JPH11200156A

JPH11200156A - 耐炎性複合繊維

Info

Publication number: JPH11200156A
Application number: JP36105297A
Authority: JP
Inventors: Masahito Tokutake; 政仁徳竹; Shigefumi Yasuhara; 茂史安原
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】ポリアミドと耐炎性ポリエステルとを複合繊
維化し、ポリアミドの特徴が生かされ、優れた糸質性能
を有し、かつ、製糸工程においてトラブルを起こすこと
のない耐炎性複合繊維を提供する。【解決手段】鞘成分がポリアミド、芯成分が耐炎性ポ
リエステルである鞘芯型複合繊維である。そして、芯成
分は、下記一般式で表される有機リン化合物をリン原
子の重量として複合繊維全体に対して 500〜15000ppmと
なる量と、スルホン酸塩基を有するイソフタル酸を 1.0
〜 5.0モル％共重合したポリエステルである。【化１】ただし、Ｒ¹は炭素数が１〜12のアルキル基又はアリー
ル基を、Ｒ²、Ｒ³は炭素数が１〜18のアルキル基、ア
リール基、モノヒドロキシアルキル基又は水素原子を、
Ａは２価のアルキレン鎖を表す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鞘成分をポリアミ
ドとし、芯成分を有機リン化合物を含有した耐炎性ポリ
エステルとした耐炎性複合繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ポリアミド繊維は優れた機械的
特性と化学的特性を有し、衣料やカーペット、カーテ
ン、車両用座席シート等に大量に使用されているが、近
年、火災予防の観点からポリアミド繊維の耐炎化への要
請が強まっている。

【０００３】従来、ポリエステル繊維に耐炎性を付与す
る試みは種々なされており、有機リン化合物を共重合す
る方法が有効であるとされ、実用化されている。しか
し、ポリアミド繊維については、耐炎性を付与する方法
は種々提案されているが、あまり有効な方法はなく、工
業規模で実施された例は見られない。例えば、ポリアミ
ドに有機ハロゲン化合物を添加して紡糸する方法が提案
されているが、ポリアミドに脂肪族ハロゲン化合物を添
加すると着色が著しく、また、芳香族ハロゲン化合物は
ポリアミドとの相溶性が悪く、紡糸口金を詰まらせると
いう問題がある。

【０００４】このように、ポリアミド繊維自体に耐炎性
を付与することは困難である。その対応策として、耐炎
性を付与したポリエステルとの複合繊維化が考えられ
る。しかしながら、一般にポリアミドとポリエステルと
は非相溶性であることが多く、複合繊維化した場合、繊
維表面のフィブリル化やポリアミドとポリエステルとの
接着不良が起こり、繊維の強度低下や単糸巻き等のトラ
ブルが多発し、工業化は極めて困難である。

【０００５】これらの問題を解決するため、例えば、特
開平4-174721号公報では、特定の有機リン化合物とスル
ホン酸塩基を有するイソフタル酸とを共重合したポリエ
ステルとポリアミドとの複合繊維が開示されている。し
かし、ここで用いられている有機リン化合物は、ポリエ
ステルの側鎖にリン原子を配置する構造であるため、接
炎時の熱分解により溶融落下を助長する作用が劣り、十
分な耐炎性を付与しようとして共重合割合を増やすとポ
リエステルの物性が低下するという問題があった。ま
た、有機リン化合物の構造中にエーテル結合を有してい
るため、染色したときの耐光堅牢度が劣るという問題も
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、優れた耐炎性を有するとともに、ポリアミド
繊維の特徴であるしなやかな風合と優れた糸質性能を有
し、かつ、製糸工程においてトラブルを起こすことのな
い耐炎性複合繊維を提供することを技術的な課題とする
ものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討を行った結果、鞘成分にポ
リアミドを用い、芯成分に特定の有機リン化合物とスル
ホン酸塩基を有するイソフタル酸を共重合したポリエス
テルを用いた複合繊維とすればよいことを見出して本発
明に到達した。

【０００８】すなわち、本発明は、鞘成分がポリアミ
ド、芯成分が耐炎性ポリエステルである鞘芯型複合繊維
において、芯成分が下記一般式で表される有機リン化
合物をリン原子の重量として複合繊維全体に対して 500
〜15000ppmとなる量と、スルホン酸塩基を有するイソフ
タル酸を 1.0〜 5.0モル％共重合したポリエステルであ
ることを特徴とする耐炎性複合繊維を要旨とするもので
ある。

