難燃性繊維複合体
【課題】 本発明の目的は、ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の繊維複合体において、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガスの発生を抑制された難燃性繊維複合体を提供することにある。
【解決手段】 本発明の目的は、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体により解決される。
【解決手段】 本発明の目的は、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体により解決される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体に関するものである。詳細には、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガス発生を抑制された難燃性繊維複合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から衣料、寝具、壁紙、ならびに自動車、航空機、鉄道および船舶などの内装材等に、繊維製品が数多く用いられている。これらの繊維製品において、マッチや煙草などを出火源とする火災の被害を最小限に抑えるため、ホテル、病院、映画館などで使用されるインテリア材料は、消防法により規制がなされている。このような状況の中で、安全性が高く、かつ快適な生活環境をつくるうえで、高い難燃性を備えた繊維製品の開発が望まれている。
【０００３】
ポリエステル系繊維とアクリル系繊維からなる繊維複合体は、衣料、寝装、インテリア材料に広く用いられている。ただ、防炎規制に合格しなければ運用できない用途においては、難燃化されたアクリル系繊維とポリエステル系繊維の繊維複合体が必要となっている。
【０００４】
従来、アクリル系繊維とポリエステル系繊維の難燃性繊維複合体は、ハロゲン系難燃剤を用いたものや、アクリル系繊維にハロゲン系モノマーを共重合したモダクリル系繊維に代表されるハロゲン含有アクリル系繊維とポリエステル繊維を繊維複合体とするものがおおく知られている。しかしながら、ポリエステル系繊維との繊維複合体とした場合、難燃性が低下することからハロゲン系モノマーの含有量を多量に共重合しなければならなかった（特許文献１）。近年の環境上の問題からハロゲンを多量に共重合することは大きな課題であり、ハロゲン化合物の含有量が少ない難燃性繊維複合体の開発が求められている。
【０００５】
これに対して特許文献２には、ポリエステル繊維に非ハロゲン系難燃剤を混練することが提案されている。しかしながら、提案されている非ハロゲン系難燃剤は全てリン系の難燃剤であり、リン系難燃剤を用いた場合、燃焼時に溶融状態のポリマーがドリップするため換気扇用フィルターなど資材用途でのみ展開が可能で、衣料、寝装などには使用することができなかった。
【特許文献１】特開２００５−１７９８７６号公報（請求項７）
【特許文献２】特開２００５−２８８３７４号公報（請求項１、［０００７］、［実施例］、［００１７］〜［００２２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の繊維複合体において、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガス発生を抑制された難燃性繊維複合体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】
【０００７】
本発明の目的は難燃性繊維複合体は、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体により、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガス発生を抑制された難燃性繊維複合体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の難燃性繊維複合体はシリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成されることを特徴としている。
【００１１】
本発明におけるポリエステル系繊維を構成するポリエステル組成物は、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体から合成されるポリエステル組成物であって、溶融紡糸により繊維化が可能なポリエステル組成物である。
【００１２】
このようなポリエステルとして具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート、ポリエチレン−１，２−ビス（２−クロロフェノキシ）エタン−４，４’−ジカルボキシレート、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸等が挙げられる。本発明は、なかでも最も汎用的に用いられているポリエチレンテレフタレートまたは主としてエチレンテレフタレート単位を含むポリエステル共重合体において好適である。
【００１３】
また、これらのポリエステルには、共重合成分としてアジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオキシ化合物、ｐ−（β−オキシエトキシ）安息香酸等のオキシカルボン酸及びそのエステル形成物誘導体等が共重合されていてもよい。
【００１４】
ポリエステル系繊維は、糸形状物や帯形状物、繊維断面形状は丸型、異形（三角、四角、多角、扁平、中空断面など）を問わない。また、２種類または２種類以上のポリエステル組成物を組み合わせた複合繊維でも構わない。複合繊維としてはサイドバイサイド型、芯鞘型等を問わないが、シリコーン系化合物を含有したポリエステルを少なくとも１種含まれることが必要である。
