JP5090178B2 - 熱防護服用多層材 - Google Patents

Description

本発明は、熱や炎から防護する服、特に消防士用の服を製造するのに使用される多層繊維材の分野に広く関する。本発明は、特に、二重布地からなる外側生地であってその重さが２８５ｇ／ｍ²以上の外側生地を有する多層材を対象とする。

熱や炎から防護する服は、一定の基準、特に以下を満たす必要がある。
−輻射熱および対流熱に対する防護
−構成材の良好な温度安定性
−不燃性
−良好な不浸透性
−通気性
−動きの自由度の大きさ

今まで、消防服を製造するために、通常は５００ｇ／ｍ²と７００ｇ／ｍ²の間の重さの多層構造体、一般的に言えば、４層または５層からなる多層構造体が使われている。例えば、そのような構造体の１つは、次の層の重ね合わせからなる。
−２００ｇ／ｍ²と２５０ｇ／ｍ²の間のよくある重さの外側生地（第１層）
−５０ｇ／ｍ²の防水通気性膜（第２層）であって、当該膜と外側生地の間に配置される１００ｇ／ｍ²の基材（第３層）と通常は組み合わされる防水通気性膜
−１００ｇ／ｍ²〜２００ｇ／ｍ²の織りフェルトで通常は構成される遮熱体（第４層）
−約１３０ｇ／ｍ²の仕上裏地（第５層）

これらのタイプの材料では、膜の前側に位置する層の重さは、３００ｇ／ｍ²と３５０ｇ／ｍ²の間にあり、膜の後ろ側に位置する層の重さは、２３０ｇ／ｍ²と３３０ｇ／ｍ²の間にある。層が前述の膜に対して使用者に着用された服の外側にあるときに、その層は膜の前側に位置すると考えられる。逆に、層が前述の膜に対して使用者に着用された服の内側にあるときに、その層は膜の後ろ側に位置すると考えられる。このように、膜の前側の層と膜の後ろ側の層との重さの比は、０．９〜１．６の範囲内にある。

しかしながら、出願人は、驚くべき手法で、１平方メートルあたり所定の重さを有する多層材にとって、特により重い外側生地の使用により、膜の前側により大きな重量負荷がかかるという事実、およびこのように膜の後ろ側に位置する層の重さに対する膜の前側に位置する層の重さの比が増加するという事実は、高温に対する多層材の抵抗力を高め、結果として火事に対応するときの消防士の防護を高めるということを実証し、これが本発明の功績の１つである。

本発明の目的は、防護服、特に消防士用の防護服の製造における使用に対して改善された温度特性を有する多層材を提供することである。

本発明は、防護服、特に消防士用の防護服の製造のための、外側から内側に向って、
−外側面および内側面からなる二重布地の外側生地
−必要に応じて膜支持体
−防水通気性膜
−必要に応じて遮熱体
−仕上裏地
を備える多層材であって、外側生地が２８５ｇ／ｍ²以上の重さを有し、膜の前側に位置する層の１平方メートルあたりの重さの、膜の後ろ側に位置する層の１平方メートルあたりの重さに対する比が１．８以上であり、好ましくは３と４の間にあることを特徴とする多層材をもたらす。

加えて、他の技術解決策は、空気を閉じ込め得る構造体を使用することにより防護服の断熱能力を増大させることを提案する。この選択は、通気性または動きの自由度を減じることなく、何よりも服の全重量を増加させることなく断熱性を高めることに関する恒常的な関心事に特に適応している。

この目的のために、本発明は、上記のような多層材であって、
−前述の外側面が熱反応性の糸または繊維からなり、
−前述の内側面が、必要に応じて熱反応性の糸または繊維に代えられる、熱影響下で
安定性のある糸または繊維からなる、
多層材に関する。

