JPS63500392A - 耐炎性材料の改良 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「耐炎性材料の改良」 発明の背景 本発明は比較的高い温度の作用に耐えるのに特に適した耐炎性材料の製造方法に 関する。

偶然にあるいはその他の理由で非常に大きな熱流束及び非常に高い温度条件に曝 される人を保護するのに保護衣服を使用することが公知である。保護衣服の第１ の機能はその使用者を非常に＾い熱及び炎からできるだけ長く保護することある いは緊急時に必要な限りできるだけ長く保護して使用者がかかる極限的な温度が 生じている領域から温度レベルがより低いまたより許容可能なレベルにある領域 へ脱出することを可能にすることである。特に、保護衣服はいずれもその使用者 の体を必要な限りできるだけ長く遮蔽して高温度に曝されている人の生存を可能 にすることを目的としている。

軍人や航空橢乗員、あるいは航空機の地上要員、レーシングカードライバー、警 察官、消防士、またある種の産業活動の従事者等は事故や例えば敵による意図的 な活動の結果非常に高い温度の熱及び火炎に曝される可能性が常時存在する。か かる場合、危険な状況におちいっている人にとっては脱出するのに要する一秒一 秒が重大な意味を持つが脱出するにはある程度の長さの時間がかかる。

また同時に、かかる人は保護衣服によって余り窮屈になることなく長時間にわた り比較的自由に動ける必要がある。換言すれば、衣服を構成している材料の着心 地、すなわち快適さの点も考慮しなければならない。

このような場合、保護衣服の材料は−を超える数の布地層より形成される。この うち第１の層すなわち最外層は熱及び火炎に対して遮蔽又はスクリーニング機能 を果す必要があり、第２の層は絶縁層として作用し衣服を通って使用者に熱が浸 透するのを遅らせる。この点に関連して、使用者が着用している衣服が何枚かの 衣服よりなっている場合は得られる熱的絶縁は最外部の衣服（すなわち従来保護 衣服と考えられているもの）以外にも使和者がその下に着用している衣服によっ ても得られることに注意すべきである。すなわち、かかる下に着用されている衣 服もある程度の熱的絶縁を与える。

使用場所により、すなわち事故等の起こる確率及び環境に応じて異なった熱絶縁 上の要求を調和させなければならない。熱絶縁は衣服システム全体によって実現 する必要があり、かかる衣服システムは同−又は異なった材料よりなる−又は複 数の布地層により構成されるのが普通である。

実際上極限的な高熱条件に耐えなければならないのは主として保護衣服システム の最外層であるためこの最外層は保護衣服の最も重要な部分である。この最外層 は前記の如く使用者の体すなわち皮膚に対する遮蔽層として作用するのみならず 衣服中の絶縁層の保護手段としても作用する。

遮蔽層を形成するのに使う布地は非常に特殊な条件を満足せねばならないことが 知られている。まず第１に布地の材料は耐炎性でなければならない。すなわち、 布地材料は布地の形に形成された場合に少なくとも２６．５の限界酸素指数（Ｌ −０・■）を有さねばならない。換言すれば、材料は発火源が除かれた場合に自 己消炎性を有さねばならない。（この基準はエル・ベビゼックによりチクスタイ ルケミスト　アンド　力ラリスト、第６巻、第２号、１９７４年、２５〜２９頁 で検討されている。）さらに、材料に強力な熱流束が加えられてもその表面が可 能な限り長い間破壊されないまま残ることが必要である。

耐炎性を有する材料については多数の提案がなされている。このために天然又は 人工の繊維材料が提案されている。これらの繊維材料には例えば綿、羊毛、ビス コースレーヨン及び／又はたんば＜ｉｉｍが含まれ、これらは布地にされる際可 燃度を低下させる処理が施される。

例えばビスコースレーヨンやポリエステル、アクリルＭ＆雑など通常は可燃性の 人工ないし合成繊維を製造過程において難燃剤を添加することにより難燃性にす ることが提案されている。また、本来難燃性である高分子よりステーアルファイ バを製造することも提案されている。かがるステーアルファイバは塩化ビニール 樹脂；ポリイミド；ポリアミド−イミド；ポリテトラフルオロエチレン；ポリア クリルニトリル及びポリメタフェニレンイソフタルアミド等が含まれる。

以下簡単のため本明細書では難燃性１１１ｆｆを一般にＦＲファイバと称するこ とにする。

別の繊維群は以下の材料よりなることを特徴とする；すなわち、ポリベンゾイミ ダシル（アメリカン　セラニーズ社のＰＢＩファイバ）；ポリパラフェニレンテ レフタルアミド（デュポン社のいわゆるケブラーファイバ及びエンカ社のＴＷＡ ＲＯＮファイバ）；フ片ルムフェノール樹脂繊維（フラ＞：１．　Ｃ−Ｒ１−Ｒ ・（７）ＰＨＩＬＥＮＥ）：Ｘ１ｉ［’）７クリル酸（英国コールターズ　リミ テッドのＩＮＤＥＸ）：及びいくつかの熱処理／環化アクリル樹脂（コールター ズ　リミテッド、シグリエレクトログラフィット・　ゲーエムベーハー、スタッ クパイルカーボンコーポレーションその他より供給の炭化ファイバ）であり、こ れらが耐炎性を備えた繊維として提案されている。以下この材料群をＲファイバ と称する。

一般に、ＦＲファイバでは紡糸及び製繊して布地にすると実質的な劣化を生じた りあるいは大きな熱収縮を生じたりまた炎や高熱に曝すと急速に「穴」がおいて しまう問題点が生じる。一方一般にＲファイバは布地にされた場合十分な時間大 きな熱流束に耐えることができ熱収縮もはるかに小さく「穴」があいたりあるい は後で「穴」があいたりすることがない。また柔軟性も維持されさらにそれに伴 って同一条件下でＦＲファイバが維持できるよりもはるかに長い時間ある程度の 強度を維持することができる。

このようにＲファイバはＦＲファイバに対して性能が一見すると改良されている にもかかわらず保護衣服材料として一般に受入れられていない。この理由はＲフ ァイバが保護衣服の製繊に際しその使用がυ１限されるようないくつかの性質を 有しているためである。

