JP6466014B1 - 熱緩衝組成物及び水分含有組成物を有する被服 - Google Patents
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Abstract
【課題】被服に用いた際に、その被服を装着した人の作業性が低下するのを抑制する水分含有組成物及びその組成物を具備する被服を提供する。【解決手段】水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物１１を孔内に保持した多孔質粒子１２が樹脂１３中に分散している水分含有組成物１０及び水分含有組成物１０を有する被服。水分含有組成物１０は、嵩容積で１ｃｍ３あたり平均して０．０１〜０．７０ｍｌの混合物１１を含有していること、及び、水溶性物質は潮解性を有するのが好ましい。【選択図】図１
Description
本発明は、樹脂中に水溶液が分散した熱緩衝組成物及び水分含有組成物を有する被服に関する。
溶接作業や、溶鋼炉前の作業等では、高熱物の飛散から身を守るための被服が必要となり、その具体例が例えば特許文献１、２に記載されている。
特許文献１に記載の保護衣（溶融金属保護衣）は、アラミドアルミコーティング材、カーボンファブリック、遮熱フェルト及び難燃繊維製裏地を重ねた生地から形成されている。そして、特許文献２に記載の耐熱手袋は、アウター手袋、金属シート層及びインナー手袋を順に重ねたものであり、アウター手袋の素材として耐熱繊維糸が使用されている。
特許文献１に記載の保護衣（溶融金属保護衣）は、アラミドアルミコーティング材、カーボンファブリック、遮熱フェルト及び難燃繊維製裏地を重ねた生地から形成されている。そして、特許文献２に記載の耐熱手袋は、アウター手袋、金属シート層及びインナー手袋を順に重ねたものであり、アウター手袋の素材として耐熱繊維糸が使用されている。
しかしながら、特許文献１、２に記載の被服は、生地が３つ以上の層からなるため、生地が厚くなり、その被服を身につけた作業者の作業性が低下するという課題があった。また、従来、溶鋼炉前の作業者は動物の皮からなる手袋を装着しているが、当該手袋も同様の課題を有していた。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、被服に用いた際に、その被服を装着した人の作業性が低下するのを抑制する熱緩衝組成物及び水分含有組成物を具備する被服を提供することを目的とする。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、被服に用いた際に、その被服を装着した人の作業性が低下するのを抑制する熱緩衝組成物及び水分含有組成物を具備する被服を提供することを目的とする。
前記目的に沿う第１の発明に係る熱緩衝組成物は、水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物を孔内に保持した多孔質粒子が樹脂中に分散している熱緩衝組成物であって、前記水溶性物質は潮解性を有し、前記水溶性物質の少なくとも一部が前記水に溶解した状態の前記混合物を、嵩容積で１ｃｍ ３ あたり平均して０．０１ｍｌ以上含有している。
第１の発明に係る熱緩衝組成物において、嵩容積で１ｃｍ３あたり平均して０．７０ｍｌ以下の前記混合物を含有しているのが好ましい。
第１の発明に係る熱緩衝組成物において、前記水溶性物質は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム及びチオシアン酸カリウムの１又は２以上からなるのが好ましい。
前記目的に沿う第２の発明に係る被服は、水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物を孔内に保持した多孔質粒子が樹脂中に分散している水分含有組成物を有する。
第１の発明に係る熱緩衝組成物は、水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物を孔内に保持した多孔質粒子が樹脂中に分散しているので、柔軟性を有する樹脂を選択することで、当該熱緩衝組成物を採用した被服の装着者に対し、作業性を安定的に確保することが可能である。また、実験の結果、熱緩衝組成物が難燃性及び高温物に対する冷却性を有することを確認している。