好ましい態様では、外側面と内側面は、断続的な接合によって接続される。

熱影響下で前述の外側面の収縮が縦方向に起こることが効果的である。

代わりの態様では、前述の内側面に組み込まれる前述の熱反応性の糸または繊維は、横方向にある。

他の代わりの態様では、前述の２番目の内側の層に組み込まれる前述の熱反応性の糸または繊維は、縦方向にある。

“熱反応性の”糸または繊維は、材質を確実にもとのままに維持しながら熱影響下で収縮する特定の能力を示す糸または繊維を意味する。

好ましくは、熱反応性の糸または繊維は、メタアラミド系列に属する一方、熱影響下で安定性のある繊維としては、パラアラミド型またはＰＢＯの繊維が最良の選択である。

以下の詳細な説明および添付図を考慮すれば、本発明をよりよく理解できる。

図１は、熱や炎から防護する服、特に消防士用の服の製造に通常使用される５層の多層複合体を示している。この図では、層Ａが外側生地を表し、層Ｂが支持体Ｂ₂を伴う膜Ｂ₁によって形成されたユニットを表し、層Ｃがキルティングの織りフェルトを表し、層Ｄが裏地を表す。

図２は、４層を持つ、本発明に係る多層複合体を示している。この図では、層Ａ’が二重布地の外側生地を表し、層Ｂ’が膜Ｂ₁’およびその支持体Ｂ₂’によって形成されたユニットを表し、層Ｄ’が裏地を表す。この複合体では、遮熱体がない。

図３は、標準的な温度条件下における本発明にかなう二重布地の外側生地の概略的な断面図である。外側生地１は、連結点４によって相互に連結される外側面２と内側面３を有している。

図４および図５は、断面図および斜視図において、突然の温度上昇を受けたときの図３の外側生地の温度反応状態を概略的に示している。

図６は、一実施形態における外側生地の標準的な織り方をその構造の具体例を用いて示している。図６Ａは、織り方模様の慣用的な図である。図６Ｂは、２つの面２，３を相互依存させる仕方を示す長手方向の図である。

本発明の１つの対象は、その重さが２８５ｇ／ｍ^２以上である外側生地を備え、膜の前側に位置する層の１平方メートルあたりの重さの、膜の後ろ側に位置する層の１平方メートルあたりの重さに対する比が１．８より大きな多層材である。

研究によって、この新規な複合体の効果として大幅な改善が示された。

本発明に係る複合体の実施例と２つの従来型の複合体との間で比較が行われた。それらは全て同一の支持体（１００％不織の１００ｇ／ｍ²のアラミド布）にラミナートされた同一の（微孔性ポリウレタンの）膜を含むものである。対照の２つの複合体における“従来の”構造の外側生地は、メタアラミド／パラアラミド混合体である。対照の一方（複合体ｃｘ１）は、非常に良好な防護をもたらす従来の複合体である。他方（複合体ｃｘ２）は、（ＥＮ４６９基準に従って）消防服に対する熱防護基準の下限を満たしつつ快適性を最適化した非常に薄い複合体である。使用した熱防護試験規格は、対流熱防護に対してはＥＮ３６７規格、輻射熱防護に対してはＩＳＯ６９４２規格であった。

複合体ｃｘ１は、次の層からなる。
−２００ｇ／ｍ²の外側生地
−１００ｇ／ｍ²の膜支持体Ｂ₂
−５０ｇ／ｍ²の膜Ｂ₁
−２２０ｇ／ｍ²のフェルト層Ｃおよび裏地Ｄ

複合体ｃｘ２は、次の層からなる。
−２００ｇ／ｍ²の外側生地
−１００ｇ／ｍ²の膜支持体Ｂ₂
−５０ｇ／ｍ²の膜Ｂ₁
−１６５ｇ／ｍ²の裏地Ｄ

それらの防護および快適性についての性能が全く異なるにもかかわらず、２つの複合体ｃｘ１，ｃｘ２では、蒸発抵抗力（Ｒｅｔ）に対する熱防護の比が同等であり、対流熱防護比ＨＴＩ２４／Ｒｅｔとしてはおよそ０．８、輻射熱防護比ＲＴＩ２４／Ｒｅｔとしてはおよそ１であった。

