JP4000530B2 - Protective materials and protective clothing - Google Patents
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Description
本発明は、有害化学物質の取り扱い作業者を保護する為の防護材料および防護衣服に関する。詳細には、有機リン系化合物等の如く皮膚から吸収されて人体に悪影響を及ぼすガス状および液状有機化学物質から作業者を有効に防護し得ると共に、軽量かつ高度な透湿度により着用者の熱ストレスを抑制できる防護材料および防護衣服に関するものである。 The present invention relates to protective materials and protective clothing for protecting workers handling hazardous chemical substances. Specifically, it can effectively protect the worker from gaseous and liquid organic chemicals that are absorbed from the skin and have an adverse effect on the human body, such as organic phosphorus compounds, etc. The present invention relates to protective materials and protective clothing that can suppress stress.
有害化学物質などから人体を保護する防護衣服としては、従来から種々提案されている。例えばゴム曳き布のように、有害化学物質が全く透過しない材料で構成されたものがあり防護性能に優れている。しかし、この場合、生地が重いため作業性が劣り、また通気性および透湿度が全くないため、酷暑環境下や過酷な肉体労働環境下で作業すると作業者に多大な熱ストレスが加わり、重篤な健康障害を及ぼす危険性を抱えている。 Conventionally, various protective clothing for protecting the human body from harmful chemical substances has been proposed. For example, there is a material made of a material that does not allow permeation of harmful chemical substances, such as a rubber cloth, and has excellent protection performance. However, in this case, the workability is inferior due to the heavy fabric, and there is no air permeability and moisture permeability. Therefore, working in extreme heat or harsh physical work environment adds significant heat stress to the Have the risk of serious health problems.
一方、通気性があり活性炭等の吸着材料からなる防護積層布帛が例示されている。それらは通気性により体から発散される汗や水蒸気を効果的に衣服外に放出し、熱ストレスを抑制することができるが、環境の有害化学物質の濃度が高いときなどは、比較的短時間でガス吸着性物質による吸着が飽和状態に近づき防護性が低下するという問題を生じる。また長い時間防護性能を維持するためには、比較的多くの吸着材料が必要となり、その結果、防護材料および防護衣服の質量が大きくなり熱ストレスの原因となる。 On the other hand, a protective laminated fabric made of an adsorbent material such as activated carbon or the like is exemplified. They can effectively release sweat and water vapor released from the body due to breathability and suppress heat stress, but when the concentration of environmental harmful chemicals is high, etc. In this case, the adsorption by the gas adsorbing substance approaches a saturated state, and the protective property is lowered. Moreover, in order to maintain the protective performance for a long time, a relatively large amount of adsorbent material is required, and as a result, the mass of the protective material and the protective garment increases, which causes thermal stress.
またセルロースをベースにしたポリマーにより選択透過性を有する防護材料が例示されている。このポリマーは、ガス状有機化学物質に対する透過抑制能および透湿性能を有してはいるが、ポリマー単独による防護材料では、ガス状有機化学物質の微量な透過は抑制しきれず、透過量を少なくするために選択透過層の厚さを大きくすると、透湿度が低くなりさらに堅くて重い材料となる。また防護衣服の使用で発生する摩耗やキズなどポリマーの劣化の影響で一旦ガスの透過が生じると急激に衣服内のガス濃度が上昇する危険性がある。さらに防護衣服を着用した状態において、袖口、裾口、襟元等の接合部やファスナーから有害化学物質の侵入があった場合は、それらを2次的に除去できる手段はなく着用者を保護できなくなる(例えば特許文献1)。 Further, a protective material having selective permeability is exemplified by a polymer based on cellulose. Although this polymer has a permeation suppressing ability and moisture permeation performance for gaseous organic chemicals, a protective material made of the polymer alone cannot completely suppress the permeation of gaseous organic chemicals, and the permeation amount is small. Therefore, when the thickness of the selectively permeable layer is increased, the moisture permeability becomes lower and the material becomes harder and heavier. Also, once gas permeation occurs due to polymer deterioration such as wear and scratches caused by the use of protective clothing, there is a risk that the gas concentration in the clothing suddenly increases. In addition, in the state of wearing protective clothing, if harmful chemical substances intrude from joints such as cuffs, hems, and necks or fasteners, there is no means for secondary removal of them and the wearer cannot be protected. (For example, patent document 1).
また、ポリアルキレンイミン又はポリアリルアミンを透湿性のある基材にコーティングすることによって得られる防護材料が例示されている。この文献においては、活性炭のような他の吸着材料を接着剤により固定させると記載されている。ただし、一般的な接着剤による吸着材料の固定では吸着材料が接着剤に含まれるガス吸着性を劣化させる成分を吸着してしまったり、細孔が接着剤により被覆され、本来吸着材料がもつ吸着速度および吸着容量が低下するといった問題がある(例えば特許文献2)。
本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、選択透過層を透過した微量なガス状有機化学物質をガス吸着層により吸着除去できるとともに、使用で発生する摩耗やキズあるいは接合部やファスナー部からのガスの侵入に対しても着用者を保護でき、さらに着用者の熱ストレスを抑制するために軽量、柔軟で高透湿な防護材料及び防護衣服を提供することにある。 The present invention is based on the background of the problems of the prior art, and a small amount of gaseous organic chemical substance that has permeated through the permselective layer can be adsorbed and removed by the gas adsorbing layer. Another object of the present invention is to provide a lightweight, flexible, highly moisture-proof protective material and protective clothing that can protect the wearer against gas intrusion from the part and further suppress the heat stress of the wearer.
