JP2008133569A - ポリエステル系繊維の難燃加工剤とその加工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】カチオン可染ポリエステル混紡素材においても優れた耐久難燃性を発現し、またカーシート用途のように高い難燃性が要求される用途においても目標の難燃性に到達し得るポリエステル系繊維用の難燃加工剤及びこれを用いた加工方法を提供する。
【解決手段】１種または２種以上の有機リン系化合物と、１種または２種以上の熱分解型有機系化学発泡剤とを含有する水分散体またはＯ／Ｗ型エマルションからなる難燃加工剤を用い、好ましくは、上記発泡剤を有機リン系化合物との合計量中５〜４５重量％の割合で含有するものとする。この難燃加工剤を用いて、高温吸尽法による処理を行うか、又は浸漬もしくはコーティングにより難燃加工剤を付与した後、８０℃以上で熱処理を施すことにより、ポリエステル系繊維又はこれよりなる繊維製品に難燃性を付与する。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリエステル系繊維又はこれによりなる布帛等の繊維製品に対し難燃性を付与することができる難燃加工剤、及びそれを用いた難燃加工方法に関する。

従来、ポリエステル系繊維又はこれによりなる布帛等の繊維製品に対して後加工により難燃性を付与するための難燃加工剤としては、ヘキサブロモシクロドデカン（ＨＢＣＤ）などのハロゲン系化合物を水に分散または乳化させたものが一般に使用されてきた。しかし、このようなハロゲン系難燃加工剤で処理されたポリエステル系繊維は、燃えるとブロムダイオキシンなどの有害なハロゲン化ガスが発生する危惧があり、脱ハロゲン化の要請が高まっている。

また吸尽加工に使用されてきたＨＢＣＤは難分解・高蓄積性を有することが判明し、脱ＨＢＣＤの要求もある。

これに対し有機リン酸エステルのようなリン化合物を使用した難燃加工剤が使用されているが、縮合リン酸エステルでは、表面付着はあっても収着は少なく、表面付着物は、還元洗浄（ＲＣ）等アルカリソーピングや、水洗濯、ドライクリーニング等で脱落する。その為に耐久難燃性不足となりやすい。

他方、既知の低分子量リン酸エステルは、加工上がりの収着性は良好であるが、水洗濯やドライクリーニングの耐久難燃性が不足していた。

また、防炎性能を満足させようとすると難燃加工剤を大量に処理する必要があり、その処理量の多さから風合の低下や色相の低下が生じるという問題があった。

処理量を適量にした場合、カーテン用途の耐久難燃性では、レギュラーポリエステル（Ｒｅｇ−ＰＥＴ）の耐久難燃性は得られたとしても、カチオン可染ポリエステル（ＣＤ−ＰＥＴ）が混紡されたものは耐久難燃性の発現が困難であり、カーシート用途でも目標性能を実現できなかった。

上記のような問題を解決するために、例えば特定の２種以上のリン酸エステルを用いた難燃加工剤が提案されている（特許文献１，２）。しかしながら、上記諸問題を解決し、特にカチオン可染ポリエステルの混紡品のような難燃性発現がより難しい生地でも充分な耐久難燃性を付与しうるものは未だ得られていなかった。
特開２００４−２２５１７５号公報 特開２００４−２２５１７６号公報

本発明は、上記に鑑みて、リン系難燃加工剤特有の難燃性不足の問題を解消し、ＣＤ混率の高い素材においても優れた耐久難燃性を発現し、またカーシート用途のように高い難燃性が要求される用途においても目標の難燃性に到達する難燃加工剤、及びこれを用いた難燃加工方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、熱分解型有機系化学発泡剤がポリエステル繊維用の難燃加工剤として単独で働く事は知られていないが、副剤として有機リン系化合物と併用した場合に主剤単独系よりも難燃性が非常に向上することを見出し、これに基づき本発明の完成に至った。

本発明のポリエステル系繊維の難燃加工剤は、１種または２種以上の有機リン系化合物と、１種または２種以上の熱分解型有機系化学発泡剤とを含有する水分散体またはＯ／Ｗ型エマルションからなるものとする。

