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JP5378505B2 - 防火性生地及びこれを用いた防火服 - Google Patents

防火性生地及びこれを用いた防火服 Download PDF

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Description

本発明は、防火性生地及びこれを用いた防火服に関する。
防火性生地は、消防服、病院、劇場、航空機、車両等のカーテン、カーペット、椅子張りシート、パネル材等として広く使用されている。例えば、消防服等の防火服は、強度と耐熱性が要求され、通常パラ系アラミド繊維が使用されている。しかし、パラ系アラミド繊維は耐光性が低く、日光に晒すと光分解し、急激に強度低下が起こり、変色してしまう問題があった。このため、メタ系アラミド繊維等を混紡し、耐光性を保持する提案がある(特許文献1〜2)。
しかし、特許文献1で提案されているようにパラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維を混紡しても、表面に露出しているパラ系アラミド繊維は、日光に晒されると光分解し、急激に強度低下が起こり、変色してしまうという問題が依然として残る。とくに混紡糸の場合、紡績糸を構成する単繊維は、マイグレーションという現象により、糸の外側と内側を入ったり出たりしているので、露出した部分で劣化を起こすと糸全体の強度劣化を引き起こす。また、通常の多層構造紡績糸は、芯繊維と被覆繊維が剥離して強力の高い糸は得にくいという問題もあった。さらに、パラ系アラミド繊維もメタ系アラミド繊維も染色することは困難であり、原着糸を使用する必要性から、配色パターンの自由度が制約される問題もあった。
特開2007−077537号公報 特開2008−101294号公報
本発明は、前記従来の問題を解決するため、耐光性及び耐熱性が高く、染色性も良好で、かつ製造コストの安い防火性生地及びこれを用いた防火服を提供する。
本発明の防火性生地は、難燃繊維を含む防火性生地であって、前記生地は、ポリエーテルイミド繊維75〜95質量%と、その他の難燃繊維5〜25質量%を含む混紡紡績糸を用いた織物もしくは編物、または混紡された不織布であり、耐炎性、耐熱性及び耐洗濯性が防火服に適用される国際性能基準ISO 11613-1999において、
(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵2秒以下
(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率5%以下
(3)耐洗濯性:収縮率3%以下
であることを特徴とする。
本発明の防火服は、前記防火性生地を防火服のインナーライナーに形成したことを特徴とする。
本発明は、ポリエーテルイミド繊維75〜95質量%と、その他の難燃繊維5〜25質量%を含む混紡紡績糸を用いた織物もしくは編物、または混紡された不織布であることにより、耐光性及び耐熱性が高く、染色性も良好で、かつ製造コストの安い防火性生地及びこれを用いた防火服を提供できる。すなわち、耐光性と耐熱性の高いポリエーテルイミド繊維を主成分とすることにより、前記効果を達成できる。また、ポリエーテルイミド繊維は染色性も良好であることから、これを主成分とする生地も染色性は良好である。
図1A−Eは本発明の一実施例のハニカム織(honeycomb weave)を示す織物説明図であり、図1Aは経通(へとお)し図、図1Bは織前からの綜絖の順番を示し、図1Cは筬引き込み図であり、図1Dは織物組織図を示し、図1Eは綜絖ごとに浮き沈みを対応させた図である。
本発明の防火性生地は、ポリエーテルイミド繊維75〜95質量%と、その他の難燃繊維5〜25質量%を含む繊維で構成される。ポリエーテルイミド単繊維の繊度は3.9deci tex(3.5デニール)以下が好ましく、更に好ましくは3.3deci tex(3.0デニール)以下である。3.9deci tex(3.5デニール)以下であれば、柔軟で風合いもよく、防火服のインナーとして好適である。ポリエーテルイミド繊維の好ましい平均繊維長は30〜220mmの範囲であり、更に好ましくは60〜150mmであり、特に好ましくは90〜110mmの範囲である。前記範囲であれば紡績し易い。ポリエーテルイミド繊維とその他の難燃繊維を使用する場合は、均一混合された混紡品から繊維シートを形成する。繊維シートとしては、織物、編物、又は不織布が好ましい。また、ポリエーテルイミド繊維は、分散染料で染色可能であり、ポリエステルと同様に多様な色彩に染色することが可能である。染色は先染め(綿状態あるいは糸状態での染色)でも良いし、後染め(反物状態での染色)でも良い。
