JP2004238754A - ポリエステル短繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】洗濯耐久性に優れかつ柔らかい風合い、良好な制電性及び変色防止性、かつ優れたかさ高反発性を有し、かつ生分解性を有するポリエステル短繊維を提供すること。
【解決手段】ポリ乳酸からなり、繊維表面がアミノ含量が１．０〜２．５％であるシリコーン系油剤の樹脂皮膜で被覆されていることを特徴とする生分解性ポリエステル短繊維であり、好ましくは、該繊維の繊維断面が中空形状であり、中空率が５％以上５０％以下であることを特徴とするものであり、さらに、あるいは、該シリコーン系油剤が下記［Ａ］および［Ｂ］を必須成分として含む生分解性ポリエステル短繊維。［Ａ］：アルコキシ末端アミノ変性シリコーン、［Ｂ］：アミノアルコキシシラン。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、洗濯耐久性に優れかつ柔らかい風合い、良好な制電性及び変色防止性、かつ生分解性を有する、ポリエステル短繊維に関するものである。さらに詳しくは、羽毛調の詰め綿素材として最適でかつ人間と地球に優しいポリエステル短繊維を提供することである。
【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芳香族ポリエステルからなる合成繊維は物理特性に優れており、加工性、取り扱い易さなどに優れた特性を有しているため、広範囲にわたって利用されている。衣料用としては勿論のこと、産業資材用、衛材用途、あるいは布団、クッションに代表される中入れ綿用として近年多量に使用されている。しかしながら、中入れ綿用途において、ポリエチレンテレフタレート繊維からなるポリエステル中入れ綿は、嵩高性は有しているものの、風合いが粗硬であること、また自然の微生物による分解がないことから使用後の処分が非常に大変であるという欠点がある。
【０００３】
中入れ綿に提供される素材の要求特性としては、軽量かつ嵩高であり、反発性があること、また経時的に黄変せず、洗濯後も特性を保持していることが望まれる。またカード通過性の点から、制電性が良いことが挙げられる。
【０００４】
これらの課題を解決するため従来よりシリコーン系油剤によるポリエステル繊維の表面改質が提案されている。
【０００５】
例えば、エポキシ変性シリコーンからなる油剤（特許文献１）、ヒドロキシ末端シリコーンとアミノアルコキシシランからなる油剤（特許文献２）、アミノアルコキシシランとエポキシ変性シリコーンからなる油剤（特許文献３）、アミノ変性シリコーン、ヒドロキシ末端シリコーン、アミノアルコキシシランから成る油剤（特許文献４）がそれぞれ提案されているが、風合いや制電性が不十分であったり、繊維上での架橋・固着が弱いため、洗濯耐久性に欠けるなどの欠点を有する。
【０００６】
特に、アミノ変性シリコーンや、アミノシランを用いる場合は黄変しやすいという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特公昭４９−１７５１４号公報
【０００８】
【特許文献２】特公昭５３−３６０７９号公報
【０００９】
【特許文献３】特公昭５３−１９７１５号公報
【００１０】
【特許文献４】特開昭５８−２１４５８５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上述した問題点を解決し、洗濯耐久性に優れかつ柔らかい風合い、良好な制電性及び変色防止性、かつ優れたかさ高反発性を有し、かつ生分解性を有する、人間と地球に優しいポリエステル短繊維を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に達した。
すなわち上述の課題は、ポリ乳酸からなり、かつ繊維表面がアミノ含量が１．０〜２．５％であるシリコーン系油剤の樹脂皮膜で被覆されており、かつ繊維断面が中空断面であることを特徴とする生分解性ポリエステル短繊維によって達成される。更に、本発明の好ましい態度としては、軽量性、嵩高性を目的に繊維中空断面の中空率が５％以上５０％以下、また黄変せず、洗濯耐久性を有することを目的に、シリコーン系油剤が下記［Ａ］および［Ｂ］を必須成分として含むことを特徴とすることが含まれる。
