(57)【要約】【課題】染色加工による風合いの硬化等がなく、強度が高く、風合いがソフトで優れた柔軟性を有し、かつ、機台を汚染することがなく、少ない染料、顔料で濃着色されるポリ乳酸系原着繊維を提供する。【解決手段】ポリ乳酸系樹脂からなる芯鞘複合繊維であって、芯部のポリマーが原料着色されている。また、鞘部のポリマーの融点が芯部のポリマーの融点より３０℃以上低いバインダー繊維であることが好ましい。この繊維を少なくともその一部に使用した不織布も好ましい。【選択図】　　　　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸系樹脂からなる芯鞘複合繊維であって、芯部のポリマーが原料着色されていることを特徴とするポリ乳酸系原着繊維。
【請求項２】
鞘部のポリマーの融点が芯部のポリマーの融点より３０℃以上低いバインダー繊維であることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸系原着繊維。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のポリ乳酸系原着繊維を少なくともその一部に使用した不織布。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土壌や大気中で生分解する、着色されたポリ乳酸系原着繊維に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、生分解性の繊維やその製造方法は種々提案されており、ポリ乳酸や、ポリブチレンサクシネート等の生分解性ポリマーを用いた繊維やその製造方法が報告されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
【０００３】
しかしながら、これら従来の繊維から着色された製品を製造する場合、染色処理を行う必要がある。この染色工程は高温湿下で行うため、ポリ乳酸繊維のように加水分解速度が速い繊維は、染色処理によって繊維強度が大きく低下してしまうという問題がある。また、染色工程での処理温度は、繊維の延伸工程における処理温度より高いことが多く、染色工程において繊維が極端に収縮し、風合いが硬くなるという問題がある。
【０００４】
これらの問題を解決するために、原料の時点で着色させ、染色工程を省略する方法も提案されている（特許文献４参照）。　しかし、この方法で得られる繊維は、繊維の表面層にも染料や顔料が存在するため、表面層の樹脂の中に混入した染料や顔料が昇華し、機台を汚染するという問題がある。また、染料や顔料が高価なため、濃色とするためには、着色コストが高くなるのが現状である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−２９３５１８号公報
【特許文献２】
特開平１０―００１８５５号公報（請求項１、（０００７））
【特許文献３】
特開平９−２７９４６１号公報（請求項１、（０００６））
【特許文献４】
特開２０００−２３４２１７公報（請求項１、（０００７））
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記した染色加工による風合いの硬化等の問題を解決し、強度が高く、風合いがソフトで優れた柔軟性を有し、かつ、機台を汚染することがなく、少ない染料、顔料で濃着色されるポリ乳酸系原着繊維を提供することを技術的な課題とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、次の構成を要旨とするものである。
（１）ポリ乳酸系樹脂からなる芯鞘複合繊維であって、芯部のポリマーが原料着色されていることを特徴とするポリ乳酸系原着繊維。
（２）　鞘部のポリマーの融点が芯部のポリマーの融点より３０℃以上低いバインダー繊維であることを特徴とする上記（１）記載のポリ乳酸系原着繊維。
（３）上記（１）又は（２）記載のポリ乳酸系原着繊維を少なくともその一部に使用した不織布。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明でいうポリ乳酸系樹脂とは、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸、及びＬ−乳酸とＤ−乳酸の共重合体を含むものである。
また、本発明の目的を損なわない範囲で、ε−カプロラクトン等の環状ラクトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸等のα−オキシ酸類、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール等のグリコール類、コハク酸、セバシン酸等のジカルボン酸類を含有してもよい。
