(57)【要約】垂直に積層されたアラミドの組合せは、消防服における内側ライニングとして有用なカード化されたｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維を含んでいる。
2006506555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略等間隔の連続する平行な畝と溝を持つ、長さ方向に長方形の断面を有する垂直に積層されたカード化アラミドウェブであって、前記ウェブが、ｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維１００重量部を基準にして、５〜９５重量部のカード化ｐ−アラミド繊維と、９５〜５重量部のカード化ｍ−アラミド繊維とを含んでなるウェブ。
【請求項２】
０．５〜７オンス／平方ヤードの範囲の面密度、
２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の高さ、
４〜１５回／インチの範囲で生じる頂部頻度および
０〜２０重量部のバインダー
を含む請求項１に記載のウェブ。
【請求項３】
バインダーが存在している請求項２に記載のウェブ。
【請求項４】
バインダーが存在せず、前記ウェブの中の垂直の積層が前記ウェブの片側または両側のいずれかで支持構造物に取り付けることにより固定されている請求項２に記載のウェブ。
【請求項５】
前記ウェブが物理的に前記支持構造物に取り付けられている請求項４に記載のウェブ。
【請求項６】
面密度が２〜４オンス／平方ヤードの範囲であり、
高さが３〜８ｍｍの範囲であり、そして
頂部頻度が８〜１２回／インチの範囲である請求項２に記載のウェブ。
【請求項７】
前記ｐ−アラミド繊維が３０〜７０重量部の量で存在し、前記ｍ−アラミド繊維が７０〜３０重量部の量で存在する請求項１に記載のウェブ。
【請求項８】
熱遮断物品および消防服の中に存在する請求項１に記載のウェブ。
【請求項９】
垂直に積層されたカード化アラミドウェブを形成するための方法であって：
ｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維とバインダー繊維との塊状物をピッカーに供給して、前記繊維をほぐし；
前記ほぐされた繊維をブレンダーに供給して、繊維ウェブを形成し；
前記ブレンド物をカーディングして繊維ウェブを形成し；
前記繊維ウェブを垂直に折りたたんで、略等間隔の連続して交互に並ぶ頂部と谷部を持つ、長さ方向に長方形の断面と、それぞれの頂部と谷部との間に延在する垂直に配列された複数のひだとを有する垂直に積層された構造物を形成し；そして、
前記垂直に積層された構造物を加熱して前記バインダー繊維と前記アラミド繊維とを接着させ、それによって前記構造物が固化されて、その垂直な積層物を保持すること
を含み、
前記ウェブは、ｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維１００重量部を基準にして、５〜９５重量部のカード化ｐ−アラミド繊維と、９５〜５重量部のカード化ｍ−アラミド繊維とを含んでなる方法。
【請求項１０】
前記ウェブが、
０．５〜７オンス／平方ヤードの範囲の面密度、
２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の高さ、および
４〜１５回／インチの範囲で生じる頂部頻度
を有する請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ウェブが１〜２０重量部のバインダーを含んでなる請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
消防服の中に存在する請求項１に記載のウェブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消防服において断熱ライナーとして使用することが可能な、垂直に積層されたカード化アラミドウェブに関する。
【背景技術】
【０００２】
