JP7280295B2 - 多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服 - Google Patents
多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服 Download PDFInfo
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Description
本発明は、耐熱性繊維の牽切紡績糸を芯成分繊維とし、鞘成分繊維に耐熱性短繊維を含む多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服に関する。
防護服は、消防、救急隊員、救命隊員、海上救護員、軍隊、石油関連施設の作業員、化学工場の作業員などの作業服として使用されている。近年の米国、カナダ、豪州、及び一部の欧州における消防服は、耐熱性及び難燃性の優れたポリベンズイミダゾール繊維が使用されている。この繊維は強度が約２．４cN/decitex(decitexは以下dtexと略す)と弱いため、通常はｐ－アラミド繊維と交織した織物が使用されている。この織物は、経糸又は緯糸のうち、一方の糸がポリベンズイミダゾール繊維からなる紡績糸、他方の糸がｐ－アラミド繊維からなるフィラメント糸で構成されている。別の耐熱性及び難燃性の優れた織物として、本発明者らは芯にｐ－アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、鞘にｍ－アラミド繊維、難燃アクリル繊維又はポリエーテルイミド繊維等を使用した芯鞘紡績糸を提案している（特許文献１～２）。また、本発明者らは、特許文献３で芯にｐ－アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、鞘にｐ－アラミド繊維以外の難燃性繊維とポリベンズイミダゾール繊維との混紡繊維を使用した多層構造紡績糸を提案し、特許文献４では芯にｐ－アラミド繊維の牽切紡績糸を使用し、鞘にｐ－アラミド繊維とポリベンズイミダゾール繊維との混紡繊維を使用した多層構造紡績糸を提案している。
しかし、前記従来技術はいずれも摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色に問題があった。
本発明は、前記従来の問題を解決するため、摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色を向上させた多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供する。
本発明の多層構造紡績糸は、芯成分繊維がｐ－アラミド繊維牽切糸であり、鞘成分繊維がポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を含む多層構造紡績糸であって、前記鞘成分繊維のアラミド繊維はｐ－アラミド繊維とｍ－アラミド繊維を含み、前記鞘成分繊維を１００質量％としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維は５０～６５質量％、ｐ－アラミド繊維は１８～３５質量％、ｍ－アラミド繊維は３～１８質量％の割合で混紡されおり、前記鞘成分繊維の一部の繊維が表層の巻き付き繊維となっており、残りの繊維は前記多層構造紡績糸の長さ方向に配列しており、前記表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねていることを特徴とする。
本発明の多層構造紡績糸の製造方法は、前記の多層構造紡績糸の製造方法であって、鞘成分繊維となる耐熱性短繊維のスライバーをドラフトゾーンに供給してドラフトし、前記ドラフトゾーンのフロントローラーに芯成分繊維となる耐熱繊維の牽切紡績糸を供給し、前記ドラフトされた短繊維束と合体させ、前記フロントローラーの排出部から離れて配置されているスピンドルに、前記合体させた牽切紡績糸とドラフトされた短繊維束を供給し、旋回流によって仮撚りを掛けた後に巻き取ることを特徴とする。
本発明の耐熱性布帛は、前記の多層構造紡績糸を使用したことを特徴とする。また、本発明の耐熱性防護服は、前記の耐熱性布帛を含むことを特徴とする。
