WO2007023777A1 - 防炎性レーヨン繊維及びその製造方法 - Google Patents

防炎性レーヨン繊維及びその製造方法 Download PDF

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WO2007023777A1
WO2007023777A1 PCT/JP2006/316351 JP2006316351W WO2007023777A1 WO 2007023777 A1 WO2007023777 A1 WO 2007023777A1 JP 2006316351 W JP2006316351 W JP 2006316351W WO 2007023777 A1 WO2007023777 A1 WO 2007023777A1
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fiber
rayon fiber
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Shigeo Fushitani
Masaru Nakano
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Daiwabo Co., Ltd.
Daiwabo Rayon Co., Ltd.
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    • Y10T428/2964—Artificial fiber or filament
    • Y10T428/2965—Cellulosic

Definitions

  • the present invention relates to a rayon fiber having flame resistance and a method for producing the same.
  • Patent Document 3 a proposal to form cellulose silicate in a cellulose fiber by treating cellulose fiber with good viscose strength mixed with sodium silicate with an aluminum compound (see Patent Document 3), a compound having a phosphoryl group (condensation)
  • Patent Document 4 a proposal to form cellulose silicate in a cellulose fiber by treating cellulose fiber with good viscose strength mixed with sodium silicate with an aluminum compound
  • Patent Document 4 a compound having a phosphoryl group (condensation)
  • Patent Document 4 a proposal to form cellulose silicate in a cellulose fiber by treating cellulose fiber with good viscose strength mixed with sodium silicate with an aluminum compound
  • Patent Document 4 a compound having a phosphoryl group (condensation)
  • Patent Document 4 proposes a proposal in which a phosphorus compound such as phosphoric acid) is uniformly contained in cellulose and a hydrated compound layer containing aluminum as an essential component is formed on the surface of the cellulose fiber.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-31705
  • Patent Document 2 British Patent No. 1, 064, 271
  • Patent Document 3 Japanese Patent No. 3179104
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2001-329461
  • the cellulose fiber disclosed in Patent Document 1 is obtained by impregnating cellulose with an inorganic compound serving as a flame retardant, and an organic solvent is used for impregnation. Is a problem.
  • the cellulose fiber disclosed in Patent Document 2 has a problem in washing resistance because silicon dioxide is eluted by an alkali component contained in a detergent that is weak to a basic substance.
  • the cellulose fiber disclosed in Patent Document 3 and Patent Document 4 uses an aluminum compound. Aluminum has been suggested to be neurotoxic and has safety issues.
  • the cellulose fiber disclosed in Patent Document 3 is treated with a water-soluble aluminum compound. Contains muons. Aluminum ions have a problem of environmental effects that are highly toxic to animals and plants.
  • aramid fibers and the like are known as a material having high flameproofing properties.
  • aramid fibers have a problem that they do not burn when discarded and are not decomposed even when embedded in soil.
  • the present invention has good flame resistance and washing resistance without using a halogen-based flame retardant, a phosphorus-based flame retardant and an organic solvent, and at the time of disposal.
  • a rayon fiber that can be embedded in soil and biodegradable, and a method for producing the same.
  • the flameproof rayon fiber of the present invention is characterized in that the rayon fiber contains silicon and magnesium components, and the compound containing the silicon and magnesium components is amorphous.
  • the method for producing a flameproof rayon fiber of the present invention comprises a step of preparing a viscose stock solution, and adding a solution containing a silicate compound containing an alkali metal to the viscose stock solution.
  • a silicate-containing compound-added viscose solution, and a fiber to be treated containing a silicate compound by spinning the silicate-containing compound-added viscose solution containing the alkali metal into a spinning bath containing sulfuric acid through a nozzle.
  • a step of treating the treated fiber with a solution containing magnesium in a scouring step or a post-processing step is a step of preparing a viscose stock solution, and adding a solution containing a silicate compound containing an alkali metal to the viscose stock solution.
  • FIG. 1 is an X-ray diffraction analysis chart of rayon fibers having flameproofing properties according to one embodiment of the present invention.
  • the flameproof property in the present invention is a performance that can prevent the flame from burning up even if it is lit. Specifically, even if a flame is applied, the residual flame time is short and the carbonized area is small. It is. This performance is useful, for example, as a property of burning a cigarette and burning it, even if the cigarette fire falls on the bed sheet.
  • the flameproof rayon fiber of the present invention contains silicon and magnesium components in the rayon fiber.
  • the rayon fiber of the present invention is biodegradable, and the other components excluding the rayon component are mainly compounds containing silicon and magnesium (mainly magnesium silicate) which are the same components as ore talc. ), It is possible to obtain rayon fibers with less environmental impact.
  • the rayon fiber is a fiber obtained by coagulating and regenerating viscose obtained by diluting and dissolving cellulose in xanthogeny and diluted with a dilute alkali, and is particularly limited by materials such as cellulose and the production method thereof. is not.
  • the rayon fiber of the present invention is a silicate compound containing an alkali metal in a viscose stock solution that is a spinning solution, such as sodium silicate (Na O-nSiO ⁇ ⁇ 0, where ⁇ is 1 to 3, ⁇ is 10 to 20)
  • the viscose solution is spun into a spinning bath containing sulfuric acid (H 2 SO 4), and the pisco
  • a general acidic spinning bath may be used.
  • a Mueller bath containing 50 g / liter can be used.
  • the temperature of the spinning bath is generally 45 to 65 ° C.
  • the temperature of the second bath (hot water bath) is generally 80 to 95 ° C.
  • the alkali metal-containing silicate compound is in the range of 10 to L00% by mass in terms of silicon dioxide (SiO 2) with respect to the mass of cellulose contained in the viscose stock solution.
  • SiO 2 silicon dioxide
  • the silicate compound containing alkali metal in the viscose solution reacts with the sulfuric acid (H 2 SO 4) to react with silicon dioxide (SiO 2, but poly
  • the treated fiber containing the silicon component obtained in the spinning process is treated with a solution containing magnesium over the scouring process or the post-processing process, whereby the silicon and magnesium are reacted.
  • a compound containing silicon and magnesium is formed.
  • a compound containing silicon and magnesium is presumed to form magnesium silicate.
  • the treated fiber is brought into contact with the solution containing magnesium, and in the hydrothermal treatment of the scouring process, the solution containing the magnesium instead of sulfuric acid is treated.
  • the magnesium For example, a treatment of immersing the fiber to be treated in the solution.
  • the bath ratio may be appropriately selected according to the magnesium-containing solution to be used!
  • the mass of the fiber to be treated the mass of the magnesium-containing solution is 1:20 to 1: 1000. It is a range.
  • the bath temperature is preferably in the range of 0 to 100 ° C, and the immersion time is preferably 1 minute or more.
  • the solution containing magnesium also includes an aqueous suspension.
  • the treated fiber in the hydrothermal treatment in the scouring step, it is preferable that the treated fiber is brought into contact with a solution containing magnesium instead of sulfuric acid because the treatment time can be shortened.
  • the reason for this is that the fibers immediately after spinning are in a swollen state, and it is considered that the time required for processing can be shortened by bringing magnesium into the fibers and bringing them into contact with the solution containing the magnesium.
  • the mass of the fiber to be treated the mass of the aqueous suspension containing magnesium is in the range of 1: 20-1: 1000, and the bath temperature is in the range of 20-100 ° C.
  • the immersion time is preferably 1 to 40 minutes.
  • a more preferred bath temperature is in the range of 45-85 ° C. If the bath temperature is in the low temperature range, the reaction time will be too long and continuous scouring may not be possible. On the other hand, if the bath temperature is too high, the cellulose regeneration reaction proceeds too much, so that magnesium enters the fiber and is hot alkali, which may affect the equipment.
  • the magnesium-containing solution is not particularly limited as long as it is a solution containing a magnesium compound that reacts with the silicon component in the fiber to be treated. It is preferably an acid suspension or an aqueous suspension of a hydroxide, and more preferably contains a water-soluble magnesium salt. Examples of the water-soluble magnesium salt that can be used include magnesium chloride, magnesium sulfate, and magnesium nitrate. The concentration of magnesium oxide or magnesium hydroxide in the magnesium-containing solution is
  • magnesium salt when it is mixed, it is preferably contained in the range of 0.1 to 42% by mass, particularly in the range of 0.1 to 30% by mass.
