JPH06264354A - 難燃性長繊維不織布及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 十分満足される難燃性能を有するとともに、
実用的な機械的特性および柔軟性に優れた長繊維不織布
およびその製造方法を提供する。 【構成】 リン原子を含有する鞘成分ポリエステルと、
この鞘成分ポリエステルより１０℃以上融点の高い芯成
分ポリエステルとからなる芯鞘型複合繊維を含む。この
繊維のリン原子含有量は、５００ｐｐｍ以上である。こ
の繊維の集合体が熱圧着されて、不織布を構成する。こ
の不織布は、鞘成分の融点より１０℃以上低い温度で、
圧接面積率が５〜５０％で部分熱圧着することで、得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、難燃性能、機械的特性
及び柔軟性に優れる難燃性長繊維不織布及びその製造方
法に関するものである。本発明で製造される難燃性長繊
維不織布は、従来の長繊維不織布と同様に、土木資材、
農業資材、一般工業資材等の分野で広く適用できる。

【０００２】

【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、産業資材用として広範囲に利用されて
いる。

【０００３】ところで、近年、火災予防の観点から、合
成繊維の難燃性への要請が強まっている。従来、ポリエ
ステルに難燃性を付与する試みは種々なされており、ポ
リエステルにリン化合物を含有させる方法が有効である
とされている。

【０００４】難燃性長繊維不織布製造の技術は、例え
ば、特開平４−２８１０１６号公報に開示されている。
その要旨は、リン含有ポリエステルと、このポリエステ
ルより融点が２０℃以上低いポリエステルとの複合繊維
からなる熱接着繊維である。しかし、低融点成分として
使用されるポリエステルは、その融点をかなり低下させ
る必要があるため、多量の共重合成分を添加しなければ
ならず、ポリエステルが本来有している優れた機械的特
性が損なわれているという問題がある。

【０００５】一方、特開平４−３００３２５号公報に
は、本発明と類似したシ−ス／コアからなる複合繊維が
提案されている。しかし、中空でなければならないた
め、その形状の安定性を保つため、使用するポリマ−の
溶融粘度特性が限定され、操業上、大きな問題が生じ
る。

【０００６】難燃性能、機械的特性及び柔軟性に優れる
長繊維不織布は、いまだ得られていないのが現状であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
現状に鑑み、前記問題点を解決して、難燃性能、機械的
特性及び柔軟性に優れる長繊維不織布及びその製造方法
を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、
（１）リン原子を含有する鞘成分ポリエステルと、この
鞘成分ポリエステルより１０℃以上融点の高い芯成分ポ
リエステルとからなる芯鞘型複合繊維を含み、この繊維
のリン原子含有量が５００ｐｐｍ以上であり、この繊維
の集合体が熱圧着されていること特徴とする難燃性長繊
維不織布と、（２）（１）において、芯成分であるポリ
エステルがポリエチレンテレフタレ−トであり、不織布
を構成する複合繊維の鞘成分ポリエステルと前記芯成分
のポリエチレンテレフタレ−トとの複合比が、鞘成分ポ
リエステル２０〜８０重量％に対し、ポリエチレンテレ
フタレ−ト８０〜２０重量％であることを特徴とする難
燃性長繊維不織布と、（３）リン原子を含有する鞘成分
ポリエステルと、この鞘成分ポリエステルより１０℃以
上融点の高い芯成分ポリエステルとで構成された芯鞘状
の吐出糸条を、エア−サッカ−にて引取り、この吸引糸
条をスクリ−ンコンベヤ等の移動式補集面上に開繊し堆
積させて、繊維のリン含有量が５００ｐｐｍ以上のウエ
ブを形成し、このウエブを、ポイント熱圧着装置を用い
て、鞘成分ポリエステルの融点よりも１０℃以上低い温
度で、熱圧着された部位の面積率が５〜５０％となるよ
うに、部分的に熱圧着することを特徴とする難燃性長繊
維不織布の製造方法と、を要旨とするものである。

【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明に使用するリン原子を含有する鞘成分ポリエステル
は、リン化合物がポリエステルに共重合されたタイプが
好ましい。なぜなら、リン化合物がポリエステルにブレ
ンドされた状態で存在すると、製糸工程においてリン化
合物が繊維表面ににじみ出たり揮散したりして、製糸操
業性の低下（エア−サッカ−の吸引効率低下）や作業環
境の悪化をきたすからである。

