JPH11503379A - 赤外線反射性被覆材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可視と近赤外のカムフラージュの効率、着心地のレベル、又は人の易動性や効率を損なうことなく、中又は遠赤外領域における像のマスキングや抑制を提供する生地材料が開示される。このことは、テントのような纏い又はカバーなどの典型的な物品に、熱像を抑制する金属被覆された微細多孔質膜を組み込むことによって達成される。具体的には、本発明は、通気性、水蒸気透過性、防水性、且つ熱反射性材料であって、この材料は、織物、不織布又は編物のポリアミド、ポリオレフィン、ポリエステル、綿、絹など、又は付加的な微細多孔質層の少なくとも１つの別な層又は布地基材にラミネートされた少なくとも１つの金属被覆された微細多孔質膜から本質的になり、金属被覆された膜の金属は、微細多孔質膜の表面上及び表面付近の気孔壁の上に不連続層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 赤外線反射性被覆材 発明の分野 本発明は、電磁波反射性及び透過性の材料、及びその材料を特に赤外波長にお いて電磁的カムフラージュとして使用することに関する。 発明の背景 熱放射を検出する器械は周知である。人体その他の物体からの放射は、赤外検 出器械によって容易に検出されることができる。 これらの器械は、３〜８μｍと８〜12μｍの大気中の透明性電磁窓の中で動作 する。これらの電磁窓の外側の波長における赤外撮像は、大気による吸収のため 実用的ではない。これらのデバイスを用いて得られた像において、高い放射率を 有する物体及び／又はバックグラウンドよりも高い温度を有する物体は、明るい シルエットとして見える。これは、これらの物体から放射されるエネルギーによ るものである。放射エネルギーは次の式で表される。 Ｗ＝εσＴ⁴ ここで、Ｗ＝放射エネルギー （BTU/h・ft²） ε＝放射率 σ＝ステファンボルツマン定数 Ｔ＝絶対温度 この式から、熱像を抑えるには２通りのアプローチがあり得ることが分かり、 即ち、外側表面に低放射率の材料を使用すること、又は外側表面温度を下げるこ とである。一般的なアプローチは、外側 表面に低放射率の材料を使用し、そして、外観上カムフラージュを形成するよう に、赤外(IR)波長を通すが光は通さない材料でその低放射率の材料を覆うことで ある。第２のアプローチは、外側表面の温度を抑えるように断熱材を使用するこ とである。第３のアプローチはこれらの方法の組み合わせである。 人や装置の易動性を減じることなく、電磁的な特に赤外を用いた検出装置によ る検出から人や装置を保護する材料を開発することが、長年にわたって望まれて きた課題であった。 例えば、米国特許第5,281,460 号は、多孔質ナイロンメッシュに取り付けられ た帯模様を提案している。この帯は、銀、銅又は顔料でコーティングされる。 米国特許第4,495,239 号は、布地の基材層の上に金属の反射層を蒸着させ、次 いでカムフラージュ塗料を施した層を採用する。 米国特許第4,659,602 号は、織物材料の上に金属箔と導電性粒子含有ポリエチ レンシートを備えた材料を採用する。 米国特許第4,621,012 号では、布地が、熱可塑性樹脂の中に選択の双極性物質 を有するその樹脂でコーティングされ、且つ赤外線を反射する金属層を有する。 米国特許第4,467,005 は、赤外線反射性金属コーティングを両側に施されたウ ェブを支持する支持性網状構造を採用する。 米国特許第4,533,591 号は、中に分散されたバラバラの電磁石粒子を有する熱 可塑性樹脂を提案している。 米国特許第4,064,305 号は、不連続ポリマー繊維とレーダー波を反射する不連 続金属繊維のストランドからなる編物を提案している。 米国特許第4,529,633 号は、ポリウレタン層、金属コーティング層、接着剤、 及び布帛の層からなる電磁波反射性材料を教示してい る。 プラスチック層が存在するため、これら特許の構成は、水蒸気の容易な逃散を 許容せず、衣服として着用されると着心地が悪く、装置の上に掛けると、装置の 「発汗」が生じる。 例外的には米国特許第4,467,005 号があり、これは水蒸気透過性であるが水透 過性でないものをクレイムしている。当業者には、水蒸気透過性と防水性を得る ための技術が、実用的価値のある十分に高い水蒸気透過性をもたらさないであろ うことは明らかだろう。水蒸気透過性の何らかの改良は、それ相応の防水性の低 下をもたらすであろう。