(57)【要約】  ポリエーテルイミド系樹脂と、０．０３重量％以上のカーボンブラックとを含有し、前記カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径が３０〜５００ｎｍであり、下記式（１）により定められる前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ）前後での重量減少率が０．５％未満であるポリエーテルイミド系繊維。  重量減少率（％）＝（（温度Ｔ１における繊維重量）−（温度Ｔ２における繊維重量））／（温度Ｔ１における繊維重量）×１００・・・（１）  但し、Ｔ１は、ガラス転移点より１５℃低い温度（Ｔｇ−１５℃）、Ｔ２はガラス転移点より２５℃高い温度（Ｔｇ＋２５℃）を表す。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエーテルイミド系樹脂と、前記樹脂中に分散するカーボンブラックとを含有し、前記カーボンブラックの含有量が０．０３重量％以上であり、前記カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径が３０〜５００ｎｍであり、下記式（１）により定められる、前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）前後での重量減少率が０．５％未満であることを特徴とする、ポリエーテルイミド系繊維。
重量減少率（％）＝（（温度Ｔ１における繊維重量）−（温度Ｔ２における繊維重量））／（温度Ｔ１における繊維重量）×１００・・・（１）
但し、Ｔ１は、前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点より１５℃低い温度（Ｔｇ−１５℃）、Ｔ２はガラス転移点より２５℃高い温度（Ｔｇ＋２５℃）を表す。
【請求項２】
請求項１に記載のポリエーテルイミド系繊維であって、前記カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径をＤナノメータ、繊維中のカーボンブラックの含有量をＡ重量％とした場合、比Ｄ／Ａが８０以上であることを特徴とする、ポリエーテルイミド系繊維。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリエーテルイミド系繊維を含有する繊維構造物であって、単層または複数の層のシート状物質から構成され、前記ポリエーテルイミド系繊維を３０重量％以上含有し、０．２〜７．０ｇ／ｍ２のカーボンブラックを含有することを特徴とする繊維構造物。
【請求項４】
請求項３に記載の繊維構造物であって、布帛の形態を有する繊維構造物。
【請求項５】
請求項１または２に記載のポリエーテルイミド系繊維の製造方法であって、ポリエーテルイミド系樹脂にカーボンブラックを混練する工程と、前記カーボンブラックが混練された樹脂を溶融紡糸して繊維を形成する工程とを含む、ポリエーテルイミド系繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願】
【０００１】
本願は、日本国で２０１４年９月２９日に出願した特願２０１４−１９８２８４の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、ポリエーテルイミド樹脂中にカーボンブラックが分散したポリエーテルイミド系繊維とその製造方法、および、このような繊維を含み一定の遮光性を有する繊維構造物に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来より、一般家屋や、病院、学校、宿泊施設等の各種施設、自動車、航空機、船舶等の各種輸送手段において、断熱、防音などを目的として、布帛やマット（綿状物）、繊維補強材料などの繊維構造物が用いられている。他方において、これらの繊維を含む部材は、難燃性の材料から形成することが望まれている。【０００４】
ポリエーテルイミドは、優れた難燃性を有し、難燃性が求められる布帛や繊維補強部材の素材として有用な材料として知られている。例えば、特許文献１には、２００℃における乾熱収縮率が５％以下であるポリエーテルイミド系繊維、およびこの繊維を含有する耐熱性布帛が記載されており、特許文献２には、非晶性ポリエーテルイミド系繊維を含有する不織布と、この不織布を加熱し、非晶性ポリエーテルイミド系繊維の全部または一部を融着させたことを特徴とする成形体が記載されている。また特許文献１、２には、非晶性ポリエーテルイミド系繊維に含まれ得る無機物の選択肢の一つとして、カーボンブラックが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０／１０９９６２号パンフレット
【特許文献２】特開２０１２−４１６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２には、ポリエーテルイミド系繊維に添加する無機物の選択肢の一つとしてカーボンブラックは記載されているものの、その具体的な添加量や粒子径等の条件は何ら検討されていない。さらに、カーボンブラックの添加が、ポリエーテルイミド系繊維の加熱時の特性に与える影響についても検討されていない。【０００７】