【００１０】共重合可能なリン化合物のうち、エステル
形成性官能基を２個有し、しかもリン原子が直接ポリマ
−連鎖の中に組み込まれないタイプのリン化合物が、重
合反応中に揮散しにくいので歩留りが高いうえに、ポリ
マ−の重合反応中にゲル化を生じることがなく、また、
生成するポリマ−の耐加水分解性が高くなるので、より
好ましい。

【００１１】このようなリン化合物としては、下記化１
式のような化合物が例示される。

【００１２】

【化１】

【００１３】上記化学式で示されるリン化合物をポリエ
ステルに共重合させるためには、ポリエステルを製造す
る際に、リン化合物をそのまま反応系に添加して反応さ
せてもよいし、テレフタル酸、イソフタル酸等のジカル
ボン酸やエチレングリコ−ル、ジエチレングリコ−ル等
のジオ−ルと反応させて、モノマ−、オリゴマ−または
ポリマ−の形にして添加してもよい。

【００１４】リン原子を含有する鞘成分ポリエステルに
おけるリン化合物の添加量は、繊維中のリン原子含有量
が５００ｐｐｍ以上となることが肝要である。好ましく
は１，０００〜２０，０００ｐｐｍ、さらに好ましくは
２，５００〜１０，０００ｐｐｍとなるようにするのが
よい。リン化合物の含有量が上記範囲よりも少ないと、
不織布の難燃性能が劣る結果となる。逆に、上記範囲よ
りも多いと、製糸工程において糸切れが多発したり、ポ
リエステル本来の優れた機械的特性、耐熱性能等が損な
われるため好ましくない。

【００１５】本発明の不織布を形成する繊維は、リン原
子を含有する鞘成分ポリエステルと、この鞘成分ポリエ
ステルより１０℃以上融点の高い芯成分ポリエステルと
からなる芯鞘型複合繊維である。鞘成分ポリエステルの
主体となる構成単位がエチレンテレフタレ−トの場合
は、この鞘成分ポリエステルの融点は２２５〜２４５℃
となるのが好ましい。芯鞘両成分の融点差が１０℃に満
たない場合には、ウエブの熱圧着工程において芯成分ま
でもが熱劣化し、機械的性能及び柔軟性に劣る不織布し
か得られないこととなる。この複合断面形状は芯鞘型複
合断面であることが必要であるが、同心型、偏心型のい
ずれであっても差支えない。

【００１６】芯成分ポリエステルは、エチレンテレフタ
レ−ト単位を主たる構成成分とするポリエチレンテレフ
タレ−トであるが、その特性を損なわない範囲で、イソ
フタル酸、５−スルホイソフタル酸、ジエチレンングリ
コ−ル等の成分が共重合されたものであっても差支えな
い。

【００１７】また、両成分共、必要に応じて各種の添加
剤、例えば艶消し剤、顔料、光安定剤、熱安定剤、酸化
防止剤等を添加してあってもよい。鞘成分ポリエステル
と芯成分であるポリエチレンテレフタレ−トとの複合比
は、鞘成分ポリエステル２０〜８０重量％に対し、ポリ
エチレンテレフタレ−ト８０〜２０重量％の範囲でなけ
ればならない。鞘成分ポリエステルの複合比が２０重量
％未満であると、繊維強力には優れるものの接着強力に
劣り、また、難燃性能が劣る不織布しか得られないこと
となる。逆に、これが８０重量％を越えると、接着強力
には優れるものの繊維強力、柔軟性に劣る不織布しか得
られないこととなる。上記理由及び断面形状の安定性よ
り、好ましくは、鞘成分ポリエステル：ポリエチレンテ
レフタレ−ト＝３０〜７０：７０〜３０重量％、さらに
好ましくは、４０〜６０：６０〜４０重量％がよい。

