説明

難燃性ポリアミド繊維および布帛

【課題】
本発明の課題は、産業資材用途に好適な、難燃性と耐候性に優れた高強度のポリアミド繊維およびそれを用いた難燃性ポリアミド布帛を提供することにある。
【解決手段】
限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が200〜5000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtex、沸騰水収縮率が5〜15%の難燃性マルチフィラメントポリアミド繊維、限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が80〜80000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtexであることを特徴とする難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維および布帛。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高強度の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維およびポリアミドモノフィラメント繊維(以下まとめて「ポリアミド繊維」という)およびそれを用いてなる難燃性ポリアミド布帛に関する。詳しくは、難燃性および耐候性に優れ、産業資材用途に好適な高強度のポリアミド繊維およびそれを用いてなる難燃性ポリアミド布帛に関する。
【背景技術】
【0002】
ポリアミド繊維は、その高強力、強靱性および優れた耐久性を活かし産業資材用途に広く用いられている。例えば、タイヤコ−ド、エアバッグ、テント、タ−ポリン、ベルト、ロ−プ、陸上ネットおよび漁網等で有用されている。
【0003】
産業資材用途では、ポリアミド繊維の高強力、強靱性、耐久性等に加え、難燃性を同時に求められる用途が多いにもかかわらず、実用化は進んでいなかった。ポリアミド繊維に配合する適当な難燃剤がなく難燃化が困難であったこと、あるいは難燃化を達成しようとして必要量の難燃剤を含有させると強度が低下したり、安定な製糸ができず、高強度で耐候性の優れた難燃性ポリアミド繊維は得られなかったからである。
【0004】
難燃性ポリアミド繊維および難燃性ポリアミド樹脂に関する技術はこれまでにも開示されており、樹脂については実用化も進んでいる。
【0005】
繊維に関しては特許文献1、特許文献2また樹脂については特許文献3、特許文献4および特許文献5がそれぞれ知られている。
【0006】
特許文献1は、「ポリアミドの本来の諸特性を損なうことなく優れた難燃性の付与された難燃性ポリアミド繊維を提供すること。」を課題とし、この課題は、「ポリアミド97〜85重量%とメラミンシアヌレ−ト3〜15重量%とからなり、該メラミンシアヌレ−トの約100重量%が30μm以下且つ80重量%以上が7μm以下の粒径でポリアミド中に分散されてなるポリアミド組成物からなる単糸径10〜100μmの難燃性繊維」とすることによって達成されるとしている。
【0007】
しかるに、特許文献1では、メラミンシアヌレ−トの含有量が多く、ポリアミド中のメラミンシアヌレ−トの粒子径が大きいため、特許文献1によって得られる難燃性ポリアミド繊維の強度が、実施例によれば、高々4.5〜4.9g/dであり、産業用繊維として求められる強度としては不十分である。
【0008】
特許文献2は、「良好な防炎性を発現し、消防法や政令で指定された場所で使用することのできる防炎性人工芝用ヤーン及び防炎性人工芝を提供すること」を課題とし、この課題は「ポリアミド樹脂99.9〜97.0重量部とメラミン系難燃剤0.1〜3.0重量部とからなる防炎性人工芝用ヤーン」とすることによって達成されるとしている。しかるに、特許文献2では用途が人工芝用途に限定されており、メラミンシアヌレートの分散性については何ら考慮されておらず、実施例にあるようにメラミンシアヌレート粉末を他の原料と同時に紡糸機に供給し粒子の分散性を向上する処方を何ら取らず製糸を行うため、粒子の2次凝集により繊維中に粗粒を生じていると考えられる。その結果として、特許文献技術2によって得られる防炎性人工芝用ヤーンの強度は、実施例によれば、高々3.5〜4.5g/dであり、産業用繊維として求められる強度としては不十分である。
【0009】
特許文献3は、「難燃性で、しかも空気雰囲気中で加熱乾燥されても着色することのない耐熱安定性の優れたポリアミド樹脂組成物を提供すること。」を課題とし、この課題は、「ポリアミド樹脂100重量部に対し、(1)トリアジン系化合物難燃剤1〜20重量部および、(2)次亜リン酸アルカリ土類金属塩0.001〜5重量部」を含有するポリアミド樹脂組成物」とすることで達成されるとしている。
【0010】
特許文献3は、高温の空気中に曝された時の樹脂の着色を防止することを目的としたものであって、本発明の高強度の難燃性ポリアミド繊維とは異なる。本発明の高強度で耐候性に優れた難燃性ポリアミド繊維については勿論、樹脂としての強度特性についても言及はなく、布帛への適用等についても、具体的に開示されていない。
