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技術 多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服

出願人 日本毛織株式会社
発明者 岡部孝之田先慶多
出願日 2018年3月7日 (2年9ヶ月経過) 出願番号 2018-040382
公開日 2019年9月19日 (1年3ヶ月経過) 公開番号 2019-157279
状態 特許登録済
技術分野 織物 衣服の材料 糸;糸またはロープの機械的な仕上げ 職業用、工業用またはスポーツ用保護衣
主要キーワード 防熱層 摩擦領域 斜め切り ドラフティング 番手表示 落下試験装置 ガストーチ 蜂巣織
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年9月19日)のものです。
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図面 (7)

課題

高い強度、耐熱性及び難燃性が高い多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供する。

解決手段

芯成分21が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分22がポリベンズイミダゾール繊維を含む多層構造紡績糸20であって、鞘成分22はポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含んで混紡されており、鞘成分22を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率であり、芯成分21は共重合系p−アラミド繊維糸であり、鞘成分22のp−アラミド繊維は単独重合系p−アラミド繊維である。本発明の耐熱性布帛は前記の多層構造紡績糸を使用したものであり、本発明の耐熱性防護服は前記耐熱性布帛を含む。

概要

背景

防護服は、消防救急隊員救命隊員、海上救護員、隊、石油関連施設作業員化学工場の作業員などの作業服として使用されている。近年の米国、カナダ、豪州、及び一部の欧州における消防服は、耐熱性及び難燃性の優れたポリベンズイミダゾール繊維が使用されている。この繊維は強度が約2.4cN/decitex(decitexは以下dtexと略す)と弱いため、通常はp−アラミド繊維と交織した織物が使用されている。この織物は、経糸又は緯糸のうち、一方の糸がポリベンズイミダゾール繊維からなる紡績糸、他方の糸がp−アラミド繊維からなるフィラメント糸で構成されている。別の耐熱性及び難燃性の優れた織物として、本発明者らは芯にパラ系アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、メタ系アラミド繊維難燃アクリル繊維又はポリエーテルイミド繊維等を使用した芯鞘紡績糸を提案している(特許文献1〜2)。また、本発明者らは芯にp−アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、鞘にp−アラミド繊維以外の難燃性繊維とポリベンズイミダゾール繊維との混紡繊維を使用した多層構造紡績糸を特許文献3で提案している。

概要

高い強度、耐熱性及び難燃性が高い多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供する。芯成分21が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分22がポリベンズイミダゾール繊維を含む多層構造紡績糸20であって、鞘成分22はポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含んで混紡されており、鞘成分22を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率であり、芯成分21は共重合系p−アラミド繊維糸であり、鞘成分22のp−アラミド繊維は単独重合系p−アラミド繊維である。本発明の耐熱性布帛は前記の多層構造紡績糸を使用したものであり、本発明の耐熱性防護服は前記耐熱性布帛を含む。

目的

本発明は、前記従来の問題を解決するため、高い強度、耐熱性及び難燃性が高い多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

芯成分が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分ポリベンズイミダゾール繊維を含む多層構造紡績糸であって、前記鞘成分はポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含んで混紡されており、前記鞘成分を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率であり、前記芯成分は共重合系p−アラミド繊維糸であり、前記鞘成分のp−アラミド繊維は単独重合系p−アラミド繊維であることを特徴とする多層構造紡績糸。

請求項2

前記多層構造紡績糸を100質量%としたとき、芯成分は20〜40質量%であり、鞘成分は60〜80質量%である請求項1に記載の多層構造紡績糸。

請求項3

前記多層構造紡績糸は、メートル番手で28〜52番(繊度:357〜192decitex)の範囲である請求項1又は2に記載の多層構造紡績糸。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載の多層構造紡績糸を使用した耐熱性布帛

請求項5

前記耐熱性布帛は、平織組織と2/2又は3/3マット組織を組み合わせた織物である請求項4に記載の耐熱性布帛。

請求項6

前記耐熱性布帛は、横25mm、縦200mmの大きさとし、上端部を固定し、下端部に228gの重りを付けて吊り下げガストーチから温度1700℃、発熱量3174kcal/hの火炎を、100mm離した位置から前記布帛の中央部に当て、重りが落下するまでの時間を測定する燃焼落下試験において、30秒以上耐えられる請求項4又は5に記載の耐熱性布帛。

