JP2008202155A

JP2008202155A - 火花受けシート

Info

Publication number: JP2008202155A
Application number: JP2007037676A
Authority: JP
Inventors: Hironori Eguchi; 弘則江口
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2007-02-19
Filing date: 2007-02-19
Publication date: 2008-09-04

Abstract

【課題】
本発明は優れた耐熱性および耐引裂性、軽量性、快適性、耐磨耗性、耐切創性を有する不織布を用いた火花受け／除けシートを提供する。
【解決手段】
日本工業規格ＪＩＳＡ１３２３（建築工事用シートの溶接及び溶断火花に対する難燃性試験）に規定するＡ種試験に合格し、嵩密度０．０８〜０．５０ｇ／ｃｍ^３で厚さ１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである有機繊維不織布からなることを特徴とする火花受けシート。
【選択図】なし

Description

本発明は、優れた耐熱性を有する火花受けシートに関するものであり、更に詳しくは、軽量且つ柔軟で、耐摩耗性が強いため長期間使用できる、安全性の高い火花受けシートに関する。

従来より、溶接作業等の現場において、溶接や溶断で飛散する火花、スパッタ、ノロから作業者の人体、床面、機器等を保護するため火花受けシートが広く使用されている。かかる火花受けシートの材料としては、耐熱性に優れるアスベストやガラス繊維等の無機繊維を使用されてきた。しかしながら、アスベストは人体に及ぼす危険性から使用が禁止されており、また、ガラス繊維を用いた火花受けシートは柔軟性、ドレープ性、耐摩耗性に乏しく、突起部分がある等複雑な形状を有する機材等を隙間無く覆うことが困難となるという問題点があった。更に無機繊維からなる火花受けシートは、耐熱特性は十分であるものの、繊維が脆いため屈曲により繊維が破断して粉塵が発生することから、作業環境の悪化が指摘されている。

そこで、アクリル系繊維からなる不織布に、耐熱性樹脂層をコーティングにより形成したシートが開示されている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、かかるシートは風合いが硬いため、複雑な形状の機材等を隙間無く覆うことが困難であり、また、重いため作業者の負担が大きくなる、或いは、コーティング樹脂の熱分解により発煙を伴うなど、作業性に課題があった。

また、繊維自体に耐熱剤を付与し、高い目付、嵩密度として溶接等から飛散する火花が人体等に到達することを防止するシートが開示されている。しかしながら、かかるシートも、前述同様に樹脂の熱分解により発煙を伴うなど、作業性に課題があり、また、コート層は存在しないものの、高い目付と嵩密度ゆえ、風合い、軽量感が損われるものであり、更には床に敷いて用いた場合、作業者の歩行により摩耗し、製品寿命が短いという問題があった。
特開平９−８５８９６号公報特開平１１−１７９５５０号公報

本発明は従来技術の課題を背景になされたもので、火花受けシートとして実用できる十分な対火花防護性能を有する一方、風合い、軽量感、通気性に優れた火花受けシートを提供することを課題とするものである。

本発明者らは上記課題を解決するため、鋭意研究した結果、遂に本発明を完成するに到った。即ち本発明は、（１）日本工業規格ＪＩＳＡ１３２３（建築工事用シートの溶接及び溶断火花に対する難燃性試験）に規定するＡ種試験に合格し、嵩密度０．０８〜０．５０ｇ／ｃｍ^３で厚さ１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである有機繊維不織布からなることを特徴とする火花受けシート、（２）前記不織布に用いる繊維の単糸繊度が０．１〜２．０ｄｔｅｘであることを特徴とする（１）に記載の火花受けシート、（３）前記不織布に用いる繊維の分解／又は溶融温度が３００℃以上であることを特徴とする（１）又は（２）記載の火花受けシート、（４）前記繊維の少なくとも一部がポリベンザゾール繊維であることを特徴とする（１）〜（３）いずれかに記載の火花受けシート、である。

