JPH1135667A - 難燃性ポリエステルの製造法 - Google Patents

難燃性ポリエステルの製造法

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JPH1135667A
JPH1135667A JP19362397A JP19362397A JPH1135667A JP H1135667 A JPH1135667 A JP H1135667A JP 19362397 A JP19362397 A JP 19362397A JP 19362397 A JP19362397 A JP 19362397A JP H1135667 A JPH1135667 A JP H1135667A
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JP
Japan
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polyester
compound
flame
group
acid
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JP19362397A
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English (en)
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Shigefumi Yasuhara
茂史 安原
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Nippon Ester Co Ltd
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Nippon Ester Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 有機リン化合物を共重合する方法で、色調が
良好な難燃性ポリエステルを製造する。 【解決手段】 ポリエチレンテレフタレート又はこれを
主体とするポリエステルを製造するに際し、(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)メチルホスフィン酸のような有機リン化合物
をポリエステル中のリン原子含有量が 500〜30000ppmと
なる量と、イタコン酸、無水マレイン酸、2−ブテン−
1,4−ジオールのような不飽和脂肪族化合物をリン化合
物の0.01〜0.5 倍モル添加する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、色調が良好な難燃
性ポリエステルを製造する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリエチレンテレフタレート及びこれを
主体とするポリエステルは、優れた機械的特性及び化学
的特性を有し、衣料用、産業用等の繊維のほか、磁気テ
ープ用、写真用、コンデンサー用等のフィルムあるいは
ボトル等の成形物用として広く用いられている。
【0003】近年、火災予防の観点から合成繊維や各種
プラスチック製品の難燃性への要請が強まっており、布
団、老人用衣料、子供服、車両用シート等に難燃性ポリ
エステルが使用され、効果をあげている。
【0004】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、代表的な方法として、(2−カ
ルボキシエチル)メチルホスフィン酸、〔2−(β−ヒ
ドロキシエトキシカルボニル)エチル〕メチルホスフィ
ン酸のような有機リン化合物を共重合する方法がある
(特公昭53− 13479号、特開平3− 64520号等) 。
【0005】しかし、このような有機リン化合物は、製
造時にP−H基を有するリン化合物を少なからず副生す
る。P−H基を有する化合物が存在すると、重縮合触媒
としてアンチモン化合物を用いて重縮合反応を行った場
合、アンチモン化合物が還元されるため、アンチモンが
析出してポリエステルが黒く濁ったり、重合度が上がり
難くなったりする。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な有機リン化合物を共重合する方法で、色調が良好な難
燃性ポリエステルを製造する方法を提供しようとするも
のである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するもので、その要旨は次の通りである。ポリエチ
レンテレフタレート又はこれを主体とするポリエステル
を製造するに際し、下記一般式で表される有機リン化
合物をポリエステル中のリン原子含有量が 500〜30000p
pmとなる量と、下記一般式で表される不飽和脂肪族化
合物をリン化合物の0.01〜0.5 倍モルとなる量で添加す
ることを特徴とする難燃性ポリエステルの製造法。
【化2】 式において、R1 は炭素数が1〜12のアルキル基又は
アリール基、R2 及びR3 は炭素数が1〜18のアルキル
基、アリール基、モノヒドロキシアルキル基又は水素原
子、Aは2価のアルキレン基を表す。 X−R4 −Y 式において、R4 は側鎖あるいは主鎖に不飽和結合を
有する炭素数が2〜12の2価の脂肪族基、X及びYはヒ
ドロキシル基又はカルボキシル基を表す。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。
【0009】本発明において、有機リン化合物を共重合
するベースとなるポリエステルは、ポリエチレンテレフ
タレート及びこれを主体とし、フタル酸、イソフタル
酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、ナフタレンジ
