JP5130473B2

JP5130473B2 - 高強力難燃性織物

Info

Publication number: JP5130473B2
Application number: JP2007026854A
Authority: JP
Inventors: 幸大木山
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2007-02-06
Filing date: 2007-02-06
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2027-02-06
Also published as: JP2008190086A

Description

本発明は高熱・火炎を受ける可能性のある場所で着用する服、例えば消防のレンジャー服、消防コート、警察・防衛（陸・海・空）の特殊服、耐寒耐水服、レスキュー服、石油、ガス、電気、製鉄等の作業現場の防火服及び炉前服、レーサー服、航空服に用いた場合、優れた難燃性とを有する織物及び衣料に関するものである。更に適宜に迷彩柄を施して、偽装性能（カムフラージュ）衣料、防護衣服、テーブルクロス、カバン、カーテン、布団、アウトドア、インドア、個人装具、雨衣、靴、手袋、保護具、肌着、ドレスシャツ等に用いて好適な織物に関する。

有害化学物質などから人体を保護する防護衣服としては、従来から種々提案されているが、その中に活性炭等の吸着材料を用いガス状化学物質を防御する防護衣服がある。これらの防護服の中には火気使用を想定したものもあり、例えば丈夫で難燃性のある外層材、ガス状化学物質を吸着する吸着層、吸着層を保護する吸着保護層などといった多層構造で構成されている。高温の熱や炎、有害化学物質などにさらされる外層材は、引張強さ、引裂強さ、難燃性、撥水性、撥油性などにおいて高い性能が要求されている。

外層材としては、例えば、防炎加工が施された綿布又は羊毛織物、あるいは素材自体が難燃性を有するアラミド系繊維（例えば、特許文献１）、難燃レーヨン繊維（例えば、特許文献２）、難燃ビニロン繊維（例えば、特許文献３）等からなる織物を用いる技術が開示されている。しかしながらこれらの素材を用いた場合、難燃性はあるものの、積層構造を考慮した場合、質量を可能な限り低減させると機械的強度が伴わない問題がある。

また、高い引張強さや引裂強さを付与した生地としてはアラミド繊維などで知られる高強力繊維を用いることが公知であるが、基本的にこれらの繊維は染色不可能であるため、染色可能な繊維と組み合わせて用いることが多い。しかしながら、最外面に高強力繊維が露出すると審美性に問題が生じる。また、染色可能な繊維と組み合わせると難燃性という点でも性能低下してしまうという問題がある。

特開昭６３−１９６７４１号公報特開２００３−２７３８３号公報特開平２−１５４０８４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、高温の熱や炎を受けたとき、着用者を保護でき、更に軽量、柔軟で染色性や機械的強度（引張強さ、引裂強さ）に優れていることで、特殊な環境下で着用する場合に、着用者の生理的負担を抑制する高強度難燃織物を提供することにある。

本発明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至った。すなわち本発明は以下の通りである。
１．難燃性を有するセルロース系繊維と耐熱性高強度繊維とからなる織物であって、その割合が重量比で７０：３０〜９０：１０である高強力難燃性織物。
２．織物の質量が１００ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下である上記１に記載の高強力難燃性織物。
３．織物の表面積割合が大きい片面に撥水撥油処理が施されている上記１又は２に記載の高強力難燃性織物。
４．織物のＪＩＳＬ−１０９１垂直バーナ法による炭化長が１５ｃｍ以下である上記１〜３のいずれかに記載の高強力難燃性織物。
５．織物のＪＩＳＬ−１０９６８．１２Ａ法による引張強さが５００Ｎ／５ｃｍ以上２０００Ｎ／５ｃｍ以下である上記１〜４のいずれかに記載の高強力難燃性織物。
６．織物のＪＩＳＬ−１０９６８．１５Ｄ法による引裂強さが２０Ｎ以上１００Ｎ以下である上記１〜５のいずれかに記載の高強力難燃性織物。
７．上記１〜６のいずれかに記載の高強力難燃性織物を用いる防護材料。
８．上記１〜７のいずれかに記載の高強力難燃性織物を用いる防護衣服。

