JPH0774336B2 - セルロ−ス系材料用難燃助剤 - Google Patents

セルロ−ス系材料用難燃助剤

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JPH0774336B2
JPH0774336B2 JP60017749A JP1774985A JPH0774336B2 JP H0774336 B2 JPH0774336 B2 JP H0774336B2 JP 60017749 A JP60017749 A JP 60017749A JP 1774985 A JP1774985 A JP 1774985A JP H0774336 B2 JPH0774336 B2 JP H0774336B2
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【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は第四級アンモニウム塩化合物からなる吸湿性と
柔軟性を改良することのできるセルロース系材料用難燃
助剤に関する。
「従来の技術」 従来、布,木材,板紙,壁装材等のセルロースを主成分
とするセルロース系製品へ防燃性を付与する難燃剤とし
て、リン化合物・窒素化合物・硫黄化合物・硼素化合物
等が広く使用されている。しかしながら、例えばスルフ
ァミン酸グアニジンはセルロース製品への柔軟性付与効
果に優れ最も汎用的に使用されているが、180〜200℃加
熱時黄変する等熱安定性に乏しくまた吸湿性が高く、更
には実用的に十分な防燃効果を達成するには、被処理材
料に対して18重量%程度の難燃剤を付着させる必要があ
り、付着量の面から防燃性付与効果に劣る等々の欠点を
有している。その他リン酸グアニジン,硫酸グアニジ
ン,硼酸グアニジン,ポリリン酸グアニル尿素,脂肪族
アミン・リン酸塩等の有機窒素系の無機酸塩は防燃性付
与効果は高いが、熱安定性に乏しく、また、セルロース
製品への柔軟性付与効果に欠け絶乾時(高温加熱時、処
理材料の水分が殆んど無くなった状態)の被処理材料強
度が著しく低下する等の欠点を有している。これらの難
燃剤の防燃性を更に向上させるため硼砂や硼酸がしばし
ば併用されるが、その場合柔軟性はより一層低下するの
で、用途範囲が限定される。また、リン酸アンモニウ
ム,硫酸アンモニウム,臭化水素酸アンモニウムあるい
はそれら無機塩と硼砂また硼酸とを併用するものは防燃
効果が高いにも拘わらず、被処理材料を硬くし絶乾時の
強度を極めて小さくする。また難燃剤の種類によって
は、吸湿性が強く、大気の湿度変化により吸湿の程度が
変化し、カビの発生を引き起こしたり、処理材料の寸法
安定性を悪くする等高吸湿性からくる種々の好ましくな
い現象がもたらされる。
「発明が解決しようとする問題点」 上記のような既知のセルロース系材料用難燃剤は、防燃
効果,熱変色性,吸湿性,柔軟性付与効果等の機能を全
て同時に具足しうるものではない。殊に、防燃効果は高
いが、吸湿性・柔軟性付与効果、即ち絶乾時の処理材料
強度・熱変色性の面で十分満足できる機能がないため実
用化範囲が限られている例が多い。そこで難燃剤自身の
もつ防燃効果を何ら損うことなく吸湿性及び柔軟性付与
効果を改良でき、且つ熱変色性にも好ましい効果を有す
る難燃用組成物の開発が強く望まれている。
「問題点を解決するための手段、作用」 本発明者らは、これらの事情に鑑み鋭意研究を重ねた結
果、既知の窒素含有化合物の無機酸塩系難燃剤や、各種
無機化合物系難燃剤およびそれらの組成物をベース難燃
剤として、これに対し、炭素数8以上の炭化水素系長鎖
基を有する第四級アンモニウム塩化合物を併用すること
により、ベース難燃剤のもつ防燃性付与能力を損なうこ
となく、被処理材料の吸湿性,柔軟性,絶乾時の被処理