カルボン酸、コハク酸、アジピン酸、アゼライン酸、ジ
エチレングリコール、プロピレングリコール、 1,4−ブ
タンジオール、ペンタエリスリトール、4−ヒドロキシ
安息香酸、ε−カプロラクトン、ビスフェノールAやビ
スフェノールSのエチレンオキシド付加物等の共重合成
分を少量含有するポリエステルである。
【0010】前記式で表される有機リン化合物の具体
例としては、(2−カルボキシエチル)メチルホスフィ
ン酸、〔2−(メトキシカルボニル)エチル〕メチルホ
スフィン酸、〔2−(β−ヒドロキシエトキシ)カルボ
ニル)エチル〕メチルホスフィン酸、(2−カルボキシ
エチル)フェニルホスフィン酸、(2−メトキシカルボ
ニルエチル)フェニルホスフィン酸、〔2−(β−ヒド
ロキシエトキシ)カルボニル)エチル〕フェニルホスフ
ィン酸及びこれらのエチレングリコールエステル等が挙
げられる。
【0011】有機リン化合物の添加量は、ポリエステル
中のリン原子含有量が 500〜30000ppm、好ましくは1000
〜20000ppmとなるようにする必要がある。有機リン化合
物の含有量が500ppm未満では、ポリエステルの難燃性が
不十分であり、30000ppmを超えると不飽和脂肪族化合物
を加えてもポリエステルの色調が改良されないばかりで
なく、ポリエステルの物性が損なわれる等の問題が生ず
ることがある。
【0012】有機リン化合物共重合に伴うポリエステル
の色調悪化を防止するためには、前記式で表される不
飽和脂肪族化合物を併用することが必要である。
【0013】前記式で表される不飽和脂肪族化合物の
具体例としては、フマル酸、マレイン酸、無水マレイン
酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、イタコン
酸、シトラコン酸、無水シトラコン酸、メサコン酸、テ
トラヒドロフタル酸、ヘット酸、無水ヘット酸、2−ブ
テン− 1,4−ジオール、3−ブテン− 1,2−ジオール等
の不飽和結合を有するジカルボン酸及びジオール類等が
挙げられる。
【0014】不飽和脂肪族化合物の添加量は、有機リン
化合物の0.01〜0.5 倍モルとすることが必要である。不
飽和脂肪族化合物の添加量がこれよりも少ないと色調改
良に実質的に効果がなく、多すぎると不飽和脂肪族化合
物添加により、かえって着色するようになり、好ましく
ない。
【0015】有機リン化合物及び不飽和脂肪族化合物
は、常法によってポリエステルを製造する際に反応系に
添加すればよい。すなわち、ジカルボン酸又はジカルボ
ン酸ジエステルとジオールとからエステル化又はエステ
ル交換反応及び重縮合反応によりポリエステルを製造す
る際に、エステル化又はエステル交換反応から重縮合反
応の初期までの任意の段階で添加することができる。
【0016】好ましくは、ポリエステルを重縮合するに
先立って、予め両化合物をエチレングリコール溶液と
し、加熱処理した溶液を添加するのが適当である。この
ようにすると両化合物が直接接触するので、色調改良効
果がより良く発揮される。
【0017】また、有機リン化合物は、テレフタル酸、
イソフタル酸等の酸成分と反応させたモノマー、オリゴ
マー又はポリマーの形にして添加してもよい。
【0018】ポリエステルを製造する際の重縮合反応
は、通常0.01〜13.3 hPa程度の減圧下で 260〜310 ℃、
好ましくは 275〜290 ℃の温度で所定の重合度のものが
得られるまで行われる。
【0019】また、重縮合反応は、触媒の存在下に行わ
れ、触媒としては、ポリエステルの製造に一般に用いら
れているアンチモン、ゲルマニウム、スズ、チタン、亜
鉛、アルミニウム、マグネシウム、カルシウム、マンガ
ン、コバルト等の金属の化合物のほか、スルホサリチル
酸、o−スルホ安息香酸無水物等の有機スルホン酸化合
物が好ましく用いられる。
【0020】触媒の添加量は、ポリエステルを構成する
酸成分1モルに対して1×10-5〜1×10-2モル、好まし
くは5×10-5〜5×10-3モル、最適には1×10-4〜3×
10-3モルとするのが適当である。
【0021】なお、本発明において、蛍光剤、染料のよ
うな色調改良剤、二酸化チタンのような顔料、耐光性向
上を目的とした紫外線吸収剤、光安定剤等の添加物を含
有させても差し支えない。
【0022】本発明の方法で得られるポリエステルは、
その特性に応じて、繊維、フィルム、ボトル等の成形物
の製造に用いられ、有機リン化合物を多量に含有したも
のはポリエステルに対する難燃剤として用いることがで
きる。
【0023】
【作用】本発明の方法で得られるポリエステルが優れた
難燃性を示す理由は明らかではないが、接炎時に有機リ
ン化合物がポリエステルの熱分解と脱水とを促進し、溶
融落下を助長して良好な難燃性が発現するものと認めら
れる。また、不飽和脂肪族化合物を添加することによ
り、ポリエステルの色調が改良される理由は明らかでは
ないが、有機リン化合物中に残存する還元作用を有する
不純物、例えばP−H基を有する化合物が不飽和脂肪族
化合物の二重結合部分と反応することでその還元作用を
失活させるため、アンチモン化合物を触媒として使用し
た場合でも、アンチモン化合物の還元が抑制され色調が
改良されるものと認められる。
【0024】
【実施例】次に、実施例によって本発明を具体的に説明
する。なお、特性値の測定法は、次の通りである。 (1) リン原子含有量 リガク社製蛍光X線分析装置システム3270を用いて、蛍
光X線法により定量した。 (2) 融点(Tm)及びガラス転移点(Tg) パーキンエルマー社製の示差走査熱量計DSC−7型を
用いて、昇温速度20℃/分で測定した。 (3) 極限粘度〔η〕 フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし
て、温度20.0℃で測定した溶液粘度から求めた。 (4) ポリエステルの色調 日本電色工業社製の色差計ND−Σ80型を用いて測定し
た。色調の判定は、ハンターのLab表色計で行った。
L値は明度(値が大きいほど明るい)、a値は赤−緑系
の色相(+は赤味、−は緑味)、b値は黄−青系(+は
黄味、−は青味)を表す。ポリエステルの色調として
は、L値が大きいほど、a、b値は0に近いほど良好で
ある。なお、L値50以上、b値10以下であれば合格であ
る。 (5) 難燃性 常法に従って紡糸、延伸して得た糸を筒編地にし、その
1gを長さ10.0cmに丸めて10.0mm径の針金コイル中に挿
入し、45度の角度に保持して、下端からミクロバーナー
(口径0.64mm)で点火し、火源を遠ざけて消火した場合
は再び点火を繰り返し、全試料が燃焼し尽くすまでに要
する点火回数(接炎回数)を求めた。なお、5個の試料
についての接炎回数の平均値で表し、4回以上であれば
合格である。
【0025】実施例1 ビス(β−ヒドロキシエチル)テレフタレート及びその
低重合体の存在するエステル化反応器に、テレフタル酸
とエチレングリコールとのモル比1/1.6 のスラリーを
連続的に供給し、温度 250℃、圧力50hPaGの条件で反応
させ、滞留時間を8時間として平均重合度7のエステル
化物を連続的に得た。上記エステル化物47.7kgを重縮合
反応器に仕込み、(2−カルボキシエチル)フェニルホ
スフィン酸の濃度50重量%のエチレングリコール溶液
5.4kgにイタコン酸 162gを添加し、 130℃で4時間加
熱処理した溶液と、酸成分1モルに対して2×10-4モル
の三酸化アンチモンとを加え、重縮合反応器中を徐々に
減圧し、最終的に圧力 0.67hPa、温度 280℃で2時間重
縮合反応を行った。
【0026】実施例2〜8、比較例1〜5 リン化合物及び不飽和脂肪族化合物の種類と添加量を表
1に示すように変えた以外は、実施例1と同様にして、
ポリエステルを製造した。
【0027】上記の実施例及び比較例が得られたポリエ
ステルの特性値を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】表1において、化合物の略号は、次の化合
物を表す。 Ph−P:(2−カルボキシエチル)フェニルホスフィ
ン酸 Me−P:(2−カルボキシエチル)メチルホスフィン
酸 IA:イタコン酸 MA:無水マレイン酸 BD:2−ブテン− 1,4−ジオール また、有機リン化合物及び不飽和脂肪族化合物の添加量
は、ポリエステルの構成単位に対する割合を示す。
【0030】実施例2〜5は、リン化合物又は不飽和脂
肪族化合物の添加量を変えた例であり、色調、難燃性と
も良好であった。また、実施例6〜8は、リン化合物又
は不飽和脂肪族化合物の種類を変えた例であり、色調、
難燃性とも良好であった。
【0031】比較例1では、リン化合物の添加量が少な
く、リン原子含有量が不足しているため、難燃性が十分
でなかった。比較例2、3では、不飽和脂肪族化合物の
添加量が少ないため、色調改良効果が少なく、L値の低
い黒く濁ったポリマーとなった。比較例4では、不飽和
脂肪族化合物の添加量が多いため、L値は改善されてい
るが、b値が悪かった。比較例5では、リン化合物の添
加量が多いため、Tm、Tgがともに低下し、ポリエス
テルチップを乾燥する際にブロッキングするばかりか、
L値、b値とも悪かった。
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、有機リン化合物を共重
合する方法で、色調が良好な難燃性ポリエステルを製造
することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリエチレンテレフタレート又はこれを
    主体とするポリエステルを製造するに際し、下記一般式
    で表される有機リン化合物をポリエステル中のリン原
    子含有量が 500〜30000ppmとなる量と、下記一般式で
    表される不飽和脂肪族化合物をリン化合物の0.01〜0.5
    倍モルの量で添加することを特徴とする難燃性ポリエス
    テルの製造法。 【化1】 式において、R1 は炭素数が1〜12のアルキル基又は
    アリール基、R2 及びR3 は炭素数が1〜18のアルキル
    基、アリール基、モノヒドロキシアルキル基又は水素原
    子、Aは2価のアルキレン基を表す。 X−R4 −Y 式において、R4 は側鎖あるいは主鎖に不飽和結合を
    有する炭素数が2〜12の2価の脂肪族基、X及びYはヒ
    ドロキシル基又はカルボキシル基を表す。
  2. 【請求項2】 有機リン化合物と不飽和脂肪族化合物と
    をエチレングリコール溶液として、予め加熱処理した溶
    液をポリエステル製造の反応系に添加する請求項1記載
    の難燃性ポリエステルの製造法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008127570A (ja) * 2006-11-22 2008-06-05 Hyosung Corp 難燃性ポリエステル重合物の製造方法、これにより製造される重合物、およびこれから製造される繊維
JP2012214658A (ja) * 2011-04-01 2012-11-08 Teijin Dupont Films Japan Ltd 難燃性ポリエステルフィルム
JP2018532895A (ja) * 2015-12-29 2018-11-08 江蘇恒力化繊股▲ふん▼有限公司 難燃性ポリエステル繊維及びその製造方法

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