(57)【要約】【課題】難燃剤・紫外線吸収剤が少量でも有効に作用し、従来に比べて環境負荷が小さく、紡糸操業性・繊維の機械的特性を損なわないポリエステル繊維を提供する。【解決手段】芯鞘型複合繊維であって、芯成分と鞘成分の面積比が３０：７０〜７０：３０であり、繊維全体に対するリン原子の含有率が０．０７重量％以上となるよう有機系リン化合物難燃剤を含むポリエステルを芯成分とし、繊維全体に対する含有率が０．１重量％以上となるように有機系紫外線吸収剤を含むポリエステルを鞘成分とすることを特徴とする難燃・耐光ポリエステル繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯鞘型複合繊維であって、芯成分と鞘成分の面積比が３０：７０〜７０：３０であり、繊維全体に対するリン原子の含有率が０．０７重量％以上となるよう有機系リン化合物難燃剤を含むポリエステルを芯成分とし、繊維全体に対する含有率が０．１重量％以上となるように有機系紫外線吸収剤を含むポリエステルを鞘成分とすることを特徴とする難燃・耐光ポリエステル繊維。
【請求項２】
鞘成分に配合されている有機系紫外線吸収剤が、トリアジン系化合物であることを特徴とする請求項１記載の難燃・耐光ポリエステル繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハロゲン原子を含有しないため燃焼時に有毒ガスを発生せず、良好な難燃性・耐光性を示すポリエステル繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル繊維は、他の汎用素材に比べて紫外線等による機械的物性の低下が小さく、燃焼性も低い。しかし、日光に曝される機会の多い車両用内装材・インテリア資材等の用途ではより高い耐光性が求められ、防炎の観点からも難燃性が求められている。
【０００３】
ポリエステルを難燃化・耐光化する試みは、従来より種々検討されている。例えば、特開平１０−２３７７６０号公報では水または溶媒に難燃成分を分散または溶解した後加工処理液により諸性能を付与する方法が紹介されているが、使用中または洗濯時に剤の脱落があり、恒久的な性能を付与できない。さらには染色加工排液について環境負荷が大きいことも指摘されている。
【０００４】
また、難燃性の改善においてはハロゲン系難燃剤またはリン系難燃剤を配合する方法があり、耐光性の改善においては紫外線吸収剤をポリエステルに配合する方法がある。しかし、これらの方法では難燃性・耐光性のいずれかの性能を向上させることはできるものの、両機能を発現することは不可能である。さらに、ハロゲン系難燃剤を練りこむ方法では燃焼時にハロゲン化合物が生成し、人体・環境に悪影響を及ぼすことが指摘されている。
【０００５】
難燃性と耐光性を兼ね備えたものとして、従来技術の組み合わせ、つまりリン系難燃剤および紫外線吸収剤の両方をポリエステルに配合する方法が考えられる。しかし、この方法では繊維全体に分散するため利用効率が悪く多量に配合する必要があり、少なくとも２種類以上の添加剤を配合することからポリエステル樹脂の粘度が著しく低下し、紡糸操業性が低下するという問題があった。
【０００６】
さらに、各添加剤の性能を効率よく利用するため、特開平１１−１２４７３２号公報にあるように、難燃剤および紫外線吸収剤を配合したポリエステルを鞘成分に、ポリエステルを芯成分とし、芯鞘型複合繊維とする方法もある。しかし、鞘を構成するポリエステルに少なくとも２種類以上の添加剤を配合するためポリエステルの粘度が著しく低下し、紡糸操業性が低下するという問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３７７６０号公報
【特許文献２】特開平１１−１２４７３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、上記の従来技術の問題点を解消し、難燃剤・紫外線吸収剤が少量でも有効に作用し、従来に比べて環境負荷が小さく、紡糸操業性・繊維の機械的特性を損なわないポリエステル繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、芯鞘型複合繊維であって、芯成分と鞘成分の面積比が３０：７０〜７０：３０であり、繊維全体に対するリン原子の含有率が０．０７重量％以上となるよう有機系