【0011】
特許文献4は、「良好な機械的性質及び良好な防炎性を有する熱可塑性成形材料を提供すること。」を課題とし、この課題は、「次の成分からなる組成物とすること。A)熱可塑性ポリアミド 40〜98重量%、B)メラミンシアヌレ−ト 0.5〜30重量%、C)水酸化マグネシウム 0.5〜30重量%、D)B)及びC)とは異なる繊維状又は粒状の充填剤又はその混合物 1〜50重量%、及びE)慣用の添加剤又は処理助剤0〜30重量%」することによって達成されるとしている。
【0012】
特許文献4は、良好な機械的性質を有する防炎性ポリアミド樹脂に関するものであって、本発明の高強度で耐候性の優れた難燃性ポリアミド繊維とは異なる。また、樹脂の引張り強度は、実施例によれば85〜140N/mmが得られているが、本発明の難燃性ポリアミド繊維の強度に及ぶレベルではない。また、本発明の難燃性ポリアミド布帛についても開示されていない。
【0013】
特許文献5は、「ハロゲンフリ−で、機械的及び加工特性の改良された難燃性熱可塑性ポリエステル又はポリアミド組成物を提供すること」を課題とし、この課題は、「トリアジンから誘導される化合物がメラミンの縮合生成物、好適にはメラム又はメレムであることを特徴とする難燃剤の組み合わせによって達成される。又、難燃剤の組み合わせが、有機リン化合物が少なくとも14重量%のリンを含有し、かつトリアジンから誘導される化合物がメラミンシアヌレ−トであることを特徴とするところの、ハロゲンフリ−ガラス繊維強化熱可塑性ポリアミド組成物をも包含する。」ことによって達成されるとしている。
【0014】
特許文献5は、機械的特性および加工特性の改良された難燃性ポリアミド樹脂に関するもので、本発明の高強度で難燃性に優れた難燃性ポリアミド繊維とは異なる。そして、ポリアミド樹脂の引張り強度は実施例によれば152〜176N/mmであり、本発明難燃性ポリアミド繊維と比較し著しく低い。また、布帛等については、具体的に開示されていない。
【特許文献1】特開昭56−107012号公報
【特許文献2】特開2000−303257号公報
【特許文献3】特開平3−054252号公報
【特許文献4】特開平7−3152号公報
【特許文献5】特表2001−509531号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0015】
本発明の課題は、産業資材用途に好適な難燃性と耐候性に優れた高強度の繊維という)およびそれを用いた難燃性ポリアミド布帛を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0016】
上記課題は以下の手段によって達成することができる。
本発明は、限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が200〜5000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtex、沸騰水収縮率が5〜15%の難燃性マルチフィラメントポリアミド繊維、および限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が100〜50000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtexの難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維である。
【0017】
本発明の上記特性を有する難燃性ポリアミド繊維は、トリアジン系化合物を0.5〜10重量%、好ましくは0.5〜3重量%含有することが好ましい。そして、該トリアジン化合物はメラミンシアヌレ−トが好ましく、該メラミンシアヌレ−トは粒子径が0.1〜5mμであることが好ましい。また、本発明難燃性ポリアミド繊維は、動的粘弾性測定における損失正接(tanδ)の主分散ピーク温度が103〜120℃であることが好ましく、定長拘束法でのDSC融解曲線の融解ピーク温度が227℃〜280℃であることが好ましい。
【0018】
また、本発明難燃性ポリアミド繊維は、有機または無機の銅化合物を、銅として20〜1000ppm含有することが好ましく、より好ましくは有機または無機の顔料を、0.1〜1.0重量%含有してなる原着繊維である。
【0019】
また、本発明は上記本発明の難燃性ポリアミド繊維を用いてなる難燃性ポリアミド布帛であり、限界酸素指数(LOI)が24〜35である。また、本発明難燃性ポリアミド繊維は、有機または無機の顔料を含有してなる原着難燃性ポリアミド繊維からなる難燃性ポリアミド布帛である。
【発明の効果】
【0020】
本発明の難燃性ポリアミド繊維は、産業資材用として必要な難燃性および耐候性を有していることから、後加工による難燃剤付与を行うことなく使用することができる。このことから従来の後加工難燃製品に比べ、屋外での使用による難燃性能の経時的な低下がないこと、軽量で工事等での取扱い性に優れること、後加工工程を省けることにより製品の低コスト化が図れること、など多くの利点を有している。また、本発明の難燃性ポリアミド繊維は、非難燃性のポリアミド繊維に匹敵する高強度を有しいることから、ポリアミド繊維を使用している全ての用途にそのまま適用することが可能で、難燃性の繊維製品を容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】

