專利名稱：防護服用布帛及其中使用的紡絲的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及防護服用布帛及其中使用的紡絲(細紗)。
背景技術：
防護服被用作消防、急救隊員、救生隊員、海上救護員、軍隊、石油相關設施的作業(yè)人員、化學工廠的作業(yè)人員等的工作服。該防護服需要具有耐熱性及阻燃性，通常使用對位芳綸纖維。但是，對位芳綸纖維存在成本高且染色困難的問題。因此，本發(fā)明人提出了一種芯鞘紡絲，該芯鞘紡絲的芯使用對位芳綸纖維的牽切紡絲、鞘使用間位芳綸纖維、阻燃丙烯腈系纖維或聚醚酰亞胺纖維(專利文獻I)。另外，在專利文獻2中提出了一種對位芳綸纖維等耐熱性纖維和由阻燃性人造絲或阻燃性維尼綸構成的碳化性阻燃纖維的混紡品。但是，專利文獻I中提出的纖維組成存在對位芳綸纖維的比例高而成本高的問·題。專利文獻2中提出的僅進行混紡的纖維組成存在下述問題露出于表面的對位芳綸纖維容易因洗滌時的摩擦作用等而發(fā)生原纖化，在布帛表面產(chǎn)生白化現(xiàn)象(whiteningphenomenon)而呈現(xiàn)明顯的外觀不良。現(xiàn)有技術文獻專利文獻專利文獻I :W02009/014007號公報專利文獻2 :日本特開2008-101294號公報

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的技術問題本發(fā)明為了解決上述現(xiàn)有的問題，提供耐洗滌性高、即使作業(yè)中出汗或在炎熱時期穿著時穿著感也良好、耐熱性及阻燃性高、染色性也良好、且制造成本低的防護服用布帛及其中使用的紡絲。用于解決技術問題的手段本發(fā)明的防護服用布帛是耐熱性、阻燃性防護服用布帛，其特征在于，上述布帛由紡絲構成，其纖維混合率是在以上述布帛為100質量％時，含有聚醚酰亞胺纖維(A) 25 75質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B) 20 50質量％、以及對位芳綸纖維(C)5 25質量％，且構成上述布帛的紡絲是由下述(I)均勻混紡紡絲單絲和(2)芯鞘紡絲單絲捻合(合股)而成的雙絲(雙股線)，所述(I)均勻混紡紡絲單絲含有上述(A)及(B)纖維成分，所述(2)芯鞘紡絲單絲的芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗(C)、鞘由聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)混紡而構成。本發(fā)明的紡絲的特征在于，其是用于上述防護服用布帛的紡絲，其是由下述(I)均勻混紡紡絲單絲和(2)芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲，所述(I)均勻混紡紡絲單絲含有上述(A)及(B)纖維成分，所述(2)芯鞘紡絲單絲的芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗(C)、鞘由聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)混紡而構成。發(fā)明效果本發(fā)明的防護服用布帛的耐洗滌性高，由于原纖化得到抑制因此即使反復洗滌也不會出現(xiàn)外觀不良。另外，即使暴露于高溫的熱流通量中也不會發(fā)生熱收縮，碳化也少，即使作業(yè)中出汗或在炎熱的時期穿著時穿著感也良好，且制造成本也低。將對位芳綸纖維僅集中配置于芯部的本發(fā)明的紡絲是耐熱性及阻燃性高、染色性也良好且制造成本低的紡絲。