本発明は上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、本発明を完成するに至った。すなわちガス状有機化学物質に対して透過抑制能があり、透湿度60g/m2・h以上850g/m2・h以下の選択透過層およびガス吸着性物質を含む層(ガス吸着層)をそれぞれ少なくとも1層以上有し、かつ衣服の内側から見てガス吸着層の外側には少なくとも1層以上の選択透過層を配置させることによる。 In order to solve the above problems, the present invention has been completed as a result of intensive studies. In other words, it has a permeation suppression ability for gaseous organic chemicals, and a permeation layer with a moisture permeability of 60 g / m 2 · h to 850 g / m 2 · h and less and a layer containing a gas adsorbing substance (gas adsorption layer). By having at least one or more selective permeable layers on the outside of the gas adsorption layer as viewed from the inside of the garment.
本発明による防護材料は、選択透過層とガス吸着層を有することを特徴とする防護材料および防護衣服であり、従来問題となっていた選択透過層をわずかに透過するガス状有機化学物質や使用で発生する摩耗やキズあるいは接合部やファスナー部から侵入するガス状有機化学物質を2次的に吸着除去できることにより着用者の安全性を高め、またガス吸着層の外側に選択透過層が配置されていることにより長時間の使用が可能であるとともに、軽量で柔軟かつ高度な透湿性能により熱ストレスを抑制できる効果がある。
さらに、選択透過層として無孔質または微多孔質のフィルムまたは被膜を用いるため、液状の有害化学物質や有害な微粉塵、細菌、ウィルスなどのエアロゾルに対しても優れた防護性を得ることができる。
The protective material according to the present invention is a protective material and a protective garment characterized by having a permselective layer and a gas adsorbing layer. Wear and scratches generated in the process, or gaseous organic chemicals that penetrate from the joints and fasteners can be secondarily adsorbed and removed to improve the safety of the wearer, and a permselective layer is placed outside the gas adsorption layer. In addition to being able to be used for a long time, there is an effect that heat stress can be suppressed by light weight, flexibility and high moisture permeability.
Furthermore, since a non-porous or microporous film or coating is used as the permselective layer, excellent protection against liquid harmful chemical substances, harmful fine dust, bacteria, viruses and other aerosols can be obtained. it can.
以下、本発明を詳細に説明する。
選択透過層の素材としてはポリアクリレート、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリウレタン、ポリエステル、共重合ポリエステル、ポリオレフィン、エチレン−ビニルアルコール系共重合体、ポリビニルアルコール、セルロース、セルロース誘導体等の皮膜形成性能を有するポリマーで皮膜形成後に透湿性とガス状有機化学物質に対して選択透過能を有する材料であればよい。これらの材料を単独、混合、あるいは順次積層して皮膜を形成しても構わない。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
As the material of the selective permeation layer, film forming performance such as polyacrylate, polyacrylonitrile, polyamide, polyamideimide, polyurethane, polyester, copolymer polyester, polyolefin, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol, cellulose, cellulose derivative, etc. Any material can be used as long as it has moisture permeability and selective permeability to gaseous organic chemicals after film formation. These materials may be used alone, mixed, or sequentially laminated to form a film.
選択透過層は皮膜を形成し単独で用いても構わないが、皮膜の補強あるいは保護のために透湿性のある基材と複合しても良い。基材の透湿性については、選択透過層の透湿性能を損なわないために200g/m2・h以上、好ましくは300g/m2・h以上である必要がある。強度を維持しながら軽量で柔軟な防護材料とするには、基材の厚さは0.05mm以上0.50mm以下が好ましい。基材にはシート状繊維集合体あるいは透湿性のある微多孔あるいは無孔質のフィルム又は膜を持ちることが出来る。
シート状繊維集合体としては綿、麻、毛、絹等の天然繊維、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ナイロン、アラミド、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリル系、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリクラール、ポリアレリート、ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド等の合成繊維からなる織物、編物、不織布等が挙げられる。これら繊維は単独あるいは混紡、混紡、交織、交編等により組み合わせてシート状繊維集合体としても良い。
透湿性のある微多孔あるいは無孔質のフィルム又は膜としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、共重合ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、アクリレート等のシート状物が挙げられる。
The permselective layer forms a film and may be used alone, but may be combined with a moisture-permeable base material for reinforcement or protection of the film. The moisture permeability of the substrate needs to be 200 g /
Sheet fiber aggregates include natural fibers such as cotton, hemp, hair, and silk, regenerated fibers such as rayon, polynosic, cupra, and lyocell, semi-synthetic fibers such as acetate and triacetate, nylon, aramid, vinylon, vinylidene, and polychlorinated Examples include woven fabrics, knitted fabrics, and nonwoven fabrics made of synthetic fibers such as vinyl, polyester, acrylic, acrylic, polyethylene, polypropylene, polyurethane, polyclar, polyallylite, polybenzazole, polyimide, and polyphenylene sulfide. These fibers may be used alone or in combination by blending, blending, union, union, etc. to form a sheet-like fiber assembly.
Examples of the microporous or nonporous film or membrane having moisture permeability include sheet-like materials such as polyethylene, polypropylene, polytetrafluoroethylene, copolymerized polyester, polyurethane, polyether polyurethane, and acrylate.
上記記載の選択透過層を形成するポリマーは、キャスト法、押出法、射出成型法等により一旦ポリマー単独のフィルムとして製膜する方法、メルトブローン法、フラッシュ紡糸法、エレクトロスピン法等による微細繊維不織布を膜とする方法、該ポリマーの溶液あるいは低重合物を基材にコーティング、ディッピング等により塗工後に乾燥あるいは重合固化する方法などが挙げられる。 The polymer for forming the permselective layer described above is a fine fiber nonwoven fabric obtained by a method of once forming a film of a polymer by a casting method, an extrusion method, an injection molding method, etc., a melt blown method, a flash spinning method, an electrospinning method, etc. Examples thereof include a method of forming a film, a method of coating or dipping the polymer solution or low polymer on the base material, followed by drying or polymerization and solidification.
