JP2580724B2 - 難燃性繊維の製造法 - Google Patents

難燃性繊維の製造法

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JP2580724B2 JP63162119A JP16211988A JP2580724B2 JP 2580724 B2 JP2580724 B2 JP 2580724B2 JP 63162119 A JP63162119 A JP 63162119A JP 16211988 A JP16211988 A JP 16211988A JP 2580724 B2 JP2580724 B2 JP 2580724B2
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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がけ等の加工に耐え
る実用性能を備えた高度難燃性繊維の製造法に関する。
(従来の技術と問題点) 従来より、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、ハロゲン化合
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、難燃剤
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、カードが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、延伸後熱処理前のアクリル
系繊維に架橋結合を導入した後、加水分解反応によりニ
トリル基を実質的に消失させ、1.0〜4.5m mol/gのカル
ボキシル基と残部にアミド基を導入し、次いでZn,Cu,C
a,Feから選ばれる多価金属により金属塩として0.5〜3.5
m eq/gのイオン架橋を前記カルボキシル基との間で形
成させる手段により、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)を40重量%以上、好ましくは50%以上含有する
AN系重合体より形製された延伸後熱処理前の繊維であ
り、短繊維、トウ、不織布等いずれの形態のものでもよ
い。
AN系重合体は、AN単独重合体、ANと他のモノマーとの
共重合体のいずれでも良く、他のモノマーとしては、ハ
ロゲン化ビニル及びハロゲン化ビニリデン;(メタ)ア
クリル酸のエステル;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モノマー及びその塩;
(メタ)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;アクリルアミド、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。
なお、延伸後熱処理前のアクリル系繊維とは、AN系重
合体の紡糸原液を、常法に従って湿式、乾/湿式又は乾
式紡糸し、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を言い、中でも湿式又は
乾/湿式紡糸、延伸後の水膨潤ゲル状繊維(内部水分
率:30〜150%)が好ましい。
出発アクリル系繊維に架橋結合を導入する方法として
は、ニトリル基を利用してヒドラジン、ヒドロキシルア
ミン等で処理する、アミド基を利用してホルムアルデヒ
ド、ベンズアルデヒド等のアルデヒド類と酸性触媒存在
下で反応させる等の手段が挙げられる。
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、1.0〜4.5m mol/g、好ましくは1.5〜3.5m mol/g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、アルカリ金属水酸化物、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液を含浸、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、前記架橋結合の導入と同時に
加水分解反応を行なうこともできるが、架橋結合導入後
に加水分解を行なったものの方が難燃性の点で好まし
い。
なお、カルボキシル基が上記下限に満たない場合に
は、最終的に高度の難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10〜100℃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
〜3.5m eq/g、好ましくは1.0〜3.0m eq/gの範囲内が望
ましい。
このようにして、引張強度が1g/d以上、好ましくは1.
5g/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
の難燃性繊維を提供することができる。
(発明の効果) 出発アクリル系繊維として延伸後熱処理前の繊維を使
用することにより、後続の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改善され、以て架橋結
合の導入や加水分解の反応が均一かつ速やかに行なわ
れ、最終的に難燃性能の耐久性、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
し得た点が本発明の特筆すべき効果である。
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、ニトリル基の存否、カルボキシル基量(m mol/
g)、多価金属導入量(m eq/g)、水膨潤度(%)及びL
OIは、以下の方法により求めた。
(1) ニトリル基の存否 供試繊維のIRスペクトルを求め、ニトリル基の吸収ピ
ークの存否を確認した。
(2) カルボキシル基量(m mol/g) 十分乾燥した供試繊維約1gを精秤し(Xg)、これに20
0mlの水を加えた後、50℃に加温しながらIN塩酸水溶液
を添加してpH2にし、次いで0.1N苛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。
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(m eq/g) 元素分析により求めた。
(4) 水膨潤度(%) 供試繊維約0.4gを25℃の純水300ml中に30分間浸漬し
た後、遠心脱水(300G×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(W1g)し、次に該試料を8
0℃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(W2g)し、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 AN90%及びアクリル酸メチル(以下、MAという)10%
からなるAN系重合体(30℃ジメチルホルムアミン中での
極限粘度〔η〕: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、単繊維繊度1.5dの原料繊維1
(内部水分率:50%)を得た。
原料繊維1をヒドラジンヒドラート300g/の水溶液
に浸漬(浴比1:30)して100℃×3時間処理し、次に30
%苛性ソーダ水溶液中に浸漬し、撹拌下に10分間煮沸
し、水洗、乾燥した。得られた繊維には実質的にニトリ
ル基は残存しておらず、3.0m mol/gのカルボキシル基が
導入されていた。
次に、この繊維を5%塩化亜鉛水溶液で20℃×30分間
処理して繊維(I)を作製した。
繊維(I)の引張強度は1.8g/d、水膨潤度は50%、Zn
導入量は2.1m eq/g、LOIは34であった。
なお、50%苛性ソーダ水溶液を用いて30分間煮沸して
4.9m mol/gのカルボキシル基を導入する外は繊維(I)
と同様にして作製した比較繊維(A)は非常に脆く、0.
3g/dの引張強度しか有していなかった。
また、原料繊維1を乾球/湿球=120℃/60℃の雰囲気
下で乾燥緻密化した後、120℃のスチーム中で湿熱緩和
処理して得られた繊維を、繊維(I)と同様に処理して
比較繊維(B)を作製した。この繊維(B)は、1.8g/d
の引張強度を有していたが、ニトリル基が残存してお
り、LOIは25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(内部水分率:55%)を得、これ
を実施例1と同様に処理して繊維(II)を作製した。
繊維(II)のカルボキシル基量は2.8mmol/g、引張強
度は1.7g/d、水膨潤度30%、Zn導入量は1.9m eq/g、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3(内部水分率:50%)を得た。
これをヒドロキシルアミン硫酸塩50g/水溶液を苛性
ソーダでpH8に調節した処理液を用い(浴比1:10)100℃
×30分間処理し、次に15N硝酸水溶液を用いて65℃×3
時間処理した。
得られた繊維にはニトリル基の存在が認められず、2.
9m mol/gのカルボキシル基が導入されていた。
この繊維を10%硫酸銅が20℃×30分間処理して繊維
(III)を作製した。
繊維(III)の引張強度は1.5g/d、水膨潤度は60%、C
u導入量は2.3m eq/g、LOIは33であった。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】延伸後熱処理前のアクリル系繊維に架橋結
    合を導入した後、加水分解反応によりニトリル基を実質
    的に消失させ、1.0〜4.5m mol/gのカルボキシル基と残
    部にアミド基を導入し、次いでZn,Cu,Ca,Feから選ばれ
    る多価金属により金属量として0.5〜3.5m eq/gのイオ
    ン架橋を前記カルボキシル基との間で形成させることを
    特徴とする難燃性繊維の製造法。
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