Ｒファイバの使用を制限するいくつかの理由の−に例えば染色が困難な問題点が あり、また場合によってはファイバ自体の明るい色彩と不十分な色安定性が問題 になることもある。また耐摩耗性を始めとするいくつかの機械的特性の点でも日 常着用される衣服に使われる布地としては最適でない問題点がある。

従来の技術 米国特許第４．１９８．４９４号は保護衣服用布地を製造するために溶融可能な ＦＲフ？イバとＲファイバとを均質に配合することを提案している。

上記英国特許明細書では少なくとも１５％のＦＲファイバと少なくとも３％のＲ ファイバとを含む溶融可能なＦＲ／Ｒファイバの配合が提案されている。この配 合では配合のｗＡＷＡ々のファイバが特定の領域に純粋に統計的な理由で普通に 生じるファイバ分布のばらつきを超えて選択的に偏在することがないようにされ る。かかる配合に基いて製繊された布地は１０秒内８．４Ｊ／Ｔｄ−Ｓ　（すな わち２ｃａｌ／ｃｉ・Ｓ　）の熱流束に曝された場合破壊強さに関して相乗効果 を生じるのが見出された。上記の条件を以下「炎内条件」と称する。「相乗効果 」なる詔は上記米国特許においては上記配合により形成された布地の「炎内条件 」における強さが個々の布地成分が「炎内条件」において示１強さの効果を加算 した値よりも茗しく大きいことを指して使われている。

米国特許第４．１９８．４９４号ではまたＦＲ及びＲファイバを試験するための 変形された炎試験が提案されている（第２欄第５６〜６０行及び第３欄第４〜３ １行）。この試験はファイバ間の融着及びいわゆる「炎強さ」を調べるのに広範 囲に使われている。この「炎強さ」は「炎内条件」下における布地の強さをあら れす。

しかし、この試験は炎強さの測定に際し精度と再現性を欠くことが見出された。

これは特に上記米国特許の例工（第３１１１１Ｉ第５６〜５８行）に記載の如き 「残漬」布地などの非常に軽い布地を試験する際に問題になる。メカ−（Ｍｅｋ ｅｒ）バーナにより２ｃａｌ／ｉ　（８，４Ｊ／ａｊ−Ｓ　）の熱流束を突然加 えるのは急すぎまた強すぎて炎のパワーによって測定が不良になってしまう。

発明の目的 本発明は改良された耐炎性材料を提供することを目的とする。

発明の陳述 一般に、本発明は少なくとも２種類のステーアルファイバ成分よりなる、銀糸、 粗糸、単一の又は撚ったヤーン、織物、又は編物状の耐炎性組合わせを形成する 方法であって、該成分の−を部組合わせの残りの成分に対してわざと積極的ない し意図的に偏在させる段階を特徴とする方法を提供する。

本発明はまた、少なくとも２種類の耐炎性ステーブルファイバ成分よりなる織物 又編物状の耐炎性組合わせを形成する方法であって、成分の−を組合わせの残り の成分に対してわざと積極的ないし意図的に偏在させ、その結果以下定義する「 熱性能」特性が個々の成分の対応熱性能特性に対して相乗効果を有するようにな ることを特徴とする方法を提供する。

上配組合わせが織布である場合各成分は布地の縦糸方向及び横糸方向にそれぞれ 上記−の成分よりなる耐炎性ヤーンが含まれ、また該耐炎性ヤーンは布地の厚み の最大２０倍以下の距離離されるように組合わされるのが好ましい。

本発明はさらに、単一の又は撚ったヤーン状をした少なくとも２種類のステーア ルファイバ成分の耐炎性組合わせを含むスレッドを有する耐炎性布地であって、 スレッドを形成する単一の又は撚ったヤーンの少なくとも一部が組合わせの残り の成分に対しわざと積極的ないし意図的に偏在させられていることを特徴とする 布地を提供する。

図面の簡単な説明 本発明を理解しやすくするため以下図面について説明する：第１図は耐熱性材料 、特に本発明提案により製造された耐熱性材料の特性を評価するために提案され た試験を実施する装置の非常に概略的な外観図； 第２図は第１図装置の概略的側面図： 第３図及び第４図は本発明及び従来の技術による材料について定義された因子の 相互関係を示すグラフである。

本発明の好ましい方法及び構成の説明 第１図及び第２図は耐熱材料の特性を評価するために提案された精密な試験に使 われる装置に関する図である。この試験は前記米国特許の開示に関連した「炎強 さ」の測定が布地の遮蔽層としての「熱性能」と対応するか否かが疑問が持たれ たため開発された。以下「熱性能」に関して詳細に検討する。

本発明では高湿度の領域からなお脱出が可能な人々をその対象とする現実的な理 由から、熱流束は燃料油の大規模火炎の際の温度にお（）る熱流束の半分（３， ２Ｊ／／ｃｊ・Ｓ）にまで下げられる。この場合はメカ−バーナ（図示せず）の 対流熱のかわりに５００ワツトの石英赤外線管１の放射熱が使われる。この石英 管に供給される電流を変圧器（図示せず）で変化させることにより熱流束を（３ ，２Ｊ／ａｊ−３）に設定する。第１図に示す試験用布片２は幅が２０Ｍで石英 管１の上方に設けられた金属帯３から符号４で概略的に示す手段により吊り下げ られ、試験が開示されるまで石英管１の外側領域に周接して保持される。布片２ はその下端６にアタッチメント手段７が取付けられまた重り８が吊下げられる。

この重り８は図示の例では重さが２０グラムである。手段７が手段５と係合する ことにより布片は管１から離される。第１図及び第２図よりわかるように、布片 ２は管の表面の一部と周接する。実際には周接部、すなわち布地と管の接触部の 弦長９は７ミリメードルでなｃノればならない。この様子を第２図に示す。

前記米国特許では「炎強さ」は１０秒間に固定された一定の時間にわたり炎を布 片に加えながら重りを様々に変化させることにより測定されている。（第３欄第 ２１〜２７行）。本発明では石英管１及び一定重量の重り８を使って熱流束を加 えながら布地が重りを支えきれなくなるまでの時間を測定する（この時間はジュ ール単位であられした熱流束をうまく反映する）。

