(57)【要約】  本開示は、混紡アウターシェル織物に関する。一実施形態では、消防士防火服で使用するアウターシェル織物は、少なくとも３つの異なる種類の本質的難燃性繊維を構成する複数の糸を含む。他の実施形態では、織物は、本質的難燃性繊維の混紡を含み、この混紡は、複数のパラアラミド繊維、複数のメタアラミド繊維、および複数のポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
消防士防火服で使用するためのアウターシェル織物であって、
少なくとも３つの異なる種類の本質的難燃性繊維を含む複数の糸を含むアウターシェル織物。
【請求項２】
３つの異なる種類の前記本質的難燃性繊維が、パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を含む、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項３】
約４０％から約７０％までのパラアラミド、約１０％から約４０％までのメタアラミド、および約５％から約３０％までのポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）を含む、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項４】
約６０％のパラアラミド、約２０％のメタアラミド、および約２０％のポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）を含む、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項５】
リップストップ織を含む、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項６】
前記リップストップ織が、２端リップストップ織である、請求項５に記載のアウターシェル織物。
【請求項７】
前記糸が、約１０〜３５ｃｃの範囲内の糸番手を有する、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項８】
重量が、約５オンス／平方ヤードから約１０オンス／平方ヤードまでである、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項９】
ＮＦＰＡ  １９７１、２０００年版で定義されている熱保護性能（ＴＰＰ）試験方法による７秒間の曝露の後、経糸方向の引張強度は２００ポンドを超え、緯糸方向の引張強度は１７５ポンドを超える、請求項１に記載のアウターシェル織物。
【請求項１０】
消防士防火服で使用するのに好適な織物であって、
本質的難燃性繊維の混紡を含み、前記混紡は、
複数のパラアラミド繊維と、
複数のメタアラミド繊維と、
複数のポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維とを含む織物。
【請求項１１】
約４０％から約７０％までのパラアラミド繊維、約１０％から約４０％までのメタアラミド繊維、および約５％から約３０％までのＰＢＯ繊維を含む、請求項１０に記載の織物。
【請求項１２】
約６０％のパラアラミド繊維、約２０％のメタアラミド繊維、および約２０％のポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を含む、請求項１０に記載の織物。
【請求項１３】
リップストップ織を含む、請求項１０に記載の織物。
【請求項１４】
前記リップストップ織が、２端リップストップ織である、請求項１３に記載の織物。
【請求項１５】
複数の糸を含み、それぞれの糸は、パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびＰＢＯ繊維を含む、請求項１０に記載の織物。
【請求項１６】
前記糸は、約１０〜３５ｃｃの範囲内の糸番手を有する、請求項１５に記載の織物。
【請求項１７】
重量が、約５オンス／平方ヤードから約１０オンス／平方ヤードまでである、請求項１０に記載の織物。
【請求項１８】
