JP2003201629A

JP2003201629A - ポリ乳酸自発捲縮繊維

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Publication number: JP2003201629A
Application number: JP2002001448A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Sakai; 大介酒井; Hiroyuki Watanabe; 博之渡邉
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-01-08
Publication date: 2003-07-18
Anticipated expiration: 2022-01-08
Also published as: JP3886808B2

Abstract

(57)【要約】【課題】土壌や大気中で生分解性を示し、不織布用
途、クッション用途等に好適な嵩高性、風合い及び伸縮
性に優れたポリ乳酸自発捲縮繊維を提供する。【解決手段】分子量と光学純度の異なるポリ乳酸樹脂
Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが、単繊維内において偏心的に接
合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ
乳酸樹脂Ｂとが下記式１〜３を満足し、かつ自発捲縮能
を有するポリ乳酸自発捲縮繊維。５５０００≦ＭＡ、ＭＢ≦９００００
（式１）ＲＡ、ＲＢ≧９０
（式２）｜１−（ＭＡ／ＭＢ）×（ＲＢ／ＲＡ）³｜≧０．１０
（式３）ただし、ＭＡ：ポリ乳酸樹脂Ａの数平均分子量ＭＢ：ポリ乳酸樹脂Ｂの数平均分子量ＲＡ：ポリ乳酸樹脂Ａの光学純度（％）ＲＢ：ポリ乳酸樹脂Ｂの光学純度（％）

Description

【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
分解し、不織布用途、紡績用途等に好適なポリ乳酸自発
捲縮繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】生活資材、農業資材、漁業資材、土木資
材等に使用されている繊維としては、一般にポリエステ
ル、ポリオレフィン、ポリアミド等の合成繊維が挙げら
れる。これらの繊維は、使用後、自然界に放置されても
分解され難く、そのために種々の問題が生じている。例
えば、これらの繊維を用いた生活資材、農業資材、土木
資材等は分解され難いため、使用後は土中に埋める、焼
却する等の処理が必要であるが、土中に埋めても生分解
性が低いため、その廃棄には制限があった。また、漁業
資材は水中に放置されることがあるが、これらが海洋を
汚染する等の問題もあった。このような問題を解決する
ために、土中又は水中で分解される素材を用いることが
考えられてきたが、未だ十分なものは得られていない。

【０００３】従来の生分解性ポリマーとしては、セルロ
ース、セルロース誘導体、キチン、キトサン等の多糖
類、タンパク質、ポリ３−ヒドロキシブチレートや３−
ヒドロキシブチレートと３−ヒドロキシバリレートの共
重合体等の微生物により作られるポリマー、ポリグリコ
リド、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエ
ステルが知られている。主に使用されているセルロース
系のコットン、再生セルロースは安価であるが、熱可塑
性でないためバインダーを必要とし、バインダー繊維と
してポリオレフィン、ポリエステル繊維等が用いられる
ため、生分解され難いという問題があった。また、微生
物により作られるポリ３−ヒドロキシブチレート、３−
ヒドロキシブチレートと３−ヒドロキシバリレートの共
重合体等は、高価であるため用途が限定され、強度が低
いという問題もあった。さらに、ポリカプロラクトンや
ポリブチレンサシサクシネートは、溶融紡糸可能な熱可
塑性である生分解性ポリマーであるが、融点が低く、耐
熱性という点で問題があった。

【０００４】一方、ポリカプロラクトン等と同様に熱可
塑性樹脂であるポリ乳酸は、溶融紡糸が容易で、耐熱性
もあるが、単一成分で繊維を形成しても、嵩高性、風合
い等の面で不満足な点があり、その改善が望まれてい
る。ポリ乳酸繊維のこれらの問題を解決するために、特
開平9-209216号公報では、溶融時の吸熱量が異なる脂肪
族ポリエステルを単繊維内で偏心的に接合された自発捲
縮複合繊維が提案されている。しかし、この繊維は、結
晶性の低い樹脂を用いているため、耐熱性の面で問題が
あり、また、ポリ乳酸にポリエチレングリコール等を共
重合しているため、重合コストが高いなどの問題があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、土壌や大気中で生分解性を示し、不織布用
途、クッション用途等に好適な嵩高性、風合い及び伸縮
性に優れたポリ乳酸自発捲縮繊維を提供することを技術
的な課題とするものである。

