JP4223625B2 - 非ハロゲン難燃性不織布 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は難燃性フィルターの基布を始め各種用途に適合する難燃性不織布であり、特に通常の不織布としての機能を具備すると共に、使用後の廃材の焼却処理の段階において公害の原因となるダイオキシン等を発生しない非ハロゲン難燃性不織布に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般に使用されている難燃性不織布は難燃効果を経済的に発現させるためにはハロゲン系化合物が汎用性があり、技術分野としてノウハウやデータが確立されていることから、繊維素材を始め、加工バインダーや難燃剤の組成にハロゲンを含有するものが多い。
【０００３】
例えば、繊維素材としてモダクリル、難燃アクリル、ポリクラール等が使用され、バインダーとしても塩化ビニリデン系、塩化ビニル系やアンチモンとの併用が用いられ、臭素系難燃剤等の分子構造としてもハロゲンを含有する材料を主体に選択されている。
これらは比較的容易に、安価で、かつ確実な効果をもつ製品の設計が可能であるため、使用目的に適合する多くの難燃性不織布に応用されている。
【０００４】
【発明が解決とようとする課題】
ところが、上記ハロゲン系化合物を含む繊維素材や、加工バインダーや難燃剤を使用したものは廃材の焼却処分に際しダイオキシンを含むガスを発生し、社会問題として取り上げられている環境汚染の原因となる可能性を有している。と云って、上記のハロゲンによるダイオキシン公害を軽減しようとした場合、その代替素材の選択は容易でなく、難燃性を低下させたり、接炎部分が収縮、溶融したり、あるいはコストが上昇するなどの問題を招来する。
【０００５】
そこで、本発明は上述の相反する実状をふまえ、これに対処すべく種々の検討を行い、その結果、非ハロゲン化と難燃性を解決し、難燃性の優れた非ハロゲン不織布を得ることを目指して、特に種々の既存材料の組み合わせより繊維素材が非ハロゲン系であり、接炎によって容易に溶融流動せず、また接炎部分が炭粉化して飛散することもなく、環境に悪影響を及ぼさない不織布製品を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
即ち、上記目的に適合する本発明は本質的にセルロース系繊維Ａと、ポリビニルアルコール系繊維Ｂが夫々５重量％以上で、かつ両繊維の和（Ａ＋Ｂ）が３０〜８０重量％を占め、残りが１０重量％以上の熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維であるハロゲンを含まない繊維からなる繊維ウエブを予め、パンチング等により構成繊維同志を互いに交絡させ、含リン化合物、含リン窒素系化合物の少なくとも１種またはこれらに含イオウ窒素系化合物を加えた難燃加工剤と、非ハロゲン熱可塑性樹脂よりなるバインダーで結合し、構成してなることを特徴とする。
【０００７】
なかでも、本発明のより好ましい形態としては、セルロース系繊維Ａと、ポリビニルアルコール系繊維Ｂが夫々１０重量％以上で、かつ両繊維の和（Ａ＋Ｂ）が４０〜７０重量％を占め、残りが２０重量％以上の熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維であるハロゲンを含まない繊維からなる繊維ウエブを予め、パンチング等により構成繊維同志を互いに交絡させ、含リン化合物、含リン窒素系化合物の少なくとも１種またはこれらに含イオウ窒素系化合物を加えた難燃加工剤と、非ハロゲン熱可塑性樹脂よりなるバインダーで結合した構成である。
【０００８】
