JPS6348988B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、織製および不織製の綿、ポリエステ
ル繊維、綿とポリエステルとの混紡、レーヨン、
ナイロン、大麻およびセルロース繊維を包含する
多くの繊維のバインダーとして有用な新規な難燃
ラテツクスに関する。 ラテツクス類はポリエステル繊維を結合するた
めにしばしば用いられてきている。ポリエステル
の固有の燃焼性のために、難燃組成物を結合剤に
加えて、加えない場合に比べて、結合したポリエ
ステル繊維の火炎又は火炎危険性を低下してきて
いる。 「難燃性」またはこの明細書中の同様な意味を
表わす単語を用いるとき、「材料が比較的低いエ
ネルギーの点火源、たとえば、タバコ、マツチ、
ロウソク、タバコのライターまたはストーブのバ
ーナーに暴露されたとき、材料を耐熱性とさせう
る」組成物を意味することを意図する。「難燃剤
−安全についての政府の法規および公衆の強い主
張は拡大しつつある工業について重要性を提供す
る」CHEMICAL ＆ ENGINEERING
NEWS、April24、1978、pp.22〜36、23。 多くの化学物質が繊維を難燃化するために使用
されてきている。多分これらの物質のうちの最も
よく知られているものの１つは、トリス
（Tris）、すなわち、トリス−（２，３−ジブロモ
プロピル）ホスフエートである。この化学物質は
かつて子供用寝巻きの難燃剤として使用された
が、この化合物が人間において発ガン性であるこ
とが試験により明らかになつた後、このような目
的にもはや使用されていない。 トリスの危機の出現以来、製造者は今はないト
リスが残したギヤツプを満たすことを探求してき
た。この工業において本来難燃性の繊維を製造
し、これによつて繊維上の難燃性被膜を必要とし
ないようにすることが探求された。しかしなが
ら、本来難燃性である繊維以外の繊維はなお製造
されつつある。こうして、これらの繊維を被覆す
るのに使用する難燃化学物質についての要求がな
お存在する。 トリス以外の化学物質は、繊維、とくにポリエ
ステル繊維についての難燃剤として使用されてき
ている。たとえば、スタウフアー（Stauffer）
は、ポリエステル繊維の難燃剤として、Fyrol
FR−２、すなわち、トリス（１，３−ジクロロ
プロピル）ホスフエートを商品化した。モービ
ル・ケミカル（Mobil Chemical）は、ポリエス
テル繊維のための難燃剤として、Antiblage 19、
すなわち２種の環式ホスホネートエステルの混合
物を販売した。もちろん、多くの他の難燃剤を、
種々の繊維について使用するために、商業的に入
手できる。 多くの異なる種類の材料のための難燃剤として
有用である多くの化学物質は米国特許に開示され
ている。米国特許第2036854号は、ホウ酸アンモ
ニウムまたはリン酸アンモニウムとハロゲン化ア
ンモニウム、たとえば、臭化アンモニウムとの混
合物である、防炎性繊維材料において有用な、組
成物を開示している。その特許は、さらに、添加
したハロゲン化アンモニウムがホウ酸アンモニウ
ムまたはリン酸アンモニウムの消炎性を大きく増
加するように思われることを開示している。 米国特許第2452054号は、セルロース材料のた
めの難燃組成物に関する。その特許において、セ
ルロース材料中に使用されている非樹脂質の炭素
質材料を耐燃性のフオーム様の押出膨張層に変え
る化学物質が開示されている。開示された化学物
質には、リン酸二アンモニウムと臭化アンモニウ
ムが包含される。 米国特許第3058927号は、自消性芳香族重合体
組成物に関する。この特許中には、臭化アンモニ
ウムとある種の剤との組み合わせは相剰剤として
作用して臭化アンモニウムの防炎作用を増大する
ことが開示されている。さらに、リン酸アンモニ
ウムのようなアンモニウム塩を用いて、布はく、