米国において消防士が通常使用している出動装備は、それぞれ異なった機能を発揮する３層を含んでなるものがほとんどである。表面外装布（ｏｕｔｅｒ  ｓｈｅｌｌ  ｆａｂｒｉｃ）は、耐燃性アラミド繊維たとえば、ポリ（メタ−フェニレンイソフタルアミド）（ＭＰＤ−Ｉ）またはポリ（パラ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）またはそれらの繊維と耐燃性繊維のたとえばポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）とのブレンド物から、製造されることが多い。その表面外装布に接して、防湿層があるが、通常の防湿層には、製織したＭＰＤ−Ｉ／ＰＰＤ−Ｔ基材の上に、クロステック（Ｃｒｏｓｓｔｅｃｈ）（登録商標）ＰＴＦＥ膜を積層したものが使用される。防湿層の次が熱遮断性の断熱ライナーで、一般には耐熱性繊維バットを含んでなる。
【０００３】
この表面外装は、第一次の火炎防御の機能を果たすが、それに対して、断熱ライナーと防湿層はヒートストレスからの防御を担う。
【０００４】
特許文献１には、有機発泡性充填材と有機繊維とを緊密に混合させたものから形成される、可撓性の耐火耐熱性材料が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、消防士が一般に着用するライニングとして有用な、中間のひだ付き材料層を含んでなる、多層の断熱性布地が開示されているが、そこではそのひだが、断熱として機能するエアポケットの配列を画定している。
【０００６】
【特許文献１】米国特許第５，６４５，２９６号明細書
【特許文献２】米国特許第５，１５０，４７６号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
消防服の内側ライニングとして使用できる、改良された断熱材料に対するニーズが存在している。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、垂直に積層されたカード化アラミドウェブと、その調製方法に関するが、ここでそのウェブは、略等間隔の連続する平行な畝と溝を持つ、長さ方向に長方形の断面を有しており、ここで前記ウェブは、ｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維１００重量部を基準にして、５〜９５重量部のカード化ｐ−アラミド繊維と、９５〜５重量部のカード化ｍ−アラミド繊維とを含んでなる。
【０００９】
好ましい実施態様において、該ウェブは：
・０．５〜７オンス／平方ヤードの範囲の面密度、
・２ｍｍ〜５０ｍｍの範囲の高さ、
・４〜１５回／インチの範囲で生じる頂部頻度、および
・０〜２０重量部のバインダーを含んでなる。
【００１０】
その垂直に積層された構造物は、消防服における内側ライニングとして使用するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明において重要な点は、２種の異なったカード化アラミド繊維、すなわちｐ−アラミド繊維とｍ−アラミド繊維とを使用することによる、均一に垂直に積層されたカード化アラミドウェブを形成するところにある。
【００１２】
本明細書で使用するとき、「アラミド」という用語はポリアミドを意味し、そのアミド（−ＣＯＮＨ−）結合の少なくとも８５％が直接２つの芳香環に結合しているものである。アラミドと共に添加物を用いることも可能であり、最大１０重量パーセントまでの他のポリマー材料をアラミドとブレンドすることも可能であるし、あるいは、アラミドのジアミンを最大１０パーセントまで、他のジアミンに置換するか、またはアラミドの酸クロリドを最大１０パーセントまで、他の二酸クロリドと置換したコポリマーを使用することもできる。本発明の実施においては、最も多く使用されるアラミドは、ポリ（パラフェニレンテレフタルアミド）およびポリ（メタフェニレンイソフタルアミド）である。
【００１３】
本発明には、２つの明瞭に異なる実施態様があるが、すなわち、（１）ｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維の組み合わせを使用する実施態様であって、その垂直に積層された構造物を、バインダー材料を使用することによって、固定した位置に保持する実施態様、および（２）ｐ−アラミドおよびｍ−アラミド繊維の組み合わせを使用する実施態様であって、その垂直に積層された構造物を、垂直な積層の片側または両側のいずれかに支持材料を使用して、垂直に積層された構造物をその支持材料に、たとえば縫いかがりにより取り付けることによって固定した位置に保持する実施態様である。
【００１４】
いずれの実施態様においても、カード化されたアラミド繊維は、（１００重量部を基準にして）パラ−アラミドを５−９５重量部、ｍ−アラミドを９５−５重量部の量で存在させることになる。アラミド繊維の好適な量は、ｐ−アラミド繊維が３０〜７０重量部、ｍ−アラミド繊維が７０〜３０重量部である。