ここで上記セルロース系繊維Ａとしてはビスコースレーヨン、ポリノジック、綿より選ばれた少なくとも１種が用いられ、、ポリビニルアルコール系繊維Ｂとしてはビニロン系繊維が好ましく、熱溶融性熱可塑性繊維Ｃとしてはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリプロピレン（ＰＰ）繊維より選ばれた少なくとも１種、又は上記繊維Ａ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種に非ハロゲン難燃剤を含む繊維が用いられる。
【０００９】
また、上記本発明に用いられる難燃加工剤としては、含リン化合物、含リン窒素系化合物、含イオウ窒素系化合物、又はこれらの混合であり、前記繊維ウエブ中の繊維の接合を目的とする非ハロゲン熱可塑性樹脂と混合されてバインダー組成の一部として付与されるが、この場合、難燃加工剤及び難燃剤を含む繊維中の難燃剤が総和において、繊維ウエブ及びバインダーの総重量に対してリン量が１．２重量％以上、窒素を含む場合には窒素量が少なくともリン量１％に対し１．０倍以上となるように付加することが有利である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、更に本発明の具体的態様について説明する。
【００１１】
本発明は以上のようにセルロース系繊維Ａと、ポリビニルアルコール系繊維Ｂ及び熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維を夫々所定の割合で配合してなるハロゲンを含まない繊維ウエブを予め、パンチング等により構成繊維同志を互いに交絡させ、難燃加工剤と非ハロゲン熱可塑性樹脂よりなるバインダーで結合してなる非ハロゲン難燃性の不織布である。
【００１２】
上記繊維ウエブの構成素材は、いずれも単体としては容易に燃焼するが、セルロース系繊維Ａ及びポリビニルアルコール系繊維Ｂは親水性であり、水系のバインダー組成中の難燃加工剤を吸収し、保持することにより難燃性に寄与する。また、難燃加工したウエブにおいて接炎部分は炭化ないし一部灰化する。
【００１３】
一方、熱溶融性熱可塑性繊維Ｃは上記両繊維Ａ、Ｂと混綿によって均一にウエブ内で混ざり合っているが、接炎部分は一部又は全部が溶融し、相互に隣接する状態で難燃加工剤を繊維表面に保持することが容易となるために難燃化が進むと共に接炎部の溶融体は上記両繊維Ａ、Ｂの炭化又は灰化物質に一部又は全部吸収される。このため、熱溶融性熱可塑性繊維Ｃの溶融流出は阻止されると共に、炎を取り除き、冷却した接炎部の前記両繊維Ａ、Ｂの炭化又は灰化した物質も熱溶融性熱可塑性繊維Ｃの溶融体の固化物質に包埋される状態となり、粉体として脱落したり飛散することが防止される。
なお、上記各繊維素材としては何れもハロゲンを全く含まないことが肝要である。
【００１４】
本発明で用いられるセルロース系繊維Ａとしてはビスコースレーヨン、ポリノジックレーヨン、などであり、ポリビニルアルコール系繊維としてはビニロン繊維が最も有効であり、熱溶融性熱可塑性繊維Ｃとしてはポリエチレンテレフタレート（ＰＴＥ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリプロピレン（Ｐ．Ｐ）繊維などがある。またウエブの構成繊維である前記Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１種が非ハロゲン難燃組成を含む難燃性繊維であることも有効である。
【００１５】
そして、上記各繊維素材による繊維ウエブの形成にあたっては、上記各繊維素材は随時、所望の割合で配合されるが、セルロース系繊維Ａとポリビニルアルコール系繊維Ｂが夫々５重量％以上で、両繊維の和（Ａ＋Ｂ）が３０〜８０重量％を占め、残りが１０重量％以上の熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維であるハロゲンを含まない繊維配合が実用的であり、特にセルロース系繊維Ａとポリビニルアルコール系繊維Ｂが夫々１０重量％以上で、両繊維の和（Ａ＋Ｂ）が４０〜７０重量％を占め、残りが２０重量％以上の熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維であるハロゲンを含まない繊維配合は好適である。
