図面 (/)

技術 メタ型全芳香族ポリアミド繊維を含む難燃性布帛

出願人 帝人株式会社
発明者 山口順久
出願日 2018年9月18日 (2年3ヶ月経過) 出願番号 2018-173834
公開日 2020年3月26日 (9ヶ月経過) 公開番号 2020-045590
状態 未査定
技術分野 不織物 編地 合成繊維 織物
主要キーワード 人命保護 評価液 有機溶剤水溶液 水酸化カルシウム粉末 アミド系有機溶媒 熱処理加工 破断強度保持率 見掛繊度
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (0)

図面はありません

課題

安全で環境に対応した高い難燃性を示すと共に、特に防護衣料において、より安全な性能を長期にわたり提供することが可能な耐久性に優れたメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分とすることを特徴とする難燃性布帛を提供すること。

解決手段

メタ型全芳香族ポリアミド繊維中におけるリン原子含有量が0.2wt%以上となるように有機リン化合物が含有されたメタ型全芳香族ポリアミド繊維であって、該繊維の燃焼時限酸素指数LOIが33以上、130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上であり、かつ明度L値が85以上であるメタ型全芳香族ポリアミド繊維を布帛の構成成分とする。

概要

背景

従来、芳香族ジアミン芳香族ジカルボン酸ジハライドとから製造される全芳香族ポリアミド耐熱性及び難燃性に優れていることは周知であり、また、これらの全芳香族ポリアミドはアミド系極性溶媒に可溶であり、全芳香族ポリアミドを該溶媒に溶解した重合体溶液から乾式紡糸湿式紡糸半乾半湿式紡糸等の方法により繊維となし得ることもよく知られている。これら全芳香族ポリアミドのうち、ポリメタフェニレンイソフタルアミドで代表されるメタ型全芳香族ポリアミド(「メタアラミド」と称されることもある)の繊維は、耐熱難燃性繊維として特に有用なものであり、これらの特性を発揮する分野、例えば、フィルター電子部品等の産業用途や、耐熱性、防炎性耐炎性重視される防護衣等の防災安全衣料用途等に用いられている。最近では、産業用途のみならず、寝具衣料インテリア等の審美性視覚性の求められる分野への用途が、急速に広がりつつある。

これらの分野においてメタ型全芳香族ポリアミド繊維の難燃性は、火災防止、人命保護の観点からもより高く安定したものが求められている。

そこで、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の難燃性を改善するため、ポリマー有機リン化合物、含リンフェノール樹脂ハロゲン化合物等を添加する方法が提案されており、ハロゲン原子含有の有機リン化合物を配合して難燃性を改善する方法が提案されている(下記特許文献1参照)。しかし、ここで使用される化合物は、安定した繊維成形加工を行う観点から、低分子量の有機化合物が使用されるため、繊維成形加工時にその一部が排出・脱落されてしまう傾向があり、さらにはハロゲン化合物の場合は環境問題を危惧した近年の脱ハロゲン化動きに逆向している。

一方、メタ型全芳香族ポリアミド繊維は、その製造プロセスにアミド系有機溶媒を使用することが一般的であり、この場合、繊維中にアミド系溶媒残留することが知られており、このことにより、本来メタ型全芳香族ポリアミドが有している難燃性が充分に発揮できず、難燃性に劣るものしか得られないという欠点を有している(下記特許文献2〜10参照)。

また、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の難燃性能を向上させるには、この残留溶媒量を低減することが望ましいとの考えの下、メタ型全芳香族ポリアミド重量を基準にして0.1〜10重量%の層状粘土鉱物を含有させ、この繊維中に残存する溶媒量を1.0%以下とし、本来メタ型全芳香族ポリアミドが有している難燃性を有効に発現させ、難燃剤を配合することなしに難燃効果の良好なメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得る方法が提案されている。(下記文献11)しかし、この方法での難燃性向上には限界があり、それ以上の性能を与えるには難燃剤の配合が必須となり、当初の課題が十分には解決されていなかったのが実情である。

さらに、繊維中に添加が容易であり、安価な難燃剤の多くは、160℃〜300℃で熱分解するために該繊維の製造段階で分解が始まり、リン酸成分が発生することが知られている。このため、湿熱状態においてメタ型全芳香族ポリアミド繊維のアミド結合部分を加水分解していき強度を低下させるという問題があった。

概要

安全で環境に対応した高い難燃性を示すと共に、特に防護衣料において、より安全な性能を長期にわたり提供することが可能な耐久性に優れたメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分とすることを特徴とする難燃性布帛を提供すること。メタ型全芳香族ポリアミド繊維中におけるリン原子含有量が0.2wt%以上となるように有機リン化合物が含有されたメタ型全芳香族ポリアミド繊維であって、該繊維の燃焼時限酸素指数LOIが33以上、130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上であり、かつ明度L値が85以上であるメタ型全芳香族ポリアミド繊維を布帛の構成成分とする。なし

