JP2004197234A

JP2004197234A - 難燃中空糸、耐熱性布帛及びそれらの製造方法

Info

Publication number: JP2004197234A
Application number: JP2002363497A
Authority: JP
Inventors: Tomohiro Okuie; 智裕奥家
Original assignee: Teijin Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2002-12-16
Filing date: 2002-12-16
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】軽量でありながら遮熱性に優れた難燃中空糸、耐熱性布帛、及びそれらの製造方法を提供すること。
【解決手段】鞘成分が難燃繊維、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸を用いて布帛を作成し、次いで複合糸の芯成分を溶解除去することによって、周辺部分に難燃繊維が偏在し、中心部分に繊維が存在しない中空部分が存在する難燃中空糸を含んだ耐熱性布帛を製造する。さらには、難燃繊維が短繊維であることや、有機繊維であることが好ましい。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は難燃中空糸、耐熱性布帛およびそれらの製造方法に関し、特に耐熱性防護服に適した、遮熱性に優れ、かつ軽量で柔軟な難燃中空糸と耐熱性布帛に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消防士が消火作業中に着用する耐熱防護服を構成する繊維としては、不燃性のアスベスト繊維、ガラス繊維等が使われていたが、環境問題や、動き易さなどの観点から近年では、アラミド繊維、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾールなどの難燃性の有機繊維からなる布帛に輻射熱を防止する目的から金属アルミニウム等をコーティングあるいは蒸着等により、表面加工したものが多く使用されている。
【０００３】
また、近年、遮熱性の評価方法の国際標準化がなされ、輻射熱はもとより、伝導熱にも注目した評価方法が確立された（試験法番号：ＩＳＯ９１５１）。この評価方法による基準をクリアするに当たっては、熱伝導を遅延させるために、防護服内に大量の空気層を作ることが有用となる。しかしながら、前記のようなアルミニウムを用いて加工された有機繊維布帛を防護服として用いる場合、アルミニウムは熱伝導率が高く、伝導熱に関しては不利であるばかりか、低比重の金属であるとはいえ有機繊維よりは比重が高く、重量が非常に重くなるので、空気層を作るために最も有用である積層構造を形成することが困難であるとの問題があった。さらに表面にコーティング等の加工をした場合には、透湿性が得られず、その着心地も劣悪なものであった。
【０００４】
そこで特開２００２−１１５１０６号公報では、表地層・透湿防水層・遮熱層の３層からなる耐熱性防護服であって、表地層が難燃性の有機繊維からなり、遮熱層が空気を含有する織編物からなる耐熱性防護服が提案されている。しかし、軽量化と遮熱性の両性能に関してはまだ不充分なものであった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−１１５１０６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記のような問題点を解決し、軽量でありながら遮熱性に優れた難燃中空糸、耐熱性布帛、及びそれらの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の難燃中空糸は、周辺部分に難燃繊維が偏在し、中心部分に繊維が存在しない中空部分が存在することを特徴とする。さらには、難燃繊維が短繊維であることや、有機繊維であることが好ましい。
【０００８】
そして、本発明の耐熱性布帛は上記の本発明である中空糸を含むことを特徴とし、本発明の耐熱性防護服は、本発明の耐熱性布帛を用いることを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の難燃中空糸の製造方法は、鞘成分が難燃繊維、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸の芯成分を溶解除去することを特徴とし、本発明の耐熱性布帛の製造方法は、鞘成分が難燃繊維、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸を含む布帛を作成し、次いで芯鞘型複合糸の芯成分を溶解除去することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の難燃中空糸は、周辺部分に難燃繊維が偏在し、中心部分に繊維が存在しない中空部分が存在する糸条である。この糸条は、糸条を構成する繊維が外周部に偏在しており互いに接触しているが、中心部においては繊維が存在しないか、わずかに存在したとしても互いに接触せずに散在している糸条である。
