説明

芯鞘型複合繊維

【課題】 燃焼時のドリップが改善され、かつ難燃性が発現する芯鞘複合型系繊維を提供する。
【解決手段】 芯成分(成分A)がポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルであり、鞘成分(成分Bと成分Cとのブレンドポリマー)が(成分B)ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルと(成分C)ポリアリーレンスルフィドのブレンドポリマーにより構成され、成分A、成分Bおよび成分Cの重量比率が下記一般式(1)、(2)を満足することを特徴とする芯鞘型複合繊維。
0.01≦(B/C)≦0.2 (1)
0.05≦(B+C)/A≦20 (2)

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、難燃性能を有した芯鞘型複合繊維に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、易燃焼性繊維などの難燃化手法として、含塩素系難燃剤、含臭素系難燃剤等のハロゲン系難燃剤、またはハロゲン系難燃剤とアンチモン系難燃剤を含有した繊維構造物が数多く提案されている。しかしながら、これらの繊維構造物は難燃性には優れるもののハロゲン系難燃剤は燃焼時にハロゲン化ガスを発生させる懸念があるなど、これらの問題点を解決するために数多くの繊維構造物の検討がなされている。
【0003】
例えば、繊維構造物中にハロゲン元素やアンチモン元素を含まないリン系化合物を使用したリン系難燃剤を含有した繊維構造物が数多く提案されているが、難燃性はハロゲン系、アンチモン系難燃剤よりも低く、難燃性能は不十分であった。
【0004】
一方、ポリフェニレンスルフィド(以下PPSと略す)に代表されるポリアリーレンスルフィド(以下PASと略す)樹脂は優れた難燃性を有したポリマーとして知られている。しかしながら、PASは汎用樹脂と比較し高価であり用途が限られていた。
【0005】
これらの問題を解決するため、他の繊維との混繊について提案されている(特許文献1参照)。しかし、PPS繊維と汎用繊維とを混合した紡績糸では、混合・紡績工程が増えるため品質のバラツキに懸念がある。
【0006】
また、バラツキを解消するためにPPSとポリエチレンテレフタレート(以下PETと略す)のアロイを繊維化する方法が提案されている(特許文献2参照)。しかし、これではPPSが90%以上含有していないと難燃性が発現しないため、コスト面では以前高価なものであった。
【特許文献1】特開2001−254271号公報
【特許文献2】特開2004−231908号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は前記した現状に鑑み、燃焼時にドリップしないように改善され、かつ難燃性が発現する芯鞘複合型系繊維を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題は、芯成分(成分A)がポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルであり、鞘成分がポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステル(成分B)とポリアリーレンスルフィド(成分C)のブレンドポリマーにより構成され、成分A、成分Bおよび成分Cの重量比率が下記一般式(1)、(2)を満足することを特徴とする芯鞘型複合繊維により解決できる。
0.01≦(B/C)≦0.2 (1)
0.05≦(B+C)/A≦1 (2)
【発明の効果】
【0009】
本発明によれば、難燃繊維素材として用いられる用途、具体的には、例えば、衣料用途、非衣料用途、産業用途などで難燃性能が高い繊維構造物を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
以下、本発明について詳細に説明する。
【0011】
本発明の芯鞘型複合繊維の芯成分(成分A)は、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルである。
【0012】
ポリアルキレンテレフタレートとは、ジオール成分とテレフタル酸成分を用いて得られる重合体が挙げられる。ジオール成分としては、エチレングリコール、1,4ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(2′−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。1,4ブタンジオールおよびそのエステル形成能を有するその誘導体、トリメチレングリコールおよびそのエステル形成能を有する誘導体、エチレングリコールまたはエステル形成能を有するその誘導体とテレフタル酸またはエステル形成能を有するその誘導体を重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)およびPETであり、難燃性の効果が大きいため好ましく用いられる。
【0013】
また、ポリアルキレンナフタレートとは、ジオール成分とナフタレンジカルボン酸成分を用いて得られる重合体が挙げられる。ジオール成分としては、エチレングリコール、1,4ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(2′−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。1,4ブタンジオールおよびそのエステル形成能を有するその誘導体、トリメチレングリコールおよびそのエステル形成能を有する誘導体、エチレングリコールまたはエステル形成能を有するその誘導体とナフタレンジカルボン酸またはエステル形成能を有するその誘導体を重縮合して得られるポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンナフタレートおよびポリエチレンナフタレート(PEN)であり、難燃性の効果が大きいため好ましく用いられる。
【0014】
中でもPETは熱安定性に優れ、且つ、比較的安価なポリマーであることからより好ましく用いることができる。
【0015】
本発明の芯鞘型複合繊維の芯成分(成分A)には、本発明の目的とするドリップ抑制の効果、難燃性、繊維の物性、加工特性などの低下が無い範囲で、他の有機ポリマーや無機化合物とのブレンド、アロイ、コンポジットなどを用いることも可能である。
【0016】
また、本発明の芯鞘型複合繊維の芯成分(成分A)には、ヒンダートフェノール系、アミン系、ホスファイト系、チオエステル系などの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系などの紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、シアニン系、スチルベン系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ペリノン系、キナクリドン系などの有機顔料、無機顔料、蛍光増白剤、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン等の粒子、抗菌剤、静電剤などの添加剤が含有されても良い。
【0017】
本発明の芯鞘型複合繊維の鞘成分は、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステル(成分B)とポリアリーレンスルフィド(成分C)のブレンドポリマーにより構成される。
【0018】
本発明の成分Bは、ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルである。
【0019】
上記ポリアルキレンテレフタレートとは、ジオール成分とテレフタル酸成分を用いて得られる重合体が挙げられる。ジオール成分としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(2′−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。ジオール成分とテレフタル酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体を重縮合して得られるPBT、PTTおよびPETであり、難燃性の効果が大きく好ましく用いられる。
【0020】
また、ポリアルキレンナフタレートとはジオール成分とナフタレンジカルボン酸成分を用いて得られる重合体が挙げられる。ジオール成分としては、エチレングリコール、1,4−ブタンジオール、プロピレングリコール、トリメチレングリコール、テトラメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール、2,2−ビス(2′−ヒドロキシエトキシフェニル)プロパンなどおよびエステル形成能を持つそれらの誘導体が挙げられる。ジオール成分とナフタレンジカルボン酸またはそのエステル形成能を有するその誘導体を重縮合して得られるポリブチレンナフタレート、ポリトリメチレンナフタレートおよびPENであり、難燃性の効果が大きく好ましく用いられる。
【0021】
本発明の成分Aと成分Bは、同一であると芯鞘型複合繊維の芯成分と鞘成分の接着性が良好となり好ましい。
【0022】
本発明は、鞘成分の成分Cがポリアリーレンスルフィド(PAS)である。本発明におけるPAS樹脂とは、式−(Ar−S)−の繰り返し単位を主要構成単位とするホモポリマーまたはコポリマーである。上記Arとしては、下記式(A)から式(K)などで表わされる単位などが例示されるが、なかでも式(A)で表わされる単位が特に好ましい。
【0023】
【化1】

