JP2011246853A

JP2011246853A - ポリ乳酸からなるショートカット複合繊維

Info

Publication number: JP2011246853A
Application number: JP2010122076A
Authority: JP
Inventors: Junichi Marutani; 純一丸谷; Takashi Hashimoto; 隆司橋本
Original assignee: Nippon Ester Co Ltd
Current assignee: Nippon Ester Co Ltd
Priority date: 2010-05-27
Filing date: 2010-05-27
Publication date: 2011-12-08

Abstract

【課題】ポリ乳酸を構成成分としながら、熱収縮率が小さく、水中での分散性が良好な繊維であり、高温下での寸法安定性の良好で地合いの良好な抄紙の材料となるショートカット複合繊維を提供することを課題とする。
【解決手段】融点の異なる２種のポリ乳酸によって構成される複合繊維であり、２種のポリ乳酸が、Ｌ体が９９．０〜９９．９、Ｄ体が１〜０．１％である高融点のポリ乳酸と低融点のポリ乳酸であり、低融点のポリ乳酸が繊維表面の一部を占めているショートカット複合繊維。複合繊維の形態が芯鞘型であって、芯部を高融点のポリ乳酸、鞘部を低融点のポリ乳酸が配されていることが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、ポリ乳酸を構成成分とし、熱収縮率が小さいショートカット複合繊維に関するものである。

ショートカット繊維は、紡績糸に用いられる繊維長が５０ｍｍ程度で機械捲縮を有する短繊維とは異なり、繊維長が１〜１５ｍｍ程度で機械捲縮を有さずストレートの形態をしている。ショートカット繊維は、水中に分散させて、抄造法により抄紙（あるいは湿式不織布ともいう。）を得るための材料として用いられる。

ショートカット繊維としては、ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルやポリオレフィン等の合成繊維、天然パルプ等が挙げられる。合成繊維は、熱可塑性であるため、天然パルプと比較して加工性、機械的特性、熱安定性に優れていることから、好適に利用される。また、抄紙を構成する繊維として、熱可塑性重合体からなる熱バインダー繊維を混合することにより、強度が高く、寸法安定性の良好な抄紙が得られる。

芳香族ポリエステルやポリオレフィン等の合成繊維は、自然環境下でほとんど分解されないため、廃棄の際の処分は焼却や埋め立てであることから、廃棄に制限があり、土中または水中で生分解する素材が検討されている。

生分解する素材としては、ポリ乳酸を用いた繊維が種々検討されている。ポリ乳酸は、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、また、植物由来であることから化石資源の節約にもなる。

しかしながら、ポリ乳酸からなるバインダー繊維を用いて繊維製品とする場合は、熱処理により収縮が発生しやすく、寸法安定性に劣るという問題があった。これは、熱の影響により、ポリ乳酸からなるバインダー繊維が大きく熱収縮することが原因である。この問題を解決する方法として、特許文献１には、繊維製造工程において、延伸後に緊張熱処理を施すことが開示されている。

特開２００６−２０００８５号公報

本発明者等は、前記特許文献１に記載の方法をポリ乳酸からなるバインダー繊維に適用し、得られるバインダー繊維の乾熱収縮率が小さくなるように、緊張熱処理を施したところ、緊張熱処理によりバインダー繊維同士が繊維表面の軟化により擬似的に接着してしまった。このように擬似的に接着した繊維同士は、例えば、短繊維に適用されるカード工程を通す等の強い物理的な力を加えて機械的に繊維の再配列をさせると、接着が解除されてバラバラの繊維の状態となるが、抄造法のように繊維を再配列させる程の強い物理的な力を加えない場合は、繊維同士が擬似的に接着したままとなってしまい、また、接着してなる繊維同士が絡み合って凝集する傾向となり、水中に均一分散せず、良好な地合いの抄紙を得ることができなかった。

本発明は、ポリ乳酸を構成成分としながら、熱収縮率が小さく、水中での分散性が良好な繊維であり、高温下での寸法安定性が良好で地合いの良好な抄紙を得ることができるショートカット複合繊維を提供することを課題とする。

