JP6158602B2 - 伸縮性難燃布帛および繊維製品 - Google Patents

Description

本発明は、難燃性だけでなく優れた伸縮性をも有する伸縮性難燃布帛、および該伸縮性難燃布帛を用いてなる繊維製品に関する。

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。

難燃繊維を使った布帛に伸縮性を付与するため、弾性糸を用いる方法（例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照）や難燃繊維に撚りをかけた後に熱セットし解撚する方法（例えば、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）などが提案されている。
しかしながら、弾性糸を用いた布帛では、耐熱性、難燃性、耐薬品性とくに耐塩素性が低いことによる通常の使用および洗濯時の伸縮性の急激な低下などの問題があった。

一方、撚りをかけた後に熱セットし解撚した難燃繊維を用いた布帛では、製織、後加工工程および着用中に伸縮性が低下し布帛として十分な性能と品質が得られないという問題やコストが高くなるという問題点があった。

特開２００３−１９３３１４号公報 特開２００６−１２４８６５号公報 特開２００７−９３７８号公報 特開２００１−２４８０２７号公報 特開２００５−３０７４２９号公報 特開２００８−１９０１０３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、難燃性だけでなく優れた伸縮性をも有する伸縮性難燃布帛、および該伸縮性難燃布帛を用いてなる繊維製品を提供することにある。

本発明者らは上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、難燃性繊維を含む紡績糸と、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とを含む複合糸を用いて布帛を構成し、前記難燃性繊維および前記複合繊維の重量比率を特定の範囲とすると、難燃性だけでなく優れた伸縮性をも有する伸縮性難燃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以上の難燃性繊維を含む紡績糸と、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とを含む複合糸を用いてなる布帛であり、前記難燃性繊維の重量比率が布帛重量に対して７５重量％以上であり、かつ前記複合繊維の重量比率が布帛重量に対して５〜１５重量％の範囲内であり、かつ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または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であることを特徴とする伸縮性難燃布帛。」が提供される。

その際、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、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、前記紡績糸に、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、ウールの群から選ばれた１種類以上の繊維を非難燃性繊維として含むことが好ましい。また、前記紡績糸において、撚係数が２．５〜４．５の範囲内であることが好ましい。また、前記複合繊維が、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。また、前記複合糸が、合撚糸条またはカバリング糸条であることが好ましい。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、布帛において、経方向および／または緯方向の伸長回復率が７０％以上であることが好ましい。また、布帛において、限界酸素指数が２５以上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る繊維製品が提供される。

本発明によれば、難燃性だけでなく優れた伸縮性をも有する伸縮性難燃布帛、および該伸縮性難燃布帛を用いてなる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。
本発明において、複合糸は紡績糸と複合繊維とを含む。そして、前記紡績糸は、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（以下、単に「難燃性繊維」ということもある。）を含む。

かかる難燃性繊維としては、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、難燃コットンなどが例示される。これらの難燃性繊維を１種または２種以上用いることができる。

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」（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すなわち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）、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。
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。

前記紡績糸は前記の難燃性繊維のみからなることが最も好ましいが、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。その際、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、０．６〜５．５ｄｔｅｘ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、複合繊維は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である。本願発明の布帛に含まれる複合糸が、前記の紡績糸だけなくかかる複合繊維をも含むことにより、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、複合糸に伸縮性が付与され、その結果、布帛にも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。

前記複合繊維において、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。
前記複合繊維の総繊度、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。

本発明において、複合糸には前記の紡績糸と前記の複合繊維とが含まれる。その際、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。

本発明の伸縮性難燃布帛はかかる複合糸を用いてなる布帛である。その際、優れた難燃性を得る上で、前記難燃性繊維の重量比率が布帛重量に対して７５重量％以上（好ましくは７５〜９５重量％）の範囲内であることが肝要である。この場合、非難燃繊維の重量比率は２５重量％未満となる。前記難燃性繊維の重量比率が７５重量％未満の場合、難燃性が低下するおそれがあり好ましくない。