本発明の高強度で耐候性に優れた難燃性ポリアミド繊維は、限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が200〜5000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtex、沸騰水収縮率が5〜15%の難燃性ポリアミドフィラメント繊維、および限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が100〜50000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtexの難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維である。
【0022】
本発明の上記特性を有する難燃性ポリアミド繊維は、ナイロン6、ナイロン66、ナイロン46等のホモポリマ、またはこれらを主成分とする共重合ポリマ、ブレンドポリマ等
でも良い。
【0023】
本発明の難燃性ポリアミド繊維のうち、難燃性ポリアミドマルチフィラメントは、資材用繊維として高強度であることが必要なため、好ましくは高分子量ポリマが用いられる。硫酸相対粘度が通常3.0〜5.0、好ましくは、3.5〜4.5の高粘度ポリマである。3.0未満では高強度繊維が得にくく、一方、5.0を越えると、製糸しにくく、3000m/分以上の製糸速度では糸切れや毛羽の少ない安定な製糸が困難である。
【0024】
本発明の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維は、限界酸素指数(LOI)が24〜35である。限界酸素指数(LOI)は、JIS L1091繊維製品の燃焼性試験方法E法(酸素指数法試験)によって測定される。LOIは26〜35であることが好ましく、28〜35であることがより好ましく、30〜35であることが最も好ましい。LOIが24未満では、十分な難燃性があるとは言えず、難燃性ポリアミド布帛として、例えば建築工事用シ−トとして用いるには不十分である。一方、LOIは高いほど難燃性が良好で好ましいがLOIが35を越える難燃性を得ようとすると、難燃剤の含有量を高めなければならす、本発明の高強度の難燃性繊維は得られない。
【0025】
本発明の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維は、繊度が200〜5000dtexであり、資材用繊維として好適な繊度である。繊度が200dtex未満でも、本発明の難燃性および耐候性に優れた高強度のポリアミド繊維は得られるものの、難燃性ポリアミド布帛として現状では有用な用途が殆どない。5000dtexを越える繊度でも同様に得られるものの、通常、5000dtexを越える太繊度糸をそのまま製造するよりも、本発明繊度範囲のものを製糸して合糸した方が有利である。
【0026】
また、本発明の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維は、強度が5.0〜9.0cN/dtex、好ましくは6.0〜8.5cN/dtexである。5.0cN/dtex未満では資材用繊維として強度が十分でなく、有用できない。一方、強度が9.0cN/dtexを越える難燃性ポリアミド繊維も得られるが、製糸の収率が劣り、毛羽が多く発生するため品位の良い難燃性ポリアミド布帛を得ることができない。
【0027】
本発明の難燃性ポリアミド繊維は、沸騰水収縮率が5〜15%である。好ましくは、 8〜13%である。高強度ポリアミドマルチフィラメント繊維として十分に分子鎖を配向させると共に、高強度繊維構造を固定するために高温で熱処理された結果として、上記範囲にある。5%未満、あるいは15%を越えると、十分な延伸がなされずに配向度の低いものしか得られないか、十分に熱処理されず繊維構造が固定化されていないかのいずれかである。
【0028】
次に、本発明の難燃性ポリアミド繊維がモノフィラメント繊維の場合には、限界酸素指数(LOI)が24〜35で、単糸繊度が80〜80000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtexである。
【0029】
LOIが24未満では、十分な難燃性があるとは言えず、資材用途にモノフィラメントのままあるいはポリアミド布帛として用いても不十分である。一方、LOIは高いほど難燃性が良好で好ましいが、LOIが35を越える難燃性を得ようとすると、難燃剤の含有量を高めなければならす、本発明の高強度の難燃性繊維は得られない。
【0030】
繊度は80〜80000dtex、好ましくは、80〜20000dtexである。80dtex未満の高強度の難燃性モノフィラメントも得られるが、好適な用途が少なく、一方、80000dtexを越える太いモノフィラメントは、断面内外層が均一で、高強度のモノフィラメントを得ることが困難である。
