JP3317456B2 - 生分解性繊維 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は生分解性を有する繊維に関するも
のであり、より詳細には、優れた生分解性を有する脂肪
族ポリエステル繊維にあって、繊維および該繊維集合体
を製造する際、工程トラブルがなく順調に製造を行うこ
とのできる繊維に関する。

【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
繊維製品の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とが頻
発する問題点があることが知られている。

【０００６】すなわち、溶融ポリマ−を紡糸口金より押
し出して繊維状とし、繊維束をケンスに収めるか、ボビ
ンに巻き取る際に単繊維間あるいは繊維束間での膠着が
激しく、紡糸原糸を得ることが困難となる。さらに続い
て、延伸、捲縮および切断等を行うとさらに膠着、融着
が生じて良好な繊維を得ることができない。とくに、生
産量を大とするため、合計デニ−ル数の大きい繊維束を
取り扱う場合には、繊維製造工程での上記の問題点が顕
著となる。また、たとえ不完全ながら繊維化が行えたと
しても、たとえば紡績糸や不織布化する場合、カ−ド通
過性が不良であったり、後工程での粘着等のトラブルが
続発し、紡績糸や不織布とすることができない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、繊維
化工程性が良好であり、優れた生分解性を有する脂肪族
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
するポリエステルにジイソシアネートを反応して得られ
るポリマーと、（ａ）平均粒径が４ミクロン以下であっ
て、かつ粒径が１０ミクロン以上の粗粒子数が組成物中
２０ケ／ｍｍ↑３以下の割合で存在する微粒子、または
（ｂ）α−オレフィンと不飽和カルボン酸との共重合体
であって、１〜２価の金属のイオンを含むイオン性共重
合体とからなる生分解性を有する繊維である。

【０００９】 本発明において、重要な要件は上記ポリ
マーに、（ａ）平均粒径が４ミクロン（μ）以下であっ
て、かつ粒径が１０μ以上の粗粒子数が組成物中２０ケ
／ｍｍ↑３以下の割合で存在する微粒子、または（ｂ）
α−オレフィンと不飽和カルボン酸との共重合体であっ
て、１〜２価の金属のイオンを含むイオン性共重合体を
配合することにある。

【００１０】 上記（ａ）成分である微粒子は、平均粒
径が４μ以下、好ましくは３μ以下、とくに好ましくは
２μ以下であり、かつ、上記ポリマー中において、粒径
が１０μ以上の粗粒子が２０ケ／ｍｍ↑３以下、好まし
くは１６ケ／ｍｍ↑３以下、とくに好ましくは１２ケ／
ｍｍ↑３以下で存するものが用いられる。平均粒径が４
μを越える微粒子または粗粒子数が２０ケ／ｍｍ↑３を
越えて上記ポリマー中に存する微粒子を用いると、紡糸
あるいは延伸時に、繊維の切断等が起こりやすく、膠着
トラブルを解消できたとしても、順調に繊維を製造する
ことができない。射出成形物または接着剤用ポリエステ
ルフィルム等では、平均粒径が４μを越える微粒子また
は粗粒子数が２０ケ／ｍｍ↑３を越えてポリエステル中
に存する微粒子であっても工程性はとくに問題とならな
い場合が多いが、繊維用では上記の制限が必要であり、
用いる微粒子が大幅に制約される。

【００１１】本発明における粗粒子数は、微粒子含有ポ
リマ−を薄片とし、顕微鏡で観察して粒径１０μを越え
る粒子数を数えたものであり、粒径が３０μを越える粒
子がある場合には便宜上１ケを８ケと数えたものであ
る。また、微粒子の配合量が大で微粒子の重なりにより
数の判定がしにくい場合には、ポリマ−組成および重合
度がほぼ同一であって微粒子を含有しないポリマ−を溶
融混合して、微粒子含有ポリマ−を希釈して観察し、元
の配合量に換算して求めた。

