防護材料及び防護被服
【課題】ガス状有機化学物質をガス吸着層により吸着除去できるとともに、通気性を有した粒子除去層により、有害なミスト及び微粉塵等に対して高い防護性能を有し、さらに着用者の熱ストレスを抑制するために軽量かつ柔軟な防護材料及び防護衣服を提供する。
【解決手段】２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層２とガス吸着層３をそれぞれ少なくとも１層以上配置させることによる。粒子除去層２は、目付が１００ｇ／ｍ２以下、通気性が３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上、透湿性が１６７ｇ／ｍ２・ｈ以上であることが望ましい。
【解決手段】２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層２とガス吸着層３をそれぞれ少なくとも１層以上配置させることによる。粒子除去層２は、目付が１００ｇ／ｍ２以下、通気性が３ｃｍ３／ｃｍ２・ｓｅｃ以上、透湿性が１６７ｇ／ｍ２・ｈ以上であることが望ましい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害化学物質の取り扱い作業者を保護する為の防護材料および防護衣服に関する。詳細には、例えば有機リン系化合物等の如く皮膚から吸収されて人体に悪影響を及ぼすガス状および液状有機化学物質から作業者を有効に防護し得ると共に、通気性を有し、有害なミスト及び微粉塵等に対して高い防護性能を有し、さらに着用者の熱ストレスを抑制することができる軽量かつ柔軟な防護材料及び防護衣服に関する。
【背景技術】
【０００２】
有害化学物質などから人体を保護する防護衣服としては、従来から種々提案されている。例えばゴム曳き布のように、有害化学物質が全く透過しない材料で構成されたもの実用されており、かかる防護衣服は防護性能に優れている。しかしながら、かかる防護衣服は、生地が重いため作業性が劣り、また通気性および透湿度が全くといって良いほど無く、酷暑環境下や過酷な肉体労働環境下で作業すると作業者に多大な熱ストレスが加わり、重篤な健康障害を及ぼす危険性を抱えるものであった。
【０００３】
そのため、セルロースをベースにしたポリマーによりガスと体内から発生する水蒸気との選択透過性を有する防護材料が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、かかるポリマーを使用した防護材料も、上記ゴム曳きタイプの防護衣服と同様通気性が殆ど無く、作業者に熱ストレスを与える原因は解消されていない。
【特許文献１】特表平１１−５０５７７５号公報
【０００４】
また、ポリアルキレンイミン又はポリアリルアミンを透湿性のある基材にコーティングすることによって得られる防護材料が開示されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、この文献においても、透湿性が備わっているが、過酷な環境条件下ではやはり通気性が乏しく、上記と同様に着用者の快適性を損なうおそれがある。
【特許文献２】特開平７−５０４５８０号公報
【０００５】
一方、通気性があり活性炭等の吸着材料からなる防護積層布帛も開示されている（例えば特許文献３参照）。これらは通気性により体から発散される汗や水蒸気を効果的に衣服外に放出し、熱ストレスを抑制することができるが、小さな有害粒子状物質に対しては、通気性のある材料で構成されている防護積層布帛であるため、防護できないという問題を生じる。また長い時間防護性能を維持するためには、比較的多くの吸着材料が必要となり、その結果、防護材料および防護衣服の目付が大きくなり熱ストレスの原因となる。
【特許文献３】特開平８−３０８９４５号公報
【０００６】
また、微粒な粉塵等に対して、高い捕集効率を持つとして知られているフィルターとして、高性能エアフィルター(ＨＥＰＡ)および超高性能エアフィルター(ＵＬＰＡ)が知られている。これらのフィルター素材は、一般的には無機繊維を用いた極細繊維である。かかる無機極細繊維を用いることにより、小さな有害粒子状物質に対しては、高い捕集効率が期待できるが、無機素材であるため低い強度、加工性の制限、焼却の問題等があり、防護材料および防護衣服へ適用することは困難である。
【０００７】
また、吸着性物質を具備した不織布状のクリーンルーム衣服が開示されている（例えば特許文献４参照）。しかしながら、かかる衣服は体内から発する微量な臭気等に関しては吸着除去可能であるが、過酷な外気汚染濃度下では、体内から発生するガスに対応したガス吸着性物目付であり、吸着性物質の破過により外気からのガスの侵入が懸念される。
【特許文献４】特表２００１−５２４６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、有害なミスト及び微粉塵等に対して高い防護性能を有し、さらに着用者の熱ストレスを抑制することができる、軽量かつ柔軟な防護材料及び防護衣服を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち本発明は（１）２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする防護材料、（２）粒子除去層の目付が１００ｇ／ｍ2以下であることを特徴とする（１）に記載の防護材料、（３）粒子除去層の通気性が３ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の防護材料、（４）粒子除去層の透湿性が１６７ｇ／ｍ2・ｈ以上であることを特徴とする（１）及至（３）いずれかに記載の防護材料、（５）粒子除去層が有機繊維からなることを特徴とする（１）及至（４）いずれかに記載の防護材料、（６）平均単繊維直径が１〜２００ｎｍ以下であって、かつ２００ｎｍ以上の単繊維比率が２０％以下である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする（１）及至（５）いずれかに記載の防護材料、（７）ガス吸着層のトルエン吸着性能が２５ｇ／ｍ2以上であることを特徴とする（１）乃至（６）いずれかに記載の防護材料、（８）ガス吸着層が繊維状活性炭織物、編物もしくは不織布状であることを特徴とする（１）乃至（７）いずれかに記載の防護材料、（９） ガス吸着層の上に粒子除去層を直接塗布することを特徴とする（１）乃至（８）いずれかに記載の防護材料、（１０）（１）乃至（９）いずれかに記載の防護材料を用いることを特徴とする防護被服である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による防護材料及び防護被服は、液状の有害化学物質や有害な微粉塵、細菌、ウィルスなどのエアロゾル、オイルミスト等に対しても優れた防護性を得ることができ、更には、ガス吸着層を具備することによりガス状の有害化学物質においても吸着除去可能であるとともに、軽量で柔軟かつ通気性により熱ストレスを抑制できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の防護材料は、２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層を少なくとも１層以上有することが好ましい。
【００１２】
かかる粒子除去層を設けることにより、有害なミストや微粉塵から人体を有効に防護できるからである。更に好ましい捕集効率は９５％以上である。
【００１３】
粒子除去層の素材としては、特に限定されるものではなくレーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル、アセテート、トリアセテート、ナイロン、アラミド、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリル系、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリクラール、ポリアリレート、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾイミダゾール、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレン、等が挙げられる。
【００１４】
粒子除去層として通気性と捕集効率等のバランスから鑑みるとナイロン、ポリウレタン、ポリカーボネートが好ましい。その中でも、衣服に適用する際、着心地という点でポリウレタンが最も好ましい。
【００１５】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層は、不織布形状であることが好ましい。不織布形状であれば、優れた粒子除去性能を付与できると共に、柔軟性・伸張性のバランスに優れ、例えば被服として用いた場合、作業し易く、ストレスを軽減することができるからである。また、これらの材料を単独、混合、あるいは順次他の補強基材と積層して皮膜を形成するのも好ましい形態の一つである。
【００１６】
