JP2533159B2 - 耐炎性ポリエステル複合繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は，優れた耐炎性を有するポリエステル複合繊
維に関するものである。

（従来の技術） 一般に，ポリエステル，特にポリエチレンテレフタレ
ートは優れた機械的特性及び化学的特性を有し，衣料
用，産業用等の繊維として広く利用されている。

ところで，近年，火災予防の観点から合成繊維の耐炎
性への要請が強まっており，特にポリエステル繊維は，
衣類やカーペット，カーテン，車両用座席シート等に大
量に使用されているので，対応策の確立が急がれてい
る。

従来，ポリエステル繊維に耐炎性を付与する方法は種
々提案されているが，最も一般的な方法は難燃剤として
リン化合物を含有させる方法である。

しかし，単純にリン化合物を単一の繊維に均一に含有
させて耐炎性を付与しようとすると，比較的多量のリン
化合内の添加が不可欠となり，ポリエステル本来の優れ
た物性を損ねたり，製糸性を悪化させることがあったり
する。

一方，物性や製糸性を確保するため，例えば特公昭47
−35609号公報には，芯鞘型複合繊維の芯部に防炎剤を
含有させた防炎性繊維が提案されている。しかし，この
ような複合繊維とすることにより，確かに物性や製糸性
はある程度改善されるが，十分な物性や製糸性を維持し
ようとすると防炎剤の添加量を抑えざるを得なくなり，
十分な防炎性を有する繊維を得ることは困難であった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は，このような従来技術の欠点を解消し，ポリ
エステルの物性や製糸性を悪化させることがなく，溶融
落下性が高いと同時に，接炎時に優れた耐炎性を示す，
強度特性の優れたポリエステル複合繊維を提供しようと
するものである。

（課題を解決するための手段） 本発明は，上記目的を達成するものでその要旨は，次
の通りである。

下記の式で表される基を有するリン化合物が共重合又
は配合されたポリエステル（含リンポリエステル）とリ
ン化合物を含有しないポリエステルとからなる複合繊維
であって，含リンポリエステルとリン化合物を含有しな
いポリエステルとが静的混合器による混合によって形成
された交互に３層以上配列された繊維断面構造を有して
おり，リン化合物の含有量が複合繊維を構成する全ポリ
エステルの酸成分に対してリン原子として0.3〜10モル
％であることを特徴とする耐炎性ポリエステル複合繊
維。

（式において,R¹,R²はアルキル基，アルコキシ基，アリ
ール基又はアリロキシ基を示し、R¹とR²は互いに環を形
成していてもよい。） なお，本発明において，リン化合物を含有しないポリ
エステルとは，実質的にリン化合物を含有しないものを
意味し，耐炎剤として作用しない程度の少量であれば，
リン化合物を含有していてもよい。

本発明におけるポリエステルとしては，ポリエチレン
テレフタレート及びポリブチレンテレフタレートで代表
されるポリアルキレンテレフタレート及びこれを主成分
とし，共重合成分を少量含有するポリエステルが好まし
く用いられ，共重合成分としては，イソフタル酸,4−ヒ
ドロキシ安息香酸,5−ナトリウムスルホイソフタル酸，
アジピン酸，トリメリット酸，ジエチレングリコール，
プロピレングリコール,1,4−シクロヘキサンジメタノー
ル，ペンタエリスリトール等が挙げられる。

本発明において，リン化合物の含有量は，複合繊維を
構成する全ポリエステルの酸成分に対してリン原子とし
て0.3〜10モル％とすることが必要である。リン化合物
の量が0.3モル％未満の場合には耐炎性の付与効果が不
十分であり，リン化合物の量が10モル％を超える場合に
はポリエステル繊維として必要な強度を保つのに必要な
重合度に到達する以前にゲル化が生じたり，ポリエステ
ル本来の良好な物理的性質が損われたり，ポリマーをチ
ップ化する際のカッティング調子が悪くなったり，ある
いは紡糸性，延伸性が損なわれる等操業性を悪化させた
りして好ましくない。