【０００６】

【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) 分子量と光学純度の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳
酸樹脂Ｂとが、単繊維内において偏心的に接合されてな
る複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂ
とが下記式１〜３を満足し、かつ自発捲縮能を有するこ
とを特徴とするポリ乳酸自発捲縮繊維。５５０００≦ＭＡ、ＭＢ≦９００００（式１）ＲＡ、ＲＢ≧９０（式２）｜１−（ＭＡ／ＭＢ）×（ＲＢ／ＲＡ）³｜≧０．１０（式３）ただし、ＭＡ：ポリ乳酸樹脂Ａの数平均分子量ＭＢ：ポリ乳酸樹脂Ｂの数平均分子量ＲＡ：ポリ乳酸樹脂Ａの光学純度（％）ＲＢ：ポリ乳酸樹脂Ｂの光学純度（％） (2) 捲縮数が４０個／２５mm以上である上記(1) 記載の
ポリ乳酸自発捲縮繊維。 (3) 繊維形態が短繊維である上記(1) 又は(2) 記載のポ
リ乳酸自発捲縮繊維。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明のポリ乳酸自発捲縮
繊維について詳細に説明する。本発明の自発捲縮繊維
は、分子量と光学純度の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳
酸樹脂Ｂとが、単繊維内において偏心的に接合して形成
されているが、本発明でいうポリ乳酸とは、ポリ乳酸及
び／又はポリ乳酸を主体とする共重合物である。ポリ乳
酸を製造するための乳酸としては、Ｄ体のみ、Ｌ体の
み、Ｄ体とＬ体の混合物のいずれでもよい。ポリ乳酸を
主体とする共重合物としては、乳酸（Ｄ体のみ、Ｌ体の
み、Ｄ体とＬ体の混合物のいずれでもよい。）と、例え
ば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から選ばれるモノマーの一種又
は二種以上とを共重合したものが挙げられる。共重合の
割合としては、乳酸１００質量部に対して、共重合させ
るモノマーは１０質量部以下が好ましく、１〜５質量部
がより好ましい。

【０００８】本発明では、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂが式１を
満足することが必要である。すなわち、ポリ乳酸樹脂
Ａ、Ｂの数平均分子量がいずれも５５０００以上、９０
０００以下、好ましくは６００００以上、８５０００以
下あることが必要である。ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂのいずれ
かの数平均分子量が５５０００未満になると、紡糸時に
低粘度となるため製糸性が悪くなり、また、９００００
より大きいと、紡糸時に高粘度で製糸が困難となる。

【０００９】溶融紡糸時のポリ乳酸樹脂の温度は、その
融点以上、かつ２３０℃以下、特にその融点以上、かつ
２１０℃以下であることが好ましい。溶融紡糸時のポリ
乳酸樹脂の温度が２３０℃を超えると、ラクチドを再生
成しやすくなり、熱劣化しやすくなる。

【００１０】本発明でいうポリ乳酸樹脂の光学純度と
は、ポリ乳酸樹脂を構成する乳酸が、Ｌ−乳酸を主体と
する場合は、全乳酸におけるＬ−乳酸の含有率で表し、
ポリ乳酸樹脂を構成する乳酸がＤ−乳酸を主体とする場
合は、全乳酸におけるＤ−乳酸の含有率で表す。例え
ば、ポリ乳酸がＬ−乳酸を９５質量％、Ｄ−乳酸５質量
％からなる場合には、このポリ乳酸樹脂の光学純度は９
５％となる。

