(57)【要約】  本発明は、２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる、外面シェル布帛を有する、耐炎性被服に関する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維と
を含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服。
【請求項２】
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する請求項１に記載の耐炎性被服。
【請求項３】
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する請求項１に記載の耐炎性被服。
【請求項４】
３５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
５０〜６５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維と
を含んでなる請求項１に記載の耐炎性被服。
【請求項５】
ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維がステープルファイバーとして存在する請求項１に記載の耐炎性被服。
【請求項６】
ポリピリドイミダゾールポリマーがポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン-１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である請求項５に記載の耐炎性被服。
【請求項７】
ポリベンゾイミダゾール繊維がポリビベンゾイミダゾールポリマーを含んでなる請求項１に記載の繊維の配合物。
【請求項８】
ポリビベンゾイミダゾールポリマーがポリ（２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾール）ポリマーである請求項９に記載の繊維の配合物。
【請求項９】
ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維が連続フィラメントとして存在する請求項１に記載の耐炎性被服。
【請求項１０】
ａ）内側熱ライニング、
ｂ）液体バリア、および
ｃ）外面シェル布帛
を順番に含んでなり、外面シェル布帛が、
２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維と
を含んでなる耐炎性被服。
【請求項１１】
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する請求項１０に記載の耐炎性被服。
【請求項１２】
ポリピリドビスイミダゾール繊維が２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する、請求項１０に記載の耐炎性被服。
【請求項１３】
外面シェル布帛が
３５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
５０〜６５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維と
を含んでなる請求項１０に記載の耐炎性被服。
【請求項１４】
ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維がステープルファイバーとして存在する請求項１０に記載の耐炎性被服。
【請求項１５】
ポリピリドイミダゾールポリマーがポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン-１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である請求項１４に記載の耐炎性被服。
【請求項１６】
ポリベンゾイミダゾール繊維がポリビベンゾイミダゾールポリマーを含んでなる請求項１０に記載の繊維の配合物。
【請求項１７】
ポリビベンゾイミダゾールポリマーがポリ（２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾール）ポリマーである請求項１６に記載の繊維の配合物。
【請求項１８】
ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維が連続フィラメントとして存在する請求項１０に記載の耐炎性被服。
【請求項１９】
２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維と、
５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維と
を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことによって、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服の製造方法。