本発明におけるリン化合物の前記式で示される基の好
ましい具体例としては，次のようなものが挙げられる。

本発明においてリン化合物はポリエステル中に共重合
又は配合の形で導入することができるが，製糸性は悪化
させないためには，共重合の形で導入することが好まし
く，また，繊維の強度を低下させないためには，ポリエ
ステルの主鎖にリン原子を導入せず，側鎖にペンダント
状に付加した形で導入することが好ましい。

リン原子がポリエステルの側鎖にペンダント状に付加
した形で導入されたポリエステルを得るには，特開昭62
−172017号公報に記載されているように，無水マレイン
酸，イタコン酸等の不飽和化合物をあらかじめ共重合し
た不飽和結合を有するポリエステルに，その末端が,P−
Ｈとなったリン化合物を付加させればよい。

また，別の方法として，特開昭60−248728号公報に記
載されているように，前記式で示される基を有する二官
能性化合物をポリエステルの製造時に添加して共重合し
てもよい。

本発明において，ポリエステル繊維を製造する方法は
特に制約されないが、リン化合物を重縮合反応完結ま
での任意の時期に添加して重縮合して含リン共重合ポリ
エステルを得，これとリン化合物を含有しないポリエス
テルとを複合紡糸し，延伸する方法，リン化合物を含
有しないポリエステルとリン化合物とを紡糸完結までの
任意の時期に混合して，含リンポリエステル組成物を
得，これとリン化合物を含有しないポリエステルとを複
合紡糸し，延伸する方法等により製造でき，用途に合わ
せて適宜選択すればよい。

なお，リン化合物の添加量は，重縮合時又は紡糸時に
これらが一部飛散することを考慮して，最終的にポリエ
ステル複合繊維としたときの含有量が所定の量となるよ
うに添加することが必要である。

本発明においては，含リンポリエステルとリン化合物
を含有しないポリエステルとが交互に３層以上配列され
ている複合繊維とすることが必要である。

このような複合繊維を得るには，複合紡糸装置を用い
て，含リンポリエステルとリン化合物を含有しないポリ
エステルとを静的混合器を用いて適度に混合して紡糸す
ることが必要である。

なお層状に配列した成分を芯部とし，リン化合物を含
有しないポリエステルを鞘部とした芯鞘型複合繊維とし
てもよい。

第１図及び第２図は，本発明の複合繊維の具体例につ
いて，繊維の断面を模式的に示したものでる。

第２図のように，鞘部にリン化合物を含有しないポリ
エステルを配した芯鞘型複合繊維とすると鞘部のポリエ
ステルによって補強され，物性的に好ましいものとな
る。

本発明の複合繊維における含リンポリエステルとリン
化合物を含有しないポリエステルとの複合比は，重量比
で,5/95〜95/5,好ましくは20/80〜80/20が適当である。

また，紡糸温度は270〜310℃，好ましくは280〜300℃
であり，複合流を形成してから吐出されるまでの時間は
１〜240秒，好ましくは５〜120秒，最適には60〜90秒と
するのがよい。

紡出された複合繊維は必要に応じて，連続的に又は別
工程で延伸，熱処理され，捲縮加工，薬液による処理等
の高次加工に付される。

また，本発明の複合繊維において，ヒンダードフェノ
ール化合物のような安定剤，コバルト化合物，蛍光剤，
染料のような色調改良剤，二酸化チタンのような顔料等
の添加物を共存させてもさしつかえない。

なお，本発明におけるリン化合物の代わりに，ホスホ
ン酸，有機ホスフィン等のリン化合物を使用しても一応
耐炎性ポリエステル繊維が得られるが，効果において不
十分となる。

（作 用） 本発明のポリエステル複合繊維が優れた耐炎性を示す
理由は明らかではないが，接炎時にリン化合物がポリエ
ステルの熱分解を促進し，溶融落下を助長すると同時に
含リンポリエステルの層がファイアーブロッキングレイ
ヤーとして炎を遮断して延焼を防止し，良好な耐炎性効
果を発現するものと考えられる。

