JPH0770817A

JPH0770817A - 難燃性アクリル繊維、及びそれを用いて得られる難燃繊維複合体

Info

Publication number: JPH0770817A
Application number: JP5221364A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nishihara; 良浩西原; Hiroshi Hosokawa; 宏細川; Yasuyuki Fujii; 泰行藤井; Tadao Kobayashi; 忠男小林
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】高度の難燃性を有し、且つ、紡績性、加工性
の良好な機械的特性を有する難燃性アクリル繊維、及び
それを用いて得られる難燃繊維複合体を提供する。【構成】塩化ビニリデンを３０〜４２重量％の割合で
共重合したアクリロニトリル系重合体１００重量部中
に、平均粒子径が２００ｎｍ以下のアンチモン系化合物
３〜６５重量部が分散されており、且つ、単繊維強度が
１．５ｇ／ｄ以上である難燃性アクリル繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高度の難燃性を有し、
且つ、紡績性、加工性の良好な機械的特性を有する難燃
性アクリル繊維、及びそれを用いて得られる難燃繊維複
合体に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクリル繊維を難燃化する方法として、
従来より、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、
臭化ビニリデン等の難燃性モノマ−をアクリロニトリル
と共重合して重合体自体を難燃化する方法が知られてお
り、既に種々の難燃性アクリル繊維やモダクリル繊維が
上市されている。

【０００３】更に、カ−テン等の高度難燃化が必要とさ
れる場合には、アクリロニトリルと塩化ビニリデンの共
重合体からなる繊維に、更に、難燃性を付与するため
に、３酸化アンチモン、５酸化アンチモン等の金属酸化
物を難燃剤としてアクリル系繊維の重合体に添加する方
法が特開昭６３−１２６９１３号等で提案されている。

【０００４】しかしながら、前記公報に開示されている
方法では、５酸化アンチモンの添加量が４．０重量％に
なると難燃性は飽和してしまい、それ以上の量の５酸化
アンチモンを添加しても、更なる効果が得られなくなっ
てしまう。

【０００５】また、特開昭６１−８９３３９号公報に
は、アクリロニトリル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、
メタリルスルホン酸ソ−ダの共重合体からなる繊維に、
３酸化アンチモンを８重量％から７０重量％まで添加
し、更に各種の繊維との繊維複合体を製造し、繊維複合
体の難燃性とアクリル系難燃繊維単独での難燃性との比
較がなされており、三酸化アンチモンの含有量を特定の
範囲に設定し、しかも綿と複合化した場合に難燃の低下
が少ないことが開示されている。

【０００６】また、特開平５−７８９３６号公報にも、
ハロゲンを１７〜８６重量％含む重合体に対して６〜５
０重量％のアンチモン化合物を含有させた繊維と天然繊
維または化学繊維とを複合する難燃複合体が提案されて
いる。しかしながら、この方法により、繊維中に３酸化
アンチモンを多量添加して難燃性を向上させようとする
と、紡糸性や繊維の機械的特性が低下する問題がある。
すなわち、この方法では、アンチモン化合物の添加量が
６〜１２％の範囲では、紡糸性や繊維の機械特性は、良
好であるが、難燃性能が低くなる。一方、アンチモン化
合物の添加量がが１２〜４０％の範囲では、高度の難燃
性が得られるものの、繊維の機械特性（製糸性）が低下
する。したがって、高度の難燃性及び紡績性、加工性の
良好な機械的特性の両方の性能を満足する難燃性アクリ
ル繊維は未だ得られていないのが現状である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的とすると
ころは、高度の難燃性を有し、且つ、紡績性、加工性の
良好な機械的特性を有する難燃性アクリル繊維、及びそ
れを用いて得られる難燃繊維複合体を提供することにあ
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の要旨とす
るところは、塩化ビニリデンを３０〜４２重量％の割合
で共重合したアクリロニトリル系重合体１００重量部中
に、平均粒子径が２００ｎｍ以下のアンチモン系化合物
３〜６５重量部が分散されており、且つ、単繊維強度が
１．５ｇ／ｄ以上であることを特徴とする難燃性アクリ
ル繊維である。

