JP5346586B2 - 耐熱性を提供する防護服 - Google Patents

Description

本開示は、概略的に防護服および防護布帛に関し、特に耐熱性防護服および布帛に関する。

いくつかの職業では、労働者が熱および火炎にさらされることを必要とする。このような条件で作業する間に負傷することを避けるために、労働者は特殊な耐炎性材料から構成される防護服を着用するとよい。防護服は、つなぎ服、ズボン、またはジャケットをはじめとする様々な衣料品であってもよい。

例えば消防士は、通常、出動装具と一般に称される防護服を着用する。出動装具は、例えば極端な熱から断熱するサーマルライナー、服内への水の侵入を防止する中間水分バリア、および火炎および摩耗から保護するアウターシェルを含むいくつかの層を有することができる。

他の事例では、防護服は、耐炎性材料の単層を含んでなってもよい。単層防護服は、石油産業労働者および作業員、鋳物産業労働者、溶接工、およびレーサーなどの産業労働者によって着用されてもよい。さらに、このような防護服は、軍隊職務または都市部捜索救助職務を果たす個人によって着用されてもよい。

防護服の耐熱性は、服中に提供される断熱材の量を増大させることで改善されてもよい。しかし、断熱材の増加は、通常、服重量の増大に等しい。あいにくこのような重量増大は、服が高温環境で着用される際に、着用者の疲労および熱中症の危険性を増大させるかもしれない。さらに、より嵩高い防護服は、着用者の可動性を低下させるかもしれない。

上記した考察から、比較的耐熱性であり、また比較的軽量およびフレキシブルでもある防護服に対する明らかな必要性がある。

耐熱性防護布帛は、本質的に耐炎性の繊維の組成物と、空気の断熱ポケットを有する間隙とを含み、空気の少なくとも一部は機械加工工程を通じて間隙内に組み込まれる。

別の実施形態では、耐熱性防護布帛は、１つ以上の層、本質的に耐炎性の繊維の組成物を有する少なくとも１つの層、および空気の断熱ポケットを有する間隙を含み、空気の少なくとも一部は機械加工工程を通じて間隙内に組み込まれる。

別の実施形態では、耐熱性防護布帛によって提供される耐熱性を向上させる方法は、布帛を機械加工して布帛内の間隙内に空気を組み込むステップと、布帛を含む耐熱性防護服を構成するステップを含み、耐熱性防護服は向上した耐熱性を有する。

別の実施形態では、耐熱性防護服の曲げ剛性を低下させる方法は、布帛を機械加工して布帛内の間隙内に空気を組み込むステップと、布帛を含む耐熱性防護服を構成するステップを含み、耐熱性防護服は向上した耐熱性を有する。

以下の図面および詳細な説明を検討することで、開示される布帛および服のその他のシステム、装置、特徴、および利点は、当業者には明らかであろう、または明らかになるであろう。このような全ての追加的システム、装置、特徴、および利点は、この説明内に含まれることが意図され、本発明の範囲内に含まれることが意図され、添付の特許請求の範囲によって保護されることが意図される。

開示される防護服および布帛は、以下の図面を参照してより良く理解することができる。図面中の構成要素は、必ずしも縮尺通りではない。

上述したように、耐熱性でありながら比較的軽量でフレキシブルな防護服を提供することが望ましい。後述するように、このような服は、防護服の少なくともいくつかの布帛を機械加工することで製造することができる。このような機械加工は、空気の断熱ポケットを有する追加的な、および／または拡大された組織内空隙を布帛中に作り出す。空気の断熱ポケットは、対応する重量または布帛嵩の増大なしに向上した耐熱性を提供する。

図１は、防護服の実施例を示す。より詳しくは、図１は、コートの形をした消防士出動装具１０を示す。しかし、本開示は、消防士出動装具またはコートに限定されるものではなく、むしろ、全般に防護服および防護服が含む布帛に関する。出動装具コートが例示の目的で図示されているが、本明細書に記載される原理は、耐熱性を提供することが意図されるその他の防護服の布帛に適用することができる。