本発明は、ポリエーテルイミド系樹脂中にカーボンブラックが分散されており、繊維構造物に一定の遮光性を付与し得るとともに、難燃材としての特性も維持し得るポリエーテルイミド系繊維、該繊維の製造方法、およびこのような繊維を含む繊維構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様は、ポリエーテルイミド系樹脂と、前記樹脂中に分散しているカーボンブラックとを含有し、前記カーボンブラックの含有量が０．０３重量％以上であり、前記カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径が３０〜５００ｎｍであり、下記式（１）により定められる、前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）前後での重量減少率が０．５％未満であることを特徴とする、ポリエーテルイミド系繊維である。
重量減少率（％）＝（（温度Ｔ１における繊維重量）−（温度Ｔ２における繊維重量））／（温度Ｔ１における繊維重量）×１００・・・（１）
但し、Ｔ１は、前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点（ガラス転移温度）より１５℃低い温度（Ｔｇ−１５℃）、Ｔ２はガラス転移点より２５℃高い温度（Ｔｇ＋２５℃）を表す。【０００９】
前記カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径をＤナノメータ、繊維中のカーボンブラックの含有量をＡ重量％とした場合、比Ｄ／Ａは８０以上であることが好ましい。より好ましくは、比Ｄ／Ａは１００〜２０００であり、さらに好ましくは４００〜１０００である。【００１０】
本発明の第２の態様は繊維構造物であって、前記第１の態様にかかるポリエーテルイミド系繊維を含む繊維構造物である。この繊維構造物は、前記のポリエーテルイミド系繊維を３０重量％以上含むことが好ましい。この繊維構造物は、０．２〜７．０ｇ／ｍ２のカーボンブラックを含有するシート状物質であってもよく、例えば、布帛であってもよい。このシート状物質は、単層から形成されていてもよく、複数の層から形成されていてもよい。【００１１】
本発明の第３の態様は、前記第１の態様にかかるポリエーテルイミド系繊維の製造方法であって、ポリエーテルイミド系樹脂にカーボンブラックを混練する工程と、前記カーボンブラックが混練された樹脂を溶融紡糸して繊維を形成する工程とを含む、ポリエーテルイミド系繊維の製造方法である。【００１２】
前記のポリエーテルイミド系繊維の製造方法において、樹脂にカーボンブラックを混練する工程は、第１のポリエーテルイミド系樹脂にカーボンブラックを混練したマスターバッチを準備する工程と、前記マスターバッチを第２のポリエーテルイミド系樹脂に混練する工程を含むものであってもよい。【００１３】
上述の方法において、カーボンブラックを樹脂に混練する工程は、３４０〜４００℃の温度で行ってもよい。溶融紡糸は、３４０〜４３０℃の温度で行ってもよい。【００１４】
なお、請求の範囲および／または明細書に開示された少なくとも２つの構成要素のどのような組み合わせも、本発明に含まれる。特に、請求の範囲に記載された請求項の２つ以上のどのような組み合わせも本発明に含まれる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、繊維構造物に一定の遮光性を付与し得るとともに、難燃性にすぐれ、高温時のガス発生も抑制されるポリエーテルイミド系繊維を提供できる。かかる繊維を含む繊維構造物は、難燃性にすぐれるとともに高温時におけるガス発生が抑制されており、閉鎖的空間での安全性に優れるとともに、所望の遮光性を有する繊維構造物とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例７にかかる布帛の遮光性評価試験に用いた写真である。
【図２】本発明の実施例８にかかる布帛の遮光性評価試験に用いた写真である。
【図３】本発明の実施例９にかかる布帛の遮光性評価試験に用いた写真である。
【図４】比較例４にかかる布帛の遮光性評価試験に用いた写真である。
【図５】比較例５にかかる布帛の遮光性評価試験に用いた写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
太陽光や照明の遮蔽または照度の低減のため、繊維構造物には一定の遮光性が求められる場合がある。本発明者等は、カーボンブラックを添加した化学繊維を用いた場合、繊維構造物に遮光性を付与することが可能であるが、高温下ではカーボンブラックからの脱ガスが発生し、難燃材として利用する上で問題を生じる可能性があることを見出した。そこで、この問題を解決すべく研究を進めた結果、繊維の母材となるポリエーテルイミド系樹脂中にカーボンブラックを分散混合した状態で、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点付近での脱ガス量が一定の範囲内に抑制されるよう制御することにより、繊維構造物に一定の遮光性を付与しつつ、該構造物を難燃材としての利用に適したものとし得ることを見出した。ここでは、遮光性とは、繊維構造物を透過する光の透過量を必要に応じて低減する性能を示す。
以下、本発明の詳細についてさらに説明する。
【００１８】
本発明のポリエーテルイミド系繊維は、ポリエーテルイミド系樹脂と、前記樹脂中に分散されたカーボンブラックとを含有する繊維である。この繊維中のカーボンブラック含有量は０．０３重量％以上であり、かつ下記式（１）により定められる、前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点（Ｔｇ）前後での重量減少率が０．５％未満となるように制御されている。
重量減少率（％）＝（（温度Ｔ１における繊維重量）−（温度Ｔ２における繊維重量））／（温度Ｔ１における繊維重量）×１００・・・（１）
但し、Ｔ１は、前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点より１５℃低い温度（Ｔｇ−１５℃）、Ｔ２はガラス転移点より２５℃高い温度（Ｔｇ＋２５℃）を表す。
