JP3591013B2 - 防護用資材およびその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は刃物や鋭角な金属等に接触しても破れたり、穴が開いたりせずに身体を防護する衣服、手袋、腕カバー、脚半、靴、帽子等の全体または部分的に使用する防護資材や、滑り止め等の目的に使用する資材、および工事現場に設置する安全柵や安全ロープ、工事用ネットに使用する電気植毛した成形品およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
刃物や金属等を手で取扱ったり、山林での伐採、枝打ち作業等では刃物や金属、木や石の鋭角部分に接触して手や腕等、身体の一部を切創することから体を防護するため、ヤング率の高い繊維で作った編織物による作業衣や手袋が使用されている。ヤング率の高い繊維は刃物などによる切創抵抗が高く、耐摩耗性も優れるため身体を防護するうえで非常に大きな効果があるが、繊維自身が剛く、手や腕等に伝わる感触が悪いうえに、かさ張りが大きい、木綿等の天然繊維に比べて吸湿性が乏しい等の欠点があった。また耐切創性を向上させるために従来の繊維やヤング率の高い繊維とステンレス等の金属繊維とを交編した手袋等もみられるが、これは使用中に切断した金属繊維が刺さる等の欠点があった。さらに耐切創性に優れたヤング率の高い繊維は従来の繊維に比べ高価で、編成や紡織、縫製等の後加工がむづかしいと言う欠点があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる従来の防護用資材の欠点に鑑み、耐切創性を向上、または耐切創性の効果を維持しつつ、柔軟で、ファッシヨン性にも優れた防護用資材を提供せんとするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のような構成を有する。
【０００５】
すなわち、本発明の防護資材は、引張強度２０ g／d 以上、ヤング率が５０００Kg／mm² 以上である高強度高弾性繊維から選ばれた少なくとも１種の有機繊維がパイル糸として表面に植毛されており、該パイル糸の植毛密度が５００００本／ cm ² 以上であり、かつ、該パイル糸が単糸直径Ｄ（mm）とパイル長Ｌ（mm）が次式を満足することを特徴とするものである。
アスペクト比 ： ２０＜Ｌ／Ｄ＜３００
パイル長（mm）： ０．３＜Ｌ＜５
その製造方法は、引張強度２０ g／d 以上、ヤング率が５０００Kg／mm² 以上である高強度高弾性繊維から選ばれた少なくとも１種以上の有機繊維をパイル糸として表面に電気植毛して植毛品を形成した後、該植毛品の植毛部分を染色することを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】
本発明は、高強力・高弾性繊維を表面に植毛した各種成形品、たとえば植毛布帛は、意外にも耐切創性ならびに耐摩耗性が著しく向上することを究明して完成されたものである。すなわち、布帛にアラミド繊維などの高強力・高弾性繊維パイルを電気植毛したところ、該布帛の耐切創性は約１．５倍も高くなり、耐摩耗性は１０倍以上にも改善されるという事実を究明したものである。
【０００７】
本発明において被植毛品としては、たとえば織物や編み物、不織布等のシート状物の他、天然、または人造の皮革、フイルムや天然、人造ゴム、プラスチック板等の平面体、つまり板状物、および網地、ロープ、靴、帽子、ブロックなど立体的な各種成型品等を含むものである。
【０００８】
