JP4180961B2

JP4180961B2 - 耐熱性布帛及びその製造方法、並びにそれからなる耐熱性防護服

Info

Publication number: JP4180961B2
Application number: JP2003108727A
Authority: JP
Inventors: 裕美石丸; 守彦杉本
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Techno Products Ltd
Priority date: 2003-04-14
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: JP2004315992A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐熱性布帛及びその製造方法、並びに、該耐熱性布帛を用いて製造された耐熱性防護服に関するものであり、さらに詳しくは、新規な糸形態を有する耐熱性繊維を使用し、優れた耐熱特性を示す耐熱性布帛及びその製造方法、並びに、該耐熱性布帛を用いて製造された耐熱性防護服に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、消防士が消火作業時に着用する耐熱性防護服としては、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、動きやすさなどの観点から近年では、アラミド、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が使用され、さらに、火災により発生する輻射熱を防止する目的から、これらの難燃繊維からなる布帛に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われている。
【０００３】
一方、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）。この評価方法をクリアするにあたっては、熱の伝導を遅延させるために、防護服内に大量の空気層を形成することが有用となると考えられている。しかしながら前述したようなアルミニウム加工された有機繊維からなる布帛を防護服として用いる場合、その重量が非常に重くなる欠点があり、さらに空気層を作るという観点から積層構造にすることが最も有用であるが、この積層構造により重量が一層増加するという欠点がある。このためにこの種の積層構造の防護服を使用することは実用上不可能であった。
【０００４】
かかる問題解決のために、遮熱性に富んだ空気層が得られる嵩高性の不職布が提案されている（特開２０００−２１２８１０号公報）。しかしながら、このような不職布を用いた防護服では、遮熱層が得られるものの、他方では、透湿性や通気性が極端に低減し、暑熱感や蒸れ感を引き起こす原因となるため、消火作業時のような非常に過酷な環境では、着用感が悪いものとなり、更なる改良が求められている。
【０００５】
一方、着用性向上のため、膨張剤を用いて衣服内の空気量を増やす試み（特開２０００−２１４３１８号公報）や、特殊な織物構造を利用して衣服内の空気量を増やす試み（特開２００２−１１５１０６号公報）がなされてきた。しかしながら、これらの改良はいずれも耐熱性繊維の糸構造に起因する空気量を増加させるものではなく、防護服の重量が大幅に増加するのを抑えることは非常に難しかった。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２１２８１０号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２０００−２１４３１８号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開２００２−１１５１０６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の有する問題点を解決し、軽量で優れた耐熱特性を示す耐熱性布帛及びその製造方法、並びに、該耐熱性布帛を用いて製造された耐熱性防護服を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記の問題を解決するために鋭意検討した結果、耐熱性繊維が鞘部に配置され、且つ芯部と鞘部との間には、糸条の長手方向に連続した空隙を有する糸条からなる布帛を用いるとき、所望の耐熱性防護服が得られることを究明した。
【００１１】
かくして本発明によれば、耐熱性繊維が主として鞘部に配置されてなり、ポリ塩化ビニル繊維が主として芯部に配置されてなる合撚糸条から構成された布帛であって、該合撚糸条の撚数が４００回／ｍ以上であり、且つ該鞘部と芯部との間には、糸条の長手方向に連続した空隙が存在することを特徴とする耐熱性布帛が提供される。
【００１２】
また、本発明によれば、限界酸素指数（ＬＯＩ値）が４０以上のポリ塩化ビニル繊維と、耐熱性繊維とを４００回／ｍ以上の撚数で合撚して得た糸条を用いて布帛となした後、該布帛を熱処理してポリ塩化ビニル繊維を優勢的に収縮させることを特徴とする耐熱性布帛の製造方法が提供される。
【００１３】
さらに本発明によれば、上記耐熱性布帛、若しくは、上記の製造方法により得られる耐熱性布帛を用いてなることを特徴とする耐熱性防護服が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明の耐熱性布帛は、耐熱性繊維が鞘部に、また、ポリ塩化ビニル繊維が芯部に配置され、鞘部と芯部との間に空隙が形成された合撚糸条から構成された布帛であって、このような糸条は、ポリ塩化ビニル繊維と、耐熱性繊維とを合撚して得た糸条を用いて布帛となした後、該布帛を熱処理してポリ塩化ビニル繊維を優勢的に、つまり耐熱性繊維よりも多く収縮させることにより製造できる。
【００１５】
本発明で使用する耐熱性繊維としては、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、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、難燃ウール繊維などが例示され、これらの耐熱性繊維を一定量以上混在させることにより充分な耐熱性能が得られるので、さらに非耐熱繊維を混在させることも可能である。
【００１６】
耐熱性繊維の中でも優れたＬＯＩ値を示し、なおかつ繊維そのものが白色であるポリメタフェニレンイソフタルアミドは防護衣料を作成するにあたり非常に有用である。更に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や、あるいは、これに第三成分を共重合した繊維を混合させることが好ましい。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、下記式に示す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が例示される。
【００１７】
【化１】

