説明

難燃性及び切断抵抗性生地

切断抵抗性及び難燃性の生地様物質(100、200、300、400、500)。難燃性物質及び樹脂から作られた複数の防護プレート(102、402、412)が生地支持体(205、405、415)に付着されており、優れた切断抵抗性及び難燃性を有する生地様物質(100、200、300、400、500)を提供する。任意の第二の複数の防護プレート(712)が防護プレート(702)の第一の層と反対側の支持体(705)に付着され得る。又、任意の層(207、307、407、507、607)が防護プレート(102、402、412)上に配置され、生地様物質(100、200、300、400、500)に、耐熱性、耐磨耗性、把握又は付加的な難燃性のような他の特性を加える。

【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
いくつかの防護衣料用途において、衣料生地又は衣料物質は、難燃性並びに切断抵抗性及び破壊抵抗性の両方である必要がある。一つの例は、火及び熱に対する適切な防護並びに鋭利な物からの切断及び破壊抵抗性を与えなくてはならない、ジャケット、ズボン、手袋及びブーツを含む、消防服である。
【0002】
難燃性生地は、又、カーテン及び家具カバーのような品目のために家庭において用いられる。伝統的に、難燃性生地を作る2つの方法がある。一番目は、生地を作ることにおいて難燃性繊維を用いることに関し、二番目は、生地の化学的処理に関する。
【0003】
一番目の方法では、アラミド又はガラス繊維のような耐燃性繊維、又は耐燃性繊維及び易燃性繊維のブレンドが編まれるか又は織られ、耐燃性生地及び耐燃性生地ブレンドを作る。ノメックス生地及びケブラー生地は、そのような難燃性生地の例である。ガラス繊維もそのような生地に織られ得て、それから、消火服のような品目に用いられる。
【0004】
しかし、高いコスト、テキスチャー及び外観のために、そのような生地は、特殊歯車及び工業的用途において用いられ、消費者用衣類及び家庭用テキスタイルにおいては通常見い出されない。
【0005】
二番目の方法は、生地に耐燃性又は難燃性を与えるための生地の化学的処理に関する。この目的のために、多くのスプレー用耐燃性化学的溶液、ペイント、ワニス及び被覆製品が販売されている。いくつかは、製織工場において製造中に施される。他のものは、製造後に生地の上に施され得る。例えば、家庭でのカーテン、ドラペリー、子供用パジャマ及び他の物品は、化学的に適用される難燃剤での低減された燃焼速度を有し得る。
【0006】
しかし、ほとんどの非毒性の化学的に適用される液体難燃剤は水性である。水性の難燃剤は、繰り返される使用又は洗濯により洗い落ちてしまい、それによって、生地の難燃性が次第に低減する。又、難燃化処理は、一般的に生地の機械的強度を改良しない。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0007】
発明の概要
本発明は、優れた難燃性及び切断抵抗性を有する生地又は可撓性生地用物質に関する。一つの面において、難燃性生地は、可撓性支持体及びその支持体に付着された、重なり合わない複数の防護プレートを含有する。隣接する防護プレート間に複数の空所が画定されるような様式で防護プレートは配列されている。又、防護プレートは難燃性物質から作られている。他の面では、本発明は、難燃性物質を包含する。本発明の更なる面は、防護プレート上に配置された層を有する難燃性生地を包含する。
【0008】
好ましい態様の詳細な記載
本発明は、(1)難燃性及び(2)切断/破壊抵抗性の性質を有する可撓性生地を提供する。本発明の生地は、生地支持体の上面に付着された耐燃性及び切断/破壊抵抗性の複数の防護プレートを有するので独特である。いくつかの態様では、支持体生地は耐燃性でもなく、化学的に処理されてもいない。しかし、他の態様では、耐燃性及び切断/破壊抵抗性の防護プレートは、ノメックス[Nomex(登録商標)]又はケブラー[Kevlar(登録商標)]のような耐燃性生地に付着されている。本発明の生地は又、可撓性を低減し得る難燃性物質の貼り合わせを含まない。
【0009】
本明細書に記載された生地又は生地様物質は、可撓性の生地支持体上に不連続のプレート様物体(防護プレート)を組み込む又は付着させることにより難燃性並びに切断抵抗性及び破壊抵抗性を達成する。防護プレートは連続性であり、重なり合っておらず、隣接するプレート間に空所があるような様式で配列又は配置される。防護プレート物質は、難燃性及び切断抵抗性の両方であることが企図されており、スクリーン印刷できることを含む印刷できる樹脂を含有し得る。
【0010】
難燃性樹脂は、公知の難燃性添加剤を個々に又は組み合わせて、個々の又は組み合わせた公知の樹脂物質に混合することにより製造される。難燃性添加剤及び樹脂のリストは、下記の通りである:
難燃性添加剤
アルミニウム三水酸化物
水酸化マグネシウム
三酸化アンチモン
硼酸亜鉛
低融点ガラス
ハロゲン化化合物
ハロゲン化ホスフェート
第一燐酸アンモニウム
シリコーン系添加剤
セラミックビーズ
メラミン塩
膨張添加剤
他の公知の難燃剤添加剤

