JP3257714B2

JP3257714B2 - 脂肪族系ポリエステル繊維

Info

Publication number: JP3257714B2
Application number: JP4266893A
Authority: JP
Inventors: 正夫河本
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1993-03-03
Filing date: 1993-03-03
Publication date: 2002-02-18
Anticipated expiration: 2017-02-18
Also published as: JPH06257072A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、油剤の付与された脂肪
族ポリエステル系繊維に関するものであり、さらに詳し
くは、膠着防止性と解舒性に優れ、かつ捲き崩れ防止性
に優れた生分解性脂肪族系ポリエステル繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック類は、本来、天然素材が持
つ様々な欠点を改良し克服するために主としてその使用
時、製造時の特性が改良されて、現在では、それらは人
々の生活を豊かなものとし、日常生活になくてはならな
いものになってきている。しかしながら、これらプラス
チック製品は天然物のように自然に帰らないものであ
り、これまでにその使用後の処理、とくにそれが環境に
与える悪影響についてはなおざりにされてきたと言わざ
るを得ない。たとえば、テグス、ロ−プ、網、魚網等の
合成製品は、それが使用後そのまま海や山野に放置され
ると鳥や海洋生物に絡み付き、それらを殺傷することに
なるのである。これらの問題を解決するために、焼却や
埋め立て、さらに回収再生も行われているが、これらの
処理には多大な費用を要するため、またその使い捨て製
品の膨大な増加により、処理が追い付かず、また埋め立
て地がなく、地球環境に重大な影響を及ぼすところまで
きている。このような状況下にあって、近年、自然環境
のなかでバクテリアや微生物によって分解されて自然に
帰る高分子材料、すなわち生分解性プラスチックが急速
に注目されるようになってきた。

【０００３】本発明は、この生分解性プラスチックをよ
り有効に利用する発明に関するものであり、繊維並びに
繊維製品として使用中は充分な特性を有し、使用廃棄後
は自然界で一定期間が過ぎると自然に崩壊し、分解して
環境汚染を起こさないように指向する、該繊維並びに繊
維製品を得んとするものである。

【０００４】生分解性プラスチックとして、近年、脂肪
族ポリエステル系樹脂が注目されており、本発明者等は
その繊維化の検討を進めてきた。しかしながら、脂肪族
ポリエステルはそのガラス転移点が室温より低いため、
繊維化する時に膠着が発現するため紡糸速度を高くする
ことができず、生産性が低いという問題があった。

【０００５】通常、芳香族ポリエステルからなる繊維の
製造法において、とくに多成分系の共重合ポリエステル
になる程、ポリマ−の結晶化速度が遅くなり、紡糸時の
繊維間膠着の発生、延伸時の解舒不良による断糸等が頻
発する問題点があることが知られている。膠着性、解舒
性の問題をとくに有しているポリウレタン弾性繊維にお
いて、かかる問題を防止するための紡糸油剤として、ポ
リジメチルシロキサン（シリコ−ン）や鉱物油（流動パ
ラフィン）にタルクやステアリン酸マグネシウム等の微
粒子を懸濁させた油剤が特公昭４１−２８６号公報に、
ポリジメチルシロキサンや鉱物油にポリアルキレンオキ
サイド変性シリコ−ンを配合した油剤が特公昭４５−４
０７１９号公報に、ポリオルガノシロキサンまたは鉱物
油にアミノ変性シリコ−ンを配合した油剤が特公昭６３
−８２３３号公報等に記載されている。

【０００６】しかしながら、微粒子を含む油剤は、フィ
ラメントおよびステ−プルの加工工程において該微粒子
がカ−ドやガイド類に固着したり、スカムとなったり、
また繊維表面の磨耗の原因となる等の問題を生じる。ま
たアルキレンオキサイド変性シリコ−ンを用いた場合、
その変性量が大きく、親水度の高いもの程膠着防止性に
優れることが知られているが、実用上充分な膠着防止性
を持つものはシリコ−ンオイルや鉱物油に溶解しなくな
ってしまい、溶解させるためには高級アルコ−ル類等の
相溶化剤を用いなければならない。しかしこの相溶化剤
は脂肪族ポリエステルを膨潤させ、繊維性能を低下させ
るという問題を有している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、優れ
た生分解性を有し、繊維化工程性が良い脂肪族ポリエス
テル繊維を得ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、炭素数２〜６
の脂肪族炭素と炭素数２〜６の脂肪族炭素とがエステル
結合を介して結合している繰り返し単位を主として有す
る脂肪族ポリエステルを溶融紡糸してなる繊維に、
（ａ）ポリオルガノシロキサンおよび／または鉱物油、
（ｂ）エ−テル変性ポリオルガノシロキサン、並びに
（ｃ）アミノ変性ポリオルガノシロキサンまたはシリコ
ンレジンからなる油剤が付与されてなる、生分解性を有
する脂肪族系ポリエステル繊維である。

