JP2013500882A - 通気性防護布及び防護服 - Google Patents

通気性防護布及び防護服 Download PDF

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Abstract

防護服のための通気性の複合障壁布は、高強度の不織布ウェブとバリア層と、開口フィルム層とを含み、バリア層は高強度の不織布ウェブとフィルムとの間にある。異なる層とウェブとは、カレンダリング、熱接着および／または接着剤を使用して互いに接着されてファブリックを形成してもよい。通気性の複合障壁布は、２０Ｐａで７〜９立方フィート／分（ＣＦＭ）の空気を透過させながら、０．３ミクロンと小さな粒子を９９％以上の効率で遮断することができる。防護服は、通気性の複合障壁布を使用して構成されており、高強度の不織布ウェブは衣服の本体側にあり、フィルム層は衣服の外側にある。

Description

本出願は、2009年7月29に提出され“通気性防護服（Breathable Protective Garment）”と題された米国仮出願第61/229,472号、及び2010年7月28日に提出され“通気性防護布及び防護服（Breathable Protective Fabric and Garment）”と題された米国特許出願第12/845,211号の優先権の利益を主張し、これらの内容は全て参照により本願に組み込まれる。
防護服は、さまざまな業界において有害物質への暴露から作業者を保護する上で重要な役割を果たす。例えば、防護服は、化学工場においては化学物質への曝露から作業者を保護するために採用されており、生物研究室においては細菌やその他の感染性病原体への曝露から研究者を保護するために採用されている。
現在入手可能な工業用防護服は、最適な保護と快適さの組み合わせをユーザに提供できていない。例えば、０．５ミクロン未満の有毒な粒子、ポリオレフィンおよびミクロ多孔膜材料に対する保護を提供する衣服の生地を通る空気の透過を遮断することによって、ユーザの快適性を犠牲にして使用される。さらに、ユーザの快適性を提供するため空気を透過できるような衣服は、有害な成分からユーザを保護するために要求される十分な安全対策を提供できていない。
種々の実施形態では、高強度の不織布ウェブ層、フィルム層、および高強度の不織布ウェブとフィルム層との間に位置するバリア層を含み得る防護服のための通気性の複合障壁布（composite barrier fabric）を提供する。バリア層は、１平方メートル当たり２５グラムの坪量を有していてもよい。様々な実施形態の通気性複合布は、９９％以上の効率で０．３ミクロンの粒子をフィルタリングすることができる。
種々の実施形態の通気性の複合障壁布は、２０Ｐａの圧力下で７立方フィート／分（ＣＦＭ）〜９ＣＦＭの空気透過を実証し得る。通気性の複合障壁布は、高強度の不織布ウェブ層が接着剤による接合を用いてバリア層に接着できるように構成されてもよい。通気性の複合障壁布は、１平方メートル当たり３０グラムの坪量を有するスパンボンドウェブである高強度の不織布ウェブ層を含んでもよい。通気性の複合布であるバリア層は、カレンダー加工され、１平方メートル当たり２５グラムの坪量を有しているメルトブローンウェブを含んでもよい。通気性の複合障壁布のフィルム層は、摩耗から布を保護し、ユーザへの熱ストレスの可能性をなくすために空気の透過を可能にする開口フィルム（aperture film）であってもよい。
実施形態において、防護服は、通気性の複合障壁布から作られてもよい。
様々な実施形態の布は、０．３ミクロンと小さい粒子をフィルタし、且つ布層およびウェブを通じて大量の空気の透過を可能にするので、そのような布から作成された衣服は、ユーザに安全で快適な衣類を提供する。
一実施形態に係る３つのファブリック層を示す通気性の複合障壁布の分解図である。 接着剤を用いてどのように一緒に接合され得るかを示す通気性の複合障壁布の断面図である。 内側吸湿層を含む実施形態の通気性の複合障壁布の断面図である。 一実施形態に係る通気性の複合障壁布から作られた衣服を示している。
ここに組み込まれ、この明細書の一部を構成する添付の図面は、上記の一般的な説明および以下に与えられる詳細な説明と共に本発明の例示的な態様を説明し、本発明の特徴を説明する。
種々の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。可能な限り、同一の参照番号は図面を通して同一または類似の部分を参照するために使用される。特定の例および実装に対する参照は説明を目的としており、本発明または特許請求の範囲を限定するものではない。
ここで使用される「繊維（fiber）」と「繊維状の（fibrous）」という用語は、各材料の長さと直径の比が約１０より大きな粒子状物質を意味する。
