JP2006348393A - 蓄光性難燃ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた蓄光性と難燃性有し、産業資材用の製品に用いても十分な強度を有した蓄光性難燃ポリエステル繊維を提供する。
【解決手段】 芯層が蓄光性物質を含有するポリエステル、鞘層がポリエステルからなる芯鞘構造の複合繊維であって、少なくとも鞘層のポリエステルがリン化合物を含有しており、複合繊維の質量に対して蓄光性物質は５質量％以上、リン原子は１０００〜１００００ｐｐｍ含有されており、かつ、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である蓄光性難燃ポリエステル繊維。
【選択図】 なし

Description

本発明は、蓄光性物質を芯層、難燃剤を少なくとも鞘層に含有する芯鞘型のポリエステル複合繊維であって、照明下や太陽光下等では光を蓄えることができ、夜間や暗室等で発光し、かつ難燃性を有するため、ネットや網等の産業用資材にも好適に用いることができる蓄光性難燃ポリエステル繊維に関するものである。

従来、夜間に屋外で着用する衣類、工事等で用いる看板や表示類等は、自動車のライトや作業照明等の光を反射する塗料やフィルムを利用し、安全性を確保したり、作業性を向上させること等が行われている。

近年では昼間に太陽や照明等の光を蓄え、夜間の屋内外の暗所で発光する蓄光性物質を成形加工時に練り込んだ蓄光性の成形品も利用されるようになってきた。中でも蓄光性物質を繊維中に含有させた蓄光性繊維は、産業用資材、家庭用資材、衣料用資材等に広く利用でき、用途に応じた要望も多くなっている。

蓄光性繊維としては、芯鞘型複合繊維とし、芯部に蓄光性物質を含有させ、鞘部は透明性の熱可塑性樹脂を用いた蓄光性複合繊維（特許文献１参照）や、同様に芯鞘複合繊維であって、芯部に含有させる蓄光性微粒子の平均粒径を２μｍ以下とし、蓄光及び発光効果を向上させるために、芯部と鞘部の断面形状を特定のものに限定した蓄光性複合繊維（特許文献２参照）も提案されている。

また、本発明者らは、特許文献３において、照明下や太陽光下でＢ値が低く、高強度の蓄光性繊維とその製造法を提案した。

蓄光性繊維は、蓄光剤を含有しているため、通常の産資用繊維と比較して強度が劣り、また、高価であるため、繊維製品等に用いる場合は、製品の一部に用いることが多い。

そして、これらの繊維製品としては、織編物や不織布等の布帛、ネットやメッシュシート、電車や車等の内装材等が挙げられる。中でもカーテン等の布帛、土木工事や建築工事に使用される安全ネットやメッシュシート、電車や自動車の内装材等の繊維製品は難燃性が必要な場合が多く、蓄光性繊維自体に難燃性を有するものが要望されている。
特開平２−１１２４１４号公報 特開２００１−１３１８２９号公報 特開２００５−５４３０７号公報

本発明は、上記の問題点を解決し、蓄光性に加えて難燃性も有し、各種の繊維製品に好適に用いることができ、十分な強度を有し、特に産業資材用の製品にも好適に使用することができる蓄光性難燃ポリエステル繊維を提供することを技術的な課題とするものである。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、芯層が蓄光性物質を含有するポリエステル、鞘層がポリエステルからなる芯鞘構造の複合繊維であって、少なくとも鞘層のポリエステルがリン化合物を含有しており、複合繊維の質量に対して蓄光性物質は５質量％以上、リン原子は１０００〜１００００ｐｐｍ含有されており、かつ、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする蓄光性難燃ポリエステル繊維を要旨とするものである。

本発明の蓄光性難燃ポリエステル繊維は、優れた蓄光性と難燃性有し、さらに十分な強度を有しているため、産業資材用の製品にも好適に使用することが可能であり、各種の繊維製品に好適に用いることができる。

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の蓄光性難燃ポリエステル繊維は、芯層に蓄光性物質を含有し、少なくとも鞘層に難燃剤としてリン化合物を含有する芯鞘型複合繊維である。

