JP3019933B2 - 難燃性複合繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、難燃性複合繊維に関
し、更に詳しくは、車両用に適した有毒ガスの発生が少
なく、難燃性で、かつ、へたりの少ないクッション材や
断熱材等の構造物を作ることのできる難燃性複合繊維に
関する。

【０００２】

【従来の技術】難燃性繊維は、公知であるが、難燃性付
与のため難燃剤を添加することにより低モジュラス化
し、そのためすぐにへたりクッション材の母材には適さ
ない。他方シ−スコア複合糸も古くから公知である。例
えば、特公昭４２−８７３３号公報、特公昭４２−２５
４９８号公報、特公昭４３−１３３５２号公報、特公昭
４３−３００１１号公報、特公昭４４−９０９号公報、
特公昭４４−１６８０５号公報、特公昭４４−２３８９
５号公報、特公昭４５−１９３５号公報などが例示され
る。最近においても特開昭６１−２１５７０９号公報、
特開昭６２−２１８１９号公報、特開昭６２−２９９５
１４号公報、特開昭６３−７５１１５号公報、特開昭６
３−１０５１６１号公報、ごく最近においては、特開平
３−８１４号公報などがある。しかし、その目的とする
ところは、大部分が熱接着繊維であり、其以外でも、燃
焼時の有毒ガス発生の逓減化と難燃性の向上を提案した
ものは無い。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、有毒な燃焼
ガスの発生が少なく、難燃性で、かつ、へたりの少ない
特に車両用クッション材の母材に適した難燃性複合繊維
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、次の手段をとる。即ち、本発明は、燐
含有エステル形成性化合物を共重合または燐含有難燃剤
を含有してなる難燃性ポリエステルをコア成分に、非難
燃性ポリエステルをシース成分とした中空部を有する複
合繊維において、シース／コア（断面積比）が３０〜８
０／７０〜２０で、中空率が５〜６０％（断面積比）
で、常温での初期引張り抵抗度が３０g/d以上であるこ
とを特徴とする難燃性複合繊維である。

【０００５】以下に本発明を詳細に説明する。本発明で
いう燐含有エステル形成性化合物を共重合または燐含有
難燃剤を含有してなる難燃性ポリエステル（以下難燃性
ポリエステルと略す）とは、ポリエチレンテレフタレ−
ト（ＰＥＴと略す）、ポリブチレンテレフタレ−ト（Ｐ
ＢＴと略す）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフ
タレ−ト（ＰＣＨＤＴと略す）、ポリエチレンナフタレ
−ト（ＰＥＮと略す）およびそれらの共重合ポリエステ
ル例えばポリエチレンイソフタレ−ト（ＰＥＩと略す）
とＰＥＴ等を主たる繰り返し単位とするポリエステルに
燐を含有する難燃剤を重縮合、混合成形により導入また
は、付与して得られたポリエステルである。しかして、
燐含有エステル成形性化合物を共重合させたものが好ま
しく、例えば、特開昭５１−８２３９２号公報、特開昭
５５−７８８８号公報、特公昭５５−４１６１０号公報
等に例示されたものが挙げられる。しかし、下記の化１
で示されるカルボン酸を酸成分の一部として共重合した
ポリエステルが特に好ましい。

【０００６】

【化１】

【０００７】尚、化１において、Ｒ¹ 、Ｒ² は同じかま
たは、相異なる基で水素原子（必要に応じては、ハロゲ
ン原子）または炭素数６以下の炭化水素基、Ｒ³ 、Ｒ⁴
は同じか又は相異なる基で水素原子、炭素数７以下の炭
化水素基または─（Ｒ⁵ Ｏ）_r Ｈで示される基を示す。
Ｒ⁵ はエチレン、プロピレン、またはブチレン基を、ｒ
は１〜１０の整数、ｌ_、ｍは０または１〜４の整数、ｎ
は０、１または２である。その他、ポリエステルの製造
時に使用して難燃性を改質するための燐含有難燃剤とし
ては、例えば各種燐酸エステル、亜燐酸エステル、ホス
ホン酸エステル（必要に応じハロゲン元素を有する上記
燐酸エステル類）、もしくはこれら燐化合物から誘導さ
れる重合物、または下記の化２に示される化合物をジオ
−ル成分の全部または一部とする重合度６以上のポリア
リ−ルフォスフォネ−ト等があげられる。ここでＲ⁶ 、
Ｒ⁷は水素または低級アルキル基、ｐ、ｑは０または１
〜４の整数である。

