JP6959939B2

JP6959939B2 - 難燃性及び微粒子耐性編物物品

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Publication number: JP6959939B2
Application number: JP2018551835A
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Inventors: ナタリアヴィーレヴィット
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2016-04-01
Filing date: 2017-03-22
Publication date: 2021-11-05
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Also published as: US20170281992A1; BR112018015043B1; EP3436160B1; KR20180124037A; KR102319073B1; CN108883319B; JP2019511643A; BR112018015043A8; BR112018015043B8; WO2017172441A1; CN108883319A; US11077325B2; CA3012685A1; EP3436160A1; BR112018015043A2

Description

本発明は、難燃性であり、且つ、粒子の侵入に耐性である防護衣服の物品に関する。

消防士用に設計されたような難燃性防護衣料の改良は、一般的に、火炎、熱、又は快適さの性能の改良に向けられている。更に、火炎からの煙は、消防士にとって吸入上の脅威であることが認識されている。しかしながら、最近まで、煙中の煤煙及びその他の噴霧された粒子などの微粒子の皮膚への沈着によって引き起こされる健康上の脅威は完全には理解又は評価されていない。

その性質上、様々な材料からなる複数の厚い層を有する消火用用具は、粒子の侵入からある程度の保護を提供する。しかしながら、カウルなどのものを含むネックカバー、フード、カラーなどのものを含むヘッドカバー、及び様々な保護用具を接続する関連した物品などの、任意の数のその他の保護用具は、一般的に非常に柔軟である必要があることから、典型的には相対的に軽量である。

Ｇｒｉｌｌｉｏｔらの米国特許第５，１５３，９４１号明細書では、消防士のコートのカラー部分に調節可能並びに取り外し可能に取り付けられた顎と首の保護部材を有する消防士のコートを開示している。Ａｌｄｒｉｄｇｅの米国特許第５，２７４，８５０号明細書では、フードが交換及び洗浄のためにコートに容易に取り付け可能並びにコートから容易に取り外し可能である消防士のコート及びフードの組み合わせを開示している。Ａｕｓｔｉｎの米国特許第５，６２８，０６５号明細書では、必要な衣服ラベルを収容するためのポケットを備えた消防士フードを開示している。Ｈａｒｇｅｓ，Ｊｒ．らの米国特許第５，８２３，１８８号明細書では、一実施形態においては、マスクが、熱及び火炎保護を首並びに眼の下の顔全体の領域に提供するように細長化されている、原野火災／山火事の環境において消防士を保護するために特に適合された耐熱性及び耐火性の呼吸濾過マスクを開示している。再度、最近まで、こうしたものなどの衣服物品は、皮膚における危険な粒子の侵入及び付着を防止する際に「弱いリンク（ｗｅａｋｌｉｎｋ）」であったことは十分に認識されていなかった。

従って、この重大な健康懸念に対処するために、難燃性であるだけでなく、通気性、柔軟性、軽量性であり、更に粒子の侵入に対する保護を提供する構造が必要とされる。更に、実用的な見地から、この構造は、粗い取り扱い及び複数の洗濯に耐えなければならない。Ｂｌａｎｋｅｎｂｅｃｋｌｅｒの米国特許第８，３１８，６１７号明細書では、布地及び第２の布地との面対面の関係で結合されたナノウェブを含むクリーンルーム用衣類を開示しており、又、一実施形態においては、衣類は、２つの布地に結合され、且つ、それらの間に整列されたナノウェブの多層布地積層体を含む。この衣類は、新品の場合に特定の粒子濾過効率を有し、特定の回数の洗浄後に別のより低い粒子濾過効率を有する。ナノウェブと布地は、様々な接着技術によって互いに結合され、軽量のナノウェブをより機械的に安定した外側布地にこの面対面で結合することにより、ナノウェブに対する安定性をもたらすとともに、又、布地の層の間の相対的な局部的な移動を防止する。これまでは、任意の局部的な移動が、ナノウェブの表面と外側布地の表面との間の関連する層対層の摩擦を伴い、軽量ナノウェブを単に破壊すると予想されることから、このような移動は望ましくないと考えられてきた。更に、選択肢が与えられれば、このような面対面で結合された積層体は、カウルを含むネックカバー、フード、カラーを含むヘッドカバー、及び関連した物品などにとって一般的に望ましくなく、その理由は、このような積層体は、互いにおいて布地を独立して移動させスライドさせることができないからである。

Ｓｉｍｍｏｎｄｓらの米国特許出願公開第２０１５／１０９０６３号明細書では、弾性伸縮及び回復特性を有する不織布を開示しており、衣類において、不織布の弾性特性が、移動の容易さ及び快適さを提供し得ることを開示している。

従って、必要とされるものは、繰り返される洗濯の後でさえも、火及び火炎の両方及び煙中の噴霧粒子からの一貫した保護を提供する積層体の形態において、カウルなどのものを含むネックカバー、フード、カラーなどのものを含むヘッドカバー、又は保護用具を接続する関連した物品などの保護衣服の物品におけるこうした弾性不織布を使用する方法である。特に必要とされるものは、消防士の用具における微粒子バリアとして目的とした用途に十分耐える耐炎性と耐久性の両方を維持しながら、積層体における布地が、柔軟性と快適さを改善するために互いに対してある程度の独立した局部的な移動を有する布地積層体で作製された保護物品である。

