WO2023100484A1 - 難燃性布帛、及びそれを含む難燃性マットレス - Google Patents

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Abstract

本発明は、難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)を含む難燃性布帛であって、前記難燃性布帛は、目付が140g/m2以上かつ厚みが0.5mm以上であり、前記難燃性布帛は、骨格繊維(B)を20質量%以上含み、骨格繊維(B)は、鉱物繊維及び珪酸含有繊維からなる群から選ばれる1以上であり、難燃性モダクリル繊維(A)は、無機錫酸亜鉛化合物を含み、前記難燃性布帛は、難燃性布帛全体質量に対して無機錫酸亜鉛化合物を1.2質量%以上含む難燃性布帛に関する。

Description

難燃性布帛、及びそれを含む難燃性マットレス
 本発明は、難燃性布帛、及びそれを含む難燃性マットレスに関する。
 従来から、難燃剤を含む難燃性モダクリル繊維を、他の繊維と組み合わせた難燃性ニット生地は、マットレスの内部構造体を覆うために用いられていた。一方、モダクリル繊維等のハロゲン含有繊維の難燃化は、難燃剤としてアンチモン化合物を1~50質量%程度含有させることが一般的であり(例えば、特許文献1)、アンチモン化合物を含有した難燃性モダクリル繊維を、他の繊維と組み合わせた難燃性ニット生地が、マットレスの内部構造体を覆うために用いられている(例えば、特許文献2及び特許文献3)。
特公平4-18050号公報 国際公開公報2006/043663号 国際公開公報2006/008900号
 しかしながら、アンチモン化合物を難燃剤に用いた場合、これらの溶出や排出による環境への影響が懸念されており、改善の余地があった。
 本発明は、上記従来の問題を解決するため、環境への影響が低減され、高い難燃性を有する難燃性布帛、及びそれを含む難燃性マットレスを提供する。
 本発明の1以上の実施形態は、難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)を含む難燃性布帛であって、前記難燃性布帛は、目付が140g/m2以上かつ厚みが0.5mm以上であり、前記難燃性布帛は、骨格繊維(B)を20質量%以上含み、骨格繊維(B)は、鉱物繊維及び珪酸含有繊維からなる群から選ばれる1以上であり、難燃性モダクリル繊維(A)は、無機錫酸亜鉛化合物を含み、前記難燃性布帛は、難燃性布帛全体質量に対して無機錫酸亜鉛化合物を1.2質量%以上含む難燃性布帛に関する。
 本発明の1以上の実施形態は、前記難燃性布帛を含む難燃性マットレスに関する。
 本発明によれば、環境への影響の懸念が低減され、良好な難燃性を有する難燃性布帛及びそれを含む難燃性マットレスを提供できる。マットレスの内部構造体を当該難燃性布帛で覆うことにより、マットレスの内部構造体の中でもウレタンフォームに、当該難燃性布帛を用いることで、ウレタンフォームの素材独特の風合いや心地よさを損なわず充分確保しながら、高度に難燃化できる。
 本発明の発明者らは、上述した課題を解決するために検討を重ねた。その結果、布帛にモダクリル繊維を無機錫酸亜鉛化合物で難燃化した難燃性モダクリル繊維Aと、特定の骨格繊維Bを含ませるとともに、布帛の目付及び厚み、並びに布帛中の骨格繊維Bの含有量及び無機錫酸亜鉛化合物の含有量を所定の範囲にすることで、アンチモン化合物を含む難燃性モダクリル繊維を用いることなく、布帛の難燃性を高めることができることを見出した。また、該布帛を用いたマットレスも難燃性に優れる。
 本発明の1以上の実施形態において、難燃性モダクリル繊維A及び難燃性布帛は、無機錫酸亜鉛化合物を含み、実質的にアンチモン化合物を含まないことから、環境への影響の懸念が低減されるとともに、コストも低減することができる。本明細書において、「実質的にアンチモン化合物を含まない」とは、意図的に繊維又は布帛に難燃剤としてアンチモン化合物を添加しないことを意味する。
 本明細書において、数値範囲が「~」で示されている場合、該数値範囲は両端値(上限及び下限)を含む。例えば、「X~Y」という数値範囲は、X及びYという両端値を含む範囲となる。また、本明細書において、数値範囲が複数記載されている場合、異なる数値範囲の上限及び下限を適宜組み合わせた数値範囲を含むものとする。
 以下、本発明の1以上の実施形態について、詳細に説明するが、これらの実施形態に限定されない。
 <難燃性布帛>
 難燃性布帛は、難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)を含む。
 難燃性布帛は、目付が140g/m2以上である。目付が140g/m2未満の場合、燃焼時に形成される炭化膜の密度が疎となり、マットレス、枕、マットレスパッドや布団等の寝具製品等において用いられる木綿やウレタンフォームへの着火を防ぐ性能が不充分となる。難燃性をより高める観点から、目付は150g/m2以上が好ましく、160g/m2以上がより好ましく、170g/m2以上がさらに好ましい。難燃性布帛の目付の上限については特に限定がないが、例えば、寝具製品としての風合い、触感の観点より、300g/m2以下であることが好ましい。
 難燃性布帛は、厚みが0.5mm以上である。厚みが0.5mm未満の場合には、燃焼時に形成される炭化膜の厚みが薄くなり、マットレス、枕、マットレスパッドや布団等の寝具製品等において用いられる木綿やウレタンフォームへの着火を防ぐ性能が不充分となる。難燃性布帛の厚みの上限については特に限定がないが、例えば、寝具製品としての風合い、触感の観点より2mm以下が好ましい。
 難燃性布帛は1枚を単層で用いてもよく、2枚以上を重ねて積層状態で使用してもよく、重ねることでより難燃性が向上する点から好ましい。2枚以上を重ねて使用する場合は、積層後の難燃性布帛の目付及び厚みが上述した範囲を満たせばよい。
