(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリアクリロニトリルの焼成により製造された炭化度が５０〜７０％の半焼成カーボン繊維を１０ｇ／ｍ2以上と、非ハロゲン熱溶融性有機合成繊維をウエブ重量の少なくとも２０％以上含み、他はレーヨン繊維，ビニロン繊維，アクリロニトリル繊維より選ばれた１種以上の非ハロゲン繊維よりなる、ウエブ重量が２０〜２５０ｇ／ｍ2である繊維状シートに非ハロゲン系難燃加工剤及びバインダーを付着し、乾燥、熱処理せしめてなる耐炎性シート。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は耐炎性を有する繊維シートに係り、詳しくはハロゲン等の有毒ガスを発生せず、通常、耐炎性を必要とする用途、例えばインテリア、フィルターその他、工業用、家庭用品への汎用化が期待される上記耐炎性シートに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐炎性シートとして、従来、▲１▼炭素繊維又は有機繊維を部分焼成した炭素化繊維を成分としたもの、あるいはこれら炭素化繊維を主成分として高い割合で含有された不燃性の材料を始め、▲２▼芳香族ポリアミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミドその他、難燃性の改質合成繊維を主成分とした材料からなるものが知られている。
また、▲３▼一般繊維素材に難燃加工剤を大量に加え、耐炎性を改良した材料も用いられており、これらは何れも広範囲の水準をもつ多くの実用化商品として現在、実用に供されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のうち、▲１▼炭素化繊維を成分としたものは非常に耐炎性がすぐれているが、素材価格が高く、経済性に難があり、また、炭素化繊維のシート化加工工程又は使用段階で脆さや強度あるいは粉体化による環境汚損などに難がある。
【０００４】
また▲２▼の難燃性合成繊維を主成分としたものも価格、経済性と、性能のバランスに欠ける難点を生じる場合がある。
更に▲３▼の難燃加工剤を大量に加えて耐炎性を改良したものあるいは火炎と接触した部分から延焼したり、その部分が溶融変形したり、炭化部分が脆化してボロボロと粉末化したりする外、これに加えて燃焼ガスの量も多く、多種にわたる成分のガスを発生し、中にはハロゲンを含み、ダイオキシンを発生して、環境汚染の原因となるものがある。
【０００５】
本発明は上述の如き実状に対処し、特に半焼成カーボン繊維の使用に着目し、種々の材料と組み合わせ配合により接炎部分は可燃組成が燃焼又は炭化するが、延焼せず、かつ融出、収縮や粉化飛散を起こさず、シート本体の性能を確保すると共に組成中に一切のハロゲンを含有せず、従って燃焼部から発生する燃焼ガスはダイオキシンを形成せず、環境に悪影響を及ぼすことがないのみならず、非ハロゲン系一般素材のみを成分としている。また、経済性にもすぐれ、各設計上の自由度、あるいは工業生産の難易度にも問題がない耐炎性シート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耐炎性シートの特徴は、特にアクリロニトリルの焼成により製造された炭化度が５０〜７０％の半焼成カーボン繊維を１０ｇ／ｍ2以上と、非ハロゲン熱溶融性有機合成繊維をウエブ重量の２０％以上含み、他はレーヨン繊維，ビニロン繊維，アクリロニトリル繊維より選ばれた１種以上の非ハロゲン繊維よりなる、ウエブ重量が２０〜２５０ｇ／ｍ2である繊維状シートに非ハロゲン系難燃加工剤及びバインダーを付着し、乾燥、熱処理せしめた点にある。
【０００７】
ここで半焼成カーボン繊維として上記ポリアクリロニトリルの焼成により製造された炭化度５０〜７０％の繊維を用いることは重要であり、非ハロゲン熱溶融性有機合成繊維としてはポリエステルであることが実用的である。
【０００８】
又、非ハロゲン系難燃加工剤としては有機又は無機の含リン化合物もしくは含リン窒素リン化合物あるいは両者の混合物の使用が好適である。
なお、非ハロゲン系難燃加工剤の含リン化合物としてはリン酸エステル、亜リン酸エステルから選ばれた少なくとも１つであることが、また含窒素リン化合物としては尿素、グワニジン、グワニール尿素、メラミンのリン付加化合物から選ばれた少なくとも１つであることが好ましく、特に沸点が１４０℃以上である上記各化合物は効果的である。
【０００９】