そして、第２の発明に係る被服は、被服に難燃性及び高温物に対する冷却性を保有させるために水分含有組成物を用いることで、当該被服の装着者に対して、作業性を安定的に確保することが可能である。
そして、第２の発明に係る被服は、被服に難燃性及び高温物に対する冷却性を保有させるために水分含有組成物を用いることで、当該被服の装着者に対して、作業性を安定的に確保することが可能である。
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る水分含有組成物（熱緩衝組成物）１０は、水（Ｈ２Ｏ）１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物１１を孔内に保持した多孔質粒子１２が樹脂１３中に分散している。
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る水分含有組成物（熱緩衝組成物）１０は、水（Ｈ２Ｏ）１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物１１を孔内に保持した多孔質粒子１２が樹脂１３中に分散している。
水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質とは、２０℃の水１００ｇに対し５０ｇ以上が溶解する物質のことを意味する。本実施の形態では、水溶性物質が潮解性を有する粒子状の物質であり、その具体例として、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム及びチオシアン酸カリウムの１又は２以上からなるものが挙げられる。
本実施の形態において、潮解性とは、大気圧環境下で空気中の水蒸気を取り込んで水溶液となる性質を意味する。水溶性物質は、安息香酸カリウム、トレハロース、グルコース、スクロース、リン酸二水素ナトリウムのように、潮解性を有さないものであってもよく、潮解性を有する物質と潮解性を有さない物質を混合したものであってもよい。
そして、水分含有組成物１０を、図１に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る被服（手袋、帽子を含む）の生地１４の一部として利用する場合（例えば、綿製の布地１５に樹脂１３が硬化して固体化した水分含有組成物１０の層を重ねて生地１４を構成する場合）、混合物１１が被服を身に付ける人の皮膚に触れる可能性があることから、混合物１１のｐＨは、５．０〜９．０が好ましく、６．０〜８．０がより好ましい。
そして、水分含有組成物１０を、図１に示すように、本発明の第２の実施の形態に係る被服（手袋、帽子を含む）の生地１４の一部として利用する場合（例えば、綿製の布地１５に樹脂１３が硬化して固体化した水分含有組成物１０の層を重ねて生地１４を構成する場合）、混合物１１が被服を身に付ける人の皮膚に触れる可能性があることから、混合物１１のｐＨは、５．０〜９．０が好ましく、６．０〜８．０がより好ましい。
混合物１１は、水溶性物質が全て水に溶解した水溶液でもよいし、水溶性物質の一部が粒子状であり、残りが水に溶解した状態でもよい。
本実施の形態では、多孔質粒子１２が、ゼオライト、珪藻土、シラスバルーン、シリカゲル、モンモリロナイト、カオリナイト、軽石、頁岩、メソポーラスシリカ、多孔質ポリマービーズ、黒鉛、セルロースナノファイバー、コルク及びγアルミナの１又は２以上からなり、平均粒径（レーザー回析・散乱法による計測）が１０〜１００μｍであるが、孔内に混合物１１が収まっている状態で樹脂中に分散できるものであれば、これに限定されない。
本実施の形態では、多孔質粒子１２が、ゼオライト、珪藻土、シラスバルーン、シリカゲル、モンモリロナイト、カオリナイト、軽石、頁岩、メソポーラスシリカ、多孔質ポリマービーズ、黒鉛、セルロースナノファイバー、コルク及びγアルミナの１又は２以上からなり、平均粒径（レーザー回析・散乱法による計測）が１０〜１００μｍであるが、孔内に混合物１１が収まっている状態で樹脂中に分散できるものであれば、これに限定されない。
