(57)【要約】【課題】優れた製糸性と分繊性、製織性を有する分繊用ポリ乳酸繊維を得ること。【解決手段】ポリ−Ｌ−乳酸からなり、単繊維繊度１０〜４０ｄｔｅｘ、単繊維強度２．５〜４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、フィラメント数５〜１０、交絡数５個／ｍ以下であるチーズ状パッケージに巻き取られていることを特徴とする分繊用ポリ乳酸繊維。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ−Ｌ−乳酸からなり、単繊維繊度１０〜４０ｄｔｅｘ、単繊維強度２．５〜４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、フィラメント数５〜１０、交絡数５個／ｍ以下であることを特徴とする分繊用ポリ乳酸繊維。
【請求項２】
数平均分子量７万以上、光学純度９５．０〜９９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなる請求項１記載の分繊用ポリ乳酸繊維。
【請求項３】
溶融紡糸後に一旦巻き取ることなく、第１ホットローラーで予熱し、第２ホットローラーとの速度差により延伸熱処理して、チーズ状パッケージに巻き取ることを特徴とする請求項１又は２記載の分繊用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、ポリ乳酸繊維に関するものであり、詳しくは分繊した後に製織編加工などを施すのに適した分繊用ポリ乳酸繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、産業廃棄物が環境を汚染するのを防止するために、生分解性素材を用いることが注目されており、その中でも特にポリ乳酸系重合体からなる生分解性繊維が注目されている。
【０００３】
生分解性繊維は、生ゴミ水切りネットやコンポスト用バッグのような生活資材、
紙おむつや生理用品のような衛生資材などの分野において要望が強く、開発が望まれているが、生分解性繊維は一般に強度や耐熱性に劣るものが多く、工業的に安価に製造することが困難なものが多い。
【０００４】
ポリ乳酸は、比較的安価にポリマーが得られ、実用的な強度と耐熱性を有する成型物を製造することが可能な生分解性樹脂であるが、生活資材用途や衛生資材用途、衣料資材用途の織編物に使用するのに適した繊維を製造する方法が種々提案されている。
【０００５】
例えば、重量平均分子量１０万〜５０万のポリ乳酸を溶融紡糸した後、延伸倍率４〜１０倍に延伸熱処理することにより強度８ｇ／ｄ以上のポリ乳酸繊維を得る方法である（特許文献１参照）。また、ポリ乳酸系重合体を溶融紡糸し、多段延伸により強度４ｇ／ｄ以上のポリ乳酸繊維を得る方法も提案されている（特許文献２参照）。しかし、前者の方法では、一段延伸で該強度を得ようとすると、著しく高い延伸倍率を付与する必要があり、実質的には安定製糸不可能である。また、前者および後者の方法において、多段延伸方式を採用する場合は、必然的に延伸工程におけるホットローラー設備数が増加するために、繊維を得るためのエネルギーコストが増加し、結果的にはポリ乳酸繊維を安価に得ることができないばかりでなく、糸条のローラー擦過時間が必然的に長くなるが、ポリ乳酸繊維糸条は、一般的に耐熱性や耐摩耗性が劣るために、繊維表面にクラックが発生したり、部分的結晶構造の成長による白化や毛羽を誘発する。
【０００６】
別の方法として、数平均分子量５万〜１０万のポリ−Ｌ−乳酸を用いて１段延伸系の直接紡糸延伸法にて強度４ｇ／ｄ以上のポリ乳酸繊維を得る方法も提案されている（特許文献３参照）。この提案では、単繊維繊度２デニールでフィラメント数１０〜２５０の繊維を提案しているが、単繊維繊度２デニールすなわち２．２ｄｔｅｘ程度の繊維では、前述のポリ乳酸の元来の耐熱性や耐摩耗性の劣位に起因した延伸糸切れや毛羽が発生しやすい。また、仮に繊維を採取できたとしても、後の製織編加工時の張力に十分耐えうる繊維強力、すなわち繊維繊度と強度を乗じた絶対強力が不十分であり、安定した織編物を生産することができない。
