(57)【要約】【課題】製糸工程において糸切れなくマテリアルリサイクルポリアミド短繊維を製造する。【解決手段】製糸工程において発生するポリアミドの繊維屑および／またはポリマー屑を溶融し第1のフィルターで濾過してマテリアルリサイクルチップを得て後、該チップを第２のフィルターが収容された紡出口金パックを用いて溶融紡糸して得られた長繊維を切断してポリアミド短繊維を製造するに際して、第２のフィルターより網目が５〜１５μｍ細かい第１のフィルターを用いることを特徴とするポリアミド短繊維の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
製糸工程において発生するポリアミドの繊維屑またはポリマー屑を溶融し第１のフィルターで濾過してマテリアルリサイクルポリアミドのチップを得て後、該チップを第２のフィルターが収容された紡出口金パックを用いて溶融紡糸して得られた長繊維を切断してポリアミド短繊維を製造するに際して、第２のフィルターより網目が５〜１５μｍ細かい第１のフィルターを用いることを特徴とするポリアミド短繊維の製造方法。
【請求項２】
第１のフィルターは、網目が２５〜６５μｍであり、第２のフィルターは、網目が４０〜８０μｍである、請求項１に記載の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、ポリマー屑や繊維屑を再生し、原料として再利用することで環境に優しく、しかもコストダウンにつながり、かつ従来品と同等の長期の生産性を有するポリアミド短繊維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、汎用合成繊維として従来より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例や、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コストが高いために、安価な他素材との競合の結果、比較的、特殊な用途のみに市場の規模が限定されているのが現状である。
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、熱可塑性のポリマー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、ポリエステル繊維として再利用するといった取り組みが行われている（特許文献１）。これと同様に、ポリアミドのリサイクルも盛んに検討及び実施されてきた。
【０００４】
ナイロン６に関しては、原料モノマーのカプロラクタムに解重合したものを再度重合し、チップ化するというケミカルリサイクルが可能な素材として知られているが、解再重合のプロセスが複雑で品質管理が難しく、コストも割高であり、一般に広く用いられるには至っていない。
【０００５】
一方で、解重合は行わず、ポリアミド屑を溶融し、再度チップ化するマテリアルリサイクルも知られている。一般にマテリアルリサイクルポリアミドチップは、品質のばらつきや純度の問題から、製糸プロセスにおける紡糸や延伸時の操業性が悪い等の問題がある。この対策としマテリアルリサイクルポリマーを芯成分とし、フレッシュポリマーを鞘成分とする芯鞘複合型繊維とすることにより、上記問題を解決することが出来るが（特許文献２）、複合型の紡糸機が必要となる。
【０００６】
また、長期間継続して紡糸を行う場合は、ポリマー内に含まれる異物により紡糸口金パックが閉塞し、パック内圧の上昇やそれに伴うパック洩れ、吐出異常などが発生するため、工業的に生産する際には問題がある。その対策として、紡糸パックのフィルターを立体的な形状とすることで濾過面の表面積を増やし、パック寿命を長くする方法（特許文献３）等があるが、問題自体の解決には至っていない。
【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２００７−１３１９６０号公報（特許請求の範囲）
【特許文献３】特開２００２−２６６１５２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】
【０００７】
本発明者らは、かかる従来技術の課題を克服し、マテリアルリサイクルポリアミド短繊維を工業的に安定して製造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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は次の構成を有する。すなわち、製糸工程において発生するポリアミドの繊維屑またはポリマー屑を溶融し第1のフィルターで濾過してマテリアルリサイクルポリアミドのチップを得て後、該チップを第２のフィルターが収容された紡出口金パックを用いて溶融紡糸して得られた長繊維を切断してポリアミド短繊維を製造するに際して、第２のフィルターより網目が５〜１５μｍ細かい第１のフィルターを用いることを特徴とするポリアミド短繊維の製造方法である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、マテリアルリサイクルポリアミド短繊維を工業的に安定して製造することができる。具体的には、紡糸口金パックが閉塞したり、パック内圧の上昇やそれに伴うパック洩れ、吐出異常などが発生することを防止でき、糸切れを抑制してマテリアルリサイクルポリアミド短繊維を製造することができる。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、しかも原料コストの低減も実現することができ、かつ従来品と同等の長期の生産が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明をより詳細に説明する。本発明において、マテリアルリサイクルポリアミドとは、解重合は行わず、ポリアミドの繊維屑および／またはポリマー屑を溶融して得られたポリアミドをいう。本発明では、使用するマテリアルリサイクルポリアミドのチップには、マテリアルリサイクルポリアミドに加えてフレッシュポリアミドを含有していても差し支えないし、溶融紡糸するに際して、マテリアルリサイクルポリアミドのチップに加えて、フレッシュポリアミドのチップを加えても良い。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。