上記記載の不織布状粒子除去層の製法としては特に限定されるものではなく、公知の湿式法、乾式法、メルトブローン法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エレクトロスピニング法、複合繊維分割法等が挙げられるが、圧力損失が低く、微細な繊維径で粒子除去率の高い不織布が製造できる点からエレクトロスピニング法が好ましい。
【００１７】
ここでいうエレクトロンスピニング法とは、溶液紡糸の一種であり、ポリマー溶液にプラスの高電圧を与え、それがアースやマイナスに帯電した表面にスプレーされる過程で繊維化を起こさせる手法である。
【００１８】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の平均単繊維直径は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。平均単繊維直径が２００ｎｍ以下とすることにより、薄くても高い捕集効率を有する粒子除去層が得られ、作業者動き易くて蒸れにくい、高いレベルの快適性と安全性を両立することができるからである。より好ましくは１５０ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下、最も好ましくは８０ｎｍ以下である。
【００１９】
また、本発明の防護材料に用いる粒子除去層の平均単繊維直径は１ｎｍ以上であることが好ましい。１ｎｍを下回ると繊維化が困難となるのみならず、フィルムに近い物性となり、実用可能な強度と優れた透湿性を有する粒子除去層を得ることが困難となるからである。より好ましくは５ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上である。
【００２０】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の目付は、５〜１００ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。１００ｇ／ｍ２以下であれば、後述するガス吸着層と積層しても、防護被服として用いた場合、軽量性・運動追従性を損なわず、作業者に対する負担を軽減できるからである。一方、５ｇ／ｍ2未満であれば、強度・粒子捕集特性に問題が生じやすい。より好ましくは１０〜７０ｇ／ｍ2、更に好ましくは１５〜６０ｇ／ｍ2である。
【００２１】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の厚さとしては、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。かかる範囲とすることにより、強度と通気性・透湿性・柔軟性のバランスに優れた、特に被服に適した防護材料が得られるからである。より好ましくは０．５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２２】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の通気性は、ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．３３に記載の方法による通気性試験で３ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることが好ましい。３ｃｍ３／ｃｍ2・ｓｅｃ以下であると通気性が少なく、例えば防護被服に用いた場合、作業者の着用感を著しく損なうからである。
【００２３】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の透湿性は、１６７ｇ／ｍ2・ｈ以上であることが好ましい。１６７ｇ／ｍ2・ｈ以下では着用者から発する汗・蒸気を有効に外部へ放出できず着用感が悪くなる。
【００２４】
粒子除去層は単独で用いても構わないが、補強あるいは保護のために通気性のある基材と複合するのも好ましい形態の一つである。基材の通気性については、粒子除去層の通気性能を損なわないために１５０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上、好ましくは２００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることが好ましい。強度を維持しながら軽量で柔軟な防護材料とするには、基材の厚さは０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下が好ましい。基材にはシート状繊維集合体あるいは通気性のある微多孔フィルム又は膜を用いることが出来る。シート状繊維集合体としては綿、麻、毛、絹等の天然繊維、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ナイロン、アラミド、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリル系、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリクラール、ポリアリレート、ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド等の合成繊維からなる織物、編物、不織布等が挙げられる。これら繊維は単独あるいは混紡、交織、交編等により組み合わせてシート状繊維集合体としても良い。通気性のある微多孔フィルム又は膜としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、共重合ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、アクリレート等のシート状物が挙げられる。これらの材料を単独、混合、あるいは順次コーティングおよび積層して皮膜を形成しても構わない。
【００２５】
粒子除去層を基材と複合させて防護材料とする場合、通気性の低下を防ぎ且つ材料の柔軟性を維持したうえでラミネート法により積層できる。粒子除去層と基材の間をポリウレタン系あるいはアクリル酸エステル系エマルジョンで接着する場合や粒子除去層あるいは基材の一部を溶着あるいは融着する場合は全面接着するのではなくドット状に部分接着することが好ましい。低融点の共重合ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンから成る低目付の不織布、網状体あるいは粉体を介して熱接着することも可能である。本願発明で用いる接着剤は、不織布状であることが好ましい。粒子状であれば均一塗布が困難であるため、少量で接着すると、基材との接着ができず、また、多量に使用すると硬くなる。
また、直接エレクトロスピング法等により基材へコーティングする方法は、接着剤を必要としないことから通気性の低下を最小限に抑えることが出来、極めて有効な手段となる。
【００２６】
また、外部から侵入する液状有機化学物質や体から放出される汗などで粒子除去層が濡れて捕集効率が低下するのを防ぐために、粒子除去層に撥水性や撥油性を付与することは有効な手段である。粒子除去層に撥水性、撥油性を付与する方法としては、通常スプレーによる噴霧や含浸加工などが考えられるが、均一性を考えると含浸加工が好ましい。撥水剤や撥油剤としてはフッ素樹脂系、シリコン樹脂系、ワックス系、セルロース反応系等特に限定されるものではない。
尚、シートの撥水度としてはＪＩＳ Ｌ １０９２に記載の６．２スプレー試験で２以上、より好ましくは４以上である。又、シートの撥油度としてはＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １１８で２級以上、より好ましくは４級以上である。
【００２７】
本発明の防護材料は、ガス状有機化学物質を吸着し得るガス吸着層を少なくとも１層以上有することが好ましい。上記粒子除去層では防ぎきれない有毒ガスの侵入を防止することができるためである。
【００２８】
ここでいうガス状有機化学物質とは炭素元素を１つ以上持つガス状化合物のことである。５０以上の比較的大きな分子量をもち、活性炭等のガス吸着性物質が吸着可能なガス状化学物質である。一例を挙げると、農薬、殺虫剤、除草剤に使用される有機リン系化合物や塗装作業などに使用されるトルエン、塩化メチレン、クロロホルムなどの一般的な有機溶剤があげられる。
【００２９】
本発明の防護材料に使用するガス吸着性物質としては、活性炭やカーボンブラックなどの炭素系吸着材、あるいは、シリカゲル、ゼオライト系吸着材、炭化ケイ素、活性アルミナなどの無機系吸着材から対象とする被吸着物質に応じ適宜選定することができる。その中でも広範囲なガスに対応できる活性炭は好ましく、特に吸着速度や吸着容量が大きく少量の使用で効果的な透過抑制能が得られ、更に防護被服として用いた場合に、作業者の運動性を妨げにくいことから繊維状活性炭はより好ましい。
【００３０】
活性炭の吸着性能としては、トルエン吸着性能で２５ ｇ／ｍ2以上が好ましく、より好ましくは３０ ｇ／ｍ2以上である。トルエン吸着性能が２５ ｇ／ｍ2未満であると十分な防護性を得るために多くの活性炭が必要となり、防護材料が重くなる。
【００３１】
