特開 2024-7434 防護材料および防護衣

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024007434

(43)【公開日】2024-01-18

(54)【発明の名称】防護材料および防護衣

(51)【国際特許分類】

   B32B 25/04 20060101AFI20240110BHJP

   B32B 3/30 20060101ALI20240110BHJP

   A41D 13/00 20060101ALI20240110BHJP

   A41D 31/04 20190101ALI20240110BHJP

   C09K 3/18 20060101ALI20240110BHJP

   A62B 17/00 20060101ALI20240110BHJP

【ＦＩ】

B32B25/04

B32B3/30

A41D13/00 102

A41D31/04 D

C09K3/18 101

A62B17/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023105146

(22)【出願日】2023-06-27

(31)【優先権主張番号】P 2022105037

(32)【優先日】2022-06-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】722014321

【氏名又は名称】東洋紡エムシー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 志貴

(72)【発明者】

【氏名】吉田 知弘

(72)【発明者】

【氏名】羽賀 道知

【テーマコード（参考）】

2E185

3B211

4F100

4H020

【Ｆターム（参考）】

2E185CC74

3B211AA02

3B211AB01

3B211AC15

4F100AA25B

4F100AN00A

4F100AN00D

4F100BA02

4F100BA04

4F100BA07

4F100BA10A

4F100BA10B

4F100BA10D

4F100DD01B

4F100DD17B

4F100DD18B

4F100DE01B

4F100DG11C

4F100DG12C

4F100DG13C

4F100DG15C

4F100GB72

4F100JB06

4F100JK06

4F100JK09

4F100JL11

4F100YY00C

4H020AA01

(57)【要約】

【課題】除染作業に必要となる人的労力および作業時間の軽減を図ることを可能な、防護材料の提供を目的とする。
【解決手段】この防護材料は、内側と外側とを備える防護材料であって、内側に位置するゴム層１１と、ゴム層１１に積層され、外側に位置する外側層１２とを備え、外側層１２には、凹凸形状付与粒子が含まれている。この防護材料により、除染作業に必要となる人的労力および作業時間の軽減を図ることを可能な、防護材料の提供が可能となる。さらに、防護衣の膜強度、密着性、および耐摩耗性（再加工性）の改善を図ることが可能な防護材料および防護衣を提供することを可能とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側と外側とを備える防護材料であって、
内側に位置するゴム層と、
前記ゴム層に積層され、外側に位置する外側層と、
を備え、
前記外側層には、凹凸形状付与粒子が含まれている、
防護材料。

【請求項2】

前記凹凸形状付与粒子の形状は、テトラポッド状、針状、多角形状、または球状である、
請求項１に記載の防護材料。

【請求項3】

前記凹凸形状付与粒子は、テトラポッド型酸化亜鉛である、
請求項１に記載の防護材料。

【請求項4】

前記ゴム層の前記外側層が積層されている面とは反対面に、布帛、第２ゴム層が、記載の順に積層されている、
請求項１に記載の防護材料。

【請求項5】

前記布帛は、織物、編物、または不織布である、
請求項４に記載の防護材料。

【請求項6】

前記ゴム層と前記第２ゴム層とは、異なる種類のゴムが用いられている、
請求項５に記載の防護材料。

【請求項7】

前記外側層の全固形分に対する前記凹凸形状付与粒子の固形分比は、４０ｗｔ％～６０ｗｔ％である、
請求項１に記載の防護材料。

【請求項8】

請求項１から７のいずれか１項に記載の防護材料を用いた防護衣。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、有毒なガスや液体等から人体を防護するための防護材料および防護衣に関するものである。

【背景技術】

【0002】

有毒なガスや液体等から人体を保護する防護材料に関する技術が、たとえば、特許第５７８４８１２号公報（特許文献１）に開示されている。このような防護材料には、有毒な液体等に対しては、材料表面の良好な撥水性が求められ、材料の表面処理に関する技術が、たとえば、特開２００３－２９０３号公報（特許文献２）および特開２０１０－２４２７９号公報（特許文献３）に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第５７８４８１２号公報