圖I是表示用于制造本發(fā)明的一個實施例中的芯鞘結構紡絲的環(huán)錠細紗機的主要部分的立體圖。圖2是本發(fā)明的一個實施例中的雙絲的示意剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明是想通過減少高成本的對位芳綸纖維的比例并抑制洗滌時的原纖化來避免產(chǎn)生外觀不良從而進行改善而完成的發(fā)明。通過使用僅在芯部集中配置對位芳綸纖維的芯鞘紡絲單絲和完全不含對位芳綸纖維的均勻混紡紡絲單絲，使工作服的開發(fā)更進一步。由下述2種紡絲構成的本發(fā)明的防護服用布帛的混用率為含有聚醚酰亞胺纖維(A) 25 75質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B) 20 50質量％、以及對位芳綸纖維(C) 5 25質量％。優(yōu)選含有聚醚酰亞胺纖維(A) 40 70質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B) 25 40質量％、以及對位芳綸纖維(C) 5 20質量％上述紡絲是由下述(I)均勻混紡紡絲單絲和(2)芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲，所述(I)均勻混紡紡絲單絲含有上述(A)及(B)纖維成分，所述(2)芯鞘紡絲單絲的芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗(C)、鞘由聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)混紡而構成。。使用上述雙絲來制成織物或編織物。以下，在本說明書中，“鞘纖維”也稱為“包覆纖維”。I.使用的纖維以下對各纖維進行說明。(I)聚醚酰亞胺纖維作為聚醚酰亞胺纖維，例如有SABIC INNOVATIVE PLASTICS公司制“ULTEM”(極限氧指數(shù)(LOI)為32)。該纖維具有約3cN/deci tex左右的拉伸強度。聚醚酰亞胺單纖維的纖度優(yōu)選為3.9deci tex(3.5旦)以下，更優(yōu)選為2. 8deci tex(2.5旦)以下。當纖度為3. 9deci tex(3.5旦)以下時，柔軟且手感好，適合作為工作服。聚醚酰亞胺纖維的優(yōu)選平均纖維長度為30 220mm的范圍，更優(yōu)選為80 120臟，特別優(yōu)選為90 IlOmm的范圍。當為上述范圍時容易進行紡紗。(2)羊毛作為羊毛，可使用普通的美利奴綿羊種等的羊毛。羊毛可直接使用，也可使用預先在棉階段進行了染色的羊毛(紡前染色品)。優(yōu)選使用紡前染色品。羊毛可使用非改性羊毛，也可除去鱗片并進行防縮加工。使用這樣的非改性羊毛或改性羊毛的原因在于可提高吸濕性，隔絕輻射熱，即使在高溫苛刻的環(huán)境下作業(yè)出汗而汗?jié)褚材芰己玫乇３执┲?，發(fā)揮用于保護人體的耐熱性。即使是進行了作為羊毛的阻燃加工而眾所周知的由國際羊毛事務局開發(fā)的澤普羅加工(ZIRPRO process，利用鈦和鋯鹽進行的處理)的羊毛，上述效果也不變。(3)阻燃人造絲作為阻燃人造絲，例如有普魯本加工(PROBAN process, Albright&Wilson公司開發(fā)的使用了四輕甲基鱗鹽的氨固化加工)、Ciba geigy公司開發(fā)的Provatex CP加工(N-輕甲基二甲基膦酰基丙酰胺加工)、奧地利Lenzing公司的商品名“Viscose FR”等。(4)對位芳綸纖維作為芳綸纖維，有對位芳綸纖維和間位芳綸纖維，本發(fā)明使用對位芳綸纖維。這是因為對位芳綸纖維的拉伸強度高(例如帝人公司制“Technora”:24. 7cN/deci tex，杜邦公司制“Kevlar”:20. 3 24. 7cN/deci tex)，熱分解起始溫度也高(上述產(chǎn)品均為約500°C )， 極限氧指數(shù)(LOI)為25 29，適合作為耐熱性布帛和耐熱性防護服。