JP2023553510A - 衣料用難燃性ポリエステル繊維およびその製造方法 - Google Patents

衣料用難燃性ポリエステル繊維およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

衣料用難燃性ポリエステル繊維およびその製造方法を提供することを課題とする。衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、モル比の1:0.06~0.08:0.03~0.05のテレフタル酸と2,6ーピリジンジカルボン酸と2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸、エチレングリコール及び塩化亜鉛を、均一に混合し、エステル化させ、重縮合させて、テレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含む改質ポリエステルにし、そのうえに異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+により互いに配位しておることである。そこで、本発明はポリエステルの分解温度を高めてその火玉滴下を効率的に低減する。【選択図】無し

Description

本発明は概してポリエステル繊維製造技術に関し、より詳しくは、一種の衣料用難燃性ポリエステル繊維およびその製造方法に関する。
ポリエステルは、剛性のベンゼン環を含む高対称性の分子鎖があるため加工性、耐薬品性、耐微生物性に優れ、さらに価格が安くて回収がしやすいなどの利点を持って、繊維、フィルム、プラスチックなどの分野に広く応用されている。しかしながら、ポリエステル生地は、燃えやすく、燃焼滴下があって、人間と財産に危険を及ぼす恐れがあるため、軍服や防護服などの応用が制限される。よって、ポリエステル生地の難燃性に関する研究はずっと工夫されている。
今のポリエステル難燃性を高める方法は、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤、無機難燃剤または有機無機ハイブリッド難燃剤などを用いてポリエステルを改質することである。そのうち、有機無機ハイブリッド難燃剤は、ポリエステル繊維の燃焼中に有機部と無機部の協同作用により難燃性を果たすが、用量が高く、分散がしにくく、効果がよくない問題はまだある。
実に、今のポリエステル繊維の難燃性研究における技術課題の一つは滴下防止なっている。従来の最も汎用ポリエステル難燃剤のリン系難燃剤は、燃焼滴下を促進して着火点を冷却するまたは可燃物を除去することにより消火を行う。しかしながら、
多数の火事報告によって、燃えるポリエステルの滴下は火傷や二次災害などを誘発しやすいので、リン系難燃剤により改質したポリエステルは防護服、ベビー服、軍服などの応用要求にまだ満たさないである。
つまり、滴下防止に優れた衣服用ポリエステル繊維の開発は重要な課題である。
本発明は、従来技術におけるポリエステルの難燃性を高める方法の限界を突破し、一種の衣料用難燃性ポリエステル繊維及びその製造方法を提供することを課題とする。
上記の課題に対して、本発明は
テレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、さらに
異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、それらの二つのカルボニルO原子とピリジンN原子が配位子として、Zn2+と配位し、
テレフタル酸セグメントと2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸とのモル比は1:0.06~0.08:0.03~0.05とする
ポリエステルより作った衣料用難燃性ポリエステル繊維を提供する。
実用中のポリエステル繊維は、分子鎖が線形としてセグメントの間に固い架橋がないので、その機械的性質は熱に影響を与えられる。架橋構造は化学的と物理的に分けて、化学的架橋は分子内の安定的な共有結合により、物理的架橋は水素結合、イオン結合または配位結合などにより形成しておる。
金属配位結合は分子鎖の分子間相互作用を増強してポリマーのセグメントの運動を制限する。塩化亜鉛でドーピングしたポリエステル繊維においては、Zn2+が中心としてその周りの二つのピリジン配位子と錯体構造になって、ポリエステル分子鎖の集まりを促進して、ポリエステルの熱分解温度を高める。
配位子にとって、汎用される配位子の多くはカルボン酸系配位子や窒素含有配位子であり、カルボキシル基は多種の方式で金属イオンと比較的に強い配位またはキレート結合が形成できる。2,6ーピリジンジカルボン酸は芳香族性窒素ヘテロ環カルボン酸系配位子であって、芳香族性カルボン酸配位子と窒素ヘテロ環配位子との利点を兼備し、配位錯体の安定性が向上できる共役効果がある。そのうちに、環状π結合に位置するN原子のsp軌道にソリトン対電子があって、非中心対称の共役系が生じ、分子内でも電子が転移できる。よって、2,6ーピリジンジカルボン酸は強い配位能力を持ち、さらにその共役効果は錯体の安定性が増加できる。
亜鉛イオンにおいては、エネルギーが近い一つのs軌道と三つのp軌道との混成したsp軌道は、配位子の非共有電子対が収容でき、窒素や酸素などの元素と配位しやすくて、安定的な四配位錯体になる。
好ましくは、本発明の衣料用難燃性ポリエステル繊維については、
異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントはZn2+と配位してくる錯体構造は、
Figure 2023553510000001
と示し、
かつ、それは5%重量減少温度(T5%)が425~432℃、最速分解温度(Tdm)が467~488℃、限界酸素指数が30%以上、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性及び、
繊度が75~100dtex、破断強度が3.5cN/dtex以上、破断伸度が35.0±3.0%、線密度偏差値が0.7%以下、破断強度CV値が6.0%以下、破断伸度CV値が10.0%以下、糸むらが2.00%以下、沸水収縮率が7.5±0.5%、含油率が0.90±0.20%とする物性が有する。
そのうえに、本発明は、一種の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法、すなわち改質ポリエステルを固相重合させ、紡糸し、巻取り、配位処理して繊維になさせることを提供する。
