JP2005133249A - 分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】延伸斑や染め斑がなく品位良好でかつ優れた製糸性・分繊性を有する分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを提供することにある。
【解決手段】ポリ乳酸からなるマルチフィラメントであり、エンタングルメント法において負荷張力が単０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下である分繊用ポリ乳酸マルチフィラメント。
【選択図】なし

Description

本発明は、分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントに関する。更に詳しくは、延伸斑や染め斑がなく品位良好でかつ分繊性が良好な分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントに関する。

近年、自然環境保護の見地から、自然環境中で分解する生分解性重合体およびその成型品が求められ、脂肪族ポリエステル等の生分解性重合体の研究が活発に行われている。その中でも、特にポリ乳酸系重合体は農産物を原料とするため、資源的に有利であり、溶融成形性や耐熱性、かつ力学特性も有しているため最も期待されている。しかしながら、ポリ乳酸系重合体はガラス転移温度が高く、一般的に分子鎖の相互作用が弱いことが知られている。この重合体からなる繊維はガラス転移点以上の温度に加熱された場合、容易に分子鎖が滑り製糸性に問題があった。そのため得られた繊維は延伸斑が起こりやすく、さらには強度が低いことや、熱水収縮率が高いこと等の問題が生じていた。このようなポリ乳酸系重合体繊維における製糸性や機械的特性を向上させる方法として、ポリ乳酸系重合体中に一種の栄養塩剤を添加する方法が提案されている（特許文献１）が、添加される栄養塩剤の形態は球状でありその粒子の大きさによっては、紡糸時に昇圧が生じて操業性が低下するといった問題や、栄養塩剤が均一にポリ乳酸系重合体中に分散していない場合は粘度斑が生じ、延伸斑による欠点が製品に発生しやすいといった問題があった。また、該文献によればポリ乳酸系重合体繊維が持つ製糸性や機械的特性から、一旦未延伸糸を巻き取り、次いで延伸機にて延伸するといった公知の二工程法で製造されており、効率良く安価に得ることが困難であるといった問題があった。

一方、合成繊維を効率良く安価に製造できる方法として加熱ローラーによる直接紡糸延伸法は既に公知であるが、延伸斑や染め斑がなく均斉度に優れた合成繊維が得られる方法とが提案されている（特許文献２）。該文献によれば紡出糸条を冷却後、その糸条に加熱したエマルジョン油剤を付与することで糸条の水分率を延伸熱処理前に低減し、糸条と加熱ローラー間での熱交換作用を向上させて均一な延伸性が得られることが記載されているが、直接紡糸延伸法では給油後、直ちに糸条を延伸熱処理することから、加熱して高濃度にした状態で糸条にエマルジョン油剤を付与しても、糸条を構成する各単フィラメント間には均一にエマルジョン油剤が付与されない状態のまま糸条は加熱ローラー上へ導かれることから糸条が均一に延伸熱処理されにくく、延伸斑が発生しやすくなるといった問題や、エマルジョン油剤を加熱することで紡出糸条が結晶化して融着し、均一な延伸が行われず製糸性が悪化したり、エマルジョン油剤の変質による品位低下や汚れの問題があった。

分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを直接紡糸延伸法で製造する際、糸条を均一に延伸して優れた機械的特性を得るためには油剤の付着斑が操業性や品位面だけでなく、糸の絡み状態にも大きく影響を及ぼして分繊性を低下させることを見いだし、本発明に至ったものである。
特開２００２−２１２８３０号公報（特許請求の範囲）特開昭６１−２８２４１２（特許請求の範囲）

本発明は上述の問題を解決し、延伸斑や染め斑がなく品位良好で、かつ製糸性および分繊性が良好な分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントとその製造方法を提供することにある。

すなわち本発明は、ポリ乳酸からなるマルチフィラメントであり、エンタングルメント法において負荷張力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを得ることで解決される。

本発明によれば、延伸斑や染め斑のない品位良好で優れた製糸性・分繊性を有する分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントは、エンタングルメント法において規定した触針の負荷張力以下で分繊することが可能である。

以下、本発明について詳細に説明する。

分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの糸条は、エンタングルメント法において負荷張力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが必要である。ここでエンタングルメント法とは、糸条の絡みを検知する触針を糸条に突き刺したまま一定の速度で走行させたとき、触針にかかる負荷張力で糸条の絡みの度合いを測定する方法のことであり、分繊工程での分繊性の挙動と非常に相関が見られるものである。すなわち、触針にかかる負荷張力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば、分繊工程において分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを解舒するときに糸条内の単フィラメントの移動がなく解舒性が良く、もつれや絡みなく分繊可能であり、より好ましくは０．１０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であれば分繊時の糸離れ性が良く、安定した分繊性が得られる。一方、負荷張力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘより大きい場合は分繊工程において糸離れ性が悪く単フィラメントが絡まり、分繊性が極めて悪くなるだけでなく、分繊する際に単フィラメントにかかる張力が高くなるため、得られる分繊糸は削れや変形等の問題が発生しやすくなる。