【００１８】ここで、肝要なことは、芯鞘型複合断面に
おいて、リン原子を含有する鞘成分ポリエステルを鞘側
に配置するとともに、この鞘成分ポリエステルよりも融
点の高い芯成分ポリエステルを芯側に配置することであ
る。この配置にすれば、ウエブの熱圧着工程において、
鞘成分は熱と圧力により溶融あるいは軟化のため繊維の
結晶構造が乱れるが、芯成分はこの熱と圧力によっては
繊維の結晶構造が乱れることはない。すなわち、全融タ
イプではなく熱圧着されている部位においても芯成分が
補強材となっているため、優れた機械的特性及び柔軟性
のある不織布が得られる。

【００１９】例えば、この配置が逆であると、鞘成分を
熱と圧力により溶融あるいは軟化させると、芯成分も鞘
成分と同様に繊維の結晶構造が乱れることとなる。すな
わち、全融タイプとなるため芯成分が補強材とはならな
い。その結果、機械的特性及び柔軟性に劣る不織布しか
得られないこととなる。

【００２０】本発明の芯鞘型複合繊維は、従来公知の複
合溶融紡糸装置を用いて得ることができる。鞘成分ポリ
エステルの紡糸温度は２５０〜２８０℃、さらに好まし
くは、２６０〜２７０℃で、一方、ポリエチレンテレフ
タレ−トの紡糸温度は２７５〜２９５℃、さらに好まし
くは、２８０〜２９０℃が適用される。

【００２１】口金より吐出された糸条は、横吹付や環状
吹付等の冷却装置にて冷却固化され、その後、一般的に
口金下に配設されたエア−サッカ−を用いて目的繊度と
なるように牽引細化されて引取られる。ここで肝要なこ
とは、吐出糸条の牽引速度を３８００ｍ／分以上、より
好ましくは４２００ｍ／分以上にすべきである。３８０
０ｍ／分以下であると、繊維の熱収縮率が大となり、得
られる不織布は寸法安定性に劣ることとなる。

【００２２】エア−サッカ−から排出された糸条群は、
一般的には、高圧電場中のコロナ放電域か、または、摩
擦衝突帯域を通過されて帯電開繊された後、スクリ−ン
からなるコンベヤのような移動堆積装置上に開繊堆積さ
れ、それによってウエブが形成される。

【００２３】次いで、得られたウエブは、ポイント熱圧
着装置を用いて部分的に熱圧着される。熱圧着装置にお
ける温度は、鞘成分ポリエステルの融点より１０℃以上
低くすべきである。１０℃未満であると、不織布が剛直
化して柔軟性が得られないばかりか、機械的特性におい
て低タフネスの不織布しか得られないこととなる。この
部分的な熱圧着は、通常の熱エンボスロ−ルや超音波溶
着装置を用いて実施することができる。ポイント熱圧着
における圧着部の形態は、丸形、楕円形、菱形、三角
形、Ｔ形、＃形等の任意の形状でよい。また、圧着面積
率を５〜５０％とするのが好ましい。すなわち、熱圧着
された部位：熱圧着されていない部位＝１：１〜１９と
するのが好ましい。圧着面積率が５０％を越えると、得
られる不織布が剛直化し、柔軟性が得られない。また、
５％未満であると、機械的性能及び形態保持性にトラブ
ルをきたす。

【００２４】次に、本発明に関する物性値の測定方法に
ついて説明する。 ◇固有粘度：フエノ−ルと四塩化エタンの等重量混合溶
液を溶媒とし、温度２０℃で測定した。

【００２５】◇融点：パーキンエルマ社製示差走査型熱
量計ＤＳＣ−２型を用い、昇温速度２０℃／分で測定し
た融解吸熱曲線の極値を与える温度を融点とした。 ◇リン原子含有量：蛍光Ｘ線により定量した。

【００２６】◇繊度：万能投影機にて繊経を測定し、密
度補正を行ない求めた。 ◇不織布の引張強力：東洋ボールドウイン社製テンシロ
ンＵＴＭ−４−１−１００を用い、ＪＩＳ Ｌ １０９
６に記載のストリップ法にしたがい、試料幅５ｃｍ，試
料長１０ｃｍの試料片を１０個準備し、引張速度１０ｃ
ｍ／分の条件で最大引張強力を個々に測定し、その平均
値より求めた。