測定の際は布片を石英管領域から遮蔽して保持する手段（開口部）５が引かれる 。すると布片２は石英管に対して回動し面積に対して１，４平方センチメートル の部分が石英管と接触するようになる。この領域が前記弦張９に対応する領域で ある。その結果布片２は４．５Ｊ／Ｓの熱流束が加えられる。またタイマにより 布片２で支えられている重り８が落下するまでの時間が測定される。

本発明が提案する上２熱性能試験により布地が耐えることのできる熱流束の大き さが布地の「熱性能」として計算される。

このジュールであられした熱流束の大きさは垂直（試験）方向に延在する全ての ヤーンの全テックス（デニール）により割算することで試験布地のデシテックス （ｄｔｅｘ）当りのミリジュール（ｍＪ）であられした「熱性能」が計算される 。

上記の如く本発明が提案する熱性能試験は時間を測定する。この時間は非常に重 要でありその間に極端な熱及び炎の影響から人が脱出することを可能にする。す なわち、人が熱及び炎の生じている場所から離れる際−秒一部が重要であり一部 でも衣服が長く耐えることができれば生存の確率が高くなる。

ファイバが本発明のいわゆるファイバ成分の分類に入るか否かを判定するためこ のファイバのみで構成された布地を前記の試験にかけた。デシテックス当りの「 熱性能」が少なくとも１５１Ｊである場合ファイバはＲファイバであると見なさ れる。

さらに、前記米国特許に記載の相乗効果（第５欄第６１行〜第６欄第４行）を調 べるため以下の試験用布地が作製された。

様々なＦＲフフイバとＲファイバの均質配合物が調整された。

ＦＲファイバ成分はメタアラミド繊維（ポリメタフェニルイソフタルアラミド） であり長さ４０ミリメートル（１，６インチ）で繊度は１．１デシテツクス（１ ，５ｄｐｆ　）であった。（日本国ユニチカ社のＡＰＹＥ　Ｉ　Ｌ）Ｒファイバ 成分は米国デュポン社のパラアラミド繊維（ポリパラフェニレンテレフタルアミ ド）であり商品名「ケブラー」として市販のものである。ファイバの長さは３８ ミリメートル（１，５インチ）にされまたファイバの繊度は１．７デシテツクス （１，５６ｐｆ　）に選ばれた。これらのファイバが様々な割合で混合されたフ ァイバが形成され、かかるファイバにより４９テツクス（１２ｃ　−ｃ）の単糸 （ヤーン）が紡績された。

このヤーンはさらに製織されてのり付は剤及びきよう雑物（のり抜き剤）が除か れた後１センチメートル当りのスレッド数が約２１Ｘ２４の平織物が形成された 。かかる布地の坪量は１平方メートル当り２２７〜２４１グラム（１平方ヤード 当り６．７〜７．１オンス）であった。

かかる布地の「熱性能」を測定した結果を第１表に示す。また第１表に示した均 質な配合物についてのデータを第３図のグラフＡに示した。

第１表 組成（％ＦＲ／％Ｒ）　熱性能（ｉＪ／ｄｔｅｘ　）　相乗効果１００ＸＲ７フ イ バとの比較 １００１０　Ｏ，９微小 ９５１５　２４．６　４５％ ９０／１０　２３．５　３８％ ８０／２０　２１．３　２５％ ６７／３３　２０．５　２０％ ０／１００　１７．０　０％ 上記の数字と前記米国特許に記載の炎強さについての数字との差は重要である。

すなわち、前記の米国特許における「炎強さ」の数字によれば１００％パラアミ ド（ケブラー）よりなる布地の「熱性能」は１００％メタアラミドよりなる布地 の「熱性能Ｊよりはるかに大きい。すなわち、後者が０．９ＩｌｌＪ／ｄｔｅｘ であるのに対し前者は１７．０＋ｌＪ／ｄｔｅｘである。

第１図のデータの意義はこれらの数字（布地）に対応する脱出時間を考えるとよ くわかる。すなわち、これらの数字はそれぞれ７８秒及び４秒の破壊時間に対応 する。これらの数字はさらにファイバが均質に混合された場合の相乗作用をもあ られしている。

この結果は前記米国特許の炎強さからは全く予期されなかったものでありまた対 照的である。

本発明で使用する相乗効果なる語の意味は第１表に見られるように両成分が均質 に混合された布地における「熱性能」とＲファイバ１００％の布地すなわち２つ の成分のうち性能の良い方の成分のみで形成された布地の熱性能とに対する関係 をあられす。各成分が均質に混合された布地の［熱性能Ｊはいずれも１００％バ ラアミド布地の「熱性能」を上回っているのがわかる。また相乗効果はパラアミ ド成分ファイバの量が減少するにつれて増大するのがわかる。

本発明により開発された正確な「熱性能試験」の結果はまた前記米国特許におけ る特許請求の範囲（第８欄第５８行）記載の３〜２０％の配合レベル範囲に関す る教示が正しいことを示す。すなわら、２０％を超えるパラアミドをメタパラア ミドに配合した場合の相乗効果の増大量は２０％よりも少ない配合レベルで得ら れる相乗効果の増大量に比べてはるかに小さい。これを第３図中下側のラインＡ で示す。

前記米国特許に記載の２０％の配合レベルは非染色性や本来の色、あるいは耐摩 耗性が劣る点などの純粋に実際的な理由から選択されている。

しかし、上に示したようにこの２０％のレベルはファイバ成分の相乗効果に対す る影響の点からも重要であるのが示された。

前記米国特許の第４欄第５６〜５９行に記載の如く、Ｒファイバ成分の下限配合 量はＲファイバが配合の際一様に分布できるように３％に選択されてこれが実際 的な最小レベルになる。以下の説明では３％よりも少ない有効配合レベルの効果 について説明する。

本発明では耐炎性ファイバの耐炎性組合わせに含まれるＲファイバを＠極内ない し意図的にあるいはわざと偏在させることにより予期しなかった相乗効果の増大 が生じるのが見出された。この予期されなかった相乗効果の増大は前記米国特許 に記載の（第５欄第１〜３行）溶融可能なＦＲファイバの接着効果によっては説 明できない。以下ではまた接着効果を示すファイバの必要性についても説明する 。

