特開 2024-112340 熱膨張性不織布およびその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024112340

(43)【公開日】2024-08-21

(54)【発明の名称】熱膨張性不織布およびその製造方法

(51)【国際特許分類】

   D04H 3/16 20060101AFI20240814BHJP

   D04H 1/728 20120101ALI20240814BHJP

【ＦＩ】

D04H3/16

D04H1/728

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023017237

(22)【出願日】2023-02-08

(71)【出願人】

【識別番号】000108498

【氏名又は名称】タイガースポリマー株式会社

(72)【発明者】

【氏名】島 嗣典

(72)【発明者】

【氏名】江草 史典

【テーマコード（参考）】

4L047

【Ｆターム（参考）】

4L047AA13

4L047AA19

4L047AA25

4L047AA29

4L047AB02

4L047AB03

4L047AB09

4L047BA08

4L047CB04

4L047CB08

4L047CB10

(57)【要約】

【課題】 通気性を有するとともに、高温の空気により素早く膨張するような、熱膨張性不織布を提供する。
【解決手段】 熱膨張性不織布１は、熱膨張性を有する機能性粒子４，４が一体化された合成樹脂製の長繊維を含む。前記長繊維は、複数の大径部２，２と小径部３，３とを交互に並べて数珠つなぎにしたように、繊維の長手方向に径が変化している。小径部３は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントである。大径部２には、前記機能性粒子４，４が含まれている。小径部３の繊維径は、大径部２に含まれる機能性粒子４の径以下である。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

熱膨張性を有する機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維を含む熱膨張性不織布であって、
前記長繊維は、複数の大径部と小径部とを交互に並べて数珠つなぎにしたように、繊維の長手方向に径が変化しており、
前記小径部は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントであり、
前記大径部には、前記機能性粒子が含まれており、
前記小径部の繊維径は、前記大径部に含まれる前記機能性粒子の径以下である、
熱膨張性不織布。

【請求項2】

前記機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子である
請求項１に記載の熱膨張性不織布。

【請求項3】

前記大径部はひも状もしくは団子状であり、
前記機能性粒子は、膜状もしくは網状もしくは繊維の束状になった前記合成樹脂によって包まれて、または、前記合成樹脂により接着されて、前記大径部に一体化されている、
請求項１または請求項２に記載の熱膨張性不織布。

【請求項4】

前記小径部の繊維径が、前記機能性粒子の直径の１／１００以上である
請求項１に記載の熱膨張性不織布。

【請求項5】

前記小径部の繊維径が、１００ナノメートル以上１０マイクロメートル以下であり、前記機能性粒子の直径が３００ナノメートル以上２００マイクロメートル以下である、
請求項４に記載の熱膨張性不織布。

【請求項6】

請求項１に記載の熱膨張性不織布を製造する方法であって、
前記合成樹脂を加熱して溶融もしくは溶剤により溶解して液状化して、液状化した合成樹脂中に前記機能性粒子を分散させる第１の工程、
第１の工程に引き続き、前記機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、不織布とする第２の工程、
を含む熱膨張性不織布の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱膨張性を有する機能性粒子を含む熱膨張性不織布、およびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

熱膨張性黒鉛など、熱膨張性を有する機能性粒子は、高温にさらされたりして熱を受けると膨張する。この熱膨張性を利用して、通気性等を調整することが試みられている。例えば、建物の天井パネルに穴をあけておいて、通常時には、気流が抜けることを許容する構造としながら、火災等により周囲が高温になった際には、穴をふさぐか小さくするかして、天井パネルの通気性を制限することが試みられている。

【0003】

例えば、特許文献１には、防火軒天井パネルにおいて、通気穴に円筒状のプラスチック複合体をはめ込み、プラスチック複合体に熱膨張性黒鉛を含ませる技術が開示されており、火災等により周囲が高温になると、プラスチック複合体（熱膨張性の部材）に含まれる熱膨張性黒鉛が膨張して、通気穴がふさがれて、通気が制限されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００６－２２６０５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示されるような従来の熱膨張性の部材において通気性を調整しようとする場合には、以下のような問題を生じやすかった。
まず、特許文献１に開示されるような従来の熱膨張性の部材は、素材としては通気性を有していないため、成形して部材とする際には、何らかの穴や空気通路を成形により作り出す必要があった。特許文献１の技術では、貫通穴を有する円筒状に部材が成形される。これら穴は通常１ミリメートルから数センチメートルの大きさであるが、穴が大きいと、通路が閉塞するのに時間がかかる。

