JP2023180296A - ポリ乳酸系複合繊維とその繊維からなる不織布 - Google Patents

Abstract

【課題】幅広い加工温度においてバインダー性能を発揮するとともに熱収縮率も小さく、地合いや強力に優れた不織布を得ることが可能な生分解性を有する繊維を提供する。【解決手段】光学純度が異なる２種のポリ乳酸が複合してなる繊維であり、該複合繊維は、光学純度が低いが繊維表面の一部を形成するように複合されており、光学純度が異なる２種のポリ乳酸が、Ｄ体含有量の多く光学純度が低いポリＬ乳酸とＤ体含有量の少なく光学純度が高いポリＬ乳酸とからなる２種のポリＬ乳酸の組合せであり、該複合繊維の示差走査熱量測定において、光学純度が高いポリ乳酸に由来する融解ピークの高さｂ（Ｔｍ）と融解ピークの幅ａ（Ｔｍ）の比［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］が０．１以下であり、光学純度が低いポリ乳酸に由来する融解ピークが検出しないポリ乳酸系複合繊維。【選択図】 なし

Description

地球環境保護の観点から、脂肪族ポリエステルからなる生分解性繊維の開発が盛んに行われており、脂肪族ポリエステルの１種であるポリ乳酸は融点や結晶性が高いため衣料繊維や工業繊維として幅広い展開が進められている。加熱によって周囲の繊維と接着する特徴を有する、いわゆるバインダー繊維においても、ポリ乳酸からなるものが提案されている。２種の異なるポリ乳酸系重合体からなる複合バインダー繊維に関しては、特許文献１や２が提案されているが、これらのポリ乳酸複合繊維は結晶性が高いために、融点での加熱において流動性が乏しく、融点付近の限定的な範囲のみでしかバインダー性能を発揮しないという問題がある。

融点の低いポリ乳酸系重合体のみからなる全融バインダー繊維も提案されているが、このポリ乳酸繊維は結晶性が低いまたは非晶性であるために熱収縮率が大きく、不織布の作製時に地合いが悪くなるなどの問題がある。

特許第３３５５０２６号 特開２００１－４９５３３

限定的な範囲のみではなく、幅広い加工温度においてバインダー性能を発揮し、融点付近における流動性に優れ、熱収縮率も小さい繊維であるために、地合いや強力に優れた不織布を得ることが可能な生分解性を有するポリ乳酸系重合体からなる複合繊維を提供することを技術的な課題とする。

本発明は上記のような問題点を解決すべく鋭意検討した結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、光学純度が異なる２種のポリ乳酸が複合してなる繊維であり、該複合繊維は、光学純度が低いが繊維表面の一部を形成するように複合されており、
光学純度が異なる２種のポリ乳酸が、Ｄ体含有量の多く光学純度が低いポリＬ乳酸とＤ体含有量の少なく光学純度が高いポリＬ乳酸とからなる２種のポリＬ乳酸の組合せ、または、Ｌ体含有量の多く光学純度が低いポリＤ乳酸とＬ体含有量の少なく光学純度が高いポリＤ乳酸とからなる２種のポリＤ乳酸の組合せのいずれかであり、
該複合繊維の示差走査熱量測定において、光学純度が高いポリ乳酸に由来する融解ピークの高さｂ（Ｔｍ）と融解ピークの幅ａ（Ｔｍ）の比［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］が０．１以下であり、光学純度が低いポリ乳酸に由来する融解ピークが検出しないことを特徴とするポリ乳酸系複合繊維を要旨とするものである。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、ＤＳＣ測定にける昇温結晶化ピークと融解ピークが特定の範囲を満足するものであるため、幅広い加工温度にてバインダー性能を発揮し融点での流動性に優れるだけでなく、熱処理工程での収縮が小さく耐熱性に優れることを特徴とするため、接着強力や地合いに優れた不織布を得ることが可能となる。

次に、本発明を詳細に説明する。
本発明のポリ乳酸系複合繊維について説明する。本発明の複合繊維を構成するポリ乳酸系重合体は、Ｌ乳酸またはＤ乳酸またはそれらのブレンドによる光学異性体の重合体を主成分とするもので、異成分同士の共重合ではなく同一成分であるため、繊維を製造するに際して極めて製糸特性が優れる。

本発明の複合繊維は、光学純度が異なる２種のポリ乳酸が複合してなる繊維であり、該複合繊維は、光学純度が低いポリ乳酸が繊維表面の一部を形成するように複合され、繊維表面の一部を形成する光学純度の低いポリ乳酸が、バインダー機能をより発揮する。

本発明において、光学純度の異なる２種のポリ乳酸は、Ｄ体含有量の多く光学純度が低いポリＬ乳酸とＤ体含有量の少なく光学純度が高いポリＬ乳酸とからなる２種のポリＬ乳酸の組合せ、または、Ｌ体含有量の多く光学純度が低いポリＤ乳酸とＬ体含有量の少なく光学純度が高いポリＤ乳酸とからなる２種のポリＤ乳酸の組合せのいずれかである。