本発明による火花受けシートは、高い防護性能を有しながら、軽量性・柔軟性に優れるものであるため、取り扱い性が良く、複雑な機材でも隙間無く覆うことが可能であり、また、床に敷いて用いても長期間にわたって使用可能となり、更に、柔軟且つ高強度であるため、電線・ケーブル等を束ねて巻いて使用することが可能となる、という利点がある。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の火花受けシートは、本工業規格ＪＩＳＡ１３２３（建築工事用シートの溶接及び溶断火花に対する難燃性試験）に規定するＡ種試験に合格することが好ましい。かかる試験に合格するシートであれば、安全に長期間使用することができるからである。

本発明の火花受けシートは、有機繊維不織布からなることが好ましい。有機繊維不織布は、柔軟性・軽量性に優れ、更には粉塵発生が少ないからである。

本発明の火花受けシートに用いる有機繊維不織布は、嵩密度０．０８〜０．５０ｇ／ｃｍ^３で厚さ１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍであることが好ましい。かかる範囲であれば、実用上十分にスパッタ等から機材等を有効に保護できる一方、柔軟且つ軽量であり、取り扱い性に優れるのみならず、ドレープ性に優れるため、複雑な形状の機材であっても有効に保護することができるからである。より好ましくは嵩密度０．１０〜０．３０ｇ／ｃｍ^３、厚さ１．３ｍｍ〜６．０ｍｍ、更に好ましくは嵩密度０．１２〜０．２０ｇ／ｃｍ^３、厚さ１．８ｍｍ〜４．０ｍｍである。

本発明の火花受けシートに用いる有機繊維不織布を構成する繊維は、単糸繊度が０．１〜２．０ｄｔｅｘであることが好ましい。かかる範囲であれば、十分な強度、通気性が得られる一方、前記範囲の嵩密度、厚さの不織布であっても、有効に火花を受け止め、保護対象物に火花が到達することを防止することができるからである。より好ましくは０．７〜１．９ｄｔｅｘ、更に好ましくは１．０〜１．８ｄｔｅｘである。

本発明の火花受けシートに用いる有機繊維不織布を構成する繊維は、分解／又は溶融温度が３００℃以上であることが好ましい。かかる繊維であれば、難燃剤等の使用をせずとも、日本工業規格ＪＩＳＡ１３２３（建築工事用シートの溶接及び溶断火花に対する難燃性試験）に規定するＡ種試験に合格することが可能であり、軽量且つ柔軟な火花受けシートが得られることを本願発明者は見出したものである。分解／又は溶融温度は、高い方が、耐久性が向上する。より好ましい分解／又は溶融温度３５０℃以上で、更に好ましくは４００℃以上である。上限は特に問題とならないが、分解／又は溶融温度が１０００℃を超えても日本工業規格ＪＩＳＡ１３２３に合格することに対しては影響が殆ど無い。

本発明の火花受けシートに用いる有機繊維不織布は、目付が１００〜６００ｇ／ｍ^２であることが好ましい。かかる範囲であれば、火花受けシートとして使用可能であり、かつ軽量性に優れ、作取り扱い性が良好であり、業者等の負担を軽減することができるからである。更に好ましい目付は１１０〜５５０ｇ／ｍ^２、更に好ましくは１２０〜５００ｇ／ｍ^２である。

本発明の本発明の火花受けシートに用いる有機繊維不織布を構成する繊維は、ポリベンザゾール繊維であることが好ましい。ポリベンザゾール繊維は高い耐熱性、柔軟性を有し、本発明の課題を解決するに適した素材だからである。また、耐摩耗性に優れ、軽量化しても、十分な耐久性が得られる。更に耐切創性に優れるため、鋭利な物品が多く設置・使用されている溶接現場等において、機材及び人体を有効に保護することが可能となる。
ポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール（以下、ＰＢＺともいう）とは、ポリベンゾオキサゾール（以下、ＰＢＯともいう）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（以下、ＰＢＴともいう）ホモポリマーおよびＰＢＯとＰＢＴのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマー等をいう。