さらに、これらの提案（特許文献２および３）については、ポリ乳酸マルチフィラメント糸条を通常の１段延伸直接紡糸延伸法や多段延伸直接紡糸延伸法で延伸後引き取っており、仮に交絡付与装置を設置しなくても糸条の走行撚りにより交絡を回避することが出来ず、結果として１０個／ｍ以上の交絡部が存在してしまうため、分繊糸に用いることは出来ないものである。
【特許文献１】特開平８−２２６０１６号公報
【特許文献２】特開２０００−１３６４３５号公報
【特許文献３】特開平１１−１３１３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決し、生活資材用途や衛生資材用途、衣料資材用途の織編物に使用するのに適した分繊用ポリ乳酸繊維を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明は、ポリ−Ｌ−乳酸からなり、単繊維繊度１０〜４０ｄｔｅｘ、単繊維強度２．５〜４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、フィラメント数５〜１０、交絡数５個／ｍ以下であることを特徴とする分繊用ポリ乳酸繊維である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の分繊用ポリ乳酸繊維は、単繊維繊度やフィラメント数、交絡数、および強度を適正な範囲とすることで、後の分繊加工や製織編加工においても優れた加工性を有するポリ乳酸繊維を安定・安価に提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１１】
本発明のポリ乳酸繊維は、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の光学異性体の共重合体を主成分とし、このうち、Ｌ−乳酸の光学純度が９５．０〜９９．５％であることが好ましい。このＬ−乳酸とＤ−乳酸の比率は、耐熱性や生分解性に影響する要因であり、Ｌ−乳酸の純度がこの範囲より小さいと結晶性が低下し、融点が低下して耐熱性の劣った繊維となり易く、生分解速度が高くなり易い。また、Ｌ−乳酸の純度がこの範囲より大きいと結晶性が過剰に高くなり易く、生分解性に劣った繊維となり易い。
【００１２】
ポリ乳酸の数平均分子量は、７万以上であることが好ましく、数平均分子量がこの範囲より小さいと、実用に適した強度を発現し難い。より好ましくは、８万〜１０万である。
【００１３】
本発明のポリ乳酸繊維は、単繊維繊度１０〜４０ｄｔｅｘ、単繊維強度２．５〜４．５ｃＮ／ｄｔｅｘの範囲であることが必要である。単繊維繊度１０ｄｔｅｘを下回ると、製糸工程ばかりでなく、後の分繊加工や分繊後の製織編加工においても、糸切れや毛羽を誘発する。また、主に用いられる産業資材用織編物や衛生資材用織編物などには不向きな繊維となる。単繊維繊度が４０ｄｔｅｘを上回ると、溶融紡糸時の均一冷却が困難になり、実質的には繊維長手方向の物性が不均一なものとなる。また、繊維の太さに起因する剛性が過剰に高くなるために、延伸糸切れも発生しやすく、後の分繊加工や分繊後の製織編加工においても、糸切れや毛羽を誘発したり、織編組織の崩れも発生しやすくなる。好ましくは、２０〜３０ｄｔｅｘの範囲である。また、単繊維強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要であり、この範囲を下回ると分繊加工や製織編性が著しく低下する。