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多层结构短纤维纱和使用了该短纤维纱的耐热性布帛及耐热性防护服

2021-04-25 15:59:53

多层结构短纤维纱和使用了该短纤维纱的耐热性布帛及耐热性防护服

　　技术领域

　　本发明涉及包含聚苯并咪唑纤维和对芳纶纤维的多层结构短纤维纱和使用了该短纤维纱的耐热性布帛及耐热性防护服。

　　背景技术

　　防护服被用作消防、救急队员、救生队员、海上救护员、军队、石油相关设施的操作员、化工厂的操作员等的操作服。近年来的美国、加拿大、澳洲、以及一部分欧洲的消防服使用耐热性及阻燃性优异的聚苯并咪唑纤维。由于该纤维的强度弱、为约2.4cN/decitex(decitex以下简写为dtex)，因此通常使用与对芳纶纤维交织而成的织物。该织物中，经纱或纬纱中的一个纱通过由聚苯并咪唑纤维构成的短纤维纱构成，另一纱通过由对芳纶纤维构成的长丝构成。作为另外的耐热性和阻燃性优异的织物，本发明者们提出了在芯中使用对位芳纶纤维的牵切短纤维纱、在鞘中使用间位芳纶纤维、阻燃丙烯酸纤维或聚醚酰亚胺纤维等而成的芯鞘短纤维纱(专利文献1～2)。另外，本发明者们在专利文献3中还提出了在芯中使用对芳纶纤维的牵切短纤维纱、在鞘中使用除对芳纶纤维以外的阻燃性纤维与聚苯并咪唑纤维的混纺纤维而成的多层结构短纤维纱。

　　现有技术文献

　　专利文献

　　专利文献1：WO2009/014007号公报

　　专利文献2：WO2012/137556号公报

　　专利文献3：日本专利第5972420号公报

　　发明内容

　　发明所要解决的课题

　　但是，专利文献1～3的纤维组成存在强度、耐热性和阻燃性不足的问题。专利文献3中，通过在鞘成分中不加入对芳纶纤维，解决了对芳纶纤维容易发生特有的原纤化、以及在紫外线下容易强度劣化和发生变色的问题，但即使存在这样的问题，也要求更高强度、耐热性和阻燃性的防护服。

　　本发明为了解决上述以往的问题，提供高强度、耐热性和阻燃性高的多层结构短纤维纱和使用其的耐热性布帛和耐热性防护服。

　　用于解决课题的手段

　　本发明的多层结构短纤维纱的特征在于，其是芯成分为经牵切纺纱的对芳纶纤维纱、鞘成分包含聚苯并咪唑纤维的多层结构短纤维纱，其中，所述鞘成分包含聚苯并咪唑纤维和对芳纶纤维并经混纺，当将所述鞘成分记为100质量％时，为聚苯并咪唑纤维：对芳纶纤维＝50：50～65：35的混率，所述芯成分为共聚系对芳纶纤维纱，所述鞘成分的对芳纶纤维为均聚系对芳纶纤维。

　　本发明的耐热性布帛的特征在于，使用了所述多层结构短纤维纱。另外，本发明的耐热性防护服的特征在于，包含所述耐热性布帛。

　　发明效果

　　本发明的多层结构短纤维纱是芯成分为经牵切纺纱的对芳纶纤维纱、鞘成分包含聚苯并咪唑纤维的多层结构短纤维纱，其中，所述鞘成分包含聚苯并咪唑纤维和对芳纶纤维并经混纺，当将所述鞘成分记为100质量％时，为聚苯并咪唑纤维：对芳纶纤维＝50：50～65：35的混率，所述芯成分为共聚系对芳纶纤维纱，所述鞘成分的对芳纶纤维为均聚系对芳纶纤维，由此能够提供强度、耐热性及阻燃性高的多层结构短纤维纱和使用了该短纤维纱的耐热性布帛及耐热性防护服。即，当将鞘成分记为100质量％时，通过为聚苯并咪唑纤维：对芳纶纤维＝50：50～65：35的混率，能够将强度、耐热性及阻燃性保持为高的状态。另外，通过将强度虽然高但耐热性相对没有那么高的共聚系对芳纶纤维纱作为芯成分，能够提高强度，并且通过在鞘成分中添加耐热性相对高的均聚型对芳纶纤维，能够将耐热性和阻燃性保持在高的状态。