混紡割合は、ポリエーテルイミド繊維75〜95質量%と、その他の難燃繊維5〜25質量%である。その他の難燃繊維としては、ウール、難燃レーヨン、難燃アクリル、アラミド、難燃コットン及び難燃ビニロンから選ばれる少なくとも一つの繊維が好ましい。
以下、各繊維について説明する。
1.ポリエーテルイミド繊維
ポリエーテルイミド繊維としては、例えばSABIC INNOVATIVE PLASTICS社製“ULTEM”(限界酸素指数(LOI)32)がある。この繊維は約3cN/deci tex程度の引張強度がある。
2.その他の難燃繊維
(1)ウール:ウールとしては一般的なメリノ種などのウールを使用できる。ウールはそのまま使用しても良いし、染色して使用しても良い。あるいは表面のスケールを除去して防縮加工する等の改質したものを使用しても良い。そのまま使用したり染色して使用するウールを「非改質ウール」という。スケールの除去は防縮加工としてそれ自体は一般的であり、塩素化処理により行う。このような非改質ウール又は改質ウールを使用するのは、吸湿性を向上し、輻射熱を遮断し、高温で過酷な環境下における作業で発汗して濡れても着心地を良好に保て、人体保護のための耐熱性を発揮できるからである。ウールの難燃加工として一般的に知られている国際羊毛事務局が開発したザプロ加工(チタンとジルコニウム塩による処理)したものであっても前記の効果は不変である。
(2)難燃レーヨン:難燃レーヨンとしては、プロバン加工(オルブライト&ウイルソン社が開発したテトラキスヒドロキシメチルホスホニウム塩を用いたアンモニアキュアリング加工)、チバ・ガイギー社が開発したピロパテックスCP加工(N−メチロールジメチルホスノプロピオンアミド加工)、オーストリア国レンチング社の商品名“ビスコースFR”等がある。
(3)難燃アクリル:難燃アクリル繊維としては、例えばカネカ社製モダアクリル繊維“プロテックスM”(限界酸素指数(LOI)32)、旧カネボウ・丸竹コーポレーション社製商品名“ルフネン”等がある。この繊維は2〜3cN/deci tex程度の引張強度がある。
(4)難燃コットン:難燃コットンとしては、例えばプロバン加工(オルブライト&ウイルソン社が開発したテトラキスヒドロキシメチルホスホニウム塩を用いたアンモニアキュアリング加工)、チバ・ガイギー社が開発したピロパテックスCP加工(N−メチロールジメチルホスノプロピオンアミド加工)を施したコットンがある。
(5)難燃ビニロン:難燃ビニロンとしては、例えばクラレ社製商品名“バイナール”がある。
(6)アラミド:アラミド繊維としては、パラ系アラミド繊維とメタ系アラミド繊維があリ、本発明においてはどちらも使用できる。パラ系アラミド繊維は、引張強度が高く(例えば帝人社製“テクノーラ”:24.7cN/deci tex、デュポン社製“ケブラー”:20.3〜24.7cN/deci tex)、熱分解開始温度も高く(前記製品はいずれも約500℃)、限界酸素指数(LOI)は25〜29で、耐熱性布帛や耐熱性防護服として好適だからである。パラ系アラミド繊維の単繊維繊度は、1〜6deci texの範囲が好ましく、更に好ましくは2〜5deci texの範囲である。メタ系アラミド繊維は、例えば帝人社製“コーネックス”(限界酸素指数(LOI)30)とデュポン社製“ノーメックス”(限界酸素指数(LOI)30)があり、4〜7cN/deci tex程度の引張強度がある。
混紡糸とするには、常法の紡績法に従い、例えばカード工程、粗紡工程、連条工程又はそれ以前の工程で混紡して紡績糸とする。この紡績糸は単糸で使用しても良いし、複数本撚り合わせても良い。これらの糸を経糸と緯糸に使用して織物とする。織物組織は、ハニカム織(honeycomb weave)、平織(plain weave)、斜文織(twill weave)、又は朱子織(satin weave)組織などの織組織を使用できる。とくにハニカム織は凹凸があり、空気の介在による断熱効果が高く、防火服のインナーライナーに好適である。また防火服の中間防水布には水を含みにくい平織、斜文織又は朱子織が好適である。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。不織布にするには、例えばカードウェブとし、必要に応じてニードルパンチ、ウォータージェット、ステッチボンド、エンボスなどの加工をしても良い。
本発明の防火性生地から防火服のインナーライナーに縫製するのも常法の縫製手段を使用できる。前記においてインナーライナーは、身頃のもっとも肌側に配置される布である。
前記生地の単位面積あたりの重量(目付)は、100〜300g/m2の範囲であることが好ましい。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130〜270g/m2の範囲、とくに好ましくは180〜250g/m2の範囲である。
前記生地の耐炎性、耐熱性及び耐洗濯性が防火服に適用される国際性能基準ISO 11613-1999において、
