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抽象的な: 本稿では主に、難燃繊維の燃焼メカニズム、熱分解特性、難燃剤の種類とメカニズム、難燃繊維や難燃織物の製造方法や試験方法などを紹介します。これは、難燃性の原理から生産プロセス、さらには試験基準に至るまでのさまざまな側面をカバーしており、難燃性繊維の将来の開発動向、特に低毒性および低煙の難燃剤および多機能難燃性繊維の研究開発を期待しています。この記事では、複数の国や地域の関連規格や規制、BEGOODTEX 社が開発した難燃製品や技術もリストしています。
歴史を通して、火災は人類の進歩とテクノロジーの発展を形作る要因でした。しかし、火災自体が大きな脅威でもあります。欧州難燃協会 (FERA) の報告によると、ヨーロッパでは 5,000 人以上が火災で命を落とし、社会経済に多大な影響を及ぼしています。ドイツは最大 65 億マルクの損失を被っています。火災による経済的影響は、欧州連合内では地域の GDP の 1% に相当します。中国では毎年平均3万~4万件の火災事故が発生し、2,000~3,000人が死亡し、2億~3億元の経済的損失が発生しており、その損失は時間の経過とともに増加しています。
難燃技術の初期のルーツは 1930 年代に遡り、当初は非永久的な処理が行われ、その後、第二次世界大戦中に軍用テントで使用されたような、より耐久性の高い難燃素材の使用に進みました。 1960年代、ヨーロッパ、米国、日本などの国々はそれぞれ、繊維製品に対して特定の場所や製品に難燃性素材の使用を義務付ける難燃性ガイドラインを作成しました。
難燃性とは、燃焼を遅らせたり防止したりできる材料の特性を指します。これは固有のものであるか、後処理によって達成されます。難燃繊維の作用メカニズムは、難燃効果を達成するために、熱の吸収、熱劣化モードの変化、可燃性ガスの発生の低減など、燃焼プロセス中の連鎖反応を防止することです。
研究によれば、難燃性生地は安全性を大幅に向上させることができます。たとえば、未処理の生地と比較して、難燃性生地は脱出時間を 10 ~ 15 倍延長し、燃焼中に放出される熱と有毒ガスを削減し、濃い煙の発生を避けることができます。

現在、繊維の世界では、難燃性の試験には、英国の BS 規格、ドイツの DlN 規格、カナダの GCSB 規格、米国の FS 規格、日本の JlS 規格、フランスの ANF 規格、スウェーデンの SlS など、各国で国際的に認められている方法が使用されています。標準、中国の GB 標準、および ISO による国際標準。米国のニューヨークやカリフォルニアなどの有名な都市中心部や州、商務省 (DOCFF)、運輸省 (DOT)、軍事組織などの国のさまざまな地域や機関には、独自のテスト基準と方法論があります。これに続いて、全米防火協会 (NFPA)、繊維化学染色業者協会 (AATCC)、試験材料協会 (ASTM) などのさまざまなグループや協会が続きます。
1953 年以来、米国は可燃性織物法 (FFAP) を制定し、繊維製品が可燃性の技術要件に従うことを義務付けています。関連する規格には次のようなものがあります。
カナダは、危険物規制および関連規制 (子供用寝間着、カーペット、テントなど) を通過しており、すべての繊維製品が難燃性要件を満たしていることを確認するためにカナダ保健省によって施行されています。部分的に関連する規格:
日本では衣料品に対する特定の難燃要件はありませんが、建物内のカーペットやカーテンには難燃基準が設けられており、特定の場所で使用される繊維製品は規定の難燃性能を満たし、「防火ラベル」の表示が義務付けられています。例えば、JIS L 1091は家庭用繊維製品(カーテン、ベッドシーツ)に適用されます。
オーストラリアの各州には異なる技術規制があり、西オーストラリア州では 1987 年にフェアトレード法、1988 年に子供のイブニングドレス基準が制定されました。タスマニアには 1973 年可燃性衣類法と 2002 年可燃性衣類規制があります。ニューサウスウェールズ州は、2002 年フェアトレード (一般要件) 規則を制定しました。これらの規則では、番号 00 ~ 14 の子供用夜着 (パジャマ、バスローブなど) の難燃性と試験方法が AS/NZS に準拠する必要があると規定しています。 1249規格。