防護服は、複数層から構成されてもよい。防護服が出動装具１０である実施形態では、複数層は、図２に示されるようにアウターシェル１２、水分バリア１４、およびサーマルライナー１６を含んでもよい。アウターシェル１２は、通常、例えばアラミド（メタ−アラミドまたはパラ−アラミド）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリピリドビスイミダゾール（ＰＩＰＤ）、ＦＲレーヨン、またはメラミンからできた、本質的に耐炎性の繊維を含む耐炎性および耐摩耗性材料から構成される。ＦＲレーヨンは、繊維が形成される間に難燃剤が繊維中に組み込まれ、したがって難燃剤は洗浄などの工程を通じて繊維から除去することができないため、本質的に耐炎性の繊維と見なされる。

水分バリア１４は、通常、水不透過性材料層にラミネートされた不織布または織布の耐炎性布帛から構成される。耐炎性布帛は、例えばアラミドまたはメラミンからできた、本質的に耐炎性の繊維を含むことができる。水不透過性材料層は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン、またはＰＴＦＥ／ポリウレタン二成分膜であることができる。不透過性層は、サーマルライナー１６の方を向くように水分バリア１４上に提供されてもよい。

サーマルライナー１６は、通常、共にキルティングされた、１つ以上の耐熱性材料層を含んでもよい。例えば、サーマルライナー１６は、断熱層１８および表布帛層２０を含んでもよい。断熱層１８は、例えばアラミド、メラミン、耐炎性（ｆｌａｍｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｔ（ＦＲ））レーヨン、モダクリル、または炭素繊維からできた、複数の本質的に耐炎性の繊維を含むバットなどの不織材料であってもよい。いくつかの実施形態では、複数の断熱層１８を使用してもよい。表布帛層２０は、例えばアラミド、メラミン、ＦＲレーヨン、モダクリル、または炭素からできた、本質的に耐炎性の繊維を含む織布材料から構成されてもよい。

図１および２は、防護服が複数層を有するように示しているが、防護服は単層を含んでもよい。例えば、産業労働者は、図３に示すような単層２２である防護服２１を着用してもよい。単層２２は、少なくともいくつかの繊維が本質的に耐炎性である、繊維の配合物を有する布帛であってもよい。配合物中に存在してもよい本質的に耐炎性の繊維の例としては、アラミド、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリピリドビスイミダゾール（ＰＩＰＤ）、ＦＲレーヨン、ＦＲモダクリル、炭素、またはメラミンからできた繊維を含む。いくつかの実施形態では、布帛は本質的に耐炎性の繊維のみを含んでもよく、別の実施形態では、布帛は、ＦＲモダクリルと綿の配合物などの本質的に耐炎性の繊維と耐炎性でない繊維との配合物であってもよい。

一実施形態では単層２２は、アラミド、またはアラミドとＦＲレーヨンとの配合物からできた繊維を有する布帛であってもよい。例えば、布帛は約１００％のメタ−アラミドを有してもよい。あるいは、布帛は約６５％のメタ−アラミドおよび約３５％のＦＲレーヨンを有してもよい。他の事例では、布帛は約４０％のパラ−アラミドおよび約６０％のＦＲレーヨンを有してもよい。

別の実施形態では、単層は、パラ−アラミドと、メタ−アラミド、ＰＢＩ、ＰＢＯ、ＰＩＰＤ、またはメラミンのうち１つとからできた繊維を有してもよい。例えば、布帛は、約６０％のパラ−アラミド繊維と、約４０％のメタ−アラミド、ＰＢＩ、ＰＢＯ、ＰＩＰＤ、またはメラミンのうち１つとを有してもよい。なおも別の実施形態では、単層はメタ−アラミドおよびＦＲモダクリルからできた繊維を有してもよい。例えば、布帛は約５０％のメタ−アラミド繊維および約５０％のＦＲモダクリルを有してもよい。

