JP2004084118A

JP2004084118A - Method for producing biodegradable fiber

Info

Publication number: JP2004084118A
Application number: JP2002246500A
Authority: JP
Inventors: Yasuyoshi Horiguchi; 堀口　泰義; Nobuyuki Takano; 高野　伸幸
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2002-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2022-08-27
Also published as: JP4259070B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method decreasing restriction on spinning of a biodegradable resin and enabling production of many varieties of fibers having broad fiber diameters from fine denier to thick denier even in same raw material and nonwoven fabrics. <P>SOLUTION: The method for producing the biodegradable fiber comprises controlling a water content in a melted polymer by adding water to the polymer before or while heat-melting a resin composed of an aliphatic polyester having thermal plasticity when carrying out heating and melt-spinning of the resin. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生分解性繊維の製造方法に関するものである。
【０００２】
さらに詳しくは、熱可塑性樹脂を加熱溶融以前もしくは溶融しながら水分を添加して溶融ポリマーの水分率を調整し、ひいては紡糸される溶融ポリマーの粘度を調整することによって効率的に所望の通りに繊維径を変更することを可能とする生分解性繊維の製造方法に関するものである。
【０００３】
特に、本発明の該生分解性繊維の製造方法は、構成繊維として生分解性繊維を用いた生分解性の不織布を製造するに際して、不織布として要望される各種の機械的・物理的特性に対応して、各種の繊維径を有する生分解性不織布を自在に製造するのに有効に用いることのできる方法である。
【０００４】
【従来の技術】
スパンボンド不織布あるいはメルトブロー不織布などに代表される長繊維不織布は、土木資材、生活資材、医療衛生材料などの用途分野でその伸びは著しい。
【０００５】
中でもポリプロピレン繊維からなる不織布あるいはポリエステル繊維からなる不織布は多く使用されているが、一般にこれらの不織布は自己分解機能がなく、土中に埋め立てたとしても腐食せず、使用済みの該不織布製品は焼却処理あるいは埋め立て処理に供されることが一般的であった。
【０００６】
しかし、これらの処理に供したとしても処理費用が高いばかりでなく、いずれも自然環境を破壊することにつながる等の問題を含むものであった。
【０００７】
かかる問題を改善せんとして、例えば、自然分解性を有する樹脂を用いた、いわゆる生分解性繊維とその応用技術の開発・検討が盛んに行われている。例えば、特開平１０−４６４６３号公報や、特開平０９−９５８５１号公報には、不織布の製造に生分解性繊維を使用することについての発明が記載されている。
【０００８】
微生物分解性を有する重合体として、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエーテルアミド、ポリビニールアルコールなどがあるが、これら重合体からスパンボンドあるいはメルトブローなどによる溶融紡糸法による長繊維不織布の製造は、それぞれポリマーの特性により異なるが、融点あるいは結晶化速度、熱分解性など多くの制約があり、溶融紡糸可能な範囲は極めて狭く困難なものであった。
【０００９】
