JP3342566B2 - 生分解性複合モノフィラメントとその製造法 - Google Patents

生分解性複合モノフィラメントとその製造法

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JP3342566B2
JP3342566B2 JP08730594A JP8730594A JP3342566B2 JP 3342566 B2 JP3342566 B2 JP 3342566B2 JP 08730594 A JP08730594 A JP 08730594A JP 8730594 A JP8730594 A JP 8730594A JP 3342566 B2 JP3342566 B2 JP 3342566B2
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まどか 平野
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ポリブチレンサクシネ
ートとポリエチレンサクシネートとの共重合体(単独重
合体を含む)からなる一定の耐熱性を有し、寸法安定性
に優れた生分解性複合モノフィラメントとその製造法に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、漁業や農業、土木用として用いら
れる産業資材用繊維としては、強度等の糸質性能及び耐
候性の優れたものが要求されており、主としてポリアミ
ド、芳香族ポリエステル、ビニロン、ポリオレフィン等
からなるものが使用されている。しかし、これらの繊維
は自然分解性がなく、使用後、海や山野に放置すると種
々の公害を引き起こすという問題がある。この問題は、
使用後、焼却、埋め立てあるいは回収再生により処理す
れば解決されるが、これらの処理には多大の費用を要す
るため、現実には海や山野に放置され、景観を損なうば
かりでなく、鳥や海洋生物、ダイバー等に絡みついて殺
傷したり、船のスクリューに絡みついて船舶事故を起こ
したりする事態がしばしば発生している。
【0003】このような問題を解決する方法として、自
然分解性(加水分解性又は生分解性)の素材を用いるこ
とが考えられる。
【0004】従来、自然分解性ポリマーとして、セルロ
ースやキチン等の多糖類、カット・グット(腸線)や再
生コラーゲン等の蛋白質やポリペプチド(ポリアミノ
酸)、ポリ(β−ヒドロキシアルカノエート)、ポリグ
リコリドやポリラクチドのようなポリ(α−オキシ
酸)、ポリ−ε−カプロラクトン等の脂肪族ポリエステ
ル等がよく知られている。
【0005】しかし、これらのポリマーから繊維を製造
する場合、多糖類やポリアミノ酸のように湿式紡糸法で
製造しなければならなかったり、ポリ(α−オキシ酸)
のように素材のコストが極めて高かったり、高強度の繊
維を得ることができなかったりするという問題があっ
た。また、ポリ−ε−カプロラクトンは比較的安価な完
全生分解性の合成高分子であって、溶融紡糸が可能であ
るが、融点が60℃と低いためにその用途が制限されると
いう問題があった。
【0006】微生物が自然界で産生するポリ(β−ヒド
ロキシアルカノエート)は、融点が130〜180 ℃の生分
解性熱可塑性ポリエステルとしてよく知られており、繊
維を製造することも試みられている。例えば、引張強度
が3g/dのモノフィラメントが得られたという報道
(1992年1月17日付日刊工業新聞)があるが、この強度
では実用上十分ではないという問題があった。
【0007】また、本発明者らは、先に、安価で、か
つ、実用に供することができる一定の耐熱性を有し、自
然環境下で、微生物により完全に分解されるポリブチレ
ンサクシネートとポリエチレンサクシネートとの共重合
体から高強度の生分解性モノフィラメントが得られるこ
とを見出した (特願平5−300905号) 。しかし、この生
分解性モノフィラメントは、従来のものに比べ良好な特
性を示したが、結節強度及び耐摩耗性の点で向上が望ま
れていた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、安価で、か
つ、実用に供することができる一定の耐熱性を有し、物
理的性質、特に結節強度及び耐摩耗性に優れ、自然環境
下で、微生物により完全に分解される生分解性複合モノ
フィラメントとその製造法を提供しようとするものであ
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために、鋭意検討の結果、特定の共重合モ
ル比のポリブチレンサクシネート(PBSという)とポ
リエチレンサクシネート(PESという)との共重合体
を用い、鞘部を芯部よりも低融点のポリマーとした複合
モノフィラメントを適切な条件で製糸することによりこ
の目的が達成されることを見出し、本発明に到達した。
【0010】すなわち、本発明の要旨は、次のとおりで
ある。 (1) モル比 100/0 〜65/35及び20/80〜 0/100 の範
囲のPBSとPESとの共重合体からなる芯鞘型複合モ
ノフィラメントであって、鞘部が芯部よりも低融点のポ
リマーで構成されている生分解性複合モノフィラメン
