JP2003201643A - 難燃性に優れた染色繊維構造物 - Google Patents
難燃性に優れた染色繊維構造物Info
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Abstract
した場合でも、難燃性、防炎性及び耐薬品性など本来ア
ラミド繊維が有する特性に優れており、しかも着用快適
性や形態安定性、プリーツ保持性にも優れた染色繊維構
造物を提供すること。 【解決手段】 染色されたメタ系アラミド繊維とパラ系
アラミド繊維、並びにセルロース系繊維及び/又はポリ
エステル系繊維から構成されてなる繊維構造物であっ
て、該繊維構造物が少なくとも27.0の限界酸素指数
を有する。
Description
色繊維構造物に関するものであり、さらに詳しくは、染
色されたメタ/パラ系アラミド繊維、並びにセルロース
系繊維及び/又はポリエステル繊維から構成されてな
り、着用快適性及び形態保持特性が兼備されていると共
に少なくとも27.0の限界酸素指数(以下LOI(Li
miting oxygen index)と称することがある)を有する
ことを特徴とする繊維構造物に関するものである。
記)繊維にはコーネックス、ノーメックス(いずれも登
録商標)に代表されるメタ系アラミド繊維と、テクノー
ラ、ケブラー、トワロン(いずれも登録商標)に代表さ
れるパラ系アラミド繊維とがある。
イロン66などの従来から広く使用されている脂肪族ポ
リアミド繊維に比較して、剛直な分子構造と高い結晶性
を有しているので、耐熱性、耐炎性(難燃性)などの熱
的性質、並びに耐薬品性、強力な耐放射線性、電気特性
などの安全性に優れた性質を有している。そのため、近
年では、難燃、防炎性や耐薬品性を必要とする防護服な
どの衣料用やバッグフィルターなどの産業資材用、カー
テンなどのインテリア用として広く使用されている。
直且つ高結晶性であるが故に、後加工での染色が難しい
という欠点を有している。このような欠点を解消しよう
として、従来よりアラミド繊維の染色法について数多く
の提案(例えば、Textile Research Journal Vol.56,P25
4〜261,1998、特公昭44−11168号公報、特公昭
52−43930号公報など)がなされているが、いず
れも満足な結果は得られていない。即ち、上記の方法
は、何れも溶媒染色、キャリヤー染色、或いは極性溶媒
による前処理後の染色などであり、加工工程が複雑であ
ったり、作業環境が悪化したり、また近年のエコロジー
思想に相反したり、更には該方法を採用した場合、繊維
オリゴマーが析出するという問題を有していた。
メタフェンレンジアミンとイソフタル酸クロライドを低
温溶液重合或いは、界面重合して得たポリメタフェニレ
ンイソフタルアミドを主成分とするメタ−メタ結合のア
ラミドにアルキルベンゼンスルホン酸オニウム塩を含有
させたポリマーからなる易染性メタ系アラミド繊維が開
示されている。
確かにノンキャリヤー染色が可能であるものの、染色
(130℃の温度で行われる)工程において、上記易染
化剤や難燃剤を含んでいる場合はその難燃剤が染色液中
に溶出するため、難燃、防炎性が低下し、難燃素材とし
て要求されるLOI26.5をクリアできなくなる上、
色相の再現性も著しく低下するという問題があった。
ー、電力会社、化学会社の作業服として使用する際、例
えば着用快適性を向上させるためにセルロース系繊維を
混合したり、形態安定性、プリーツ保持性を向上させる
ためにポリエステル繊維を混合した場合、上記の問題が
更に顕著に発現するという問題を有していた。
アラミド繊維も染色することが非常に難しく、メタ系ア
ラミド繊維とパラ系アラミド繊維とを混用した繊維構造
物を染色すると、パラ系アラミド繊維が充分に染色され
ないためにイラツキが目立ち、品位よく仕上げることが
難しいという問題を有していた。このような場合、パラ
系アラミド繊維を原料着色する方法もあるが、原料着色
は生産性が悪く、小ロット化が困難である上、製造に時
間がかかるのでコスト高になるという問題がある。
従来技術の有する問題点を解消し、例えばセルロース系