樹脂１３の成分は特に限定されず、使用用途に応じて、シリコーン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂（ゴムを含む）や、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリイミド等の熱可塑性樹脂や、水性型アクリル樹脂や、クロロプレンゴム系溶剤型接着剤や、水性型スチレンブタジエンゴムを選択することができる。但し、樹脂１３として、水溶性のもの（例えば、カルボキシメチルセルロース）は混合物１１に含まれる水と反応して溶解するため好ましくない。そして、水分含有組成物１０を被服の生地を構成する層として利用する場合、樹脂１３は固体状態で柔軟性が高いものが好ましい。
水分含有組成物１０は以下の工程を経て製造することができる。
第１工程：水溶性物質と水の混合によって得られた混合物１１を多孔質粒子１２と共に容器内に投入して多孔質粒子１２の孔に混合物１１を含ませる。
第２工程：孔内に混合物１１を含んだ多孔質粒子１２を未硬化の樹脂１３に投入して攪拌し、多孔質粒子１２を樹脂１３全体に分散させる。
第３工程：多孔質粒子１２が分散している樹脂１３を硬化させ、水分含有組成物１０を得る。
第１工程：水溶性物質と水の混合によって得られた混合物１１を多孔質粒子１２と共に容器内に投入して多孔質粒子１２の孔に混合物１１を含ませる。
第２工程：孔内に混合物１１を含んだ多孔質粒子１２を未硬化の樹脂１３に投入して攪拌し、多孔質粒子１２を樹脂１３全体に分散させる。
第３工程：多孔質粒子１２が分散している樹脂１３を硬化させ、水分含有組成物１０を得る。
上記の工程を経て製造された水分含有組成物１０は、多孔質粒子１２及び多孔質粒子１２に含浸された混合物１１が樹脂１３全体に分散している。そのため、例えば、１５００℃の溶融した鉄の飛散物が生地１４の水分含有組成物１０側に付着した場合、当該飛散物は、樹脂１３を溶かしながら布地１５に向かって進行する際に、多孔質粒子１２に触れ、又は、多孔質粒子１２の近傍を通り、多孔質粒子１２に含浸された混合物１１に含まれる水の蒸発熱によって冷却される。
従って、水分含有組成物１０は、当該飛散物が布地１５に達するのを防止すること、及び、布地１５への熱の伝導を抑制することが可能である（以下、これらの効果を「緩熱性」とも言う）。
また、水分含有組成物１０は混合物１１、即ち、水が分散していることから、高い難燃性を有する。本実施の形態では、水分含有組成物１０の難燃性を高めるため、樹脂１３には樹脂１３を１００質量％として、２〜１０質量％のリン酸アンモニウム及び０．５〜５質量％の水酸化アルミニウムが添加されている。
また、水分含有組成物１０は混合物１１、即ち、水が分散していることから、高い難燃性を有する。本実施の形態では、水分含有組成物１０の難燃性を高めるため、樹脂１３には樹脂１３を１００質量％として、２〜１０質量％のリン酸アンモニウム及び０．５〜５質量％の水酸化アルミニウムが添加されている。
本実施の形態において、水分含有組成物１０は、混合物１１が多孔質粒子１２に含浸された状態で樹脂１３全体に分布しており、嵩容積で１ｃｍ３あたり平均して０．０１〜０．７０ｍｌの混合物１１を含有しているので、高い緩熱性及び高い難燃性を有している。なお、本実施の形態において、１ｃｍ３あたりの混合物１１の嵩容積の上限を０．７０ｍｌとしているのは、０．７０ｍｌを超えると、水分含有組成物の表面から混合物の水溶液が染み出ることを確認しており、水分含有組成物の使用用途が限定されるためである。
多孔質粒子１２を用いることなく、混合物１１を樹脂１３に投入して攪拌した場合、混合物１１が樹脂１３全体に分散しないことから、緩熱性及び難燃性が低くなることを確認している。そして、本実施の形態において、水分含有組成物１０は嵩容積で１ｃｍ３あたり平均して０．０５〜０．８０ｍｌ（好ましくは、０．３０〜０．５０ｍｌ）の多孔質粒子１２を含むようにして、混合物１１の均一な分散化を図っている。
