JP2008088570A - Sheath-core conjugated polyester fiber - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a conjugated fiber which is composed of polylactic acid and polyethylene terephthalate and has good durability and good spinning operability. <P>SOLUTION: This sheath-core conjugated polyester fiber whose core portion is composed of polylactic acid, a sheath portion is formed from polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.41-0.59 and the polyethylene terephthalate in the sheath portion is dope-dyed. Preferably, The number-average molecular weight of the polylactic acid composing the core portion is 70,000-150,000, and the eccentricity of the core portion is ≤3.0. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリ乳酸を含有し、かつ耐久性並びに紡糸操業性に優れるポリエステル芯鞘複合繊維に関する。   The present invention relates to a polyester core-sheath composite fiber containing polylactic acid and having excellent durability and spinning operability.

従来の合成繊維は、自然環境ではほとんど分解されず、廃棄処理が問題となっている。そのため最近では、ポリ乳酸繊維に代表されるような生分解性の繊維が注目され、盛んに開発が進められている。 しかし、ポリ乳酸繊維などの生分解性繊維は、生分解性を持つがゆえに、耐候性、耐湿熱分解性が悪く、衣料用、土木建材用、水産資材用、自動車資材用等の耐久性が要求される分野では、使用が制限されている。   Conventional synthetic fibers are hardly decomposed in the natural environment, and disposal is a problem. Therefore, recently, biodegradable fibers such as polylactic acid fibers have attracted attention and are being actively developed. However, biodegradable fibers such as polylactic acid fibers are biodegradable, so they have poor weather resistance and moist heat resistance and are durable for clothing, civil engineering materials, marine materials, automotive materials, etc. Use is limited in required areas.

そこで、ポリ乳酸の耐久性を上げるために、カルボジイミドなどの末端封鎖剤により、ポリマーの末端を封鎖し、耐加水分解性を向上させることが提案されている(例えば特許文献1参照)。しかし、この方法では、重合上がりにおいて加水分解を促進する末端基の数を減らしたに過ぎず、加水分解そのものを抑制することは不十分であった。   Therefore, in order to increase the durability of polylactic acid, it has been proposed to improve the hydrolysis resistance by blocking the ends of the polymer with a terminal blocking agent such as carbodiimide (see, for example, Patent Document 1). However, this method only reduces the number of terminal groups that promote hydrolysis after the polymerization, and it is insufficient to suppress the hydrolysis itself.

また、他の手段として、結晶性を有する芳香族ポリエステルとの複合繊維化が提案されているが(例えば特許文献2参照)、これらのポリエステルはポリ乳酸との融点差が大きいため、複合繊維化そのものが難しい。特に融点が高いポリエチレンテレフタレートとの複合化においては、紡糸温度を270℃以上の温度にする必要があり、ポリ乳酸に好適な紡糸温度である200〜230℃と比較してかなりの高温となる。そのため、ポリエチレンテレフタレートに好適な温度で紡糸した場合、ポリ乳酸の溶融粘度が非常に低くなるため、ポリエチレンテレフタレートとポリ乳酸との溶融粘度の差が大きくなり、紡糸操業性の低下や、物性の低下などが起こる。このため、ポリエチレンテレフタレートとポリ乳酸との複合繊維では、操業性と繊維物性の両面において満足できるものは得られていない。
特開2001−261797 特開2005−187950
Further, as another means, composite fiber formation with an aromatic polyester having crystallinity has been proposed (see, for example, Patent Document 2), but since these polyesters have a large melting point difference from polylactic acid, composite fiber formation is performed. It is difficult. In particular, in the case of compounding with polyethylene terephthalate having a high melting point, it is necessary to set the spinning temperature to 270 ° C. or higher, which is considerably higher than the spinning temperature suitable for polylactic acid of 200 to 230 ° C. Therefore, when spinning at a temperature suitable for polyethylene terephthalate, the melt viscosity of polylactic acid becomes very low, so the difference in melt viscosity between polyethylene terephthalate and polylactic acid increases, resulting in a decrease in spinning operability and physical properties. Etc. happen. For this reason, the composite fiber of polyethylene terephthalate and polylactic acid has not been satisfactory in terms of both operability and fiber properties.
JP2001-261797 JP 2005-187950 A

また、特開2004−353161号広報では、ポリ乳酸を芯部、ポリエチレンテレフタレートを鞘部に用いた複合繊維について開示されており、強度、耐摩耗性、耐湿熱分解性についての改善効果が認められている。しかしながら、これらの複合繊維を染色する場合には、高温での染色が必要であるため、芯部のポリ乳酸が熱により劣化し、本来の耐久性を保持できないという虞があった。   In addition, JP 2004-353161 A discloses a composite fiber using polylactic acid as a core and polyethylene terephthalate as a sheath, and an improvement effect on strength, wear resistance, and wet heat decomposition resistance is recognized. ing. However, when these composite fibers are dyed, dyeing at a high temperature is necessary, so that the polylactic acid in the core portion is deteriorated by heat, and the original durability may not be maintained.

