(57)【要約】      （修正有）【課題】ポリ乳酸を構成成分としながらも、強度、耐摩耗性、耐湿熱分解性に劣るポリ乳酸の問題点を解消することができ、捲縮が付与されておらず、かつパイル曲がりもなく、湿式抄紙や電着フロッキー加工に好適に使用することができるショートカットポリエステル複合繊維を提供する。【解決手段】ポリ乳酸を芯成分、芳香族ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維であって、繊維長が２５ｍｍ以下、機械捲縮が付与されておらず、実質的にパイル曲がりがないことを特徴とするショートカットポリエステル複合繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸を芯成分、芳香族ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維であって、繊維長が２５ｍｍ以下、機械捲縮が付与されておらず、実質的にパイル曲がりがないことを特徴とするショートカットポリエステル複合繊維。
【請求項２】
ポリ乳酸は融点120℃以上、融解熱が10Ｊ/ｇ以上のものである請求項１記載のショートカットポリエステル複合繊維。  
【請求項３】
芳香族系ポリエステルがイソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートのいずれかである請求項１又は２記載のショートカットポリエステル複合繊維。    
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸を芯成分に用いた芯鞘型複合繊維であって、機械捲縮が付与されておらず、実質的にパイル曲がりがなく、湿式抄紙や電着フロッキーのパイルに使用するのに適したショートカットポリエステル複合繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ビニロン、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維であって、捲縮が付与されておらず、繊維長が５〜20ｍｍのショートカット繊維を用い、水中に分散させ、紙を抄くのと同様の方法で湿式抄紙して不織布を得る方法がよく知られている。
【０００３】
また、繊維長が１〜２ｍｍ程度のフロッキーパイルと呼ばれるショートカット繊維を、接着剤を塗布した織編物、不織布、木材、金属、プラスチック等の基材上に電荷を利用して、ショートカット繊維が垂直に立つように植毛接着し、ビロードに似た風合いや感触のものを得る加工法があり、電着フロッキー加工と呼ばれている。
【０００４】
一方、従来のビニロン、ナイロン、ポリエステルなど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。そして、これらは自然環境下ではほとんど分解されず、廃棄処理が問題になっている。また廃棄の過程で化石資源中に封じ込められていた炭素が炭酸ガスとなって空気中に放出され、地球温暖化の一因となる。
【０００５】
これに対し、ポリ乳酸はトウモロコシなどの植物資源を原料としており、ポリ乳酸を繊維化したポリ乳酸繊維は、種々の製品に加工された後、コンポストまたは土壌中などの自然環境下では最終的に炭酸ガスと水に分解され、それらは再び光合成によって植物に取り込まれるという究極のリサイクル素材である。
【０００６】
しかしながら、ポリ乳酸繊維は、強度、耐摩耗性が従来の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った。
【０００７】
このため、従来のポリ乳酸繊維はディスポーザブルの日用資材、農林園芸資材等に用途が限られており、衣料用、土木建築用、水産資材用、自動車資材用等の幅広い分野での使用はなされていないのが現状である。
【０００８】
そこで、ポリ乳酸繊維を強度を要求される用途に使用する場合、繊度、質量や厚みを増大させることにより、強度や耐摩耗性をカバーする方法が採用されている。また、特許文献１には、耐摩耗性を向上させるために、繊維表面に滑り性を有するポリマーを用いて後加工した繊維が提案されている。しかしながら表面加工であるため、使用するうちに表面のポリマーの脱落が生じ、耐久性に欠けるものであった。
【０００９】
また、特許文献２には、ポリ乳酸が単繊維の表面の全部または一部を形成し、他の成分としてポリエチレンテレフタレート等のポリエステル用いた複合繊維が提案されている。しかしながら、この繊維はポリ乳酸を溶融させて接着成分とするバインダー繊維であって、用途が異なるとともに、ポリ乳酸が繊維の外周部を占めるため、上記したようなポリ乳酸繊維の問題点である強度や耐摩耗性の低さを解消することはできなかった。
【００１０】
【特許文献１】特開2002-38378号公報
【特許文献２】特開平11-279841号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題点を解決し、ポリ乳酸を構成成分としながらも、強度、耐摩耗性、耐湿熱分解性に劣るポリ乳酸の問題点を解消することができ、捲縮が付与されておらず、かつパイル曲がりもなく、湿式抄紙や電着フロッキー加工に好適に使用することができるショートカットポリエステル複合繊維を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記の課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ポリ乳酸を芯成分、芳香族ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型複合繊維であって、繊維長が２５ｍｍ以下、機械捲縮が付与されておらず、実質的にパイル曲がりがないことを特徴とするショートカットポリエステル複合繊維を要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のノークリンプショートカットポリエステル複合繊維は、ポリ乳酸成分を構成成分としながらも、強度、耐摩耗性、耐湿熱分解性に優れており、かつ地球環境に優しく、湿式抄紙用途や電着フロッキー加工用途等に良好に用いることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のショートカットポリエステル複合繊維は、実質的にパイル曲がりがないことが必要である。ここで、「実質的にパイル曲がりがない」とは、以下に示すパイル曲がりの度合いの測定法で測定した値が10％以下であることをいう。