  • magnesium hydroxide and an aqueous suspension of magnesium sulfate it is preferable to use magnesium hydroxide and an aqueous suspension of magnesium sulfate. The reason for this is that even when magnesium oxide is used, it reacts with water to form magnesium hydroxide when it is made into a water suspension, and sulfuric acid is used in the rayon production process. This is because the magnesium hydroxide contained in the aqueous suspension reacts with sulfuric acid to produce magnesium sulfate.
  • each concentration is preferably in the range of 0.1 to 42% by mass of magnesium hydroxide and in the range of 0.1 to 30% by mass of magnesium sulfate.
  • the ratio of silicon and magnesium contained in the fiber of silicon and magnesium is such that the ratio of silicon: magnesium is preferably in the range of 1: 1 to 250: 1, more preferably in the range of 1: 1 to 80: 1. And even more preferably in the range of 1: 1 to 60: 1.
  • silicon and magnesium within the above ranges, rayon fibers with better flameproofing and washing resistance can be produced.
  • At least a part of the magnesium in the fiber may be contained in the rayon fiber, or may be attached to the surface of the rayon fiber.
  • the silicon and the magnesium compound are not particularly limited depending on the state, and may be uniformly mixed in the fiber, or may be present in a compatible or incompatible state.
  • the magnesium may be contained as a magnesium compound such as magnesium silicate, an oxide such as magnesium oxide, or a magnesium salt such as magnesium hydroxide.
  • the flameproof rayon ash fibers rather then favored gesture et preferred in the range of 10 to 50 mass% in the range of 13-44 mass 0/0, particularly preferably from 23 to 41 weight 0/0 It is.
  • ash is an inorganic substance that is incinerated at a high temperature and remains as a residue later.
  • the flameproof property of the flameproof rayon fiber tends to be lowered.
  • the ash content exceeds 50% by mass, the strength of the flameproof rayon fiber is reduced or the texture is impaired. In particular, when it exceeds 40% by mass, it tends to be difficult to obtain the same texture as rayon fibers not using conventional flame retardants.
  • the ash content of the flameproof rayon fiber of the present invention is mass% of the mass of the component remaining when the flameproof rayon fiber is burned at 850 ° C. with respect to the absolutely dry mass of the flameproof rayon fiber. (JIS L 1015 8. 20)
  • the wash resistance of the flameproof rayon fiber can be confirmed by washing according to the washing standard of AATCC 124-1996 and measuring the ash content after washing.
  • the ash content after washing is preferably 10% by mass or more.
  • the treatment is performed in a bath of 3% by weight of sodium carbonate under the conditions of a bath temperature of 60 ° C, a bath ratio of 1: 100, and an immersion time of 120 minutes. It can also be confirmed by measuring the ash content after washing with water and drying after treatment.
  • the silicon content of the flameproof rayon fiber is preferably in the range of 2 to 23% by mass, more preferably in the range of 3 to 19% by mass, as measured by fluorescent X-ray analysis. Is in the range of 5-18% by mass.
  • the strength and texture of the rayon fiber can be maintained by setting the silicon content within the above range.
  • the magnesium content of the flameproof rayon fiber is preferably in the range of 0.05 to 20% by mass, more preferably 0.1 to 13% by mass, as measured by fluorescent X-ray analysis.
  • the range is particularly preferably 0.25 to 7% by mass.
  • the flameproof rayon fiber having better flameproofing and washing resistance can be obtained by setting the magnesium content in the above range.
  • the flameproof rayon fiber is not particularly limited by the fineness thereof.
  • the fineness of the rayon fiber is in the range of 1 to 17 dtex, preferably 1.7 to: LOdtex. is there. If the fineness is less than ldtex, the strength of the rayon fiber tends to decrease. If the fineness exceeds 17 dtex, the fiber diameter is too thick and tends to be coarse.
  • the flameproof rayon fiber is not particularly limited by the fiber length, and can be used as a filament or a staple. Fiber length can be set freely. For 5-20mm, paper paper, wallpaper, etc. 20mn! Up to 200mm can be used for non-woven fabric and spun yarn. Long fiber bundles can be used without being cut after scouring.
  • the fiber cross section of the rayon fiber is not particularly limited by its shape, and can be appropriately selected depending on the intended use. For example, there are shapes such as a circular shape, a variant shape, a hollow shape, and a flat shape.
  • the flameproof rayon fiber of the present invention retains useful physical properties (for example, biodegradability, water absorption, hygroscopicity, antistatic property, thermal stability, etc.) generally possessed by rayon which is regenerated cellulose. ing.
  • the rayon fiber which is the main component of the flameproof rayon fiber of the present invention, has biodegradability, for example, it is decomposed in 1 to 3 months by being embedded in soil.
  • the other components excluding the rayon fiber are compounds containing mainly silicic acid and magnesium (mainly magnesium silicate), which are the same components as talc.
  • magnesium silicates with a crystal structure are classified as asbestos and have been shown to be dangerous to the human body
  • the components contained in the rayon fiber of the present invention are amorphous and are not classified as asbestos. There is no danger.
  • wastewater generated during production contains magnesium ions. Magnesium ions are an essential element and have less environmental impact than aluminum ions. Therefore, the flameproof rayon fiber of the present invention is a fiber that is highly safe and has a low environmental impact.
  • a silicate compound containing an alkali metal is added to a viscose stock solution.
  • the silicate compound containing an alkali metal include sodium silicate and potassium silicate.
  • the step of adding an alkali metal-containing silicate compound such as sodium silicate may be performed by mixing an aqueous solution of a silicate compound containing an alkali metal with a general viscose stock solution.
  • the addition ratio of the sodium silicate is 1 in terms of SiO with respect to cellulose in the viscose stock solution.
  • the amount of soda silicate is preferably in the range of L00% by mass, more preferably in the range of 15 to 80% by mass, and particularly preferably in the range of 30 to 70% by mass.
  • the amount of soda silicate within the above range, the amount of silicon oxide contained in the fiber to be treated can be adjusted to an amount suitable for the above-described flameproof rayon fiber of the present invention.
  • silicate soda for example, silicate soda No. 3 (JIS K 1408) can be used.
  • the viscose stock solution has a general composition, for example, cellulose is in the range of 5 to 15% by mass, NaOH is in the range of 5 to 10% by mass, and CS is in the range of 1 to 5% by mass. Range The viscose stock solution contained in can be used.
  • the flameproof rayon fiber of the present invention is a rayon fiber having good flameproofness and washing resistance. Moreover, it becomes a rayon fiber having dry cleaning resistance and biodegradability with good texture.
  • the flameproof rayon fiber of the present invention is processed into a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, etc., for example, disaster prevention articles, kitchen fan filters, sheets, pillow covers, bedding mats, bedding covers, fire screens, interior goods ( Carpet, chair upholstery, curtains, wallpaper base fabric, wall materials, etc.) and vehicle interior materials (mats, lining fabrics, etc.)
  • a viscose stock solution containing 8.5% by mass of cellulose, 5.7% by mass of sodium hydroxide and 2.6% by mass of carbon disulfide was prepared.
  • a mixed solution of No. 3 silicate soda (according to JIS K 1408), sodium hydroxide and water in the prepared viscose stock solution, 6.8% by mass of cellulose and 7.% sodium hydroxide.
  • Viscose solution added with sodium silicate was adjusted to 5% by mass.
  • the addition rate of sodium silicate is calculated as SiO
  • the sodium silicate-added viscose liquid was spun at a spinning speed of 50 m / min and a draw ratio of 50% by a two-bath tension spinning method to obtain a fiber having a fineness of about 3.3 dtex.
  • the composition of the first bath was 115 gZ liters of sulfuric acid, 15 gZ liters of zinc sulfate, 350 gZ liters of sodium sulfate, and the temperature was 50 ° C.
  • the temperature of the second bath was 85 ° C., and a sodium silicate-added viscose solution was extruded from a nozzle to produce a rayon long fiber bundle (treated fiber) containing silicon.
