JP5219833B2 - Ｐｉｐｄおよびアラミド繊維の外面シェル布帛を含んでなる熱的性能被服 - Google Patents

Description

本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維とアラミド繊維とを含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服に関する。

ポリピリドビスイミダゾールポリマーは、硬質棒状ポリマーである。そのポリマー組成物の１つがＰＩＰＤと称され、Ｍ５（登録商標）繊維を作成するのに使用されるポリマーとして知られている、このポリマーから作られた繊維は、切断抵抗性および耐炎性の双方の防護服において有用であることが知られている。例えば特許文献１および特許文献２を参照されたい。例えばポリピリドビスイミダゾールなどのポリマー鎖間に強力な水素結合を有する強固な棒状ポリマーから作られた繊維については、シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された特許文献３に記載されている。ポリピリドビスイミダゾールの例としては、ポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ピリド［２，３−ｄ：５，６−ｄ’］ビスイミダゾール）が挙げられ、それはポリリン酸中のテトラアミノピリジンと２，５−ジヒドロキシテレフタル酸との縮重合によって調製できる。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）では、繊維、フィルム、テープなどの一次元または二次元物体を作成するにあたり、ポリピリドビスイミダゾールが、２５℃においてメタンスルホン酸中０．２５ｇ／ｄｌのポリマー濃度で測定した際に、少なくとも約３．５、好ましくは少なくとも約５、およびより詳しくは約１０以上の相対粘度（「Ｖ_ｒｅｌ」または「η_ｒｅｌ」）に相当する高分子量を有することが望ましいと記載されている。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）はまた、約１２を超える相対粘度を有するポリ［ピリドビスイミダゾール−２，６−ジイル（２，５−ジヒドロキシ−ｐ−フェニレン）］で良好な繊維紡績結果が得られ、５０を超える相対粘度（約１５．６ｄｌ／ｇを超えるインヘレン粘度に相当する）が達成できることも開示する。

公開された特許文献４および特許文献５および特許文献６は、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）とポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）との配合物から作られた防護布帛および被服を開示する。

前述のポリベンゾイミダゾールは、硬質棒状ポリマーでないポリビベンゾイミダゾール組成物である。したがってそのポリマーから作られた繊維は、低繊維強度を有する。

国際公開第１９９９０２１６９号パンフレット 国際公開第２００５００２３７６号パンフレット 米国特許第５，６７４，９６９号明細書 米国特許出願公開第２００３０２２８８１２号明細書 米国特許出願公開第２００４０２１６２１５号明細書 米国特許第６，６２４，０９６号明細書

熱防護服および難燃防護服は、救命のためおよび火災その他の熱イベントにより引き起こされる傷害を減少させるために、消防士、救命救急士、軍隊構成員、およびレース要員、ならびに産業労働者によって使用されている。ポリピリドビスイミダゾール繊維は、多くの点でその他のほとんどの繊維を上回る優れた耐火特性を有するが、それはまた非常に高い引張弾性率または弾性係数も有する。このような繊維を使用することの１つの懸念は、それらが高弾性率を有して、比較的堅くて着心地の悪い布帛を作り出すかもしれないことである。しかしポリピリドビスイミダゾール繊維の優れた耐火性を布帛に組み込んで、それらの優れた耐炎性特性を活用することが望ましい。したがって快適でなおも良好な防火性能の双方を提供するポリピリドビスイミダゾールを含有する布帛に対する必要性がある。

いくつかの実施態様では、本発明はポリピリドビスイミダゾール繊維およびアラミド繊維を含んでなる耐炎性被服に関する。特定の実施態様では、本発明は、３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および７０〜３０重量部のアラミド繊維を含んでなる耐炎性被服に関し、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。別の実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。

本発明のいくつかの耐炎性被服は、４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および６０〜４０重量部のアラミド繊維を含んでなる。

いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびアラミド繊維はステープルファイバーとして存在する。特定の実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびアラミド繊維は連続フィラメントとして存在する。

好ましい１つのポリピリドビスイミダゾールポリマーは、ポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である。

いくつかの好ましいアラミド繊維は、パラ−アラミドポリマーを含んでなる。ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）は、１つの好ましいパラ−アラミドポリマーである。

いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびアラミド繊維は被服の外面シェル中にある。

別の態様では、本発明は（ａ）内側熱ライニング、（ｂ）液体バリア、および（ｃ）外面シェル布帛を順番に含んでなる耐炎性被服に関し、外面シェル布帛（ｃ）は、３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および３０〜７０重量部のアラミド繊維を含んでなり、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。

