JPH11286832A - 潜在的難燃性繊維および難燃性繊維の製造方法 - Google Patents

潜在的難燃性繊維および難燃性繊維の製造方法

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JPH11286832A
JPH11286832A JP8995898A JP8995898A JPH11286832A JP H11286832 A JPH11286832 A JP H11286832A JP 8995898 A JP8995898 A JP 8995898A JP 8995898 A JP8995898 A JP 8995898A JP H11286832 A JPH11286832 A JP H11286832A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱安定性、防炎性、風合い並びに耐光性に優
れしかも、防炎加工上のトラブルもない難燃性繊維を提
供すること。 【解決手段】 炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸を
共重合した芳香族ポリエステルに微粒子状硫化亜鉛を添
加したポリエステルからなる繊維であって、110℃以
上の熱水で39分以上湿潤処理したとき、限界酸素指数
(LOI)が25以上に上昇する特性を有することを特
徴とする潜在的難燃性繊維。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、潜在的難燃性ポリ
エステル繊維、および難燃性ポリエステル繊維の製造方
法に関し、更に詳しくは、微粒子状の硫化亜鉛を含む、
脂肪族ジカルボン酸共重合芳香族ポリエステルからなる
繊維、および該繊維を110℃以上の熱水で処理して、
そのLOIを25以上に上昇させる難燃性ポリエステル
繊維の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、難燃性ポリエステル繊維工業的製
造方法としては、防炎剤としてヘキサブロムシクロドデ
カンのような脂肪族ハロゲン化シクロアルカン化合物の
水分散液あるいは乳化分散液を、ポリエステル繊維の高
温高圧染色時あるいは常圧のキャリアー染色時に染色浴
中に添加して、染色と同時に防炎化する、いわゆる染浴
吸尽方式のような後加工による方法(特開昭63―59
475号公報、同53―49198号公報)や、特定の
リン化合物を共重合した易分解性ポリマーを繊維化する
方法(特開昭52―4789号公報)が広く採用されて
いる。
【0003】しかしながら、前者では防炎剤による染色
液の循環パイプの汚染、ポリエステル繊維表面への防炎
剤の部分付着による風合いの悪化、防炎耐久性、さらに
は耐光性の低下、後者では、溶融紡糸時の熱安定性不良
による繊維の黄変という重大な欠点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来法
の問題を解消し、熱安定性、防炎性、風合い並びに耐光
性に優れ、しかも、防炎加工上のトラブルもない難燃性
繊維を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく、種々の添加剤とポリマーについて検討し
た結果、驚くべきことに、脂肪族ジカルボン酸を共重合
した芳香族ポリエステルに微粒子状の硫化亜鉛を他の難
燃剤と併用することなく添加したポリマーからなる繊維
でも、熱水処理を受けると、難燃性が格段に上昇するこ
とを発見し、本発明に到達した。
【0006】かくして、本発明によれば炭素数4〜12
の脂肪族ジカルボン酸を共重合した芳香族ポリエステル
に微粒子状硫化亜鉛を添加したポリエステルからなる繊
維であって、110℃以上の熱水で30分以上湿潤処理
したとき、限界酸素指数(LOI)が25以上に上昇す
る特性を有することを特徴とする潜在的難燃性繊維、さ
らには炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸を共重合し
た芳香族ポリエステルに微粒子状硫化亜鉛を添加したポ
リエステルからなる繊維を110℃〜17℃の熱水で湿
潤処理することにより、該繊維の限界酸素指数(LO
I)を25以上に上昇せしめることを特徴とする難燃性
繊維の製造方法が提供される。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明にいう脂肪族ジカルボン酸
を共重合した芳香族ポリエステルはテレフタル酸を主た
る酸成分とし、炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸を
共重合成分とし、他方炭素原子数2〜6のアルキレング
リコール、即ちエチレングリコール、トリメチレングリ
コール、テトラメチレングリコール、ペンタメチレング
リコール、ヘキサメチレングリコール、好ましくはエチ
レングリコールを主たるグリコール成分として構成され
る。
【0008】炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸とし
ては、難燃性の面からは、任意に選択されるが、併せて
繊維物性の実質的維持を考慮すると、アジピン酸が特に
好ましい。
【0009】共重合ポリエステルは、任意の方法によっ
て合成される。例えば、テレフタル酸、脂肪族ジカルボ
ン酸およびグリコールを直接エステル化反応させるか、
テレフタル酸ジメチル等のテレフタル酸の低級アルキル
エステルグリコールとをエステル交換反応させるか、ま
たはジカルボン酸とエチレンオキサイドとを反応させ
て、ジカルボン酸のグリコールエステルおよび/または
その低重合体を生成させる第1段階の反応と、第1段階
の反応生成物を減圧下に加熱して所望の重合度となるま
で重縮合反応させる第2段階の反応によって製造するこ
とが出来る。
【0010】勿論、該ポリエステルの製造時、紡糸時に
は、必要に応じて少量の他の難燃剤、安定剤、着色防止
剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、耐熱剤、艶消し剤、紫外
線吸収剤、酸化防止剤等を添加してもよい。
【0011】ここで、脂肪族ジカルボン酸の共重合とし
ては、全酸成分中で3〜20モル%を占めることが好ま
しい。
【0012】共重合量が3モル%を下回るときは、例え
ば、硫化亜鉛を併用しても難燃性の上昇効果が不十分で
ある。一方、20モル%を越える場合は、ポリマーの耐
熱性が低下し、その結果繊維の融着が発生し強力低下が
起る。
【0013】本発明に用いる微粒子状硫化亜鉛の添加量
は、ポリエステルの重量を基準として、0.005〜2
0重量%以下の範囲にあるのが好ましい。添加量が0.
