JP2004525269A

JP2004525269A - 着心地のよい、耐切断性−耐摩耗性繊維組成物

Info

Publication number: JP2004525269A
Application number: JP2002504710A
Authority: JP
Inventors: ズー，レイヨ; プリケツト，ラリー・ジヨン; バロン，マイケル・アール
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: EP1297205B1; TW528819B; KR20030060068A; BR0111633A; DE60110418T2; JP4786857B2; KR100655831B1; CA2407963C; EP1297205A2; RU2003101055A; CA2407963A1; DE60110418D1; WO2001098568A2; CN100359064C; CN1501993A; WO2001098568A3; AU2001268357A1; US6254988B1; BR0111633B1

Abstract

本発明は、綿、ナイロン、およびパラミド繊維からなる、防護衣類におけるシース／コア糸用のシースに主として使用される、着心地のよい、耐切断性および耐摩耗性組成物に関する。

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は、防護服に二次加工された場合に、有効で、かつまた着用者に着心地のよい、耐切断性および耐摩耗性のシース／コア糸にとって有用な組成物に関する。
【０００２】
関連技術の説明
Ｗ．Ｈ．Ｂｅｔｔｃｈｅｒの出願に関して１９８４年９月１１日に付与された米国特許第４，４７０，２５１号は、コアがスチールワイヤおよびｐ−アラミド繊維であり、シースが着心地のよい表面を提供するためにナイロンの外層を含む少なくとも１層としてコア上に巻き付けられている、防護服に使用されるシース／コア糸を開示している。
【０００３】
Ｎ．Ｈ．Ｋｏｌｍｅｓらの出願に関して１９８８年１０月１８日に付与された米国特許第４，７７７，７８９号は、シース構成の少なくとも１層がワイヤ包装を含む、防護衣類で使用するためのシース／コア糸を開示している。その糸はまた、綿ならびにナイロンおよびアラミドのような合成繊維を含むことができる。
【０００４】
発明の概要
５から６０重量パーセントの綿繊維と、２．５から１５センチメートルの長さおよび０．５から７デシテックスの線密度を有する１０から６５重量パーセントのナイロン繊維と、２．５から１５ミリメートルの長さおよび０．５から７デシテックスの線密度を有する３０から８５重量パーセントのｐ−アラミド繊維とを含む繊維組成物であって、重量パーセントが綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維の全重量を基準とし、綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維が組み合わされて実質的に均一な混合物を生じる繊維組成物が開示される。本発明の繊維組成物は、他の用途の中でも、コアが１００から５０００デシテックスの全線密度を有する繊維状材料である、シース／コア糸構成のシース成分として、特に使用される。得られたシース／コア糸は、他の用途の中でも、高い耐切断性と、高い耐摩耗性と、その衣料品の着用者にとって高度の着心地の良さとの組合せを具えた防護服用の編物を製造するのに特に使用される。
【０００５】
発明の詳細な説明
長い間、防護服の分野において着心地の良さと有効性との間に張り詰めた関係があった。また、着心地の良さを維持しながらまたは改善しながら、有効性を増大させるために、かなりの努力が費やされてきた。本発明は、耐切断性および耐摩耗性の布と衣類との分野におけるかかる進歩をまさに象徴するものである。本発明の利用によって、今や、耐切断性および耐摩耗性の有効性を増大させ、かつ、耐切断性および耐摩耗性手袋のような布および防護服の着心地の良さを維持または改善することが可能である。
【０００６】
本発明の組成物は、構造物のコアがガラス繊維もしくは金属繊維（ワイヤ）または研磨性で堅いある種の他の材料である、シース／コア糸構造物における包装またはシースとしての用途がある。かかるコアおよびコア材料は、例えば、約２０〜１５０マイクロメートルの直径を有する、１ストランドまたは１より多いストランドでの、および連続形態でのまたはステープルファイバーとしての金属繊維でありうる。約１〜３０マイクロメートルの直径を有し、１ストランドまたはそれより多いストランドとしての、連続形態またはステープル形態でのガラス繊維もまた、コア材料として役立つかもしれない。本発明の実施において使用される繊維状材料のコアは一般に１００から５０００デシテックスの全線密度を有する。本発明の組成物は、例えば、防護服で使用されるシース／コア糸に耐切断性、耐摩耗性、および着心地の良さを提供するために注意深く選択される。