本発明は、以下の層、順に、
ｉ）８グラム重以上の平均布地弾性率を有する、糸条から作製された第１の難燃性編布、ｉｉ）縦方向及び横方向を有し、１０００ｎｍ未満の直径を有する複数の連続フィラメントからなる難燃性不織布であって、難燃性不織布におけるフィラメントは、縦方向に実質的に平行に配向され、横方向において伸縮性及び回復性を有する難燃性不織布、並びに
ｉｉｉ）８グラム重以上の平均布地弾性率を有する、糸条から作製された第２の難燃性編布、
から形成された耐久性多層布地積層体を含む防護衣服の物品に関し、
この場合に、この不織布は、第１及び第２の難燃性編布の間に位置し、それらと同一の広がりを有し、この不織布は、第１の有効直径を有する第１の非取り付け領域を画定する一組の第１の取り付け点によって第１の編布に取り付けられ、又、この不織布は、第２の有効直径を有する第２の非取り付け領域を画定する一組の第２の取り付け点によって第２の編布に取り付けられ、第１の非取り付け領域及び第２の非取り付け領域の両方はそれぞれ、式：
Ｃ＜Ａ≦（１４×Ｂ）＋１００
に従って、平方センチメートル単位の値Ａを有し、値Ｂは、グラム重での、第１の編布の平均布地弾性率と第２の編布の平均布地弾性率との合計であり、且つ、値Ｃは５平方センチメートルである。

編布Ｂの複合された剛性（本明細書においては平均布地弾性率の合計とも称される）と多層布地積層体の非取り付け領域Ａとの間の関係を示すグラフである。１０００ｎｍ未満の直径を有する複数の連続フィラメントからなる不織布のデジタル画像であり、布地におけるフィラメントは、縦方向と実質的に平行に配向され、横方向において伸縮性及び回復性を有する。

本発明は、難燃性及び粒子の侵入に耐性の両方であり、且つ、繰り返される洗濯の後に耐久性のある、局部的な相対移動のための非取り付け領域を有し柔軟性が改善された耐久性多層布地積層体を含む防護衣服の物品に関する。このような防護衣料としては、これらに限定されるものではないが、フード、カウル、カラーなどのもの、及び消防士が着用する用具を接続する又はこれらの難燃性と耐熱性を増強するために使用される任意の数の種類の衣料などが挙げられる。

耐久性多層布地積層体は、第１の外側難燃性編布、１０００ｎｍ未満の直径を有する複数の連続フィラメントからなる伸縮性及び回復性を有する内側難燃性不織布、及び第２の外側難燃性編布から形成され、不織布は２つの編布の間に挟まれている。

多層布地積層体が耐久性を有するために、外側難燃性編布は、内側難燃性不織布に損傷を与える、層の間の局部的な摩擦を減少させるのに十分な剛性を有さなければならないことが判明した。外側難燃性編布は、８グラム重以上の平均布地弾性率を有さなければならないことが判明した。「平均布地弾性率」は、布地において、縦方向の測定された布地弾性率と横方向の測定された布地弾性率の算術平均である。編物の場合、これは、ウェールとして知られる垂直の列のループに平行な布地弾性率、及びコースとして知られる水平の又は横の列のループに平行な布地弾性率を測定する場合と同様に、布地における垂直方向で測定された弾性率の平均である。いくつかの実施形態においては、平均布地弾性率は３０グラム重以上である。いくつかの好ましい実施形態においては、多層布地積層体が剛直になり過ぎるのを避けるために、編布の１つの平均布地弾性率は、１５０グラム重以下であり得る。しかしながら、いくつかの望ましい実施形態においては、編布の両方の平均布地弾性率は、１５０グラム重以下である。

製造の簡略化の観点から、第１の難燃性編布及び第２の難燃性編布は、同じであり得、これは好ましい実施形態である。しかしながら、その他の実施形態が可能である。例えば、いくつかの実施形態においては、２つの編布は、同じ種類の糸条から作製されるが異なって構成されることができ（異なる糸条カウント又は編物ゲージ）異なる平均布地弾性率をもたらすが、両方の編布が、特許請求された平均布地弾性率を有するという条件である。同様に、特許請求された平均弾性率を有する限り、異なる難燃性糸条から作製された２つの難燃性編布が可能である。

従って、防護衣服の物品は、以下の層、順に、８グラム重以上の平均布地弾性率を有する糸条から作製された第１の難燃性編布、縦方向及び横方向を有し、１０００ｎｍ未満の直径を有する複数の連続フィラメントからなる難燃性不織布であって、難燃性不織布におけるフィラメントは、縦方向に実質的に平行に配向され、横方向において伸縮性及び回復性を有する難燃性不織布、並びに８グラム重以上の平均布地弾性率を有する糸条から作製された第２の難燃性編布、から形成された耐久性多層布地積層体を含む。

多層布地積層体において、不織布は、第１及び第２の難燃性編布の間に位置し、それらと同一の広がりを有する。これは、多層布地積層体を含む物品全体に渡って、又はこの物品の部分に渡って適切な微粒子耐性を提供する。多層積層体全体は、少なくとも５ｏｚ／ｙｄ²（１７０ｇ／ｍ²）の目付を有しなければならず、好ましい実施形態においては、少なくとも１０ｏｚ／ｙｄ²（３４０ｇ／ｍ²）の目付を有しなければならない。いくつかの実施形態においては、積層体は、２５ｏｚ／ｙｄ²（８５０ｇ／ｍ²）以下の目付を有する。いくつかの好ましいその他の実施形態においては、積層体は、２０ｏｚ／ｙｄ²（６８０ｇ／ｍ²）以下の目付を有する。

