JPH07166422A - 難燃性ポリエステル繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 難燃性および高タフネスを有する繊維であっ
て、産業資材用途、たとえが養生メッシュ、安全ネッ
ト、シ−トベルト等に好適なポリエステル繊維を提供す
る。 【構成】 リン化合物をリン元素量として２０００ｐｐ
ｍ以上、および平均粒径が１〜１００ｍμｍの固体微粒
子を０．０１〜５．０重量％含有してなるポリエステル
繊維であって、強度が５ｇ／デニ−ル以上、伸度が３０
％以上かつタフネスが２４０以上であることを特徴とす
る難燃性ポリエステル繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主として産業資材用
途、とくに高強度、高伸度が要求される用途に必要な高
タフネス性を有する難燃性ポリエステル繊維に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレ−トで代表され
るポリエステル繊維は、高い結晶性を有することに起因
する高強度、高ヤング率、優れた寸法安定性の特徴を有
し、衣料用途はもちろんのこと、産業資材用途にも広く
用いられている。たとえば、タイヤコ−ド用途には、強
度８〜９ｇ／デニ−ル、伸度１０〜１５％、ヤング率１
００〜１２０ｇ／デニ−ルの高強力低収縮糸が一般に用
いられている。一方、安全ネットや養生メッシュ（工事
用メッシュ布）等の高強度、高伸度が必要な分野には、
強度８〜９ｇ／デニ−ル、伸度２０％（タフネス１８
０）、あるいは強度７ｇ／デニ−ル、伸度２５％（タフ
ネス１７５）の高タフネス糸が使用されている。さらに
伸度が３０％を越える高伸度糸をポリエステル系ポリマ
−で作製しよとすると、単にポリマ−の重合度を上げた
だけでは高強度と高伸度の両立は難しく、ポリマ−自体
の高結晶性ゆえに高伸度化の検討はあまりなされていな
い。

【０００３】近年の高速紡糸技術を応用した製糸技術に
よると、伸度４０〜８０％のポリエステルヤ−ンを得る
ことはできるが、強度が３〜４ｇ／デニ−ルと低く、産
業資材用繊維として使用することはできず、高強度で高
伸度を有する産業資材用ポリエステルヤ−ンが所望され
ていた。したがって、高強度、高伸度が要求される分野
には主にポリアミドが用いられている。しかしながら、
ポリアミドは収縮性が高く寸法安定性に欠けること、湿
潤時の強力低下が大きいこと、とくにナイロン６は溶融
温度が低く耐熱性に欠けること、価格が高いこと等の問
題点があった。

【０００４】一方、産業資材用途のポリエステル繊維に
対する難燃化の要求は高く、ポリエステル繊維に難燃性
を付与する試みが種々なされている。たとえば、ハロゲ
ン化合物やリン化合物をポリエステル繊維中に練り込ん
だり、あるいはポリエステルの重合段階でポリエステル
に共重合させたりする方法などがある。ポリエステル繊
維中への難燃化剤の練り込みは、該難燃化剤が繊維表面
にブリ−ドアウトし、難燃性の耐久性に問題があった。
また、ハロゲン化合物をポリエステルに共重合させる場
合、燃焼時に有毒ガスが発生したり、難燃性能が不十分
である等の問題点があった。さらにリン化合物をポリエ
ステルに共重合させる方法は、特公昭５３−１３４７９
号公報等で提案されており、難燃性については実用レベ
ルにあるものが多いが、産業資材用途、とくに高強度、
高伸度が合わせて要求される用途に必要な高タフネスを
有する難燃性ポリエステル繊維は今だ提案されていな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高強
度、高伸度を合わせもち、高タフネスの難燃性ポリエス
テル繊維、とくに産業資材用途に有用な難燃性ポリエス
テル繊維を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的は、リン化合物をリン元素量として２０００ｐｐｍ
以上、および平均粒径が１〜１００ｍμｍの固体微粒子
を０．０１〜５．０重量％含有するポリエステルからな
り、強度が５ｇ／デニ−ル以上、伸度が３０％以上、か
つタフネスが２４０以上であることを特徴とする難燃性
ポリエステル繊維を提供することによって達成される。

