JP2008174889A - Polylactic acid conjugate fiber - Google Patents

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Tomoki Tanaka
知樹 田中
Takashi Hashimoto
隆司 橋本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polylactic acid conjugate fiber excellent in resistance to moist heat degradation, mechanical strength and color tone, and usable in various applications including clothing and industrial materials despite using polylactic acid as a constituent. <P>SOLUTION: The polylactic acid conjugate fiber is a sheath/core-type one composed of polylactic acid as the core component and, as the sheath component, an aromatic polyester having ethylene terephthalate as the main repeating unit accounting for 80 mol% or greater. In this conjugate fiber, the sheath/core ratio (cross section area ratio of core to sheath) is (20:80) to (80:20), and the mechanical strength retention percentage after subjected to exposure treatment at 60°C and 90%RH for 500 h is 80% or greater; wherein the mechanical strength retention percentage(%) means a numerical value represented by (tensile strength after exposure treatment/tensile strength before exposure treatment)×100. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ポリ乳酸を芯成分、芳香族ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型の複合繊維であって、耐湿熱分解性、強度に優れ、色調も良好であり、衣料用途、産業資材用途等様々な用途に使用することができるポリ乳酸複合繊維に関するものである。   The present invention is a core-sheath type composite fiber having polylactic acid as a core component and aromatic polyester as a sheath component, having excellent resistance to moist heat decomposition, strength, and good color tone, for clothing use, industrial material use, etc. The present invention relates to a polylactic acid composite fiber that can be used in various applications.

合成繊維の中でも特にポリエステル繊維は、その優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性等から衣料や産業資材として不可欠なものとなっており、様々な分野、用途において広く使用されている。   Among synthetic fibers, particularly polyester fibers are indispensable as clothing and industrial materials because of their excellent dimensional stability, weather resistance, mechanical properties, and the like, and are widely used in various fields and applications.

従来の合成繊維の大部分は限りある化石資源を原料としており、また、自然環境下ではほとんど分解されないため、処分方法は焼却が主となる。これに対し、ポリ乳酸繊維は自然環境下で最終的に炭酸ガスと水に分解される完全生分解性を有するためコンポスト処理が可能であり、二酸化炭素排出量を軽減することができる。そして、植物由来の資源を原料としているため化石資源の節約になる。   Most of the conventional synthetic fibers are made from limited fossil resources and are hardly decomposed in the natural environment, so the disposal method is mainly incineration. On the other hand, since the polylactic acid fiber is completely biodegradable and is finally decomposed into carbon dioxide gas and water in a natural environment, it can be composted and carbon dioxide emission can be reduced. And since it uses plant-derived resources as raw materials, it saves fossil resources.

しかしながら、ポリ乳酸繊維は、強度及び耐摩耗性が従来の合成繊維よりも劣っている。また、耐湿熱性に乏しく、染色等の湿熱処理による分解が大きいため、強度低下や染色斑が生じるという問題点もある。他にも、衣料用布帛としてポリ乳酸繊維を用いた場合には、汎用の合成繊維のものと同じようにアイロン掛けを行うと風合いが硬くなるという問題を有している。そのために、ポリ乳酸繊維からなる布帛にアイロン掛けを行うに際しては、特別に低い温度設定と細心の注意が必要とされる。   However, polylactic acid fibers are inferior in strength and wear resistance to conventional synthetic fibers. In addition, there is a problem that strength is reduced and dyeing spots are generated due to poor heat-and-moisture resistance and large decomposition due to wet heat treatment such as dyeing. In addition, when polylactic acid fiber is used as a cloth for clothing, there is a problem that the texture becomes hard when ironing is performed in the same manner as that of a general-purpose synthetic fiber. Therefore, when ironing a fabric made of polylactic acid fibers, specially low temperature setting and careful attention are required.

このため、従来のポリ乳酸繊維は、ディスポーザブルの日用資材、農林園芸資材等の用途が主流であり、衣料用、土木建築用、水産資材用、自動車資材用等の強度が要求される分野での使用は限定されているのが現状である。   For this reason, conventional polylactic acid fibers are mainly used for disposable daily materials, agriculture, forestry and horticultural materials, and in fields where strength is required for clothing, civil engineering, marine materials, automotive materials, etc. The use of is currently limited.

このようなポリ乳酸繊維の問題点を解決する手段の一つとしては、質量や厚みを増大させて強度や耐摩耗性をカバーする方法がある。   One means for solving the problems of such polylactic acid fibers is to increase the mass and thickness to cover the strength and wear resistance.

また、繊維中のカルボキシル末端基の加水分解により湿熱処理時の物性低下が生じるため、特許文献1では、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。しかしながら、耐湿熱性能は不十分であった。   In addition, in order to increase the durability of polylactic acid, in Patent Document 1, the end of the polymer is blocked with an end-blocking agent such as carbodiimide in order to reduce the physical properties during wet heat treatment due to hydrolysis of the carboxyl end group in the fiber. It has been proposed to improve hydrolysis resistance. However, the moisture and heat resistance performance was insufficient.

特許文献2には、ポリ乳酸と他の成分とからなる複合繊維として、ポリ乳酸が単繊維の表面の全部または一部を形成し、他の成分としてポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルを芯部に用いた複合繊維が提案されている。しかしながら、この繊維はポリ乳酸成分が繊維の外周部を占め、ポリ乳酸成分を接着成分とするバインダー繊維であり、上記したような衣料用、土木建築用、水産資材用、自動車資材用等の強度が要求される分野で使用するものではなかった。   In Patent Document 2, as a composite fiber composed of polylactic acid and other components, polylactic acid forms all or part of the surface of a single fiber, and an aromatic polyester such as polyethylene terephthalate is used as the other component in the core. The composite fiber used has been proposed. However, this fiber is a binder fiber in which the polylactic acid component occupies the outer periphery of the fiber, and the polylactic acid component is an adhesive component, and has the strength described above for clothing, civil engineering, marine materials, automotive materials, etc. Was not intended for use in the required fields.

特許文献3には、ポリ乳酸と芳香族ポリエステルからなる複合繊維として、ポリ乳酸を芯部とし、芳香族ポリエステルを鞘部とした芯鞘形状を呈し、芯部及び/又は鞘部に末端封鎖剤を添加し、繊維全体のカルボキシル末端基を減少した複合繊維が提案されている。しかしながら、この繊維においては、カルボキシル末端基を減少させるために末端封鎖剤を添加しており、繊維が黄味がかった色に変色しやすく、染色品位の低下が生じやすいものであり、また、添加量を多くすると紡糸操業性が悪化するという問題があった。
特開2001-261797号公報 特開平11-279841号公報 特開2005-187950号公報
Patent Document 3 discloses a core-sheath shape in which polylactic acid is a core portion and aromatic polyester is a sheath portion as a composite fiber composed of polylactic acid and an aromatic polyester, and a terminal blocker is formed in the core portion and / or the sheath portion. Has been proposed to reduce the carboxyl end groups of the entire fiber. However, in this fiber, an end-blocking agent is added to reduce the carboxyl end group, and the fiber tends to turn yellowish and the dyeing quality is likely to deteriorate. If the amount is increased, there is a problem that the spinning operability is deteriorated.
JP 2001-261797 Japanese Patent Laid-Open No. 11-279841 JP 2005-187950 A

本発明は、上記の問題点を解決し、ポリ乳酸を構成成分としながらも、耐湿熱分解性、強度、色調に優れ、衣料用途、産業資材用途等様々な用途に使用することが可能なポリ乳酸複合繊維を提供しようとするものである。   The present invention solves the above-mentioned problems, and has poly-lactic acid as a constituent component, but is excellent in moisture and heat resistance, strength and color tone, and can be used for various uses such as clothing and industrial materials. It is intended to provide a lactic acid composite fiber.

本発明者らは、上記の課題を解決するために検討した結果、本発明に到達した。   The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of studies to solve the above problems.