電気植毛するパイル糸は高強度で且つヤング率の高いものほど耐切創性、耐摩耗性が高く、引張強度２０ ｇ ／ ｄ 以上、ヤング率が５０００ Ｋｇ ／ ｍｍ ^２ 以上であることが必要である。デュポン社のケブラー、帝人社のテクノーラなどのアラミド繊維や、クラレ社のベクトラン等のポリアリレート繊維が好ましく、その他、ポリビニールアルコール繊維や、ポリエチレン繊維でも引張強度２０ ｇ／ｄ 以上、ヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２以上の高いものであればよい。高弾性糸のケブラー４９は引張強度２２ ｇ／ｄ 、ヤング率が１３０００Ｋｇ／ｍｍ^２で最も好ましい。パイル糸として使用する繊維の引張強度、およびヤング率はＪＩＳ−Ｌ１０１３に準拠したものである。パイル糸の単糸繊度は大きい方が耐切創性、耐摩耗性がすぐれるが、大きすぎると剛くなり、手や肌に直接ふれると感触が悪く痛いため、１〜１０デニール程度が好ましく、１〜６デニールが最も好ましい。また電気植毛するパイル糸は植毛する基材に対し略垂直に植毛したものが好ましい。略垂直とはパイル糸の一部に垂直でないものがあっても良いが、半分以上のパイル糸が基材に対してほぼ垂直に立毛しているものの事をいう。パイル糸が略垂直でなく、略平行である場合は耐切創性、耐摩耗性が低くなる傾向があるためである。略平行である場合に耐切創性、耐摩耗性が低くなる原因はパイル糸が刃物，石などに接触した場合に繊維の側面から切創、摩耗などの力が作用するため、パイル糸の断面方向より弱くなるものと推定される。このような意味から、パイル糸のパイル長も短い方が好ましい。パイル長が長くなると刃物、石などに接触した場合にパイルが倒れてパイルの側面方向から切創、摩耗などの力が作用するためである。しかしパイル長は単糸直径と関係し、直径の大きいものは曲げ剛性が大きいため、刃物、石などに接触した場合でも直径の小さいものより倒れにくい。植毛するパイル糸の直径とパイル長を変更して実験した結果、パイル長Ｌ（ｍｍ）をパイルの単糸直径Ｄ（ｍｍ）で除したアスペクト比Ｌ／Ｄが，２０より大きく３００未満であることが耐切創性、耐摩耗性の点から必要である事が判った。パイル糸は植毛する繊維を引き揃えてカッターで一定長に切断してつくるが、通常ヤング率の高い繊維程切れにくく、特にパイル長を０．３ｍｍ以下の長さに揃えて切断することは困難であり、粉体状のものが混ざってくる。パイル長は長いほうがパイル糸を作る工程でも繊維が切り易くパイル長が揃いやすいが、パイル長が長いとアスペクト比の関係からパイル糸に使用する繊維の単糸繊度を大きくする必要がある。単糸繊度が大きくなると剛く、手触りが悪い欠点があるため、パイル長は５ｍｍ未満であるが、０．５〜２．０ｍｍの範囲が最も良い。これらのパイル糸は１種類で使用しても良いが、特に耐薬品性などで耐酸性、耐アルカリ性などの要求される分野では例えばアラミド繊維とポリアリレート繊維とを混合するなど、２種類以上の高強度、高弾性糸から成るパイル糸を混合して使用しても良く、ヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２以下のナイロンやポリエステル、アクリル等の合成繊維でも、またレーヨン等の再生繊維、木綿や麻等の天然繊維から成るパイル糸を混合しても良い。特に木綿やナイロン、ビニロン、吸湿加工したアクリルなどをパイル糸として高強度、高弾性糸から成るパイル糸と混合するとパイル自身にも吸湿性があるため、直接肌に触れる部分にも使用することができ好ましい。
【０００９】
本発明の防護用資材においては、それを構成する植毛品のパイル糸の植毛密度は５００００本／cm² 以上であることが必要であり、５００００本／cm² 未満の密度の場合は耐切創性、耐摩耗性に大きな効果が見られなくなる。その理由は植毛パイル間の隙間が大きすぎて刃物が直接基材に接触したり、パイル糸に刃物、石などに接触した場合でもパイルが倒れ易くなるためと考えられる。植毛密度は高い方が望ましいが、衣料、手袋などの柔軟性の必要な用途には１０００００本／cm² 以下が好ましい。植毛密度は２０００００本／cm² を越えると単位あたりの植毛密度が大きすぎるため加工後の基布が剛性が目立つようになる傾向を示すが、剛直さを気にしない場合には問題はない。