【０００７】本発明のポリエステル繊維を構成するポリ
エステルとは、テレフタル酸を主たる酸成分とし、エチ
レングリコ−ル、トリメチレングリコ−ル、テトラメチ
レングリコ−ルから選ばれる少なくとも１種のアルキレ
ングリコ−ルをグリコ−ル成分とするポリエステルであ
り、本発明の構成要件および目的を損なわない範囲で従
来公知の酸成分、グリコ−ル成分を共重合してもよい。
共重合してもさしつかえない酸成分としては、イソフタ
ル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、アジピン
酸、セバシン酸、アゼライン酸等の芳香族、脂肪族ジカ
ルボン酸が挙げられ、グリコ−ル成分としてはジエチレ
ングリコ−ル、ネオペンチルグリコ−ル、１，４−シク
ロヘキサンジメタノ−ル、ポリエチレングリコ−ル等が
挙げられる。また、ｐ−ヒドロキシ安息香酸等のヒドロ
キシ酸を共重合させてもよい。

【０００８】本発明において、ポリエステルに共重合さ
せるリン化合物は、充分な難燃性能を付与できることか
ら、その含有量がリン元素量に換算して２０００ｐｐｍ
以上であることが必要である。リン化合物の含有量の上
限値はとくに限定されないが、ポリエステル繊維の強
度、収縮特性、寸法安定性等の点から２５０００ｐｐｍ
以下であることが好ましい。好ましくは４０００〜２０
０００ｐｐｍ、さらに好ましくは５０００〜１２０００
ｐｐｍの範囲である。

【０００９】上記リン化合物としては、２官能性リン化
合物、すなわちエステル形成性官能基を２個有するリン
化合物が好ましい。具体的には下記式〔Ｉ〕〜〔ＩＩ
Ｉ〕で示される化合物が挙げられる。

【００１０】

【化１】

【００１１】

【化２】

【００１２】

【化３】

【００１３】〔式中、Ｒ₁ およびＲ₅ はそれぞれ同じか
または異なる基であって、炭素数１〜１８の炭化水素基
を示し、Ｒ₂ およびＲ₃ はそれぞれ同じかまたは異なる
基であって、炭素数１〜１８の炭化水素基または水素原
子を示し、Ａ₁ は２価の有機残基、Ａ₂ は３価の有機残
基を示し、Ｒ₄ はカルボキシル基またはそのエステルを
示し、Ｒ₆ はカルボキシル基またはそのエステル、ある
いは−Ｃ（Ｏ）Ｃ（Ｏ）−Ｏ−で示される基を介してＡ
₂ と環を形成する２価のエステル形成性官能基を示
す。〕

【００１４】式〔Ｉ〕で示されるリン化合物の具体例と
しては、フェニルホスホン酸ジメチル、フェニルホスホ
ン酸ジフェニルなどが挙げられる。式〔ＩＩ〕で示され
るリン化合物の具体例としては、〔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−（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、（２−カルボキシルエチル）メチ
ルホスフィン酸、（２−カルボキシルエチル）フェニル
ホスフィン酸、（２−メトキシカルボキシルエチル）フ
ェニルホスフィン酸メチル、（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などが挙げられ
る。式〔ＩＩＩ〕で示されるリン化合物の具体例として
は、（１，２−ジカルボキシエチル）ジメチルホスフィ
ンオキシド、（２，３−ジカルボキシプロピル）ジメチ
ルホスフィンオキシド、（２，３−ジメトキシカルボニ
ルエチル）ジメチルホスフィンオキシド、〔１，２−ジ
（β−ヒドロキシエトキシカルボニル）〕ジメチルホス
フィンオキシドなどが挙げられる。これらのリン化合物
の中でとくに式〔ＩＩ〕で示されるリン化合物が、ポリ
エステルとの共重合反応性がよいこと、重縮合反応時の
飛散が少ないことから好ましい。

