專利名稱：防燃性人造絲纖維及其制造方法、以及防燃性纖維結(jié)構(gòu)物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及防燃性人造絲纖維及其制造方法、以及防燃性纖維結(jié)構(gòu)物。
背景技術(shù)：
一直以來，對(duì)于具有阻燃性的纖維素纖維或其制造方法而言，多進(jìn)行通過促進(jìn)碳化來提高阻燃化的研究。另外，最近作為具有防燃性的纖維素纖維，提出了利用通過運(yùn)用粘膠人造絲的紡絲技術(shù)將纖維素與玻璃質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，從而即便纖維素發(fā)生分解也會(huì)有玻璃質(zhì)殘留、由此使燃燒停止的數(shù)個(gè)技術(shù)。例如，專利文獻(xiàn)1提出了將粘膠與硅酸鈉混合并在含有硫酸的浴中進(jìn)行紡絲，從而將復(fù)合纖維纖維化。專利文獻(xiàn)2提出了在粘膠中混合硅酸鈉并在精煉工序中使用鋁酸鈉而得到內(nèi)含鋁的纖維素纖維。專利文獻(xiàn)3提出了在粘膠中混合硅酸鈉并在精煉工序或后加工工序中接觸含Mg的堿溶液而得到內(nèi)含Mg的纖維素纖維。但是，專利文獻(xiàn)1所公開的纖維素纖維僅為纖維素與硅酸的復(fù)合，當(dāng)暴露于高溫時(shí)，雖然形成玻璃質(zhì)的骨架，但無法阻礙纖維素的分解，需要進(jìn)一步提高阻燃性。另外，專利文獻(xiàn)2所公開的纖維素纖維含有鋁，但鋁可能具有神經(jīng)毒性，因而從安全性方面出發(fā)需要進(jìn)一步的改善。另外，專利文獻(xiàn)3公開的纖維素纖維在暴露于高溫時(shí)，玻璃質(zhì)的骨架形成而發(fā)揮防燃性能，同時(shí)還具有洗滌耐久性。但是，對(duì)于專利文獻(xiàn)3的防燃性人造絲而言，有時(shí) Mg加工的操作變得煩雜?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 英國(guó)專利第1064271號(hào)說明書專利文獻(xiàn)2 日本專利第3179104號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本專利第4094052號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明為了解決上述以往問題，提供防燃性優(yōu)異并且阻燃性也優(yōu)異的防燃性人造絲纖維及其制造方法、以及防燃性纖維結(jié)構(gòu)物。用于解決課題的手段本發(fā)明的防燃性人造絲纖維的特征在于，在人造絲纖維中含有硅和鈉成分，上述人造絲纖維在800°C下燃燒時(shí)有玻璃質(zhì)殘存，玻璃質(zhì)具有在800°C下發(fā)生軟化的性質(zhì)，對(duì)上述人造絲纖維進(jìn)行熒光X射線分析時(shí)，硅的含量為5 30質(zhì)量％的范圍，鈉的含量為0. 1 3質(zhì)量％的范圍。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維的制造方法包含以下工序制備粘膠原液的工序；在上述粘膠原液中添加含有含堿金屬的硅酸化合物的溶液，從而制成添加有含堿金屬的硅酸化合物的粘膠液的工序；從噴絲頭向含硫酸的紡絲浴中擠出上述添加有硅酸化合物的粘膠液來進(jìn)行紡絲，從而制作含硅酸化合物的被處理纖維的工序；和在精煉工序或后加工工序中使用pH為4 11范圍的含鈉的具有緩沖作用的溶液對(duì)上述被處理纖維進(jìn)行處理的工序。本發(fā)明的防燃性纖維結(jié)構(gòu)物的特征在于，至少含有30質(zhì)量％的上述防燃性人造絲纖維。發(fā)明的效果本發(fā)明的防燃性人造絲纖維通過在人造絲纖維中含有硅和鈉成分，顯示出優(yōu)異的防燃性能和自滅火性(阻燃性)。另外，本發(fā)明的防燃性人造絲纖維由于不含鹵素，因而假設(shè)發(fā)生了燃燒，在所產(chǎn)生的氣體中也沒有氰或鹵素化合物等有害物質(zhì)。而且，本發(fā)明的防燃性人造絲纖維的主要成分為人造絲，可以埋在土中進(jìn)行分解。


圖1為表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的防燃性人造絲纖維在800°C下的灰化狀態(tài)的顯微鏡照片。圖2為表示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的防燃性人造絲纖維在800°C下的灰化狀態(tài)的顯微鏡照片。圖3為表示比較例的防燃性人造絲纖維在800°C下的灰化狀態(tài)的顯微鏡照片。圖4為表示另一個(gè)比較例的防燃性人造絲纖維在800°C下的灰化狀態(tài)的顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的防燃性是指防止火焰燃燒性，是指通過玻璃質(zhì)的骨架殘留所獲得的特性。具體地說是即便遇到火焰續(xù)燃時(shí)間也很短、碳化面積也很小的性能。該性能作為例如即便在躺著吸煙時(shí)香煙的火苗落到床上的被罩上也僅會(huì)燒焦而不會(huì)燃燒起來的性質(zhì)是有用的。