JP2008054535A - 生分解性農業用被覆資材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複合繊維を構成繊維としてスパンボンド法により形成された不織布からなる生分解性農業用被覆資材である。複合繊維は、融点が150℃以上のポリ乳酸系重合体と、このポリ乳酸系重合体よりも低融点の脂肪族ポリエステル共重合体とを含むとともに、脂肪族ポリエステル共重合体が繊維表面の少なくとも一部を形成している。脂肪族ポリエステル共重合体は、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸とを構成成分とするとともに、架橋している。
【選択図】なし
Description
伸度保持率(%)=(E300/E0)×100 > 50 ・・・・・・(2)
引裂強力保持率(%)=(TS300/TS0)×100 > 80 ・・(3)
ここで、
S300:300時間照射後の試料の引張強力(N/5cm幅)
S0:照射前の試料の引張強力(N/5cm幅)
E300:300時間照射後の試料の伸度(%)
E0:照射前の試料の伸度(%)
TS300:300時間照射後の試料の引裂強力(N)
TS0:照射前の試料の引裂強力(N)
である。
本発明に用いられるポリ乳酸系重合体としては、ポリ−D−乳酸と、ポリ−L−乳酸と、D−乳酸とL−乳酸との共重合体と、D−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体と、L−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体と、D−乳酸とL−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体との群から選ばれる重合体、あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられるが、これらの中でも特に、ヒドロキシカプロン酸やグリコール酸が分解性能や低コスト化の点から好ましい。
次に、ポリ乳酸系重合体よりも低融点の脂肪族ポリエステル共重合体について説明する。この脂肪族ポリエステル共重合体は、脂肪族ジオール、脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ヒドロキシカルボン酸を構成成分とする。
ポリ乳酸系重合体が繊維形成成分としての芯部を形成し、脂肪族ポリエステル共重合体が熱接着成分としての鞘部を形成した芯鞘型複合断面である場合に、芯部と鞘部との複合比(質量比)は、芯部/鞘部=3/1〜1/3であることが好ましい。芯部の比率が3/1を超えると、鞘部の比率が低くなりすぎるため、熱接着性能に劣る傾向となり、農業用被覆資材の機械的性能が劣る傾向となる。一方、芯部の比率が1/3未満となると、鞘部の比率が高くなりすぎるため、農業用被覆資材を構成する長繊維不織布を製造する際に、紡糸工程において冷却が十分になされず、開繊工程においてブロッキングが発生する傾向となり、不織布の地合が悪くなる傾向となる。
本発明の農業用被覆資材を構成する不織布は、ポリ乳酸系重合体を含む長繊維不織布であるため、高温高湿下での加水分解による機械的物性の低下が考えられる。そこで、これを制御する目的で、末端封鎖剤を、紡糸工程における糸切れ等のトラブルを超えない範囲内で添加することが好ましい。高温高湿下での機械的物性低下の抑制効果と、紡糸工程中のトラブル回避効果との双方を発揮させるためには、末端封鎖剤の添加量は、1質量%〜3質量%であることが好ましい。
高速紡糸に適したポリマーの粘度を選択することも、本発明における好ましい条件である。すなわち、ポリ乳酸系重合体の粘度は、ASTM−D−1238に記載の方法に準じて、温度210℃、荷重20.2N(2160gf)で測定したメルトフローレイト(以下、「MFR1」と略記する)が10〜80g/10分であることが好ましく、20〜70g/10分であることがさらに好ましい。MFR1が10g/10分未満であると、粘度が高すぎて、製造工程において溶融時のスクリューへの負担が大きくなる。反対にMFR1が80g/10分を超える場合には、粘度が低すぎるために紡糸工程において糸切れが多発しやすく、操業性を損なう傾向となる。
本発明の農業用被覆資材を構成する不織布における複合長繊維の単糸繊度は、5〜15デシテックスであることが好ましい。単糸繊度が5デシテックス未満であると、得られる不織布において単位面積当たりの構成繊維の本数が増加するために繊維間空隙が小さくなって、農業用被覆資材の透光率が低下しやすくなる。一方、単糸繊度が15デシテックスを超えると、溶融紡糸工程において紡出糸条の冷却性が劣るばかりか、得られる不織布において単位面積当たりの構成繊維の本数が減少するために繊維間空隙が大きくなって、被覆資材として必要な機械的特性、保温性、防霜性が劣ることになる。これらの理由から、単糸繊度は、より好ましくは7〜12デシテックスである。
本発明の農業用被覆資材においては、繊維端が少なく、機械的強力に優れ、生産性に優れることから、スパンボンド法による熱接着不織布を用いる。