選択透過層を基材と複合させて防護材料とする場合、透湿性の低下を防ぎ且つ材料の柔軟性を維持したうえでラミネート法により積層できる。選択透過層と基材の間をポリウレタン系あるいはアクリル酸エステル系エマルジョンで接着する場合や選択透過層あるいは基材の一部を溶着あるいは融着する場合は全面接着するのではなくドット状に部分接着することが好ましい。低融点の共重合ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンから成る低目付の不織布、網状体あるいは粉体を介して熱接着することも可能である。 When the permselective layer is combined with a base material to form a protective material, the material can be laminated by a laminating method while preventing deterioration of moisture permeability and maintaining the flexibility of the material. When adhering between the permselective layer and the substrate with polyurethane or acrylate emulsion, or when welding or fusing part of the permselective layer or substrate, do not adhere to the entire surface, but instead adhere to dots. It is preferable to do. It is also possible to perform heat bonding through a low-weight nonwoven fabric, a net-like body, or a powder made of low-melting copolymer polyester, polyamide, or polyolefin.
選択透過層としてはガス状有機化学物質の透過抑制能と透湿性能とのバランスから鑑みるとセルロース誘導体あるいはポリビニルアルコールが好ましい。その中でも、ガス状有機化学物質に対する透過抑制能が優れているという点でセルロースジアセテート又はセルローストリアセテートが特に好ましい。 As the permselective layer, a cellulose derivative or polyvinyl alcohol is preferable in view of the balance between the permeation suppressing ability and moisture permeation performance of the gaseous organic chemical substance. Among them, cellulose diacetate or cellulose triacetate is particularly preferable in terms of excellent permeation suppressing ability with respect to gaseous organic chemical substances.
セルロース誘導体の酢化度としては50%(モル%)以上、好ましくは55%以上であることが好ましい。50%未満であると対象とするガス状有機化学物質によっては効果的な透過抑制能が得られない場合がある。 The degree of acetylation of the cellulose derivative is 50% (mol%) or more, preferably 55% or more. If it is less than 50%, effective permeation suppression ability may not be obtained depending on the target gaseous organic chemical.
セルロース誘導体の重合度の指標である6%粘度は、50 ×10-3Pa・S以上275 ×10-3Pa・S以下、好ましくは70 ×10-3Pa・S以上140 ×10-3Pa・S以下であることが好ましい。50 ×10-3Pa・S以下であるとガス状有機化学物質に対して効果的な透過抑制能が得られず、275 ×10-3以上では材料が堅くなり衣服用には適さない。 The 6% viscosity, which is an index of the degree of polymerization of the cellulose derivative, is 50 × 10 −3 Pa · S or more and 275 × 10 −3 Pa · S or less, preferably 70 × 10 −3 Pa · S or more and 140 × 10 −3 Pa. -It is preferable that it is below S. If it is 50 × 10 −3 Pa · S or less, effective permeation suppression ability for gaseous organic chemicals cannot be obtained, and if it is 275 × 10 −3 or more, the material becomes stiff and unsuitable for clothing.
セルロース誘導体からなる選択透過層は、セルロース誘導体を60wt%以上含むことが必要であり、好ましくは80wt%以上含むものである。セルロース誘導体の含有量が60wt%未満であると、ガス状有機化学物質に対する透過抑制能を維持しながら、高透湿な材料を得ることができない。ブレンドするポリマーとしては、例えばガスおよび水蒸気に対し耐透過性を有する柔軟なポリマーとブレンドすることにより選択透過層の透湿性及び透過抑制能をある程度保持しながらより柔軟な選択透過層が作製できる。柔軟なポリマーとしては、ポリビニルアルコール、エチレン-ビニルアルコール系共重合体、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート等があげられる。また必要に応じ可塑剤を併用することにより選択透過層の柔軟性を向上させることもできる。可塑剤としては、クエン酸トリエチル、フタル酸ジアリール、フタル酸ジメチル、フタル酸ジエチル等がある。 The permselective layer made of a cellulose derivative needs to contain 60 wt% or more of the cellulose derivative, and preferably contains 80 wt% or more. When the content of the cellulose derivative is less than 60 wt%, it is impossible to obtain a highly moisture permeable material while maintaining the permeation suppressing ability with respect to the gaseous organic chemical substance. As the polymer to be blended, for example, by blending with a flexible polymer having resistance to permeation of gas and water vapor, a more flexible permselective layer can be produced while maintaining the moisture permeability and permeation suppression ability of the permselective layer to some extent. Examples of the flexible polymer include polyvinyl alcohol, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyurethane, and polyethylene terephthalate. Moreover, the softness | flexibility of a permselective layer can also be improved by using a plasticizer together as needed. Examples of the plasticizer include triethyl citrate, diaryl phthalate, dimethyl phthalate, and diethyl phthalate.
セルロース誘導体の溶剤としては、アセトンなどのケトン類、酢酸エチルなどのエステル類、ジメチルホルムアミド等の含窒素化合物、グリコール類、エーテル類、ハロゲン化炭化水素およびジメチルスルホキシド等が挙げられるが、対象とする有害化学物質や生産設備などにより適宜選定できる。 Examples of the solvent for the cellulose derivative include ketones such as acetone, esters such as ethyl acetate, nitrogen-containing compounds such as dimethylformamide, glycols, ethers, halogenated hydrocarbons, and dimethyl sulfoxide. It can be selected as appropriate depending on the hazardous chemical substances and production equipment.
セルロース誘導体からなるポリマー固形分濃度は5wt%以上30wt%以下の範囲が、加工性に優れる。5wt%未満あるいは30wt%を超えると加工性が悪くなる。 The polymer solid concentration of the cellulose derivative is excellent in processability when it is in the range of 5 wt% to 30 wt%. If it is less than 5 wt% or more than 30 wt%, the workability deteriorates.
