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JP2021195681A - 布帛および繊維製品 - Google Patents

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博樹 島田
Hiroki Shimada
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Abstract

【課題】難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れた布帛および繊維製品を提供する。【解決手段】JIS K7201により測定される限界酸素指数が25以上の難燃性繊維と、布帛重量に対して1〜25重量%の伸縮繊維とを用いて布帛を得る。【選択図】なし

Description

本発明は、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れた布帛および繊維製品に関する。
従来、消防、電力、化学会社など火炎に晒される可能性のある作業に従事する人々が着用する作業服として難燃布帛が用いられている。この難燃布帛は、メタ系アラミド繊維やパラ系アラミド繊維をはじめとする難燃性繊維を主体として使用しており、一般的には伸縮性の付与は難しいとされている。
一方、難燃性繊維を使った布帛に伸縮性を付与するため、弾性糸や複合繊維などの伸縮繊維を用いる方法などが提案されている(例えば、特許文献1〜4参照)。
しかしながら、難燃性繊維と伸縮繊維との糸足差の影響で表面品位不良やピリングなどの問題があった。
特開2003−193314号公報 特開2006−124865号公報 特開2007−9378号公報 特許第6158602号公報
本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れた布帛および繊維製品を提供することにある。
本発明者は上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、難燃性繊維と伸縮繊維とを用いて布帛を構成する際、用いる繊維の重量比率などを巧みに工夫することにより、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れた布帛が得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。
かくして、本発明によれば「JIS K7201により測定される限界酸素指数が25以上の難燃性繊維と、伸縮繊維とを含む布帛であり、前記伸縮繊維が布帛重量に対して1〜25重量%含まれることを特徴とする布帛。」が提供される。
その際、前記難燃性繊維と前記伸縮繊維との沸水収縮率差が60%以下であることが好ましい。また、前記難燃性繊維が、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、炭素繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリ塩化ビニル繊維、難燃レーヨン、モダアクリル繊維、難燃アクリル繊維、難燃ポリエステル繊維、難燃ビニロン繊維、メラミン繊維、フッ素繊維、難燃ウール、および難燃コットンの群から選ばれた1種類以上の繊維であることが好ましい。また、前記難燃性繊維が布帛重量に対して40重量%以上含まれることが好ましい。また、前記伸縮繊維が、2成分がサイドバイサイド型または偏心芯鞘型に貼り合わされた複合繊維であることが好ましい。その際、前記複合繊維を構成する2成分が、ポリトリメチレンテレフタレー
ト/ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートの群から選ばれたいずれかの組合せであることが好ましい。また、前記伸縮繊維が、単繊維繊度0.5〜10.0dtex、かつ総繊度20〜200dtexのマルチフィラメントであることが好ましい。
本発明の布帛において、下記式に示す糸足差が3〜20%であることが好ましい。
糸足差=((紡績糸長<cm>−10<cm>)/10<cm>)×100
ただし、生地緯糸部10cmをカットし、初荷重を繊度<dtex>/36<gr>で紡績糸の長さの差を測定する。
また、布帛が織物または編物であることが好ましい。また、布帛において、経方向および/または緯方向の伸長率が3〜50%の範囲内であることが好ましい。
また、本発明によれば、前記の布帛を用いてなり、防護服、消防防火服、消防活動服、救助服、ワークウェア、警察制服、自衛隊衣服、および軍服からなる群より選択されるいずれかの繊維製品が提供される。
本発明によれば、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れた布帛および繊維製品が得られる。
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。まず、本発明の布帛は、JIS K7201により測定される限界酸素指数が25以上の難燃性繊維と、伸縮繊維とを含む。