【0006】

また、従来技術では、熱膨張性黒鉛がプラスチック複合材に練りこまれるようにして含まれているため、熱膨張性黒鉛の膨張が不均一で遅いものとなりがちである。すなわち、プラスチック複合材の周囲に高温の空気が到達しても、プラスチック複合材は、表面から徐々に熱せられるため、表面よりも奥の部分では温度上昇が遅くなる。そのため、プラスチック複合材の奥の部分はなかなか膨張開始温度に達せず、膨張がおくれる。しかも、プラスチック複合材の表面部分が熱せられて膨張すると、表面部分のみが膨張し、その膨張した部分が断熱層のように働いて、かえってプラスチック複合材の奥の部分が熱せられるのを妨げ、膨張を遅らせてしまう。

【0007】

本発明の目的は、通気性を有するとともに、高温の空気により素早く膨張するような、熱膨張性不織布を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

発明者は、鋭意検討の結果、長繊維を含むように不織布を構成し、長繊維に大径部と小径部を数珠つなぎ状に設けるとともに、熱膨張性の機能性粒子を大径部に含ませるようにしつつ、大径部の機能性粒子の径よりも小径部の繊維径を小さくした熱膨張性不織布にすると、上記課題が解決することを知見し、本発明を完成させた。

【0009】

本発明は、熱膨張性を有する機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維を含む熱膨張性不織布であって、前記長繊維は、複数の大径部と小径部とを交互に並べて数珠つなぎにしたように、繊維の長手方向に径が変化しており、前記小径部は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントであり、前記大径部には、前記機能性粒子が含まれており、前記小径部の繊維径は、前記大径部に含まれる前記機能性粒子の径以下である、熱膨張性不織布である（第１発明）。

【0010】

第１発明において、好ましくは、機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子である（第２発明）。また、第１発明もしくは第２発明において、好ましくは、前記大径部はひも状もしくは団子状であり、前記機能性粒子は、膜状もしくは網状もしくは繊維の束状になった前記合成樹脂によって包まれて、または、前記合成樹脂により接着されて、前記大径部に一体化されている（第３発明）。
また、第１発明において、好ましくは、前記小径部の繊維径が、前記機能性粒子の直径の１／１００以上である（第４発明）。さらに、第４発明において、好ましくは、前記小径部の繊維径が、１００ナノメートル以上１０マイクロメートル以下であり、前記機能性粒子の直径が３００ナノメートル以上２００マイクロメートル以下である（第５発明）。

【0011】

また、本発明は、第１発明の熱膨張性不織布を製造する方法であって、前記合成樹脂を加熱して溶融もしくは溶剤により溶解して液状化して、液状化した合成樹脂中に前記機能性粒子を分散させる第１の工程、第１の工程に引き続き、前記機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、不織布とする第２の工程、を含む熱膨張性不織布の製造方法である（第６発明）。

【発明の効果】

【0012】

本発明の熱膨張性不織布（第１発明）によれば、大径部と小径部を有する長繊維を含んで熱膨張性不織布が構成されており、不織布が通気性を有している。本発明の熱膨張性不織布は、不織布の内部を気流が通過するような配置や構成で使用することができる。
また、第１発明の熱膨張性不織布は、高温の空気により素早く膨張する。すなわち、熱膨張性不織布に通気性があるので、高温の空気が到達した際には、高温の空気が不織布内部に侵入しやすく、不織布を抜けやすい。これにより、不織布全体が高温の空気により熱せられやすくなる。長繊維の大径部に含まれる熱膨張性の機能性粒子は、繊維の周囲の高温空気により急速に熱せられて膨張する。これにより、熱膨張性不織布は、高温の空気により素早く膨張する。
例えば、天井パネルの通気穴を覆うように、第１発明の熱膨張性不織布を配置しておけば、高温の空気が通気穴を通過する際に、穴に配置された熱膨張性不織布が素早く膨張して熱膨張性不織布の通気性が制限され、パネルの通気穴をふさぐことができる。

【0013】

さらに、第２発明の熱膨張性不織布のようにすれば、火災時のような高温の空気に対しても確実に膨張する。また、さらに、第３発明の熱膨張性不織布のようにすれば、機能性粒子を覆う合成樹脂の層が非常に薄いものとなり、高温の空気により、熱膨張性の機能性粒子が素早く温められるようになって、より素早く不織布が膨張する。
また、さらに、第４発明や第５発明の熱膨張性不織布のようにすれば、通気性がより良好となり、高温の空気によって、より素早く熱膨張性不織布を膨張させることができる。

【0014】

また、第６発明の熱膨張性不織布の製造方法によれば、第１発明の熱膨張性不織布を効率的に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】第１実施形態の熱膨張性不織布の構造を示す模式図である。

【図2】大径部及び小径部の構造を示す模式図である。

【図3】第１実施形態の熱膨張性不織布の実施例の構造を示す顕微鏡写真である。

【図4】機能性不織布の実施例２の構造を示す顕微鏡写真である。

【図5】機能性不織布の実施例３の構造を示す顕微鏡写真である。

【図6】第１実施形態の熱膨張性不織布の使用形態の一例を示す断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下図面を参照しながら、熱膨張性を有する機能性粒子を長繊維に一体化した熱膨張性不織布の発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。

