JPH07189074A

JPH07189074A - 耐熱、耐炎布帛

Info

Publication number: JPH07189074A
Application number: JP5331935A
Authority: JP
Inventors: Tadao Kuroki; 忠雄黒木; Takaharu Ichiyanagi; 隆治一柳
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-25

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、優れた耐熱、耐炎特性を有し、か
つその染色性などの衣服としての必要特性に優れる耐
熱、耐炎布帛、特に耐熱、耐炎服に適する布帛を提供せ
んとするものである。【構成】ポリベンザゾール繊維と耐炎性が付与された
セルロース系繊維との複合糸からなる耐熱、耐炎布帛な
らびにポリベンザゾール繊維が糸の芯部に、耐炎性が付
与されたセルロース系繊維が糸の周辺部に配置された複
合糸よりなる耐熱、耐炎布帛。【効果】本発明により、ポリベンザゾール繊維を耐
熱、耐炎布帛として応用する際に問題となっていた染色
性、風合いといった衣料としての必要特性が解決され、
且つ高い耐熱、耐炎性を有する布帛が得られた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、耐熱、耐炎性能を有す
る布帛に関し、さらに詳しくは、消防服、耐熱作業服な
どに代表される耐熱、耐炎服、ファイアーブロッキング
レイアーあるいは耐熱、耐炎シートなどに好適な布帛に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、耐熱、難燃素材を用いた耐
熱、耐炎服などの開発が行われており、それらの耐熱、
耐炎服を構成する布帛としては、難燃剤を含有する綿
（ＦＲコットンなどと呼ばれるもの）、芳香族メタアラ
ミド（商品名でコーネックス、ノーメックスなど）、芳
香族パラアラミド（商品名でケブラーなど）、ポリベン
ゾイミダゾールあるいはそれらのブレンド物からなるも
のが知られており、実用化されている。そのなかでも優
れた耐熱、耐炎特性を示す芳香族メタアラミド繊維は着
色が可能であることから耐熱、耐炎服として広く用いら
れてきた。しかし、芳香族メタアラミド繊維は火炎に暴
露された場合の熱収縮による孔あき破損が問題になって
おり、それを解決する手段として芳香族パラアラミド繊
維を混合する方法が提案されている（例えば特開平１−
２２１５３７）。それらの手法により耐熱、耐炎服に適
する布帛が提供されているが、その性能は、例えば熱分
解温度で評価すると４００〜５００℃と充分なものでは
なかった。そのため更に高い性能を有する耐熱、耐炎布
帛が望まれていた。一方、近年、非常に高い耐熱特性を
有するポリベンザゾール繊維が開発され、該繊維を使用
して非常に優れた耐熱、耐炎布帛が得られると期待され
ている。しかし、ポリベンザゾール繊維は衣料としての
審美性に重要な染色性に劣り、耐熱、耐炎布帛とりわけ
耐熱、耐炎服に使用する布帛としては審美性に問題があ
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】すなわち本発明は、従
来にない優れた耐熱、耐炎特性を有し、かつその染色性
などの衣服としての必要特性に優れる耐熱、耐炎布帛、
特に耐熱、耐炎服に適する布帛を提供せんとするもので
ある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは従来にない
優れた耐熱、耐炎特性を有する布帛を提供すべく鋭意検
討した結果、本発明に至った。すなわち本発明は、ポリ
ベンザゾール繊維と耐炎性が付与されたセルロース系繊
維との複合糸からなる耐熱、耐炎布帛、さらには、ポリ
ベンザゾール繊維が糸の芯部に、耐炎性が付与されたセ
ルロース系繊維が糸の周辺部に配置された複合糸とする
ことにより、セルロース系繊維の良好な染色性を利用し
て審美性を兼備した耐熱、耐炎布帛を提供するものであ
る。