〔パイル曲がりの度合いの測定法〕
単繊維を取り出し、繊維長を１０ｍｍにカットしてサンプルとする。このサンプルを紙上に載置し、温度２０℃、湿度６０％の雰囲気下で１週間放置する。そして、サンプルの両端を結んだ線分（長さ）に対する、この線分から最も離れたサンプル上の点までの垂線（長さ）の比率を測定する。１０個のサンプルの測定を行い、その平均値とする。
なお、繊維長が１０ｍｍ未満の場合は、繊維束をカットしてショートカット繊維とする前に、繊維束より１０ｍｍのサンプルを得て測定するものとする。
【００１５】
パイル曲がりの度合いの測定法で測定した値が10％を超えると、パイル曲がりが生じており、湿式抄紙の際には、水中に分散しにくく均一な抄紙ができず、また、電着フロッキー加工の場合には、均一にフロッキー加工ができず、品位、風合いの良好な製品を得ることができない。
【００１６】
本発明のショートカットポリエステル複合繊維は、湿式抄紙用や電着フロッキー加工用に用いるものであるため、繊維長２５ｍｍ以下であり、機械捲縮が付与されていないものとする。繊維長は湿式抄紙用には５〜２５ｍｍとすることが好ましく、電着フロッキー加工用には０．５〜２ｍｍとすることが好ましい。
【００１７】
機械捲縮が付与されていないとは、通常、ショートカット繊維を得る際には、繊維を集束して、延伸や熱処理を施した後、捲縮を付与する際にはスタフィングボックスや押込式捲縮付与装置で捲縮を付与するが、このような捲縮が付与されていないことをいう。
【００１８】
本発明のポリエステル複合繊維の芯成分となるポリ乳酸としては以下のものが挙げられる。
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ＤＬ−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−乳酸又はポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸及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とすることが好ましい。
【００１９】
そして、ポリ乳酸は、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、もしくは併用されているものであるが、中でも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であることが好ましい。
【００２０】
つまり、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、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、融点はおよそ１３０℃程度となる。さらに、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、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ため好ましくない。
【００２１】
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−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが、８２／１８以上のものが好ましく、中でも９０／１０以上、さらには９５／５以上とすることが好ましい。
【００２２】
また、ポリ乳酸の中でも、上記したようなポリ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）は、融点が200〜230℃と高く、布帛にした後の高温染色やアイロン加工も可能となり、特に好ましい。
【００２３】
ポリ乳酸とヒドロキシカルボン酸の共重合体である場合は、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。中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も好ましい。
【００２４】
ポリ乳酸と脂肪族ジカルボン酸及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及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。
【００２５】
上記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、共重合ポリ乳酸の結晶性が低くなり、融点１２０℃未満、融解熱１０Ｊ／ｇ未満となりやすい。
【００２６】
また、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法により、温度２１０℃、荷重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。
【００２７】