【００１５】
垂直に積層されたアラミドの位置を固定するためにバインダーを存在させる場合には、一般にはバインダーを１〜２０重量部の量で存在させる。より多くの量のバインダーを存在させることも可能であるが、増量分が、その垂直に積層された構造物の剛性の程度に寄与させるのに必要だとは考えられない。バインダーの量を、より少なくすると一般に、剛性の低下をもたらすであろう。ここで理解すべきは、そのバインダーは、繊維であってもよいし、あるいは、たとえば、ウェブまたは構造物の上に撒布する粉体として、またはアラミド繊維に塗布する液状物として用い、次いでそれを固化させてもよい、ということである。バインダーの組成は決定的なものではなく、そのバインダーが剛性の程度を向上させさえすればよい。好適なバインダーのタイプは、熱を加えることによって、位置が固定できるバインダーである。その垂直に積層された構造物の最終的な用途を基準に、バインダーを選択すると理解すべきである。例を挙げれば、バインダーの溶融温度が低いほど、消防用の物品としては望ましくなくなる。
【００１６】
構造物を強化する目的では、フィードのブレンド物には、そのフィードのブレンド物中のどのステープルファイバーの軟化点よりも低い（すなわち、最低のものよりもなお低い）温度で接着する（すなわち、軟化点が低い）バインダー材料を有するバインダー繊維を、重量でブレンド物の約１〜約２０重量部で含んでなり、そのバットを、炉で加熱して、そのバインダー材料を活性化させる。
【００１７】
バインダー繊維としてはシース／コア複合繊維が好ましく、特に、コアがポリエステルホモポリマーでシースがバインダー材料となるコポリエステルからなる複合繊維のバインダー繊維が好ましいが、そのようなものとしては、たとえば日本のユニチカ株式会社（Ｕｎｉｔｉｋａ  Ｃｏ．，Ｊａｐａｎ）から（たとえば、商品名メルティ（ＭＥＬＴＹ）として）一般に販売されている。
【００１８】
有用なバインダーのタイプを挙げれば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステルなどで、それらはすべて単独で用いてもよいし、あるいは、サイドバイサイドまたはシース／コア複合繊維の構造の形の組合せとして用いてもよい。
【００１９】
垂直に積層された構造物と組み合わせてバインダーを使用しない場合には、垂直な積層物は、支持構造物たとえば、フィルムまたは布をその垂直な積層物の片側または両側に使用することによって、位置を保持する。そのような支持構造物は典型的には、たとえば加熱接着、機械的応力（加圧）によるかまたは縫いかがりによって、垂直な積層物に物理的に結合させる。
【００２０】
支持構造物のタイプは決定的なものではなく、その垂直に積層された構造物のわかっている最終用途に合わせて選択すればよい。好適な支持材料の例を挙げれば、たとえば以下の断熱ライナー布地の記述においてより詳しく説明するような、断熱ライニング布地がある。
【００２１】
図１を参照しながら、垂直に積層されたｐ−アラミド／ｍ−アラミド繊維ブレンド構造物を形成するためのプロセスの好ましい実施態様を説明する。垂直に積層された繊維構造物を製造するための、図１に示したプロセスには、いくつかの工程が含まれる。最初にあるのが、ｐ−アラミド繊維材料のベールと、ｍ−アラミド繊維材料のベールとを、粗原料の形で含んでなる繊維素材である。その繊維素材は図１では、１０に示されている。それらのベールは、ステープルファイバーをぎっしりと詰め込んだ塊で、その重さはたとえばほぼ５００ポンド（２２７Ｋｇ）にもなる。
【００２２】
最終的に本発明の垂直に積層された構造物を製造するのに望ましい、個々の繊維（構造物の形にする前のもの）の性質としては、フィラメント当たりのデニールと捲縮頻度（ｃｒｉｍｐ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）がある。デニールは、繊維９０００メートル当たりの重量（グラム数）として定義されており、したがって、構造物を作り上げる繊維の、太さの効果の目安となる。繊維の捲縮は、繊維における無数の頂部と谷部として現れる。捲縮頻度は、トウを捲縮させた後の、１インチ当たりの捲縮数（ｃｐｉ）または１センチメートル当たりの捲縮数（ｃｐｃｍ）として測定する。広汎な試験を行った結果、フィラメント当たりのデニールが約０．５〜約１０（０．５５〜１１デシテックス／フィラメント）、カット長さが約０．５〜４インチ（１．３ｃｍ〜１０．２ｃｍ）、１インチ当たりの捲縮が約６〜約１５（２．４〜５．９捲縮／ｃｍ）である繊維が、本発明の垂直に積層された構造物には特に有用であることがわかった。