前記米国特許と本発明の教示のちがいを示すためメタアラミド（ＡＰＹＥＩＬ） ９０％とパラアラミド（ケブラー）１０％よりなる４９テツクス（１２ｃ　−ｃ ）の糸（ヤーン）をＤＲＥＦ摩擦紡績機により紡績した、その際１０％のケブラ ーパラアラミドファイバをわざと偏在させてヤーンのコアとした。

このヤーンを使って平織物を形成し、第１表に記載の均質配合ヤーンよりなる９ ０／１０布地と比較される１センチメートル当り２１Ｘ２１スレツドの布地片を 形成した。

本発明による布地のデシテックス当りの「熱性能」の数字を前記米国特許に記載 の布地の「熱性能」と比較した表を第２表に示す。

以下本明細書では簡便のため均質配合ヤーンをＩヤーンと称し本願の要旨である 偏在したヤーンをＳヤーンと称する。

第２表 配合法（１０％Ｒ）　熱性能（ｍＪ／ｄｔｅｘ　）　相乗効果１００ＸＲ７フイ バとの比較 均質（１）　２３．５　３８％ 偏在（Ｓ）　３２．７　９２％ 第１表に示す如く、１０％のＲファイバを含む■ヤーンよりなる布地の「熱性能 」は１００％Ｒファイバよりなる布地の「熱性能」すなわち１７ｍＪ／ｄｔｅｘ と比較して３８％の相乗効果を示す。一方、Ｒファイバをわざと積極的ないし意 図的にＳヤーンのコアに偏在させると９２％の相乗効果が生じるのが見出された 。これはＩヤーンにおける値の約２．５倍である。

本発明の提案は２種類のステーアルファイバの組合わせに限定されるものではな く多成分の組合わせをも含む。例えば複数のＦＲ及びＲ成分を使ってそれぞれの 複数の成分の全体的な割合を実現してもよい。

ＤＲＥＦ摩擦紡ｖｉ機により日本のユニチカ社製のＡＰＹＥＩＬメタアラミドフ ァイバ（ＦＲ）６３％と；オーストリアのレンツイング　アープ−類の難燃性ビ スコース非溶融ＦＲファイバ２７％とを含みさらに米国デュポン社製のケブラー パラアラミドファイバ（Ｒ）１０％をコアに含む４９番手（１２ｃ　−ｃ）のヤ ーンを紡績した。さらにこのヤーンを平織りしてのり扱きの後１Ｃ１Ｒ当り２１ Ｘ２１スレツド（ｔｈｒ／ＣＩＲ）の布地が形成された。

この布地について熱性能を測定したところ４０．５ｍ　Ｊ　／　ｄｔｅｘの値が 得られた。この値は第２表の１０％Ｒファイバを含むヤーンを使った結果よりも さらに向上した相乗効果をあられしている。第２Ａ表を参照。

第２Ａ表 ヤーンの種類　Ｒファイバ％　熱性能（＋ｎＪ／ｄｔｅｘ）　相乗効果リング紡 績　１００％　１７０　０％ 均質配合　１０％　２３．５　３８％ 偏在　１０％　３２．７　９２％ 偏在十 ２７％ビスｍｌ−スｆｒｌＯ％　４０．５　１３８％Ｒファイバをヤーンのコア に偏在させる別の方法はＲファイバの非常に細い紡績ヤーンをあらかじめ紡績す ることあるいはＲファイバのフィラメントヤーンを使うことである。公知のコア 紡績技術を使ってあらかじめ紡績されたヤーン又はフィラメントヤーンをヤーン のコアに偏在させることができる。

このあらかじめ行なう紡績は非常に細いヤーンを紡績できる紡ｓｉｎであればど れでも行なえる。コアの紡績は公知のコア紡績技術、すなわちリング：オーブン エンド：＊擦紡績機等によって行なえる。非常に細く紡績されたケブラー１００ ％のパラアラミド（Ｒファイバ）はあらかじめ１２テツクス（５０ｃｍｃ）の番 手に紡績される。

ＤＲＥＦＦＪｌ！紡績機上において上記のヤーンはＡＰＹＥ　Ｉ　Ｌメタアラミ ドファイバ（ＦＲ）のコア中に導入され２４％のＲファイバの４９テツクス（１ ２Ｃ−Ｃ）の番手のヤーンが形成される。このヤーンはさらに２１　Ｘ　２１　 （ｔｈｒ　／ｃｍ）の平織布地に形成され洗浄され試験される。

この布地の「熱性能」は２２．５ｍＪ／ｄｔｅｘであり３２％の相乗効果に相当 する。

第１表に示すように、２０％Ｒファイバの均質配合により生じる相乗効果は２５ ％に達するがＲファイバの量が増えると減少する。従ってＲファイバ（Ｉヤーン ）２４％を含む均質混合物の相乗効果は２５％より小さい。一方２４％のＲファ イバを含むＳヤーンは３２％の相乗効果を有するがこの値は前記のものよりはる かに大きく、このことによってもＲファイバを偏在して含ませることによる相乗 効果の増大が立証される。

第１表に示すように相乗効果は布地中のＲファイバの量が減少するにつれて増大 する。Ｒファイバの割合はヤーン中のＲファイバの石を減らすことにより減らせ る。

布地中のＲファイバを減らす別の方法は様々な量のＲファイバを含む様々なり− ンを使うことである。例えば前記２４％のＲファイバを含むＳヤーンをＲファイ バの割合がＯパーセントのヤーンと組合わせることによって布地を製造する際に ヤーンを交互に組合わせて使用する。換言すれば、布地中の２本のヤーンの一方 が２４％のＲファイバを含むヤーンであった場合布地中のＲファイバの全体の割 合は１２％になる。

このように、Ｒファイバの偏在はヤーン中におけるのみならず布地の製織の際に も生じさせることができる。以上が本発明提案の特徴である。

上記の２４％のＲファイバを含むＳヤーン（Ｓ）と、同じ＜ＤＲＥＦ摩擦紡ｖＪ 機により紡績されたＲファイバの割合が０％のヤーン（ＦＲ）とを組合わせて以 下の４９Ｘ４９テツクス及び２１　Ｘ　２１　（ｔｈｒ／ａｍ）の布地を製造し のり抜き後「熱性能」の評価試験を行なった。この結果を第３表及び第４表のグ ラフＢに示す。

