JPS6332115B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は主としてセルロース系材料に対して優
れた性能を発揮する難燃処理剤に関する。 従来、紙等のセルロース系材料の難燃処理剤と
してはリン酸アンモニウム系、硫酸アンモニウム
系、硼酸系、臭化アンモニウムあるいは炭酸塩系
の化合物が単独又は混合物として使用されてい
た。 しかし、これらの難燃処理剤で処理した場合、
被処理物の熱安定性、耐候性、経時的着色、吸湿
性更には風合、強度等のいずれかに品質低下が生
じ被処理物の品質維持が困難であると共に難燃性
の点でも満足できるものではなかつた。また、ス
ルフアミン酸グアニジン及びリン酸ジグアニジン
が難燃性を有する事は公知であり、紙に対して比
較的すぐれた難燃性を付与する事が出来、従来用
いられたものに比べ紙に対する熱安定性、紙力劣
化、吸湿性等の性能が総体的にバランスがとれて
いることから、紙等の処理用難燃剤として使用さ
れる例が多くなつてきている。 しかしながらこれらのものは単独で使用した場
合にはそれぞれ次のような欠点を有している。す
なわち、スルフアミン酸グアニジンは熱安定性が
悪く処理した紙は加熱処理時に着色し易く、また
吸湿性が高い、大巾な強度低下をきたす、金属と
接触した場合発錆し易い等の欠点にほか、難燃性
自体も純度により変動し不十分である。一方リン
酸ジグアニジンは難燃性能も高く、且つ吸湿性も
少なく、また防錆性も良いという優れた性能を有
している反面熱安定性がスルフアミン酸グアニジ
ンより劣り、処理紙が硬くなるという欠点があ
る。 これらの欠点を改良するため、数多くの研究が
なされ、他の難燃剤が助剤を併用する事が提案さ
れている。 列えば、 特開昭51−19808号には、スルフアミン酸グア
ニジン、硫安、スルフアミン酸アンモン、イミド
スルフオン酸アンモンのうち１種又は２種とヘキ
サメチレンテトラミン、更に、アルキルケテンダ
イマーを組合せたもの、 特公昭52−25447号には、スルフアミン酸グア
ニジン100部に対してりん酸ジグアニジン１〜20
部からなる組成物を用いたもの特公昭52−25448
号には、スルフアミン酸アンモンを第１成分に、
スルフアミン酸グアニジンを第２成分に、更に第
３成分としてジシアンジアミド、ジシアンジアミ
ド―メチロール化物及びヘキサメチレンテトラミ
ンのうち１つの有機含窒素化合物からなるもの、 特開昭52−81999号ではスルフアミン酸グアニ
ジンとリン酸系化合物のアルカリ塩の１種を含有
する組成物、 特開昭53−99697号には、スルフアミン酸グア
ニジンに副成分としてリン酸アンモン及びジシア
ンアミドを有効成分としているもの、 特開昭53−125395号に見られる様にスルフアミ
ン酸グアニジンを主成分としてメラミン―ホルマ
リン系及びメラミン―ホルマリン―アルコール系
反応生成物のメラミン系反応生成物を有効成分と
してなる組成物で処理する方法や、 特開昭54−64117号で、特公昭52−25447号にお
けるスルフアミン酸グアニジンとリン酸ジグアニ
ジンからなる組成物にジシアンジアミド―メチロ
ール化物を必須成分として加えたもの、 特開昭54−70698号に見られる様にスルフアミ
ン酸グアニジンとホルマリン反応生成物を主成分
としてジシアンジアミドとリン酸ジグアニジン及
びリン酸グアニル尿素群から選ばれる１種の副成
分を有効成分として含有するもの、 等が提案されている。 しかし、これらの有機窒素含有化合物等を併用
する方法に於ても、難燃処理効果を出すためには
多量使用する必要があり、あるものは熱安定性は
改良されるが難燃効果が十分にえられず、また紙