したがって、本発明では、上記の問題を解決し、ポリ乳酸とポリエチレンテレフタレートとからなり、耐久性、並びに紡糸にあたって良好な操業性を有するポリエステル芯鞘複合繊維を提供するものである。   Therefore, the present invention solves the above problems and provides a polyester core-sheath composite fiber composed of polylactic acid and polyethylene terephthalate, which has durability and good operability in spinning.

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
すなわち、本発明は以下の構成を要旨とするものである。
(1)芯部がポリ乳酸で構成されたポリエステル芯鞘複合繊維であって、固有粘度が0.41〜0.59のポリエチレンテレフタレートを鞘部とし、かつ鞘部のポリエチレンテレフタレートが原料着色化されていることを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維。
(2)芯部を構成するポリ乳酸の数平均分子量が7万〜15万であり、芯部の偏心度が3.0以下であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル芯鞘複合繊維。
The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies in order to solve the above problems.
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A polyester core-sheath composite fiber having a core part made of polylactic acid, wherein polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.41 to 0.59 is used as the sheath part, and the polyethylene terephthalate in the sheath part is colored. A polyester core-sheath composite fiber characterized by having
(2) The polyester core-sheath conjugate fiber according to claim 1, wherein the polylactic acid constituting the core part has a number average molecular weight of 70,000 to 150,000, and the core part has an eccentricity of 3.0 or less. .

本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、鞘成分であるポリエチレンテレフタレートが予め原料着色化されているため、繊維の染色に伴うポリ乳酸成分の劣化もなく、優れた耐久性を保持したものとなる。また、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、芯部のポリ乳酸が原料着色されていないため、紡糸にあたっては、ノズルとの剥離性に優れており糸切れ等もなく優れた紡糸操業性を有している。
さらに、石油由来の汎用プラスチックに比べ相対的に熱安定性や機械的特性に劣るポリ乳酸を構成成分としながらも、本発明のポリエステル芯鞘複合繊維は、強度、耐湿熱分解性に優れており、衣料、産業資材用途等に幅広く用いることが可能となる。
Since the polyester core-sheath composite fiber of the present invention is polyethylene terephthalate, which is a sheath component, is colored in advance, the polylactic acid component is not deteriorated due to the dyeing of the fiber and maintains excellent durability. In addition, the polyester core-sheath conjugate fiber of the present invention is not colored with polylactic acid in the core, and therefore, in spinning, it has excellent releasability from the nozzle and has excellent spinning operability without yarn breakage. is doing.
Furthermore, the polyester core-sheath composite fiber of the present invention is excellent in strength and moisture-heat-decomposability, although it is composed of polylactic acid, which is relatively inferior in thermal stability and mechanical properties compared to petroleum-derived general-purpose plastics. It can be used widely for clothing, industrial materials and the like.

以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリエステル芯鞘複合繊維(以下、本発明の複合繊維と略す場合がある。)は、ポリエチレンテレフタレートとポリ乳酸とからなる芯鞘複合繊維であって、鞘部がポリエチレンテレフタレート、芯部がポリ乳酸によって構成されるものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polyester core-sheath composite fiber of the present invention (hereinafter sometimes abbreviated as the composite fiber of the present invention) is a core-sheath composite fiber composed of polyethylene terephthalate and polylactic acid, the sheath part is polyethylene terephthalate, and the core part is It is composed of polylactic acid.

また、本発明の複合繊維の芯部を構成するポリ乳酸としては、ポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸、L−乳酸とD−乳酸との共重合体、あるいはポリ−L−乳酸とポリ−D−乳酸との混合物(ステレオコンプレックス)等を挙げることができる。   The polylactic acid constituting the core of the conjugate fiber of the present invention includes poly-L-lactic acid, poly-D-lactic acid, a copolymer of L-lactic acid and D-lactic acid, or poly-L-lactic acid. Examples thereof include a mixture (stereo complex) with poly-D-lactic acid.

ここで、本発明におけるポリ乳酸がL−乳酸とD−乳酸との共重合体の場合、ポリ−L−乳酸、ポリ−D−乳酸のどちらかを主体成分とするものであって、主体としないポリ乳酸成分の含有量は5質量%以下であることが好ましく、2質量%以下であることがより好ましい。主体としないポリ乳酸成分の含有量が5質量%より多い場合、ポリ乳酸共重合体の結晶性が低下し、耐熱性並びに耐久性が低下する虞があるため好ましくない。   Here, when the polylactic acid in the present invention is a copolymer of L-lactic acid and D-lactic acid, the main component is either poly-L-lactic acid or poly-D-lactic acid, The content of the polylactic acid component not to be used is preferably 5% by mass or less, and more preferably 2% by mass or less. When the content of the polylactic acid component which is not the main component is more than 5% by mass, the crystallinity of the polylactic acid copolymer is lowered, and heat resistance and durability may be lowered.