物品の柔軟性及び快適さを向上させるために、不織布は、互いに対して３つの布地のある独立した局部的な移動を可能にする方法で編布のそれぞれに取り付けられる。具体的には、不織布は、一組の第１の取り付け点によって第１の編布に取り付けられ、これらの取り付け点は、第１の有効直径を有する第１の非取り付け領域を画定する。更に又、不織布は、一組の第２の取り付け点によって第２の編布に取り付けられ、これらの取り付け点は、第２の有効直径を有する第２の非取り付け領域を画定する。

これらの組の取り付け点は、好ましくは、これらの層の機械的取り付け点である。機械的取り付けのいくつかの方法には、これらに限定されるものではないが、糸条で縫い付けること又は縫い合わせることが挙げられる。特に有用な方法の１つは、Ｎｏｍｅｘ（登録商標）アラミド糸条（ＡｔｌａｎｔｉｃＴｈｒｅａｄａｎｄＳｕｐｐｌｙ，Ｂａｌｔｉｍｏｒｅ，ＭＤより入手可能）などの難燃性糸条を用いて２つの層をともに縫い付けること又は縫い合わせることである。不織布は、最初に第１の編布に取り付けられることができ、次いでその後、異なる組の取り付け点を用いて第２の編布に取り付けられることができる、又は必要に応じて、第１及び第２の編布、並びにそれらの間に挿入される不織布は、同じ取り付け点を用いて取り付けられることができる。好ましい実施形態においては、複数の層が切断されパターンを形成し、次いでともに取り付けられて積層体を形成し、あたかも単一のサーマルライナー布地であるかのように衣類用途に使用される。

これらの組の取り付け点はそれぞれ、編布と不織布のそれぞれの間の非取り付け領域を画定し、非取り付け領域は有効直径を有する。本明細書において使用される場合、「有効直径」という句は、１つの組の取り付け点によって形成される領域内に適合する最大の円の直径である。最も有用な積層体は、布地の間に最大量の非取り付け領域を有するものであると考えられる。これらは、布地の間で最も局部的な動きを可能にし、従って、最も柔軟で快適な物品を形成すると考えられる。

しかしながら、本明細書で前述したように、布地の間のあまりに大きい局部的な移動は、軽量の不織布の耐久性を損なう可能性がある。本発明者らは、耐久性保護物品を製造することができる、２つの編布の剛性と非取り付け領域の量との間の相乗効果を見出した。具体的には、本発明者らは、第１の非取り付け領域及び第２の非取り付け領域の両方がそれぞれ、式：
Ｃ＜Ａ≦（１４×Ｂ）＋１００
に従って、平方センチメートル単位の値Ａを有し、値Ｂは、グラム重での、第１の編布の平均布地弾性率と第２の編布の平均布地弾性率との合計であり、値Ｃは５平方センチメートルである場合に、耐久性物品を作製することができることを見出した。（（１４×Ｂ）とは、Ｂを１４倍したことを意味する。）５平方センチメートル以下の非取り付け領域は、あまりにもきつくともに布地を取付け、有用な局部的な移動が起こり得るように布地の間の十分な非取り付け領域をもたらさないと考えられる。保護物品は、カウルなどのものを含むネックカバー、フード、カラーなどのものを含むヘッドカバー、又は保護用具を接続する関連した物品である多くの好ましい実施形態においては、第１の非取り付け領域及び第２の非取り付け領域はそれぞれ、１２００平方センチメートル以下の、平方センチメートル単位の値Ａを有する。図１は、編布の複合された剛性と多層布地積層体の非取り付け領域との間の関係のグラフ表示である。本明細書において使用される場合、積層体に関して使用される「耐久性」という語は、積層体のサイズ寸法がその元のサイズから５％を超えて変化することなく、又は不可逆的に歪んでいることなく、積層体（１）が２０回までの家庭洗濯（ＨＭＬ）サイクルに耐えることができ、（２）２０回のＨＭＬサイクルの後、積層体は、長さが２ｍｍを超える内側不織布の破損なしに、５０回、横方向に３０％伸縮することができることを意味する。

第１及び第２の編布は、難燃性であり、本明細書において使用される場合、「難燃性」という句は、ポリマー、繊維、糸条、又は布地が、空気中の火炎を補助しないことを意味する。好ましい実施形態においては、これらの材料は、２１以上の限界酸素指数（ＬＯＩ）を有し、いくつかの実施形態においては、材料は、２６以上のＬＯＩを有する（これらを測定するのに有用な形態に作製された場合）。いくつかの実施形態においては、編布は、約３〜１０ｏｚ／ｙｄ²（１０２〜３４０ｇ／ｍ²）の範囲の目付を有する。いくつかの好ましい実施形態においては、編布は、約６〜８ｏｚ／ｙｄ²（２０４〜２７２ｇ／ｍ²）の範囲の目付を有する。

