(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
適応可能な断熱を提供する積層構造(10)であって、
-第一の層(12)、
-第二の層(14)、
-該第一の層(12)と該第二の層(14)との間に設けられた、水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性のエンベロープ(20)によって囲まれている少なくとも１つの空洞(16)であって、該水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性のエンベロープ(20)が、細孔性ポリマー材料又は親水性モノリシックポリマーで作られた少なくとも１つの機能性層を含む、空洞(16)、
-活性化されていない構成及び活性化された構成を有するガス発生剤(18)であって、該空洞(16)内での温度の上昇に応答して、該空洞(16)内部のガス圧を上昇させるように、該活性化されていない構成から該活性化された構成へ変化するよう適合されているガス発生剤(18)、
を含み、
-該第一の層(12)、該第二の層(14)及び該空洞(16)が、該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の距離(d)が、該空洞(16)内部のガス圧の上昇に応答して増加するように配置されており、
該第一の層(12)が水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性の材料を含み該第二の層(14)が水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性の材料を含んでおり、該第一の及び第二の層(12、14)によって該空洞(16)の該エンベロープ(20)を形成するように、該第一の層(12)が該第二の層(14)に隣接して位置づけられていて、該第一の及び第二の層(12;14)が少なくとも１つの接着部位(22a、22b、22c、22d及び22j)に沿って共に接着されている、積層構造(10)。
【請求項２】
請求項１に記載の積層構造(10)であって、
該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の該距離(d)が、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成における第一の距離(d0)から、該ガス発生剤(18)の該活性化された構成における第二の距離(d1)に増加するように、所定の活性化温度を超える該空洞(16)内の温度に応答して該ガス発生剤(18)が該空洞(16)内でガスを発生するよう適合されており、該ガス発生剤(18)の該活性化された構成における該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の該第二の距離(d1)が、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成における該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の該第一の距離(d0)よりも1mm以上大きい、積層構造(10)。
【請求項３】
該水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性のエンベロープ(20)が、親水性材料、特にポリウレタン又はポリエステルを包含する、請求項１に記載の積層構造(10)。
【請求項４】
該水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性のエンベロープ(20)が、少なくとも部分的に伸縮性材料で作られている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該エンベロープ(20)が、水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性の材料の、少なくとも２つのエンベロープ層(12、14)で作られており、該層(12、14)が共に接着されており、該エンベロープ(20)が、水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性で、非伸縮性の材料の第一のエンベロープ層(12)、及び水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性で、伸縮性の材料の第二のエンベロープ層(14)を含む、積層構造(10)。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該エンベロープ(20)が、該ガス発生剤(18)の該活性化された構成における該空洞(16)内のある温度範囲に対して耐熱性の材料で作られている、積層構造(10)。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該ガス発生剤(18)が、該活性化されていない構成において、液体、ゲル又は固体の形状であり、該適応可能な断熱積層構造の該活性化温度が、該ガス発生剤(18)からの少なくとも１つのガス状化合物の放出を引き起こす化学反応の活性化エネルギーに相当する温度である、積層構造(10)。
【請求項８】
該ガス発生剤(18)が、粉末、粒状物質、又はヒドロゲルの形状である、請求項１〜７のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
【請求項９】
複数のエンベロープ(20)を含み、該エンベロープ(20)がお互いに隣接して配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
【請求項１０】
該空洞(16)が、お互いに気体連通している複数のサブ空洞を含む、及び／又は前記積層構造(10)が複数の空洞(16a〜16e)を含み、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成において該空洞(16a〜16e)のそれぞれが個別の接着部位(22a〜22j)によってその隣接する空洞から隔てられており、該活性化された構成において複数の隣接する空洞(16a〜16e)の間の気体連通を可能にするように、該接着部位(22a〜22j)が該ガス発生剤(18)の該活性化された構成において生成したガス圧に供される際に壊れるよう適合された所定の破壊部位をそれぞれ包含している、請求項１〜９のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の積層構造であって、
該空洞(16)が、該ガス発生剤の該活性化されていない構成において、1mm以上の横寸法、及び2mm以下の厚さ寸法を有する、積層構造。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の積層構造であって、
該空洞(16)が該ガス発生剤(18)の該活性化された構成において、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成における該空洞(16)の体積に対して10〜2000の相対的な体積増加を有する、積層構造。
【請求項１３】
複合構造を有する布帛(50)であって、該複合構造が、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の適応可能な断熱(12、14、16、18)を提供する積層構造(10)を含む、布帛(50)。
【請求項１４】
150m2Pa/Wより小さい水蒸気透過抵抗を有する、請求項１３に記載の布帛(50)。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は適応可能な断熱を提供する構造に関し、及び具体的には適応可能な断熱を提供する積層構造に関する。当該積層構造は、布帛又は布地の設計において、具体的には個人用保護具、例えば防護服又は手袋のような他の機能性衣料などの衣料の用途において用いてよい。
【背景技術】
【０００２】
防護服又は機能性衣料は典型的には、環境の影響から着用者を保護することが必要とされる、又は所与の環境条件下で望まれる機能特性を提供することが必要とされる、消火活動、警察、軍隊又は工業の作業などの用途において用いられる。この衣料は、熱、炎、又は液体による衝撃から着用者を保護することが必要とされる場合がある。他方では、この衣料が着用者に、彼が行うことになっている作業を彼がすることができる、十分な快適さを提供することが望まれている。
【０００３】
防護服又は機能性衣料が用いられる一つの用途として、消防士の衣料について言及すると、当該衣料は、一方では、炎及び熱に対するかなりの程度の断熱を提供することが必要とされる。これは、衣料が、外側から内側へこの衣料を通過する熱伝達を効果的に抑制することを必要とする。典型的には、消防士の衣料は、その衣料を着用している間、消防士が彼の作業を効果的に行うことができるようにする、十分な可撓性と通気性を提供することが必要とされる。これは、内側から外側へ衣料を通過して、ある程度の水蒸気が移動する(通気性)ことのできる衣料を必要とする。消防士の衣料により提供されるべき断熱は、幅広い環境温度の下で効果的であることが必要とされる。すなわち、極端な場合について言及すると、消防士の衣料は、環境温度が約1000℃以上になる場合がある火災において、炎の「フラッシュオーバー」にさらされる際に、消防士を保護するのに十分な断熱を提供することが必要とされる。このような場合、その衣料は、少なくとも一時的に、衣料の外殻で約800〜900℃の温度にさらされることになる。重度の火災の場合、消防士が炎に近づかなければならない際に、さらに衣料の外殻は、最大約350℃の温度にさらされる。消防士の皮膚における温度は、好ましくは約24℃未満の増加までに下げられるべきである。
【０００４】
技術的な、火災に関連しない課題において、従来の消防士衣料は、通常は必要とされない熱性能のレベルを示し、厚くて重い衣料の層に起因して低い快適さ(衣料の低通気性など)を招く。衣料が幅広い断熱を提供することが必要とされる上述の消防士の衣料のような用途において、静的構造、すなわち断熱を提供する構造により、最悪の場合のシナリオにおいて必要とされるような全ての要件(高い通気性、高い断熱特性)を、いつまでも満たすことは、典型的には難しい。
【０００５】
多数の動的概念が提案されている。このような動的概念の裏側にあるアイデアは、所与の環境条件に従って異なる程度の断熱を提供する構造を作り出すというものである。提供された断熱は、その外側において及び/又はその内側において、該構造により経験されるような環境温度に適合する可能性がある。
【０００６】
防火の分野において、膨張システムの概念が開発されてきており、様々な用途において、例えば防火扉用の膨張ガスケットにおいて、又はパイプ用の膨張コーティングの形で、用いられている。このような膨張システムは典型的には、熱への暴露下で発泡プロセスにさらされる、固体物を有する膨張物質を伴い、このようにして体積及びその結果断熱性質を増加させる。通常このような発泡プロセスは、膨張物質が所定の活性化温度に供されるときに開始する。発泡プロセスの結果として、膨張物質は多孔質になる、すなわちその密度を減少させてその体積を増加させるが、それでもまだ固体構造を保持する。典型的な膨張物質は、ケイ酸ナトリウム、膨張性の黒鉛若しくは炭素含有材料、及び/又はかなりの量の水和物である。
【０００７】
消防士の衣料又は他の機能性衣料を製造するために膨張材料を用いることが提案されてきた。米国特許出願公開第2009/0111345(A1)号明細書は、通気性を維持しながら、着用者を熱又は炎から保護する、防水水蒸気透過性布帛/衣料のための、適応可能な絶縁(insulation)を提供する構造を開示している。ポリマー樹脂-膨張性黒鉛混合物に基づく膨張物質は、炎バリアと耐液体バリアとの間に位置している。米国特許出願公開第2009/0111345(A1)号明細書は、約200℃の活性化温度、及び300℃で90秒の暴露後の、少なくとも200%の膨張物質の体積増加を明確に記述している。試験は、消防士の衣料の布帛に適用された際に、このアプローチには限界があるということを示している。
【０００８】
膨張メカニズムを使って熱保護を提供する難燃性可撓性の材料を製造するためのさらなるアプローチが、国際公開第2009/025892(A2)号明細書に示されている。この材料において、複数の不連続した保護板は、お互いに間隔をあけた関係をもって、可撓性の支持体布帛の外表面に貼りつけられている。この保護板は、十分な熱への暴露下で著しく膨張する膨張材料を包含する。それによって、活性化下で、連続した断熱性及び難燃性の外殻フィルムが形成される。一実施態様において、保護板は、熱への暴露下で蒸発する水又は水性溶液を包含する熱膨張性マイクロカプセルを包含し、それによって、それらが破裂してそれらの内容物を放出し、酸素を追い出して炎を消すまで、炎源からの熱を吸収し、マイクロカプセルを膨張させる。水-封入マイクロカプセルの活性化温度は、約100℃〜400℃であると報告されている。
【０００９】
膨張システムに代わるものとして、形状記憶合金材料又はバイメタル材料を用いて消防士の衣料用の適応可能な断熱を提供することが提案されている。国際公開第99/05926(A1)号明細書参照のこと。このアプローチによれば、動的な、熱的に適応可能な、絶縁(insulation)システムは、外殻布帛と内側のライナー布帛との間に配置されたスペーサー材料に基づく。このスペーサー材料は、らせん形状、槽形状、若しくはコイル形状に形状記憶処理(trained)された形状記憶合金であってよく、又はバイメタルストリップ若しくはスナップディスクであってよい。約65℃〜75℃(形状記憶合金)、及び50℃(バイメタルストリップ)の活性化温度が報告されている。上記で議論された膨張システムに基づく提案とは対照的に、国際公開第99/05926(A1)号明細書は、原則として、複数の活性化/不活性化サイクルを経験することのできる可逆的システムを提供する。
【００１０】