ここで使用される「スパンボンド」フィラメントという用語は、通常は円形である複数の微細な毛細管（capillaries）から溶融した熱可塑性材料をフィラメントとして押し出すことによって形成されたフィラメントを意味し、押し出されたフィラメントの直径は、例えば、流体引き抜き（fluid-drawing）または他の周知のスパンボンドメカニズムによって、その後急速に減少する。スパンボンドフィラメントは、一般的に連続しており、通常は約５ミクロンよりも大きいな平均直径を有する。
ここで使用される「スパンボンドウェブ」という用語は、スパンボンドフィラメントから形成されたウェブを意味する。スパンボンド不織布またはウェブは、有孔スクリーンやベルトといった捕集表面にランダムにスパンボンドフィラメントを載せることによって形成される。スパンボンドウェブは、ホットロールカレンダー法（hot-role calendaring）、スルーエアボンディング（through air bonding）といった当該分野で公知の方法によって、または高圧下で飽和蒸気チャンバにウェブを通すことによって接着させることができる。例えば、ウェブは、スパンボンド布全体に亘って位置する複数の熱接着ポイントで熱的に点接着されることができる。スパンボンド不織布ウェブを作るための一例の製造方法は、米国特許第4,340,563号に開示され、その全ての内容は参照によりここに組み込まれる。
ここで使用される「メルトブローン」繊維という用語は、溶融加工可能なポリマーを、複数の毛細管を通過させて、高速加熱ガス気流中に溶融させた糸またはフィラメントとして押し出すことによって形成される繊維を意味している。高速のガス気流が、溶融させた熱可塑性ポリマー材料のフィラメントを微細化して、その直径を約０．５〜１０ミクロンにまで小さくする。メルトブローン繊維は、通常は不連続繊維であるが、連続とすることもできる。高速のガス気流によって運ばれたメルトブローン繊維は、捕集表面上に堆積して、ランダムに分散された繊維のメルトブローンウェブを形成してもよい。ここで使用される「メルトブローウェブ」という用語は、メルトブローン繊維で形成されたウェブを意味する。メルトブローンプロセスは周知であり、V. A. ウェント（V. A. Wendt）、E. L. ブーン（E. L. Boone）およびC. D. フルハーティ（C. D. Fluharty）によるNRLのレポート４３６４“超微細有機繊維の製造（"Manufacture of Super -- Fine Organic Fibers）”、K. D. ローレンス（K. D. Lawrence）、R. T. ルーカス（R. T. Lukas）およびJ. A. ヤング（J. A. Young）によるNRLのレポート5265“超微細熱可塑性繊維の形成のための改良された装置（An Improved Device for the Formation of Super Fine Thermoplastic Fibers）”、および1974年11月19日に発行された米国特許第3,849,241号を含む様々な特許及び刊行物に記載されており、それらの内容は全て参照によりここに組み込まれる。
様々な実施形態の通気性の複合障壁布は、高強度の不織布ウェブ、バリア層およびフィルム層（例えば、開口フィルム）を含んでもよい。高強度の不織布ウェブは、強度の大部分とバリア層および通気性の複合障壁布全体への支持に寄与してもよい。バリア層は、大きさ０．３ミクロンの粒子を９９％以上の効率で除去できる孔径を有する障壁布を提供してもよい。フィルム層は、摩耗を防止することにより通気性の複合障壁布に保護に寄与してもよく、ユーザの快適性のために空気を透過させてもよい。したがって、通気性の複合障壁布は、例えば、高強度の不織布ウェブが着用者に面し、フィルム層が環境に面する防護服を製造する材料として使用されてもよい。高強度の不織布ウェブは、そのような防護服の着用者の衣服や身体に擦れることによって引き起こされるような摩耗からバリア層を保護するために十分な整合性（integrity）と一貫性（coherence）を有するように構成されてもよい。
図1は、通気性の複合障壁布１０の３層の配置の一例を示す。布は、フィルム層２０、バリア層３０、および高強の不織ウェブ層４０の少なくとも３つの層を含んでもよい。通気性の複合障壁布１０は、フィルム層２０が摩耗から内側の層を保護し、ユーザの快適性のために空気を透過させる通気性の複合障壁布の外側層である防護服に使用されてもよい