【0031】
次に、本発明難燃性ポリアミド繊維は、難燃剤として好ましくはトリアジン化合物を0.5〜10重量%含有することによって上記難燃特性を発現する。好ましくは、0.5〜3重量%である。LOI24〜35を有し、かつ強度5.0〜9.0cN/dtexを得るために必須である。
【0032】
本発明の難燃性ポリアミド繊維には難燃剤としてトリアジン系化合物を0.5〜10重量%、好ましくは0.5〜3重量%含有することが好ましい。トリアジン系化合物としてはメラミン類やシアヌル酸類、またメラミン類とシアヌル酸類の付加物等が挙げられる。シアヌル酸類としては、シアヌル酸やイソシアヌル酸は勿論のこと、エノール形、ケト形を問わずトリメチルシアヌレート、トリエチルシアヌレート、メチルシアヌレート、ジエチルシアヌレート、トリノルマルプロピルシアヌレートなどのシアヌル酸誘導体を用いることができる。また、シアヌル酸類は水和物であっても無水物であってもよい。メラミン類としては、メラミンは勿論のことアンメリド、アンメリン、ホルモグアナミン、グアニルメラミン、シアノメラミン、アリルグアナミン、メラム、メレム、リン酸メラミン等を例示することができる。メラミン類とシアヌル酸類との付加物としては、メラミンとイソシアヌル酸の付加物であるメラミンシアヌレートを例示することができるが、前記メラミン類とシアヌル酸類の付加物、好ましくは等モル付加物であれば種類を限定されるものではない。また、例えばメラミン類とシアヌル酸類の水溶液を混合して両者の塩を形成させた後、濾過して得られるメラミン類とシアヌル酸類の塩には未反応のメラミン類やシアヌル酸類が含まれていても良い。
【0033】
これらトリアジン化合物難燃剤のうちシアヌル酸、イソシアヌル酸、メラミン、メラミン・シアヌル酸が好ましく用いられ、特にメラミン・シアヌル酸が最も好ましい。
【0034】
トリアジンの含有量が0.5重量%未満では、LOI25以上が得られない。トリアジンの含有量が10重量%を越えてもLOIは35以上とならず、難燃性効果は飽和し、むしろ強度が低下したり、糸切れや毛羽が発生して製糸の収率が低下するため好ましくない。本発明は、従来技術の難燃性ポリアミド繊維や難燃性ポリアミド樹脂に比べ、トリアジン化合物、特にメラミンシアヌル酸の含有量が少ないことが特徴である。このことにより、高強度の難燃性ポリアミド繊維が得やすい。
【0035】
本発明難燃性ポリアミド繊維に添加するトリアジン難燃剤は、特にメラミンシアヌレ−トが最も好ましい。該メラミンシアヌレ−トは、メラミンとシアヌ−ル酸との反応生成物であるが、シアヌ−ル酸としてはエノ−ル型、ケト型の両者を包含する。
【0036】
本発明難燃性ポリアミド繊維に添加するトリアジン化合物は、窒素系難燃剤であるが、その難燃のメカニズムは、該難燃剤は燃焼時に分解ガスとして一酸化窒素、二酸化窒素、アンモニア等の含窒素ガスを発生し可燃物への酸素の供給を疎外し、難燃性を発揮することによる。
【0037】
本発明の難燃性ポリアミド繊維に添加するメラミンシアヌレ−トは、好ましくは、その粒子径が0.1〜5μmの微粒子を用いる。より好ましくは0.1〜4μmである。粒子径が0.1μm未満のメラミンシアヌレ−トをポリアミドポリマに添加しても、ポリアミド繊維中では二次凝集によって0.1μm以上、かえって5μmを越える凝集粒子となるため、高強度の難燃性ポリアミド繊維を収率よく製造することが難しい。
【0038】
本発明の技術的な特徴は繊維中での難燃剤粒子の2次凝集を防ぐために、粒子の添加濃度の制御およびポリマ溶融状態でのポリマ流の再配列制御などによって、粒子を高度に微分散化していることにある。従来の考え方では粒子を微分散化するために添加粒子の粒径を小さくすること、添加濃度を低く抑えることのみが考えられていたが、この様な方法では粒子の2次凝集が避けられず強度レベルはせいぜい4.9g/d(4.3cN/dtex)程度であり本発明の5cN/dtex以上の高強度繊維を得ることはできなかった。
【0039】
上記粒径を有するメラミンシアヌレ−トを本発明のごとく繊維中で微分散化した難燃ポリアミド繊維中においては、メラミンシアヌレ−トの粒径は、0.1〜5μmであり、殆ど二次凝集していないことが特徴である。なお、難燃ポリアミド繊維中のメラミンシアヌレ−トの粒径は、透過型光学顕微鏡下で観察して測定した値である。
【0040】
なお、特許文献1に記載のあるような重合時にメラミン粉末とシアヌール酸粉末を添加し反応と重合を平行して進める方法は、メラミンシアヌレート粒子の粒径を制御することが困難であり、強度低下を引き起こす20μm以上の大粒径粒子の発生を回避できないため、好ましくない。
【0041】
また、本発明の難燃性ポリアミド繊維に添加するトリアジン系化合物は、各種の難燃剤を併用することによって、更に難燃性を向上させることができる。併用する好ましい難燃剤は、次亜リン酸アルカリ金属又は次亜リン酸土類金属塩、例えば、次亜リン酸ナトリウム、次亜リン酸カリウム、次亜リン酸カルシウム、次亜リン酸バリウム、次亜リン酸マグネシウム、次亜リン酸アルミニウム、および水酸化アルミニウムと水酸化マグネシウム等である。
