(57)【要約】【課題】  リサイクルポリエステルを用いていながら、産資用ポリエステル繊維として十分使用可能な強度を有し、かつ難燃性にも優れている難燃性再生ポリエステル繊維を提供する。【解決手段】  リサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなるポリエステル繊維であって、極限粘度〔η〕が０．７５以上、強度５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、リン原子の含有量が1000〜10000ppmであることを特徴とする難燃性再生ポリエステル繊維。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
リサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなるポリエステル繊維であって、極限粘度〔η〕が０．７５以上、強度５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、リン原子の含有量が1000〜10000ppmであることを特徴とする難燃性再生ポリエステル繊維。
【請求項２】
繊維中に占めるリサイクルポリエステルの含有量が繊維質量の５０質量％以上である請求項１記載の難燃性再生ポリエステル繊維。
【請求項３】
リン原子の含有量が2000〜5000ppmであり、耐候試験後の強力保持率が６０％以上である請求項１又は２記載の難燃性再生ポリエステル繊維。
なお、耐候試験後の強力保持率は、製紐サンプルを作成し、サンシャインカーボンアークウエザーメーターを使用して２５０時間の照射を行った前後の強力を測定し、以下の式より算出するものである。
耐候試験後の強力保持率（％）＝〔照射前の強力（N）／照射後の強力（N）〕×１００
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用後、回収されたリサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなる繊維であって、産業資材用途に十分使用可能である高強度と難燃性を有する難燃性再生ポリエステル繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、廃棄物の埋め立てや焼却処分による環境汚染が問題視され、特に使い捨てとなるＰＥＴボトルは年々使用量が増加し、問題となってきており、資源の再利用としてリサイクルを行うことが重要視されている。
【０００３】
使用済みのＰＥＴボトルやＰＥＴボトルの製造時に発生するＰＥＴ樹脂屑等を回収し、再利用する動きは年々高まりつつあり、その一つの用途として繊維の原料として再利用されるようになっており、このようなポリエステル繊維は環境に優しい繊維として注目されている。
【０００４】
中でもポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと称す。）を主成分としたＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑は、不純物が少ないことや粘度のバラツキが比較的少ないため、繊維化するには適している。
【０００５】
しかしながら、このようなＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑から再生されたＰＥＴの粘度は、通常、極限粘度〔η〕０．６〜０．７５程度であり、衣料用繊維として使用するには十分な粘度レベルであるが、高強度が必要とされる産業資材用繊維にするには粘度が低く、このようなＰＥＴ樹脂屑から高強度の産業資材用繊維を得ることは困難であった。
【０００６】
そこで、本発明者等はこのような問題点を解決すべく検討した結果、特許文献１に記載しているように、ＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑から再生されたＰＥＴの極限粘度を上げることにより、高強度で産業資材用途に適した再生ポリエステル繊維を得ることができるようになった。
【０００７】
一方、産業資材用途の中でも土木工事や建築工事等に使用する安全ネットやメッシュシート等については、従来、ポリエステル繊維や再生ポリエステル繊維を用いて製編織した布帛に、後加工により難燃剤を付与する難燃加工や塩化ビニル等の樹脂加工を行って難燃性を付与するのが一般的であった。
【０００８】
