JP2594360B2 - 難燃性複合繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、難燃性に優れ且つ細デニール化が可能なポ
リオレフイン系重合体よりなる複合繊維に関する。

（従来技術および解決しようとする課題） ポリオレフイン系重合体より成形される複合繊維は、
一般に低融点樹脂の優れた熱接着性と高融点樹脂の腰の
強さとを併せ有する特性，化学的安定性，軽量などとと
もに安価であるため、特に不織布用材料として例えば医
療衛生用材，ナプキン，紙オムツなど生活関連用材，マ
スクなど各種フイルター用材，土木，建築用材，農業園
芸用材など多くの分野で使用されている。

しかして近年、上記した如き各分野において火炎の予
防，各種の規制に伴ない、関連材料に対する難燃化の要
求が高い。そのため、ポリオレフイン系の複合繊維につ
いても、各種の難燃化複合繊維およびその製造方法が提
案されているが、いずれも個々の条件を充分に満足し得
るものでない。

例えば、特公昭60−24205,同61−44967号には、融点
に差のある２種のポリオレフイン系重合体よりなる複合
繊維において、ポリエチレンなどの低融点成分にのみ難
燃剤を含有せしめた難燃性複合繊維が開示されている
が、良好な難燃性を維持しようとする場合に、ポリエチ
レンと高融点成分であるポリプロピレンとの使用割合が
自由に選択できず制約を免れない。また特公昭60−7722
号には、分解温度に差のある２種の難燃剤を高低両融点
成分に別々に含有せしめ、一層難燃効果のある難燃性複
合繊維が開示されているが、デカブロムジフエニルオキ
サイドなど使用する分解温度の高い難燃剤が繊維成形温
度で熔融しないために、細デニールの繊維を得ることが
できず、またデカブロムジフエニルオキサイドなどの芳
香族臭素化合物が脂肪族臭素化合物に比べて、ポリプロ
ピレンに対する難燃効果が充分でないため、多量の添加
が必要になり、価格の上昇だけでなく、糸切れ，熱接着
性の低下，肌荒れなどによる生産性や品質面に問題を招
く。さらにまた、特開昭58−156019号には、複合繊維の
各成分にそれぞれその融点よりも100℃以上高い分解温
度を有し、かつ粒度が62ミクロン以下であるような難燃
剤を含有せしめることによって、低融点成分にも比較的
多量の難燃剤を配合させた難燃性および熱接着性に優
れ、可紡性よく製造し得る細デニールの複合繊維が開示
されているが、無機系に比べ有機系難燃剤の微粉砕が容
易でない点もあり、一般的な紡糸条件では細デニールの
複合繊維を安定して成形できない場合がある。

したがって、本発明の目的は、高い難燃性と低温で優
れた溶着性を有し、かつ細デニールの繊維が安定して紡
糸できる複合繊維を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者らは、上記した難燃性複合繊維の課題に鑑み
鋭意研究の結果、それぞれ高低融点成分の重合体に特定
した難燃剤を組合せ配合した組成物を用いることによ
り、所期の目的が達成される知見を得て、本発明を完成
するに至ったものである。即ち、本発明によれば、 下記するプロピレンを主体とする重合体の（ａ）組成
物を中芯とし、エチレンを主体とする重合体の（ｂ）組
成物を鞘として構成することを特徴とする難燃性複合繊
維。

（ａ） プロピレンを主体とする重合体100重量部に対
して、下記の一般式で示されるエーテル化四臭化ビスフ
エノールＡ （但し、式中のR₁およびR₂は、それぞれ同種または異種
の少なくとも２個の臭素原子を結合するアルキル基） を0.5〜10重量部，三酸化アンチモンを0.4〜4.0重量部
および高級脂肪酸の金属塩（但し、元素周期表第II,第I
IIおよび第IVのいずれかの金属塩）をエーテル化四臭化
ビスフエノールＡに対して３〜30重量％で含有する組成
物 （ｂ） エチレンを主体とする重合体100重量部に対し
て、上記の一般式で示されるエーテル化四臭化ビスフエ
ノールA,下記の一般式で示されるエーテル化四臭化ビス
フエノールＳ （但し、式中のR₃およびR₄は、それぞれ同種または異種
の少なくとも２個の臭素原子を結合するアルキル基） および下記の一般式で示されるイソシアヌル酸エステ
ル （但し、式中のR₅,R₆およびR₇は、同種または異種の少
なくとも２個の臭素原子を結合するアルキル基） から選ばれた少なくとも１種を0.5〜10重量部および三
酸化アンチモンを0.5〜4.0重量部を含有する組成物 が提供される。