ト。 (2) モル比 100/0 〜65/35及び20/80〜 0/100 の範
囲のPBSとPESとの共重合体からなり、鞘部が芯部
よりも低融点のポリマーで構成された同心鞘芯型複合モ
ノフィラメントを溶融紡出し、紡出糸条を鞘部のポリマ
ーの結晶化温度より10℃低い温度から40℃低い温度の範
囲内の冷却浴中で冷却し、得られた未延伸糸を第1段目
延伸倍率が5倍以上、7倍未満で、総延伸倍率が7倍以
上となるように多段延伸することを特徴とする生分解性
複合モノフィラメントの製造法。
【0011】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において用いられるPBSとPESとの共重合体
は、モル比 100/0 〜65/35及び20/80〜 0/100 の範
囲のものであることが必要であり、特にモル比100/0
〜80/20及び10/90〜 0/100 の範囲のものが好まし
い。PBSとPESとの共重合体は、共重合モル比によ
りその融点が図1のように変化する。上記の共重合モル
比のポリマーは、融点が70℃以上で、一定の耐熱性を有
するが、上記の範囲外のポリマーは、融点が70℃未満
で、耐熱性が劣り、好ましくない。また、PBSとPE
Sとの共重合体は、数平均分子量が約 30000以上のもの
が、製糸性及び得られるモノフィラメントの特性の点で
好ましい。
【0012】本発明においては、鞘部に低融点ポリマ
ー、芯部に高融点ポリマーを用いた複合モノフィラメン
トとするが、融点差が5℃以上、好ましく10℃以上とな
るようにすることが望ましい。PBSとPESとの共重
合体においては、低融点の共重合体ほどヤング率が低
く、柔軟になるため、鞘部に低融点の共重合体を用いる
と得られるモノフィラメントの結節強度及び耐摩耗性が
向上する。
【0013】また、芯部ポリマーとして、PBSとPE
Sとの共重合モル比が 100/0 〜80/20又は 5/95〜 0
/100 のものを使用するのが好ましい。PBS及びPE
Sのうち、多い方の成分の割合が上記の範囲より少ない
場合、柔軟で結晶性の低い性質を示す重合体になるため
に、得られる複合モノフィラメントの直線強度及び結節
強度が劣るようになる。
【0014】芯部と鞘部との割合は、重量比で2/1〜
5/1が好ましい。芯部の割合が小さすぎるとモノフィ
ラメントの直線強度及び結節強度が低くなり、逆に大き
すぎると鞘成分の影響が小さくなり、結節強度の向上が
見られない。
【0015】本発明のモノフィラメントを製造するに
は、まず、モル比 100/0 〜65/35及び20/80〜 0/10
0 の範囲のPBSとPESとの共重合体からなり、鞘部
が芯部よりも低融点のポリマーで構成された同心鞘芯型
複合モノフィラメントを溶融紡出する。
【0016】紡糸温度は、用いるポリマーの共重合モル
比により異なるが、 150〜220 ℃とすることが望まし
い。紡糸温度が 150℃未満であると溶融押出しが困難で
あり、220℃を超えるとポリマーの分解が顕著となり、
高強度のモノフィラメントを得ることが困難となる。
【0017】紡出糸条は、鞘部のポリマーの結晶化温度
より10℃低い温度から40℃低い温度の範囲内の冷却浴中
で冷却される。冷却は、水、エチレングリコール等の冷
媒浴中を通して行われる。冷却温度が高すぎると、冷却
不足により冷媒浴内の糸道変更ローラやガイド上で変形
が起こることがある。また、この種のポリマーは結晶化
速度が遅いために、冷却温度が低すぎると結晶化が進ま
ず、同一口金から複数のモノフィラメントを紡出する場
合、モノフィラメント同士の密着が起こることがある。
【0018】冷却された未延伸糸条は、一旦巻き取った
後又は巻き取ることなく連続して延伸される。延伸は、
多段階で行うことが必要である。第1段目の延伸は、室
温もしくは加熱された気体中又は熱水、グリセリン、エ
チレングリコール、シリコーンオイル等の加熱液体中
で、鞘部ポリマーの融点以下の温度で、5倍以上、7倍
未満の延伸倍率で行われる。第1段目の延伸倍率が5倍
未満であると延伸斑が発生し、一方、7倍以上であると
切断が多発していずれも好ましくない。第2段目以降の
延伸は、加熱時間にもよるが、通常、鞘部ポリマーの融
点近辺、好ましくは融点より15℃低い温度から30℃高い
温度の範囲内の加熱雰囲気中で行われる。
【0019】このようにして得られる本発明の複合モノ
フィラメントは、前述のように安価で、実用に耐え得る
一定の耐熱性と優れた物理的性質と生分解性を有するも
のである。
【0020】
【作用】本発明の複合モノフィラメントが優れた直線強
度と結節強度を示す理由は明確ではないが、芯部の剛性
層によって直線強度が維持され、鞘部の柔軟層が結節部
分にかかる応力を緩和するためと思われる。また、耐摩
耗性が向上するのは、鞘部の柔軟層によるものと考えら
れる。
【0021】
【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、測定、評価法は次のとおりである。 (a) 直線強度及び結節強度 JIS L 1013に準じて測定した。 (b) 生分解性(重量減少率) 試料長10mのモノフィラメントを綛状にし、9月から12
