JP3761954B2

JP3761954B2 - Flame retardant composition

Info

Publication number: JP3761954B2
Application number: JP03276696A
Authority: JP
Inventors: 義之上野; 靖西垣内
Original assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Current assignee: Sanyo Chemical Industries Ltd
Priority date: 1996-01-26
Filing date: 1996-01-26
Publication date: 2006-03-29
Anticipated expiration: 2016-01-26
Also published as: JPH09202882A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙などのセルロース系材料用の難燃剤組成物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、セルロース材料用の難燃剤としては、例えばスルファミン酸マグネシウム、スルファミン酸カルシウムまたはスルファミン酸グアニジンを必須成分とするものが知られている（例えば特開昭６２−１２９３８２号公報）。また、スルファミン酸グアニジン、メチロール化スルファミン酸グアニジンおよびスルファミン酸アンモニウムからなる組成物も知られている（例えば特開昭６０−１９９０９４号公報）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、▲１▼スルファミン酸マグネシウム、スルファミン酸カルシウムなどのスルファミン酸アルカリ土類金属塩を、含浸処理した紙を加熱した場合、引裂強度の低下が大きい；▲２▼スルファミン酸グアニジンを含浸処理した紙を加熱した場合は、紙の着色が大きい；▲３▼メチロール化スルファミン酸グアニジンを含有したものは、紙の着色は少なくなるが、含浸処理した紙からもホルマリンが遊離し、環境衛生上好ましくない；などの欠点をそれぞれ有していた。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、上記問題点を解決する難燃剤について鋭意検討した結果、特定の化合物を特定量比で配合することによって、個々のものでは発揮できない優れた効果が得られることを見いだし、本発明に到達した。
すなわち本発明は、スルファミン酸アルカリ土類金属塩（Ａ）１０〜６０重量％と、スルファミン酸グアニジン（Ｂ）４０〜９０重量％との混合物を必須成分として含有することを特徴とする難燃剤組成物である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明におけるスルファミン酸アルカリ土類金属塩（Ａ）としては、スルファミン酸カルシウム、スルファミン酸マグネシウム、スルファミン酸ストロンチウム、スルファミン酸バリウムおよびこれらの二種以上の混合物が挙げられる。
これらのうち好ましいものはスルファミン酸カルシウムおよびスルファミン酸マグネシウムであり、特に好ましいものはスルファミン酸カルシウムである。
【０００６】
上記スルファミン酸アルカリ土類金属塩（Ａ）は、例えば当モルのスルファミン酸と、アルカリ土類金属の水酸化物、炭酸塩または酸化物とを公知の方法で反応させることにより製造できる。該（Ａ）は、通常ｐＨ４〜９、好ましくはｐＨ５〜８の水溶液として、後述のスルファミン酸グアニジン（Ｂ）と混合される。
【０００７】
本発明におけるスルファミン酸グアニジン（Ｂ）は、ジシアンジアミドとスルファミン酸アンモニウムとを、通常１：（１〜２．０）、好ましくは１：（１．４〜１．８）のモル比で、加熱溶融反応することによって製造できる。スルファミン酸アンモニウムのモル比が１未満ではメラミン、アンメリンなどの水不溶物の含有量が増大し、２．０を越えると未反応スルファミン酸アンモニウムおよび副生アンモニウム化合物（イミドジスルホン酸グアニジンアンモニウムなど）の量が増大し、耐着色性が低下する。
【０００８】
溶融反応温度は通常１２０〜１９０℃、好ましくは１４０〜１７０℃である。反応時間は、通常２〜１０時間、好ましくは３〜５時間である。反応物はそのまままたは水で希釈されて上記（Ａ）と混合される。この反応物には主生成物であるスルファミン酸グアニジン（Ｂ）の他に未反応のスルファミン酸アンモニウム、ジシアンジアミド、さらに副反応生成物（イミドジスルホン酸、グアニジンアンモニウム、イミドジスルホン酸ジグアニジン、メラミン、アンメリンなど）が少量含まれていてもよい。これらの含有量は、通常１０％以下、好ましくは５％以下である。
【０００９】
本発明の難燃剤組成物における上記（Ａ）と（Ｂ）の重量比は、通常（１０〜６０）：（４０〜９０）、好ましくは（２０〜５０）：（５０〜８０）、特に好ましくは（３０〜４５：５５〜７０）である。（Ａ）の比率が１０未満では、加熱による着色が大きくなり、６０を超えると燃焼時の残じん時間が長くなり、また加熱による引裂強度の低下も大きくなる。
【００１０】
本発明の難燃剤組成物は、例えば、所定量の（Ａ）の水溶液に、（Ｂ）または（Ｂ）の水溶液を混合して均一溶解し、必要によりろ過精製することにより得られる。
【００１１】
本発明の組成物には、必要に応じて他の公知の難燃剤成分を含有させることもできる。他の公知の難燃剤成分の具体例としては、（Ｂ）以外のグアニジン塩系化合物［グアニジン塩（メチロール化スルファミン酸グアニジン、リン酸グアニジン、次亜リン酸グアニジン、ポリリン酸グアニジン、ホウ酸グアニジンなど）、シアノ置換グアニジン（リン酸グアニル尿素、ポリリン酸グアニル尿素など）、アミノ置換もしくはアミノ基含有置換グアニジン塩（リン酸アミノグアニジンなど）など］、無機酸のアンモニウム塩（硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウムなど）、ジシアンジアミド類（ジシアンジアミド、メチロール化ジシアンジアミド、ヘキサメチレンテトラミンなど）などが挙げられる。
【００１２】
本発明の組成物は、通常水溶液の形で用いられる。使用濃度は、使用目的、保存条件、含浸方法、対象の基材の性質などによって異なるが、組成物の固形分重量で通常１〜６０％、好ましくは１０〜３０％である。
【００１３】
本発明の組成物の使用対象セルロース系材料としては、たとえば紙製品（障子紙、ふすま紙、壁紙、板紙など）、布等の繊維（木綿など）製品、および合板等の木質材料が挙げられる。
【００１４】
本発明の組成物の基材（セルロース系材料）に対する含浸量は、固形分換算で通常２〜４０重量％、好ましくは１０〜３０重量％である。
【００１５】
基材に含浸する方法は、従来行なわれている方法でよく、組成物の水溶液に基材を直接浸漬する方法、サイズプレス法、スプレー法、ハケ塗りなどで塗布する方法などが挙げられる。含浸処理された基材は、通常、温度６０〜１５０℃で乾燥される。
【００１６】
また、本発明の組成物は、合成サイズ剤、デンプン等の表面処理剤、塩化ビニルなどの合成フイルムとの接着付与剤、ワックスエマルションなどの撥水剤などと併用することも可能である。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下において、部は重量部、％は重量％である。
【００１８】
製造例１
水酸化カルシウム７４部（１モル）の水分散物に、スルファミン酸１９４部（２モル）を、徐々に加えた。２０〜４０℃で２時間攪拌した後ろ過して、ｐＨ６．２、固形分３５％の透明なスルファミン酸カルシウム水溶液を得た。