編布は、縦編（例えば、トリコット、ミラニーズ、又はラッセル）及び横編（例えば、円形又は扁平）などの針又はワイヤによって、１つ以上の糸条の一連のループを連結することによって製造可能な構造を含む。編み構造は、衣料に使用の際の布地における糸条の移動性を増加させ、布地の柔軟性及び伸長性を向上させることができる。柔軟性は、編物の締め付けの影響を受け、その締め付けは、衣料の快適さ及びフィット感を含む任意の特定の必要性を満たすように調整することができる。

編み難燃性布地を使用することにより、積層体の外側布地層は、外側布地層が織られた場合よりも伸縮性であり移動性であることができる。いくつかの実施形態においては、編布は、平面ジャージー構造で作製された縦編布、又は横編布であるが、好ましい実施形態においては、編物は縦編布である。これらに限定されるものではないが、テリー又はリブ編みを含むその他の編みも使用できると考えられる。

いくつかの好ましい実施形態においては、編物は、ＡＳＴＭＤ２５９４「ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＳｔｒｅｔｃｈＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＫｎｉｔｔｅｄＦａｂｒｉｃｓＨａｖｉｎｇＬｏｗＰｏｗｅｒ」によって測定されるように、少なくとも一方向で１０％以上伸縮することができる。いくつかの好ましい実施形態においては、編物は、少なくとも一方向で５０％以上伸縮又は伸長することができる。いくつかの好ましい実施形態においては、編物は、少なくとも一方向で８５％以上伸縮又は伸長することができる。約２００％の最大伸びを有する編布は、多層布地積層体における第１及び／又は第２の編布としての使用に適していると考えられる。これにより、衣類は、快適に着衣及び脱衣することができ、更に、この層は、それが取り付けられている不織布の伸縮性及び回復性を適合させることができる。

第１及び第２の難燃性編布は糸条から作製され、好ましくは、これらの糸条は、難燃性繊維又はブレンドを含む。糸条は、連続マルチフィラメント糸条又は短繊維糸条であることができる。

適切な難燃性繊維としては、これらに限定されるものではないが、芳香族ポリアミド、ポリアレーンアゾール、メラミン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアクリレート、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、及びこれらの混合物から作製されるものが挙げられる。好ましい繊維は、メタ−アラミド、パラ−アラミド、ポリベンザゾール、ポリベンゾイミダゾール、及びポリイミドポリマーから作製される。いくつかの実施形態においては、糸条は、難燃性繊維を含み、少なくとも３グラム／デニール（ｄｔｅｘ当たり２．７グラム）の糸条引張り強さを有する。特に適切な難燃性繊維は、メタ−及びパラ−アラミド繊維のブレンドを含む。Ｅ．Ｉ．ＤｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥから入手可能な、９３％のメタ−アラミド、５％のパラ−アラミド、及び２％のカーボンコアナイロン帯電防止繊維の１つの好ましい繊維ブレンド。

編布は、好ましくは、防護衣料の物品に使用される積層体の有効な難燃性外側層として機能し、２つの編布の間に位置した難燃性不織布のための機械的保護（切断及び／又は摩耗保護など）を効果的にもたらす。

又、第１及び第２の難燃性編布の間に位置し、それらと同一の広がりを有する不織布は難燃性であり、不織布は、少なくとも２１、好ましくは少なくとも２６以上の限界酸素指数（ＬＯＩ）を有する合成ポリマーから作製されるフィラメントを含むことを意味する。又、難燃性不織布におけるフィラメントの大部分は、布地において一方向、通常は縦方向で実質的に平行に整列し配向され、反対方向、通常は横方向で伸縮性及び回復性を有する。

難燃性不織布を作製するのに有用なポリマーとしては、ウェブとして収集することができる連続フィラメントに紡糸することができ、且つ、一旦そのウェブにおいて、ウェブを更に延伸して、一方向で、一般的には縦方向でウェブにおけるフィラメントの大部分を整列及び配向させ、次いでウェブを処理してフィラメントを硬化して（一般的に熱で）、整列及び配向を保持することができるポリマーが挙げられる。このようなポリマーには、種々のポリイミド（完全芳香族ポリイミドを含む）、芳香族ポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミド−アミド、ポリアレーンアゾール、及びこれらの混合物が含まれると考えられる。いくつかの実施形態においては、ポリイミドを含むポリマーが特に好ましい。

微粒子の侵入を防止するのを助けるために、難燃性不織布は、１０００ｎｍ以下の直径を有する複数の連続フィラメントからなる。いくつかの実施形態においては、フィラメントは、９００ｎｍ以下の直径を有し、いくつかの実施形態においては、繊維直径は、１００〜６００ｎｍの範囲である。非円形断面ナノファイバーの場合、本明細書において使用される場合、「直径」という用語は、最大断面寸法を意味する。布地は特定の直径の連続フィラメント「からなる」と本明細書において表現される場合、これは、９８％超の重量の不織布が所定の直径又は直径範囲を有することを意味すると理解され、繊維紡糸の実際は、通常のプロセスの変動により、非常に小さく取るに足りない量のより大きい直径フィラメントが存在する可能性があることを示す。