まず、鞘層のポリエステルは、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタリン２，６ジカルボン酸、フタル酸、α，β−（４−カルボキシフェノキシ）エタン、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸等の脂肪族ジカルボン酸又はこれらの誘導体と、エチレングルコール、ジエチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサン−１，４−ジメタノール、ポリエチレングリコール、テトラメチレングリコール等のジオール化合物とから重縮合されるポリエステル及びその共重合体や混合物等が挙げられる。中でも安価で汎用性や寸法安定性に優れたポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと称す）が好ましい。

鞘層のポリエステルの極限粘度〔η〕は、０．７５〜１．２０とすることが好ましい。この範囲より低くなると、高強度の繊維とすることが困難となりやすく、一方、高くなり過ぎると、製糸性が劣るようになったりコスト面で不利となりやすい。

次に、本発明の複合繊維は、少なくとも鞘層のポリエステルがリン化合物を含有している。つまり、鞘層のポリエステルのみリン化合物を含有しているか、もしくは芯層と鞘層のポリエステルともにリン化合物を含有している。

リン化合物の含有量としては、複合繊維全体の質量に対して、リン原子が１０００〜１００００ｐｐｍ含有されており、中でも２０００〜８０００ｐｐｍ含有されていることが好ましい。この範囲よりも少ないと難燃性が不十分となり、一方、多くなりすぎると製糸性が劣るようになったり、コスト面で不利となる。

リン化合物の種類は特に限定するものではないが、例えば特公昭５３−１３４７９公報、特公昭５５−４１６１０公報に記載されているリン化合物等を用いることができる。中でも、難燃性能や製糸性の面において、クラリアントジャパン社製の製品名：Ｏｘａ−Ｐｈｏｓｐｈｏｌａｎ ｇｌｙｃｏｌｅｓｔｅｒ（化学名：３−メチルホスフィニコプロピオン酸とエチレングリコールのエステル化物）が好ましい。

ポリエステルにリン化合物を含有させるには、ポリエステルの重縮合反応開始前にリン化合物を目的とするリン原子の含有量になるように添加し、重縮合反応を行って一旦チップ化し、その後、常用のポリエステルと同様に固相重合を行うことが好ましい。

なお、本発明の複合繊維の鞘層のポリエステルに、染料や顔料等の着色剤を含有させると、芯層の蓄光や発光の作用を妨げるため、染料や着色剤による着色がないこと（ブライトとすること）が好ましい。

次に、芯層のポリエステルとしては、鞘層と同様の上記したポリエステルを用いることができるが、蓄光性物質を含有させるため、流動性の向上を図り、均一な練り込みを可能とするために、ポリエステルの極限粘度〔η〕は、蓄光性物質を練り込む前で０．７〜１．０程度とすることが好ましい。極限粘度がこれよりも低くなると高強度の繊維とすることが困難となりやすく、一方、高くなりすぎると均一な練り込みが困難になったり、流動性が悪くなり、製糸性が劣ることとなりやすい。

芯層に含有する蓄光性物質としては、特に限定されるものではないが、ＺｎＳ：Ｃｕ、ＣａＳｒＳ：Ｂｉ、ＺｎＣｄＳ：Ｃｕ等の硫化物系蛍光体、ＺｎＳ：Ｃｕ等の硫化亜鉛系蓄光性蛍光体、特開平７−１１２５０号公報に記載されているようなユウロピウム等を賦活したアルカリ土類金属のアルミン酸塩を用いることができる。中でも、耐光性、化学的安定性、蓄光性能等の面でユウロピウム等を賦活したアルカリ土類金属のアルミン酸塩を使用するのが好ましい。このような蓄光性物質としてはアルミン酸ストロンチウムを母体結晶とする、商品名「Ｎ夜光」（根本特殊化学社製）が挙げられる。

また、蓄光性物質の粒子径は１〜１０μｍとすることが好ましく、この範囲より小さくなると蓄光性能が劣りやすく、この範囲を超えると製糸性が劣るようになるため好ましくない。また、芯層に含有させる際には、予め芯層に用いるポリエステルに２０〜５０質量％程度となるように練り込んだマスターチップを作製しておき、複合繊維の質量に対して目的とする含有量になるようにマスターチップの量を調整して用いることが好ましい。

