JP2004270094A - ポリエステル短繊維 - Google Patents
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Abstract
【課題】優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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、繊維表面に下記［Ａ］及び［Ｂ］を必須成分とした油剤を付着させてなることを特徴とする生分解性短繊維。［Ａ］：第４級アンモニウム塩、［Ｂ］：エステルノニオン、
【選択図】なし
【解決手段】ポリ乳酸からなり、繊維表面に下記［Ａ］及び［Ｂ］を必須成分とした油剤を付着させてなることを特徴とする生分解性短繊維。［Ａ］：第４級アンモニウム塩、［Ｂ］：エステルノニオン、
【選択図】なし
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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、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。布団用途としては、背あてクッションやシートクッションなどのいわゆるクッション類、枕、座布団、さらにはキルティング分野の詰め綿にも利用されている。近年、健康と快適さを向上する目的で、細菌の増殖を抑制し不快な異臭の発生を防止するため、繊維自体の抗菌性能が強く求められいる。
また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。
【０００３】
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。
【０００４】
例えば、第４級アンモニウム塩基含有シリコーン油剤（特許文献１、２）、第４級アンモニウム有機酸エステル塩（特許文献３、４）、第４級アンモニウム塩とアニオンを併用した油剤（特許文献５）がそれぞれ提案されているが、製糸性、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。
【０００５】
特に、第４級アンモニウム塩基含有シリコーン油剤を用いる場合は黄変しやすいという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−８６６３２号公報
【０００７】
【特許文献２】特開昭６０−１８１３６４号公報
【０００８】
【特許文献３】特開平３−３８５５２号公報
【０００９】
【特許文献４】特開平１０−２９２２６２号公報
【００１０】
【特許文献５】特公平７−１１６００５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、優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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。
【００１３】
すなわち、上述の課題は、ポリ乳酸からなり、繊維表面に下記［Ａ］及び［Ｂ］を必須成分とした油剤を付着させてなる生分解性短繊維とすることによって達成される。
【００１４】
［Ａ］：第４級アンモニウム塩
［Ｂ］：エステルノニオン
また、本発明における油剤が上記必須成分［Ａ］及び［Ｂ］の他に副成分として下記［Ｃ］〜［Ｅ］の少なくとも１種を含んでいると好ましい。
【００１５】
［Ｃ］：アニオン界面活性剤
［Ｄ］：エーテルノニオン
［Ｅ］：防錆剤
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断面が中空断面であり、中空率が５％以上５０％以下であることを特徴とすることが含まれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１７】
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ためさらに好ましい。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ていてもよく、また、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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恐れがある。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、中空率５％以上の中空断面とするのが好ましい。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が、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。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明におけるポリ乳酸短繊維は、下記［Ａ］及び［Ｂ］必須成分とした油剤が繊維表面に固着されてなるものである。
【００２４】
［Ａ］第４級アンモニウム塩
［Ｂ］エステルノニオン
本発明における第４級アンモニウム塩とは、第４級窒素含有化合物であり、下記一般式１に示すＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ炭化水素アンモニウム塩が好ましい。一般式１の化合物は人体に優しく安全であり、抗菌性能に非常に優れている。
【００２５】
【化３】
【００２６】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数１〜３０の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れかを表し、Ｘはハロゲン原子、炭素数１〜１０のカルボン酸残基、炭素数１〜１０の燐酸エステル残基、炭素数１〜１０の硫酸エステル残基の何れかを表す。）