繊維やポリエステル繊維を混合した場合でも、難燃性、
防炎性及び耐薬品性など本来アラミド繊維が有する特性
に優れており、しかも着用快適性や形態安定性、プリー
ツ保持性にも優れた染色繊維構造物を提供することにあ
る。
達成するために鋭意検討した結果、ノンキャリヤー染色
が可能なメタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維、並
びにセルロース系繊維及び/又はポリエステル系繊維と
を混用するとき、所望の繊維構造物が得られることを究
明し、本発明に到達した。
系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維、並びにセルロー
ス系繊維及び/又はポリエステル系繊維から構成されて
なる繊維構造物であって、該繊維構造物が少なくとも2
7.0の限界酸素指数を有することを特徴とする難燃性
に優れた染色繊維構造物が提供される。
特にメタ系アラミド繊維とは、主骨格を構成する芳香環
がアミド結合によりメタ型に結合されてなるものであ
り、ポリマーの全繰返し単位の85モル%以上がメタフ
ェニレンイソフタルアミド単位であるものを対象とし、
特にポリメタフェニレンイソフタルアミドホモポリマー
が好ましい。全繰返し単位の15モル%以下、好ましく
は5モル%以下で共重合し得る第3成分としては、ジア
ミン成分として、例えばパラフェニレンジアミン、3,4'
-ジアミノジフェニルエーテル、4,4'-ジアミノジフェニ
ルエーテル、パラキシリレンジアミン、ビフェニレンジ
アミン、3,3'-ジクロルベンジジン、3,3'-ジメチルベン
ジジン、3,4'-ジアミノジフェニルメタン、4,4'-ジアミ
ノジフェニルメタン、1,5-ナフタレンジアミン等の芳香
族ジアミンが、また酸成分として、例えばテレフタル
酸、ナフタレン-2,6-ジカルボン酸、ナフタレン-2,7-ジ
カルボン酸等の芳香族ジカルボン酸が挙げられる。ま
た、これらの芳香族ジアミン及び芳香族ジカルボン酸
は、その芳香族環の水素原子の一部がハロゲン原子やメ
チル基等のアルキル基によって置換されていてもよい。
ニリン等の一価のジアミンもしくは一価のカルボン酸成
分で封鎖されている場合には、特に高温下に長時間保持
しても繊維の強力低下が小さくなるので好ましい。
香族ジアミンと芳香族ジカルボン酸ジハライドとを、例
えば従来公知の界面重合させる方法により製造すること
ができる。ポリマーの重合度としては、N−メチル−2
−ピロリドンを溶媒として0℃で測定した固有粘度(I
V)が0.8〜3.0、特に1.0〜2.0の範囲にあ
るものが好ましい。
性を向上させ、カチオン染料で容易に染色できるように
するため、アルキルベンゼンスルホン酸オニウム塩など
を含有させることが好ましい。含有させるアルキルベン
ゼンスルホン酸オニウム塩は、そのアルキル基が直鎖で
も分枝を有していても良いが、その炭素数は6〜18、
特に8〜16の範囲が適当である。一方、オニウム塩と
しては第4級アンモニウム塩、特に第4級ホスホニウム
塩又は第4級アンモニウム塩が、良好な染色性が得られ
る点で好ましい。なかでもテトラブチルホスホニウム塩
又はベンジルトリメチルアンモニウム塩が、入手性及び
熱安定性が良好なので好ましい。
しては、例えば、ヘキシルベンゼンスルホン酸テトラブ
チルホスホニウム塩、ヘキシルベンゼンスルホン酸トリ
ブチルベンジルホスホニウム塩、ドデシルベンゼンスル
ホン酸テトラフェニルホスホニウム塩、ドデシルベンゼ
ンスルホン酸トリブチルテトラデシルホスホニウム塩、
ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホスホニウム
塩、ドデシルベンゼンスルホン酸トリブチルベンジルア
ンモニウム塩、オクチルベンゼンスルホン酸テトラブチ
ルアンモニウム塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ジメチ
ルジベンジルアンモニウム塩等を挙げることが出来る。
なかでも、ドデシルベンゼンスルホン酸テトラブチルホ
スホニウム塩及びドデシルベンゼンスルホン酸トリブチ