本発明の追加的実施態様は、３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と７０〜３０重量部のアラミド繊維とを含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことによって、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服を製造する方法に関し、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。

本発明は、本開示の一部を構成する次の例示的で好ましい実施態様の詳細な説明を参照して、より容易に理解されてもよい。特許請求の範囲は、ここで記載されおよび／または示される特定の装置、方法、条件またはパラメーターに限定されるものではなく、ここで使用される用語法は、特定の実施態様をあくまでも一例として述べるためのものであり、特許請求される発明を限定することは意図されないものと理解される。また添付の特許請求の範囲を含めて明細書中の用法で、文脈で特に断りのない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、複数形を含み、特定数値への言及は少なくともその特定値を含む。一定範囲の値が表現される場合、別の実施態様は、１つの特定値からおよび／またはその他の特定値までを含む。同様に先行する「約」の使用によって、値が近似として表現される場合、特定の値は別の実施態様を形成するものと理解される。全ての範囲は包括的で組み合わせ可能である。

一実施態様では、本発明は、３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および３０〜７０重量部のアラミド繊維を含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服に関し、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。本発明はまた、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を順番に含んでなる耐炎性被服にも関し、外面シェル布帛は３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および３０〜７０重量部のアラミド繊維を含んでなり、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。

ここでの目的では、「繊維」という用語は、長さと、その長さに垂直なその断面積を横切る幅との比率が高い、比較的可撓性で巨視的に均質な本体と定義される。繊維断面はあらゆる形状であることができるが、典型的に丸い。ここで「フィラメント」または「連続フィラメント」という用語は、「繊維」という用語と同義的に使用される。

ここでの用法では、「ステープルファイバー」という用語は、所望の長さに切断された、またはけん切された繊維、またはフィラメントと比べると、長さとその長さに垂直なその断面積を横切る幅との低い比率を有して天然に存在する、または自然に有する繊維を指す。長さは約０．１インチから数フィートまで変動し得る。いくつかの実施態様では、長さは０．１インチ〜約８インチである。人造ステープルファイバーは、綿、羊毛、または梳毛糸紡績機上での加工に適した長さに切断される。

ステープルファイバーは、（ａ）実質的に均一の長さ、（ｂ）可変またはランダムの長さ、または（ｃ）実質的に均一の長さを有するステープルファイバーのサブセットおよび別のサブセット中の異なる長さを有するステープルファイバーを有することができ、共に混合されたサブセット中のステープルファイバーは実質的に均一の分布を形成する。

いくつかの実施態様では、適切なステープルファイバーは１〜３０ｃｍの長さを有する。短ステープル工程によって作られるステープルファイバーは、１〜６ｃｍの繊維長をもたらす。

ステープルファイバーは、あらゆる工程によって作成できる。ステープルファイバーは、連続繊維をけん切して、クリンプとして機能する変形セクションがあるステープルファイバーをもたらして形成できる。ステープルファイバーは、ロータリーカッターまたはギロチン断裁機を使用して連続の直線繊維から切断して、直線（すなわちクリンプしていない）ステープルファイバーをもたらすことでができ、またはさらに１ｃｍあたり８個のクリンプを超えないクリンプ（または反復する屈曲）頻度で、ステープルファイバーの長さに沿って、のこ歯形状のクリンプを有するクリンプした連続繊維から切断できる。

けん切されたステープルファイバーは、破断ゾーン調節によって制御される平均切断長を有する、繊維のランダム可変質量を作り出す所定の距離である、１つまたはそれ以上の破断ゾーンを有するけん切操作中に、連続フィラメントのトウまたは束を破断して作ることができる。

本発明のステープルファイバーは、技術分野でよく知られている伝統的な長短ステープルリング精紡工程を使用して糸に転換できる。短ステープルでは、３／４インチ〜２−１／４インチ（すなわち１．９〜５．７ｃｍ）の綿系紡績繊維長が典型的に使用される。長ステープルでは６−１／２インチ（すなわち１６．５ｃｍ）までの梳毛糸または紡毛系紡績繊維が典型的に使用される。しかし糸はまた、空気ジェット紡績、オープンエンド紡績、およびステープルファイバーを使用可能な糸に転換する多くのその他のタイプの紡績を使用して紡績してもよいので、リング精紡に限定することは意図されない。

