(57)【要約】【課題】黄変や糸切れが少なく、１００％リサイクル原料を使用したポリアミド短繊維を提供する。【解決手段】芯部がマテリアルリサイクルポリアミド、鞘部がケミカルリサイクルポリアミドである芯鞘構造を有することによってリサイクルポリアミドのみをポリマーとして用いて構成されるポリアミド短繊維であって、色調ＹＩが６以下である、ポリアミド短繊維およびその製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯部がマテリアルリサイクルポリアミド、鞘部がケミカルリサイクルポリアミドである芯鞘構造を有することによってリサイクルポリアミドのみをポリマーとして用いて構成されるポリアミド短繊維であって、色調ＹＩが６以下である、ポリアミド短繊維。
【請求項２】
マテリアルリサイクルポリアミドチップを芯成分とし、ケミカルリサイクルポリアミドを鞘成分として用い、それらを芯鞘複合溶融紡糸して請求項１に記載のポリアミド短繊維を得るポリアミド短繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリアミド短繊維およびその製造方法に関し、さらに詳しくは、リサイクルポリアミドのみを用いていても従来品と同等の繊維物性を有するポリアミド短繊維およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアミドは優れた強伸度特性、ソフト感、独特の風合い、適度な吸湿性などの特性を有しており、従来より汎用合成繊維として広く用いられている。その用途は、アウターやインナー等の衣料用途や、不織布として衣料芯地として用いたり、パイル状としレンタルモップの部材として用いられる他、研磨材、抄紙用フェルト、電池セパレーター用不織布等の資材用途など非常に多岐に渡る。
【０００３】
しかし、前述の優れた特性を有するにも関わらず、ポリエステルやポリエチレン、ポリプロピレン等の他の汎用合成繊維と比較すると原料費が高いために、安価な他素材との競合の結果、比較的、特殊な用途に限定されているのが現状である。
【０００４】
ところで、地球環境保護への関心の高まりから、環境負荷の低減のために産業廃棄物量削減の取り組みが盛んに行われている。資源循環型の社会への転換を推進するために、熱可塑性ポリマーの屑をリサイクル原料として再利用するという取り組みに注目が集まっている。例えば、ポリエステルに関しては、ペットボトルやフリース衣料をリサイクルしてポリエステル繊維となす取り組みが行われている（特許文献１，２，３参照）。これと同様に、ポリアミドのリサイクルも盛んに検討されてきた。
【０００５】
ナイロン６は、モノマーであるカプロラクタムにまで解重合し、解重合で得られたカプロラクタムを再重合してチップ化するというケミカルリサイクルが可能なポリアミドとして知られているが、解重合や再重合のプロセスが複雑で品質管理が難しいため、新鮮なモノマーを重合して得られるポリマー、いわゆるフレッシュポリマーに対し、コスト面での有意性が薄く、一般に広く用いられるには至っていない。
【０００６】
一方で、解重合は行わず、ポリアミド屑を溶融しチップ化するマテリアルリサイクルも知られている。マテリアルリサイクルで得られたポリアミドチップは、繊維製造工程で発生するポリアミドの繊維屑やポリマー屑を溶融しチップ化するためリサイクル工程は単純であり、コスト面ではフレッシュポリマーに対し優位性があるが、品質のばらつきや純度の問題から、繊維製造工程における紡糸や延伸時での操業性が悪く、糸切れが発生し易い。しかもマテリアルリサイクルで得られるポリアミドチップを用いた繊維は、伸度などが劣る傾向があり、実用に耐えないことが多い。
【０００７】
また、ポリアミドは、酸化されやすいポリマーであり、熱を持っている状態で空気中の酸素に触れると容易に酸化され、黄変しやすいといった特徴がある。一般に繊維製造工程から発生するポリアミド屑は、熱を帯びていることが多く、多かれ少なかれ黄変している。この様な黄変したポリアミド屑を用い、繊維の製造を行うと、得られる繊維の色調が黄味を帯びるので見栄えが悪く、繊維の強度、伸度などの物理特性が劣る程の酸化劣化ではなかったとしても、黄変しているがために用途が著しく制限されることが多い。
【０００８】
黄変を防ぐためには、高温のポリアミド屑を採取した後ただちに水冷することや、窒素雰囲気下で保管する、あるいは、変色の激しい部分を選別して除去する等の管理を実施することが有効であるが、労力とコストがかかるため現実的にかかる管理を実施することは困難である。
【０００９】
黄変など品質の劣るマテリアルリサイクルポリアミドチップを活用するため、通常のチップにマテリアルリサイクルポリアミドチップを少量ブレンドし、製糸するという技術もあるが、この方法では少量ブレンドであっても、黄変が目立ちやすい上、紡糸時の糸切れが起こりやすい。