【００２３】
この繊維は、パラ−アラミド繊維（デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）のイー・アイ・デュポン・ドゥ・ヌムール・アンド・カンパニー（Ｅ．Ｉ．  Ｄｕｐｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  ａｎｄ  Ｃｏｍｐａｎｙ）（以後「デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）」と略す）から商標ケブラー（ＫＥＶＬＡＲ）（登録商標）として販売）と、メタ−アラミド繊維（デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）からノーメックス（ＮＯＭＥＸ）（登録商標）として販売）とから作ることができる。
【００２４】
繊維素材の塊から、次々と取り出して、図１の１２に示すピッカーへ送る。ピッカーでは、繊維をほぐす。図１の１６に示すように、バインダー繊維もまたピッカーに送り、そのバインダー繊維もピッカーでほぐす。各種のバインダー繊維を使用することが可能ではあるが、ここで使用するのに適しているバインダーは、メルティ（ＭＥＬＴＹ）４０８０（日本のユニチカ（株）（Ｕｎｉｔｉｋａ  Ｃｏ．，Ｊａｐａｎ）から市販）で、このものはポリエステルホモポリマーのコアと、コポリエステルのシースからできている。バインダー繊維は、成形した後の本発明の構造物の、安定性、寸法特性および取扱特性を改良するのに特に有用である。たとえば、繊維とバインダー繊維のブレンド物を加熱工程において加熱すると、バインダー繊維が溶融して繊維を接着させ、それにより本発明の垂直に積層された構造物が、その所望の形状、すなわち、所定の高さ、頂部頻度および面密度を維持できるようになるが、それらについては後に説明する。バインダー繊維を使用しなくても構造物を安定化させることは可能であるが、その場合には、機械的な方法、たとえばニードルパンチや加熱点接着などを用いる。バインダー繊維の他にも、各種の改質剤たとえば難燃剤などを添加して、所望の機能性を得ることもできる。最初からバインダー繊維が加えてあって、ピッカーでバインダー繊維を混合する必要がないようにした、予備ブレンド繊維素材を使用することも、本発明の範囲内である。
【００２５】
本発明のプロセスは、ほぐされた繊維混合物／ブレンド物およびほぐされたバインダー繊維を、図１に示すたとえば空気輸送ブレンダー（ａｉｒ−ｃｏｎｖｅｙｅｄ  ｂｌｅｎｄｅｒ）１４のようなブレンダーに送って、均一な混合物を形成することを、さらに含んでなる。本発明のプロセスはさらに、そのブレンド物をカーディングして繊維ウェブを形成することも含んでなる。このカーディングは、図１の１８に示すカード機によって実施し、繊維ウェブを形成する。次いでその繊維ウェブを、コンベア（図示せず）を介して、エンジニアード・ストラクチャー・ウィズ・プレシジョン（Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ  ｗｉｔｈ  Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ）（ＥＳＰ）機械２２および炉２３の中に送るが、それらをまとめて一般に図１では２０として示している。その構造物を、圧縮またはつや出し２１にかけて、所望の高さと厚みを得る。２２の機械は当業者には公知のもので、たとえば国際公開第９９／６１６９３号パンフレットに開示があり、本明細書でも図２Ａおよび２Ｂに示している。
【００２６】
図２Ａにみられるように、機械２２には、駆動機構２８に接続された、同期して往復動をする２つの要素２４および２６を含む。タイロッド３０が、要素２４を摺動フィッティング３２に連結すると共に、摺動要素３２をフレキシブルナックル継手３４に連結している。摺動フィッティング３２はタイロッド３０をその垂直位置に保つ。ボルト３８がタイロッド３６をアーム４０に連結し、次いでそれがシャフト４２につながっている。往復動要素２４に垂直な往復動を与えているのは、このシャフト４２である。１組のタイロッド４４が、シャフト４２を駆動機構２８に、ボルト４６とタイロッド４８を介して連結している。タイロッド４８は、ボルトにより駆動機構２８に連結され、タイロッド５４はボルト５２によって駆動機構２８に連結されている。ボルト５６がタイロッド５４を１組のタイロッド５８に連結し、それが、シャフト６０につながっている。シャフト６０は、往復動要素２６に対して、水平方向の往復動を与える。シャフト６０がアーム６２につながっていて、それが、フレキシブルナックル継手の６４と６６、およびタイロッド６８を介して、摺動フィッティング７０に連結されている。この摺動フィッティングがタイロッドをその水平の位置に保つ。