ここで、前記難燃性繊維としては、メタ系アラミド繊維(メタ型全芳香族ポリアミド繊維)、パラ系アラミド繊維(パラ型全芳香族ポリアミド繊維)、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、炭素繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリ塩化ビニル繊維、難燃レーヨン、モダアクリル繊維、難燃アクリル繊維、難燃ポリエステル繊維、難燃ビニロン繊維、メラミン繊維、フッ素繊維、難燃ウール、難燃コットンなどが例示される。これらは、1種類でもよいが、2種類以上(好ましくは2〜5種類)であることが好ましい。
なかでも、優れた限界酸素指数を示しかつ優れた機械的物性の点から、メタ系アラミド繊維すなわちメタフェニレンイソフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「コーネックスネオ」(商標名)、デュポン社製「ノーメックス」(商標名)など)は有用である。さらには、パラ系アラミド繊維としてパラフェニレンテレフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「トワロン」(商標名)、東レ・デュポン株式会社製「ケブラー」(商標名)など)やコパラフェニレン・3、4’オキシジフェニレンテレフタルアミド繊維(市販品では、帝人株式会社製「テクノーラ」(商標名)など)を混合させることも好ましい。また、沸水収縮率の値が伸縮糸に近い難燃レーヨンを用いることも好ましい。
これらの難燃性繊維は、本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤、酸化チタン、着色剤、不活性微粒子などの添加剤を含有してもよい。
前記の難燃性繊維は紡績糸として布帛に含まれることが好ましい。その際、前記紡績糸は前記の難燃性繊維のみからなることが好ましいが、非難燃性繊維(JIS K7201
により測定される限界酸素指数が25未満の繊維)を含ませてもよい。かかる非難燃性繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリノジック繊維、リヨセル繊維、アクリル系繊維、ビニロン繊維、コットン、麻、ウールなどが例示される。これらの非難燃性繊維を1種または2種以上用いることができる。
これらの非難燃性繊維は、本発明の目的を損なわない範囲で、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤、酸化チタン、着色剤、不活性微粒子などの添加剤を含有してもよい。
前記難燃性繊維および非難燃性繊維において、繊維長としては35〜110mmの範囲が好ましい。
前記紡績糸において、総繊度は、用途に応じて、表面外観、耐熱性、熱防護性、伸縮性、風合いなどを考慮して適宜選択すればよく、特に紡績糸の繊度は58dtex(英式綿番手100番単糸相当)〜580dtex(英式綿番手10番手相当)の範囲が好ましい。また、前記紡績糸の単繊維繊度は、良好な紡績工程通過性、柔軟性の求められている衣料用途への使用の観点から、0.1〜5.5dtexの範囲が好ましい。
前記紡績糸において、撚係数Kは布帛の物性および柔軟性の点から2.5〜4.5の範囲内であることが好ましい。ただし、T=K√nであり、Tは1インチ(2.54cm)あたりの撚数、nは英式綿番手、Kは撚係数である。また、前記紡績糸は単糸であってもよいし双糸であってもよい。
本発明において、伸縮繊維としては、2成分がサイドバイサイド型または偏心芯鞘型に貼り合わされた複合繊維や弾性繊維(例えば、ポリウレタン繊維など)や仮撚捲縮加工糸などが好ましい。例えば、布帛がかかる複合繊維を含む場合、布帛の熱処理工程で複合繊維が3次元コイル捲縮の形態をとり、布帛に伸縮性が付与される。
ここで、前記複合繊維を形成する2成分としては、ポリエステル/ポリエステル、ポリエステル/ナイロンなどの組合せが例示される。より具体的には、ポリトリメチレンテレフタレート/ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートなどの組合せが好ましい。その際、固有粘度を互いに異ならせることが好ましい。また、酸化防止剤、紫外線吸収剤、熱安定剤、難燃剤、酸化チタン、着色剤、不活性微粒子などの添加剤を含有してもよい。
前記伸縮繊維において、繊維の形状は特に限定されず、長繊維(マルチフィラメント)でもよいし短繊維でもよいが、優れた伸縮性を得る上で長繊維(マルチフィラメント)が好ましい。
前記伸縮繊維の総繊度、単繊維繊度は用途に応じて適宜選定され、総繊度20〜200dtex、単繊維繊度0.5〜10.0dtexの範囲が好ましい。