【００１１】
本発明の難燃中空糸としては、中空率は１０〜８０％、特に２０〜７０％のものが好ましい。中空率が小さすぎると布帛にした場合、含有空気量が少ないので遮熱性の効果が不十分となる場合が生じ、大きすぎると中空部の形態が不安定となり、同じく遮熱性の効果が不十分となる場合がある。なお、本発明にいう中空糸の中空率とは、糸条断面の写真を撮り、糸条の最外周部に存在する単繊維を結んだ線を外周とし、その内側の面積を糸条全体の面積Ｓ１とし、中心部分の空隙部の外側に並んだ単繊維を結んだ線の内側を中空部とし、その中空部の面積をＳ２としたとき、式Ｓ２／Ｓ１×１００で表される値（％）をいう。
【００１２】
本発明で用いる難燃繊維は、環境問題や動きやすさの観点から、有機繊維であることが好ましい。また、難燃繊維よりもさらに熱に強い耐熱性繊維であることがもっとも好ましい。そのような耐熱性繊維としては例えば、アラミド繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、ノボロイド繊維などが挙げられ、難燃繊維としては上記の耐熱性繊維に加えて、難燃アクリル繊維、ポリクラール繊維、難燃ポリエステル繊維、難燃綿繊維、難燃ウール繊維等を挙げる事ができ、これらの繊維を混合して用いることも好ましい。
【００１３】
中でも芳香族ポリアミド繊維であるアラミド繊維が難燃繊維としては好ましく、特に優れたＬＯＩ値を有するメタ系アラミド繊維であるポリメタフェニレンイソフタルアミドを用いることが有用である。さらには、織物強度を向上させる目的でパラ系のアラミド繊維、すなわち、ポリパラフェニレンテレフタルアミド、あるいは、これに第３成分を共重合した繊維を混合させることがより好ましい。ポリパラフェニレンテレフタルアミド共重合体の一例としては、例えば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を挙げることができる。
【００１４】
好ましいメタ系アラミド繊維に対するパラ系アラミド繊維の混合比率としては、５重量％以上を占めることが好ましく、さらに該混合比率は、６０重量％以下にすることが好ましい。パラ系アラミド繊維の混合比率が、５重量％未満では、炎を受けた時に布帛が収縮するおそれがあり、また、６０重量％を超えると、パラ系アラミド繊維がフィブリルを起こしやすくなるので好ましくない。
【００１５】
この難燃繊維は、長繊維であっても構わないが、風合や嵩高性に有利な短繊維であることが好ましく、難燃性の短繊維からなる紡績糸であることがより好ましい。さらに短繊維である場合には、異種デニ−ル、異種繊維長、異種収縮性等の繊維を混紡したものであっても良い。このような短繊維の繊度としては０．１〜１１ｄｔｅｘ、平均繊維長２５〜７０ｍｍ、の範囲にあることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の難燃中空糸は、番手が５〜６０の範囲であることが好ましい。ここで番手とは英式綿番手である。
【００１７】
これらの繊維の種類と形態を選択することによって、炎に接した際に溶融状態になることを防ぎ、火傷の発生を防ぐことや、耐薬品性を付与することができる。
【００１８】
このような難燃中空糸は、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸を用いることによって製造することができる。すなわちもう一つの本発明である難燃中空糸の製造方法は、鞘成分が難燃繊維、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸の芯成分を溶解除去する方法である。
【００１９】
本発明で用いる芯鞘型複合糸の鞘成分である難燃繊維としては、上記難燃中空糸に用いられる難燃繊維を用いることができ、特に好ましくはメタ系アラミド短繊維にパラ系アラミド短繊維を混合したものである。
【００２０】
また、本発明で用いる芯鞘型複合糸の芯成分は易溶解性繊維から構成されるが、易溶解性繊維としてはアルカリや熱湯に対して易溶解性の繊維である、例えば易アルカリ溶解性繊維や水溶性繊維が挙げられる。易アルカリ溶解繊維としては易アルカリ溶解性ポリエステル系繊維や易アルカリ溶解性アクリル系繊維などがあり、好ましくはスルホン基等のアニオン基を導入した変性ポリエステルである易アルカリ溶解性ポリエステル繊維などである。より具体的には５−Ｎａスルホイソフタル酸などの金属スルホネート基を有するイソフタル酸成分をポリエステル主鎖中に好ましくは２〜５モル％共重合させたものなどが工業的に利用しやすい。また水溶性繊維としては、水溶性ポリビニルアルコール系繊維などが代表的である。またこの芯成分の易溶解性繊維は、長繊維であっても短繊維であっても構わない。
