不燃性繊維構造体およびその製造方法
【課題】フェノール樹脂系繊維と他の繊維をうまく用いて、従来、難燃性であると言われるレベルをはるかに超える不燃特性を有するとともに、フェノール樹脂系繊維が有するほとんど染色できず、通常は、該フェノール樹脂系繊維が持つ固有の色を呈して繊維構造体を構成せざるを得ないという問題を解決できる不燃性繊維構造体とその製造方法を提供すること。
【解決手段】フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなる不燃性繊維構造体。
【解決手段】フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなる不燃性繊維構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃性繊維構造体の製造方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、フェノール樹脂を繊維化してなる高機能繊維であって燃焼時炭化するだけで溶融することがなく、また、熱収縮も少ないという特性を有し、一般名をノボロイド繊維ともいう高度防炎機能を有するフェノール樹脂系繊維と、他の繊維との混用になる不燃性繊維構造体とその製造方法に関する。
【０００３】
本発明において、「不燃性」とは、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「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」という評価基準では「合格」というレベルよりもさらに格段に高いレベルでの燃焼特性をいい、具体的には、そもそも「燃焼しない」というレベルを指すものである。
【０００４】
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、頭巾、非常用ロープなどの防火・防炎用品、安全作業服、耐熱・耐火服、消防服、溶接火花保護シートなどの各種用途に使用することができる。
【背景技術】
【０００５】
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）。
【０００６】
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。
【０００７】
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薬剤として、高濃度ホウ酸化合物を用いること、そして、該高濃度ホウ酸化合物を木材、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）。
【０００８】
しかし、かかる高濃度ホウ酸化合物は、不燃化技術を達する薬剤として優れたものであるが、該薬剤を繊維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繊維構造体は実現されていなかったのが実状である。
【０００９】
一方、繊維そのもの自体が難燃特性を固有に有したものとして、上述したようなフェノール樹脂を繊維化したフェノール樹脂系繊維が提案されている。しかし、かかるフェノール樹脂系繊維は、該繊維固有の問題として染色がほとんどできないという問題点があり、用途的な面において制約を大きく受けていた。すなわち、電線副資材、シール材、断熱材などの工業資材用途等では広く受け入れられていても、特に、人体に着用される衣服の分野では用途が限られていた。
【００１０】
このような点から、フェノール樹脂系繊維の持つ難燃性、耐アーク性を活かすとともに、フェノール樹脂系繊維の持つ染色がほとんど不可能であるという問題を克服して優れた染色性を有する織布として、フェノール樹脂繊維を１５〜３０重量％、難燃処理されたアクリル繊維を４５重量％以下、難燃処理されたレーヨン繊維を３０重量％以下、難燃処理されたポリエステル繊維を３０重量％以下の混紡比率で、これら４種類の繊維を混紡した混紡糸を織成して織布とすることによって、特に、これら４種繊維の使用比率を適宜に調整することによって十分な染色性と強度を保ちつつ、柔軟性、着心地、風合いなどを調整することが提案されている（特許文献９）。
【００１１】
しかし、このような４種類もの繊維を混紡することは煩雑であり、また、必ずしも強度や難燃性などの点でバランス良く満足することができるというレベルではなかった。特に、フェノール樹脂系繊維の持つ染色がほとんど不可能であるという問題については、効果的な解決ではなかったものである。
【特許文献１】特開平６−３１３０９９号公報
【特許文献２】特開平７−２６１５３号公報
【特許文献３】特開平７−１７１３７８号公報
【特許文献４】特開平９−１３０３７号公報
【特許文献５】特開平１１−２５５９５５号公報
【特許文献６】特開２００３−１４４９０４号公報
【特許文献７】特開平８−７３２１２号公報
【特許文献８】特開２００３−２９１１１０号公報
【特許文献９】特開２０００−１９９１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述したような点に鑑み、フェノール樹脂系繊維と他の繊維をうまく用いて、従来、難燃性であると言われるレベルをはるかに超える不燃特性を有するとともに、フェノール樹脂系繊維が有するほとんど染色できず、通常は、該フェノール樹脂系繊維が持つ固有の色を呈して繊維構造体を構成せざるを得ないという問題を解決できる不燃性繊維構造体とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成する本発明の不燃性繊維構造体は、以下の(1) の構成からなる。
（１）フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなる不燃性繊維構造体。
【００１４】
かかる本発明の不燃性繊維構造体において、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）ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量が、５〜１００％ｏｗｆ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。
（３）他の繊維が綿（コットン）であることを特徴とする上記(1) または(2) 記載の不燃性繊維構造体。
（４）フェノール樹脂系繊維と他の繊維との重量比率が、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝１０〜９０：９０〜１０であ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。
【００１５】
また、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(5) の構成からなる。
（５）フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を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。
【００１６】
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(6) 〜(7) の構成を有するものである。