【０００５】本発明におけ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（Ｐ
ＢＴ）ホモポリマー及びそれら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。ここでポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチア
ゾール及びそれらのランダム、シーケンシャルあるいは
ブロック共重合ポリマーは、例えばWolfe らの「Liquid
Crystalline Polymer Compositions, Process and Pro
ducts 」U.S.Patent 4,703,103（October 27, 1987）、
「Liquid Crystalline Polymer Compositions, Process
and Products 」U.S.Patent 4,533,692（August 6, 19
85）、「Liquid Crystalline Poly(2,6-Benzothiazole)
Compositions, Process and Products 」U.S.Patent
4,533,724（August 6, 1985）、「Liquid Crystalline
Polymer Compositions, Process and Products 」U.S.P
atent 4,533,693（August 6,1985）、Evers の「Thermo
oxidatively Stable Articulated p-Benzobisoxazolean
d p-Benzobisthiazole Polymers」U.S.Patent 4,359,56
7（November 16,1982）、Tsaiらの「Method for making
Heterocyclic Block Copolymer」U.S.Patent4,578,432
（March 25, 1986）などに記載されている。

【０００６】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。モノマー単位は構造式（ａ）−（ｈ）に記載さ
れている。そのポリマーは好ましくは、本質的に構造式
（ａ）−（ｈ）から選択されるモノマー単位からなり、
さらに好ましくは、本質的に構造式（ａ）−（ｃ）から
選択されたモノマー単位からなる。

【０００７】

【化１】

【０００８】

【化２】

【０００９】ＰＢＺポリマーのドープを形成するための
好適な溶媒としては、クレゾールやそのポリマーを溶解
し得る非酸化性の酸が含まれる。好適な酸溶媒の例とし
ては、ポリリン酸、メタンスルホン酸及び高濃度の硫酸
あるいはそれらの混合物が挙げられる。さらに適する溶
媒はポリリン酸及びメタンスルホン酸である。また最も
適する溶媒は、ポリリン酸である。

【００１０】溶液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、さらに好ましくは、少なくとも１
０重量％、最も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。

【００１１】好適なポリマーやコポリマーあるいはドー
プは公知の手法により合成される。例えば、Wolfe らの
U.S.Patent 4,533,693(August 6,1985) 、SybertらのU.
S.Patent 4,772,678(September 20,1988) 、HarrisのU.
S.Patent 4,847,350(July 11,1989)に見られる。ＰＢＺ
ポリマーは、Gregory らのU.S.Patent 5,089,591(Febru
ary 18, 1992) によると、脱水性の酸溶媒中での比較的
高温、高せん断条件下において高反応速度での高分子量
化が可能である。

【００１２】ポリベンザゾールポリマーが溶媒に溶解さ
れたドープは、公知の乾湿式紡糸法により製糸される。
すなわち、ドープを口金から吐出し、繊維状となったド
ープは気体中を通過した後、液体に接触されて製糸され
る。繊維状のドープからＰＢＺポリマーを分離する方法
は凝固として知られている。製糸及び凝固技術はTanの
U.S.Patent 4,263,245(April 21, 1981)、Wolfe らのU.
S.Patent 4,533,693(August 6, 1985)、Adams らの「Th
e Marerials Science and Engineering of Rigid Rod P
olymers 」pp247-49, pp259-60(Marerials Reaearch So
ciety 1989) に記載されている。

【００１３】気体中を通過した繊維状のドープは、流体
に接触させられる。液体は蒸気状でもよいが、好ましく
は液体である。液体は液体浴中もしくはスプレーにより
繊維と接触させられる。液体は水もしくは水と酸の混合
物であり、好ましくは濃度３０重量％もしくはそれ以下
のリン酸溶液である。

【００１４】凝固の後、繊維中の残留溶媒はさらに流体
で洗浄される。凝固流体と洗浄流体は同一のものか、も
しくは異なっていても良い。洗浄は繊維中の残留溶媒が
所定の濃度になるまで連続して行われる。溶媒がポリリ
ン酸の場合の繊維中の残留溶媒濃度としては、好ましく
は約５０００ｐｐｍ以下であり、さらに好ましくは約３
０００ｐｐｍ以下である。水洗後の繊維は通常３０重量
％以上の洗浄液もしくは残留凝固液を有している。必要
ならば、水洗後の糸を中和処理してもよい。

【００１５】洗浄液もしくは残留凝固液は連続的、ある
いは不連続的に設置された加熱帯で乾燥される。加熱帯
は例えば、電気炉、加熱ローラーもしくは加熱不活性ガ
ス、またはそれらを複合して用いられるが、得られる乾
燥糸の残留洗浄液（あるいは凝固液）が目的の濃度にで
きるものであればその手段を問わない。また加熱帯とし
て電気炉、加熱ローラーなどを用いる場合にはその雰囲
気は空気中でもよいが、窒素、ヘリウム、アルゴンなど
の不活性ガス雰囲気が好ましい。

