(57)【要約】【課題】１５５０℃の溶銑による溶滴の飛来事故にあっても火傷事故の生ずることがない溶融金属安全衣を提供する。【解決手段】１５００℃耐性のあるカーボンファブリックを中間層として、その表面に衣類機能を有する反射材を位置させる。裏面には、遮熱フェルトを含む厚さ２ｍｍ以上のクッション性のある裏面層を位置させ、耐熱性、遮熱性、反射性があり、１５００℃溶滴によっては絶対貫通することが無く、柔軟、軽量で安全に着用できる溶融金属安全衣。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高熱輻射及び溶融金属の溶滴の飛来を受けることのある作業環境から作業者を保護するための溶融金属保護衣であって、
表面に被服が必要とする耐引掻き性及び柔軟性を有し、かつ溶滴の流れが良く、さらに熱反射可能な熱反射材を配置し、その内側に織物を炭化焼成して成る１５００℃耐性カーボンファブリックを配置し、その内側に１又は複層の遮熱フェルトを配置し、さらにその内側に吸汗性及び遮熱性の高い難燃繊維製裏地を配置し、前記遮熱フェルト及び裏地の合計厚みを２ｍｍ以上としたことを特徴とする溶融金属保護衣。
【請求項２】
前記熱反射材は、アラミド繊維布地の表面にアルミ粉又は箔をコーティングして得られるアラミドアルミコーティング材であることを特徴とする溶融金属保護衣。
【請求項３】
前記カーボンファブリックは、アクリル系繊維織物を原料とし、フリーカーボンがゼロのものであることを特徴とする請求項１記載の溶融金属保護衣。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、製鋼作業、精錬作業、溶断作業等、高熱輻射及び溶滴の飛来を受けることのある作業環境から作業者を保護することができる溶融金属保護衣に関する。特に、重さ１５ｇの如く大きく、かつ１５００℃と温度が高い溶滴を受け止め、それが停留しても、それが裏地方向へ貫通することが無いよう安全に構成された高度の溶融金属保護衣に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、製鉄会社の溶鉱炉や電気炉等の炉前作業は機械化されたとはいえ、作業者個人の技量に負うところが大で、高熱作業に多くの人が従事している。高熱作業は危険の伴う過酷な作業で、溶銑等の溶融金属等による溶滴が飛散して付着し、火傷する危険性がある。このため、これら作業を行う労働者に対しては、耐熱防護服の着用が労働安全衛生法で求められている。
【０００３】
従来の耐熱防護服としては、アスベスト製のものや、有機繊維製のものの他、ロックウール、ガラス繊維、シリカクロス等無機質繊維のものの例がある。アスベスト製のものは、健康障害を惹き起す観点から禁止されている。有機繊維は高温１５００℃に達する溶滴に接触すると熱分解をするので適当ではない。また無機繊維のロックウールは融点が低く６５０℃で軟化し衣服の柔軟性が失われるので衣服素材に不向きである。ガラス繊維はロックウールより更に軟化する温度が低く、１５００℃の高熱に触れると硬化し脆化して繊維が切断する。シリカクロスは耐熱シートとして開発され１０００℃の耐熱温度があるが１５００℃に接触すれば硬化して脆化し繊維は破断する。
【０００４】
溶鉱炉等の炉前作業のような高熱作業で敏捷な作業動作が求められて、重量のある無機繊維を使用した耐熱防護服は作業者の労働負荷が大きく、高齢化が進行した作業現場では軽量な作業性の良好な防護服が求められている。無機繊維は高熱によって結晶水分が蒸発して摩耗等により浮遊粉塵発が発生しやすくなる。吸入すると肺細胞に悪影響をおよぼし、塵肺や発ガン性等の健康障害の疑念があり衣服素材として不適当である。
【０００５】
以上のように、アスベスト製の耐熱服が禁止されて以来、これに代る素材として種々の素材が提案されてきたが、高熱輻射に加えて１５００℃の溶滴に耐えることができる防護服等保護衣は未だ開発されていない。
【０００６】
