(57)【要約】【課題】整経、製織、製編工程等の後加工工程において、毛羽や断糸の発生がなく、工程の通過安定性に優れたポリ乳酸繊維を提供すること。【解決手段】ポリＬ−乳酸とポリＤ−乳酸を含有するポリ乳酸繊維の表面に、繊維対金属の静摩擦係数が０．２〜０．３５であり、かつ２１０℃における油剤分解揮発率が１０％以下である原糸油剤を付与し、延伸し、引き続き１７０℃以上の温度で熱セットした後に、粘度が５．８〜２４ｍｍ２／ｓの鉱物油を７０ｗｔ％以上含有するアフターオイルを付与することを特徴とするポリ乳酸繊維の製造方法。また原糸油剤中の平滑剤の含有量が４０〜７０重量％であることや、平滑剤の分子量が４５０〜６００であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリＬ−乳酸とポリＤ−乳酸を含有するポリ乳酸繊維の表面に、繊維対金属の静摩擦係数が０．２〜０．３５であり、かつ２１０℃における油剤分解揮発率が１０％以下である原糸油剤を付与し、延伸し、引き続き１７０℃以上の温度で熱セットした後に、粘度が５．８〜２４ｍｍ２／ｓの鉱物油を７０ｗｔ％以上含有するアフターオイルを付与することを特徴とするポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項２】
原糸油剤中の平滑剤の含有量が４０〜７０重量％である請求項１記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項３】
原糸油剤中の平滑剤の分子量が４５０〜６００である請求項１または２記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項４】
原糸油剤の付着量が繊維重量を基準として０．２〜２．０重量％である請求項１〜３のいずれか１項記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項５】
アフターオイルの付着量が繊維重量を基準として０．２〜２．０重量％である請求項１記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製糸から製織、製編工程までの工程安定化に優れた生分解性ポリエステル繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油から誘導されるポリエステル等の合成繊維は他の素材に比べ強度、コスト、および生産性の点で優れており今や社会において必要不可欠な素材となっている。一方、天然繊維である綿や絹のように自然環境で微生物により分解、無害化される生分解性ポリマ−の開発が強く望まれてきた。その様な合成繊維素材の生分解性ポリマーとして、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、脂肪族ポリエステル、ポリ乳酸が知られている。これらは溶融紡糸が可能であり、汎用ポリマーとしても期待されている。特にポリ乳酸は、原料である乳酸あるいはラクチドが天然物から製造することができるので、単なる生分解性ポリマーとしてではなく、地球環境に配慮した石油代替の汎用ポリマーとしての期待が高まっている。しかし、ポリ乳酸の融点は１５０〜１７０℃の範囲にあり、衣料用繊維として使用する場合、アイロン可能な温度が低温に限られてしまうという問題があった。また、産業用繊維として使用する場合、成形時に１５０℃程度の高温に晒されるため、ゴム資材や樹脂コート布巾には適さないとの問題もあった。
【０００３】
そこでポリ乳酸の融点を高める方策として、ステレオコンプレックスという技術が知られている。ステレオコンプレックスは、Ｌ−乳酸単位のみからなるポリＬ−乳酸（以下、ＰＬＬＡと称することもある）ユニットとＤ−乳酸単位のみからなるポリＤ−乳酸（以下、ＰＤＬＡと称することもある）ユニットが１対となった結晶であり、融点がＰＬＬＡあるいはＰＤＬＡ単独より約５０℃向上できると言われている。これを繊維に応用した例としては例えば特許文献１がある。
【０００４】