さらに、蓄光性物質の含有量は複合繊維の質量に対して５質量％以上にする必要があり、好ましくは５〜１５質量％である。この範囲より少ないと蓄光性能が劣り、この範囲を超えると製糸性や強度が劣るようになるばかりでなく、高価であるためコスト面で不利となりやすい。

また、芯層と鞘層の割合は、質量比（芯／鞘）で１／１〜１／５とすることが好ましい。この範囲より鞘層の割合が小さくなると製糸性や強度が劣るようになる。一方、この範囲より鞘層が大きくなると、芯層の割合が小さくなるので、十分な蓄光及び発光効果を奏するためには、芯層のポリエステル中への蓄光性物質の含有量を多くする必要があり、これにより芯層の流動性が悪くなり、製糸性が劣るようになる。したがって、芯層に含有させる蓄光性物質の含有量は、芯層全体の質量の５０質量％以下とすることが好ましい。

また、本発明の複合繊維の断面形状は特に限定するものではなく、丸断面のみならず、多角形や多葉形状の異形のものでもよい。中でも、高強度が得られやすく、延伸性も優れているため、芯層と鞘層が同心円状に配置された丸断面形状とすることが好ましい。

そして、本発明の複合繊維の強度は、３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、さらに好ましくは、３．５〜６．０ｃＮ／ｄｔｅｘである。強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、高強度を必要とする産業用資材等には適さなくなり用途が限定されるようになる。

また、本発明の複合繊維を得るには、溶融紡糸した未延伸糸を一旦巻き取って、その後延伸を行う二工程法を採用することもできるが、一旦巻き取らずに連続して延伸を行うスピンドロー法を採用することが、生産性の面において好ましい。そして、上記したような３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の強度を得るためには、高倍率の延伸を行う必要があり、このため、延伸時に高温のスチームを吹き付けながら熱延伸を行うスチーム延伸法を採用することが好ましい。これにより、蓄光性物質を含有した芯層の流動性が向上し、高倍率の延伸が行え、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維を得ることができる。

巻き取り速度は１５００〜４０００ｍ／分とすることが好ましく、この範囲より遅いと生産性が劣り、速くなりすぎると延伸性や強度が劣るようになりやすい。

また、本発明の複合繊維の単糸繊度は３〜３０ｄｔｅｘとすることが好ましく、総繊度は２００〜２０００ｄｔｅｘとすることが好ましい。

次に、本発明の複合繊維の製造方法について、一例を用いて説明する。
まず、芯層と鞘層のポリエステルを複合紡糸装置を用いて溶融紡糸し、紡糸装置直下に設置した壁面温度２００〜５００℃の加熱筒内を通過させた後、温度１０〜２０℃の冷却風を吹き付けて冷却する。そして、油剤を付与して非加熱の１ローラに未延伸糸を引き取り、一旦巻き取ることなく連続して、非加熱の２ローラに引き取り１．００５〜１．０５倍の引き揃えを行った後、スチーム処理機を用いて温度３００〜５００℃、圧力０．１〜１．０ＭＰaのスチームを糸条に吹き付けながら、温度１００〜２５０℃の３ローラに引き取り、３．５〜６．０倍の延伸を行う。その後、１００〜２５０℃の４ローラに引き取り、１〜１５％の弛緩処理を行い、速度１５００〜４０００ｍ／分で巻き取って、蓄光性難燃ポリエステル繊維を得る。

次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例における各物性値は、次の方法で測定した。
（ａ）ポリエステルの極限粘度
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）強度、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、つかみ間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）蓄光性能
得られた繊維を筒編みした試料（長さ１０ｃｍ）を、４８時間遮光した後、暗室で一灯式蛍光灯（日立製作所社製 グロースターター型、白色、４０Ｗ、品番：ＦＬ４０ＳＳＷ／３７−Ｂ）の下部５０ｃｍの位置で試料に２０分間照射した後、蛍光灯を消して９０分後の残光を目視で判定した。残光が肉眼で確認できるものを○、できないものを×とした。
（ｄ）難燃性
ＪＩＳ Ｌ−１０９１Ｄ法（接炎試験）に従って測定した。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。