パラ−アラミド繊維の例としては、デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）からのケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）、および帝人からのテクノーラ（ＴＥＣＨＮＯＲＡ）（登録商標）およびトワロン（ＴＷＡＲＯＮ）（登録商標）の商標の下に現在入手できるものを含む。メタ−アラミド繊維の例としては、いずれもデュポン（ＤｕＰｏｎｔ）によって製造される、ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）Ｔ−４５０（登録商標）（１００％メタ−アラミド）、ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）Ｔ−４５５（登録商標）（９５％ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）および５％ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）の配合物）、およびノーメックス（ＮＯＭＥＸ）Ｔ−４６２（登録商標）（９３％ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）、５％ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）、および２％帯電防止炭素／ナイロンの配合物）の商品名の下に販売されるものを含む。メタ−アラミド繊維の例としてはまた、帝人によって製造されるコネックス（ＣＯＮＥＸ）（登録商標）の登録商標の下に現在入手できる繊維も含む。メラミン繊維の例としては、マッキノン−ランド−モラン有限会社（ＭｃＫｉｎｎｏｎ−Ｌａｎｄ−Ｍｏｒａｎ，ＬＬＣ）によって製造されるバソフィル（Ｂａｓｏｆｉｌ）（登録商標）繊維を含む。ＰＢＯ繊維の例としては、東洋紡によって製造されるザイロン（Ｚｙｌｏｎ）（登録商標）繊維を含む。ＰＩＰＤ繊維の例としては、マジェラン・システムズ・インターナショナル・インコーポレーテッド（Ｍａｇｅｌｌａｎ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．）によって製造されるＭ５（登録商標）繊維を含む。

本開示の目的では、ここで材料名が使用される場合、言及される材料は主として指名された材料を含んでなってもよいが、指名された材料に限定されなくてもよい。例えば「メタ−アラミド繊維」という用語は、上述したように、メタ−アラミド材料から構成される繊維に加えて、比較的少量のパラ−アラミド繊維および帯電防止繊維を含む、ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）Ｔ−４６２繊維を含むことが意図される。

上述のように、防護服が形成される前に、服の１つ以上の層が機械加工工程を受けてもよい。機械加工工程は、布帛層に、より「開放性」の構造体を生じるように、布帛層中に組織内空隙を付加し、および／または拡大することで、耐熱性を向上させてもよい。本開示の目的では、「機械加工」工程は、物理的操作を通じて布帛内で繊維の形状または配置を変化させる工程である。具体的には、機械加工は、材料をそれ自体にこすりつけることで、または機械加工機械の構成要素との接触（例えば衝撃）を通じ、屈曲させて広げる。このような機械的操作は繊維間の糸寄りを引き起こし、これは、空気の断熱ポケットを有する布帛の間隙を付加し、および／または拡大することによって特徴づけられる開放構造を有する布帛に衝撃を与えると考えられる。機械加工工程を通じて、追加的な、および／または拡大された間隙内に組み込まれる空気は、布帛の重量または嵩を増大させることなく布帛の厚さを増大させ、熱からの追加的断熱を提供する。

布帛構造を開放するために使用してもよい機械加工工程の１つのタイプは、図４に示すような空気圧式推進機械２３である。このような機械２３内では、送風機などの循環機構２４が空気圧式推進チャンバー２６を通して圧縮空気の流れを駆動する。チャンバー２６内に提供される布帛の連続ロープ２８は、圧縮空気の流れによって空気圧式に搬送される。布帛がチャンバー２６を出ると、圧縮空気の流れは、機械２３の上部に配置された衝撃面３０に向けて布帛を進ませる。布帛２８は衝撃面３０に衝突して、衝撃面から機械底部のチャンバー３２内に落ちる。布帛２８は、空気圧式推進チャンバー２６に布帛２８を引き上げるタンブラー３６によってチャンバー３２から引っ張られる。このようにして、空気圧式推進機械２３は、布帛を衝撃面３０に向けて繰り返し進ませるように、布帛２８を循環する。このようにして布帛２８を加工することで、得られた布帛が増大した厚さまたは「綿毛状」を有するように布帛の構造を改変する。

適切な空気圧式推進機械の一例は、ビアンカラーニ（Ｂｉａｎｃａｌａｎｉ）からのアイロ（Ａｉｒｏ）（登録商標）マシンである。アイロ（Ａｉｒｏ）（登録商標）マシンの実施形態は、参照によって本開示に援用する米国特許第４，７６６，７４３号明細書に開示される。アイロ（Ａｉｒｏ）（登録商標）マシンは、通常、布帛を機械的に軟化するために使用され、弾力性およびドレープ性を改善する。繊維産業では、特性が改善されるときに、布帛を触るとより柔らかく感じられるため、このような特性は一般に「手触り」と称される。