另外，阻燃性是指具有自滅火性、纖維本身難以燃燒的特性。具體地說是指即便解纖后的棉花著火，也不會(huì)產(chǎn)生火花而自滅火的特性。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維在人造絲纖維中含有硅和鈉成分。本發(fā)明的人造絲纖維在低于1000°c的溫度、例如香煙火苗的溫度約800°C下軟化，具有生物降解性，除去人造絲成分之外的其他成分形成含有硅和鈉的化合物(主要是硅酸鈉)，因而可以制成對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)小的人造絲纖維。上述人造絲纖維是將纖維素黃原酸化、并使用稀堿稀釋溶解的粘膠進(jìn)行凝固再生而獲得的纖維，并不受纖維素等材料或其制造方法的特別限定。推測(cè)上述防燃性人造絲纖維通過在纖維中含有硅和鈉，在燃燒時(shí)形成鈉玻璃結(jié)構(gòu)，軟化點(diǎn)降低，在約800°C等的高溫下，玻璃迅速軟化，阻礙了纖維素的分解。通常，對(duì)于纖維素的燃燒，利用熱產(chǎn)生的分解生成氣體是可燃性的，因而燃燒繼續(xù)，但通過在燃燒時(shí)形成鈉玻璃結(jié)構(gòu)，阻礙了纖維素的分解，從而抑制燃燒，進(jìn)行自滅火。上述防燃性人造絲纖維中硅的含量在利用熒光X射線分析進(jìn)行測(cè)定時(shí)為5 30 質(zhì)量％、優(yōu)選為8 23質(zhì)量％的范圍、更優(yōu)選為13 19質(zhì)量％的范圍。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維中，通過使硅的含量為上述范圍內(nèi)，保持了人造絲纖維的強(qiáng)度和手感。上述防燃性人造絲纖維中鈉的含量在利用熒光X射線分析進(jìn)行測(cè)定時(shí)為0. 1 3
4質(zhì)量％、優(yōu)選為0. 15 1.5質(zhì)量％的范圍、更優(yōu)選為0.2 1.0質(zhì)量％的范圍。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維中，通過使鈉的含量為上述范圍內(nèi)，可以制成防燃性和自滅火性更為良好的防燃性人造絲纖維。另外，上述防燃性人造絲纖維中，在利用熒光X射線分析進(jìn)行測(cè)定時(shí)，硅的含量與鈉的含量的比例即硅/鈉的質(zhì)量比優(yōu)選為10以上且小于90。上述硅/鈉的質(zhì)量比是表示纖維的軟化難易的參數(shù)，硅/鈉的質(zhì)量比越低，則在使上述防燃性人造絲纖維燃燒時(shí)，在纖維內(nèi)部越容易發(fā)生鈉玻璃化而軟化，自滅火性(阻燃性)越提高。更優(yōu)選的硅/鈉的質(zhì)量比為15 70。上述硅/鈉的質(zhì)量比小于90時(shí)，形成硅酸鈉(xNa2 · ySi02 · ζΗ20，其中χ為 1 5、y彡χ、ζ為1 3)的比例多，可獲得良好的阻燃性。另外，當(dāng)上述硅/鈉的質(zhì)量比為 10以上時(shí)，由于在殘存玻璃質(zhì)骨架的同時(shí)發(fā)生軟化，因而可獲得良好的防燃性和阻燃性。在上述防燃性人造絲纖維中，鈉的存在狀態(tài)只要是至少一部分含有在人造絲纖維中即可，其他部分可附著在人造絲纖維的表面等。鈉是否存在于人造絲纖維中(纖維的內(nèi)部)可以通過水洗進(jìn)行確認(rèn)。上述硅和上述鈉化合物并不受其狀態(tài)的特別限定，可以均勻地混合在纖維內(nèi)，還可以以相容或不相容的狀態(tài)存在。上述鈉只要是一部分以硅酸鈉等鈉化合物的形式存在即可，其他部分也可以以氧化鈉、氫氧化鈉等鈉鹽的形式含有。上述防燃性人造絲纖維的灰分優(yōu)選為10 50質(zhì)量％的范圍、更優(yōu)選為15 40 質(zhì)量％的范圍、特別優(yōu)選為25 38質(zhì)量％的范圍。這里，灰分是指在高溫下將有機(jī)物焚燒后以殘?jiān)男问綒埩舻臒o機(jī)物?；曳中∮?0質(zhì)量％時(shí)，有防燃性人造絲纖維的防燃性降低的傾向。灰分超過50質(zhì)量％時(shí)，有防燃性人造絲纖維的強(qiáng)度降低或者手感受損的傾向，另外超過40質(zhì)量％時(shí)，有難以獲得與以往未使用阻燃劑等的人造絲纖維同等手感的傾向。因而，通過使本發(fā)明的防燃性人造絲纖維的灰分為上述范圍內(nèi)，可制成防燃性良好、手感良好的防燃性人造絲纖維。此外，本發(fā)明中，防燃性人造絲纖維的灰分根據(jù)JIS L 1015 8. 20測(cè)定，用使防燃性人造絲纖維在850°C下燃燒后殘留成分的質(zhì)量相對(duì)于防燃性人造絲纖維的絕對(duì)干質(zhì)量的質(zhì)量％表示。以下也同樣。在根據(jù)JIS L 1091E法(氧指數(shù)法試驗(yàn))進(jìn)行的紙捻測(cè)定(E_l號(hào))中，上述防燃性人造絲纖維的LOI值優(yōu)選為31以上、更優(yōu)選為32以上。另外，在根據(jù)JIS K 1091E法 (氧指數(shù)法試驗(yàn))進(jìn)行的無紡布測(cè)定(E-2號(hào))中，上述防燃性人造絲纖維的LOI值優(yōu)選為 23以上、更優(yōu)選為M以上。