本発明におけるエステルノニオンとは、エステル結合とエーテル結合の両方を有する化合物であり、一般式２に示すポリオキシアルキレン有機酸エステルが好ましい。
【００２７】
【化４】
【００２８】
（式中Ｒ５〜Ｒ１０は水素、炭素数１〜３０の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れかを表し、Ａは炭素、硫酸、リンの何れかを表し、ａ〜ｅは０〜３、ｆ及びｇは１〜５００である。）
該成分は、第４級アンモニウム塩を繊維表面に固着させる作用に優れ、ポリオキシアルキレン芳香族カルボン酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪族カルボン酸エステル、ポリオキシアルキレン硫酸エステル、ポリオキシアルキレン燐酸エステルが好ましく、平滑性の面からポリオキシエチレンテレフタル酸エステルや炭素数８〜１８のポリオキシエチレンアルキルエステルがさらに好ましい。
【００２９】
また、本発明のポリエステル短繊維に処理し固着させる油剤は、［Ａ］：第４級アンモニウム塩、［Ｂ］：エステルノニオンの必須成分の他、さらにその他に副成分として［Ｃ］：アニオン界面活性剤、［Ｄ］：エーテルノニオン、［Ｅ］：防錆剤の少なくとも１種を含むものであることが好ましい。この理由は、油剤の乳化分散やカード工程での制電作用を補うことができ、またカード機での錆発生を抑制する効果を向上させることができるからである。
【００３０】
本発明におけるアニオン界面活性剤とは、有機酸塩であり、炭素数６〜２２のアルキル基または／およびポリオキシアルキレン基を有する燐酸塩が好ましく、炭素数８〜１８のアルキル基または／およびポリオキシエチレン基を含有する燐酸塩がさらに好ましい。燐酸塩としてはアルカリ金属などの金属塩が好ましい。該化合物は制電性に優れているので、必須成分［Ａ］および［Ｂ］の制電作用を補う。なお、アニオン界面活性剤は１種類に限定されるものではなく数種類を併用することができる。
【００３１】
本発明におけるエーテルノニオンとは、エーテル結合を有する化合物であり、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などである。ノニルフェノールが環境ホルモンであることを考慮すればポリオキシアルキレン脂肪族エーテルが好ましい。該化合物は乳化作用に優れているので、必須成分を水分散してから繊維に付与する場合、必須成分の乳化分散安定性を補う。なお、エーテルノニオンは１種類に限定されるものではなく、数種類を併用することができる。
【００３２】
本発明における防錆剤とは、非塩型極性化合物であり、有機酸および有機アミンが好ましい。有機酸としては、炭素数６〜３０の脂肪酸、アルケニルコハク酸、ホウ酸、アリルスルホンアミドカルボン酸、ベンゾチアゾールチオ酢酸などがさらに好ましい。有機アミンとしては、ベンゾトリアゾール、アルキルアミンやモノアルカノールアミン、ポリアルカノーアミンなどがさらに好ましい。また、防錆剤は１種類に限定されるものではなく数種類を併用することができる。カウンターアニオン（Ｘ−）がハロゲン原子や硫酸エステル残基の第４級アンモニウムの場合には防錆剤の併用が好ましい。
【００３３】
本発明において、必須成分［Ａ］および［Ｂ］との比率は［Ａ］／［Ｂ］＝５０〜９０／５０〜１０が好ましく、６０〜８０／４０〜２０がさらに好ましい。
［Ａ］が５０未満であると初期の抗菌作用が乏しくなり、逆に９０を越えると抗菌作用の洗濯耐久性や平滑作用が乏しくなる。
【００３４】
本発明において、副成分を使用する場合は必須成分および副成分との比率は（［Ａ］＋［Ｂ］）／（［Ｃ］＋［Ｄ］＋［Ｅ］）＝５０〜１００／５０〜０が好ましい。［Ａ］＋［Ｂ］が５０未満となると抗菌・平滑作用およびその洗濯耐久性が乏しくなる。
【００３５】
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、工程通過性、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。このとき、中空繊維に場合は、例えば吐出孔形状を４スリットからなる中空口金などとする。紡糸後は、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ことにより、本発明の短繊維を得ることができる。
【００３８】
【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測定される繊度（ｄｔｅｘ）で示す。
（２）繊維長：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により測定される繊維長（ｍｍ）で示す。
（３）けん縮数：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により測定されるけん縮数（山／２５ｍｍ）で示す。
（４）抗菌性：
繊維製品衛生加工協議会で定めた統一試験方法（ＪＡＦＥＴ法）により行った。 すなわち、試料綿を開繊してウェブ状とした試料布をＪＩＳ Ｌ−０２１７−１０３号に記載の洗濯方法により水洗洗濯を１０回行い滅菌してから、黄色ブドウ状球菌の１／２０ニュートリエント懸濁液を注加し、密閉容器中で３７℃×１８時間培養した後生菌数を計数し、無加工試料布に対する静菌活性値と殺菌活性値を求め、以下の４段階の判定を行い、優秀（◎）と良（○）を合格とした。なお、抗菌性評価は（財）日本紡績検査協会に依頼した。
【００３９】
優秀（◎）：静菌活性値≧５．０、殺菌活性値≧３．０
良 （○）：静菌活性値＝４．０〜４．９、殺菌活性値＝２．０〜２．９
不良（△）：静菌活性値＝３．０〜３．９、殺菌活性値＝１．０〜１．９
不可（×）：静菌活性値＜２．０、殺菌活性値＜１．０
（５）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。
（６）制電性：
