JP2004339647A

JP2004339647A - 高堅牢度芯鞘型複合繊維

Info

Publication number: JP2004339647A
Application number: JP2003138165A
Authority: JP
Inventors: Eiji Iwasa; 英治岩佐
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2004-12-02

Abstract

【課題】本発明の芯鞘型複合繊維は、環境に配慮され、さらに長期使用での摩擦堅牢度に優れるものである。
【解決手段】芯部分は着色剤を含む生分解性樹脂で鞘部分は実質的に着色剤を含まない樹脂からなる芯鞘型複合繊維。
【選択図】なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は糸条の一部に生分解性樹脂を用いる繊維に関するものである。さらに本発明の芯鞘型複合繊維は、生分解性繊維の摩耗によるフィブリル化を防止し、長期使用での摩擦堅牢度に優れるものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境に優しい資源循環型プラスチックとして注目されているものの１つにポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルがある。ポリ乳酸等を原料とする脂肪族ポリエステル繊維も生分解性繊維として環境に優しい繊維として普及が促進されている。しかしながら生分解性繊維として普及するには、実用上では芳香族ポリエステルやナイロン繊維等で代表される繊維等と同等の強度が必要とされる。このため、実用に耐える製法や物性の向上に関する提案が多数なされている。また最近環境問題の観点から「バイオマス・ニッポン総合戦略」という国家プロジェクトが発足されている。その中で、ものを燃焼した場合大気中にＣＯ_２を放出するが、バイオマス由来の原料は、元々大気中のＣＯ_２と水から光合成されたものであるためバイオマス由来の原料を燃焼してもＣＯ_２を増加させないことから「カーボンニュートラル」なものとして定義されている。
【０００３】
また、生分解性繊維を着色する方法としては一般的に原着や染料により染色する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、生分解性を有する繊維をこれらの方法で着色しても生分解性繊維を構成する樹脂が経時的に劣化を起こしやすく摩擦堅牢度が低下する場合がある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−２２７０３４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
芳香族ポリエステルからなる繊維などは原着化することにより摩擦堅牢度を向上させることができる。芳香族ポリエステルでは加水分解による強度低下は起きにくくフィブリル化による摩擦堅牢度低下は発生しにくい。脂肪族ポリエステルからなる繊維も同様の手法により初期の摩擦堅牢度は向上させることができる。しかしながら、ポリ乳酸などの脂肪族ポリエステルは加水分解を起こしやすく経時変化による強度低下が発生しやすい。したがって、脂肪族ポリエステル繊維からなる繊維構造物を長期に渡り使用していると強度が低下し摩擦によりフィブリル化を起こし、剥離した繊維カスが衣服などに付着し摩擦堅牢度を低下させる。強度低下により耐摩耗性が低下するためである。脂肪族ポリエステル繊維で代表される生分解性樹脂では原着化してあってもこのような継時的なフィブリル化による摩擦堅牢度の低下は改善させることができなかった。また原着化しても練り込んだ顔料によっては移行昇華堅牢度や顔料自体の摩擦堅牢度が悪く堅牢度を向上させることが不可能な場合があった。
【０００６】
先にも触れたように「バイオマス・ニッポン総合戦略」のようにバイオマス資源や生分解素材の使用が求められているが脂肪族ポリエステルの耐熱性の低さや耐摩耗性、経時変化による物性の低下などにより用途によっては使用できないものがあった。また、繊維断面が芯鞘構造からなる糸条において芯および鞘部分ともにポリ乳酸樹脂の場合、ポリ乳酸樹脂自体が摩擦抵抗の大きいポリマーであるため、特にフィブリル化しやすい特性を持っている。従って、ポリ乳酸繊維自体が磨耗しやすい。一般的に繊維がフィブリル化しやすい場合、シリコン系などの油剤を付与することで耐摩耗性を補う場合が多い。しかしながら、ポリ乳酸の場合は分散染料で染色したものの染色堅牢度が周知の様に良くないため油剤による染料の泣き出しが発生しやすい。また油剤などによる処方では製品を使用している間に洗濯や摩擦によって油剤などが取れてしまい持続的な効果は得られない。
【０００７】
