JP2009249758A

JP2009249758A - 被覆性及び耐摩耗性に優れた芯鞘複合糸及び織編物

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Publication number: JP2009249758A
Application number: JP2008097883A
Authority: JP
Inventors: Hironori Eguchi; 弘則江口; Masahiko Takahashi; 正彦高橋; Tadashi Onuma; 匡志大沼
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2009-10-29
Also published as: US20090252961A1

Abstract

【課題】優れた耐引裂き性、耐磨耗性、耐切創性および耐熱性を有し、外観の審美性を改善した強化布帛を提供する。
【解決手段】高強力高耐熱繊維を芯糸に配置し、その周囲に他の染色可能な繊維又は原着糸を実質無よりの状態で配置させ、さらにその周りを染色可能な繊維又は原着糸でらせん状に被覆する。これにより、外観の審美性と耐光性を改善し、耐引裂性、耐磨耗性、耐切創性および耐熱性に優れ、過酷な状況下で着用するユニフォーム、防火服、作業服、アウトドア衣料、レーシングウエア、スポーツ衣料、あるいは、スーツ、ジーンズ、カバン地、幌生地、手袋、靴下、ミシン糸とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、被覆性、耐磨耗性及び耐熱性、耐切創性に優れた芯鞘複合糸状に関するものであり、より詳しくは高強力および耐熱性を有するポリベンザゾール繊維、パラ系アラミド繊維の特徴を活かし、染色可能な繊維／又は原着糸と複合することで、外観の審美性と耐光性に優れたポリベンザゾール繊維・パラ系アラミド繊維からなる芯鞘複合糸を提供するものである。この芯鞘複合糸からなる織編物を用いれば、例えば過酷な状況下で着用するユニフォーム、防火服、作業服、特殊防護服、アウトドア衣料、レーシングウエア、スポーツ衣料、あるいは、スーツ、ジーンズ、カバン地、幌生地、手袋、靴下、ミシン糸などにおいて得に有用である。

従来から防護機能を有する布帛に使用される高強度繊維素材として、全芳香族ポリエステル、超高分子量ポリエチレン繊維などが知られており、また、耐熱特性を有する繊維素材として、芳香族メタアラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、ポリフェニレンサルファイト繊維（ＰＰＳ）、耐炎化繊維、フッ素繊維が知られており、さらに、高強度および耐熱性を有する繊維素材としてパラ系アラミド繊維が知られている。これらの特性を活かした強化布帛が、過酷な状況下で着用するユニフォーム、防火服、作業服、アウトドア衣料、レーシングウエア、スポーツ衣料、あるいは、スーツ、ジーンズ、カバン地、手袋などに使用されている。一方、これらの高強度および耐熱性を凌ぐ繊維として、ポリベンゾオキサゾールもしくはポリベンゾチアゾールまたはこれらのコポリマーから構成されるポリベンザゾール繊維が知られており、該繊維を使用した強化布帛が期待されている。
繊維科学８・９月合併号、Ｐ.３２（１９９８）加工技術 VOL.３４、Ｎｏ.９、Ｐ.１２（１９９９）

しかしながら、パラ系アラミド繊維やポリベンザゾール繊維は、優れた耐熱性と力学物性を有する一方で、日光や白熱電球、蛍光灯などの光によって変色し易く、また、長時間暴露することにより強度低下が起こり、引裂強さや磨耗強さが低下するという不具合もあった。これらの不具合を改善するため、耐光剤の添加等の検討がなされているが（例えば特許文献１参照）、添加剤を含有させると生産性が低下する、高価な繊維がより高価になるという経済的問題、更には後工程或いは使用時において添加剤が悪影響を及ぼすという問題があった。
特開２００１−１１３１１号公報