【0042】
併用する難燃剤は、通常0.1〜10重量%、好ましくは0.5〜3重量%である。
【0043】
本発明の難燃性ポリアミド繊維は動的粘弾性測定における損失正接(tanδ)の主分散ピーク温度が103〜120℃であることが好ましい。tanδの主分散ピーク温度が103℃未満ではポリアミド繊維中の非晶部の分子鎖の拘束力が弱いため本発明の高強度の難燃性繊維を得ることが難しい。また120℃以上では繊維の製造工程で糸切れが多発し安定した生産が困難になる。
【0044】
また、本発明の難燃性ポリアミド繊維は定長拘束法でのDSC融解曲線の融解ピーク温度が227〜280℃であることが好ましい。融解ピーク温度が227℃未満ではポリアミド繊維分子鎖の配向が低く本発明の高強度の難燃性繊維を得ることが難しい。また、融解ピーク温度が280℃以上では繊維の製造工程で高い応力を繊維に加える必要が生じるため、繊維の破断を生じやすくなり、安定した生産が困難になる。
【0045】
tanδの主分散ピーク温度および、定長拘束法でのDSC融解曲線の融解ピーク温度を本発明の範囲にすることで本発明の強度を発揮することが容易になる。これらの特性は、別途述べているように、特定の難燃剤粒子を高度に微分散させ、なおかつ、高度な紡糸、延伸技術を組み合わせることではじめて達成することができる。
【0046】
次に本発明の難燃性ポリアミド繊維は、有機又は無機の銅化合物を、銅成分として20〜1500ppm含有することが好ましい。好ましくは30〜1500ppmで、難燃性ポリアミド繊維の用途および目的によって添加量を選択する。例えば、エアバッグ用繊維として用いる場合は、熱酸化劣化防止の目的で30〜150ppm程度の添加量で良く、建築工事用シ−ト等屋外に暴露され、耐候性を目的とする場合は100〜1000ppmの高濃度が必要である。
【0047】
本発明の難燃性ポリアミド繊維に添加される銅化合物は、ポリアミドポリマに溶解するものであれば用いることができるが、好ましくは、沃化銅、臭化銅、塩化銅、酢酸銅等である。銅化合物の添加にあたっては、ハロゲン化アルカリ金属化合物、例えば、沃化カリウム、沃化ナトリウム、臭化カリウム、臭化ナトリウム、塩化カリウム、塩化ナトリウム、
塩化リチウム、臭化リチウムやハロゲン化アルカリ土金属化合物、例えば、塩化亜鉛、臭化亜鉛、塩化マグネシウム、臭化マグネシウム等である。
【0048】
また、本発明の難燃性ポリアミド繊維は、有機又は無機の顔料を、0.1〜1.0重量%含有する原着難燃性ポリアミド繊維である。好ましくは、0.02〜0.08重量%である。
【0049】
好ましい顔料としては、亜鉛華、酸化チタン、ベンガラ、チタンイエロ−、亜鉛ー鉄系ブラウン、チタンーコバルト系グリ−ン、コバルトグリ−ン、コバルトブル−、銅ー鉄系ブラック、群青、炭酸カルシウム、マンガンバイオレット、カ−ボンブラック、アルミニウム粉、ブロンズ粉、チタン被覆雲母等の無機顔料、および銅フタロシアニンブル−、銅フタロシアニングリ−ン、臭素化銅フタロシアニングリ−ン、ジアンスラキノンレッド、ベリレンスカ−レット、ベリレンレッド、ベリレンマル−ン、ジオキサンバイオレット、イソインドリノンイエロ−、金属錯塩アゾメチン等の有機顔料である。
【0050】
また、黒色顔料としては、カ−ボンブラック、酸化鉄ブラック、スピネルブラック、マンガンプロック、コバルトブラック等が用いられるが、特にカ−ボンブラックが好ましい。
【0051】
上記有機又は無機の銅化合物およびあるいは有機又は無機の顔料を含有する本発明難燃性ポリアミド繊維は、著しく優れた耐候性を有し、屋外で使用される資材用途、例えば、建築用ネット、養生メッシュ、テント、タ−ポリン、テント等に好適である。耐候性としては耐候試験100時間後の強度保持率が20%以上であることが好ましく、40%以上であることがさらに好ましく、60%以上であることが最も好ましい。本発明者らの検討によると特定の難燃剤と銅化合物さらに好ましくは特定の顔料を組み合わせて使用した場合に著しく耐光性が向上することが確認できた。その作用は明かではないが、本発明のごとく難燃剤を高度に微分散化する事によって、繊維表面で光を遮断する効果が高いこと、および銅化合物と難燃剤の距離が近くなることから、光劣化時に生じるラジカルが難燃剤に選択的に生じ銅化合物の効果によりポリアミド分子鎖と反応しにくくなっていることなどの相乗効果と推定される。
【0052】
また、本発明の難燃性ポリアミド繊維は、製織して布帛として用いる。布帛の形態は、通常の織物全てに適用可能であり、平織物、斜紋織物、朱子織物、スダレ織、ラッセル網、
等にして用いることができる。
【0053】
本発明の難燃性ポリアミド繊維、即ち、難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維および難燃性モノフイラメント繊維およびそれらを用いてなる難燃性ポリアミド布帛の製造法の概要は以下のとおりである。
【0054】