【請求項２０】
ポリピリドビスイミダゾール繊維がポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）を含んでなる請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維およびポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリピリドビスイミダゾールポリマーは、硬質棒状ポリマーである。そのポリマー組成物の１つがＰＩＰＤと称され、そしてＭ５（登録商標）繊維を作るのに使用されるポリマーとして知られている、このポリマーから作られた繊維は、切断抵抗性および耐炎性の双方の防護服において有用であることが知られている。例えば特許文献１および特許文献２を参照されたい。例えばポリピリドビスイミダゾールなどのポリマー鎖間に強力な水素結合を有する強固な棒状ポリマーから作られた繊維については、シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された特許文献３で述べられている。ポリピリドビスイミダゾールの例としては、ポリ（１，４−（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン−２，６−ピリド［２，３−ｄ：５，６−ｄ’］ビスイミダゾール）が挙げられ、それはポリリン酸中のテトラアミノピリジンと２，５−ジヒドロキシテレフタル酸との縮重合によって調製できる。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）では、繊維、フィルム、テープなどの一次元または二次元物体を作るにあたり、ポリピリドビスイミダゾールが、２５℃においてメタンスルホン酸中０．２５ｇ／ｄｌのポリマー濃度で測定した際に、少なくとも約３．５、好ましくは少なくとも約５、およびより詳しくは約１０以上の相対粘度（「Ｖｒｅｌ」または「ηｒｅｌ」）に相当する高分子量を有することが望ましいと記載されている。シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）はまた、約１２を超える相対粘度を有するポリ［ピリドビスイミダゾール−２，６−ジイル（２，５−ジヒドロキシ−ｐ−フェニレン）］で良好な繊維紡績結果が得られ、５０を超える相対粘度（約１５．６ｄｌ／ｇを超える固有粘度に相当する）が達成できることも開示する。
【０００３】
公開された特許文献４および特許文献５および特許文献６は、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）とポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）との配合物から作られた防護布帛および被服を開示する。特許文献４は、防護服中でのポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）およびＰＢＯ繊維の使用を開示する。特許文献７は、布帛中でのポリベンゾイミダゾールおよびポリ（パラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維およびフィラメントの使用を開示する。
【０００４】
前述のポリベンゾイミダゾールは、硬質棒状ポリマーでないポリビベンゾイミダゾール組成物である。したがってそのポリマーから作られた繊維は、低繊維強度を有する。
【０００５】
【特許文献１】国際公開第１９９９０２１６９号パンフレット
【特許文献２】国際公開第２００５００２３７６号パンフレット
【特許文献３】米国特許第５，６７４，９６９号明細書
【特許文献４】米国特許出願公開第２００３０２２８８１２号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２００４０２１６２１５号明細書
【特許文献６】米国特許第６，６２４，０９６号明細書
【特許文献７】国際公開第２００４０２３９０９号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
熱防護服および難燃防護服は、救命のためおよび火災その他の熱イベントにより引き起こされる傷害を減少させるために、消防士、救命救急士、軍隊構成員、およびレース要員によって使用されている。ポリピリドビスイミダゾール繊維は、多くの点でその他のほとんどの繊維を上回る優れた耐火性特性を有し、ポリマーの硬質棒状性質のために、ポリピリドビスイミダゾールから作られた繊維は格別に高い強度を有する。しかし防護服のための外面シェル布帛にポリピリドビスイミダゾール繊維の優れた耐火性を組み込んで、それらの優れた耐炎特性を活用することが望ましい。このような繊維を使用することの１つの懸念は、それらが高引張り弾性率を有して、比較的堅く着心地の悪い布帛を作り出すかもしれないことである。したがって可撓性かつ比較的快適であり、なおも良好な防火特性を提供する、ポリピリドビスイミダゾールを含有する外面シェル布帛を有する被服に対する必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
