CN102378835B - 防火性布料及使用了该布料的防火服 - Google Patents

防火性布料及使用了该布料的防火服 Download PDF

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Abstract

本发明的防火服用布料是含有阻燃纤维的防火性布料，所述布料为含有聚醚酰亚胺纤维70～100质量％和其他阻燃纤维0～30质量％的织物、编织物或无纺布，并且，耐燃性、耐热性及耐洗涤性在适用于防火服的国际性能基准ISO 11613-1999中为：(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为2秒以下；(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为5％以下；(3)耐洗涤性：收缩率为3％以下。关于本发明的防火服，所述防火服用布料形成防火服的内衬。由此，提供耐光性及耐热性高、染色性也良好且制造成本低的防火服用布料及使用了该布料的防火服。

Description

防火性布料及使用了该布料的防火服
技术领域
本发明涉及防火性布料及使用了该布料的防火服。
背景技术
防火性布料被广泛用作消防服、医院、剧院、飞机、车辆等的窗帘、地毯、椅子套垫片材、面板材料等。例如，消防服等防火服要求强度和耐热性，通常使用对位芳纶纤维。但是，对位芳纶纤维存在耐光性低、暴露于日光时发生光分解、引起强度急剧降低、发生变色的问题。因此，提出了通过混纺间位芳纶纤维等来保持耐光性的方案(专利文献1～2)。
但是，即使如专利文献1提出的那样将对位芳纶纤维和间位芳纶纤维混纺，露出至表面的对位芳纶纤维依然留有暴露于日光时发生光分解、引起强度急剧降低、发生变色的问题。特别是在混纺丝的情况下，构成细纱的单纤维由于所谓迁移的现象出入丝的外侧和内侧，因此当在露出的部分处引起恶化时，会引起整个丝的强度劣化。另外，通常的多层结构细纱还存在芯纤维与被覆纤维剥离、难以获得高强力丝的问题。而且，对位芳纶纤维和间位芳纶纤维均难以染色，需要使用纺前染色丝，因此还存在配色图案的自由度受限的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2007-077537号公报
专利文献2：日本特开2008-101294号公报
发明内容
发明预解决的课题
本发明为了解决上述以往的问题，提供耐光性及耐热性高、染色性也良好、且制造成本低的防火性布料以及使用了该布料的防火服。
用于解决课题的手段
本发明的防火性布料为含有阻燃纤维的防火性布料，其特征在于，所述布料是含有聚醚酰亚胺纤维70～100质量％和其他阻燃纤维0～30质量％的织物、编织物或无纺布，并且，耐燃性、耐热性及耐洗涤性在适用于防火服的国际性能基准ISO 11613-1999中为：
(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为2秒以下；
(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为5％以下；
(3)耐洗涤性：收缩率为3％以下。
本发明的防火服的特征在于将所述防火性布料形成防火服的内衬。
发明效果
本发明能够提供防火性布料及使用了该布料的防火服，由于所述防火性布料为含有聚醚酰亚胺纤维70～100质量％和其他阻燃纤维0～30质量％的织物、编织物或无纺布，因此耐光性及耐热性高、染色性也良好且制造成本低。即，通过将耐光性和耐热性高的聚醚酰亚胺纤维作为主成分，能够达到上述效果。另外，由于聚醚酰亚胺纤维的染色性也良好，因此以其为主成分的布料的染色性也良好。
附图说明
图1：图1A-E为表示本发明的一个实施例的蜂窝组织(honeycombweave)的织物说明图，图1A表示穿棕图、图1B表示从织造前开始的综丝的顺序、图1C为拉筘图、图1D为织物组织图、图1E为对应于每个综丝浮沉的图。
具体实施方式
本发明的防火性布料由含有聚醚酰亚胺纤维70～100质量％和其他阻燃纤维0～30质量％的纤维构成。聚醚酰亚胺单纤维的纤度优选为3.9deci tex(3.5旦尼尔)以下、更优选为3.3deci tex(3.0旦尼尔)以下。当所述纤度为3.9deci tex(3.5旦尼尔)以下时，柔软、手感良好、适合用作防火服的内衬。聚醚酰亚胺纤维的优选的平均纤维长为30～220mm的范围、更优选为60～150mm、特别优选为90～110mm的范围。为上述范围时，易于纺织。使用聚醚酰亚胺纤维及其他阻燃纤维时，由均匀混合的混纺品形成纤维片材。作为纤维片材，优选织物、编织物或无纺布。另外，聚醚酰亚胺纤维可用分散染料染色，与聚酯同样地可染色成多种的色彩。染色可以是纺前染色(在棉状态或丝状态下的染色)、也可以是织后染色(在布匹状态下的染色)。