【００１０】
本発明でいう染色とは、繊維に各種の方法で着色したもの、たとえば原着や塗料など顔料による着色、さらに染料による着色などを含むものであるが、ヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２ 以上の高強度、高弾性率の繊維は、通常の染料による染色方法では着色しにくく、仮に着色しても耐光、耐摩擦等の染色堅牢度が極めて悪い。従って高強度、高弾性繊維パイル糸に、ヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２ 以下である、通常の着色ナイロンや着色ポリエステル、着色アクリル等の着色パイル糸を混合する事により、植毛品にパイルで模様や柄を描くことができるし、かかる方法によれば染色堅牢度の優れた着色品を提供することができる。また、パイル糸に着色する方法として、紡糸前に染料や顔料をポリマーと混合して紡糸した原着糸を使用しても良いが、予め染色したパイル糸を用いても良い。もちろん、植毛後に顔料塗料で着色してもよい。また、高強度、高弾性率から成るパイル糸と、ヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２ 以下の繊維から成るパイル糸を電気植毛した後、通常の布帛等の染料による染色方法によって着色しても良い。布帛状物の染色機はサーキュラー、オーバーマイヤー、ジッカー型等、布帛や基材の形状等に応じて自由に選択すれば良い。高強度、高弾性率から成るパイル糸と、ヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２ 以下の繊維から成るパイル糸の混合比率は必要特性によっても異なるが、高強度、高弾性率の繊維の染色堅牢度の欠点を補うにはヤング率が５０００Ｋｇ／ｍｍ^２ 以下の繊維から成るパイル糸が３０％以上ある事が望ましく、５０％以上混合比率の高い方が良い。
【００１１】
パイル糸を植毛する方法は基材の表面に樹脂や接着剤などの糊材をあらかじめ塗布した後、接着させるパイル糸に電気的にプラス、またはマイナスに電荷させた後、基材にパイル糸を植毛する通常のアップ法やダウン法、またアップ法とダウン法の組み合わせやその他の方法でも良く、樹脂や接着剤もアクリル、ウレタン、エポキシ等一般に使用されるもので良い。布帛や皮革に植毛する場合は柔軟な樹脂を使用するほうが植毛後の基布が柔軟になり好ましい。また植毛は必要により片面でも両面でも良く、基材の表面と裏面で植毛するパイル糸の素材、色が異なったものを使用してもよい。
【００１２】
本発明の防護用資材は、成形品のまま実用してもよいが、さらに加工、たとえばカット、裁断、粉砕などの加工を施して、たとえば帯状やテープ状とした後、これを実用、利用することが便利な場合がある。
【００１３】
【実施例】
次に実施例により、本発明をさらに詳しく説明する。
【００１４】
実施例１
ナイロン４２０デニール、６３０フィラメント糸からなり、タテ×ヨコ密度が５４×５４本／インチで平織りの基材に、アクリル樹脂からなる糊材を８０ ｇ／ ｍ^２ 塗布した後、引張強度２３ ｇ／ｄ 、ヤング率６３００Ｋｇ／ｍｍ^２ 、単糸繊度１．５デニール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比４１のケブラー糸から成るパイル糸を約１１００００本／ｃｍ^２ の密度で通常のアップ法により基材の片面に略垂直に電気植毛した。植毛密度は基布の重量から基材の重量、糊材の重量を減じ、残りのパイル糸の重量から計算で算出したものでありこの基布の特性を表１に示す。
【００１５】