ＰＢＺポリマーに含まれる構造単位としては、好ましくはライオトロピック液晶ポリマーから選択される。当該ポリマーは構造式（ａ）〜（ｆ）に記載されているモノマー単位から成る。

ポリベンザゾール繊維は、ＰＢＺポリマーを含有するドープより製造されるが、当該ドープを調製するための好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解しうる非酸化性の酸が挙げられる。好適な非酸化性の酸の例としては、ポリリン酸、メタスルホン酸および高濃度の硫酸あるいはそれらの混合物が挙げられる。中でもポリリン酸及びメタスルホン酸、特にポリリン酸が好適である。

ドープ中のポリマー濃度は好ましくは少なくとも約７重量％であり、より好ましくは少なくとも１０重量％、特に好ましくは少なくとも１４重量％である。最大濃度は、例えばポリマーの溶解性やドープ粘度といった実際上の取り扱い性により限定される。それらの限界要因のために、ポリマー濃度は通常では２０重量％を越えることはない。

本発明において、好適なポリマーまたはコポリマーとドープは公知の方法で合成される。例えばＷｏｌｆｅらの米国特許第４，５３３，６９３号明細書（１９８５．８．６）、Ｓｙｂｅｒｔらの米国特許第４，７７２，６７８号明細書（１９８８．９．２２）、Ｈａｒｒｉｓの米国特許第４，８４７，３５０号明細書（１９８９．７．１１）またはＧｒｅｇｏｒｙらの米国特許第５，０８９，５９１号明細書（１９９２．２．１８）に記載されている。要約すると、好適なモノマーは非酸化性で脱水性の酸溶液中、非酸化性雰囲気で高速撹拌及び高剪断条件のもと約６０℃から２３０℃までの段階的または任意の昇温速度で温度を上げることで反応させられる。

このようにして得られるドープを紡糸口金から押し出し、空間で引き伸ばしてフィラメントに形成される。好適な製造法は先に述べた参考文献や米国特許第５，０３４，２５０号明細書に記載されている。紡糸口金を出たドープは紡糸口金と洗浄バス間の空間に入る。この空間は一般にエアギャップと呼ばれているが、空気である必要はない。この空間は、溶媒を除去すること無く、かつ、ドープと反応しない溶媒で満たされている必要があり、例えば空気、窒素、アルゴン、ヘリウム、二酸化炭素等が挙げられる。

紡糸後のフィラメントは、過度の延伸を避けるために洗浄され溶媒の一部が除去される。そして、更に洗浄され、適宜水酸化ナトリウム、水酸化カルシウム、水酸化カリウム等の無機塩基で中和され、ほとんどの溶媒は除去される。ここでいう洗浄とは、ポリベンザゾールポリマーを溶解している鉱酸に対し相溶性であり、ポリベンザゾールポリマーに対して溶媒とならない液体に繊維またはフィラメントを接触させ、ドープから酸溶媒を除去することである。鉱酸とは、メタンスルフォン酸またはポリリン酸である。好適な洗浄液体としては、水や水と酸溶媒との混合物がある。フィラメントは、好ましくは残留鉱酸金属原子濃度が重量で８０００ｐｐｍ以下、更に好ましくは５０００ｐｐｍ以下に洗浄される。繊維中に残留する無機塩基と鉱酸の化学量論比が０．９〜１．６：１であることが望ましい。その後、フィラメントは、乾燥、熱処理、巻き取り等が必要に応じて行われる。
本発明に用いられるポリベンザゾール繊維とは、ポリベンザゾールポリマーよりなる繊維をいい、ポリベンザゾール（ＰＢＺ）とは、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）ホモポリマー、ポリベンゾチアゾール（ＰＢＴ）ホモモリマー及びそれらＰＢＯ、ＰＢＴのランダム、シーケンシャルあるいはブロック共重合ポリマーをいう。引張強度は３０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、好ましくは３３ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。