本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、耐光性・耐熱性に優れ、更には、長期間耐引裂性、耐磨耗性、耐切創性を維持し、過酷な状況下で着用するユニフォーム、防火服、作業服、特殊防護服、アウトドア衣料、レーシングウエア、スポーツ衣料、あるいは、スーツ、ジーンズ、カバン地、幌生地、手袋、靴下、ミシン糸に用いて好適な複合糸を安価に提供するものである。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、本発明を完成するに到った。即ち本発明は、（１）高強力高耐熱繊維と他の染色可能な繊維及び／又は原着糸から構成される複合糸状であって、高強力高耐熱繊維を芯糸に配置し、他の染色可能な繊維及び／又は原着糸を実質無撚りの状態で配置させ、さらにその周りを染色可能な繊維及び／又は原着糸でらせん状に被覆することを特徴とする芯鞘複合糸、（２）前記高強力高耐熱繊維がポリベンザゾール繊維及び／又はパラ系アラミド繊維であることを特徴とする（１）記載の芯鞘複合糸、（３）前記染色可能な繊維及び／又は原着糸がメタ系アラミド繊維及び／又はポリアミドイミド繊維であることを特徴とする（１）又は（２）記載の芯鞘複合糸、（４）（１）〜（３）に記載の芯鞘複合糸を少なくとも一部に用いることを特徴とする織編物、である。

本発明によれば、従来からある芯鞘複合糸に比べ、飛躍的に被覆性が向上した複合糸が得られ、耐光性を改善して高強力高耐熱繊維の性能を充分に引き出し、耐引裂性、耐磨耗性、耐切創性および耐熱性に優れる上、審美性も有し、過酷な状況下で着用するユニフォーム、作業服、アウトドア衣料、レーシングウエア、スポーツ衣料、あるいは、スーツ、ジーンズ、カバン地、幌生地、手袋、靴下、ミシン糸などに用いて好適な耐熱性複合糸を安価を提供できるという利点がある。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の複合糸は、高強力高耐熱繊維（繊維Ａ）と他の染色可能な繊維及び／又は原着糸（繊維Ｂ）から構成される複合糸状であって、高強力高耐熱繊維（繊維Ａ）を芯糸に配置し、他の染色可能な繊維及び／又は原着糸（繊維Ｂ）を実質無撚りの状態で配置させ、さらにその周りを染色可能な繊維及び／又は原着糸（繊維Ｃ）でらせん状に被覆されてなる芯鞘複合糸であることが好ましい。
かかる構成の芯鞘複合糸とすることにより、高強力高耐熱性繊維の優れた物性を充分に引き出すことができるからである。

すなわち、高強力高耐熱性繊維は優れた力学・耐熱物性を有する一方で、耐光性に劣り、光に暴露すると物性が著しく低下するという問題点があった。そのため、屋外で長時間使用する際には、濃色のコーティングやフィルムなどで光を遮蔽する必要があった等の手段も考えられるが、コーティングやフィルム等を使用すると風合いが悪くなる、或いは衣服とした場合快適性が損なわれる等の問題が生じる。また、公知の複合糸の如く他素材を複合することも考えられるが（例えば特開平７−１８９０７４号公報、特開平７−５４２２９号公報）、これらの複合糸では複合糸表面に高強力高耐熱性繊維が露出して十分な効果が得られない。本発明であれば、繊維Ａが実質的に無撚りの状態で繊維Ｂにより被覆されているため、繊維Ａが複合糸表面に露出することはほぼなく、更に繊維Ｃで優れた被覆状態を固定するため、繊維Ａへの光の到達を有効に防止し、優れた遮光性を示す。

本発明でいう高強力高耐熱繊維（繊維Ａ）は、強度１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、Ｌｏｉ値２５以上の繊維をいい、ポリベンザゾール繊維、パラ系アラミド繊維が挙げられる。なかでも、耐熱性に優れる観点からは、ポリベンザゾール繊維が特に好ましく、経済的観点も加味すればパラ系アラミド繊維も好ましい。強度及びＬｏｉ値の上限は特に問題にならないが、強度７０ｃＮ／ｄｔｅｘ、Ｌｏｉ値１００を超えることは技術的に困難である一方で、実用上の有用性も減少する。

本発明に用いられるポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）とは、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）ホモモリマー及びそれらＰＢＯ、ＰＢＴのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーをいう。引張強度は３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは３３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。

本発明に用いる高強力高耐熱性繊維（繊維Ａ）の形態は、特に限定されるものではなく、モノフィラメント、マルチフィラメント、撚糸、紡績糸、牽切紡績糸、エアー交絡糸、捲縮加工糸を用いることが出きる。