上記の特許に記載の材料は、金属被覆のための満足でき る表面を提供し、静的物体を覆うなどの高度の可撓性と易動性が必要でない用途 には受け入れられるが、その表面が個々人の熱的像の保護のためにこれらの材料 が使用される場合、多くの欠点がある。これらの欠点には、ドレープ性の不足、 低い水蒸気透過性、及び重い重量が挙げられる。上記の欠点に加え、金属被覆さ れた表面はラミネートの外側にあり、ブラシがけの動きによって傷を受けたり剥 がれたりする位置にある。生理学的観点からは、赤外線カムフラージュ衣服を着 用する人の熱応力が可能な限り低められることが望ましい。このことは、ラミネ ートを貫いて水蒸気が容易に通気することを可能にすることによる人体の蒸発冷 却を高めることによって、また、全体の熱カムフラージュパッケージの重さと厚 さを低めることによって達成可能である。 発明の要旨 本発明の課題は、可視と近赤外のカムフラージュの効率、着心地の程度、又は 人の易動性や効率を損なうことなく、中又は遠赤外領域における像のマスキング と抑制を提供することである。この課題 は、テントのような纏い又はカバーなどの典型的な物品に、金属被覆された微細 多孔質膜を組み込み、金属被覆された膜の下又は後方に物体の熱像を抑制するこ とによって達成される。 具体的には、本発明は、通気性、水蒸気透過性、防水性、且つ可撓性の熱反射 性材料であって、この材料は、織物、不織布又は編物のポリアミド、ポリオレフ ィン、ポリエステル、綿、絹など、又は付加的な微細多孔質層の少なくとも１つ の別な層又は布地基材にラミネートされた少なくとも１つの金属被覆された微細 多孔質膜から本質的になり、金属被覆された膜の金属は、微細多孔質膜の表面上 及び表面付近の気孔壁の上に不連続層を形成する。 図面の簡単な説明 図１ａと図１ｂは、本発明に使用される微細多孔質膜の破断側面図であり、金 属層が不連続であるが熱透過に対する有効なバリヤを提供し得る状態を示す。 図２は、基材にラミネートされた金属膜の側面図である。 発明の詳細な説明 図１ａに関し、一方の面から他方の面に貫いて延びる不規則形状の気孔12を有 するポリマーシートを備えた微細多孔質膜10の拡大された側面断面図が示されて いる。図１ｂには、蒸着金属13が示されており、金属が表面と「開口」気孔壁（ 膜の上から見て開口している気孔壁の部分）をコーティングするように、金属が 膜の上から蒸着される。即ち、矢印の方向に上から下に垂直に見ると、金属が連 続的な目視線被覆を形成して見える。このことは、図１ｂの破線で示されている 。しかしながら、横から見ると、金属コーティングは不連続であり、水蒸気の通 路のために気孔は開口したままであるこ とが分かる。 標準的な布地布帛にラミネートした微細多孔質ポリエチレン、ポリプロピレン 、ポリウレタン、延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンなどの金属被覆された微 細多孔質フィルムや膜の使用は、いくつかの理由によって従来技術の欠点を回避 する。第１に、微細多孔質材料の３次元性は、上から見ると、表面上に100 ％の 目視線の金属被覆を提供し、適切な熱像抑制に必要な赤外線反射を与える。第２ に、複合材料を多量の水蒸気が通過することを可能にするのに必要な３次元の多 孔性が保持され、したがって着用者の熱応力が抑えられる。第３に、膜の微細気 孔に保有された空気が、断熱性の空気スペースを与えることにより、膜の熱伝導 性が抑えられる。このことは、蒸発冷却による人体と外界の熱交換をより促進す る。人体から微細多孔質膜を通って放射された熱の大部分は、反射されて人体に 戻り、これが外側表面温度を下げ、それによって熱像が抑制される。反射された 熱は、人体の自然なメカニズムの蒸発によって除かれる。また、微細多孔質膜は 、従来技術に記載の材料よりも軽く、可撓性があり、ドレープ適性があり、衣服 としてより適切なものにする。 金属被覆された微細多孔質フィルム又は膜に使用される金属は、フィルム又は 膜の上に蒸着又はスパッタリングされて所望の反射効果を提供することが可能な 任意の金属でよく、例えば銀、銅、亜鉛などである。 金属被覆は１方の側だけであり、スパッタリングのような物理的蒸着又は化学 的蒸着を利用して行われることができる。金属コーティングは厚さが40〜1200オ ングストロームであり、金属被覆された膜は、１〜６濃度単位の光学濃度を有す ることができる。 図１ｂのＡとして測定される金属被覆された微細多孔質フィルム 又は膜の厚さは0.001 〜0.125 インチの範囲でよく、所望の空気と水蒸気の透過 性によって決まるであろう。金属コーティングの厚さは、微細多孔質フィルム又 は膜の気孔を閉塞する程に過剰でなく、図１を参照して先に説明したように、目 視線コーティングを形成するように表面と気孔壁の部分が覆われる程度で蒸着を 行う。 