JP2006022437A - 繊維製品 - Google Patents

Abstract

【要旨】
【課題】 リサイクルポリエステルを用いていながら、十分使用可能な強度を有し、かつ難燃性にも優れている難燃性再生ポリエステル繊維を用いた繊維製品を提供する。
【解決手段】 リサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなるポリエステル繊維であって、極限粘度〔η〕が０．７５以上、強度５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、リン原子の含有量が１０００〜１００００ｐｐｍである難燃性再生ポリエステル繊維を用いてなることを特徴とする繊維製品。
【選択図】 なし

Description

本発明は、使用後、回収されたリサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなる繊維であって、産業資材用途に十分使用可能である高強度と難燃性を有する繊維からなる繊維製品に関するものである。

近年、廃棄物の埋め立てや焼却処分による環境汚染が問題視され、特に使い捨てとなるＰＥＴボトルは年々使用量が増加し、問題となってきており、資源の再利用としてリサイクルを行うことが重要視されている。

使用済みのＰＥＴボトルやＰＥＴボトルの製造時に発生するＰＥＴ樹脂屑等を回収し、再利用する動きは年々高まりつつあり、その一つの用途として繊維の原料として再利用されるようになっており、このようなポリエステル繊維は環境に優しい繊維として注目されている。

中でもポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと称す。）を主成分としたＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑は、不純物が少ないことや粘度のバラツキが比較的少ないため、繊維化するには適している。

しかしながら、このようなＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑から再生されたＰＥＴの粘度は、通常、極限粘度〔η〕０．６〜０．７５程度であり、衣料用繊維として使用するには十分な粘度レベルであるが、高強度が必要とされる産業資材用繊維にするには粘度が低く、このようなＰＥＴ樹脂屑から高強度の産業資材用繊維を得ることは困難であった。

そこで、本発明者等はこのような問題点を解決すべく検討した結果、特許文献１に記載しているように、ＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑から再生されたＰＥＴの極限粘度を上げることにより、高強度で産業資材用途に適した再生ポリエステル繊維を得ることができるようになった。

一方、産業資材用途の中でも土木工事や建築工事等に使用する安全ネットやメッシュシート等については、従来、ポリエステル繊維や再生ポリエステル繊維を用いて製編織した布帛に、後加工により難燃剤を付与する難燃加工や難燃剤を配合した塩化ビニル等の樹脂加工を行って難燃性を付与するのが一般的であった。

しかしながら、後加工による難燃加工では使用による難燃性能の持続性に劣ることや、近年、塩化ビニルの環境への影響が懸念されるようになり、その対策としてポリエステル繊維中に難燃剤を含有させることにより繊維自体に難燃性を付与した難燃性繊維が提案されるようになった。

特許文献２、３には、使用後、回収されたリサイクルポリエステルを用いたポリエステル繊維であって、難燃剤を繊維中に含有する再生ポリエステル繊維も記載されている。これらの繊維によると後加工のものと比較して難燃性に優れるものであるが、衣料用途に適した強度を有するのみであり、産業資材用途に十分に使用できるほどの高強度を有するものではなかった。
特開2002-235243号公報 特開2002-054026号公報 特開2004-027393号公報

本発明は、上記の問題点を解決し、リサイクルポリエステルを用いていながら、十分使用可能な強度を有し、かつ難燃性にも優れている難燃性再生ポリエステル繊維を用いた繊維製品を提供することを技術的な課題とするものである。

すなわち、本発明は、リサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなるポリエステル繊維であって、極限粘度〔η〕が０．７５以上、強度５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、リン原子の含有量が１０００〜１００００ｐｐｍである難燃性再生ポリエステル繊維を用いてなることを特徴とする繊維製品を要旨とするものである。