【０００９】
本発明において、ポリ乳酸系樹脂の数平均分子量は、５００００以上、９００００以下とすることが好ましい。数平均分子量が９００００より大きいと、溶融時に高粘度となり、製糸性が悪くなる場合がある。また、数平均分子量が５００００未満になると、溶融時に低粘度となるため、製糸性が悪くなる場合がある。
【００１０】
また、本発明においては、ポリ乳酸系樹脂の光学純度は９０％以上が好ましい。光学純度が９０％未満になると耐熱性が低くなり、延伸工程での熱処理、乾燥により繊維同士の融着が発生しやすい。
本発明でいうポリ乳酸系樹脂の光学純度とは、ポリ乳酸系樹脂を構成する乳酸がＬ−乳酸を主体とする場合には、全乳酸におけるＬ−乳酸の含有率で表し、ポリ乳酸系樹脂を構成する乳酸がＤ−乳酸を主体とする場合には、全乳酸におけるＤ−乳酸の含有率で表す。例えば、ポリ乳酸系樹脂がＬ−乳酸９５％、Ｄ−乳酸５％からなる場合には、このポリ乳酸系樹脂の光学純度は９５％となる。
【００１１】
さらに、本発明においては、芯鞘複合繊維の芯部を構成するポリマー成分が原料着色していることが必要である。
芯鞘繊維の芯部のみを原料着色することによって、紡糸、延伸等の工程における染料、顔料の昇華、溶出を抑制し、機台の汚染を防止することができる。また、芯部のみを着色することによって、少ない顔料、染料の濃度で濃色化が可能となり、コストが低くなる。
芯鞘比率については、特に限定されるものではないが、濃色化の効果、コスト、操業性の面から、芯／鞘の容積比で３０／７０〜７０／３０が好ましい範囲である。
【００１２】
ポリ乳酸系樹脂を原料着色する方法は任意で、特に限定されるものではないが、例えばポリマー製造から繊維化までの段階で、顔料もしくは染料を添加して得られた原着ポリマーを用いてもよいが、ポリマーを一度ペレット化した後、下記する染料もしくは顔料を添加し、エクストルーダーのような混練機によって混和した後、再ペレットすることによって得られたマスターペレットを用いるのが好ましい。
【００１３】
マスターペレットは、紡糸する前に乾燥して未着色のポリマーで希釈して使用する。マスターペレットとして使用する場合は、１種又は２種以上の原着ペレットと未着色のペレットをペレット同士で適当な混合装置、たとえばＶ型ブレンダーやダブルコーン型ブレンダーで混合してもよいし、また１種又は２種以上の原着ペレット及び未着色のペレットを各々別々に溶融した後、エクストルーダー等の駆動部を有する混練装置、又はスタティックミキサー等の駆動部を有しない静的混練素子により混和してもよい。
【００１４】
本発明において使用される顔料、もしくは染料としては、従来公知のカーボンブラック、酸化チタン、硫化カドミウム、酸化鉄、酸化クロム等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、アンスラキノン系、ペリレン系、ペリノン系等の有機顔料があり、その他、ポリ乳酸系樹脂の着色に使用しうる耐熱、耐光性の良好な公知の色素、あるいはそれらの混合物であれば、いずれも使用することができる。ただし、繊維が生分解性を有しているので、これに使用する顔料や染料も生分解性を有していることが望ましい。
【００１５】
また、複合繊維中に上記した顔料もしくは染料が含有される比率（繊維全体に対する比率）は、通常０．０１〜５質量％であり、用いられる顔料、もしくは染料の種類によって適宜調節し、たとえばカーボンブラックの場合は０．５〜３質量％、無機顔料の場合０．５〜５質量％、有機顔料の場合０．３〜３質量％とするのが好ましい。
【００１６】
本発明では、上記した顔料や染料の分散性、耐熱性、耐光性等を改善するため、必要に応じて分散剤、界面活性剤、紫外線吸着剤、酸化防止剤等の添加剤を適当量加えることができる。
【００１７】
また、本発明においては、鞘部のポリマーの融点が芯部のポリマーの融点より３０℃以上低いバインダー繊維であることも好ましい形態として含まれる。
バインダー繊維とする場合には、鞘部の融点が芯部の融点よりも３０℃以上低いことが必要である。鞘部の融点と芯部の融点との差が３０℃未満になると、熱処理時に芯部が融解する場合があり、好ましくない。
【００１８】
本発明において、バインダー繊維の芯部には光学純度の高いポリ乳酸を、鞘部には光学純度の低いポリ乳酸が一般に使用される。
ポリ乳酸は、光学純度が低くなるほど融点が低下することから、バインダー繊維の場合には、芯部に光学純度９８〜９９％のポリ乳酸系樹脂を、鞘部に９５〜９０％のポリ乳酸系樹脂を使用するのが好ましい。
【００１９】
