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JP6037837B2 - 積層耐熱防護衣 - Google Patents

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Description

本発明は、積層耐熱防護衣に関するものであり、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積層構造を有する耐熟防護衣に関するものである。
消防士が消火作業中に着用する耐熱防護服を構成する繊維として、従来は不燃性のアスベスト繊維、ガラス繊維等が使われていたが、環境問題や動き易さなどの点から、近年では、アラミド繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、ポリベンズイミダゾール繊維、ポリベンズオキサゾール繊維などの耐熱難燃性の有機繊維が主として用いられている。
更には、布帛への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、スパッタリング、メッキなどにより、表面加工したものが多く表地層として使用されている。これらの方法によりかなり輻射熱に対する遮熱性は向上した。
特に近年は、この輻射熱の防止も非常に重要なスペックとなり、IS011613のアプローチＡには、火炎暴露試験(IS09151)、放射暴露試験(IS06942-2002)のスペックがそれぞれ13秒以上と18秒以上と規定されている。
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、縫製により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近年の課題になっている。
このような耐熱防護服として、特開2006-16709号公報には二層構造を有する防護服、特開2009-280942号公報には異収縮紡績糸からなる表地層などが挙げられているが、必要性能が充分でなかったり、十分な軽量化には至っておらず、耐熱防護衣として十分ではなかった。
特開2006-16709号公報 特開2009-280942号公報
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、耐熱薬品性および透湿防水性に優れるだけでなく、軽量かつIS011613のアプローチＡ及びＢの火炎暴露試験(IS09151)、放射暴露試験(IS06942-2002)などのスペックをクリアする、軽量で高遮熱性を有する積層耐熱防護衣を提供することにある。
本発明者らは上記課題を鋭意検討の結果、以下に記載の積層耐熱防護衣とすることにより、前記問題を解決し本発明に至った。
すなわち本発明によれば、
表地層、透湿防水機能を有する中間層及び／又は遮熱層からなる積層耐熱防護衣であり、IS06330に準拠した洗濯５回後の該積層耐熱防護衣の厚みが2.5mm以上で、IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（放射暴露）試験(IS06942-2002)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(RHTI24)が18秒以上であることを特徴とする積層耐熱防護衣
が提供される。
本発明の積層耐熱防護衣は、耐熱薬品性および透湿防水性に優れるだけでなく、IS011613のアプローチＡ及びＢの火炎暴露試験(IS09151)、放射暴露試験(IS06942-2002)などのスペックをクリアし、軽量で高遮熱性を有するので、ヒートストレスの少ない積層耐熱防護衣とすることができる。
本発明の積層耐熱防護衣の表地層を構成する二重織物の格子間隔と温度上昇との関係を示すグラフ。 本発明の積層耐熱防護衣の表地層を構成する二重織物の格子間隔と厚み変化との関係を示すグラフ。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の一例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の遮熱層を構成する織物の他の例を示す組織図。 本発明の積層耐熱防護衣の火炎暴露前後の形状変化を示す断面の模式図。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の積層耐熱防護衣は、表地層、透湿防水機能を有する中間層及び／又は遮熱層から構成されており、表地層、中間層、遮熱層ともにパラ系アラミド繊維、メタ系アラミド繊維を単独、もしくは混綿、混繊したり、交織編物として用いるが、他に混綿、混繊可能な繊維として、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリイミド繊維、ポリベンズイミダゾール繊維、ポリベンズオキサゾール繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、難燃アクリル繊維に、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、パイロメックス、炭素繊維などが挙げられる。但し、布帛としての難燃性が満足できるのであれば、易燃焼性繊維の混綿・混繊、交織編であっても一向に構わない。
またパラ系アラミド繊維は、主鎖中に芳香族環を有するポリアミドからなる繊維が好ましく、ポリ−p−フェニレンテレフタルアミド(PPTA)でも、共重合タイプのコポリパラフェニレン−3,4`オキシジフェニレンテレフタルアミド(PPODPA)であっても構わない。