国際公開第2008/097637(A1)号明細書は、外殻布帛、防湿バリア及びサーマルライナーを含む熱的バリアを有する複合布帛システムを開示している。このサーマルライナーは、活性化されていない状態において、熱可塑性バインダーにより圧縮状態に保たれている、縮れた耐熱性繊維から作られている、少なくとも１つの熱的に膨張する耐炎性布帛を含む。このサーマルライナーが熱又は炎にさらされると、このライナーはその厚さを少なくとも３倍に増加させると報告されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、高い温度に対して適応可能な断熱を可能にする改良された積層構造を提供することを企図している。特定の用途において、本発明は、防護服及び/又は機能性衣料における使用のための、特に消防士の衣料における使用のための布帛を提供することを企図し、前記布帛は当該改良された積層構造を含む。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、第一の層;第二の層;該第一の層と該第二の層との間に設けられた少なくとも１つの空洞（該空洞は半透過性エンベロープにより囲まれている）;活性化されていない構成及び活性化された構成を有するガス発生剤（該ガス発生剤は、該空洞内での温度の上昇に応答して、空洞内部のガス圧を上昇させるように、活性化されていない構成から活性化された構成へ変化するよう適合されている）を含む、適応可能な断熱を提供する積層構造であって、該第一の層、該第二の層及び該空洞が、該第一の層と該第二の層との間の距離が空洞内部のガス圧の上昇に応答して増加するように配置されている、積層構造を提供する。
【００１３】
本発明は、断熱能力を温度の上昇に応答して増加させる、適応可能な断熱構造を提供する。温度が常温又は動作温度の範囲から、高温の範囲に上昇する際に、当該構造が断熱能力の明白な上昇を示す場合があることが最近実証されてきた。いくつかの実施態様において、より低い温度での第一の(通常、より低い)断熱能力から、より高い温度での第二の(通常、より大きい)断熱能力への、明白な上昇を得ることができる。好ましい実施態様において、断熱能力の明白な上昇は、活性化温度に関係がある場合がある、すなわち該構造は温度が活性化温度かそれ以上に上昇するときに活性化される。
【００１４】
本明細書中で用いられる積層構造は、少なくとも該構造の活性化されていない状態において、長さ方向と幅方向により画定されるように、本質的に横方向に延在し、かつ薄い、平面又はシート状の構成を有する構造を画定する。長さ方向と幅方向に対して直交する方向に、長さ及び幅よりもはるかに小さい厚さを構成が有する場合、その構成は薄いと見なされる。典型的な用途において、本明細書中で画定される積層構造は、曲げに関して可撓性の積層構造又は硬質積層構造となる。
【００１５】
第一の及び第二の層は、積層構造の厚さ方向にお互いに向き合うように配置された層であってよい。第一の及び第二の層は、必ずしも隣接する層である必要はない。空洞に加えて、積層構造の他の構造要素、例えば絶縁(insulating)材料を、第一の層と第二の層との間に入れてよい。第一の及び第二の層は通常、本質的にお互いに平行に、そして厚さ方向に対して直角に、延在することとなるだろう。第一の層と第二の層との間の距離は、厚さ方向に測定することができる。第一の層及び/又は第二の層が同一平面にないが、浮出し及び/又はくぼみを有する構造を有している場合、層間の距離は、所与の参照平面を参照することを意図されている。実用的な実装において、第一の層及び第二の層は、例えば布帛の層、例えば内層と外層との間に挟み込まれている空洞を有する内側の布帛層及び外側の布帛層であってよい。衣料に用いられる布帛への、本発明の積層構造の適用を考えると、「内層」は、着用者の体に向けられ着用者の皮膚にできるだけ近くに配置された層を意味する。「外層」は、着用者の体から離れる方に、環境に向けられている層を意味する。
【００１６】
上昇する温度に供されると、ガス発生剤はガスを空洞内で発生させ始めることとなり、そしてそれ故に空洞内のガス圧が上昇することとなる。空洞内部の上昇するガス圧は、空洞の「膨張」を引き起こす。膨張の結果として、空洞はその厚さを増し、それによって第一の層と第二の層との間の距離が増す。その結果として、「ガス層」又は「空気層」が第一の層と第二の層との間に形成され、このことが、ガス/空気の熱伝導が低いため、及び第一の層と第二の層との間の距離が増加したために、効果的な断熱を提供する。
【００１７】
ガス発生剤は、第一の層と第二の層がお互いに離れあうための「ドライバー」であり、第一の層と第二の層との間の距離を増加させること及び絶縁(insulating)体積を増加させることを目的としている。温度に応じて、ガス発生剤は活性化されていない構成及び活性化された構成を有してよい。ガス発生剤の活性化されていない構成において、適応可能な断熱構造は、その活性化されていない状態にある。適応可能な断熱積層構造の活性化された状態は、ガス発生剤の構成の変化により得られる。
【００１８】
ガス発生剤は、活性化されていない構成において、空洞内に包含されていてよい。ガス発生剤は、液体、固体、若しくはゲル、又はそれらの組み合わせのいずれかであってよい。ガスの発生は、物理的変換(すなわち液体から気体への及び/若しくは固体から気体への相転移並びに/又は吸着気体の放出)によって、若しくは化学的変換(すなわち、少なくとも１つのガス状生成物を放出する化学反応)によって、又はそれらの組み合わせによって起こってよい。ガス発生剤の望ましい活性化閾値、例えば活性化温度を、少なくとも２つの化合物の混合物の形のガス発生剤を提供することによって、好適に調整することができるということが分かってきた。
【００１９】
本発明によれば、空洞及びガス発生剤は、温度の上昇に供されたときに体積を増加させる、熱的に活性化された可膨張式複合構造を、第一の層及び第二の層と共に形成する。本発明はこのように、温度の上昇に供されたときの膨張物質の挙動と類似した効果を提供するが、膨張とは全く異なるプロセスを用いる。本明細書中に記載の積層構造において、空洞及びガス発生剤は、体積の増加が第一の層と第二の層との間の距離の著しい増加を引き起こすように構成される。それによって、本質的にガス及び/又は空気で満たされた絶縁(insulating)体積が第一の層と第二の層との間に形成される。温度の上昇に伴いコンパクトな固体構造から多孔質固体構造へと構成を変化させる既知の膨張物質とは異なり、本発明に係る「疑似-膨張」複合構造は、より低い温度での非膨張状態からより高い温度での膨張状態へ、その構成を変化させる。発泡プロセスが活性化の後に開始し、膨大な複数の個々の空洞が形成されるという結果を伴う既知の膨張物質とは対照的に、本発明は活性化されていない状態においてすでに存在する所定の形状の空洞を提供する。活性化の後、この空洞は、体積を増加させるように及び/又は第一の層と第二の層との間の距離を増加させるように、その形状を変化させる。
【００２０】
本発明者らは、このような「疑似-膨張」複合積層構造が、その活性化温度及び活性化の速度(すなわち、温度が活性化温度に達したときの温度の上昇に伴う断熱能力の増加速度)の観点から、どの既知の膨張物質よりもはるかにうまく調整及び制御することができるということを発見した。さらに、必要に応じて、複数のサイクルにおいてさえも、活性化された状態から活性化されていない状態へシステムをリセットするのを可能にする、可逆的「疑似-膨張」複合積層構造をも製造することができることが示された。
【００２１】
この積層構造は、空洞を囲む半透過性エンベロープを含む。本明細書中で用いられる「半透過性」という用語は、エンベロープ及びそのエンベロープが作られている材料が、一方では水蒸気のような極性(親水性)ガスに対して透過性であり、他方では少なくとも一時的にガス不透過性であることを意味する。ガス不透過性は、ガス発生剤により、活性化されていない構成から活性化された構成へその構成を変化させる際に生成される少なくとも１つのガスに対して少なくとも不透過性であることを意味する。
【００２２】
少なくとも一時的にガス不透過性であることは、エンベロープが、望ましい時間の間の、かつガス発生剤により、活性化された構成へその構成を変化させる際に生成されるガスのうち少なくとも１つに対しての、ガス保持能力を有するという意味を含む。具体的な実施態様において、エンベロープはCO2、N2、O2のような無極性(unpolar)ガスに対して不透過性である。
【００２３】
好ましくは、エンベロープはGenuine Gurley Densometer モデル 4340 自動デンソメーターで測定されたガーレー数が500秒以上、好ましくは1500秒以上のガス不透過性材料で作られる。ガーレー通気度試験は、4.88インチ(124mm)の水圧で、100ccの空気が、１平方インチの材料のサンプルを通って流れるための時間を秒単位で測定する。
【００２４】
一つの実施態様において、エンベロープは水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性である。
【００２５】
特に、エンベロープは、空洞内部のガス圧の上昇に応答して、空洞の体積が増加するように構成されてよい。水蒸気透過性又は通気性のエンベロープにより囲まれた空洞は、空洞により覆われている領域全体にわたって、積層構造の通気性を維持するのを可能にする。これは、ガス発生剤がその活性化されていない構成である時の、積層構造の活性化されていない状態においても、ガス発生剤がその活性化された構成である時の、積層構造の活性化された状態においても当てはまる。このようにして、積層構造の領域全体は、積層構造の通気性を大幅に損なうことなく、本発明に係る１つのエンベロープ又は複数のエンベロープにより覆われてよい。
【００２６】
本明細書中で用いられる「水蒸気透過性」又は「通気性」という用語は、例えばエンベロープなどの層若しくは構造、若しくは該積層構造、又は当該積層構造を含む布帛若しくは衣料の、層又は構造の一面からもう一方の面へ水蒸気を運ぶことができるという特徴を特定するものと理解される。実施態様において、この層又は構造はまた、水密かつ水蒸気透過性(通気性)である少なくとも１つの機能性層を含むという状態で、水密であってよい。
【００２７】
本明細書中で用いられる「水蒸気透過性層」又は「通気性層」という用語は、層又は前記積層構造又は層状複合体を通る水蒸気透過を確実にする任意の層を含むと意図される。この層は、本明細書中に記載の布地層又は機能性層であり得る。この機能性層は、30(m2Pa)/Wより小さい水蒸気透過抵抗(Ret)として測定される水蒸気透過性を有していてよい。
【００２８】
水蒸気透過抵抗、すなわち抵抗-蒸発-透過(resistance-evaporation-transmission)(Ret)は、一定の分圧勾配下において所与の領域を通る蒸発潜熱流束(latent evaporation heat flux)を決定する、シート状の構造又は複合体の固有の材料性質である。本発明に係る積層構造、布帛複合体、布地層又は機能性層は、その水蒸気透過抵抗Retが150(m2Pa)/Wより低い場合に、水蒸気透過性であると見なされる。この積層構造、布帛複合体、布地層又は機能性層は、好ましくは30(m2Pa)/Wより低いRetを有する。この水蒸気透過性は、ISO EN 11092(1993)に従い測定される。
【００２９】
エンベロープは、少なくとも一時的にガス不透過性である。ガス不透過性とは、ガス発生剤により、その構成を活性化された構成に変化させる際、すなわち温度が活性化温度以上に上昇する際に、生成されるガスのうち少なくとも１つに対して、少なくとも不透過性であることを意味する。少なくとも一時的にガス不透過性であるとは、炎のフラッシュオーバーなどの高温イベントの予測される継続時間よりも長い時間の間、ガス発生剤の活性化により発生するガスのうち少なくとも１つを、エンベロープが空洞の内部に保持することができるということを特定するものと意図される。
【００３０】
耐炎性材料は、国際標準DIN EN ISO 14116(2008)で規定される。EN ISO 15025(2003)は、材料の耐炎性を評価するための試験方法を規定する。DIN EN ISO 14116(2008)に従って、様々なレベルの耐炎性が規定されている。例として、消防士の衣料用に用いられるべき耐炎性材料は、DIN EN ISO 14116(2008)のレベル3について規定された試験手順に合格することが求められる。他の用途については、レベル1及び2について規定されるような、より厳しくない選択基準で十分である場合がある。
【００３１】
エンベロープは機能性層を含んでいてよい。本明細書中で用いられる「機能性層」という用語は、空気の浸透及び/又はさまざまな他のガス、例えばガスの化学的負荷の浸透に対するバリアを提供する、フィルム、膜又はコーティングを定義する。それ故に、この機能性層は空気不透過性及び/又はガス不透過性である。これは具体的には、ガス発生剤により、その活性化された構成に変換される際に生成されるガスに関して有効である。空気不透過性及び/又はガス不透過性は、機能性層が、Genuine Gurley Densometer モデル 4340 自動デンソメーターにより測定されるガーレー数が500秒以上、好ましくは1500秒以上であることを意味する。ガーレー通気度試験は、4.88インチ(124mm)の水圧で、100ccの空気が、１平方インチのサンプルを通って流れるための時間を秒単位で測定する。機能性層はこの特定の実施態様において空気不透過性であるが、他の実施態様においては空気透過性であることもあり得る。
【００３２】
さらなる実施態様において、この機能性層はまた、液体の水の浸透、及び理想的にはさまざまな液体の化学的負荷に対するバリアを提供する。この層は、少なくとも0.13barの圧力で、液体の水の浸透を妨げる場合に、液体不透過性と見なされる。この水の浸透圧力は、機能性層のサンプルについて、ISO 811(1981)に関して記述されたものと同じ条件に基づいて測定される。
【００３３】
この機能性層は、適切な膜、例えば延伸ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から作られている細孔性膜を用いて実現することができる。
【００３４】
この機能性層は、一つの実施態様において、１又は複数の層を含んでよく、ここでこの機能性層は、空気不透過性でありながら水蒸気透過性(通気性)の特徴を与える、水蒸気透過性かつ空気不透過性の膜である。好ましくはこの膜はまた、液体不透過性、少なくとも水不透過性である。
【００３５】
本明細書中の使用のための適切な水不透過性かつ水蒸気透過性の可撓性の膜は、多孔質延伸ポリテトラフルオロエチレン(ePTFE)材料を開示する米国特許第3 953 566号明細書において開示されている。この多孔質延伸PTFE材料は、フィブリルによって相互連結されたノードを特徴とする微細構造を有する。必要に応じて、米国特許第6 261 678号明細書に記載されているように、延伸PTFEを疎水性及び/又は疎油性コーティング材料でコーティングすることによって水不透過性を向上させてもよい。