図４に関して記載される空気圧式推進工程は機械加工工程のほんの一例であり、その他の機械加工工程を利用して、開放構造を製造してもよい。例えば、機械的操作と化学処理剤浴などの化学処理を組み合わせた工程、または例えば熱および圧力を使用した熱−機械加工を選択してもよい。さらに、タンブル式洗濯乾燥機を使用して布帛を加工してもよく、または噴射水を使用して布帛を加工する機械、またはタンブル動作と組み合わせて空気または水を使用する機械を選択してもよい。

上述した空気圧式推進機械およびタンブル式洗濯乾燥機に加えて、その他の機械を使用して、布帛を機械加工してもよい。例えば、使用してもよいバッチ加工機械としては、フライノックス・マルチフィニッシュ（Ｆｌａｉｎｏｘ Ｍｕｌｔｉｆｉｎｉｓｈ）、マット・コンビソフト（Ｍａｔ Ｃｏｍｂｉｓｏｆｔ）、マット・ローターマット（Ｍａｔ Ｒｏｔｏｒｍａｔ）、およびゾンコ・エオロ（Ｚｏｎｃｏ Ｅｏｌｏ）を含む。使用してもよい連続機械としては、マット・テクノプラス（Ｍａｔ Ｔｅｃｎｏｐｌｕｓ）、マット・バイブロコンパクト（Ｍａｔ Ｖｉｂｒｏｃｏｍｐａｃｔ）、およびビアンカラーニ・スピラ（Ｂｉａｎｃａｌａｎｉ Ｓｐｙｒａ）を含む。これらの機械は例として列挙され、その他の機械を使用して機械加工を実施してもよい。

布帛の機械加工に必要とされる機械設定は、選択される工程および／または加工する布帛によって変動する。設定は、布帛が洗濯耐久性を失うほどに布帛がすり減ることなく、布帛構造が所望の程度に開放するように選択してもよい。一例として布帛は、約５分〜約１２０分の範囲の時間にわたり、約２０℃〜約１７０℃の範囲の温度で、約１０ｙｄ／分〜約１０００ｙｄ／分の範囲の速度で、空気圧式推進機械を使用して機械加工してもよい。いくつかの実施形態では、布帛は、約３０分〜６０分の範囲の時間にわたり、約７０℃〜約１００℃の範囲の温度で、約５００ｙｄ／分〜約８００ｙｄ／分の範囲の速度で機械加工してもよい。

ビアンカラーニ・アイロ（Ｂｉａｎｃａｌａｎｉ Ａｉｒｏ）（登録商標）マシンのように、上記した機械は、布帛によって提供される耐熱性を改善することに加えて、布帛の感触または「手触り」を改善してもよい。機械加工は布帛の硬さまたは剛性を低下させてもよく、布帛の柔軟性を増大させてもよい。したがって、機械加工布帛を有する防護服は、服を着用する個人にとってより快適であってもよい。

さらに、上記した機械は、改善された手触りを有し、かつピリングを示しにくい布帛を製造してもよい。例えば、一実施形態では、布帛はピリングを示しにくいムラタ（Ｍｕｒａｔａ）紡績糸を有してもよく、布帛を機械加工することで改善された手触りを有し、ピリングを示しにくい布帛を製造してもよい。

布帛を機械加工した後、あらゆる所望の布帛仕上げ工程を使用してそれを仕上げてもよい。例えば布帛を染色し、および／またはウィッキング仕上げを施してもよい。次に、布帛を防護服に組み込むのに適した形に切断してもよい。