すなわち、本発明は、ポリ乳酸を芯成分、主たる繰り返し単位であるエチレンテレフタレートが80モル%以上を占める芳香族ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型の複合繊維であって、芯鞘比率(横断面面積比率 芯:鞘)が20:80〜80:20であり、かつ、温度60℃、湿度90%の環境下に500時間暴露処理させた後の強度保持率が80%以上であることを特徴とするポリ乳酸複合繊維を要旨とするものである。
ここで、強度保持率(%)とは、(暴露処理後の引張強度/暴露処理前の引張強度)×100で表される値である。
That is, the present invention relates to a core-sheath type composite fiber comprising polylactic acid as a core component, and a core-sheath type composite fiber having an aromatic polyester in which 80% by mole or more of ethylene terephthalate as a main repeating unit is a sheath component, The area ratio (core: sheath) is 20:80 to 80:20, and the strength retention after exposure for 500 hours in an environment of temperature 60 ° C. and humidity 90% is 80% or more. The polylactic acid composite fiber is used as a gist.
Here, the strength retention (%) is a value represented by (tensile strength after exposure treatment / tensile strength before exposure treatment) × 100.

本発明のポリ乳酸複合繊維は、ポリ乳酸を構成成分としながらも、耐湿熱分解性、強度、色調に優れており、かつ操業性よく得ることができ、衣料、産業資材用途等に幅広く用いることが可能となる。また、ポリ乳酸は植物由来の原料であるため、地球環境に優しい繊維となる。   The polylactic acid composite fiber of the present invention has polylactic acid as a constituent component, is excellent in moisture and heat resistance, strength, color tone, and can be obtained with good operability, and is widely used for clothing, industrial materials, etc. Is possible. Moreover, since polylactic acid is a plant-derived raw material, it becomes a fiber that is friendly to the global environment.

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリ乳酸複合繊維は、横断面形状が芯鞘形状を呈する芯鞘型複合繊維であって、芯成分がポリ乳酸、鞘成分が芳香族ポリエステルである。本発明の複合繊維は単繊維形状を示すものであるので、本発明の複合繊維(単繊維)を複数本集合させた繊維(マルチフィラメント)として、長繊維や短繊維として使用することができる。また、複数本集合させることなくモノフィラメントとして用いてもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
The polylactic acid composite fiber of the present invention is a core-sheath type composite fiber having a cross-sectional shape of a core-sheath shape, wherein the core component is polylactic acid and the sheath component is aromatic polyester. Since the conjugate fiber of the present invention exhibits a single fiber shape, it can be used as a long fiber or a short fiber as a fiber (multifilament) in which a plurality of the conjugate fibers (single fibers) of the present invention are assembled. Moreover, you may use as a monofilament, without making multiple sets gather.

また、ポリ乳酸のみからなる繊維である場合は熱処理温度を高くして仮撚加工を施すことができないが、本発明のポリ乳酸複合繊維は、芳香族ポリエステルを鞘成分とするものであるため、十分な熱処理温度で仮撚加工を施すことができ、良好な仮撚加工糸とすることができる。   In addition, when the fiber is composed only of polylactic acid, the heat treatment temperature cannot be increased and false twisting cannot be performed, but the polylactic acid composite fiber of the present invention has an aromatic polyester as a sheath component, False twisting can be performed at a sufficient heat treatment temperature, and a good false twisted yarn can be obtained.

まず、本発明で芯成分に用いるポリ乳酸としては、ポリD−乳酸、ポリL−乳酸、ポリD−乳酸とポリL−乳酸との共重合体であるポリDL−乳酸、ポリD−乳酸とポリL−乳酸との混合物(ステレオコンプレックス)、ポリD−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリL−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリD−乳酸又はポリL−乳酸と脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。   First, as polylactic acid used for the core component in the present invention, poly-D-lactic acid, poly-L-lactic acid, poly-DL-lactic acid which is a copolymer of poly-D-lactic acid and poly-L-lactic acid, poly-D-lactic acid, Poly L-lactic acid mixture (stereo complex), poly D-lactic acid and hydroxycarboxylic acid copolymer, poly L-lactic acid and hydroxycarboxylic acid copolymer, poly D-lactic acid or poly L-lactic acid Examples thereof include copolymers with aliphatic dicarboxylic acids and aliphatic diols, and blends thereof.

そして、ポリ乳酸は、上記のようにL−乳酸とD−乳酸が単独で用いられているもの、もしくは併用されているものであるが、中でも融点が120℃以上であることが好ましい。   The polylactic acid is one in which L-lactic acid and D-lactic acid are used alone or in combination as described above, and among them, the melting point is preferably 120 ° C. or higher.

ポリ乳酸のホモポリマーであるL−乳酸やD−乳酸の融点は約180℃であるが、D−乳酸とL−乳酸との共重合体の場合、いずれかの成分の割合を10モル%程度とすると、融点はおよそ130℃程度となる。   The melting point of L-lactic acid and D-lactic acid, which are homopolymers of polylactic acid, is about 180 ° C., but in the case of a copolymer of D-lactic acid and L-lactic acid, the proportion of any component is about 10 mol%. Then, the melting point is about 130 ° C.

さらに、いずれかの成分の割合を18モル%以上とすると、融点は120℃未満、融解熱は10J/g未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、繊維が得られたとしても、耐熱性及び耐摩耗性に劣ったものとなるため好ましくない。   Furthermore, if the proportion of any of the components is 18 mol% or more, the melting point is less than 120 ° C., the heat of fusion is less than 10 J / g, and almost completely amorphous properties are obtained. When such an amorphous polymer is used, it becomes difficult to heat-stretch particularly in the production process, and it becomes difficult to obtain high-strength fibers. Even if fibers are obtained, heat resistance and wear resistance It is not preferable because it is inferior to

そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時のL−乳酸やD−乳酸の含有割合で示されるL−乳酸とD−乳酸の含有比(モル比)であるL/D又はD/Lが、82/18以上のものが好ましく、中でも90/10以上、さらには95/5以上とすることが好ましい。   Therefore, as polylactic acid, L / D or D / which is the content ratio (molar ratio) of L-lactic acid and D-lactic acid indicated by the content ratio of L-lactic acid or D-lactic acid when polymerizing using lactide as a raw material. L is preferably 82/18 or more, more preferably 90/10 or more, and even more preferably 95/5 or more.

また、ポリ乳酸の中でも、上記したようなポリD−乳酸とポリL−乳酸との混合物(ステレオコンプレックス)は、融点が200〜230℃と高く、高温雰囲気下での強度も高くなり、特に好ましい。   Among polylactic acids, a mixture (stereo complex) of poly D-lactic acid and poly L-lactic acid as described above is particularly preferable because it has a high melting point of 200 to 230 ° C. and high strength in a high temperature atmosphere. .

次に、本発明の複合繊維の鞘成分である芳香族ポリエステルについて説明する。芳香族ポリエステルとポリ乳酸との融点差が大きいと、複合紡糸に際してポリ乳酸の熱分解を引き起こすことがある。このため、他の成分を共重合させることにより芳香族ポリエステルの融点を低下させることが好ましい。しかし、共重合量が多すぎ、融点が低下しすぎると、鞘成分の耐湿熱性が低下することになる。このため、芳香族ポリエステルは、繰り返し単位であるエチレンテレフタレートが80モル%以上を占めるものとする。   Next, the aromatic polyester that is the sheath component of the composite fiber of the present invention will be described. If the melting point difference between the aromatic polyester and polylactic acid is large, the polylactic acid may be thermally decomposed during composite spinning. For this reason, it is preferable to lower the melting point of the aromatic polyester by copolymerizing other components. However, if the amount of copolymerization is too large and the melting point is too low, the heat and humidity resistance of the sheath component will be reduced. For this reason, in the aromatic polyester, ethylene terephthalate, which is a repeating unit, occupies 80 mol% or more.

また、融点は180〜260℃とすることが好ましく、中でも200〜240℃とすることが好ましい。共重合成分は酸成分、グリコール成分のいずれか、もしくは両方であってもよい。   The melting point is preferably 180 to 260 ° C, and more preferably 200 to 240 ° C. The copolymer component may be either an acid component or a glycol component, or both.

繰り返し単位であるエチレンテレフタレートが80モル%未満であると、融点が180℃未満となり、鞘成分の耐湿熱性が低下し、また、熱処理温度を高くして仮撚加工を施すことも困難となる。   When the ethylene terephthalate, which is a repeating unit, is less than 80 mol%, the melting point is less than 180 ° C., the moisture and heat resistance of the sheath component is lowered, and it becomes difficult to perform false twisting at a high heat treatment temperature.