上記難燃加工剤において、熱分解型有機系化学発泡剤は有機リン系化合物との合計量中５〜４５重量％の割合で含有することが好ましい。

本発明のポリエステル系繊維の難燃加工方法は、上記本発明の難燃加工剤を用いてポリエステル系繊維又はこれよりなる繊維製品に難燃性を付与する難燃加工方法であって、高温吸尽法による処理を行うか、又は浸漬もしくはコーティングにより上記難燃加工剤を付与した後、８０℃以上で熱処理を施すものとする。

本発明の難燃加工剤及びこれを用いる難燃加工方法によれば、有機リン系化合物と熱分解型有機系化学発泡剤として用いられる化合物（以下、単に発泡剤ともいう）の水分散体もしくはＯ／Ｗ型エマルションを用いることにより、有機リン系難燃剤の諸性能を維持しつつ、リン系難燃加工剤特有の難燃性不足の問題を解消することができる。すなわち、本発明の難燃加工剤は、従来のリン系難燃剤単独系よりは収着性は比較的低いにもかかわらず難燃性能に優れ、カーテン用途ではＣＤ混紡の複合素材においても耐久難燃性を発現し、またカーシート用途でも目標の難燃性を発現することを可能にする。また収着性が比較的低いため生地の色相変化も少ない。

また、ノンハロゲンであるリン化合物を使用しているため、ポリエステル系繊維の燃焼時にハロゲン化ガス（ブロムダイオキシン等）が発生する心配がなく、環境保護上にも有効である。

本発明で用いる有機リン系難燃剤の例としては、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェート、トリキシレニルホスフェート、クレジルフェニルホスフェート、その他芳香族リン酸エステル、芳香族縮合リン酸エステル等のリン化合物が挙げられ、中でもトリフェニルホスフェート、リン酸ジフェニルモノオルソキセニル、２−ナフチルジフェニルホスフェートを好適に用いることができる。

また本発明で用いる熱分解型有機系化学発泡剤とは、アゾ化合物、ニトロソ加工物、ヒドラジン誘導体、セミカルバジド化合物、アジド化合物又はテトラゾール化合物等であって、これらの化合物がそれぞれ有する分解温度まで加熱すると、分解に伴い窒素ガスや炭酸ガス等の気体を発生するものである。

そのような発泡剤の具体例としては、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ヒドラゾジカルボンアミド、バリウムアゾジカルボキシレート、ジアゾアミノベンゼン、グアニジンニトリル、ｔ−ブチルアミンニトリル、Ｎ，Ｎ’−ジメチルテレフタルアミド、ｐ−トルエンスルホニルアジド、グアニル尿素ニトリル、ベンジルモノヒドラゾン、フェニルメチルウレタン−ｐ−スルホニルヒドラジド、Ｎ−ニトロ尿素、アセトアミジンニトリル、１，３−ベンゼンジスルホニルヒドラジド、２，２’−アゾビスイソブチルニトリル、４，４’−チオビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、３，３’−スルホニルビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ベンゼンスルホニルヒドラジド、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド、ジイソプロピルヒドラゾジカルボキシレート、トリヒドラジノ−ｓｙｍ−トリアジン、５−フェニルテトラゾールが挙げられ、中でもアゾジカルボンアミド、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ヒドラゾジカルボンアミドを好適に用いることができる。

上記有機リン系難燃剤及び発泡剤は、市販のものを利用することができ、また、周知の方法により製造することもできる。得られた化合物が混合物であり、単体が必要な場合は蒸留等の周知の分離手段によって分離すればよい。

本発明の難燃加工剤は、上記有機リン系化合物及び発泡剤を水分散又はＯ／Ｗ型エマルション化することにより得られ、その際、非イオン界面活性剤とアニオン型界面活性剤を用いるのが好ましい。