防護服は、服が形成される前に機械加工工程を施された布帛を有する、少なくとも１つの層から構成されてもよい。図３などのように防護服が単層の実施形態では、単層を形成するために使用される布帛は、防護服が構成される前に機械加工してもよい。機械加工の結果として、防護服はより重くなることなく、改善された耐熱性を示すことができ、剛性が少なく着用者にとってより快適とすることもできる。一例として防護服は、約３．０ｏｚ／ｙｄ^２〜約１５．０ｏｚ／ｙｄ^２の範囲内の面積あたりの重量を有する布帛の単層であってもよい。いくつかの実施形態では、防護服は、約４．０ｏｚ／ｙｄ^２〜約１０．０ｏｚ／ｙｄ^２の範囲内の面積あたりの重量を有する布帛の単層であってもよい。

防護服が複数層を有する実施形態では、服を構成する前に、少なくとも１つの層を機械加工してもよい。例えば図１のような防護服が出動装具である実施形態では、アウターシェル１４およびサーマルライナー１６の一方または両方を機械加工してもよい。アウターシェル１４が機械加工される実施形態では、出動装具１０は、改善された複合材重量あたりの耐熱性、および改善された外側の柔軟性を示す。一例としてアウターシェルは、約４．０ｏｚ／ｙｄ^２〜約１５ｏｚ／ｙｄ^２の範囲内の重量を有してもよい。サーマルライナー１６が機械加工される実施形態では、出動装具１０は、改善された複合材重量あたりの耐熱性、および改善された内側の柔軟性を示す。一例としてサーマルライナーは、約０．０１０インチ〜約１．００インチの範囲内の厚さを有してもよく、約１．０ｏｚ／ｙｄ^２〜約２０ｏｚ／ｙｄ^２の範囲内の面積あたりの重量を有してもよい。場合によってはサーマルライナーは、約０．０５０インチ〜約０．５０インチの範囲内の厚さを有してもよく、および約４．０ｏｚ／ｙｄ^２〜約１０ｏｚ／ｙｄ^２の範囲内の重量を有してもよい。

いくつかの実施形態では、出動装具１０の層は、層内に組み込まれる前に独立して機械加工された構成布帛層を有してもよい。例えば、上述のように、サーマルライナー１６は、断熱層１８および表布帛層２０を有してもよい。断熱層１８および／または表布帛層２０は、サーマルライナー１６を構成する前に個々に機械加工してもよい。あるいは、層１８および２０を例えばキルティングによって共にアセンブルしてもよく、次にアセンブルされたサーマルライナー１６を機械加工してもよい。

ひとたび防護服が構成されると、服はその重量と比べて改善された耐熱性を示す。耐熱性を測定するために、製造業者は試験室環境において熱伝達試験を実施してもよい。防護服がＮＦＰＡ準拠であると標識してもよいように、製造業者はこのような試験をどのように実施するか、およびどのタイプの性能が許容可能であるかに関する指針として、米国防火協会（Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｆｉｒｅ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ（ＮＦＰＡ））により公表される試験法を参照してもよい。

出動装具１０では、このような一試験法は、ＮＦＰＡ １９７１：建築物火災消火のための消防服基準（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｎ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｅｎｓｅｍｂｌｅ ｆｏｒ Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ Ｆｉｒｅ Ｆｉｇｈｔｉｎｇ）、２０００年版で公表される耐熱性性能（ＴＰＰ）試験法である。ＮＦＰＡ １９７１ ＴＰＰ試験法は、フラッシュ火災条件に曝露した際の出動装具を通じた熱伝達を測定するために使用することができる、試験室卓上試験について概説する。出動装具がＮＦＰＡ １９７１準拠であるための最小ＴＰＰ評価は、３５ｃａｌ／ｃｍ^２であり、これは装備を着用した消防士が、第２度熱傷を生じる前に、２ｃａｌ／ｃｍ^２のフラッシュ火災に１７．５秒間曝露することができるようにすると考えられる。