本発明の繊維Ｂ又は繊維Ｃに用いる染色可能な繊維とは、直接染料、バット染料、ナフトール染料、硫化染料、分散染料、反応染料、酸性染料、カチオン染料などによって染色することが可能な一般衣料や産業用に使用される繊維を意味し、綿、羊毛、獣毛、麻などの天然繊維から、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アセテート、アクリル、ビニロン、全芳香族アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維などの合成繊維等があげられ、特に限定されるものではないが、磨耗を受けた際に熔融や熱融着を起こさないメタ系アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維が特に好ましい。

また、これらの染色可能な繊維のなかでも、綿、羊毛、獣毛、麻などの天然繊維、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アセテート、アクリル、ビニロンなどの合成繊維は、耐熱、耐炎布帛としての用途を考えると、耐炎性が付与しされている方が好ましい。例えば耐炎性が付与されたセルロース系の繊維とは、耐炎性を有するいわゆる難燃性のセルロース系の繊維であり、具体的には、繊維重量に対して１〜５重量％のリン原糸が付与された綿、レーヨン、ポリノジック繊維あるいはそれらの繊維との混合物を示しており、さらに好ましくはそれに加え、繊維重量に対して０．５〜３重量％の窒素原糸が付与された上記の繊維をいう。また、ＪＩＳＫ７２０１により評価された限界酸素指数（ＬＯＩ値）が２３以上、好ましくは２５以上、さらに好ましくは２７以上の上記セルロース系繊維である。リン含有量が１％以下であると付与される耐炎性が充分ではなく、また、５％以上を超えると、製造工程への悪影響やまた、繊維としての強度に悪影響を及ぼす。また例えば耐炎性が付与された綿は、含有リン及び／または含有窒素化合物で後加工された綿が好ましい。また耐炎性が付与されたレーヨンあるいはポリノジック繊維は後加工によるものでもよいが、例えば、特公昭４８−２６９３号公報に記載されているようなビスコース人造繊維製造用紡糸原液中に分子量５００から１００００程度のポリホスホネート化合物を添加し、常法によって紡糸した繊維と複合する前でも複合した後でも良い。また、耐炎性を付与された羊毛とは、例えば、特殊なジルコニウムやチタン化合物などを化学結合させたものが挙げられる。

本願発明の繊維Ｂ，繊維Ｃで用いる原着糸とは、例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、レーヨン、アセテート、アクリル、ビニロン、全芳香族アラミド繊維、ポリアミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、ポリフェニレンサルファイト繊維（ＰＰＳ）、耐炎化繊維、フッ素繊維、ポリベンズイミダゾール繊維、ポリアリレート繊維などの合成繊維等があげられ、特に限定されるものではないが、磨耗を受けた際に熔融や熱融着を起こさないメタアラミド繊維、ポリアミドイミド繊維が好ましい。

本発明の複合糸に用いる繊維Ｂ，繊維Ｃは、高強度高耐熱性繊維Ａが有する耐熱性・強度を補助するため、メタ系アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、ＰＰＳ繊維、フッ素繊維であることが特に好ましい。また、遮光性の観点から、メタ系アラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、ＰＰＳ繊維、フッ素繊維を染色又は原着したものが更に好ましく、特に黒色、濃紺等の濃色に染色された繊維であることが好ましい。

本発明の複合糸によれば、メタ系アラミド繊維、ＰＰＳ繊維等で特に欠点として捉えられる熱収縮が、繊維Ｂとして用いた場合、繊維Ａの支持によって繊維Ｂの収縮が抑制される一方で、繊維Ｃとして用いた場合、熱収縮によって繊維Ａと繊維Ｂを強く拘束し、優れた被覆性を強く固定するという効果も有する。

本発明に用いられる繊維Ａ、繊維Ｂ、繊維Ｃの形態は、特に限定されるものではなく、モノフィラメント、マルチフィラメント、撚糸、紡績糸、牽切紡績糸、エアー交絡糸、捲縮加工糸を用いることができるが、繊維Ａはフィラメントであって、繊維Ｂがステープル又は捲縮加工糸であることが特に好ましい。繊維Ａをフィラメントとすることによって高強度を維持する一方、繊維Ｂをステープル又は捲縮加工糸とすることによって嵩高にして繊維Ｂ間から光が入る隙間を低減し、遮光性を高めることができるからである。