また、ポリ乳酸樹脂からなる繊維は分散染料で染色可能であるが、ポリ乳酸の融点は１６０〜１８０℃と低い場合が多い。しかしながら、通常分散染料は１２０〜１３５℃で染色するように設計されている。そこでポリ乳酸樹脂からなる繊維を分散染料で染色する場合には１００〜１１０℃で染色せざるを得なくなり、分散染料が該繊維の表面付近にのみ吸着した状態で染色工程を終了せざるを得なくなる。よって染色により着色されたポリ乳酸樹脂からなる繊維は堅牢度が悪く、摩擦により容易に白化するという問題があった。
本発明の目的は、上記物性に対し優れた生分解性樹脂からなる繊維を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、芯鞘型複合繊維において、芯部分が顔料などで代表される着色剤を含み、鞘部分が実質的に着色剤を含まない芯鞘型構造にすることで経時変化による物性低下が発生しても摩擦堅牢度の低下が物性の低下する速さよりも比較的遅くなることを見出した。つまり生分解性繊維の経時変化による物性低下が発生し、生分解性繊維がフィブリル化を起こしやすくなっても、最初のうちは着色剤を含まない部分がフィブリル化するので繊維カスが発生して衣服などに付着しても摩擦堅牢度は低下しない。本発明は、特に顔料等の着色剤による摩擦堅牢度の低下よりは、むしろ生分解性樹脂からなる繊維の摩擦によってフィブリル化した繊維屑による摩擦堅牢度の低下を防止することである。さらに、本発明は、移行昇華や摩擦堅牢度の悪い顔料を着色剤に使用しても鞘部分が保護層となって繊維全体の摩擦堅牢度を損なうのを防ぐことが出来る。そして、環境問題の観点から使用する顔料も環境負荷の小さいものを使用することが望ましい。また、使用する着色剤によっては移行昇華や摩擦堅牢度が良いとは限らない。そして、整経準備や撚糸、製織や編み立時に繊維表面に露出した顔料がガイドなどの磨耗を起こしたり、脱落してガイド等を汚したりすることもある。
【０００９】
本発明者らは、鞘部分を化石資源由来の素材を用い耐摩擦堅牢度等の物性をカバーし、芯部分をバイオマス由来原料等で代表される生分解性原料にすることで、化石資源の使用を減らし生分解性原料の使用を率先し、さらに上記課題を達成できるることを見出し本発明を完成した。すなわち本発明は、芯部分は着色剤を含む生分解性樹脂で鞘部分は実質的に着色剤を含まない樹脂からなる芯鞘型複合繊維である。そして、鞘部分が生分解性樹脂からなる芯鞘型複合繊維であることが好ましく、生分解性樹脂がポリ乳酸樹脂である芯鞘型複合繊維が好ましい。また、芯部分と鞘部分の質量比率が５／９５〜９０／１０の範囲である芯鞘型複合繊維が好ましい。そして単糸繊度が０．５デシテックス以上の芯鞘型複合繊維であることが好ましく、単糸の破断強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳しく説明する。
本発明の芯鞘型複合繊維の芯部分を構成する樹脂としては、生分解性樹脂であることが地球環境にやさしい観点から必要である。そして、本発明の生分解性樹脂は公知の紡糸可能な樹脂が用いられる。中でもポリ乳酸樹脂であることがバイオマス由来の原料である点で好ましい。
【００１１】
本発明に用いるポリ乳酸は、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の光学異性体の共重合体を主成分とするものであるが、ポリＬ−乳酸を用いることが一般的である。
なお本発明においてポリＬ−乳酸を用いる場合、光学純度は９０．０〜９９．５％が好ましい。光学異性体であるＤ−乳酸の含有量が増加すると結晶性が低下するとともに融点が下がり耐熱性に劣る場合がある。また、Ｄ−乳酸の比率が下がると生分解し難くなる傾向がある。一般実用繊維として用いる場合は、耐熱性が必要なことが多く、かかる観点からポリＬ−乳酸の光学純度は９６．０〜９９．５％がより好ましい。また、バインダー繊維として用いる場合は、低融点が必要なことから光学純度は、９０．０〜９６．０％がより好ましい。
【００１２】
また、良好な繊維強度を維持するためには、ポリ乳酸の数平均分子量は高いほど好ましく、５万以上が好ましく、より好ましくは１０〜３０万である。平均分子量が５万よりも低い場合には繊維の強度物性が低下するため好ましくない。
そして、本発明の効果を損なわない限りにおいて、他の樹脂や添加剤を添加しても良い。本発明のポリ乳酸樹脂に添加する着色剤としては繊維を着色するための公知の顔料や染料が好ましく用いられる。そしてカーボンで代表される無機顔料のほか有機顔料が耐光性が優れる点でより好ましい。
【００１３】