【００３６】
この水不透過性かつ水蒸気透過性の膜はまた、高分子量細孔性ポリエチレン若しくはポリプロピレン、細孔性ポリウレタン若しくはポリエステルなどの細孔性材料、又はポリウレタン若しくはポリエステル（例えばポリエーテルポリウレタン又はポリエーテルポリエステル）などの親水性モノリシックポリマーである可能性がある。
【００３７】
この機能性層は、例えば米国特許第4 194 041号明細書に記載されているように、積層材料で作られてよい。
【００３８】
さらなる実施態様において、第一の層及び/又は第二の層は、機能性層を含む。他の実施態様において、機能性層は積層構造の追加の層を形成してよい。
【００３９】
典型的には、ガス発生剤は、その活性化されていない構成である際には、空洞内に包含されることとなる。ガス発生剤は、第一の層と第二の層との間の距離が、ガス発生剤の活性化されていない構成における第一の距離から、ガス発生剤の活性化された構成における第二の距離に増加するように、所定の活性化温度を上回る空洞内の温度に応答して、空洞内でガスを発生するように適合されてよい。
【００４０】
活性化温度とは、ガス発生剤が大量のガスを空洞内で生成し始め、空洞内のガス圧が上昇し始め、そして空洞内部の上昇するガス圧が空洞の体積増加(膨張)を引き起こす温度であることを意味する。
【００４１】
ガス発生剤の活性化された構成における、第一の層と第二の層との間の第二の距離は、ガス発生剤の活性化されていない構成における、第一の層と第二の層との間の第一の距離よりも、1mm又はそれより大きくてよい。具体的な実施態様においては、第二の距離は第一の距離よりも、3mm若しくはそれより大きくてよく、又は6mm若しくはそれより大きくてもよい。
【００４２】
さらなる実施態様において、エンベロープは吸水性材料を包含してよい。具体的には、エンベロープは吸水性の特徴を有する材料から作ることができる。吸水性材料は、水分子をその構造の中に組み入れる能力を有する。水分子(水蒸気)は、材料を横切る水蒸気の分圧に差がある場合は、当該材料に浸透する場合がある。それ故に、当該材料は一般に通気性がある。しかしながら、水蒸気透過性であるにも関わらず、当該吸水性材料は、当該材料が水分子以外の他の(ガス状)分子をその構造に組み入れることができない場合において、他のガス、特に非極性ガスに対して不透過性になることとなる。ガス不透過性は、水分子以外の幅広い分子に付与されてよい、又はいくらかの分子にのみ選択的にに付与されてよい。
【００４３】
一つの実施態様において、エンベロープ材料は親水性(極性)ガス(例えば水蒸気)に対して透過性で、CO2、N2、O2などの無極性(unpolar)ガスに対して実質的に非透過性であってよい。
【００４４】
エンベロープに吸水性材料を用いることは、水蒸気透過性を維持することを可能にするが、ガス発生剤の活性化の後に生成したガスに対するガス不透過性を提供する。
【００４５】
水蒸気透過性及び吸水性材料の別の例は、独立気泡細孔性材料である。
【００４６】
上記に特定したような吸水性材料の一つの例は、ポリウレタン(PU)である。
【００４７】
さらなる実施態様において、エンベロープは伸縮性材料又は弾性材料を含んでよい。エンベロープはさらに、伸縮性材料又は弾性材料で作られてよい。エンベロープが、活性化の後上昇したガス圧に供された時に、少なくとも一方向に伸長することのできる場合、材料は伸縮性であると見なされる。具体的には、当該材料の層又は構造、例えばエンベロープ層又はエンベロープ部分が、200mm/minの変形速度で測定したときに、EN-ISO 527-1,2,3(1996)に示された記載に従う、少なくとも50%以上の破断歪に到達する場合に、材料は伸縮性であると見なしてよい。
【００４８】
少なくとも発明に係るエンベロープの部分は、伸縮性材料で作られてよい。
【００４９】
活性化の後の伸長によって、第一の層と第二の層のなお一層大きな分離が提供されてよい。
【００５０】
伸縮性材料で作られているエンベロープ部分の伸長に加えて、エンベロープは活性化の後、第一の層と第二の層との間の距離を増加させるように、その形状を「扁平形状」から「凸状形状」へ変化させてよい。このような形状の変化は、活性化されていない構成から活性化された構成へガス発生剤がますます変化する際に作り出されるガス圧下で、エンベロープの所与の表面積に対してその体積を増加させる、空洞の傾向に起因する。このプロセスは、空洞の平均の「厚さ」又は「高さ」の増加を引き起こし、そしてそれによって第一の層と第二の層との間の距離を増加させる。エンベロープは、パッド又はチップの形状であってよく、このパッド又はチップは、活性化されていない状態では扁平であり、活性化された状態では膨張ピローの形状へ、形状を変化させる。
【００５１】
原則として、エンベロープは単一の層又はピースで構成されてよいが、大抵の場合、共に接着されたいくつかの層又はピースから構成されることとなる。
【００５２】
一実施態様において、エンベロープはお互いに付着した複数の層の複合構造を有していてよい。一つの実施態様において、この層は積層によって共に接着されていてよく、不連続した領域で接着されているか、又はその領域全体にわたって接着されている。２以上の層がお互いに積層されていてよい。当該複合構造は、本明細書中で定義されたような半透過性である。当該複合構造を有するエンベロープにおいて、前記層状構造の各層は、水蒸気透過性を提供する。層のうち少なくとも１つが、本明細書中で定義されたようなガス不透過性を提供すれば、一般に十分である。
【００５３】
いくつかの実施態様において、エンベロープは少なくとも２つのエンベロープピースで作られてよい。この少なくとも２つのエンベロープピースは、空洞を間に囲むようにして、共に接着されてよい。各エンベロープピースは、上記の複数の層の複合構造を含んでよい。このような構成において、好ましくはエンベロープピースのそれぞれが水蒸気透過性及びガス不透過性を提供する。
【００５４】
一実施態様において、エンベロープは、少なくとも第一の半透過性エンベロープ層及び少なくとも第二の半透過性エンベロープ層で作られてよく、要求通りに、それぞれのシート状材料は水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性である。これらの２つのエンベロープ層は、空洞が層によって囲まれるように、閉ループを形成するシーリング構造に沿って共に接着されてよい。エンベロープ層のそれぞれは、単層構造を有していてよいが、記載されるように、お互いに積層された複数の層から構成される複合積層構造を有していてもよく、又は第一のエンベロープ層が単層構造を有し第二のエンベロープ層が複合積層構造を有していてもよい。別の実施態様において、エンベロープ層は流体密の単一の層(単層)で作られてよい。前記層は、溶接又は接着によりエンベロープに形成される可能性がある。
【００５５】
第一の及び第二のエンベロープ層は、異なる材料から作ることができ、それがその異なる区域において異なる特徴を有するエンベロープを提供する。一例において、エンベロープは異なる材料の２つのエンベロープ層（本質的に非伸縮性材料の第一のエンベロープ層、及び伸縮性材料の第二のエンベロープ層）で作ることができる。ガス発生剤の活性化された構成において、空洞内で発生した圧力下で、主に第二のエンベロープ層は、伸びる、すなわち少なくとも一方向に伸長することとなり、一方で第一のエンベロープ層はどの方向へも著しくは伸長しないこととなる。このような構成において、一方では、第二のエンベロープ層は積層構造の第一の層と第二の層との間の距離の増加を提供することとなり、それによって厚い絶縁(insulating)体積を提供する。他方では、第一のエンベロープ層は寸法安定性を提供することとなり、それ故に、特定の緊急事態(例えば火災のフラッシュオーバー)において非常に高い温度が発生する場合に、その非常に高い温度に供されたときでさえも、ここに記載されたような積層構造を包含する布帛はその形状及びサイズをとどめることとなる。さらに、エンベロープの膨張の方向を特に良好に調整することができる。
【００５６】
例として、DIN EN 469(2007)は、消防士の防護服について、防火布帛がオーブン内で180℃に供された時に3%より大きく縮まないことを要求する。このような要件は、エンベロープが、上記の非伸縮性材料で作られている少なくとも１つのエンベロープ層を包含する場合に満たすことができる。一つの実施態様において、「内側の」エンベロープ層、すなわち着用者の体により近い層は伸縮性材料から作ることができるかもしれず、一方で外側のエンベロープ層は非伸縮性材料で作ることができるかもしれない。
【００５７】
特定の実施態様において、エンベロープは、ガス発生剤の活性化された構成における空洞内のある温度範囲に対して耐熱性の材料で作られてよい。
【００５８】
「耐熱性」という用語は、所定の温度上昇（例えば10℃の上昇）だけ活性化温度よりも高い負荷温度に、所定の時間、材料が耐えることができるということを特定すると理解される。典型的には、この温度は活性化温度よりも10℃高く、この時間は1分以上である。要求される耐熱性性質は、積層構造の適用、例えば衣料中の他の層に対する、衣料中の積層構造の位置によって決まる。積層構造がより熱源の方へ位置づけられるほど、温度抵抗性に対する要求はますます高くなる。一つの実施態様において、温度は少なくとも活性化温度よりも10℃高く1分間である。別の実施態様において、温度は活性化温度よりも50℃高く2分間である。消防士用途の好ましい実施態様において、温度は活性化温度よりもおおよそ150℃高く2分間である。
【００５９】
半透過性エンベロープ層を形成するのに多数の材料を用いてよい。いくつかの例において、該積層構造は、以下を含んでよい:
1.ポリウレタン又は類似の材料のモノリシック層でそれぞれ作られている、第一の層及び第二の層。該エンベロープは、閉ループを形成している接着部位に沿って第一の層及び第二の層を共に接着することにより形成される。
2.延伸多孔質PTFEの層に付着しているポリウレタン又は類似の材料のモノリシック層を有する積層構造でそれぞれ作られている、第一の層及び第二の層。該エンベロープは、閉ループを形成している接着部位に沿って、第一の層及び第二の層を共に接着することにより形成される。
3.延伸多孔質PTFEの２つの層の間に挟み込まれているポリウレタン又は類似の材料のモノリシック層を有する積層構造でそれぞれ作られている、第一の層及び第二の層。該エンベロープは、閉ループを形成している接着部位に沿って、第一の層及び第二の層を共に接着することにより形成される。
4.異なる材料の第一の層及び第二の層:
a)ePTFE膜及び布地層を含む膜を包含するバリア積層を含む第一の層。該布地層は、不織布地で作られてよい。該膜は、米国特許第4 194 041号明細書に記載されているように作られてよい。
b)ePTFE膜を包含するバリア膜の形状の第二の層。該バリア膜は、米国特許第4 194 041号明細書に従って作られる。
【００６０】
エンベロープは、閉ループを形成している接着部位に沿って、第一の及び第二の層を共に接着することにより形成される。PUで作られている層を、PU材料の溶融によって、接着層として用いることができる。層のうちいずれかが、ePTFEで作られている別の層と接着される場合、接着は、適切な接着剤、例えばシリコーン接着剤の使用により達成することができる。
【００６１】
追加のシーリング層は、エンベロープ層に、少なくともその片側に適用することができ、例えばカレンダリングによる。このシーリング層は、熱可塑性ポリマー(例えばポリウレタン(PU);ポリプロピレン(PP);ポリエチレン(PE);ポリエステル(PES))を含んでよい。このシーリング層は、エンベロープの緊密性(tightness)を向上させ、２つのエンベロープ層を共に溶接しエンベロープを生成することを可能にする場合がある。エンベロープ層の接着特徴を強化するために、例えばコロナ放電、プラズマ放電、プライマーなどによる、層表面の前処理を用いることができる。可能性のある溶接方法には、熱シーリング、超音波溶接、レーザー溶接及びマイクロ波溶接がある。
【００６２】
さらなる、可能性のある実施態様において、例えば熱可塑性グルー、シリコーン、触圧接着剤、反応性グルーシステムから作られている１又は複数のグルービーズが、接着されるべきエンベロープ層の、少なくとも一方の表面に適用され、そして次に、他方の表面が該グルービーズに付着される。
【００６３】
実施態様において、固体又はゲルをガス発生剤として用いてよい。当該固体は、好ましくは粉末形状である。ゲルは、化学的及び/又は物理的接着メカニズムに従い、その中に組み込まれた官能基を有する化合物である。ゲルの形状をしたガス発生剤は、注入プロセスのための取り扱いが容易であり、粉末と比べるとより低い摩耗性(abrasion)を有する。ゲルの例としては、ヒドロゲルがある。ゲルは、限られたごく少量の固体を有してよい。典型的には、ガスは化学反応によって放出される。以下を参照のこと。固体ガス発生剤が、粉末形状で、その活性化されていない構成において用いられる場合に、良好な取扱い性が提供される。
【００６４】
ガス発生剤の活性化は、物理的変換、つまり気相への相転移を伴ってよい。
【００６５】
温度の上昇の速度を落とすために、熱エネルギーを潜熱に変換することは望ましくない。むしろ、全ての熱エネルギーを、第一の層と第二の層との間の距離の増加に変換することが意図される。相転移が、潜熱を提供する必要がない場合、空洞中のガス生成は速い。そしてそれ故に、第一の層と第二の層との間の距離の速い増加を、活性化温度で達成することができる。これは特に、低い活性化温度で有利である。なぜなら、約50℃といういくぶん低い活性化温度まで下がっても、速い活性化速度を得ることができるということが見出されたためである。衣料においては、それ故に、本発明の積層構造は、最高温度、例えば炎中に通常さらされる外側に、近接して位置づける必要がない。むしろ、この積層構造をより内側、すなわち着用者の皮膚の方へ位置づけることが可能である。このような配置は、用いられる材料の耐熱性の要件を少なくする。別の実施態様において、ガス発生剤は、物理的脱着又は化学反応をする際に低い活性化エネルギーを有してよい。
【００６６】
ガス発生剤は、活性化されていない構成において、好ましくは固体であり、周囲よりも高い温度でガスを発生する機能を有する。固体状態のガス発生剤は、好ましくは粉末又は粒状物質の形状で提供される。この粉末は、粒子サイズを有する粒子から構成される。活性化の後、少なくとも１つのガス状生成物が粉末又は粒状物質から生成する。このガス状生成物は、好ましくは水に溶解しない。粉末状又は粒状形状のガス発生剤の使用には、取扱性に比較的問題がないという利点がある。