複合繊維を構成する２種のポリ乳酸として、ポリＬ乳酸により構成されるものは、Ｌ体を主成分とするものであるが、ポリＬ乳酸中のＤ体の含有量は、耐熱性や生分解性に影響する要因となり、また、Ｄ体の含有量が増えるに伴って結晶性が低下し、また融点降下が大きくなり、熱接着性は向上する。また、Ｄ体の含有量を適宜設定することにより、柔軟性や弾性回復性が改良され、熱収縮性が増大し、分解性やガラス転移温度の制御、他成分との接着性改良などができる。なお、これは、Ｄ体を主体とするポリＤ乳酸において、Ｌ体含有量を適宜設定することによっても同様の特性を示す。なお、Ｌ体とＤ体との含有量が同量（１：１）であると、最も結晶性が低下し、生分解速度も最も高くなる。

本発明において用いるポリ乳酸系重合体は、Ｌ体を主成分とするポリＬ乳酸またはＤ体を主成分とするポリＤ乳酸である。その中で、光学純度に差がある２種のポリＬ乳酸またはポリＤ乳酸を選定する。本発明においては、光学純度に差がある２種のポリＬ乳酸またはポリＤ乳酸について、光学純度の高いポリＬ乳酸、ポリＤ乳酸についてはポリＬ乳酸（Ｈ）、ポリＤ乳酸（Ｈ）と記載し、一方、光学純度の低いポリＬ乳酸、ポリＤ乳酸についてはポリＬ乳酸（Ｌ）、ポリＤ乳酸（Ｌ）と記載する。

ポリＬ乳酸（Ｈ）とポリＬ乳酸（Ｌ）とは、Ｄ体の含有量が異なり、ポリＬ乳酸（Ｈ）におけるＤ体の含有量がポリＬ乳酸におけるＤ体含有量よりも少ない。同様に、ポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とは、Ｌ体の含有量が異なり、ポリＤ乳酸（Ｈ）におけるＬ体の含有量がポリＤ乳酸におけるＬ体含有量よりも少ない。ポリＬ乳酸（Ｈ）とポリＬ乳酸（Ｌ）とにおけるＤ体の含有量差は、５～２０モル％であることが好ましい。２種のポリＬ乳酸からなる複合繊維において、Ｄ体の含有量差が５モル％より小さいと、２種のポリＬ乳酸における光学純度差が小さくなり、得られた複合繊維において熱バインダー特性が低下する傾向となり、熱接着処理において加熱の設定温度範囲が限定される傾向となり、複合繊維を適用する用途範囲が限られる傾向となる。一方、２種のポリＬ乳酸からなる複合繊維において、Ｄ体の含有量差が２０モル％を超えると、ポリＬ乳酸（Ｌ）の非晶性が大きくなり過ぎる傾向となって、得られる複合繊維の熱収縮が極めて大きくなる。このような理由から、本発明においては、Ｄ体含有量が異なり光学純度が異なる２種のポリＬ乳酸からなる複合繊維において、ポリＬ乳酸（Ｈ）のＤ体含有量は０～８モル％、ポリＬ乳酸（Ｌ）のＤ体含有量は８～２０モル％であり、かつポリＬ乳酸（Ｈ）とポリＬ乳酸（Ｌ）とのＤ体含有量差が５～２０％であることが好ましく、より好ましくは、ポリＬ乳酸（Ｈ）のＤ体含有量が０～６モル％、ポリＬ乳酸（Ｌ）のＤ体含有量が８～１８モル％であり、かつポリＬ乳酸（Ｈ）とポリＬ乳酸（Ｌ）とのＤ体含有量差が６～１８モル％であり、さらに好ましくは、ポリＬ乳酸（Ｈ）のＤ体含有量が０～４モル％、ポリＬ乳酸（Ｌ）のＤ体含有量が８～１６モル％であり、かつポリＬ乳酸（Ｈ）とポリＬ乳酸（Ｌ）とのＤ体含有量差が６～１６％モル％であり、最も好ましくは、ポリＬ乳酸（Ｈ）のＤ体含有量が０～２モル％、ポリＬ乳酸（Ｌ）のＤ体含有量が８～１４モル％であり、かつポリＬ乳酸（Ｈ）とポリＬ乳酸（Ｌ）とのＤ体含有量差が７～１２モル％である。