いくつかの実施態様では、本発明は、ポリピリドビスイミダゾール繊維とポリベンゾイミダゾール繊維とを含んでなる外面層を有する、耐炎性被服に関する。特定の実施態様では、本発明は、２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる耐炎性被服に関する。
【０００８】
いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。別の実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。
【０００９】
本発明のいくつかの耐炎性被服は、３５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜６５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる。
【００１０】
いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維はステープルファイバーとして存在する。特定の実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維は連続フィラメントとして存在する。
【００１１】
１つの好ましいポリピリドイミダゾールポリマーは、ポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン-１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である。
【００１２】
いくつかの実施態様では、ポリベンゾイミダゾール繊維はポリビベンゾイミダゾールポリマーを含んでなる。特定の実施態様では、ポリビベンゾイミダゾールポリマーはポリ（２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾール）ポリマーである。
【００１３】
いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびポリビベンゾイミダゾール繊維は被服の外面シェル中にある。
【００１４】
別の態様では、本発明は、（ａ）内側熱ライニング、（ｂ）液体バリア、および（ｃ）外面シェル布帛を順番に含んでなり、（ｃ）の外面シェル布帛が２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる、耐炎性被服に関する。
【００１５】
本発明の追加的実施態様は、２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことで、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服の製造方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、本開示の一部を構成する次の例示的で好ましい実施態様の詳細な説明を参照して、より容易に理解できる。特許請求の範囲は、ここで記載されるおよび／または示される特定の装置、方法、条件またはパラメーターに限定されるものではなく、ここで使用される用語法は、特定の実施態様をあくまでも一例として述べるためのものであり、特許請求される発明を限定することは意図されないものと理解される。また添付の特許請求の範囲を含めて明細書中の用法で、文脈で特に断りのない限り、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、複数形を含み、特定数値への言及は少なくともその特定値を含む。一定範囲の値が表現される場合、別の実施態様は、１つの特定値からおよび／またはその他の特定値までを含む。同様に先行する「約」の使用によって値が近似として表現される場合、特定の値は別の実施態様を形成するものと理解される。全ての範囲は包括的で組み合わせ可能である。
【００１７】
一実施態様では、本発明は、２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる外面シェル布帛を有する耐炎性被服に関する。本発明はまた、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を順番に含んでなり、外面シェル布帛が２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる、耐炎性被服にも関する。
【００１８】
いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２５ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。別の実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２８ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。
【００１９】
本発明のいくつかの耐炎性被服は、３５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜６５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる。
【００２０】
いくつかの実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維はステープルファイバーとして存在する。特定の実施態様では、ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維は連続フィラメントとして存在する。
【００２１】
１つの好ましいポリピリドイミダゾールポリマーは、ポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）である。
【００２２】
いくつかの実施態様では、ポリベンゾイミダゾール繊維はポリビベンゾイミダゾールポリマーを含んでなる。特定の実施態様では、ポリビベンゾイミダゾールポリマーはポリ（２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾール）ポリマーである。
【００２３】
別の態様では、本発明は（ａ）内側熱ライニング、（ｂ）液体バリア、および（ｃ）外面シェル布帛を順番に含んでなり、（ｃ）の外面シェル布帛が２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる、耐炎性被服に関する。
【００２４】
本発明の追加的実施態様は、２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維、および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことで、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服の製造方法に関する。
【００２５】
ここでの目的では、「繊維」という用語は、長さと、その長さに垂直なその断面積を横切る幅との比率が高い、比較的可撓性で巨視的に均質な本体と定義される。繊維断面はあらゆる形状であることができるが、典型的に丸い。ここで「フィラメント」または「連続フィラメント」という用語は、「繊維」という用語と同義的に使用される。
【００２６】
ここでの用法では、「ステープルファイバー」という用語は、所望の長さに切断されたまたはけん切された繊維、またはフィラメントと比べると、長さとその長さに垂直なその断面積を横切る幅との低い比率を有して天然に存在するか、または自然に有する繊維を指す。長さは約０．１インチから数フィートで変動できる。いくつかの実施態様では、長さは０．１インチ〜約８インチである。人造ステープルファイバーは、綿、羊毛、または梳毛糸紡績機上での加工に適した長さに切断される。
【００２７】
ステープルファイバーは、（ａ）実質的に均一の長さ、（ｂ）可変またはランダムの長さ、または（ｃ）実質的に均一の長さを有するステープルファイバーのサブセットおよび別のサブセット中の異なる長さを有するステープルファイバーを有することができ、共に混合されたサブセット中のステープルファイバーは実質的に均一の分布を形成する。
【００２８】
いくつかの実施態様では、適切なステープルファイバーは１〜３０ｃｍの長さを有する。短ステープル工程によって作られるステープルファイバーは、１〜６ｃｍの繊維長をもたらす。
【００２９】
ステープルファイバーは、あらゆる工程によって作成できる。ステープルファイバーは、連続繊維をけん切して、クリンプとして機能する変形セクションがあるステープルファイバーをもたらして形成できる。ステープルファイバーは、ロータリーカッターまたはギロチン断裁機を使用して連続の直線繊維から切断して直線（すなわちクリンプしていない）ステープルファイバーをもたらすことができ、またはさらに１ｃｍあたり８個のクリンプを超えないクリンプ（または反復する屈曲）頻度でステープルファイバーの長さに沿って、のこ歯形状のクリンプを有するクリンプした連続繊維から切断できる。
【００３０】
けん切されたステープルファイバーは、破断ゾーン調節によって制御される平均切断長を有する、繊維のランダム可変質量を作り出す所定の距離である、１つまたはそれ以上の破断ゾーンを有するけん切操作中に、連続フィラメントのトウまたは束を破断して作成できる。
【００３１】
