(57)【要約】  複数の合成繊維及び複数の活性粒子を含むテキスタイル。複数の合成繊維は複数のメタ−アラミド繊維及び／又はパラ−アラミド繊維を含む。複数の活性粒子は複数の合成繊維に物理的に埋め込まれている。複数の活性粒子は、複数の合成繊維よりも高い熱安定温度を有する。
2018514656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維を含む複数の合成繊維；
前記複数の合成繊維に物理的に埋め込まれた複数の活性粒子；
を含み、前記複数の活性粒子は、前記複数の合成繊維よりも高い熱安定温度を有する、テキスタイル。
【請求項２】
前記テキスタイルは、第１面及び第２面を有し、
前記活性粒子は、前記テキスタイルの着用時に前記第１面と使用者の皮膚との間の湿気及び／又は液体の量を減少させる、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項３】
前記第１面は、前記テキスタイルの着用時に使用者の皮膚に最も近いテキスタイル面を成し、
前記第２面は、前記テキスタイルの着用時に使用者の皮膚から遠い位置にあるテキスタイル面を成す、請求項２に記載のテキスタイル。
【請求項４】
前記合成繊維に対する前記活性粒子の質量比が約０．０１％〜約３％の範囲を成し、
前記活性粒子は前記テキスタイルについての耐燃性を高める、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項５】
前記耐燃性によって、
非溶融性テキスタイル、
不滴下性テキスタイル、及び
２秒間未満の残燼及び残炎と、４インチ未満のチャー長さとを有するテキスタイル、
を成す、請求項４に記載のテキスタイル。
【請求項６】
前記活性粒子が、
直径が約１００ｎｍ〜約１０ミクロンであり、
約８ミクロン〜約１２ミクロンの波長を含む光を吸収し、
約１０℃〜約４０℃の温度を有する水を吸収及び放出し、
活性粒子１グラム当たり１０ｍ２を超える表面積を有する、請求項１に記載のテキスタイル。
【請求項７】
前記光は赤外線を含み、
前記活性粒子が存在する場合に前記テキスタイルの水蒸発速度が増加する、請求項６に記載のテキスタイル。
【請求項８】
前記水蒸発速度が、水分が前記テキスタイルの第１面で前記テキスタイルに入って、前記テキスタイルの第２面で前記テキスタイルから出る速度であり、
前記テキスタイルの第１面における水の温度が使用者の体温に近い温度を含み、
前記テキスタイルの第２面における水の温度が周囲温度を含む、請求項６に記載のテキスタイル。
【請求項９】
複数のメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維を含む複数の合成繊維；
前記複数の合成繊維に物理的に埋め込まれた複数の活性粒子；
を含み、前記複数の活性粒子は、前記複数の合成繊維よりも高い熱安定温度を有する、防火衣服。
【請求項１０】
さらに、
第１の衣服部分、及び
第２の衣服部分、
を含む、請求項９に記載の防火衣服。
【請求項１１】
前記第１の衣服部分及び前記第２の衣服部分のうちの１つが、頭部及び／又は首部カバーを備え、
前記耐火衣服の着用時に皮膚が周囲環境に曝されない、請求項１０に記載の防火衣服。
【請求項１２】
さらに、
前記複数の合成繊維にブレンドされた複数の天然の多孔性繊維、及び
第２の衣服側から第１の衣服側にアクセスする１つ又は２つ以上の開口、
を備える、請求項９に記載の防火衣服。
【請求項１３】
活性粒子がドープされた前記複数の合成繊維が綿及び／又はポリエステルを含み、
活性粒子がドープされた前記合成繊維は３５％以下である、
請求項１２に記載の防火衣服。
【請求項１４】
メタ−アラミド及び／又はパラ−アラミドを含むポリマーを溶媒に溶解させることによって溶液を生じさせること、
活性粒子を前記溶液中に分散させること、
紡糸口金を使用して前記溶液を紡糸すること、
前記溶液を重合するか又は析出させてメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料にすること、及び
前記メタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料に活性粒子を物理的に組み込むこと、
を含む、複合材料ポリマーテキスタイルを製造する方法。
【請求項１５】