本発明の多層構造紡績糸は、耐熱性繊維の組成を最適化することにより、摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルである多層構造紡績糸、その製造方法、耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供できる。本発明の多層構造紡績糸の製造方法は、結束紡績法であるため、リング紡績法に比べて約２０倍の高速で紡績でき、効率よく合理的に、コストも安く製造できる。
本発明の多層構造紡績糸は、芯成分繊維がｐ－アラミド繊維牽切糸であり、鞘成分繊維がポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を含む多層構造紡績糸である。前記鞘成分繊維のアラミド繊維はｐ－アラミド繊維とｍ－アラミド繊維を含み、前記鞘成分繊維を１００質量％としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維(以下「ＰＢＩ」ともいう)は５０～６５質量％、ｐ－アラミド繊維は１８～３５質量％、ｍ－アラミド繊維は３～１８質量％の割合で混紡されている。これにより、摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルとなる。
本発明の多層構造紡績糸は、結束紡績糸又はリング紡績糸であってもよいが、生産性に優れることから結束紡績糸が好ましい。結束紡績糸の場合は、芯成分繊維の表面に鞘成分繊維が被覆し、鞘成分繊維の一部の繊維は表層の巻き付き繊維となっており、残りの繊維は前記多層構造紡績糸の長さ方向に配列しており、表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている。リング紡績糸の場合は、芯成分繊維の表面に鞘成分繊維が被覆して実撚りが掛けられている。この構造により、糸の強度は高く、伸度は低く、耐熱性も高い。
本発明の多層構造紡績糸は、結束紡績糸又はリング紡績糸であってもよいが、生産性に優れることから結束紡績糸が好ましい。結束紡績糸の場合は、芯成分繊維の表面に鞘成分繊維が被覆し、鞘成分繊維の一部の繊維は表層の巻き付き繊維となっており、残りの繊維は前記多層構造紡績糸の長さ方向に配列しており、表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている。リング紡績糸の場合は、芯成分繊維の表面に鞘成分繊維が被覆して実撚りが掛けられている。この構造により、糸の強度は高く、伸度は低く、耐熱性も高い。
多層構造紡績糸を１００質量％としたとき、芯成分繊維は２０～４０質量％であり、鞘成分繊維は６０～８０質量％が好ましい。さらに、鞘成分繊維を１００質量％としたとき、ＰＢＩ繊維は５０～６５質量％、ｐ－アラミド繊維は１８～３５質量％、ｍ－アラミド繊維は３～１８質量％の混紡繊維であるのが好ましい。これにより、摩擦強度、燃焼破裂強度、洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルとなる。
ＰＢＩ繊維は、例えば2,2’-(m-phenylen)-5,5’-bibenzimidazoleのポリマーから作られる繊維であり、６００℃を超える熱分解温度を持ち、荷重たわみ温度が４１０℃、ガラス転移点が４２７℃、酸素指数（ＯＩ）値が４１以上である。この繊維は２３０℃の空気中で２週間暴露しても強度保持率は９５％、窒素中では１０００℃まで繊維性能を維持でき、本質的に不燃性であるとともに高耐熱性である（以上「繊維の百科事典」848頁,丸善,平成１４年３月２５日）。ＰＢＩ繊維は米国PBI Performance Products, Inc.社製の製品が知られている。
芯成分繊維に使用する共重合系ｐ－アラミド繊維は、帝人社製、商品名”テクノーラ”等がある。前記”テクノーラ”は、コポリパラフェニレン－３，４’－オキシジフェニレン－テレフタルアミドである。これらの繊維の引張強度は24.5～24.7cN/dtex、熱分解開始温度は約５００℃、酸素指数（ＯＩ）値は２５である。