ルベンジルアンモニウム塩は、優れた染色性が得られる
上に染色物の堅牢性が良好であり、しかもN−メチル−
2−ピロリドンに対する溶解度も高いので特に好まし
い。
ム塩のメタ系芳香族ポリアミド繊維中の含有量は、染色
による染着度をどの程度するかによって変わるが、濃色
に染色できるようにするためには、メタ系芳香族ポリア
ミド繊維の繰返し単位に対して(全繰返し単位を基準と
して)2.5モル%以上、好ましくは2.5〜10.0
モル%、特に好ましくは3.0〜7.0モル%の範囲と
するのが適当である。
は、機能特性を保持するために難燃剤や紫外線吸収剤が
含まれていても良く、特にアルキルベンゼンスルホン酸
オニウム塩を含有する場合は、オニウム塩の含有によっ
て難燃性や耐光性が劣る傾向があるので、難燃剤や紫外
線吸収剤を含有させることはむしろ好ましいことであ
る。この際使用される難燃剤の好ましい具体例としては
下記式で示される芳香族縮合型ノンハロゲン化リン酸エ
ステル系難燃剤が、染色加工後の繊維における洗濯耐久
難燃性を付与すると共に、例え燃焼しても有毒ガスの発
生を少なくすることが出来るので、好ましく例示するこ
とができる。
外線吸収剤を好ましく例示することができる。
ポリパラフェニレンテレフタルアミド(PPTA)から
なり、物理処理などにより染色可能なパラ系アラミド繊
維であることが好ましい。ここで、PPTAとは、テレ
フタル酸とパラフェニレンジアミンを重縮合して得られ
る重合体であり、少量のジカルボン酸およびジアミンを
共重合したものも使用でき、重合体または共重合体の分
子量は通常20,000〜25,000が好ましい。
し、その粘調な溶液を紡糸口金から押し出し、空気中ま
たは水中に紡出することによりフィラメント上にした
後、水酸化ナトリウム水溶液で中和し、最終的には12
0〜500℃で乾燥・熱処理をして得られる。乾燥・熱
処理前のPPTA繊維は結晶サイズ(110面)が50オ
ングストローム未満であり、乾燥・熱処理後では50オ
ングストローム以上となる一般的なPPTA繊維でよ
い。
ミド繊維とは、例えば物理手段の付与により、座屈部
(キンクバンド)が形成されているパラ系アラミド繊維
などを言い、該座屈部(キンクバンド)がノンキャリヤ
ーで染色されるため、染色が可能となる。
の捲縮付与手段の他、強打(叩く)、表面摩擦(しご
く)、撚糸及び仮撚など、該物理的手段により座屈部
(キンクバンド)が形成(付与)されるものであればい
かなる物理的手段も含まれる。
明の目的を損なわない範囲内で安定剤、酸化防止剤、難
燃剤、帯電防止剤、蛍光増白剤、触媒、着色剤、無機微
粒子などを添加したものでもよい。
ド繊維とパラ系アラミド繊維に加えて、セルロース系繊
維及び/又はポリエステル系繊維から構成されているこ
とが肝要である。この構成を採ることにより、着用快適
性、形態安定性、プリーツ保持性が付与される上、繊維
構造物として均一染色化が図れ、染色品位が向上する。
ミド繊維、並びにセルロース系繊維及び/又はポリエス
テル系繊維は例えば混繊や混紡により均一に混合されて
いることが好ましく、中でもより均一性の高い混紡が好
ましい。
ド繊維、並びにセルロース系繊維及び/又はポリエステ
ル系繊維の混合比率には特に制限はないが、パラ系アラ
ミド繊維が、メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊維
との合計重量に対し、5重量%以上含有されていること
が好ましい。
繊維糸条、ロープ、織編物或いは不織布などを言う。
る。染色方法には特に制限はなく、例えば、メタ系アラ
ミド繊維とパラ系アラミド繊維、並びにセルロース系繊
維及び/又はポリエステル系繊維を混紡した糸条を用い
て繊維構造物を形成させた後、従来公知の方法で染色し
ても良く、予め繊維又は混紡糸条を糸染めした後、繊維
構造物としても良い。
料、分散染料、また更にはカチオン/分散混合染料の何
れも用いることが出来るが、緻密な構造に浸透しやす
く、また染色後の堅牢性や色相安定性がよいカチオン染
料が好ましく、ポリエステルを混合した繊維構造物の場
合は、カチオン/分散の混合染料が望ましい。またセル