ポリエステル繊維に対するリン原子の含有量を同一と
したとき，リン化合物を単一の繊維に均一に配合して耐
炎性を付与する場合と比較すると，本発明の含リンポリ
エステルとリン化合物を含有しないポリエステルとを交
互に３層以上配列させた場合に，はじめて顕著な耐炎性
付与効果が生じるのである。本発明に従ってリン化合物
を偏在させることによって，たとえ接炎時に着火したと
しても，自己消化性や溶融落下性が均一に配合した場合
よりも数段優れたものになるという驚くべき効果が奏さ
れるのである。

また，同時にリン化合物を含有しないポリエステル成
分によって補強されるため，強度特性の優れた繊維が得
られる。

（実施例） 次に実施例を挙げて本発明を記述する。

なお，特性値等の測定法は次のとおりである。

極限粘度〔η〕 フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒と
し，温度20.0℃で測定した。

リン原子の含有量 螢光Ｘ線法により定量した。

（第１表における「リン含有量」はポリエステルの構
成単位に対するリン原子としてのモル％を示す。） 耐炎性 常法に従って紡糸，延伸して得た糸を筒編地にし，そ
の1gを長さ10.0cmに丸めて10.0mm径の針金コイル中に挿
入し,45度の角度に保持して，下端からミクロバーナー
（口径0.64mm）で点火し，火源を遠ざけて消化した場合
は再び点火を繰り返し，全試料が燃焼しつくすまでに要
する点火回数を求め,5個の試料についての点火回数（接
炎回数と記す）で表した。

実施例１ 9,10−ジヒドロ−９−オキサ−10−フォスファフェナ
ントレン−10−オキシド（HCA）とｐ−ベンゾキノンと
をエチルセロソルブ溶媒中で90℃の温度で反応させた反
応物（PHQ）とやや過剰の無水酢酸を反応させ,PHQのジ
アセテート体のリン化合物（PHQ−A,融点:147.6〜148,9
℃）を得た。

このリン化合物と0.8倍モルのテレフタル酸及び0.2倍
モルのイソフタル酸を,150℃の窒素気流下で２時間,270
℃の窒素気流下で４時間反応させ，さらに30トルで1.5
時間,1トルで４時間反応させた。

また，テレフタル酸とエチレングリコールとのエステ
ル化反応物の存在する反応槽にテレフタル酸とエチレン
グリコールとのモル化1:1.6のスラリーを連続的に供給
し,250℃,0.05kg/cm²Gで滞留時間を８時間として反応さ
せ，反応率95％のエステル化反応物を連続的に得た。

上記の両反応物を混合し，触媒として三酸化アンチモ
ンを酸成分１モルに対して２×10^-4モル添加し，リン含
有量がポリエステルを構成する酸成分に対し2.0モル％
となる含リンポリエステルを製造した。

次に，同様にして得たテレフタル酸とエチレングリコ
ールとのエステル化反応物に触媒として三酸化アンチモ
ンをポリエステルを構成する酸成分１モルに対し２×10
^-4モル添加し,280℃に昇温し，減圧下に重縮合してリン
化合物を含有しないポリエステルを得た。

上記含リンポリエステルとリン化合物を含有しないポ
リエステルとを等重量使用し，得られる複合繊維を構成
する全ポリエステルの酸成分に対しリン含有量が1.0モ
ル％となるように常法により溶融複合紡糸，延伸して，
第１図に示した断面を有する繊維（75d/24f）を得た。

実施例２〜５及び比較例１〜９ リン化合物の種類及びその添加量を変えて実施例１と
同様にして第１表に示すリン含有量の含リンポリエステ
ルを製造した。

これらの含リンポリエステルと実施例１におけるリン
化合物を含有しないポリエステルとを用いた複合重量比
1:1の複合繊維及び含リンポリエステルからなる単一成
分繊維を得た。

なお，リン化合物の欄において,PNQはｐ−ベンゾキノ
ンの代わりに1,4−ナフトキノンを用いたもの,PPQはHCA
の代わりにジフェニル−（2,5−ジヒドロキシフェニ
ル）ホスフィンオキシド（PPA）を用いたものを示す。