【００１３】
［Ａ］：アルコキシ末端アミノ変性シリコーン
［Ｂ］：アミノアルコキシシラン
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１５】
本発明の生分解性短繊維は、ポリ乳酸繊維で構成される。本発明でいうポリ乳酸とは、乳酸やラクチド等の乳酸のオリゴマーを重合したものをいい、Ｌ体あるいはＤ体の光学純度は９０％以上であると、融点が高く好ましい。Ｌ体あるいはＤ体の光学純度はより好ましくは９７％以上である。また、Ｌ体の光学純度９０％以上のポリ乳酸とＤ体の光学純度９０％以上のポリ乳酸を７０／３０〜３０／７０／３０の比率でブレンドしたものは融点がさらに向上する為さらに好ましい。また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、乳酸以外の成分を共重合しいても、ポリ乳酸以外のポリマーや粒子、難燃剤、帯電防止剤、艶消し剤、消臭剤、抗菌剤、抗酸化剤あるいは着色顔料等の添加物を含有していても良い。ポリ乳酸の加水分解抑制や製品の経時による物性低下抑制目的として、カルボジイミド化合物等の末端封鎖剤を含有していても良い。ポリ乳酸ポリマー分子量は、重量平均分子量で５万〜５０万であると、力学特性と成形性のバランスが良く好ましい。ポリ乳酸ポリマーの分子量は、より好ましくは重量平均分子量で１０万〜３０万である。
【００１６】
本発明で用いられるポリ乳酸の製造方法は、特に限定されない。具体的には、特開平６−６５３６０号公報に開示されている製造方法がある。すなわち、乳酸を有機溶媒および触媒の存在下、そのまま脱水重合する直接脱水縮合法である。また、特開平７−１７３２６６号公報に開示されている少なくとも２種類のホモポリマーを重合触媒存在下、共重合並びにエステル交換反応させる方法がある。さらには、米国特許第２，７０３，３１６号明細書に開示されている方法がある。すなわち、乳酸をいったん脱水し、環状二量体とした後に、開環重合する間接重合法である。
【００１７】
本発明に用いられるポリ乳酸は、融点が１３０℃以上であることが好ましい。融点が１３０℃より低い場合には、製糸時、特に紡糸時に単糸間の融着が著しくなったり、更に延伸不良など発生するなど製品の品位が損なわれるおそれがある。融点は、好ましくは１５０℃以上であり、更に好ましくは１６０℃以上である。
【００１８】
本発明に用いられるポリ乳酸短繊維の単繊維繊度は、好ましくは０．１〜５０ｄｔｅｘであり、より好ましくは４〜３０ｄｔｅｘである。一般にポリ乳酸繊維の摩耗による品位低下は単繊維繊度が小さいほど顕著に現れるが、本発明のポリ乳酸短繊維では、繊維表面の滑り性に優れるため、単糸繊度が小さくても十分な耐摩耗性を有し、高品位の短繊維が得られる。また、本発明のポリ乳酸短繊維の繊維長は、好ましくは１０〜１００ｍｍの範囲であり、工程通過性を考慮するとより好ましくは、２０〜８０ｍｍが良い。
【００１９】
本発明で用いられるポリ乳酸短繊維としては嵩高性を向上させるため、けん縮をもっているものが良く、けん縮付与方法については特に限定はされないが、スパイラルけん縮を付与することが有効である。スパイラルけん縮を付与する手段は多くあるが、例えば繊維を断面方向に非対称性を持たせ、延伸時の配向差によるスパイラルけん縮を発現させる方法、及び延伸後のリラックス熱処理時に生じる収縮差によってスパイラルけん縮を発現させる方法がある。該スパイラルけん縮を付与する方法としては中空化が有効であり、５％以上の中空断面とするのが好ましい。
【００２０】
なお、ここで言う中空率とは、繊維断面の外形から求めた面積に対する中空部分の面積比を百分率で表したものである。中空率は見掛け密度を小さくすること、スパイラルけん縮付与性向上から高い方が好ましいが、高すぎる場合には中空部のつぶれやクラックを発生する。好ましい中空率は５％以上５０％以下であり、特に好ましいのは２０％以上３５％以下である。
【００２１】
けん縮数については、特に限定されないが、嵩高特性のバランスの観点から３山／２５ｍｍ以上２０山／２５ｍｍ以下が良い。けん縮数が低すぎると、軽量感のある良好な風合いが達成されず、また２０山／２５ｍｍ以上では嵩高性が逆に低下してしまうことがある。特に好ましくは、４山／２５ｍｍ以上１０山／２５ｍｍ以下である。