本発明の複合繊維において、内部の中芯を構成する組
成物（ａ）に用いるプロピレンを主体とする重合体（以
下、プロピレン系重合体という）としては、プロピレン
の単独重合体，エチレン，ブテン等のαオレフインとプ
ロピレンのランダム共重合体，ブロック共重合体，又は
それらの混合物があげられる。

また、エーテル化四臭化ビスフエノールＡとしては、
下記一般式であらわされるものであり、 式中のR₁およびR₂は、同種または異種の少なくとも２
個以上の臭素原子を結合するアルキル基であれば特に制
限されず、その炭素数は２〜20、好ましくは２〜５で、
それに結合される臭素原子数は２個以上で多いほど難燃
効果が良好である。具体的には、例えば四臭化ビスフエ
ノールＡビス（ジブロモエチルエーテル），四臭化ビス
フエノールＡビス（ジブロモプロピルエーテル），四臭
化ビスフエノールＡビス（ジブロモブチルエーテル），
四臭化ビスフエノールＡビス（トリブロモプロピルエー
テル），四臭化ビスフエノールＡビス（テトラブロムプ
ロピルエーテル），四臭化ビスフエノールＡビス（トリ
ブロモブチルエーテル），四臭化ビスフエノールＡビス
（トリブロモブチルエーテル）等の四臭化ビスフエノー
ルＡビス（ポリブロモアルキルエーテル）が好適に使用
される。これらエーテル化四臭化ビスフエノールＡの配
合量は、プロピレン系重合体100重量部に対して、0.5〜
10.0重量部、好ましくは0.7〜7.0重量部であり、その配
合量が上記の下限値より少ない場合は充分な難燃効果が
発揮できず、上記の上限値より多い場合は熱安定性が悪
くなり、着色，糸切れ等の紡糸性が悪くなる。

三酸化アンチモンとしては、市販の製品がそのまま使
用できる。三酸化アンチモンの配合量は、プロピレン系
重合体100重量部に対して一般に0.4〜4.0重量部であ
り、その配合量が上記の下限値より少ない場合は充分な
難燃効果が発揮出来ず、また上記の上限値より多い場合
は多量に配合しても難燃効果の向上が見られず、安定な
紡糸性が得られない。

高級脂肪酸の元素周期表第II、第III及び第IVのいず
れかの族に属する金属との塩としては、例えばステアリ
ン酸，ラウリン酸，ミリスチン酸，ベヘニン酸，パルミ
チン酸，カプリン酸等の脂肪酸のカルシウム，カドミニ
ウム，バリウム，鉛，亜鉛，アルミニウム等の金属塩が
適宜使用される。このような高級脂肪酸金属塩の配合量
は、エーテル化四臭化ビスフエノールＡの添加量に応じ
適宜決定され、一般にはエーテル化四臭化ビスフエノー
ルＡに対して３〜30重量％が適当であり、その配合量が
上記の下限値より少ない場合はエーテル化四臭化ビスフ
エノールＡの熱分解を抑制する作用が充分でなく、また
上記の上限値より多い場合は難燃性を低下させるため好
ましくない。

本発明の複合繊維において、外側の鞘を構成する組成
物（ｂ）に用いるエチレンを主体とする重合体（以下、
エチレン系重合体という）としては、エチレンの単独重
合体，プロピレン，ブテン等のαオレフインとの共重合
体，含量が一般に35重量％以下の酢酸ビニルとの共重合
体があげられる。