【０００９】本発明において、脂肪族ポリエステルは炭
素数２〜６の脂肪族炭素（Ａと略称する）と炭素数２〜
６の脂肪族炭素（Ｂと略称する）とがエステル結合を介
して結合している繰り返し単位を主として有しているこ
とが重要である。ここでいう「主として」はかかる繰り
返し単位が８０モル％以上、特に９０モル％以上である
ことが好ましいことを示す。このような繰り返し単位を
有するポリエステルは、例えばＡ部分に相当する炭素数
４〜８の脂肪族ジカルボン酸とＢ部分に相当する炭素数
２〜６の脂肪族ジオールとから重縮合によって得ること
ができる。ただし、エステル結合を形成するための炭素
はＡ部分の炭素数に含まれていない。またＡ、Ｂ部分の
炭素数が６を越えるような場合は生分解性が悪くなるの
で好ましくない。本発明においては、脂肪族ポリエステ
ルのＡ、Ｂ部分の炭素数を変化させることが好ましい
が、特に繰り返し単位中に合計で１０個以下の炭素が存
在していることが好ましい。

【００１０】該ポリエステルの数平均分子量は繊維化が
可能であれば特に限定されないが３００００以上が望ま
しい。またこのような分子量にするために分子量１００
００〜３００００のポリエステルポリオールを製造して
からジイソシアナートなどの鎖伸長剤を用いて高分子量
化しても差支えない。脂肪族ジカルボン酸としては、た
とえばコハク酸、マレイン酸、グルタル酸、アジピン
酸、ピメリン酸、スベリン酸や分岐を有する脂肪族ジカ
ルボン酸を単独または２種以上組合わせて使用でき、ま
た、脂肪族ジオールとしてはエチレングリコール、ジエ
チレングリコール、プロパンジオール、ブタンジオー
ル、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、プロピレン
グリコールなどを単独または２種以上組合わせて使用す
ることができる。また本発明においてはアルカリ減量速
度を調節したりポリマー界面の接着性を改善するために
少量の第３成分を共重合してもよい。第３成分としては
５−金属スルホイソフタル酸、ポリエチレングリコー
ル、ポリプロピレングリコール、ペンタエリスリトー
ル、アルキレンオキサイドブロックを有するグリシジル
エーテルなどを使用することができる。これらの第３成
分はＡ、Ｂの炭素数の合計が大きくなるほど併用するこ
とが望ましい。

【００１１】本発明の重要な要件は、紡糸する際に繊維
間の膠着を防止するために、特定の油剤を紡糸原糸に付
与することである。油剤は、（ａ）ポリオルガノシロキ
サンおよび／または鉱物油、（ｂ）エ−テル変性ポリオ
ルガノシロキサン、並びに（ｃ）アミノ変性ポリオルガ
ノシロキサンまたはシリコンレジンからなるものであ
る。

【００１２】本発明にいう（ａ）成分であるポリオルガ
ノシロキサンとは下記式（Ｉ）で示される構造単位を有
する化合物である。

【００１３】

【化１】（Ｒ↓１、Ｒ↓２は水素原子、アルキル基またはアリ−
ル基を示す。）

【００１４】このポリオルガノシロキサンとは、一般に
シリコ−ンまたはシリコ−ンオイルと称されるものであ
り、本発明においては実質的に変性されていないポリオ
ルガノシロキサンを意味し、ポリジメチルシロキサンが
汎用されている。用いるポリオルガノシロキサンの粘度
は任意に選択可能であるが、ガイド類との粘性抵抗を考
慮すると５〜１５センチスト−クス（以下、ｃｓと略
す）のものが好ましい。１５ｃｓを越えると解舒時に抵
抗により延伸デニ−ル斑が生じる場合があり、５ｃｓ未
満では低沸点分が多く含まれ蒸散、気化による損失が多
い。

【００１５】ポリオルガノシロキサンは低粘度物（たと
えば２〜５ｃｓ）と高粘度物（たとえば１０〜３０ｃ
ｓ）を配合して用いることも油剤の加工工程等でのロス
を一定レベルとするために有効な手段である。