本発明は、改質ポリエステルの重合系に塩化亜鉛を添加して配位結合を形成させておる。温度によって配位結合は形成と解除との両状態の間に可逆的に転換でき、それで、配位結合はポリエステルに熱応答記憶性質を与える。すなわち、ある温度下のポリエステルにおいて解除した物理的架橋は、冷却により再形成できる。本発明には、ポリエステルペレットの中の2,6ーピリジンジカルボン酸と亜鉛イオンとの配位結合は、押出機の加熱に解除し、繊維になる時に再形成する。
好ましくは、本発明の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は下記の流れによる。
改質ポリエステルの合成としては、
(1)エステル化反応では、
テレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び難燃剤の2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、重合触媒、安定剤及び塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧~0.3MPaの圧力及び250~260℃の温度の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の90%を超える際に反応終点を決めることである。
(2)重縮合反応では、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力500Pa以下まで30~50分間かけて徐々に下がる負圧を与えて250~260℃で反応を30~50分間続け、さらに負圧を100Pa以下まで持続的に与えて270~282℃で反応を50~90分間行うことである。
そのうちに、テレフタル酸セグメントと2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸とのモル比は1:0.06~0.08:0.03~0.05とし、三酸化アンチモン、アンチモングリコレートまたは酢酸アンチモンとする重合触媒の添加量はテレフタル酸の用量の0.01~0.05wt%とし、リン酸トリフェニル、リン酸トリメチルまたは亜リン酸トリメチルとする安定剤の添加量はテレフタル酸の用量の0.01~0.05wt%とする。得られた改質ポリエステルの数平均分子量は20000~25000とする。
紡糸加工としては、以下のパラメータによって行うことである。
紡糸温度 280~290℃
冷却温度 20~25℃
エアジェット圧力 0.20~0.30MPa
ローラー1速度 2200~2600m/min
ローラー1温度 75~85℃
ローラー2速度 3600~3900m/min
ローラー2温度 135~165℃
巻取速度 3550~3840m/min
発明原理としては、以下の通りである。
火玉滴下はほとんどすべての燃えた熱可塑性ポリマーの共通点である。ポリエステルを含む多くのポリマーは、高温により分解して可燃物が生じる前、先に融点に達して軟化し収縮し溶融して火玉滴下が生じる。その時、温度が上げ続けるとポリマーは分解しており、そこでその粘度が大幅に低減し、よって、火玉の形成や可燃物の揮発を促進させて燃焼が始まる。逆に、燃焼より生じた熱量はポリマーに返してその分解を促進する。こんなエネルギー循環はポリマーの燃え尽きるまでずっと行われる。
ポリエステルの熱分解温度を高めるのは、滴下防止の効率的な方法の一つである。
ポリエステルの熱分解には二つの可能性がある。一方では、ポリエステル鎖が破壊してエンドカルボン基とビニルエステルを形成し、その分子量は減るのに重量減少が見えない。他方では、ポリエステル鎖のエンドが分解してカルボン基を生成しながらアセトアルデヒドなどのガスを放出し、その時に重量減少が見える。実に、この二つの分解方式の同時発生の可能性もある。
ポリエステルの物理的架橋点を増加するのは、その熱分解活性化エネルギーが効率的に向上できる。
本発明においては、亜鉛イオンは2,6ーピリジンジカルボン酸と共に配位してキレート化合物になって、ポリエステル鎖を安定する一方、ポリエステル鎖の間に物理的架橋を形成する。架橋はポリエステル鎖をさらに安定し熱分解活性化エネルギーを高めて、ポリエステルの熱分解温度を向上し火玉滴下を効率的低減する。
本発明の利点としては、
(1)本発明における衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法において、亜鉛イオンは2,6ーピリジンジカルボン酸と共に配位して、ポリエステルの熱分解活性化エネルギーを効率的向上しその熱分解温度を高める。
(2)本発明は配位によりポリエステルの熱分解温度を高めてその火玉滴下を効率的低減する。
以下、実施例を挙げてさらに詳細に本発明を説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例によって限定されるものではない。なお、本発明の内容を読んだこの分野の技術者のいろいろな本発明を改正することを許されても、それは本発明の等価形として、本発明の請求の範囲内にも限定されている。
実施例1
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.06:0.03でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.02wt%の触媒の三酸化アンチモン、0.01wt%の安定剤のリン酸トリフェニル、及び0.9mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPaと252℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の95%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力500Paまで30分間かけて徐々に下がる負圧を与え、254℃で40分間かけて反応を続け、さらに負圧を100Paまで持続的に与え、温度を276℃に制御して70分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の20000の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 280℃
冷却温度 20℃
エアジェット圧力 0.20MPa
ローラー1速度 2200m/min
ローラー1温度 75℃
ローラー2速度 3600m/min
ローラー2温度 135℃
巻取速度 3550m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.06:0.03とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000002