なお、これは、Ｄ乳酸を主体とするポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）からなる複合繊維における光学純度差、Ｌ体含有量差、Ｌ体含有量についても同様であり、上記において、ポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とのＤ体含有量差は、ポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とのＬ体含有量差に読み替え、ポリＬ乳酸（Ｈ）およびポリＬ乳酸（Ｌ）のＤ体の含有量は、ポリＤ乳酸（Ｈ）およびポリＤ乳酸（Ｌ）のＬ体の含有量に読み替えるものとし、Ｌ体含有量が異なり光学純度が異なる２種のポリＤ乳酸からなる複合繊維において、ポリＤ乳酸（Ｈ）のＬ体含有量は０～８モル％、ポリＤ乳酸（Ｌ）のＤ体含有量は８～２０モル％であり、かつポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とのＬ体含有量差が５～２０％であることが好ましく、より好ましくは、ポリＤ乳酸（Ｈ）のＬ体含有量が０～６モル％、ポリＤ乳酸（Ｌ）のＬ体含有量が８～１８モル％であり、かつポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とのＬ体含有量差が６～１８モル％であり、さらに好ましくは、ポリＤ乳酸（Ｈ）のＬ体含有量が０～４モル％、ポリＤ乳酸（Ｌ）のＬ体含有量が８～１６モル％であり、かつポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とのＬ体含有量差が６～１６％モル％であり、最も好ましくは、ポリＤ乳酸（Ｈ）のＬ体含有量が０～２モル％、ポリＤ乳酸（Ｌ）のＬ体含有量が８～１４モル％であり、かつポリＤ乳酸（Ｈ）とポリＤ乳酸（Ｌ）とのＬ体含有量差が７～１２モル％である。

本発明のポリ乳酸系複合繊維において、光学純度の高いポリＬ乳酸（Ｈ）またはポリＤ乳酸（Ｈ）の溶融粘度が１３００～１７００ｄＰａ・ｓであり、光学純度の低いポリＬ乳酸（Ｌ）またはポリＤ乳酸（Ｌ）の溶融粘度が１８００～２２００ｄＰａ・ｓであることが好ましい。本発明のポリ乳酸系複合繊維において、複合繊維を構成する光学純度の異なる２種のポリ乳酸が互いに上記の溶融粘度を満たすことにより、複合繊維を製造するに際して最も安定な状態で製糸することが可能となる。より具体的には、光学純度の低いポリ乳酸（ポリＬ乳酸（Ｌ）またはポリＤ乳酸（Ｌ））の溶融粘度の値を、光学純度の高いポリ乳酸（ポリＬ乳酸（Ｈ）またはポリＤ乳酸（Ｈ）の溶融粘度の値よりも大きくすることで、繊維表面に位置する光学純度の低いポリ乳酸の繊維配向を高めることができ、溶融紡糸時に繊維間の密着を防止しつつ、実用上使用可能な耐久性を有する熱バインダー性能を得ることができ、好ましい。光学純度の高いポリ乳酸の溶融粘度が１７００ｄＰａ・ｓを超える、あるいは光学純度の低いポリ乳酸の溶融粘度が２２００ｄＰａ・ｓを超えると、複合繊維を溶融紡糸するに際して曳糸性が著しく低下する傾向となり、曳糸性を改良するために紡糸温度を上げると、紡糸口金近傍で発煙が増加して紡糸環境を悪化したり、糸切れが増加することとなる。一方、光学純度の高いポリ乳酸の溶融粘度が１３００ｄＰａ・ｓ未満である、あるいは光学純度の低いポリ乳酸の溶融粘度が１８００ｄＰａ・ｓ未満であると、得られる繊維強度が低下したり、耐久性が低下したりして、複合繊維を適用しうる実用範囲や用途が限定される傾向となる。このような理由から、本発明においては、複合繊維を構成する光学純度の異なる２種のポリ乳酸の溶融粘度がそれぞれ上記の範囲を満足するものを採用することが好ましく、より好ましくは、光学純度の高いポリ乳酸の溶融粘度が１４００～１６００ｄＰａ・ｓであり、光学純度の低いポリ乳酸の溶融粘度が１９００～２１００ｄＰａ・ｓであり、さらに好ましくは、光学純度の高いポリ乳酸の溶融粘度が１４５０～１５５０ｄＰａ・ｓであり、光学純度の低いポリ乳酸の溶融粘度が１９５０～２０５０ｄＰａ・ｓである。本発明において、溶融粘度は、フローテスターを用いて、温度２３０ ℃、剪断速度１０００ｓｅｃ^－１の条件で測定した値である。ここで、溶融粘度の測定の温度条件を２３０℃としている理由は、溶融紡糸する際の設定温度と同程度の温度条件としていることにある。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、光学純度が低いポリ乳酸が繊維表面の一部を形成するように複合され、光学純度の低いポリ乳酸繊維表面に露出することを必要としている。光学純度の低いポリ乳酸成分にバインダー機能を発現させるためであり、繊維表面に露出することで、容易に他の繊維または素材との接触点を形成し、良好に熱接着可能となる。なお、繊維表面の一部を形成する複合断面形状としては、例えば芯鞘型、並列型、海島型、多層型など、各種の分割型複合断面が挙げられる。なかでも、芯鞘型複合断面とし、鞘部に光学純度の低いポリ乳酸を配し、芯部に光学純度の高いポリ乳酸を配した複合繊維が好ましい。また、光学純度の異なる２種のポリ乳酸の複合比は、適宜選択すればよいが、バインダー機能と耐熱性との両者を良好に兼ね備えることを考慮すると、４／６～６／４が好ましい。