 難燃性布帛は、骨格繊維(B)を20質量%以上含む。骨格繊維(B)の割合が20質量%未満であると、難燃性布帛における燃焼時の炭化膜形成の能力が不十分となる。難燃性アクリル繊維(A)と骨格繊維(B)の割合は耐久性、難燃性布帛の強度、炭化膜の形成の度合い、自己消火性の速度により決定されるが、難燃性モダクリル繊維(A)の含有量は20~80質量%、及び骨格繊維(B)の含有量は20~80質量%であることが好ましく、難燃性モダクリル繊維(A)の含有量は30~70質量%、及び骨格繊維(B)の含有量は30~70質量%であることが好ましく。難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)の割合がこの範囲であると、難燃性及び燃焼時の炭化膜形成能力が良好になる。難燃性モダクリル繊維(A)が少なすぎると、難燃性が不十分となる恐れがあり、骨格繊維(B)が少なすぎると、燃焼時の炭化膜形成の能力が不十分となる恐れがある。
 難燃性布帛において、難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)繊維の組合せ方法として、混綿、混紡、コアヤーン、交編、それぞれの繊維で構成した布帛の重ね合わせ等があるがこれらに限定されるものではない。コアとなる骨格繊維(B)の周囲に難燃性モダクリル繊維(A)が巻き付いたコアヤーンが好適に用いられる。コアヤーンを製造する方法は、特許第3552618号公報に開示されている方法、具体的にはドラフトされた繊維束及び芯繊維をノズルブロック及び中空ガイド軸体に供給し、中空ガイド軸体の先端において、芯繊維の周囲に繊維束を構成する繊維を巻き付け、実撚り紡績によってコアヤーンを製造するコアヤーン製造方法により、芯繊維をドラフト装置のフロントローラーよりも上流側から供給する方法で作製することができるが、これに限られることはない。難燃性布帛は、不織布、編物(ニットとも称される。)、織物等のいずれの布帛でもよい。編物は、緯編みでもよく、経編みでもよく、特に制限はない。難燃性布帛は、例えば表面が起毛したパイル布帛であってもよい。
 難燃性布帛には難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)に加えて、強度、耐洗濯性、耐久性を向上させる目的で、さらに天然繊維及び化学繊維からなる群から選ばれる1以上の繊維を20質量%以下、好ましくは10質量%以下で含んでもよい。天然繊維及び/又は化学繊維が20質量%を超えると難燃性が低下する恐れがある。
 天然繊維としては、例えば、木綿繊維、カポック繊維、亜麻繊維、大麻繊維、ラミー繊維、ジュート繊維、マニラ麻繊維、ケナフ繊維等の天然セルロース繊維、羊毛繊維、モヘア繊維、カシミヤ繊維、ラクダ繊維、アルパカ繊維、アンゴラ繊維、絹繊維等の天然動物繊維等が挙げられる。
 化学繊維としては、例えば、ポリエステル系繊維、ポリアミド系繊維、アラミド系繊維、ポリ乳酸繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリクラール繊維、ポリエチレン繊維、ポリウレタン繊維、ポリオキシメチレン繊維、ポリテトラフルオロエチレン繊維、ベンゾエート繊維、ポリフェニレンスルフィド繊維、ポリエーテルエーテルケトン繊維、ポリベンズアゾール繊維、ポリイミド繊維、ポリアミドイミド繊維等が挙げられる。また、難燃ポリエステル、ポリエチレンナフタレート繊維、メラミン繊維、アクリレート繊維、ポリベンズオキサイド繊維等を用いてもよい。その他、酸化アクリル繊維、炭素繊維、活性炭素繊維等が挙げられる。また、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、リヨセル等の再生セルロース繊維、再生コラーゲン繊維、再生タンパク繊維、酢酸セルロース繊維、プロミックス繊維等も挙げられる。
 難燃性布帛は炎遮蔽性能を有する。ここでいう炎遮蔽性能とは、布帛が炎に晒された際に当該布帛を炭化することで炎を遮蔽し、反対側に炎が移るのを防ぐことである。
 本発明の1以上の実施形態の難燃性布帛では、無機錫酸亜鉛化合物を難燃剤として含む難燃性モダクリル繊維(A)を含有することで、難燃性を付与でき、骨格繊維(B)を用いることで炭化膜を形成することができることから、得られる布帛は炎遮蔽性を有することができる。理由が定かでないが、燃焼時に、難燃性モダクリル繊維(A)に含まれる無機錫酸亜鉛化合物中の亜鉛による炭化促進と錫による消火性能、及び骨格繊維(B)の存在により強固な炭化膜が形成されていると考えられる。
 難燃性布帛は、必要に応じて帯電防止剤、熱着色防止剤、耐光性向上剤、白度向上剤、失透性防止剤等を含有してもよい。このようにして得られる難燃性布帛は所望の難燃性を有し、風合い、吸湿性、意匠性等に優れた特性を有する。布帛に存在する無機錫酸亜鉛化合物は蛍光X線装置で錫と亜鉛の含有量を測定することで定量可能である。
 <無機錫酸亜鉛化合物>
 難燃性布帛は、燃焼時の炭化層形成のしやすさと不燃ガスによる消火性能の観点から、難燃剤として無機錫酸亜鉛化合物を有する。難燃性布帛に含まれる無機錫酸亜鉛化合物は、難燃性モダクリル繊維(A)由来のものである。
 難燃性布帛は、布帛全体質量に対し、難燃剤である無機錫酸亜鉛化合物を1.2質量%以上含む。難燃性布帛全体における難燃剤の割合が1.2質量%未満であると、燃焼時における炎遮蔽性能が不足し、マットレス、枕、マットレスパッドや布団等の寝具製品等において用いられる木綿やウレタンフォームへの着火を防ぐ性能が不十分となる。また、難燃性布帛全体における無機錫酸亜鉛化合物の割合は高い難燃性を得るためには多い方がよいが、風合い、触感、繊維強度、強度を損なわないという観点から、難燃性布帛は、布帛全体質量に対し、難燃剤を40質量%以下含み、好ましくは10質量%以下含み、より好ましくは8質量%以下含む。