【００１６】本発明では（ａ）成分として一般に鉱物油
と呼称されるものも用いられる。その粘度は５〜１５ｃ
ｓのものが好ましく、具体的には流動パラフィン等が挙
げられる。

【００１７】本発明において（ｂ）成分として用いられ
るエ−テル変性ポリオルガノシロキサンとは、下記式
（ＩＩ）で示される構造単位を有する鎖式エ−テルが、
ポリオルガノシロキサンとブロック共重合体またはグラ
フト共重合体を形成しているものをいう。

【００１８】

【化２】（Ｒ↓３は２価の有機基を示す）

【００１９】Ｒ↓３としては炭素数２〜６のアルキレン
基が好ましく、（ｂ）成分の具体例としては、エチレン
オキサイドおよび／またはプロピレンオキサイド変性ポ
リオルガノシロキサンが挙げられる。エ−テル変性度を
大きくして親水性を高めると、（ａ）成分であるポリオ
ルガノシロキサンまたは鉱物油との相溶性が悪くなる場
合があるが、可能な限り相分離しない組成の調製が好ま
しい。しかしホモジェナイザ−等の利用により懸濁液と
して利用することも可能である。また相溶化剤を用いる
ことも可能であるが、得られる脂肪族系ポリエステル繊
維の性能を損なわない種類や量の選択が必要となる。エ
−テル変性ポリオルガノシロキサンの粘度は、油剤の粘
度を本発明において好適な粘度である５０ｃｓ以下にす
るために高粘度物は避けるべきで、３０００ｃｓ以下、
より好ましくは１５００ｃｓ以下のものを用いることが
望ましい。

【００２０】（ｃ）成分であるアミノ変性ポリオルガノ
シロキサンとは、ポリオルガノシロキサンにアミノ基を
導入したものである。アミノ基の変性部位は主鎖であっ
ても側鎖であってもよい。アミノ変性量が大きいと、繊
維表面の摩擦係数を下げる効果が大きいため、後工程に
おいて不都合を生ずる場合があり、したがって油剤中の
アミノ変性ポリオルガノシロキサンの割合を微妙に管理
しなければならず、油剤調製が困難となる。一方アミノ
変性量が小さすぎると該アミノ変性ポリオルガノシロキ
サンの高分子化を生じ、固化物が生じる場合があるの
で、アミノ変性量の調製が必要となる。アミノ変性ポリ
オルガノシロキサンの粘度は５〜５０００ｃｓ、とくに
１０〜２０００ｃｓの範囲が好ましい。低粘度のものは
低分子量のアミノ変性ポリオルガノシロキサンが多く含
まれ、シリコ−ンとしての性質よりもアミンとしての性
質が強くなり、極めて希なケ−スではあるが皮膚障害を
生ずる場合がある。また粘度が５０００ｃｓを越える場
合には、油剤の好適な粘度である５０ｃｓ以下を達成す
るのに不都合を生じてしまう。

【００２１】アミノ変性ポリオルガノシロキサンとポリ
オルガノシロキサンはその種類や組成、粘度により相溶
化しない場合があるが、アミノ変性ポリオルガノシロキ
サンの粘度やアミノ基の変性度、ポリオルガノシロキサ
ンの種類や粘度を調製することにより相溶化を図ること
ができる。

【００２２】（ｃ）成分であるシリコンレジンはその骨
格であるポリオルガノシロキサンに部分的に橋かけ結合
を有するものである。すなわち、シリコ−ンオイルが主
に２官能のモノマ−により重合されるものであるのに対
し、シリコンレジンは３官能または４官能のモノマ−を
２官能モノマ−に添加して重合されたものをいう。この
シリコンレジンとして、水酸基、アルコキシル基、アミ
ノ基、アミノアルキル基、その他の有機置換基によって
変性されたシリコンレジンも用いることができ、種々の
シリコンレジンを用いることができる。シリコンレジン
は加熱により硬化した場合、繊維表面に堅い強固な被膜
を形成するため、紡糸後の後工程において不都合を生じ
ることがあるので、本発明において用いるシリコンレジ
ンは、少なくとも５０℃以下で架橋反応を生じないもの
が好ましい。また、本発明で用いるシリコンレジンは当
然のことながらポリオルガノシロキサンまたは鉱物油と
相溶化するものが好ましい。