本発明における芯鞘複合糸は、高強力高耐熱繊維と他の染色可能な繊維／又は原着糸から構成される複合糸状であって、高強力高耐熱繊維を芯糸に配置し、他の染色可能な繊維／又は原着糸を実質無撚りの状態で配置させ、さらにその周りを染色可能な繊維／原着糸でらせん状に被覆することを特徴とする芯鞘複合糸である。この複合糸を用いた織編物については特にその組織および構造を限定するものはなく、表裏面を有する二重織編物でもよい。また、部分的に使用することも可能で、他素材との交撚、交織、交編、あるいは補強糸使いいわゆるリップストップとして用いることができる。さらに、本発明の複合糸を用い、組紐、組物、撚糸、ロープ、ケーブルにすることも可能である。

本発明の複合糸は、芯部を形成する繊維Ａの重量比率は鞘部（繊維Ｂ）に対し、５〜５０重量％であることが望ましい。３重量％未満の場合には、繊維Ａの高強力・高耐熱の効果が寄与されず、また５０重量％を超えると芯部が露出し、きれいな外観が得られず、また耐光性が低下する。繊維Ａの重量比率は、好ましくは、５〜４５重量％、さらに好ましくは、１０〜４０重量％である。

以下、実施例をもって本特許を説明するが、発明の要旨を超えない限り実施例に拘束されるものではない。

（実施例１）
極限粘度３０ｄｌ／ｇのシス−ポリベンゾオキサゾ−ルをポリリン酸に１４％の濃度で溶解した紡糸ドープを、０．２２ｍｍのオリフィス径を有する６６孔数のノズルから１６０℃で単孔吐出量０．１２２を押出した。ノズルから押出された繊維状のドープはエアーギャップを通過し、その中で引っ張られ、約２２℃に調整された凝固浴を通り、さらに走行速度２００ｍ／ｍｉｎで連続的に５対のローラーで水洗され、続いて一旦巻き取られることなく、連続的に以下のような乾燥工程で乾燥された。乾燥には４つの乾燥ローラーを使用し、各温度は順番に１８０℃、２２０℃、２２０℃、２２０℃に設定した。各ローラーの滞留時間をそれぞれ約１７ｓｅｃに調整することによって、最終的な水分率１．１％のポリベンザゾール繊維を得た。得られた繊維は繊度１１０ｄｔｅｘ、引張強度３７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度３．１％、引張弾性率１１７０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。

得られたポリベンザゾール繊維を芯とし、実質無撚のメタ系アラミド原着ステープルファイバー束をその周辺に実質的に無撚りの状態で配置させ、さらに綿番手６０ｓのメタアラミド原着紡績糸をＳ撚でラップさせて、トータル綿番手１５ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を織物の経糸、緯糸に用い、質量２５０ｇ／m²の綾織物を得た。

（実施例２）
実施例１と同様の手法で得られたポリベンザゾール繊維を芯糸とし、実質無撚のポリアミドイミド原着糸ステープルファイバー束をその周辺に実質的に無撚りの状態で配置させ、さらに綿番手５０ｓポリアミドイミド原着紡績糸をＳ撚でラップさせて、トータル綿番手１０ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を織物の経糸、緯糸に用い、質量２４０ｇ／m²の綾織物を得た。

（実施例３）
実施例１と同様の手法で得られたポリベンザゾール繊維を芯糸とし、実質無撚のポリエステルステープルファイバー束をその周辺に実質的に無撚りの状態で配置させ、さらに綿番手５０ｓポリエステル紡績糸をＳ撚でラップさせて、トータル綿番手１０ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を織物の経糸、緯糸に用い、質量２６０ｇ／m²の綾織物を得た。さらに得られた布帛について、通常の分散染料を用い黒色へ染色し乾燥セットした。

（実施例４）
実施例１と同様の手法で繊度１６７０ｄｔｅｘ、引張強度３７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度３．３％、引張弾性率１１２０ｃＮ／ｄｔｅｘポリベンザゾール繊維を得たのち、１２本引き揃え、牽切、精紡工程を経て繊度８３ｄｔｅｘ、引張強度１９．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度４．３％の牽切紡糸を得た。得られたポリベンザゾール繊維牽切紡糸を芯糸とし、実質無撚のポリアミドイミド原着糸ステープルファイバー束をその周辺に実質的に無撚りの状態で配置させ、さらに綿番手５０ｓポリアミドイミド原着紡績糸をＳ撚でラップさせて、トータル綿番手１５ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を織物の経糸、緯糸に用い、質量２２５ｇ／m²の綾織物を得た。