本発明で使用する選択透過層の厚さとしては、3μm以上100μm以下、好ましくは5μm以上70μm以下であることが好ましい。3μm以下であると、ガス状有機化学物質に対しての防護性が満足できないうえ、十分な強度が得られない。一方、100μmを超えると、透湿性が低下するうえ、材料が堅くなり衣服材料には適さなくなる。 The thickness of the selectively permeable layer used in the present invention is preferably 3 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 5 μm or more and 70 μm or less. If it is 3 μm or less, the protection against gaseous organic chemicals cannot be satisfied and sufficient strength cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 100 μm, the moisture permeability decreases and the material becomes stiff and becomes unsuitable for clothing materials.
選択透過層の質量としては、100g/m2以下、好ましくは70g/m2以下であることが好ましい。100g/m2以上では、本発明の目的とする軽量な防護材料となり得ない。 The mass of the selectively permeable layer is 100 g / m 2 or less, preferably 70 g / m 2 or less. If it is 100 g / m 2 or more, it cannot be a lightweight protective material which is the object of the present invention.
選択透過層の透湿性としては、60g/m2・h以上850g/m2・h以下、好ましくは80g/m2・h以上750g/m2・h以下であることが好ましい。60g/m2・h以下では着用者から発する汗・蒸気を有効に外部へ放出できず、850g/m2・hを超えるとガス状有機物質に対して透過抑制能を維持できない。 The moisture permeability of the selectively permeable layer is 60 g / m 2 · h to 850 g / m 2 · h, preferably 80 g / m 2 · h to 750 g / m 2 · h. If it is 60 g / m 2 · h or less, sweat and vapor emitted from the wearer cannot be effectively released to the outside, and if it exceeds 850 g / m 2 · h, the permeation suppression ability for gaseous organic substances cannot be maintained.
本発明の防護材料に用いられる選択透過層は、透過するガス状有機化学物質の透過濃度が20ppm以下であることが好ましく。さらに好ましくは10ppm以下である。20ppmを超えるとガス吸着層への負荷が多くなり防護できる時間が短くなる。 The permselective layer used in the protective material of the present invention preferably has a permeation concentration of a gaseous organic chemical substance to be permeated of 20 ppm or less. More preferably, it is 10 ppm or less. If it exceeds 20 ppm, the load on the gas adsorption layer will increase and the protection time will be shortened.
ここでいうガス状有機化学物質とは炭素元素を1つ以上持つガス状化合物のことである。50以上の比較的大きな分子量をもち、活性炭等のガス吸着性物質が吸着可能なガス状化学物質である。一例を挙げると、農薬、殺虫剤、除草剤に使用される有機リン系化合物や塗装作業などに使用されるトルエン、塩化メチレン、クロロホルムなどの一般的な有機溶剤があげられる。 The gaseous organic chemical substance here is a gaseous compound having one or more carbon elements. It is a gaseous chemical substance having a relatively large molecular weight of 50 or more and capable of adsorbing a gas adsorbing substance such as activated carbon. For example, organic phosphorus compounds used for agricultural chemicals, insecticides and herbicides, and general organic solvents such as toluene, methylene chloride and chloroform used for painting work and the like can be mentioned.
本発明のガス吸着層に使用するガス吸着性物質としては、活性炭やカーボンブラックなどの炭素系吸着材、あるいは、シリカゲル、ゼオライト系吸着材、炭化ケイ素、活性アルミナなどの無機系吸着材から対象とする被吸着物質に応じ適宜選定することができる。その中でも広範囲なガスに対応できる活性炭は好ましく、特に吸着速度や吸着容量が大きく少量の使用で効果的な透過抑制能が得られることから繊維状活性炭はより好ましい。 Examples of the gas adsorbing substance used in the gas adsorption layer of the present invention include carbon-based adsorbents such as activated carbon and carbon black, or inorganic adsorbents such as silica gel, zeolite-based adsorbent, silicon carbide, and activated alumina. It can select suitably according to the to-be-adsorbed substance. Among them, activated carbon capable of dealing with a wide range of gases is preferable, and fibrous activated carbon is more preferable because it has a large adsorption rate and adsorption capacity and can effectively prevent permeation when used in a small amount.
活性炭のBET比表面積としては700m2/g以上が好ましく、少量の使用で十分な透過抑制能を得るためには、1000m2/g以上がさらに好ましい。BET比表面積が700m2/g未満であると十分な防護性を得るために多くの活性炭が必要となり防護材料が重くなる。 The BET specific surface area of the activated carbon is preferably 700 m 2 / g or more, and more preferably 1000 m 2 / g or more in order to obtain a sufficient permeation suppressing ability with a small amount of use. If the BET specific surface area is less than 700 m 2 / g, a large amount of activated carbon is required to obtain sufficient protection, and the protective material becomes heavy.
活性炭の質量としては5g/m2以上100g/m2以下が好ましく、さらに好ましくは10g/m2以上50g/m2以下であることが好ましい。5g/m2未満であると、吸着できる容量が小さくなり使用時間が制限される。一方100g/m2より大きくなると防護材料が重くなり熱ストレスの原因となる。 The mass of the activated carbon is preferably 5 g / m 2 or more and 100 g / m 2 or less, more preferably 10 g / m 2 or more and 50 g / m 2 or less. If it is less than 5 g / m 2 , the capacity that can be adsorbed becomes small and the use time is limited. On the other hand, when it exceeds 100 g / m 2 , the protective material becomes heavy and causes heat stress.