けん切されたステープルファイバーは、典型的に長さ７インチ（すなわち１７．８ｃｍ）以下の長さを有し、ステープル工程をトップする伝統的なけん切されたトウを使用して作ることができる。例えば国際公開第００７７２８３号パンフレットで述べられる工程を通じて、約２０インチ（すなわち５１ｃｍ）までの最大長を有するステープルファイバーが可能である。糸は、空気ジェットによるフィラメントの絡み合いを使用して、紡績糸への繊維統合によって作られ、１デシテックスあたり３〜７グラムの範囲内である粘り強さを有する。これらの糸は第２の撚りを有してもよく、すなわちそれらを形成後に撚って糸により大きな粘り強さを与えてもよく、その場合、粘り強さは１デニールあたり１０〜１８グラム（すなわち１ｄｔｅｘあたり９〜１７グラム）の範囲であることができる。けん切工程は繊維にある程度のクリンプを与えるので、けん切されたステープルファイバーは常態ではクリンプを必要としない。

連続フィラメントという用語は、比較的小さな直径を有して、その長さがステープルファイバーに用いられるものよりも長い、可撓性の繊維を指す。連続フィラメント繊維および連続フィラメントのマルチフィラメント糸は、当業者によく知られている方法で作ることができる。

本発明の布帛は、ニットまたは織布または不織構造をはじめとするが、これに限定されるものではない、多数の形態をとることができる。このような布帛形態については、当業者によく知られている。

「不織」布帛とは、一方向性（マトリックス樹脂内に含有される場合）、フェルト、繊維バットなどをはじめとする、繊維網を意味する。

「織」布とは、平織、千鳥綾織、斜子織、朱子織、綾織などのあらゆる布帛の織り方を使用して織られた布帛を意味する。平織および綾織が、業界で使用される最も一般的な織り方と考えられる。

本発明はポリピリドビスイミダゾール繊維を利用する。この繊維は高強度の硬質棒状ポリマーである。ポリピリドビスイミダゾール繊維は、少なくとも２０ｄｌ／ｇまたは少なくとも２５ｄｌ／ｇまたは少なくとも２８ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。このような繊維としては、ＰＩＰＤ繊維（Ｍ５（登録商標）繊維およびポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレンから作られた繊維としても知られている）が挙げられる。ＰＩＰＤ繊維は、次の構造に基づく。

ポリピリドビスイミダゾール繊維は、そのポリベンゾイミダゾール繊維がポリビベンゾイミダゾールである、よく知られている市販されるＰＢＩ繊維またはポリベンゾイミダゾール繊維と区別できる。ポリビベンゾイミダゾール繊維は硬質棒状ポリマーでなく、ポリピリドビスイミダゾールと比べると低繊維強度および低引張弾性率を有する。

ＰＩＰＤ繊維には、約３１０ＧＰａ（２１００グラム／デニール）の平均弾性率、および約５．８ＧＰａ（３９．６グラム／デニール）までの平均粘り強さを有する可能性があることが報告されている。これらの繊維については、ブルー（Ｂｒｅｗ）ら、Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９９年、５９、１１０９頁；バン・デル・ジャック（Ｖａｎ ｄｅｒ Ｊａｇｔ）およびボイカース（Ｂｅｕｋｅｒｓ）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９９年、４０、１０３５頁；シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９８年、３９、５９８１頁；クロップ（Ｋｌｏｐ）およびラマーズ（Ｌａｍｍｅｒｓ）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９８年、３９、５９８７頁；ハーゲマン（Ｈａｇｅｍａｎ）ら、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９９年、４０、１３１３頁で述べられている。

硬質棒状ポリピリドイミダゾールポリマーを作成する一方法は、シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された米国特許第５，６７４，９６９号明細書で詳細に開示される。ポリピリドイミダゾールポリマーは、乾燥成分とポリリン酸（ＰＰＡ）溶液との混合物を反応させて作成してもよい。乾燥成分は、ピリドビスイミダゾール形成モノマーおよび金属粉末を含んでなってもよい。本発明の布帛で使用される硬質棒状繊維を作成するのに使用されるポリピリドビスイミダゾールポリマーは、少なくとも２５、好ましくは少なくとも１００個の繰り返し単位を有するべきである。

