JPS5953947B2 - ポリエステル系繊維材料に難燃性および吸水性を付与する方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はポリエチレンテレフタレート系繊維材料の難燃
性および吸水性を改良する方法に関する。

より詳細に述べると、本発明は、ポリエステル系繊維材
料に、永久的に難燃性および吸水性を同時に付与する方
法に関する。

始めに、本発明で使用する用語“ポリエステル系繊維材
料“に対し定義を与えておく；本発明で使用する用語“
ポリエステル系繊維材料゛とは、ポリエチレンテレフタ
レートまたはこれを主成分とするポリエステル繊維およ
びこれを含む混紡系あるいはその織物の総称として使用
される。

ポリエステル繊維は他の多くの合成繊維と同権に、容易
に燃焼し、どくに火焔にさらされると熔融滴下し衣服の
場合着衣者に火傷をさせるなど安全性の点で改良、改質
すべき点がある。

また、ポリエステル系繊維材料は機械的性質にすぐれ、
化学的に安定であり、また容易に熱セットが出来るなど
数々のすぐれた実用的性質をもっているが、その反面、
吸湿性および吸水性に劣り、帯電し易く、衣服とした場
合汗を吸収しないなどの欠点をもっている。

従って、これらの欠点を同時に解決するのが本発明の主
たる目的である。

従来、ポリエステル系繊維材料に難燃性を付与するには
難燃化成分として（１）有機リン化合物（２）有機含ハ
ロゲン化合物（３）有機含リン含ハロゲン化合物、また
は（１）および（２）の併用が実用されており、重合体
にこれらの難燃性化合物を添加する方法あるいは難燃成
分を共重合する方法、グラフト反応により難燃成分を化
学的に結合する方法が知られている。

また、ポリエステル系繊維材料を親水性にする方法とし
ては、アクリル酸、ポリエチレングリコールのメタクリ
ル酸またはアクリル酸ニスチルを放射線照射によりグラ
フト反応させる方法がある。

難燃化と同時に親水性を行うには、ハロゲン−およびリ
ンなどの難燃元素と親水基を含む化合物を反応させれは
゛良い。

本願発明者らは、ポリエステル系繊維材料に次式で示さ
れる化学構造をもつビニルフオスフオネート化合物を含
浸させ、 Ｒ：アルキル基 Ｒ′：アルキル基または−ＣＨ２ＣＨ２０Ｈ基ｎ＝２〜
４ ついで電子線を照射し、ビニルフオスフオネート化合物
を重合させ、難燃化と同時に親水化を行う方法を研究を
進めてきた。

上式の化合物においてＰは難燃元素であり、重量基準で
２．２５％含有されている。

また上記化合物において、−ＣＨ２ＣＨ２−０−のエチ
レングリコール基は親水基であるから、難燃化と同時に
親水基が期待出来る。

本発明者らはこの化合物を繊維重量基準で１０％、ポリ
エステル系繊維材料に付加すると自己消化性が付与され
、また同時に帯電防止性が付与されることを見出した。

しかしながら、吸水性を付与するには上記化合物を少な
くとも２０％以上付加することが必要であった。

上記ビニルフオスフオネート化合物をこのように大量に
反応付加することは経済的にいちじるしく不利であるの
みならず、繊維や布の風合が損ねられ高汚染性になり好
ましくない。

本発明者らは、ポリエステル系繊維材料の難燃化、吸水
化を目的として研究を続けた結果、臭化ビニルを該繊維
重量基準で少くとも６％ポリエステル繊維にグラフト重
合させ、ついで上記化学式で示すビニルフオスフオネー
ト化合物を含浸させ、電子線を照射して繊維内部および
表面に、該繊維重量基準で少くとも５％の不溶性の重合
物を生せしめることにより、耐久性の難燃化と同時に吸
水化することができることを発見し、本発明を完成した
。

（１）式の化学構造を有するビニルフオスフオネート化
合物をポリエステル系繊維材料に電子線を用いて重合、
付加せしめ難燃化、熔融滴下の防止をはかることは公知
技術である。