鞘成分繊維に使用するｍ－アラミド繊維は、例えば米国Du pont社製、商品名 ”ノーメックス”ｓ（日本の東レ・デュポン社製も同一商品名）、帝人社製、商品名”コーネックス”、 中国、煙台泰和社製、商品名”ニュースター”などがある。商品名”ノーメックス”の引張強度は3.6cN/decitex、熱分解開始温度は約４００℃、酸素指数（ＯＩ）値は２９～３０である。
鞘成分繊維に使用するｐ－アラミド繊維は、単独重合系として米国Du pont社製、商品名”ケブラー”（日本の東レ・デュポン社製も同一商品名）、帝人社製、商品名”トワロン（登録商標）”、 煙台泰和製商品名”タパラン”がある。
共重合系のｐ－アラミド繊維は、帝人社製、商品名”テクノーラ”がある。これらの繊維の引張強度は20.3～24.7cN/decitex、熱分解開始温度は約５００～５５０℃、酸素指数（ＯＩ）値は２５～２９である。耐熱性及び難燃性は、通常の繊維に比較すると高い。
芯成分繊維は共重合系ｐ－アラミド繊維牽切紡績糸であり、鞘成分繊維のｐ－アラミド繊維は単独重合系ｐ－アラミド繊維であるのが好ましい。共重合系パラアラミドは強度に優れているため芯に用いて糸の強度を上げる働きを持たせ、単重合系パラアラミドは難燃性に優れているため鞘に用いて糸の燃焼を防ぐ働きを持たせている。
多層構造紡績糸は、鞘成分繊維の一部の繊維が表層の巻き付き繊維となっており、表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている構造である。ここで全体とは、芯成分繊維の牽切紡績糸と鞘成分繊維の前記巻き付き繊維以外の繊維のことである。
多層構造紡績糸を１００質量％としたとき、芯成分繊維は２０～４０質量％であり、鞘成分繊維は６０～８０質量％が好ましく、さらに好ましくは芯成分繊維が２２～３８質量％であり、鞘成分繊維が６２～７８質量％である。芯成分繊維が２０質量％未満では、芯成分繊維の牽切紡績糸を極細としなければならず、牽切紡績糸を製造することに困難が伴う。また、芯成分繊維が４０質量％を超えると、鞘成分繊維の被覆性が低くなる。また、鞘成分繊維が６０質量％未満では被覆性が良好とならず、８０質量％を超すと多層構造紡績糸全体の繊度が高くなり好ましくない。
芯成分繊維の共重合系ｐ－アラミド繊維牽切紡績糸は、トウブレークした切紡績糸が好ましい。トウブレークした牽切繊維は引きちぎり繊維であるため、芯成分繊維と鞘成分繊維の親和性が良く一体性の良い多層構造紡績糸となる。この牽切紡績糸は、ドラフト－加撚を１つの精紡機で行う直紡方式であっても良いし、一旦スラーバーとし撚り掛けして２工程以上で紡績糸（パーロック方式又はコンバータ法）としてもよい。好ましくは、直紡方式である。牽切紡績糸を使用することにより、強力を高く維持でき、鞘繊維との一体性に優れた芯鞘構造紡績糸が得られる。
牽切紡績糸の好ましい繊度は、単糸で５．５６～２０．０ tex（メートル番手で５０～１８０番単糸）の範囲が好ましく、更に好ましくは６．６７～１６．７ tex（メートル番手で６０～１５０番単糸）の範囲である。繊度が前記の範囲であれば、強力も高く、風合いなどの面からも耐熱性防護服等に好適である。また、撚り数はメートル番手１２５番単糸で３５０～５５０回／ｍが好ましく、更に好ましくは４００～５００回／ｍである。撚り数が前記範囲であれば、被覆繊維との一体性がさらに高いものとなる。また、好ましい繊維長は３０～１８０ｍｍの範囲に分布しており、平均繊維長は４５～１５０ｍｍ、好ましくは５０～１２５ｍｍの範囲である。この範囲であれば強力をさらに高く維持できる。
鞘成分繊維のＰＢＩ繊維は、スクエアカット品が好ましい。スクエアカットとは、一定長の直角切りだけを繰り返すので、例えば５１mmスクエアカットとした場合、すべての繊維長は均一に５１mmとなる。単繊維繊度は１～５dtexの範囲が好ましく、更に好ましくは１．５～４dtexの範囲である。
鞘成分繊維はその繊度と繊維長に応じた紡績方法によって、最適な形状・形態の短繊維束まで加工される。ここにおいて色相や異種繊維の混合は、例えば混毛インターセクティング ギル ボックス(intersecting gill box)に各々が１００％組成である複数種の繊維束（スライバー）を通し、後のコーマーや前紡工程におけるダブリング及びドラフティング作用によって、平行かつ均整化する。以下この方法を「スライバー混紡」という。この方法は歩留りが良く、多品種少量生産に好適である。ここにおいて色相や異種繊維の混合は、混打綿や梳綿工程中の主としてカード機でなされる。以下この方法を「カード混紡」といい、歩留りは悪いが小品種大量生産に好適である。