【００１９】
製造例２
スルファミン酸１９４部（２モル）を水に加え、予め溶解した。これに炭酸マグネシウム８８部（１モル）を徐々に加えた。２０〜４０℃で２時間攪拌した後ろ過して、ｐＨ５．７、固形分３５％の透明なスルファミン酸マグネシウム水溶液を得た。
【００２０】
製造例３
ジシアンジアミド８４部（１モル）とスルファミン酸アンモニウム１９４部（１．７モル）を混合し、溶融後１５０〜１７０℃で３時間反応させ、未反応ジシアンジアミドを３．５％含むスルファミン酸グアニジンを得た。これに水を加え、固形分３５％の水溶液を得た。
【００２１】
実施例１〜６、比較例１〜３
製造例１のスルファミン酸カルシウム、製造例２のスルファミン酸マグネシウムおよび製造例３のスルファミン酸グアニジンを用いて、表１に示す配合比により本発明の難燃剤組成物を調製した。なお、比較例１〜３は、それぞれ製造例１〜３の製造物をそのまま用いた。
【００２２】
試験例１
実施例１〜６および比較例１〜３の難燃剤組成物水溶液を固形分２０％になるよう希釈した。その希釈液に紙を浸漬し、難燃剤組成物量が紙に対し固形分で２０％になるようにゴムロールで絞り、１００〜１０５℃に温度調整したドラムドライヤーで乾燥した。その紙を下記の方法で評価した。その結果を表２に示す。
難燃性：ＪＩＳＺ−２１５０「薄い材料の防炎性試験」（４５°メッケルバーナー法）に準じ、炭化長（ｃｍ）、残じん（秒）を測定した。小さい数値程優れる。
引裂強度：２００℃×５分間オーブン中で加熱処理後、ＪＩＳＰ−８１１６「紙の引裂強さ試験方法」に準じ測定した。大きい数値程優れる。
着色防止性：含浸処理した紙を２００℃×５分間オーブン中で加熱し、ハンター白色度を測定した。大きい数値程優れる。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
【発明の効果】
本発明の難燃剤組成物を含浸して得た紙は、難燃性、引裂強度および着色防止性がいずれも良好であり、従来のスルファミン酸グアニジン、スルファミン酸カルシウムまたはスルファミン酸マグネシウム単独使用に比べ、バランスよい品質を有する優れた難燃紙を製造することができる。特に残じんに優れ、スルファミン酸アルカリ土類金属塩単独では製造できなかったＪＩＳ規定防炎２級合格の難燃材料を得ることができる。
上記効果を奏することから本発明の組成物は、各種セルロース系材料（紙類、布類、木質材料など）の難燃剤として極めて有用である。また、合成繊維、樹脂フィルム等の防燃加工にも用いることができる。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a flame retardant composition for cellulosic materials such as paper .
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as flame retardants for cellulose materials, for example, those containing magnesium sulfamate, calcium sulfamate or guanidine sulfamate as an essential component are known (for example, JP-A-62-129382). A composition comprising guanidine sulfamate, guanidine methylolated sulfamate and ammonium sulfamate is also known (for example, JP-A-60-199094).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, (1) when paper impregnated with alkaline earth metal sulfamate such as magnesium sulfamate or calcium sulfamate is heated, the tear strength is greatly reduced; (2) paper impregnated with guanidine sulfamate; When heated, the coloration of the paper is large; (3) the one containing methylolated guanidine sulfamate is less colored on the paper, but formalin is liberated from the impregnated paper, which is undesirable in terms of environmental hygiene. And so on.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As a result of earnestly examining the flame retardant for solving the above problems, the present inventors have found that by blending a specific compound at a specific amount ratio, an excellent effect that cannot be exhibited by an individual product can be obtained. The invention has been reached.
That is, the present invention contains a mixture of 10 to 60% by weight of an alkaline earth metal sulfamate (A) and 40 to 90% by weight of guanidine sulfamate (B) as essential components. It is a thing.
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Examples of the alkaline earth metal sulfamate (A) in the present invention include calcium sulfamate, magnesium sulfamate, strontium sulfamate, barium sulfamate, and mixtures of two or more thereof.
Of these, calcium sulfamate and magnesium sulfamate are preferred, and calcium sulfamate is particularly preferred.
[0006]
The sulfamic acid alkaline earth metal salt (A) can be produced, for example, by reacting an equimolar amount of sulfamic acid with an alkaline earth metal hydroxide, carbonate or oxide by a known method. The (A) is usually mixed with guanidine sulfamate (B) described later as an aqueous solution having a pH of 4 to 9, preferably 5 to 8.