【００１０】
また、複合芯鞘原綿として芯にリサイクルポリアミド、鞘にフレッシュポリアミドを用いることで黄変や糸切れを防ぐことが特許文献４で提案されているが、この場合には原綿の構成が１００％リサイクル原料使用とはならないため目的とする環境負荷影響の削減効果が半減してしまうという問題がある。
【特許文献１】特開２０００−３５１８３８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】特開２００１−１７２８２７号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開２００４−１３１８６２号公報（特許請求の範囲）
【特許文献４】特開２００７−１３１９６０号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、かかる従来技術の課題を克服し、黄変や糸切れが少なく、１００％リサイクル原料を使用したポリアミド短繊維を提供することを目的として検討した結果、本発明に到達した。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のポリアミド短繊維は、上記目的を達成するため、次の構成を有する。すなわち、芯部がマテリアルリサイクルポリアミド、鞘部がケミカルリサイクルポリアミドである芯鞘構造を有することによってリサイクルポリアミドのみをポリマーとして用いて構成されるポリアミド短繊維であって、色調ＹＩが６以下である、ポリアミド短繊維である。
【００１３】
また、本発明のポリアミド短繊維の製造方法は、上記目的を達成するため、次の構成を有する。すなわち、マテリアルリサイクルポリアミドチップを芯成分とし、ケミカルリサイクルポリアミドチップを鞘成分として用い、それらを芯鞘複合溶融紡糸して前記したポリアミド短繊維を得るポリアミド短繊維の製造方法である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、リサイクル原料を１００％使用し、かつ黄変も糸切れも少ないリサイクルポリアミド短繊維を提供することができる。また、繊維製造工程中で発生したポリアミド屑およびカプロラクタム重合抽出水から回収されるカプロラクタムや、カプロラクタム重合体を含む解重合原料を解重合して得られるカプロラクタムを再度繊維原料として有効活用できるため環境負荷が少なく、かつ、原料コストの低減も実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明のポリアミド短繊維は、芯部がマテリアルリサイクルポリアミド、鞘部がケミカルリサイクルポリアミドである芯鞘構造を有する。マテリアルリサイクルポリアミドは、解重合は行わず、繊維製造工程において発生するポリアミドの繊維屑やポリマー屑を溶融しチップ化することによって得られる。ポリアミドの繊維屑やポリマー屑には、ポリアミドのオリゴマーも含む。ケミカルリサイクルポリアミドは、カプロラクタム重合抽出水から回収されるカプロラクタムや、カプロラクタム重合体を含む解重合原料を解重合して得られるカプロラクタムを再重合して得られる。ここで繊維製造工程とは、ポリマーを紡出する工程、延伸する工程、収納する工程など繊維の製造に関する全ての工程を含むものである。
【００１６】
本発明において、マテリアルリサイクルポリアミドの原料としては、繊維形成性のポリアミドであるという点で、繊維製造工程において発生する繊維屑及びポリマー屑であることが必要である。例えば、口金取り付け前に、配管内を押し流す際に発生するポリマー屑や、口金取り付け後に、紡糸が安定化し、製品として採取するまでの間の繊維屑や、紡糸や延伸工程での、巻き付きトラブルなどで発生する繊維屑を好ましく用いることができる。
【００１７】
これらの屑を粉砕し、細かく分割した後に溶融し混練することが好ましい。溶融や混練に際しては、２軸ベントエクストルーダーを好ましく使用できるが、１軸エクストルーダーであっても構わない。溶融・混練後のポリマーを口金を通じ、押し出した後に、所定の大きさにカットし、チップ化する方法が好ましく用いられる。
【００１８】
本発明においてポリアミドとしては、一般的に繊維製造に用いられるポリアミドであればそれを用いることができ、例えばナイロン６やナイロン６６あるいは両者の共重合体や、ナイロン１２などが好適に用いられる。
【００１９】
一般にポリアミド繊維には、艶消し剤として酸化チタンが用いられることが多いが、本発明におけるマテリアルリサイクルポリアミドチップやケミカルリサイクルポリアミドチップにも酸化チタンを含んでいても構わない。酸化チタンを含有する場合、その含有量としては、製糸性を悪化させない観点から、０．０１〜４０重量％の範囲内が好ましく、０．０３〜２．０重量％の範囲内がより好ましい。