すなわち、ポリプロピレンあるいはポリエチレンテレフタレート樹脂のように紡糸する際の熱分解性に対して比較的安定であるポリマーでは、同一原料であっても細繊度化に際しては曳糸性を向上させるため、紡糸時の溶融温度を高くすることで溶融粘度を調整することが可能となる。特に、メルトブロー不織布を製造するに際しては、紡糸温度を変更し、溶融時の粘度を変更することにより、繊維径は１μｍから１５μｍ程度までの変更が可能である。
【００１０】
しかし、前述したように、例えば生分解性樹脂がポリ乳酸である場合、紡糸温度が２５０℃以上であるときには、ポリマーの熱分解が急速に進み、分解ガスが発生するなどの現象が発生し、このために紡糸温度を調整することにより繊維径を変更できる範囲は極めて狭く困難である。このため、使用した原料ポリマー特性によって紡糸可能な繊維径フィラメント特性などが決まってしまうなど、調整可能な範囲は極めて狭く、また繊維径を変更するなど、多品種少量生産に対応するためには分子量の異なる原料が必要となり、コスト的にも高く生産化に値するものでなかった。
【００１１】
また、溶融粘度を低下させるためポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、あるいはポリエチレンサクシネートのような脂肪族ポリエステルポリマーを可塑剤として用いることもできるが、添加する工程が増加するという問題もあり実際的ではない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者らは、かかる生分解性樹脂のもつ紡糸上の制約を解決し、同一原料でも紡糸時の粘度調整を可能とすべく鋭意検討した結果、本発明に到達したものであり、本発明の目的は、生分解性樹脂の紡糸上の制約を減少させ、同一原料でも細デニールから太デニールまで幅広い繊維径をもつ多品種の繊維および不織布製造を可能とする生分解性繊維の製造方法と不織布の製造方法を実現せんとするものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の生分解性繊維の製造方法は、以下の構成からなる。
【００１４】
すなわち、熱可塑性を有する脂肪族ポリエステルからなる樹脂を加熱溶融紡糸するに際し、加熱溶融以前にもしくは溶融しながら水分を添加して溶融ポリマー中の水分率を調整して紡糸することを特徴とする生分解性繊維の製造方法である。
【００１５】
また、かかる本発明の生分解性繊維の製造方法において、好ましくは、溶融時の溶融ポリマー中の水分率を１００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍの範囲内にして行なうものである。また、前記樹脂の溶融を、溶融温度が（樹脂の融点）℃〜（融点＋８０）℃の温度範囲内で行なうものである。
【００１６】
また、本発明の生分解性繊維からなる不織布の製造方法は、スパンボンド法またはメルトブロー法によって不織布を製造するに際して、上記した本発明の生分解性繊維の製造方法を用いて製糸して不織布を製造することを特徴するものである。
【００１７】
また、本発明の方法において、好ましくは、生分解性繊維が、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエーテルアミド、ポリビニルアルコールの群から選ばれた少なくとも１種のポリマーからなるものであることを特徴とする生分解性繊維もしくは不織布の製造方法とするのが好ましいものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、更に詳しく本発明の熱可塑性を有する生分解性繊維の製造方法について説明をする。
【００１９】
本発明の生分解性繊維の製造方法は、生分解樹脂を加熱溶融紡糸する際に、加熱溶融以前に、もしくは溶融しながら水分を添加することにより、溶融ポリマー中の水分率を調整し、そのことによって溶融粘度を調整し、種々の繊維径をもつ生分解性繊維を容易に製造することができるようにしたものである。
【００２０】
本発明に用いる生分解ポリマーとしてはポリ乳酸が最適である。ポリ乳酸としては好ましくはＬ−乳酸を主成分とするポリエステルがよい。ここで、Ｌ−乳酸を主成分とするとは、構成成分の６０重量％以上がＬ−乳酸からなることを意味し、残りは４０重量％以上を超えない範囲でＤ−乳酸を含有するポリエステルであって差し支えないということである。
【００２１】
生分解性繊維を製造する際の溶融温度は、例えば融点が１７０℃であるポリ乳酸である場合、樹脂の融点以上、（樹脂の融点＋８０℃）以下の範囲内とするのが好ましく、より好ましくは融点以上、（樹脂の融点＋２０〜７０℃）以下までであることがよい。融点より８０℃高い温度よりも高い温度で溶融した場合、樹脂の熱分解が激しく分解ガスが発生するなど紡糸が難しくなる。
【００２２】
