(57)【要約】【課題】十分な防刃性能を有し、軽量で、柔軟性と通気性を保持して長時間着用した時の不快感、特に夏場の使用時には、ムレやベタツキが少なく、着用快適性に優れた防護用繊維素材及びその製造方法を提供するものである。【解決手段】金属線またはプラスチック線の高強力繊維１を複数本撚り合わせた撚り線２に熱可塑性樹脂３を被覆した芯線４を、間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層５を形成し、この上に経芯材層５の引き揃え方向と直交して芯線４を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層６を形成し、前記経芯材層５と緯芯材層６を熱融着により一体に形成したものである。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属線またはプラスチック線の高強力繊維を複数本撚り合わせた撚り線に熱可塑性樹脂を被覆した芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層を形成し、この上に経芯材層の引き揃え方向と角度をずらせた芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層を形成し、前記経芯材層と緯芯材層を熱融着により一体に形成したことを特徴とする防護用繊維素材。
【請求項２】
高強力繊維として引張強度１２ｇ／ｄ以上の繊維を用い、撚り線の線径が０．７〜１．０ｍｍで、熱可塑性樹脂の被覆厚さが撚り線の線径の０．５〜１．０で、熱可塑性樹脂を被覆した芯線のセンチ間密度を１．５〜３．２本／ｃｍとしたことを特徴とする請求項１記載の防護用繊維素材。
【請求項３】
撚り線が７本×７本のストランド交差撚りで形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の防護用繊維素材。
【請求項４】
（１）金属線またはプラスチック線の高強力繊維を複数本撚り合わせて撚り線を形成し、
（２）この撚り線の表面から熱可塑性樹脂を含浸、被覆して芯線を形成し、
（３）この芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層を形成し、この上に経芯材層の引き揃え方向と角度をずらせて芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層を形成してから、
（４）経芯材層と緯芯材層を熱融着して一体に形成することを特徴とする
（５）防護用繊維素材の製造方法。
【請求項５】
経芯材層の芯線と、緯芯材層の芯線との交接点が、元の高さの７５〜８５％で熱融防護シートの製造方法。         
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、着用快適性に優れた防護用繊維素材及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
生活環境の２４時間化を背景に深夜犯罪の件数は増加傾向にある。 コンビニエンスストアーやフアーストフード店など深夜営業の店舗では、 深夜勤務する従業員に対しても、刃物を使用した犯罪から身の安全を守り、 危険回避をするための簡易な防刃衣料が幅広く求められている。
【０００３】
一方で、 農林、 鉄鋼、 機械加工等で働く作業者は、劣悪な作業環境の中で作業しており、常に切削事故の危険に曝されており、長時間装着可能な着用快適性に優れた防刃用衣料素材を必要としている。 また、 スポーツ、 レジャー分野では、 突発的な衝突、 落下、 転倒等からアスリートやプレーヤーを守り、着用時の競技動作や放漫、 発汗を妨げない防護衣料は未だ開発されていない。
【０００４】
従来の防護用繊維素材としては、ハードタイプとソフトタイプの２種類がる。ハードタイプの一つに金属やセラミック等の硬質の平板、 もしくはそれらをピース状に組み合わせた衣料( 特許文献１）が提案されている。しかしながらこれらは比重が６〜８ｋｇ／ｍ２ と大きいため総重量が重く、しかも柔軟性に欠けている問題がある。また高強力繊維の布帛８（織物）を用いたものは、 防刃性を確保するため軽量性と柔軟性を犠牲にして、 硬質材料との併用や樹脂含浸をする必要があり、結果的に柔軟性や通気性がなく着用快適性に欠けるため日常の長時間着用する衣料として不適である。