しかしながら、ビニルフオスフオネート化合物を重合し
、ポリエステル系繊維材料に固定する前に、臭化ビニル
をグラフト重合させることにより、難燃化のみならず吸
水性を付与することは本発明によってはじめて達成され
た。

臭化ビニルは難燃元素として臭素を含有する化合物であ
り、それ自体難燃化処理剤として有効である。

臭化ビニルをポリエステル系繊維材料にグラフト反応さ
せると、難燃性を付与することはできるが、吸水化には
有効ではない。

本発明者らは、ポリエステル系繊維材料に、まず臭化ビ
ニルをグラフト反応させ、ついでビニルフオスフオネー
Ｉ・化合物を重合させると、難燃性のみならず、吸水性
も同時に付与できることを見出し、本発明にいたったも
のである。

本発明において重要なことは、臭化ビニルとビニルフオ
スフオネート化合物をポリエステル系繊維材料に適用す
る順序である。

本発明の方法の順序とは逆に、ポリエステル系繊維材料
を、まずビニルフオスフオネート化合物で処理し、つい
で臭化ビニルで処理する場合には吸水性は得られない。

本発明におけるポリエステル系繊維材料とは、ポリエチ
レンテレフタレートまたはポリエチレンテレフタレート
成分のグリコールの一部を他のグリコールで置換するか
、もしくはポリエチレンテレフタレートのカルボン酸成
分であるテレフタール酸の一部を他のカルボン酸、例え
ばイソフタ−、ル酸で置換した共重合体より得られる材
料を云い、フィラメントコード、織物、編物、不織物布
など様々の形状をとり得る。

本発明に従って、ポリエステル系繊維材料に、まず臭化
ビニルを少くとも６％（原繊維材料重量基準）グラフト
重合させる。

グラフト重合は周知のラジカル重合開始剤を用い、ポリ
エステル系繊維材料と臭化ビニルを接触させて加熱など
によって行う方法によることができるが、最も便利な方
法は、γ線、電子線など電離性放射線を用いる方法であ
る。

すなわち、例えば、ポリエステル系繊維材料を臭化ビニ
ル、二塩化エチレン、モルホリンの混合液に浸漬し、Ｃ
ｏ −６０線源よりのγ一線を照射することによって、
達成出来る。

尚、上記混合液において、二塩化エチレンはポリエステ
ル系繊維材料の膨潤剤、モルホリンの着色防止剤として
作用する。

本発明で使用する用語“°グラフト重合゛とは！通常用
いられている広義のものであって、繊維内で重合したポ
リ臭化ビニルが全部、ポリエチレンテレフタレートの幹
ポリマーに化学的に結合しているという意味ではなく、
グラフ１〜重合の操作の後、通常の洗滌操作、例えばメ
タノール、テＩ・ラヒドロフランなどによる洗滌操作で
除去できなければ、みかけ上グラフト重合したものとし
て取扱ったわけである。

本発明において臭化ビニルのグラフト率は少くとも６％
を要する。

臭化ビニルのグラフト率が６％未満であれば、次にビニ
ルフオスフオネート化合物を重合させる際、ポリエステ
ル系繊維材料に付与される吸水性が充分ではない。

臭化ビニルのグラフト率について上限値はないが、あま
り高度にグラフト重合させると繊維の強度的性質を損う
ので、６〜２０％が好ましい。

臭化ビニルをグラフト重合した後、ビニルフオスフオネ
ート化合物を繊維材料に含浸させついで電子線を照射し
、ビニルフオスフオネ−１・化合物を重合させる。

ビニルフオスフオネート化合物は一分子中に二個以上の
ビニル基をもっているので、重合と同時に架橋化がおこ
り、繊維の内部および表面に不溶性の重合物が形成され
、耐久的な難燃性ならびに吸水性をもった製品を得るこ
とができる。