本発明の繊維製品は、リサイクルポリエステルを用いていながら、十分な強度と難燃性を有する繊維からなる繊維製品であって、産業資材用途を始め、種々の用途に好適に使用することができるものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の繊維製品に用いられる難燃性再生ポリエステル繊維は、一度使用された後、回収されたリサイクルポリエステルを原料として使用するものであり、リサイクルポリエステルとしては、液体飲食品用ＰＥＴボトルやフィルム、繊維などのペレット以外の形に成形された後、低分子に戻されずに再び成形するために回収された樹脂のことをいう。中でもＰＥＴボトルを回収したものが比較的品質がよいため好ましい。

本発明における難燃性再生ポリエステル繊維においては、このようなリサイクルポリエステルをポリエステル樹脂中に含有するものであるが、リサイクルポリエステルはポリエステル樹脂中に混合されていることが好ましい。そして、リサイクルポリエステルとしてＰＥＴボトル由来のものを用いる場合、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートを主成分とする通常のポリエステル樹脂（バージンポリエステル）とすることが好ましい。

本発明における難燃性再生ポリエステル繊維は、上記のようなリサイクルポリエステル含有のポリエステル樹脂からなるものであるが、繊維中には、リン化合物を含有しており、繊維中のリン原子の含有量が1000〜10000ppmであり、中でも2000〜7000ppmとすることが好ましい。リン原子の含有量がこの範囲より少ないと、難燃性能に劣るようになる。一方、多すぎるとポリマーの粘度低下が大きくなり、高強度繊維が得られにくくなり、コスト面でも不利となる。

繊維中にリン化合物を含有させる際には、上記のようなバージンポリエステル中に高濃度にリン化合物を含有させたマスターチップを作成し、このマスターチップとリサイクルポリエステルとを、紡糸時に計量混合機等を用いて目標とするリン濃度となるようにドライブレンドして溶融紡糸することが好ましい。

なお、本発明における繊維に含有させるリン化合物の具体例としては、環境を考慮して非ハロゲン系で、熱可塑性樹脂からのブリードアウトや加水分解による難燃性および機械物性の低下などがなく、優れた耐久難燃性を有する難燃性樹脂組成物が好ましい。例えば、特定のリン含有ポリエステル0.5〜100重量部と、溶解度パラメーターが８〜16であるポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂およびポリフェニレンオキキシド樹脂などの１種または２種以上の熱可塑性樹脂１００重量部からなる難燃性樹脂組成物等が好ましく、具体的には三洋化成工業株式会社製の難燃剤『ファイヤータード』（商品名）が好ましい。

そして、このような難燃性樹脂組成物をポリエステル樹脂中に含有させるには、ブレンド（練り込み）や、共重合することにより含有させることが好ましい。

また、本発明における難燃性再生ポリエステル繊維においては、製糸性や難燃性等の効果を損なわない範囲であれば、ポリエステル樹脂中に第三成分として共重合物や顔料、艶消し剤、耐熱剤、耐候剤等を添加してもよい。

そして、難燃性再生ポリエステル繊維は、環境に優しい繊維とする目的から、繊維質量の５０質量％以上にリサイクルポリエステルを使用していることが好ましく、中でも７０質量％以上、さらには８０質量％以上を使用していることが好ましい。

さらに、本発明の繊維においては、産業資材用途に好適な高強度繊維とするために、繊維の極限粘度〔η〕は０．７５以上とし、中でも０．８〜１．０とすることが好ましい。

極限粘度〔η〕が０．７５未満の場合、目的とする高強度の繊維とすることが困難となる。一方、１．０を超える場合、製糸性に劣るばかりでなくコスト面で不利となる傾向がある。

一般に、ＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑を単に溶融押し出し機等で溶融し、チップ状に再生されたリサイクルポリエステルにおいては、その極限粘度〔η〕は０．６〜０．７程度である。またポリマー中に難燃剤を添加するとポリマーの粘度低下が生じることから、繊維の極限粘度〔η〕を０．７５以上とするには、リサイクルポリエステルの極限粘度〔η〕を０．８以上、中でも０．９〜１．２とすることが好ましい。