ここで、布帛の表面品位の点で、前記の難燃性繊維と前記伸縮繊維との沸水収縮率差が60%以下(より好ましくは0.1〜60%)であることが好ましい。難燃性繊維が複数種類、布帛に含まれる場合は、いずれかの難燃繊維と前記伸縮繊維との沸水収縮率差が60%以下であることが好ましい。ただし、沸水収縮率はJIS L1013:2010 8.18により測定するものとする。なお、代表的な各種繊維の沸水収縮率はおよそ以下の通りである。
メタ系アラミド繊維:0%
パラ系アラミド繊維:0%
ポリエステル繊維:7%
難燃レーヨン繊維:4%
ポリウレタン繊維:12%
本発明において、布帛には前記の紡績糸と前記の伸縮繊維が含まれる。その際、前記の紡績糸と前記の伸縮繊維とが、両者の複合糸として布帛に含まれることが好ましい。複合糸に含まれる複合繊維の重量比率としては、難燃性と伸縮性とを両立させる上で、複合繊維の重量比率は複合糸重量対比2〜40重量%(より好ましくは4〜30重量%、特に好ましくは4〜20重量%)の範囲内であることが好ましい。
前記複合糸において、複合方法は特に限定されないが、合撚糸条またはカバリング糸であることが好ましい。より具体的には、前記の紡績糸と複合繊維とを用いて、市販のアップツイスタ、カバリング機、イタリ式撚糸機、ダブルツイスタなどを使用して、合撚またはカバリングすることが好ましい。その際、撚り止めセットは要求される品質により実施しても良い。複合合撚糸の撚り止めセットは、通常の紡績糸のセットに用いられる真空スチームセットを用いる事ができる。複合合撚糸のセット時の温度は、50〜95℃(より好ましくは50〜85℃)の範囲が好ましい。複合合撚糸の撚り止めセット温度が高過ぎると、最終的に得られる布帛の伸縮性が損なわれるおそれがある。
本発明の布帛において、優れた難燃性を得る上で、前記難燃性繊維の重量比率(難燃性繊維が2種類以上の場合は合計比率)が布帛重量に対して40重量%以上(好ましくは75〜95重量%)の範囲内であることが好ましい。前記難燃性繊維の重量比率が40重量%未満の場合、難燃性が低下するおそれがある。
また、前記伸縮繊維の重量比率が布帛重量に対して1〜25重量%(好ましくは3〜20重量%)の範囲内であることが重要である。前記伸縮繊維の重量比率が布帛重量に対して25重量%を越える場合、炎が伸縮繊維に沿って伝わりやすく燃焼しやすくなるおそれがある。また、逆に、前記伸縮繊維の重量比率が1重量%未満の場合、布帛の伸縮性が低下するおそれがある。
布帛の布帛組織としては特に限定されないが、織物または編物であることが好ましい。織物であれば、平組織、綾組織、朱子組織および各組織のリップストップ化などが例示される。また、編物であれば、機械編、かぎ針編、棒針編、アフガン編、レース編などが例示される。例えば、織物であれば、経方向および/または緯方向に、前記の複合糸を全量配してもよいし、前記の紡績と前記複合糸とを、例えば1:1、2:1、3:1、1:2、1:3の配列比で配列させてもよい。なお、製編織の方法は特に限定されず、通常の編機や織機を用いた方法でよい。
次いで、かかる布帛に、精錬、リラックス、染色処理、セットなどの熱処理を施すことにより、2成分がサイドバイサイド型または偏心芯鞘型に貼り合わされた複合繊維が布帛に含まれる場合は、複合繊維が3次元コイル捲縮の形態をとり、布帛に伸縮性が付与される。
かかる布帛には、吸水加工、撥水加工、起毛加工、難燃加工、紫外線遮蔽あるいは抗菌剤、消臭剤、防虫剤、蓄光剤、再帰反射剤、マイナスイオン発生剤等の機能を付与する各種加工を付加適用してもよい。
かくして得られた布帛は、前記の構成を有するので、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れる。
ここで、布帛の伸縮性としては、経方向および/または緯方向の伸長率が3〜50%の範囲内であることが好ましい。また、布帛の伸長回復率としては、経方向および/または緯方向の伸長回復率が70%以上(より好ましくは73〜99%)であることが好ましい。また、難燃性としては、布帛において、JIS K7201により測定される限界酸素指数が25以上(より好ましくは25〜40)であることが好ましい。
また、布帛において、下記式に示す糸足差が20%以下(好ましくは3〜20%)であることが好ましい。かかる糸足差が20%よりも大きいと表面品位が低下するおそれがある。
糸足差=((紡績糸長<cm>−10<cm>)/10<cm>)×100
ただし、生地緯糸部10cmをカットし、初荷重を繊度<dtex>/36<gr>で紡績糸の長さの差を測定する。
次に、本発明の繊維製品は前記の布帛を用いてなるものである。かかる繊維製品は前記の布帛を用いているので、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れる。かかる繊維製品には、消防服、防火服、執務服、モータースポーツ用レーシングスーツ、作業服、手袋、帽子、ベスト、各種産業資材(シート、テント、膜材、幌、建築資材、住宅材、車両内装材など)などが含まれる。また、前記作業服には、製鉄所や鉄鋼工場の作業用作業服、溶接作業用作業服、防爆エリアにおける作業服などが含まれる。また、前記手袋には、精密部品を取り扱う航空機産業、情報機器産業、精密機器産業などで使用される作業手袋などが含まれる。