本発明の目的では、ポリピリドイミダゾールポリマーの相対分子量は、ポリマー生成物をメタンスルホン酸などの適切な溶剤で０．０５ｇ／ｄｌのポリマー濃度に希釈して、３０℃で１つまたはそれ以上の希釈溶液粘度値を測定して、適切に特性決定される。本発明のポリピリドイミダゾールポリマーの分子量の展開は、１つまたはそれ以上の希釈溶液粘度測定によって、適切にモニターされ、またそれと相関性がある。したがって相対粘度（「Ｖ_ｒｅｌ」または「η_ｒｅｌ」または「ｎ_ｒｅｌ」および固有粘度（「Ｖ_ｉｎｈ」または「η_ｉｎｈ」または「ｎ_ｉｎｈ」）の希釈溶液測定が、典型的にポリマー分子量をモニタリングするために使用される。希釈ポリマー溶液の相対粘度および固有粘度は、次の表現で記述される。
Ｖ_ｉｎｈ＝ｌｎ（Ｖ_ｒｅｌ）／Ｃ
式中、ｌｎは自然対数関数であり、Ｃはポリマー溶液の濃度である。Ｖ_ｒｅｌはポリマー溶液粘度と、ポリマーを含まない溶剤粘度との単位のない比率であるので、Ｖ_ｉｎｈは濃度の逆数の単位で典型的にグラムあたりデシリットル（「ｄｌ／ｇ」）として表現される。したがって本発明の特定の態様ではポリピリドイミダゾールポリマーが生成され、それはメタンスルホン酸中のポリマー濃度０．０５ｇ／ｄｌで、３０℃において少なくとも約２０ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリマー溶液を提供するとして特徴づけられる。ここで開示される本発明から得られるより高分子量のポリマーは、粘稠なポリマー溶液を生じるので、妥当な時間内に固有粘度を測定するためには、メタンスルホン酸中で約０．０５ｇ／ｄｌのポリマー濃度が有用である。

発明で有用な例示的なピリドビスイミダゾール形成モノマーとしては、２，３，５，６−テトラアミノピリジンと、テレフタル酸、ビス−（４−安息香酸）、オキシ−ビス−（４−安息香酸）、２，５−ジヒドロキシテレフタル酸、イソフタル酸、２，５−ピリドジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，６−キノリンジカルボン酸、またはそのあらゆる組み合わせをはじめとする多様な酸とが挙げられる。好ましくはピリドビスイミダゾール形成モノマーとしては、２，３，５，６−テトラアミノピリジンおよび２，５−ジヒドロキシテレフタル酸が挙げられる。特定の実施態様では、ピリドイミダゾール形成モノマーがリン酸化されていることが好ましい。好ましくはリン酸化ピリドイミダゾール形成モノマーは、ポリリン酸および金属触媒存在下で重合される。

金属粉末を用いて、最終ポリマーの分子量を高めるのを助けることができる。金属粉末としては、典型的に鉄粉末、スズ粉末、バナジウム粉末、クロム粉末、およびそれらのあらゆる組み合わせが挙げられる。

ピリドビスイミダゾール形成モノマーおよび金属粉末は混合され、次に混合物をポリリン酸と反応させてポリピリドイミダゾール溶液を形成する。所望ならば追加的ポリリン酸がポリマー溶液に添加できる。ポリマー溶液は、典型的にダイまたは吐糸管を通して押出しまたは紡績されて、フィラメントが調製または紡績される。

ポリマーがポリアミドの場合、アラミドが好ましい。「アラミド」とは、アミド（−ＣＯ−ＮＨ−）結合の少なくとも８５％が２個の芳香族環に直接付着するポリアミドを意味する。適切なアラミド繊維については「人造繊維−科学と技術（Ｍａｎ−Ｍａｄｅ Ｆｉｂｅｒｓ−Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）」、第２巻、「繊維形成芳香族ポリアミド（Ｆｉｂｅｒ−Ｆｏｒｍｉｎｇ Ａｒｏｍａｔｉｃ Ｐｏｌｙａｍｉｄｅｓ）」と題されたセクション、２９７頁、Ｗ．ブラック（Ｂｌａｃｋ）ら、Ｉｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ、１９６８年で述べられる。アラミド繊維はまた、米国特許第４，１７２，９３８号明細書、米国特許第３，８６９，４２９号明細書、米国特許第３，８１９，５８７号明細書、米国特許第３，６７３，１４３号明細書、米国特許第３，３５４，１２７号明細書、および米国特許第３，０９４，５１１号明細書でも開示される。添加剤がアラミドと共に使用でき、１０重量％程度までのその他のポリマー材料をアラミドに混合でき、またはアラミドのジアミンと置換された１０％程度のその他のジアミン、またはアラミドの二酸クロリドと置換された１０％程度のその他の二酸クロリドを有する共重合体を使用できることが分かっている。