【００１９】
この難燃性繊維は、ポリエーテルイミドを含む樹脂にカーボンブラックを混練し、その後、樹脂を溶融紡糸することにより、製造することができる。この繊維は、織編物、不織布等の布帛や繊維マットなどの、繊維構造物、あるいは、樹脂成形体の素材として用いることができる。
【００２０】
（ポリエーテルイミド系樹脂）
本発明の繊維を構成する樹脂は、ポリエーテルイミド系樹脂（ＰＥＩ系樹脂とも呼ばれる）を含むものである。ポリエーテルイミド系樹脂とは、脂肪族、脂環族または芳香族系のエーテル単位と環状イミドとを繰り返し単位とするポリマーであり、溶融成形性を有するものであれば特に限定されない。また、本発明の効果を阻害しない範囲であれば、ポリエーテルイミド系樹脂の主鎖に環状イミド、エーテル結合以外の構造単位、例えば脂肪族、脂環族または芳香族エステル単位、オキシカルボニル単位等が含有されていてもよい。ポリエーテルイミド系樹脂は、結晶性または非晶性のいずれでもよいが、非晶性樹脂であることが好ましい。
【００２１】
具体的なポリエーテルイミド系樹脂としては、下記一般式で示されるユニットを有するポリマーが好適に使用される。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、および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。
【００２２】
【化１】
2016052412.tif 000002
【００２３】
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。
【００２４】
【化２】
2016052412.tif 000003
【００２５】
本発明では、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系樹脂は、「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。
【００２６】
【化３】
2016052412.tif 000004
【００２７】
本発明で用いるポリエーテルイミド系樹脂の分子量は特に限定されるものではないが、得られる繊維の機械的特性や寸法安定性、工程通過性を考慮すると、３９０℃、せん断速度１２００ｓｅｃ−１での溶融粘度が５０００ｐｏｉｓｅ以下を満たすものが望ましく、その観点からは、重量平均分子量（Ｍｗ）が１０００〜８００００程度のものが望ましい。高分子量のものを用いると、繊維強度、耐熱性等の点で優れるので好ましいが、樹脂製造コストや繊維化コストなどの観点からＭｗが１００００〜５００００であることが、より好ましい。
【００２８】
必要に応じ、重量平均分子量（Ｍｗ）と、数平均分子量（Ｍｎ）との比である分子量分布が１．０〜２．５程度、好ましくは１．０〜２．４程度、特に好ましくは１．０〜２．３程度の範囲となるポリエーテルイミド系樹脂を用いてもよい。
ポリエーテルイミド系樹脂は、ガラス転移点が１８０℃から３００℃のものを用いてもよい。
【００２９】
ポリエーテルイミド系繊維を構成する樹脂は、実質的に、前記のポリエーテルイミド系樹脂のみからなるものであってもよいが、本発明の効果を損なわない範囲で、他の樹脂を含んでもよい。本発明で用いるポリエーテルイミド系繊維を構成する樹脂は、上記一般式で示されるユニットを有するポリマーを樹脂中に少なくとも５０質量％以上含むことが好ましく、８０質量％以上含むことがより好ましく、９０質量％以上含むことがさらに好ましく、９５質量％以上含むことがとくに好ましい。また例えば、繊維を構成する樹脂には溶融紡糸性を向上する観点から、熱安定剤を含んでもよい。
【００３０】
（カーボンブラック）
本発明においては、カーボンブラックの粒子径と、繊維中の含有量をあわせて制御することが必須である。
【００３１】
本発明において用いられるカーボンブラックには、例えば所望の粒子径に応じて、チャンネルブラック、ファーネスブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、サーマルブラック等から選択した物を用いることができる。例えばファーネスブラックを用いてもよい。
【００３２】
本発明においては、ポリエーテルイミド系繊維を含有する繊維構造物に所定の遮光性を付与するために、少なくとも０．０３重量％のカーボンブラックを繊維に含有させることが必要である。
【００３３】
具体的には、繊維中へのカーボンブラックの添加量（繊維中のカーボンブラック含有量）は、繊維構造物への遮光性の付与および脱ガス抑制の観点から、０．０３重量％〜０．７重量％であることが好ましい。より好ましい添加量は、０．１〜０．６重量％、さらに好ましくは０．１〜０．４重量％である。
【００３４】
本発明において使用されるカーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径（数平均一次粒子径）は、３０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲である。また、カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径（数平均一次粒子径）が４０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲にあるとより好ましい。一次粒子の数平均粒子径が３０ｎｍ未満のカーボンブラックを用いた場合、粒子の比表面積が大きいために脱ガス量が多くなる。一次粒子の数平均粒子径が５００ｎｍを超えるカーボンブラックを用いた場合、繊維構造物に所望の遮光性を付与するためには比較的多量のカーボンブラックを添加する必要を生じ、脱ガス量が増加するおそれがある。なおカーボンブラックは、各種の数平均粒子径を有するものが市販されており、これらから選択して用いることができる。