このようなエチレン系重合体に含有せしめるエーテル
化四臭化ビスフエノールＡは、前記（ａ）組成物プロピ
レン系重合体に含有させるエーテル化四臭化ビスフエノ
ールＡとして説明したものと同一範囲のものがあげられ
るが、実際の使用にあたっては同一範囲内で、同一また
は異なったものを使用しても良い。

また、エーテル化四臭化ビスフエノールＳとしては、
下記の一般式であらわされるものであり、 式中のR₃およびR₄が同種または異種の少なくとも２個
以上の臭素原子を結合するアルキル基であれば特に制限
されず、その炭素数は２〜20、好ましくは２〜５で、そ
れに結合される臭素原子数は多いほど難燃効果が良好で
ある。具体的には、一般に例えば四臭化ビスフエノール
Ｓビス（ジブロモエチルエーテル），四臭化ビスフエノ
ールＳビス（ジブロモプロピルエーテル），四臭化ビス
フエノールＳビス（ジブロモブチルエーテル），四臭化
ビスフエノールＳビス（トリブロモプロピルエーテ
ル），四臭化ビスフエノールＳビス（テトラブロムプロ
ピルエーテル），四臭化ビスフエノールＳビス（トリブ
ロモブチルエーテル），四臭化ビスフエノールＳビス
（テトラブロモブチルエーテル）等の四臭化ビスフエノ
ールＳビス（ポリブロモアルキルエーテル）が好適に使
用される。

また、イソシアヌル酸エステルとしては、下記の一般
式であらわされるものであり、 式中のR₅,R₆およびR₇が同種または異種の少なくとも
２個以上の臭素原子を結合したアルキル基であれば特に
制限されず、その炭素数は２〜20、好ましくは２〜５
で、それに結合される臭素原子数は多いほど難燃効果が
良好である。具体的には、一般に例えばトリス（ジブロ
モエチル）イソシアヌレート，トリス（ジブロモプロピ
ル）イソシアヌレート，トリス（ジブロモブチル）イソ
シアヌレート，トリス（トリブロモプロピル）イソシア
ヌレート，トリス（テトラブロモプロピル）イソシアヌ
レート，トリス（トリブロモブチル）イソシアヌレー
ト，トリス（テトラブロモブチル）イソシアヌレート等
のトリス（ポリブロモアルキル）イソシアヌレートが好
適に使用される。

これらエーテル化四臭化ビスフエノールA,エーテル化
四臭化ビスフエノールS,イソシアヌル酸エステルの配合
量は、それぞれエチレン系重合体100重量部に対して一
般に0.5〜10重量部が好ましく、これらの配合量が上記
の下限値より少ない場合は充分な難燃効果が発揮でき
ず、上記の上限値より多い場合は熱安定性が悪くなり、
紡糸性も低下する。

また、エチレン系重合体の組成物（ｂ）においてもプ
ロピレン系重合体の組成物（ａ）と同様に三酸化アンチ
モンの配合が必要であるが、この場合も市販の製品がそ
のまま使用でき、その配合量は一般に0.5〜4.0重量部で
あり、上記の下限値より少ない場合は充分な難燃効果が
発揮出来ず、また上記の上限値より多い場合は多量に配
合しても難燃効果の向上が見られず、また紡糸性の安定
性も悪くなる傾向がある。

特に、エチレン系重合体の組成物（ｂ）においては、
エーテル化四臭化ビスフエノールＡを配合した場合に長
時間放置するとブルーミング現象を起すことがあるた
め、該エチレン系重合体として酢酸ビニルの含量が35重
量％以下のエチレン−酢ビ共重合体単独または混合物を
用いることによりブルーミングを防げて好適である。な
お、酢酸ビニル含量が35重量％以上であるエチレン−酢
ビ共重合体の場合には、単独で用いた場合に粘着性が強
く、表面状態が好ましくなく、また混合して用いる場合
でも粘着性が強く、他のエチレン系重合体と均一なブレ
ンドが出来ず好ましくない。