【０００９】

【化２】

【００１０】ただし、Ｒ¹は炭素数が１〜12のアルキル
基又はアリール基を、Ｒ²、Ｒ³は炭素数が１〜18のア
ルキル基、アリール基、モノヒドロキシアルキル基又は
水素原子を、Ａは２価のアルキレン鎖を表す。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【００１２】本発明において鞘成分のポリアミドとして
は、ナイロン４、ナイロン６、ナイロン 6,6、ナイロン
８、ナイロン10、ナイロン6,10、ナイロン12等が用いら
れるが、特にナイロン６が好ましい。このようなポリア
ミドは、常法により製造されるが、ポリエステルとの相
溶性や接着性をよくするため、端末アミノ基量70eq/10⁶
g 以上のものが好ましい。

【００１３】また、芯成分のポリエステルとしては、ポ
リエチレンテレフタレートのようなベースとなるポリエ
ステルに前記式で表される有機リン化合物とスルホン
酸塩基を有するイソフタル酸を共重合したポリエステル
が用いられる。本発明において、一般式で示されるリ
ン化合物における好ましい具体例としては、（2-カルボ
キシエチル）メチルホスフィン酸、（2-（メトキシカル
ボニル）エチル）メチルホスフィン酸、（2-（（β−ヒ
ドロキシエトキシ）カルボニル）エチル）メチルホスフ
ィン酸、（2-カルボキシエチル）フェニルホスフィン
酸、（2-メトキシカルボニルエチル）フェニルホスフィ
ン酸、（2-（（β−ヒドロキシエトキシ）カルボニル）
エチル）フェニルホスフィン酸及び、これらのエチレン
グリコールエステル等が挙げられる。

【００１４】上記有機リン化合物をポリエステルに共重
合する方法としては、有機リン化合物をポリエステルを
製造する際にそのまま反応系に添加して反応させる方法
が工業的に好ましいが、エチレングリコール、メタノー
ル等と反応させてエステル体の形にしてから反応系に添
加してもよい。

【００１５】有機リン化合物の添加量は複合繊維全体で
リン原子として 500〜15000ppm、好ましくは1000〜1000
0ppmの含有量となるようにする必要がある。有機リン化
合物の量が500ppm未満では複合繊維の耐炎性能が不十分
であり、15000ppmを超えると芯成分のポリエステルの色
調が悪化し、また、ポリエステルの物理的性質が損なわ
れるために紡糸性が悪化するといった問題があり、好ま
しくない。

【００１６】スルホン酸塩基を有するイソフタル酸とし
ては、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、5-カリウムス
ルホイソフタル酸及び5-リチウムスルホイソフタル酸等
があるが、特に好ましいものは5-ナトリウムスルホイソ
フタル酸である。これらは、通常、エチレングリコール
とのエステル、すなわち、ビス( β- ヒドロキシエチ
ル）エステルの形にし、30〜40重量％のエチレングリコ
ール溶液として反応系に添加される。

【００１７】スルホン酸塩基を有するイソフタル酸の共
重合割合は、1.０〜5.０モル％とすることが必要であ
り、より好ましくは1.５〜3.０モル％の範囲とすること
が望ましい。この共重合割合が1.０モル％未満になる
と、ポリアミドの末端アミノ基との反応性に乏しいため
ポリアミドとの相溶性や接着性が不十分であり、結果と
して糸質特性が低下するため好ましくない。一方、5.０
モル％を超えるとポリエステルの重合度が上がり難く、
糸質特性が低下するため好ましくない。

【００１８】有機リン化合物とスルホン酸塩基を有する
イソフタル酸の添加時期は、ベースとなるポリエステル
を製造する際に、エステル化反応又はエステル交換反応
から重縮合反応の初期までの任意の段階とすることがで
きる。ポリエステルを製造する際の重縮合反応は、通常
0.01〜10hPa 程度の減圧下で260〜 310℃、好ましくは
275〜 290℃の温度で所定の重合度のポリエステルが得
られるまで行われる。

【００１９】また、重縮合反応は触媒の存在下に行わ
れ、触媒としては、従来一般に用いられているアンチモ
ン、ゲルマニウム、スズ、チタン、亜鉛、アルミニウ
ム、マグネシウム、カルシウム、マンガン、コバルト等
の金属化合物のほか、スルホサリチル酸、O-スルホ安息
香酸無水物等の有機スルホン酸化合物が用いられる。触
媒の添加量は、ポリエステルを構成する酸成分１モルに
対して１×10^-5〜１×10^-2モル、好ましくは５×10^-5〜
５×10^-3モル、最適には１×10^-4〜３×10^-3モルであ
る。