活性炭の平均細孔直径としては２００ｎｍ以下が好ましい。平均細孔直径が２００ｎｍより大きくなると吸着したガス状有機化学物質が脱離しやすくなるからである。
【００３２】
活性炭の細孔容積は０．２５ｃｃ／ｇ以上が好ましく、より好ましくは０．３ｃｃ／ｇ以上である。細孔容積が０．２５ｃｃ／ｇ未満であると十分な防護性能を得るために多くの活性炭が必要となり、防護材料が重くなるからである。
【００３３】
活性炭のＢＥＴ比表面積としては７００ｍ2／ｇ以上３０００ｍ2／ｇ以下が好ましく、少量の使用で十分な透過抑制能を得るためには、１０００ｍ2／ｇ以上２５００ｍ2／ｇ以下がさらに好ましい。ＢＥＴ比表面積が７００ｍ２／ｇ未満であると十分な防護性を得るために多くの活性炭が必要となり防護材料が重くなる。一方、３０００ｍ2／ｇより大きくなると吸着したガス状有機化学物質を脱離する問題が起こる。
【００３４】
活性炭の目付としては２５ｇ／ｍ2以上２００ｇ／ｍ2以下が好ましく、さらに好ましくは３０ｇ／ｍ2以上１５０ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。２５ｇ／ｍ2未満であると、吸着できる容量が小さくなり使用時間が制限される。一方２００ｇ／ｍ2より大きくなると防護材料が重くなり熱ストレスの原因となる。
【００３５】
少量の使用で効果的な透過抑制能を得るために繊維状の活性炭を使用する方法は有効な手段であるが、その際、使用する繊維状活性炭の原料としては、綿、麻といった天然セルロース繊維の他、レーヨン、ポリノジック、溶剤紡糸法によるといった再生セルロース繊維、さらにはポリビニルアルコール繊維、アクリル系繊維、芳香族ポリアミド繊維、リグニン繊維、フェノール繊維、石油ピッチ繊維等の合成繊維が挙げられるが、得られる繊維状活性炭の物性(強度等)や吸着性能から再生セルロース繊維、フェノール系繊維、アクリル系繊維が好ましい。これらの原料繊維の短繊維あるいは長繊維を用いて製織、製編、不織布化した布帛を必要に応じて適当な耐炎化剤を含有させた後、４５０℃以下の温度で耐炎化処理を施し、次いで５００℃以上１０００℃以下の温度で炭化賦活する公知の方法によって繊維状活性炭を製造することができる。
【００３６】
繊維状活性炭をシート化する方法としては、シート基材にガス吸着性物質をバインダーにより接着する方法、あるいは吸着剤を適当なパルプおよびバインダーを含めスラリー状とし、湿式抄紙機により抄造する方法、あるいは活性炭素繊維の原料繊維をあらかじめ製織、製編、不織布化し、必要に応じて耐炎化処理したのち炭化・賦活する公知の方法により吸着シートを得ることができる。
【００３７】
したがって、繊維状活性炭シートの形態としては、織物状、編物状、不織布状、フェルト状、紙状、フィルム状などあげられるが、防護衣着用時の運動作業性、身体へのフィット性、柔軟性、積層の容易性から織物状、編物状もしくは不織布状であることが好ましい。
【００３８】
また、外部から侵入する液状有機化学物質や体から放出される汗などで活性炭層が濡れて吸着性能が低下するのを防ぐために、活性炭層に撥水性や撥油性を付与することは有効な手段である。活性炭に撥水性、撥油性を付与する方法としては、通常スプレーによる噴霧や含浸加工などが考えられるが、均一性を考えると含浸加工が好ましい。撥水剤や撥油剤としてはフッ素樹脂系、シリコン樹脂系、ワックス系、セルロース反応系等特に限定されるものではなく、添着量は固形分として０．１〜１５ｗｔ％、好ましくは０．５〜５ｗｔ％が好ましい。添着量が０．１ｗｔ％以下では撥水性、撥油度が低く、１５ｗｔ％以上であればガス吸着層の吸着性能が低下するためである。
尚、シートの撥水度としてはＪＩＳ Ｌ １０９２に記載の６．２スプレー試験で２以上、より好ましくは４以上である。又、シートの撥油度としてはＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １１８で２級以上、より好ましくは４級以上である。
【００３９】
粒子除去層とガス吸着層の積層手段としては、以下の方法が上げられる。第１の方法としては、粒子除去層にシート状または粒状または粉状のガス吸着性物質を接着剤により接着する。第２の方法は、接着せずに縫製し、フラシの形状を作ることも可能である。第３の方法としては、あらかじめ作製したガス吸着層にエレクトロスピニング法等により直接塗布し、粒子除去層を形成させる方法がある。第２、３の積層方法であると接着剤等を使用することなく積層が可能であり、ガス吸着層の吸着容量を下げないこと、軽量な防護材料となることからフラシの形状とする方法、直接塗布する積層方法がより好ましい。
【００４０】
上記記載の第1の方法で使用する接着剤としては、ウレタン系、ビニルアルコール系、エステル系、エポキシ系、塩ビ系、オレフィン系など挙げられるが、積層による透湿性の低下を抑制するためには透湿性の接着剤であるウレタン系、ビニルアルコール系、エステル系が好ましい。
【００４１】
使用する接着剤のメルトインデックスとしては、好ましくは１００ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、より好ましくは８０ｇ／１０ｍｉｎ以下である。１００ｇ／１０ｍｉｎ以下とすることにより接着の際、ガス吸着性物質の表面を接着剤が被覆する面積が小さくなり積層によるガス吸着性能の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、不織布状の接着剤により積層することは有用な手段となる。粒子状、ドープ状の接着剤であれば均一塗布が困難であり、少量で接着すると吸着剤を固着できず、また多量に使用すると硬くなり、更には吸着性能の低下を招来する。又、フィルム状であれば通気性が低下するからである。
【００４３】
粒子除去層およびガス吸着層の層数は、それぞれ少なくとも１層は必要であるが、柔軟性を高める目的や対象ガスが複数にわたるときなどは、粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ必要数選定し重ね合わせて使用することは有効な手段である。
【００４４】
粒子除去層とガス吸着層の積層順序としては、特に限定されるものではないが、ガス吸着層の寿命を考えると、衣服の内側から見てガス吸着層の外側に少なくとも１層の粒子除去層があることが好ましい。また、粒子除去層を複数用いる場合は、ガス吸着層を保護するために、粒子除去層によりガス吸着層を挟み込む構造としてもよい。
【００４５】
粒子除去層とガス吸着層からなる積層体の目付としては、３００ｇ／ｍ2以下が好ましく、さらに好ましくは２５０ｇ／ｍ2以下が好ましい。３００ｇ／ｍ2を超えると着用者への負荷が大きくなり、体から発散される汗・蒸気を通気性だけでは処理できなくなる。
【００４６】
また、外部から侵入する液状有機化学物質に対しては、耐液性のある不織布および吸油性の紙等を粒子除去層の外側もしくは粒子除去層とガス吸着層との間に挟み込むことは有効な手段となる。使用する不織布の材質としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等、特に限定されるものではない。
【００４７】
図1に示すように粒子除去層とガス吸着層からなる積層材料の最も外側に外層付加層を設けてもよい。外層付加層の目的としては、外部から与えられる機械的な力から粒子除去層およびガス吸着層を保護すること、機械的強度を補うことであり、撥水性と撥油性が付与されている織物、編物あるいは不織布などが好ましい。
外層付加層としては、ＪＩＳ Ｌ １０９２に記載の６．２スプレー試験を実施した場合の撥水度が４以上、ＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １１８による撥油度が４級以上である織物、編物、または不織布などが好適に用いることができるが、柔軟性を考慮したものの使用が推奨される。
粒子除去層とガス吸着層からなる積層材料と外層付加層とは、あらかじめ接着剤により接着されている形態でもよいし、柔軟性を考慮し、接着せずに重ね合わせた状態で縫製加工し、衣服を作製してもよい。
【００４８】
図1に示すように粒子除去層とガス吸着層からなる積層材料の最も内側に内層付加層を設けてもよい。内層付加層としては、織物、編物、不織布、開孔フィルム等の材料があげられるが、通気性や柔軟性の面から粗い密度で製織あるいは製編された織物あるいは編物が好ましい。
内層付加層の目的としては、外部から与えられる機械的な力からガス吸着性物質及び粒子除去層を保護する役割と、防護衣着用者の汗によるべたつき感を抑制する役割である。
【００４９】
内層付加層とガス吸着層をあらかじめキルティングにより積層することは、積層によるガス吸着層の性能低下を抑え、より柔軟な積層材料を得るのに有効な手段である。
【００５０】
外層付加層および/また内層付加層を付与した積層体の目付としては、５００ｇ／ｍ2以下が好ましく、さらに好ましくは４５０ ｇ／ｍ2以下である。５００ｇ／ｍ2を超えると防護衣服の目付が大きくなり熱ストレスの原因となる。
【実施例】
【００５１】
次に実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。尚、実施例に記載の評価は以下に記す方法による。