また、本発明におけるポリ乳酸の数平均分子量としては、7万〜15万であるものが好ましく、8万〜13万の範囲にあるものがより好ましい。数平均分子量が7万未満である場合、溶融押出が困難となるだけでなく、繊維の機械的強力が低下する傾向となり好ましくない。また、数平均分子量が15万を超えた場合、溶融押出が困難となると共に、鞘成分であるポリエチレンテレフタレートとの溶融粘度のバランスが適正ではなく耐久性のある複合繊維が得られ難い傾向となるため好ましくない。   Moreover, as a number average molecular weight of the polylactic acid in this invention, what is 70,000-150,000 is preferable, and what is in the range of 80,000-130,000 is more preferable. When the number average molecular weight is less than 70,000, melt extrusion becomes difficult, and the mechanical strength of the fiber tends to decrease. Further, when the number average molecular weight exceeds 150,000, melt extrusion becomes difficult, and the balance of melt viscosity with polyethylene terephthalate which is a sheath component is not appropriate, and it tends to be difficult to obtain a durable composite fiber. Therefore, it is not preferable.

本発明の複合繊維において、鞘部を構成するポリエチレンテレフタレートとしては、テレフタル酸、エチレングリコールから常法を利用して得られるポリエチレンテレフタレートを主成分とするものであるが、本発明の特性を損なわない範囲において他のカルボン酸成分やジオール成分を共重合させてもよい。   In the conjugate fiber of the present invention, the polyethylene terephthalate constituting the sheath part is mainly composed of polyethylene terephthalate obtained from terephthalic acid and ethylene glycol using a conventional method, but the characteristics of the present invention are not impaired. Other carboxylic acid components and diol components may be copolymerized within the range.

例えば、カルボン酸成分としては、イソフタル酸、5−スルホイソフタル酸等の芳香族ジカルボン酸、アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等のヒドロキシカルボン酸、ε−カプロラクトン等の脂肪族ラクトン等を挙げることができる。
また、ジオール成分としては、プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,4−シクロヘキサンジメタノール等の脂肪族ジオール等を挙げることができる。
Examples of carboxylic acid components include aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid and 5-sulfoisophthalic acid, aliphatic dicarboxylic acids such as adipic acid, succinic acid, suberic acid, sebacic acid, and dodecanedioic acid, glycolic acid, and hydroxybutyric acid. Hydroxyvaleric acid, hydroxycaproic acid, hydroxypentanoic acid, hydroxyheptanoic acid, hydroxyoctanoic acid and other hydroxycarboxylic acids, and ε-caprolactone and other aliphatic lactones.
Examples of the diol component include aliphatic diols such as propylene glycol, 1,4-butanediol, and 1,4-cyclohexanedimethanol.

また、本発明の複合繊維においては、鞘部に使用するポリエチレンテレフタレートの固有粘度を0.41〜0.59とすることが必要であり、好ましくは0.45〜0.57であり、より好ましくは0.50〜0.57である。この固有粘度の値は、繊維用として一般的に使用されているポリエチレンテレフタレートの粘度(0.62〜0.68)よりも、かなり低いものであるが、ポリエチレンテレフタレートの粘度を低粘度とすることで、複合紡糸の際の、ポリ乳酸とポリエチレンテレフタレートの溶融粘度差を小さくすることができるため、紡糸操業性の向上、物性(特に強度)の向上の効果が得られる。   In the conjugate fiber of the present invention, it is necessary that the intrinsic viscosity of polyethylene terephthalate used for the sheath is 0.41 to 0.59, preferably 0.45 to 0.57, more preferably. Is 0.50 to 0.57. This intrinsic viscosity value is considerably lower than the viscosity of polyethylene terephthalate (0.62 to 0.68) commonly used for fibers, but the viscosity of polyethylene terephthalate should be low. Thus, since the difference in melt viscosity between polylactic acid and polyethylene terephthalate during composite spinning can be reduced, the effect of improving spinning operability and physical properties (particularly strength) can be obtained.

ポリエチレンテレフタレートの固有粘度の値が0.59を超えて大きい場合、ポリ乳酸との溶融粘度の差が大きくなり、糸切れなどの操業性の低下や、延伸による両ポリマー間の配向差が大きくなるため得られた複合糸が低強度となる。一方、固有粘度が0.41未満の場合には、ポリエチレンテレフタレートの溶融粘度が低くなりすぎ、溶融押出が困難となり、本発明の目的とする複合繊維が得られなくなる。   When the intrinsic viscosity value of polyethylene terephthalate is larger than 0.59, the difference in melt viscosity from polylactic acid increases, the operability such as thread breakage decreases, and the orientation difference between the two polymers increases due to stretching. Therefore, the obtained composite yarn has low strength. On the other hand, when the intrinsic viscosity is less than 0.41, the melt viscosity of polyethylene terephthalate becomes too low, making melt extrusion difficult, and the target composite fiber of the present invention cannot be obtained.