ロースを混合した繊維構造物の場合は、適性染料が異な
るため2段染色等を行なってもよいが、セルロース繊維
を予め糸染めした後、混紡して糸条を形成させ、該糸条
を用いて繊維構造物を形成させることが好ましい。
塩基性を示す基を有する水溶性染料をいい、アクリル繊
維、天然繊維或いはカチオン可染型ポリエステル繊維等
の染色に多く用いられており、ジ及びトリアクリルメタ
ン系、キノンイミン(アジン、オキサジン、チアジン)
系、キサンテン系、メチン系(ポリメチン、アザメチ
ン)、複素環アゾ系(チアゾールアゾ、トリアゾールア
ゾ、ベンゾチアゾールアゾ)、アントラキノン系などが
ある。また、最近では塩基性基を封鎖することにより水
分散型にしたカチオン染料もあり、これを使用すること
も出来る。
好ましく120℃以上がより好ましい。染色温度が11
5℃以下であると、染色性が不充分になる場合がある。
また染色温度は高いほど染着性高まるものの、反面、染
料の分解やアラミド繊維と他の素材を複合している場合
には複合素材の劣化の問題も発生し始めるので、必ずし
も高温にすればするほど良いわけではなく高くても14
0℃であることが好ましい。
なくとも27.0である必要がある。LOIが27.0
未満の場合は、耐熱性、耐炎性(難燃性)などの熱的性
質が劣り、耐炎性(難燃性)や耐薬品性を必要とする防
護服などの衣料用やバッグフィルターなどの産業資材
用、カーテンなどのインテリア用途に使用できない場合
がある。
する。なお、実施例中の物性の評価は下記の方法に従っ
て行った。
−3100を用いて測定を行い、見掛けの色の濃さK/
S及び明度指数L*で表現した。明度指数L*は、JI
S Z 8701(2度視野XYZ系による色の表示方
法)又はJISZ 8728(10度視野XYZ系によ
る色の表示方法)に規定する三刺激値のYを用いて、次
式より求められるものである。
波長における反射率(R)から下記に示すクーベルカム
ンク(Kubelka-Munk)の式により求められるものであ
る。
定は、以下の基準で評価した。 ○:繊維構造物が著しく均染化されている。 △:繊維構造物が均染化されている。 ×:繊維構造物が均染化されていない(イラツキが認め
られる)。
は、JIS L K7201に準じて測定した。
性とは、織物のタテ方向に長さ25cmの試料を切り取
り、長さ方向に5cm間隔で印をつけ(4ケ所)た後、
中央部の15cmを折り込み、5cmの長さで試料が3
重になるように折る。次いで、通常のプレス機でプレス
(150℃、0.6kg/cm2、10秒間)した後冷
却し、プリーツの形成状態を目視判定した。 5級:極めてシャープなプリーツが形成されている。 4級:シャープなプリーツが形成されている。 3級:プリーツがある。 2級:プリーツが少しある。 1級:プリーツがほとんどない。
って判定した。また、防皺率はJIS L1059B法
(湿潤)に従って判定した。
dl/gのポリ−m−フェニレンイソフタルアミド30
gをN−メチル−2−ピロリドン110gに溶解し、さ
らに3.6gのドデシルベンゼンスルフォン酸トリブチ
ルベンジルアンモニウム塩を混合溶解し、減圧脱法して
紡糸ドープとした。
7ミリ、孔数200の紡糸口金から凝固浴に湿式紡糸し
た。凝固浴の組成は、塩化カルシウムが40重量%、N
MPが5重量%、残りの水は55重量%であり、該凝固
浴の温度は85℃であった。
6.2m/分の速度で引き出した後、該糸条を水洗し、
95℃の温水で3.3倍に延伸して120℃のロールで
乾燥した後、300℃の熱板上で1.0倍延伸して44
4dtex/200フィラメントの延伸糸を得た。
し、捲縮を付与した後カットした。得られた短繊維の単
繊維繊度、カット長、強度、伸度、300℃の収縮率、
湿熱135℃の収縮率はそれぞれ1.9dtex、51
mm、4.7g/dtex、43.6%、8.4%、
5.2%であった。
ンクバンド部)が形成されたPPTA短繊維(商品名
「トワロン」)、及び単糸繊度2.2dtex、繊維長
51mm、捲縮数12ケ/2.5cmの難燃ポリエチレ
ンテレフタレート短繊維(SD)とを75:5:20の
重量比率で均一混合して40番手(綿番手)の混紡糸を
得た。