質が硬くなり、強度低下が著しい、発錆性を有す
る等の問題点がいぜんとして残り、難燃性効果と
処理紙の熱安定性、耐候性、吸湿性、発錆性等の
物性をそこなわない難燃剤を得る迄には至つてい
ない。 また、この様な難燃剤で難燃化処理された紙の
主用途としては壁紙、フスマ紙、障子紙があり、
特に壁紙の場合は、高発泡塩ビ壁紙用の難燃性基
紙として多用されており、紙難燃化は重要な課題
であると同時に、生産過程における熱処理条件に
おいて例えば200〜220℃で30〜90秒という紙物性
上厳しい条件下でも耐熱安定性のある難燃剤を要
望されている。しかし、従来の難燃剤ではこの様
に高度な難燃性と共に諸特性を兼備えているもの
はほとんどない。 本発明は、これらの従来の難燃剤にみられる問
題点を改善したものであつて、優れた難燃性の付
与能と耐熱性、防錆性等の諸性能を兼ね備えた難
燃処理剤を提供するものである。 本発明の難燃処理剤は、リン酸ジグアニジンの
メチロール化物を必須成分として含有する事を特
徴とするものであつて、例えばスルフアミン酸グ
アニジン又はリン酸ジグアニジンもしくはこれら
の混合物との混合物をも含むものである。 本発明の難燃処理剤の必須成分であるリン酸ジ
グアニジンのメチロール化物は、例えば次のよう
な方法で製造される。 炭酸グアニジンと水のスラリーを50〜60℃に加
熱し、ホルムアルデヒドを加え、完全に溶解する
までメチロール化反応を行なう。 次いでリン酸を加えて中和する事によりリン酸
グアニジンのメチロール化物の水溶液が得られ
る。またリン酸ジグアニジンに予めPHを中性又は
弱アルカリ性に調整したホルムアルデヒド水溶液
を加え80〜90℃でリン酸ジグアニジンが完全に溶
解するまで撹拌反応させる事によつても製造でき
る。 本発明で使用するリン酸ジグアニジンのメチロ
ール化物としては、リン酸ジグアニジン１モルに
対し約４モルまで、好ましくは0.5〜３モル、更
に好ましくは0.8〜２モルのホルムアルデヒドを
反応せしめて得られる反応生成物が好ましい。 ホルムアルデヒドの反応モル数が多すぎると溶
解性はますが難燃性が低下し、吸湿性が増加する
傾向があり好ましくない。 又、反応モル比が過少すぎると溶解度が小さく
なり、低温時に結晶が析出し取扱上不便をきた
す。また熱安定性が低下する傾向があり好ましく
ない。従つて本発明では上記例示の如き反応モル
比のリン酸ジグアニジンとホルムアルデヒド反応
生成物の利用が好適である。 本発明のリン酸ジグアニジンのメチロール化物
は、極めて顕著な難燃性能を示し、また処理紙の
熱安定性が良く白色度が低下しない、吸湿性がな
い、金属に対する腐食性がない等優れた諸性能を
有し、且つ水に対する溶解度が極めて大きいので
必要に応じて高濃度の処理液を調整する事が出来
るという長所を備えている。従つてスルフアミン
酸グアニジン、リン酸ジグアニジンあるいはこれ
らの混合物に配合することにより、これらの欠点
を改良し、従来の難燃剤には見られない優れた相
乗効果が得られ、卓越した性能が発揮される。す
なわち、スルフアミン酸グアニジンの難燃性の向
上、吸湿性の減少及び金属腐食性をなくし、更に
紙の腰を強くする等の効果が見られ、またリン酸
ジグアニジンに対しては耐熱安定性の顕著な改
善、更には紙質を硬くする問題点を改良し、適度
な柔軟性を付与できる効果がある。 リン酸ジグアニジンのメチロール化物にスルフ
アミン酸グアニジン又はリン酸ジグアニジンある
いはこれらの混合物を配合して使用する場合、そ
の合計量中におけるリン酸ジグアニジンのメチロ
ール化物の比率が固型分換算で５重量％以上あれ
ば充分高性能の難燃処理剤が得られるが、特にそ
の比率が５〜50重量％の範囲内では相乗効果が発