本発明は、融点の異なる２種のポリ乳酸によって構成される複合繊維であり、２種のポリ乳酸が、Ｌ体が９９．０〜９９．９、Ｄ体が１〜０．１％である高融点のポリ乳酸と低融点のポリ乳酸であり、低融点のポリ乳酸が繊維表面の一部を占めていることを特徴とするショートカット複合繊維を要旨とするものである。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明のショートカット複合繊維は、融点の異なる２種のポリ乳酸によって構成される。２種のポリ乳酸は、Ｌ体が９９．０〜９９．９、Ｄ体が１〜０．１％である高融点のポリ乳酸と低融点のポリ乳酸である。

本発明で用いる高融点のポリ乳酸は、Ｌ体が９９．０〜９９．９である光学純度の非常に高いポリ乳酸である。好ましくは、Ｌ体が９９．２〜９９．９、Ｄ体が０．８〜０．１％のＬ体を主体とするポリ乳酸を用いる。Ｄ体を全く含有しないようにすることは工業的には非常に困難であり、得られたとしてもコストが非常に高いものであることから、本発明の高融点のポリ乳酸は１％以下のＤ体を含有する。低融点のポリ乳酸は、高融点のポリ乳酸よりも融点が低いものであればよいが、両者の融点差は２０℃以上であることが好ましく、より好ましくは４０℃である。両者の融点差をできるだけ大きく設けることにより、熱処理の際の温度設定が制限され過ぎることなく、所望の風合いや物性を得ることができる。なお、低融点のポリ乳酸の融点が低くなりすぎると、複合繊維を製造する紡糸工程や延伸工程において、繊維表面が冷えにくくなることから、繊維同士が密着しやすく操業性に劣る傾向となる。このような理由から、低融点のポリ乳酸としては、Ｌ体が８９〜９３％、Ｄ体が１１〜７％のＬ体を主体とするポリ乳酸がよい。

本発明の複合繊維は、高融点のポリ乳酸と低融点のポリ乳酸が複合されたものであり、低融点のポリ乳酸が繊維表面の一部を占めている。本発明の複合繊維を熱バインダー繊維として用いた際に、繊維表面に占める低融点のポリ乳酸を溶融または軟化させて、熱バインダーとして機能させる。その際、高融点のポリ乳酸は、光学純度の高いものであることから、熱の影響を受けにくいため、耐熱性が良好で、熱処理の際に寸法安定性を保持しうることができる。複合繊維の形態は、芯鞘型、貼り合わせ型、分割型等が挙げられるが、低融点のポリ乳酸を熱バインダー成分として効率よく機能させることができることから、芯部に高融点のポリ乳酸を配し、鞘部に低融点のポリ乳酸を配した芯鞘型であることが好ましい。また、熱処理を施した際に、クリンプの発現を避け、熱収縮率を小さくすることができることから、２種の重合体が同心型に配された芯鞘型であることが好ましい。芯鞘型の複合形態を採用する場合、芯部に配する高融点のポリ乳酸の相対粘度は、鞘部の低融点のポリ乳酸よりも高粘度のものとし、具他的には相対粘度が１．８５０以上のものとすることが好ましい。粘度が高くなり過ぎると、繊維製造における溶融押出が困難となるため、相対粘度の上限は２．１以下がよい。

本発明の複合繊維における高融点のポリ乳酸と低融点のポリ乳酸との複合比は、熱接着性や機械的強度を考慮し、高融点ポリ乳酸／低融点ポリ乳酸＝５０／５０〜７０／３０（質量比）が好ましい。高融点のポリ乳酸の比率が５０質量％未満となると、熱安定性が損なわれる傾向となり、乾熱収縮率が大きくなる傾向にある。また高融点のポリ乳酸の比率が７０質量％を超えると、熱バインダー成分である低融点のポリ乳酸の量が相対的に減少するため、熱接着性に劣る傾向となり、熱接着強力が不十分となる傾向にある。

複合繊維を構成する２種のポリ乳酸には、本発明の目的を阻害しない範囲において、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、金属粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、抗菌剤、香料、その他各種の添加剤を含ませてもよい。