樹脂
エポキシ樹脂
フェノール樹脂
ポリ塩化ビニル(PVC)
ポリオレフィン
ポリアミド
エラストマー
ハロゲン化樹脂化合物
他の公知の同様の物質
【0011】
従って、列挙された難燃性添加剤のいずれかを樹脂のいずれかに添加し得て、難燃性樹脂を得る。しかし、難燃性添加剤、樹脂及び相対量を選ぶ場合、その混合物が、印刷可能なテキスチャー及び稠度及び少なくともわずかな浸透に対する能力を維持し、及び/又は可撓性支持体に付着することが重要である。
【0012】
付着された防護プレートは、生地に可撓性を与える、隣接した防護プレート間の複数の空所を画定する。それらの空所は、支持体生地の、火炎への直接の暴露を最小にするのに十分に狭い。空所の幅及び位置は、生地が切断し得るか又は引裂し得る一直線に配列された空きスペースの存在を最小にするように選ばれる。しかし、隣接するプレート間の空所は典型的に直線状である。
【0013】
図1は、本発明の生地の一つの態様を示す。図2は、図1に示されている線A−Aに沿って切り取られた断面図である。生地100は、可撓性支持体205及び付着された防護プレート102を有する。防護プレート102は重なり合っておらず、隣接する防護プレート102間に複数の空所104が画定されるような様式で配列される。空所104の幅はおよそ均一であり得る。いくつかの態様では、幅108は5乃至20ミルの範囲であり得る。他の態様では、空所幅は約10乃至15ミルである。防護プレート102は耐燃性物質又は難燃性物質を含有する。いくつかの態様では、防護プレート102は正六角形の形状を有するが、同様に、他の形状にもなされ得る。ほとんどの態様では、防護プレート102は、望ましい切断抵抗性及び難燃性に依存して約5乃至20ミル厚さの範囲の厚さ209を有する。他の態様では、防護プレート厚さ209は約10乃至15ミルの範囲である。又、いくつかの態様では、各防護プレート102は50乃至120ミルの範囲の直径106を有し得る。他の態様では、直径106は約70乃至90ミルの範囲である。一つの態様では、各防護プレート102は約80ミルの直径を有する。
【0014】
本発明の他の態様では、防護プレート102を形成するために、単独で又はいずれかの組み合わせにおける、表1−4に記載された樹脂A、樹脂B又は樹脂Cのような、しかしそれらに限定されない難燃性物質及び高モジュラスのセラミックビーズの両方を含有するカスタマイズ化された樹脂が用いられる。樹脂A、B及びCはエポキシ系樹脂を含有する特定の配合物であるが、難燃性物質を従来のエポキシ及び/又はフェノール樹脂と混合することにより、他の配合物も作られ得る。
【0015】
支持体205は、革、綿又はナイロン/綿ブレンドのような、しかし、それらに限定されない、織られた、編まれた又は不織の生地を含有し得る。支持体205は、又、ノメックス[Nomex(登録商標)]又はケブラー[Kevlar(登録商標)]を含む難燃性生地も含有し得る。しかし、その支持体205が可撓性であり、かつ防護プレート102が支持体層に接着することは重要である。ほとんどの態様では、特に硬化後に、支持体205に、より確実に付着するために、防護プレート102は、少なくともわずかには支持体205に浸透する。いくつかの態様では、熱に抵抗し得て、消火活動のような高熱環境において容易に融解しない支持体生地が選ばれる。それらの支持体生地には、綿、絹及び毛のような天然生地並びに耐熱性を有する合成生地を含むがそれらに限定されない。
【0016】
セラミックビーズを含有するか又は含有しない防護プレート樹脂は典型的には、公知のスクリーン印刷技術を用いて生地支持体205の表面に印刷され得るペースト様物質の形態でできている。次に、印刷された樹脂は、熱硬化又は紫外線(UV)硬化のような方法により硬化され、支持体205上に複数の防護プレート102を凝固させる、すなわち付着させる。印刷された防護プレート102の不連続性のために、その防護プレート102間の空所104は連続性であり、幅が比較的均一であり、最終的な生地100がその可撓性及び難燃性の両方を維持することを可能にする。空所104は又、設計パラメーターにより要求される切断抵抗及び/又は破壊抵抗を維持するのに十分に狭い。
【0017】
図1及び2は、防護プレート102の上に又は一面に配置された層207も示している。層207は、高い把握強度又は摩擦、耐熱 (すなわち、生地への伝熱を最小にするための断熱材)、耐磨耗性及び付加的な難燃性のような特徴を提供し得る。いくつかの態様では、層207は、シリコーンのようなエラストマー物質を含有する。耐熱性の他に、層207は、例えば手袋において用いられる生地のために把握強度も提供し得る。図2に示されたいくつかの態様では、層207の物質も可撓性であり、空所104を塞ぎもするが生地200は、なお可撓性を維持する。
【0018】
その層207が、図1に示されているような連続性層であることができることに注意することは重要である。しかし、図6に示されているような他の態様では、層207と類似の物質(シリコーンのような)を含有する複数の防護プレート607が防護プレート102の上面上に印刷され得る。防護プレート607は、防護プレート102に対して位置合わせされ得るか又は位置合わせされ得ない。防護プレート607は、防護プレート102と同じか又は異なる直径であり得る。一般的に、可能な場合は、位置合わせされていない防護プレート607を印刷することは、より低いコストゆえに有利である。さらなる改良が、2002年8月8日に公開された米国特許出願公開US−2002−0106953−A1に見出され得て、引用によりそのまま本明細書に組み込む。
【0019】
図3は、図1における線A−Aに沿って切り取られた断面の他の態様である。生地300は、先に記載されたように可撓性支持体205及び付着された防護プレート102を有する。層307は、各防護プレート102全体に配置され、図2におけるように空所104を塞がない。先に記載されたように、層307はシリコーンのようなエラストマー物質であり得る。層307は、又、図2に示されている層207と同じ目的を有する。しかし、層307は、空所104を覆わない又は塞がないゆえに増大された通気性又は空気循環のために有利である。
【0020】
図4は、積み重ねられた支持体405及び415並びに付着された複数の防護プレート402及び412を有する多層生地400を示す。防護プレート402及び/又は防護プレート412は、先に記載したように硬化される難燃性樹脂を含有し得る。防護プレート402及び412は、位置合わせされ得るか又は位置合わせされ得ない。防護プレート412を位置合わせされない一つの利点は、より低いコストである。図6は、位置合わせされない防護プレート607、102の例を示しており、防護プレート607は、支持体415のような支持体上に印刷され得るか又は防護プレート102上に直接印刷され得る。
【0021】
支持体405及び415は、綿、革、ナイロン/綿ブレンド、又はその上において防護プレート402及び412が印刷され得て付着され得る難燃性生地のような、しかしそれらに限定されない可撓性生地を含み得る。各々の層についての防護プレートのサイズ、形状及び空所サイズは、生地400の選ばれる可撓性に合うように及び/又は層間の空所の配列を最小にするように調整され得る。複数層生地400は、付加的な切断抵抗性及び破壊抵抗性並びに難燃性を与え得るが、図1−3に示されている単一層防護プレート構造と比較していくらかの全体的な可撓性をなくし得る。層407は図2に示されている層207と構造的に類似であり、先に記載されており、ここに組み入れられる。さらに、支持体415は、プレート402にゆるく又は固く結合され得ることに注意する。しかし、ほとんどの態様において、支持体415がプレート402に対して滑り動き得るように支持体415はゆるく結合されている。
【0022】
図5は、図4に示されている複数層生地の他の態様である。生地500は又、複数の又は積み重ねられた支持体405、415並びに付着された防護プレート402及び412も含有する。層507は防護プレート412上に配置され、図3において示されている層307と構造的に類似であり、先に記載されており、ここに組み込まれる。
【0023】
図7は、防護プレート702が支持体705の片側に付着されており、防護プレート712が支持体705の反対側に付着されている。防護プレート702は、防護プレート712と同じか又は異なるサイズ及び/又は形状であり得る。防護プレート702は防護プレート712に対して位置合わせされ得るか又は位置合わせされ得ない。しかし、ほとんどの態様では、防護プレート702、712は六角形であり、位置合わせされておらず、防護プレート712とは異なる直径を有する。
【実施例】
【0024】
以下に、樹脂配合並びに難燃性及び切断抵抗性における試験結果の2つの例を示す。本発明の樹脂配合物において用いられる原料を表1にまとめる。
【0025】
【表1】