このような芳香族ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレートを主体としたポリエステルであって、共重合成分としては、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸、ジフェノキシエタンジカルボン酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸、デカンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸等の酸成分及びトリメチレングリコール、プロピレングリコール、テトラメチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ヘキサメチレングリコール、ドデカメチレングリコール、シクロヘキサンジメタノール等のグリコール成分等が挙げられる。   Such an aromatic polyester is a polyester mainly composed of polyethylene terephthalate, and the copolymerization component includes phthalic acid, isophthalic acid, naphthalenedicarboxylic acid, diphenyldicarboxylic acid, diphenoxyethanedicarboxylic acid, adipic acid, sebacin. Examples include acid components such as acid, azelaic acid, decanedicarboxylic acid, and cyclohexanedicarboxylic acid, and glycol components such as trimethylene glycol, propylene glycol, tetramethylene glycol, neopentyl glycol, hexamethylene glycol, dodecamethylene glycol, and cyclohexanedimethanol. It is done.

そして、繊維中のカルボキシル末端基量が少ないほど、耐湿熱性能が向上し、高温多湿の環境下で長時間使用した後でも強度の低下が少ないものとなる。このため、本発明のポリ乳酸複合繊維の繊維全体のカルボキシル末端基量は35eq/t以下であることが好ましく、中でも30eq/t以下であることが好ましい。   And the smaller the amount of carboxyl end groups in the fiber, the better the heat and heat resistance, and the less the strength is reduced even after long-term use in a hot and humid environment. For this reason, the carboxyl end group amount of the whole polylactic acid composite fiber of the present invention is preferably 35 eq / t or less, and more preferably 30 eq / t or less.

さらには、複合繊維の中でも繊維外周を占める鞘成分は環境変化の影響を受けやすいため、鞘成分である芳香族ポリエステルのカルボキシル末端基量は25eq/t以下であることが好ましく、中でも20eq/t以下であることが好ましい。   Furthermore, since the sheath component occupying the outer periphery of the composite fiber is easily affected by environmental changes, the amount of carboxyl end groups of the aromatic polyester as the sheath component is preferably 25 eq / t or less, and in particular, 20 eq / t The following is preferable.

このようなカルボキシル末端基量の低い芳香族ポリエステルを製造する方法としては、紡糸の際に末端基封鎖剤を添加する方法がある。しかし、末端基封鎖剤は多く添加すると黄味がかった色に繊維が変色しやすく、これにより染色品位の低下が生じやすい。また、紡糸操業性も悪化しやすい。   As a method for producing such an aromatic polyester having a low carboxyl end group amount, there is a method of adding an end group blocking agent during spinning. However, if a large amount of the end-group blocking agent is added, the fiber tends to discolor to a yellowish color, which tends to reduce the dyeing quality. Also, the spinning operability is likely to deteriorate.

そこで、末端封鎖剤を添加することなく、低コストかつ安定的に、既存の重合設備を使用してカルボキシル末端基量の低い芳香族ポリエステルを得るには、重合時に添加するアンチモン化合物、コバルト化合物及びリン化合物を、下記式(a)〜(c)を満足する量とする製造方法を採用することが好ましい。
(a) 75≦{Sb}≦450
(b) 12≦{Co}≦75
(c) 10≦{P}≦2000
ここで、{Sb}、{Co}及び{P}は各々芳香族ポリエステル原料におけるアンチモン化合物、コバルト化合物及びリン化合物の含有量を表し、単位は質量ppmである。
Therefore, in order to obtain an aromatic polyester having a low amount of carboxyl end groups using existing polymerization equipment at low cost and stably without adding a terminal blocking agent, an antimony compound, a cobalt compound and It is preferable to employ a production method in which the phosphorus compound is in an amount satisfying the following formulas (a) to (c).
(a) 75 ≦ {Sb} ≦ 450
(b) 12 ≦ {Co} ≦ 75
(c) 10 ≦ {P} ≦ 2000
Here, {Sb}, {Co} and {P} represent the contents of the antimony compound, cobalt compound and phosphorus compound in the aromatic polyester raw material, respectively, and the unit is ppm by mass.

アンチモン化合物は十分な重縮合活性を示すが、色調を悪化させるという欠点がある。そこで、コバルト化合物を併用することにより色調を良好なものとする。   Antimony compounds exhibit sufficient polycondensation activity, but have the disadvantage of deteriorating color tone. Therefore, the color tone is improved by using a cobalt compound in combination.

このため、アンチモン化合物の添加量は十分な重縮合反応速度が発揮される範囲で少なくし、コバルト化合物を色調改良効果が発現する量で併用する。しかし、コバルト化合物には、重縮合反応後期で熱分解を促進する作用もあるので、多量に添加すると目的とする原料が得られなくなる。これらの観点から、アンチモン化合物及びコバルト化合物の添加量は、それぞれ式(a)及び式(b)の範囲とすることが好ましい。   For this reason, the addition amount of the antimony compound is reduced within a range in which a sufficient polycondensation reaction rate is exhibited, and the cobalt compound is used in an amount that exhibits a color tone improving effect. However, since the cobalt compound has an action of promoting thermal decomposition in the late stage of the polycondensation reaction, the target raw material cannot be obtained if added in a large amount. From these viewpoints, the addition amounts of the antimony compound and the cobalt compound are preferably in the ranges of the formulas (a) and (b), respectively.

リン化合物は、アンチモン化合物及びコバルト化合物によるポリエステル繊維の色調変化及び熱分解作用を抑制する効果を奏するものであり、この作用を十分発揮させるためには、式(c)を満足させることが好ましい。リン化合物が少ない場合はこれらの効果が不充分となる。多い場合は、重縮合反応時にポリエステル系内が酸性となることによりジエチレングリコールが多く生成するため、耐湿熱性が劣るばかりでなく強度も低下する。   The phosphorus compound has an effect of suppressing the color tone change and thermal decomposition action of the polyester fiber by the antimony compound and the cobalt compound, and in order to sufficiently exhibit this action, it is preferable to satisfy the formula (c). When the amount of phosphorus compound is small, these effects are insufficient. In many cases, since the inside of the polyester system becomes acidic during the polycondensation reaction, a large amount of diethylene glycol is produced, so that not only the heat-and-moisture resistance is deteriorated but also the strength is lowered.

上記(a)〜(c)式は鞘成分の芳香族ポリエステルを得る際の重合時の添加量であり、本発明のポリ乳酸複合繊維においては、繊維全体のこれらの化合物の含有量が下記式(1)〜(3)を同時に満足することが好ましい。
(1) 15≦〔Sb〕≦360
(2) 2.5≦〔Co〕≦60
(3) 2.0≦〔P〕≦1600
ここで、〔Sb〕はアンチモン化合物の含有量、〔Co〕はコバルト化合物の含有量及び〔P〕はリン化合物の含有量を表し、単位は質量ppmである。
The above formulas (a) to (c) are the addition amounts during polymerization when obtaining the aromatic polyester of the sheath component, and in the polylactic acid composite fiber of the present invention, the content of these compounds in the entire fiber is expressed by the following formula: It is preferable to satisfy (1) to (3) at the same time.
(1) 15 ≦ [Sb] ≦ 360
(2) 2.5 ≦ [Co] ≦ 60
(3) 2.0 ≦ [P] ≦ 1600
Here, [Sb] represents the content of the antimony compound, [Co] represents the content of the cobalt compound, and [P] represents the content of the phosphorus compound, and the unit is ppm by mass.

本発明においては、上記のような化合物を重合時に添加する方法で得られた芳香族ポリエステルを原料とすることにより、末端封鎖剤を添加せずとも、耐湿熱性に優れた繊維を製造することが可能である。また、効果を損なわない範囲であれば、末端封鎖剤を添加(併用)してもよく、少量の添加量で繊維の耐湿熱性を向上させることができる。   In the present invention, by using an aromatic polyester obtained by a method of adding a compound as described above at the time of polymerization as a raw material, it is possible to produce a fiber excellent in moisture and heat resistance without adding a terminal blocking agent. Is possible. Moreover, if it is a range which does not impair an effect, a terminal blocker may be added (combined) and the heat-and-moisture resistance of a fiber can be improved with a small addition amount.

