JP6297978B2 - ポリウレタン樹脂水分散液、それを用いた難燃性ポリエステル系繊維、及び、その繊維の製造方法 - Google Patents
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Description
更に、これらの繊維材料に難燃性を付与するために、上記樹脂加工時に、難燃剤を加工用の樹脂と併用するのが一般的であるが、要求される難燃性のレベルや、繊維材料の燃焼のしやすさに応じて、樹脂加工する前に難燃剤処理を実施する場合も多い。この場合、基材となる繊維材料が難燃化されても、樹脂加工に使用する樹脂が燃焼しやすいために、該樹脂と共に更に難燃剤を併用しなければならなくなることが殆どである。
また一般に、難燃剤は染料のブリードアウトを誘発する傾向があるので、多量に用いると染色堅牢度を低下させるという問題点があった。
本発明の第2の目的は、前記ポリウレタン樹脂水分散液を用いて得られる、高い難燃性を有すると共に、染色堅牢度の低下が充分に抑制された難燃性ポリエステル系繊維を提供することにある。
更に、本発明の第3の目的は、前記ポリウレタン樹脂水分散液を用いた、高い難燃性を有すると共に、染色堅牢度の低下が充分に抑制された難燃性ポリエステル系繊維の製造方法を提供することにある。
但し、式(I)中のnは2.6〜10の数、Aは単結合、−C(CH3)2−、−SO2−、−S−又は−O−であり、Rはそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基又はフェニル基である。
また、本発明のポリウレタン樹脂水分散液における前記(B)成分のリン系化合物の含有量は、前記ポリウレタン樹脂水分散液中のポリウレタン樹脂100質量部に対して3〜15質量部であることが好ましい。
本発明における前記(A)成分は、前記成分の他に、更に(a4)成分として多価アルコールを加えて得られたウレタンプレポリマー及び/又はウレタンプレポリマー中和物であっても良く、この場合、(a4)成分である多価アルコールの分子量は200以下であることが好ましい。
更に、前記リン系化合物(B)は、前記平均組成式(I)におけるnが2.6〜3.5のリン系化合物であることが好ましい。
前記難燃性ポリエステル系繊維における前記リン系化合物(B)の担持量は、前記ポリエステル系繊維100質量部に対して0.1〜2質量部で十分である。
上記(a1)成分の有機ポリイソシアネートは特に制限されず、公知の有機ポリイソシアネート化合物を用いることができる。
(a2)成分として使用することができるポリカーボネート系ポリオールの具体的例としては、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオールカーボネートジオール等が挙げられる。
具体的には、ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール等の単独重合体、ブロック共重合体、及びランダム共重合体等が挙げられる。
また、炭素数18のモノカルボン酸0〜5質量%、炭素数36のダイマー酸65〜98質量%、炭素数54のトリマー酸0〜30質量%からなる、種々の重合脂肪酸が市販されており、これらを使用することができる。
これらの高分子ポリオールは、1種のみを用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明で使用する(a2)成分の高分子ポリオールの平均分子量は、500〜4000であることが好ましい。
中和剤の使用量は、アニオン性基1モルに対して、0.2〜2モルであることが好ましく、特に0.5〜1.5モルであることが好ましい。
また、これらの(a3)成分の化合物は、1種のみを用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
低分子量多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,6−ヘキサンジオール、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等が挙げられる。これらの(a4)成分としての低分子量多価アルコールは、1種のみを用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
製造時には、必要に応じて、ジブチルチンジラウレート、スタナスオクトエート、ジブチルチン−2−エチルヘキソエート、トリエチルアミン、トリエチレンジアミン、N−メチルモルホリン等の反応触媒、又は、リン酸、リン酸水素ナトリウム、パラトルエンスルホン酸等の反応抑制剤を添加することができる。
また、反応終了時におけるウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー中和物中の遊離イソシアネート基の含有率は、0.8〜5.0質量%であることが好ましい。
これらのリン系化合物は、1種のみを用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(C)成分の鎖伸長剤としては、水溶性ポリアミン、ヒドラジン及びそれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種が使用される。
これらの鎖伸長剤は、単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
上記乳化剤としては、公知のノニオン界面活性剤、アニオン界面活性剤等を使用することができる。
乳化分散は、(A)成分のウレタンプレポリマー又はウレタンプレポリマー中和物中のイソシアネート基と水との反応を極力抑えるため、室温から40℃の温度範囲で行うことが好ましく、更に、前述したリン酸、リン酸水素ナトリウム等の反応抑制剤を添加してもよい。
上記処理液としては、本発明のポリウレタン樹脂水分散液をそのまま用いてもよいが、該ポリウレタン樹脂水分散液を適宜希釈したものを用いることが好ましい。
処理液中のポリウレタン樹脂の濃度や、上記ポリウレタン樹脂水分散液以外の成分は特に制限されないが、処理液中のポリウレタン樹脂の濃度は、1〜20質量%であることが好ましい。