【００１５】
本発明で用いられるシリコーン系化合物とは有機ケイ素化合物のことであり、シロキサン結合とケイ素原子に直接結合する有機基を同一分子内に有している化合物のことである。シリコーン化合物としては、１官能性のＲ３ＳｉＯ０．５（Ｍ単位）、２官能性のＲ２ＳｉＯ１．０（Ｄ単位）、３官能性のＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）、４官能性のＳｉＯ２．０（Ｑ単位）で示される単位のいずれかから構成されるものである。具体的には、シリコーンオイル、シリコーンレジン、シリコーンゴム、シランカップリング剤およびシリコーンパウダーなどの形態が考えられるが、シロキサン結合とケイ素原子に直接結合する有機基を同一分子内有している化合物であればこの限りではない。これらのシリコーン系化合物は単独もしくは複数で用いることができる。
【００１６】
シリコーン系化合物は、構成するモノマー単位においてＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位が５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下で、有機基Ｒにフェニル基を含む有機化シリコーンレジンであることが好ましい。ＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位を含むシリコーンレジンをポリエステルに含有させることによって、燃焼時に何らかの作用により炭化物の形成性を向上させることで、形状変化を抑制しノンドリップ型になると推測される。更に、炭化物が燃焼性分解ガスの発生を抑制するため、難燃性も向上すると考えられる。ＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位がシリコーンレジン中の５０ｍｏｌ％以上含まれることにより、シリコーンレジンの耐熱性が向上し、ポリエステルへ含有させることでポリエステルの燃焼時のノンドリップ性が向上する。また、シリコーンレジンを構成するＲＳｉＯ１．５単位の有機基Ｒにフェニル基を含むことにより、シリコーンレジンの耐熱性が向上し、ポリエステルへの分散性が向上することから好ましい。
【００１７】
本発明のシリコーンレジンの重量平均分子量は２００００以下であるとポリエステルへの分散性が向上するため好ましい。
【００１８】
イミド構造を有する化合物とは、分子構造中に−ＣＯ−ＮＲ−ＣＯ−（Ｒ：有機基）の構造を有する化合物のことをいう。ここでいう有機基は、Ｃ１〜Ｃ１２のアルキル基、アルケン基、芳香族（ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン型芳香環）のことをいう。
【００１９】
このようなイミド構造を有する化合物として、具体的には、フェニルフタルイミド、シクロヘキサン−１，２−ジカルボキシイミド、シクロヘキサ−３−エン−１，２−ジカルボキシイミド等の環式のジアシルアミン、アセチル(ベンゾイル)アザン、ビス(シクロヘキサンカルボニル)アザン、ジアセチル(シクロペンチル)アザン、アセチル(ベンゾイル)(３−クロロプロパノイル)アザン等の非環式のジアシルアミン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のイミド系ポリマーが挙げられるが分子内構造中にイミド構造を有する化合物であればこの限りではない。
【００２０】
イミド構造を有する化合物は加工性の観点から、熱可塑性を有するポリマーであることが好ましい。すなわち、ガラス転移温度が１３０℃以上３００℃以下のイミド系ポリマーが好ましく、具体的には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のイミド系ポリマーが挙げられ、なかでも加工性の観点から、ポリエーテルイミドが好ましい。
【００２１】
本発明は、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物がポリエステル系繊維に含まれている。これは、繊維を構成するポリマー中にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物が分散および／または相溶されていることを言う。含まれている状態は単繊維中に均一にしかも微細に存在した方がポリマーとの接触面が高くなり炭化物形成の観点から好ましく、目的とする糸強度と本発明における効果・作用がともに具備される範囲であれば特に限定されない。
【００２２】
ポリエステル系繊維に含まれるシリコーン系化合物の含有量は、本発明の基本性能を発現するのに必要な糸強度と本発明における効果・作用がともに具備できるに有効な含有量であればよい。繊維物性の観点から０．５重量％以上３０重量％以下が好ましい。０．５重量％以上とすることで炭化物の形成が促進されノンドリップ型となりやすい傾向であり好ましい。また、３０重量％以下とすることでポリマー中での分散性が良好となる傾向であり、糸強度が十分に発現され、ひいては繊維複合体の強度が低下しないため好ましい。
【００２３】
ポリエステル系繊維に含まれるイミド構造を有する化合物の含有量は、本発明の基本性能を発現するのに必要な糸強度と本発明における効果・作用がともに具備できるに有効な含有量であればよい。繊維物性の観点から０．５重量％以上５０重量％以下が好ましい。０．５重量％以上とすることで炭化物の形成が促進されノンドリップ型となりやすい傾向であり好ましい。また、５０重量％以下とすることでポリマー中での分散性が良好となる傾向であり、糸強度が十分に発現され繊維複合体の強度が低下しない傾向にあり、また、ポリエステル系繊維の形態保持性能が十分に発現できるため好ましい