【００３５】
上記の範囲内においても、カーボンブラックの含有量と粒子径は連動させて制御することが好ましい。粒子径の比較的小さいカーボンブラックを用いる場合、比表面積が大きくなり、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点付近での脱ガスが増加するので、カーボンブラックの添加量は少なくすることが好ましい。他方、粒子径の比較的大きいカーボンブラックを用いる場合、繊維構造物に所望の遮光性を付与するためには、添加量を比較的多くする必要がある。
【００３６】
上記の観点から、カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径をＤナノメータ、繊維中のカーボンブラックの含有量をＡ重量％とした場合、比Ｄ／Ａは、８０以上とすることが好ましく、１００〜２０００とすることがより好ましく、４００〜１０００とすることがさらに好ましい。
【００３７】
（ポリエーテルイミド系繊維の製造方法）
ポリエーテルイミド系繊維の製造にあたっては、ポリエーテルイミドを含む樹脂（マトリックス樹脂）を、例えば３４０〜４００℃の温度で融解し、これにカーボンブラックを添加して混練し、樹脂中にカーボンブラックが分散したカーボンブラック原着樹脂を形成する。その際、粉末状のカーボンブラックを溶融状態の樹脂に添加してもよいが、予め調製されたカーボンブラック含有樹脂（マスターバッチ）を用いてもよい。この場合、ポリエーテルイミドを含む第１のポリエーテルイミド系樹脂と、マスターバッチを構成する第２のポリエーテルイミド系樹脂とがカーボンブラック原着樹脂のマトリックス樹脂となる。第１のポリエーテルイミド系樹脂と第２のポリエーテルイミド系樹脂は、異なる樹脂であってもよいが、同じ成分から構成されていることが好ましい。このようにして作製したカーボンブラック原着樹脂を溶融紡糸して繊維状とすることにより、本発明のポリエーテルイミド系繊維を作製できる。溶融紡糸の際の温度はポリエーテルイミド系樹脂の融点によるが、例えば３４０〜４３０℃、好ましくは３４０〜４１０℃、より好ましくは３４０〜４００℃であってもよい。
【００３８】
紡糸性は、樹脂中に添加したカーボンブラックの粒子径や樹脂へのカーボンブラックの添加量に依存する。良好な紡糸性を確保するためにも、カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径は３０ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。特に、カーボンブラックの粒子径が、一次粒子の数平均粒子径で５００ｎｍを超えると、紡糸性が著しく悪化する。良好な紡糸性を確保するためには、さらに繊維中へのカーボンブラックの添加量を０．７重量％以下とすることがさらに好ましい。
【００３９】
ポリエーテルイミド系繊維の溶融紡糸に際しては、公知の溶融紡糸装置を用いることができる。例えば、溶融押出し機でポリエーテルイミド系樹脂のペレットとマスターバッチのペレットを溶融混練し、所定の溶融粘度になった溶融ポリマーを紡糸筒に導く。そして溶融ポリマーをギヤポンプで計量し、紡糸ノズルから所定の量を吐出させ、得られた糸条を巻き取ることによって、ポリエーテルイミド系繊維を製造することができる。
【００４０】
例えば、溶融紡糸の際には、単孔の直径が０．１〜１０．０ｍｍのノズルより、樹脂を押し出して繊維状にしてもよい。この繊維を５００〜４０００ｍ／分、好ましくは１０００〜３０００ｍ／分で巻き取ることにより、カーボンブラックが特定量配合された繊維を得ることができる。繊維は未延伸の状態で用いてもよく、必要に応じ（例えば、結晶性のポリエーテルイミド系樹脂を用いる場合）、巻き取り後の繊維に延伸処理を施してもよい。また、綿状体や紙などの繊維構造物に繊維を用いる場合には、ノズルから吐出した繊維を巻き取らずにそのまま用いてもよい。繊維の断面形状は円形でもよいが、他の（円形以外の）断面形状であってもよい。
【００４１】
（ポリエーテルイミド系繊維）
このようにポリエーテルイミド系繊維は、ポリエーテルイミド系樹脂中にカーボンブラックを分散させ繊維化して得られる。
【００４２】
本発明のポリエーテルイミド系繊維は、下記式（１）により定められる前記ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点温度（Ｔｇ）前後での重量減少率が０．５％未満に制御される。
重量減少率（％）＝（（温度Ｔ１における繊維重量）−（温度Ｔ２における繊維重量））／（温度Ｔ１における繊維重量）×１００・・・（１）
但し、Ｔ１は、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点より１５℃低い温度（Ｔｇ−１５℃）、Ｔ２はガラス転移点より２５℃高い温度（Ｔｇ＋２５℃）を表す。
【００４３】
なお、重量減少率の測定は、所定量のポリエーテルイミド系繊維をサンプルとして、示差熱・熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用い、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点Ｔｇより１５℃低い温度Ｔ１における繊維の重量と、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点より２５℃高い温度Ｔ２における繊維の重量を測定することにより、求めることができる。なお、繊維の重量減少率が少ないほど、脱ガス量は少ないものと判断できる。繊維を熱成形により成形物にする場合、樹脂の流動性が生じる樹脂のガラス転移点前後の温度に加熱する。このため、樹脂の流動性が生じる樹脂のガラス転移点前後の温度範囲において脱ガスすると、成形物が収縮したり、脱ガスにより成形物や繊維の表面に傷ができ、好ましくない。