請求項7

請求項4〜6のいずれかに記載の耐熱性布帛を含む耐熱性防護服

技術分野

0001

本発明は、ポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含む多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服に関する。

背景技術

0002

防護服は、消防救急隊員救命隊員、海上救護員、隊、石油関連施設作業員化学工場の作業員などの作業服として使用されている。近年の米国、カナダ、豪州、及び一部の欧州における消防服は、耐熱性及び難燃性の優れたポリベンズイミダゾール繊維が使用されている。この繊維は強度が約2.4cN/decitex(decitexは以下dtexと略す)と弱いため、通常はp−アラミド繊維と交織した織物が使用されている。この織物は、経糸又は緯糸のうち、一方の糸がポリベンズイミダゾール繊維からなる紡績糸、他方の糸がp−アラミド繊維からなるフィラメント糸で構成されている。別の耐熱性及び難燃性の優れた織物として、本発明者らは芯にパラ系アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、メタ系アラミド繊維難燃アクリル繊維又はポリエーテルイミド繊維等を使用した芯鞘紡績糸を提案している(特許文献1〜2)。また、本発明者らは芯にp−アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、鞘にp−アラミド繊維以外の難燃性繊維とポリベンズイミダゾール繊維との混紡繊維を使用した多層構造紡績糸を特許文献3で提案している。

先行技術

0003

WO2009/014007号公報
WO2012/137556号公報
特許第5972420号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、特許文献1〜3の繊維組成は、強度、耐熱性及び難燃性が不足であるという問題があった。特許文献3は、鞘成分にp−アラミド繊維を加えないことにより、p−アラミド繊維特有フィブリル化の発生、及び紫外線強度劣化と変色が起こりやすい問題を解決しているが、このような問題があってもさらに高い強度、耐熱性及び難燃性の防護服が求められている。

0005

本発明は、前記従来の問題を解決するため、高い強度、耐熱性及び難燃性が高い多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供する。

課題を解決するための手段

0006

本発明の多層構造紡績糸は、芯成分が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分がポリベンズイミダゾール繊維を含む多層構造紡績糸であって、前記鞘成分はポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含んで混紡されており、前記鞘成分を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率であり、前記芯成分は共重合系p−アラミド繊維糸であり、前記鞘成分のp−アラミド繊維は単独重合系p−アラミド繊維であることを特徴とする。

0007

本発明の耐熱性布帛は、前記の多層構造紡績糸を使用したことを特徴とする。また、本発明の耐熱性防護服は、前記の耐熱性布帛を含むことを特徴とする。

発明の効果

0008

本発明の多層構造紡績糸は、芯成分が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分がポリベンズイミダゾール繊維を含む多層構造紡績糸であって、前記鞘成分はポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含んで混紡されており、前記鞘成分を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率であり、前記芯成分は共重合系p−アラミド繊維糸であり、前記鞘成分のp−アラミド繊維は単独重合系p−アラミド繊維であることにより、強度、耐熱性及び難燃性が高い多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供できる。すなわち、鞘成分を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率としたことにより、強度、耐熱性及び難燃性を高い状態に保持できる。また、強度は高いが相対的に耐熱性はそれほど高くない共重合系p−アラミド繊維糸を芯成分とすることにより強度を高め、相対的に耐熱性の高い単独重合系p−アラミド繊維を鞘成分に加えることにより耐熱性及び難燃性を高い状態に保持できる。

図面の簡単な説明

0009

図1は本発明の一実施形態における芯鞘構造紡績糸を製造するためのリング精紡機の要部を示す斜視図である。
図2は本発明の一実施形態における芯鞘構造紡績糸の模式的斜視図である。
図3は本発明の一実施形態における織物の織組織図である。
図4は本発明の別の一実施形態における織物の織組織図である。
図5は本発明の一実施例の燃焼落下試験装置の斜視図である。
図6は同、燃焼落下試験装置の側面図である。

