JP2003253525A - ポリ乳酸系短繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 土壌や大気中で生分解性を示し、かつ熱処理
後の嵩高性や寸法安定性にも優れ、フィルター用途、ク
ッション用途、不織布用途などに好適に使用されるポリ
乳酸系短繊維を提供する。 【解決手段】 １４０℃における乾熱収縮率が３％以
下、好ましくは１％以下、捲縮率が５％以上、好ましく
は１０％以上、１５０℃における熱処理後の捲縮率の保
持率が５０％以上，好ましくは７０％以上であることを
特徴とするポリ乳酸系短繊維。ポリ乳酸系短繊維の主成
分であるポリ乳酸としては、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳
酸、又はＬ−乳酸とＤ−乳酸の共重合体などを採用でき
るが、光学純度が低くなると融点が低下してしまい、耐
熱性が悪くなるため、光学純度は９５％以上、特に９８
％以上が望ましい。

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、フィルター用不織布、クッション材用繊維構造
体、乾式不織布等の用途に好適に使用される、熱処理後
の嵩高性、寸法安定性に優れたポリ乳酸系短繊維に関す
るものである。 【０００２】 【従来の技術】これまで、主としてフィルター材にはポ
リオレフィン、クッション材にはポリウレタンが使用さ
れてきが、近年、地球環境保全の機運の高まりから、ポ
リオレフィン、ポリウレタン等はリサイクルできない点
で問題があり、ポリエチレンテレフタレートを代表とす
る芳香族ポリエステル繊維を主体とした繊維に代替が進
んでおり、その他の用途で広範に使用される乾式不織布
用途を含め、ポリエステル繊維の需要は高く、その用途
も様々である。 【０００３】しかし、リサイクルでは、回収、再生化等
に多大のコストが掛かることや、品質の面で十分ではな
いので、リサイクルの規模は未だ小さなものである。こ
のため、同じ地球環境保全の観点から、自然界で分解し
てガス化する、いわゆる生分解性繊維の開発が近年盛ん
に行われるようになり、数多くの提案が行われている。 【０００４】しかし、フィルター材、クッション材、乾
式不織布などの形成方法として、母材繊維に熱接着性の
樹脂を付与したり、あるいは熱接着性繊維と混綿した後
に、熱処処理をしようとする場合、生分解性繊維は一般
に熱処理時の収縮が大きく、また熱処理後に捲縮形態が
失われ、繊維が直線的なものとなり、得られる不織布な
どの繊維構造体の構造が単次元的になりやすく、目的の
嵩が得られないという問題や、高温雰囲気下で繊維構造
物を使用した場合には、熱変形しやすいという問題があ
った。 【０００５】 【本発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の課
題を解決し、土壌や大気中で生分解性を示し、かつ熱処
理後の嵩高性や寸法安定性にも優れ、フィルター用途、
クッション用途、不織布用途などに好適に使用されるポ
リ乳酸系短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
題を解決し、熱処理後の嵩高性、寸法安定性に優れたポ
リ乳酸系短繊維を開発するために鋭意検討を重ねた結
果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、１４０℃
における乾熱収縮率が３％以下、捲縮率が５％以上、１
５０℃における熱処理後の捲縮率の保持率が５０％以上
であることを特徴とするポリ乳酸系短繊維を要旨とする
ものである。 【０００７】 【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。本発明において、ポリ乳酸系短繊維の主成分であ
るポリ乳酸としては、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸、又
はＬ−乳酸とＤ−乳酸の共重合体などを採用できるが、
光学純度が低くなると融点が低下してしまい、耐熱性が
悪くなるため、光学純度は９５％以上、特に９８％以上
が望ましい。 【０００８】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には、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には、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９５％、Ｄ−乳酸５％からなる場合には、このポ
リ乳酸樹脂の光学純度は９５％となる。 【０００９】また、本発明におけるポリ乳酸には、目的