なお、鞘成分の芳香族ポリエステルの耐湿熱性が繊維全体の耐湿熱性に大きな影響を与えるため、末端基封鎖剤を添加する場合は鞘成分に添加することが好ましい。芯成分のポリ乳酸に末端封鎖剤を添加してもよいが、ポリ乳酸はもともと耐湿熱性に劣るため、耐湿熱性の向上効果は小さいものとなる。   In addition, since the heat-and-moisture resistance of the aromatic polyester of the sheath component greatly affects the heat-and-moisture resistance of the entire fiber, it is preferable to add the end group blocking agent to the sheath component. A terminal blocking agent may be added to the polylactic acid as a core component. However, since polylactic acid is originally inferior in heat and moisture resistance, the effect of improving heat and moisture resistance is small.

さらに、本発明のポリ乳酸複合繊維は、上記のような化合物の含有量が上記式(1)〜(3)を同時に満足することで、繊維の色調は変色がなく良好なものとなり、繊維の色調を示すb値は4.0以下であることが好ましく、中でも1.0以下であることが好ましい。   Furthermore, the polylactic acid composite fiber according to the present invention is such that the content of the compound as described above satisfies the above formulas (1) to (3) at the same time. The b value indicating the color tone is preferably 4.0 or less, and more preferably 1.0 or less.

b値が4.0以下であることにより、染色後に所望の色彩を呈する繊維製品を得ることができる。b値は繊維の黄−青系の色調(+は黄味、−は青味)を示す値であり、0に近いほど黄味が少なく、繊維として好ましい色調となる。   When the b value is 4.0 or less, a fiber product exhibiting a desired color after dyeing can be obtained. The b value is a value indicating the yellow-blue color tone (+ is yellowish,-is blueish) of the fiber, and the closer to 0, the less yellowish the color tone is preferable for the fiber.

次に、本発明のポリ乳酸複合繊維の形状について説明する。本発明のポリ乳酸複合繊維は、横断面形状、すなわち繊維の長さ方向に対して垂直に切断した断面の形状が芯鞘形状を呈する芯鞘型複合繊維であって、上記のようなポリ乳酸が芯成分であり、芳香族ポリエステルが鞘成分となるものである。このとき、芯部は1つであっても複数であってもよい。つまり、芯鞘形状としては、芯部が1つである同心芯鞘型や偏心芯鞘型、芯部が複数個である海島型等の複合形態のものが挙げられる。   Next, the shape of the polylactic acid composite fiber of the present invention will be described. The polylactic acid conjugate fiber of the present invention is a core-sheath type conjugate fiber in which a cross-sectional shape, that is, a shape of a cross section cut perpendicularly to the length direction of the fiber exhibits a core-sheath shape, Is a core component, and aromatic polyester is a sheath component. At this time, the core part may be one or plural. In other words, examples of the core-sheath shape include composite forms such as a concentric core-sheath type having one core part, an eccentric core-sheath type, and a sea-island type having a plurality of core parts.

このような芯鞘型の複合形状とすることにより、耐湿熱分解性、強度及び耐摩耗性に優れる芳香族ポリエステルが繊維表面を覆うことができるため、ポリ乳酸がこれらの性能に劣っていながらも、繊維全体として耐湿熱分解性、強度及び耐摩耗性に優れたものとなる。また、交撚糸、合撚糸、仮撚糸、引き揃え糸、混紡糸、ループ加工糸、カバーリングヤーン、インターレース糸等に加工する際に熱処理を高温で行うことが可能となるため、十分な撚り等が付与された加工糸とすることができる。   By adopting such a core-sheath type composite shape, aromatic polyester excellent in moisture and heat decomposability, strength and wear resistance can cover the fiber surface, so that polylactic acid is inferior in these performances. As a whole, the fiber is excellent in resistance to wet thermal decomposition, strength and wear resistance. In addition, since twisted yarn, intertwisted yarn, false twisted yarn, aligned yarn, blended yarn, looped yarn, covering yarn, interlaced yarn, etc. can be heat treated at high temperature, sufficient twisting etc. It can be set as the processed yarn to which is given.

上記のような芯鞘型の複合形状を呈していれば本発明の複合繊維は丸断面に限定されるものではなく、扁平断面、多角形、多葉形、ひょうたん形、アルファベット形(T型、Y型等)、井型等の各種の異形のものであってもよい。また、これらの形状において中空部を有するものでもよい。   The composite fiber of the present invention is not limited to a round cross section as long as it has a core-sheath type composite shape as described above, but is not limited to a round cross section, a flat cross section, a polygonal shape, a multileaf shape, a gourd shape, an alphabet shape (T type, Y-shaped, etc.), well-shaped, etc. Moreover, you may have a hollow part in these shapes.

芯鞘比率については、鞘成分の芳香族ポリエステルの厚みが厚いほど耐湿熱分解性、強度及び耐摩耗性に優れた繊維となる。一方、芯成分のポリ乳酸の占める割合が多い程、環境に優しい繊維となる。このため、芯鞘比率(横断面面積比率)を20:80〜80:20とし、中でも30:70〜70:30とすることが好ましい。   As for the core-sheath ratio, the thicker the aromatic polyester as the sheath component, the more excellent the moisture and heat decomposability, the strength and the abrasion resistance. On the other hand, the more the proportion of the polylactic acid in the core component, the more environmentally friendly fibers. For this reason, the core-sheath ratio (cross-sectional area ratio) is preferably 20:80 to 80:20, and more preferably 30:70 to 70:30.

また、このような形状において、鞘成分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として、偏心度=a/bとした場合に、偏心度が2.0以下となるようにすることが好ましく、中でも1.5以下となるようにすることが好ましい。偏心度が大きくなりすぎると、紡糸操業性が悪化し、強度等の物性が低下しやすい。   In such a shape, when the thickness of the thickest part of the sheath component is a, the thickness of the thinnest part is b, and the degree of eccentricity is a / b, the degree of eccentricity is 2.0 or less. Among them, it is preferable to set it to 1.5 or less. If the degree of eccentricity is too large, the spinning operability is deteriorated and physical properties such as strength are likely to be lowered.

なお、繊維の横断面の面積や芯鞘成分の厚みは、光学顕微鏡にて繊維の横断面(繊維の長さ方向に対して垂直に切断した断面)を500倍で撮影し、顕微鏡写真より測定したものであり、サンプル数(n=20)の平均値とする。   In addition, the cross-sectional area of the fiber and the thickness of the core-sheath component were measured from a micrograph by photographing the cross-section of the fiber (cross-section cut perpendicular to the length direction of the fiber) with an optical microscope at a magnification of 500 times. The average value of the number of samples (n = 20).

そして、本発明のポリ乳酸複合繊維は、耐湿熱性に優れるものであり、具体的には湿熱処理として、温度60℃、湿度90%の高温多湿環境下に500時間暴露させた後の強度保持率が80%以上である。
ここで、強度保持率(%)とは、(処理後の引張強度/処理前の引張強度)×100で表される値である。
The polylactic acid composite fiber of the present invention is excellent in moisture and heat resistance. Specifically, as a heat treatment, strength retention after exposure to a high temperature and high humidity environment of 60 ° C. and 90% humidity for 500 hours Is 80% or more.
Here, the strength retention (%) is a value represented by (tensile strength after treatment / tensile strength before treatment) × 100.