　　附图说明

　　图1是表示用于制造本发明的一个实施方式的芯鞘结构短纤维纱的环锭纺纱机的主要部分的立体图。

　　图2是本发明的一个实施方式的芯鞘结构短纤维纱的示意性立体图。

　　图3是本发明的一个实施方式的织物的纺织组织图。

　　图4是本发明的另一实施方式的织物的纺织组织图。

　　图5是本发明的一个实施例的燃烧跌落试验装置的立体图。

　　图6是该燃烧跌落试验装置的侧视图。

　　具体实施方式

　　本发明的多层结构短纤维纱是芯成分为经牵切纺纱的对芳纶纤维纱、鞘成分包含聚苯并咪唑纤维的多层结构短纤维纱，其中，所述鞘成分包含聚苯并咪唑纤维和对芳纶纤维并经混纺，当将所述鞘成分记为100质量％时，为聚苯并咪唑纤维：对芳纶纤维＝50：50～65：35的混率，所述芯成分为共聚系对芳纶纤维纱，所述鞘成分的对芳纶纤维为均聚系对芳纶纤维。聚苯并咪唑(以下也称为“PBI”)纤维例如是由2,2’-间苯二胺-5,5’-二苯并咪唑的聚合物制作的纤维，具有超过600℃的热分解温度，载荷挠曲温度为410℃、玻璃化转变温度为427℃、氧指数(OI)值为41以上。该纤维即使在230℃的空气中暴露2周，强度保持率也为95％，在氮中也能够维持纤维性能直至1000℃，本质上为难燃性，并且为高耐热性(以上见「繊維の百科事典」848頁,丸善,平成14年3月25日)。PBI纤维已知是美国PBIPerformanceProducts，Inc.公司制的产品。

　　鞘成分中使用的PBI纤维优选为半成品或纺前染色纤维。在此，半成品是指未进行纺前染色或染色的状态。PBI纤维在半成品的状态下为黄色。因此，利用该黄色进行混色。纺前染色是在聚合物中加入着色剂进行着色(例如黑色)，然后进行纤维化而得到的纤维。

　　芯成分中使用的共聚系对芳纶纤维有帝人公司制的商品名“Technora”等。所述“Technora”是共聚对亚苯基-3,4’-氧二亚苯基-对苯二甲酰胺。这些纤维的拉伸强度为24.5～24.7cN/dtex、热分解起始温度为约500℃、氧指数(OI)值为25。

　　鞘成分中使用的均聚系对芳纶纤维(聚对亚苯基-对苯二甲酰纤维)有美国Dupont公司制的商品名“Kevlar”(日本的Toray Du pont公司制的也为相同商品名)、帝人公司制的商品名“Twaron”、中国烟台泰和公司制的商品名“泰普龙”等，以刚直性而为人所知。均聚系对芳纶纤维(聚对亚苯基对苯二甲酰胺纤维)的拉伸强度为20.3～23.7cN/dtex、热分解起始温度为约520℃、氧指数(OI)值为29。

　　对于在鞘成分中使用的均聚系对芳纶纤维，存在对芳纶纤维容易发生原纤化、以及在紫外线下容易强度劣化和变色这样特有的问题，但这些问题例如对于消防服而言，耐用期限为7～8年，如果能够耐受该期间，则不会成为大问题。并且，关于原纤化，可通过减少洗涤次数、着色为明亮的颜色(例如米色、橙、黄、绿)而使其不醒目来解决，对于在紫外线下发生强度劣化和变色的问题，可通过在室内进行保管时或洗涤后的干燥来解决。

　　在本发明中，当将鞘成分记为100质量％时，优选PBI纤维为50～65质量％、均聚系对芳纶纤维为35～50质量％，进一步优选PBI纤维为52～63质量％、均聚系对芳纶纤维为37～48质量％。若为上述范围，则强度、耐热性及阻燃性能够平衡良好地维持得较高。