  • the long fiber bundle was cut to a fiber length of 51 mm using a cutter and scoured.
  • the scouring process was carried out in the order of hot water treatment, bleaching, pickling and water washing. Excess with a compression roller Excessive water was removed, and it was dried in a constant temperature dryer at 60 ° C for 7 hours.
  • the physical properties of the treated fiber thus obtained are as follows: fineness: 3.3 dtex, dry strength (cNZdtex): 1.4, wet strength (cNZd tex): 0.8, dry elongation (%): 25, Wet elongation (%): 20.
  • an aqueous suspension (bath temperature 20 ° C.) containing 5% by mass of sodium chloride and 5% by mass of magnesium oxide was used, and the dried coating was put into this aqueous suspension.
  • the treated fiber was immersed for 2 days. At this time, the bath ratio was such that the mass of the rayon fiber and the mass of the aqueous suspension was 1:40.
  • the fiber was washed with water and centrifuged. Finally, it was dried for 30 minutes with a constant temperature dryer at 105 ° C. to obtain flameproof rayon fiber b (hereinafter referred to as fiber b) of this example.
  • the flameproof rayon fiber a of this comparative example (hereinafter referred to as fiber a) is the same as in Example 1 except that the post-processing with an aqueous suspension containing magnesium is applied to the fiber to be treated. Manufactured.
  • Example 2 The same treatment as in Example 1 was performed to obtain a long fiber bundle (treated fiber). Subsequently, the long fiber bundle was cut to a fiber length of 51 mm using a cutter and subjected to a scouring treatment. In the scouring process, 8% by mass of magnesium hydroxide and 4% by mass of magnesium sulfate were immersed in a suspension at a bath temperature of 50 ° C. for 1 minute as a hot water treatment, and then the fibers were thoroughly washed with water. After washing with water, it is treated with oil, thoroughly dehydrated and dried (60 ° C, 7 hours). A fiber f (hereinafter referred to as fiber f) was obtained.
  • fiber f A fiber f (hereinafter referred to as fiber f) was obtained.
  • Fiber g Flameproof rayon fiber g (hereinafter referred to as fiber g) was obtained.
  • the flameproof rayon fiber of this example was used in the same manner as in Example 4 except that it was immersed in an aqueous suspension containing 0.1% by mass of magnesium hydroxide as a hot water treatment for 10 minutes. h (hereinafter referred to as fiber h) was obtained.
  • the flameproof rayon fiber i of this example was used in the same manner as in Example 4 except that it was immersed for 7 minutes in a water suspension containing 0.1% by mass of magnesium hydroxide as a hot water treatment. (Hereinafter referred to as fiber i).
  • Mass of lg fibers a to e was burned in an electric furnace at 850 ° C. for 2 hours, and the mass of the remaining components was measured to determine the ash content.
  • the ash content is mass% of the mass of the component remaining when burned with respect to the mass obtained by removing moisture from the mass of the fiber. Further, after the fibers a to d were washed with water, the ash content was similarly determined. In addition, the water washing process was performed with the following method.
  • the state when the disperser flame (flame length 2.5 cm) was directly applied to the fibers a to e spread in the form of a plate was also observed.
  • the flame was perpendicular to the fiber mass.
  • the sample for evaluation (fiber lump) was produced by opening 1 to 2 g of raw cotton with a card machine to form a web, which was lump-shaped. Further, after the fibers a to (! Were washed with water and the fibers a to e were subjected to the pseudo washing treatment, a flame was applied in the same manner, and the state was observed.
  • the flameproof evaluation is ⁇ when the flame does not spread even if applied with flame, ⁇ when the flame does not spread even if applied with flame, or ⁇ when the flame is applied.
  • the case of “expanding” was designated as X.
  • the fibers b to d have flameproofing properties, and the fiber c has an ash content by washing with water rather than the fiber a. Since the decrease was small, it was confirmed to have washing resistance.
  • the fibers b to d post-processed with an aqueous suspension containing magnesium oxide or magnesium hydroxide and water-soluble magnesium salt show changes in the ash content and the flameproof evaluation due to the water washing treatment, which has a high flameproof evaluation. It was confirmed that the flame resistance and the washing resistance were particularly good because of the strong power.
  • the fibers f to i were similarly subjected to a pseudo washing treatment, and before and after the treatment, ash was measured and flameproof evaluation was performed. Further, after washing the fibers a and f to i, the ash content was obtained in the same manner, and the flameproof evaluation was performed. These results are shown in Table 2. The washing process was performed by the following method.
  • the fibers f to i have flameproofness and are treated with an aqueous suspension containing magnesium oxide or hydrated magnesium hydroxide and a water-soluble magnesium salt in the hydrothermal stage of the scouring treatment. It was confirmed that the machining time can be greatly shortened by performing. Further, since the decrease in ash content by the pseudo washing treatment was smaller than that of the fiber a, it was confirmed that the alkali resistance was improved.
  • fibers f and g scoured with a water suspension containing acid magnesium or hydroxy magnesium and water-soluble magnesium salt, and water containing acid magnesium or hydroxide magnesium Fibers h and i that have been scoured with a suspension have good flameproofing and washing resistance because the ash content of the simulated rinsing process, which has a high flameproofing evaluation, is small. did it.
  • LOI value minimum oxygen concentration
  • crushed fiber c crushed fiber c and ashed fiber.
  • the sample was measured with the irradiation surface widened to a 10 mm square so that the sample was not thick.
  • FIG. 1 shows a chart of diffraction analysis.
  • the X-ray fluorescence analysis was performed by theoretical calculation using the FP method using a Shimadzu X-ray fluorescence analyzer LAB CENTER XRF-1700 ".
  • the outline of this measurement device and the measurement conditions are as follows.
  • the sample was a cut fiber of fiber c.
  • the irradiation surface was adjusted to a diameter of 10 mm and a thickness of several millimeters, irradiated with an upward force and transmitted downward.
  • the peaks of the analysis chart after ashing and pulverization were strong without any sharp clear peaks.
  • a compound containing silicon and magnesium components has a clear peak near a diffraction angle of 2 ⁇ force of 22 °.
  • the peak measured after ashing was a broad peak (halo pattern) showing an amorphous state, although it was observed at a diffraction angle of 2 ⁇ force of 21-23 °.
  • the measurement peak after pulverization is seen near a diffraction angle of 2 ⁇ force of 20 ° and is considered to be a peak of cellulose.
  • a general rayon fiber is a rayon fiber manufactured by a general manufacturing method in which sodium silicate is not added to viscose and post-treatment is not performed using a solution containing magnesium.
  • the fibers f to i contain silicon and magnesium components and form magnesium silicate. Furthermore, since the sulfur content was very small, it can be estimated that most of the magnesium compounds are oxides and almost no sulfate compounds. From this result, it can be inferred that the fibers b and d also form magnesium silicate in the same manner as the fibers c and f to i.
  • magnesium sulfate When magnesium sulfate was not used in the treatment bath, the content of magnesium in the fiber tended to be low. Since sulfuric acid is contained in the cut chips before scouring, magnesium hydroxide and sulfuric acid react in scouring hot water to produce magnesium sulfate, but the amount of production is so small that the magnesium content in the fiber is low. It is thought.
  • the present invention can provide a flameproof rayon fiber having good flameproofness, washing resistance and dry cleaning resistance, and a method for producing the same.
  • the rayon fiber which is the main component of the present invention, is biodegradable, and the other components are mainly compounds containing silicon and magnesium (mainly magnesium silicate), which are the same components as ore talc and the like. It is possible to provide a flameproof rayon fiber with less load. In particular, it can be used as a material to replace glass fiber, asbestos, aramid fiber, etc. that have been used in conventional flameproof products.
  • the flameproof rayon fiber of the present invention is processed into a woven fabric, a knitted fabric, a nonwoven fabric, etc., for example, disaster prevention articles, kitchen fan filters, sheets, pillow covers, bedding mats, bedding covers, fire screens, interior goods It is useful for applications such as carpets, chair upholstery, curtains, wallpaper fabrics, wall materials, etc., and vehicle interior materials (mats, lining fabrics, etc.).