【００６７】
ガス発生剤が固体又はゲルのとき、活性化は、気相に放出される化合物を生成する化学的プロセスにより、より容易に達成されてよい。このような実施態様において、適応可能な断熱積層構造の活性化温度は、ガス発生剤から少なくとも１つのガス状化合物の放出を引き起こす化学反応の、活性化エネルギーに相当する温度となる。ガス状の反応生成物を生成する多数の化学反応は、既知である。例としては、ゲル中に組み込まれたガス状化合物の放出;ソーダ反応(soda-reaction);塩化アンモニウムからのアンモニア及び塩酸の放出、がある。
【００６８】
固体のガス発生剤の一つの例は、重炭酸ナトリウム(NaHCO3、「ベーキングソーダ」としても知られ、CAS-No 144-55-8)の粉末である。55℃で開始し、重炭酸ナトリウムは徐々に、炭酸ナトリウム(Na2CO3)、水(H2O)及び二酸化炭素(CO2)に分解する。この転化速度は、温度の上昇とともに上昇する:
2NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2
【００６９】
重炭酸ナトリウム及び重炭酸ナトリウムを包含する物質の混合物が考えられる。
【００７０】
分解反応を示すガス発生剤システムのさらなる例としては、加熱下でアンモニア(NH3)及び二酸化炭素(CO2)及びH2Oに分解する、炭酸アンモニウム(NH4)2CO3を包含するガス発生剤;並びにHCN及びH2Oへのギ酸アンモニウムの分解、がある。
【００７１】
別の例としては、アンモニア(NH3)及び塩化水素(HCl)に分解する、塩化アンモニウム(NH4Cl)を包含するガス発生剤がある。この反応は原則として可逆的である。そして複数の活性化/不活性化サイクルを提供してよい。
【００７２】
一実施態様において、エンベロープは、空洞を第一のサブ空洞及び第二のサブ空洞に隔てる中間層を包含してよい。当該中間層はガス不透過性材料で作られていてよく、エンベロープの材料と共に溶接される際に、ガス密封の形成を支持するように構成されてよい。ガス発生剤は、中間層の一面又は両面に適用してよい。
【００７３】
さらなる実施態様において、エンベロープ構造が提供されてよく、当該エンベロープ構造は少なくとも２つのエンベロープが共に接着されることによって形成される。当該エンベロープ構造によって、ガス発生剤が活性化される際に、第一の層と第二の層との間の距離の増加をさらにより強固にすることが可能となる。積層構造の断熱容量の増加は、当該エンベロープ構造を提供することにより、非常に効果的に強化することができる。１つの考えられる構成において、エンベロープは、その側端で共に接着される。
【００７４】
エンベロープはさらに、活性化の後意図的に破裂してガス発生剤を放出するように設計されてもよい。ガス発生剤は従って、炎を抑制するために用いてよい。これは、ガス発生剤が、エンベロープが破裂した後空洞からゆっくりと逃げることとなるために、断熱の増加がほんの一時的であることを意味する。しかしながら、ここに記載されたようなエンベロープの使い捨ての設計は、エンベロープが最大可能な程度まで伸びることを意味し、それ故に、エンベロープがその体積を最大可能な程度まで増加させるのを可能にする。これは、積層構造の断熱能力を、速く効果的に増加させる方法である。大惨事、例えば炎のフラッシュオーバーにおいて、これは生き残るための唯一の方法を提供する場合がある。このような使い捨ての設計において、ガス発生剤の化学的転化が不可逆的化学反応であれば、それは許容できる。温度が活性化閾値を超えたらすぐに、短時間で、多量のガスが生成されることがより重要である。
【００７５】
さらなる実施態様において、積層構造は複数のエンベロープを含んでよい。このエンベロープは、お互いに隣接して配置されてよい。エンベロープの当該隣接する配置において、少なくとも２つの隣接するエンベロープが、お互いにすき間なく続く。典型的には、当該隣接するエンベロープは、共通する接着領域又はシーリング領域を持つ。代わりに、該エンベロープのうちいくつか又はすべてが、少なくとも部分的にお互いに重なるように、例えば屋根瓦に類似の構造で、配置されてよい。当該配置において、積層構造は全体として、第一の層と第二の層との間にオープンスペースが実質的にないように配置されたエンベロープによって形成してよい。活性化されていない状態か又は活性化された状態において、積層構造は、いずれかのエンベロープによっておおわれていないスペース又はすき間がない状態で得られる。
【００７６】
前に述べたように、エンベロープはパッド又はチップの形状を有していてよく、このパッド又はチップは、活性化されていない状態では扁平であり、活性化された状態ではその形状を膨張ピローの形状へ変化させる。当該構造は、一実施態様において、半透過性(水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性)材料の第一の層、及び半透過性(水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性)材料の第二の層によって形成してよく、この第一の層は第二の層に隣接して位置づけられる。
【００７７】
事実上、第一の層は積層構造中で、第二の層の上に配置されることとなる。この第一の及び第二の層は、第一の層と第二の層との間に空洞を形成するように、少なくとも１つの接着部位に沿って共に接着されてよい。この接着部位は典型的には、第一の層と第二の層によって囲まれた空洞を形成するために、閉ループの形状をとることとなる。複数の空洞を提供するために、複数の接着部位が提供されてよく、各接着部位は、個別の空洞を画定するための閉ループを形成している。この接着部位は、お互いに平行に第一の方向へ延在している接着部位の第一のサブセット、及びお互いに平行に第二の方向へ延在している接着部位の第二のサブセットを有する格子の形状を有していてよい。
【００７８】
個別の空洞を囲んでいるエンベロープはそれぞれ、第一の層と第二の層を共に接着することにより、積層構造の第一の層と第二の層の間に形成されている「ポケット」の形状を有していてよい。第一の層及び第二の層はそれによって、各エンベロープの第一の及び第二のエンベロープ層を形成する。
【００７９】
他の実施態様は、ガス発生剤の活性化の後、お互いに相互に関係した複数の空洞で作られている少なくとも１つの空洞構造を有する積層構造を提供する。当該空洞構造は、それぞれ個別の空洞を囲む、複数の隣接するエンベロープを含んでよい。これらの空洞のそれぞれは、ガス発生剤の活性化されていない構成において、個別の隣接するエンベロープの間に形成された個別の接着部位によって、その隣接空洞から隔てられてよい。この接着部位は好ましくは、空洞の、お互いからの本質的にガス気密の分離を提供する。それ故に、活性化された構成であるか又は活性化されていない構成であるかにかかわりなく、ガス発生剤は１つの空洞から別の空洞へ通過することができない。しかしながら、この接着部位はそれぞれ、所定の破壊部位を包含してよい。当該破壊部位は、閾値圧力よりも大きいガス圧に供された際に、破裂する又は壊れるように適合される。それ故に、空洞構造の一部のみ、又はさらに各空洞、におけるガス発生剤の活性化の後に、ガス発生剤の活性化された構成において、空洞中で生成したガス圧の上昇は、空洞構造の隣接する空洞の間に気体連通を提供する。結果として、空洞構造中の全ての空洞を効果的に合併することにより、「大空洞(macro-cavity)」又は「超空洞(super-cavity)」が生成する。典型的には、その空洞中の圧力が閾値圧力を超えて上昇するとすぐに、第一の空洞の破裂が起こることとなる。大抵の場合、空洞のうち１又はいくつかは、他よりも熱源により近いこととなり、そしてそれ故にこれらの空洞内の圧力が最初に、閾値を超えて上昇することとなる。
【００８０】
さらなる実施態様において、当該空洞構造はクラスター状に配置された複数の空洞を含んでよい。このクラスターの空洞は、原則としてお互いに隔てられており、これはガス発生剤を、少なくともその活性化されていない構成のときに、１つの空洞から別の空洞へ移動させることができない構成である。それにもかかわらず、特定の条件下で、具体的にはガス発生剤の活性化の後、空洞の構成は、活性化された、そしてそれ故にガス状の、ガス発生剤の空洞間の流体連通を可能にする。当該流体連通のために、空洞を隔てる部位の破裂は促進されてよく、そしてそれ故に、クラスターの空洞からの大空洞の形成が促進されてよい。
【００８１】
一実施態様において、接続路をクラスターの個別の隣接する空洞間に設けてよい。当該接続路は、活性化されていない構成のときはガス発生剤の通過を妨げるが、活性化された構成のときはガス発生剤の通過を可能にする構造、例えば十分に薄い及び/又は曲がった構造を有する構造、を有してよい。
【００８２】
ガス発生剤の活性化の後で、断熱能力の大幅な増加に対応する、空洞の厚さの効果的な増加を達成することができる。なぜならば、閾値圧力が存在することとなり、それを超えると空洞構造中の複数の隣接する空洞の間にある接着部位がそれらの破壊部位で破裂し、その結果全ての(元の)空洞が、大きい共通の「大空洞」又は「超空洞」に合併されるためである。
【００８３】
上記の概略のように、積層構造の構成は、個別の巨視的エンベロープによって囲まれた巨視的空洞の供給を可能にし、それは熱に供された時に活性化することができる。また、このような「大エンベロープ(macro-envelopes)」は「ピロー」の形状を有してよい。
【００８４】
単なる例としては、典型的なエンベロープは、ガス発生剤の活性化されていない構成において、1mm以上の横寸法を有してよい。具体的な実施態様において、エンベロープは5mm以上の、好ましくは15mm以上の横寸法を有してよい。典型的には、エンベロープは2mmより小さい厚さ寸法を有してよい。横寸法は、この文脈で用いられるように、幅/長さ平面における、すなわち厚さ方向に直交する平面における、エンベロープの最も小さい寸法を意味しており、これは一般に、ガス発生剤の活性化されていない構成において、エンベロープの群を抜いて最も小さい寸法である。それ故に、横寸法は基本的に、エンベロープがガス発生剤の活性化された構成において到達することができる、厚さの最大増加を規定する。複数の当該扁平エンベロープは、積層構造の高い通気性と、それ故により高い快適さのレベルを着用者に与える、(上記の)扁平積層構造を形成するために用いてよい。
【００８５】
空洞は、ガス発生剤の活性化された構成において、少なくとも2mm以上の、好ましくは6mm以上の厚さまで、その厚さを増加させてよい。
【００８６】
体積増加によって表すと、空洞は、ガス発生剤の活性化された構成において、ガス発生剤の体積に対して、10〜1000、又はさらに10〜2000の体積増加を有してよい。好ましくは、この体積増加は、活性化されていない構成の40倍より大きくてよい。具体的には、「大空洞」又は「大エンベロープ」が形成される場合は、体積増加は、最大2000の大きさになり得る。
【００８７】
上記の積層構造を、布帛複合構造に組み込んでよい。「布帛」という用語は、糸、繊維、又はフィラメントを織り合わせることにより製造された平面布地構造を意味する。この布地構造は、織物、不織物、フリース又はそれらの組み合わせであってよい。「不織」布地層は、繊維及び/又はフィラメント、フェルト、編物、繊維バットなどのネットワークを含む。「織」布地層は、平織、千鳥綾織、バスケット織、朱子織、綾織などの任意の布帛の織り方を用いている織布帛である。平織及び綾織は、この業界で用いられている最も一般的な織り方だと考えられている。
【００８８】
当該布帛複合構造は典型的には、お互いに配置された複数の布帛層を含むこととなる。この複数の布帛層は、外側及び内側を有する、外側の防熱殻構造を包含してよい。この複数の布帛層はまた、上記のように、適応可能な断熱を提供する積層構造を包含してよい。
【００８９】
特定の実施態様において、適応可能な断熱を提供する積層構造は、外側の防熱殻構造の内側に配置されてよい。
【００９０】
一つの実施態様として、外側の防熱殻構造は、初期の防炎を提供する物品(例えば衣料など)の外層を意味する。この外側の防熱殻構造は、耐炎性で熱的に安定した布地を含んでよく、例えば、ポリイミド(メタ-アラミド、パラ-アラミド)又はそれらのブレンドなどの耐炎性布地を含む、織布地、編布地又は不織布地がある。耐炎性又は熱的に安定した布地の具体例には、ポリベンズイミダゾール(PBI)繊維;ポリベンゾオキサゾール(PBO)繊維;ポリジイミダゾピリジニレンジヒドロキシフェニレン(PIPD);モダクリル繊維;E.I. DuPont de Nemours, Incによりノーメックス(Nomex)（登録商標）の商品名で販売されているポリ(メタフェニレンイソフタルアミド);E.I. DuPont de Nemours, Inc.によりケブラー(Kevlar)（登録商標）の商品名で販売されているポリ(パラフェニレンテレフタルアミド);メラミン;難燃性(FR)綿;FRレーヨン;PAN(ポリアクリロニトリル)がある。２つ以上の前述の繊維を含む布帛もまた、利用してよい(例えばノーメックス(Nomex)（登録商標）)/ケブラー(Kevlar)（登録商標）)。一つの実施態様において、織ノーメックス(Nomex)（登録商標）デルタ(Delta) Tを用いて作られた外殻層が用いられる。
【００９１】
耐炎性材料は、国際標準DIN EN ISO 14116(2008)で規定される。EN ISO 15025(2003)は、材料の耐炎性を評価するための試験方法を規定する。DIN EN ISO 14116(2008)に従って、様々なレベルの耐炎性が規定されている。例として、消防士の衣料用に用いられるべき耐炎性材料は、DIN EN ISO 14116(2008)のレベル3について規定された試験手順に合格することが求められる。他の用途については、レベル1及び2について規定されるような、より厳しくない選択基準で十分である場合がある。
【００９２】
布帛はまた、バリア構造を含んでよい。一つの実施態様において、このバリア構造は、外側の防熱殻構造の内側に配置されることとなる。
【００９３】
具体的な用途において、バリア構造は少なくとも１つの水蒸気透過性・防水性膜を含む、少なくとも１つの水蒸気透過性・防水機能性層を含む。
【００９４】
