JP5126650B2 - 一体化された粒子及び／若しくはエアゾール濾過機能を有する吸着濾過材料及びその使用 - Google Patents

Description

この発明は、一体化された粒子及び／若しくはエアゾール防護及び生物学的及び／若しくは化学的毒物、特に生物兵器及び／若しくは化学兵器に関する防護性能を有し、請求項１の前段部分において分類されたような吸着濾過材料及びその使用に関し、特にある種の防護材料、特にＮＢＣ防護衣料及びある種のフィルタ及び／若しくは濾過材料の製造に関する。さらに、本願発明は、防護材料、特に本願発明の吸着濾過材料を使用して製造された防護衣料（例えばＮＢＣ防護衣類）、フィルタ及び濾過材料自身に関する。

皮膚によって吸収され、重篤な肉体的病毒に導く多くの物質がある。例として、糜爛性毒ガスＨｄ（イエロークロス及びマスタードガスとして知られている）及び神経ガスサリンがある。そのような毒物に接触しやすい人々は、防護服を着用する必要があり、また適当な防護材料によってこれらの毒物に対して防護される必要がある。

原則的に、３種類の防護服；生物学的及び化学的有害物に対して不浸透性であり、着用者の急激な熱上昇を生じるゴム層を備える空気及び水蒸気不透過性防護服；水蒸気を通すが、生物学的及び化学的毒物は通さない層を備えた防護服；及び最も高い着心地性を提供する空気及び水蒸気透過性防護服；がある。

ＮＢＣ防護衣料は、従来は、不浸透性システム（例えば、ブチルゴム性の衣服、又は薄膜を有する衣服）又は透過性、活性炭（例えば、粉末カーボン、活性炭繊維材料又は球状カーボン等）を基礎とする空気透過性吸着フィルタシステムのいずれかで製造される。

空気不透過性層の衣服は、一方で兵器等に使用される化学的及び生物学的毒物に対する相対的に良好な防護を生じ、他方で空気不透過性又は薄膜の不透過可能性によって、エアゾール及び有毒性粒子に関する防護性能を提供し、透過性、空気透過性吸着防護服は、化学的毒物に関して大変良好な防護性を提供するが、エアゾール及び有毒粒子に関しては単に不十分な防護性を提供する。
ＵＳＰ ６，６４１，７７３

生物学的防護を改善するために、特に活性炭に基づく透過性吸着フィルタシステムは、等に金属又は金属化合物に基づく触媒活性要素、又は触媒が、殺菌又は制生触媒に活性炭を浸漬することによって付与される。しかしながら、これは、有毒性エアゾール（例えば微細に分散された化学的有毒物、特に兵器）又は有害粒子（例えば有毒性微生物又はキャリヤ粒子に固着される微生物、例えば生物兵器として使用されるウィルス又はバクテリア）に関する低い防護性能についての課題を解決しない。

それゆえに、本願発明は、少なくとも実質的に従来技術の上述した不利益点を避けるか、少なくとも改善する吸着濾過材料又は防護材料を提供することを目的とする。特に、そのような吸着濾過材料又は防護材料は、特にある種のＮＢＣ防護材料、例えばＮＢＣ防護衣料、さらにフィルタ及び濾過材料の製造について適しているべきである。

さらに、本願発明は、化学的有毒物及び／若しくは生物学的有毒物又は有害物、特に化学兵器に関する防護性だけでなく、有毒性粒子及び／若しくはエアゾールに関する防護性を提供する透過性、特に気体又は空気透過性吸着濾過材料又は防護材料を提供することを目的としている。

上記問題点は、請求項１に係る吸着濾過材料によって、本願発明の領域において解決される。さらに、本願発明の吸着濾過材料の利益的な具体例は、それぞれの従属請求項の主題を形成する。

さらに、本願発明は、ある種の防護材料、特に民間部門又は軍事部門の防護衣料、特に防護服、防護手袋、防護履物、防護靴下、頭部防護衣料等のような防護衣料、及び特にＮＢＣ配備のためのある種の防護カバーを製造するための本願発明に係る吸着濾過材料の使用、及びこれによって製造された上述した種類の防護材料を提供することにある。

本願発明は、ＮＢＣ防毒マスクフィルタ、消臭フィルタ、シートフィルタ、空気フィルタ、特に室内空気浄化用フィルタ、吸着可能支持構造体及び医療部門用フィルタ等の空気及び／若しくはガス流から、特に有毒物、悪臭及びある種の有毒性物質を排除するためのある種のフィルタ及び／若しくは濾過材料を製造するための本願発明に係る吸着濾過材料の使用、及び／若しくはこれによって製造された上述した種類のフィルタ及び／若しくは濾過材料を提供することにある。

したがって、本願発明は、本願発明の第１の様相によれば、一体化された粒子及び／若しくはエアゾール防護性（例えば、一体化された粒子及び／若しくはエアゾール濾過機能）を有し、且つ生物学的及び／若しくは化学的有毒物、特に生物学的及び／若しくは化学的兵器に関する防護性能を有する吸着濾過材料において、この吸着濾過材料が、複数層構造を有し、該複数層構造が、支持層（例えば、キャリヤ層）、前記支持層に結合され、好ましくは固定される吸着層、及び前記支持層から離れた吸着層の側に装着されるカバー層とを具備し、前記吸着濾過材料が、付加的に粒子及び／若しくはエアゾール濾過層、好ましくは粒子及びエアゾール濾過層を備える吸着濾過材料を提供する。