紙、木材などのような燃焼性物品の有炎燃焼を防
ぐことは知られていることが、さらに開示されて
いる。 米国特許第3061492号は、難燃性であるポリエ
ステルラミネートに関する。臭化アンモニウムを
不飽和ポリエステル樹脂組成物のための難燃剤と
して使用できることが開示されている。 米国特許第3870590号は、１種または２種以上
の難燃剤をポリエステル繊維に加えることの有用
性について開示している。また、相剰効果は１種
または２種以上の難燃剤を使用するとき、得られ
ることを開示している。さらに、いつそう重要な
難燃相剰剤は、ハロゲン、たとえば、臭素または
塩素、アンチモン、リンまたは窒素を含有するこ
とが述べられている。 米国特許第4049609号は、難燃剤を包含する不
飽和ポリエステル樹脂系に関する。臭素およびリ
ン化合物を難燃剤として使用できることが開示さ
れている。 米国特許第3840488号は、繊維材料の処理およ
びカーペツトの裏材料に有用なブタジエン−スチ
レン重合体の水性ラテツクスの難燃材料を開示し
ている。この特許中には、臭化アンモニウムおよ
び尿素を難燃添加剤としてラテツクスに加える
と、ラテツクスの粘度が不都合に減少することが
開示されている。さらに、臭化アンモニウムおよ
び尿素をラテツクスに加えることにより観察され
る望ましくない粘度の減少は、他の難燃剤、たと
えば、ハロアルキルリン酸またはその塩を加える
ことにより防止できることが開示されている。 異なる難燃組成物を組み合わせる相剰効果は、
使用する難燃組成物および特定の用途に依存す
る。たとえば、“Requirements For The Flame
−Retardant Finishing Of Polyester／
Cellulosic Blends（ポリエステル／セルロースの
ブレンドの難燃仕上げのための必要条件）”、
Katherin V.StevensおよびStevens B.Sello著と
題する文献は、窒素／リンの相剰効果が窒素およ
びリン含有化合物で処理したある種の綿およびポ
リエステル／綿の混紡について観測されたことを
開示している。その文献がまた開示していること
によると、臭素／リンの相剰作用は臭素化された
脂肪族または芳香族の化合物と有機リン化合物と
の組み合わせにおいて観測される。しかしなが
ら、無機臭素化合物、たとえば、臭化アンモニウ
ムと有機リン化合物との組み合わせを用いて付加
効果しか認められないことが開示された。 リン含有化合物とハロゲン化合物との組み合わ
せによつて観測される相剰効果は、THE
CHEMISTRY AND USES OF FIRE
RETARDANTS（難燃剤の化学と使用）、JOHN
W.LYONS著の1970年版の表１〜10中に示唆さ
れている。その表によると、５％のリン含有化合
物または12〜15％の臭素化合物がポリエステル重
合体を自消性とするために必要されるが、２％の
リン含有化合物と６％の臭素含有化合物との組み
合わせは同じ効果を有する。 ある難燃化合物は、ラテツクスに加えると、ラ
テツクスを不安定にする。不安定とは、ラテツク
スが凝集することおよび／または粘度を有意に変
化させることを意味する。ある場合において、不
安定性は特定の種類の難燃化合物をPHにきわめて
感受性のラテツクスに加えることによつて生じう
る。一般に、このような変化、凝集および／また
は流動学的性質の変化は、ラテツクスを意図する
用途に使用できないため、望ましくない。たとえ
ば、リン酸二アンモニウムの添加に対して不安定
なラテツクスが多数存在する。 難燃化合物を組み合わせ、そしてそれらの化合
物をラテツクスに加えることによる相剰効果を利
用して、ラテツクスの流動学的性質に実質的に影
響を及ぼさないで、増大した燃難性を有するラテ
ツクスを製造することが望ましい。また、PHを調
整してPHにきわめて感受性のラテツクス中に使用