【００１６】本発明におけるポリベンザゾール繊維は、
その平衡水分率が５％以上であることが好ましい。実質
的な平衡水分率とは、温度２０℃、湿度６５％の雰囲気
下において水分率の変化が実質的に見られなくなるまで
放置したときの水分の重量分率をいい、一般には前記の
条件下に３０日〜４０日間放置後に測定する。平衡水分
率が５％以上であると、その耐熱、耐炎特性がさらに優
れたものになるが、このメカニズムは明かではない。一
つの可能性としては水分の蒸発熱によりその耐炎効果が
増長されるのではないかと思われる。

【００１７】実質的な平衡水分率が５％以上の繊維を得
るために鋭意検討した結果、前述の乾燥工程を以下の推
奨される条件下に実施することにより達成できることが
わかった。すなわち、乾燥工程後の水分率を５％以上に
なるように乾燥条件を調整する。好ましくは、１４０℃
以上の乾燥温度において乾燥工程後の水分率を５％以上
になるように乾燥時間を調整し、さらに好ましくは１８
０℃以上の乾燥温度において乾燥工程後の水分率を５％
以上になるように、乾燥時間を調整する。ここでいう乾
燥温度とは最も高温の乾燥温度であり、例えば多段階で
乾燥を行う場合にはそのなかで最も温度が高い工程中の
温度のことをいう。また乾燥時間は乾燥に有効なゾーン
長を変化させることで調整可能である。これらの推奨さ
れる条件下において得られた繊維の平衡水分率が５％以
上になるメカニズムについては明らかになっていない
が、乾燥後の水分率が５％以上になるように高温で急激
に乾燥することによって、ある種の水分を保持しやすい
構造を形成しているためではないかと推測している。

【００１８】耐炎性が付与されたセルロース系の繊維と
は、耐炎性を有するいわゆる難燃性のセルロース系の繊
維であり、具体的に好ましい例を挙げれば、繊維重量に
たいして、１〜５重量％のリン原子が付与された綿、レ
ーヨン、ポリノジック繊維あるいはそれらの繊維との混
合物を示しており、さらに好ましくはそれに加え、繊維
重量に対して０．５〜３重量％の窒素原子が付与された
上記の繊維をいう。またＪＩＳＫ７２０１により評価
された限界酸素指数値（ＬＯＩ値）が２３以上、好まし
くは２５以上、さらに好ましくは２７以上の上記セルロ
ース系繊維である。リン含有量が１重量％以下であると
付与される耐炎性が充分でない。一方、リン含有量が５
％以上を越えると、製造工程への悪影響や、また繊維と
しての強度に悪影響を及ぼす。

【００１９】耐炎性が付与された綿は、含リン及び／ま
たは含窒素化合物で後加工された綿が好ましい。また耐
炎性が付与されたレーヨンあるいはポリノジック繊維は
後加工によるものでもよいが、例えば、特公昭４８−２
６９３号公報に記載されているようなビスコース人造繊
維製造用紡糸原液中に分子量５００から１００００程度
のポリホスホネート化合物を添加し、常法によって紡糸
した繊維であることが好ましい。もちろんリン、窒素を
同一分子内に含有する化合物であってもよい。上記の後
加工はポリベンザゾール繊維と複合する前でも、複合し
た後でもよい。

【００２０】ポリベンザゾール繊維と耐炎性が付与され
たセルロース系繊維との複合糸は、均一に両繊維が混合
されていてもよいが、染色後の審美性の観点からはポリ
ベンザゾール繊維が糸の芯部に、耐炎性が付与された染
色性良好なセルロース系繊維が糸の周辺部に配置されて
いることが好ましい。