【0024】
(ただし、式中のR1,R2は、水素、アルキル基、アルコキシ基およびハロゲン基から選ばれた置換基であり、R1とR2は同一であっても異なっていてもよい)この繰り返し単位を主要構成単位とする限り、下記式(L)から式(N)などで表される少量の分岐単位または架橋単位を含むことができる。これら分岐単位または架橋単位の共重合量は、−(Ar−S)−単位に対して0〜5モル%の範囲であることが好ましく、1モル%以下の範囲であることがより好ましい。
【0025】
また、本発明におけるPAS樹脂は、下記繰り返し単位を含むランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物であってもよい。
【0026】
【化2】

【0027】
これらPAS樹脂の代表例としては、ポリフェニレンスルフィド(PPS)、ポリフェニレンスルフィドスルホン、ポリフェニレンスルフィドケトン、これらのランダム共重合体、ブロック共重合体およびそれらの混合物などが挙げられる。特に好ましいPAS樹脂としては、ポリマーの主要構成単位としてp−フェニレン単位
【0028】
【化3】

【0029】
を90モルパーセント以上含有するPPS、ポリフェニレンスルフィドスルホンおよびポリフェニレンスルフィドケトンが挙げられ、PPSが特に好ましい。
【0030】
本発明の芯鞘型複合繊維の鞘成分は、成分Bと成分Cの重量比率が下記一般式(1)である。
0.01≦(B/C)≦0.2 (1)
成分Bと成分Cの重量比率B/Cが0.01より小さい場合、芯鞘複合繊維の製造工程において芯成分との紡糸性が悪くなり、得られた繊維の物性の低下、特に強伸度が低下する。また、B/Cが0.2を超えると難燃性が得られない。本発明の範囲とすることによって複合繊維の繊維物性と難燃性を両立することができる。成分Bと成分Cの重量比率は0.1以下が好ましく、0.05以下が難燃性能のほかに燃焼時のドリップ(溶融滴下)が抑制されるため好ましい。
【0031】
本発明の鞘成分は、紡糸機内でのブレンドや予め成分Bと成分Cを溶融混練しアロイ化した後、繊維化することが好ましい。
【0032】
本発明の溶融混練の方法は特に限定されず、公知の加熱溶融混合装置を使用することができる。
【0033】
加熱溶融混合装置としては単軸押出機、二軸押出機、それらの組み合わせの二軸押出機、ニーダー・ルーダー等を使用することができる。中でも、二軸押出機を用いるとPPSとポリアルキレンテレフタレートの分散性が向上することから好ましく用いられる。より好ましくは、ニーディングゾーンが2箇所以上ある二軸押出機を用いることである。
【0034】
本発明の芯鞘型複合繊維の芯鞘比率は下記一般式(2)であることを特徴としている。
0.05≦(B+C)/A≦1 (2)
上記一般式において(B+C)/Aが0.05より小さいと難燃性が得られない。(B+C)/Aが0.05以上とすることでドリップが抑制され難燃性の良好な複合繊維を得ることができる。これは、PPSが燃焼時に炭化しやすいためであり、繊維が燃焼した際に表面のPPSが炭化層を形成するためドリップが抑制され且つ難燃性が得られていると考えられる。0.1以上とすることで炭化層が厚くなるため難燃性、ドリップ抑制性が向上する傾向にあるため好ましい。一方、(B+C)/Aが1より大きいと繊維が黄色く着色する。好ましくは0.5以下である。
【0035】
本発明の芯鞘型複合繊維の鞘成分には、本発明の目的とする難燃性、繊維の物性、加工特性などの低下が無い範囲で、他の有機ポリマーや無機化合物とのブレンド、アロイ、コンポジットなどを用いることも可能である。
【0036】