 無機錫酸亜鉛化合物のメディアン径で表す平均粒子径は2μm以下であることが好ましい。平均粒子径が2μm以下であると、紡糸工程にて紡糸口金の閉塞を引き起こすことがなく、製造性が良好になる。本発明において、無機錫酸亜鉛化合物の平均粒子径は、レーザー回折法で測定することができ、水や有機溶媒に分散した分散体(分散液)の場合は、レーザー回折法又は動的光散乱法で測定することができる。無機錫酸亜鉛化合物の平均粒子径の下限は特に限定されないが、例えば、無機錫酸亜鉛化合物の分散液を調整する際に粘度が過度に増加して取扱性が劣ることを抑制する観点から、0.5μm以上であってもよい。
 無機錫酸亜鉛化合物の添加量としては、後述するアクリル系共重合体100質量部に対して2~40質量部であることが好ましく、3~20質量部であることがより好ましく、3~15質量部であることが特に好ましい。無機錫酸亜鉛化合物が2質量部未満の場合、難燃性が不十分となる恐れがあり、一方40質量部を超えると、繊維を紡績等の加工する際に絶縁抵抗値が高くなり、静電気が発生しやすくなり、カード工程での巻き付きといったトラブルが発生し加工が困難となる傾向がある。
 無機錫酸亜鉛化合物としては、特に限定されないが、例えば、錫酸亜鉛及びヒドロキシ錫酸亜鉛からなる群から選ばれる1以上を含んでもよい。
 <アクリル系共重合体>
 本発明の1以上の実施形態において、アクリル系共重合体は、難燃性モダクリル繊維(A)の耐熱性及び難燃性の観点から、アクリロニトリル30~85質量%、ハロゲン含有ビニル単量体及びハロゲン含有ビニリデン単量体からなる群から選ばれる1以上のハロゲン含有単量体15~70質量%、及びこれらと共重合可能な他のビニル系単量体0~10質量%を含むことが好ましく、より好ましくは35~80質量%のアクリロニトリル、20~65質量%のハロゲン含有単量体、及び0~3質量%のこれらと共重合可能な他のビニル系単量体を含む。
 ハロゲン含有単量体としては、例えば、ハロゲン含有ビニル、ハロゲン含有ビニリデン等が挙げられる。ハロゲン含有ビニルとしては、例えば、塩化ビニル、臭化ビニル等が挙げられ、ハロゲン含有ビニリデンとしては、塩化ビニリデン、臭化ビニリデン等が挙げられる。これらのハロゲン含有単量体は、1種又は2種以上を組み合わせて用いてもよい。ハロゲン含有単量体を用いた場合、難燃剤として無機錫酸亜鉛化合物を選択して特定の配合量で配合することで、燃焼時の炭化層形成促進や不燃ガスによる消火性能により、高い難燃性を発現する。そのメカニズムは定かではないが、例えば塩化ビニル又は塩化ビニリデンが存在する場合、亜鉛が炭化を促し、燃焼時に炭化層を形成しやすくなると推測される。また、錫はアクリル系共重合体に含まれるハロゲンと反応し、不燃ガスによる消火性能を有すると推測する。
 塩化ビニリデン単量体を用いた場合、共重合体が着色し、寝具、衣料用途での使用は制限されるが、塩化ビニル単量体を用いた場合は着色が進行せず、好ましい。
 他の共重合可能なビニル系単量体としては、特に限定されないが、例えば、アクリル酸、メタクリル酸に代表される不飽和カルボン酸類及びこれらの塩類、メタクリル酸メチルに代表されるメタクリル酸エステル、グリシジルメタクリレート等に代表される不飽和カルボン酸のエステル類、酢酸ビニルや酪酸ビニルに代表されるビニルエステル類、スルホン酸基を含有する単量体等を用いることができる。前記スルホン酸基を含有する単量体としては、特に限定されないが、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、イソプレンスルホン酸、2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸並びにこれらのナトリウム塩等の金属塩類及びアミン塩類等を用いることができる。これらの他の共重合可能なビニル系単量体は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。スルホン酸基を含有する単量体は必要に応じて使用されるが、上記アクリル系共重合体中のスルホン酸基を含有する単量体の含有量が3質量%以下であれば紡糸工程の生産安定性に優れる。
 アクリル系重合体は、35~80質量%のアクリロニトリル、20~65質量%のハロゲン含有単量体、及び0~3質量%のスルホン酸基を含有する単量体を共重合した共重合体であることがより好ましく、35~75質量%のアクリロニトリル、25~65質量%のハロゲン含有単量体、及び0~3質量%のスルホン酸基を含有する単量体を共重合した共重合体であることがさらに好ましい。また、アクリル系重合体は、35~80質量%のアクリロニトリル、20~65質量%の塩化ビニル単量体及び塩化ビニリデン単量体からなる群から選ばれる1以上の単量体、及び0~3質量%のスルホン酸基を含有する単量体を共重合した共重合体であることがより好ましく、35~75質量%のアクリロニトリル、25~65質量%の塩化ビニル単量体及び塩化ビニリデン単量体からなる群から選ばれる1以上の単量体、及び0~3質量%のスルホン酸基を含有する単量体を共重合した共重合体であることがさらに好ましい。
 アクリル系共重合体は、塊状重合、懸濁重合、乳化重合、溶液重合等の既知の重合方法で得ることができる。この中でも工業的視点から、懸濁重合、乳化重合又は溶液重合が好ましい。
 <難燃性モダクリル繊維(A)>
 難燃性モダクリル繊維(A)は、アクリル系共重合体及び無機錫酸亜鉛化合物を含む。難燃性モダクリル繊維(A)における無機錫酸亜鉛化合物の含有量は、難燃性布帛における無機錫酸亜鉛化合物の含有量が上述した範囲を満たせばよく、特に限定されない。例えば、難燃性や紡績性の観点から、難燃性モダクリル繊維(A)は、アクリル系共重合体100質量部に対し、無機錫酸亜鉛化合物を2~40質量部含むことが好ましく、3~20質量部含むことがより好ましく、3~15質量部含むことがさらに好ましい。