（実施例５）
繊度１６７０ｄｔｅｘ、引張強度２０．１ｃＮ/ｄｔｅｘのパラアラミド繊維を実施例３と同様な手法を用い、繊度７４ｄｔｅｘ、引張強度１４．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度５．５％の牽切紡糸を得た。得られたパラアラミド繊維牽切紡糸を芯糸とし、実質無撚のメタアラミド原着糸ステープルファイバー束をその周辺に実質的に無撚りの状態で配置させ、さらに綿番手５０ｓメタアラミド原着紡績糸をＳ撚でラップさせて、トータル綿番手１５ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を織物の経糸、緯糸に用い、質量２３５ｇ／m²の綾織物を得た。

（比較例１）
実施例１と同様の手法で得られたポリベンザゾール繊維を芯糸に用い、特開昭５７−５９２４号公報の手法でポリエステルステープルファイバーを鞘側に配置した綿番手１５ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を経糸、緯糸に用い、２６０ｇ／m²の綾織物を得た。

（比較例２）
実施例１と同様の手法で得られたポリベンザゾール繊維を芯糸に用い、特許公開２００３−２７３８０の手法でポリアミドイミド原着糸ステープルファイバーを鞘側に配置した綿番手１０ｓの芯鞘複合糸を得た。この複合糸を経糸、緯糸に用い、２６５ｇ／m²の綾織物を得た。

実施例１〜５および比較例１〜２の布帛について、目視によりその被覆性を評価した。評価は優良から不良まで５段階で行い、優良を５、不良１とし、その結果を表１にまとめた。

実施例１〜５および比較例１〜２の布帛について、ＪＩＳＬ１０７６Ａ法に準じ、ピリングを評価し、その結果を表１にまとめた。

実施例１〜５および比較例１〜２の布帛を、キセノンウエザーメーター（Ｃｉ３５ＡＷ）照射温度６３℃で１００時間連続照射を実施し、照射後の引裂強力をＪＩＳＬ１０９６シングルタング法に準じ、引張速度１０ｃｍ／ｍｉｎ、試験片幅１０ｃｍの条件にて引裂強力を評価し、その結果を表１にまとめた。

結果は表１の様になり、実施例１〜５の芯鞘複合糸を使用した布帛は、被覆性およびピリングが良好で、耐摩耗性に優れたものであった。さらにキセノンウエザーメーター照射後の引裂強力において十分な強力を保持していた。これに対し、比較例１〜２で得られた
布帛は、被覆性およびピリングにおいて実施例の布帛に対し劣るものであった。

本発明は耐引裂性、耐磨耗性、耐切創性および耐熱性に優れた強化布帛に関するものであり、より詳しくは高強力および耐熱性を有するポリベンザゾール繊維の特徴を活かし、他の染色可能な繊維と複合することで、外観の審美性と耐光性に優れたポリベンザゾール繊維からなる強化布帛を提供するものである。この強化布帛は、例えば過酷な状況下で着用するユニフォーム、防火服、作業服、アウトドア衣料、レーシングウエア、スポーツ衣料、あるいは、スーツ、ジーンズ、カバン地、幌生地、手袋、靴下、ミシン糸などにおいて有用である。

Claims

高強力高耐熱繊維と他の染色可能な繊維及び／又は原着糸から構成される複合糸状であって、高強力高耐熱繊維を芯糸に配置し、他の染色可能な繊維及び／又は原着糸を実質無撚りの状態で配置させ、さらにその周りを染色可能な繊維及び／又は原着糸でらせん状に被覆されてなるとを特徴とする芯鞘複合糸。
前記高強力高耐熱繊維がポリベンザゾール繊維及び／又はパラ系アラミド繊維であることを特徴とする請求項１記載の芯鞘複合糸。
前記染色可能な繊維及び／又は原着糸がメタ系アラミド繊維及び／又はポリアミドイミド繊維であることを特徴とする請求項１又は２記載の芯鞘複合糸。
請求項１〜３に記載の芯鞘複合糸を少なくとも一部に用いることを特徴とする織編物。