KR20030005172A - 난연 가공제, 난연 가공 방법 및 난연 가공 섬유 - Google Patents

난연 가공제, 난연 가공 방법 및 난연 가공 섬유 Download PDF

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Abstract

본 발명의 난연 가공제는, 예를 들면, 하기 화학식 4;
화학식 4
로 표시되는 인계 화합물을 함유하여 이루어지는 것이다. 또한, 본 발명에서는, 이러한 난연 가공제를 포함하는 처리액에 폴리에스테르 섬유 직물 등을 침지하고, 이것을 소정 온도로 열처리함으로써, 난연 가공제를 폴리에스테르 섬유 직물에 정착시키고, 난연 가공 섬유를 얻는다. 이것에 의해, 할로겐계 화합물을 사용하는 일없이, 섬유에 대하여 충분한 세탁 내구성을 유지하면서, 후가공에 의해서도 충분한 난연성을 부여할 수 있다.

Description

난연 가공제, 난연 가공 방법 및 난연 가공 섬유{Flame retardant, method for the flame retardant processing and flame retardant-treated fiber}
종래, 섬유에 대하여 난연성을 부여하고, 세탁 내구성(수세 등의 습식 세정 및 드라이크리닝에 대한 내구성)을 유지시키는 난연 가공 방법에서 사용되는 난연 가공제로서는, 헥사브로모사이클로도데칸 등의 할로겐화 사이클로알칸 화합물을 난연 성분으로 하는 것이 일반적이다. 또한, 난연 성분으로서, 헥사브로모사이클로도데칸 등의 할로겐화 사이클로알칸 화합물과 포스포네이트 화합물을 혼합하여 사용하는 난연 가공 방법이 일본 공개특허공보 제(소)60-259674호에 기재되어 있다.
본 발명은, 난연 가공제, 난연 가공 방법 및 난연 가공 섬유에 관한 것으로, 상세하게는 후가공법에 의해 섬유에 대하여 난연성을 부여할 수 있는 난연 가공제, 섬유에 대하여 난연성을 부여하는 난연 가공 방법 및 이의 난연 가공 방법에 의해서 얻어지는 난연 가공 섬유에 관한 것이다.
그러나, 최근, 지구 환경의 보호, 생활 환경의 보호 등에의 관심이 높아지고 있고, 할로겐 원소를 함유하지 않은 비할로겐계 화합물을 난연 가공제로서 사용하고, 또한, 섬유에 대하여 후가공에 의해서도 세탁 내구성을 유지할 수 있는 난연가공 방법이 갈망되고 있다. 또한, 환경 보전의 관점에서, 연소시에 할로겐 등의 유해한 가스나 잔사를 발생하지 않는 난연성 가공 섬유, 즉 할로겐계 화합물을 난연 가공제로서 사용하지 않는 난연 가공 섬유에 대한 요구도 높아지고 있다.
그래서, 본 발명은, 위와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 비할로겐계 화합물을 난연 가공제로서 사용하여도, 섬유에 대하여, 충분한 세탁 내구성을 유지하면서, 후가공에 의해서도 충분한 난연성을 부여할 수 있는 난연 가공제, 난연 가공 방법 및 할로겐계 화합물을 난연 가공제로서 사용하지 않는 난연 가공 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자 등은 예의 연구를 거듭한 결과, 특정한 인계 화합물을 난연 성분으로서 사용함으로써, 충분한 세탁 내구성을 갖는 난연성을 섬유에 부여할 수 있는 것을 밝혀내어, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명에 의한 난연 가공제는, 화학식 1로 표시되는 제1 인계 화합물, 및 하기 화학식 3으로 표시되는 제2 인계 화합물 중의 어느 하나(1종)를 함유하여 이루어지는 것이다.
위의 화학식 1 및 3에 있어서,
R1은 알킬기, 하이드록시알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬기, 또는 화학식 2로 표시되는 기이고,
R2는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
R3은 수소 원자, 알킬기, 또는 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬기이다.
또한, 본 발명에 의한 난연 가공 방법은, 본 발명의 난연 가공제를 사용하여 유효하게 실시되는 방법이고, 섬유에 화학식 1로 표시되는 제1 인계 화합물 및/또는 화학식 3으로 표시되는 제2 인계 화합물을 함유하여 이루어지는 난연 가공제를 부여하는 난연 가공제 부여공정(A)과, 난연 가공제가 부여된 섬유에 열을 인가하는 열처리공정(B)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 여기서, 열처리공정은, 난연 가공제 부여공정을 실시한 후에 실시하여도 좋고, 또는 양 공정을 동시에 실시하여도 좋다.