特に表地層としては、耐熱、難燃、耐切創、高強力、高引張り強力などの特性が必要とされ、メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維および一部制電繊維などが用いられてなるが、これらに限られるものではなく、また布帛の形態としては、製編織物および不織布などが挙げられ、実用的には製織物が好ましい。
またメタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維などの繊維は、長繊維、混繊糸、短繊維よりなる紡績糸などの何れの形態でも使用できるが、火炎暴露時の製編織物の穴あき抑制、実用的な製編織物性を両立するには、パラ系アラミド繊維の含有量が1〜70重量%であることが好ましく推奨される。
該表地層は、一重織物、二重織物の何れであっても構わない。同一目付下で耐火炎暴露、耐放射暴露特性が優れているのは二重織物であり、軽量で高遮熱性を満足するためには二重織物が特に好ましい。
即ち、着用した場合に皮膚側に相当する部分の温度上昇を抑制するためには、火炎暴露前後の表地層の厚み差を大きくすることが効果的であると考えられるが、二重織物の場合、例えば、互いに収縮率の異なる繊維を用いて表裏の組織を形成させ、表裏の結束間隔などを変化させることにより、容易に厚みを変化させることができるからである。
例えば、図１は、後述の実施例１と同じ構成の積層耐熱防護衣において、IS011613記載の北米アプローチＢ（第５節）における（放射＋火炎暴露）試験(IS017492)において、８秒間火炎暴露した後、40秒経過した後の、皮膚側に相当する部分の温度上昇（ΔT）と、表地層の表裏の結束間隔との関係を示したものであり、温度上昇を抑制するのに最適な結束間隔の値が存在することがわかる。
尚、図２は、上記と同じ条件で、８秒間火炎暴露した後、40秒経過した後の、表地層の厚み変化と、表地層の表裏の結束間隔との関係を示したものであるが、結束間隔が小さい場合、表裏布帛の収縮差により厚み変化が起きてもその増加が制限され、充分な温度上昇抑制効果が発現しない。但し、結束間隔があまり大きすぎると、厚みは増加するものの、温度上昇を抑制するのに効果的な形態を維持できない可能性があり、結束間隔と同様、温度上昇を抑制するのに最適な厚みの値が存在することがわかる。
上記構成の積層耐熱防護衣の場合、好ましい表地層の厚み変化は２ｍｍ以上（３ｇ／ｃｍ２荷重下）であり、好ましい結束間隔は15〜45ｍｍ、より好ましくは15〜30ｍｍである。
中でも、表地層が二重織物布帛からなり、該布帛の表側布帛と裏側布帛の400℃におけるＴＭＡ収縮率差（150℃／分 昇温）が４％以上あり、表側布帛側よりISO17492(TPP)を用い、８秒間火炎曝露した時の二重織物の厚みの変化が２ｍｍ以上である表地層を使用することが特に好ましい。
また、表地層二重織物布帛が、表側布帛よりも裏側布帛の耐切創性が高いことが好ましい。
また該表地層は、より高い耐水性能や耐薬品性能を有する防護衣を提供するために、撥水發油加工していることが好ましく、加工法はコーティング法、ディッピング法、スプレー法、浴中浸漬法などの何れでも構わない。
中間層には、上記の織編物等に更にポリテトラフルオロエチレン等の透湿防水層膜フィルムをラミネート加工あるいはコーティングなどにより付与したものを用いることにより、優れた透湿防水機能と耐薬品性も付与することができる。
透湿防水機能を有する中間層及び／又は遮熱層は、それぞれ分離していても一体化していても構わない。
分離した３層積層構造であるほうが、層間空気層(断熱層)数が多く、遮熱性に有利であるが、積層厚みが同一であれば、遮熱性の大きな違いはないと考えられる。
遮熱層の厚みは1.80mm以上であることが好ましく、目付は110〜150ｇ／ｍ２であることが好ましい。
上記の遮熱層は、高収縮性繊維を２〜２０％以下混合させ、遮熱層構造物を８０℃以上の乾湿熱条件に接触させることにより収縮し、厚みが増した（嵩高な）遮熱層を得ることが好ましい。より嵩高な遮熱層を得るには、例えば、製織物の経糸に使用（設計配列）することにより８０℃以上の乾湿熱条件に接触した時、経方向に収縮が発生し、著しい嵩高な遮熱層が得られ、また、高収縮性繊維とそうではない繊維を交互配列させることより、断熱緩衝材（エアーパッキン）のような製編織物を得ることも可能となる。
その場合、厚み（嵩高性）方向の耐圧性・形態保持（洗濯・着用など）性を維持させるために、例えば前記断熱緩衝材（エアーパッキン）のようなものを得る際には、製編織物において一重と二重を交互に配列させたり、ボーダー状やストライプ状に配列させるとより効果が高い。また例えば、ボーダー状（一重／二重の相互配列）の場合、非・難収縮繊維が二重部分の表側を占め、更に該二重部分の表側は裏側よりも配列比率を多く（例えば、表：裏＝２：１）させるとよく、厚みを安定かつ耐久的に発現させるに非常に有用である。
このような織組織の設計図の例を図３〜図５に示す。図５は交互配列の例を示すが、密度・交互ピッチを変動させることにより、厚みや厚みの耐久性を任意に変動させることが可能である。
かくして得られた遮熱層は、積層耐熱防護衣として使用する場合、表裏何れを火炎側（あるいは着用（人体）側）にしても構わないが、積層耐熱防護衣の防火服を着用することを想定すると、爪先や粗な指先などで引っ掛からないようにすることも重要であり、その場合には比較的凹凸の少ない側を着用（人体）側にする方が好ましいが、高遮熱性を優先する場合はこの限りではなく、前記断熱緩衝材（エアーパッキン）の様な凹凸（ランダム、交互、片側面の何れでもよい）が表裏何れに発現していてもよい。