04%未満では十分な難燃性が発現せず、また、20%
を超えると、紡糸中のパック圧上昇が著しく、安定な紡
糸ができなくなってしまう。また、微粒子状硫化亜鉛の
平均粒径は、0.05〜5μmの範囲にあるのが好まし
い。平均粒径が0.05μm未満では粒子の凝集し易
く、したがって紡糸時のパック圧が上昇する。他方、平
均粒径が5μmを超えると、各粒子そのものが大きいた
め同様にパック圧上昇が起る。
【0014】この微粒子硫化亜鉛は、ポリマーの重合時
に添加してもよいし、重合後のポリマーに練り込んでも
よい。
【0015】このようにして得られたポリエステルは常
法により繊維化される。すなわち、溶融ポリエステルを
口金から押し出し所望の引取速度の下に巻取る。引取速
度に応じて種々の方式が採用され、低速引取(通常2,
000m/分以下)の場合は、そのまま延伸工程を直結
した、いわゆる直延方式、または一旦巻取った後の糸条
をさらに延伸する、いわゆる別延方式が採用される。ま
た引取速度を2500〜4500m/分として中間配向
糸を得てもよいし、4500m/分以上の高速紡糸方式
を採用することにより、実質的に延伸を要しない糸条と
して巻取ってもよい。
【0016】本発明の一大特徴とするところは、上述の
ようにして得られたフィラメント糸条、あるいはそれか
ら得られる短繊維、スライバーは、熱水処理、就中11
0〜170℃で30分〜180分の湿潤処理を受けると
き、その酸素限界指数(以下、LOIと略記する)が2
5以上、特に27以上に上昇し、好ましいケースでは3
2に達するという潜在難燃性能を具備することにある。
【0017】熱処理前の繊維はLOIにして20〜22
と、難燃剤を含有しない通常のポリエステル繊維のそれ
とほぼ同じレベルにある。しかし、脂肪族ジカルボン酸
を共重合した芳香族ポリエステルをマトリックスとし、
これに硫化亜鉛を含有させてから溶融紡糸して得た繊維
が上述の特異な潜在難燃能を呈するようなことは、従来
技術からは到底予測だにされなかったことである。
【0018】すなわち、硫化亜鉛自体を含有したポリエ
ステル繊維は例えば特開昭63―278959号公報に
開示されている。
【0019】しかし、ここでは、硫化亜鉛は周知の酸化
チタン同様艶消剤として使用され、その場合燐化合物と
の併用が前提であり、同時にマトリックスポリマーとし
て、アジピン酸共重合の概念もない。
【0020】また、特開昭5―222632号公報に
も、硫化亜鉛を3重量%以上含有するポリエステルマル
チフィラメント糸の仮撚加工糸からなる平織物を130
°で60分間の条件で染色することが開示されている。
【0021】しかしながら、ここにはポリエステルとし
てポリエチレンテレフタレートホモポリマーが記載され
ているのみで、これからは脂肪族カルボン酸を共重合し
たポリエチレンテレフタレートと、硫化亜鉛と130℃
以上の湿熱処理との不可欠の組合せに基づく、LOI上
昇の概念は一切既知されない。
【0022】本発明で熱水処理に付する繊維の形態は任
意である。フィラメント、短繊維、スクイバー状、さら
にはそれらの少くとも一つを含む織編物不織布等が挙げ
られる。また熱水処理の方式にも格別の制約はないが、
染色を伴うケースでは染色液で代用するのが有利であ
る。
【0023】熱水処理に当っては、難燃性を十分に発現
し、かつ繊維の物性を損なわない条件を選択すべきで本
発明では特に110〜170℃で30分〜180分の範
囲が採用される。
【0024】
【発明の作用・効果】以上、述べたように、本発明はア
ジピン酸共重合芳香族ポリエステルをマトリックスポリ
マーとして採用し、該ポリマーに硫化亜鉛を含有させる
という2つの要件の組合せにより、潜在難燃能を呈する
繊維を、さらに該繊維を熱水処理することによりLOI
を25以上に上昇せしめた難燃性繊維を提供するもので
ある。
【0025】難燃性が奏される機構については、未だ完
全には明らかでないが、一応以下のように推察される。
【0026】難燃性の発現は、リン化合物を共重合した
易分解性ポリマーからなる繊維状形成物と同じように、