0010

本発明の多層構造紡績糸は、芯成分が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分がポリベンズイミダゾール繊維を含む多層構造紡績糸であって、前記鞘成分はポリベンズイミダゾール繊維とp−アラミド繊維を含んで混紡されており、前記鞘成分を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維:p−アラミド繊維=50:50〜65:35の混率であり、前記芯成分は共重合系p−アラミド繊維糸であり、前記鞘成分のp−アラミド繊維は単独重合系p−アラミド繊維である。ポリベンズイミダゾール(以下「PBI」ともいう)繊維は、例えば2,2'-(m-phenylen)-5,5'-bibenzimidazoleのポリマーから作られる繊維であり、600℃を超える熱分解温度を持ち、荷重たわみ温度が410℃、ガラス転移点が427℃、酸素指数(OI)値が41以上である。この繊維は230℃の空気中で2週間暴露しても強度保持率は95%、窒素中では1000℃まで繊維性能を維持でき、本質的に不燃性であるとともに高耐熱性である(以上「繊維の百科事典」848頁,丸善,平成14年3月25日)。PBI繊維は米国PBI Performance Products, Inc.社製の製品が知られている。

0011

鞘成分に使用するPBI繊維は、生成り又は原着繊維が好ましい。ここで生成りとは、原着も染色もされていない状態をいう。PBI繊維は生成りの状態で黄色である。したがって、この黄色を生かして混色する。原着は、ポリマーに着色剤を加えて着色し(例えば黒色)、その後に繊維化したものである。

0012

芯成分に使用する共重合系p−アラミド繊維は、帝人社製、商品名"テクノーラ"等がある。前記"テクノーラ"は、コポリパラフェニレン−3,4’−オキシジフェニレンテレフタルアミドである。これらの繊維の引張強度は24.5〜24.7cN/dtex、熱分解開始温度は約500℃、酸素指数(OI)値は25である。

0013

鞘成分に使用する単独重合系p−アラミド繊維(ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維)は、米国Du pont社製、商品名"ケブラー"(日本の東レ・デュポン社製も同一商品名)、帝人社製、商品名"トワロン"、中国煙台泰和社製、商品名"タパラン"等があり、剛直性として知られている。単独重合系p−アラミド繊維(ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維)の引張強度は20.3〜23.7cN/dtex、熱分解開始温度は約520℃、酸素指数(OI)値は29である。

0014

鞘成分に使用する単独重合系p−アラミド繊維について、p−アラミド繊維はフィブリル化の発生、及び紫外線で強度劣化と変色が起こり易いという特有の問題があるが、これらの問題は例えば消防服については、耐用期間は7〜8年であり、この期間に耐えられれば大きな問題とはならない。そして、フィブリル化については、洗濯回数を減らすとか、明るい色(例えばベージュ、オレンジ、黄、緑)に着色することにより目立たなくすることで解決でき、紫外線で強度劣化と変色が起こる問題については、保管時や洗濯後の乾燥は室内ですることで解決できる。

0015

本発明においては、鞘成分を100質量%としたとき、PBI繊維は50〜65質量%、単独重合系p−アラミド繊維は35〜50質量%が好ましく、さらに好ましくはPBI繊維52〜63質量%、単独重合系p−アラミド繊維は37〜48質量%である。前記の範囲であれば、強度、耐熱性及び難燃性がバランスよく高く維持できる。

0016

前記多層構造紡績糸を100質量%としたとき、芯成分は20〜40質量%であり、鞘成分は60〜80質量%が好ましく、さらに好ましくは芯成分が22〜38質量%であり、鞘成分が62〜78質量%である。芯成分が20質量%未満では、芯成分の牽切紡績糸を極細としなければならず、牽切紡績糸を製造することに困難が伴う。また、芯成分が40質量%を超えると、鞘繊維の被覆性が低くなる。また、鞘成分が60質量%未満では被覆性が良好とならず、80質量%を超すと多層構造紡績糸全体の繊度が高くなり好ましくない。

0017

前記PBI繊維はトウブレークした牽切繊維、バイアスカット又はスクエアカットされている繊維であることが好ましい。トウブレークした牽切繊維であれば、芯成分の牽切紡績されたp−アラミド繊維糸に近似した繊維(ともに引きちぎり繊維)であるため、芯成分と鞘成分の親和性が良く一体性の良い多層構造紡績糸となる。鞘成分はバイアスカット又はスクエアカットされていても良い。バイアスカットとは、長繊維束(トウ)の進行方向に対し直角切り斜め切りを交互に繰り返すことをいう。例えば76/102mmバイアスカットとした場合、その繊維長最短の76mmから最長の102mmまで一様に分布している。これに対しスクエアカットとは、一定長の直角切りだけを繰り返すので、例えば51mmスクエアカットとした場合、すべての繊維長は均一に51mmとなる。