できる難燃化合物を製造することが好ましい。そ
の上、トリスの代わりに使用できる非毒性の添加
剤を製造することも望ましい。 １〜５重量部の臭化アンモニウム対１重量部の
リン酸二アンモニウムからなる添加剤の難燃有効
量をラテツクスに加えることによつて、常態では
リン酸二アンモニウムに対して不安定なラテツク
スを改良できることを発見した。この改良は、リ
ン酸二アンモニウムの単独の添加から生ずる望ま
しくない性質を生成しないで、行うことができ
る。さらに、生成するラテツクスは無毒性であ
る。 これらのラテツクスは、１〜５重量部の臭化ア
ンモニウム対１重量部のリン酸二アンモニウムか
らなる添加剤の難燃有効量をラテツクスに加える
ことによつて、製造できる。添加剤の難燃有効量
は、未処理のラテツクスの乾燥重量に基づいて約
５〜約30重量部の乾燥添加剤であることができ
る。 常態ではリン酸二アンモニウムに対して不安定
であり、そして本発明の教示に従つて利用できる
ラテツクスは、次のラテツクスを包含する：アク
リルゴム、ポリ酢酸ビニル、スチレン−ブタジエ
ン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、クロ
ロプレン重合体、クロロプレン共重合体、ポリイ
ソプレン、ニトリルゴム、ポリブタジエン、エチ
レン共重合体、ポリプロピレンおよびポリ塩化ビ
ニル。 本発明のラテツクスおよび本発明の方法に従つ
て製造されるラテツクスは、カーペツトの裏材
料、空気フイルターおよび家屋の断熱材料の用途
を包む多くの目的に有用である。本発明の新規な
ラテツクスを応用できる繊維支持体には、織製お
よび不織製の綿、ポリエステル繊維、綿とポリエ
ステルとの混紡、レーヨン、ナイロン、大麻およ
びセルロース繊維が包含される。 乾燥したまたは硬化した重合体ラテツクスは、
本発明の方法に従つて処理すると、改良された難
燃性を示すことが発見された。この方法は１〜５
重量部の臭化アンモニウム対１重量部のリン酸二
アンモニウムからなる添加剤の難燃有効量をラテ
ツクスに添加することからなる。 本発明の方法に従つてつくつたラテツクスは、
織製または不織製のポリエステル、綿、綿とポリ
エステルとの混紡、レーヨン、ナイロン、大麻お
よびスルロース繊維のような燃焼性材料を被覆
し、難燃性とするのに使用できる。燃焼性材料を
改良されたラテツクスで被覆することが望ましい
ので、添加剤はラテツクスの流動学的性質に有意
の影響を及ぼさないことが望ましい。すなわち、
改良されたラテツクスは凝集してはならず、ある
いは粘度の有意な変化を起こしてはならない。た
とえば、PHにきわめて感受性のラテツクスは、ラ
テツクスと異なるPHを有する難燃化合物をラテツ
クスに加えるとき、不安定となる。 本発明の実施において有用な重合体ラテツクス
は、リン酸二アンモニウムに対して不安定なラテ
ツクスである。このことは、リン酸二アンモニウ
ムをラテツクスに添加すると、ラテツクスが凝集
し、ラテツクスの粘度が有意に変化することを意
味する。これらの性質は、ラテツクスを意図する
目的に使用することを困難とさせるので、望まし
くない。 次のラテツクスの群から選ばれたラテツクスを
含む多くのラテツクスを、本発明の教示に従つて
使用できる：ポリ酢酸ビニル（PVA）、スチレン
−ブタジエンゴム（SBR）、アクリルゴム、エチ
レン酢酸ビニル共重合体、クロロプレン重合体、
クロロプレン共重合体、ポリイソプレン、ニトリ
ルゴム、ポリブタジエン、エチレン共重合体、ポ
リプロピレンおよびポリ塩化ビニル。 本発明の実施において有用な重合体ラテツクス
は、商業的に入手できるものの多くを包含する。
これらの商業的に入手できるラテツクスには、ロ
ーム・アンド・ハース・カンパニー、ユニオン
76、ユニオン・カーバイド・カンパニー、セラニ
ーズ・ケミカル・カンパニーおよびナシヨナル・