　　当将上述多层结构短纤维纱记为100质量％时，优选芯成分为20～40质量％、鞘成分为60～80质量％，进一步优选芯成分为22～38质量％、鞘成分为62～78质量％。如果芯成分小于20质量％，则必须将芯成分的牵切短纤维纱切得极细而难以制造牵切短纤维纱。另外，如果芯成分超过40质量％，则鞘纤维的包覆性降低。另外，鞘成分低于60质量％时，包覆性不好，超过80质量％时，多层结构短纤维纱整体的纤度增高而不优选。

　　上述PBI纤维优选为经纱束切断的牵切纤维、经斜切或角切的纤维。如果是经纱束切断的牵切纤维，则由于是与芯成分的经牵切纺纱的对芳纶纤维纱近似的纤维(均是牵切纤维)，因此成为芯成分与鞘成分的亲和性好、一体性良好的多层结构短纤维纱。鞘成分也可以经斜切或角切。斜切是指相对于长纤维束(丝束)的行进方向交替地反复进行直角切断和斜切。例如，在进行76/102mm斜切的情况下，其纤维长度从最短的76mm均匀地分布至最长的102mm。与此相对，角切是指仅反复进行一定长度的直角切断，因此例如在进行51mm角切的情况下，所有的纤维长度均为51mm。

　　此外，近年来，将纤维长度不同的角切彼此混合的、例如如76mm(33％)+89mm(34％)+102mm(33％)那样的具有被称作混切的阶梯状分布的商品也在市场中流通。切断后的纤维的优选纤维长度为30～180mm的范围，进一步优选为45～150mm，特别优选为50～125mm的范围。如果在该范围内，则能够将强度维持得更高。另外，单纤维纤度优选为1～5dtex的范围，进一步优选为1.5～4dtex的范围。

　　鞘成分纤维通过与其纤度和纤维长度相应的纺纱方法，被加工至最适合形状、形态的包覆短纤维束。大陆式精梳毛纺纱(Continental system worsted spinning)是适用于具有粗纤度和长纤维长度的羊毛的方法。在此，色相、异种纤维的混合例如使分别为100％组成的多种纤维束(纱条)从混毛交叉式针梳机(intersecting gill box)中通过，通过之后的精梳、前纺工序中的并丝(doubling)和拉丝(drafting)作用，进行平行且均整化。以下将该方法称为“纱条混纺”。该方法的成品率良好，适于多品种少量生产。与此相对，棉纺是适合具有细纤度和短纤维长度的棉花的方法。在此，色相、异种纤维的混合主要在开清棉、梳棉工序中由梳棉机进行。以下将该方法称为“梳棉混纺”，其成品率差、适合小品种大量生产。

　　在上述包覆纤维中，优选进一步混纺了防静电纤维。如果混纺了防静电纤维，则能够防止由静电引起的起火。防静电纤维优选以0.1～1质量％的范围混纺。

　　上述多层结构短纤维纱以公制支数计为28～52号(纤度：357～192dtex)的范围。若为该范围，则可得到操作性良好的防护服。

　　本发明使用上述多层结构短纤维纱线制作耐热性布帛。布帛优选织物。上述耐热性布帛在EN532的耐火性试验中，优选火焰未达到端部、也不开孔、没有熔融物、平均残焰时间为2秒以下。另外，上述耐热性布帛优选在ISO 11613-1999耐热性试验的180℃、5分钟内，布料不发生熔融、跌落、分离和起火，收缩率为5％以下。如果是该物性，则耐热性和阻燃性都是非常优异的水平。

　　上述耐热性布帛从不呈现由原纤化所导致的外观不良的含义出发，优选按照作为用于测定耐洗涤性的试验的国际性能标准ISO 11613-1999中规定的ISO 6330-1984、2A-E，即使洗涤5次后也看不到白化、变色。由此，能够较高地维持产品价值。另外，耐光性优选在JIS L0842.7.2(a)的碳弧灯试验及JIS L0843的氙弧灯试验中均为2-3级以上。由此，光所导致的变色低，能够较高地维持产品价值。

　　本发明的包含耐热性布帛的耐热性防护服除了消防服以外，还适合作为救急队员、救生队员、海上救护员、军队、石油相关设施的操作员、化工厂的操作员等的操作服。在消防服的情况下，优选外层使用本发明的耐热性布帛。这是因为耐热性高。