또한, 본 발명에서의 「섬유」란, 천연 섬유, 인조 섬유 및 이들의 복합 섬유를 포함하는 것이며, 천연 섬유로서는, 식물 섬유, 동물 섬유, 그 밖의 천연 섬유를 포함하고, 인조 섬유로서는, 재생 인조 섬유, 반합성 섬유, 합성 섬유, 그 밖의 인조 섬유를 포함한다. 예를 들면, 합성 섬유로서는, 폴리에스테르, 나일론, 아크릴, 폴리우레탄 등을 들 수 있고, 반합성 섬유로서는, 아세테이트 등을 들 수 있고, 재생 섬유로서는, 레이온 등을 들 수 있고, 천연 섬유로서는, 면, 마, 실크, 양모 등을 들 수 있다. 또한, 이들의 섬유의 형태로서는, 실, 직물, 편물, 부직포, 끈, 로프 등의 섬유 제품을 예시할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
이러한 난연 가공 방법에서는, 본 발명의 난연 가공제가 섬유의 표면에 부착하고, 또는, 그 일부가 섬유의 분자 구조내에 넣어져 고착되고, 이것에 의해, 섬유에 난연 가공제가 부여된다. 이 때, 난연 가공제는, 섬유 분자 중의 비결정 영역내에 들어가는 경향이 있다. 그리고, 난연 가공제가 부여된 섬유에 열을 인가하면, 이의 치밀한 분자 배열이 이완하고, 비결정 영역내로 난연 가공제가 들어가기 쉽게 됨과 동시에, 비결정 영역내에의 난연 가공제의 확산이 촉진될 수 있다. 따라서, 섬유에의 난연 가공제의 부여량이 증대되고, 또한, 난연 가공제의 섬유에의 고착성이 강화된다.
보다 구체적으로는, 열처리공정에서는, 섬유를 100 내지 220℃의 범위내의 온도로 열처리하여 난연 가공제를 섬유에 고착시키면 적합하다. 이 때의 온도가 100℃ 미만이면, 섬유 분자 중의 비결정 영역이 난연 가공제를 구성하는 인계 화합물 분자 또는 입자를 받아들일 수 있는 정도로 이완 또는 팽창하기 어려운 경향이있다. 이것에 대하여, 이 온도가 220℃를 넘으면, 섬유의 종류, 가열 시간 등에도 따르지만, 섬유 강도가 저하하거나, 열 변성이 생기거나 할 우려가 있다.
또는, 난연 가공제 부여공정에서는, 난연 가공제를 포함하는 제1 처리액에 섬유를 침지시켜 섬유에 당해 난연 가공제를 부여하고, 열처리공정에서는, 이 제1 처리액을, 바람직하게는 90 내지 150℃, 보다 바람직하게는 110 내지 140℃의 범위내의 온도로 가열하여 난연 가공제를 섬유에 고착시켜도 적합하다. 이 때, 제1 처리액을 미리 상기 온도 범위로 가열하고, 이 속에 섬유를 침지시켜도 상관없다.
이러한 열처리공정에서의 온도가 90℃ 미만의 경우에는, 섬유 분자에서의 비결정 영역이 인계 화합물의 분자 또는 입자를 받아들일 수 있는 정도로 이완 또는 팽창하기 어려운 경향이 있는 한편, 이 온도가 150℃를 넘으면, 섬유의 종류, 가열 시간 등에 따라서 차이가 있지만, 섬유 강도의 저하, 열 변성의 발생 등을 초래할 우려가 있다.
또한 더욱이, 난연 가공제 부여공정에서는, 난연 가공제 및 캐리어를 포함하는 제2 처리액에 섬유를 침지시켜 섬유에 난연 가공제를 부여하고, 열처리공정에서는, 제2 처리액을 80 내지 130℃의 범위내의 온도로 가열하여 난연 가공제를 섬유에 고착시켜도 유용하다. 이 때, 제2 처리액을 미리 상기 온도 범위로 가열하고, 이 속에 섬유를 침지시켜도 바람직하다.
이와 같이 하면, 난연 가공제 부여공정에서, 제2 처리액 중에 캐리어가 유화(乳化) 또는 분산되고, 이 캐리어가 섬유에 흡착함으로써, 난연 가공제가 섬유의 분자 배열 중에 양호하게 고착하는 것이 촉진된다. 따라서, 보다 온화한 가열조건(즉, 80 내지 130℃)에서도, 난연 가공제가 충분히 섬유에 부여된다. 그리고, 이러한 저온 조건에서 섬유의 난연 가공이 시행되기 때문에, 섬유에 대한 열 부하가 경감되고, 강도 저하나 열 변성의 발생이 충분히 방지된다.
또한, 본 발명에 의한 난연 가공 섬유는, 본 발명의 난연 가공제가 부여된 것이며, 화학식 1로 표시되는 제1 인계 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 제2 인계 화합물 중의 어느 하나(1종)가 섬유에 고착되어 이루어지는 것이다. 또한, 본 발명에 의한 난연 가공 섬유는, 본 발명의 난연 가공 방법에 의해서 유효하게 제조되는 것이고, 본 발명의 난연 가공제가 섬유에 고착되어 이루어지는 것이다.