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Description

明 細 書
防炎性レーヨン繊維及びその製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、防炎性を有するレーヨン繊維及びその製造方法に関する。
背景技術
[0002] 従来、防炎性を有するセルロース繊維やその製造方法について、一般的なハロゲ ン系難燃剤やリン系難燃剤 (赤リン、反応性リン化合物等)を用いたセルロース繊維 が知られている。その他、例えばセルロース繊維を膨潤させる有機溶剤と、その有機 溶剤に溶解した無機化合物とをセルロース繊維に含浸させて、乾燥する提案 (特許 文献 1参照)や、二酸化珪素を含有させたセルロース繊維 (特許文献 2参照）が提案 されている。また、珪酸ソーダを混合させたビスコース力も得られたセルロース繊維を アルミニウム化合物で処理して、セルロース繊維中に珪酸アルミニウムを形成する提 案 (特許文献 3参照)や、ホスホリル基を有する化合物 (縮合リン酸等の燐化合物）を セルロースの内部に均一に含有させて、アルミニウムを必須成分とする水和化合物 層をセルロース繊維の表面に形成した提案 (特許文献 4参照)もある。
特許文献 1：特開平 5— 31705号公報
特許文献 2 :英国特許第 1, 064, 271号明細書
特許文献 3：特許第 3179104号公報
特許文献 4：特開 2001 - 329461号公報
[0003] しかし、特許文献 1に開示されて!ヽるセルロース繊維は、難燃剤となる無機化合物 をセルロース内に含浸させたもので、含浸させるために有機溶剤を使用するため環 境への負荷が問題となる。特許文献 2に開示されているセルロース繊維は、二酸ィ匕 珪素が塩基性物質に弱ぐ洗剤に含まれるアルカリ成分によって溶出してしまうことか ら耐洗濯性に問題がある。特許文献 3及び特許文献 4に開示されて ヽるセルロース 繊維は、アルミニウム化合物を用いたものである。アルミニウムは神経毒性を持つ可 能性が示唆されており、安全性に問題がある。特に特許文献 3に開示されているセル ロース繊維は、水溶性のアルミニウム化合物で処理を行うため、排水中にアルミ-ゥ ムイオンが含まれる。アルミニウムイオンは動植物に対する毒性が強ぐ環境への影 響が問題となる。
[0004] さらに、防炎性の高い素材としてはァラミド繊維等が知られているが、ァラミド繊維は 、廃棄する際に燃やせず、土中に埋設しても分解されないという問題がある。
発明の開示
[0005] 本発明は、前記従来の問題を解決するため、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤及 び有機溶媒を使用することなぐ防炎性及び耐洗濯性が良好であり、かつ廃棄時に は土中に埋設して生分解が可能なレーヨン繊維及びその製造方法を提供する。
[0006] 本発明の防炎性レーヨン繊維は、レーヨン繊維中に珪素とマグネシウムの成分を含 み、前記珪素とマグネシウムの成分を含む化合物は非晶質であることを特徴とする。
[0007] 本発明の防炎性レーヨン繊維の製造方法は、ビスコース原液を調製する工程と、前 記ビスコース原液中に、アルカリ金属を含む珪酸化合物を含有する溶液を添加して アルカリ金属を含む珪酸ィヒ合物添加ビスコース液とする工程と、硫酸を含む紡糸浴 に前記アルカリ金属を含む珪酸ィ匕合物添加ビスコース液をノズルより押し出して紡糸 し、珪酸化合物を含む被処理繊維を作製する工程と、前記被処理繊維に対して、精 練工程又は後加工工程にお!、てマグネシウムを含む溶液を用いて処理する工程と を含む。
図面の簡単な説明
[0008] [図 1]図 1は、本発明の一実施例の防炎性を有するレーヨン繊維の X線回折分析チヤ ート図である。
発明を実施するための最良の形態
[0009] 本発明における防炎性とは、火がついても燃え上がるのを防ぐことのできる性能の ことであり、具体的には炎を当てても残炎時間が短く炭化面積も小さい性能のことで ある。この性能は、例えば寝タバコをしてタバコの火がベッドの上のシーツに落ちても 焦げるだけで燃え広がらない性質として有用である。
[0010] 本発明の防炎性レーヨン繊維は、レーヨン繊維中に珪素とマグネシウムの成分を含 む。本発明のレーヨン繊維は生分解性を有し、レーヨン成分を除く他の成分は主に 鉱石の滑石と同じ成分の珪素とマグネシウムを含む化合物（主として珪酸マグネシゥ ム）を形成しているため、環境への負荷の少ないレーヨン繊維とすることができる。
[0011] 前記レーヨン繊維は、セルロースをキサントゲンィ匕し希アルカリにて希釈溶解したビ スコースを凝固再生して得られる繊維であり、セルロース等の材料やその製造方法に よって、特に限定されるものではない。
[0012] 本発明のレーヨン繊維は、紡糸液であるビスコース原液中にアルカリ金属を含む珪 酸化合物、例えば珪酸ソーダ（Na O-nSiO ·χΗ 0、但し ηは 1〜3、 χは 10〜20)を
2 2 2
添カロしておき、硫酸 (H SO )を含む紡糸浴に前記ビスコース液を紡糸し、前記ピスコ
2 4
ース液中の珪酸ソーダ (Na O -nSiO ·χΗ Ο)を前記硫酸 (H SO )と反応させて二
2 2 2 2 4
酸化珪素（SiO ,但しポリマー）に変換し、得られた被処理繊維に対して精練工程又
2
は後加工工程にぉ 、てマグネシウムを含む溶液を用いて処理して得ることができる。 この処理により、珪素とマグネシウムは、反応して化合物を形成する。この珪素とマグ ネシゥムを含む化合物は、前記レーヨン繊維を X線回折により分析したとき、非晶質 であるため同定ができない。つまり、 X線回折のチャート図に鋭い明瞭なピークが見ら れず、非結晶を示すブロードなピーク (ハローパターン)が出たことから、同定すること ができず非晶質であると判断される。そして、前記レーヨン繊維は、繊維中に含まれ る珪酸が層状構造をしており、マグネシウムが水酸ィ匕マグネシウムの形で存在し、珪 酸と水酸ィ匕マグネシウムに含まれる一部の酸素を共有し珪酸マグネシウム (xMgO 'y SiO ·ζΗ 0、但し χは 1〜5、 y≥x、 ζは 1〜3)を形成すると推定される。
2 2
[0013] 前記紡糸浴は、一般的な酸性紡糸浴を用いればよいが、例えば、 H SOを 110〜
2 4
170gZリットルの範囲、 ZnSOを 10〜30gZリットルの範囲及び Na SOを 150〜3
4 2 4
50g/リットルの範囲で含むミューラー浴等を用いることができる。また、紡糸浴の温 度は、一般的には 45〜65°Cである。また、第二浴 (熱水浴)の温度は、一般的には 8 0〜95°Cである。
[0014] 前記アルカリ金属を含む珪酸ィ匕合物は、ビスコース原液に含まれるセルロースの質 量に対し、二酸ィ匕珪素（SiO )に換算して 10〜： L00質量％の範囲であることが好まし
2
く、さらに好ましくは 25〜70質量0 /0の範囲である。前記ビスコース液中のアルカリ金 属を含む珪酸ィ匕合物は、前記硫酸 (H SO )と反応して二酸ィ匕珪素（SiO ,但しポリ
2 4 2 マー）に変換されるものとみなされるので、二酸化珪素（SiO )換算とした。前記範囲 内の二酸ィ匕珪素を含むことによって、繊維の強度と風合いを保つことができ、マグネ シゥムを含む溶液で処理したときに防炎性が良好なレーヨン繊維を製造できる。