【００５２】
ガス透過性試験：試験に用いる容器図を図２に示す。内容積１５０ｃｃの２つのガラスセルで試験品を挟み込み、周囲をパラフィンにより密閉する。この試験容器の上方セルから酢酸３メトキシブチルを２０μＬ、試験品上に滴下する。これを２５±２℃に設定した恒温ボックスに入れ、下方セル側のガス濃度を一定時間ごとにサンプリングし、ガスクロマトグラフィにより試験片を透過したガス濃度を測定する。
【００５３】
透湿性：ＪＩＳ Ｌ １０９９ 塩化カルシウム法に準拠した。
【００５４】
ＢＥＴ比表面積：窒素の吸着等温線を求め、これを基にしてＢＥＴ法により算出する。
【００５５】
標準状態における単位面積当たりの目付（目付）：ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．４及びＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．４による。
【００５６】
厚さ：ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．５及びＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．５による。
【００５７】
メルトインデックス：ＪＩＳ Ｋ ７２１０による。
【００５８】
通気性：ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．３３及びＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．４による。
【００５９】
剛軟度：ＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．２７による。
【００６０】
着用感：ワンピース型の防護衣服を着用し、３２℃、７０％ＲＨの恒温恒湿室において、10分間、速度５ｋｍ／ｈｒでトレッドミル上で歩行した後の心拍数、血圧、皮膚温、直腸温、衣服内温湿度の測定およびアンケート調査からの総合評価。
【００６１】
粒子捕集効率測定は粒子径０．３μｍのポリアルファオレフィン粒子を用い、図1に示した粒子捕集効率測定器により実施した。粒子除去層はダクト内に設置され、流量計をフィルター通気線速２．５ｃｍ／ｓｅｃになるようバルブでコントロールし、不織布の上流、下流のポリアルファオレフィン粒子個数を粒子計測器(株式会社ＲＩＯＮ製ＫＣ−１４)で測定した。粒子の捕集効率は数式1を用いて算出した。
【００６２】
（数式1）
粒子捕集効率（％）＝(１−下流側粒子個数／上流側粒子個数)×１００
【００６３】
粒子除去層には以下の材料を使用した。
平均単繊維直径が１２０ｎｍ、かつ１２０ｎｍ以上の単繊維比率が７％であり、目付２０ｇ／ｍ2、厚み０．０５ｍｍ、通気性は水位差計１．２７ｃｍの圧力差で２０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ、透湿性５１２ｇ／ｍ2・ｈの不織布を使用した。この不織布の２．５ｃｍ／secの通気線速における０．３μｍの粒子捕集効率は９３％であった。なお、使用する不織布はナイロン樹脂からなるものを使用した。
【００６４】
ガス吸着層として繊維状活性炭編物を以下の方法で作製した。単糸２．２デシテックス２０番手のノボラック系フェノール樹脂繊維紡績糸からなる目付２００ｇ／ｍ2フライス編物を４１０℃の不活性雰囲気中で３０分間加熱し、次に８７０℃まで２０分間、不活性雰囲気中で加熱し炭化を進行させ、次に水蒸気を１２容量％含有する雰囲気中、８７０℃の温度で２時間賦活した。得られた編物状の繊維状活性炭の絶乾質量は、１２０ｇ／ｍ2、ＢＥＴ比表面積１４００ｍ2／ｇ、厚さ１．００ｍｍ、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で３２０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓであった。
【００６５】
外層付加層を以下の方法で作製した。綿糸４０番手を使った平織物に、フッ素系撥水・撥油加工を施し、樹脂固形分で０．５４ｗｔ％付着した。得られた織物は、厚さ０．２２ｍｍ、目付１２０ｇ／ｍ2、剛軟度０．５６ｇｆ・ｃｍで、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で５０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓ、撥水度は５、撥油度は６級であった。
【００６６】
内層付加層を以下の方法で作製した。ハーフトリコット機により、ポリエステルフィラメント(３３ｄｔｅｘ、１８フィラメント)を、２−０／１−３の組織で編成後、定法により精練し、更に分散染料により染色した。このようにして得られた編地は、厚さ０．２０ｍｍ、目付４５ｇ／ｍ2、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で７００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓ、撥水度５、撥油度６級であった。
【００６７】
[実施例1]
前記粒子除去層とガス吸着層を、目付２０ｇ／ｍ2、メルトインデックス６０ｇ／１０ｍｉｎの通気性不織布状ホットメルト接着剤により接着後、外層付加層と内層付加層をホットメルトタイプのウレタン接着剤を使用し点接着により積層した。得られた防護材料は、目付３６６ｇ／ｍ2、厚さ１．４７ｍｍ、透湿度４０２ｇ／ｍ2・ｈであった。この防護材料を用いた捕集効率結果及び着用感を表1に示す。又、ガス透過性試験結果を表２に示す。
【００６８】
[比較例１]
２．５ｃｍ／secの通気線速における０．３μｍの粒子捕集効率が３４％である、目付３０ｇ／ｍ2、厚さ０．２０ｍｍ、透湿度４５８ｇ／ｍ2・ｈの平均単繊維直径が４００ｎｍであり、２００ｎｍ以上の単繊維比率が９１％のメルトブローン不織布を実施例1と同様に使用し、ガス吸着層と目付２０ｇ／ｍ2、メルトインデックス６０ｇ／１０ｍｉｎの通気性不織布状ホットメルト接着剤により接着後、外層付加層と内層付加層をホットメルトタイプのウレタン接着剤を使用し点接着により積層した。得られた防護材料は、目付３７４ｇ／ｍ2、厚さ１．５１ｍｍ、透湿度４０９ｇ／ｍ2・ｈであった。この防護材料を用いた捕集効率結果及び着用感を表1に示す。また、ガス透過性試験結果を表２に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
実施例1は、粒子除去性能、ガス透過抑制能および着用感に優れ好適な防護材料であるのに対し、比較例1は、粒子捕集効率が劣る結果であり、所望とする防護衣材料となり得ない結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の防護材料及び防護衣服は、粒子除去層とガス吸着層を積層することにより、有機リン系化合物等の如く皮膚から吸収されて人体に悪影響を及ぼす液状およびガス状有機化学物質から作業者を有効に防護し得ると共に、軽量かつ通気性により着用者の熱ストレスを抑制できる防護材料および防護衣服に関するものであり、防護衣服、農業用資材、防護テント、メディカル用品などに利用することができ、産業界に寄与することが大である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の積層体とした防護材料を示す斜視図である。
【図２】ガス透過性試験法に用いる試験容器を示す概略図である。
【図３】粒子捕集効率測定に用いる試験装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１：外層付加層
２：粒子除去層
３：ガス吸着層
４：内層付加層
５：上方セル（１５０ｃｃ）
６：サンプリング口
７：試験液
８：試験品
９：パラフィンシーリング
１０：下方セル（１５０ｃｃ）
１１：粒子発生装置
１２：ダクト
１３：不織布
１４：流量計
１５：バルブ
１６：ブロワー
１７：粒子計測器
１８：サンプリング管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有害化学物質の取り扱い作業者を保護する為の防護材料および防護衣服に関する。詳細には、例えば有機リン系化合物等の如く皮膚から吸収されて人体に悪影響を及ぼすガス状および液状有機化学物質から作業者を有効に防護し得ると共に、通気性を有し、有害なミスト及び微粉塵等に対して高い防護性能を有し、さらに着用者の熱ストレスを抑制することができる軽量かつ柔軟な防護材料及び防護衣服に関する。
【背景技術】
【０００２】
有害化学物質などから人体を保護する防護衣服としては、従来から種々提案されている。例えばゴム曳き布のように、有害化学物質が全く透過しない材料で構成されたもの実用されており、かかる防護衣服は防護性能に優れている。しかしながら、かかる防護衣服は、生地が重いため作業性が劣り、また通気性および透湿度が全くといって良いほど無く、酷暑環境下や過酷な肉体労働環境下で作業すると作業者に多大な熱ストレスが加わり、重篤な健康障害を及ぼす危険性を抱えるものであった。
