JPH09502230A - 保護衣服 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
保護衣服を通る熱流は、シェルが高い熱束への暴露に際して横方向に延びそして膨張して着用者から離れる場合には減少する。
Description
【発明の詳細な説明】
保護衣服
発明の背景
本発明は、主に消防士のためであるがまた作業者が非常に高い熱束に曝される
可能性がある産業上の用途においても有用である保護衣服に関する。コート、ジ
ャケット及び/又はパンツを含む衣服は、熱源から体への熱流を減らすことによ
って熱に対して保護を提供する。
熱に対して保護を提供する非常に多様な衣服が今日では使用されている。米国
の消防士によって一般的に使用されている殆どの装備服装は、各々が別の機能を
果たす3枚の層から成る。ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)(MPD−
I)の繊維からそして時々もう一つの熱及び炎に耐える繊維例えばポリ(p−フ
ェニレンテレフタルアミド)(PPD−T)又はポリベンズイミダゾール(PB
I)からの繊維と組み合わせてしばしば作られた外部シェル織物が存在する。外
部シェルの隣は水分障壁である。繊維状不織MPD−I/PPD−T基体を有す
るGore−Tex PTFE膜の積層板、又はMPD−I繊維状不織布を有す
るネオプレン(R)の積層板が、しばしばこの目的のために用いられる。水分障壁
の隣には、一般には耐熱性繊維のバットから成る熱ライナーが使用される。外部
シェルは、炎保護を与えるのに役立ちそして一次防御として役立つ。外部シェル
の後ろの熱ライナー及び水分障壁は、心地よさを提供しそして熱応力に対して保
護する。本発明は、高い熱束への暴露に際して、着用者への熱流を減らす衣服織
物における変化によって保護の付加的な顕著な余裕を与える新規な外部シェル織
物に焦点を合わせる。図面
図1は、保護衣服、更に詳細には、消防士が着るタイプの装備コート及びズボ
ンの略図である。
図2は、本発明による多層織物の略図である。
図3は、糸の伸びを測定するための試験装置の略図である。発明の要約
本発明は、順番に、耐炎性外部シェル、水分障壁及び断熱ライナーを含んで成
り、そして前記外部シェルが少なくとも1.8cal/cm2−秒の熱源への暴
露後に約3秒以内に横方向に延びそして膨張して水分障壁から離れる織られた織
物を含んで成る、熱及び炎に対する保護を提供する多層衣服を提供する。発明の詳細な説明
本発明によって意図される保護衣服は、全体としては今日使用されているもの
の構造と類似である。本発明に関する限り重要な差は、先行技術の構造のシェル
の少なくとも1.8Cal/cm2−秒の熱源への暴露後に約3秒以内に横方向
に延びる織物層への置き換えに在る。この膨張は、衣服の総括的耐熱性を改善す
るエアポケットを生成せしめる。
典型的な装備コートは、少なくとも一部は、各々が保護衣服における異なる機
能を有する材料の3枚の層から作られている多層織物によって構成されている。
図面の図2を参照して説明すると、5は、本発明による保護衣服の一部の拡大概
略図である。織物単位は、外部シェル6、そのすぐ隣の水分障壁層7及び熱ライ
ナー層8から成る。図1の消防士の装備服装のような保護衣服において使用され
る時には、これらの層は、衣服の少なくとも縁に沿った縫い合わせ目によって幾
らか抑制されるで
あろうが、シェル層が隣の層に対して限られた動きに関して自由であることが重
要である。衣服全体が、好ましくは、この多層織物によって構成されるが、強い
熱及び炎に対して保護を提供しなければならない部分は少なくともそうでなけれ
ばならない。
水分障壁の機能は、水蒸気の移動を可能にしながら防水性を提供することであ
る。通常用いられる水分障壁層は、約2.5〜3.5oz/yd2の基本重量を
有するMPD−I/PPD−T繊維の不織基体を有する約0.5〜0.8oz/
yd2ポリテトラフルオロエチレンフィルム(W.L.Gore & Asso
c.Inc.からのGoretex(R))の積層板である。水分障壁はまた、外
部シェルが高い熱束に応答して膨張する時にキャビティの後壁としての役割を果
たす。
水分障壁層の隣には断熱ライナーがあるが、その目的は着用者への熱流を更に
減らすことである。それは、通常は、6.5〜10.5oz/yd2の基本重量
を有し、そして耐熱性繊維例えばMPD−I、PPD−T又はPBI繊維の織ら
