JPH07197319A - 難燃性ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】優れた難燃性をもち、耐加水分解性の改良され
たポリエステル繊維を得ること。 【構成】主たる構成単位がエチレンテレフタレートであ
って、特定のカルボキシホスフフィン酸（例えば（２−
カルボキシエチル）フェニルホスフィン酸）をリン元素
として０．５〜４．０重量％含み、かつ耐加水分解性と
して１３０℃の純水中に６０分間浸漬したときのエステ
ル結合の切れる割合とリン含有量との関係で示した場合
に特定の値以下であることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は優れた難燃性をもち、耐
加水分解性の改良されたポリエステル繊維に関し、本発
明難燃性ポリエステル繊維は衣料用、インテリア、詰め
綿、不織布、産業資材用など種々の分野で利用される。

【０００２】

【従来の技術】従来よりポリエステル繊維はその優れた
力学物性、易加工性から衣類、インテリア、詰め綿、不
織布、産業用資材等、様々な分野で使用されている。近
年の防災意識の高まりの中で各種素材に対する難燃化の
要求も強くなっており、ポリエステル繊維に関しても難
燃化のために様々な研究が行われている。例えば、ポリ
マー製造時に難燃剤を添加して共重合またはブレンドす
る方法、成型品の製造時に難燃剤を練り込む方法、さら
にはポリエステルからの成型品を後加工し、成型品の表
面あるいは内部までに難燃剤を付着あるいはしみこませ
る方法などが提案されており、繊維の場合にもこれらの
方法が用いられている。

【０００３】上記の方法のうち、後加工により耐炎性を
付与する方法は、風合いが粗雑になったり、洗濯、摩擦
により難燃剤が脱落して性能が低下したりする欠点があ
る。また難燃剤を練り込む方法では、製造工程において
難燃剤の滲みだしがおこりトラブルを引き起こす原因と
なる。それに対しポリマー製造時に難燃剤を共重合させ
る方法では上述したような欠点を克服でき、最も工業的
価値が高いものである。この難燃剤を共重合する方法と
しては、これまでにも多くの方法が提案されており、例
えば特公昭４９−２２９５８号公報にはリン化合物とし
てリン酸エステルをポリエステルに共重合することが開
示されているが、目的とする耐炎性を付与させる量まで
リン化合物を配合すると、３次元化によりポリエステル
のゲル化を生じるために、繊維にしたときの物性が著し
く低下する。また特公昭３６−２１０５０号、特公昭３
８−９４４７号公報に記載の方法では、リン化合物とし
てホスホン酸またはホスホン酸エステル類を用いている
が、ポリマー製造時にリン化合物の飛散が多く、目的と
するリン量を配合できない。こうした問題点を解決する
方法として特公昭５３−１３４７９号公報記載の方法で
はカルボキシホスフィン酸を共重合する方法が開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記カルボキシホスフ
ィン酸は上記したような３次元化や飛散といった問題も
なく、優れた難燃性をもつ繊維を得ることができるの
で、難燃性ポリエステルの製造原料としてはきわめて有
用な化合物である。しかし、ポリエステル主鎖中に下記
化２で示される結合が導入されるため、耐加水分解性が
悪化し、特に染色工程で糸の強度が低下するという問題
があった。本発明は、前記難燃性ポリエステル繊維にお
ける耐加水分解性の悪化を改善することを課題とするも
のである。

【０００５】

【化２】

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために種々のカルボキシホスフィン酸をポリ
エステルに共重合し、その耐加水分解性を検討した結
果、下記一般式化３で示されるカルボキシホスフィン酸
およびその誘導体の中でも、Ｒ¹ に炭素原子数が４以上
である分岐したアルキル基または芳香族基をもつカルボ
キシホスフィン酸およびその誘導体を用いた場合に耐加
水分解性が改良された繊維を得ることが出来るのを見い
だし、ついに本発明を完成するに到った。すなわち本発
明は、主たる構成単位がエチレンテレフタレートであっ
て、下記一般式化３で示されるリン化合物をリン元素と
して０．５〜４．０重量％含み、かつ耐加水分解性が下
記式数３を満足することを特徴とする難燃性ポリエステ
ル繊維である。

【０００７】

【化３】 （但し、式中Ｒ¹ は炭素原子数４以上の分岐したアルキ
ル基または芳香族基、Ｒ ² 、Ｒ³ は水素原子または炭素
原子数１〜６の１価の有機基で互いに同じでも違ってい
てもよい。また、Ａは２価または３価の有機残基を表
す。）