少量の使用で効果的な透過抑制能を得るために繊維状の活性炭を使用する方法は有効な手段であるが、その際、使用する繊維状活性炭の原料としては、綿、麻といった天然セルロース繊維の他、レーヨン、ポリノジック、溶剤紡糸法によるといった再生セルロース繊維、さらにはポリビニルアルコール繊維、アクリル系繊維、芳香族ポリアミド繊維、リグニン繊維、フェノール繊維、石油ピッチ繊維等の合成繊維が挙げられるが、得られる繊維状活性炭の物性(強度等)や吸着性能から再生セルロース繊維、フェノール系繊維、アクリル系繊維が好ましい。これらの原料繊維の短繊維あるいは長繊維を用いて製織、製編、不織布化した布帛を必要に応じて適当な耐炎化剤を含有させた後、450℃以下の温度で耐炎化処理を施し、次いで500℃以上1000℃以下の温度で炭化賦活する公知の方法によって繊維状活性炭を製造することができる。 The method of using fibrous activated carbon in order to obtain effective permeation suppression ability with a small amount of use is an effective means, but the raw material of fibrous activated carbon used at that time is natural cellulose fibers such as cotton and hemp Other examples include regenerated cellulose fibers such as rayon, polynosic, solvent spinning, and synthetic fibers such as polyvinyl alcohol fibers, acrylic fibers, aromatic polyamide fibers, lignin fibers, phenol fibers, and petroleum pitch fibers. From the physical properties (strength etc.) and adsorption performance of the fibrous activated carbon obtained, regenerated cellulose fibers, phenolic fibers and acrylic fibers are preferred. After weaving, knitting, and nonwoven fabric using these short fibers or long fibers of the raw material fibers, if necessary containing a suitable flameproofing agent, flameproofing treatment at a temperature of 450 ℃ or less, Subsequently, fibrous activated carbon can be manufactured by the well-known method of activating carbonization at the temperature of 500 degreeC or more and 1000 degrees C or less.
繊維状活性炭等のガス吸着性物質をシート化し、ガス吸着層とする方法として、シート基材にガス吸着性物質をバインダーにより接着する方法、あるいは吸着剤を適当なパルプおよびバインダーを含めスラリー状とし、湿式抄紙機により抄造する方法、あるいは活性炭素繊維の原料繊維をあらかじめ製織、製編、不織布化し、必要に応じて耐炎化処理したのち炭化・賦活する公知の方法により吸着シートを得ることができる。 As a method of making a gas adsorbing material such as fibrous activated carbon into a sheet and forming a gas adsorbing layer, a method of adhering the gas adsorbing material to a sheet base material with a binder, or an adsorbent made into a slurry including an appropriate pulp and binder An adsorbent sheet can be obtained by a method of making paper using a wet paper machine, or a known method of carbonizing and activating the raw material fibers of activated carbon fibers in advance by weaving, knitting, forming a non-woven fabric, and if necessary, flameproofing treatment. .
したがって、繊維状活性炭シートの形態としては、織物状、編物状、不織布状、フェルト状、紙状、フィルム状などあげられるが、防護衣着用時の運動作業性、身体へのフィット性、柔軟性、積層の容易性から織物状、編物状であることが好ましい。 Therefore, the form of the fibrous activated carbon sheet includes woven, knitted, non-woven, felt, paper, film, etc., but the workability when wearing protective clothing, fit to the body, flexibility From the standpoint of easy lamination, a woven or knitted shape is preferred.
選択透過層とガス吸着層の積層手段としては、次の2つが上げられる。第1の方法としては、選択透過層にシート状または粒状または粉状のガス吸着性物質を接着剤により接着する。第2の方法は、選択透過層とガス吸着層のいずれかをあらかじめ作製した後、他方をコーティングまたはディッピングする方法があげられる。 There are the following two means for laminating the selectively permeable layer and the gas adsorbing layer. As a first method, a sheet-like, granular, or powdery gas-adsorbing substance is bonded to the permselective layer with an adhesive. The second method includes a method in which either the selectively permeable layer or the gas adsorbing layer is prepared in advance and then the other is coated or dipped.
使用する接着剤としては、ウレタン系、ビニルアルコール系、エステル系、エポキシ系、塩ビ系、オレフィン系など挙げられるが、積層による透湿性の低下を抑制するためには透湿性の接着剤であるウレタン系、ビニルアルコール系、エステル系が好ましい。 Examples of the adhesive used include urethane, vinyl alcohol, ester, epoxy, vinyl chloride, and olefin, but in order to suppress a decrease in moisture permeability due to lamination, urethane is a moisture permeable adhesive. , Vinyl alcohol, and ester are preferred.
また使用する接着剤のメルトインデックスとしては、100g/10min以下、好ましくは80g/10min以下であることが好ましい。100g/10min以下とすることにより接着の際、ガス吸着性物質の表面を接着剤が被覆する面積が小さくなり積層によるガス吸着性能の低下を抑制することができる。 The melt index of the adhesive to be used is preferably 100 g / 10 min or less, and preferably 80 g / 10 min or less. By setting the amount to 100 g / 10 min or less, the area where the adhesive covers the surface of the gas adsorbing substance is reduced at the time of bonding, and the deterioration of the gas adsorbing performance due to lamination can be suppressed.
内層付加層とガス吸着層をあらかじめキルティングにより積層することは、積層によるガス吸着層の性能低下を抑え、より柔軟な積層材料を得るのに有効な手段である。前記2層をあらかじめキルティングにより積層した後、選択透過膜層を接着剤により積層することにより防護材料を得ることができる。 Laminating the inner layer additional layer and the gas adsorbing layer in advance by quilting is an effective means for suppressing the deterioration of the performance of the gas adsorbing layer due to the lamination and obtaining a more flexible laminated material. A protective material can be obtained by laminating the two layers in advance by quilting and then laminating the permselective membrane layer with an adhesive.