一方、ポリ乳酸に適用される油剤としては、特許文献２や特許文献３などに鉱物油やエステルベース成分で平滑性を考慮した油剤等が開示されている。しかし、ステレオコンプレックスのポリ乳酸を延伸する際の熱セット温度は一般的な脂肪族ポリエステルやポリ乳酸の生分解性繊維に比べて高温である。このため、通常の油剤では、延伸、熱セット時に発煙が多くなったり、熱セットローラにタールが堆積し製糸工程での毛羽や断糸が多発し、製糸工程での通過性が極めて悪くなるばかりでなく、整経、製織、製編工程の後加工工程での工程の通過性も不良に成り易いという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３５１２号公報
【特許文献２】特開２００３−２０５６７号公報
【特許文献３】特開２００４−２７３７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、特に整経、製織、製編工程等の後加工工程において、毛羽や断糸の発生がなく、工程の通過安定性に優れたポリ乳酸繊維の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のポリ乳酸繊維の製造方法は、ポリＬ−乳酸とポリＤ−乳酸を含有するポリ乳酸繊維の表面に、繊維対金属の静摩擦係数が０．２〜０．３５であり、かつ２１０℃における油剤分解揮発率が１０％以下である原糸油剤を付与し、延伸し、引き続き１７０℃以上の温度で熱セットした後に、粘度が５．８〜２４ｍｍ２／ｓの鉱物油を７０ｗｔ％以上含有するアフターオイルを付与することを特徴とする。
【０００８】
原糸油剤中の平滑剤の含有量が４０〜７０重量％であることや、平滑剤の分子量が４５０〜６００であることが好ましい。また、原糸油剤の付着量が繊維重量を基準として０．２〜２．０重量％であることや、アフターオイルの付着量が繊維重量を基準として０．２〜２．０重量％であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の製造方法によれば、特に整経、製織、製編工程等の後加工工程において、毛羽や断糸の発生がなく、工程の通過安定性に優れたポリ乳酸繊維が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明で用いられるポリＬ−乳酸とポリＤ−乳酸を含有するポリ乳酸繊維としては、いわゆるステレオコンプレックスである。ここでステレオコンプレックスとは、Ｌ−乳酸単位のみからなるポリＬ−乳酸（以下、ＰＬＬＡと称する）ユニットとＤ−乳酸単位のみからなるポリＤ−乳酸（以下、ＰＤＬＡと称する）ユニットが１対となった結晶である。さらには、本発明でいうポリ乳酸繊維のステレオコンプレックスとしては、ＰＬＬＡ及びＰＤＬＡの合計量は９０モル％以上、好ましくは９５モル％以上であることが好ましい。ＰＬＬＡとＰＤＬＡとの比は、ＰＬＬＡ／ＰＤＬＡ（重量）で３０／７０〜７０／３０が好ましく、さらには４０／６０〜６０／４０であることが最適である。また、ＰＬＬＡ及びＰＤＬＡの以外の成分としてポリ乳酸の性質を損なわない範囲でグリコール酸、ヒドロキシカルボン酸、脂肪族のジオールやカルボン類、芳香族ジオールやカルボン類等の成分を共重合していても、ポリ乳酸以外のポリマーや難燃剤、酸化防止剤、帯電防止剤等の添加物を含有していてもよい。またＰＬＬＡ及びＰＤＬＡポリマーの分子量としては５〜３０万が好ましい。
【００１１】
このようなポリ乳酸繊維を製造するには、まずＰＬＬＡとＰＤＬＡとの混合を、従来公知の各種方法によって行う。例えば、ＰＬＬＡとＰＤＬＡを、タンブラー、Ｖ型ブレンダー、スーパーミキサー、ナウタミキサー、バンバリーミキサー、混練ロール、１軸または２軸の押出機等で混合することができる。
【００１２】
こうして得られる組成物は溶融混合され、そのまま、または計量ポンプなどを経由して紡糸装置に移送することもできるが、一般的には、一旦ペレット状にしたものをプレッシャーメルター型や１軸あるいは２軸エクストルーダー型などの通常の溶融押出し機で溶融されたポリマーが口金より吐出され、冷却、固化後、原糸油剤が付与されて巻き取られる（紡糸工程と称する）。巻き取り速度は特に限定されるものでなく、５００〜５０００ｍ／分であることが好ましい。
【００１３】
