(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリエーテルイミド系樹脂からなり、十分な繊維強度及び鮮明色を有する難燃性繊維を提供する。【解決手段】繊維形成樹脂がポリエーテルイミド系樹脂からなり、繊維形成樹脂と顔料の合計１００重量部に対して、顔料を０．５重量部以上５重量部未満含まれた難燃性繊維。前記難燃性繊維は、製造するに当たり、顔料を予め樹脂に練り込みマスターバッチを作製し、マスターバッチと残りの繊維形成樹脂を溶融混練に続いて溶融紡糸し、難燃性繊維を製造する。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維形成樹脂がポリエーテルイミド系樹脂からなり、前記繊維形成樹脂に顔料が含有された難燃性繊維であって、前記繊維形成樹脂と前記顔料の合計１００質量部に対して、前記顔料が０．５質量部以上５．０質量部未満含まれた難燃性繊維。
【請求項２】
顔料が無機系顔料である、請求項１に記載の難燃性繊維。
【請求項３】
繊維断面における着色された領域の面積の合計が、繊維断面全体の断面積に対して３０％以上であることを特徴とする、請求項１または２のいずれか１項に記載の難燃性繊維。
【請求項４】
繊維形成樹脂がポリエーテルイミド系樹脂からなり、前記繊維形成樹脂に顔料が含有された難燃性繊維であって、前記繊維形成樹脂と前記顔料の合計１００質量部に対して、前記顔料が０．５質量部以上５質量部未満含まれた難燃性繊維を製造するにあたり、前記顔料を予め前記樹脂に練りこみ、練りこんだ樹脂を溶融紡糸して繊維を形成することにより、難燃性繊維を製造する方法。
【請求項５】
前記溶融紡糸による繊維の形成が、予め繊維形成樹脂に顔料を混合してマスターバッチを作製し、前記マスターバッチと残りの繊維形成樹脂とを溶融混練して行う、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の難燃性繊維を用いて製造した布帛。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の難燃性繊維を用いて製造した熱可塑性樹脂複合材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエーテルイミド系樹脂からなり、十分な繊維強度及び鮮明色を有する難燃性繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、企業向け、あるいは公共施設向けをはじめとして、パソコンやタブレット、携帯電話といった電化製品の筐体には難燃性が求められ、そのような要求を満たす材料として、例えば繊維強化樹脂複合材料が用いられてきた。近年では、前述したような電化製品に対する需要が大きくなるにつれて、その筐体に意匠性を求める声が高まっており、デザインの多様性を求める市場の要望が強くなりつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−０９９６７４号公報
【特許文献２】特開平０７−１７３７８１号公報
【特許文献３】特開２０１１−１９６００３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明者らは、上述したような市場の要望に対し、織り方や編み方に由来する模様、あるいは色といった条件によりさまざまな外観を表現できることから、意匠性に優れる材料として繊維からなる布帛に注目した。そして、難燃性と意匠性を兼ね備えた繊維材料を目指し、難燃性に優れる繊維としてポリエーテルイミド系繊維の開発を進めてきた。
【０００５】
特許文献１〜３には、ポリエーテルイミド系繊維の意匠性付与に関し、繊維化後の工程において染色することにより達成する方法が開示されている。しかし、後加工で染色する方法においては、ポリエーテルイミド系繊維を中心部まで着色することが困難であり、鮮明色を出すために染料を増やしたり染色助剤を用いたりすると繊維強度を低下させてしまう可能性があるといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、ポリエーテルイミド系樹脂に特定量の顔料を含ませることにより、難燃性に優れるとともに意匠性を有する繊維が得られることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
本発明の第一の構成は、繊維形成樹脂がポリエーテルイミド系樹脂からなり、前記繊維形成樹脂に顔料が含有された難燃性繊維であって、前記繊維形成樹脂と前記顔料の合計１００質量部に対して、前記顔料が０．５質量部以上５質量部未満含まれた難燃性繊維である。
【０００８】
本発明は、顔料が無機系顔料である、前記難燃性繊維であることが好ましい。
【０００９】
本発明は、繊維断面における着色された領域の面積の合計が、繊維断面全体の断面積に対して３０％以上であることを特徴とする、前記難燃性繊維であることが好ましい。
【００１０】
本発明の第二の構成は、繊維形成樹脂がポリエーテルイミド系樹脂からなり、前記繊維形成樹脂に顔料が含有された難燃性繊維であって、前記繊維形成樹脂と前記顔料の合計１００質量部に対して、前記顔料が０．５質量部以上５質量部未満含まれた難燃性繊維を製造するにあたり、前記顔料を予め前記樹脂に練りこみ、練りこんだ樹脂を溶融紡糸して繊維を形成することにより、前記難燃性繊維を製造する方法である。