目的

本発明の課題は、かかる従来技術における問題点を解消し、より安全で環境に対応した高い難燃性を示すと共に、特に防護衣料において、より安全な難燃性能を長期にわたり提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ライセンス契約や譲渡などの可能性がある特許掲載中! 開放特許随時追加・更新中 詳しくはこちら

請求項1

メタ型全芳香族ポリアミド繊維中におけるリン原子含有量が0.2wt%以上となるように有機リン化合物が含有されたメタ型全芳香族ポリアミド繊維であって、該繊維の燃焼時限酸素指数LOIが33以上、130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上であり、かつ明度L値が85以上であるメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分とすることを特徴とする難燃性布帛

請求項2

該繊維に含まれる有機リン化合物の熱分解開始温度が300℃以上である請求項1記載の難燃性布帛。

請求項3

有機リン化合物が、該繊維の製造に用いる有機溶剤に5%以上溶解し、該有機溶剤の60%水溶液には不溶である請求項1又は2に記載の難燃性布帛。

請求項4

該繊維中におけるハロゲン含有量が0.2wt%以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の難燃性布帛。

請求項5

難燃性能評価において、残炎時間が1秒以下、残じん時間が1秒以下、炭化長5cm以下である請求項1〜4のいずれか1項に記載の難燃性布帛。

請求項6

布帛編物である請求項1〜5のいずれか1項に記載の難燃性布帛。

請求項7

布帛が不織布である請求項1〜5のいずれか1項に記載の難燃性布帛。

技術分野

0001

本発明は、メタ型全芳香族ポリアミド繊維を含む布帛に関するものであり、さらに詳しくは、燃焼時限酸素指数LOIが少なくとも33以上であり、かつ130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上であり、かつ明度L値が85以上であるメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分とする、耐久性に優れた含む難燃性布帛であり、残炎時間が1秒以下、残じん時間が1秒以下、炭化長が5cm以下の難燃性能を有したメタ型全芳香族ポリアミド繊維布帛に関するものである。

背景技術

0002

従来、芳香族ジアミン芳香族ジカルボン酸ジハライドとから製造される全芳香族ポリアミド耐熱性及び難燃性に優れていることは周知であり、また、これらの全芳香族ポリアミドはアミド系極性溶媒に可溶であり、全芳香族ポリアミドを該溶媒に溶解した重合体溶液から乾式紡糸湿式紡糸半乾半湿式紡糸等の方法により繊維となし得ることもよく知られている。これら全芳香族ポリアミドのうち、ポリメタフェニレンイソフタルアミドで代表されるメタ型全芳香族ポリアミド(「メタアラミド」と称されることもある)の繊維は、耐熱難燃性繊維として特に有用なものであり、これらの特性を発揮する分野、例えば、フィルター電子部品等の産業用途や、耐熱性、防炎性耐炎性重視される防護衣等の防災安全衣料用途等に用いられている。最近では、産業用途のみならず、寝具衣料インテリア等の審美性視覚性の求められる分野への用途が、急速に広がりつつある。

0003

これらの分野においてメタ型全芳香族ポリアミド繊維の難燃性は、火災防止、人命保護の観点からもより高く安定したものが求められている。

0004

そこで、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の難燃性を改善するため、ポリマー有機リン化合物、含リンフェノール樹脂ハロゲン化合物等を添加する方法が提案されており、ハロゲン原子含有の有機リン化合物を配合して難燃性を改善する方法が提案されている(下記特許文献1参照)。しかし、ここで使用される化合物は、安定した繊維成形加工を行う観点から、低分子量の有機化合物が使用されるため、繊維成形加工時にその一部が排出・脱落されてしまう傾向があり、さらにはハロゲン化合物の場合は環境問題を危惧した近年の脱ハロゲン化動きに逆向している。

0005

一方、メタ型全芳香族ポリアミド繊維は、その製造プロセスにアミド系有機溶媒を使用することが一般的であり、この場合、繊維中にアミド系溶媒残留することが知られており、このことにより、本来メタ型全芳香族ポリアミドが有している難燃性が充分に発揮できず、難燃性に劣るものしか得られないという欠点を有している(下記特許文献2〜10参照)。

0006

また、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の難燃性能を向上させるには、この残留溶媒量を低減することが望ましいとの考えの下、メタ型全芳香族ポリアミド重量を基準にして0.1〜10重量%の層状粘土鉱物を含有させ、この繊維中に残存する溶媒量を1.0%以下とし、本来メタ型全芳香族ポリアミドが有している難燃性を有効に発現させ、難燃剤を配合することなしに難燃効果の良好なメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得る方法が提案されている。(下記文献11)しかし、この方法での難燃性向上には限界があり、それ以上の性能を与えるには難燃剤の配合が必須となり、当初の課題が十分には解決されていなかったのが実情である。

