JP2006299466A - 不燃性繊維構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来、難燃性であると呼ばれるレベルをはるかに超える不燃特性を有する繊維構造体を製造する方法を提供すること。
【解決手段】繊維構造体をホウ酸ナトリウム重合体溶液に浸漬し乾燥させて、該繊維構造体に対して、該ホウ酸ナトリウム重合体を有効固形成分として５〜１００％ｏｗｆ付着させることを特徴とする不燃性繊維構造体の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、不燃性繊維構造体の製造方法に関する。

さらに詳しくは、従来、繊維業界で、繊維構造体における燃焼・非燃焼特性に関しては、「難燃性」という技術概念・用語によって評価してきているが、そのような「難燃性」という評価法では「合格」というレベルよりも格段に更に高いレベルでの燃焼特性、具体的には、そもそも「燃焼しない」という特性を持つ繊維構造体の製造方法に関する。

本発明によって得られる、かかる燃焼しないという特性を持つ繊維構造体（以下、「不燃性繊維構造体」という）は、たとえば、衣類であれば、消防服、耐火・耐炎服、ガソリンスタンドや溶鉱炉などの仕事に従事する者等の特殊な作業服、あるいは、各種交通機関に従事する職種、たとえば、操縦士、運転士、機関士、スチュワーデス等の乗務員の制服（ユニフォーム）等に用いることができるものである。

また、本発明の不燃性繊維構造体の衣類以外での代表的な他の用途例としては、以下のようなものがある。

いずれも、防災上、簡単には着火したり燃え出さないことが強く要請される分野のものである。
(1) シーツ、ベッドカバー、布団カバー、枕カバー、ふとん側地、ふとん中綿などの寝装具。
(2) カーテン、壁紙、カーペット、障子紙、シャワーカーテン、換気フィルターなどの建装具。
(3) ソファ、椅子などの家具類の表皮材。
(4) 自動車・車輌・飛行機・船舶などの座席シートの表皮材の表皮材。
(5) 自動車・車輌・飛行機・船舶等の天井材、カーマットなどの内装材。
(6) 防湿シート、防水シート、断熱材、アコーディオンカーテンなどの建材（建築材料）。
(7) タオル、バスタオル、パジャマ、寝間着などの繊維製の身の回り品。

従来から燃えやすい物質を燃えにくくするための技術については、各種分野で検討されてきており、そのような物質に難燃性を付与するための薬剤なども知られている（特許文献１−６）。

しかし、これらのものは、本発明の希望する不燃レベルにはまだ到達しているとは言えないものであった。

一方、難燃特性よりもハイレベルと言うべき不燃特性を実現するもの（薬剤）として、高濃度硼酸化合物を用いること、そして、該高濃度硼酸化合物を木材、木質材料や天然繊維構造体に含浸や塗布をして防火・耐火剤とする提案がされている（特許文献７、８）。

しかし、かかる高濃度硼酸化合物は、不燃化技術を達する薬剤として優れたものであるが、該薬剤を所望の構造体に含有させることや付着させることが難しく、該技術による高度な不燃特性を有する構造体は実現されていなかったのが実状である。
特開平６−３１３０９９号公報 特開平７−２６１５３号公報 特開平７−１７１３７８号公報 特開平９−１３０３７号公報 特開平１１−２５５９５５号公報 特開２００３−１４４９０４号公報 特開平８−７３２１２号公報 特開２００３−２９１１１０号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、従来、難燃性であると呼ばれるレベルをはるかに超える不燃特性を有する繊維構造体を製造する方法を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の不燃性繊維構造体の製造方法は、以下の(1) の構成からなる。
（１）繊維構造体をホウ酸ナトリウム重合体溶液に浸漬し乾燥させて、該繊維構造体に対して、該ホウ酸ナトリウム重合体を有効固形成分として５〜１００％ｏｗｆ付着させることを特徴とする不燃性繊維構造体の製造方法。

かかる本発明の不燃性繊維構造体の製造方法において、より具体的に好ましくは、以下の(2) 〜(4) の構成を有するものである。
（２）繊維構造体を構成する繊維が、合成繊維または化学繊維であることを特徴とする上記(1) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
（３）繊維構造体を構成する繊維が、天然繊維であることを特徴とする上記(1) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
（４）繊維構造体に対して、ホウ酸ナトリウム重合体を有効固形成分として、単位面積当たり１０〜５０ｇ／ｍ² 付着させることを特徴とする上記(1) 、(2) または(3) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法。

請求項１にかかる本発明によれば、従来、難燃性であると呼ばれるレベルを超える不燃特性を有する繊維構造体を製造することができるものである。

以下、更に詳しく本発明について、説明する。

本発明において、「繊維構造体」とは、織物状、編物状、不織布状、紙状あるいはマット状、テープ状などのものを言い、構成材料として繊維が使用されて構成されている構造体を広くいうものである。また、その一次的形態のものはもちろんのこと、更に、高次加工がなされた二次的形態のものや、最終の製品形態・商品形態のものをも含む概念である。