0018

さらに近年では、繊維長の異なるスクエアカット同士を混合した、例えば76mm(33%)+89mm(34%)+102mm(33%)のような、ミックスカットと称される階段状の分布を有する商品も市中流通している。カットされた繊維の好ましい繊維長は30〜180mmの範囲、更に好ましくは45〜150mm、特に好ましくは50〜125mmの範囲である。この範囲であればさらに強力を高く維持できる。また、単繊維繊度は1〜5dtexの範囲が好ましく、更に好ましくは1.5〜4dtexの範囲である。

0019

鞘成分繊維はその繊度と繊維長に応じた紡績方法によって、最適な形状・形態の被覆短繊維束まで加工される。仏式梳毛紡績は太い繊度と長い繊維長を有する羊毛に適した方法である。ここにおいて色相異種繊維の混合は、例えば混毛インタークティングギルボックス(intersecting gill box)に各々が100%組成である複数種繊維束スライバー)を通し、後のコーマーや前紡工程におけるダブリング及びドラフティング作用によって、平行かつ均整化する。以下この方法を「スライバー混紡」という。この方法は歩留りが良く、多品種少量生産に好適である。これに対し綿紡績は細い繊度と短い繊維長を有する綿花に適した方法である。ここにおいて色相や異種繊維の混合は、混打綿梳綿工程中の主としてカード機でなされる。以下この方法を「カード混紡」といい、歩留りは悪いが小品種大量生産に好適である。

0020

前記被覆繊維には、更に帯電防止繊維が混紡されているのが好ましい。帯電防止繊維が混紡されていると静電気による発火を防止できる。帯電防止繊維は0.1〜1質量%の範囲混紡するのが好ましい。

0021

前記多層構造紡績糸は、メートル番手で28〜52番(繊度:357〜192dtex)の範囲であるのが好ましい。この範囲であれば、作業性の良い防護服が得られる。

0022

本発明は前記の多層構造紡績糸を使用して耐熱性布帛とする。布帛は織物が好ましい。前記耐熱性布帛は、EN532の防炎性試験において、炎が端に達せず、穴も開かず、溶融物はなく、平均残炎時間が2秒以下が好ましい。また、前記耐熱性布帛は、ISO 11613-1999の耐熱性試験180℃、5分において、生地溶融、落下、分離及び発火せず、収縮率は5%以下であるのが好ましい。この物性であれば耐熱性も難燃性も非常に優れたレベルである。

0023

前記耐熱性布帛は、フィブリル化による外観不良を呈しないという意味で耐洗濯性を測定するための試験である国際性能基準ISO 11613-1999に規定されているISO 6330-1984, 2A-Eにしたがい、5回洗濯した後においても、白化や変色が見られないことが好ましい。これにより、製品価値を高く維持できる。また耐光性は、JIS L 0842.7.2(a)のカーボンアーク灯試験、及びJIS L 0843のキセノンアーク灯試験でいずれも2−3級以上が好ましい。これにより光による変色が低く、製品価値を高く維持できる。

0024

本発明の耐熱性布帛を含む耐熱性防護服は、消防服のほか、救急隊員、救命隊員、海上救護員、軍隊、石油関連施設の作業員、化学工場の作業員などの作業服として好適である。消防服の場合は、外層に本発明の耐熱性布帛を使用するのが好ましい。耐熱性が高いからである。

0025

次に芯鞘紡績糸について説明する。まず芯成分として牽切紡績糸を使用する。芯成分は牽切紡績された共重合系p−アラミド繊維糸である。ここで牽切紡績糸とは、長繊維束(トウ)をドラフトしてカット(引きちぎり)し、加撚して紡績糸としたものをいう。ドラフト−加撚を1つの精紡機で行う直紡方式であっても良いし、一旦スラーバーとし撚り掛けして2工程以上で紡績糸(パーロック方式又はコンバータ法)としてもよい。好ましくは、直紡方式である。牽切糸を使用することにより、強力を高く維持でき、鞘繊維との一体性に優れた芯鞘構造紡績糸が得られる。

