JPH09302521A

JPH09302521A - 難燃性ポリビニルアルコ−ル系バインダ−繊維、その製造方法及び不織布

Info

Publication number: JPH09302521A
Application number: JP8116049A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Ise; 智一伊勢
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1996-05-10
Filing date: 1996-05-10
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】防炎性、接着性に優れ、デニ−ル変動率の小
さいバインダ−繊維およびその製造方法を提供する。【解決手段】ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−及びポ
リ塩化ビニル系ポリマ−からなるバインダ−繊維であっ
て、ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−とポリ塩化ビニル
系ポリマ−の重量比率が６０／４０〜９０／１０であ
り、かつ繊維を構成するポリマ−１００重量部に対し防
炎剤１〜１０重量部を含むデニ−ル変動率１５％以下の
難燃性バインダ−繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は、壁紙や障子紙等の紙の
製造の際、主体繊維と混合抄紙して用いられる難燃性ポ
リビニルアルコ−ル（以下ＰＶＡと略す）系バインダ−
繊維、その製造方法及びそれから得られる不織布に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、壁紙や障子紙等の室内で用いられ
る建材用不織布製品にも、安全性の見地から不燃性・難
燃性（以下単に難燃性という場合がある）が付与される
傾向が高まっており、ガラス繊維等の無機繊維や難燃化
パルプなどが主体繊維として使用されている。しかしな
がら、主体繊維として難燃性の繊維を用いても、混抄さ
れるバインダ−繊維が可燃性であれば、得られる不織布
製品の難燃性も不十分となる場合がある。以上のことか
ら、従来広く使用されているＰＶＡ系バインダ−繊維に
難燃性を付与する方法が提案されている。たとえば、紡
糸原液にポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の難燃性物質を予
め混合しておく方法や、繊維化後に難燃剤で処理する方
法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前者の方法では、十分
な難燃性を得るためにＰＶＣを約４５重量％以上含有さ
せる必要があるが、ＰＶＣの割合が高くなると紡糸原液
の安定性や紡糸調子が著しく悪化し、バインダ−繊維に
必要な品位（単糸間に膠着や単糸太さのバラツキがない
こと）を得ることが極めて困難となる。さらに、燃焼時
に塩化水素や塩素などのＰＶＣに起因する有毒ガスが多
く発生するため、安全性、環境保全性の見地からも好ま
しくない。また、繊維化後に難燃剤で処理した場合に
は、湿式抄紙を行なう過程で難燃剤が溶出し、所望の難
燃性が得られない場合があり、経済的にも問題があっ
た。本発明は、以上の問題に鑑み、ＰＶＣ系ポリマ−の
含有量が低く安全性に優れると同時に、優れた難燃性及
び糸品位を有する難燃性ＰＶＡ系バインダ−繊維、その
製造方法及び不織布を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリビニルア
ルコ−ル系ポリマ−及びポリ塩化ビニル系ポリマ−から
なるバインダ−繊維であって、ポリビニルアルコ−ル系
ポリマ−とポリ塩化ビニル系ポリマ−の重量比率が６０
／４０〜９０／１０であり、かつ繊維を構成するポリマ
−１００重量部に対し防炎剤１〜１０重量部を含むデニ
−ル変動率１５％以下の難燃性バインダ−繊維、さらに
ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−６０〜９０重量部及び
ポリ塩化ビニル系ポリマ−１０〜４０重量部と、該両ポ
リマ−１００重量部に対して１〜１０重量部の防炎剤、
さらにポリビニルアルコ−ル系ポリマ−に対して０．５
〜５重量％の硼酸を含んだ紡糸原液を製造し、アルカリ
性凝固浴中へ押し出して糸条を形成した後、酸性浴中で
アルカリを中和して全延伸倍率２〜７倍となるように延
伸する難燃性ポリビニルアルコ−ル系バインダ−繊維の
製造方法に関し、さらに該難燃性バインダ−繊維を用い
た不織布を提供するものである。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明は、ＰＶＣ系ポリマ−の含
有割合を小さくして安全性、廃棄性を高めるものである
が、この場合、難燃性が不十分となるため、さらに防炎
剤を併用することにより難燃性を高める必要がある。し
かしながら、従来用いられている防炎剤（無機金属酸化
物等）は不溶性であるため紡糸調子が悪化し、また繊維
強度も劣化するため、バインダ−繊維として満足できる
性能は得られにくい。本発明者等は、鋭意研究の結果、
硼酸によるＰＶＡ架橋作用を利用したゲル紡糸法を採用
することにより、難燃性に優れかつ高品位のＰＶＡ系バ
インダ−繊維が得られることを見出だした。