本発明の複合繊維においては、鞘部を構成するポリエチレンテレフタレートが原料着色化されていることが必要である。通常、複合繊維の原料着色化には、(1)芯部を原料着色化する、(2)鞘部を原料着色化する、(3)芯部と鞘部の両方を原料着色化するという3つの方法があるが、本発明においては、鞘部を原料着色化することが必要である。(1)の芯部を原料着色化、(3)の芯部と鞘部の両方を原料着色化した場合には、ポリ乳酸を原料着色化することになるが、本発明の複合繊維において、ポリ乳酸を原料着色した場合には、紡出時に紡糸ノズルからの複合繊維の押し出し性が著しく悪くなり、ポリマーがノズル面に付着してしまい、紡糸が困難となる。   In the composite fiber of the present invention, it is necessary that the polyethylene terephthalate constituting the sheath is colored. Usually, the raw material coloring of the composite fiber includes (1) coloring the core part as raw material, (2) coloring the sheath part as raw material, and (3) coloring the raw material at both the core part and the sheath part. Although there are two methods, in the present invention, it is necessary to color the sheath portion as a raw material. When the core of (1) is colored with the raw material, and when both the core and the sheath of (3) are colored with the raw material, polylactic acid will be colored with the raw material, When polylactic acid is colored as a raw material, the extrudability of the composite fiber from the spinning nozzle is significantly deteriorated during spinning, and the polymer adheres to the nozzle surface, which makes spinning difficult.

本発明の複合繊維において、ポリ乳酸を原料着色化した場合に紡糸ノズルからの複合繊維の押し出し性が著しく悪くなる理由としては、当該複合繊維の紡糸温度をポリエチレンテレフタレートの紡糸温度にする必要があり、そのためポリ乳酸の熱分解反応が起こるためであり、更にポリ乳酸を原料着色化することによりポリ乳酸の熱分解反応が助長されるためであると考えられる。   In the conjugate fiber of the present invention, when polylactic acid is colored as a raw material, the extrudability of the conjugate fiber from the spinning nozzle is remarkably deteriorated because the spinning temperature of the conjugate fiber needs to be the spinning temperature of polyethylene terephthalate. Therefore, it is considered that the thermal decomposition reaction of polylactic acid occurs, and that the polylactic acid is further colored to promote the thermal decomposition reaction of polylactic acid.

一般に、ポリ乳酸とポリエチレンテレフタレートとからなる複合繊維において染色を行う場合、ポリエチレンテレフタレートに好適な温度条件が選択されるため、染色工程における湿熱処理によって、ポリ乳酸成分が劣化し、複合繊維の耐久性が低下するという現象が発生する。本発明の複合繊維において、エチレンテレフタレートを予め原料着色化しておくことは、これを回避する効果がある。   In general, when dyeing a composite fiber composed of polylactic acid and polyethylene terephthalate, a temperature condition suitable for polyethylene terephthalate is selected, so that the polylactic acid component deteriorates due to wet heat treatment in the dyeing process, and the durability of the composite fiber. Occurs. In the composite fiber of the present invention, pre-coloring ethylene terephthalate is effective in avoiding this.

よって、本発明の複合繊維では、鞘部を構成するポリエチレンテレフタレートを原料着色化するため、複合繊維の紡糸性を損なうことがなく、かつ染色工程に起因する複合繊維の耐久性の低下を回避することができる。   Therefore, in the composite fiber of the present invention, since the polyethylene terephthalate constituting the sheath is colored as a raw material, the spinnability of the composite fiber is not impaired and the deterioration of the durability of the composite fiber due to the dyeing process is avoided. be able to.

本発明におけるエチレンテレフタレートを原料着色する方法としては、常法を利用したものでよい。例えば、ポリマーの製造から繊維化までのいずれかの段階で顔料もしくは染料を直接添加する方法でもよいし、ポリマーに下記の染料もしくは顔料を添加し、エクストルーダーのような混練機によって混和した後、再ペレット化することによって得られるマスターペレットを用いる方法でもよい。   As a method for coloring ethylene terephthalate in the present invention, a conventional method may be used. For example, it may be a method of directly adding a pigment or dye at any stage from the production of the polymer to fiberization, or after adding the following dye or pigment to the polymer and mixing with a kneader such as an extruder, A method using master pellets obtained by re-pelletizing may also be used.

また、マスターペレットは紡糸する前に乾燥して、未着色のポリマーで希釈して使用する。マスターペレットとして使用する場合は、1種または2種以上の原料着色ペレットと未着色のペレットとを適切な混合装置、たとえばV型ブレンダーやダブルコーン型ブレンダーで混合してもよいし、また1種または2種以上の原料着色ペレットおよび未着色のペレットを各々別々に溶融した後、エクストルーダーなどの駆動部を有する混練装置、またはスタティックミキサーなどの駆動部を有さない静的混練装置を用いて混和してもよい。   The master pellet is dried before spinning and diluted with an uncolored polymer. When used as a master pellet, one or more raw colored pellets and uncolored pellets may be mixed with an appropriate mixing device such as a V-type blender or a double cone type blender. Alternatively, two or more kinds of raw material colored pellets and uncolored pellets are melted separately, and then a kneading device having a driving unit such as an extruder or a static kneading device having no driving unit such as a static mixer is used. May be mixed.