[0015] また、前記精練工程又は後加工工程にぉ ヽて、紡糸工程で得られた珪素成分を含 有する被処理繊維をマグネシウムが含まれる溶液によって処理することで、前記珪素 とマグネシウムを反応させて、珪素とマグネシウムを含む化合物が形成される。珪素と マグネシウムを含む化合物は、珪酸マグネシウムを形成していると推定される。例え ば、精練工程の硫酸による熱水処理の後に前記マグネシウムを含む溶液に被処理 繊維を接触させる処理、精練工程の熱水処理のときに、硫酸の代わりに前記マグネ シゥムを含む溶液に被処理繊維を接触させる処理、精練工程の酸処理の後に、前記 マグネシウムを含む溶液に、被処理繊維を接触させる処理、被処理繊維を精練し乾 燥させた後に（後加工工程として）、前記マグネシウムを含む溶液に、被処理繊維を 浸漬させる処理等である。このとき浴比は、使用する前記マグネシウムを含む溶液に 合わせて適宜選択すればよ!、が、例えば被処理繊維の質量：前記マグネシウムを含 む溶液の質量は、 1 : 20〜1 : 1000の範囲である。また一般的に、浴温度は、 0〜10 0°Cの範囲、浸漬時間は、 1分以上が好ましい。本発明においては、マグネシウムを 含む溶液は水懸濁液も含む。特に、精練工程の熱水処理のときに、硫酸の代わりに 前記マグネシウムを含む溶液に被処理繊維を接触させると、処理時間を短縮するこ とができ、好ましい。その理由は、紡糸直後の繊維は膨潤した状態なので、前記マグ ネシゥムを含む溶液に接触させることにより、繊維内部にマグネシウムが入りやすぐ 処理に要する時間が短縮できると考える。精練工程で熱水処理を行う場合、被処理 繊維の質量:前記マグネシウムを含む水懸濁液の質量は 1： 20〜1： 1000の範囲で あり、浴温度は 20〜100°Cの範囲であり、浸漬時間は 1〜40分であることが好ましい 。より好ましい浴温度は、 45〜85°Cの範囲である。浴温度が低温域であると、反応時 間がかかりすぎるため、連続的な精練処理が行えなくなる場合がある。一方、浴温度 が高すぎると、セルロースの再生反応が進みすぎるため、マグネシウムが繊維内に入 りに《なること、及び熱アルカリであり設備に影響を与える恐れがある。
[0016] 前記マグネシウムを含む溶液は、被処理繊維中の珪素成分と反応するマグネシゥ ム化合物を含有する溶液であれば、特に限定されるものではないが、マグネシウムの 酸ィ匕物又は水酸ィ匕物の水懸濁液であることが好ましぐさらに水溶性のマグネシウム 塩を含むことがより好ましい。前記水溶性のマグネシウム塩としては、例えば塩ィ匕マグ ネシゥム、硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム等を用いることができる。また、前記マ グネシゥムを含む溶液における酸ィ匕マグネシウム又は水酸ィ匕マグネシウムの濃度は
、0. 1〜42質量％の範囲、好ましくは 0. 1〜10質量％の範囲である。また、前記マ グネシゥム塩を混合する場合は、 0. 1〜42質量％の範囲、特に 0. 1〜30質量％の 範囲で含むことが好ましい。中でも、マグネシウムの水酸ィ匕物と、硫酸マグネシウムの 水懸濁液を用いることが好ましい。その理由は、マグネシウムの酸ィ匕物を使用しても 水懸濁液にした段階で、水と反応しマグネシウムの水酸ィ匕物になることと、レーヨンの 製造工程では硫酸を使用するため、水懸濁液に含まれるマグネシウムの水酸ィ匕物と 硫酸が反応し硫酸マグネシウムが生成するためである。この組み合わせの場合、各 々の濃度は、水酸ィ匕マグネシウムが 0. 1〜42質量％の範囲であり、硫酸マグネシゥ ムが 0. 1〜30質量％の範囲であることが好ましい。
[0017] 珪素とマグネシウムの繊維中に含まれる好ま 、存在割合は、珪素：マグネシウム の割合が 1： 1〜250： 1の範囲が好ましぐより好ましくは 1： 1〜80： 1の範囲であり、 さらにより好ましくは 1： 1〜60： 1の範囲である。珪素とマグネシウムを前記範囲内に すること〖こよって、防炎性及び耐洗濯性がより良好なレーヨン繊維を製造できる。
[0018] 前記マグネシウムの繊維中での存在状態は、その少なくとも一部がレーヨン繊維中 に含まれていてもよいし、レーヨン繊維の表面等に付着していても良い。前記珪素、 前記マグネシウム化合物は、その状態によって特に限定されるものではなぐ繊維内 に均一混合されていても良いし、相溶又は非相溶で存在していても良い。前記マグ ネシゥムは、珪酸マグネシウム等のマグネシウム化合物や、酸ィ匕マグネシウム等の酸 化物、又は水酸ィ匕マグネシウム等のマグネシウム塩として含まれて 、ても良 、。
[0019] 前記防炎性レーヨン繊維の灰分は 10〜50質量％の範囲が好ましぐさらに好まし くは 13〜44質量0 /0の範囲、特に好ましくは 23〜41質量0 /0の範囲である。ここで灰 分とは、高温で有機物を焼却し、後に残渣として残る無機物のことである。灰分が 10 質量％未満であると、防炎性レーヨン繊維の防炎性が低下する傾向がある。灰分が 5 0質量％を越えると、防炎性レーヨン繊維の強度が低下したり、風合いが損なわれた りする傾向があり、特に 40質量％を越えると、従来の難燃剤等を使用していないレー ヨン繊維と同じ風合いが得られにくい傾向がある。そこで、本発明の防炎性レーヨン 繊維の灰分を前記範囲内にすることによって、防炎性が良好で、風合いのよい防炎 性レーヨン繊維とすることができる。なお、前記灰分は、防炎性レーヨン繊維の絶乾 質量に対して、防炎性レーヨン繊維を 850°Cで燃焼させたときに残る成分の質量の 質量％である。（JIS L 1015 8. 20)
[0020] 前記防炎性レーヨン繊維の耐洗濯性は、 AATCC124-1996の洗濯基準で洗濯し、 洗濯後の灰分を測定することで確認できる。前記洗濯後の灰分は 10質量％以上が 好ましい。簡易的に前記耐洗濯性を確認する方法として、炭酸ソーダ 3質量％の浴 中に、浴温度が 60°C、浴比が 1 : 100、浸漬時間が 120分の条件で処理を行い、処 理後十分水洗'乾燥したあと同様に灰分を測定することでも確認できる。
[0021] 前記防炎性レーヨン繊維の珪素の含有量は、蛍光 X線分析で測定した場合に、 2 〜23質量％の範囲が好ましぐさらに好ましくは 3〜19質量％の範囲、特に好ましく は 5〜18質量％の範囲である。本発明の防炎性レーヨン繊維において、珪素の含有 量を前記範囲内にすることによって、レーヨン繊維の強度と風合いが保たれる。
[0022] 前記防炎性レーヨン繊維のマグネシウムの含有量は、蛍光 X線分析で測定した場 合に、 0. 05〜20質量％の範囲が好ましぐさらに好ましくは 0. 1〜13質量％の範 囲、特に好ましくは 0. 25〜7質量％の範囲である。本発明の防炎性レーヨン繊維に おいて、マグネシウムの含有量を前記範囲内にすることによって、防炎性及び耐洗 濯性のより良好な防炎性レーヨン繊維とすることができる。
[0023] 前記防炎性レーヨン繊維は、その繊度によって特に限定されるものではなぐ一般 的には、レーヨン繊維の繊度が l〜17dtexの範囲であり、好ましくは 1. 7〜： LOdtex の範囲である。繊度が ldtex未満では、レーヨン繊維の強度が低下する傾向があり、 繊度が 17dtexを超えると、繊維径が太すぎるため粗硬となる傾向がある。また、前記 防炎性レーヨン繊維は、その繊維長によって特に限定されるものでもなぐフィラメント としてもステープルとしても使用できる。繊維長は自由に設定でき 5〜20mmでは障 子紙や壁紙等、 20mn！〜 200mmであれば不織布用途や紡績糸として使用できる。 長繊維束では、精練後切断せずに使用できる。 [0024] 前記レーヨン繊維の繊維断面はその形状によって特に限定されるものではなぐ使 用用途によって適宜選択できる。例えば、円型、異型、中空型、偏平型等の形状で ある。
