JP2022118975A - Multilayer structure spun yarn, manufacturing method thereof, heat-resistant fabric, and heat-resistant protective clothing - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、耐熱性繊維の牽切紡績糸を芯成分繊維とし、鞘成分繊維に耐熱性短繊維を含む多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a multi-layered spun yarn containing stretch-breaking spun yarn of heat-resistant fibers as a core component fiber and heat-resistant short fibers as a sheath component fiber, a method for producing the same, a heat-resistant fabric, and a heat-resistant protective clothing.
防護服は、消防、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p-アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、鞘にm-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、特許文献3で芯に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提案し、特許文献4では芯に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提案している。
Protective clothing is used as work clothing for firefighters, paramedics, lifeguards, marine rescuers, the military, petroleum-related facility workers, chemical factory workers, and the like. Firefighting uniforms in the United States, Canada, Australia, and some European countries in recent years use polybenzimidazole fibers, which are excellent in heat resistance and flame retardancy. Since this fiber has a weak strength of about 2.4 cN/decitex (decitex is abbreviated as dtex hereinafter), a fabric woven with p-aramid fiber is usually used. This woven fabric is composed of spun yarns of polybenzimidazole fibers as one of warp yarns and weft yarns, and filament yarns as p-aramid fibers as the other yarn. As another excellent heat-resistant and flame-retardant fabric, the present inventors use p-aramid fiber stretch-breaking spun yarn for the core and m-aramid fiber, flame-retardant acrylic fiber or polyetherimide fiber for the sheath. (
しかし、前記従来技術はいずれも摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色に問題があった。 However, all of the above-mentioned prior arts have problems with friction strength, combustion burst strength, and discoloration from washing.
本発明は、前記従来の問題を解決するため、摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色を向上させた多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供する。 In order to solve the above conventional problems, the present invention provides a multi-layered spun yarn with improved friction strength, combustion burst strength and washing friction discoloration, a method for producing the same, a heat-resistant fabric and a heat-resistant protective clothing.
本発明の多層構造紡績糸は、芯成分繊維がp-アラミド繊維牽切糸であり、鞘成分繊維がポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を含む多層構造紡績糸であって、前記鞘成分繊維のアラミド繊維はp-アラミド繊維とm-アラミド繊維を含み、前記鞘成分繊維を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維は50~65質量%、p-アラミド繊維は18~35質量%、m-アラミド繊維は3~18質量%の割合で混紡されていることを特徴とする。 The multi-layered structure spun yarn of the present invention is a multi-layered structure spun yarn in which the core component fiber is p-aramid fiber stretch-breaking yarn, the sheath component fiber is polybenzimidazole fiber and aramid fiber, and the sheath component fiber is aramid The fiber contains p-aramid fiber and m-aramid fiber, and when the sheath component fiber is 100% by mass, polybenzimidazole fiber is 50 to 65% by mass, p-aramid fiber is 18 to 35% by mass, m- Aramid fibers are characterized by being blended at a rate of 3 to 18% by mass.
本発明の多層構造紡績糸の製造方法は、前記の多層構造紡績糸の製造方法であって、鞘成分繊維となる耐熱性短繊維のスライバーをドラフトゾーンに供給してドラフトし、前記ドラフトゾーンのフロントローラーに芯成分繊維となる耐熱繊維の牽切紡績糸を供給し、前記ドラフトされた短繊維束と合体させ、前記フロントローラーの排出部から離れて配置されているスピンドルに、前記合体させた牽切紡績糸とドラフトされた短繊維束を供給し、旋回流によって仮撚りを掛けた後に巻き取ることを特徴とする。 The method for producing a multi-layered structure spun yarn of the present invention is the above-described method for producing a multi-layered structure spun yarn, wherein a sliver of a heat-resistant staple fiber that will be a sheath component fiber is supplied to a draft zone and drafted. A stretch-breaking spun yarn of heat-resistant fibers to be a core component fiber is supplied to the front roller, combined with the drafted short fiber bundle, and combined with the spindle arranged away from the discharge part of the front roller. It is characterized by supplying a stretch-breaking spun yarn and a drafted staple fiber bundle, applying a false twist by a swirling flow, and then winding it.
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。 The heat-resistant fabric of the present invention is characterized by using the multilayer structure spun yarn. Further, the heat-resistant protective clothing of the present invention is characterized by including the heat-resistant fabric.