多層構造紡績糸は、メートル番手（単糸）で２８～５２番（繊度：３５７～１９２decitex）の範囲であるのが好ましい。この範囲であれば、作業性の良い防護服が得られる。多層構造紡績糸は２本撚り合わされた双糸であり、前記双糸のメートル番手は１４～２６番（繊度：７１４～３８４decitex）としてもよい。双糸にすると、生地の表面がきれいになるうえ、織物の強度も高くなる。
双糸の撚り係数Ｋは１００～２００が好ましい。但し、係数Ｋは次に示す数式（１）によって計算する。
Ｋ＝Ｔ／√Ｃ・・・式（１）
Ｔ：双糸の撚り数（回／ｍ）
Ｃ：双糸番手（ｍ／ｇ）
Ｋ＝Ｔ／√Ｃ・・・式（１）
Ｔ：双糸の撚り数（回／ｍ）
Ｃ：双糸番手（ｍ／ｇ）
本発明の耐熱性布帛を含む耐熱性防護服は、消防服のほか、救急隊員、救命隊員、海上救護員、軍隊、石油関連施設の作業員、化学工場の作業員などの作業服として好適である。消防服の場合は、外層に本発明の耐熱性布帛を使用するのが好ましい。耐熱性が高いからである。
次に本発明の芯鞘構造糸を製造するための装置と方法について図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例における結束紡績装置１の要部を示す斜視図である。
（１）ドラフト工程
結束紡績装置１のドラフトゾーン６は、一対のフロントローラ２，２’と、エプロンを有する一対のセカンドローラ３と、一対のサードローラ４と、一対のバックローラ５で構成されている。鞘成分繊維となるポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を混紡したスライバー７は、スライバーガイド８を通過させてバックローラ５から供給され、ドラフトゾーン６でドラフトされる。
（２）芯成分繊維と被覆成分繊維との合体工程
ドラフトゾーン６のフロントローラー２，２’手前に、芯成分繊維となるｐ－アラミド繊維牽切紡績糸９を供給し、スライバー７がドラフトされた繊維束と合体させる。
（３）紡績糸形成工程
フロントローラー２，２’の排出部から離れて配置されているスピンドル１０に、合体させた芯成分繊維の牽切紡績糸９と鞘成分繊維の繊維束を供給し、旋回流によって仮撚りを掛けて多層構造紡績糸１１とする。
（４）巻き取り工程
得られた多層構造紡績糸１１は、ニップローラ１２，１２’で引き取られ、スラブキャッチャー１３を通過し、巻取り部１７のフリクションローラ１４により駆動されクレードルアーム１５に支持されたパッケージ１６に巻き取られる。
本発明の製造方法に使用する紡績機は、例えば村田機械社製、商品名”MURATA VORTEX SPINNER”として販売されている。特徴的なことは、糸速度が３００～４５０ｍ／分であり、リング紡績機の約１０倍生産速度が速いことである。
（１）ドラフト工程
結束紡績装置１のドラフトゾーン６は、一対のフロントローラ２，２’と、エプロンを有する一対のセカンドローラ３と、一対のサードローラ４と、一対のバックローラ５で構成されている。鞘成分繊維となるポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を混紡したスライバー７は、スライバーガイド８を通過させてバックローラ５から供給され、ドラフトゾーン６でドラフトされる。
（２）芯成分繊維と被覆成分繊維との合体工程
ドラフトゾーン６のフロントローラー２，２’手前に、芯成分繊維となるｐ－アラミド繊維牽切紡績糸９を供給し、スライバー７がドラフトされた繊維束と合体させる。
（３）紡績糸形成工程
フロントローラー２，２’の排出部から離れて配置されているスピンドル１０に、合体させた芯成分繊維の牽切紡績糸９と鞘成分繊維の繊維束を供給し、旋回流によって仮撚りを掛けて多層構造紡績糸１１とする。
（４）巻き取り工程
得られた多層構造紡績糸１１は、ニップローラ１２，１２’で引き取られ、スラブキャッチャー１３を通過し、巻取り部１７のフリクションローラ１４により駆動されクレードルアーム１５に支持されたパッケージ１６に巻き取られる。
