JP6724070B2 - 消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホース - Google Patents

Description

本発明は、消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースに関する。

近年、石油コンビナート等の化学工場では、消防士が消火作業する際に、消防ホースに由来した二次災害が生じる可能性も考慮する必要がある。このような対策の一つとしては、例えば、消防士が消火作業する際に、消防ホースが帯電したり、火花放電等が生じたりする虞があるため、消防ホースに導電性を付与することが考えられる。

このような消防ホースの部材として、ポリエステル等の合成繊維にメタルファイバの導電性繊維を混紡してなる静電誘導遮蔽織物が知られている（例えば、特許文献１）。また、このような導電性繊維の混紡糸から消防ホースを作ることが知られている（例えば、特許文献２）。前記消防ホースでは、コロナ放電効果による制電効果で、静電気の低減と火花放電による災害の低減が期待できる。

特開昭４７−２５４７６号公報 特開昭６３−５９４３２号公報

一方、石油コンビナート等での消火作業の際には、例えば、油等の洗浄を要する汚れの付着を防ぎ、かつ耐薬品性を考慮して、消防ホースの繊維の両面を樹脂で被膜する必要がある。このような消防ホースでは、前記したような手段を用いても十分な帯電性を付与することは困難である。

本発明は、前記事情に照らして、消防ホースの摩擦による帯電を低減する消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースを提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、その一側面にて、消防ホース用帯電防止組成物であって、基材をなす第一のポリエーテル系ポリウレタンと、前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されたカーボンブラックと、前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散された、円柱状又は球状ペレットとしての帯電防止剤とを少なくとも混合してなる消防ホース用帯電防止組成物である。

また、前記帯電防止剤は、カチオン系界面活性剤と第二のポリエーテル系ポリウレタンとからなることが好適である。前記帯電防止剤は、前記組成物に対して１重量％未満の量で前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されていることが好適である。

また、前記カーボンブラックは、前記組成物に対して０．１重量％以上０．３重量％以下の量で前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されていることが好適である。

また、本発明は、別の一側面にて、消防ホースであって、前記ポリエステルフィラメント糸から製織されたジャケットと、前記ジャケットの両面の被覆層とを含み、前記被覆層は、前記消防ホース用帯電防止組成物からなり、前記被覆層の厚みが３ｍｍ以下である消防ホースである。

本発明によれば、消防ホースの摩擦による帯電を低減する消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースが提供される。

図１は、本発明に係る消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースについて、消防ホースの一部を切り出して示した概念図である。 図２は、本発明に係る消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースについて、図１のＡ−Ａ線による断面図である。

以下、本発明に係る消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースの実施の形態について、詳細に説明する。本発明は、以下に説明する実施の形態によって限定されない。

１．消防ホース用帯電防止組成物
本発明に係る消防ホース用帯電防止組成物は、第一のポリエーテル系ポリウレタンと、カーボンブラックと、帯電防止剤とを少なくとも含む。

第一のポリエーテル系ポリウレタンは、その構造中に少なくとも２つのエーテル基及び／又はポリエーテル結合を含む反応物から形成されてなる共重合体である。第一のポリエーテル系ポリウレタンは、例えば、ポリエーテルポリオールと短鎖ジオールをジイソシアネートと付加反応させてなる直鎖状の共重合体であり、ＪＩＳ Ｋ７３１１に準拠した８０Ａ〜９８Ａの硬度及び４０〜５０ＭＰａの引張強度を有する。第一のポリエーテル系ポリウレタンは、本実施の形態に係る消防ホース用帯電防止組成物において、その内部にカーボンブラックと帯電防止剤を分散させる基材（マトリックスポリマ）として主に機能する。このようなポリエーテル系ポリウレタンとしては、例えば、エラストラン（登録商標）１１００シリーズ（ＢＡＳＦジャパン社製）がある。

ポリエーテルポリオールは、所望の物性のポリエーテル系ポリウレタンが得られるものを採用でき、ポリエーテル系ポリウレタンの柔軟性成分（以降、ソフトセグメントともいう。）として機能する。このようなポリエーテルポリオールとしては、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール等が挙げられる。