【００１１】本発明においては、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂが
式２を満足することも必要である。すなわち、本発明で
用いるポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂは、光学純度が９０％以上で
あることが必要である。ポリ乳酸樹脂の光学純度が９０
％未満になると、樹脂の融点が低くなり、十分な耐熱性
が得られなくなる。

【００１２】さらに、本発明では、ポリ乳酸樹脂Ａ、乳
酸樹脂Ｂが式３を満足することも必要である。｜１−（ＭＡ／ＭＢ）×（ＲＢ／ＲＡ）³｜≧０．１０（式３）ここで、ＭＡ、ＭＢは、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂの数平均分
子量であり、また、ＲＡ、ＲＢは、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂ
の光学純度（％）を表す。この式は、ポリ乳酸樹脂Ａと
ポリ乳酸樹脂Ｂの数平均分子量の比と、ポリ乳酸樹脂Ｂ
とポリ乳酸樹脂Ａの光学純度の比を３乗した値との積
を、１から引いたものの絶対値であり、この値は、ポリ
乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの収縮性の差異を表すパラ
メーターである。すなわち、この数値が高いほど収縮性
の差が大きくなり、数値が小さいほど収縮性の差は小さ
くなる。

【００１３】本発明において、この式３の値が、０．１
０以上であることが必要である。この値が０．１０以上
であれば、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの収縮差が
十分であり、熱処理で自発捲縮が発現するが、０．１０
未満になると、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの収縮
差が十分ではなく、自発捲縮が発現し難くなり、本発明
の目的が達成できない。

【００１４】本発明の自発捲縮繊維は、熱処理を受ける
と潜在捲縮が発現する。熱処理温度は、用いたポリ乳酸
樹脂の融点、目的とする用途、捲縮の発現状況によって
任意に設定できるが、捲縮性能を上げるためには、高い
温度が望ましい。ただし、熱処理温度が繊維の外層に露
出しているポリ乳酸樹脂の融点に近いと、繊維同士が融
着してしまう場合があるため、繊維が融着しない温度と
する必要がある。一般にポリ乳酸繊維の場合の熱処理温
度は、繊維の外層に露出しているポリ乳酸樹脂の融点
（ただし、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂ共に繊維の外層に露出し
ている場合には、融点が低い方のポリ乳酸樹脂の融点）
よりも２０℃以上低い温度、より好ましくは３０℃以上
低い温度がよい。

【００１５】本発明の自発捲縮繊維は、短繊維として原
綿の段階で熱処理を行い、顕在捲縮綿とすることもでき
るし、原綿を不織布などの繊維構造物にした後に熱処理
を行う潜在捲縮綿として使用することもできる。また、
顕在捲縮や潜在捲縮の長繊維として使用することもでき
る。

【００１６】熱処理によって発現される捲縮数は、使用
用途に応じて任意に設定すればよいが、潜在捲縮綿とし
て、不織布に高い伸縮性を付与するためには、熱処理後
の捲縮数が４０個／２５ｍｍ以上となることが好まし
い。捲縮数は、複合構造の偏心度合いや、熱処理時の温
度によって適宜調整することができる。

【００１７】また、本発明の自発捲縮繊維を潜在捲縮綿
として使用する場合には、不織布等の作成工程通過時
に、ネップや未開繊トラブルが発生しない程度に、通常
の押し込み式捲縮機などにより、機械捲縮を８〜２０個
／２５ｍｍ付与することが望ましい。

【００１８】前述したように、本発明の自発捲縮繊維
は、分子量と光学純度の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳
酸樹脂Ｂとが、単繊維内において偏心的に接合して形成
されたものであるが、好ましい複合構造の具体例である
単繊維の横断面を図１〜３に示す。図１〜３において、
イはポリ乳酸樹脂Ａを、ロはポリ乳酸樹脂Ｂを、ハは中
空部をそれぞれ示す。図１は並列型で偏心性が高い例で
あり、図２は偏心の芯鞘型であり、図３は中空並列型で
ある。図１〜３以外のどのような複合構造でも、両成分
が偏心的に配置されているものは、本発明に応用するこ
とができる。