本発明の方法は、かかる繊維構造体を、ホウ酸ナトリウム重合体溶液に浸漬し乾燥させて、該繊維構造体に対して、該ホウ酸ナトリウム重合体を有効固形成分として５〜１００％ｏｗｆを付着させるものである。

本発明において用いられるホウ酸ナトリウム重合体溶液とは、いわゆる水ガラスであり、発泡性水ガラスとして知られ、既に市販されているものであって（例えば、「ファイアレス Ｂ リキッド」（登録商標、（株）トラストライフ）、１００℃前後に加熱されると激しく発泡して発泡スチロール様のガラス発泡体となるものである。すなわち、該ホウ酸ナトリウム重合体溶液は、主成分のホウ酸イオンが主に層状の構造をなしているために、ガラスの膜を形成しやすく、しかもガラスでできた泡がはじけにくく比較的強固な膜を形成することができるものであり、水蒸気が激しく気化を始める１００℃前後になると、水蒸気によってガラスの泡が形成され、ガラス発泡体（概して、比重０．１〜０．２）となるのである。

したがって、該ホウ酸ナトリウム重合体が付与されている被処理物においては、火炎等にさらされた場合、１００℃前後に昇温したときに、ホウ酸ナトリウム重合体が激しく発泡し、該被処理物の表面はガラスでできた泡が多数集結した比重０．１〜０．２程度のガラス発泡体で覆われることになり、該ガラス発泡体が、該被処理物を外気（酸素）から完全にシャットアウトして、該被処理物は酸素が絶たれた状態となり、燃焼することが不可能な状態となり、完全な不燃化効果が得られるものである。

本発明にかかる繊維構造体を構成する繊維は、特に限定されるものではなく、合成繊維、化学繊維あるいは天然繊維などのいずれでもよい。特に、比較的簡単に燃焼しやすい性質を持つ合成繊維や化学繊維に採用すると効果は大きく、あるいは、難燃性に優れた繊維と混用されて使用され繊維構造体が構成されているようなものに対して採用すると効果は大きい。

本発明において繊維構造体とは、繊維のいわゆる高次加工品を言うものであり、具体的には、織物、編物、不織布、糸、マット類、あるいは繊維シートにポリウレタンなどの高分子弾性体が含浸された人造皮革シート等の繊維構造体の全般をいい、さらに、それらのものが最終商品・構造体として加工された、前述のような、衣類、例えば、制服のような衣類、寝装具類、建装具類、家具類の表皮材、自動車等の座席シートの表皮材の表皮材、自動車等の天井材、カーマットなどの内装材、防湿シート、防水シート、断熱材、アコーディオンカーテンなどの建材（建築材料）、タオル、バスタオル、パジャマ、寝間着などの繊維製の身の回り品などの全てををいうものである。

本発明においては、該繊維構造体に対して、該ホウ酸ナトリウム重合体は、繊維構造体が平面状を呈するものである場合、その有効固形成分として、繊維構造物の単位面積当たり１０〜５０ｇ／ｍ² 付着させることが好ましいものである。さらに好ましい付着量は、繊維構造物の単位面積当たり２０〜３０ｇ／ｍ² である。

繊維構造体に、ホウ酸ナトリウム重合体の有効成分を所定量付着させる際しては、ホウ酸ナトリウム重合体が含有される浸漬液（パッディング液）に繊維構造体を浸漬し、パッディングをする工程を設けることで可能である。この浸漬工程において、浸漬液に、さらに水系ウレタンバインダー等を含有させることが好ましく、該バインダーを使用するとより強固な付着状態を得ることができる。ホウ酸ナトリウム重合体の有効固形成分の付着量は、良好な不燃・難燃効果を得る上で、繊維構造体に対して、５〜１００％ｏｗｆ付着させることが重要であり、より好ましくは、２０〜４０％ｏｗｆ付着させることである。

また、本発明にかかる繊維構造体において、構成する繊維の一本一本の単繊維は、その横断面形状（繊維の長さ方向に直角な方向の断面形状）は、特に限定されるものではなく、通常の円形断面のものでもよく、あるいは、非円形中実断面の繊維であってもよいものである。

ここで、非円形中実とは、非「円形中実」という意味であり、「断面が真円でかつ中実のもの」ではないことを意味している。

特に、不燃化剤を、繊維表面から脱落させることなく付着させるには、繊維断面形状は、単なる円形断面の繊維でなく、非円形中実断面を有する繊維を用いることが好ましいものである。

すなわち、具体的には、繊維断面形状は、断面が非真円の異形断面繊維であるか、あるいは、断面が真円でも内部に空洞部を有する中空繊維などであることが好ましく、要素構造的には、繊維横断面の輪郭線上において凹み、あるいは窪み等が明確に形成されて存在しているものであればよく、該凹みあるいは窪み部分等に、微細なホウ酸ナトリウム重合体が付着することになる。