また、上記本発明に用いられる難燃加工剤は、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１．０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０．７重量％に対し少なくとも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】
本発明は上述の如く耐炎性シートの構成として、ポリアクリロニトリルの焼成による炭化度が５０〜７０％の半焼成カーボン繊維を１０ｇ／ｍ2以上と、非ハロゲン熱溶融性有機繊維をウエブ重量の２０％以上含み、他は非ハロゲン繊維を配合してウエブを作成し、該ウエブ重量（目付）を２０〜２５０ｇ／ｍ2の範囲の繊維状シートとして、これに非ハロゲン難燃加工剤及びバインダーを付着し、乾燥、熱処理したものである。
【００１２】
ここで上記耐炎性シートの繊維素材において、ポリアクリロニトリルの焼成により製造された炭化度が５０〜７０％の、いわば完全又は完全に近い焼成でなく、半焼成カーボン繊維を用いることは極めて重要な点であり、７０％を超える完全焼成又はこれに近い焼成は従来の炭素化繊維にみられるように高価であるに止まらず、加工段階又は使用段階に粉末化して飛散し易くなるので好ましくない。
【００１３】
また、炭化度５０％未満のものは市中で入手できず、未検討である。
そして、上記５０〜７０％の半焼成では可燃組成が燃焼又は炭化するにしても延焼せず、また、融出や収縮もなく、粉末化による飛散も生ぜず、耐炎性シートの本来の機能を確保することができる。
【００１４】
本発明で用いられる半焼成カーボン繊維はポリアクリロニトリル系繊維を酸化性雰囲気中で熱処理することにより得ることができるが、特にアクリロニトリルを主原料とし、熱処理時の急激な発熱反応をコントロールする目的で共重合成分が付加された特殊ポリマーを高濃度の硝酸で溶解し、紡糸した特殊アクリル繊維を空気雰囲気中で２００〜３００℃の温度で焼成することにより得られた半焼成カーボン繊維は空気中で接炎しても燃えず、溶融、収縮することなく、原形を保持したまま炭化するので好適である。
【００１５】
この半焼成カーボン繊維としてはラスタン（旭化成製）、パイロメクス（東邦レーヨン製）、グラフィールＯ（コートールズ  グラフィール社製）などとして市販されており、多くは不燃であり、炭素化率５０％以上、Ｌｏｉ値で５０％以上を示し、組成中は炭素の外に水素、窒素及び酸素を含む。
これらは約１０％以上の破断伸度をもち、通常の繊維加工上、グラスファイバーや１００％炭素化繊維に比し、取り扱いが容易であるため、本発明に添う実用組成として使用される。
【００１６】
また、本発明でウエブの２０％以上配合する熱溶融性有機合成繊維としては、ポリエステル繊維（ＰＥＴ）、ポリエチレン繊維（ＰＥ）、ポリプロピレン繊維（Ｐ・Ｐ）などが挙げられるが、ポリエステル繊維は最も有効である。
【００１７】
上述した半焼成カーボン繊維及び熱溶融性有機合成繊維に対し、更に必要な割合で他の繊維が配合されるが、この繊維はハロゲンを含まない繊維であることが肝要で、特にレーヨン繊維，ビニロン繊維，アクリロニトリル繊維より選ばれた１種または２種以上の繊維が使用される。
【００１８】
なお、前記アクリロニトリルの焼成による半焼成カーボン繊維が１０ｇ／ｍ2以上で、かつ非ハロゲン熱溶融性有機合成繊維がウエブ重量の２０％以上とする適性混用量において、該半焼成カーボン繊維は繊維シートが軽量である場合は混率が高く、重量が高い程、混率は低くなる。
これは繊維シートが燃焼する場合、その単位重量当たりの耐炎シートに対する空気の供給量と関連している。即ち、薄地の場合は空気の供給量は繊維重量に対し多くなるため、高比率の半焼成カーボン繊維が必要であり、厚地又は重量の大きい繊維シートは比較的少ない比率の半焼成カーボンの量で効果が得られる。
勿論、経済性を問わず、硬度の耐炎性を求める場合には半焼成カーボン繊維の比率の増大とか、その他の繊維として全芳香族ポリアミド、全芳香族ポリエステルやポニフェニレンサルファイド、ポリイミド、ＰＢＩ、ＰＴＦＥ、ガラスファイバー等の高度な性能をもつ難燃素材を併用すれば効果が強化される。
【００１９】
次に本発明で用いられる難燃加工剤は非ハロゲン系であり、具体的には有機又は無機の含リン、含リン窒素系化合物の１種又は混合物が用いられる。
これら難燃加工剤の種類は特に限定されるものではないが、具体例としては、含リン化合物ではリン酸エステル、亜リン酸エステルなどが、また含窒素リン化合物としては尿素、グワニジン、グワニール尿素、メラミンのリン付加化合物から選ばれた少なくとも１つが挙げられ、これらは何れも沸点が１４０℃以上であることが好ましい。
【００２０】
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。
【００２１】