非イオン型界面活性剤の具体例としては、ポリオキシアルキレンアルキルフェニルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエーテル、ポリオキシアルキレンアルキルエステル、多価アルコール脂肪酸エステルアルキレンオキサイド付加物、高級アルキルアミンアルキレンオキサイド付加物、脂肪酸アミドアルキレンオキサイド付加物、アルキルグリコシド、ショ糖脂肪酸エステル等が挙げられる。中でも、ポリオキシエチレンモノスチレン化フェニルエーテル、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル及びポリオキシエチレントリスチレン化フェニルエーテルのうちの一種あるいは二種以上の混合物が好適に使用できる。

アニオン型界面活性剤の具体例としては、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩、硫酸化脂肪酸エステル等のアルキルサルフェート塩や、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルナフタレンスルホン酸塩等のアルキルスルホネート塩、更には、高級アルコールリン酸エステル塩、高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物リン酸エステル塩等のアルキルホスフェート塩が挙げられる。また、アルキルアリールスルホネート塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルサルフェート塩、ポリオキシアルキレンアルキルエステルホスフェート塩、ポリオキシアルキレンアルキルエーテルカルボキシレート塩、ポリカルボン酸塩、ロート油、石油スルホネート、アルキルジフェニルエーテルスルホネート塩等が挙げられる。中でも、ポリオキシエチレンモノスチレン化フェニルエーテル硫酸エステル塩、ポリオキシエチレンジスチレン化フェニルエーテル硫酸エステル塩及びポリオキシエチレントリスチレン化フェニルエーテル硫酸エステル塩のうちの一種あるいは二種以上の混合物が好適に使用できる。

このような界面活性剤の使用量は特に限定されないが、通常、難燃剤成分である上記リン化合物及び発泡剤の合計量に対して５〜２０重量％の範囲内で用いられる。

水分散もしくはＯ／Ｗ型エマルション化は常法に従い行うことができ、分散状態をより安定させるため、本発明の難燃加工剤には、メタノール、エタノール、トルエン、エチレングリコール、ブチルセロソルブ等の有機溶剤を含有させてもよい。また、増粘作用により安定化を行う保護コロイド剤を乳化・分散液に添加してもよい。添加する保護コロイド剤（水溶性高分子）としては、カルボキシメチルセルロース塩、キサンタンガム（ザンタンガム）、アラビアガム、ローカストビーンガム、アルギン酸ナトリウム、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ゼラチン、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリアクリルアミド、メトキシエチレン無水マレイン酸共重合体、メチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、可溶性デンプン、カルボキシメチルデンプン、カチオン化デンプン等を挙げることができる。この中でも、カルボキシメチルセルロース塩及びキサンタンガムが、得られる溶液の物性やその安定性の観点から好ましい。また、紫外線吸収剤や酸化防止剤等の各種樹脂添加剤を配合することもできる。

本発明の難燃加工剤は、後述するように、染料と同時に繊維内に収着させる染色同浴法や、水で希釈した液に繊維を浸漬して所定の付着量になるようにマングルで絞り、乾燥、熱セットを行うパッド・ドライ・サーモキュア法、樹脂バインダーと本品及び／或いは難燃助剤等を混合・増粘し繊維にコートするコーティング法等の方法で好適に加工できる。

すなわち、本発明の難燃加工方法は、ポリエステル系繊維に対し後加工処理により上記難燃加工剤を付与するものであって、このような後加工処理の例としては高温吸尽法やパッドサーモ法、コーティング法等が挙げられる。

高温吸尽法では、難燃加工剤を添加した処理浴中にポリエステル系繊維を浸漬し、高温（通常８０℃以上、好ましくは１１０〜１４０℃）で所定時間（例えば２〜６０分間）処理することにより、難燃剤を繊維に収着させる。好ましくは、難燃剤を染料と同時に繊維に収着させる染色同浴法を用いる。すなわち、難燃加工剤を染色浴に添加しておいて、この染色浴中にポリエステル系繊維を浸漬して、高温にて吸尽処理を行うことが効率的であり好ましい。