ＮＦＰＡ  １９７１、２０００年版で定義されている熱保護性能（ＴＰＰ）試験方法による７秒間の曝露の後、経糸方向の引張強度は２００ポンドを超え、緯糸方向の引張強度は１７５ポンドを超える、請求項１０に記載の織物。
【請求項１９】
消防士防火服であって、
防火服の内面を形成するサーマルライナーと、
防火服の中間層を形成する防湿層と、
防火服の外面を形成するアウターシェルとを備え、前記アウターシェルは本質的難燃性繊維の織物混紡を含み、前記混紡はパラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を含む消防士防火服。
【請求項２０】
前記アウターシェル織物は、約４０％から約７０％までのパラアラミド繊維、約１０％から約４０％までのメタアラミド繊維、および約５％から約３０％までのＰＢＯ繊維を含む、請求項１９に記載の防火服。
【請求項２１】
前記アウターシェル織物は、約６０％のパラアラミド繊維、約２０％のメタアラミド繊維、および約２０％のポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を含む、請求項１９に記載の防火服。
【請求項２２】
前記アウターシェル織物が、リップストップ織を含む、請求項１９に記載の防火服。
【請求項２３】
前記リップストップ織が、２端リップストップ織である、請求項２２に記載の防火服。
【請求項２４】
前記アウターシェル織物が、複数の糸を含み、それぞれの糸は、パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびＰＢＯ繊維を含む、請求項１９に記載の防火服。
【請求項２５】
前記糸は、約１０〜３５ｃｃの範囲内の糸番手を有する、請求項２４に記載の防火服。
【請求項２６】
前記アウターシェル織物の重量が、約５オンス／平方ヤードから約１０オンス／平方ヤードまでである、請求項１９に記載の防火服。
【請求項２７】
前記アウターシェル織物は、ＮＦＰＡ  １９７１、２０００年版で定義されている熱保護性能（ＴＰＰ）試験方法による７秒間の曝露の後、経糸方向の引張強度は２００ポンドを超え、緯糸方向の引張強度は１７５ポンドを超える、請求項１９に記載の防火服。
【請求項２８】
前記防火服が、上衣、ズボン、およびカバーオールのうちの１つである、請求項１９に記載の防火服。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
（関連出願への相互参照）
本出願は、参照により本明細書に組み込まれている、番号がまだ割り当てられていない、２００４年１０月１９日に出願された「ＢＬＥＮＤＥＤ  ＯＵＴＥＲ  ＳＨＥＬＬ  ＦＡＢＲＩＣＳ」という表題の米国特許出願の優先権を主張するものである。
【０００２】
（背景）
消防士は、一般には、通常業界で防火服と呼ばれる防護服を着用する。防火服は、通常、例えば、カバーオール、ズボン、および上衣を含む、さまざまな衣服を含む。これらの衣服は、通常、例えば、着用者を火炎から防護するアウターシェル、衣服への水の進入を防ぐ防湿層、および着用者を極端な高温から絶縁する断熱層、を含む素材の複数の層を備える。
【０００３】
防火服アウターシェルは、典型的には、１または２種類の難燃性素材で作られた織物を含む。消防士防火服のアウターシェルは、着用者を火炎から遮蔽することに加えて、さらに、耐摩耗性を持ち、および鋭利な物体からの保護機能を備える。アウターシェルは火炎への曝露および過剰な熱に耐えなければならず、かつ磨耗および引裂きに強くなければならないという点で、強く、耐久性がある難燃性素材で製造されなければならない。
【０００４】
アウターシェル織物を製造するために使用される素材の選択プロセスは、他の織物の選択プロセスと同様、さまざまな要因のバランスをとる作業を伴うことが多い。このような要因は、織物の性能とともに原価も含む。例えば、主に性能の低い繊維を含むアウターシェル織物は、通常、高性能繊維を含む織物よりも安価である。高性能繊維を含む織物は、より大きな保護機能を備えることができるが、その保護機能は、メーカーにとっても、消費者にとっても高く付く。
【０００５】