【００２１】
本発明で用いられる芯鞘型複合糸は、上記の難燃繊維と易溶解性繊維からなるものであるが、全繊維中の易溶解性繊維の比率は１０〜８０重量％であることが好ましく、さらには２０〜６０重量％であることが好ましい。また、さらには芯成分、鞘成分とも短繊維である紡績糸であることが好ましい。
【００２２】
このような芯鞘型複合糸は、従来公知の通常の方法により製造することができる。例えば、芯鞘成分を別々に供給して混打綿工程、梳綿工程を通過させ、所定の芯鞘比率となるように芯成分を中央、鞘成分をその両側に配した後に供給・ドラフトし、得られたスライバ−をそのまま紡出して精紡することにより得ることができる。また、芯鞘成分を別々に供給してそれぞれスライバ−となし、所望の芯・鞘比率に合わせて紡出量目を設定した後、芯成分を中央、鞘成分をその周囲に配した後に供給して（又は芯成分の粗糸と鞘成分の粗糸を１本づつ供給して）精紡することによっても製造することができ、また、芯成分の粗糸を予め精紡し、鞘成分を精紡するとき芯成分の紡績糸をフロントロ−ラ−から供給してもよい。芯成分がフィラメントであっても同様に精紡することができる。
【００２３】
その後で、芯鞘型複合糸を熱湯処理、アルカリ溶解処理、溶剤処理等の芯成分除去処理を行うことにより難燃中空糸を得ることができる。
【００２４】
より具体的に芯成分除去方法について述べると、例えば、芯成分が易アルカリ溶解性ポリエステル繊維の場合には、アルカリ処理に用いるアルカリ水溶液は０．１〜３０重量％のアルカリ濃度が好ましく、アルカリとしては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の強アルカリが好ましい。処理時間は温度にもよるが０．５〜２時間であることが好ましく、温度は常温〜１００℃、さらには８０〜１００℃の範囲であることが好ましい。易溶解性繊維が水溶性繊維である場合には、熱湯や水によって処理することができる。
【００２５】
また、もう一つの本発明である耐熱性布帛は、前記本発明の難燃中空糸を含む布帛である。さらに本発明の難燃中空糸を含む量は、少なくとも３０％以上、好ましくは４０〜１００％であるが、全量であることがもっとも好ましい。布帛作成後の工程での収縮率が異なる繊維を混合する場合には、布帛の表面密度が低下し表面の防炎性が低下する傾向にある。ここで難燃中空糸としては、中心部分に繊維が存在しない中空部分が存在する糸条であり、中空率は１０〜８０％、特に２０〜７０％のものが好ましい。
【００２６】
このような耐熱性布帛を製造するためには、先に述べた本発明の難燃中空糸の製造に用いられる芯鞘型複合糸を含む布帛を作成し、次いで芯鞘型複合糸の芯成分を溶解除去するという、別の本発明である耐熱性布帛の製造方法を用いることができる。この方法の場合には難燃中空糸を作成してから布帛とした場合と較べて、より形態を安定にすることができる。
【００２７】
本発明の布帛の形態は特に限定されるものではなく、織物、編物等目的、用途により適宜選択すればよいが、形態安定性の点からは織物とするのが好ましい。さらに綾織とすることで、風合いと遮熱性を高いレベルで両立させることができ、リップ構造の織物とすることで、強度を保ったままで軽量とすることができるため好ましい。そのように布帛を構成した後に、熱湯処理、アルカリ溶解処理、溶剤処理等の芯成分除去処理を行うことにより優れた布帛を得ることができる。しかし、油剤付与や収縮処理等の水を用いる工程を布帛製造中に行うためには、芯成分としては易アルカリ溶解性の繊維を用いることが好ましい。
【００２８】
このようにして得られた本発明の耐熱性布帛は、布帛内部に流動しにくい空気の層を含み、耐熱性繊維が高温でも形態を保持するため、軽量であるにもかかわらず、さらには透湿性があるにもかかわらず遮熱性に優れた布帛となる。さらにアラミド繊維のように熱によって炭化するような繊維の場合、溶融が起こらず内部の空気層はそのまま保持されるために更に効果が増大する。
【００２９】
また、本発明の耐熱性布帛を用いることにより、耐熱性、軽量性、遮熱性の性能を兼ね備えた着用感に優れた耐熱性防護服を得ることができる。
【００３０】
さらに好ましくは、耐熱性防護服としては多層構造のものであることが好ましい。多層構造としては、例えば表地層、中間層、遮熱層の３層をこの順序に重ね合わせた３層構造等が挙げられ、本発明の耐熱布帛を表地層に用いたものが特に好ましい。
【００３１】