【０００５】
一方、 ソフトタイプは高強力繊維単独や、 これに金属繊維やガラス繊維等を組み合わせた特殊加工糸を使い、 織物や編地の表面にセラミック粒子を固着したもの（特許文献２）が提案されている。両者とも刃物等が布帛表面をスライドする場合の「 切れ」 に対しては実用上効果が期待できるが、垂直方向からの突き刺し及び通気性などの着用快適気性には満足できる性能が達成されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１９９０６
【特許文献２】特開２０００−２１２８０８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記問題を改善し、高強力繊維を複数本撚り合わせた撚り線に熱可塑性樹脂を被覆した芯線を、方向をずらせて引き揃えて重ね、これを熱融着することにより警察や警備活動以外においても必要十分な防刃性能を有し、軽量で、柔軟性と通気性を保持して長時間着用した時の不快感、特に夏場の使用時には、ムレやベタツキが少なく、着用快適性に優れた防護用繊維素材及びその製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１記載の防護用繊維素材は、金属線またはプラスチック線の高強力繊維を複数本撚り合わせた撚り線に熱可塑性樹脂を被覆した芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層を形成し、この上に経芯材層の引き揃え方向と角度をずらせた芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層を形成し、前記経芯材層と緯芯材層を熱融着により一体に形成したことを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２記載の防護用繊維素材は、請求項１において、高強力繊維として引張強度１２ｇ／ｄ以上の繊維を用い、撚り線の線径が０．７〜１．０ｍｍで、熱可塑性樹脂の被覆厚さが撚り線の線径の０．５〜１．０で、熱可塑性樹脂を被覆した芯線のセンチ間密度を１．５〜３．２本／ｃｍとしたことを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項３記載の防護用繊維素材は、請求項１または２において、撚り線が７本×７本のストランド交差撚りで形成されていることを特徴とするもものである。
【００１１】
本発明の請求項４記載の防護用繊維素材の製造方法は、（１）金属線またはプラスチック線の高強力繊維を複数本撚り合わせて撚り線を形成  、（２）この撚り線の表面から熱可塑性樹脂を含浸、被覆して芯線を形成し、（３）この芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層を形成し、この上に経芯材層の引き揃え方向と角度をずらせて芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層を形成してから、（４）経芯材層と緯芯材層を熱融着して一体に形成することを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項５記載の防護用繊維素材の製造方法は、請求項４において、経芯材層の芯線と、緯芯材層の芯線との交接点が、元の高さの７５〜８５％で熱融着することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る請求項１記載の防護用繊維素材によれば、高強力繊維を複数本撚り合わせた撚り線に熱可塑性樹脂を被覆した芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層を形成し、この上に経芯材層の引き揃え方向と角度をずらせた芯線を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層を形成し、前記経芯材層と緯芯材層を熱融着により一体に形成したので、必要十分な防刃性能を有し、軽量で、柔軟性と通気性を保持して長時間着用した時の不快感、特に夏場の使用時には、ムレやベタツキが少なく、着用快適性に優れた防護用繊維素材を得ることができる。