短鎖ジオールは、所望の物性のポリエーテル系ポリウレタンが得られるものを採用でき、ジイソシアネートと共にポリエーテル系ポリウレタンの分子拘束成分（以降、ハードセグメントともいう。）として機能する。このような短鎖ジオールとしては、Ｃ₂−Ｃ₁₀アルキレンジオールがあり、例えば、エチレングリコール、１,２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、これらの混合物等がある。これらのうち、短鎖ジオールは、好ましくはエチレングリコール、１，３−プロパンジオール又はこれらの混合物である。

ジイソシアネートは、所望の物性のポリエーテル系ポリウレタンが得られるものを採用でき、例えば脂肪族又は芳香族ジイソシアネートである。このようなジイソシアネートとしては、トリメチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（ＨＤＩ）、２−メチルペンタメチレン−１，５−ジイソシアネート、２−エチルブチレン−１，４−ジイソシアネート、１，５−ペンタメチレンジイソシアネート（ＰＤＩ）、１，４−ブチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，２’−ＭＤＩ）、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（２，４’−ＭＤＩ）、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（４，４’−ＭＤＩ）、１，５−ナフタレンジイソシアネート（ＮＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、３，３，'−ジメチルジフェニルジイソシアネート、１，２−ジフェニルエタンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネートである。これらのうち、ジイソシアネートは、好ましくは芳香族ジイソシアネートである。

カーボンブラックは、その体積に対する表面積の比率が大きい非晶質の炭素であり、第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されている。カーボンブラックの量は、本実施の形態に係る組成物の物性に大きく影響することのない量であればよく、具体的には、組成物に対して１５重量％以下とすることができ、好ましくは８重量％以下であり、より好ましくは０．１重量％以上０．３重量％以下の範囲である。このような範囲のカーボンブラックの量であれば、ジャケットを完全に隠蔽できる点で好ましい。

帯電防止剤は、カチオン系界面活性剤と第二のエーテル系ポリウレタンとからなり、円柱状又は球状ペレットとして第一のポリエーテル系ポリウレタンに分散されている。このような帯電防止剤としては、例えば、エラストラン（登録商標）マスターバッチＳＢ（ＢＡＳＦジャパン社製）がある。円柱状又は球状ペレットの帯電防止剤は、例えば、既知の混合装置にて帯電防止剤の組成物を調製した後、２軸押出し機等で押出することにより形成できる。

帯電防止剤の量は、第一のポリエーテル系ポリウレタンの抵抗値を低下できる量であればよく、好ましくは組成物に対して０重量％を超えて１重量％未満の範囲であり、より好ましくは組成物に対して０．４重量％以上０．８重量％以下の範囲である。このような範囲であれば、本実施の形態に係る組成物及び後述の消防ホースの表面抵抗値並びに体積抵抗値を効率よく低下できる。

カチオン系界面活性剤は、カチオン性の親水基を有する界面活性剤である。このような界面活性剤としては、ココナットアミンアセテート、ステアリルアミンアセテート等のアルキルアミン塩、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラメチルアンモニウムアセタート等の第４級アンモニウム塩等が挙げられる。これらのうちカチオン系界面活性剤は、エステル構造を有するものが好ましい。カチオン系界面活性剤の量は、例えば、帯電防止剤に対して１５重量％以上２５重量％以下の範囲とすることができる。なお、帯電防止剤は、前記カチオン系界面活性剤に加えて、エステル構造を有する限りにおいて、ノニオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、両性界面活性剤又はこれらの混合物を更に含有することができる。

