專利名稱：層疊耐熱防護衣的制作方法
技術領域：
本發明涉 及一種層疊耐熱防護衣，更詳細地說，本發明涉及不僅耐化學品性和透濕防水性優異，而且具有高隔熱性、輕量性和柔軟性的具有層疊結構的耐熱防護衣。
背景技術：
作為構成消防員在消防工作中穿著的耐熱防護服的纖維，以往使用不燃性的石棉纖維、玻璃纖維等，但從環境問題和容易活動等的角度考慮，近年來主要使用芳族聚酰胺纖維、聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯并咪唑纖維、聚苯并噁唑纖維等耐熱阻燃性的有機纖維。進一步地，為了防止對布帛的輻射熱，往往將通過涂布或蒸鍍、濺射、鍍敷等對金屬鋁等進行表面加工而得的產品作為面料層使用。通過這些方法，對輻射熱的隔熱性有相當程度的提高。特別是近年來，該輻射熱的防止也成為非常重要的指標，ISO 11613的方法A中規定，火焰暴露試驗(ISO 9151)和放射暴露試驗(ISO 6942-2002)的指標分別為13秒以上和18秒以上。此外，除耐熱性外，為了防止夏季工作中的熱應激導致的中暑，近年來，采用在內層中使用冰袋或者通過縫制來確保透氣性的方法。其中，輕量化作為減輕熱應激的一種方法，成為近年來的課題。作為這樣的耐熱防護服，可例舉日本特開2006-16709號公報中的具有二層結構的防護服、日本特開2009-280942號公報中的由差異收縮細紗構成的面料層等。現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本特開2006-16709號公報 專利文獻2:日本特開2009-280942號公報。
發明內容
發明所要解決的課題
本發明的目的是解決上述現有技術所具有的問題，提供一種層疊耐熱防護衣，該層疊耐熱防護衣不僅耐熱化學品性和透濕防水性優異，而且輕量且滿足ISO 11613的方法A和B的火焰暴露試驗(ISO 9151)、放射暴露試驗(ISO 6942-2002)等的指標，輕量且具有高隔熱性。用于解決課題的手段
本發明人對上述課題進行了認真研究，結果通過以下記載的層疊耐熱防護衣解決了上述問題，從而完成了本發明。S卩，根據本發明，提供一種層疊耐熱防護衣，其包含面料層、具有透濕防水功能的中間層和/或隔熱層，該層疊耐熱防護衣的特征在于，以ISO 6330為基準的洗滌5次后的所述層疊耐熱防護衣的厚度為2.5mm以上，ISO 11613記載的歐洲方法A(第4節)中的熱傳導(放射暴露)試驗(ISO 6942-2002)中，直至溫度上升24°C所需的時間(RHTI24)為18秒以上。發明的效果
本發明的層疊耐熱防護衣不僅耐熱化學品性和透濕防水性優異，而且滿足ISO 11613的方法A和B的火焰暴露試驗(ISO 9151)、放射暴露試驗(ISO 6942-2002)等的指標，輕量且具有高隔熱性，因此可制成熱應激小的層疊耐熱防護衣。
[圖1]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的面料層的雙層織物(doubleweavefabric)的格子間隔(lattice spacing)和溫度上升的關系的圖。[圖2]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的面料層的雙層織物的格子間隔和厚度變化的關系的圖。[圖3]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的一例的組織圖。[圖4]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-1]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-2]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-3]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-4]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-5]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-6]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-7]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖5-8]是表示構成本發明的層疊耐熱防護衣的隔熱層的織物的另一例的組織圖。[圖6]是表示本發明的層疊耐熱防護衣的火焰暴露前后的形狀變化的截面的示意圖。
