JP2829300B2

JP2829300B2 - セルロース系材料の難燃剤

Info

Publication number: JP2829300B2
Application number: JP26370789A
Authority: JP
Inventors: 文夫水落
Original assignee: NITSUSAN KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: NITSUSAN KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 1989-10-09
Filing date: 1989-10-09
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2013-11-25
Also published as: JPH03124792A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は、セルロース系材料のための難燃剤に関す
る。本発明による難燃剤は、難燃性化粧板用の含浸紙，
壁紙，障子紙等の紙材，木質合板類，木材，セルロース
系繊維等を主としたセルロース系材料の防炎処理に用い
られる。

＜従来の技術＞特開昭62−129382に記載されているスルファミン酸マ
グネシウムをセルロース系材料の含浸処理することによ
り得られたセルロース系材料は、難燃性能についてはす
ばらしい効果を示すが、耐水性，寸法安定性等に乏し
い。

特公昭63−39634に記載されているスルファミン酸ア
ルミニウムとメチロールメラミンを組み合せた難燃剤
は、これをつくるのに加熱が必要であり、また、得られ
た液の常温安定性（可使時間）が短く、難燃化性能が不
十分である。スルファミン酸グアニジン，スルファミン
酸アンモニウム等は一般に使われているが、これらも、
耐熱性に乏しく、これらが含浸されたセルロース系材料
は、加熱時に着色を起し易く、難燃化性能も充分なもの
ではない。

＜発明が解決しようとする課題＞本発明は、これらの問題を総合的に改良したものであ
り、難燃剤溶液が安定であって、かつ含浸しやすく、ま
たその含浸によって得られたセルロース材料が、優れた
難燃性，寸法安定性，及び耐水性等を示す難燃剤組成物
に提供するものである。

＜課題を解決するための手段＞本発明によるセルロース系材料のための難燃剤は、メ
チロールメラミン及びメチロール尿素からなる群から選
ばれる１種又は２種以上の水溶性の樹脂と、アルカリ金
属スルファミン酸塩、アルカリ土類金属スルファミン酸
塩及びこれらのメチロール化合物からなる群から選ばれ
る１種又は２種以上の水溶性の金属塩とを、上記樹脂10
0重量部に対し上記金属塩10〜200重量部の比率に、そし
てこれら樹脂と金属塩の合計として15〜75重量％の濃度
に含有する水溶液である。

更に本発明によれば、この難燃剤水溶液を、セルロー
ス系材料の100重量部に対し上記難燃剤水溶液中の金属
塩として10〜100重量部の比率となるようにセルロース
系材料に含浸させた後加熱乾燥することによって、難燃
化されたセルロース系材料が得られる。

本発明に用いられるメチロールメラミン、メチロール
尿素等の水溶性樹脂は、通常の方法、例えば、アルカリ
性の水性媒体中でメラミン、尿素をホルムアルデヒド、
例えば、ホルマリンと反応させることにより容易に得ら
れる。場合によっては市販品を用いてもよい。

メチロールメラミンとしては、メラミン１モルに対し
メチロール基が１〜６モル付加したものが用いられる。
また、メチロール尿素としては、尿素１モルに対し１〜
２モル付加したものが用いられる。これらメチロールメ
ラミンとメチロール尿素の混合物も用いることができ
る。

本発明に用いられる水溶性のアルカリ金属スルファミ
ン酸塩、アルカリ土類金属スルファミン酸塩等の好まし
い例としては、スルファミン酸のリチウム塩、ナトリウ
ム塩、カリウム塩、マグネシムウ塩、カルシムウ塩、バ
リウム塩等が挙げられる。特に、マグネシウム塩、カル
シウム塩等が好ましい。これらスルファミン酸の金属塩
のメチロール化物は、通常の方法、例えば、上記スルフ
ァミン酸の金属塩とホルマリンとを水中で反応させるこ
とにより、容易に得ることができる。これらメチロール
化物は、スルファミン酸塩のアミノ基１箇にホルムアル
デヒドが１又は２個付加した形態のものとして用いら
る。特に好ましいメチロール化物としては、１モルのス
ルファミン酸マグネシウム、スルファミン酸カルシムウ
等に１〜４モルのホルムアルデヒドが付加したものが挙
げられる。