 難燃性モダクリル繊維(A)は、難燃性布帛の難燃性向上のために使用される。燃焼時の炭化及び不燃ガス発生により難燃性マットレス内部を酸素欠乏状態にするとともに、表面の炎の侵入を防ぐのを助ける効果がある。本発明に用いる難燃性モダクリル繊維(A)は、無機錫酸亜鉛化合物を用いることでアンチモン化合物を使用した際に比べ燃焼時に有害ガスである一酸化炭素の発生が抑制され、環境への影響を抑えながらも紡績性に優れ、高い難燃性を有する難燃性モダクリル繊維である。
 難燃性モダクリル繊維(A)は、例えば耐久性の観点から、単繊維強度が1.0~4.0cN/dtexであることが好ましく、1.5~3.5cN/dtexであることがより好ましい。難燃性モダクリル繊維(A)は、例えば実用性の観点から、伸度が20~40%であることが好ましく、伸度が20~30%であることがより好ましい。単繊維強度及び伸度は、長繊維(フィラメント)の場合は、JIS L 1013に準じて測定することができ、短繊維の場合は、JIS L 1015に準じて測定することができる。
 難燃性モダクリル繊維(A)は、短繊維でも長繊維でもよく、使用方法において適宜選択することが可能である。単繊維繊度は、使用される繊維複合体の用途により適宜選択されるが、1~50dtexが好ましく、1.5~30dtexがより好ましく、1.7~15dtexがさらに好ましい。カット長は、繊維複合体の用途により適宜選択される。例えば、ショートカットファイバー(繊維長0.1~5mm)や短繊維(繊維長6~128mm)、あるいは全くカットされていない長繊維(フィラメント)が挙げられる。紡績用の場合、難燃性モダクリル繊維(A)のカット長は、32~128mmであってもよく、38~76mmであってもよい。
 難燃性モダクリル繊維(A)は、必要に応じて無機錫酸亜鉛化合物以外の溶出や排出による環境への影響が懸念されることがない他の難燃剤を含んでもよい。また、必要に応じて帯電防止剤(制電剤ともいう。)、熱着色防止剤、耐光性向上剤、白度向上剤、失透性防止剤、着色剤等、他の添加剤を含有してもよい。なお、他の添加剤は繊維表面に塗布してもよく、塗布方法については特に限定されず、スプレーによる塗布でもよくカット後の塗布でもよい。
 難燃性モダクリル繊維(A)は、特に限定されないが、好ましくはアクリロニトリル及び塩化ビニル等のハロゲン含有単量体を含むアクリル系共重合体と、無機錫酸亜鉛化合物とを含む組成物を紡糸した後、熱処理することにより製造することができる。紡糸により、無機錫酸亜鉛化合物は、難燃性モダクリル繊維(A)の繊維内部に含まれる。具体的な製造方法としては、湿式紡糸法、乾式紡糸法、半乾半湿式法等の公知の方法で行うことができる。無機錫酸亜鉛化合物を繊維内部に均一に分散させる観点から、湿式紡糸で製造することが好ましい。湿式紡糸にて得られたモダクリル繊維において、無機錫酸亜鉛化合物の平均粒子径は、紡糸原液中の無機錫酸亜鉛化合物の平均粒子径とほぼ同等である。例えば湿式紡糸法の場合は、前記アクリル系共重合体を有機溶媒に溶解した後、無機錫酸亜鉛化合物を添加して得られた紡糸原液を用いる以外は、一般的なモダクリル繊維の場合と同様に、紡糸原液をノズルに通して凝固浴に押出すことで凝固させ、次いで延伸、水洗、乾燥、熱処理し、必要であれば捲縮を付与して切断することで作製することができる。前記有機溶媒としては、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、アセトン、ジメチルスルホキシドが挙げられるが、ロダン塩水溶液、硝酸水溶液等の無機溶媒を用いてもよい。
 <骨格繊維(B)>
 骨格繊維(B)は、難燃性布帛の強度維持のために使用され、燃焼時に炭化膜の強度を維持するのに効果がある。骨格繊維(B)は、鉱物繊維及び珪酸含有繊維からなる群から選ばれる一種以上を含む。鉱物繊維は、天然鉱物繊維でもよく、人造鉱物繊維でもよい。天然鉱物繊維としては、例えば、含水珪酸マグネシウム繊維(ゼビオライト)、珪酸カルシウム繊維(ウォラスナイト)等が挙げられる。人造鉱物繊維としては、例えば、ロックウール、スラブウール、ガラス繊維、セラミック繊維等が挙げられる。珪酸含有繊維は、珪酸含有合成繊維でもよく、珪酸含有合成再生繊維でもよい。珪酸含有繊維は、珪酸及び/又は珪酸ナトリウムを含んでもよい。珪酸含有繊維として、より具体的には、珪酸含有セルロース繊維等が挙げられる。中でも、ガラス繊維や珪酸含有セルロース繊維が好ましく、ガラス繊維が特に好ましい。ガラス繊維は、無機繊維であり激しい燃焼試験においても耐えることができる上、紡績工程にてコアヤーンを作製する際に取り扱いが容易であり経済性の点でも有利である。骨格繊維(B)は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。
 前記ガラス繊維は、特に限定されず、例えば、ガラスヤーン、ガラスロービング等を用いることができる。例えばモリマーエスエスピー株式会社製のガラスヤーンシリーズ、セントラルグラスファイバー株式会社製のロービングシリーズ、日本電気硝子株式会社製のHYBONシリーズのD450やE225等の市販品が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 前記珪酸含有セルロース繊維は、特に限定されず、不燃成分として珪酸及び/又は珪酸ナトリウムを繊維中に珪素として5~30質量%含有するセルロース繊維を用いることができる。前記珪酸含有セルロース繊維は、通常1.7~8dtex程度の単繊維繊度、38~128mm程度のカット長を有するものを適宜用いることができる。例えば珪素を繊維中に約15質量%含有したダイワボウレーヨン株式会社製のFRコロナ等の市販品が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