對位芳綸纖維的單纖維纖度優(yōu)選為O. 5 6deci tex的范圍，更優(yōu)選為I 4deci tex的范圍。2.各纖維的配合比例本發(fā)明的防護服用布帛的混用率是聚醚酰亞胺纖維為25 75質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維為20 50質量％、以及對位芳綸纖維為5 25質量％，本發(fā)明的防護服用布帛由均勻混紡紡絲單絲和芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲構成。優(yōu)選聚醚酰亞胺纖維為40 70質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維為25 40質量％、以及對位芳綸纖維為5 20質量％的范圍。當為上述范圍時，穿著感良好、耐熱性及阻燃性高、染色性也良好且制造成本低。當對位芳綸纖維低于上述范圍時，高溫時的熱收縮會加劇而不優(yōu)選。當對位芳綸纖維超過上述范圍時，存在成本提高的問題。當聚醚酰亞胺纖維低于上述范圍時，染色性會降低而成為問題。當聚醚酰亞胺纖維超過上述范圍時，高溫時的熱收縮會加劇而不優(yōu)選。當選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維低于上述范圍時，穿著舒適性會降低而不優(yōu)選。當選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維超過上述范圍時，耐熱性及阻燃性會降低而不優(yōu)選。上述均勻混紡紡絲更優(yōu)選聚醚酰亞胺纖維為40 69質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維為25 40質量％、對位芳綸纖維為5 20質量％、以及防靜電纖維為O. I I質量％的范圍。當為該范圍時,除上述效果以外還發(fā)揮防靜電效果。3.均勻混紡紡絲在制作均勻混紡紡絲時，按照常規(guī)的紡紗法,例如通過梳理工序、粗紡工序、并條工序或之前的工序進行混紡來制成紡絲。4.芯鞘紡絲(I)牽切紡紗芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗。這里牽切紡絲是指通過將長纖維束牽伸剪切并加捻而制成的紡絲?？刹捎迷谝粋€細紗機中進行牽伸-加捻的直接紡紗方式，也可先制成紗條再加捻而通過2個以上的工序來制成紡絲(珀洛克方式或直接成條法)。優(yōu)選直接紡紗方式。通過使用牽切紗，可獲得能維持高強力、且與鞘纖維的一體性優(yōu)異的芯鞘結構紡絲。
關于牽切紡絲的優(yōu)選纖度，以單絲計優(yōu)選為5. 56 20. Otex (公制支數(shù)為50 I80支的單絲)的范圍，更優(yōu)選為6. 67 16. 7tex(公制支數(shù)為60 150支的單絲)的范圍。當纖度為上述范圍時，強力高、且在手感等方面也適用于耐熱性防護服等。另外，關于捻數(shù)，公制支數(shù)為125支的單絲優(yōu)選為350 550次/m，更優(yōu)選為400 500次/m。當捻數(shù)為上述范圍時，與包覆纖維的一體性更高。另外，優(yōu)選的纖維長度分布在30 220mm的范圍，平均纖維長度為80 120mm、優(yōu)選為90 IIOmm的范圍。當為該范圍時，能維持更高的強力。在本發(fā)明中，當以牽切紡絲單絲的纖度為StlUex)、以其捻 數(shù)為Ttl(次/m)時，同一單絲的捻系數(shù)Kstl由以下所示的數(shù)學式來計算。Ks0= T0 · VSo當用支數(shù)表示上述紡絲時，在以單絲的支數(shù)為CtlOVg)、以其捻數(shù)為Ttl (次/m)時，同一單絲的捻系數(shù)Kctl由以下所示的數(shù)學式來計算。