JP2008535942A - 難燃性ポリエステル糸製造用組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】難燃性ポリエステル糸の製造に使用する組成物に関する。
【解決手段】該組成物は、約９３〜９９．５重量％のポリエステルと、約０．２５〜４重量％の鎖延長剤と約０．２５〜３重量％のポリオキシアルキレンアミンを含んでいる。
【選択図】なし

Description

本出願は、２００５年３月３日に出願された米国仮出願第６０／６５７，７３４号の優先権に関連するものであり、またその優先権を請求するものである。
本発明は、一般的に、繊維および床カバーの製造に使用されるポリエステル糸に関するものであり、またさらに特には、改良された難燃性を有する糸を提供する糸製造用組成物に関するものである。

ポリエステル繊維から製造される繊維および床カバーなどの製品は、充分な難燃性を充分に示すことが、現代の規制を満たすにあたり非常に重要である。

我々は、その他の点では、他の望ましい物理的特性を維持する糸であって、繊維および床カバーを製造する難燃性ポリエステル糸を提供するにあたり、非常に有効でかつ経済的である新しい組成物を発明したところである。

本発明によれば、改良された難燃性を有するポリエステルベースの糸を製造するための組成物は、ポリエステル、１つ以上のポリオキシアルキレンアミンおよび１つ以上の鎖延長剤を含む。好ましくは、該組成物は、約９３〜９９．５重量％のポリエステルと、約０．２５〜４重量％の鎖延長剤と約０．２５〜３重量％のポリオキシアルキレンアミンを含んでいる。最も好ましくは、該組成物は、約９６〜９９重量％のポリエステルと、約０．５〜２重量％の鎖延長剤と約０．５〜２重量％のポリオキシアルキレンアミンを含んでいる。

ポリオキシアルキレンアミン（類）を、直接に、あるいはそれを適当な熱可塑性キャリヤ中に配合することにより、熱可塑性濃縮物あるいはマスターバッチ(masterbatch)の形で、該ポリエステルに添加しても良い。適切な熱可塑性キャリヤは、ポリエステルあるいはポリアミドあるいはその混合物である。該ポリアミドは、ラクタム、α、ω―アミノ酸、および二価酸とジアミンとの対から合成されるものである。そのようなポリアミドは、限定されるものではないが、ポリカプロラクタム（ポリアミド６）、ポリウンデカノラクタム（ポリアミド１１）、ポリヘキサメチレンアジパミド（ポリアミド６６）、ポリラウリルラクタム（ポリアミド１２）、ポリヘキサメチレンドデカンジアミド（ポリアミド６、１２）、ポリヘキサメチレンセバカミド（ポリアミド６、１０）、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートを含む。もし、ポリオキシアルキレンジアミンが、このマスターバッチ形式中で使用される場合には、以上の処方中のポリエステル量は、ポリオキシアルキレンジアミンマスターバッチ中の熱可塑性キャリヤの量を考慮して、調節される。

好ましいポリオキシアルキレンアミンは、分子量約２０００のポリオキシエチレンジアミン（ＰＯＥＤ）である。本発明で使用できる他の好ましいポリオキシアルキレンアミンは、分子量２０００のポリオキシプロピレンジアミンである。これらの化合物は、ハンツマン・コーポレーションから、商標名ジエファミン（Jeffermine）（登録商標）にて、入手可能である。適切なポリオキシアルキレンジアミンの更なる詳細は、特許文献１中に記載されている。

