JP2007521412A - 耐切断性、吸上性および調温性の布帛およびそれらから製造される物品 - Google Patents

Abstract

手袋に存在するような編布であって、耐切断性、水分吸上性および調温特性を備える。

Description

寒冷環境下で鋭利な工具を取り扱う作業者は、耐切断性、断熱性、水分調整性および器用性を含む複合機能を備える防護手袋を必要とする。上記種の環境下における大部分の作業者に対する主な危険は、鋭利な工具での切断および摩耗による機械的障害である。耐切断性手袋が使用されているが、耐切断性手袋は、上記作業者の他の要求を検討していない。作業者の体内循環は、低温において遅くなり、触感、グリップ、器用性そして全般的な効率を損失する結果となる。

現在、上記環境下の作業者は、職務の要求にかなう数種の手袋を重ねて着用する。手を温めるために１種の手袋を着用し、耐切断性を提供するために別種の手袋を着用し、職務に必要な快適度を得るために必要に応じ、他種の手袋を着用する。

耐切断性手袋は、通常、限られた水分吸上力を有する糸からなる。糸の特性は、糸の耐切断性が高いほど、堅くなり可撓性がなくなる傾向を有する。数種の手袋を重ねて着用することにより、手に嵩高な構造物を作り出すことになる。嵩高な層は、作業者の器用性を弱めるので、作業者の生産力に逆効果である。

特許文献１は、耐切断性ステープル繊維のシースと金属繊維のコアを有するストランドを有する耐切断性布帛を開示する。

特許文献２は、耐切断性糸を有する一領域と、触感を提供するもしくは様々な危険な作用から保護する糸の別領域との複合布帛から製造される手袋またはスリーブなどの防護用品を開示する。

特許文献３は、耐切断性ステープル繊維を包むことによって摩耗暴露から保護する、金属繊維を有する快適な耐切断性布帛を開示する。

国際公開第０１／９８５７２号パンフレット 米国特許第６，１５５，０８４号明細書 米国特許第６，５３４，１７５号明細書

耐切断性、断熱性、水分調整および器用性の特徴をひとつの手袋に併せ持つ手袋を形成するような多機能性布帛に対する必要性が存在する。また、断熱性を必要としない環境下で有用な調温性布帛への要求も存在する。

本発明は、耐切断性および水分移動性を提供するのに適切な編布に関し、前記編布は、（ａ）（ｉ）耐切断性繊維のシースと金属コアを有するシース／コア構造のストランドと、（ｉｉ）親水性繊維とを含んでなる第一面と、
（ｂ）シース／コア構造のストランドが第二面上に存在しないという条件と、かつ親水性繊維が第二面から第一面に延びるというさらなる条件付きで、親水性繊維を含んでなる第二面と
の２つの反対側の面を有する。

本発明の好適な実施形態において、寒冷環境下で使用する手袋の一部分として存在する
ような編布は、少なくとも４０００グラムの切断抵抗（シース／コア耐切断性繊維を有する面に）、少なくとも０．５０の水分透過指数および少なくとも０．６０ｃｌｏの熱抵抗を有する。

本発明において、編布が、第一面で刃物などに対して耐切断性を提供し、反対側の第二面から第一面へ水分吸上力を提供する。編布は、調温性であり、それは、最少量の布帛材料を用いた構造において、熱伝達（例えば、人の汗から）が生じることが可能であり、十分な布帛を用いた構造において、断熱性を提供することから示される。さらに、十分な布帛材料を用いる編布は、寒冷環境下において編布を使用することが可能である耐熱性を提供する。

編布の使用の一例は、食肉を切断する寒冷環境下での手袋等としての使用である。第一面、外面で上記手袋は、ナイフ刃からの防護を提供する。さらに、人の手と接する第二面、内面で、編布は、内面を横切って外面に汗を吸上げさせる。さらに、編み手袋は、熱伝達に対する抵抗により寒冷に対して保護を提供する。

編布の一方の面に、（ａ）金属繊維のコアと組み合わせてシースとして耐切断性繊維と、（ｂ）親水性繊維（反対側の面にも存在する）との組み合わせを有することが必要である。

耐切断性繊維は、当技術分野では公知であり、適切な例として、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維、ポリベンゾチアゾール繊維、ポリ｛２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ４’，５’−ｅ］ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン｝（ＰＩＰＤ）繊維、またはそれらの混合物が挙げられる。上記繊維は、ポリアミドから製造されるのが好ましい。