本発明のポリ乳酸系複合繊維を構成するポリ乳酸には、発明の効果を損なわない範囲であれば、結晶核剤を含有させてもよい。結晶核剤としては、カーボンブラック、炭酸カルシウム、合成ケイ酸及びケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素等、カルボキシル基の金属塩を有する低分子有機化合物、例えば、オクチル酸、トルイル酸、ヘプタン酸、ペラルゴン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、ステアリン酸、ベヘニン酸、セロチン酸、モンタン酸、メリシン酸、安息香酸、ｐ－ｔｅｒｔ－ブチル安息香酸、テレフタル酸、テレフタル酸モノメチルエステル、イソフタル酸、イソフタル酸モノメチルエステル等の金属塩等が挙げられる。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は示差走査熱量測定において、光学純度の高いポリ乳酸に由来する融解ピークを有し、融解ピークの高さｂ（Ｔｍ）と融解ピークの幅ａ（Ｔｍ）の比［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］が０．１以下であるとともに、光学純度の低いポリ乳酸に由来する融解ピークが検出されない。なお、ここで、ｂ（Ｔｍ）は、融解ピークのベースラインの熱量Ｂ１（ｍＷ）と融解ピークのトップの熱量Ｂ２（ｍＷ）との差（Ｂ２－Ｂ１）を試料量（ｍｇ）で除した値であり、ａ（Ｔｍ）は、融点を示すＤＳＣ曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点の高温側の温度Ａ１（℃）と低温側の温度Ａ２(℃)との差（Ａ１－Ａ２）である。

複合繊維の示差走査熱量測定において、光学純度の高いポリ乳酸に由来する融解ピークについての［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］が０．１以下であることにより、光学純度の高いポリ乳酸は、結晶性が高い性質を有するものであるが、複合繊維を構成する光学純度の高いポリ乳酸においては配向結晶化が進んでおらず結晶部の割合が小さく、光学純度の高いポリ乳酸の融点温度付近での加熱において、高いポリマー流動性を示すものとなり、光学純度の高いポリ乳酸も接着成分となって接着機能を発揮する。そして、複合繊維を構成する光学純度が高いポリ乳酸に由来する［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］が０．１以下であることにより、このポリ乳酸における結晶部と非晶部との両者を一定の範囲で存在させることにより、複合繊維の乾熱収縮率を抑制し、かつ耐熱性に優れる繊維とすることができる。前記した理由により、［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］について、好ましくは０．０８以下であり、より好ましく０．０６以下である。

また、複合繊維の示差走査熱量測定において、光学純度の低いポリ乳酸に由来する融解ピークが見られないことにより、光学純度が低いポリ乳酸には結晶部が存在しない状態であり、ガラス転移点付近で軟化して高いポリマー流動性を示すため、光学純度の低いポリ乳酸は、幅広い加工温度にてバインダー性能を発揮し、かつ高接着性能に優れるものとなる。示差走査熱量測定において、光学純度の低いポリ乳酸に由来する融解ピークが見られるものは、主たるバインダー成分として機能する光学純度の低いポリ乳酸にも結晶部が存在する状態であり、ガラス転移点付近での軟化が抑制されポリマー流動性が低下するため、本発明が目的とする接着強力が得られない。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は示差走査熱量測定において、光学純度の高いポリ乳酸に由来する昇温結晶化ピークを有し、昇温化結晶化ピークの高さｂ（Ｔｃｃ）と昇温結晶化ピークの幅ａ（Ｔｃｃ）の比［ｂ（Ｔｃｃ）／ａ（Ｔｃｃ）］が０．００５以上０．０１５以下であることが好ましい。なお、ここで、ｂ（Ｔｃｃ）は、昇温結晶化ピークのベースラインの熱量Ｂ３（ｍＷ）と昇温結晶化ピークのトップの熱量Ｂ４（ｍＷ）との差（Ｂ３－Ｂ４）を試料量（ｍｇ）で除した値であり、a（Ｔｃｃ）は、昇温結晶化を示すＤＳＣ曲線に傾きが最大になる点で引いた接線とベースラインとの交点の高温側の温度Ａ３（℃）と低温側の温度Ａ４(℃)との差（Ａ３－Ａ４）である。

複合繊維の示差走査熱量測定において、光学純度の高いポリ乳酸に由来する昇温結晶化ピークにおける［ｂ（Ｔｃｃ）／ａ（Ｔｃｃ）］が０．００５以上とすることにより、複合繊維を構成する光学純度の高いポリ乳酸においては配向結晶化した結晶部の割合が大きいものとならず、加熱した際のポリマー流動性が良好なものとなるため、複合繊維のバインダー機能が良好となって、不織布等の繊維製品を得る際の繊維同士の接着強力が良好となる。一方、前記［ｂ（Ｔｃｃ）／ａ（Ｔｃｃ）］が０．０１５以下であることにより、非結晶部の割合が大きくなりすぎず、紡糸工程での応力緩和が生じにくく、複合繊維の乾熱収縮率が大きくならずに、また、熱接着処理の際に、良好な耐熱性を維持できる。［ｂ（Ｔｃｃ）／ａ（Ｔｃｃ）］について、より好ましい値は０．００７以上０．０１３以下であり、さらに好ましい値は０．００８以上０．０１２以下である。

