JP2007023406A

JP2007023406A - 布帛および耐熱性防護服

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Publication number: JP2007023406A
Application number: JP2005205491A
Authority: JP
Inventors: Yoshie Inagaki; 由江稲垣; Hiromi Ishimaru; 裕美石丸; Tetsuya Akamatsu; 哲也赤松
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2005-07-14
Filing date: 2005-07-14
Publication date: 2007-02-01
Anticipated expiration: 2025-07-14
Also published as: JP4648116B2

Abstract

【課題】難燃性、耐収縮性、耐フィブリル性を満足させ、かつ軽量で優れた耐熱特性を示す布帛、およびこれを用いた耐熱性防護服を提供すること。
【解決手段】メタ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族アミド繊維を含有する布帛において、パラ型芳香族ポリアミド繊維として、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる繊維とポリパラフェニレンテレフタルアミドからなる繊維の２種類の両方を含む布帛、ならびにこの布帛を用いた耐熱性防護服。
【選択図】なし

Description

本発明は、芳香族ポリアミド繊維を主たる構成成分としてなる布帛において、２種類の異なった性質のパラ型芳香族ポリアミド繊維を共存させることにより、耐収縮性、耐フィブリル性の両方を兼ね備えた布帛、およびこれを用いた耐熱防護服に関する。
さらに詳細には、本発明は、消防士、飛行士、レースドライバー、電力会社、化学会社の作業者など火炎に曝される可能性のある作業に従事する人々が着用するのに適した耐炎性衣服などに用いる布帛、およびこれを用いた耐熱性防護服に関するものである。

火炎に曝された場合に、燃焼し難く、かつ熱溶融性のない繊維として、難燃加工された、木綿、羊毛、難燃ビニロン、難燃レーヨンなどが知られており、耐炎性衣服素材として提供されている。しかし、これらの繊維は、耐炎性作業服として必要な耐炎強度を有していなかったり、２００℃以上の熱に長時間曝された場合の耐熱性が充分でないなどという欠点を有する。
一方、耐熱性、耐炎性に優れた繊維として、炭素化レーヨン、ポリベンズイミダゾール繊維、パラ型芳香族アミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維などがあり、やはり耐炎性衣服素材として提供されている。しかし、これらの繊維は、耐熱耐炎性には優れているが染色性が不良で衣料としての審美性に欠け、風合,強度なども充分でないなどという欠点を有する。

そこで耐熱・耐炎性に優れ作業服としての強度も有し、かつ任意の色に着色可能なメタ型芳香族ポリアミド繊維であるポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)繊維が、耐炎性衣服素材として広く用いられてきた。
しかし、ポリ(メタフェニレンイソフタルアミド)繊維を主成分とする耐炎性衣料でも、火炎にさらされた場合は熱収縮して穴あき破損を生じる。かかる問題を解決するために、メタ型芳香族ポリアミド繊維に特定範囲の耐炎強力を有する繊維を均一に混合すれば、得られた混合繊維は、火炎にさらされた場合に火炎から逃げ出すのに十分な時間、穴あき破損を起こすことがなくなるということは既に知られている(特許文献１：特開平１-２２１５３７号公報)。
一般的に、耐熱繊維には、パラ型芳香族アミド繊維、ポリベンゾオキサゾール繊維などの高強力繊維が用いられる。なかでも、パラ型芳香族ポリアミド繊維は、カッティングなどの取り扱い性のしやすさ、価格などから非常に多く使われている。パラ型芳香族ポリアミド繊維には、大きく分けて下記（１）や下記式（２）で表される繰り返し単位を主体繰り返し単位とするパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維の２種に大別される。つまり、芳香族ポリアミド繊維骨格に対して、第三成分を共重合したタイプのものと、ポリアミド骨格のみから構成されるものである。