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が425℃、最速分解温度(Tdm)が468℃、限界酸素指数が30.1%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が75dtex、破断強度が3.5cN/dtex、破断伸度が38%、線密度偏差値が0.65%、破断強度CV値が5.4%、破断伸度CV値が9%、糸むらが1.8%、沸水収縮率が8%、含油率が0.7%とする物性が有する。
実施例2
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.07:0.03でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.01wt%の触媒の三酸化アンチモン、0.02wt%の安定剤のリン酸トリフェニル、及び1mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.1MPaと250℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の90%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力480Paまで32分間かけて徐々に下がる負圧を与え、252℃で45分間かけて反応を続け、さらに負圧を30Paまで持続的に与え、温度を272℃に制御して80分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の21000の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 282℃
冷却温度 21℃
エアジェット圧力 0.20MPa
ローラー1速度 2300m/min
ローラー1温度 77℃
ローラー2速度 3650m/min
ローラー2温度 140℃
巻取速度 3600m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.07:0.03とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000003
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が426℃、最速分解温度(Tdm)が470℃、限界酸素指数が31%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が80dtex、破断強度が3.6cN/dtex、破断伸度が37.6%、線密度偏差値が0.64%、破断強度CV値が5.5%、破断伸度CV値が9.1%、糸むらが1.8%、沸水収縮率が7.7%、含油率が0.9%とする物性が有する。
実施例3
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.08:0.03でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.03wt%の触媒の三酸化アンチモン、0.02wt%の安定剤のリン酸トリエチル、及び1.1mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPaと254℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の95%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力440Paまで34分間かけて徐々に下がる負圧を与え、250℃で50分間かけて反応を続け、さらに負圧を20Paまで持続的に与え、温度を274℃に制御して75分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の22000の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 284℃
冷却温度 21℃
エアジェット圧力 0.20MPa
ローラー1速度 2400m/min
ローラー1温度 78℃
ローラー2速度 3700m/min
ローラー2温度 145℃
巻取速度 3650m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.08:0.03とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000004
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が427℃、最速分解温度(Tdm)が467℃、限界酸素指数が30.5%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が85dtex、破断強度が3.5cN/dtex、破断伸度が37.1%、線密度偏差値が0.63%、破断強度CV値が5.6%、破断伸度CV値が9.1%、糸むらが1.9%、沸水収縮率が7.8%、含油率が0.8%とする物性が有する。
実施例4
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.06:0.04でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.02wt%の触媒のアンチモングリコレート、0.03wt%の安定剤のリン酸トリエチル、及び1.2mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.2MPaと256℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の96%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力420Paまで36分間かけて徐々に下がる負圧を与え、256℃で35分間かけて反応を続け、さらに負圧を19Paまで持続的に与え、温度を270℃に制御して90分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の23000の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 285℃
冷却温度 22℃
エアジェット圧力 0.3MPa
ローラー1速度 2450m/min
ローラー1温度 79℃
ローラー2速度 3750m/min
ローラー2温度 150℃
巻取速度 3700m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.06:0.04とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000005