【００４４】
本発明のポリエーテルイミド系繊維は、例えば２００℃における乾熱収縮率（２００℃で１０分間保持した際の収縮率）が５．０％以下であってもよく、乾熱収縮率が−１．０〜５．０％であることが好ましい。
【００４５】
本発明のポリエーテルイミド系繊維は、限界酸素指数値（ＬＯＩ値）が２５以上であってもよく、好ましくは２８以上、より好ましくは３０以上であってもよい。また、限界酸素指数値は、高いほど好ましいが、４０以下である場合が多い。なお、ここでいう限界酸素指数値とは、ＪＩＳ  Ｋ７２０１に準じて測定される値である。
【００４６】
ポリエーテルイミド系繊維の繊度は特に限定されず、例えば単繊維繊度が０．１〜１０００ｄｔｅｘ程度の範囲より、用途に応じ、適宜選択できる。例えば、布帛に用いる場合、単繊維繊度が１〜１０ｄｔｅｘであってもよく、１〜５ｄｔｅｘであってもよい。また用途に応じて、ポリエーテルイミド系繊維はモノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよい。
【００４７】
本発明のポリエーテルイミド系繊維は、室温における繊維強度が１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、例えば１．０ｃＮ／ｄｔｅｘ〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが好ましく、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましい。ここで繊維強度は、ＪＩＳＬ１０１３試験法に準拠して測定される値（引張り強さ）である。
【００４８】
（繊維構造物）
本発明のポリエーテルイミド系繊維を含む繊維構造物の構造は特に限定されない。例えば、綿状体（繊維マット）であってもよいし、また例えば、織編物、不織布などの布帛や紙などの、シート状の繊維構造物であってもよく、本発明の繊維を細断した繊維粉状体の集合体であってもよい。繊維構造物は、本発明のポリエーテルイミド系繊維に加え、他の難燃性繊維を含むものであってもよい。例えば、本発明のポリエーテルイミド系繊維と、他の繊維の混合物として、布帛や綿状体を形成してもよい。また、本発明のポリエーテルイミド系繊維を含む一以上の層と、必要に応じ、他の繊維からなる一以上の層を積層した積層体としてもよい。
【００４９】
この繊維構造物がシート状物質（例えば布帛）である場合、単層として、または積層体に含まれる複数の層の全体として、前記のポリエーテルイミド系繊維を３０重量％以上、好ましくは５０重量％以上、より好ましくは７０重量％以上含み、単位面積あたりの含有量として、カーボンブラックを少なくとも０．２ｇ／ｍ２以上含有していることが好ましく、０．２〜７．０ｇ／ｍ２含有していることがより好ましく、０．２７〜７．０ｇ／ｍ２含有していることがさらに好ましく、０．５〜５．０ｇ／ｍ２含有することがとくに好ましい。
【００５０】
繊維構造物の目付は、繊維構造物に所望の遮光性が得られればとくに範囲は無いが、たとえば３０００ｇ／ｍ２以下が好ましく、２０００ｇ／ｍ２以下がより好ましく、１０００ｇ／ｍ２以下がさらに好ましく、７５０ｇ／ｍ２以下がとくに好ましい。また、繊維構造物の目付は、１５０ｇ／ｍ２を超えると好ましく、３００ｇ／ｍ２以上がより好ましく、４５０ｇ／ｍ２以上がさらに好ましい。目付の量が３０００ｇ／ｍ２をこえると成形性に乏しくなる。また、目付の量が１５０ｇ／ｍ２以下であると、繊維構造物の強度が低下する。
【００５１】
繊維構造物が単層のシート状物質である場合の厚み、または多層のシート状物質である場合の合計厚みは、１ｍｍ以上、例えば３〜１０ｍｍであることが好ましい。
【００５２】
なお前記の繊維構造物（例えば不織布などの布帛）を、必要に応じ他の素材とともに所定形状に成形した後、ポリエーテルイミド系繊維の一部または全部を融着させて成形体としてもよい。このような成形体は、ポリエーテルイミド系樹脂を用いることにより難燃性を有し、かつ分散したカーボンブラックによって遮光性を付与されたものとなる。
【実施例】
【００５３】
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、繊維の特性は下記の方法により評価した。【００５４】
［重量減少率］
ポリエーテルイミド系繊維のガラス転移点前後での重量減少率は、所定量のポリエーテルイミド系繊維をサンプルとして、示差熱・熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ）を用い、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点Ｔｇより１５℃低い温度Ｔ１（Ｔ１＝Ｔｇ−１５℃）における繊維の重量と、ガラス転移点より２５℃高い温度Ｔ２（Ｔ２＝Ｔｇ＋２５℃）における繊維の重量を測定し、下記の式（１）により求めた。
重量減少率（％）＝（（温度Ｔ１における繊維重量）−（温度Ｔ２における繊維重量））／（温度Ｔ１における繊維重量）×１００・・・（１）【００５５】
［カーボンブラックの一次粒子の数平均粒子径］