0026

牽切紡績糸の好ましい繊度は、単糸で5.56〜20.0 tex(メートル番手で50〜180番単糸)の範囲が好ましく、更に好ましくは6.67〜16.7 tex(メートル番手で60〜150番単糸)の範囲である。繊度が前記の範囲であれば、強力も高く、風合いなどの面からも耐熱性防護服等に好適である。また、撚り数はメートル番手125番単糸で350〜550回/mが好ましく、更に好ましくは400〜500回/mである。撚り数が前記範囲であれば、被覆繊維との一体性がさらに高いものとなる。また、好ましい繊維長は30〜180mmの範囲に分布しており、平均繊維長は45〜150mm、好ましくは50〜125mmの範囲である。この範囲であれば強力をさらに高く維持できる。

0027

本発明において、牽切紡績糸単糸の繊度をS0 (tex)、その撚り数をT0 (回/m) とすると、同単糸の撚り係数Ks0は、次に示す数式によって計算する。
Ks0=T0・√S0

0028

前記紡績糸を番手表示する場合は、単糸の番手をC0 (m/g)、その撚り数をT0 (回/m) とすると、同単糸の撚り係数Kc0 は、次に示す数式によって計算する。
Kc0=T0/√C0

0029

次に本発明の芯鞘構造糸を製造するための装置と方法について説明する。図1は本発明の一実施例におけるリング精紡機の要部を示す斜視図である。積極回転駆動するフロントボトムローラ1に、直径の異なる2つの大小の円柱体2,3をごとに設ける。2つの円柱体2,3は軸方向に同軸直結する。2つの円柱体2,3の上に、2つの直径の異なる円筒形フロントトップローラ4,5をのせる。2つのフロントトップローラ4,5の直径差は下側の2つの円柱体2,3の直径差と略同じであるが、大小は下側の2つの円柱体2,3とは逆である。2つのフロントトップローラ4,5はゴムコットで被覆され、荷重を掛けた共通のアーバー6にそれぞれ独立に転動可能に外嵌する。粗糸ボビンから引き出した短繊維束16は、ガイドバーからトランペットフィーダー7を介してバックローラ8に供給する。

0030

短繊維束15は芯繊維の共重合系p−アラミド牽切繊維束とし、短繊維束16は被覆繊維束とする。図示していないが、トランペットフィーダー7はフロントボトムローラ1の軸方向に揺動させることが可能であり、その揺動幅は調節することができる。バックローラ8から送出されてドラフトエプロン9を経た短繊維束Bは、大径側円柱体3と小径側の円筒形フロントトップローラ5に把持されて紡出される。短繊維束Aは、ヤーンガイド14を介して、小径の円柱体2と大径の円筒形フロントトップローラ4に供給して紡出される。

0031

小径側円柱体2から紡出される短繊維束15の紡出速度よりも、大径側円柱体3から紡出される短繊維束16の送出速度の方が速いから、スネルワイヤ10を介して2本の紡出された短繊維束15、16を撚り合わせると、短繊維束15の周りに短繊維束16が絡み、短繊維束15を芯とし短繊維束16が鞘となる芯鞘型の多層構造紡績糸17が形成される。

0032

短繊維束15に対する短繊維束16のオーバーフィード率は5〜9%が好ましく、更に好ましくは6〜8%である。オーバーフィード率が前記の範囲であると、短繊維束16は短繊維束15を「こより状」に包み込み、ほぼ100%の被覆率で芯繊維を被覆できる。

0033

形成された多層構造紡績糸17は、アンチノードリング11とトラベラ12を介して錘上の糸管13に巻き取られる。短繊維束15,16の円柱体2,3上の把時位置が錘ごとに多少のばらつきがあっても、両者の送出速度比は常に一定であるから、製造した芯鞘型の多層構造紡績糸17の性状が錘ごとにばらつくおそれはない。又、トランペットフィーダー7をフロントボトムローラ1の軸方向に可能な範囲で揺動させると、フロントトップローラ5のゴムコット被覆の短繊維束16との摩擦領域が分散し、ゴムコット被覆の早期摩耗を防止することができる。図示していないが、ヤーンガイド14は、フロントボトムローラ1の軸方向に揺動させて円筒形フロントトップローラ4のゴムコット被覆の摩耗を軽減することが望ましい。