本発明の多層構造紡績糸は、耐熱性繊維の組成を最適化することにより、摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルである多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供できる。本発明の多層構造紡績糸の製造方法は、結束紡績法であるため、リング紡績法に比べて約20倍の高速で紡績でき、効率よく合理的に、コストも安く製造できる。 By optimizing the composition of the heat-resistant fiber, the multi-layered spun yarn of the present invention is a multi-layered spun yarn that has acceptable levels of friction strength, combustion burst strength, and discoloration due to washing friction, a method for producing the same, heat resistance Fabric and heat resistant protective clothing can be provided. Since the manufacturing method of the multi-layered spun yarn of the present invention is a tie spinning method, it can be spun at a speed about 20 times higher than that of the ring spinning method, and can be manufactured efficiently and rationally at a low cost.
本発明の多層構造紡績糸は、芯成分繊維がp-アラミド繊維牽切糸であり、鞘成分繊維がポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を含む多層構造紡績糸である。前記鞘成分繊維のアラミド繊維はp-アラミド繊維とm-アラミド繊維を含み、前記鞘成分繊維を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維(以下「PBI」ともいう)は50~65質量%、p-アラミド繊維は18~35質量%、m-アラミド繊維は3~18質量%の割合で混紡されている。これにより、摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルとなる。
本発明の多層構造紡績糸は、結束紡績糸又はリング紡績糸であってもよいが、生産性に優れることから結束紡績糸が好ましい。結束紡績糸の場合は、芯成分繊維の表面に鞘成分繊維が被覆し、鞘成分繊維の一部の繊維は表層の巻き付き繊維となっており、残りの繊維は前記多層構造紡績糸の長さ方向に配列しており、表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている。リング紡績糸の場合は、芯成分繊維の表面に鞘成分繊維が被覆して実撚りが掛けられている。この構造により、糸の強度は高く、伸度は低く、耐熱性も高い。
The multi-layered spun yarn of the present invention is a multi-layered spun yarn in which the core component fiber is p-aramid fiber stretch-breaking yarn and the sheath component fiber is polybenzimidazole fiber and aramid fiber. The aramid fiber of the sheath component fiber contains p-aramid fiber and m-aramid fiber, and when the sheath component fiber is 100% by mass, polybenzimidazole fiber (hereinafter also referred to as "PBI") is 50 to 65% by mass. , 18 to 35% by mass of p-aramid fiber and 3 to 18% by mass of m-aramid fiber. As a result, the friction strength, combustion burst strength, and discoloration due to friction with washing are all at acceptable levels.
The multi-layered spun yarn of the present invention may be a spun yarn with a tie or a spun yarn with a ring tie, but a spun yarn with a tie is preferred because of its excellent productivity. In the case of the bundled spun yarn, the surface of the core component fiber is covered with the sheath component fiber, some of the sheath component fibers are the fibers wound on the surface layer, and the remaining fibers are the length of the multilayer structure spun yarn. The fibers are arranged in a direction, and the wound fibers on the surface layer are in a real twist shape in which the fibers are twisted in one direction, and the whole is bundled. In the case of the ring-spun yarn, the surface of the core component fiber is covered with the sheath component fiber and the yarn is actually twisted. Due to this structure, the yarn has high strength, low elongation, and high heat resistance.
多層構造紡績糸を100質量%としたとき、芯成分繊維は20~40質量%であり、鞘成分繊維は60~80質量%が好ましい。さらに、鞘成分繊維を100質量%としたとき、PBI繊維は50~65質量%、p-アラミド繊維は18~35質量%、m-アラミド繊維は3~18質量%の混紡繊維であるのが好ましい。これにより、摩擦強度、燃焼破裂強度、洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルとなる。 When the multi-layer structure spun yarn is 100% by mass, the core component fiber is preferably 20 to 40% by mass, and the sheath component fiber is preferably 60 to 80% by mass. Furthermore, when the sheath component fiber is 100% by mass, PBI fiber is 50 to 65% by mass, p-aramid fiber is 18 to 35% by mass, and m-aramid fiber is a blended fiber of 3 to 18% by mass. preferable. As a result, the friction strength, combustion burst strength, and discoloration due to friction with washing are all at acceptable levels.
PBI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。 PBI fibers are fibers made from polymers such as 2,2'-(m-phenylen)-5,5'-bibenzimidazole, which have a thermal decomposition temperature of over 600°C, a deflection temperature under load of 410°C, and a glass transition temperature of 410°C. The point is 427° C. and the oxygen index (OI) value is 41 or more. This fiber has a strength retention rate of 95% even when exposed to air at 230°C for 2 weeks, and can maintain fiber performance up to 1000°C in nitrogen. Textile Encyclopedia" p.848, Maruzen, March 25, 2002). PBI fibers are known as products manufactured by PBI Performance Products, Inc., USA.