バリア構造は、液体バリアとしての役割を果たす構成要素であるが、水蒸気はこのバリアを通過することができる。例えば消防士の出動用具一式などの衣料において、当該バリア構造は水が衣料の内部に入らないようにし、そしてそれによって消防士が運ぶ重量を最小限にする。加えて、このバリア構造は水蒸気(汗)を逃がすことができる-これは、高温環境で作業をする際に重要な機能である。典型的には、このバリア構造は、不織布帛又は織布帛などの、少なくとも１つの布地層に積層された膜を含む。少なくとも１つの布地層(積層という用語の下でも知られる)に積層させるために用いられる膜材料には、延伸ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリウレタン及びそれらの組み合わせがある。当該積層の市販されている例としては、クロステック(CROSSTECH)（登録商標）モイスチャーバリアラミネーツ(moisture barrier laminates)又はネオプレン(Neoprene)（登録商標）メンブレン(membrane)の名前で市販の、不織若しくは織メタ-アラミド布帛上の積層がある。
【００９５】
一つの実施態様において、欧州特許第0 689 500(B1)号明細書に記載されるように作られた延伸PTFE(ePTFE)の膜を含むバリア構造が用いられる。このバリア層は、不織アラミド布地で作られている布地層に密着していてよい。当該バリア構造は、ゴアテックス(GORE-TEX)（登録商標）ファイアーブロッカー(Fire-blocker) Nの名前で市販されている。別の実施態様において、クロステック(CROSSTECH)（登録商標）/ノーメックス(Nomex)（登録商標）PJ モイスチャーバリア（moisture barrier）の名前で市販のバリア構造が用いられる。当該湿気バリア構造は、ポリアミド布地(ノーメックス(Nomex)（登録商標）IIIA)に付着したポリウレタン層を有するePTFEフィルムを含む。例えば米国特許第4 493 870号明細書、米国特許第4 187 390号明細書、又は米国特許第4 194 041号明細書に記載されているような、他のバリアを用いてもよい。
【００９６】
湿気バリア以外のバリアが考えられる。これには例えば、気体、液体及び/若しくはエアロゾルの形状の化合物、若しくは気体、液体及び/若しくはエアロゾルの形状の生物材料を含む物質、のような、気体並びに/又は液体の透過を妨げる少なくとも１つの機能性層を提供するバリアがある。また具体的な実施態様において、当該他のバリア層はまた、通気性であってよい。
【００９７】
バリア構造は、外側の防熱殻構造と、適応可能な断熱を提供する積層構造との間に位置してよい。このバリア構造はまた、適応可能な断熱を提供する積層構造を含んでよい。
【００９８】
この布帛は、環境の影響から着用者を保護することが必要とされる、又は所与の環境条件下で、望まれる機能特性を提供することが必要とされる、消火活動、警察、軍隊又は工業の作業などの用途に典型的に用いられる、防護服又は機能性衣料に用いてよい。当該衣料は、熱、炎、又は液体による衝撃から着用者を保護することが必要とされる場合がある。他方では、当該衣料が、着用者に、彼が行うことになっている作業を彼がすることができるような十分な快適さを提供することが望まれている。
【００９９】
具体的には、布帛を火/熱防護服における使用に適合させることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
本発明の例となる実施態様は、実施態様を示す添付の図面を参照しながら、以下により詳細に記述される。
【図１ａ】図１ａは、一実施態様におけるエンベロープを形成するために用いられる層の簡易概略断面図を示している。
【図１ｂ】図１ｂは、一実施態様におけるエンベロープを形成するために用いられるさらなる層の簡易概略断面図を示している。
【図１ｃ】図１ｃは、一実施態様におけるエンベロープを形成するために用いられるさらなる層の簡易概略断面図を示している。
【図１ｄ】図１ｄは、一実施態様におけるエンベロープを形成するために用いられるさらなる層の簡易概略断面図を示している。
【図２】図２は、実施態様に従い、ガス発生剤を包含する空洞を囲んでいるエンベロープの簡易概略断面図を示しており、このエンベロープは、エンベロープを形成するようにお互いに接着された２つのエンベロープ層から作られている。
【図３ａ】図３ａは、活性化されていない状態における積層構造の簡易概略断面図を示しており、この積層構造はシート状材料の２つのエンベロープ層を共に接着するにより形成された複数のエンベロープを含む。
【図３ｂ】図３ｂは、活性化された状態における図３ａの積層構造の簡易概略断面図を示している。
【図４ａ】図４ａは、実施態様に従い、複数のエンベロープで形成されている積層構造の、活性化されていない状態における簡易概略断面図を示している。
【図４ｂ】図４ｂは、活性化された状態の第一の段階における、図４ａに示された実施態様の積層構造の簡易概略断面図を示している。
【図４ｃ】図４ｃは、隣接するエンベロープを隔てる多数の接着部位が個別の空洞内のガス圧下で壊れた、活性化された状態のさらに進んだ段階における、図４ａ及び４ｂの実施態様の積層構造の簡易概略断面図を示している。
【図５ａ】図５ａは、本発明の実施態様に係る、適応可能な断熱を提供する積層構造を包含する布帛の簡易概略断面図を示している。
【図５ｂ】図５ｂは、本発明のさらなる実施態様に係る、適応可能な断熱を提供する積層構造を包含する布帛の、他の可能性のある構成を示している。
【図５ｃ】図５ｃは、本発明のさらなる実施態様に係る、適応可能な断熱を提供する積層構造を包含する布帛の、他の可能性のある構成を示している。
【図６】図６は、図５ａに示されている布帛を含有する消防士のジャケットを示している。
【図７】図７は、積層構造を活性化されていない状態から活性化された状態に至らせたときの、第一の層と第二の層との間の距離の増加を測定する装置の模式概略図を示している。
【図８】図８は、積層構造を活性化されていない状態から活性化された状態に至らせたときの、第一の層と第二の層との間の距離の増加を測定するための積層構造供試片の模式概略図を示している。
【図９】図９は、可逆的に複数の活性化/不活性化サイクルを受けるように構成されている積層構造についての、第一の機能性試験の結果を概略的に示している。
【図１０】図１０は、温度上昇にさらされれいる積層構造についての、第二の機能性試験の結果を、活性化の間の時間の関数として、概略的に示している。
【０１０１】
同一であるか、又は対応する機能を有する個別の実施態様の構成要素は、全ての図においてそれぞれ同一の参照数字によって示される。以下の記載において、当該構成要素は、当該構成要素を含む実施態様のうち第一のものに関してのみ記載されている。同一の記載は、同一の構成要素が包含され、同一の参照数字によって示されている個別の後続の実施態様に当てはまると理解されるべきものである。何か反対に述べられていない限りは、一般に、個別の先の実施態様におけるその構成要素の対応する記載が参照される。
【発明を実施するための形態】
【０１０２】
図１ａは、簡易概略断面図において、一実施態様に係るシート状層8を開示している。当該層8は、エンベロープ20(図２参照)を調製するためのエンベロープ層12、14として用いてよい。層8は、少なくとも一時的にガス不透過性であるが、水蒸気透過性である、親水性材料の半透過性モノリシック層8aで作られている。当該材料の例としては、一つの実施態様において12μmの厚さを有することのできる、ポリウレタン(PU)のフィルムがある。エンベロープ20を製造するために、図１ａに示されているようにそれぞれ親水性材料のモノリシック層8aで作られている第一の及び第二のエンベロープ層12、14を、閉ループを形成している接着部位に沿って共に接着してよい(図２及び３ａ、３ｂ参照)。
【０１０３】
エンベロープ20を形成するための代替の層8を図１ｂに示している。このシート状半透過性層8は、積層の形状をしており、図１ａの実施態様に類似の親水性材料で作られている第一の層8a、及び例えば細孔性延伸PTFEなどの細孔性材料で作られている第二の層8bを包含している。一つの実施態様において、第一の層8aは12μmの厚さを有することができ、第二の層8bは40μmの厚さを有することができる。第一の層8aは、例えば米国特許第4 194 041号明細書に記載されているような、任意の既知の積層技術によって、第二の層8bに付着させてよい。
【０１０４】
エンベロープ20を形成するための、さらなる代替のシート状半透過性層8を図１ｃに示している。この積層層8は、親水性材料、例えばPUで作られている第一の層8a、及び細孔性材料、例えば細孔性延伸PTFEで作られている第二の層8b、を包含し、図１ａ及び１ｂの実施態様と類似している。積層層8は、細孔性材料、例えば細孔性延伸PTFEの第三の層8cをさらに包含し、図１ｂの実施態様と類似している。親水性材料の第一の層8aは、第二の及び第三の層8b、8cの間に挟み込まれている。またこの例においては、第一の層8aは、例えば米国特許第4 194 041号明細書に記載されているような、任意の既知の積層技術によって、第二の層8b及び第三の層8cにそれぞれ付着させてよい。一つの実施態様において、層8aは12μmの厚さを有することができ、層8bは40μmの厚さを有することができ、層8cは40μmの厚さを有することができる。エンベロープ20を形成するための、さらなる代替のシート状半透過性層8が図１ｄに示されている。この代替手段において、図１ｂの積層層8は布地層8dに付着している。一例において、積層層8はそのePTFE側の8bで不織布地層8dに密着している。
【０１０５】
典型的に、少なくとも細孔性層は、層8の半透過性性質(水蒸気透過性、ガス不透過性)を提供する。細孔性層はガス発生剤により生成されるガスのうち少なくとも１つについて、特にガス不透過性である。当該細孔性材料は通常、防水性の特徴もまた有することとなる。当該細孔性材料の例としては、米国特許第3 953 566号明細書において記載されているような延伸PTFEがある。また大抵の場合、親水性層は、少なくともガス発生剤により生成されるガスについて、そしてまた典型的には液体の水について、ガス不透過性特徴を有していてよい。親水性層と細孔性層の両方が、水蒸気に対して透過性であり、そしてそれ故に通気性である。
【０１０６】
本明細書中で用いられるように、水蒸気透過性でありながら、記述されているように少なくともガス発生剤により生成されたガスのうち少なくとも１つについて少なくとも一時的にガス不透過性の、親水性及び/又は細孔性層から作られた任意の構造は、機能性層又は機能性構造と見なされる。
【０１０７】
記述されている機能性層又は機能性構造に加えて、例えば機能性層若しくは機能性構造の支持若しくは保護の目的のために、又は絶縁(insulation)の目的のために、本発明で用いられている層8は通気性布地材料の層をさらに包含してよい。
【０１０８】
図２は、空洞16を囲んでいるエンベロープ(一般に20として指定されている)の簡易概略断面図を示している。空洞16は、ガス発生剤(一般に18として指定されている)を包含している。当該単一のエンベロープ20は、本発明に係る積層構造10の最も単純な形状であってよい。図２において、及び図３ａ、４ａ、５ａ〜５ｃのそれぞれにおいて、エンベロープ20はガス発生剤18の活性化されていない構成で示されており、そしてそれ故にエンベロープ20は非膨張の、本質的に扁平の構成を有し、また、活性化されていない状態と見なされる。エンベロープ20の厚さ方向における寸法は、図２においてd0により指定されている。長さ方向における寸法は、図２においてA0により指定されており、ここでA0は、エンベロープ20の横断面を横切る長さであって、エンベロープシームの周縁の接着部位22a、22bの端の間の長さである。幅方向における寸法は投影面に直交しており、そしてそれ故に指定されていない。幅寸法におけるエンベロープ20の長さは、これらの例において、A0と等しい。他の実施態様において、幅方向における寸法は、A0と異なっていてよい。活性化されていない状態において、長さ及び幅方向におけるエンベロープ20の寸法は、厚さ方向におけるエンベロープ20の寸法dよりもはるかに大きい。長さ方向及び幅方向は、厚さ方向に直交するエンベロープ20の横平面を画定する。
【０１０９】
エンベロープ20は、２つのエンベロープ層12、14で作られている。エンベロープ層12、14はそれぞれ、図１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄについて上述されているような構成、又はモノリシック若しくは複合シート状材料を有する類似の構成、を有してよい。特に、はっきりと示されてはいないが、エンベロープ層12、14はそれぞれ、例えば図１ｂ、１ｃ及び１ｄにおいて描かれているような、お互いに積層されている多重シートを有する複合構造で作られていてよい。前記複合構造は、エンベロープ20の第一の部分(図２における上方の部分)（この第一の部分は空洞16の第一の部分を囲んでいる）及びエンベロープ20の第二の部分(図２における下方の部分)（この第二の部分は空洞16の第二の部分を囲んでいる）をそれぞれ形成している。空洞16の第一の部分を囲んでいるエンベロープ層12及び空洞16の第二の部分を囲んでいるエンベロープ層14は、同一の構成を有していてよいが、これは必要要件ではない。いくつかの好ましい実施態様において、第一のエンベロープ層12は第二のエンベロープ層14とは異なる構成を有し、例えば図３ａ及び３ｂにおいて示されるように、例えば第一のエンベロープ層12はシート状の構成を有していてよく、第二のエンベロープ層14は半円の構成を有していてよい。
【０１１０】
さらに、第一のエンベロープ層12は、第二のエンベロープ層14の材料とは異なる材料から作られていてよい。一つの実施態様において、第一のエンベロープ層12は、図１ｄに係るシート状層から形成され、第二のエンベロープ層14は図１ｂに係るシート状層から形成される。例えば図３ａ及び３ｂ参照のこと。
【０１１１】
エンベロープ20は、閉ループを形成している接着部位22a、22bに沿って、２つのエンベロープ層12、14を共に接着することにより形成される。そのような方法で、エンベロープ20により囲まれている空洞16が形成される。PUで作られているエンベロープ層12、14、又は他のエンベロープ層にさらされているPU層をそれぞれ含むエンベロープ層12、14を、溶接用の、又はPU材料を溶融することにより接着剤を形成する、接着層として用いることができる。別のエンベロープ層と接着されるべきエンベロープ層のいずれかが、溶接用に又は接着剤として使用することのできない他の材料で、例えばePTFEで作られている場合、接着は適切な接着剤、例えばシリコーン接着剤の使用により達成することができる。
【０１１２】