【０００６】硼酸を配合した紡糸原液をアルカリ性凝固
浴中に押し出すと、ホウ酸がＰＶＡのＯＨを架橋してゲ
ル化が生じる。この方法によれば、塩類水溶液からなる
凝固浴の塩析作用を利用した従来の方法のように、急激
な脱水を伴わないため、防炎剤を含有した紡糸原液を用
いても良好な糸品位が得られる。また、かかる方法によ
れば、防炎剤が繊維内部から溶出しにくく、優れた防炎
効果が得られると同時に、デニ−ル変動率の小さいバイ
ンダ−繊維が得られる。バインダ−繊維の酸素指数
（％）は２４以上、特に３０以上とするのが好ましく、
デニ−ル変動率は１５％以下、特に１０％以下とするの
が好ましい。バインダ−繊維のデニ−ル変動率が大きい
場合には、得られる紙の地合が悪化する。繊維乾強度は
３ｇ／ｄ以上、特に３．５ｇ／ｄ以上とするのが好まし
い。

【０００７】本発明に用いられるＰＶＡは特に限定され
ないが、繊維の紡糸に一般に用いられているものを用い
れば良く、たとえば重合度１０００〜４０００、ケン化
度９５〜１００％のＰＶＡ系ポリマ−、特に重合度１５
００〜２０００、けん化度９７〜９９．５％のＰＶＡ系
ポリマ−が好適に使用できる。勿論、他の共重合成分等
を含んでいてもよい。また、ＰＶＡ系ポリマ−に混合さ
れるＰＶＣ系ポリマ−に関しても特に限定されないが、
重合度５００〜２０００、特に重合度１０００〜１５０
０のものが好適に使用できる。ＰＶＣ系ポリマ−の形態
はＰＶＡ系ポリマ−水溶液との混合分散性からエマルジ
ョンであるのが好ましい。エマルジョンの平均粒子径を
５００ｎｍ以下、特に２００ｎｍ以下とした場合にはさ
らに良好な分散を得ることができる。

【０００８】ＰＶＡ系ポリマ−とＰＶＣ系ポリマ−の重
量比率は、６０／４０〜９０／１０、特に６５／３５〜
８０／２０とするのが好ましい。ＰＶＣ系ポリマ−が多
くなると原液の安定性や紡糸調子が悪化するのみでな
く、接着性能が劣化し、さらに得られたバインダ−を含
有する難燃製品が火炎に接した際発生する塩化水素等の
有毒ガスの存在が無視できなくなり、安全性等に問題が
生じる場合がある。逆にＰＶＣ系ポリマ−が少なすぎる
と難燃性が不十分となる。

【０００９】本発明にいう防炎剤とは、防炎効果、難燃
効果を有する物質であれば特に限定されないが、無機金
属酸化物が好ましく、なかでもＳｎＯ₂やＨ₂ＳｎＯ₃
等の酸化スズ化合物、及びＳｂ₂Ｏ₃やＳｂ₂Ｏ₅等の
酸化アンチモン化合物を単独又は混合したものが好適に
挙げられる。防炎剤の配合割合は、繊維を構成するポリ
マ−１００重量部に対して１〜１０重量部、特に２〜８
重量部とするのが好ましい。配合割合が小さい場合には
難燃性（防炎性）が不十分となり、逆に配合割合が高す
ぎると紡糸調子が悪化し、バインダ−繊維に必要な性能
が得られない。紡糸原液中の分散安定性の点からは、防
炎剤を予め平均粒径３μ以下、特に平均粒径１μ以下に
粉砕しておくのが好ましい。また防炎剤を添加する場合
には、ＰＶＡ系ポリマ−とＰＶＣ系ポリマ−の混合物の
水溶液、特にＰＶＡ系ポリマ−水溶液とＰＶＣ系ポリマ
−エマルジョンを混合して得られたものに添加するのが
好ましい。