さらには、ポリ乳酸の耐加水分解性を高める目的で、ポリ乳酸に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。
【００２８】
本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、ポリ乳酸中に熱安定剤、結晶核剤、艶消剤、顔料、耐光剤、耐候剤、滑剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、その他類似の添加剤を添加してもよい。
【００２９】
一方、本発明のポリエステル複合繊維の鞘成分となる芳香族ポリエステルとしては、繊維形成性を有するものであって、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートを主体とするものや、これらにイソフタル酸、5-スルホイソフタル酸、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール等の他の成分が共重合されたもの等が挙げられる。
【００３０】
芳香族ポリエステルとしては、芯成分のポリ乳酸との融点差が大きすぎると、複合紡糸に際して紡糸操業性を阻害したり、ポリ乳酸の熱分解を引き起こすので、融点が２００〜２４０℃程度のものを用いることが好ましく、両者の温度差は０〜６０℃とすることが好ましい。
【００３１】
このような融点を持つ芳香族ポリエステルとして、イソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート（ホモポリエステル）、ポリブチレンテレフタレート（ホモポリエステル）、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートの共重合ポリエステルが好ましい。
【００３２】
なお、芳香族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る場合、物性を損なわない範囲で、できるだけ低重合度のものを用いることが、紡糸温度を低くできる点で好ましい。
【００３３】
また、芳香族ポリエステル中にも、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、熱安定剤、結晶核剤、艶消剤、顔料、耐光剤、耐候剤、滑剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、表面改質剤、各種無機および有機電解質、その他類似の添加剤を添加してもよい。
【００３４】
本発明のポリエステル複合繊維は、上記のような芳香族ポリエステルを鞘成分、ポリ乳酸を芯成分とし、単糸の断面形状において芯鞘型となる芯鞘型複合繊維である。そして、繊維表面全体を鞘成分が覆うように配置されていれば、芯部は１つのものであっても、芯部が複数個の海島形状のものであってもよい。
【００３５】
芯部が１つの芯鞘型複合繊維の場合は、芯部が繊維断面のほぼ中心に存在する形状（同心芯鞘型）とすることが好ましい。芯部が複数個の海島形状の場合は、複数の島部が繊維断面において偏ることなく、ほぼ均等に配列されるようにすることが好ましい。このような形状とすることによってパイル曲がりを抑制することができる。
【００３６】
さらには、このような複合形態とすることにより、芳香族ポリエステルがポリ乳酸の劣る性能である強度や耐摩耗性をカバーできるので、繊維全体として強度や耐摩耗性に優れたものになる。
【００３７】
また、芯成分（ポリ乳酸）と鞘成分（芳香族ポリエステル）の複合比率は、操業性を考慮し、かつ芳香族ポリエステルが繊維表面全体を覆うためには、質量比率（芯／鞘）で２０／８０〜８０／２０とすることが好ましく、中でも３０／７０〜７０／３０とすることが好ましい。
【００３８】
本発明のポリエステル複合繊維の断面形状は特に限定するものではなく、丸断面以外に、楕円、菱形、扁平、Ｔ型、井型、あるいは三角や六葉等の多角形状としてもよく、中空部を有するものでもよい。
【００３９】
本発明のポリエステル複合繊維の単糸繊度は特に限定されるものではないが、生活資材用や産業資材用の不織布として用いる場合、１〜100dtexとすることが好ましい。
【００４０】
次に、本発明のポリエステル複合繊維の製造方法について一例を用いて説明する。
常用の複合溶融紡糸装置を用いて紡糸する。ポリ乳酸が芯部、芳香族ポリエステルが鞘部となるようにして溶融紡糸し、紡出糸条を冷却固化した後、一旦容器へ収納する。そして、この糸条を複数本集束して糸条束とし、ローラ間で延伸倍率２〜４倍程度で延伸を施す。続いて１２０〜１５０℃で熱処理し、次いで仕上げ油剤を付与後、スタフィングボックス等で機械捲縮を付与することなく、目的とする繊維長にカットしてショートカットポリエステル複合繊維を得る。
【００４１】
なお、湿式抄紙用とする場合は、上記のようにして得られた繊維をそのまま梱包して出荷し、電着フロッキー加工用とする場合は、一旦水中に分散させたり、染色液中で 100℃程度以下の低温で処理して所望の色に染色すると同時にパイル一本一本をバラバラにしてから乾燥、梱包して出荷する。
【実施例】
【００４２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の各物性値の測定法及び評価法は次のとおりである。
（１）ポリ乳酸のメルトフローレート値（ｇ／１０分）：前記の方法で測定した。
（２）芳香族ポリエステルの相対粘度：フェノールと四塩化エタンの等質量混合物を溶媒とし、ウベローデ粘度計を使用して、試料濃度０．５ｇ／１００ｍｌ、温度２０℃の条件で測定した。
（３）ポリ乳酸の融点（℃）、融解熱（Ｊ／ｇ）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。