【００１９】ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとの複合
比率（断面積比）は、特に限定されず、目的に応じて任
意に選択すればよい。通常、複合比は１／１０〜１０／
１の範囲、特に１／５〜５／１の範囲が好ましく、１／
３〜３／１の範囲が最も広く用いられる。

【００２０】本発明の自発捲縮繊維の断面は、円形、長
円形、ひょうたん形、多角形、多葉形、アルファベット
形その他各種の非円形（異形）、中空形など任意に選択
することができる。繊度も同様に使用目的に応じて任意
に選択できるが、通常、単糸繊度０．１〜５０ｄｔｅｘ
程度の範囲、特に０．５〜３０ｄｔｅｘの範囲が好まし
く用いられる。また短繊維として用いる場合の繊維長
も、使用目的に応じて任意に選択できるが、通常は２０
〜８０ｍｍ、特に３０〜７０ｍｍの範囲が好ましく用い
られる。

【００２１】本発明の複合繊維には、各種顔料、染料、
着色剤、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止
剤、紫外線吸収剤、金属粒子、無機化合物粒子、結晶核
剤、滑剤、可塑剤、抗菌剤、香料その他の添加剤を混合
することができる。

【００２２】本発明の自発捲縮繊維は、単独で、又は他
の繊維と混用して糸、紐、ロープ、編物、織物、不織
布、紙、複合材料その他の構造物の製造に用いることが
できる。他の繊維と混用する場合、綿、羊毛、絹などの
天然有機繊維、脂肪族ポリエステル繊維等の自然分解性
繊維と混合使用すれば、完全に自然分解性の製品が得ら
れるので特に好ましい。

【００２３】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではない。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（ηＲ）フェノール／四塩化エタンの等重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）ＪＩＳＬ−１０１５７−５−１−１Ａの方法により
測定した。（３）繊維強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）ＪＩＳＬ−１０１５７−７−１の方法により測定し
た。（４）捲縮数（個／２５ｍｍ）ＪＩＳＬ−１０１５７−１２−１の方法により測定
した。（５）数平均分子量テトラヒドロフランを溶媒として、ゲルパーミエーショ
ンクロマトグラフィー（ＧＰＣ）法により測定した。充
填剤として、ｗａｔｅｒｓ社製のＳｔｙｒａｇｅｌＨ
Ｒ＃５４４６０、及び＃４４２２５、Ｕｌｔｒａｓｔ
ｙｒａｇｅｌ＃１０５７１の３種類を使用し、屈折率計
を使用して測定した。（６）光学純度超純水と１Ｎの水酸化ナトリウムのメタノール溶液の等
重量混合溶液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー
（ＨＰＬＣ）法により測定した。カラムにはｓｕｍｉｃ
ｈｉｒａｌＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置
により検出した。

【００２４】実施例１光学純度が９８．８％であり、数平均分子量８１２０
０、〔ηＲ〕＝１．８５０であるＬ−乳酸を主体とする
ポリ乳酸樹脂Ａと、光学純度が９８．９％であり、数平
均分子量７０１００、〔ηＲ〕＝１．６７０であるＬ−
乳酸を主体とするポリ乳酸樹脂Ｂとを、孔数が４４３で
ある通常の複合繊維用のノズルを用いて、吐出量２４０
ｇ／分、温度２２０℃にて並列型（複合比１／１）に複
合紡糸し、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。