【００１４】
また請求項２記載の防護用繊維素材によれば、高強力繊維の引張強度と、撚り線の線径、熱可塑性樹脂の被覆厚さ、熱可塑性樹脂を被覆した芯線のセンチ間密度を規定することにより、防刃性能を有し、軽量で、柔軟性と通気性を保持して着用快適性に優れた防護用繊維素材を得ることができる。
【００１５】
また請求項３記載の防護用繊維素材によれば、高強力繊維を７本×７本のストランド交差撚りで形成したものが、７本の単位芯線が点接触しているので可撓性に優れている。
【００１６】
また請求項４記載の防護用繊維素材の製造方法によれば、必要十分な防刃性能を有し、軽量で、柔軟性と通気性を保持して長時間着用した時の不快感、特に夏場の使用時には、ムレやベタツキが少なく、着用快適性に優れた防護用繊維素材を製造することができる。
【００１７】
また請求項５記載の防護用繊維素材によれば、緯芯材層の芯線との交接点が、元の高さの７５〜８５％で熱融着したので、接着力が強く、ズレや移動がなく、防刃性能や通気度、柔軟性を保持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を図１ないし図１１を参照して詳細に説明する。本発明の防護用繊維素材は、図１に示すように金属線またはプラスチック線の高強力繊維１を複数本撚り合わせた撚り線２に熱可塑性樹脂３を被覆して芯線４を形成する。次に図３（Ａ）に示すように芯線４の外径の間隔をおいて平行に引き揃えて経芯材層５を形成し、この上に図３（Ｂ）に示すように経芯材層５の引き揃え方向と直交した芯線４を、間隔をおいて平行に引き揃えて緯芯材層６を形成し、前記経芯材層５と緯芯材層６を熱融着により図２に示すように格子状に一体にして防護用繊維素材７を形成したものである。
【００１９】
本発明に用いる高強力繊維１としては、ステンレスなどの金属線やアラミド繊維、ＰＢＯ繊維などのプラスチック線を用い、その引張強度１２ｇ／ｄ以上の繊維を用いる。これら高強力繊維１は図１に示すように複数本撚り合わせた撚り線２として用いる。この場合、撚り線２は例えば７本×７本のストランド交差撚りで形成したものが、７本の単位撚り線が点接触して可撓性に優れている。撚り線２の線径は０．７〜１．０ｍｍが好ましく、０．７ｍｍ未満では強度が低く防刃性が少なくなり、また１．０ｍｍを超えると可撓性が悪くなり、着用性が低下する。
【００２０】
撚り線２に熱可塑性樹脂３を被覆する方法としては例えば押出し成型で製造する。撚り線２に被覆する熱可塑性樹脂３の被覆厚さは、撚り線２の線径の０．５〜１．０が好ましく、この場合、線径の０．５未満では経芯材層５と緯芯材層６の熱融着による接着性が悪く、交接点でズレたり移動し、また１．０を超えると硬くなって可撓性が悪く、着用性が低下する。
【００２１】
熱可塑性樹脂を被覆した芯線４の配置間隔、即ちセンチ間密度は１．５〜３．２本／ｃｍが好ましい。この場合、１．５本未満では、突き刺し抵抗力が１００Ｎ以下に低下し、刃先が防護用繊維素材７を７ｍｍ以上貫通する恐れがある。また３．２本を超えると芯線４間の空隙が狭くなって通気性が低下し、着用した時にムレやベタツキがある。この通気性はＪＩＳ  Ｌ  １０９６（フラジール形法）通気度試験において、２００ｍｌ/ ｃｍ２ ・ｓｅｃ以上の通気度値を確保するよう空隙を確保するのが望ましい。
【００２２】
また経芯材層５と緯芯材層６の熱融着方法としては、例えば加熱した板状の金型の間に図２に示すように格子状に組合せた経芯材層５と緯芯材層６を挟んで、図４（Ａ）に示すように交接点９の上下から加圧し、図４（Ｂ）に示すように交接点９の熱可塑性樹脂３を融着して、一体化する。この場合、交接点９における高さＴ２ が、元の高さＴ１ の７５〜８５％になるように熱融着するのが好ましい。７５％未満では防護用繊維素材の柔軟度が低下し、また８５％を超えると接着性が低下する恐れがあるからである。
【００２３】