一方、有機物質の分解による添付熱性素材の研究分野において、高強度、高弾性率の炭化ケイ素繊維の製造方法が確立されつつある。例えば、特開平７−１８９０３９号公報（炭化ケイ素繊維の製造方法）によれば、有機ケイ素系高分子化合物を紡糸することによって得られる前駆体繊維を不融化して不融化繊維を得る工程と、次いで該不融化繊維を焼成して炭化ケイ素繊維を得る工程とを具備する炭化ケイ素繊維の製造方法であって、前記焼成を水素ガス雰囲気、稀釈水素ガス雰囲気及び不活性ガス雰囲気からなる群から選択されるいずれかの雰囲気で行なうが、５００℃〜９５０℃の温度範囲内の少なくとも一部の温度範囲は水素ガス雰囲気又は稀釈水素ガス雰囲気で行なうことにより、高強度かつ高弾性率で、１５００℃もの高温での耐酸化性にも優れている炭化ケイ素繊維が得られる。本来、黒鉛は、嵩比重０．１〜０．５ｇ／ｃｍ３で、昇華温度３６５０℃、電気抵抗１〜１０００×１０３Ω・ｃｍであり、特にカーボン９９．８％以上のものは、耐熱抵抗が強く、各種炉材として多用されているところである。
【０００７】
従って、これら炭化ケイ素繊維の製造方法に基いて、炭化ケイ素繊維で作られた織物そのものを炭化焼成することにより得られるカーボンファブリックによれば、上記溶融金属保護衣が完成されることが予測されるものである。事実、日本カーボン株式会社の研究により、アクリル繊維織物を１８００℃〜２０００℃で焼成炭化したカーボンファブリックが開発されている。これによれば、１５００℃の耐性を有し、かなりに柔軟で、高強度である。
【０００８】
しかしながら、これらカーボンファブリックは、耐熱性高く、高強度、高弾性率ではあるものの、耐折り曲げ性特に、耐引掻き性に弱く、衣服としては、そのままでは到底機能できるものではない。因みに、表面を針で掻くと、そのまま針跡が付き、織物が部分的に破壊する。折り畳むと、シワが寄り復元できない。さらに、熱伝導性が良好で、表面に溶滴が付着すると、その熱を容易に裏面に伝達してしまう。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０７−１８９０３９号公報、第１頁
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、上記従来技術に鑑みて、耐熱性が極めて高い織物としてのカーボンファブリックの特性を巧みに捉え、溶融金属の飛散による溶滴が衣服を貫通して起きる火傷を完全に防止することが出来、しかも、衣服として作業性良く着用できる溶融金属保護衣を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決することができる本発明の溶融金属保護衣は、高熱輻射及び溶融金属の溶滴の飛来を受けることのある作業環境から作業者を保護するための溶融金属保護衣であって、
表面に被服が必要とする耐引掻き性及び柔軟性を有し、かつ溶滴の流れが良く、さらに熱反射可能な熱反射材を配置し、その内側に織物を炭化焼成して成るカーボンファブリックを配置し、その内側に１又は複層の遮熱フェルトを配置し、さらにその内側に吸汗性及び遮熱性の高い難燃繊維製裏地を配置し、前記遮熱フェルト及び裏地の合計厚みを２ｍｍ以上としたことを特徴とする。
【００１２】
前記熱反射材は、アラミド繊維布地の表面にアルミ粉又は箔をコーティングして得られるアラミドアルミコーティング材とするのが好ましい。また、前記カーボンファブリックは、炭化ケイ素繊維織物を原料とし、フリーカーボンがゼロとされたものとするのが好ましい。難燃繊維製裏地としては、例えば防炎加工綿織物やアラミド織物を用いることができる。
【００１３】
本発明の溶融金属保護衣は、表面に、被服が必要とする耐引掻き性及び柔軟性を有し、かつ溶滴の流れが良く、さらに熱反射可能な反射材を配置するので、熱輻射を反射し、かつ飛来した溶滴を即座に流し去ることができる。
【００１４】
また、中間層のカーボンファブリックとしては、溶銑温度１５５０℃を仮定して１５００℃の溶滴に対し破壊しないものを使用する。従って、１５００℃の溶滴を長時間受けたとしても、前記熱反射材は損耗するもカーボンファブリックは損耗せず、貫通することが無い。
【００１５】
裏面層としての遮熱フェルト及び難燃繊維製裏地は、熱伝導率の良好なカーボンファブリックの裏面に達した温度を緩和し、これが人体に直接影響するのを防止できる。裏面層を配置しない場合には、カーボンファブリックは熱伝導率が高いため、受け止めた溶滴の停留時間が短くとも、高熱のため、高温が防護服内部に伝わり、衣服火災が起き、火傷が発生する。
【００１６】
また、本発明の裏面層は、フェルト材を主体とし、その厚みを２ｍｍ以上としている。従って、クッション性が良く、防護服全体を折り畳んだ状態で加圧するとき、屈曲部分でのカーボンファブリックが強く折れ曲がることがなく、耐屈曲性の弱いカーボンファブリックの損耗を保護できる。