材料強度を大幅に改良でき、且つ熱変色性にも好ましい
効果を与える等の新たな事実を見出し、本発明を完成す
るに至った。
即ち、本発明は一般式(I) (式中、R1は炭素数C8〜C24の飽和もしくは不飽和の炭
化水素残基又は上記炭化水素残基の鎖中にヒドロキシ基
もしくはエーテル,エステル,尿素もしくはアミド結合
をもつものであり、R2は炭素数C1〜C3のアルキル基,ヒ
ドロキシアルキル基、もしくはベンジル基又は飽和もし
くは不飽和の炭素数C8〜C24の炭化水素残基又は上記炭
化水素残基の鎖中にヒドロキシ基もしくはエーテル,エ
ステル,尿素もしくはアミド結合をもつものであり、R3
及びR4はいずれも炭素数C1〜C3のアルキル基,ヒドロキ
シアルキル基又はベンジル基、X はハロゲン原子イオ
ン,リン酸イオン,硼酸イオン,硫酸イオン又はメチル
硫酸イオンである)で表わされる第四級アンモニウム塩
化合物からなるセルロース系材料用難燃助剤を提供する
ものである。
本発明の有効成分である第四級アンモニウム塩化合物
は、基本的に炭素数8〜24の鎖長を有する基を1〜2ケ
もつ第四級アンモニウムカチオンと、塩素イオン,臭素
イオン等のハロゲン原子イオン、リン酸イオン,硼酸イ
オン,硫酸イオン、またはメチル硫酸イオン等の対イオ
ンとからなる化合物である。カチオン部は、第四級アン
モニウムを形成している基の1〜2ケが、炭素数8〜24
の鎖長を有するものであれば特に限定されるものではな
い。即ち下記の一般式(II)において 少くなくともカチオン部を形成する基の一つRは炭素数
C8〜C24の飽和もしくは不飽和の炭化水素残基又は上記
炭化水素残基の鎖中にヒドロキシ基もしくはエーテル,
エステル,尿素もしくはアミド結合をもつものである。
次に上記炭化水素残基の鎖中にエーテル,エステル,尿
素もしくはアミド結合をもつものを例示する。(一般式
III〜VI) R′は、アルキル基,アルケニル基またはアラルキル
基、R″は、アルキレン基、R′とR″の炭素数の合計
が8〜24である。
具体的に例示すると長鎖アルキルアンモニウム塩として
オクチルトリメチルアンモニウム・クロライド,ジオク
チルジメチルアンモニウム・リン酸塩,ラウリルジメチ
ルヒドロキシエチルアンモニウム・硼酸塩,ステアリル
ジメチルベンジルアンモニウム・クロライド等。長鎖ア
ルケニルアンモニウム塩として、オクテニルトリメチル
アンモニウム・クロライド,ドデセニル・ジメチルヒド
ロキシエチルアンモニウム・硫酸塩。長鎖ヒドロキシア
ルキルアンモニウム塩として、2−ヒドロキシラウリル
・ジメチル・ヒドロキシエチルアンモニウム・リン酸
塩,2−ヒドロキシステアリルトリメチルアンモニウムメ
チル硫酸塩。また長鎖アルキル鎖中にエーテル,エステ
ル,アミドまたは尿素結合をもつ化合物として、 等が、代表的化合物として例示される。
本発明の有効成分である第四級アンモニウム塩化合物は
上記化学構造式の化合物に限定されるものではない。
炭素数7以下の基をもつ第四級アンモニウム塩化合物
は、処理材料の柔軟性及び絶乾時の強度が低下し、本発
明の目的とする機能性の改善を十分に達成することがで
きない。炭素数8ケ以上の鎖長を有すれば特に機能面で
問題はないが、セルロース製品を難燃用組成物で含浸ま
たはスプレー処理する際、水を単独で溶剤として使用す
ると炭素数24以上の鎖長を有する第四級アンモニウム塩
化合物は、水に対する相溶性が低下する。そのため通常
炭素数24以下の鎖長を有する第四級アンモニウム塩化合
物の使用が好ましい。対イオンとしては広く知られてい
る過塩素酸イオン,硝酸イオン,各種有機カルボキシル
イオンを用いても本発明の目的の1つである被処理材料
の柔軟性向上には有効であるが熱変色性の点で十分な機
能を達成できないため、本発明で用いられる対イオンは