次に、本発明の作用効果を確認するために行った第１、第２の実験について説明する。
第１、第２の実験では、水溶性物質として塩化マグネシウムを採用し、多孔質材料として珪藻土を採用し、樹脂としてシリコーンゴムを採用して得た水分含有組成物を使用した。
第１、第２の実験では、水溶性物質として塩化マグネシウムを採用し、多孔質材料として珪藻土を採用し、樹脂としてシリコーンゴムを採用して得た水分含有組成物を使用した。
第１の実験では、水分含有組成物の重量の計測を、計測日初日を０日として、各日１回ずつ、合計２２回行い、水分含有組成物の重量と雰囲気湿度（相対湿度）との関係を調べた。実験結果を図２に示す。図２のグラフにおいて、左側の縦軸の値は各日の最高気温（℃）及び各日の最低気温（℃）、並びに、雰囲気湿度（％）を表し、右側の縦軸の値は水分含有組成物の重量（ｇ）を表す。実験結果より、水分含有組成物の重量は雰囲気湿度の変動に一日遅れで追従して増減する傾向があること、及び、水分含有組成物は塩化マグネシウムの潮解性によって所定の水分を保有した状態を長期間維持できることが確認できた。従って、水分含有組成物は長期間、緩熱性及び難燃性を安定的に奏することが可能である。
第２の実験では、厚み１ｍｍのシート状の水分含有組成物（実施例１〜９）又は厚み１ｍｍの牛皮（比較例）の試料に対して作業性、難燃性等を以下の方法によって評価した。
＜作業性＞
直径３ｍｍの球に上から試料を被せた状態で試料越しに指で球を容易につかめるか否か。
◎ 容易につかめる、× 容易にはつかめない
＜難燃性＞
試料の一側にバーナーで青色炎を１０秒間接炎した後、試料が消火するまでに要した時間。
◎ １秒未満、○ １秒以上５秒未満、△ ５秒以上１０秒未満、× １０秒以上
＜熱冷却性＞
試料の一側の中央に１１００℃に熱した金属棒を押し付けた際の試料の状態。
◎ 試料の一側から金属棒が到達した距離が０．６ｍｍ未満
○ 試料の一側から金属棒が到達した距離が０．６ｍｍ以上０．８ｍｍ未満
△ 試料の一側から金属棒が到達した距離が０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ未満
× 金属棒が試料を貫通
＜調湿性＞
大気に触れる状態で放置した試料の大気中の湿度に応じた重量変化率。
◎ ５％以上、○ ４％以上５％未満、△ ３％以上４％未満、× ３％未満
＜高温収縮性＞
試料を２００℃に熱した容器内に２時間収容した際の試料の収縮率。
◎ ３％未満、○ ４％未満３％以上、△ ５％未満４％以上、× ５％以上
＜水溶液保持性＞
試料表面から水溶液が染み出すか否か。
◎ 染み出さない、× 染み出す
＜伸張性＞
試料が破断するまでに伸びた伸張率。
◎ １７５％以上、○ １５０％以上１７５％未満、△ １２５％以上１５０％未満、
× １２５％未満
＜作業性＞
直径３ｍｍの球に上から試料を被せた状態で試料越しに指で球を容易につかめるか否か。
◎ 容易につかめる、× 容易にはつかめない
＜難燃性＞
試料の一側にバーナーで青色炎を１０秒間接炎した後、試料が消火するまでに要した時間。
◎ １秒未満、○ １秒以上５秒未満、△ ５秒以上１０秒未満、× １０秒以上
＜熱冷却性＞
試料の一側の中央に１１００℃に熱した金属棒を押し付けた際の試料の状態。
◎ 試料の一側から金属棒が到達した距離が０．６ｍｍ未満
○ 試料の一側から金属棒が到達した距離が０．６ｍｍ以上０．８ｍｍ未満
△ 試料の一側から金属棒が到達した距離が０．８ｍｍ以上１．０ｍｍ未満
× 金属棒が試料を貫通
＜調湿性＞
大気に触れる状態で放置した試料の大気中の湿度に応じた重量変化率。
◎ ５％以上、○ ４％以上５％未満、△ ３％以上４％未満、× ３％未満
＜高温収縮性＞
試料を２００℃に熱した容器内に２時間収容した際の試料の収縮率。
◎ ３％未満、○ ４％未満３％以上、△ ５％未満４％以上、× ５％以上
＜水溶液保持性＞
試料表面から水溶液が染み出すか否か。
◎ 染み出さない、× 染み出す
＜伸張性＞
試料が破断するまでに伸びた伸張率。
◎ １７５％以上、○ １５０％以上１７５％未満、△ １２５％以上１５０％未満、
× １２５％未満