【0026】
一つの実験において、樹脂Aは、生地支持体上にスクリーン印刷し、難燃性並びに切断及び/又は破壊抵抗を与えるために用いられる樹脂組成物を提供するために調製される。樹脂Aを調製するために、Epon 828、A−187、BYK995及びBYK525の重量を計り、50ml容のポリエチレン容器に入れ、SpeedMixer(登録商標)ホルダー(FlackTekからのモデルDAC 150 FV−K)中に配置し、2,500rpmの速度で30秒間混合した。その容器を混合器から取り出し、Amicure CG1200、amicure 2442、BK5099、Martinal ON−320、Martinal OL−104LE及びTS720を添加した。全混合物を再びSpeedMixer中に入れ、同じ条件で再び混合した。
【0027】
その混合物を、ブレンドされた65%のポリエステル及び35%の綿生地上に、約80ミルの防護プレート直径、約14ミルの空所幅及び約10ミルのおよそ均一の厚さを有する金属ステンシルを用いてスクリーン印刷した。その印刷された生地を140℃におけるオーブン中に入れ、1時間、熱硬化した。
【0028】
下記の表2は、樹脂Aの原料成分及びそれぞれの量をまとめている。それらの重量は、相対量での表示であり、必要に応じて種々の係数又は定数を掛けることができる。
【0029】
【表2】