【００２７】
図２Ｂにみられるように、駆動機構２８には、２つのカムロール７４および７６を有する駆動シャフト７２が含まれる。駆動機構２８は、要素２４を垂直方向に、そして要素２６を水平方向に往復動させる。これらのカムロールによって、往復動要素を同期相運動をさせている。要素２４は、繊維ウェブの長さ方向に対して垂直に往復動をし、要素２６は、繊維ウェブの長さ方向に対して平行に往復動する。それらの往復動によって、ウェブを垂直に折りたたみ、密に圧縮した垂直に積層された構造物を形成すると同時に、それを前方に（すなわち、水平に、プロセスの繊維ウェブから離れる方向に）移動させる。
【００２８】
構造物をその所望の形状に成形した後で、それをただちに炉、たとえば図１に示す炉２３の中を通して、それを加熱して、接着・固化させることにより、その垂直な積層状態を保持させる。構造物が炉を出ると、それは折りたたまれた構造物の形状となっている。こうして得られる、本発明の垂直に積層された構造物を、図３および４Ａで１００として示す。こうして接着・固化させた構造物は、必要があれば圧縮して、所望の高さ／厚みとすることができる。
【００２９】
本発明の垂直に積層された構造物の各種の形状を図４Ａ〜４Ｆに示す。これらの図に見られるように、本発明の垂直に積層された構造物は本質的に、長さ方向に長方形の断面を有している。図４Ａに示す垂直に積層された構造物は、上側表面１０２および下側表面１０４、側壁１０６および側壁１０８、および端壁１１０および１１２を有している。図４Ａ〜４Ｆに見られるように、この垂直に積層された構造物は、複数の、連続的に交互に並ぶ頂部と谷部を、略等間隔で含んでなる。この頂部と谷部は、図４Ａ〜４Ｆで、それぞれ、１１４、１１４’、１１４’’、１１４’’’、１１４’’’’、１１４’’’’’、と、１１６、１１６’、１１６’’、１１６’’’、１１６’’’’、１１６’’’’’、で示されている。さらに、この垂直に積層された構造物は、複数の平行に配列されたひだ、すなわち垂直な積層物、１１８、１１８’、１１８’’、１１８’’’、１１８’’’’、１１８’’’’’を含んでなり、それらはアコーデオン状に並んでいて、ひとつひとつの頂部と谷部の間で、交互に逆向きに延在している。平行に配列されたひだは、隣接するひだの繊維と突き合う形で相互につながっていてもよい。構造物の上側表面は頂部で形成され、その下側表面は谷部で形成されている。側壁１０６および１０８は、ひだの末端で形成され、端壁１１０および１１２は、その構造物の最後のひだで形成される。図４Ａ〜４Ｃ、ＥおよびＦの実施態様においては、頂部と谷部は全般に丸みを帯びている。垂直に積層された構造物のひだは、鋸歯状（たとえば図４Ｂの実施態様）、三角（たとえば図４Ｃの実施態様）、正方形または長方形（たとえば図４Ｄの実施態様）、「Ｃ」の字の形（たとえば図４Ｅの実施態様）、「＜」の字の形（たとえば図４Ｆの実施態様）などとすることができる。さらに、垂直方向の積層は、図４Ａ、４Ｃ、４Ｄ、４Ｅおよび４Ｆの様に垂直でもよいし、図４Ｂのように傾いていてもよい。
【００３０】
予め広汎な試験を行うことによりわかったことであるが、本発明の垂直に積層された構造物における重要なポイントは、面密度、高さおよび頂部頻度である。具体的には、本発明の垂直に積層された構造物は、面密度が０．５〜７ｏｚ／ｙｄ２、好ましくは２〜４ｏｚ／ｙｄ２、高さが２ｍｍ〜５０ｍｍ、好ましくは３〜８ｍｍ、頂部頻度が４〜１５回／インチ（１．５８〜５．９１回／ｃｍ）、好ましくは８〜１２回／インチである。垂直に積層された構造物の面密度は、ウェブの処理速度と、その構造物の出口速度を固定することにより、調節する。垂直に積層された構造物の高さは、図２Ａに示した往復動部材２６からウェブを炉の中に押し込むために使用する押し棒（図示せず）の太さによって調節する。頂部頻度は、構造物における、１インチ当たりの頂部（１センチメートル当たりの頂部）の総数から求める。所定の厚みのウェブでは、頂部頻度の調節は、往復動要素の速度（すなわち、１分当たりに、往復動要素が繊維ウェブと接触して折り目を作る（層形成する）回数）と、垂直に積層された構造物を図２Ａの往復動部材２４から取り出すために用いるコンベヤベルトの速度とにより、調節する。構造物の高さの調節はさらに、構造物が形成された後で構造物を圧縮することによっても行うことができる。