代替の材料は、材料それ自体が半透過性(水蒸気透過性かつガス発生剤18により生成されたガスのうち少なくとも１つについてガス不透過性)であることを前提として、上記のようにエンベロープ20を作るために用いてよい。さらなる要件は、エンベロープ層12、14を十分にガス気密に共に接着して、ガス発生剤18の活性化の後十分に長い時間の間、空洞16内でガスが包含されたままに確実になるようにすることである。
【０１１３】
エンベロープ20は、ガス発生剤18を含む空洞16を囲んでいる。ガス発生剤18は、室温においてその活性化されていない構成を規定する粉末であるように選択される。図２において示されるように、ガス発生剤18の活性化されていない構成において、ガス発生剤18は実質上固相状態であり、18aによって例示として指定されている小さい粉末粒子の形状をしている。熱に供された時、ガス発生剤18は相転移又は化学反応を受ける。化学反応の生成物の少なくとも１つはガスである。一実施態様において、ガス発生剤18は、分解生成物の１つであるガス状CO2を伴って熱の下で分解する重炭酸ナトリウム(「ベーキングソーダ」)NaHCO3を包含してよい。ガス発生剤として適した他のシステムについての上記の記述を参照のこと。
【０１１４】
複数のエンベロープ20を包含する積層構造10を図３ａに示している。前記積層構造10は、第一のエンベロープ層12及び第二のエンベロープ層14を含む。この実施態様において、エンベロープ層は以下の通り、異なる材料で作られている:
【０１１５】
a)第一のエンベロープ層12は、ePTFE膜、及びPUで作られている親水性(hydrophyilic)層を包含する膜構造を含む。この膜構造は、米国特許第4 194 041号明細書に従って作られる。この膜構造は、そのePTFE側で不織布地層に密着し、シート状の２層積層を形成している(図１ｄ)。この第一のエンベロープ層12は、本質的に非弾性又は非伸縮性である。
【０１１６】
b)第二のエンベロープ層14は、ePTFE膜、及びPUで作られている親水性(hydrophyilic)層を包含する膜構造である。この膜は、米国特許第4 194 041号明細書に従って作られる。この第二のエンベロープ層14は、本質的に弾性又は伸縮性である。
【０１１７】
エンベロープ層12、14は、PU層によって共に接着している。横断面において、積層構造10は、図３ａ(活性化されていない状態)及び３ｂ(活性化された状態)に示されるような構成を有する。
【０１１８】
図３ａに示されるような、複数のエンベロープ20を包含する積層構造10が製造されている。当該積層構造10は、図８に例示として示されている構成を有しており、積層構造の機能性をはっきり示すサンプル積層構造として用いられた。前記サンプル積層構造10は、140mm幅(W=140mm)及び140mm長(L=140mm)であり、16個の四角形のエンベロープ20から成る四角形の配列を形成していて(いくつかのエンベロープのみが図８において例示として20によって指定されている)、各エンベロープ20は30mm幅及び30mm長(a=30mm)である。
【０１１９】
上記のサンプル積層構造10は、以下の通り、供試片60の形状で作られる:
【０１２０】
第一のシーリングステップ:
それぞれ140mm幅及び140mm長の２つのエンベロープ層12、14を、親水性層がお互いに向かい合うようにして、お互いに重ね合わせる。図８の例において、各エンベロープ層12、14は、少なくとも片側が露出した親水性層(例えばPU層)を含む、積層の形状をしており(例えば図１ｂ及び１ｄに示されているエンベロープ層8参照)、そしてそれによって層12、14を、PU材料の溶接によって共に接着することができる。他の構成については、他の適切な接着技術を用いてよい。親水性層を接触させ、四角形の１つの辺に沿って親水性層を共に溶接するように、ホットバー(hotbar)(シーリング幅:2mm)をエンベロープ層12、14に接触させる。それによって第一の直線状の接着部位22aが形成される。
【０１２１】
第二のシーリングステップ
ホットバー(hotbar)をエンベロープ層12、14に接触させ、第一の直線状の接着部位22aに対して直角に延在する５つの直線状の接着部位22b、22c、22d、22e、22fに沿って、この積層を共に溶接する。５つの平行な接着部位22b、22c、22d、22e、22fはそれぞれ、お互いから30mmの距離を有する。直線状の接着部位22dは、140mm幅の積層構造10の中央に延在する。このようにして、４つの細長いポケット又は空洞が作られる。
【０１２２】
第一の充填ステップ
粉末(図８において18'によって指定されている粉末の粒子)の形状のガス発生剤18を細長いポケット内に充填する目的で、開口側を上にして積層構造を直立させ、粉末18aが細長いポケットの底に落ちることができるようにする。空洞16のうち１つにつき必要とされる所定の量のガス発生剤18を、４つの細長いポケットのそれぞれに開口側から充填する。各細長いポケット内に充填されるべきガス発生剤18の量は、各空洞16の最終サイズによって決まる。図８のサンプル積層構造10について、エンベロープ20のそれぞれは、30mm幅及び30mm長であり、そして重炭酸ナトリウムから作られている粉末がガス発生剤18として用いられる。充填されるべきガス発生剤18の量は、空洞につき約0.3gである。
【０１２３】
第三のシーリングステップ:
ホットバー(hotbar)を用い、で、第一の直線状の接着部位22aから30mmの距離のところで、第一の直線状の接着部位22aと平行に延在する、第七の直線状の接着部位22gを作り出す。それによって第一の列に４つのエンベロープ20が作られ、それぞれ個別の空洞16を囲んでいる(図８では、それらの空洞のうち１つだけが16によって指定されている)。
【０１２４】
上側に開口している４つの残りの細長いポケットのそれぞれについて、第一の充填ステップを繰り返す。次に第三のシーリングステップを繰り返し、第七の直線状の接着部位22gから30mmの距離のところで、第一の及び第七の直線状の接着部位22a、22gと平行に延在する、第八の直線状の接着部位22hを作り出す。それによって第二の列に４つのエンベロープ20がさらに作られ、それぞれ個別の空洞16を囲んでいる。
【０１２５】
２つの接着部位22i、22jをさらに作り出して、中に0.3gのガス発生剤18が充填された個別の空洞をそれぞれ囲む、全部で16個のエンベロープ20を有するサンプル積層構造10を完成させるために、第一の充填ステップ及び第三のシーリングステップを２回繰り返す。
【０１２６】
活性化サイクルにおける、１又は複数のエンベロープ20を包含する積層構造10の機能性が、図３ａ及び３ｂにはっきり示されている。図３ａは、ガス発生剤18を固相状態(18'により示されている)で有する、活性化されていない状態の積層構造10を示す。図３ｂは、活性化された状態の、すなわちガス発生剤18がその気相状態(18''により示されている)に気化された後の積層構造を示している。図３ａ及び３ｂを比較することにより、活性化されていない状態における、ほんのわずかな厚さd0(第一のエンベロープ層12と第二のエンベロープ層14の外表面の間の距離d0に対応する)を有する比較的扁平な形状から、活性化された状態における、はるかにより大きい厚さ(図３ｂにおける距離d1に対応する)を有する凹形の形状へ、エンベロープ20の形状が変化するのを理解することができる。
【０１２７】
第一のエンベロープ層12が本質的に非弾性又は非伸縮性材料で作られているが、第二のエンベロープ層14が本質的に弾性又は伸縮性材料で作られているため、第二のエンベロープ層14の材料のみが、ガス発生剤18の活性化に応答して、少なくとも一方向に伸長する。それによって、ガス発生剤18の活性化下で、空洞16内で上昇する圧力に応答して、第一のエンベロープ層12が本質的に変化のない構成で安定した状態を保っているが第二のエンベロープ層14の拡張が起こる、というような形で、エンベロープ20の形状が変化する。第一のエンベロープ層12の安定性によって、積層構造10を用いて作られた任意の布帛は、熱にさらされた状態でも確実に形状を保つこととなる。
【０１２８】
図３ａ及び３ｂの実施態様において、第一の及び第二のエンベロープ層12、14の両方が、記述されているような複数のエンベロープ20を形成するように、規則的な格子様のパターンで接着領域22a、22b、22c、22dによってお互いに接着されている積層層である。それによって、各２つの隣接するエンベロープは、個別の２つの隣接する空洞を隔てる、少なくとも１つの接着部位22b、22cを共有する。それ故に、隣接するエンベロープ20の間にすき間は残らない。この積層構造はなお通気性であり続ける、なぜならエンベロープ20のそれぞれは、水蒸気透過性材料から作られているためである。
【０１２９】
図３ａ及び３ｂはさらに、第一の層12及び/又は第二の層14が、浮出し及びくぼみを持つ構造を有する場合、第一の及び第二の層12、14それぞれの参照平面について距離d0及びd1を測定するのが便利である場合がある、ということを示している。示されている例において、距離d0及びd1は、第一の及び第二の層12、14それぞれの最も遠い点に接している参照平面を用いて測定される。
【０１３０】
図４ａ〜４ｃは、簡易概略断面図において、活性化されていない状態(図４ａ)、並びに活性化された状態の第一の段階(図４ｂ)及び第二の段階(図４ｃ)の、さらなる実施態様に係る積層構造10を示している。図４ａ〜４ｃの実施態様は、複数のエンベロープ20を含む(便利に記載する目的で、エンベロープは参照符号20a〜20eにより指定されている)。エンベロープ20a〜20eののそれぞれは、２つのエンベロープ層12、14から作られており、このエンベロープ層は、各２つの隣接するエンベロープ20a〜20eが少なくとも１つの共通する接着部位22b〜22eを共有するように、記述されているような平面図における格子様のパターンで接着部位22a、22b、22c、22d、22e、22fに沿って共に接着されている。ガス発生剤18は、粉末形状(図４ａにおいて18aによって指定されている)で示されているが、上述の物質又は化学的システムのいずれかであってよい。
【０１３１】
ガス発生剤の少なくともかなりの部分の蒸発を伴うガス発生剤18の活性化下において(図４ｂ及び４ｃにおいて、ガス発生剤のガス状粒子は18''により指定されている)、図４ｂに示されるように、空洞16a〜16e内のガス圧は上昇し、エンベロープ20a〜20eは膨張する。図４ｂにおいて、膨張は、第一の層12と第二の層14との間の距離d1が活性化されていない状態(図４ａ参照)における距離d0に対して著しく増加した段階に到達したところである。しかしながら、エンベロープ20a〜20eの数及び対応する空洞16a〜16eの数は、図４ａの活性化されていない状態におけるものとなお同じである。
【０１３２】
図４ｃは、積層構造10の活性化された状態のさらに進んだ段階を示している。図４ｃの段階において、隣接するエンベロープ20bと20c及び20cと20dをそれぞれ隔てているいくつかの接着部位22c、22dは、個別の空洞16b、16c、16d内のガス圧下で少なくとも一部分において壊れたところである。結果として、元は隔てられていた空洞16b、16c、16dは、図４ｃに示される段階において、一体化し単一の「大空洞」26となった。
【０１３３】
積層構造10の活性化の所定の段階での、複数の隔てられた空洞16のこのような一体化は、有利であると考えられる。なぜならば、より大きい体積を有する空洞16は、より小さい体積を有する空洞16よりも、第一の層12と第二の層14との間の距離を増加させるのにより効果的だからである。この理由で、活性化下での断熱の効果的な増加の達成については、大きい空洞を提供することが有利である。活性化の後、エンベロープはガス圧下で合併して、さらに増加した効果的な断熱能力を可能にする、より大きい「大空洞」を形成し得る。
【０１３４】
空洞内部16の個別の圧力増加に応答して、活性化の望まれる段階の下で、明確に定められた破壊点を提供するように、隣接する空洞16a〜16eをお互いに隔てているエンベロープ20a〜20eの接着部位22a〜22fは、その所定の部位でいくぶんより弱くなるような形でさらに設計されてもよい。
【０１３５】
図４ａ〜４ｃの実施態様において、第一のエンベロープ層12及び第二のエンベロープ層14は両方とも伸縮性材料で作られており、それ故に空洞内部のガス圧下で形状を変化させることができる。しかしながら、空洞内部のガス圧が閾値を超えて上昇するときに形成される大空洞を有する、図４ａ〜４ｃに示されているような構造はまた、図３ａ及び３ｂに示されるように、異なる材料で作られている第一のエンベロープ層12及び第二のエンベロープ層14を含む積層構造10を用いて、具体的には非伸縮性材料の第一のエンベロープ層12及び伸縮性材料の第二のエンベロープ層を含む積層構造10を用いて、実現してもよい。
【０１３６】
図５ａ〜５ｃは、本発明に係る積層構造10を包含する布帛複合体50の簡易概略断面図を示す。布帛複合体50は、お互いに配置された複数の層を含む。
【０１３７】
外側Aは、図５ａ〜５ｃにおける全ての実施態様について、当該布帛複合体50を用いて作られている衣料の、環境へ向いている側を意味する。
【０１３８】
図５ａの実施態様において、当該布帛複合体50を用いて作られている衣料の外側Aからみて、以下の層がお互いに重なり合って配置されている:
(1)外側35及び内側37を有する外側の防熱殻層36;
(2)上記のように外側の防熱殻構造36の内側37に配置された、適応可能な断熱を提供する積層構造10;
(3)布帛構造50の内側に位置する絶縁(insulating)布地層24。
【０１３９】
外側の防熱殻層36は、ノーメックス(Nomex)デルタ(Delta) Tという名で市販の繊維を用いている200g/m2の布地重量を有する織布地で作られており、この布地は例えばFritsche社、 Germanyから市販されている。
【０１４０】
積層構造10は、外側に配置された、すなわち外側の防熱殻層36に面している第一のエンベロープ層12、及び内側に配置された、すなわち絶縁(insulating)布地構造24に面している第二のエンベロープ層14、を包含する。第一のエンベロープ層12は、例えば接着剤ドット44によって、布地層42の内側に接着付着している。層42は、織布地層又は不織布地層であってよい。積層構造10の第一のエンベロープ層12と第二のエンベロープ層14は両方とも機能性層を包含してよいが、必ずしも必要ではない。
【０１４１】
