JP6685071B2 - 捲縮アラミド短繊維およびそれからなる高強度紡績糸、繊維構造物および防護材 - Google Patents
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Description
本発明の他の目的は、かかる高強度紡績糸を用いた高強力、耐折性、軽量性に優れる編織物等の繊維構造物、およびそれを用いた防護衣料、防護シート等の防護材を提供せんとするものである。
JIS L 1015に基づいて測定した繊度が1.0〜5.0dtex
平均繊維長が25〜200mm
捲縮数が3〜12山/25.4mm
引張強度が21〜25cN/dtex
(2)紡績糸の下撚り係数が2.5〜6.0、紡績糸番手(綿番手)が5〜40番手である上記(1)に記載の高強度紡績糸。
(3)Z撚り(またはS撚り)の紡績糸単糸を2本S方向(またはZ方向)に撚りあわせた双糸である、上記(1)または(2)に記載の高強度紡績糸。
(4)ポリパラフェニレンテレフタルアミド長繊維単糸の引張強度に対する捲縮アラミド短繊維の強度保持率が90%以上である上記(1)〜(3)のいずれかに記載の高強度紡績糸。
(5)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の高強度紡績糸で構成したことを特徴とする繊維構造物。
(6)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の高強度紡績糸または上記(5)に記載の繊維構造物で構成したことを特徴とする防護材。
(7)上記(1)〜(4)のいずれかに記載の高強度紡績糸または上記(5)に記載の繊維構造物で構成したことを特徴とする防護衣料。
なお、本発明において、「PPTA長繊維単糸の引張強度」(以下、「単糸引張強度」と称することがある。)とは、長繊維(マルチフィラメント)から単糸1本を取り出して、JIS L 1015に基づいて測定した引張強度のことであり、「捲縮アラミド短繊維の引張強度」とは、短繊維の集合体から短繊維1本を取り出して、JIS L 1015に基づいて測定した引張強度のことである。
R={(m1−m2)/m2}×100
R :水分率[%]
m1:試料の採取時の質量[g]
m2:試料の絶乾質量[g]
強度保持率(%)=[捲縮アラミド短繊維の引張強度(cN/dtex)/PPTA長繊維単糸の引張強度(cN/dtex)]×100
なお、英式綿番手は、453.6g(1ポンド)あたりの糸の長さが768.10m(840ヤード)のものを1番手といい、糸が細くなると番手数が大きくなる。
T1:撚数(回/25.4mm)
s :綿番手
JIS L 1015「化学繊維ステープル試験方法」8.7に準拠。
JIS L 1095:2010「一般紡績糸試験方法」9.5(単糸引張強さ及び伸び率)JIS法 a)標準時、9.8(引掛強さ)に準拠し、紡績糸双糸の特性を評価。引張試験機にて、つかみ間隔250mm、引張速度300mm/minで試料が切断したときの荷重(N)及び伸び(cm)を測定した。同様の条件にて、引掛部が切断したときの荷重(N)及び伸び(cm)を測定した。
(1)引張強さ及び伸び率
JIS L 1096:2010の8.14 A法(ラベルドストリップ法)に則り、たて方向及びよこ方向のそれぞれについて、試験片を3枚ずつ採取し、幅の両端から糸を取り除いて幅30mmとし、引張試験機にて、つかみ間隔200mm、引張速度200mm/minで試験片が切断するまで引っ張り、切断に至るまでの最大荷重(N)及び伸び(cm)を測定し、たて方向及びよこ方向のそれぞれについて平均値を算出した。
(2)引裂強さ
JIS L 1096:2010の8.17 A−1法(シングルタング法)に準拠。
(1)密度、度目
密度は、よこ編み及びたて編みとも、JIS L 1096:2010の8.6.2に則り、5か所について25.4mm区間のウエール数及びコース数を数え、平均値を算出した。度目は、測定した密度から1.27cm当りのウエール数及びコース数を求め、両者の和を算出した。
(2)引張強さ及び伸び率
よこ編み及びたて編みとも、JIS L 1096:2010の8.14 B法(グラブ法)に則り、ウエール方向及びコース方向のそれぞれについて、試験片を5枚ずつ採取し、引張試験機にて、つかみ間隔76mm、つかみの大きさ25mm、引張速度300mm/minで試験片が切断するまで引っ張り、切断に至るまでの最大荷重(N)及び伸び(cm)を測定し、ウエール方向及びコース方向のそれぞれについて平均値を算出した。
(3)破裂強さ
JIS L 1096:2010の8.18 A法(ミューレン形法)に準拠。
ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)(固有粘度=6.5)を99.9%の濃硫酸に溶かし、ポリマー濃度19.5%、温度80℃の紡糸ドープとし、口金からわずかの間空気中へ紡出したのち4℃の水中に導いて凝固させ、ネルソンローラーに導き、8%の水酸化ナトリウム水溶液で中和処理し、水洗後繊維の温度を90℃以下に保持しながら乾燥して繊維用紙管に巻き取り、総繊度1,594dtex(絶乾換算)のPPTA長繊維を得た。この繊維の水分率は35%であった。
得られたPPTA長繊維(単糸繊度1.67dtex、水分率35%、単糸引張強度23.7cN/dtex)を複数本集めて連続長繊維束(トウ)とし、このトウを浴槽中に通過させて、原糸油剤を洗い流し、引き続いて約80℃のスチーム槽を通過させた。これらのトウを押し込みクリンパーにより捲縮をかけ、紡績油剤を付与した。その後水分率6%以下に乾燥しPPTA長繊維の捲縮糸を得た。得られた捲縮糸をカッターでカットし、繊維長51mm、捲縮数8山/25.4mmの捲縮アラミド短繊維(水分率5%、引張強度22.6cN/dtex、強度保持率95.4%)を得た。
これを、開綿機、カード、練条の順で通しスライバーとした。次に、これをリング精紡機に仕掛け、下撚り係数2.9、撚り方向がZ撚りの撚りを加えて、綿番手20sの紡績糸単糸を得た。この紡績糸単糸を2本引き揃え、ダブルツイスターで単糸の65%の逆(S)撚りを加えてトルクをなくし、綿番手20/2sに加工して双糸を得た。
ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)(固有粘度=6.5)を99.9%の濃硫酸に溶かし、ポリマー濃度19.5%、温度80℃の紡糸ドープとし、口金からわずかの間空気中へ紡出したのち4℃の水中に導いて凝固させ、ネルソンローラーに導き、8%の水酸化ナトリウム水溶液で中和処理し、水洗後繊維の温度を90℃以下に保持しながら乾燥して繊維用紙管に巻き取り、総繊度3,188dtex(絶乾換算)のPPTA長繊維を得た。この繊維の水分率は45%であった。
得られたPPTA長繊維(単糸繊度2.5dtex、水分率45%、単糸引張強度22.9cN/dtex)を複数本集めて連続長繊維束(トウ)とし、このトウを浴槽中に通過させて、原糸油剤を洗い流し、引き続いて約80℃のスチーム槽を通過させた。これらのトウを押し込みクリンパーにより捲縮をかけ、紡績油剤を付与、その後水分率6%以下に乾燥しPPTA長繊維の捲縮糸を得た。得られた捲縮糸をカッターでカットし、繊維長51mm、捲縮数8山/25.4mmの捲縮パラ系アラミド短繊維(水分率5%、引張強度21.4cN/dtex、強度保持率93.4%)を得た。
これを、開綿機、カード、練条の順で通しスライバーとした。次に、これをリング精紡機に仕掛け、下撚り係数2.9、撚り方向がZ撚りの撚りを加えて、綿番手20sの紡績糸単糸を得た。この紡績糸単糸を2本引き揃え、ダブルツイスターで単糸の65%の逆(S)撚りを加えてトルクをなくし、綿番手20/2sに加工して双糸を得た。
実施例1で得られた捲縮アラミド短繊維を、開綿機、カード、練条の順で通しスライバーとした。次に、これをリング精紡機に仕掛け、下撚り係数2.9、撚り方向がZ撚りの撚りを加えて、綿番手30sの紡績糸単糸を得た。この紡績糸単糸を2本引き揃え、ダブルツイスターで単糸の65%の逆(S)撚りを加えてトルクをなくし、綿番手30/2sに加工して双糸を得た。
実施例1で得られた水分率35%のPPTA長繊維糸条を80℃以下にて乾燥して得た、PPTA長繊維(水分率5%、単糸引張強度24.0cN/dtex)を複数本集めて連続長繊維束(トウ)とし、このトウを浴槽中に通過させて、原糸油剤洗い流し、引き続いて約80℃のスチーム槽を通過させた。これらのトウを押し込みクリンパーにより捲縮をかけ、紡績油剤を付与、その後水分率を6%以下に乾燥しPPTA長繊維の捲縮糸を得た。
得られた捲縮糸をカットし、繊維長51mm、捲縮数8山/25.4mmの捲縮アラミド短繊維(水分率4%、引張強度17.9cN/dtex、強度保持率74.6%)を得た。
これを、開綿機、カード、練条の順で通しスライバーとした。次に、これをリング精紡機に仕掛け、下撚り係数2.9、撚り方向がZ撚りの撚りを加えて、綿番手20sの紡績糸単糸を得た。この紡績糸単糸を2本引き揃え、ダブルツイスターで単糸の65%の逆(S)撚りを加えてトルクをなくし、綿番手20.0/2sに加工して双糸を得た。
単糸繊度1.67dtexのPPTA長繊維(東レ・デュポン(株)製“Kevlar(R)29”、公定水分率7%、単糸引張強度23.0cN/dtex)を複数本集めて連続長繊維束(トウ)とし、これらのトウを押し込みクリンパーにより捲縮をかけ、紡績油剤を付与、その後水分率6%以下に乾燥しPPTA長繊維の捲縮糸を得た。
得られた捲縮糸をカットし、繊維長51mm、捲縮数8山/25.4mmの捲縮パラ系アラミド短繊維(水分率6%、引張強度17.6cN/dtex、強度保持率76.5%)を得た。