ポリ乳酸の製造方法には、乳酸を原料として、いったん環状二量体であるラクテドを生成せしめ、その後、開環重合を行うようにする二段階ラクテド法と、乳酸を原料として溶媒中で直接脱水縮合を行う一段階の直接重合法とが知られている。本発明で用いるポリ乳酸はいずれの方法で得たものでもよい。
【００２３】
ラクテド法によって得たポリマーの場合には、ポリマー中に含有される環状二量体が溶融紡糸時に気化して糸班の原因になるため、溶融紡糸以前の段階でポリマー中に含有される環状二量体の含有量を０．１重量％以下にすることが望ましい。また、直接重合法の場合には、環状二量体に起因する問題が実質的にないため製糸性の観点からより好適である。
【００２４】
フィラメントあるいはスパンボンド法による長繊維フィラメントあるいはステープル用生分解繊維に用いる場合、重量平均分子量として１０万〜３０万であるものが良く、より好ましくは１０万〜２０万のものが良い。重量平均分子量が３０万以上のポリマーを用い、通常の溶融紡糸と同様に、原料中の水分率が５０ｐｐｍ以下となるまで乾燥使用した場合、紡糸温度が２３５℃では溶融時の粘度が高く、曳糸性が乏しいため安定した紡糸が困難である。また、溶融粘度を低下させるべく紡糸温度を融点＋８０℃以上までアップさせると、熱分解が激しくなり気泡切れが増加するなどこれも安定紡糸が不可能となる。
【００２５】
また、重量平均分子量が１０万よりも少ない原料を用いると、繊維の強度が低くなり十分な特性をもったものが得られないという問題がある。
【００２６】
特に、重量平均分子量が高い原料を用い、溶融時の樹脂水分率が５０ｐｐｍ以下である場合、１５００ｍ／分以上の高速紡糸が困難となる。また、重量平均分子量が１０万〜３０万の原料であって、紡糸性、品質の点から生分解性繊維を製造する上で生産可能な範囲であっても、熱分解とのかねあいから紡糸温度の上限に制約があるため重量平均分子量の高い原料を用いた場合は、曳糸性の点からフィラメントの繊度を太くせざるを得ず、細繊度のフィラメントを紡糸するには原料の重量平均分子量の低いものを使用する必要があった。
【００２７】
しかし、本発明の製造方法を採用することにより、容易に同一原料であっても種々の繊維径をもったフィラメントを製造することが可能となる。
【００２８】
メルトブロー不織布についても同様であり、メルトブロー不織布に用いる場合のポリ乳酸は、重量平均分子量として２０万以下、より好ましくは５万〜１５万の範囲であるものが良く、更に好ましくは６万〜１３万であることが良い。重量平均分子量が１５万よりも大きいと、ポリ乳酸を溶融する際の熱分解との関係から溶融温度を２５０℃以下とする必要があり、溶融温度が高くなると紡糸性が不良となりポリマーの固まりであるショットが多発する。
【００２９】
しかし、本発明を採用することで同一原料であっても容易に繊維径の異なったメルトブロー不織布を製造することができる。
【００３０】
水分率の調整は、加熱溶融以前にもしくは溶融しながら水分を添加することにより行うことが重要である。
【００３１】
本発明方法を採用するに当たっては、乾燥工程で原料中の水分を除去するとともに原料を結晶化させたものを使用することが好ましい。すなわち、ポリ乳酸樹脂の場合、バキュームドライヤーで乾燥温度９０〜１１０℃で乾燥し、水分率が５０ｐｐｍ以下となるように原料を乾燥した後、再度、目標水分率が得られるに必要な水を付与撹拌することで乾燥後の水分レベルを容易に調整することができる。
【００３２】
また、原料チップを５０ｐｐｍ以下のレベルまで乾燥し、エクストルーダーで溶融する直前に水蒸気を付与、またベントエクストルーダーではベント口から逆に水を付与することも可能であり、目標水分率に調整した後、溶融することで粘度調整することも可能である。目標とする水分率は使用する原料及び目標とする繊維径によっても異なるが、１００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍが好ましく、より好ましくは２００ｐｐｍ〜３０００ｐｐｍである。
【００３３】
すなわち、具体的には、水分の添加を、好ましくは、原料樹脂の乾燥時または乾燥後の加熱溶融開始の直前時に行ない、溶融時の溶融ポリマー中の水分率を１００ｐｐｍ〜５０００ｐｐｍの範囲内にして行なうことである。
【００３４】
水分率が１００ｐｐｍ未満である場合、水分率が低すぎるために水分調整が極めて困難であり、溶融後の粘度ばらつきも大きくなる。また、水分率が５０００ｐｐｍよりも高い場合、分解が激しく紡糸糸切れが多発するなどにより操業性が悪化する問題がある。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明の詳細を説明するが、実施例で使用した各特性値は次の測定方法によって求めたものである。
