JP2008101294A

JP2008101294A - 快適性に優れた防炎性織布およびそれからなる防炎性作業服

Info

Publication number: JP2008101294A
Application number: JP2006284480A
Authority: JP
Inventors: Hideki Kamata; 英樹鎌田; Shinya Inada; 真也稲田; Shoichi Nishiyama; 正一西山
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2006-10-19
Filing date: 2006-10-19
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】通気性と軽量性を確保しながらも同時に高い防炎性能を有する防炎織布ならびに防炎作業服を提供する。
【解決手段】（１）構成する繊維が耐熱性繊維および炭化性難燃繊維からなり、その重量比率が６５：３５〜３５：６５である紡績糸であること、（２）目付けが２４０ｇ／ｍ^２以下であること、（３）通気度が１５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上であること、（４）限界酸素指数（ＬＯＩ）が２８以上であること、（５）空気中４００℃×３０分熱処理における重量減少率が３５〜４５％であることの全てを満足し、かつ単一層からなる防炎性織布。
【選択図】なし

Description

本発明は、防炎織布およびそれからなる防炎作業服に関し、さらに詳細には連続装用に耐え得る快適性と火炎防護性を兼備した防炎織布およびそれからなる作業服に関する。

従来より、防炎衣料を構成する繊維としては、不燃性のアスベスト繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリベンズイミダゾールなどの難燃性繊維を主体とし、これらの不燃性または難燃性繊維からなる布帛に金属アルミニウム等をコーティングあるいは蒸着などにより表面加工したものが多く使用されていたが、これらは通気性がなく、長時間の作業には不向きであった。これらの問題に対し、透湿性を向上させるために二層構造にして生地の内部に空気層を形成することで改善を図ったり、さらには中間層なるものを配置して、さらなる多層化による改善を図ることが検討されている（例えば、特許文献１〜２参照。）。
こうした多層化による通気性の改善は認められるものの、相対的に生地は厚くなるため、生地内外との空気の流れは悪く、快適といえるレベルのものには程遠い。また多層化することで生地が厚くなった結果、作業服の重量が増加するため、常用するような用途では作業者に大きな負担となる。実際に、前記のような生地は消防服、消火服等のように一時的に着用する用途が主であり、常用するような用途にはほとんど使用されない。

またアラミドを芯部に、セルロース系繊維を鞘部に配置した繊維からなる布帛が検討されている（例えば、特許文献３参照。）。しかしながらこの方法では布帛の目付けが２８０〜２９０ｇ／ｍ^２程度では防護性能は発現するものの、低目付け、とりわけ２４０ｇ／ｍ^２以下では鞘部のセルロース繊維が初期に燃焼してしまい、繊維間空隙が大きくなった結果として炎が通過してしまい、防炎性能は著しく低下する。

さらに、限界酸素指数（ＬＯＩ）が４５以上の耐炎性短繊維と難燃性短繊維からなる不織布が検討されている（例えば特許文献４参照。）。しかし不織布は織布に比べて密度が低いため生地が厚くなること、および繊維の脱落が大きく洗濯耐久性がないことから、自動車、鉄道車両、航空機、空調機、建材には使用可能であるが、作業服などの衣料用途には不適であった。

特開２００２−３３９１２２号公報特開平７−１７３７０３号公報特開昭６３−１９６７４１号公報特開２００３−１２９３６２号公報

本発明の課題は、上記従来技術の有する問題点を解消し、通気性と軽量性を確保しながらも同時に高い防炎性能を有する防炎織布ならびに防炎作業服を提供することにある。

本発明者等は上記課題を達成すべく鋭意検討を行った結果、耐熱性繊維と炭化性難燃繊維とを６５：３５〜３５：６５の比率にて均一混紡した紡績糸を用いて製織することで、軽量性、通気性を有しながら防炎性能に優れた織布が提供できることを見出した。

すなわち本発明は、下記（１）〜（５）を全て満足し、かつ単一層からなる防炎性織布である。
（１）構成する繊維が耐熱性繊維および炭化性難燃繊維からなり、その重量比率が６５：３５〜３５：６５である紡績糸であること、
（２）目付けが２４０ｇ／ｍ^２以下であること、
（３）通気度が１５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上であること、
（４）限界酸素指数（ＬＯＩ）が２８以上であること、
（５）空気中４００℃×３０分熱処理における重量減少率が３５〜４５％であること。