【0030】
次に、生地Aとして特定された硬化された生地を15cm×20cmの断片に切断し、燃焼試験を行うために金属リング上に水平に置いた。ろうそくに火をつけ、樹脂Aにより作られた印刷された防護プレートを有する側を下向きに向け、ろうそくの炎に向けた生地Aの下に置いた。生地Aを炎に30秒間当て、その後、ろうそくを取り除いた。ろうそくと接触した生地Aの領域は発光を生ずるのが観察されたが、その発光は広がらず、次第に消失した(消えた)。ろうそくを取り除いた後の発光時間を測定し、生地Aの難燃性を推定した。印刷されていない側(防護プレートの反対の生地側)について同じ実験を繰り返した。
【0031】
次に、比較のために、生地A支持体用に用いられたようなプレーンのポリエステル/綿生地を対照試料(対照生地)として用い、又、燃焼試験をした。ろうそくの炎を、金属リング上に水平に置いた対照生地に当てた。対照生地は連続的に燃焼し、発火し始める時間を測定した。その実験の結果を以下の表3にまとめる。
【0032】
【表3】

【0033】
生地Aでは、30秒後の暴露後に火炎源を取り除いた後、発光は消えた。一方、対照生地は、火炎源を取り除いた後にも続けて燃焼した。予測しないことに、生地Aの印刷されていない側も優れた難燃性を示し、発光時間は印刷された側よりも、わずかに長い程度であった。
【0034】
それぞれ樹脂B及び樹脂Cを用いる生地B及び生地Cとして特定された他の生地においても実験を行った。それらの例において、樹脂B及び樹脂Cは、難燃性及びより高い切断抵抗性の組み合わされた性質のために配合された。以下の表4は、樹脂B及びCの組成をまとめている。
【0035】
【表4】

【0036】
樹脂B及び樹脂Cの両方は組成において非常に類似であり、両方とも難燃性物質を含有する。樹脂Bは、配合において小さなセラミックビーズを含有し、付加的な切断抵抗性を与えるが、樹脂Cは添加されたセラミックビーズを含有しなかった。樹脂Aにおいて先に記載した混合操作を用いた。65%のポリエステル及び35%の綿の生地上に樹脂B及び樹脂Cをスクリーン印刷し、140℃で1時間硬化した。その燃焼試験を樹脂Aについて記載したのと同じ操作を用いて行った。樹脂B及び樹脂Cについての難燃性および切断抵抗性についての結果を以下の表5にまとめる。
【0037】
【表5】