上記に鑑みて、より高価なアウターシェル織物性能に近い、またはさらにはその性能を超える性能を有する比較的安価なアウターシェル織物を実現できることが望ましいであろう。
【０００６】
（概要）
本開示は、混紡アウターシェル織物に関する。一実施形態では、消防士防火服で使用するアウターシェル織物は、少なくとも３つの異なる種類の本質的難燃性繊維を含む複数の糸を含む。
【０００７】
他の実施形態では、織物は、本質的難燃性繊維の混紡を含み、この混紡は、複数のパラアラミド繊維、複数のメタアラミド繊維、および複数のポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維を含む。
【０００８】
開示されている織物は、付属の図面を参照するとよく理解できる。図面の構成要素は必ずしも縮尺どおりではない。
【０００９】
（詳細な説明）
前述したように、性能が改善された比較的安価なアウターシェル織物を実現できることが望ましいであろう。以下で説明されるように、このような結果は、本質的難燃性繊維のある種の混紡で得られる。例えば、このような混紡の１つは、パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維の混紡を含む。以下でさらに詳しく説明されるように、このような混紡は、比較的低いコストで予想外に望ましい物理特性を示す。
【００１０】
図１は、例示的な防護服１００を例示している。より具体的には、図１は、火炎および極端に高い熱に曝されるときに消防士が着用できる消防士用出動服を例示している。消防士用出動服は図に示され、本明細書で説明されているが、本開示のいくつかの実施形態は、一般的に、防護服および織物に関係する。したがって、消防士防火服を明記していても、本開示の範囲を制限することを意図していない。
【００１１】
図１に示されているように、防護服１００は、一般に、防護服の外面を形成するアウターシェル１０２、防護服の中間層を形成する防湿層１０４、および、防護服の内面（つまり、着用者に接触する表面）を形成するサーマルライナー１０６を備える。防護服１００の外面を形成することに関して、アウターシェル１０２は、好ましくは、着用者がやけどしないよう防護するため難燃性を有するように製作される。それに加えて、アウターシェル１０２は、好ましくは、危険な環境で使用する際の磨耗および引裂きに耐えられる、強く、耐久性のあるものである。
【００１２】
図２は、防護服１００の製作の際に使用することができる例示的な混紡アウターシェル織物２００、より具体的には図１に示されているアウターシェル１０２の概略詳細図である。しかし、織物２００は、単独で、または他の織物と組み合わせて、他の防護服の製作で使用することも可能であることに留意されたい。図２に示されている例示的な織物２００は、ピック２０２およびエンド２０４を含む、複数のボディヤーン２０６、および複数のリップストップヤーン２０８を含むリップストップ織物である。リップストップ織は、図２に例示され、本明細書で説明されているが、例えば、平織、綾織、または従来のリップストップ織のバリエーションを含む、他の構成も使用可能であることは理解されるであろう（例えば、図３を参照）。
【００１３】
概して、織物２００は、異なる本質的難燃性の素材の混紡を含む。典型的には、織物２００を製造し、性能便益にせよ、費用便益にせよ、それぞれの明確に異なる便益を得るために、少なくとも３つの異なる本質的難燃性の素材が使用される。例えば、ピック２０２、エンド２０４、およびリップストップヤーン２０８のうちの１つまたは複数を含む、織物２００の糸は、パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびＰＢＯ繊維の混紡を含む。
【００１４】