英国には、夜の服装の難燃性の安全性に関する規則があります。 1985 年に、女性用寝間着 (安全規則) に代わるものとして、イブニングウェア (安全規則) が施行されました。1987 年に改正が行われ、これらの規則はあらゆるタイプのイブニングウェアを対象に拡張されました。これらの規則によれば、子供用のイブニングウェアは年齢に応じて適用されます。 3 か月から 13 年までの範囲の衣類は、基準 BS5722 に準拠する必要があり、火炎化学物質で処理されたイブニング ウェアが燃焼基準を満たしているかどうかを示す恒久的なラベルが付いている必要があります。規格の一部のリストに、テストや評価を実施する前に、BS5651 で概説されているガイドラインに従って洗浄目的に使用する特定の洗剤と洗濯方法について警告するラベルが付いている。
布地の燃焼は、その種類、構造、組成によって影響を受けます。不燃性・耐火性・難燃性・可燃性・可燃性などさまざまなグループに分類できます。燃焼プロセスには 3 つの要素が必要です。熱、酸素、可燃性物質の発生源。生地は熱源により発火します。熱源の温度が一定レベルに達すると、繊維が分解し始め、可燃性ガスが放出され、酸素と結合して引火します。生地の燃焼には、素材が溶けて亀裂が開いて分解し、最終的には酸化によって発火する前に、まず素材を温めるなどの段階が含まれます。
| 繊維の種類 | 繊維の名前 | 炎の近くに | 炎の中で | 炎を離れてください | 残存形態 |
| セルロースファイバー | 竹パルプ繊維 | 溶けず、縮まない | すぐに燃えます | 燃え続ける | 少量のソフトダークグレー |
| 竹繊維 | 溶けず、縮まない | すぐに燃えます | 燃え続ける | . 少量のソフトグレー | |
| 接着剤 | 溶けず、縮まない | すぐに燃えます | 燃え続ける | 柔らかな灰白色のグレーが少量 | |
| コットンとカポック | 溶けず、縮まない | すぐに燃えます | 燃え続ける | 少量のソフトグレーブラックグレー | |
| 亜麻 | 溶けず、縮まない | すぐに燃えます | 燃え続ける | 少量の絹の帯状の灰白色の灰色 | |
| .タンパク質繊維 | 大豆たんぱく質繊維 | 契約 | 燃焼中は黒煙が上がっています。 | 燃え続ける | サクサクした黒とグレー、少量の硬い部分 |
| 乳たんぱく質繊維 | 溶けてカールする | カールする、溶ける、焼ける | 燃え上がり、時には自爆する | 黒、基本的にカリカリ、 | |
| シェルコード繊維 | 溶けず、縮まない | すぐに燃えて溶けず、元の円の束を保ちます。 | 燃え続ける | .黒と灰色、壊れやすい | |
| ウール、シルク | 収縮またはカール | 徐々に燃えていく | 燃えにくい | クリスピーブラックグレー | |
| 合成繊維 | ポリエステル繊維 | 収縮、溶解 | まず溶かしてから燃やす | 大量の黒煙が発生し、溶けた液体が滴り落ちており、 | ガラス質の濃い茶色の硬球 |
| 溶けた液滴は濃い茶色です。 | |||||
| ポリアミド繊維 | 収縮、溶解 | まず溶かしてから燃やす | .メルトの滴下があり、メルトの滴は茶色です。 | ガラス質の濃い茶色の硬球 | |
| アクリル繊維 | 収縮、微溶融、焦げつき | 溶融燃焼 | 小さな光る火花があります。 | サクサクした黒くて硬い部分 | |
| ポリビニルアルコール繊維 | 収縮、溶解 | 燃焼 | 燃え続ける | サクサクした黒くて硬い部分 | |
| ポリプロピレン繊維 | ゆっくりとした収縮 | 溶融燃焼 | メルトドロップがあり、メルトドロップは乳白色です。 | 黄褐色の硬いボール |
セルロース繊維は加熱すると変化する素材であり、固体の残留物や液体や可燃性ガスが放出される可能性があります。繊維が熱によってどのように分解されるかによって、燃え続けるかどうかが決まります。セルロースが燃え尽きるとき、2 種類の燃焼が起こります。 1 つは炎があり、もう 1 つは燃えていない (くすぶっている)。
分解プロセスは 3 つの段階で見ることができます。
1.初期破壊は370℃以下で発生します