このように、複数層構造の吸着濾過材料に、吸着濾過材料に一体化された付加的な粒子及び／若しくはエアゾール防護機能を、吸着濾過材料に、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層、それ自体が吸着濾過材料の構成要素である粒子及び／若しくはエアゾール濾過層を含むこと又は結合することによって備えることが、本願発明の基本的な概念である。

一般的に、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、吸着層とカバー層（例えば、使用状態において、外方又は外側層にある層、例えば上着織物）との間に配され、例えば一般的に粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、支持（キャリヤ）層から離れた側の吸着層の側に配置される。本願発明に係る吸着濾過材料の使用状態において、カバー層は、有毒物側に対峙する外側層（例えば上着織物）であるので、例えば生物兵器及び／若しくは化学兵器の最初に汚染される有毒物含有流は、カバー層を通過し、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層に突き当たり、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層に保持され、そして流れに残る化学的及び／若しくは生物学的有毒物、特に兵器は、それに続く吸着層に突き当たり、そこで吸着され、無害化される。

原則として、吸着層とカバー層の間に配置された粒子及び／若しくはエアゾール吸着層、好ましくは結合した粒子及びエアゾール吸着層は、カバー層の内側表面に積層されるか、前記カバー層と前記吸着層の間に緩く且つ非接続的に配置されるかのいずれかである。さらに代替え案によれば、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、吸着層に、例えば非連続的接着法によって固定される。

上述した複数層構造によれば、本願発明に係る前記吸着濾過材料は、一つの材料に、有効な粒子及び／若しくはエアゾール防護性だけでなく、生物及び／若しくは化学有毒物、特に生物兵器及び／若しくは化学兵器に対する有効な防護性を結合する。粒子及びエアゾールに関する本願発明の吸着濾過材料によって提供される防護性能は、従来の薄膜システムに匹敵するが、本願発明の吸着濾過材料のガス浸透性、特に空気浸透性、又は透過可能性は、それによって製造されたＮＢＣ防護服の着用快適性が、薄膜服に比較してかなり強化されていることを意味する。

前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、一般的に、空気透過性不織布構造によって構成される。

ここで使用される不織布又は不織布構造という言葉は、接着ファブリックとして分類される特に可撓性、多孔性織物であり、特に縦糸と横糸の編み合わせの古典的な方法によって又は編み込みによって製造されるものではなく、繊維を絡み合わせること及び／若しくは凝集させること及び／若しくは接着剤による内部接着によって製造されるものである。不織布は、一般的に、その接合力が、繊維の自己粘着によるものである短繊維又は単繊維、特に合成（人造）繊維（例えば、ポリプロピレン、ポリエステル、ビスコース等）から構成された目の粗い材料である。それぞれの繊維は、優先方向（いわゆる方向性又は交差不織布）を有し、又は方向性がない（例えばランダム不織布）。不織布は、ニードリング、インターメッシュによって、又は鋭いジェット水流を使用して縺れさせること（スパンレース不織布）によって機械的に固結される。特に、本願発明の目的に使用される不織布は、例えばスパンボンド、メルトブロー加工によって製造され、好ましくは電気紡績（例えばＵＳＰ６，６４１，７７３参照）によって製造される。接着固結不織布は、繊維を液体バインダー（例えば、アクリレートポリマー、ＳＢＲ／ＮＢＡ、ポリビニルエステル又はポリウレタン分散液）に接着させること、又はその製造過程において不織布に混合されるいわゆるバインダー繊維を融解又は溶解させることによって形成される。凝集性固結において、繊維表面は、適当な化学薬品によって可溶性にされ、且つ圧力によって結合され、又は加熱された温度でお互いに溶接される。スパンボンド不織布は、紡糸された後敷設され、搬送ベルト上でブロー成形又は積層されることによって形成された織物である。付加的な糸、織布又はメリヤス編物を含む不織布は、補強された不織布と見なす。適切な原材料、可能な結合及び／若しくは改良の技術の複合によって、不織布又は不織布織物は、特定の目的に合った所望の特性を有するように、特定の方法において製造される。全ての織布のように、不織布織物又は不織布は、織物染色及び仕上げの作業が施される。不織布及び不織布織物の概念に関する詳細な内容については、ロンプケミエレクシコン第１０編、ゲオルグシーメ出版、シュタットガルト／ニューヨーク、第６巻、１９９９年、４８８９／４８９０頁、表題「フリース生地」の全開示内容、及びそこに引用される引例が参照される。

本願発明に使用される粒子及び／若しくはエアゾール濾過層の単位面積重量は、広い範囲で変化可能である。本願発明によって使用される粒子及び／若しくはエアゾール濾過層の単位面積重量は、一般的に、１〜１００ｇ／ｍ^２の範囲内であり、特に５〜５０ｇ／ｍ^２の範囲内である。より好ましくは、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、１００ｇ／ｍ^２以下の単位面積重量を有し、特に５０ｇ／ｍ^２以下の単位面積重量を有するべきである。しかしながら、本願発明の範囲を離れることなしに、上述した値から離れることは、特別に計画された使用又はそれぞれの場合によって選択可能であり、又は必要なことである。