本発明において原料着色化のために使用される顔料もしくは染料としては、例えば従来公知のカーボンブラック、酸化チタン、硫化カドミウム、酸化鉄、酸化クロム等の無機顔料、アゾ系、フタロシアニン系、キナクリドン系、ジオキサン系、アンスラキノン系、ペリレン・ペリノン系等の有機顔料を挙げることができる。また、その他、ポリエチレンテレフタレート樹脂の着色に使用しうる耐熱、耐光性の良好な公知の色素、あるいはそれらの混合物についても使用できる。   Examples of the pigment or dye used for coloring the raw material in the present invention include conventionally known inorganic pigments such as carbon black, titanium oxide, cadmium sulfide, iron oxide, and chromium oxide, azo-based, phthalocyanine-based, quinacridone-based, Examples thereof include organic pigments such as dioxane, anthraquinone, and perylene / perinone. In addition, known dyes having good heat resistance and light resistance that can be used for coloring polyethylene terephthalate resin, or mixtures thereof can also be used.

また、上記した顔料および染料の分散性、耐熱性、耐光性などを改善するため、必要に応じて分散剤、界面活性剤、紫外線吸着剤、酸化防止剤などの添加剤を適当量加えることができる。また、上記した顔料もしくは染料を本発明の複合繊維に含有させる比率としては、0.01〜5質量%であることが好ましく、用いられる顔料もしくは染料の種類によって適宜調節することができる。例えば、カーボンブラックの場合では0.5〜3質量%、無機顔料の場合0.5〜5質量%、有機顔料の場合0.3〜3質量%とすることが好ましい。   In addition, in order to improve the dispersibility, heat resistance, light resistance, etc. of the above-mentioned pigments and dyes, an appropriate amount of an additive such as a dispersant, a surfactant, an ultraviolet adsorbent, or an antioxidant may be added as necessary. it can. Further, the ratio of the above-described pigment or dye to be contained in the composite fiber of the present invention is preferably 0.01 to 5% by mass, and can be appropriately adjusted depending on the kind of the pigment or dye used. For example, in the case of carbon black, 0.5 to 3% by mass, in the case of inorganic pigment, 0.5 to 5% by mass, and in the case of organic pigment, 0.3 to 3% by mass are preferable.

本発明の複合繊維としては、偏心度が3.0以下であることが好ましく、2.0以下であることがより好ましい。本発明における偏心度としては、繊維の横断面において、複合繊維の芯部の中心点が複合繊維全体の中心点から、どの程度ずれているかを表す値であり、値が大きいほど、芯部の中心が複合繊維全体の中心よりずれており、鞘部の厚みが均一でないことを示している。すなわち、本発明における偏心度は、複合繊維の繊維方向に対し垂直に切断した横断面において、鞘部の最も厚い部分の厚みをaとし、最も薄い部分の厚みをbとした場合、偏心度=a/bとして求めることができる。   The conjugate fiber of the present invention preferably has an eccentricity of 3.0 or less, more preferably 2.0 or less. The degree of eccentricity in the present invention is a value indicating how much the center point of the core part of the composite fiber is deviated from the center point of the entire composite fiber in the cross section of the fiber. The center has shifted | deviated from the center of the whole composite fiber, and it has shown that the thickness of a sheath part is not uniform. That is, the degree of eccentricity in the present invention is the degree of eccentricity when the thickness of the thickest part of the sheath is a and the thickness of the thinnest part is b in the cross section cut perpendicular to the fiber direction of the composite fiber. It can be obtained as a / b.

本発明の複合繊維において偏心度が3.0を超えて大きい場合、鞘部のポリエチレンテレフタレートの厚みが厚い部分と、薄い部分の差とが大きく、本発明の効果である耐久性の向上の効果が得られにくくなるため好ましくない。すなわち、偏心度が3.0を超えてより大きくなると、厚い部分はより厚くなる一方、薄い部分はより薄くなることになり、複合繊維の保管中あるいは使用中において、鞘部の厚みの薄い部分が摩耗や湿熱などにより浸食され、芯部のポリ乳酸成分が表面に露出してしまう可能性が高くなる。これにより芯部であるポリ乳酸成分の劣化が促進され、複合繊維全体の耐久性が劣るものになってしまう。本発明における偏心度としては、鞘部が均一な厚みとなる場合の1.0が下限となる。   When the eccentricity is greater than 3.0 in the conjugate fiber of the present invention, the difference between the thick part and the thin part of the polyethylene terephthalate in the sheath is large, and the effect of improving durability, which is the effect of the present invention. Is not preferred because it is difficult to obtain. That is, when the degree of eccentricity is larger than 3.0, the thick part becomes thicker, while the thin part becomes thinner, and the thin part of the sheath part is stored or stored during use of the composite fiber. Is likely to be eroded due to wear, wet heat, etc., and the polylactic acid component in the core is exposed to the surface. As a result, the deterioration of the polylactic acid component as the core is promoted, and the durability of the entire composite fiber becomes poor. As the eccentricity in the present invention, 1.0 is the lower limit when the sheath has a uniform thickness.