【特許文献2】特開２００３－２９０３号公報

【特許文献3】特開２０１０－２４２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

たとえば、防護材料を用いた防護衣に有害な液体等が付着した場合には、さらし粉水溶液等を用いた除染剤を用いた除染作業が必要となる。この作業は、複数名の除染作業員が、防護衣を装着した被装着者に対して行なわれるが、除染作業に必要となる人的労力および作業時間が大きいことが課題となっている。さらには、防護衣の膜強度、密着性、および耐摩耗性（再加工性）の改善も要求されるようになってきている。

【0005】

本開示では、上記課題を解決することにあり、第１に除染作業に必要となる人的労力および作業時間の軽減を図ることが可能な、防護材料および防護衣を提供することを目的とする。第２に防護衣の膜強度、密着性、および耐摩耗性（再加工性）の改善を図ることが可能な防護材料および防護衣を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

［１］本開示の防護材料においては、内側と外側とを備える防護材料であって、内側に位置するゴム層と、上記ゴム層に積層され、外側に位置する外側層と、を備え、上記外側層には、凹凸形状付与粒子が含まれている。

【0007】

［２］：［１］に記載の防護材料であって、上記凹凸形状付与粒子の形状は、テトラポッド状、針状、多角形状、または球状である。

【0008】

［３］：［１］または［２］に記載の防護材料であって、上記凹凸形状付与粒子は、テトラポッド型酸化亜鉛である。

【0009】

［４］：［１］から［３］のいずれかに記載の防護材料であって、上記ゴム層の上記外側層が積層されている面とは反対面に、布帛、第２ゴム層が、記載の順に積層されている。

【0010】

［５］：［４］に記載の防護材料であって、上記布帛は、織物、編物、または不織布である。

【0011】

［６］：［４］または［５］に記載の防護材料であって、上記ゴム層と上記第２ゴム層とは、異なる種類のゴムが用いられている。

【0012】

［７］：［１］から［６］のいずれかに記載の防護材料であって、上記外側層の全固形分に対する上記凹凸形状付与粒子の固形分比は、４０ｗｔ％～６０ｗｔ％である。

【0013】

［８］：本開示の防護衣においては、［１］から［７］のいずれかに記載の防護材料を用いている。

【発明の効果】

【0014】

本開示に従えば、除染作業に必要となる人的労力および作業時間の軽減を図ることを可能な、防護材料および防護衣の提供を可能とする。さらに、防護衣の膜強度、密着性、および耐摩耗性（再加工性）の改善を図ることが可能な防護材料および防護衣を提供することを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】実施の形態１の防護材料の断面構造図である。

【図2】テトラポッド型酸化亜鉛の形状を示す拡大図である。

【図3】テトラポッド型酸化亜鉛の積層構造の電子顕微鏡写真である。

【図4】接触角を示す模式図である。

【図5】滑落角を示す模式図である。

【図6】実施の形態１の防護材料の評価結果を示す図である。

【図7】各実施例の評価結果を示す図である。

【図8】実施の形態２の防護衣の構成を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本開示に基づいた各実施の形態の防護材料および防護衣について、以下、図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。同一の部品、相当部品に対しては、同一の参照番号を付し、重複する説明は繰り返さない場合がある。実施の形態における構成を適宜組み合わせて用いることは当初から予定されていることである。理解を容易にするために、図に示す膜厚さ、および、層厚さについては、実際の比率とは異ならせて記載している。

【0017】

明細書中、「外側」とは、防護材料の使用時において、有害な液体等に曝される側を意味し、「内側」とは、防護材料の使用時において、有害な液体等に曝されない側を意味する。したがって、この防護材料を防護衣に用いた場合には、着用者に触れる側が「内側」となる。

【0018】

［実施の形態１：防護材料１］
次に、図１から図３を参照して、本実施の形態の防護材料１について説明する。図１は、防護材料１の断面構造図、図２は、テトラポッド型酸化亜鉛の形状を示す拡大図、図３は、テトラポッド型酸化亜鉛の積層構造の電子顕微鏡写真である。

【0019】

この防護材料１は、内側と外側とを備える防護材料であって、内側に位置するゴム層１１と、ゴム層１１に積層され、外側に位置する樹脂層１２とを備える。ゴム層１１の厚さは、約０．１ｍｍ～０．３ｍｍ程度である。ゴム層１１に用いられるゴムの種類は、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エピクロロヒドリンゴム（ＣＯ，ＥＣＯ）、塩素化ブチルゴム（ＣＩＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、臭素化ブチルゴム（ＢｒＩＩＲ）、フッ素ゴム、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルホン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、ウレタンゴム等である。