例示的なパラアラミド繊維は、ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）（ＤｕＰｏｎｔ）、およびＴＥＣＨＮＯＲＡ（登録商標）およびＴＷＡＲＯＮ（登録商標）（Ｔｅｉｊｉｎ）という商標で市販されているものを含む。例示的なメタアラミド繊維は、それぞれＤｕＰｏｎｔにより生産されている、ＮＯＭＥＸ  Ｔ−４５０（登録商標）（１００％メタアラミド）、ＮＯＭＥＸ  Ｔ−４５５（登録商標）（９５％  ＮＯＭＥＸ（登録商標）と５％  ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）の混紡）、およびＮＯＭＥＸ  Ｔ−４６２（登録商標）（９３％  ＮＯＭＥＸ（登録商標）、５％  ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）、および２％静電気防止カーボン／ナイロンの混紡）という商標で販売されているものを含む。例示的なメタアラミド繊維は、さらに、それぞれＴｅｉｊｉｎおよびＵｎｉｔｉｋａにより生産されている、ＣＯＮＥＸ（登録商標）およびＡＰＹＥＩＬ（登録商標）という商標で現在入手可能な繊維を含む。例示的なＰＢＯ繊維は、Ｔｏｙｏｂｏ（登録商標）のＺＹＬＯＮ（登録商標）を含む。
【００１５】
本開示の目的に関して、素材名が本明細書で使用されている場合、参照されている素材は、主に指定された素材を含むとしても、その指定された素材のみに限定されるわけではないことに留意されたい。例えば、「メタアラミド繊維」という用語は、ＮＯＭＥＸ（登録商標）Ｔ−４６２繊維を含むことが意図されているが、上記のように、メタアラミド素材からなる繊維に加えて、比較的少量のパラアラミド繊維と静電気防止繊維を含む。
【００１６】
パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびＰＢＯ繊維の３素材混紡が明示されているが、他の本質的難燃性の素材を、必要に応じて混紡に加えることができる。このような他の素材としては、例えば、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、メラミン、ポリアミド、ポリイミド、ポリイミドアミド、およびモダクリルがある。
【００１７】
さらに、非本質的難燃性素材を、必要に応じて、混紡に加えることができる。このような素材の例としては、レーヨン、アセテート、トリアセテート、およびリヨセルなどのセルロース系繊維がある。これらのセルロース系素材は、本来難燃性ではないが、必要に応じて、難燃性にすることができる。
【００１８】
パラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびＰＢＯ繊維が、織物２００を製造するために使用される場合、織物は、例えば、約４０％から約７０％のパラアラミド、約１０％から約４０％のメタアラミド、および約５％から約３０％のＰＢＯを含むことができる。後述のように、一実施例の混紡は、それぞれパラアラミド繊維、メタアラミド繊維、およびＰＢＯ繊維のほぼ６０／２０／２０の割合の混紡である。
【００１９】
ボディヤーン２０６は、典型的には、例えば、それぞれ単糸または２つ若しくはそれ以上の個々の撚り合わされた糸、或いは他の何らかの方法で組み合わされた糸を含む紡績糸を含む。例えば、ボディヤーン２０６は、それぞれ約５から６０ｃｃの範囲内の糸番手（または「綿番手」）を持ち、８から４０ｃｃが好ましい、１つまたは複数の糸を含む。いくつかの実施形態では、ボディヤーン２０６は、撚り合わされた２本の糸を含み、それぞれの糸は、約１０から３５ｃｃの範囲内の糸番手を有する。
【００２０】
リップストップヤーン２０８は、ボディヤーンと類似の構成になる場合があるが、図２に例示されているように織物２００を通して並べて織られた対の形で提供される。いくつかの実施形態では、リップストップヤーン２０８は、ボディヤーン２０６と構成が異なる場合がある。例えば、フィラメントヤーンは、必要に応じて、リップストップヤーン２０８の製造の際に使用することが可能である。他の実施形態では、フィラメントヤーンは、参照により本開示に組み込まれている米国特許出願第１０／１６５，７９５号で説明されている方法で紡績糸または紡糸繊維と組み合わせることによりリップストップヤーンを形成することができる。リップストップヤーン２０８がボディヤーン２０６と異なる構成を有する場合、図２に例示されているように２本糸ではなく単糸を使用することが可能である。例えば、リップストップヤーン２０８の糸番手がボディヤーン２０６の糸番手よりも小さい（したがって、サイズが大きい）場合、単一のリップストップヤーン２０８で、織物の引裂きが伝搬するのを十分防ぐことができる。