また、リサイクルポリエステルの極限粘度をこのような高粘度とするには、回収された樹脂屑を溶融して一旦チップ化したものに、固相重合を行うことにより極限粘度を上げることができる。

そして、このような固相重合時に重合時間を調整することによって、ポリエステルの末端カルボキシル基濃度を３０ｅｑ／ｔｏｎ以下にすると、耐湿熱性も向上し、過酷な状況下で使用される産業資材用繊維製品に用いるのに好ましい。

上記したような本発明における難燃性再生ポリエステル繊維の強度は、５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、より好ましくは６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、産業資材用途に用いることが困難となる。一方、強度の上限としては特に限定するものではないが、リン化合物を含有しているため、通常の製造方法ではリン化合物が異物となり、延伸時の毛羽の発生や、操業性が悪化する傾向があるため、操業性や得られる繊維の他の物性値を考慮して、９．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下とすることが好ましい。

また、難燃性再生ポリエステル繊維は、産業資材用に適したものとするため、単糸繊度を３〜２０ｄｔｅｘとすることが好ましく、また、単糸の横断面形状は、丸型、四角や三角等の多角形状、多葉形状等のいずれでもよく、これらの形状において中空部を有するものであってもよい。

本発明の繊維製品は上記した難燃性再生ポリエステル繊維を用いてなるものであるが、製織、製編、製網、製綱等の一般的な方法により得ることができるものである。本発明の繊維製品の例としては、特に限定されるものではないが、建築工事用シート、養生シート、テント、トラック幌等の各種シート類、安全ネット、養生ネット等の各種網地類、ベルト・ロープ類、ホース類、タイヤコード等の工業用繊維製品や、その他救助袋、エアーバック、自動車内装材、カーテン、カーペット等が挙げられ、特に産業資材用途において様々な用途に用いることができるものである。

本発明の繊維製品が織物である場合は、平織、綾織、朱子織の三原組織、変化組織、重ね組織、パイル組織、からみ組織等の織物が挙げられる。一般的な産業資材用途のシートでは平織組織が用いられるが、メッシュ状のシートの場合、模紗組織で目合いを設けたり、からみ組織を用いて、経糸と緯糸の交点を固定することもできる。

また、編物である場合は、タテ編、ヨコ編、ヨコ糸挿入タテ編等の組織のものが挙げられる。インテリア用では、ヨコ編の組織のものが好ましく用いられる。タテ編の一種である網地である場合は、結節網、無結節網、捩網等の組織のものが挙げられる。工事用の安全ネット、養生ネット等は無結節網の一種であるラッセル網地とすることが好ましい。

ロープ類は三つ打ち、四つ打ち等の撚り合わせによる構成、編組構成、特殊構成等がある。ベルト類もベルト織機を用いて得られた種々の組織のものが挙げられる。

また、本発明の繊維製品においては、上記したような様々な製品においても、難燃性再生ポリエステル繊維のみからなるもの（１００％使用）とすることが好ましい。これにより、上記したような難燃性再生ポリエステル繊維の効果を十分に生かしたリサイクル性と難燃性を有する繊維製品とすることが可能となる。

さらに、本発明の繊維製品を産業資材用途で使用する際には、塩化ビニル、ポリウレタン、アクリル、ＥＶＡ等の樹脂で被覆、コーティング加工して製品化することも可能である。しかし、本発明の趣旨から環境負荷の低減を念頭においているため、このような樹脂加工は好ましくない。ただし、被覆する樹脂がその塗布量が環境負荷に与えない程度に少ない場合や、再生製品である等の環境負荷が低いものである場合などはこの限りではない。