本発明のポリ乳酸系原着繊維の形態としては、長繊維、短繊維のいずれでもよいが、不織布、特に短繊維不織布として用いるのが好ましい。また、繊度や強度は特に限定されるものではないが、単糸繊度は１．０〜６０ｄｔｅｘ、強度は２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上が好ましい。
【００２０】
【実施例】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
なお、実施例における特性値等の測定法は、次の通りである。
（１）相対粘度
フェノール／四塩化エタンの等質量混合溶液を溶媒とし、ウベローデ粘度計を使用して２０℃で測定した。
（２）単糸繊度（ｄｔｅｘ）
ＪＩＳ　Ｌ−１０１５　７−５−１−１Ａの方法により測定した。
（３）繊維強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）
ＪＩＳ　Ｌ−１０１５　７−７−１の方法により測定した。
（４）不織布の目付
ＪＩＳ　Ｐ−８１４２の方法により測定した。
（５）不織布強度
不織布を幅２５ｍｍ、長さ１５０ｍｍの短冊状に切断し、試料を作成した。この試料をオリエンテック社製ＵＴＭ−４型のテンシロンを用いて、引張速度１００ｍｍ／分の条件で伸長切断し、最大強力を読みとった。
（６）不織布の風合い
不織布を１０人のパネラーによる手触りにより、風合いのソフト性を官能評価した。１０人中９人以上が風合いがソフトであると評価した場合○、５〜８人が風合いがソフトであると評価した場合△、０〜４人であれば×とした。
（７）不織布の濃色性
不織布を２０人のパネラーにより目視し、濃色性を官能評価した。２０人中１７人以上が芯部を原着した不織布が鞘部を原料着色した不織布よりも濃く見えると評価した場合○、１０〜１６人が前記と評価した場合△、０〜９人が前記と評価した場合を×とした。
（８）機台の汚染
繊維と不織布の製造工程で使用した装置を２０人のパネラーにより目視し、機台の汚染を評価した。２０人中１７人以上が汚染なしと評価した場合○、１０〜１６人が前記と評価した場合△、０〜９人が前記と評価した場合を×とした。
【００２１】
実施例１
Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有率の比が９８．８：１．２であり（光学純度９８．８％）、［ηＲ］＝１．８５０であるポリ乳酸に、平均の一次粒子径が４３ｍμのカーボンブラックを２０質量％混練したマスターペレットを、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有率の比が９８．８：１．２であり（光学純度９８．８％）、［ηＲ］＝１．８５０であるポリ乳酸に、紡糸直前で１２．５質量％の割合で混合したものを、芯鞘複合繊維の芯成分に用い、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有率の比が９８．８：１．２であり（光学純度９８．８％）、［ηＲ］＝１．８５０であるポリ乳酸を、芯鞘複合繊維の鞘成分に用い、孔数６３９である通常の芯鞘複合繊維用の紡糸口金を用いて、吐出量３５４ｇ／分、温度２２０℃で紡糸し、引取速度１０００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得た。この時、紡糸断糸はなく、工程調子は極めて良好であった。
【００２２】
得られた未延伸糸をトウデシテックスが６４キロテックスになるように集め、延伸倍率を３．００、延伸温度６０℃で延伸し、次いで押し込み捲縮機に供給し、捲縮を付与した後、７０℃で乾燥し、５１ｍｍにカットして、繊度１．７ｄｔｅｘ、強度３．３ｃＮ／ｄｔｅｘの芯部を原着したポリ乳酸繊維を得た。
【００２３】
比較例１
実施例１において、カーボンブラック入りマスターペレットを混練しなかった以外は、実施例１と同様にして、原着でない芯鞘繊維を得た。
実施例１の短繊維をカードにかけ、ランダムウェーバーで平均目付５０ｇ／ｍ２の繊維ウェブを作成した。このウェブを１００メッシュスクリーンからなるネットコンベアーに載置し、孔径０．１２ｍｍ、孔間隔１．０ｍｍの噴射孔を複数個有する噴射ノズルを３段階に設け、前段１９６０ｋＰａ、中段２９４０ｋＰａ、後段２９４０ｋＰａの水圧でウェブの表裏に水流交絡処理を施して、ウェブの構成繊維の交絡のみを行い、不織布１を作成した。また、同様にして比較例１の短繊維から、不織布２を作成し、不織布の強度と風合いを評価した。その評価結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
2004137632.tif 000002
【００２５】