本発明のアクリル系繊維をアクリル系重合体より構成される繊維のことである。
【００２４】
アクリル系重合体としては、繊維形成性を有するアクリル系ポリマー、すなわちアクリロニトリル（ＡＮ）を８０重量％以上含有するアクリル系ポリマーおよび共重合ポリマーであれば特に限定されるものではない。例えば、アクリロニトリル８０〜１００重量％と共重合可能な不飽和ビニル化合物０〜２０重量％からなるアクリル系重合体を使用することができる。紡糸性、耐失透性、染色性などの観点から、ＡＮを９０重量％以上含有し、共重合量が１０重量％以下であるものが好ましい。
【００２５】
また、このアクリル系重合体における共重合成分としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸およびそれらの低級アルキルエステル類、イタコン類、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、塩化ビニリデンなどのビニル系化合物の他に、ビニルスルホン酸、アクリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸、パラスチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸およびそれらの塩類などの酸性モノマー類の同種または異種を用いることができる。
【００２６】
本発明では、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物をポリエステル系繊維に含有させることで、燃焼時にポリエステル部分の炭化が著しく促進され、一方、アクリル系繊維は接炎時には激しく燃焼するが炎を遠ざけることにより自己消火するという特徴があり、炭化したポリエステルによりアクリル系繊維が炎より遮断されることによりアクリル系繊維の燃焼が妨げられ、繊維複合体としての難燃性が発現することを見出したものである。
【００２７】
難燃性繊維複合体は、混繊糸、混紡糸などの糸形状物、織物、編物、不織布などの布帛形状物、綿形状物など挙げられる。
【００２８】
糸形状物の複合体の場合、上記ポリエステル系繊維およびアクリル系繊維の形態は短繊維、長繊維または短繊維と長繊維の混合体であっても構わない。
【００２９】
織物の場合、糸形状の複合体で構成された織物のほかに、経糸に上記ポリエステル系繊維、緯糸にアクリル系繊維とした織物、又は経糸にアクリル系繊維、緯糸に上記ポリエステル系繊維とした織物であってもよい。
【００３０】
本発明の上記ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の混合比率は、繊維複合体の機能性が損なわない範囲であれば特に限定はされないが、複合体に占める上記ポリエステル系繊維の割合が２０重量より少なくなると難燃性が低下する傾向にあるため、２０重量％以上が好ましく、５０重量％以上であるとより好ましい。
【００３１】
本発明の難燃性繊維複合体は、ハロゲン元素の含有量が０重量％以上１．０重量％以下であると燃焼時のハロゲン含有ガスの発生量が少ないことから好ましい。ハロゲン元素が含有していると繊維複合体が燃焼したときにハロゲン含有ガスが発生することから、環境負荷を考えるとハロゲン元素は実質的に含有していないことが更に好ましい。
【００３２】
本発明の難燃性繊維複合体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、アンスラキノン系、ペリノン系、キナクリドン系の有機顔料、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いても良い。
【００３３】
また、本発明の難燃性繊維複合体はさまざまな後加工をすることもできる。
【００３４】
以上のことから、本発明の難燃性繊維複合体は、難燃素材として、衣料、寝装、インテリア材料などの用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。実施例における各測定および評価は次の通りに行った。
＜燃焼性評価＞
Ａ．ＪＩＳ Ｌ１０９１(1992) Ｄ法に準じ接炎時・接炎後のドリップの有無、接炎回数を評価した。
【００３６】
・ドリップなし：○
あり：×
・接炎回数 ：○（接炎回数３回以上）
：×（接炎回数３回未満）
Ｂ．ＪＩＳ Ｌ１０９１(1992) Ａ−４法に準じ接炎時・接炎後のドリップの有無、接炎後の自己消火性の有無を評価した。
【００３７】
・ドリップなし：○
あり：×
・自己消火性 ：○（自己消火するまでの時間：０〜３秒未満）
：△（自己消火するまでの時間：３〜１０秒未満）
：×（自己消火するまでの時間：１０秒以上）
＜シリコーン系化合物の調整＞
各実施例記載のシリコーン化合物を表１に示した。シリコーン系化合物の調整方法は下記の通り行った。
【００３８】
【表１】
【００３９】
Ａ．シリコーン単位のＭ、Ｄ、Ｔ、Ｑ単位の割合の調整
Ｒ３ＳｉＯＣｌ（Ｍ単位に相当）、Ｒ２ＳｉＯＣｌ２（Ｄ単位に相当）、ＲＳｉＯＣｌ３（Ｔ単位に相当）、ＳｉＯＣｌ４（Ｑ単位に相当）を所望のモル比にて縮合し、Ｍ、Ｄ、Ｔ、Ｑ単位の割合が異なるシリコーン系化合物を製造した。
【００４０】
更に、分子量を大きくするため、２Ｔｏｒｒ、１８０℃で所定の時間脱水縮合し目的の重合度のシリコーン系化合物を得た。
Ｂ．フェニル基、メチル基の割合
前記したＲ部分を各々フェニル基、メチル基で置換し、モル比でフェニル基、メチル基の割合の異なるシリコーン系化合物を調整した。
Ｃ．シラノール基、フェニル基の含有量
シリコーン系化合物を縮合する際の反応時間を各々調整し、得られたシリコーン系化合物をＮＭＲによりシラノール基、フェニル基の比率を測定し、含有量を算出した。
Ｄ．分子量