本發(fā)明的人造絲纖維由于LOI值滿足上述范圍，因而在具有防燃性的同時(shí)還具有阻燃性，從而優(yōu)選。上述防燃性人造絲纖維的L值(白色度)優(yōu)選為40 90、更優(yōu)選為44 86、特別優(yōu)選為48 70。L值是使白色為100、黑色為0時(shí)的白色度的指標(biāo)，數(shù)值為正，越大則越白。L值100是白色，但通常的人造絲纖維的白色度為92 95左右，由于加熱時(shí)的纖維素的色調(diào)變化的影響，不會(huì)變成純白，因而具有難以生產(chǎn)L值超過90的人造絲纖維的傾向。另夕卜，L值小于40者在成為制品時(shí)，有色調(diào)易于變差、制品的價(jià)值降低的傾向。上述防燃性人造絲纖維并不受其纖度的特別限定，一般來說纖度為1 17dtex的范圍、優(yōu)選為1. 7 IOdtex的范圍。纖度小于Idtex時(shí)，有人造絲纖維的強(qiáng)度降低的傾向； 纖度超過17dtex時(shí)，有纖維直徑變得過粗、因而變得粗硬的傾向。另外，上述防燃性人造絲纖維并不受其纖維長(zhǎng)度的特別限定，既可作為單纖維使用也可作為毛束使用。纖維長(zhǎng)度可自由地設(shè)定，為5 20mm時(shí)可作為拉窗紙或壁紙等使用，為20 200mm時(shí)可作為無紡布用
5途或細(xì)紗使用。為長(zhǎng)纖維素束時(shí)，在精煉后也可不截?cái)嗟厥褂?。上述防燃性人造絲纖維的纖維截面并不受其形狀的特別限定，可根據(jù)使用用途適當(dāng)選擇。例如可舉出圓型、異型、中空型、扁平型等形狀。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維保持了作為再生纖維素的人造絲一般具有的有用物性、例如生物降解性、吸水性、吸濕性、防靜電性、熱穩(wěn)定性等。作為本發(fā)明的防燃性人造絲纖維主成分的人造絲具有生物降解性，例如通過埋在土中，可在1 3個(gè)月內(nèi)降解。而且， 除了人造絲之外的其他成分是主要含有硅酸和鈉的化合物(主要是硅酸鈉)。因而，本發(fā)明的防燃性人造絲纖維是對(duì)環(huán)境負(fù)擔(dān)小的纖維。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維可如下獲得。首先，在粘膠原液中添加含堿金屬的硅酸化合物、例如硅酸鈉(Na2O · IiSiO2 · XH2O，其中η為1 3、χ為10 20)，制成添加有含堿金屬的硅酸化合物的粘膠液(以下也僅稱作粘膠液)，從噴絲頭向含硫酸(H2SO4)的紡絲浴中擠出上述粘膠液來進(jìn)行紡絲，制作含硅酸化合物的被處理纖維。上述紡絲工序中，上述粘膠液中的上述含堿金屬的硅酸化合物例如硅酸鈉(Nii2O · nSi02 · XH2O，其中η為1 3、 χ為10 20)與上述硫酸(H2SO4)反應(yīng)而變成二氧化硅(SiO2，但為聚合物)。之后，在精煉工序或后加工工序中使用ρΗ為4 11范圍的含鈉的具有緩沖作用的溶液對(duì)所得的被處理纖維進(jìn)行處理，可獲得本發(fā)明的防燃性人造絲纖維。通過該處理，硅和鈉發(fā)生反應(yīng)而形成化合物。推測(cè)該含有硅和鈉的化合物在人造絲纖維中具有下述結(jié)構(gòu)。推測(cè)在人造絲纖維中硅酸形成層狀的結(jié)構(gòu)，在其單位結(jié)構(gòu)的層間，鈉以氧化鈉的形態(tài)存在，硅酸和氧化鈉通過共有一部分的氧部分而結(jié)合，產(chǎn)生硅酸和鈉的凝膠，形成硅酸鈉UNa2 · ySi02 · ZH2O，其中χ 為1 5、y彡χ、ζ為1 3)。另一方面，在以往的防燃性人造絲纖維的制造中，在硅酸鈉與硫酸反應(yīng)而變成二氧化硅的工序之前都是相同的，但由于在此狀態(tài)下會(huì)殘留大量的硫成分，因而必須經(jīng)過精煉工序?qū)⒘虺煞殖?。在該精煉工序中，殘存于纖維中的鈉也被除去至體系外，因而鈉與硅酸不會(huì)在纖維中結(jié)合。上述紡絲浴只要使用一般的含硫酸的酸性紡絲浴即可，例如可使用含有110 170g/ 升的 H2SO4UO 30g/ 升的 ZnSO4 和 150 350g/ 升的 Na2SO4 的 Muller 浴等。另外， 紡絲浴的溫度一般為45 65°C。上述粘膠原液使用一般組成的液體即可，例如可使用含有5 15質(zhì)量％的纖維素、5 10質(zhì)量％的NaOH和1 5質(zhì)量％的的粘膠原液等。上述含堿金屬的硅酸化合物相對(duì)于粘膠原液中所含的纖維素的質(zhì)量以換算成二氧化硅(SiO2)計(jì)優(yōu)選為10 100質(zhì)量％的范圍、更優(yōu)選為25 70質(zhì)量％的范圍。上述粘膠原液中的含堿金屬的硅酸化合物被看作是與上述硫酸(H2SO4)反應(yīng)而變成二氧化硅 (SiO2，但為聚合物)的物質(zhì)，因而進(jìn)行了二氧化硅(SiO2)換算。通過含有上述范圍內(nèi)的二氧化硅，可以保持纖維的強(qiáng)度和手感，在利用含鈉的溶液進(jìn)行處理時(shí)，可制造防燃性良好的人造絲纖維。