この防護用繊維素材７は突き刺し抵抗力（ＮＩＪ( 米国国立司法研究規格) Ｓｔａｎｄａｒｄー０１１５．００  Ｐ１）規格に準拠した刃物を使用した時に１００Ｎ以上あれば、貫通長さ７ｍｍ以下となるので防刃性が得られる。
【００２４】
なお上記説明では隣接する芯線４の間の間隔（空隙）を、芯線４の１本分にした場合について示したが、経芯材層５と緯芯材層６の芯線４を図５に示すように、２本並列し、空隙部を芯線４の１本分にした場合や、図６に示すように芯線４を３本並列し、空隙部を芯線４の２本分にした場合でも良く、全体としてセンチ間密度が１．５〜３．２本／ｃｍの範囲であれば良い。また上記説明では経芯材層５の上に、緯芯材層６を直交して重ねた場合について説明したが、斜めに重ねた構造でも良い。
【実施例】
【００２５】
測定方法
（１）突き刺し抵抗力は静的と動的があり、静的突き刺し抵抗力は図７に示すように、間隔５ｍｍの台座１０の上に防護用繊維素材７を載せ、ＮＩＪ( 米国国立司法研究規格)   Ｓｔａｎｄａｒｄー０１１５．００  Ｐ１）規格に準拠した刃物１１を作成して、万能抗張力試験機（ｓｈｉｍｄｚｕ  ＡＧＳ- １０ＫＮＧ) を一定速度２０ｍｍ/ ｍｉｎの圧縮モードで測定用刃物を防護用繊維素材７に垂直に進入させ、貫通時の最大強度（Ｎ）を測定した。
【００２６】
（２）動的突き刺し強度（抵抗力）
図８に示す動的突き刺し試験機を使用し、パッキング材１２の構成はＮＩＪ( 米国国立司法研究規格)   Ｓｔａｎｄａｒｄー０１１５．００  Ｐ１）規格により厚み約６ｍｍのゴム( ショア硬度Ａ４５〜５０）を２枚積層し、厚み約３０ｍｍのポリエチレンフォーム( ショア硬度Ａ１４) を1 層、厚み約６ｍｍのネオプレンスポンジ( ショア硬度Ａ２０〜３０) を１層の計４層を積層した。次に所定のエネルギー量を示す高さから、円柱状の重りに取り付けた測定用刃物１１を防護用繊維素材７に垂直に自由落下させて、刃物の貫通長さ（ｍｍ）を測定した。
【００２７】
（３）通気度試験
通気度試験ＪＩＳ  Ｌ  １０９６（フラジール形法）により測定を行い、素材の内外気相が防護用繊維素材７を介して通過できる度合い（ｍｌ/ ｃｍ２ ・ｓｅｃ) を測定した。
【００２８】
（４）柔軟度試験
防護用繊維素材７の対角線を図９に示すように正方形の水平な治具１３の端辺に固定し、突出した三角形の端点を１０ｍｍΦの丸棒１４で垂直方向へ５０ｍｍ押し込んだ時の最大荷重( Ｎ) を測定した。
【００２９】
試料作成方法
高強力繊維としてＳＵＳ３０４を用いて、７本×７本のストランド交差撚りで線径１．０ｍｍの撚り線を形成し、この表面に熱可塑性ポリウレタンを被覆して芯線の外径２．０ｍｍの防護用繊維素材を作成した。この経芯材層５と緯芯材層６の配列を変え、芯線４の交接点が、元の高さの８０％で熱融着した下記試料Ａ〜試料Ｇを作成した。
【００３０】
試料Ａ  空隙３本間隔に１本の防護用繊維素材（センチ間密度  １．３本／ｃｍ）
試料Ｂ  空隙２本間隔に１本の防護用繊維素材  （センチ間密度  １．７本／ｃｍ）
試料Ｃ  空隙１本間隔に１本の防護用繊維素材  （センチ間密度  ２．５本／ｃｍ）
試料Ｄ  防護用繊維素材２本並列して空隙１本間隔  （センチ間密度  ３．３本／ｃｍ）
試料Ｅ  防護用繊維素材３本並列して空隙１本間隔  （センチ間密度  ３．８本／ｃｍ）
試料Ｆ  防護用繊維素材４本並列して空隙１本間隔  （センチ間密度  ４本／ｃｍ）
試料Ｇ  防護用繊維素材５本並列して空隙１本間隔  （センチ間密度  ４．２本／ｃｍ）
【００３１】
試料Ａ〜試料Ｇのセンチ間密度（糸本数／ｃｍ）の変化による、通気度（ｍｌ/ ｃｍ２ ・ｓｅｃ) と柔軟度（Ｎ) の関係を測定し、その結果を図１０に示した。図１０の結果からセンチ間密度の増加と共に、 柔軟度は向上するが、 逆に通気度は減少している。通気度は２００ｍｌ/ ｃｍ２ ・ｓｅｃ以上確保できるのは、センチ間密度が１．５本／ｃｍ以上である。また柔軟度は、着用性から３（Ｎ) 以下で、その時のセンチ間密度は３．２本／ｃｍ以下の場合で、センチ間密度は１．５〜３．２本／ｃｍの範囲が好適である。
【００３２】