[0007]
In the present invention, the guanidine sulfamate (B) is obtained by heating and melting dicyandiamide and ammonium sulfamate in a molar ratio of usually 1: (1 to 2.0), preferably 1: (1.4 to 1.8). It can be produced by reacting. If the molar ratio of ammonium sulfamate is less than 1, the content of water-insoluble substances such as melamine and ammelin increases, and if it exceeds 2.0, the amount of unreacted ammonium sulfamate and by-product ammonium compounds (such as guanidine ammonium imidodisulfonate) The amount increases and the coloration resistance decreases.
[0008]
The melt reaction temperature is usually 120 to 190 ° C, preferably 140 to 170 ° C. The reaction time is usually 2 to 10 hours, preferably 3 to 5 hours. The reaction product is mixed with (A) as it is or diluted with water. In addition to the main product guanidine sulfamate (B), this reaction product includes unreacted ammonium sulfamate and dicyandiamide, and side reaction products (imidodisulfonic acid, guanidine ammonium, diguanidine imidodisulfonate, melamine, ammelin, etc.) ) May be included in a small amount. Their content is usually 10% or less, preferably 5% or less.
[0009]
The weight ratio of the above (A) and (B) in the flame retardant composition of the present invention is usually (10-60) :( 40-90), preferably (20-50) :( 50-80), particularly preferably. Is (30-45: 55-70). If the ratio of (A) is less than 10, coloring by heating increases, and if it exceeds 60, the residual time during combustion becomes longer, and the reduction in tear strength by heating also increases.
[0010]
The flame retardant composition of the present invention can be obtained, for example, by mixing the aqueous solution of (B) or (B) with a predetermined amount of the aqueous solution of (A), uniformly dissolving, and if necessary, filtering and refining.
[0011]
The composition of the present invention may contain other known flame retardant components as necessary. Specific examples of other known flame retardant components include guanidine salt compounds other than (B) [guanidine salts (guanidine methylol sulfamate, guanidine phosphate, guanidine hypophosphite, guanidine polyphosphate, guanidine borate, etc. ), Cyano-substituted guanidine (eg guanylurea phosphate, guanylurea polyphosphate), amino-substituted or amino group-containing substituted guanidine salts (eg aminoguanidine phosphate)], ammonium salts of inorganic acids (eg ammonium sulfate, ammonium phosphate) And dicyandiamides (such as dicyandiamide, methylolated dicyandiamide, and hexamethylenetetramine).
[0012]
The composition of the present invention is usually used in the form of an aqueous solution. The concentration used varies depending on the purpose of use, the storage conditions, the impregnation method, the properties of the target substrate, and the like, but is usually 1 to 60%, preferably 10 to 30% by weight of the solid content of the composition.
[0013]
Examples of the cellulosic material to be used for the composition of the present invention include paper products (paper paper, bran paper, wallpaper, paperboard, etc.), fiber products (clothes, etc.) such as cloth, and woody materials such as plywood.
[0014]