この比較研究で試験された本発明に係る複合体は、次の層からなる。
−３２０ｇ／ｍ²の二重布地の外側生地（Ａ’）
−１００ｇ／ｍ²の膜支持体（Ｂ₂’）
−５０ｇ／ｍ²の膜（Ｂ₁’）
−１３０ｇ／ｍ²のアラミド／ビスコース裏地（Ｄ’）
この複合体では、膜の後ろ側に位置する層の重さに対する膜の前側に位置する層の重さの比は、３．２３である。

この多層複合体は、輻射熱に対してはＩＳＯ６９４２規格、対流熱に対してはＦＲ ＥＮ３６７規格の方法で測定して、ＨＴｉ／Ｒｅｔ比が約１（従来の複合体に比べて２０％増）である一方、ＲＴＩ２４／Ｒｅｔが約１．３５（従来の複合体に比べて３５％増）であることを特徴とする。

本発明に係る多層複合体の場合に得られた改善された性能は、膜の前側により高い重量負荷をかけることが膜を破壊するのに必要な熱暴露時間を増加させ、これにより熱気が直接的に複合体を通過してしまう前の時間が引き延ばされるという事実によって説明することができる。

２８５ｇ／ｍ²以上の重さを有する外側生地は、防護服にとってよりよい快適性／防護の比をもたらす。

本発明に係る多層材の構成における二重布地の外側生地は、断続的に相互に連結された外側面および内側面を有する、２つの面を持った構造を形成するような方法の織りまたは編みによって製造される。例えば、外側面の縦糸が内側面の横糸と断続的に織り交ぜられる。織りによろうと編みによろうと、接合方法と無関係に、“生地”の用語が一般的に使われる。好ましくは、外側生地の２つの面を持った構造において、２つの面の各々は、一方の面から他方の面にかけて異ならされる熱影響下で収縮する特定の能力のある糸を有する。

熱影響下で前述の１番目の外側面の収縮が縦方向に起こることが効果的である。

ある実施態様では、前述の内側面に組み込まれる前述の熱反応性の糸または繊維は、横方向にある。他の実施態様では、前述の内側面に組み込まれる前述の熱反応性の糸または繊維は、縦方向にある。

熱反応性の糸または繊維は、内側面内で少なくとも一方向に沿って配されているとともに、熱影響下で寸法的に安定性のある糸によって少なくとも部分的に分けられている。

外側面および内側面の構成に使用される熱反応性の糸または繊維は、メタアラミド系列に属することが好ましい。内側面の構成に使用される、熱影響下で安定性のある糸または繊維は、パラアラミド系列に属することが好ましい。

代わりの実施形態によれば、本発明に係る多層材は、二重の収縮を介して厚みを増加させる外側生地の能力の効力により、大きな熱流に暴露される間の断熱性を向上させる。最初に、外側面２の温度が十分に高くなったとき（図４および図５）、前述の面２の構成に使用された熱反応性の糸が収縮し、これにより、内側面３が同じ収縮を受けないという事実がもたらされるだけでなく、断続的な接合４の結果として２つの面２，３の間にポケット５が形成される。これらのポケット５は、外側生地１の内側面３の前側に遮熱層を作り出し、前述の遮熱層は、前述のポケット内に閉じ込められた空気で構成される。

この断熱効果は、外側面２を突き抜ける熱気の通路においてそれが内側面３に到達する前にさらなる遅延を生み出す。

内側面３の温度が前述の面３の構成に使用された熱反応性の糸または繊維の収縮温度に到達したときにのみその収縮が起き、それ故に内側面３にボスが形成される。これは、熱反応性の糸または繊維が、内側面３内で少なくとも一方向に沿って配されているとともに、熱影響下で寸法的に安定性のある糸によって少なくとも部分的に分けられていることから可能となっている。

ポケット内および外側面２と内側面３の間に形成されたボス内、場合によっては内側面３と膜支持体の間に形成されたボス内に閉じ込められた空気は、熱気が外側生地１を通過して膜に至るのに必要な時間を引き延ばす防護バリアを構成する。

外側面は、熱反応性の糸または繊維を用いて縦糸および横糸から構成される。そのような糸は、メタアラミド繊維と帯電防止繊維の混合体からなる繊維糸であることが好ましい。ケルメル（登録商標）メタアラミド繊維の場合では、収縮温度は約３００℃（材料温度）である。材料がこの温度に到達する時間はいくつかの要素、特に熱源および生地密度に依存する。