【００２２】
本発明におけるポリ乳酸短繊維は、優れた嵩高反発性を得るため、繊維表面がシリコーン系高分子膜で覆われており、滑り性に優れ短繊維が非常に解れやすいことを特徴としている。これによって、短繊維が均一に分散され、綿の粗密性が極めて少ない、高品位な繊維製品を製造することが可能となる。すなわち、ソフト性、嵩回復性に優れた繊維製品を製造することが可能となる。本発明のポリ乳酸はアミノ含量が１．０〜２．５％、好ましくは１．５〜２．０％であるシリコーン系油剤により被膜されており、アミノ含量が１．０％未満では、洗濯後の風合いが悪く、逆に２．５％を越えると繊維表面が黄変して、製品として不具合となる。
【００２３】
本発明におけるシリコーン系油剤は該シリコーン系油剤が下記［Ａ］および［Ｂ］を必須成分として含むことが好ましい。
【００２４】
［Ａ］：アルコキシ末端アミノ変性シリコーン
［Ｂ］：アミノアルコキシシラン
本発明におけるアルコキシ末端アミノ変性シリコーンとは、一般式１に示すものが好ましく、アミノ含量が０．１〜１．０％、アミノ等量が１０００〜１００００、２５℃における粘度が１００〜１００００ｍＰａ・ｓであるとさらに好ましい。
【００２５】
【化１】

【００２６】
（式中、Ｒ１は炭素数１〜５のアルキル基、Ｒ２は水素もしくは炭素数１〜５のアルキル基、Ａ１は１〜５個のアミノ基を有する炭素数１〜１０のアルキル基、ｍおよびｎは正の整数をそれぞれ示す）
本発明におけるアミノアルコキシランとは、一般式２に示すものが好ましく、アミノ含量が５〜２５％であるとさらに好ましい。
【００２７】
【化２】

【００２８】
（式中、Ｒ３およびＲ４は炭素数１〜５のアルキル基、Ａ２は１〜５個のアミノ基を有する炭素数１〜１０のアルキル基をそれぞれ表す。）
本発明におけるシリコーン系油剤が該必須成分の他に副成分として下記［Ｃ］〜［Ｅ］の少なくとも１種を含むことがさらに好ましい。
【００２９】
［Ｃ］：カチオン系界面活性剤
［Ｄ］：アニオン系界面活性剤
［Ｅ］：ノニオン系界面活性剤
本発明におけるカチオン系界面活性剤とは柔軟制電剤であり、第４級アンモニウムサルフェート塩や第４級アンモニウムホスフェート塩が好ましく、一般式３に示す第４級アンモニウムホスフェート塩がさらに好ましい。
【００３０】
【化３】

【００３１】
（式中、Ｒ５は炭素数６〜２２のアルキル基、Ｒ６は水素もしくは炭素数１〜５のアルキル基をそれぞれ表す）
本発明におけるアニオン系界面活性剤とは、制電平滑剤あるいは必須成分同士の反応触媒であり、炭素数８〜２２の金属石鹸が好ましく、炭素数１２〜１８の金属石鹸がされらに好ましい。また金属石鹸の金属としてはアルカリ金属が好ましい。
【００３２】
本発明におけるノニオン系界面活性剤とは、主成分を乳化できるものであれば特に限定されず、例えばポリオキシアルキレン脂肪族エーテル、ポリオキシアルキレン芳香族エーテル等である。
【００３３】
本発明の必須成分の比率は（［Ａ］＋［Ｂ］）／（［Ｃ］＋［Ｄ］＋［Ｅ］）＝５０〜９０／５０〜１０が好ましく、さらに好ましくは、６０〜８０／４０〜２０である。［Ａ］＋［Ｂ］が５０未満であると風合いが悪くなり、逆に９０を越えると制電性が悪くなり、工程通過不良等の問題が発生する。また黄変するなどの製品として粗悪なものとなる。また、本発明に上述した油剤のポリ乳酸短繊維への付着量は、特に限定されないが、一般的に繊維重量対比０．０１〜１０重量％が好ましく、初期嵩高性を考慮すると、より好ましくは、０．１〜１重量％が良い。
【００３４】
次に本発明の繊維は、例えば次のようにして製造することができる。
【００３５】
ポリ乳酸ポリマーを通常の紡糸機を用いて溶融・紡糸するが、このとき吐出孔形状を４スリットからなる中空口金とする。紡糸直後の冷却を２０℃の冷却空気を強く吹き付けて行い、巻き取った後、液浴延伸後に軽度の機械けん縮を付与する。次いで、油剤を付与した後、所定の長さに繊維を切断し、リラックス状態で高温熱処理して、スパイラル形状のけん縮を発現させるひとにより、本発明の短繊維を得ることができる。
【００３６】