2.主な分解は370℃~430℃で起こります。
3.最終的な破壊段階は430℃以上で起こります
分解段階(温度が 430 ℃を超える)では、燃焼性能は分解生成物によって決まり、研究結果によると、可燃性元素の生成を減らすことで燃焼の危険性を効果的に低減できることがわかりました。例えば;綿繊維の熱分解プロセス中に、約 28 種類tel可燃性物質が生成されます。逆に、難燃処理された綿繊維では、熱分解生成物の種類と量が著しく減少します。
ポリエステル繊維の燃焼方法は、他の合成ポリマー材料の燃焼方法と同様です。ポリエステル繊維は熱にさらされると分解します。可燃性ガスを発生させて、火災の延焼を早めます。火災の拡大を防ぐには、これらのガスの放出を最小限に抑え、分解中に空気中で起こる反応を遅らせ、火災によって発生する熱を吸収するか、環境から酸素を遮断して火災の持続時間を制限することが重要です。
さらに詳しく見る 難燃技術をポリエステル生地に応用する方法。詳細については、ここをクリックしてください。

ホウ砂やホウ酸などの一部の物質は、加熱されると溶けて繊維の表面を覆うガラス状の膜を形成し、空気を隔離して燃焼を抑制します。リン化物は炭化を促進する可能性があり、臭化物は分解して不燃性ガスを生成し、さらに空気を隔離したり可燃性ガスを希釈したりして、難燃効果を生み出します。
難燃剤は、熱吸収、脱水、相変化、または分解を通じてポリマー表面および燃焼ゾーンの温度を低下させ、それによって熱分解プロセスを遅らせます。
リン系難燃剤は炎と接触するとピロリン酸塩を生成します。これは強力な脱水効果があり、繊維の炭化を促進します。形成された炭化膜は空気を効果的に隔離し、可燃性ガスの放出を低減します。
凝縮相の難燃効果は、材料の熱分解プロセスを遅らせるか中断することによって達成されます。一般的な方法には次のようなものがあります。
気相難燃性は、H・やH2O・などのフリーラジカルを捕捉・除去することで気相燃焼反応を抑制し、燃焼プロセスを効果的に制御します。
フリーラジカルは、塵粒子や容器壁と接触すると活性を失う可能性があり、気相反応の速度が低下し、燃焼が阻害されます。
熱可塑性繊維が加熱されると溶けて空気と接触する表面積が減少し、炎から液滴が剥がれて燃焼速度が低下する可能性があります。難燃性を最適化するために、通常、さまざまなメカニズムが相乗的な相互作用を通じて連携し、全体的な難燃性能を高めます。
難燃剤にはさまざまな種類があり、主にハロゲン系難燃剤、リン酸系難燃剤、無機系難燃剤、膨張系難燃剤に分けられます。難燃剤の種類ごとに難燃メカニズムが異なります。
加熱すると、ハロゲン難燃剤は分解して不燃性ガスを生成します。ほとんどの場合、ハロゲン化水素が材料の表面に到達し、ブランケットで覆い、燃焼反応から酸素を隔離します。ハロゲン化水素とフリーラジカルは両方とも結合して低活性の塩素または臭素ラジカルを形成し、これが燃焼速度をさらに低下させます。
リン系難燃剤は脱水と炭化のメカニズムによって作用します。リン酸塩は高温でポリリン酸塩ガラス体を形成することができ、これが材料を包み込み、酸素が表面に到達して燃焼を促進するのを防ぎます。イオンペアは、金属リン酸塩および金属塩化物と組み合わせると、難燃効果を向上させることもできます。
リン酸エステル難燃剤は、脱水反応を触媒する不揮発性のリン酸とメタリン酸、および絶縁性の炭素保護層を形成することにより、材料の可燃性を緩和します。
三酸化アンチモンとハロゲン難燃剤は一緒に作用して熱を吸収し、樹脂の燃焼中に形成されるフリーラジカルを消費し、一方の側の分離火災段階での表面温度または可燃性ガスの放出速度を低下させ、もう一方の方向での相乗効果を最適化します。
リン/窒素難燃剤は膨張によって炭化発泡層を生成します。最後の機能のそのような内容は、断熱、酸素と煙の切断、および溶融滴の排除に関するものです。ポリウレタン硬質フォームによって生成される一種の多孔質材料であるフォームカーボン層は、ソースの点火を隔離して防止することができます。この問題を克服するために本質的に燃焼を遅くします。