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／ｃｍ２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に示したように、繊維１の中空部を含む外形から求められる面積（Ａ）と、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。
【００４０】
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。この紡出糸を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、７０ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維（ＳＦ１）を得た。該繊維に表２に示す成分を含む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、洗濯後も優れた抗菌性を有し、良好なものが得られた。
実施例２、３、４、５
実施例１で得られた（ＳＦ１）に表２に示す、２、３、４、５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と同様、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、洗濯後の抗菌性、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、７０ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維（ＳＦ２）を得た。該繊維に表２に示す成分を含む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１０％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、洗濯後も優れた抗菌性を有し、良好なものが得られた。
比較例１、２、３
実施例１で得られた（ＳＦ１）に表２に示す、６、７、８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に示した。比較例１、２では、抗菌性に劣り、比較例３では抗菌性は良好であったが、熱処理により変色し、制電性に劣るものであった。
【００４１】
【表１】
【００４２】
【表２】
【００４３】
【発明の効果】
本発明により、優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、中空率を求める方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
１：繊維
２：中空部
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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、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。布団用途としては、背あてクッションやシートクッションなどのいわゆるクッション類、枕、座布団、さらにはキルティング分野の詰め綿にも利用されている。近年、健康と快適さを向上する目的で、細菌の増殖を抑制し不快な異臭の発生を防止するため、繊維自体の抗菌性能が強く求められいる。
また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。
【０００３】
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。
【０００４】
例えば、第４級アンモニウム塩基含有シリコーン油剤（特許文献１、２）、第４級アンモニウム有機酸エステル塩（特許文献３、４）、第４級アンモニウム塩とアニオンを併用した油剤（特許文献５）がそれぞれ提案されているが、製糸性、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。
【０００５】
特に、第４級アンモニウム塩基含有シリコーン油剤を用いる場合は黄変しやすいという問題がある。
【０００６】
【特許文献１】特開昭５９−８６６３２号公報
【０００７】
【特許文献２】特開昭６０−１８１３６４号公報
【０００８】
【特許文献３】特開平３−３８５５２号公報
【０００９】
【特許文献４】特開平１０−２９２２６２号公報
【００１０】
【特許文献５】特公平７−１１６００５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、優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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。
【００１３】
すなわち、上述の課題は、ポリ乳酸からなり、繊維表面に下記［Ａ］及び［Ｂ］を必須成分とした油剤を付着させてなる生分解性短繊維とすることによって達成される。
【００１４】
［Ａ］：第４級アンモニウム塩
［Ｂ］：エステルノニオン
また、本発明における油剤が上記必須成分［Ａ］及び［Ｂ］の他に副成分として下記［Ｃ］〜［Ｅ］の少なくとも１種を含んでいると好ましい。
【００１５】
［Ｃ］：アニオン界面活性剤
［Ｄ］：エーテルノニオン
［Ｅ］：防錆剤
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断面が中空断面であり、中空率が５％以上５０％以下であることを特徴とすることが含まれる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１７】
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ためさらに好ましい。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ていてもよく、また、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。