本発明において示差走査熱量測定は、示差走査型熱量計（パーキンエルマー社製Ｄｉａｍｏｎｄ ＤＳＣ）を用い、繊維試料を約８．５ｍｇ秤量し、２５℃から２８０℃まで昇温速度２０℃／分で測定する。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、乾熱収縮率が６０％以下であるとよく、好ましくは５５％以下、より好ましくは５０％以下、最も好ましくは４５％以下である。なお、乾熱収縮率は８５℃で１５分間の条件で測定したものである。乾熱収縮率が６０％以下であると、本発明の複合繊維を用いて不織布等の繊維製品を作製する工程における乾燥熱処理工程や熱接着工程において、繊維の熱収縮が小さいものとなり、取り扱い性が良好である。乾熱収縮率が６０％を超えると、不織布等の繊維製品の作製工程において乾燥熱処理等において、繊維の収縮が大きいものとなり、得られる不織布等の繊維製品に斑が生じたり、強力が低いものとなりやすい。

上記した乾熱収縮率は以下のようにして測定する。約２０ｍｍに切り出した繊維に繊度（デシテックス）×４５ｍｇの荷重を掛けた状態で繊維長（処理前の繊維長Ｎ）を測定し、次に荷重を掛けない状態で８５℃の箱型乾燥機内に静置して１５分間熱処理を行い、短繊維に繊度（デシテックス）×４５ｍｇの荷重を掛けた状態で繊維長（処理後の繊維長Ｍ）を測定する。そして、処理前の繊維長Ｎと処理後の繊維長Ｍを用いて、乾熱収縮率（％）＝〔１－（Ｍ／Ｎ）〕×１００にて算出し、ｎ＝１５として平均値を乾熱収縮率とする。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、フィラメントの形態であっても、繊維端を有する短繊維ステープルファイバー）やショートカット繊維の形態でもよい。短繊維としては、２０～１５０ｍｍの繊維長として、乾式不織布用のロングカット繊維や紡績用の短繊維として用いることができる。また、２～２０ｍｍの繊維長として、湿式不織布用ショートカット繊維として用いることができる。また、エアレイド不織布に適用する場合には、２～２０ｍｍの繊維長とするとよい。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、その単繊維繊度が０．３～２０デシテックスであるのが好ましい。単繊維繊度が０．３デシテックス未満となると、繊維を溶融紡糸するに際して紡糸口金孔の精度向上や固化点の制御、吐出量の低減に伴う生産性の低下、糸切れが発生しやすくなる等の問題が生じ、好ましくない。一方、単繊維繊度が２０デシテックスを超えると、繊度が大きくなることから、非結晶部が、熱接着工程において良好に溶融しない傾向となり、接着性が不十分となる可能性がある。

本発明のポリ乳酸複合繊維は、上記した光学純度差を有する２種のポリ乳酸を準備し、紡糸速度、延伸倍率を後述する条件とすることにより、複合繊維を構成するポリ乳酸の結晶性をコントロールし得ることができる。

スクリュー式押出機等を装備した複合紡糸設備を用いて、約２３０℃にて溶融紡糸し、糸条を冷却・固化し、５００～１５００ｍ／分の速度で引き取る。得られた糸条を集束して糸条束とした後、ローラー間で延伸するにあたっての延伸倍率は、自然延伸倍率（ＮＤＲ）以下で延伸する。すなわち、延伸倍率は、供給ローラーと引き取りローラーとの速度比（引き取りローラーの速度を供給ローラーの速度で除した値）であるが、１．００を超え１．５０以下の延伸倍率とする。この際、供給ローラーと引き取りローラーのいずれも非加熱ローラーを用いるとよい。そして、延伸を施した糸条束に油剤を付与し、短繊維とするにあたっては、ロータリー式カッターに供給し、所望の繊維長に切断するとよい。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、不織布等の繊維製品において、バインダー繊維として好適に用いることができるものであり、繊維製品として不織布以外には紡績糸等が挙げられ、その他の繊維製品や繊維以外のものとを熱接着する用途に適用することもできる。
からなる不織布について説明する。

本発明のポリ乳酸系複合繊維は、不織布を得るにあたっては、他の繊維と混用するとよい。一般に、乾式不織布用ロングカット繊維は、機械捲縮が付与され、サーマルスルー不織布やスパンレース不織布、ニードルパンチ不織布などを得る際に用いることができ、これらの不織布は、衛材やオムツなどに用途に好適である。また、湿式用ショートカット繊維は、捲縮が付与されず、油剤などで繊維に水分散性を付与したものである。湿式不織布（抄紙）は、フィルターなどの用途に好適である。また、エアレイド不織布に適用する短繊維は、機械捲縮が付与され、かつ、２～２０ｍｍの繊維長がよく、このような形態及び繊維長を有する短繊維としてもよい。他の繊維と混用する場合の他の繊維としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリ乳酸繊維、ポリアルキレンサクシネート繊維などの繊維形成性熱可塑性重合体からなる合成繊維、レーヨン、ポリノジツク、リヨセル、テンセルなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、また羊毛、絹、木綿、麻、木材パルプなどの天然繊維が採用される。その中でも、再生繊維、半合成繊維、天然繊維、脂肪肪族ポリエステルからなる繊維などの生分解性繊維と混用すれば、完全に生分解可能な繊維製品が得られるため、特に好ましい。

