JPH0754254A

JPH0754254A - シート状断熱材

Info

Publication number: JPH0754254A
Application number: JP19832693A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sagawa; 博司寒川
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1993-08-10
Filing date: 1993-08-10
Publication date: 1995-02-28
Anticipated expiration: 2016-09-25
Also published as: JP3212192B2

Abstract

(57)【要約】【構成】平均直径が10μm以下であるメルトブローン
微細繊維30〜85重量％とダウン15〜70重量％とから成る
シート状断熱材。【効果】 10kg/m³以下の低密度状態において優れた断
熱性を有し、かつ作業性および加工性に優れた断熱材お
よびそれを加工したシート材が提供された。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スキーウェアのような
衣料または寝具用、および工業用途に使用可能なシート
状断熱材料に関する。

【０００２】

【従来の技術】衣料用等の断熱材料としてダウンや合成
短繊維(ステープルファイバー)より作られた不織布等の
中綿が広く用いられている。このうち、特にダウンは断
熱性に優れ、軽量性(密度約３Kg/m³)である点におい
て、他にない断熱材料である。

【０００３】しかしながら、ダウンには作業性、加工性
が悪いという問題がある。すなわち、ダウンは飛散しや
すく、ダウンを取り扱うためには熟練を要し、また飛散
した微小なダウンは、作業環境を悪化させ、作業者にと
って、極めて苦痛となっていた。更に、衣料用の断熱材
としてダウンを使用する際には、ダウンを切断する工程
や、外被にステッチ処理を施して、複数の小室に区分さ
れた袋状の布地に、ダウンを均一に入れ込むという工程
などが必要であるが、作業が極めて困難で煩雑という問
題がある。

【０００４】そこで、上記ダウンの有する欠点を解決す
べく、種々のダウンの改良が試みられてきた。

【０００５】米国特許第4118531号には繊維材形成材料
を高速ガス中に吹き出して得られるメルトブローン微細
繊維と合成短繊維とを絡み合わせることにより得られる
断熱材が開示されている。この断熱材は作業性および加
工性には優れるけれども、10kg/m³を下回る低密度状態
において充分な断熱性が得られない。したがって、防寒
用衣料に用いても良好な着心地と優れた断熱性とを得る
ことができない。

【０００６】特開昭54-27069号公報には収縮性繊維によ
り作られた基布に水流交絡法により羽毛を打ち込んだ
後、熱水で基布を収縮させることにより羽毛を基布に固
定し、少なくとも片面が羽毛で覆われていることを特徴
とするシート状物が開示されている。しかしながら、こ
の発明は基布の風合の装飾的改良を目的としており、羽
毛に対して基布が占める重量比が高いので、得られるシ
ート状物は高密度である。したがって、この方法では本
発明が目的とする低密度の優れた断熱性を有する断熱材
が得られない。

【０００７】特開昭59-194781号公報には羽毛等の小群
をその両側から長繊維の薄膜状ウェブで挟み込み成層し
てなるシート状構造体が開示されている。しかしなが
ら、層状に積み重ねた羽毛の上から熱溶融性材料のウェ
ブを加熱圧迫するという工程では羽毛層の内部の羽毛を
充分にウェブに密着させることができない。したがっ
て、ウェブの長繊維と羽毛等の密着が不十分となり羽毛
の飛散を充分に防止することが困難である。また、積層
されたウェブの間に羽毛の層を有する構造では、特にウ
ェブを剥離させる方向の力に対して弱いという問題があ
る。

【０００８】特開昭59-22088号公報には羽毛および羽と
長大繊維とが絡み合わされたシート状物が開示されてい
る。ここでいう長大繊維とは、羊毛、絹、麻、綿等の繊
維である。したがって、ここでは特に軽量性を考慮した
断熱材は得られない。また開示されている絡み合いの方
法は製綿機等による撹乱によるものなので長大繊維と羽
毛との絡み合いが不十分である。そのために、長大繊維
と羽毛等との分離が生じ、作業性および加工性に劣る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の問
題を解決するものであり、その目的とするところは、10
kg/m³以下の低密度状態において優れた断熱性を有し、
かつ作業性および加工性に優れた断熱材およびそれを加
工したシート材を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、平均直径が10
μm以下のメルトブローン微細繊維とダウンとからなる
シート状断熱材であり、かかる構成により上記目的が達
成される。

【００１１】ここでいうメルトブローン微細繊維とは、
溶融材料を高速ガス中に成型オリフィスを介して吹き出
すことにより繊維を形成するメルトブローン法により作
られた繊維をいう。メルトブローン法については、例え
ばインダストリアル・アンド・エンジニアリング・ケミ
ストリー第48巻、第８号、第1342〜1346頁に詳細に記載
されている。