ポリマーがポリアミドである場合、アラミドが好ましい。「アラミド」とは、少なくとも８５％のアミド結合（−ＣＯ−ＮＨ−）が２個の芳香環に直接結合しているポリアミドを意味する。適切なアラミド繊維は、化学繊維−科学と技術（Ｍａｎ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）第２巻、項目名 繊維−芳香族ポリアミド形成（Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ）、２９７ページ、Ｗ．ブラック（Ｂｌａｃｋ）ら、インターサイエンス出版（Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ）、１９６８年に記載されている。アラミド繊維は、さらに、米国特許第４，１７２，９３８号明細書、同第３，８６９，４２９号明細書、同第３，８１９，５８７号明細書、同第３，６７３，１４３号明細書、同第３，３５４，１２７号明細書、および同第３，０９４，５１１号明細書に記載されている。

アラミドと一緒に添加剤を用いることも可能であり、１０重量％ほどまでの他の高分子材料をアラミドとブレンドすることが可能であること、或いは、アラミドのジアミンで置換した１０％ほどの他のジアミン、または二酸塩化物もしくはアラミドで置換した１０％ほどの二酸塩化物を有する共重合体を使用することも可能であることが判明されている。

好適なアラミドは、パラ−アラミドであり、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）が、好適なパラ−アラミドである。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンと塩化テレフタロイルとのモル対モルの重合から生成するホモポリマーを意味し、さらにｐ−フェニレンジアミンと共に少量の他のジアミンと塩化テレフタロイルと共に少量の他の二酸塩化物との組み込みにより生成する共重合体も意味する。一般的に、他のジアミンと二酸塩化物が重合反応に干渉する反応性基を有さないことだけを条件として、ｐ−フェニレンジアミンもしくは塩化テレフタロイルの約１０モル％ほどまでの量で、または
おそらく僅かにより高い濃度で、他のジアミンおよび他の二酸塩化物を使用することが可能である。ＰＰＤ−Ｔは、さらに、他の芳香族ジアミンと他の芳香族二酸塩化物との組み込み（例えば、２，６−ナフタロイルクロリドまたはクロロテレフタロイルクロリドもしくはジクロロテレフタロイルクロリド等または３，４’−ジアミノジフェニルエーテルの組み込み）から生成する共重合体も意味する。

ポリマーがポリオレフィンである場合、ポリエチレンもしくはポリプロピレンが好ましい。ポリエチレンとは、僅かな量の連鎖分岐もしくは１００個の主鎖の炭素原子当たり５個の変性単位を超えないコモノマーを含んでもよく、さらに約５０重量％以下の１種もしくはそれ以上の高分子添加剤（例、アルケン−１−ポリマー、特に低密度ポリエチレン、プロピレン等）、または低分子量の添加剤（例、一般に組み込まれる酸化防止剤、潤滑剤、紫外線遮断剤、着色剤等）とそれらの混合も含んでもよい、好ましくは、百万を超える分子量の主に直鎖のポリエチレン材料を意味する。上記は、伸びきり鎖ポリエチレン（ＥＣＰＥ）として一般的に知られている。同様に、ポリプロピレンは、主に好ましくは百万より大きい分子量の直鎖ポリプロピレン材料である。高分子量の直鎖ポリオレフィン繊維は、市販されている。ポリオレフィン繊維の調製は、米国特許第４，４５７，９８５号明細書に記載されている。

ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）およびポリベンゾチアゾール（ＰＢＺ）は、国際公開第９３／２０４００号パンフレットに記載されているように、適切である。窒素原子に結合する芳香族基は、複素環であってよく、またそれらは、好ましくは炭素環式である。それらは、縮合もしくは未縮合の多環式系でよく、またそれらは単一の６員環であるのが好ましい。ビス−アゾールの主鎖にある基は、好適なパラ−フェニレン基であり、また前記基は、ポリマーの調製に干渉しないいずれかの２価の有機基と置換されてもよく、またはどの基とも置換されなくてもよい。例えば、前記基は、１２個までの炭素原子の脂肪族、トリレン、ビフェニレン、ビス−フェニレンエーテル等でありうる。

本発明の繊維を製造するために用いるポリベンゾオキサゾールおよびポリベンゾチアゾールは、一般的に少なくとも２５個、好ましくは少なくとも１００個の繰り返し単位を有する。上記ポリマーの調製およびこれらのポリマーの紡糸工程は、国際公開第９３／２０４００号パンフレットに開示されている。

上記の耐切断性繊維は、好ましくは延性金属（例、ステンレススチール、銅、アルミニウム、ブロンズ等）から製造される繊維もしくはワイヤである金属コアの上に、シースとして存在する。ステンレススチールは、好適な金属である。金属繊維は、一般的に連続ワイヤである。金属繊維は、好ましくは直径が１０〜１５０マイクロメーターであり、さらに好ましくは直径が２５〜７５マイクロメーターである。耐切断性繊維は、連続繊維でもステープル繊維でもよい。多くの用途には、ステープル繊維が好適である。