0007

さらに、繊維中に添加が容易であり、安価な難燃剤の多くは、160℃〜300℃で熱分解するために該繊維の製造段階で分解が始まり、リン酸成分が発生することが知られている。このため、湿熱状態においてメタ型全芳香族ポリアミド繊維のアミド結合部分を加水分解していき強度を低下させるという問題があった。

先行技術

0008

特開昭53−122817号公報
特公昭35−14399号公報
特公昭47−10863号公報
特公昭48−17551号公報
特開昭50−52167号公報
特開昭56−31009号公報
特開平8−74121号公報
特開平10−88421号公報
特開2000−303365公報
特開2001−348726公報
特開2007−254915公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明の課題は、かかる従来技術における問題点を解消し、より安全で環境に対応した高い難燃性を示すと共に、特に防護衣料において、より安全な難燃性能を長期にわたり提供することが可能な耐久性に優れたメタ型全芳香族ポリアミド繊維を含む布帛を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討をおこなった結果、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の製造に用いる有機溶剤に対し、特定の溶解挙動を示す有機リン化合物からなる難燃剤を、メタ型全芳香族ポリアミド繊維中のリン原子含有量が0.2wt%以上となるように含有させるとき、高い難燃性能を持ったメタ型全芳香族ポリアミド繊維が得られることを究明し、該繊維をその構成成分として含む布帛を得ることで本発明に到達した。

0011

即ち、本発明によれば、メタ型全芳香族ポリアミド繊維中におけるリン原子含有量が0.2wt%以上となるように有機リン化合物が含有されたメタ型全芳香族ポリアミド繊維であって、該繊維の燃焼時限界酸素指数LOIが33以上、130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上であり、かつ明度L値が85以上であるメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分とすることを特徴とする難燃性布帛、
が提供される。

発明の効果

0012

本発明によれば、有機リン化合物からなる難燃剤が均一に混合されるので、繊維成形加工において糸切れなどの生産性低下が少ない上、難燃剤が繊維中に効率よく残留することから、少ない添加量で難燃効果を得ることができ、また、凝固液の再利用に際し、装置の腐食などの影響を与えることの無い、メタ型全芳香族ポリアミド繊維を得ることができる。

0013

さらに熱分解開始温度が300℃以上である該有機リン化合物を使用することで繊維中にリン酸などの成分の発生が抑えられるので、130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上である、耐久性に優れたメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得ることができる。
また、上記のメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分とする布帛を製造すれば、難燃性に優れ、湿熱強度劣化が防止された難燃性布帛を得ることができる。

0014

以下、本発明について詳細を説明する。

0015

本発明におけるメタ型全芳香族ポリアミドは、メタ型芳香族ジアミンメタ型芳香族ジカルボン酸ハライドとを原料として、例えば溶液重合界面重合させることにより製造されるポリアミドであるが、本発明の目的を阻害しない範囲内で、例えばパラ型等の他の共重合成分を共重合したものであってもよい。

0016

上記メタ型芳香族ジアミンとしては、メタフェニレンジアミン、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル、3,4’−ジアミノジフェニルスルホン等及びこれらの芳香環ハロゲン炭素数1〜3のアルキル基等の置換基を有する誘導体、例えば2,4−トルイレンジアミン、2,6−トルイレンジアミン、2,4−ジアミノクロルベンゼン、2,6−ジアミノクロルベンゼン等を使用することができる。なかでも、メタフェニレンジアミン又はメタフェニレンジアミンを70モル%以上含有する上記の混合ジアミンが好ましい。

0017

また、上記メタ型芳香族ジカルボン酸ハライドとしては、イソフタル酸クロライドイソフタル酸ブロマイド等のイソフタル酸ハライド、及びこれらの芳香環にハロゲン、炭素数1〜3のアルコキシ基等の置換基を有する誘導体、例えば3−クロルイソフタル酸クロライド、3−メトキシイソフタル酸クロライドを使用することができる。なかでも、イソフタル酸クロライド又はイソフタル酸クロライドを70モル%以上含有する上記の混合カルボン酸ハライドが好ましい。

0018

上記のジアミンとジカルボン酸ハライド以外で使用し得る共重合成分としては、芳香族ジアミンとして、パラフェニレンジアミン、2,5−ジアミノクロルベンゼン、2,5−ジアミノブロムベンゼンアミノアニシジン等のベンゼン誘導体、1,5−ナフチレンジアミン、4,4’−ジアミノジフェニルエーテル、4,4’−ジアミノジフェニルケトン、4,4’−ジアミノジフェニルアミン、4,4’−ジアミノジフェニルメタン等が挙げられ、一方、芳香族ジカルボン酸ハライドとして、テレフタル酸クロライド、1,4−ナフタレンジカルボン酸クロライド、2,6−ナフタレンジカルボン酸クロライド、4,4’−ビフェニルジカルボン酸クロライド、4,4’−ジフェニルエーテルジカルボン酸クロライド等が挙げられる。