[0025] 本発明の防炎性レーヨン繊維は、再生セルロースであるレーヨンが一般的に有する 有用な物性 (例えば生分解性、吸水性、吸湿性、帯電防止性、熱安定性等)を保持 している。
[0026] 本発明の防炎性レーヨン繊維の主成分であるレーヨン繊維は、生分解性を有し、例 えば土中埋設することによって 1〜3ヶ月で分解される。さらに、レーヨン繊維を除く他 成分は、主に滑石と同じ成分の珪酸とマグネシウムを含む化合物（主として珪酸マグ ネシゥム)である。結晶構造を持つ一部の珪酸マグネシウムはアスベストに分類され 人体への危険性が示されているが、本発明のレーヨン繊維に含まれる成分は非晶質 であり、アスベストには分類されず人体への危険性はない。また生産時に発生する排 水には、マグネシウムイオンが含まれる力 マグネシウムイオンは必須元素であり、ァ ルミ-ゥムイオンと比較すると環境に対する負荷が少ない。したがって、本発明の防 炎性レーヨン繊維は安全性が高ぐ環境への負荷も少な 1、繊維である。
[0027] 本発明の防炎性レーヨン繊維の製造方法にぉ ヽては、ビスコース原液中にアル力 リ金属を含む珪酸化合物が添加される。前記アルカリ金属を含む珪酸化合物として は、例えば珪酸ソーダ、珪酸カリウム等が挙げられる。前記珪酸ソーダ等のアルカリ 金属を含む珪酸ィ匕合物を添加する工程は、一般的なビスコース原液にアルカリ金属 を含む珪酸化合物の水溶液を混合すればょ ヽ。
[0028] 前記珪酸ソーダの添加割合は、ビスコース原液のセルロースに対して SiO換算で 1
2
0〜： L00質量％の範囲であることが好ましぐさらに好ましくは 15〜80質量％の範囲 、特に好ましくは 30〜70質量％の範囲である。珪酸ソ一ダの量を前記範囲内にする こと〖こよって、被処理繊維中に含まれる-酸化珪素の量を、上述した本発明の防炎 性レーヨン繊維に適した量に調整できる。前記珪酸ソーダとしては、例えば、珪酸ソ ーダ 3号 (JIS K 1408)を使用することができる。
[0029] 前記ビスコース原液は、一般的な組成のものを用いればょ 、が、例えばセルロース を 5〜15質量％の範囲、 NaOHを 5〜10質量％の範囲、 CSを 1〜5質量％の範囲 で含むビスコース原液等を用いることができる。
[0030] 以上説明したように、本発明の防炎性レーヨン繊維は、防炎性及び耐洗濯性の良 好なレーヨン繊維である。また、風合いがよぐ耐ドライクリーニング性及び生分解性 を有するレーヨン繊維となる。本発明の防炎性レーヨン繊維は、織物、編物、不織布 等に加工して、例えば、防災物品、台所用ファンフィルター、シーツ、枕カバー、寝具 用マット、寝具用カバー、防火スクリーン、インテリア用品 (カーペット、椅子張り、カー テン、壁紙基布、壁材等)、車両の内装材 (マット、内張布等)等の用途に有用である
[0031] 以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実 施例に限定されるものではない。
[0032] (実施例 1)
(1)ビスコース液の製造
セルロースを 8. 5質量％、水酸ィ匕ナトリウムを 5. 7質量％及び二硫化炭素を 2. 6質 量％含むビスコース原液を作製した。まず、作製したビスコース原液中に、 3号珪酸ソ ーダ (JIS K 1408に準ずる）と水酸化ナトリウムと水の混合溶液を、セルロースが 6. 8 質量％、水酸ィ匕ナトリウムが 7. 5質量％になるように調整して添加し、珪酸ソーダ添 加ビスコース液とした。珪酸ソーダの添加率は SiOに換算して、セルロース質量に対
2
して 50質量％であった。
[0033] (2)紡糸
前記珪酸ソーダ添加ビスコース液を、二浴緊張紡糸法により紡糸速度 50m/min、 延伸率 50%で紡糸して、繊度が約 3. 3dtexの繊維を得た。第一浴 (紡糸浴)の組成 は、硫酸が 115gZリットル、硫酸亜鉛が 15gZリットル、硫酸ナトリウムが 350gZリツ トルであり、温度は 50°Cであった。第二浴 (熱水浴)の温度は 85°Cとし、珪酸ソーダ 添加ビスコース液をノズルより押し出して、珪素を含むレーヨン長繊維束 (被処理繊 維)を作製した。
[0034] (3)精練
前記長繊維束を、カッターを用いて繊維長 51mmにカッティングし精練処理を行つ た。精練工程は、熱水処理、漂白、酸洗い、水洗の順で実施した。圧縮ローラーで余 分な水分を除いて、 60°Cの恒温乾燥機で 7時間乾燥させた。このようにして得られた 被処理繊維の物性は、繊度： 3. 3dtex、乾強度（cNZdtex) : 1. 4、湿強度（cNZd tex) : 0. 8、乾伸度（％) : 25、湿伸度（％) : 20であった。
[0035] (4)後加工
マグネシウムを含む溶液として、塩ィ匕マグネシウムを 5質量％及び酸ィ匕マグネシウム を 5質量％含む水懸濁液 (浴温度 20°C)を用い、この水懸濁液中に前記乾燥させた 被処理繊維を 2日間浸漬させた。このとき浴比は、レーヨン繊維の質量と前記水懸濁 液の質量とが 1 : 40となる割合とした。次に、前記繊維を水洗し、遠心脱水した。最後 に、 105°Cの恒温乾燥機で 30分乾燥させ、本実施例の防炎性レーヨン繊維 b (以下 、繊維 bという。）を得た。
[0036] (実施例 2)
後加工において、マグネシウムを含む水懸濁液として、硫酸マグネシウムを 5質量 %及び酸ィ匕マグネシウムを 5質量％含む水懸濁液を用いたこと以外は、実施例 1と同 様にして、本実施例の防炎性レーヨン繊維 c (以下、繊維 cという。）を製造した。
[0037] (実施例 3)
後加工において、マグネシウムを含む水懸濁液として、硫酸マグネシウムを 5質量 %及び水酸ィ匕マグネシウムを 5質量％含む水懸濁液を用いたこと以外は、実施例 1と 同様にして、本実施例の防炎性レーヨン繊維 d (以下、繊維 dという。）を製造した。
[0038] (比較例 1)
被処理繊維に、マグネシウムを含む水懸濁液による後加工を行わな力つたこと以外 は、実施例 1と同様にして、本比較例の防炎性レーヨン繊維 a (以下、繊維 aという。 ) を製造した。
[0039] (実施例 4)
実施例 1と同様な処理を行い、長繊維束 (被処理繊維)を得た。続いて、前記長繊 維束を、カッターを用いて繊維長 51mmにカッティングし精練処理を行った。精練ェ 程は、熱水処理として水酸ィ匕マグネシウム 8質量％、硫酸マグネシウム 4質量％を含 み浴温度 50°Cの懸濁液に 1分間浸漬し、その後繊維を十分水洗した。水洗後は油 剤処理を行い、充分脱水し乾燥 (60°C、 7時間）させ、本実施例の防炎性レーヨン繊 維 f (以下、繊維 fという。）を得た。
[0040] (実施例 5)
精練において、熱水処理として水酸ィ匕マグネシウム 0. 1質量％、硫酸マグネシウム 1質量％を含む水懸濁液に 10分間浸漬したこと以外は、実施例 4と同様にして、本 実施例の防炎性レーヨン繊維 g (以下、繊維 gという。）を得た。
[0041] (実施例 6)
精練において、熱水処理として水酸ィ匕マグネシウム 0. 1質量％を含む水懸濁液に 10分間浸漬したこと以外は、実施例 4と同様にして、本実施例の防炎性レーヨン繊 維 h (以下、繊維 hという。）を得た。
[0042] (実施例 7)
精練において、熱水処理として水酸ィ匕マグネシウム 0. 1質量％を含む水懸濁液に 7分間浸漬したこと以外は、実施例 4と同様にして、本実施例の防炎性レーヨン繊維 i (以下、繊維 iという。）を得た。