また、パッドサーモ法では、難燃加工剤を含む液にポリエステル系繊維を浸漬し、所定の付着量になるようにマングル等で絞り、乾熱処理や、加熱スチーム処理などの蒸熱処理によって熱処理を行うことにより、難燃剤を繊維に収着させる。熱処理温度は通常１１０〜２１０℃の範囲内である。好ましくは、浸漬後、マングルで絞り、乾燥、熱セットを行うパッド・ドライ・サーモキュア法により処理する。

コーティング法では、樹脂バインダーと本品及び／或いは難燃助剤等を混合・増粘し、繊維にコートする。

なお、処理対象のポリエステル系繊維には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、及びポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）の他、これらにイソフタル酸、イソフタル酸スルホネート、アジピン酸、ポリエチレングリコールなどの第３成分を共重合したもの、特に、カチオン可染ポリエステル等が含まれる。その他、糸を生成する際、顔料を練り込んで作る原着糸も使用できる。また、処理対象の繊維製品には、各種の糸、織編物、不織布、ロープなどが含まれ、上記繊維の異なった糸を使用した交織布、複合素材であってもよく、例えばポリエステル原着糸交織布等が含まれる。繊維製品は、他の合成繊維、天然繊維、又は半合成繊維が混紡等により組み合わされたものであってもよい。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

１．難燃加工剤の調製
下記表１に示す配合（重量％）に従って、実施例及び比較例の各難燃加工剤を転相乳化法によりＯ／Ｗ型エマルションとして調製した。

２．カーテン用（染色同浴法）における評価
上記実施例及び比較例の難燃加工剤を用いて、レギュラーポリエステル／カチオン可染ポリエステル混素材（ＣＤ混率１５％）に対し染色同浴法により難燃加工を施した。

詳細には、染色機としてＭｉｎｉ−Ｃｏｌｏｒ（テクサム技研製）を用い、次に示す染色浴処方について、浴比１：１０で、６０℃から昇温して、１３０℃で４５分間処理した。難燃加工剤の処理量は、２０％ｏ．ｗ．ｆ（ｏｎ ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔ ｏｆ ｆｉｂｅｒ（繊維重量に対する比率））であった。処理後、８０℃まで降温してから織物を取り出し、湯水洗５分間の後、下記の還元洗浄浴処方、浴比１：１０、８０℃で１０分間還元洗浄を行い、更に、湯水洗５分間の後、１８０℃で３０秒間ヒートセットを行った。

［染色浴処方］濃色（ブルー）
分散染料Ｂｌｕｅ ２．０ ％ｏｗｆ
カチオン染料Ｂｌａｃｋ ２．０ ％ｏｗｆ
酢酸 １．０ ｇ／Ｌ
無水酢酸ナトリウム ３．０ ｇ／Ｌ
難燃加工剤 ２０ ％ｏｗｆ

［還元洗浄浴処方］
ソーピング剤（第一工業製薬（株）製、Ｍ−２８８２Ｂ） ２．０ ｇ／Ｌ
ハイドロサルファイトナトリウム １．０ ｇ／Ｌ
Ｎａ_２ＣＯ_３ １．０ ｇ／Ｌ

上記において、難燃加工剤の収着量及び難燃性を調べた。難燃性の評価方法は以下の通りである。

［難燃性］
難燃加工した織物について、加工上りのものと、これを下記条件で水洗濯又はドライクリーニングしたものについて、ＪＩＳ Ｌ １０９１ Ａ−１法（ミクロバーナー法）及びＪＩＳ Ｌ １０９１ Ｄ法（４５°コイル法）にて難燃性を測定した。ミクロバーナー法では、１分加熱後及び着炎３秒後ともに、残炎が３秒以下で、残塵が５秒以下であり、かつ炭化面積が３０ｃｍ^２以下のものを「○」とし、それ以外を「×」とした。コイル法においては接炎回数が３回以上であるものを「○」とし、２回以下であるものを「×」とした。なお、比較のために、未処理の織物についても難燃性を測定した。