발명을 실시하기 위한 최상의 형태
이하, 본 발명의 실시형태에 관해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 난연 가공제는 화학식 1로 표시되는 제1 인계 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 제2 인계 화합물 중의 어느 하나(1종)를 함유하여 이루어지는 것이다. 이 제1 인계 화합물로서는, 예를 들면, 하기 화학식 4 내지 9로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다;
또한, 제2 인계 화합물로서는, 예를 들면 하기 화학식 10 또는 화학식 11로 표시되는 화합물 등을 들 수 있다;
이들 제1 또는 제2 인계 화합물은, 예를 들면 일본 특허공보 제(소)50-17979호, 일본 공개특허공보 제(소)55-124792호, 일본 특허공보 제(소)56-9178호 등에 개시되어 있는 제조 방법에 의해서 제조할 수 있다.
더욱 구체적으로는, 예를 들면 화학식 5로 표시되는 화합물의 경우, 아래와같이 하여 얻을 수 있다. 우선, 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드 216g을 용해 후, 파라포름알데히드 36g을 130℃에서 조금씩 첨가하고, 4시간 반응시킨다. 반응 후, 에틸셀로솔브로 재결정시킨다.
또한, 화학식 10으로 표시되는 화합물의 경우, 아래와 같이 하여 얻을 수 있다. 우선, 9,10-디하이드로-9-옥사-10-포스파페난스렌-10-옥사이드 216g, 에틸렌글리콜 150g 중에, 120℃에서 30% 수산화나트륨 수용액 90g을 첨가하고, 동일 온도에서 3시간 유지한 후, 190℃로 가열 승온하여 2시간 유지하고, 반응을 종료한다. 그 후 냉각하고, 묽은 황산으로 산성으로 하는 것에 의해 목적물을 얻는다.
또한, 본 발명에 의한 난연 가공제는, 제1 인계 화합물 및/또는 제2 인계 화합물을 미분쇄한 분말, 물에 용해, 유화(乳化) 또는 분산한 수성액 또는 유기 용제에 용해한 용액 또는 분산액으로 공급된다. 이 때, 제1 인계 화합물 및/또는 제2 인계 화합물을 유화 또는 분산할 때에 사용되는 유화제 또는 분산제로서는, 종래부터 사용되고 있는 유화제, 분산제 등을 제한없이 사용할 수 있다.
이러한 유화제 또는 분산제로서는, 예를 들면, 고급 알콜 알킬렌 옥사이드 부가물, 알킬페놀 알킬렌 옥사이드 부가물, 스티렌화 알킬페놀 알킬렌 옥사이드 부가물, 스티렌화 페놀 알킬렌 옥사이드 부가물, 지방산 알킬렌 옥사이드 부가물, 다가 알콜 지방산 에스테르 알킬렌 옥사이드 부가물, 고급 알킬아민 알킬렌 옥사이드 부가물, 지방산 아미드 알킬렌 옥사이드 부가물, 유지의 알킬렌 옥사이드 부가물, 폴리프로필렌 글리콜 에틸렌 옥사이드 부가물 등의 폴리알킬렌 글리콜형, 글리세롤의 지방산 에스테르, 펜타에리스리톨의 지방산 에스테르, 소르비톨 및 소르비탄의지방산 에스테르, 자당의 지방산 에스테르, 다가 알콜의 알킬 에테르, 알칸올아민류의 지방산 아미드 등의 다가 알콜형 등의 비이온 계면활성제; 및 지방산 비누 등의 카복실산염, 고급 알콜황산 에스테르염, 고급 알킬폴리알킬렌 글리콜 에테르 황산 에스테르염, 황산화유, 황산화 지방산 에스테르, 황산화 지방산, 황산화 올레핀 등의 황산 에스테르염, 알킬벤젠설폰산염, 알킬나프탈렌설폰산염, 나프탈렌설폰산 등의 포르말린 축합물, α-올레핀설폰산염, 파라핀설폰산염, 이게폰T형, 설포석신산 디에스테르염 등의 설폰산염, 고급 알콜 인산 에스테르염 등의 인산 에스테르염 등의 음이온 계면활성제를 사용할 수 있다.
또한, 분산액의 경우에는, 예를 들면, 폴리비닐 알콜, 메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스, 하이드록시에틸셀룰로스, 잔탄검, 전분 풀 등의 분산 안정화제를 사용할 수 있다.
분산 안정화제의 함유량으로서는, 난연 가공제의 전체 중량에 대하여, 바람직하게는 0.05 내지 5중량%, 특히 바람직하게는 0.1 내지 3중량%이면 적합하다. 이 분산 안정화제의 함유량이 0.05중량% 미만이면, 인계 화합물의 응집이나 침강이 충분히 억제되지 않는 경향이 있고, 5중량%를 넘으면 분산액의 점성이 증대하여, 섬유에의 난연 가공제의 부여성이 저하하는 경향이 있다. 아직, 분산 안정제의 평균 분자량에 관해서는, 상기 함유량의 범위에서 인계 화합물의 응집이나 침강의 방지가 가능한 평균 분자량의 것을 적절히 선택하는 것이 바람직하다.