【００１１】
本発明の第二の構成において、前記溶融紡糸による繊維の形成が、予め繊維形成樹脂に顔料を混合してマスターバッチを作製し、前記マスターバッチと残りの繊維形成樹脂とを溶融混練して行う、前記製造方法であることが好ましい。
【００１２】
本発明の第三の構成は、前記難燃性繊維を用いて製造した布帛である。
【００１３】
本発明の第四の構成は、前記難燃性繊維を用いて製造した熱可塑性樹脂複合材料である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ポリエーテルイミド系樹脂に特定量の顔料を含ませることにより、難燃性に優れるとともに意匠性を有する繊維が得られる。さらに、得られた繊維を利用して布帛や熱可塑性樹脂複合材料を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の顔料を練りこんだポリエーテルイミド系繊維の繊維断面の写真。
【図２】後加工で染色されたポリエーテルイミド系繊維の繊維断面の写真。
【図３】後加工で染色されたポリエーテルイミド系繊維の繊維側面の電顕写真。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の難燃性繊維は、ポリエーテルイミド系樹脂から形成された繊維に、顔料が特定量含有されていることを特徴とする。以下、本発明の詳細を説明する。
【００１７】
（ポリエーテルイミド系樹脂）
本発明において用いられるポリエーテルイミド系樹脂としては、例えば、下記に示す反復構成単位の組み合わせからなるポリマーが挙げられる。但し、式中Ｒ１は、６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基であり、Ｒ２は、６〜３０個の炭素原子を有する２価の芳香族残基、２〜２０個の炭素原子を有するアルキレン基、２〜２０個の炭素原子を有するシクロアルキレン基、及び２〜８個の炭素原子を有するアルキレン基で連鎖停止されたポリジオルガノシロキサン基からなる群より選択された２価の有機基である。
【００１８】
【化１】
2015101796.tif 000002
【００１９】
上記Ｒ１、Ｒ２としては、例えば、下記式群に示される芳香族残基やアルキレン基（例
えば、ｍ=２〜１０）を有するものが好ましく使用される。
【００２０】
【化２】
2015101796.tif 000003
【００２１】
本発明では、非晶性、溶融成形性、コストの観点から、下記式で示される構造単位を主として有する、２，２−ビス［４−（２，３−ジカルボキシフェノキシ）フェニル］プロパン二無水物とｍ−フェニレンジアミンとの縮合物が好ましく使用される。このようなポリエーテルイミドは、「ウルテム」の商標でサービックイノベイティブプラスチックス社から市販されている。
【００２２】
【化３】
2015101796.tif 000004
【００２３】
（顔料）
本発明の難燃性繊維は、着色剤として顔料を含有することが、繊維及び繊維からなる製品に意匠性を付与する点から重要である。その含有量としては、ポリエーテルイミド系樹脂と顔料の合計１００質量部に対して、０．５質量部以上５．０質量部未満の範囲であることが必要であり、好ましくは１．０質量部以上３．０質量部以下である。含有量が５．０質量部以上の場合には、顔料の凝集等により繊維の機械的性能を低下させるおそれがあり、含有量が０．５質量部未満の場合には、鮮明色を出すことが困難になる。
【００２４】
本発明において用いる顔料としては、通常市販されているものが使用可能であるが、ポリエーテルイミド系樹脂の紡糸温度に耐えることが可能であるという点から、無機系顔料であることが好ましい。例えば、チタンイエロー、群青、酸化鉄、弁柄、亜鉛華、アナターゼ酸化チタン及びルチル酸化チタンといった酸化チタン系、ならびにカーボンブラック、グラファイト、スピリットブラック、チャンネルブラック及びファーネスブラックといったカーボン系からなる群より選択される、無機系の少なくとも１つの顔料を用いるのが好ましい。
【００２５】
本発明の難燃性繊維は、必要に応じて、繊維形成樹脂に紫外線吸収剤、酸化防止剤や光安定剤等の機能性添加剤を加えることができる。また、カオリン、シリカ、酸化バリウム等の無機物が添加されてもよい。
【００２６】
（繊維形成方法）
次に繊維形成方法について述べる。顔料を繊維形成前に樹脂に練りこむ場合には、繊維形成樹脂に顔料を配合しながら、または配合した樹脂組成物を単軸あるいは２軸押出機を用いて溶融押出しを行い、０．１〜１０．０ｍｍ径のノズルより押し出し繊維状にする。この繊維を３００〜３０００ｍ／分で巻き取ることにより、繊度が０．１〜１０００ｄｔｅｘで、顔料が特定量配合された繊維を得ることができる。本発明の難燃性繊維の繊度は、特に限定されないが、たとえば１〜１０ｄｔｅｘである。
【００２７】