特に良好な粒子及び／若しくはエアゾールの収集率は、使用される粒子及び／若しくはエアゾール濾過層が、５０μｍ以下、特に３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下、更に好ましくは５μｍ以下、最も好ましくは２μｍ以下の平均径を有する繊維からなる不織布構造、好ましくは不織布である時に、達成される。一般的に、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層を形成する不織布構造を構成する繊維の径は、０．０５〜５０μｍの範囲内、特に０．１〜５０μｍの範囲内、好ましくは０．２〜３０μｍの範囲内、より好ましくは０．２〜２０μｍの範囲内、最も好ましくは０．５〜１０μｍの範囲内であるべきである。上記繊維径を有する適当な不織布は、例えばメルトブローにおいて、又は電気紡糸加工において取得可能である。

特に、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、不織布繊維からなり、不織布繊維によって結合された細孔又はメッシュを有する不織布によって構成される。このように、それぞれの不織布繊維は、メッシュ又は細孔を形成する。前記不織布は、（不織布構造の性質によって）２００μｍ以下、特に１００μｍ以下、好ましくは７５μｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下、最も好ましくは４０μｍ以下の平均細孔サイズ又はメッシュサイズを有するべきである。これは、無害化されるべき粒子及びエアゾールに関する特に良好な捕集率を提供する。

粒子及び／若しくはエアゾール濾過層が、繊維からなり、繊維によって形成された細孔又はメッシュを有するような上述した種類の不織布構造である場合に、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層の性能能力は、繊維の平均径に対する平均細孔サイズ又は平均メッシュサイズの比率に確実に依存することを、出願人は見出した。一般的に、繊維の平均径に対する平均細孔サイズ又は平均メッシュサイズの比率は、０．１〜２０００の範囲内、特に１〜５００の範囲内、好ましくは５〜３５０の範囲内、より好ましくは１０〜３００の範囲内、最も好ましくは２５〜２５０の範囲内であるべきである。特に、繊維の平均径に対する平均細孔サイズ又は平均メッシュサイズの比率は、２０００以下であり、特に５００以下であり、好ましくは３５０以下であり、より好ましくは３００以下であり、最も好ましくは２５０以下であるべきである。しかしながら、繊維の平均径に対する平均細孔サイズ又は平均メッシュサイズの比率は、少なくとも０．１であり、特には少なくとも１であり、好ましくは少なくとも５であり、より好ましくは少なくとも１０であり、さらに好ましくは少なくとも２５であり、最も好ましくは少なくとも４０であるべきである。つまり、繊維の平均径に対する平均細孔サイズ又は平均メッシュサイズの比率は、４０〜２５０の範囲内にあることが望ましい。これは、無害化されるべき粒子及びエアゾールに関する特に効果的な捕集率を提供する。

上述したように、前記粒子及びエアゾール濾過層は、一般的に、繊維からなる不織布構造であり、好ましくは不織布である。使用される繊維は、天然及び／若しくは合成繊維であり、好ましくは合成繊維（製造繊維の同義語として参照される）からなる。本願発明にしたがって最適であり且つ粒子及びエアゾール濾過層を形成する材料を構成するテキスタイル繊維は、例えばポリエステル（ＰＥＳ）；ポリエチレン（ＰＥ）及び／若しくはポリプロピレン（ＰＰ）等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル（ＣＬＦ）；ポリ塩化ビニリデン（ＣＬＦ）；アセテート（ＣＡ）；トリアセテート（ＣＴＡ）；ポリアクリル酸（ＰＡＮ）、ポリアミド（ＰＡ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）；ポリウレタン；ポリビニルエステル；メタクリル酸エステル；及びそれらの混合物からなる群から選択される。テキスタイル繊維に関する上記コードは、ドイツ標準規格ＤＩＮ ６０００１−４（１９９１年８月）による。

不織布繊維の概念に関するさらなる詳細に関して、ロンプケミエレクシコン、ｌｏｃ．ｃｉｔ．４４７７〜４４７９頁、表題「ほぐれた繊維」の全開示内容及びそこに含まれる引例を参照する。特に、繊維という言葉は、不織布加工が施される可能性のある全ての繊維に関する総称として理解されるべきである。また、繊維に対する共通した特徴は、繊維が起源又は材料構成によって異なる群に割り当てられるが、それらの断面に対する著しい長さであり、また十分な強度と可撓性である。

無害化されるべき粒子及び／若しくはエアゾールに対する十分な捕集率を達成するために、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、少なくとも４０％、特には少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７０％、より好ましくは少なくとも９０％、最も好ましくは少なくとも９５％のＤＩＮＥＮ７７９（１９９３年７月）平均自然塵効率Ｅｍを有するべきである。さらにまた、この目的のために、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、少なくとも５０％、特には少なくとも７０％、好ましくは少なくとも９０％、より好ましくは少なくとも９５％、最も好ましくは少なくとも９９％のＤＩＮＥＮ７７９（１９９３年７月）平均人工塵効率Ａｍを有するべきである。

１９９３年７月のＤＩＮＥＮ７７９基準は、一般室内空気技術に関する粒子空気フィルタの要求、試験及び格付けに関する。この規定によって、平均人工塵効率Ａｍは、２５０Ｐａの最大最終圧力降下まで、空気流内に所定量の標準化されたテスト用人工塵を有する試料を繰り返し除塵し、試料の下流側に吊下された濾過材料の重量を計測することによる重量比率から各々の場合の効率を決定し、個々の測定値から平均人工塵効率Ａｍを演算する重量テスト法によって測定される。これに関するさらなる詳細は、ＤＩＮＥＮ７７９の原文を参照すること。これに対して、平均自然塵効率Ｅｍは、大気中の自然環境塵に関する効率を繰り返し測定することによる変色テスト法によってＤＩＮ７７９によって測定される。初めの状態において第１の測定が実行された試料は、ＤＩＮＥＮ７７９による所定量の標準化されたテスト用人工塵が担持され、最終圧力降下が４５０Ｐａに到達するまで、繰り返し効率が測定される。効率の測定は、前記試料の上流及び下流で、白い吊下物質フィルタ紙が等しく脱色されるか濁った色になるまで吸引されるテスト空気量の比較に基づいて実行され、それぞれの測定値から、平均自然塵効率Ｅｍが演算される。これに関するさらなる詳細は、ＤＩＮＥＮ７７９の原文を参照すること。