繊維や織物を難燃性にするには、基本的に 2 つのアプローチがあります。永久的な難燃性を得るために繊維自体を改質するか、材料の表面に難燃性仕上げを使用します。綿ウールやリネンなどの繊維に関しては、難燃性を確保するために、吸着蒸着または化学結合により難燃剤を布地または糸に固定する後仕上げ方法が採用され、難燃性が確保されます。ポリエステルやアクリルなどの合成繊維は紡績時に難燃剤が混入する場合があります。その後、共重合またはブレンドによって難燃特性を強化します。あるいは、耐火性を高めるための後仕上げ処理によって繊維の難燃性を実現することもできます。製造後に難燃剤を塗布する方法と比較して、より簡単な投資で済み、より早く結果が得られるため、新しい製品ラインを導入するためのより実行可能なオプションになります。後処理技術は、未処理のシルク生地の改質と比較して、生地の強度と外観に影響を与えるだけでなく、難燃特性にも影響を与える可能性があります。
難燃繊維は、繊維の製造工程中に難燃剤を直接添加することによって難燃特性を獲得します。主な方法としては、共重合、ブレンド、グラフト共重合、難燃剤の吸着、繊維表面のハロゲン化、後仕上げなどが挙げられます。
難燃性生地は通常、生地の表面を後仕上げし、さまざまな仕上げ方法を適用して繊維を難燃性にすることによって作られます。一般的な難燃仕上げ方法には、パディングとベーキング、吸尽染め、コーティング、スプレーなどが含まれます。
この技術は、酸素と窒素の混合ガス中で布地が発火するのに必要な最小酸素濃度を特定します。より高い LOl 値は難燃性を示します。このアプローチは価値がありますが、調査では日常の製造現場ではあまり活用されていません。
布地がどのように燃えるのか、着火するまでの時間、および特定の火炎設定下で生じる損傷の程度を調べることで、火炎特性の有効性を評価します。このアプローチは、さまざまな耐火性布地のテストに一般的に使用されており、特に中国語で普及しています。重要な役割を果たす標準。
45 度の角度で置いたときの燃焼時間と損傷領域のサイズを測定することで、生地がどの程度耐炎性を備えているかを評価します。
平らな面で炎がどのように、どのくらいの時間広がるかを測定して、生地の耐火性をテストしてみましょう。
ここ数年で、繊維製品の世界的な難燃技術は著しく進歩しました。さまざまな研究機関や企業が、ポリプロピレン難燃剤マスターバッチや、難燃性と帯電防止特性の両方を提供する複合ソリューションなど、難燃性を向上させるための材料や方法の研究に取り組んできました。研究プロジェクトの主な焦点は、高性能難燃性繊維の開発とその用途の探索であり、特に高い難燃性を備えた繊維と混紡生地での使用に注目しています。これらの繊維の酸素指数は 45 ~ 50 です。
さまざまな国でも、優れた耐火性を同時に備えたさまざまな難燃剤が開発されています。たとえば、BEGOODTEX は、さまざまな種類の天然繊維および合成繊維向けに設計された一連の難燃剤である Aquafyreguad™ を開発しました。
難燃繊維は生産量も用途も少ないため、軍事や消防などの特殊産業でも使用できることから、今後さらに高性能・多機能な難燃繊維の開発が望まれます。難燃繊維の収率と応用範囲は低く、将来的には、高性能および高機能の難燃繊維の研究、開発、生産作業に多大な研究と生産作業を行う必要があります。難燃性繊維、特に少数の特殊技術は軍事および戦闘火炎分野の展望を含む。
現在、難燃性繊維のほとんどは難燃性の機能しか果たせません。中国BEGOODTEX社が発表 難燃性の多機能生地例えば、難燃性・抗菌性(FRANtiBact ™)、難燃性・防水性(FRANTiAqua ™)、難燃性GRS(GRSFRTex ™)、難燃性・紫外線耐性(FRANTIUV ™)、難燃性・遮光性(AntiLightFR ™)、難燃性・帯電防止(FRStaticGuard ™)、難燃性・医療グレード(FRMediGuard ™)。
今後の傾向は、低毒性、低煙、無公害の難燃剤を開発することです。最近 BEGOODTEX は、環境に優しく、生分解性、ホルムアルデヒドフリー、化学薬品不使用、非刺激性、非アレルギー性の FR 100% コットンや FR 100% ビスコースなどの ECO 天然繊維を発売しました。 FR 100% コットンや FR 100% ビスコースなどの ECO 天然繊維は最近 BEGOODTEX によって導入され、環境に優しく、生分解性、ホルムアルデヒドフリー、化学物質フリー、非刺激性、非疲労性です。