【００２３】本発明に用いる油剤は、（ａ）ポリオルガ
ノシロキサンおよび／または鉱物油に、（ｂ）エ−テル
変性ポリオルガノシロキサン、並びに（ｃ）アミノ変性
ポリオルガノシロキサンまたはシリコンレジンを配合し
たものである。ポリオルガノシロキサンと鉱物油は、両
者を任意の割合で混合して用いてもよいし、いずれかを
単独で用いてもよい。エ−テル変性ポリオルガノシロキ
サンは油剤全量に基づいて０．１〜１０重量％の範囲内
で含まれることが好ましい。０．１重量％未満では膠着
防止性の点で好ましくなく、一方１０重量％を越えても
効果が飽和になり、かえってコストの上昇につながる。
（ｃ）成分としてアミノ変性ポリオルガノシロキサンを
用いる場合、油剤全量に基づいて０．１〜１．０重量％
の範囲内で用いることが好ましい。０．１重量％未満で
は膠着防止性の点で好ましくなく、一方１．０重量％を
越えても効果が飽和になるだけである。（ｃ）成分とし
てシリコンレジンを用いる場合、油剤全量に基づいて
０．１〜７．０重量％の範囲内で用いることが好まし
い。０．１重量％未満では主として捲き崩れ防止性の点
で好ましくなく、一方７．０重量％を越えるとスカム等
が発生する場合がある。

【００２４】本発明に用いる油剤にはタルク、シリカ、
コロイダルアルミナ等の鉱物性固体微粒子を本発明の効
果を損なわない範囲であれば添加してもよい。

【００２５】本発明に用いる油剤の粘度として、３０℃
における粘度が５０ｃｓ以下であることが好ましく、よ
り好ましくは３０ｃｓ以下、さらに好ましくは３〜１０
ｃｓの範囲である。油剤の粘度が５０ｃｓを越えた場
合、紡糸原糸を延伸する際に抵抗が大きくなり、延伸斑
が発生したり、ロ−ラ−やガイド類に原糸が取られ、伸
長斑を生じた状態でボビンに捲き取られたり、ロ−ラ−
に捲き付いて断糸したりする場合がある。また織編等の
工程においての油剤の粘度による摩擦で伸長斑を生じた
りするトラブルが発生する。もちろん必要に応じて減粘
剤（希釈剤）、たとえば低粘度のポリジメチルシロキサ
ンを併用することも可能である。

【００２６】かかる油剤は繊維に対して０．１〜１０．
０重量％の範囲で付与することが好ましい。０．１重量
％未満では膠着防止の点で不充分であり、一方１０重量
％を越えると捲き崩れ防止やコストの点で好ましくな
い。

【００２７】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明する
が、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではな
い。３０℃における粘度は下記の方法にて測定した。ま
た、実施例で用いる各種油剤の記載を簡略化するため
に、各成分を下記の表１のように符号を付して表示す
る。（１）粘度（ｃｓ）３０℃における動的粘度を、ウベロ−デ粘度計により測
定した極限粘度を密度で除して算出した。（２）各種成分の符号

【００２８】

【表１】

【００２９】実施例１酸成分としてコハク酸、グリコ−ル成分としてブタンジ
オ−ル１，４を用い、常法によりエステル化ならびに重
縮合を行ってポリエステルを合成し、さらにこのポリエ
ステルにヘキサメチレンジイソシアナ−トを反応させて
数平均分子量４８７００、融点１２０℃の高分子量化さ
れた脂肪族ポリエステルを得た。得られたポリマ−を押
し出機で溶融押し出し、温度１９０℃でノズルより吐出
させ、巻き取り速度２５００ｍ／分で巻き取った。この
時、オイリングロ−ラ−により表２に示す各種の組成の
油剤１重量％を繊維に付与した。それぞれの油剤を付与
した紡糸原糸についての評価結果を表２に示す。

【００３０】

【表２】

【００３１】表２から明らかなように、本発明による繊
維は解舒性や膠着防止性に優れ、スカム等の発生のな
い、優れたものであることは明らかである。一方、
（ｂ）成分であるエ−テル変性ポリオルガノシロキサン
を配合しない油剤を用いた場合は（実験ＮＯ．ＩＶ、
Ｖ）、捲き崩れが激しく実用にならず、（ｃ）成分であ
るアミノ変性ポリオルガノシロキサンやシリコンレジン
を配合しない油剤を用いた場合は（実験ＮＯ．ＶＩ）、
解舒性に劣り、ポリオルガノシロキサンと鉱物油に固体
微粒子を配合した場合（実験ＮＯ．ＶＩＩ）、スカムの
発生が見られた。