本発明においては、繊維の引張強度をJIS−L1013 引張強さ及び伸び率の標準時試験に従い、定速伸張形の試験機を用い、つかみ間隔20cmで測定する。次に、湿熱処理を60℃、湿度90%の環境下で500時間暴露処理させた後、再度同様の方法で繊維の強度を求める。そして、以下のようにして算出するものである。
強度保持率(%)=(S/M)×100
S:ポリ乳酸複合繊維の暴露処理後の引張強度(cN/dtex)
M:ポリ乳酸複合繊維の暴露処理前の引張強度(cN/dtex)
In the present invention, the tensile strength of the fiber is measured at a gripping interval of 20 cm using a constant speed extension type tester according to a standard time test of tensile strength and elongation rate of JIS-L1013. Next, after carrying out a wet heat treatment in an environment of 60 ° C. and 90% humidity for 500 hours, the strength of the fiber is obtained again by the same method. And it calculates as follows.
Strength retention (%) = (S / M) × 100
S: Tensile strength (cN / dtex) of polylactic acid composite fiber after exposure treatment
M: Tensile strength (cN / dtex) of polylactic acid composite fiber before exposure treatment

強度保持率は80%以上、中でも85%以上であることが好ましい。強度保持率が80%未満であると、衣料用途であれば洗濯時やアイロンを掛けた際に、また、産業資材用途では、高温高湿下に曝されている間に、強度の低下が大きくなり、繊維が切断したり、品位が悪くなる。強度保持率を80%以上とすることで、産業資材用途としても好適に用いることが可能となり、多くの用途に用いることができる。   The strength retention is preferably 80% or more, and more preferably 85% or more. If the strength retention is less than 80%, the strength decreases greatly during washing and ironing for clothing, and during industrial materials usage during exposure to high temperature and high humidity. As a result, the fibers are cut or the quality is deteriorated. By setting the strength retention rate to 80% or more, it can be suitably used as an industrial material application, and can be used for many applications.

また、本発明の目的を損なわない範囲で、ポリ乳酸及び芳香族ポリエステル中には、熱安定剤、結晶核剤、艶消剤、末端封鎖剤、顔料、耐光剤、耐候剤、滑剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、その他類似の添加剤を繊維中に添加してもよい。   In addition, in the polylactic acid and the aromatic polyester, the heat stabilizer, crystal nucleating agent, matting agent, terminal blocking agent, pigment, light-proofing agent, weathering agent, lubricant, antioxidant are included within the range not impairing the object of the present invention. Agents, antibacterial agents, fragrances, plasticizers, dyes, surfactants, flame retardants, surface modifiers, various inorganic and organic electrolytes, and other similar additives may be added to the fibers.

そして、前記したように、本発明のポリ乳酸複合繊維は、交撚糸、合撚糸、仮撚糸、引き揃え糸、混紡糸、ループ加工糸、カバーリングヤーン、インターレース糸等に加工することもできる。このような加工糸とする場合は、本発明のポリ乳酸複合繊維のみを用いてもよいし、他の繊維と混用してもよい。   And as above-mentioned, the polylactic acid composite fiber of this invention can also be processed into a twisted yarn, a twisted yarn, a false twisted yarn, a draw yarn, a blended yarn, a loop processing yarn, a covering yarn, an interlace yarn, etc. In the case of such a processed yarn, only the polylactic acid composite fiber of the present invention may be used, or it may be mixed with other fibers.

例えば、混用する他の繊維としては、ポリエステル、ナイロン、アクリル、アラミド等の合成繊維、ビスコース、キュプラ、ポリノジック等のレーヨン系繊維、リヨセル等の溶剤紡糸セルロース繊維、絹、綿、麻、羊毛その他の獣毛繊維が挙げられる。   For example, as other fibers to be mixed, synthetic fibers such as polyester, nylon, acrylic and aramid, rayon fibers such as viscose, cupra and polynosic, solvent-spun cellulose fibers such as lyocell, silk, cotton, hemp, wool and others Of animal hair fibers.

中でも本発明のポリ乳酸複合繊維は、仮撚加工を施したものとすることが好ましい。仮撚加工方法としては、ベルトニップやディスク型の摩擦仮撚装置、スピンドルピン型による加工のほか、圧縮空気等の流体による旋回加工等を利用することができる。   Among them, the polylactic acid composite fiber of the present invention is preferably subjected to false twisting. As the false twisting method, a belt nip, a disk-type friction false twisting device, a spindle pin type, a turning process using a fluid such as compressed air, and the like can be used.

これらの加工方法において熱処理を施す際のヒーターの加熱方法や表面材質は特に限定されるものではないが、仮撚加工時の摩擦抵抗低減のため、セラミック梨地加工が施されていることが好ましい。梨地加工により摩擦抵抗が低減し、毛羽や糸切れの発生を抑制することができる。   In these processing methods, the heating method and surface material of the heater when performing heat treatment are not particularly limited, but it is preferable that ceramic finish is applied to reduce frictional resistance during false twisting. The satin finish reduces the frictional resistance and can suppress the occurrence of fluff and yarn breakage.

また、熱処理温度(ヒーター温度)としては芯部、鞘部のポリマーの融点にもよるが、100〜170℃とすることが好ましく、中でも110〜160℃、さらには130〜150℃とすることが好ましい。熱処理温度が100℃未満であると、熱セット効果が不十分となり、織編物としたときのストレッチ性が劣り、また風合いがペーパーライクとなり布帛品位が低下するため好ましくない。一方、熱処理温度が高い程、熱セット性の面で優位であるが、170℃を超えると、芯部に配したポリ乳酸の軟化によって単糸断面が過度に変形し疑似融着状の未解撚部が発生する。また、熱による繊維の劣化、耐湿熱性の低下が進行するため、好ましくない。   The heat treatment temperature (heater temperature) is preferably 100 to 170 ° C., more preferably 110 to 160 ° C., and more preferably 130 to 150 ° C., although it depends on the melting point of the core and sheath polymers. preferable. When the heat treatment temperature is less than 100 ° C., the heat setting effect is insufficient, the stretchability when woven or knitted is inferior, the texture becomes paper-like and the fabric quality is lowered, which is not preferable. On the other hand, the higher the heat treatment temperature, the more advantageous in terms of heat setting, but if it exceeds 170 ° C, the cross-section of the single yarn is excessively deformed due to softening of the polylactic acid arranged in the core, and the pseudo-fusion-like unsolved Twists are generated. Moreover, since deterioration of the fiber due to heat and a decrease in wet heat resistance proceed, it is not preferable.

次に、本発明のポリ乳酸複合繊維の製造方法について、長繊維とする場合の製造例を用いて説明する。まず、ポリ乳酸と芳香族ポリエステルをそれぞれ別々の押出機に導入して溶融し、常用の複合紡糸装置を用いて複合紡糸する。そして、紡糸した糸条を冷却、固化した後、2000m/分以上の高速紡糸により延伸することなく半未延伸糸として巻き取るPOY法、あるいは、2000m/分以上の高速紡糸法、または、2000m/分未満の低速紡糸で溶融紡糸し、一旦捲き取った後、糸条を延伸熱処理する二工程法、または、一旦捲き取ることなく連続して延伸を行う一工程法により得ることができる。延伸を行う際には、目的とする繊維の物性や用途に応じて、延伸倍率、温度等を適宜設定すればよい。   Next, the method for producing the polylactic acid composite fiber of the present invention will be described with reference to production examples in the case of using long fibers. First, polylactic acid and aromatic polyester are respectively introduced into separate extruders, melted, and compositely spun using a conventional composite spinning device. Then, after the spun yarn is cooled and solidified, the POY method of winding as a semi-undrawn yarn without drawing by high-speed spinning of 2000 m / min or higher, or the high-speed spinning method of 2000 m / min or higher, or 2000 m / min. It can be obtained by a two-step method in which melt spinning is performed with a low-speed spinning of less than a minute, and the yarn is once wound up and then the yarn is drawn and heat-treated, or a one-step method in which the yarn is continuously drawn without being drawn once. When stretching is performed, the stretching ratio, temperature, and the like may be set as appropriate according to the physical properties and application of the target fiber.

仮撚加工を施す際には延伸した繊維を一旦巻き取り、または延伸に引き続いて仮撚装置に導入し、仮撚加工を施す。そして目的とする繊維の物性や用途に応じて、熱処理温度や撚数等を適宜設定すればよい。   When the false twisting is performed, the stretched fiber is wound up once, or subsequently introduced into the false twisting device, and the false twisting is performed. And what is necessary is just to set the heat processing temperature, the number of twists, etc. suitably according to the physical property and use of the target fiber.