【0017】

第１実施形態の熱膨張性不織布１は、熱膨張性を有する機能性粒子４，４が一体化された合成樹脂製の長繊維を含む熱膨張性不織布である。ここで長繊維とは、不織布を構成する繊維における短繊維と対比される長い繊維のことである。長繊維はフィラメント・ヤーンとも呼ばれる。短繊維がステープル・ファイバーなどと呼ばれ、その長さがおおむね数ｍｍから数十ｃｍであるのに対し、長繊維は、短くカットされていない繊維である。長繊維は、典型的にはメルトブロー法やエレクトロスビニング法やスパンボンド法により紡糸されて、そのまま積み重ねられて不織布化される、なお、熱膨張性不織布１は、長繊維のみで構成される必要はなく、短繊維を含んでいてもよく、長繊維と短繊維とが絡み合うように混紡されていてもよい。

【0018】

必須ではないが、好ましくは、熱膨張性不織布１に対する機能性粒子４，４の配合量は、１０～５００ｇ／平方メートル程度である。

【0019】

また、熱膨張性不織布は、単層であってもよいが、複数の不織布層やフィルム、シート、織布等が積層された積層不織布であってもよい。また、熱膨張性不織布は、織布やメッシュ素材の上に長繊維が不織布化された層が積層された複合不織布であってもよい。機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維は、いずれかの不織布層のみに含まれていてもよい。

【0020】

また、熱膨張性不織布１に含まれる長繊維のすべてが、機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維であってもよいが、熱膨張性不織布１は、他の長繊維、例えば、機能性粒子が一体化されていない長繊維を含んでいてもよい。
必須ではないが、本実施形態の熱膨張性不織布１は、機能性粒子が一体化された合成樹脂製の長繊維をエレクトロスピニング法により不織布化した、単層の熱膨張性不織布である。

【0021】

図１に、第１実施形態の熱膨張性不織布１を模式的に示す。また、図３は第１実施形態の熱膨張性不織布の実施例の顕微鏡写真である。なお、図１では、小径部３，３を一本の実線で表現している。
熱膨張性不織布１に含まれる長繊維は、複数の大径部２，２と小径部３，３とが交互に並ぶよう、繊維の長手方向に径が変化している。いわば、長繊維は大径部２，２と小径部３，３とが数珠つなぎになったような構成をした繊維である。

【0022】

長繊維の小径部３，３は、前記合成樹脂により形成されたモノフィラメントである。合成樹脂は繊維化できるものであれば特に限定されないが、メルトブロー法やエレクトロスピニング法による長繊維の製造に適した合成樹脂であることが好ましい。また、合成樹脂は、後述する機能性粒子に接着するような樹脂であることが好ましい。好ましくは、長繊維の原料となる合成樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂や塩化ビニル樹脂などが使用できる。

【0023】

小径部３，３となるモノフィラメントは、前記した合成樹脂のみで構成されていてもよいが、他の配合材料、例えば、強化材や増量材などの小径部の直径よりも径が小さい粒子や、合成樹脂の特性を改善する薬剤等を含んでいてもよい。

【0024】

必須ではないが、小径部３，３の繊維径は、好ましくは、１００ナノメートル以上１０マイクロメートル以下である。小径部３，３の繊維径は、特に好ましくは、５００ナノメートル以上３マイクロメートル以下である。ここで、繊維径とは、繊維の延在方向に直交する方向に測った繊維の直径のことであり、熱膨張性不織布１の顕微鏡写真を撮影し、写真上で小径部の繊維径を測定して求める。好ましくは、１０か所ないし２０か所の小径部で繊維径を測定し、それらを平均したものを小径部の繊維径として扱う。

【0025】

大径部２，２には、熱膨張性の機能性粒子４，４が含まれている。必須ではないが、大径部２，２の少なくとも一部は、機能性粒子４，４の複数が、前記合成樹脂により、ひも状もしくは団子状に固められて形成されている。ここで、ひも状とは、大径部の形状に関し、繊維の延在方向の長さが繊維の延在方向に直交する方向の長さよりも大きい、好ましくは３倍以上であることを意味する。また、団子状とは、大径部の形状に関し、繊維の延在方向の長さが繊維の延在方向に直交する方向の長さと同程度、好ましくは１／２以上２倍以下であることを意味する。なお、長繊維には、機能性粒子を含まない大径部や機能性粒子１つのみを含む大径部が存在していてもよい。