さらに、良好な粒子及び／若しくはエアゾール捕集を達成するために、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層のＤＩＮＥＮ１８２２（１９８９年４月；ＤＥＨＳエアゾール、ＭＰＰＳ＝０．１〜０．３μｍ）の累積初期透過率Ｄｉは、５０％以下、特には４０％以下、好ましくは３０％以下、より好ましくは２０％以下、最も好ましくは１０％以下であるべきである。ＤＩＮＥＮ１８２２のテスト法は、汚染されていない試料に液体テストエアゾール（ＤＥＨＳ＝ジエチルヘキシルセバケート）で、それぞれの場合で最も汚染された粒子サイズ（ＭＰＰＳ、ここでは：０．１〜０．３μｍ）に対応する粒子径の測定に基づいて、実行される。調査の第１段階において、ＭＰＰＳは、濾過媒体の平らなサンプルで測定され、それにつづくフィルタの評価及び分類が、ＭＰＰＳに基づいて行われる。第２の段階において、積分透過度Ｄｉが、吹出領域を介して、呼び容積流において、ＭＰＰＳ及びフィルタの圧力降下の両方について測定される。さらなる詳細は、ＤＩＮＥＮ１８２２の本文を参照すること。

前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、０．１ｍ／ｓの流入速度で、０．１〜０．３μｍの範囲内の直径を有する粒子及び／若しくはエアゾールに対する少なくとも８０％、特には少なくとも９０％、好ましくは少なくとも９５％の平均捕集率を有するように構成される。

さらに、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、０．１ｍ／ｓの流入速度で、２μｍ以下、好ましくは１．５μｍ以下の径を有する粒子及び／若しくはエアゾールに対して、少なくとも９５％、特には少なくとも９８％、好ましくは少なくとも９９％の平均捕集率を有するべきである。

前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層の厚さは、０．００１〜１０ｍｍの範囲内、特には０．１〜５ｍｍの範囲内、好ましくは０．０１〜１ｍｍの範囲内であるべきである。

特別な例において、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、高い効率の浸透力又は微粒子空気（ＨＥＰＡ）フィルタとして、又は非常に低い浸透力又は微粒子空気（ＵＬＰＡ）フィルタとして構成される。

良好な気体透過性、特に空気透過性を確保するために、全体として本発明の吸着濾過材料及びＮＢＣ防護服に加工される時の高い着心地性について、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層は、良好なガス透過性、特に空気透過性を有するべきである。一般的に、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層のガス透過性、特に空気透過性は、少なくとも１０リットル・ｍ^−２・ｓ^−１、特には少なくとも３０リットル・ｍ^−２・ｓ^−１、好ましくは少なくとも５０リットル・ｍ^−２・ｓ^−１、より好ましくは少なくとも１００リットル・ｍ^−２・ｓ^−１、最も好ましくは少なくとも４００リットル・ｍ^−２・ｓ^−１であり、又は１２７Ｐａ以上の流抵抗であるべきである。

本願発明によって認識される吸着層は、原則として、本願発明の吸着濾過材料の範囲において最適である所望の吸着可能な材料から構成されるものである。

本願発明による好ましい例において、前記吸着層は、活性炭に基づいて構成され、前記吸着可能層は、活性炭からなるか、活性炭を具備するものである。前記活性炭は、活性炭粒子の形状及び／若しくは活性炭繊維の形状で存在することが望ましい。

例えば、前記吸着層は、活性炭の個々の粒子、好ましくは粒状形状（「粒状カーボン」）又は球状形状（「小球カーボン」）を具備するか、それらからなることが望ましい。特に、この場合、活性炭粒子の平均径は、１．０ｍｍより小さく、好ましくは０．８ｍｍより小さく、より好ましくは０．６ｍｍより小さい。活性炭粒子の平均径は、少なくとも０．１ｍｍである。この例において、前記活性炭粒子は、１０〜５００ｇ／ｍ^２の量（例えば、担持又は添加量）において、特に２５〜４００ｇ／ｍ^２、好ましくは５０〜３００ｇ／ｍ^２、より好ましくは７５〜２５０ｇ／ｍ^２、更に好ましくは８０〜２００ｇ／ｍ^２の量において使用されることが望ましい。特に、前記活性炭粒子は、活性炭の個々の粒子、活性炭細粒又は小球に基づいて、５Ｎの破裂圧、特に少なくとも１０Ｎの破裂圧及び／若しくは２０Ｎまでの破裂圧を有するものが使用される。

しかしながら、これに代えて、前記吸着層は、特に活性炭織物の形の活性炭繊維から形成されるか、活性炭繊維を具備するものであっても良い。この例は、特に、１０〜３００ｇ／ｍ^２の範囲内、特には２０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは３０〜１５０ｇ／ｍ^２の範囲内の単位面積重量を有する活性炭繊維を用いるものである。本願発明の目的に合う有益な活性炭繊維織物は、特に炭化され活性化されたセルロースに基づく及び／若しくは炭化され活性化されたアクリロニトリルを基礎とする、例えば織布、メリヤス編物、レイド又は接着活性炭繊維織物を含む。