なお、短繊維とする際には、数千〜数百万本を集合させた繊維束として用いる。溶融紡糸し、冷却、油剤を付与した後、延伸することなく一旦捲き取る。この未延伸糸を数十万〜二百万dtexの糸条束に集束して、延伸倍率2〜5倍、延伸温度40〜80℃で延伸を行い、80〜160℃で熱処理を施す。続いて、押し込み式クリンパーにより機械捲縮を施した後、ECカッター等のカッターで目的とする長さにカットして短繊維とする。   In addition, when setting it as a short fiber, it uses as a fiber bundle which gathered thousands-millions. After melt spinning, cooling, and applying an oil agent, it is once wound without stretching. The undrawn yarn is focused on a bundle of hundreds of thousands to 2 million dtex, drawn at a draw ratio of 2-5 times, a draw temperature of 40-80 ° C., and heat treated at 80-160 ° C. Subsequently, after mechanical crimping by a push-in type crimper, it is cut into a target length with a cutter such as an EC cutter to obtain short fibers.

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例における特性値の測定及び評価は以下の通りに行った。
(1)極限粘度
フェノールと四塩化エタンの当質量混合液を溶媒とし、温度20℃で測定した溶液粘度より求めた。
(2)融点
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計DSC−7型を使用し、昇温速度20℃/分で測定した。なお、融点ピークが不明瞭になるものは、ホットステージ付の顕微鏡を用いて融解時の温度を目視にて測定した。
(3)L−乳酸及びD−乳酸の含有量
超純水と1Nの水酸化ナトリウムのメタノール溶液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)カルボキシル末端基量
得られた複合繊維0.1gをベンジルアルコール10mlに溶解し、この溶液にクロロホルム10mlを加えた後、1/10規定の水酸化カリウムベンジルアルコール溶液で滴定して求めた。
(5)繊維中のアンチモン、コバルト、リン含有量
得られた複合繊維をアルミ板上で加熱溶融した後、圧縮プレス機で平面を有する成型体に形成し、蛍光X線測定装置(理学電機工業株式会社製3270型)に供して、定量分析した。
(6)芯鞘比率(横断面面積比率)
前記した方法により測定した。
(7)強度(暴露処理前後、強度保持率)
得られた複合繊維を前記した方法により測定した。なお、得られた仮撚加工糸についても同様に測定した。
(8)b値(色調)
得られた複合繊維を筒編みし、未染色の状態でミノルタ社製の色彩色差計CR-100を用いてb値を測定した。なお、筒編みは、栄光産業社製一口筒編機CR−Aを使用し、28ゲージで行った、
(9)紡糸操業性
16錘で168時間連続して紡糸を行い、糸切れ回数により以下の4段階で評価した。
糸切れなし ◎
1〜2回 ○
3〜5回 △
6回以上 ×
(10)耐アイロン性
得られた複合繊維を(8)と同様にして筒編みし、編地全体が均一に湿るよう水を散布し、表面温度140℃に設定したアイロンにて15秒プレスした後の風合いを以下の3段階で官能評価した。
○:風合いの硬化が見られない。
△:やや風合いの硬化が見られる。
×:かなりの風合いの硬化が見られる。
(11)染色斑
得られた複合繊維を(8)と同様にして筒編みして染色し、染色斑の有無を目視で判定し、以下の3段階で評価した。染色条件は、Terasil Navy Blue SGL(Ciba Speciality Chemicals社製原糸用染料)の1.0%omf、浴比1:50の染液を用いて100℃で30分間、常法により染色した。
○:染色斑は見られない。
△:やや染色斑が見られる。
×:かなりの染色斑が見られる。
(12)風合い
得られた複合繊維を(8)と同様にして筒編みし、沸水にて30分処理後乾燥して編地の風合いをパネラー10人により以下の基準で官能評価した。なお、得られた仮撚加工糸についても同様にして筒編みし、評価した。
◎:ソフト感に特に優れている。
○:ソフト感に優れている。
△:ややソフト感がある。
×:ソフト感がみられない。
(13)仮撚操業性
24錘で連続120時間の仮撚加工を行い、糸切れ回数により以下の4段階で評価した。
○:0〜4回
△:5〜9回
×:10回以上
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. In addition, the measurement and evaluation of the characteristic value in an Example were performed as follows.
(1) Intrinsic Viscosity The intrinsic viscosity was determined from the solution viscosity measured at a temperature of 20 ° C. using an equimolar mixture of phenol and ethane tetrachloride as a solvent.
(2) Melting point A differential scanning calorimeter DSC-7 manufactured by Perkin Elmer was used and measured at a heating rate of 20 ° C./min. When the melting point peak was unclear, the temperature at the time of melting was visually measured using a microscope with a hot stage.
(3) Content of L-lactic acid and D-lactic acid The L-lactic acid and D-lactic acid contents were measured by a high performance liquid chromatography method using a mixed solution of ultrapure water and 1N sodium hydroxide in an equal mass as a solvent. Sumichiral OA6100 was used for the column, and it detected with the UV absorption measuring device.
(4) Amount of carboxyl end group 0.1 g of the obtained composite fiber was dissolved in 10 ml of benzyl alcohol, 10 ml of chloroform was added to this solution, and then titrated with a 1/10 N potassium hydroxide benzyl alcohol solution.
(5) Antimony, cobalt and phosphorus contents in fiber After the obtained composite fiber is heated and melted on an aluminum plate, it is formed into a molded body having a flat surface by a compression press machine, and a fluorescent X-ray measuring device (Rigaku Denki Kogyo) Quantitative analysis was performed on a 3270 model.
(6) Core-sheath ratio (cross-sectional area ratio)
Measurement was performed by the method described above.
(7) Strength (Before and after exposure treatment, strength retention)
The obtained conjugate fiber was measured by the method described above. In addition, it measured similarly about the obtained false twisted yarn.
(8) b value (color tone)
The obtained conjugate fiber was knitted in a cylinder, and the b value was measured using a color difference meter CR-100 manufactured by Minolta in an undyed state. In addition, the cylinder knitting was performed at 28 gauge using a single-neck cylinder knitting machine CR-A manufactured by Glory Industries Co., Ltd.
(9) Spinning operability Spinning was performed continuously with 16 spindles for 168 hours, and the following four stages were evaluated according to the number of yarn breakage.
No thread break ◎
1-2 times ○
3-5 times △
6 times or more ×
(10) Iron resistance The obtained composite fiber is knitted in the same manner as in (8), sprayed with water so that the entire knitted fabric is uniformly moistened, and pressed for 15 seconds with an iron set at a surface temperature of 140 ° C The texture after the evaluation was subjected to sensory evaluation in the following three stages.
○: The texture is not cured.
Δ: A slight texture hardening is observed.
X: Curing of considerable texture is seen.
(11) Dyeing spots The obtained conjugate fiber was knitted and dyed in the same manner as in (8), and the presence or absence of the dyeing spots was visually determined and evaluated in the following three stages. The dyeing conditions were as follows: 1.0% omf of Terasil Navy Blue SGL (Ciba Specialty Chemicals dyestuff for raw yarn) and dyeing solution having a bath ratio of 1:50 were dyed by a conventional method at 100 ° C. for 30 minutes.
○: No staining spots are seen.
Δ: Slightly stained spots are observed.
X: Considerable stained spots are seen.
(12) Texture The obtained composite fiber was knitted in the same manner as in (8), treated with boiling water for 30 minutes and then dried, and the texture of the knitted fabric was subjected to sensory evaluation on the basis of the following criteria by 10 panelists. The obtained false twisted yarn was also knitted and evaluated in the same manner.
A: Excellent soft feeling.
○: Excellent soft feeling.
Δ: Slightly soft.
X: A soft feeling is not seen.
(13) False twist operability
False twisting was performed continuously for 24 hours with 24 spindles, and the following four levels were evaluated according to the number of yarn breaks.
○: 0 to 4 times △: 5 to 9 times ×: 10 times or more