또한, 유기 용제에 용해한 용액으로 공급되는 경우에 사용되는 용제로서는, 제1 및/또는 제2 인계 화합물을 용해하는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올 등의 알콜류, 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족 탄화수소류, 디옥산, 에틸렌 글리콜 등의 에테르류, 디메틸포름아미드 등의 아미드류, 디메틸설폭사이드 등의 설폭사이드류 등을 예시할 수 있고, 이들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이 경우, 환경에의 배려 등으로부터, 수용액, 유화 또는 분산한 수성액으로 공급하면 보다 바람직하다.
또한, 본 발명에 의한 난연 가공제가 분말의 경우에는, 종래 공지의 방법으로 분쇄할 수 있고, 예를 들면, 볼 밀 등의 사용이 가능하다. 또한, 유화 또는 분산한 수성액의 경우에는, 종래부터 유화 또는 분산형의 난연 가공제의 제조에 사용되고 있는 균질기, 콜로이드 밀, 볼 밀, 샌드 글라인더 등의 유화기나 분산기를 사용하여 얻을 수 있다. 이 때, 난연 가공제로서 사용하는 제1 및/또는 제2 인계 화합물 입자의 평균 입자 직경을 10㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 평균 입자 직경이 10㎛ 이하이면, 제1 및/또는 제2 인계 화합물을 상기한 유화제 또는 분산제 중에서, 비교적 간이하게 유화 또는 분산시키는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명에 의한 난연 가공 방법, 즉 난연 가공 섬유을 얻는 방법은, 섬유에 본 발명의 난연 가공제를 부여하고(난연 가공제 부여공정), 이 섬유에 열을 인가하여 난연 가공하는(열처리공정) 후 가공에 의한 방법이고, 보다 구체적으로는, 예를 들면 이하의 4종의 어느 것인가의 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 여기서는, 섬유로서 폴리에스테르 섬유 직물을 예로 들어, 이의 난연 가공 방법의 사례에 관해서 설명한다. 이 경우에 사용되는 폴리에스테르 섬유로서는, 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 레귤러 폴리에스테르 섬유, 양이온 가염성 폴리에스테르섬유 등을 들 수 있다.
＜제1 방법＞
이 제1 방법은, 난연 가공제 부여공정으로 폴리에스테르 섬유 직물에 난연 가공제를 부여한 후, 열처리공정에서 난연 가공제가 부여된 폴리에스테르 섬유 직물을 100 내지 220℃에서 열처리하는 방법이고, 스프레이 처리-드라이-큐어 방식, 패드-드라이-스팀 방식, 패드-스팀 방식, 패드-드라이-큐어 방식 등의 건열 또는 습열법이 적용되는 방법이다.
구체적으로는, 우선, 본 발명의 난연 가공제를 포함하는 처리액 또는 이의 희석액으로 폴리에스테르 섬유 직물을 스프레이 처리 또는 패드 처리하고, 건조시킨 후, 바람직하게는 100 내지 220℃, 보다 바람직하게는 160 내지 190℃의 온도의 열처리를, 예를 들면, 수십초 내지 수분 정도 수행한다. 이 때의 온도가 100℃ 미만이면, 폴리에스테르 섬유의 분자 중의 비결정 영역이, 인계 화합물의 분자 또는 입자를 받아들일 수 있는 정도로 이완 또는 팽창하기 어려운 경향이 있다. 한편, 열처리의 온도가 보다 높게 되면, 난연 가공제의 폴리에스테르 섬유 직물에의 고착을 보다 강고하게 할 수 있지만, 이 제1 방법에서는, 열처리 온도가 220℃를 넘으면, 가열 시간에 의해서 차이가 있지만, 폴리에스테르 섬유 직물의 섬유 강도가 저하하거나 열 변성이 생기거나 할 우려가 있다.
따라서, 위와 같은 적합한 온도 범위로 열처리공정을 함으로써, 난연 가공제를 구성하는 제1 및/또는 제2 인계 화합물이, 폴리에스테르 섬유 분자 중의 비결정영역에 안정하게 또한 보다 많이 고착된다. 따라서, 할로겐계 화합물을 사용하는 일없이, 폴리에스테르 섬유 직물에 대하여 충분한 난연성 및 세탁 내구성을 부여하는 것이 가능해진다.
＜제2 방법＞
이 제2 방법은, 난연 가공제 부여공정에서, 본 발명의 난연 가공제를 포함하는 처리액 또는 이의 희석액(어느 것이나 제1 처리액)에 폴리에스테르계 섬유 직물을 침지함으로써 폴리에스테르 섬유 직물에 난연 가공제를 부여하면서, 열처리공정에서, 이 처리액을 가열하여 폴리에스테르 섬유 직물을 바람직하게는 90 내지 150℃에서 열처리하는 방법이다. 즉, 난연 가공제 부여공정과 열처리공정을 동시에 실시하는 방법이다.