選択透過層およびガス吸着層の層数は、それぞれ少なくとも1層は必要であるが、柔軟性を高める目的や対象ガスが複数にわたるときなどは、選択透過層とガス吸着層をそれぞれ必要数選定し重ね合わせて使用することは有効な手段である。 At least one selective permeation layer and one gas adsorption layer are required. However, for the purpose of increasing flexibility and when there are multiple target gases, select the necessary number of selective permeation layers and gas adsorption layers. It is an effective means to use in a superimposed manner.
選択透過層とガス吸着層の積層順序としては、ガス吸着層の寿命を考えると、衣服の内側から見てガス吸着層の外側に少なくとも1層の選択透過層があることが好ましい。また、選択透過層を複数用いる場合は、ガス吸着層を保護するために、選択透過層によりガス吸着層を挟み込む構造としてもよい。 As the stacking order of the selectively permeable layer and the gas adsorbing layer, it is preferable that there is at least one selectively permeable layer outside the gas adsorbing layer as viewed from the inside of the clothes, considering the life of the gas adsorbing layer. When a plurality of selectively permeable layers are used, a structure in which the gas adsorbing layer is sandwiched between the selectively permeable layers may be used in order to protect the gas adsorbing layer.
すべての選択透過層とガス吸着層の重量を合計した、総質量としては、200g/m2以下が好ましく、さらに好ましくは100g/m2以下が好ましい。200g/m2を超えると着用者への負荷が大きくなり、体から発散される汗・蒸気を透湿性だけでは処理できなくなる。 The total mass of all the selectively permeable layers and the gas adsorbing layers is preferably 200 g / m 2 or less, more preferably 100 g / m 2 or less. If it exceeds 200 g / m 2 , the load on the wearer will increase, and sweat and vapor emitted from the body cannot be treated with moisture permeability alone.
図1に示すように選択透過層とガス吸着層からなる積層材料の最も外側に外層付加層を設けてもよい。外層付加層の目的としては、外部から与えられる機械的な力から選択透過層およびガス吸着層を保護すること、機械的強度を補うことであり、撥水性と撥油性が付与されている織物、編物あるいは不織布などが好ましい。
外層付加層としては、JIS L 1092に記載の5.2スプレー試験を実施した場合の撥水度が4以上、AATCC Test Method 118による撥油度が4級以上である織物、編物、または不織布などが好適に用いることができるが、柔軟性を考慮したものの使用が推奨される。
選択透過層とガス吸着層からなる積層材料と外層付加層とは、あらかじめ接着剤により接着されている形態でもよいし、柔軟性を考慮し、接着せずに重ね合わせた状態で縫製加工し、衣服を作製してもよい。
As shown in FIG. 1, an outer layer additional layer may be provided on the outermost side of the laminated material composed of the selectively permeable layer and the gas adsorbing layer. The purpose of the outer layer additional layer is to protect the permselective layer and the gas adsorbing layer from the mechanical force given from the outside, to supplement the mechanical strength, and to provide the fabric with water repellency and oil repellency, A knitted fabric or a nonwoven fabric is preferred.
As the outer layer additional layer, a woven fabric, a knitted fabric, or a nonwoven fabric having a water repellency of 4 or more when the 5.2 spray test described in JIS L 1092 is performed and an oil repellency of 4 or more according to AATCC Test Method 118 is suitable. However, it is recommended to use one that is flexible.
The laminated material consisting of the permselective layer and the gas adsorbing layer and the outer layer additional layer may be pre-adhered with an adhesive, or may be sewn in a state of being superposed without bonding, considering flexibility, You may make clothes.
図1に示すように選択透過層とガス吸着層からなる積層材料の最も内側に内層付加層を設けてもよい。内層付加層としては、織物、編物、不織布、開孔フィルム等の材料があげられるが、透湿性、柔軟性の面から粗い密度で製織あるいは製編された織物あるいは編物が好ましい。
内層付加層の目的としては、外部から与えられる機械的な力からガス吸着性物質及び選択透過層を保護する役割と、防護衣着用者の汗によるべたつき感を抑制する役割である。
As shown in FIG. 1, an inner layer additional layer may be provided on the innermost side of the laminated material composed of the permselective layer and the gas adsorption layer. Examples of the inner layer additional layer include materials such as a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, and an apertured film, but a woven fabric or a knitted fabric woven or knitted at a coarse density is preferable in terms of moisture permeability and flexibility.
The purpose of the inner layer additional layer is to protect the gas adsorbing substance and the selectively permeable layer from mechanical force applied from the outside, and to suppress the sticky feeling caused by the sweat of the wearer of the protective clothing.
外層付加層および/また内層付加層を付与した積層体の質量としては、400g/m2以下
が好ましく、さらに好ましくは350 g/m2以下である。400g/m2を超えると防護衣服の質量が大きくなり熱ストレスの原因となる。
The mass of the laminate provided with the outer layer addition layer and / or the inner layer addition layer is preferably 400 g / m 2 or less, more preferably 350 g / m 2 or less. If it exceeds 400 g / m 2 , the mass of the protective clothing will increase and cause heat stress.
次に実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。尚、実施例に記載の評価は以下に記す方法による。 EXAMPLES Next, although this invention is demonstrated concretely using an Example and a comparative example, this invention is not restrict | limited by these Examples. The evaluation described in the examples is based on the method described below.