ここで、ｍ及びｎは正の整数を表す。
【００１８】
該パラ系のアラミド繊維の混合比率としては、表地を構成する全繊維に対して５重量％以上が好ましいが、パラ系のアラミド繊維は、フィブリル化を起こしやすいため、混合比率を６０重量％以下に抑えることが好ましい。
【００１９】
また、本発明で使用するポリ塩化ビニル繊維は、４０以上の限界酸素指数（ＬＯＩ値）を有しており、優れた難燃性、耐熱性を示すと共に、１２０℃雰囲気下２分で５０〜６０％、また、１５０℃雰囲気下２分で７０％〜８０％という高い熱収縮率を示す。
【００２０】
本発明の耐熱性布帛は、前述のように、上記耐熱性繊維からなる鞘部と、上記ポリ塩化ビニル繊維からなる芯部との間に、糸条の長手方向に連続した空隙が形成された合撚糸条により構成されていることが肝要である。即ち、本発明で使用する合撚糸条は、耐熱性繊維が、ポリ塩化ビニル繊維の外周部分を糸軸方向に沿ってらせん状に旋回するカバリング構造を有し、しかもその間に空隙が形成されている特殊な形態を有している。
【００２１】
このような形態は、例えば、ポリ塩化ビニル繊維と、耐熱性繊維とを４００回／ｍ以上の撚数で合撚して得た糸条を用いて布帛となした後、該布帛を熱処理してポリ塩化ビニル繊維を優勢的に収縮させることにより得ることができる。
【００２２】
また、合撚に際し、ポリ塩化ビニル繊維を芯糸とし、耐熱性繊維を鞘糸とするシングルカバリングヤーンとすれば、上記のカバリング構造がより強固なものとなる。
【００２３】
この際、該撚数が４００回／ｍ未満の場合は、連続した空隙が形成できない。ただ、撚数があまり大き過ぎると、２重らせんが形成され、糸条の取扱性が低下したり、得られる布帛の外観や風合いを損ねるので、２０００回／ｍ以下程度の撚数に止めることが好ましい。
【００２４】
また、ポリ塩化ビニル繊維の収縮は、合撚糸条の状態で実施し、上記の形態が形成された後、布帛となしても構わないが、製織の際、形成された空隙が消滅する恐れがあるので、布帛の状態で実施することが好ましい。
【００２５】
また、上記合撚糸条からなる布帛とは、編物や織物或いは不織布などを言うが、該布帛を用いて消防服などの耐熱性防護服を製造する場合は、充分な強度を必要とするため織物が好ましく使用され、織物の場合にはその目付けが１５０〜３５０ｇ／ｍ²の範囲にあるものを使用することが好ましい。該目付けが１５０ｇ／ｍ²未満の場合には、十分な耐熱性能が得られない恐れがあり、また、該目付けが３５０ｇ／ｍ²を超える場合には、防護服にした場合の着用感が阻害されるので好ましくない。
【００２６】
上記布帛の表地面（耐熱性防護服の表側面）には、さらに、撥水性加工を施して耐水性の高い布帛とすることが好ましい。該撥水加工は、フッ素系の撥水性樹脂を用い、公知の方法に従って、コーティング法、スプレー法、あるいは浸漬法などの加工方法により加工を行うことができる。このような撥水性加工を施した耐熱性布帛を用いてなる防護服においては、消火作業の際に空隙部に水が浸入してくるのを防止することができるので、防護服の着用性能を向上させることができる。
【００２７】
また、防火衣など、高い防火性能を要求される分野では、中間層として、透湿防水性のある薄膜フィルムを耐熱性繊維布帛にラミネート加工したものを用いることが効果的である。このような中間層を挿入することにより、透湿防水性が向上し、防水性能は勿論のこと、着用者の汗の蒸散を促進してヒートストレスを減少させることができる。
【００２８】
ここで用いる薄膜フィルムとしては、透湿防水性を有するものであればいずれも使用可能であるが、耐薬品性を兼ね備えたポリテトラフルオロエチレン製の薄膜フィルムを用いることが特に好ましい。
【００２９】
【発明の作用】
本発明の耐熱性布帛は、耐熱性繊維が鞘部に、またポリ塩化ビニル繊維が芯部に配置されているので、難燃性に優れており、しかも鞘部と芯部との間には、糸条の長手方向に連続した空隙が存在する合撚糸条から構成されているので、軽量で、且つ空気層を多く含むために遮熱性にも優れている。
【００３０】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。尚、実施例中の各物性は下記の方法により測定した。
【００３１】
（１）遮熱性
ＩＳＯ９１５１に準拠し、２４℃温度上昇試験を行う。すなわち、遮熱性試験に供する試験布を用いて外衣を作成する。また、遮熱性測定の際に使用する内衣は、透湿防水性のポリテトラフルオロエチレン製フィルム（日本ゴアテックス(株)製）を貼り合わせたポリメタフェニレンイソフタルアミド製織布（目付：１０５ｇ／ｍ²）からなる中間層に、ウォーターニードル法にて作成したポリメタフェニレンイソフタルアミド製不職布（目付：３５ｇ／ｍ²）の２枚を遮熱層としてキルティング加工することにより製造する。
【００３２】
測定は、内衣の上に外衣を重ねて作成した試験用衣服を規定の火炎に暴露し、該内衣の温度上昇が２４℃に達するまでの時間を測定した。
【００３３】
（２）耐熱性
温度１２００℃の火炎に試験布を曝露し、火炎により穴があくまでの時間を測定した。
【００３４】
（３）着用感
軽量性・伸縮性に起因する防護服の着用感を官能判定した。
【００３５】
［実施例１］
ポリ塩化ビニル糸（１１０ｄｔｅｘ／２５フィラメント）と、ポリメタフェニレンイソフタルアミド（商品名：コーネックス、帝人（株）製）からなる短繊維及び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（商品名：テクノーラ、帝人（株）製）からなる短繊維を９０：１０の割合で均一に混紡してなる混紡糸（綿番手４０番手）とを用い、これらをＳ撚方向に４００回／ｍの撚数で合撚した複合糸条を得た。
【００３６】
該複合糸条を経／緯に用いて綾織組織に織成した後、該綾織物を温度９８℃の沸騰水で３０分処理し、複合糸条中のポリ塩化ビニル糸を収縮させて、耐熱性の混紡糸が主として鞘部に、また、ポリ塩化ビニル繊維が主として芯部に配置され、且つ該鞘部と芯部との間には、糸条の長手方向に連続した空隙が形成された複合糸条とした。
【００３７】
得られた布帛の目付は２６０ｇ／ｍ²であった。この耐熱性布帛を使用して耐熱性防護服（外衣）を作成し、前述の方法により各物性を測定した。結果を表１に示す。
【００３８】
［実施例２］
実施例１において、撚数をＳ撚方向に８００回／ｍとした以外は実施例１と同様に実施した。
【００３９】
得られた布帛の目付は２８０ｇ／ｍ²であった。この耐熱性布帛を使用して耐熱性防護服（外衣）を作成し、前述の方法により各物性を測定した。結果を表１に示す。
【００４０】
［比較例１］
実施例１において、撚数をＳ撚方向に２００回／ｍとした以外は実施例１と同様に実施した。
【００４１】
得られた布帛の目付は２４０ｇ／ｍ²であった。該布帛を構成する複合糸は、耐熱性の混紡糸が主として鞘部に、また、ポリ塩化ビニル繊維が主として芯部に配置され、且つ該鞘部と芯部との間には、部分的に空隙が形成されてはいるものの、糸条の長手方向に連続したものではなかった。
【００４２】
この布帛を使用して耐熱性防護服（外衣）を作成し、前述の方法により各物性を測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
［比較例２］
ポリメタフェニレンイソフタルアミド（商品名：コーネックス、帝人（株）製）からなる短繊維と、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（商品名：テクノーラ、帝人（株）製）からなる短繊維とを９０：１０の割合で均一に混紡してなる混紡糸（綿番手２０番）を２本合わせて、５００回／ｍの撚数で合撚した複合糸条を得た。
【００４４】
該複合糸条を経／緯に用いて綾織組織に織成した後、該綾織物を温度９８℃の沸騰水で３０分処理したが、鞘部と芯部との間に、連続した空隙が形成された複合糸条とはならなかった。
【００４５】
得られた布帛の目付は２６０ｇ／ｍ²であった。この布帛を使用して耐熱性防護服（外衣）を作成し、前述の方法により各物性を測定した。結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】