スターチにより製造されているものが含まれる。 本発明の好ましい態様に従えば、リン酸二アン
モニウムおよび臭化アンモニウムの水溶液を調製
する。水溶液中の臭化アンモニウム対リン酸二ア
ンモニウムの比は変化できるが、２重量部の臭化
アンモニウムを１重量部のリン酸二アンモニウム
と混合することが好ましい。また、水溶性は33重
量％の合計の固体を有することが好ましい。溶液
を調製した後、適当なPH調整剤、たとえば、濃水
酸化アンモニウムまたはリン酸を加えて溶液のPH
を7.5〜8.5に調整することが好ましい。 本発明の添加剤の好ましいPH範囲は7.5〜8.5で
あるが、添加剤のPHは添加剤を使用するラテツク
スに依存して3.0〜11.0に調整できることを理解
すべきである。ラテツクスがPHに対してきわめて
感受性である場合、添加剤溶液のPHはラテツクス
と添加剤溶液との混合前ラテツクスのPHに密接に
一致する値に調整することが好ましい。しかしな
がら、ある場合、たとえば、ラテツクスがそれほ
どPHに感受性でない場合、添加剤のPHをラテツク
スとの混合前に調整する必要はない。 難燃剤溶液は、いつたん調製すると、ラテツク
スへ加えることができる。一般に、未処理のラテ
ツクスの乾燥重量に基づいてほぼ５〜30重量％の
乾燥添加剤を加えることで十分である。このこと
は、ラテツクスの体積に加える添加剤の体積が乾
燥ラテツクス100重量部当り５〜30重量の乾燥添
加剤に等しいことを意味する。好ましくは、
PVAラテツクスまたはアクリルラテツクスを用
いるとき、約15〜26重量％の添加剤をラテツクス
に加える。再び、前述の重量％は未処理ラテツク
スの全固体含量の重量当り添加剤中の固体の重量
に基づくことを理解すべきである。 好ましい態様において、前述のリン剤二アンモ
ニウムおよび臭化アンモニウムの好ましい水溶液
（FYARESTOR−330として市販されている）を
アクリルラテツクス（ローム・アンド・ハースの
Rhoplex TR−407）に未処理ラテツクスの乾燥
重量に基づいて約15〜26重量％の乾燥添加剤の量
で加える。 好ましい態様において、好ましい難燃ラテツク
スを使用してポリエステル繊維を難燃性とする。
ポリエステル繊維へ加える合計のラテツクスは、
未処理繊維の乾燥重量当り難燃化ラテツクスの乾
燥重量に基づいて約20〜30重量％であることがで
きる。好ましくは、ラテツクスは約22〜28重量％
の量で加える。 本発明の数示に従いラテツクスを調製すると
き、リン酸二アンモニウムと臭化アンモニウム
は、これらの２種の化学物質の水溶液を調製する
必要なく、ラテツクスに直接加えることができる
ことを理解すべきである。これらの化学物質をラ
テツクスへ直接加えるとき、臭化アンモニウムの
前にリン酸二アンモニウムを加えないように注意
すべきである。難燃添加剤をラテツクスといつた
ん混合すると、生ずるラテツクスは適当なPH調整
剤、たとえば、濃水酸化アンモニウムまたはリン
酸の添加によりPHを調整できる。 本発明のラテツクスは、カーペツトの裏材料、
空気フイルターまたはハウジングの断熱材への応
用を含む多くの目的に使用できる。１つの非常に
実際的使用は、空気調和装置の繊維として使用す
るための不織布ポリエステル繊維へラテツクスを
使用することであることがわかつた。繊維へのラ
テツクスの施用は、２つの機能を提供する。不織
繊維は、施用により、同時に結合されかつ難燃性
とされる。 本発明のラテツクスが結合剤および難燃剤であ
ることができるポリエステル繊維は、現在商業的
に入手できるものに限定されない。たとえば、そ
れらの繊維は、綿、ポリエステル、綿とポリエス
テルとの混紡、レーヨン、ナイロン、大麻および
スルロースである。 本発明のラテツクスは、この分野においてよく
知られている方法を含む多くの方法によつて支持
体へ施こされる。たとえば、ラテツクスを不織ポ