【0020】

樹脂層１２には、ゴム層１１と同種であるのが好ましい。好ましくはゴム層１１と同種のゴムに、凹凸形状付与粒子が含まれる。本明細書において、凹凸形状付与粒子とは、ゴム層の表面に凹凸形状を与えることのできる材料のことを示している。凹凸形状付与粒子の形状としては、例えば、テトラポッド状、針状、球状、多角形状等が挙げられる。原料としては、アルミナ、チタン酸カリウム、ウォラストナイト、酸化亜鉛、ホウ酸アルミニウム等の無機酸化物；クロム、銅、鉄、ニッケル等の金属；炭化ケイ素、黒鉛、窒化ケイ素等の無機酸化物及び金属以外の無機物を挙げることができる。具体例としては、テトラポッド型酸化亜鉛、球状シリカ等である。

【0021】

図２に示すように、テトラポッド型酸化亜鉛の結晶体Ｒは、護岸用の「テトラポッド（登録商標）」型の形状を有している。具体的には、結晶体Ｒは、亜鉛金属の蒸気と酸素が反応して正八角形状の各部の交互の４面から六方晶ＺｎＯのＣ軸方向に成長した針状結晶体である。一つの針状の結晶の長さは、１～５０μｍであり、好ましくは５～３０μｍ、より好ましくは８～２０μｍである。図３に示すように、テトラポッド型酸化亜鉛の積層構造においては、複数の結晶体Ｒが重なりあって積層されることで、樹脂層１２は、表面に凹凸が表れる、多孔質状の層構造材料となる。

【0022】

樹脂層１２はゴム層１１と同種のゴム、または、樹脂にテトラポッド型酸化亜鉛が分散された構造をもつ。テトラポッド型酸化亜鉛は、樹脂層１２の全固形分（ゴム、または、樹脂＋テトラポッド型酸化亜鉛）に対し，３０ｗｔ％～７０ｗｔ％（好ましくは４０ｗｔ％～６０ｗｔ％）配合する。そうすると、樹脂層１２は脆くなるが、加熱加硫することで同種のゴム層１１と樹脂層１２との間で架橋構造が形成され強固に結合し樹脂層１２の膜強度が向上する。たとえば、酸化亜鉛からなるテトラポッド状単結晶体粉末（株式会社アムテック製「パナテトラＷＺ－０５０１」、平均繊維長（針状部分）：約１０μｍ）を用いることができる。

【0023】

その結果、この樹脂層１２の表側に現れる凹凸が、後に説明する防護材料１の撥水性の評価結果に対して良好な結果もたらす。

【0024】

［防護材料１の評価結果］
次に、図４から図６を参照して、防護材料１の評価結果について説明する。図４は、接触角を示す模式図、図５は、滑落角を示す模式図、図６は、防護材料１および防護材料１Ｂの評価結果を示す図である。

【0025】

はじめに、図４および図５を参照して、材料表面に付着した液滴の評価に用いる「θ：接触角（静的）」および「α：滑落角（動的）」について説明する。図４を参照して、「θ：接触角（静的）」の評価は、水平な面に対する液滴Ｗ１の付着状態を評価するものである。図４に示すように、液滴Ｗ１の表面に対する接線と水平面とのなす角θが大きいほど、水平な面に対する液滴Ｗ１の付着の量は少なく、液滴Ｗ１は球に近い形状を維持し、撥水性が良好な液滴Ｗ１と評価できる。θが１５０度以上であれば、水平な面に対して液滴Ｗ１は、コロコロと弾かれて、滑り易い状態といえる。

【0026】

一方、図５を参照して、「α：滑落角（動的）」の評価は、液滴Ｗ１が落下を開始する傾斜角度を評価するものである。図５に示すように、液滴Ｗ１の斜面に対する付着力が小さいほど、小さい傾斜角度αで液滴Ｗ１が落下を開始する。したがって、液滴Ｗ１が落下を開始する傾斜角度αが小さいほど、撥水性が良好な液滴Ｗ１と評価できる。