芯成分繊維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。 The copolymer-based p-aramid fiber used for the core component fiber is manufactured by Teijin Ltd. under the trade name of "Technora". The "Technora" is copolyparaphenylene-3,4'-oxydiphenylene-terephthalamide. These fibers have a tensile strength of 24.5-24.7 cN/dtex, a thermal decomposition onset temperature of about 500° C., and an oxygen index (OI) value of 25.
鞘成分繊維に使用するm-アラミド繊維は、例えば米国Du pont社製、商品名 ”ノーメックス”s(日本の東レ・デュポン社製も同一商品名)、帝人社製、商品名”コーネックス”、 中国、煙台泰和社製、商品名”ニュースター”などがある。商品名”ノーメックス”の引張強度は3.6cN/decitex、熱分解開始温度は約400℃、酸素指数(OI)値は29~30である。 The m-aramid fiber used for the sheath component fiber is, for example, manufactured by Du Pont in the United States under the trade name "Nomex"s (the same trade name is manufactured by Toray DuPont in Japan), manufactured by Teijin under the trade name "Conex", Made in China by Yantai Taiwa Co., Ltd., with the product name “New Star”. The product name "Nomex" has a tensile strength of 3.6 cN/decitex, a thermal decomposition initiation temperature of about 400°C, and an oxygen index (OI) value of 29-30.
鞘成分繊維に使用するp-アラミド繊維は、単独重合系として米国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(登録商標)”、 煙台泰和製商品名”タパラン”がある。 The p-aramid fiber used for the sheath component fiber is a homopolymer system manufactured by Du Pont in the United States under the trade name "Kevlar" (same trade name as manufactured by Toray Du Pont in Japan), and manufactured by Teijin under the trade name "Twaron". registered trademark)”, and the product name “Taparan” manufactured by Taiwa Yantai.
共重合系のp-アラミド繊維は、帝人社製、商品名”テクノーラ”がある。これらの繊維の引張強度は20.3~24.7cN/decitex、熱分解開始温度は約500~550℃、酸素指数(OI)値は25~29である。耐熱性及び難燃性は、通常の繊維に比較すると高い。 Copolymer p-aramid fibers are available from Teijin under the trade name of "Technora". These fibers have a tensile strength of 20.3-24.7 cN/decitex, a thermal decomposition initiation temperature of about 500-550° C., and an oxygen index (OI) value of 25-29. Its heat resistance and flame resistance are higher than those of ordinary fibers.
芯成分繊維は共重合系p-アラミド繊維牽切紡績糸であり、鞘成分繊維のp-アラミド繊維は単独重合系p-アラミド繊維であるのが好ましい。共重合系パラアラミドは強度に優れているため芯に用いて糸の強度を上げる働きを持たせ、単重合系パラアラミドは難燃性に優れているため鞘に用いて糸の燃焼を防ぐ働きを持たせている。 It is preferable that the core component fiber is a stretch-broken spun yarn of a copolymer p-aramid fiber, and the p-aramid fiber of the sheath component fiber is a homopolymer p-aramid fiber. Copolymer para-aramid has excellent strength, so it is used in the core to increase the strength of the yarn, and homopolymer para-aramid has excellent flame resistance, so it is used in the sheath to prevent the yarn from burning. I'm letting
多層構造紡績糸は、鞘成分繊維の一部の繊維が表層の巻き付き繊維となっており、表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている構造である。ここで全体とは、芯成分繊維の牽切紡績糸と鞘成分繊維の前記巻き付き繊維以外の繊維のことである。 In multi-layered spun yarn, some fibers of the sheath component fibers are wound fibers on the surface layer, and the wound fibers on the surface layer are twisted in one direction, and the whole is bundled. be. Here, the whole means fibers other than the stretch-break spun yarn of the core component fiber and the wound fiber of the sheath component fiber.
多層構造紡績糸を100質量%としたとき、芯成分繊維は20~40質量%であり、鞘成分繊維は60~80質量%が好ましく、さらに好ましくは芯成分繊維が22~38質量%であり、鞘成分繊維が62~78質量%である。芯成分繊維が20質量%未満では、芯成分繊維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、芯成分繊維が40質量%を超えると、鞘成分繊維の被覆性が低くなる。また、鞘成分繊維が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。 When the multilayer structure spun yarn is 100% by mass, the core component fiber is preferably 20 to 40% by mass, and the sheath component fiber is preferably 60 to 80% by mass, more preferably 22 to 38% by mass. , the sheath component fiber is 62 to 78% by mass. If the content of the core component fiber is less than 20% by mass, the stretch-break spun yarn of the core component fiber must be made very fine, and it is difficult to produce the stretch-break spun yarn. On the other hand, when the core component fiber exceeds 40% by mass, the covering property of the sheath component fiber becomes low. If the sheath component fiber content is less than 60% by mass, good coverage is not obtained, and if it exceeds 80% by mass, the overall fineness of the multi-layered structure spun yarn increases, which is undesirable.