【0026】

大径部２，２の径は、小径部３，３の繊維径よりも大きい。大径部の径とは、繊維の延在方向に直交する方向で測った直径のことである。好ましくは、１０か所ないし２０か所の大径部で直径を測定し、それらを平均したものを大径部の径として扱う。必須ではないが、好ましくは、大径部２，２の径は１５０ナノメートル以上３００マイクロメートル以下である。特に好ましくは、大径部２，２の径は１マイクロメートル以上５０マイクロメートル以下である。また、好ましくは、大径部２，２の径は、小径部３，３の繊維径の３倍～２０倍であり、特に好ましくは、４倍から１０倍である。

【0027】

図２に大径部２，２及び小径部３，３の構造を模式的に示す。大径部２には、複数の熱膨張性の機能性粒子４，４が含まれている。図示した形態において、これら機能性粒子４，４は、小径部を構成する合成樹脂と同じ合成樹脂により包まれて、あるいは接着されて、ひも状もしくは団子状に固められている。大径部２，２では、合成樹脂によって機能性粒子４，４が互いに接着されていてもよいし、あるいは、フィルム状もしくは網状となった合成樹脂によって機能性粒子４，４が包まれていてもよい。大径部２，２では、繊維の径方向に機能性粒子が１つだけ存在していてもよいが、繊維の径方向に機能性粒子が複数存在していてもよい。大径部２，２の端部では、大径部に含まれる合成樹脂がそのまま小径部３，３のモノフィラメントになっていくよう、大径部２と小径部３とが連続している。

【0028】

大径部２，２に含まれる機能性粒子は、熱膨張性を有する。すなわち、本実施形態の熱膨張性不織布１では、熱膨張性を有する粒子が機能性粒子として使用されている。熱膨張性を有する粒子としては、例えば、熱膨張性マイクロカプセルや熱膨張性黒鉛や亜リン酸アルミニウムなどが例示される。熱膨張性を有する亜リン酸アルミニウムの粒子として、例えば、太平化学産業株式会社の「ＡＰＡ－１００」等が例示される。亜リン酸アルミニウム粒子の中でも、特に、亜リン酸水素アルミニウム粒子（太平化学産業株式会社の「ＮＳＦ」等）が好ましく使用できる。これら粒子は、所定の温度に熱せられると膨張する性質を有している。大径部２，２に熱膨張性を有する粒子を含ませると、熱膨張性不織布が熱せられた際に、大径部２，２が膨張して不織布の空隙部を小さく、狭くするよう変化し、不織布の通気性が小さくなる変化が生じる。

【0029】

小径部３，３の繊維径Ｄｓは、大径部２，２に含まれる前記機能性粒子４，４の直径Ｄｐ以下である。小径部３，３の繊維径Ｄｓと前記機能性粒子４，４の直径Ｄｐが、実質的に同じであってもよい。なお、本発明における前記機能性粒子４，４の直径Ｄｐとは、体積平均径のことである。大径部に含まれる前記機能性粒子４，４の直径Ｄｐは、典型的には、３００ナノメートル以上２００マイクロメートル以下である。また、必須ではないが、好ましくは、小径部３，３の繊維径Ｄｓが、前記機能性粒子４，４の直径Ｄｐの１／１００以上である。

【0030】

上記第１実施形態の熱膨張性不織布１の製造方法の例を説明する。上記熱膨張性不織布１は、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法を応用して製造することができる。

【0031】

まず、第１の工程として、液状化させた合成樹脂と熱膨張性の機能性粒子が混合される。合成樹脂は、加熱して溶融させることにより、もしくは溶剤により溶解することにより、液状化される。液状化した合成樹脂中に機能性粒子が混合され、分散させられる。機能性粒子をあらかじめ合成樹脂に練りこんでおいて、それを加熱し溶融させて、機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を得てもよいし、合成樹脂を溶剤等によって溶解させて液状化してから機能性粒子を混合し分散させてもよい。

【0032】

本実施形態においては、ポリウレタン樹脂を溶剤によって溶解して液状化し、そこに機能性粒子４，４として亜リン酸水素アルミニウムの粉末（太平化学産業株式会社製、ＮＳＦ、体積平均径５マイクロメートル）を混合し、攪拌して分散させた。

【0033】

次に、第２の工程として、第１の工程に引き続き、前記機能性粒子４，４が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、堆積させて不織布とする。

【0034】

紡糸ノズルから送り出された液状の合成樹脂は、遠心力や重力、静電気力等によって引き延ばされて細い繊維状になる。この細い繊維が、上記長繊維の小径部３，３となる。この時、機能性粒子４，４が液状の合成樹脂とともにノズルから送り出されると、機能性粒子４，４が集まった部分は、ひも状もしくは団子状に固まって大径部２，２となりつつ、余剰の合成樹脂が引き延ばされて小径部３，３ができていき、大径部２，２と小径部３，３が交互に数珠つなぎとなった長繊維が連続してできる。できた長繊維は、溶剤が揮発したり温度が下がったりして固化しながら、紡糸装置の基台上に堆積して、熱膨張性不織布１が製造される。