本発明によれば、高温の熱や炎を受けたとき、着用者を保護でき、更に軽量、柔軟で染色性や機械的強度（引張強さ、引裂強さ）に優れていることで、特殊な環境下で着用する場合に、着用者の生理的負担を抑制する高強度難燃織物を提供されるので、火気使用した際の事故等を想定した場合に考えられる材料表面からの炎の接触等に対し、優れた難燃性を発揮することができる、特殊な環境下における防護衣服などの外層材としての用途に好適に使用することができる。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係る高強力難燃性織物は難燃性を有するセルロース系繊維と耐熱性高強度繊維とからなる織物であって、その割合が重量比で７０：３０〜９０：１０であることを特徴とする。

ここでいう耐熱性高強度繊維としては、限界酸素指数が約２５以上の難燃性と示唆走査熱量測定法による熱分解温度が約４００℃以上の耐熱性とを有し、且つ単繊維強度が１２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のものである。その例としてはポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、パラ系アラミド繊維、ポリアリレート繊維などが挙げられる。これらのうち、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）繊維が耐熱性及び高強力観点から好ましい。
本発明に係る高強力難燃性織物に使用する耐熱性高強度繊維は上記した繊維の１種類からなっていてもよいし、任意の２種以上のものからなっていてもよい。

本発明に係る高強力難燃性織物に用いられる難燃性を有するセルロース系繊維は、繊維重量に対して、リンが１．０〜３．０％が付与された綿繊維であり、ＪＩＳＫ−７２０１による酸素指数値（ＯＩ）は窒素と酸素の混合気体中で燃焼させる際に窒素と酸素の混合比を変化させて、燃焼を継続させるために必要な最小の酸素濃度を測定したものである。空気中の酸素濃度は約２１％であるので、酸素指数値（ＯＩ）が２５好ましくは２７以上のセルロース系繊維であることが好ましい。また、リンは難燃性能があることが知られており、リン量が１．０％未満であれば難燃性能が不十分となり、３．０％を超える場合、風合いが硬化し機械的強度が低下するおそれがある。

セルロース系繊維は、木綿（コットン）、麻、亜麻、パルプ、ケナフ、カポック、バクテリアセルロース繊維等の天然セルロース繊維、ビスコース法レーヨン（ポリノジックを含む）、銅アンモニア法レーヨン、溶剤紡糸法レーヨン等の再生セルロース、及びそれらの改質したもの（例えばカルボキシメチルセルロース、酢酸セルロース繊維等）等が挙げられる。

更に難燃性を有するセルロース系繊維は、リン系難燃性化合物で後加工されたセルロース系繊維や素材自体が難燃性を有するセルロース系繊維であることが好ましい。後加工による防炎加工は、綿（わた）、糸もしくは織物の状態で実施されるが、綿（わた）の状態で防炎加工すると、開繊し難いため、生産性、加工性を考慮すると、織物の状態で防炎加工することが好ましい。