作為上述含堿金屬的硅酸化合物，例如可舉出硅酸鈉等。添加上述硅酸鈉等含堿金屬的硅酸化合物的工序只要是在一般的粘膠原液中混合含堿金屬的硅酸化合物的水溶液即可。上述硅酸鈉的添加比例相對(duì)于粘膠原液的纖維素以SiA換算計(jì)優(yōu)選為10 100 質(zhì)量％的范圍、更優(yōu)選為15 80質(zhì)量％的范圍、特別優(yōu)選為30 70質(zhì)量％的范圍。通過使硅酸鈉的量為上述范圍內(nèi)，可以將被處理纖維中所含二氧化硅的量調(diào)整至適于上述本發(fā)明的防燃性人造絲纖維的量。作為上述硅酸鈉，例如可使用硅酸鈉3號(hào)(JIS K 1408)。另外，在上述精煉工序或后加工工序中，通過pH為4 11范圍的含鈉的具有緩沖作用的溶液對(duì)通過紡絲工序獲得的含有硅成分的被處理纖維進(jìn)行處理，使上述硅與鈉反應(yīng)，形成含有硅和鈉的化合物。推測(cè)含硅和鈉的化合物形成了硅酸鈉。例如是在精煉工序的漂白處理后，代替硫酸使被處理纖維與上述含鈉的具有緩沖作用的溶液接觸的處理；在精煉工序的酸處理后，使被處理纖維與上述含有鈉的具有緩沖作用的溶液接觸的處理；通過精煉工序的油劑處理，在上述油劑成分中混合含有鈉的具有緩沖作用的溶液，并使被處理纖維與其接觸的處理；作為對(duì)被處理纖維進(jìn)行精煉并干燥后的后加工工序，使被處理纖維浸漬在上述含有鈉的具有緩沖作用的溶液中的處理等。此時(shí)，浴比可根據(jù)所用的上述含鈉的具有緩沖作用的溶液來適當(dāng)選擇，例如被處理纖維的質(zhì)量/上述溶液的質(zhì)量為1/10 1/1000的范圍。另外，一般來說，浴溫為0 100°C的范圍、浸漬時(shí)間為30秒左右時(shí)，可進(jìn)行良好的加工，優(yōu)選為20 300秒的范圍。上述含鈉的具有緩沖作用的溶液只要pH為4 11的范圍即可、優(yōu)選pH為6 10 的范圍、更優(yōu)選PH為7 8. 6的范圍、特別優(yōu)選pH為7. 3 8. 6的范圍。pH小于4時(shí)，鈉不會(huì)進(jìn)入纖維內(nèi)部、無法獲得自滅火性。而PH超過11時(shí)，纖維中的硅酸成分會(huì)溶出、加工后的灰分降低，結(jié)果變得難以獲得防燃性。另外，從有效地使鈉與纖維中的硅酸反應(yīng)的觀點(diǎn)出發(fā)，上述含鈉的具有緩沖作用的溶液優(yōu)選PH為4 11的范圍且為水溶液。本發(fā)明中，“含鈉的具有緩沖作用的溶液”只要是在具有緩沖作用的溶液、即緩沖液中含有鈉、其PH為4 11的范圍的溶液，則可以是任何形態(tài)。例如可以使用含有沒有緩沖作用的水溶性鈉鹽和具有緩沖作用的鈉鹽的緩沖液、由具有緩沖作用的鈉鹽構(gòu)成的緩沖液、含有沒有緩沖作用的水溶性鈉鹽和具有緩沖作用的藥劑例如弱酸或弱堿的緩沖液等。其中，從將鈉高效地?cái)z入纖維中的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選由具有緩沖作用的鈉鹽構(gòu)成的緩沖液。作為上述沒有緩沖作用的水溶性鈉鹽，例如可使用氯化鈉、硫酸鈉、硝酸鈉等。作為上述具有緩沖作用的鈉鹽，可舉出碳酸氫鈉(小蘇打)、碳酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫鈉、檸檬酸鈉等。其中，從不希望含有磷系成分的用途或PH的觀點(diǎn)出發(fā)，更優(yōu)選弱堿性的碳酸鈉、碳酸氫鈉的緩沖液。另外，這些鈉鹽還可組合使用一種以上。上述含鈉的具有緩沖作用的溶液中的鈉鹽含量從管理上的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選用鈉離子濃度進(jìn)行規(guī)定。上述含鈉的具有緩沖作用的溶液中的鈉離子濃度優(yōu)選為500 IOOOOmg/ L的范圍、更優(yōu)選為1000 8000mg/L的范圍。通過含有上述防燃性人造絲纖維，可以獲得織物、針織物、無紡布等防燃性纖維結(jié)構(gòu)物。上述防燃性纖維結(jié)構(gòu)物中，上述防燃性人造絲纖維的含量?jī)?yōu)選為30質(zhì)量％以上、更優(yōu)選為60 80質(zhì)量％。上述防燃性人造絲纖維的含量為30質(zhì)量％以上時(shí)，可獲得防燃性和阻燃性優(yōu)異的防燃性纖維結(jié)構(gòu)物。作為上述防燃性纖維結(jié)構(gòu)物中所用的其他纖維并無特別限定，例如可舉出低熔點(diǎn)聚酯纖維等粘合劑纖維、商品名“Kanecaron” (Kaneka公司制) 等阻燃丙烯酸纖維(改性聚丙烯腈纖維)、芳綸纖維(芳香族聚酰胺)等不燃纖維等。如上所述，本發(fā)明的防燃性人造絲纖維是防燃性和阻燃性良好的人造絲纖維。另夕卜，是手感良好、具有耐干洗性和生物降解性的人造絲纖維。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維加工成織物、針織物、無紡布等，在例如防災(zāi)物品、廚房用風(fēng)機(jī)過濾機(jī)、被罩、枕套、寢具用墊、 寢具用罩、防火絲網(wǎng)、室內(nèi)用品(地毯、椅墊、窗簾、壁紙底布、墻壁材料等)、車輛的內(nèi)部裝飾材料(墊子、內(nèi)襯布等)等用途中是有用的。
