(57)【要約】【課題】溶融紡糸での生産が可能であり、水もしくは蒸気が介在する工程の通過が可能で安定して連続繊維が得られ、かつ塩が存在しても吸水力が低下しない熱可塑性吸水性繊維を提供する。【解決手段】  芯部に、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂とが混合してなる混合樹脂のいずれかが配され、芯部を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂を配してなる複合型断面を有することを特徴とする熱可塑性高吸水性繊維。【選択図】  図１
2016204795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部に、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂とが混合してなる混合樹脂のいずれかが配され、
芯部を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂を配してなる複合型断面であることを特徴とする熱可塑性高吸水性繊維。
【請求項２】
複合型断面形状が、芯部の周囲を熱可塑性非吸水性樹脂が覆ってなる芯鞘型複合断面、芯部の周囲を熱可塑性非吸水性樹脂からなる多数の葉部が覆ってなる多葉型複合断面、芯部の周囲を熱可塑性非吸水性樹脂が略Ｃ字型に覆ってなる複合断面のいずれかであることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性高吸水性繊維。
【請求項３】
混合樹脂を構成する熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂の融点が２３０℃以下であることを特徴とする請求項１または２記載の熱可塑性高吸水性繊維。
【請求項４】
熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂が、ポリ乳酸であることを特徴とする請求項３記載の熱可塑性高吸水性繊維。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高い吸水性を有する繊維に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、優れた吸水性を持つ樹脂としては、ポリアクリル酸塩の高吸水性樹脂がよく知られており、多用されている。ポリアクリル酸塩からなる高吸水性樹脂は、一般的に熱硬化性であるため、ポリアクリル酸塩からなる連続繊維状の形態のものを得ることが困難であり、粉末および顆粒状の形態として用いられている。また、ポリアクリル酸塩からなる高吸水性樹脂は、雨水や、散水に用いるような水道水には、優れた吸水性を示すものの、塩が存在すると著しく吸水能が低下する。すなわち、海水中や土壌中等で使用する場合、その成分に塩が含まれていると、高吸水性樹脂は吸水性を発揮しない。すなわち、海水中や肥料の含まれている土壌中に塩が含まれていると、本来の吸水性が発揮されなくなるのである。
【０００３】
また、高い吸水性を有する樹脂を芯部に配した芯鞘複合型の繊維に関する技術も開示されているが（例えば、特許文献１）、この繊維は、吸湿性と放湿性を有するものであり、繊維自体は高い吸水性を発揮するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３４７６５７７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者等は、上記の状況に鑑みて、溶融紡糸による連続した繊維の製造が可能であり、塩が存在しても吸水力が低下せず、産業資材用途においても良好に取り扱いができる熱可塑性吸水性繊維を提供することを課題として検討していたところ、吸水性を有する熱可塑ポリウレタンエラストマー樹脂を用い、このエラストマー樹脂と非吸水性の熱可塑性樹脂とを混合して溶融紡糸すれば、連続した繊維が得られ、かつ、塩が存在しても吸水力が低下しない繊維が得られるという事実を見出したことに基づき発明をなした（特願２０１５−８５９９１号）。この発明の繊維によれば、繰り返しの吸水耐久性を有し、吸水時の強度低下も抑制できる。
【０００６】
しかしながら、繊維を構成する熱可塑性ポリウレタンエラストマー樹脂は吸水性が非常に優れることから、繊維製造工程において、水もしくは水蒸気を介する工程を必要とする場合、工程中で吸水性を発揮し吸水するため、安定して繊維製造することが困難となる。
【０００７】