ポリアミドポリマは前記した高粘度のポリアミドポリマのチップを用いる。ポリアミドチップと難燃剤、銅化合物および原着用顔料との混合は、該ポリアミドの重縮合完了直後から該ポリアミド繊維が紡糸口金から紡出されるまでの任意の段階で行うことができる。例えば、重縮合が完了した直後に重合缶で、溶融状態のポリアミドに難燃剤等を添加・混練し、常法によりチップ化した後固相重合し、次いでエクストル−ダー式紡糸機で溶融紡糸・延伸する方法、あるいは乾燥したポリアミドチップに、難燃剤等を混練して溶融紡糸・延伸する方法、あるいは、予め難燃剤等を高濃度含有させたマスタ−チップを製造し、該マスタ−チップとポリアミドチップを混合しながら溶融紡糸・延伸する方法等がある。難燃剤を微分散化するためには、難燃剤の濃度を5〜30%の範囲としたマスタ−チップをポリアミドチップ100に対して1〜100の混合比率で混合することが好ましい。難燃剤の濃度と混合比率が上述の範囲を外れる場合、繊維の難燃性が低下する、あるいは難燃剤粒子の2次凝集が生じ高強度の繊維が得ることが困難になるなどの問題が生じやすくなる。また、難燃剤の微分散化を進めるために押出機としては2軸のエクストルーダー型押出機を用いることが好ましく、さらに紡糸機内の溶融ポリマーの流路にスタティックミキサー等の静止型混合器を組み込むことにより溶融時に難燃剤の微分散化を促進することが好ましい。静止型混合器の組み込み位置としては溶融ポリマー流路であればどの位置でもよいが、流路の末端に近いほど繊維中の難燃剤の微分散化の効果が高いため、紡糸パックの直上あるいは、紡糸パック内に組み込むことなどがより好ましい。また、静止型混合器のエレメント数としては4〜30段が好ましく6〜20段であることがより好ましい。エレメント数が少ない場合は混合の効果が低く、多すぎる場合は装置およびポリマーの流路が長くなるためポリマーの分解、劣化等の弊害が生じてくる。
【0055】
ポリアミドチップと難燃剤等の混練および溶融紡糸は、本発明の難燃性ポリアミドマルチフィラメントおよび難燃性ポリアミドモノフィラメントとも共通の方法で行うことができる。
【0056】
溶融紡糸された難燃性ポリアミドマルチフィラメントは、冷却固化したのち油剤を付与され、300〜2000m/分で回転する引き取りロ−ルに捲回して引き取った後、連続して2段以上の多段で熱延伸する。熱延伸温度は[ガラス転移点−10〜50℃]、延伸倍率は、2.5〜7倍の範囲で行い、本発明難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維の物性となるよう製造する。
【0057】
一方、溶融紡糸された難燃性ポリアミドモノフィラメントの場合は、40〜100℃、好ましくは60〜80℃の温水浴中で冷却固化した後、1段延伸を60〜100℃の温水浴中で2.0〜5.0倍に延伸し、次いで150℃〜ポリアミドの融点近傍の乾熱炉中ーで、総合延伸倍率が4.0〜7.0倍の範囲で延伸する。更に連続して、150℃〜融点近傍の乾熱炉中で0.8〜1.0倍で弛緩熱処理をして製造する。
【0058】
かくして、本発明の高強度で、耐候性に優れた難燃性ポリアミド繊維が得られる。
【0059】
上記得られたポリアミド繊維は、常法により、布帛に製織する。メッシュシ−トに製織して養生ネット、平織に製織してタ−ポリンやテント、ラッセル網、無結節網地、蛙又結節網地に製織して安全ネットやスポ−ツ用ネット、果樹ネット等に用いることができる。
【実施例】
【0060】
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。本発明における各特性の定義および測定法は以下の通りである。
【0061】
(1)繊度:JIS L1017(2002)8.3の方法で正量繊度を測定した。
【0062】
(2)強度・伸度:JIS L1017(2002)8.5の方法で測定した。
(3)限界酸素指数(LOI):JIS L1091(2002)繊維製品の燃焼性試験方法E法(酸素指数法試験)によって測定した。
【0063】
(4)沸騰水収縮率:JIS L1017(2002)によって測定した。
【0064】
(5)動的粘弾性測定における損失正接(tanδ)の主分散ピーク温度:(株)オリエンテック社製DDV−II型動的粘弾性測定装置を用い、振動数110Hz、昇温速度3℃/分で室温から200℃までの範囲で測定を行い、損失正接(tanδ)がピークを示す温度を求めた。
【0065】
(6)定長拘束法でのDSC融解曲線の融解ピーク温度:
J.Polym.Sci.Phy.Ed.,VOL.15,1507「Melting of Constrained Drawn Nylon 6 Yarns」に記載の方法に準じて、以下のとおり測定を行った。秤量した繊維試料を4.0×2.5×0.4mm3のアルミ板に、たるみの無いように巻き付け、試料両端に結びつけた細い針金を用いてアルミ板に固定し、アルミニウム製標準容器に入れ測定サンプルとした。測定にはセイコーインスツルメンツ社製SSC5200熱分析システムを用い、昇温速度10℃/分で20℃から300℃まで測定を行った。
【0066】