0034

芯鞘型の多層構造紡績糸単糸の好ましい撚り方向は牽切糸単糸と同方向であり、かつ最も好ましい撚り数Tmax (回/m) は、鞘繊維を被覆した後の単糸繊度に関わらず、牽切紡績糸繊度S0 (tex) とその撚り数T0 (回/m) によって決定され、次式成立する。
Tmax=Rs・T0・√S0
ここにおいて、比例定数Rs=0.495とすれば、芯繊維と鞘繊維はいわばボルトナットのように最高度の一体性を示し、芯鞘型の多層構造紡績糸の単糸強力は極大値を取る。

0035

前記単糸を番手表示する場合、最も好ましい撚り数Tmax (回/m) は、牽切紡績糸単糸番手C0 (m/g) とその撚り数T0 (回/m) によって決定され、次式が成立する。
Tmax=Rc・T0/√C0
ここにおいて、比例定数Rc=15.7とすれば、最高度の一体性を示し、多層構造紡績糸の単糸強力は極大値を取る。

0036

以上のようにして得られた多層構造紡績糸20を図2に示す。図2において芯成分繊維21は牽切紡績された共重合系p−アラミド繊維糸であり、鞘成分繊維22はPBI繊維と単独重合系p−アラミド繊維を含み、芯成分21の周囲を被覆しており、一体性も良いため、洗濯してもp−アラミド繊維糸の摩耗などによる傷みは減少されるか、又は芯成分繊維が紡績糸の表面に現れる割合が少なくなり、着用や洗濯によって摩耗などの傷みが生じても外観を悪くすることはない。同様に変色や強度低下の恐れもない。いずれにしても品位の低下を防止できる。

0037

本発明の防護服用布帛は、前記芯鞘紡績糸(単糸)を2本撚り合わせて双糸にし、これを織物にするのが好ましい。双糸を使う理由は、単糸の2倍以上の強度をもってして製織時の糸切れを防止する抱合力を付与するとともに、単糸の持つ太さムラを相殺させ、織物の目風をきれいにするためである。双糸は一例としてダブルツイスター等の撚り機を使用して製造する。ダブルツイスターはその名前の通り、スピンドル1回転で2回の撚りが得られるので生産性は高い。しかし、長い撚りかけ糸道に6か所もの擦過点があるため、被覆部分が剥ぎ取られ、乱されて芯部が露出しやすい傾向にある。好ましくは擦過点が2か所のリングツイスター、最も好ましくは擦過点が2か所で極めて短い撚りかけ糸道のアップツイスターである。

0038

織機におけるタテ糸切れは、糸を構成する単繊維強力(cN/dtex)よりは、表面毛羽擦れ具合絡み合い剥ぎ取りに関する抱合力の方にはるかに大きく依存している。従って、タテ糸は双糸とするのが好ましい。

0039

前記紡績糸を番手表示する場合は、1/28〜1/52の範囲が好ましく、単糸の撚り係数Kc1は81〜87の範囲であり、前記双糸の撚り方向は前記単糸の撚り方向と逆であり、かつ双糸の撚り係数Kc2は78〜84の範囲とするのが好ましい。但し、単糸の撚り係数Kc1、双糸の撚り係数Kc2は、次に示す数式によって計算する。
Kc1=T1/√C1
Kc2=T2/√C2
ここにおいてT1は単糸の撚り数(回/m)、T2は双糸の撚り数(回/m)、C1は単糸番手(m/g) 、C2は双糸番手(m/g)を表す。
前記範囲であると撚構造が安定し、糸包合性も高く、さらに目風がきれいでソフトな風合いの織物とすることができる。

0040

得られた双糸は、撚り止めし、経糸と緯糸に使用して織物とする。織物組織は、平織(plain weave)、斜文織(twill weave、綾織ともいう)、又は朱子織(satin weave)組織、その他の変化織組織等を使用できる。編物にする場合は、横編丸編、経編のいずれでも適用できる。編組織はどのようなものであっても良い。編物内に空気を含ませる場合は、二重接結パイル布帛編成する。織物組織の中でも好ましいのは図3に示すマット織であり、このマット織組織は、平+3/3マット織である。平織の部分は8本の経糸と緯糸で構成されプレーンな組織であり、3/3マット織の部分は経糸も緯糸も3本引き揃えられており、この部分は表面に突出している。マット織の別の例を図4に示す。このマット織組織は、平+2/2マット織である。平織の部分は2本の経糸と緯糸で構成されプレーンな組織であり、2/2マット織の部分は経糸も緯糸も2本引き揃えられており、この部分は表面に突出している。このような織物は滑り止め効果があるとともに、平組織が破れてもマット織の部分で止まり、破れにくい組織である。これは引き裂き止めという意味合いからRip Stop 構造と呼ばれている。