【００１２】本発明で用いるメルトブローン微細繊維
は、10μm以下の平均直径を有する必要がある。平均直
径が10μmを超えると、密度が高くなり、シート状断熱
材の重量が結果として重くなるためであり、また単位重
量当たりの表面積が小さくなり、ダウンとの絡み合いが
不十分となるおそれがあるためである。メルトブローン
微細繊維の材料としては、メルトブローン法により、溶
融可能でかつ吹き出し可能な材料が挙げられ、具体的に
は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、アクリル樹
脂、ポリスチレン、ポリサルフォン等が用いられる。特
に、ポリプロピレンは、溶融温度が低くかつ機械的強度
に優れ、更にコストが安いという点で好適である。本発
明においては、これらの樹脂を単一または複数組み合わ
せての使用が可能である。

【００１３】一般に、ダウンとは、主としてガチョウお
よびアヒルのような水鳥の羽毛の下に生えるけば立った
やわらかい繊維をいう。しかしながら、本明細書ではこ
れらに限らず、ダウンに匹敵する優れた断熱性を有する
水鳥および家畜の羽毛、およびこれらとダウンとの混合
物をも「ダウン」という用語の意味に含めるものとする。

【００１４】一般に、メルトブローン微細繊維は、繊維
径が細くかつ表面積が大きいため、ダウン繊維の一定の
固まりの中に容易に入り込み、十分かつ強固に絡み合
い、断熱材を使用している最中や加工中に分離すること
がない。また、製造条件を選ぶことにより、半溶融状態
でダウンを繊維と接触させると、メルトブローン微細繊
維が、ダウン繊維の内部に一部浸透し、さらに強固な絡
み合いを形成することが可能である。

【００１５】メルトブローン微細繊維とダウンとを絡み
合わせる方法の一例を図１に示す。まず、ダウン17をブ
ロアー15のホッパー18に充填する。ホッパー18に充填さ
れたダウン17はファン16により定速でノズル19より下方
へ放出される。他方、上述のメルトブローン微細繊維の
材料は押出機に充填されて溶融され、ダイ10のオリフィ
スを通して押し出される。通常は、ダイ10はメルトブロ
ーン微細繊維を押し出すオリフィスとは別に加熱空気を
高速で吹き出すオリフィスをも備えており、押し出され
たメルトブローン微細繊維は、オリフィスを通して送ら
れる空気流によりコレクター方向に吹き付けられる。メ
ルトブローン微細繊維はその間にさらに微細化され固形
化される。

【００１６】ノズル19およびダイ10よりそれぞれ放出さ
れたダウン17およびメルトブローン微細繊維は高速空気
流中で混合される。ダイ10から放出されたメルトブロー
ン微細繊維は溶融状態なので、凝固しながらダウン17と
絡み合う。形成されたメルトブローン微細繊維とダウン
との混合物20はオリフィスの正面におかれた周囲が細か
く孔をあけられた網状板で構成されるコレクターロール
14上に捕集される。捕集された混合物を巻き取ることに
より本発明のシート状断熱材が得られる。

【００１７】本発明で得られる断熱材に於いてはダウン
とメルトブローン微細繊維とが物理的に充分に絡み合っ
ていることが好ましい。そうでない場合は、使用中にダ
ウンが分離飛散することにより作業性および加工性が低
下する恐れがあるからである。また、断熱材料中に保持
されるダウンの量が減る結果、断熱特性も低下するから
である。

【００１８】ダウンとメルトブローン微細繊維との充分
な絡み合いを提供するためにはメルトブローン微細繊維
の一部とダウンとを溶着させることが好ましい。したが
って、ダウンとメルトブローン微細繊維との混合に際し
ては微細繊維が半溶融状態で混合されることが好まし
い。

【００１９】ブロアー15に供給するダウンの量と押出機
からのメルトブローン微細繊維の吐出量との割合を変化
させることにより、ダウンの混合比を変更することがで
きる。本発明では、メルトブローン微細繊維を30〜85重
量％の量で用いることが好ましく、40〜75重量％の量で
用いることがさらに好ましい。メルトブローン微細繊維
の使用量が30重量％を下回るとメルトブローン微細繊維
とダウンとが充分に絡み合わないので、得られる断熱材
は作業性および加工性に劣る。メルトブローン微細繊維
の使用量が85重量％を上回るとダウンの含有量が不足す
るので10kg/m³以下の低密度の断熱材が得られない。更
に、メルトブローン不織布の使用量を40〜75重量％が好
適とするのは、断熱材の密度を５Kg/m²以下とすること
が可能であり、特に軽量で、断熱性に優れた、また作業
性の良好な断熱材が得られるためである。

【００２０】他方、ダウンの配合割合は15〜70重量％、
好ましくは25〜60重量％とすることが好ましい。ダウン
の配合割合が15重量％未満では、上述のように、低密度
状態において充分な断熱特性を有する断熱材が得られな
いためである。また、ダウンの配合割合が70重量％を上
回ると得られる断熱材料の作業性および加工性が低下す
るばかりでなく得られる断熱材が高価になるという問題
も生じる。

【００２１】ダウンの使用量が25〜60重量％が好適とす
るのは、かかる範囲であれば、断熱材の密度を５Kg/m²
以下とすることが可能であり、特に軽量で、断熱性に優
れ、また作業性の良好な断熱材が得られるためである。