【００１５】本発明に用いられる固体微粒子としては、
平均粒径が１〜１００ｍμｍ、好ましくは１０〜５０ｍ
μｍの範囲である。平均粒径が１ｍμｍ未満、あるいは
平均粒径が１００ｍμｍを越えると、高伸度の繊維が得
られない。固体微粒子の含有量は０．０１〜５重量％、
好ましくは０．０３〜１重量％の範囲である。固体微粒
子の含有量が０．０１重量％未満では、固体微粒子練り
込みによる高伸度化の効果の発現が乏しく、逆に固体微
粒子の含有量が５重量％を越えると、曵糸性の改善効果
が低下し高強度維持が困難になる。

【００１６】通常、ポリマ−中に添加された固体微粒子
のポリマ−中での分散状態は、紡糸前のポリエステルチ
ップや紡糸後の繊維を、単粒子状の微粒子の径より大き
い数十ｍμｍ〜１００ｍμｍ前後の厚みにウルトラミク
ロト−ムでスライスし、そのスライスした超薄切片を透
過型電子顕微鏡で高倍率に拡大すれば観察が可能であ
る。高強度、高伸度のポリエステル繊維を得る場合、固
体微粒子は繊維中に均一に分散していることが好まし
く、本発明においては１〜１００ｍμｍの粒径の微粒子
を用いることにより、繊維中に該微粒子が均一に分散し
ていることが確認されている。

【００１７】固体微粒子の種類は、その平均粒径が１〜
１００ｍμｍの範囲であればとくに制限がなく、シリ
カ、アルミナ、カオリン、炭酸カルシウム、酸化チタ
ン、硫酸バリウム等が挙げられる。なかでも分散性が良
好であることからコロイダルシリカが好ましい。これら
の固体微粒子はポリエステル重合前にスラリ−中に添加
してもよいし、エステル化後に添加してもよい。

【００１８】本発明のポリエステル繊維の固有粘度は
０．８以上が好ましい。固有粘度を０．８以上にするこ
とによって高強度、高伸度の物性が両立し、高タフネス
を有する繊維が得られるのである。固有粘度はさらに好
ましくは０．９〜１．２の範囲である。

【００１９】本発明のポリエステル繊維はその強度を５
ｇ／デニ−ル以上、伸度を３０％以上、しかも強度と伸
度との積で得られるタフネスを２４０以上とすることに
よって、産業資材用途として充分使用でき得るのであ
る。とくに安全ネット等として使用する場合の衝撃吸収
性を向上することができる。強度は好ましくは６．５ｇ
／デニ−ル以上、伸度は４０％以上、かつタフネスは２
６０以上である。

【００２０】本発明のポリエステル繊維には各種の熱安
定剤、顔料、滑剤、溶融粘度低下剤等の添加物、その他
公知の添加物を添加してもよい。

【００２１】本発明の難燃性ポリエステル繊維は高強
度、高伸度であり、高タフネスが要求される産業資材分
野に好適に用いることができる。たとえば、該難燃性ポ
リエステル繊維を用いて工事用メッシュ布（いわゆる養
生メッシュ）、工事用ネット（いわゆる安全ネット）を
作製することにより、高タフネスゆえに使用糸量の大幅
な減少が可能となり、布帛の軽量化が図れ、作業性（と
くに高所作業）が著しく向上する。また本発明の難燃性
ポリエステル繊維を経糸、あるいは経糸の一部に用いた
シ−トベルトはショック時の衝撃エネルギ−吸収が大き
く、人体に害を与えにくい、いわゆるエネルギ−吸収ベ
ルトとしても有用であり、エア−バッグにも有用であ
る。この他、家屋、自動車の内装品；公共設備などに好
適に用いられる。