【０００８】

【化２】

【０００９】本発明の難燃性ポリエステル中の燐含有量
は、５００〜１００００ppm 程度が好ましく、とくに好
ましくは、１０００〜５０００ppmである。なお各種改
質剤、添加剤、着色剤等を必要に応じ添加できる。

【００１０】本発明でいう非難燃性ポリエステルとは、
ポリエチレンテレフタレ−ト（ＰＥＴと略す）、ポリブ
チレンテレフタレ−ト（ＰＢＴと略す）、ポリシクロヘ
キシレンジメチレンテレフタレ−ト（ＰＣＨＤＴと略
す）、ポリエチレンナフタレ−ト（ＰＥＮと略す）およ
びそれらの共重合ポリエステル例えばポリエチレンイソ
フタレ−ト（ＰＥＩと略す）とＰＥＴ等を主たる繰り返
し単位とするポリエステルおよび必要に応じ難燃剤以外
の各種改質剤、添加剤、着色剤等を含有したポリエステ
ルを言う。

【００１１】本発明の難燃性複合繊維は、シ−ス成分、
コア成分ともポリエステルから構成される。この理由
は、安全性の観点から、火災時発生するシアンガス、ハ
ロゲンガスなどの致死量の少ない有毒な燃焼ガスを出来
るだけ少なくすることにある。又、使用後処分の際、焼
却し易いものであることを配慮したもである。このため
本発明の難燃性複合繊維の燃焼ガスの毒性指数は、好ま
しくは６以下、より好ましくは５以下である。

【００１２】本発明の難燃性複合繊維は、シ−ス成分が
非難燃性ポリエステル、コア部が難燃性ポリエステルか
ら構成され、かつ中空部を有する必要がある。その理由
は、本発明の難燃性複合繊維の目的が、クッション材用
の母材繊維として設計されたもので、シ−ス部が、へた
りを防止することを目的とした補強効果を期待した非難
燃性ポリエステルのため及び、繊度が公知の繊維の中で
は特に太いため、燃焼時、熱が繊維の表面から内部へと
伝わるのに時間が掛かり、温度勾配が細いものより大き
くなり、ロ−ソク効果を起こし難燃性の低下を起こすこ
とがある。この為、難燃性にするには、繊維表面がある
程度分解を始めるとき、繊維内部も分解を開始する必要
がある。そのためには、繊維内部を易分解性としておく
必要がある。しかも、繊維の表層から内部までの厚みを
薄くして温度勾配を低くし、かつ、内部に熱が早く伝わ
り温度が早く高くなるようにしておくことが必要であ
る。このため、本発明の繊維は、中空部を有することも
同時に必要である。本発明の難燃性複合繊維のコア部を
構成する難燃性ポリエステル／シ−ス部を構成する非難
燃性ポリエステルの構成比は、７０〜２０／３０〜８０
である。コア成分が２０％未満では、難燃性が劣り好ま
しくない。また、シ−ス成分が３０％未満では、クッシ
ョン材としたときのへたりが大きくなり好ましくない。
同時に、中空部が５％未満では、ロ−ソク効果で難燃性
が劣るので好ましくない。へたり改良の点からは、シ−
ス部の多いほうが好ましく、かつ、中空率も高いほうが
好ましい。嵩高さの点からも中空率の高いほうが好まし
い。繊維の断面二次モ−メントも高くなり、実質的に
は、抗へたり性を向上させうるので中空率は本質的には
高いほうが好ましい。難燃性を向上させるには、コア部
が多く、中空率も高いほうが好ましい。すなわち両方の
バランスからの本発明の難燃性複合繊維の好ましいシ−
ス／コア比は、６０〜３０／４０〜７０、より好ましく
は、５０〜４０／５０〜６０であり、及び好ましい中空
率は、１５％以上、より好ましくは、２０％以上４０％
以下である。必要に応じ、中空率は、５０％以上とする
ことが出来るが、機械巻縮を付与するとき、中空部が潰
れ、へたりが大きくなる場合があり、通常６０％以下が
好ましい。繊維のデニ−ルが太くなるほど中空率を大き
くしたほうが難燃性の低下が少ないので好ましい。好ま
しい範囲は、６デニ−ルでは５％以上、１０デニ−ルで
は１０％以上、３０デニ−ルでは２０％以上、１００デ
ニ−ルでは３０％以上である。なお、中空部はシ−ス部
に跨がっていても差し支えない。