れた及び/若しくは不織織物又はバットの組み合わせから成る。
多層織物のシェル又は外部層は、少なくとも1.8cal/cm2−秒の熱源
への暴露後に3秒以内に横方向に延びる織られた織物である。シェルは、好まし
くは、約4〜8oz/yd2の範囲の基本重量を好ましくは有する密に織られた
織物である。当業者には知られているように、密な織り方は、それが、粗い織り
方にもっと容易に浸透することができる熱いガスに対するより良い障壁を提供す
るので好ましい。種々の層の基本重量の上限は限界的ではない。それらは、一般
には、衣服が快適さにとって重すぎたり又は堅すぎたりしないという要件によっ
て支配され
る。
シェルは、好ましくは16/2cc(綿番手)〜40/2ccの範囲にある紡
績(ステープルファイバー)糸から織られる。シェル織物中の使用のためには、
選ばれる糸は、以下に述べるようなブタン炎への暴露に際して、好ましくは少な
くとも1%伸び、そして20よりも大きい極限酸素指数(L.O.I.)を有す
るものである。即ち、それは炎を取り除くと空気中では燃焼しないであろう。少
なくとも75%そして好ましくは全部のシェル織物は、このような糸から織られ
る。このような糸のための適切な繊維としては、約1.5〜4のインヒーレント
粘度、3.5〜5.5gpdの強力、100〜160gpdの弾性率を有しそし
て100モルのポリマー繰り返し単位あたり5〜20モルの硫黄をスルホネート
基として含むスルホン化ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)を用いること
ができる(同時係属のそして同じに譲渡された1993年4月19日に提出され
た米国特許出願連番第08/047,394号参照)。適切な繊維のもう一つの
例は、Oxalonとして知られているポリアリーレン−1,3,4−オキサジ
アゾールである。
本発明の多層織物は複数の層のゆるやかな組立体で良いか、又はこれらの層は
縫い合わせによって若しくはその他の手段によって取り付けられていても良い。
本発明の利益は、高い熱束への暴露に際してのシェル層の横方向の延びの結果と
して達成される。層が横方向に延びるにつれて、それは、外部シェル、又は少な
くともその大部分が凸面を呈するという事実のお陰でふくれて隣の水分障壁から
離れる。それがふくれるにつれて、一つ以上のエアポケットが生成し、これらは
、種々の層から予期されるであろうものを凌ぐ熱流への付加的な抵抗及び着用者
への保護
を与える。この理由のために、高い熱束に曝される時にシェルが少なくともある
程度まで膨張して隣の織物層から離れることができることが重要である。織物の
糸が伸びる程度は限界的ではない。何故ならば、僅かな伸びでさえ、このような
糸から作られた織物をふくれさせるであろうからである。顕著なふくれ効果のた
めには、以下に述べるようにして測定される糸の伸びが約1%を越えることが好
ましい。試験及び測定
紡績糸の伸びは、図3の装置を使用して糸11(長さが約12インチ)の端を
水平に固定された4平方インチのフレーム10の一つの側に固定し、糸から約1
/4インチのフレームの反対側で旋回されるワイヤ14の端の回りに糸を巻き付
け、そして糸の残りをその側の隣に位置付けられたプーリー15を越えて下がる
ようにせしめることによって測定する。ワイヤは、インチでのワイヤの動きで検
量されたスケール12までピボット13を越えて更に4インチ延びる。重り16
を、ピボット及びプーリーの摩擦に打ち勝ちそしてフレームの一つの側から反対
側にフレーム開口を横切って延びる糸の部分を真っすぐにするのに丁度十分なよ
うに糸の自由端に取り付ける。図示しないタバコのライターからのブタンの炎の
先端を、フレーム開口中の糸に均一に当てる。糸が伸びると、ワイヤが旋回して
検量されたスケールでの糸の伸長(伸び)の読みを与える。パーセント伸長は、
固定された点からワイヤまでの糸の長さで割った糸の伸長掛ける100に等しい
。
Fire Technology V.13 N.1、1977年2月中に述
べられたような熱保護性能(TPP)試験は、特別な熱暴露第二度燃焼を与える
のにかかるであろう時間に関して布材料を格付けする
ために使用される。
熱束への暴露に際して単一の織物が横方向に延びるかどうかの決定のために、
TPP試験を少し変更する。この変更のために、織物を熱源から離して少し曲げ
て装着し、それ故横方向の膨張が存在する場合には、それは熱源からなお更に離