(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵2秒以下
(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率5%以下
(3)耐洗濯性:収縮率3%以下
である。これにより、防火服のインナーライナーでは、輻射熱を遮断し、高温で過酷な環境下における作業で発汗して濡れても着心地を良好に保て、人体保護のための耐熱性を発揮できる。
前記生地には帯電防止繊維を加えることが、活動時に帯電させないために好ましい。帯電防止繊維としては、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などがある。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”、炭素繊維、金属繊維等を0.1〜1質量%の範囲加えてもよい。なお、カーテンや椅子張りシートのように帯電しないものには帯電防止繊維を加えない場合もある。
以下、実施例を用いてさらに具体的に説明する。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。
(1)耐炎性
国際性能基準ISO 11613-1999に規定されているEN 532-1995にしたがい、垂直にした積層生地に水平方向から所定のバーナーで調整した火炎を、バーナー先端部が17mm離れた位置から当てて測定した。
(2)耐熱性
国際性能基準ISO 11613-1999に規定されているISO 11613-1999,Annex Aにしたがい、180℃,5min加熱したときの耐熱性を測定した。
(3)耐洗濯性
国際性能基準ISO 11613-1999に規定されているISO 6330-1984, 2A-Eにしたがい、5回洗濯した。
(4)耐燃焼性
ISOによる測定結果が、開孔・滴下、溶融せず、残炎・残塵0秒の場合は、JIS L1091A−4法で規定される、垂直に配置した織物試料の下端にブンゼンバーナーで12秒間接炎したときの炭化長、炎を外したときの残炎時間、及び残塵時間を測定した。
(5)帯電圧試験
JIS L1094 5.4法で規定される摩擦帯電減衰測定法により、帯電直後と半減期を測定した。
(6)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)
1.先染染色
(1)ポリエーテルイミド繊維
ポリエーテルイミド繊維はSABIC INNOVATIVE PLASTICS社製“ULTEM”(限界酸素指数(LOI)32)、単繊維繊度3.3deci tex(3デニール)、平均繊維長89mmを使用し、原綿をオリーブグリーン色に染色した。染色機としてニッセン社製高圧染色機を使用し,染料,その他の添加物としてはKAYARON POLYESTER YELLOW FSL(日本化薬)3.60%o.w.f.,KAYARON RED SSL(日本化薬)0.36%o.w.f.,KAYARON POLYESTER BLUE SSL(日本化薬)1.24%o.w.f.,酢酸(68wt%)0.0036%o.w.f.,酢酸ソーダ0.0067%o.w.f.を加え、135℃で60分間、染色をした。
(2)ウール繊維
ウール繊維はオーストラリア産、メリノ種の非改質ウール(平均繊維長:75mm)を使用し、酸性染料を用いて常法によりオリーブグリーン色に染色した。
2.混紡
ポリエーテルイミド繊維84.5質量%と、ウール15.0質量%と、帯電防止繊維0.5質量%とからなる短繊維を混紡した。帯電防止繊維は、KBセーレン社製“ベルトロン”、単繊維繊度5.6deci tex(5デニール)、平均繊維長:89mmを使用した。
3.混紡糸の作製
前記原綿を個別に梳毛カードに投入して開繊を行い、繊維ウェブとしてからスライバー混によりブレンドし、前紡工程、精紡工程を経て、経糸としてメートル番手80番双糸(2/80)、S撚68回/10cm,Z撚85回/10cmの紡績糸を作製した。緯糸も同一品とした。
4.織物の作製
前記紡績糸を経糸と緯糸に使用し、レピア織機を使用して図1A−Eに示すハニカム織(honeycomb weave)組織の織物を作製した。ハニカムの寸法は、縦約5mm、横約3mmの矩形であり、深さ約1mmの立体織物模様であった。
図1Aは経通(へとお)し図であり、タテ糸を綜絖に通す織前から数えた順番であり、左側から1本目のタテ糸は4番目の綜絖に、2本目のタテ糸は5番目の綜絖に、というように順次タテ糸を通し、最後の16本目のタテ糸は1番目の綜絖に通すことを表している。
図1Bは綜絖の順番を示し、図1Eは綜絖(図1B)ごとの浮き(黒色の四角)、沈み(白色の四角)を対応させた図である。
図1Cは筬引き込み図であり、筬目に4本ずつ通すことを示している。
