(57)【要約】【課題】芯部および鞘部からなる二重構造であって、二酸化炭素発生量を低減でき、かつ石油系由来ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が劣る強度、耐摩耗性などの欠点を補うことができる製紐糸を提供する。【解決手段】芯部２と、この芯部２の周囲に配された鞘部１とを有する製紐糸である。芯部２の少なくとも一部は、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維にて構成されている。鞘部１は、石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維にて構成されている。バイオマス由来のポリマーよりなる繊維にはポリ乳酸繊維を用いることができる。石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維にはポリエチレンテレフタレート繊維を用いることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部と、この芯部の周囲に配された鞘部とを有する製紐糸であって、前記芯部の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーよりなる繊維にて構成されており、前記鞘部が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維にて構成されていることを特徴とする製紐糸。
【請求項２】
バイオマス由来のポリマーよりなる繊維がポリ乳酸繊維であることを特徴とする請求項１記載の製紐糸。
【請求項３】
バイオマス由来のポリマーよりなる繊維を２５質量％以上含有するものであることを特徴とする請求項１または２記載の製紐糸。
【請求項４】
石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の製紐糸。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は製紐糸に関し、特に、芯部と、この芯部の周囲に配された鞘部とを有する製紐糸に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、製紐糸は、衣料資材用途、産業資材用途、包装資材用途等に幅広く使用されている。製紐糸の構成として、８打ち、１６打ち、金剛打ちが、一般的なものとして挙げられ、種々用途に供される製紐糸のほとんどが、前記構成よりなっている。
【０００３】
製紐糸の使用上の要求性能として、高強度、高耐摩耗性、高クリープ性能等が挙げられる。この要求性能をみたすために、製紐糸には、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系や、スーパー繊維等の汎用合成繊維が用いられ(特許文献１)、その用途に応じて適宜のものが選定されている。
【０００４】
ところで、これらの合成繊維は、その大部分が石油などの限りある貴重な化石資源を原料としているが、近年、化石資源は、その資源不足が懸念されるだけでなく、二酸化炭素発生量についても社会に大きな影響を与えている。二酸化炭素の固定化は地球温暖化防止に効果があることが期待され、特に二酸化炭素の削減目標値を課した京都議定書に対し、二酸化炭素固定化物質は非常に注目度が高く、バイオマス由来物質は積極的な使用が望まれている。バイオマス由来の合成繊維や合成樹脂を燃焼させた際に出る二酸化炭素はもともと空気中にあったもので、この燃焼によっては大気中の二酸化炭素は増加しない。このことをカーボンニュートラルと称し、重要視する傾向となっている。
【０００５】
しかしながら、バイオマス由来の合成繊維の多くは、強度、耐摩耗性、クリープ性能が従来の汎用合成繊維よりも劣っている。また、染色等の湿熱処理による重合度の低下が大きく、これによっても強度の低下が生じるという問題点がある。
【特許文献１】特開２００２−３３９２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような現状に鑑みてなされたもので、芯部および鞘部からなる二重構造であって、二酸化炭素発生量を低減でき、かつ石油系由来ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が劣る強度、耐摩耗性などの欠点を補うことができる製紐糸を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討した結果、製紐糸が、芯部および鞘部からなる二重構造であり、芯部の少なくとも一部がバイオマス由来ポリマーよりなる繊維にて構成されているようにすることで、強度、耐摩耗性を、石油系汎用ポリマーよりなる繊維だけからなる製紐糸と同レベルとすることが可能である事実を見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明における課題を解決する手段は、下記のとおりである。
【０００８】
１．芯部と、この芯部の周囲に配された鞘部とを有する製紐糸であって、前記芯部の少なくとも一部がバイオマス由来のポリマーよりなる繊維にて構成されており、前記鞘部が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維にて構成されていることを特徴とする製紐糸。
【０００９】
２．バイオマス由来のポリマーよりなる繊維がポリ乳酸繊維であることを特徴とする１．の製紐糸。
【００１０】
３．バイオマス由来のポリマーよりなる繊維を２５質量％以上含有するものであることを特徴とする１．または２．の製紐糸。
【００１１】