リン系難燃性化合物とは、無機系のリン酸塩、ポリリン酸塩、ポリリン酸アミド、ポリリン酸カーバメイト、Ｎリンニトリルクロライド、有機系のリン酸エステル、チオリン酸エステル、ホスファイト型、ホスファート型、ホスフィン型（ホスホニウム型）、ホスフィンオキサイド型、リン酸アミド型、有機化縮合物などがあるが代表的な加工剤として、ＴＨＰＣ（ＴｅｒａｋｉｓＨｙｄｒｏｘｙＭｅｔｈｙｌＰｈｏｓｐｏｎｉｕｍＣｈｏｒｉｄｅ）、ＴＨＰＳ（ＴｅｒａｋｉｓＨｙｄｒｏｘｙＭｅｔｈｙｌＰｈｏｓｐｏｎｉｕｍＳｕｌｆｕｒｔ）、ＴＨＰＯＨ（ＴｅｒａｋｉｓＨｙｄｒｏｘｙＭｅｔｈｙｌＰｈｏｓｐｏｎｉｕｍＨｙｄｒｏｘｉｄｅ）、ＤｉａｌｋｙｌＰｈｏｓｈｏｎ−ＣａｒｂｏｎｉｃＡｃｉｄＡｍｉｄＮ−Ｍｅｔｈｙｌｏｌがあり、反応時にメチロール基を形成し、セルロース系繊維の水酸基（−ＯＨ）と反応して高い洗濯耐久性等を有することができる。

本発明に係る高強力難燃性織物の難燃性を有するセルロース系繊維と耐熱性高強度繊維との割合は重量比で７０：３０〜９０：１０であることが好ましい。耐熱性高強度繊維の割合が３０％を超えると染色性が不十分となり、審美性に問題を生じる。耐熱性高強度繊維の割合が１０％未満の場合、軽量な織物を提供する場合に機械的強度（引張強さ、引裂強さ）が小さくなる。

難燃性を有するセルロース系繊維と耐熱性高強度繊維の複合の方法としては特に限定されないが、芯部に耐熱性高強度繊維を用い、鞘部に難燃性を有するセルロース系繊維を使って被覆した複合紡績糸を用い製織する方法や、表面に難燃性を有するセルロース系繊維を用い、裏面に耐熱性高強度繊維を使い一体構造とした二重織物とする方法、難燃性を有するセルロース系繊維からなる布帛と耐熱性高強度繊維からなる布帛を低融点ポリマーからなる不織布状シートなどで接着し二重構造布帛とする方法が好ましい方法である。

本発明に係る高強力難燃性織物は質量が１００ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。２００ｇ／ｍ^２を超えると風合いが硬くなり、高強力難燃性織物が重くなり、多層構造での使用を考慮した場合、着用者の生理的負担増大の原因となる。１００ｇ／ｍ^２未満の場合、審美性を保ったまま、優れた難燃性や機械的強度（引張強さ、引裂強さ）を得ることができない。

本発明に係る高強力難燃性織物は少なくとも表面積割合が大きい片面に撥水撥油処理が施されていることが好ましい。これは該高強力難燃性織物を有害化学物質などから人体を保護する防護衣服の外層材として適用する場合、有害化学物質など汚れを防ぐことが必要となるためである。様々な特性を有する液体の浸透を防ぐには、撥水性のみならず、撥油性も必要で、撥水度はＪＩＳＬ−１０９２に記載の６．２スプレー試験で４以上、撥油度はＡＡＴＣＣＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄ１１８で５級以上であることが好ましい。この撥水撥油性を付与する方法としては特に限定されるものではなく、公知の通常スプレーによる噴霧や含浸加工などが挙げられる。撥水剤や撥油剤としてはフッ素樹脂系、シリコン樹脂系、ワックス系、セルロース反応系等特に限定されるものではない。

難燃性織物の難燃性能はＪＩＳＬ−１０９１垂直バーナ法、通産省の繊維品安全対策会議（昭和４８年）、及び難燃表示技術基準調査（昭和５０年）のとおり、炭化長が２５ｃｍ以上は易撚性、１５ｃｍを超え２５ｃｍ未満は可燃性、１５ｃｍ以下は難燃性であり、本発明に係る高強力難燃性織物は炭化長１５ｃｍ以下の優れた難燃性を有することができる。