(7)耐候強度保持率:スガ試験機株式会社製キセノンウェザーメーター(SuperXenonWeatherMeter)を用い、試験条件を温度89℃、湿度50%、水噴霧無し、ブラックパネル法として耐候試験を行い、試験前のサンプルの強度(100%)に対する試験後のサンプルの強度の割合(%)を求めた。
【0067】
(8)硫酸相対粘度:試料1gを98%硫酸100mlに溶解しオストワルド粘度計で25℃で測定した。
【0068】
[実施例1]
硫酸相対粘度3.8のナイロン6ポリマと、平均粒径2.5μm、最大粒径4.8μmのメラミンシアヌレート粉末を10重量%、カーボンブラックを2重量%添加したナイロン6マスターポリマを計量器で連続的に計量しながら8対2の割合で285℃の2軸エクストルーダー式押出機に連続的に供給し連続的に溶融した。それぞれのポリマにはヨウ化銅を100ppm添加した。溶融したポリマは285℃の配管を通り8段のスタティックミキサーで混練、微分散化を進め,285℃の紡糸パックに導いた。パック内では30ミクロンカットのフィルターを通過し、孔径0.5mm孔長1.1mmの単孔が196個開けられた口金より押し出した。口金下には長さ20cm、310℃の加熱筒を設けた。得られた糸を連続して延伸を行った。室温で速度500m/分の第1ロール、55℃で速度525m/分の第2ロール、90℃で速度1500m/分の第3ロール、155℃で速度1800m/分の第4ロール194℃で速度2250m/分の第5ロール、130℃で速度2150m/分の第6ロールに連続して通すことで延伸を行い難燃性ポリアミド繊維を得た。得られた繊維の特性を表1に示した。繊維の破断伸度は30%であった。
【0069】
[実施例2]
口金の孔径を1.5mm孔長を1.8mmとし孔数を10個とし、加熱等を使用しないこと以外は実施例1と同様の装置で口金からポリマを押し出した。得られた糸を連続して、20℃の水中で冷却し10m/分の速度で引き取りロールによって引き取った後、連続して95℃の温水浴中で3倍延伸を行い引き続いて180℃に加熱したポリエチレングリコール中で1.5倍延伸を行い引き続いて90℃の温水浴中で0.95倍の延伸比で処理を行い巻き取った。得られたモノフィラメントの特性を表1に示した。
【0070】
[実施例3]
ナイロン6マスターポリマ中のメラミンシアヌレート粉末の添加量を2.5重量%としたことと、第4ロールおよび第5ロールの速度をそれぞれ2500m/分、2375m/分としたこと以外は実施例1と同様の条件、方法で難燃性ポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、難燃性は実施例1に比べ低めであったが、強度特性に優れる難燃性ポリアミド繊維であった。
【0071】
[実施例4]
ナイロン6マスターポリマ中のメラミンシアヌレート粉末の添加量を14重量%としたことと、第4ロールおよび第5ロールの速度をそれぞれ2100m/分、2000m/分としたこと以外は実施例1と同様の条件、方法で難燃性ポリアミド繊維を得た。得られた繊維は、実施例1に比べ強度は低めであったが、難燃性に非常に優れる難燃性ポリアミド繊維であった。
【0072】
[実施例5]
実施例1の繊維を用い、目付200g/m2の平織物を作製した。この布帛はJIS L1901の燃焼試験A−1法において区分3の難燃性を有していた。
【0073】
[比較例1]
メラミンシアヌレート粉末およびヨウ化銅を含まないこと以外は実施例1と同じ装置同じ条件で繊維を作製した。製糸性、繊維の物理特性ともに問題無い繊維が得られたが、LOIが20であり、難燃性は無かった。
【0074】
[比較例2]
粒子の100%が25μm以下、かつ95%が5μm以下で平均粒径が4.2μmのメラミンシアヌレートを用い、スタティックミキサーを用いないこと以外は実施例1と同様の装置条件で繊維を口金より押し出した。得られた繊維を実施例1と同様の条件で延伸を行おうとしたが糸切れのため繊維を得ることができなかった。そのため総延伸倍率を糸切れの発生しない3.0倍として繊維を得た。得られた繊維は強度が4.1cN/dtexと低強度の繊維であった。
【0075】
[比較例3]
硫酸相対粘度5.0のポリマと平均粒径2.0μmのメラミンシアヌレート粒子とカーボンブラック含有マスターバッチを攪拌混合し1軸エクストルーダーを用い、スタティックミキサーを用いず他の条件は実施例2に準じてモノフィラメントを押し出した。実施例2に準じて延伸を行おうとしたが、糸切れのため繊維を得ることができず、総延伸倍率を3.1倍に下げて延伸糸を得た。得られた繊維は強度が3.9cN/dtexと低強度の繊維であった。
【0076】
【表1】


【特許請求の範囲】
【請求項1】
限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が200〜5000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtex、沸騰水収縮率が5〜15%であることを特徴とする難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項2】
