(57)【要約】【課題】生分解性を有し、かつ該生分解性が非常に高い耐久親水性を有する繊維構造物を提供すること。【解決手段】Ｌ−乳酸を主成分とする融点１５０℃以上の脂肪族ポリエステル系繊維上に、平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与後、５０℃以上で熱処理することにより親水化されていることを特徴とする生分解性繊維構造物。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｌ−乳酸を主成分とする融点１５０℃以上の脂肪族ポリエステル系繊維に、平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与後、５０℃以上で熱処理することにより親水化されていることを特徴とする生分解性繊維構造物。
【請求項２】
非イオン系界面活性剤が、ポリエステルとポリエーテルからなるブロック共重合体であり、該ポリエステルの酸成分が主としてテレフタル酸とイソフタル酸あるいはそれらの低級脂肪族エステルからなり、かつ、ポリエーテルがポリアルキレングリコールまたはその誘導体からなることを特徴とする請求項１記載の生分解性繊維構造物。
【請求項３】
水洗濯５回後の沈降法による親水性測定結果が１５秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性繊維構造物。
【請求項４】
非イオン系界面活性剤の含有量が、繊維重量に対して、０．０５〜３．０重量％であることを特徴とする請求項１に記載の生分解性繊維構造物。
【請求項５】
非イオン系界面活性剤のｐＨが５．０〜８．５の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の生分解性繊維構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性繊維に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、優れた親水性を有し、かつ、洗濯後においても良好な親水性を保持し、更には地球環境に優しい生分解性を有する繊維構造物に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、ポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステルからなる合成繊維は、物理的に優れており、衣料、家庭用資材、産業用各種素材などの多方面に汎用的に用いられている。
【０００４】
かかるポリエチレンテレフタレートなどの疎水性合成繊維に対して親水性を付与する手法は、親水性ビニルモノマーをグラフト重合する方法（特許文献１〜２など）や、親水性基を含有するポリエステルエーテル共重合体の水分散体を繊維表面に付着させる方法（特許文献３〜４など）等がある。
【０００５】
しかしながら、グラフト重合による方法では、繊維自体の物理特性が低下する、あるいは生産性が低下する等の欠点があり、また親水性基を含有するポリエステルエーテル共重合体の水分散体を繊維表面に付着させる方法においては、ポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステルからなる合成繊維には生分解性がないことから使用後の処分の方法が限定されるなどの欠点がある。
【０００６】
また、ポリ乳酸成型品に親水性油剤を付与する例（特許文献５）もあるが、洗濯に対する耐久性が無かったり、あるいは経時的な繊維物理特性の低下がみられるなどの問題点がある。
【０００７】
【特許文献１】特公昭５９−５１２６号公報
【０００８】
【特許文献２】特開昭５１−８７５９２号公報
【０００９】
【特許文献３】特公昭４５−１０７９４号公報
【００１０】
【特許文献４】特開昭６２−１９１６５号公報
【００１１】
【特許文献５】特開２０００−２３９９６９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生分解性を有し、かつ高い耐久親水性を有する繊維及び該繊維を用いる繊維構造体を提供せんとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するため、次の手段を採用するものである。
【００１４】
すなわち、本発明の繊維構造体は、Ｌ−乳酸を主成分とする融点１５０℃以上の脂肪族ポリエステル系繊維上に、平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与後、５０℃以上で熱処理され、親水化されていることを特徴とする生分解性繊維構造物である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