【００３２】上記で得られた、膠着のない紡糸原糸を用
いて、延伸温度５０℃、延伸倍率１．７倍で延伸し、５
０デニ−ル３６フィラメントのマルチフィラメントを得
た。ついでこの延伸糸を用いて筒編みを作成し、これを
土中に埋没させて観察したところ、約６か月間はほとん
どその形態を保持していたがその後２か月でほぼ完全に
分解していた。

【００３３】実施例２酸成分としてコハク酸、グリコ−ル成分としてエチレン
グリコ−ルを用い、常法によりエステル化並びに重縮合
を行ってポリエステルを合成し、さらにこのポリエステ
ルにヘキサメチレンジイソシアナ−トを反応させて数平
均分子量３５０００、融点１１５℃の高分子量化された
脂肪族ポリエステルを得た。得られたポリマ−を実施例
１と同様にして紡糸し、紡糸原糸に表２に示される各油
剤を付与し、評価を行った。効果は実施例１の場合と全
く同じ傾向であった。

【００３４】実施例３酸成分としてコハク酸とアジピン酸（混合モル比コハ
ク酸：アジピン酸＝９０：１０）、グリコ−ル成分とし
てブタンジオ−ル１，４を用い、常法によりエステル化
並びに重縮合を行ってポリエステルを合成し、さらにこ
のポリエステルにヘキサメチレンジイソシアナ−トを反
応させて数平均分子量４５０００、融点１００℃の高分
子量化された脂肪族ポリエステルを得た。得られたポリ
マ−を実施例１と同様にして紡糸し、紡糸原糸に表２に
示される各油剤を付与し、評価を行った。効果は実施例
１の場合と全く同じ傾向であった。

【００３５】実施例４実施例１と全く同様にして、コハク酸とブタンジオ−ル
１，４からなる脂肪族ポリエステルを合成し、高分子量
化した。数平均分子量は５００００、融点は１２４℃で
あった。得られたポリマ−を実施例１と同様にして紡糸
し、紡糸原糸に表３に示される各油剤を付与し、評価を
行った。それぞれの油剤を付与した紡糸原糸についての
評価結果を表３に示す。

【００３６】

【表３】

【００３７】表３から明らかなように、実験ＮＯ．Ｘ〜
ＸＩＩＩは捲き崩れせず、膠着の発生もなく、延伸時の
解舒性も良好でスカムも見られなかった。これに対し、
実験ＮＯ．ＸＩＶ、ＸＶＩＩ、ＸＶＩＩＩは、（ｃ）成
分であるアミノ変性ポリオルガノシロキサンの添加量が
多いため、膠着は防止されるが捲き崩れが発生し、実用
に供せられなかった。実験ＮＯ．ＸＶはスカムの発生が
あり、また実験ＮＯ．ＸＶＩは油剤粘度が高すぎ、コデ
ットロ−ラ−上に繊維が粘着し、捲き取り機にて捲き取
り不能であった。

【００３８】上記で得られた、膠着のない紡糸原糸を用
いて、延伸温度５０℃、延伸倍率１．７倍で延伸し、５
０デニ−ル３６フィラメントのマルチフィラメントを得
た。ついでこの延伸糸を用いて筒編みを作成し、これを
土中に埋没させて観察したところ、約６か月間はほとん
どその形態を保持していたがその後２か月でほぼ完全に
分解していた。

【００３９】実施例５実施例２と全く同様にして、コハク酸とエチレングリコ
−ルからなる脂肪族ポリエステルを合成し、高分子量化
した。数平均分子量は３４０００、融点は１２２℃であ
った。得られたポリマ−を実施例２と同様にして紡糸
し、紡糸原糸に表３に示される各油剤を付与し、評価を
行った。それぞれの油剤を付与した紡糸原糸について評
価を行った。効果は実施例４の場合と全く同じ傾向であ
った。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、生分解性を有する脂肪族ポリ
エステルを繊維化する際、特定組成の油剤を付与するこ
とにより、紡糸速度を高速にしても膠着等のトラブルが
発生せず、従来に比較して飛躍的に生産性を向上させる
ことを見出だしたものである。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素数２〜６の脂肪族炭素と炭素数２〜６
の脂肪族炭素とがエステル結合を介して結合している繰
り返し単位を主として有する脂肪族ポリエステルを溶融
紡糸してなる繊維に、（ａ）ポリオルガノシロキサンお
よび／または鉱物油、（ｂ）エ−テル変性ポリオルガノ
シロキサン、並びに（ｃ）アミノ変性ポリオルガノシロ
キサンまたはシリコンレジンからなる油剤が付与されて
なる脂肪族系ポリエステル繊維。