JPH0284532A - 難燃性繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、低膨潤度で且つカードかけ等の加工に耐える
実用１生能を備えた高度難燃性繊維の工業的製造法に関
する。

（従来の技術と問題点） 従来よシ、難燃性繊維を得るため多くの方法が提案され
ており、その一方法としてリン化合物、へロゲン化合物
などの難燃剤を繊維表面に付着固定させる後加工法があ
るが、この方法では一般に耐久性、風合変化、＠燃剤自
体及び燃焼時の毒性など種々の欠点がある。

また、他の代表例としてハロゲン化ビニル、ハロゲン化
ビニリデン等のハロゲン化単量体を共重合させた重合体
を用いて繊維を形成させる方法もあるが、この方法で高
度難燃性繊維を得るためにはハロゲン化単量体を多量に
共重合させる必要があり、その結果、やはり、燃焼時の
有毒ガス発生などの本質的欠点がある。

（発明が解決しようとする課題〉 本発明の目的は、上−述した耐久性、燃焼時の毒性など
の本質的欠点がなく、カードかけ等の加工に耐える実用
性能を備えた高度難燃性繊維を工業的に製造する手段を
提供することである。

（課題を解決するための手段） 上述した本発明の目的は、アクリル系繊維に架橋結合を
導入して残存ニトリル基量を１．５〜’Ｉｍｍｏｌ／ｇ
の範囲内に調整した後、加水分解反応により１．０〜４
．５　ｍ　ｍｏｌ　／　ｙのカルボキシル基と残部にア
ミド基を導入し、次いで多価金属イオン架橋を形成させ
る手段によシ、また、アクリル系繊維をポンプ循環系を
備えた容器内に充填し、上記架橋結合の導入、加水分解
反応、及び多価金属イオン架橋の形成を逐次行なう手段
により、工業的有利に達成される。

出発アクリル系繊維は、アクリロニトリル（以下、ＡＮ
というンを４０重景％以上、好ましくは５０％以上含有
するＡＮ系重合体よシ形製された繊維であり、短繊維、
トウ、不織布等いずれの形態のものでもよく、また、製
造工程中途品、廃繊維などでも構わない。

ＡＮ系重合体は、ＡＮ単独重合体、ＡＮと他の七ツマ−
との共重合体のいずれでも良く、他の七ツマ−としては
、ハロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデン：　（メ
タ）アクリル酸のエヌテル：メタリルスルホン酸、ｐ−
スチレンスルホン酸等のスルホン酸含有上ツマ−及びそ
の塩：　（メタンアクリル酸、イタコン酸等のカルボン
酸含有モノマー及びその塩ニアクリルレアミド、スチレ
ン、酢酸ビニル等のその他のモノマーが挙げられる。

アクリｌし系繊維に架橋結合を導入する方法に限定はな
く、残存ニトリル基量を１．５〜７ｍｍｏｌ／ｙの範囲
内に調整し得る手段である限り採用できるが、ヒドラジ
ン、ヒト＼キシルアミン等を使用し、５０〜１２０℃で
、１〜５時間処理する手段が、工業的に好ましい。なお
、残存ニトリル基量が上記下限に満たない場合には、所
望の高度難燃性繊維を製造することができず、また上限
を越えると最終的に実用上満足し得る物性の繊維が得ら
れない。

また、加水分解反応によりニトリル基を実質的に消失さ
せ、１．０〜４．５ｍｍｏｌ／ｇ、好ましくは１．５〜
３．５　ｍ　ｍａｌ　／　ｆのカルボキシル基と残部に
アミド基を導入する方法としては、アルカリ金属水潴化
物、アンモニア等の塩基性水溶液、或は硝酸、硫酸、塩
酸等の鉱酸の水溶面を含浸、又は該水溶液中に原料繊維
を浸漬した状態で加熱処理する手段が挙げられる。

なお、カルボキシル基が上記下限に満たない場合には、
最終的に高度のｇ１燃性繊維を提供することができず、
また上限を越えると、実用上満足し得る物性のものが得
られない。

イオン架橋法としては、Ｚｎ、　Ｃｕ、　Ｃａ、　Ｆｅ
等の多価金属、中でもＺｎの塩の　１〜２０重量％水溶
液で１Ｏ−ｔｏｏ’ｃの温度で処理することが望ましい
。なお、イオン架橋による多価金属の導入量としては、
本発明の目的達成上０．５〜８．５　ｍ　ｅｑ／９　、
好ましくは１．０〜３．０　ｍ　ｅｑ／ｇの範囲内が望
ましい。

このようにして、引張強度がＬｙ／ｄ以上、好ましぐは
１．５ｙ／ｄ以上、水膨潤度が１００％以下、好ましく
は８０％以下、限界酸素指数（ＬＯＩ）が３０以上、好
ましくは３２以上の療燃性繊維を工業的に製造すること
ができる。