シリコーン系化合物を縮合する際の反応時間を各々調整し、得られたシリコーン系化合物をゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、基準物質をポリスチレンとして重量平均分子量を測定した。
【００４１】
実施例１
シリコーン系化合物としてＴ単位の分岐構造を有し、末端基が水酸基でありシリコーン系化合物の側鎖有機基に対応するフェニル基の含有量が１００ｍｏｌ％である平均分子量５０００のシリコーン系化合物１、ポリエーテルイミド（ＧＥ社製）（以下、ＰＥＩと略す）（Ｔｇ＝２１６℃）および固有粘度０．６４のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す）をＰＥＴ：ＰＥＩ：シリコーン系化合物Ａ＝８２．５：２．５：１５で混練温度３００℃で混練しシリコーン系化合物およびＰＥＩを含有したポリエステル系チップを得た。このチップを１５０℃、１０時間、真空乾燥し、紡糸温度２９５℃、紡糸速度１２５０ｍ／分で紡糸を行い、延伸熱処理後、捲縮を付与し、単糸繊度１．２ｄｔｅｘ、繊維長３８ｍｍのシリコーン系化合物およびＰＥＩを含有したポリエステル系繊維の短繊維（ポリエステル系繊維Ａ）を得た。
【００４２】
次いで、得られたポリエステル系繊維１０重量％と単糸繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長３８ｍｍのハロゲン元素が含有していないアクリル繊維９０重量％とを均一に混紡し繊維複合体を得た。
【００４３】
得られた繊維複合体を用いて平織物を作成した。織密度は経糸７８本／インチ、緯糸６５本／インチ、織幅９８ｃｍを作成後、燃焼性を評価した。
【００４４】
表２記載のようにＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００４５】
実施例２、３
ポリエステル系繊維に混合したシリコーン化合物１およびＰＥＩの混合率を変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００４６】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００４７】
実施例４〜１１
シリコーン化合物１を表２に示したシリコーン化合物に変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００４８】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００４９】
実施例１２、１３
ＰＥＩをポリイミドまたはポリアミドイミドに変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５０】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００５１】
実施例１４
アクリル繊維を塩素原子が２重量％共重合されたモダクリル繊維に変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５２】
表２記載のようにＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００５３】
実施例１５〜１７
ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の配合比率を表２に示した配合比率に変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５４】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００５５】
比較例１〜３
ポリエステル系繊維に混合したシリコーン化合物１およびＰＥＩの混合率を変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５６】
表２記載のようにＡ−４法およびＤ法でドリップが観察され、自己消火性も低かった。
【００５７】
【表２】
【００５８】
実施例１〜１７に示すとおり本願の請求の範囲内のものはＪＩＳ Ｌ１０９１ Ａ−４法に準じた燃焼試験においても自己消化性、ドリップ性が良好である。
【００５９】
一方、比較例１〜３に示したとおり、本願の請求の範囲より外れるものは自己消火性、ドリップ性とも劣るものであった。
【００６０】
即ち、本願の請求の範囲の中にあるものは難燃性、ドリップ性が良好である。しかしながら、本願の請求の範囲外のものについては難燃性、ドリップ性に劣るものであることがわかる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体に関するものである。詳細には、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガス発生を抑制された難燃性繊維複合体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から衣料、寝具、壁紙、ならびに自動車、航空機、鉄道および船舶などの内装材等に、繊維製品が数多く用いられている。これらの繊維製品において、マッチや煙草などを出火源とする火災の被害を最小限に抑えるため、ホテル、病院、映画館などで使用されるインテリア材料は、消防法により規制がなされている。このような状況の中で、安全性が高く、かつ快適な生活環境をつくるうえで、高い難燃性を備えた繊維製品の開発が望まれている。
【０００３】
ポリエステル系繊維とアクリル系繊維からなる繊維複合体は、衣料、寝装、インテリア材料に広く用いられている。ただ、防炎規制に合格しなければ運用できない用途においては、難燃化されたアクリル系繊維とポリエステル系繊維の繊維複合体が必要となっている。
【０００４】