【０００７】
本発明の組成物の繊維成分はｐ−アラミド、ナイロン、および綿であり、各成分の割合は物理的品質の必要な組合せを達成するために重要である。
【０００８】
パラ−アラミド繊維とは、パラ−アラミドポリマーから製造された繊維を意味し、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）（ＰＰＤ−Ｔ）が好ましいパラ−アラミドポリマーである。ＰＰＤ−Ｔとは、ｐ−フェニレンジアミンと塩化テレフタルロイルとのモル対モル重合から生成するホモポリマーを、またｐ−フェニレンジアミンと共に少量の他のジアミンおよび塩化テレフタロイルと共に少量の他の二価酸塩化物の組込みから生成するコポリマーをも意味する。一般則として、他のジアミンおよび二価酸塩化物が重合反応を妨害する反応性基を持っていないことだけを条件として、ｐ−フェニレンジアミンまたは塩化テレフタロイルの約１０モルパーセントほどまでの量で、またはおそらくわずかにより高い量で、他のジアミンおよび他の二価酸塩化物を使用することができる。ＰＰＤ−Ｔはまた、他の芳香族ジアミンおよび、例えば、２，６−ナフタロイル塩化物またはクロロ−もしくはジクロロ塩化テレフタロイルのような他の芳香族二価酸塩化物の組込みから生成するコポリマーをも意味する。ただし、他の芳香族ジアミンおよび芳香族二価酸塩化物がパラ−アラミドの特性に悪影響を及ぼさない量で存在することだけを条件とする。
【０００９】
パラ−アラミドと共に添加物を繊維中に使用することができ、そして１０重量パーセントほどまでの他のポリマー材料をアラミドにブレンドできること、またはアラミドのジアミンの代わりに置換された１０重量パーセントほどの他のジアミンもしくはアラミドの二価酸塩化物の代わりに置換された１０重量パーセントほどの他の二価酸塩化物を有するコポリマーを使用できることが分かった。
【００１０】
ｐ−アラミド繊維は一般に毛細管を通してｐ−アラミド溶液を凝固浴中へ押し出すことによって紡糸される。ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）の場合には、溶液のための溶媒は一般に濃硫酸であり、押出しは一般に空隙を通した、冷たい水性の凝固浴中への押出しである。かかる方法は周知であり、本発明の一部を形成しない。
【００１１】
ナイロンとは、脂肪族ポリアミドポリマーから製造された繊維を意味し、ポリヘキサメチレンアジパミド（ナイロン６６）が好ましいナイロンポリマーである。ポリカプロラクタム（ナイロン６）、ポリブチロラクタム（ナイロン４）、ポリ（９−アミノノナン酸）（ナイロン９）、ポリエナントラクタム（ナイロン７）、ポリカプリルラクタム（ナイロン８）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ナイロン６，１０）などのような他のナイロンもまた、もちろん、選ぶに値する。
【００１２】
ナイロン繊維は一般に毛細管を通してポリマーの溶融物をガス状の凝結媒体中へ押し出すことによって紡糸される。かかる方法は周知であり、本発明の一部を形成しない。
本発明の実施において使用される綿繊維は、布および衣類用途において通常使用される任意のものでありうる。綿繊維は一般に長さが１から７．５センチメートルである。
【００１３】
紡績糸に使用するための合成ステープルファイバーは一般に、特定の長さおよび特定の線密度のものである。本発明での使用のためには、２．５から１５センチメートル（１から６インチ）の長さの合成繊維ステープルを使用することができ、３．８から１１．４センチメートル（１．５から４．５インチ）の長さが好ましい。２．５センチメートル未満のステープル長さを有するかかる繊維から製造される糸は、加工のための強度を維持するために過度に高いレベルの撚りを必要とすることが分かった。また、１５センチメートルを超えるステープル長さを有するかかる繊維から製造される糸は、長いステープルファイバーがもつれて切断し短い繊維になりやすい傾向のために、製造するのがより困難である。任意の特定目的のために所望どおり、合成ステープルファイバーに縮みじわをつけることができるし、つけなくてもよい。本発明のステープルファイバーは一般に、ある一定の予め定められた長さに連続フィラメントを切断することによって製造される。しかし、ステープルは伸張切断によるような他の方法によって製造することができる。また糸は、かかる繊維から、ならびに種々のまたは分布した異なる長さのステープルファイバーから製造することができる。本発明で使用されるステープル合成繊維は０．５から７デシテックスの線密度を有する。