芯成分繊維の共重合系p-アラミド繊維牽切紡績糸は、トウブレークした切紡績糸が好ましい。トウブレークした牽切繊維は引きちぎり繊維であるため、芯成分繊維と鞘成分繊維の親和性が良く一体性の良い多層構造紡績糸となる。この牽切紡績糸は、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。牽切紡績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。 The copolymer-based p-aramid fiber stretch-cut spun yarn of the core component fiber is preferably a tow-broken cut spun yarn. Since the tow-broken strain-breaking fiber is a torn fiber, it becomes a multi-layered spun yarn with good affinity between the core component fiber and the sheath component fiber and good integration. This stretch-break spun yarn may be a direct spinning method in which draft-twisting is performed with one spinning machine, or it may be made into a sliver and twisted and then spun in two or more processes (Perlock method or converter method). good. Direct spinning is preferred. By using the stretch-breaking spun yarn, it is possible to obtain a core-sheath structure spun yarn that can maintain a high strength and is excellent in integration with the sheath fiber.
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。 The preferred fineness of the stretch-breaking spun yarn is preferably in the range of 5.56 to 20.0 tex (50 to 180 metric single yarn), more preferably 6.67 to 16.7 tex (50 to 180 metric single yarn). in the range of 60 to 150 single yarns). If the fineness is within the above range, the strength is high, and it is suitable for heat-resistant protective clothing and the like in terms of texture and the like. The number of twists is preferably 350 to 550 twists/m, more preferably 400 to 500 twists/m, for a 125 metric count single yarn. If the number of twists is within the above range, the integrity with the coated fiber is further enhanced. Moreover, the preferred fiber length is distributed in the range of 30 to 180 mm, and the average fiber length is in the range of 45 to 150 mm, preferably 50 to 125 mm. Within this range, the strength can be maintained even higher.
鞘成分繊維のPBI繊維は、スクエアカット品が好ましい。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。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。 The PBI fiber of the sheath component fiber is preferably a square cut product. Square cuts are repeated cuts of a certain length at right angles. For example, in the case of a 51 mm square cut, all fibers have a uniform length of 51 mm. The single fiber fineness is preferably in the range of 1-5 dtex, more preferably in the range of 1.5-4 dtex.
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・形態の短繊維束まで加工される。ここにおいて色相や異種繊維の混合は、例えば混毛インターセクティング ギル ボックス(intersecting gill box)に各々が100%組成である複数種の繊維束(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。ここにおいて色相や異種繊維の混合は、混打綿や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。 The sheath component fibers are processed into short fiber bundles of optimum shape and form by a spinning method according to the fineness and fiber length. Here, the hue and the mixing of different types of fibers can be achieved, for example, by passing multiple types of fiber bundles (sliver) each having a composition of 100% through a mixed hair intersecting gill box, and doubling them in the subsequent comber or prespinning process. and by the drafting action parallel and symmetrical. This method is hereinafter referred to as "sliver blending". This method has a good yield and is suitable for high-mix low-volume production. Here, the blending of shades and different fibers is done mainly in the carding machine during the blending and carding process. This method is hereinafter referred to as "card blending", and although the yield is poor, it is suitable for mass production of a small variety of products.
多層構造紡績糸は、メートル番手(単糸)で28~52番(繊度:357~192decitex)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。多層構造紡績糸は2本撚り合わされた双糸であり、前記双糸のメートル番手は14~26番(繊度:714~384decitex)としてもよい。双糸にすると、生地の表面がきれいになるうえ、織物の強度も高くなる。 The multi-layer structure spun yarn preferably has a metric count (single yarn) of 28 to 52 (fineness: 357 to 192 decitex). Within this range, protective clothing with good workability can be obtained. The multi-layered spun yarn is a two-ply yarn in which two yarns are twisted, and the metric count of the two-ply yarn may be 14 to 26 (fineness: 714 to 384 decitex). Two-ply yarn not only makes the surface of the fabric clean, but also increases the strength of the fabric.