【００２０】なお、先に挙げた有機リン化合物には、 P
-H結合を有する不純物が含まれていることがあり、その
ような場合にアンチモン化合物を重合触媒として用いる
と、アンチモンが還元されてポリエステルの色調が悪化
することがある。このような場合には、無水マレイン
酸、マレイン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン
酸、イタコン酸、フマル酸、シトラコン酸、無水シトラ
コン酸、メサコン酸、テトラヒドロフタル酸、ヘット
酸、無水ヘット酸、2-ブテン-1,4- ジオール、3-ブテン
-1,2- ジオール等の不飽和結合を有するジカルボン酸、
又は不飽和ジオール類等を、有機リン化合物の添加量に
対して0.01〜0.５モル％程度添加すると、P-H 結合が不
飽和化合物の二重結合部分と反応することでその還元作
用を失活させ、アンチモンの還元が抑制され、ポリエス
テルの色調を改良することができる。

【００２１】また、本発明において、芯成分、鞘成分と
もにヒンダードフェノール化合物のような安定剤、コバ
ルト化合物、蛍光剤、染料のような色調改良剤、二酸化
チタンのような顔料等の添加物を共存させてもよい。

【００２２】このようにして得られたポリアミドとポリ
エステルを常法によって鞘芯型複合糸用紡糸装置を用い
て製糸することにより、本発明の複合繊維を得ることが
できる。複合の形態は、鞘芯型であることが必要である
が、同心型でも偏心型でもよい。なお、複合比は鞘／芯
の重量比が30／70〜70／30、好ましくは40／60〜60／40
とするのが適当である。紡出された複合繊維は、必要に
応じて、連続的に又は別工程で延伸、熱処理され、用途
に応じて捲縮加工、薬液による処理等の高次加工に付さ
れる。

【００２３】

【作用】本発明の複合繊維は、鞘が通常のポリアミド、
芯が有機リン化合物含有耐炎性ポリエステルからなるも
のであるにもかかわらず、繊維全体が有機リン化合物含
有耐炎性ポリエステルからなる繊維と同等以上の耐炎性
を示す。

【００２４】この理由は明らかではないが、接炎時に鞘
のポリアミドが着火しても、芯の有機リン化合物がポリ
エステルの熱分解を促進して熔融落下を助長し、良好な
耐炎性を発現するものと認められる。

【００２５】また、本発明の複合繊維に用いられている
有機リン化合物はその構造中にエーテル結合を有してい
ないため、ポリエステル中に共重合されても物性の低下
が少なく、また、リン原子がポリマーの主鎖中に組み込
まれるために熱分解時に速やかに主鎖が切断されるの
で、比較的少ない含有量で十分な耐炎性を得ることがで
きる。

【００２６】さらに、本発明の複合繊維は、ポリアミド
とポリエステルとの接着性が良好で、良好な糸質特性を
有し、製糸性よく製造することができる。これはポリア
ミドの末端アミノ基とポリエステルのスルホン酸塩基と
が界面で反応するためと認められる。

【００２７】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。

【００２８】なお、実施例における特性値の測定方法及
び評価方法は次のとおりである。 (1) 極限粘度〔η〕フェノールと四塩化エタンとの等重量混合物を溶媒とし
て、温度20.0℃で測定した溶液粘度から求めた。 (2) リン原子含有量リガク社製蛍光Ｘ線スぺクトロメータ−3270型を用い
て、蛍光Ｘ線法により定量した。 (3) 強度オリエンテック社製テンシロンRTC-1210型を用い、50cm
の試料を50cm／分の速度で引張試験を行い、そのストレ
スーストレイン曲線から求めた。 (4) 耐炎性接炎回数と着火性及び限界酸素指数(L01) で評価した。接炎回数常法に従って溶融紡糸、延伸して得た糸を筒編地にし、
その1gを長さ１０．０ｃｍに丸めて１０．０ｍｍ径の針
金コイル中に挿入し、45度の角度に保持して、下端から
口径0.64mmのミクロバーナーで点火し、火源を遠ざけて
消火した場合は再び点火を繰り返し、全試料が燃焼し尽
くすまでに要する点火回数を求め、５個の試料について
の点火回数で表した。着火性次の４段階で評価し、◎と○を合格とした。 ◎：きわめて着火し難い。 ○：着火し難い。 △：やや着火し難い。 ×：着火しやすい。限界酸素指数(L01) JIS K 7201に準拠して測定し、25以上のものを合格とし
た。