本発明の被覆資材は、上記単糸繊度の複合長繊維で形成された上記範囲の目付けを有する不織布で構成され、さらに70%以上の透光率を有することが特に好ましい。透光率が70%より小さいと、被覆資材が太陽光線を十分透過させることができず、作物の成育に支障を来たしやすくなる。
本発明の被覆資材は、初期の引張強力及び伸度に優れ、不織布のヨコ方向(CD)において、初期引張強力が15N/5cm幅以上であることが好ましく、初期伸度が40%以上であることが好ましい。初期引張強力、初期伸度を上記の値とすることにより、広大な面積に敷設する場合でも、その展張時の張力に耐えることができ、かつ展張後も破れ等が発生しにくい。
本発明の被覆資材は、1N以上の初期引裂強力を有することが特に好ましい。初期引裂強力が1Nより小さいと、例えば、被覆資材を展張した後に、展張時に使用した杭部分から資材が引き裂かれてしまい、風の強い時期に破れて使用不可となってしまいやすい。また、初期引裂強力は強いにこしたことはないが、その上限は、実用上5N程度であれば使用に耐えうるものとなる。
本発明の被覆資材は、JISB 7753に準じて行われる耐候性試験において、300時間照射後の引張強力保持率、伸度保持率、引裂強力保持率が、それぞれ、ある一定の値以上であることが特に好ましい。すなわち、
S300:300時間照射後の試料の引張強力(N/5cm幅)
S0:照射前の試料の引張強力(N/5cm幅)
E300:300時間照射後の試料の伸度(%)
E0:照射前の試料の伸度(%)
TS300:300時間照射後の試料の引裂強力(N)
TS0:照射前の試料の引裂強力(N)
であるとして、
引張強力保持率(%)=(S300/S0)×100 > 40 ・・・・(1)
伸度保持率(%)=(E300/E0)×100 > 50 ・・・・・・(2)
引裂強力保持率(%)=(TS300/TS0)×100 > 80 ・・(3)
であることが特に好ましい。
本発明の被覆資材は、透光性、耐候性の他に、柔軟性を併せもっている。農業用被覆資材に求められる柔軟性とは、路地栽培やトンネル栽培あるいはハウス栽培において直接作物に被覆する際に、作物を植える畝の形にある程度追随する柔軟性を意味する。また、展張された際に、風等の外的な環境要因に対応できることを意味する。特に、展張された被覆資材は風によってなびくため、柔軟でない資材を使用した場合には作物を傷つける場合もある。
脂肪族ポリエステル共重合体及びポリ乳酸系重合体には、各々必要に応じて、艶消し剤、顔料、結晶核剤等の各種添加剤を、本発明の効果を損なわない範囲で添加してもよい。とりわけ、タルク、酸化チタン、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム等の結晶核剤を添加することは、紡出冷却工程での糸条間の融着(ブロッキング)を防止するために、効果がある。結晶核剤は、0.1〜3質量%の範囲で用いると有用である。
ここで、
S300:300 時間照射後の試料の引張強力(N/5cm幅)
S0:照射前の試料の引張強力(N/5cm幅)
である。
ここで、
E300:300時間照射後の試料の伸度(%)
E0:照射前の試料の伸度(%)
である。
ここで、
TS300:300時間照射後の試料の引張強力(N)
TS0:照射前の試料の引張強力(N)
である。
融点が168℃、MFR1が20g/10分の、L−乳酸/D−乳酸=98.4/1.6モル%のL−乳酸/D−乳酸共重合体(以下、「P1」と略記する)を、芯成分として用意した。
そして、P1とP3との複合比が質量比でP1:P3=1:1となるように、またP1の溶融重合体中にタルクが0.5質量%含まれることになるように、個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて温度220℃で溶融し、芯鞘型複合繊維断面となる紡糸口金を用いて、上述のようにP1が芯部を構成し、P3が鞘部を構成するように、単孔吐出量1.00g/分の条件で溶融紡糸した。
実施例1と同じL−乳酸/D−乳酸共重合体P1を芯成分として用意した。
そして、P1とP4との複合比が質量比でP1:P4=1:1となるように、またP1の溶融重合体中にタルクが0.5質量%含まれることになるように、個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて温度220℃で溶融し、芯鞘型複合繊維断面となる紡糸口金を用いて、上述のようにP1が芯部を構成し、P4が鞘部を構成するように単孔吐出量1.00g/分の条件で溶融紡糸した。
長繊維不織布の目付を15g/m2としたこと以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。
長繊維不織布の目付を30g/m2としたこと以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。
実施例2において、P1をベースとして、タルクに代えて二酸化チタンを20質量%練り込み含有させたこと以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。