カップリング剤としても知られている鎖延長剤は、２つ以上の該化合物を連結させるために、他の化合物と反応することが出来る少なくとも２つ以上の官能性基を持っている。原理的には、どのような二官能性（あるいは、より高い官能性）薬品も、連鎖伸長あるいは結合のために使用できる。適切な鎖延長剤は、多官能性反応物質であり、その内の更なる例は、エポキシ官能性スチレン・メタクリル共重合体である。適切な多官能性エポキシ化合物は、ブラシウスら(Blasius et al)による特許文献２に記載されている。クラリアント・コーポレーションから市販されて入手可能なＣＥＳＡ（登録商標）−extend(エクステンド)１５９８は、スチレンベースのオリゴマー性の多官能性反応物質の２０％マスターバッチである。このマスターバッチ形式のさらなる詳細は、ブラシウスら(Blasius et al)による特許文献３に詳細に記載されている。適切な鎖延長剤の他の例は、irgamod(イルガモッド)ＲＡ２０などの商標名イルガモッド（登録商標）にてチバ・スペッシャリテイ・ケミカルス・インコーポーレーテッドから入手可能なものである。限定されるものではないが、他の可能な鎖延長剤は、ピロメリット酸二無水物、フェニレンビスオキサゾリン、カルボニルビス（１−カプロラクタム）、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルをベースとしたジエポキシド、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンをベースとしたテトラポキシドを含む。

該鎖延長剤は、種々の異なる方法で、該組成物に添加しても良い。最も好ましくは、該鎖延長剤を、ポリエステルに添加する前に、ポリオキシアルキレンアミンあるいはポリオキシアルキレンアミンマスターバッチと溶融配合するかあるいは予備混合する。または、該鎖延長剤を濃縮物として、あるいはマスターバッチの形式で、ポリエステルに対して添加しても良い。マスターバッチ用鎖延長剤のキャリヤの選択は、キャリヤ樹脂との鎖延長剤官能性基の反応性に依存しており、またポリオキシアルキレンアミンマスターバッチの製造に使用されるポリオレフィンベースの樹脂から、マスターバッチ製造の当業者に公知の他のタイプの範囲にある。ある場合には、該鎖延長剤の化学的および物理的性質により、繊維紡糸押し出し機において、ポリエステルおよびポリオキシアルキレンアミンに直接添加しても良い。

ポリエステルは、１つ以上の二価酸および１つ以上のグリコールから合成されるものなどの熱可塑性ポリエステルを含む。そのようなポリエステルは、限定されるわけではないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレートおよびポリ乳酸、ならびにそれらの混合物を含む。

上記のポリエステル、ポリオキシアルキレンアミンおよび鎖延長剤の他に、本発明の実施に使用される組成物は、他の成分を含んでも良い。限定されるわけではないが、これらは、着色剤、酸化防止剤、紫外線安定剤、オゾン劣化防止剤、防汚剤、防染剤、帯電防止添加剤、難燃剤、抗菌剤、滑剤、溶融粘度および溶融強度増強剤、固相重合促進剤および加工助剤を含む。

該組成物から製造される繊維は、種々の方法を用いて溶融紡糸できて、多数の末端使用の応用に対する異なった製品を創る。低速および高速紡糸プロセスの両方を含めて、当業者に公知の標準紡糸機を用いて、繊維を紡ぐことが出来る。フィラメント当たりのデニール（ｄｐｆ）の範囲は、最終末端用途により製造しても良く、例えば、該繊維は、繊維用途用の低ｄｐｆおよびカーペット用の高ｄｐｆにしても良い。該繊維の断面形状は、丸い形状、三角形、３つに分かれた形、４つに分かれた形、溝形あるいは不規則形などの広い範囲の可能な形状のいずれでも良い。

これらの繊維製品は、アパレル、糸、繊維、いす張り生地、カーペットおよび他の床カバー材などの種々の製品中に組み入れられるのに適した糸を製造するために、クリンピング、バルキング、加撚などを含めた、通常溶融紡糸繊維に対して行われる公知の下流プロセスのいずれかを受けても良い。該繊維は、限定されるわけではないが、ポリエステル、ポリオレフィンあるいはアクリルなどの合成繊維、あるいは毛あるいは綿などの天然繊維およびそれらの混合物を含めた他の繊維タイプと、混合したり、絡み合わせたり、捻ったり、あるいは混合してもよい。
米国特許第３，６５４，３７０号明細書 米国特許出願公開第２００４／０１３８３８１Ａ１号 米国特許出願公開第２００４／０１４７６７８Ａ１号 ［本発明の実施例］