実施例1
エステル化反応器に、テレフタル酸(TPA)とエチレングリコール(EG)のスラリー(TPA:EG モル比=1:1.6)を連続的に供給し、温度250℃、圧力50hPaの条件で反応させ、滞留時間8時間としてエステル化反応率95%のポリエステルオリゴマーを連続的に得た。また、エステル化反応器にイソフタル酸(IPA)とEGをIPA:EGモル比1:3.5となるように供給し、温度200℃として反応率95%となるまでエステル化反応を行い、IPA−EG液を得た。
ポリエステルオリゴマーとIPA−EG液をIPA共重合量が8モル%となるように重合反応器に仕込み、続いて、触媒として、ポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対し三酸化アンチモンを150質量ppm、酢酸コバルトを25質量ppm、リン成分としてトリエチルフォスフェートを50質量ppmとなるように添加した。反応器を減圧にして最終圧力0.9hPa、温度270℃で4時間重合反応を行い、極限粘度が0.64、融点が230℃、カルボキシル末端基量が12eq/tの芳香族ポリエステル(共重合ポリエチレンテレフタレート)を得た。
L−乳酸とD−乳酸の含有比であるL/Dが98.8/1.2であり、融点が170℃、極限粘度1.88であるポリ乳酸を用いた。
ポリ乳酸を芯成分、芳香族ポリエステルを鞘成分とし、芯鞘比率(横断面面積比率 芯:鞘)が50:50となるようにして、複合紡糸装置に供給し、紡糸温度260℃にて溶融紡糸を行った。紡糸口金には、孔径0.40mmの紡糸孔24個が穿設されており、紡出した糸条を空気流により冷却し、オイリング装置を通過させて0.5質量%の付着量となるように油剤を付与し、集束ガイドで集束した。続いて、速度3000m/分のローラで引き取り、続いて捲取機にて捲き取り、122dtexの半未延伸糸を得た。
得られた糸を延伸速度667m/分、延伸倍率1.51、予備加熱ローラ温度90℃、熱セット温度150℃にて延伸し、84dtex/24filのポリ乳酸複合繊維を得た。
Example 1
A slurry of terephthalic acid (TPA) and ethylene glycol (EG) (TPA: EG molar ratio = 1: 1.6) is continuously supplied to the esterification reactor, and the reaction is carried out under conditions of a temperature of 250 ° C and a pressure of 50 hPa. A polyester oligomer having an esterification reaction rate of 95% was continuously obtained for 8 hours. In addition, isophthalic acid (IPA) and EG were supplied to the esterification reactor so that the molar ratio of IPA: EG was 1: 3.5, and the esterification reaction was performed at a temperature of 200 ° C. until the reaction rate reached 95%. A liquid was obtained.
A polyester oligomer and an IPA-EG solution are charged into a polymerization reactor so that the IPA copolymerization amount is 8 mol%, and then, as a catalyst, 150 mass ppm of antimony trioxide with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester, cobalt acetate. Was added at 25 ppm by mass, and triethyl phosphate as a phosphorus component was added at 50 ppm by mass. Depressurize the reactor to conduct a polymerization reaction at a final pressure of 0.9 hPa and a temperature of 270 ° C. for 4 hours. Aromatic polyester (copolymerized polyethylene terephthalate) having an intrinsic viscosity of 0.64, a melting point of 230 ° C., and a carboxyl end group content of 12 eq / t Got.
A polylactic acid having a content ratio of L-lactic acid to D-lactic acid of 98.8 / 1.2, a melting point of 170 ° C., and an intrinsic viscosity of 1.88 was used.
Polylactic acid is the core component, aromatic polyester is the sheath component, and the core-sheath ratio (cross-sectional area ratio core: sheath) is 50:50, and is supplied to the compound spinning device and melted at a spinning temperature of 260 ° C. Spinning was performed. The spinneret has 24 spinning holes with a hole diameter of 0.40 mm, and the spun yarn is cooled by an air flow and passed through an oiling device so that an oil agent is applied so that the amount of adhesion is 0.5 mass%. And focused with a focusing guide. Subsequently, the yarn was taken up by a roller having a speed of 3000 m / min, and then taken up by a take-up machine to obtain a 122 dtex semi-undrawn yarn.
The obtained yarn was drawn at a drawing speed of 667 m / min, a draw ratio of 1.51, a preheating roller temperature of 90 ° C., and a heat setting temperature of 150 ° C. to obtain 84 dtex / 24fil polylactic acid composite fiber.

実施例2〜3、比較例1
複合繊維の芯鞘比率を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
Examples 2-3 and Comparative Example 1
The same procedure as in Example 1 was performed except that the core-sheath ratio of the composite fiber was changed as shown in Table 1.

実施例4
芳香族ポリエステルを、カルボン酸成分としてテレフタル酸80モル%、イソフタル酸20モル%とし、極限粘度が0.62、融点が200℃、カルボキシル末端基量が13eq/tの共重合ポリエチレンテレフタレートとし、紡糸温度を240℃に変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
Example 4
The aromatic polyester is made of copolymerized polyethylene terephthalate with a carboxylic acid component of 80 mol% terephthalic acid and 20 mol% isophthalic acid, an intrinsic viscosity of 0.62, a melting point of 200 ° C, and a carboxyl end group content of 13 eq / t. It implemented like Example 1 except having changed into 240 degreeC.

実施例5
芳香族ポリエステルを、カルボン酸成分としてテレフタル酸100モル%とし、グリコール成分をEG94モル%、シクロヘキサンジメタノール(CHDM)6モル%とし、極限粘度が0.61、融点が255℃、カルボキシル末端基量が13eq/tの共重合ポリエチレンテレフタレートとし、紡糸温度を270℃に変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
Example 5
Aromatic polyester, carboxylic acid component terephthalic acid 100 mol%, glycol component EG94 mol%, cyclohexanedimethanol (CHDM) 6 mol%, limiting viscosity 0.61, melting point 255 ° C, carboxyl end group amount 13eq This was carried out in the same manner as in Example 1 except that / t copolymerized polyethylene terephthalate was used and the spinning temperature was changed to 270 ° C.

実施例6
重合時の酢酸コバルトの添加量をポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対して、2質量ppmとした以外は、実施例1と同様に実施した。
Example 6
The same procedure as in Example 1 was performed except that the addition amount of cobalt acetate during polymerization was 2 ppm by mass with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester.

比較例2
重合時の三酸化アンチモンの添加量をポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対して、1500質量ppmとした以外は、実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 2
The same procedure as in Example 1 was performed except that the amount of antimony trioxide added during polymerization was 1500 ppm by mass with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester.

比較例3
重合時の三酸化アンチモンの添加量をポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対して、15質量ppmとした以外は、実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 3
The same procedure as in Example 1 was performed except that the amount of antimony trioxide added during polymerization was 15 ppm by mass with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester.

比較例4
重合時の酢酸コバルトの添加量をポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対して、250質量ppmとした以外は、実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that the addition amount of cobalt acetate at the time of polymerization was 250 ppm by mass with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester.

比較例5
重合時のトリエチルフォスフェートの添加量をポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対して、5000質量ppmとした以外は、実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 5
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the amount of triethyl phosphate added during polymerization was 5000 ppm by mass with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester.

比較例6
重合時のトリエチルフォスフェートの添加量をポリエステルを構成するエチレンテレフタレートに対して、2.5質量ppmとした以外は、実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 6
The same procedure as in Example 1 was conducted except that the amount of triethyl phosphate added during polymerization was 2.5 ppm by mass with respect to ethylene terephthalate constituting the polyester.

比較例7
ポリ乳酸のみを用いて単成分紡糸装置に供給し、紡糸温度220℃にて溶融紡糸を行い、ポリ乳酸のみの単成分繊維とした以外は実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 7
This was carried out in the same manner as in Example 1 except that polylactic acid alone was supplied to a single component spinning apparatus, melt spinning was performed at a spinning temperature of 220 ° C., and single component fiber containing only polylactic acid was obtained.

比較例8
芳香族ポリエステルを、カルボン酸成分としてテレフタル酸70モル%、イソフタル酸30モル%とし、極限粘度が0.61、融点が130℃、カルボキシル末端基量が15eq/tの共重合ポリエチレンテレフタレートとし、紡糸温度を235℃に変更した以外は、実施例1と同様に実施した。
Comparative Example 8
The aromatic polyester is 70% by mole of terephthalic acid and 30% by mole of isophthalic acid as the carboxylic acid component, copolymerized polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.61, melting point of 130 ° C, and carboxyl end group content of 15 eq / t, and spinning temperature. It implemented similarly to Example 1 except having changed into 235 degreeC.