表１から明らかなように、不織布の引裂強さは、不織布１（実施例１の繊維使用）が９９０ｃＮ、不織布２（比較例１の繊維使用）が１０１０ｃＮと、原料着色した不織布の引裂強さは、原料着色してないものと遜色ないものであった。また、不織布の風合いも同一であった。
【００２６】
比較例２
不織布２を黒色染料によって、１３０℃で高圧染色加工したところ、収縮が著しく、地合が非常に悪くなった。また、この不織布の引裂強さを測定したところ、６０ｃＮであり、実用性のない不織布となった。
【００２７】
実施例２
Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有率の比が９８．８：１．２であり（光学純度９８．８％）、［ηＲ］＝１．８５０であるポリ乳酸に、平均の一次粒子径が４３ｍμのカーボンブラックを２０質量％混練したマスターペレットを、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有率の比が９８．８：１．２であり（光学純度９８．８％）、［ηＲ］＝１．８５０であるポリ乳酸に、紡糸直前で１２．５質量％の割合で混合したものを、芯鞘複合繊維の芯成分に用い、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有率の比が９０．９：８．１であり（光学純度９０．９％）、［ηＲ］＝１．８５０であるポリ乳酸を、芯鞘複合繊維の鞘成分に用い、孔数６３９である通常の芯鞘複合繊維用の紡糸口金を用いて、吐出量３６６ｇ／分、温度２２０℃で紡糸し、引取速度１０００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得た。この時、紡糸断糸はなく、工程調子は極めて良好であった。
【００２８】
得られた未延伸糸をトウデシテックスが６４キロテックスになるように集め、延伸倍率を３．１０、延伸温度６０℃で延伸し、次いで押し込み捲縮機に供給し、捲縮を付与した後、７０℃で乾燥し、５１ｍｍにカットして、繊度１．７ｄｔｅｘ、強度３．０ｃＮ／ｄｔｅｘの芯部を原着したポリ乳酸バインダー繊維を得た。なお、この繊維の芯部の融点は１６９℃、鞘部の融点は１３２℃であった。
【００２９】
比較例３
実施例２において、カーボンブラック入りマスターペレットを混練しなかった以外は、実施例２と同様にして、原着でない芯鞘バインダー繊維を得た。
実施例２の短繊維をカードにかけ、ランダムウェーバーで平均目付５０ｇ／ｍ２の繊維ウェブを作成した。このウェブを連続熱処理機において、１３５℃にて１分間の熱処理を行い、不織布３を作成した。また、同様にして比較例３の短繊維から、不織布４を作成し、不織布の強度と風合いを評価した。その評価結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】
2004137632.tif 000003
【００３１】
表２から明らかなように、不織布の引裂強さは、不織布３（実施例２の繊維使用）が８７０ｃＮ、不織布２（比較例３の繊維使用）が９００ｃＮと、原料着色したバインダー繊維の不織布の引裂強さは、原料着色してないものと遜色ないものであった。また、不織布の風合いも同一であった。
【００３２】
比較例４
カーボンブラック入りマスターペレットを、芯部ではなく、鞘部に用いるポリマーに混練した以外は実施例１と同様にして、鞘部を原着した芯鞘繊維を得た。この時、紡糸工程における冷却ボックス壁面の汚染、延伸における延伸ローラ、油剤バスの汚染が見られた。この短繊維を、比較例１と同様にして、不織布５を作成した。
不織布１、５について、目視による官能調査を行った結果を表３に示す。
【００３３】
【表３】
2004137632.tif 000004
【００３４】
その結果、２０人中、２０人が芯部を原着した不織布１（実施例１の繊維使用）が鞘部を原料着色した不織布５（比較例４の繊維使用）よりも濃く見えると判定し、芯部のみを原料着色した場合、鞘部のみを原料着色した場合に比べて、明らかに濃色に見えることが確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のポリ乳酸系原着繊維は、芯部が原料着色したポリマーで構成された生分解性繊維であり、そのため、従来の染色加工品では到底得ることができなかった特性、すなわち、着色していながら使用上必要な強度を保持し、風合いがソフトで優れた柔軟性を呈し、かつ少量の顔料、染料の濃度で濃染化できる製品が得られるという利点を有している。
したがって、本発明のポリ乳酸系原着繊維を、例えば不織布にすれば、従来ほとんど無着色のものしか使用されていなかった、生分解性の台所フィルター、衣料芯地、梱包材料、カーペット等の用途分野に展開が可能であり、その意義は極めて大きい。