を損なわない範囲で、ε−カプロラクトンなどの環状ラ
クトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪
酸、α−ヒドロキシ吉草酸などのα−オキシ酸類、エチ
レングリコール、１，４−ブタンジオールなどのグリコ
ール類、コハク酸、セバシン酸等のジカルボン酸類を含
有してもよい。 【００１０】本発明のポリ乳酸系短繊維は、母材繊維と
して、熱接着性繊維と混合したり、熱接着性樹脂を付与
して熱処理することにより熱接着され、繊維構造物を形
成するものである。繊維構造物を作成する際に行う熱処
理は、通常、熱接着性繊維の接着成分の融点以上の温度
で行われ、高い場合で熱接着性繊維の接着成分の融点よ
り５０℃高い温度で行われる。 【００１１】一般に、ポリ乳酸系短繊維を熱接着する場
合の、熱接着性繊維や熱接着性樹脂は生分解性を有して
いるものであり、これらの繊維や樹脂の融点は、一般に
９０〜１３０℃程度であり、また、母材繊維であるポリ
乳酸系繊維の融点は１３０〜１７０℃程度であるため、
通常、ポリ乳酸系短繊維を熱処理し、繊維構造物を作成
する場合には、１１０〜１５０℃程度で行われる。 【００１２】そこで、本発明の短繊維においては、１４
０℃における乾熱収縮率が３％以下、好ましくは１％以
下であることが必要である。短繊維の乾熱収縮率が３％
より高いと、繊維構造体を作成する際の熱処理による熱
変形により、目的とする寸法や風合いの繊維構造体が得
られ難くなる。短繊維の乾熱収縮率を３％以下とするこ
とによって、繊維構造体を作成する際の熱処理時による
変形が少なく、また、得られる繊維構造体も熱変形し難
いものとなる。 【００１３】また、本発明のポリ乳酸短繊維の捲縮率
は、５％以上、好ましくは１０％以上であることが必要
である。捲縮率が５％より小さいと、単繊維同士の絡み
が弱く、工程通過性や加工性が低下するため好ましくな
い。 【００１４】また、本発明においては、温度１５０℃で
の熱処理後における捲縮率の保持率が５０％以上、好ま
しくは７０％以上であることが必要である。熱処理後に
おける短繊維の捲縮率の保持率を５０％以上とすること
によって、繊維構造体における短繊維の捲縮形態が、２
次元あるいは３次元構造のものとなり、得られる繊維構
造体は嵩高性に優れ、熱変形し難いものとなる。捲縮率
の保持率が５０％未満であると、熱処理後に捲縮形態が
失われ、繊維が直線的なものとなり、得られる繊維構造
体の構造が単次元的になりやすく嵩が低下する。また、
高温雰囲気下で繊維構造物を使用した場合に熱変形しや
すいものとなる。なお、捲縮数は５〜３０個／２５ｍ
ｍ、特に１０〜２０個／２５ｍｍが好ましい。 【００１５】ここで、本発明の短繊維の性能として、１
５０℃での熱処理後における捲縮率の保持率を５０％以
上とするには、次のような方法で製造することが好まし
い。まず、ポリ乳酸樹脂を溶融紡糸し、これを３．０〜
５．０倍に延伸した後、温度８０〜１２０℃で緊張熱処
理を行い、押し込み式捲縮付与機で捲縮を付与し、その
後１３０〜１６０℃にて無緊張下熱処理を行い、短繊維
に切断する。この方法により得られる短繊維の捲縮率の
保持率が高くなる理由は明らかではないが、緊張熱処理
を行い、捲縮を付与した後に行う無緊張下熱処理を、緊
張熱処理温度より高温で行うことにより、捲縮形態を固
持した状態で結晶化が進み、強固な捲縮が付与されると
ものと推定される。 【００１６】延伸、緊張熱処理、捲縮付与、無緊張下熱
処理工程は、連続して、あるいは別工程で行ってもよ
い。その後、目的に応じて、任意の長さに切断すること
によって短繊維とする。 【００１７】ポリ乳酸系短繊維の繊度は特に限定される
ものでなく、用途により決めればよいが、一般には１〜
６０ｄｔｅｘ、好ましくは４〜４０ｄｔｅｘである。繊
維の断面形状は、丸断面をはじめ、偏平、六葉、Ｗ型、
Ｈ型、三角断面などの異形断面、あるいは中空断面でも
よい。また、中空断面とする場合は、中空率を５〜３０
％とすることが好ましい。 【００１８】本発明のポリ乳酸系短繊維には、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。 【００１９】 【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）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Ｓｔｙｒａｇｅｌ Ｈ
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。 （３）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ｓｕｍｉｃｈｉ