本発明の複合繊維としては、常法を利用して複合紡糸することにより得られる。すなわち、ポリエチレンテレフタレート成分とポリ乳酸成分とは、従来公知の溶融複合紡糸法で紡糸され、横吹付や環状吹付等の従来公知の冷却装置を用いて冷却された後、油剤を付与され、引き取りローラを介して未延伸糸として巻取機に巻取られる。巻取られた未延伸糸は、公知の延伸機にて周速の異なるローラ群間で延伸され、必要に応じて油剤の付与が行なわれる。目的とする繊維が短繊維の場合は、必要に応じてクリンパーなどでの機械クリンプの付与を行い、ECカッター、ギロチンカッターなどのカッターで目的とする長さに切断すればよい。目的とする繊維が長繊維の場合は、そのまま捲き取り、必要に応じて、撚糸、仮撚加工等の加工を行うことができる。   The composite fiber of the present invention can be obtained by composite spinning using a conventional method. That is, the polyethylene terephthalate component and the polylactic acid component are spun by a conventionally known melt compound spinning method, cooled using a conventionally known cooling device such as a horizontal spray or an annular spray, and then provided with an oil agent, and a take-up roller Is wound on a winder as undrawn yarn. The wound undrawn yarn is drawn between a group of rollers having different peripheral speeds by a known drawing machine, and an oil agent is applied as necessary. When the target fiber is a short fiber, mechanical crimping with a crimper or the like may be performed as necessary, and the target fiber may be cut into a target length with a cutter such as an EC cutter or a guillotine cutter. When the target fiber is a long fiber, it can be scraped off as it is, and processing such as twisting and false twisting can be performed as necessary.

また、本発明の複合繊維の形状としては、特に限定されるものではないが、本発明の効果を最大限に発揮するためには、ポリエチレンテレフタレート(鞘部)が、ポリ乳酸(芯部)を、均一な厚みで覆うことが重要であり、鞘ポリマーの厚みを均一にすることが比較的容易である丸断面が好ましい。   Further, the shape of the conjugate fiber of the present invention is not particularly limited, but in order to maximize the effects of the present invention, polyethylene terephthalate (sheath part) is made of polylactic acid (core part). It is important to cover with a uniform thickness, and a round cross section is preferred, since it is relatively easy to make the sheath polymer uniform in thickness.

本発明の複合繊維における芯鞘成分の複合比率としては、容積比率で、芯:鞘=30:70〜70:30が好ましく、芯:鞘=40:60〜60:40の範囲がより好ましい。   The composite ratio of the core-sheath component in the conjugate fiber of the present invention is preferably a volume ratio of core: sheath = 30: 70-70: 30, and more preferably in the range of core: sheath = 40: 60-60: 40.

また、本発明の複合繊維では、本発明の効果を損なわない範囲であれは、ポリ乳酸の耐久性をより高めるためとして、ポリ乳酸に脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤を添加してもよい。さらに、本発明の複合繊維には、顔料、染料、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、滑剤、可塑剤、抗菌剤、香料等の添加剤や金属粒子を混合することができる。   In the composite fiber of the present invention, in order to further enhance the durability of the polylactic acid, the aliphatic alcohol, the carbodiimide compound, the oxazoline compound, the oxazine compound, and the epoxy compound are added to the polylactic acid as long as the effects of the present invention are not impaired. You may add terminal blockers, such as. Further, the composite fiber of the present invention includes pigments, dyes, water repellents, water absorbents, flame retardants, stabilizers, antioxidants, ultraviolet absorbers, crystal nucleating agents, lubricants, plasticizers, antibacterial agents, fragrances and the like. Additives and metal particles can be mixed.