【0038】
樹脂B及び樹脂Cについての試験結果は、樹脂B及び樹脂Cの両方がおよそ同じ発光時間を有したので、セラミックビーズを添加することは、難燃性に影響を与えるようではないことを意味する。しかし、セラミックビーズを添加することは切断抵抗性をかなり改良した。
【0039】
本発明を好ましい態様に関して記載したが、当業者は、変更が、本発明の精神及び範囲から逸脱しない形態及び詳説においてなされ得ることを認識するであろう。
【図面の簡単な説明】
【0040】
【図1】図1は、本発明の生地の上面図である。
【図2】図2は、図1における線A−Aに沿って切り取られた断面図である。
【図2A】図2Aは、支持体に浸透し、付着された防護プレートを示す。
【図3】図3は、図1における線A−Aに沿って切り取られた断面の他の態様である。
【図4】図4は、本発明の生地の複数層の態様である。
【図5】図5は、図4の複数層生地の他の態様である。
【図6】図6は、第二の支持体を有する又は有しない2つの、複数の防護プレートを有する生地を示す。
【図7】図7は、単一の支持体の両面に付着された防護プレートを示す。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
可撓性支持体及び
前記可撓性支持体に付着させた、重なり合わない複数の防護プレート
を含む難燃性生地であり、隣接する防護プレート間に複数の空所が画定されるような様式に防護プレートが配列されており、防護プレートが難燃性物質を含有する、難燃性生地。
【請求項2】
防護プレートが約5乃至20ミルの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項3】
防護プレートが約10乃至15ミルの範囲の厚さを有する、請求項2に記載の難燃性生地。
【請求項4】
防護プレートがおよそ六角形の形状であり、約50乃至120ミルの範囲の直径を有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項5】
防護プレートが約70乃至90ミルの範囲の直径を有する、請求項4に記載の難燃性生地。
【請求項6】
隣接する防護プレート間の空所がおよそ直線状であり、約5乃至20ミルの範囲の幅を有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項7】
前記空所が約10乃至15ミルの幅を有する、請求項6に記載の難燃性生地。
【請求項8】
難燃性物質が難燃性添加剤及び樹脂を含有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項9】
難燃性物質が、アルミニウム三水酸化物、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン、硼酸亜鉛、低融点ガラス、ハロゲン化化合物、ハロゲン化ホスフェート、第一燐酸アンモニウム、シリコーン系添加剤、メラミン塩及び膨張添加剤の少なくとも一つを含有する、請求項8に記載の難燃性生地。
【請求項10】
樹脂がエポキシ樹脂を含む、請求項8に記載の難燃性生地。
【請求項11】
樹脂がフェノール樹脂を含む、請求項8に記載の難燃性生地。
【請求項12】
難燃性物質が17.65重量部のEpon 828、0.34重量部のA187、0.34重量部のBYK995、0.24重量部のBYK525、1.07重量部のAmicure CG1200、0.89重量部のAncamine 2442、0.08重量部のBK5099、18.86重量部のMartinal ON−320、9.47重量部のMartinal OL−104LE及び1.08重量部のTS720を含有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項13】
可撓性支持体が織布を含む、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項14】
織布が綿を含む、請求項12に記載の難燃性生地。
【請求項15】
織布がナイロン/綿ブレンドを含む、請求項14に記載の難燃性生地。
【請求項16】
可撓性支持体が革を含む、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項17】
可撓性支持体が難燃性生地である、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項18】
防護プレート上に配置される一つの層をさらに含む、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項19】
前記層がエラストマー物質である、請求項18に記載の難燃性生地。
【請求項20】
エラストマー物質がシリコーンを含む、請求項19に記載の難燃性生地。
【請求項21】
前記層が断熱材である、請求項18に記載の難燃性生地。
【請求項22】
前記層が、防護プレートの最初に記載された層に付着された、重なり合わない第二の複数の防護プレートを有する、請求項18に記載の難燃性生地。
【請求項23】
最初に記載された複数の防護プレートと反対側の可撓性支持体に付着された、重なり合わない第二の複数の防護プレートをさらに含有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項24】
第二の複数の防護プレートが難燃性添加剤を含有する、請求項23に記載の難燃性生地。
【請求項25】
難燃性物質がセラミックビーズを含有する、請求項1に記載の難燃性生地。
【請求項26】
Epon 828、A187、BYK980、BYK525、Amicure CG1200、Ancamine2442、BK5099、Martinal ON−320、Martinal OL−104LE及びTS720を含有する難燃性物質。
【請求項27】
24.78重量部のEpon 828、0.48重量部のA187、0.93重量部のBYK980、0.33重量部のBYK525、1.50重量部のAmicure CG1200、1.25重量部のAncamine2442、0.11重量部のBK5099、26.49重量部のMartinal ON−320、13.30重量部のMartinal OL−104LE及び0.67重量部のTS720を含有する、請求項26に記載の難燃性物質。
【請求項28】
セラミックビーズをさらに含有する、請求項26に記載の難燃性物質。
【請求項29】
セラミックビーズが重量によりZirblast B125及びM5を含む、請求項28に記載の難燃性物質。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公表番号】特表2007−530799(P2007−530799A)
【公表日】平成19年11月1日(2007.11.1)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−518933(P2006−518933)
【出願日】平成16年7月8日(2004.7.8)
【国際出願番号】PCT/US2004/022042
【国際公開番号】WO2005/006895
【国際公開日】平成17年1月27日(2005.1.27)
【出願人】(502127548)ハイアー ディメンション メディカル、インコーポレイテッド (1)
【Fターム(参考)】