實(shí)施例以下使用實(shí)施例更加具體地說明本發(fā)明。此外，本發(fā)明并不限定于下述實(shí)施例。(實(shí)施例1)(1)粘膠液的制造制作含有8. 5質(zhì)量％的纖維素、5. 7質(zhì)量％的氫氧化鈉和2. 6質(zhì)量％的二硫化碳的粘膠原液。接著，在所制作的粘膠原液中添加3號(hào)硅酸鈉和氫氧化鈉和水的混合溶液，調(diào)整成粘膠液的組成為纖維素7. 2質(zhì)量％、氫氧化鈉7. 4質(zhì)量％，獲得添加有硅酸鈉的粘膠液。 硅酸鈉的添加率以換算成SiO2計(jì)相對(duì)于纖維素質(zhì)量為50質(zhì)量％。(2)紡絲利用二浴拉伸紡絲法以紡絲速度為50m/min、拉伸率為50%對(duì)上述添加有硅酸鈉的粘膠液進(jìn)行紡絲，獲得纖度約為3. 3dtex的纖維。第一浴(紡絲浴)的組成為硫酸115g/ 升、硫酸鋅15g/升、硫酸鈉350g/升，溫度為48°C。第二浴(熱水浴)的溫度為85°C。從噴絲頭擠出上述添加有硅酸鈉的粘膠液，制作含硅的人造絲長(zhǎng)纖維束(被處理纖維)。(3)精煉使用切割機(jī)將上述長(zhǎng)纖維束切成纖維長(zhǎng)度為51mm進(jìn)行精煉處理。精煉工序按熱水處理、漂白、酸洗、水洗的順序?qū)嵤?。利用壓縮輥將多余的水分除去，用60°C的恒溫干燥機(jī)干燥7小時(shí)。如此獲得的被處理纖維的物性是纖度3. 3dtex、干強(qiáng)度(cN/dtex) :1. 4、濕強(qiáng)度(cN/dtex) :0. 8、干拉伸率(% ) :25、濕拉伸率(% ) :20。(4)后加工作為含鈉的具有緩沖作用的溶液(以下稱作鈉系緩沖液)，使用含有硫酸鈉為 0. 38質(zhì)量％、碳酸氫鈉為0. 05質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 76)，在該水溶液中浸漬上述干燥后的被處理纖維30秒鐘。此時(shí)，浴比為使被處理纖維的質(zhì)量與上述水溶液的質(zhì)量達(dá)到1 20的比例。接著，對(duì)上述被處理纖維進(jìn)行水洗，并實(shí)施離心脫水。最后，利用 105°C的恒溫干燥機(jī)干燥30分鐘，獲得實(shí)施例1的防燃性人造絲纖維b (以下稱作纖維b)。(實(shí)施例2)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有硫酸鈉為0. 34質(zhì)量％、碳酸氫鈉為0. 1質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 79)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例2的防燃性人造絲纖維c (以下稱作纖維c)。(實(shí)施例3)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有硫酸鈉為0. 17質(zhì)量％、碳酸氫鈉為0. 3質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 93)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例3的防燃性人造絲纖維d(以下稱作纖維d)。(實(shí)施例4)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有硫酸鈉為0. 41質(zhì)量％、碳酸氫鈉為0. 01 質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 31)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例4
8的防燃性人造絲纖維e (以下稱作纖維e)。(實(shí)施例5)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有碳酸氫鈉為0. 1質(zhì)量％的水溶液(浴溫為 500C、pH為8. 40)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例5的防燃性人造絲纖維f(以下稱作纖維f)。(實(shí)施例6)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有碳酸氫鈉為0. 5質(zhì)量％的水溶液(浴溫為 500C、pH為8. 42)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例6的防燃性人造絲纖維g(以下稱作纖維g)。(實(shí)施例7)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有碳酸氫鈉為1. 0質(zhì)量％的水溶液(浴溫為 500C、pH為8. 43)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例7的防燃性人造絲纖維h (以下稱作纖維h)。