【００２１】ポリベンザゾール繊維と耐炎性が付与され
たセルロース系繊維が均一に混合された複合糸は公知の
混紡の手法で得ることができる。例えば、ポリベンザゾ
ール繊維をカットした後にセルロース系短繊維と混合し
通常の紡績工程を経ることにより得ることができる。ま
たポリベンザゾール繊維が糸の芯部に、耐炎性が付与さ
れたセルロース系繊維が糸の周辺部に配置された複合糸
は、特開昭５７−５９２４号公報に記載されているよう
に、精紡機段階で複合する方法や、例えば特開平３−２
６９１２９号公報にあるような方法でポリベンザゾール
繊維のフィラメントの周辺部にセルロース系繊維紡績糸
を配する方法、また芯部のポリベンザゾール繊維として
フィラメントの代わりに紡績糸を用いる方法などで得る
ことができるが、本特許においてはその構造が重要であ
ってその製法は問わない。また複合糸のポリベンザゾー
ル繊維の混合比率は、好ましくは１０％以上９０％以
下、さらに好ましくは２０％以上８０％以下である。以
上の方法で得られる複合糸は好ましくは綿番手７〜８
０、さらに好ましくは１０〜６０である。

【００２２】本発明における布帛とは、上記の複合糸か
ら形成された構造体をいい、その組織構造は問わない。
例えば、平織り、朱子織り、綾織りなどの組織の織物や
各種構造の編物が挙げられる。その目付けは好ましくは
５０ｇ／ｍ² 〜５００ｇ／ｍ ² 、さらに好ましくは１０
０ｇ／ｍ² 〜３５０ｇ／ｍ² である。

【００２３】以上のようにして得られたポリベンザゾー
ル繊維と耐炎性が付与されたセルロース系繊維との複合
糸からなる布帛はポリベンザゾール繊維のみを耐熱、耐
炎布帛として用いる場合に障害となっていた染色性が改
善されるのは勿論のことさらには複合により風合いも向
上し、ポリベンザゾール繊維の火炎伝播防止機能により
布帛の耐炎特性を向上させる。さらには、耐熱、耐炎布
帛で重要である布帛の収縮をも抑制する。特にこの効果
は、ポリベンザゾール繊維が糸の芯部に、耐炎性が付与
されたセルロース系繊維が糸の周辺部に配置された複合
糸よりなる布帛において顕著である。

【００２４】

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

【００２５】「実施例１」極限粘度３０ｄｌ／ｇのシス
ーポリベンゾオキサゾールをポリリン酸に１４％の濃度
で溶解した紡糸ドープを、０．２２ｍｍのオリフィス径
を有する３３４孔数のノズルから１６０℃で単孔吐出量
０．１２２ｃｃで押しだした。ノズルから押し出された
繊維状のドープは２２ｃｍのエアーギャップを通過し、
その中で、引っ張られて、約２２℃に調節された凝固浴
を通り、さらに走行速度約２００ｍ／ｍｉｎで連続的に
５対のローラーで水洗され、続いて一旦巻きとられるこ
となく、連続的に以下のような乾燥工程で乾燥された。
乾燥には４つの乾燥ローラーを使用し、各温度は順番に
１８０℃、２２０℃、２２０℃、２２０℃に設定した。
各ローラーの滞留時間をそれぞれ約１７ｓｅｃに調整す
ることによって、最終的な水分率１．１％のポリベンゾ
オキサゾール繊維を得た。得られた繊維は引っ張り強度
４２ｇ／ｄ、破断伸度２．８％、引っ張り弾性率１６５
０ｇ／ｄ、水分率０．５％であった。また平衡水分率を
測定した結果、１．７％であった。

【００２６】得られたポリベンゾオキサゾール繊維を平
均繊維長５１ｍｍに定長カットし、その原綿とコットン
を用いて均一混紡を行い、ポリベンゾオキサゾール繊維
５５％、綿４５％の比率からなる１４番手の紡績糸を作
製し、さらに目付３２０ｇ／ｍ² の綾織物を得た。この
織物をＮ−メチロールジメチルホスホノプロピオン酸ア
ミドを有効成分とする防炎加工剤（ピロバテックスＣ
Ｐ、チバガイギー社製）３０重量％、塩化アンモニウム
０．５重量％を含む水溶液に浸漬し、ウェットピックア
ップが６０重量％のなるようにマングルで絞ったのち乾
燥、熱処理を行い耐熱、耐炎布帛を得た。