そこで、本発明は、溶融紡糸での生産が可能であり、水もしくは蒸気が介在する工程の通過が可能で安定して連続繊維が得られ、かつ塩が存在しても吸水力が低下しない熱可塑性吸水性繊維を提供することを課題とした。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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、本発明に到達した。すなわち、本発明は、芯部に、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂とが混合してなる混合樹脂のいずれかが配され、芯部を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂を配してなる複合型断面であることを特徴とする熱可塑性高吸水性繊維を要旨とするものである。
【０００９】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１０】
本発明の熱可塑性高吸水性繊維（以下、単に「高吸水性繊維」ともいう。）は、複合型の繊維であって、芯部が、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂とを混合してなる樹脂によって構成される。
【００１１】
熱可塑性高吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂としては、ポリアルキレンオキシドとポリオールに代表される活性水素含有化合物とをイソシアネート化合物と反応させて得られるポリアルキレンオキシド変性物とエラストマーとの混合樹脂が挙げられる。また、分子構造中にウレタン結合をもち、ポリオール、短鎖ジオールとジイソシアネートの３成分を重合してソフトセグメントとハードセグメントとを有するエラストマー樹脂が挙げられる。これは、市場で入手できる吸水性を有する熱可塑性ポリウレタンエラストマー樹脂であるＢＡＳＦ社製の高吸水性熱可塑性ポリウレタンエラストマー（商品名  エラストランＢＯ３８）である。なお、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂のみを用いた場合、溶融押し出しは可能であるが、樹脂の連続性が乏しく、繊維として巻き取ることができない。また、押し出された熱可塑性吸水ポリウレタン樹脂は、吸水後、形態を保つことが出来ず、微少単位で崩壊して流出してしまう。そこで、本発明では、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂のみを用いるのではなく、後述する特定の複合形態を採用する。
【００１２】
熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂は、１７０℃、４．９ＭＰａ加重時における溶融粘度が５０〜５０００Ｐａ・Ｓの範囲がよく、より好ましくは１００〜３０００Ｐａ・Ｓ、さらに好ましくは１５０〜２０００Ｐａ・Ｓである。また、吸水能としては、樹脂の質量（１ｇ当たり）に対して吸水する純水の量（ｇ（純水）／ｇ（樹脂））は５〜４５ｇ／ｇがよく、より好ましくは１５〜４５ｇ／ｇ、さらに好ましくは２０〜４５ｇ／ｇである。
【００１３】
本発明の繊維の横断面は、芯部に上記した熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または熱可塑性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂とが混合してなる混合樹脂を配し、芯部を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂を配してなる複合型断面である。すなわち、芯部に熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマーを配し、その芯部を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂を配することにより、繊維製造工程において、水や蒸気を介する際に、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂が、非吸水性樹脂に覆われることによって、表面に露出して水や蒸気に晒されることを防止し、吸水することを防止することができる。
【００１４】
このように芯部を覆うような複合形態としては、例えば、芯部の周囲を非吸水性樹脂が覆ってなる芯鞘型複合断面、芯部の周囲を非吸水性樹脂からなる多数の葉部が覆ってなる多葉型複合断面、芯部の周囲を熱可塑性非吸水性樹脂が略Ｃ字型に覆ってなる複合断面が挙げられる。
【００１５】