本発明の製造方法に使用する紡績機は、例えば村田機械社製、商品名”MURATA VORTEX SPINNER”として販売されている。特徴的なことは、糸速度が３００～４５０ｍ／分であり、リング紡績機の約１０倍生産速度が速いことである。
本発明の一例の多層構造紡績糸（結束紡績糸）２０を図２に示す。図２において芯成分繊維２１は牽切紡績された共重合系ｐ－アラミド繊維糸であり、鞘成分繊維２５はＰＢＩ繊維と単独重合系ｐ－アラミド繊維とｍ－アラミド繊維の混紡繊維である。鞘成分繊維２５は、多層構造紡績糸の長さ方向に配列している内層繊維２２と、表層の巻き付き繊維２３と、たるみ繊維２４があり、毛羽２６も認められる。表層の巻き付き繊維２３は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねている。これにより、毛羽は少なく、摩耗を受けても繊維が脱落せず、強固な糸状態を保つ。前記において一方向とは、Ｓ撚りの巻き付け繊維又はＺ撚りの巻き付け繊維ことをいい、撚り角が同一ということではない。Ｓ撚りの巻き付け繊維又はＺ撚りの巻き付け繊維は、結束紡績機のスピナーの圧空旋回流の方向によって決まる。この多層構造紡績糸（結束紡績糸）２０は、芯成分繊維（牽切紡績糸）２１と、鞘成分繊維２５のうちの長さ方向に配列している内層繊維２２と、表層の巻き付き繊維２３の３層構造になっている。この糸構造により、糸強度は高いものとなる。
図３は本発明の一実施形態における芯鞘構造紡績糸の側面写真(倍率２００倍)、図４は本発明の別の実施形態における芯鞘構造紡績糸の側面写真(倍率２００倍)である。いずれも鞘成分繊維の糸の長さ方向に配列している内層繊維と、表層の巻き付き繊維と、たるみ繊維があり、毛羽も認められる。
本発明の防護服用布帛は、前記芯鞘紡績糸（単糸）を２本撚り合わせて双糸にし、これを織物にするのが好ましい。双糸を使う理由は、単糸の２倍以上の強度をもってして製織時の糸切れを防止する抱合力を付与するとともに、単糸の持つ太さムラを相殺させ、織物の目風をきれいにするためである。双糸は一例としてダブルツイスター等の撚り機を使用して製造する。ダブルツイスターは、スピンドル１回転で２回の撚りが得られるので生産性は高い。しかし、長い撚りかけ糸道に６か所もの擦過点があるため、被覆部分が剥ぎ取られ、乱されて芯部が露出しやすい傾向にある。好ましくは擦過点が２か所のリングツイスター、最も好ましくは擦過点が２か所で極めて短い撚りかけ糸道のアップツイスターである。
得られた双糸は、撚り止めし、経糸と緯糸に使用して織物とする。織物組織は、平織(plain weave)、斜文織(twill weave、綾織ともいう)、又は朱子織(satin weave)組織、その他の変化織組織等を使用できる。編物にする場合は、横編、丸編、経編のいずれでも適用できる。編組織はどのようなものであっても良い。編物内に空気を含ませる場合は、二重接結パイル布帛に編成する。織物組織の中でも好ましいのは図５に示すマット織であり、このマット織組織は、平＋3/3マット織である。平織の部分は８本の経糸と緯糸で構成されプレーンな組織であり、3/3マット織の部分は経糸も緯糸も３本引き揃えられており、この部分は表面に突出している。マット織の別の例を図６に示す。このマット織組織は、平＋2/2マット織である。平織の部分は２本の経糸と緯糸で構成されプレーンな組織であり、2/2マット織の部分は経糸も緯糸も２本引き揃えられており、この部分は表面に突出している。このような織物は滑り止め効果があるとともに、平組織が破れてもマット織の部分で止まり、破れにくい組織である。これは引き裂き止めという意味合いからRip Stop 構造と呼ばれている。
本発明の防護服用布帛の単位あたりの質量（目付）は１００～３４０ｇ／ｍ２の範囲が好ましい。前記範囲であれば、さらに軽くて着心地の良い作業服とすることができる。さらに好ましくは１４０～３００ｇ／ｍ２の範囲、とくに好ましくは１５０～２６０ｇ／ｍ２の範囲である。