次に、本発明の繊維製品の製造方法について説明する。まず、本発明の繊維製品に用いられる難燃性再生ポリエステル繊維の製造例について説明する。

まず、高粘度化した再生ポリエステルとリン化合物含有のバージンポリエステルとを混合させたポリエステル樹脂とした後、常用の溶融紡糸装置を用いて紡糸することができる。紡糸後は、紡糸した糸を一旦巻き取って延伸を行う二工程法でもよいが、一旦巻き取ることなく連続して延伸、熱処理を行うスピンドロー法を採用することがコスト面から好ましい。中でも、スピンドロー法を採用する場合、巻取速度２０００〜４０００ｍ／分、全延伸倍率４〜６とすることが好ましい。

そして、本願発明の繊維製品の製造方法の一例として、得られた難燃性再生ポリエステル繊維のみを用いて、建築工事用のメッシュシートとする場合の製造方法について説明する。1670dtex/192fの難燃性再生ポリエステル繊維を、経密度24本／2.54ｃｍ、緯密度25本／2.54ｃｍの３本模紗組織にて製織する。次に、得られた布帛を180℃で９０秒間熱処理することで交点を固定し、経密度、緯密度ともに26本／2.54ｃｍで空隙率60％のメッシュシートを得ることができる。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例における繊維の各物性値（ａ）〜（ｃ）及び網地（ネット）の各特性値（ｄ）〜（ｇ）は、次の方法で測定した。
（ａ）極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）強伸度
ＪＩＳ Ｌ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳー５００を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）難燃性
ＪＩＳ Ｌ−１０９１Ｄ法（接炎試験）に従って測定した。測定に際して、得られた繊維を筒編にしたものを、５０℃×３０分の湯洗処理を行い、1日風乾し、１０ｃｍ長で１ｇになるよう裁断し、測定用のコイルにつめた後、乾燥機にて１０５℃×１時間乾燥させた後、デシケーター内で除冷させて測定に用いた。なお、接炎回数の数値が大きいほど難燃性が高いことを示す。
（ｄ）ネットの強力
得られた難燃性再生ポリエステル繊維からなるラッセル網地を、（社団法人）仮設工業会から発行されている「仮設機材認定基準とその解説」第５章の６．強度等の試験方法（ラッセルネットの引張強度試験）に準じて強力（ｋＮ）を測定した。
このとき、試料を定速伸長型引張試験機のフックに取り付けて、矢印方向に引張速度２００ｍｍ／分で引張ることにより、引張試験を行って、ネットが破断するまでの強力を測定した。
（ｅ）ネットの伸度
（ｄ）と同様に引張試験を行い、フックに取り付けた際のフック間距離を初期試料長Ｌ0とし、切断時のフック間距離を切断時の試料長Ｌ1として、それらの値から下記式により算出した。
ネット伸度（％）＝〔（Ｌ1−Ｌ0）／Ｌ0〕×１００
（ｆ）ネットの難燃性
筒編地に代えて、ラッセル網地を試料とした以外は、（ｃ）で記載した方法で測定した。
（ｇ）落下試験
得られた難燃性再生ポリエステル繊維からなるラッセル網地を用い、（社団法人）仮設工業会から発行されている「仮設機材認定基準とその解説」第５章の６．強度等の安全ネットの落錘による性能試験に準じて落下試験を行った。この結果、著しい損傷及び貫通を認めなかったものを合格、著しい損傷及び貫通が認められたものを不合格とした。