双糸の撚り係数Kは100~200が好ましい。但し、係数Kは次に示す数式(1)によって計算する。
K=T/√C・・・式(1)
T:双糸の撚り数(回/m)
C:双糸番手(m/g)
The twist coefficient K of the two-ply yarn is preferably 100-200. However, the coefficient K is calculated by the following formula (1).
K=T/√C Expression (1)
T: Number of twists of two-ply yarn (twists/m)
C: Two-ply yarn count (m / g)
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。 The heat-resistant protective clothing containing the heat-resistant fabric of the present invention is suitable for firefighting clothing, as well as work clothing for ambulance personnel, lifesaving personnel, marine rescue personnel, the military, petroleum-related facility workers, chemical factory workers, and the like. be. In the case of firefighting clothing, it is preferable to use the heat-resistant fabric of the present invention for the outer layer. It is because heat resistance is high.
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図面を用いて説明する。図1は本発明の一実施例における結束紡績装置1の要部を示す斜視図である。
(1)ドラフト工程
結束紡績装置1のドラフトゾーン6は、一対のフロントローラ2,2’と、エプロンを有する一対のセカンドローラ3と、一対のサードローラ4と、一対のバックローラ5で構成されている。鞘成分繊維となるポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を混紡したスライバー7は、スライバーガイド8を通過させてバックローラ5から供給され、ドラフトゾーン6でドラフトされる。
(2)芯成分繊維と被覆成分繊維との合体工程
ドラフトゾーン6のフロントローラー2,2’手前に、芯成分繊維となるp-アラミド繊維牽切紡績糸9を供給し、スライバー7がドラフトされた繊維束と合体させる。
(3)紡績糸形成工程
フロントローラー2,2’の排出部から離れて配置されているスピンドル10に、合体させた芯成分繊維の牽切紡績糸9と鞘成分繊維の繊維束を供給し、旋回流によって仮撚りを掛けて多層構造紡績糸11とする。
(4)巻き取り工程
得られた多層構造紡績糸11は、ニップローラ12,12’で引き取られ、スラブキャッチャー13を通過し、巻取り部17のフリクションローラ14により駆動されクレードルアーム15に支持されたパッケージ16に巻き取られる。
本発明の製造方法に使用する紡績機は、例えば村田機械社製、商品名”MURATA VORTEX SPINNER”として販売されている。特徴的なことは、糸速度が300~450m/分であり、リング紡績機の約10倍生産速度が速いことである。
Next, the apparatus and method for producing the core-sheath structure yarn of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the essential parts of a
(1) Draft process The draft zone 6 of the
(2) Combining Core Component Fiber and Coating Component Fiber In front of the
(3) Spun Yarn Forming Step Supply the united stretch-cut spun yarn 9 of the core component fiber and the fiber bundle of the sheath component fiber to the
(4) Winding process The obtained multi-layered structure spun
The spinning machine used in the manufacturing method of the present invention is sold under the trade name "MURATA VORTEX SPINNER" manufactured by Murata Machinery Co., Ltd., for example. A characteristic feature is that the yarn speed is 300 to 450 m/min, which is about 10 times faster than the ring spinning machine.
本発明の一例の多層構造紡績糸(結束紡績糸)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25はPBI繊維と単独重合系p-アラミド繊維とm-アラミド繊維の混紡繊維である。鞘成分繊維25は、多層構造紡績糸の長さ方向に配列している内層繊維22と、表層の巻き付き繊維23と、たるみ繊維24があり、毛羽26も認められる。表層の巻き付き繊維23は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている。これにより、毛羽は少なく、摩耗を受けても繊維が脱落せず、強固な糸状態を保つ。前記において一方向とは、S撚りの巻き付け繊維又はZ撚りの巻き付け繊維ことをいい、撚り角が同一ということではない。S撚りの巻き付け繊維又はZ撚りの巻き付け繊維は、結束紡績機のスピナーの圧空旋回流の方向によって決まる。この多層構造紡績糸(結束紡績糸)20は、芯成分繊維(牽切紡績糸)21と、鞘成分繊維25のうちの長さ方向に配列している内層繊維22と、表層の巻き付き繊維23の3層構造になっている。この糸構造により、糸強度は高いものとなる。
FIG. 2 shows a multi-layer structure spun yarn (bundle spun yarn) 20 as an example of the present invention. In FIG. 2, the
図3は本発明の一実施形態における芯鞘構造紡績糸の側面写真(倍率200倍)、図4は本発明の別の実施形態における芯鞘構造紡績糸の側面写真(倍率200倍)である。いずれも鞘成分繊維の糸の長さ方向に配列している内層繊維と、表層の巻き付き繊維と、たるみ繊維があり、毛羽も認められる。 FIG. 3 is a side view photograph (magnification of 200 times) of the core-sheath structure spun yarn in one embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a side view view (magnification of 200 times) of the core-sheath structure spun yarn in another embodiment of the present invention. . In each case, there are inner layer fibers arranged in the length direction of the sheath component fiber, surface layer winding fibers, and slack fibers, and fluff is also observed.