実施例では、所定の数平均粒子径を有する市販のカーボンブラックを用いた。市販品では、動的光散乱法、レーザー回折法等を利用して数平均粒子径の測定を行った。なお、繊維中のカーボンブラックの数平均粒子径は、電界放出型走査型電子顕微鏡を用い、繊維断面の観察を行うことにより、求めた。【００５６】
［分子量］
ポリエーテルイミド系樹脂の重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）は、Ｗａｔｅｒｓ社製のゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）、１５００ＡＬＣ／ＧＰＣ（ポリスチレン換算）を用いて測定した。クロロホルムを溶媒として、０．２質量％になるように試料を溶解したのち、ろ過して測定に供した。【００５７】
［繊維繊度（ｄｔｅｘ）］
繊維繊度（ｄｔｅｘ）はＪＩＳ  Ｌ  １０１３に準じて測定した。【００５８】
［紡糸性］
紡糸性は、樹脂１００ｋｇを繊維化する工程における断糸回数により評価した。
Ａ：３回以内／１００ｋｇ
Ｂ：４回〜７回／１００ｋｇ
Ｃ：８回以上／１００ｋｇ【００５９】
［目付  ｇ／ｍ２］
ＪＩＳ  Ｌ１９１３試験法に準じて測定し、ｎ＝３の平均値を採用した。【００６０】
［ガラス転移温度  ℃］
樹脂のガラス転移温度は、メトラー社製「ＴＡ３０００−ＤＳＣ」を用いて、窒素雰囲気下、昇温速度１０℃／ｍｉｎで４００℃まで昇温した時に観察される変曲点より求めた。【００６１】
［限界酸素指数値  （ＬＯＩ値）］
ＪＩＳ  Ｋ７２０１−２の試験法に準拠して、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、又は着火後の燃焼長さが５ｃｍ以上燃え続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。【００６２】
［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」）を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径（数平均）が４０ｎｍのカーボンブラックを１重量％含むマスターバッチを別に準備した。上記のポリエーテルイミド系樹脂９０質量部と、マスターバッチ１０質量部を単軸押出機に投入し、３９０℃で溶融しながらスクリューで混練したものをギヤポンプにて計量し、直径０．３ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、カーボンブラックが０．１重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。
なおここで用いたポリエーテルイミド系樹脂は非晶性ポリエーテルイミド系樹脂であり、重量平均分子量Ｍｗは３２０００、数平均分子量Ｍｎは１４５００、分子量分布Ｍｗ／Ｍｎは２．２であった。紡糸性およびＬＯＩ値を表１に記載した。
なお、実施例１の繊維について、ＪＩＳ  Ｌ１０１３試験法に準拠して室温での繊維強度（引張り強さ）を求めたところ、２．４ｃＮ／ｄｔｅｘであった。【００６３】
［実施例２］
実施例１と同じポリエーテルイミド系樹脂を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径が４０ｎｍのカーボンブラックを５重量％含むマスターバッチを別に準備した以外は、実施例１と同様の条件で、カーボンブラックが０．５重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。紡糸性およびＬＯＩ値を表１に記載した。【００６４】
［実施例３］
実施例１と同じポリエーテルイミド系樹脂を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径が３００ｎｍのカーボンブラックを３重量％含むマスターバッチを別に準備した。上記のポリエーテルイミド系樹脂９０質量部と、マスターバッチ１０質量部を単軸押出機に投入し、３９０℃で溶融しながらスクリューで混練したものをギヤポンプにて計量し、直径０．３ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、カーボンブラックが０．３重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。紡糸性およびＬＯＩ値を表１に記載した。【００６５】
［実施例４］
ポリエーテルイミド系樹脂８０質量部と、マスターバッチ２０質量部を用いる以外は、実施例３と同様の条件で、カーボンブラックが０．６重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。紡糸性を表１に記載した。【００６６】
［実施例５］
実施例１と同じポリエーテルイミド系樹脂を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径が１００ｎｍのカーボンブラックを１重量％含むマスターバッチを別に準備した。上記のポリエーテルイミド系樹脂９０質量部と、マスターバッチ１０質量部を単軸押出機に投入し、３９０℃で溶融しながらスクリューで混練したものをギヤポンプにて計量し、直径０．３ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、カーボンブラックが０．１重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。紡糸性を表１に記載した。【００６７】
［実施例６］