本発明に係る高強力難燃性織物難燃性織物は迷彩柄を施してもよい。また近赤外線領域における迷彩効果を有する加工を施すことがより好ましい形態である。この迷彩柄はライトグリーン、ダークグリーン、ブラウン及びブラックであり、特に近赤外線領域に用いられる染料は、建染染料、硫化染料であり、ＣＩＶａｔＹｅｌｌｏｗ２、ＣＩＶａｔＹｅｌｌｏｗ４８、ＣＩＶａｔＲｅｄ１０、ＣＩＶａｔＲｅｄ１５、ＣＩＳｕｌｐｈｕｒＢｌａｃｋ６、ＣＩＳｕｌｐｈｕｒＢｌａｃｋ１１、ＣＩＶａｔＢｌａｃｋ８、ＣＩＶａｔＢｌａｃｋ１９、ＣＩＶａｔＢｌａｃｋ２５、ＣＩＶａｔＧｒｅｅｎ１、ＣＩＶａｔＧｒｅｅｎ９、ＣＩＶａｔＧｒｅｅｎ１３、ＣＩＶａｔＢｌｕｅ１４、ＣＩＶａｔＢｌｕｅ２０、ＣＩＶａｔＢｌｕｅ２５、ＣＩＶａｔＢｌｕｅ６６、ＣＩＶａｔＢｒｏｗｎ１、ＣＩＶａｔＯｒａｇｅ２、ＣＩＶａｔＯｒａｇｅ９等である。

近赤外反射率の設定は７００〜１２００ｎｍの範囲で自然界の湿った土、草、乾燥土、日陰の樹葉、日射の樹葉の反射率に合わせて、これら反射率の混成によって迷彩服やテント、その他装備品の形状を崩したり、分断させて自然界に混和させるように調整されるものである。色別では、ブラックが最も低反射率に加工することができ、ブラウン、ダークグリーン、ライトグリーンの順で高い反射率のものに加工することができるものである。なお、近赤外反射率による迷彩柄は４段階に限定するものでなく、更に多段階にすることにより、更に迷彩性能が良くなる。

本発明に係る高強力難燃性織物はＪＩＳＬ−１０９６８．１２Ａ法による引張強さが５００Ｎ／５ｃｍ以上２０００Ｎ／５ｃｍ以下であることが好ましい。２０００Ｎ／５ｃｍを超えると、生産時における生地の取り扱いに支障をきたし、５００Ｎ／５ｃｍ未満の場合、特殊な環境下において、生地の破壊、破れ等が生じることがあり、問題となる。

本発明に係る高強力難燃性織物はＪＩＳＬ−１０９６８．１５Ｄ法による引裂強さが２０Ｎ以上１００Ｎ以下であることが好ましい。１００Ｎを超えると、生産時における生地の取り扱いに支障をきたし、２０Ｎ未満の場合、特殊な環境下において、生地の破壊、破れ等が生じることがあり、問題となる。

次に実施例および比較例を用いて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。尚、実施例に記載の評価は以下に記す方法による。