特に、分繊加工においては、一般に工業的に分繊加工を安定して行うためには、２００ｍ／分以上の解舒速度でチーズ状パッケージからマルチフィラメントを解舒しつつ分繊してボビンパッケージに巻き取り、この際、糸条に掛かる張力が２０ｃＮ以上であることなどから、分繊加工や製織編加工に十分耐える単繊維の絶対強力、すなわち単繊維繊度と単繊維強度を乗じた値は、２５ｃＮ以上でなければならない。よって、本発明の単繊維繊度の範囲においては、単繊維強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上でなければならず、好ましくは３．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、更に好ましくは３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であるが、４．５ｃＮ／ｄｔｅｘを超えて高強度化するには、糸切れ、毛羽、白化などの諸問題を誘発しやすく、製造エネルギーコストが劣位である多段延伸工程を採用しなくてはならず、本発明の目的から外れたものとなる。
【００１４】
本発明のポリ乳酸繊維は、フィラメント数５〜１０の範囲とすることが必要であり、この範囲を下回ると生産性が著しく低下してしまいポリ乳酸繊維を工業的に安価に製造することができないばかりでなく、溶融紡糸の際の口金当たりのポリ乳酸ポリマーの吐出量が低下するために、溶融滞留時間が長くなるために、熱劣化が発生し、製糸工程だけでなく、分繊加工や製織編加工時にも糸切れや毛羽を誘発する。また、フィラメント数が該範囲を超えると、ポリ乳酸繊維の元来特徴である高Ｆ−Ｆ摩擦により、延伸引取工程における糸条走行時に交絡部が発生してしまい、延伸における単繊維間の予熱ムラや延伸熱処理時の熱処理ムラを誘発するばかりでなく、後の分繊加工時の分繊不良が頻発する。また、前記の単繊維間の予熱ムラ、熱処理ムラに起因した繊維構造ムラが発生してしまい、織編物にした際に、品位が劣位なものとなる。品位・物性の均一性や工業的安定生産を考慮すると、より好ましいフィラメント数は８〜１０である。
【００１５】
本発明のポリ乳酸繊維は、交絡数５個／ｍ以下である。一般的に一段延伸方式の直接紡糸延伸法においては、各単繊維間の油剤付着均一性を考慮して、第１ホットロールでの予熱前に交絡ノズルでの軽交絡付与を行うが、本発明のポリ乳酸繊維は、分繊加工時の単繊維間交絡による分繊不良を防止するために、交絡数は５個／ｍ以下でなくてはならず、元来耐熱性や耐摩耗性の劣位であるポリ乳酸繊で、この範囲を超えて交絡付与すると、延伸予熱ムラや熱処理ムラに起因した繊維構造ムラによる単繊維間の物性不均一化が発生する。また、仮に延伸熱処理後に交絡付与したとしても、交絡数５個／ｍ以上の範囲となると、後の分繊工程での分繊不良が発生したり、分繊後の単繊維側面に屈曲した様な交絡部の跡が残ってしまい、織編物にした際の品位が劣位なものとなる。よって、交絡数は５個／ｍ以下であることが必要であり、好ましくは３個／ｍ以下であり、交絡数が０でも良い。交絡数を前記範囲にするためには、紡糸延伸からパッケージに巻き取るまでの間に交絡付与工程を介さない方法や、ストレッチローラー、第１ホットローラー、第２ホットローラー前後に糸道規制ガイドなどを設け、引取部での糸条引き廻しの際に各フィラメントが自然交絡するのを防止する方法などが好ましい。なお、本発明における交絡数とは、次に示す水上交絡法で２０回測定した平均値を示す。まず、深さ１０ｃｍ、幅３０ｃｍ×１００ｃｍの容器に、深さ８ｃｍ付近まで通常の水道水を貯めて、水平な場所にこの容器を静置する。次にポリ乳酸繊維を張力を掛けない様に、チーズ状パッケージから１．５ｍ程を解舒して、解舒糸条を張力が掛からない様に糸条両端を弛ませた状態で、かつ糸条両端が該容器からはみ出す様にして、糸条が該容器の短辺に対して直角に水面に浮かべる。水面に浮かべて５秒後に、該糸条の交絡点の数を測定する。この時、交絡点の判定の方法としては、ポリ乳酸繊維のフィラメント数をＮとした際、単繊維が０．３Ｎ本を超えて、重なった部分、或いは絡まっている部分を交絡点とする。