　　接着，对芯鞘短纤维纱进行说明。首先，使用牵切短纤维纱作为芯成分。芯成分是经牵切纺纱的共聚系对芳纶纤维纱。在此，牵切短纤维纱是指对长纤维束(丝束)进行牵拉而切断(牵切)并加捻而制成短纤维纱的纱线。也可以是利用一个纺纱机进行牵拉-加捻的直接纺方式，也可以先制成纱条再加捻、通过2个工序以上制成短纤维纱(珀洛克方式或者直接成条法)。优选为直接纺方式。通过使用牵切纱，能够将强度维持得较高，得到与鞘纤维的一体性优异的芯鞘结构短纤维纱。

　　牵切短纤维纱的优选纤度以单纱计为5.56～20.0tex(以公制支数计50～180号单纱)的范围，更优选为6.67～16.7tex(以公制支数计60～150号单纱)的范围。若纤度在上述范围内，则强度也高，从手感等方面出发也适合耐热性防护服等。另外，加捻数优选以公制支数125号单纱计为350～550次/m，更优选为400～500次/m。若加捻数为上述范围，则与包覆纤维的一体性更高。另外，优选的纤维长度分布在30～180mm的范围内，平均纤维长度为45～150mm、优选为50～125mm的范围。如果为该范围，则能够将强度维持得更高。

　　在本发明中，当将牵切短纤维纱单纱的纤度记为S0(tex)、将其加捻数记为T0(次/m)，该单纱的加捻系数Ks0通过以下所示的数学式计算。

　　Ks0＝T0·√S0

　　在用支数表示上述短纤维纱的情况下，当将单纱的支数记为C0(m/g)、将其加捻数记为T0(次/m)，该单纱的加捻系数Kc0通过以下所示的数学式计算。

　　Kc0＝T0/√C0

　　接着，对用于制造本发明的芯鞘结构纱的装置和方法进行说明。图1是表示本发明的一个实施例的环锭纺纱机的主要部分的立体图。在积极旋转驱动的前底罗拉1上按每个纺锤设置直径不同的2个大小的圆柱体2、3。2个圆柱体2、3在轴向上同轴地直接连结。2个圆柱体2、3上放置2个直径不同的圆筒形的前顶罗拉4、5。2个前顶罗拉4、5的直径差与下侧的2个圆柱体2、3的直径差大致相同，但大小与下侧的2个圆柱体2、3相反。2个前顶罗拉4、5被橡胶套筒覆盖，以能够分别独立地滚动的方式外嵌于施加了载荷的共用的心轴6。从粗纱梭芯拉出的短纤维束16从引导杆经由喇叭形给料器7供给至后罗拉8。

　　使短纤维束15为芯纤维的共聚系对芳纶牵切纤维束，使短纤维束16为包覆纤维束。虽未图示，但喇叭形给料器7能够沿前底罗拉1的轴向摆动，并能够调节其摆动幅度。从后罗拉8送出并经过了牵拉皮圈9的短纤维束B被大径侧圆柱体3和小径侧的圆筒形前顶罗拉5把持而纺出。短纤维束A经由导纱器14供给至小径的圆柱体2和大径的圆筒形前顶罗拉4而纺出。

　　从大径侧圆柱体3纺出的短纤维束16的送出速度比从小径侧圆柱体2纺出的短纤维束15的纺出速度快，因此经由导纱钩10将2根纺出的短纤维束15、16捻合时，短纤维束16缠绕在短纤维束15的周围，形成以短纤维束15为芯、以短纤维束16为鞘的芯鞘型的多层结构短纤维纱17。

　　短纤维束16相对于短纤维束15的超喂率优选为5～9％，更优选为6～8％。若超喂率在上述范围内，则短纤维束16将短纤维束15包裹为“纸捻状”，能够以大致100％的包覆率将芯纤维包覆。

　　所形成的多层结构短纤维纱17经由防打结环11和钢丝圈12卷绕在纺锤上的纱线管13上。即使短纤维束15、16在圆柱体2、3上的把持位置在每个纺锤上多少存在偏差，两者的送出速度比也始终恒定，因此所制造出的芯鞘型的多层结构短纤维纱17的性状不会因每个纺锤不同而产生偏差。另外，当使喇叭形给料器7在可能的范围沿前底罗拉1的轴向摆动时，与前顶罗拉5的橡胶套筒包覆的短纤维束16的摩擦区域分散，能够防止橡胶套筒包覆的早期磨损。虽未图示，但优选使导纱器14沿前底罗拉1的轴向摆动而减轻圆筒形前顶罗拉4的橡胶套筒包覆的磨损。