月の3カ月間土壌中に埋設後取り出し、重量減少率を求
めて評価した。 (c) 耐摩耗性 試料長20cmのモノフィラメントに 0.2g/dの荷重をか
け、摩擦子に直径 4.0mmの六角レンチを用い、ストロー
ク回数36回/分、ストローク長72mm、摩擦角度90度の条
件で摩擦試験を行い、モノフィラメントが切断するまで
の回数を測定して評価した。
【0022】実施例1 数平均分子量が約40000 のモル比80/20のPBSとPE
Sとの共重合体を鞘部、数平均分子量が約40000 のPB
Sを芯部として、それぞれ別々にエクストルーダー型溶
融紡糸機に供給し、温度 160℃で溶融し、鞘芯重量比が
1/3になるように直径 2.1mmの紡糸孔を2個有する紡
糸口金を用いて紡出後、温度16℃、長さ2mの水浴中で
冷却した後、10m/分の速度で引き取り、直ちに65℃の
温水浴中で、延伸倍率(DR1) 5.2倍で第1段目の延伸
を行い、次いで加熱長3m、温度120℃のオーブン中
で、全延伸倍率(DRT ) が 7.9倍になるように第2段
目の延伸を行い、さらに、長さ 1.5m、温度 125℃のオ
ーブン中で 0.95 倍に弛緩熱処理を行って巻取り、直径
0.286mmの複合モノフィラメントを得た。
【0023】実施例2〜5 実施例1と同様の方法により複合モノフィラメントを得
るに際し、表1に示す条件で製糸を行った。
【0024】比較例1〜7 実施例1に準じた方法により複合モノフィラメント及び
単成分モノフィラメントを得るに際し、表1に示す条件
で製糸を行った。
【0025】上記の実施例及び比較例の製糸条件等を表
1に、得られたモノフィラメントの特性値等を表2に示
す。
【0026】
【表1】
【0027】
【表2】
【0028】表2から明らかなように、本発明の実施例
1〜5では、直線強度、結節強度とも高く、耐摩耗性が
良好なモノフィラメントが得られた。しかし、単成分モ
ノフィラメントとした比較例1〜4、鞘芯の融点差が逆
転している比較例5及び総延伸倍率が7倍より小さい比
較例6では、いずれかの特性の劣ったモノフィラメント
しか得られなかった。また、一段で7倍以上に延伸しよ
うとした比較例7では、断糸が著しく、製糸不能であっ
た。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、一般の産業用資材とし
て実用に供することができる一定の耐熱性を有し、か
つ、高強度の生分解性複合モノフィラメントが提供され
る。そして、本発明の生分解性モノフィラメントは漁網
や釣り糸等の漁業資材、防虫、防鳥ネットや植生ネット
のような農業資材、コンポスト用バッグのような生活資
材、その他一般産業資材用として好適であり、使用後は
微生物が存在する環境下に放置しておけば一定期間後に
は完全に分解するため、本発明の複合モノフィラメント
を使用すれば特別な廃棄物処理を必要とすることなく、
公害を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】PBSとPESとの共重合体における共重合モ
ル比と融点との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平7−126914(JP,A) 特開 平5−93316(JP,A) 特開 平6−248516(JP,A) 特開 平6−248518(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) D01F 8/14

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 モル比 100/0 〜65/35及び20/80〜 0
    /100 の範囲のポリブチレンサクシネートとポリエチレ
    ンサクシネートとの共重合体からなる芯鞘型複合モノフ
    ィラメントであって、鞘部が芯部よりも低融点のポリマ
    ーで構成されていることを特徴とする生分解性複合モノ
    フィラメント。
  2. 【請求項2】 モル比 100/0 〜65/35及び20/80〜 0
    /100 の範囲のポリブチレンサクシネートとポリエチレ
    ンサクシネートとの共重合体からなり、鞘部が芯部より
    も低融点のポリマーで構成された同心鞘芯型複合モノフ
    ィラメントを溶融紡出し、紡出糸条を鞘部のポリマーの
    結晶化温度より10℃低い温度から40℃低い温度の範囲内
    の冷却浴中で冷却し、得られた未延伸糸を第1段目延伸
    倍率が5倍以上、7倍未満で、総延伸倍率が7倍以上と
    なるように多段延伸することを特徴とする生分解性複合
    モノフィラメントの製造法。
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CN112251846A (zh) * 2020-10-28 2021-01-22 深圳市华远新材料有限公司 一种用于香烟过滤嘴具有o型皮芯结构的可降解丝束及其制备方法
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