ハロゲン原子イオン,リン酸イオン,硼酸イオン,硫酸
イオン,メチル硫酸イオン等が好ましい。これらの対イ
オンをもつ第四級アンモニウム塩化合物はそれ自身難燃
性を有し、また熱変色性の面でも優れた効果を発揮でき
る等セルロース系材料用難燃助剤として多くの利点を有
している。
本発明の難燃助剤は、上記化学構造の第四級アンモニウ
ム塩化合物を難燃用組成物全量の2〜40重量%、好まし
くは5〜30重量%の比率で配合される。この配合比が2
重量%以下では、柔軟性付与効果が小さく実用的でな
い。また40重量%以上では吸湿性・柔軟性付与効果がよ
り改善されることはなく経済性面でコストアップにつな
がることのほか、難燃用組成物の水への溶解性も低下し
難燃用組成物の付着処理操作上からも好ましくない。
本発明の有効成分である第四級アンモニウム塩化合物は
既知の窒素化合物・リン化合物・硫黄化合物・硼素化合
物系難燃剤と前記のような配合比にて用いることによ
り、既知の難燃剤がもつ優れた機能を保持しつつ、不足
している機能を補完し、セルロース系材料用難燃剤とし
ての総合的な機能を向上できる効果を有する。
例えば、高い柔軟性付与効果をもつスルファミン酸グア
ニジンに該第四級アンモニウム塩化合物を併用すると、
スルファミン酸グアニジンの吸湿性を改良できより優れ
た機能が付加される。また、硅酸グアニジン,リン酸グ
アニジン,硼酸グアニジン等の既知難燃剤に該第四級ア
ンモニウム塩化合物を配合使用すると、処理材料の吸湿
性及び柔軟性を大幅に改善できる。エチレンジアミン・
リン酸塩やポリアルキレンポリアミン・リン酸塩あるい
は、それらの窒素・リン系難燃剤と硼酸・硼砂配合組成
物に、該第四級アンモニウム塩化合物を配合使用する
と、処理材料の吸湿性,柔軟性,絶乾時の処理材料強度
等の改善が可能となりその実用的用途範囲が拡大でき
る。リン酸アンモニウム,ポリリン酸アンモニウム,リ
ン酸ソーダ、あるいはそれらの無機塩と硼酸・硼砂との
組成物は、それ自身高い難燃効果を有するが、処理材料
の硬さが大きな問題である。これらの難燃用組成物に、
該第四級アンモニウム塩化合物を加え併用することによ
り、柔軟性,絶乾時の処理材料強度が改善できるととも
に、吸湿性や熱変色性等も向上でき処理材料の総合的物
性が好ましい方向に是正される。以上のように、該第四
級アンモニウム塩化合物の併用対象となる既知難燃剤は
特に限定されるものではなく窒素・リン・硫黄・硼素を
含有する化合物が、ベース難燃剤として広く使用され
る。また該第四級アンモニウム塩化合物を有効成分とす
る難燃用組成物の成分としてアルコール類(イソプロパ
ノール等)を用いることも差し支えない。該難燃用組成
物は、水溶液あるいは粉末の形態で使用できるが、通常
その水溶液を被処理材料に含浸またはスプレー処理して
付着させる方法が広く適用される。
該難燃用組成物を含浸またはスプレー処理等にて使用す
る際、難燃用組成物のpH値(5重量%水溶液での水素イ
オン濃度指数)は、5.0〜8.0、好ましくは5.5〜7.5の範
囲にて用いられる。pH値5.0以下で使用すると該難燃用
組成物が、金属材料に対し腐食性を示し実用上好ましく
ない。またpH値8.0以上での使用は、第四級アンモニウ
ム塩化合物の熱安定性を低下させ処理材料の着色を招
き、好ましくない。
本発明の難燃化の対象となる材料は紙,壁装材,繊維製
品等のセルロースを含有してなるセルロース系製品であ
る。
「発明の効果」 本発明の有効成分である第四級アンモニウム塩化合物
は、それ自身、高い難燃性を有するものではないが、既
知のセルロース系材料用難燃剤と組み合わせ使用するこ
とにより、ベースとなる既知難燃剤の難燃効果を高度に
維持しつつ被処理材料の吸湿性・柔軟性・風合い・絶乾
時の材料強度を改善することができ、また熱変色性の向