好ましい１つのアラミドはパラ−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）が好ましいパラ−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ほぼ等モルの重合からもたらされるホモポリマー、およびｐ−フェニレンジアミンへの少量のその他のジアミンの組み込み、および塩化テレフタロイルへの少量のその他の二酸クロリドの組み込みからもたらされる共重合体も意味する。その他のジアミンおよび二酸クロリドが重合反応を妨げる反応性基を有しさえしなければ、原則として、その他のジアミンおよびその他の二酸クロリドをｐ−フェニレンジアミンまたは塩化テレフタロイルの約１０モル％程度まで、またはおそらくわずかに高い量で使用できる。ＰＰＤ−Ｔはまた、例えば塩化２，６−ナフタロイルまたは塩化クロロ−または塩化ジクロロテレフタロイルまたは３，４’−ジアミノジフェニルエーテルなどのその他の芳香族ジアミンおよびその他の芳香族二酸クロリドの組み込みからもたらされる、共重合体も意味する。適切な１つのパラ−アラミドは、Ｅ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって、商品名ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）の下に販売される。いくつかの実施態様では、アラミドはメタ−アラミドであることができ、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）が好ましいメターアラミドである。適切な１つのメタ−アラミドは、Ｅ．Ｉ．デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ）によって、登録商標ノメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）の下に販売される。

本発明の特に有用ないくつかの実施態様の例示として、耐炎性衣類は、消防士または軍隊要員のためのジャンプスーツなどのために、外面シェル布帛である本質的に１つの層を有することができる。このようなスーツは典型的に消防服で使用され、森林火災を消火する領域にパラシュート降下するために使用できる。

本発明のその他の実施態様では、耐炎性衣類は、参照によって援用する米国特許第５，４６８，５３７号明細書で開示されるような一般構造を有する多層衣類である。このような衣類は、一般に３層または３つのタイプの布帛構造体を有し、各層または布帛構造体は異なる機能を果たす。消防士のために、火炎防護を提供して火炎からの一次防御の役割を果たす外面シェル布帛がある。外面シェルに隣接して水分バリアがあり、それは典型的に液体バリアであるが、水蒸気がバリアを通過できるように選択できる。繊維状不織布または織布メタ−アラミドスクリム布帛上のゴアテックス（Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ）（登録商標）ＰＴＦＥ膜またはネオプレン（Ｎｅｏｐｒｅｎｅ）（登録商標）膜のラミネートが、このような構造体で典型的に使用される水分バリアである。水分バリアに隣接して熱ライナーがあり、これは一般に内面布帛に付着する耐熱性の繊維バットを含む。水分バリアは熱ライナーが湿らないようにして、熱ライナーは、着用者が対処する火災または熱の脅威からの熱ストレスから着用者を防護する。

本発明の衣類の外面シェル布帛は、２つの繊維の１００重量部を基準にして、３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および３０〜７０重量部のアラミド繊維を有する。この組成範囲は双方の繊維の特性の最良の組み合わせを提供すると考えられ、ポリピリドビスイミダゾール繊維の高性能および高コストが、アラミド繊維のより低い弾性率およびより低いコストと組み合わせられて、耐久性と高性能の双方があり、なおかつ合理的コストで提供できる被服布帛が提供される。いくつかの好ましい実施態様では、本発明の衣類の外面シェル布帛の組成範囲は、２つの繊維の１００重量部を基準にして、４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および４０〜６０重量部のアラミド繊維を有する。