従来、アクリル系繊維とポリエステル系繊維の難燃性繊維複合体は、ハロゲン系難燃剤を用いたものや、アクリル系繊維にハロゲン系モノマーを共重合したモダクリル系繊維に代表されるハロゲン含有アクリル系繊維とポリエステル繊維を繊維複合体とするものがおおく知られている。しかしながら、ポリエステル系繊維との繊維複合体とした場合、難燃性が低下することからハロゲン系モノマーの含有量を多量に共重合しなければならなかった（特許文献１）。近年の環境上の問題からハロゲンを多量に共重合することは大きな課題であり、ハロゲン化合物の含有量が少ない難燃性繊維複合体の開発が求められている。
【０００５】
これに対して特許文献２には、ポリエステル繊維に非ハロゲン系難燃剤を混練することが提案されている。しかしながら、提案されている非ハロゲン系難燃剤は全てリン系の難燃剤であり、リン系難燃剤を用いた場合、燃焼時に溶融状態のポリマーがドリップするため換気扇用フィルターなど資材用途でのみ展開が可能で、衣料、寝装などには使用することができなかった。
【特許文献１】特開２００５−１７９８７６号公報（請求項７）
【特許文献２】特開２００５−２８８３７４号公報（請求項１、［０００７］、［実施例］、［００１７］〜［００２２］）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の繊維複合体において、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガス発生を抑制された難燃性繊維複合体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】
【０００７】
本発明の目的は難燃性繊維複合体は、シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体により達成される。
【発明の効果】
【０００８】
シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体により、難燃性を向上させ、燃焼時のドリップ発生やハロゲン含有ガス発生を抑制された難燃性繊維複合体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明を詳細に説明する。
【００１０】
本発明の難燃性繊維複合体はシリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成されることを特徴としている。
【００１１】
本発明におけるポリエステル系繊維を構成するポリエステル組成物は、ジカルボン酸またはそのエステル形成性誘導体及びジオールまたはそのエステル形成性誘導体から合成されるポリエステル組成物であって、溶融紡糸により繊維化が可能なポリエステル組成物である。
【００１２】
このようなポリエステルとして具体的には、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレート、ポリエチレン−１，２−ビス（２−クロロフェノキシ）エタン−４，４’−ジカルボキシレート、ポリ−Ｌ−乳酸、ポリ−Ｄ−乳酸等が挙げられる。本発明は、なかでも最も汎用的に用いられているポリエチレンテレフタレートまたは主としてエチレンテレフタレート単位を含むポリエステル共重合体において好適である。
【００１３】
また、これらのポリエステルには、共重合成分としてアジピン酸、イソフタル酸、セバシン酸、フタル酸、ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等のジカルボン酸及びそのエステル形成性誘導体、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリプロピレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等のジオキシ化合物、ｐ−（β−オキシエトキシ）安息香酸等のオキシカルボン酸及びそのエステル形成物誘導体等が共重合されていてもよい。
【００１４】
ポリエステル系繊維は、糸形状物や帯形状物、繊維断面形状は丸型、異形（三角、四角、多角、扁平、中空断面など）を問わない。また、２種類または２種類以上のポリエステル組成物を組み合わせた複合繊維でも構わない。複合繊維としてはサイドバイサイド型、芯鞘型等を問わないが、シリコーン系化合物を含有したポリエステルを少なくとも１種含まれることが必要である。
【００１５】
本発明で用いられるシリコーン系化合物とは有機ケイ素化合物のことであり、シロキサン結合とケイ素原子に直接結合する有機基を同一分子内に有している化合物のことである。シリコーン化合物としては、１官能性のＲ３ＳｉＯ０．５（Ｍ単位）、２官能性のＲ２ＳｉＯ１．０（Ｄ単位）、３官能性のＲＳｉＯ１．５（Ｔ単位）、４官能性のＳｉＯ２．０（Ｑ単位）で示される単位のいずれかから構成されるものである。具体的には、シリコーンオイル、シリコーンレジン、シリコーンゴム、シランカップリング剤およびシリコーンパウダーなどの形態が考えられるが、シロキサン結合とケイ素原子に直接結合する有機基を同一分子内有している化合物であればこの限りではない。これらのシリコーン系化合物は単独もしくは複数で用いることができる。
【００１６】