本発明に用いるポリ乳酸の平均分子量は５万〜１０万が好ましく、かつ純度９５．０％〜９９．５％のＬ−乳酸からなるポリ乳酸であれば分繊工程や製織工程でのモノフィラメントの強度が維持できるほか、適度な生分解性が得られることから好ましい。

ここで、本発明におけるウスター値（Ｕ％）とは糸条をある一定の速度で一定時間連続走行させたときに、試料の太さ斑によって生じる電気容量の変化を糸の断面としてチャートに出力したときの平均変化値（Ｕ％）を示す。本発明においてウスター値（Ｕ％）は２．０％未満であれば、得られるマルチフィラメントの糸条が均一に加熱延伸され、分繊後、モノフィラメントとして実用上十分な品位が得られることから好ましい。より好ましくは１．５％以下であれば良い。

本発明において、分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを構成する各単フィラメントの油剤付着量のバラツキ変動率（Ｃ．Ｖ．）は１０％未満であることが好ましい。ここで、単糸の油剤付着量のバラツキ変動率（Ｃ．Ｖ．）とは、構成する各単フィラメントの油剤付着量のバラツキ度合いを示すため、各単フィラメントの油分の標準偏差を各単フィラメントの油剤付着量の平均値で除したものである。油剤付着量のバラツキ変動率（Ｃ．Ｖ．）が１０％未満であれば、製糸工程では加熱ローラー上において糸条が均一に加熱されるため、加熱ローラー上での糸条間接触による糸切れがなく生産性良く製糸することができるだけでなく、品位面では延伸斑がない良好な分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントが得られる。また、分繊工程においては、解舒時に単フィラメントの移動がないため、糸離れ性優れ、分繊性が極めて良好である。更に好ましくは７．０％未満であれば良い。

本発明において、分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの油剤付着量は、分繊工程以降の高次通過性に問題ないレベルで付着していれば良いが、製糸工程における染め斑、分繊工程での分繊性の点で１．０％以下とすることが好ましい。

本発明において分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの総繊度は６６ｄｔｅｘ〜４４０ｄｔｅｘであれば安定した分繊性が得られる。より好ましくは１６７ｄｔｅｘ〜３３０ｄｔｅｘであれば良い。また、本発明における分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの単フィラメントの繊度は１１ｄｔｅｘ〜４４ｄｔｅｘであれば糸切れなく分繊できるだけでなく、特に分繊後モノフィラメントとしてティーバッグ等に加工した際の抽出機能が優れていることから好ましい。また、本発明における分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを構成する単フィラメント数は、分繊性の点で４〜１６本であることが好ましい。

分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントは、破断強度は２．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上６．０ｃＮ／ｄｔｅｘ以下、また破断伸度は２０％以上４０％以下であれば、分繊工程においてもつれや絡み等による張力変動が生じても糸切れなく安定して分繊することが出来るだけでなく、製織工程等における加工時の糸切れが発生しにくいことから好ましい。また本発明の分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントは、沸騰水収縮率は２０％以下であれば製織工程において優れた寸法安定性が得られることから好ましい。

本発明における分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの製法として一実施例を図１に示す。図１に示したような直接紡糸延伸装置において、分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを製造する場合、給油後に加熱ローラー入り口で流体処理装置として、交絡ノズルを使用し、流量が９０〜３００Ｎｍ³／ｈｒで糸条を流体処理することが本発明の分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントのドラム状パッケージを得るのに特に有効的である。ここでいう流量とは、流体処理装置から分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントに付与される空気の流量であり、流体処理装置入り口側に取り付けた流量計の実測値である。流量で糸条を流体処理するときの加熱ローラー入り口の糸条にかかる張力は、単位繊度当たり０．１０〜０．３０ｃＮ／ｄｔｅｘであれば油剤付着斑がない糸条を得るのに好ましい。

本発明において、流体処理装置の形状は特に規定されるものではないが、糸条が触れる流体処理部の材質はセラミックスが好ましい。

また、図１に示したような直接紡糸延伸装置において製造する場合、流体処理後、延伸温度は７５℃以上、延伸倍率２．０倍〜４．２倍で延伸することが延伸斑や染め斑のない品位良好な分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを得るのに有効であり、更には無撚りでドラム状パッケージに巻き取ることで分繊工程で解舒撚りが入らず、もつれや絡みのない分繊性が良好な分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントを得るのに好適である。