中空率を５％以上５０％以下の範囲、さらに２０％以上３５％の範囲にするには、口金の吐出孔形状、特に例えば上述した４スリット中空口金を用いて、スリットの構造・配置の設計を適宜に行うことにより当業者であれば実現することが可能である。
【００３７】
【実施例】
以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。
（１）繊度：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により繊度（ｄｔｅｘ）で示す。
（２）繊維長：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により繊維長（ｍｍ）で示す。
（３）けん縮数：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により測定するけん縮数（山／２５ｍｍ）で示す。
（４）熱黄変度：
試料綿１ｇを１７０℃の温度下で２４時間静置する前とした後の繊維サンプルを、各々開繊して繊維が平行となるよう引きそろえた繊維サンプルをスガ社製「カラーコンピューター；型式ＳＭ−３」を用いてｂ値を測定した。静置後のｂ値から静置前のｂ値を差し引いたΔｂを熱黄変度とし、１以下を良好なものとした。
（５）帯電圧：
試料綿を温度３０℃、相対湿度４０％の条件下で１２時間静置した後、スライバーの目付が４．３ｇ／ｍとなるように試料綿を投入する。カード機として豊田自動織機製作所（株）製「ＴＯＹＯＤＡ ＣＫ−７Ｄ」を使用し、該カード工程において、該温湿度条件５０ｍ／分の速度で走行している幅３０ｃｍとしたウェッブ上１０ｃｍの帯電圧［Ｖ］を測定した。該測定を５回繰り返し行い、その値の平均値が−５００〜５００［Ｖ］を望ましいものとした。
（６）風合い耐久性：
側地２５ｃｍ×２５ｃｍ（４０番／４０番：Ｔ１２０本／Ｌ１２０本（インチ））のダウンプルーフに目付０．０４ｇ／ｃｍ^２ の開繊した試料綿を詰め込み、ＪＩＳ １０９６−１９９０ ６．２３のＡ法に示される方法により１０回洗濯後、その風合いを触感により３段階で判定し、羽毛調の滑り性のあることを望ましいとした。
（７）融点：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により融点（℃）を示す。
（８）中空率：
日本光学社製光学顕微鏡により糸断面写真を撮影し、図１に示すように、糸（中空断面短繊維）１の中空部を含む外形から求められる面積（Ａ）および中空断面の中空部２の面積（Ｂ）を求め、次式より算出し、測定回数を２０回として、その値の平均値を中空率とした。
【００３８】
中空率（％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
（９）生分解性：
得られた短繊維１０ｇの試料を土中に埋没し、６ヶ月後に取り出した。この短繊維の強力が埋没前の強力初期値に対して５０％以下に低下している場合、生分解性が良好（○）であるとし、強力が埋没前の強力値に対して５０％を越える場合には生分解性が不良（×）であると評価した。繊維の強力はＪＩＳ−Ｌ−１０１５記載の方法に準じて引張強度（ｇ／ｄ）を求めた。
実施例１
融点１６５℃であるポリ乳酸チップ（カーギル・ダウ社製；グレード６２００Ｄ）を、１００℃に設定した熱風乾燥機で１０時間乾燥した。乾燥したチップをプレッシャーメルター型紡糸機にて、メルター温度２４０℃にて溶融紡糸し、紡糸温度２４０℃として溶融パックへ導入して、スリット幅０．１３ｍｍ、スリット直径１．２ｍｍ、孔長０．３０ｍｍの細孔を１８０ホール有する紡糸口金から紡出した。この紡糸糸を２０℃、１６０ｍ／分のチムニー風により非対称冷却を行った。冷却後、油剤を付与して、収束した後、１２００ｍ／分で引き取って、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を収束して７０万ｄｔｅｘとして、７０℃の液浴中で３．０倍に延伸した後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、７６ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維（ＳＦ１）を得た。該繊維に表２−（１）に示す油剤をスプレー方式にて繊維に対し０．５重量％となるように給油付与し、１４５℃×１０分の熱処理を施した。得られた綿についての評価結果を表１に示す通り、ポリ乳酸特有のキシミ感もなく、良好な反発性を有し、黄変もなく、洗濯後も優れた滑り性を有し、良好なものが得られた。