また本発明は、好ましくは耐熱性繊維がメタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、フェノール繊維、ポリアリレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリイミド繊維より選ばれた１種以上であり、また炭化性難燃繊維が、難燃性レーヨン、難燃性ビニロンより選ばれた１種以上で構成される上記の難燃性織布であり、さらに好ましくは上記構成の防炎性織布からなる作業服である。

本発明の織布は軽量性、通気性を有しながら、同時に高い防炎性能を有するので、連続装用に耐え得る快適性と火炎防護性を兼備した作業服を提供することができる。

本発明の防炎性織布は構成する繊維が耐熱性繊維と炭化性難燃繊維からなることが必要である。すなわち、高温の火炎にも耐えうる耐熱性繊維を使用することで火炎を被爆した後の織布の強度を確保することができ、さらに炭化性難燃繊維を使用することで火災被爆時には炭化性難燃繊維はすみやかに炭化し、その結果として織布の網目を炭化物が被覆し、結果として火炎の通過を抑制でき、防炎性能を発現させることができる。
用いる耐熱性繊維は特に限定はないが、メタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、フェノール繊維、ポリアリレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリイミド繊維等から１種以上選ばれることが好ましい。一方、炭化性難燃繊維は難燃性レーヨン、難燃性ビニロンから１種以上選ばれることが好ましい。なおこれら耐熱性繊維および／または炭化性難燃性繊維の一部に共重合や変性基導入、化学修飾などを施しても何等かまわない。

また本発明の防炎性織布は、上記した耐熱性繊維と炭化性難燃繊維の重量比率が６５：３５〜３５：６５である紡績糸を用いて製織することが必要である。耐熱性繊維の重量比率が３５より低い場合、燃焼時に布帛の強度低下が起こり、燃焼後には破れてしまい、破れた部分から火炎が進入してしまうため防護機能を果たさない。逆に炭化性難燃繊維の重量比率が３５より低い場合、繊維間の炭化により繊維間の空隙を十分に埋めることができず、そのため熱の通過を阻止することができない。したがって、熱への防護を保ちつつ、燃焼後の布帛の強度も保持するためには耐熱性繊維と炭化性難燃繊維の重量比率が６５：３５〜３５：６５であることが必要であり、好ましくは６０：４０〜４０：６０、より好ましくは５０：５０である。

さらに本発明の防炎性織布は、耐熱性繊維と炭化性難燃繊維の重量比率が上記した範囲を満足すると共に目付けが２４０ｇ／ｍ^２以下、かつ通気度が１５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上であることが必要である。目付けが２４０ｇ／ｍ^２よりも大きいと、快適性が悪化し、また作業服とした場合、服自体の重量が重くなり作業性が悪化する。好ましくは２３８ｇ／ｍ^２以下、より好ましくは２３５ｇ／ｍ^２以下である。また通気性が１５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ未満の場合、体温上昇による放熱が困難となる。好ましくは１６ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上、より好ましくは１８ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上である。従来、防護性能を高めるには例えばアラミド繊維のような耐熱繊維を大きい目付けで織ることで達成できたが、この場合、目付けが２４０ｇ／ｍ^２よりも大きくなり、また通気度も１５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ未満でほとんどないため、火災現場などのように短時間の使用には耐えうるが、焼却炉や溶鉱炉等の作業場で終日作業する場合、作業服自体が重く、また作業服の内部はサウナのような非常に過酷な環境となる。

上記で得られた防炎性織布のＬＯＩ（限界酸素指数）値は２８以上である必要があり、好ましくは３０以上である。ＬＯＩ値が２８以上である防炎性織布は難燃性においても優れた特性を有する。さらに、上記で得られた防炎性織布を空気中４００℃×３０分間熱処理したときの重量減少率が３５〜４５％の範囲であることが必要である。前記条件における重量減少率が３５％未満である場合、炭化性難燃繊維の炭化が十分進行せず、炭化物被覆による防炎性能が発現しない。また重量減少率が４５％よりも大きい場合、火炎被爆後に生地の強度を確保することができず、生地が破損し、そこから火炎が進入してしまい、防炎性能を発現することができない。好ましくは３６〜４４％、より好ましくは３８〜４２％である。