第３表 使用ヤーン　布地中Ｒファイバの％　熱性能　相乗効果（ｍＪ／ｄｔｅｘ）　％ 全てＦＲヤーン　０．０　１．３　微小ＩＳ＋４ＦＲヤーン　４．８　３７．０ 　１１８１Ｓ＋２ＦＲヤーン　８．０　３０．７　８０全てＳヤーン　２４．０ 　２２．５　３２ここでも布地の熱性能が布地中のＲファイバの間が減少するに つれ増大しているのがわかる。ただし、この場合Ｒファイバを含む個々のＳヤー ン中のＲファイバの量は同じまま（２４％）である。

このように、Ｒファイバをヤーン中で均質に混合するかわりにわざと偏在させる ことにより得られる相乗効果はまたＲファイバを含むヤーンを布地中で偏在させ ることによっても得られる。

第３表に挙げた布地の厚さは０．５１〜０．５２ミリメートルであった。

Ｎ　Ｓ＋４　ＦＲヤーン」の場合、２つのＳヤーン間の距離は２．３８ミリメー トルである。Ｓヤーンどうじの間隔は布地の厚みの４．６倍の比率で規定される 。この距離をさらに増大させると縦糸及び横糸をなすそれぞれのＳヤーンにより 画成される小さな布地部分が破れて穴が開く可能性が増大する。従って「熱性能 」及び他の成分の性質によりＲファイバを含む２本のヤーンの可能な間隔は制限 され、布地の２０倍を超えることはできない。

このように、本発明はさらに縦糸及び横糸中に縦糸方向及び横糸方向に延在する 耐炎性ヤーンを含む耐炎性布地であって、各々のヤーンは布地の厚さの最大２０ 倍までの距離隔てられており、該耐炎性ヤーンはＲファイバ又はＲファイバ含有 ファイバよりなっており、該Ｒファイバはそれぞれのヤーン成分中でわざと意図 的に偏在させられていることを特徴とする布地を提供する。

公知の如く、単一のヤーンは撚ったり対にしたりできる。そこでＲファイバをヤ ーン中でわざと偏在させる場合、少なくとも１本のＲファイバを含む２本又はそ れ以上のヤーンを撚ればよい（このＲファイバヤーンは互いに撚合わされる他の ヤーンに比べて非常に細いものであることが必要である）。

例えば前記の如く番手が１２テツクス（５０ｃ　−ｃ）のケブラー１００％のパ ラアラミドヤーン（Ｒファイバ）を番手が３７テツクス（１６Ｃ・Ｃ）の１００ ％ＡＰＹＥＩＬメタアラミドヤーン（ＦＲファイバ）と撚り合わせることにより わざと偏在されたＲファイバの割合が２４％で番手が３７テツクス（１６ｃｍｃ ）の撚合わせヤーンが得られる。

またＦＲファイバを、ＦＲフ７バとＲファイバとを組合わせた少なくとも−のヤ ーンと撚合わせることによりＲファイバが意図的に偏在されたヤーンを得゛るこ ともできる。この方法はＲファイバの量を減らすのに有効でありまた非常に細い Ｒファイバをあらかじめ紡績する必要がないため好ましい。

従って、本発明はさらに、少なくとも２種類の耐炎性ステーブルファイバ成分よ りなる撚合わせヤーンにより形成される耐炎性組合わせであって、該成分の−が わざと積極的にないし意図的に偏在され、また少なくとも−の撚合わせヤーンが Ｒファイバ又はＲファイバがわざと偏在させられているＦＲファイバとＲファイ バとの組合わせよりあることを特徴とする組合わせを提供する。

前記２４％のＲファイバを含む（Ｓ）ヤーンはＲファイバを（あらかじめ紡績さ れた）ヤーンの形で含むヤーンである。上記の如く、「熱性能」はＲファイバの 量が減少するにつれて増大する。あらかじめ紡績するシステムを使用した場合か かるあらかじめ紡績されたヤーンの繊度には限界があるためＲファイバの割合の 低いヤーンは必然的にがなり粗な（太い）ヤーンでなければ実現できない。

Ｒファイバの偏在は第２表のＳヤーンの例の如くファイバの形でも実現すること もでき、この場合はＲファイバはあらかじめ紡績された形ではない。前記の如く 、１０％の偏在したＲファイバを含むＳヤーンがＤＲＥＦ摩擦紡績機で紡績され る。この場合、Ｒファイバはあらかじめ紡績されるのではなくファイバの形でヤ ーン中に導入される。紡績機のドラフト部へ供給されるファイバはＦＲファイバ の銀糸及びＲファイバの粗糸である。ドラフトゾーンでは供給されたファイルす なわち銀糸及び粗糸は引伸ばされるが相対的な位置関係は維持される。すなわち 、これらは混ざったり配合されたりしない。その結果Ｒファイバ粗糸は細いファ イバの形に引伸ばされ偏在させられる。このシステムを銀糸／粗糸組合わせシス テムと称し本発明のさらに別の一部をなす。

また、この銀糸／粗糸組合わせシステムをリング紡ｍ装置（最もありふれた）に 使用してＲファイバが偏在したリング紡績ヤーンを得ることもできる。

銀糸／粗糸組合わせシステムを粗紡機に使うことによりＲファイバが偏在した粗 糸ヤーンを得ることができる。さらにリング精紡機で紡績の後Ｒファイバが偏在 したリング紡績ヤーンが得られる。

リング紡績技術で周知の如く、ファイバ混合物の配合がなされるのは全過程の最 後に設けられた線条機においてである。

６本又はそれ以上の銀糸をくりかえし組合わせこれらを単一の銀糸に線条する際 ファイバの混合ないし配合が生じる。前記米国特許の例工においては３つの機械 を使って均質な配合がなされている（第５欄、第３０行）。

最終線条機において銀糸／粗糸組合わせシステムを使用する場合線条様に１本の Ｒファイバ粗糸が供給されるならば（他の銀糸が供給されている最中に）配合や 混合は生じない。そこでこの最後の線条機の出力、従ってまた後続する機械すな わち粗紡機へ供給される入力は偏在したＲファイバを有する銀糸になる。