具體實施例方式下面對本發明的實施方式進行詳細說明。本發明的層疊耐熱防護衣由面料層、具有透濕防水功能的中間層和/或隔熱層構成，面料層、中間層、隔熱層均由對位芳族聚酰胺纖維、間位芳族聚酰胺纖維單獨、或者混棉、混紡而制成交織機織或針織織物(union woven or knitted fabric)使用，作為其它能混棉、混紡的纖維，可例舉聚苯硫醚纖維、聚酰亞胺纖維、聚苯并咪唑纖維、聚苯并噁唑纖維、聚酰胺酰亞胺纖維、聚醚酰亞胺纖維、聚醚酰亞胺纖維、阻燃丙烯酸纖維、聚氯乙烯醇(polychlal)纖維、阻燃聚酯纖維、阻燃棉纖維、阻燃人造絲纖維、阻燃維綸纖維、阻燃羊毛纖維、聚丙烯腈預氧化纖維(pyromex)、碳纖維等。其中，只要是作為布帛的阻燃性能令人滿意，則完全可以進行易燃性纖維的混棉、混紡、交織機織或針織。另外，對位芳族聚酰胺纖維優選包含主鏈中具有芳香族環的聚酰胺的纖維，既可以是聚對苯二甲酰對苯二胺(PPTA)，也可以是共聚型的共聚對亞苯基-3，4’ -氧基二亞苯基對苯二甲酰胺(PPODPA)。特別是作為面料層，需要耐熱、阻燃、耐切割、高強力、高拉伸強力等特性，使用的是間位芳族聚酰胺纖維、對位芳族聚酰胺纖維和部分抗靜電纖維等，但不限定于此，另外，作為布帛的形態，可例舉針織或機織織物(knitted or woven fabric)以及無紡織物等,在實用性上優選機織織物(woven fabrics)。此外，間位芳族聚酰胺纖維和對位芳族聚酰胺纖維等纖維能以長纖維、復合紗、由短纖維構成的細紗等的任一種形態使用，為了兼顧暴露于火焰時的針織或機織織物的開孔的抑制和實用的針織或機織織物特性，優選推薦對位芳族聚酰胺纖維的含量為I 70重量％。該面料層可以是單層織物、雙層織物中的任一種。在相同的單位面積重量條件下，耐火焰暴露、耐放射暴露特性更優異的是雙層織物，為了以輕的重量滿足高隔熱性，特別優選雙層織物。S卩，其原因在于，為了抑制穿著時相當于皮膚側的部分的溫度上升，認為有效的是增大火焰暴露前后的面料層的厚度差，為雙層織物時，例如可以使用收縮率彼此不同的纖維來形成正反面的組織,通過改變正反面的成束間隔(bundle spacing)等即可容易地改變厚度。例如，圖1所示為與下述實施例1相同構成的層疊耐熱防護衣在ISO 11613中記載的北美方法B(第5節)中的(放射+火焰暴露)試驗(ISO 17492)中、在暴露于火焰8秒鐘后、經過40秒后的相當于皮膚側的部分的溫度上升(AT)與面料層的正反面的成束間隔之間的關系，可知存在抑制溫度上升的最佳成束間隔值。應予說明，圖2所示為在與上述相同的條件下暴露于火焰8秒鐘后、經過40秒后的面料層的厚度變化與面料層的正反面的成束間隔之間的關系，成束間隔小時，即使因正反面布帛的收縮差異而引起厚度變化，其增加也受到限制，不能體現出充分的溫度上升抑制效果。其中，如果成束間隔過大，則雖然厚度增加，但有可能無法維持對于溫度上升的抑制有效的形態，可知厚度與成束間隔同樣，存在抑制溫度上升的最佳厚度值。對于上述構成的層疊耐熱防護衣，優選的面料層的厚度變化為2mm以上(3g/cm2荷重下)，優選的成束間隔為15 45mm、更優選為15 30mm。其中，特別優選使用如下面料層:面料層包含雙層織物布帛，該布帛的正面側布帛和反面側布帛在400°C下的TMA收縮率差(150°C /分鐘升溫)為4%以上，采用ISO17492 (TPP)從正面側布帛側暴露于火焰8秒鐘時的雙層織物的厚度的變化為2mm以上。另外，面料層雙層織物布帛中，優選反面側布帛的耐切割性高于正面側布帛。另外，為了提供具有更好的耐水性能和耐化學品性能的防護衣，該面料層優選進行拒水拒油加工，加工方法可以是涂布法、浸潰法、噴霧法、浴中浸潰法等中的任一種。作為中間層，通過使用對上述針織或機織織物等進一步實施聚四氟乙烯等的透濕防水層膜的層合加工或涂布等而成的產品，也能賦予優異的透濕防水功能和耐化學品性。