【００１７】
本発明の溶融金属防護服によれば、表面反射材で熱輻射を反射すると共に溶滴を流し去ることができる。また、中間層に１５００℃耐性のカーボンファブリックを配置するので、１５００℃の溶滴を貫通させることがない。さらに、裏面に２ｍｍ以上のクッション性のある遮熱材を配置するので、遮熱性に加えて、カーボンファブリックの保護を行い、全体機能を具備して、作業性良好で安全な溶融金属保護衣と為すことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る溶融金属保護衣の布地構成を示す断面図である。
【００１９】
図示のように、本発明の溶融金属保護衣１に用いる布地２は、表面層としてアラミド織物の表面にアルミ粉をコーティングして成るアラミドアルミコーティング材３を配置し、中間層として１５００℃耐性のカーボンファブリック４を配置し、裏面層として、カーボン複合の耐熱防災遮熱フェルト５及びアラミド繊維製遮熱フェルト６並びに吸汗性を有するアラミド繊維織物による裏地７から成る複合層を配置している。カーボンファブリック４としては、アクリル織物を窒素雰囲気中、１８００〜２０００℃で炭化焼成した炭化率１００％のものを用いた。表面層と中間層との間と、裏面層の遮熱フェルトと裏地との間には、全体柔軟性を増強するため、厚みの薄い（０．３ｍｍ）アラミド繊維層が介在される。即ち、アラミドフェルトの表面に強度のある薄い繊維層を形成された構造とする。
【００２０】
図１に示すように、布地１は、折り畳まれた状態では、屈曲部分に相応の折り曲げ力が働く。このとき、中間層としてのカーボンファブリック４は、内側に２層のクッション性の良い裏面層５、６、７が介在された状態となる。また、アラミド繊維層による滑りが作用するので、加圧力が作用したとしても容易に屈曲し、破損、損耗することが無く、耐屈曲性が増した形となる。表面層としてのアラミドアルミコーティング材３は、柔軟性を有する。また表面アルミであるので、熱輻射を反射し、溶滴を流し去ることができる。また、耐引掻き性を有し被服として利用できる。２層の遮熱フェルトにより内部に高熱が迅速に伝達されることも無い。
【００２１】
図２は、溶滴に対する耐性をテストするための実験装置を示す斜視図である。図示のように角度θを変更自在の木製板８上に、図１に示した布地２を載せ、斜面上から柄杓９に汲んだ溶銑１０を流し、溶滴１１の挙動及び布地２の耐性を見る。溶銑１０の温度は１５５０℃とする。布地２の上面をアラミドアルミコーティング材３とする。
【００２２】
図２の実験において、角度θの変化に応じ、斜面上に停留する溶滴寸法が異なる。角度２０°のとき、斜面上に１ｍｍ以上の溶滴が停留することは無い。即ち、アラミドアルミコーティング材３の溶滴流れ特性は良好である。水平面に流下した溶滴１１は、布地２上で放熱し、冷却する。このときの温度変化の状況を図３及び図４に示した。図３は重さ１５ｇの溶滴について示している。図４は重さ５ｇの溶滴について示している。
【００２３】
図３の冷却曲線１２において、１５ｇの溶滴に対しては、常温への冷却までに５〜６分間を要し、裏面層の裏地７の温度１２Ｂは最終３００℃近くまで上昇するが、遮熱フェルトを介してのものであるので、これで実際に火傷を生ずることは無い。アラミドアルミコーティング材は焦げ、穴が明くが、燃焼はし無い。カーボンファブリック４を貫通することは無い。
【００２４】
図４の冷却曲線１３において、５ｇの溶滴では、アラミドアルミコーティング材は、薄く色が付く程度に焦げるが穴は明か無い。裏地７の温度１３Ｂは、最終１００℃近くまで上昇するが、遮熱フェルト５、６を介してのものであるので、手で触れると、暖かく感じる程度である。図４、及び図５の実験結果より明らかなように、本発明の溶融金属防護衣１は、通常では、停留が考えられない１５ｇ、５ｇの大きさの溶滴に対しても、十分対応可能であり、実用的であることが示される。
【００２５】
図５は、本発明の保護衣１を具体的に溶融防護服（上着）１Ａとした正面図である。仕立て方における特徴は、肩部１４に、溶滴流れを良くするための前後左右の傾斜角を適切とした点である。また、服表面にポケットを設けると、その中に溶滴が入る可能性が生じるので、前部ファスナー仕様として上下に内ポケット１５、１６を設けている。