次に本発明の実施例および比較例を詳述するが、本発明はこれらによって限定されるものではない。なお、実施例中の各測定項目は下記の方法で測定した。
(1)難燃性
JIS K7201:1999(酸素指数法による高分子材料の燃焼試験法)により限界酸素指数(LOI)を測定し、難燃性の指標とした。
(2)伸縮性
JIS L1096:2011(B法、定荷重法)にしたがって、伸長率及び伸長回復率を測定した。
(3)燃焼性
JIS L1091 A−4法付属書8にしたがって、残炎時間、残じん時間、炭化長を測定し、燃焼性の指標とした。
(4)糸足差測定
仕上布帛を経緯10cmに切り出し、経糸、緯糸方向の紡績糸の長さを測定し、下記式により算出した。
糸足差=((紡績糸長<cm>−10<cm>)/10<cm>)×100
ただし、生地緯糸部10cmをカットし、初荷重を繊度<dtex>/36<gr>で紡績糸の長さの差を測定する。
(5)表面品位
目視により表面品位を「良い」「普通」「悪い」の3段階に評価した。
(6)沸水収縮率
JIS L1013:2010 8.18により沸水収縮率を測定した。
[実施例1]
紡績糸として、紡績工程において、単繊維繊度2.2dtex、カット長(繊維長)51mm、LOIが32であるポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維(帝人株式会社製「帝人コーネックス」(商標名))からなる短繊維と、単繊維繊度1.7dtex、カット長(繊維長)51mm、LOIが25であるコポリ−p−フェニレン・3,4オキシフェニレン・テレフタラミド繊維(帝人株式会社製「テクノーラ」(商標名))と、単繊維繊度2.2dtex、カット長(繊維長)51mmである難燃レーヨン繊維(Lenzing製「Lenzing FR」(商標名)からなる短繊維を重量割合(帝人コーネックス:テクノーラ:Lenzing FR)60:5:35の割合で混紡し、撚数24T/2.54cm(撚係数=3.4)、英式綿番手で40番単糸を得た。
一方、複合繊維(伸縮繊維)として、固有粘度が互いに異なる2種類のポリトリメチレンテレフタレートを偏心芯鞘型に貼り合せた総繊度40dtex/24フィラメント、伸度26%、沸水収縮率55.0%のマルチフィラメント(長繊維)を用意した。
次いで、前記紡績糸2本を合糸し、ダブルツイスタ―にて上撚数20.9T/2.54cmにて撚糸した後、真空スチームセット機にてセット温度120℃、セット時間20分の条件で撚り止めセットし、難燃合撚糸Aを得た。
また、前記紡績糸2本と複合繊維(マルチフィラメント)1本とを合糸し、ダブルツイスタ―にて上撚数19.8T/2.54cmにて撚糸した後、真空スチームセット機にてセット温度70℃、セット時間20分の条件で撚り止めセットし、複合糸Bを得た。
次いで、経糸に前記難燃合撚糸Aを100%配し、緯糸に前記複合糸Bを100%配して、織物密度が経47本/2.54cm、緯48本/2.54cmで織物組織が平組織にて織り成した。
織り成した織物を毛焼−精練‐セット(温度180℃×時間30秒)し、下記染色を行った。
[布帛の染色加工方法]
染色の方法は、下記の条件で実施した。
(染色条件)
下記染浴で常温から2℃/分の速度で昇温し、120℃で30分間染色処理した。
・分散染料(Sumikaron Red S−3BFL)3%owf
・酢酸 3g/l
・分散剤(ディスパ―VG) 1g/l
浴比1:20
得られた染色物を下記の還元浴中で洗浄した。
(還元洗浄条件)
還元浴;ハイドロサルファイト 3g/l、水酸化ナトリウム3g/l
浴比;1:20
温度×時間;90℃×20分間
次いで、乾燥機にて120℃で乾燥した後、160℃で30秒間の熱処理を行って、染色布を得た。
得られた伸縮性難燃織物において、織物密度が経57本/2.54cm、緯48本/inch、限界酸素指数は32.0、緯伸長率は15.0%と良好な伸縮性が得られ、伸長回復率は85%であった。評価結果を表1に示す。
次いで、該伸縮性難燃織物を用いて作業服を得たところ、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れるものであった。
[実施例2]
紡績糸として、紡績工程において、単繊維繊度2.2dtex、カット長(繊維長)51mm、LOIが32であるポリメタフェニレンイソフタルアミド繊維(帝人株式会社製「コーネックス」(商標名))からなる短繊維と、単繊維繊度1.7dtex、カット長(繊維長)51mm、LOIが25であるコポリ−p−フェニレン・3,4オキシフェニレン・テレフタラミド繊維(帝人株式会社製「テクノーラ」(商標名))からなる短繊維と、(繊維長)38mmである導電繊維(三菱ケミカル製「コアブリットET10」(商標名)と、単繊維繊度2.2dtex、カット長(繊維長)51mmである難燃レーヨン繊維(Lenzing製「Lenzing FR」(商標名)と単繊維繊度1.7dtex、カット長(繊維長)51mm、LOIが21であるポリエチレンテレフタレート繊維(帝人株式会社製)からなる短繊維とを、この順の重量割合60:5:2:33の割合で混紡し、撚数20.87T/2.54cm(撚係数=3.3)、英式綿番手で40番単糸を得た。これ以外は実施例1と同様にした。評価結果を表1に示す。