また本発明の防炎性織布は、耐熱性繊維と炭化性難燃繊維が均一混合された紡績糸から構成されることが好ましい。例えば芯部に耐熱性繊維、鞘部に炭化性難燃繊維を配置した芯鞘型の紡績糸の場合、火炎被爆時には鞘部の炭化性難燃繊維のみが炭化されるが、この炭化物は容易に脱落して、炭化物の被覆を形成することが困難である。したがって防炎性能を発現させるためには耐熱性繊維と炭化性難燃繊維を均一混合し、耐熱性繊維間に炭化物を保持させるようにすることが重要である。ただし、ここでいう均一混合とは単純な混綿のことを指し、２種またはそれ以上の繊維の混合状態までは限定されず、不完全であってもかまわない。
このような紡績糸を製織して織布を得ることができるが、織組織については特に限定はなく、目付け、通気度、難燃性能が前記した条件を全て満足する範囲であればよい。
本発明で規定した性能を損なわない範囲であれば上記紡績糸以外の繊維、例えば導電性繊維や綿紡績糸等を好ましくは２０質量％以下、さらに好ましくは１０質量％以下の比率で混織してもかまわない。

以下実施例によって、本発明を説明するが、本発明はこれら実施例により何等限定されるものではない。なお本発明において布帛の目付け、通気度、難燃性能等は以下の測定方法により測定されたものを意味する。

［織布の目付けｇ／ｍ^２］
織布（生地）を１０ｃｍ×１０ｃｍに切り出し、１０５℃の熱風乾燥機中で４時間乾燥を行う。乾燥後、シリカゲルを入れたデシケーター中で室温まで放冷し、絶乾重量ａ（ｇ）を測定する。
絶乾重量ａ（ｇ）を用いて下記式より織布（生地）の目付けを計算し、求める。
目付け＝ａ×１００（ｇ／ｍ^２）

［通気度ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ］
ＪＩＳＬ１０９６Ａ試験法（フラジール型法）に準拠して測定した。

［限界酸素指数（ＬＯＩ）］
ＪＩＳＬ１０９１試験法に準拠して測定した。

［重量減少率］
織布（生地）の重量減少率の測定は、下記の手順に従って行った。
（１）前記した目付け測定に手順にしたがい、絶乾重量ａ（ｇ）を測定する。
（２）電気マッフル炉を４００℃まで昇温させる。
（３）（１）で絶乾重量を測定したサンプルを４００℃まで昇温した電気マッフル炉に入れ、３０分間熱処理する。
（４）３０分後、サンプルを取り出し、シリカゲル入りのデシケーター中で室温になるまで冷却する。
（５）冷却後、重量ｂ（ｇ）を測定し、下記式より重量減少率を算出する。
重量減少率（％）＝〔１−（ｂ／ａ）〕×１００

［防炎性能］
防炎性能の評価は、図１に示す装置を用いて以下のように実施した。
バーナーと織布（生地）との間隔は５ｃｍとし、織布（生地）の上部に温度測定用の熱電対温度計を配置し、バーナー点火前の温度Ｔ１（℃）を測定する。その後バーナーに点火し、５秒後の温度Ｔ２（℃）を測定し、その温度差ΔＴ＝Ｔ２−Ｔ１（℃）にて防炎性能を評価した。
人体において、ΔＴが２４℃より大きくなると、II度熱傷以上の重度の火傷になるといわれており、本発明においてはΔＴが２４℃以下の場合を防炎性能有りと判定した。