【００１６】
本発明の繊維及び繊維構造体は、Ｌ−乳酸を主成分とする融点１５０℃以上の脂肪族ポリエステル系繊維上に、平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与後、５０℃以上で熱処理され、親水化されていることを特徴とする生分解性繊維構造物である。
【００１７】
本発明で用いるポリマーは、Ｌ−乳酸を主成分とする融点１５０℃以上の脂肪族ポリエステルである。本発明でいう融点とは、ＤＳＣ測定で得られる融解ピーク温度のことをいう。
【００１８】
Ｌ−乳酸を主成分とするとは、構成成分の９５％以上がＬ−乳酸からなっていることを意味する。５重量％未満でＤ−乳酸を含有する脂肪族ポリエステルであってもよい。５重量％を越えてＤ−乳酸を含有する場合、一般に融点が１５０℃未満となってしまう。ポリ乳酸ポリマーの融点が１５０℃より低い場合には、紡糸時に単糸間での融着がみられ、延伸性も不良になるなど製品品位が悪化する。好ましい融点は１６０℃以上である。また、融点を１５０℃以上に保持できる範囲の量であれば、エステル形成能を有するその他の成分を共重合した共重合ポリ乳酸であってもよい。ポリ乳酸の平均分子量は高いほど好ましく、通常少なくとも５万、好ましくは１０万以上、より好ましくは１０〜３０万である。平均分子量が５万より低い場合には、繊維の強度物性、嵩高特性が低下するため好ましくない。
【００１９】
本発明では、Ｌ−乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステルを用いることにより、芳香族ポリエステルとは異なり、良好なソフト感を有することができる。この良好なソフト感は、脂肪族ポリエステル繊維のヤング率の低さに起因している。
【００２０】
本発明でいうＬ−乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステルは、生分解性あるいは加水分解性が高く、自然環境中で容易に分解される。
【００２１】
しかし、ポリ乳酸繊維は疎水性であり、例えば、生活資材用不織布、下着あるいは寝具など親水性が求められる素材として展開しにくいという欠点をもつ。
【００２２】
そこで、本発明は、生分解性繊維に耐久親水性の付与を達成できないかを鋭意検討したものである。
【００２３】
すなわち、上述したＬ−乳酸を主成分とする融点１５０℃以上の脂肪族ポリエステル系繊維に、平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与した後、５０℃以上で熱処理することによって親水化することが効果的であるという知見を得たものである。
【００２４】
特に、非イオン系界面活性剤は、好ましくはポリエステルとポリエーテルからなるブロック共重合体であり、該ポリエステルの酸成分が主としてテレフタル酸とイソフタル酸あるいはそれらの低級脂肪族エステルからなり、かつ、ポリエーテルがポリアルキレングリコールまたはその誘導体からなるものを用いるのが好ましい。
【００２５】
本発明で用いるポリエステルポリエーテルブロック共重合体のポリエステル部を形成する酸成分は、主としてテレフタル酸とイソフタル酸が用いられ得るが、これに加えて、他の芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、および、それらのエステル形成誘導体を単独あるいは、２種以上を混合して用いることができる。具体的には、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、あるいはシュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸、さらにこれらのジアルキルエステル等を用いることができる。
【００２６】
また、グリコール成分としてはエチレングリコールが最も好ましく、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等の単独物あるいは２種以上の混合物も好ましく用いることができる。
【００２７】