リング精紡機上にて粗糸の精紡の後、リング精紡されたＲファイバが偏在したヤ ーンが得られる。

このように、本発明はさらに銀糸／粗糸組合わせシステムにより耐炎性ファイバ ヤーン中にＲファイバを偏在して導入する方法を提供する。

上記の如く銀糸／粗糸システムを最終線条機で使用する場合、Ｒファイバの量は 非常に小さくできる。これは機械の供給量がＦＲファイバの銀糸６以上に対しＲ ファイバの粗糸１の割合になっているからである。

Ｒファイバの割合は２％まで下げることができ、さらに以下説明するような撚り のかかっていない粗糸を使うとこの値は１％以下にできる。

金糸／粗糸組合わせシステムを例えば粗紡機やＤＲＥＦＩ！擦紡績機上で使用し なければならない場合、Ｒファイバの割合の下限は粗糸の繊度に限界があるため 余り低くできない。

従って、本発明のさらに別の特徴により組糸部分が撚りなし紡績装置により製造 された撚りのないファイバ束よりなる銀糸／粗糸組合わせシステムが提供される 。

撚りなし紡績装置に関してはオランダ国特許第１４３，００２号：「ヤーン製造 方法及びかかる方法により製造されたヤーン」　（対応英国特許第１．１８６， ２３３＠　：米国特許第３．４４７．３１０号及び日本国特許第８０５．３９８ 号）、及び英国特許第１，４１９．１０８号：「ステープルファイバを実質的に 撚られていないヤーンに結合する方法」を参照されたい。

かかる装置は本質的に銀糸を細いファイバ束に延伸する過程とファイバ束を撚っ て強化するかわりになされるファイバの水溶性糊により糊付けの過程とを含む。

かかる装置により紡績された撚りのない「ヤーン」は使用された糊の埴が少なく ドラフトゾーンでのファイバ束の引伸しに影響が生じなければ銀糸／＠１糸の組 合わせに使用できる。

統ｇ１的な理由からファイバの均質な配合物においてはＲファイバを見出す確率 を一定化するすなわちＲファイバの分布を一様にするために配合のレベルに下限 値が存在し、この値は３％と言われているが経験では実際上の下限値は５％と考 えられる。この実際上の下限値は前記米国特許も言及している（第４ａＩ第５６ 〜５９行）。本発明では（均質配合と異なり）Ｒファイバをわざと偏在させるた め２以上のファイバ成分を組合わせる際Ｒファイバの存在確率は３％よりも低く 設定でき、ファイバ繊度及びヤーンの番手によっては０．５％よりも低くできる 。

ユニチカのＡＰＹＥＩＬメタアラミドファイバをＦＲファイバとして使いデュポ ンのパラアラミドファイバ　ケブラーをＲファイバとして使用して４９テツクス （１２Ｃ−ｃ）のリング紡績ヤーンを紡績し、このヤーンより１平方センチメー トル当り２１Ｘ２１ヤーンの平織布を％１織した。Ｒ終線条機において銀糸／粗 糸対形成システムを使用することにより１．２．１０及び３３％の偏在Ｒファイ バを含むヤーンを得た。さらにのり抜きの後「熱性能」を測定し相乗効果を計算 した。

第４表 ヤーンの種類　Ｒファイバ％　熱性能　相乗効果パラアラミド　（園Ｊ／ｄｔｅ ｘ） １００％メタアラミド　０％　１．３　微小メタ／パラアラミド　１％　５４． ６　２２１％メタ／バラアラミド　２％　３６．１　１１２％メタ／パラアラミ ド　１０％　３３．０　９４％メタ／パラアラミド　３３％　２７．５　６２％ １００％パラアラミド　１００％　１７．０　０％第４表のメタパラアラミドは Ｓヤーンであることに注意が必要である。

表中、偏在することにより存在確率が決まるＲファイバの割合が低い（１及び２ ％）ことによる相乗効果の増大が明らかに見てと、れる。第４表の数字を第３図 のグラフＣとして示す。

アクリル系繊維はＬ−０−１−値が２６．５より大きくこのため発火源が取除か れると燃え続けることはないが炎保護衣服の遮蔽層なし）シスク１ノーニング層 としての保護能力は低く布地はかなり急速に劣化する。

本発明によるＳヤーンは繊維長が４０ミリメートル（１，６インチ）で１．７デ シテツクス（１，５６ｐｆ　）のアクリル系ファイバ（イタリーのエスエヌアイ エーエスエー社製アクリル系ファイバＶＥＬＩＣＲＥＮ　ＦＲ８）９８％とわざ とコアに偏在させられたｗＸ雑艮が４０ミリメートル（１，６インチ）で２．２ デシテツクス（２，０ｄａｆ　）のバラアラミドファイバ（ポリパラフェニレン テレフタルアミド）　（オランダ　エンカ社のＴＷＡＲＯＮファイバ）２％とよ り調整された。ヤーンの紡績は銀糸／粗糸組合わせシステムを使ったＤＲＥＦ摩 擦紡ｖＡ機を使ってなされ、また銀糸と撚りのない粗糸とが前記の如く使用され た。番手が４９テツクス（１２Ｃ−Ｃ）のヤーンを製織して２１　Ｘ　２１　（ ｔｈｒ／ｃｍ）の平織物とした。またＶ　Ｅ　Ｌ　ＣＲＥ　Ｎ　１００％及ヒＴ ＷＡ　ＲＯＮ　１００％（７）同ｔｌな布地も調整された。

この布地について測定した「熱性能」及びこれから計算された相乗効果を第５表 に示す。

第５表 ヤーンの種類　Ｒファイバ％　熱性能　相乗効果（ｍＪ／ｄｔｅＸ） １００％パラアラミド　１００％　２１．１１１　０％１００％アクリル系　０ ％　０．２　微小９８％アクリル系　２％　２５．２　１５％この場合のパラア ラミドファイバ１００％の布地に対する相乗効果は先のメタアラミドファイバに 関する例と比較するとそれ程大きくはないが本発明による２％のＲファイバを含 むアクリル系Ｓヤーンよりなる布地の「熱性能」は１００％Ｒファイバよりなる 布地の「熱性能」よりも高い。