本発明におけるプロピレン系重合体の組成物（ａ）お
よびエチレン系重合体の組成物（ｂ）は、それぞれプロ
ピレン系重合体とエーテル化四臭化ビスフエノールA,三
酸化アンチモン，高級脂肪酸の金属塩およびエチレン系
共重合体とエーテル化四臭化ビスフエノールA,エーテル
化四臭化ビスフエノールS,イソシアヌル酸エステルより
なる成分を基本とするものであるが、これらの成分以外
に必要に応じて従来公知の安定剤，着色剤，帯電防止
剤，滑剤，核剤，及び難燃性，ブルーミング防止性，紡
糸性に悪影響を与えない範囲で各種の充填剤等を添加し
ても良い。

本発明の上記した（ａ）組成分および（ｂ）組成物を
調製する配合順序，混合方法などは特に限定されず、一
般にタンブラー式ブレンダー,V型ブレンダー，ヘンシエ
ルミキサー，リボンミキサー等を用いて行なわれる。

次に、本発明においては、上記したプロピレン系重合
体の（ａ）組成物を中芯とし、エチレン系重合体の
（ｂ）組成物を鞘として、中芯／鞘（重量比）の割合を
一般に10/90〜90/10の範囲で構成する。このような中芯
／鞘の構造を有する複合繊維の製造は、中芯用材料の
（ａ）組成物と鞘用材料の（ｂ）組成物とを別個の押出
機（ギヤポンプ付）に供給して溶融押出しを行ない、複
合紡糸口金に導入して紡糸することにより得られる。目
的とする複合繊維における芯／鞘（重量比）の構成は、
押出機およびギヤポンプの回転数により調整できる。

（作用および効果） 本発明の複合繊維は、特定したプロピレン系重合体
（ａ）組成物とエチレン系重合体の（ｂ）組成物を用い
ることにより、高度な難燃性と低温での優れた熱融着
性，自由に選択出来る腰の強さ，細デニールの繊維が安
定に紡糸できる優れた紡糸性を併せもったものであり、
各種の難燃性不織布用原料として好適なものである。

このような本発明の複合繊維が高度な難燃性を有する
理由は、エーテル化四臭化ビスフエノールＡとともに高
級脂肪酸の金属塩を併用することにより、該エーテル化
四臭化ビスフエノールＡの熱分解が抑制され、従来の熱
安定性が不足し紡糸できなかったプロピレン系重合体に
エーテル化四臭化ビスフエノールＡの配合を可能ならし
めた点にあると推測される。

また、従来のプロピレン系重合体にはデカブロムジフ
エニルオキサイドに代表される高温分解性の難燃剤が配
合されていたが、これらはいずれも紡糸温度よりも融点
が高く、配合した粉体そのものの粒径が大きいため、一
般的な紡糸法では安定的に紡糸が出来なかった。これに
対して、本発明においては、配合するエーテル化四臭化
ビスフエノールＡの融点が紡糸温度より低いため、一般
的紡糸法により安定的に細デニールの紡糸が可能となっ
た。さらに本発明の複合繊維は、プロピレン系重合体と
エチレン系重合体の両者に難燃剤を配合したことによ
り、複合繊維としての難燃性を配慮することなく、自由
にプロピレン系重合体とエチレン系重合体の割合を変え
られるため、腰の強さを任意に選択出来る特長がある。

（実施例） 以下、本発明を具体的に説明するために実施例および
比較例を示すが、本発明はこれら実施例に限定されるも
のでない。

なお、実施例および比較例における紡糸方法，不織布
の作製方法および燃焼試験は、下記の如く行った。

（１） 紡糸方法：所定の配合物を混練したプロピレン
系重合体（以下、PPと略す）の組成物を中芯用材料と
し、また同じくエチレン系重合体（以下、PEと略す）の
組成物を鞘用材料とし、それぞれ別個の押出機（ギヤポ
ンプ付）に供給して溶融押出しを行ない、次いで複合紡
糸口金（ノズル孔数＝48）に導入して、押出機およびギ
ヤポンプの回転数を調整することにより、所望の芯／鞘
（重量比）を有する全体が約10デニール（ｄ）と30デニ
ール（ｄ）の複合繊維を得た。