[0043] (比較例 2)
後加工において、カルシウムを含む水懸濁液として、塩ィ匕カルシウムを 5質量％及 び酸ィ匕カルシウムを 5質量％含む水懸濁液を用いたこと以外は、実施例 4と同様にし て、本比較例の防炎性レーヨン繊維 e (以下、繊維 eという。）を得た。
[0044] (性能試験）
(1)灰分
質量 lgの繊維 a〜eを、 850°Cの電気炉で 2時間燃焼させたときに残る成分の質量 を測定し、灰分を求めた。なお、灰分は、前記繊維の質量から水分を除いた質量に 対して、燃焼させたときに残る成分の質量の質量％である。また、繊維 a〜dを水洗処 理した後に、同様に灰分を求めた。なお、水洗処理は、以下の方法で行った。
[0045] [水洗処理]
質量 20gの繊維 a〜dと、 500mlの純水 (浴温度 90°C)で、恒温振とう器 (東京理科 機器株式会社製、商品名" EYELA NTS3000")を用いて 18分間振とうさせた後、 熱水で 2回濯いだ。
[0046] また、繊維 a〜eを擬似洗濯処理した後に、同様に灰分を求めた。なお、擬似洗濯 処理は、以下の方法で行った。
[0047] [擬似洗濯処理]
炭酸ソーダ 3%の水溶液に、レーヨン繊維と炭酸ソーダ溶液の質量比カ^： 100の 割合となるように浸漬し (60°Cで 120分）、その後水で十分濯いだ。
[0048] これら結果を下記の表 1に示した。
[0049] (2)防炎性
板状に広げた繊維 a〜eに、その 2cm下方力もディスポライターの炎（炎の長さ 2. 5 cm)を直接あてた時の様子を観察した。炎は繊維塊に対して垂直にあてた。なお、 評価用サンプル (繊維塊）は、原綿 l〜2gをカード機で開繊してウェブとし、これを塊 状にして作製した。また、繊維 a〜(！を前記水洗処理した後、及び繊維 a〜eを前記疑 似洗濯処理した後に、同様に炎をあて、その様子を観察した。
[0050] 防炎評価は、「炎をあてても燃え広がらない」場合を〇、「炎をあてても燃え広がらな レ、が、残炎がある」場合を△、「炎をあてると燃え広がる」場合を Xとした。
[0051] これら結果を表 1に示した。
[0052] [表 1]
Figure imgf000013_0001
[0053] 表 1から、繊維 b〜dは防炎性を有し、繊維 cは、繊維 aよりも水洗処理による灰分の 減少が小さいことから、耐洗濯性を有することが確認できた。また、酸化マグネシウム 又は水酸ィ匕マグネシウムと水溶性マグネシウム塩を含む水懸濁液を用いて後加工し た繊維 b〜dは、防炎評価が高ぐ水洗処理による灰分及び防炎評価の変化もほとん どな力つたことから、耐防炎性及び耐洗濯性が特に良好であることが確認できた。
[0054] また、表 1から繊維 b〜dは、繊維 aよりも擬似洗濯処理による灰分の減少が小さいこ とから、耐アルカリ性が改善されており耐洗濯性を有することが確認できた。また、酸 化マグネシウム又は水酸ィ匕マグネシウムと水溶性マグネシウム塩を含む水懸濁液を 用いて後加工をした繊維 b〜dは、擬似洗濯処理による灰分及び防炎評価の変化が 少な力つたことから、防炎性及び耐洗濯性が特に良好であることが確認できた。また 、同族であるカルシウムでも同様の後加工を行った力 カルシウムでは耐洗濯性のあ る後加工はできなかった。
[0055] また、繊維 f〜iも同様に擬似洗濯処理を実施し、処理前後において灰分の測定、 防炎評価を行った。さらに、繊維 a、 f〜iを洗濯処理した後に、同様に灰分を求め、防 炎評価を行った。これらの結果を表 2に示した。なお、上記洗濯処理は、以下の方法 で行った。
[0056] [洗濯処理]
AATCC124-1996に記載された洗濯試験方法に準じて、 300gの綿を 25cmX 20c mの白綿布で作った袋に入れ 10回の洗濯処理を実施した。
[0057] [表 2]
繊維 a 繊維 f 繊維 g 繊維 h 繊維 ί
浴組成 (未処理）
Figure imgf000015_0001
浴濃度 （％) 8/4 0.1/1 0.1/0 0.1/0 熱水処理時問 (分） 1 10 10 7 精
灰分 (% ) 30.1 31.0 30.1 30.4 30.2
練
加
防炎評価 △ 0 〇 〇〜△ 〇〜△ ェ
擬
灰分 (%) 2.0 16.9 12.3 11,2 10.8
似
洗
防炎評価 X 〇 〇 Δ Δ
濯
洗
灰分 （¾；) 3.9 15.4 14.7 14.0 13.8
濯
処
防炎評価 X o o Ο-Δ 〇〜△ 理
[0058] 表 2から、繊維 f〜iは防炎性を有しており、精練処理の熱水段階で酸化マグネシゥ ム又は水酸ィヒマグネシウムと水溶性マグネシウム塩を含む水懸濁液で処理を行うと 大幅に加工時間が短縮できることが確認できた。また、繊維 aよりも擬似洗濯処理に よる灰分の減少が小さ 、ことから、耐アルカリ性が改善されて 、ることが確認できた。 また、酸ィ匕マグネシウム又は水酸ィ匕マグネシウムと水溶性マグネシウム塩を含む水懸 濁液を用いて精練加工をした繊維 f、 g、および酸ィヒマグネシウム又は水酸ィ匕マグネ シゥムを含む水懸濁液を用いて精練加工した繊維 h、 iは、防炎評価が高ぐ擬似洗 濯処理による灰分の変化が少な力 たことから、防炎性及び耐洗濯性が良好である ことが確認できた。
[0059] また、 AATCC124-1996に基づく洗濯処理の結果、繊維 f〜iは繊維 aよりも灰分の減 少が小さいことから、耐洗濯性を有することが確認できた。精練処理の熱水段階で酸 化マグネシウム又は水酸ィ匕マグネシウムと水溶性マグネシウム塩を含む水懸濁液で 処理を行うと大幅に加工時間が短縮できることが確認できた。また、繊維 aよりも洗濯 処理による灰分の減少が小さ ヽことから、耐洗濯性が改善されて ヽることが確認でき [0060] 次に、繊維 a、 d、 f〜iを、 lOOgZm2のウォータージェット不織布に加工し、酸素指 数法による難燃性評価 (LOI値の測定)を実施した。これらの結果を表 3に示した。な お、難燃性評価 (LOI値の測定)は、以下の方法で行った。
[0061] [難燃性評価 (LOI値の測定) ]
JIS K7201に準じて、試験片が 3分以上継続して燃焼するか、または燃焼時間が 3分未満であっても燃焼長さが 50mm以上になるときの最低酸素濃度 (LOI値)を求 めた。また、前記同様に擬似洗濯処理をした不織布も同様に LOI値を測定した。なお 、試験の前に 50°C、 24時間の恒温雰囲気中で前処理を実施した。
[0062] [表 3]
Figure imgf000016_0001
[0063] (3)成分分析
繊維 cの成分を分析するために、 X線回析分析及び蛍光 X線分析を行った。また、 繊維 f〜iに対して蛍光 X線分析を行った。
[0064] (3— 1)X線回析分析
X線回析分析は、日本フィリップス製全自動多目的 X線回折装置" PW3050 "を用い て測定した。この測定装置の概略と測定条件は、次のとおりである。
[0065] (i)測定装置の概略
駆動方式 試料水平縦型ゴニォメーター
X線管 2.2kw,Cuターゲット
検出器 プロポーショナルカウンタ
[0066] (ii)測定条件 光学系 集中法光学系（Normal Θ /2 Θ )
モノクロメーター 湾曲型グラフアイトモノクロメーター使用
管電圧一管電流 40kw-45mA
サンプルは繊維 cを粉砕したものと灰化したものの 2種類を測定した。サンプルは厚 みを持たせな 、ように照射面が 10mm角となるように広げて測定した。
[0067] 図 1に回折分析のチャート図を示す。