前記溶媒が硫酸を含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記活性粒子が前記溶媒に不溶性であり、前記溶媒により物理的に影響を受けない、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記活性粒子が、紡糸口金を使用する前記溶液の紡糸前及び／又は紡糸中に前記溶液中に分散される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記活性粒子が、前記溶液中に、
直接分散されるか、あるいは、
分散剤を使用することにより、又は、
除去可能な封入剤の使用により、分散される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
活性粒子が分散剤を使用して分散され、さらに、
活性粒子の凝集を実質的に減少させること、及び
前記溶液から分離する活性粒子の数を実質的に減少させること、
を含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記メタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料中に活性粒子を物理的に組み込むことが、溶液の紡糸中に起こり、分散力又はファンデルワールス力を用いて活性粒子とメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料とを団結させることを含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、2015年3月25日に出願された「強化メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維」と題された米国仮出願第62/138,325号の優先権を主張し、その全内容を参照により本明細書に援用する。
【背景技術】
【０００２】
本開示は、テキスタイル繊維（textile fibers）に関する。特に、限定するものではないが、本開示は、物品、及び、耐燃性テキスタイル（flame-resistant textiles）の物理的特性を改善するために、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維中に活性粒子を組み込むための方法に関する。
【０００３】
メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維は、裸火によりもたらされる過度の熱曝露及び燃焼から物体及び／又は人間を保護するために、保護用テキスタイル（protective textiles）に使用されている。これらの繊維は、フラッシュ火又は熱に曝されたときに自己消火するのに適している。かかる保護用テキスタイルの耐熱性、耐燃性及び自己消火特性を決定するために、様々な業界標準試験方法が使用される。一般的な試験の例としては、ＡＳＴＭ  Ｄ６４１３、ＡＳＴＭ  Ｆ２７００及びＡＳＴＭ  ２７０３に見られる方法、並びにAnsell Protective Solutions AB（Johan Kocksgatan 10, SE-231 81, Trelleborg, Sweden）により開発されたＰｙｒｏＭａｎ（商標）試験法が挙げられる。メタ−アラミド及びパラ−アラミドが提供する保護の利点により、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維を、耐燃性が要求される広範囲の用途に使用することが可能である。
【０００４】
メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維を含む着用衣服は、着用者を火炎から保護するという利点をもたらすが、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維材料を通って水分が移動することができないので、これらの利点は人間の快適性を犠牲にする。同様に、工業用部品を保護するために使用されるメタ−アラミド及びパラ−アラミド材料は、部品を火炎暴露から保護する利点を有するが、テキスタイルと工業用部品との間に水分が蓄積することにより他の問題が生じ得る。水蒸気又は液体水の動きは、人間の快適性範囲を広げること、あるいは、工業用部品を最適な水分レベルに保つことのいずれの場合にも重要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの材料は、使用能力を拡張するために改善された水分機能を有する必要がある。炎及び他の熱的事象に対するこれらの製品の機能性を改善することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これらの改善をもたらす本発明の一実施形態は、複数の合成繊維を含むテキスタイル（textile）を含む。かかるテキスタイルにおいて、複数の合成繊維は、複数のメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維を含む。複数の活性粒子が複数の合成繊維中に物理的に埋め込まれており、複数の活性粒子は、複数の合成繊維よりも高い熱安定温度を有する。