上記本発明の積層耐熱防護衣は、火炎暴露の前後において、その断面形状が図６の如く変化し、下記のような優れた耐熱性を示す。
即ち、本発明の積層耐熱防護衣は、IS06330に準拠した洗濯５回後の該積層耐熱防護衣の厚みが2.5mm以上で、IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（放射暴露）試験(IS06942-2002)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(RHTI24)が18秒以上であることが必要である。
放射暴露試験(IS06942-2002)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(RHTI24)が上記範囲に満たない場合は、充分な遮熱性が得られなかったり、防護衣の重量が重くなり過ぎ、ヒートストレスが低減できなくなる。
また、本発明においては、上記の特性に加えて、さらに、
（１）IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（火炎暴露）試験(IS09151)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(HTI24)が13秒以上である。
（２）IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（火炎暴露）試験(IS09151)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(RHTI24)と、12℃温度上昇するまでに要する時間(RHTI12)との差が4秒以上である。
（３）IS011613記載の北米アプローチＢ（第５節）における（放射＋火炎暴露）試験(IS017492)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(TPP)が１７．５秒以上である。
ことがさらに好ましい。
かくして得られた本発明の積層耐熱防護衣は、その目付が400〜600ｇ／ｍ２であることが好ましく、450±50ｇ／ｍ２であることがさらに好ましい。
また、本発明の積層耐熱防護衣は、IS013506において、2度＋3度火傷率が10%以下であることが好ましい。
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。なお、実施例で用いた評価方法は下記の通りである。
（１）IS06942-2002：RHTI24(秒)
IS06942(2002)に準拠し、熱流束40ｋＷ／ｍ２において、放射暴露を開始してから銅製センサが24℃上昇するまでの時聞(RHTI24)を求めた。
（２）IS09151：HTI24(秒)
IS09151に準拠し、火炎暴露開始から銅製センサが24℃上昇する時間(HTI24)を求めた。
（３）IS017492:TPPtime(秒)
IS017492に準拠し、試験開始から24℃上昇(二度火傷)した際の時間(TPPtime(秒))を求めた。
（４）IS013506:2度十3度火傷率(%)
ISO13506に準拠し、2度＋3度火傷率を算出した。但し、この場合、頭部装備品は未着用のため、頭部を除いたボディのみで計測、算出した。尚、評価の際、綿100%上下下着およびユニフォームズボンを着用した後、その上に、耐熱防護衣を着用しテストに供した。
（５）厚み(mm)
IS06330に準拠し洗濯を５回行い、表地層、中間層及び／又は遮熱層を積層する。次いで、JISL1018(有毛編物)に準拠し、3ｇ／ｃｍ２下での厚みを測定した。
［実施例１］
表地層は、2層構造織物であり、該2層構造の表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（株）製、Teijin conex、原着糸銘柄c/#NB32.2T51)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（株）製、Technora、銘柄T330BK1.7T51)よりなる紡績糸(混綿比率メタ90:パラ10、番手40/1)を使用した。
また裏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（株）製、Technora、銘柄T330BK1.7T51)よりなる紡績糸を使用し、表裏結束には表側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（株）製、Teijin conex、原着糸銘柄c/#NB32.2T51)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（株）製、Technora、銘柄T330BK1.7T51)よりなる紡績糸を使用して、格子間隔15mmで結束して、経×緯密度を96×86本/inchで製織した。
得られた生機を通常の工程で、毛焼・糊抜き精練・撥水發油加工を行った。得られた布帛の目付は215ｇ／ｃｍ２、厚みはO.80mm(JISL1018準拠)であった。