（６）ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体をマイクロカプセルに内包させ、該マイクロカプセルを繊維構造体に付着させることを特徴とする上記(5) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法
（７）繊維構造体を、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の溶液に浸漬し乾燥させて、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を該繊維構造体に付着させることを特徴とする上記(5) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる本発明によれば、フェノール樹脂系繊維と他の繊維をうまく用いて、従来の難燃性であると言われるレベルをはるかに超える不燃特性を有するとともに、鞘成分あるいは交撚状で被覆している成分を所望どおりに染色することにより、フェノール樹脂系繊維が有するほとんど染色できず、通常は、該フェノール樹脂系繊維が持つ固有の色を呈して繊維構造体を構成せざるを得ないという問題が解決できて、従来にはなかった幅広い新たな用途にフェノール樹脂系繊維構造体を展開可能にすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、更に詳しく本発明の不燃性繊維構造体について、説明する。
【００１９】
本発明の不燃性繊維構造体は、フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなるものである。
【００２０】
本発明において、「繊維構造体」とは、綿状、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。
【００２１】
本発明において、該繊維構造体は、フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成されているものである。
【００２２】
本発明において、フェノール樹脂系繊維とは、フェノール系樹脂を繊維化してなる高機能繊維であって、ノボラック型フェノール樹脂を原料とするもの、レゾール型フェノール樹脂を原料とするもの、あるいは、ノボラック型、レゾール型のフェノール樹脂の双方が混合された原料からなるものの、いずれも使用できるものである。
【００２３】
ノボラック型フェノール樹脂を原料とする繊維としては、例えば、未硬化で熱可塑性のノボラック型フェノール樹脂を溶融紡糸した後、硬化工程を経て製造されるノボロイド繊維があり（特公昭４８−１１２８４号公報）り、レゾール型フェノール樹脂を原料とする繊維としては、例えば、液状レゾール型フェノール樹脂に酸触媒を添加し、これを遠心紡糸して得られる繊維があり（特開昭５９−１７９８１１号公報）、あるいは、固形レゾール型フェノール樹脂を溶融し、紡糸ノズルより加熱空気流により牽引紡糸するいわゆるメルトブローン法により得られる繊維がある（特開平９−１３２８１８号公報）。また、レゾール型、ノボラック型のフェノール樹脂の双方を原料とする繊維としては、例えば、両方の型のフェノール樹脂の混合物からメルトブローン法により得られる繊維がある（特開平９−１７６９１８号公報）。
【００２４】
このようにして得られるフェノール樹脂系繊維は、三次元網目構造の巨大分子から構成されていて、熱による軟化溶融、収縮、分解等が起こりにくく、耐熱性、難燃性に優れている。中でも、ノボロイド繊維は「カイノール」（登録商標）の商品名（群栄化学工業株式会社の商品名）で広く利用されており、本発明においても、好ましく使用できる繊維である。
【００２５】
該フェノール樹脂系繊維は、該フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸にされて、あるいは、該フェノール樹脂系繊維糸成分と他の繊維糸成分とを交撚させた交撚糸にされて、繊維構造体の形成に使用される。芯鞘構造糸にするにはカバリング撚糸機などを使用して行うことができ、また、交撚糸にするには合撚機などを使用して行うことができる。
【００２６】
それぞれの繊維の性状は、短繊維状、連続フィラメント状（長繊維状）などのいずれであってもよい。
【００２７】
上述の芯鞘構造糸あるいは交撚糸にされることにより、芯成分であるフェノール樹脂系繊維は、他の繊維で実質的にその外周を完全にカバリング（被覆）され、あるいは、他の繊維でその外周の何分の１かをカバリング（被覆）されて、該他の繊維の種類や性状に対応させて染色を行うことにより、該フェノール樹脂系繊維がほとんど染色されない、したがって、該繊維を用いた繊維構造体の用途が制約を受けるという問題は実質的に解消される。すなわち、芯成分のフェノール樹脂系繊維を被覆している他の繊維成分が所望の染色をされることにより、たとえ、該フェノール樹脂系繊維が染色されない場合であっても、繊維構造体の全体外観としては、所望の染色がなされて見えるものである。
【００２８】
本発明において、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量は、対繊維構造体の繊維重量比で５〜１００％ｏｗｆであることが好ましい。より好ましくは、１０〜３０％ｏｗｆである。特に、フェノール樹脂系繊維の使用比率が大きい場合には、該フェノール樹脂系繊維自体が難燃性に富むものであるために、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量は相対的に少なめにしてもよい。
【００２９】
フェノール樹脂系繊維と他の繊維との重量比率は、好ましくは、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝１０〜９０：９０〜１０の範囲内の使用比率であり、より好ましくは、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝３０〜７０：７０〜３０の範囲内である。
【００３０】
本発明において用いられるケイ酸ナトリウム重合体あるいはホウ酸ナトリウム重合体は、いわゆる水ガラスであり、発泡性水ガラスとして知られ、その溶液が、既に市販されているものであって（例えば、「ダイオレスリキッド」、「ファイヤレスＳ」、「ファイヤレスＢ」（いずれも登録商標、（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、該ケイ酸ナトリウム重合体溶液およびホウ酸ナトリウム重合体溶液は、主成分のケイ酸イオン、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。
【００３１】
したがって、該ケイ酸ナトリウム重合体、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、ケイ酸ナトリウム重合体、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。
【００３２】
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。
【００３３】