単孔吐出量を2.56g/分とし、牽引速度を2000m/分とし、単糸繊度を12.7デシテックスとしたこと以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。被覆資材としての不織布を構成する複合長繊維の単糸繊度は、12.7デシテックスであった。
実施例2において、有機過酸化物としてのジメチル(ブチルパーオキシ)ヘキサンの添加量を変化させた。すなわち、ジメチル(ブチルパーオキシ)ヘキサン(日本油脂社製 商品名:パーヘキサ25B−40、純度40%)をP2の100質量部に対して0.3質量部(有機過酸化物としては0.12質量部)になるように添加し、二軸混練機にて溶融混練して、鞘成分の重合体を用意した。この重合体の結晶化速度指数は1.2分であり、MFRは11g/10分であった。そして、それ以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。
実施例2において、有機過酸化物としてのジメチル(ブチルパーオキシ)ヘキサン(日本油脂社製 商品名:パーヘキサ25B−40、純度40%)の添加量を、P2の100質量部に対して0.1質量部(有機過酸化物としては0.04質量部)になるように変化させた。この有機過酸化物を添加のうえ、二軸混練機にて溶融混練して、鞘成分の重合体を用意した。この重合体の結晶化速度指数は1.9分であり、MFRは15g/10分であった。また、実施例2において、牽引速度を1800m/分とし、被覆資材としての不織布を構成する複合長繊維の単糸繊度を5.5デシテックスとした以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。
実施例2において、有機過酸化物として、実施例1で用いたものと同じジメチル(ブチルパーオキシ)ヘキシン(日本油脂社製 商品名:パーヘキシン25B−40、純度40%)を用いた。そして、この有機過酸化物を、脂肪族ポリエステル共重合体の100質量部に対して0.2質量部(有機過酸化物としては0.08質量部)になるように添加し、二軸混練機にて溶融混練して、鞘成分の重合体を用意した。この重合体の結晶化速度指数は1.2分であり、MFRは16g/10分であった。そして、それ以外は実施例2と同様にして、生分解性農業用被覆資材を得た。
融点が168℃、MFR1が65g/10分の、L−乳酸/D−乳酸=98.4/1.6モル%のL−乳酸/D−乳酸共重合体のみを用い、その溶融重合体中にタルク0.5質量%含まれるようにして、温度210℃で溶融し、単孔吐出量1.7g/分の条件で中実の糸条を溶融紡糸した。そして、牽引速度を5000m/分とし、熱エンボス条件としては、両ロールの表面温度を130℃とした以外は実施例1と同様にして、単糸繊度3.3デシテックス、目付20g/m2の不織布を得た。
Claims (5)
- 複合繊維を構成繊維としてスパンボンド法により形成された不織布からなる農業用被覆資材であって、前記複合繊維は、融点が150℃以上のポリ乳酸系重合体と、このポリ乳酸系重合体よりも低融点の脂肪族ポリエステル共重合体とを含むとともに、前記脂肪族ポリエステル共重合体が繊維表面の少なくとも一部を形成しており、前記脂肪族ポリエステル共重合体は、脂肪族ジオールと脂肪族ジカルボン酸と脂肪族ヒドロキシカルボン酸とを構成成分とするとともに、架橋していることを特徴とする生分解性農業用被覆資材。
- 透光率が70%以上であり、初期引裂強力が1N以上であり、JIS B7753に準じて行われる耐候性試験において300時間照射後の引張強力保持率および伸度保持率および引裂強力保持率が下記式(1)から式(3)を満たしていることを特徴とする請求項1記載の生分解性農業用被覆資材。
引張強力保持率(%)=(S300/S0)×100 > 40 ・・・・(1)
伸度保持率(%)=(E300/E0)×100 > 50 ・・・・・・(2)
引裂強力保持率(%)=(TS300/TS0)×100 > 80 ・・(3)
ここで、
S300:300時間照射後の試料の引張強力(N/5cm幅)
S0:照射前の試料の引張強力(N/5cm幅)
E300:300時間照射後の試料の伸度(%)
E0:照射前の試料の伸度(%)
TS300:300時間照射後の試料の引裂強力(N)
TS0:照射前の試料の引裂強力(N)
である。 - 脂肪族ポリエステル共重合体は、脂肪族ジオールが1,4−ブタンジオールであり、脂肪族ジカルボン酸がコハク酸であり、脂肪族ヒドロキシカルボン酸が乳酸であって、その融点がポリ乳酸系重合体の融点よりも50℃以上低いことを特徴とする請求項1または2記載の生分解性農業用被覆資材。
- 複合繊維は、ポリ乳酸系重合体を芯成分とし、脂肪族ポリエステル共重合体を鞘成分とする芯鞘型複合長繊維であることを特徴とする請求項1から3までのいずれか1項記載の生分解性農業用被覆資材。
- 複合繊維の単糸繊度が5〜15デシテックスであり、被覆資材の目付けが10〜30g/m2であることを特徴とする請求項1から4までのいずれか1項記載の生分解性農業用被覆資材。
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