しかしながら、後加工による難燃加工では使用による難燃性能の持続性に劣ることや、近年、塩化ビニルの環境への影響が懸念されるようになり、その対策としてポリエステル繊維中に難燃剤を含有させることにより繊維自体に難燃性を付与した難燃性繊維が提案されるようになった。
【０００９】
特許文献２、３には、使用後、回収されたリサイクルポリエステルを用いたポリエステル繊維であって、難燃剤を繊維中に含有する再生ポリエステル繊維も記載されている。これらの繊維によると後加工のものと比較して難燃性に優れるものであるが、衣料用途に適した強度を有するのみであり、産業資材用途に十分に使用できるほどの高強度を有するものではなかった。
【特許文献１】特開2002-235243号公報
【特許文献２】特開2002-54026号公報
【特許文献３】特開2004-27393号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記の問題点を解決し、リサイクルポリエステルを用いていながら、産資用ポリエステル繊維として十分使用可能な強度を有し、かつ難燃性や耐候性にも優れている難燃性再生ポリエステル繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく検討した結果、本発明に到達した。
【００１２】
すなわち、本発明は、リサイクルポリエステルを含有するポリエステル樹脂からなるポリエステル繊維であって、極限粘度〔η〕が０．７５以上、強度５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、リン原子の含有量が1000〜10000ppmであることを特徴とする難燃性再生ポリエステル繊維を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の難燃性再生ポリエステル繊維は、リサイクルポリエステルを用いていながら、産業資材用途に好適な十分な強度と難燃性を有しており、様々な用途に使用することが可能となる。さらに、本発明の難燃性再生ポリエステル繊維は、リン原子の含有量を2000〜5000ppmとすることにより、耐候性にも優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の再生ポリエステル繊維は、一度使用された後、回収されたリサイクルポリエステルを原料として使用するものであり、リサイクルポリエステルとしては、液体飲食品用ＰＥＴボトルやフィルム、繊維などのペレット以外の形に成形された後、低分子に戻されずに再び成形するために回収された樹脂のことをいう。中でもＰＥＴボトルを回収したものが比較的品質がよいため好ましい。
【００１５】
本発明においては、このようなリサイクルポリエステルをポリエステル樹脂中に含有するものであるが、リサイクルポリエステルはポリエステル樹脂中に混合されていることが好ましい。そして、リサイクルポリエステルとしてＰＥＴボトル由来のものを用いる場合、ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレートを主成分とする通常のポリエステル樹脂（バージンポリエステル）とすることが好ましい。
【００１６】
そして、本発明の繊維は、上記のようなリサイクルポリエステル含有のポリエステル樹脂からなるものであるが、繊維中には、リン化合物を含有しており、繊維中のリン原子の含有量が1000〜10000ppmであり、中でも2000〜7000 ppmとすることが好ましい。リン原子の含有量がこの範囲より少ないと、難燃性能に劣るようになる。一方、多すぎるとポリマーの粘度低下が大きくなり、高強度繊維が得られにくくなり、コスト面でも不利となる。
【００１７】
さらには、耐候性能を考慮すると、繊維中のリン原子の含有量を2000〜5000ppmとすることが好ましい。つまり、繊維中のリン原子の含有量が多いほど難燃性に優れるが、耐候性には劣るものとなりやすいため、難燃性能と耐候性能の両性能を有する繊維とするには、リン原子の含有量を上記の範囲内とすることが好ましい。
【００１８】
そして、本発明における耐候性能は、耐候試験後の強力保持率で評価するものとし、繊維中のリン原子の含有量を2000〜5000ppmとし、強力保持率が６０％以上、中でも６０〜７５％であることが好ましい。なお、耐候試験後の強力保持率は、製紐サンプルを作成し、耐候試験として、サンシャイン・カーボンアークウエザーメーターを使用して２５０時間の照射を行い、照射前後の強力を測定し、以下の式より算出するものである。