１５重量％のＰＯＥＤを、ナイロン６と配合し、排気口のある二軸押し出し機中で、ＲＶ＝２．８で、ひも状にし、ペレット化しそして乾燥させた。さらに、ＰＯＥＤマスターバッチを、ＰＥＴ、ＩＶ＝０．６７と、２％のＣＥＳＡ（登録商標）エクステンド１５９８と、ポリエステルキャリヤ中の無機顔料および有機顔料からなる淡いベージュ色のマスターバッチ（“Ｒｙｅ”）の５％とを、排気口のある二軸押し出し機中で、１０％レベルで配合した。得られた配合物を、溶融押し出し機繊維紡糸ライン上で紡糸し、さらにエアージェットで織り込み、Ｙあるいは三裂した断面（１３００／６０Ｙ）の６０フィラメントからなる嵩張った連続フィラメント（ＢＣＦ）１３００デニール糸を得た。ＢＣＦ糸の両端を、ギボス型の空気撚り糸機上で、空撚して、公称２６００／１２０Ｙ ＢＣＦヤーン束を製造した。この糸に、房を付けて、１／１０ゲージタフター上で、水平ループ構造でカーペットを製造し、２６ｏｚの面重量を与えた。該房にラテックス裏打ちを行った。

ＰＥＴ、ＩＶ＝０．６７を持った２％のＣＥＳＡ（登録商標）エクステンド１５９８と５％のＲｙｅカラーマスターバッチを、二軸押し出し機中で充分に混合した。得られた配合物を、実施例１と同様に加工して、２６００／１２０Ｙ ＢＣＦヤーンを得た。実施例１において記述した類似の構造で、該ＢＣＦヤーンからカーペットを製造した。

同じＩＶ＝０．６７ＰＥＴを持った５％のＲｙｅカラーマスターバッチからなる比較用の（非発明）２６００／１２０Ｙ ＢＣＦヤーンを、実施例１と同様に、紡糸し、空気織り込みし、空撚した。該糸を溶融紡糸する前に、カラーマスターバッチおよびＰＥＴを予備混合した。該ＹＢＣＦヤーンに、房を付けて、裏打ちして、実施例１に記述したものと類似構造のカーペットを得た。

実施例１に記述した１０％のＰＯＥＤを、ＰＥＴ、ＩＶ＝０．６７と混合し、また５％のＲｙｅカラーマスターバッチを、二軸押し出し機中で、溶融混合を行った。得られた配合物を実施例１と同様に加工し、２６００／１２０Ｙ ＢＣＦヤーンを製造した。実施例１において記述した類似の構造で、該ＢＣＦヤーンからカーペットを製造した。

実施例１から４で製造したカーペットの難燃性を、ＡＳＴＭ Ｂ６４８−０３“放射性熱エネルギー源を用いた床カバーシステムの臨界放射フラックス用標準試験法”により、試験した。結果を表１中に以下のように示す。臨界放射フラックスは、カーペットが、ひとたび火がつくと、カーペット中の炎の伝播に耐えるために必要な放射性熱エネルギーのレベルを示している。より高い臨界放射フラックスは、カーペットが、より大きな難燃性を持っていることを示している。

表１中に詳細に示された実施例１から実施例４の難燃性テスト結果は、該鎖延長剤およびポリオキシアルキレンアミン（それぞれ実施例２および４）が、それぞれポリエステルポリマーマトリックス中に組み入れられたとき、それらの含有が、非改質ポリエステル（実施例３）を越えて、難燃性に少しの改良が見られるということを示している。驚くべきことに、該鎖延長剤とポリオキシアルキレンアミンを両方ポリエステルマトリックスに添加したもの（実施例１）は、非改質ポリエステル（実施例３）よりも、難燃性において著しい向上を与えることが見出された。