４．石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維がポリエチレンテレフタレート繊維であることを特徴とする１．から３．までのいずれかの製紐糸。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、従来の石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維だけを用いた製紐糸ではなく、製紐糸が芯部および鞘部からなる二重構造であり、芯部の少なくとも一部がバイオマス由来ポリマーよりなる繊維にて構成されているとともに、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維にて構成されていることにより、二酸化炭素発生量を低減し、かつ石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維と比較してバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が強度、耐摩耗性などに劣るという欠点を補うことができる製紐糸を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の製紐糸は、芯部と、この芯部の周囲を覆う鞘部(組糸)とからなる二層構造である。その構成は、８打ち、１６打ち、２４打ち、金剛打ち等が挙げられ、いずれの組み方であってもよい。また、丸打ち、角打ちのいずれであってもよい。芯部および鞘部は、それぞれ単体の糸条であってもよく、また複数本の糸条を引き揃えまたは撚糸したものであってもよい。また、予め組紐とした繊維束を芯部として用い、これを上記と同様に鞘部で覆うことで得られるダブルブレードロープとすることも可能である。
【００１４】
図１は、本発明の製紐糸の一例を示す。１は鞘部（組糸）、２は芯部である。芯部２の少なくとも一部を構成する繊維はバイオマス由来のポリマーよりなる繊維であり、また鞘部１を構成する繊維は石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維である。
【００１５】
次に、本発明の製紐糸を構成する繊維について説明する。本発明で用いられる石油系由来の汎用ポリマーよりなる繊維は、溶融紡糸が可能であるものであれば良く、特に制限するものではない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、石油由来の１，３−プロパンジオールとテレフタル酸からなるポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）などのポリアルキレンテレフタレートに代表されるポリエステル；ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１およびナイロン１２に代表されるポリアミド；ポリプロピレンやポリエチレンに代表されるポリオレフィン；ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンに代表されるポリ塩化ポリマー；ポリ４フッ化エチレンならびにその共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどに代表されるフッ素系繊維などが挙げられる。なかでも、低コストであるポリエステル系のものがよい。
【００１６】
ポリエステル系ポリマーには、その粘度、熱的特性の点から、他の成分を共重合していてもよい。すなわち、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸；アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸；エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオール；グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸などのヒドロキシカルボン酸；ε−カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン等を共重合していてもよい。
【００１７】
本発明で用いられるバイオマス由来のポリマーよりなる繊維も、溶融紡糸が可能であるものであれば良く、特に制限されるものではない。具体的には、ＰＬＡ（ポリ乳酸）、バイオマス由来の１，３−プロパンジオールとテレフタル酸からなるＰＴＴや、ＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）など、バイオマスモノマーを化学的に重合してなるポリマー類や、ポリヒドロキシ酪酸等のＰＨＡ（ポリヒドロキシアルカノエート）などの微生物産生系のものを挙げることができる。なかでも、熱的に安定であるために耐熱性を有し、かつ比較的量産化されてきているポリ乳酸が良い。
【００１８】
ポリ乳酸としては、ポリＤ−乳酸、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との共重合体であるポリＤ，Ｌ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）、ポリＤ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＤ−乳酸またはポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体が好ましい。ポリ乳酸には、上記のようにＬ−乳酸とＤ−乳酸が単独で用いられているものや、両者が併用されているものがあるが、なかでも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であるものが、紐として用いられたときの耐磨耗性や、摩擦を受けたときの発熱に対する耐熱性が得られるという理由によって好ましい。ポリ乳酸のホモポリマーであるＬ−乳酸やＤ−乳酸の融点は約１８０℃であるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体の場合は、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、その融点はおよそ１３０℃程度となる。