活性炭粒子と活性炭繊維とを結合することによって吸着層を形成することも同様に可能である。

本願発明によれば、吸着層を形成するために使用される活性炭（例えば、活性炭粒子又は繊維）が、少なくとも８００ｍ^２／ｇ、特に少なくとも９００ｍ^２／ｇ、好ましくは少なくとも１０００ｍ^２／ｇ、より好ましくは８００〜２５００ｍ^２／ｇの範囲内の内部表面積（ＢＥＴ）を有することが望ましい。

吸着効率及び吸着性能を向上させるために、特に生物学的有毒物、特に生物兵器物質に対する向上され又は改善された防護性能を得るために、吸着層、特に活性炭粒子及び／若しくは活性炭繊維が、少なくとも一つの触媒で浸漬されることが可能である。本願発明の目的に有益な触媒は、例えば酵素及び／若しくは金属、好ましくは銅、銀、カドミウム、プラチナ、パラジウム、ロジウム、亜鉛、水銀、チタン、ジルコニウム及び／若しくはアルミニウムの群から選択された金属、対応する金属イオンの形の金属を含む。触媒の量は、広い範囲で変化可能である。それは、一般的に、吸着層の重量に基づいて０．０５〜１２重量％の範囲内、好ましく１〜１０重量％の範囲内、より好ましくは２〜８重量％の範囲内である。エアゾール及び／若しくは粒子濾過層を浸透した生物学的有毒物は、それによって効果的な方法において無害化される。

上記されたように、前記吸着層は、支持層に固着又は固定される。一般的に、支持層への吸着層の固定は、支持層の表面に不連続的に又は良好なガス透過性、特に空気透過性が支持層及びそれによる全体としての吸着濾過材料に保持されるための点形状において塗布される接着剤によって達成される。前記接着剤は、１０〜８０ｇ／ｍ^２、特には２０〜６０ｇ／ｍ^２、好ましくは３０〜５０ｇ／ｍ^２の付加量において塗布されるべきである。前記接着剤は、支持層表面の４０％以下、好ましくは支持層表面の３０％以下、より好ましくは支持層表面の２５％以下が、接着剤によって覆われるように付加されることが望ましい。一般的に、接着剤は、接着剤の点形状において規則的又は不規則的グリッドの形で、支持層上に塗布又はプリントされ、その後接着層（例えば活性炭の個々の粒子）は、接着剤の点で接着される。

前記支持層は、原則として、不織布、空気透過性不織布構造である。一般的に、支持層は、２０〜２００ｇ／ｍ^２、好ましくは３０〜１５０ｇ／ｍ^２、好ましくは４０〜１２０ｇ／ｍ^２の単位面積重量を有する。

本願発明によって随意に考えられるカバー層は、一般的に、空気透過性不織布構造、特に不織布として構成される。一般的に、前記支持層は、５０〜３００ｇ／ｍ^２、特には７５〜２７５ｇ／ｍ^２、好ましくは１００〜２５０ｇ／ｍ^２、より好ましくは１２０〜２５０ｇ／ｍ^２の単位面積重量を有する。

特にエアゾール防護を改善するために、前記カバー層は、特にその外側面が、適当な浸漬によって、疎油化及び／若しくは疎水化され、好ましくは疎油化及び疎水化されることが望ましい。有毒物及び有害物の比較的大きい滴が、カバー層に落ちた場合、カバー層の表面の疎油性及び／若しくは疎水性が、それらを、本願発明の吸着濾過材料の表面にわたって分散させることができる。この目的に最適な疎油及び疎水物質は、当業者にとって公知である（例えばフルオロカーボン樹脂等のようなフルオロポリマー）。

エアゾール防護及び生物学的有毒物に関する防護を改善するために、カバー層及び／若しくは支持層、好ましくは支持層は、触媒活性要素に基づく殺菌性及び／若しくは制生性仕上げを有する（共通して割り当てられたドイツ特許出願ＤＥ１０２００５０５６５３７及びドイツ実用新案ＤＥ２０２００５０１８５４７、その全体的な開示内容が参照される）。特に吸着層のための支持（キャリヤ）として働き、流方向においてカバー層及びエアゾール及び粒子濾過層に続いて配される支持層を、殺菌性又は制生性効果を有する触媒活性要素で仕上げることは、有益な疎油化及び／若しくは疎水化されたカバー層及び流方向においてそれに続く粒子及びエアゾール濾過層を介して浸透することに成功した生物学的有毒物を無害化する効果的な方法を提供する。殺菌性又は制生性効果を有する触媒活性要素は、特に好ましくはそれぞれが不織布構造として構成されるカバー層及び／若しくは支持層、好ましくは支持層のみにおいて、特に例えば紡糸、押し出し成形、浸漬、化学的及びプラズマ化学処理加工等から不織布構造を形成する繊維、糸、より糸、フィラメント等において、混合されることが望ましい。有益な殺菌性又は制生性効果を有する触媒活性要素は、特に金属又は金属化合物、特に、銅、銀、カドミウム、プラチナ、パラジウム、ロジウム、亜鉛、水銀、チタン、ジルコニウム及び／若しくはアルミニウム及びそれらのイオン及び／若しくは塩の群から選択された金属又は金属化合物、好ましくは銅及び銀及びそのイオン及び／若しくは塩、より好ましくはＡｇ、Ａｇ_２Ｏ、Ｃｕ、Ｃｕ_２Ｏ及びＣｕＯの群から選択されたもの及びその混合物を含むものである。層全体に基づく触媒活性化要素の量は、０．００１重量％〜２０重量％の範囲内、特に０．００５重量％〜１０重量％の範囲内、好ましくは０．０１重量％〜５重量％の範囲内で変化することが可能である。それらに適用される殺菌性又は制生性作用を有する触媒活性化要素を有するような本願発明の目的のために有益な不織布は、商業的に入手可能である。例えば、カプロン会社、ニューヨーク（ＵＳＡ）、フォス製造会社、ハンプトン、ニューハンプシャー（ＵＳＡ）又はノーブルファイバーテクノロジー会社、クラークスサミット、ペンシルバニア（ＵＳＡ）から入手可能である。