また、従来、難燃化や不燃化が要請されていたものの、カイノール繊維の色等の美感の問題で採用されていなかった分野で本発明を展開すればより効果が大きいと考えられるが、そのような分野では、他の繊維としては、天然繊維では綿（コットン）であることが多く、実際的であり好ましい。また、合成繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、あるいはアクリル繊維などが好ましいものである。
【００３４】
ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を繊維構造体に付着させるに際しては、糸や編物、織物あるいは不織布などの繊維高次加工品になした後、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体をマイクロカプセルに内包させ、該マイクロカプセルを浸漬・乾燥させるなどにより繊維構造体に付着させること、あるいは、繊維構造体を、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の溶液に浸漬し乾燥させて、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を該繊維構造体に付着させることなどによって、所望通りの付着量で繊維構造体に付着させることができる。
【００３５】
該付着処理に際して、処理液・浸漬液には、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体に加えて、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。
【００３６】
また、本発明においては、該繊維構造体に対して、該ケイ酸ナトリウム重合体および／または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。
【００３７】
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。
【００３８】
特に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体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。
【００３９】
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、微細なケイ酸ナトリウム重合体が付着することになる。
【００４０】
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。
【００４１】
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ケイ酸ナトリウム重合体および／または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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、多少強いケイ酸ナトリウム重合体および／または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。
【実施例】
【００４４】
実施例１
フェノール樹脂系繊維使いの紡績糸２０ｓ／１が芯糸、綿糸２０ｓ／１が鞘糸になるようにカバーリング撚糸させた芯鞘構造糸からなるニット生地（混成率：フェノール樹脂系繊維使いの紡績糸５０％／綿糸５０％）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 リキッド Ｂ」（（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。
【００４５】
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４０％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１２ｇ／ｍ2 であった。
【００４６】
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。
【００４７】
また、この生地は、鞘糸の綿糸が良好に染色されており、色外観の点で良好なものであった。
【００４８】
実施例２
実施例１で用いたと同様のニット生地を、ホウ酸ナトリウム重合体（「ファイアレス リキッド Ｂ」（（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ニット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。
【００４９】
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７ｇ／ｍ2 であった。
【００５０】
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。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃性繊維構造体の製造方法に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、フェノール樹脂を繊維化してなる高機能繊維であって燃焼時炭化するだけで溶融することがなく、また、熱収縮も少ないという特性を有し、一般名をノボロイド繊維ともいう高度防炎機能を有するフェノール樹脂系繊維と、他の繊維との混用になる不燃性繊維構造体とその製造方法に関する。
【０００３】
本発明において、「不燃性」とは、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「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」という評価基準では「合格」というレベルよりもさらに格段に高いレベルでの燃焼特性をいい、具体的には、そもそも「燃焼しない」というレベルを指すものである。
【０００４】
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、頭巾、非常用ロープなどの防火・防炎用品、安全作業服、耐熱・耐火服、消防服、溶接火花保護シートなどの各種用途に使用することができる。
【背景技術】
【０００５】
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）。
【０００６】
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。
【０００７】
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薬剤として、高濃度ホウ酸化合物を用いること、そして、該高濃度ホウ酸化合物を木材、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）。
【０００８】
しかし、かかる高濃度ホウ酸化合物は、不燃化技術を達する薬剤として優れたものであるが、該薬剤を繊維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繊維構造体は実現されていなかったのが実状である。