不織布を得る際には、本発明の複合繊維を少なくとも１０質量％含有させることが好ましく、不織布は、該複合繊維によって構成繊維同士が熱接着されて形態が保持されているものである。本発明の複合繊維を少なくとも１０質量％含有させることにより、不織布において、熱接着により良好に形態保持できる。上限は特に限定するものではなく、用途に応じて適宜選択すればよいが、５０質量％以下が好ましい。

次に、本発明のポリ乳酸系複合短繊維からなる湿式不織布について説明する。本発明のポリ乳酸系複合繊維（湿式用にショートカットしたもの）を計量後、他の繊維とブレンドし、離解機に投入し、繊維を良く離解させた後、抄紙機に移行させ、適度な繊維濃度で抄紙する。抄紙したウエブは、脱水した後、ヤンキードライヤーやサーマルスルードライヤーにて乾燥すると共に、ポリ乳酸系複合繊維を構成する光学純度の低いポリ乳酸の軟化点以上で熱接着することによって、湿式不織布を製造することができる。本発明の不織布は、ポリ乳酸系複合繊維同士の接触点や、またはポリ乳酸系複合繊維が介在する箇所において、湿式不織布を構成する構成繊維間を熱融着させ、得られる不織布の強力が向上する。

次に、本発明について実施例により、さらに本発明を具体的に説明する。なお、実施例における各特性値の測定方法、評価方法は以下のとおりである。
（１）単繊維繊度
測定サンプルを２０ｍｍの長さに切断すること、繊維を１００本取り出し、質量を測定すること、測定回数を４回とした以外は、ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８．５．１ Ａ法に準じて測定した。
（２）繊維の昇温結晶化ピーク、融解ピーク
上述した方法により測定し、得られた示差走査型熱量曲線より、検出したピークのｂ／ａについては算出した。
（３）乾熱収縮率
上述した方法にて測定した。
（４）繊維長
測定数を２５本とした以外は、ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８．４．１ 直接法（Ｃ法）に準じて測定した。
（５）溶融粘度
フローテスター（島津製作所製、型式ＣＦＴ－５００）を用いて、温度２３０ ℃、剪断速度１０００ｓｅｃ^－１の条件で測定した。
（６）Ｄ体含有量
ポリ乳酸を０．３ｇ秤量し、１Ｎ－水酸化カリウム／メタノール溶液６ｍＬに加え、６５℃にて充分撹拌した。次いで、硫酸４５０μＬを加えて、６５℃にて撹拌し、ポリ乳酸を分解させ、サンプルとして５ｍＬを計り取る。このサンプルに純水３ｍＬ、および、塩化メチレン１３ｍＬを混合して振り混ぜ、静置分離後、下部の有機層を約１．５ｍＬ採取し、孔径０．４５μｍのＨＰＬＣ用ディスクフィルターでろ過後、ＨｅｗｌｅｔＰａｃｋａｒｄ製ＨＰ－６８９０ＳｅｒｉｅｓＧＣｓｙｓｔｅｍを用いてガスクロマトグラフィー測定する。乳酸メチルエステルの全ピーク面積に占めるＤ－乳酸メチルエステルのピーク面積の割合（％）を算出し、これをポリ乳酸のＤ－乳酸含有量（モル％）とする。
（７）不織布強力
得られた不織布を縦１５０ｍｍ、横２５ｍｍに切り出したサンプルを、オートグラフ（島津製作所製ＡＧ－５０ＫＮＩ）を用い、引張速度１００ｍｍ／分、チャック間距離１００ｍｍの条件で不織布の強力を測定した。なおサンプル数はｎ＝５とした。
（８）不織布の地合
得られた不織布の地合を目視により以下の３段階で評価した。
○：構成繊維の分布が均一であり、斑が非常に少ない
△：構成繊維の分布がやや不均一であり、斑がやや目立つ
×：構成繊維の分布が非常に不均一であり、斑が目立つ。