実施例２
実施例１と同じ基材に実施例１と同じ糊材を同量加工し、実施例１と同じケブラー糸と、引張強度６．０ ｇ／ｄ 、ヤング率４５０Ｋｇ／ｍｍ^２ 、単糸繊度２．１デニール、繊維長０．５ｍｍアスペクト比３１のオレンジ色原着ナイロン糸から成るパイル糸をケブラーパイル糸との重量比が５０対５０に成るように混合し、約１１００００本／ｃｍ^２ の密度で通常のアップ法により基材の片面に略垂直に電気植毛した。この基布の特性を表１に示す。
【００１６】
実施例３、比較例１
実施例１と同じ基材に実施例１と同じ糊材を同量加工し、実施例１と同じケブラー糸と、引張強度６．３ ｇ／ｄ 、ヤング率４５０Ｋｇ／ｍｍ^２ 、単糸繊度２．１デニール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比３１のナイロン糸から成るパイル糸をケブラーパイル糸との重量比が５０対５０になるように混合し、約１１００００本／ｃｍ^２ の密度で通常のアップ法により基材の片面に略垂直に電気植毛した。しかる後、この基布をＣＩＢＡ−ＧＥＩＧＹ社製の染料イルガラン− オレンジ−ＲＬ を基布重量に対して１．０％採取し、硫安を基布重量に対して３．０％採取して浴比１：２０でサーキュラー染色機を用い、９５℃で４５分間染色した後水洗乾燥し、ピンテンターで１４０℃×１分間定長セットした。この基布の特性を表１に示す。
【００１７】
比較例として実施例１のナイロン平織基材に実施例１と同じアクリル系樹脂からなる糊剤を８０ ｇ／ｃｍ^２ 塗布するが、植毛加工しないものの特性を表１の比較例１に、また実施例１のナイロン平織基材に引張強度６．３ ｇ／ｄ 、ヤング率４５０Ｋｇ／ｍｍ^２ 、単糸繊度２．１デニール、繊維長０．５ｍｍ、アスペクト比３１のナイロン糸から成るパイル糸のみを電気植毛したものの特性を表１に示す。
【００１８】
実施例４
ナイロン糸２１０デニール２４フィラメントの原糸を用い、ラッセル編機で６０本格、目合４０ｍｍに編網したラッセル網地を基材とし、実施例１と同じ糊材を加工し、実施例１と同じケブラー糸を１０００００本／ｃｍ^２ の密度で通常のアップ法およびダウン法の組み合わせにより基材のほぼ全面に略垂直に電気植毛した。植毛密度は網糸直径から網糸の表面凹凸がないものとして表面積を計算して算出したものである。この網地の特性を表２に、同網地に実施例４と同じ糊剤加工を施すが、植毛しなかったものの特性を表２に示す。
【００１９】
表中、耐切創性は、（株）島津製作所の引張試験機を用い、５ｍｍのスリット幅を有する鉄製のサンプル保持具にサンプルを挟んで蝶ネジで締め付け、引張試験の応力検知部のロードセルに取り付けた治具の先端に、フェザー（株）の片刃カミソリをカミソリの先端の角度が６０度に成るように２枚取り付け、５０ｃｍ／分の速度でカミソリでサンプルを押し付けて切創するときの抵抗値を読み取ったものである。表中の数値の高いものほど抵抗が高く切れにくいことを示している。
【００２０】
耐摩耗性は、大栄科学精器（株）のカストム式摩耗試験機でＪＩＳ−Ｌ１０９６に準じ、荷重１ポンド、エメリーペーパーｃｃ４００ を用いて基布に穴が開くまで摩耗した時の、摩耗回数で示したものである。
【００２１】
柔軟性は、ＪＩＳ − Ｌ１０９６の４５度カンチレバー法により試験したもので数値が小さいほど柔軟である事を示す。また耐光堅牢度はＪＩＳ−Ｌ ０８４２に準じ、フェードメーターで照射したサンプルを取り出し、未照射との変色程度をグレースケールにより比較して求めたもので、判定級の大きい方が照射時間が長く変色しにくいことを示している。
【００２２】
また表２において、実施例４、比較例３の網地の目付は、網目を直角になるように広げた状態での１ ｍ^２ あたりの重量を示したものである。
【００２３】