本発明の難燃性繊維は、室温における繊維強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。繊維強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満である場合には、その後の織物等に加工する工程において不具合を発生させる可能性があるため好ましくない。本発明の難燃性繊維は、顔料を含有することにより染色した繊維と異なり、着色された状態で１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維強度を達成することができる。より好ましくは、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の繊維強度を達成されているのが良い。
【００２８】
（顔料の添加方法）
顔料は、予め前記樹脂に練りこまれ、練りこまれた樹脂を溶融紡糸して繊維を形成することにより、顔料を含有する難燃性繊維を形成することができる。さらに、予め繊維形成樹脂の一部に顔料を溶融混合してマスターバッチを作製し、前記マスターバッチと残りの繊維形成樹脂とを溶融混練して行うことが、繊維形成樹脂の溶融時に顔料を混合する場合のように顔料が凝集するのを防止する点から好ましい。マスターバッチとしては、顔料を高濃度（０．２〜６０質量％）に含有したポリエーテルイミド系樹脂ペレットを作製し、これを所定比率になるようにポリエーテルイミド系樹脂と混練溶融することにより顔料が配合されることが好ましい。
【００２９】
本発明の難燃性繊維は、繊維断面における着色された領域の面積の合計が、断面積に対して３０％以上であることが好ましく、より好ましくは５０％以上である。前記面積の合計が３０％未満である場合には、意匠性の面において鮮明色を出すことが困難になるため好ましくない。
【００３０】
（布帛）
本発明により得られた難燃性繊維は、織物、編み物、不織布などいずれの布帛にも好適に用いることができる。
【００３１】
(熱可塑性樹脂複合材料)
本発明により得られた難燃性繊維は、公知の方法を用いて熱可塑性樹脂複合材料に好適に用いることができる。例えば、炭素繊維やガラス繊維などの強化繊維が含まれる材料を芯層とし、本発明の難燃性繊維からなる布帛を積層させて熱可塑性樹脂複合材料としてもよい。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により何ら限定されるものではない。なお、以下の実施例において、繊維強度、限界酸素指数値、着色比率、鮮明性は、下記の方法により評価した。
【００３３】
［繊維強度 ｃＮ／ｄｔｅｘ］
ＪＩＳ Ｌ１０１３試験法に準拠して、予め調湿されたヤーンを、室温（２５℃）において試長２０ｃｍ、初荷重０．２５ｃＮ／ｄｔｅｘ及び引張速度５０％／分の条件で測定し、ｎ＝２０の平均値を採用した。また繊維繊度（ｄｔｅｘ）は質量法により求めた。
【００３４】
［限界酸素指数値（ＬＯＩ値）］
ＪＩＳ Ｋ７２０１試験法に準拠して、繊維を三つ編みにした試長１８ｃｍの試料を作り、試料の上端に着火したとき、試料の燃焼時間が３分以上継続して燃焼するか、または着火後の燃焼長さが５ｃｍ以上燃えつづけるのに必要な最低の酸素濃度を測定し、ｎ＝３の平均値を採用した。
【００３５】
［着色比率  ％］
繊維断面を、光学顕微鏡を用いて撮影し、その写真より着色された領域の割合を評価した。すなわち、着色された領域の面積の合計に関して、繊維断面全体の断面積に対する割合を算出し着色比率とした。
【００３６】
［鮮明性］
着色した布帛の色の鮮明性に関して、１０人のパネラーにより官能評価を行った。パネラーの評価が「非常に優れる」ならば２点、「優れる」ならば１点、「劣る」ならば０点として、１０人の回答の合計点を用いて以下の３段階で評価した。
○：合計点が１５点以上２０点以下。
△：合計点が６点以上１４点以下。
×：合計点が５点以下。
【００３７】
［実施例１］
ポリエーテルイミド系樹脂（サービックイノベイティブプラスチックス社製「ウルテム９０１１」）をベースとして弁柄を２０質量％含むマスターバッチ１０質量部と、顔料を含まない前記ポリエーテルイミド系樹脂９０質量部を４００℃にて溶融押出し、ギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、顔料が２質量部含まれた、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。なお、ここで用いたポリエーテルイミド系樹脂は、重量平均分子量が３２０００、数平均分子量が１４５００、分子量分布が２．２である非晶性ポリエーテルイミド系樹脂であり、以降Ｕ−ＰＥＩ樹脂と略す。図１は、得られたポリエーテルイミド系繊維の繊維断面の写真であり、断面全体が均一に着色されたことがわかる。
【００３８】
［実施例２］
Ｕ−ＰＥＩ樹脂ベースの２０％弁柄マスターバッチ５質量部とＵ−ＰＥＩ樹脂９５質量部を４００℃にて溶融押出し、ギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、顔料が１質量部含まれた、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。
【００３９】
［実施例３］
Ｕ−ＰＥＩ樹脂ベースの１０％弁柄マスターバッチ３０質量部とＵ−ＰＥＩ樹脂７０質量部を４００℃にて溶融押出し、ギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、顔料が３質量部含まれた、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。