(實(shí)施例8)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有磷酸二氫鈉為0.5質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為4. 69)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例8的防燃性人造絲纖維 i(以下稱作纖維i)。(實(shí)施例9)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有磷酸二氫鈉為1.0質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為4. 53)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例9的防燃性人造絲纖維 j(以下稱作纖維j)。(實(shí)施例10)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有磷酸二氫鈉為3. 0質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為4. 24)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例10的防燃性人造絲纖維 k(以下稱作纖維k)。(實(shí)施例11)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有碳酸鈉為0.5質(zhì)量％的水溶液(浴溫為 50°C、pH為10. 86)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例11的防燃性人造絲纖維 1(以下稱作纖維1)。(實(shí)施例12)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有磷酸氫二鈉為0. 5質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為8. 70)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例12的防燃性人造絲纖維 m(以下稱作纖維m)。(實(shí)施例13)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有磷酸氫二鈉為1. 0質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為8. 76)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例13的防燃性人造絲纖維 η (以下稱作纖維η)。(實(shí)施例14)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用含有磷酸氫二鈉為3. 0質(zhì)量％的水溶液(浴溫為50°C、pH為8. 79)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例14的防燃性人造絲纖維 ο (以下稱作纖維O)。(實(shí)施例15)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用以94. 7 5.3的比例(體積比)含有0.2M的磷酸氫二鈉和0. 2M的磷酸二氫鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為8. 3)，除此之外與實(shí)施例1 同樣操作，制造實(shí)施例15的防燃性人造絲纖維ρ (以下稱作纖維P)。(實(shí)施例16)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用以91. 5 8.5的比例(體積比)含有0.2M的磷酸氫二鈉和0. 2M的磷酸二氫鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為8. 0)，除此之外與實(shí)施例1 同樣操作，制造實(shí)施例16的防燃性人造絲纖維q(以下稱作纖維q)。(實(shí)施例17)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用以81 19的比例(體積比)含有0. 2M的磷酸氫二鈉和0. 2M的磷酸二氫鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 6)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例17的防燃性人造絲纖維r(以下稱作纖維r)。(實(shí)施例18)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用以61 39的比例(體積比)含有0. 2M的磷酸氫二鈉和0. 