さらに前記カバー層は、（リン酸エステル含浸によって）難燃性が与えられる。前記カバー層は、静電防止性が与えられる。さらなる例において、前記カバー層は、赤外線（ＩＲ）反射特性を有する。最後に、前記カバー層は、ＮＢＣ防護服の製造に使用される場合、その有毒物から離れた側にカムフラージュ印刷が設けられる（例えば、使用状態において外側）。

一般的に、支持層及び／若しくはカバー層は、天然及び／若しくは合成繊維、特に合成繊維（人工繊維）からなる不織布であることが望ましい。カバー層及び／若しくは支持層を形成するために使用される合成（人工）繊維は、例えばポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン（例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン）、ポリウレタン、ポリビニル及び／若しくはポリアクリル酸の群から選択されることが望ましい。

上述した層と同様に、本願発明の吸着濾過材料は、まだ他の層、特に織物層を含むことができる。これらは、上述した層の上、下又は間に配置されることが可能である。

上述したように、本願発明の吸着濾過材料は、ガス透過性、特に空気透過性、及び／若しくは水透過性、及び／若しくは水蒸気透過性である。これは、ＮＢＣ防護服に加工された時に、優れた着心地性を提供する。

一般的に、本願発明の吸着濾過材料は、１２７Ｐａの流抵抗で、少なくとも１０リットル・ｍ^２・ｓ^−１、特には少なくとも３０リットル・ｍ^２・ｓ^−１、好ましくは５０リットル・ｍ^２・ｓ^−１、より好ましくは１００リットル・ｍ^２・ｓ^−１、最も好ましくは４００リットル・ｍ^２・ｓ^−１、及び／若しくは最大１００００リットル・ｍ^２・ｓ^−１までのガス又は空気透過度を有する。本願発明の吸着濾過材料のガス又は空気透過性は、少なくとも実質的にエアゾール及び／若しくは粒子濾過層によって決定又は制限され、全体として本願発明の吸着濾過材料のガス又は空気透過性は、エアゾール及び／若しくは粒子濾過層の空気又はガス透過性に本質的に対応する。

一般的に、本願発明の吸着濾過材料は、２００〜１０００ｇ／ｍ^２の範囲内、特には２２５〜８００ｇ／ｍ^２の範囲内、好ましくは２５０〜６００ｇ／ｍ^２の範囲内、より好ましくは３００〜５００ｇ／ｍ^２の範囲内の全体にわたる単位面積重量を有すると同時に、本願発明の吸着濾過材料について０．１〜１０ｍｍ、特には０．２〜５ｍｍ、好ましくは０．５〜３．０ｍｍの全体にわたる断面厚さを有する。

ＮＢＣ防護衣類に本願発明の吸着濾過材料が加工された時の着心地性を向上させるために、本願発明の吸着濾過材料は、２４時間当たり少なくとも５リットル／ｍ^２、特に２４時間当たり少なくとも１０リットル／ｍ^２、好ましくは２４時間当たり少なくとも１５リットル／ｍ^２、より好ましくは２４時間当たり少なくとも２０リットル／ｍ^２、最も好ましくは２４時間当たり少なくとも２５リットル／ｍ^２の水蒸気透過度を有するべきである。この水蒸気透過度は、２５℃で、ＡＳＴＭＥ９６のインバーテッドカップ法によって測定可能である。水蒸気透過度（ＷＶＴＲ）の測定に関する詳細については、Meas.Sci. Technol. [Measurements Science and Technology],14, 1402-1408, August 2003のマクカロウ他による「織物の水蒸気浸透率の測定に関する標準法の比較」を参照することができる。これは、快適な着心地性を確保する。

化学兵器薬剤に関する良好な防護効果を確保するために、本願発明の吸着濾過材料は、ＣＲＤＥＣ−ＳＰ−８４０１０の方法２．２によって決定され、２４時間当たり４μｇ／ｃｍ^２以下、特に２４時間当たり３．５μｇ／ｃｍ^２以下、好ましくは２４時間当たり３．０μｇ／ｃｍ^２以下、より好ましくは２４時間当たり２．５μｇ／ｃｍ^２以下の透過度を許容する、化学兵器薬剤、特にビス［２−クロロエチル］硫化物（マスタードガス、Ｈｄ又はイエロークロスとして知られる）に対するバリヤ効果を有する。

図１は、本願発明の特定の例に対応する吸着濾過材料１の層構造２を示した概略断面を示す。一体化された粒子及び／若しくはエアゾール防護だけなく生物学的及び／若しくは化学的有毒物、特に生物学的及び／若しくは化学的兵器物質を備えた本願発明に係る吸着濾過材料１は、支持層３、支持層３と結合及び／若しくは好ましくは固定される吸着層４及び支持層３から離れた吸着層４の側に配置されたカバー層５とを具備する複数層構造２を有する。さらに、前記吸着濾過材料１は、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層６、好ましくは結合された粒子及び／若しくはエアゾール濾過層６に装着される。