【０００９】
一方、繊維そのもの自体が難燃特性を固有に有したものとして、上述したようなフェノール樹脂を繊維化したフェノール樹脂系繊維が提案されている。しかし、かかるフェノール樹脂系繊維は、該繊維固有の問題として染色がほとんどできないという問題点があり、用途的な面において制約を大きく受けていた。すなわち、電線副資材、シール材、断熱材などの工業資材用途等では広く受け入れられていても、特に、人体に着用される衣服の分野では用途が限られていた。
【００１０】
このような点から、フェノール樹脂系繊維の持つ難燃性、耐アーク性を活かすとともに、フェノール樹脂系繊維の持つ染色がほとんど不可能であるという問題を克服して優れた染色性を有する織布として、フェノール樹脂繊維を１５〜３０重量％、難燃処理されたアクリル繊維を４５重量％以下、難燃処理されたレーヨン繊維を３０重量％以下、難燃処理されたポリエステル繊維を３０重量％以下の混紡比率で、これら４種類の繊維を混紡した混紡糸を織成して織布とすることによって、特に、これら４種繊維の使用比率を適宜に調整することによって十分な染色性と強度を保ちつつ、柔軟性、着心地、風合いなどを調整することが提案されている（特許文献９）。
【００１１】
しかし、このような４種類もの繊維を混紡することは煩雑であり、また、必ずしも強度や難燃性などの点でバランス良く満足することができるというレベルではなかった。特に、フェノール樹脂系繊維の持つ染色がほとんど不可能であるという問題については、効果的な解決ではなかったものである。
【特許文献１】特開平６−３１３０９９号公報
【特許文献２】特開平７−２６１５３号公報
【特許文献３】特開平７−１７１３７８号公報
【特許文献４】特開平９−１３０３７号公報
【特許文献５】特開平１１−２５５９５５号公報
【特許文献６】特開２００３−１４４９０４号公報
【特許文献７】特開平８−７３２１２号公報
【特許文献８】特開２００３−２９１１１０号公報
【特許文献９】特開２０００−１９９１５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の目的は、上述したような点に鑑み、フェノール樹脂系繊維と他の繊維をうまく用いて、従来、難燃性であると言われるレベルをはるかに超える不燃特性を有するとともに、フェノール樹脂系繊維が有するほとんど染色できず、通常は、該フェノール樹脂系繊維が持つ固有の色を呈して繊維構造体を構成せざるを得ないという問題を解決できる不燃性繊維構造体とその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した目的を達成する本発明の不燃性繊維構造体は、以下の(1) の構成からなる。
（１）フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなる不燃性繊維構造体。
【００１４】
かかる本発明の不燃性繊維構造体において、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）ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量が、５〜１００％ｏｗｆ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。
（３）他の繊維が綿（コットン）であることを特徴とする上記(1) または(2) 記載の不燃性繊維構造体。
（４）フェノール樹脂系繊維と他の繊維との重量比率が、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝１０〜９０：９０〜１０であ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。
【００１５】
また、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(5) の構成からなる。
（５）フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を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。
【００１６】
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(6) 〜(7) の構成を有するものである。
（６）ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体をマイクロカプセルに内包させ、該マイクロカプセルを繊維構造体に付着させることを特徴とする上記(5) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法
（７）繊維構造体を、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の溶液に浸漬し乾燥させて、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を該繊維構造体に付着させることを特徴とする上記(5) 記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１にかかる本発明によれば、フェノール樹脂系繊維と他の繊維をうまく用いて、従来の難燃性であると言われるレベルをはるかに超える不燃特性を有するとともに、鞘成分あるいは交撚状で被覆している成分を所望どおりに染色することにより、フェノール樹脂系繊維が有するほとんど染色できず、通常は、該フェノール樹脂系繊維が持つ固有の色を呈して繊維構造体を構成せざるを得ないという問題が解決できて、従来にはなかった幅広い新たな用途にフェノール樹脂系繊維構造体を展開可能にすることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、更に詳しく本発明の不燃性繊維構造体について、説明する。
【００１９】
本発明の不燃性繊維構造体は、フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなるものである。
【００２０】
本発明において、「繊維構造体」とは、綿状、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。
【００２１】
本発明において、該繊維構造体は、フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成されているものである。
【００２２】
本発明において、フェノール樹脂系繊維とは、フェノール系樹脂を繊維化してなる高機能繊維であって、ノボラック型フェノール樹脂を原料とするもの、レゾール型フェノール樹脂を原料とするもの、あるいは、ノボラック型、レゾール型のフェノール樹脂の双方が混合された原料からなるものの、いずれも使用できるものである。
【００２３】