ガス透過性試験:試験に用いる容器図を図2に示す。内容積350ccの2つのガラスセルで試験品を挟み込み、周囲をパラフィンにより密閉する。この試験容器の上方セルから酢酸3メトキシブチルを20μL、試験品上に滴下する。これを25±2℃に設定した恒温ボックスに入れ、下方セル側のガス濃度を一定時間ごとにサンプリングし、ガスクロマトグラフィにより試験片を透過したガス濃度を測定する。
透湿性:JIS L 1099 塩化カルシウム法に準拠した。
比表面積:窒素の吸着等温線を求め、これを基にしてBET法により算出する。
質量:JIS L 1018 8.4及びJIS L 1096 8.4による。
厚さ:JIS L 1018 8.5及びJIS L 1096 8.5による。
メルトインデックス:JIS K 7210による。
通気性:JIS L 1018 8.33及びJIS L 1096 8.4による。
剛軟度:JIS L 1096 8.27による。
着用感:ワンピース型の防護衣服を着用し、32℃、70%RHの恒温恒湿室において、10分間、速度5km/hrで歩行した後の心拍数、血圧、皮膚温、直腸温、衣服内温湿度の測定およびアンケート調査からの総合評価。
Gas permeability test: Figure 2 shows the container used for the test. The test sample is sandwiched between two glass cells with an internal volume of 350 cc, and the periphery is sealed with paraffin. From the upper cell of this test container, 20 μL of 3-methoxybutyl acetate is dropped onto the test product. This is put in a constant temperature box set at 25 ± 2 ° C., the gas concentration on the lower cell side is sampled at regular intervals, and the gas concentration permeated through the test piece is measured by gas chromatography.
Moisture permeability: compliant with JIS L 1099 calcium chloride method.
Specific surface area: An adsorption isotherm of nitrogen is obtained and calculated by the BET method based on this.
Mass: According to JIS L 1018 8.4 and JIS L 1096 8.4.
Thickness: According to JIS L 1018 8.5 and JIS L 1096 8.5.
Melt index: According to JIS K 7210.
Breathability: According to JIS L 1018 8.33 and JIS L 1096 8.4.
Bending resistance: According to JIS L 1096 8.27.
Wearing sensation: Wearing a one-piece protective garment and walking in a constant temperature and humidity room at 32 ° C and 70% RH for 10 minutes at a speed of 5 km / hr, heart rate, blood pressure, skin temperature, rectal temperature, inside the clothes Comprehensive evaluation from temperature and humidity measurement and questionnaire survey.
[実施例]
選択透過層を以下の方法で作製した。酢化度55%、6%粘度70×10-3Pa・Sの酢酸セルロース(ダイセル化学工業(株)L-30)を使用し、溶媒はメチルエチルケトンとN、Nジメチルホルムアミドの1:1混合溶液を使用し、固形分濃度が10wt%となるように室温で混合撹拌することにより酢酸セルロース溶液を作製した。この溶液を離型紙(リンテック(株)製)上に流延し、コーティングナイフにより膜厚を調節しながら塗工し、オーブン中で乾燥を行った。70℃で1分間乾燥させた後、120℃で2分間乾燥を行った。得られた選択透過層の厚さは20μm、質量20g/m2、透湿度175g/m2・hであった。
[Example]
The permselective layer was produced by the following method. Cellulose acetate (Daicel Chemical Industries, Ltd. L-30) with 55% acetylation and 6% viscosity 70 × 10 -3 Pa · S is used. The solvent is 1: 1 mixed solution of methyl ethyl ketone and N, N dimethylformamide. A cellulose acetate solution was prepared by mixing and stirring at room temperature so that the solid content concentration was 10 wt%. This solution was cast on a release paper (manufactured by Lintec Corporation), applied while adjusting the film thickness with a coating knife, and dried in an oven. After drying at 70 ° C. for 1 minute, drying was performed at 120 ° C. for 2 minutes. The obtained selectively permeable layer had a thickness of 20 μm, a mass of 20 g / m 2 , and a moisture permeability of 175 g / m 2 · h.
ガス吸着層として繊維状活性炭織物を以下の方法で作製した。単糸2.2デシテックス20番手のノボラック系フェノール樹脂繊維紡績糸からなる質量85g/m2の平織物を410℃の不活性雰囲気中で30分間加熱し、次に870℃まで20分間、不活性雰囲気中で加熱し炭化を進行させ、次に水蒸気を12容量%含有する雰囲気中、870℃の温度で2時間賦活した。得られた織物状の繊維状活性炭の質量は、50g/m2、比表面積1400m2/g、厚さ0.40mm、通気性は水位計1.27cmの圧力差で470cm3/cm2・sであった。 A fibrous activated carbon fabric was produced as a gas adsorption layer by the following method. A plain fabric with a weight of 85 g / m 2 consisting of spun yarn of 2.2 decitex 20 Novolak phenol resin fiber is heated in an inert atmosphere at 410 ° C for 30 minutes, then up to 870 ° C for 20 minutes in an inert atmosphere Then, carbonization was advanced by heating at 870 ° C., and then activated at a temperature of 870 ° C. for 2 hours in an atmosphere containing 12% by volume of water vapor. The mass of the resulting fibrous fibrous activated carbon was 50 g / m 2 , specific surface area 1400 m 2 / g, thickness 0.40 mm, and air permeability was 470 cm 3 / cm 2 · s with a pressure difference of 1.27 cm in water level. It was.
