昨今、生活スタイルの変化から、キャンプ等におけるアウトドア製品が人気です。クラウドファンディングでも、ウールそのものが持つ温度・湿度の調節機能に加えて、難燃性を付与した新製品が話題となっています[1]。
防火・防炎性能が求められる消防服に限らず、繊維自体が難燃性であることは、通常衣服だけでなく、家具やインテリアなどの内装をはじめ、火の燃え広がりを防ぐ重要な性能です。近年の大規模な火災等も、難燃性素材を使用することで被害を最小に食い止めることができる可能性があると言われています[2]。
繊維素材は、燃えやすいものが多い印象があります。繊維の燃えやすさを考えるにあたっては参考となる指標があります。LOI値（Limiting oxygen index）は、燃え続けるのに必要な最少酸素量を示した限界酸素指数値です。この値が大きいほど、より多くの酸素を必要とします。すなわち空気中では燃えにくい素材である、と判断されています。試験条件によって数値は変わってきますが、参考表によると、綿の18.4に対して、羊毛(ウール)は25.2です[2]。一般的に、22以下であれば可燃性と言われ、23から27であれば自己消火性をもち、27以上であれば難燃性と判断されている[2]ので、ウールは消防服等にも採用される自己消火性素材と言えます。
出典元[2]
ウールに微量の金属チタンやジルコニウムを付着させて、火に対する炭化促進効果を高める＜ザプロ加工＞という加工方法があります[3] [4]。ザプロ加工はカーペットや絨毯等に適用されていて、ウールの難燃性を向上させることができる加工方法です。
産業技術センターでは、ウール等の天然素材に、近年の冬季寒さ対策として、近赤外線光を熱に変換する保温性の高い技術を開発し、特許を取得しました(特許：第6792108号)。現在、洗える防縮ウール糸「VANAWARM®plus、9色、フジチギラ(株)」を中心に製品化されています。このウール糸のニットサンプルは、洗濯脱水後のサンプルに光を照射したときの乾燥時間が、加工しない素材よりも約2倍速く、製品を衛生的に保つ効果も期待されています[5]。
バナジウムを付与したウール(V-WOOL)に難燃機能があるのではないか？と考え(山梨のマフラー等製造企業[6]の方の指摘により)、まずは、45°メセナミン法により、着火剤(メセナミン)の燃え広がり具合を検討しました。その結果をグラフ（図1）と写真(1,2,3)で示します。
図1
メセナミン法での実験結果では、通常のWOOL(JIS L 0803準拠 染色堅ろう度試験用添付白布 毛1-1号)の炭化長平均52.4 mmに対して、V-WOOL(通常のWOOLをバナジウム溶液処理したもの)の炭化長は30.2 mmでした。毛布の防炎製品性能試験基準値は平均で100 mmであることを考えると、この結果はV-WOOLが難燃機能を持つことを示唆しています。これは、WOOLの自己消化性の高さに加え、バナジウム溶液処理により、さらに難燃性がプラスされたからだと考えられます。
LOI値の高さとして、よく知られているのはモダクリル繊維(アクリル系)のカネカロン（カネカ製）があります[7]。山梨産地のカーテン製品においても、高い素材防炎として取り扱っているようです。カネカ社調べにおいて、LOI値28の高い性能を示しています[7]。
先に示したメセナミン法で試した
No.1:WOOL、
No.2:WOOL(No.1を湯洗い処理したもの)、
No.3:V-WOOL
の3サンプルを JIS L 1091 E法(E-2号)による繊維の燃焼性試験方法[8] でLOI値を調べました。
その結果は、
No.1：21.9
No.2：22.2
No.3：28.1
でした。今回のV-WOOLは、効果の差を確認するためにかなり高いバナジウム濃度で処理しています。この結果から、バナジウムにウール繊維の難燃性を強化する機能がありそうだということがわかりました。
今後も、このような新機能を追求して山梨産地企業の新製品開発へ役立てられるようにと考えています。
[1] https://www.makuake.com/project/fibrefiber/?utm_source=default&utm_medium=widget&utm_campaign=widget
[2] https://www.toishi.info/sozai/textile/loi.html
[3] 木下博史：主として毛製品の防炎加工についてザプロ加工を中心にしてー， 繊維製品消費科学会誌，Vol.22，4，pp.13-17（1981）
[4] 桜井雅志：最近の天然素材II ウールの新素材とその技術， 日本家政学会誌，Vol.40，3，pp.233-237（1989）
[5] https://www.pref.yamanashi.jp/yitc/documents/news-012.pdf
[6]（有）デルタプロジェクト
[7] https://www.modacrylic.com/about/advantage01
[8] https://kikakurui.com/l/L1091-1999-01.html