（１）原料水分率（ｐｐｍ）：
カールフィッシャ水分計を用い、水分気化装置の炉内温度を１５０℃とし、カールフィッシャ滴定装置のスイッチを入れ、空気１００ｍｌ／分を通気してブランク測定を行う。
【００３６】
さらに気化装置のサンプル投入口にチップ試料５ｇを投入して滴定する。滴定終了後、ボードを取り出しデシケーター中で冷却した後、試料量を直示天秤で秤量する。原料水分率（ｐｐｍ）は、以下により算出するものである。
【００３７】
水分（ｐｐｍ）＝Ｔ／Ｓ
Ｔ：試料中の水分量（マイクログラム）
Ｓ：水分気化後の試料量（ｇ）
（２）繊維径（μｍ）：
不織布からランダムに５個のサンプルを採取し、シートの表面を走査型電子顕微鏡を用い、メルトブロー不織布の場合１０００〜３０００倍に、スパンポンド不織布の場合２００〜３００倍に拡大し、それぞれ２０本、合計１００本の繊維径を測定し、その平均値を不織布の繊維径とした。
（３）紡糸性：
スパンボンド不織布の紡糸設備、あるいはメルトブロー不織布の紡糸設備を用い、紡糸した際に、紡糸状況を見て、次の三段階の評価をした。
【００３８】
○：単糸切れが全くなく、また得られたシートにも欠点の発生が全く認められず優れた紡糸性を有すると判断されたもの。
【００３９】
△：単糸切れは時々あるが、製品として使用できる程度の欠点であると判断されたもの。
【００４０】
×：単糸切れが多く、シート中への欠点混入も多くあり、製品としての使用価値がないと判断されたもの。
実施例１〜４
重量平均分子量が２０万、数平均分子量が１０万であるポリ乳酸チップを温度１００℃の真空乾燥機で２４時間乾燥し、水分率が３０ｐｐｍである乾燥チップを得た。引き続き同設備を用い、乾燥機中に水を添加し十分にブレンドし、水分率が２５００ｐｐｍである原料を得た。前記と同様の方法で原料を乾燥した後、乾燥チップへの水の添加量を変更し、水分率が２１００ｐｐｍ、１０００ｐｐｍ、３００ｐｐｍの原料を作成した。この原料を用いて口金孔数が１００孔／ｍのメルトブロー不織布の製造設備により、エクストルーダーの溶融温度を２２０℃、紡糸温度２３０℃、吐出量３５０ｇ／分、熱風温度２６０℃、熱風圧力０．０８Ｍｐａで紡糸してネットコンベアー上に捕集し、目付が４０ｇ／ｍ^２であるシートを得た。
【００４１】
それぞれの水準の紡糸性と得られたシートの繊維径を測定したところ、表１に示した通り、紡糸性、品位とも良好であり、同一原料によって繊維径が容易に変更可能なことが確認できた。
【００４２】
【表１】

【００４３】
比較例１
実施例１と同様の原料を用い、温度１００℃で２４時間乾燥し水分率が２０ｐｐｍである乾燥チップを得た。
【００４４】
この原料を用いて口金孔数が１０００孔／ｍであるメルトブロー不織布の製造設備を用い、エクストルーダーの溶融温度を２２０℃、紡糸温度２３０℃、吐出量３５０ｇ／分、熱風温度２６０℃、熱風圧力０．０８Ｍｐａで紡糸し、ネットコンベアー上に捕集し、目付が４０ｇ／ｍ^２であるシートを得た。
【００４５】
得られたシートの繊維径は８μｍであった。
【００４６】
引き続き、繊維径を変更すべくエクストルーダー溶融温度を２６０℃、紡糸温度２６０℃、吐出量３５０ｇ／分、熱風温度２９５℃、熱風圧力０．０８Ｍｐａで紡糸しネット上に捕集し、目付が４０ｇ／ｍ^２であるシートを得た。得られたシートの繊維径は２．３μｍであったが、ポリマーの熱分解に起因し、ショットと呼ばれるポリマー状の固まりが多数見られ、製品として満足できるものでなかった。また紡糸性についても良くなく、安定した紡糸はできないと判断されるものであった。
実施例５
実施例１と同様の原料を用い、温度１００℃で２４時間乾燥し、水分率が２０ｐｐｍである乾燥チップを得た。
【００４７】
得られたチップを用いエクスルーダーフィード部直上に設けた加湿装置により溶融直前のチップ水分率が２０００ｐｐｍ及び１０００ｐｐｍになるように調整して、それぞれエクストルーダー溶融温度２２０℃、紡糸温度２３０℃、吐出量３５０ｇ／分、熱風温度２６０℃、熱風圧力０．０８Ｍｐａで紡糸してネット上に捕集し、目付が４０ｇ／ｍ^２のシートを得た。
【００４８】
いずれの水分率のものとも紡糸性は良好であり、得られたシートの平均繊維径は水分率２０００ｐｐｍのもので２μｍ、１０００ｐｐｍのもので４．５μｍであり、供給チップの水分率を簡単に調整することで紡糸性を損ねることなく、繊維径の変更が容易に調整可能であことが確認できた。
【００４９】
【発明の効果】[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a biodegradable fiber.