実施例１に記述した１０部のＰＯＥＤマスターバッチを、２部のイルガモッドＲＡ２０と溶融混合した。得られた配合物を、繊維紡糸ライン上で１２％レベルで、ＰＥＴ、ＩＶ＝０．６７に直接添加し、またエアージェット織り込みを行い、１３００／６０Ｙ ＢＣＦナチュラルヤーンを製造した。製造した該糸の両端を、共に空撚して、該撚った糸に、房を付けて、２０ｏｚのヤーン面重量を用いて、水平ループカーペット構造にして、ラテックス裏打ちを行った。

第二のＰＯＥＤマスターバッチ／イルガモッドＲＡ２０を、５部のＰＯＥＤマスターバッチ対２部のイルガモッドＲＡ２０の比で混合し、７％の割合で繊維紡糸ライン上で、ＰＥＴ、ＩＶ＝０．６７に直接添加し、またエアージェット織り込みを行い、１３００／６０Ｙ ＢＣＦナチュラルヤーンを製造した。製造した該糸の両端を、共に空撚して、該撚った糸に、房を付けて、２０ｏｚのヤーン面重量を用いて、水平ループカーペット構造にして、ラテックス裏打ちを行った。

ナチュラルヤーン（添加剤を含まない）を紡糸し、ＰＥＴ樹脂ＩＶ＝０．６７から空気織り込みを行い、１３００／６０Ｙ ＢＣＦヤーンを得た。製造した該糸の両端を、共に空撚して、該撚った糸に、房を付けて、２０ｏｚのヤーン面重量を用いて、水平ループカーペット構造にして、ラテックス裏打ちを行った。

実施例５から７で製造したカーペットの難燃性を、ＡＳＴＭ Ｂ６４８−０３により、試験した。実施例５および実施例６の臨界放射フラックスは、それぞれ０．５１Ｗｃｍ^−２および０．４９Ｗｃｍ^−２であった。実施例７の臨界放射フラックスは、０．３３Ｗｃｍ^−２であった。両発明組成物（実施例５および実施例６）は、対照実施例７よりも、改良された難燃性を示した。

前述の例は、本発明の利点を示すために提示されている。本発明の原理を説明するために示された特定の技術、条件、材料、特性および報告されたデータは、例示であり、また本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。

実施例１に記述した１０部のＰＯＥＤマスターバッチを、０．６部の二酸化チタンの５０％マスターバッチと、２部のＣＥＳＡ（登録商標）エクステンド１５９８と、８７．４部のポリプロピレンテレフタレート樹脂、ＩＶ＝０．９０とを、排気口のある二軸押し出し機上で混合した。得られた合成物を、紡糸し、またエアージェット織り込みを行い、１３００／６０Ｙ ＢＣＦヤーンを得た。該ＢＣＦ糸の両端を、共に空撚して、該撚った糸に、房を付けて、２０ｏｚのヤーン面重量を用いて、水平ループカーペット構造にして、ラテックス裏打ちを行った。

０．６部の二酸化チタンの５０％マスターバッチと、９９．４部のポリプロピレンテレフタレート樹脂、ＩＶ＝０．９０とを、混合し、紡糸し、またエアージェット織り込みを行い、１３００／６０Ｙ ＢＣＦヤーンを得た。該ＢＣＦ糸の両端を、共に空撚して、該撚った糸に、房を付けて、２０ｏｚのヤーン面重量を用いて、水平ループカーペット構造にして、ラテックス裏打ちを行った。