即ち、本発明のポリウレタン樹脂水分散液を含有する処理液を用いた処理においては、リン系化合物がポリウレタン樹脂エマルジョンのミセル中に存在し、ポリウレタン樹脂水分散液中でポリウレタン樹脂とリン系化合物の両者が微細な状態で共存しているために、リン系化合物の難燃性が効果的に発揮される。
得られたポリウレタン樹脂水分散液を用いて、実施例1と同様の手法により、樹脂加工布を得た。
得られたポリウレタン樹脂水分散液を用いて、実施例1と同様の手法により、樹脂加工布を得た。
得られたポリウレタン樹脂水分散液を用いて、実施例1と同様の手法により、樹脂加工布を得た。
次いで、得られたポリウレタン樹脂分散液を減圧下に50℃で脱溶剤を行うことにより、ポリウレタン樹脂の不揮発分30質量%、及び、リン化合物(2)の不揮発分3質量%を含有するポリウレタン樹脂水分散液を得た。
得られたポリウレタン樹脂分散液を減圧下に50℃で脱溶剤を行うことにより、ポリウレタン樹脂の不揮発分30質量%、及び、リン化合物(4)の不揮発分3質量%を含有するポリウレタン樹脂水分散液を得た。
得られたポリウレタン樹脂水分散液を用いて、実施例1と同様の手法により、樹脂加工布を得た。
リン化合物(1)15.0gを用いなかったこと以外は、実施例1と同様にして、不揮発分30質量%のポリウレタン樹脂水分散液を得た。
得られたポリウレタン樹脂水分散液を用いて、実施例1と同様の手法により、樹脂加工布を得た。
得られた実施例1〜12、及び比較例1の樹脂加工布の難燃性を、JIS L 1091に記載されているA−1法(45度ミクロバーナー法)に準じて測定した。なお、残炎が3秒以内の場合を合格と判定した。
結果を表1に示す。
Claims (10)
- 少なくとも、(A)末端にイソシアネート基を有するウレタンプレポリマー及び/又はウレタンプレポリマー中和物と、(B)下記平均組成式(I)で表されるリン系化合物から選択される少なくとも1種の化合物との混合物を、水に乳化分散させてなる分散液に、(C)水溶性ポリアミン、ヒドラジン及びそれらの誘導体からなる群から選択される少なくとも1種の鎖伸長剤を添加し、水中で鎖伸長させて得られるポリウレタン樹脂水分散液であって、前記(A)成分であるウレタンプレポリマーが、(a1)有機ポリイソシアネート及び(a2)高分子ポリオールとの反応生成物であるウレタンプレポリマーであり、前記ウレタンプレポリマー中和物が、前記(a1)成分、(a2)成分、及び、(a3)分子中にアニオン性親水基、並びに、少なくとも2個の活性水素を有する化合物との反応生成物であるアニオン性ウレタンプレポリマーを中和してなるウレタンプレポリマー中和物であって;前記(a2)成分である高分子ポリオールが、ポリカーボネート系ポリオール、ダイマージオール及びポリエーテル系ポリオール、からなる群より選択される少なくとも1種の高分子ポリオールであって、前記ポリエーテル系ポリオールが、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、グリセリン、トリメチロールエタン、トリメチロールプロパン、ソルビトール、しょ糖、ビスフェノールA、ビスフェノールS、水素添加ビスフェノールAから選択される1種又は2種以上のポリオールを重合させて得られるポリエーテル系ポリオール、又は、前記ポリオールに、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド、エピクロロヒドリン、テトラヒドロフラン、シクロヘキシレンオキサイドから選択される少なくとも1種のモノマーを付加重合させて得られるポリエーテル系ポリオールであると共に、前記(B)リン系化合物の含有量が、前記ポリウレタン樹脂水分散液中のポリウレタン樹脂100質量部に対して1〜30質量部であることを特徴とするポリウレタン樹脂水分散液;
但し、式(I)中のnは2.6〜10の数、Aは単結合、−C(CH3)2−、−SO2−、−S−又は−O−であり、Rはそれぞれ独立して、水素原子、アルキル基又はフェニル基である。 - 前記(a1)成分である有機ポリイソシアネートが、脂肪族ジイソシアネート又は脂環式ジイソシアネートである、請求項1に記載されたポリウレタン樹脂水分散液。
- 前記(a2)成分である高分子ポリオールの平均分子量が500〜4000である、請求項1又は2に記載されたポリウレタン樹脂水分散液。
- 前記(A)成分が、前記(a1)〜(a3)成分の他に、更に(a4)成分として多価アルコールを加えて得られたウレタンプレポリマー及び/又はウレタンプレポリマー中和物である、請求項1〜3の何れかに記載されたポリウレタン樹脂水分散液。
- 前記(B)成分であるリン系化合物の含有量が、前記ポリウレタン樹脂水分散液中のポリウレタン樹脂100質量部に対して3〜15質量部である、請求項1〜4の何れかに記載されたポリウレタン樹脂水分散液。
- 前記(A)成分がウレタンプレポリマー中和物であって、該中和物の構成要素の1つである(a3)化合物のアニオン性親水基がカルボキシル基である、請求項1〜5の何れかに記載されたポリウレタン樹脂水分散液。
- 前記リン系化合物(B)が、前記平均組成式(I)におけるnが2.6〜3.5のリン系化合物である、請求項1〜6の何れかに記載されたポリウレタン樹脂水分散液。
- 請求項1〜7の何れかに記載されたポリウレタン樹脂水分散液を含有する処理液をポリエステル系繊維に付与し、乾燥してなることを特徴とする難燃性ポリエステル系繊維。
- 前記リン系化合物(B)の担持量が前記ポリエステル系繊維100質量部に対して0.1〜2質量部である、請求項8に記載された難燃性ポリエステル系繊維。
- ポリエステル系繊維の表面に、請求項1〜7の何れかに記載されたポリウレタン樹脂水分散液を含有する処理液を、前記リン系化合物(B)の担持量が前記ポリエステル系繊維100質量部に対して0.1〜2質量部となるように付与し、乾燥する工程を有することを特徴とする難燃性ポリエステル系繊維の製造方法。
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