0019

これらの共重合成分の共重合比は、あまりに多くなりすぎるとメタ型全芳香族ポリアミドの特性が低下しやすいので、ポリアミドの全酸成分を基準として20モル%以下が好ましい。特に、好適なメタ型全芳香族ポリアミドは、全繰返し単位の80モル%以上がメタフェニレンイソフタルアミド単位からなるポリアミドであり、なかでもポリメタフェニレンイソフタルアミドが好ましい。

0020

かようなメタ型全芳香族ポリアミドの重合度は、30℃において97%濃硫酸を溶媒として測定した固有粘度(IV)が1.3〜3.0の範囲が適当である。

0021

次にここで得られたメタ型全芳香族ポリアミドを溶解する溶媒に溶解して紡糸ドープを調整するが、重合後メタ型全芳香族ポリアミドを単離せずそのまま紡糸ドープとすることも可能である。ここで用いる溶媒としてアミド系溶媒を一般的に用いることができ、主なアミド系溶媒としては、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアミドDMF)、ジメチルアセトアミドDMAc)等を例示することができる。これらのなかでは溶解性と取り扱い安全性の観点から、NMPまたはDMAcを用いることが好ましい。

0022

溶液濃度としては、次工程である紡糸・凝固工程での凝固速度および重合体の溶解性の観点から、適当な濃度を適宜選択すればよく、例えば、ポリマーがポリメタフェニレンイソフタルアミドで溶媒がNMPの場合には、通常は10〜30質量%の範囲とすることが好ましい。

0023

本発明においては、この紡糸ドープに有機リン化合物からなる難燃剤を添加するが、特に紡糸ドープの溶媒に5%以上溶解し、さらにこの溶媒の60%水溶液には溶解しない特性を持ったものを選定して添加することで、紡糸ドープ中に溶解させ均一に混ぜ合わすことが可能となり、繊維成形加工後の繊維中への残留率も高く効率の良い加工となる。

0024

ここで、溶媒に5%未満しか溶解しない有機リン化合物を使用した場合、紡糸ドープに必要な量の難燃剤を溶解することが困難となる。さらに、この場合、紡糸ドープに添加するには均一に分散させることが必要となるが、溶媒に5%未満しか溶解しない場合は非常に難しい工程となる。また均一に分散できたとしても粒子または、粒子の凝集物が存在すると繊維成形加工時に単糸が切断するなどの不具合が多く発生する上、繊維化できたとしても該繊維の強度が低下する。

0025

また、紡糸ドープの溶媒に5%以上溶解し、この溶媒の60%水溶液にも十分溶解するものは、繊維成形加工時にこの溶媒と一緒に難燃剤も抜け落ちてしまいあらかじめ多くの剤を添加しておかなければその性能を発現することが出来ず、効率が悪く不適切な加工となる。

0026

該有機リン化合物の熱分解開始温度は、300℃以上であることが好ましく、さらに330℃以上であることがより好ましい。この熱分解開始温度が高いと有機リン酸化合物による難燃性能が高くなるだけでなく、メタ型全芳香族ポリアミドの繊維成形加工時に実施する熱処理加工時に分解が抑えられ、130℃で2時間湿熱処理した後の強度保持率が90%以上である、耐久性に優れたメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得ることができる。

0027

さらに該有機リン化合物にハロゲンが含まれていないものを選択することで、環境問題への対応も可能となる。

0028

ここで用いる有機リン化合物からなる難燃剤としては、芳香族リン酸エステル類、芳香族縮合リン酸エステル類、含ハロゲンリン酸エステル類、含ハロゲン縮合リン酸エステル類の中から上記特徴にあったものを選定することができる。特に紡糸ドープの溶媒に5%以上溶解し、さらにこの溶媒の60%水溶液には溶解しない特性を持ったものに該当するのは、芳香族縮合リン酸エステル類に多く、主に、レゾルシノールビスジフェニルホスフェート(RDP)レゾルシノールビス−ジキシレニルホスフェートRDX)などを使用することができる。

0029

ただし、下記構造を有する芳香族縮合リン酸エステルの多くは、常温液体状であるものが多く紡糸ドープの溶媒の60%水溶液になじみやすく5%以上溶解することがあり使用することが一般的に好ましくない。

0030

式中、Rは非ハロゲン化フェニル基、XはビスフェノールA残基、nは1〜3の整数を表す。
一方、下記構造式であらわされる芳香族縮合リン酸エステルは、常温で固体であり、本願の難燃剤として好ましい。