【００３１】
特に断熱ライナー１１（図５）のような、たとえば消防士の出動服の被服に用いられる断熱材料として使用される防護用の布地には、耐燃および耐火性を有する製織した材料１３０の表布と、薄くて軽量で断熱性のあるスパンレース化不織布材料１２０の内側層が含まれる。この表布が、身体に一番近い位置にあり、それに対して内側層は身体からは遠いところにある。材料の内側層と表側層の間でサンドイッチ構造となっているのが、先に述べたような、連続して交互に並ぶ複数の頂部と谷部を有する、垂直に積層された構造物１００の形に成形された材料の中間層である。この垂直に積層された構造物の中間層が、複合材料の断熱ライナーの表側層と内側層を分離して保持している。
【００３２】
断熱ライナー布地として好適な材料については先に挙げたが、断熱ライナー１１を作り上げている複数の層には、可能性のある広い範囲から選択される布地が含まれるということを、理解されたい。選択の対象となる材料としては、下記のものよりなる群から選択することができる：メタ−アラミド、他のアラミド、ポリノジックレーヨン、難燃性ポリノジックレーヨン、ビスコースレーヨン、難燃性ビスコースレーヨン、その他たとえば綿またはアセテートなどの難燃性セルロース系材料、難燃性ポリエステル、ポリベンズイミダゾール、ポリビニルアルコール、ポリテトラフルオロエチレン、ウール、難燃性ウール、ポリ塩化ビニル、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリエーテルスルホン、ポリクラール、ポリミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリオレフィン、炭素繊維、モダクリル、アクリル、メラミン、ガラス、およびそれらからのブレンド物。表布１３０および内側層１２０として使用されるさらなる材料としては、スパンレースニット、不織布、織布、ステッチボンド布地、およびよこ糸挿入布地などが挙げられる。その布地の特に目的としている用途に合わせて、その他好適な材料を、本発明の精神と範囲に合致するように、選択することができる。
【００３３】
材料の表側１３０、中間１００、および内側１２０の層は、耐熱性の縫いかがり１６の線で互いにしっかりと結合されている。この縫いかがりは、その布地の３つの層全部に通してあって、布地１１の互いにつながった領域１７を画定する、キルトパターンに配置されているのが好ましい。材料の各層を貫通して縫っているその縫いかがりに加える張力は、１８に見られるように、外側層と内側層の間のひだ状態になっている中間層を縫いかがりの線にそって崩すのに充分なものとするのが、好ましい。しかしながら、縫いかがりを中間層が崩れない程度に緩やかにすることで、内側層と外側層の間を所望の最大の間隔に保つようにしてもよい。
【００３４】
この縫いかがり１６は、垂直に積層された構造物の中間層１００を、表布１３０と内側層１２０との間の位置にしっかりと保持する機能を果たし、中間層の材料が、その被服を着用したり洗濯したときに、伸びきったり塊になったりすることを防ぐことにより、その変形させた配置を維持させる。したがってこのキルティングの縫いかがりパターンは、中間層材料中に形成されたひだの完全性を保持し、それにより、表側層と内側層との距離と、その間に画定されるエアポケットを、本来の使用とクリーニング状態を通して維持する。それにより、布地は、被服として長期間使用した後でも、その使用性能が維持される。
【００３５】
先に簡単に述べたように、内側および中間層の１２０および１００を形成する材料は、場合によっては、同じものとして、それ自体に断熱性を持たせることもできる。このようにして、本発明の布地を着用者の体に近い位置のライナーとして有する図５の出動ジャケット（ｔｕｒｎｏｕｔ  ｊａｃｋｅｔ）被服の着用者を、その布地によって熱と炎から絶縁する。
【００３６】
本発明の布地を取り入れた消防士の服装３４は、軽量で保護性が高いだけではなく、伸縮性のある垂直に積層された構造物の中間層１００があるために、消火作業中の消防士が動きやすい。
