JPH0657912B2 - 難燃性繊維複合体 - Google Patents

難燃性繊維複合体

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JPH0657912B2
JPH0657912B2 JP4927884A JP4927884A JPH0657912B2 JP H0657912 B2 JPH0657912 B2 JP H0657912B2 JP 4927884 A JP4927884 A JP 4927884A JP 4927884 A JP4927884 A JP 4927884A JP H0657912 B2 JPH0657912 B2 JP H0657912B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (発明の技術分野) 本発明は卓抜した難燃性を有する、セルロース系繊維と
ポリエステル系繊維で構成される繊維複合体に関する。
(従来技術とその問題点) 従来から、合成、天然を問わず繊維は燃えやすいという
欠点を有し、その改善に努力を払われてきた。現に各種
の改善提案がなされている。その結果ポリエステルやナ
イロンなど各種合成繊維はそれぞれの種別ごとに、また
天然繊維もその種類に応じて、それぞれ特定された難燃
剤を用いて改質することができるようになった。
しかし、かかる難燃性繊維は単独素材の場合には優れた
難燃性が付与され、衣料やインテリア材料に適用される
国内外の防炎規制に合格しうるものが製品化されてい
る。特にポリエステル系繊維とセルロース系繊維複合体
は通常T/CまたはT/R布帛として衣料、寝装および
インテリア材料に多く用いられており難燃化の要望が強
い。それにもかかわらずポリエステル系繊維とセルロー
ス系繊維との複合体の難燃化原理が相反するため、従来
の難燃化技術では実用的なレベルの難燃性を付与するこ
とができない。
ポリエステル系繊維とセルロース系繊維との繊維複合体
の難燃化に刊すね従来技術としては、古くはリン酸アン
モニウム、リン酸グアニジン、スルファミン酸グアニジ
ン、ほう砂などを表面付着させた一時性難燃化処理があ
り、最近になってセルロース系繊維とリン化合物を反応
させる方法すなわちテトラキスヒドロキシメチルホスホ
ニウムクロライド処理やビニルホスホネート化合物で処
理する方法が提案されているが、いずれも難燃剤の付着
量を20%以上する必要がある。後加工法では実用的な
品質を維持して難燃性を付与することは困難であり、特
殊用途以外にはセルロース系繊維とポリエステル系繊維
の複合体からなる製品は見当らない。
(発明の目的) 本発明はかかる従来技術の欠点に鑑み、セルロース系繊
維とポリエステル系繊維からなる繊維複合体に対して難
燃性を永久的に付与し、かつ風合を低下させない難燃化
技術を提供することを目的とする。
(発明の構成) セルロース系繊維と、すくなくとも1重量%の酸化アン
チモンを含有するポリエステル系繊維とから主としてな
る繊維複合体であって、該繊維複合体が、ハロゲンおよ
び/またはリンを有効成分とする難燃化合物を含有する
アミノ樹脂皮膜を有することを特徴とする難燃性繊維複
合体。
(構成の説明) 本発明でいうセルロース系繊維とは木綿、麻などの天然
繊維およびビスコースレーヨン、酢酸セルロース、銅ア
ンモニア法によるレーヨンなどを主体とする繊維であ
る。
本発明でいうポリエステル系繊維とは公知のポリエステ
ルからなる繊維であって、かかるポリマとしては、通常
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ートなどの芳香族ポリエステルを主として対象にするも
のであるが、これ以外のポリエステルでもよく、さらに
酸成分の1部を他の2官能性カルボン酸、たとえばイソ
フタル酸、オキシエトキシ安息香酸、ジフェニルエーテ
ルジカルボン酸、アジピン酸、5−ナトリウムスルホイ
ソフタル酸などで置き変えたポリエステルや、グリコー
ル成分の1部または全部を他のジオキシ化合物で置き変
えたポリエステル、あるいはこれらの組み合せからなる
ポリエステルでもさしつかえない。
本発明でいう酸化アンチモンとは、三酸化アンチモン、