【００１６】
本発明のポリ乳酸繊維は、チーズ状パッケージに巻き取られたものである。直接紡糸延伸法で得られた繊維糸条を安定し、かつ単位パッケージ当たりの繊維重量を大きくすることにより、分繊加工含めて、ポリ乳酸繊維を工業的に安価に製造するためである。
【００１７】
本発明のポリ乳酸繊維は、溶融紡糸時に一旦巻き取ることなく、第１ホットローラーで予熱し、第２ホットローラーとの速度差により延伸熱処理して得ることが好ましい。ホットローラー数を極小化することで、繊維を得るためのエネルギーコストの増加を抑制し、該繊維を工業的に安価に製造するばかりでなく、糸条のローラー擦過時間を短くすることで、耐熱性や耐摩耗性の劣る該繊維の表面にクラックが発生したり、部分的結晶構造の成長による白化や毛羽が発生することを抑制するものである。
【００１８】
本発明のポリ乳酸繊維は、延伸熱処理することなく、ボビンパッケージに分繊して巻き取り、フィラメント数１〜５の範囲として製織編加工に使用することが好ましく、ティーバッグや水切りネットなどの薄地織編物の製織編を安定的に行うためである。
【実施例】
【００１９】
以下本発明を実施例により詳細に説明する。なお、実施例中の評価は以下の方法に従った。
１．強度
オリエンテックス社製テンシロン引張試験機を用い、初期試料長２０ｃｍ、引張速度２ｃｍ／分で測定した。
２．交絡数
深さ１０ｃｍ、幅３０ｃｍ×１００ｃｍの容器に、深さ８ｃｍ付近まで通常の水道水を貯めて、水平な場所にこの容器を静置する。次にポリ乳酸繊維を張力を掛けない様に、チーズ状パッケージから１．５ｍ程を解舒して、解舒糸条を張力が掛からない様に糸条両端を弛ませた状態で、かつ糸条両端が該容器からはみ出す様にして、糸条が該容器の短辺に対して直角に水面に浮かべる。水面に浮かべて５秒後に、該糸条の交絡点の数を測定する。この時、交絡点の判定の方法としては、ポリ乳酸繊維のフィラメント数をＮとした際、単繊維が０．３Ｎ本を超えて、重なった部分、或いは絡まっている部分を交絡点とした。
３．製糸性
製品１０ｋｇ巻きのチーズ状パッケージを１００個、すなわち製品１，０００ｋｇ巻き取り完了するまでに発生した糸切れ回数から、糸切れ回数５回未満を○、５〜１０回を△、１０回以上を×とし、○および△を合格とした。
４．分繊性
カンダ技研社製ストレート分繊機を用いて、分繊用ポリ乳酸繊維チーズ状パッケージ１０ｋｇ満管製品１０個を親糸として用い、２００ｍ／分の速度で１フィラメント各１ｋｇに分繊し、分繊子糸満管率が８５％以上を○、７５〜８４％を△、７５％未満を×とし、○および△を合格とした。
５．製織性
分繊して得たポリ乳酸繊維１フィラメント１ｋｇ満管品を用いて、スルーザー型職機で、タテ・ヨコ密度２００メッシュ（３５０本／２．５４ｃｍ）、回転数２５０ｒｐｍで平織物を製織し、製織糸切れや筬の汚れが進行して正常な製織を維持出来ず、停機せざるを得なくなった時点までの製織長を求め、製織長２００ｍ以上を○、１００ｍ以上を△、１００ｍ未満を×とし、○および△を合格とした。
【００２０】
実施例１
図１に示す１段延伸型分繊ＤＳＤ紡糸機にて、カーギル・ダウ社製ポリ−Ｌ−乳酸ポリマー６２０１Ｄ（数平均分子量８．４万、光学純度９７．８％）を用いて、紡糸温度２３０℃で吐出孔数１０の紡糸口金から口金当たり吐出量８７．５ｇ／分で溶融吐出した糸条を、冷却後、表面速度９８０ｍ／分のストレッチローラーを介した後に、表面温度７５℃、表面速度１０００ｍ／分のの第１ホットローラー、表面温度１２０℃、表面速度３４００ｍ／分の第２ホットローラーで、予熱・延伸熱処理を施した後、巻き取り張力０．１ｃＮ／ｄｔｅｘで、分繊用ポリ乳酸繊維をチーズ状パッケージに巻き取った。
【００２１】