【０００９】また、本発明の第２の要旨は、第１の要旨
で得られた難燃性アクリル繊維と他繊維とを複合化して
得られる難燃繊維複合体である。

【００１０】本発明において使用するアクリロニトリル
系重合体は、塩化ビニリデン成分を３０〜４２重量％含
むアクリロニトリルとの共重合体である。塩化ビニリデ
ンの共重合量が３０重量％未満の場合には難燃性が低下
し、好ましくない。逆に、４２重量％を越える場合に
は、得られる繊維の耐熱性、染色鮮明性が低下し、更
に、繊維の腰が低下するために好ましくない。

【００１１】また、本発明においては、本発明の目的を
逸脱しない範囲で、アクリロニトリル系重合体に他の共
重合成分を含んでいてもよい。他の共重合成分としては
特に限定されるものではなく、目的に応じて任意のもの
を選ぶことができるが、例えば、スルホン酸基含有単量
体が好ましいものとして挙げられる。

【００１２】この共重合成分は染色工程での染色むら発
生のトラブルを抑制する効果を有しており、共重合体中
に０．５〜５重量％含有させるのが好ましい。

【００１３】また、スルホン酸基含有ビニル単量体とし
ては、例えば、メタリルスルホン酸、アクリルスルホン
酸、スチレンスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、
又はその塩類が挙げられる。

【００１４】更に、繊維の特性改善のために、（メタ）
アクリル酸等の不飽和カルボン酸、（メタ）アクリル酸
エステル類、（メタ）アクリル酸アミド類、酢酸ビニル
等のビニルエステル類等のアクリロニトリルと共重合可
能な不飽和単量体の使用が可能である。

【００１５】本発明においては、アクリロニトリル系重
合体の紡糸溶剤としては該重合体を溶解するものであれ
ば特に限定されるものではなく、紡糸技術に合わせて任
意に選択することができ、例えばジメチルホルムアミ
ド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等が
挙げられる。

【００１６】本発明の難燃アクリル繊維においては、上
記アクリロニトリル系重合体１００重量部中に、平均粒
子径が２００ｎｍ以下のアンチモン系化合物３〜６５重
量部が分散されていることが必要である。

【００１７】本発明の繊維中のアンチモン系化合物の平
均粒子径が２００ｎｍを越えると、該アンチモン粒子が
欠陥点となるためか、繊維の機械特性が低下してくる。
また、粒子径が大きくなることによって、難燃性能も大
きく低下する。

【００１８】したがって、本発明の繊維は、後工程の紡
績工程などの工程通過性の点から、単繊維強度は１．５
ｇ／ｄ以上、好ましくは、２．５ｇ／ｄ以上であること
が必要であるが、良好な単繊維強度は、得るには、アン
チモン系化合物の平均粒子径が２００ｎｍ以下であるこ
とが必須である。

【００１９】また、アンチモン系化合物の添加量が３重
量部未満の場合には充分な難燃性得られず、逆に、６５
重量部を越えると、紡糸時のノズルづまり、糸切れの原
因となり、更に得られる繊維の機械的特性も低下する。

【００２０】本発明で用いるアンチモン系化合物とし
て、５酸化アンチモン、４酸化アンチモン、３酸化アン
チモンなどの酸化アンチモンやアンチモン酸、オキシ塩
化アンチモンなどが挙げられる。これら、化合物は、単
独で用いても良く、２種以上を組み合わせて用いても良
い。本発明では、特に、この中でも、５酸化アンチモン
を用いることにより、さらに、高い難燃性が得られる。

【００２１】上述したように、本発明においては、平均
粒子径２００ｎｍ以下の極微小なアンチモン系化合物粒
子を繊維中に分散させることが非常に重要となるが、こ
のような繊維は、例えば、以下に示す方法によって得る
ことができる。

【００２２】まず、本発明においては、平均粒子径が８
０ｎｍ以下のアンチモン系化合物コロイド分散液を用い
る必要がある。この分散液用いる溶媒は、本発明で用い
られるアクリロニトリル系重合体の紡糸溶媒と同じ有機
溶媒を用いることが好ましい。