【００１２】微粒子の種類としてはシリカ、アルミナ、
炭酸カルシウム、アルカリまたはアミンシリケ−ト、酸
化チタン等が挙げられ、これらは単独でまたは２種以上
混合して用いることもできる。しかし、これらの微粒子
でも平均粒径が４μを越えるもの、配合原料微粒子とし
ては平均粒径が４μ以下であってもポリマ−中で凝集し
て粗粒子数が２０ケ／ｍｍ^３を越えるようなもの等は用
いることができない。平均粒径が４μを越える微粒子、
たとえば平均粒径が５μの天然シリカ、平均粒径が１０
μのタルク、平均粒径が１２ミクロンの雲母等が市販さ
れてはいるが、無論これらのものは使用できない。

【００１３】上記微粒子の配合量は組成物全量に対して
０．３〜１６重量％、好ましくは０．３〜１３重量％、
とくに好ましくは１．０〜１０重量％の範囲である。
０．３重量％未満では微粒子の配合効果が不十分であ
り、一方１６重量％を越えると繊維化工程性が逆に低下
することがあるので好ましくない。

【００１４】 本発明において、前記ポリマーに配合し
得るもう一つの成分は、（ｂ）α−オレフィンと不飽和
カルボン酸との共重合体であって、１〜２価の金属のイ
オンを含むイオン性共重合体である。かかるイオン性共
重合体は、一般に「アイオノマ−」と呼ばれているもの
である。具体的には、エチレン／アクリル酸共重合体、
エチレン／メタクリル酸共重合体、エチレン／マレイン
酸共重合体、エチレン／イタコン酸共重合体等のカルボ
キシル基の一部または全部が１〜２価の金属で中和され
ているものが挙げられ、金属としては、ナトリウム、カ
リウム、リチウム、亜鉛、マグネシウム、カルシウム等
が挙げられる。また、アイオノマ−中、不飽和カルボン
酸は０．７〜２５モル％、とくに１．０〜２０モル％占
めるのが好ましい。

【００１５】アイオノマ−中のカルボキシル基の金属に
よる中和度は１０〜１００％、とくに１５〜８０％が好
ましい。市販アイオノマ−として、デュポン社の「サ−
リン」、三井・デュポン・ポリケミカル社の「ハイミラ
ン」等がある。

【００１６】アイオノマ−の配合量は、組成物全量に対
して０．５〜２０重量％、好ましくは１．０〜１５重量
％、とくに好ましくは２．０〜１０重量％の範囲であ
る。０．５重量％未満ではアイオノマ−の配合効果が不
十分であり、一方２０重量％を越えると繊維物性が低下
し、さらに繊維化工程性が逆に低下することがあるので
好ましくない。

【００１７】 上記微粒子またはアイオノマ−の配合時
期は、ポリマーの重合途中あるいは重合終了後に重合装
置中に添加してもよく、紡糸前にペレット状あるいは溶
融状態で混合・配合することもできる。ただ、重合条件
あるいは配合条件によっては非混合性の異物を生成した
り、着色を生じたりすることがある。したがって、微粒
子を配合する場合は、該ポリマー中への分散性をよくす
るために、低粘度の反応系へ添加して重合反応を行い、
高粘度の重合系で充分に攪拌、分散させることが好まし
い。またアイオノマ−を配合する場合は、アイオノマ−
の耐熱性等を考慮してポリマーの重合末期、または紡糸
前にポリマーチップと混合・配合することが好ましい。

【００１８】 本発明においては、前記ポリマーにに特
定の微粒子を配合させることにより、該微粒子が繊維表
面である種の梨地効果を発揮し、繊維間の摩擦抵抗を低
下させるために、繊維間の膠着防止効果が発現されると
考えられる。また、前記ポリマーにアイオノマ−を配合
させることにより、紡糸時の糸状へドラフトがかかった
場合にポリマーの配向結晶化が進み、この結果、紡糸糸
状の繊維間膠着が防止されると考えられる。

【００１９】本発明は前記ポリマーを繊維化する際の工
程時の膠着を解決したものであり、本発明の繊維は長繊
維、短繊維、モノフィラメント等のいずれにも応用で
き、織物、編物、不織布等へ用いることができる。

