材料に同一の広がりを有して結合された追加のテキスタイルの層および／または曲げやすいフィラメントもしくは膜をさらに含むことを特徴とする構造体。
27. 請求項２６に記載の構造体であって、前記追加の層が、それが固着される前記層よりも重いテキスタイルを含むことを特徴とする構造体。
28. 請求項５〜６、８〜１１、および２２のいずれか１項に記載の構造体であって、衣料品、寝袋、布団、枕、または当て物もしくはクッションを含むことを特徴とする構造体。
29. 請求項８〜１１、および２２のいずれか１項に記載の構造体であって、前記相互接続する繊維が、少なくともおよそ１ＤＰＦであることを特徴とする構造体。
30. 構造体を製造する方法であって、
    繊維を含む曲げやすいテキスタイルシート材料の第１の層を用意するステップと、
    繊維の集塊を含む複数の個別要素を前記曲げやすいシート材料上に配置するステップであって、前記繊維の少なくとも一部が可溶性の繊維を含む、ステップと、
    前記個別要素を前記シート材料に対して不動化させる長尺の相互接続する溶融した繊維により前記個別要素が少なくとも前記シート材料に関連付けられるように、前記可溶性の繊維を溶融させるステップと、
    を含むことを特徴とする方法。