ＮＦＰＡ １９７１に従ったＴＰＰ試験を様々な出動装具サンプル（複合材）に対して実施して、上記に従って出動装具の少なくとも１つの層を機械加工する効果を評価した。このような複合材について後述する。サーマルライナー、水分バリア、およびアウターシェルを含む対照複合材を構成した。試験複合材もまた、試験複合材を構成する前に複合材の１層を機械加工したこと以外は、対照複合材と同一材料から同一方法で形成した。第１の複合材である複合材Ａは、複合材を構成する前に、空気圧式推進機械を使用してアセンブルしたサーマルライナー層を機械加工したこと以外は、対照複合材と同一材料および同一方法で形成した。第２の複合材である複合材Ｂは、複合材を構成する前に、空気圧式推進機械を使用してアウターシェル層を機械加工したこと以外は、対照複合材と同一材料から同一方法で形成した。第３の複合材である複合材Ｃもまた、複合材を構成する前に、空気圧式推進機械を使用してアセンブルしたサーマルライナー層およびアウターシェル層を独立して機械加工したこと以外は、対照複合材と同一材料から同一様式で形成した。

ＮＦＰＡ １９７１、２０００年版、セクション６−１０耐熱性性能（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ：ＴＰＰ）試験に従って、各サンプル（すなわち対照複合材、複合材Ａ、複合材Ｂ、および複合材Ｃ）を試験した。下記の表１から明らかなように、機械加工層の少なくとも１つを含む試験複合材は、対照複合材に比べて改善されたＴＰＰ評価を示す。具体的には、機械加工サーマルライナーが含まれるように対照複合材が改変される場合（複合材Ａ）、複合材のＴＰＰ評価は７．２％増大する。機械加工アウターシェルが含まれるように対照複合材が改変される場合（複合材Ｂ）、複合材のＴＰＰ評価は９．０％増大する。サーマルライナーおよびアウターシェルの両方が独立して機械加工されるように対照複合材が改変される場合（複合材Ｃ）、複合材のＴＰＰ評価は１０．８％増大する。したがって、表１の結果は防護服のＴＰＰ評価、ひいては耐熱性が、複合材中に少なくとも１つの機械加工層を含むことで向上することができることを裏付ける。

ＮＦＰＡ １９７１ＴＰＰ評価を改善することは、複合材の服の平方ヤードあたりの重量の相当量の増大を必要としない。平方ヤードあたりの重量のわずかな増大は、表１に示されるが、この増大は機械加工層の長さおよび幅の緩やかな減少に起因する。したがって、ＮＦＰＡ １９７１ ＴＰＰ評価の改善を、対応する重量増大なしに達成することができ、複合材の服は、実質的に同一重量で改善された耐熱性を、またはより軽量で同一の耐熱性を提供することができる。

層を機械加工することは、層の厚さを増大させることによって耐熱性を向上させる。表２は、このような機械加工サーマルライナーが、機械加工されていない同一のサーマルライナーよりも２０．３％厚いことを示す。表２は、機械加工サーマルライナーを含む複合材をＮＦＰＡ １９７１ ＴＰＰ試験すると、ＴＰＰ評価は７．２％の増大を示すことをさらに示す。したがって、層を機械加工することは、対応する重量増大なしに厚さが増大することによって明らかであるように、層によって提供される断熱を増大させる。これは厚さ増大が断熱空隙の増大に起因して材料増大に起因しないため、より拘束的になったりまたは熱中症を引き起こしやすくなったりすることなく、服の耐熱性を高めることを可能にする。

単層防護服については、ＮＦＰＡ基準が、ＮＦＰＡ ２１１２：フラッシュ火災に対する産業労働者保護のための耐炎性服の基準（Ｓｔａｎｄａｒｄ ｏｎ Ｆｌａｍｅ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ Ｇａｒｍｅｎｔｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ Ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ Ａｇａｉｎｓｔ Ｆｌａｓｈ Ｆｉｒｅ）、２００１年版で公表される。ＮＦＰＡ １９７１と同様、ＮＦＰＡ ２１１２ ＴＰＰ試験法は、フラッシュ火災条件に曝露した際の単層の服の布帛を通じた熱伝達を測定するために使用することができる、試験室卓上試験について概説する。ＮＦＰＡ ２１１２試験法は単層の服の布帛に適用されるため、試験法は、ＴＰＰ試験をスペーサーありまたはなしで実施することを求める。