そして本発明のポリ乳酸繊維の製造方法では、このようなポリ乳酸繊維の表面に、繊維対金属の静摩擦係数が０．２〜０．３５であり、かつ２１０℃における油剤分解揮発率が１０％以下である原糸油剤を付与することを必須とする。
【００１４】
原糸油剤の繊維対金属静摩擦係数を０．２〜０．３５の範囲にすることで、毛羽が大幅に改善できるのである。ポリ乳酸繊維はポリエステル繊維に比べて強度が低く、延伸時に毛羽や断糸が発生し易いため、このような繊維対金属静摩擦係数の範囲外では、その後の延伸工程をうまく通過することができないのである。この理由は明確ではないが、延伸ローラーに繊維対金属静摩擦係数を下げる成分が吸着しローラーと走行糸の摩擦が低下し繊維上の油剤層が破壊されず糸が保護されたためと推定される。繊維対金属静摩擦係数を下げる油膜強化剤成分としては例えばアルキルリン酸エステル塩、アルキルリン酸エステル塩のアルレンオキサイド付加物等が例示される。その塩としてはナトリウム、カリウム、リチウムなどアルカリ金属塩や２級及び３級のアミン塩が例示される。アルキルリン酸エステル塩の添加量は１〜１０重量％、適宜添加して繊維対金属静摩擦係数が０．２〜０．３５の範囲にすることが重要である。
【００１５】
さらに、本発明では２１０℃における油剤分解揮発率を１０％以下にすることが大切である。ステレオコンプレックスを形成させたポリ乳酸繊維の延伸後の熱セットは、一般的なポリ乳酸繊維に比べて熱セット温度が高く、１８０〜２１０℃であり、従来から公知な鉱物油やエステルを主成分とした油剤では熱セット時に発煙が多く使用することが困難である。しかし、２１０℃での油剤分解揮発率を１０％以下にすることで、油剤の発煙が抑制でき油滴の発生を防止することが可能になる。ここで油剤成分を限定するものではないが、例えば平滑剤、乳化剤、酸化防止剤等を適宜、選択することで分解揮発率を１０％以下にすることができる。
【００１６】
原糸油剤中の平滑剤の含有量としては４０〜７０重量％であることが好ましい。含有比率が４０重量％未満では平滑性が劣り糸導ガイドとの擦過による毛羽や品質低下が発生しはじめる傾向にある。逆に含有比率が７０重量％越えると、安定した油剤とならず繊維の品質が不均一になる傾向にある。
【００１７】
また平滑剤の分子量としては４５０〜６００の範囲にあることが好ましい。平滑剤の分子量が４５０未満の場合には、熱揮散されやすいため得られるポリ乳酸繊維の平滑性が低下していく傾向にある。一方、６００を越える場合には、得られるポリ乳酸繊維の平滑性が不十分となるので好ましくない。
【００１８】
具体的な原糸油剤の成分としては例えば、次のような成分が挙げられる。
平滑剤としては脂肪族エステル化合物が挙げられ、特には分子量４５０〜６００の脂肪酸モノアルキルエステル、脂肪族ジカルボン酸ジアルキルエステル、脂肪族多価アルコールのモノもしくは多脂肪酸エステル等の化合物である。好ましく用いられる脂肪族エステルとしては、例えば脂肪酸モノアルキルエステルとしては、イソトリデシルオレート、ラウリルオレート、オレイルオレートなどがあげられる。脂肪族ジカルボン酸ジアルキルエステルとしては、ジイソトリデシルアジペート、ジイソデシルアゼレートなどがあげられる。脂肪族多価アルコールのモノもしくは多脂肪酸エステルとしては、トリメチロールプロパントリオクタネート、ヤシ油、ナタネ油などがあげられるが、これらに限定されるものでない。
【００１９】
さらに乳化剤としては、ヒマシ油、硬化ヒマシ油のエチレンオキサイド付加物、芳香族系としてはベンジルフェニールフェノールやトリスチレン化フェノールのエチレンオキサイド付加物或いは多価アルコールエステル系としてはトリメチロールプロパンのジあるいはトリエステルのエチレンオキサイド付加物等があげられるが、これらに限定されるものでない。
【００２０】
また公知の酸化防止剤を併用することにより発煙が極めて少なくなるため、好ましい。酸化防止剤としては例えば、フェノール系の旭電化製のアデカスタブＡＯ−３０、アデカスタブＡＯ−３３０、アデカスタブＡＯ−２０、硫黄系のアデカ・アーガス化学製のマークＡＯ４１２Ｓ、住友化学製のスミライザーＴＰＳ等があげられるがこれらに限定されるものではない。
【００２１】