本発明のステープルファイバーは、当該技術分野でよく知られている伝統的な長短ステープルリング精紡工程を使用して糸に転換できる。短ステープルでは、３／４インチ〜２−１／４インチ（すなわち１．９〜５．７ｃｍ）の綿系紡績繊維長が典型的に使用される。長ステープルでは６−１／２インチ（すなわち１６．５ｃｍ）までの梳毛糸または紡毛系紡績繊維が典型的に使用される。しかし糸はまた、空気ジェット紡績、オープンエンド紡績、およびステープルファイバーを使用可能な糸に転換する多くのその他のタイプの紡績を使用して紡績してもよいので、リング精紡に限定することは意図されない。
【００３２】
けん切されたステープルファイバーは、典型的に長さ７インチ（すなわち１７．８ｃｍ）以下の長さを有し、ステープル工程をトップする伝統的なけん切されたトウを使用して作成できる。例えば国際公開第００７７２８３号パンフレットで述べられる工程を通じて、約２０インチ（すなわち５１ｃｍ）までの最大長を有するステープルファイバーが可能である。糸は、空気ジェットによるフィラメントの絡み合いを使用して、１デシテックスあたり３〜７グラムの範囲内である引張り強さを有する紡績糸への繊維統合によって作成できる。これらの糸は第２の撚りを有してもよく、すなわちそれらを形成後に撚って糸により大きな引張り強さを与えてもよく、その場合、引張り強さは１デニールあたり１０〜１８グラム（すなわち１ｄｔｅｘあたり９〜１７グラム）の範囲であることができる。けん切工程は繊維にある程度のクリンプを与えるので、けん切されたステープルファイバーは常態ではクリンプを必要としない。
【００３３】
連続フィラメントという用語は、比較的小さな直径を有して、その長さがステープルファイバーに用いられるものよりも長い、可撓性繊維を指す。連続フィラメント繊維および連続フィラメントのマルチフィラメントは、当業者によく知られている工程によって作成できる。
【００３４】
本発明の布帛は、ニットまたは織布または不織構造をはじめとするが、これに限定されるものではない、多数の形態をとることができる。このような布帛形態については、当業者によく知られている。
【００３５】
「不織」布帛とは、一方向性（マトリックス樹脂内に含有される場合）、フェルト、繊維バットなどをはじめとする、繊維の網目状組織を意味する。
【００３６】
「織」布とは、平織、千鳥綾織、斜子織、朱子織、綾織などのあらゆる布帛の織り方を使用して織られた布帛を意味する。平織および綾織が、業界で使用される最も一般的な織り方と考えられる。
【００３７】
本発明はポリピリドビスイミダゾール繊維を利用する。この繊維は高強度の硬質棒状ポリマーである。ポリピリドビスイミダゾール繊維は、少なくとも２０ｄｌ／ｇまたは少なくとも２５ｄｌ／ｇまたは少なくとも２８ｄｌ／ｇの固有粘度を有する。このような繊維としては、ＰＩＰＤ繊維（Ｍ５（登録商標）繊維およびポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレンから作られた繊維としても知られている）が挙げられる。ＰＩＰＤ繊維は、次の構造に基づく。
【００３８】
【化１】
2009520129.tif 000002
【００３９】
ポリピリドビスイミダゾール繊維は、そのポリベンゾイミダゾール繊維がポリビベンゾイミダゾールである、よく知られている市販されるＰＢＩ繊維またはポリベンゾイミダゾール繊維と区別できる。ポリビベンゾイミダゾール繊維は硬質棒状ポリマーでなく、ポリピリドビスイミダゾールと比べると低繊維強度および低引張弾性率を有する。
【００４０】
ＰＩＰＤ繊維には、約３１０ＧＰａ（２１００グラム／デニール）の平均弾性率、および約５．８ＧＰａ（３９．６グラム／デニール）までの平均引張り強さを有する可能性があることが報告されている。これらの繊維については、ブルー（Ｂｒｅｗ）ら、Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、１９９９年、５９、１１０９頁；バン・デル・ジャック（Ｖａｎ  ｄｅｒ  Ｊａｇｔ）およびボイカース（Ｂｅｕｋｅｒｓ）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９９年、４０、１０３５頁；シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９８年、３９、５９８１頁；クロップ（Ｋｌｏｐ）およびラマーズ（Ｌａｍｍｅｒｓ）、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９８年、３９、５９８７頁；ハーゲマン（Ｈａｇｅｍａｎ）ら、Ｐｏｌｙｍｅｒ、１９９９年、４０、１３１３頁で述べられている。
【００４１】
硬質棒状ポリピリドイミダゾールポリマーを作る一方法は、シッケマ（Ｓｉｋｋｅｍａ）らに付与された米国特許第５，６７４，９６９号明細書で詳細に開示される。ポリピリドイミダゾールポリマーは、乾燥成分とポリリン酸（ＰＰＡ）溶液とのミックスを反応させて作成してもよい。乾燥成分は、ピリドビスイミダゾール形成モノマーおよび金属粉末を含んでなってもよい。本発明の布帛で使用される硬質棒状繊維を作るのに使用されるポリピリドビスイミダゾールポリマーは、少なくとも２５、好ましくは少なくとも１００個の繰り返し単位を有するべきである。