【０００３】
そのため、セルロースをベースにしたポリマーによりガスと体内から発生する水蒸気との選択透過性を有する防護材料が提案されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、かかるポリマーを使用した防護材料も、上記ゴム曳きタイプの防護衣服と同様通気性が殆ど無く、作業者に熱ストレスを与える原因は解消されていない。
【特許文献１】特表平１１−５０５７７５号公報
【０００４】
また、ポリアルキレンイミン又はポリアリルアミンを透湿性のある基材にコーティングすることによって得られる防護材料が開示されている（例えば特許文献２参照）。しかしながら、この文献においても、透湿性が備わっているが、過酷な環境条件下ではやはり通気性が乏しく、上記と同様に着用者の快適性を損なうおそれがある。
【特許文献２】特開平７−５０４５８０号公報
【０００５】
一方、通気性があり活性炭等の吸着材料からなる防護積層布帛も開示されている（例えば特許文献３参照）。これらは通気性により体から発散される汗や水蒸気を効果的に衣服外に放出し、熱ストレスを抑制することができるが、小さな有害粒子状物質に対しては、通気性のある材料で構成されている防護積層布帛であるため、防護できないという問題を生じる。また長い時間防護性能を維持するためには、比較的多くの吸着材料が必要となり、その結果、防護材料および防護衣服の目付が大きくなり熱ストレスの原因となる。
【特許文献３】特開平８−３０８９４５号公報
【０００６】
また、微粒な粉塵等に対して、高い捕集効率を持つとして知られているフィルターとして、高性能エアフィルター(ＨＥＰＡ)および超高性能エアフィルター(ＵＬＰＡ)が知られている。これらのフィルター素材は、一般的には無機繊維を用いた極細繊維である。かかる無機極細繊維を用いることにより、小さな有害粒子状物質に対しては、高い捕集効率が期待できるが、無機素材であるため低い強度、加工性の制限、焼却の問題等があり、防護材料および防護衣服へ適用することは困難である。
【０００７】
また、吸着性物質を具備した不織布状のクリーンルーム衣服が開示されている（例えば特許文献４参照）。しかしながら、かかる衣服は体内から発する微量な臭気等に関しては吸着除去可能であるが、過酷な外気汚染濃度下では、体内から発生するガスに対応したガス吸着性物目付であり、吸着性物質の破過により外気からのガスの侵入が懸念される。
【特許文献４】特表２００１−５２４６０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、有害なミスト及び微粉塵等に対して高い防護性能を有し、さらに着用者の熱ストレスを抑制することができる、軽量かつ柔軟な防護材料及び防護衣服を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに至った。即ち本発明は（１）２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする防護材料、（２）粒子除去層の目付が１００ｇ／ｍ2以下であることを特徴とする（１）に記載の防護材料、（３）粒子除去層の通気性が３ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることを特徴とする（１）又は（２）に記載の防護材料、（４）粒子除去層の透湿性が１６７ｇ／ｍ2・ｈ以上であることを特徴とする（１）及至（３）いずれかに記載の防護材料、（５）粒子除去層が有機繊維からなることを特徴とする（１）及至（４）いずれかに記載の防護材料、（６）平均単繊維直径が１〜２００ｎｍ以下であって、かつ２００ｎｍ以上の単繊維比率が２０％以下である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする（１）及至（５）いずれかに記載の防護材料、（７）ガス吸着層のトルエン吸着性能が２５ｇ／ｍ2以上であることを特徴とする（１）乃至（６）いずれかに記載の防護材料、（８）ガス吸着層が繊維状活性炭織物、編物もしくは不織布状であることを特徴とする（１）乃至（７）いずれかに記載の防護材料、（９） ガス吸着層の上に粒子除去層を直接塗布することを特徴とする（１）乃至（８）いずれかに記載の防護材料、（１０）（１）乃至（９）いずれかに記載の防護材料を用いることを特徴とする防護被服である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明による防護材料及び防護被服は、液状の有害化学物質や有害な微粉塵、細菌、ウィルスなどのエアロゾル、オイルミスト等に対しても優れた防護性を得ることができ、更には、ガス吸着層を具備することによりガス状の有害化学物質においても吸着除去可能であるとともに、軽量で柔軟かつ通気性により熱ストレスを抑制できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の防護材料は、２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層を少なくとも１層以上有することが好ましい。
【００１２】
かかる粒子除去層を設けることにより、有害なミストや微粉塵から人体を有効に防護できるからである。更に好ましい捕集効率は９５％以上である。
【００１３】
粒子除去層の素材としては、特に限定されるものではなくレーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル、アセテート、トリアセテート、ナイロン、アラミド、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリル系、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリクラール、ポリアリレート、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリアクリロニトリル、ポリスルホン、ポリカーボネート、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリベンゾイミダゾール、ポリビニルアルコール、セルロース、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリプロピレン、等が挙げられる。
【００１４】
粒子除去層として通気性と捕集効率等のバランスから鑑みるとナイロン、ポリウレタン、ポリカーボネートが好ましい。その中でも、衣服に適用する際、着心地という点でポリウレタンが最も好ましい。
【００１５】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層は、不織布形状であることが好ましい。不織布形状であれば、優れた粒子除去性能を付与できると共に、柔軟性・伸張性のバランスに優れ、例えば被服として用いた場合、作業し易く、ストレスを軽減することができるからである。また、これらの材料を単独、混合、あるいは順次他の補強基材と積層して皮膜を形成するのも好ましい形態の一つである。
【００１６】
上記記載の不織布状粒子除去層の製法としては特に限定されるものではなく、公知の湿式法、乾式法、メルトブローン法、スパンボンド法、フラッシュ紡糸法、エレクトロスピニング法、複合繊維分割法等が挙げられるが、圧力損失が低く、微細な繊維径で粒子除去率の高い不織布が製造できる点からエレクトロスピニング法が好ましい。
【００１７】
ここでいうエレクトロンスピニング法とは、溶液紡糸の一種であり、ポリマー溶液にプラスの高電圧を与え、それがアースやマイナスに帯電した表面にスプレーされる過程で繊維化を起こさせる手法である。
【００１８】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の平均単繊維直径は、２００ｎｍ以下であることが好ましい。平均単繊維直径が２００ｎｍ以下とすることにより、薄くても高い捕集効率を有する粒子除去層が得られ、作業者動き易くて蒸れにくい、高いレベルの快適性と安全性を両立することができるからである。より好ましくは１５０ｎｍ以下、更に好ましくは１００ｎｍ以下、最も好ましくは８０ｎｍ以下である。
【００１９】
また、本発明の防護材料に用いる粒子除去層の平均単繊維直径は１ｎｍ以上であることが好ましい。１ｎｍを下回ると繊維化が困難となるのみならず、フィルムに近い物性となり、実用可能な強度と優れた透湿性を有する粒子除去層を得ることが困難となるからである。より好ましくは５ｎｍ以上、更に好ましくは１０ｎｍ以上である。
【００２０】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の目付は、５〜１００ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。１００ｇ／ｍ２以下であれば、後述するガス吸着層と積層しても、防護被服として用いた場合、軽量性・運動追従性を損なわず、作業者に対する負担を軽減できるからである。一方、５ｇ／ｍ2未満であれば、強度・粒子捕集特性に問題が生じやすい。より好ましくは１０〜７０ｇ／ｍ2、更に好ましくは１５〜６０ｇ／ｍ2である。