シリコーン系化合物は、構成するモノマー単位においてＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位が５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下で、有機基Ｒにフェニル基を含む有機化シリコーンレジンであることが好ましい。ＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位を含むシリコーンレジンをポリエステルに含有させることによって、燃焼時に何らかの作用により炭化物の形成性を向上させることで、形状変化を抑制しノンドリップ型になると推測される。更に、炭化物が燃焼性分解ガスの発生を抑制するため、難燃性も向上すると考えられる。ＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位がシリコーンレジン中の５０ｍｏｌ％以上含まれることにより、シリコーンレジンの耐熱性が向上し、ポリエステルへ含有させることでポリエステルの燃焼時のノンドリップ性が向上する。また、シリコーンレジンを構成するＲＳｉＯ１．５単位の有機基Ｒにフェニル基を含むことにより、シリコーンレジンの耐熱性が向上し、ポリエステルへの分散性が向上することから好ましい。
【００１７】
本発明のシリコーンレジンの重量平均分子量は２００００以下であるとポリエステルへの分散性が向上するため好ましい。
【００１８】
イミド構造を有する化合物とは、分子構造中に−ＣＯ−ＮＲ−ＣＯ−（Ｒ：有機基）の構造を有する化合物のことをいう。ここでいう有機基は、Ｃ１〜Ｃ１２のアルキル基、アルケン基、芳香族（ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン型芳香環）のことをいう。
【００１９】
このようなイミド構造を有する化合物として、具体的には、フェニルフタルイミド、シクロヘキサン−１，２−ジカルボキシイミド、シクロヘキサ−３−エン−１，２−ジカルボキシイミド等の環式のジアシルアミン、アセチル(ベンゾイル)アザン、ビス(シクロヘキサンカルボニル)アザン、ジアセチル(シクロペンチル)アザン、アセチル(ベンゾイル)(３−クロロプロパノイル)アザン等の非環式のジアシルアミン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のイミド系ポリマーが挙げられるが分子内構造中にイミド構造を有する化合物であればこの限りではない。
【００２０】
イミド構造を有する化合物は加工性の観点から、熱可塑性を有するポリマーであることが好ましい。すなわち、ガラス転移温度が１３０℃以上３００℃以下のイミド系ポリマーが好ましく、具体的には、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等のイミド系ポリマーが挙げられ、なかでも加工性の観点から、ポリエーテルイミドが好ましい。
【００２１】
本発明は、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物がポリエステル系繊維に含まれている。これは、繊維を構成するポリマー中にシリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物が分散および／または相溶されていることを言う。含まれている状態は単繊維中に均一にしかも微細に存在した方がポリマーとの接触面が高くなり炭化物形成の観点から好ましく、目的とする糸強度と本発明における効果・作用がともに具備される範囲であれば特に限定されない。
【００２２】
ポリエステル系繊維に含まれるシリコーン系化合物の含有量は、本発明の基本性能を発現するのに必要な糸強度と本発明における効果・作用がともに具備できるに有効な含有量であればよい。繊維物性の観点から０．５重量％以上３０重量％以下が好ましい。０．５重量％以上とすることで炭化物の形成が促進されノンドリップ型となりやすい傾向であり好ましい。また、３０重量％以下とすることでポリマー中での分散性が良好となる傾向であり、糸強度が十分に発現され、ひいては繊維複合体の強度が低下しないため好ましい。
【００２３】
ポリエステル系繊維に含まれるイミド構造を有する化合物の含有量は、本発明の基本性能を発現するのに必要な糸強度と本発明における効果・作用がともに具備できるに有効な含有量であればよい。繊維物性の観点から０．５重量％以上５０重量％以下が好ましい。０．５重量％以上とすることで炭化物の形成が促進されノンドリップ型となりやすい傾向であり好ましい。また、５０重量％以下とすることでポリマー中での分散性が良好となる傾向であり、糸強度が十分に発現され繊維複合体の強度が低下しない傾向にあり、また、ポリエステル系繊維の形態保持性能が十分に発現できるため好ましい
本発明のアクリル系繊維をアクリル系重合体より構成される繊維のことである。
【００２４】
アクリル系重合体としては、繊維形成性を有するアクリル系ポリマー、すなわちアクリロニトリル（ＡＮ）を８０重量％以上含有するアクリル系ポリマーおよび共重合ポリマーであれば特に限定されるものではない。例えば、アクリロニトリル８０〜１００重量％と共重合可能な不飽和ビニル化合物０〜２０重量％からなるアクリル系重合体を使用することができる。紡糸性、耐失透性、染色性などの観点から、ＡＮを９０重量％以上含有し、共重合量が１０重量％以下であるものが好ましい。
【００２５】
また、このアクリル系重合体における共重合成分としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸およびそれらの低級アルキルエステル類、イタコン類、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、塩化ビニル、スチレン、塩化ビニリデンなどのビニル系化合物の他に、ビニルスルホン酸、アクリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸、パラスチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸およびそれらの塩類などの酸性モノマー類の同種または異種を用いることができる。
【００２６】