なお、アクリル系ｕ１．ｍを、ポンプ循環系を備えた容
器内に充填し、上記架橋結合の導入、加水分解反応、及
び多価金属イオン架橋の形成の各反応を逐次行なう手段
が、装置上、安全性、均−反応性等の諸点から望ましい
。かかる装置（ポンプ循環系を備えた容器）の代表例と
しては、オーバマイヤー染色機が挙げられる。

また、実用上問題のない繊維物性を維持し、かつ水膨潤
度も可及的に抑えながら所定量のカルボキシル基、多価
金属イオン架橋を導入し、高度の難燃性を備えた繊維を
提供するためには、特に下記特性を備えた出発アクリル
系繊維を採用することが望ましい。

即ち、繊維を形成するＡＮ系重合体分子が十分に配向し
てお勺コンコ゛−レッド（以下ＣＲという）二色性比が
０．４以上、更に好ましくは０゜５以上のアクリル系繊
維を採択することが望ましい。なお、ＣＲ二色性比は、
高分子科学２３（２５２）１９３　（１９６６ン記載の
方法に従って求めた。

なお、かかるアク！Ｊ　ｙｖ系織繊維製造手段に限定は
なく、上記ＣＲ二色性比が満たされる限り、適宜公知の
手段を用いることができるが、中゛でも全延伸倍率を６
倍以上、好ましくは８倍以上とし、かつ工程収縮率を３
０％以下、好ましくは２０％以下とする手段の採用によ
シ工業的有利に所望のアクリル系繊維を作製することが
できる。

更に、出発アクリル系繊維として、延伸後熱処理前の繊
Ｍ　（ＡＮ系重合体の紡糸原液を、常法に従って紡糸し
、延伸配向され、乾燥緻密化、湿熱緩和処理等の熱処理
の施されていない繊維、中でも湿式又は乾／湿式紡糸、
延伸後の水膨ｉｔＷゲル状繊維：内部水分率３０〜１５
０％）を使用することにより、反応液中への繊維の分散
性、繊維中への反応液の浸透性などが数置され、以て架
橋結合の導入や加水分解反応が均一かつ速やかに行なわ
れるので望ましい。

（発明の効果ン 本発明の出現により、難燃性能の耐久性、燃焼時の毒性
などの問題がなく、実用上問題のない繊維物性を維持し
、かつ水膨潤度も一定水準以下に抑えられており、しか
も高度の難燃性を備えた繊維を、工業的有利に製造する
手段を提供し得たことが、本発明の特徴的利点である。

このようにして得られた難燃性繊維は、任意の使用形態
で、高度の難燃性が求められる用途分野において広く用
いられる。

（実施例） 以下、実施例により本発明を具体的に説明する。実施例
中の部及び百分率は、断りのない限り重量基準で示す。

なお、残存ニトリル基量（ｍｍＯ／’／ｇ）、カルボキ
シル基量（ｍ　ｍｏｌ　／　Ｉ　）　　多価金属導入ｉ
　（−ｍ　ｅｑ　／ｙ）、水膨潤度（％）及びＬＯＩｉ
、以下の方法により求めた。

（１）　　　　残　存　二　ト　リ　ル基量　（ｍ　　
ｒｎｏ＃　　／　　ｆ　　）ＡＮ７アクリル酸メチル（
ＭＡ）の比が、１００１０．８０／２０．５０１５０．
３０／７０１０／９０のポリマーのＩＲスペクトルから
、ニトリル基の吸収ピークにおける吸光度を算出して検
量線を作り、これに基づき、供試繊維のＩＲスペクトル
から架橋結合導入後に残存しているニトリル基量を算出
した。

基 （２）　　カルボキシル曳量（ｍ　ｍｏｌ　／　ｆ　）
十分乾燥した供試繊維約Ｉｙを精秤しくＸｆｌ）、これ
に２００　＃Ｉ１０水を加えた後、５０°Ｃに加温しな
がらＩＮ塩酸水溶液を添加してＩ）Ｈ２にし、次いでＯ
，ｌ　Ｎ　ｆｊ性ソーダ水溶液で常法に従って滴定曲線
を求めた。該滴定曲線からカルボキシル基に消費された
苛性ソーダ水溶液消費量（Ｙｃｃ）を求めた。以上の測
定結″果から、次式によって算出した。

０、１　Ｙ （カルボキシル基量）− 尚、多価カチオンが含まれる場合は、常法によりこれら
のカチオンの量を求め、上式を補正する必′要がある。

（３）　　多価金属導入量（ｍｅｑ／９）元素分析によ
り求めた。

（４）水膨潤度（影） 供試繊維約０．４ｙを２５°Ｃの純水３００肩ｌ中に８
０分間浸漬した後、遠心脱水１００Ｇ×３分、但しＧは
重力加速度）して調整した試料の重量を測定（Ｖｈｙ）
　Ｌ、次に該試料を８０℃の真空乾燥機中で恒量になる
まで乾燥した繊維の重量を測定（Ｗ２ｙ）シ、次式によ
って算出した。