【0035】

実施例では、亜リン水素酸アルミニウムである「ＮＳＦ」（平均粒子径５マイクロメートル）を機能性粒子として用いて、大径部２，２の直径がおよそ２～１０マイクロメートル（平均径６マイクロメートル）で、小径部３，３の直径がおよそ０．５～１．５マイクロメートル（平均径０．９マイクロメートル）であるような熱膨張性不織布１が得られた。得られた熱膨張性不織布１に対する機能性粒子４，４の配合量は、おおむね１００ｇ／平方メートルであった。長繊維をたくさん積層するようにすれば、熱膨張性不織布１における単位面積当たりの機能性粒子４，４の配合量をもっと多くすることもできる。また、図３に実施例の熱膨張性不織布の顕微鏡写真を示す。図３では、繊維の形態がよくわかるように、不織布の厚み方向のごく一部の層のみを撮影している。図４，図５も同様である。

【0036】

機能性粒子の配合量や、液状の合成樹脂の粘度や送り出し速度、ノズル径、静電気の印加電圧、ノズルから基台までの距離、雰囲気温度等を調整することにより、大径部２，２と小径部３，３の大きさや長さ、直径、両者の比率等を調整することができる。

【0037】

メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法を利用して上記熱膨張性不織布１を製造すると、紡糸される際に、大径部となる部分から小径部となる部分へと合成樹脂が吸い出されるので、大径部に残る合成樹脂が少なくなる。これにより、大径部において機能性樹脂を覆う合成樹脂の被膜が薄くなったり網状になったりする。機能性粒子が粒子表面での物質交換や吸着、反応等を行いうるものである場合には、合成樹脂の被膜が薄くなったり網状になることにより、機能性粒子の熱膨張性や他の機能がより効果的に発揮されるようになり、好ましい。

【0038】

図６には、第１実施形態の熱膨張性不織布１の使用形態の例を、断面図で模式的に示す。筒状の通気通路９に対し、第１実施形態の熱膨張性不織布１が取りつけられている。通気通路９は左端と右端で開口しており、白抜き矢印で図示したように、左端から流れ込んだ空気が通気通路９を通って右端から流れ出ていくよう構成されている。

【0039】

熱膨張性不織布１は、通気通路９の内部空間を左端側と右端側に間仕切りするように設けられている。好ましくは、本実施形態のように、気流の流れ方向に対し斜めに熱膨張性不織布１が設けられ、熱膨張性不織布１の面積が通路の断面積よりも大きくされる。通気通路９の左端から流れ込んだ空気は、通気性を有する熱膨張性不織布１を通過して、通気通路９の右端から流れ出ていく。
必須ではないが、好ましくは、熱膨張性不織布１の下流側に、金属メッシュなどのサポート部材を設けてもよい。

【0040】

本使用形態において、通常時には、熱膨張性不織布１の通気性が維持され、通気通路９は気流を流す通気通路として機能する。一方、気流の上流側で火災が発生するなどして、高温の、熱膨張性粒子の膨張開始温度よりも高い温度の空気が通気通路９に流れ込んでくると、高温の気流により、熱膨張性不織布１に含まれる熱膨張性の機能性粒子が膨張し、熱膨張性不織布１の通気性が制限される。これにより、通気通路９を気流が流れにくくなり、下流側に高温の気流が流れ出ていくことが抑制あるいは阻止される。

【0041】

上記実施形態の熱膨張性不織布１の作用および効果について説明する。
特許文献１のような従来の熱膨張性部材においては、部材の材料そのものには通気性がなく、通気性が必要な場合には、成形等により通気穴を形成してやる必要があった。一方、本発明の熱膨張性不織布１によれば、大径部と小径部を有する長繊維を含んで熱膨張性不織布が構成されており、不織布は通気性を有している。したがって、上述した図６の使用形態のように、本発明の熱膨張性不織布は、不織布の内部を気流が通過するような配置や構成で使用することができる。

【0042】

また、特許文献１のような従来の熱膨張性部材においては、熱膨張性材料が樹脂に埋入するように練りこまれており、従来の熱膨張性部材では、部材の表面から加熱されて膨張していくため、部材全体を均一に膨張させることは難しく、従来の熱膨張性部材では、部材の表面から内部に熱が伝わるのに時間がかかり、膨張が遅かった。特に、部材の表面だけが膨張してしまうと、膨張した部分が一種の断熱層のように働いて、部材の奥の部分の膨張が妨げられやすかった。