本発明では、シリコーン系化合物とイミド構造を有する化合物をポリエステル系繊維に含有させることで、燃焼時にポリエステル部分の炭化が著しく促進され、一方、アクリル系繊維は接炎時には激しく燃焼するが炎を遠ざけることにより自己消火するという特徴があり、炭化したポリエステルによりアクリル系繊維が炎より遮断されることによりアクリル系繊維の燃焼が妨げられ、繊維複合体としての難燃性が発現することを見出したものである。
【００２７】
難燃性繊維複合体は、混繊糸、混紡糸などの糸形状物、織物、編物、不織布などの布帛形状物、綿形状物など挙げられる。
【００２８】
糸形状物の複合体の場合、上記ポリエステル系繊維およびアクリル系繊維の形態は短繊維、長繊維または短繊維と長繊維の混合体であっても構わない。
【００２９】
織物の場合、糸形状の複合体で構成された織物のほかに、経糸に上記ポリエステル系繊維、緯糸にアクリル系繊維とした織物、又は経糸にアクリル系繊維、緯糸に上記ポリエステル系繊維とした織物であってもよい。
【００３０】
本発明の上記ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の混合比率は、繊維複合体の機能性が損なわない範囲であれば特に限定はされないが、複合体に占める上記ポリエステル系繊維の割合が２０重量より少なくなると難燃性が低下する傾向にあるため、２０重量％以上が好ましく、５０重量％以上であるとより好ましい。
【００３１】
本発明の難燃性繊維複合体は、ハロゲン元素の含有量が０重量％以上１．０重量％以下であると燃焼時のハロゲン含有ガスの発生量が少ないことから好ましい。ハロゲン元素が含有していると繊維複合体が燃焼したときにハロゲン含有ガスが発生することから、環境負荷を考えるとハロゲン元素は実質的に含有していないことが更に好ましい。
【００３２】
本発明の難燃性繊維複合体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、アンスラキノン系、ペリノン系、キナクリドン系の有機顔料、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いても良い。
【００３３】
また、本発明の難燃性繊維複合体はさまざまな後加工をすることもできる。
【００３４】
以上のことから、本発明の難燃性繊維複合体は、難燃素材として、衣料、寝装、インテリア材料などの用途に好適に用いることができる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例を用いて本発明を更に具体的に説明する。実施例における各測定および評価は次の通りに行った。
＜燃焼性評価＞
Ａ．ＪＩＳ Ｌ１０９１(1992) Ｄ法に準じ接炎時・接炎後のドリップの有無、接炎回数を評価した。
【００３６】
・ドリップなし：○
あり：×
・接炎回数 ：○（接炎回数３回以上）
：×（接炎回数３回未満）
Ｂ．ＪＩＳ Ｌ１０９１(1992) Ａ−４法に準じ接炎時・接炎後のドリップの有無、接炎後の自己消火性の有無を評価した。
【００３７】
・ドリップなし：○
あり：×
・自己消火性 ：○（自己消火するまでの時間：０〜３秒未満）
：△（自己消火するまでの時間：３〜１０秒未満）
：×（自己消火するまでの時間：１０秒以上）
＜シリコーン系化合物の調整＞
各実施例記載のシリコーン化合物を表１に示した。シリコーン系化合物の調整方法は下記の通り行った。
【００３８】
【表１】
【００３９】
Ａ．シリコーン単位のＭ、Ｄ、Ｔ、Ｑ単位の割合の調整
Ｒ３ＳｉＯＣｌ（Ｍ単位に相当）、Ｒ２ＳｉＯＣｌ２（Ｄ単位に相当）、ＲＳｉＯＣｌ３（Ｔ単位に相当）、ＳｉＯＣｌ４（Ｑ単位に相当）を所望のモル比にて縮合し、Ｍ、Ｄ、Ｔ、Ｑ単位の割合が異なるシリコーン系化合物を製造した。
【００４０】
更に、分子量を大きくするため、２Ｔｏｒｒ、１８０℃で所定の時間脱水縮合し目的の重合度のシリコーン系化合物を得た。
Ｂ．フェニル基、メチル基の割合
前記したＲ部分を各々フェニル基、メチル基で置換し、モル比でフェニル基、メチル基の割合の異なるシリコーン系化合物を調整した。
Ｃ．シラノール基、フェニル基の含有量
シリコーン系化合物を縮合する際の反応時間を各々調整し、得られたシリコーン系化合物をＮＭＲによりシラノール基、フェニル基の比率を測定し、含有量を算出した。
Ｄ．分子量
シリコーン系化合物を縮合する際の反応時間を各々調整し、得られたシリコーン系化合物をゲル浸透クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて、基準物質をポリスチレンとして重量平均分子量を測定した。
【００４１】
実施例１
シリコーン系化合物としてＴ単位の分岐構造を有し、末端基が水酸基でありシリコーン系化合物の側鎖有機基に対応するフェニル基の含有量が１００ｍｏｌ％である平均分子量５０００のシリコーン系化合物１、ポリエーテルイミド（ＧＥ社製）（以下、ＰＥＩと略す）（Ｔｇ＝２１６℃）および固有粘度０．６４のポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す）をＰＥＴ：ＰＥＩ：シリコーン系化合物Ａ＝８２．５：２．５：１５で混練温度３００℃で混練しシリコーン系化合物およびＰＥＩを含有したポリエステル系チップを得た。このチップを１５０℃、１０時間、真空乾燥し、紡糸温度２９５℃、紡糸速度１２５０ｍ／分で紡糸を行い、延伸熱処理後、捲縮を付与し、単糸繊度１．２ｄｔｅｘ、繊維長３８ｍｍのシリコーン系化合物およびＰＥＩを含有したポリエステル系繊維の短繊維（ポリエステル系繊維Ａ）を得た。
【００４２】
次いで、得られたポリエステル系繊維１０重量％と単糸繊度１．７ｄｔｅｘ、繊維長３８ｍｍのハロゲン元素が含有していないアクリル繊維９０重量％とを均一に混紡し繊維複合体を得た。
【００４３】
得られた繊維複合体を用いて平織物を作成した。織密度は経糸７８本／インチ、緯糸６５本／インチ、織幅９８ｃｍを作成後、燃焼性を評価した。
【００４４】