具有透濕防水功能的中間層和/或隔熱層既可以分別分離，也可以一體化。認為分離的三層層疊結構的層間空氣層(絕熱層)數多，對隔熱性有利，但只要層疊厚度相同，則隔熱性不會有很大差異。隔熱層的厚度優選為1.80mm以上，單位面積重量優選為110 150g/m2。上述隔熱層優選如下所述獲得:使2 20%以下的高收縮性纖維混合，使隔熱層結構物與80°C以上的干濕熱條件接觸從而收縮，得到厚度增加(體積大)的隔熱層。為了獲得體積更大的隔熱層，例如可以通過用于機織織物的經紗(設計排列)來獲得在接觸80°C以上的干濕熱條件時在經方向上發生收縮而體積顯著增大的隔熱層，此外，通過使高收縮性纖維和非高收縮性纖維交替排列，也能獲得如絕熱緩沖材料(氣泡緩沖材料)的針織或機織織物。此時，為了維持厚度(大體積性)方向上的耐壓性和形態保持(洗滌和穿著等)性，例如在獲得如上述絕熱緩沖材料(氣泡緩沖材料)的針織或機織織物時，如果在針織或機織織物中使單層和雙層交替排列，或者以滾邊狀或條狀排列，則效果更佳。另外，例如為滾邊狀(單層/雙層的交替排列)的情形中，可以使非/難收縮纖維占據雙層部分的正面偵牝進而使該雙層部分的正面側的排列比例比反面側更多(例如正:反=2:1)，這非常有助于穩定且耐久地體現出厚度。這樣的機織組織的設計圖的例子示于圖3 圖5。圖5所示為交替排列的例子，通過改變密度和交替間距，可使厚度、厚度的耐久性任意地改變。將這樣得到的隔熱層制為層疊耐熱防護衣使用時，可以將正反面中的任一面作為火焰側(或穿著(人體)側)，如果假定要穿著層疊耐熱防護衣的防火服，則不要被腳趾頭或粗大的手指頭等鉤住這一點也很重要，此時，優選將凹凸較少的一側作為穿著(人體)偵牝但優先高隔熱性時則不限定于此，上述絕熱緩沖材料(氣泡緩沖材料)那樣的凹凸(可以是隨機、交替、單側面中的任一種)可以體現在正反面的任一面。上述本發明的層疊耐熱防護衣在火焰暴露的前后，其截面形狀如圖6那樣變化，顯示出如下所述的優異耐熱性。即，本發明的層疊耐熱防護衣的以ISO 6330為基準的洗滌5次后的該層疊耐熱防護衣的厚度必須為2.5mm以上，ISO 11613記載的歐洲方法A (第4節)中的熱傳導(放射暴露)試驗(ISO 6942-2002)中，直至溫度上升24°C所需的時間(RHTI24)必須為18秒以上。放射暴露試驗(ISO 6942-2002)中，直至溫度上升24°C所需的時間(RHTI24)不滿足上述范圍時，無法獲得足夠的隔熱性，防護衣的重量過重，無法減輕熱應激。另外，本發明中，除了上述特性外，還進一步優選:
(I)ISO 11613記載的歐洲方法A(第4節)中的熱傳導(火焰暴露)試驗(ISO 9151)中，直至溫度上升24°C所需的時間(HTI24)為13秒以上。(2) ISO 11613記載的歐洲方法A(第4節)中的熱傳導(火焰暴露)試驗(ISO9151)中，直至溫度上升24 °C所需的時間(RHTI24)與直至溫度上升12 °C所需的時間(RHTI12)之差為4秒以上。(3) ISO 11613記載的北美方法B(第5節)中的(放射+火焰暴露)試驗(ISO17492)中，直至溫度上升24°C所需的時間(TPP)為17.5秒以上。這樣得到的本發明的層疊耐熱防護衣的單位面積重量優選為400 600g/m2，更優選為 450±50g/m2。另外，本發明的層疊耐熱防護衣優選ISO 13506中的2度+3度燒傷率為10%以下。
實施例下面通過實施例對本發明進行更詳細的說明。應予說明，實施例中采用的評價方法如下所述。(I)ISO 6942-2002:RHT124 (秒)
以ISO 6942(2002)為基準，在熱通量40kW/m2的條件下，求出開始放射暴露起直至銅制傳感器上升24°C的時間(RHTI24)。(2)IS0 9151:HTI24(秒)
以ISO 9151為基準，求出開始火炎暴露起銅制傳感器上升24°C的時間(HTI24)。(3) ISO 17492: TPP 時間(秒)
以ISO 17492為基準，求出試驗開始起上升24°C (二度燒傷)時的時間(TPP時間(秒))。(4) ISO 13506:2 度+3 度燒傷率(％ )
以ISO 13506為基準，算出2度+3度燒傷率。其中，此時由于未穿著頭部裝備品，因此僅對除頭部以外的身體進行測量、計算。應予說明，評價時，在穿好棉100%左右的內衣和制服褲子后，在其上穿著耐熱防護衣，供于試驗。(5)厚度(mm)