0041

本発明の防護服用布帛の単位あたりの質量(目付)は100〜340g/m2の範囲が好ましい。前記範囲であれば、さらに軽くて着心地の良い作業服とすることができる。さらに好ましくは140〜300g/m2の範囲、とくに好ましくは150〜260g/m2の範囲である。

0042

本発明の多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服は、帯電防止繊維又は制電繊維混用することは必須ではない。これはPBI繊維が吸湿しやすく、静電気を帯びにくいためである。顧客の希望により帯電防止繊維を混用する場合は、金属繊維炭素繊維金属粒子炭素粒子練りこんだ繊維等を使用する。帯電防止繊維は、紡績糸に対して0.1〜1質量%の範囲加えることが好ましく、更に好ましくは0.3〜0.7質量%の範囲である。帯電防止繊維糸は製織時に加えることもできる。例えばKBセーレン社製“ベルトロン”、クラレ社製クラカーボ”、炭素繊維、金属繊維等を0.1〜1質量%の範囲加えるのが好ましい。

0043

図5は燃焼落下試験装置30の斜視図、図6の同装置30の側面図である。 前記耐熱性布帛は、横25mm、縦200mmの大きさとし、上端部を固定し、下端部に228gの重りを付けて吊り下げガストーチから温度1700℃、発熱量3174kcal/h(ガストーチの規格値)の火炎を、100mm離した位置から前記布帛の中央部に当て、重りが落下するまでの時間を測定する。具体的説明は実施例の欄に記載する。燃焼落下試験の評価は、30秒以上耐えられると合格、30秒未満は不合格である。

0044

以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
本発明の実施例、比較例における測定方法は次のとおりとした。
<耐熱性試験>
ISO 11613-1999に従って、180℃、5分の条件で測定した。
<燃焼落下試験>
図5の燃焼落下試験装置30の斜視図、図6の同装置30の側面図に示すとおり、スタンド33のほぼ中央部の試料チャック32に、横25mm、縦200mmの大きさの試料サンプル31の一端を取り付け、他端に228gの重り34を付けて吊り下げる。重り34の下方には受け皿35の中にクッション材を敷いておく。ガストーチ(ガスバーナー)36から火炎を試料サンプル31に当て、重り34が落下するまでの時間を測定する。この測定装置ケース37内に収められている。ケース37の大きさは縦L1が300mm、横L2が500mm、高さL3が200mmである。炎の長さL4は100mmである。スタンドの高さL5は502mmである。ガストーチ(ガスバーナー)36からの火炎は、温度1700℃、発熱量3174kcal/h(ガストーチの規格値)である。燃焼落下試験の評価は、30秒以上耐えられると合格、30秒未満は不合格である。
<耐洗濯性>
国際性能基準ISO 11613-1999に規定されているISO 6330-1984, 2A-Eにしたがい、5回洗濯した。
<その他の物性>
JIS又は業界規格にしたがって測定した。

0045

(実施例1〜4、比較例1〜2)
1.使用繊維
(1)芯成分
芯成分として、共重合体p−アラミド繊維、帝人社製商品名“テクノーラ”の牽切紡績糸(撚り数Z方向45回/10cm)、糸繊度8.0tex(メートル番手:1/125)(単繊維繊度1.7dtex、平均繊維長100mm、生成り品(黄色))を使用した。
(2)鞘成分
下記の3種類の繊維を混紡した。
(i)PBI繊維
米国PBI Performance Products, Inc.社製のPBI単繊維繊度1.8dtex、のトウ(790000dtex(711000デニール),繊維本数444000本)を入手し、繊維長102mm(4インチ)のスクエアカットとして、カード混紡により繊維束(スライバー)を作製した。PBI繊維は生成り品(黄色)とした。
(ii)単独重合体p−アラミド繊維
中国煙台泰和社製、商品名"タパラン"、(繊維長76mm(3インチ)スクエアカット、繊度2.2dtex、赤色品)を使用し、カード混紡により繊維束(スライバー)を作製した。
(iii)帯電防止繊維
帯電防止繊維はKBセーレン社製商品名“ベルトロン”、白色、単繊維繊度5.6dtex、繊維長:89mmスクエアカットを使用した。
(iv)スライバー混紡
以上のPBI繊維、単独重合体p−アラミド繊維、帯電防止繊維をスライバー混紡により均一混合した。
2.紡績糸の作製
(1)芯鞘紡績糸
図1に示す方法により共重合体p−アラミド繊維を芯成分とし、PBI繊維と単独重合体p−アラミド繊維と帯電防止繊維を含む前記スライバー混紡した繊維束(スライバー)を鞘成分とし、芯鞘紡績糸を作製した。芯鞘紡績糸の撚り方向はZ、撚り数は700回/m、繊度312.5dtexとした。得られた芯鞘紡績糸の条件と結果は表1にまとめて示す。