【０００７】
本発明の別の実施形態は、防火衣服（fire-resistant garment）を含む。かかる防火衣服の１つは、複数の合成繊維と、複数の合成繊維中に物理的に埋め込まれた複数の活性粒子とを含む。複数の合成繊維は、複数のメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維を含み、複数の活性粒子は、複数の合成繊維中に物理的に埋め込まれている。さらに、複数の活性粒子は、複数の合成繊維よりも高い熱安定温度を有する。
【０００８】
本発明のさらに別の実施形態は、複合ポリマーテキスタイル（composite polymer textile）を製造する方法を含む。かかる方法の１つは、メタ−アラミド及び／又はパラ−アラミドポリマーを溶媒に溶解させることによって溶液を生じさせ、当該溶液中に活性粒子を分散させることを含む。当該溶液を、次に、紡糸口金を使用して紡糸し、当該溶液を重合するか又は析出させてメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料にし、メタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料に活性粒子を物理的に組み込むことを含む。
本発明の様々な目的及び利点並びにより完全な理解は、以下の詳細な説明及び添付の特許請求の範囲を添付の図面と併せて参照することによって明らかであり、より容易に理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るパラ−アラミド及びメタ−アラミドの基本的な化学構造を示す。
【図２】図２は、本発明の一実施形態に係るゼオライトの顕微鏡画像を示す。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る活性炭の顕微鏡画像を示す。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る衣服を示す。
【図５】図５は、活性粒子を含まないメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミドテキスタイルの一部分、及び、本発明の一実施形態に係る、活性粒子を含むメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミドテキスタイルの一部分の水分管理特性のグラフ表示を示す。
【図６】図６は、本発明の一実施形態に係る、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維に物理的に組み込まれた活性粒子の２つの顕微鏡写真を示す。
【図７】図７は、本発明の一実施形態に係る複合ポリマーテキスタイルを製造する方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用される用語「又は」は、「どちらか」を意味する２つの用語の間の排他的な識別を意味する。したがって、例えば「項目Ａ又はＢ」のように、項目Ａ及びＢを参照して「又は」という用語を使用する場合、この表現は、「項目Ａ及びＢの両方」ではなく、「項目Ａ及び項目Ｂのいずれか」としてみなされるべきである。添付の特許請求の範囲及び明細書で使用される用語「及び」は包括的であることを意味する。上記の項目ＡとＢの例を使用する場合、「項目Ａと項目Ｂ」という表現は、「項目Ａと項目Ｂの両方」としてみなされるべきである。用語「及び／又は」が特許請求の範囲及び明細書で使用される場合、その用語は包括的かつ排他的であると見なされるべきである。したがって、上記の例では、「Ａ及び／又はＢ」という語句は、「Ａ又はＢ」又は「Ａ及びＢ」のいずれかとみなされるべきである。
【００１１】