【００１４】
図１から図４は、ガラス繊維（図１）およびスチール（図３）のコアを具えたシース／コア糸を用いて製造された布の耐切断性およびそれらの布の耐摩耗性（それぞれ、図２および図４）に対する本組成物の成分の影響を理解するために参照することができる。図１および図３は、ガラス繊維（図１）およびスチール繊維（図３）についてのシース組成物の関数としての耐切断性の三成分プロットである。軸は、綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維のシース組成物濃度を表し、プロット上の値の領域は布組成物の一定重量に対して標準化された耐切断性である。これらのプロットを構築するためのデータは、後に続く実施例で記載される実験から得られる。スチールコアの場合よりもガラス繊維コアの場合に関係がより容易に認められるけれども、ｐ−アラミド含量の増加は増加した耐切断性をもたらし、またナイロン含量の変化は一般に耐切断性に大きな変化をもたらさないことを理解することができる。耐摩耗性に関しては、耐摩耗性がナイロン繊維含量の増加と共に増加し、綿およびｐ−アラミド繊維含量に比較的依存しないことを図２および図４において理解することができる。
【００１５】
着心地の良さの判定は困難であり、主観的である。しかしながら、本発明の組成物中の綿含量の増加は本組成物のシースを有するシース／コア糸を具えた布の使用に対して着心地の良さの増加をもたらすことが分かった。全綿含量は、耐切断性および耐摩耗性の損失を避けるために、注意深く制御されなければならない。しかし、組成物は少なくとも５重量パーセントの綿を含有すべきであることが分かった。その量未満では着心地の良さに対する影響を持つには余りにも少ないように思われる。
【００１６】
組成物にとって適切であることが分かった成分含量の範囲は、図の全てにおいて見ることができる。三角形ＡＢＣにより包まれた範囲によって一般に描かれた組成が本発明の組成である。三角形は図の全てに描かれているけれども、図１においてのみ文字Ａ、Ｂ、およびＣが示されていることに注意されたい。重量パーセントは綿、ナイロン、およびｐ−アラミドの全重量を基準としたものであり、３成分は合計１００重量パーセントになることをもちろん理解して、その三角形は、５から６０重量パーセントの綿、１０から６５重量パーセントのナイロン、および３０から８５重量パーセントのｐ−アラミドである組成物を示している。本発明にとって好ましい組成は、三角形ＤＥＦにより包まれた範囲である。三角形は図の全てに描かれているけれども、図１においてのみ文字Ｄ、Ｅ、およびＦが示されていることに注意されたい。再び、３成分は合計１００重量パーセントになることを理解して、その三角形は、１０から４０重量パーセントの綿、１０から４０重量パーセントのナイロン、および５０から８０重量パーセントのｐ−アラミドである組成物を示している。
【００１７】
本発明の組成物は、シース／コア糸構造物におけるシースとしての用途があり、また周知の方法により製造して、かかるコア材料上に被着または紡糸することができる。例えば、シースは、コア上に包まれる、巻き付けられる、サービングされるか、または紡糸されることができる。包まれる場合、シース繊維は一般に、リング精紡、コアスピニング、エアジェットスピニング、オープンエンド精紡のような公知の方法によって紡糸された緩い形態で置かれ、次に実質的にコアを覆うのに十分な密度でコアの周りに巻き付けられる。サービングされる場合、シース繊維は一般に、コアを覆うために、コアの軸にほぼ垂直な角度でコアの周りに１層またはそれより多い層で被着された撚った糸の状態である。紡糸される場合、シース繊維は、ＤＲＥＦスピニングまたはいわゆるＭｕｒａｔａジェットスピニングまたは別のコア−スピニング方法のような任意の適切なコア−スピニング方法によってコア上に直接形成される。
【００１８】
本発明のシース／コア糸は、手袋、エプロン、袖、および他の衣料品用の布中に織られてまたは編まれて、着心地のよいおよび有効な切断防護を与える。布は一般に０．１７０から１．３５ｋｇ／ｍ^２（５から４０オンス／平方ヤード）の面密度に製造される。
【００１９】
試験方法
耐摩耗性