また、本発明のポリエステルには、ヒンダートフェノール系、アミン系、ホスファイト系、チオエステル系などの酸化防止剤、ベンゾトリアゾール系、ベンゾフェノン系、シアノアクリレート系などの紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、シアニン系、スチルベン系、フタロシアニン系、アントラキノン系、ペリノン系、キナクリドン系などの有機顔料、無機顔料、蛍光増白剤、炭酸カルシウム、シリカ、酸化チタン等の粒子、抗菌剤、静電剤などの添加剤が含有されても良い。
【0037】
また本発明の複合繊維は、フィラメントもしくはステープルのいずれの形態でも有用に用いることができる。
【0038】
例えば衣料用途のフィラメントとしては、単糸繊度が0.1dtexから十数dtexの範囲であり、総繊度として50dtexから300dtexでフィラメント数が10から100本のマルチフィラメントが好適に用いられる。
【0039】
また、例えば産業用途のフィラメントとしては、単糸繊度が十数Dtexから数百Dtexの範囲であり、総繊度として数百Dtexから数千Dtexでフィラメント数が10から100本の範囲のマルチフィラメントが好適に用いられる。
【0040】
また、繊維構造物としては、織物、編み物、不織布などの種々の布帛形態で用いることが可能である。
【0041】
例えば衣料用途の場合には、上記のフィラメントを、例えば一重組織である三原組織や変化組織、二重組織であるよこ二重組織やたて二重組織などの織物に製織すればよい。このときの織物の質量は50g/m以上500g/m以下の範囲が好ましい。
【0042】
また、産業用途のフィラメントについても、衣料用途と同様に織物に製織して用いることができる。このときの繊維構造物の質量は300g/m以上1500g/m以下の範囲である。
【0043】
また、本発明の複合繊維は後加工による影響を受けないため、様々な後加工をすることができる。例えば、浴中加工、吸尽加工、コーティング加工、Pad−dry加工、Pad−steam加工などにより撥水性、親水性、制電性、消臭性、抗菌性、深色性などの機能を付与することができる。
【0044】
本発明の複合繊維は、ドリップ抑制の効果、難燃性、樹脂組成物の物性、加工特性などの低下が無い範囲で、他の繊維との混紡や混繊などが可能であるが、繊維構造物中に主成分として含有していることが好ましく、繊維構造物に対して重量比で70%以上含有していることがより好ましい。
【0045】
本発明の複合繊維の製造方法は、例えば以下に示す方法を採用することができる。
【0046】
まず、芯部A及び芯部Bに用いるポリエステルを選択する。
【0047】
次に、鞘成分のポリエステルとPAS樹脂を上記に示した方法により溶融混練しPAS/ポリエステルブレンド樹脂を製造する。
【0048】
芯部のポリエステルおよび鞘部のPAS/ポリエステルブレンド樹脂はそれぞれ、別々に280〜320℃で溶融・計量し、280〜320℃に加熱された紡糸ブロックに導き、紡糸ブロックに内蔵された紡糸パックに送り、パック内でポリマーを濾過した後、紡糸口金で芯鞘構造に貼り合わせた後、吐出した糸条を得る。紡出された糸条は一旦冷却、固化されたあと、給油ガイドで油剤を付与され、交絡装置で適度な交絡を与えられた後、ゴデットロールで800〜4000m/分の速度で引き取られ、巻き取られる。
【0049】
更に延伸温度80〜100℃で延伸し、120〜150℃で熱セットすることにより芯鞘型複合繊維を得ることができる。
【0050】
本発明の繊維構造物は、繊維製品として特に難燃性が必要な繊維製品、例えばカーシートやカーマットなどの車両内装材、カーテン、カーペット、椅子張り地などのインテリア素材、衣料素材などでドリップが抑制され、かつ難燃性を発現する繊維製品として好適に用いることができる。中でも染色工程が必須である用途において好適に用いられる。
【実施例】
【0051】
以下に本発明を実施例で具体的に説明する。