混纺比例是聚醚酰亚胺纤维70～100质量％和其他阻燃纤维0～30质量％。更优选聚醚酰亚胺纤维75～95质量％和其他阻燃纤维5～25质量％。作为其他阻燃纤维，优选选自羊毛、阻燃人造丝、阻燃丙烯腈纤维、芳纶、阻燃棉及阻燃维尼纶中的至少一种纤维。
以下对各纤维进行说明。
1.聚醚酰亚胺纤维
作为聚醚酰亚胺纤维，例如有SABIC INNOVATIVE PLASTICS公司制“ULTEM”(临界氧指数(LOI)为32)。该纤维具有约3cN/deci tex左右的拉伸强度。
2.其他阻燃纤维
(1)羊毛：作为羊毛，可使用通常的美利奴绵羊种等的羊毛。羊毛可以直接使用，也可以染色后使用。或者还可以使用将表面的鳞片除去后进行了防缩加工等的经改性的羊毛。将直接使用或者进行染色后使用的羊毛称作“非改性羊毛”。鳞片的除去作为防缩加工其自身是很普通的，其通过氯化处理来进行。使用这种非改性羊毛或改性羊毛的原因在于，能够提高吸湿性、屏蔽辐射热，并且即使由于在高温的严酷环境下的作业而出汗并弄湿时也能够良好地保持穿着感，发挥用于人体保护的耐热性。作为羊毛的阻燃加工，即使是通常已知的国际羊毛事务局开发的羊毛防炎加工(ZIRPRO加工)(利用钛和锆盐进行处理)，上述效果也不变。
(2)阻燃人造丝：作为阻燃人造丝，有PROBAN加工(使用了Albright&Wilson公司开发的四羟甲基鳞盐的氨固化加工)、Ciba geigy公司开发的派罗伐特克斯CP加工(N-羟甲基二甲基膦酰丙酰胺加工)、奥地利国Lenzing公司的商品名“Viscose FR”等。
(3)阻燃丙烯腈纤维：作为阻燃丙烯腈纤维，例如有Kaneka公司制变性聚丙烯腈纤维“Protex M”(临界氧指数(LOI)为32)、原Kanebo·丸竹corpration公司制商品名“Rufnen”等。该纤维具有2～3cN/deci tex左右的拉伸强度。
(4)阻燃棉：作为阻燃棉，例如有实施了PROBAN加工(使用了Albright&Wilson公司开发的四羟甲基鳞盐的氨固化加工)、Ciba geigy公司开发的派罗伐特克斯CP加工(N-羟甲基二甲基膦酰丙酰胺加工)的棉。
(5)阻燃维尼纶：作为阻燃维尼纶，例如有Kuraray公司制的商品名“Bainal”。
(6)芳纶：作为芳纶纤维，有对位芳纶纤维和间位芳纶纤维，本发明中可使用任何一种。对位芳纶纤维由于拉伸强度高(例如帝人公司制“Technora”：24.7cN/deci tex、DuPont公司制“Kevlar”：20.3～24.7cN/deci tex)、热分解开始温度也高(上述制品均为约500℃)、临界氧指数(LOI)为25～29，因此作为耐热性布帛或耐热性防护服优选。对位芳纶纤维的单纤维纤度优选为1～6deci tex的范围、更优选为2～5deci tex的范围。间位芳纶纤维例如有帝人公司制“Conex”(临界氧指数(LOI)为30)和DuPont公司制“Nomex”(临界氧指数(LOI)为30)，有4～7cN/deci tex左右的拉伸强度。
在制作混纺丝时，根据常规的纺织法例如通过梳理工序、粗纺工序、并条工序或之前的工序进行混纺来制成细纱。该细纱可以以单丝使用，也可以将多根捻合。将这些丝用作经线和纬线来制成织物。织物组织可使用蜂窝组织(honeycomb weave)、平纹组织(plain weave)、斜纹组织(twillweave)或缎纹组织(satin weave)组织等织物组织。特别是蜂窝组织具有凹凸、由于空气的存在而阻热效果很高、适于防火服的内衬。另外，防火服的中间防水布优选难以含水的平纹组织、斜纹组织或缎纹组织。制成编织物时，可优选纬编、圆型针织、经编中的任一种。针织组织可以是任意一种。当编织物内含有空气时，编成双层接结毛圈布帛。制成无纺布时，例如可制成梳理纤维网，根据需要进行针刺、喷水、缝编、压花等加工。
由本发明的防火性布料缝制成防火服的内衬也可以使用常规的缝制方法。所述内衬是配置于最靠近身体肌肤侧的布。
所述布料的每单位的重量(单位面积重量)优选为100～300g/m2的范围。为上述范围时，可以制作更加轻便、穿着感更加良好的作业服。更优选为130～270g/m2的范围、特别优选为180～250g/m2的范围。