使用される方法は「織布の耐摩耗性についての標準方法（ＳｔａｎｄａｒｄＭｅｔｈｏｄｆｏｒＡｂｒａｓｉｏｎＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＴｅｘｔｉｌｅＦａｂｒｉｃｓ）」、ＡＳＴＭ標準Ｄ３８８４−９２である。試験の実施に際し、制御条件下の圧力および摩耗作用の回転研磨を用いて、サンプル布を研磨する。Ｔａｂｅｒ摩耗試験機および＃Ｈ−１８砥石車を使用して、５００グラムの荷重の下で布サンプルを研磨にかける。
【００２０】
布サンプルの摩耗完了まで研磨を続ける。３つのサンプルについて摩耗完了までの回転数を測定し、その平均値を報告する。
【００２１】
耐切断性
使用される方法は「防護服に用いられる材料の耐切断性を測定するための標準試験方法（ＳｔａｎｄａｒｄＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄｆｏｒＭｅａｓｕｒｉｎｇＣｕｔＲｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＵｓｅｄｉｎＰｒｏｔｅｃｔｉｖｅＣｌｏｔｈｉｎｇ）」、ＡＳＴＭ標準Ｆ−１７９０−９７である。試験の実施に際し、指定の力の下、マンドレル上に取り付けられたサンプルを横切って、１回、切断刃を引っ張る。幾つかの異なる力で、最初の接触から切断までに引っ張られた距離を記録し、切断までの距離の関数としての力についてグラフを作成する。そのグラフから、２５ミリメートルの距離での切断に対する力を求め、刃負荷の一貫性を確証するために標準化する。標準化された力を耐切断性力として報告する。
【００２２】
切断刃は、長さ７０ミリメートルの鋭い刃先を有するステンレススチールナイフ刃である。試験の開始時および終了時にネオプレン校正材料で４００ｇの荷重を用いて刃負荷を校正する。各切断試験に対して新しい切断刃を使用する。
【００２３】
サンプルは、たて糸およびよこ糸方向から４５度斜めに切断された５０×１００ミリメートルの長方形の布片である。
【００２４】
マンドレルは、回転される半径３８ミリメートルの導電性の棒であり、両面テープを用いてサンプルをマンドレルに取り付ける。マンドレル上の布を横切ってマンドレルの縦軸方向と直角に切断刃を引っ張る。切断刃がマンドレルと電気的接触をするとき、切断が記録される。
実施例
【００２５】
コアが幾つかの場合にはガラス繊維であり、他の場合には金属繊維である種々のシース／コア糸を用いて布を編んだ。シースに用いた繊維組成物には、幅広い濃度配列のナイロン、ｐ−アラミド、および綿繊維成分が含まれていた。
【００２６】
約２マイクロメートルの個々のフィラメント直径を有する１００デニールのＥ−ガラスマルチフィラメント繊維からガラスコアを製造した。
【００２７】
直径３８マイクロメートルのステンレススチール単繊維から金属コアを製造した。
【００２８】
下の表に指定した割合でアラミド、ナイロン、および綿繊維をブレンドすることによってシース組成物を調製した。アラミド繊維成分は、商品名Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ステープルアラミド繊維、Ｔｙｐｅ９７０でＥ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙから販売されている、長さ約３．８センチメートルでフィラメント当たり１．６デシテックスのポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維であった。ナイロン繊維成分は、商品名Ｔｙｐｅ２００、Ｍｅｒｇｅ６９３０１１でＥ．Ｉ．ｄｕＰｏｎｔｄｅＮｅｍｏｕｒｓａｎｄＣｏｍｐａｎｙから販売されている、長さ約３．８センチメートルでフィラメント当たり１．９デシテックスのナイロン６６繊維であった。綿繊維成分はミドルグレードカード綿であった。
【００２９】
下の表の繊維番号１〜２０に対して示された配合に従って９キログラムの各シース組成物を作るのに十分な量の成分を使用した。成分を先ず手で混合し、次いでピッカーを通して２回供給し、均一なブレンドを作った。ブレンドされた材料のそれぞれを次に、短ステープルリングスパン糸を加工してカードスライバを作るのに使用される標準梳毛機を通して供給した。カードスライバを２パス圧伸成形（破砕機／仕上機圧伸成形）を用いて圧伸成形スライバに加工し、ロービング枠上で加工して１かせロービングを作った。ロービングを次に、ガラスコアと共に使用するための半分とスチールコアと共に使用するための他の半分との２つに分割した。
【００３０】