本発明の複合繊維は、ショートカット繊維である。ショートカット繊維の繊維長は、１〜２５ｍｍ程度がよく、より好ましくは３〜１５ｍｍである。また、ショートカット繊維は、機械捲縮を有するものではない。繊維長が１ｍｍ未満のものを得ようとすると、カットする際の摩擦熱により繊維同士が接着してしまい、抄造する際の水中での良好に分散しにくくなる。繊維長が２５ｍｍを超えると、抄造する際の水中での再凝集を起こしやすく、得られる抄紙における地合の低下や風合いが損なわれる傾向となる。

複合繊維の単糸繊度は、用途等に応じて適宜選択すればよい。なお、生産性、操業性、接着強度等を考慮し、１〜８０デシテックス程度がよく、１．７〜５０デシテックスが好ましい。

本発明のショートカット複合繊維は、以下の方法により得ることができる。

まず、原料となるポリ乳酸の製造方法としては、乳酸の環状二量体であるラクチドを開環重合する方法（ラクチド法）、乳酸を直接重縮合する方法（直接重合法）のいずれであってもよい。高融点のポリ乳酸として、光学純度を高めるためには、ラクチドの精製を行い、Ｌ−ラクチドの比率を高めることが好ましい。上記の方法によって得られた所望の光学純度のポリ乳酸を定法により乾燥した後、適宜の複合紡糸口金を用いて溶融紡糸し、糸条が冷却固化された後、熱処理を施すことなく、仕上げ油剤を付与した後、適宜の長さにカットしてショートカット複合繊維とする。なお、通常仕上げ油剤としては、ポリエーテル系、ポリエステル系の抄紙加工用油剤を使用するとよい。仕上げ油剤の付着量は、多いほど水分散性は良好となるが、経済性を考慮し、仕上げ油剤の付着量は０．１質量％以上、０．３質量％以下とすることが好ましい。

本発明によれば、特定の光学純度のポリ乳酸を用いているので、特別な熱処理等を施さなくともショートカット複合繊維の乾熱収縮率が小さく、また、抄紙に加工する際に熱収縮が小さく加工性が良好となり、地合いの良好で寸法安定性にも優れる抄紙を提供できる。

次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は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方法は次のとおりである。
（１）Ｌ体とＤ体の共重合モル比
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液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法によりＬ体とＤ体の共重合モル比を測定した。カラムにはｓｕｍｉｃｈｒａｌＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。

（２）融点（℃）
示差走査型熱量計（パーキンエルマー社製ＤＳＣ７）を用い、昇温速度２０℃／分で測定した融解吸収曲線の極値を与える温度を融点とした。

（３）相対粘度
濃度０．５％のフェノール／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、温度２０℃で測定した。

（４）乾熱収縮率（％）
ＪＩＳＬ１０１５の方法に準じて８５℃×１５分熱処理したときの乾熱収縮率を測定した。なお、ショートカットする前の繊維を用いて、空間距離を２０ｍｍとして測定し、得られた値をショートカット複合繊維の乾熱収縮率とみなした。本発明においては、このショートカット複合繊維の乾熱収縮率が１５％以下であることが好ましい。

（５）分散性の評価
ビーカー（１０００ｃｍ^３）に３０℃の水を１ｋｇ秤取し、この中に繊維１ｇを投入し、ＤＣスターラー（攪拌ペラは３枚のスクリュー型で、直径約５０ｍｍ）を回転数３０００ｒｐｍ、攪拌時間１分間の攪拌を行い、攪拌後の分散状況を下記の評価基準で目視にて評価した。
○ ：結束繊維の数が、５個以下
× ：結束繊維の数が、６個以上