第二のポリエーテル系ポリウレタンは、その構造中に少なくとも２つのエーテル基及び／又はポリエーテル結合を含む反応物から形成されてなる共重合体である。第二のポリエーテル系ポリウレタンは、例えば、ポリエーテルポリオールと短鎖ジオールをジイソシアネートと付加反応させてなる直鎖状の共重合体であり、ＪＩＳ Ｋ７３１１に準拠した８０Ａ〜６４Ｄの硬度と３０〜５５ＭＰａの引張強度を有する。なお、本明細書では、９５Ａと４６Ｄを略同等の硬度としている。ポリエーテルポリオールは、第二のポリエーテル系ポリウレタンのソフトセグメントとして機能し、短鎖ジオールはジイソシアネートと共に第二のポリエーテル系ポリウレタンのソフトセグメントとして機能する。第二のポリエーテルポリウレタンとして、前記第一のポリウレタンを採用することもできる。このような第二のポリエーテル系ポリウレタンとしては、例えば、ポリエーテル系エラストラン（登録商標）１１００、ＥＴ３００、ＥＴ８００シリーズ（ＢＡＳＦジャパン社製）がある。第二のポリエーテル系ポリウレタンの量は、例えば、帯電防止剤に対して７５重量％以上８５重量％以下の範囲とすることができる。

また、帯電防止組成物は、用途に応じて、シロキサン樹脂、アセタール樹脂、ＡＢＳ樹脂等の樹脂、染料、難燃剤、水分補足剤、発泡剤、抗酸化剤、連鎖停止剤、ワックス等の添加物を更に含むことができる。添加物の量は、例えば、ワックスを含む場合、前記組成物に対して０．１５重量％程度とすることができる。

２．消防ホース
次いで、本発明に係る消防ホースの一実施の形態について、図を参照して説明する。図１及び図２に示すように、消防ホース１は、ジャケット２と、本実施の形態に係る消防ホース用帯電防止組成物を含有する被覆層３、３とから少なくともなる。

ジャケット２は、筒状を有し、消防ホース１の長さ方向に配される経糸と、消防ホース１の中心軸線Ｌを中心として螺旋状に配される緯糸とから構成される平織組織又は綾織組織で織られた筒状体である。経糸は、合成繊維からなる紡績糸又はマルチフィラメント糸であり、例えば、ポリエステル紡績糸又はポリエステルマルチフィラメント糸である。緯糸は、円合成繊維からなるモノフィラメント糸であり、例えば、ナイロンモノフィラメント糸又はポリエステルモノフィラメント糸である。

被覆層３、３は、ジャケット２の内周面と外周面の両面に設けられ、本実施の形態に係る消防ホース用帯電防止組成物からなる。ジャケット２の両面を被覆層とすることにより、石油コンビナート等の化学工場での消火作業の際に、消防ホースの耐薬品性を向上するとともに、消防ホースへの油等の汚れの付着を防ぐことができる。これによって、特殊な洗浄工程を不要とすることができる。被覆層３、３の厚みは、例えば３ｍｍ以下の範囲とすることができ、好ましくは０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の範囲である。なお、被覆層３、３は、消防活動の用途に合わせて、ジャケット２のいずれか一面に設けることもできる。

消防ホース１の長さは、消防活動が可能な長さであればよく、限定されない。より具体的には、ホース１の長さは、無人消防システム用途の観点より、好ましくは１ｍ以上３００ｍ以下であり、より好ましくは１ｍ以上１５０ｍ以下である。消防ホース１の直径は、消防用途として送水が可能な直径であればよく、限定されない。より具体的には、無人消防システム用途の観点から、ホース１の直径は、好ましくは１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下の範囲である。この範囲であれば、毎分４０００リットルの送水を可能とすると共に、消防ホース１の直径を軽減することができるため、無人ロボットが負担する消防ホース１の巻き取り回数を減らすことができる。

以上のような構成を有する消防ホース１は、既知の方法で製造することができる。例えば、経糸と緯糸とを用いてジャケット２を織成した後、ジャケット２の外周面側から本実施の形態に係る組成物を押出成形することにより、ジャケット２の外周面と内周面に被覆層３を形成する。これにより、消防ホースを製造することができる。また、例えば、ジャケット２の外周面側から内周面側に向かって本実施の形態に係る組成物をしみ込ませることにより被覆層３を形成してもよく、ジャケット２と被覆層３とを別体で製造した後に、両者を重ね合わせた状態で内側に加圧した加熱流体を充填することにより、消防ホースを製造してもよい。