ロービングの２端をリング精紡し、加撚の直前にガラスまたはスチールコアを挿入することによって、シース−コアストランドを作製した。ロービングは約５９００デシテックス（１かせカウント）であった。これらの実施例において、ガラスおよびスチールコアを、最終ドラフトローラの直前に、２つの引っ張られたロービング端の間の中心に置いた。各成形品に対して３．２５撚り係数を用いて１０／１ｓｃｃストランドを作製した。さらに通常の加工の後、２ストランドを逆撚りで一緒に撚り合わせた。１０／２ｓ糸の３つの２．２キログラムチューブを各繊維番号に対して作製した。
【００３１】
標準ＳｈｅｉｍａＳｅｉｋｉ手袋編機を用いて、１０／２ｓ糸をサンプルに編んだ。長さ約１メートルの手袋本体を作製するために、後続の切断および摩耗試験実施用の布サンプルを提供するために、機械編み時間を調整した。
【００３２】
１０／２ｓの２端を手袋編機に供給して約０．４７ｋｇ／ｍ^２の布サンプルを生じさせることによって、サンプルを作った。
【００３３】
布を前述の耐摩耗性および耐切断性試験にかけ、その結果を、シース成分濃度の関数として図１から図４上にプロットした。プロットは０．４７ｋｇ／ｍ^２の面密度に標準化されている。また、表の形で下にもデータを示す。
【００３４】
図１から図４でラインによって示された性能レベルは、スムーズな、十分に作動する範囲で現れていないが、耐摩耗性および耐切断性の良好な組合せは、５から６０重量パーセントの綿繊維、１０から６５重量パーセントのナイロン繊維、および３０から８５重量パーセントのｐ−アラミド繊維を有するシース組成物で実現されることが明らかである。最良の性能は、１０から４０重量パーセントの綿繊維、１０から４０重量パーセントのナイロン繊維、および５０から８０重量パーセントのｐ−アラミド繊維を有するシース組成物から生じる。
【００３５】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の組成物をガラス強化布に用いる、耐切断性の三成分プロットである。
【図２】本発明の組成物をガラス強化布に用いる、耐摩耗性の三成分プロットである。
【図３】本発明の組成物をスチール強化布に用いる、耐切断性の三成分プロットである。
【図４】本発明の組成物をスチール強化布に用いる、耐摩耗性の三成分プロットである。

Claims

５から６０重量パーセントの綿繊維と、
２．５から１５センチメートルの長さおよび０．５から７デシテックスの線密度を有する１０から６５重量パーセントのナイロン繊維と、
２．５から１５センチメートルの長さおよび０．５から７デシテックスの線密度を有する３０から８５重量パーセントのｐ−アラミド繊維と
を含む繊維組成物であって、
前記重量パーセントが綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維の全重量を基準とし、綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維が組み合わされて実質的に均一な混合物を生じることを特徴とする組成物。
前記ｐ−アラミドがポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）である請求項１に記載の組成物。
前記ナイロンがナイロン６６である請求項１に記載の組成物。
１００から５０００デシテックスの全線密度を有する繊維状材料のコアおよび
前記コアを取り囲み、かつ
５から６０重量パーセントの綿繊維と、
２．５から１５センチメートルの長さおよび０．５から７デシテックスの線密度を有する１０から６５重量パーセントのナイロン繊維と、
２．５から１５センチメートルの長さおよび０．５から７デシテックスの線密度を有する３０から８５重量パーセントのｐ−アラミド繊維と
を含むシース
を含むシース／コア糸であって、
前記重量パーセントが綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維の全重量を基準とし、綿、ナイロン、およびｐ−アラミド繊維が組み合わされて実質的に均一な混合物を生じるシース／コア糸。
前記シースが前記コアの周りに巻き付けられた糸の形態である請求項４に記載のシース／コア糸。
前記シースが前記コア上に直接紡糸された繊維の混合物である請求項４に記載のシース／コア糸。
前記綿が前記組成物の１０から４０重量パーセントであり、前記ナイロンが前記組成物の１０から４０重量パーセントであり、かつ前記ｐ−アラミドが前記組成物の５０から８０重量パーセントである請求項１に記載の組成物。
前記綿が前記組成物の１０から４０重量パーセントであり、前記ナイロンが前記組成物の１０から４０重量パーセントであり、かつ前記ｐ−アラミドが前記組成物の５０から８０重量パーセントである請求項４に記載のシース／コア糸。
衣料品に編まれたか、または織られた請求項４に記載のシース／コア糸。
前記衣料品が手袋、エプロン、または袖である請求項９に記載のシース／コア糸。