The impregnation amount of the composition of the present invention with respect to the base material (cellulosic material) is usually 2 to 40% by weight, preferably 10 to 30% by weight in terms of solid content.
[0015]
The method of impregnating the base material may be a conventional method, and includes a method of directly immersing the base material in an aqueous solution of the composition, a size press method, a spray method, a method of applying by brushing, or the like. The impregnated substrate is usually dried at a temperature of 60 to 150 ° C.
[0016]
The composition of the present invention can also be used in combination with a synthetic sizing agent, a surface treatment agent such as starch, an adhesion-imparting agent with a synthetic film such as vinyl chloride, and a water repellent such as a wax emulsion.
[0017]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not limited to this. In the following, parts are parts by weight and% is% by weight.
[0018]
Production Example 1
To an aqueous dispersion of 74 parts (1 mole) of calcium hydroxide, 194 parts (2 moles) of sulfamic acid was gradually added. The mixture was stirred at 20 to 40 ° C. for 2 hours and filtered to obtain a transparent calcium sulfamate aqueous solution having a pH of 6.2 and a solid content of 35%.
[0019]
Production Example 2
194 parts (2 mol) of sulfamic acid was added to water and dissolved beforehand. To this, 88 parts (1 mol) of magnesium carbonate was gradually added. The mixture was stirred at 20 to 40 ° C. for 2 hours and then filtered to obtain a transparent magnesium sulfamate aqueous solution having a pH of 5.7 and a solid content of 35%.
[0020]
Production Example 3
84 parts (1 mol) of dicyandiamide and 194 parts (1.7 mol) of ammonium sulfamate were mixed and reacted at 150-170 ° C. for 3 hours after melting to obtain guanidine sulfamate containing 3.5% of unreacted dicyandiamide. . Water was added thereto to obtain an aqueous solution having a solid content of 35%.
[0021]
Examples 1-6, Comparative Examples 1-3
Using the calcium sulfamate of Production Example 1, magnesium sulfamate of Production Example 2 and guanidine sulfamate of Production Example 3, the flame retardant composition of the present invention was prepared according to the blending ratio shown in Table 1. In Comparative Examples 1 to 3, the products of Production Examples 1 to 3 were used as they were.
[0022]
Test example 1
The flame retardant composition aqueous solutions of Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were diluted to a solid content of 20%. The paper was immersed in the diluted solution, squeezed with a rubber roll so that the amount of the flame retardant composition was 20% in solid content with respect to the paper, and dried with a drum drier whose temperature was adjusted to 100 to 105 ° C. The paper was evaluated by the following method. The results are shown in Table 2.
Flame retardancy: Carbonization length (cm) and residual dust (seconds) were measured according to JIS Z-2150 “Flameproof test of thin material” (45 ° Meckel burner method). Smaller numbers are better.
Tear strength: Measured according to JIS P-8116 “Test method for tear strength of paper” after heat treatment in an oven at 200 ° C. for 5 minutes. Larger numbers are better.
Anti-coloring property: Impregnated paper was heated in an oven at 200 ° C. for 5 minutes, and hunter whiteness was measured. Larger numbers are better.
[0023]
[Table 1]