【００１１】
本発明において、製糸工程とは、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。
【００１２】
本発明では、ポリアミド短繊維は、製糸工程において発生するポリアミドの繊維屑またはポリマー屑を再度溶融しチップ化したマテリアルリサイクルポリアミドのチップを溶融紡糸することにより、製造される。もちろん、製糸工程において発生するポリアミドの繊維屑とポリマー屑とを混合して再度溶融しチップ化しても良い。
【００１３】
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、製糸工程すなわち繊維製造工程において発生する繊維屑またはポリマー屑、いわゆる工程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。
【００１４】
これらの工程屑は、チップとするため溶融する前に、粉砕し細かく分割しておくことが好ましい。溶融に際しては混練することが好ましく、具体的には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。溶融後、口金を通じ押し出した後に、所定の長さに切断し、チップとなす方法が好ましく用いられる。
【００１５】
この際、工程屑には異物、炭化物や酸化チタン等の添加物の凝集物等が含まれ、そのままチップ化した場合、紡糸性の悪化や紡糸口金パックの濾圧上昇などの原因となる。そのため、溶融後、ポリマー内に混入している異物等を、第１のフィルターを通し濾過する必要がある。この際のフィルターは紡糸への影響を最小限とするために、紡出口金パックで使用する第２のフィルターより網目が５〜１５μｍ細かいものを用いて濾過することが必要であり、具体的には、紡糸口金パックに網目２５〜６５μｍのフィルターを用いる場合、チップ化の際のフィルターは網目４０〜８０μｍのものを用いるのが好ましい。たとえば、紡糸口金パックに網目７０μｍ（３２５＃）のフィルターを使用する場合には、チップ化の際のフィルターは網目５８μｍ（４００＃）のものを使用するのである。第１のフィルターの網目が第２のフィルターに比べ、粗すぎると紡糸パックの閉塞が発生しやすく、細かすぎるとチップ化の際にフィルター交換が多くなり、材料のロスや製造コストの悪化等の問題がある。なお、用いるフィルターについては、第１のフィルター、第２のフィルターともに、金属線フィルターや金属線不織布、平板状や波形、山形等いずれであってもかまわない。
【００１６】
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。
【００１７】
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にも酸化チタンを含んでいても構わない。通常、繊維の艶消し剤として用いる酸化チタンの粒径は０．１〜１０μｍ程度であり、第１のフィルターでも、ほとんど濾過されないので、工程屑に酸化チタンが含まれていれば、マテリアルリサイクルポリアミドにもそのまま残存することになる。まれに溶融時に凝集した酸化チタンの粗大粒子が発生する場合もあるが、そのような粗大粒子は第１のフィルターにて濾過されるため、操業性へはほとんど影響を与えない。工程屑に含まれる酸化チタンの量のみで不足する場合には、さらに酸化チタンを追加して添加すれば良い。酸化チタンを添加する場合には、チップ化する前に酸化チタンを添加しても、繊維となすため溶融紡糸する際に酸化チタンを高濃度に含む他のチップをブレンドすることにより添加しても良い。マテリアルリサイクルポリアミドに含まれる酸化チタン含有量は、製糸性を悪化させないことを考慮すれば、０．０１〜４０重量％の範囲内が好ましく、より好ましくは、０．０３〜２重量％である。
【００１８】
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、これらを含有していても構わない。
【００１９】
本発明で用いるマテリア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。
【００２０】
本発明で用いるマテリアルリサイクルポリアミドのアミノ末端基量としては、染色性への影響を考慮し、４×１０−５モル／ｇ以上、６×１０−５モル／ｇ以下であることが好ましい。
【００２１】
本発明では、前記したマテリアルリサイクルポリアミドのチップを、第２のフィルターが収容された紡出口金パックを用いて溶融紡糸して得られた長繊維を切断してポリアミド短繊維を製造する。紡出口金パックには、通常、パックケースに出口側から少なくとも口金、整流板、フィルターが収容されている。口金の孔形状は、丸断面繊維用であっても、異型断面繊維用であっても構わない。
【００２２】
口金のホール数は特に限定されないが、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。溶融紡糸して得られた長繊維を引き取り、缶に収納する。
【００２３】