揮される。 本発明の難燃処理剤は通常水溶液として用いら
れるので、混合物の場合には、リン酸ジグアニジ
ンのメチロール化物の水溶液に、例えばスルフア
ミン酸グアニジン、リン酸ジグアニジンを所定量
加えて完全に溶解した均一溶液として用いるのが
好ましい。 この場合予め混合物の溶液としてもよいが使用
の都度溶液を調整してもよい。 本発明の難燃処理剤を対象基材に付与する方法
としては、従来行なわれている方法でよく、難燃
処理剤の水溶液に基材を浸漬処理後乾燥する方法
又はスプレーにて吹つける方法、又はサイズプレ
ス法等がある。 また、本発明の難燃処理剤はサイズ剤、デンプ
ン等の表面処理剤、その他の紙あるいは繊維等の
処理剤と併用する事も可能である。 本発明の難燃処理剤の基材に対する付着量は固
形分換算で３〜30重量％が適当であり、特に５〜
20重量％が好ましい。 本発明の難燃処理剤は各種のセルロース系材
料、特に紙の処理材として好適であり、また一般
の合成紙等にも適用できる。 次に実施例により本発明をさらに具体的に説明
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。 なお試験体の調製ならびに各性能テストは以下
の方法による。 (1) 試験体の調製 難燃処理剤加工紙材として東洋紙No.１号（秤
量90ｇ／m²）を大きさ25×30cmに切り取り、これ
をそれぞれの難燃処理剤水溶液中に温度50℃で約
30〜60秒間浸漬し、取出し絞り機（２軸ロール式
空気圧）で絞つたのち、105℃の乾燥器中で３分
間乾燥し恒湿器（シリカゲルデシケーター）にて
24時間放置した後各試験に供試した。 尚、薬剤付着量は、５〜25重量％の間で変動さ
せた。 しかし、紙物性テスト用は付着量12重量％に統
一した。 本実施例で使用した難燃処理剤としての主な薬
品次のとおりである。 (A) リン酸ジグアニジン・メチロール化物：（参
考例としてリン酸ジグアニジン：ホルムアルデ
ヒド＝１：２を示す。） 炭酸グアニジン327ｇ（1.814モル）に水433
ｇを加えてスラリー状とし、加温し55〜60℃に
保持する撹拌しながらパラホルムアルデヒド
136ｇ（3.627モル）を加え完全溶解した後更に
30分反応を継続する、次いで85％燐酸208ｇを
加え更に約30分加熱して反応生成物を調整し
た。本液は固形分50wt％を含む。 (B) スルフアミン酸グアニジンは試薬（東京化成
(株)製）特級を使用した。 (C) リン酸ジグアニジンは試薬（関東化学(株)製）
特級を使用した。 (D) その他の薬剤はすべて試薬特級品を使用し
た。 (2) 試験方法は下記各項の通りである。 難燃性 JIS Z2150「薄い材料の防炎性試験方法
（45゜メツケルバーナ法）」に従つて加熱時間
10秒間で試験した。各試験体片５枚１組とし
て測定しその平均値を採用した。 熱安定性（白色度） 各試験体から、面積４×４
cmの試験体片を５枚１組として切りとり、熱
風乾燥器中で温度220℃で90秒間加熱したの
ち、JIS Ｐ―8123―1961に従つて色差計によ
つて各組試験体片の表裏のハンター白色度を
測定し平均値を採用した。 吸湿性 各試験体から面積５×５cmの試験体片を
切りとり、熱風乾燥器中で温度110℃×
1.5Hr乾燥した絶乾状態のものについて温度
20℃、相対湿度80％の恒湿器に24時間放置し
た時の重量増加量を求め、無処理紙に対する
重量増加率で表示した。 発錆性 各試験体から面積10×10cmの試験体片を
切りとり、ホツチキスの針、虫ピン、クリツ
プ、銅線、釘等の金属を取りつけ、温度20
℃、相対湿度80％の恒湿器中に30日間放置し
発錆性の有無を肉眼で観察した。 (3) 難燃処理紙の紙物性試験方法は下記の通り。 耐折強さ JIS Ｐ―8115に準じてMIT型試験器