また、本発明の芯鞘型複合繊維の鞘部分を構成する樹脂としては、繊維化可能で、かつ実質的に着色剤を含まない公知の繊維化可能な樹脂である必要がある。そして、カーボンニュートラルといった定義を満足する樹脂であれば、地球環境にやさしい点で特に限定はしないが、化石資源由来の素材の場合には比較的焼却処分し易いポリプロピレン（ＰＰと称することもある）などのオレフィン系の素材を用いることが好ましい。そして、「カーボンニュートラル」といった思想から鞘部分をオレフィン系、芯部分をポリ乳酸などのバイオマス由来の原料にすればＣＯ_２発生量は芯鞘の比率に応じた量となる。この場合、芯部分のポリ乳酸樹脂は顔料で代表される公知の着色剤で着色される必要がある。さらにこの場合も芯鞘効果が発揮される。すなわち、顔料で代表される公知の着色剤で着色された芯部分のポリ乳酸樹脂からなる繊維はフィブリル化しやすいことから摩擦堅牢度が低いが、ＰＰなどのオレフィン系の樹脂で構成された鞘部分で芯部分が保護され摩擦堅牢度の低下を抑制する。ただし耐光堅牢度については顔料の耐光性に依存されるので芯鞘構造による効果は期待しにくい。また、鞘部分を着色した場合には、摩耗が進んだ時に白化する傾向がある。
【００１４】
また、鞘部分が芯部分と同様の生分解性樹脂からなり、さらに実質的に着色剤を含まないことが、繊維全てが生分解素材で構成される点で好ましい。さらに、芯部分がポリ乳酸樹脂からなる場合に芯部分と鞘部分の接着性に優れる点で鞘部分もポリ乳酸樹脂とすることがより好ましい。
本発明の芯鞘型複合繊維の紡糸方法は、公知の方法により紡糸可能であり特に制限はない。
【００１５】
本発明の芯鞘型複合繊維は、単糸繊度が０．５デシテックス以上の糸断面で芯鞘構造からなることが好ましく、芯部分と鞘部分の質量比率が５／９５〜９０／１０の範囲であることが好ましく１０／９０〜８０／２０であることがより好ましく、２０／８０〜７０／３０であることが発色性および摩擦堅牢度に優れる点でさらに好ましい。芯部分の質量比率が５未満の場合には、発色性が低下する傾向があり、９０を越えた場合には、物性が低下する傾向がある。そして、繊維の形体により若干異なるが一般に鞘比率が高いほど堅牢度は良くなる傾向にある。また、芯部分の比率が９０を越えた場合、鞘部分の形成が困難になり、さらに鞘部分の層厚が薄くなるため摩擦により鞘部分がフィブリル化することによって除去され、着色剤のある芯部分が早く剥き出した状態となり、着色剤を実質的に含まない鞘部分が保護層の役割を十分に発揮できず、摩擦堅牢度が低下する傾向がある。特に鞘部分がポリ乳酸樹脂の場合、特に摩擦抵抗が大きいため鞘部分がフィブリルし易く保護層の喪失が早くなる傾向がある。従って、鞘部分がポリ乳酸樹脂の場合、芯部分の比率は５以上、７０以下が好ましく、６０以下がより好ましい。ただし、鞘部分のポリ乳酸にシリカ等で代表される繊維表面に滑性を付与する無機物や微粒子を添加してある場合はこの限りではない。
【００１６】
また、単糸繊度が０．５デシテックス未満の場合、糸自体の耐摩耗性が低下しやすく摩擦堅牢度も低下する傾向がある。そして、芯および鞘全てがポリ乳酸樹脂からなる繊維の場合には特に０．８デシテックス以上が好ましい。本発明の芯鞘型複合繊維の単糸繊度は０．５デシテックス以上の場合が好ましいが、２０００デシテックス以上の極太のものでも非常に効果があり、マルチフィラメント、ステープル、スパンボンド、モノフィラメント、テープヤーンでも同様である。
【００１７】
また、芯部分に練り込まれている着色剤の添加量は、芯部分の樹脂に対して０．３％以上が発色性に優れる点で好ましく、０．５％以上がより好ましく、１．０％以上がさらに好ましい。また、糸強度が実用上問題のない点で１０％以下が好ましく、７％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましい。１０％を越えた場合には糸強度が低下する傾向がある
【００１８】
一方、鞘部分がＰＰなどのオレフィン系樹脂で構成される場合は、樹脂に柔軟性や平滑性があるため摩耗しにくく、芯部分の比率が５以上９０以下でも鞘成分が保護層として機能する。鞘成分が芳香族ポリエステルやナイロンの場合も同様である。しかしながら、環境問題の点で鞘部分に使用される化石資源由来の樹脂の比率は５以上５０以下が好ましい。
【００１９】
本発明の単糸の破断強度は２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが、耐摩耗性に優れる点で好ましい。２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の場合には、鞘部分が特にポリ乳酸樹脂からなる場合、摩耗や衝撃の物理的な負荷によりフィブリル化し剥がれ落ち易い。また、５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下が得られる繊維の柔軟性の点で好ましい。５ｃＮ／ｄｔｅｘを越えた場合繊維自体が硬くなり、逆に物理的衝撃等によって鞘部分が剥がれ落ちることがある。従って、より好ましくは４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であり、さらに好ましくは４ｃＮ／ｄｔｅｘである。