本発明において、繊維製品に対するビニルフオスフオネ
ート化合物の重合・付加による重量増加率は少くとも５
％である。

５％未満であれば、難燃性、吸水性ともに不充分である
。

本発明方法の特徴は、ビニルフオスフオネートの重量増
加率が大きくなるとかえって吸水性が低下し、適当な重
量増加率が必要なことである。

不必要にビニルフオスフオネート化合物を重合付加させ
ることはかえって有害であり、重合量の増加率は５〜２
０％好ましくは７〜１５％が適当である。

例えば、臭化ビニルを１０％グラフト重合後、ビニルフ
オスフオネート化合物の重合による重量増加率がそれぞ
れ７．５％、 １３．４％、３４．０％、および４６．
８％に処理したポリエステル布の水滴吸収に要する時間
はそれぞれ１４秒、５８秒、８６秒、および１８０秒以
上であった。

ビニルフオスフオネー１〜化合物の重量増加率７．５％
に処理した布には自己消火性が付与されるので、吸水性
を考慮すると不必要にビニルフオスフオネート化合物を
布に付加固定することは好ましくない。

このように少いビニルフオスフオネート化合物の付加固
定により満足な難燃性および吸水性が付与されることは
、本発明方法の特徴である。

ビニルフオスフオネート化合物の重合による重量増加率
は、繊維材料への含浸率を加減することにより調節でき
る。

すなわち、上記化合物を溶媒メタノールあるいは水など
との溶液とし、その濃度と含浸率を加減し、所要量のビ
ニルフオスフオネー１〜化合物を含浸後、メタノールあ
るいは水などの溶媒を蒸発除去するか、あるいはビニル
フオスフオネート化合物を直接含浸させ、適当な含浸率
になるようにマングルなどを用いて、しは゛つて調節す
ることもできる。

重合は電子線を照射して行う。

電子線の加速電圧は、０．１〜５ＭｅＶ、好ましくは０
．３〜３ＭｅＶが用いられ、線量率は１．０×ＩＱ’ｒ
ａｄ／秒ないし１．０ Ｘ １０７ｒａｄ秒が好ましく
用いられる。

電子線照射処理によれば短時間で室温で重合を行ないう
るという利点があり、工業的に連続的な処理を行うこと
も容易にできる。

理によれば、短時間で室温で重合を行ないつるという利
点があり、工業的に連続的な処理を行うことも容易であ
る。

本発明で処理されたポリエステル系繊維材料、すはわち
ポリエステル糸織布等は、臭化ビニルあるいはビニルフ
オスフオネート化合物を単独で処理し、重合固定させた
場合と異り、満足な難燃性と同時に吸水性を保有してい
る。

以下実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明する。

なお、実施例中、難燃性は、通常加熱熔融性繊維に対し
て用いられるバスケット法燃焼試験法によって調べた。

すなわち５０メツシユの金網の３０ｍｍの長さの辺から
なるコーン状バスケットに、３ｍｍ平方に切設した試料
を１ｇ入れ、長さ１６ｍｍのミクロバーナーの炎を２０
秒間接炎し、炎を除去した後、残炎時間、自己消火性が
あるかどうか、すなわち燃えつきる前に消火するかどう
か、熔融落下か゛おころかどうかを測定した。

吸水性は２５℃、６５％Ｒ６Ｈ，において、試料布を水
平に張り、試料布に２ｃｒｎの高さから、ビユレットに
より蒸留水−滴（約１．２ｇ）を滴下し、水分が試料布
に完全に吸収され、独特の反射光を示さなくなるまでの
時間を秒で表わしたものである。

実施例 １ ポリエステルボブリン織布（打込み本数、タテ１３７本
、ヨコ７２本、５０番手）を３０ｃｍ Ｘ １０ｃｍの
大きさに切断し、蒸留水で１００℃で２時間洗滌し、減
圧乾燥したものを臭化ビニルー二塩化エチレン−モルホ
リン（容積比、６ ： ３ ： １）のから成る混合液
に浸漬し、窒素雰囲気下にＣ０−６０より線量率１．７
Ｘ １０”ｒａｄ／時間ノ時間全γ線（２０℃）で８
．１時間照射した。