 <難燃性マットレス>
 難燃性マットレスは難燃性布帛を含み、難燃性布帛でマットレスの内部構造体を覆うことで、優れた難燃性を有する。マットレスは、通常、内部構造体、内装材及びカバーで構成されているが、本発明の1以上の実施形態では、難燃性布帛を内装材及びカバーの少なくとも一方に用い、難燃性布帛で内部構造体を覆うことで、優れた難燃性を有する。
 前記マットレスとしては、例えば、金属製のコイルが内部に用いられたポケットコイルマットレス、ボックスコイルマットレス、あるいはスチレンやウレタン樹脂等を発泡させたインシュレーターが内部に使用されたマットレス等が挙げられる。
 本発明に使用される難燃性布帛による防炎性が発揮されることにより、前記マットレス内部の構造体への延焼が防止出来るため、何れの構造のマットレスにおいても、難燃性と同時に優れた風合いや触感に優れたマットレスを得ることができる。
 マットレスに対する本発明の難燃性布帛の用い方としては、内部構造体、例えばウレタンフォームや詰め綿を難燃性布帛にて包むことが挙げられる。表面生地(カバー)と内部構造体の間に炎遮蔽バリア用不織布(内装材)として挟む場合には、少なくとも表面生地と接する部分については必ず内部構造体の外側に難燃性布帛をかぶせ、その上から表面生地を張ることになる。また、低反発ウレタンフォームを使用したマットレスにおいて、とりわけ他の構造体と組み合わせずに低反発ウレタン単独で構成されるマットレスにおいては、表面生地に難燃性布帛を用いることにより、より低反発ウレタンフォームの触感を活かすことができる。
 <難燃性評価>
 難燃性マットレスの難燃性評価は、米国CFR1633に基づいた難燃性試験によって評価することができる。難燃性に優れる観点から、米国CFR1633に基づいた難燃性試験において、残炎時間及び/又は残じん時間が30分以下を満たすことが好ましく、30秒以上30分以下であってもよい。炎遮蔽性に優れる観点から、残炎時間が30秒以下であることが好ましい。
 難燃性マットレスの難燃性評価は、後述するように難燃性布帛の炭化膜の強度を測定(コンロ法という場合がある。)することで行ってもよい。
 マットレスにおいて、ウレタンフォーム等の内部構造体への着火を防ぐためには難燃性布帛が燃焼時に破れずに炭化膜を形成し、炎を遮蔽することが必要である。コンロ法は、難燃性布帛の炭化膜形成能及び炎遮蔽効果を評価するため、難燃性布帛として不織布あるいはニット生地を作製し、前記難燃性布帛をコンロの上で固定し、60秒間燃焼させ燃焼後の難燃性布帛における炭化膜の形成有無を確認することで評価することができる。
 以下実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。
 <米国CFR1633によるマットレスの難燃性評価>
 簡易マットレスを用い、米国CFR1633に基づいて難燃性評価を実施した。CFR1633燃焼試験方法は、ベッドの側面から42mmの所に垂直にT字型のバーナーを、ベッドの上面から39mmの所に水平にT字型のバーナーをセットし、燃焼ガスはプロパンガスを使用し、ガス圧力は101kPaで上面はガス流量12.9L/分、側面は6.6L/分で、接炎時間は上面では70秒、側面では50秒間接炎し、観察時間はトータルで30分間である。
 簡易マットレスの難燃性試験は上記の燃焼試験方法によって実施し、難燃性は、炎遮蔽性能及び消火性能の両方で評価した。接炎終了後30秒以内に難燃性布帛に残炎がないもの、すなわち残炎時間が30秒以下であるものを炎遮蔽性能良好とし、ウレタンフォームに着炎したものを炎遮蔽性能不良とした。また、接炎終了後30分以内に残炎及び残じんが消えたもの、すなわち残炎時間及び残じん時間がいずれも30分以下であるものを消火性能合格、残炎時間及び/又は残じん時間が30分を超えるものを消火性能不合格とした。
 <コンロ法による難燃性評価>
 (1)燃焼試験
 縦20cm×横20cm×厚さ1cmのパーライト板の中心に直径15cmの穴をあけたものを準備し、その上に、難燃性布帛として、ニット生地又は不織布をセットし、加熱時にニット生地又は不織布が収縮しないように4辺をクリップで固定した。この試料をニット生地又は不織布の面を上にして、株式会社パロマ工業ガスコンロ(PA-10H-2)にバーナー面より40mmの所に試料の中心とバーナーの中心が合うようにセットし、加熱した。燃料ガスは純度99%以上のプロパンを用い、炎の高さは25mmとし、着炎時間は60秒とした。
 (2)燃焼試験後に、下記の基準で、ニット生地又は不織布の状態を評価した。
 (難燃性)
A:炭化膜が形成され、炭化膜により向こう側が透けて見えない
B:炭化膜が形成されるが、向こう側が透けて見える
C:炭化膜が形成されるが、穴があき炎が貫通している
D:炭化膜が形成されず、穴があき炎が貫通している
 (合否判断)
 最終的な消火性能として、穴あきが確認されなかったA及びBを合格、穴あきが確認されたC及びDを不合格とした。
 (製造例1)
 アクリロニトリル、塩化ビニル及びp-スチレンスルホン酸ナトリウムを乳化重合して得られたアクリロニトリル50質量%、塩化ビニル49.5質量%と、p-スチレンスルホン酸ナトリウム0.5質量%からなるアクリル系共重合体をアセトンにアクリル系共重合体の濃度が30質量%になるように溶解させた。得られたアクリル系共重合体の溶液に、アクリル系共重合体100質量部に対して10質量部のヒドロキシ錫酸亜鉛(SCL Italia S.p.A社製、品名「ZHS」)を添加し、紡糸原液とした。上記ヒドロキシ錫酸亜鉛は、予め、アセトン100質量%に対して25質量%になるように添加し、均一分散させて調製した分散液として用いた。上記ヒドロキシ錫酸亜鉛の分散液において、レーザー回折法で測定したヒドロキシ錫酸亜鉛の平均粒子径は2.0μmであった。得られた紡糸原液をノズル孔径0.08mm及び孔数300ホールのノズルを用い、50質量%のアセトン水溶液中へ押し出して凝固させ、次いで水洗した後120℃で乾燥し、乾燥後に3倍に延伸してから、さらに145℃で5分間熱処理を行うことにより、難燃性モダクリル繊維を得た。得られた難燃性モダクリル繊維は、単繊維繊度1.7dtex、強度2.4cN/dtex、伸度29%、カット長38mmであった。