耐摩耗性は、直径５ｃｍの金属ロールにエメリーペーパーｃｃ４００ を巻き付け、実施例４および比較例３の網地の網脚２本を採取して、網脚部分がエメリーペーパーに対して９０度の角度で接するように吊り下げ、初荷重４００ｇを掛けた状態１２０回／分の速度で金属ロールに巻き付けたエメリーペーパーを回転させて網脚部分が切断するまでの回数で示したものである。
【００２４】
【表１】

【表２】

表１から判るように実施例１は比較例１に比べて目付、厚さは大きくなるものの、耐切創性及び耐摩耗性が高く、切れにくく、破れにくいことが判る。また実施例２はパイル糸Ｂをオレンジ色に予め染色したナイロン糸を使用し、ケブラーパイル糸との混率を５０：５０にしたため耐切創性、耐摩耗性は実施例１より低いが、植毛していない比較例１や、従来のナイロン糸のみのパイル糸で植毛した比較例２より優れており、耐光堅牢度はケブラーパイル糸１００％の実施例１よりも優れ、変色しにくいことが判る。また実施例３は植毛後基布全体を後染めし、パイル糸Ｂのナイロンを染色したものであり、パイル糸Ａのケブラーはナイロン用の染料では染着しない。この基布も実施例２とほぼ同様の特性を示し、比較例１、２よりも耐切創性、耐摩耗性が優れ、実施例１よりも耐光堅牢度が優れている。また実施例４も植毛していない比較例３の網地に比べて耐切創性、耐摩耗性が非常に高く、建築工事現場等に展張する安全ネットや防炎メッシュシートとして優れていることが判る。
【００２５】
【発明の効果】
本発明により耐摩耗性、耐切創性に優れ、光に対する変色が少なく、用途により好みの色に着色したファッショナブルな防護用資材が得られる。さらに部分的に着色したパイル糸をまとめて用いることにより、基材に模様や柄を付けることもできる。また電気植毛したパイル糸が直接肌に触れるような部分に使用する場合でも、パイル糸Ｂに吸湿性の高い素材を使用すれば快適な防護資材となる。さらにバッグや衣服の必要部分のみに本発明の基布を取り付けることにより、例えば滑りにくさや耐久性を向上し、コストも低くできるなどの効果を有する。またケブラーは燃えないため、高温作業時の防護資材としても優れている。

Claims (8)

1. 引張強度２０ g／d 以上、ヤング率が５０００Kg／mm² 以上である高強度高弾性繊維から選ばれた少なくとも１種の有機繊維がパイル糸として表面に植毛されており、該パイル糸の植毛密度が５００００本／ cm ² 以上であり、かつ、該パイル糸が単糸直径Ｄ（mm）とパイル長Ｌ（mm）が次式を満足することを特徴とする防護用資材。
   アスペクト比 ： ２０＜Ｌ／Ｄ＜３００
   パイル長（mm）： ０．３＜Ｌ＜５
2. 高強度高弾性繊維が、アラミド繊維、ポリアリレート繊維、ポリビニールアルコール繊維、ポリエチレン繊維から選ばれた少なくとも１種の繊維である請求項１記載の防護用資材。
3. パイル糸が、成形品の表面に略垂直に植毛されていることを特徴とする請求項１または２記載の防護用資材
4. パイル糸が、ヤング率が５０００Kg／mm² 未満の通常の染色方法で染色可能な有機繊維を１種類以上混合されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の防護用資材。
5. パイル糸の少なくとも１種類が、染色または原着により着色されている請求項４記載の防護用資材。
6. 被植毛品が、シート状物または板状物である請求項１〜５のいずれかに記載の防護用資材。
7. 防護用資材が、テープ状および帯状にカットされたものである請求項１〜６のいずれかに記載の防護用資材。
8. 引張強度２０ g／d 以上、ヤング率が５０００Kg／mm² 以上である高強度高弾性繊維から選ばれた少なくとも１種以上の有機繊維をパイル糸として表面に電気植毛して植毛品を形成した後、該植毛品の植毛部分を染色することを特徴とする防護用資材の製造方法。