れてふくれるであろう。熱量計は用いない。適切な織物は、熱束への暴露の3秒
以内にふくれるであろう。このふくれは暴露の時間と共に、通常は約10又は1
2秒までの間、増加し、そして次に元の位置の方向に後退し始める。実施例
7.2oz/yd2の平織のシェル織物、水分障壁及び熱ライナーから成る3
層の織物を製造する。シェル織物は、2インチの切断長さの1.5dpfの繊維
を使用した紡績糸16/2ccから作られていた。この糸は、3.5巻/インチ
を有する。この繊維は、約2のインヒーレント粘度、約4.8gpdの強力、及
びスルホネート基としての6〜8モル%の硫黄を有するスルホン化PPD−Tで
あった。前に述べたようにして伸びに関して試験した時に、糸は4%よりも大き
い伸びを示した。織られたシェル織物は、変更されたTPP試験においてふくれ
効果を示した。水分障壁は、不織MPD−I/PPD−T繊維基体(2.7oz
/yd2)を有するGoretex(0.5〜0.8oz/yd2)であり、そし
て熱ライナーは、3.2oz/yd2のMPD−Iステープルファイバースクリ
ムにキルトされた3枚のスパンレース(MPD−I/PPD−T、1/2)の1
.5oz/yd2シートであった。
この3層織物のサンプルを、ふくれないシェル織物を有する類似の構造体と共
に熱保護性能(TPP)に関して試験した。本発明の3層織物
に関して第二度燃焼を記録するのにTPPセンサーが必要とした時間は、ふくれ
効果を示さない類似の織物(PPD−T/PBI Kombat(R)750シェ
ル織物、同じ水分障壁及び熱ライナー)よりも25%だけ増加した。消防士の装
備コートは、コートの外側にシェル織物を有する3層の織物から作られる。
【手続補正書】特許法第184条の8
【提出日】1995年8月14日
【補正内容】
明細書
保護衣服
発明の背景
本発明は、主に消防士のためであるがまた作業者が非常に高い熱束に曝される
可能性がある産業上の用途においても有用である保護衣服に関する。コート、ジ
ャケット及び/又はパンツを含む衣服は、熱源から体への熱流を減らすことによ
って熱に対して保護を提供する。
熱に対して保護を提供する非常に多様な衣服が今日では使用されている。米国
の消防士によって一般的に使用されている殆どの装備服装は、各々が別の機能を
果たす3枚の層、例えばAldridgeへの米国特許第5,127,106号
中で教示されたジャケットから成る。ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)
(MPD−I)の繊維からそして時々もう一つの熱及び炎に耐える繊維例えばポ
リ(p−フェニレンテレフタルアミド)(PPD−T)又はポリベンズイミダゾ
ール(PBI)からの繊維と組み合わせてしばしば作られた外部シェル織物が存
在する。外部シェルの隣は水分障壁である。繊維状不織MPD−I/PPD−T
基体を有するGore−Tex PTFE膜の積層板、又はMPD−I繊維状不
織布を有するネオプレン(R)の積層板が、しばしばこの目的のために用いられる
。水分障壁の隣には、一般には耐熱性繊維のバットから成る熱ライナーが使用さ
れる。 外部シェルは、炎保護を与えるのに役立ちそして一次防御として役立つ
。外部シェルの後ろの熱ライナー及び水分障壁は、心地よさを提供しそして熱応
力に対して保護する。本発明は、高い熱束への暴露に際して、着用者への熱流を
減らす衣服織物における変化によって保護の付加的な顕著な余裕を与える新規な
外部シェル
織物に焦点を合わせる。図面
図1は、保護衣服、更に詳細には、消防士が着るタイプの装備コート及びズボ
ンの略図である。
図2は、本発明による多層織物の略図である。
衣服の少なくとも縁に沿った縫い合わせ目によって幾らか抑制されるであろうが
、シェル層が隣の層に対して限られた動きに関して自由であることが重要である
。衣服全体が、好ましくは、この多層織物によって構成されるが、強い熱及び炎
に対して保護を提供しなければならない部分は少なくともそうでなければならな
い。
水分障壁の機能は、水蒸気の移動を可能にしながら防水性を提供することであ
る。通常用いられる水分障壁層は、約84.8〜118.7g/m2(2.5〜
3.5oz/yd2)の基本重量を有するMPD−I/PPD−T繊維の不織基
体を有する約16.9〜27.Ig/m2(0.5〜0.8oz/yd2)ポリテ
トラフルオロエチレンフィルム(W.L.Gore & Assoc.Inc.