K Co= 丁。ZO ο(2)芯鞘紡絲下面對用于制造本發(fā)明的芯鞘結構紗線的裝置和方法進行說明。圖I是表示本發(fā)明的一個實施例中的環(huán)錠細紗機的主要部分的立體圖。對于每個錠子，在積極旋轉驅動的前下輥I上設置直徑不同的2個大小圓柱體2、3。2個圓柱體2、3沿軸向同軸地直接連接。在2個圓柱體2、3上安裝2個直徑不同的圓筒形的前上輥4、5。2個前上輥4、5的直徑差與下側的2個圓柱體2、3的直徑差大致相同，但大小與下側的2個圓柱體2、3相反。2個前上輥4、5被橡膠覆層包覆，以能各自獨立轉動的方式外嵌于施加了負荷的共同的芯軸6。從粗紗筒管16拉出的短纖維束16從導紗梳櫛經(jīng)由喇叭狀給紗口 7提供給后輥8。短纖維束15制成芯纖維的對位芳綸牽切纖維束，短纖維束16制成包覆纖維束。雖未圖示，但喇叭狀給紗口 7能沿前下輥I的軸向搖動，其搖動幅度可調(diào)節(jié)。從后輥8送出并經(jīng)由牽伸皮圈9的短纖維束B被大徑側圓柱體3和小徑側的圓筒形前上輥5夾持并紡出。短纖維束A經(jīng)由導紗器14提供給小徑的圓柱體2和大徑的圓筒形前上輥4并紡出。與從小徑側圓柱體2紡出的短纖維束15的紡出速度相比，從大徑側圓柱體3紡出的短纖維束16的送出速度更快，因此當通過導紗鉤10使2根紡出的短纖維束15、16捻合時，短纖維束16會纏繞于短纖維束15的周圍，形成以短纖維束15為芯而以短纖維束16為鞘的芯鞘型的多層結構紡絲17。短纖維束16相對于短纖維束15的超喂率優(yōu)選為5 9%，更優(yōu)選為6 8%。當超喂率為上述范圍時，短纖維束16能夠以“紙捻狀”包住短纖維束15，從而以幾乎100%的包
覆率包覆芯纖維。所形成的紡絲17經(jīng)由氣圈控制環(huán)11和鋼絲圈12卷繞于錠子上的紗管13。即使短纖維束15、16在圓柱體2、3上的夾持位置在各錠子上稍有偏差，但由于兩者的送出速度比一直恒定，因此無需擔心各錠子上制得的芯鞘結構紡絲17的性狀不均。另外，當使喇叭狀給紗口 7沿前下輥I的軸向在可能的范圍內(nèi)搖動時，前上輥5的橡膠覆層包覆與短纖維束16的摩擦區(qū)域分散，可防止橡膠覆層包覆的提前磨損。雖未圖示，但導紗器14優(yōu)選沿前下輥I的軸向搖動以減少圓筒形前上輥4的橡膠覆層包覆的磨損。芯鞘紡絲單絲的優(yōu)選捻向與牽切紗單絲相同，且最優(yōu)選的捻數(shù)Tniax (次/m)與包覆了鞘纖維后的單絲纖度無關，而取決于牽切紡絲纖度StlUex)和其捻數(shù)Ttl (次/m)，下式成立。T_=RS*T0·/^這里，當比例常數(shù)Rs=O. 495時，芯纖維和鞘纖維可以說就像螺栓和螺母那樣顯示出最高度的一體性，芯鞘紡絲單絲強力為最大值。當用支數(shù)表示上述單絲時，最優(yōu)選的捻數(shù)Tmax(次/m)取決于牽切紡絲單絲支數(shù)C0 (m/g)和其捻數(shù)Ttl (次/m)，下式成立。X _x —Re* T* ο / ^ O § 這里，當比例常數(shù)Rc=15. 7時，顯示出最高度的一體性，芯鞘紡絲單絲強力為最大值。如上所述那樣得到的芯鞘紡絲由于芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗、鞘為聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)并將芯的周圍包覆，因此即使洗滌，由對位芳綸纖維紗的磨損等引起的損傷也會減少、或者對位芳綸纖維出現(xiàn)在紡絲表面的比例也會變少，即使因洗滌而產(chǎn)生磨損等損傷也不會使外觀變差?？傊芊乐蛊淦焚|的降低。5.