[0002]
More specifically, by adding water before or during heating and melting the thermoplastic resin to adjust the moisture content of the molten polymer, and thereby adjusting the viscosity of the molten polymer to be spun, the fiber can be efficiently produced as desired. The present invention relates to a method for producing a biodegradable fiber capable of changing its diameter.
[0003]
In particular, the method for producing the biodegradable fiber of the present invention corresponds to various mechanical and physical properties required as a nonwoven fabric when producing a biodegradable nonwoven fabric using the biodegradable fiber as a constituent fiber. This is a method that can be effectively used to freely produce biodegradable nonwoven fabrics having various fiber diameters.
[0004]
[Prior art]
Long-fiber nonwoven fabrics represented by spunbonded nonwoven fabrics or melt-blown nonwoven fabrics have shown remarkable growth in application fields such as civil engineering materials, living materials and medical hygiene materials.
[0005]
Above all, nonwoven fabrics made of polypropylene fibers or nonwoven fabrics made of polyester fibers are widely used, but in general, these nonwoven fabrics do not have a self-decomposition function, do not corrode even when buried in soil, and the used nonwoven fabric products are incinerated. It is common to provide for treatment or landfill.
[0006]
However, even if these treatments are provided, not only is the treatment cost high, but all of them involve problems such as destruction of the natural environment.
[0007]
In order to solve such a problem, for example, so-called biodegradable fibers using a resin having natural degradability and development and examination of applied technology thereof have been actively conducted. For example, JP-A-10-46463 and JP-A-09-95851 disclose inventions relating to the use of biodegradable fibers in the production of nonwoven fabrics.
[0008]
Examples of the polymer having biodegradability include polylactic acid, polyhydroxybutyrate, polyglycolic acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, polyetheramide, and polyvinyl alcohol. The production of long-fiber nonwoven fabrics by the melt spinning method differs depending on the characteristics of the polymer, but there are many restrictions such as melting point, crystallization rate, and thermal decomposition, and the range in which melt spinning is possible is extremely narrow and difficult. .
[0009]
In other words, for a polymer that is relatively stable to thermal decomposition during spinning, such as polypropylene or polyethylene terephthalate resin, even if the same raw material is used, the spinning property is improved when the fineness is reduced. By increasing the melting temperature, the melt viscosity can be adjusted. In particular, when producing a melt-blown nonwoven fabric, the fiber diameter can be changed from about 1 μm to about 15 μm by changing the spinning temperature and the viscosity at the time of melting.
[0010]
However, as described above, for example, when the biodegradable resin is polylactic acid, when the spinning temperature is 250 ° C. or higher, the thermal decomposition of the polymer proceeds rapidly, and a phenomenon such as generation of a decomposition gas occurs. For this reason, the range in which the fiber diameter can be changed by adjusting the spinning temperature is extremely narrow and difficult. For this reason, the adjustable range is extremely narrow, such as the fiber diameter filament characteristics that can be spun depending on the characteristics of the raw material polymer used, and the molecular weight is required to respond to high-mix low-volume production, such as changing the fiber diameter. And different raw materials were required, and the cost was high and was not worthy of production.
[0011]
In addition, to reduce the melt viscosity, polycaprolactone, polybutylene succinate, or an aliphatic polyester polymer such as polyethylene succinate can be used as a plasticizer, but in practice there is a problem that the number of steps to be added increases. Absent.
[0012]
[Problems to be solved by the invention]
The present inventors have solved the spinning limitations of such a biodegradable resin, and have made intensive studies to enable viscosity adjustment during spinning with the same raw material. The purpose of this method is to reduce the restrictions on spinning of biodegradable resins, and to produce biodegradable fibers that enable the production of a wide variety of fibers and nonwovens having a wide range of fiber diameters from fine denier to thick denier even with the same raw material. It is intended to realize a method for manufacturing a nonwoven fabric.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for producing a biodegradable fiber of the present invention has the following constitution.
[0014]
That is, when a resin made of an aliphatic polyester having thermoplasticity is heated and melt-spun, water is added before or while being heated and melted to adjust the moisture content in the molten polymer and then spun. This is a method for producing degradable fibers.