　　芯鞘型的多层结构短纤维纱单纱优选的加捻方向与牵切纱单纱为相同方向，且最优选的加捻数Tmax(次/m)与包覆鞘纤维后的单纱纤度无关，而由牵切短纤维纱纤度S0(tex)和其加捻数T0(次/m)决定且下式成立。

　　Tmax＝Rs·T0·√S0

　　其中，如果使比例常数Rs＝0.495，则芯纤维和鞘纤维可以说如螺栓和螺母那样显示最高度的一体性，芯鞘型的多层结构短纤维纱的单纱强度取极大值。

　　在用支数表示上述单纱的情况下，最优选的加捻数Tmax(次/m)由牵切短纤维纱单纱支数C0(m/g)和其加捻数T0(次/m)决定且下式成立。

　　Tmax＝Rc·T0/√C0

　　其中，如果使比例常数Rc＝15.7，则显示最高度的一体性，多层结构短纤维纱的单纱强度取极大值。

　　将如上得到的多层结构短纤维纱20示于图2。在图2中，由于芯成分纤维21是经牵切纺纱的共聚系对芳纶纤维纱，鞘成分纤维22含有PBI纤维和均聚系对芳纶纤维且覆盖芯成分21的周围，一体性也良好，因此即使洗涤，也可以减少由对芳纶纤维纱的磨损等所引起的损伤，或者芯成分纤维在短纤维纱表面出现的比例减少，或者即使因穿着或洗涤而发生磨损等损伤，也不会使外观变差。同样也不会发生变色、强度降低。总之，能够防止品质的降低。

　　本发明的防护服用布帛优选将2根所述芯鞘短纤维纱(单纱)捻合而形成双纱，将其制成织物。使用双纱的理由是为了使其具有单纱的2倍以上的强度以赋予防止织造时断丝的抱合力，并且使单纱所具有的粗细不均抵消、使织物的外观整齐。双纱作为一例，使用倍捻机等捻线机进行制造。倍捻机如其名称所示，由于通过锭子(spindle)1的旋转而得到两次加捻，因此生产率高。但是，由于在长的加捻纱道上存在6处摩擦点，因此存在包覆部分容易被剥离、打乱而芯部露出的倾向。优选摩擦点为2处的环锭捻线机，最优选摩擦点为2处的加捻纱道极短的上行式捻线机。

　　关于织机中的经纱断纱，与构成纱线的单纤维强度(cN/dtex)相比，更远远强地依赖于与表面绒毛的摩擦情况、缠绕、剥离相关的抱合力。因此，经纱优选为双纱。

　　在用支数表示上述短纤维纱的情况下，优选为1/28～1/52的范围，单纱的加捻系数Kc1为81～87的范围，上述双纱的加捻方向与上述单纱的加捻方向相反，且双纱的加捻系数Kc1优选为78～84的范围。其中，单纱的加捻系数K c1、双纱的加捻系数Kc2通过以下所示的数学式计算。

　　Kc1＝T1/√C1

　　Kc2＝T2/√C2

　　其中，T1表示单纱的加捻数(次/m)，T2表示双纱的加捻数(次/m)，C1表示单纱支数(m/g)，C2表示双纱支数(m/g)。

　　若为上述范围，则加捻结构稳定、纱包合性也高，并且能够制成外观漂亮且手感柔软的织物。

　　所得到的双纱定捻后用于经纱和纬纱而制成织物。纺织组织可以使用平纹组织(plain weave)、斜纹组织(twill weave)、或缎纹组织(satin weave)组织、其他的变化纺织组织等。在制成编织物的情况下，可以应用横编、圆编、经编中的任一种。编织组织可以是任意的。在编织物内含有空气的情况下，编成双层接结毛圈布帛。纺织组织中优选的是图3所示的亚光织，该亚光织组织是平+3/3亚光织。平纹组织的部分是由8根经纱和纬纱构成的平纹的组织，3/3亚光织的部分中经纱和纬纱3根拉齐，该部分向表面突出。亚光织的另一例如图4所示。该亚光织组织为平+2/2亚光织。平纹组织的部分是由2根经纱和纬纱构成的平纹的组织，2/2亚光织的部分中经纱和纬纱2根拉齐，该部分向表面突出。这样的织物具有防滑效果，并且即使平纹组织破损，也会在亚光织部分停止，是不易破损的组织。这从防撕裂的意义上讲被称为Rip Stop结构。