【0052】
尚、各物性の評価方法は以下に示す方法によりそれぞれ測定した。
【0053】
(1)複合繊維の芯鞘比率の測定
複合繊維の断面方向の超薄切片をSorvall社製ウルトラミクロトーム(MT6000型)を用いて作成した。この切片を、透過型電子顕微鏡(日立H800型)を用いて3000倍で観察した。視野を変えて5視野の写真を撮影し、それぞれの写真について芯部分と鞘部分を切り取り、重量法で芯鞘の割合を算出し、5視野の平均値を芯鞘比率とした。
【0054】
(2)燃焼性評価
評価する繊維を用いて筒編地とし、長さ100mm、質量1gの試験片を作成し、JIS L 1091:1999 D法に準じて評価した。このとき、試料を全て燃焼させるまでに要した接炎回数と接炎時および残炎時のドリップ回数を評価した。
【0055】
接炎回数は3回以上を合格とし、ドリップ回数は0回を合格とした。
【0056】
(3)紡糸性・延伸性
公知の複合紡糸機を用いて、紡糸温度300℃、紡糸速度1500m/分、口金口径0.23mm−24H(ホール)、吐出量40g/分の条件で24時間紡糸を行い、糸切れの発生しなかったものを良好と判断した。
【0057】
また、加工速度400m/分、延伸温度90℃、セット温度150℃の条件で、得られる延伸糸の繊度が85dtex−24フィラメントになるような延伸倍率で延伸を行い、糸切れが発生しなかったものを良好と判断した。
【0058】
(4)繊維の色
スガ試験機社製SM−3 カラーコンピュ−ターを用い、金属板に繊維を下地の色がほぼ無視できる程度まで密に積層し均一に巻き付けb*値を測定し、b*が3.0以下を白色、3.0より大きいと黄色とした。
また、実施例で用いた原料は以下に示したものを使用した。
[PET]
公知の方法により得られた固有粘度0.65のPETのペレットを乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
[PEN]
公知の方法により得られた固有粘度0.70の2,6−PENのペレットを乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
[PPS]
公知の方法により得られたMFR298g/10分のPPSのペレットを乾燥温度150℃、真空下で10時間乾燥したものを用いた。
【0059】
実施例1
PPSチップ97重量%およびPETチップ3重量%を300℃に加熱されたニーディングゾーンが2箇所有したベント式2軸混練押出機に供給して、せん断速度100sec−1、滞留時間1分にて溶融押出した。混練時の樹脂温度は300℃であった。混練機より冷水中にストランド状に吐出、直ちにカッティングしてPPS97重量%およびPET3重量%であるポリマーチップを得た。
【0060】
次に、PETを芯成分、及び混練で得たPPS/PET組成物を鞘成分に用い、複合紡糸を行った。各ポリマーを事前に真空乾燥機で150℃、10時間、2Torrで乾燥した後、それぞれ別々に溶融し、公知の複合紡糸機を用いて、所定の芯鞘比率50/50、紡糸温度300℃、紡糸速度1500m/分、口金口径0.23mm−24H(ホール)、吐出量40g/分の条件で紡糸を行い、未延伸糸を得た。
【0061】
次いで、加工速度400m/分、延伸温度90℃、セット温度150℃の条件で、得られる延伸糸の繊度が85dtex−24フィラメントになるような延伸倍率で延伸を行い、延伸糸を得た。
【0062】
その後、得られた延伸糸を筒編み機で編物の繊維構造物を作製し、難燃性の評価方法を行った結果、接炎回数5回以上であり難燃性を有した繊維であった。結果を表1に示した。
【0063】
実施例2〜4
鞘成分のPPS/PETポリマー比率を変更した以外は実施例1と同様にして行った。結果を表1に示す。
【0064】
【表1】