【００２７】「実施例２」実施例１と同様の手法で得ら
れたポリベンゾオキサゾール繊維を平均繊維長５１ｍｍ
にカットし、その原綿とコットンを用いて、前記の特開
昭５７−５９２４号公報の手法でポリベンゾオキサゾー
ル繊維が糸の芯部にその周辺にコットンファイバーが配
置された１４番手の複合糸を得た。この糸のポリベンザ
ゾール繊維の複合比は３５重量％であった。この複合糸
を用いて、目付３１０ｇ／ｍ² の綾織り物を得た。また
この織物を、実施例１と同様の手法で、後処理すること
で、耐熱、耐炎布帛を得た。

【００２８】「実施例３」実施例１と同様の手法で得ら
れたポリベンゾオキサゾール繊維を平均繊維長５１ｍｍ
にカットし原綿を得た。ビスコース紡糸浴にリン量とし
て２．８重量％を含有するようにポリオルガノホスファ
ゼンを添加し特公昭４８−２６３３号公報の実施例１の
手法に従い得られた耐炎処理ポリノジック繊維からなる
原綿を得た。それぞれの原綿を混紡し、ポリベンゾオキ
サゾール繊維複合比率６０重量％の２０番手の複合糸を
得て、さらにそれを用い目付３１０ｇ／ｍ² の綾織物を
得た。

【００２９】「実施例４」実施例１と同様の手法で得ら
れたポリベンゾオキサゾール繊維を平均繊維長５１ｍｍ
にカットした。この原綿から４０番手の糸を紡績し、こ
の糸を芯糸としてその周辺部に実施例３で述べたとの同
様の４０番手の耐炎処理ポリノジック紡績糸を巻き付け
た２０番手の複合紡績糸を作製した。なおポリべンゾオ
キサゾール繊維の重量分率は５０％であった。この複合
糸を用いて目付２９０ｇ／ｍ² の綾織物を得た。

【００３０】「実施例５」実施例１と同様の手法でポリ
ベンゾオキサゾール繊維を得たが、乾燥温度をすべて１
６０℃、１８０℃、１８０℃、１８０℃にすることによ
って水分率７．５％の繊維とした。またこの繊維の強度
は４１ｇ／ｄ、弾性率１５９０ｇ／ｄ、平衡水分率は
６．２％であった。実施例１と同様にコットンとの複合
糸とした後同様の綾織物を得た。

【００３１】「実施例６」実施例４においてポリベンゾ
オキサゾール繊維として実施例５の平衡水分率６．２％
の繊維を用いた以外は同様に、耐炎ポリノジック繊維と
の複合糸とそれからなる綾織物を得た。

【００３２】「比較例１」実施例１と同様の手法で得ら
れたポリベンザゾール繊維を平均繊維長５１ｍｍにカッ
トし、この原綿から常法により１４番手の紡績糸を得
た。この糸を用いて目付け２７０ｇ／ｍ² の綾織物を得
た。

【００３３】「比較例２」実施例３で得られた耐炎処理
ポリノジック繊維の原綿より、常法によって１４番手の
紡績糸を得た。この糸を用いて目付２８０ｇ／ｍ² の綾
織物を得た。

【００３４】「比較例３」デュポン社製ケブラー２９の
平均繊維長４０ｍｍの原綿をポリベンザゾール繊維の代
わりに使用し、実施例２と同様な手法で目付け２８０ｇ
／ｍ² の綾織物を得て、同様に後処理も実施した。

【００３５】実施例１〜６及び比較例１〜３の織物を用
いて、ＪＩＳＬ１０９１Ａ−４法に準じて耐熱、耐
炎特性を評価した。ただし、試料の前処理は温度２０
℃、湿度６５％中に２４時間保管するのみとした。また
その染色性をダイレクトスカイブルー６Ｂ（住友化学
製、ＣＩ＝ダイレクトブルー１）で常法に従って染色
し、目視で判断した。結果は表１にまとめた。

【００３６】

【表１】

【００３７】

【発明の効果】本発明により、ポリベンザゾール繊維を
耐熱、耐炎布帛として応用する際に問題となっていた染
色性、風合いといった衣料としての必要特性が解決さ
れ、且つ従来に無い高い耐熱、耐炎性を有する布帛が得
られた。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリベンザゾール繊維と、耐炎性が付与
されたセルロース系繊維との複合糸からなる耐熱、耐炎
布帛。
【請求項２】ポリベンザゾール繊維が糸の芯部に、耐
炎性が付与されたセルロース系繊維が糸の周辺部に配置
された複合糸よりなる耐熱、耐炎布帛。