本願発明の好ましい例において、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層６は、前記吸着層４とカバー層５の間に配置される。言い換えると、前記粒子及び／若しくはエアゾール濾過層６は、前記支持層３から離れた側の吸着層４に配置される。使用状態において、エアゾール及び／若しくは粒子を含み、外側カバー層５を通過した後最初に無害化されるべき有害物は、粒子及び／若しくはエアゾール濾過層６に接触し、そこで当該有害な粒子及びエアゾールが無害化され、粒子及びエアゾールが取り除かれた後化学的及び／若しくは生物学的有毒物がまだ残っている有毒流は、吸着層４に接触し、そこで残りの有害物が吸着処理によって無害化され、触媒が存在する場合には、付加的に分解処理によって無害化される。

本願発明の吸着濾過材料１に関するさらなる詳細については、上記所見を参照すること。

さらに、本願発明は、ある種の防護材料、特に民間又は軍事部門のための防護服、防護手袋、防護履物、防護靴下、頭部保護衣類等の防護衣料品、及びある種の防護カバー、好ましくはＮＢＣ配備のための上述した全ての防護材料を製造するための上述したような本願発明の防護濾過材料の使用を提供する。

さらに、本願発明は、ある種のフィルタ及びフィルタ材料、特にＮＢＣ防毒マスクフィルタ、消臭フィルタ、シートフィルタ、空気フィルタ、特に室内空気浄化用フィルタ、吸着可能支持構造及び医療部門用フィルタである空気流及び／若しくはガス流からある種の有毒物、悪臭及び有害物質を排除するためのフィルタを製造するための上述したような本願発明の防護濾過材料の使用を提供する。

また、本願発明は、本願発明の吸着濾過材料を使用して製造され、且つ／又は本願発明の吸着濾過材料を具備する民間用又は軍事用の上述したある種の防護材料自体、特に防護服、防護手袋、防護履物、防護靴下、等簿防護品等の防護衣料品及び／若しくは防護カバー、好ましくはＮＢＣ配備のための上述した全ての防護材料自体を提供する。

最後に、本願発明は、本願発明の吸着濾過材料を使用して製造され、且つ／又は本願発明の吸着濾過材料を具備するある種のフィルタ及びフィルタ材料、特にＮＢＣ防毒マスクフィルタ、消臭フィルタ、シートフィルタ、空気フィルタ、特に室内空気浄化用フィルタ、吸着可能支持構造及び医療部門用フィルタである空気流及び／若しくはガス流からある種の有毒物、悪臭及び有害物質を排除するためのフィルタ及びフィルタ材料を提供する。

本願発明に係る上述した使用に関するさらなる詳細について、本願発明に係る上述した製品に関するさらなる詳細については、本願発明に係る使用及び本願発明に係る製品に関して適当な変形を加えて適用可能である本願発明の吸着濾過材料に関する上記記載を参照すること。

本願発明の具体例、改良及び変更は、本願発明の範囲を離れることなしに、明細書を読むことによって、当業者には容易に認識され、理解可能なものである。

本願発明は、下記する実施例を参照して説明されるが、これに限定されるものではない。

４つの異なる吸着濾過材料が製造された。いわゆる不織布の形の異なる粒子及びエアゾール濾過層を有する３つの本願発明に係る吸着濾過材料と、粒子及びエアゾール濾過層を幽さない比較用吸着濾過材料である。

すべての吸着濾過材料は、点グリッドの形の接着剤約４０ｇ／ｍ^２を含む約１００ｇ／ｍ^２の単位面積重量を有する織物支持層をプリントすることによって製造され、それに続いて約０．３ｍｍの平均径を有する活性炭小球が、約１８０ｇ／ｍ^２の付加量でそれに接着される。

接着剤の架橋及び硬化の後、１５０ｇ／ｍ ^２ の単位面積重量を有する織物カバー層は、比較用吸着濾過材料の場合は活性炭層に積層され、３つの本願発明の吸着濾過材料の場合は不織布の形の粒子及びエアゾール濾過層は、前記活性炭層とカバー層の間に設けられ、前記粒子及びエアゾール濾過層は、３つ全ての本願発明の吸着濾過材料の場合において外側カバー層の内側表面に積層される。

３つ全ての本願発明の吸着濾過材料に使用される粒子及びエアゾール濾過層は、それぞれの場合に１２７Ｐａの流抵抗時に約４００リットル・ｍ^−２・ｓ^−１の空気透過度と共に約４０ｇ／ｍ^２の単位面積重量及び１００μｍ以下の細孔径を有する合成繊維不織布である。

本願発明の第１、第２及び第３の吸着濾過材料の場合において、平均繊維径は、それぞれ約１０μｍ、約２μｍ及び約０．５μｍであり、前記繊維の平均径に対する前記平均細孔サイズの比率は、それぞれ約８、約４５、約１８０である。

４つ全ての吸着濾過材料は、対流テストの一部として、ＣＲＤＥＣ−ＳＰ−８４０１０の方法２．２によってマスタードガスに対するそれらのバリヤ効果に関するテストが実施される。この目的のために、マスタードガスを含む空気流は、吸着濾過材料に対して一定の流抵抗で且つ約０．４５ｃｍ／ｓの流速度で流されると同時に、単位面積漏出量が１６時間後に測定される（相対湿度８０％、３２℃）。４つすべての吸着濾過材料について、マスタードガスに対する漏出量は、あきらかに４μｇ／ｃｍ^２以下であるので、全ての吸着濾過材料は、化学兵器物質に関して良好な防護性能を具現する。