第一のエンベロープ層12は、ePTFE膜、及びPUで作られている親水性(hydrophyilic)層を包含する膜構造40を含む。膜構造40は、米国特許第4 194 041号明細書に従い作られる。膜構造40は、そのePTFE側で不織アラミド布地層42に(例えば接着剤ドット44によって)接着付着し、シート状の２層積層を形成している(図１ｄ)。布地層42は、15%パラ-アラミド繊維及び85%メタ-アラミド繊維で作られており、90g/m2の布地重量を有する。この第一のエンベロープ層12は、本質的に非弾性又は非伸縮性である。
【０１４２】
第二のエンベロープ層14は、ePTFE膜、及びPUで作られている親水性(hydrophyilic)層を包含する膜構造である。この膜は、米国特許第4 194 041号明細書に従って作られる。この第二のエンベロープ層14は、本質的に弾性又は伸縮性である。
【０１４３】
積層構造10のエンベロープ20は、図３ａについて記述されているような、いくつかのシーリングステップを実行することにより形成される。
【０１４４】
第一のエンベロープ層12は、実質的に非弾性又は非伸縮性の材料で作られており、それ故に、活性化された状態においても、布地層42に安定に密着している。
【０１４５】
最も内側の織布地層24は、135g/m2の布地重量を有し、ノーメックス(Nomex)/ビスコース(Fritsche社、Germanyより市販)で作られている。布帛複合体50が衣料を製造するのに用いられる場合、最も内側の織布地層24は、着用者の皮膚に面する。
【０１４６】
図５ａの布帛において、積層構造10は、機能性層を包含する第一のエンベロープ層12、及び機能性層をまた包含する第二のエンベロープ層14を包含する。それ故に、積層構造10はそれ自体、バリア構造38の機能性を有する。図５ａの実施態様において、実質的に非伸縮性又は非弾性材料で作られている第一のエンベロープ層12は外側の防熱殻層36に面している。その一方で、実質的に伸縮性又は弾性材料で作られている第二のエンベロープ層14は絶縁(insulating)布地構造24に面している。それ故に、ガス発生剤18の活性化は、実質的に内側へ向かって、すなわち着用者の皮膚に向かって、積層構造10の空洞16の膨張をもたらす。
【０１４７】
図５ａの布帛において、適応可能な断熱を提供する積層構造10は、外殻36の内部及び絶縁(insulating)布地構造24の外部に位置している。外殻36は、耐火性及び絶縁(insulating)性質を有し、それ故に熱源に対して積層構造10に遮蔽を提供する。それ故に、積層構造10は、衣料の外殻36に存在するよりもはるかにより低い温度を経験すると予測される。これは、積層構造10のために用いられている材料の温度抵抗性が、外殻36に近いところに位置した材料に求められたであろうものと同じくらい高い必要がない、という点で利益がある。しかしながら、適応可能な断熱構造は、比較的穏やかな温度上昇で反応する(すなわち活性化された状態になる)ことができなければならない。最も重要なことには、一方では穏やかにしか上昇していない温度での不必要な活性化を避けるために、及び活性化イベントについて予想されたよりもわずかに激しい温度の上昇があった場合に活性化の破滅的失敗を避けるために、当該反応は精密に調節される必要がある。比較的精密に制御可能な、適応可能な断熱メカニズムは、第一の層12、第二の層14及びガス発生剤18で充填された空洞16を有する本発明に係る積層構造10を用いて実行することができることが分かってきた。
【０１４８】
積層構造10を適用することのできる、他の例となる布帛50の構成が、図５ｂ及び５ｃに示されている:
【０１４９】
図５ｂの布帛50において、積層構造10は図５ａに記述されているのと同じ構造を有する。積層構造10はこの布帛において、図５ａとは逆さまに配置されている。第二のエンベロープ層14は、外殻36の内側37に面しており、そして第一のエンベロープ層12は最も内側の布地層28及び24に向けられている。
【０１５０】
外側の防熱殻層36は、ノーメックス(Nomex)デルタ(Delta) Tという名で市販されている繊維を用いている、200g/m2の布地重量を有する織布地で作られており、この布地は、例えばFritsche社、Germanyから市販されている。
【０１５１】
布地層28及び24は、絶縁(insulating)布地構造34を形成する。前記絶縁(insulating)布地構造34は、55g/m2のスパンレース(バイリーンファイアブロッカー(Vilene Fireblocker)として、Freudenberg社より市販)の１つの層28を、135g/m2のノーメックス(Nomex)/ビスコース織物(Fritsche社より市販)で作られている最も内側のライナー24に共にキルティング加工して作られている。布帛複合体50が衣料の製造に用いられる場合、最も内側のライナー24は、着用者の皮膚に面する。
【０１５２】
積層構造10は、外側の防熱殻層36と絶縁(insulating)布地構造34との間に位置する。図５ｂの実施態様において、実質的に非弾性又は非伸縮性材料で作られている第一のエンベロープ層12は、絶縁(insulating)布地構造34に面している。その一方で実質的に弾性又は伸縮性材料で作られている第二のエンベロープ層14は、外側の防熱殻層36に面している。それ故に、ガス発生剤18の活性化は、積層構造10の空洞16を、実質的に外側Aへ向かって膨張させる。
【０１５３】
図５ｃにおいて、積層構造10は、第一の(外側の)エンベロープ層12及び第二の(内側の)エンベロープ層14を包含する。第二のエンベロープ層14は、ePTFE膜、及びPUで作られている親水性(hydrophyilic)層を包含する膜構造40である。この膜は、米国特許第4 194 041号明細書に従い作られる。この第二のエンベロープ層14は本質的に弾性又は伸縮性である。第一のエンベロープ層12は、ePTFE膜、及びPUで作られている親水性(hydrophyilic)層を包含する膜構造40を含む。膜構造40は、米国特許第4 194 041号明細書に従い作られる。膜構造40は、そのePTFE側で外側の防熱殻層36に(例えば接着剤ドット44により)接着付着し、第一のエンベロープ層12を形成している。
【０１５４】
外側の防熱殻層36は、ノーメックス(Nomex)デルタ(Delta) Tという名で市販されている繊維を用いている、200g/m2の布地重量を有する織布地で作られており、この布地は例えばFritsche社、Germanyから市販されている。
【０１５５】
図５ｂの実施態様に類似の、層28、24を包含する絶縁(insulating)布地構造34は、積層構造10の第二のエンベロープ層14に提供される。
【０１５６】
この実施態様の積層構造10は、布帛50の外層を形成しており、エンベロープ20は外側の防熱殻層36と絶縁(insulating)布地構造34との間に位置している。第一のエンベロープ層12は、実質的に非弾性又は非伸縮性材料で作られている。第二のエンベロープ層14は、実質的に弾性又は伸縮性材料で作られており、絶縁(insulating)布地構造34に面している。
【０１５７】
図６は、図５ａ〜５ｃに示されているような布帛複合体50を包含する消防士のジャケット52を示している。発明に係る布帛50を含んでもよい他の衣料には、ジャケット、コート、スラックス、オーバーオール、手袋、靴下、ゲートル及びかぶりものがある。本発明の積層構造はまた、靴、毛布、テントなど、又はそれらの部品に組み入れてもよい。
【０１５８】
図７は、積層構造が活性化されていない状態から活性化された状態に至らされているときの、第一の層12と第二の層14との間の距離dの増加を測定するための装置100の模式概略図を示している。この文脈において、積層構造10が活性化されていない状態から活性化された状態に至らされているときの、第一の層12と第二の層14との間の距離dの増加を測定するための図７の装置で、供試片60として用いられるべきサンプル積層構造10の模式概略図を示している図８が参照される。供試片60は、平面図で図８に示されている。その断面図は、図３ａ及び３ｂに示されている横断面に対応する。図８は、活性化されていない状態の供試片60を示している。
【０１５９】
当該供試片の厚さ変化を測定するための方法は、以下の通りである:
【０１６０】
測定装置のセットアップ:
温度変化に応答する供試片60の厚さ変化を測定するための配置100を図７に示している。この配置は、ベース102、加熱プレート104、トッププレート106、及びレーザーを基にした距離測定機器114を含む。
【０１６１】
加熱プレート104は、加熱装置に接続されている(Erichsen製ドクターブレードコーター(doctor blade coater) 509/MC/1 からのプレート300mmx500mm + 加熱制御JumoMatec、制御装置Jumo dtron16を備え、220V/16Aに接続されている)。
【０１６２】
供試片60を加熱プレート上に平らに置く。
【０１６３】
トッププレート106は、直径が89mmの扁平なディスクの形状をしており、「Monolux 500」(Cape Boards & Panels, Ltd., Uxbridge, Englandより市販)又は同等の材料で作られている。トッププレート106は、およそ115gの重量を有する。トッププレート106を供試片60上に平らに置く。
【０１６４】
レーザーを基にした距離測定機器110は、フレーム112及び距離レーザー機器114(レーザーセンサー:A/D変換器Almemo 2590-9V5に接続されていて、3測定/秒の読み取り速度を有するLeuze ODSL-8N 4-400-S 12、このA/D変換器は、レーザーセンサーの0〜10Vの出力を0〜400mmの距離読み取り値に変換し、精度は:平板上で0.2mm)を包含する。フレーム112は、ベース102に取り付けらており、そして距離レーザー機器114のトップアームに取り付けられている。距離レーザー機器114はレーザービーム116をトッププレート106の上面に向けて発し、反射ビーム118を受け取る。距離レーザー機器114は、距離レーザー機器114とトッププレート106の上面との間の距離hを検出することができる。好ましくは、レーザービーム116は、トッププレート106の上面に直角に発される。
【０１６５】
プレート104の温度勾配は、測定の範囲内で、プレートの全域で2Kよりも低い。
【０１６６】
第一の測定手順(厚さ可逆性法):
当該厚さ可逆性試験のために、複数回の活性化/不活性化が可能な供試片60、例えば図８の平面図並びに図３ａ及び３ｂの断面図に示されるような構成を有し、ガス発生剤として炭酸アンモニウム(NH4)2CO3を有する供試片60を用いた。
【０１６７】
第一の測定手順は室温、すなわち23℃及び65%の相対湿度に調節された気候で行った。
【０１６８】
上記の厚さ測定装置のセットアップを用いた。
【０１６９】
(a)トッププレート106を加熱プレート104上に直接セットし(供試片なし)、ゼロの読み取り値h0を得た。
【０１７０】
(b)次に、供試片60を加熱プレート104とトッププレート106との間にセットした。加熱プレート104を周囲温度よりも高く、ガス発生剤の予測される活性化温度よりも5K低い温度まで加熱し、最初の高さの読み取り値h1を得る。供試片60の厚さ(活性化されていない状態における、第一の層12と第二の層14との間の距離に対応する)d0 = h0 - h1。
【０１７１】
(c)加熱サイクル:
加熱プレート104のターゲット温度をエンベロープ20内のガス発生剤の活性化温度より30℃高い温度に設定し、加熱プレート104を1K/minの加熱速度で加熱した。厚さの増加(第一の層12と第二の層14との間の距離dの増加に対応する)を、距離レーザー機器114によって10秒ごとに測定した。加熱プレート104がターゲット温度に到達したとき、この温度を約10分間維持し、厚さの増加の読み取りを続けた。10分後、最終の厚さの増加を測定した(ガス発生剤の活性化された状態における、第一の層12と第二の層14との間の距離に対応する)。
【０１７２】
(d)冷却サイクル:
加熱プレート102のターゲット温度を室温に設定し、加熱プレート102を周囲環境によって1時間以内に冷却した。厚さの減少(第一の層12と第二の層14との間の距離dの減少に対応する)を、距離レーザー機器114によって10秒ごとに測定した。加熱プレート104がターゲット温度に到達したとき、この温度を約10分間維持し、厚さの減少の読み取りを続けた。10分後、最終の厚さの減少を測定した(活性化されていない構成における、第一の層12と第二の層14との間の距離に対応する)。
【０１７３】
加熱サイクル(c)及び冷却サイクル(d)は3回繰り返した。毎回、最高温度での厚さ増加と最低温度での厚さ減少を測定した。
【０１７４】
図９は、概略的に、１加熱サイクル及び１冷却サイクルについての厚さ可逆性試験の結果を、温度Tに対する距離dの線図の形で示している。図９において、ヒステリシスループが生じたことを見ることができる。温度T0/距離d0から開始して、距離dは、上方のプラトー152に達するまで、曲線150に従って増加した。温度Tが再び下がったとき、距離dは、第一の距離d0に再び達するまで、別の曲線154に従った。このヒステリシスループの上方のプラトー152から、活性化された構成における第一の層12と第二の層14との間の距離d1を、そして最低のプラトーから、活性化されていない構成における第一の層12と第二の層14との間の距離d0を推測することができる。
【０１７５】
第二の測定手順(所与の温度での時間に対する厚さの増加):
第二の測定手順を、図８の平面図並びに図３ａ及び３ｂの断面図に示されている構成を有する供試片60について実施した。重炭酸ナトリウム(NaHCO3、「ベーキングソーダ」)から作られている粉末をガス発生剤18として用いた。エンベロープ20内に充填されたガス発生剤18の量は約0.3g/エンベロープであった。
【０１７６】
供試片60を一定の温度の熱源に供し、継時的な供試片60の厚さの変化を検出した。
【０１７７】
室温、すなわち23℃及び65%の相対湿度に調節された気候で試験を行った。
【０１７８】
上記の通り、www.vwr.comから入手可能なVHP C7-2型の加熱プレートを備えた厚さ測定装置のセットアップを用いた。
【０１７９】
(a)加熱プレート104を室温にホールドした。トッププレート106を加熱プレート104上に直接セットし(供試片なし)、ゼロの高さ読み取り値h0を得た。
【０１８０】
(b)次に、加熱プレート104を250℃の温度まで加熱し、継時的な高さの読み取り値hの検出を開始した。高さの読み取り値は、時間に伴う供試片60の厚さ変化を決定するために、高い時間分解能で得た。加熱プレート104は、試験の間中ずっと250℃の温度にホールドした。