【００２７】◇不織布の引張伸度：上記方法で測定した
最大引張強力時の伸度より求めた。 ◇不織布のト−タルハンド：これは柔軟性を示すもの
で、ＪＩＳ Ｌ １０９６のハンドルオメ−タ−法に準
じ、スリット幅１ｃｍで測定した。

【００２８】◇難燃性能 ・炭化長：（財）日本防災協会、防炎製品認定委員会制
定の「防炎製品の性能試験基準」に基づく４５°メセナ
ミン法により測定した。

【００２９】・ＬＯＩ（臨界酸素指数）：ＪＩＳ Ｋ
７２０１に準拠して測定した。 以下、本発明を、実施例により、さらに具体的に説明す
る。 実施例−１ ビス（β−ヒドロキシエチルテレフタレ−ト）及びその
オリゴマ−に下記の化２式で示される化合物をリン原子
重量として１０，０００ｐｐｍとなるように添加して重
縮合反応を行い、リン原子を含有する鞘成分ポリエステ
ルＡ1 （［η］＝０．５８）を得た。なお、この場合、
化２式で示される化合物の歩留りはほぼ１００％であ
り、添加した全量が鞘成分ポリエステルＡ１中に残存し
た。

【００３０】

【化２】

【００３１】一方、これとは別に、リン原子を含有しな
いポリエチレンテレフタレート（芯成分ポリエステル，
［η］＝０．７０、融点２５８℃・・・以降ＰＥＴと呼
称する）を得た。

【００３２】ポリエステルＡ1 を鞘成分、ＰＥＴを芯成
分に配置する複合紡糸孔を２４０孔有する口金を通し
て、芯鞘型複合長繊維を溶融紡出した。溶融紡出に際
し、鞘成分ポリエステルＡ1 の溶融温度を２６５℃、単
孔吐出量を０．８ｇ／分、ＰＥＴの溶融温度を２８５
℃、単孔吐出量を０．８ｇ／分、鞘成分ポリエステルＡ
1 とＰＥＴとの複合比＝５０／５０重量％とした。紡出
した長繊維糸条を冷却装置にて冷却した後、口金下１２
０ｃｍの位置に配設された６個のエア−サッカ−にこの
糸条を４０本ずつ通して吸引し、４，８００ｍ／分の速
度で引取り、帯電装置により強制的に帯電させて開繊
し、ウエブを得た。次いで、ポイント熱圧着装置として
エンボスロ−ラ−を用いて、このウエブを熱圧着し、目
付け２０ｇ／ｍ²の不織布を得た。得られた不織布の性
能を表１中に示す。 実施例−２、３ 実施例−１と同一条件であるが、化２式で示されるリン
化合物の添加量を変更して、最終的に繊維中のリン原子
含有量が表１に示す量になるようにした。そして、エア
−サッカ−の吸引速度及びエンボスロ−ラ−の温度を最
適化する以外は実施例−１と同一条件として、不織布を
得た。得られた不織布の性能を、表１中に示す。 実施例−４ リン化合物として下記化３式で示される化合物を使用す
ること以外は実施例−１と同様にして、リン原子を含有
する鞘成分ポリエステルＡ2 （［η］＝０．６０）を得
た。

【００３３】

【化３】

【００３４】鞘成分ポリエステルＡ1 の代わりに鞘成分
ポリエステルＡ2 を用い、エア−サッカ−の吸引速度及
びエンボスロ−ラ−の温度を最適化する以外は、実施例
−１と同一条件下にて不織布を得た。得られた不織布の
性能を、表１中に示す。 比較例−１ エンボスロ−ラ−の温度を本発明の範囲外である２３０
℃に変更した以外は、実施例−１と同一条件下にて不織
布を得た。得られた不織布の性能を、表１中に示す。 比較例−２ 実施例−１と同一条件であるが、化２式のリン化合物の
添加量を変更して、最終的に繊維中のリン原子含有量を
表１に示すように本発明の範囲外である量となるように
した。そして、エア−サッカ−の吸引速度及びエンボス
ロ−ラ−の温度を最適化する以外は実施例−１と同一条
件として、不織布を得た。得られた不織布の性能を、表
１中に示す。 比較例−３ 鞘成分として、ポリエステルＡ1 の代わりにＰＥＴを用
い、エア−サッカ−の吸引速度及びエンボスロ−ラ−の
温度を最適化する以外は実施例−１と同一条件として、
不織布を得た。得られた不織布の性能を、表１中に示
す。