実施例２、３
実施例１で得られた（ＳＦ１）に、表２に示す（２）、（３）の油剤を各々スプレー方式にて繊維に対して０．５重量％となるように給油付与し、１４５℃×１０分の熱処理を施した。得られた綿は、表１に示す通り、実施例１同様、良好な制電性及び変色防止性、優れた嵩高反発性を有しており、洗濯後の風合いも良好なものが得られた。
実施例４
融点１６５℃であるポリ乳酸チップ（カーギル・ダウ社製；グレード６２００Ｄ）を、１００℃に設定した熱風乾燥機で１０時間乾燥した。乾燥したチップをプレッシャーメルター型紡糸機にて、メルター温度２４０℃にて溶融紡糸し、紡糸温度２４０℃として溶融パックへ導入して、スリット幅０．１３ｍｍ、スリット直径１．２ｍｍ、孔長０．３０ｍｍの細孔を１８０ホール有する紡糸口金から紡出した。この紡糸糸を２０℃、１００ｍ／分のチムニー風により非対称冷却を行った。冷却後、油剤を付与して、収束した後、１２００ｍ／分で引き取って、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を収束して７０万ｄｔｅｘとして、７０℃の液浴中で３．０倍に延伸した後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、７６ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維（ＳＦ２）を得た。該繊維に表２−（１）に示す油剤をスプレー方式にて繊維に対し０．５重量％となるように給油付与し、１４５℃×１０分の熱処理を施し、中空率８％の綿を得た。得られた綿についての評価結果を表１に示す通り、ポリ乳酸特有のキシミ感もなく、洗濯後も優れた滑り性を有し、良好なものが得られた。
比較例１、２
実施例１で得られた（ＳＦ１）に表２に示す、（４）、（５）の油剤をスプレー方式にて繊維に対して０．５重量％となるように給油付与し、１４５℃×１０分の熱処理を施した。得られた綿は、表１に示す通り、制電性が悪く熱処理による変色した。また、洗濯後の風合いがキシミ感が強くなり滑り性に劣るものであった。
【００３９】
【表１】

【００４０】
【表２】

【００４１】
【発明の効果】
本発明により、上述した問題点を解決し、洗濯耐久性に優れかつ柔らかい風合い、良好な制電性及び変色防止性、かつ優れたかさ高反発性を有し、かつ生分解性を有する、人間と地球に優しいポリエステル短繊維を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、中空断面短繊維の中空率の測定法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１：糸（中空断面短繊維）
２：糸（中空断面短繊維）中の中空部

Claims (5)

1. ポリ乳酸からなり、繊維表面がアミノ含量が１．０〜２．５％であるシリコーン系油剤の樹脂皮膜で被覆されていることを特徴とする生分解性ポリエステル短繊維。
2. 繊維断面が中空形状であり、中空率が５％以上５０％以下であることを特徴とする請求項１記載の生分解性ポリエステル短繊維。
3. シリコーン系油剤が下記［Ａ］および［Ｂ］を必須成分として含むことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の生分解性ポリエステル短繊維。
   ［Ａ］：アルコキシ末端アミノ変性シリコーン
   ［Ｂ］：アミノアルコキシシラン
4. シリコーン系油剤が、請求項３に記載の必須成分の他に、副成分として下記［Ｃ］〜［Ｅ］の少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項３記載の生分解性ポリエステル短繊維。
   ［Ｃ］：カチオン系界面活性剤
   ［Ｄ］：アニオン系界面活性剤
   ［Ｅ］：ノニオン系界面活性剤
5. 必須成分と副成分との比率が（［Ａ］＋［Ｂ］）／（［Ｃ＋［Ｄ］＋［Ｅ］）＝５０〜９０／５０〜１０であることを特徴とする請求項４記載の生分解性ポリエステル短繊維。

Images