【００１０】紡糸原液に添加する硼酸の量は、ＰＶＡ系
ポリマ−に対して０．５〜５重量％、好ましくは１〜３
重量％である。０．５％未満の場合は紡糸調子が悪く糸
品位も不十分なものとなる。逆に５％より多い場合に
は、中和不良で着色したり、熱処理工程中で断糸が発生
し、やはり糸品位が悪化する。硼酸を含有させた紡糸原
液は予め脱泡しておくのが紡糸性及び繊維性能の点で好
ましい。具体的には８５〜１００℃で０．５〜１０時間
程度放置することにより脱泡することができる。なお、
紡糸原液の全濃度は５〜３０重量％、特に１０〜２０重
量％とするのが好ましい。

【００１１】かかる紡糸原液をノズルを通して凝固浴に
押し出すが、ノズル孔は円形のものであっても、円形以
外の異形、例えば偏平状、十字型、Ｔ学型、Ｙ字型、Ｌ
字型、三角型、四角型、星型等いずれでもよい。また本
発明で用いる凝固浴はアルカリ性凝固浴である必要があ
るが、好ましくは、５ｇ／ｌ以上のアルカリ金属水酸化
物を含む凝固浴を用いる。５ｇ／ｌ以上の場合は、硼酸
によるＰＶＡのゲル化が充分に進行するため、良好な糸
品位が得られる。また凝固浴中にはアルカリ金属水酸化
物以外に、硫酸ナトリウムや硫酸アンモニウムにような
ＰＶＡ水溶液の脱水凝固作用を有する塩類を共存させて
もよい。水酸化ナトリウム６〜３０ｇ／ｌ、硫酸ナトリ
ウム２８０〜３５０ｇ／ｌを含み、温度３０〜４５℃の
凝固浴が好適に使用される。

【００１２】得られた糸条は酸性浴中で中和されるが、
硫酸と硫酸ナトリウムを添加したものが好適に使用でき
る。なかでも、硫酸８０〜１２０ｇ／ｌ、硫酸ナトリウ
ム２８０〜３５０ｇ／ｌを含み、温度３０〜４５℃の中
和浴が好適に使用できる。糸条を中和浴中へ通した後、
水洗処理を施すのが好ましく、次いで乾燥・延伸すれば
所望のバインダ−繊維を得ることができる。溶解温度の
点からは、乾燥工程のみで熱処理を行わない方が好まし
い。

【００１３】全延伸倍率は２〜７倍、好ましくは３〜６
倍であることが必要である。２倍未満では熱処理工程中
などで繊維が膠着して糸品位が不十分となる場合があ
り、７倍を越えると得られた繊維の水中溶解温度が高く
なり、接着性能が不十分となる場合がある。延伸方法は
特に限定されず、乾熱延伸及び／または湿熱延伸を行え
ばよい。ＰＶＡ系バインダ−繊維の水中溶解温度は９０
℃以下、特に８５℃以下とするのが好ましい。

【００１４】得られた繊維を適宜カットすることにより
バインダ−繊維を得ることができる。抄紙時の分散性及
び紙力の点から、繊維デニ−ルは０．１〜８ｄ、特に
０．５〜５とするのが好ましく、繊維長は０．２〜２０
ｍｍ、特に０．５〜６ｍｍとするのが好ましい。