多層構造である場合、中間層としては、透湿防水性を有するものであることが好ましく、アラミド繊維からなる布帛に透湿防水性の薄膜フィルムを積層したものがもっとも好ましく用いられる。特に、難燃性素材であるポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維からなる織布を用い、該織布に透湿防水性のある例えばポリテトラフルオロエチレンからなる薄膜フィルムをラミネート加工したものが最適に例示される。このような中間層の挿入により、透湿防水性や耐薬品性が向上し、着用者の汗の蒸散を促進するので、着用者のヒートストレスを減少することができる。
【００３２】
また、多層構造の遮熱層としては、空気量を多く含む織編物を使用することが有効であり、このような布帛により熱伝導性の低い空気を多く含んだ層を形成することができる。単に嵩高布帛であってもこの目的は達成されるが、さらに好ましくは構成繊維として本発明の難燃中空糸を用いたものである。織編物の目付としては、５０〜４００ｇ／ｍ²の範囲で形成したものが好ましく例示される。
【００３３】
例えば遮熱層としては、１３０℃、２０分処理後の湿熱収縮率が０．５〜５％である紡績糸またはフィラメント糸と、処理後の湿熱収縮率が２０〜６０％である紡績糸またはフィラメント糸とを交互に緯糸に配した後、リラックス処理することにより、膨らみを持たせたピッケ織物が、織物表面の凸凹によって空気体積が向上するため好ましい。
【００３４】
このような、本発明の耐熱防護服は、表地層、中間層、遮熱層の各層の合計目付が３００〜５００ｇ／ｍ²と小さい場合でも、ＩＳＯ９１５１で測定される遮熱性は１４秒以上、好ましくは１５〜２５秒の値をとることができる。すなわち目付１００ｇ／ｍ²あたり、３秒以上の、更に好ましくは３．５〜５秒の値の、軽量性・遮熱性を兼ね備えた着用感の優れた耐熱性防火服を得ることができる。また、このように軽量であるにもかかわらず、厚さあたりの遮熱性にも優れている。
【００３５】
なお、本発明の耐熱防護服は、このような表地層、中間層、遮熱層から構成される多層構造を有するが、各層は相互に接合されている必要はなく、重ね合わして縫合したものでよい。また、該中間層と遮熱層とは、それぞれファスナー等を使用して表地層から取り外し可能なようにし、洗濯が簡単に出来るような構造を有するものであることも好ましい。
【００３６】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらにより制限されるものではない。実施例で特段断りのない限りパーセント（％）、比率は重量％、または重量比率を示す。実施例における遮熱性の測定値は以下の方法によったものである。
【００３７】
（１）遮熱性
ＩＳＯ９１５１に準拠した方法により、２４℃温度上昇試験を行う。また、素材目付け１００ｇ／ｍ²当たりの遮熱性を計算した。
【００３８】
（２）防炎性
ＪＩＳＬ１０９１Ａ−１法、及び、Ａ−４法に準拠した方法による。
【００３９】
（３）耐薬品性
ＩＳＯ６５３０に準拠した方法による。
【００４０】
（４）着用感
耐熱性布帛を着用し、特に優れているものを◎、優れているものを○、普通を△、劣っているものを×とした。
【００４１】
［実施例１］
芯成分として、５−Ｎａスルホイソフタル酸をポリエステル主鎖に対し４．５モル共重合した易アルカリ溶解性ポリエステル繊維の原綿を用い、鞘成分としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人株式会社製、商標名：コーネックス、１．７デシテックス×５１ｍｍ、ＬＯＩ値＝３６）とコパラフェニレン・３、４'オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人株式会社製、商標名：テクノーラ、１．７デシテックス×５１ｍｍ、ＬＯＩ値＝２５）の混合比率が９０：１０となる割合で混紡した原綿を用い、芯成分と鞘成分の原綿の重量比が４０：６０の割合となる、二層構造紡績糸（番手２０／１）である芯鞘型複合糸を作成した。
【００４２】
次に、上記芯鞘型複合糸を撚糸して番手２０／２の糸条を作成し、この糸条を用いて経糸密度６８本／２．５４ｃｍ（インチ）に整経したものを、緯糸密度４２本／２．５４ｃｍ（インチ）打ち込んで２／１の綾織に織成した織物（目付：２８５ｇ／ｍ²）を作成した。加工工程において９５℃３０分の沸水処理し、次いでアルカリ減量（３５ｇ／Ｌの苛性ソーダで１００℃×６０分）を実施し、易溶解性ポリエステルを完全に溶解させ除去し、難燃中空糸からなる耐熱性布帛を作成した。得られた耐熱性布帛の織物目付けは２１０ｇ／ｍ²であった。これを耐熱性防護服の表地層とした。
【００４３】
耐熱性防護服の中間層としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維からなる紡績糸（番手：４０／１）からなる織布（目付：７０ｇ／ｍ²）にポリテトラフルオロエチレン製の透湿防水性フィルム（日本ゴアテックス製）をラミネートしたものを使用した。