照射後エタノール、ついで水で洗滌し、繊維の外部に生
成した臭化ビニルポリマーを除去、乾燥後重量増加を測
定したところ、１０．１％の重量増加率、すなわちグラ
フト率１０．１％の臭化ビニルグラフトポリエステル布
が得られた。

このグラフト布にビニルフオスフオネート化合物〔米国
ストウファ（Ｓｔａｕｆｆｅｒ）社製、ファイロール（
Ｆｙｒｏｌ） ７６）の２０％メタノール溶液を含浸さ
せ、ついでメタノールを風乾除去した。

布に含浸されたビニルフオスフオネート化合物の量は、
原ポリエステル布重量基準で３２％であった。

それをアルミ箔の袋に入れ、窒素を２分間通した後密封
した。

これをコンベアの上にのせ、室温でバンプグラフ加速器
よりの１．５ＭｅＶ、 ５０μＡ、線量率、０．２５Ｍ
ｒａｄ／秒の電子線を１Ｍｒａｄ照射した。

照射後１００℃の水で２時間煮沸し、未反応物および水
溶性の重合物を除去した。

このような処理による織布の重量増加率は、原織布の重
量基準で７．５％であった。

処理織布は未処理布と比べ風合は変っていなかった。

処理織布はすぐれた難燃性および吸水性を有する。

すなわち難燃性については、未処理ポリエステル布はバ
スケット法試験により熔融点下しつつ完全に燃焼してし
まうのに対し、処理織布は熔融点下は全くおこらず、火
焔を除去後２．６秒で消火した。

すなわち自己消火性を有することがわかった。

吸水性については、未処理ポリエステル織布は、１８０
秒後も水滴は全く吸収されないのに対し、処理織布は１
４秒で完全に吸収された。

比較対照例 １〜３ 比較のために臭化ビニルのグラフト率がそれぞれ６．１
％、１０．１％、および２０．２％のポリエステル布の
性能を試験した。

この三種のグラフトポリエステル布ともに自己消火性は
付与されているが、吸水性については、水滴を滴下後１
８０秒経っても、水滴は全く吸収されなかった。

比較対照例 ４〜８ 臭化ビニルをグラフト重合することなく、ビニルフオス
フオネート化合物を電子線照射により直接重合処理した
布を、重量増加率を変えて５種作成した。

重量増加率５．５％のものは着火すると燃えつきてしま
うが、重量増加率８．５％、 １０．４％。

１８．５％、および２０．６％のものはいずれも自己消
火性であった。

しかしながら吸水性については５種の試料いずれも、１
８０秒も水滴は全く吸収されなかった。

比較対照例 ９ 次に処理の順序を変え、まず電子線を用いて上記実施例
と同様の操作でビニルフオスフオネート化合物を重合し
、重量増加率８．１％のものを得た後、臭化ビニルー二
塩化エチレン−モルホリンの混合液に浸漬し、γ線を照
射し、臭化ビニルのグラフト率９．８％の比較対照試料
を得た。

この試料は自己消火性ではあったが、吸水性については
、１８０秒後にも水滴は吸収されなかった。

本発明方法について、ポリエステル系繊維材料を、まず
臭化ビニル、ついで゛ビニルフオスフオネート化合物の
順序で処理することによって該繊維材料に難燃性と同時
に吸水性も付与し得る効果は明らかである。

実施例 ２ 実施例１において、照射時間を３．５時間にする以外は
全く同じ方法で臭化ビニルをポリエステル布にグラフト
重合させると、グラフト率は６．１％の臭化ビニルグラ
フトポリエステル布が得られた。

ついで実施例１と同様の操作で、ビニルフオスフオネー
ト化合物を布に含浸させ、電子線を０．７５Ｍｒａｄ照
射すると、ビニルフオスフオネート化合物の布への固定
による重量増加率は５．２％であった。