実施例１と同じポリエーテルイミド系樹脂を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径が４０ｎｍのカーボンブラックを０．３重量％含むマスターバッチを別に準備した以外は、実施例１と同様の条件で、カーボンブラックが０．０３重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。紡糸性を表１に記載した。【００６８】
［比較例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」）を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径が２７ｎｍのカーボンブラックを１重量％含むマスターバッチを別に準備した。上記のポリエーテルイミド系樹脂９０質量部と、マスターバッチ１０質量部を単軸押出機に投入し、３９０℃で溶融しながらスクリューで混練したものをギヤポンプにて計量し、直径０．３ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、カーボンブラックが０．１重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得た。紡糸性およびＬＯＩ値を表１に記載した。【００６９】
［比較例２］
上記の実施例１で用いた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」）を単軸押出機に投入し、３９０℃で溶融しながらスクリューで混練したものをギヤポンプにて計量し、直径０．３ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、カーボンブラックを含有しない２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆのポリエーテルイミド系繊維を得た。紡糸性およびＬＯＩ値を表１に記載した。【００７０】
［比較例３］
実施例１と同じポリエーテルイミド系樹脂を準備し、同じ樹脂をベースとして一次粒子の平均粒子径が６００ｎｍのカーボンブラックを２重量％含むマスターバッチを別に準備した。上記のポリエーテルイミド系樹脂９０質量部と、マスターバッチ１０質量部を単軸押出機に投入し、３９０℃で溶融しながらスクリューで混練したものをギヤポンプにて計量し、直径０．３ｍｍのノズルより吐出させ、１５００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、カーボンブラックが０．２重量％含まれた、ポリエーテルイミド系繊維２６４０ｄｔｅｘ／１２００ｆを得たが、紡糸の際、断糸を繰り返した。紡糸性を表１に記載した。なお、断糸を繰り返すものの、重量減少率を測定する程度の糸条を取得することはできた。【００７１】
［重量減少率の測定］
実施例１−６、比較例１、３の繊維からそれぞれ１０ｍｇをサンプルとして採取し、示差熱・熱重量同時測定装置（ＴＧ−ＤＴＡ：リガク社製Ｔｈｅｒｍｏ  Ｐｌｕｓ−２）を使用して、ポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点前後での重量減少率を測定した。なお、実施例で用いたポリエーテルイミド系樹脂のガラス転移点はＴｇ＝２１７℃であるので、測定された数値は、繊維をＴ１＝２０２℃からＴ２＝２４２℃に昇温した際の重量減少率である。
測定の結果を表１に示す。【００７２】
【表１】
2016052412.tif 000005
【００７３】
表１に示す結果より、カーボンブラックの粒子径と添加量が本発明の範囲内となる実施例１〜６は、ガラス転移点より低温から、ガラス転移点より高温まで加熱した際の重量減少率が小さく、ポリエーテルイミド系繊維の重量減少の原因となるガスの発生が抑制されていることがわかる。また実施例１と実施例２、実施例３と実施例４の対比から、同じ粒子径ではカーボンブラックの含有量が多いほど、脱ガスによる重量減少率が高くなること、実施例１と実施例３、実施例２と実施例４の対比より、カーボンブラックの粒子径が大きい場合には、小さい粒子径のカーボンブラックを用いた場合に比べ、脱ガスによる重量減少率が抑制されていることがわかる。これに対し、比較例１では、重量減少率が大きく、脱ガスが抑制されていないが、これはカーボンブラックの粒子径に起因するものと考慮される。平均粒子径の大きなカーボンブラックを用いた比較例３では、重量減少率は抑制されているが、紡糸性が低下しているため、繊維構造物の材料には不適当であると考慮される。さらに実施例と比較例から、ＬＯＩ値とカーボンブラックの含有率の間には相関を認めなかった。【００７４】
（不織布）
［実施例７］
実施例１で得られた繊維に捲縮を施した後、切断して繊維長７６ｍｍの短繊維を作製した。この短繊維をカードにかけ、目付１５０ｇ／ｍ２の繊維ウェブを作製した。次いで、このウェブを６枚重ねて、ニードルパンチ法を用いて実施例７の不織布を得た。この不織布のカーボンブラック含有量は、原料繊維中の含有量と得られた不織布の目付９００ｇ／ｍ２より、０．９０ｇ／ｍ２と計算される。【００７５】
［比較例４］
比較例２で得られた繊維を原料として、実施例７と同様の方法により、目付９００ｇ／ｍ２の、比較例４の不織布を作製した。【００７６】
［実施例８］
実施例１で得られた繊維、および比較例２で準備したポリエーテルイミド系繊維をそれぞれ捲縮したのち、７６ｍｍに切断して得られた短繊維を、実施例１で得られた繊維：比較例２で得られたポリエーテルイミド系繊維＝５０質量部：５０質量部の比で混合し、この混合物を用い、実施例７に記載の方法に準じて、実施例８の不織布を作製した。この不織布のカーボンブラック含有量は、原料繊維中の含有量と得られた不織布の目付９００ｇ／ｍ２より、０．４５ｇ／ｍ２と計算される。なおカーボンブラックの含有量が０．０５重量％であるポリエーテルイミド系繊維を１００質量部用いて不織布を作製した場合にも、不織布中のカーボンブラック含有量は実施例８と同等となるので、同レベルの遮光性が得られるものと推定される。【００７７】