所述布料的耐燃性、耐热性及耐洗涤性在适用于防火服的国际性能基准ISO 11613-1999中为：
(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为2秒以下；
(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为5％以下；
(3)耐洗涤性：收缩率为3％以下。
由此，防火服的内衬可以屏蔽辐射热，即使由于在高温的严酷环境下的作业而出汗并弄湿时也能够良好地保持穿着感，发挥用于人体保护的耐热性。
所述布料中添加有抗静电纤维，由于在活动时不会带静电而优选。作为抗静电纤维，有金属纤维、碳纤维、混炼有金属粒子或碳粒子的纤维等。抗静电纤维优选相对于细纱以0.1～1质量％的范围添加、更优选以0.3～0.7质量％的范围添加。抗静电纤维丝也可以在织造时添加。例如可以以0.1～1质量％的范围添加KB Seiren公司制“Belltron”、碳纤维、金属纤维等。此外，也有在窗帘或椅子套垫片材等不会带静电的物质中不添加抗静电纤维的情况。
实施例
以下使用实施例更加具体地进行说明。本发明的实施例、比较例的测定方法如下所述。
(1)耐燃性
根据国际性能基准ISO 11613-1999所规定的EN 532-1995，从水平方向使利用规定的燃烧器进行了调整的火焰从距离燃烧器前端部17mm的位置处接触垂直放置的叠层布料，进行测定。
(2)耐热性
根据国际性能基准ISO 11613-1999规定的ISO 11613-1999、Annex A，测定在180℃下加热5分钟时的耐热性。
(3)耐洗涤性
根据国际性能基准ISO 11613-1999规定的ISO 6330-1984、2A-E，洗涤5次。
(4)耐燃烧性
当根据ISO的测定结果为不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为0秒时，测定JIS L109lA-4法中规定的在垂直配置的织物试样的下端用本生灯(Bunsen burner)火焰接触12秒钟时的碳化长、拿开火焰时的有焰燃烧时间及无焰燃烧时间。
(5)带电压试验
利用JIS L10945.4法中规定的摩擦带电衰减测定法，测定刚带电时和半衰期。
(6)其他物性
根据JIS或行业标准进行测定。
(实施例1)
1.纺前染色
(1)聚醚酰亚胺纤维
聚醚酰亚胺纤维使用SABIC INNOVATIVE PLASTICS公司制“ULTEM”(临界氧指数(LOI)为32)、单纤维纤度为3.3deci tex(3旦尼尔)、平均纤维长为89mm，将原棉染色成橄榄绿色。作为染色机使用Nissen公司制高压染色机，作为染料、其他的添加物，添加KAYARONPOLYESTER YELLOW FSL(日本化药)3.60％o.w.f.、KAYARON RED SSL(日本化药)0.36％o.w.f.、KAYARON POLYESTER BLUE SSL(日本化药)1.24％o.w.f.、醋酸(68wt％)0.0036％o.w.f.、醋酸钠0.0067％o.w.f.，在135℃下染色60分钟。
(2)羊毛纤维
羊毛纤维使用奥地利产、美利奴绵羊种的非改性羊毛(平均纤维长：75mm)，使用酸性染料利用常规方法染色成橄榄绿色。
2.混纺
将由聚醚酰亚胺纤维84.5质量％、羊毛15.0质量％和抗静电纤维0.5质量％构成的短纤维混纺。抗静电纤维使用KB Seiren公司制“Belltron”、单纤维纤度为5.6deci tex(5旦尼尔)、平均纤维长：89mm。
3.混纺丝的制作
分别将上述原棉投入到精纺梳毛机中进行开纤，制成纤维网后通过棉条混合进行混合，经过前纺工序、精纺工序，制成经线的公制支数80支双丝(2/80)、S捻68次/10cm、Z捻85次/10cm的细纱。纬线也为相同品。
4.织物的制作
将上述细纱用作经线和纬线，使用剑杆织机制作图1A-E所示的蜂窝组织(honeycomb weave)的织物。蜂窝的尺寸是纵为约5mm、横为约3mm的矩形，深为约1mm的立体织物图案。
图1A为穿棕图，是按照使经线穿过综丝进行织造前开始计数的顺序、即从左侧开始第一根经线穿过第4支综丝、第2根经线穿过第5支综丝的方式依次穿过经线，直至最后的第16根经线穿过第1支综丝中。
图1B为综丝的顺序、图1E表示将每根综丝(图1B)的浮起(黑色的四边形)、沉降(白色的四边形)对应得到的图。
图1C为拉筘图，表示各4根穿过每个筘齿。
图1D为织物组织图，黑色的四边形表示浮起的丝、白色的四边形表示沉降的丝。图1D下的16表示经16根的1个条纹由1种丝构成、图1E表示纬16根的1个条纹由1种丝构成。即，表示用竖/横16根形成完整组织。