【００４２】
本発明の目的では、ポリピリドイミダゾールポリマーの相対分子量は、ポリマー生成物をメタンスルホン酸などの適切な溶剤で０．０５ｇ／ｄｌのポリマー濃度に希釈して、３０℃で１つまたはそれ以上の希釈溶液粘度値を測定して、適切に特性決定される。本発明のポリピリドイミダゾールポリマーの分子量の進展は、１つまたはそれ以上の希釈溶液粘度測定によって、適切にモニターされ、またそれと相関性がある。したがって相対粘度（「Ｖｒｅｌ」または「ηｒｅｌ」または「ｎｒｅｌ」および固有粘度（「Ｖｉｎｈ」または「ηｉｎｈ」または「ｎｉｎｈ」）の希釈溶液測定が、典型的にポリマー分子量をモニタリングするために使用される。希釈ポリマー溶液の相対粘度および固有粘度は、次の表現で記述される。
Ｖｉｎｈ＝ｌｎ（Ｖｒｅｌ）／Ｃ
式中、ｌｎは自然対数関数であり、Ｃはポリマー溶液の濃度である。Ｖｒｅｌはポリマー溶液粘度と、ポリマーを含まない溶剤粘度との単位のない比率であるので、Ｖｉｎｈは濃度の逆数の単位で典型的にグラムあたりデシリットル（「ｄｌ／ｇ」）として表現される。したがって本発明の特定の態様ではポリピリドイミダゾールポリマーが生成され、それはメタンスルホン酸中のポリマー濃度０．０５ｇ／ｄｌで、３０℃において少なくとも約２０ｄｌ／ｇの固有粘度を有するポリマー溶液を提供するとして特徴づけられる。ここで開示される本発明から得られるより高分子量のポリマーは、粘稠なポリマー溶液を生じるので、妥当な時間内に固有粘度を測定するためには、メタンスルホン酸中で約０．０５ｇ／ｄｌのポリマー濃度が有用である。
【００４３】
本発明で有用な例示的なピリドビスイミダゾール形成モノマーとしては、２，３，５，６−テトラアミノピリジンと、テレフタル酸、ビス−（４−安息香酸）、オキシ−ビス−（４−安息香酸）、２，５−ジヒドロキシテレフタル酸、イソフタル酸、２，５−ピリドジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，６−キノリンジカルボン酸、またはそのあらゆる組み合わせをはじめとする多様な酸とが挙げられる。好ましくはピリドビスイミダゾール形成モノマーとしては、２，３，５，６−テトラアミノピリジンおよび２，５−ジヒドロキシテレフタル酸が挙げられる。特定の実施態様では、ピリドイミダゾール形成モノマーがリン酸化されていることが好ましい。好ましくはリン酸化ピリドイミダゾール形成モノマーは、ポリリン酸および金属触媒存在下で重合される。
【００４４】
金属粉末を用いて、最終ポリマーの分子量を高めるのを助けることができる。金属粉末としては、典型的に鉄粉末、スズ粉末、バナジウム粉末、クロム粉末、およびそれらのあらゆる組み合わせが挙げられる。
【００４５】
ピリドビスイミダゾール形成モノマーおよび金属粉末は混合され、次に混合物をポリリン酸と反応させてポリピリドイミダゾール溶液を形成する。所望ならば追加的ポリリン酸がポリマー溶液に添加できる。ポリマー溶液は、典型的にダイまたは吐糸管を通して押出しまたは紡績されて、フィラメントが調製または紡績される。
【００４６】
本発明で使用されるＰＢＩ繊維を作るのに有用なポリビベンゾイミダゾールポリマーは、米国特許第２，８９５，９４８号明細書および米国再発行特許第２６，０６５号明細書で開示される工程によって作成できる。ポリビベンゾイミダゾール繊維は、米国特許第３，４４１，６４０号明細書および米国特許第４，２６３，２４５号明細書で開示されるものなどの既知の工程によって作成できる。
【００４７】
いくつかの実施態様では、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）繊維はポリビベンゾイミダゾールポリマーを含んでなる。有用な１つのポリビベンゾイミダゾールポリマーはポリ（２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾール）ポリマーである。一市販ＰＢＩポリマーはテトラ−アミノビフェニルおよびジフェニルイソフタレートから調製され、繊維はジメチルアセトアミドを溶剤として使用して、乾燥紡績工程によって形成される。
【００４８】
本発明の特に有用ないくつかの実施態様の例示として、耐炎性被服は、消防士または軍隊要員のためのジャンプスーツなどのために、外面シェル布帛である本質的に１つの層を有することができる。このようなスーツは典型的に消防服で使用され、森林火災を消火する領域にパラシュート降下するために使用できる。
【００４９】