【００２５】得られた未延伸糸をトウ繊度が６４キロテ
ックスになるように集め、延伸倍率を一段目２．９２、
二段目１．２０、延伸温度６０℃で延伸し、１２５℃で
緊張熱処理を行った後、押し込み式捲縮機に供給して、
捲縮数１２個／２５ｍｍの捲縮を付与した後、７０℃で
乾燥し、５１ｍｍにカットして繊度１．７ｄｔｅｘ、強
度３．５ｃＮ／ｄｔｅｘのポリ乳酸複合繊維を得た。こ
のポリ乳酸複合繊維の１４０℃×５分における無荷重下
熱処理時の捲縮発現数は、５０．６個／２５ｍｍであっ
た。

【００２６】実施例２〜７、比較例１〜６ポリ乳酸樹脂の光学純度、分子量を種々変更し、その他
は実施例１と同様にしてポリ乳酸複合繊維を得た。ただ
し、捲縮性能評価の熱処理温度は、樹脂が融着しない範
囲の最も高い温度とし、無荷重下での熱処理後捲縮数が
４０個／２５ｍｍ以上を合格とした。実施例１〜７と比
較例１〜６におけるポリ乳酸樹脂の組合せと複合繊維の
評価結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】表１から明らかなように、実施例１〜７で
得られたポリ乳酸複合繊維は、紡糸性、耐熱性が良好
で、熱処理後の捲縮発現数も４５個／２５ｍｍ以上と優
れた捲縮繊維であった。

【００２９】一方、比較例１は、ポリ乳酸樹脂Ａの数平
均分子量が小さく、溶融紡糸時の溶融粘度が低かったた
め、紡糸が不可能であった。また、比較例２は、ポリ乳
酸樹脂Ａの数平均分子量が大きく、溶融紡糸時の溶融粘
度が高いので紡糸パックのろ圧が高くなり、安定生産が
困難であった。比較例３は、ポリ乳酸樹脂Ｂの光学純度
が低くて融点が低いため、延伸工程や乾燥工程で繊維の
融着が起こり、得られた繊維は耐熱性が悪いものであっ
た。さらに、比較例４〜６は、ポリ乳酸樹脂が式３を満
足しないため、紡糸性や繊維の耐熱性は良好であった
が、自発捲縮性が不十分であった。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、従来のポリ乳酸繊維で
は到底得ることができなかった特性、すなわち、土壌や
大気中で生分解性示しながらも、嵩高性、風合い及び伸
縮性に優れた特性を有し、不織布用途、貼布材、衛生
材、クッション等の用途分野に展開が可能なポリ乳酸自
発捲縮繊維が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリ乳酸自発捲縮繊維を構成する単
繊維の並列型の複合構造を示す横断面図である。

【図２】本発明のポリ乳酸自発捲縮繊維を構成する単
繊維の偏心芯鞘型の複合構造を示す横断面図である。

【図３】本発明のポリ乳酸自発捲縮繊維を構成する単
繊維の中空並列型の複合構造を示す横断面図である。

【符号の説明】

イポリ乳酸樹脂Ａロポリ乳酸樹脂Ｂハ中空部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】分子量と光学純度の異なるポリ乳酸樹脂
Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが、単繊維内において偏心的に接
合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ
乳酸樹脂Ｂとが下記式１〜３を満足し、かつ自発捲縮能
を有することを特徴とするポリ乳酸自発捲縮繊維。５５０００≦ＭＡ、ＭＢ≦９００００（式１）ＲＡ、ＲＢ≧９０（式２）｜１−（ＭＡ／ＭＢ）×（ＲＢ／ＲＡ）³｜≧０．１０（式３）ただし、ＭＡ：ポリ乳酸樹脂Ａの数平均分子量ＭＢ：ポリ乳酸樹脂Ｂの数平均分子量ＲＡ：ポリ乳酸樹脂Ａの光学純度（％）ＲＢ：ポリ乳酸樹脂Ｂの光学純度（％）
【請求項２】捲縮数が４０個／２５ｍｍ以上である請
求項１記載のポリ乳酸自発捲縮繊維。
【請求項３】繊維形態が短繊維である請求項１又は２
記載のポリ乳酸自発捲縮繊維。