JP2001040527A

JP2001040527A - ポリ乳酸繊維

Info

Publication number: JP2001040527A
Application number: JP11206060A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Isogai; 一成磯貝; Kazunori Hashimoto; 和典橋本
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 1999-07-21
Filing date: 1999-07-21
Publication date: 2001-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】抗菌性を有しながら、実用的な速度での生分
解性を有するポリ乳酸繊維を提供する。【解決手段】平均分子量が５万〜１３万、光学純度８
５．０〜９９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなり、単位重
量当たりの表面積が１８００〜６５００cm²/ｇであっ
て、静菌活性値が２．２以上であるポリ乳酸繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、抗菌性を有しなが
ら、実用的な速度での生分解性を有するポリ乳酸繊維に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエチレンテレフタレートに代表され
るポリエステルは、優れた機械特性と化学特性を有する
ため、広範囲に使用されている。また、近年、消費者の
価値観の多様化、衛生に対する意識の高まりにより種々
の抗菌性繊維が実用化されている。

【０００３】一方、産業廃棄物の環境に対する汚染を防
ぐ目的として、生分解性（微生物分解性又は自然分解
性）の素材を用いることが考えられ、脂肪族ポリエステ
ルからなる生分解性繊維が注目されている。その代表的
な例としては、特公平7-81204号公報、特開平7-305227
号公報に記載されるようなポリ乳酸繊維がある。特に、
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材料等の分野に
おいては生分解性素材の要望が強く、開発が期待されて
いる。

【０００４】また、ポリエステル繊維に抗菌防臭性を付
与する方法は、これまで多く提案されている。そのう
ち、布帛に後加工方法で抗菌剤を固定化する方法として
は、シリコン系第４級アンモニウム塩を用いる方法や、
脂肪族系第４級アンモニウム塩を用いる方法がある。し
かし、これらは抗菌剤を繊維表面に固着させているの
で、洗濯や摩擦、磨耗により脱落し、抗菌性能を低下さ
せる欠点を有する。

【０００５】また、特開昭56−148965号公報に記載され
るような、イオン交換基を表面に含む繊維に銀イオンを
結合させる方法や、同様の繊維に遷移金属イオンを結合
させる方法が提案されている。しかし、これらはイオン
交換基を繊維表面に導入させることが必要であり、アク
リル繊維には有効であってもポリエステル繊維のような
官能基の少ないポリマーには不適である。

【０００６】さらに、ポリエステルに抗菌性を有する粉
体を含有させて、抗菌性ポリエステル繊維を得る方法も
これまでに数多く提案されており、特開昭59−133235号
公報、特公昭63-54103号公報及び特開昭63−175117号公
報には、抗菌性ゼオライト（銀ゼオライト）を溶融紡糸
前にポリエステルに混合し、溶融紡糸して得られた抗菌
性繊維が開示されている。しかし、消費者のニーズの多
様化に伴って、抗菌繊維の分野においても生分解性の要
望が強まってきているが、抗菌性と生分解性を同時に有
する素材は未だ提案されていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の現状
に鑑みてなされたものであり、抗菌性を有しながら、実
用的な速度での生分解性を有するポリ乳酸繊維を提供す
ることを技術的な課題とするものである。

【０００８】

【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、適度な抗菌性と
生分解性を併せ持つポリ乳酸繊維を得るためには、ポリ
マー特性を最適化し、かつ、繊維形状を制御すればよい
ことを知見して本発明に到達した。すなわち、本発明
は、平均分子量が５万〜１３万、光学純度８５．０〜９
９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなり、単位重量当たりの
表面積が１８００〜６５００cm²/ｇであって、静菌活性
値が２．２以上であることを特徴とするポリ乳酸繊維を
要旨とするものである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。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８５．０〜９９．５％であることが必要
である。このＬ体とＤ体の比率は、耐熱性と生分解性に
影響する要因である。一般にＬ体の比率が低いと結晶性
が低下し、融点が低下すると同時に生分解速度は速くな
る。しかし、Ｌ体の純度がこの範囲より低いと、融点が
低く、耐熱性の劣った繊維となり、製糸性も悪化し、熱
延伸がし難くなる。また、Ｌ体の純度がこの範囲より高
いと、結晶化が高いため分解速度が遅く、生分解性に劣
った繊維となる。