Claims

耐熱性繊維が主として鞘部に配置されてなり、ポリ塩化ビニル繊維が主として芯部に配置されてなる合撚糸条から構成された布帛であって、該合撚糸条の撚数が４００回／ｍ以上であり、且つ該鞘部と芯部との間には、糸条の長手方向に連続した空隙が存在することを特徴とする耐熱性布帛。
耐熱性繊維がアラミド繊維、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、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、難燃ウール繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維である請求項１記載の耐熱性布帛。
限界酸素指数（ＬＯＩ値）が４０以上のポリ塩化ビニル繊維と、耐熱性繊維とを４００回／ｍ以上の撚数で合撚して得た糸条を用いて布帛となした後、該布帛を熱処理してポリ塩化ビニル繊維を優勢的に収縮させることを特徴とする耐熱性布帛の製造方法。
合撚が、限界酸素指数（ＬＯＩ値）が４０以上のポリ塩化ビニル繊維を芯糸とし、耐熱性繊維を鞘糸とするシングルカバリングである請求項３記載の耐熱性布帛の製造方法。
耐熱性繊維がアラミド繊維、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、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、難燃ウール繊維からなる群から選ばれた少なくとも１種の繊維である請求項３又は４記載の耐熱性布帛の製造方法。
請求項1又は２記載の耐熱性布帛、若しくは、請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法により得られる耐熱性布帛を用いてなることを特徴とする耐熱性防護服。