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が428℃、最速分解温度(Tdm)が477℃、限界酸素指数が32%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が90dtex、破断強度が3.6cN/dtex、破断伸度が36.9%、線密度偏差値が0.67%、破断強度CV値が5.9%、破断伸度CV値が9.3%、糸むらが1.9%、沸水収縮率が7.5%、含油率が0.9%とする物性が有する。
実施例5
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.07:0.04でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.05wt%の触媒のアンチモングリコレート、0.04wt%の安定剤の亜リン酸トリフェニル、及び1.3mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.3MPaと258℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の96%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力400Paまで38分間かけて徐々に下がる負圧を与え、258℃で33分間かけて反応を続け、さらに負圧を18Paまで持続的に与え、温度を278℃に制御して65分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の24000の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 286℃
冷却温度 23℃
エアジェット圧力 0.3MPa
ローラー1速度 2500m/min
ローラー1温度 82℃
ローラー2速度 3800m/min
ローラー2温度 155℃
巻取速度 3800m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.07:0.04とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000006
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が429℃、最速分解温度(Tdm)が473℃、限界酸素指数が31.6%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が95dtex、破断強度が3.7cN/dtex、破断伸度が36%、線密度偏差値が0.67%、破断強度CV値が5.8%、破断伸度CV値が9.6%、糸むらが2%、沸水収縮率が7.6%、含油率が1%とする物性が有する。
実施例6
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.08:0.05でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.04wt%の触媒の酢酸アンチモン、0.05wt%の安定剤の亜リン酸トリフェニル、及び1.4mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.3MPaと260℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の97%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力380Paまで45分間かけて徐々に下がる負圧を与え、259℃で32分間かけて反応を続け、さらに負圧を17Paまで持続的に与え、温度を280℃に制御して60分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の24500の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 288℃
冷却温度 24℃
エアジェット圧力 0.3MPa
ローラー1速度 2550m/min
ローラー1温度 84℃
ローラー2速度 3850m/min
ローラー2温度 160℃
巻取速度 3820m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.08:0.05とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000007
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が430℃、最速分解温度(Tdm)が482℃、限界酸素指数が32.5%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が100dtex、破断強度が3.7cN/dtex、破断伸度が35.7%、線密度偏差値が0.69%、破断強度CV値が5.7%、破断伸度CV値が10%、糸むらが2%、沸水収縮率が7.4%、含油率が1%とする物性が有する。
実施例7
衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法は、以下のとおりである。
(1)改質ポリエステルの重合として、
(1.1)エステル化として、
モル比の1:1.2:0.08:0.05でテレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、テレフタル酸用量に対して、0.05wt%の触媒の酢酸アンチモン、0.05wt%の安定剤の亜リン酸トリフェニル、及び1.5mol%の塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に0.3MPaと260℃の下で反応させ、生じた水の抜き出す量が理論値の97%になる際に反応終点を決める。
(1.2)重合として、
エステル化反応の産物に常圧から絶対圧力360Paまで50分間かけて徐々に下がる負圧を与え、260℃で30分間かけて反応を続け、さらに負圧を15Paまで持続的に与え、温度を282℃に制御して50分間かけて反応を行い、最後に数平均分子量の25000の改質ポリエステルを得る。
(2)改質ポリエステルを固相重合させ、以下のパラメータにより紡糸し、巻き取って繊維になる。
紡糸温度 290℃
冷却温度 25℃
エアジェット圧力 0.3MPa
ローラー1速度 2600m/min
ローラー1温度 85℃
ローラー2速度 3900m/min
ローラー2温度 165℃
巻取速度 3840m/min