【００１０】また、ポリ乳酸の平均分子量は、溶融吐出
時に５万〜１３万の範囲にあることが必要である。平均
分子量がこの範囲にあるものは、実用的に十分な強度と
生分解性を有する繊維となる。平均分子量がこの範囲よ
り低いと、十分な強度の繊維を得ることができず、平均
分子量がこの範囲より高いと、高速で紡糸を行う際、糸
切れが起こりやすく、また、分解速度も低下するため好
ましくない。なお、本発明においては、各成分それぞれ
の基本特性を損なわない範囲内で、少量の無機物や他の
熱可塑性生分解性成分等を添加することができる。

【００１１】また、本発明のポリ乳酸繊維は、単位重量
当たりの表面積が１８００〜６５００cm²/g であること
が必要である。生分解性と抗菌性を向上させるには、繊
維の表面積を増加させることが必要であり、単位重量当
たりの表面積を１８００〜６５００cm²/g に調整するこ
とで、優れた生分解性と抗菌性を同時に発現させること
が可能になる。単位重量当たりの表面積が上記の条件を
満たせば、単糸の断面形状は特に限定されるものではな
いが、太繊度化する場合には、異形断面にすることが好
ましい。また、中空部を有する繊維とすれば、繊維内部
からの分解も生ずるため、より好ましい。

【００１２】単位重量当たりの表面積が１８００cm²/g
未満では、繊維の表面積が小さすぎて抗菌性が発現する
までに時間を要するため、即効性のある抗菌性が要求さ
れる分野での使用が制限され、生分解速度も遅くなる。
また、６５００cm²/g を超えると十分な糸質物性を有す
る糸条を得ることが困難になり、極端な場合は製造時の
操業性自体も悪くなる。

【００１３】ここでいう単位重量当たりの表面積とは、
５００倍に拡大した断面写真よりマルチフィラメントの
繊維総周長を測定し、繊維長４５０ｍでの総表面積を求
め、サンプル重量で割って求めた値のことをいう。な
お、中空部を有する繊維については、中空部内部の面積
も表面積と同様に取り扱うものとする。

【００１４】次に、本発明における静菌活性値とは、抗
菌性の即効性を評価するための指標であり、１０時間培
養後の生菌数から算出したものを指す。静菌活性値は、
１０時間培養後に２．２以上である必要がある。静菌活
性値がこの値未満になると、目的とする即効性のある抗
菌性を具備することができない。

【００１５】本発明のポリ乳酸繊維は、基本的には通常
の紡糸方法によって製造することができるが、単位重量
当たりの表面積を１８００〜６５００cm²/g とするため
には繊維断面を図１(a) のような異形にしたり、図１
(b) のような中空断面とすることが好ましい。紡糸速度
は、特に制限はないが、1000〜4500m/分が好ましい。10
00m/分未満の紡速で捲き取った未延伸糸は、経時による
変化が生じやすく、速やかに延伸しなければならない。
また、4500m/分を上回る紡速での紡糸では、紡糸中に糸
がダメージを受けやすく、紡糸の操業性が低下する。本
発明のポリ乳酸繊維は、使用時に適度な抗菌性を有し、
廃棄後は分解性が促進されるものである。

【００１６】

【作用】本発明のポリ乳酸繊維は、即効性のある抗菌性
を有しながら、実用的な速度での生分解性を有する繊維
である。本発明のポリ乳酸繊維における抗菌性発現のメ
カニズムについては、明確ではないが、ポリ乳酸繊維の
繊維表面に存在する乳酸モノマーが菌に対して影響する
ものと推定される。特に、単位重量当たりの表面積が１
８００〜６５００cm²/gと繊維の表面積が極めて大きい
ために分解速度が増加し、抗菌作用がより有効に作用す
るものと推定される。