ＮＦＰＡ ２１１２ ＴＰＰ試験をサンプル単層保護布帛に対して実施し、上記に従って保護布帛を機械加工する効果を評価した。９３％のメタ−アラミド、５％のパラ−アラミド、および２％の帯電防止繊維の配合物を有する繊維である、ノーメックス（ＮＯＭＥＸ）ＩＩＩＡ布帛の単層である対照布帛を構成した。対照布帛は機械加工しなかった。機械加工したこと以外は、対照布帛と同一構成要素を有し、同一方法で形成された試験布帛もまた構成した。

ＮＦＰＡ ２１１２、２００１年版ＴＰＰ試験に従って、各布帛を試験した。これらの試験結果を表３に提供する。機械加工された試験布帛は、対照布帛に比べて改善されたＮＦＰＡ ２１１２ ＴＰＰ評価を示した。スペーサーなしでは、試験布帛は対照布帛に比べて１１．８％のＴＰＰ性能増大を示した。スペーサーありでは、試験布帛は対照布帛に比べて５．６％のＴＰＰ性能増大を示した。表３の結果は、ＴＰＰ評価、ひいては単層防護服によって提供される耐熱性を、防護服の布帛を機械加工することで向上させることができることを示す。

表３はまた、対照および試験布帛の平方ヤードあたりの重量を列挙する。表３からわかるように、ＮＦＰＡ ２１１２ ＴＰＰ性能を改善するために、平方ヤードあたりの重量の相当量の増大を必要としない。ここでも布帛をわずかに収縮させる機械加工工程のために、布帛の平方ヤードあたりの重量はわずかに増大している。したがって、相当量の重量増大なしにＴＰＰ評価の改善を達成することができ、単層防護服は、同一重量で改善された耐熱性を、またはより軽量で同一の耐熱性を提供することができる。

上述のように、機械加工はまた、防護服に付随する硬さも低下させる。硬さは通常、曲げ剛性の観点から測定される。曲げ剛性を定量化する一方法は、参照によってその内容全体を本明細書に援用する、ＡＳＴＭ Ｄ １３８８−９６（２００２年）、「布帛の硬さのための標準試験法（Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ Ｆａｂｒｉｃｓ）」ＡＳＴＭインターナショナル、である。ＡＳＴＭ試験法は、カンチレバー試験機上でカンチレバー試験を実施することを必要とする。カンチレバー試験機は水平面を有し、布帛検体をその前端が規定の角度で水平面の縁から張り出すまで水平面に沿ってスライドさせる。次に、次の式を使用して検体の屈曲長を計算するために、オーバーハング長を測定し、使用する。
ｃ＝ｏ／２ ［式１］
式中、ｃ＝屈曲長（ｃｍ）、およびｏ＝オーバーハング長（ｃｍ）である。次に検体の単位面積あたりの質量と共に屈曲長を使用して、次の式を使用して検体の曲げ剛性を計算してもよい。
Ｇ＝Ｗ・ｃ^３ ［式２］
式中、Ｇ＝曲げ剛性（ｍｇ・ｃｍ）、Ｗ＝単位面積あたりの質量（ｍｇ／ｃｍ^２）、およびｃ＝屈曲長（ｃｍ）である。

ＡＳＴＭ Ｄ １３８８−９６に従って防護服のサンプル層に対して試験を実施して、上記に従って層を機械加工する効果を評価した。防護服の標準アウターシェルおよび標準サーマルバリアの両方を試験した。アウターシェル検体は、機械加工されていない対照アウターシェル検体、および機械加工されているがそのほかの点では対照アウターシェル検体と実質的に同一の試験アウターシェル検体を含んだ。サーマルバリア検体は、機械加工されていない対照サーマルバリア検体、および機械加工されているがそのほかの点では対照サーマルバリア検体と実質的に同一の試験サーマルバリア検体を含んだ。ＡＳＴＭ Ｄ １３８８−９６に従って、シャーリー（Ｓｈｉｒｌｅｙ）硬さ試験機を使用して、各検体にカンチレバー試験を実施した。各検体についてオーバーハング長および単位面積あたりの質量を測定し、曲げ剛性を計算した。