【０１８１】
(c)供試片60を、供試片60の上に位置しているトッププレート106と共に、加熱プレート104の上に置いた。直ちに第一の高さの読み取り値h1を得て、供試片60の最初の厚さd0 (活性化されていない状態における、第一の層12と第二の層14との間の距離に対応する) を得た。d0 = h0 - h1。加熱プレート104の加熱開始後に経過した時間tに対する供試片60の厚さdの変化を概略的に示す図１０の、点A参照のこと。時間tOの時点で、供試片60を加熱プレート104(250℃の温度)の上に置き、厚さd0を決定した。
【０１８２】
(d)加熱プレート104がすでに250℃の温度であったため、ガス発生剤18はその構成をすぐに気相に変化させた、そしてそれ故に、図１０の点AとBとの間の曲線区域180によって示されるように、供試片60の厚さdは速く増加した。時間t1の時点で、時間に対する厚さの曲線は、図１０の点Bに到達した。点Bにおける高さの読み取り値hBを得た。点Bは、エンベロープ20が破裂することなく著しく膨張した、活性化された状態の第一の段階に対応する。図１０に示されるように、活性化された状態の第一の段階には時間t1の時点で達し、供試片60の厚さはd1であった。
【０１８３】
活性化された状態の第一の段階の供試片60の厚さ(活性化された状態の第一の段階における、第一の層12と第二の層14との間の距離に対応する)は:D1 = h0 - hB。
【０１８４】
供試片60の厚さの増加(活性化されていない状態に対して、活性化された状態の第一の段階における、第一の層12と第二の層14との間の距離の増加に対応する)はd1 - d0 = h1 - hB。
【０１８５】
時間t1の後で、時間に対する厚さの曲線の急激な増加は、著しく減速した。それ故に、時間に対する厚さの曲線の傾きの変化が時間t1の時点で観察された。これは図１０の点Bに対応する。エンベロープ20は、曲線区域180において急速に膨張したにもかかわらず、時間t1の時点でなお損傷を受けていないままであったということが観察された。
【０１８６】
(e)時間t1の後に、供試片60の厚さdは時間とともになお増加したが、傾きはより緩やかであった。図１０の点BとCとの間の曲線区域182参照のこと。供試片60の厚さの増加の減速は、以下の２つの効果のうち少なくとも１つに起因するものと考えられる:(i)ガス発生剤18が活性化された構成へ完全に転化し、そしてそれ故に空洞内のガスの量がそれ以上増加しないが、空洞内の圧力のみが温度に伴うガスの拡張に従って増加する。;(ii)空洞が所与の表面積に対して体積を最適化するような形状に(すなわち球形へ向かって)変化し、そしてそれ故に、外側のエンベロープの材料がガス圧下で伸びるのと同じ速さのさらなる拡張のみが可能である。
【０１８７】
(f)時間に伴う供試片60の厚さdの増加のさらなる減速が時間t2の時点で観察された。図１０の点C及び時間t2の後の曲線区域184を参照のこと。時間t2の時点で、エンベロープ20を隔てている内側の接着部位22c、22d、22e、22g、22h、22iが、空洞16内部のガス圧下で壊れたことが観察された(この供試片60における外側の接着部位22a、22b、22f、22jは、内側の接着部位よりもより強く構成されていた、そしてそれ故に損傷を受けないままであった)。このように、空洞16を単一の大空洞に合併することにより、大空洞が形成された(図４ａ〜４ｃについて上述のプロセスに類似している)。時間t2の時点での大空洞の形成に続く、曲線区域184における、時間に伴う厚さdの増加の減速は、大空洞のより大きい体積に起因すると考えられる。大空洞の形成は、図４ｃについて記述された、活性化された状態のさらに進んだ段階に到達したことを示す。加熱プレート104によって供給される全ての熱エネルギーが大空洞の内部と大空洞の外部との間の圧力差に変換されるまで、曲線区域184において示されるように、図１０の点Cに対応する時間t2の後、供試片60の厚さの増加が続いた。
【０１８８】
記述されているような、しかし全ての接着部位22a〜22jが同じように強靭に構成された構成を有する、他の供試片について行われた更なる試験において、上記のような大空洞の形成があまり顕著でなかったということが観察された。これは、t2付近の短い時間内で、全ての空洞が１つの単一の大空洞に合併したわけではなかったためである。むしろ、このような実施態様において、エンベロープ20の間の接着部位22a〜22jが、長期間にわたって次々に破裂した、そして最終的に実に全ての接着部位が壊された。このような実施態様において、点Cにおける傾きの減少はそれほど顕著ではない。
【実施例】
【０１８９】
布帛構造の例:
図５ａに示される布帛サンプル構造50は、図８及び３ａに示される積層構造10を包含しており、上記の通り16個のエンベロープ20を有して構築されて例1を形成する。参考例として、エンベロープ20にガス発生剤18を充填していない、同一のセットアップを用いた。
【０１９０】
以下の試験結果が得られた:
【表１】
0005894190.tif 000002
【０１９１】
「EN367-HTI24-平均(mean)」は、EN367(1992)において記述されているように、「80W/m2での熱伝達指数」を意味する。この量は、第一の側が80W/m2の熱源に供された時に、図８に示されているサンプル布帛の第二の側(内側)において、24Kの温度の上昇を得るのに必要な時間を測定する。RETは、上記に定義されている通り、水蒸気透過抵抗を意味する。本発明の実施態様の一部を以下の項目［１］−［２４］に記載する。
［１］
適応可能な断熱を提供する積層構造(10)であって、
-第一の層(12)、
-第二の層(14)、
-該第一の層(12)と該第二の層(14)との間に設けられた、半透過性エンベロープ(20)によって囲まれている少なくとも１つの空洞(16)、
-活性化されていない構成及び活性化された構成を有するガス発生剤(18)であって、該空洞(16)内での温度の上昇に応答して、空洞(16)内部のガス圧を上昇させるように、該活性化されていない構成から該活性化された構成へ変化するよう適合されているガス発生剤(18)、
を含み、
-該第一の層(12)、該第二の層(14)及び該空洞(16)が、該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の距離(d)が、空洞(16)内部のガス圧の上昇に応答して増加するように配置されている、積層構造(10)。
［２］
項目１に記載の積層構造(10)であって、
該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の該距離(d)が、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成における第一の距離(d0)から、該ガス発生剤(18)の活性化された構成における第二の距離(d1)に増加するように、所定の活性化温度を超える該空洞(16)内の温度に応答して該ガス発生剤(18)が該空洞(16)内でガスを発生するよう適合されている、積層構造(10)。
［３］
項目１又は２に記載の積層構造(10)であって、
該ガス発生剤(18)の該活性化された構成における該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の該第二の距離(d1)が、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成における該第一の層(12)と該第二の層(14)との間の該第一の距離(d0)よりも1mm以上大きい、積層構造(10)。
［４］
該半透過性エンベロープ(20)が、親水性材料を包含する、項目１〜３のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
［５］
該半透過性エンベロープ(20)が、ポリウレタン又はポリエステルを包含する、項目４に記載の積層構造(10)。
［６］
該半透過性エンベロープ(20)が、少なくとも部分的に伸縮性材料で作られている、項目１〜５のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
［７］
項目１〜６のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該エンベロープ(20)が、水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性の材料の、少なくとも２つのエンベロープ層(12、14)で作られており、該層(12、14)が共に接着されている、積層構造(10)。
［８］
項目７に記載の積層構造(10)であって、
該エンベロープ(20)が、水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性で、非伸縮性の材料の第一のエンベロープ層(12)、及び水蒸気透過性かつ少なくとも一時的にガス不透過性で、伸縮性の材料の第二のエンベロープ層(14)を含む、積層構造(10)。
［９］
項目１〜８のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該エンベロープ(20)が、該ガス発生剤(18)の該活性化された構成における該空洞(16)内のある温度範囲に対して耐熱性の材料で作られている、積層構造(10)。
［１０］
項目１〜９のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該ガス発生剤(18)が、該活性化されていない構成において、液体、ゲル又は固体の形状であり、該適応可能な断熱積層構造の該活性化温度が、該ガス発生剤(18)からの少なくとも１つのガス状化合物の放出を引き起こす化学反応の活性化エネルギーに相当する温度である、積層構造(10)。
［１１］
該ガス発生剤(18)が、粉末又は粒状物質の形状である、項目１〜１０のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
［１２］
該ガス発生剤(18)がヒドロゲルの形状である、項目１〜１０のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
［１３］
複数のエンベロープ(20)を含み、該エンベロープ(20)がお互いに隣接して配置されている、項目１〜１２のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
［１４］
項目１〜１３のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
該第一の層(12)が半透過性材料を含み該第二の層(14)が半透過性材料を含んでおり、該第一の及び第二の層(12、14)によって該空洞(16)の該エンベロープ(20)を形成するように、該第一の層(12)が該第二の層(14)に隣接して位置づけられていて、該第一の及び第二の層(12;14)が少なくとも１つの接着部位(22a、22b、22c、22d及び22j)に沿って共に接着されている、積層構造(10)。
［１５］
該空洞(16)が、お互いに気体連通している複数のサブ空洞を含む、項目１〜１４のいずれか１項に記載の積層構造(10)。
［１６］
項目１〜１５のいずれか１項に記載の積層構造(10)であって、
複数の空洞(16a〜16e)を含み、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成において該空洞(16a〜16e)のそれぞれが個別の接着部位(22a〜22j)によってその隣接する空洞から隔てられており、該活性化された構成において複数の隣接する空洞(16a〜16e)の間の気体連通を可能にするように、該接着部位(22a〜22j)が該ガス発生剤(18)の該活性化された構成において生成したガス圧に供される際に壊れるよう適合された所定の破壊部位をそれぞれ包含している、積層構造(10)。
［１７］
項目１〜１６のいずれか１項に記載の積層構造であって、
該空洞(16)が、該ガス発生剤の該活性化されていない構成において、1mm以上の、好ましくは5mm以上の、及び最も好ましくは15mm以上の横寸法、並びに2mm以下の厚さ寸法を有する、積層構造。
［１８］
項目１〜１７のいずれか１項に記載の積層構造であって、
該空洞(16)が該ガス発生剤(18)の該活性化された構成において、該ガス発生剤(18)の該活性化されていない構成における該空洞(16)の体積に対して10〜2000の相対的な体積増加を有する、積層構造。
［１９］
複合構造を有する布帛(50)であって、該複合構造が、項目１〜１８のいずれか１項に記載の適応可能な断熱(12、14、16、18)を提供する積層構造(10)を含む、布帛(50)。
［２０］
項目１９に記載の布帛(50)であって、
該布帛がお互いに積層された複数の布帛層を含んでおり、前記複数の布帛層が外側(35)及び内側(37)を有する外側の防熱殻構造(36)を包含していて、そして該積層構造(10)が適応可能な断熱(12、14、16、18)を提供し、適応可能な断熱(12、14、16、18)を提供している該積層構造(10)が該外側の防熱殻構造(36)の該内側(37)上に配置されている、布帛(50)。
［２１］
さらにバリア構造(38)を含む、項目１９又は２０に記載の布帛(50)。
［２２］
項目２１に記載の布帛(50)であって、
該バリア構造(38)が、少なくとも１つの水蒸気透過性かつ防水性の層(12;14)を含み、該水蒸気透過性かつ防水性の層(12)が水蒸気透過性かつ防水性の膜を含んでいる、布帛(50)。
［２３］
防火服に用いるように適合されている、項目１９〜２２のいずれか１項に記載の布帛(50)。
［２４］
項目１９〜２３のいずれか１項に記載の布帛(50)であって、
該布帛が、150m2Pa/Wより小さい、好ましくは30m2Pa/Wより小さい、より好ましくは20m2Pa/Wより小さいRetを有する、布帛(50)。
【図１ａ】
0005894190.tif 000003
【図１ｂ】
0005894190.tif 000004
【図１ｃ】
0005894190.tif 000005
【図１ｄ】
0005894190.tif 000006
【図２】
0005894190.tif 000007
【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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