いくつかの実施形態においては、本明細書に記載される不織布の使用は、２０回の家庭洗濯サイクルの前後両方に、ＡＳＴＭＦ２２９９に従って測定した少なくとも８５％の濾過効率を有する積層体をもたらす。いくつかの好ましい実施形態においては、積層体は、２０回の家庭洗濯サイクルの前後両方に、少なくとも９０％の濾過効率を有する。いくつかの最も好ましい実施形態においては、積層体は、２０回の家庭洗濯サイクルの前に、９５％以上の濾過効率を有し、２０回の家庭洗濯サイクルの後に、９０％以上の濾過効率を有し、２０回の家庭洗濯サイクルの後に、９５％以上の濾過効率を有する積層体が、より一層好ましい。

難燃性不織布の目付は、好ましくは、平方メートル当たり１２〜５０グラムである。いくつかの実施形態においては、目付は、平方メートル当たり１２〜３５グラムであり、いくつかの特に有用な目付は、平方メートル当たり１５〜３５グラムの範囲にあるものである。いくつかの実施形態においては、不織布の目付は、平方メートル当たり１８グラム以上であり、いくつかの実施形態においては、平方メートル当たり２５グラムの目付を有する不織布が望ましい。不織布の１つの好ましい最大目付は、平方メートル当たり５０グラムであり、不織布の特に１つの好ましい最大目付は、平方メートル当たり３５グラムである。

いくつかの好ましい実施形態においては、不織布は、１０マイクロメートル以下の平均流量孔径（又は「平均流量孔」（ＭＦＰ））を有する。いくつかの実施形態においては、平均流量孔径は、８以下であり、その他のいくつかの実施形態においては、平均流量孔径は、４以下である。適切な最小平均流量孔径は、１ミクロンメートルであると考えられる。

不織布の平均流量孔径は、ＡＳＴＭＤｅｓｉｇｎａｔｉｏｎＥ１２９４−８９「ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｏｒｅＳｉｚｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＦｉｌｔｅｒｓＵｓｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｅｄＬｉｑｕｉｄＰｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ」に従って液体を用いて測定した量である。驚くべきことに、液体を使用するこの方法は、耐火性物品用途に使用するのに適した不織布を評価するのに非常に有用であることが見出された。１０マイクロメートル超の平均流動孔径を有する不織布は、１ミクロン未満の粒子の侵入を防止するのに使用されるのに適した十分な「締め付け」を有するとは認められないと考えられる。更に、１．５マイクロメートルほどの低い平均流動孔径を有する不織布が有用であると考えられる。

いくつかの好ましい実施形態において、不織布は、３〜４０立方フィート／分（ｃｆｍ）（０．９〜１２．２ｍ³／ｍ²分）の空気透過性を有する。いくつかの実施形態においては、不織布の空気透過性は、１０〜２５ｃｆｍ（３〜７．６ｍ³／ｍ²分）である。いくつかの実施形態においては、不織布の空隙率は７０％以上である。いくつかの好ましい実施形態においては、不織布の空隙率は、８０％以上であり、いくつかの最も好ましい実施形態においては、不織布の空隙率は、９０％以上である。

難燃性不織布は、縦方向と横方向を有し、布地におけるフィラメントは、実質的に縦方向と平行に配向されているので、布地は、横方向である度合いの伸縮性及び回復性を有する。不織布の異方性特性は、横方向における破断伸びが、縦方向における破断伸びの約３０倍であるものである。更に、破断伸び未満の横方向における不織布の伸びは、回復性が高く、５０％までの伸びで９０％以上の回復性、及び７５％までの伸びで８０％以上の回復性を有する。一実施形態においては、５０％までの伸びで９５％以上の回復性、及び７５％までの伸びで８５％以上の回復性である。いくつかの好ましい実施形態においては、不織布は、５０％までの伸びで９７％以上の回復性、７５％までの伸びで９０％以上の回復性を有する。約１００％の最大伸びを有する難燃性不織布は、多層布地積層体に使用するのに適していると考えられる。

この度合いの伸縮性及び回復性を有する不織布シートを作製するための１つのプロセスは、Ｓｉｍｍｏｎｄｓらの米国特許出願公開第２０１５／１０９０６３号明細書に見られる。このプロセスにおいては、電気ブロー法が使用され、ノズルを出るときの吹き込みガス流におけるポリマー溶液に圧縮ガスが向けられながら、混合チャンバーからの溶媒におけるポリマーの溶液を、紡糸ビームを介して、高電圧が印加される紡糸ノズルに供給する工程を含む。繊維は、真空下、接地された収集器においてウェブとして形成され集められる。

好ましい一実施形態においては、このプロセスを用いて、ポリアミド酸などの熱硬化性ポリマーにおけるポリマー前駆体を紡糸して、一般的に連続したポリマー前駆体フィラメントのシートを形成する。次いで、紡糸したままのシートを延伸して、縦方向でこれらのフィラメントを整列及び配向させる。次いで、延伸したシートを熱に曝して、ポリアミド酸前駆体繊維のポリイミドへの熱硬化（例えば、イミド化）を完了させる。この延伸及び加熱は、横のウェブ方向でウェブ制限なく水平赤外線オーブンで行うことができる。これにより、又、布地のフィラメント構造を熱硬化させながら、紡糸シートを延伸して縦方向でフィラメントを整列及び配向させることが可能になる。或いは、延伸前に、ポリアミド酸シートを紡糸して次いでイミド化することができ、次いでその後、シートを熱に曝しながら延伸して、縦方向で繊維の整列を完了させる。