【0043】

上記実施形態の熱膨張性不織布１においては、大径部２，２と小径部３，３が交互にならんだ長繊維が形成されて、熱膨張性の機能性粒子４，４は長繊維の大径部２，２に含まれていて、熱膨張性不織布１がそのような長繊維を含むように構成されている。
また、熱膨張性不織布１に含まれる長繊維が、複数の大径部２，２と小径部３，３とが交互に並ぶよう、繊維の長手方向に径が変化しているため、繊維同士が重なり合う際には、大径部２，２同士が接触する部分や、大径部２と小径部３が接触する部分ができる。このような部分ができると、長繊維が積み重ねられて不織布化される際に、厚み方向に隙間を生じさせることになる。そのため、上記熱膨張性不織布１では、小径部３の繊維径を細くしても、長繊維の重なりが平面状につぶれてしまい不織布が薄板状になって通気性が低下してしまうことが抑制される。すなわち、熱膨張性不織布１に含まれる長繊維が、複数の大径部と小径部とが交互に並ぶよう、繊維の長手方向に径が変化していることにより、長繊維の重なり合いが３次元的な厚みを有する立体的な構造となり、通気性の低下を抑制できる。そして、熱膨張性不織布１では、小径部３，３の繊維径は、大径部に含まれる前記機能性粒子４，４の直径以下であるため、小径部の繊維が、不織布の繊維間の隙間を小さくしてしまうことが抑制され、不織布の通気性が低くなってしまうことを抑制できる。

【0044】

そのため、上記実施形態の熱膨張性不織布１は、高温の空気により素早く膨張する。すなわち、熱膨張性不織布に通気性があるので、高温の空気が到達した際には、高温の空気が不織布内部に侵入しやすく、不織布を抜けていきやすくなる。これにより、不織布全体が高温の空気により熱せられやすくなる。長繊維の大径部に含まれる熱膨張性の機能性粒子は、繊維の周囲の高温の空気により急速に熱せられて膨張する。これにより、熱膨張性不織布は、高温の空気により素早く膨張できる。

【0045】

また、必須ではないが、特に、上記実施形態の熱膨張性不織布１のように、機能性粒子が亜リン酸水素アルミニウムの粒子である場合には、機能性粒子の膨張が素早いうえに、膨張した機能性粒子の耐火性も良好であって、火炎等にさらされても膨張状態を維持できるため、火災の際に火炎等を遮断するような用途にも使用することができる。

【0046】

また、必須ではないが、特に上記実施形態の熱膨張性不織布１のように、熱膨張性の機能性粒子４，４が合成樹脂によりひも状もしくは団子状に固められて大径部２，２となって長繊維と一体化されている場合には、機能性粒子の配合量を増加させても、不織布の通気性低下が抑制可能である。機能性粒子の配合量が増えると、熱膨張性不織布１の中の空間における大径部２，２の占める割合が増えることになるが、大径部２，２がひも状もしくは団子状となっていると、大径部同士が接触してもその周囲に空間が残されることになり、繊維間の隙間がふさがれることが抑制される。このような熱膨張性不織布１では、機能性粒子の配合量を増加させても、不織布の通気性低下が抑制可能であり、高温の空気により素早く膨張できる。そして、高温の空気が不織布を通過するように加熱した場合には、不織布の内部からも均一に膨張させることができる。

【0047】

そして、上記実施形態の熱膨張性不織布１のように、機能性粒子は、膜状もしくは網状もしくは繊維の束状になった前記合成樹脂によって包まれて、または、前記合成樹脂により接着されて、前記大径部に一体化されている場合には、機能性粒子の大部分が長繊維大径部の表面付近に配置されやすくなるとともに、機能性粒子と外気の間を隔てる合成樹脂がごく薄いものとなる。そのため、高温の空気により、熱膨張性の機能性粒子は速やかに熱せられて、膨張することとなり、熱膨張性不織布１の膨張が特に素早いものとなる。

【0048】

また、上記実施形態の熱膨張性不織布１では、長繊維の大径部２，２に機能性粒子４，４が含まれているので、長繊維を積み重ねていくだけで、ほぼ均一に機能性粒子４，４を分散させることができる。すなわち、不織布の厚み方向全体にわたって機能性粒子４，４を均一に分散させて含ませることができる。このような機能性不織布１に、熱風を通過させて加熱すれば、熱膨張性不織布を均一に膨張させることができる。

【0049】

また、熱膨張性不織布１では、高温の空気にさらされて熱膨張性の機能性粒子が膨張すると、大径部２，２が膨張して、繊維と繊維の間の空間が小さくなる。この作用により、熱膨張性不織布１では、熱を受けると、不織布の通気性を低くなるように変化させることができる。例えば、天井パネルの通気穴に、熱膨張性不織布１を配置しておけば、通常時（空気の温度が低い時）は通気穴により通気をおこないつつ、火災発生などにより高温の空気が通気穴を通過する際には、穴に配置された熱膨張性不織布が均一かつ素早く膨張して、パネルの通気穴をふさいで、穴の通気性を制限することができる。すなわち、通気穴や通気経路の部分に熱膨張性不織布１を利用すれば、通常時は通気させつつ、火災発生時など高温の空気を止めたい際には、通気性を制限したり、通気性をなくしたりして、高温の空気が熱膨張性不織布から先に行かないようにすることができる。
図６に示した通気通路における使用形態でも同様の作用を奏する。