得られた衣料用難燃性ポリエステル繊維はテレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、そのうえに、テレフタル酸セグメントと2,5ーピリジンジカルボン酸セグメントと2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比が1:0.08:0.05とする。さらに、異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+と共に
Figure 2023553510000008
と示す錯体構造を形成する。なお、衣料用難燃性ポリエステル繊維は、5%重量減少温度(T5%)が432℃、最速分解温度(Tdm)が488℃、限界酸素指数が33%、燃え続けない15秒内の火玉滴下数が0とする難燃性、及び繊度が100dtex、破断強度が3.8cN/dtex、破断伸度が35%、線密度偏差値が0.7%、破断強度CV値が6%、破断伸度CV値が9.8%、糸むらが2%、沸水収縮率が7%、含油率が1.1%とする物性が有する。

Claims (10)

  1. テレフタル酸セグメント、エチレングリコールセグメント、2,6ーピリジンジカルボン酸セグメント及び難燃剤の2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントを含み、
    テレフタル酸セグメントと2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントと難燃剤の2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸セグメントとのモル比は1:0.06~0.08:0.03~0.05であり、
    異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントは、二つのカルボン基O原子及びピリジンのN原子が配位子として、Zn2+により互いに配位する
    ことを特徴とする衣料用難燃性ポリエステル繊維。
  2. 異なる2,6ーピリジンジカルボン酸セグメントがZn2+により互いに配位して、
    Figure 2023553510000009
    で示される錯体構造を形成することを特徴とする請求項1に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維。
  3. 5%重量減少温度が425~432℃、最大分解温度(Tdm)が467~488℃、限界酸素指数が30%以上、残炎時間がなく、15秒内の溶融滴下数が0であることを特徴とする請求項1に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維。
  4. 繊度が75~100dtex、破断強度が3.5cN/dtex以上、破断伸度が35.0±3.0%、線密度偏差値が0.7%以下、破断強度CV値が6.0%以下、破断伸度CV値が10.0%以下、糸むらが2.00%以下、沸水収縮率が7.5±0.5%、含油率が0.90±0.20%であることを特徴とする請求項1に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維。
  5. テレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸、難燃剤の2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸及び塩化亜鉛を均一に混合し、順にエステル化させ、重縮合させることで改質ポリエステルを得て、
    改質ポリエステルを固相重縮合させ、紡糸し、巻き取って衣料用難燃性ポリエステル繊維を得る
    ことを特徴とする衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法。
  6. エステル化反応であって、テレフタル酸、エチレングリコール、2,6ーピリジンジカルボン酸及び2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸をスラリーに調製し、触媒、安定剤及び塩化亜鉛を添加して均一に混合し、窒素雰囲気の中に常圧~0.3MPaの圧力及び250~260℃の温度で反応させ、反応で留出し水が理論値の90%以上になる時点で反応を終了させるエステル化反応と、
    重縮合反応であって、エステル化反応終了後、常圧から絶対圧力500Pa以下まで30~50分間かけて漸次減圧する負圧条件で、250~260℃で30~50分間低真空段階の重縮合反応を進行させ、さらに絶対圧力100Pa以下まで減圧して270~282℃で50~90分間高真空段階の重縮合反応を進行させる重縮合反応と、
    により改質ポリエステルを製造する
    ことを特徴とする請求項5に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法。
  7. 改質ポリエステルの数平均分子量は20000~25000とすることを特徴とする請求項6に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法。
  8. テレフタル酸とエチレングリコールと2,6ーピリジンジカルボン酸と難燃剤の2-ヒドロキシエチルフェニルホスフィン酸とのモル比は1:1.2~2.0:0.06~0.08:0.03~0.05であり、触媒、安定剤及び塩化亜鉛の添加量は、テレフタル酸の添加量に対して、それぞれ0.01~0.05wt%、0.01~0.05wt%、0.9~1.5mol%であることを特徴とする請求項6に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法。
  9. 前記触媒は三酸化アンチモン、アンチモングリコレートまたは酢酸アンチモンであり、前記安定剤はリン酸トリフェニル、リン酸トリメチルまたは亜リン酸トリメチルであることを特徴とする請求項8に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法。
  10. 紡糸工程に関するパラメータは、
    紡糸温度 280~290℃
    冷却温度 20~25℃
    インターレース圧力 0.20~0.30MPa
    ローラー1速度 2200~2600m/min
    ローラー1温度 75~85℃
    ローラー2速度 3600~3900m/min
    ローラー2温度 135~165℃
    巻取速度 3550~3840m/min
    であることを特徴とする請求項9に記載の衣料用難燃性ポリエステル繊維の製造方法。
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