[0015]
In the method for producing a biodegradable fiber of the present invention, preferably, the moisture content in the molten polymer at the time of melting is in the range of 100 ppm to 5000 ppm. The melting of the resin is performed at a melting temperature of (the melting point of the resin) ° C to (melting point + 80) ° C.
[0016]
Further, the method for producing a nonwoven fabric comprising the biodegradable fiber of the present invention comprises, when producing a nonwoven fabric by a spunbond method or a melt blow method, forming a nonwoven fabric by using the above-described method for producing a biodegradable fiber of the present invention. It is characterized by being manufactured.
[0017]
In the method of the present invention, preferably, the biodegradable fiber is at least one selected from the group consisting of polylactic acid, polyhydroxybutyrate, polyglycolic acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, polyetheramide, and polyvinyl alcohol. It is preferable to use a method for producing a biodegradable fiber or a nonwoven fabric, which is made of one kind of polymer.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the method for producing the biodegradable fiber having thermoplasticity of the present invention will be described in more detail.
[0019]
The production method of the biodegradable fiber of the present invention, when heating and spinning the biodegradable resin, prior to heat melting, or by adding water while melting, to adjust the moisture content in the molten polymer, the Thereby, the melt viscosity is adjusted so that biodegradable fibers having various fiber diameters can be easily produced.
[0020]
Polylactic acid is most suitable as the biodegradable polymer used in the present invention. As the polylactic acid, a polyester containing L-lactic acid as a main component is preferable. Here, the expression "L-lactic acid as the main component" means that 60% by weight or more of the component is composed of L-lactic acid, and the remainder is a polyester containing D-lactic acid within a range not exceeding 40% by weight or more. That is, there is no problem.
[0021]
The melting temperature at the time of producing the biodegradable fiber is, for example, in the case of polylactic acid having a melting point of 170 ° C., preferably within the range of the melting point of the resin or more and (the melting point of the resin + 80 ° C.) or less, more preferably. Is preferably not less than the melting point and not more than (the melting point of the resin + 20 to 70 ° C.). When the resin is melted at a temperature higher than the melting point by 80 ° C., spinning becomes difficult, for example, thermal decomposition of the resin is severe and a decomposition gas is generated.
[0022]
Polylactic acid is produced by a two-stage lactide method in which lactic acid is used as a raw material to produce a cyclic dimer, lactide, and then ring-opening polymerization is performed. A one-stage direct polymerization method in which condensation is performed is known. The polylactic acid used in the present invention may be obtained by any method.
[0023]
In the case of the polymer obtained by the lactide method, the cyclic dimer contained in the polymer is vaporized at the time of melt spinning and causes thread spots. Therefore, the cyclic dimer contained in the polymer before the melt spinning is obtained. It is desirable that the content of the monomer be 0.1% by weight or less. Further, in the case of the direct polymerization method, since there is substantially no problem caused by the cyclic dimer, it is more preferable from the viewpoint of spinning properties.
[0024]
When used as filaments or filament fibers or spunbond biodegradable fibers, those having a weight average molecular weight of 100,000 to 300,000 are preferable, and those having a weight average molecular weight of 100,000 to 200,000 are more preferable. When a polymer having a weight-average molecular weight of 300,000 or more is used by drying until the water content in the raw material becomes 50 ppm or less as in ordinary melt spinning, when the spinning temperature is 235 ° C, the viscosity at the time of melting is high, Stable spinning is difficult due to poor yarn properties. Further, when the spinning temperature is raised to a melting point + 80 ° C. or higher in order to lower the melt viscosity, stable spinning becomes impossible, for example, because thermal decomposition becomes severe and bubbles are increased.
[0025]
In addition, when a raw material having a weight average molecular weight of less than 100,000 is used, there is a problem that the strength of the fiber is reduced and a fiber having sufficient properties cannot be obtained.
[0026]
In particular, when a raw material having a high weight average molecular weight is used and the resin moisture content at the time of melting is 50 ppm or less, high-speed spinning at 1500 m / min or more becomes difficult. In addition, even if the raw material has a weight average molecular weight of 100,000 to 300,000 and is in a range that can be produced for producing biodegradable fibers from the viewpoint of spinnability and quality, the spinning temperature is limited due to thermal decomposition. When a raw material with a high weight average molecular weight is used because of the upper limit of the filament, the fineness of the filament must be increased from the viewpoint of spinnability. Had to be used.