【0050】

また、さらに、熱膨張性不織布１のように、小径部３，３の繊維径が、熱膨張性の機能性粒子４，４の直径の１／１００以上であるようにした場合には、大径部と小径部がバラバラになってしまうことが抑制され、大径部２，２の存在により長繊維の重なり具合に隙間が生じやすくなり、熱膨張性不織布の通気性がより良好となる。したがって、高温の空気によって、より素早く、より均一に熱膨張性不織布を膨張させることができる。

【0051】

また、さらに、熱膨張性不織布１のように、小径部の繊維径が、１００ナノメートル以上１０マイクロメートル以下であり、前記機能性粒子の直径が３００ナノメートル以上２００マイクロメートル以下であるようにした場合には、長繊維の大径部と大径部の間の隙間を小径部がふさいでしまうことが抑制され、熱膨張性不織布の通気性がより良好となる。したがって、高温の空気によって、より素早く、より均一に熱膨張性不織布を膨張させることができる。

【0052】

また、上記したような、前記合成樹脂を加熱して溶融もしくは溶剤により溶解して液状化して、液状化した合成樹脂中に前記機能性粒子を分散させる第１の工程、および、第１の工程に引き続き、前記機能性粒子が分散した液状の合成樹脂を、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法により紡糸して長繊維としながら、不織布とする第２の工程を含むような熱膨張性不織布の製造方法によれば、第１発明の熱膨張性不織布を効率的に製造できる。

【0053】

また、メルトブロー法もしくはエレクトロスピニング法を利用して熱膨張性不織布１を製造すると、紡糸の際に、大径部２，２となるべき部分から合成樹脂が吸い出されるように小径部３，３が形成されていくので、大径部２，２に残る合成樹脂が少なくなり、大径部２，２において熱膨張性の機能性粒子４，４を覆う合成樹脂の膜が薄くなったり、網状になったりする。このことは、熱膨張性をより素早く発揮しやすくする。例えば、熱膨張性の機能性粒子４，４を覆う合成樹脂の膜が薄くなれば、高温の気流に接した際に、より素早く機能性粒子が膨張することになる。

【0054】

また、特に、合成樹脂を溶剤によって溶解して液状化するとともに、エレクトロスピニング法によって長繊維を防止するようにした場合には、比較的低温で紡糸することができるので、膨張開始温度が低い熱膨張性の機能性粒子（例えば熱膨張性マイクロカプセルなど）であっても、不織布の製造工程で機能性粒子を膨張させてしまうことなく、熱膨張性不織布に効率的に一体化できる。

【0055】

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。

【0056】

例えば、上記実施形態の説明では、熱膨張性不織布１に含まれる長繊維が交絡する部分で、長繊維同士が単に接触しているものとして説明したが、交絡する部分で長繊維同士が結合していてもよい。例えば、長繊維が交絡する部位で、大径部２，２同士ががくっついていてもよいし、見かけ上、一つの大径部に３つ以上（好ましくは４つ以上）の小径部３，３がつながっていてもよい。このような構造となると、大径部２，２の間を小径部３，３がネットワーク状に接続するようになって、熱膨張性不織布１の立体的な構造が維持されやすくなり、通気性もよい。

【0057】

以下に製造条件等を変えて製造した熱膨張性不織布１の他の実施例を示す。
図４は、製造条件等を変えて製造した、実施例２の熱膨張性不織布の構造を示す顕微鏡写真である。上記した実施例と比べ、長繊維が全体に太くなるように、製造条件を調整した。合成樹脂が熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）である点や、機能性粒子が「ＮＳＦ」（平均粒子径５マイクロメートル）である点、およびエレクトロスピニング法により製造する点は、上記した実施例と同じである。

【0058】

実施例２の熱膨張性不織布では、大径部２，２の直径がおよそ２～１５マイクロメートル（平均径８マイクロメートル）で、小径部３，３の直径がおよそ０．５～１．８マイクロメートル（平均径１．０マイクロメートル）であった。また、実施例２の不織布では、大径部から３つ以上の小径部が分岐するように伸びている部分も見られる。

【0059】

図５は、製造条件等を変えて製造した、実施例３の熱膨張性不織布の構造を示す顕微鏡写真である。上記した実施例と比べ、機能性粒子の配合量を少なくしたうえで、製造条件を調整した。合成樹脂が熱可塑性ポリウレタン樹脂（ＴＰＵ）である点や、機能性粒子が「ＮＳＦ」（平均粒子径５マイクロメートル）である点、およびエレクトロスピニング法により製造する点は、上記した実施例と同じである。