本発明の被服は、改善された外面布帛を有する。ポリピリドビスイミダゾール糸は、典型的に、一般に１デニールあたり約６００〜２３００グラムである非常に高い引張弾性率を有する。衣服のためのいくつかの好ましい実施態様では、引張弾性率は１デニールあたり１０００〜１８００グラムである。高引張弾性率を有する糸は、多くの場合より堅い布帛につながるので、完全にポリピリドビスイミダゾール糸からできた布帛は繊維の高引張弾性率を反映すると考えられる。いくつかの好ましい実施態様では、アラミド繊維はポリパラフェニレンテレフタルアミドであり、衣服において用途を有するこのタイプの繊維は、１デニールあたり約４００〜９００グラム、好ましくは１デニールあたり４００〜６００グラムの引張弾性率を有する。別の実施態様では、アラミド繊維はポリメタフェニレンイソフタルアミドであり、このタイプの繊維は１デニールあたり約１００グラム未満、典型的に１デニールあたり約５０〜９０グラムの引張弾性率を有する。したがって最も好ましい実施態様では、アラミド繊維は、ポリピリドビスイミダゾール繊維の引張弾性率よりも低い引張弾性率を有する。これによって、布帛が一般に、完全に高弾性率ポリピリドビスイミダゾール繊維から作られた布帛よりも堅さが低く、したがってより可撓性であることが確実になる。

外面布帛中でポリピリドビスイミダゾール繊維と共に使用されるアラミド繊維が、ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維などの高靭性繊維である場合、高強度ポリピリドビスイミダゾール繊維との組み合わせは、得られた難燃性布帛が、ポリパラフェニレンテレフタルアミドとポリビベンゾイミダゾール繊維との組み合わせからできた先行技術外面布帛よりも高い強度を有することを確実にする。外面布帛中でポリピリドビスイミダゾール繊維と共に使用されるアラミドが、ポリメタフェニレンイソフタルアミドなどのより低い弾性率のアラミド繊維である場合、ポリピリドビスイミダゾール繊維との組み合わせは、得られた布帛が非常に可撓性で、高度な難燃特性を有することを確実にする。

本発明の好ましい実施態様では、外面シェル布帛は織布である。繊維は繊維の密接混合のステープルファイバー糸を使用して、外面シェル布帛中に組み込むことができる。「均質混合物」とは、配合物中の様々なステープルファイバーが比較的均一な繊維混合物を形成することを意味する。所望ならば、この比較的均一なステープルファイバー混合物中で、その他のステープルファイバーを組み合わせることができる。配合は、いくつかの連続フィラメントボビンをクリールして同時に２つ以上のタイプのフィラメントを切断し、切断ステープルファイバーの配合物を形成する工程、または異なるステープルファイバーのベールを開けて、次に様々な繊維を開綿機、配合機、および梳綿機内で開綿および配合することを伴う工程、または梳綿機内で繊維混合物の篠綿を形成するような、様々なステープルファイバーの篠綿を形成して、次にそれをさらに処理して混合物を形成する工程をはじめとする、技術分野で知られているいくつものやり方によって達成できる。配合物全体を通じて様々なタイプの異なる繊維が比較的均一に分布しさえすれば、密接な繊維配合物を作成するその他の工程も可能である。糸が配合物から形成されるならば、糸はまた比較的均一なステープルファイバー混合物を有する。一般に最も好ましい実施態様では、ステープルファイバーの開口不良に起因する、繊維の結び目またはスラブおよびその他の重欠点が最終布帛品質を損なう量で存在しないように、個々のステープルファイバーは、繊維工程で有用な布帛を作成するのに標準的な程度に開口または分離する。

代案としては、本発明のいくつかの織布は、ポリピリドビスイミダゾール繊維ステープル糸の個々の末端をアラミド繊維ステープル糸の個々の末端と共に製織して作成できる。これは２本の異なるステープル糸を共に撚り合わせる、または１タイプのステープルファイバーの部分を縦糸に、別のタイプのステープルファイバーを横糸に製織するなどのいくつものやり方で達成できる。

代案としては、本発明のいくつかの織布は、異なるフィラメントの混合物であるマルチフィラメント連続糸から作ることができ、または異なるステープル糸について上述したように、異なるマルチフィラメント糸の個々の末端から製織される。

本発明はまた、３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および７０〜３０重量部のアラミド繊維を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことで、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服製造する方法に関し、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。いくつかの好ましい実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は、ポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）を含んでなり、アラミド繊維はポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）を含んでなる。

試験法
熱防護性能試験（ＴＰＰ）
「熱防護性能試験」ＮＦＰＡ２１１２（「ＴＰＰ」と称される）を使用して、熱および火炎中の布帛の予測防護性能を測定する。水平位置に取り付けられた布帛切片に、規定の熱流束（典型的に８４ｋＷ／ｍ^２）で火炎を向ける。試験は、布帛と熱源との間に空隙なしで、銅スラグ熱量計を使用して、熱源から検体を通して伝達される熱エネルギーを測定する。試験終点は、シュトール（Ｓｔｏｌｌ）およびキアンタ（Ｃｈｉａｎｔａ）、「Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ Ａｃａｄｅｍｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ」、１９７１年、３３、６４９頁で開発された単純化モデルを使用して、予測された第二度皮膚熱傷に達する所要時間によって特性決定される。ＴＰＰ値として示される、この試験で検体に割り当てられる値は、終点に達するのに必要な総熱エネルギー、または予測された熱傷に至る直接的熱源曝露時間を入射熱流束で乗じたものである。より高いＴＰＰ値は、より良い断熱性能を示す。