구체적으로는, 액류 염색기, 빔 염색기, 치즈 염색기 등의 패키지 염색기를 사용하여, 제1 처리액에 폴리에스테르 섬유 직물을 침지한 상태에서, 바람직하게는 90 내지 150℃, 보다 바람직하게는 110 내지 140℃의 온도에서, 예를 들면, 수분 내지 수십분간, 침지 열처리하는 것에 의해 난연 가공제를 폴리에스테르 섬유 직물에 고착할 수 있다. 이 때의 온도가 90℃ 미만이면, 폴리에스테르 섬유의 분자에서의 비결정 영역이, 인계 화합물의 분자 또는 입자를 받아들일 수 있는 정도로 이완 또는 팽창하기 어려운 경향이 있다. 한편, 이 온도가 150℃를 넘으면, 가열 시간에 따라서 차이가 있지만, 폴리에스테르 섬유 직물의 섬유 강도가 저하하거나, 열 변성이 생기거나 할 우려가 있다.
따라서, 위와 같은 적합한 온도 범위에서 열처리공정을 함으로써, 이 제2 방법에서도, 난연 가공제를 구성하는 제1 및/또는 제2 인계 화합물이, 폴리에스테르 섬유 분자 중의 비결정 영역에 안정하게 또한 보다 많이 고착된다. 따라서, 할로겐계 화합물을 사용하는 일없이, 폴리에스테르 섬유 직물에 대하여 충분한 난연성 및 세탁 내구성을 부여하는 것이 가능해진다. 또한, 폴리에스테르 섬유 직물을 침지하기 전에, 제1 처리액을 위와 같은 적합 범위내의 온도로 미리 가열하여 두고, 이 중에 폴리에스테르 섬유 직물을 침지시켜도, 우수한 난연 가공제의 고착 효과가 동일하게 나타난다.
<제3 방법>
이 제3 방법은, 난연 가공제 부여공정에서, 난연 가공제와 캐리어를 포함하는 처리액 또는 이의 희석액(어느 것이나 제2 처리액)에 폴리에스테르 섬유 직물을 침지함으로써 폴리에스테르 섬유 직물에 난연 가공제를 부여하면서, 열처리공정에서 제2 처리액을 가열하고, 폴리에스테르 섬유 직물을 바람직하게는 80 내지 130℃에서 열처리하는 방법이다.
여기서, 캐리어로서는, 종래의 캐리어 염색에서 사용되고 있는 캐리어, 예를 들면, 클로르벤젠계, 방향족 에스테르계, 메틸나프탈렌계, 디페닐계, 벤조산계, 오르토페닐페놀계 등의 화합물을 단독으로 또는 2종 이상 조합시켜 사용할 수 있다.
이 제3 방법에서는, 제2 처리액 중에 유화 또는 분산된 캐리어가 폴리에스테르 섬유 직물에 흡착함으로써, 난연 가공제가 폴리에스테르 섬유 직물의 분자 배열중에 양호하게 고착하는 것이 촉진된다. 그 결과, 보다 온화한 가열 조건, 즉, 80 내지 130℃라고 하는 저온 조건으로 열처리를 하여도, 충분한 량의 난연 가공제를 폴리에스테르 섬유 직물의 내부에 안정하게 고착시킬 수 있다.
또한, 가열 온도가 이와 같이 낮기 때문에, 열처리공정에서의 폴리에스테르 섬유 직물에 대한 열적인 영향(열 부하, 열 이력 등)이 경감된다. 따라서, 열처리공정에서의 폴리에스테르 섬유 직물의 강도 저하나 열 변성을 충분히 방지할 수 있다. 또한, 이 제3 방법에서는, 제2 방법과 동일하게, 난연 가공제 부여공정와 열처리공정을 동시에 실시하고, 또한, 폴리에스테르 섬유 직물을 침지하기 전에 제2 처리액을 위와 같이 적합한 온도로 가열하여 두어도 좋다.
여기서, 캐리어의 함유량으로서는, 가공되는 폴리에스테르 섬유 직물의 중량에 대하여, 바람직하게는 0.1 내지 10% o.w.f.(「on the weight of fiber」의 약칭; 이하 동일), 특히 바람직하게는 1.0 내지 5.0% o.w.f.이면 적합하다. 캐리어의 함유량이, 하한치 미만이면, 폴리에스테르 섬유 직물에의 난연 가공제의 고착이 충분하게 촉진되지 않는 경향이 있다. 이것에 대하여, 상한치를 넘으면, 캐리어가 처리액 중에 유화 또는 분산되어 어렵게 되는 경향이 있다.
또한, 캐리어를 처리액 중에 양호하게 유화 또는 분산시키기 위해서, 계면활성제로서, 피마자유 황산화유, 알킬벤젠설폰산염, 디알킬설포석신산염, 폴리옥시에틸렌(POE) 피마자유 에테르, POE 알킬페닐에테르 등을 처리액에 적절하게 첨가하여도 좋다.
또한, 본 발명에서 섬유에 고착시키는 제1 및/또는 제2 인계 화합물의 양은,섬유의 종류, 형태 등에 따라서 적절하게 결정할 수 있고, 예를 들면, 폴리에스테르 섬유의 경우, 제1 및/또는 제2 인계 화합물을 포함하는 폴리에스테르 섬유의 전체 중량에 대하여, 바람직하게는 0.05 내지 30중량%, 특히 바람직하게는 1 내지 15중량%이다. 이 고착량이, 0.05중량% 미만이면, 폴리에스테르 섬유에 충분한 난연성을 부여하는 것이 곤란하게 된다. 한편, 이의 고착량이 30중량%를 넘으면, 인계 화합물의 증가분에 따른 난연성의 증대 효과가 얻어지기 어렵게 되고, 반대로, 폴리에스테르 섬유의 태깔이 손상됨과 동시에, 딱딱한 질감을 보이는 경향이 있다.