「一実施形態」、「実施形態」、「好ましい実施形態」、「代替実施形態」、「変形形態」、「一つの変形形態」、及び類似の表現の明細書における言及は、本発明の少なくとも一つの実施形態に関連して特定の特徴、構造又は特性が記載されていることを意味する。「一実施形態において」、「ある実施形態において」、「ある実施形態において」などの表現や、明細書の様々な場所での同様の表現の出現は、必ずしも同じ実施形態又は変形形態を指すものではなく、複数の実施形態又は変形形態を含む。同様に、「例示的」という語は、本明細書では、「一例、事例又は実例として役立つ」を意味するために使用される。本明細書における「例示的」という用語の使用は、必ずしも他の実施形態よりも好ましい又は有利であると解釈されるべきではない。
【００１２】
アラミド繊維は、繊維形成物質が、ポリアミド中のアミド結合（ＣＯ−ＮＨ−）の少なくとも８５％が２つの芳香族環に直接結合している長鎖の合成ポリアミドである人造繊維を含む。メタ−アラミド繊維及びパラ−アラミド繊維は、純粋なアラミド繊維と比較して、それらの化学組成の点でわずかに異なる。具体的には、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維の芳香族環上の結合位置は、純粋にアラミドの繊維と比較して異なる。図１は、パラ−アラミド１００とメタ−アラミド１５０ポリマーとの間の化学構造及び分子の図式の相違をそれぞれ示している。メタ−アラミド繊維とパラ−アラミド繊維とは、また、引張強度、強度及び他の特性に関してわずかに異なる。
【００１３】
図１に見られるメタ−アラミド１５０及びパラ−アラミド１００の構造を含む繊維は、例えば、E. I. Du Pont de Nemours and Company（1007 Market Street Wilmington DE 19898）からＫｅｖｌａｒ（登録商標）及びＮｏｍｅｘ（登録商標）のブランドで市場に出され販売されている材料や、Teijin Aramid B.V. Limited Liability Company（Velperweg 76, Arnhem, Netherlands 6824 BM）からＴｗａｒｏｎ（登録商標）の商標で販売されている材料など（しかし、これらに限定されない）の市販のテキスタイルを含む。数ある中で、これらのテキスタイルは、軍事要員、ファーストレスポンダー、工場労働者などの個人が特殊な耐燃性を必要とする多くの環境で使用されている。しかし、これらの材料の主な特徴は、それらの使用の欠点でもある。具体的には、これらの材料の火に対する高い不透過性は、当該材料の水に対する高い不透過性につながり、したがって水の吸着又は吸収特性がほとんど又は全くない。そのため、これらの材料が着用されると、熱で人が汗をかくことにより、使用者と当該材料との間に湿気が生じ、身体の周囲の空気が非常に短時間で非常に不快になる。
【００１４】
前述したように、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維は、構造物及び物体を熱及び火炎から保護するのにも有用である。産業設備、配管、タンク、ポンプ、及び他の構造物及び設備を、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維からなるホース又はラップで当該設備／構造物を囲むことにより、損傷から保護することができる。しかし、多くの産業設備又は構造物は、運転中に凝縮を生じ、耐燃性材料と当該設備との間でのこの水の蓄積によって、さらなる問題が生じることがある。メタ−アラミド及びパラ−アラミドテキスタイルは、壁及び天井にアスベスト及び／又は他の建築材料の代用品として建築材料にも使用されている。メタ−アラミド及びパラ−アラミドテキスタイルを含む建築材料は、建物内の湿度を上昇させるおそれがある。メタ−アラミド及びパラ−アラミド材料のほとんどすべての用途において、湿分の蓄積の影響を緩和するために、通常、ある種の換気が実施される。しかし、様々な換気方法がどのように実施されるかに応じて、換気は耐燃性システムの有効性を損なうおそれがある。
【００１５】
換気のこの妥協された効果を緩和し、さらに、メタ−アラミド及びパラ−アラミド材料の湿度を低下させるために、本発明の一実施形態は、活性粒子がメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維に一体化されたテキスタイルを含む。１つのタイプのテキスタイルは、織物、不織布、又は性能向上材料（performance-enhanced material）を構成していてもよい。用語「活性粒子」は、環境と相互作用して特定の性能特性を達成する特定の組の物理的特性を有する材料として定義することができる。１つのタイプの活性粒子テキスタイルは、メタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維と１種又は２種以上の活性粒子とを含むポリマー複合材料を含んでいてもよい。参照を容易にするために、活性粒子と、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維のいずれかとを含む本開示の実施形態に係るテキスタイルは、「複合材料テキスタイル（composite textiles）」又は「複合材料ポリマーテキスタイル（composite polymer textiles）」と呼ぶことができる。