【００２９】参考例ビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレートおよびそ
の低重合体の存在するエステル化反応槽にテレフタル酸
(TPA）とエチレングリコール(EG)とのスラリー(EG/TPA
モル比1.6)を連続的に供給し、 250℃、4.9kPaで滞留時
間８時間で反応させて、反応率95％のエステル化反応物
を連続的に得た。

【００３０】得られたエステル化反応物を重合槽に移送
して 220℃に降温し、5-ナトリウムスルホイソフタル酸
のビス（β−ヒドロキシエチル）エステル(SIPG)のEG溶
液をSIPGの量が表１〜２に示す量となるように添加し、
さらに酢酸ナトリウムを酸成分１モルに対し15×10^-4モ
ル添加し、30分間反応させた。次いで 280℃に加熱し、
（2-カルボシキエチル）フェニルホスフィン酸（下記構
造式に示す化合物）、又は（2-カルボキシエチル）メ
チルホスフィン酸（下記構造式に示す化合物）のエチ
レングリコール50wt％溶液にイタコン酸を有機リン化合
物の量に対して0.05モル％添加して 130℃で４時間加熱
処理した溶液を、有機リン化合物の量が表１〜２に示す
量となるように添加し、触媒として三酸化アンチモンを
酸成分１モルに対し２×10^-4モルを加え、 280℃、0.4h
Paで重縮合反応を行って、芯成分用ポリエステルを得
た。

【００３１】

【化３】

【００３２】

【化４】

【００３３】実施例１〜６及び比較例１〜５末端アミノ基 110又は90eq/10⁶g のナイロン６を鞘成分
に用い、参考例で得たポリエステルを芯成分に用いて、
表１〜２に示す鞘／芯複合比（重量比）として、鞘芯型
複合紡糸装置を用いて常法により鞘成分側は 250℃、芯
成分側は 295℃の紡糸温度で複合紡糸し、延伸して鞘芯
型複合繊維を得た。なお、比較例５では、芯成分用ポリ
エステルとしてポリエチレンテレフタレートを用いた。
得られた複合繊維の特性値及び耐炎性能を表１〜２に示
す。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【表２】

【００３６】表１から明らかなように、実施例１〜６で
得られた複合繊維は、優れた耐炎性と十分な強度を有
し、しかも製糸工程でのトラブルもなかった。

【００３７】一方、比較例１は、SIPGの共重合割合が少
ないために芯成分のポリエステルと鞘成分のポリアミド
の接着性が不良となり、比較例２は、SIPGの共重合割合
が高すぎるために芯成分のポリエステルの重合度が低
く、それぞれ複合繊維の強度が低いものとなった。ま
た、比較例３は、有機リン化合物添加量が少ないために
複合繊維の耐炎性能が不良となり、比較例４は、有機リ
ン化合物添加量が多すぎるために、複合繊維の耐炎性は
満足するものの、製糸工程での糸切れが多発し、複合繊
維の強力は低いものであった。次に、芯成分にポリエチ
レンテレフタレートを用いた比較例５では、製糸工程で
の単糸巻きが多発し、さらに複合繊維の耐炎性、強度と
もに不良であった。

【００３８】

【発明の効果】本発明によれば、優れた耐炎性を有する
とともに、ポリアミドの特徴であるしなやかな風合を有
し、かつ、強度特性の優れた耐炎性複合繊維が提供され
る。また、有機リン化合物は一般に高価であるが、本発
明によれば、有機リン化合物を芯部に含有させるだけで
良好な耐炎性を示すため、有機リン化合物の使用量を減
らし、コストダウンすることが可能となる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鞘成分がポリアミド、芯成分が耐炎性ポ
リエステルである鞘芯型複合繊維において、芯成分が下
記一般式で表される有機リン化合物をリン原子の重量
として複合繊維全体に対して 500〜15000ppmとなる量
と、スルホン酸塩基を有するイソフタル酸を 1.0〜 5.0
モル％共重合したポリエステルであることを特徴とする
耐炎性複合繊維。【化１】ただし、Ｒ¹は炭素数が１〜12のアルキル基又はアリー
ル基を、Ｒ²、Ｒ³は炭素数が１〜18のアルキル基、ア
リール基、モノヒドロキシアルキル基又は水素原子を、
Ａは２価のアルキレン鎖を表す。