内側面は、二重の収縮作用が求められる場合は必要に応じて熱反応性の糸または繊維に代えられる、熱影響下で安定性のある糸または繊維からなる。前者の場合、熱反応性の糸または繊維は、前述の内側面が熱影響下で凹凸またはボス内にセルを形成するように、内側面内で少なくとも一方向に沿って配されるとともに、熱影響下で寸法的に安定性のある糸によって少なくとも部分的に分けられる。内側面内での熱反応性の糸の分布は、所定の表面方向に沿って規則的であっても不規則であってもよい。内側面の特定の実施形態によれば、熱反応性の糸の分布は、少なくとも面の一方向に沿って規則的である。

内側面は、織られたまたは編まれた表面であることが効果的であり、好ましくは織られた表面である。内側面内に存する熱反応性の糸は、縦糸および／または横糸である。それらは、機械方向および／または表面横断方向に配される。それらは、機械方向だけまたは横断方向だけに存していてもよい。

熱反応性の糸は、熱影響下で寸法的に安定性のある所定数の糸によって内側面内で少なくとも部分的にお互いに分けられる。

内側面の構成に使用される熱反応性の糸は、メタアラミド、メラミン、芳香族ポリイミド、ポリアクリレート、ポリフェニレンからなる群から選択される糸である。

熱影響下で寸法的に安定性のある、内側面の構成に使用される糸は、パラアミド、ＰＢＯ（ポリパラフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）および同様の化合物からなる群から選択される。

熱反応性の糸または繊維は、単体で使用されてもよいし、熱影響下で寸法的に安定性のある糸または繊維と混合されてもよい。１つの例は、モダクリリックとパラアミドの混合体である。

本発明に係る多層複合体の構成に使用される二重布地の外側生地は、断続的に相互に連結された２つの面を有する構造を形成するように織ったり編んだりすることによって製造される。前述の外側面と内側面は、外側面の縦糸が内側面の横糸を拾い上げるように相互に連結される。このタイプの構造は、内側面が、その構成に使用された熱反応性の糸の収縮が起きる十分な高さの温度を受けたときに、内側面内にポケットを生み出す。

しかも、本発明にかなう二重布地の生地の内側面内にパラアミド糸が存在することは、二重布地の外側生地内でのこの面の内側位置の作用により、このタイプの糸の周知の不利益を伴うことなく、高い機械的な炎への抵抗力、特に紫外線や磨耗に対する感度を前述の生地に与える。

非制限例として与えられる、実施形態の明晰な第１実施例においては、二重布地の外側生地Ａ’は、図６Ａの織り方模様および図６Ｂの２つの面の間の接合の態様と一致し、全体で２９５ｇ／ｍ²である。外側面は、熱反応性の糸、特にメートル番手が７０／２の９９／１メタアラミド／帯電防止繊維から単になる。内側面は、寸法的に安定性のある糸、特にメートル番手が１００／２の１００％パラアミド糸から単になる。２つの面の間の接合は、外側面の縦糸が内側面の横糸を断続的に拾い上げることによってなされる。

図６に示される例は、表側面（ＥＸＴ）用のメートル番手が７０／２のメタアラミドの縦糸（Ｃ_EXT）および横糸（Ｔ_EXE）と、内側面（ＩＮＴ）用のメートル番手が１００／２のパラアラミドの縦糸（Ｃ_INT）および横糸（Ｔ_INT）からなる二重布地の生地を開示する。外側面（ＥＸＴ）の縦糸（Ｃ_EXT）は、内側面（ＩＮＴ）に属する１番目（Ｄ₁）と２７番目（Ｄ₂₇）のピックに交互に絡み合っている。結果的に、この模様は、２つの面を相互に連結し、同時に、生地の横方向に平らな溝（ポケット）を作り出す。