【００１７】

【実施例】次に、本発明を実施例によって具体的に説明
する。なお、実施例における特性値の測定値は、次の通
りである。 (a)引張強伸度特性 JIS L 1013 に準じて測定した。 (b)沸水収縮率沸騰水中に１５分間浸漬した後、自然乾燥し、その前後
の長さ変化の割合を求めた。 (c)平均分子量試料のクロロホルム０．４ｗｔ％溶液のＧＰＣ分析によ
る分散の数平均値とした。 (d)単位重量当たりの表面積繊維の軸方向に１０個所サンプリングしたマルチフィラ
メントを５００倍に拡大し、MORITEX 社製 SCOPEMAN MC
P-550 を使用してマルチフィラメントの繊維断面の総周
長を測定し、捲尺機によって４５０ｍをかせ取りした重
量を測定後、４５０ｍでの総表面積を求め、その総面積
をサンプル重量で割って求めた値の平均値とした。中空
部を有するものについては、中空部も繊維表面として算
出した。 (e)生分解性試料を土壌中に６カ月間埋設した後取り出し、引張強度
を測定して初期引張強度に対する強度保持率で評価し
た。（f)抗菌性の評価滅菌後クリーンベンチ内で乾燥した検体（約18mmの正方
形の試験片0.4g）に、予め高圧蒸気滅菌し、氷冷した1/
20濃度のニュートリエントブロスで生菌数を１±0.3 ×
10⁵個/ml に調整した試験菌懸濁液0.2ml を検体全体に
均一に浸みるように接種し、滅菌したキャップを締め付
ける。これを３７±１℃で１０時間培養し、培養後の生
菌数を測定する。なお、試験菌としては、黄色ブトウ状
球菌（Staphylococcus aureus ATCC 6538P）を用い、下
記の方法で抗菌性の指標である静菌活性値を算出した。静菌活性値： LogＢ− LogＣただし、試験成立条件(LogＢ− LogＡ）＞1.5 を満たす
ものとする。Ａ：標準布の接種直後に回収した菌数の平均値Ｂ：標準布の１０時間培養後回収した菌数の平均値Ｃ：加工布の１０時間培養後回収した菌数の平均値標準布には、抗菌防臭加工製品の加工効果評価試験マニ
ュアルに規定のものを使用した。静菌活性値が2.2 以上
のものを抗菌性有りと判定した。 (g)操業性製糸中における１日当たりの糸切れの回数が、１錘当た
り３回未満の場合は操業性を○とし、３〜６回の場合は
操業性を△、６回を超える場合を×とし、○を合格とし
た。

【００１８】実施例１〜７、比較例１〜７通常用いられる単成分用溶融紡糸機台を用い、表中に示
す光学純度のポリ−Ｌ−乳酸（カーギル社製Eco-PLA)を
使用して、紡糸温度 220℃にて溶融紡糸を行った。その
際、半未延伸糸（ＰＯＹ）を紡糸速度3500m/分で製糸し
た。吐出時の平均分子量、繊維の断面形状及び単位重量
当たりの表面積は表１、２に示す通りであった。

【００１９】この半未延伸糸を延伸し、伸度28〜35％の
延伸糸を得た。得られたポリ乳酸繊維の特性値と抗菌
性、生分解性を併せて表１、２に示す。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【表２】

【００２２】表１から明らかなように、実施例１〜７で
得られたポリ乳酸繊維は、強度、抗菌性の即効性（１０
時間培養時の抗菌性）、いずれも十分実用に供しえる値
を有するものであった。また、土壌６カ月後の生分解性
も良好であった。

【００２３】一方、比較例１は平均分子量が低く、十分
な強度を有していなかった。また、比較例２は平均分子
量が高いため、紡糸中に糸切れが多発した。比較例３、
４は単位重量当たりの表面積が低すぎるため１０時間の
培養時では、十分な抗菌性が得られなかった。次に、比
較例５は単位重量当たりの表面積が高すぎるため、紡糸
中に糸切れが多発した。比較例６は、Ｌ体の比率が低い
ため耐熱性に劣り、沸水中で融着してしまった。さら
に、比較例７は、Ｌ体の比率が高いため生分解性に劣
り、強度の低下が少なかった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、実用に供することがで
きる強度を有し、かつ、安価な生分解性を有する抗菌性
のポリ乳酸繊維が提供される。本発明のポリ乳酸繊維
は、衣料用資材として使用できる他、水産資材、農園芸
資材、生活資材、衛生材料、その他一般産業資材用とし
て好適であり、使用後は微生物が存在する環境下に放置
しておけば一定期間後には完全に分解するため、本発明
のポリ乳酸繊維を使用すれば、特別な廃棄物処理を必要
とすることなく、公害を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a)(b)は、本発明のポリ乳酸繊維の実施態様を
示す単フィラメントの断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均分子量が５万〜１３万、光学純度８
５．０〜９９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなり、単位重
量当たりの表面積が１８００〜６５００cm²/ｇであっ
て、静菌活性値が２．２以上であることを特徴とするポ
リ乳酸繊維。