【００１９】
さらに、共重合体において、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とのいずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、たとえ繊維が得られたとしても、耐熱性、耐摩耗性に劣ったものとなるという問題が生じたりする。そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時のＬ−乳酸やＤ−乳酸の含有比(モル比)であるＬ／ＤまたはＤ／Ｌが、８２以上／１８以下であるのものが好ましく、なかでも９０以上／１０以下、さらには９５以上／１５以下であるものが好ましい。
【００２０】
ポリ乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体である場合において、ヒドロキシカルボン酸の具体例としてはグリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられる。なかでもヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることが、コスト面から好ましい。ポリ乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体の場合は、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとしては、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が挙げられる。このようにポリ乳酸に他の成分を共重合させる場合は、ポリ乳酸を８０モル％以上とすることが好ましい。８０モル％未満であると、共重合ポリ乳酸は、融点１２０℃未満、融解熱１０Ｊ／ｇ未満となって、結晶性が低くなりやすい。
【００２１】
ポリ乳酸の分子量としては、分子量の指標として用いられる、ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８法に準じ、温度２１０℃、荷重２１．２Ｎ（２１６０ｇ）で測定したメルトフローレートが１〜１００［ｇ／１０分］であることが好ましく、より好ましくは５〜５０［ｇ／１０分］である。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、湿熱分解性、耐摩耗性が向上する。また、ポリ乳酸の耐久性を高める目的で、ポリ乳酸に、脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤を添加してもよい。
【００２２】
上述のように、芯部は、その少なくとも一部を、バイオマス由来ポリマーよりなる繊維にて構成することが必要である。その残部を構成する繊維としては、上述の石油系由来の汎用ポリマーなどを用いることができる。
【００２３】
上述の石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、必要に応じて、充填剤、増粘剤、結晶核剤などとして効果を示す公知の各種添加剤を添加することができる。具体的には、カーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化ケイ素およびケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素、ベヘン酸アミド等の脂肪族アミド系化合物、脂肪族尿素系化合物、ベンジリデンソルビトール系化合物、架橋高分子ポリスチレン、ロジン系金属塩、ガラス繊維、ウィスカー等があげられる。これらは、そのまま添加してもよいし、ナノコンポジットとするために必要な処理の後に添加することもできる。低価格性や良好な物性バランスを達成するためには、無機の充填剤の配合が好ましい。また、結晶核剤を配合することが好ましい。
【００２４】
さらに、上記の石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、顔料、染料などの着色剤；活性炭、ゼオライト等の臭気吸収剤；バニリン、デキストリン等の香料；酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤；滑剤；離型剤；撥水剤；抗菌剤；艶消剤；耐光剤；耐候剤；抗菌剤；界面活性剤；難燃剤；表面改質剤；各種無機または有機電解質や、その他の副次的添加剤を配合することができる。
【００２５】
上述の石油系由来の汎用ポリマーおよびバイオマス由来のポリマーには、本発明の効果を阻害しない範囲で可塑剤を併用することも可能である。可塑剤を使用することで、加熱加工時、特に紡糸時の溶融粘度を低下させて、剪断発熱等による分子量の低下を抑制することが可能である。かつ、場合によっては結晶化速度の向上も期待できる。可塑剤としては、特に限定は無いが、以下のものを例示できる。たとえば、バイオマス由来のポリマーが脂肪族ポリエステル系の生分解性ポリエステルである場合には、可塑剤として、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤、フタル酸系可塑剤、リン系可塑剤などが好ましく、ポリエステルとの相溶性に優れる点から、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤がより好ましい。エーテル系可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。エステル系可塑剤としては、脂肪族ジカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル類等を挙げることができる。このうち、脂肪族ジカルボン酸としては、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸等を挙げることができる。