したがって、繊維横断面形状において、不規則な凹みが多数存在していることが認められるアルカリ減量加工処理を施された、いわゆるクレーター構造を多数を有するようなポリエステル繊維等でもよいものであり、本発明の横断面形状（繊維の長さ方向に直角な方向の断面形状）が非円形中実の繊維であるとは、そのようなクレーター構造を多数を有するような繊維も含む。

このような異形の断面繊維を用いること、あるいは中空繊維を用いることにより、横断面形状の窪み部分などにおいて付着しているホウ酸ナトリウム重合体が脱落しにくいものとなり、本発明の効果をより永続的な効果のあるものとして使用することを可能にならしめる。

異形断面繊維の場合、例えば、三角断面、四角断面、５角断面、六角断面、八角断面、Ｃ型断面、Ｔ型断面、Ｙ型断面、Ｈ型断面、多葉型断面、まゆ型の異形断面繊維のうちの１つもしくは２つ以上のものである繊維を用いるのも好ましい。特に、Ｈ型断面繊維などは、自動車等の座席シートや内装品にパイル品として使用されることも多く、不燃化効果を奏することは意義がある。

さらになお、「断面が真円でない」とは、円形がつぶれたような楕円状のものでもよいという意味である。そのような形状でも真円形に比較して、多少強いホウ酸ナトリウム重合体の保持力（担持力）を実現できるからであり、本発明者らの各種知見によれば、楕円である場合は、長径と短径の比は、長径／短径比Ｒが、１＜Ｒ≦４の範囲内を満足するものであることが好ましい。

本発明の繊維構造体において用いられる繊維は、ポリエステル、ナイロン、ポリアクリルなどの合成繊維、またはレーヨン、テンセルなどの化学繊維であることが好ましい。また、綿（コットン）、麻、ウールなどの天然繊維であることも好ましい。これらの繊維は、衣類をはじめとして、各種用途に使用されているが、非燃焼特性が要請される用途も多いからである。

実施例１
ポリエステルフィラメント加工糸８４Ｔ−３６Ｆ、丸断面セミダル糸と、綿糸４０ｓ／１からなるニット生地（混成率：ポリエステルフィラメント加工糸６０％／綿糸４０％）を糊抜き−精練・漂白−染色−セット加工した生地を、ホウ酸ナトリウム重合体（「ファイアレス Ｂ リキッド」（（株）トラストライフ社登録商標））を水で２倍に希釈した水溶液に浸漬させた後、二本のゴムローラー間に通しながら余分な水溶液を絞り出して、ホウ酸ナトリウム重合体を生地に均一に付着させた。引き続き、乾熱１７０℃のボックスの中に布速度４０ｍ／分で通し、乾燥させた。

ホウ酸ナトリウム重合体の有効付着量は、対繊維重量比率ではホウ酸ナトリウム重合体の有効固形成分が３５％ｏｗｆであり、また、単位生地面積当たりでは、ホウ酸ナトリウム重合体の有効固形成分が１０ｇ／ｍ² であった。

こうして得られたニット生地を、市販のガスライターで直下炎に晒して燃焼テストをしてみたが、全く燃えなかった。

実施例２
綿糸４０ｓ／１使い１００％平組織織物の生地を、ホウ酸ナトリウム重合体（「ファイアレス Ｂ リキッド」（（株）トラストライフ社登録商標））を水で３倍に希釈した水溶液に浸漬させた後、二本のゴムローラー間に通しながら余分な水溶液を絞り出して、ホウ酸ナトリウム重合体を織物に均一に付着させた。引き続き、乾熱１７０℃のボックスの中に布速度４０ｍ／分で通し、乾燥させた。

ホウ酸ナトリウム重合体の有効付着量は、対繊維重量比率ではホウ酸ナトリウム重合体の有効固形成分が２５％ｏｗｆであり、また、単位生地面積当たりでは、ホウ酸ナトリウム重合体の有効固形成分が９ｇ／ｍ² であった。

こうして得られた織物生地を、市販のガスライターで直下炎に晒して燃焼テストをしてみたが、全く燃えなかった。

Claims (4)

1. 繊維構造体をホウ酸ナトリウム重合体溶液に浸漬し乾燥させて、該繊維構造体に対して、該ホウ酸ナトリウム重合体を有効固形成分として５〜１００％ｏｗｆ付着させることを特徴とする不燃性繊維構造体の製造方法。
2. 繊維構造体を構成する繊維が、合成繊維または化学繊維であることを特徴とする請求項１記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
3. 繊維構造体を構成する繊維が、天然繊維であることを特徴とする請求項１記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
4. 繊維構造体に対して、ホウ酸ナトリウム重合体を有効固形成分として、繊維構造物の単位面積当たり１０〜５０ｇ／ｍ² 付着させることを特徴とする請求項１、２または３記載不燃性繊維構造体の製造方法。