また試料Ａ〜試料Ｇのセンチ間密度（糸本数／ｃｍ）の変化による、静的突き刺し強度（Ｎ) と柔軟度（Ｎ) の関係を測定し、その結果を図１１に示した。図１１の結果からセンチ間密度の増加と共に、 静的突き刺し強度と柔軟度は向上する。静的突き刺し強度（防刃性）を確保できるのは、センチ間密度が１．５本／ｃｍ以上である。また柔軟度は、着用性から３（Ｎ) 以下で、その時のセンチ間密度は３．２本／ｃｍ以下の場合で、これからもセンチ間密度は１．５〜３．２本／ｃｍの範囲が好適である。
【００３３】
（実施例）
高強力繊維としてＳＵＳ３０４を用いて、７本×７本のストランド交差撚りで線径１．０ｍｍの撚り線を形成し、この表面に熱可塑性ポリウレタンを被覆して芯線の外径１．５ｍｍの防護用繊維素材を作成した。この素材のセンチ間密度を変えて、経芯材層５と緯芯材層６の交接点の熱融着高さを変えた実施例１〜３を作成した。これら各実施例について、静的突き刺し強度と自由落下エネルギー１２（Ｊ）の時の動的突き刺し強度（貫通長さ）、通気度、柔軟度を測定し、その結果を表１に示した
【００３４】
また比較のために、実施例１の芯線４のセンチ間密度を変えて、経芯材層５と緯芯材層６の交接点の熱融着高さを変えた比較例１〜３を作成し、また７本×７本のストランド交差撚りで線径１．０ｍｍの撚り線を形成し、この表面に熱可塑性ポリウレタンを被覆して芯線の外径２．５ｍｍとし、センチ間密度を２本／ｃｍとした比較例４を作成した。これら各比較例について、静的突き刺し強度と自由落下エネルギー１２（Ｊ）の時の動的突き刺し強度、通気度、柔軟度を測定し、その結果を表１に併記した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
上表の結果から、本発明は防刃性能を有し、軽量で、柔軟性と通気性を保持して長時間着用した時の不快感、特に夏場の使用時には、ムレやベタツキが少なく、着用快適性に優れた防護用繊維素材及びその製造方法を得ることができる。  
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】芯線の断面図である。
【図２】防護用繊維素材の斜視図である。
【図３】（Ａ）は経芯材層の平面図、（Ｂ）は経芯材層の上に緯芯材層を重ねた防護用繊維素材の平面図である。
【図４】（Ａ）は経芯材層の上に緯芯材層を重ねた熱融着前の断面図、（Ｂ）は熱融着後の防護用繊維素材の断面図である。
【図５】経芯材層と緯芯材層の芯線を２本並列し、空隙部を芯線の１本分にした防護用繊維素材の平面図である。
【図６】経芯材層と緯芯材層の芯線を３本並列し、空隙部を芯線の２本分にした防護用繊維素材の平面図である。
【図７】静的突き刺し抵抗力を測定する試験機の正面図である。
【図８】動的突き刺し強度を測定する試験機の正面図である。
【図９】柔軟度を測定する試験機の斜視図である。
【図１０】センチ間密度（糸本数／ｃｍ）の変化による、通気度と柔軟度（Ｎ) の関係を示すグラフである。
【図１１】センチ間密度（糸本数／ｃｍ）の変化による、静的突き刺し強度（Ｎ) と柔軟度（Ｎ) の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１    高強力繊維    
２    撚り線    
３    熱可塑性樹脂    
４    芯線      
５    経芯材層  
６    緯芯材層    
７    防護用繊維素材  
９    交接点      
１０  台座        
１１  刃物      
１２  パッキング材  
１３  治具    
１４  丸棒    
【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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【図８】
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【図９】
2014189912.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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