実施例１
Ｌ体９９．５％、Ｄ体０．５％のＬ体を主体とするポリ乳酸（相対粘度１．９２５、融点１７９℃）を芯部に、Ｌ体９０．９％、Ｄ体８．１％のＬ体を主体とするポリ乳酸（相対粘度１．８５０、融点１３０℃）を鞘部に配するように、孔数５６０個の芯鞘型紡糸ノズルを用いて、吐出量３００ｇ／分、温度２３０℃で溶融紡糸し、捲取速度９００ｍ／分で捲取り、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を集束し、延伸倍率３．８６倍で延伸し、ポリエーテル系の分散油剤を付与した後、５ｍｍにカットして、単糸繊度２．２デシテックスのショートカット複合繊維を得た。得られた繊維の乾熱収縮率は、１４．１％であり、分散性は○であった。

実施例２
実施例１において、芯部に配する高融点のポリ乳酸として、相対粘度１．９５５のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ショートカット複合繊維を得た。得られた繊維の乾熱収縮率は、１２．６％であり、分散性は○であった。

実施例３
実施例１において、芯部に配する高融点のポリ乳酸として、Ｌ体９９．８％、Ｄ体０．２％のＬ体を主体とするポリ乳酸（相対粘度１．９２５、融点１８３℃）のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ショートカット複合繊維を得た。得られた繊維の乾熱収縮率は、１４．０％であり、分散性は○であった。

実施例４
実施例１において、芯部に配する高融点のポリ乳酸として、Ｌ体９９．２％、Ｄ体０．８％のＬ体を主体とするポリ乳酸（相対粘度１．９２５、融点１７５℃）のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ショートカット複合繊維を得た。得られた繊維の乾熱収縮率は、１４．０％であり、分散性は○であった。

比較例１
実施例１において、芯部に配する高融点のポリ乳酸として、Ｌ体９８．６％、Ｄ体１．４％のＬ体を主体とするポリ乳酸（相対粘度１．９２５、融点１６９℃）のものを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ショートカット複合繊維を得た。得られた繊維の乾熱収縮率は、２２．２％であり、分散性は○であった。

比較例２
比較例１において、紡糸、延伸を行った後に、ヒートドラムで１３５℃で緊張熱処理を施したこと以外は、比較例１と同様にして、ショートカット複合繊維を得た。得られた繊維は、繊維同士が接着されたものであり、指でつかんで引き裂くことによってバラバラにはなった。繊維の乾熱収縮率は、５．０％であり、分散性は×であった。

＜抄紙の製造＞
実施例１、比較例１で得られたショートカット複合繊維を用い、ショートカット複合繊維とパルプとを混率５０／５０の割合にて水中で混合分散させて、２０ｃｍ×２０ｃｍの大きさのシートを抄造し、乾燥温度１３０℃×５分で熱風乾燥機にて乾燥処理およびショートカット複合繊維のバインダー成分を熱融着させて抄紙を得た。
得られた実施例１の抄紙を比較例１の抄紙とし、下記評価を行った。
＜乾熱収縮率（％）＞
得られた抄紙を３枚について、たて、よこそれぞれ３箇所の長さを０．１ｍｍまで測定し、次式によって収縮率を算出し、たて及びよこのそれぞれについてその平均値を求めて、乾熱収縮率とした。
収縮率＝［（６００−Ｌ）／６００］×１００
Ｌ：得られた抄紙のたて又はよこにおける３箇所の長さの合計（ｍｍ）
実施例１の抄紙は、乾熱収縮率がたて８．０％、よこ９．２％であり、地合いも良好なものであり、抄造後の熱処理での寸法安定性に優れたものであった。一方、比較例１の抄紙は、乾熱収縮率がたて１１．１％、よこ１５．０％であり、実施例１の抄造後の熱処理における寸法安定性が良好であることがわかる。

Claims

融点の異なる２種のポリ乳酸によって構成される複合繊維であり、２種のポリ乳酸が、Ｌ体が９９．０〜９９．９、Ｄ体が１〜０．１％である高融点のポリ乳酸と低融点のポリ乳酸であり、低融点のポリ乳酸が繊維表面の一部を占めていることを特徴とするショートカット複合繊維。
複合繊維の形態が芯鞘型であって、芯部を高融点のポリ乳酸、鞘部を低融点のポリ乳酸が配されていることを特徴とする請求項１記載のショートカット複合繊維。
請求項１または２に記載のショートカット複合繊維が含まれていることを特徴とする抄紙。