 (製造例2)
 アクリル系共重合体の溶液に、アクリル系共重合体100質量部に対して3質量部のヒドロキシ錫酸亜鉛(SCL Italia S.p.A社製、品名「ZHS」)を添加した以外は、製造例1と同様にして難燃性モダクリル繊維を得た。得られた難燃性モダクリル繊維は、単繊維繊度1.7dtex、強度3.0cN/dtex、伸度30%、カット長38mmであった。
 (製造例3)
 アクリル系共重合体の溶液に、アクリル系共重合体100質量部に対して2質量部のヒドロキシ錫酸亜鉛(SCL Italia S.p.A社製、品名「ZHS」)を添加した以外は、製造例1と同様にして難燃性モダクリル繊維を得た。得られた難燃性モダクリル繊維は、単繊維繊度1.7dtex、強度3.0cN/dtex、伸度30%、カット長38mmであった。
 (製造例4)
 アクリル系共重合体の溶液に、アクリル系共重合体100質量部に対して1質量部のヒドロキシ錫酸亜鉛(SCL Italia S.p.A社製、品名「ZHS」)を添加した以外は、製造例1と同様にして難燃性モダクリル繊維を得た。得られたモダクリル繊維は、単繊維繊度1.7dtex、強度3.2cN/dtex、伸度30%、カット長38mmであった。
 (製造例5)
 アクリル系共重合体の溶液にヒドロキシ錫酸亜鉛を添加していない点以外は製造例1と同様にして難燃性モダクリル繊維を得た。得られたモダクリル繊維は、単繊維繊度1.7dtex、強度3.0cN/dtex、伸度30%、カット長38mmであった。
 (製造例6)
 アクリル系共重合体の溶液に、アクリル系共重合体100質量部に対して10質量部のホウ酸亜鉛(SCL Italia S.p.A社製、品名「ZB2335」)を添加した以外は、製造例1と同様にして難燃性モダクリル繊維を得た。上記ホウ酸亜鉛は、予め、アセトン100質量%に対して25質量%になるように添加し、均一分散させて調製した分散液として用いた。上記ホウ酸亜鉛の分散液において、レーザー回折法で測定したホウ酸亜鉛の平均粒子径は1.8μmであった。得られた難燃性モダクリル繊維は、単繊維繊度1.7dtex、強度2.8cN/dtex、伸度28%、カット長38mmであった。 
 (実施例1)
 (ニット生地の作製)
 市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)を芯材として、その周囲を製造例1で製造した難燃性モダクリル繊維で覆った。難燃性モダクリル繊維とガラスフィラメントと比率は質量比で60:40とし、特許第3552618号に記載の製造方法により、綿番手20/1のコアヤーンを作製した。作製したコアヤーンを、株式会社島精機製作所製横編み機SG122FCを用いて、難燃性布帛として目付140g/m2、厚み1mmのシングルニット生地を作製した。得られたニット生地に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は5.5質量%であった。
 (簡易マットレスの作製)
 難燃性マットレスの難燃性は、下記のように簡易マットレスを作製して評価を実施した。マットレスの内部構造体にウレタンフォームを用い、その周りをニット生地で完全に覆い、カタン糸を用いて完全に口を閉じた。更にその上にニードルパンチ方式により作製した目付200g/m2のポリエステル繊維100質量%からなる不織布と表面生地としてポリエステル繊維100質量%からなる織布(目付120g/cm2)を重ねた2層構造物を、カタン糸を用いキルティングしたものでニット生地の上から覆い、カタン糸を用いて完全に口を閉じ、簡易マットレス化した。ウレタンフォームはテンピュールワールド社製(Tempur World,Inc.)低反発ウレタンマットレスを縦30cm×横45cm×厚さ7.5cmにカットして使用した。
 (実施例2)
 (ニット生地の作製)
 市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)を芯材として、その周囲を製造例2で製造した難燃性モダクリル繊維で覆った。難燃性モダクリル繊維とガラスフィラメントと比率は質量比で60:40とし、特許第3552618号に記載の製造方法により、綿番手20/1のコアヤーンを作製した。作製したコアヤーンを、株式会社島精機製作所製横編み機SG122FCを用いて、目付140g/m2、厚み1mmのシングルニット生地を作製した。得られた難燃性ニット生地に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は1.7質量%であった。
 (簡易マットレスの作製)
 上記で得られたニット生地を用いた以外は、実施例1と同様にして簡易マットレスを作製した。
 (実施例3)
 (ニット生地の作製)
 市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)を芯材として、その周囲を製造例3で製造した難燃性モダクリル繊維で覆った。難燃性モダクリル繊維とガラスフィラメントと比率は質量比で60:40とし、特許第3552618号に記載の製造方法により、綿番手20/1のコアヤーンを作製した。作製したコアヤーンを、株式会社島精機製作所製横編み機SG122FCを用いて、目付140g/m2、厚み1mmのシングルニット生地を作製した。得られたニット生地に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は1.2質量%であった。
