JP5536423B2

JP5536423B2 - 耐熱性防護服

Info

Publication number: JP5536423B2
Application number: JP2009264035A
Authority: JP
Inventors: 典子和田; 哲茂内川
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2009-11-19
Filing date: 2009-11-19
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2029-11-19
Also published as: JP2011106070A

Description

本発明は、耐熱性防護服に関し、さらに詳しくは、耐薬品性及び透湿防水性に優れるだけでなく、高遮熱性と軽量性、また柔軟性を有する耐熱性防護服に関する。

消防士が消火作業中に着用する耐熱性防護服を構成する繊維としては、アラミド繊維、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾールなどの難燃性の有機繊維からなる布帛に輻射熱を防止する目的から金属アルミニウム等をコーティングあるいは蒸着等により、表面加工したものが多く使用されている。近年この輻射熱も非常に重要なスペックとなり、ＩＳＯ１１６１３のアプローチＡには、耐火炎試験（ＩＳＯ９１５１）、耐輻射熱試験（ＩＳＯ６９４２）のスペックがそれぞれ１３秒以上と１８秒以上と記載されている。

また、耐熱性だけでなく夏場の作業でのヒートストレスによる熱射病を予防するため、近年では、内層にアイスパックを使用したり、縫製にて通気性を確保したりという手段が用いられている。中でも、軽量化はヒートストレスを軽減する一手段であり、従来より課題となっている。

こうした耐熱防護服として、特表２００６−５０６５５５号公報に示されるように軽量かつ嵩性のあるアラミドウェブが示されているが、目付けは重く、ウェブをはさんでいる布帛も合わせると積層枚数はアップし、結果積層体布帛、ウェブ間に熱がこもることとなる。特表２００７−５３０８０６号公報には、熱または火炎に曝されたときその厚さを増加し、遮熱性を保持する補強不織布例が示されているが、高温領域での厚み増加であるため、防火服の最内層において効果を発揮するか否かについては示されていない。

特表２００６−５０６５５５号公報特表２００７−５３０８０６号公報

本発明は上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、耐薬品性及び透湿防水性に優れるだけでなく、高遮熱性と軽量性、また柔軟性を有する耐熱性防護服を提供することにある。

高遮熱性と軽量性、また柔軟性を有する耐熱性防護服に関して鋭意検討した結果得られ
たものであり、すなわち本発明によれば、
表地層、中間層、及び遮熱層の３層積層された布帛からなる耐熱性防護服であって、下記要件を満足することを特徴とする耐熱性防護服。
ａ）表地層と遮熱層の厚みが、下記式を満足すること。
５．０ｍｍ≧遮熱層厚み（ｍｍ)≧―２９．６×表地層厚み（ｍｍ）＋１４．１ｍｍ
ｂ）遮熱層が、ひだの谷山の長さが３〜５ｍｍのプリーツ加工のされた織物、編物、不織布の群から選ばれる少なくとも１種からなること。
ｃ）遮熱層が、アラミド繊維を８０重量％以上含むこと。
ｄ）遮熱層がプリーツの向きに対し垂直方向に３ｉｎｃｈ〜５ｉｎｃｈ巾でキルト加工されていること。
ｅ）布帛のＲＨＴＩ_２４（ＩＳＯ１１６１３記載のアプローチＡスペックにおける耐輻射熱試験（ＩＳＯ６９４２）において、２４℃温度上昇するまでの時間）が１８秒以上であること。
好ましくは、遮熱層の目付けが１２０〜１８０ｇ／ｍ^２であり、
布帛の目付けが４２０〜５２０ｇ／ｍ^２であり、
遮熱層が、メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維を少なくとも１種類含み、
表地層を構成する繊維中での、パラ系アラミド繊維の混率が、該表地層を構成する繊維の
全重量に対し２〜６０重量％の範囲にあり、
中間層が、透湿防水層を有する耐熱性防護服、
が提供される。

表地層、中間層、遮熱層の３層積層された布帛からなる耐熱性防護服であって、遮熱層がひだの谷山の長さが特定長のプリーツ加工およびキルト加工のされた織物、編物、または不織布からなり、表地層と遮熱層の厚さが特定の式を満足するとき、高遮熱性と軽量性、また柔軟性を満足する耐熱性防護服とすることができる。