【００２６】
図６は、図５の上着１Ａに対応して設計される下着１Ｂの一例を示している。本発明の溶融金属防護服としての下着１Ｂは、靴１７内に溶滴１１が入ることの無いよう、靴１７の上部開口部をズボン１Ｂの内側に収納できる形としている。また、サスペンダ１８を設け、作業性を良くしている。
【００２７】
図７及び図８は、本発明の溶融金属防護服をエプロン仕立てとした場合の正面図及び背面図である。エプロン１Ｃの前部に外ポケット１９が必要となるので、ポケット１９の上部に保護衣１と同質材料で作ったカバー２０を設け、溶滴１１がポケット１９に入らないようにしている。また、背部は、マジックテープ（登録商標）２１を用いて容易に固定できるようにしている。作業者は通常革手袋を着用しているので、その手で容易に操作可能とするためである。
【００２８】
本発明の溶融金属防護服１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃは、高度な輻射熱反射性と難燃性を持ち１５００℃の高熱に対して耐熱性を有し、耐熱、遮熱、難燃を持たせ、裏面に対して熱を遮断し、吸汗性のある裏地を付けた労働安全保護具である。溶融金属防護服を溶鉱炉や電解炉、溶接作業等溶融金属に直接または間接的に取り扱う作業者に着用させることにより、万一の、溶融金属の飛散事故で溶滴を受けても、確実に保護ができ、火傷事故の低減と事故数を減少することが出来る。
【００２９】
以上示した実施形態では、溶融金属保護衣として保護服の例で示したが、本発明の保護衣は、遮熱シートや溶融金属飛散に対する養生シート等、他の保護衣として人や物品の保護が可能である。
【００３０】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計的変更を行うことができ、適宜態様で実施できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の溶融金属保護衣によれば、織物を炭化して成るカーボンファブリックを中間層として、その表面に熱反射材を、その裏面に厚み２ｍｍ以上のクッション性の遮熱フェルトを配置したので、折り曲げによってカーボンファブリックを損耗することなく衣類として利用可能となる。
【００３２】
また、カーボンファブリックとしては１５００℃耐性の有るものを使用するので１５００℃の溶滴が長時間停留しても貫通しないだけの機能を有し、溶融金属の飛来事故に対し安全を十分に確保できる。
【００３３】
さらに、カーボンファブリックは、熱伝導性が高く、裏面に高熱を与える可能性があるが、裏面に遮熱フェルトを含めて厚さ２ｍｍ以上の遮熱性の高い裏面層を設けているので、瞬間的は勿論、数秒〜数十秒の間、溶融金属が停留したとしても、火傷事故を生ずる恐れが無く、安全な溶融金属防護服として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る溶融金属保護衣の布地構成を折り曲げた状態で示す断面図である。
【図２】本発明の溶融金属保護衣の性能を評価するため、作成した実験装置の斜視図である。
【図３】図２の実験装置による重さ１５ｇの溶滴に対する温度計測結果を示す温度線図である。
【図４】同じく図２の実験装置による重さ５ｇの溶滴に対する温度計測結果を示す線図である。
【図５】本発明の溶融金属保護衣を実施した上着の正面図である。
【図６】図５の上着に対応する下着の正面図である。
【図７】本発明の溶融金属安全衣をエプロンに適用した例を示す正面図である。
【図８】図７のエプロンの背面図である。
【符号の説明】
１  溶融金属保護衣
１Ａ  上着
１Ｂ  下着
１Ｃ  エプロン
２  溶融金属保護衣布地
３  アラミドアルミコーティング材
４  カーボンファブリック
５、６  遮熱フェルト
７  難燃性裏地
８  木製板
９  柄杓
１０  溶銑
１１  溶滴
１２、１３  冷却曲線
１２Ｂ、１３Ｂ  裏面温度
１４  肩部
１５、１６  内ポケット
１７  靴
１８  サスペンダ
１９  外ポケット
２０  カバー
２１  マジックテープ（登録商標）
【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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