　　本发明的防护服用布帛的每单位的质量(单位面积重量)优选为100～340g/m2的范围。若在上述范围内，则能够制成更轻且穿着感良好的操作服。进一步优选为140～300g/m2的范围，特别优选为150～260g/m2的范围。

　　本发明的多层结构短纤维纱和使用了该短纤维纱的耐热性布帛及耐热性防护服并不是必须混用防静电纤维或抗静电纤维。这是因为PBI纤维容易吸湿而不易带静电。在根据顾客的希望而混用防静电纤维的情况下，使用掺入有金属纤维、碳纤维、金属粒子或碳粒子的纤维等。防静电纤维优选相对于短纤维纱加入0.1～1质量％的范围，更优选为0.3～0.7质量％的范围。防静电纤维纱也可以在织造时添加。例如，优选在0.1～1质量％的范围内添加KB seiren公司制的“Belltron”、Kuraray公司制“Kuracarbo”、碳纤维、金属纤维等。

　　图5是燃烧跌落试验装置30的立体图，图6是该装置30的侧视图。将上述耐热性布帛制成横25mm、纵200mm的大小，将上端部固定，在下端部悬挂228g的重物，由气焊枪从离开100mm的位置对着上述布帛的中央部施加温度为1700℃、发热量为3174kcal/h(气焊枪的标准值)的火焰，测定至重物跌落的时间。具体说明记载于实施例一栏。燃烧跌落试验的评价为：能够耐受30秒以上为合格，小于30秒为不合格。

　　实施例

　　以下，使用实施例进一步具体地进行说明。本发明并不限定于下述的实施例。

　　本发明的实施例、比较例中的测定方法如下所述。

　　<耐热性试验>

　　按照ISO 11613-1999，在180℃、5分钟的条件下进行测定。

　　<燃烧跌落试验>

　　如图5的燃烧跌落试验装置30的立体图、图6的该装置30的侧视图所示，在支架33的大致中央部的试样夹盘32上安装横25mm、纵200mm大小的试样样品31的一端，在另一端悬挂228g的重物34。在重物34的下方，在托盘35中预先铺设缓冲材料。从气焊枪(气体燃烧器)36对着试样样品31施加火焰，测定至重物34跌落的时间。该测定装置收纳于壳体37内。壳体37的大小为纵L1为300mm、横L2为500mm、高度L3为200mm。火焰的长度L4为100mm。支架的高度L5为502mm。来自气焊枪(气体燃烧器)36的火焰的温度为1700℃、发热量为3174kcal/h(气焊枪的标准值)。燃烧跌落试验的评价为：能够耐受30秒以上为合格，小于30秒为不合格。

　　<耐洗涤性>

　　按照国际性能标准ISO 11613-1999中规定的ISO 6330-1984、2A-E，洗涤5次。

　　<其他物性>

　　根据JIS或业界标准进行测定。

　　(实施例1～4、比较例1～2)

　　1.使用纤维

　　(1)芯成分

　　作为芯成分，使用共聚物对芳纶纤维、帝人公司制的商品名“Technora”的牵切短纤维纱(加捻数Z方向为45次/10cm)、纱纤度为8.0tex(公制支数：1/125)(单纤维纤度为1.7dtex，平均纤维长度为100mm，半成品(黄色))。

　　(2)鞘成分

　　混纺下述3种纤维。

　　(i)PBI纤维

　　获得美国PBI Performance Products，Inc.制的PBI单纤维纤度为1.8dtex的丝束(790000dtex(711000旦尼尔)、纤维根数为444000根)，进行纤维长度为102mm(4英寸)的角切，通过梳棉混纺制作纤维束(沙条)。PBI纤维为半成品(黄色)。