2M的磷酸二氫鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 2)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例18的防燃性人造絲纖維s (以下稱作纖維s)。(實(shí)施例19)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用以37. 5 62. 5的比例(體積比)含有0.2M 的磷酸氫二鈉和0. 2M的磷酸二氫鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為6. 8)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例19的防燃性人造絲纖維t(以下稱作纖維t)。(實(shí)施例20)在后加工中，作為鈉系緩沖液，使用以18.5 81.5的比例(體積比)含有0. 2M 的磷酸氫二鈉和0. 2M的磷酸二氫鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為6. 3)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造實(shí)施例20的防燃性人造絲纖維u (以下稱作纖維u)。(比較例1)對(duì)被處理纖維不進(jìn)行利用含鈉的水溶液的后加工，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造比較例1的防燃性人造絲纖維a(以下稱作纖維a)。(比較例2)使用市售品的人造絲纖維(Shandong Helon Co. , LTD制“HEL0N”，以下僅稱作 HEL0N)作為比較例2。(比較例3)在后加工中使用含3質(zhì)量％硫酸鈉的水溶液(浴溫為50°C、pH為7. 8)，除此之外與實(shí)施例1同樣操作，制造比較例3的防燃性人造絲纖維ν (以下稱作纖維ν)。如下對(duì)實(shí)施例1 20及比較例1 3的防燃性人造絲纖維進(jìn)行性能試驗(yàn)，將其結(jié)果示于下述表1和表2。(性能試驗(yàn))(1)灰分
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灰分根據(jù)JIS L1015 8. 20測(cè)定。具體地說，測(cè)定在850°C的電爐中使質(zhì)量為Ig的纖維燃燒2小時(shí)后殘留的成分的質(zhì)量，求得灰分。此外，灰分是使其燃燒后殘留的成分的質(zhì)量相對(duì)于上述纖維質(zhì)量中除去了水分后的質(zhì)量的質(zhì)量％。另外，使用如下進(jìn)行水洗處理后的纖維，同樣地求得灰分。[水洗處理]使用日本藥典法脫脂棉的純度試驗(yàn)方法中的吸水量試驗(yàn)方法(編筐法)進(jìn)行水洗處理。具體地說，精確稱量纖維2g，裝入容器內(nèi)。容器使用利用漆包線加工而成的高為8cm、 直徑約為5( πιΦ的圓筒的筐。在將纖維均勻地放入容器內(nèi)后，浸漬于25°C的離子交換水中 3分鐘，之后從容器中取出，進(jìn)行離心脫水，之后利用干燥機(jī)進(jìn)行干燥，將干燥物作為水洗處理后的樣品。(2)阻燃性對(duì)擴(kuò)展成板狀的纖維由其下方2cm直接接觸一次性打火機(jī)的火焰(火焰長(zhǎng)度為 2. 5cm)，觀察此時(shí)的樣子?；鹧嫦鄬?duì)于纖維塊垂直地接觸。此外，評(píng)價(jià)用樣品(纖維塊)如下制作利用梳理機(jī)將原棉1 2g開纖而制成纖維網(wǎng)，并將其制成塊狀。另外，在如上對(duì)纖維進(jìn)行水洗處理后，也同樣地接觸火焰并觀察其樣子。根據(jù)觀察結(jié)果，阻燃性按照以下4檔進(jìn)行評(píng)價(jià)。A 即便接近火焰也僅是火焰接觸的部分燃燒的狀態(tài)，并未進(jìn)一步燃燒B 接近火焰時(shí)，火焰在棉的塊狀表面有若干經(jīng)過，當(dāng)拿開火焰時(shí)，火熄滅C接近火焰時(shí)，火焰在棉的塊狀表面經(jīng)過，即便拿開火焰，也有續(xù)燃D 接近火焰時(shí)，燃燒擴(kuò)展此外，上述中D評(píng)價(jià)是在一般的人造絲纖維中觀察到的結(jié)果。一般的人造絲纖維是在粘膠中不添加硅酸鈉且不使用含鈉的水溶液進(jìn)行后處理的通過一般制造方法制造的人造絲纖維。(白色度)白色度(L)值根據(jù)JIS L 1015 8. 17C法(Hunter法)如下測(cè)定。將通過梳理機(jī)進(jìn)行了開纖的纖維20g放入設(shè)定為溫度190°C的恒溫送風(fēng)干燥機(jī)(ADVANTEC制“FC-612”) 中進(jìn)行5分鐘熱處理，制作試樣。白色度的測(cè)定中使用日本電色工業(yè)株式會(huì)社制白色度計(jì) “觀-2000”進(jìn)行測(cè)定。在測(cè)定器所帶的容器中裝入制作的試樣20g，調(diào)換試樣的朝向進(jìn)行4 次測(cè)色(L，a，b)。將該4次測(cè)定值(L值)的平均作為纖維的白色度。