【００１９】
耐候試験後の強力保持率（％）＝〔照射前の強力（N）／照射後の強力（N）〕×１００
このとき、製紐サンプルは、本発明の繊維（マルチフィラメント）８本を八ツ打ちの角打製紐とし、これを５本作製する。サンシャイン・カーボンアーク  ウエザーメーターはＷＳ型の光源を使用し、ブラックパネル温度を６３±３℃、スプレーサイクルを６０分中１２分とする。そして、５本の製紐サンプルの耐候試験後の強力保持率を算出し、その平均値とする。
【００２０】
なお、繊維中にリン化合物を含有させる際には、上記のようなバージンポリエステル中に高濃度にリン化合物を含有させたマスターチップを作成し、このマスターチップとリサイクルポリエステルとを、紡糸時に計量混合機等を用いて目標とするリン濃度となるようにドライブレンドして溶融紡糸することが好ましい。
【００２１】
本発明の繊維に含有させるリン化合物の具体例としては、難燃性、耐熱性、製糸性にも優れるものとして、三洋化成社製の難燃剤『ファイヤータード』が好ましい。
【００２２】
また、本発明の繊維においては、製糸性や難燃性等の効果を損なわない範囲であれば、ポリエステル樹脂中に第三成分として共重合物や艶消し剤、耐熱剤、耐候剤等を添加してもよい。
【００２３】
さらに、本発明の再生ポリエステル繊維は、環境に優しい繊維とする目的から、繊維質量の５０質量％以上にリサイクルポリエステルを使用していることが好ましく、中でも７０質量％以上、さらには８０質量％以上を使用していることが好ましい。
【００２４】
さらに、本発明の繊維においては、産業資材用途に好適な高強度繊維とするために、繊維の極限粘度〔η〕は０．７５以上とし、中でも０．８〜１．０とすることが好ましい。極限粘度〔η〕が０．７５未満の場合、目的とする高強度の繊維とすることが困難となる。一方、１．０を超える場合、製糸性に劣るばかりでなくコスト面で不利となる傾向がある。
【００２５】
一般に、ＰＥＴボトル由来のＰＥＴ樹脂屑を単に溶融押し出し機等で溶融し、チップ状に再生されたリサイクルポリエステルにおいては、その極限粘度〔η〕は０．６〜０．７程度である。またポリマー中に難燃剤を添加するとポリマーの粘度低下が生じることから、繊維の極限粘度〔η〕を０．７５以上とするには、リサイクルポリエステルの極限粘度〔η〕を０．８以上、中でも０．９〜１．２とすることが好ましい。
【００２６】
リサイクルポリエステルの極限粘度をこのような高粘度とするには、回収された樹脂屑を溶融して一旦チップ化したものに、固相重合を行うことにより極限粘度を上げることができる。
【００２７】
そして、このような固相重合時に重合時間を調整することによって、ポリエステルの末端カルボキシル基濃度を３０ｅｑ／ｔｏｎ以下にすると、耐湿熱性が向上し、ゴム資材等に好適に用いることが可能となるため好ましい。
【００２８】
次に、本発明の繊維の強度は５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であり、より好ましくは６．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、さらに好ましくは７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。強度が５．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、産業資材用途に用いることが困難となる。一方、強度の上限としては特に限定するものではないが、リン化合物を含有しているため、通常の製造方法ではリン化合物が異物となり、延伸時に毛羽が発生したり、操業性が悪化する傾向があるため、操業性や得られる繊維の物性値を考慮して、９．０ｃN/dtex以下とすることが好ましい。
【００２９】
また、本発明の難燃性再生ポリエステル繊維は、産業資材用に適したものとするため、単糸繊度を３〜２０dtexとすることが好ましく、また、単糸の横断面形状は、丸型、四角や三角等の多角形状、多葉形状等のいずれでもよく、これらの形状において中空部を有するものであってもよい。
【００３０】
そして、本発明の難燃性再生ポリエステル繊維を製造する際には、例えば前記したように、高粘度化したリサイクルポリエステルとリン化合物含有のバージンポリエステルとを混合させたポリエステル樹脂とした後、常用の溶融紡糸装置を用いて紡糸することができる。紡糸後は、紡糸した糸を一旦巻き取って延伸を行う二工程法でもよいが、一旦巻き取ることなく連続して延伸、熱処理を行うスピンドロー法を採用することがコスト面から好ましい。中でも、スピンドロー法を採用する場合、巻取速度2000〜4000ｍ／分、全延伸倍率４〜６とすることが好ましい。