【００１３】本発明難燃性複合繊維のデニ−ル（以下ｄ
と略す）は特に限定されないが、ソフトなクッション材
用途には、１ｄ以上１０ｄ以下、ハ−ドなクッション材
用途には、６ｄ以上１５０ｄ以下が好ましい。また、各
種のデニ−ルを混繊して適度のクッション性を出すこと
もできる。本発明難燃性複合繊維の常温での初期引張り
抵抗度は、２５g/d 以下では、クッション材としたとき
のへたりが大きくなるので好ましくない。好ましい初期
引張り抵抗度は３０g/d 以上、より好ましくは４０g/d
以上である。また、車両用途に使用するには、７０℃前
後の耐熱耐久性も要求される。７０℃での初期引張り抵
抗度が１５ｇ／ｄ未満では、抗へたり性が劣るので好ま
しくない。好ましい７０℃での初期引張り抵抗度は、２
０ｇ／ｄ以上、より好ましくは、２５ｇ／ｄ以上であ
る。また、好ましくは３５ｇ／ｄ以下である。本発明難
燃性複合繊維の巻縮形態は特に限定されないが、嵩高性
を求める場合は立体巻縮が好ましい。抗へたり性を特に
重視する場合は座屈応力の高くなる機械巻縮が使える。
ソフトなクッション材用途の好ましい巻縮数は５〜１５
コ／in、好ましい巻縮度は８〜２５％である。ハ−ドな
クッション材用途の好ましい巻縮数は１０〜２５コ／i
n、好ましい巻縮度は１５〜３０％である。本発明難燃
性複合繊維の断面形状は、中空部がコア部に存在するこ
とが好ましいが形状は特には限定されない。例えば丸中
空断面、異形中空断面などがあげられるが、表面積が大
きくなり熱が伝わり易く、かつ、断面二次モ−メントが
大きくなることで抗へたり性の向上する異形中空断面が
特には好ましい。本発明難燃性複合繊維のカット長は、
カ−ドウェッブとして加工する場合、落綿しない長さと
して、３０mm以上、カ−ドでの伸長による損傷が起きな
い長さとして、２００mm以下が好ましい。トウ状でも使
用できる。