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、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。 It is preferable that the fabric for protective clothing of the present invention is made by twisting two of the core-sheath spun yarns (single yarns) to form a two-ply yarn, which is then made into a woven fabric. The reason for using two-ply yarn is that it is more than twice as strong as a single yarn, giving it a cohesive force that prevents yarn breakage during weaving, and also offsets the uneven thickness of the single yarn, creating a beautiful weave. It is for Two-ply yarn is manufactured using a twister such as a double twister, for example. The double twister is highly productive because it can twist twice with one rotation of the spindle. However, since there are as many as six rubbing points on the long twisting yarn path, the covering tends to be peeled off and disturbed to expose the core. A ring twister with two rubbing points is preferred, and an up-twister with two rubbing points and a very short twisted yarn path is most preferred.
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に編成する。織物組織の中でも好ましいのは図5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6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。 The obtained two-ply yarn is twisted and used as warp and weft to form a woven fabric. As the woven fabric, a plain weave, a twill weave, a satin weave, or other variation weave can be used. When knitted, any of flat knitting, circular knitting and warp knitting can be applied. Any knitting structure may be used. When the knitted fabric contains air, it is knitted into a double-knotted pile fabric. The mat weave shown in FIG. 5 is preferred among the weaves, and this mat weave is a plain +3/3 mat weave. The plain weave part is composed of eight warp and weft yarns and has a plain texture, while the 3/3 mat weave part has three warps and three wefts aligned, and this part protrudes to the surface. Another example of mat weave is shown in FIG. This mat weave structure is a plain +2/2 mat weave. The plain weave portion is composed of two warp and weft yarns and has a plain weave, while the 2/2 mat weave portion has both warp and weft yarns aligned, and this portion protrudes to the surface. Such a woven fabric has an anti-slip effect, and even if the plain weave is torn, it stops at the mat woven portion and is resistant to tearing. This is called a Rip Stop structure in the sense that it prevents tearing.
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。 The weight per unit (basis weight) of the protective clothing fabric of the present invention is preferably in the range of 100 to 340 g/m 2 . Within the above range, work clothes that are lighter and more comfortable to wear can be obtained. It is more preferably in the range of 140-300 g/m 2 , particularly preferably in the range of 150-260 g/m 2 .
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を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、金属粒子や炭素粒子を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。 The multi-layered spun yarn of the present invention and the heat-resistant fabric and heat-resistant protective clothing using the same do not necessarily contain antistatic fibers or antistatic fibers. This is because PBI fibers easily absorb moisture and are less likely to be charged with static electricity. When antistatic fibers are mixed according to the customer's request, metal fibers, carbon fibers, fibers kneaded with metal particles or carbon particles, etc. are used. The antistatic fiber is preferably added in the range of 0.1 to 1% by mass, more preferably in the range of 0.3 to 0.7% by mass, based on the spun yarn. Antistatic fiber yarns can also be added during weaving. For example, it is preferable to add 0.1 to 1% by mass of "Beltron" manufactured by KB Seiren, "Kuracarbo" manufactured by Kuraray, carbon fiber, metal fiber, or the like.
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。
<摩耗試験>
図7は本発明の一実施例のASTM D 3884-09 テーバー法,H-18に規定の摩耗試験装置30の模式的斜視図である。この摩耗試験装置30は、回転台31の上にサンプル布32を置き、矢印のように回転させる。回転台31の回転数は60rpmであり、摩擦輪33a,33bもこれに応じて回転する。サンプル布32の上には摩擦輪33a,33bが配置され、矢印のように互いに反対方向に回転させる。摩擦輪33a,33bの荷重は合計で500gである。摩耗粉は吸引しながら回転を続ける。摩耗痕34は環状であり、その外直径L1は約88mm、面積は約30cm2となる。糸が切れ直径1~2mmの穴が開くまでの回転数を測定する。300回以上を合格レベルとする。
<JIS L 1096 B法を準用した燃焼破裂試験>
図8は、JIS L 1096 B法の定速伸長形燃焼破裂装置35の模式的断面図である。直径80mmのサンプル布37を試料取り付け台36のクランプに取り付ける。クランプは内径L2=44mmである。押し棒38は先端半径12.5mm、直径L3が25mmである。ISO 9151の火炎暴露試験にて80kWの熱を8秒間サンプル布に照射した後、その燃焼部分に押し棒38の先端を1分間当たり10cmの加圧速度で押し当て、サンプル布37を突き破る強さ(N)を測定する。140N以上を合格レベルとする。
<洗濯摩耗変退色試験>
ISO6330 6N-Fに規定されている方法で10回繰り返し洗濯を行い、評価した。評価基準は5段階で目視により判断し、もっとも変色が少ないものが5級、変色が多いものが1級である。3級以上を合格レベルとする。
<その他の物性>
JIS又は業界規格にしたがって測定した。
A more specific description will be given below using examples. The invention is not limited to the following examples.