四酸化アンチモン、五酸化アンチモンまたはこれらの混
合物であるが、とりわけ三酸化アンチモンが後述する難
燃化剤との相乗効果、すなわち、炭化傾向を促進する上
ですぐれており好ましい。かかる酸化アンチモンの粒子
径は小さいものほど好ましく、50μ以下好ましくは1
0μ以下の微粒子が選択される。
本発明のポリエステルは、かかる酸化アンチモンを少な
くとも1重量%、好ましくは3〜30重量%、特に好ま
しくは5〜15重量%含有するものが該難燃剤との炭化
効果の点で選択される。
かかる酸化アンチモンをポリエステルに含有せしめる方
法としては、製糸前後のいずれの段階でもよいが、酸化
アンチモンの燃焼時のポリエステルならびに難燃剤との
反応の点からポリエステル中にそのままの状態で存在せ
しめる方が好ましい。さらに、ポリマ中での分散の点か
ら製糸工程を含めてそれ以前のいずれかの工程で混合せ
しめるのが好ましく、特に該化合物の還元を抑制する意
味から重合前よりも重合後の段階がより好ましい。な
お、酸化アンチモンの含有のさせ方には特に限定はない
が、たとえば酸化アンチモンを多重に含有するポリエス
テルの場合は、たとえば芯に該多重含有ポリマを配置
し、鞘に、たとえば白色顔料あるいは艶消し剤などを含
有するポリマを配置する複合糸が製糸、紡績、染色、仕
上げなどの加工性や物性の点から好ましい。
本発明でいう複合体とは、セルロース系繊維と酸化アン
チモン含有ポリエステル系繊維を組合せて複合させたも
のであって、たとえば混繊、混紡、交撚、交編織などの
手段により複合された布帛を主体とするものであるが、
綿状での混合品も含まれる。
セルロース系繊維と酸化アンチモン含有ポリエステル系
繊維との混合比率は約5/95〜95/5、好ましくは
約20/80〜80/20の範囲である。この範囲以外
のものは繊維別難燃化方法で十分に難燃性能が得られ、
本発明の構成を採用する必要がない。
本発明でいうアミノ樹脂とは、架橋性能を有し、重合し
て耐熱性に富む樹脂となる化合物であって、かつ後述す
る難燃剤と相乗して酸化アンチモン含有ポリエステルな
らびにセルロースの炭化促進効果を有する化合物であ
り、たとえば、メラミン、ホルモグアナミン、ベンゾグ
アナミンなどのトリアジン系化合物、エチレン尿素、ウ
ロン、ヒドロキシエチレン尿素などの環状尿素系化合物
があげられる。かかる化合物の中でもトリアジン系化合
物、特に、メラミンが好ましい。
かかるメラミンとしては下記一般式のものが好ましい。
[式中、R〜R:−H、−OH、−C、 −C2n、(:1〜10)、 −COOC2m、−CONR、 −NR(R、R:−H、−OH、 −OC2m、−CHOC2m、 −CHCOOC2m:1〜20)、 −CHOH、−CHCHOH、 −CONH、−CONHCHOH、 −O(X−O)n1(X:C、C、C
、R:−H、−CH、 −C、−Cn1:1〜1500)] 上記一般式の中でも更に好ましい化合物は、少なくとも
R、Rが−NRである化合物であり、さらに好
ましくはRが−CONR、−NRである
ものであり、その中でもR、Rが−CHOH、−
CHCHOH、−CONH、−CONHCH
Hである化合物である。
また、R〜Rが−NRであり、かつR、R
が−H、−OC2n、 −CHOC2n、(:1〜16)、 −CHOH、−CHCHOH、 −CONH、−CONHCHOHである化合物は室
温で湿潤状態に放置しても被膜形成が可能であるという
特徴を有しており、省エネルギー対策ならびに風合(柔
軟性)の点から極めて好都合である。
かかる化合物は後述の難燃剤と相乗して繊維の炭化を促
進するが、特に、該難燃剤を繊維に均一に固着するとい
う特徴的な性質を有する。本発明はかかる化合物の上記
性質と難燃剤とを組合せたことにより、初めて、極めて
少量の難燃剤で十分な効果を発揮せしめ得、さらに繊維
の柔軟性を大きく改善せしめ得たものである。かかる性
質は該化合物が繊維上で被膜状の形態をとる場合に好都
合に達成される。かかる被膜は該化合物を水分(相対湿
度40%以上の雰囲気下、通常被処理繊維重量の25%
以上の湿潤条件)の存在下で反応させることにより達成
される。
該化合物の含有量は繊維重量の0.5〜15%、好まし
くは1〜10%、特に好ましくは2〜7%である。難燃