この場合、Ａ、ＢまたはＣの少なくとも１種が非ハロゲン難燃組成を含む難燃性繊維であることが有効である。
【００１６】
また、セルロース系繊維Ａとポリビニルアルコール系繊維が夫々１５重量％以上で両者の総和が５０重量％であり、残りの少なくとも２０％が熱溶融性熱可塑性繊維としてＰＥＴ繊維を含む熱可塑性合成繊維である繊維配合も好ましい態様である。
【００１７】
上記繊維ウエブは勿論、いずれもハロゲンを含まないものであり、適宜既知の手段によってウエブ化される。
この繊維ウエブの目付は２０ｇ／ｍ^２〜１００ｇ／ｍ^２位が好適であり、特に２５ｇ／ｍ^２〜５０ｇ／ｍ^２の低目付のものは最も実用的である。
しかし、１００ｇ／ｍ^２以上の目付の繊維ウエブを排除するものではない。
【００１８】
上記繊維ウエブを構成する各繊維の繊維長及び太さが２〜２０デニール、好ましくは３〜２０デニールで繊維長５０〜８０ｍｍくらいのものが好ましい。
【００１９】
なお、ウエブ構成繊維中にセルロース系繊維が余り多くなると、燃焼部分が炭化又は灰化し、取扱い中に細かい粉体物が脱落飛散し易くなる傾向がある。
また、ウエブ構成繊維中に熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを混入することはバインダー量を減少させる上に有効である。
この場合、熱溶融性熱可塑性繊維Ｃの一部又は全部を残余の熱可塑性合成繊維に比し５０℃以下の差を持つ低融点の繊維として繊維ウエブを形成し、該繊維ウエブを上記低融点の繊維の融点より高い温度の熱処理をすることが効果的である。
【００２０】
かくして形成される繊維ウエブを不織布として完成するためには、機械的なニードルパンチその他の交絡処理法や接着効果のある熱可塑性樹脂の溶液または界面活性剤による分散体であるバインダーと難燃剤の混合液を含浸またはスプレー、発泡、印捺法などによって付与する方法、あるいは別法として熱可塑性繊維の一部を熱融着繊維に置換えてウエブの熱処理によってウエブを形成する繊維の相互接着を行う方法などがあり、これらの方法は何れか単独または組み合わせによって不織布形成の加工法として適用されるが、本発明では特にハロゲンを含有しない難燃加工剤と熱可塑性樹脂よりなるバインダーが用いられている。
この場合、上記のバインダーによる結合に先立ち予めパンチング等により、繊維ウエブの構成繊維同志を互いに交絡させておくようにする。
【００２１】
本発明で用いられる難燃加工剤としては含リン、含リン窒素系の少なくとも１種またはこれらと含イオウ窒素系化合物の混合物であり、これらはハロゲンを含有しない熱可塑性樹脂と共にバインダーとして繊維相互の結合に用いられるが、この場合、リン量として繊維ウエブ及びバインダー樹脂の総重量に対し１．２重量％以上が含まれるよう条件を選ぶことが好ましい。また、含リン窒素系化合物及び含イオウ窒素系化合物を用いるか、併用する場合には少なくとも１％のリン量に対し約１．０倍以上の窒素量を含むことが好ましい。
【００２２】
ウエブ繊維のＡ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種が非ハロゲン系難燃組成を含む難燃性繊維である場合は、それらの難燃効果によってバインダー組成に添加する難燃剤の量あるいは種類などは影響を受ける。
即ち、繊維中又はバインダーを問わず、難燃性不織布に含まれる難燃剤の効果の総和として寄与する。
【００２３】
上記難燃加工剤中のリン系難燃加工剤としては、フォスフェート、フォスフォネート、フォスフィネート等の無機酸、有機系誘導体あるいはこれらのエステル化合物、ジフォスフォン酸誘導体等、及び有機窒素系化合物のリン酸塩、尿素、グアニール尿素、クワニジンのリン酸塩、トリス（２カルバモイルエチル）フォスフィン、トリス（２カルバモイルエチル）フォスフィンオキサイドその他化合物、イオウ、チッ素系化合物としては有機窒素化合物の硫酸塩もしくはスルフォン酸塩あるいはスルアミン酸塩等が挙げられる。