【００４４】
耐熱性防護服の遮熱層としては、１５０℃、２０分処理後の湿熱収縮率が１．０％の通常のポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維からなる紡績糸（番手：４０／１）と、１５０℃２０分処理後の湿熱収縮率が４０％である高収縮ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維である紡績糸（番手：４０／１）とを緯糸に交互に配した緯二重織構造の織物を作製し、加工工程において、リラックス処理（１５０℃×２０分）で湿熱収縮率の差を利用して膨らみを持たせることにより、厚さ１．１ｍｍとしたピッケ織物（目付：１８０ｇ／ｍ²）を使用した。
【００４５】
上記の表地層、中間層、遮熱層を重ねて用い縫製して得られた耐熱防護服の評価結果を表１に示す。
【００４６】
［実施例２］
実施例１と同様の二層構造紡績糸（番手２０／１）である芯鞘型複合糸を用い、撚糸して番手２０／２の糸条を作成し、この糸条を用いて経糸密度５２本／２．５４ｃｍ（インチ）に整経したものを、緯糸密度４４本／２．５４ｃｍ（インチ）の平織組織に打ち込み、経・緯共５．５ｍｍ間隔で２０／２の紡績糸を２本引き揃えて、平織組織のリップ構造の織物（目付：２４０ｇ／ｍ²）を作成した。加工工程において９５℃３０分の沸水処理し、その後アルカリ減量（３５ｇ／Ｌの苛性ソーダで１００℃×６０分）を実施し、易溶解性ポリエステルを完全に溶解させ除去し、難燃中空糸からなる耐熱性布帛を作成した。得られた耐熱性布帛の織物目付けは１８０ｇ／ｍ²であった。
【００４７】
上記の耐熱性布帛を表地層とし、中間層と遮熱層は実施例１と同様の物を使用し、実施例１と同様に耐熱性防護服を得た。得られた耐熱防護服の評価結果を表１に併せて示す。
【００４８】
［比較例１］
ポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人株式会社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人株式会社製、商標名：テクノーラ）とを混合比率が９０：１０となるように混合した耐熱繊維からなる紡績糸（番手２０／２）を作成した。次いでこの紡績糸を綾織に織成した織物（目付け：２８０ｇ／ｍ²）とした。
【００４９】
この布帛を耐熱性防護服の表地層とし、中間層と遮熱層は実施例１と同様の物を使用し、実施例１と同様に耐熱性防護服を得た。得られた耐熱防護服の評価結果を表１に併せて示す。
【００５０】
［比較例２］
比較例１と同様にポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維（帝人株式会社製、商標名：コーネックス）とコパラフェニレン・３、４’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維（帝人株式会社製、商標名：テクノーラ）とを混合比率が９０：１０となるように混合した耐熱繊維からなる紡績糸（番手２０／２）を作成した。
【００５１】
次いでこの紡績糸を用い、アルカリ減量を行わない以外は実施例３と同様に経糸密度５２本／２．５４ｃｍ（インチ）に整経したものを、緯糸密度４４本／２．５４ｃｍ（インチ）の平織組織に打ち込み、経・緯共５．５ｍｍ間隔で２０／２の紡績糸を２本引き揃えて、平織組織のリップ構造の織物（目付：２４０ｇ／ｍ²）を作成した。
【００５２】
上記の耐熱性布帛を表地層とし、中間層と遮熱層は実施例１と同様の物を使用し、実施例１と同様に耐熱性防護服を得た。得られた耐熱防護服の評価結果を表１に併せて示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、軽量でありながら遮熱性に優れた難燃中空糸、耐熱性布帛、及びそれらの製造方法を提供することができる。

Claims

周辺部分に難燃繊維が偏在し、中心部分に繊維が存在しない中空部分が存在することを特徴とする難燃中空糸。
難燃繊維が短繊維である請求項１記載の難燃中空糸。
難燃繊維が有機繊維である請求項１または２記載の難燃中空糸。
請求項１〜３のいずれか１項記載の難燃中空糸を含むことを特徴とする耐熱性布帛。
請求項４記載の耐熱性布帛を用いることを特徴とする耐熱性防護服。
耐熱性防護服が多層構造であり、その表地層が耐熱性布帛である請求項５記載の耐熱性防護服。
鞘成分が難燃繊維、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸の芯成分を溶解除去することを特徴とする難燃中空糸の製造方法。
鞘成分が難燃繊維、芯成分が易溶解性繊維である芯鞘型複合糸を含む布帛を作成し、次いで芯鞘型複合糸の芯成分を溶解除去することを特徴とする耐熱性布帛の製造方法。