【００２３】また、平均粒子径が８０ｎｍ以下のアンチ
モン系化合物コロイド分散液を用いる場合であっても、
重合体への添加法によっては、均一に分散せずにアンチ
モン化合物が部分凝集し、アンチモン化合物の平均粒子
径２００ｎｍを越えた状態になると、繊維の機械的特性
は著しく低下してしまう。従って、使用するアンチモン
化合物としては有機溶媒コロイド状態のものが好まし
い。

【００２４】本発明で用いる紡糸原液を作成する一例を
挙げると、まず、アクリロニトリル系重合体１００重量
部、アンチモン系化合物３〜６５重量部及び紡糸溶媒２
７５〜７２５重量部となるように、該コロイド分散液に
前記紡糸溶媒により混合希釈した後に、液のｐＨを５〜
６に調整し、次いで、この調整液に塩化ビニリデンを３
０〜４２重量％の割合で共重合したアクリロニトリル系
重合体を添加して、加熱溶解させて紡糸用原液を作成す
る。

【００２５】上記方法において、アクリロニトリル系重
合体を添加する前のアンチモン系化合物分散液のｐＨは
５〜６に調整される。ｐＨ調整液は特に限定されず、例
えば市販の通常の緩衝液等、周知のものの中から目的に
応じて適宜選択することが出来る。

【００２６】液のｐＨが５よりも低いと、紡糸用原液の
調整工程でアンチモン系化合物が凝集し易くなり、逆に
ｐＨが６を越えると、アクリロニトリル系重合体が着色
しやすくなり、得られる繊維の白度の低下の原因とな
る。

【００２７】尚、前記重合体の加熱溶解は６０℃以下で
実施するのが好ましい。６０℃より高いと、重合体が熱
劣化し易くなり、繊維の白度低下等が生じ易くなる。

【００２８】以上のようにして調製された紡糸原液を用
い、アクリル繊維の公知の紡糸方法で紡糸することによ
りアクリル系繊維が得られる。紡糸法は特に限定される
ものではなく、目的に応じて乾式紡糸法、湿式紡糸法、
乾湿式紡糸法のいずれかの紡糸法を選択すれば良い。

【００２９】このようにして得られる本発明のアクリル
繊維は、難燃剤であるアンチモン系化合物を多量に含有
しているにも拘らず、単繊維強度１．５ｇ／ｄ以上、単
繊維伸度２５％以上という優れた機械的特性を有し、更
に他の合成繊維、天然繊維と複合化した場合にも、高度
の難燃性を有する繊維複合体を得ることが可能となる。

【００３０】本発明においては、上記の高度難燃性アク
リル繊維３５〜８５重量部と他繊維６５〜１５重量部と
なるように複合化することにより、難燃繊維複合体を得
ることが出来る。

【００３１】難燃性アクリル繊維の混率が８５重量部を
越える場合は、得られる難燃繊維複合体の吸湿性や風合
いが低下する場合がある。一方、３５重量部未満では難
燃繊維複合体の難燃性が低下する。

【００３２】本発明で他の繊維は、特に限定されるもの
ではなく、あらゆる公知の繊維を用いることができる。
例えば、綿、ウール、麻、絹などの天然繊維、レーヨン
の如き再生繊維、アセテート繊維の半合成繊維、ポリエ
ステル、ナイロン、アクリル等の合成繊維を用いること
が可能性である。

【００３３】また、複合化の手法も特に限定されるもの
でなく、混紡、交撚、混綿、交織、交編などの方法を用
いることができる。さらに、得られる繊維複合体の形態
としては、紡績糸、織編物、フェルト、不織布、紙など
の形態が挙げられる。

【００３４】この難燃繊維複合体において、他繊維とし
て特に綿を使用した場合、高い難燃性が得られる。さら
に、難燃性アクリル繊維３５〜８５重量部、好ましくは
４５〜８０重量部及び綿６５〜１５重量部、好ましくは
５５〜２０重量部の綿混率とした場合には、驚くべきこ
とに、難燃性アクリル繊維単独の場合よりも、難燃性が
大きく向上し、且つ、綿が有する優れた風合い、吸湿
性、吸水性を兼ね備えた繊維複合体を得ることが出来
る。