試験方法
繊維弾性率。編布の弾性率の剛性は、ＩＳＴ９０．３（１）を使用して、ＴｈｗｉｎｇＡｌｂｅｒｔｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔＣｏ（Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ，ＰＡ）によって製造された「ｈａｎｄｌｅ−ｏ−ｍｅｔｅｒ」装置を用いて測定される。この装置は、材料の試験片をスロットに押し込むときにブレードが受ける抵抗をグラム重で測定する。布地の弾性率は、布地の縦方向及び横方向において測定される。次いで、これらの２つの値を平均して、平均布地弾性率を得る。編物の場合、ウェールとして知られる垂直の列のループに平行な布地弾性率、及びコースとして知られる水平又は横の列のループに平行な布地弾性率を測定する場合と同様に、布地において垂直方向で測定された弾性率の平均である。

平均流動孔。不織布の平均流動孔径は、ＡＳＴＭＤｅｓｉｇｎａｔｉｏｎＥ１２９４−８９、「ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＰｏｒｅＳｉｚｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆＭｅｍｂｒａｎｅＦｉｌｔｅｒｓＵｓｉｎｇＡｕｔｏｍａｔｅｄＬｉｑｕｉｄＰｏｒｏｓｉｍｅｔｅｒ」に従って測定される量である。キャピラリーフローポロメーター（ｃａｐｉｌｌａｒｙｆｌｏｗｐｏｒｏｍｅｔｅｒ）ＣＦＰ−２１００ＡＥ（ＰｏｒｏｕｓＭａｔｅｒｉａｌｓＩｎｃ．Ｉｔｈａｃａ，ＮＹ）を使用する。直径２５ｍｍの不織布の個々の試料を、低表面張力流体（表面張力が１６ダイン／ｃｍである１，１，２，３，３，３−ヘキサフルオロプロペン、又は“Ｇａｌｗｉｃｋ”）で湿潤させ、ホルダーに入れ、空気の圧力差を適用し、流体を試料から除去した。湿潤流量が、乾燥流量（湿潤溶媒がない流量）の半分に等しい圧力差を使用して、供給されたソフトウェアを使用して平均流動孔径を計算する。

厚さ。布地の厚さ測定は、ＡＳＴＭ５９４７に従って、１０ｋＰａ（１．４５ｐｓｉ）の圧力及び直径１５ｍｍのフート（精密厚さゲージＦＴ３ＨａｎａｔｅｋＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，ｅａｓｔＳｕｓｓｅｘ，ＵＫ）を用いて決定する。多層布地積層体の厚さ測定は、ＡＳＴＭＤ１７７７−９６Ｏｐｔｉｏｎ１に従って、標準的な台に搭載された直径５０．８ｍｍのフートを有するマイクロメーター、及び０．９ｋＰａ（０．１３ｐｓｉ）の圧力を用いて測定する。

目付。不織布及び編布の目付を、ＡＳＴＭＤ−３７７６に従って決定した。複合材料布地の目付は、６．７５インチ×６．７５インチのＴＰＰ試験片の重量から決定した。

空隙率。空隙率を、ｇ／ｍ²での試料の目付をｇ／ｃｍ³でのポリマー密度及びマイクロメートルでの試料厚さで割り、１００を乗じ、次いで１００％から引くことによって計算し、即ち、パーセント空隙率＝１００−目付／（密度×厚さ）×１００であった。

空気透過性。空気透過性を、ＡＳＴＭＤ７３７に従って１２５Ｐａの圧力差で測定する。

濾過性能。濾過効率を、ＴＳＩＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ，ＭＮ）のＣｅｒｔｉＴｅｓｔＭｏｄｅｌ３１６０分別効率（ｆｒａｃｔｉｏｎａｌｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ）試験機を使用して、様々な面速度（流速）及び０．０１５〜０．８ミクロンの範囲の粒径でＡＳＴＭＦ２２９９に従って測定する。塩と油の粒子の両方を使用する。水柱のｍｍでの濾過効率及び圧力降下（抵抗）を報告する。０．４ｃｍ／秒の面速度は、２．３リットル／分の流量に相当する。

布地の機械的特性（引張り強さ、弾性率、伸び等）は、ＡＳＴＭＤ５０３５を用いて決定され、不織布の回復性は、ＡＳＴＭＤ３１０７を用いて決定される。

試験物は、ＡＡＴＣＣ家庭洗濯試験法（ＡＡＴＣＣＨｏｍｅＬａｕｎｄｅｒｉｎｇＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄ）に従うプロトコールを用いて洗濯される。不織布自体の洗濯性能を決定するために、不織布を、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スパンボンド布地保護カバーの内側に縫い付けた後に洗濯し、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スパンボンド布地を取り除いて試験した。

実施例１
米国特許第７，６１８，５７９号明細書及び米国特許出願第２０１１／０１４４２９７号明細書に記載のプロセスと同様の方式で、ピロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）、オキシジアニリン（ＯＤＡ）、及びジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を含むポリアミド酸（ＰＡＡ）溶液を電気ブローして、一般的に連続したポリマー前駆体フィラメントの前駆体不織布シートを形成することによって、不織布Ｎ１〜Ｎ７を形成するためのいくつかの前駆体不織布シートを作製した。次いで、前駆体シートを、以下のように、横のウェブ方向でウェブ制限なく水平赤外線オーブンで更に処理した。