リン化合物難燃剤を含むポリエステルを芯成分とし、繊維全体に対する含有率が０．１重量％以上となるように有機系紫外線吸収剤を含むポリエステルを鞘成分とすることを特徴とする難燃・耐光ポリエステル繊維により達成される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の耐光性および難燃性を有する繊維は、有機系リン化合物難燃剤を芯成分に、有機系紫外線吸収剤を鞘成分に配合した芯鞘型複合繊維とすることで、ハロゲン系難燃剤を使用する方法のように燃焼時に人体・環境に有害なハロゲン化物が発生せず、後加工品により難燃剤・紫外線吸収剤を処理する方法のように使用や選択による剤の脱落がなく、紫外線吸収剤・難燃剤の少なくとも２種類以上の添加剤をポリエステル繊維全体または芯鞘型複合繊維の鞘成分に配合する方法のように紡糸操業性を損なうことがない。
【００１１】
本発明の耐光・難燃性ポリエステル繊維は、通常の方法により紡糸・延伸し、後加工できる上、製織・製編も特別な配慮をすることなく通常の織機や編機を使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明に用いられるポリマーとしては、通常使用されるポリエステルが使用できる。つまり、以下に述べるジカルボン酸およびその誘導体と、グリコールとの縮合により得られるポリエステルが使用できる。
【００１３】
例えば、ジカルボン酸成分としては、テレフタル酸、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１、５−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ビフェニルジカルボン酸、ビス−（４−カルボキシフェニル）エーテル、ビス−（４−カルボキシフェニル）スルホン、１，２−ビス（４−カルボキシフェノキシ）エタン、５−（アルカリ金属）スルホイソフタル酸、５−スルホプロポキシイソフタル酸、ｐ−フェニレンジ酢酸、ｔｒａｎｓ−ヘキサヒドロテレフタル酸、およびそれらのアルキルエステル、アリールエステル、エチレングリコールエステル等のエステル形成性誘導体が挙げられる。
【００１４】
中でも特に有用なものとしては、テレフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸を主成分とするものが挙げられる。これらの芳香族ジカルボン酸を使用する場合には、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸および、上記その他のエステル形成誘導体の１種以上をジカルボン酸成分の１０モル％を限度として、少量混合することができる。
【００１５】
一方、グリコール成分としては、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール等が挙げられる。
【００１６】
中でも特に有用なものとしては、エチレングリコール、１，４−ブタンジオールを主成分とするものが挙げられる。これらのグリコール成分を使用する場合には、上記その他のグリコール成分の１種以上をジオール成分の１０モル％を限度とし、少量混合して使用することができる。
【００１７】
また、１分子中にカルボン酸基と水酸基を有するオキシカルボン酸成分、例えば４−オキシ安息香酸、４−ヒドロキシエトキシ安息香酸、オキシピバリン酸等も必要に応じて使用することができる。
【００１８】
必要に応じて少量の一官能性化合物、例えば安息香酸、ベンゾイル安息香酸、酢酸、メトキシポリエチレングリコール等、あるいは三官能性以上の化合物、例えばグリセリン、ペンタエリストリール、リン酸化合物およびこれらのエステル形成性誘導体を添加することができる。
【００１９】
芯成分、鞘成分のポリエステルはそれぞれ異なったものであっても良いが、同一組成の方が好ましい。
【００２０】