本発明の多層構造紡績糸とこれを使用した耐熱性布帛及び耐熱性防護服は、帯電防止繊維又は制電繊維を混用することは必須ではない。これはＰＢＩ繊維が吸湿しやすく、静電気を帯びにくいためである。顧客の希望により帯電防止繊維を混用する場合は、金属繊維、炭素繊維、金属粒子や炭素粒子を練りこんだ繊維等を使用する。帯電防止繊維は、紡績糸に対して０．１～１質量％の範囲加えることが好ましく、更に好ましくは０．３～０．７質量％の範囲である。帯電防止繊維糸は製織時に加えることもできる。例えばＫＢセーレン社製“ベルトロン”、クラレ社製“クラカーボ”、炭素繊維、金属繊維等を０．１～１質量％の範囲加えるのが好ましい。
以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
本発明の実施例、比較例における測定方法は次のとおりとした。
＜摩耗試験＞
図７は本発明の一実施例のＡＳＴＭ Ｄ 3884-09 テーバー法,H-18に規定の摩耗試験装置３０の模式的斜視図である。この摩耗試験装置３０は、回転台３１の上にサンプル布３２を置き、矢印のように回転させる。回転台３１の回転数は６０ｒｐｍであり、摩擦輪３３ａ，３３ｂもこれに応じて回転する。サンプル布３２の上には摩擦輪３３ａ，３３ｂが配置され、矢印のように互いに反対方向に回転させる。摩擦輪３３ａ，３３ｂの荷重は合計で５００ｇである。摩耗粉は吸引しながら回転を続ける。摩耗痕３４は環状であり、その外直径Ｌ１は約８８ｍｍ、面積は約３０ｃｍ２となる。糸が切れ直径１～２ｍｍの穴が開くまでの回転数を測定する。３００回以上を合格レベルとする。
＜JIS L 1096 B法を準用した燃焼破裂試験＞
図８は、JIS L 1096 B法の定速伸長形燃焼破裂装置３５の模式的断面図である。直径８０ｍｍのサンプル布３７を試料取り付け台３６のクランプに取り付ける。クランプは内径Ｌ２＝４４ｍｍである。押し棒３８は先端半径１２．５ｍｍ、直径Ｌ３が２５ｍｍである。ＩＳＯ ９１５１の火炎暴露試験にて８０ｋＷの熱を８秒間サンプル布に照射した後、その燃焼部分に押し棒３８の先端を１分間当たり１０ｃｍの加圧速度で押し当て、サンプル布３７を突き破る強さ（Ｎ）を測定する。１４０Ｎ以上を合格レベルとする。
＜洗濯摩耗変退色試験＞
ＩＳＯ６３３０ ６Ｎ－Ｆに規定されている方法で１０回繰り返し洗濯を行い、評価した。評価基準は５段階で目視により判断し、もっとも変色が少ないものが５級、変色が多いものが１級である。３級以上を合格レベルとする。
＜その他の物性＞
ＪＩＳ又は業界規格にしたがって測定した。
本発明の実施例、比較例における測定方法は次のとおりとした。
＜摩耗試験＞
図７は本発明の一実施例のＡＳＴＭ Ｄ 3884-09 テーバー法,H-18に規定の摩耗試験装置３０の模式的斜視図である。この摩耗試験装置３０は、回転台３１の上にサンプル布３２を置き、矢印のように回転させる。回転台３１の回転数は６０ｒｐｍであり、摩擦輪３３ａ，３３ｂもこれに応じて回転する。サンプル布３２の上には摩擦輪３３ａ，３３ｂが配置され、矢印のように互いに反対方向に回転させる。摩擦輪３３ａ，３３ｂの荷重は合計で５００ｇである。摩耗粉は吸引しながら回転を続ける。摩耗痕３４は環状であり、その外直径Ｌ１は約８８ｍｍ、面積は約３０ｃｍ２となる。糸が切れ直径１～２ｍｍの穴が開くまでの回転数を測定する。３００回以上を合格レベルとする。
＜JIS L 1096 B法を準用した燃焼破裂試験＞
図８は、JIS L 1096 B法の定速伸長形燃焼破裂装置３５の模式的断面図である。直径８０ｍｍのサンプル布３７を試料取り付け台３６のクランプに取り付ける。クランプは内径Ｌ２＝４４ｍｍである。押し棒３８は先端半径１２．５ｍｍ、直径Ｌ３が２５ｍｍである。ＩＳＯ ９１５１の火炎暴露試験にて８０ｋＷの熱を８秒間サンプル布に照射した後、その燃焼部分に押し棒３８の先端を１分間当たり１０ｃｍの加圧速度で押し当て、サンプル布３７を突き破る強さ（Ｎ）を測定する。１４０Ｎ以上を合格レベルとする。
＜洗濯摩耗変退色試験＞
ＩＳＯ６３３０ ６Ｎ－Ｆに規定されている方法で１０回繰り返し洗濯を行い、評価した。評価基準は５段階で目視により判断し、もっとも変色が少ないものが５級、変色が多いものが１級である。３級以上を合格レベルとする。
＜その他の物性＞
ＪＩＳ又は業界規格にしたがって測定した。
（実施例１～２、比較例１～２）
１．使用繊維
（１）芯成分繊維