또한, 제2 및 제3 방법에서, 침지 열처리(난연 가공제 부여공정 및 열처리공정)에 의해서 난연 가공제를 폴리에스테르 섬유 직물에 고착시키는 데에 있어서는, 폴리에스테르 섬유 직물을 염색하기 전, 염색과 동시, 염색한 후의 어느 쪽의 시기에 수행하여도 좋고, 공정수 및 작업공수를 저감하여 작업 효율을 높이는 관점에서는, 염색과 동시에 수행하는 것이 바람직하다.
<제4 방법>
이 제4 방법은, 난연 가공제의 분말을 폴리에스테르 섬유 직물 위에 직접 뿌려 부여한 후, 열처리공정에서 난연 가공제가 부여된 폴리에스테르 직물을 110 내지 220℃에서 열처리하는 방법이고, 살포 부여-큐어 방식, 살포 부여-스팀 방식 등의 건열 또는 습열법이 적용되는 방법이다. 인가하는 열 조건은 제1 방법과 같다.
또한, 제1 내지 제4 방법에서, 열처리공정을 실시한 후에, 통상의 방법에 의해서 폴리에스테르 섬유 직물의 소핑 처리를 하고, 폴리에스테르 섬유 직물에 강고히 고착하지 않고, 표면에 느슨하게(루스하게) 부착하고 있는 인계 화합물을 제거하는 것이 바람직하다. 이 소핑 처리에 사용되는 세정제로서는, 통상의 음이온계, 비이온계, 양성계의 계면활성제 및 이들이 배합된 세제를 사용할 수 있다.
또한, 세탁 내구성을 필요로 하지 않는 폴리에스테르 섬유 직물을 얻기 위해서는, 난연 가공제 중의 제1 및/또는 제2 인계 화합물을 폴리에스테르 섬유 직물의 표면에 부착시키는 것만으로도 좋고, 이 경우에는, 열처리공정을 실질적으로 생략할 수 있다. 또한, 이 상태에서도 폴리에스테르 섬유 직물에 난연성을 부여할 수 있다.
또한 더욱이, 본 발명의 난연 가공에 사용되는 섬유로서는, 위와 같이 특별히 한정되는 것이 아니라, 폴리에스테르 이외에, 예를 들면, 나일론, 아크릴, 폴리우레탄 등의 합성 섬유; 아세테이트 등의 반합성 섬유; 레이온 등의 재생 섬유; 면, 마, 실크, 양모 등의 천연 섬유, 및 이들의 복합 섬유의 어느 것이라도 좋지만, 특히 폴리에스테르 섬유가 적합하다. 또한, 그 형태도 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 실, 직물, 편물, 부직포, 끈, 로프 등의 섬유 제품 등을 들 수 있다.
게다가 또한, 본 발명의 난연 가공 섬유에 대하여, 난연성 이외에 내광견뢰도 등이 요구되는 경우에는, 벤조트리아졸계, 벤조페논계 등의 자외선 흡수제나 종래부터 사용되고 있는 다른 섬유용 가공제를, 난연성을 손상하지 않는 정도로 난연 가공제와 병용할 수도 있다. 이러한 섬유용 가공제로서는, 대전방지제, 발수발유제, 오염방지제, 경(硬)마감제, 태깔조정제, 유연제, 항균제, 수분 흡수제, 슬립 방지제 등을 들 수 있다.
이하, 본 발명에 관계되는 구체적인 실시예에 관해서 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.
＜실시예 1＞
화학식 4로 표시되는 인계 화합물 40g에, 분산제로서 트리스티렌화 페놀의 에틸렌옥사이드 10mol 부가물 5g을 가하고, 이것에 물 53g을 교반하면서 가하였다. 그 후, 분산 안정화제로서 카복시메틸셀룰로스의 10중량% 수용액 2g을 첨가하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 2＞
화학식 4로 표시되는 인계 화합물의 대신에, 화학식 5로 표시되는 인계 화합물을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 3＞
화학식 4로 표시되는 인계 화합물의 대신에, 화학식 7로 표시되는 인계 화합물을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 4＞
화학식 4로 표시되는 인계 화합물의 대신에, 화학식 9로 표시되는 인계 화합물을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 5＞
화학식 4로 표시되는 인계 화합물의 대신에, 화학식 10으로 표시되는 인계 화합물을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 6＞
화학식 4로 표시되는 인계 화합물의 대신에, 화학식 11로 표시되는 인계 화합물을 사용한 것 이외는 실시예 1과 동일하게 하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 7＞
화학식 7로 표시되는 인계 화합물 40g에, 분산제로서 트리스티렌화 페놀에 에틸렌옥사이드 10mol을 부가후 설폰화한 화합물 5g을 가하고, 이것에 물 53g을 교반하면서 가하였다. 그 후, 분산 안정화제로서 잔탄검의 10중량% 수용액 2g을 가하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 8＞
화학식 7로 표시되는 인계 화합물 10g에, 메탄올 90g을 가하여 용해하고, 난연 가공제를 얻었다.