からのGoretex(R))の積層板である。水分障壁はまた、外部シェルが高
い熱束に応答して膨張する時にキャビティの後壁としての役割を果たす。
水分障壁層の隣には断熱ライナーがあるが、その目的は着用者への熱流を更に
減らすことである。それは、通常は、220.4〜356g/m2(6.5〜1
0.5oz/yd2)の基本重量を有し、そして耐熱性繊維例えばMPD−I、
PPD−T又はPBI繊維の織られた及び/若しくは不織織物又はバットの組み
合わせから成る。
多層織物のシェル又は外部層は、少なくとも1.8cal/cm2−秒の熱源
への暴露後に3秒以内に横方向に延びる織られた織物である。シェルは、好まし
くは、約135.6〜271.2g/m2(4〜8oz/yd2)の範囲の基本重
量を好ましくは有する密に織られた織物である。当業者には知られているように
、密な織り方は、それが、粗い織り方にもっと容易に浸透することができる熱い
ガスに対するより良い障
壁を提供するので好ましい。種々の層の基本重量の上限は限界的ではない。それ
らは、一般には、衣服が快適さにとって重すぎたり又は堅すぎたりしないという
要件によって支配される。
シェルは、好ましくは27/2メートル番手(16/2cc)(綿番手)〜6
8/2メートル番手(40/2cc)の範囲にある紡績(ステープルファイバー
)糸から織られる。シェル織物中の使用のためには、選ばれる糸は、以下に述べ
るようなブタン炎への暴露に際して、好ましくは少なくとも1%伸び、そして2
0よりも大きい極限酸素指数(L.O.I.)を有するものである。即ち、それ
は炎を取り除くと空気中では燃焼しないであろう。少なくとも75%そして好ま
しくは全部のシェル織物は、このような糸から織られる。このような糸のための
適切な繊維としては、約1.5〜4のインヒーレント粘度、3.09〜4.86
dN/tex(3.5〜5.5gpd)の強力、88.3〜141.3dN/t
ex(100〜160gpd)の弾性率を有しそして100モルのポリマー繰り
返し単位あたり5〜20モルの硫黄をスルホネート基として含むスルホン化ポリ
(p−フェニレンテレフタルアミド)を用いることができる(同時係属のそして
同じに譲渡された1993年4月19日に提出された米国特許出願連番第08/
047,394号参照)。適切な繊維のもう一つの例は、Oxalonとして知
られているポリアリーレン−1,3,4−オキサジアゾールである。
本発明の多層織物は複数の層のゆるやかな組立体で良いか、又はこれらの層は
縫い合わせによって若しくはその他の手段によって取り付けられていても良い。
本発明の利益は、高い熱束への暴露に際してのシェル層の横方向の延びの結果と
して達成される。層が横方向に延びるにつれ
て、それは、外部シェル、又は少なくともその大部分が凸面を呈するという事実
のお陰でふくれて隣の水分障壁から離れる。それがふくれるにつれて、一つ以上
のエアポケットが生成し、これらは、種々の層から予期されるであろうものを凌
ぐ熱流への付加的な抵抗及び着用者への保護を与える。この理由のために、高い
熱束に曝される時にシェルが少なくともある程度まで膨張して隣の織物層から離
れることができることが重要である。織物の糸が伸びる程度は限界的ではない。
何故ならば、僅かな伸びでさえ、このような糸から作られた織物をふくれさせる
であろうからである。顕著なふくれ効果のためには、以下に述べるようにして測
定される糸の伸びが約1%を越えることが好ましい。試験及び測定
紡績糸の伸びは、図3の装置を使用して糸11(長さが約12インチ)の端を
水平に固定された4平方インチのフレーム10の一つの側に固定し、糸から約0
.64cm(1/4インチ)のフレームの反対側で旋回されるワイヤ14の端の
回りに糸を巻き付け、そして糸の残りをその側の隣に位置付けられたプーリー1
5を越えて下がるようにせしめることによって測定する。ワイヤは、インチでの
ワイヤの動きで検量されたスケール12までピボット13を越えて更に10.2