図１には、本発明の高吸水性繊維の横断面の一例を模式図で示す。図１に示される横断面は、いずれも芯部（１）の外周を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂（２）が配されている。図１（ａ）は、芯部（１）の周囲を非吸水性樹脂（２）が完全に覆ってなる芯鞘型複合断面である。図１（ｂ）（ｃ）は、芯部（１）の周囲を非吸水性樹脂（２）からなる葉部が覆ってなる多葉型複合断面であり、（ｂ）は葉の数が三つの三葉断面、（ｃ）は葉の数が四つの四葉断面である。芯部の外周が複数の葉部により取り囲まれてなるが、本発明の目的が達成される範囲であれば、葉部と葉部の間から芯部が一部露出してなるものであってもよい。また、葉部の形状および配置は、（ｂ）（ｃ）のごとく、断面の外側へ向かって突起状に突出した形状で、複合繊維の断面形状が異型断面形状のものであっても、複合繊維の断面形状自体は円形断面であり、葉部が断面の中心側へ向かって突起状に突出し、芯部が円形ではなく異型となる複合断面（図示せず）であってもよい。図１（ｄ）は、芯部（１）の周囲を非吸水性樹脂（２）が略Ｃ字型に覆ってなる複合断面であり、芯部が一部露出してなるが、露出割合は、本発明の目的が達成される範囲とする。図１（ｅ）（ｆ）（ｇ）は、芯部（１）の周囲を一部分断されながら熱可塑性非吸水性樹脂（２）からなる鞘部が覆っている芯鞘型複合断面である。この断面においても、芯部の一部が露出しているものであり、露出割合は、本発明の目的が達成される範囲とする。
【００１６】
このように熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂を、繊維横断面の中央部分である芯部に配置し、その芯部の外周を非吸水性樹脂により覆うことにより、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂に外部の水分と接触しにくい形態とし、繊維製造工程で水や水蒸気が介在する工程を通過した際にも、芯部が水分を吸収することを抑制し、安定して連続繊維を得ることができる。
【００１７】
芯部には、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂とを混合してなる混合樹脂を配するが、水分が介在する工程通過安定性を考慮すると、混合樹脂を用いることが好ましい。また、混合樹脂を用いることによって曳糸性が良好となる。
【００１８】
芯部に吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と混合して配する熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂としては、融点が２３０℃未満であるものを用いるとよく、このような樹脂としては、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエステルや、ナイロン６、ナイロン６１０、ナイロン１２、ナイロン１０１０、ナイロン１１、ポリメタキシレンアジパミドやそれら各成分の共重合体等のポリアミド樹脂、ポリプチレンタレフタレート、共重合ポリエステル等のポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン樹脂が挙げられる。熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂の融点が２３０℃未満のものを選択する理由は、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂の分解温度が２３０℃であるため、２３０℃以上の温度下では分解が始まり繊維化することが困難となることにある。したがって、熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂の融点は、好ましくは２１０℃未満、より好ましくは１９０℃未満であり、ポリ乳酸を好ましく用いることができる。
【００１９】
芯部の周囲に配する熱可塑性非吸水性樹脂としては、芯部に混合して配する非吸水性非エラストマー樹脂として上記した樹脂と同様の樹脂を用いるとよい。
【００２０】
芯部と、芯部の周囲に配する外周部との樹脂の比率（体積比）は、芯：外周＝１：０．３〜３程度がよい。
【００２１】
なお、繊維を構成する熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、熱可塑性非吸水性非エラストマー樹脂および芯部の周囲に配する樹脂には、本発明の目的が達成される範囲において、所望により可塑剤、界面活性剤、安定剤、充填剤、着色剤等の添加剤を含有させてもよい。
【００２２】
本発明の高吸水性繊維の形態は、特に限定されず、連続繊維であるフィラメント、連続繊維を特定の繊維長にカットした短繊維やショートカット繊維が挙げられる。また、フィラメントにおいてもモノフィラメント糸であっても複数本のフィラメントを集束させたマルチフィラメント糸であってもよい。短繊維は、紡績糸の形態や、不織布の構成材料として使用できる。ショートカット繊維は、エアレイド不織布の構成材料として使用できる。また、本発明の高吸水性繊維は、他の合成繊維や天然繊維と混繊、混合、混紡等により併用して繊維製品としてもよい。繊維の単繊度についても、特に限定されず、用途に応じて適宜選択すればよい。
【００２３】