紫外線吸収剤は、紫外線領域の波長を吸収し、無害な熱エネルギーに変換することにより、ポリマーの物性低下を抑制する効果があるが、無機系の紫外線吸収剤は、溶融紡糸にて粒子同士が凝集しやすく、均一分散が困難となるため、性能安定させることが困難となる。有機系の紫外線吸収剤は、ベンゾトリアゾール系化合物、トリアジン系化合物、ベンゾフェノン系化合物などが挙げられ、数多く市販されている。一般的に有機系の紫外線吸収剤は昇華または揮発しやすいため、できるだけ耐熱性の高い紫外線吸収剤が好ましい。特に耐熱性やポリエステルとの相溶性の観点から、本発明ではトリアジン系化合物が好ましく用いられる。トリアジン系化合物の主なものとして、２−（４，６−ジフェニル−１，３，５−トリアジン−２−イル）−５−［（ヘキシル）オキシ］―フェノールが挙げられる。
【００２１】
有機系リン化合物難燃剤および有機系紫外線吸収剤をポリエステルに配合する方法としては、ポリエステルの重合時に添加することもでき、紡糸までの任意の段階において添加することもできる。
【００２２】
有機系リン化合物難燃剤はテレフタル酸、イソフタル酸等の酸成分と反応させたモノマー、オリゴマーまたはポリマーの形にして用いてもよい。
【００２３】
本発明のポリエステル繊維において、芯成分への有機系リン化合物難燃剤の配合量は、繊維全体に対しリン原子含有量０．０７重量％以上とする必要があり、好ましくは０．１〜０．５重量％がよい。リン化合物の量が少ないと難燃性が不十分となり、多すぎると得られるポリエステル繊維の機械的物性が低下するなどの問題が生じることがある。
【００２４】
本発明のポリエステル繊維において、鞘成分への有機系紫外線吸収剤の配合量は、繊維全体に対し０．１重量％以上とすることが必要であり、好ましくは０．３〜１．０重量％がよい。紫外線吸収剤の量が０．１重量％より少ないと耐光性が不十分となる。極端に多すぎると得られるポリエステル繊維の機械的物性が低下するなどの問題が生じる可能性もある。
【００２５】
ポリマーの重合度としては、通常の繊維に使用される程度のものであれば良いが、好ましくは極限粘度が０．４以上、さらに好ましくは０．５〜０．７である。
【００２６】
一般的に、ＬＯＩ２８．０以上で難燃性を示すとされているが、本発明のポリエステル繊維によって、ＬＯＩが２８．０以上を達成することができる。
【００２７】
本発明のポリエステル繊維は、４８時間紫外線照射後の粘度保持率が９０％以上、３４０〜３７０ｎｍの平均紫外線遮断率が３３％以上の性能を示す。この程度の粘度保持率・平均紫外線遮断率を示せば、車両用内装材・インテリア資材等として利用するには好適である。
【００２８】
本発明の繊維は芯鞘型複合繊維構造を有し、その芯成分は有機系リン化合物難燃剤を配
合したポリエステルで構成され、鞘成分は有機系紫外線吸収剤を配合したポリエステルで構成される必要がある。また、芯成分と鞘成分との面積比は３０：７０〜７０：３０であり、好ましくは５０：５０〜７０：３０である。芯鞘面積比が３０：７０未満であると、芯が細くなり強度を保てないだけでなく、十分な難燃性を付与するために高濃度の難燃剤を芯成分に配合することとなり、ポリエステル繊維の機械的物性が低下し、操業性も低下する。芯鞘面積比が７０：３０以上を超えると、正確な芯鞘構造を形成できなくなってしまうだけでなく、十分な耐光性を付与するために高濃度の紫外線吸収剤を鞘成分に配合することなり、ポリエステルの機械的物性が低下し、紡糸操業性が低下する。
【００２９】
本発明の繊維は通常の紡糸方法により紡糸可能である。例えば、直接紡糸延伸法、高速紡糸法、いずれも採用可能で、糸はフルドロー、半延伸糸、未延伸糸のいずれでもよい。
【００３０】
本発明の繊維の断面形状は特に限定されず、円形断面をはじめ、三角断面、扁平断面、四角断面、多角断面等の異形断面繊維も可能である。
【００３１】
また、紡糸においては、通常の繊維の紡糸と同じく、顔料、艶消し剤、蛍光増白剤、熱安定剤、酸化防止剤および、有機アミン、有機カルボン酸などのエーテル結合抑制剤など、必要に応じて種々使用してよい。
【実施例】
【００３２】
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下に述べる実施例に限定されるものではない。