化合物と混合する場合はその混合量にもよるが、少すぎ
ると炭化促進効果も被膜形成効果も発揮し難く、多すぎ
ると難燃効果を低下する。
本発明でいうハロゲンまたはリンを有効成分とする難燃
化合物とはセルロース系繊維ならびにポリエステル系繊
維の繊維内部に吸尽され易いか、または繊維表面に均一
に固着する性質を有するものが好ましく、リンまたはハ
ロゲンまたはその両方を有効成分とするものであってよ
い。中でもセルロース系繊維またはポリエステル系繊維
と反応する官能基を有するもので、しかも酸化アンチモ
ン含有ポリエステルに対して炭化作用を奏するものが選
択されるが、本発明においては前記アミノ樹脂がかかる
性能にすぐれており、それだけ難燃化合物を広範囲に選
択することができる。
本発明でいうハロゲンを有効成分とする難燃化合物とし
ては、特に酸化アンチモン含有ポリエステルの炭化促進
作用にすぐれているものを選択するのが好ましい。
かかる化合物を例示すると、 (1) 7〜12個の炭素原子と炭素に結合した3〜6個
のハロゲン原子を含有するシクロアルカン。
たとえば、ヘキサブロモシクロドデカン (2) ベンゼン核に結合した1〜6個のハロゲン原子を
有するフェニルグリシジル誘導体。
たとえば、 (X、X:Cl、Brで、:1〜3である) X:Cl又はBr、:1〜4 X:Cl又はBr、:1〜4 X:Cl又はBr、:1〜5 (3) 下記一般式で表わされるハロゲン化合物。
{ここで、X、X′は−R、−OR、−OHおよび [Rは炭素数1〜3のアルキルまたはハロアルキル基、
R′およびR″はHまたはCH3(但しR′、R″は同
時にCH3とはならない)、は1〜4の整数]から選
ばれる置換基。Aは存在しないか、または、−O−、−
NH−、−CH2−、 および−SO2−から選ばれた基。は0または1〜4の整数。は1〜5の整
数。} (4) [Z、Z、Zはハロゲン化脂肪族基および芳香族
基から選ばれた基。] などをあげることができる。
かかる化合物のうち分子中に含まれるハロゲンがクロル
かブロムであるもの、特にブロムであるものが炭化促進
効果にすぐれている。
かかる化合物は単独で用いても混合して用いてもよい。
特に上記化合物のうちハロゲン化シクロアルカンを40
〜60重量%含有する混合難燃剤が効果的である。
本発明に好適なリンを有効成分とする難燃化合物として
は、含リン難燃化合物であれば別に限定されないが、炭
化促進効果の点から下記のものが好ましい。
(1) ビニル基含有リン化合物系難燃剤 (2) ヒドロキシハロアルキル基とエポキシ基を含有す
るリン化合物系難燃剤 上記ビニル基含有リン化合物とは、ビニル基を少なくと
も1個以上有する化合物である。中でも下記化合物が酸
化アンチモンとの相乗効果に優れている。
[ここで、R:C〜Cのアルキル基かハロアルキル
基であり、R′:−OCH2CH2X(X:ハロゲン)又
はアルキル基、ハロアルキル基である。] (ここでR:フェニル基および低級アルキル基であり、
Y:Hおよび低級アルキル基である。) また、上記ヒドロキシハロアルキル基とエポキシ基を含
有するリン化合物とは、これらの基をそれぞれ少なくと
も1個有する化合物である。中でも下記化合物が酸化ア
ンチモンとの相乗効果に優れている。
(R:ハロアルキル基、R′:アルキレン基) かかる化合物の他に、さらにセルロース系繊維に有効な
難燃剤を混合して用いてもよい。
かかる化合物としては、 および (ここでR:HまたはC以下のアルキル基であり、
R′、R″:C18以下のヒドロカルビル基又は置換ヒ
ドロカルビル基であり、R′とR″は同一でも異種でも
結合して単一基を形成してもよいものであり、R゜:C
以下のアルキル基であるかC〜Cのハロアルキル
基またはハロアリール基であり、=3で、なら
びには0ではない。) 上記含リン難燃化合物も前記含ハロゲン難燃化合物と同
じく分子内に含まれるハロゲンを有する場合はクロルま
たはブロム、特にブロムを有するものを選択するのが炭
化促進効果の点で好ましい。
かかる難燃化合物の含有量は酸化アンチモン含有量、セ
ルロース系繊維混合率および布帛の組織や形態などによ
り適宜選択されるが、特に酸化アンチモンと繊維の量を
主体として選択する。すなわち、酸化アンチモンの多く
とも5倍量で、少なくとも1/2倍量であり、好ましく