【００１４】以下に本発明の難燃性複合繊維の製造法の
一例を示す。コア成分として化１で示されるカルボン酸
を燐として５０００ｐｐｍ共重合したＰＥＴを用い、シ
−ス成分には、未改質のＰＥＴを用いるとする。常法に
より各成分を別々に押出機から溶融させ紡糸ヘッド内で
シ−ス成分がコア成分を包むように、かつ潜在巻縮能を
付与するためにコア部が偏心するように合流させ、Ｃ型
または異形中空形成可能オリフィスより紡出する。この
ときの紡糸温度は、ＰＥＴがシャ−クスキンを発生し力
低下しない温度で、共重合ＰＥＴが分解しにくい温度、
かつ、中空率が高くなる溶融粘度を保持できる温度とし
て２８０〜２９０℃が好ましい。また、偏心させるコア
部は、オリフィスのブリッジ側に偏心させると中空率が
高くなるので好ましい。偏心させないで潜在巻縮能を付
与する方法として非対称冷却法が使える。このときは、
オリフィス出口までコア部を偏心させないでＣ型または
異形中空形成可能オリフィスより紡出し、紡出直後に片
側から急冷して断面方向に異方性を付与する。このとき
冷却風の風速が遅いと断面方向に異方性を付与できな
い。また冷却風の風速が早過ぎると糸揺れが大きくな
り、同時にたわみも大きくなり糸切れが発生するので、
冷却風の風速は１〜５ｍ／秒が好ましい。この方法は、
単孔吐出量が多くなると冷却速度が遅くなり効果が激減
する。他方単孔吐出量が著しく少ない場合も冷却速度が
早すぎて効果が少なくなる。好ましい吐出量は０．１〜
１５ｇ／分である。偏心させて又は偏心させないで潜在
巻縮能を付与する場合も共に紡糸速度は、配向結晶化が
完結する４５００ｍ／分以下であれば早いほうが潜在巻
縮能は向上する。単孔吐出量が２０ｇ／分を越える場
合、風による冷却では、固化迄に時間がかかり、融着さ
せないためにはノズルと引取りロ−ラ−間の距離を著し
く長くする必要が生じるので、エア−ギャップをつけて
水冷却するのが好ましい。かくして得られた未延伸糸
は、次いで一旦引取り、又は連続して延伸する。延伸
は、多段延伸が好ましい。一段目は、７０〜８０℃で破
断倍率の０．７〜０．８倍の延伸倍率で延伸し、二段目
で耐熱抗へたり性を付与するため１６０〜２２０℃で破
断倍率の０．９〜０．９５倍の延伸倍率で延伸する。こ
のことで、高モジュラスかつ低収縮率で収縮応力の高い
潜在巻縮能が付与される。高温延伸は、リラックスする
と潜在巻縮能が消失する場合があるので２段延伸で止め
るのが好ましい。ついで機械巻縮を付与し、所望の長さ
に切断して、リラックス熱処理することで立体巻縮を発
現させ、または、機械巻縮を付与し、ついで、トウ状で
リラックス熱処理し立体巻縮を発現させ、所望の長さに
切断してステ−プルとする。かくして得られたステ−プ
ルは、ポリエステル系熱接着繊維と混繊し、カ−ドで開
繊積層され所望の厚みに拘束熱融着させクッション材と
して成形される。得られたクッション材は、本発明の難
燃性複合繊維が母材に使われているため、耐熱抗へたり
性、弾力性、安全性（鉄道車両用難燃性規格に合格し、
かつ、燃焼ガスの毒性指数も低い等）に特に優れてい
る。

【００１５】

【実施例】実施例１ コア成分として化１で示されるカルボン酸を燐として５
００〜５０００ｐｐｍ共重合した極限粘度０．６０のＰ
ＥＴを常法により得た。シ−ス成分として、極限粘度
０．８５の未改質ＰＥＴを用い、常法により各成分を別
々の押出機で溶融し、各成分の吐出量を変更してＣ型オ
リフィスより２９０℃にて偏心中空シ−スコア未延伸糸
を紡糸した。次いで、７５℃にて一段延伸し、２００℃
にて破断倍率の０．９５倍で二段延伸後、機械巻縮を付
与しトウ状で１８０℃にてリラックス熱処理し、立体巻
縮を発現させ、６４mmに切断、難燃性複合繊維のステ−
プルを作成した。得られたステ−プルの特性を表１、２
に示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】

【表２】

【００１８】酸成分としてテレフタル酸とイソフタル
酸、グリコ−ル成分としてエチレングリコ−ルを用い、
常法により融点が１９５℃の接着成分となるポリエステ
ルを作成した。このポリエステルをシ−ス成分に、ＰＥ
Ｔをコア成分にして（重量比：５０／５０）、常法によ
り熱接着繊維を作成した。なお、延伸は、二段延伸で、
一段目延伸温度は７０℃、二段目延伸温度は１８５℃で
おこない、機械巻縮を付与後、５１mmに切断した。得ら
れた繊維の特性を表３に示す。