吸上性繊維（ｗｉｃｋｉｎｇ ｆｉｂｅｒ）は、金属が全く存在しない編布の反対側の面に必要である。吸上性繊維は、人と接触する面から耐切断性を提供するシース／コア構造を含むもう一方の面に水分を移動する能力を有する親水性繊維である。適切な親水性材料の例として、ポリエステル、ナイロン、アクリルおよび例えば表面被膜を介して親水性を付与された繊維が挙げられる。

最終の編布は、シース／コア構造を含む布面に、一般的に、ＡＳＴＭ Ｆ１７９０−９７に準拠して測定した少なくとも４０００ｇ、さらに好ましくは４６００ｇ、最も好ましくは５５００ｇの切断抵抗を有しうる。

編布の一方の面から反対側の面に伸びる親水性繊維を使用することにより、発汗した皮
膚状態の場合のように皮膚の水分蒸発が熱損失に与える影響を示す透過指数（ｉ_ｍ）が、一般的に少なくとも０．５０、好ましくは少なくとも０．６０、さらに好ましくは０．７０（０は不透過性で、１は完全な透過性である尺度で）となる。通気性のメッシュ生地は、１に近い値を有しうるが、布帛が完全な透過性であることはない。

熱抵抗（ｃｌｏ）および透過指数（ｉ_ｍ）は、ＡＳＴＭ Ｆ１８６８「発汗ホットプレートを用いて衣服材料の熱抵抗および透湿抵抗を測定するための試験方法（Ｔｅｓｔ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｔｈｅｒｍａｌ ａｎｄ Ｅｖａｐｏｒａｔｉｖｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ Ｃｌｏｔｈｉｎｇ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｓｗｅａｔｉｎｇ Ｈｏｔ Ｐｌａｔｅ）」に準拠して測定されたサーモラボ（Ｔｈｅｒｍｏｌａｂｏ）測定装置のデータからである。サーモラボ測定装置を用いて、エネルギー散逸および過度の熱伝達の測定を評価する。サーモラボは、以下の３つの構成部分からなる。（１）試験中に布帛試験片を介して伝熱量および熱流束を測定するために用いる感温素子を取り付けた薄銅の熱コンデンサを含むボックス、（２）手順に必要な一定温度の基布を提供する一定温度の流水量を有する水室および、（３）温度制御を伴うボックス内に取り付けられた断熱ホットプレート。

熱抵抗（ｃｌｏ）は、ドライ熱伝達率がワット／ｍ^２℃で与えられる場合の（１／ドライ熱伝達）／０．１５５に相当する。

透過指数は、空気の熱抵抗と透湿抵抗の比率に対する布帛の熱抵抗と透湿抵抗の比率として定義される。透過指数は、以下の等式を用いて算出することができる。
ｉ_ｍ ＝ ０．０６０７（Ｅ／Ｈ）（Ｔｓ−Ｔａ）／（Ｐｓ−Ｐａ）
式中
Ｅ＝水分蒸発による熱伝達率
Ｈ＝加熱による熱伝達率
Ｔ_ｓ＝ホットプレート表面の温度（３５℃）
Ｔ_ａ＝周囲環境の温度
Ｐ_ｓ＝ホットプレート表面の水蒸気圧
Ｐ_ａ＝周囲環境における水蒸気圧
である。

一般的に、食肉を切断する寒冷環境下における手袋等のような低温の環境下で使用するための編布は、少なくとも０．５０ｃｌｏ、好ましくは少なくとも０．６２ｃｌｏ、さらに好ましくは０．７２ｃｌｏの熱抵抗を有する。上記の熱抵抗を提供する編布の厚さの一例は、３．６０ｍｍである。温暖環境下における使用に関して、布帛の厚さの総計は、耐切断性を提供する必要条件と一致して最小限に抑えられうる。

本発明をさらに例証するために、以下の実施例を提供する。特に明記しない限り、全ての部およびパーセントは、重量部および重量％であり、温度は、摂氏である。

試験方法
熱抵抗および透過指数：
先に記載した手順に従って、熱抵抗（ｃｌｏ）および透過指数を定めた。

切断抵抗：
ＡＳＴＭ Ｆ１７９０−９７に準拠して切断抵抗を測定した。長方形小片の手袋材料の試験片を切断試験装置の金属マンドレル上に置いた。切断が完了するまで、試験片を横切って刃を動かした。装置は、刃が金属マンドレルと接触した時点により、切断を確認する前に、刃の移動距離を測定する。刃を保持する装置アーム上の種々のおもりを用いて、刃
の移動距離を定めた後、上記試験の結果を用いて、２５ｍｍ刃の移動を伴って手袋材料を切断するのに必要なおもりを決める。本試験方法により報告されたより大きな値から、より高い耐切断性を有する材料であることがわかる。