【００４０】
［実施例４］
Ｕ−ＰＥＩ樹脂ベースの２０％コバルトブルーマスターバッチ１０質量部とＵ−ＰＥＩ樹脂９０質量部を４００℃にて溶融押出し、ギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、顔料が２質量部含まれた、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。
【００４１】
［比較例１］
Ｕ−ＰＥＩ樹脂ベースの１０％弁柄マスターバッチ１質量部とＵ−ＰＥＩ樹脂９９質量部を４００℃にて溶融押出し、ギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、顔料が０．１質量部含まれた、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。
【００４２】
［比較例２］
Ｕ−ＰＥＩ樹脂ベースの２０％弁柄マスターバッチ５０質量部とＵ−ＰＥＩ樹脂５０質量部を４００℃にて溶融押出し、ギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、顔料が１０質量部含まれた、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの着色されたポリエーテルイミド系繊維を得ようとした。しかし、紡糸の段階での断糸が激しく、繊維の採取が困難という結果であった。
【００４３】
［比較例３］
Ｕ−ＰＥＩ１００％の樹脂を単軸押出機にて押出し、そのままギヤポンプにて計量し、Φ０．２ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、１１０ｄｔｅｘ／５０ｆの未着色の繊維を得た。得られた繊維を、下記に示す染料、及びキャリア等を含む染色液とともに密閉可能な耐圧ステンレス容器に入れ、１３５℃にて４０分間染色した。染色された繊維を、下記還元洗浄浴にて８０℃で２０分間還元洗浄を行い、繊維表面に付着している不純物を除去し、後加工により着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。図２は着色後の繊維断面の写真であり、断面の周囲だけが着色されていることが観察され、繊維の中心部まで着色されていないことがわかる。
【００４４】
（染色液組成及び液量）
ポリエーテルイミド系繊維                                                    ５ｇ
ウルトラＭＴレベル［ｐＨ調整剤］（ミテジマ化学（株）製）                １ｇ／Ｌ
Ｒｅｆｏｒｍ  Ｂｒｉｌｌｉａｎｔ  Ｏｒａｎｇｅ  ＣＶ‐Ｎ ［染料］（（株）ニッカファインテクノ製）                                                        ３％ｏｗｆ
ブリアンＦＯＫ‐３［キャリア］（松本油脂製薬（株）製）                ３％ｏｗｆ
全液量                                                                １５０ｃｃ
【００４５】
（還元洗浄液組成）
炭酸ナトリウム                                                          ２ｇ／Ｌ
ハイドロサルファイト                                                    ２ｇ／Ｌ
アミラジンＤ（第一工業製薬（株）製）                                    ２ｇ／Ｌ
液量                                                                  １５０ｃｃ
【００４６】
［比較例４］
キャリアとして、ブリアンＦＯＫ−３の含有量を５％ｏｗｆに増加し、さらに別のキャリアとしてＴＮ−５５（大和化学工業（株）製）を繊維に対して３％ｏｗｆ含侵させたこと以外は比較例３と同様にして、後加工により着色されたポリエーテルイミド系繊維を得た。図３に、着色後の繊維の側面を電子顕微鏡により撮影した写真を示した。本比較例では、鮮明色を発現させるためにキャリアの量を増やして染色したが、図３より繊維の表面が激しく損傷したことがわかる。
【００４７】
上記の実施例１〜４及び比較例１〜４により得られた繊維の評価結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2015101796.tif 000005
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明により得られたポリエーテルイミド系樹脂からなる繊維は、難燃性を有するとともに、顔料が含まれることで意匠性が付与されているため、企業向け、公共施設向けのタブレットやパソコンといった電化製品の筐体等に利用できる。
【００５０】
以上の通り、図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
【図１】
2015101796.tif 000006
【図２】
2015101796.tif 000007
【図３】
2015101796.tif 000008