0046

(2)双糸
前記芯鞘紡績糸をアップツイスターで撚り合わせて双糸とした。双糸の撚り方向はS、撚り数は600回/m、繊度625dtexとした。

0047

3.織物の作製
前記双糸を経糸と緯糸に使用し、レピア織機を使用して図4に示す平+2/2マット織り組織の織物を作製した。得られた織物の条件及び結果はまとめて表2に示す。

0048

0049

表2から、鞘成分のPBI繊維の混率が、50〜65%の範囲で優位性があることは、引張強度、引裂強度、燃焼落下試験(キセノン照射を含む)から確かめられた。

0050

(比較例3)
実施例2の混率で、芯成分、鞘成分ともに共重合系p−アラミド繊維を使用した。得られた織物は燃焼落下試験が7秒であり、不合格であった。

0051

(比較例4)
実施例2の混率で、芯成分、鞘成分ともに単独重合系p−アラミド繊維を使用した。得られた織物は表3に示すように引っ張り強度が低く(1510N)、燃焼落下試験が8秒であり、不合格であった。

0052

(比較例5)
実施例2又は3の混率で、鞘成分の単独重合系p−アラミド繊維に代えてメタアラミド繊維を使用した。得られた織物は表3に示すように燃焼落下試験が2秒であり、不合格であった。

0053

(実施例5)
この実施例では、実際の防火服を想定し、外層と中層内層の3層からなる織物を積層して試験をした。
(1)外層
前記実施例2で得られた織物を使用した。
(2)中層(透湿防水層モイスチャーバリアー)
メタアラミド繊維(繊度2.2dtex,繊維長76/102mmバイアスカット)85質量%、ウール15質量%の混紡紡績糸を用いた平織物(質量77g/m2)からなる基布に、透湿防水膜としてポリテトラフルオロエチレンフィルムラミネートした質量105g/m2の中層を使用した。
(3)内層(防熱層インナーライナー
メタアラミド繊維(繊度2.2dtex,繊維長76/102mmバイアスカット)85質量%、ウール15質量%の混紡紡績糸を用いた16枚綜絖蜂巣織物(質量213g/m2)を使用した。
以上の積層品測定結果を表3にまとめて示す。なお、表3はISO11613欧州法によって測定した。

0054

実施例

0055

表3から、すべての試験項目において合格であったことが分かる。

0056

本発明の耐熱性布帛を使用した耐熱性防護服は、消防服のほか、救急隊員、救命隊員、海上救護員、軍隊、石油関連施設の作業員、化学工場の作業員などの作業服として好適である。とくに芯成分が牽切紡績されたp−アラミド繊維糸であり、鞘成分がPBI繊維とp−アラミド繊維を含む混紡繊維であるため、強度、耐熱性及び難燃性が高い多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供できる。

0057

1フロントボトムローラ
2 大径円柱体
3 小系円柱体
4,5フロントトップローラ
6アーバー
7トランペットフィーダー
8バックローラ
9ドラフトエプロン
10スネルワイヤ
11アンチノードリング
12トラベラー
13 糸管
14ヤーンガイド
15短繊維束(芯成分繊維束)
16 短繊維束(被覆繊維束)
17,20多層構造紡績糸
21 芯成分繊維
22鞘成分繊維
30燃焼落下試験装置
31試料サンプル
32試料チャック
33スタンド
34重り
35受け皿
36ガストーチ
37 ケース

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