を用いて、荷重0.5Kgで測定を行なつた。 引裂強さ JIS Ｐ―8116に準じてエルメンドルフ
試験器で測定を行なつた。 剛度（こわさ） ガーレーこわさ試験器により測
定した。 抗張力 JIS Ｐ―8113に準じて測定した。 サイズ度 JIS P8112に従い測定した。 実施例１〜４、比較例１〜２ 本発明の難燃処理剤の必須成分であるリン酸ジ
グアニジンのメチロール化物の製造時における使
用ホルムアルデヒドのモル比が難燃処理剤の性能
に与える影響を調べるため、ホルムアルデヒドの
モル比を１、２、３、４としてメチロール化物を
製造し、これを用いて紙に付着させたのち、難
燃性試験を実施し表―１の結果を得た。また比較
例としてリン酸ジグアニジン又はスルフアミン酸
グアニジン単独の場合を示した。 本発明の難燃処理剤は、難燃剤、加熱安定性、
吸湿性及び発錆性の各項目について優れた性能を
有することがわかる。 またリン酸ジグアニジン単独の場合は、難燃性
は良好であるが、加熱安定性が著しく劣り、180
℃〜220℃に加熱する事により着色する欠点があ
る。 一方、スルフアミン酸グアニジン単独では難燃
性能が著しく劣り且、吸湿性が高く本発明の処理
剤の1.5倍となる。 また、腐蝕性が著しく難燃剤処理紙と接触した
釘は２日後に発錆がみられ更に６日後クリツプ等
にも発錆が認められ防蝕性を有しない。 本発明のリン酸ジグアニジンのメチロール化物
は、スルフアミン酸グアニジンと同等の難燃効果
を出すためには、難燃剤付着量が1/1.7でよく強
力な難燃性能を有している事がわかる。更に、高
温安定性の点では、スルフアミン酸グアニジンよ
り若干劣るがリン酸ジグアニジンより著しくすぐ
れた耐熱性を有し処理紙の白色度は著しく改善さ
れた。 吸湿性の点では、スルフアミン酸グアニジンの
１／１．５と著しく低く、リン酸ジグアニジン同程度
の吸湿性であつた。 次に、金属に対する防錆性の点でも、全く発錆
性が認められず、著しい防錆性を有しており製造
時におけ金属製機器の腐蝕防止に役立つ。 尚、本発明難燃剤は、ホルムアルデヒド付加量
によつて若干性能上での差が認められる。即ち難
燃性吸湿性の点で付加量が増加するに従つて難燃
性能は低下し、吸湿性は増加する傾向が認められ
るが実用上問題になる様な差ではない。

【表】

【表】 実施例 ５〜９ 次に、本発明の処理剤の難燃性能を見るため、
２モル比のホルムアルデヒドを用いて合成した付
加物を紙に対する付着量を変えてテストした結果
を表―２に示す。 その結果、付着量が５重量％では接炎により炭
化するが10重量％では炭化長8.1cmと防炎２級合
格となる。 即ち、本発明難燃処理剤によれば防炎２級合格
するための必要な付着量としては、７〜９重量％
で良く、スルフアミン酸グアニジンの単独処理で
同様効果をえるための付着量17重量％に対して強
力な難燃性能を有する事がわかる。

【表】 実施例 10〜17 スルフアミン酸グアニジン又はリン酸ジグアニ
ジンにリン酸ジグアニジンのメチロール化物を添
加した場合における各々の難燃剤性能テスト結果
を表―３に示す。 即ち、スルフアミン酸グアニジンえの添加量は
５重量％でも効果がみられ、難燃効果は付着量15
重量％で防炎２級合格となり、発錆性も同様に改
良され20重量％添加では全く発錆せず防蝕効果が
著しい。 また、吸湿性も同様改良された。熱安定性につ
いては若干低下したが50重量％添加以内であれば
実用上差支えない程度である。 次に、リン酸ジグアニジンえの添加は、防錆性
は全く変化なく、吸湿性、難燃性は若干低下する
が実用上問題なく、熱安定性を大巾に向上する事
が可能となつた。 以上の様に、スルフアミン酸グアニジンに対し