[実施例3]
実施例1において、複合繊維として、固有粘度が互いに異なる2種類のポリトリメチレンテレフタレートを偏心芯鞘型に貼り合せた総繊度84dtex/24フィラメント、伸度41%、沸水収縮率42.0%のマルチフィラメント(長繊維)を用いること以外は実施例1と同様にした。評価結果を表1に示す。
Figure 2021195681
[比較例1]
実施例1において、複合糸Bは使用せず、経糸および緯糸に難燃合撚糸Aを100%配して織り成したこと以外は、実施例1と同様にした。評価結果を表2に示す。
[比較例2]
実施例1において、複合繊維として、固有粘度が互いに異なる2種類のポリトリメチレンテレフタレートを偏心芯鞘型に貼り合せた総繊度165dtex/24フィラメント、伸度41%、沸水収縮率42.0%のマルチフィラメント(長繊維)を用いること以外は実施例1と同様にした。評価結果を表2に示す。
[比較例3]
比較例2で得られた複合糸を100%用いて、20ゲージの1口編機を用いて編成し、
実施例1と同様にした。評価結果を表2に示す。
[実施例4]
実施例1において、複合繊維を市販のポリウレタン繊維に変更した以外は、実施例1と同様にした。評価結果を表2に示す。
[実施例5]
実施例1において、難燃レーヨン繊維を省き、紡績糸の重量割合(帝人コーネックス:テクノーラ)95:5の割合で混紡した。これ以外は実施例1と同様にした。評価結果を表2に示す。
Figure 2021195681
本発明によれば、難燃性と伸縮性だけでなく表面品位にも優れた布帛および繊維製品が提供され、その工業的価値は極めて大である。

Claims (11)

  1. JIS K7201により測定される限界酸素指数が25以上の難燃性繊維と、伸縮繊維とを含む布帛であり、前記伸縮繊維が布帛重量に対して1〜25重量%含まれることを特徴とする布帛。
  2. 前記難燃性繊維と前記伸縮繊維との沸水収縮率差が60%以下である、請求項1に記載の布帛。
  3. 前記難燃性繊維が、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズオキサゾール繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリアミドイミド繊維、炭素繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリ塩化ビニル繊維、難燃レーヨン、モダアクリル繊維、難燃アクリル繊維、難燃ポリエステル繊維、難燃ビニロン繊維、メラミン繊維、フッ素繊維、難燃ウール、および難燃コットンの群から選ばれた1種類以上の繊維である、請求項1または請求項2に記載の布帛。
  4. 前記難燃性繊維が布帛重量に対して40重量%以上含まれる、請求項1〜3のいずれかに記載の布帛。
  5. 前記伸縮繊維が、2成分がサイドバイサイド型または偏心芯鞘型に貼り合わされた複合繊維である、請求項1〜4のいずれかに記載の布帛。
  6. 前記複合繊維を構成する2成分が、ポリトリメチレンテレフタレート/ポリトリメチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレート、およびポリエチレンテレフタレート/ポリエチレンテレフタレートの群から選ばれたいずれかの組合せである、請求項5に記載の布帛。
  7. 前記伸縮繊維が、単繊維繊度0.5〜10.0dtex、かつ総繊度20〜200dtexのマルチフィラメントである、請求項1〜6のいずれかに記載の布帛。
  8. 布帛において、下記式に示す糸足差が3〜20%である、請求項1〜7のいずれかに記載の布帛。
    糸足差=((紡績糸長<cm>−10<cm>)/10<cm>)×100
    ただし、生地緯糸部10cmをカットし、初荷重を繊度<dtex>/36<gr>で紡績糸の長さの差を測定する。
  9. 布帛が織物または編物である、請求項1〜8のいずれかに記載の布帛。
  10. 布帛において、経方向および/または緯方向の伸長率が3〜50%の範囲内である、請求項1〜9のいずれかに記載の布帛。
  11. 請求項1〜10のいずれかに記載された布帛を用いてなり、防護服、消防防火服、消防活動服、救助服、ワークウェア、警察制服、自衛隊衣服、および軍服からなる群より選択されるいずれかの繊維製品。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024053510A1 (ja) * 2022-09-05 2024-03-14 帝人株式会社 織物および繊維製品

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