【0060】

実施例３の熱膨張性不織布では、大径部２，２の直径がおよそ３～８マイクロメートル（平均径５マイクロメートル）で、小径部３，３の直径がおよそ０．３～１．０マイクロメートル（平均径０．６マイクロメートル）であった。また、実施例３の不織布でも、大径部から３つ以上の小径部が分岐するように伸びている部分が見られる。

【0061】

実施例、実施例２，実施例３の熱膨張性不織布は、いずれも適度な通気性を有するとともに、熱風（約８００℃）にさらされた際に、機能性粒子が膨張して熱膨張性不織布が膨張し、ほぼ通気性のない断熱層を形成した。

【0062】

また、上記実施形態の説明では、熱膨張性の機能性粒子を含む単層の熱膨張性不織布を例示したが、熱膨張性不織布は、機能性粒子を含まない層を有する複層の熱膨張性不織布であってもよい。例えば、アラミド繊維製のメッシュ素材を、サポート層として、上記した熱膨張性不織布に積層した、２層構造の熱膨張性不織布としてもよい。

【0063】

サポート層は、熱膨張性不織布の機械的性質を高めるのに有効である。特に、サポート層を、アラミド繊維や金属繊維など、熱膨張性不織布の長繊維の材料である合成樹脂よりも耐熱性の高い材料で構成された繊維によって構成しておくと、高温にさらされて機能性粒子が膨張する際に、長繊維による機能性粒子の拘束が解かれやすくなることを抑制できる。サポート層を設ける場合には、想定される気流の下流側にサポート層を設けることが特に好ましい。

【0064】

上記実施形態の説明においては、機能性粒子が熱膨張性を有することを説明したが、機能性粒子が有する機能は熱膨張性に限定されない。例えば、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、保水性、吸水性を有する粒子であってもよい。この場合は、不織布の吸水性を高めたり、吸収した水分を気化させることにより冷却効果を生じさせたりすることもできる。

【0065】

また、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、消臭、脱臭機能を有する粒子であってもよい。このような機能性粒子を含む熱膨張性不織布は消臭、脱臭用途にも使用できる。また、機能性粒子として、香料を含ませた粒子を用いると、熱膨張性不織布に芳香機能を持たせることができる。

【0066】

また、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、発熱性、吸熱性を有する粒子であってもよい。また、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、伝熱性や導電性を有する粒子であってもよい。また、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、熱膨張性不織布が使用される環境に存在する化学物質と反応する機能や、反応を促進する触媒機能を有する粒子であってもよい。
また、機能性粒子は、熱膨張性のほかに、光吸収、低反射、蛍光性、反射性、屈折性などの光学的機能を有する粒子であってもよい。

【0067】

また、熱膨張性を有する機能性粒子と、熱膨張性を有さずに他の機能を有する機能性粒子とを併用して、上記熱膨張性不織布とすることもできる。

【0068】

また、熱膨張性不織布の具体的用途としては、上記実施形態では、建築物の天井パネルの通気穴や通気通路内に配置されて、火災の際などに膨張して通気穴の通気性を低下させる用途について説明したが、用途はこれに限定されない。例えば、建築物のドアや窓サッシ、枠体などの耐火性能が求められる構造部材において、火炎の貫通や部材の焼失、損傷等を防ぎたい箇所に上記熱膨張性不織布を配置して、部材の耐火特性を高めてもよい。

【0069】

また、例えば、モータやインバータなどの電気部品や配線・ケーブル類、制御回路などの電子回路や集積基盤、および、パワートランジスタやコンデンサ、２次電池などの電気系部品、素子に対し、冷却風を送って回路や部品を冷却することがあるが、この時の冷却風の通風路に、上記実施形態のような熱膨張性不織布を配置すれば、通常時には通風により冷却を行うことができる。さらに、システムの他の箇所で火災が発生した場合などに高温の空気が冷却対象物に送られてしまうことや、冷却対象物が異常発熱した場合などに高温の空気が冷却対象物から送り出されてしまうことを抑制でき、システムのロバスト性を高めることもできる。

【0070】

また、上記した熱膨張性不織布に熱風をあてると膨張するので、膨張させた熱膨張性不織布を断熱材として使用することもできる。このような断熱材は軽量であり、断熱性に富んでいる。

【0071】

また、上記熱膨張性不織布は、上記実施形態で例示したような、熱膨張性不織布の用途以外の他の技術分野にも応用できる。例えば、消臭性を有する機能性粒子を一体化させた熱膨張性不織布を、居室内の消臭用途等に使用してもよい。

【産業上の利用可能性】

【0072】

熱膨張性不織布は、高温の空気に接した際に膨張し、通気性を制限することができて、産業上の利用価値が高い。

【符号の説明】

【0073】

１ 熱膨張性不織布
２ 大径部
３ 小径部
４ 機能性粒子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】