【００２０】
【実施例】
以下に、実施例および比較例に基づき本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに実施例に限定されるものではない。
【００２１】
実施例１
芯部分にカーボンブラックを２％添加したポリ乳酸樹脂、鞘部分にカーボンブラックを添加しないポリ乳酸樹脂からなる丸断面芯鞘構造の４６０ｄｔｅｘ／９６ｆｉｌの糸条を紡糸した。芯鞘比率は５０：５０とした。得られた糸条は十分黒度感のある発色性を持ち、原糸の破断強度は３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は３０％であった。
得られた原糸を密度が経緯４６本／２．５ｃｍのオックス織物に加工し精練した後平滑剤などを付与せずに摩擦堅牢度を測定したところ乾・湿ともに５級を示した。
【００２２】
このオックス織物を温湿度５０℃×９０％の恒温湿槽に１０００時間放置したところ、破断強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２０％まで低下した。
この状態でオックス織物の乾湿摩擦堅牢度を測定したところ、乾４級、湿４−５級を示し十分耐久性を有するものであった。
摩擦堅牢度を測定した織物を観察したところ摩耗によるフィブリル化が発生しており、繊維カスが観察されたが顔料を含むものは僅かしか見られなかった。フィブリルの程度は芯の色材を含む部分に僅かに到達している程度であった。そして、コンポストにて処理したところ３週間で形状崩壊した。
【００２３】
比較例１
芯鞘構造を有さずカーボンブラックを１％添加したポリ乳酸樹脂からなる単一の丸断面４６０ｄｔｅｘ／９６ｆｉｌの糸条を紡糸した。
得られた糸条は十分黒原着といえる発色性を持ち、原糸破断強度は３．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は３０％であった。
得られた原糸を密度が経緯４６本／２．５ｃｍのオックス織物に加工し精練した後平滑剤などを付与せずに摩擦堅牢度を測定したところ乾・湿とも５級を示した。
【００２４】
このオックス織物を温湿度５０℃×９０％の恒温湿槽に１０００時間放置したところ、物性は破断強度２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度２０％まで低下した。
この状態でオックス織物の摩擦堅牢度を測定したところ、乾２〜３級、湿３級を示した。
摩擦堅牢度を測定した織物を観察したところ摩擦によるフィブリル化が発生しており顔料を含んだ繊維カスが周辺に観察された。そして、コンポストにて処理したところ３週間で形状崩壊した。
【００２５】
比較例２
カーボンブラックを１％添加したポリエステルからなる単一の丸断面４６０ｄｔｅｘ／９６ｆｉｌの糸条を紡糸した。
得られた糸条は十分黒原着と言える発色性を持ち、原糸破断強度は４．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は３０％であった。
得られた原糸を密度が経緯４６本／２．５ｃｍのオックス織物に加工し精練した後平滑剤などを付与せずに摩擦堅牢度を測定したところ乾・湿とも５級を示した。
【００２６】
このオックスを温湿度５０℃×９０％の恒温湿槽に１０００時間放置したところ、物性は強度４．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３０％となった。
この状態でオックスの摩擦堅牢度を測定したところ、乾・湿とも５級であった。
摩擦堅牢度を測定した織物を観察したところ摩擦によるフィブリル化は発生しておらず繊維カスは観察されなかった。しかしながら、コンポストにて処理したところ３週間経過しても形状は全く変らず環境に優しいものではなかった。
【００２７】
【発明の効果】
本発明により環境に優しい素材である生分解性樹脂からなる繊維の摩耗によるフィブリル化を防止し、長期使用でも摩擦堅牢度に優れ、製造工程でもガイドによる繊維自体の摩耗から発生するガイド汚れを低減し、化石資源の節約やＣＯ２の排出減少に貢献できる繊維を提供できる。

Claims

芯部分は着色剤を含む生分解性樹脂で鞘部分は実質的に着色剤を含まない樹脂からなる芯鞘型複合繊維。
鞘部分が生分解性樹脂からなる請求項１に記載の芯鞘型複合繊維。
生分解性樹脂がポリ乳酸樹脂である請求項１または２に記載の芯鞘型複合繊維。
芯部分と鞘部分の質量比率が５／９５〜９０／１０の範囲である請求項１〜３いずれか１項に記載の芯鞘型複合繊維。
単糸繊度が０．５デシテックス以上の請求項１〜４いずれか１項に記載の芯鞘型複合繊維。
単糸の破断強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項１〜５いずれか１項に記載の芯鞘型複合繊維。