0031

式中、Rは非ハロゲン化フェニル基、Xは芳香環を有する構造で主に下記のものが好ましい。

0032

0033

該有機リン化合物は、メタ型全芳香族ポリアミド繊維の製造に用いる有機溶剤に5%以上溶解するため、紡糸ドープへの添加が容易であり、該有機リン化合物とメタ型全芳香族ポリアミドがともに溶解状態で均一に混合されることから繊維成形加工時に単糸切れなどの不具合が起こりにくくなり安定した繊維の製造が可能となる。

0034

また該有機リン化合物は、該有機溶剤60%水溶液において不溶となる特性を持っていることから、繊維成形加工時においてその凝固液となる該有機溶剤水溶液中への溶出がなく、繊維中に効率よく残留するため難燃性能発現への寄与率が高くなる。

0035

さらに、該有機リン化合物の熱分解開始温度が300℃以上である場合、繊維成形加工時に実施される熱処理による分解は、ほとんど起こらず、変色や強度低下の小さい繊維を得ることが可能となる。さらに該有機リン化合物にハロゲンが含まれていないものを選択することにより環境問題への対応も可能となる。

0036

次に、上記のとおり調製された紡糸ドープを凝固液中へ紡出し凝固させる。紡糸装置としては特に限定されるものではなく、従来公知の湿式紡糸装置を使用することができる。また、安定して湿式紡糸できるものであれば、紡糸口金紡糸孔数、配列状態孔形状等は特に制限する必要はなく、例えば、孔数が500〜30000個、紡糸孔径が0.05〜0.2mmのスフ用の多ホール紡糸口金等を用いてもよい。

0037

また、紡糸口金から紡出する際の紡糸ドープの温度は、10〜90℃の範囲が適当である。

0038

本発明に用いられる繊維を得るために用いる凝固浴の例としては、無機塩を含まないアミド系溶媒濃度45〜60質量%の水溶液を、浴液の温度10〜35℃の範囲で用いる。アミド系溶媒濃度が45質量%未満ではスキンが厚い構造となってしまい、洗浄工程における洗浄効率が低下し、最終繊維に溶媒が残存することとなる。また、アミド系溶媒濃度が60質量%を超える場合には、繊維内部に至るまで均一な凝固を行うことができず、このため、繊維成形加工時に単糸が切断するなどの不具合が多く発生する。なお、凝固浴中への繊維の浸漬時間は、0.1〜30秒の範囲が適当である。

0039

次に凝固浴にて凝固して得られた繊維が可塑状態にあるうちに、可塑延伸浴中にて繊維を延伸処理する。 可塑延伸浴液としては特に限定されるものではなく、従来公知の浴液を採用することができる。

0040

本発明の繊維を得るためには、可塑延伸浴中の延伸倍率を、3.5〜5.0倍の範囲とする必要があり、さらに好ましくは3.7〜4.5倍の範囲とする。本発明の繊維の製造においては、可塑延伸浴中にて特定倍率の範囲で可塑延伸することにより、凝固糸中からの脱溶剤を促進することができる。

0041

可塑延伸浴中での延伸倍率が3.5倍未満である場合には、凝固糸中からの脱溶剤が不十分となる。また、破断強度が不十分となり、紡績工程等の加工工程における取り扱いが困難となる。一方で、延伸倍率が5.0倍を超える場合には、単糸切れが発生するため、工程安定性が悪くなる。

0042

可塑延伸浴の温度は、10〜90℃の範囲が好ましい。好ましくは温度20〜90℃の範囲にあると、工程安定性がよい。

0043

次に、繊維中に残留している溶剤を洗浄する。この工程においては、可塑延伸浴にて延伸された繊維を、十分に洗浄する。洗浄は、得られる繊維の品質面に影響を及ぼすことから、多段で行うことが好ましい。特に、洗浄工程における洗浄浴の温度および洗浄浴液中のアミド系溶媒の濃度は、繊維からのアミド系溶媒の抽出状態および洗浄浴からの水の繊維中への浸入状態に影響を与える。このため、これらを最適な状態とする目的においても、洗浄工程を多段とし、温度条件およびアミド系溶媒の濃度条件を制御することが好ましい。

0044

温度条件およびアミド系溶媒の濃度条件については、最終的に得られる繊維の品質を満足できるものであれば、特に限定されるものではない。ただし、最初の洗浄浴を60℃以上の高温とすると、水の繊維中への浸入が一気に起こるため、繊維中に巨大ボイドが生成し、品質の劣化を招く。このため、最初の洗浄浴は、30℃以下の低温とすることが好ましい。