【００３５】本発明においては、特に、アンチモン系化
合物として、５酸化アンチモンを用い、他の繊維とし
て、綿を用いた場合が、最も高い難燃性を示す。

【００３６】この理由は、明確でないが、次の如く考え
られる。ポリマーの燃焼過程では、空気中の酸素とポリ
マーの反応により発生するＯＨラジカルが連鎖反応を起
こし、ポリマーの燃焼が継続する。しかし、ポリマー中
に塩素原子が存在した場合、ポリマー自身の加熱分解に
より、塩酸を発生し、この塩酸がＯＨラジカルをトラッ
プし、難燃効果を発現するとともに、発生する水によっ
て難燃効果が高まる。また、ここに５酸化アンチモンが
存在すると、５酸化アンチモンは、オキシ塩化アンチモ
ンと３酸化アンチモンからなるサイクルを形成し、難燃
効果を高めると共に、５酸化アンチモンとポリマーの反
応によって生成する２酸化炭素が難燃性をさらに向上さ
せる。さらに、綿が共存すると、３塩化アンチモンと綿
が反応し、前述のサイクルのドライビングフォースにな
り、難燃性を高めるとともに、水の生成や綿の塩素化が
起こり、難燃性に寄与する。

【００３７】したがって、この過程で生成する化合物
は、次のような難燃効果を有し、これらが複雑に作用
し、難燃効果を大きく高めるものと推定できる。（１）水、２酸化炭素の生成による酸素の希釈効果（２）高比重の３酸化アンチモンガスが可燃物の周囲に
滞留することによる酸素の遮断効果（３）塩酸、３塩化アンチモンがＯＨラジカルをトラッ
プすることにより、燃焼の連鎖反応の抑制効果（４）３塩化アンチモンと綿の反応による綿の塩素化に
よる綿の難燃効果したがって、５酸化アンチモンを効率よく、オキシ塩化
アンチモンと３塩化アンチモンに変換することによっ
て、高い難燃性が得られる。すなわち、アンチモン系化
合物、特に、５酸化アンチモンの粒子径を２００ｎｍ以
下にすることによって、この変換効率を高め、高い難燃
性を得ることができる。

【００３８】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。

【００３９】尚、難燃性（ＬＯＩ）の評価は、難燃性ア
クリル繊維から得られる紡績糸又は該アクリル繊維と他
繊維とを混紡して得られる難燃繊維複合体の紡績糸を用
いて目付け４００ｇ／ｍ²の編地を作成し、ＪＩＳＫ
７２０１Ａ−１号に従って測定した。

【００４０】また、重合体の還元粘度（η_red ）は０．
５％ジメチルホルムアミド溶液により２５℃でキャノン
フェンスケ粘度計を用いて測定した。

【００４１】なお、繊維中のアンチモン系化合物の平均
粒子径は透過型電子顕微鏡で、観察し、任意に選んだア
ンチモン径化合物の粒子１００点の径の平均より求め
た。更に、実施例中「部」及び「％」はそれぞれ重量部
及び重量％を意味する。

【００４２】＜実施例１〜３、比較例１、２＞平均粒子
径６０ｎｍの５酸化アンチモンを４０％含有するｐＨ
５．２のジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃと略称）コロ
イド分散液２０部にＤＭＡｃを３１８部添加し、１時間
攪拌混合し、ｐＨ５．６の希釈コロイド分散液を得た。
このコロイド分散液に、アクリロニトリル５７．５％、
塩化ビニリデン４０％、メタリルスルホン酸ソ−ダ２．
５％からなるアクリロニトリル系重合体（η_re _d ＝１．
９８）１００部を添加し、攪拌混合した。次いで、この
混合液を５０℃に加熱し、上記重合体を溶解させ、紡糸
原液を得た。この紡糸原液を、ノズル孔径０．０６ｍ
ｍ、孔数３０００のノズルを用いて、ＤＭＡｃ／水＝４
０／６０％、３０℃の凝固浴に紡出し、熱水中で脱溶媒
処理を施した後、沸水中で６倍に延伸し、油剤の付与、
乾燥、湿熱緩和処理を行い、２デニ−ルのアクリル繊維
を得た。以下、同様にして、表１に示すように、五酸化
アンチモンの含有量を、アクリロニトリル系重合体１０
０部に対し２部、４部、１８部、４２部、７０部に変え
た５種のアクリル繊維を得た。次に、上記の各アクリル
繊維を用いて得られた紡績糸で編地を作成し、難燃性を
評価した。得られた結果を表１に示した。また、上記各
アクリル繊維７０部と綿３０部とを混紡して得られた紡
績糸で編地を作成し、難燃性を評価した。得られた結果
を表１に示した。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１から明らかなように、５酸化アンチモ
ンの添加量をかなりのレベルまで増やしても、得られる
繊維の機械的物性が優れていることがわかる。また、ア
クリル繊維と綿とを混紡すると、驚くべきことに難燃性
能が非常に向上することがわかる。