なかでも特に沸点が１４０℃以上で水溶性の化合物が好ましい。しかし、水に溶解し難いものは乳化分散系として用いることも可能である。
【００２４】
一方、バインダーの成分として用いられる熱可塑性樹脂としては、ポリ酢酸ビニル系、ポリエステル系、ポリアクリル酸エステル系、ポリディェン系、ポリエチレンビニルアルコール系、ポリウレタン系、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリアセタール及びそれらの誘導体又はその混合物であるポリマーの水分散体等が用いられ、何れもハロゲン元素を一切含まないものが選択される。
【００２５】
前記熱可塑性樹脂バインダーは、官能基を有するものあるいは自己架橋型のものも含まれるため、メラミン系、尿素系、又はエチレン尿素系などのメチロール化合物や変性マレイン酸誘導体等の官能性加工剤とそれらの活性化触媒をバインダー系に含めて加工することも有効である。
【００２６】
バインダーの効果は本来、ウエブの構成繊維を結合するものであるが、同時に難燃加工剤を組成として混合し、これらの繊維への運搬並びに過度の乾燥時のマイグレーションを防ぎ、かつ有効にウエブにこれを固定化させる効果を有するものである。
更にこれらにはポリマー固着を強化し、風合い触感を与えるために各種の架橋剤、例えばメラミン系、マレイン酸エステル系、グリシジルエーテル系あるいは各種のジメチロール化合物とそれらの反応促進触媒を併用することができる。
しかし、勿論、これらの触媒中、塩素系その他の一切のハロゲン元素を除外することは論をまたない。
【００２７】
バインダー量は不織布全重量に対して１５〜４０％、好ましくは２０〜３５％を用い、前述の如くエマルジョン溶液などとしてスプレー、コーティング、含浸などによって繊維ウエブに付与し、乾燥及び熱処理によって繊維に結合する。
なお、上記本発明における難燃加工はウエブ組成としてＡ、Ｂ及びＣの繊維を基本的構成としているが、第４の成分としてそれ以外の不燃性または耐熱繊維、難燃繊維類、即ち、カーボン系繊維あるいはＰＰＴＡ（メタ及びバラ系）等を加えることも有効であり、一層の難燃性の向上が可能である。しかし、コスト的には当然不利となる。
このような第４の成分の添加により難燃加工不織布に含まれるべきリン等の難燃剤の総量を低減させることも可能である。
【００２８】
【実施例】
以下、本発明の実施例を掲げ、比較例と対比する。
【００２９】
（実施例１、２）
１５デニール、繊維長７６ｍｍのビスコースレーヨンＡと、同じく１５デニール、７６ｍｍのビニロン繊維Ｂ及び３デニール、５１ｍｍのリン系難燃ＰＥＴ繊維Ｃを素材として、夫々表１に示す組成配合で通常法による混綿、カーディング、クロスウエブ、パンチング等の工程によって目付３０ｇ／ｍ^２の実施例１及び実施例２のウエブを作成した。
【００３０】
次に同じくウエブ重量の３５パーセントの下記表２の難燃加工剤を含むバインダ固形成分が均一に付加されるよう加工剤水分散液を作り、前記繊維ウエブを夫々該分散液に含浸してバインダーを付与し、１４０℃、５分間で乾燥と熱処理を行った。
【００３１】
【表１】

【００３２】
【表２】

【００３３】
（比較例１、２）
ウエブ形成条件、及び難燃加工剤を含むバインダー分散浴の付加加工条件は実施例１，２と同じとし、ウエブの素材を下記表３の通りに変え、一方、加工剤水溶液組成として比較例１では実施例１と同じ加工浴組成を用い、比較例２では加工浴組成を変えて塩化ビニリデン２０％、変性マレイン酸誘導体０．５％の固形重量％をもつ加工浴組成を用いて夫々比較例１、２を作成した。
【００３４】
【表３】

【００３５】
そして、上記実施例１、２及び比較例１、２により各々目付４０．５ｇ／ｍ^２の難燃加工不織布を製作した。
次に繊維素材を同じくし、ウエブの配合割合を変え、表４に示す割合で実施例３及び比較例３を作成した。