リエステル繊維に施こすとき、それはこの分野で
よく知られている方法、たとえば、キスロール塗
布、ナイフ塗布、エアレススプレーまたはパジン
グにより施こすことができる。どの適用方法を用
いるかに無関係に、繊維へ施こしたラテツクスは
乾燥または硬化すべきである。この乾燥工程は繊
維を比較的低い温度、たとえば、300F（149℃）
に適切な硬化を行なうのに十分な短かい時間加熱
することによつて実施できる。 本発明の添加難燃剤は、臭化アンモニウムとリ
ン酸二アンモニウムの水溶液である。好ましい態
様において、水溶液は33重量％の全固体を有し、
そして臭化アンモニウム対リン酸二アンモニウム
の重量比は２対１である。また、生ずる水溶液は
適当なPH調整剤、たとえば、濃水酸化アンモニウ
ムまたはリン酸の添加により、7.5〜8.5に調整さ
れたPHを有することが好ましい。本発明の教示に
従つてラテツクスと混合するための好ましい添加
剤は、好ましくはFYARESTOR−330として本
発明の発明者の譲受人が現在商品化している。 本発明の性質を一層明らかに開示するために、
特定の実施例を下に記載する。 実施例 １ 本発明のラテツクスの支持体へ施用 1a−この実施例において、15ガロンの
FYARESTOR−330を50ガロンのローム・ア
ンド・ハースのRhoplex TR−407アクリルと
混合し、そしてこの得られた混合物を40ガロン
の水で希釈する。次いで、この溶液を不織ポリ
エステルシートへ次のよく知られた方法（以後
“ポリエステル施用法”と呼ぶ）で施こす：ば
らのポリエステル繊維をガーネツト・サイザー
（garnet sizer）に通す。このガーネツト・サ
イザーにおいて製造された不織ポリエステルシ
ートに、前述の処方の難燃ラテツクス溶液をス
プレーする。次いで、湿つた不織ポリエステル
シートを300〓（149℃）の炉にゆつくり通す。
この乾燥した繊維をロールに巻き、包装する。
この実施例は、ポリエステル繊維に施こすもの
として本発明のラテツクスの好ましい態様を説
明する。 1b−この実施例において、908mlの
FYARESTOR−330を、１ガロンのユニオン
76レジン3077ラテツクスと混合する。生ずる混
合物を４ガロンの水で希釈する。この希釈した
ラテツクス溶液を、支持体へ施用するため、セ
ルロース紙繊維と混合できる。典型的には、こ
の混合物を断熱材として壁または天井に施こ
す。このラテツクスおよびセルロースは、ナシ
ヨナル・セルロースから販売されているＫ−13
スプレー装置の使用により、適当な支持体へ施
こすことができる。１〜２インチの断熱被膜で
被覆した支持体は、室温で約３〜７日間放置し
て乾燥できる。この難燃セルロース繊維を用い
る方法を、以後「セルロース繊維の方法」と呼
ぶ。この実施例は、セルロース繊維についての
好ましい態様のラテツクスの使用を説明する。 実施例 ２ この実施例の目的は、表に示すアクリル、ポ
リ酢酸ビニル、およびスチレンブタジエンゴムラ
テツクスのバインダー中に等レベルで使用したと
きの、FYARESTOR−330と臭化アンモニウム
の効能を比較する。種々のラテツクスと難燃組成
物を、表に示す濃度で混合した。さらに、各難
燃ラテツクスをフライ（fly）スプレー装置で不
織ポリエステル繊維のフイルターの両側に施こし
た。 湿つたポリエステルフイルターを炉内で300〓
（149℃）で乾燥した。各場合加えた難燃ラテツク
スは、ほぼ25重量％（乾燥基準）であつた。 各場合、乾燥した試料はヘリ着火のため火炎に
暴露する水平のヘリを有した。各試料の各ヘリを
着火し、そして観測の平均を表に記載する。次
の難燃等級を用いた： １−５秒以内で消炎 ２−30秒以内で消炎 ３−時々消炎（境介線） ４−ゆつくり燃焼する ５−急速に燃焼する 結果が示すように、たとえば、ローム・アン
ド・ハースのPVAラテツクスを用いると、