得られた繊維は、単繊維繊度２５ｄｔｅｘ、フィラメント数１０、交絡数３個／ｍ、強度３．６であり、糸切れ回数３回、分繊子糸満管率８８％であり、製糸性、分繊性ともに良好であった。また得られたポリ乳酸繊維分繊子糸である１フィラメント糸条を用いた製織においても、糸切れ停台発生までの製織長２５０ｍと製織性も良好であった。
【００２２】
実施例２
口金の吐出孔数を８として、口金当たり吐出量を７０ｇ／分としたこと以外は、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。糸切れ回数５回、分繊子糸満管率９２％であり、製糸性、分繊性ともに良好であった。また得られたポリ乳酸繊維分繊子糸である１フィラメント糸条を用いた製織においても、糸切れ停台発生までの製織長３２０ｍと製織性も良好であった。
【００２３】
実施例３
得られる分繊用ポリ乳酸繊維の強度が４．４ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように、第２ホットローラー表面速度を変更したこと以外、実施例２と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。延伸倍率が高くなったことに起因すると思われる糸切れが発生したが糸切れ回数８回であり、また分繊子糸満管率８６％であり、実際生産するには問題のない製糸性と良好な分繊性であった。また得られたポリ乳酸繊維分繊子糸である１フィラメント糸条を用いた製織においては、毛羽の発生があったものの、糸切れ停台発生までの製織長１８０ｍと問題の無い製織性であった。
【００２４】
実施例４
得られる分繊用ポリ乳酸繊維の強度が２．６ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように、第２ホットローラー表面速度を変更したこと以外、実施例２と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。繊維配向性が低下したことに起因すると思われる糸切れが発生したが、糸切れ回数８回であり、また、分繊糸切れが発生したものの分繊子糸満管率８０％であり、製糸性、分繊性ともに生産するには問題ないレベルであった。また得られたポリ乳酸繊維分繊子糸である１フィラメント糸条を用いた製織においては、糸切れの発生があったものの、糸切れ停台発生までの製織長１３０ｍと問題の無い製織性であった。
【００２５】
実施例５
口金の吐出孔数を５とし、口金当たり吐出量を７０ｇ／分としたこと以外、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。得られたポリ乳酸繊維の単繊維繊度４０ｄｔｅｘであり、冷却均一性が若干低下したことに起因すると思われる糸切れが発生したが、糸切れ回数９回であり、生産可能なレベルであり、分繊子糸満管率は９０％と良好な分繊性であった。また、製織においては、毛羽の発生や糸切れの発生があったものの、糸切れ停台発生までの製織長１５０ｍと問題の無い製織性であった。
【００２６】
実施例６
口金当たり吐出量を３５ｇ／分としたこと以外、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。口金当たりのポリマー吐出量の低下に伴うポリマー滞留時間増大に起因した糸切れが発生したものの、糸切れ回数１０回であり、生産可能なレベルであった。得られたポリ乳酸繊維では、単繊維繊度１０ｄｔｅｘと単繊維繊度が細く、フィラメント数が増えたことに起因した交絡が見られ、交絡数５個／ｍであったが、分繊子糸満管率７６％と生産可能なレベルであった。また、製織においては、毛羽の発生や糸切れの発生があったものの、糸切れ停台発生までの製織長１１０ｍと問題の無い製織性であった。
【００２７】
結果をまとめて表１に示す。
【００２８】
比較例１