0045

繊維中に溶媒が残っている場合、該繊維の難燃性を低下させる上に、該繊維を用いた製品の加工、および当該繊維を用いて形成された製品の使用における環境安全性においても好ましくない。このため、本発明に用いられる繊維に含まれる溶媒量は、0.2%以下であり、より好ましくは0.15%以下であり、0.1%以下であることが特に好ましい。

0046

次に、乾熱処理工程においては、洗浄工程を経た繊維を、乾燥・熱処理する。乾熱処理の方法としては特に限定されるものではないが、例えば、熱ローラー熱板等を用いる方法を挙げることができる。乾熱処理を経ることにより、最終的に、本発明に用いられるメタ型全芳香族ポリアミド繊維を得ることができる。

0047

本発明に用いられる繊維を得るためには、乾熱処理工程における熱処理温度を、260〜350℃の範囲とする必要があり、270〜340℃の範囲とすることがさらに好ましい。

0048

熱処理温度が260℃未満の場合には、繊維の結晶化が不十分となり、繊維の収縮性が高くなる。一方で、350℃を越える場合には、繊維の結晶化が大きくなりすぎるため、破断伸度が著しく低下する。また、乾熱処理温度を270〜340℃の範囲とすることは、得られる繊維の破断強度の向上に寄与する。

0049

乾熱処理が施されたメタ型全芳香族ポリアミド繊維には、必要に応じて、さらに捲縮加工を施してもよい。さらに、捲縮加工後は、適当な繊維長に切断し、次工程に提供してもよい。また、場合によっては、マルチフィラメントヤーンとして巻き取ってもよい。

0050

本発明の布帛は、上記のメタ型全芳香族ポリアミド繊維をその構成成分として含むものである。この布帛におけるメタ型全芳香族ポリアミド繊維の含有量は、難燃性や風合いの観点から繊維の全質量に対して50質量%以上であり、好ましくは80質量%以上、さらに好ましくは90質量%以上、特に好ましくは100%である。

0051

なお、本発明のメタ型全芳香族ポリアミド繊維を含む布帛において、該メタ型全芳香族ポリアミド繊維と混合する繊維としては、例えば、ポリベンゾイミダゾール繊維ポリイミド繊維ポリアミドイミド繊維ポリエーテルイミド繊維ポリアリレート繊維ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維ノボロイド繊維難燃アクリル繊維ポリクラール繊維、難燃ポリエステル繊維、難燃綿繊維難燃ウール繊維パラ型全芳香族ポリアミド繊維等を例示できる。これらのなかでは、繊維の強度や耐熱性の観点から、パラ型全芳香族ポリアミドが好ましい。

0052

また、本発明において、布帛の形態は、織物編物、不織布、いずれの形態であってもよい。

0053

メタ型全芳香族ポリアミド繊維以外の繊維を含む場合には、例えば、メタ型全芳香族ポリアミド繊維と混合される繊維とを、常法により混合して紡績糸の形態とした後に、該紡績糸を用いて布帛を形成することが挙げられる。
これら布帛の製造方法は特に限定されるものではなく、公知の方法を採用することができる。

0054

以下、実施例により本発明をより詳細に説明する。ただし、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。

0055

なお、例中の「部」および「%」は特に断らない限りすべて質量基準に基づくものであり、量比は特に断らない限り質量比を示す。実施例および比較例における各物性値は下記の方法で測定した。

0056

<固有粘度(I.V.)>
ポリマーを97%濃硫酸に溶解し、オストワルド粘度計を用い30℃で測定した。

0057

<溶解度評価
溶解度評価は、2種の評価液で実施した。
(i)メタ型全芳香族ポリアミド繊維の製造に用いる有機溶剤100%、
(ii)該有機溶剤60%水溶液(有機溶剤60/水40)
測定は以下の手順で実施した。
(1)評価液100gをあらかじめ計量したフラスコ測定対象の化合物5gを加え20℃で2時間攪拌した後、全て溶解した場合、溶解度:>5%とする。
(2)溶け残りが確認された場合、20℃で12時間以上静置した後、溶け残りが全て溶解していた場合も、溶解度:>5%とする。
(3)この段階で溶け残りが確認された場合、上澄み液を50g秤量瓶に取り出し、絶乾法で溶解濃度を重量%で求める。

0058

繊度
JIS L1015に基づき、正量繊度のA法に準拠した測定を実施し、見掛繊度にて表記した。

0059

<破断強度、破断伸度>
JIS L1015に基づき、インストロン社製型番5565を用いて、以下の条件で測定した。

0060

測定条件
つかみ間隔:20mm
初荷重:0.044cN(1/20g)/dtex
引張速度 :20mm/分
<明度L値・色度b値>
分光色彩計SD7000(日本電色工業製)を用いて測定した。