【００１６】
複合材料テキスタイル中の活性粒子は、２つの所望の性能特性を達成する：第１に、活性粒子は、当該テキスタイルの着用者の皮膚と当該テキスタイルとの間の湿気及び液体の減少又は実質的な排除の形で、水分管理特性をもたらすことができ、第２に、テキスタイルがメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維のみを含む場合、粒子は、当該テキスタイルの耐燃性能（すなわち、直接火炎に接触したとき又は直火の近くでの燃焼に対する抵抗性）を既存の特性を超える程度に高めることができる。例えば、ＡＳＴＭ  Ｄ６４１３の要件を満たすためには、材料は、これらの特性を達成するために、溶融又は滴下してはならず、残燼及び残炎が２秒未満であり、チャー長さが４インチ（１０．１６ｃｍ）未満でなければならない。これらの特性を達成するために、活性粒子それら自体は特定の特性を有する。
【００１７】
テキスタイルに所望の水分管理特性を付与することは、（１）８〜１２ミクロンの波長領域の赤外線を吸収し、（２）１０〜４０℃の温度で水を吸着及び脱着（すなわち排出又は放出）する能力を有し、（３）１０ｍ２／ｇを超える表面積を有する活性粒子をテキスタイルに添加することにより達成できる。人が衣服を着用している間に汗をかき始めると、活性粒子により水が吸収される。活性粒子は、赤外線が当該活性粒子により吸収され、活性粒子が水を当該粒子から脱着させるのに十分なエネルギーを有したときに、吸収した液体又は蒸気を脱着する。赤外線は、衣服を着用している人により放射されることが想定される。一実施形態において、テキスタイル中の活性粒子の量は、約０．０１質量％〜約３質量％であることができる。しかし、活性粒子添加レベルは、繊維の強度に基づいて決定されてもよい。いくつかの実施形態において、活性粒子添加量の増大が、引張強さの増大をもたらすことがある。活性粒子から吸収及び脱着される水の量はある蒸発速度を成す。これらの特定の特性のうちの１つ又は複数は、本開示を通して「水分管理特性」と総称することができる。本明細書に記載の特定の水分管理特性は、所望の特性の複合材料テキスタイルをもたらす特定の利点をもたらす。例えば、８〜１２ミクロンの波長領域の赤外線エネルギーの捕捉がもたらす１つの利点は、その通常の蒸発速度と比べて水の蒸発速度が増加することである。例えば、活性粒子を含まないＮｏｍｅｘ（登録商標）材料を含む織布は、約０．７３ｍｌ／ｈのＡＡＴＣＣ  ２００乾燥速度を有し、活性粒子を含む同じＮｏｍｅｘ（登録商標）布材は約３．５ｍｌ／ｈの乾燥速度を有する。かかる織布は、８５％のＮｏｍｅｘ（登録商標）繊維とブレンドされた、１％の活性粒子がドープされた１５％のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）を含むものであってもよい。さらに、衣服着用時に水を吸着及び脱着する能力は、体温及び通常の周囲環境温度で水分が複合材料テキスタイルを通過することができるようにする。１０ｍ２／ｇを超える表面積特性は、一般的に、粒子が高い気孔率を有することを示す。高い気孔率は、本開示の活性粒子において有利であり得る。なぜなら、気孔によって生じる大きな表面積は、その全体のサイズと比べて比較的大量の水が粒子の表面に吸着することを可能にし、それにより、上記のように、衣服の着用から周囲環境への発汗の流れを生じさせるからである。
【００１８】
テキスタイルの耐燃特性を高めるために、活性粒子は、３００℃を超える熱（熱的）安定性、及び、２９３Ｋでの１．３Ｊ／ｇＫ未満の比熱を有してもよい。多くの既存のメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維は２００〜２６０℃の熱安定性（熱分解温度としても知られている）を有する。メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維よりも高い熱安定温度を有する活性粒子を組み込むことは、複合材料テキスタイルが少なくとも２００〜２６０℃の温度に曝されるおそれがあるため有利である。