は1〜3倍量で、かつ酸化アンチモンと難燃化合物の合
計重量が繊維重量の5〜30重量%、好ましくは10〜
20重量%の範囲である。かかる範囲を越えて含有せし
めてもさしつかえないが、余剰化合物は洗浄時に排出さ
れたり、風合硬化を惹起するのみであり、難燃性は飽和
に達してそれ以上の向上はみられない。
本発明の複合体を製造する方法について、その一例をあ
げて説明する。
本発明の複合体を公知の方法により形成し、得られた繊
維構造体をアミノ化合物ならびに難燃化合物で処理す
る。
この場合、アミノ化合物が繊維上で被膜を形成する状態
となればよく、アミノ化合物と難燃化合物の用い方には
規制されない。したがって混合系であれ、それぞれ別々
に処理する用い方であれ、アミノ化合物が繊維上で被膜
を形成する要件を満たすよう留意することが、炭化促進
効果の点から重要である。アミノ樹脂被膜を確実に形成
させるには、アミノ化合物単独で処理する方法である
が、本発明においては、該被膜形成の前後のいずれで難
燃化合物を付与しても、同等の炭化促進効果を発揮す
る。難燃化合物を均一に繊維の全体に分布させる効果は
アミノ化合物と難燃化合物との混合系で達成される。こ
の方法によれば、難燃化合物を微量均一配分でき、しか
も繊維表面に高濃度に担持せしめることができるので、
さらに炭化促進効果を向上せしめ得る。
かかるアミノ樹脂はアミノ化合物と重合触媒とを水分の
存在下で熱処理することにより達成される。
触媒としては、無機酸あるいは有機酸およびそれらの塩
が適用される。触媒の量は通常該化合物重量に対して
0.01〜5重量%の範囲から選択される。
熱処理手段として、相対湿度40%以上の湿熱を用いる
が、処理温度は化合物の種類によっては室温でも重合し
得る。低温(室温を含む)では15〜30時間、40℃
以上の温度であれば0.5〜180分程度の処理時間で
樹脂化することができる。
アミノ化合物を単独で付与する場合は、該化合物を繊維
重量の0.1〜50重量%含有する処理液を用いて複合
体に含浸する。含浸の方法はパッドでも浸漬でもよい。
その後上記熱処理を施せばよい。
(作用機構) 本発明による繊維複合体は燃焼時に酸化アンチモンとハ
ロゲン化合物が反応して不燃性の重い気体を発生するた
め空気が処断される。とくにアンチモンと臭素は相乗効
果が大きい。アミノ樹脂はポリエステル系繊維を炭化分
解タイプに変化させる作用を有し難燃効果を一層高め
る。
(効果) 本発明は従来不可能とされてきたセルロース系繊維とポ
リエステル系繊維との繊維複合体の難燃化を酸化アンチ
モン含有ポリエステル、アミノ樹脂、難燃化剤を組合せ
たことにより可能にした。特に、繊維複合体との親和性
がない酸化アンチモンをポリエステル系繊維内部に混入
させたことにより、後加工でのアミノ樹脂および難燃剤
の必要付着量を著しく低減されたことに最大の特徴があ
る。
実施例1 三酸化アンチモンの含有量の異なるポリエステル繊維
(75D−20F)と綿糸(140番双糸)を交撚し、
ポリエステル繊維と綿の混率が50対50の繊維複合体
(筒編地)を作製した。編地の目付は180〜200g
/m2に調整した。この編地を常法により糊抜き、精練
し、次の条件でアミノ樹脂を繊維表面上に均一に皮膜形
成させた。
処理浴組成 スミテックスレジンM−3 7.0% (住友化学製) 過硫酸アンモニウム 0.3 メガファックF−833 0.2 (大日本インキ社製)水 92.5 100.0 この樹脂液をピックアップ80%でパッドし、直ちにハ
ンギング型スチーマで湿度100%RH、温度105℃
で3分間蒸熱処理する。その後、水洗、乾燥する。
次に難燃加工としてこの編地にヘキサブロモシクロドデ
カン分散液(有効成分40%)200g /をパッド
し、乾燥し、180℃×2分間熱処理した。その後、非
イオン系洗浄剤サンデッドG−29(三洋化成製)で洗
浄し、水洗した。
比較例1として、三酸化アンチモンを含有しないポリエ
ステル繊維を用いた場合の綿糸との繊維複合体に関して
も上記同様にアミノ樹脂加工および難燃加工を実施し
た。
各々の布帛について難燃性をJIS−L1091に準じ
て垂直法および45゜ミクロバーナ法で評価した。結果
を第1表に示す。酸化アンチモンを含有しないポリエス