次の実施例によって本発明を例示するが、制限することは意図されない。

実施例１
パラ−アラミド繊維、ポリピリドビスイミダゾールステープルファイバー、および帯電防止ステープルファイバーの均質混合物の縦および横リング精紡糸の双方を有する、耐熱性で耐久性のある布帛を調製する。パラ−アラミドステープルファイバーはポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）ポリマーから作られ、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）によって登録商標ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）２９繊維の下に市販され、ポリピリドビスイミダゾールステープルファイバーはＰＩＰＤポリマーから作られ、マジェラン・システムズ・インターナショナル（Ｍａｇｅｌｌａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によって登録商標Ｍ５（登録商標）の下に市販され、帯電防止ステープルファイバーはナイロンシースおよび炭素コアを有して、インビスタ（Ｉｎｖｉｓｔａ）から入手できるＰ−１４０ナイロン繊維として知られている。

３８重量％のポリピリドビスイミダゾール、６０％のパラーアラミド、および２重量％の帯電防止繊維のピッカー配合物シルバー（ｐｉｃｋｅｒ ｂｌｅｎｄ ｓｌｉｖｅｒ）を調製して、従来の綿系機器で処理し、次にリング精紡機を使用して、４．０の撚り係数と約２１テックス（２８番手）の糸繊度を有する紡績ステープル糸に紡ぐ。次に２本の単糸を撚り合わせ機上で撚り合わせて双糸を作成する。同様の工程および同一の撚りおよび配合比率を使用して、横糸として使用するための２４テックス（２４番手）糸を作成する。前と同じく、これらの単糸の２本を撚り合わせて双糸を形成する。

次にパラ−アラミド／ポリピリドビスイミダゾール／帯電防止糸混紡糸を縦糸および横糸として使用して有梭織機上で織布し、２×１綾織、および１ｃｍあたり２６末端×１７ピック（１インチあたり７２末端×５２ピック）の構造、および約２１５ｇ／ｍ^２（６．５ｏｚ／ｙｄ^２）の基本重量を有する生機布帛を作成する。次に生機綾織布帛を熱水中で磨き上げて、低張力下で乾燥させる。次に塩基性染料を使用して磨き上げた布帛をジェット染色する。完成布帛は約２３１ｇ／ｍ^２（７ｏｚ／ｙｄ^２）の基本重量を有する。

次に水分バリアおよび熱ライナーもまた含む３層複合材布帛のための外面シェル布帛として、完成布帛を使用する。水分バリアは不織布ＭＰＤ−Ｉ／ＰＰＤ−Ｔ繊維基材（２．７ｏｚ／ｙｄ^２）があるゴアテックス（Ｇｏｒｅｔｅｘ）（０．５〜０．８ｏｚ／ｙｄ^２）であり、熱ライナーは３．２ｏｚ／ｙｄ^２ＭＰＤ−Ｉステープルファイバースクリムにキルト縫いされた３枚のスパンレース１．５ｏｚ／ｙｄ^２シートである。複合材布帛のサンプルは、熱防護性能試験（ＴＰＰ）で火炎に曝露した際に高ＴＴＰ値を有する。

実施例２
代案としては、布帛をパターンに従った布帛形状に切断して付形物を縫い合わせ、産業で防護服として使用するための防護カバーオールを形成し、実施例１の完成布帛を衣類をはじめとする防護物品に作成する。同様に、布帛を布帛形状に切断して付形物を縫い合わせ、防護シャツおよび防護ズボンを含んでなる防護衣服の組み合わせを形成する。所望ならば布帛を切断して縫い合わせ、フード、スリーブ、およびエプロンなどのその他の防護服構成要素を形成する。

