断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートおよびその製造方法

本発明は、断熱性のダウンフェザーシートに関し、特に多方向伸縮性を有するもの、ならびにその製造方法に関する。

本願発明者の米国特許第6,025,041号明細書には、第一世代ダウンフェザーシートが記載されており、当該ダウンフェザーは化学結合剤もしくは硬質繊維によって均質な形態に維持され、当該ダウンフェザーは、当該シートの全ての側部において露出している。ダウンフェザーシートの第一の目的は、衣類における優れた断熱材としてアパレル製造産業向けのダウンフェザーシートを提供することであった。そのようなダウンフェザーシートは均一に分布したダウンフェザーを提供し、断熱材における低温点の発生を防止するものであった。当該ダウンフェザーは、ダウンフェザーシートの全外表面に露出するため、ダウンフェザーがシート面、もしくはシートから切り出されたパターンからの脱離を防止するために、特に注意が必要であった。

改善された断熱性を提供するために、他の多くの用途、例えば暑い気候または寒い気候条件で温度管理される乗客収容物がしっかりと断熱される必要がある車両の構築、などに使用できるダウンフェザーシートの開発が必要とされている。また、他にも用途が無数に存在することが想像できる。しかしながら、商業的使用のため、アパレル物品の製造と同様に、ダウンフェザーをシートもしくはパターン中に閉じ込めた状態に維持し、取付け時または必要に応じてダウンフェザーシートを伸長(伸縮)させる必要がある。

最近では、そのようなダウンフェザーシートが、対向する上面と底面に接着された不織布のシートの間に閉じ込められ、ダウンフェザーとの界面に存在する接着剤バインダーによって保持されている。そのような解決策はダウンフェザーの脱離を幾分か防止するが、他の工業製造用途には使用できない。その柔軟性は、シートの伸長に必要な制限された空間において、軟質もしくは硬質の成形物体に取り付けるシートの伸長には提供されない。例えば、衣類における、衣服の脇の下のエリアまたは膝エリアなど、動きが必要とされるエリアに使用される場合、硬質ダウンの断熱シートは、伸長した場合に、分断されて特定のエリアに集まって目に見えるような断熱材の集塊を形成するようになり、衣類に低温点を形成する場合がある。したがって、当該改良によっても、そのようなダウンフェザーシートの使用を拡大するほどには既存の問題を克服できなかった。

本発明の特徴は、ダウンフェザーシートの対向表面からのダウンフェザーの脱離を実質的に防止しつつ、通気性があり、柔軟で、軽量で、伸縮性のある形態でダウンフェザーシートを提供することである。

本発明の他の特徴は、ダウンフェザーが弾性特性を示すバインダーによって一緒に保持され、且つ多方向伸縮性を有する少なくとも1つの伸縮性エラストマーシートがダウンフェザーシートの上部もしくは底面の内の1つの外側表面に結合されたダウンフェザーシートを提供することである。

本発明の他の特徴は、外側エラストマーシートも結合する弾性接着剤/弾性ポリマーフィラメントによって一緒に結合されたダウンフェザーから形成されたダウンフェザーシートを提供することである。

本発明の他の特徴は、上述の特徴を有し、上述の必要性を満たすことができる、断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートを製造する方法を提供することである。

上述の特徴によれば、本発明の広い態様は、ダウンフェザーと、伸縮性ダウンフェザーコアを形成するために所定の比率で前記ダウンフェザーと混合される、弾性特性を示すバインダーとの混合物を含む断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートを提供する。多方向伸縮性を有する少なくとも1つの伸縮性エラストマーシートがダウンフェザーシートの上面または下面に結合される。

本発明の他の広い態様によれば、当該多方向伸縮性を有する伸縮性エラストマーシートは、ダウンフェザーと混合されたバインダーと当該伸縮性エラストマーシートのポリマー成分によって、伸縮性ダウンフェザーコアの対向する上面と底面に結合される。