5.评价
可确认该织物在国际性能基准ISO 11613-1999中为：(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为2秒以下；(2)耐热性：不会发火、分离、滴液、熔融，且收缩率为5％以下；(3)耐洗涤性：收缩率为3％以下。将物性及试验方法示于表1。
[表1]
Figure BDA0000095186880000081
接着，将所得的蜂窝组织(honeycomb weave)的织物缝制为消防队使用的防火服的内衬。该防火服的最外层如下获得。使芯纤维为对位芳纶纤维(混率为25.6wt％)、使被覆纤维为间位芳纶纤维(混率为74.0wt％)和抗静电纤维(混率为0.4wt％)。芯纤维使用作为对位芳纶纤维的帝人公司制“Technora”、单纤维纤度为1.7deci tex(1.5旦尼尔)、纤维长为37～195mm(平均纤维长：106mm)、公制支数：125支单丝、加捻方向：Z、由黑色纺前染色品构成的牵切丝。被覆纤维使用作为间位芳纶纤维的帝人公司制“Conex”、单纤维纤度为2.2deci tex(2旦尼尔)、纤维长为76/102mm斜切品(平均纤维长：89mm)。被覆纤维中作为抗静电纤维混纺有KB Seiren公司制“Belltron”、单纤维纤度为5.5deci tex(5旦尼尔)、平均纤维长：89mm。该混纺纤维使用环锭纺纱机制成细纱。被覆纤维束相对于芯纤维束的过喂率为7％。加捻方向与牵切丝为相同方向，加捻方向和捻数在Z方向上为630T/m(牵切丝的捻数的1.4倍)。所得细纱为公制支数：32支、断裂强度为1019N。将所得的多层构造细纱制成双丝，此时在S加捻方向上加以600T/m的捻(支、捻数表示：2/32)。使用该双丝获得经线密度为196根/10cm、纬线密度为164根/10cm、单位面积重量为229.5g/m2的平纹组织的织物。
所得织物的物性如下所述。
(1)利用JIS L1091A-4法(1992年火焰接触12秒、垂直法)测得的碳化长为纵：2.0cm、横：2.0cm，有焰燃烧时间为纵：0.0秒、横：0.0秒，无焰燃烧时间为纵：0.9秒、横：0.8秒
(2)利用JIS L10945.4(摩擦带电衰减测定法)测得的刚刚结束时为纵：-260V、横：-250V、半衰期为纵：20秒、横：13.9秒
(3)利用JIS1096A法(扯边纱条样法，raveled strip method)测得的拉伸强度：纵1980N、横1980N、拉伸伸长率：纵16.2％、横8.4％
(4)利用JIS1096A-2法测得的撕裂强度：纵180.3N、横186.2N
(5)洗涤试验
利用ISO63302A-E的洗涤试验5次后的尺寸变化为纵：-1.0％、横：-1.5％、外观为5级(无外观变化)
如此组装有内衬的防火服能够屏蔽辐射热，即使由于在高温的严酷环境下的作业而出汗并弄湿时也能够良好地保持穿着感，发挥用于人体保护的耐热性。
(实施例2)
除了将由聚醚酰亚胺纤维71.5质量％、羊毛28.0质量％、抗静电纤维0.5质量％构成的短纤维混纺之外，与实施例1同样进行。所得织物的特性在利用国际性能基准ISO 11613-1999的测定中为：
(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为0秒
(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为2.0％
(3)耐洗涤性：收缩率为2.0％，
是合格的。
(比较例1)
除了将由聚醚酰亚胺纤维49.5质量％、羊毛50质量％、抗静电纤维0.5质量％构成的短纤维混纺之外，与实施例1同样进行。所得织物的特性在利用国际性能基准ISO 11613-1999的测定中为：
(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为0秒
(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为1.5％
(3)耐洗涤性：收缩率为4.5％，
是不合格的。
(实施例3)
除了将由聚醚酰亚胺纤维84.5质量％、阻燃人造丝：Lenzing公司制商品名“Viscose FR”(平均纤维长：75mm、平均纤度：3.3dtex)15.0质量％、抗静电纤维0.5质量％构成的短纤维混纺之外，与实施例1同样进行。所得织物的特性在利用国际性能基准ISO 11613-1999的测定中为：