ては、難燃性を付与し、吸湿性の改善、更に防蝕
性を有する事が、リン酸グアニジンについては、
難燃性能、吸湿性、防蝕性を損なわずに熱安定性
の改善が可能となつた。 比較例 ３〜５ 比較例３に示したスルフアミン酸グアニジンと
リン酸ジグアニジンを併用する方法では、熱安定
性が悪く白色度が劣り、吸湿性も高く、且つ発錆
性が著しい。また、比較例４に示したスルフアミ
ン酸グアニジン、スルフアミン酸アンモニウム、
ジシアンジアミドのメチロール化物を併用する方
法では難燃性は良いが、熱安定性が悪く、吸湿性
が高く、且つ発錆性が認められる。 さらに比較例５に示したスルフアミン酸グアニ
ジンにリン酸ジグアニジン及びジシアンジアミド
のメチロール化物を添加する方法でも熱安定性、
難燃性能の点では大差ないが、吸湿性、発錆性の
点で劣つている。

【表】 実施例18〜24、比較例６〜７ 本発明の難燃処理剤で処理した紙について紙力
評価を実施した結果を表―４に示す。 先づ、耐折強さについて、本発明の難燃剤では
スルフアミン酸グアニジン単独に比して低い数値
を示すがスルフアミン酸グアニジンは元来この点
においては高い値を示すのが特長で実用上本発明
の難燃剤が示す値で充分である。 本発剤をスルフアミン酸グアニジン又はリン酸
ジグアニジンとの混合使用する事により本発明剤
単独で使用するよりも耐折強さは向上する。 次に、剛直度は、本発明はスルフアミン酸グア
ニジン及びリン酸ジグアニジン単独の場合に較べ
てより硬いが実用上、製造加工時の操業に支障を
きたす様な硬さではない。スルフアミン酸グアニ
ジン単独では硬さが失われ軟かくなりすぎる事が
知られており、この事は本発明の難燃剤がスルフ
アミン酸グアニジン単独よりも硬い即ち、腰のあ
る処理紙を与える事になり、従来の欠点が克服さ
れている事を示している。 次に、本発明剤はスルフアミン酸グアニジン及
びリン酸ジグアニジンと混合使用する事によりス
ルフアミン酸グアニジン単独で使用した場合の処
理紙の軟らかい、腰のないと云る問題が改善さ
れ、リン酸ジグアニジン単独より若干硬くなるが
実用上問題となる値ではなく処理紙の使用が可能
である。 引裂度は、本発明の難燃剤で処理した紙は、ス
ルフアミン酸グアニジン単独処理と同等でリン酸
ジグアニジン単独処理より僅かに低かつた。 次に本発明剤とスルフアミン酸グアニジン及び
リン酸ジグアニジンと混合使用した場合は単独処
理に較べ向上する特性を有している。 抗張力は、スルフアミン酸グアニジン及びリン
酸ジグアニジンの単独処理より高く、次に、本発
明剤とスルフアミン酸グアニジン及びリン酸ジグ
アニジンと混合使用する場合は単独処理より若干
低下するが実用上問題となる値ではなく混合使用
可能である。

【表】

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スルフアミン酸グアニジン又はリン酸ジグア
   ニジンあるいはこれらの混合物に必須成分として
   リン酸ジグアニジンのメチロール化物を添加して
   成ることを特徴とする紙類の難燃処理剤。 ２ リン酸ジグアニジンのメチロール化物がリン
   酸ジグアニジン１モルに対し0.5〜４モルのホル
   ムアルデヒドを反応せしめて得られた生成物であ
   る事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の難
   燃処理剤。 ３ スルフアミン酸グアニジン又はリン酸ジグア
   ニジンあるいはこれらの混合物との合計量中に占
   めるリン酸ジグアニジンのメチロール化物の比率
   が固形分換算で５〜50重量％である特許請求の範
   囲第１項記載の難燃処理剤。