ノボラック型フェノール樹脂を原料とする繊維としては、例えば、未硬化で熱可塑性のノボラック型フェノール樹脂を溶融紡糸した後、硬化工程を経て製造されるノボロイド繊維があり（特公昭４８−１１２８４号公報）り、レゾール型フェノール樹脂を原料とする繊維としては、例えば、液状レゾール型フェノール樹脂に酸触媒を添加し、これを遠心紡糸して得られる繊維があり（特開昭５９−１７９８１１号公報）、あるいは、固形レゾール型フェノール樹脂を溶融し、紡糸ノズルより加熱空気流により牽引紡糸するいわゆるメルトブローン法により得られる繊維がある（特開平９−１３２８１８号公報）。また、レゾール型、ノボラック型のフェノール樹脂の双方を原料とする繊維としては、例えば、両方の型のフェノール樹脂の混合物からメルトブローン法により得られる繊維がある（特開平９−１７６９１８号公報）。
【００２４】
このようにして得られるフェノール樹脂系繊維は、三次元網目構造の巨大分子から構成されていて、熱による軟化溶融、収縮、分解等が起こりにくく、耐熱性、難燃性に優れている。中でも、ノボロイド繊維は「カイノール」（登録商標）の商品名（群栄化学工業株式会社の商品名）で広く利用されており、本発明においても、好ましく使用できる繊維である。
【００２５】
該フェノール樹脂系繊維は、該フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸にされて、あるいは、該フェノール樹脂系繊維糸成分と他の繊維糸成分とを交撚させた交撚糸にされて、繊維構造体の形成に使用される。芯鞘構造糸にするにはカバリング撚糸機などを使用して行うことができ、また、交撚糸にするには合撚機などを使用して行うことができる。
【００２６】
それぞれの繊維の性状は、短繊維状、連続フィラメント状（長繊維状）などのいずれであってもよい。
【００２７】
上述の芯鞘構造糸あるいは交撚糸にされることにより、芯成分であるフェノール樹脂系繊維は、他の繊維で実質的にその外周を完全にカバリング（被覆）され、あるいは、他の繊維でその外周の何分の１かをカバリング（被覆）されて、該他の繊維の種類や性状に対応させて染色を行うことにより、該フェノール樹脂系繊維がほとんど染色されない、したがって、該繊維を用いた繊維構造体の用途が制約を受けるという問題は実質的に解消される。すなわち、芯成分のフェノール樹脂系繊維を被覆している他の繊維成分が所望の染色をされることにより、たとえ、該フェノール樹脂系繊維が染色されない場合であっても、繊維構造体の全体外観としては、所望の染色がなされて見えるものである。
【００２８】
本発明において、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量は、対繊維構造体の繊維重量比で５〜１００％ｏｗｆであることが好ましい。より好ましくは、１０〜３０％ｏｗｆである。特に、フェノール樹脂系繊維の使用比率が大きい場合には、該フェノール樹脂系繊維自体が難燃性に富むものであるために、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量は相対的に少なめにしてもよい。
【００２９】
フェノール樹脂系繊維と他の繊維との重量比率は、好ましくは、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝１０〜９０：９０〜１０の範囲内の使用比率であり、より好ましくは、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝３０〜７０：７０〜３０の範囲内である。
【００３０】
本発明において用いられるケイ酸ナトリウム重合体あるいはホウ酸ナトリウム重合体は、いわゆる水ガラスであり、発泡性水ガラスとして知られ、その溶液が、既に市販されているものであって（例えば、「ダイオレスリキッド」、「ファイヤレスＳ」、「ファイヤレスＢ」（いずれも登録商標、（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、該ケイ酸ナトリウム重合体溶液およびホウ酸ナトリウム重合体溶液は、主成分のケイ酸イオン、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。
【００３１】
したがって、該ケイ酸ナトリウム重合体、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、ケイ酸ナトリウム重合体、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。
【００３２】
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。
【００３３】
また、従来、難燃化や不燃化が要請されていたものの、カイノール繊維の色等の美感の問題で採用されていなかった分野で本発明を展開すればより効果が大きいと考えられるが、そのような分野では、他の繊維としては、天然繊維では綿（コットン）であることが多く、実際的であり好ましい。また、合成繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、あるいはアクリル繊維などが好ましいものである。
【００３４】
ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を繊維構造体に付着させるに際しては、糸や編物、織物あるいは不織布などの繊維高次加工品になした後、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体をマイクロカプセルに内包させ、該マイクロカプセルを浸漬・乾燥させるなどにより繊維構造体に付着させること、あるいは、繊維構造体を、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の溶液に浸漬し乾燥させて、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を該繊維構造体に付着させることなどによって、所望通りの付着量で繊維構造体に付着させることができる。
【００３５】
該付着処理に際して、処理液・浸漬液には、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体に加えて、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。
【００３６】
また、本発明においては、該繊維構造体に対して、該ケイ酸ナトリウム重合体および／または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。
【００３７】
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。
【００３８】
特に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体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。
【００３９】
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、微細なケイ酸ナトリウム重合体が付着することになる。
【００４０】
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。
【００４１】
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ケイ酸ナトリウム重合体および／または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。