図1Dは織物組織図であり、黒色の四角は浮いている糸、白色の四角は沈んでいる糸を示す。図1Dの下の16は経16本の1縞が1種類の糸で構成されていることを示し、図1Eは緯16本の1縞が1種類の糸で構成されていることを示す。すなわち、タテ/ヨコ16本で完全組織を形成することを示す。
5.評価
この織物は、国際性能基準ISO 11613-1999において、(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵2秒以下、(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率5%以下、(3)耐洗濯性:収縮率3%以下であることが確認できた。物性及び試験方法を表1に示す。
Figure 0005378505
次に得られたハニカム織(honeycomb weave)組織の織物を消防隊の使用する防火服のインナーライナーに縫製した。この防火服の最外層は、次のようにして得た。芯繊維をパラ系アラミド繊維(混率25.6wt%)とし、被覆繊維をメタ系アラミド繊維(混率74.0 wt%)と帯電防止繊維(混率0.4 wt%)とした。芯繊維は、パラ系アラミド繊維である帝人社製“テクノーラ”、単繊維繊度1.7deci tex(1.5デニール)、繊維長37〜195mm(平均繊維長:106mm)、メートル番手:125番単糸、撚り方向:Z、黒色原着品からなる牽切糸を用いた。被覆繊維はメタ系アラミド繊維である帝人社製“コーネックス”、単繊維繊度2.2deci tex(2デニール)、繊維長76/102mmバイアスカット品(平均繊維長:89mm)を用いた。被覆繊維には帯電防止繊維として、KBセーレン社製“ベルトロン”、単繊維繊度5.5deci tex(5デニール)、平均繊維長:89mmを混紡した。この混紡繊維は、リング精紡機を用いて紡績糸とした。芯繊維束に対する被覆繊維束のオーバーフィード率は7%とした。撚り方向は牽切糸と同じ方向とし、撚り方向と撚り数は、Z方向に630T/m(牽切糸の撚り数の1.4倍)とした。得られた紡績糸はメートル番手:32番、破断強力1019Nであった。得られた多層構造紡績糸を双糸とし、その際にS撚り方向に600T/mの撚りを掛けた(番手、撚り数表示:2/32)。この双糸を用いて、経糸密度196本/10cm、緯糸密度164本/10cmとし、目付け229.5g/mの平組織の織物を得た。
得られた織物の物性は次のとおりであった。
(1)JIS L1091 A−4法(1992年接煙12秒、垂直法)による炭化長タテ:2.0cm、ヨコ:2.0cm、残炎時間タテ:0.0秒、ヨコ:0.0秒、残塵時間タテ:0.9秒、ヨコ:0.8秒
(2)JIS L1094 5.4(摩擦帯電減衰測定法)による直後タテ:−260V、ヨコ:−250V、半減期タテ:20秒、ヨコ:13.9秒
(3)JIS1096A法(ラベルドストリップ法)による引張強力:タテ1980N,ヨコ1980N,引張伸度は、タテ16.2%,ヨコ8.4%
(4)JIS1096A−2法による引裂強力:タテ180.3N,ヨコ186.2N
(5)洗濯試験
ISO6330 2A−Eによる洗濯試験5回後の寸法変化はタテ:−1.0%、ヨコ:−1.5%、外観は5級(外観変化なし)
このようにしてインナーライナーを組み込んだ防火服は、輻射熱を遮断し、高温で過酷な環境下における作業で発汗して濡れても着心地を良好に保て、人体保護のための耐熱性を発揮できた。
(実施例2、参考例
実施例1において、ポリエーテルイミド繊維71.5質量%と、ウール28.0質量%と、帯電防止繊維0.5質量%とからなる短繊維を混紡した以外は、実施例1と同様とした。得られた織物の特性は国際性能基準ISO 11613-1999による測定において
(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵0秒
(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率2.0%
(3)耐洗濯性:収縮率2.0%
であり、合格であった。
(比較例1)
実施例1において、ポリエーテルイミド繊維49.5質量%と、ウール50質量%と、帯電防止繊維0.5質量%とからなる短繊維を混紡した以外は、実施例1と同様とした。得られた織物の特性は国際性能基準ISO 11613-1999による測定において
(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵0秒
(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率1.5%
(3)耐洗濯性:収縮率4.5%
であり、不合格であった。
(実施例3)
実施例1において、ポリエーテルイミド繊維84.5質量%と、難燃レーヨン:レンチング社製商品名“ビスコースFR”(平均繊維長:75mm、平均繊度:3.3dtex)15.0質量%と、帯電防止繊維0.5質量%とからなる短繊維を混紡した以外は、実施例1と同様とした。得られた織物の特性は国際性能基準ISO 11613-1999による測定において