【００１５】本発明により得られた難燃ＰＶＡ系バイン
ダ−繊維は、様々な主体繊維と混抄することにより所望
の不織布を得ることができる。主体繊維としては特に限
定されないが、難燃性の繊維を用いるのが好ましい。勿
論、問題が生じない範囲で難燃性を有しない繊維を混合
してもかまわないが、好ましくは１０重量％以下とす
る。不織布の酸素指数（％）を２４以上、特に２５以上
とするのが好ましい。好ましい難燃性繊維としては、難
燃性ポリノジック繊維、ガラス繊維、金属繊維、難燃ポ
リエステル繊維、難燃ＰＶＡ系繊維、アラミド繊維、ポ
リアリレ−ト繊維等を挙げることができる。主体繊維の
デニ−ルや繊維長は適宜設定すればよいが、繊維デニ−
ル０．５〜５ｄ、繊維長０．５〜６ｍｍのものが好適に
使用できる。

【００１６】主体繊維とバインダ−の混抄割合は、９５
／５〜５０／５０、特に９０／１０〜７０／３０とする
のが好ましい。かかる紙料を用いてＴＡＰＰＩ型抄紙機
等を用いて常法により抄紙する。このとき、分散剤、紙
力増強剤等の他の添加剤が含まれていてもかまわない。
得られた抄紙原紙を乾燥し、場合によりカレンダ−処理
等を施すことにより所望の湿式不織布を得ることができ
る。乾燥は８０〜１２０℃で１〜５分間程度行うのが好
ましい。得られる紙の坪量は、目的により適宜設定すれ
ばよいが、２５〜１００ｇ／ｍ²程度、厚さ０．１〜１
ｍｍ程度とするのが好ましい。紙の酸素指数（％）は、
２４％以上、特に２５％以上とするのが好ましい。

【００１７】以下実維例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるもので
はない。

【実施例】

［酸素指数％］繊維：各繊維を撚糸した後に筒編みにした試料を用いて
ＪＩＳＫ−７２０１に準じて測定した。紙：ＪＩＳＫ−７２０１に準じて測定した。［水中溶解温度 ℃］単繊維を２５本束にして、下端に
１デニ−ルあたり２５ｍｇの荷重をとりつける。この繊
維束の上端をステンレス製の板に固定し、これを耐圧ガ
ラス管に入れて水を満たし、２℃／ｍｉｎの速度で昇温
し、繊維束に取り付けた荷重が落下した時の温度を測定
した。［デニ−ル変動率％、繊維強度ｇ・／ｄ］ＪＩＳ
Ｌ１０１５化学繊維ステ−プル試験方法に準じて測定
した。

【００１８】［実施例１］平均重合度１７５０、ケン化
度９８．５モル％のＰＶＡを濃度１８重量％となるよう
に９０℃の水に溶解し、このＰＶＡ水溶液に重合度１２
００のＰＶＣの水性エマルジョン（平均粒子径１５０ｎ
ｍ、ＰＶＣ濃度４０％）をＰＶＡ／ＰＶＣ＝７０／３０
の重量比になるように混合した。さらにこの混合溶液に
平均粒子径１．０μに粉砕したＳｎＯ₂をＰＶＡ／ＰＶ
Ｃ混合ポリマ−１００重量部に対し５重量部とホウ酸２
重量％／ＰＶＡを添加し、全濃度１７重量％の紡糸原液
とした。この紡糸原液を９５℃で８時間放置脱泡した
後、水酸化ナトリウム２０ｇ／ｌと硫酸ナトリウム３５
０ｇ／ｌを含んだ４０℃の凝固浴中へ、孔径０．０８ｍ
ｍ、孔数６０００の口金を通して押し出して糸条を形成
した。これを硫酸１００ｇ／ｌと硫酸ナトリウム３００
ｇ／ｌを含んだ４０℃の中和浴中へ通して付着した水酸
化ナトリウムを中和した後、水洗して硫酸を落とし、引
き続き熱風炉へ導いて全延伸倍率が５倍となるように乾
燥・延伸して太さ３デニ−ルの繊維を得た。その性能を
表１に示す。

【００１９】次に得られた繊維（３ｄ，繊維長３ｍｍ）
をバインダ−として用いて湿式抄紙を行った。主体繊維
には難燃性ポリノジック繊維（１．５デニ−ル，繊維長
３ｍｍ）を用い、主体繊維／バインダ−繊維＝８０／２
０の割合でＴＡＰＰＩ型抄紙機にて抄紙後、ヤンキ−型
ドライヤ−にて１００℃で１分間乾燥して坪量４０ｇ／
ｍ³の紙を得た。得られた紙の物性を表２に示す。