動的粘弾性測定における損失正接(tanδ)の主分散ピーク温度が103〜120℃であることを特徴とする請求項1記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項3】
定長拘束法でのDSC融解曲線の融解ピーク温度が227〜280℃であることを特徴とする請求項1または2記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項4】
トリアジン系化合物を含有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項5】
トリアジン系化合物の含有量が0.5〜3重量%であることを特徴とする請求項4記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項6】
トリアジン系化合物がメラミンシアヌレ−トであることを特徴とする請求項4または5記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項7】
メラミンシアヌレ−トの粒子径が0.1〜5μmであることを特徴とする請求項6記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項8】
有機または無機の銅化合物を、銅として20〜1000ppm含有することを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項9】
有機または無機の顔料を0.1〜1.0重量%含有してなる原着マルチフィラメントであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項10】
耐候試験100時間後の強度保持率が20%以上であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維。
【請求項11】
限界酸素指数(LOI)が24〜35で、繊度が80〜80000dtex、強度が5.0〜9.0cN/dtexであることを特徴とする難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項12】
動的粘弾性測定における損失正接(tanδ)の主分散ピーク温度が103〜120℃であることを特徴とする請求項11記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項13】
定長拘束法でのDSC融解曲線の融解ピーク温度が227〜280℃であることを特徴とする請求項11または12記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項14】
トリアジン系化合物を含有することを特徴とする請求項11〜13のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項15】
トリアジン系化合物の含有量が0.5〜3重量%であることを特徴とする請求項14記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項16】
トリアジン系化合物がメラミンシアヌレ−トであることを特徴とする請求項14記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項17】
メラミンシアヌレ−トの粒子径が0.1〜5μmであることを特徴とする請求項16記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項18】
有機または無機の銅化合物を、銅として20〜1000ppm含有することを特徴とする請求項10〜17のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項19】
有機または無機の顔料を0.1〜1.0重量%含有してなる原着マルチフィラメントであることを特徴とする請求項10〜18のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項20】
耐候試験100時間後の強度保持率が20%以上であることを特徴とする請求項10〜19のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドポリアミドモノフィラメント繊維。
【請求項21】
請求項1〜9のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドマルチフィラメント繊維あるいは請求項10〜19のいずれか1項記載の難燃性ポリアミドモノフィラメント繊維を用いてなる、難燃性ポリアミド布帛。

【公開番号】特開2006−37317(P2006−37317A)
【公開日】平成18年2月9日(2006.2.9)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2004−223519(P2004−223519)
【出願日】平成16年7月30日(2004.7.30)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】