以下の実施例において、クールマックス（Ｃｏｏｌｍａｘ）（登録商標）が、繊維の横断面を基準として、優れた水分吸上力および水分蒸発性を有するポリエステル繊維を代表する一方、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）９７０ ＥＳは、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｔｈａｌａｍｉｄｅ））粗糸の２つのたて糸（ｅｎｄ）をリング精紡して、撚糸の直前に、スチールコア（３５マイクロメータースチールモノフィラメント）を挿入した後、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）から製造された１０／２ストランド糸と撚り合せられることにより製造されるシース−コア糸を代表する。

実施例１ パイルジャージニット：
パイルジャージニット生地において、地糸用の糸を、標準ジャージ構造に編み込み、表目地に載せる。パイルは、ループ密度およびループの長さに応じて変えることができる。パイル糸を裏目地に載せる。

本実施例において、優れた可撓性の耐切断性糸（ケブラー（登録商標）９７０ ＥＳ）の２本のたて糸を地糸に用いて、表目地を形成した。水分調整力を有する糸（クールマックス（登録商標））の１本のたて糸をパイル糸に用いた。編布の特性を以下に記載する。

実施例２ クロスタックジャージ：
クロスタックジャージニットは、最小限２つのコースでの繰り返しからなり、タックループが、コース内および一方のコースともう一方のコース間でニットループと交互に並ぶ。各糸は、隣り合ったウェールでニットし、タックする。次のコースで、既にタックした編目をニットし、逆も同様にする。表目地は、ジャージニット構造を有し、裏目地は、ハニカム効果（ｈｏｎｅｙｃｏｍｂ ｅｆｆｅｃｔ）を有する。

本実施例において、優れた可撓性の耐切断性糸（ケブラー（登録商標）９７０ ＥＳ）の２本のたて糸を、良好な水分調整力を有する糸（クールマックス（登録商標））と組み合わせて用いた。編布の特性を以下に記載する。

実施例３ ジャカードジャージニット：
ジャカードジャージニットは、２つ以上の糸を含み、ニット、浮きおよびタックループからなる構造を付与する。編布は、２つの糸層を有するが、２つのループ層を有しない。これにより、第一層と関連する独自の移動性を第二層に付与する。

本実施例において、優れた可撓性の耐切断性糸（ケブラー（登録商標）９７０ ＥＳ）の３本のたて糸を用いて、表目地を含んでなる第一層を作り出す。第二層は、高い水分蒸発性を有する糸（クールマックス（登録商標））からなり、浮きおよびタック編目を用いて、裏目地を形成した。編布の特性を以下に記載する。

Claims (16)

1. 耐熱性、水分移動性および耐切断性を提供するのに適切な編布であって、
   （ａ）（ｉ）耐切断性繊維のシースおよび金属コアを有するシース／コア構造のストランドと、（ｉｉ）親水性繊維とを含んでなる第一面と、
   （ｂ）前記シース／コア構造の前記ストランドが第二面に存在しないという条件と、かつ親水性繊維が第二面から第一面に延びるというさらなる条件付きで、親水性繊維を含んでなる第二面と
   の２つの反対側の面を有する編布。
2. 前記耐切断性繊維が、アラミドを含んでなる請求項１の編布。
3. 前記耐切断性繊維が、ポリエチレンを含んでなる請求項１の編布。
4. 前記耐切断性繊維が、ステープル繊維を含んでなる請求項１の編布。
5. 前記金属コアが、延性金属を含んでなる請求項１の編布。
6. 前記金属が、ステンレススチールである請求項５の編布。
7. 前記親水性繊維が、ポリエステルを含んでなる請求項１の編布。
8. 前記第一面が、ＡＳＴＭ Ｆ１７９０−９７に準拠して測定した少なくとも４０００ｇの切断抵抗を有する請求項１の編布。
9. 前記編布が、少なくとも０．５０ｃｌｏの熱抵抗を有する請求項１の編布。
10. 前記編布が、少なくとも０．５０の透過指数を有する請求項１の編布。
11. 耐熱性、水分移動性および耐切断性を提供するのに適切な編布であって、
    （ａ）（ｉ）耐切断性繊維のシースと金属コアを有するシース／コア構造のストランドと、（ｉｉ）親水性繊維とを含んでなる第一面と、
    （ｂ）前記シース／コア構造の前記ストランドが第二面に存在しないという条件と、かつ親水性繊維が第二面から第一面に延びるというさらなる条件付きで、親水性繊維を含んでなる第二面と
    の２つの反対側の面を有する編布において、
    前記編布が、ＡＳＴＭ Ｆ１７９０−９７に準拠して測定した少なくとも４０００ｇの第一面での切断抵抗、および少なくとも０．５０の透過指数を有する編布。
12. 少なくとも０．５０の熱抵抗を有する請求項１１の編布。
13. 衣料品として存在する請求項１の編布。
14. 手袋として存在する請求項１３の編布。
15. 衣料品として存在する請求項１１の編布。
16. 手袋として存在する請求項１５の編布。