【００２１】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の厚さとしては、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。かかる範囲とすることにより、強度と通気性・透湿性・柔軟性のバランスに優れた、特に被服に適した防護材料が得られるからである。より好ましくは０．５μｍ以上３０μｍ以下である。
【００２２】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の通気性は、ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．３３に記載の方法による通気性試験で３ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることが好ましい。３ｃｍ３／ｃｍ2・ｓｅｃ以下であると通気性が少なく、例えば防護被服に用いた場合、作業者の着用感を著しく損なうからである。
【００２３】
本発明の防護材料に用いる粒子除去層の透湿性は、１６７ｇ／ｍ2・ｈ以上であることが好ましい。１６７ｇ／ｍ2・ｈ以下では着用者から発する汗・蒸気を有効に外部へ放出できず着用感が悪くなる。
【００２４】
粒子除去層は単独で用いても構わないが、補強あるいは保護のために通気性のある基材と複合するのも好ましい形態の一つである。基材の通気性については、粒子除去層の通気性能を損なわないために１５０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上、好ましくは２００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることが好ましい。強度を維持しながら軽量で柔軟な防護材料とするには、基材の厚さは０．０５ｍｍ以上０．５０ｍｍ以下が好ましい。基材にはシート状繊維集合体あるいは通気性のある微多孔フィルム又は膜を用いることが出来る。シート状繊維集合体としては綿、麻、毛、絹等の天然繊維、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル等の再生繊維、アセテート、トリアセテート等の半合成繊維、ナイロン、アラミド、ビニロン、ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、アクリル、アクリル系、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリクラール、ポリアリレート、ポリベンザゾール、ポリイミド、ポリフェニレンスルフィド等の合成繊維からなる織物、編物、不織布等が挙げられる。これら繊維は単独あるいは混紡、交織、交編等により組み合わせてシート状繊維集合体としても良い。通気性のある微多孔フィルム又は膜としてはポリエチレン、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン、共重合ポリエステル、ポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、アクリレート等のシート状物が挙げられる。これらの材料を単独、混合、あるいは順次コーティングおよび積層して皮膜を形成しても構わない。
【００２５】
粒子除去層を基材と複合させて防護材料とする場合、通気性の低下を防ぎ且つ材料の柔軟性を維持したうえでラミネート法により積層できる。粒子除去層と基材の間をポリウレタン系あるいはアクリル酸エステル系エマルジョンで接着する場合や粒子除去層あるいは基材の一部を溶着あるいは融着する場合は全面接着するのではなくドット状に部分接着することが好ましい。低融点の共重合ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンから成る低目付の不織布、網状体あるいは粉体を介して熱接着することも可能である。本願発明で用いる接着剤は、不織布状であることが好ましい。粒子状であれば均一塗布が困難であるため、少量で接着すると、基材との接着ができず、また、多量に使用すると硬くなる。
また、直接エレクトロスピング法等により基材へコーティングする方法は、接着剤を必要としないことから通気性の低下を最小限に抑えることが出来、極めて有効な手段となる。
【００２６】
また、外部から侵入する液状有機化学物質や体から放出される汗などで粒子除去層が濡れて捕集効率が低下するのを防ぐために、粒子除去層に撥水性や撥油性を付与することは有効な手段である。粒子除去層に撥水性、撥油性を付与する方法としては、通常スプレーによる噴霧や含浸加工などが考えられるが、均一性を考えると含浸加工が好ましい。撥水剤や撥油剤としてはフッ素樹脂系、シリコン樹脂系、ワックス系、セルロース反応系等特に限定されるものではない。
尚、シートの撥水度としてはＪＩＳ Ｌ １０９２に記載の６．２スプレー試験で２以上、より好ましくは４以上である。又、シートの撥油度としてはＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １１８で２級以上、より好ましくは４級以上である。
【００２７】
本発明の防護材料は、ガス状有機化学物質を吸着し得るガス吸着層を少なくとも１層以上有することが好ましい。上記粒子除去層では防ぎきれない有毒ガスの侵入を防止することができるためである。
【００２８】
ここでいうガス状有機化学物質とは炭素元素を１つ以上持つガス状化合物のことである。５０以上の比較的大きな分子量をもち、活性炭等のガス吸着性物質が吸着可能なガス状化学物質である。一例を挙げると、農薬、殺虫剤、除草剤に使用される有機リン系化合物や塗装作業などに使用されるトルエン、塩化メチレン、クロロホルムなどの一般的な有機溶剤があげられる。
【００２９】
本発明の防護材料に使用するガス吸着性物質としては、活性炭やカーボンブラックなどの炭素系吸着材、あるいは、シリカゲル、ゼオライト系吸着材、炭化ケイ素、活性アルミナなどの無機系吸着材から対象とする被吸着物質に応じ適宜選定することができる。その中でも広範囲なガスに対応できる活性炭は好ましく、特に吸着速度や吸着容量が大きく少量の使用で効果的な透過抑制能が得られ、更に防護被服として用いた場合に、作業者の運動性を妨げにくいことから繊維状活性炭はより好ましい。
【００３０】
活性炭の吸着性能としては、トルエン吸着性能で２５ ｇ／ｍ2以上が好ましく、より好ましくは３０ ｇ／ｍ2以上である。トルエン吸着性能が２５ ｇ／ｍ2未満であると十分な防護性を得るために多くの活性炭が必要となり、防護材料が重くなる。
【００３１】
活性炭の平均細孔直径としては２００ｎｍ以下が好ましい。平均細孔直径が２００ｎｍより大きくなると吸着したガス状有機化学物質が脱離しやすくなるからである。
【００３２】
活性炭の細孔容積は０．２５ｃｃ／ｇ以上が好ましく、より好ましくは０．３ｃｃ／ｇ以上である。細孔容積が０．２５ｃｃ／ｇ未満であると十分な防護性能を得るために多くの活性炭が必要となり、防護材料が重くなるからである。
【００３３】
活性炭のＢＥＴ比表面積としては７００ｍ2／ｇ以上３０００ｍ2／ｇ以下が好ましく、少量の使用で十分な透過抑制能を得るためには、１０００ｍ2／ｇ以上２５００ｍ2／ｇ以下がさらに好ましい。ＢＥＴ比表面積が７００ｍ２／ｇ未満であると十分な防護性を得るために多くの活性炭が必要となり防護材料が重くなる。一方、３０００ｍ2／ｇより大きくなると吸着したガス状有機化学物質を脱離する問題が起こる。
【００３４】
活性炭の目付としては２５ｇ／ｍ2以上２００ｇ／ｍ2以下が好ましく、さらに好ましくは３０ｇ／ｍ2以上１５０ｇ／ｍ2以下であることが好ましい。２５ｇ／ｍ2未満であると、吸着できる容量が小さくなり使用時間が制限される。一方２００ｇ／ｍ2より大きくなると防護材料が重くなり熱ストレスの原因となる。
【００３５】
少量の使用で効果的な透過抑制能を得るために繊維状の活性炭を使用する方法は有効な手段であるが、その際、使用する繊維状活性炭の原料としては、綿、麻といった天然セルロース繊維の他、レーヨン、ポリノジック、溶剤紡糸法によるといった再生セルロース繊維、さらにはポリビニルアルコール繊維、アクリル系繊維、芳香族ポリアミド繊維、リグニン繊維、フェノール繊維、石油ピッチ繊維等の合成繊維が挙げられるが、得られる繊維状活性炭の物性(強度等)や吸着性能から再生セルロース繊維、フェノール系繊維、アクリル系繊維が好ましい。これらの原料繊維の短繊維あるいは長繊維を用いて製織、製編、不織布化した布帛を必要に応じて適当な耐炎化剤を含有させた後、４５０℃以下の温度で耐炎化処理を施し、次いで５００℃以上１０００℃以下の温度で炭化賦活する公知の方法によって繊維状活性炭を製造することができる。
【００３６】
繊維状活性炭をシート化する方法としては、シート基材にガス吸着性物質をバインダーにより接着する方法、あるいは吸着剤を適当なパルプおよびバインダーを含めスラリー状とし、湿式抄紙機により抄造する方法、あるいは活性炭素繊維の原料繊維をあらかじめ製織、製編、不織布化し、必要に応じて耐炎化処理したのち炭化・賦活する公知の方法により吸着シートを得ることができる。