【0027】

次に、図６を参照して、防護材料１の評価結果について説明する。各実施の形態の防護材料の評価結果を示す図である。

【0028】

評価対象として、「θ：接触角（静的）」として、撥水性（水）を評価した。「α：滑落角（動的）」も同様に、撥水性（水）を評価した。具体的な、接触角、滑落角の測定方法は、滴下量は、３０μＬ、測定装置は、協和界面科学ＤＭｏ７１０、滑落角判定は、前進角が１ｍｍ動いたときである。

【0029】

比較例の場合の防護材料では、「θ：接触角（静的）」での撥水性（水）は、９９°、「α：滑落角（動的）」での撥水性（水）は、４１°であった。

【0030】

実施の形態１の防護材料１では、「θ：接触角（静的）」での撥水性（水）は、１３０°、「α：滑落角（動的）」での撥水性（水）は、８°であった。

【0031】

このように、「θ：接触角（静的）」および「α：滑落角（動的）」の評価において、実施の形態１の防護材料１は、比較例の評価よりも高評価が得られた。よって、実施の形態１の防護材料１は、比較例に比べ、撥水性の性能が優れていることがわかる。その結果、防護材料１の外側に有害な液体等が接したとしても、防護材料１の表面に有害な液体等が止まり難くなり、防護材料１の表面への有害な液体等の付着を抑制する事が可能となる。

【0032】

これにより、防護材料の外側に付着した有害な液体等の除染作業に要する労力の軽減を図ることが可能となる。また、撥水性の性能が優れているため、防護性が向上する。

【0033】

［各実施例］
図７を参照して、さらに、「膜強度」、「密着性」および「耐摩耗性」の評価を追加した、各実施例について説明する。図７は、実施例１１～２０、比較例１の評価結果を示す図である。図７の評価に用いた防護材料の構成は、図３から図５を用いて説明した防護材料１と同じある。

【0034】

図７において、（１）加工工程では、コーティングとして、ＺｎＯ（テトラポッド型酸化亜鉛）の固形分比、および、加硫工程の有無を掲載している。ＺｎＯの固形分比は、全固形分（ゴム、樹脂＋テトラポッド型酸化亜鉛）の質量に対するＺｎＯの固形分の質量の配合割合である。加硫工程では、加熱加硫することで同種のゴム層１１と樹脂層１２の間で架橋構造が形成され強固に結合し樹脂層１２の膜強度が向上する。

【0035】

（２）性能評価では、「撥液性能（接触角、滑落角）」、「膜強度」、「密着性」、および、「耐摩耗性」を評価した。「撥液性能（接触角、滑落角）」については、図４および図５で説明した評価方法と同様である。「撥液性能（接触角、滑落角）」の評価としては、「Ａ評価：優」、「Ｂ評価：良」、「Ｃ評価：可」および「Ｆ評価：採用できず」を設けた。

【0036】

「膜強度」の評価として、防護材料１Ｂに対して、１８０度折り曲げ試験を行なった。具体的には、手で防護材料１Ｂを１８０度折り曲げた際の外観を観察した。「膜強度」の評価としては、「Ａ評価：外観変化なし」、「Ｂ評価：小クラック発生」、「Ｃ評価：大クラック発生」を設けた。

【0037】

「密着性」の評価として、防護材料１Ｂに対して、クロスカット法（ＪＩＳ Ｋ５６００－５－６に準拠）を用いた試験を行なった。具体的には、２５マス（２ｍｍ幅、５×５）の切込みを防護材料１Ｂの表面に入れ、テープを貼着し、その後テープを剥離した後の表面状態を観察した。「密着性」の評価としては、ＪＩＳ Ｋ５６００の表１試験結果の分類の「０」をＡ評価、「１」をＢ評価、「２以上」をＣ評価とした。

【0038】

「耐摩耗性」の評価として、平面摩耗試験（ＪＩＳ Ｌ１０９６に準拠）を行なった。防護材料１Ｂに対する押圧荷重は、１００ｇとし、研磨紙には、Ｐ１５００を用いた。「摩耗１５回」は、摩耗後接触角の初期接触角に対する保持率について、「Ａ評価：水７０％以上、デカン２５％以上、酢酸３－メトキシブチル４０％以上」とし、「Ｃ評価：Ａ評価以外」とした。