The measurement methods in the examples and comparative examples of the present invention were as follows.
<Abrasion test>
FIG. 7 is a schematic perspective view of a
<Combustion burst test applying JIS L 1096 B method>
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a constant-velocity extensional combustion-bursting
<Washing abrasion discoloration test>
Washing was repeated 10 times by the method specified in ISO6330 6N-F, and evaluation was made. The evaluation criteria are five grades, and the least discoloration is
<Other physical properties>
Measured according to JIS or industry standards.
(実施例1~2、比較例1~2)
1.使用繊維
(1)芯成分繊維
芯成分繊維として、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)鞘成分繊維
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繊維(繊維長51mmのスクエアカット、繊度1.7dtex)を使用した。
(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51mmのスクエアカット、繊度1.7dtex、黒色品)を使用した。
(iii)m-アラミド繊維
中国煙台泰和社製、商品名“ニュースター BL3”(繊維長51mmのスクエアカット、繊度1.7dtex)を使用した。
以上のPBI繊維、単独重合体p-アラミド繊維、m-アラミド繊維を表1に示す所定の割合にて均一混合した。
2.紡績糸の作製
(1)結束紡績糸
図1に示す方法により共重合体p-アラミド繊維の牽切紡績糸を芯成分繊維とし、PBI繊維と単独重合体p-アラミド繊維とm-アラミド繊維を混紡した繊維束(スライバー)を鞘成分繊維とし、図1に示す村田機械社製、商品名”No.870,MURATA VORTEX SPINNER”を使用し、300m/分の速度で結束紡績糸単糸を製造した。得られた糸のメートル番手は40番であった。
(2)双糸の作製
ダブルツイスターを使用して結束紡績糸単糸2本を実撚りし、双糸とした。撚り数は670回/m、撚り係数K=150とした。
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6に示す2/2マット織組織の織物を質量225g/m2、たて方向糸密度216.5本/10cm、よこ方向糸密度206.7本/10cmにて作製した。
条件と結果は表1~2にまとめて示す。
(Examples 1-2, Comparative Examples 1-2)
1. Fibers used (1) Core component fiber As the core component fiber, copolymer p-aramid fiber, Teijin's product name "Technora" stretch-cut spun yarn (number of twists in Z direction 45 times / 10 cm), yarn fineness 8.0 tex (Metric count: 1/125) (single fiber fineness 1.7 dtex, average fiber length 100 mm, product (yellow)) was used.
(2) Sheath Component Fibers The following three types of fibers were blended.
(i) PBI fiber PBI fiber (square cut fiber length 51 mm, fineness 1.7 dtex) manufactured by PBI Performance Products, Inc., USA was used.
(ii) Homopolymer p-aramid fiber A trade name "Taparan" manufactured by Yantai Taiwa Co., Ltd. of China (square cut fiber length 51 mm, fineness 1.7 dtex, black) was used.
(iii) m-Aramid fiber A trade name "New Star BL3" (square cut fiber length 51 mm, fineness 1.7 dtex) manufactured by Yantai Taiwa Co., Ltd. in China was used.
The above PBI fiber, homopolymer p-aramid fiber, and m-aramid fiber were uniformly mixed at a predetermined ratio shown in Table 1.
2. Preparation of spun yarn (1) Tie spun yarn By the method shown in FIG. The blended fiber bundle (sliver) is used as the sheath component fiber, and the product name "No. 870, MURATA VORTEX SPINNER" manufactured by Murata Machinery Co., Ltd. shown in Fig. 1 is used to produce a single bundled spun yarn at a speed of 300 m / min. did. The metric count of the yarn obtained was #40.
(2) Preparation of two-ply yarn Using a double twister, two bundled spun yarn single yarns were actually twisted into a two-ply yarn. The number of twists was 670 times/m, and the twist coefficient was K=150.