(L0I 的測(cè)定)LOI值如下測(cè)定根據(jù)JIS L 1091E法(氧指數(shù)法試驗(yàn))，使用東洋理化工業(yè)株式會(huì)社制氧指數(shù)燃燒性試驗(yàn)機(jī)(0N-1型)，將作為試驗(yàn)片的紙捻(E-1號(hào))或無紡布(E-2號(hào)) 安裝在支撐工具上進(jìn)行測(cè)定。試驗(yàn)片如下制作。E-I號(hào)試驗(yàn)片(紙捻)將試樣棉Ig開纖，使纖維長(zhǎng)度統(tǒng)一為20 30cm后，將一端固定，從另一端開始加捻。具體地說，一邊拉伸一邊加捻，在打結(jié)之前停止加捻。之后，從中央對(duì)折，制作長(zhǎng)約為110mm、寬約為6mm的紙捻。E-2號(hào)試驗(yàn)片(無紡布)將低熔點(diǎn)的聚酯纖維(Unitika株式會(huì)社制“4080”、纖度為4. 4dtex、纖維長(zhǎng)度為51cm) 30質(zhì)量％和防燃性人造絲纖維70質(zhì)量％混合，使用梳理機(jī)制作梳理纖維網(wǎng)，進(jìn)行重疊以使得單位面積質(zhì)量達(dá)到300g/m2。之后，使用設(shè)定為溫度180°C的恒溫送風(fēng)干燥機(jī)(ADVANTEC制“FC-612”)，將上述梳理纖維網(wǎng)放置于沖孔板上后，在纖維網(wǎng)上放置尼龍篩，在其上放置達(dá)到20g/cm2的重物，放置于恒溫送風(fēng)干燥機(jī)內(nèi)。在此狀態(tài)下放置10分鐘后，從恒溫送風(fēng)干燥機(jī)內(nèi)取出，制作長(zhǎng)為150mm、寬為60mm的無紡布。(灰化狀態(tài))將纖維放在設(shè)定為既定的800°C的電爐內(nèi)，利用顯微鏡(尼康公司制“ECLIPSE E600”、320倍)觀察灰化狀態(tài)，確認(rèn)有無軟化和有無氣泡。
權(quán)利要求
1.一種防燃性人造絲纖維，其為具有防燃性的人造絲纖維，其特征在于，人造絲纖維中含有硅和鈉成分，所述人造絲纖維在80(TC下燃燒時(shí)有玻璃質(zhì)殘存，玻璃質(zhì)具有在80(TC下軟化的性質(zhì)，對(duì)所述人造絲纖維進(jìn)行熒光X射線分析時(shí)，硅的含量為5 30質(zhì)量％的范圍、 鈉的含量為0. 1 3質(zhì)量％的范圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防燃性人造絲纖維，其中，所述人造絲纖維在根據(jù)JISL 1091E法即氧指數(shù)法試驗(yàn)進(jìn)行的E-I號(hào)的紙捻測(cè)定中LOI值為31以上，或者在E-2號(hào)的無紡布測(cè)定中LOI值為M以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的防燃性人造絲纖維，其中，所述人造絲纖維的灰分為 10 50質(zhì)量％的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項(xiàng)所述的防燃性人造絲纖維，其中，所述人造絲纖維中的硅與鈉的含有比例即硅/鈉的質(zhì)量比為10以上且小于90的范圍。
5.一種防燃性人造絲纖維的制造方法，其包含下述工序制備粘膠原液的工序；在所述粘膠原液中添加含有含堿金屬的硅酸化合物的溶液，從而制成添加有含堿金屬的硅酸化合物的粘膠液的工序；從噴絲頭向含硫酸的紡絲浴中擠出所述添加有硅酸化合物的粘膠液來進(jìn)行紡絲，從而制作含硅酸化合物的被處理纖維的工序；和在精煉工序或后加工工序中使用pH為4 11范圍的含鈉的具有緩沖作用的溶液對(duì)所述被處理纖維進(jìn)行處理的工序。
6.一種防燃性纖維結(jié)構(gòu)物，其特征在于，至少含有30質(zhì)量％的權(quán)利要求1 4任一項(xiàng)所述的防燃性人造絲纖維。
全文摘要
本發(fā)明提供防燃性優(yōu)異并且阻燃性也優(yōu)異的防燃性人造絲纖維及其制造方法以及防燃性纖維結(jié)構(gòu)物。本發(fā)明的防燃性人造絲纖維的人造絲纖維中含有硅和鈉成分，在800℃下燃燒時(shí)有玻璃質(zhì)殘存，玻璃質(zhì)具有在800℃下軟化的性質(zhì)，對(duì)所述人造絲纖維進(jìn)行熒光X射線分析時(shí)，硅的含量為5～30質(zhì)量％的范圍、鈉的含量為0.1～3質(zhì)量％的范圍。另外，本發(fā)明的防燃性人造絲纖維可按如下所述制造制備粘膠原液，在所述粘膠原液中添加含有含堿金屬的硅酸化合物的溶液，從而制成添加有含堿金屬的硅酸化合物的粘膠液，從噴絲頭向含硫酸的紡絲浴中擠出所述添加有含堿金屬的硅酸化合物的粘膠液來進(jìn)行紡絲，從而制作含硅酸化合物的被處理纖維，在精煉工序或后加工工序中使用pH為4～11范圍的含鈉的具有緩沖作用的溶液對(duì)所述被處理纖維進(jìn)行處理。另外，本發(fā)明的防燃性纖維結(jié)構(gòu)物含有至少30質(zhì)量％的防燃性人造絲纖維。
文檔編號(hào)D01F2/10GK102471939SQ200980160918
公開日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者伏谷重雄, 林誠(chéng) 申請(qǐng)人:大和紡化纖株式會(huì)社, 大和紡控股株式會(huì)社