【００１８】
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。
【００１９】
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恐れがある。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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、中空率５％以上の中空断面とするのが好ましい。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が、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。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明におけるポリ乳酸短繊維は、下記［Ａ］及び［Ｂ］必須成分とした油剤が繊維表面に固着されてなるものである。
【００２４】
［Ａ］第４級アンモニウム塩
［Ｂ］エステルノニオン
本発明における第４級アンモニウム塩とは、第４級窒素含有化合物であり、下記一般式１に示すＮ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ炭化水素アンモニウム塩が好ましい。一般式１の化合物は人体に優しく安全であり、抗菌性能に非常に優れている。
【００２５】
【化３】
（式中、Ｒ１〜Ｒ４は炭素数１〜３０の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れかを表し、Ｘはハロゲン原子、炭素数１〜１０のカルボン酸残基、炭素数１〜１０の燐酸エステル残基、炭素数１〜１０の硫酸エステル残基の何れかを表す。）
本発明におけるエステルノニオンとは、エステル結合とエーテル結合の両方を有する化合物であり、一般式２に示すポリオキシアルキレン有機酸エステルが好ましい。
【００２７】
【化４】
（式中Ｒ５〜Ｒ１０は水素、炭素数１〜３０の脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基の何れかを表し、Ａは炭素、硫酸、リンの何れかを表し、ａ〜ｅは０〜３、ｆ及びｇは１〜５００である。）
該成分は、第４級アンモニウム塩を繊維表面に固着させる作用に優れ、ポリオキシアルキレン芳香族カルボン酸エステル、ポリオキシアルキレン脂肪族カルボン酸エステル、ポリオキシアルキレン硫酸エステル、ポリオキシアルキレン燐酸エステルが好ましく、平滑性の面からポリオキシエチレンテレフタル酸エステルや炭素数８〜１８のポリオキシエチレンアルキルエステルがさらに好ましい。
【００２９】
また、本発明のポリエステル短繊維に処理し固着させる油剤は、［Ａ］：第４級アンモニウム塩、［Ｂ］：エステルノニオンの必須成分の他、さらにその他に副成分として［Ｃ］：アニオン界面活性剤、［Ｄ］：エーテルノニオン、［Ｅ］：防錆剤の少なくとも１種を含むものであることが好ましい。この理由は、油剤の乳化分散やカード工程での制電作用を補うことができ、またカード機での錆発生を抑制する効果を向上させることができるからである。
【００３０】
本発明におけるアニオン界面活性剤とは、有機酸塩であり、炭素数６〜２２のアルキル基または／およびポリオキシアルキレン基を有する燐酸塩が好ましく、炭素数８〜１８のアルキル基または／およびポリオキシエチレン基を含有する燐酸塩がさらに好ましい。燐酸塩としてはアルカリ金属などの金属塩が好ましい。該化合物は制電性に優れているので、必須成分［Ａ］および［Ｂ］の制電作用を補う。なお、アニオン界面活性剤は１種類に限定されるものではなく数種類を併用することができる。
【００３１】
本発明におけるエーテルノニオンとは、エーテル結合を有する化合物であり、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などである。ノニルフェノールが環境ホルモンであることを考慮すればポリオキシアルキレン脂肪族エーテルが好ましい。該化合物は乳化作用に優れているので、必須成分を水分散してから繊維に付与する場合、必須成分の乳化分散安定性を補う。なお、エーテルノニオンは１種類に限定されるものではなく、数種類を併用することができる。
【００３２】
本発明における防錆剤とは、非塩型極性化合物であり、有機酸および有機アミンが好ましい。有機酸としては、炭素数６〜３０の脂肪酸、アルケニルコハク酸、ホウ酸、アリルスルホンアミドカルボン酸、ベンゾチアゾールチオ酢酸などがさらに好ましい。有機アミンとしては、ベンゾトリアゾール、アルキルアミンやモノアルカノールアミン、ポリアルカノーアミンなどがさらに好ましい。また、防錆剤は１種類に限定されるものではなく数種類を併用することができる。カウンターアニオン（Ｘ−）がハロゲン原子や硫酸エステル残基の第４級アンモニウムの場合には防錆剤の併用が好ましい。
【００３３】
本発明において、必須成分［Ａ］および［Ｂ］との比率は［Ａ］／［Ｂ］＝５０〜９０／５０〜１０が好ましく、６０〜８０／４０〜２０がさらに好ましい。
［Ａ］が５０未満であると初期の抗菌作用が乏しくなり、逆に９０を越えると抗菌作用の洗濯耐久性や平滑作用が乏しくなる。
【００３４】
本発明において、副成分を使用する場合は必須成分および副成分との比率は（［Ａ］＋［Ｂ］）／（［Ｃ］＋［Ｄ］＋［Ｅ］）＝５０〜１００／５０〜０が好ましい。［Ａ］＋［Ｂ］が５０未満となると抗菌・平滑作用およびその洗濯耐久性が乏しくなる。
【００３５】