これを、開綿機、カード、練条の順で通しスライバーとした。次に、これをリング精紡機に仕掛け、下撚り係数2.9、撚り方向がZ撚りの撚りを加えて、綿番手20sの紡績糸単糸を得た。この紡績糸単糸を2本引き揃え、ダブルツイスターで単糸の65%の逆(S)撚りを加えてトルクをなくし、綿番手20.0/2sに加工して双糸を得た。
単糸繊度2.5dtexのPPTA長繊維(東レ・デュポン(株)製“Kevlar(R)29”、公定水分率7%、単糸引張強度22.5cN/dtex)を複数本集めて連続長繊維束(トウ)とし、これらのトウを押し込みクリンパーにより捲縮をかけ、紡績油剤を付与、その後水分率6%以下に乾燥しPPTA長繊維の捲縮糸を得た。
得られた捲縮糸をカットし、繊維長51mm、捲縮数8山/25.4mmの捲縮アラミド短繊維(水分率6%、引張強度16.9cN/dtex、強度保持率75.1%)を得た。
これを、開綿機、カード、練条の順で通しスライバーとした。次に、これをリング精紡機に仕掛け、下撚り係数2.9、撚り方向がZ撚りの撚りを加えて、綿番手20sの紡績糸単糸を得た。この紡績糸単糸を2本引き揃え、ダブルツイスターで単糸の65%の逆(S)撚りを加えてトルクをなくし、綿番手20/2sに加工して双糸を得た。
実施例1、比較例2で得た紡績糸双糸(綿番手20/2s)を使用して、綾織物(2/2Twill)を製織した。これらの織物の物性値を表3に示す。
代表的な市販のPPTA繊維Kevlar(R)29を同条件で加工した紡績糸双糸からなる織物(比較例4)に比べ、高強度紡績糸からなる織物(実施例4)は、引張強力および伸度が23%、引裂強力が21%向上した。
実施例1、比較例2で得た紡績糸双糸(綿番手20/2s)を、丸編み機に供給し、よこ編地(組織名:天竺)を編み上げた。これらの編物(よこ編地)の物性値を表4に示す。
代表的な市販のPPTA繊維Kevlar(R)29を同条件で加工した紡績糸からなる編物(比較例5)に比べ、高強度紡績糸からなる編物(実施例5)は、ウエールの引張強力が23%、コースの引張強力が49%、破裂強力が28%向上した。ここで、コースの引張強力の向上率がウエールに比べて約2倍と顕著に現れたのは、編物組織(よこ編地)の構成上、ウエールの引張強力は主に紡績糸の引掛特性などが寄与、コースの引張強力は主に紡績糸の引張特性などが寄与していると考えられる。
実施例3で得た紡績糸単糸および比較例2で得た短繊維からなる紡績糸単糸(綿番手30s)をラッセル編み機に供給し、たて編地(組織名:ハーフトリコット)を編み上げた。これらの編物(たて編地)の物性値を表5に示す。
代表的な市販のPPTA繊維Kevlar(R)29を同条件で加工した紡績糸からなる編物(比較例6)に比べ、高強度紡績糸からなる編物(実施例6)は、ウエールの引張強力が23%、コースの引張強力が46%向上し、破裂強力が22%向上した。ここで、コースの引張強力の向上率がウエールに比べて約2倍と顕著に現れたのは、原因は定かでないが、紡績糸の引掛特性や引張特性に加えて、編物組織(たて編地)からくる紡績糸の糸間または繊維間摩擦などが寄与するためと考えられる。
Claims (7)
- ポリパラフェニレンテレフタルアミド長繊維の捲縮糸を切断して得られた、下記特性を有する捲縮アラミド短繊維からなる双糸の紡績糸(ただし、芯鞘型複合紡績糸を除く)であって、JIS L 1095に基づいて測定した引張強度が10cN/dtex以上であることを特徴とする高強度紡績糸。
JIS L 1015に基づいて測定した繊度が1.0〜5.0dtex
平均繊維長が25〜200mm
捲縮数が3〜12山/25.4mm
引張強度が21〜25cN/dtex - 紡績糸の下撚り係数が2.5〜6.0、紡績糸番手(綿番手)が5〜40番手である請求項1に記載の高強度紡績糸。
- Z撚り(またはS撚り)の紡績糸単糸を2本S方向(またはZ方向)に撚りあわせた双糸である、請求項1または2に記載の高強度紡績糸。
- ポリパラフェニレンテレフタルアミド長繊維単糸の引張強度に対する捲縮アラミド短繊維の強度保持率が90%以上である請求項1〜3のいずれかに記載の高強度紡績糸。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の高強度紡績糸で構成したことを特徴とする繊維構造物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の高強度紡績糸または請求項5に記載の繊維構造物で構成したことを特徴とする防護材。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の高強度紡績糸または請求項5に記載の繊維構造物で構成したことを特徴とする防護衣料。
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