表地層厚み０．４６ｍｍの場合の遮熱層とＲＨＴＩ_２４との関係を示すグラフ表地層厚み０．４５ｍｍの場合の遮熱層とＲＨＴＩ_２４との関係を示すグラフＲＨＴＩ_２４が１８秒以上を満たす表地層厚みと遮熱層厚みの関係を示すグラフ遮熱層の織り組織

本発明の耐熱性防護服は、表地層、中間層、及び遮熱層の３層積層された布帛からなる耐熱性防護服であって、表地層、及び遮熱層厚みが、以下式を満足し、かつ該遮熱層がアラミド繊維を８０％以上含み、ひだの谷山の長さが３〜５ｍｍプリーツ加工及びキルト加工のされた布帛であって、ＩＳＯ１１６１３記載のアプローチＡスペックにおける耐輻射熱試験（ＩＳＯ６９４２）において２４度温度上昇するまでの時間ＲＨＴＩ_２４が１８秒以上である耐熱防護服である。
５．０ｍｍ≧遮熱層厚み（ｍｍ）≧―２９．６×（表地厚み（ｍｍ））＋１４．１（ｍｍ）

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の耐熱防護服は、表地層、中間層、遮熱層ともに、パラ系のアラミド繊維、メタ系アラミド繊維を、単独もしくは混合使用して用いるが、他に混合使用できる耐熱性繊維として、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ノボロイド繊維、難燃アクリル繊維、ポリクラール繊維、難燃ポリエステル繊維、難燃綿繊維、難燃レーヨン繊維、難燃ビニロン繊維、難燃ウール繊維が挙げられる。

まず表地層について説明する。表地層はメタ系アラミド繊維及び／又はパラ系アラミド繊維からなる布帛により構成され、布帛の種類としては、織物、編物、不織布の群から選ばれる少なくとも１種からなり、実用的には強度の点で織物又は編物とすることが好ましい。

また、該メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維は、フィラメント、混繊糸、紡績糸等の形で使用できるが、混紡して紡績糸の形態で使用することが好ましい。該パラ系アラミド繊維の混合比率としては、表地層を構成する全繊維重量に対して、１〜７０重量％であることが好ましい。該パラ系アラミド繊維の混合比率が、１重量％未満では、火炎に暴露された際に布帛が破壊、つまり穴があくおそれがあり、また、７０重量％を超えると、該パラ系アラミド繊維がフィブリル化して耐摩耗性が低下するので好ましくない。

また該表地層はシングルプライ、ダブルプライであってもよい。
さらに該表地層に対しては、コーティング法、スプレー法、又は、浸漬法などの加工法により、フッ素系の撥水樹脂を付与して加工することが、より高い耐水性能や耐薬品性能を有する防護服を得るためには好ましい。

次に中間層については、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維の組合せなどを使用して、平織り、ツイル、経二重織りなどの組織に製織することが好ましい。この際、中間層の目付は５０〜２００ｇ／ｍ^２が好ましい。５０ｇ／ｍ^２未満の場合は特に紡績糸の場合、製織、精錬、セットなど製織工程においてテンションがかかった場合、強度が低下し素抜ける可能性があり好ましくない。また、２００ｇ／ｍ^２を超える場合は着用時に重く好ましくない。また、該布帛を構成する繊維は紡績糸、フィラメントであってもよく、形態としては織物、ニット、不織布であってもよい。

また中間層は透湿防水層を有していることが好ましい。透湿防水層としては透湿防水機能を有するポリテトラフルオロエチレンフィルム等を貼り合わせたり、ポリウレタン多孔層を積層させたりすることにより容易に形成できる。

遮熱層はアラミド繊維が８０％以上含まれることが必要で、８０％未満の場合、耐熱性が低下し好ましくない。また遮熱層はアラミド繊維としてメタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維が少なくとも１種類が含まれる織物、編物、不織布の群から選ばれる少なくとも１種からなる布帛からなることが必要である。アラミド繊維以外の素材としては、ポリエステル繊維、綿繊維、レーヨン繊維、ビニロン繊維、ウール繊維が挙げられる。ただしその混率は２０％未満であることが望ましい。好ましくは１５％以下である。２０％以上となると、ＪＩＳＬ１０９１Ａ−４法やＪＩＳＬ１０９１Ａ−１法の試験時に残炎が見られたり、また溶融する場合がある。

遮熱層の目付けは１２０〜１８０ｇ／ｍ^２であることが好ましい。１２０ｇ／ｍ^２未満であれば強度が低下し好ましくない。１８０ｇ／ｍ^２を超える場合は防護服が重くなり好ましくない。