缶に収納された長繊維を引き出し、必要に応じて所定の延伸倍率にて延伸を行うが、延伸を行う場合、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。延伸時には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が採用される。上記のようにして得られた長繊維を、その後必要に応じて捲縮を付与し、所望の繊維長となるよう切断することによって短繊維を得る。捲縮を付与する場合、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。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ことがある。短繊維の繊維長としては、１０ｍｍ以上１２０ｍｍ以下であることが好ましい。１０ｍｍ未満であると、繊維間の絡合性が悪くなることがあり、１２０ｍｍを越えると、開繊性や工程通過性が悪くなることがある。
【００２４】
本発明では、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。
【００２５】
かくして得られるポリアミド繊維の物理特性は特に限定されるものではないが、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く、乾強度は、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、２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、乾伸度は、製糸工程や、高次加工工程の通過性を考えると、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、１２０％以下であることが好ましい。
【００２６】
なお、ここでいう単繊維繊度、乾強度および乾伸度は、ＪＩＳ  Ｌ  １０１５（１９９９年）（化学繊維ステープル試験法）に基づいて求められるものである。
【００２７】
本発明で得られる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】
【００２８】
以下、本発明について実施例を挙げてさらに具体的に説明する。本実施例で用いた各種物性の測定方法は次の通りである。
【００２９】
＜ポリアミドの２５℃における９８％硫酸相対粘度（ηｒ）＞
オストワルド粘度計を用いて、０．０１ｇ／ｍＬの９８％硫酸溶液／２５℃の相対粘度を測定した。
【００３０】
＜ポリアミドのアミノ末端基量＞
資料１ｇを５０ｍＬのフェノール／エタノール＝８／２混合溶液で溶解、Ｎ／５０塩酸水溶液でチモールブルーを指示薬として中和滴定し、塩酸消費量からアミノ基濃度を求めた。
【００３１】
＜単繊維繊度、乾強度、乾伸度、捲縮数、捲縮率＞
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５（１９９９年）（化学繊維ステープル試験法）に準じて測定した。
【００３２】
（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及び、紡糸及び延伸工程での巻きつき糸を採取し、これを原料として粉砕し細かく分割してから、１軸のエクストルーダーで溶融及び混練を行い、網目５８μｍの金属線平板状フィルターにて濾過を行い、口金から吐出して切断することにより、原料のマテリアルリサイクルポリアミドのチップ（以下、リサイクルチップＡ）を得た。マテリアルリサイクルポリアミドは、２５℃における９８％硫酸相対粘度（ηｒ）が２．７であり、アミノ末端基量が４．７×１０−５モル／ｇであった。
【００３３】
リサイクルチップＡを、網目７０μｍの金属線平板状フィルターと、整流板および６６０個のホール数の丸孔口金を有する紡糸口金パックを用いて、２６５℃の温度にて溶融紡糸を行い、１３００ｍ／分の速度で引き取り、缶に収納することでリサイクルナイロン６の未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を蒸気にて熱処理しながら、３．０倍の延伸倍率にて延伸し、延伸糸とした。該延伸糸にクリンパーにより捲縮数１５山／２５ｍｍ、捲縮率１２％となるよう捲縮を付与後、繊維長３８ｍｍに切断し、短繊維を得た。紡糸性（生産終了時パック内圧上昇量、パック閉塞の有無、糸切れ回数）を、得られた短繊維の物理特性とともに表１にまとめた。短繊維を得るまでの工程中で糸切れも少なく、短繊維を５ｔ継続して製造しても、パック内圧は０．５ＭＰａの上昇が観られたが、紡糸性及び品質面に問題はなかった。
【００３４】
（比較例１）
リサイクルチップＡに代えてε−カプロラクタムを開還重合した後にチップ化して得たナイロン６のフレッシュチップを用いた以外は、実施例１と同条件にて短繊維を得た。フレッシュチップのナイロン６は、２５℃における９８％硫酸相対粘度（ηｒ）が２．６であり、アミノ末端基量が５．３×１０−５モル／ｇであった。
【００３５】
紡糸性（生産終了時パック内圧上昇量、パック閉塞の有無、糸切れ回数）を、得られた短繊維の物理特性とともに表１にまとめた。短繊維を５ｔ継続して製造しても、パック内圧の上昇は観られず、紡糸性及び品質面に問題はなかった。
【００３６】
（比較例２）
チップ製造時のフィルターとして網目５８μｍのものに代えて７０μｍのものを用いた以外は、実施例１と同様にして短繊維を得た。紡糸性（生産終了時パック内圧上昇量、パック閉塞の有無、糸切れ回数）を、得られた短繊維の物理特性とともに表１にまとめた。短繊維を５ｔ継続して生産すると、パック内圧は１５ＭＰａ上昇し、パック漏れや吐出不良が観られた。
【００３７】
【表１】
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