（５）ＬＯＩ ＪＩＳ　Ｋ７２０１の最低酸素指数の測定法に従って行
なった。

実施例１ ＡＮ９Ｑ％及びＭ　Ａ　Ｉ　９％からなるＡＮ系重合体
（３０℃ジメチルホルムアミド中での衝ｌ沢帖度〔η１
：１．２）１０部を４８％のロダンソーダ水溶液９０部
に溶解した紡糸原液を、常法に従って紡糸、延伸（全延
伸倍率：１０倍）した後、軟球／湿球＝１２０°Ｃ／６
０°Ｃの雰囲気下で乾燥（工程状１縮率１４％）して単
繊維繊度［，５ｄの原料繊維１（ＣＲ二色性比０．５８
）を得た。

１Ｋｇの原料繊維１を、オーバマイヤー染色機（彦坂製
作所製ンに充填し、ヒドラジンヒドラ−）８００ｙ／＃
の水溶液に浸漬（浴比ｌ：３０、循環流量５１７分）し
て１００℃×３時間処理した。残存ニトリル基量は８．
５ｍｍｏｇ／ｙであった。

次に、ＩＯＮ硫酸水溶液を用い、同装置内で８０℃×８
時間浸漬処理（浴比ｌ：１０、循環流１５ｅ／分）した
。この繊維には実質的にニトリル基は存在しておらず、
２．１３　ｍ　ｍｏｌ　／　ｆのカルボキシル基が導入
されていた。

次いで、５％塩化亜鉛水溶１４ｆを用い、同装置内で２
０℃×３０分間処理し、（浴比１：１０、循環流量５ｅ
／分）繊維中を作製した。

繊維中の引張強度は１．９ｙ／ｄ、水膨潤度は５０％、
Ｚｎ導入量は２．１ｍ　ｅｑ　／　９．　Ｌ　ＯＩは３
４でめった。

なお、ヒドラジンヒトラード１００ｙ／ｌの水溶液を用
い、残存二）ＩＪ／し基量を８．０　ｍ　ｍｏｌ／Ｖに
する外は繊維＋Ｉ）と同様にして、比較繊維内を作製し
た。繊ａ四は非常に脆く、引張強度は０．７ｆ／ｄであ
った。

また、ヒドラジンヒドラ−トロ００ｙ／＃の水溶液を用
い、残存ニトリル基量を０．５　ｍ　ｍｏｌ／ｇにする
外は繊維中と同様にして、比較繊維ＩＢ）を作製した。

繊維（均は１．８ｙ／ｄの引張強度を有していたが、Ｌ
ＯＩは２５と不十分であった。

実施例２ ＭＡに変えて塩化ビニリデンを使用する外は実施例１と
同様にして原料繊維２（ＣＲ二色性比　０．５５）を得
、これを実施例１と同様に処理（残存ニトリル基量３．
４　ｍｍｏｇ　／　９　）　　して繊維ｔｌ）を作製し
た。

繊維１）のカルボキシル基量は２．８　ｍ　ｍｏｌ　／
　ｆ、引張強度は１．８ｙ／ｄ、水膨潤度３０％、Ｚｎ
導入量は１．９　ｍ　ｅｑ　／　ｆ　、　ＬＯＩは３７
であった。

実施例３ ＭＡに変えて酢酸ビニルを使用する外は実施例１と同様
にして原料繊維８（ＣＲ二色性比０５６）を得た。

これを、ＩＯＮ硫酸水溶面に変えて５％苛性ソーダ水溶
液を用いて９５℃×３０分間処理する外は実施例１と同
様に処理（残存ニトリル基量３．５　ｍ　ｍａｌ！　／
　ｆ　）　　して繊維（肋を作製した。

繊維ｌ１ｌ）の引張強度は１．７ｆ／ｄ、水膨潤度は６
０％、ＣＩ３導入量は２゜３　ｍ　ｅｑ　／　９　、　
Ｌ　ＯＩは８３であった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクリル系繊維に架橋結合を導入して残存ニトリル
   基量を１．５〜７ｍｍｏｌ／ｇの範囲内に調整した後、
   加水分解反応により１．０〜４．５ｍｍｏｌ／ｇのカル
   ボキシル基と残部にアミド基を導入し、次いで多価金属
   イオン架橋を形成させることを特徴とする難燃性繊維の
   製造法。 ２、アクリル系繊維をポンプ循環系を備えた容器内に充
   填し、架橋結合の導入、加水分解反応、及び多価金属イ
   オン架橋の形成を逐次行なうことを特徴とする請求項１
   記載の難燃性繊維の製造法。