【0065】
実施例5〜7
芯鞘比率を変更した以外は実施例1と同様にして行った。結果を表2に示す。
【0066】
実施例8
PETをPENに変更した以外は実施例1と同様にして行った。結果を表2に示す。
【0067】
【表2】

【0068】
比較例1
鞘成分をPPS単独とした以外は実施例1と同様にして行った。結果を表3に示す。
【0069】
比較例2
鞘成分のB/Cを0.5とした以外は実施例1と同様にして行った。結果を表3に示す。
【0070】
比較例3
芯成分に用いたPETのみで紡糸した単成分繊維とした以外は実施例1と同様にして行った。結果を表3に示す。
【0071】
比較例4
芯鞘複合比率を30/70に変更した以外は実施例1と同様にして行った。結果を表3に示す。
【0072】
【表3】

【0073】
表1、2に示したとおり、本発明の範囲内にある複合繊維は、製糸工程での糸切れがほとんど認められず成形加工時の高い安定性を示した。また、ドリップが無く良好なドリップ抑制効果を発現するとともに、接炎回数が多く難燃性が高いことが確認された。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
芯成分(成分A)がポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルであり、鞘成分(成分Bと成分Cとのブレンドポリマー)が(成分B)ポリアルキレンテレフタレート、ポリアルキレンナフタレートおよびこれらの共重合ポリマーから選択されるポリエステルと(成分C)ポリアリーレンスルフィドのブレンドポリマーにより構成され、成分A、成分Bおよび成分Cの重量比率が下記一般式(1)、(2)を満足することを特徴とする芯鞘型複合繊維。
0.01≦(B/C)≦0.2 (1)
0.05≦(B+C)/A≦1 (2)
【請求項2】
成分Cがポリフェニレンスルフィドであることを特徴とする請求項1記載の芯鞘型複合繊維
【請求項3】
成分Aがポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項1または2記載の芯鞘型複合繊維
【請求項4】
成分Bがポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の芯鞘型複合繊維

【公開番号】特開2010−59580(P2010−59580A)
【公開日】平成22年3月18日(2010.3.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−228007(P2008−228007)
【出願日】平成20年9月5日(2008.9.5)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】