【００３５】なお、（財）日本防災協会、防炎製品認定
委員会の定める防炎製品の認定に必要な難燃性能試験基
準は、寝具類の詰物がプラスチック発泡体の場合、４５
°メセナミン法において、炭化長の最大値が１２０ｃｍ
以下、平均値が１００ｃｍ以下である。長繊維不織布に
ついては、特に性能基準は定められていないので、一応
プラスチック発泡体の基準値を参考とする。また、ＬＯ
Ｉは、２５〜２６以上が難燃素材の基準とされる。

【００３６】表１より、下記の点が明らかである。実施
例−１では、製糸性、難燃性能、機械的特性、柔軟性の
いずれにおいても優れた不織布が得られた。実施例−２
のリン原子含有量を増加させた場合には、エア−サッカ
−の吸引速度がやや低下するものの、難燃性能、機械的
特性、柔軟性のいずれにおいても優れた不織布が得られ
た。実施例−３のリン原子含有量を本発明の範囲内で減
少させた場合には、難燃性能はやや低下するものの、製
糸性、機械的特性、柔軟性のいずれにおいても優れた不
織布が得られた。実施例−４のように鞘成分をポリエス
テルＡ2 に変更した場合においても、製糸性、難燃性
能、機械的特性、柔軟性のいずれについても優れた不織
布が得られた。

【００３７】比較例−１のようにエンボスロ−ラ−の温
度を本発明の範囲外である２３０℃に変更した場合にお
いては、あまりにも温度が高すぎるため、得られた不織
布は、フイルム化して機械的特性において低タフネスの
物性しか有していなかった。また、柔軟性が極端に欠け
ていた。比較例−２のように繊維中のリン原子含有量が
本発明の範囲外である場合においては、あまりにもリン
原子含有量が少なすぎるため、そして、鞘成分であるポ
リエステルＡ1 と芯成分であるＰＥＴとの融点差が小さ
いため、得られた不織布は、機械的特性においてやや低
タフネスの物性であるばかりか、難燃性能も劣ってい
た。比較例−３のように鞘成分をポリエステルＡ1 に代
えＰＥＴにした場合には、繊維が全融タイプであるた
め、機械的特性及び難燃性能とも劣る不織布しか得られ
なかった。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、難
燃性能、機械的特性、柔軟性のいずれにおいても優れた
不織布を得ることができる。

フロントページの続き (72)発明者 山口 創 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リン原子を含有する鞘成分ポリエステル
   と、この鞘成分ポリエステルより１０℃以上融点の高い
   芯成分ポリエステルとからなる芯鞘型複合繊維を含み、
   この繊維のリン原子含有量が５００ｐｐｍ以上であり、
   この繊維の集合体が熱圧着されていることを特徴とする
   難燃性長繊維不織布。
2. 【請求項２】 芯成分ポリエステルがポリエチレンテレ
   フタレ−トであり、不織布を構成する複合繊維の鞘成分
   ポリエステルと前記芯成分のポリエチレンテレフタレ−
   トとの複合比が、鞘成分ポリエステル２０〜８０重量％
   に対し、ポリエチレンテレフタレ−ト８０〜２０重量％
   であることを特徴とする請求項１記載の難燃性長繊維不
   織布。
3. 【請求項３】 リン原子を含有する鞘成分ポリエステル
   と、この鞘成分ポリエステルより１０℃以上融点の高い
   芯成分ポリエステルとで構成された芯鞘状の吐出糸条
   を、エア−サッカ−にて引取り、この吸引糸条をスクリ
   −ンコンベヤ等の移動式補集面上に開繊し堆積させて、
   繊維のリン原子含有量が５００ｐｐｍ以上のウエブを形
   成し、このウエブを、ポイント熱圧着装置を用いて、鞘
   成分ポリエステルの融点よりも１０℃以上低い温度で、
   熱圧着された部位の面積率が５〜５０％となるように、
   部分的に熱圧着することを特徴とする難燃性長繊維不織
   布の製造方法。