＜실시예 9＞
화학식 8로 표시되는 인계 화합물 40g에, 분산제로서 트리스티렌화 페놀에 에틸렌옥사이드 15mol을 부가후 설폰화한 화합물 5g을 가하고, 이것에 물 53g을 교반하면서 가하였다. 그 후, 분산 안정화제로서 잔탄검의 10중량% 수용액 2g을 가하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜비교예 1＞
헥사브로모사이클로도데칸 40g에, 분산제로서 트리스티렌화 페놀의 에틸렌 옥사이드 20mol 부가물 5g을 가하고, 이것에 물 53g을 교반하면서 가하였다. 그 후, 분산 안정화제로서 카복시메틸셀룰로스의 10중량% 수용액 2g을 가하고, 백색 분산액 형태의 난연 가공제를 얻었다.
＜폴리에스테르 섬유 직물의 난연 가공 처리＞
폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성된 75데니어/36필라멘트의 경사와 105데니어/53필라멘트의 위사를 사용하여, 경사 밀도가 8000개/m, 위사 밀도가 3200개/m이고, 단위면적당 중량이 103g/㎡인 폴리에스테르 섬유 직물에, 실시예 1 내지 9 및 비교예 1에서 얻은 난연 가공제를 사용하여, 이하에 나타내는 처리법 A, B 및 C를 사용하여 난연 가공 처리를 하였다.
[처리법 A]
폴리에스테르 섬유 직물을, 실시예 1 내지 9에서 얻은 본 발명의 난연 가공제, 또는, 비교예 1에서 얻은 난연 가공제를 8중량% 포함하도록 희석된 처리액으로 패딩 처리(수축율 70%)한 후, 110℃에서 5분간 건조하고, 그 후 190℃에서 60초간 히트 셋 처리를 수행하였다.
[처리법 B]
폴리에스테르 섬유 직물을, 분산 염료(C. I. Disperse Blue 56) 1% o.w.f., 분산 균염제 RM-EX(닛카가가쿠(주)제) 0.5g/L, 실시예 1 내지 9에서 얻은 본 발명의 난연 가공제 또는 비교예 1에서 얻은 난연 가공제를 6% o.w.f.로 되도록 희석한 처리액에, 욕비(浴比) 1:15로 침지하고, 미니 컬러 염색기(테크삼기겐사제)를 사용하여, 130℃에서 30분간 열처리를 하였다. 그 후, 소핑제 에스쿠드 FR(닛카가가쿠(주)제) 1g/L, 하이드로설파이트 2g/L, 가성소다 1g/L을 가한 수용액 중에서, 80℃에서 20분간 환원 세정하고, 열수로 세척, 수세 후, 120℃에서 2분간 건조시켰다.
[처리법 C]
폴리에스테르 섬유 직물을, 분산 염료(C. I. Disperse Blue 56) 1% o.w.f., 캐리어로서의 벤조산 3% o.w.f., 및 실시예 1 내지 9에서 얻은 본 발명의 난연 가공제 또는 비교예 1에서 얻은 난연 가공제를 6% o.w.f.로 되도록 희석한 처리액에, 욕비 1:15로 침지하고, 미니 컬러 염색기(테크삼기겐사제)를 사용하여, 110℃에서 30분간 열처리를 하였다. 그 후, 처리법 B와 동일한 환원 세정을 하고, 열수로 세척, 수세 후, 110℃에서 5분간 건조시켰다.
(난연성 시험)
난연성 시험으로서, 처리법 A 내지 C에 의해서 난연 가공된 폴리에스테르 섬유 직물에 관해서, JIS L 1091에 규정되는 D법에 준거하여 방염 성능 시험을 하였다. 또한, 방염 성능 시험은, 난연 가공 처리된 폴리에스테르 섬유 직물, JIS L 1042에 규정되는 세탁을 5회 수행한 것, JIS L 1018에 규정되는 드라이크리닝을 5회 수행한 것에 관해서 평가하였다. 평가에 대응하여서는, JIS에 규정되는 잔염(殘炎) 시간 및 접염(接炎) 회수를, 각각 3회 측정하였다. 얻어진 결과를, 각 난연가공제와 각 처리법과의 조합마다 정리하여 표 1에 나타낸다. 또한, 난연 가공 처리에 제공한 폴리에스테르 섬유 직물의 미가공 천에 관해서 동일한 방염 성능 시험을 실시한 결과를 표 1에 더불어 나타낸다.