活性粒子の水分管理機能を維持するために、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維が曝されることが意図されている温度で活性粒子は劣化（例えば、分解及び揮発）してはならない。さらに、本開示に記載されているように活性粒子を添加することにより、既存のメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維よりも繊維の熱安定性を高い温度閾値に高めることができる。ゼオライトや活性炭といったいくつかのタイプの活性粒子を本開示の実施形態において使用することができる。多くの実施形態において、活性粒子は、人間の赤外線エネルギーで水を吸収及び脱着することができる無機物であることができる。本明細書中に列挙される１つ以上の特性を有する任意のタイプの活性粒子を、本開示の範囲から逸脱することなく使用することができる。
【００１９】
図２は、本開示の態様に係る、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維と一体化されてもよい活性粒子であるゼオライト２７５の走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡画像を示す。図３も、本開示の態様に係るメタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維と一体化されてもよい別の活性粒子である活性炭３２５の走査型電子顕微鏡で観察した顕微鏡画像を示す。
【００２０】
図２及び３に示されているように、活性炭３２５及びゼオライト２７５は、典型的には、大きな細孔を有する粗い表面を有し、この粗い表面は、大きな表面積を有する単一の粒子をもたらす。前述のように、大きな表面積対サイズ比は、活性化粒子が比較的大量の特定の物質、例えば水を吸着することを可能にする。特定の実施形態において、活性炭は活性チャコールの形態にあってもよい。
【００２１】
図４は、本開示のテキスタイル及び方法を使用して製造することができる衣類及び衣服の例を示す。防護服４００及び４０１は、たびたび火炎に曝される個人（例えば消防士など）により使用されてもよい。かかる衣服は、例えば頭部及び首部カバー４０２などの保護用頭部及び首部カバーと組み合わせて使用することができる。例えば、防護服４００，４０１は頭部と首部を覆って、火炎への皮膚の曝露を制限することができる。多くの場合、メタ−アラミドとパラ−アラミドの衣服は、皮膚を露出させないように着用される。なぜなら、それらを着用した人が直面する危険としては、極度の熱や火炎に持続的に曝されることが挙げられるからである。これらの衣服では、熱又は火炎が開口を通して衣服の着用者をやけどさせるおそれがあるため、布地中の開口の形態での通気は望ましくない。
【００２２】
図４は、まれであるか又は短時間の火炎に曝されてもよい個人により着用されることがある保護ワークシャツ４０３も示す。これらの衣服は、上記の完全な防火よりもゆるやかに着用されてよく、より多くの開口部（例えばボタン穴など）を持っていてもよい。保護ワークシャツ４０３は、増加したレベルの快適性及び通気性を達成するために、例えば綿又はポリエステルのようなより従来の多孔質布帛にブレンドされた特定のメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維を含んでもよい。しかし、これらの従来の多孔質布帛は、ブレンドされた場合、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維よりも容易に空気及び水を通し、しかも、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維ほど耐燃性でないため、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維の耐燃性を低下させるおそれがある。従来の多孔性テキスタイル繊維をメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維に組み込むことは、典型的には、純粋なメタ−アラミド又はパラ−アラミドのテキスタイルと比較して、得られるブレンドテキスタイル（blended textile）の耐燃性を低下させる。実際、従来の多孔質布帛が多すぎると、メタ−アラミド又はパラ−アラミドブレンドがその自己消火能力を失うおそれがある。一実施形態において、多孔質／ＰＥＴ（又はナイロン）繊維と活性粒子の実施形態において、繊維の好ましくは２５質量％未満、より好ましくは２０質量％未満、最も好ましくは約１５質量％の繊維が、活性粒子がドープされた繊維から構成されてもよい。