実施形態の第２実施例は、内側面（ＩＮＴ）の１番目（Ｄ₁）、３番目（Ｄ₃）、２７番目（Ｄ₂₇）、２９番目（Ｄ₂₉）の織りピックが熱反応性の糸と取り替えられた構成となっている。二重布地の構造と独立して、内側面は、パラアミド糸で作られた布と結果的に同等であり、横方向の熱反応性の糸の筋をおよそ５ｍｍおきに含んでいる。機能的には、これらの糸が使用中に十分高い温度に熱せられると（熱反応性のメタアラミド糸の場合では約３００℃）、それらは安定したパラアミド糸構造を取るようになり、生地の体系的なしわ寄せが引き起こされ、これにより内側面の厚みが増加して断熱性が増大する。

消防服の製造のために特に有効な多層複合体の実施例として、この二重布地の外側生地は、次の層
−１００％アラミドの不織布にラミネートされる、支持材ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）または微孔性もしくは吸水性のポリウレタンの８５ｇ／ｍ²の膜
−５０／５０アラミド／ビスコースＦＲの１１５ｇ／ｍ²の裏地
と複合体の全重さがおよそ５５０ｇ／ｍ²となるように組み合わされてもよい。さらに熱防護を高めるために、１００％不織布アラミドふくれ織材の５５ｇ／ｍ²の層が複合体の全重さがおよそ６００ｇ／ｍ²となるように裏地に付加されてもよい。

従来の多層複合体を示す概略図である。 本発明に係る多層複合体を示す概略図である。 断面で見たときの、本発明にかなう外側生地の慣用的な図である。 熱影響下での図３の外側生地を示す図である。 斜めに見たときの、図４の外側生地を示す図である。 慣用的な図（図６Ａ）および長手方向の図（図６Ｂ）によって、一実施形態に係る外側生地の標準的な織り方を示す図である。

Claims (14)

1. 防護服の製造のための、外側から内側に向って、
   −外側面（２）および内側面（３）からなる二重布地の外側生地（１）
   −防水通気性膜
   −仕上裏地
   を備える多層材であって、
   前記外側生地が２８５ｇ／ｍ²以上の重さを有し、前記膜の前側に位置する層の１平方メートルあたりの重さの、前記膜の後ろ側に位置する層の１平方メートルあたりの重さに対する比が１．８以上であることを特徴とする多層材。
2. 前記膜の前側に位置する層が、前記外側生地（１）と膜支持体とを含み、
   前記膜支持体が、前記防水通気性膜と前記外側生地（１）の内側面（３）との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の多層材。
3. 前記膜の後ろ側に位置する層が、前記仕上裏地と遮熱体とを含み、
   前記遮熱体が、前記防水通気性膜と前記仕上裏地との間に配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の多層材。
4. −前記外側面（２）が熱反応性の糸または繊維からなり、
   −前記内側面（３）が熱影響下で寸法的に安定性のある糸または繊維からなる、
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の多層材。
5. 前記内側面（３）が、前記熱影響下で寸法的に安定性のある糸または繊維の代わりに、熱反応性の糸または繊維からなる、請求項４に記載の多層材。
6. 前記外側面（２）と内側面（３）は、断続的な接合（４）によって接続されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の多層材。
7. 熱影響下で前記外側面（２）の収縮が縦方向に起こることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の多層材。
8. 前記内側面（３）に組み込まれる前記熱反応性の糸または繊維は、横方向にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の多層材。
9. 前記内側面（３）に組み込まれる前記熱反応性の糸または繊維は、縦方向にあることを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の多層材。
10. 前記熱反応性の糸または繊維は、メタアラミド、メラミン、芳香族ポリイミド、ポリアクリレート、ポリフェニレンからなる群から選択されることを特徴とする請求項４〜９のいずれか一項に記載の多層材。
11. 前記熱影響下で寸法的に安定性のある糸または繊維は、パラアラミド、およびＰＢＯ（ポリパラフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール）からなる群から選択されることを特徴とする請求項４に記載の多層材。
12. 前記外側生地（１）内では、前記外側面（２）の縦糸が前記内側面（３）の横糸のピックを選びとっていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の多層材。
13. 熱および炎から防護する服であって、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多層材を使って製造された服。
14. 熱および炎から防護する服の製造のための、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の多層材の使用。

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