本発明における耐熱性繊維からなる不織布としては、例えば、ポリベンザゾールの短繊維をニードルパンチ、スパンレース等の方法で交絡させて得られるもの等が挙げられる。

また、本発明における耐熱性繊維としてポリベンザゾール繊維１００％を用いた不織布が好ましいが、適宜他素材と組み合わせることが可能である。他素材として有機繊維素材では芳香族パラアラミド繊維、芳香族メタアラミド繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリイミド繊維、ポリフェニレンサルファイト繊維（ＰＰＳ）、ポリベンズイミダゾール繊維、メラミン、ノボロイド、耐炎化繊維、フッ素繊維などがあり、また、実用上、本願発明の優れた効果を損なわない範囲であれば、無機繊維ではガラス繊維、シリカ繊維、金属繊維、カーボン繊維、セラミック繊維、鉱物繊維などを混合してもよい。目的によってこれらと組み合わせることが可能であり、特に制限されず複数の素材を用いることができる。

本発明における耐熱性繊維からなる不織布の評価方法である日本工業規格ＪＩＳＡ１３２３（建築工事用シートの溶接及び溶断火花に対する難燃性試験）について以下に記述する。

工場および建築現場等で鋼材の溶接及び溶断の際に発生する火花によって起こる火災事故を防ぐために建築工事用シートが広く用いられているが、その難燃性の評価方法がＪＩＳＡ１３２３に規定されている。難燃性の種類は、溶断の火花の発生量が鋼材の板厚によって変わることから、通常用いられる鋼板の板厚に対応させてシートの難燃性をＡ種、Ｂ種、Ｃ種の三つのグレードに分けて定めてある。Ａ種は厚さ９ｍｍの火花発生用鋼板を溶断させ、そのときに発生する火花を試験体で受けるものである。測定は、目視観察によって行われ、試験体からの発炎の有無および防火上有害な貫通孔の有無を確認するものである。防火上有害な貫通孔の有無については、試験体の下方に判定マットの紙を用いて判定し、貫通孔や織り目のすき間などから抜け落ちた火花によって判定用マット紙が発炎することのないものである。試験回数は3回でいずれも合格しなければならない。Ｂ種は厚さ４．５ｍｍの鋼板を溶断するときの火花によるもので、Ｃ種は厚さ３．２ｍｍの鋼板を溶断するときの火花によるものである。

以下、実施例をもって本特許を説明するが、発明の要旨を超えない限り実施例に拘束されるものではない。

（実施例１）
極限粘度３０ｄｌ／ｇのシス−ポリベンゾオキサゾ−ルをポリリン酸に１４％の濃度で溶解した紡糸ドープを、３３２孔数のノズルから押出した。ノズルから押出された繊維状のドープはエアーギャップを通過し、凝固浴を通り、さらに水洗され、続いて乾燥工程で乾燥し、ポリベンゾオキサゾール繊維を得た。得られた繊維は単糸繊度１．７ｄｔｅｘ、引張強度３７．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度３．２％、引張弾性率１１２０ｃＮ／ｄｔｅｘであった。

得られたポリベンゾオキサゾ−ル繊維を３０００００ｄｔｅｘのトウに合糸した後、押し込み式クリンパで捲縮を付与し、ロータリーカッターで切断後、繊維長４４ｍｍのポリベンザゾール短繊維（ステープル）を得た。得られたポリベンザゾール短繊維をカーディングにより開繊し、得られたウエブを積層し、ニードルパンチ法に不織布とし、火花受けシートを製造した。得られた火花受けシートの嵩密度は０．１５ｇ／ｃｍ^３で厚さは２．５ｍｍであった。