［実施例１］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）１０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）４０質量％、炭化性難燃繊維として難燃ビニロン（株式会社クラレ製「バイナール」）５０質量％を均一に混合し、４０番手（綿番手）の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例２］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）３０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）２０質量％、炭化性難燃繊維として難燃ビニロン（株式会社クラレ製「バイナール」）５０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例３］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）１５質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）２０質量％、炭化性難燃繊維として難燃ビニロン（株式会社クラレ製「バイナール」）６５質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例４］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）３０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）３５質量％、炭化性難燃繊維として難燃ビニロン（株式会社クラレ製「バイナール」）３５質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例５］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）１５質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）２０質量％、炭化性難燃繊維として難燃レーヨン（レンチング社製）６５質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例６］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）３０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）３５質量％、炭化性難燃繊維として難燃レーヨン（レンチング社製）３５質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例７］
耐熱性繊維としてポリアリレート繊維（株式会社クラレ製「ベクトラン（登録商標）」）５０質量％、炭化性難燃繊維として難燃レーヨン（レンチング社製）５０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［実施例８］
耐熱性繊維としてフェノール繊維（日本カイノール社製「カイノール」）５０質量％、炭化性難燃繊維として難燃レーヨン（レンチング社製）５０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［比較例１］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）４０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）３０質量％、炭化性難燃繊維として難燃ビニロン（株式会社クラレ製「バイナール」）３０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［比較例２］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）２０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）１０質量％、炭化性難燃繊維として難燃ビニロン（株式会社クラレ製「バイナール」）７０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［比較例３］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）３０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）２０質量％、綿５０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

［比較例４］
耐熱性繊維としてパラ系アラミド繊維（デュポン社製「ケブラー（登録商標）」）３０質量％、メタ系アラミド繊維（デュポン社製「ノーメックス（登録商標）」）２０質量％、炭化性難燃繊維としてポリアリレート繊維（株式会社クラレ製「ベクトラン（登録商標）」）５０質量％を均一に混合し、４０番手の紡績糸を得た。この紡績糸２本を合撚して双糸とし、綾組織にて製織を行った。得られた織布の物性を表１に示す。

表１に示すとおり、耐熱性繊維／炭化性難燃繊維の比率、織布の目付け、通気性が本発明の構成を満足する実施例１〜８の織布は難燃性能、防炎性能とも防炎作業服用途として適する条件を満たしている。一方、耐熱性繊維の比率が６５より大きい織布である比較例１は難燃性能は優れているが、重量減少率が３５％未満であるため、炭化性難燃繊維の炭化が十分に進行せず、したがって防炎性能（ΔＴ）が劣るものであった。また耐熱性繊維の比率が３５より小さい織布である比較例２は難燃性能は優れているが、重量減少率が４５％より高いため織布の強度低下が著しく、織布が破損してしまうため防炎性能（ΔＴ）が劣るものであった。さらに炭化性難燃繊維でない綿を用いた比較例３の織布は、難燃性、防炎性とも劣っていた。また比較例３と同様に炭化性難燃繊維でないポリアリレート繊維を用いた比較例４の織布においても、重量減少率が３５％未満であるため、炭化性難燃繊維の炭化が十分に進行せず、したがって防炎性能（ΔＴ）が劣るものであった。

本発明の織布および該織布からなる作業服は軽量でかつ通気性が高く、高温作業等における安全服として連続着用しても作業者に対する負担が少ない。したがって本発明の織布および該織布からなる作業服は、溶鉱炉などの炉前服や焼却炉などの作業服をはじめ、自衛隊服、軍服などの高温や火炎などの被爆の可能性のある作業服として有用である。

織布の防炎性能を測定するための測定装置の概略図。

Claims

下記（１）〜（５）を全て満足し、かつ単一層からなる防炎性織布。
（１）構成する繊維が耐熱性繊維および炭化性難燃繊維からなり、その重量比率が６５：３５〜３５：６５である紡績糸であること、
（２）目付けが２４０ｇ／ｍ^２以下であること、
（３）通気度が１５ｃｍ^３／ｃｍ^２／ｓ以上であること、
（４）限界酸素指数（ＬＯＩ）が２８以上であること、
（５）空気中４００℃×３０分熱処理における重量減少率が３５〜４５％であること。
耐熱性繊維がメタ系アラミド繊維、パラ系アラミド繊維、フェノール繊維、ポリアリレート繊維、ポリフェニレンサルファイド繊維、ポリエーテルイミド繊維、ポリイミド繊維より選ばれた１種以上であり、また炭化性難燃繊維が、難燃性レーヨン、難燃性ビニロンより選ばれた１種以上から構成される請求項１記載の防炎性織布。
請求項１または２記載の防炎性織布からなる作業服。