また、９８７２％アクリル系Ｓヤーンの「熱性能」は第１表の９５１５％のメタ アライドエヤーンの「熱性能Ｊに等しい。

先に説明したように、Ｒファイバの割合が低下することによる「熱性能」の増大 は前記米国特許に記載（第５ＩＩＢ第１〜３行）の如きＡファイバ（本発明にお ける有機物合成ＦＲファイバに相当）の接着理論では説明できない。溶融可能な 有ＩＦＲファイバの存在の必要性を溶融可能なＦＲファイバを含まずＲファイバ と組合わされた非有ＩＦＲファイバのみを含む布地を作製することで調べた・Ｄ ＲＥＦ摩擦紡績灘により番手が４９テツクス（１２ｃｍｃ）の以下の如きヤーン を製造した。

ＦＲヤーン　１００％ビスコースｆｒ（レンツイング　アーグーオーストリア） Ｓ１０ヤーン　９０％ビスコースｆｒ及び１０％のケブラー（Ｒファイバ） Ｓ２ヤーン　９８％ビスコースｆｒ及び２％ケブラー（Ｒファイバ）これらのヤ ーンをのり抜きの後再び２１Ｘ２１（ｔｉｒ／α）の布地に製織した。この布地 について熱性能試験をして結果を以下の第６表に示す。

第６表 ヤーンの種類　Ｒファイバ％　熱性能（ｌＪ／ｄｔｅＸ）　相乗効果％リンク紡 ｗ４１００　１７．０　０ ＦＲヤーン　０　４．５　微小 ３１０ヤーン　１０　ｇ８．６　４２１％Ｓ２ヤーン　２　１３．１　微小 表よりわかるように、わざと偏在させた２％のＲファイバを無ＩＦＲファイバと 組合わせると「熱性能」は低くなりすぎ、１００％Ｒファイバの「熱性能」を比 較した相乗効果の改善は４．５１Ｊ／ｄｔｅＸから１３．ｌａＪ／ｄｔｅｘの「 熱性能」の改善があるにしても個々の成分の［熱性能Ｊ（４，６ｍＪ／ｄｔｅｘ 　）の寄与の和と比較すると得られない。

一方、１０％Ｒファイバを使った場合の相乗効果の向上は顕箸である。

従って、相乗効果の改良を溶融可能な有機ＦＲファイバを使うことなく得ること ができるのが見出された。

本発明の特徴により、わざと偏在させたＲファイバを無ｉＦＲファイバのみと組 合わせて使用する場合のかかるＲファイバの型開％は３％より小であるのが好ま しいことがわかる。

既に説明したように、提案されている多数の耐炎性保護材料の重要な問題点は熱 収縮が大きいことと急速に穴がおいてしまうことである。前記米国特許では「布 地穴あき試験」が提案されている。（第３欄第５９行ないし第４欄第５０行）。

この試験は今日では熱保護性能（ＴＰＰ）試験と称されている。この試験に従っ て本発明の布地に８．４ｍＪ／ｃｉ・Ｓの熱流束を標準で１０秒間加えた。この 状態で破壊までの時間を測定し、もしも１０秒後に破壊が生じなければ１０秒以 上と記録する。

第７表は第１表にあげた均質配合分布に関する穴あき試験の結果である。

第７表 組成（％ＦＲ／％ｒ）　Ｔ、Ｐ、Ｐ、試験（穴アキ）１００１０　３秒 ９５１５　１０秒以上 ９０／１０　１０秒以上 ８０／２０　１０秒以上 ６７／３３　１０秒以上 ０／１００　１０秒以上 第２表に記載の本願による１０％の偏在Ｒファイバを含む布地もまた１０秒を超 える穴あき時間を示す（１０秒以上）。

第８表 使用ヤーン　布地中のｒファイバの％　Ｔ、Ｐ、Ｐ、試験（穴あき）全てＦＲヤ ーン　０．０　４秒 １Ｓ＋４ＦＲヤーン　４．８　１０秒以上（若干の炎発生）１Ｓ＋２ＦＲヤーン 　８．０　１０秒以上全てヤーン　２４．０　１０秒以上 Ｒファイバを４．８％含む布地においては布地試料の上部に若干の炎が観察され たが破壊は生じなかった。

第４表にあげた偏在Ｒファイバを１及び２％しか含まないＳヤーンよりなるメタ アラミド布地及び第５表のＲファイバを２％しか含まないアクリル系布地におい てさえ１０秒以内では穴はあかなかった。

第６表にあげた如き偏在Ｒファイバを２％及び１０％含むビスコースＦＲ布地の 穴あき試験の結果を第９表に示す。

第９表 使用ヤーン　布地中のＲファイバ％　Ｔ、Ｐ、Ｐ、試験（穴あき）ＦＲヤーン　 ０　１秒 Ｓ１０ヤーン　１０　１０秒以上 Ｓ２ヤーン　２　１０秒以上 布地の「熱性能」の例。全ての布地は４９Ｘ４９テツクス（１２×１２ｃｍｃ） のヤーンよりなる。また約２１Ｘ２１ｔｈｒ／ｃｍ　（５３Ｘ５３ｔｈｒ／１ｎ ｃｈ）　テあった。

メタアラミドＣ０ＮＥＸ（日本）　０　１．１メタアラミドＡＰＹＥＩＬ　（日 本）　ＯＯ，９８０／２０ＸＡＰＹＥ　ＩＬ／ごスコースｆｒ　ＯＩ　１．７９ ９％　メタ７ラミｔ’ＡＰＹＥＩＬ　Ｉ　Ｓ　５４．６ポリイミドＰ８４（オー ストリア）　Ｑ　Ｏ，６５０％１５０＄Ｐ８４／ビス：ｌ−スｆｒ　ＯＩ　Ｏ， ４９６％ボＩＪイミｔ’Ｐ８４　４　Ｓ　３１．８７０／２０ＸＡＰＹＯＬ／　 ヒ’：１．コースｆｒ　１０　Ｓ　３２．９９０％ビスコースｆｒ　１０　Ｓ　 ８８．６国際調査報告 ＡＮＮＥＸ　Ｔｏ　、’Ｈ三　ＩＮＴ三Ｌ’しＡＴ１ＯＮＡＬ　５ＥＡＲＣＨ、 ’ｔＥ？ＯＲＴ　ＣＮ

Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．少なくとも２種類のステーブルファイバ成分よりなる、銀糸，粗糸，単一の 又は撚ったヤーン，織物、又は編物状の耐炎性組合わせを形成する方法であって 、該成分の一を該組合わせの残りの成分に対してわざと積極的ないし意図的に偏 在させる段階を特徴とする方法。
2. ２．先に定義した「熱性能」特性が個々の成分の対応する「熱性能」特性と相乗 的に関係していることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の、少なくとも２ 種類のステーブルファイバ成分よりなる耐炎性組合わせを形成する方法。
3. ３．該成分のうち該一の成分は粗糸の形でまた一又は複数の他の成分は銀糸の形 で組合わされることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐炎性組合わせを 形成する方法。
4. ４．粗糸成分は撚りがかかっていないことを特徴とする特許請求の範囲第３項記 載の耐炎性組合わせを形成する方法。
5. ５．該組合わせはヤーンであり、該組合わせのヤーンが該一の成分をヤーンのコ アに含むように該成分を組合わせることを特徴とする特許請求の範囲第１項，第 ３項又は第４項記載の方法。
6. ６．該組合わせは撚合わされたヤーンであり、該組合わせのヤーンが少なくとも 一の該一の成分よりなる撚糸を含むように該成分を組合わせることを特徴とする 特許請求の範囲第１項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
7. ７．該組合わせは撚合わされたヤーンであり、該組合わせのヤーンが特許請求の 範囲第３項，第４項又は第５項記載の方法により製造された撚糸を少なくとも一 含むように該成分を組合わせることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐 炎性組合わせを形成する方法。
8. ８．該組合わせば織布であり、該組合わせの織布が布地の縦糸及び横糸の方向に 該一の成分よりなる耐炎性ヤーンを含むように該成分を組合わせ、その際該耐炎 性ヤーンを布地の厚さの２０倍で規定される最大距離の範囲内で互いに離間させ ることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の耐炎性組合わせを形成する方法 。
9. ９．該組合わせは織布であり、該組合わせの織布が布地の縦糸及び横糸の方向に 特許請求の範囲第３項ないし第７項のうちいずれか一項に記載の方法に従って組 合わされた少なくとも２つの成分の組合わせよりなる耐炎性ヤーンを含むように 該成分を組合わせ、その際該耐炎性ヤーンを布地の厚さの２０倍で規定される最 大距離の範囲内で互いに離間させることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載 の耐炎性組合わせを形成する方法。
10. １０．該一の成分は最大１５ｍＪ／ｄｔｅｘの先に定義した「熱性能」を有する ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第９項のうちいずれか一項記載の 耐炎性組合わせを形成する方法。
11. １１．該一の成分はポリバラフエニレンテレフタルアミド及び／又はフォルモフ ェノリック及び／又はポリベンゾイミダゾル及び／又はカーボンファイバよりな ることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１０項のうちいずれか一項記 載の耐炎性組合わせを形成する方法。
12. １２．該一又は複数の他の成分は難燃処理の施された天然及び／又は人工の材料 よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１１項のうちいずれか 一項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
13. １３．該一又は複数の他の成分は羊毛及び綿及び／又はビスコースレーヨン及び ／又はたんばく質ステーブルファイバよりなることを特徴とする特許請求の範囲 第１２項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
14. １４．該一又は複数の成分は難燃性添加剤を含む人工材料よりなることを特徴と する特許請求の範囲第１項ないし第１３項のうちいずれか一項記載の耐炎性組合 わせを形成する方法。
15. １５．該一又は複数の他の成分はビスコースレーヨン及び／又はジアセテート及 び／又はトリアセテート及び／又はたんばく質ステーブルファイバよりなること を特徴とする特許請求の範囲第１４項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
16. １６．該一又は複数の他の成分は難燃性添加剤を含む合成／有機材料よりなるこ とを特徴とする特許請求の範囲第１項，第２項，第３項及び第５項のうちいずれ か一項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
17. １７．該一又は複数の他の成分は難燃性添加剤を含む合成／有機材料よりなるこ とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第１５項のうちいずれか一項記載の 耐炎性組合わせを形成する方法。
18. １８．該一又は複数の他の成分はポリエステル及び／又はポリアミド及び／又は ポリアクリルニトリルステーブルファイバよりなることを特徴とする特許請求の 範囲第１６項又は第１７項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
19. １９．該一又は複数の他の成分は本質的に難燃性の材料よりなることを特徴とす る特許請求の範囲第１項，第２項，第３項及び第５項ないし第１６項及び第１８ 項のうちいずれか一項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
20. ２０．該一又は複数の他の成分は本質的に難燃性の材料よりなることを特徴とす る特許請求の範囲第１項ないし第１８項のうちいずれか一項記載の耐炎性組合わ せを形成する方法。
21. ２１．該一又は複数の他の成分はアクリル系及び／又はポリ塩化ビニール及び／ 又はポリイミド及び／又はポリアミド−イミド及び／又はポリテトラフルオロエ チレン及び／又はポリメタフエニレンイソフタルアミド及び／又は架橋ポリアク リル酸よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１９項又は第２０項記載の方 法。
22. ２２．該一の成分の重量は該組合わせの全重量に対して２〜４０重量％の範囲に あることを特徴する特許請求の範囲第１２項又第１５項記載の耐炎性組合わせを 形成する方法。
23. ２３．該一の成分の重量は該組合わせの全重量に対し０．５〜４０重量％の範囲 にあることを特徴とする特許請求の範囲第１６項，第１８項，第１９項又は第２ １項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
24. ２４．該一の成分の重量は該組合わせの全重量に対し０．１５〜５重量％の範囲 にあることを特徴とする特許請求の範囲第１７項，第１８項，第２０項又は第２ １項記載の耐炎性組合わせを形成する方法。
25. ２５．特許請求の範囲第５項ないし第７項及び第１０項ないし第２４項のうちい ずれか一項記載の方法により製造された耐炎性ヤーン。
26. ２６．特許請求の範囲第１項，第２項又は第８項ないし第２４項のうちいずれか 一項記載の方法によって製造され、及び／又は特許訴求の範囲第１項又は第３項 ないし第７項又は第１０項ないし第２４項のうちいずれか一項記載の方法により 製造されたヤーンを含むことを特徴とする耐炎性布地。
27. ２７．特許請求の範囲第２６項記載の布地よりなる、又はかかる布地を主とする 、又はかかる布地を一部含むことを特徴とする外被及び衣服。