本発明のその他の実施態様では、耐炎性被服は、参照によって本明細書に援用する米国特許第５，４６８，５３７号明細書で開示されるような一般構造を有する多層衣類である。このような衣類は、一般に３層または３つのタイプの布帛構造体を有し、各層または布帛構造体は異なる機能を果たす。消防士のために、火炎防護を提供して火炎からの一次防御の役割を果たす外面シェル布帛がある。外面シェルに隣接して水分バリアがあり、それは典型的に液体バリアであるが、水蒸気がバリアを通過できるように選択できる。繊維状不織布または織布メタ−アラミドスクリム布帛上のゴアテックス（Ｇｏｒｅ−Ｔｅｘ）（登録商標）ＰＴＦＥ膜またはネオプレン（Ｎｅｏｐｒｅｎｅ）（登録商標）膜のラミネートが、このような構造体で典型的に使用される水分バリアである。水分バリアに隣接して熱ライナーがあり、これは一般に内面布帛に付着する耐熱性の繊維バットを含む。水分バリアは熱ライナーが湿らないようにして、熱ライナーは、着用者が対処する火災または熱の脅威からの熱ストレスから着用者を防護する。
【００５０】
本発明の衣類の外面シェル布帛は、２つの繊維の１００重量部を基準にして、５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を有する。この組成範囲は双方の繊維の特性の最良の組み合わせを提供すると考えられる。いくつかの好ましい実施態様では、本発明の衣類の外面シェル布帛の組成範囲は、２つの繊維の１００重量部を基準にして、３５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および５０〜６５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を有する。
【００５１】
本発明の被服は、外面シェルを有する防護服が、高可撓性および高難燃性を有することが所望される状況のための改善された外面布帛を有する。これらは、ポリピリドビスイミダゾールなどの高強度硬質棒状繊維から作られる布帛が所望されるような状況である。しかし硬質棒状ポリピリドビスイミダゾール糸は、典型的に、一般に１デニールあたり約６００〜２３００グラムである非常に高い引張弾性率を有する。被服のためのいくつかの好ましい実施態様では、引張弾性率は１デニールあたり１０００〜１８００グラムである。高引張弾性率を有する糸は、多くの場合より堅い布帛につながるので、完全に高弾性率ポリピリドビスイミダゾール糸から作られる布帛は繊維の高引張弾性率を反映し、布帛は非常に堅いので、多くの場合、被服を不快に感じさせると考えられる。
【００５２】
他方では、ポリベンゾイミダゾール繊維は難燃性でありながら非常に弱い繊維であり、このタイプの繊維は一般に１デニールあたり約３０〜６０グラムのはるかに低い引張り弾性率を有する。非常に少量（約５重量％）のより高強度で高弾性率のポリピリドビスイミダゾール繊維の添加でさえ、布帛強度の増大に寄与でき、いくつかの実施態様では約３５％を超えるが５０重量％を超えない量が、防護服で使用するのに好ましい布帛を提供できると考えられる。このような布帛は、より多量の高弾性率ポリピリドビスイミダゾール繊維から完全にできた布帛よりも堅さが少なく、したがってより可撓性である。
【００５３】
ポリピリドビスイミダゾールおよびポリベンゾイミダゾール繊維の双方は高い難燃性を有し、したがって多量のより低い強度であるが高度に可撓性のポリベンゾイミダゾール繊維と、少量の高強度かつ高弾性率のポリピリドビスイミダゾール繊維との組み合わせは、得られた難燃性布帛が、難燃性および快適さが必要とされる環境のための可撓性外面シェルを被服に与えることを確実にする。
【００５４】
本発明の好ましい実施態様では、外面シェル布帛は織布である。繊維は繊維の均質混合物のステープルファイバー糸を使用して、外面シェル布帛中に組み込むことができる。「均質混合物」とは、配合物中の様々なステープルファイバーが比較的均一な繊維混合物を形成することを意味する。所望ならば、この比較的均一なステープルファイバー混合物中で、その他のステープルファイバーを組み合わせることができる。配合は、いくつかの連続フィラメントボビンをクリールして同時に２つ以上のタイプのフィラメントを切断し、切断ステープルファイバーの配合物を形成する工程、または異なるステープルファイバーのベールを開けて、次に様々な繊維を開綿機、配合機、および梳綿機内で開綿および配合することを伴う工程、または梳綿機内で繊維混合物の篠綿を形成するような、様々なステープルファイバーの篠綿を形成して、次にそれをさらに処理して混合物を形成する工程をはじめとする、技術分野で知られているいくつものやり方によって達成できる。配合物全体を通じて様々なタイプの異なる繊維が比較的均一に分布しさえすれば、均質な繊維配合物を作るその他の工程も可能である。糸が配合物から形成されるならば、糸はまた比較的均一なステープルファイバー混合物を有する。一般に最も好ましい実施態様では、ステープルファイバーの開口不良に起因する、繊維の結び目またはスラブおよびその他の重大な欠点が最終布帛品質を損なう量で存在しないように、個々のステープルファイバーは、繊維工程で有用な布帛を作るのに標準的な程度に開口または分離する。
【００５５】
代案としては、本発明のいくつかの織布は、ポリピリドビスイミダゾール繊維ステープル糸の個々の末端をポリベンゾイミダゾール繊維ステープル糸の個々の末端と共に製織して作成できる。これは２本の異なるステープル糸を共に撚り合わせる、または１タイプのステープルファイバーの部分を縦糸に、別のタイプのステープルファイバーを横糸に製織するなどのいくつものやり方で達成できる。