[0068] (3— 2)蛍光 X線分析
蛍光 X線分析は、島津製作所製蛍光 X線分析装置〃 LAB CENTER XRF-1700"を 用いて、 FP法による理論計算により測定した。この測定装置の概略と測定条件は、 次のとおりである。
[0069] (i)測定装置の概略
測定元素範囲 Be
4 〜 U
92
X線管 4kw薄窓, Rhターゲット
分光素子 LiF,PET,Ge,TAP,SX
1次 X線フィルタ 4種自動交換 (Al,Ti,Ni,Zr)
視野制限絞り 5種自動交換（直径 1,3, 10,20,30mm φ )
検出器 シンチレーシヨンカウンタ（重元素）、プロポーショナルカウンタ (軽元素） [0070] (ii)測定条件
管電圧一管電流 40kw-95mA
サンプルは繊維 cのカットファイバーを測定した。照射面は直径 10mmで厚み数 m mに調整し、上方力 照射して下方に透過させて測定した。
[0071] 図 1に示す X線回析分析チャートの結果、灰化後及び粉砕した分析チャートのピー クは、どちらとも鋭い明瞭なピークは見られな力つた。珪素とマグネシウムの成分を含 む化合物は、回折角 2 Θ力 22° 付近に明瞭なピークが見られる。灰化後測定ピーク は、回折角 2 Θ力 21〜23° 付近に見られるが非結晶を示すブロードなピーク (ハロ 一パターン)であった。また、粉砕後測定ピークは、回折角 2 Θ力 20° 付近に見られ 、セルロースのピークと考えられる。したがって、前記理由により化合物の同定は不可 能であり、繊維 cに含まれる無機成分は非晶質であることがわ力つた。また、繊維 f〜i についても X線回折分析を行った力 前記結果と同様に非晶質であることがわ力 た 。また、繊維 f〜i及び一般的なレーヨン繊維の蛍光 X線分析の結果を表 4に、蛍光 X線分析の結果から推定される繊維 c、 f〜iの成分及びその含有量を表5に示した。 また、繊維 c、 f〜iの灰分も表 5に示した。なお、一般的なレーヨン繊維は、ビスコース に珪酸ソーダを添加せず、マグネシウムを含む溶液を用いて後処理していない、一 般的製造方法によって製造されたレーヨン繊維である。
[表 4]
Figure imgf000018_0001
[0073] [表 5]
Figure imgf000018_0002
[0074] 表 4及び表 5から、繊維 f〜iは、珪素とマグネシウムの成分を含み、珪酸マグネシ ゥムを形成していると考えられる。さらに、硫黄の含有量がごく微量であったことから、 マグネシウム化合物の大部分が酸化物であり、硫酸ィヒ合物はほとんど含まれていな いと推定できる。また、この結果から、繊維 b、 dも繊維 c、 f〜iと同様に、珪酸マグネシ ゥムを形成してレ、ると推測できる。
[0075] 以上の結果から、マグネシウムを含む溶液での処理時間が長いほど、繊維中のマ グネシゥム含有量が増え、防炎性能が向上することがわ力つた。さらに、水懸濁液中 の水酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムの濃度が高いほど、繊維中のマグネシウム 含有量が増え、防炎性能が向上することがわ力つた。
[0076] また、精練工程の熱水処理の代わりにマグネシウムの酸ィ匕物又は水酸ィ匕物を含む 溶液で処理することにより、処理時間を大幅に短縮することができた。その理由は、 紡糸直後の繊維は膨潤した状態なので、繊維内部にマグネシウムが入りやす 、と考 えられる。そのため、精練の段階で水酸ィ匕マグネシウムと硫酸マグネシウムの水懸濁 液で処理を行うと処理に要する時間が短縮できる力 一度乾燥してしまうと紡糸直後 ほど膨潤しないので、繊維内部にマグネシウムが入りにくくなり、後加工では 2日程度 の時間が必要であったものと考えられる。さらに、水懸濁液に含まれる水酸化マグネ シゥム、硫酸マグネシウムの濃度を変更することで加工時間の調節が可能であること がわかった。処理浴中に硫酸マグネシウムを使用しない場合では、繊維中のマグネ シゥム含有量が低くなる傾向があった。硫酸が精練前のカットチップに含まれるため、 精練熱水中で水酸化マグネシウムと硫酸が反応し、硫酸マグネシウムが生成するが 、その生成量は僅かであるため繊維中のマグネシウム含有量が低くなつたと考えられ る。
産業上の利用可能性
[0077] 以上説明したように、本発明は、防炎性が良好で耐洗濯性及び耐ドライクリーニン グ性を有する防炎性レーヨン繊維及びその製造方法を提供することができる。また、 本発明の主成分であるレーヨン繊維は生分解性を有し、他成分は主に鉱石の滑石 などと同じ成分の珪素とマグネシウムを含む化合物（主として珪酸マグネシウム)であ るため、環境への負荷の少ない防炎性レーヨン繊維を提供できる。特に、従来、防炎 製品に用いられてきたガラス繊維、石綿、ァラミド繊維等に替わる材料として用いるこ とができる。本発明の防炎性レーヨン繊維は、織物、編物、不織布等に加工して、例 えば、防災物品、台所用ファンフィルター、シーツ、枕カバー、寝具用マット、寝具用 カバー、防火スクリーン、インテリア用品（カーペット、椅子張り、カーテン、壁紙基布、 壁材等)、車両の内装材 (マット、内張布等)等の用途に有用である。

Claims

請求の範囲
[1] 防炎性を有するレーヨン繊維であって、
レーヨン繊維中に珪素とマグネシウムの成分を含み、
前記珪素とマグネシウムの成分を含む化合物が非晶質であることを特徴とする防炎 性レーヨン繊維。
[2] 前記レーヨン繊維の灰分は 10〜50質量％の範囲、
前記レーヨン繊維を蛍光 X線分析したとき、珪素の含有量は 2〜23質量％の範囲 であり、マグネシウムの含有量は 0. 05〜20質量％の範囲である請求項 1に記載の 防炎性レーヨン繊維。
[3] 前記レーヨン繊維における珪素とマグネシウムの含有割合 (珪素：マグネシウム）は
、 1： 1〜250： 1の範囲である請求項 1に記載の防炎性レーヨン繊維。
[4] 前記レーヨン繊維は、前記珪素と前記マグネシウムが主として珪酸マグネシウムを 形成して!/ヽる請求項 1に記載の防炎性レーヨン繊維。
[5] ビスコース原液を調製する工程と、
前記ビスコース原液中に、アルカリ金属を含む珪酸化合物を含有する溶液を添カロ してアルカリ金属を含む珪酸ィ匕合物添加ビスコース液とする工程と、
硫酸を含む紡糸浴に前記珪酸ィ匕合物添加ビスコース液をノズルより押し出して紡 糸し、珪酸化合物を含む被処理繊維を作製する工程と、
前記被処理繊維に対して、精練工程又は後加工工程にぉ ヽてマグネシウムを含む 溶液を用いて処理する工程とを含む、防炎性レーヨン繊維の製造方法。
[6] 前記被処理繊維に対して、前記精練工程において前記マグネシウムを含む溶液を 用いて、浴温度 20〜100°C、浸漬時間 1〜40分で熱水処理する請求項 5に記載の 防炎性レーヨン繊維の製造方法。
[7] 前記マグネシウムを含む溶液を用いた処理は、マグネシウムの酸ィ匕物又は水酸ィ匕 物を含む水懸濁液に前記被処理繊維を接触させる処理である請求項 5に記載の防 炎性レーヨン繊維の製造方法。
[8] 前記マグネシウムを含む溶液は、マグネシウムの水酸ィ匕物と硫酸マグネシウムを含 む水懸濁液である請求項 7に記載の防炎性レーヨン繊維の製造方法。 前記ビスコース原液中へのアルカリ金属を含む珪酸ィ匕合物の添加割合は、珪酸ィ匕 合物を二酸ィ匕珪素（SiO )で換算してセルロース質量に対して 10〜： LOO質量％の範
2
囲である請求項 5に記載の防炎性レーヨン繊維の製造方法。
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