【００３３】
紡糸操業性評価は、溶融紡糸時のポリマー押し出しの安定性、紡糸中の糸切れ、繊度ムラより判断した。操業性が安定して良好だった場合は良好（○）、不安定ながらもどうにか糸が巻き取れる場合はやや不良（△）、まったく巻き取ることができなかった場合は不良（×）とした。
【００３４】
難燃性は限界酸素指数法（ＪＩＳ−Ｌ−１０９１  Ｅ法）に準じてＬＯＩを測定し、評価した。ただし、試料は繊維を１３ｇ／ｍとなるよう束ね、０．２ｇ／ｌ、７０℃スコアロール水溶液にて２０分脱脂し、こより状に整え、２４時間デシケータ中に保存したものを使用した。巻取りができず測定不可能だった場合は（×）とした。
【００３５】
耐光性は以下の方法で評価した。
（１）４８時間紫外線照射後の粘度保持率を測定し、耐光性を評価した。紫外線照射にはスガ試験機社製強エネルギーキセノンフェードメータを使用し、試験機内温度６３℃、試験機内湿度５０％で４８時間全光照射した。極限粘度はフェノール／テトラクロロエタン＝６／４（重量比）を溶媒として試料を溶解し、濃度０．０１ｇ／ｍｌの溶液について２０℃でウベローデ法により実施した。巻取りができず測定不可能だった場合は（×）とした。
【００３６】
（２）３４０〜３７０ｎｍの平均紫外線遮断率を求め、耐光性を評価した。
紫外線遮断率は以下の方法で求めた。島津製作所製自記分光光度計ＵＶ−３１０１ＰＣを使用し、筒編布一枚に３４０〜３７０ｎｍ領域の波長を照射したときの透過率を紫外線透過率とした。紫外線遮断率は（１００−紫外線透過率）として求めた。
上記３４０〜３７０ｎｍの平均の紫外線透過率を測定し、上記式から平均紫外線遮蔽率（％）を算出した。
なお、糸の巻取りができず測定不可能だった場合は（×）とした。
【００３７】
破断強度は以下の方法で測定した。ＪＩＳ−Ｌ−１０１３に準じ、島津製作所製、ＡＧ
Ｓ−１ＫＮＧオートグラフ引っ張り試験機を用い、試料糸長２０ｃｍ／ｍｉｎの条件で試料が伸長破断したときの強度を求めた。破断強度が４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のときは特に良好（◎）、４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満のときは良好（○）、４．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満のときはやや不良（△）、巻き取ることができず、測定不可能だった場合は測定不可能（×）とした。
【００３８】
有機系リン化合物難燃剤として大八化学工業社製芳香族縮合リン酸エステル系難燃剤ＰＸ−２００使用し、所定温度で所定のリン原子含有量となるようポリエチレンテレフタレート樹脂に配合した。
【００３９】
有機系紫外線吸収剤としてチバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製トリアジン系紫外線吸収剤ＴＩＮＵＶＩＮ１５７７を使用し、所定温度で所定含有量となるようポリエチレンテレフタレート樹脂に配合した。
【００４０】
紡糸は、所定のポリエステル樹脂をエクストルーダー型溶融紡糸装置に供給し、紡糸温度２９５℃、巻取り速度１５００ｍ／ｍｉｎにて行った。続いて、延伸倍率２．９倍、延伸速度８００ｍ／ｍｉｎで８７℃のローラーヒータで延伸し、１５５℃のプレートヒータでセットして８４ｄｔｅｘ／２４ｆの延伸糸を得た。
【００４１】
＜リン原子含有量・紫外線吸収剤含有量の違いによる難燃性・耐光性の評価＞
実施例１として芯鞘面積比率が５０：５０であり、芯成分は繊維全体に対するリン原子含有量が０．０７重量％であるポリエチレンテレフタレート、鞘成分は繊維全体に対する紫外線吸収剤含有量が０．１重量％であるポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維を得た。
【００４２】
また、実施例２として芯鞘面積比率が５０：５０であり、芯成分は繊維全体に対するリン原子含有量が０．３５重量％であるポリエチレンテレフタレート、鞘成分は繊維全体に対する紫外線吸収剤含有量が０．３重量％であるポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維を得た。