本発明の難燃剤水溶液は、上記水溶性の樹脂と水溶性
の金属塩とを水に溶解させることにより、或いはこれら
成分の水溶性を混合することにより、或いは更に、いず
れか一方の成分の水溶液に他方の成分の固体を溶解させ
ることにより容易に得られる。

本発明による好ましい難燃剤水溶液は、上記水溶性の
樹脂100重量部に対し上記水溶性の金属塩10〜200重量部
の比率にこれら両成分を含有し、更にこれら両成分を、
固形分として15〜75重量％の濃度に含有する。この水溶
液としては、pH6〜８程度が好ましい。

本発明により、セルロース系材料を難燃化させること
は、セルロース系材料に、この難燃剤水溶液を、通常の
寸法、例えば、スプレー、塗布等により付着させたり、
或いは、加圧、減圧又は常圧下この水溶液中にセルロー
ス系材料を浸漬した後取り出し、そしてこれら難燃剤水
溶液が付着したセルロース系材料を乾燥することによっ
て容易に行うことができる。セルロース系材料に含有さ
せる樹脂と金属塩の量は、この難燃剤水溶液のこれら両
成分の濃度を調節することにより、或いはこの水溶液の
付着量、含浸量等を調節することによって容易に調節す
ることができる。乾燥は、セルロース系材料の変質温度
以下、好ましくは常温〜170℃、特に好ましくは、100〜
150℃近辺の温度で行うのがよい。

＜作用＞スルファミン酸の金属塩、これらのメチロール化物等
は、燃焼時の加熱によりセルロース分子を炭素と水に分
解し、燃焼を防止する脱水作用をもっている。

本発明の難燃剤水溶液の優れた安定性は、この液中に
溶解している金属塩の金属イオンが１価又は２価であっ
て、これにより溶解成分の三次元構造への変質が起りに
くいためであると考えらる。また、この水溶液のpHが中
性付近に調節されていることも、メチロールメラミン、
メチロール尿素等の三次元構造体への変質を起りにくく
していると考えられる。

難燃剤水溶液に含有される水溶性金属塩の量が、水溶
性樹脂100重量部に対し10重量部以下では、高い難燃性
能を示す難燃剤水溶液が得られない。反対に200重量部
以上にも多いと、安定性に高い難燃剤水溶液が得られ
ず、更に樹脂成分の相対比率が低下し、このような難燃
剤水溶液で処理されたセルロース系材料は耐水性に乏し
くなる。

また、難燃剤水溶液中の樹脂と金属塩の合計濃度、即
ち固形分濃度が15重量％以下のときにも、その水溶液は
安定性に乏しい。反対にこの固形分濃度が75重量％以上
にも高いと、その水溶液は透明性を失い、均一性に乏し
くなる。特に、この固形分濃度が10重量％以下では、セ
ルロース系材料を難燃剤水溶液で処理する際、セルロー
ス系材料を充分に難燃化せしめる量の固形分をセルロー
ス系材料に含有させ難い。

セルロース系材料を充分に難燃化せしめるには、セル
ロース系材料100重量部に対し難燃剤水溶液の金属塩成
分が10〜100重量部となるよう、また、樹脂成分は５重
量部以上500重量部以下となるように、セルロース系材
料に含有させるのがよい。特に、樹脂成分の比率として
５重量部より少ないと、耐水性の高い難燃化セルロース
系材料が得られない。

セルロース系材料に難燃剤水溶液を含浸させた後に行
われる乾燥の際、加熱を施すことにより、この難燃剤水
溶液に含まれていた樹脂成分に硬化を起こさせることが
できる。この硬化反応は高温程迅速に進むが、セルロー
ス系材料の分解が起る如き高温は避けた方がよく、通常
130〜150℃位の温度が特に好ましい。

＜実施例＞セルロース系材料として、化学実験用紙No.2を用意
した。

樹脂成分としては、メラミン１モルに対しホルムアル
デヒド1.7モルの比率に、水中でメラミンとホルミリン
とを反応させることにより得られた固形分濃度60重量％
のメチロールメラミンの水溶液を用意した。