中間層は、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（株）製、Teijin conex、原着糸銘柄c/#NB32.2T51)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（株）製、Technora、銘柄T330BK1.7T51)よりなる紡績糸(混綿比率メタ95:パラ5、番手40/1)を使用し、常法により製織・仕上加工後、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）をラミネートしたものを使用し、目付120ｇ／ｃｍ２の透湿防水層を得た。
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（株）製、Teijin conex、原着糸銘柄c/#NB32.2T51)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（株）製、Technora、銘柄T330BK1.7T51)よりなる紡績糸(混綿比率メタ95:パラ5、番手40/1)と、該紡績糸とBWS30%のポリエステルフィラメント(帝人ファイバー（株）製、銘柄TFYN301SDC33T12)との合撚糸を交互に経糸配列し、また緯糸には紡績糸を図３の組織で経88本/inch、緯90本/inchで製織し、糊抜き精練・仕上加工し、目付129ｇ／ｃｍ２、厚み2.1mm(JISLl018準拠)の遮熱層を得た。
得られた表地層、中間層ならびに遮熱層を５回洗濯し、3層を積層した厚みを測定した後、遮熱性などを評価した。結果を表１に示す。
［実施例２］
実施例１において、表地層の裏側にコパラフェニレン・3,4'オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維のスパナイズフィラメント(帝人テクノプロダクツ（株）製、Technora、銘柄GTN220T)を用いた以外は、実施例１と同様に実施した。
［実施例３］
実施例２において、表地層の製織密度を経×緯密度を96×94本/inchとした以外は、実施例２と同様に実施した。
［実施例４］
実施例１において、表地層の表側紡績糸番手を36/1とした以外は、実施例１と同様に実施した。
［実施例５］
実施例１において、遮熱層の組織を図４の設計とした以外は、実施例１と同様に実施した。
［実施例６］（参考例）
実施例１において、遮熱層を2枚貼り合１層とした以外は、実施例１と同様に実施した。
［実施例７］
実施例１において、表地層の表裏結束の格子間隔を30mmとした以外は、実施例１と同様に実施した。
［比較例１］
実施例１において、遮熱層の厚みを1.27mmとし、3層を積層した厚みを2.4mmとした以外は、実施例１と同様に実施した。
Figure 0006037837

Claims (8)

  1. 表地層と、透湿防水機能を有する中間層及び遮熱層からなる積層耐熱防護衣であり、該表地層が二重織物布帛からなり、IS06330に準拠した洗濯５回後の該積層耐熱防護衣の厚みが2.5mm以上で、IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（放射暴露）試験(IS06942-2002)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(RHTI24)が18秒以上であり、該表地層の結束間隔が15〜45mmであり、該遮熱層の厚みが1.80mm以上であり、且つ積層耐熱防護衣の目付が450±50ｇ／ｍ２であることを特徴とする積層耐熱防護衣。
  2. IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（火炎暴露）試験(IS09151)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(HTI24)が13秒以上である請求項１記載の積層耐熱防護衣。
  3. IS011613記載の欧州アプローチＡ（第４節）における熱伝達（火炎暴露）試験(IS09151)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(HTI24)と、12℃温度上昇するまでに要する時間(HTI12)との差が4秒以上である請求項１又は２記載の積層耐熱防護衣。
  4. IS011613記載の北米アプローチＢ（第５節）における（放射＋火炎暴露）試験(IS017492)において、24℃温度上昇するまでに要する時間(TPP)が１７．５秒以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層耐熱防護衣。
  5. 遮熱層の目付が110〜150ｇ／ｍ２である請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層耐熱防護衣。
  6. 積層耐熱防護衣がIS013506において、2度＋3度火傷率が10%以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層耐熱防護衣。
  7. 表地層二重織物布帛が、表側布帛よりも裏側布帛の耐切創性が高い請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層耐熱防護衣。
  8. 遮熱層が目付100〜150ｇ／ｍ2で、ＢＷＳ10〜50％の高収縮性繊維を2〜20％使用した請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層耐熱防護衣。
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