実施例１
常用の複合紡糸装置に、孔径が０．５ｍｍ、孔数が５０個の芯鞘型複合紡糸口金を装着して複合紡糸を行った。このとき、鞘層のポリエステルを次のようにして得た。まず、テレフタル酸とエチレングリコールとのモル部を１００：１７０、圧力０．３ＭＰａＧ、温度２５０℃で４時間エステル化反応を行って得た低分子量のオリゴマーを、重縮合反応槽に送液し、難燃剤としてリン化合物（製品名：『Ｏｘａ−Ｐｈｏｓｐｈｏｌａｎ ｇｌｙｃｏｌｅｓｔｅｒ』：クラリアントジャパン社製、化学名：３−メチルホスフィニコプロピオン酸とエチレングリコールのエステル化物）を４．２５モル％、触媒として三酸化アンチモンを２×１０^-4モル／酸成分１モル添加し、温度２８０℃、減圧度１．３ｈＰａ以下で２時間５０分の重縮合反応を行った。そして、極限粘度〔η〕０．７１、リン原子の含有量が６９００ｐｐｍのＰＥＴを得、次に温度２２０℃、減圧下で攪拌しながら１５時間の固相重合を行い、極限粘度〔η〕０．９７のＰＥＴを得た。
芯層には極限粘度〔η〕０．７５のＰＥＴを用い、これに蓄光性物質として、アルミン酸塩化合物を主成分に希土類元素の賦活剤を添加焼成した、商品名「Ｎ夜光（G−300FF）」（根本特殊化学社製、平均粒子径1.5μｍ）を含有させた。そして、蓄光性物質を３０質量％含有するＰＥＴを得た。
芯層と鞘層の質量比（芯：鞘）を１：３とし、温度２９０℃で複合紡糸を行った。紡出した糸条を温度３００℃、長さ３０ｃｍの加熱筒を通過させた後冷却風で冷却し、油剤を付与して非加熱の１ローラに引き取り、引き続き非加熱の２ローラで１．０１倍の引き揃えを行った。続いて、２ローラと３ローラ間にスチーム処理機を設置し、走行する糸条に温度３５０℃、圧力０．５Ｍｐａの加熱蒸気を、走行する糸条の進行方向に向かって吹き付けながら、温度２００℃の３ローラで引き取り、５．１倍の延伸（一段延伸）を行った。その後、温度１５０℃の４ローラで引き取り、６％のリラックス率で弛緩処理を行い、２０００ｍ／分の速度で巻き取った。
得られた繊維は５５５ｄｔｅｘ／５０フィラメント、断面形状が芯層と鞘層が同心円上に配置された丸断面糸であった。

実施例２
芯層と鞘層の質量比（芯：鞘）を１：１に変更した以外は、実施例１と同様に行った。

実施例３
芯層のポリエステルとして、実施例１で鞘層に用いたポリエステルの固相重合を行う前の極限粘度〔η〕が０．７１のポリエステルに蓄光性物質を３０質量％練り込んだＰＥＴとし、リン原子の含有量を４８３０ｐｐｍとした以外は実施例１と同様に行った。

比較例１
芯層のポリエステルとして、蓄光性物質を４０質量％練り込んだＰＥＴとした以外は実施例２と同様に行った。

比較例２
鞘層のポリエステルとして、リン原子の含有量を１０００ｐｐｍのＰＥＴとした以外は実施例１と同様に行った。

比較例３
芯層のポリエステルとして、蓄光性物質を１５質量％練り込んだＰＥＴとした以外は実施例１と同様に行った。

実施例１〜３、比較例１〜３で得られた繊維の特性値及び評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、実施例１〜３の複合繊維は、強度、伸度、難燃性や蓄光性能いずれも十分なものであった。
一方、比較例１の複合繊維は、蓄光性物質の含有量が多すぎたために強度、伸度ともに劣り、また、比較例２はリン原子の含有量が少ないために難燃性が劣り、比較例３は蓄光性物質の含有量が少なかったために蓄光性能が劣っていた。

Claims (1)

1. 芯層が蓄光性物質を含有するポリエステル、鞘層がポリエステルからなる芯鞘構造の複合繊維であって、少なくとも鞘層のポリエステルがリン化合物を含有しており、複合繊維の質量に対して蓄光性物質は５質量％以上、リン原子は１０００〜１００００ｐｐｍ含有されており、かつ、強度が３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることを特徴とする蓄光性難燃ポリエステル繊維。