【０００８】

【数３】 （但し、％Ｂ．Ｂ．₆₀は１３０℃の純水中に６０分間浸
漬したときのエステル結合の切れる割合を示し、浸漬前
の固有粘度を〔η〕i 、浸漬後を〔η〕f としたとき下
記式数２で求められる。なお固有粘度はフェノール／
１，１，２，２−テトラクロロエタンの混合溶媒（重量
比３／２）中３０℃で測定した値を用い、数４において
Ｐはポリマー中のリン元素の含有量（重量％）を示
す。）

【０００９】

【数４】

【００１０】以下本発明を詳細に説明する。まず本発明
の繊維に難燃剤として用いられるリン化合物としては、
（２−カルボキシエチル）フェニルホスフィン酸、（２
−カルボキシエチル）−ｔｅｒｔ，ブチルホスフィン
酸、（２−カルボキシエチル）１，１−ジメチルヘキシ
ルホスフィン酸、（２−カルボキシエチル）ナフチルホ
スフィン酸、（２−カルボキシエチル）トルイルホスフ
ィン酸、（２−カルボキシエチル）２，５−ジメチルフ
ェニルホスフィン酸、（２−カルボキシエチル）シクロ
ヘキシルホスフィン酸、（２−カルボキシエチル）−４
−クロロフェニルホスフィン酸、（４−カルボキシフェ
ニル）フェニルホスフィン酸、（３−カルボキシフェニ
ル）フェニルホスフィン酸、カルボキシメチルフェニル
ホスフィン酸、カルボキシメチルナフチルホスフィン酸
およびそれらの低級アルコールエステル、低級アルコー
ルジエステル、環状無水物などが挙げられる。

【００１１】前記カルボキシホスフィン酸のエステルを
形成する低級アルコールとしては、メタノール、エタノ
ール、ブタノール、エチレングリコール、ブタンジオー
ル、フェノール等が挙げられ、（２−メトキシカルボニ
ルエチル）フェニルホスフィン酸、（２−エトキシカル
ボニルエチル）トルイルホスフィン酸エチル（４−メト
キシカルボニルフェニル）フェニルホスフィン酸メチル
等を形成する。

【００１２】本発明において、前記リン化合物はポリエ
ステルの製造時に添加されるが、その添加時期は、エス
テル化工程初期から、初期縮合後期までの任意の段階で
添加され、副反応の抑制、反応機台の腐食の問題などの
面からエステル化工程の後期から初期縮合初期に添加す
るのが好ましい。添加の形態は粉体、溶液、溶融状態な
ど種々採用できるが、工程上、ポリエステルを構成する
ジオールに溶解して添加するのが最も有利である。

【００１３】これらのリン化合物はポリマー中のリン元
素量が５００〜４００００ｐｐｍとなるように添加され
る。好ましくは１０００〜１００００ｐｐｍである。リ
ン化合物の量がこの範囲より少ない場合には充分な難燃
性能を発現せず、また逆に多い場合には、ポリエステル
本来がもつ物理的性質を損なうだけでなく、ポリエステ
ル繊維を製造する際の操業性も低下するので好ましくな
い。

【００１４】本発明において主たる構成単位がエチレン
テレフタレートであるポリエステルとは、反復構成単位
の７０モル％以上がエチレンテレフタレートであり、原
料成分としてはテレフタル酸またはテレフタル酸ジメチ
ルとエチレングリコールまたはエチレンオキサイドであ
る。共重合成分としては前記一般式化３で示したリン化
合物を用いるが、その他にも、本発明の効果を損なわな
い範囲において、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジ
カルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等の芳
香族ジカルボン酸およびそれらの誘導体、アジピン酸、
セバシン酸、アゼライン酸、ヘキサヒドロテレフタル酸
等の脂肪族ジカルボン酸およびそれらの誘導体、トリメ
チレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペ
ンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジオール等
のグリコール、ｐ−ヒドロキシ安息香酸などのオキシカ
ルボン酸およびその誘導体、またはこれらの混合物を用
いることも可能である。

【００１５】本発明において用いられる難燃性ポリエス
テルは、例えば以下の方法で製造される。一般式化３で
示されるリン化合物をテレフタル酸、エチレングリコー
ルと共に常圧または加圧下、２００〜２５０℃でエステ
ル化反応を行い、さらに三酸化アンチモンを重合触媒と
して用いて、１ｍｍＨｇ以下の高真空下、２５０〜３０
０℃で重縮合反応を行うことにより固有粘度０．５以上
のポリエステルを得る。さらに固相重合により１．０以
上の高重合度のポリマーを得ることも可能である。また
艶消し剤やカーボンブラック等の顔料、可塑剤、安定
剤、静電剤などを添加してもよい。