金属塩成分としては、スルファミン酸マグネシウム
（SMA−Mg）の50重量％水溶液と、比較例に用いるため
のスルファミン酸アルミニウム（SMA−Al）の40重量％
水溶液とを用意した。更に、スルファミン酸マグネシウ
ムのメチロール化物としてモノメチロール化スルファミ
ン酸マグネシウム（Ｍ−SMA−Mg）の50重量％水溶液を
用意した。

実施例１及び比較例１上記用意された樹脂成分と金属塩成分とを、これら水
溶液の重量比率として第１表記載の比率に混合した後、
安定性のテストとして20℃で静置を続け、混合した水溶
液に白濁が現れる迄の時間を測定したところ、第１表記
載の結果が得られた。

上記の結果は、メチロールメラミンとスルファミン酸
アルミニウムを含有する水溶液は安定性に乏しいが、本
発明によるメチロールメラミンとスルファミン酸マグネ
シウム又はモノメチロール化スルファミン酸マグネシウ
ムを含有する水溶液は安定性が高いことを示している。

実施例２及び比較例２実施例１で得られた難燃剤水溶液A,B,C及び比較例の
ためのスルファミン酸マグネシウム単独50重量％の水溶
液を用い、前記用意された紙をこれら水溶液に浸漬し
た後取り出し、余剰液を除いた後、150℃で５分乾燥す
ることにより、第２表記載の金属塩成分含有率の紙を
得た。但し、スルファミン酸マグネシウム単独の水溶液
を用いた比較例では、常温で乾燥が行われた。

次いで、この含浸処理された紙について、難燃性の
テストと耐水性のテストを行った。難燃性テストでは、
紙に炎を10秒接触させた後、炎を離し、自己消火性を
示したときを良好と、また、少しでも燃焼が続いたとき
を不良と判定した。

耐水性のテストでは、23℃、相対湿度80％の室内に24
時間放置したときの重量増加率を求め、吸湿率として表
わした。第２表にこれらテスト結果を示す。

上記の結果は、比較例のスルファミン酸マグネシウム
単独の水溶液では、得られたセルロース系材料の耐水性
が乏しいが、本発明の難燃剤水溶液はセルロース系材料
に良好な難燃性を付与し、そしてこの難燃化させたセル
ロース系材料は吸湿率が小さく、良好な耐水性を有する
ことを示している。

＜発明の効果＞本発明によれば、メチロールメラミン、メチロール尿
素の水溶性樹脂の水溶液と、水溶性のスルファミン酸金
属塩又はそのメチロール化物、或いはその水溶液とを好
ましい比率に、そして好ましい濃度になるように混合す
るのみで、セルロース系材料に難燃化を施すための安定
性のよい難燃剤水溶液が得られる。

そして、この難燃剤水溶液をセルロース系材料に含浸
させた後、加熱乾燥させることにより、耐水性と難燃性
に優れるセルロース系材料が得られる。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＤ０６Ｍ 15/423 13/38 15/29 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) C09K 21/06 - 21/10 D06M 13/342 D06M 15/29 A06M 15/423 D21H 19/10 D21H 19/24 ＣＡ（ＳＴＮ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】メチロールメラミン及びメチロール尿素か
らなる群から選ばれる１種又は２種以上の水溶性の樹脂
と、アルカリ金属スルファミン酸塩、アルカリ土類金属
スルファミン酸塩及びこれらのメチロール化合物からな
る群から選ばれる１種又は２種以上の水溶性の金属塩と
を、上記樹脂100重量部に対し上記金属塩10〜200重量部
の比率に、そしてこれら樹脂と金属塩の合計として15〜
75重量％の濃度に含有するセルロース系材料のための難
燃剤水溶液。
【請求項２】請求項（１）に記載の難燃剤水溶液を、セ
ルロース系材料100重量部に対し、この難燃剤水溶液中
の金属塩の量として10〜100重量部の比率となるように
含浸させた後、得られたセルロース系材料を加熱乾燥す
ることを特徴とするセルロース系材料の難燃化方法。