そして、４つ全ての吸着濾過材料は、それぞれＤＩＮＥＮ７７９（１９９３年７月）による平均自然塵効率Ｅｍについて、且つそれぞれＤＩＮＥＮ７７９（１９９３年７月）による平均人工塵効率Ａｍについて試験される。ＤＩＮＥＮ７７９（１９９３年７月）による平均自然塵効率Ｅｍは、第１（本願発明）、第２（本願発明）、第３（本願発明及び第４（比較）の吸着濾過材料のそれぞれで、約６６％、約８６％、約９２％及び約４６％であり、ＤＩＮＥＮ７７９（１９９３年７月）平均人工塵効率Ａｍは、第１、第２、第３及び第４の吸着濾過材料のそれぞれで、約７２％、約８９％、約９７％及び約４５％である。これは、本願発明の吸着濾過材料が、不織布の繊維平均径に対する不織布の平均細孔サイズの比率の上昇と共に上昇する良好な粒子及びエアゾール防護性を提供するので、本願発明の吸着濾過材料は、所定の粒子及びエアゾール防護性を有し、比較用吸着濾過材料は、それよりも低いものとなっている。

４つの吸着濾過材料は、さらにＤＩＮＥＮ１８２２（１９９８年４月：ＤＥＨＳエアゾール、ＭＰＰＳ＝０．１〜０．３μｍ）による累積初期透過率Ｄｉについて試験される。前記累積初期透過率Ｄｉは、第１、第２、第３及び第４の吸着濾過材料について、約２０％、約１５％、約５％及び約８８％である。比較用吸着濾過材料は、予期したように、不十分な累積初期透過率Ｄｉを有することが見出された。この値は、３つの本願発明の吸着濾過材料については十分なものであるが、使用された不織布の繊維の平均直径に対する使用された不織布の平均細孔サイズの比率の上昇に伴って上昇するように改善できることが見出された。

さらに、３つ全ての吸着濾過材料は、１．５μｍ以下の径を有する粒子及びエアゾールに対して約９５％の捕集率を有し、この捕集率は、比較用吸着濾過材料については、４０％以下である。

本願発明の実施例に係る吸着濾過材料の層構造を示し、且つ吸着層が、個々の吸着粒子、特に活性炭粒子から形成されることを示した概略断面図である。

符号の説明

１ 吸着濾過材料
２ 層構造
３ 支持層
４ 吸着層
５ カバー層
６ 粒子及び／若しくはエアゾール濾過層

Claims (5)

1. 生物学的有害物及び化学的有害物に対する防護機能と、粒子及びエアゾール防護機能とを有する吸着濾過材料（１）からなる防護衣料品において、
   前記吸着濾過材料（１）は、複数層構造（２）を有し、
   該複数層構造（２）は、
   支持層（３）と、
   該支持層（３）に固定される活性炭からなる吸着層（４）と、
   該吸着層（４）における支持層（３）との接触面と反対側の側面に配置されるカバー層（５）を具備すること、
   前記吸着濾過材料（１）は、さらに粒子及びエアゾール濾過層（６）を有すること、
   該粒子及びエアゾール濾過層（６）は、繊維からなる不織布構造の形で、１〜１００ｇ／ｍ^２の範囲内の単位面積重量を有し、該繊維によって形成された細孔を有する空気透過性不織布構造であること、
   前記繊維の平均径が０．０５〜５０μｍの範囲内であること、
   前記空気透過性不織布構造は、２００μｍ以下の大きさの平均細孔サイズを有すること、
   前記繊維の平均径に対する前記平均細孔サイズの比が、４０〜２５０の範囲内であること、且つ、
   前記粒子及びエアゾール濾過層（６）は、０．１ｍ／ｓの流入速度で、０．１〜０．３μｍの範囲内の径を有する粒子及びエアゾールについて少なくとも８０％の平均捕集率を有し、且つ、粒子及びエアゾール濾過層（６）は、０．１ｍ／ｓの流入速度で、２μｍ以下の径を有する粒子及びエアゾールについて少なくとも９５％の平均捕集率を有することを特徴とする防護衣料品。
2. 前記粒子及びエアゾール濾過層（６）は、５〜５０ｇ／ｍ^２の範囲内の単位面積重量を有する空気透過性不織布構造であることを特徴とする請求項１記載の防護衣料品。
3. 前記粒子及びエアゾール濾過層（６）は、繊維からなり、該繊維によって形成された細孔を有する不織布構造であり、前記不織布構造は４０μｍ以下の平均細孔サイズを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の防護衣料品。
4. 前記粒子及びエアゾール濾過層（６）は、０．１ｍ／ｓの流入速度で、０．１〜０．３μｍの範囲内の径を有する粒子及びエアゾールに対して少なくとも９５％の平均捕集率を有すること、且つ、前記粒子及びエアゾール濾過層（６）は、０．１ｍ／ｓの流入速度で、２μｍ以下の径を有する粒子及びエアゾールに対して少なくとも９９％の回収率を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の防護衣料品。
5. 少なくとも防護服、防護手袋、防護靴、防護靴下及び頭部防護品からなる群から選択されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の防護衣料品。

Images