【００４５】＜比較例３＞平均粒子径が２００ｎｍであ
る５酸化アンチモンコロイド分散液を使用する以外は実
施例１と同様にして、繊維中の５酸化アンチモンの添加
量がアクリロニトリル系重合体に対して８部となるアク
リル繊維を製造し、難燃性を評価した。得られた結果を
表２に示した。

【００４６】

【表２】

【００４７】＜比較例４＞ｐＨを４．５に調整した、平
均粒子径が６０ｎｍである５酸化アンチモンコロイド分
散液を使用し、得られる希釈コロイド分散液のｐＨを
４．９にする以外は実施例１と同様にして、繊維中の５
酸化アンチモンの添加量がアクリロニトリル系重合体に
対して８部となるアクリル繊維を製造し、難燃性を評価
した。得られた結果を表３に示した。

【００４８】

【表３】

【００４９】〈比較例５〉平均粒子径が、３００ｎｍで
ある３酸化アンチモン分散液を使用する以外は、実施例
１と同様にして、繊維中の３酸化アンチモンの添加量が
アクリロニトリル系重合体に対して８部となるアクリル
繊維を製造し、難燃性を評価した。得られた結果を表４
に示した。

【００５０】

【表４】

【００５１】＜実施例４、５、６＞実施例２で得られた
難燃アクリル繊維７０部とウール、ジアセテート繊維及
びアクリロニトリルと酢酸ビニルとを重量比で９３／７
で共重合して得られたレギュラーアクリル繊維とを混紡
し、難燃複合体紡績糸を作成し、難燃性能を評価した。
得られた結果を表５に示した。

【００５２】

【表５】

【００５３】＜実施例７、８、９、１０、１１＞実施例
２で得られたアクリル繊維と綿とを表６に示した比率で
混紡し、得られた各紡績糸の難燃性能を評価した。得ら
れた結果を表６に示した。

【００５４】

【表６】

【００５５】

【発明の効果】本発明のアクリル繊維は、高度の難燃性
を有し、且つ、紡績性、加工性の良好な機械的特性を有
しており、それを用いて他の繊維と混紡して得られる難
燃繊維複合体は非常に高い難燃性能を有していることか
ら、インテリアから衣料まで幅広い用途で使用可能であ
り、その効果は極めて大きいものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０３Ｄ 15/12 Ｚ 7199−3Ｂ // Ｄ０１Ｆ 6/48 Ａ 7199−3Ｂ (72)発明者小林忠男広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】塩化ビニリデンを３０〜４２重量％の割
合で共重合したアクリロニトリル系重合体１００重量部
中に、平均粒子径が２００ｎｍ以下のアンチモン系化合
物３〜６５重量部が分散されており、且つ、単繊維強度
が１．５ｇ／ｄ以上であることを特徴とする難燃性アク
リル繊維。
【請求項２】請求項１記載の難燃性アクリル繊維３５
〜８５重量部及び他繊維６５〜１５重量部を計１００重
量部となるように複合化して得られる難燃繊維複合体。
【請求項３】他繊維が綿である請求項２記載の難燃繊
維複合体。
【請求項４】請求項１記載の難燃性アクリル繊維６０
〜７５重量部及び綿４０〜２５重量部を計１００重量部
となるように複合化して得られる請求項３記載の難燃繊
維複合体。