0061

<難燃性LOI値
JIS K7201のLOI測定法に準拠して、LOI値を求めた。

0062

<熱分解開始温度>
Pyris1 TGA(PerkinElmer製)にて熱重量測定を10℃/minの速度で昇温して実施、サンプル重量が5%減少した温度を熱分解開始温度とした。

0063

<布帛難燃性>
JIS L1091A−4の難燃性測定法に準拠して、残炎時間(秒)、残じん時間(秒)、炭化長(cm)を求めた。

0064

[実施例1]
(ポリマーの製造)
乾燥窒素雰囲気下の反応容器に、水分率が100ppm以下のN,N−ジメチルアセトアミド(DMAc)721.5質量部を量し、このDMAc中にメタフェニレンジアミン97.2質量部(50.18モル%)を溶解させ、0℃に冷却した。この冷却したDMAc溶液に、さらにイソフタル酸クロライド(以下IPCと略す)181.3質量部(49.82モル%)を徐々に攪拌しながら添加し、重合反応を行った。
次に、平均粒径が10μm以下の水酸化カルシウム粉末を66.6質量部秤量し、重合反応が完了したポリマー溶液に対してゆっくり加え、中和反応を実施した。水酸化カルシウム投入が完了した後、さらに40分間攪拌して、透明なポリマー溶液を得た。

0065

得られたポリマー溶液からポリメタフェニレンイソフタルアミドを単離してIVを測定したところ、1.65であった。また、ポリマー溶液中のポリマー濃度は17%であった。

0066

(紡糸ドープの製造)
芳香族縮合リン酸エステルであるレゾルシノールビス−ジキシレニルホスフェートのDMAcへの溶解度を測定したところ溶解度:>5%、DMAc60%水溶液には溶解度:0%で不溶であった。またこの化合物の熱分解開始温度は320℃であった。

0067

この化合物を難燃剤として該ポリマー溶液に、ポリマー成分に対してリン含有量として0.50wt%となるよう添加し、減圧脱法して紡糸ドープとした。

0068

(紡糸)
上記紡糸ドープを、孔径0.07mm、孔数500の紡糸口金から、浴温度30℃の凝固浴中に吐出して紡糸した。凝固液の組成は、水/DMAc=45/55(質量部)であり、凝固浴中に糸速7m/分で吐出して紡糸した。

0069

引き続き、温度40℃の水/DMAc=45/55の組成の可塑延伸浴中にて、3.7倍の延伸倍率で延伸を行った。

0070

延伸後、20℃の水/DMAc=70/30の浴(浸漬長1.8m)、続いて20℃の水浴(浸漬長3.6m)で洗浄し、さらに60℃の温水浴(浸漬長5.4m)に通して十分に洗浄を行った。

0071

洗浄後、表面温度300℃の熱ローラーにて乾熱処理を施し、繊維を束ねクリンパーを通し、捲縮を付与した後、カッターカットして51mmの短繊維とすることにより、原綿を得た。得られた原綿を用いて難燃性LOI値を測定し、36と高い難燃性を示した。

0072

さらに130℃にて2時間飽和蒸気下で湿熱処理を実施しその前後の破断強度保持率を求めたところ、96%と強度の低下がみられなかった。これらの結果を表1に示す。

0073

(布帛作製)
また得られた原綿を通常の紡績工程を通して紡績糸(番手:20/2)を作製し、当該紡績糸から2/1の綾織に織成した織物(目付:280g/m2、厚み:0.8mm)を作製した。得られた織物の難燃性は、残炎時間が0秒、残じん時間が0.7秒、炭化長が4.9cmと良好であった。これらの結果を表1に示す。

0074

[実施例2]
実施例1で製造した紡糸ドープに、耐光安定剤としてベンゾトリアゾール紫外線吸収剤であるチヌビン234をポリマー成分に対して3.0wt%となるようさらに添加し、さらに、芳香族縮合リン酸エステルであるレゾルシノールビス−ジキシレニルホスフェートをポリマー成分に対してリン含有量が0.75wt%となるよう添加し、減圧脱法して紡糸ドープとした以外は実施例1と同様に実施した。

0075

原綿のLOI値は、紫外線吸収剤の添加により低下傾向ではあるが、本発明の難燃剤を添加していることから33と高い値を維持していた。また、この原綿における130℃・2時間飽和蒸気下での湿熱処理における破断強度保持率を求めたところ、93%と強度の低下がみられなかった。

0076

また得られた原綿を実施例1と同様に通常の紡績工程を通して紡績糸(番手:20/2)を作製し、当該紡績糸から2/1の綾織に織成した織物(目付:280g/m2、厚み:0.8mm)を作製した。得られた織物の難燃性は、残炎時間が0秒、残じん時間が0.6秒、炭化長が4.6cmと良好であった。これらの結果を表1に示す。