[0027]
However, by employing the production method of the present invention, it is possible to easily produce filaments having various fiber diameters even with the same raw material.
[0028]
The same applies to the melt-blown nonwoven fabric, and the polylactic acid used in the melt-blown nonwoven fabric has a weight average molecular weight of 200,000 or less, more preferably 50,000 to 150,000, and still more preferably 60,000 to 130,000. Good to be. If the weight average molecular weight is greater than 150,000, the melting temperature must be 250 ° C. or less in relation to the thermal decomposition when melting the polylactic acid. There are many shots.
[0029]
However, by employing the present invention, melt-blown nonwoven fabrics having different fiber diameters can be easily produced even with the same raw material.
[0030]
It is important to adjust the moisture content by adding moisture before or while heating and melting.
[0031]
In employing the method of the present invention, it is preferable to use a material obtained by removing water in the raw material and crystallizing the raw material in the drying step. That is, in the case of a polylactic acid resin, after drying with a vacuum dryer at a drying temperature of 90 to 110 ° C. and drying the raw material so that the moisture content becomes 50 ppm or less, water necessary for obtaining the target moisture content is provided again. By stirring, the moisture level after drying can be easily adjusted.
[0032]
In addition, the raw material chips were dried to a level of 50 ppm or less, and steam was applied immediately before melting with an extruder, and water could be applied in reverse from a vent port with a vent extruder. Thereafter, the viscosity can be adjusted by melting. Although the target moisture content varies depending on the raw material used and the target fiber diameter, it is preferably 100 ppm to 5000 ppm, more preferably 200 ppm to 3000 ppm.
[0033]
That is, specifically, the addition of water is preferably performed at the time of drying of the raw material resin or immediately before the start of heating and melting after drying, so that the water content in the molten polymer at the time of melting falls within the range of 100 ppm to 5000 ppm. It is to do.
[0034]
When the water content is less than 100 ppm, the water content is too low, so that it is extremely difficult to adjust the water content, and the viscosity variation after melting becomes large. In addition, when the water content is higher than 5000 ppm, there is a problem that the operability is deteriorated due to severe decomposition and frequent breakage of the spun yarn.
[0035]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to Examples. Each characteristic value used in Examples is determined by the following measurement method.
(1) Raw material moisture percentage (ppm):
Using a Karl Fischer moisture meter, the temperature in the furnace of the moisture vaporizer is set to 150 ° C., the Karl Fischer titrator is turned on, and 100 ml / min of air is ventilated to perform a blank measurement.
[0036]
Further, 5 g of the chip sample is introduced into the sample inlet of the vaporizer and titrated. After completion of the titration, the board is taken out and cooled in a desiccator, and the amount of the sample is weighed by a direct balance. The raw material moisture percentage (ppm) is calculated as follows.
[0037]
Moisture (ppm) = T / S
T: amount of water in the sample (microgram)
S: Sample amount after water vaporization (g)
(2) Fiber diameter (μm):
Five samples were taken at random from the nonwoven fabric, and the surface of the sheet was enlarged by 1000 to 3000 times in the case of a melt blown nonwoven fabric and 200 to 300 times in the case of a spun pound nonwoven fabric using a scanning electron microscope. The fiber diameter of a total of 100 fibers was measured, and the average value was defined as the fiber diameter of the nonwoven fabric.
(3) Spinnability:
When spinning was performed using a spunbond nonwoven fabric spinning facility or a melt-blown nonwoven fabric spinning facility, the following three grades were evaluated based on the spinning situation.
[0038]
：: No break in single yarn at all, no defects were observed in the obtained sheet, and the sheet was judged to have excellent spinnability.
[0039]
Δ: Single yarn breakage sometimes occurred, but was judged to be a defect that could be used as a product.
[0040]
×: Many single yarn breaks, many defects mixed in the sheet, and the product was judged not to be useful.
Examples 1-4
A polylactic acid chip having a weight average molecular weight of 200,000 and a number average molecular weight of 100,000 was dried with a vacuum drier at a temperature of 100 ° C. for 24 hours to obtain a dried chip having a moisture content of 30 ppm. Subsequently, using the same equipment, water was added to the dryer and sufficiently blended to obtain a raw material having a moisture content of 2500 ppm. After the raw materials were dried in the same manner as described above, the amount of water added to the dried chips was changed to prepare raw materials having a water content of 2100 ppm, 1000 ppm, and 300 ppm. Using this raw material, the melting temperature of the extruder is 220 ° C., the spinning temperature is 230 ° C., the discharge rate is 350 g / min, the hot air temperature is 260 ° C., and the hot air pressure is 0. The sheet was spun at 08 Mpa and collected on a net conveyor to obtain a sheet having a basis weight of 40 g / m ² .