【００２０】

【実施例】 以下、本発明を実施例により詳細に説明す
るが、本発明はこれら実施例に何ら限定されない。実施
例１酸成分としてコハク酸とアジピン酸（モル比、９
０：１０）、グリコ−ル成分としてブタンジオ−ル１，
４を用い、平均粒径０．０４５μのシリカゾル（日産化
学工業社製：スノ−テックス０Ｌおよび２０Ｌ、０Ｌ：
２０Ｌ＝７：３）を組成物全量に対して４重量％になる
ように添加し、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４５０００、融点１００℃の高分子量化されたポ
リマーを得た。該ポリマー中のシリカの分散性は良好で
あり、粗粒子数は０ケ／ｍｍ↑３であった。

【００２１】 得られたポリマーのペレットを押出機に
供給し、孔径０．４ｍｍの紡糸孔を１００個有する口金
より紡糸ヘッド温度１７０℃で押し出し、１２００ｍ／
分で巻き取った。巻き取った紡糸原糸は単繊維間、繊維
束間の膠着はほとんどなく、長時間安定に紡糸を行うこ
とができた。

【００２２】この紡糸原糸を水浴中５０℃で２．９倍に
延伸し、続いて水浴中６０℃で７％収縮させ、スタッフ
ィング・ボックス型捲縮機で捲縮を行った後切断し、繊
度２．１デニ−ル、強度３．１ｇ／デニ−ル、伸度４０
％の繊維をとくにトラブルなく得ることができた。

【００２３】 この繊維の綿を用い、目付け４０ｇ／ｍ
↑２の不織布を作製した。不織布化工程中、とくにトラ
ブルは認められなかった。次いで得られた不織布を土中
に埋没させ観察したところ、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。

【００２４】比較例１ 実施例１において、シリカゾルを配合しない、コハク
酸、アジピン酸およびブタンジオ−ル１，４からなる脂
肪族ポリエステルを重合した。ついで実施例１と同じ紡
糸条件で紡糸を行ったところ、単繊維間および繊維束間
での膠着が激しく、紡糸原糸を得ることができなかっ
た。

【００２５】 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、平均粒径０．０２μのアルミナ（日
本アエロジル社製：アルミニウムオキサイドＣ）を組成
物全量に対して３重量％になるように添加し、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３５０００、融点
１１５℃の高分子量化されたポリマーを得た。該ポリマ
ー中のアルミナの分散性は良好であり、粗粒子数は３ケ
／ｍｍ↑３であった。

【００２６】 得られたポリマーのペレットを押出機に
供給し、実施例１と同じ紡糸条件で紡糸を行った。得ら
れた紡糸原糸は単繊維間、繊維束間の膠着はほとんどな
く、長時間安定に紡糸を行うことができた。また、この
紡糸原糸を用いて不織布を作製したがその工程性は良好
でトラブルの発生は見られなかった。次いで得られた不
織布を土中に埋没させ観察したところ、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１か月でほぼ完
全に分解していた。

【００２７】比較例２ 実施例２において、アルミナを配合しない、コハク酸お
よびエチレングリコ−ルからなる脂肪族ポリエステルを
重合した。ついで実施例２と同じ紡糸条件で紡糸を行っ
たところ、単繊維間および繊維束間で膠着が見られ、延
伸工程での延伸性が不良であった。

【００２８】 実施例３ 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，４を用い、平均粒径０．０８μの炭酸カルシウ
ム（竹原化学工業製：ネオライトＳＰ）を組成物全量に
対して５重量％になるように添加し、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ポリマーを得た。該ポリマー中の炭
酸カルシウムの分散性は良好であり、粗粒子数は２ケ／
ｍｍ↑３であった。

【００２９】 得られたポリマーのペレットを押出機に
供給し、紡糸ヘッド温度を１９０℃にする以外は実施例
１と同じ紡糸条件で紡糸を行った。得られた紡糸原糸は
単繊維間、繊維束間の膠着はほとんどなく、長時間安定
に紡糸を行うことができた。また、この紡糸原糸を用い
て不織布を作製したがその工程性は良好でトラブルの発
生は見られなかった。次いで得られた不織布を土中に埋
没させ観察したところ、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。