（式中、ｍおよびｎは正の整数を示す。）

（式中、ｎ’は正の整数を示す。）

これらパラ型芳香族ポリアミド繊維は、高強力であること、優れた耐炎性能を有すること(火炎暴露後に繊維形態を保持できること)は共通点である。しかしながら、式（１）で表される共重合タイプにおいては、共重合成分があるが故に、難燃性を若干低下させること、また、高温領域での収縮性がやや高いことが欠点として挙げられる。代わりに、磨耗時のフィブリル化が抑制できるという長所を有する。
逆に、式（２）で表されるタイプにおいては、難燃性、収縮性には問題がないものの、磨耗時のフィブリル化が大きくなる。
これまで、メタ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族ポリアミド繊維を組合わせることにより、多くの耐炎素材が開発されてきたが、これまでのものは、いずれか一方の特性を持ったパラ型芳香族ポリアミド繊維のみにて設計されていたため、難燃性、耐収縮性、耐フィブリル性を満足させる素材を提供することは非常に難しかった。
特開平１-２２１５３７号公報

本発明は、上記の問題点を解決し、難燃性、耐収縮性、耐フィブリル性を満足させ、かつ軽量で優れた耐熱特性を示す布帛、およびこれを用いた耐熱性防護服を提供することにある。

本発明は、メタ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族アミド繊維を含有する布帛において、パラ型芳香族ポリアミド繊維が上記式（１）で表される繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含むパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維（以下「パラ型芳香族ポリアミド繊維（１）」ともいう）および下記式（２）で表される繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含むパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維（以下「パラ型芳香族ポリアミド繊維（２）」ともいう）の２種類の両方を含むことを特徴とする布帛に関する。
ここで、本発明の布帛中には、パラ型芳香族ポリアミド繊維が５〜８０重量％含有され、なおかつパラ型芳香族ポリアミド繊維（１）とパラ型芳香族ポリアミド繊維（２）との重量比が２０／８０〜８０／２０の範囲にあることが好ましい。
次に、本発明は、上記布帛を用いた耐熱性防護服に関する。

本発明の布帛を用いることにより、火炎に曝された場合に充分な耐熱性、耐炎性、難燃性を有し、かつ収縮性、耐フィブリル性に優れた耐熱性防護服（耐炎衣服）を提供することができる。

本発明は、メタ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族アミド繊維を含有する布帛において、パラ型芳香族アラミド繊維が上記式（１）、（２）で表される二種類の両方を含むことを特徴とする布帛、およびそれからなる耐熱性防護服である。

本発明で使用するメタ型芳香族ポリアミド繊維とは、香族ポリアミドのうち、延鎖結合の５０モル％以上が非共軸で非平行の芳香族ポリアミド、例えば、ジカルボン酸として、テレフタル酸、イソフタル酸などの１種または２種以上と、ジアミンとしてメタフェニレンジアミン、４，４−ジアミノフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、キシリレンジアミンなどの１種または２種以上を使用したホモポリマーまたは共重合ポリマーからなる繊維をあげることができ、その代表的な例としては、ポリメタフェニレンイソフタルアミド、ポリメタキシレンテレフタルアミド、あるいはイソフタル酸クロライド、テレフタル酸クロライド、メタフェニレンジアミンなどを共重合した共重合ポリマーからなる繊維などがある。
以上のメタ型芳香族ポリアミドの固有粘度は、０．５ｇ/１００ｍｌの濃硫酸溶液(30℃)で測定した値が０．８〜４．０、特に１．０〜３．０のものが好ましい。

一方、本発明に用いられるパラ型芳香族ポリアミド繊維は、芳香族環の５０モル％以上がパラ配位の芳香族基であるポリマーからなる繊維であり、具体的には、上記繊維（１）としては、コポリパラフェニレン・３，４’−オキシジフェニレン・テレフタルアミドからなる繊維〔「テクノーラ」；帝人（株）製〕、上記繊維（２）としては、ポリパラフェニレンテレフタルアミドからなる繊維〔「トワロン」（帝人トワロン（株）製）、「ケブラー」（デュポン（株）製）〕などが例示される。

以上のメタ型芳香族ポリアミドには、難燃剤、着色剤、耐光性向上剤、艶消剤、導電剤などの添加剤は発明の目的を損なわない範囲で含有されていてもよい。
また、式（１）や（２）で表されるパラ型芳香族ポリアミドも、同様に難燃剤、着色剤、耐炎性向上剤、艶消剤などの添加剤を発明の目的を損なわない程度に含有していてもよい。