原糸油剤としては、上記のような油膜強化剤、平滑剤、乳化剤、酸化防止剤を含むものであるが、本成分以外にも必要に応じて他の成分、例えばアニオン性界面活性剤、相溶化剤、安定性向上剤を本発明の目的を損なわない範囲で添加してもよい。
【００２２】
本発明の製造方法では、以上に説明したような原糸油剤をポリ乳酸繊維の表面に付着させることで、後の延伸工程で発生しやすい毛羽や断糸の抑制、更に高温熱セット時の発煙やタールの抑制が可能となり、製糸時の工程安定化が図られるものである。
【００２３】
このような原糸油剤の形態は、水に乳化させたエマルジョンを用いてもよいし、原液をそのまま用いてもよく、任意の方法を採用することができる。また原糸油剤の付与方法は、通常一般に公知の任意の手段を採用することができるが、なかでも糸に与える抵抗を少なくするオイリングノズルを介して計量された量を付与する方法がより好ましい方法である。
【００２４】
ポリ乳酸繊維表面への原糸油剤の付着量は、繊維に対して有効成分として０．２〜２．０重量％であることが好ましい。付着量が０．２重量％未満の場合には平滑性及び制電性が不十分となって毛羽や断糸、スカム発生などのトラブルが増加する傾向にある。一方、２．０重量％を超えても毛羽や断糸、スカム発生の抑制効果の向上は少なく、逆に過剰の油剤が糸導等を汚染するなどの新たな問題を惹き起こす傾向にあり、またコスト的にも得策ではない。
【００２５】
このような原糸油剤を付着したポリ乳酸繊維は、巻き取られて原糸となり、その後延伸工程に供されるが、紡糸工程と延伸工程は必ずしも分離する必要はなく、紡糸後一旦巻き取ることなく引き続き延伸を行う直接紡糸延伸法を採用しても構わない。延伸は１段でも２段以上の多段延伸でも良いが、強度維持のため３倍以上が好ましい。延伸温度は７０℃以上、好ましくは８０℃〜１３０℃程度である。
【００２６】
本発明のポリ乳酸繊維の製造方法では、延伸後に引き続き１７０℃以上の温度で熱セットすることが必須である。このような延伸後の熱処理により、高いステレオ化率を有するポリ乳酸繊維を得ることができる。熱処理は、ホットローラー、接触式ヒーターや非接触式ヒーターを用いて行うことができ、温度としてはさらには１８０℃から２１０℃の範囲であることが好ましい。
【００２７】
さらに本発明のポリ乳酸繊維の製造方法では、熱セットした後に、３０℃での粘度が５．８〜２４ｍｍ２／ｓ（レッドウッド粘度で約４０〜１００秒）の鉱物油を７０ｗｔ％以上含有するアフターオイルを付与することが重要である。このような低粘度のストレート油剤を追油することによって、平滑性改善され、製糸工程以降の撚糸、製織及び製編の後加工工程で、平滑性不足による毛羽や断糸の発生を有効に防止することができるようになる。逆にこのような追油をアフターオイルしなかった場合には、特に製糸時の工程安定化を重視した本発明のような原糸油剤を用いた場合には、絶乾時の油剤粘度が高くなり、後工程では毛羽や断糸が発生してしまうのである。
【００２８】
追油するアフターオイルとしては、鉱物油をベースとしたストレート油剤であって、鉱物油の粘度が５．８〜２４ｍｍ２／ｓであることが必要であり、さらには５．８〜１５．７ｍｍ２／ｓであることが好ましい。鉱物油の粘度が５．８ｍｍ２／ｓ未満では室温で揮発しやすくなり、安全衛生上も好ましくない。一方、２４ｍｍ２／ｓ以上では油剤の粘性が高く、平滑性が低下して、毛羽や断糸の抑制が困難となる。
【００２９】
アフターオイル中の鉱物油の含有は７０ｗｔ％以上であればよいが、さらには９０ｗｔ％以上であることが好ましい。鉱物油の含有量が７０ｗｔ％未満では平滑性が不足する。なお、鉱物油以外の成分としては平滑性を損なわない範囲で高級アルコールのエチレンオキサイド付加物、アニオン界面活性剤、飛散防止剤等が配合されていてもよい。
【００３０】
追油の場所としては、延伸糸をワインダーに巻き取る直前、或いは整経時に付与することができるが、特に付与場所は限定されるものではない。追油の方法は、オイリングローラーやオイリングノズル等の任意の手段を採用することができる。
【００３１】