【００３０】比較例３ 実施例３において、炭酸カルシウムを配合しない、コハ
ク酸およびブタンジオ−ル１，４からなる脂肪族ポリエ
ステルを重合した。ついで実施例３と同じ紡糸条件で紡
糸を行ったところ、単繊維間および繊維束間で膠着が見
られ、延伸工程での延伸性が不良であった。

【００３１】 比較例４ 実施例１において、シリカゾルの代わりに平均粒径０．
３μの酸化チタン（チタン工業社製：ＫＡ−３５）２重
量％を重合後期に配合して重合した。ポリマー中の粗粒
子数は２５ケ／ｍｍ↑３であった。ついで実施例１と同
じ紡糸条件で紡糸を行ったが、紡糸中糸の切断が頻発
し、連続して紡糸を行うことができなかった。

【００３２】 実施例４ 酸成分としてコハク酸とアジピン酸（モル比、９０：１
０）、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４５
０００、融点１００℃の高分子量化されたポリマーを得
た。該ポリマーペレットにアイオノマ−（デュポン社
製：サ−リン１５５５、エチレンと約２モル％のメタク
リル酸との共重合体であって、カルボキシル基の約２／
３がナトリウムで中和されているもの）のペレットを組
成物全量に対して５重量％になるように配合して押出機
に供給し、孔径０．４ｍｍの紡糸孔を１００個有する口
金より紡糸ヘッド温度１７０℃で押し出し、１２００ｍ
／分で巻き取った。巻き取った紡糸原糸は単繊維間、繊
維束間の膠着はほとんどなく、長時間安定に紡糸を行う
ことができた。

【００３３】この紡糸原糸を水浴中５０℃で２．９倍に
延伸し、続いて水浴中６０℃で７％収縮させ、スタッフ
ィング・ボックス型捲縮機で捲縮を行った後カット長５
１ｍｍに切断し、繊度２．１デニ−ル、強度３．１ｇ／
デニ−ル、伸度４２％の繊維をとくにトラブルなく得る
ことができた。

【００３４】 この繊維の綿を用い、目付け４０ｇ／ｍ
↑２の不織布を作製した。不織布化工程中、とくにトラ
ブルは認められなかった。次いで得られた不織布を土中
に埋没させ観察したところ、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。

【００３５】 実施例５〜６ 実施例４において、ポリエステルとしてコハク酸および
エチレングリコ−ルからなる脂肪族ポリエステル（実施
例５）、コハク酸およびブタンジオ−ル１，４からなる
脂肪族ポリエステル（実施例６）を用いる以外は同様に
してサ−リン１５５５配合の繊維を紡糸した。得られた
紡糸原糸は単繊維間、繊維束間の膠着はほとんどなく、
長時間安定に紡糸を行うことができた。また、こられの
紡糸原糸を用いて不織布を作製したがその工程性は良好
でトラブルの発生は見られなかった。次いで得られた各
不織布を土中に埋没させ観察したところ、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１〜２か月で
ほぼ完全に分解していた。

【００３６】 実施例７ 実施例４において、サ−リン１５５５に変えてサ−リン
１５５４（エチレンとメタクリル酸との共重合体であっ
て、亜鉛で中和されているもの）を用いる以外は同様に
して紡糸した。得られた紡糸原糸は単繊維間、繊維束間
の膠着はほとんどなく、長時間安定に紡糸を行うことが
できた。また、この紡糸原糸を用いて不織布を作製した
がその工程性は良好でトラブルの発生は見られなかっ
た。次いで得られた各不織布を土中に埋没させ観察した
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。

【００３７】

【発明の効果】 本発明は、生分解性を有するポリマー
を繊維化する際、特定の粒径を有する微粒子またはアイ
オノマ−を該ポリマーに配合することにより、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 (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【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ポリエステルにジイソシ
   アネートを反応して得られるポリマーと、（ａ）平均粒
   径が４ミクロン以下であって、かつ粒径が１０ミクロン
   以上の粗粒子数が組成物中２０ケ／ｍｍ↑３以下の割合
   で存在する微粒子、または（ｂ）α−オレフィンと不飽
   和カルボン酸との共重合体であって、１〜２価の金属の
   イオンを含むイオン性共重合体とからなる繊維。