また、本発明の他の広い態様によれば、バインダーの軟化点より高い温度で熱処理を施したとき、所定の量のダウンフェザーと、結合および弾性特性を示す所定の量の乾燥バインダーを混合チャンバー内で混合する工程を含み、断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートを製造する方法が提供される。エラストマーシートが混合チャンバーの被着用出口の下を移動し、バインダーと混合されたダウンフェザーの実質的に均一な層がエラストマーシートの上面に被着される。次いで、バインダーと混合されたダウンフェザーによる実質的に均一な層を有する伸縮性エラストマーシートが加熱チャンバーへと搬送され、断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートを形成するために、ダウンフェザーとバインダーを一緒に捉えてエラストマーシートに接着するための熱処理が施され、連続する接着された伸縮性ダウンフェザーシートとして、加熱チャンバーの外へと搬送される。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態を説明する。

図1aは、本発明に従って構成された断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートの断片の斜視図であり、2つのタイプの外側エラストマーシートおよび異なるタイプの結合技術を示している。

図1bは、ダウンフェザーコアの部分拡大図であり、このダウンフェザーは、弾性接着剤および伸縮性繊維によって捉えられ一緒に結合されて、伸縮性ダウンフェザーコアを形成している。

図2は、ダウンフェザーと混合され、且つ多方向伸縮性を有する対向するエラストマーシートの間に挟持され、弾性特性を示すバインダーを使用した、断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートを製造する方法を示す概略図である。

図3は、図2の変更例を示す概略図であり、粘着付与剤バインダーのコーティングがダウンフェザーシートと外側エラストマーシートとの間に適用されている。

図4は、断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートの応用を示した部分拡大断面図であり、シートが伸長されて不規則な形状の部材に固定されている。

図面、特に図1aには、本発明に従って構成された断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートが10に示されている。これは、上部および底部の伸縮性エラストマーシート12、13の間に挟持され、それらと接着された伸縮性ダウンフェザーコア11によって構成されている。コア11は、所定の比率でバインダー15と混合されたダウンフェザー14によって構成されている。バインダー15は、加熱処理によって接着することが可能な弾性接着剤もしくは伸縮性ポリエステル繊維であり、コアが破断することなく、もしくは最小限の破断においてエラストマーシートと共に伸長することが可能な弾性特性を示す均質なコアを形成している。

「弾性」なる表現は、本明細書において使用される場合、シートもしくは繊維が伸長もしくは変形後に実質的に元の緩和された状態に回復できる弾性もしくは伸縮性であることを意味している。また、シート、フィルム、網、不織布、繊維、縫糸などの形態の弾性物品は基本的に等方性であり、それらの二次元平面の全方向において実質的に同じ特性を示す。本発明により利用される弾性物は、例えば、加熱処理が施された場合に溶融することができ、それによって接着するようなポリウレタン樹脂である。幾つかの弾性ポリマーフィラメント15’はスチレンストランドから形成され、幾つかは少なくとも200%の破断伸び率を示し、伸長が緩和されたときに、元の長さの約125%まで戻る。そのような繊維もしくはフィラメントおよび不織布の多くが、現在、取引において入手可能である。それらで作成されたウェブは、優れた伸縮特性、通気性、柔軟性、軽量性、および耐候性を提供する。

また、エラストマーシート12、13は、例えば、図1aにおいて参照番号12’によって示される網形態であり、交差点で一緒に接着される伸縮性の横糸および縦糸フィラメントによる規則的な配列を形成して多方向伸縮性を示す網を製造するために、押し出し流によって製造されるポリマーフィラメントで構成されてもよい。一例として、それはナイロン6およびポリプロピレンから製作される。このような網が米国特許第4,636,419号に開示されており、当該特許の開示が参照により本明細書に組み入れられる。米国特許第4,241,123号においても公知の先行技術が開示されており、この場合の不織布の網は、ダイ押し出し成形された溶融性モノフィラメントの第一群と、コアバインダーに接着するための加熱処理で軟化することができかつ全方向に伸長することも可能なプラスチック網を形成するために、交差させ、加圧し、熱溶接されたモノフィラメントもしくは紡糸の第二群とによって形成される。