ｒａｌ ＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置によ
り検出した。 （４）単糸繊度（ｄｔｅｘ） ＪＩＳ Ｌ−１０１５ ７−５−１−１Ａの方法により
測定した。 （５）繊維強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ） ＪＩＳ Ｌ−１０１５ ７−７−１の方法により測定し
た。 （６）乾熱収縮率（％） ＪＩＳ Ｌ−１０１５ ７−１５−２の方法により測定
した。なお、処理温度は１４０℃とした。 （７）捲縮率（％） ＪＩＳ Ｌ−１０１５−７−１２−１２の方法により測
定した。 （８）捲縮率の保持率（％） 得られた短繊維を温度１５０℃の熱風乾燥機中で２０分
間放置した後、ＪＩＳＬ−１０１５−７−１２−１２の
方法により熱処理後の捲縮率を測定した。このとき、熱
処理後の捲縮率と熱処理前の捲縮率を前記（７）の方法
で求め、下記の式を用いて捲縮率の保持率を求めた。 捲縮率の保持率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００ Ａ：熱処理前の捲縮率（％） Ｂ：熱処理後の捲縮率（％） （９）熱処理後の不織布の厚み（ｍｍ） 試料である短繊維8 ０質量％と、繊度が２．２dtex、カ
ット長が５１ｍｍ、鞘部の融点が１３０℃である芯鞘型
のポリ乳酸熱接着性繊維２０質量％とを混綿し、カ−ド
にて目付３００ｇ／ｍ² のウエブを作成し、このウェブ
を連続熱処理機にて１５０℃×３分間の熱接着処理を行
い、得られた不織布の厚みを測定した。なお、今回の測
定では、熱処理後の不織布の厚みが２０ｃｍ以上を合格
とした。 【００２０】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を、孔数が４０である通常の単一成分用
ノズルを用いて、吐出量３２３ｇ／分、温度２２０℃に
て紡糸し、引取速度７００ｍ／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。 【００２１】得られた未延伸糸を集束して糸条束とし、
延伸温度７０℃、延伸速度１００ｍ／分で２．９０倍に
延伸し、緊張下で１１０℃の熱処理を行った後、押し込
み型の捲縮機にて、捲縮を付与した。次いで、無緊張下
で１５０℃×５分の熱処理をした後、５１ｍｍに切断し
て、単糸繊度３３ｄｔｅｘ、強度３．１ｃＮ／ｄｔｅ
ｘ、乾熱収縮率０．４％、捲縮率１４．２％のポリ乳酸
系短繊維を得た。 【００２２】得られた短繊維８０質量％と、繊度が２．
２dtex、カット長が５１ｍｍ、鞘部の融点が１３０℃の
芯鞘型ポリ乳酸熱接着性繊維２０質量％とを混綿し、カ
−ドにて目付３００ｇ／ｍ² のウエブを作成した。この
ウェブを連続熱処理機にて１５０℃×３分間の熱接着処
理を行い、不織布を得た。この不織布の厚みを測定した
ところ、４３．２ｍｍであった。 【００２３】実施例２〜３、比較例１〜４ ポリ乳酸繊維の延伸工程における緊張下での熱処理温
度、その後の工程での無緊張下での熱処理温度を表１の
ように変更し、その他は実施例１の方法と同様にして、
ポリ乳酸系短繊維及びこれらの短繊維を使用した不織布
を得た。得られた短繊維と不織布の評価結果を表１に示
す。 【００２４】 【表１】 【００２５】表１から明らかなように、実施例１〜３の
ポリ乳酸系短繊維は、乾熱収縮率が低く、捲縮率、捲縮
率の保持率も高いものであり、この短繊維から得られた
不織布（繊維構造体）も嵩高性に優れたものであった。 【００２６】一方、比較例１〜２で得られた短繊維は、
乾熱収縮率が高く、熱処理後の捲縮率の保持率が低いも
のであり、このため、不織布作成時の熱処理により、捲
縮の形態が直線状となり、得られた不織布は嵩高性のな
いものであった。また、比較例３〜４で得られた短繊維
は、乾熱収縮率が低いものであったが、無緊張熱処理時
に捲縮の形態が直線状となり、得られた短繊維は捲縮率
が低く、ウェブ作成が不可能であった。 【００２７】 【発明の効果】本発明によれば、熱処理による捲縮率の
保持率が５０％以上と、耐熱性のある捲縮を有するポリ
乳酸系短繊維が提供され、この短繊維を使用して不織布
などの繊維構造体を形成すれば、繊維構造体における短
繊維の捲縮形態が２次元あるいは３次元構造となるた
め、嵩高性に優れ、熱変形しにくい繊維構造体が得ら
れ、フィルター、クッション、不織布等の用途に好適に
利用可能となる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 １４０℃における乾熱収縮率が３％以
   下、捲縮率が５％以上、１５０℃における熱処理後の捲
   縮率の保持率が５０％以上であることを特徴とするポリ
   乳酸系短繊維。