脂肪族アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ドデカノール、ステアリルアルコール等の一価アルコール；エチレングリコール、１、２−プロピレングリコール、１、３−プロピレングリコール、１、３−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール等の二価アルコール；グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール等の多価アルコールを挙げることができる。また、上記エーテル系可塑剤とエステル系可塑剤との２種以上の組み合わせからなる共重合体や、これらのホモポリマー、コポリマー等から選ばれる２種以上のブレンド物が挙げられる。さらにエステル化されたヒドロキシカルボン酸等も考えられる。上記可塑剤は、少なくとも１種用いることができる。
【００２６】
本発明では、バイオマス由来のポリマーよりなる繊維は、製紐糸の全体に対して２５質量％以上含まれていることが好ましい。本発明の趣旨からすると、製紐糸を構成する芯部の少なくとも一部にバイオマス由来ポリマーよりなる繊維が含まれていれば良いが、２５質量％以上含まれることで、その効果を確実に発揮することができる。
【００２７】
バイオマス由来のポリマーの含有割合の算定に際して、穀物等のデンプンを主原料とするモノマーからなるポリ乳酸や、デンプン樹脂などは、バイオマスプラスチックとして１００％換算することができる。これに対し、たとえば１，３−プロパンジオールをバイオマス由来として重合したＰＴＴは、ポリマー中に含有されるバイオマス由来成分の割合は約３４質量％であり、したがって、このようなＰＴＴを本発明の製紐糸に使用するにあたっては、約７４質量％以上を含有させることで、バイオマス由来のポリマーを製紐糸の全質量に対して２５質量％以上含ませることができる。
【実施例】
【００２８】
次に、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、以下の実施例および比較例における各種の値の測定及び評価は、次のようにして行った。
【００２９】
（１）引張強力および伸度
ＪＩＳ  Ｌ−１０１３に従い、島津製作所製オートグラフＡＧ−Ｉ型を用い、試料長２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
【００３０】
（２）耐摩耗試験
ベルト摩耗試験機にて、ＪＩＳ  Ｄ４６０４「自動車部品シートベルト」の耐摩耗性試験に準じ、荷重１．９６Ｎ（２００ｇ）、ストローク長３３０±３０ｍｍ、ＳＩＡＮＯＲ＃１６００のサンドペーパーを巻きつけた六角棒（角の半径０．５±０．１mm、二面幅は６．３５±０．０３ｍｍ）に８５±２度の角度で接触させ、ストローク速度３０±１回／ｍｉｎの速度条件で往復摩擦させ、製紐糸が破断に至るまでの摩擦回数を測定した。
【００３１】
実施例１
１１００ｄｔｅｘ９６フィラメントのＰＬＡフィラメント１２本を、撚数Ｓ−５０Ｔ／Ｍで合撚して芯部を得た。この芯部のフィラメントを構成するＰＬＡは、Ｌ体９９モル％、Ｄ体１モル％のＰＬＡ重合体であった。この芯部を覆う鞘部(組糸)として、１１００ｄｔｅｘ９６フィラメントのＰＥＴマルチフィラメントを１２打ちすることによって、ＰＬＡ：ＰＥＴ比率が５：５（質量比）である実施例１の製紐糸を得た。
【００３２】
実施例２
１１００ｄｔｅｘ９６フィラメントのＰＬＡを８打ちすることによって芯部を得た。この芯部のフィラメントを構成するＰＬＡは、実施例１と同様に、Ｌ体９９モル％、Ｄ体１モル％のＰＬＡ重合体であった。この芯部を覆う鞘部(組糸)として１１００ｄｔｅｘ９６フィラメントのＰＥＴマルチフィラメントを１６打ちすることによって、ＰＬＡ：ＰＥＴ比率が４：６（質量比）である実施例２の製紐糸を得た。
【００３３】
比較例１
芯部に１１００ｄｔｅｘ９６フィラメントのＰＥＴマルチフィラメントを使用した。それ以外は実施例１と同様にして、ＰＬＡ：ＰＥＴ比率が０：１０（質量比）である比較例１の製紐糸を得た。
【００３４】
比較例２
鞘部(組糸)に１１００ｄｔｅｘ９６フィラメントのＰＬＡマルチフィラメントを使用した。この鞘部のマルチフィラメントを構成するＰＬＡは、Ｌ体９９モル％、Ｄ体１モル％のＰＬＡ重合体であった。それ以外は実施例１と同様にして、ＰＬＡ：ＰＥＴ比率が１０：０（質量比）である比較例２のロープを得た。
【００３５】
実施例１、２および比較例１、２の製紐糸の特性値および評価結果を表１に示す。表１から明らかなように、引張強力については、ＰＥＴのみからなる比較例１の強力に対して、芯部のみならず鞘部もＰＬＡを用いたことによりＰＬＡ比率の高い比較例２は半分程度の強力しかなかった。これに対して実施例１および２は、比較例１には劣るものの、ある程度のレベルの引張強力を有するものであった。耐摩耗性についても引張強力と同傾の結果を示しており、芯部のみならず鞘部もＰＬＡを用いたことによりＰＬＡ比率の高い比較例２は数値が低い結果であったのに対して、比較例１は高い値を示した。これに対して実施例１、２は、比較例１には劣るものの、満足できるレベルであった。バイオマス由来ポリマーの含有割合を二酸化炭素排出量削減効果やカーボンニュートラルの観点から検討すると、実施例１、２および比較例２はその含有割合が４０％以上であるのに対し、比較例１は０％と、本発明の趣旨にそぐわないものであった。
【００３６】
以上のように、実施例１、２は、引張強力と耐摩耗性と二酸化炭素発生量の低減効果とを兼ね備えたものであった。
【００３７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の製紐糸の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    鞘部(組糸)
２    芯部
【図１】
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