（質量）
ＪＩＳＬ−１０９６８．４による。

（撥水度）
ＪＩＳＬ−１０９２６．２による。

（撥油度）
ＡＡＴＣＣＴｅｓｔＭｅｔｈｏｄ１１８による。

（燃焼性（炭化長））
ＪＩＳＬ−１０９１垂直バーナ法による。

（引張強さ）
ＪＩＳＬ−１０９６８．１２Ａ法による。

（引裂強さ）
ＪＩＳＬ−１０９６８．１５Ｄ法による。

（染色性）
被験者１０名によるイラツキ感の判定（◎：優 ○：良 △：やや不良 ×：不良）

［参考例１］
ＰＢＯフィラメント（５５ｄｔｅｘ、３２フィラメント）を芯部に形成するように配置し、鞘部に綿単繊維を用い、２０番手となるよう芯鞘複合糸を作製した。この糸を用いて製織し、２／１綾織物を得た（綿とＰＢＯとの割合は８１：１９）。次いで定法により精練、漂白、染色した後、Ｎ−メチロールジメチルホスホノプロピオン酸アミドを有効成分とする（ＰｙｒｏｖａｔｅｘＣＰｎｅｗ、ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓＫ．Ｋ．）３０％、塩化アンモニウム０．５％を含む水溶液に浸漬し、ウエットピックアップが６５％になるように絞り、乾燥熱処理し、難燃織物を得た。更に、アサヒガードＡＧ７１０５（明成化学社製）５０ｇ／Ｌ、プロミネートＢ８３０Ｗ２Ｘ（ジャパンコンポジット社製）１０ｇ／Ｌ、メイカテックスＨＰ６００（明成化学社製）３０ｇ／Ｌを含む水溶液に浸漬、ウエットピックアップが５５％になるように絞り、乾燥（１４０℃×２５秒間）、キュアリング（１４０℃×６０秒間）処理し、撥水撥油性を有する高強力難燃性織物を得た。この高強力難燃性織物の質量、撥水度、撥油度、燃焼性（炭化長）、引張強さ、引裂強さ、染色性を表１に示す。

［実施例１］
織物の裏面の経糸、緯糸にＰＢＯフィラメント（５５ｄｔｅｘ、３２フィラメント）を用い、表面の経糸、緯糸には綿糸４０番手を用い、平二重織物を製織した（綿とＰＢＯとの割合は７８：２２）。次いで定法により精練、漂白、染色した後、Ｎ−メチロールジメチルホスホノプロピオン酸アミドを有効成分とする（ＰｙｒｏｖａｔｅｘＣＰｎｅｗ、ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓＫ．Ｋ．）３０％、塩化アンモニウム０．５％を含む水溶液に浸漬し、ウエットピックアップが６５％になるように絞り、乾燥熱処理し、難燃織物を得た。更に、アサヒガードＡＧ７１０５（明成化学社製）５０ｇ／Ｌ、プロミネートＢ８３０Ｗ２Ｘ（ジャパンコンポジット社製）１０ｇ／Ｌ、メイカテックスＨＰ６００（明成化学社製）３０ｇ／Ｌを含む水溶液に浸漬、ウエットピックアップが５５％になるように絞り、乾燥（１４０℃×２５秒間）、キュアリング（１４０℃×６０秒間）処理し、撥水撥油性を有する高強力難燃性織物を得た。この高強力難燃性織物の質量、撥水度、撥油度、燃焼性（炭化長）、引張強さ、引裂強さ、染色性を表１に示す。

［比較例１］
超高分子量ポリエチレン繊維フィラメント（５５ｄｔｅｘ、４８フィラメント）を芯部に形成するように配置し、鞘部に綿単繊維を用い、２０番手となるよう芯鞘複合糸を作製した。この糸を用いて製織し、２／１綾織物を得た（綿と超高分子量ポリエチレンとの割合は８１：１９）。次いで定法により精練、漂白、染色した後、Ｎ−メチロールジメチルホスホノプロピオン酸アミドを有効成分とする（ＰｙｒｏｖａｔｅｘＣＰｎｅｗ、ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓＫ．Ｋ．）３０％、塩化アンモニウム０．５％を含む水溶液に浸漬し、ウエットピックアップが６５％になるように絞り、乾燥熱処理し、難燃織物を得た。更に、アサヒガードＡＧ７１０５（明成化学社製）５０ｇ／Ｌ、プロミネートＢ８３０Ｗ２Ｘ（ジャパンコンポジット社製）１０ｇ／Ｌ、メイカテックスＨＰ６００（明成化学社製）３０ｇ／Ｌを含む水溶液に浸漬、ウエットピックアップが５５％になるように絞り、乾燥（１２０℃×２５秒間）、キュアリング（１２０℃×６０秒間）処理し、撥水撥油性を有する高強力難燃性織物を得た。この高強力難燃性織物の質量、撥水度、撥油度、燃焼性（炭化長）、引張強さ、引裂強さ、染色性を表１に示す。