cm(4インチ)延びる。重り16を、ピボット及びプーリーの摩擦に打ち勝ち
そしてフレームの一つの側から反対側にフレーム開口を横切って延びる糸の部分
を真っすぐにするのに丁度十分なように糸の自由端に取り付ける。図示しないタ
バコのライターからのブタンの炎の先端を、フレーム開口中の糸に均一に当てる
。糸が伸びると、ワイヤが旋回して検量されたスケールでの糸の伸長(伸び)の
読みを与える。パーセント伸長は、固定された
点からワイヤまでの糸の長さで割った糸の伸長掛ける100に等しい。
Fire Technology V.13 N.1、1977年2月中に述
べられたような熱保護性能(TPP)試験は、特別な熱暴露第二度燃焼を与える
のにかかるであろう時間に関して布材料を格付けするために使用される。
熱束への暴露に際して単一の織物が横方向に延びるかどうかの決定のために、
TPP試験を少し変更する。この変更のために、織物を熱源から離して少し曲げ
て装着し、それ故横方向の膨張が存在する場合には、それは熱源からなお更に離
れてふくれるであろう。熱量計は用いない。適切な織物は、熱束への暴露の3秒
以内にふくれるであろう。このふくれは暴露の時間と共に、通常は約10又は1
2秒までの間、増加し、そして次に元の位置の方向に後退し始める。実施例
244g/m2(7.2oz/yd2)の平織のシェル織物、水分障壁及び熱ラ
イナーから成る3層の織物を製造する。シェル織物は、5cm(2インチ)の切
断長さの1.7デシテックス/フィラメント(1.5dpf)の繊維を使用した
紡績糸27/2メートル番手(16/2cc)から作られていた。この糸は、1
.4巻/cm(3.5巻/インチ)を有する。この繊維は、約2のインヒーレン
ト粘度、約4.24dN/tex(4.8gpd)の強力、及びスルホネート基
としての6〜8モル%の硫黄を有するスルホン化PPD−Tであった。前に述べ
たようにして伸びに関して試験した時に、糸は4%よりも大きい伸びを示した。
織られたシェル織物は、変更されたTPP試験においてふくれ効果を示した。水
分障壁は、不織MPD−I/PPD−T繊維基体(91.5g/
m2(2.7oz/yd2))を有するGoretex(16.9〜27.1g/
m2(0.5〜0.8oz/yd2))であり、そして熱ライナーは、108.5
g/m2(3.2oz/yd2)のMPD−Iステープルファイバースクリムにキ
ルトされた3枚のスパンレース(MPD−I/PPD−T、1/2)の50.8
g/m2(1.5oz/yd2)シートであった。
この3層織物のサンプルを、ふくれないシェル織物を有する類似の構造体と共
に熱保護性能(TPP)に関して試験した。本発明の3層織物に関して第二度燃
焼を記録するのにTPPセンサーが必要とした時間は、ふくれ効果を示さない類
似の織物(PPD−T/PBI Kombat(R)750シェル織物、同じ水分
障壁及び熱ライナー)よりも25%だけ増加した。消防士の装備コートは、コー
トの外側にシェル織物を有する3層の織物から作られる。
請求の範囲
1.順番に、耐炎性外部シェル6、水分障壁7及び断熱ライナー8を含んで成る
多層織物から作られた、熱及び炎に対する保護を提供する改善衣服であって、外
部シェルがブタン炎中で少なくとも1%延びる繊維を少なくとも75重量%含む
織物を含んで成り、前記織物が織られていてそして水分障壁に取り付けらていて
、その結果織物が、それが少なくとも1.8cal/cm2−秒の熱源への暴露
後に3秒以内に横方向に延びそして膨張して水分障壁から離れるように水分障壁
に対する限られた動きに関しては自由であるという改善を含む前記衣服。
2.外部シェル織物が紡績糸から織られている、請求の範囲第1項に記載の衣服
。
3.前記繊維が、約1.5〜4のインヒーレント粘度を有しそして100モルの
ポリマー繰り返し単位あたり5〜20モルの硫黄をスルホネート基として含むス
ルホン化ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の紡績糸である、請求の範囲