FYARESTOR−330は臭化アンモニウムよりも
有効な難燃添加剤である。さらに、アクリル重合
体は燃焼性が低いため、アクリル重合体に関して
等しい難燃等級を達成するために要求される難燃
添加剤の量は少ない。

【表】 実施例 ３ 異なる支持体についてのFYARESTOR−330
の効能を表に示す。各ラテツクス混合物は、
“FYARESTOR−330／ラテツクス”の欄中に示
す体積比の成分を混合することによつて調製し
た。次いで、支持体Ｃ−Ｆへ施こした各調製した
ラテツクス混合物を水の添加により体積で４倍に
希釈した。たとえば、１つの混合物の４ガロンを
まず４ガロンの水で希釈し、次いで８ガロンの水
で希釈した。 支持体へ加えた固体の合計量（重量％基準）
は、合計の付着固体％の欄に示す。支持体Ａおよ
びＢを、それぞれ実施例1aおよび1bに記載する
ように処理した。残りの支持体は浸漬浴の塗布に
より処理し、ここで支持体を示したラテツクス溶
液中に浸漬し、そして過剰の溶液を絞つて除去し
た。 各支持体は次のように処理した： (1) 未処理の支持体の難燃性は、ASTM−Ｄ−
2863−76酸素指数試験により測定した−これら
の結果を“支持体の酸素指数”の欄に記載す
る。 (2) 処理した支持体の難燃性は上の(1)で用いた同
じASTM試験により測定した−これらの結果
は“酸素指数F.R.支持体”の欄に記載する。 (3) 処理した支持体は、また、運輸省試験＃302
（Department of Transportation Test 302）
を用いて（“D.O.T.302F.R.支持体”の欄参照）
そしてアンダーライターズラボラトリーの試験
No.94を用いて（“U.L.94F.R.支持体”の欄参照）
試験した。 結果が示すように、すべての支持体は本発明の
教示に従つて製造したラテツクスを用いる処理後
難燃性の有意の改良を示した。

【表】
加。
前述の発明の好ましい態様は現在考えられる最
良のものであることを理解すべきであるが、その
態様のみが可能であるわけではない。本発明の範
囲は特許請求の範囲により規定され、そして本発
明の真の精神の範囲に入るすべての同等の変更お
よび変法によつて定められる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 常態ではリン酸二アンモニウムに対して不安
   定なラテツクスが１〜５重量部の臭化アンモニウ
   ム対１重量部のリン酸二アンモニウムからなる添
   加剤の難燃有効量を含有して成ることを特徴とす
   る繊維のバインダーとして有用なラテツクス。 ２ 該添加剤は５〜30重量％の量で該ラテツクス
   中に存在する特許請求の範囲第１項記載のラテツ
   クス。 ３ 常態ではリン酸二アンモニウムに対して不安
   定なラテツクスは、アクリルゴム、ポリ酢酸ビニ
   ル、スチレン−ブタジエン共重合体、エチレン酢
   酸ビニル共重合体、クロロプレン重合体、クロロ
   プレン共重合体、ポリイソプレン、ニトリルゴ
   ム、ポリブタジエン、エチレン共重合体、ポリプ
   ロピレンおよびポリ塩化ビニルからなるラテツク
   スの群より選ばれる特許請求の範囲第２項記載の
   ラテツクス。 ４ 該ラテツクスは15〜26重量％の該添加剤を有
   するポリ酢酸ビニルであり、そして該添加剤は２
   重量部の臭化アンモニウム対１重量部のリン酸二
   アンモニウムを含み、そして33重量％の固体を有
   する水溶液からなる特許請求の範囲第３項記載の
   ラテツクス。 ５ 該ラテツクスは15〜26重量％の該添加剤を有
   するアクリルゴムラテツクスであり、そして該添
   加剤は２重量部の臭化アンモニウム対１重量部の
   リン酸二アンモニウムを含み、そして33重量％の
   固体を有する水溶液からなる特許請求の範囲第３
   項記載のラテツクス。