【００２１】
織物２００内にリップストップヤーン２０８を配置することは、所望の物理特性により変わりうる。図２に示されている実施形態では、リップストップヤーン２０８は、織物２００内に格子パターンで織り込まれ、複数のボディヤーン２０６は、織物の経糸と緯糸の両方向で、それぞれ連続するリップストップヤーン２０８対の間に配置される。例えば、リップストップヤーン２０８対は、約７から９本のボディヤーン２０６毎に織物の経糸および緯糸の両方向に織物２００内に織り込まれる。いくつかの実施形態では、格子パターンは、複数の正方形を形成するように構成される。これを実現するために、一方の方向（例えば、経糸方向）に比べて、他方の方向（例えば、緯糸方向）に、さらに多くのボディヤーン２０６を連続するリップストップヤーン対の間に織り込む必要がある場合がある。
【００２２】
図３は、防護服１００の製作で使用できる他の例示的なリップストップ織物３００の概略詳細図である。織物３００は、図２に示されている織物２００に類似しており、したがって、織物の本体を形成し、図２に関して上で説明されているのと類似した組成および構成を有するボディヤーン２０６を含む。しかし、織物３００では、３本のリップストップヤーン２０８は、織物を通して織物本体内に格子パターンで織られ、３端リップストップ織を形成する（図２に示されている２端リップストップ織とは対照的に）。
【００２３】
上述の構成では、織物２００、３００の重量は、約５から約１０オンス／平方ヤード（ｏｓｙ）である。
【００２４】
上記のように、予想外の結果が、本明細書で説明されている混紡で得られる可能性がある。より具体的には、織物の原価が比較的安価であることを考慮すれば、思いがけなく望ましい物理特性が得られるが、このことは、織物を製造するために使用される素材の原価によって、ほぼ決定付けられる。いくつかの場合において、開示されている混紡の物理特性は、競合する織物の特性を超え（つまり、より優れ）、「トップエンド」のアウターシェル織物よりも原価が実質的に低い。前述のパラメータの範囲内の構造を有する特定の例示的な織物は、以下で説明される。
【００２５】
（例示的な織物）
ＫＥＶＬＡＲ（登録商標）Ｔ−９７０（パラアラミド）、ＮＯＭＥＸ（登録商標）Ｔ−４６２（メタアラミド）、およびＺＹＬＯＮ（登録商標）（ＰＢＯ）の６０／２０／２０の割合の混紡が製造され、これは約７．５ｏｓｙの織物重量を有する。織物は、１インチ当たり５６エンド、１インチ当たり５１ピックを持ち、経糸方向では各リップストップヤーン対の間に９エンドが備えられ、緯糸方向では各リップストップヤーン対の間に７ピックが備えられる、２端リップストップ織物（例えば、図２を参照）として形成された。織物中の糸のそれぞれ（つまり、両方向のボディヤーンとリップストップヤーン）は、２つの６０／２０／２０の割合のＫＥＶＬＡＲ（登録商標）／ＮＯＭＥＸ（登録商標）／ＺＹＬＯＮ（登録商標）糸を含み、それぞれ糸番手は２１ｃｃ（つまり、２１／２の割合の糸）であった。
【００２６】
製造された後、例示的な織物は、その物理特性および熱特性を測定するために試験された。試験結果は、表Ｉに示されており、例示的な織物は、「３素材混紡織物」と示されている。また、この表には、他の織物についての試験結果も含まれている（「比較織物ＡおよびＢ」）。
【００２７】
比較織物Ａは、約７．２ｏｓｙの織物重量を有するＫＥＶＬＡＲ（登録商標）Ｔ−９７０およびＮＯＭＥＸ（登録商標）Ｔ−４６２の６０／４０の割合の混紡を含んでいた。織物は、１インチ当たり５６エンド、１インチ当たり５１ピックを持ち、経糸方向では各３本のリップストップヤーンのグループの間に８エンドが備えられ、緯糸方向では各３本のリップストップヤーンのグループの間に８ピックが備えられる、３端リップストップ織物として形成された。織物中の糸のそれぞれ（つまり、両方向のボディヤーンとリップストップヤーン）は、２つの６０／４０の割合のＫＥＶＬＡＲ（登録商標）／ＮＯＭＥＸ（登録商標）糸を含み、それぞれ糸番手は２１ｃｃ（つまり、２１／２の割合の糸）であった。