実施例１
融点１６０℃のポリＬ乳酸（Ｈ）と融点１３０℃のポリＬ乳酸（Ｌ）を準備し、溶融紡糸を行った（ポリＬ乳酸（Ｈ）のＤ体含有量は２．０モル％、溶融粘度は１４９２ｄＰａ・ｓ、ポリＬ乳酸（Ｌ）のＤ体含有量は９．８モル％、溶融粘度は２０１９ｄＰａ・ｓである。）。すなわち、単軸のエクストルーダー型溶融押出し機２台を備えた複合紡糸装置を用い、直径０．３５ｍｍ、孔数５６０個の紡糸孔を有する紡糸口金より紡糸温度２３０℃、単孔吐出量０．５１ｇ/分、芯／鞘複合比（質量比）＝１／１で溶融紡出し、空気冷却装置にて冷却、油剤付与をしながら紡糸速度８００ｍ／分で巻取って、単繊繊度が６．３ｄｔｅｘのポリ乳酸複合繊維を得た。得られたポリ乳酸複合繊維を約１１万ｄｔｅｘのトウとなし、延伸倍率１．００倍で延伸機（１段延伸、熱処理なし、供給ローラーおよび引き取りローラーのいずれも非加熱）に通した後に、仕上げ油剤を付与し、ドドラム式カッターにて５ｍｍ長に繊維を切断することで、単糸繊度６．３ｄｔｅｘのショートカットのポリ乳酸複合短繊維を得た。

次に、得られたポリ乳酸複合短繊維をバインダー繊維とし、針葉樹パルプを主体繊維として湿式不織布を作製した。すなわち、バインダー繊維と主体繊維を質量比５０／５０として水中へ分散させ、抄紙機へ供給した。抄紙ウェブを得た後、ヤンキードライヤーで乾燥熱処理（２分間）を行うことで、目付約３５ｇ／ｍ^２の湿式不織布を得た。なお、ヤンキードライヤーで乾燥熱処理の際に、バインダー繊維を溶融させて、繊維同士を熱接着させた。また、ヤンキードライヤーでの熱処理時の設定温度は、１１０℃、１３０℃、１５０℃の３水準について行い、それぞれの熱処理設定温度による３水準の不織布を得た。

比較例１
実施例１において、紡糸速度６００ｍ/分で巻取り、全延伸倍率４．５０倍で延伸機（２段延伸、熱処理あり、供給ローラー、延伸ローラー、引取ローラーのいずれも５０～６０℃の間の温度に設定）を通した以外は実施例１と同様にして、ポリ乳酸複合短繊維および不織布を得た。

比較例２

実施例１で用いた光学純度が低い融点１３０℃のポリＬ乳酸（Ｌ）のみを用いて、溶融紡糸を行った。すなわち、単軸のエクストルーダー型溶融押出し機を用い、直径０．２７ｍｍ、孔数４９０個の紡糸孔を有する紡糸口金より紡糸温度２３０℃、単孔吐出量０．５６ｇ／分で溶融紡出し、空気冷却装置にて冷却、油剤付与をしながら紡糸速度８５０ｍ／分で巻取って単繊維繊度が６．６ｄｔｅｘのポリ乳酸繊維（単相）を得た。得られたポリ乳酸繊維を約１１万ｄｔｅｘのトウとなし、延伸倍率１．００倍で延伸機（１段延伸、熱処理なし、供給ローラーおよび引き取りローラーのいずれも非加熱）を通した後に、仕上げ油剤を付与し、ドラム式カッターにて５ｍｍ長に繊維を切断することで、単繊維繊度６．６ｄｔｅｘのポリ乳酸短繊維を得た。
得られたポリ乳酸短繊維を用いて、実施例１と同様にして、湿式不織布を得た。

比較例３
実施例１で用いた光学純度が低い融点１３０℃のポリＬ乳酸（Ｌ）のみを用いて、溶融紡糸を行った。すなわち、単軸のエクストルーダー型溶融押出し機を用い、直径０．５０ｍｍ、孔数１８０個の紡糸孔を有する紡糸口金より紡糸温度２３０℃、単孔吐出量１．３７ｇ／分で溶融紡出し、空気冷却装置にて冷却、油剤付与をしながら紡糸速度８５０ｍ／分で巻取って単繊維繊度が１６．２ｄｔｅｘのポリ乳酸繊維を得た。得られたポリ乳酸繊維を約１１万ｄｔｅｘのトウとなし、全延伸倍率２．４８倍で延伸機（２段延伸、熱処理あり、供給ローラー、延伸ローラー、引取ローラーのいずれも５０～６０℃の間の温度に設定）を通した後に、仕上げ油剤を付与し、ドラム式カッターにて５ｍｍ長に繊維を切断することで、単繊維繊度６．６ｄｔｅｘのポリ乳酸短繊維を得た。
不織布については実施例１と同様にして得た。

評価結果を表１に記載する。

実施例１の本発明のポリ乳酸複合繊維は、ＤＳＣ測定にて得られたＤＳＣ曲線において、ポリＬ乳酸（Ｈ）に由来する昇温結晶化ピークと融解ピークがあり、［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］の値は０．０４、［ｂ（Ｔｃｃ）／ａ（Ｔｃｃ）］の値は０．０１０であり、ポリＬ乳酸（Ｌ）に由来する融解ピークが見られないものであり、１１０℃、１３０℃、１５０℃の３水準の熱処理温度で処理したいずれの湿式不織布においても優れた強力を有するものであり、１１０～１５０℃という幅広い温度領域のいずれにおいても良好にバインダー性能を効果的に発揮し、かつ熱収縮率も低く、耐熱性に優れ、３水準のいずれのものにおいても地合いにも優れた不織布であった。