【００３７】
したがって、繊維状活性炭シートの形態としては、織物状、編物状、不織布状、フェルト状、紙状、フィルム状などあげられるが、防護衣着用時の運動作業性、身体へのフィット性、柔軟性、積層の容易性から織物状、編物状もしくは不織布状であることが好ましい。
【００３８】
また、外部から侵入する液状有機化学物質や体から放出される汗などで活性炭層が濡れて吸着性能が低下するのを防ぐために、活性炭層に撥水性や撥油性を付与することは有効な手段である。活性炭に撥水性、撥油性を付与する方法としては、通常スプレーによる噴霧や含浸加工などが考えられるが、均一性を考えると含浸加工が好ましい。撥水剤や撥油剤としてはフッ素樹脂系、シリコン樹脂系、ワックス系、セルロース反応系等特に限定されるものではなく、添着量は固形分として０．１〜１５ｗｔ％、好ましくは０．５〜５ｗｔ％が好ましい。添着量が０．１ｗｔ％以下では撥水性、撥油度が低く、１５ｗｔ％以上であればガス吸着層の吸着性能が低下するためである。
尚、シートの撥水度としてはＪＩＳ Ｌ １０９２に記載の６．２スプレー試験で２以上、より好ましくは４以上である。又、シートの撥油度としてはＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １１８で２級以上、より好ましくは４級以上である。
【００３９】
粒子除去層とガス吸着層の積層手段としては、以下の方法が上げられる。第１の方法としては、粒子除去層にシート状または粒状または粉状のガス吸着性物質を接着剤により接着する。第２の方法は、接着せずに縫製し、フラシの形状を作ることも可能である。第３の方法としては、あらかじめ作製したガス吸着層にエレクトロスピニング法等により直接塗布し、粒子除去層を形成させる方法がある。第２、３の積層方法であると接着剤等を使用することなく積層が可能であり、ガス吸着層の吸着容量を下げないこと、軽量な防護材料となることからフラシの形状とする方法、直接塗布する積層方法がより好ましい。
【００４０】
上記記載の第1の方法で使用する接着剤としては、ウレタン系、ビニルアルコール系、エステル系、エポキシ系、塩ビ系、オレフィン系など挙げられるが、積層による透湿性の低下を抑制するためには透湿性の接着剤であるウレタン系、ビニルアルコール系、エステル系が好ましい。
【００４１】
使用する接着剤のメルトインデックスとしては、好ましくは１００ｇ／１０ｍｉｎ以下であり、より好ましくは８０ｇ／１０ｍｉｎ以下である。１００ｇ／１０ｍｉｎ以下とすることにより接着の際、ガス吸着性物質の表面を接着剤が被覆する面積が小さくなり積層によるガス吸着性能の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、不織布状の接着剤により積層することは有用な手段となる。粒子状、ドープ状の接着剤であれば均一塗布が困難であり、少量で接着すると吸着剤を固着できず、また多量に使用すると硬くなり、更には吸着性能の低下を招来する。又、フィルム状であれば通気性が低下するからである。
【００４３】
粒子除去層およびガス吸着層の層数は、それぞれ少なくとも１層は必要であるが、柔軟性を高める目的や対象ガスが複数にわたるときなどは、粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ必要数選定し重ね合わせて使用することは有効な手段である。
【００４４】
粒子除去層とガス吸着層の積層順序としては、特に限定されるものではないが、ガス吸着層の寿命を考えると、衣服の内側から見てガス吸着層の外側に少なくとも１層の粒子除去層があることが好ましい。また、粒子除去層を複数用いる場合は、ガス吸着層を保護するために、粒子除去層によりガス吸着層を挟み込む構造としてもよい。
【００４５】
粒子除去層とガス吸着層からなる積層体の目付としては、３００ｇ／ｍ2以下が好ましく、さらに好ましくは２５０ｇ／ｍ2以下が好ましい。３００ｇ／ｍ2を超えると着用者への負荷が大きくなり、体から発散される汗・蒸気を通気性だけでは処理できなくなる。
【００４６】
また、外部から侵入する液状有機化学物質に対しては、耐液性のある不織布および吸油性の紙等を粒子除去層の外側もしくは粒子除去層とガス吸着層との間に挟み込むことは有効な手段となる。使用する不織布の材質としては、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリ乳酸、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等、特に限定されるものではない。
【００４７】
図1に示すように粒子除去層とガス吸着層からなる積層材料の最も外側に外層付加層を設けてもよい。外層付加層の目的としては、外部から与えられる機械的な力から粒子除去層およびガス吸着層を保護すること、機械的強度を補うことであり、撥水性と撥油性が付与されている織物、編物あるいは不織布などが好ましい。
外層付加層としては、ＪＩＳ Ｌ １０９２に記載の６．２スプレー試験を実施した場合の撥水度が４以上、ＡＡＴＣＣ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ １１８による撥油度が４級以上である織物、編物、または不織布などが好適に用いることができるが、柔軟性を考慮したものの使用が推奨される。
粒子除去層とガス吸着層からなる積層材料と外層付加層とは、あらかじめ接着剤により接着されている形態でもよいし、柔軟性を考慮し、接着せずに重ね合わせた状態で縫製加工し、衣服を作製してもよい。
【００４８】
図1に示すように粒子除去層とガス吸着層からなる積層材料の最も内側に内層付加層を設けてもよい。内層付加層としては、織物、編物、不織布、開孔フィルム等の材料があげられるが、通気性や柔軟性の面から粗い密度で製織あるいは製編された織物あるいは編物が好ましい。
内層付加層の目的としては、外部から与えられる機械的な力からガス吸着性物質及び粒子除去層を保護する役割と、防護衣着用者の汗によるべたつき感を抑制する役割である。
【００４９】
内層付加層とガス吸着層をあらかじめキルティングにより積層することは、積層によるガス吸着層の性能低下を抑え、より柔軟な積層材料を得るのに有効な手段である。
【００５０】
外層付加層および/また内層付加層を付与した積層体の目付としては、５００ｇ／ｍ2以下が好ましく、さらに好ましくは４５０ ｇ／ｍ2以下である。５００ｇ／ｍ2を超えると防護衣服の目付が大きくなり熱ストレスの原因となる。
【実施例】
【００５１】
次に実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。尚、実施例に記載の評価は以下に記す方法による。
【００５２】
ガス透過性試験：試験に用いる容器図を図２に示す。内容積１５０ｃｃの２つのガラスセルで試験品を挟み込み、周囲をパラフィンにより密閉する。この試験容器の上方セルから酢酸３メトキシブチルを２０μＬ、試験品上に滴下する。これを２５±２℃に設定した恒温ボックスに入れ、下方セル側のガス濃度を一定時間ごとにサンプリングし、ガスクロマトグラフィにより試験片を透過したガス濃度を測定する。
【００５３】
透湿性：ＪＩＳ Ｌ １０９９ 塩化カルシウム法に準拠した。
【００５４】
ＢＥＴ比表面積：窒素の吸着等温線を求め、これを基にしてＢＥＴ法により算出する。
【００５５】
標準状態における単位面積当たりの目付（目付）：ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．４及びＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．４による。
【００５６】
厚さ：ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．５及びＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．５による。
【００５７】
メルトインデックス：ＪＩＳ Ｋ ７２１０による。
【００５８】
通気性：ＪＩＳ Ｌ １０１８ ８．３３及びＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．４による。
【００５９】
剛軟度：ＪＩＳ Ｌ １０９６ ８．２７による。
【００６０】
着用感：ワンピース型の防護衣服を着用し、３２℃、７０％ＲＨの恒温恒湿室において、10分間、速度５ｋｍ／ｈｒでトレッドミル上で歩行した後の心拍数、血圧、皮膚温、直腸温、衣服内温湿度の測定およびアンケート調査からの総合評価。
【００６１】
粒子捕集効率測定は粒子径０．３μｍのポリアルファオレフィン粒子を用い、図1に示した粒子捕集効率測定器により実施した。粒子除去層はダクト内に設置され、流量計をフィルター通気線速２．５ｃｍ／ｓｅｃになるようバルブでコントロールし、不織布の上流、下流のポリアルファオレフィン粒子個数を粒子計測器(株式会社ＲＩＯＮ製ＫＣ−１４)で測定した。粒子の捕集効率は数式1を用いて算出した。
【００６２】
（数式1）