対照的に、本開示の複合材料テキスタイルは、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維の耐燃性を実質的に低下させずに通気性及び水分管理を可能にする。その結果、本開示の複合材料テキスタイルは、通気開口が実用的でなく潜在的に危険である衣服、例えば防護服４００及び４０１や頭部カバー４０２などにおいて、高い火災曝露環境においても通気性をもたらすのに有利に使用できる。さらに、本開示の複合材料テキスタイルは、例えば保護ワークシャツ４０３などのより快適な衣服において高い耐燃性をもたらすために、混繊メタ−アラミド又はパラ−アラミド衣服と組み合わせて、又はその代わりに使用されてもよい。
【００２３】
図５は、活性粒子を含まないメタ−アラミド又はパラ−アラミドテキスタイル５０１の一部分及び活性粒子を含むメタ−アラミド又はパラ−アラミドテキスタイルの一部分５０３の蒸発作用を図示するものである。図示されているように、テキスタイル５０１の第１面５１０上の水分及び湿気５０２は、テキスタイル５０１の第２面５２０に逃げることが実質的に阻止される。図５は、本開示の実施形態に係る一体化された活性粒子を有するメタ−アラミド繊維又はパラ−アラミド繊維を含む複合材料テキスタイル５０３を示す。図示されているように、水分及び湿気５０４は、複合材料テキスタイル５０３の第１面５１０から第２面５２０に移動することができる。図５に示されているテキスタイル５０１，５０３の第１面５１０及び第２面５２０は、図４に示されている衣服４００，４０１，４０２及び４０３の第１面及び第２面を指すこともある。一実施形態において、図４の衣服４００，４０１，４０２及び４０３の第１面は、人体に最も近い衣服側を成し、衣服４００，４０１，４０２及び４０３の第２面は周囲環境に最も近い衣服側であってもよい。活性粒子を、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維の間及びテキスタイルの特定の部分全体に均一又は不均一に分布させて、その領域に位置する汗腺口当たり所望の数の活性粒子を提供することができる。
【００２４】
本開示の別の態様は、活性粒子及びメタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維を複合材料ポリマーテキスタイルに成形する方法を提供する。メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維を製造する一つの方法は湿式紡糸である。湿式紡糸は、ポリマー／モノマーを溶媒に溶解させ、紡糸口金を用いて溶液を紡糸し、溶液を比較的平坦な繊維材料中に析出又は重合させるプロセスを含む。材料は最終的に固体形態に急冷される。
【００２５】
本開示の方法は、メタ−アラミド又はパラ−アラミドのポリマーを溶媒に溶解させることを含んでもよい。かかる溶解したポリマーの溶液は、メタ−アラミド又はパラ−アラミドポリマーがいったん形成したら、それは液体に溶融しないために、熱に基づく押出製造方法ではなく、メタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維を製造する湿式紡糸のプロセスで使用され得る。本開示の方法で使用することのできる溶媒の一例としては硫酸が挙げられる。当業者であれば、湿式紡糸プロセスの間にポリマーが溶媒に溶解することを可能にするために溶媒が特定の特性を必要とすることを理解することができる。さらに、本開示の態様は、活性粒子が溶媒に不溶性であり、溶媒により物理的に影響を受けない（損傷されない）ことである。したがって、いくつかの実施形態において、本開示全体にわたって列挙される活性粒子の物理的特性に加えて、活性粒子は、特定の既知の溶媒に不溶性であるという追加の特性も有し得る。代替的又は追加的に、本方法の様々な実施形態において、所望の活性粒子の物理的特性に悪影響を与えないので、特定の溶媒を選択することができる。
【００２６】