（４）ポリ乳酸のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）：超純水と１Ｎの水酸化ナトリウムのメタノール溶液の等質量混合溶液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法により測定した。カラムにはｓｕｍｉｃｈｉｒａｌ ＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。
（５）繊度：ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８.５.１  正量繊度のＡ法により測定した。
（６）強度：ＪＩＳ Ｌ１０１５  ８．７  引張強さ及び伸び率の標準時試験の方法により、定速伸長型引張試験機を用いて、つかみ間隔２０ｍｍで測定した。
（７）パイル曲がりの度合い：前述の方法で測定した。
（８）耐湿熱分解性：得られた繊維を５０℃、９５％相対湿度の条件下で１０００時間処理（放置）し、処理前前の強度に対する処理後の強度の比を次式にて算出した。なお、これらの強度は前記の（６）にしたがって測定した。
耐湿熱分解性（％）＝（処理後強度／処理前強度）×１００
（９）耐摩耗性：得られた不織布を用いて、ＪＩＳ  Ｌ１０１８  ８.１８.１  摩耗強さのＡ法により測定した。
【００４３】
実施例１ 
ポリ乳酸として、融点１7０℃、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有比であるＬ／Ｄが９８．５／１．５、メルトフローレート値（以降、ＭＦＲとする。）が２３ｇ／１０分のポリＤＬ乳酸を用い、芳香族ポリエステルとして、相対粘度１．３７、融点２１７℃のイソフタル酸１５モル％共重合ポリエチレンテレフタレート（以降、共重合ＰＥＴとする）を用いた。それぞれのチップを減圧乾燥した後、複合溶融紡糸装置を使用して、単糸の形状が丸断面、同心芯鞘型となるように溶融紡糸した。このとき、共重合ＰＥＴが鞘部、ポリ乳酸が芯部となるように配し、かつ複合比（質量比）を５０／５０とし、紡糸温度２４０℃で行った。紡出糸条を冷却した後、引取速度1000ｍ／分で引き取って未延伸糸条を得た。
得られた糸条を集束して３３万dtexの糸条束にし、延伸倍率３．２倍で延伸し、140℃のヒートドラムで熱処理してから、捲縮を付与することなく、長さ10ｍｍに切断した。
得られたショートカットポリエステル複合繊維は、単糸繊度が 2.4デニール、パイル曲がりの度合いが３．０％のものであった。
このショートカットポリエステル複合繊維を８０質量％と、湿式抄紙用ポリエステルバインダー繊維（ユニチカファイバー社製、メルティ＜４０８０＞２．２dtex×５ｍｍ）を２０質量％となるように混合し、紙料濃度 0.1％、界面活性剤濃度0.02％として水中に分散させたところ均一に分散した。これを25ｃｍ四方の角型シートマシンを用いて湿式抄紙を行ったところ、地合いの良好な不織布が得られた。その後、110 ℃のヤンキードライヤーを通して乾燥し、さらに、140℃の熱ローラ中で熱圧着処理を行って不織布を得た。
【００４４】
実施例２〜３、比較例１、参考例１
共重合ＰＥＴとポリ乳酸の複合比率を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして行い、ショートカットポリエステル複合繊維を得た。さらに、この繊維を用いて、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００４５】
実施例４
共重合ＰＥＴに代えて、ポリトリメチレンテレフタレート（相対粘度１．４４、融点２１５℃）を用いた以外は、実施例１と同様にして行い、ショートカットポリエステル複合繊維を得た。さらに、この繊維を用いて、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００４６】
実施例５
共重合ＰＥＴに代えて、ポリブチレンテレフタレート（相対粘度１．４６、融点２１８℃）を用いた以外は、実施例１と同様にして行い、ショートカットポリエステル複合繊維を得た。さらに、この繊維を用いて、実施例１と同様にして不織布を得た。
【００４７】
実施例１〜５、比較例１、参考例１で得られたショートカットポリエステル複合繊維の特性値及び不織布としたときの耐摩耗性評価を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2008144299.tif 000002
【００４９】
表１から明らかなように、実施例１〜５のショートカットポリエステル複合繊維は、実質的にパイル曲がりがなく、強度、耐湿熱分解性に優れており、得られた不織布は耐摩耗性に優れるものであった。
一方、比較例１の繊維はポリ乳酸のみからなる繊維であったため、強度が低く、耐湿熱分解性を測定する際、湿熱処理後の繊維はボロボロとなり、強度の測定ができず、耐湿熱分解性を算出することが不可能であった。また、得られた不織布は耐摩耗性に劣るものであった。
【００５０】
実施例６
実施例１と同様にして製造し、繊維長を１ｍｍとして切断し、ショートカットポリエステル複合繊維を得た。
得られた繊維をコロイダルシリカを少量加えた水中に入れて攪拌、分散させた後、乾燥し、一本一本をバラバラにして粉末状繊維とした。この粉末状繊維を高電圧のかかった電界の一方に供給して荷電させた。
電界の他方にはポリウレタン系接着剤を塗布した 83dtex／36ｆのポリエステル糸を使用したタフタ織物を設置し、粉末状繊維をタフタ織物へ向けて加速し、投錨させた。          
【００５１】
得られた電着フロッキー品を 150℃で２分間熱処理したところ、柔かみのある皮革様の風合いの製品が得られた。