フィルム層２０は、開口フィルムから構成されてもよい。このような通気性フィルムは、微小孔孔隙又は開口が水蒸気は透過させるが、液体の透過を抑制する大きさに形成されている場合、液体を通さなくてもよい。このようなフィルムは、周知であり、一般的にポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン系フィルムから形成される。微小多孔通気性液体不透過性フィルム（ｍicroporousbreathable liquid impervious film）は、米国特許第4,777,043号；米国特許第5,855,999号；および米国特許第6,309,736号に開示されており、それらの全ての内容全体は参照によりここに組み込まれる。必要なバリア特性を有する通気性フィルムは、米国特許第3,953,566号及び特許第4,194,041号に開示されており、、どちらの全ての内容は参照によりここに組み込まれる。
フィルム層２０と高強度の不織布ウェブ層４０との間には、バリア層３０が配置されてもよい。バリア層３０は、メルトブローンウェブから構成されてもよい。様々な実施形態で用いられるメルトブローンウェブは、約２０ＧＳＭ（grams per square meter）〜３０ＧＳＭの坪量を有してもよい。好ましくは、バリア層は、約２５ＧＳＭの坪量を有してもよい。
内側層として、通気性の複合障壁布１０は、バリア層３０を保護し、布全体に強度を提供するために、高強度の不織布ウェブ４０を含んでもよい。高強度の不織布ウェブ層４０は、高強度と耐摩耗性とを有し、他の層（例えば、フィルム層２０）に貼り付けられることができる材料で構成されてもよい。高強度の不織布ウェブ層４０は、所望の強度および耐摩耗性を有するスパンボンド不織ウェブであってもよい。一実施形態では、スパンボンドウェブは、約２５ＧＳＭ〜約３５ＧＳＭの坪量を有していてもよく、より好ましくは約３０ＧＳＭであってもよい。
ウェブの形成のため、面上に載せられたとき、スパンボンド繊維は、一般的に粘着性ではないため、点接着、スルーエアボンディング、ホットエアーナイフ（ＨＡＫ（hot air knife））、ハイドロエンタングル（Hydroentangling）、ニードルパンチ（needle punching）および／または接着剤による接着などの当該分野で知られている１つ以上の方法によってウェブに追加的な整合性を与える必要がある
高強度の不織布ウェブ層４０、バリア層３０およびフィルム層２０は、まとまって通気性の複合障壁布１０を構成する。様々な実施形態は、主に３層の使用を述べるが、追加的な層および／または内部層が通気性の複合障壁布１０と接続して使用されてもよいことは当業者によって理解される。
一実施形態において、高強度の不織布ウェブ層４０またはバリア層３０は、布に積層される前に、処理の一部としてカレンダー加工されてもよい。
種々の実施形態の布の層とウェブとは、異なる技術を使用して互いに接着されてもよい。一実施形態において、布の層とウェブとは、カレンダリングプロセス（calendaring process）を用いて接着されてもよい。例えば、高強度の不織布ウェブ層４０とバリア層３０とは、カレンダーによって互いに接着されてもよい。カレンダー加工された繊維とカレンダー加工されていない繊維との組み合わせも様々な実施形態で使用されてもよい。
さらに別の実施形態では、布の異なる層およびウェブがサーマルボンディングなどの技術を使用して互いに接着されてもよい。通気性の複合障壁布は、様々な材料から作られてもよいが、布を構成するために使用される異なる層およびウェブは、同じような融点を有するいくつかのポリオレフィン材料素材を含んでもよい。例えば、バリア層３０及びフィルム層２０は、ポリエチレンまたはポリプロピレンを含んでもよい。同様に、高強度の不織布ウェブ層４０も、ポリエチレンまたはポリプロピレンから作られた繊維や繊維成分が含まれてもよい。様々な実施形態の布を形成する場合、３つの層全てで同じような材料を有することにより、異なる別の層およびウェブの熱接合が可能になる。
図２に示す一実施形態において、異なる層およびウェブは、市販の接着剤などの接着剤５０を使用して互いに接着されてもよい。適切な市販の接着剤は、ナショナルスターチアンドケミカル株式会社（National Starch & Chemical Co. Ltd.）から製品番号ＤＭ５２１３で販売されている。このような層間接着剤は、２〜３ＧＳＭの坪量を有してもよい。一実施形態においては、様々な実施形態の布は、接着剤ラミネーションだけでなく、当該技術分野における既知の他の方法を使用して作製されてもよい。
一実施形態において、既知のＵＶ安定剤は、布の層に追加されてもよい。安定剤の例としては、２−ヒドロキシベンゾフェノン；２−ヒドロキシベンゾトリアゾール；ヒドロキシ安息香酸；金属キレート安定剤；およびヒンダードアミン系光安定剤を含む。ヒドロキシ安息香酸安定剤の一例は、米国特許第3,206,431号に記載されている２，４−ジ−ｔ−ブチルフェニルエステルであり、その全ての内容は参照によりここに組み込まれる。金属キレート安定剤も、当該分野で知られており、主にニッケル錯体を含む。好ましくは、さまざまな実施形態において使用される安定剤は、窒素原子に隣接する水素原子を持たない環状アミン部分を含む安定剤の一種であるヒンダードアミン系光安定剤である。