高弾性不織布Ｎ１を、Ｓｉｍｍｏｎｄｓらの米国特許出願公開第２０１５／１０９０６３号明細書の開示に従って、前駆体不織布シートの連続的な伸縮及びイミド化によって作製した。このプロセスでは、前駆体シートを延伸して、縦方向でフィラメントを整列及び配向させ、次いで、延伸した前駆体シートを熱に曝して、ポリアミド酸前駆体繊維の熱硬化（即ち、イミド化）を完了しポリイミド不織布を形成した。

前駆体シートを熱に曝して伸縮前に前駆体フィラメントのイミド化を完了させる別の方法によって、高弾性不織布Ｎ２〜Ｎ５を作製した。次いで、シートをポリイミドのガラス転移点を超える４５０℃超の温度に曝しながら、これらのイミド化シートを延伸して、縦方向でこれらのポリイミドフィラメントを整列及び配向させて、ポリイミド不織布を形成した。

不織布Ｎ６及びＮ７は、イミド化されたが、伸縮に供されなかったため、高弾性ではなかった。

次いで、不織布Ｎ１〜Ｎ７の耐久性を、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スパンボンドポリオレフィンの２つの層の間に縫い付けられた不織布を洗濯することによって決定した。Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スパンボンドポリオレフィンの２つの層は、洗濯の際に不織布の保護カバーとして作用した。次いで、Ｔｙｖｅｋ（登録商標）スパンボンドポリオレフィンの２つの層を除去し、不織布を調べ試験した。Ｎ１〜Ｎ７不織布の伸縮及び回復特性は、２０回の家庭洗濯（ＨＭＬ）サイクル後に維持されていることが判明した。

不織布Ｎ１〜Ｎ７の特性を表１に示す。

５種類の難燃性（ＦＲ）編布の平均布地弾性率を、２０回の家庭洗濯（ＨＭＬ）サイクルの前後で決定した。編物１は、アラミドとＦＲレーヨン繊維のジャージー編布から作製されたＷｏｒｋｒｉｔｅ２５８ＴＳ７０シャツから得られた編布である。編物２〜４は、ＳＳＭＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓから得られたアラミド及びアラミド／ＦＲレーヨンブレンドのリブ編布であった。編物５は、ＰｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌＳａｆｅｔｙＳｕｐｐｌｙから購入したＢｕｌｗａｒｋＳＥＫ２ＮａｖｙＦｌａｍｅ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｔシャツから得られたＦＲ綿インターロック編布であった。ジャージー編物１及びインターロック編物５はそれぞれ、編み構造により、リブ編物２〜４よりも横方向の伸びが低かった。編物の特性を表２に示す。

編布及び不織布を、異なるサイズの試験見本の形態で多層布地積層体に組み立て、不織布を２つの編布の間に配置し、３つの布地の縁をその周囲の周りでともに縫い付けた。形状的な方法を使用して距離を測定し、領域を計算することにより、縫い付けられた縁（取り付け点）における縫いの間の布片の中央の非取り付け領域の量を決定した（例えば、非取り付け領域に渡る一方の縫い付けされた縁の縫いから、反対側の縁の縫いまでの距離を測定し、その直径を有する円の領域を計算する）。次いで、ＡＡＴＣＣ１３５−２０１０に従って家庭洗濯のプロトコール（ＨＭＬ）を用いて、布片を個々に洗浄し乾燥させ、合計２０サイクルまでそれぞれのサイクル後に視覚的に検査した。布片のサイズが１サイクル後に元のサイズから５％を超えて変化した場合、又は１サイクル後に布片の形状が元の形状から不可逆的に歪んだ場合、試料は不合格と見なした。編物及び不織布の組み合わせを表３に示す。示された編物弾性率は、表２の個々の層について報告されたように、編物１及び編物２の縦方向及び横方向で測定された平均編物弾性率の合計である。この編物弾性率の合計は、図１に複合された剛性として示される。

積層体１−１〜１−８は、非取り付け領域の量が図１の線よりも低い場合、繰り返した洗濯サイクル後に耐久性があることが判明した。次いで又、洗濯された積層体１−１は、衣類の使用をシミュレートするために横方向で３０％の更なる伸縮を５０回受けた。次いで、この複合材料を、透過光を用いて視覚的損傷について検査した。この積層体は、不織布に長さ２ｍｍを超える目に見える破損が検出された場合に、不合格とみなされた。

比較の積層体Ａ−１は、洗濯試験に合格したが、Ｎ６不織布には伸縮性及び回復性がないことから、伸縮性試験に不合格であった。接続点の間の領域が大きすぎた（又は編物剛性が小さすぎる）、或いは不織布が伸縮性及び回復性を有しなかったことから、比較の積層体Ａ−２〜Ａ−６は、洗濯試験又は３０％までの伸び試験を合格しなかったことが判明した。

実施例２
実施例１の洗濯積層体に耐久性の優良なものを、０．１〜０．８マイクロメートルの範囲の塩（ＮａＣｌ）粒子及び０．４ｃｍ／秒の面速度を用いて濾過効率試験に供した。０．３マイクロメートルの粒子の濾過効率の結果を表４に示す。積層体が２０回の洗浄サイクル後に非常に良好な粒子濾過効率を維持することは明らかである。