【００３６】
【表４】

【００３７】
上記組成よりなる目付３０ｇ／ｍ^２のウエブに前記実施例２に用いた加工剤水溶液組成により加工液を含浸付与し、同様に乾燥、熱処理を行って目付４０．５ｇ／ｍ^２の不織布を製作した。
【００３８】
かくて、上記製作した各不織布について評価試験を行い、性能を測定した。
得られた結果を表５に示す
表中、難燃性（ＪＩＳ Ｌ−１０９１）において○は区分３合格、△は区分２合格である。
また、垂直直火による自己消火性は５ｃｍ×１５ｃｍ難燃加工不織布を垂直に下げ、下端にライター火炎で直火３秒での結果で、○は残炎なく自己消火、△は残炎２秒以内で自己消火、×は自己消火なしである。
【００３９】
【表５】

【００４０】
【発明の効果】
難燃性不織布は以上のようにセルロース系繊維とポリビニルアルコール系繊維を主体として熱溶融性熱可塑性繊維を含む非ハロゲン合成繊維を混合して形成したウエブを予め構成繊維を互いに交絡し、リン系等の難燃加工剤を添加した非ハロゲンバインダーにより固定したものであり、目付に対応してセルロース繊維とポリビニルアルコール繊維を所定の混合比率で混合してなるため、炎に短時間近づけても穴が開きにくいと共に、接炎部の溶融滴下もなく、不織布形状も崩れにくく、また、前記繊維と繊維の結合にリン系、リン窒素系、あるいはこれらに含イオウ窒素系化合物を加えた難燃加工剤を含む非ハロゲンバインダーが用いられているためウエブ構成繊維の結合にあたりこれら繊維へのバインダー運搬並びに過度の乾燥時のマイグレーションを防いで有効な固定化を達成すると共に非ハロゲンにより燃焼時に発生する煙からは塩素の発生もなく、ダイオキシン公害の如き環境に悪影響を及ぼすことがない顕著な効果を有する。
【００４１】
本発明難燃性不織布は特に濾材に用いダイオキシン等を発生しない濾材として実用面に優れた効果を有している。

Claims (4)

1. セルロース系繊維Ａと、ポリビニルアルコール系繊維Ｂが夫々５重量％以上で、かつ両繊維の和（Ａ＋Ｂ）が３０〜８０重量％を占め、残りが１０重量％以上の熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維であるハロゲンを含まない繊維から成る繊維ウエブを予めパンチング等により構成繊維同志を互いに交絡させ、含リン化合物、含リン窒素系化合物の少なくとも１種またはこれに含イオウ窒素系化合物を加えた難燃加工剤と非ハロゲン熱可塑性樹脂よりなるバインダーで結合し、構成してなることを特徴とする非ハロゲン難燃性不織布。
2. セルロース系繊維Ａと、ポリビニルアルコール系繊維Ｂが夫々１０重量％以上で、かつ両繊維の和（Ａ＋Ｂ）が４０〜７０重量％を占め、残りが２０重量％以上の熱溶融性熱可塑性繊維Ｃを含む熱可塑性合成繊維であるハロゲンを含まない繊維からなる繊維ウエブを予め、パンチング等により構成繊維同志を互いに交絡させ、含リン化合物、含リン窒素系化合物の少なくとも1種またはこれに含イオウ窒素系化合物を加えた難燃加工剤と、非ハロゲン熱可塑性樹脂よりなるバインダーで結合し構成してなることを特徴とする非ハロゲン難燃性不織布。
3. セルロース系繊維Ａがビスコースレーヨン、ポリノジック、綿より選ばれた少なくとも１種であり、ポリビニルアルコール系繊維Ｂがビニロン系繊維であり、熱溶融性熱可塑性繊維Ｃがポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維、ポリエチレン（ＰＥ）繊維、ポリプロピレン繊維より選ばれた少なくとも１種又は上記繊維Ａ、Ｂ、Ｃの少なくとも１種に非ハロゲン難燃剤を含む繊維である請求項１又は２記載の難燃性不織布。
4. 難燃加工剤及び難燃剤を含む繊維中の難燃剤が総和において、繊維ウエブ及びバインダーの総重量に対してリン量が１．２重量％以上またはリン量が１．０％以上で、窒素量がリン量に対し１．０倍以上となるように付加されている請求項１，２又は３記載の難燃性不織布。