ヒンダードアミンおよびアミンはまた、ＵＶ安定剤として使用することができると米国特許第5,200,443号に開示されており、その全ての内容は参照によりここに組み込まれる。ヒンダードアミン系安定剤は、１０００以上の、好ましくは約１０００〜５００００の分子量を有し、通常、類似の低分子量の安定剤と比較して改善された安定化を提供することに留意されたい。好ましくは、ポリマー組成物内のヒンダードアミンの量は、約０．５重量％〜約３重量％であってもよい。しかし、ポリマー組成物にＵＶ安定剤を追加する方法およびその量は、選択した特定のポリマー製剤およびＵＶ安定剤によって当然ながら異なる。
別の一実施形態において、顔料はＵＶ安定性の向上および／または結果として得られる製品の美観を改善するために層に追加されてもよい。単純な有機顔料でもＵＶ安定性に悪影響を与える可能性があるため、ＵＶ安定性をさらに高める金属酸化物顔料をなどの顔料をヒンダードアミン系安定剤と共に用いてもよい。ＵＶ安定剤と共に顔料を使用することは、米国特許第5,200,443号、第6,040,255号、および第5,738,745号に開示され、それらの全ての内容は参照によりここに組み込まれる。
様々な実施形態の通気性の複合障壁布１０は、物理的な遮断に加えて、慣性沈着、ランダム拡散および静電沈着などの方法により、０．３ミクロンと小さい粒子を捕捉できるように構成されてもよい。この保護は、複合障壁布を介して大量の空気循環と空気透過を伴ってもよい。様々な実施形態の布の空気透過は、ＡＳＴＭＤ７３７の試験方法により測定したところ、２０パスカル（Ｐａ）の差圧において７〜９立方フィート／ｍ（ＣＦＭ）の範囲の間である。ＡＳＴＭＤ７３７の試験方法は既知であり、織物、エアバッグの布（airbag fabric）、毛布、起毛状の布（napped fabric）、ニット生地、接結生地（layered fabric）、パイル生地を含む布地の通気性を測定する。通気性とは、材料の２つの表面の間で所定の空気圧差下の既知の領域を垂直に通過する気流の速度を意味する。
種々の実施形態の通気性の複合障壁布１０は軽量であり、一般に約５０ＧＳＭ以下の範囲である。様々な実施形態の通気性の複合障壁布１０は、疎水性フィラメントおよび／または親水性フィラメント或いは内側コーティングにより、ユーザの肌表面から汗を逃がすことができるように構築されてもよい。この実施形態は、疎水性および／または親水性フィラメントから製造された内側コーティング層４５を示している図３に示されている。内側コーティング層４５は、当該分野で公知の任意の方法によって高強度の不織布ウェブ層４０に接着されてもよい。様々な実施形態の通気性の複合障壁布は、また、ろ過の評価（filtration rating）の再現性と容易な製造を可能にしてもよい。
種々の実施形態の布の強度は、ＡＳＴＭ Ｄ５０３６の試験方法を用いて評価されてもよい。この方法を用いて、本実施形態の布の強度が縦方向（ＭＤ）約７．５ポンド、横方向（ＣＤ）約８．１ポンドであることが測定されている。布の強度を測定するために用いられる別の試験はＡＳＴＭＤ５７３５であってもよい。ＡＳＴＭ Ｄ５７３５試験を用いて、本実施形態の布の強度は、ＭＤ約２．５ポンド、ＣＤ約２．５ポンドであることが測定されている。
種々の実施形態の布は、防護服を作るために使用されてもよい。図４は、一実施形態の通気性の複合障壁布から作られた一実施形態の防護服を示している。防護服は、ショルダーライン７５の最上部でネック開口部７０を有するボディ部６０、ボディ部６０から延長され、各々内縁（inner edge）及び外縁（outer edge）を有する２つのスリーブ部８０、及びボディ部６０から延長される２つの脚部９０を含んでもよい。
別の実施態様では、様々な実施形態の布は、フードおよびブーツがある或いは無いつなぎの作業服、エプロン、白衣、靴およびブーツカバー、およびクリーンルーム衣服の形態である衣服を作るために使用されてもよい。様々な実施形態の布は、０．３ミクロンと小さい粒子をフィルタし、且つ布層およびウェブを通じて大量の空気の透過を可能にするので、そのような布から作成された衣服は、ユーザに安全で快適な衣類を提供する。
その特定の態様に関して本発明を詳細に説明してきたが、様々な変更、修正およびその他の変化が、ここに記載された実施形態の範囲から逸脱することなく行うことができることは当業者に明らかであろう。そのため、そのような修正、変更、および他の変化の全てが特許請求の範囲によって包含されることが意図される。さらに、例えば、“ａ”、“ａｎ”または“ｔｈｅ”を用いる単数形の構成要素へのいかなる言及も単数に要素を限定するものとして解釈されるべきではない。