以下実施例より本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに何等限定されるものではない。なお、実施例中の各特性値は以下の方法を用いて測定した。
（１）エンタングルメント法における分繊性評価
ロシールド社製ニードルプレステスターを用いて分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの糸条に触針を突き刺して負荷張力を変更し、糸速５ｍ／分で糸長１０００ｍを評価した。
（２）ウスター値（Ｕ％）
分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの糸条を糸速２００ｍ／分で１分間連続走行させ、試料の太さ斑によって生じる電気容量の変化を糸の断面としてチャートに出力したときのウスター値（Ｕ％）で確認した。
（３）単糸油分付着量のバラツキ変動率（Ｃ．Ｖ．）
分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの糸条を構成する単糸の油剤付着量をＪＩＳ（日本工業規格）メチルアルコール抽出法で測定したときの標準偏差を平均値で除し、バラツキ変動率（Ｃ．Ｖ．）を確認した。
（４）加熱ローラー上での糸条間接触確認
加熱ローラー上での分繊用ポリ乳酸マルチフィラメント糸条の接触状態を目視にて確認した。
○ ：糸条間接触なし、単糸割れなし
△ ：糸条間接触なし、単糸割れあり
× ：糸条間接触あり、糸切れあり
（５）分繊性（分繊満管率；％）
得られた分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの重量１０．０ｋｇのドラム状マルチフィラメントパッケージ１００個を分繊し、糸切れなくモノフィラメントに分繊できた割合を満管率（％）で表した。
○○ ：満管率８５％以上（特によい）
○ ：満管率７０％以上８５％未満（良い）
△ ：満管率５５％以上７０％未満（やや劣る）
× ：満管率５５％未満（悪い）
実施例１
光学純度９８．０％のポリ−Ｌ−乳酸をエクストルーダー型溶融紡糸機に供給し、紡糸温度２３０℃で溶融し、濾過層を通過させた後、直径０．５ｍｍの紡糸孔を１０孔有する口金から吐出し、室温の冷却風を吹き付けて繊維を冷却固化した後、その糸条の油剤付着量が単位長さあたり０．８％となるように濃度２０％の水系油剤を給油装置で付与させてから、速度９８０ｍ／分の一対の冷ローラーで糸条を引き取った後、流体処理装置を使用して糸条を流量１５０Ｎｍ³／ｈｒ
で流体処理し、速度１０００ｍ／分、温度８０℃の加熱ローラーで単位繊度当たり０．２０ｃＮ／ｄｔｅｘの張力を糸条に付与しながら引き取り、加熱ローラーと加熱延伸ローラーとの間で延伸倍率３．８倍で延伸し、巻き取り速度４０００ｍ／分でドラム状パッケージに１０．０ｋｇ巻き取った。このとき流体処理装置の流量を変更し、加熱ローラー上での糸条間接触、ドラム状パッケージに巻上がった糸条のエンタングルメント法による分繊性、単糸の油剤付着量、ウスター糸斑、分繊工程での分繊性を確認した。その結果を表１に示す。

本発明の実験Ｎｏ．２〜６は良好であった。実験Ｎｏ．１は加熱ローラー上での糸条間接触、および糸条の単糸割れが発生し、糸切れが多発した。実験Ｎｏ．７〜８は単糸が絡み、分繊工程において単糸切れが多発し満足できるレベルではなかった。

本発明の直接紡糸延伸方法の一実施態様を示す概略工程図である。

符号の説明

１ ：紡糸口金
２ ：糸条
３ ：冷却装置
４ ：油剤付与装置
５ａ ：張力付与引き取りローラー
５ｂ ：張力付与引き取りローラー
６ ：流体処理装置
７ ：加熱引き取りローラー
８ ：分離ローラー
９ ：加熱延伸ローラー
１０ ：分離ローラー
１１ ：巻き取り機
１ ：ドラム状パッケージ

Claims (4)

1. ポリ乳酸からなるマルチフィラメントであり、エンタングルメント法において触針にかかる負荷張力が０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることを特徴とする分繊用ポリ乳酸マルチフィラメント。
2. ウスター値（Ｕ％）が２．０％未満であることを特徴とする請求項１記載の分繊用ポリ乳酸マルチフィラメント。
3. 構成する各単フィラメントの油剤付着量のバラツキ変動率（Ｃ．Ｖ．）が１０．０％未満であることを特徴とする請求項１、または２記載の分繊用ポリ乳酸マルチフィラメント。
4. 加熱ローラーによる直接紡糸延伸法でポリ乳酸マルチフィラメントを製造するに際して、給油後、加熱ローラー入り口で流量９０〜３００Ｎｍ³／ｈｒの流体で糸条を流体処理し、延伸温度７５℃以上、延伸倍率２．０倍以上４．２倍以下で延伸した後、無撚りでドラム状パッケージに巻取ることを特徴とする請求項１〜３に記載の分繊用ポリ乳酸マルチフィラメントの製造方法。

Images