[0024]
[Table 2]

[0025]
【The invention's effect】
The paper obtained by impregnating the flame retardant composition of the present invention has good flame retardancy, tear strength and anti-coloring properties, compared to conventional guanidine sulfamate, calcium sulfamate or magnesium sulfamate alone. Thus, an excellent flame retardant paper having a well-balanced quality can be produced. In particular, it is excellent in residue, and it is possible to obtain a flame retardant material that passes the JIS standard flame proof grade 2 that cannot be produced by sulfamic acid alkaline earth metal salt alone.
Since the said effect is show | played, the composition of this invention is very useful as a flame retardant of various cellulosic materials (paper, cloth, woody material, etc.). It can also be used for flameproofing of synthetic fibers, resin films and the like.

Claims

A flame retardant composition for a cellulosic material comprising a mixture of 10 to 60% by weight of an alkaline earth metal sulfamate (A) and 40 to 90% by weight of guanidine sulfamate (B) as essential components.

The composition according to claim 1, wherein (B) is obtained by subjecting dicyandiamide and ammonium sulfamate to a heat-melt reaction at a molar ratio of 1: (1 to 2.0).

The composition according to claim 1 or 2, wherein (A) is an aqueous solution having a pH of 4 to 9, and is mixed with the aqueous solution of (B) or (B).

A method for flame-retarding a cellulose-based material, comprising immersing the cellulose-based material substrate in an aqueous solution of the composition according to claim 1 or applying the aqueous solution to the cellulose-based material substrate. .

A cellulosic material, wherein a cellulosic material selected from the group consisting of paper products, fiber products, and woody materials is flame-retardant treated with the composition according to any one of claims 1 to 3.