(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为0秒
(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为1.5％
(3)耐洗涤性：收缩率为2.0％，
是合格的。
(实施例4)
除了将由聚醚酰亚胺纤维84.5质量％、阻燃丙烯腈纤维：Kaneka公司制商品名“Kanekaron”(modacryl，改性聚丙烯腈纤维)(平均纤维长：100mm、平均纤度：3.3dtex)15.0质量％、抗静电纤维0.5质量％构成的短纤维混纺之外，与实施例1同样进行。所得织物的特性在利用国际性能基准ISO11613-1999的测定中为：
(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为0秒
(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为3.0％
(3)耐洗涤性：收缩率为1.0％，
是合格的。
(实施例5)
1.原棉
使用聚醚酰亚胺纤维100质量％制作细纱。聚醚酰亚胺纤维以各1/3的比例使用SABIC INNOVATIVE PLASTICS公司制“ULTEM”(临界氧指数(LOI)为32)、单纤维纤度为3.3deci tex(3旦尼尔)、平均纤维长为76mm、89mm、102mm的纤维。
2.细纱的制作
分别将上述原棉投入到精纺梳毛机进行开纤，制成纤维网后通过棉条混合进行混合，经过前纺工序、精纺工序，制成经线公制支数60支双丝(2/60)、S捻93次/10cm、Z捻64次/10cm的细纱。纬线也为相同品。
3.织物的制作及染色
将上述细纱用作经线和纬线，使用剑杆织机制作平纹组织组织的织物。之后，染色成橄榄绿色。作为染色机，使用Nissen公司制高压染色机；作为染料、其他添加物，添加KAYARON POLYESTER YELLOW FSL(日本化药)3.60％o.w.f.、KAYARON RED SSL(日本化药)0.36％o.w.f.、KAYARON POLYESTER BLUE SSL(日本化药)1.24％o.w.f.、醋酸(68wt％)0.0036％o.w.f.、醋酸钠0.0067％o.w.f.，在135℃下染色60分钟。
4.评价
确认了该织物在国际性能基准ISO 11613-1999中为：(1)耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为2秒以下；(2)耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为5％以下；(3)耐洗涤性：收缩率为3％以下。将物性及试验方法示于表2。
[表2]
Figure BDA0000095186880000121
产业实用性
本发明的防火性布料除了消防服以外也可以广泛用作医院、剧院、飞机、车辆等的窗帘、地毯、椅子套垫片材、面板材料、地板的外部粘贴材料、壁纸等。

Claims (8)

1.一种防火性布料，其为含有阻燃纤维的防火性布料，其特征在于，
所述布料为由含有聚醚酰亚胺纤维70～100质量%和其他阻燃纤维0～30质量%的混纺细纱形成的织物或编织物，
并且，耐燃性、耐热性及耐洗涤性在适用于防火服的国际性能基准ISO11613-1999中为：
（1）耐燃性：不会形成洞、滴液、熔融，有焰燃烧时间、无焰燃烧时间为2秒以下；
（2）耐热性：不会着火、分离、滴液、熔融，且收缩率为5%以下；
（3）耐洗涤性：收缩率为3%以下。
2.根据权利要求1所述的防火性布料，其中，所述其他阻燃纤维为选自羊毛、阻燃人造丝、阻燃丙烯腈纤维、芳纶、阻燃棉及阻燃维尼纶中的至少一种纤维。
3.根据权利要求1或2所述的防火性布料，其中，所述防火服用布料还含有抗静电纤维。
4.根据权利要求1所述的防火性布料，其中，所述布料含有聚醚酰亚胺纤维75～95质量%和其他阻燃纤维5～25质量%。
5.根据权利要求1所述的防火性布料，其中，所述聚醚酰亚胺单纤维的纤度为3.9deci tex即3.5旦尼尔以下。
6.根据权利要求1所述的防火性布料，其中，所述聚醚酰亚胺纤维的平均纤维长为30～220mm的范围。
7.根据权利要求1所述的防火性布料，其中，所述聚醚酰亚胺纤维用分散染料进行了染色。
8.一种防火服，其特征在于，权利要求1～7任一项所述的防火性布料形成防火服的内衬。
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