外層付加層を以下の方法で作製した。綿糸40番手を使った平織物に、フッ素系撥水・撥油加工を施し、樹脂固形分で0.54wt%付着した。得られた織物は、厚さ0.22mm、質量120g/m2、剛軟度0.56gf・cmで、通気性は水位計1.27cmの圧力差で50cm3/cm2・s、撥水度は5、撥油度は6級であった。
The outer layer additional layer was produced by the following method. Fluorine-based water and oil repellent treatment was applied to a plain woven fabric using 40 yarns of cotton yarn, and 0.54 wt% of resin solids adhered. The resulting woven fabric has a thickness of 0.22 mm, a mass of 120 g / m 2 , a bending resistance of 0.56 gf · cm, a breathability of 50 cm 3 / cm 2 · s with a water level gauge of 1.27 cm, and a water repellency of 5 The oil repellency was
内層付加層を以下の方法で作製した。28ゲージ2枚筬トリコット機により、フロント筬にポリエステルフィラメント(82.5dtex、36フィラメント)を、またバック筬にポリエステルフィラメント(22dtex、モノフィラメント)を各々セットして、フロント1-2/1-0、バック1-0/2-3の組織で経編地を編成後、定法により精練し、更に分散染料により染色した。このようにして得られた編地は、厚さ0.28mm、質量60g/m2、通気性は水位計1.27cmの圧力差で700cm3/cm2・s、撥水度5、撥油度6級であった。 The inner layer additional layer was produced by the following method. Using a 28-gauge 2-sheet tricot machine, set polyester filaments (82.5dtex, 36 filaments) on the front cage and polyester filaments (22dtex, monofilament) on the back cage, respectively, front 1-2 / 1-0, back After knitting a warp knitted fabric with a structure of 1-0 / 2-3, it was scoured by a conventional method and further dyed with a disperse dye. The knitted fabric thus obtained has a thickness of 0.28 mm, a mass of 60 g / m 2 , and a breathability of 700 cm 3 / cm 2 · s with a water level gauge of 1.27 cm, water repellency of 5 and oil repellency of 6 It was a grade.
前記選択透過層とガス吸着層を、質量20g/m2、メルトインデックス60g/10minの通気性
不織布状ホットメルト接着剤(呉羽テック(株)製ダイナック)により接着後、外層付加層と
内層付加層をホットメルトタイプのウレタン接着剤を使用し点接着により積層した。得られた防護材料は、質量284g/m2、厚さ1.00mm、透湿度143g/m2・hであった。この防護材料を用いたガス透過性試験結果を表1に示す。
The permselective layer and the gas adsorbing layer are bonded to each other by a breathable non-woven hot-melt adhesive (Dynac manufactured by Kureha Tech Co., Ltd.) having a mass of 20 g / m 2 and a melt index of 60 g / 10 min. Were laminated by point adhesion using a hot melt type urethane adhesive. The resulting protective material, mass 284 g / m 2, and a thickness of 1.00 mm, moisture permeability 143g / m 2 · h. Table 1 shows the gas permeability test results using this protective material.
参考例1
実施例1においてガス吸着層を除いた防護材料を作製した。得られた防護材料は質量214g/m2、厚さ0.70mm、透湿度145g/m2・hであった。この防護材料を用いたガス透過性試験結果を表1に示す。
Reference example 1
A protective material excluding the gas adsorption layer in Example 1 was produced. The obtained protective material had a mass of 214 g / m 2 , a thickness of 0.70 mm, and a moisture permeability of 145 g / m 2 · h. Table 1 shows the gas permeability test results using this protective material.
参考例2
実施例1と同様の処方により膜厚が110μmである選択透過層を作製した。得られた防護材料は、質量374g/m2、厚さ1.02mm、透湿度55g/m2・hであった。この防護材料を用いたガス透過性試験結果を表1に示す。
Reference example 2
A permselective layer having a film thickness of 110 μm was prepared according to the same formulation as in Example 1. The obtained protective material had a mass of 374 g / m 2 , a thickness of 1.02 mm, and a moisture permeability of 55 g / m 2 · h. Table 1 shows the gas permeability test results using this protective material.
参考例3
実施例1における選択透過膜層と繊維状活性炭層の接着を、メルトインデックス120g/10minのウレタン樹脂により点接着した。質量304g/m2、厚さ1.03mm、透湿度168g/m2・hであった。この防護材料を用いたガス透過性試験結果を表1に示す。
Reference example 3
The selectively permeable membrane layer and the fibrous activated carbon layer in Example 1 were point-bonded with a urethane resin having a melt index of 120 g / 10 min. The mass was 304 g / m 2 , the thickness was 1.03 mm, and the water vapor transmission rate was 168 g / m 2 · h. Table 1 shows the gas permeability test results using this protective material.
実施例1は、ガス透過抑制能および着用感に優れ好適な防護材料であるのに対し、参考例1は時間の経過と共にガスの透過が生じ十分な防護性が得られない。参考例2については、選択透過層の透湿度が低く着用感が損なわれ、参考例3については、活性炭の吸着能の低下により微量なガス透過を抑制できない結果となった。 While Example 1 is a suitable protective material with excellent gas permeation suppression ability and wearing feeling, Reference Example 1 causes gas permeation over time and does not provide sufficient protection. In Reference Example 2, the moisture permeability of the selective permeation layer was low, and the wearing feeling was impaired. In Reference Example 3, a small amount of gas permeation could not be suppressed due to a decrease in the adsorption ability of activated carbon.
本発明の防護材料及び防護衣服は、選択透過膜層とガス吸着層を積層することにより、選択透過層を透過した微量なガス状有機化学物質をガス吸着層により吸着除去できるとともに、さらに軽量で柔軟で着用感に優れた防護材料に関するものであり、防護衣服、農業用資材、防護テント、メディカル用品などに利用することができ、産業界に寄与することが大である。 The protective material and protective garment of the present invention are capable of adsorbing and removing a small amount of gaseous organic chemical substance that has permeated through the permselective layer by laminating the permselective membrane layer and the gas adsorber layer, and further reducing the weight. It relates to a protective material that is flexible and excellent in wearing feeling, and can be used for protective clothing, agricultural materials, protective tents, medical supplies, etc., and contributes greatly to the industry.
1:外層付加層
2:選択透過層
3:ガス吸着性物質層
4:内層付加層
5:上方セル(150cc)
6:サンプリング口
7:試験液
8:試験品
9:パラフィンシーリング
10:下方セル(150cc)
1: outer layer additional layer 2: selective permeation layer 3: gas adsorbing material layer 4: inner layer additional layer 5: upper cell (150 cc)
6: Sampling port 7: Test solution 8: Test product 9: Paraffin sealing 10: Lower cell (150cc)
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