さらに、エーテル成分のポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコールが最も好ましく、その誘導体の共重合成分として、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのランダム及びブロック共重合体、テトラヒドロフランとエチレンオキサイドのランダム及びブロック共重合体、あるいはメトキシポリエチレングリコール、フェノキシポリエチレングリコールの様に片方の末端がエーテル結合を介して封鎖されたポリオキシアルキレングリコール誘導体等が挙げられる。これらのポリオキシアルキレングリコール化合物は単独あるいは２種以上の混合物として用いることができる。
【００２８】
上記非イオン系界面活性剤の平均分子量は１０００以上のものを用いるのが重要であり、２００００〜５０００の範囲がより好ましい、平均分子量が１０００未満の場合、該非イオン系界面活性剤がポリ乳酸繊維の分子鎖内に潜り込み、十分な親水性が得られない上、分子間の配向結晶を破壊するため繊維の物理特性の低下を招く。
【００２９】
また、上記非イオン系界面活性剤のｐＨは５．０〜８．５の範囲が好ましく、より好ましくは、６．０〜７．５の範囲である。該界面活性剤の塩基性度が高いと、ポリ乳酸繊維基質の加水分解反応を促進させ、経時的にポリ乳酸繊維の物理特性が低下するという問題が生じるためである。
【００３０】
本発明において、非イオン系界面活性剤として用いるポリエステルポリエーテルのブロック共重合体のポリエステルとポリエーテルの共重合比率についてであるが、ポリエーテル成分に対しポリエステルの酸成分がモル比にて３〜１４等量共重合されてなるものが好ましく、より好ましくは４〜８等量の範囲内である。ポリエーテル成分の比率が小さいと、親水性が低下し期待していた性能が得られず、更には水に対する分散性が著しく悪くなるために取り扱い性が低下するといった問題が生じ、逆にポリエーテル成分の比率が大きい場合、繊維との親和性が低下し、耐久性が得られないといった問題が生じる。
【００３１】
また、上記非イオン性界面活性剤をポリ乳酸繊維に付与するにあたっては、水に希釈し、１〜２０重量％として用いるのが好ましい。また、熱処理条件に関しては、好ましくは５０〜２００℃で１０秒〜３０分間、より好ましくは１００℃〜１８０℃で３０秒〜５分間である。
【００３２】
繊維重量に対する上記非イオン系系界面活性剤の付着量は、通常好ましくは０．０５〜３．０重量％で、より好ましくは０．１０〜１．０重量％、最も好ましくは０．２０〜０．５０重量％である。付着量が少なすぎると、十分な親水性能が得られない上、静電気の発生による工程通過性の低下が生じる。また、付着量が多すぎると、工程通過時に著しく脱落したり、繊維表面の粘着性の増大により、紡績性あるいはウエブ形成性不良が生じるので好ましくない。
【００３３】
好ましく作成された本発明の生分解性繊維構造物は、水洗濯５回後の沈降法による親水性測定結果が１５秒以下であるという極めて良好な親水化性能を有する。従来のものは、これに対し、洗濯前の該測定結果が１５秒以下であっても、水洗濯後における該測定結果が、一般に３０秒以上であったものである。特に、水洗濯５回後の沈降法による親水性測定結果が１５秒以下であるものを得るには、本発明者らの各種知見によれば、前述のポリエステルポリエーテルのブロック共重合体をポリ乳酸繊維に付与することによって製造することができる。
【００３４】
本発明の生分解性繊維構造物の該生分解性繊維の断面形状は、丸、異型もしくはこれらの中空等いずれであってもかまわない。
【００３５】
また、本発明の繊維構造物の形態としては特に限定されることはないが、好ましくは、詰綿、紡績糸、不織布等として用いられる。
【００３６】
また、用途も特に限定されることはないが、衣料、寝具、生活資材などに好ましく用いられる。
【００３７】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。実施例中の品質評価は次の方法に従った。
（１）親水性測定方法（沈降法）：
短繊維をローラーカードにて開繊し、０．４ｇ計量したものを丸めて玉状とする。次に５００ｍｌビーカー内にイオン交換水を満たし、前記丸めて作った玉状の綿を水面に静かにのせ、全体が水没するまでの秒数を測定した。
（２）水洗濯方法
洗濯機は、家庭用の二層式洗濯機を用いた。洗濯槽に常温の水１０Ｌを入れ、ここに通気性のよい木綿製の袋にローラーカードにて開繊後の短繊維を１０ｇ詰めたサンプルを投入し洗濯機を運転した。一回の洗濯時間は１５分で、これを５回繰り返す場合には、各洗濯間には洗濯水の交換を実施した。
（３）融点：
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計（ＤＳＣ−７）を用いて、昇温速度１５℃／分の条件で測定し、得られた溶融ピークのピーク温度を融点とした。
（４）極限粘度：