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明することにより、本発明の効果を明らかにする。本発明に係る消防用帯電防止組成物及び消防ホースは、以下の本実施例によって制限されない。

１．試験例の作製
試験例１では、経糸として１１００ｄｔｅｘのポリエステル嵩高フィラメント糸の２本撚り糸を用い、緯糸としてポリエステルフィラメント糸（１１００ｄｔｅｘ）の２本撚り糸を用いて、織り組織が２／１綾織りで、打ち込み本数を経糸２１０本／１０ｃｍ、緯糸５０本／１０ｃｍとして、呼び径ｄ＝６５ｍｍの筒状のジャケットを作製した。このジャケットの外面側に本実施の形態に係る消防ホース用帯電防止組成物を押出成形することにより、ジャケットの両面に被膜層を形成し、消防ホースとした。試験例１の被覆層の厚みは、消防ホースの円周方向に沿って９０°毎に４ヶ所測定し、平均で０．５ｍｍの値とした。

試験例１では、ペレットとしての帯電防止剤をカーボンブラックと共に第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散させることにより、消防ホース用帯電防止組成物を調製した。帯電防止剤として、エラストラン（登録商標）マスターバッチＳＢ（ＢＡＳＦジャパン社製）を用い、第一のポリエーテル系ポリウレタンとして、エラストラン（登録商標）１１９０Ａ１０ＴＲ（ＢＡＳＦジャパン社製）を用いた。帯電防止剤の量を、組成物に対して３重量％程度とした。カーボンブラックの量を、組成物に対して０．２重量％程度とした。

試験例２では、帯電防止剤と第二のポリエーテル系ポリウレタンと含有しなかったこと以外は、試験例１と同様にして、消防ホースを形成した。試験例２の被覆層の厚みは、試験例１と同様に測定し、平均値で０．５ｍｍとした。また、試験例１及び試験例２のホースの長さは、２０．２ｍ程度とした。

２．抵抗値測定
試験例１及び試験例２について、それぞれ、試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ６９１１に準拠した絶縁体の抵抗測定装置を用いて、表面抵抗率と体積抵抗率を測定した。結果を下記表１に示す。

表１に示すように、試験例１では、その表面抵抗率が１．７９×１０⁸Ωであり、その体積抵抗率が１．２×１０¹⁰Ω・ｃｍであった。また、帯電防止剤と第二のポリエーテル系ポリウレタンを含有しなかった試験例２では、その表面抵抗率が２．９１×１０¹⁰Ωであり、その体積抵抗率が２．８３×１０¹²Ω・ｃｍであった。

結果より、試験例１では、帯電防止剤を含有しなかった試験例２と比較して、その表面抵抗率及び表面抵抗率を９９％以上低減できることが確認された。

本発明に係る消防ホース用帯電防止組成物及び消防ホースによれば、消防作業の際の消防ホースの摩擦による帯電を低減することができる。

１ 消防ホース
２ ジャケット
３ 被覆層

Claims (5)

1. 基材をなす第一のポリエーテル系ポリウレタンと、
   前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されたカーボンブラックと、
   前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散された、円柱状又は球状ペレットとしての帯電防止剤と
   を少なくとも混合してなる消防ホース用帯電防止組成物。
2. 前記帯電防止剤が、カチオン系界面活性剤と第二のポリエーテル系ポリウレタンとからなる請求項１に記載のホース用材料。
3. 前記帯電防止剤が、前記組成物に対して１重量％未満の量で前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されている請求項１又は２に記載の消防ホース用帯電防止組成物。
4. 前記カーボンブラックが、前記組成物に対して０．１重量％以上０．３重量％以下の量で前記第一のポリエーテル系ポリウレタン内に分散されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の消防ホース用帯電防止組成物。
5. 前記ポリエステルフィラメント糸から製織されたジャケットと、
   前記ジャケットの両面の被覆層と
   を含み、
   前記被覆層が、請求項１〜４のいずれか一項に記載の消防ホース用帯電防止組成物からなり、前記被覆層の厚みが３ｍｍ以下である消防ホース。

Images