【００３７】
図６に、内部断熱ライナーまたはバリヤとして本発明の垂直に積層された構造物を組み込んだ消防士の防護服を示す。図示した被服は、胴部分３６、袖３７、および襟３８を有する、保護コート３４を含んでなる。コート３４の表面外装１５０は、一般にそのような被服の構成に使用される、たとえば製織したアラミドまたはポリベンズイミダゾール布地のような、各種の耐燃性で耐摩耗性材料から作ることができる。防湿層材料１６０が、表面外装１５０の次にあり、その次が、断熱内側ライナー１１になっている。これらの布地の層は、被服の端部で互いに結合されている。
【００３８】
図７は、図６の消防士の出動服３４に使用される複合布地の拡大断面図であって、その特殊な構成と、各種の布の層の相互関係が示されている。この出動服は典型的には、耐熱、耐摩耗性の表面外装布１５０、その次の防湿層１６０、そして断熱ライナー１１を含んでなる。
【００３９】
本発明の垂直に積層された構造物は、他の物品を製造するためにも使用することができるが、そのようなものとしては、たとえば、寝袋、クッションシート、絶縁服、フィルター材料、断熱カーテン、火炎遮断材、壁装材などが挙げられる。それらの物品は、使用する垂直に積層された構造物の面密度、高さ、頂部頻度を目的に合わせて決めることによって、所望の特性を得ることができる。本発明の垂直に積層された構造物を用いて製造する物品はいずれの場合も、構造物を単一の層で使用しても、複数の層で使用してもよく、最終的な物品で希望する性質によって決めればよい。
【００４０】
本発明をさらに説明するために、以下の実施例を提供する。全ての部とパーセントは、特に断らない限り、重量基準である。
【実施例】
【００４１】
実施例１
３種の成分からなる繊維素材の塊状物を、次々と取り出して、ピッカーに供給する。それら３種の成分とは、（ｉ）ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）タイプ９７０（２．２５ｄｐｆ、カット長さ１．５インチ）、（ｉｉ）ノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）タイプ４０（１．５ｄｐｆ、カット長さ１．５インチ）、および（ｉｉｉ）ユニチカ（Ｕｎｉｔｉｋａ）バインダー繊維メルティ（ＭＥＬＴＹ）４０８０タイプＳ７４（４．０ｄｐｆ、カット長さ１インチ）である。相対的な重量比は、４５％がケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）ｐ−アラミド、４５％がノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）ｍ−アラミド、１０％がバインダー繊維である。そのほぐされた繊維混合物を、空気輸送ブレンダーのなかでよくブレンドして、均一な混合物とした。そのよくブレンドされた繊維混合物をカード化して繊維ウェブを形成させた。カード化機械を投入速度１．５フィート／分で運転し、それに対してカードドッファは、４９．２フィート／分の速度で運転した。充分にブレンドして均一としたカードウェブを、次いで、複数の連続して交互に並ぶ頂部と谷部を含んでなる、本発明の垂直に積層された構造物に、二次加工した。アコーデオン状に並んでいて、ひとつひとつの頂部と谷部との間で、交互に逆向きに延在している構造物を、３００回転／分の振動数で垂直に上下している駆動機構の往復動要素を用いて形成した。垂直に折りたたまれた構造物を、直ちに、３．７フィート／分の速度で炉の中に送り込んだ。その炉は、４００゜Ｆに維持して、その構造物を接着・固化させることにより、その垂直方向の積層を維持させた。その構造物の高さは１０ｍｍ、面密度は１０２ｇ／ｍ２、頂部頻度は１０頂部／インチであった。次いでその構造物の高さを、圧力と熱をかけることにより、５ｍｍまで減らした。
【００４２】