(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵0秒
(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率1.5%
(3)耐洗濯性:収縮率2.0%
であり、合格であった。
(実施例4)
実施例1において、ポリエーテルイミド繊維84.5質量%と、難燃アクリル:カネカ社製商品名“カネカロン”(モダクリル)(平均繊維長:100mm、平均繊度:3.3dtex)15.0質量%と、帯電防止繊維0.5質量%とからなる短繊維を混紡した以外は、実施例1と同様とした。得られた織物の特性は国際性能基準ISO 11613-1999による測定において
(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵0秒
(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率3.0%
(3)耐洗濯性:収縮率1.0%
であり、合格であった。
(実施例5、参考例
1.原綿
ポリエーテルイミド繊維100質量%を使用して紡績糸を製造した。ポリエーテルイミド繊維はSABIC INNOVATIVE PLASTICS社製"ULTEM"(限界酸素指数(LOI)32)、単繊維繊度3.3deci tex(3デニール)、平均繊維長76mm,89mm,102mmを各1/3の割合で使用した。
2.紡績糸の作製
前記原綿を個別に梳毛カードに投入して開繊を行い、繊維ウェブとしてからスライバー混によりブレンドし、前紡工程、精紡工程を経て、経糸としてメートル番手60番双糸(2/60)、S撚93回/10cm,Z撚64回/10cmの紡績糸を作製した。緯糸も同一品とした。
3.織物の作製及び染色
前記紡績糸を経糸と緯糸に使用し、レピア織機を使用して平織り組織の織物を作製した。その後、オリーブグリーン色に染色した。染色機としてニッセン社製高圧染色機を使用し,染料,その他の添加物としてはKAYARON POLYESTER YELLOW FSL(日本化薬)3.60%o.w.f.,KAYARON RED SSL(日本化薬)0.36%o.w.f.,KAYARON POLYESTER BLUE SSL(日本化薬)1.24%o.w.f.,酢酸(68wt%)0.0036%o.w.f.,酢酸ソーダ0.0067%o.w.f.を加え、135℃で60分間、染色した。
4.評価
この織物は国際性能基準ISO 11613-1999において、(1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵2秒以下、(2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率5%以下、(3)耐洗濯性:収縮率3%以下であることが確認できた。物性及び試験方法を表2に示す。
Figure 0005378505
本発明の防火性生地は、消防服以外にも、病院、劇場、航空機、車両等のカーテン、カーペット、椅子張りシート、パネル材、ベッドの外張り材、壁紙等として広く適用できる。

Claims (7)

  1. 難燃繊維を含む防火性生地であって、
    前記生地は、ポリエーテルイミド繊維75〜95質量%と、その他の難燃繊維5〜25質量%を含む混紡紡績糸を用いた織物もしくは編物、または混紡された不織布であり、
    耐炎性、耐熱性及び耐洗濯性が防火服に適用される国際性能基準ISO 11613-1999において、
    (1)耐炎性:開孔・滴下・溶融せず、残炎・残塵2秒以下
    (2)耐熱性:発火、分離、滴下、溶融せず、かつ収縮率5%以下
    (3)耐洗濯性:収縮率3%以下
    であることを特徴とする防火性生地。
  2. 前記その他の難燃繊維がウール、難燃レーヨン、難燃アクリル、アラミド、難燃コットン及び難燃ビニロンから選ばれる少なくとも一つの繊維である請求項1に記載の防火性生地。
  3. 前記防火生地は、さらに帯電防止繊維を含む請求項1又は2に記載の防火性生地。
  4. 前記ポリエーテルイミド単繊維の繊度は3.9deci tex(3.5デニール)以下である請求項1〜のいずれか1項に記載の防火性生地。
  5. 前記ポリエーテルイミド繊維の平均繊維長は30〜220mmの範囲である請求項1〜のいずれか1項に記載の防火性生地。
  6. 前記ポリエーテルイミド繊維は、分散染料で染色されている請求項1〜のいずれか1項に記載の防火性生地。
  7. 請求項1〜のいずれか1項に記載の防火性生地は、防火服のインナーライナーに形成されていることを特徴とする防火服。
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