様々な実施形態の通気性の複合障壁布１０は、物理的な遮断に加えて、慣性沈着、ランダム拡散および静電沈着などの方法により、０．３ミクロンと小さい粒子を捕捉できるように構成されてもよい。この保護は、複合障壁布を介して大量の空気循環と空気透過を伴ってもよい。様々な実施形態の布の空気透過は、ＡＳＴＭＤ７３７の試験方法により測定したところ、２０パスカル（Ｐａ）の差圧において７〜９立方フィート／分（ＣＦＭ）の範囲の間である。ＡＳＴＭＤ７３７の試験方法は既知であり、織物、エアバッグの布（airbag fabric）、毛布、起毛状の布（napped fabric）、ニット生地、接結生地（layered fabric）、パイル生地を含む布地の通気性を測定する。通気性とは、材料の２つの表面の間で所定の空気圧差下の既知の領域を垂直に通過する気流の速度を意味する。

Claims (16)

  1. 高強度の不織布ウェブ層と、
    フィルム層と、
    前記高強度の不織布ウェブ層と前記フィルム層との間に位置し、１平方メートル当たり２５グラムの坪量を有するバリア層と、
    を有し、
    ０．３ミクロンの粒子を９９％以上の効率でフィルタリングすることができる防護服のための通気性の複合障壁布。
  2. 前記布は、２０Ｐａの差圧において７〜９立方フィート／分（ＣＦＭ）の空気を透過させることができるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  3. 前記高強度の不織布ウェブ層は、接着剤接合を用いてバリア層に接着されていることを特徴とする請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  4. 前記高強度の不織布ウェブ層は、１平方メートル当たり３０グラムの坪量を有するスパンボンドウェブであることを特徴とする請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  5. 前記バリア層は、カレンダー加工されたメルトブローンウェブであり、前記メルトブローンウェブは、１平方メートル当たり２５グラムの坪量を有することを特徴とする請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  6. 前記フィルム層は、ユーザへの熱ストレスの可能性をなくすために開口フィルムであることを特徴とする請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  7. 前記高強度の不織布ウェブ層、前記バリア層及び前記フィルム層の１つ以上は、紫外線を含むことを特徴とする請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  8. ユーザの肌からから汗を放出するように構成された内側コーティング層をさらに含む請求項1に記載の通気性の複合障壁布。
  9. ショルダーラインの最上部にネック開口部を有するボディ部と、
    前記ボディ部から延長され、各々内縁及び外縁を有する２つのスリーブ部と、
    前記ボディ部から延長された２つの脚部と、
    を有する防護服であって、
    前記防護服の前記部らは、
    高強度の不織布ウェブ層と、
    フィルム層と、
    前記高強度の不織布ウェブ層と前記フィルム層との間に位置し、１平方メートル当たり２５グラムの坪量を有するバリア層と、
    を有し、
    ０．３ミクロンの粒子を９９％以上の効率でフィルタリングすることができる通気性の複合障壁布から作られていることを特徴とする防護服。
  10. 前記布は、２０Ｐａの差圧において７〜９立方フィート／分（ＣＦＭ）の空気を透過させることができるように構成されていることを特徴とする請求項９に記載の防護服。
  11. 前記高強度の不織布ウェブ層は、接着剤接合を用いてバリア層に接着されていることを特徴とする請求項９に記載の防護服。
  12. 前記高強度の不織布ウェブ層は、１平方メートル当たり３０グラムの坪量を有するスパンボンドウェブであることを特徴とする請求項９に記載の防護服。
  13. 前記バリア層は、カレンダー加工されたメルトブローンウェブであり、前記メルトブローンウェブは、１平方メートル当たり２５グラムの坪量を有することを特徴とする請求項９に記載の防護服。
  14. 前記フィルム層は、ユーザへの熱ストレスの可能性をなくすために開口フィルムであることを特徴とする請求項９に記載の防護服。
  15. 前記高強度の不織布ウェブ層、前記バリア層及び前記フィルム層の１つ以上は、紫外線を含むことを特徴とする請求項９に記載の防護服。
  16. ユーザの肌からから汗を放出するように構成された内側コーティング層をさらに含む請求１に記載の防護服。
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