난연가공제 처리법 방염 성능 시험
잔염 시간(초) 접염 회수(회)
세탁없음 세탁5회후 드라이크리닝 5회후 세탁없음 세탁5회후 드라이크리닝 5회후
실시예 1 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,4,4 5,4,4 5,4,4
실시예 2 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 3 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 4 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,5 5,5,4 5,5,4
실시예 5 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 6 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,4,4 5,5,4 5,5,4
실시예 7 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,4,4 5,5,4
실시예 8 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 9 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
비교예 1 A 0,0,0 0,0,0 0,0,0 4,4,4 4,4,4 4,4,4
실시예 1 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 2 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,5 5,5,4 5,5,4
실시예 3 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 4 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,5 5,5,4 5,5,4
실시예 5 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,5 5,5,4 5,5,5
실시예 6 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,5 5,5,4
실시예 7 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,5
실시예 8 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 9 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
비교예 1 B 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,4,4 5,4,4 5,4,4
실시예 1 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 2 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,5 5,5,4 5,5,4
실시예 3 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 4 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 5 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,5 5,5,4 5,5,5
실시예 6 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,4,4 5,5,4
실시예 7 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,4,4 5,5,4 5,5,4
실시예 8 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
실시예 9 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,5,4 5,5,4 5,5,4
비교예 1 C 0,0,0 0,0,0 0,0,0 5,4,4 5,4,4 5,4,4
미가공 천 - 51,51,50 52,51,50 51,50,50 1,1,1 1,1,1 1,1,1
표 1에 표시되는 결과로부터 분명한 것같이, 본 발명에 의한 난연 가공제를 사용한 본 발명의 난연 가공 방법을 시행한 폴리에스테르 섬유 직물(즉 본 발명의난연 가공 섬유)은, 어느 쪽의 처리법에서도, 종래의 헥사브로모사이클로도데칸을 난연 가공제로서 사용한 것보다도 우수한 난연성을 갖는 것이 확인되었다. 또한, 이의 효과는, 세탁 또는 드라이크리닝 후에 있어서도 양호하게 유지되고, 우수한 방염 효과를 나타내는 것이 판명되었다.
이상 설명한 것같이, 본 발명의 난연 가공제, 난연 가공 방법 및 난연 가공 섬유에 의하면, 세탁 내구성, 드라이크리닝 내구성이 우수한 난연성을, 후가공에 의해서 섬유에 부여할 수 있다. 또한, 본 발명의 난연 가공제에는 할로겐 화합물을 난연 성분으로서 사용하고 있지 않기 때문에, 난연 가공된 섬유 제품이 비유하여 연소하여도, 연소시에 할로겐 등의 유해한 가스의 발생이나 잔사가 없어, 환경 보전의 관점에서도 대단히 바람직한 것이다.

Claims (7)

  1. 화학식 1로 표시되는 제1 인계 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 제2 인계 화합물 중의 어느 하나를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 가공제.
    화학식 1
    화학식 3
    위의 화학식 1 및 3에 있어서,
    R1은 알킬기, 하이드록시알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬기, 또는 화학식 2로 표시되는 기이고,
    R2는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
    R3은 수소 원자, 알킬기, 또는 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬기이다.
  2. 섬유에 제1항 기재의 난연 가공제를 부여하는 난연 가공제 부여공정과 난연 가공제가 부여된 섬유에 열을 인가하는 열처리공정을 구비하는 것을 특징으로 하는, 난연 가공 방법.
  3. 제2항에 있어서, 열처리공정에서는, 섬유를 100 내지 220℃의 범위내의 온도에서 열처리하여 난연 가공제를 당해 섬유에 고착시키는 것을 특징으로 하는 난연 가공 방법.
  4. 제2항에 있어서, 난연 가공제 부여공정에서는, 난연 가공제를 포함하는 제1 처리액에 섬유를 침지시켜 당해 섬유에 당해 난연 가공제를 부여하고,
    열처리공정에서는, 제1 처리액을 90 내지 150℃의 범위내의 온도에서 가열하여 난연 가공제를 섬유에 고착시키는 것을 특징으로 하는 난연 가공 방법.
  5. 제2항에 있어서, 난연 가공제 부여공정에서는, 난연 가공제와 캐리어를 포함하는 제2 처리액에 섬유를 침지시켜 당해 섬유에 당해 난연 가공제를 부여하고,
    열처리공정에서는, 제2 처리액을 80 내지 130℃의 범위내의 온도에서 가열하여 난연 가공제를 섬유에 고착시키는 것을 특징으로 하는 난연 가공 방법.
  6. 화학식 1로 표시되는 제1 인계 화합물 및 화학식 3으로 표시되는 제2 인계 화합물 중의 어느 하나가 섬유에 고착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 가공 섬유.
    화학식 1
    화학식 3
    위의 화학식 1 및 3에 있어서,
    R1은 알킬기, 하이드록시알킬기, 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬기, 또는 화학식 2로 표시되는 기이고,
    R2는 탄소수 1 내지 10의 알킬기이며,
    R3은 수소 원자, 알킬기, 또는 치환되거나 치환되지 않은 아르알킬기이다.
  7. 섬유에 제1항 기재의 난연 가공제를 부여하는 난연 가공제 부여공정과 난연 가공제가 부여된 섬유에 열을 인가하는 열처리공정을 구비하는 난연 가공 방법에 의해, 난연 가공제가 섬유에 고착되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 난연 가공 섬유.
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