 (簡易マットレスの作製)
 上記で得られたニット生地を用いた以外は、実施例1と同様にして簡易マットレスを作製した。
 (比較例1)
 (ニット生地の作製)
 市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)を芯材として、その周囲を製造例5で製造した難燃性モダクリル繊維で覆った。難燃性モダクリル繊維とガラスフィラメントと比率は質量比で60:40とし、特許第3552618号に記載の製造方法により、綿番手20/1のコアヤーンを作製した。作製したコアヤーンを、株式会社島精機製作所製横編み機SG122FCを用いて、目付140g/m2、厚み1mmのシングルニット生地を作製した。
 (簡易マットレスの作製)
 上記で得られたニット生地を用いた以外は、実施例1と同様にして簡易マットレスを作製した。
 実施例1~3及び比較例1において、簡易マットレスの難燃性を、上述したとおりに米国CFR1633に基づいた難燃性試験にて評価し、その結果を下記表1に示した。また、実施例1~3及び比較例1において、ニット生地の難燃性を、上述したとおりにコンロ法にて評価し、その結果を下記表1に示した。
 (実施例4)
 製造例1で製造した難燃性モダクリル繊維60質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)40質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した後、ニードルパンチ法にて目付200g/m2、縦20cm×横20cm、厚み3mmの不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は5.5質量%であった。
 (実施例5)
 製造例2で製造した難燃性モダクリル繊維を用いる以外は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は1.7質量%であった。
 (実施例6)
 製造例3で製造した難燃性モダクリル繊維を用いる以外は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は1.2質量%であった。
 (実施例7)
 製造例1で製造した難燃性モダクリル繊維80質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)20質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は7.3質量%であった。
 (実施例8)
 製造例1で製造した難燃性モダクリル繊維20質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)80質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は1.8質量%であった。
 (比較例2)
 製造例4で製造したモダクリル繊維60質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)40質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は0.59質量%であった。
 (比較例3)
 製造例5で製造した難燃性モダクリル繊維60質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)40質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。
 (比較例4)
 製造例1で製造した難燃性モダクリル繊維10質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)90質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は0.91質量%であった。
 (比較例5)
 製造例1で製造した難燃性モダクリル繊維90質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)10質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるヒドロキシ錫酸亜鉛は8.2質量%であった。
 (比較例6)
 製造例6で製造した難燃性モダクリル繊維60質量部、及び市中より入手したガラスフィラメントD450(112dtex/200フィラメント)40質量部からなる繊維混合物をカードにより開繊した以降は実施例4と同様の方法にて、不織布を作製した。得られた不織布中に含まれるホウ酸亜鉛は5.5質量%であった。
 実施例4~8及び比較例2~6において、不織布の難燃性を、上述したとおりにコンロ法にて評価し、その結果を下記表1に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1のデータから分かるように、実施例1~3のニット生地は、米国CFR1633に基づいた難燃性試験とコンロ法のいずれにおいても、難燃性が良好であり、難燃性評価が合格となった。一方、比較例1のニット生地は無機錫酸亜鉛化合物量を含有しないことから、米国CFR1633に基づいた難燃性試験とコンロ法のいずれにおいても、難燃性が劣り、不合格となった。
 また、表1のデータから分かるように、実施例4~8の不織布はコンロ法による難燃性評価において、良好な難燃性を示した。一方、比較例2~4では不織布中の無機錫酸亜鉛化合物量が不足し、コンロ法による難燃性評価において、不織布の穴あきが確認され、不合格となった。また、比較例5の不織布は、ガラス繊維の割合が少なかったため、コンロ法による難燃性評価において、不織布の穴あきが確認され、不合格となった。また、比較例6の不織布は、無機錫酸亜鉛化合物を用いず、ホウ酸亜鉛を用いることから、コンロ法による難燃性評価において、不織布の穴あきが確認され、不合格となった。