　　(ii)均聚物对芳纶纤维

　　使用中国烟台泰和公司制、商品名“泰普龙”(纤维长度为76mm(3英寸)角切、纤度为2.2dtex、红色品)，通过梳棉混纺制作纤维束(纱条)。

　　(iii)防静电纤维

　　防静电纤维使用KB seiren公司制的商品名“Belltron”、白色、单纤维纤度为5.6dtex、纤维长度为89mm角切。

　　(iv)纱条混纺

　　将以上的PBI纤维、均聚物对芳纶纤维、防静电纤维通过纱条混纺均匀地混合。

　　2.短纤维纱的制作

　　(1)芯鞘短纤维纱

　　通过图1所示的方法，将共聚物对芳纶纤维作为芯成分、将包含PBI纤维、均聚物对芳纶纤维和防静电纤维的所述通过纱条混纺得到的纤维束(纱条)作为鞘成分，制作芯鞘短纤维纱。芯鞘短纤维纱的加捻方向为Z、加捻数为700次/m、纤度为312.5dtex。得到的芯鞘短纤维纱的条件和结果汇总示于表1。

　　[表1]

　　(2)双纱

　　将所述芯鞘短纤维纱用上行式捻线机捻合而形成双纱。双纱的加捻方向为S、加捻数为600次/m、纤度为625dtex。

　　3.织物的制作

　　将所述双纱用作经纱和纬纱，使用剑杆织机制作图4所示的平+2/2亚光织组织的织物。将得到的织物的条件和结果汇总示于表2。

　　[表2]

　　根据表2，由拉伸强度、撕裂强度、燃烧跌落试验(包括氙照射)确认，鞘成分的PBI纤维的混率在50～65％的范围内具有优越性。

　　(比较例3)

　　采用实施例2的混率且芯成分、鞘成分均使用了共聚系对芳纶纤维。得到的织物的燃烧跌落试验为7秒，为不合格。

　　(比较例4)

　　采用实施例2的混率且芯成分、鞘成分均使用了均聚系对芳纶纤维。得到的织物如表3所示，拉伸强度低(1510N)，燃烧跌落试验为8秒，为不合格。

　　(比较例5)

　　采用实施例2或3的混率，使用间芳纶纤维代替鞘成分的均聚系对芳纶纤维。得到的织物如表3所示，燃烧跌落试验为2秒，为不合格。

　　(实施例5)

　　在该实施例中，设想实际的防火服，层叠由外层、中层和内层这3层构成的织物并进行试验。

　　(1)外层

　　使用上述实施例2中得到的织物。

　　(2)中层(透湿防水层、防湿层)

　　使用在底布上层压有作为透湿防水膜的聚四氟乙烯膜的质量为105g/m2的中层，所述底布由使用了间芳纶纤维(纤度为2.2dtex、纤维长度为76/102mm斜切)为85质量％、羊毛为15质量％的混纺短纤维纱的平纹织物(质量为77g/m2)构成。

　　(3)内层(防热层、内衬层)

　　使用16片综线的蜂巢状织物(质量为213g/m2)，其使用了间芳纶纤维(纤度为2.2dtex、纤维长度为76/102mm斜切)为85质量％、羊毛为15质量％的混纺短纤维纱。

　　将以上的层叠品的测定结果汇总示于表3。需要说明的是，表3根据ISO11613欧洲法进行测定。

　　[表3]

　　根据表3可知，所有的试验项目均为合格。

　　产业上的可利用性

　　使用了本发明的耐热性布帛的耐热性防护服除了消防服以外，还适合作为救急队员、救生队员、海上救护员、军队、石油相关设施的操作员、化工厂的操作员等的操作服。特别是由于芯成分为经牵切纺纱的对芳纶纤维纱、鞘成分是包含PBI纤维和对芳纶纤维的混纺纤维，因此能够提供强度、耐热性及阻燃性高的多层结构短纤维纱和使用了该短纤维纱的耐热性布帛及耐热性防护服。

　　符号说明

　　1前底罗拉

　　2大径圆筒体

　　3小径圆柱体

　　4、5前顶罗拉

　　6心轴

　　7喇叭形给料器

　　8后罗拉

　　9牵拉皮圈

　　10 导纱钩

　　11 防打结环

　　12 钢丝圈