この処理布はバスケット法試験により熔融滴下は全くお
こらず、火焔を除去後３．０秒で消火した。

すなわち自己消火性を有することがわかった。

この処理布の吸水性を試験したところ、水滴は６４秒で
布に完全に吸収された。

比較対照例 １０ 比較のために、実施例１と同様の操作で、臭化ビニルを
５．０％グラフト重合し、ついでビニルフオスフオネー
ト化合物を５．４％電子線で重合し布に固定して得た試
料について難燃性ならびに吸水性の試、験を行なった。

この試料は着火後完全に燃えつきてしまった。

水滴吸収時間は１５５秒であった。

比較対照例 １１ また臭化ビニルのグラフト率５．０％、ついでビニルフ
オスフオネート化合物の重合による重量増加率が９．６
％の試料は、自己消火性は認められたが、水滴吸収時間
は１８０秒以上であった。

すなわち本発明方法において臭化ビニルのグラフト率は
少くとも６％、ビニルフオスフオネート化合物による重
量増加率は少くとも５％が、満足すべき難燃性、吸水性
を得るのに必要であることは明らかである。

実施例 ３〜５ 実施例２と同様の方法でポリエステル布に、まず臭化ビ
ニルを６．１％グラフト重合し、ついでビニルフオスフ
オネート化合物を含浸させ、電子線の照射量を変えて重
合を行ない、種々の重量増加率の処理布を得た。

比較対照例１２〜１３の布に対する結果と共に難燃性な
らびに吸水性の試験結果を第１表に示す。

本発明方法による処理ポリエステル布には自己消火性が
認められ、火焔にさらされても熔融滴下することなく、
また満足な吸水性が付与されていることは明らかである
。

実施例 ６〜７ 実施例１と同様の方法でポリエステル布に、まず臭化ビ
ニルを１０．１％グラフト重合し、ついでビニルフオス
フオネート化合物を含浸させ、電子線の照射量を変えて
重合を行ない、種々の重量増加率の処理布を得た。

比較対照例１４〜１５の布に対する結果と共に難燃性な
らびに吸水性の試験結果を第２表に示す。

本発明方法による処理布は熔融滴下がみられず満足な難
燃性と吸水性を有する。

ビニルフオスフオネート化合物の重合付加量は多すぎる
と水滴吸収時間はかえって増大し、吸水性は不満足とな
り、少なすぎると自己消火性は付与されず、本発明の範
囲のビニルフオスフオネート化合物の重合による重量増
加率が、自己消火性、吸水性を得るのに必要であること
は明らかである。

実施例 ８〜９ 蝕６実
施例１において、臭化ビニルのグラフト重合のさい、γ
線の照射時間を８．１時間の代りに１４．５時間とする
以外は全く同じ方法で行うと臭化ビニルグラフト率２０
．２％のグラフトポリエステル布が得られる。

この布にビニルフオスフオネートを含浸させ電子線の照
射量を変えて重合を行ない、種々の重量増加率の処理布
を得た。

比較対照例１６〜１７の布に対する結果と共に、難燃性
ならびに吸水性の試験結果を第３表に示す。

本発明方法による処理布は熔融滴下がみられず、満足な
難燃性と吸水性を有する。

臭化ビニルグラフト布に対するビニルフオスフオネート
化合物の重合による重量増加率が、５％未満、２０％を
こえると水滴吸収時間が増大し、満足な吸水性が得られ
ず、本発明の範囲のビニルフオスフオネート化合物の重
量増加率をもつものが満足な吸水性を得るのに必要であ
ることは明らかである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ポリエステル系繊維材料に臭化ビニルをグラフト重
   合し、ついで一般式 （但し、Ｒ：アルキル基、Ｒ′：アルキル基まタハーＣ
   Ｈ２ＣＨ２０Ｈ基、ｎ＝２−４の整数）で表わされるビ
   ニルフオスフオネート化合物を含浸させ、電子線を照射
   して、該繊維の内部および表面に、該繊維重量基準５な
   いし２０％の不溶性の重合物を生せしめることを特徴と
   するポリエステル系繊維材料に難燃性および吸水性を付
   与する方法。 ２ 臭化ビニルをポリエステル系繊維材料に該繊維材料
   重量基準少くとも６％の重量増加率になるようにグラフ
   ト重合することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。