使用される布地は、例えば赤外線透明性、可視光不透明性などの所望の特定の 性質を有するべきである。 布地は、金属被覆された膜の金属コーティング側に接着され、不連続に施され た接着剤を用いて熱と圧力でラミネートするか、直接の熱融着によって行われる 。 図２に示された１つの態様において、微細多孔質の延伸膨張ポリテトラフルオ ロエチレン(ePTFE)膜20が、膜の上に堆積された金属の例えばアルミニウムと共 に示されている。織物シルクやナイロンのような布地の外装材料22が、微細多孔 質膜の金属被覆された側が外装材料に向くよにして、コーティングされた膜に不 連続ポリウレタン接着剤を用いてラミネートされる。編物のポリプロピレンのよ うな内張布帛（図示せず）、外装材料と同じ仕方で取り付けられることができる 。別な態様として、同じ又は異なる化学物質の金属被覆された微細多孔質膜の多 層、付加的な布地層、及び接着剤結合に代わる融着を含むことができる。また、 布地の外装材料は、その放射熱特性を改良するため、チタン酸バリウムのような 物質の話題性のあるコーティングで被覆してもよい。 例１ W.L.Gore & Associates 社から入手した公称0.2 μｍの気孔サイズの厚さ0.00 1 インチの微細多孔質ePTFE 膜を、3.0 濃度単位（Tobias Assoc．社 TRX-N型濃 度計で測定）の光学濃度まで蒸発と凝固 によりアルミニウムを蒸着することによって金属被覆した。具体的には、アルミ ニウム線を酸化物坩堝の中で高真空で加熱した（約1220℃にて２×10^-6トール） 。アルミニウムが蒸発した。１つの側の蒸気入口を閉塞するフィルム裏地を備え たePTFE 膜を、その基材を坩堝と反対側にして坩堝の上を通した。坩堝から蒸気 が立ち昇り、膜の近い側に不連続コーティングを形成した。次いでコーティング された膜をロールに巻き取った。裏地を取り除いた後、不連続的に施された接着 剤を用い、アルミナイズ表面がシェル材料に最も近いようにして、2.7 オンス／ ヤード織物ナイロンタスライトシェル材料にラミネートした。次いでePTFE ラミ ネートの金属被覆していない面に編物ナイロンの第３層をラミネートした。 赤外像の抑制をテストするため、Hughes/Texasインスツールメントの暗所視シ ステム（誘電性電圧計(volometer)、Part #6245935）を使用した。誘電性電圧計 は人体からの熱放射を記録した。このラミネートを人体の上に被せると、人体の 像は大きく抑制された。 例２ 例１と同様にしてメタライズ微細多孔質ePTFE 膜を作成した。 １平方ヤードあたり１オンスのチャイナシルクの片を６×９インチのゴムパッ ドの上に載せた。Spunfab #EV3014 のような可融性の開口した不織接着剤の６× ９インチの片をそのシルクの上に載せた。金属側を接着剤に向けて接着剤層の上 に金属被覆フィルムの片を置いた。このゴムパッド／シルク／接着剤／金属被覆 膜の組み合わせを、123 ℃に加熱されたプレスの中に入れた。プレスを閉め、20 00psi で10秒間加圧した。次いでラミネートを取り出した。例１と同様にして赤 外像の抑制特性を測定した。像は大きく抑制された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｈ 15/54 Ｆ４１Ｈ 3/00 Ｆ４１Ｈ 3/00 (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，Ｂ Ｇ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ， ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少なくとも１つの別な布地材料の層にラミネートされ、一方の面から他方 の面に及ぶ気孔を有する少なくとも１つの金属被覆された微細多孔質膜を備えた 、通気性、水蒸気透過性、防水性、ドレープ適性、且つ熱反射性の材料であって 、金属被覆された膜の金属が、膜の表面の上から見たときに金属が連続している ように見えるように、微細多孔質膜の表面とその隣接気孔壁の上に不連続層を形 成した材料。 ２．膜が微細多孔質延伸膨張ポリテトラフルオロエチレンであり、金属がアル ミニウムである請求項１に記載の材料。 ３．布地材料が絹である請求項２に記載の材料。 ４．衣服の形態である請求項１に記載の材料。 ５．衣服の一部を形成する請求項１に記載の材料。 ６．テント用材料の形態である請求項１に記載の材料。 ７．テント用材料の一部を形成する請求項１に記載の材料。