JP4206451B2 - 後加工用難燃剤と、それを用いた難燃加工品 - Google Patents
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Description
ところがこのような不燃層の形成のみでは難燃効果が小さく、シリコーン化合物は、むしろ難燃助剤として用いられる事が多かった。特に、布地やフィルムのような燃焼しやすい薄物用途には不向きであった。
また、様々な材料に適用でき、しかも処理が容易である後加工法においても、その主流となっているハロゲン化合物系難燃剤は、燃焼時に有毒ガスを発生するという欠点がある。
更に、このハロゲン化合物系難燃剤の代替品として検討されているリン化合物や、窒素化合物、並びにシリコーン化合物については、リン化合物や窒素化合物が、昨今、生体への悪影響を危惧されていて問題があるし、シリコーン化合物は、他に比較して安全性には優れているもののロウソク化現象の問題も含めて、難燃性が十分に得られない致命的欠陥があった。
そこで、本発明においては、上記の課題を解決すべく、安全性に優れたシリコーン化合物を用いて、有機高分子材料に高い難燃性を付与し得る後加工用難燃剤を提供することとし、更に、その後加工用難燃剤により難燃性を付与した難燃加工品を提供することとする。
つまり、(1)全有機基数の80%以上がフェニル基であると同時に少なくとも60モル%以上が分子式RSiO3/2(Rは有機基)で示される単位を含み、分子式SiO2単位が20モル%未満、分子式R3SiO1/2単位が20モル%未満、分子式R2SiO単位が40モル%未満のシリコーン化合物であって、150℃以上の温度雰囲気下で、溶融して発泡するシリコーン化合物を主成分とすることを特徴とする難燃機能層を形成するための後加工用難燃剤である。
そして、(2)上記1記載の後加工用難燃剤が、被加工体である有機高分子材料の少なくとも一方の面に、難燃機能層を形成していることを特徴とする難燃加工品である。
そして、(3)前記難燃機能層は、前記有機高分子材料に対する重量比が、その単位表面積あたり2重量%以上である上記2記載の難燃加工品である。
そして、(4)前記有機高分子材料は、5mm以下の厚みをもつ薄物形状である上記2記載の難燃加工品である。
そして、(5)前記有機高分子材料は、ポリエステル、又はナイロン、又はセルロース系、又はタンパク質系のいずれか1種、若しくはその組み合わせからなる素材である上記2記載の難燃加工品である。
そして、(6)前記薄物形状は、織物構造、又は編物構造、又は不織布構造、又はそれらの組み合わせである上記4記載の難燃加工品である。
また、本後加工用難燃剤は、シリコーン化合物を主成分とするため、ハロゲン化合物系難燃剤と違い、有毒ガスを発生することがない。
更に、本後加工用難燃剤は、リン化合物や窒素化合物を含まないので、生体への悪影響等の環境面への危険性がない。
以上のように、本発明では、燃焼時にシリコーン化合物が溶融、発泡しつつ被加工体のいかなる形状の表面部をも柔軟な溶融状態で覆いつくし、確実な空気遮断と分解物の拡散抑止効果を得て、同時に断熱効果をも発揮し、これらの相乗効果によって飛躍的な難燃性を得ることを可能にしたものである。
また、燃焼時に発泡するシリコーン化合物とするためには、有機高分子材料が分解して発生するガスの著しい膨張圧に耐え得る安定な気泡膜とするために、程良い架橋が必要である。そのために本発明においては、RSiO3/2単位を60モル%以上含む。
さらに、本後加工用難燃剤は、被加工体である有機高分子材料が熱分解を始める温度、例えばセルロースでは150℃の温度以上でシリコーン化合物が溶融、発泡する特徴があるので、この温度付近まで変化しない程度の耐熱性が必要である。したがって、シリコーン化合物はこの耐熱性に対応した重合度が必要で、分子量が20000以上が好ましいが、重合度が高ければ耐熱性が上がるのでより好ましい。
したがって本後加工用難燃剤は、シリコーン化合物中の全有機基数の80%以上がフェニル基であり、シリコーン化合物の少なくとも60モル%以上が分子式RSiO3/2(Rは有機基)で示される単位を含み、有機高分子材料が熱分解を始める温度以上の所定温度雰囲気下で溶融、発泡して難燃化する機能を有する。
このため、本発明のシリコン化合物は、分子式SiO2単位が全体の20モル%未満、分子式R3SiO1/2単位が全体の20モル%未満、分子式R2SiO単位が全体の40モル%未満であれば、さらに望ましい。