以下実施例によって本発明を詳しく説明するが、これらに限定されるものではない。
なお実施例における特性値等の測定法は次の通りである。
(1)ポリエチレンテレフタレートの固有粘度
フェノール/四塩化エタンの等質量混合溶液を溶媒とし、ウベローデ粘度計を使用して20℃下で常法に基づき測定した。
(2)ポリ乳酸の数平均分子量
テトラヒドロフランを溶媒として、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)法により、屈折率計を使用して測定した。
(3)L−乳酸、D−乳酸の含有量(%)
1Nの水酸化ナトリウムのメタノール溶液と超純水の等質量混合溶液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)法により測定した。カラムにはsumichiral OA6100を使用し、UV吸収測定装置により検出した。
(4)紡糸操業性
2錘で8時間の紡糸を行い、糸切れが0 回を◎、1回以上2回以下を○、3回以上5回以下を△、6回以上を×とした。本発明では糸切れ2回以下を合格とした。
(5)偏心度
前述の式により算出した。なお、鞘部の厚みは、繊維の長さ方向に対して垂直に切断した横断面を、光学顕微鏡(500倍)にて撮影し、顕微鏡写真より測定し、n=20の平均値とした。
(6)単糸強度(cN/dtex)
得られた複合繊維の耐久性の評価にあたっては、複合繊維の単糸強度をもっておこなった。強度測定は、JIS L−1015 8−7−1の方法により行った。
本発明においては、 単糸強度3.0cN/dtex以上を合格とした。
Hereinafter, the present invention will be described in detail by way of examples, but is not limited thereto.
In addition, the measuring methods, such as a characteristic value in an Example, are as follows.
(1) Intrinsic viscosity of polyethylene terephthalate It measured based on the conventional method at 20 degreeC using the Ubbelohde viscometer using the equal mass mixed solution of phenol / ethane tetrachloride as a solvent.
(2) Number average molecular weight of polylactic acid It was measured by a gel permeation chromatography (GPC) method using tetrahydrofuran as a solvent and a refractometer.
(3) Content of L-lactic acid and D-lactic acid (%)
It was measured by a high performance liquid chromatography (HPLC) method using a 1N sodium hydroxide methanol solution and an equal mass mixed solution of ultrapure water as a solvent. The column used was sumichiral OA6100, and was detected by a UV absorption measuring device.
(4) Spinning operability Spinning was performed with two spindles for 8 hours, the yarn breakage was 0 times, 、 1, 1 to 2 times, ○, 3 to 5 times, Δ, and 6 times or more. In the present invention, thread breakage of 2 times or less was regarded as acceptable.
(5) Eccentricity Calculated by the above formula. In addition, the thickness of a sheath part image | photographed with the optical microscope (500 times) the cross section cut | disconnected perpendicularly | vertically with respect to the length direction of a fiber, it measured from the microscope picture, and was taken as the average value of n = 20.
(6) Single yarn strength (cN / dtex)
In evaluating the durability of the obtained composite fiber, the single fiber strength of the composite fiber was used. The strength measurement was performed by the method of JIS L-1015 8-7-1.
In the present invention, a single yarn strength of 3.0 cN / dtex or more was regarded as acceptable.

(実施例1)
数平均分子量が89500であり、D−乳酸の含有量が1.3質量%であるL−乳酸を主体とするポリ乳酸を芯部とし、固有粘度が0.42のポリエチレンテレフタレート16.5質量部に、平均の一次粒子径が43μmのカーボンブラックを35質量%混練したマスターペレット(ポリエチレンテレフタレート、固有粘度0.59)を1質量部混合することで、カーボンブラック濃度が2.0質量%となるように原料着色化したポリエチレンレテフタレートを鞘部とし、孔数560孔、丸断面複合紡糸口金を用い、芯鞘比率が溶融容積比として芯:鞘=50:50、偏心度が1.5となるように、紡糸温度280℃、紡糸速度800m/分で溶融紡糸し、ポリエステル芯鞘複合繊維の未延伸糸を得た。次いで、得られた未延伸糸を延伸温度60℃、延伸倍率4.50倍で延伸してから、140℃で緊張熱処理を行うことで、繊度が3.3dtexのポリエステル芯鞘複合繊維を得た。結果を表1に示す。
(Example 1)
16.5 parts by mass of polyethylene terephthalate having a number average molecular weight of 89,500 and a polylactic acid mainly composed of L-lactic acid having a D-lactic acid content of 1.3% by mass and having an intrinsic viscosity of 0.42. In addition, by mixing 1 part by mass of master pellets (polyethylene terephthalate, intrinsic viscosity 0.59) obtained by kneading 35% by mass of carbon black having an average primary particle size of 43 μm, the carbon black concentration becomes 2.0% by mass. The raw material-colored polyethylene terephthalate is used as a sheath, the number of holes is 560, a round cross-section composite spinneret is used, the core-sheath ratio is the melt volume ratio, the core: sheath = 50: 50, and the eccentricity is 1.5. In this way, melt spinning was performed at a spinning temperature of 280 ° C. and a spinning speed of 800 m / min to obtain an undrawn yarn of a polyester core-sheath composite fiber. Next, the obtained undrawn yarn was drawn at a drawing temperature of 60 ° C. and a draw ratio of 4.50 times, and then subjected to tension heat treatment at 140 ° C. to obtain a polyester core-sheath composite fiber having a fineness of 3.3 dtex. . The results are shown in Table 1.

(実施例2〜3、比較例1)
実施例1におけるポリエチレンテレフタレートの固有粘度および偏心度を表1に示すように変更した以外は、実施例1の方法と同様にして、ポリエステル芯鞘複合繊維を得た。結果を表1に示す。
(Examples 2-3, Comparative Example 1)
A polyester core-sheath composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the intrinsic viscosity and the eccentricity of polyethylene terephthalate in Example 1 were changed as shown in Table 1. The results are shown in Table 1.