表２記載のようにＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００４５】
実施例２、３
ポリエステル系繊維に混合したシリコーン化合物１およびＰＥＩの混合率を変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００４６】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００４７】
実施例４〜１１
シリコーン化合物１を表２に示したシリコーン化合物に変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００４８】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００４９】
実施例１２、１３
ＰＥＩをポリイミドまたはポリアミドイミドに変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５０】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００５１】
実施例１４
アクリル繊維を塩素原子が２重量％共重合されたモダクリル繊維に変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５２】
表２記載のようにＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００５３】
実施例１５〜１７
ポリエステル系繊維とアクリル系繊維の配合比率を表２に示した配合比率に変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５４】
表２記載のように、いずれもＡ−４法およびＤ法でドリップがなく、かつ、自己消火性に優れる難燃性繊維複合体であった。
【００５５】
比較例１〜３
ポリエステル系繊維に混合したシリコーン化合物１およびＰＥＩの混合率を変更した以外は実施例１と同様にして行った。
【００５６】
表２記載のようにＡ−４法およびＤ法でドリップが観察され、自己消火性も低かった。
【００５７】
【表２】
【００５８】
実施例１〜１７に示すとおり本願の請求の範囲内のものはＪＩＳ Ｌ１０９１ Ａ−４法に準じた燃焼試験においても自己消化性、ドリップ性が良好である。
【００５９】
一方、比較例１〜３に示したとおり、本願の請求の範囲より外れるものは自己消火性、ドリップ性とも劣るものであった。
【００６０】
即ち、本願の請求の範囲の中にあるものは難燃性、ドリップ性が良好である。しかしながら、本願の請求の範囲外のものについては難燃性、ドリップ性に劣るものであることがわかる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体。
【請求項２】
難燃性繊維複合体に含まれるのハロゲン含有率が０〜１．０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項３】
シリコーン系化合物を構成するモノマー単位においてＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位が５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下であり、有機基にフェニル基を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項４】
イミド構造を有する化合物のガラス転移温度が１３０℃以上３００℃以下のポリマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項５】
イミド構造を有する化合物が、ポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項１】
シリコーン系化合物およびイミド構造を有する化合物を含有したポリエステル系繊維とアクリル系繊維から構成される難燃性繊維複合体。
【請求項２】
難燃性繊維複合体に含まれるのハロゲン含有率が０〜１．０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項３】
シリコーン系化合物を構成するモノマー単位においてＲＳｉＯ１．５（Ｒ：水素または有機基）単位が５０ｍｏｌ％以上１００ｍｏｌ％以下であり、有機基にフェニル基を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項４】
イミド構造を有する化合物のガラス転移温度が１３０℃以上３００℃以下のポリマーであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の難燃性繊維複合体。
【請求項５】
イミド構造を有する化合物が、ポリエーテルイミドであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の難燃性繊維複合体。
【公開番号】特開２００８−１９５２９（Ｐ２００８−１９５２９Ａ）
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９２５２１（Ｐ２００６−１９２５２１）
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１月３１日（２００８．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月１３日（２００６．７．１３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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