0077

[実施例3]
実施例1で得られた原綿を通常の紡績工程を通して紡績糸(番手:20/−)を作製し、当該紡績糸からウエール密度40/inch、コース密度40/inchの天竺組織丸編物編成した編地(目付:270g/m2、厚み:0.75mm)を作製した。

0078

得られた編物の難燃性は、残炎時間が0秒、残じん時間が0.7秒、炭化長が4.5cmと良好であった。これらの結果を表1に示す。

0079

[比較例1]
実施例1記載のポリマーの製造に従って得られたポリマー溶液よりポリメタフェニレンイソフタルアミドを単離したのち、アミド系溶媒であるN−メチル−2−ピロリドン(NMP)にポリマー濃度18%となるよう溶解し、得られたポリマー溶液に耐光安定剤としてベンゾトリアゾール紫外線吸収剤であるチヌビン234をポリマー成分に対して3.0wt%となるよう添加し、均一に分散させた後、減圧脱法して紡糸ドープとした。また、凝固液の組成を、水/NMP=70/30(質量部)とした以外は実施例1と同様に実施し、原綿を得た。

0080

この原綿における130℃・2時間飽和蒸気下での湿熱処理における破断強度保持率を求めたところ、97%と強度の低下がみられなかったが、原綿のLOI値は、紫外線吸収剤と有機顔料の添加により24と低い値であった。
また得られた原綿を実施例1と同様に通常の紡績工程を通して紡績糸(番手:20/2)を作製し、当該紡績糸から2/1の綾織に織成した織物(目付:280g/m2、厚み:0.8mm)を作製した。得られた織物の難燃性は、残炎時間が1.1秒、残じん時間が2.9秒、炭化長が6.3cmと十分な性能が得られなかった。これらの結果を表1に示す。

0081

[比較例2、3]
比較例1で得られたポリマー溶液に、有機リン化合物のNMPへの溶解度が5%以上ではあるが、NMP60%水溶液にもよく溶解するトリス(クロロプロピル)ホスフェート(熱分解開始温度:160℃)をポリマー成分に対しリン含有量として、0.47wt%、0.68%となるよう添加し、減圧脱法して紡糸ドープとした以外は比較例1と同様に実施し、原綿を得た。それぞれの紡糸ドープにおいてポリマー成分に対する塩素含有量は、2.50%、3.20%であった。

0082

また、これら原綿のLOI値は、難燃剤の添加により比較例1より改善され33、37と高い難燃性が示されたが、該原綿における130℃・2時間飽和蒸気下での湿熱処理における破断強度保持率を求めたところ、それぞれ86%、77%となり、強度の低下がみられた。

0083

また得られた原綿を実施例1と同様に通常の紡績工程を通して紡績糸(番手:20/2)を作製し、当該紡績糸から2/1の綾織に織成した織物(目付:280g/m2、厚み:0.8mm)を作製した。得られた織物の難燃性は、それぞれ残炎時間が0秒・0秒、残じん時間が1.1秒・0.8秒、炭化長が4.9cm・4.7cmであった。これらの結果を表1に示す。

実施例

0084

0085

本発明によって、主に防護衣料に最適な難燃性能と耐久性を有したメタ型全芳香族ポリアミド繊維を含む布帛を得ることができ、防護衣料を長期間着用しても難燃性の低下がなく、劣化の進行の少ない製品となる繊維素材を提供することができる。

ページトップへ

この技術を出願した法人

この技術を発明した人物

ページトップへ

関連する挑戦したい社会課題

関連する公募課題

該当するデータがありません

ページトップへ

技術視点だけで見ていませんか?

この技術の活用可能性がある分野

分野別動向を把握したい方- 事業化視点で見る -

(分野番号表示ON)※整理標準化データをもとに当社作成

ページトップへ

おススメ サービス

おススメ astavisionコンテンツ

新着 最近 公開された関連が強い技術

この 技術と関連性が強い技術

関連性が強い 技術一覧

この 技術と関連性が強い法人

関連性が強い法人一覧

この 技術と関連性が強い人物

関連性が強い人物一覧

この 技術と関連する社会課題

関連する挑戦したい社会課題一覧

この 技術と関連する公募課題

該当するデータがありません

astavision 新着記事

サイト情報について

本サービスは、国が公開している情報(公開特許公報、特許整理標準化データ等)を元に構成されています。出典元のデータには一部間違いやノイズがあり、情報の正確さについては保証致しかねます。また一時的に、各データの収録範囲や更新周期によって、一部の情報が正しく表示されないことがございます。当サイトの情報を元にした諸問題、不利益等について当方は何ら責任を負いかねることを予めご承知おきのほど宜しくお願い申し上げます。

主たる情報の出典

特許情報…特許整理標準化データ(XML編)、公開特許公報、特許公報、審決公報、Patent Map Guidance System データ