以上のメタ型芳香族ポリアミド繊維、パラ型芳香族ポリアミド繊維（１），（２）の混合形態は、混紡、交織、交編、混繊のいずれでもよいが、好ましくは難燃性、耐収縮性、耐フィブリル性の向上効果を最大限に発揮させる観点から、混紡である。
なお、繊維を均一に混合するには、空気混合法、同時切断法などの通常の繊維混合技術を用いる。紡績工程で混合するときは、捲縮数４〜２０ケ／インチ程度の捲縮糸を用いるのが好ましい。
この場合、メタ型芳香族ポリアミド繊維、パラ型芳香族ポリアミド繊維の繊維長は、それぞれ３０〜１００ｍｍの範囲が好ましい。また、メタ型、パラ型ともに、単糸繊度は、０．５〜３．０ｄｔｅｘが好ましい。

本発明の布帛は、編物や織物として形成されるが、消防服などの耐熱性防護服には、適当な強度を必要とするために織物が好ましく使用され、織物の場合にはその目付けが１５０〜３５０ｇ／ｍ²の範囲にあるものを使用することが実用的である。上記目付けが、１５０ｇ／ｍ²未満の場合には、充分な耐熱性能が得られない恐れがあり、一方、該目付けが、３５０ｇ／ｍ²を超える場合には、防護服にした場合の着用感が阻害されるので好ましくない。

本発明の布帛において、メタ型芳香族ポリアミド繊維の含有量は、好ましくは２０〜９５重量％、さらに好ましくは２０〜７０重量％。２０重量％未満であると、耐炎性、遮熱性の低いものとなり、一方９５重量％を超えると、収縮が大きく火炎暴露時の穴あきの原因となる。
また、本発明の布帛において、パラ型芳香族ポリアミド繊維の含有量は、好ましくは５〜８０重量%、さらに好ましくは３０〜８０重量％である。５重量％未満であると、収縮が大きく火炎暴露時の穴あきの原因となる。逆に、８０重量％を超えると、フィブリル化を引き起こし、外観の悪いものとなる。

二種類のパラ型芳香族ポリアミド繊維の構成比は、繊維（１）と繊維（２）の重量比が、好ましくは２０／８０〜８０／２０、さらに好ましくは３０／７０〜７０／３０の範囲である。パラ型芳香族ポリアミド繊維（１）の含有量が２０重量％未満になると、フィブリル化を加速し、一方、８０重量％を超えると、難燃性を阻害するとともに収縮が大きくなる。

また、本発明の布帛には、必要に応じて、他の難燃繊維を混用しても差しさわりがない。他の難燃繊維とは、難燃レーヨン、難燃綿に代表されるセルロース系繊維または難燃剤を添加されたポリエステルなども好ましく用いられる。芳香族ポリアミド繊維とアラミド以外の繊維との混率は、前者が１００〜５０重量％、後者が０〜５０重量％が適当で他の難燃繊維が５０重量％を超えると、本来の目的である耐熱性、耐炎性が低下するため好ましくない。
なお、本発明の布帛において、難燃繊維として綿あるいはレーヨン、ポリエステルを用いる場合、混用する量によって限界酸素指数（ＬＯＩ）が２６未満となる場合があるが、その場合はたとえば綿用防炎剤として知られているテトラキス(ヒドロキシアルキル)ホスホニウム系化合物などの難燃剤を必要量用い、処理することによってＬＯＩが２６以上の布帛とすることができる。また、布帛の難燃性をさらに良好なものとし、ＬＯＩを３０以上の布帛をうるには、テトラキス(ヒドロキシアルキル)ホスホニウム系化合物などの難燃剤を増量して処理することによって可能である。

本発明の布帛は、メタ型芳香族ポリアミド繊維ならびに２種類のパラ型芳香族ポリアミド繊維を用い、さらに必要に応じて、セルロース系繊維が混用されてなる布帛であり、従来の収縮性と耐フイブリル性を改善し、本来の目的である耐熱性、耐炎性、難燃性を阻害しない布帛とすることができ、限界酸素指数が２６以上である。本発明の布帛は、形態保持性と耐熱、耐炎、難燃性を充分に兼ね備えた優れた耐熱性防護服（耐炎性衣服）を提供することができる。