【0039】

図７に示す実施例１１～実施例２０において、実施例１１～１３に示す、ＺｎＯの固形分比が４０ｗｔ％～６０ｗｔ％の配合の場合において、加熱加硫工程を採用している防護材料については、全ての評価項目において「評価Ａ」である、総合評価は「評価Ａ」であった。なお、実施例１７～１９に示す、ＺｎＯの固形分比が、４０ｗｔ％～６０ｗｔ％の配合の場合においては、加熱加硫工程を採用していない防護材料についても、一部の評価項目では「評価Ａ」が得られていないものの、総合評価として、「評価Ａ」が得られた。なお、図７では、ＺｎＯの固形分比は割合で記載している。

【0040】

以上のように、防護衣の膜強度、密着性、および耐摩耗性（再加工性）の点においても改善を図ることが可能となった。

【0041】

［実施の形態２：防護衣１００］
図８を参照して、本実施の形態における防護衣１００の構成について説明する。図８は、防護衣１００の構成を示す正面図である。

【0042】

この防護衣１００の具体的な防護材料の製造方法としては、まず、布帛の両面にゴムシートを積層する（ステップ１）。次に、外側のゴム表面に凹凸形状付与粒子を含む凹凸コーティングを実施し乾燥させる（ステップ２）。次に、加熱加硫を行なう（ステップ３）。

【0043】

ステップ１の概要は、以下の通りである。布帛の両面にゴムシートと同種のゴム材料からなる接着ゴム層（図示省略）を介在させて貼り合わせ加硫接着を行ない、互いに一体化されたゴムシート、布帛およびゴムシートの積層構造を得る。

【0044】

ステップ２の概要は、以下の通りである。コーティング方法としては、キスコート（グラビアコート）、ナイフコート等が挙げられる。コーティング配合としては、ゴム：ＺｎＯ：溶媒（トルエン、酢酸エチル等)の比が、１０：１０：９０～２５：２５：５０で混合される。

【0045】

具体的な実施例として、実施例１では、５：５：９０、実施例２では、７．５：７．５：８５、実施例３では、１７．５：１７．５：６５の配合比率とした。乾燥条件は、室温乾燥～１７０℃程度である。布帛には、織物、編物、不織布等を用いることができる。両面のゴムシートのゴムは、同じ種類でも異なる種類であってもよい。

【0046】

このように、防護衣１００を製造することで、防護衣１００の表面（外側）に有害な液体等が接したとしても、防護材料１の表面に有害な液体等が止まり難くなり、防護材料１の表面への有害な液体等の付着を抑制する事が可能となる。布帛としては、織物、編物、不織布などを用いることができるが、織物であると、ゴム引布の厚みを薄く、かつ高強度とすることができるため好ましい。材料としては、ナイロン、ポリエステル、綿、等が使用できる。

【0047】

これにより、防護材料の表面に付着した有害な液体等の除染作業に要する労力の軽減を図ることが可能となる。また、撥水性の性能が優れているため、防錆性が向上する。

【0048】

さらに、防護衣１００を着用した被着用者の汚染内外領域への出入りともなう除染作業が軽減され、または不要となり、汚染内外領域への迅速な偵察、救命活動を行なうことが可能となる。さらに、偵察活動時の汚染拡大の危険を回避することも可能となる。さらに、除染作業に伴い発生する除染液の処理を不要にすることもできる。さらに、被着用者に精神的な安心感を与えることも可能となる。

【0049】

なお、防護衣１００として、上衣、下衣、および、頭巾を有する防護衣を一例にしたが、本開示における防護材料は、有害な液体等に汚染される領域に出入り際に着用される衣服等に広く適用することが可能である。

【0050】

さらに、防護材料を防護衣に適用した例を示したが、本発明の防護材料は、他にも、例えば、防護手袋、防護靴下、防護フード、防護カバー、フィルター、防護天幕、寝袋等、さらに、これらアイテムを収納する収納袋、に適用することができる。また、防護性を有する容器、装置などのパッキン、ガスケットなどのシール材としても用いることができる。

【0051】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0052】

１ 防護材料、１１ ゴム層、１２ 樹脂層、１００ 防護衣。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】