上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、あるいは反応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。
【００２２】
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、これら難燃加工剤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も有する。
【００２３】
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待たない。
【００２４】
なお、難燃加工剤はハロゲンを含有しないバインダーと共に上述のように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に対し１．０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で窒素を含む場合には少なくとも０．７重量％のリン量に対し少なくとも１．０倍以上の窒素量を含むことが好ましい。
【００２５】
（実施例）
次に本発明の実施例を掲げ比較例と対比する。
【００２６】
下記表１に示す各繊維を用いて表２に示す各配合割合で通常の混綿及びクロスレーイング法により実施例１〜４、比較１〜３の各ウエブを作成し、引き続きスプレー法によってポリアクリル酸エステル、リン酸グアニジン（加工剤の有効成分中にリン含有量１６％）を含む樹脂浴を通し表２の樹脂目付とした乾燥付着量になるように付与して乾燥ならびに熱処理によって夫々仕上げた。乾燥は１３５℃、熱処理は１５０℃で行った。
【００２７】
そして、上記実施例１〜４及び比較例１〜３の夫々について水平に保った耐炎性シートに３ｃｍ長のライターの炎を３秒間あて、接炎部の穴あき、収縮及び燃焼後の強力の程度を観察し、表３の評価にもとづいて各耐炎性シートの耐炎性の評価を行った。
その結果を表２に併せて示す。
【００２８】
【表１】
0004245753.tif 000002
【００２９】
【表２】
0004245753.tif 000003
【００３０】
【表３】
0004245753.tif 000004
【００３１】
上記表２における実施例に見られる如く本発明に係る半焼成カーボン繊維を１０ｇ／ｍ２以上とＰＥＴを２０％以上含むウエブよりなる加工不織布シートは何れも本発明の狙いとする耐炎性を満足している。
しかし、耐炎繊維を含まない比較例１及びＰＥＴを含まない比較例２は夫々穴あき及び燃焼後の強力の低下が著しく、又、耐炎繊維、及びＰＥＴを含む比較例３においては前者の含有量が少ないため１０ｇ／ｍ２よりも燃焼時の収縮が大きく、穴あき及び燃焼後の強力も劣ることが分かる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は以上のようにポリアクリロニトリルの焼成により製造された炭化度５０〜７０％の半焼成カーボン繊維を用いてその１０ｇ／ｍ2以上と非ハロゲン熱溶融性有機合成繊維をウエブ重量に対し２０％以上含み、他はハロゲンを含まないレーヨン繊維，ビニロン繊維，アクリロニトリル繊維より選ばれた１種以上の繊維素材を配合して２０〜２５０ｇ／ｍ2の繊維状シートを作成し、これに非ハロゲン系難燃加工剤及びバインダーを付着、乾燥、熱処理したことを基本構成とするものであり、完全あるいは完全に近い焼成でなく、上記半焼成カーボン繊維を熱溶融性有機合成繊維ならびに更に他の非ハロゲン繊維の混繊使用により低価格で経済性に有利であると共に、完全あるいは完全に近い焼成繊維の如く炭化部分が脆化して飛散することもなく、しかも本来のシートの機能を確保して炎に短時間近付けても穴が開きにくいのみならず、接炎部の溶融滴下もなく、シート形状も崩れにくく、また、前記繊維の結合にリン、リンチッソ系など非ハロゲン系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。
【００３３】
とりわけ、本発明の半焼成カーボン繊維はそれ自体が不燃であり、繊維シート中に混合されて可燃組成が燃焼又は炭化するとしても延焼せず、融出、収縮や粉化飛散せず、不燃化構造組成として有効であり、また、熱溶融性有機合成繊維は部分的に接炎燃焼した他素材の炭化生成物内に溶透してこれらの粉化、飛散を防止する一方、該繊維自体の流動化又は融出滴下を防止する。
しかも、上記繊維よりなる繊維シートは更に難燃加工剤に含浸し乾燥、熱処理されることにより、一層、難燃化され、通常の状態よりも燃焼は抑制されて相乗効果により耐炎性を大幅に向上することができる。
本発明耐炎性シートは特に２０〜２５０ｇ／ｍ２のウエブ素材において有効性を発揮する。