本発明の布帛は、そのままで耐熱性防護服として縫製することができるが、該布帛の耐熱性の性能をアップするために、表地面(耐熱性防護服の表側面)に対して予め撥水性加工を施して耐水性の高い布帛とすることができる。上記撥水加工は、フッ素系の撥水性樹脂を用いて公知の方法に従って、コーティング法、スプレー法、あるいは、浸漬法などの加工方法により行うことができる。このように撥水性加工を施した耐熱性布帛を用いて作成した防護服では、消火作業の際に空洞部に水が浸入してくるのを防止することができるので、防護服の着用性能を向上させることができる。

また、消防服などの高い性能を要求される分野では、特に中間層として透湿防水性のある薄膜フィルムを耐熱性繊維からなる布帛にラミネート加工したものを用いることが効果的である。この中間層を挿入することにより、透湿防水性が向上し防水性能は勿論のこと、着用者の汗の蒸散を促進してヒートストレスを減少させることが出来る。ここで用いる薄膜フィルムとしては、透湿防水性を有するものであれば使用可能であるが、耐薬品性を兼ね備えたポリテトラフルオロエチレン製のものを用いることが特に好ましい。

本発明を以下の実施例により説明する。
難燃性の評価は、ＪＩＳＬ１０９１Ｅ法およびＪＩＳＬ１０９１Ａ−４法にて行なった。
フィブリル性については、ＪＩＳＬｌ０９６６．１７．５の摩耗強さＥ法（マーチンデール法）に準拠した方法により、５,０００回摩擦させた後の織物の外観を目視判定した。外観に異常が見られない場合を○、フィブリルの発生が見られる場合を×とした。
収縮性は、所定の温度に加熱された電気炉（４５０℃で３０分放置）中での布の寸法変化をもって表した。

実施例１〜２
固有粘度１．８のポリメタフェニレンイソフタルアミド１００重量部に、難燃剤としてトリス(２，４−ジクロロフェニル)フォスフェートを５重量部混合し、通常の方法で湿式紡糸、延伸熱処理後、捲縮を付与し、単糸繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長５１ｍｍ;捲縮数１１ケ／２．５ｃｍ;ＬＯＩ＝３８のメタ型芳香族ポリアミド短繊維を得た(商品名：コーネックス、帝人テクノプロダクツ製)。
この短繊維と共重合パラアミド繊維(テクノーラ短繊維、帝人テクノプロダクツ(株)製、単糸繊度１．７ｄＴｅｘ;繊維長５１ｍｍ;捲縮数１０ケ／ｉｎ)、パラ型芳香族ポリアミド繊維(トワロン、帝人トワロン株)製、単糸繊度１．７ｄＴｅｘ;繊維長５１ｍｍ;捲縮数１０ケ／ｉｎ)を表１に示す割合で混合した
そののち、毛番手で６８／２の紡績糸をつくり、たて密度８８本/インチ、よこ密度７４本/インチの綾織物を作成した。結果を表１に示す。

実施例３
さらに、難燃レーヨン(レンチング社製２２ｄＴｅｘ,５１ｍｍ長)を混合した以外は、実施例１〜２と同様に紡糸、紡績、織物作成を行った。結果を表１に示す。

比較例１〜２
各繊維の混合率を変化させた以外は、実施例1と同様に紡糸、紡績、織物作成を行った。
各繊維の混率、および評価結果を表１に示す。

本発明の布帛は、難燃性、耐収縮性、耐フィブリル性を満足させ、かつ軽量で優れた耐熱特性を示すので、消防士、飛行士、レースドライバー、電力会社、化学会社の作業者など火炎に曝される可能性のある作業に従事する人々が着用するのに適した耐熱性防護服のほか、消防服、レーシングスーツなどの用途に有用である。

Claims

メタ型芳香族ポリアミド繊維とパラ型芳香族アミド繊維を含有する布帛において、パラ型芳香族ポリアミド繊維が下記（１）で表される繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含むパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維および下記（２）で表される繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含むパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維の２種類の両方を含むことを特徴とする布帛。

（式中、ｍおよびｎは正の整数を示す。）

（式中、ｎ’は正の整数を示す。）
布帛中に、パラ型芳香族ポリアミド繊維が５〜８０重量％含有され、なおかつ式（１）で表される繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含むパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維と式（２）で表される繰り返し単位を主たる繰り返し単位として含むパラ型芳香族ポリアミドからなる繊維との重量比が２０／８０〜８０／２０の範囲にある請求項1に記載の布帛。
請求項１または２記載の布帛を用いた耐熱性防護服。