消防士の出動服を定量化するための耐熱保護性能（ＴＰＰ）試験で、３つの主成分、表面外装、防湿層および断熱ライナーからなる複合材料サンプルについて測定した。使用した表面外装は、ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）（登録商標）繊維（６０％）とＰＢＩ繊維（４０％）から作った、７．０〜８．０ｏｚ／ｙｄ２（公称７．５）の織布であった。防湿層の布地は、ノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）ブランド繊維の布地にＰＴＦＥを積層した、４．０〜５．０ｏｚ／ｙｄ２（公称４．５）のクロステック（Ｃｒｏｓｓｔｅｃｈ）（登録商標）織物であった。その断熱ライナーは、被服の内側層としての、１．５ｏｚ／ｙｄ２のノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）ライナーＥ−８９のスパンレース化布地の層と、２．０〜２．５（公称２．２）の製織したノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）繊維内側表面布地との間でサンドイッチ構造とした垂直に積層された構造物からなるものであった。組み合わせた複合材料の合計の重量は、１８．８ｏｚ／ｙｄ２となった。この複合材料の組合せ物について、その表面外装を、ＮＦＰＡ−１９７１に記載の手順に従って、加熱源に暴露することにより、ＴＰＰ試験を実施した。得られたＴＰＰの値は、４６．３Ｃａｌ／ｃｍ２であった。
【００４３】
対照として、同一の表面外装、防湿層と、製織したノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）内側表布地からなるものを用いた。一般的に使用される、市販されている断熱材は、ノーメックス（Ｎｏｍｅｘ）（登録商標）Ｅ−８９ブランドスパンレース化布地の３層からなっている。これらの成分を組み合わせると、その断熱性能の結果は、集合体の重量を２０．３ｏｚ／ｙｄ２としたときの測定値で、ＴＰＰが４２．０となった。
【００４４】
実施例２
垂直に折りたたんだ構造物を、実施例１と実質的に同様にして作成したが、ただし、その高さ、頂部頻度および面密度を、表１に示したように変化させた。それらをスパンレース化布地と表布との間でサンドイッチ構造にし、次いで、表面外装と防湿層を加えて複合材料を形成させた。唯一の変化は、断熱ライナー集合物の垂直に折りたたんだ構造物の性質であった。
【００４５】
実施例３
スパンレース化布地と表布の間にサンドイッチ構造として挟み込まれた断熱ライナーは、クロスラップされた（ｃｒｏｓｓ−ｌａｐｐｅｄ）カード化ウェブからなるものから製造したものである。これは、４５％のノーメックス（Ｎｏｍｅｘ，登録商標）繊維、４５％のケブラー（Ｋｅｖｌａｒ、登録商標）繊維、および１０％のバインダー繊維タイプのメルティ（ＭＥＬＴＹ）Ｓ７４を、ランド（Ｒａｎｄｏ）ブレンダーの中でブレンドして得たものである。繊維をよくブレンドしてから、マスターシュート供給カード機に送った。カード機からのウェブは、クロスラップさせてから、炉に送った。その炉は予備加熱で４２４℃に維持し、加熱ゾーンは３３０゜Ｆであった。処理速度は１２フィート／分であった。実質的には実施例１で記載したのと同様の複合材料構造物が形成されたが、その重量は１９．３ｏｚ／ｙｄ２であった。ＴＰＰの結果は４５．０Ｃａｌ／ｃｍ２であった。
【００４６】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の新規な波形構造物を製造するためのプロセスを説明するブロック図である。
【図２Ａ】本発明において所望の垂直に積層された構造物を製造するために、本発明のプロセスで使用することが可能な、２つの往復動要素を持つ従来技術の機械の概略図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した従来技術の機械の２つの往復動要素のための駆動機構の概略図である。
【図３】本発明の垂直に積層された構造物を示した写真である。
【図４Ａ】本発明の垂直に積層された構造物の斜視図である。
【図４Ｂ】本発明の垂直に積層された構造物の別な実施態様の断面図である。
【図４Ｃ】本発明の垂直に積層された構造物のさらに別な実施態様の断面図である。
【図４Ｄ】本発明の垂直に積層された構造物のまた別の実施態様の断面図である。
【図４Ｅ】本発明の垂直に積層された構造物のまた別の実施態様の断面図である。
【図４Ｆ】本発明の垂直に積層された構造物のまた別の実施態様の断面図である。
【図５】本発明の垂直に積層された構造物を用いた断熱ライナーの斜視図である。
【図６】本発明の垂直に積層された構造物を組み込んだ消防士の服装を表した絵である。
【図７】図６の消防士の服装の複合布地の破断側面図である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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