×40/2)/(55本/in×54本/in)の平織
物を得た。次いで、該織物をスコアロール400(花王
製)で1g/l、80℃で20分間精錬した。水洗・乾
燥後、190℃で1分間プレ・セットした。次いで、下
記染浴で常温から2℃/分の速度で昇温し、135℃で
60分間染色処理した。 ・染料C.I.Basic Blue 54(Kayacryl Blue GSL-ED) 4 %owf ・染料C.I.Disperse Blue 56(Kayalon Polyester Blue EBL-E) 1 %owf ・硝酸Na 25 g/l ・酢酸 0.5 cc/l 浴比1:30 さらに、染色された織物を下記洗浄浴で80℃×20分
間還元洗浄した。 ・NaOH 1g/l ・ハイドロサルファイト 1g/l ・アミラジンD 1g/l (非イオン活性剤 第一工業製薬製) 還元洗浄後、十分水洗して乾燥、ファイナル・セット
(180℃×1分間)した。得られた織物の物性を表1
に示す。
系アラミド短繊維とPPTA短繊維、及び難燃ポリエチ
レンテレフタレート短繊維との混合割合を表1に示す如
く変更した以外は実施例1と同様に実施した。得られた
織物の物性を表1に示す。
エチレンテレフタレート短繊維に代えて、綿繊維を使用
した以外は実施例1と同様に実施した。得られた織物の
物性を表1に示す。
ラミド繊維として、座屈部(キンクバンド部)を有さな
いコポリパラフェニレン・3,4'−オキシジフェニレン
・テレフタルアミドからなる短繊維(商品名「テクノー
ラ」)を使用した以外は、実施例1と同様に実施した。
得られた織物の物性を表1に示す。得られた織物におい
ては、上記パラ系アラミド繊維が染色されておらず、染
色品位の劣るものであった。
エチレンテレフタレートを混合しなかった以外は、実施
例1と同様に実施した。得られた織物の物性を表1に示
す。得られた織物は、形態安定性、防皺性の劣るもので
あった。
Claims (9)
- 【請求項1】 染色されたメタ系アラミド繊維とパラ系
アラミド繊維、並びにセルロース系繊維及び/又はポリ
エステル系繊維から構成されてなる繊維構造物であっ
て、該繊維構造物が少なくとも27.0の限界酸素指数
を有することを特徴とする難燃性に優れた染色繊維構造
物。 - 【請求項2】 メタ系アラミド繊維とパラ系アラミド繊
維、並びにセルロース系繊維及び/又はポリエステル系
繊維が均一に混合されている請求項1記載の難燃性に優
れた染色繊維構造物。 - 【請求項3】 パラ系アラミド繊維が、メタ系アラミド
繊維とパラ系アラミド繊維との合計重量に対し、5重量
%以上含有されている請求項1又は2記載の難燃性に優
れた染色繊維構造物。 - 【請求項4】 メタ系アラミド繊維が、繰り返し単位の
85モル%以上がメタフェニレンイソフタルアミド単位
であり、アルキルベンゼンスルホン酸オニウム塩を含む
ポリマーから構成されるメタ系アラミド繊維である請求
項1、2又は3記載の難燃性に優れた染色繊維構造物。 - 【請求項5】 アルキルベンゼンスルホン酸オニウム塩
が、アルキルベンゼンスルホン酸第4級オニウム塩であ
る請求項1〜4のいずれか1項に記載の難燃性に優れた
染色繊維構造物。 - 【請求項6】 アルキルベンゼンスルホン酸第4級オニ
ウム塩が、テトラブチルホスホニウム塩又はトリブチル
ベンジルアンモニウム塩である請求項5記載の難燃性に
優れた染色繊維構造物。 - 【請求項7】 パラ系アラミド繊維が、座屈部(キンク
バンド)を有するパラ系アラミド繊維である請求項1〜
6のいずれか1項に記載の難燃性に優れた染色繊維構造
物。 - 【請求項8】 座屈部(キンクバンド)が物理的手段に
より形成された座屈部(キンクバンド)である請求項7
記載の難燃性に優れた染色繊維構造物。 - 【請求項9】 物理手段が押込み式捲縮付与手段である
請求項7記載の難燃性に優れた染色繊維構造物。
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---|---|---|---|
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