テル繊維を使用した比較例1は垂直法、45゜ミクロバ
ーナ法とも全焼するのに対し、酸化アンチモンを含有す
る実施例1の試料はすべて自消性を示した。
実施例2 三酸化アンチモン10重量%含有ポリエステル繊維と綿
糸からなる重量被50対50の混紡糸を用いて目付け2
50g /m2の繊維複合体(平織物)を作製した。この織
物を常法により糊抜き、精練した。次に実施例1と同処
方でアミノ樹脂加工し、さらに難燃加工した。難燃加工
はヘキサブロモシクロドデカンの分散液(有効成分40
%)を水で希釈し含浸し、乾燥後190℃で1分間乾燥
処理したものと、Nメチロールホスホノプロピオンアミ
ドを主成分とするピロバテックスCP(チバ・ガイギー
製)70部トリメチロールメラミン27部、過硫酸カリ
ウム3部からなる組成の水希釈液を含浸後湿熱処理(1
03℃×3分)した2方法を実施した。比較例2として
アミノ樹脂加工をせずに難燃加工したものおよび酸化ア
ンチモンを含有しないポリエステル繊維と綿混の布帛に
ついても上記難燃加工をして、難燃性をJIS−L10
91に準じて垂直法と45゜ミクロバーナ法で評価し
た。第2表に示すとおり酸化アンチモンを含有し、かつ
アミノ樹脂加工をしたものは炭化が促進され、垂直法で
の炭化長さが著しく小さい。
また、実施例2で用いた繊維複合体(平織物)を常法に
より糊抜き、精練した。次に実施例1と同処方のアミノ
樹脂をピックアップ80%でパッドし、温度105℃で
3分間乾燥し、次いで205℃で30秒間熱処理してア
ミノ樹脂加工を行なった。その後、水洗、乾燥し、実施
例2と同様の難燃加工をした(比較例3)。その結果を
第2表に示したが、パッド・ドライ・キュア法によるア
ミノ樹脂加工では、繊維複合体にアミノ樹脂皮膜が形成
されなかったため、難燃性能に劣るものであった。
実施例3 三酸化アンチモン10%含有ポリエステルと綿糸からな
る重量比65対35の混紡スパン織物(目付180g /
m2)を、情報により糊抜き、精練した。この織物を用い
て、次の処方で難燃加工した。
処方A デカブロモジフェニルオキサイドの分散液(有 効成分40%) 20.0 スミテックスレジンM−3(有効成分80%) 10.0 過硫酸アンモニウム 0.5水 69.5 100.0 処方B ホスコン76[明成化学工業(株)]20.0 (リン系化合物) スミテックスレジンM−3(有効成分80%) 10.0 Nメチロールアクリルアミド(有効成分60%) 10.0 過硫酸カリウム 0.5水 59.5 100.0 難燃加工は、上記処方A、Bの難燃剤を含浸し、ゴルロ
ールで絞った後、直ちにハンキング型スチーマの高湿
(100%RH)下で、103℃×5分蒸熱処理した。
その後水洗、乾燥し、得られた加工布の風合、難燃性を
評価した。本実施例の方法により、得られたものは前実
施例1、2よりも白度が高く、さらに柔軟性に優れてい
る特徴を有し、無論難燃性も高いものであった。第3表
に結果を示す。
また、比較例4として、難燃加工における熱処理を、1
05℃×3分の乾燥、次いで205℃×30秒の熱処理
とした以外は実施例3と同様の処理を行なった。その結
果を第3表に示したが、パッド・ドライ・キュア法によ
る難燃加工では、繊維複合体にアミノ樹脂皮膜が形成さ
れなかったため、難燃性能に劣るものであった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B32B 27/02 8413−4F D06M 13/08 (56)参考文献 特開 昭52−128499(JP,A) 特開 昭50−43222(JP,A) 特開 昭50−94226(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】セルロース系繊維と、すくなくとも1重量
    %の酸化アンチモンを含有するポリエステル系繊維とか
    ら主としてなる繊維複合体であって、該繊維複合体が、
    ハロゲンおよび/またはリンを有効成分とする難燃化合
    物を含有するアミノ樹脂皮膜を有することを特徴とする
    難燃性繊維複合体。
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