【実施例】
【００３１】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。なお、実施例における各物性値と評価は、次の方法で測定した。
（ａ）極限粘度
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、濃度０．５ｇ／ｄｌ、温度２０℃で測定した。
（ｂ）強伸度
ＪＩＳ  Ｌ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料長２５ｃｍ、引っ張り速度３０ｃｍ／分で測定した。
（ｃ）難燃性
ＪＩＳ  Ｌ−１０９１D法（接炎試験）に従って測定した。なお、接炎回数の数値が大きいほど難燃性が高いことを示す。
（ｄ）耐候性
得られた繊維（マルチフィラメント）８本を八ツ打ちの角打製紐とし、前記の方法で耐候試験を行い、耐候試験後の強力保持率を算出した。
【００３２】
実施例１
極限粘度〔η〕０．６２のＰＥＴボトル由来のフレーク状のＰＥＴ樹脂屑を溶融し、チップ化したリサイクルポリエステルを、温度２３０℃の減圧下で撹拌しながら２５時間固相重合を行い、極限粘度を１．１まで重合度を高くした。
難燃剤として三洋化成社製の『ファイヤータード』を用い、極限粘度〔η〕０．７０のＰＥＴ（バージンポリエステル）中にリン原子含有量が60000ppmとなるように添加して、マスターチップを得た。
これらのリサイクルポリエステルとマスターチップとを計量混合機を使用して、質量比（リサイクルポリエステル／マスターチップ）＝１９／１となるようにしてドライブレンドし、繊維中のリン原子の含有量が3000 ppmとなるようにして溶融押出機に供給した。
常用の溶融紡糸装置に、孔径が０．６ｍｍ、孔数１９２個の紡糸孔を有する紡糸口金を装着し、温度２９０℃で紡出し、紡糸口金直下に設けた温度４００℃、長さ４０ｃｍの加熱筒内を通過させた後、長さ１８０ｃｍの横型冷却装置で温度１５℃、速度０．７ｍ／秒の冷却風を吹き付けて冷却し、オイリングローラで油剤を付与した。続いて、非加熱の第１ローラに４回掛けて引き取り、非加熱の第２ローラに５回掛けて１．０１倍の引き揃えを行った後、スチーム処理機を用いて、温度が４３０℃、圧力０．５ＭＰａのスチームを吹き付けながら、温度２１０℃の第３ローラに６回掛けて５．６倍の延伸を行った。次に、温度１５０℃の第４ローラ（速度2525ｍ／分）に６回掛けて４％の弛緩熱処理を行い、速度２５００ｍ／分のワインダーに巻き取り、１１１０ｄｔｅｘ／１９２フィラメントの丸断面形状の難燃性再生ポリエステル繊維を得た。
【００３３】
実施例２〜５、比較例１〜２、５
リサイクルポリエステルとマスターチップの質量比を表１に示すように変更してドライブレンドし、ポリマー中のリン原子の含有量が表１に示す値となるようにした以外は実施例１と同様に行った。
【００３４】
比較例３
リサイクルポリエステルの固相重合時間を変更し、極限粘度〔η〕を０．８となるように固相重合するにとどめた以外は実施例１と同様に行った。
【００３５】
比較例４
極限粘度〔η〕０．６２のＰＥＴボトル由来のフレーク状のＰＥＴ樹脂屑を溶融し、チップ化したリサイクルポリエステルを固相重合を行わずに用いた以外は実施例１と同様に行った。
【００３６】
実施例１〜５、比較例１〜５で得られた繊維の特性値と難燃性、耐候性の評価結果を表１に示す。
【００３７】
【表１】
2005264418.tif 000002
【００３８】
表１から明らかなように、実施例１〜５の繊維は極限粘度が高く、十分な強度と切断伸度を有しており、かつ難燃性能にも優れていた。中でも実施例１、３〜５の繊維は、リン原子の含有量が1000〜5000ppmであったため、耐候性にも優れたものであった。
一方、比較例１の繊維はリン原子の含有量が少なすぎたため、比較例５の繊維はリン原子を含有していなかったため、両繊維とも難燃性に劣るものであった。比較例２の繊維は、リン原子の含有量が多すぎたため、ポリマーの粘度低下が生じ、極限粘度が低く、強度の低い繊維となった。比較例３〜４では、リサイクルポリエステルの極限粘度が低かったため、得られた繊維の極限粘度も低く、強度も低くなり、産業資材用途に適していないものであった。