（２） 不織布の作製方法：上記の紡糸により得られた
複合繊維をそのまま、または３倍に熱延伸した後、加熱
歯車式の捲縮装置により18〜19ケ/25mmの捲縮を付与し
た後、約50mmの長さに切断した。次いで、この捲縮，切
断した複合繊維をカードウエブとし、115〜120℃の温度
を有するヒートロールにより熱溶着させて、目付が約50
g/m²の不織布とした。

（３） 燃焼試験：得られた不織布シートを繊維が主に
並んだ方向に対して直角の方向を長辺とする30cm×4cm
の形状に切取り、これを試料として垂直に吊し、直径0.
5mmのミクロバーナーにより炎の長さを10mmに調節した
バーナー炎の先端を試料の下端部に接触させ、試料の変
形に合せてバーナーを移動させながら、絶えず試料下端
部に炎の先端を接触させ、炎を５秒間接触させた後、炎
を取り去り、その後、試料が消炎するまでの時間を測定
し難燃性（自己消火時間）とした。

実施例１および比較例１ 表１−（１）に示すプロピレン系重合体（以下、PPと
略す）と下記する難燃剤１〜４などの配合物を、それぞ
れ所定の割合でスーパーミキサーにおいて混合した後、
50φベント式押出機において210℃の樹脂温度で溶融混
練して、ペレット状の組成物を得た。

また、表１−（２）に示すエチレン系重合体（以下、
PEと略す）と同じく下記する難燃剤１〜４の配合物を、
それぞれ所定の割合でスーパーミキサーにおいて混合し
た後、50φベント式押出機において190℃の樹脂温度で
溶融混練して、ペレット状の組成物を得た。

なお、表１−（１）および表１−（２）において、※
印のNo.は本発明の特定した（ａ）組成物および（ｂ）
組成物の範囲外である。

次に、表１−（１）および表１−（２）により調製し
たプロピレン系重合体の組成物とエチレン系重合体の組
成物を用いて、所定の紡糸方法により表−１に示す構成
の複合繊維を得た後、さらに不織布を製作して難燃性を
測定した。それら複合繊維の製造における紡糸性と、不
織布の試料による難燃性の測定結果を表−２に示した。
なお、表−２において、※印のNo.は比較例に相当す
る。また、No.17,18および19は未延伸繊維を用いた。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記するプロピレンを主体とする重合体の
   （ａ）組成物を中芯とし、エチレンを主体とする重合体
   の（ｂ）組成物を鞘として構成することを特徴とする難
   燃性複合繊維。 （ａ） プロピレンを主体とする重合体100重量部に対
   して、下記の一般式で示されるエーテル化四臭化ビスフ
   エノールＡ （但し、式中のR₁およびR₂は、それぞれ同種または異種
   の少なくとも２個の臭素原子を結合するアルキル基） を0.5〜10重量部，三酸化アンチモンを0.4〜4.0重量部
   および高級脂肪酸の金属塩（但し、元素周期表第II,第I
   IIおよび第IVのいずれかの金属塩）をエーテル化四臭化
   ビスフエノールＡに対して３〜30重量％で含有する組成
   物 （ｂ） エチレンを主体とする重合体100重量部に対し
   て、上記の一般式で示されるエーテル化四臭化ビスフエ
   ノールA,下記の一般式で示されるエーテル化四臭化ビス
   フエノールＳ （但し、式中のR₃およびR₄は、それぞれ同種または異種
   の少なくとも２個の臭素原子を結合するアルキル基） および下記の一般式で示されるイソシアヌル酸エステル （但し、式中のR₅,R₆およびR₇は、同種または異種の少
   なくとも２個の臭素原子を結合するアルキル基） から選ばれた少なくとも１種を0.5〜10重量部および三
   酸化アンチモンを0.5〜4.0重量部を含有する組成物