芯成分繊維として、共重合体ｐ－アラミド繊維、帝人社製商品名“テクノーラ”の牽切紡績糸（撚り数Ｚ方向４５回／１０ｃｍ）、糸繊度８．０tex(メートル番手：１／１２５)（単繊維繊度１．７dtex、平均繊維長１００ｍｍ、生成り品（黄色））を使用した。
（２）鞘成分繊維
下記の３種類の繊維を混紡した。
(i)ＰＢＩ繊維
米国PBI Performance Products, Inc.社製のＰＢＩ繊維（繊維長51mmのスクエアカット、繊度１．７dtex）を使用した。
(ii) 単独重合体ｐ－アラミド繊維
中国煙台泰和社製、商品名”タパラン”、（繊維長51mmのスクエアカット、繊度１．７dtex、黒色品）を使用した。
(iii)ｍ－アラミド繊維
中国煙台泰和社製、商品名“ニュースター ＢＬ３”（繊維長51mmのスクエアカット、繊度１．７dtex）を使用した。
以上のＰＢＩ繊維、単独重合体ｐ－アラミド繊維、ｍ－アラミド繊維を表１に示す所定の割合にて均一混合した。
２．紡績糸の作製
（１）結束紡績糸
図１に示す方法により共重合体ｐ－アラミド繊維の牽切紡績糸を芯成分繊維とし、ＰＢＩ繊維と単独重合体ｐ－アラミド繊維とｍ－アラミド繊維を混紡した繊維束(スライバー)を鞘成分繊維とし、図１に示す村田機械社製、商品名”No.870,MURATA VORTEX SPINNER”を使用し、３００ｍ／分の速度で結束紡績糸単糸を製造した。得られた糸のメートル番手は４０番であった。
（２）双糸の作製
ダブルツイスターを使用して結束紡績糸単糸２本を実撚りし、双糸とした。撚り数は６７０回／ｍ、撚り係数Ｋ＝１５０とした。
３．織物の作製
前記双糸を経糸と緯糸に使用し、レピア織機を使用して図６に示す２／２マット織組織の織物を質量２２５ｇ／ｍ2、たて方向糸密度２１６．５本／１０ｃｍ、よこ方向糸密度２０６．７本／１０ｃｍにて作製した。
条件と結果は表１～２にまとめて示す。
１．使用繊維
（１）芯成分繊維
芯成分繊維として、共重合体ｐ－アラミド繊維、帝人社製商品名“テクノーラ”の牽切紡績糸（撚り数Ｚ方向４５回／１０ｃｍ）、糸繊度８．０tex(メートル番手：１／１２５)（単繊維繊度１．７dtex、平均繊維長１００ｍｍ、生成り品（黄色））を使用した。
（２）鞘成分繊維
下記の３種類の繊維を混紡した。
(i)ＰＢＩ繊維
米国PBI Performance Products, Inc.社製のＰＢＩ繊維（繊維長51mmのスクエアカット、繊度１．７dtex）を使用した。
(ii) 単独重合体ｐ－アラミド繊維
中国煙台泰和社製、商品名”タパラン”、（繊維長51mmのスクエアカット、繊度１．７dtex、黒色品）を使用した。
(iii)ｍ－アラミド繊維
中国煙台泰和社製、商品名“ニュースター ＢＬ３”（繊維長51mmのスクエアカット、繊度１．７dtex）を使用した。
以上のＰＢＩ繊維、単独重合体ｐ－アラミド繊維、ｍ－アラミド繊維を表１に示す所定の割合にて均一混合した。
２．紡績糸の作製
（１）結束紡績糸
図１に示す方法により共重合体ｐ－アラミド繊維の牽切紡績糸を芯成分繊維とし、ＰＢＩ繊維と単独重合体ｐ－アラミド繊維とｍ－アラミド繊維を混紡した繊維束(スライバー)を鞘成分繊維とし、図１に示す村田機械社製、商品名”No.870,MURATA VORTEX SPINNER”を使用し、３００ｍ／分の速度で結束紡績糸単糸を製造した。得られた糸のメートル番手は４０番であった。
（２）双糸の作製
ダブルツイスターを使用して結束紡績糸単糸２本を実撚りし、双糸とした。撚り数は６７０回／ｍ、撚り係数Ｋ＝１５０とした。
３．織物の作製
前記双糸を経糸と緯糸に使用し、レピア織機を使用して図６に示す２／２マット織組織の織物を質量２２５ｇ／ｍ2、たて方向糸密度２１６．５本／１０ｃｍ、よこ方向糸密度２０６．７本／１０ｃｍにて作製した。
条件と結果は表１～２にまとめて示す。
表２から明らかなとおり、実施例１及び２は摩擦強度、燃焼破裂強度及び洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルであることが確認できた。
本発明の耐熱性布帛を使用した耐熱性防護服は、消防服のほか、救急隊員、救命隊員、海上救護員、軍隊、石油関連施設の作業員、化学工場の作業員などの作業服として好適である。とくに摩擦強度、燃焼破裂強度、洗濯摩擦変退色がいずれも合格レベルである耐熱性布帛及び耐熱性防護服を提供できる。
１ 結束紡績装置