【００１９】

【表３】

【００２０】得られた難燃性複合繊維を母材に／熱接着
繊維をバインダ−成分として（混繊比７０／３０重量
比）混打綿後ロ−ラ−カ−ドで開繊、積層して、目付け
１２００ｇ／ｍ² のウエッブを作成、見掛け密度０．０
４ｇ／ｃｃとなるように厚み調整しつつ２１５℃の熱風
で熱接着させ、繊維構造物を得た。得られた繊維構造物
の特性を表４に示す。なお、特性の評価項目のうち、７
０℃圧縮残留歪み、繰り返し圧縮後の残留歪みはＪＩＳ
−Ｌ−６４０１に準拠して行った。７０℃での繰り返し
圧縮後の残留歪みは、７０℃恒温槽内で島津製作所製の
「サ−ボパルサ−」を用い、１５０φmm円盤で荷重５０
kg、１Hzのサイクルで２４時間繰り返し圧縮後室温に戻
した後の残留歪みであり、車両で暖房されているときの
加速モデルを想定している。また、座り心地は、３０
℃、ＲＨ７５％室内で、シ−ト状に切断した繊維構造物
にポリエステルモケットを側地にして８時間着用させ、
蒸れと腰の疲れを（著しい：×、少しある：△、感じな
い：○で表現）アンケ−ト方式で評価した。燃焼ガスの
毒性指数は、ＪＩＳ−Ｋ−７２１７の方法で測定した各
燃焼ガス量（mg/g）を１０分間吸入での致死量（ｍｇ／
１０ｌ）で除した値の積算値で示す。

【００２１】

【表４】

【００２２】表４から明らかなごとく、本発明の難燃性
複合繊維を母材に使用したものは、耐熱抗へたり性、難
燃性、座り心地、燃焼ガスの毒性指数とも優れた繊維構
造物を得ることができる。他方、本発明を外れるコア成
分の多いものは、難燃性は合格するが、耐熱抗へたり性
が劣る。また、コア成分が少ないものは、難燃性が不合
格になる。

【００２３】実施例２ 実施例１で使ったＣ型ノズルより中空率の小さいものを
使用した以外、実施例１と同様にして得た難燃性複合繊
維のステ−プルの特性を表２に示す。また、中空率を高
くするため空気注入型ノズルを用いた以外実施例１と同
様にして難燃性複合繊維のステ−プルを作成した。得ら
れたステ−プルの特性を表２に示す。それぞれのステ−
プルを実施例１と同様にして得た繊維構造物の評価結果
を表４に示す。表４から明らかなごとく、本発明の難燃
性複合繊維を母材に使用したものは、耐熱抗へたり性、
難燃性、座り心地、燃焼ガスの毒性指数とも優れた繊維
構造物を得ることができる。他方、本発明を外れる中空
率が５％未満のものは、難燃性はぎりぎり合格したがへ
たりが大きくなる。また、中空率が６０％を越えるもの
は、機械巻縮付与時に中空潰れが発生し、抗へたり性が
著しく低下した。

【００２４】

【発明の効果】本発明の難燃性複合繊維を母材に使用し
たものは、耐熱抗へたり性、難燃性、座り心地、燃焼ガ
スの毒性指数とも優れた車両用クッション材として最適
な繊維構造物を得ることができる。本発明の難燃性複合
繊維は車両用以外にも、高層ビルが多くなる中での安全
性確保の観点から家具用、ベッド用のクッション材にも
適しており、さらには布団綿としても好ましいものであ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D01F 8/14 D01D 5/24 D04H 1/00 - 18/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 燐含有エステル形成性化合物を共重合ま
   たは燐含有難燃剤を含有してなる難燃性ポリエステルを
   コア成分に、非難燃性ポリエステルをシース成分とした
   中空部を有する複合繊維において、シース／コア（断面
   積比）が３０〜８０／７０〜２０で、中空率が５〜６０
   ％（断面積比）で、常温での初期引張り抵抗度が３０g/
   d以上であることを特徴といる難燃性複合繊維。