【００２８】
比較織物Ｂは、約７．５ｏｓｙの織物重量を有するＫＥＶＬＡＲ（登録商標）Ｔ−９７０およびＰＢＩの６０／４０の割合の混紡を含んでいた。織物は、１インチ当たり４４エンド、１インチ当たり３９ピックを持ち、経糸方向では各リップストップヤーン対の間に９エンドが備えられ、緯糸方向では各リップストップヤーン対の間に７ピックが備えられる、２端リップストップ織物として形成された。織物中の糸のそれぞれ（つまり、両方向のボディヤーンとリップストップヤーン）は、２つの６０／４０の割合のＫＥＶＬＡＲ（登録商標）／ＰＢＩ糸を含み、それぞれ糸番手は１５ｃｃ（つまり、１５／２の割合の糸）であった。
【００２９】
表Ｉに示されているように、例示的な織物および比較織物は、強度、耐熱性、および耐磨耗性について試験された。強度に関しては、５洗浄サイクルの前と後の両方において、ＮＦＰＡ  １９７１、２０００年版（これ以降、「ＮＦＰＡ  １９７１」）により要求されているような試験方法ＡＳＴＭ  Ｄ５７３３に従って、織物のトラップ引裂き強度を試験した。それに加えて、洗浄および熱曝露前、１０洗浄サイクル後、および熱曝露後に、試験方法ＡＳＴＭ  Ｄ５０３４に従って、引張強度について織物を別に試験した。
【００３０】
耐熱性に関しては、ＮＦＰＡ  １９７１で説明されている熱保護性能（ＴＰＰ）試験方法に従って、織物を７秒間、極端な温度に曝し、ＮＦＰＡ  １９７１で要求されているような連邦試験方法１９１Ａに従って垂直火炎について試験された。
【００３１】
最後に、ＡＳＴＭ３８８４によるテーバー磨耗試験を使用して耐磨耗性について織物を試験した。
【表１】
2008517181.tif 000002
【００３２】
表Ｉから明らかなように、例示的な織物（「３素材混紡織物」）は、トラップ引裂き強度と引張強度の両方に関して、比較織物ＡおよびＢよりも著しく良好な性能を示した。改善された性能は、３素材混紡織物中にＰＢＯ繊維が存在するため比較織物Ａに勝ることが予想できたが、わずか２０％のＰＢＯ繊維から得られる強度増大の大きさは、特に驚くべきことである。例えば、３素材混紡織物の引張強度は、試験の結果、比較織物Ａのと比べて２５０％以上大きかった。
【００３３】
同程度に、またはなおいっそう驚くべきことは、比較織物Ｂに比べた場合の、７秒間のＴＴＰ曝露の後に３素材混紡織物が示す強度である。表から明らかなように、曝露後は、３素材混紡織物は比較織物Ｂの約２倍の強さであった。この強度の違いは、少なくとも一部は、比較織物Ｂが、３素材混紡織物のメタアラミドなど、比較的安価な素材よりも熱曝露に対しかなり耐性があると一般的にみなされているかなりの量のＰＢＩを含んでいることから、予想外であった。
【００３４】
それに加えて、耐磨耗性の際だった改善が、３素材混紡織物に関して観察された。表Ｉに示されているように、３素材混紡織物は、比較織物ＡおよびＢの耐磨耗性に比べてほぼ３倍の耐磨耗性を示している。
【００３５】
特に顕著なのは、上述の高強度および耐磨耗性は、比較的高価なＰＢＩ繊維を含む、比較織物Ｂなどの、多くのハイエンド織物よりも、生産原価が著しく安価な織物で得られることである。したがって、高強度、耐磨耗性、および難燃性の織物は、比較的低い原価で生産できる。
【００３６】
前記の説明および図面では、例示することを目的として織物の特定の実施形態について詳細に開示されているが、当業者であれば、本開示の範囲を逸脱することなく、さまざまな変更および修正を加えられることを理解するであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】混紡アウターシェル織物を含む例示的な防護服の後面図である。
【図２】図１の防護服の製作で使用できる混紡アウターシェル織物の略図である。
【図３】図１の防護服の製作で使用できる他の混紡アウターシェル織物の略図である。
【図１】
2008517181.tif 000003
【図２】
2008517181.tif 000004
【図３】
2008517181.tif 000005
【国際調査報告】
2008517181.tif 000006