上にも寄与することができる等の優れた効果を発揮す
る。
〔実施例〕
以下本発明を実施例により説明するが、これにより特に
限定されるものではない。
実施例1〜9 表1に各々の実施例に使用した該難燃用組成物の種類と
配合比率を示した。
表1記載の難燃用組成物を、以下に示す試験方法にて紙
に含浸し評価した結果を表2に示した。
難燃用組成物付着方法 難燃用組成物を水に所定濃度になるよう溶解させた水溶
液に、紙(東洋紙No.2)を浸漬したのち取り出す。
この処理紙を新しい紙の間にはさみ、過剰な浸漬液を
除去する。100℃,2時間乾燥後、デシケーター中にて放
冷・保存し以下の試験に供した。
A;乾燥(100℃,2時間)後の処理紙重量 B;含浸処理前の紙重量(100℃,2時間乾燥品) 難燃性評価試験 JIS A1322(45゜メッケルバーナー法)に準じ、炭化長
を測定した。
耐熱性(熱変色性)試験 恒温熱風乾燥機にて、180℃,10分間加熱したのち色差計
(日本電色工業社製Z−1001DP)にて、W値(白色度)
を測定し、熱変色性を評価した。
柔軟性評価試験 前記難燃用組成物付着方法に基づき表1の難燃性組成物
および表3の難燃剤を含浸した処理紙を100℃,2時間乾
燥後、デシケーター中に保存した。デシケーターより取
り出した処理紙を、手で触れ、柔軟性を以下の四段階に
ランクづけした。
絶乾時の含浸処理紙強度評価 該難燃用組成物の含浸処理・乾燥・デシケーター保存の
処理紙を200℃,5分間加熱し絶乾状態にした(経時的重
量変化が無い状態)。高温熱風乾燥機より取り出した直
後、手で握りつぶし、処理紙に発生する亀裂の様子か
ら、以下のように四段階にランク付けした。
吸湿性試験 該難燃用組成物を含浸した処理紙を100℃,2時間乾燥後
秤量した。同乾燥含浸紙を相対湿度80%,30℃の低温恒
温恒湿器中で24時間放置後秤量した。重量増加率を吸湿
率とした。
比較例1〜5 表3に各々の比較例に使用した難燃剤とその配合比(重
量比)を示した。
表3記載の難燃剤を実施例と同一の方法で評価した結果
を表4に示した。
───────────────────────────────────────────────────── 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 D21H 17/07 19/12 21/34 // D06M 101:06 D21H 11:00 D06M 13/46

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一般式 (式中、R1は炭素数C8〜C24の飽和もしくは不飽和の炭
    化水素残基又は上記炭化水素残基の鎖中にヒドロキシ基
    もしくはエーテル、エステル、尿素もしくはアミド結合
    をもつものであり、R2は炭素数C1〜C3のアルキル基、ヒ
    ドロキシアルキル基、もしくはベンジル基又は飽和もし
    くは不飽和の炭素数C8〜C24の炭化水素残基又は上記炭
    化水素残基の鎖中にヒドロキシ基もしくはエーテル、エ
    ステル、尿素もしくはアミド結合をもつものであり、R3
    及びR4はいずれも炭素数C1〜C3のアルキル基、ヒドロキ
    シアルキル基又はベンジル基、X はハロゲン原子イオ
    ン、リン酸イオン、硼酸イオン、硫酸イオン、又はメチ
    ル硫酸イオンである)で表わされる第四級アンモニウム
    塩化合物からなるセルロース系材料用難燃助剤。
JP60017749A 1985-02-02 1985-02-02 セルロ−ス系材料用難燃助剤 Expired - Lifetime JPH0774336B2 (ja)

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