【００５６】
代案としては、本発明のいくつかの織布は、異なるフィラメントの混合物であるマルチフィラメント連続糸から作ることができ、または異なるステープル糸について上述したように、異なるマルチフィラメント糸の個々の末端から製織される。
【００５７】
本発明はまた、５〜５０重量部のポリピリドビスイミダゾール繊維および５０〜９５重量部のポリベンゾイミダゾール繊維を含んでなる外面シェル布帛を被服に組み込むことで、内側熱ライニング、液体バリア、および外面シェル布帛を有する耐炎性被服の製造方法に関し、ポリピリドビスイミダゾール繊維は２０ｄｌ／ｇを超える固有粘度を有する。いくつかの好ましい実施態様では、ポリピリドビスイミダゾール繊維は、ポリ［２，６−ジイミダゾ［４，５−ｂ：４，５−ｅ］−ピリジニレン−１，４（２，５−ジヒドロキシ）フェニレン）を含んでなる。
【実施例】
【００５８】
次の実施例によって本発明を例示するが、制限をすることは意図されない。
【００５９】
実施例１
ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリピリドビスイミダゾールステープルファイバー、および帯電防止ステープルファイバーの均質混合物の縦および横リング精紡糸の双方を有する、耐熱性で耐久性のある布帛を調製する。ポリベンゾイミダゾールステープルファイバーは、ポリ（２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾール）ポリマーから作られ、一般的な命名、ＰＢＩ繊維（ノースカロライナ州シャーロットのＰＢＩパフォーマンス（ＰＢＩ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ（Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ，ＮＣ））から入手できる）の下に知られている。ポリピリドビスイミダゾールステープルファイバーはＰＩＰＤポリマーから作られ、マジェラン・システムズ・インターナショナル（Ｍａｇｅｌｌａｎ  Ｓｙｓｔｅｍｓ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ）によって登録商標Ｍ５（登録商標）の下に市販され、帯電防止ステープルファイバーはナイロンシースおよび炭素コアを有して、Ｐ−１４０ナイロン繊維として知られている（インビスタ（Ｉｎｖｉｓｔａ）から入手できる）。
【００６０】
４０重量％のポリピリドビスイミダゾール繊維、５８％のポリベンゾイミダゾール、および２重量％の帯電防止繊維のピッカー配合物シルバー（ｐｉｃｋｅｒ  ｂｌｅｎｄ  ｓｌｉｖｅｒ）を調製して、従来の綿系機器で処理し、次にリング精紡機を使用して、４．０の撚り係数と約２１テックス（２８番手）の糸繊度を有する紡績ステープル糸に紡ぐ。次に２本の単糸を撚り合わせ機上で撚り合わせて双糸を作る。同様の工程および同一の撚りおよび配合比率を使用して、横糸として使用するための２４テックス（２４番手）糸を作る。前と同じように、これらの単糸の２本を撚り合わせて双糸を形成する。
【００６１】
次にポリベンゾイミダゾール／ポリピリドビスイミダゾール／帯電防止混紡糸を縦糸および横糸として使用して有梭織機上で織布し、２×１綾織、および１ｃｍあたり２６末端×１７ピック（１インチあたり７２末端×５２ピック）の構造、および約２１５ｇ／ｍ２（６．５ｏｚ／ｙｄ２）の基本重量を有する生機布帛を作る。次に生機綾織布帛を熱水中で精錬し、低張力下で乾燥させる。次に塩基性染料を使用して精錬した布帛をジェット染色する。完成布帛は約２３１ｇ／ｍ２（７ｏｚ／ｙｄ２）の基本重量を有する。
次に水分バリアおよび熱ライナーもまた含む３層複合材布帛のための外面シェル布帛として、完成布帛を使用する。水分バリアは不織布ＭＰＤ−Ｉ／ＰＰＤ−Ｔ繊維基材（２．７ｏｚ／ｙｄ２）があるゴアテックス（Ｇｏｒｅｔｅｘ）（０．５〜０．８ｏｚ／ｙｄ２）であり、熱ライナーは３．２ｏｚ／ｙｄ２ＭＰＤ−Ｉステープルファイバースクリムにキルト縫いされた３枚のスパンレース１．５ｏｚ／ｙｄ２シートである。次に複合材布帛から消防士出動服などの防護服を作る。
【００６２】
実施例２
代案としては、布帛をパターンに従った布帛形状に切断して付形物を縫い合わせ、産業で防護服として使用するための防護カバーオールを形成し、実施例１の完成布帛を衣類をはじめとする防護物品を作る。同様に、布帛を布帛形状に切断して付形物を縫い合わせ、防護シャツおよび防護ズボンを含んでなる防護服の組み合わせを形成する。所望ならば布帛を切断して縫い合わせ、フード、スリーブ、およびエプロンなどのその他の防護服構成要素を形成する。
【国際調査報告】
2009520129.tif 000003
2009520129.tif 000004
2009520129.tif 000005