金属水酸化物としては、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム、ドロマイト、ハイドロタルサイト、水酸化ジルコニウムなどがあげられる。
本後加工用難燃剤のシリコーン化合物は燃焼時に溶融し被加工体表面を流動するので、被加工体によっては、その表面を完全に被覆する必要はない。
また、この難燃機能層は、有機高分子材料の種類や形態によって必要形成量が異なるが、あまりに形成量が少ないと燃焼時にシリコーン化合物が流動しても有機高分子材料の表面を燃焼を止めるほどには覆いきれないため、難燃機能を発揮することができない。よって5〜20%程度処理するのが好ましいが、この処理量は金属水酸化物を併用することにより低減できる。
この後、乾燥、あるいはさらに80〜180℃で熱処理して、加工剤を固定する。さらに好ましくはこの後、被加工体の有機高分子材料にさほど影響を与えない程度の時間、150℃〜240℃の所定温度で加工表面を加熱し、本後加工用難燃剤の層を溶融状態とした後、冷却し難燃機能層を再形成すると、難燃機能層に平滑性と耐久性が付与される。
シリコーン化合物はアルコキシシランを加水分解して縮合することにより得られる。難燃機能層の耐久性のため、有機高分子材料との接着性が向上するようアルコキシ基がいくぶん残った状態、つまり重合途中であってもよい。この接着性の向上のために、水酸基、アミド基、エポキシ基などの極性基をもつシランカップリング剤を加えてもよい。
フェニルトリメトキシシラン(信越化学工業(株) KBM103)を加水分解し粘度50万mm2/sまで縮合した。これをエタノールと水の混合液(混合比1:1)に分散させ、この液に織物A(ポリエステル100%)を浸漬した。その後80℃で乾燥し後重合させた。加工量を測定したところ8.6重量%であった。
接炎回数は3回以上(燃焼性区分2)で良好であった。
実施例1の縮合シリコーン化合物に水酸化アルミニウム(ナカライテスク(株)試薬)を少量混ぜ、織物B(ポリエステル/綿 組成70/30)に塗布した。その後80℃で乾燥し後重合させた。加工量を測定したところ12.3重量%であった。
残炎時間は3秒以下(燃焼性区分3)で良好であった。
織物Aについて難燃加工を行わず、実施例1の方法で難燃試験を行った。
接炎回数は1回(燃焼性区分1)ですべて燃焼した。
実施例1と同様にしてメチルトリメトキシシラン(信越化学工業(株) KBM13)を加水分解、縮合して織物Aに加工した。加工量は7.1重量%であった。
織物Bについて難燃加工を行わず、実施例2の方法で難燃試験を行った。
残炎時間は10秒以上(燃焼性区分1)ですべて燃焼した。
実施例2と同様にしてフェニルトリメトキシシラン(信越化学工業(株) KBM103)と同モル量のジフェニルジメトキシシラン(信越化学工業(株) KBM202)を加水分解、縮合して織物Bに加工した。加工量は13.0重量%であった。
Claims (6)
- 全有機基数の80%以上がフェニル基であると同時に少なくとも60モル%以上が分子式RSiO3/2(Rは有機基)で示される単位を含み、分子式SiO2単位が20モル%未満、分子式R3SiO1/2単位が20モル%未満、分子式R2SiO単位が40モル%未満のシリコーン化合物であって、150℃以上の温度雰囲気下で、溶融して発泡するシリコーン化合物を主成分とすることを特徴とする難燃機能層を形成するための後加工用難燃剤。
- 請求項1記載の後加工用難燃剤が、被加工体である有機高分子材料の少なくとも一方の面に、難燃機能層を形成していることを特徴とする難燃加工品。
- 前記難燃機能層は、前記有機高分子材料に対する重量比が、その単位表面積あたり2重量%以上である請求項2記載の難燃加工品。
- 前記有機高分子材料は、5mm以下の厚みをもつ薄物形状である請求項2記載の難燃加工品。
- 前記有機高分子材料は、ポリエステル、又はナイロン、又はセルロース系、又はタンパク質系のいずれか1種、若しくはその組み合わせからなる素材である請求項2記載の難燃加工品。
- 前記薄物形状は、織物構造、又は編物構造、又は不織布構造、又はそれらの組み合わせである請求項4記載の難燃加工品。
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