２，２’ フロントローラ
３ セカンドローラ
４ サードローラ
５ バックローラ
６ ドラフトゾーン
７ スライバー
８ スライバーガイド
９ 牽切紡績糸
１０ スピンドル
１１ 多層構造紡績糸
１２，１２’ ニップローラ
１３ スライブキャッチャー
１４ フリクションローラ
１５ クレードルアーム
１６ パッケージ
２０ 多層構造紡績糸（結束紡績糸）
２１ 芯成分繊維（牽切紡績糸）
２２ 鞘成分繊維の内層繊維
２３ 巻き付き繊維
２４ たるみ繊維
２５ 鞘成分繊維
２６ 毛羽
３０ 摩耗試験装置
３１ 回転台
３２ サンプル布
３３ａ，３３ｂ 摩擦輪
３４ 摩耗痕
２，２’ フロントローラ
３ セカンドローラ
４ サードローラ
５ バックローラ
６ ドラフトゾーン
７ スライバー
８ スライバーガイド
９ 牽切紡績糸
１０ スピンドル
１１ 多層構造紡績糸
１２，１２’ ニップローラ
１３ スライブキャッチャー
１４ フリクションローラ
１５ クレードルアーム
１６ パッケージ
２０ 多層構造紡績糸（結束紡績糸）
２１ 芯成分繊維（牽切紡績糸）
２２ 鞘成分繊維の内層繊維
２３ 巻き付き繊維
２４ たるみ繊維
２５ 鞘成分繊維
２６ 毛羽
３０ 摩耗試験装置
３１ 回転台
３２ サンプル布
３３ａ，３３ｂ 摩擦輪
３４ 摩耗痕
Claims (10)
- 芯成分繊維がｐ－アラミド繊維牽切糸であり、鞘成分繊維がポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を含む多層構造紡績糸であって、
前記鞘成分繊維のアラミド繊維はｐ－アラミド繊維とｍ－アラミド繊維を含み、
前記鞘成分繊維を１００質量％としたとき、ポリベンズイミダゾール繊維は５０～６５質量％、ｐ－アラミド繊維は１８～３５質量％、ｍ－アラミド繊維は３～１８質量％の割合で混紡されおり、
前記鞘成分繊維の一部の繊維が表層の巻き付き繊維となっており、残りの繊維は前記多層構造紡績糸の長さ方向に配列しており、
前記表層の巻き付き繊維は一方向に撚りが掛けられた実撚り状であり、全体を束ねていることを特徴とする多層構造紡績糸。 - 前記芯成分繊維は共重合系ｐ－アラミド繊維牽切糸であり、前記鞘成分のｐ－アラミド繊維は単独重合系ｐ－アラミド繊維である請求項１に記載の多層構造紡績糸。
- 前記多層構造紡績糸を１００質量％としたとき、芯成分繊維は２０～４０質量％であり、鞘成分繊維は６０～８０質量％である請求項１又は２に記載の多層構造紡績糸。
- 前記多層構造紡績糸は、メートル番手で２８～５２番（繊度：３５７～１９２decitex）の範囲である請求項１～３のいずれか１項に記載の多層構造紡績糸。
- 前記多層構造紡績糸は２本撚り合わされた双糸であり、前記双糸のメートル番手は１４～２６番（繊度：７１４～３８４decitex）である請求項１～４のいずれか１項に記載の多層構造紡績糸。
- 前記双糸の撚り係数Ｋは１００～２００である請求項５に記載の記載の多層構造紡績糸。
但し、係数Ｋは次に示す数式（１）によって計算する。
Ｋ＝Ｔ／√Ｃ・・・式（１）
Ｔ：双糸の撚り数（回／ｍ）
Ｃ：双糸番手（ｍ／ｇ） - 請求項１～６のいずれか１項に記載の多層構造紡績糸の製造方法であって、
鞘成分繊維となるポリベンズイミダゾール繊維とアラミド繊維を混紡したスライバーをドラフトゾーンに供給してドラフトし、
前記ドラフトゾーンのフロントローラーに芯成分繊維となるｐ－アラミド繊維牽切糸を供給して、前記スライバーと合体した繊維束とし、
前記繊維束を前記フロントローラーの排出部から離れて配置されているスピンドルに供給し、旋回流によって仮撚りを掛けた後に巻き取ることを特徴とする多層構造紡績糸の製造方法。 - 請求項１～６のいずれか１項に記載の多層構造紡績糸を含む耐熱性布帛。
- 前記耐熱性布帛は、平織組織と２／２又は３／３マット織組織を組み合わせた織物である請求項８に記載の耐熱性布帛。
- 請求項８又は９に記載の耐熱性布帛を含む耐熱性防護服。
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|---|---|---|---|---|
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