【００２０】
また、用途によりヨウ化銅などの耐候剤や、銀化合物などの抗菌剤や、その他の添加剤を添加する場合もあるが、チップにはこれらを含有していても構わない。
【００２１】
本発明で用いるマテリアルリサイクルポリアミドやケミカルリサイクルポリアミドの分子量（重合度）については、製糸性や繊維の物理特性を良好なものとする観点より、２５℃における９８％硫酸相対粘度（ηｒ）が１．８以上で４．５以下であることが好ましい。
【００２２】
また、本発明で用いるマテリアルリサイクルポリアミドやケミカルリサイクルポリアミドのアミノ末端基量は、染色性への影響を考慮し、４．０×１０−５モル／ｇ以上、６．０×１０−５モル／ｇ以下であることが好ましい。
【００２３】
本発明では、黄変しやすいマテリアルリサイクルポリアミドを芯部に導入し、周囲を取り囲む鞘部としてケミカルリサイクルポリアミドを用い、これによりマテリアルリサイクルポリアミドを包みこむことで、強度や伸度等の繊維物理や、外観上の色調の差、及び染色性への影響を大きく低減することができる。また、これにより、マテリアルリサイクルポリアミドチップを有効に活用することができる。
【００２４】
芯部のマテリアルリサイクルポリアミドと鞘部のケミカルリサイクルポリアミドは、可能な限り類似した品質のポリアミドを導入することが好ましいが、製糸性、繊維物性を損なわない範囲であれば、品質の異なるチップを用いても構わない。例えば、鞘部がナイロン６をケミカルリサイクルして得られるポリアミドであり、芯部がナイロン６６をマテリアルリサイクルして得られるポリアミドであっても良い。
次に、本発明の短繊維を得るための製造方法について詳述する。本発明の短繊維は、繊維製造工程において発生するポリアミドの繊維屑やポリマー屑を溶融してチップ化したマテリアルリサイクルポリアミドチップを芯成分として用い、カプロラクタム重合抽出水から回収されるカプロラクタムや、カプロラクタム重合体を含む解重合原料を解重合して得られるカプロラクタムを再重合して得られるケミカルリサイクルポリアミドを鞘成分として用いて、それらを複合溶融紡糸することにより製造される。
【００２５】
芯鞘複合溶融紡糸としては、芯鞘複合繊維用の口金を用い、常法に従って紡糸、延伸して得ることが好ましい。芯鞘複合の形状は、芯が鞘に覆われていればいかなる形状であってもよく、丸断面であっても、異型断面繊維であっても構わない。芯部と鞘部の複合比率（重量比率）としては、２０：８０〜８０：２０であることが好ましい。ここでいう複合比率とは、溶融紡糸時の吐出量の比率である。芯部の比率が８０重量％を越えると溶融紡糸時の製糸性や、繊維の色調が悪化が顕著となりやすく、芯部の比率が２０重量％未満では、発明の目的の一つであるコストダウンの効果が小さくなる。
【００２６】
用いる口金のホール数は、紡糸生産性の観点より、４０個以上３０００個以下が好ましい。紡糸速度については、４００ｍ／分以上２０００ｍ／分以下が好ましく、６００ｍ／分以上１５００ｍ／分以下がより好ましい。紡糸で得られた糸条は通常、引き取り缶に収納される。
【００２７】
紡糸の後、目的に応じて所定の延伸倍率にて延伸を行うが、その延伸倍率は２倍以上、５倍以下であることが好ましい。延伸時に加熱することが必要であるが、その加熱方法は、蒸気や、温水や、加熱ロールへの接触など、いずれの方法であっても構わない。延伸後、必要に応じて捲縮を付与し、常法により切断することにより短繊維を得る。
【００２８】
本発明のポリアミド短繊維を得るに際し、生産性の点から平滑性を良好とし、摩擦による擦過切れを防止するために、紡糸や延伸の製糸プロセス中で油剤を付与することが好ましい。繊維に付与する油分量は、繊維重量に対し、０．２重量％以上、１．０重量％以下であることが好ましい。かかる油剤種は、通常のナイロン繊維用油剤が好適に用いられる。
【００２９】
本発明のポリアミド短繊維の単繊維繊度は、高次加工性を考えると、０．５ｄｔｅｘ以上、５０ｄｔｅｘ以下であることが好ましい。また、本発明のポリアミド繊維の乾強度や乾伸度は、製糸工程や、高次加工工程での通過時の耐久性や、製品とした際の耐久性を考えると、乾強度は２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、乾伸度は２０％以上であることが好ましい。ただし、乾伸度が高すぎると、カード通過時に繊維が伸張され、品質ムラが発生しやすいので、乾伸度は１２０％以下であることが好ましい。
【００３０】
なお、ここでいう繊度及び乾強度は、ＪＩＳ  １０１５（化学繊維ステープル試験法）（１９９９年改訂）に基づいて求められるものである。