口金の吐出孔数を３とし、口金当たり吐出量を１０．５ｇ／分としたこと以外、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。口金当たりのポリマー吐出量の低下に伴うポリマー滞留時間の著しい増大に起因した熱劣化による糸切れが頻発し、糸切れ回数２１回であり実質生産できないレベルであった。得られたポリ乳酸繊維は単繊維繊度１０ｄｔｅｘ、交絡数は０個／ｍであり、分繊子糸満管率は８５％であったものの、製織においては、毛羽や糸切れの発生が頻発し、糸切れ停台発生までの製織長８０ｍと実質生産できない製織性となった。
【００２９】
比較例２
口金の吐出孔数を１５とし、口金当たり吐出量を１３１．３ｇ／分としたこと以外、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。フィラメント数の増大に伴い、得られたポリ乳酸繊維の交絡数は７個／ｍであった。糸切れ回数３回であり製糸性は問題無いものの、分繊子糸満管率は７０％と実質生産できないレベルであった。製織においては、糸切れ停台発生までの製織長１００ｍと問題のない製織性であったが、織物中に単繊維側面に屈曲した様な交絡部の跡が見られ、品位の劣るものであった。
【００３０】
比較例３
第１ホットローラー前の糸道規制ガイド６の変わりに交絡ノズルを設置し、交絡数１０個／ｍとなるように強制的に交絡付与を施した以外は、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。糸切れ回数４回と製糸性は問題無いものの、交絡部が分繊出来ずに糸切れが発生し、分繊子糸満管率６０％となり、製織においては、単繊維側面の屈曲した交絡痕跡部が引っ掛かることによる糸切れや毛羽が多発し、糸切れ停台発生までの製織長９０ｍと実質生産できない分繊性と製織性であった。
【００３１】
比較例４
口金当たりの吐出量を１７．５ｇ／分としたこと以外、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。口金当たりのポリマー吐出量の低下に伴うポリマー滞留時間の著しい増大に起因した熱劣化による糸切れが頻発し、糸切れ回数１８回であり実質生産できないレベルであった。また、分繊においては、分繊張力に耐えきれず、糸切れ頻発し、分繊速度を１００ｍ／分まで低速化しても改善せず、分繊子糸の満管１ｋｇは全く得られず、次工程の製織性評価も不可となった。
【００３２】
比較例５
口金当たり吐出量を１７５ｇ／分としたこと以外、実施例１と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。得られたポリ乳酸繊維の単繊維繊度は５０ｄｔｅｘであり、冷却均一性が著しく低下したことに起因すると思われる糸切れが頻発し、糸切れ回数１６回であった。また、分繊工程や製織工程では、繊維長手方向の物性ムラに起因したと思われる糸切れや、単繊維繊度が太くなったことに伴う過剰な剛性により、分繊ボビンパッケージ崩れや織物組織崩れが発生し、分繊子糸満管率７１％、糸切れ停台発生までの製織長６０ｍと実質生産できない分繊性と製織性であった。
【００３３】
比較例６
得られる分繊用ポリ乳酸繊維の強度が４．８ｃＮ／ｄｔｅｘとなるように、第２ホットローラー表面速度を変更したこと以外、実施例２と同様の方法で分繊用ポリ乳酸繊維を巻き取った。延伸倍率が過剰に高くなったことに起因すると思われる糸切れが頻発し１０ｋｇ巻きの満管は全く採取できず、実質生産することができないものとなった。
【００３４】
【表１】
2005163224.tif 000002
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に用いることのできる１段延伸型分繊ＤＳＤ紡糸機の概略図
【符号の説明】
【００３６】
１：口金
２：冷却装置
３：ストレッチローラー
４：第１ホットローラー
５：第２ホットローラー
６：糸道規制ガイド
７：チーズ状パッケージ
【図１】
2005163224.tif 000003