（実施例２）
ニードルパンチ条件を変更した以外は、実施例１と同様の方法により、嵩密度０．１２ｇ／ｃｍ^３、厚さ３．１ｍｍの火花受けシートを得た。

（実施例３）
吐出量を変化させた以外は、実施例１と同様の方法により、単糸繊度１．３ｄｔｅｘのポリベンザゾール繊維を作成し、嵩密度０．１５ｇ／ｃｍ^３、厚さは２．０ｍｍの火花受けシートを得た。

（比較例１）
比較例として、アクリル系繊維を前駆体とした単糸繊度２ｄｔｅｘの耐炎化繊維からなる紡績糸織物の両面に水酸化アルミニウムとシリコン樹脂の混合物をコーティングした火花除けシートを用いた。この製品の嵩密度は０．８７ｇ／ｃｍ^３で厚さは０．９ｍｍであった。

（比較例２）
比較例として、単糸繊度１．３ｄｔｅｘのシリカ繊維からなる織物を用いた。この製品の嵩密度は０．６０ｇ／ｃｍ^３で厚さは０．７ｍｍであった。

（引裂強力評価）
実施例１〜３および比較例１〜２で得られた火花受けシートを、ＪＩＳＬ１０９６シングルタング法に準じ、引張速度１０ｃｍ／ｍｉｎ、試験片幅１０ｃｍの条件にて引裂強力を評価した。

（摩耗強さ）
実施例１〜３および比較例１〜２で得られた火花受けシートを、ＪＩＳＬ１０９６Ａ−１法に準じ、研磨紙Ｐ１０００、押圧荷重４．４５Ｎの条件にて磨耗強さ（回）を評価した。

（難燃性評価）
実施例１〜３および比較例１〜２で得られた火花受けシートを、ＪＩＳＡ１３２３Ａ種試験に準じ、溶接火花に対する難燃性試験を実施した。

（耐久性評価）
溶接現場の床に敷いて、取替え必要と判断される日数を評価した。

実施例１〜３で得られた不織布は、十分な引張強力を有し、耐引裂性優れたものであり、風合いも柔らかく、軽量であり、作業者の負担を軽減する取り扱い性の良い火花受けシートであった。また比較例１〜２と比較して、特に耐摩耗性に優れ、長期に渡って性能を保持することが可能なものであることがわかった。また、耐切創性にも優れるため、鋭利な物品との接触から、身体等を保護する性能にも優れる。更に実施例１〜３、及び比較例１，２に記載の火受けシートで自動溶接機のアームおよびケーブルを覆ったところ、実施例１〜３に記載の火花受けシートは機材との密着性が高く、可動に無理なく追随することができたが、比較例１、２記載の火花受けシートは固いため、機材と無理に接触する箇所があり、長期間しようすると摩滅して空隙が生じ、飛散したスパッタ等が入り込み易い状態であった。

本発明は耐熱性に優れた不織布に関するものであり、より詳しくは高強力および耐熱性を有するポリベンザゾール繊維の特徴を活かし、寸法安定性および耐引裂性、耐摩耗性、耐切創性に優れ、作業性、保護性能、試用期間が飛躍的に向上するものであり、産業界に寄与すること大である。

Claims

日本工業規格ＪＩＳＡ１３２３（建築工事用シートの溶接及び溶断火花に対する難燃性試験）に規定するＡ種試験に合格し、嵩密度０．０８〜０．５０ｇ／ｃｍ^３で厚さ１．０ｍｍ〜１０．０ｍｍである有機繊維不織布からなることを特徴とする火花受けシート。
前記不織布に用いる繊維の単糸繊度が０．１〜２．０ｄｔｅｘであることを特徴とする請求項１に記載の火花受けシート。
前記不織布に用いる有機繊維の分解／又は溶融温度が３００℃以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の火花受けシート。
前記有機繊維の少なくとも一部がポリベンザゾール繊維であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の火花受けシート。