図1bは、ダウンフェザーと、弾性接着剤粒子15と弾性ポリマーフィラメント15’の混合物によって構成されるバインダーとの混合物を示す拡大図である。参照番号17によって識別され、この図から分かるように、溶融した接着剤粒子の幾らかはダウンフェザー14と弾性ポリマーフィラメント15’の両方に結合し、その結果、ダウンフェザーがシート10の側端部から脱離するのが防止され、要素の接着およびダウンフェザーの封入が向上する。参照番号18によっても示されるように、フィラメント15’は、それらの交差点で互いにダウンフェザーと結合し、全方向に延びている。フィラメント同士の相互接続またはダウンフェザーを介してのフィラメントの相互接続はコアに広がる架橋を形成し、当該組成物を均質な状態に維持する。

図2は、本発明の断熱性の伸縮性ダウンフェザーシート10の製造方法を説明している。本明細書に示されているように、機械20は、付着防止性材料で製作された少なくとも150℃の熱に耐えることができるシームレスベルト22を有するコンベア21を含んでいる。当該ベルトは、図示されているように機械の全長にわたって延びているが、当該コンベアは互いに同期した2つ以上のコンベアベルト部分によって構成されていてもよい。当該ベルトは、駆動ドラムまたはスプロケット24に連結されたモーター23によって駆動され、その速度は、ベルトに被着されるダウンコア11の厚さもしくは密度を制御するため、制御装置の回路25によって制御される。当該機械の様々な操作パラメータは、コントローラにプログラムされており、調整可能である。

コンベア21の入口端部には供給用の伸縮性エラストマーシート13を収容したロール26が支持され、コンベアベルト22の速度に同期した速度で当該エラストマーシートがコンベアベルトの上面に分配される。コンベアの上部走行部22’の上方に空気混合チャンバー27が支持され、排他的ではないが、チャンバー内のダウンフェザー14とバインダー接着剤粒子および/または伸縮性繊維との空気乱流混合作用の作動を見ることができるように、当該チャンバーが透明なプラスチックで構成されるのが好ましい。送風機29によって空気混合流28が混合チャンバー27内に上向きの角度で送り込まれ、その空気の速度は制御装置の設定によって制御可能である。ダウンフェザー14は供給路30を通って制御された速度で混合チャンバー27へと供給される。乾燥した弾性接着剤粒子15および/または弾性フィラメント15’も所定の量において供給路31を通って混合チャンバー27へと供給される。当該弾性接着剤粒子は、ダウンフェザーとの混合物の6%〜20%、好ましくは6%〜12%を占める量において投入される。同様に、バインダーが伸縮性弾性フィラメント15’の場合、別々の供給路32を通って混合チャンバー27へと供給される。当該伸縮性弾性フィラメントは、ダウンフェザー混合物の6%〜30%、好ましくは6%〜12%を占める。当該バインダーも、接着剤の上記比率で、弾性接着剤粒子15と伸縮性もしくは弾性フィラメント15’とのブレンドによって構成可能である。本明細書で想到される弾性接着剤バインダーは80℃を超える軟化接結点を有するが、その一方で、低分子量ポリマーである弾性フィラメントが80℃を僅かに下回る軟化点を有してもよい。混合チャンバーの上部でダウンとバインダーが混合され、当該混合物がチャンバーの下部27’へと沈降し始め、混合チャンバー27の底部の被着用出口34を通してエラストマーシート13上に一定の量の当該混合物を分配するために、配剤用回転子33が回転している。コンベアベルトの速度を制御することによって被着される混合物の厚さが制御される。これは制御装置25のコンベア速度設定によって達成される。