【００２２】なお、本発明の難燃性ポリエステル繊維は
フィラメントのまま、またはトウ、もしくはカットファ
イバ−として紡績糸にして使用することもできる。さら
に不織布として利用することも可能である。

【００２３】以下、実施例により本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例になんら限定されない。なお、実
施例中における各物性は下記の方法により測定した。 （１）固有粘度〔η〕 フェノ−ル／テトラクロロエタン（等重量比）の混合溶
媒を用いて３０℃にて測定した。 （２）強度（ｇ／デニ−ル）および伸度（％） ＪＩＳ Ｌ １０１７に準拠して測定した。また、タフ
ネスは強度および伸度の積で示される。 （３）固体微粒子の平均粒径（ｍμｍ） 遠心粒径測定器（ＣＡＰＡ−５０００型、堀場製作所
製）を用いて得られた遠心沈降曲線を基にして算出し
た。 （４）ＬＯＩ値（限界酸素指数） 筒編地を作製し、ＪＩＳ Ｋ ７２０１に準拠して測定
した。

【００２４】実施例１〜２ テレフタル酸およびエチレングリコ−ルの混合スラリ−
を常法によりエステル化した後、リン化合物として、
〔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Ａを、および固体微粒子として平均粒
径が４０ｍμｍのコロイダルシリカをそれぞれ表１に記
載した量添加し、常圧下、２６０℃で３０分間攪拌さ
せ、ついで減圧下、２８０℃で重縮合を行なった。得ら
れたチップにさらに固相重合を施し、表１に記載の固有
粘度のチップを得た。これを９５〜３００℃の溶融温度
で押し出し、雰囲気温度３５０〜４００℃中に口金より
紡出せしめ、引取り速度４００〜２０００ｍ／分で引き
取った。引き続き１段、または２段で延伸し、２１０〜
２４０℃で熱固定した後、８８〜９６％の制限収縮を施
し、２５０デニ−ル／４８フィラメントからなるフィラ
メントヤ−ンを得た。このフィラメントヤ−ンの各物性
を表１に示す。このフィラメントヤ−ンを用いて筒編を
作製し、ＬＯＩ値を測定した。結果を表１に示す。ま
た、繊維中へのコロイダルシリカの分散性を電子顕微鏡
にて観察したところ、均一に分散されていた。

【００２５】実施例３〜４ 実施例１において、リン化合物として、〔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Ｂを用いる以外は同様にしてポリエステルを得、繊
維を得た。各物性を表１に示す。

【００２６】比較例１ 実施例１において、固体微粒子を添加しない以外は同様
にしてポリエステルを得、繊維を得た。各物性を表１に
示す。

【００２７】比較例２ 実施例１において、固体微粒子の添加量を表１のように
代える以外は同様にしてポリエステルを得、繊維を得
た。各物性を表１に示す。

【００２８】比較例３〜４ 実施例３において、固体微粒子の添加量を代える（比較
例３）、固体微粒子の種類を代える（比較例４）以外は
同様にしてポリエステルを得、繊維を得た。各物性を表
１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】実施例１〜４で得られた繊維は良好な難燃
性および高タフネスを有していた。比較例１、３および
４で得られた繊維は難燃性は良好ではあったが、タフネ
スが低く、産業資材用途には不向きであった。比較例２
で得られた繊維は難燃性が不十分であった。

【００３１】

【発明の効果】本発明の難燃性ポリエステル繊維は、産
業資材用途、たとえば工事用メッシュ、ネット、シ−ト
ベルト、エア−バッグ等、高タフネスかつ難燃性が要求
される用途に好適に用いられる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リン化合物をリン元素量として２０００ｐ
   ｐｍ以上、および平均粒径が１〜１００ｍμｍの固体微
   粒子を０．０１〜５．０重量％含有するポリエステルか
   らなり、強度が５ｇ／デニ−ル以上、伸度が３０％以
   上、かつタフネスが２４０以上であることを特徴とする
   難燃性ポリエステル繊維。