[0041]
The spinnability at each level and the fiber diameter of the obtained sheet were measured. As shown in Table 1, the spinnability and quality were good, and it could be confirmed that the fiber diameter could be easily changed with the same raw material. Was.
[0042]
[Table 1]

[0043]
Comparative Example 1
Using the same raw materials as in Example 1, the chip was dried at a temperature of 100 ° C. for 24 hours to obtain a dry chip having a water content of 20 ppm.
[0044]
Using a melt blown nonwoven fabric manufacturing facility having a die hole number of 1000 holes / m using this raw material, the extruder has a melting temperature of 220 ° C, a spinning temperature of 230 ° C, a discharge rate of 350 g / min, a hot air temperature of 260 ° C, and a hot air pressure. The sheet was spun at 0.08 Mpa and collected on a net conveyor to obtain a sheet having a basis weight of 40 g / m ² .
[0045]
The fiber diameter of the obtained sheet was 8 μm.
[0046]
Subsequently, in order to change the fiber diameter, the extruder was spun at a melting temperature of 260 ° C., a spinning temperature of 260 ° C., a discharge rate of 350 g / min, a hot air temperature of 295 ° C., and a hot air pressure of 0.08 Mpa, and was collected on a net. / M ² . Although the fiber diameter of the obtained sheet was 2.3 μm, a large number of polymer-like clumps called shots were observed due to the thermal decomposition of the polymer, which was not satisfactory as a product. In addition, the spinnability was poor, and it was judged that stable spinning was not possible.
Example 5
Using the same raw materials as in Example 1, the chips were dried at a temperature of 100 ° C. for 24 hours to obtain dried chips having a water content of 20 ppm.
[0047]
The obtained chips were adjusted by a humidifier provided immediately above the extruder feed section so that the chip moisture content immediately before melting was 2,000 ppm and 1,000 ppm, and the extruder melting temperature was 220 ° C, the spinning temperature was 230 ° C, and the discharge rate, respectively. The sheet was spun at 350 g / min, hot air temperature of 260 ° C. and hot air pressure of 0.08 Mpa and collected on a net to obtain a sheet having a basis weight of 40 g / m ² .
[0048]
The spinnability is good with any water content, and the average fiber diameter of the obtained sheet is 2 μm at 2000 ppm water content and 4.5 μm at 1000 ppm water content, and the water content of the supply chip can be easily adjusted. It was confirmed that the fiber diameter could be easily changed without impairing the spinnability.
[0049]
【The invention's effect】

Claims

Biodegradability characterized by adding water before or during heating and melting to adjust the moisture content in the molten polymer and spinning the resin made of aliphatic polyester having thermoplasticity. Fiber manufacturing method.

2. The method according to claim 1, wherein the addition of the water is performed at the time of drying of the raw material resin or immediately before the start of heating and melting after the drying, and the water content in the molten polymer at the time of melting is within a range of 100 ppm to 5000 ppm. The method for producing a biodegradable fiber according to the above item.

The method for producing biodegradable fibers according to claim 1, wherein the melting of the resin is performed at a melting temperature of (melting point of resin) ° C. to (melting point + 80) ° C. 4.

The biodegradable fiber is composed of at least one polymer selected from the group consisting of polylactic acid, polyhydroxybutyrate, polyglycolic acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, polyetheramide, and polyvinyl alcohol. The method for producing a biodegradable fiber according to any one of claims 1, 2 and 3.

A nonwoven fabric comprising a biodegradable fiber, wherein the nonwoven fabric is produced by spinning using the method for producing a biodegradable fiber according to claim 1, 2 or 3 when producing the nonwoven fabric by a spunbond method or a melt blow method. Manufacturing method.

The biodegradable fiber is composed of at least one polymer selected from the group consisting of polylactic acid, polyhydroxybutyrate, polyglycolic acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, polyetheramide, and polyvinyl alcohol. A method for producing a nonwoven fabric comprising the biodegradable fiber according to claim 5.