雙絲本發(fā)明的防護服用布帛是由(I)均勻混紡紡絲單絲和(2)芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗、鞘為聚醚酰亞胺纖維和羊毛混紡構成的芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲構成的。在以羊毛為代表的疏水性纖維的織物中使用雙絲作為經(jīng)紗的理由為具有單絲的2倍以上的強度而賦予防止織制時斷頭的抱合力的同時，抵消單絲所具有的粗節(jié)，使織物的網(wǎng)眼組織(meshtexture)變得漂亮。關于雙絲的一例，例如使用倍捻機等加捻機來制造。在以棉為代表的親水性纖維的織物中，對單絲進行上漿后用作經(jīng)紗。織制時經(jīng)紗在每次織機開口運動時相鄰的經(jīng)紗之間都會反復相互摩擦，在每次承受張力時都會向回捻方向旋轉。其結果是，經(jīng)紗的表面毛羽相互纏繞，并從紗線進一步牽出毛羽而使抱合力降低，最終會斷裂而導致織機停臺。當纖維為親水性時，淀粉等容易在紗線上粘著，表面毛羽因糊劑而貼伏，因此在織制中抱合力也不會降低，不會發(fā)生斷經(jīng)。而且，下機后通過精練工序中的水洗即可容易地除去糊劑。與此相對，羊毛以及多數(shù)的合成纖維是疏水性的，因此淀粉等不會有效地起作用。假設即使能夠使用特殊的糊劑在紗線表面進行了涂布，目前也還沒有找到在下機后的精練工序中通過水洗程度的手段即可簡便且廉價地除去糊劑的方法。關于織機中的斷經(jīng)，與構成紗線的單纖維強力(cN/deci tex)相比，更大地取決于與表面毛羽的摩擦情況、纏繞、剝?nèi)∠嚓P的抱合力。因此，由于具有羊毛的5倍的單纖維強力的聚酯、單纖維強力再大5倍的對位芳綸纖維均為疏水性，因此經(jīng)紗優(yōu)選制成雙絲。相對于單絲的捻向、捻系數(shù)K1，雙絲的捻向是S還是Z以及此時的捻系數(shù)K2根據(jù)要制成何種織物來設定。以毛織物為例，當想獲得如喬其紗或巴里紗那樣的褶皺感和粗硬感時，相對于單絲Z捻，雙絲也制成Z捻且將K2設定得較大而制成所謂的強捻紗。反之，當想如薩克森法蘭絨或薄法蘭絨那樣使織物表面伸出大量毛羽而具有柔軟膨松又潤滑的手感時，為促進縮絨和起絨，相對于單絲Z捻，雙絲制成S捻且將K2設定得較小而制成所謂的弱捻。在本發(fā)明中，優(yōu)選均勻混紡紡絲單絲的纖度S1為15. 6 55. 6的范圍，同一單絲的捻系數(shù)Ks1為2560 2750的范圍，由均勻混紡紡絲單絲和芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲的捻向與各單絲的捻向相反，且上述雙絲的捻系數(shù)Ks2為3490 3760的范圍。其中，單絲的捻系數(shù)Ks1、雙絲的捻系數(shù)Ks2由以下所示的數(shù)學式來計算。
權利要求
1.一種防護服用布帛，其是耐熱性、阻燃性防護服用布帛，其特征在于， 所述布帛由紡絲構成，其纖維混合率是在以所述布帛為100質量％時，含有聚醚酰亞胺纖維(A) 25 75質量％、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)20 50質量％、以及對位芳綸纖維(C) 5 25質量％， 構成所述布帛的紡絲是由下述(I)均勻混紡紡絲單絲和(2)芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲，所述(I)均勻混紡紡絲單絲含有所述(A)及(B)纖維成分，所述(2)芯鞘紡絲單絲的芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗(C)、鞘由聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)混紡而構成。