また、前記複合繊維の重量比率が布帛重量に対して５〜１５重量％の範囲内であることが肝要である。前記複合繊維の重量比率が布帛重量に対して１５重量％を越える場合、炎が複合繊維に沿って伝わりやすく燃焼しやすくなるため好ましくない。また、逆に、前記複合繊維の重量比率が５重量％未満の場合、布帛の伸縮性が低下するおそれがあり好ましくない。

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、布帛に含まれる、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、前記の複合糸を含んでいるので、難燃性だけでなく優れた伸縮性をも有する。
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。

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、伸縮性および難燃性に優れる。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及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。

［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３３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（帝人株式会社製「テクノーラ」（商標名））からなる短繊維を重量割合（前者：後者）９５：５の割合で混紡し、撚数２０．８７Ｔ／ｉｎｃｈ（撚係数＝３．３）、英式綿番手で４０番単糸を得た。
一方、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／ｉｎｃｈ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／ｉｎｃｈにて撚糸した後、真空スチームセット機にてセット温度８０℃、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４８本／ｉｎｃｈ、緯４８本／ｉｎｃｈで織物組織が平織にて織り成した。
織り成した織物を精錬‐リラックス‐セット（温度１９０℃×時間３０秒）の仕上げ加工を施した。ここで、リラックス温度を９５℃とし、強めの揉み効果を付与することにより複合繊維の捲縮がよく発現し、特にストレッチ性が発現した。
得られた伸縮性難燃織物において、織物密度が経５５本／ｉｎｃｈ、緯４８本／ｉｎｃｈ、非難燃繊維の重量割合は６．０ｗｔ％、限界酸素指数は２９．０、緯伸長率は７．０％と良好な伸縮性が得られ、伸長回復率は７５％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、伸縮性と難燃性に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３３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（帝人株式会社製「テクノーラ」（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、この順の重量割合８０：５：１５の割合で混紡し、撚数２０．８７Ｔ／ｉｎｃｈ（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。

［実施例４］
実施例１と同じ複合糸Ｂだけを用いて、２０ゲージの１口編機を用いて編成し、精練、仕上げ加工を施した。評価結果を表１に示す。

［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２において、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３３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（帝人株式会社製「テクノーラ」（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、この順の重量割合７０：５：２５の割合で混紡し、撚数２０．８７Ｔ／ｉｎｃｈ（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２と同様にした。評価結果を表２に示す。

［比較例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４］
比較例３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、精練、仕上げ加工を施した。評価結果を表２に示す。

本発明によれば、難燃性だけでなく優れた伸縮性をも有する伸縮性難燃布帛、および該伸縮性難燃布帛を用いてなる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以上の難燃性繊維を含む紡績糸と、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とを含む複合糸を用いてなる布帛であり、
   前記難燃性繊維の重量比率が布帛重量に対して７５重量％以上であり、かつ前記複合繊維の重量比率が布帛重量に対して５〜１５重量％の範囲内であり、
   かつ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または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であることを特徴とする伸縮性難燃布帛。
2. 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、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に記載の伸縮性難燃布帛。
3. 前記紡績糸に、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、ウールの群から選ばれた１種類以上の繊維が非難燃性繊維としてさらに含まれる、請求項１または請求項２に記載の伸縮性難燃布帛。
4. 前記紡績糸において、撚係数が２．５〜４．５の範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
5. 前記複合繊維が、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１〜４のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
6. 前記複合糸が、合撚糸条またはカバリング糸条である、請求項１〜５のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
7. 布帛が織物または編物である、請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
8. 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１〜７のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
9. 布帛において、経方向および／または緯方向の伸長回復率が７０％以上である、請求項１〜８のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
10. 布帛において、ＪＩＳ Ｋ７２０１により測定される限界酸素指数が２５以上である、請求項１〜９のいずれかに記載の伸縮性難燃布帛。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載された布帛を用いてなる繊維製品。