実験結果を以下の表１に示す。
実験結果より以下のことが確認できた。
１）実施例１〜９は比較例である牛皮に比べ作業性が良好である。
２）難燃性、熱冷却性及び調湿性は、実施例２〜９が実施例１及び比較例に比べて良好である。
３）実施例２、３の比較から、水酸化アルミニウム及びリン酸アンモニウムを含有した試料はこれらを含有しない試料に比べて、難燃性が上昇する。
４）高温収縮性は、実施例１〜９が比較例に比べて良好であり、実施例１〜９においては、混合物の含有率が小さいほど良好となる。
５）水溶液保持性は、実施例２〜９において（実施例１及び比較例は実験せず）、混合物の含有率が所定値を超えると、試料表面に水滴が染み出す。
６）伸張性は、実施例１〜８が実施例９及び比較例に比べて良好であり、実施例１〜９においては、混合物の含有率が小さいほど良好である。
１）実施例１〜９は比較例である牛皮に比べ作業性が良好である。
２）難燃性、熱冷却性及び調湿性は、実施例２〜９が実施例１及び比較例に比べて良好である。
３）実施例２、３の比較から、水酸化アルミニウム及びリン酸アンモニウムを含有した試料はこれらを含有しない試料に比べて、難燃性が上昇する。
４）高温収縮性は、実施例１〜９が比較例に比べて良好であり、実施例１〜９においては、混合物の含有率が小さいほど良好となる。
５）水溶液保持性は、実施例２〜９において（実施例１及び比較例は実験せず）、混合物の含有率が所定値を超えると、試料表面に水滴が染み出す。
６）伸張性は、実施例１〜８が実施例９及び比較例に比べて良好であり、実施例１〜９においては、混合物の含有率が小さいほど良好である。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明は、上記した形態に限定されるものでなく、要旨を逸脱しない条件の変更等は全て本発明の適用範囲である。
例えば、水分含有組成物が１ｃｍ３あたりに含有する混合物の平均嵩容積は０．７０ｍｌを超えていてもよい。
また、水分含有組成物を有する被服は、水分含有組成物の層が他の層の間に挟まれたものであってもよいし、水分含有組成物の複数の層を具備したものであってもよい。そして、水分含有組成物は被服の層として用いられなくてもよく、例えば、被服全体を水分含有組成物のみで製造してもよいし、被服の一部を水分含有組成物のみで形成してもよい。
例えば、水分含有組成物が１ｃｍ３あたりに含有する混合物の平均嵩容積は０．７０ｍｌを超えていてもよい。
また、水分含有組成物を有する被服は、水分含有組成物の層が他の層の間に挟まれたものであってもよいし、水分含有組成物の複数の層を具備したものであってもよい。そして、水分含有組成物は被服の層として用いられなくてもよく、例えば、被服全体を水分含有組成物のみで製造してもよいし、被服の一部を水分含有組成物のみで形成してもよい。
１０：水分含有組成物、１１：混合物、１２：多孔質粒子、１３：樹脂、１４：生地、１５：布地
Claims (4)
- 水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物を孔内に保持した多孔質粒子が樹脂中に分散している熱緩衝組成物であって、前記水溶性物質は潮解性を有し、前記水溶性物質の少なくとも一部が前記水に溶解した状態の前記混合物を、嵩容積で１ｃｍ ３ あたり平均して０．０１ｍｌ以上含有していることを特徴とする熱緩衝組成物。
- 請求項１記載の熱緩衝組成物において、嵩容積で１ｃｍ３あたり平均して０．７０ｍｌ以下の前記混合物を含有していることを特徴とする熱緩衝組成物。
- 請求項１又は２記載の熱緩衝組成物において、前記水溶性物質は、塩化カルシウム、塩化マグネシウム、過塩素酸マグネシウム、硝酸カルシウム、硝酸マグネシウム、酢酸マグネシウム及びチオシアン酸カリウムの１又は２以上からなることを特徴とする熱緩衝組成物。
- 水１００ｇに対する溶解度が５０ｇ以上の水溶性物質と水との混合物を孔内に保持した多孔質粒子が樹脂中に分散している水分含有組成物を有することを特徴とする被服。
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