【００１６】さらに上記ポリエステルを用いて繊維を製
造する方法としては従来公知の方法を採用することがで
き、紡糸速度は一般的に用いられる７００〜２０００ｍ
／ｍｉｎあるいはＰＯＹ領域といわれる２０００〜４０
００ｍ／ｍｉｎでもよい。用途により、仮撚、捲縮を施
してよく、繊維の断面形状も丸、三角、中空など自由で
ある。また他のポリエステル、ポリエチレン等との複合
紡糸も可能である。なお本発明難燃性ポリエステル繊維
は耐加水分解性が前記数３で示される範囲であることが
要求される。耐加水分解性が上式の範囲より大きいと、
染色等の後工程通過時に繊維あるいは布帛としての強度
が低下し、工程通過性が悪くなったり、製品の特性を損
なうので好ましくない。

【００１７】

【作用】以上詳述したように本発明は、カルボキシホス
フィン酸を難燃剤として用いることにより優れた難燃性
能を有し、かつその構造を前記一般式化３で示される化
合物に限定することにより、耐加水分解性も改善された
難燃性ポリエステル繊維である。耐加水分解性が改善さ
れた理由としては、リンに結合している置換基としてフ
ェニル基のような嵩高い有機基を選択することにより、
立体障害によって水のリン原子への求核攻撃を阻害する
ためと考えられる。

【００１８】

【実施例】以下に実施例を用いて本発明をより具体的に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。なお実施例中、部とあるのは重量部を、％とあるの
は重量パーセントを意味する。固有粘度はフェノール／
１，１，２，２−テトラクロロエタン混合溶媒中（重量
比３：２）３０℃で測定した値より求めたものである。
また難燃性はＪＩＳＬ−１０９１Ｄ法に準じて評価し
た。耐加水分解性は１３０℃の純水中、加圧下で６０分
間処理し、処理前後の固有粘度の変化から前記数４に示
す式に従って評価した。

【００１９】実施例１ 撹拌機、蒸留塔、圧力調整器をそなえたステンレス製オ
ートクレーブにテレフタル酸１２３６部、（２−カルボ
キシエチル）フェニルホスフィン酸６２部と１０５５部
のエチレングリコールを仕込み、さらに三酸化アンチモ
ンを０．５５部、トリエチルアミン１１部を加えて２３
０℃、ゲージ圧２．５ｋｇ／ｃｍ² でエステル化に生成
する水を逐次除去しながら２時間エステル化反応を行っ
た。続いて１時間で系の温度を２７５℃まで昇温して、
この間に系の圧力を徐々に減じて０．１ｍｍＨｇとし、
この条件下で２時間重縮合時間を行った。得られたポリ
マーの〔η〕は０．６４でリン含有量は５９００ｐｐｍ
であった。このポリマーを常法により、紡糸、延伸して
得た糸の接炎回数は５回で耐加水分解性を表す尺度であ
る％Ｂ．Ｂ．₆₀／Ｐは０．７であった。

【００２０】実施例２〜７．比較例１〜３． 実施例１において（２−カルボキシエチル）フェニルホ
スフィン酸６２部の代わりに表１に示す難燃剤を用いて
ポリマーを合成し、紡糸、延伸して耐加水分解性を測定
した。その結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】前記表１より明らかなように、本発明難
燃性ポリエステル繊維は、優れた難燃性を有するととも
に、耐加水分解性も非常に優れているので、その用途展
開が飛躍的に広がり、産業界に寄与すること大である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】主たる構成単位がエチレンテレフタレート
   であって、下記一般式化１で示されるリン化合物をリン
   元素として０．５〜４．０重量％含み、かつ耐加水分解
   性が下記式数１を満足することを特徴とする難燃性ポリ
   エステル繊維。 【化１】 （但し、式中Ｒ¹ は炭素原子数４以上の分岐したアルキ
   ル基または芳香族基、Ｒ ² 、Ｒ³ は水素原子または炭素
   原子数１〜６の１価の有機基で互いに同じでも違ってい
   てもよい。また、Ａは２価または３価の有機残基を表
   す。） 【数１】 （但し、％Ｂ．Ｂ．₆₀は１３０℃の純水中に６０分間浸
   漬したときのエステル結合の切れる割合を示し、浸漬前
   の固有粘度を〔η〕i 、浸漬後を〔η〕f としたとき下
   記式数２で求められる。なお固有粘度はフェノール／
   １，１，２，２−テトラクロロエタンの混合溶媒（重量
   比３／２）中３０℃で測定した値を用い、数１において
   Ｐはポリマー中のリン元素の含有量（重量％）を示
   す。） 【数２】