一方、比較例１で得られたポリ乳酸複合繊維は、繊維製造において延伸倍率４．５０倍としたものであり、ＤＳＣ測定にて得られたＤＳＣ曲線において、ポリＬ乳酸（Ｈ）に由来する昇温結晶化ピークは確認できず、また、融解ピークも明確でシャープな形状であり、［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］の値は０．１３であり、また、ポリＬ乳酸（Ｌ）に由来する融解ピークも見られた。比較例１の湿式不織布は、熱処理温度が１３０℃、１５０℃により得られたものは良好な不織布強力を示したものの、熱処理温度が１１０℃により得られたものは不織布強力が劣り、ポリＬ乳酸（Ｌ）の融点以上という限定的な温度域でのみバインダー性能を発揮するものであって、本発明が目的とするものではなかった。

比較例２で得られたポリ乳酸繊維は、光学純度の低いポリＬ乳酸（Ｌ）のみからなる単相型の繊維であり、結晶化していないことから、結晶部による収縮抑制が作用されないため、熱収縮率が非常に高いものであり、また、作成した不織布は、１１０℃、１３０℃、１５０℃の３水準の熱処理温度で処理したいずれの湿式不織布においても、所々に孔があり、また所々に繊維が密集して、凹凸が激しく存在し、斑が激しく、地合いに劣るものであった。斑が激しいため、不織布強力は測定しなかった。

比較例３で得られたポリ乳酸繊維は、光学純度の低いポリＬ乳酸（Ｌ）のみからなる単相型の繊維であり、また、繊維製造において加え延伸倍率２．４８倍としたものであり、結晶部による収縮抑制が作用しないだけでなく応力緩和も大きくなり熱収縮率が激しく、熱収縮率の測定が不能となった。また、作成した不織布は、１１０℃、１３０℃、１５０℃の３水準の熱処理温度で処理したいずれの湿式不織布においても、所々に孔が多数あり、また所々に繊維が密集して、凹凸が非常に激しく存在し、斑が非常に激しく、地合いに極めて劣るものであった。斑が激しいため、不織布強力は測定しなかった。

Claims (5)

1. 光学純度が異なる２種のポリ乳酸が複合してなる繊維であり、該複合繊維は、光学純度が低いが繊維表面の一部を形成するように複合されており、
   光学純度が異なる２種のポリ乳酸が、Ｄ体含有量の多く光学純度が低いポリＬ乳酸とＤ体含有量の少なく光学純度が高いポリＬ乳酸とからなる２種のポリＬ乳酸の組合せ、または、Ｌ体含有量の多く光学純度が低いポリＤ乳酸とＬ体含有量の少なく光学純度が高いポリＤ乳酸とからなる２種のポリＤ乳酸の組合せのいずれかであり、
   該複合繊維の示差走査熱量測定において、光学純度が高いポリ乳酸に由来する融解ピークの高さｂ（Ｔｍ）と融解ピークの幅ａ（Ｔｍ）の比［ｂ（Ｔｍ）／ａ（Ｔｍ）］が０．１以下であり、光学純度が低いポリ乳酸に由来する融解ピークが検出しないことを特徴とするポリ乳酸系複合繊維。
2. 示差走査熱量測定において、光学純度が高いポリ乳酸に由来する昇温結晶化ピークの高さｂ（Ｔｃｃ）と昇温結晶化ピークの幅ａ（Ｔｃｃ）の比［ｂ（Ｔｃｃ）／ａ（Ｔｃｃ）］が０．００５以上０．０１５以下であることを特徴とする請求項１記載のポリ乳酸系複合繊維。
3. 光学純度が異なる２種のポリ乳酸が、ポリＬ乳酸からなる組合せについては、Ｄ体含有量が多く光学純度が低いポリＬ乳酸のＤ体含有量が０～８モル％、Ｄ体含有量の少なく光学純度が高いポリＬ乳酸のＤ体含有量が８～２０モル％、両者のＤ体含有量差が５～２０モル％であり、
   光学純度が異なる２種のポリ乳酸が、ポリＤ乳酸からなる組合せについては、Ｌ体含有量が多く光学純度が低いポリＤ乳酸のＬ体含有量が０～８モル％、Ｌ体含有量の少なく光学純度が高いポリＤ乳酸のＬ体含有量が８～２０モル％、両者のＬ体含有量差が５～２０モル％であることを特徴とする請求項１または２記載のポリ乳酸系複合繊維。
4. 温度２３０℃、せん断速度１０００ｓｅｃ^－１における溶融粘度が、光学純度の高いポリ乳酸は１３００～１７００ｄＰａ・ｓ、光学純度の低いポリ乳酸は１８００～２２００ｄＰａ・ｓであることを特徴とする請求項１または請求項２記載のポリ乳酸系複合繊維。
5. 請求項１または請求項２に記載のポリ乳酸系複合繊維がバインダー繊維として機能して構成繊維同士が熱接着してなることを特徴とする不織布。