【００２２】本発明のシート状断熱材の目付量はコレク
ターロールの回転速度を変えることにより容易に調節す
ることができる。ここでシート状断熱材の目付量は35〜
250g/m²の範囲が適当である。35g/m²未満では物理的な
強度が不足しさらに断熱性に乏しくなるからである。ま
た目付量が250g/m²を超えると、重くなりすぎて作業性
が悪くなったり、係るシート状断熱材を使用した衣服の
着心地が悪くなるからである。

【００２３】本発明によれば、このようにして重量当た
りの断熱効率が24clo/kg/m²以上という優れた断熱性を
有するシート状断熱材が得られる。

【００２４】

【実施例】本発明を以下の実施例により更に詳細に説明
するが、本発明はこれらに限定されない。

【００２５】以下の表１に示す条件にしたがって、図１
に示す方法により目付量35〜250g/m²の範囲の断熱材を
作成した。

【００２６】本実施例ではメルトブローン微細繊維用材
料としてポリプロピレンを用いた。また、ダウンとして
羽毛を含んだダックダウンを用いた。

【００２７】本実施例では密度は0.0002psi(ポンド/平
方インチ)の荷重下に於いて21cm×21cmの大きさの試料
で測定された厚みと目付重量とから次式により算出し
た。密度(kg/m³) = 0.0002psiでの試料の厚み(m)/目付重量
(g/m²)

【００２８】低密度の不織布の厚みを測定する場合の荷
重は0.002psiが一般的であるが、本発明のシート状断熱
材のように非常に低密度のものでは、無荷重の場合との
厚みの変化が大きすぎるので0.0002psiの荷重を採用し
た。

【００２９】また、重量当たり断熱効率は次式より算出
した。重量当たり断熱効率(clo/kg/m²)= シート状断熱材の断
熱値(clo)/目付重量(kg/m²) 尚、clo(断熱値)とは衣服の断熱値として一般的に用い
られている単位であり、物理的には１clo=0.18℃・m²・hr/kcal である。測定は、ASTM C-518に従って、ホロメトリック
ス社(Holometrix Inc.)製のラピッド-Kを使用して行っ
た。

【００３０】

【表１】試料配合割合(重量％) 密度断熱効率番号繊維ダウン (kg/m³) (clo/kg/m²) 1 86 14 7.2 19.8 2 85 15 8.9 13.2 3 73 27 5.3 24.1 4 68 32 3.5 31.5 5 66 34 3.9 25.1 6 53 47 4.0 34.9 7 50 50 3.8 29.5 8 45 55 4.1 31.7 9 30 70 3.5 33.5 10 25 75 4.0 -- 11 16 84 6.1 -- 表中、繊維とはメルトブローン微細繊維を意味する。

【００３１】メルトブローン微細繊維とダウンとの混合
割合および得られた断熱材の密度の関係を図２のグラフ
に示す。このグラフに示されるように、本発明の断熱材
を構成するダウンの混合割合が15重量％以上のときに本
発明の目的とする10kg/m³以下の低密度の断熱材が得ら
れた。70重量％以上の混合割合の場合でも10kg/m³以下
の密度の断熱材が得られたが、強度が十分でなく作業性
および加工性において実用的ではなかった。

【００３２】本実施例に於ける物性の評価は目付量35〜
250g/m²の範囲内で行われたのであるが、35g/m²以下の
目付量のシート状断熱材は物理的な強度が不足して巻き
取ることができず、250g/m²以上のものはそれ自体の重
量が重すぎて作業中に破断する等、作業性および加工性
に劣っていた。

【００３３】また、メルトブローン微細繊維とダウンと
の混合割合および重量当たり断熱効率の関係を図３のグ
ラフに示す。ダウンの混合割合が15重量％以上で良好な
重量当たり断熱効率を示しており、とくに25重量％以上
で24clo/kg/m²以上という優れた重量当たり断熱効率が
得られた。

【００３４】

【発明の効果】10kg/m³以下の低密度状態において優れ
た断熱性を有し、かつ作業性および加工性に優れた断熱
材およびそれを加工したシート材が提供された。

【図面の簡単な説明】

【図１】メルトブローン微細繊維とダウンとの絡み合
いを提供する方法の一例を示す図である。

【図２】メルトブローン微細繊維とダウンとの混合割
合および得られた断熱材の密度の関係を示すグラフであ
る。

【図３】メルトブローン微細繊維とダウンとの混合割
合および重量当たり断熱効率の関係を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

17…ダウン、 20…メルトブローン微細繊維、 15…ブロアー、 10…ダイ、 14…コレクターロール、 16…ファン。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均直径が10μm以下のメルトブローン
微細繊維とダウンとからなるシート状断熱材。
【請求項２】前記メルトブローン微細繊維30〜85重量
％と前記ダウン15〜70重量％とからなる請求項１記載の
シート状断熱材。
【請求項３】前記メルトブローン微細繊維がポリプロ
ピレン樹脂である請求項１または２のいずれか記載のシ
ート状断熱材。
【請求項４】密度が10kg/m³以下である請求項１〜３
のいずれか記載のシート状断熱材。
【請求項５】目付けが35〜250g/m²である請求項１〜
４のいずれか記載のシート状断熱材。