ポリ乳酸繊維への追油油剤（アフターオイル）の付着量は、繊維に対して有効成分として０．２〜２．０重量％であることが好ましい。付着量が０．２重量％未満の場合には平滑性が不十分となって毛羽や断糸、スカム発生などのトラブルを惹き起こしやすい傾向にある。一方、２．０重量％を超えても毛羽や断糸、スカム発生の抑制効果の向上は少なく、逆に過剰の油剤が糸導等を汚染するなどの新たな問題を惹き起こす傾向にあり、またコスト的にも得策ではない。
【実施例】
【００３２】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明する。なお、実施例中の測定値は以下の方法で測定した。
【００３３】
（１）ＯＰＵ測定方法
１３８ｄｔｅｘ／３６フィラメントのポリ乳酸繊維からなる延伸糸３ｇを１０５℃×２時間乾燥後直ちに、重量（Ａ）を測定し、アルキルベンゼンスルホン酸ソーダを主成分とする洗浄用水溶液３００ｃｃ中に浸漬し、４０℃にて超音波を少なくとも１０分かける。洗浄液を廃棄し、４０℃の温水により３０分流水洗浄後、室温にて風乾する。その後、１０５℃×２時間乾燥後直ちに重量（Ｂ）を測定する。下式よりＯＰＵを算出した。
ＯＰＵ％＝（Ａ−Ｂ）／Ｂ×１００
【００３４】
（２）油剤粘度の測定方法
ＪＩＳ  Ｋ２２８３の動粘度測定法に順じ、３０℃にて測定した。
【００３５】
（３）糸・金属接触体間の静摩擦
８３ｄｔｅｘ／３６フィラメントのポリ乳酸繊維からなる延伸糸を用い、繊維・金属間走行摩擦測定機で、走行速度０．１ｍ／分で摩擦体として径６０ｍｍの梨地クロムピンを用いて、接触角１８０度、摩擦体入側張力３０ｇ（Ｔ１）で摩擦体出側の張力（Ｔ２）を測定した。フィラメント間摩擦係数（ｆ）は、円筒上を走行するベルトの摩擦に関する良く知られた下記式より算出する。
ｆ＝（１／π）ｌｎ（Ｔ２／Ｔ１）
【００３６】
（４）擦過毛羽
生分解性繊維８３ｄｔｅｘ／３６フィラメントの延伸糸を繊維・金属間走行摩擦測定機で、走行速度３００ｍ／分、摩擦体として径２０ｍｍの梨地クロムピンを用い、接触角９０度、摩擦体入側張力１０ｇで擦過させながら、毛羽試験機で測定し１万ｍあたりの毛羽数を求めた。
【００３７】
（５）油剤揮発率
絶乾した油剤約２ｇを８０φステンレス皿に入れて重量測定（Ａ）し、次いで２１０℃の熱風乾燥機内で１時間熱処理後、重量測定（Ｂ）をした。下式より油剤揮発率を算出する。
油剤揮発率％＝（Ａ−Ｂ）／Ａ×１００
【００３８】
［実験Ｎｏ．１］
Ｌ−ラクチドの重合ポリマー（Ａ）及びＤ−ラクチドの重合ポリマー（Ｂ）のチップを作成し、（Ａ）／（Ｂ）＝５０／５０の割合でＶ型ブレンダーを使用してチップブレンドした後、１１０℃で５時間、減圧乾燥し、２軸ルーダー付溶融紡糸機を用い２３０℃で溶融吐出して１６フィラメントの糸条となした。
この糸条の固化後、計量オイリングノズルを介して表１に示す原糸油剤を糸重量に対して１．２重量％付与し、その後、表面速度１０００ｍ／分の引取りローラーを介して捲き取った。原糸油剤の油剤揮発率を併せて表１に示す。
【００３９】
この未延伸糸を予熱７０℃で４．５倍に延伸し、引き続き１９０℃で熱処理後を行い１０００ｍ／分で巻取り１１０デシテックス／１６フィラメントの延伸糸を得た。該延伸糸に鉱物油を主体とした下記のＢ油剤（アフターオイル）を１．０重量％追油し本発明のポリ乳酸繊維を得た。
【００４０】
Ｂ油剤；
１５．７ｍｍ２／ｓ（６０レッドウッド秒）の鉱物油（９４％）、
ＰＯＥラウリルエーテル（５％）、
ラウリルホスフェートのアミン塩（１％）。
糸・金属接触体間の静摩擦、擦過毛羽、アイロン掛けを行なった結果を併せて表１に示す。
【００４１】
［実験Ｎｏ．２〜６］
使用する原糸油剤及び追油油剤（アフターオイル）の有無を表１のように変更した以外は、実験例１と同様に行った。糸・金属接触体間の静摩擦、擦過毛羽、アイロン掛けを行った結果も表１に併せて示す。なお、実験Ｎｏ．１〜３が本発明の実施例で、実験Ｎｏ．４〜６は比較例である。
【００４２】
【表１】
2010209498.tif 000002
【産業上の利用可能性】
【００４３】
このような本発明の製造方法により得られるポリ乳酸繊維は、特に整経、製織、製編工程等の後加工工程において、毛羽や断糸の発生がなく、工程の通過安定性に優れたものであり、広く従来の合成繊維代替として使用できるものである。