【００４３】
比較例１としてホモポリエチレンテレフタレート単独糸を得た。また、比較例２として芯鞘面積比率が５０：５０であり、芯成分は繊維全体に対するリン原子含有量が０．０６重量％、鞘成分は繊維全体に対する紫外線吸収剤含有量が０．１重量％であるポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維を、比較例３として芯鞘面積比率が５０：５０であり、芯成分は繊維全体に対するリン含有量が０．０７重量％、鞘成分は繊維全体に対する紫外線吸収剤含有量が０．０７重量％であるポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維を得た。得られた各繊維の紡糸操業性・難燃性・耐光性・破断強度について表１に示した。
【００４４】
【表１】
2005298990.tif 000002
【００４５】
比較例１は難燃剤・紫外線吸収剤ともに含有されておらず、難燃性・耐光性ともに低い。また、比較例２はリン原子含有量含有量が少ないため難燃性が十分でなく、比較例３は紫外線吸収剤含有量が少ないため耐光性が十分でない。一方、実施例１・実施例２は難燃性・耐光性ともに十分である。
【００４６】
＜芯鞘面積比率の違いによる難燃性・耐光性・紡糸操業性の評価＞
実施例３、４として芯鞘面積比率が３０：７０または７０：３０であり芯成分は繊維全体に対するリン原子含有量が０．０７重量％であるポリエチレンテレフタレート、鞘成分は繊維全体に対する紫外線吸収剤含有量が０．１重量％であるポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維を得た。比較例４、５として芯鞘面積比率が２０：８０または８０：２０であり、芯成分は繊維全体に対するリン原子含有量が０．０７重量％であるポ
リエチレンテレフタレート、鞘成分は繊維全体に対する紫外線吸収剤含有量が０．１重量％であるポリエチレンテレフタレートからなる芯鞘型複合繊維を得た。得られた各繊維の紡糸操業性・難燃性・耐光性・破断強度について表２に示した。
【００４７】
【表２】
2005298990.tif 000003
【００４８】
比較例４は芯成分の比率が小さいため、十分な難燃性を付与するために高濃度の難燃剤を配合する必要があり、それによる粘度低下によって押し出しが困難となり、紡糸不可能であった。比較例５は鞘成分の比率が小さいため、十分な耐光性を付与するために高濃度の紫外線吸収剤を配合する必要があり、それによる粘度低下によって紡糸操業性が低下した。また、鞘成分の面積が小さいため薄皮となり、粘度保持率・紫外線遮断率ともに低下した。一方、実施例３、４では難燃性・耐光性ともに十分であった。
【００４９】
＜難燃成分・耐光成分を独立して配合する必要性の検討＞
比較例６として繊維全体に対するリン含有量が０．０７重量％、紫外線吸収剤含有量が０．１重量％であるポリエステルからなる、ポリエステル単独糸を得た。また、比較例７として、芯鞘面積比７０：３０で、芯成分はホモポリエステル、鞘成分は繊維全体に対するリン原子含有量が０．０７重量％、紫外線吸収剤含有量が０．１重量％であるポリエステルからなる、芯鞘型複合ポリエステル繊維を得た。得られた各ポリエステル繊維の紡糸操業性・難燃性・耐光性・破断強度について表３に示した。
【００５０】
【表３】
2005298990.tif 000004
【００５１】
比較例６では繊維全体に難燃剤・紫外線吸収剤が配合されているため、粘度が低下し、繊維の機械的物性が損なわれ、紡糸不可能であった。比較例７では難燃剤・紫外線吸収剤の配合されている鞘成分が薄いため、高濃度の配合が必要となり、粘度低下が生じ紡糸不可能であった。以上の結果から、難燃剤・紫外線吸収剤を独立して配合する必要があることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明のポリエステル繊維は、燃焼時に人体・環境に有害なハロゲン化物を発生せず、添加剤の脱落もないことから、人体に接する機会の多い車両用資材・インテリア資材等に特に適している。