(比較例2)
数平均分子量が89500であり、D−乳酸の含有量が1.3質量%であるL−乳酸を主体とするポリ乳酸16.5質量部に対し、平均の一次粒子径が43μmのカーボンブラックを35質量%混練したポリ乳酸からなるマスターペレット(数平均分子量85300)を1質量部混合することで、カーボンブラック濃度が2.0質量%となるように原料着色化したポリ乳酸を芯部に用い、鞘部は原料着色化しないエチレンテレフタレート(固有粘度0.56)を用いた以外は、実施例1の方法と同様にして、ポリエステル芯鞘複合繊維の紡糸を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 2)
Carbon black having an average primary particle size of 43 μm is obtained with respect to 16.5 parts by mass of polylactic acid mainly composed of L-lactic acid having a number average molecular weight of 89,500 and a D-lactic acid content of 1.3% by mass. By mixing 1 part by mass of master pellets (number average molecular weight 85300) made of 35% by mass kneaded polylactic acid, the core is made of polylactic acid that is colored so that the carbon black concentration is 2.0% by mass. The polyester core-sheath composite fiber was spun in the same manner as in Example 1 except that the sheath was made of ethylene terephthalate (inherent viscosity 0.56) that was not colored. The results are shown in Table 1.

(比較例3)
実施例1で作成したポリエチレンテレフタレートからなるマスターペレットを鞘部用に用い、比較例2で作成したポリ乳酸からなるマスターペレットを芯部用に用い、芯部、鞘部共に顔料濃度1.5質量%で原料着色化した以外は、実施例1の方法と同様にして、ポリエステル芯鞘複合繊維の紡糸を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
実施例1におけるポリエチレンテレフタレートの固有粘度を0.38に変更した以外は、実施例1の方法と同様にして、ポリエステル芯鞘複合繊維の紡糸を行った。結果を表1に示す。
(Comparative Example 3)
The master pellet made of polyethylene terephthalate prepared in Example 1 is used for the sheath part, the master pellet made of polylactic acid prepared in Comparative Example 2 is used for the core part, and the pigment concentration is 1.5 mass for both the core part and the sheath part. The polyester core-sheath composite fiber was spun in the same manner as in Example 1 except that the raw material was colored in%. The results are shown in Table 1.
(Comparative Example 4)
A polyester core-sheath composite fiber was spun in the same manner as in Example 1 except that the intrinsic viscosity of polyethylene terephthalate in Example 1 was changed to 0.38. The results are shown in Table 1.

表1より、明らかなように、本発明の要件を満たす実施例1〜3では、紡糸操業性が良好であり、得られた複合繊維の強度も良好である、ポリエチレンテレフタレートとポリ乳酸からなる複合繊維が得られた。   As can be seen from Table 1, in Examples 1 to 3 that satisfy the requirements of the present invention, the spinnability is good, and the strength of the obtained composite fiber is also good, which is a composite made of polyethylene terephthalate and polylactic acid. Fiber was obtained.

一方、比較例1は、鞘部のポリエチレンテレフタレートの固有粘度が高く、ポリ乳酸との溶融粘度差が大きいため、紡糸操業性が悪く、さらに単糸強度も低下した。
また、比較例2、3では、ポリ乳酸を原料着色化したため、紡糸ノズルからの複合繊維の押し出し性が著しく悪くなり、ポリマーがノズル面に付着し、紡糸できなかった。さらに、比較例4では、鞘部のポリエチレンテレフタレートの固有粘度が低いため溶融粘度が低くなり、紡糸操業性が悪く、目的とする芯鞘複合糸は得られなかった。


On the other hand, in Comparative Example 1, since the intrinsic viscosity of the polyethylene terephthalate in the sheath portion was high and the difference in melt viscosity from polylactic acid was large, the spinning operability was poor and the single yarn strength was also lowered.
Further, in Comparative Examples 2 and 3, since the polylactic acid was colored as a raw material, the extrudability of the composite fiber from the spinning nozzle was remarkably deteriorated, the polymer adhered to the nozzle surface, and spinning could not be performed. Furthermore, in Comparative Example 4, since the intrinsic viscosity of the polyethylene terephthalate in the sheath was low, the melt viscosity was low, the spinning operability was poor, and the intended core-sheath composite yarn could not be obtained.


Claims (2)

芯部がポリ乳酸で構成されたポリエステル芯鞘複合繊維であって、固有粘度が0.41〜0.59のポリエチレンテレフタレートを鞘部とし、かつ鞘部のポリエチレンテレフタレートが原料着色化されていることを特徴とするポリエステル芯鞘複合繊維。 It is a polyester core-sheath composite fiber whose core part is composed of polylactic acid, and polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.41 to 0.59 is used as the sheath part, and the polyethylene terephthalate in the sheath part is colored as a raw material Polyester core-sheath composite fiber characterized by 芯部を構成するポリ乳酸の数平均分子量が7万〜15万であり、芯部の偏心度が3.0以下であることを特徴とする請求項1記載のポリエステル芯鞘複合繊維。

2. The polyester core-sheath composite fiber according to claim 1, wherein the polylactic acid constituting the core part has a number average molecular weight of 70,000 to 150,000 and an eccentricity of the core part of 3.0 or less.

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