第1項に記載の衣服。
4.順番に、耐炎性層6、水分障壁層7及び断熱ライナー層8を含んで成る、熱
及び炎に対する保護を提供するためにデザインされた衣服における使用のための
改善多層織物であって、耐炎性層がブタン炎中で少なくとも1%延びる少なくと
も75重量%の糸から織られた織物を含んで成り、前記織物が織られていてそし
て水分障壁に取り付けられていて、その結果織物が、それが少なくとも1.8c
al/cm2−秒の熱源への暴露後に3秒以内に横方向に延びそして膨張して水
分障壁から離れるように水分障壁に対する限られた動きに関しては自由であると
いう改善を含む前記織物。
5.外部シェルが紡績糸から織られている、請求の範囲第4項に記載の織物。
6.前記繊維が、約1.5〜4のインヒーレント粘度を有しそして100モルの
ポリマー繰り返し単位あたり5〜20モルの硫黄をスルホネート基として含むス
ルホン化ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の紡績糸である、請求の範囲
第4項に記載の織物。
7.外部シェルがそれに取り付けられている少なくとも一つの隣の層を有する、
熱及び炎に対する保護を提供するためにデザインされた多層衣服における使用の
ための改善外部シェル織物であって、ブタン炎中で少なくとも1%延びる少なく
とも75%の繊維から外部シェルを織りそして外部層を隣の層に取り付けて、そ
の結果シェルが、それが少なくとも1.8cal/cm2−秒の熱源への暴露後
に3秒以内に横方向に延びそして膨張して水分障壁から離れるように隣の層に対
する限られた動きに関しては自由であり、そしてポリ(フェニレンテレフタルア
ミド)及びポリベンズイミダゾールのブレンドの外部シエルを有する類似の織物
と比較して熱保護性能試験における第二度燃焼までの時間において25%の増加
を与えるという改善を含む前記外部シェル。
8.外部シェル織物が紡績糸から織られている、請求の範囲第7項に記載の外部
シェル。
9.前記繊維が、約1.5〜4のインヒーレント粘度を有しそして100モルの
ポリマー繰り返し単位あたり5〜20モルの硫黄をスルホネート基として含むス
ルホン化ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の紡績糸である、請求の範囲
第7項に記載の外部シェル。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 順番に、耐炎性外部シェル、水分障壁及び断熱ライナーを含んで成る多層 織物から作られ、そして前記外部シェルが少なくとも1.8cal/cm2−秒 の熱源への暴露後に3秒以内に横方向に延びそして膨張して水分障壁から離れる 織られた織物を含んで成る、熱及び炎に対する保護を提供する衣服。 2. 外部シェル織物が、20よりも大きいL.O.I.を有しそしてブタン炎 中で延びる紡績糸から織られている、請求の範囲第1項に記載の衣服。 3. 外部シェルが、約1.5〜4のインヒーレント粘度を有しそして100モ ルのポリマー繰り返し単位あたり5〜20モルの硫黄をスルホネート基として含 むスルホン化ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の紡績糸から織られてい る、請求の範囲第1項に記載の衣服。 4. 外部シェル織物が約4〜8oz/yd2の基本重量を有する、請求の範囲 第1項に記載の衣服。 5. 順番に、耐炎性層、水分障壁層及び断熱ライナー層を含んで成り、そして 前記耐炎性層が少なくとも1.8cal/cm2−秒の熱源への暴露後に3秒以 内に横方向に延びそして膨張して水分障壁層から離れる織られた織物を含んで成 る、熱及び炎に対する保護を提供するためにデザインされた衣服における使用の ための多層織物。
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