以ISO 6330為基準進行5次洗滌，將面料層、中間層和/或隔熱層層疊。接著，以JISL1018(有毛織物)為基準，測定3g/cm2下的厚度。[實施例1]
面料層為2層結構織物，該2層結構的正面側使用的是包含聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(帝人高科技產品株式會社(帝人$ ”)I W ” V、制、Teijin conex、紡前染色紗線品種c/_B32.2T51)和共聚對亞苯基 3，4’-氧基二亞苯基對苯二甲酰胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Technora、品種T330BK1.7T51)的細紗(混棉比例間位90:對位10、紗線支數40/1)。另外，反面側使用的是包含共聚對亞苯基 3，4’ -氧基二亞苯基對苯二甲酰胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Technora、品種T330BK1.7T51)的細紗，對于正反面成束，正面側使用包含聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Teijin conex、紡前染色紗線品種c/_B32.2T51)和共聚對亞苯基3，4’-氧基二亞苯基對苯二甲酰胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Technora、品種T330BK1.7T51)的細紗，以格子間隔15_進行成束，以經X緯密度96X86根/英寸進行機織。對所得的坯布通過常規工序進行燎毛、退漿精煉、拒水拒油加工。所得的布帛的單位面積重量為215g/cm2，厚度為0.80mm(JISL1018基準)。對于中間層，使用包含聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Teijin conex、紡前染色紗線品種c/_B32.2T51)和共聚對亞苯基 3，4’ -氧基二亞苯基對苯二甲酰胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Technora、品種T330BK1.7T51)的細紗(混棉比例間位95:對位5、紗線支數40/1)，通過常規方法進行機織和精加工后、層合聚四氟乙烯制的透濕防水性膜(日本奧亞特克斯公司(7 ^7.f ^ 7社)制)，使用所得材料，得到單位面積重量120g/cm2的透濕防水層。對于隔熱層，將包含聚間苯二甲酰間苯二胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Teijin conex、紡前染色紗線·品種c/_B32.2T51)和共聚對亞苯基 3，4’ -氧基二亞苯基對苯二甲酰胺纖維(帝人高科技產品株式會社制、Technora、品種T330BK1.7T51)的細紗(混棉比例間位95:對位5、紗線支數40/1)、以及該細紗和BWS30%的聚酯長絲(帝人纖維株式會社(帝人7 了 ^ 〃'一)制、品種TFYN301SDC33T12)的并捻紗線交替地排列成經紗，另外，作為緯紗，將細紗按照圖3的組織以經88根/英寸、緯90根/英寸機織，進行退漿精煉和精加工，得到單位面積重量為129g/cm2、厚度為2.lmm(JISL1018基準)的隔熱層。將所得的面料層、中間層及隔熱層洗滌5次，測定層疊3層的厚度后，評價隔熱性等。結果示于表I。[實施例2]
實施例1中，在面料層的反面側使用共聚對亞苯基 3，4’ -氧基二亞苯基對苯二甲酰胺纖維的斯本奈茲卷曲變形長絲(7 〃 f 4^ >卜)(帝人高科技產品株式會社
制、Technora、品種GTN220T)，除此之外與實施例1同樣地實施。[實施例3]
實施例2中，使面料層的機織密度為經X緯密度96 X 94根/英寸，除此之外與實施例2同樣地實施。[實施例4]
實施例1中，使面料層的正面側細紗紗線支數為36/1，除此之外與實施例1同樣地實施。[實施例5]
實施例1中，使隔熱層的組織為圖4的設計，除此之外與實施例1同樣地實施。[實施例6]