2.如權利要求I所述的防護服用布帛，其中，所述均勻混紡紡絲單絲的捻系數(shù)Ks1S2560 2750的范圍，所述雙絲的捻向與所述單絲的捻向相反，且所述雙絲的捻系數(shù)Ks2為3490 3760的范圍， 其中，單絲的捻系數(shù)Ks1、雙絲的捻系數(shù)Ks2由以下所示的數(shù)學式來計算， Ks. = T1 * λ/ S1 Ks2= T2 . / 這里T1表示單絲的捻數(shù)(次/m)，T2表示雙絲的捻數(shù)(次/HihS1表示單絲纖度(tex)，S2表示雙絲纖度(tex)。
3.如權利要求I或2所述的防護服用布帛，其中，所述防護服用布帛根據(jù)ISO9151有火源條件下熱傳導試驗在80kW/m2±5%的熱流通量中暴露3秒后無熱收縮，在JIS L1091A-4法中規(guī)定的燃燒試驗中碳化長度在縱向及橫向上均為5cm以下。
4.如權利要求I 3中任一項所述的防護服用布帛，其中，所述混紡紡絲還含有防靜電纖維。
5.如權利要求I 4中任一項所述的防護服用布帛，其中，所述防護服用布帛是織物或編織物。
6.如權利要求I 5中任一項所述的防護服用布帛，其中，構成所述防護服用布帛的聚醚酰亞胺纖維在棉狀態(tài)、紗線狀態(tài)或布帛狀態(tài)下被染色，對位芳綸纖維為紡前染色。
7.如權利要求I 6中任一項所述的防護服用布帛，其中，所述防護服用布帛的單位質量為100 340g/m2的范圍。
8.—種紡絲，其特征在于，其是用于權利要求I 7中任一項所述的防護服用布帛的紡絲，所述紡絲是由下述(I)混紡紡絲單絲和(2)芯鞘紡絲單絲捻合而成的雙絲，所述(I)混紡紡絲單絲含有所述(A)及(B)纖維成分，所述(2)芯鞘紡絲單絲的芯為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗(C)、鞘由聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種纖維(B)混紡而構成。
9.如權利要求8所述的紡絲，其中，所述紡絲由雙絲構成，所述紡絲的纖度是單絲的捻系數(shù)Ks1為2560 2750的范圍，所述雙絲的捻向與所述單絲的捻向相反，且所述雙絲的捻系數(shù)Ks2為3490 3760的范圍， 其中，單絲的捻系數(shù)Ks1、雙絲的捻系數(shù)Ks2由以下所示的數(shù)學式來計算，這里 T1表示單絲的捻數(shù)(次/m)，T2表示雙絲的捻數(shù)(次/HihS1表示單絲纖度(tex)，S2表示雙絲纖度(tex)。
全文摘要
本發(fā)明的防護服用布帛為耐熱性、阻燃性防護服用布帛，其由紡絲構成，其纖維混合率是含有聚醚酰亞胺纖維(A)25～75質量%、選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種的纖維(B)20～50質量%、以及對位芳綸纖維(C)5～25質量%，構成上述布帛的紡絲是由下述(1)均勻混紡紡絲單絲(24)和(2)芯鞘紡絲單絲(23)捻合而成的雙絲(20)，所述(1)均勻混紡紡絲單絲(24)含有上述(A)及(B)纖維成分，所述(2)芯鞘紡絲單絲(23)的芯(21)為經(jīng)牽切紡紗得到的對位芳綸纖維紗(C)、鞘(22)由聚醚酰亞胺纖維(A)和選自羊毛及阻燃人造絲中的至少一種的纖維(B)混紡而構成。由此可提供耐洗滌性高、即使作業(yè)中出汗或炎熱時期穿著時穿著感也良好、耐熱性及阻燃性高、染色性也良好且制造成本低的防護服用布帛及其中使用的紡絲。
文檔編號D03D15/12GK102906323SQ201280001254
公開日2013年1月30日 申請日期2012年2月27日 優(yōu)先權日2011年4月1日
發(fā)明者高橋雅信, 大森英城 申請人:日本毛織株式會社, 沙伯基礎創(chuàng)新塑料知識產(chǎn)權有限公司