実施例３
実施例１で開示されるようにして、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）ポリマーから作られ、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）によって登録商標ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）２９繊維の下に市販される６０重量％のパラ−アラミドステープルファイバー、およびＰＩＰＤポリマーから作られ、マジェラン・システムズ・インターナショナル（Ｍａｇｅｌｌａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によって登録商標Ｍ５（登録商標）繊維の下に市販される４０％のポリピリドビスイミダゾールステープルファイバーを有する布帛を作成したが、この布帛はいかなる帯電防止繊維も含有しなかった。布帛は約２４２ｇ／ｍ^２（７．１４ｏｚ／ｙｄ^２）の基本重量を有し、ＴＰＰ試験を使用して、２カロリー／ｃｍ^２／秒の入射熱流束を使用して予測された第二度皮膚熱傷に達する所要時間は７．０３秒であった。計算されたＴＰＰ値（エネルギー）は、１４．０６カロリー／ｃｍ^２であった。

実施例４
実施例３を反復したが、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）ポリマーから作られ、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）によって登録商標ノメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）繊維の下に市販されるメタ−アラミドステープルファイバーで、６０重量％のＰＰＤ−Ｔ繊維を置き換えた。布帛は約２６０ｇ／ｍ^２（７．６８ｏｚ／ｙｄ^２）の基本重量を有し、ＴＰＰ試験を使用して、２カロリー／ｃｍ^２／秒の入射熱流束を使用して、予測された第二度皮膚熱傷に達する所要時間は７．０１秒であった。計算されたＴＰＰ値（エネルギー）は１４．０２カロリー／ｃｍ^２であった。

ここで開示される全ての特許および刊行物は、その全体を参照によって援用する。
本発明の特に好ましい実施態様を以下に示す。
［１］
２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
３０〜７０重量部のアラミド繊維と
を含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服。
［２］
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する［１］に記載の耐炎性被服。
［３］
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する［１］に記載の耐炎性被服。
［４］
４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
４０〜６０重量部のアラミド繊維と
を含んでなる［１］に記載の耐炎性被服。
［５］
ポリピリドビスイミダゾールまたはアラミド繊維がステープルファイバーとして存在する［１］に記載の耐炎性被服。
［６］
ポリピリドビスイミダゾールがポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である［５］に記載の耐炎性被服。
［７］
アラミド繊維がパラ−アラミド繊維である［１］に記載の耐炎性被服。
［８］
パラ−アラミド繊維が、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）ポリマーを含んでなる［７］に記載の耐炎性被服。
［９］
ポリピリドビスイミダゾールまたはアラミド繊維が連続フィラメントとして存在する［１］に記載の耐炎性被服。
［１０］
ａ）内側熱ライニング，
ｂ）液体バリア、および
ｃ）外面シェル布帛
を順番に含んでなり、外面シェル布帛が、
２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する３０〜７０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および
３０〜７０重量部のアラミド繊維
を含んでなる耐炎性被服。
［１１］
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する［１０］に記載の耐炎性被服。
［１２］
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する［１０］に記載の耐炎性被服。
［１３］
外面シェル布帛が、
４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
４０〜６０重量部のアラミド繊維と
を含んでなる［１０］に記載の耐炎性被服。
［１４］
ポリピリドビスイミダゾールまたはアラミド繊維がステープルファイバーとして存在する［１０］に記載の耐炎性被服。
［１５］
ポリピリドイミダゾールポリマーがポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である［１４］に記載の耐炎性被服。
［１６］
アラミド繊維がパラ−アラミド繊維である［１０］に記載の耐炎性被服。
［１７］
パラ−アラミド繊維がポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）ポリマーを含んでなる［１７］に記載の耐炎性被服。
［１８］
ポリピリドビスイミダゾールまたはアラミド繊維が連続フィラメントとして存在する［１０］に記載の耐炎性被服。
［１９］
４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
４０〜６０重量部のアラミド繊維と
を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことで、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服を製造する方法。
［２０］
ポリピリドビスイミダゾール繊維がポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）を含んでなり、アラミド繊維がポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）を含んでなる［１９］に記載の方法。

Claims (3)

1. ２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
   ４０〜６０重量部のアラミド繊維と
   を含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服。
2. ａ）内側熱ライニング，
   ｂ）液体バリア、および
   ｃ）外面シェル布帛
   を順番に含んでなり、外面シェル布帛が、
   ２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および
   ４０〜６０重量部のアラミド繊維
   を含んでなる耐炎性被服。
3. ４０〜６０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
   ４０〜６０重量部のアラミド繊維と
   を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことで、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服を製造する方法。