またプリーツ加工は一般に言われるサイドプリーツ、マジョリカプリーツ、クリスタルプリーツ、ヘリンボンプリーツ、ウェーブプリーツ、ボックスプリーツまたはそれらの組合せであることが好ましい。またプリーツ加工の山谷の長さは３〜５ｍｍであることが必要である。３ｍｍ未満の場合はプリーツの嵩性が出にくく、５ｍｍを超える場合は逆にへたってしまう。アラミド繊維以外の素材が入っている際はプリーツ後の熱セット１８０℃〜２００℃でのセット性は良好であるが、アラミド繊維以外の素材が１５％以下である場合は洗濯耐久性をあげるためキルト加工を実施することが必要である。その際プリーツに対し３ｉｎｃｈ〜５ｉｎｃｈの幅でキルトを実施する必要がある。直線以外であると、洗濯の際の伸びが懸念され、またキルト幅が３ｉｎｃｈ未満の場合はプリーツによる嵩高性を損なう。また５ｉｎｃｈを超える場合はキルト加工を実施した間のプリーツの洗濯によるたるみが懸念される。

また表地層の厚みと遮熱層の厚みは、下記式を満足することが必要である。式を満足しない場合、布帛の目付けが４２０〜５２０ｇ／ｍ^２において、表地層表面にアルミコーティングなしに、ＩＳＯ１１６１３のアプローチＡスペックである耐輻射熱試験（ＩＳＯ６９４２）１８秒以上を満たすことが厳しくなる。
５．０ｍｍ≧遮熱層厚み（ｍｍ）≧―２９．６×（表地厚み（ｍｍ））＋１４．１（ｍｍ）

上記式を導く根拠として、表地層、中間層を固定し、厚みの異なる遮熱層を用いた積層体においてＩＳＯ６９４２試験を実施したところ、遮熱層厚みに比例して遮熱性は高くなることがわかった。その遮熱層厚みとＲＨＴＩ_２４の比例式よりＲＨＴＩ_２４が１８秒以上を満たす遮熱層厚みを算出した（図１（表地層厚み０．４６ｍｍ）、図２（表地層厚み０．４５ｍｍ））。同様の試験を厚みの異なる表地層においても実施した。以上算出したスペック１８秒以上を満たす表地層、遮熱層それぞれの厚みをグラフへプロットすることで、比例式より上記式を算出した（図３）。

また、上記式を満たすことで遮熱性能はＩＳＯ１１６１３のアプローチＡスペックを満たすことが可能であるが、遮熱層の厚みは５．０ｍｍ以下が好ましい。好ましくは１．３ｍｍ〜４．０ｍｍ、更に好ましくは１．７ｍｍ〜３．０ｍｍである。更に好ましくは２ｍｍである。厚みが５．０ｍｍを越えると、活動性が悪くなり、また厚みを出すために製織、製編の際、経緯密度を減少させなければならず、スリップが考えられる。

本発明の耐熱性防護服の目付けは４２０〜５２０ｇ／ｍ^２が好ましく、４２０ｇ／ｍ^２未満であると、ＩＳＯ１１６１３のアプローチＡスペックである、耐火炎試験（ＩＳＯ９１５１）、耐輻射熱試験（ＩＳＯ６９４２）のスペックのそれぞれ１３秒以上と１８秒以上を満たすことが厳しくなる。また５２０ｇ／ｍ^２を超える場合は、防護服の重量を増加させ、着用者の動きを阻害するようになる。

以下、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明する。なお、実施例に用いた評価項目の測定は下記の方法で行った。
（１）遮熱性（耐輻射熱）
ＩＳＯ６９４２（２００２）に基づき熱流束４０ｋW／ｍ^２において、輻射熱暴露開始から銅製のセンサーが２４℃上昇する時間、RＨＴＩ_２４を求めた。
（２）遮熱性（耐火炎）
ＩＳＯ９１５１に基づき、対流熱暴露開始からの銅製のセンサーが２４℃上昇する時間、ＨＴＩ_２４を求めた。
（３）厚み
ＪＩＳＬ１０１８（有毛編物）用に準拠し、３ｇ／ｃｍ^２の荷重をかけ測定を行った。
（４）燃焼性
ＪＩＳＬ１０９１Ａ−１法に基づき６０秒接炎、燃焼する場合は３秒接炎にて残炎有無を確認した。