燃焼時にポリマーが分解、ドリップすることで炎が広が
らないという機構で起こると考えられる。ここでの脂肪
族ジカルボン酸の機能はポリマーの耐加水分解性の低下
であり、硫化亜鉛の機能は加水分解反応の加速触媒であ
る。脂肪族ジカルボン酸共重合により、芳香族ジカルボ
ン酸の耐加水分解性が低下することは、脂肪族ジカルボ
ン酸エステルのエステル結合が芳香族ジカルボン酸エス
テルと異なり共鳴安定化されておらず、芳香族ジカルボ
ン酸エステルのそれより不安定であることより推定され
る。そして、硫化亜鉛が加水分解の促進触媒となること
は、亜鉛イオンがポリエステルの分解触媒であることよ
り十分に有り得ることである。すなわち、硫化亜鉛を含
む脂肪族ジカルボン酸共重合ポリエステル繊維を熱水処
理すると硫化亜鉛とポリマーのエステル基に対し配位結
合的に水が取り込まれ、その後、この繊維に燃焼熱が加
わる時、取り込まれた水によりエステル結合が切られ、
その結果、ポリマーが分解、難燃性が発現するのであ
る。
【0027】次に、本発明の効果、すなわち優れた熱安
定性、防炎性および耐光性、さらには加工上のトラブル
解消といった効果について従来法と比較して述べる。
【0028】・優れた熱安定性(リン化合物を添加した
ポリマー対比) リン化合物を添加したポリマーは、熱安定性が悪く溶融
紡糸に際し容易に黄変する。たとえば、特開昭52―4
789の実施例1に開示のようなポリマーを一軸押出し
機にて、280℃、滞留時間5分間の後、押出したとき
このポリマーのCol―b*値は5以上上昇する。これ
に対し、本発明のポリマーではCol―b*値の上昇は
1以下であり優れた熱安定性を示す。
【0029】・難燃性(ルートポリエステル繊維対比) 布帛の難燃性の尺度として、LOIが一般的に用いられ
る。この値は、布帛が燃え広がるのに必要な酸素濃度を
示しており、値が高いほど難燃性が高いことを示してい
る。通常のポリエステル繊維布帛のLOIは約22であ
るが、本発明のポリエステル繊維からなる布帛はLOI
≧25であり防炎性に大変優れる。
【0030】・耐光性(ハロゲン化シクロアルカン化合
物による難燃処理対比) ハロゲン化シクロアルカン化合物染色同時加工繊維は、
耐光(特に耐紫外線)性の悪化が問題となる。例えば伸
度35%の150de/48filのポリエチレンテレ
フタレートと延伸糸を経糸および緯糸に用いた5枚朱子
織物(経糸密度142本/in、緯糸密度87本/i
n,目付け260g/m2 )を用い、ヘキサブロモシク
ロヘキサン13%owf、スミカロンネービーブルーS
−2GL4%owf、130℃にて1時間染色同時難燃
加工を行った布帛に対し、紫外線劣化促進試験機(アイ
スーパー)を用い、光度:100mW/cm2 ,温度:
89℃,湿度50%RH,にて1時間紫外線照射したと
き、照射の前後で(ΔE*≧15の大きな褪色がおこる
が、本発明の繊維を用いヘキサブロモシクロヘキサンを
除くほかは同様の処理を行ってもΔE*<10である。
【0031】・加工上のトラブル解消(染浴吸尽対比) 染浴同時吸尽では、難燃剤を染浴に入れるため染着斑が
起り易い。また、難燃剤としてハロゲン化合物を用いる
場合には染色廃液中にハロゲン化合物が残り、環境を汚
染する。しかし、本発明の方法ではこれらの問題は起こ
らない。
【0032】
【実施例】以下実施例をあげて本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれらの実施例によって限定されるもの
ではない。また実施例中の部及び%はそれぞれ重量部及
び重量%を示す。
【0033】[実施例1]エステル交換反応器にジメチ
ルフタレート(DMT)42.8モル(8.03k
g)、ジメチルアジペート(DMA)2.25モル
(0.338kg)、平均粒径0.3μmの微粒子硫化
亜鉛84g、エチレングリコール90モル(5.58k
g)および酢酸マンガン四水和物4.5gを挿入し、こ
れらの混合物をチッ素気流下で攪拌しながら140℃に
加熱した。反応温度を4時間かけて230℃に上昇さ