實施例1中，使兩層隔熱層貼合成一層，除此之外與實施例1同樣地實施。[實施例7]
實施例1中，使面料層的正反面成束的格子間隔為30mm，除此之外與實施例1同樣地實施。[比較例I]
實施例1中，使隔熱層的厚度為1.27mm，使三層層疊的厚度為2.4mm，除此之外與實施例I同樣地實施。[表 I]
權利要求
1.層疊耐熱防護衣，其包含面料層、具有透濕防水功能的中間層和/或隔熱層，其特征在于，以ISO 6330為基準的洗滌5次后的所述層疊耐熱防護衣的厚度為2.5mm以上，ISO11613記載的歐洲方法A(第4節)中的熱傳導(放射暴露)試驗(ISO 6942-2002)中，直至溫度上升24°C所需的時間(RHTI24)為18秒以上。
2.權利要求1所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，ISO11613記載的歐洲方法A (第4節)中的熱傳導(火焰暴露)試驗(ISO 9151)中，直至溫度上升24°C所需的時間(HTI24)為13秒以上。
3.權利要求1或2所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，ISO11613記載的歐洲方法A(第4節)中的熱傳導(火焰暴露)試驗(ISO 9151)中，直至溫度上升24°C所需的時間(HT124)與直至溫度上升12°C所需的時間(HTI12)之差為4秒以上。
4.權利要求1 3中任一項所述的層疊耐熱防護衣,其特征在于,ISO11613記載的北美方法B(第5節)中的(放射+火焰暴露)試驗(ISO 17492)中，直至溫度上升24°C所需的時間(TPP)為17.5秒以上。
5.權利要求1 4中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，層疊耐熱防護衣的單位面積重量為400 600g/m2。
6.權利要求1 5中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，層疊耐熱防護衣的單位面積重量為450±50g/m2。
7.權利要求1 6中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，隔熱層的厚度為1.80mm 以上。
8.權利要求1 7中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，隔熱層的單位面積重量為 110 150g/m2。
9.權利要求1 8中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，層疊耐熱防護衣的ISO 13506中的2度+3度燒傷率為10%以下。
10.權利要求1 9中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，面料層包含雙層織物布帛，該布帛的正面側布帛和反面側布帛在400°C下的TMA收縮率差(150°C/分鐘升溫)為4%以上，采用ISO 17492 (TPP)從正面側布帛側暴露于火焰8秒鐘時的雙層織物的厚度的變化為2mm以上。
11.權利要求1 10中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，面料層雙層織物布帛中，反面側布帛的耐切割性高于正面側布帛。
12.權利要求1 11中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，隔熱層使用了2 20%的單位面積重量為100 150g/m2、BWS為10 50%的高收縮性纖維。
13.權利要求1 12中任一項所述的層疊耐熱防護衣，其特征在于，隔熱層是花式雙層織物。
全文摘要
本發明提供不僅耐熱化學品性和透濕防水性優異，而且滿足ISO11613的方法A和B的火焰暴露試驗(ISO9151)、放射暴露試驗(ISO6942-2002)等的指標，輕量且具有高隔熱性，熱應激小的層疊耐熱防護衣。
文檔編號A41D31/00GK103153101SQ20118005070
公開日2013年6月12日 申請日期2011年10月17日 優先權日2010年10月20日
發明者黑田幸乙綾, 內川哲茂 申請人:帝人株式會社