次に本発明の好ましい態様を示す。
１．以下の層、順に、
ｉ）８グラム重以上の平均布地弾性率を有する、糸条から作製された第１の難燃性編布、
ｉｉ）縦方向及び横方向を有し、１０００ｎｍ未満の直径を有する複数の連続フィラメントからなる難燃性不織布であって、前記難燃性不織布における前記フィラメントは、前記縦方向に実質的に平行に配向され、前記横方向において伸縮性及び回復性を有する難燃性不織布、並びに
ｉｉｉ）８グラム重以上の平均布地弾性率を有する、糸条から作製された第２の難燃性編布、から形成された耐久性積層体を含む防護衣服の物品であって、前記不織布は、前記第１及び第２の難燃性編布の間に位置し、それらと同一の広がりを有し、前記不織布は、第１の有効直径を有する第１の非取り付け領域を画定する一組の第１の取り付け点によって前記第１の編布に取り付けられ、又、前記不織布は、第２の有効直径を有する第２の非取り付け領域を画定する一組の第２の取り付け点によって前記第２の編布に取り付けられ、前記第１の非取り付け領域及び前記第２の非取り付け領域の両方はそれぞれ、
式：Ｃ＜Ａ＜／＝（１４×Ｂ）＋１００
に従って、平方センチメートル単位の値Ａを有し、値Ｂは、グラム重での、前記第１の編布の平均布地弾性率と前記第２の編布の平均布地弾性率との合計であり、且つ、値Ｃは５平方センチメートルである、防護衣服の物品。
２．防護衣服の物品の第１又は第２の難燃性布地は、１５０グラム重以下の平均布地弾性率を有する上記１に記載の防護衣服の物品。
３．防護衣服の物品の第１及び第２の難燃性布地は、１５０グラム重以下の平均布地弾性率を有する上記２に記載の防護衣服の物品。
４．値Ａは、１２００平方センチメートル以下である上記１ないし３のいずれかに記載の防護衣服の物品。
５．ヘッドカバーの形態の上記１ないし３のいずれかに記載の防護衣服の物品。
６．ネックカバーの形態の上記１ないし３のいずれかに記載の防護衣服の物品。
７．第１及び第２の難燃性布地は異なる、上記１ないし３のいずれかに記載の防護衣服の物品。
８．不織布は、完全芳香族ポリイミドである、上記１ないし３のいずれかに記載の防護衣服の物品。

Claims

以下の層から形成された耐久性積層体を含む防護衣服の物品であって、前記層は順に、
ｉ）糸条から作製され８グラム重以上の平均布地弾性率を有する第１の難燃性編布と、
ii）縦方向と横方向とを有する難燃性不織布であって、１０００ｎｍ未満の直径を有する複数の連続フィラメントからなり、前記難燃性不織布における前記フィラメントは、前記縦方向と実質的に平行に配向され、前記横方向において５０％までの伸びで９０％以上の回復性を有する難燃性不織布と、
iii）糸条から作製され８グラム重以上の平均布地弾性率を有する第２の難燃性編布と、であり
前記難燃性不織布は、前記第１および第２の難燃性編布の間で前記第１および第２の難燃性編布と同一の広がりを有するように位置決めされ、
前記難燃性不織布は、前記第１および第２の難燃性編布に、縫い付けによる前記第１および第２の難燃性編布の層の機械的取付けの点である複数組の取付け点によって、取付けられ、
前記難燃性不織布は、前記第１の難燃性編布に取付けられ、前記難燃性不織布は、同じ取付け点を使用して、前記第２の難燃性編布に取付けられ、
前記取付け点の組の各々は、前記難燃性不織布と前記第１および第２の難燃性編布との間の局所的な動きを可能にする非取付け領域を規定し、該非取付け領域の各々が、前記取付け点の組によって形成された領域内に適合する最大円の直径である有効直径を有し、
前記非取付け領域の各々が、前記有効直径を有する円の算出された平方センチメートルで示される面積である数値Ａを有し、
前記数値Ａは、５平方センチメートル以上1200平方センチメートル以下であり、下記式にしたがって前記第１の難燃性編布の平均布地弾性率および前記第２の難燃性編布の平均布地弾性率と関連し、

Ａ≦（１４ｃｍ ² /ｇ重×Ｂ）＋１００

上記値Ｂは、前記第１の難燃性編布の平均布地弾性率と前記第２の難燃性編布の平均布地弾性率の合計であり、
前記編布の平均布地弾性率が、ウェールとして知られる縦の列のループに平行に測定された布地弾性率と、コースとして知られる横の列のループに平行に測定された布地弾性率との平均であり、
前記測定された布地弾性率は、ＩＳＴ９０．３（１）を使用して不織布または編布をスロットに押し込んだときブレードが受ける抵抗である、
ことを特徴とする防護衣服の物品。
前記第１または第２の難燃性編布が、１５０グラム重以下の平均布地弾性率を有している、
請求項１に記載の防護衣服の物品。
前記第１および第２の難燃性編布が、１５０グラム重以下の平均布地弾性率を有している、
請求項１に記載の防護衣服の物品。
前記物品が、頭巾である、
請求項１に記載の防護衣服の物品。
前記物品が、首カバーである、
請求項１に記載の防護衣服の物品。
前記第１の難燃性編布と第２の難燃性編布が異なっている、
請求項１に記載の防護衣服の物品。
前記難燃性編布が、完全芳香族ポリイミドである、
請求項１に記載の防護衣服の物品。