オルトクロロフェノール１０ｍｌに対して試料０．１００ｇを溶解し、２５℃でオストワルド粘度計を用いて測定した。
（５）溶融粘度：
東洋製機（株）社製キャピログラフを用いて、２６０℃における剪断速度と溶融粘度との関係を測定した。測定にはＬ／Ｄ＝１０／１（ｍｍ）のダイを使用し、剪断速度１０００ｓｅｃ−１のときの粘度をその試料の溶融粘度とした。
（６）仕上油剤付着量の測定：
原綿をソックスレー抽出機に投入し、溶媒としてメタノールを用い、３時間、原綿より油剤を抽出する。メタノールを蒸発させ、残油分量Ｗｏ（ｇ）を測定する。抽出後の原綿を十分乾燥させた後、重量Ｗｓ（ｇ）を測定する。
【００３８】
下記式により、油剤付着量を測定する。測定回数をｎ＝３とし、その平均値とした。
【００３９】
油剤付着量＝Ｗｏ÷Ｗｓ×１００
（７）ウエブ帯電圧の測定：
室内温度３０℃、相対湿度４０％とし、カード機を５０ｍ／分の速度で運転しながら、スライバーの目付が４．３ｇ／ｍとなるように合成短繊維を投入する。カード機にて一度開繊され、カード機のドッファから出てきた走行中のウエブに電位差測定器（春日式；３２５タイプ）の測定端子をウエブから１０ｃｍの位置に近づけ、ウエブ帯電圧を測定した。
（８）カード通過性の評価：
室内温度３０℃、相対湿度６０％とし、カード機に２ｇ／ｍ〜１０ｇ／ｍの原綿を投入しつつ、ローラー通過時のシリンダーローラーへの巻き付き、ネップの発生を目視にて判定した。
【００４０】
実施例１
溶融粘度が１２００ポイズであるポリＬ−乳酸チップ（（株）島津製作所製ラクティ５０００、Ｌ体１００％）を用い、６０℃で４８時間乾燥を行った。紡糸温度を２４０℃、メルター温度２４０℃として溶融ポリマーをパックに導入し、細孔を３６０ホール有する紡糸口金から紡出した。この紡出糸を２０℃、８０ｍ／分のチムニー風によって非対称冷却を行った。冷却後、油剤を付与して収束した後、１２００ｍ／分で引き取って未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を収束して８８万ｄｔｅｘとして、液浴の延伸温度９０℃、延伸倍率３．５倍で延伸した後、スタッファーボックスで機械捲縮を付与した。
【００４１】
この際、仕上げ油剤として、ｐＨが６．５のポリエチレングライコールとポリエチレンテレフタレートの共重合体をイオン交換水にて５重量％に希釈した溶液を付与し、１４５℃にて５分間リラックス熱処理を行い、油剤付与後６４ｍｍに切断して、６．６ｄｔｅｘ６４ｍｍの原綿を得た。このときの仕上油剤の原綿に対する付着量は０．５重量％であった。
【００４２】
得られた原綿をカード通過させたところ、ウエブ帯電圧は−１００Ｖで、カード通過性も良好であった。水洗濯５回後の沈降法による親水性評価も、平均５．４秒と良好な結果が得られた。
【００４３】
比較例１、２
ポリ乳酸のＤ体を含有させかつ該Ｄ体の含有量を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして行った。
【００４４】
比較例１ではＤ体を９モル％共重合したポリマを使用したが製糸性に問題なかった。
【００４５】
比較例２では、Ｄ体を１３モル％共重合したポリマを使用したが紡糸時に融着が発生し、延伸時も単糸切れが見られ、安定した製糸ができなかった。
【００４６】
また、双方の原綿を１４５℃で弛緩処理した際、融解が見られ原綿が得られなかった。弛緩熱処理温度を１２０℃に下げて実施した場合も、実施例１に比べ比較例１、２では捲縮にへたりがみられ、原綿としての物理特性は劣った。
【００４７】
比較例３
比較例３では、極限粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを使用した。紡糸温度とメルター温度を２９０℃とした以外は実施例１と同様にして行った。
【００４８】
原綿は、カード通過性は良好であり問題なかった。水洗濯５回後の沈降法による親水性評価も、平均８．２秒と良好であった。しかし、この原綿は生分解性を良好に有するものと認められないものであった。
【００４９】
比較例４
比較例４では、仕上げ油剤として、アルキルホスフェートカリウム塩を主成分とする低分子アニオン系仕上油剤を用いた以外は実施例１と同様にして行った。原綿は、カード通過性は良好であったが、水洗濯５回後の沈降法による親水性評価において、３００秒経過後も水中に沈降しなかった。これは水洗濯により油剤が流れ落ちたためである。
【００５０】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた耐久親水性能を有する生分解性繊維構造体を提供できたものである。