［実施例９］
実施例１で得られた繊維、および比較例２で得られたポリエーテルイミド系繊維をそれぞれ捲縮したのち、７６ｍｍに切断して得られた短繊維を、実施例１で得られた繊維：比較例２で得られたポリエーテルイミド系繊維＝３０質量部：７０質量部の比で混合し、この混合物を用い、実施例７に記載の方法に準じて、実施例９の不織布を作製した。この不織布のカーボンブラック含有量は、原料繊維中の含有量と得られた不織布の目付９００ｇ／ｍ２より、０．２７ｇ／ｍ２と計算される。なおカーボンブラックの含有量が０．０３重量％であるポリエーテルイミド系繊維を１００質量部用いて不織布を作製した場合にも、不織布中のカーボンブラック含有量は実施例９と同等となるので、同レベルの遮光性が得られるものと推定される。【００７８】
［実施例１０］
実施例４で得られた繊維に捲縮を施した後、切断して繊維長７６ｍｍの短繊維を作製した。この短繊維をカードにかけ、目付１５０ｇ／ｍ２の繊維ウェブを作製した。次いで、このウェブを６枚重ねて、ニードルパンチ法を用いて実施例１０の不織布を得た。この不織布のカーボンブラック含有量は、原料繊維中の含有量と得られた不織布の目付９００ｇ／ｍ２より、５．４ｇ／ｍ２と計算される。【００７９】
［比較例５］
実施例１で得られた繊維、および比較例２で準備したポリエーテルイミド系繊維をそれぞれ捲縮したのち、７６ｍｍに切断して得られた短繊維を、実施例１で得られた繊維：比較例２で得られたポリエーテルイミド系繊維＝１０質量部：９０質量部の比で混合し、この混合物を用い、実施例７に記載の方法に準じて、比較例５の不織布を作製した。この不織布のカーボンブラック含有量は、原料繊維中の含有量と得られた不織布の目付９００ｇ／ｍ２より、０．０９ｇ／ｍ２と計算される。なおカーボンブラックの含有量が０．０１重量％であるポリエーテルイミド系繊維を１００質量部用いて不織布を作製した場合にも、不織布中のカーボンブラック含有量は比較例５と同等となるので、遮光性は同レベルとなるものと推定される。【００８０】
［実施例１１］
実施例４で得られた繊維に捲縮を施した後、切断して繊維長７６ｍｍの短繊維を作製した。この短繊維をカードにかけ、目付１５０ｇ／ｍ２の繊維ウェブを作製した。次いで、このウェブを７枚重ねて、ニードルパンチ法を用いて実施例１１の不織布を得た。この不織布のカーボンブラック含有量は、原料繊維中の含有量と得られた不織布の目付１０５０ｇ／ｍ２より、６．３ｇ／ｍ２と計算される。【００８１】
［比較例６］
実施例１で得られた繊維に捲縮を施した後、切断して繊維長７６ｍｍの短繊維を作製した。この短繊維をカードにかけ、目付１５０ｇ／ｍ２の繊維ウェブを作製した。このウェブをこのまま比較例６の不織布とした。【００８２】
［遮光性評価試験］
太陽光（照度：３２〜１００ｋＬｘ、色温度：朝夕で２０００Ｋ、日中で５０００〜６０００Ｋ）に模した光源として、照度８０ｋＬｘ、色温度３４００Ｋのランプ（ＭＯＲＩＴＥＸ  ＭＨＦ−Ｇ１５０ＬＲ）を準備し、実施例７〜１１、比較例４〜６の不織布から約１．５ｃｍの距離に光源を設置して不織布に投光した。光源と反対側の約１０ｃｍの距離にデジタルカメラを設置し、不織布を撮影した。撮影された領域は、およそ１２ｃｍ×１２ｃｍである。透過光により光源の位置が確認されるものを不合格、確認されないものを合格とした。撮影された一部の写真を図１〜図５に、評価結果を表２に示す。なお図１は実施例７、図２は実施例８、図３は実施例９、図４は比較例４、図５は比較例５で得られた不織布について撮影した写真である。【００８３】
【表２】
2016052412.tif 000006
【００８４】
表２に示す結果より、カーボンブラックの含有量が本発明の範囲内となる実施例７〜１１の不織布では、図１〜３にも示すように、太陽光を模した光に対し良好な遮光性が得られているのに対し、カーボンブラックを含有しない比較例４の不織布、およびカーボンブラックを含有するが、含有量の少ない比較例５の不織布では、図４、５にも示すように、光源の存在が透過光によって観察され、遮光性が不十分であることがわかる。さらに、実施例９と比較例５の結果より、カーボンブラックの含有量が、不織布としては０．２７ｇ／ｍ２以上、繊維としては０．０３重量％以上の場合に、良好な遮光性が得られることが推察できる。また比較例６のように目付が１５０ｇ／ｍ２では遮光性が不足するとともに不織布の強度が落ちて取り扱いづらかった。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明によれば、布帛、繊維マット等の繊維構造物としたときに、一定の遮光性を発揮するとともに、高温下でのガス発生の抑制されたポリエーテルイミド系繊維を提供できる。このような繊維を用いて形成された繊維構造物は、産業用資材、各種インテリア資材などとして、難燃性が求められる用途において、例えば、一般家屋、病院、学校、宿泊施設などの各種施設や輸送機器等の閉鎖空間内においても、安全に利用することができる。
【図１】
2016052412.tif 000007
【図２】
2016052412.tif 000008
【図３】
2016052412.tif 000009
【図４】
2016052412.tif 000010
【図５】
2016052412.tif 000011
【国際調査報告】
2016052412.tif 000012
2016052412.tif 000013
2016052412.tif 000014
2016052412.tif 000015