【００２０】［比較例１］Ｓｎ０₂を紡糸原糸に加えな
い以外は、実施例１と同様にバインダ−繊維及び紙を製
造した。結果を表１及び表２に示す。［比較例２］難燃バインダ−繊維のかわりに通常のＰＶ
Ａ系バインダ−繊維（株式会社クラレ製「ＶＰＢ１０
１」）を用いた以外は実施例１と同様に行った。結果を
表１及び表２に示す。

【００２１】［比較例３］硼酸を含有しない以外は実施
例１と同じ組成を有する紡糸原液を、４０℃の飽和硫酸
ナトリウム水溶液からなる凝固浴中へ、孔径０．０８ｍ
ｍ、孔数６０００の口金を通して押し出して糸条を形成
した。このとき、口金孔の一部に詰まりが発生し、そこ
から直径１ｍｍ程度の塊状物が発生して紡糸原糸に混入
した。引き続き熱風炉へ導いて全延伸倍率が５倍となる
ように乾燥・延伸して太さ３デニ−ルの繊維を得た。し
かしながら、紡糸原糸中の塊状物に起因する毛羽が発生
し品位は不良であり、デニ−ル変動率も大きかった。そ
の性能を表１に示す。

【００２２】次に得られた繊維（３ｄ，繊維長３ｍｍ）
を用いて実施例１と同様に湿式抄紙を行ったが、バイン
ダ−繊維中の毛羽や塊状物が原因で紙の密度に斑が発生
し、得られた紙の品位は不良であり、引張強力も不十分
であった。紙の性能を表２に示す。

【００２３】［比較例４］ＰＶＡ系ポリマ−９０重量
部、ＰＶＣ系ポリマ−１０重量部、防炎剤１５重量部を
配合した以外は実施例１と同様に行った。しかし、紡糸
原液中で防炎剤が一部凝集し、これが口金孔に詰まって
糸切れが発生したため、得られたバインダ−繊維には塊
状物や毛羽が混入しており品位及び繊維強度は不良であ
った、またこの繊維の酸素指数は２１．０しかなく難燃
性も不良であった。次に得られた繊維（３ｄ，繊維長３
ｍｍ）を用いて実施例１と同様に湿式抄紙を行ったが、
バインダ−繊維中の毛羽や塊状物が原因で紙の密度に斑
が発生し、得られた紙の品位は不良であった。紙の性能
を表２に示す。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、防炎性、接着性等に優
れデニ−ル変動率の小さい難燃性ＰＶＡ系バインダ−繊
維が効率的に得られ、該バインダ−繊維を用いることに
より難燃性を有しかつ地合の均一な不織布を製造するこ
とができる。本発明により得られる紙は、あらゆる分野
に使用することができるが、特に壁紙や障子紙等の建材
用不織布として好適に使用できる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−及びポ
リ塩化ビニル系ポリマ−からなるバインダ−繊維であっ
て、ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−とポリ塩化ビニル
系ポリマ−の重量比率が６０／４０〜９０／１０であ
り、かつ繊維を構成するポリマ−１００重量部に対し防
炎剤１〜１０重量部を含むデニ−ル変動率１５％以下の
難燃性バインダ−繊維。
【請求項２】ポリビニルアルコ−ル系ポリマ−６０〜
９０重量部及びポリ塩化ビニル系ポリマ−１０〜４０重
量部と、該両ポリマ−１００重量部に対して１〜１０重
量部の防炎剤、さらにポリビニルアルコ−ル系ポリマ−
に対して０．５〜５重量％の硼酸を含んだ紡糸原液を製
造し、アルカリ性凝固浴中へ押し出して糸条を形成した
後、酸性浴中でアルカリを中和して全延伸倍率２〜７倍
となるように延伸する難燃性ポリビニルアルコ−ル系バ
インダ−繊維の製造方法。
【請求項３】請求項１に記載の難燃性バインダ−繊維
を含む不織布。