［比較例２］
綿とＰＢＯの割合が６０：４０となること以外は実施例２と同様の方法で高強力難燃性織物を得た。この高強力難燃性織物の質量、撥水度、撥油度、燃焼性（炭化長）、引張強さ、引裂強さ、染色性を表１に示す。

［比較例３］
綿糸４０番手を使った２／１綾織物を定法により精練、漂白、染色した後、Ｎ−メチロールジメチルホスホノプロピオン酸アミドを有効成分とする（ＰｙｒｏｖａｔｅｘＣＰｎｅｗ、ＣｉｂａＳｐｅｃｉａｌｔｙＣｈｅｍｉｃａｌｓＫ．Ｋ．）３０％、塩化アンモニウム０．５％を含む水溶液に浸漬し、ウエットピックアップが６５％になるように絞り、乾燥熱処理し、難燃織物を得た。更に、アサヒガードＡＧ７１０５（明成化学社製）５０ｇ／Ｌ、プロミネートＢ８３０Ｗ２Ｘ（ジャパンコンポジット社製）１０ｇ／Ｌ、メイカテックスＨＰ６００（明成化学社製）３０ｇ／Ｌを含む水溶液に浸漬、ウエットピックアップが５５％になるように絞り、乾燥（１４０℃×２５秒間）、キュアリング（１４０℃×６０秒間）処理し、撥水撥油性を有する高強力難燃性織物を得た。この高強力難燃性織物の質量、撥水度、撥油度、燃焼性（炭化長）、引張強さ、引裂強さ、染色性を表１に示す。

実施例１、２は引張強さ及び引裂強さに加え、難燃性にも優れている好適な高強力難燃性織物であるのに対し、比較例１は炭化長が∞となり、難燃性能の低いものとなった。比較例３については耐熱性高強度繊維の割合が高すぎるため染色性に問題がある結果となった。比較例３では炭化長がやや長いもので、難燃性能はやや低い性能であることに加え、引張強さ及び引裂強さも低い結果となった。

本発明の高強力難燃性織物は、難燃性を有するセルロース系繊維と耐熱性高強度繊維との割合が重量比で７０：３０〜９０：１０の範囲である織物とすることで、軽量にもかかわらず、機械的強度（引張強さ、引裂強さ）に優れ、火気使用した際の事故等を想定した場合に考えられる材料表面からの炎の接触等に対し、優れた難燃性を示す高強力難燃性織物に関するものであり、高温の熱や炎、有害化学物質などにさらされる特殊な環境下における、特殊服、防護衣服、防護テントなどに利用することができ、産業界に寄与することが大である。

Claims

表面に難燃性を有するセルロース系繊維を用い、裏面に耐熱性高強度繊維を使い一体構造とした二重織物であって、難燃性を有するセルロース系繊維と耐熱性高強度繊維との割合が重量比で７０：３０〜９０：１０である高強力難燃性織物。
織物の質量が１００ｇ／ｍ^２以上２００ｇ／ｍ^２以下である請求項１に記載の高強力難燃性織物。
織物の表面積割合が大きい片面に撥水撥油処理が施されている請求項１又は２に記載の高強力難燃性織物。
織物のＪＩＳＬ−１０９１垂直バーナ法による炭化長が１５ｃｍ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の高強力難燃性織物。
織物のＪＩＳＬ−１０９６８．１２Ａ法による引張強さが５００Ｎ／５ｃｍ以上２０００Ｎ／５ｃｍ以下である請求項１〜４のいずれかに記載の高強力難燃性織物。
織物のＪＩＳＬ−１０９６８．１５Ｄ法による引裂強さが２０Ｎ以上１００Ｎ以下である請求項１〜５のいずれかに記載の高強力難燃性織物。
請求項１〜６のいずれかに記載の高強力難燃性織物を用いる防護材料。
請求項１〜７のいずれかに記載の高強力難燃性織物を用いる防護衣服。