【００３１】
本発明のポリアミド短繊維は、用途に応じて捲縮が付与されてなることが好ましい。捲縮数に関しては、繊維間の絡合性を得るためには６山／２５ｍｍ以上であることが好ましいが、良好な開繊性を得るためには２２山／２５ｍｍ以下であることが好ましい。捲縮率に関しては、６％以上、２０％以下であることが好ましい。捲縮率が６％未満であると絡合性が劣り、２０％を越えると開繊性が悪くなる。
【００３２】
本発明のポリアミド短繊維は、所定の繊維長に切断されてなるが、その際の切断長は、１０ｍｍ以上、１２０ｍｍ以下であることが好ましい。切断長が１０ｍｍ未満であると、繊維間の絡合性が悪くなり、１２０ｍｍを越えると、開繊性や、工程通過性が悪くなる。
【００３３】
本発明のポリアミド短繊維は、アウターやインナー等の衣料用途や、不織布として衣料芯地として好ましく用いることができ、パイル状としレンタルモップの部材として用いることや、研磨材、抄紙用フェルト、電池セパレーター用不織布等の資材用途などとしても好ましく用いることができる。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例を挙げてさらに具体的に説明する。本実施例で用いた物性は、次のようにして測定したものである。
【００３５】
Ａ．硫酸相対粘度
オストワルド粘度計を用いて、０．０１ｇ／ｍＬの９８重量％硫酸溶液／２５℃の相対粘度を測定した。
【００３６】
Ｂ．ＹＩ（イエローインデックス）
スガ試験機株式会社製の「ＳＭカラーコンピューター」を用い、測定した。
【００３７】
Ｃ．単繊維繊度、乾強度、乾伸度
ＪＩＳ  １０１５（化学繊維ステープル試験法））（１９９９年改訂）に準じて測定した。
【００３８】
（実施例１）
ナイロン６を用いて紡糸をスタートする際に発生したポリマー屑、製品採取前の繊維屑、紡糸工程や延伸工程での巻きつき糸を採取し、これを原料として、１軸のエクストルーダーで溶融・混練後に吐出し、所定のサイズでカットし、原料のマテリアルリサイクルチップ（以下、リサイクルチップＡ）とした。このリサイクルチップＡのＹＩは１９．２であり、黄褐色を呈していた。９８重量％硫酸相対粘度が２．６６で、アミノ末端基量は、４．６６×１０−５モル／ｇ、酸化チタン濃度が０．３２重量％であった。
【００３９】
次いで、ナイロン６製品と、解重合触媒である７５質量％のリン酸水溶液を解重合装置に仕込み、窒素雰囲気下で２６０℃まで加熱した。過熱水蒸気を解重合装置へ吹き込みながら反応を開始し、解重合装置から連続的に留出するε−カプロラクタム・水蒸気を冷却して、ε−カプロラクタム留出液を回収した。回収した留出液をエバポレーターで濃縮し得られたε−カプロラクタムを再重合してケミカルリサイクルチップ（以下リサイクルチップＢ）を得た。リサイクルチップＢは９８％硫酸相対粘度が２．５７で、アミノ末端基量は５．９０×１０−５モル／ｇ、酸化チタン濃度が０．３０重量％、ＹＩが４．３であった。
【００４０】
リサイクルチップＡを芯成分として用い、リサイクルチップＢを鞘成分として用いて、４３７個のホール数を有する芯鞘複合口金で溶融紡糸した。具体的には、芯成分であるリサイクルチップＡおよび鞘成分であるリサイクルチップＢを２６５℃の温度にて溶融させ、それぞれ、１５０ｇ／分ずつの吐出量にて、合計３００ｇ／分の吐出量をギアポンプで計量し、芯鞘複合口金より吐出した後、１３００ｍ／分の速度で引き取り、缶に収納することで、芯部と鞘部の複合比率（重量比率）が５０：５０である芯鞘複合構造を有する未延伸糸を得た。
【００４１】
得られた未延伸糸を、１００℃の蒸気により熱処理しながら、２．８倍の延伸倍率にて延伸し、延伸糸とした。この延伸糸にクリンパーにより捲縮を付与し、５１ｍｍにカットし、短繊維を得た。短繊維を得るに際する操業面も、得られた短繊維の品質面も問題はなかった。主要な実験条件および得られた短繊維の物性などを表１に示す。
【００４２】
（比較例１）
上記のチップＡを１００％使用し、３００ｇ／分の吐出量にて吐出したこと以外は、実施例１と同様にして短繊維を得た。紡糸時のドリップ発生、糸切れ、単糸流れが激しく、操業性は不安定であった。得られた短繊維は、黄味がかったものであった。主要な実験条件および得られた短繊維の物性などを表１に示す。
【００４３】
（比較例２）
上記のチップＡとチップＢを５０：５０の重量比率でチップブレンドし、得られたブレンドチップを３００ｇ／分の吐出量にて吐出したこと以外は、実施例１と同様にして短繊維を得た。紡糸時のドリップ発生、糸切れ、単糸流れが観られ、操業性は安定ではなかった。得られた短繊維は、若干、黄味がかったものであった。主要な実験条件および得られた短繊維の物性などを表１に示す。
【００４４】
【表１】
2009209464.tif 000002