試験結果を表４に示す。表４で示されるように、機械加工されたアウターシェル検体は、対照アウターシェル検体と比較して８０％の曲げ剛性の平均値の低下を示した。

サーマルバリア試験および計算の結果を表５に示す。機械加工されたサーマルバリア検体は、対照サーマルバリア検体と比較して５７％の曲げ剛性の平均値の低下を示した。

したがって、防護服の少なくとも１つの層を機械加工することで、服によって提供される耐熱性を向上させ、服の硬さを低下させることができる。

例示の目的で、前述の説明および図面において防護服の特定の実施形態について詳細に開示したが、開示の範囲を逸脱することなく、その変形および変更を行うことができることは当業者には理解されるであろう。

防護服の実施形態の一部切り欠き図を示す。 図１で示される服の一部の分解組立斜視図を示す。 防護服の実施形態の正面図を示す。 機械加工布帛のための実施例の機械である、空気圧式推進機械を示す。

Claims (13)

1. 本質的に耐炎性の繊維から布帛を予備形成するステップと、
   予備形成された布帛を衝撃面から離れた位置に配置するステップと、
   予備形成された布帛を衝撃面から離れた位置から衝撃面に向けて進ませることにより、予備形成された布帛を機械加工して、予備形成された布帛の平方ヤード当たりの重量についての対応する増加なしに、予備形成された布帛の耐熱性を向上させるステップ
   とを含む、耐熱性防護布帛を形成する方法。
2. 前記予備形成された布帛が空気圧式推進機械によって衝撃面に向けて進ませられる、請求項１に記載の方法。
3. 空気圧式推進機械が、前記予備形成された布帛を５分〜１２０分の範囲の時間にわたり、２０℃〜１７０℃範囲の温度で、１０ｙｄ／分〜１０００ｙｄ／分の範囲の速度で加工する、請求項２に記載の方法。
4. 空気圧式推進機械が、前記予備形成された布帛を３０分〜６０分の範囲の時間にわたり、７０℃〜１００℃の範囲の温度で、５００ｙｄ／分〜８００ｙｄ／分の範囲の速度で加工する、請求項３に記載の方法。
5. 前記耐熱性防護布帛が、出動装具中のサーマルライナーとして使用するために構成され、前記本質的に耐炎性の繊維が、アラミド、メラミン、ＦＲレーヨン、モダクリル、および炭素の少なくとも１つを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記耐熱性防護布帛が、出動装具中のアウターシェルとして使用するために構成され、前記本質的に耐炎性の繊維が、アラミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリピリドビスイミダゾール、およびメラミンの少なくとも１つを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記耐熱性防護布帛が、単層防護服として使用するために構成され、前記本質的に耐炎性の繊維が、アラミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリベンゾオキサゾール、ポリピリドビスイミダゾール、ＦＲレーヨン、およびメラミンの少なくとも１つを含む、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記本質的に耐炎性の繊維が紡績糸から形成される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記予備形成された布帛がタンブル式洗濯乾燥機または噴射水で衝撃面に向けて進ませられる、請求項１に記載の方法。
10. 本質的に耐炎性の繊維から布帛を予備形成するステップと、
    予備形成された布帛を衝撃面から離れた位置に配置するステップと、
    予備形成された布帛を衝撃面から離れた位置から衝撃面に向けて進ませることにより、予備形成された布帛を機械加工して、予備形成された布帛の平方ヤードあたりの重量についての対応する増加なしに、予備形成された布帛の耐熱性を向上させるステップと、
    前記予備形成された布帛を含む耐熱性防護服を構成するステップ
    とを含み、前記耐熱性防護服が低下した曲げ剛性を有する、耐熱性防護服の曲げ剛性を低下させる方法。
11. 前記予備形成された布帛が空気圧式推進機械によって衝撃面に向けて進ませられる、請求項１０に記載の方法。
12. 空気圧式推進機械が、前記予備形成された布帛を５分〜１２０分の範囲の時間にわたり、２０℃〜１７０℃の範囲の温度で、１０ｙｄ／分〜１０００ｙｄ／分の範囲の速度で加工するステップを含む、請求項１１に記載の方法。
13. 前記布帛がタンブル式洗濯乾燥機または噴射水で衝撃面に向けて進ませられる、請求項１０に記載の方法。

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