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、工程通過性、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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。このとき、中空繊維に場合は、例えば吐出孔形状を４スリットからなる中空口金などとする。紡糸後は、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ことにより、本発明の短繊維を得ることができる。
【００３８】
【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測定される繊度（ｄｔｅｘ）で示す。
（２）繊維長：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により測定される繊維長（ｍｍ）で示す。
（３）けん縮数：
ＪＩＳ Ｌ−１０１５に示される方法により測定されるけん縮数（山／２５ｍｍ）で示す。
（４）抗菌性：
繊維製品衛生加工協議会で定めた統一試験方法（ＪＡＦＥＴ法）により行った。 すなわち、試料綿を開繊してウェブ状とした試料布をＪＩＳ Ｌ−０２１７−１０３号に記載の洗濯方法により水洗洗濯を１０回行い滅菌してから、黄色ブドウ状球菌の１／２０ニュートリエント懸濁液を注加し、密閉容器中で３７℃×１８時間培養した後生菌数を計数し、無加工試料布に対する静菌活性値と殺菌活性値を求め、以下の４段階の判定を行い、優秀（◎）と良（○）を合格とした。なお、抗菌性評価は（財）日本紡績検査協会に依頼した。
【００３９】
優秀（◎）：静菌活性値≧５．０、殺菌活性値≧３．０
良 （○）：静菌活性値＝４．０〜４．９、殺菌活性値＝２．０〜２．９
不良（△）：静菌活性値＝３．０〜３．９、殺菌活性値＝１．０〜１．９
不可（×）：静菌活性値＜２．０、殺菌活性値＜１．０
（５）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。
（６）制電性：
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／ｃｍ２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に示したように、繊維１の中空部を含む外形から求められる面積（Ａ）と、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。
【００４０】
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。この紡出糸を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、７０ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維（ＳＦ１）を得た。該繊維に表２に示す成分を含む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、洗濯後も優れた抗菌性を有し、良好なものが得られた。
実施例２、３、４、５
実施例１で得られた（ＳＦ１）に表２に示す、２、３、４、５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と同様、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、洗濯後の抗菌性、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、７０ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維（ＳＦ２）を得た。該繊維に表２に示す成分を含む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１０％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、洗濯後も優れた抗菌性を有し、良好なものが得られた。
比較例１、２、３
実施例１で得られた（ＳＦ１）に表２に示す、６、７、８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に示した。比較例１、２では、抗菌性に劣り、比較例３では抗菌性は良好であったが、熱処理により変色し、制電性に劣るものであった。
【００４１】
【表１】
【表２】
【発明の効果】
本発明により、優れた抗菌性を有し、洗濯耐久性に優れかつ良好な制電性、防錆性及び変色防止性を有し、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、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ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、中空率を求める方法を説明する概略図である。
【符号の説明】
１：繊維
２：中空部
Claims (4)
- ポリ乳酸からなり、繊維表面に下記［Ａ］及び［Ｂ］を必須成分とする油剤を付着させてなることを特徴とする生分解性短繊維。
［Ａ］：第４級アンモニウム塩
［Ｂ］：エステルノニオン - 請求項１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種含むことを特徴とする請求項１記載の生分解性繊維。
［Ｃ］：アニオン界面活性剤
［Ｄ］：エーテルノニオン
［Ｅ］：防錆剤 - 成分［Ａ］が一般式Ｎ，Ｎ，Ｎ，Ｎ−テトラ炭化水素アンモニウム塩、成分［Ｂ］が一般式２に示すポリオキシアルキレン有機酸エステルであることを特徴とする請求項１または２記載の生分解性ポリエステル短繊維。
- 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、２または３記載の生分解性ポリエステル短繊維。
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2003
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