供給用の伸縮性エラストマーシート12を収容する第二ロール35が混合チャンバーの下流に支持されており、当該エラストマーシートは混合チャンバー27の下から出てくるダウンコアシート11の上面に適用される。任意により、ダウンフェザーコアシートの抑制装置36がコンベアベルト22を横断して支持されていてもよく、当該装置は、ダウン混合物が側端部から漏れるのを防止するために、コンベアベルト22の上面の近くに支持される調節可能なガイド側壁37によって、対向する側部のダウンフェザー混合物を抑える。エラストマーシート12が、ダウンフェザー混合物の上面を抑える。また、所望の場合、加熱チャンバー39へ入る前に当該混合物を徐々に圧縮するために、上部圧縮プレート38が、ダウン混合物の上方に、コンベアベルトを横断して延在するように設置されていてもよい。ダウンフェザーとバインダー混合物を底部エラストマーシート上のみにおいて支持することが望ましい場合、エラストマーシートの第二ロール35は必要ない。しかしながら、ダウンフェザー混合物を適切な位置に維持するために、上部圧縮プレート38は、バインダーとのダウンフェザー混合物の上面を覆うカバーとしての役割を果たす。

加熱チャンバー39は、所定の長さであり、弾性接着剤15および/または弾性フィラメント15’を溶融させるために加熱チャンバー内において約80℃〜160℃の範囲に制御された熱を発生させることができる加熱装置40を備えている。加熱チャンバーの出口41において、本発明の断熱性の伸縮性ダウンフェザーシート10が搬出され、シート10を冷却するためにコンベア21の冷却端部42に沿って搬送されてもよい。一方、シート10を急速冷却するために、冷却空気送風機43がコンベアの出口端部42の上方に設置されてもよい。次いで、十分な冷却後、スリッター装置44によって当該シートを幾つかの部分に分断することができる。シート10からパターンを切り出すために、レーザーカッターなどのパターンカッターを設置することもできる。そのような分断およびパターン切断は遠隔地で実施することもできる。また、加熱チャンバーから出てきたシートは、輸送のためにロール状もしくはシート状に集めることができる。

図3には機械20の変更例が示されている。本明細書に示されているように、粘着性付与剤もしくは可塑剤塗布機50、50’が混合チャンバー27の入口端部と出口端部に隣接して夫々位置されていてもよい。これにより、少量の粘着性付与剤が、伸縮性エラストマーシート13の上面13’と、(伸縮性接着剤材料を添加するために)ダウンフェザーとバインダー混合物の上面に放出される。当該粘着性付与剤は、弾性接着剤粒子もしくは弾性結合フィラメントによって構成され、これによって伸縮性エラストマーシート12、13とダウンフェザーコア11の界面での接着を増強する。エラストマーシートが通気性を向上させる網によって構成される場合、これは特に有用であり、この場合、添加された粘着性付与剤は、ダウンが網の隙間を通って脱離するのを防止する。

図4に示されるように、本発明の断熱性ダウンフェザーシート10は伸縮性であるため、多様な断熱用途において使用することができる。本明細書に示されているように、当該シートは留め具によって湾曲した硬質体55に固定され(留め具56が本明細書に例示されている)、硬質体55の湾曲部57で伸長されており、この場合、シート10が引き伸ばされることにより、矢印58で示されたゾーンにおいて、その伸縮性からシートが破断することなくコア材料11が伸長および圧縮される。同様に、シート10が衣料物品に取り付けられる場合、ジャケットの脇の下のエリアに設けられた通気部など、動きにより断熱材が伸長されるような、衣料のある特定のエリアにおいて同じ伸長が生じる。断熱性の伸縮性ダウンフェザーシート10の通気性は、衣料のある特定の物品の通気エリアまたはそのような通気特性が必要な任意のエリアに取り付けられた場合に、湿気および空気の流れの通り道を提供する。当該断熱性の伸縮性ダウンフェザーシートは、接着剤、縫い留め、熱接着などの多くのタイプの固定手段によって、様々な要素に固定することができる。

上記好ましい実施の形態の説明は、説明した特定の実施例の等価物が添付の特許請求項の範囲内である場合には、そのような等価物の網羅も意図している。