実施例１
極限粘度〔η〕０．６２のＰＥＴボトル由来のフレーク状のＰＥＴ樹脂屑を溶融し、チップ化したリサイクルポリエステルを、温度２３０℃の減圧下で撹拌しながら２５時間固相重合を行い、極限粘度を１．１まで重合度を高くした。
難燃剤として三洋化成社製の『ファイヤータード』（商品名）を用い、極限粘度〔η〕０．７０のＰＥＴ（バージンポリエステル）中にリン原子含有量が60000ppmとなるように添加して、マスターチップを得た。
これらのリサイクルポリエステルとマスターチップとを計量混合機を使用して、質量比（リサイクルポリエステル／マスターチップ）＝１９／１となるようにしてドライブレンドし、繊維中のリン原子の含有量が3000 ppmとなるようにして溶融押出機に供給した。
常用の溶融紡糸装置に、孔径が０．６ｍｍ、孔数１９２個の紡糸孔を有する紡糸口金を装着し、温度２９０℃で紡出し、紡糸口金直下に設けた温度４００℃、長さ４０ｃｍの加熱筒内を通過させた後、長さ１８０ｃｍの横型冷却装置で温度１５℃、速度０．７ｍ／秒の冷却風を吹き付けて冷却し、オイリングローラで油剤を付与した。続いて、非加熱の第１ローラに４回掛けて引き取り、非加熱の第２ローラに５回掛けて１．０１倍の引き揃えを行った後、スチーム処理機を用いて、温度が４３０℃、圧力０．５ＭＰａのスチームを吹き付けながら、温度２１０℃の第３ローラに６回掛けて５．６倍の延伸を行った。次に、温度１５０℃の第４ローラ（速度2525ｍ／分）に６回掛けて４％の弛緩熱処理を行い、速度２５００ｍ／分のワインダーに巻き取り、１６７０ｄｔｅｘ／１９２フィラメントの丸断面形状の難燃性再生ポリエステル繊維を得た。
次に、９Ｇのラッセル網機を使用して、得られた難燃性再生ポリエステル繊維の４本をループ糸、１本を挿入糸に使用して製網し、得られた網地を１８０℃で１分間熱処理固定して網目の大きさが１５ｍｍのラッセル網地を得た。

実施例２、比較例１〜２
リサイクルポリエステルとマスターチップの質量比を表１に示すように変更してドライブレンドし、ポリマー中のリン原子の含有量が表１に示す値となるようにした以外は実施例１と同様に行って、難燃性再生ポリエステル繊維を得、ラッセル網地を得た。

比較例３
リサイクルポリエステルの固相重合時間を変更し、極限粘度〔η〕を０．８となるように固相重合するにとどめた以外は実施例１と同様に行って、難燃性再生ポリエステル繊維を得、ラッセル網地を得た。

比較例４
極限粘度〔η〕０．６２のＰＥＴボトル由来のフレーク状のＰＥＴ樹脂屑を溶融し、チップ化したリサイクルポリエステルを固相重合を行わずに用いた以外は実施例１と同様に行って、難燃性再生ポリエステル繊維を得、ラッセル網地を得た。

実施例１〜２、比較例１〜４で得られた難燃性再生ポリエステル繊維、ラッセル網地の特性値、評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１、２の網地は、極限粘度が高く、十分な強度と切断伸度を有し、かつ難燃性能にも優れた繊維を用いていたため、網地強力が高く、難燃性能に優れており、建築工事用ネットとしての性能に優れたものであった。

一方、比較例１の網地は、リン原子の含有量が少なく、難燃性に劣る繊維を用いたものであったので、難燃性に劣るものであった。比較例２では、リン原子の含有量が多すぎたため、ポリマーの粘度低下が生じ、極限粘度が低く、強度の低い繊維を用いたものであったので、得られた網地は、強度が低く、落下試験にも不合格なものであった。比較例３、４では、再生ポリエステルの極限粘度が低かったため、得られた繊維の極限粘度も低く、強度も低いものとなり、この繊維からなる網地も強度が低く、落下試験に不合格のものであった。

Claims (3)

1. リサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなるポリエステル繊維であって、極限粘度〔η〕が０．７５以上、強度５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、リン原子の含有量が１０００〜１００００ｐｐｍである難燃性再生ポリエステル繊維を用いてなることを特徴とする繊維製品。
2. リサイクルポリエステルの含有量が繊維質量の５０質量％以上である難燃性再生ポリエステル繊維を用いてなる請求項１記載の繊維製品。
3. 請求項１又は請求項２記載の難燃性再生ポリエステル繊維のみを用いてなることを特徴とする繊維製品。