［実施例１］
表地層は層構造となり、外側には、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ会社製、商標名：テクノーラ）とを混合比率が９０：１０となる割合で混合した耐熱繊維からなる紡績糸（番手：４０／２）を用いて平織りに、また、内側にはコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ会社製、商標名：テクノーラ）１００％の紡績糸（番手：４０／−）を平織りに製織した。外側、内側織物を格子間隔２０ｍｍで格子状に内側のテクノーラ紡績糸を用いてキルト加工した。表地層の目付けは２０５ｇ／ｍ^２であった。

中間層には、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ会社製、商標名：テクノーラ）とを混合比率が９５：５となる割合で混合した耐熱繊維からなる紡績糸（番手：４０／−）を用いて平織りに織成した。織布（目付は６５ｇ／ｍ^２）にポリテトラフルオロエチレン製の透湿防水性フィルム（ジャパンゴアテックス社製）をラミネートした。

遮熱層には、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ会社製、商標名：テクノーラ）とを混合比率が９５：５となる割合で混合した耐熱繊維からなる紡績糸（番手：４０／−）を織り密度を経５５本／ｉｎｃｈ、緯５５本／ｉｎｃｈとし、製織後、８０℃１分間糊抜きを実施、また最終セットを１８０℃にて１分間実施後、３ｍｍひだのサイドプリーツ加工を実施し、１９０℃にて熱セットした。その後５ｉｎｃｈ間隔でプリーツ加工に垂直にキルト加工を実施した。遮熱層の目付は１４０ｇ／ｍ^２であった。
これらの表地層、中間層、遮熱層の３層を積層した布帛を作成し布帛の遮熱性評価を実施した。結果を表１に示す。

［実施例２］
表地層、中間層は実施例１と同様で、遮熱層はポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ会社製、商標名：テクノーラ）非アラミド素材であるポリエステル繊維（帝人ファイバー社製：エコペットプラス）を７５／５／２０となる割合で混合した紡績糸を使用した以外は実施例１と同様に行なった。

［比較例１］
表地層、中間層は実施例１と同様で、遮熱層は製織条件、プリーツ加工は実施例１と同様に行なったが、キルト加工を行なわなかった。

［比較例２］
表地層、中間層は実施例１と同様で、遮熱層の紡績糸をポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人テクノプロダクツ会社製、商標名：テクノーラ）非アラミド素材であるポリエステル繊維（帝人ファイバー社製：エコペットプラス）を５０／５／４５となる割合で混合した紡績糸とした以外は実施例１と同様に行なった。

本発明の耐熱性防護服は、耐薬品性及び透湿防水性に優れるだけでなく、高遮熱性と軽量性、また柔軟性を有するので消防服、防火服等の耐熱性防護服として有用である。

Claims

表地層、中間層、及び遮熱層の３層積層された布帛からなる耐熱性防護服であって、下記要件を満足することを特徴とする耐熱性防護服。
ａ）表地層と遮熱層の厚みが、下記式を満足すること。
５．０ｍｍ≧遮熱層厚み（ｍｍ)≧―２９．６×表地層厚み（ｍｍ）＋１４．１ｍｍ
ｂ）遮熱層が、ひだの谷山の長さが３〜５ｍｍのプリーツ加工のされた織物、編物、不織布の群から選ばれる少なくとも１種からなること。
ｃ）遮熱層が、アラミド繊維を８０重量％以上含むこと。
ｄ）遮熱層がプリーツの向きに対し垂直方向に３ｉｎｃｈ〜５ｉｎｃｈ巾でキルト加工されていること。
ｅ）布帛のＲＨＴＩ_２４（ＩＳＯ１１６１３記載のアプローチＡスペックにおける耐輻射熱試験（ＩＳＯ６９４２）において、２４℃温度上昇するまでの時間）が１８秒以上であること。
遮熱層の目付けが１２０〜１８０ｇ／ｍ ^２である請求項１記載の耐熱性防護服。
布帛の目付けが４２０〜５２０ｇ／ｍ ^２である請求項１〜２いずれかに記載の耐熱性防護服。
遮熱層が、メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維を少なくとも１種類含む請求項１〜３いずれかに記載の耐熱性防護服。
表地層を構成する繊維が、パラ系アラミド繊維の混率が、該表地層を構成する繊維の全重量に対し２〜６０重量％の範囲にある請求項１〜４いずれかに記載の耐熱性防護服。
中間層が、透湿防水層を有する請求項１〜５いずれかに記載の耐熱性防護服。