実施例６ 含リンポリエステルとリン化合物を含有しないポリエ
ステルとを7:3の複合比で層状に複合したものを芯部，
リン化合物を含有しないポリエステルを鞘部として7:3
の複合比で芯鞘型に複合し，得られる複合繊維を構成す
る全ポリエステルに対しリン含有量が1.0モル％となる
ようにした他は実施例１と同様にして，第２図に示した
断面を有する繊維を得た。

実施例７ テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反
応物を重縮合反応槽に仕込んで,270℃に加熱し,PHQを炭
酸カリウムの存在下エチレンカーボネートと反応させて
得たリン化合物（PHQ−EO）を2.0モル％添加し，触媒と
して三酸化アンチモンをポリエステルを構成する酸成分
１モルに対し２×10^-4モル添加し,280℃に昇温し,280
℃,0.2トルで２時間重縮合し，極限粘度が0.68のポリエ
ステルを得た。

含リンポリエステルとして，このポリエステルを用い
た他は，実施例１と同様にして複合繊維を得た。

実施例８ テレフタル酸，エチレングリコール及び無水マレイン
酸（酸成分の２モル％）からなる混合物をオートクレー
ブ中に仕込み,255℃で,2.5時間加熱してエステル化反応
を行った。次いで二酸化ゲルマニウムを触媒として酸成
分１モルに対して2.5×10^-4モル添加し，系の温度を１
時間で260℃に昇温し，系の圧力を徐々に減じて１時間
後に0.1トルとし，この条件下でさらに重縮合反応を続
けた。ポリマーの極限粘度が0.48となった時点で反応系
を窒素ガスで常圧にし,HCAを16.5g（ポリエステルを構
成する酸成分１モルに対しリン原子として２モル％）添
加し,260℃で20分間撹拌した。その後反応系の圧力を徐
々に減じ,60分後に0.1トルとし，この条件でさらに２時
間40分反応を続けた。

得られたポリエステルは，極限粘度0.64,融点252℃
で，リン残存率は97％であった。

含リンポリエステルとして，このポリエステルを用い
た他は，実施例１と同様にして複合繊維を得た。

実施例９〜10 テレフタル酸とエチレングリコールとのエステル化反
応物に，それぞれトリフェニルフォスフェート（TPP）
及びフェニルホスホン酸（PPA）を添加し，同時に三酸
化アンチモンを触媒として酸成分１モルに対して2.0×1
0^-4モル添加し,280℃で減圧下に重縮合して，第１表に
示すリン含有量のポリエステルを得た。

含リンポリエステルとして，このポリエステルを用い
た他は，実施例１と同様にして複合繊維を得た。

以上の実施例及び比較例で得られた繊維の強度及び接
炎回数を第１表にまとめて示す。

（発明の効果） 本発明によれば，ポリエステルの物性や製糸性を悪化
させることがなく，溶融落下性が高いと同時に，接炎時
に優れた耐炎性を示す高性能のポリエステル複合繊維を
安定して製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は，本発明の複合繊維の具体例につい
て繊維の断面を模式的に示した図，第３図及び第４図
は，比較例の繊維の断面を模式的に示した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭48−61725（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−172017（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−21516（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の式で表される基を有するリン化合物
   が共重合又は配合されたポリエステル（含リンポリエス
   テル）とリン化合物を含有しないポリエステルとからな
   る複合繊維であって，含リンポリエステルとリン化合物
   を含有しないポリエステルとが静的混合器による混合に
   よって形成された交互に３層以上配列された繊維断面構
   造を有しており，リン化合物の含有量が複合繊維を構成
   する全ポリエステルの酸成分に対してリン原子として0.
   3〜10モル％であることを特徴とする耐炎性ポリエステ
   ル複合繊維。 （式において,R¹,R²はアルキル基，アルコキシ基，アリ
   ール基又はアリロキシ基を示し,R¹とR²は互いに環を形
   成していてもよい。）