せ、脱離メタノールと過剰のエチレングリコールとを留
出した。
【0034】次に溶融反応生成物を重縮合器に移し、燐
酸(H3 PO4 )0.9gと三酸化アンチモン5.5g
とを添加し、窒素気流下240℃でエチレングリコール
を弱減圧したに留出した。
【0035】次に、内部圧を1時間かけて1.3mba
rに低下させ、その間溶融物の温度を240℃から27
0℃に上昇させた。さらに30分かけて溶融物の温度を
280℃に上昇させ溶融物の固有粘度が0.7になるま
で攪拌を続けた。
【0036】次いで、得られたアジピン酸共重合ポリエ
チレンテレフタレートポリマーをチップ化し、140℃
で6時間加熱して乾燥させた後、270℃で溶融し、溶
融物を目開き10μmのナイロンフィルターを通して引
取速度1000m/分で溶融紡糸した。得られた未延伸
糸を延伸速度500m/分で延伸して伸度35%の15
0de/48filの延伸糸とした。得られた延伸糸を
経糸及び緯糸に用い5枚朱子織物(経糸密度:142本
/in、緯糸密度:87本/in、目付260g/
2 )を織成し、130℃の水中で、1時間処理し、脱
水、乾燥(100℃×2分間)し185℃で1分間熱セ
ットを行い基布を作成した。得られた結果を表1に示
す。
【0037】[実施例2〜6]アジピン酸共重合量また
は硫化亜鉛添加量を変化させる以外は、実施例1と同様
に実施した。
【0038】[比較例1]ジメチルアジペートのかわり
にジメチルイソフタレート(DMI)を用いるほかは、
実施例1と同様に実施した。得られた結果を表1にしる
す。
【0039】[比較例2]熱水処理温度を100℃に変
更するほかは、実施例1と同様に実施した。得られた結
果を表1にしるす。
【0040】
【表1】

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸を
    共重合した芳香族ポリエステルに微粒子状硫化亜鉛を添
    加したポリエステルからなる繊維であって、110℃以
    上の熱水で30分以上湿潤処理したとき、限界酸素指数
    (LOI)が25以上に上昇する特性を有することを特
    徴とする潜在的難燃性繊維。
  2. 【請求項2】 ポリエステル中に占める脂肪族ジカルボ
    ン酸の共重合割合が3〜20モル%の範囲にある請求項
    1に記載の潜在的難燃性繊維。
  3. 【請求項3】 脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸である
    請求項1または2に記載の潜在的難燃性繊維。
  4. 【請求項4】 微粒子状硫化亜鉛の添加量が、ポリエス
    テルの重量を基準として0.005〜20重量%の範囲
    にある請求項1〜3のいずれかに記載の潜在的難燃性繊
    維。
  5. 【請求項5】 炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸を
    共重合した芳香族ポリエステルに微粒子状硫化亜鉛を添
    加したポリエステルからなる繊維を110℃〜170℃
    の熱水で30分以上処理することにより、該繊維の限界
    酸素指数(LOI)を25以上に上昇せしめることを特
    徴とする難燃性繊維の製造方法。
  6. 【請求項6】 ポリエステル中に占める脂肪族ジカルボ
    ン酸の共重合割合が3〜20モル%の範囲にある請求項
    5に記載の難燃性繊維の製造方法。
  7. 【請求項7】 脂肪族ジカルボン酸がアジピン酸である
    請求項5または6に記載の難燃性繊維の製造方法。
  8. 【請求項8】 微粒子硫化亜鉛の添加量が、ポリエステ
    ルの重量を基準として0.005〜20重量%の範囲に
    ある請求項5〜7のいずれかに記載の潜在的難燃性繊
    維。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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