本発明の高吸水性繊維は、芯部に吸水性を発揮する樹脂が存在し、その周りを非吸水性の樹脂で覆っているものであるが、吸水能力を発揮するにあたっては、吸水性樹脂が露出してなる繊維端面から水分を吸収し、繊維軸に沿って吸収した水分が移行して、繊維を構成する芯部全体に亘って水分を吸収するため、高い吸水性を発揮する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、芯部に、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂、または熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂と熱可塑性非吸水性エラストマー樹脂とが混合してなる混合樹脂を配し、芯部を覆うように熱可塑性非吸水性樹脂を配してなることから、繊維の製造工程において、水もしくは蒸気が介在する工程通過が可能で、安定して熱可塑性高吸水性繊維を製造可能となる。
【実施例】
【００２５】
次に、本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００２６】
実施例１
熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂（ＢＡＳＦ社製  商品名エラストランＢＯ３８）を芯部とし、ポリ乳酸樹脂（ネイチャーワークス社製  ６４００Ｄ  融点１６８℃）を鞘部として、芯：鞘の体積比率を１：１でポリマー温度を２１０℃で１．０ｍｍφ×４Ｈの紡糸口金から溶融紡糸した。紡糸した繊維を５０℃の温水で凝固させた後、速度３０ｍ／分で引き取り、その後、９０℃の温浴内で延伸し、乾燥工程を経て、３７６０ｄｔｅｘ／４fの延伸糸を得た。これを分繊し、９４０Ｔ／１fのモノフィラメント糸を得た。
【００２７】
実施例２
実施例１において、熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂（ＢＡＳＦ社製  商品名エラストランＢＯ３８）とポリ乳酸樹脂（ネイチャーワークス社製  ６４００Ｄ  融点１６８℃）を質量比で１：１に混合した混合樹脂を芯部に配したこと以外は、実施例１と同様の方法で３８００ｄｔｅｘ／４ｆの延伸糸を得て、これを分繊し、９５０ｄｔｅｘ／１ｆのモノフィラメント糸を得た。
【００２８】
実施例３
実施例２において、芯：鞘の体積比率を２：１とした以外は、実施例２と同様の方法で３８４０ｄｔｅｘ／４fの延伸糸を得て、これを分繊し、９６０ｄｔｅｘ／１ｆのモノフィラメント糸を得た。
【００２９】
実施例４
実施例２において、芯：鞘の体積比率を３：１とした以外は、実施例２と同様の方法で３８４０Ｔ／４fの延伸糸を得て、これを分繊し、９６０ｄｔｅｘ／１ｆのモノフィラメント糸を得た。
【００３０】
比較例
熱可塑性吸水性ポリウレタンエラストマー樹脂（ＢＡＳＦ社製  商品名エラストランＢＯ３８）のみを用いて、ポリマー温度を２１０℃で０．６３ｍｍφ×７Ｈの紡糸口金から溶融紡糸したが、線状体の形状で押し出されたものの、連続性がなく、連続した繊維としての巻き取ることはできなかった。溶融押出により得られた連続していない繊維状物を水中に浸漬させたところ、繊維状の形態を保持することができず、部分的に形状が崩壊し多数の粒状物となって水中に流出した。繊維の連続性が乏しく巻き取れることができず、また、水中では吸水により形状が崩壊したため、水分を介する工程での取扱いができないものであった。
【００３１】
上記で得られた実施例１〜４の繊維について物性評価した。物性評価は下記の測定方法に基づいて行った。
（１）強伸度：島津製作所製オートグラフＤＳＳ−５００を用い、試料長（チャック間距離）２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分で測定した。
（２）吸水率（％）：９０ｃｍ×１０本の繊維の束として、この繊維束を直径５０ｍｍのリング状にまとめ、室温２０℃、湿度６５％の雰囲気化で、純水または塩水（３重量％ＮａＣｌ溶液）中に３時間浸漬し、その浸漬後の吸水状態の質量を測定し、さらにその後、室温２０℃、湿度６５％の雰囲気化で２０時間放置により乾燥させ、その後、再度、３時間浸漬と２０時間乾燥とを合計４回繰り返した。また、水中に浸漬させた状態を観察し、粒状物となった吸水性樹脂の流出の有無等の試料（繊維）の形態変化を確認した。
なお、吸水率は、下記式により算出した。
吸水率（％）＝［（３時間浸漬後の質量−浸漬前の質量）／浸漬前の質量］×１００
評価結果は表１、２に示した。
【００３２】
【表１】
2016204795.tif 000003
【００３３】
【表２】
2016204795.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の高吸水性繊維の横断面の一例示す模式図である。
【符号の説明】
【００３５】
１：芯部
２：熱可塑性非吸水性樹脂
【図１】
2016204795.tif 000005