１つの方法は、溶液中に活性粒子を分散させることをさらに含むことができる。この分散は、溶液が紡糸口金を通して紡糸される前又はその間に起こり得る。粒子を溶液中に直接分散させることができる。あるいは、分散剤を用いて活性粒子を分散させてもよい。１つのタイプの分散剤は、Air Products and Chemicals, Inc.（7201 Hamilton Blvd. Allentown PA 18195）製のＣａｒｂｏｗｅｔ（登録商標）を含むことができる。分散剤を使用する利点は、粒子分布のより高いレベルの均一性を達成し、粒子が凝集するのを防ぎ、粒子が分散体から分離するのを防ぐことである。分散体からの分離は、粒子が溶液の容積の底に沈降して溶液の適切な混合を妨げることを含む。他の選択肢として、活性粒子は、例えば、米国特許第7,247,374号に記載されているように、封入剤（encapsulant）などの除去可能な保護層を使用して分散されてもよく、例えば、活性粒子が保護層で被覆されている場合、保護層は分散剤を含んでもよい。封入剤を活性粒子から除去する際又はその前に、封入剤は分散剤として作用する。
【００２７】
活性粒子を溶媒中に分散させ、続いて溶液を湿式紡糸すると、活性粒子は、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維により物理的に組み込まれ、及び／又は、メタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維に絡まる。活性粒子は、繊維と化学結合を形成しなくてもよいが、物理的に絡み合う。当業界では、（ｉ）活性粒子は、密に整列したメタ−アラミド繊維及びパラ−アラミド繊維と化学結合を形成しないであろうという認識、及び（ｉｉ）活性粒子は、繊維の形成に対して負の影響を及ぼすであろうという認識のために、不溶性粒子の分散体を湿式紡糸溶液中に加えることはこれまで行われていなかった。しかし、本開示の方法は、紡糸プロセスにも繊維の形成にも悪影響を及ぼさずに、ポリマー繊維との粒子の物理的な絡み合いをもたらす。実際、分散力又はファンデルワールス力は、活性粒子とメタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維とを団結させることもできる。図６には、上述したようにメタ−アラミド又はパラ−アラミド繊維６０２と物理的に組み込まれた活性粒子６０１の２つの顕微鏡写真が示されている。図示されているように、活性粒子６０１は、繊維６０２と物理的に一体化された様々な大きさのスポットとして示されている。
【００２８】
図７は、本開示の方法７００を実行するために実施され得るフローチャートを示す。方法７００は７０４で開始し、ステップ７０１で、この方法は、ポリマーを溶媒に溶解させて溶液をもたらすことを含み得る。かかるポリマーは、例えばメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミドのポリマーなど（但し、これらに限定されない）のベースモノマーを含んでもよい。次に、ステップ７０２において、方法７００は、活性粒子を溶液中に分散させることを含んでもよい。次に、７０３において、方法７００は、溶液を湿式紡糸してアラミド繊維と活性粒子との複合材料テキスタイルにすることをさらに含んでもよい。これは、溶液を重合するか又は析出させてメタ−アラミド及び／又はパラ−アラミド繊維材料にするとともに、活性粒子を繊維材料に物理的に組み込むことを含んでもよい。方法７００は７０５で終了する。
【００２９】
溶液中に分散される活性粒子のサイズ（例えば、平均直径）は１００ｎｍ（０．１ミクロン）〜１０ミクロンの間であることができる。いくつかの実施形態において、溶液中に分散された活性粒子の所与の供給が、サイズが不均一なものであってもよいと考えられる。１００ｎｍ〜１０ミクロンのサイズ範囲の活性粒子は、それらが特定の特性を達成することを可能にする。例えば、少なくとも１００ｎｍのサイズ範囲の活性炭粒子は、１０ｍ２／ｇより大きい表面積を有することができ、この表面積は、得られる複合材料テキスタイルの最適な水分管理特性を可能にする。サイズが１０ミクロン未満の活性粒子は、湿式紡糸製造プロセス中にメタ−アラミド及びパラ−アラミド繊維に絡む又は巻き込まれるように十分に小さいながらも、所望の特性を提供するのに十分に大きいことがある。
【００３０】
開示した実施形態の上記説明は、当業者が本発明を実施又は使用可能であるようにするために提供される。当業者は、これらの実施形態に対する様々な変更を容易に理解するであろうし、また、本明細書で定義される一般的な原理は、本発明の精神又は範囲から逸脱することなく他の実施形態に適用できる。したがって、本発明は、本明細書に示される実施形態に限定されることを意図するものではなく、本明細書に開示される原理及び新規な特徴と矛盾しない最も広い範囲が許されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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