 本発明は、特に限定されないが、少なくとも下記の実施形態を含む。
 [1]難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)を含む難燃性布帛であって、
 前記難燃性布帛は、目付が140g/m2以上かつ厚みが0.5mm以上であり、
 前記難燃性布帛は、骨格繊維(B)を20質量%以上含み、骨格繊維(B)は、鉱物繊維及び珪酸含有繊維からなる群から選ばれる1以上であり、
 難燃性モダクリル繊維(A)は、無機錫酸亜鉛化合物を含み、
 前記難燃性布帛は、難燃性布帛全体質量に対して無機錫酸亜鉛化合物を1.2質量%以上含む、難燃性布帛。
 [2]前記難燃性布帛は、難燃性モダクリル繊維(A)20~80質量%及び骨格繊維(B)20~80質量%を含む、[1]に記載の難燃性布帛。
 [3]前記難燃性布帛は、難燃性布帛の全体質量に対して無機錫酸亜鉛化合物を1.2~40質量%含有する、[1]又は[2]に記載の難燃性布帛。
 [4]難燃性モダクリル繊維(A)が、アクリル系共重合体100質量部、及び無機錫酸亜鉛化合物2~40質量部を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の難燃性布帛。
 [5]前記無機錫酸亜鉛化合物の平均粒子径は、2μm以下である、[1]~[4]のいずれかに記載の難燃性布帛。
 [6]前記無機錫酸亜鉛化合物は、錫酸亜鉛及びヒドロキシ錫酸亜鉛からなる群から選ばれる1以上を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の難燃性布帛。
 [7]前記アクリル系共重合体は、アクリロニトリル30~85質量%、ハロゲン含有ビニル単量体及びハロゲン含有ビニリデン単量体からなる群から選ばれる1以上のハロゲン含有単量体15~70質量%、及びスルホン酸基含有単量体0~3質量%を含む、[4]に記載の難燃性布帛。
 [8]前記ハロゲン含有単量体は、塩化ビニル単量体である、[7]に記載の難燃性布帛。
 [9]骨格繊維(B)が、ガラス繊維及び珪酸含有セルロース繊維からなる群から選ばれる1以上である、[1]~[8]のいずれかに記載の難燃性布帛。
 [10]骨格繊維(B)が、ガラス繊維である、[1]~[9]のいずれかに記載の難燃性布帛。
 [11]前記難燃性布帛は、コアとなる骨格繊維(B)の周囲に難燃性モダクリル繊維(A)が巻き付いたコアヤーンを含む、[1]~[10]のいずれかに記載の難燃性布帛。
 [12][1]~[11]のいずれかの難燃性布帛を含む、難燃性マットレス。
 [13]前記難燃性布帛は内部構造体を覆っている、[12]に記載の難燃性マットレス。
 [14]前記難燃性マットレスは、米国CFR1633に基づいて測定した、残炎時間が30分以下、及び/又は残じん時間が30分以下である、[12]又は[13]に記載の難燃性マットレス。

Claims (14)

  1.  難燃性モダクリル繊維(A)及び骨格繊維(B)を含む難燃性布帛であって、
     前記難燃性布帛は、目付が140g/m2以上かつ厚みが0.5mm以上であり、
     前記難燃性布帛は、骨格繊維(B)を20質量%以上含み、骨格繊維(B)は、鉱物繊維及び珪酸含有繊維からなる群から選ばれる1以上であり、
     難燃性モダクリル繊維(A)は、無機錫酸亜鉛化合物を含み、
     前記難燃性布帛は、難燃性布帛全体質量に対して無機錫酸亜鉛化合物を1.2質量%以上含む、難燃性布帛。
  2.  前記難燃性布帛は、難燃性モダクリル繊維(A)20~80質量%及び骨格繊維(B)20~80質量%を含む、請求項1に記載の難燃性布帛。
  3.  前記難燃性布帛は、難燃性布帛の全体質量に対して無機錫酸亜鉛化合物を1.2~40質量%含有する、請求項1又は2に記載の難燃性布帛。
  4.  難燃性モダクリル繊維(A)が、アクリル系共重合体100質量部、及び無機錫酸亜鉛化合物2~40質量部を含む、請求項1~3のいずれかに記載の難燃性布帛。
  5.  前記無機錫酸亜鉛化合物の平均粒子径は、2μm以下である、請求項1~4のいずれかに記載の難燃性布帛。
  6.  前記無機錫酸亜鉛化合物は、錫酸亜鉛及びヒドロキシ錫酸亜鉛からなる群から選ばれる1以上を含む、請求項1~5のいずれかに記載の難燃性布帛。
  7.  前記アクリル系共重合体は、アクリロニトリル30~85質量%、ハロゲン含有ビニル単量体及びハロゲン含有ビニリデン単量体からなる群から選ばれる1以上のハロゲン含有単量体15~70質量%、及びスルホン酸基含有単量体0~3質量%を含む、請求項4に記載の難燃性布帛。
  8.  前記ハロゲン含有単量体は、塩化ビニル単量体である、請求項7に記載の難燃性布帛。
  9.  骨格繊維(B)が、ガラス繊維及び珪酸含有セルロース繊維からなる群から選ばれる1以上である、請求項1~8のいずれかに記載の難燃性布帛。
  10.  骨格繊維(B)が、ガラス繊維である、請求項1~9のいずれかに記載の難燃性布帛。
  11.  前記難燃性布帛は、コアとなる骨格繊維(B)の周囲に難燃性モダクリル繊維(A)が巻き付いたコアヤーンを含む、請求項1~10のいずれかに記載の難燃性布帛。
  12.  請求項1~11のいずれかに記載の難燃性布帛を含む、難燃性マットレス。
  13.  前記難燃性布帛は内部構造体を覆っている、請求項12に記載の難燃性マットレス。
  14.  前記難燃性マットレスは、米国CFR1633に基づいて測定した、残炎時間が30分以下、及び/又は残じん時間が30分以下である、請求項12又は13に記載の難燃性マットレス。
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