実施例1〜6、比較例1〜6、8で得られたポリ乳酸複合繊維及び比較例7で得られたポリ乳酸繊維の特性値と評価結果を表1に示す。   Table 1 shows the characteristic values and evaluation results of the polylactic acid composite fibers obtained in Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 6 and 8, and the polylactic acid fiber obtained in Comparative Example 7.

表1から明らかなように、実施例1〜6で得られたポリ乳酸複合繊維は、強度、強度保持率ともに高く、色調も良好であり(b値が低く)、紡糸操業性、耐アイロン性、風合い、染色性ともに優れていた。
一方、比較例1の繊維は、鞘成分の比率が少なすぎたため、比較例7の繊維はポリ乳酸のみからなるものであったため、ともに強度保持率が低く、耐アイロン性、風合い、染色性の評価のいずれも低いものであった。比較例2〜6の繊維は繊維中のアンチモン化合物、コバルト化合物及びリン化合物の含有量が適切でなく、カルボキシル末端基量が高かったため、いずれも強度保持率が低く、紡糸操業性、耐アイロン性、風合い、染色性の評価が低いものであった。比較例8の繊維は、鞘成分の芳香族ポリエステルが共重合成分が多く、融点の低いものであったので、強度保持率が低く、紡糸操業性に劣り、耐アイロン性、風合い、染色性の評価も低いものであった。
As is clear from Table 1, the polylactic acid composite fibers obtained in Examples 1 to 6 have both high strength and strength retention, good color tone (low b value), spinning operability and ironing resistance. , Texture and dyeability were excellent.
On the other hand, since the ratio of the sheath component of the fiber of Comparative Example 1 was too small, the fiber of Comparative Example 7 was composed only of polylactic acid. Therefore, both the strength retention was low, and the iron resistance, texture, and dyeability were low. All of the evaluations were low. In the fibers of Comparative Examples 2 to 6, the content of antimony compound, cobalt compound and phosphorus compound in the fiber was not appropriate, and the amount of carboxyl end groups was high. Therefore, all had low strength retention, spinning operability and iron resistance. , Texture and dyeability were low. In the fiber of Comparative Example 8, the aromatic polyester of the sheath component had many copolymerization components and had a low melting point, so that the strength retention was low, the spinning operability was poor, the iron resistance, the texture, and the dyeability. The evaluation was also low.

実施例7〜9、12 比較例9〜14
実施例1〜3、6、比較例1〜6で得られたポリ乳酸複合繊維に、スピンドルピンタイプの仮撚装置(三菱重工社製LS-6型)を用いて、仮撚速度100m/分、熱処理温度140℃、撚数3050TM、オーバーフィード率0.5%の条件で仮撚加工を施し、仮撚加工糸を得た。
Examples 7-9, 12 Comparative Examples 9-14
For the polylactic acid composite fibers obtained in Examples 1 to 3 and 6 and Comparative Examples 1 to 6, using a spindle pin type false twisting device (LS-6 type manufactured by Mitsubishi Heavy Industries), false twisting speed of 100 m / min. Then, false twisting was performed under the conditions of a heat treatment temperature of 140 ° C., a twist number of 3050 TM, and an overfeed rate of 0.5% to obtain false twisted yarn.

実施例10
実施例4で得られたポリ乳酸複合繊維に、仮撚加工時の熱処理温度を130℃に変更した以外は実施例7と同様に仮撚加工を施し、仮撚加工糸を得た。
Example 10
The polylactic acid composite fiber obtained in Example 4 was subjected to false twisting in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment temperature during false twisting was changed to 130 ° C. to obtain false twisted yarn.

実施例11
実施例5で得られたポリ乳酸複合繊維に、仮撚加工時の熱処理温度を150℃に変更した以外は実施例7と同様に仮撚加工を施し、仮撚加工糸を得た。
Example 11
The polylactic acid composite fiber obtained in Example 5 was false twisted in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment temperature during false twisting was changed to 150 ° C. to obtain false twisted yarn.

比較例15
比較例7で得られたポリ乳酸繊維に、仮撚加工時の熱処理温度を110℃に変更した以外は実施例7と同様に仮撚加工を施し、仮撚加工糸を得た。
Comparative Example 15
The polylactic acid fiber obtained in Comparative Example 7 was subjected to false twisting in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment temperature during false twisting was changed to 110 ° C. to obtain false twisted yarn.

比較例16
比較例8で得られたポリ乳酸複合繊維に、仮撚加工時の熱処理温度を125℃に変更した以外は実施例7と同様に仮撚加工を施し、仮撚加工糸を得た。
Comparative Example 16
The polylactic acid composite fiber obtained in Comparative Example 8 was subjected to false twisting in the same manner as in Example 7 except that the heat treatment temperature during false twisting was changed to 125 ° C. to obtain false twisted yarn.

実施例7〜12、比較例9〜16で得られた仮撚加工糸の特性値と評価結果を表2に示す。   Table 2 shows the characteristic values and evaluation results of false twisted yarns obtained in Examples 7 to 12 and Comparative Examples 9 to 16.

表2から明らかなように、実施例7〜12で得られた仮撚加工糸は、強度、強度保持率ともに高く、仮撚操業性、風合いともに優れていた。
一方、比較例9〜16の仮撚加工糸は、比較例1〜8の繊維を用いたものであるため、強度、強度保持率ともに低く、仮撚操業性、風合いに劣るものであった。
As is apparent from Table 2, the false twisted yarns obtained in Examples 7 to 12 were both high in strength and strength retention, and excellent in both false twist operability and texture.
On the other hand, since the false twisted yarns of Comparative Examples 9 to 16 were made using the fibers of Comparative Examples 1 to 8, both the strength and strength retention were low, and the false twist operability and texture were inferior.

Claims (4)

ポリ乳酸を芯成分、主たる繰り返し単位であるエチレンテレフタレートが80モル%以上を占める芳香族ポリエステルを鞘成分とする芯鞘型の複合繊維であって、芯鞘比率(横断面面積比率 芯:鞘)が20:80〜80:20であり、かつ、温度60℃、湿度90%の環境下に500時間暴露処理させた後の強度保持率が80%以上であることを特徴とするポリ乳酸複合繊維。
ここで、強度保持率(%)とは、(暴露処理後の引張強度/暴露処理前の引張強度)×100で表される値である。
A core-sheath type composite fiber comprising polylactic acid as a core component and an aromatic polyester in which ethylene terephthalate as a main repeating unit accounts for 80 mol% or more as a sheath component, and a core-sheath ratio (cross-sectional area ratio core: sheath) 20:80 to 80:20, and a polylactic acid composite fiber characterized by having a strength retention of 80% or more after being exposed for 500 hours in an environment of a temperature of 60 ° C. and a humidity of 90% .
Here, the strength retention (%) is a value represented by (tensile strength after exposure treatment / tensile strength before exposure treatment) × 100.
繊維全体のカルボキシル末端基量が35eq/t以下である請求項1記載のポリ乳酸複合繊維。 The polylactic acid composite fiber according to claim 1, wherein the amount of carboxyl end groups of the whole fiber is 35 eq / t or less. 繊維中にアンチモン化合物、コバルト化合物及びリン化合物が下記式(1)〜(3)を同時に満足する量含有されている請求項1〜2いずれかに記載のポリ乳酸複合繊維。
(1) 15≦〔Sb〕≦360
(2) 2.5≦〔Co〕≦60
(3) 2.0≦〔P〕≦1600
ここで、〔Sb〕はアンチモン化合物の含有量、〔Co〕はコバルト化合物の含有量及び〔P〕はリン化合物の含有量を表し、単位は質量ppmである。
The polylactic acid composite fiber according to any one of claims 1 to 2, wherein the fiber contains an antimony compound, a cobalt compound, and a phosphorus compound that simultaneously satisfy the following formulas (1) to (3).
(1) 15 ≦ [Sb] ≦ 360
(2) 2.5 ≦ [Co] ≦ 60
(3) 2.0 ≦ [P] ≦ 1600
Here, [Sb] represents the content of the antimony compound, [Co] represents the content of the cobalt compound, and [P] represents the content of the phosphorus compound, and the unit is ppm by mass.
仮撚加工が施されている請求項1〜3いずれかに記載のポリ乳酸複合繊維。
The polylactic acid composite fiber according to any one of claims 1 to 3, wherein false twisting is applied.
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