［水洗濯］
ＪＩＳ Ｋ ３３７１に従って、弱アルカリ性第１種洗剤を１ｇ／Ｌの割合で用い、浴比１：４０として、６０℃±２℃で１５分間水洗濯した後、４０℃±２℃で５分間のすすぎを３回行い、遠心脱水を２分間行い、その後、６０℃±５℃で熱風乾燥する処理を１回として、これを５回行った。

［ドライクリーニング］
試料１ｇにつき、テトラクロロエチレン１２．６ｍＬ、チャージソープ（ノニオン界面活性剤／アニオン界面活性剤／水＝１０／１０／１（重量比））０．２６５ｇを用いて、３０℃±２℃で１５分間の処理を１回とし、これを５回行った。

３．カーシート用（染色同浴法）における評価
上記実施例の難燃加工剤を用いて、ポリエステルニットに染色同浴法により難燃加工を施した。

詳細には、染色機としてＭｉｎｉ−Ｃｏｌｏｒ（テクサム技研製）を用い、次に示す染色浴処方について、浴比１：１０で、６０℃から昇温して、１３０℃で４５分間処理した。難燃加工剤の処理量は、５％ｏ．ｗ．ｆであった。処理後、８０℃まで降温してから織物を取り出し、湯水洗５分間の後、遠心脱水を２分間行い、下記の還元洗浄浴処方、浴比１：１０、８５℃で１５分間還元洗浄を行い、更に、湯水洗５分間の後、遠心脱水を２分間行い、１１０℃で３分間乾燥を行った。柔軟剤溶液（１．０％ｓｏｌｎ）でパディング処理（浸漬）を行った後、１５０℃で３分間加熱した。

［染色浴処方］濃色（ブラック）
分散染料 ５．０ ％ｏｗｆ
酢酸 １．０ ｇ／Ｌ
無水酢酸ナトリウム ３．０ ｇ／Ｌ
紫外線吸収剤（第一工業製薬（株）製、ユニガードＥ−２００Ｎ）２．０ ％ｏｗｆ
染色助剤（第一工業製薬（株）製、カラゾールＡＣＥ−１９１） ０．５ ｇ／Ｌ
難燃加工剤 ５ ％ｏｗｆ

［還元洗浄浴処方］
二酸化チオ尿素 １．０ ｇ／Ｌ
ソーダ灰 １．０ ｇ／Ｌ
ソーピング剤（第一工業製薬（株）製、アミラヂンＤ） １．０ ｇ／Ｌ

これにより難燃加工されたポリエステルニットについて、上記と同様にして収着量を調べ、水平法（ＪＩＳ Ｄ−１２０１ ＦＭＶＳＳ３０２）により難燃性を調べた。また、比較のために、未処理の織物についても難燃性を測定した。結果を下記表３、難燃性の評価基準を表４に示す。

本発明の難燃加工剤又は難燃加工方法はポリエステル系繊維製品全般、例えばカーテン、布製ブラインド、絨毯その他の敷物、壁張り材等の各種インテリア用途、ソファーその他の表皮材、暗幕、緞帳等に広く用いられるが、特に高い難燃性を付与しうるので、高度の難燃性が要求されるカーシートに好適に用いることができる。

Claims (3)

1. １種または２種以上の有機リン系化合物と、１種または２種以上の熱分解型有機系化学発泡剤とを含有する水分散体またはＯ／Ｗ型エマルションからなるポリエステル系繊維の難燃加工剤。
2. 前記熱分解型有機系化学発泡剤を有機リン系化合物との合計量中５〜４５重量％の割合で含有することを特徴とする、請求項１に記載のポリエステル系繊維の難燃加工剤。
3. 請求項１又は２に記載の難燃加工剤を用いてポリエステル系繊維又はこれよりなる繊維製品に難燃性を付与する難燃加工方法であって、高温吸尽法による処理を行うか、又は浸漬もしくはコーティングにより前記難燃加工剤を付与した後、８０℃以上で熱処理を施すことを特徴とするポリエステル系繊維の難燃加工方法。