酸素添加繊維のスパンレース不織布
セグメント市場:
予備酸素化繊維の特徴:
· 究極の難燃性:限界酸素指数(LOI)は通常40以上(空気中の酸素の割合は約21%)で、従来の難燃性繊維(LOIが約28~32の難燃性ポリエステルなど)をはるかに上回ります。火災にさらされても溶融したり滴り落ちたりせず、火源を取り除けば自然に消火し、燃焼時に煙や有毒ガスをほとんど発生しません。
· 高温安定性:長期使用温度は200~250℃に達し、短期使用温度は300~400℃の高温に耐えることができます(具体的には原材料と予備酸化の程度によって異なります)。高温環境下でも構造的完全性と機械的特性を維持します。
· 耐薬品性:酸、アルカリ、有機溶剤に対して一定の耐性があり、化学物質によって侵食されにくいため、過酷な環境での使用に適しています。
· 一定の機械的特性: 一定の引張強度と靭性があり、不織布加工技術(ニードルパンチ、スパンレースなど)により安定した構造の材料に加工できます。
II. 酸素添加不織布の加工技術
酸素添加繊維は、不織布加工技術を用いて連続シート状材料に加工する必要があります。一般的な加工方法には以下のものがあります。
・ニードルパンチ法:ニードルパンチ機の針で繊維メッシュを繰り返し穿孔することで、繊維が絡み合い、互いに強化し、一定の厚みと強度を持つ不織布を形成します。この製法は、高強度・高密度の酸素添加済み不織布の製造に適しており、構造支持を必要とする用途(耐火パネル、高温濾過材など)に使用できます。
・スパンレース製法:高圧水ジェットを用いて繊維メッシュに衝撃を与えることで、繊維が絡み合い、接着します。スパンレース製法で予め酸素を供給した生地は、より柔らかい感触と優れた通気性を備えており、防護服の内層や柔軟な耐火パッドなどに適しています。
・熱接着/化学接着:低融点繊維(難燃性ポリエステルなど)や接着剤を使用して補強を補助することで、純粋な酸素化繊維なし生地の剛性を軽減し、加工性能を向上させることができます(ただし、接着剤の耐熱性が酸素化生地の使用環境と一致する必要があることに注意してください)。
実際の製造では、コスト、感触、性能のバランスをとるために、予酸化繊維を他の繊維(アラミド、難燃性ビスコース、ガラス繊維など)と混合することがよくあります(たとえば、純粋な予酸化不織布は硬いですが、10〜30%の難燃性ビスコースを追加すると、柔らかさが向上します)。
III. 予備酸化繊維不織布の具体的な応用シナリオ
難燃性と耐高温性を持つため、前酸化繊維不織布はさまざまな分野で重要な役割を果たします。
1. 消防と個人の保護
· 消防士の内裏地/外層:あらかじめ酸化処理された不織布は、難燃性、耐高温性、通気性に優れ、消防服の芯層として使用することで、炎や高温の伝染を遮断し、消防士の皮膚を保護します。アラミドと組み合わせることで、耐摩耗性や耐引裂性も向上します。
・溶接・冶金用保護具:溶接マスクのライニング、耐熱手袋、冶金作業員用エプロンなどに使用され、火花の飛散や高温の輻射に耐えます(短期耐熱温度は300℃以上)。
· 緊急脱出用品:火災時に体を包んだり煙を濾過したりできる防火ブランケット、避難マスクのフィルター材など(特に煙が少なく毒性がないことが重要)。
2. 工業用高温保護および断熱
・工業用断熱材:高温配管の内張り、ボイラー断熱パッドなどに使用され、熱損失や熱伝達を低減します(200℃以上の環境への長期耐性)。
· 耐火建材:高層ビルの耐火カーテンやファイアウォールの充填層、またはケーブル被覆材として、火災の延焼を遅らせます(GB 8624 耐火等級 B1 以上の要件を満たします)。
· 高温設備の保護:オーブンカーテン、窯やオーブンの断熱カバーなど、設備の高温表面による人員の火傷を防止します。
3. 高温濾過分野
・工業用排ガスろ過:廃棄物焼却炉、製鉄所、化学反応炉などから排出される排ガスは、200~300℃に達することが多く、酸性ガスを多く含んでいます。前酸化不織布は高温・腐食耐性に優れ、フィルターバッグやフィルターシリンダーの基材として使用することで、効率的なろ過を実現します。
4. その他の特別なシナリオ
航空宇宙用補助材料:宇宙船客室内の耐火断熱層やロケットエンジン周りの断熱ガスケット(耐熱樹脂による補強が必要)として使用されます。
電気絶縁材料: 高温モーターや変圧器の絶縁ガスケットとして使用され、従来のアスベスト材料の代替として使用できます (非発がん性で環境に優しい)。
IV. プレ酸化繊維不織布の利点と開発動向
利点:従来の難燃性材料(アスベストやガラス繊維など)と比較して、酸素添加繊維不織布は非発がん性で、柔軟性に優れています。アラミドなどの高価な繊維と比較してコストが低く(アラミドの約1/3~1/2)、中高級難燃性用途における一括処理に適しています。
トレンド:繊維の精製(細デニールの酸素添加フィラメント、直径<10μmなど)により不織布のコンパクト性と濾過効率を高め、ホルムアルデヒド含有量が少なく接着剤を使用しない環境に優しい加工技術を開発し、ナノ材料(グラフェンなど)と組み合わせることで、耐高温性と抗菌性をさらに高めます。
結論として、不織布における前酸化繊維の応用は、その「難燃性と耐高温性」という複合特性にかかっており、高温および裸火環境における従来の素材の性能上の欠点を補うことができます。今後、産業安全基準および防火基準の強化に伴い、その応用シナリオはさらに拡大していくでしょう。