実施例８および９を、ＡＳＴＭ ｅ６４８−０３による難燃性について試験した。実施例８は、０．３３Ｗｃｍ^−２の臨界放射フラックスを持っていた。（対照）実施例９のサンプルは、０．１９Ｗｃｍ^−２の臨界放射フラックスを示した。前の実施例と同様に、本発明組成物（実施例８）は、非発明（実施例９）の比較サンプルよりも、難燃性の著しい向上を示した。

前述の例は、本発明の利点を示すために提示されている。本発明の原理を説明するために示された特定の技術、条件、材料、特性および報告されたデータは、例示であり、また本発明の範囲を制限するものと解釈すべきではない。

Claims (17)

1. （ａ）熱可塑性ポリエステル、（ｂ）ポリオキシアルキレンアミンおよび（ｃ）鎖延長剤からなることを特徴とする難燃性組成物。
2. 前記熱可塑性ポリエステルが、繊維形成能熱可塑性ポリエステルであることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
3. 前記熱可塑性ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレートおよびポリ乳酸、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されたポリエステルからなることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
4. 前記ポリオキシアルキレンアミンは、ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミンならびにそれらの混合物からなる群から選択された化合物からなることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
5. 前記鎖延長剤が、多官能性反応物質であることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
6. 前記多官能性反応物質が、エポキシ官能性スチレン・メタクリル共重合体であることを特徴とする請求項５に記載の組成物。
7. 前記多官能性反応物質は、ピロメリット酸二無水物、フェニレンビスオキサゾリン、カルボニルビス（１−カプロラクタム）、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルをベースとしたジエポキシド、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンをベースとしたテトラポキシド、ならびにそれらの混合物からなる群から選択された化合物からなることを特徴とする請求項５に記載の組成物。
8. 約９３〜９９．５重量％のポリエステルと、約０．２５〜４重量％の鎖延長剤と約０．２５〜３重量％のポリオキシアルキレンアミンを含んでいることを特徴とする請求項１に記載の組成物。
9. 約９６〜９９重量％のポリエステルと、約０．５〜２重量％の鎖延長剤と約０．５〜２重量％のポリオキシアルキレンアミンを含んでいることを特徴とする請求項８に記載の組成物。
10. （ａ）熱可塑性ポリエステル、（ｂ）ポリオキシアルキレンジアミンおよび熱可塑性ポリアミドあるいは熱可塑性ポリエステルキャリヤ樹脂、ならびに（ｃ）鎖延長剤からなることを特徴とする難燃性組成物。
11. 前記熱可塑性ポリエステルが、繊維形成能熱可塑性ポリエステルであることを特徴とする請求項８に記載の組成物。
12. 前記熱可塑性ポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリプロピレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレートおよびポリ乳酸、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されたポリエステルからなることを特徴とする請求項８に記載の組成物。
13. 前記ポリオキシアルキレンアミンは、ポリオキシエチレンジアミン、ポリオキシプロピレンジアミンならびにそれらの混合物からなる群から選択された化合物からなることを特徴とする請求項８に記載の組成物。
14. 前記鎖延長剤が、多官能性反応物質であることを特徴とする請求項８に記載の組成物。
15. 前記多官能性反応物質が、エポキシ官能性スチレン・メタクリル共重合体であることを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
16. 前記多官能性反応物質は、ピロメリット酸二無水物、フェニレンビスオキサゾリン、カルボニルビス（１−カプロラクタム）、ビスフェノールＡ−ジグリシジルエーテルをベースとしたジエポキシド、テトラグリシジルジアミノジフェニルメタンをベースとしたテトラポキシド、ならびにそれらの混合物からなる群から選択された化合物からなることを特徴とする請求項１２に記載の組成物。
17. 前記熱可塑性ポリアミドあるいは熱可塑性ポリエステルキャリヤ樹脂が、ポリアミド６、ポリアミド１１、ポリアミド６６、ポリアミド１２、ポリアミド６，１２、ポリアミド６，１０、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ならびにそれらの混合物からなる群から選択されたポリアミドからなることを特徴とする請求項８に記載の組成物。