3. Using the two -ply yarns as warps and wefts, a rapier loom was used to fabricate a woven fabric having a 2/2 mat weave structure shown in FIG. , and a weft direction yarn density of 206.7 yarns/10 cm.
The conditions and results are summarized in Tables 1-2.
表2から明らかなとおり、実施例1及び2は摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルであることが確認できた。 As is clear from Table 2, it was confirmed that Examples 1 and 2 were at acceptable levels in terms of friction strength, combustion burst strength, and discoloration due to washing.
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。とくに摩擦強度、燃焼破裂強度、洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルである耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供できる。 The heat-resistant protective clothing using the heat-resistant fabric of the present invention is suitable for firefighting clothing, as well as work clothing for ambulance personnel, lifesaving personnel, marine rescue personnel, the military, oil-related facility workers, chemical factory workers, and the like. is. In particular, it is possible to provide a heat-resistant fabric and a heat-resistant protective clothing that have acceptable levels of friction strength, combustion burst strength, and discoloration by washing.
1 結束紡績装置
2,2’ フロントローラ
3 セカンドローラ
4 サードローラ
5 バックローラ
6 ドラフトゾーン
7 スライバー
8 スライバーガイド
9 牽切紡績糸
10 スピンドル
11 多層構造紡績糸
12,12’ ニップローラ
13 スライブキャッチャー
14 フリクションローラ
15 クレードルアーム
16 パッケージ
20 多層構造紡績糸(結束紡績糸)
21 芯成分繊維(牽切紡績糸)
22 鞘成分繊維の内層繊維
23 巻き付き繊維
24 たるみ繊維
25 鞘成分繊維
26 毛羽
30 摩耗試験装置
31 回転台
32 サンプル布
33a,33b 摩擦輪
34 摩耗痕
1 binding
21 Core component fiber (stretch-cut spun yarn)
22 Inner layer fiber of
Claims (11)
前記鞘成分繊維のアラミド繊維はp-アラミド繊維とm-アラミド繊維を含み、
前記鞘成分繊維を100質量%としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維は50~65質量%、p-アラミド繊維は18~35質量%、m-アラミド繊維は3~18質量%の割合で混紡されていることを特徴とする多層構造紡績糸。 The core component fiber is a p-aramid fiber stretch-breaking yarn, and the sheath component fiber is a multilayer structure spun yarn containing polybenzimidazole fiber and aramid fiber,
The aramid fibers of the sheath component fibers include p-aramid fibers and m-aramid fibers,
When the sheath component fiber is 100% by mass, the polybenzimidazole fiber is 50 to 65% by mass, the p-aramid fiber is 18 to 35% by mass, and the m-aramid fiber is 3 to 18% by mass. A multi-layered spun yarn characterized by comprising:
前記表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている請求項1に記載の多層構造紡績糸。 Some of the fibers of the sheath component fibers are surface layer wound fibers, and the remaining fibers are arranged in the length direction of the multilayer structure spun yarn,
2. The multi-layered spun yarn according to claim 1, wherein the wound fibers of the surface layer are real twisted in one direction, and the whole is bundled.
但し、係数Kは次に示す数式(1)によって計算する。
K=T/√C・・・式(1)
T:双糸の撚り数(回/m)
C:双糸番手(m/g) 7. The multi-layered spun yarn according to claim 6, wherein the twist coefficient K of the two-ply yarn is 100-200.
However, the coefficient K is calculated by the following formula (1).
K=T/√C Expression (1)
T: Number of twists of two-ply yarn (twists/m)
C: Two-ply yarn count (m / g)
鞘成分繊維となるポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を混紡したスライバーをドラフトゾーンに供給してドラフトし、
前記ドラフトゾーンのフロントローラーに芯成分繊維となるp-アラミド繊維牽切糸を供給して、前記スライバーと合体した繊維束とし、
前記繊維束を前記フロントローラーの排出部から離れて配置されているスピンドルに供給し、旋回流によって仮撚りを掛けた後に巻き取ることを特徴とする多層構造紡績糸の製造方法。 A method for producing a multilayer structure spun yarn according to any one of claims 1 to 7,
A sliver that is a blend of polybenzimidazole fiber and aramid fiber, which is a sheath component fiber, is supplied to the draft zone and drafted,
Supplying a p-aramid fiber stretch-cutting yarn as a core component fiber to the front roller of the draft zone to form a fiber bundle united with the sliver,
A method for producing a multi-layered spun yarn, wherein the fiber bundle is supplied to a spindle arranged away from the discharge portion of the front roller, false twisted by a swirling flow, and then wound.
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