【００４２】
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。
【００４３】
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、多少強いケイ酸ナトリウム重合体および／または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。
【実施例】
【００４４】
実施例１
フェノール樹脂系繊維使いの紡績糸２０ｓ／１が芯糸、綿糸２０ｓ／１が鞘糸になるようにカバーリング撚糸させた芯鞘構造糸からなるニット生地（混成率：フェノール樹脂系繊維使いの紡績糸５０％／綿糸５０％）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 リキッド Ｂ」（（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。
【００４５】
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４０％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１２ｇ／ｍ2 であった。
【００４６】
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。
【００４７】
また、この生地は、鞘糸の綿糸が良好に染色されており、色外観の点で良好なものであった。
【００４８】
実施例２
実施例１で用いたと同様のニット生地を、ホウ酸ナトリウム重合体（「ファイアレス リキッド Ｂ」（（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ニット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。
【００４９】
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７ｇ／ｍ2 であった。
【００５０】
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。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなる不燃性繊維構造体。
【請求項２】
ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量が、５〜１００％ｏｗｆ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。
【請求項３】
他の繊維が、綿（コットン）であることを特徴とする請求項１または２記載の不燃性繊維構造体。
【請求項４】
フェノール樹脂系繊維と他の繊維との重量比率が、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝１０〜９０：９０〜１０であることを特徴とする請求項１、２または３記載の不燃性繊維構造体。
【請求項５】
フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を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。
【請求項６】
ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体をマイクロカプセルに内包させ、該マイクロカプセルを繊維構造体に付着させることを特徴とする請求項５記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
【請求項７】
繊維構造体を、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の溶液に浸漬し乾燥させて、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を該繊維構造体に付着させることを特徴とする請求項５記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
【請求項１】
フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を付着させてなる不燃性繊維構造体。
【請求項２】
ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の付着量が、５〜１００％ｏｗｆ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。
【請求項３】
他の繊維が、綿（コットン）であることを特徴とする請求項１または２記載の不燃性繊維構造体。
【請求項４】
フェノール樹脂系繊維と他の繊維との重量比率が、フェノール樹脂系繊維：他の繊維＝１０〜９０：９０〜１０であることを特徴とする請求項１、２または３記載の不燃性繊維構造体。
【請求項５】
フェノール樹脂系繊維を芯成分とし他の繊維をカバリング成分としてなる芯鞘構造糸あるいはフェノール樹脂系繊維糸と他の繊維糸の交撚糸を用いて形成された繊維構造体に、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を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。
【請求項６】
ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体をマイクロカプセルに内包させ、該マイクロカプセルを繊維構造体に付着させることを特徴とする請求項５記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
【請求項７】
繊維構造体を、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体の溶液に浸漬し乾燥させて、ケイ酸ナトリウム重合体および／またはホウ酸ナトリウム重合体を該繊維構造体に付着させることを特徴とする請求項５記載の不燃性繊維構造体の製造方法。
【公開番号】特開２００６−２９９４６８（Ｐ２００６−２９９４６８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２３４７４（Ｐ２００５−１２３４７４）
【出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（５００２８２４２７）東レインターナショナル株式会社 (27)
【出願人】（５０２２３００５５）勝倉株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２１日（２００５．４．２１）
【出願人】（５００２８２４２７）東レインターナショナル株式会社 (27)
【出願人】（５０２２３００５５）勝倉株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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