粒子捕集効率（％）＝(１−下流側粒子個数／上流側粒子個数)×１００
【００６３】
粒子除去層には以下の材料を使用した。
平均単繊維直径が１２０ｎｍ、かつ１２０ｎｍ以上の単繊維比率が７％であり、目付２０ｇ／ｍ2、厚み０．０５ｍｍ、通気性は水位差計１．２７ｃｍの圧力差で２０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ、透湿性５１２ｇ／ｍ2・ｈの不織布を使用した。この不織布の２．５ｃｍ／secの通気線速における０．３μｍの粒子捕集効率は９３％であった。なお、使用する不織布はナイロン樹脂からなるものを使用した。
【００６４】
ガス吸着層として繊維状活性炭編物を以下の方法で作製した。単糸２．２デシテックス２０番手のノボラック系フェノール樹脂繊維紡績糸からなる目付２００ｇ／ｍ2フライス編物を４１０℃の不活性雰囲気中で３０分間加熱し、次に８７０℃まで２０分間、不活性雰囲気中で加熱し炭化を進行させ、次に水蒸気を１２容量％含有する雰囲気中、８７０℃の温度で２時間賦活した。得られた編物状の繊維状活性炭の絶乾質量は、１２０ｇ／ｍ2、ＢＥＴ比表面積１４００ｍ2／ｇ、厚さ１．００ｍｍ、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で３２０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓであった。
【００６５】
外層付加層を以下の方法で作製した。綿糸４０番手を使った平織物に、フッ素系撥水・撥油加工を施し、樹脂固形分で０．５４ｗｔ％付着した。得られた織物は、厚さ０．２２ｍｍ、目付１２０ｇ／ｍ2、剛軟度０．５６ｇｆ・ｃｍで、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で５０ｃｍ3／ｃｍ2・ｓ、撥水度は５、撥油度は６級であった。
【００６６】
内層付加層を以下の方法で作製した。ハーフトリコット機により、ポリエステルフィラメント(３３ｄｔｅｘ、１８フィラメント)を、２−０／１−３の組織で編成後、定法により精練し、更に分散染料により染色した。このようにして得られた編地は、厚さ０．２０ｍｍ、目付４５ｇ／ｍ2、通気性は水位計１．２７ｃｍの圧力差で７００ｃｍ3／ｃｍ2・ｓ、撥水度５、撥油度６級であった。
【００６７】
[実施例1]
前記粒子除去層とガス吸着層を、目付２０ｇ／ｍ2、メルトインデックス６０ｇ／１０ｍｉｎの通気性不織布状ホットメルト接着剤により接着後、外層付加層と内層付加層をホットメルトタイプのウレタン接着剤を使用し点接着により積層した。得られた防護材料は、目付３６６ｇ／ｍ2、厚さ１．４７ｍｍ、透湿度４０２ｇ／ｍ2・ｈであった。この防護材料を用いた捕集効率結果及び着用感を表1に示す。又、ガス透過性試験結果を表２に示す。
【００６８】
[比較例１]
２．５ｃｍ／secの通気線速における０．３μｍの粒子捕集効率が３４％である、目付３０ｇ／ｍ2、厚さ０．２０ｍｍ、透湿度４５８ｇ／ｍ2・ｈの平均単繊維直径が４００ｎｍであり、２００ｎｍ以上の単繊維比率が９１％のメルトブローン不織布を実施例1と同様に使用し、ガス吸着層と目付２０ｇ／ｍ2、メルトインデックス６０ｇ／１０ｍｉｎの通気性不織布状ホットメルト接着剤により接着後、外層付加層と内層付加層をホットメルトタイプのウレタン接着剤を使用し点接着により積層した。得られた防護材料は、目付３７４ｇ／ｍ2、厚さ１．５１ｍｍ、透湿度４０９ｇ／ｍ2・ｈであった。この防護材料を用いた捕集効率結果及び着用感を表1に示す。また、ガス透過性試験結果を表２に示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
実施例1は、粒子除去性能、ガス透過抑制能および着用感に優れ好適な防護材料であるのに対し、比較例1は、粒子捕集効率が劣る結果であり、所望とする防護衣材料となり得ない結果であった。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明の防護材料及び防護衣服は、粒子除去層とガス吸着層を積層することにより、有機リン系化合物等の如く皮膚から吸収されて人体に悪影響を及ぼす液状およびガス状有機化学物質から作業者を有効に防護し得ると共に、軽量かつ通気性により着用者の熱ストレスを抑制できる防護材料および防護衣服に関するものであり、防護衣服、農業用資材、防護テント、メディカル用品などに利用することができ、産業界に寄与することが大である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の積層体とした防護材料を示す斜視図である。
【図２】ガス透過性試験法に用いる試験容器を示す概略図である。
【図３】粒子捕集効率測定に用いる試験装置の概略図である。
【符号の説明】
【００７４】
１：外層付加層
２：粒子除去層
３：ガス吸着層
４：内層付加層
５：上方セル（１５０ｃｃ）
６：サンプリング口
７：試験液
８：試験品
９：パラフィンシーリング
１０：下方セル（１５０ｃｃ）
１１：粒子発生装置
１２：ダクト
１３：不織布
１４：流量計
１５：バルブ
１６：ブロワー
１７：粒子計測器
１８：サンプリング管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする防護材料。
【請求項２】
粒子除去層の目付が１００ｇ／ｍ2以下であることを特徴とする請求項1に記載の防護材料。
【請求項３】
粒子除去層の通気性が３ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることを特徴とする求項１又は２に記載の防護材料。
【請求項４】
粒子除去層の透湿性が１６７ｇ／ｍ2・ｈ以上であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の防護材料。
【請求項５】
粒子除去層が有機繊維からなることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の防護材料。
【請求項６】
平均単繊維直径が１〜２００ｎｍ以下であって、かつ２００ｎｍ以上の単繊維比率が２０％以下である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の防護材料。
【請求項７】
ガス吸着層のトルエン吸着性能が２５ｇ／ｍ2以上であることを特徴とする請求項1乃至６いずれかに記載の防護材料。
【請求項８】
ガス吸着層が繊維状活性炭織物、編物もしくは不織布状であることを特徴とする請求項1乃至７いずれかに記載の防護材料。
【請求項９】
ガス吸着層の上に粒子除去層を直接塗布することを特徴とする請求項1乃至８いずれかに記載の防護材料。
【請求項１０】
請求項1乃至９いずれかに記載の防護材料を用いることを特徴とする防護被服。
【請求項１】
２．５ｃｍ／ｓｅｃの通気線速における０．３μｍの粒子状物質の捕集効率が９０％以上である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする防護材料。
【請求項２】
粒子除去層の目付が１００ｇ／ｍ2以下であることを特徴とする請求項1に記載の防護材料。
【請求項３】
粒子除去層の通気性が３ｃｍ3／ｃｍ2・ｓｅｃ以上であることを特徴とする求項１又は２に記載の防護材料。
【請求項４】
粒子除去層の透湿性が１６７ｇ／ｍ2・ｈ以上であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の防護材料。
【請求項５】
粒子除去層が有機繊維からなることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の防護材料。
【請求項６】
平均単繊維直径が１〜２００ｎｍ以下であって、かつ２００ｎｍ以上の単繊維比率が２０％以下である粒子除去層とガス吸着層をそれぞれ少なくとも１層以上有することを特徴とする請求項１乃至５いずれかに記載の防護材料。
【請求項７】
ガス吸着層のトルエン吸着性能が２５ｇ／ｍ2以上であることを特徴とする請求項1乃至６いずれかに記載の防護材料。
【請求項８】
ガス吸着層が繊維状活性炭織物、編物もしくは不織布状であることを特徴とする請求項1乃至７いずれかに記載の防護材料。
【請求項９】
ガス吸着層の上に粒子除去層を直接塗布することを特徴とする請求項1乃至８いずれかに記載の防護材料。
【請求項１０】
請求項1乃至９いずれかに記載の防護材料を用いることを特徴とする防護被服。
【図３】
【図１】
【図２】
【図１】
【図２】
【公開番号】特開２００７−６２３５３（Ｐ２００７−６２３５３Ａ）
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３５００７（Ｐ２００６−３５００７）
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１３日（２００６．２．１３）
【出願人】（０００００３１６０）東洋紡績株式会社 (3,622)
【Ｆターム（参考）】
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