JP3893995B2 - Resin composition and molded body - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脂肪族ポリエステルにポリアミドが均一にブレンドされた高性能樹脂組成物に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
最近、地球的規模での環境問題に対して、自然環境の中で分解するポリマー素材の開発が切望されており、脂肪族ポリエステル等、様々なポリマーの研究・開発、また実用化の試みが活発化している。そして、微生物により分解されるポリマー、すなわち生分解性ポリマーに注目が集まっている。
【0003】
一方、従来のポリマーはほとんど石油資源を原料としているが、石油資源が将来的に枯渇するのではないかということ、また石油資源を大量消費することにより、地質時代より地中に蓄えられていた二酸化炭素が大気中に放出され、さらに地球温暖化が深刻化することが懸念されている。しかし、二酸化炭素を大気中から取り込み成長する植物資源を原料としてポリマーが合成できれば、二酸化炭素循環により地球温暖化を抑制できることが期待できるのみならず、資源枯渇の問題も同時に解決できる可能性がある。このため、植物資源を原料とするポリマー、すなわちバイオマス利用ポリマーに注目が集まっている。
【0004】
上記2つの点から、バイオマス利用の生分解性ポリマーが大きな注目を集め、石油資源を原料とする従来のポリマーを代替していくことが期待されている。しかしながら、バイオマス利用の生分解性ポリマーは一般に力学特性、耐熱性が低く、また高コストとなるといった課題あった。これらを解決できるバイオマス利用の生分解性ポリマーとして、現在、最も注目されているのは脂肪族ポリエステルの一種であるポリ乳酸である。ポリ乳酸は植物から抽出したでんぷんを発酵することにより得られる乳酸を原料としたポリマーであり、バイオマス利用の生分解性ポリマーの中では力学特性、耐熱性、コストのバランスが最も優れている。そして、これを利用した樹脂製品、繊維、フィルム、シート等の開発が急ピッチで行われている。
【0005】
しかし、このように最も有望なポリ乳酸でさえ、ナイロンのような従来の石油資源を原料とするポリマーに比べるといくつかの欠点を有している。このうち大きなものとして、力学特性や耐熱性、耐摩耗性が低いことが挙げられる。このため、ポリ乳酸に例えばナイロン6をブレンドし、上記欠点を補うことが考えられるが、通常、ナイロン6はポリ乳酸との相溶性が低く、均一にブレンドできないという問題があった。またナイロン6の融点は225℃程度であり、ポリ乳酸の170℃程度に比較すると大幅に高く、ポリマーブレンドの工程温度をポリ乳酸の熱分解温度である250℃以上とする必要があった。このように、ポリ乳酸にナイロンを均一にブレンドすることは困難であった。
【0006】
なお、脂肪族ポリエステルの一種であるポリカプロラクトンにナイロン6を大量の相溶化剤を併用してブロック共重合した例が特開平7−173282号公報に記載されている。たしかに、大量の相溶化剤を併用したブロック共重合という手法を用いれば、通常ではポリマーブレンドが困難な組み合わせであっても、1分子鎖中にポリカプロラクトンブロックとナイロン6ブロックを交互に存在させることができるため、均一に混合することが可能である。しかしながら、ブロック共重合では融点の低下が著しく、高融点成分であるナイロン6でも融点=201〜214℃(融点降下=11〜24℃)であった。このため、ナイロンの優れた耐熱性を充分活かすことができなかった。また、ナイロン6ブロックドメインが小さすぎるため、ナイロン6のバルクの特性である優れた耐摩耗性を充分活かすことができなかった。また、ブロック共重合工程の温度が260℃という高温に達するため、これをポリ乳酸にそのまま適用すると、ポリ乳酸の著しい熱分解が発生する問題もあった。さらに相溶化剤として用いるp−クロロフェノール等のハロゲン化芳香族モノヒドロキシ化合物は、人体に有害で有るばかりか、環境負荷も大きいという問題があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、優れた力学特性、耐熱性、耐摩耗性を有する、従来には無かった脂肪族ポリエステルを主成分とする繊維および繊維製品を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、ポリ乳酸にポリアミドがブレンドされた海島構造をしており、島成分のドメインサイズが0.001〜1μmであることを特徴とする繊維および該繊維を少なくとも一部に含むことを特徴とする繊維製品により達成される。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明でいうポリ乳酸とは乳酸を重合したものを言い、L体あるいはD体の光学純度は90%以上であると、融点が高く好ましい。また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、乳酸以外の成分を共重合していても、ポリ乳酸以外のポリマーや粒子、難燃剤、帯電防止剤等の添加物を含有していても良い。ただし、バイオマス利用、生分解性の観点から、ポリマーとして乳酸モノマーは50重量%以上とすることが重要である。乳酸モノマーは好ましくは75重量%以上、より好ましくは96重量%以上である。また、ポリ乳酸ポリマーの分子量は、重量平均分子量で5万〜50万であると、力学特性と成形性のバランスが良く好ましい。
【0010】
本発明でいうポリアミドとは、ナイロン等のアミド結合を有するポリマーのことをいうが、例えばナイロン6やナイロン11等を挙げることができる。また、ポリアミドはホモポリマーであっても共重合ポリマーであってもよく、さらに粒子、難燃剤、帯電防止剤等の添加物を含有していても良い。
【0011】
また、ポリ乳酸の融点が170℃以下であるため、ブレンド温度をなるべく低温化することを考慮し、ポリアミドの融点は250℃以下であることが好ましく、より好ましくは210℃以下である。一方、ブレンドポリマーの耐熱性を考慮すると、ポリアミドの融点は150℃以上であることが好ましい。また、ポリ乳酸にポリアミドをブレンドしたブレンドポリマー樹脂の成形性、成形体の寸法安定性を向上させるために、該ブレンドポリマー樹脂が結晶性であることが好ましい。このため、ブレンドするポリアミドも結晶性であることが好ましい。なお、示差走査熱量計(DSC)測定において融解ピークを観測できれば、そのポリマーは結晶性であると判断できる。
【0012】
また、該ブレンドポリマー樹脂の生分解性を考慮すると、ポリアミドのブレンド比は該ブレンドポリマー樹脂全体に対し40重量%以下であることが好ましい。一方、ポリ乳酸の特性を向上させる点を考慮するとポリアミドのブレンド比は5重量%以上であることが好ましい。ポリアミドのブレンド比は、好ましくは10〜30重量%である。
【0013】
本発明において、ポリ乳酸とポリアミドが均一にブレンドされていることが重要であるが、ここで、均一にブレンドされているとは以下の状態をいうものである。すなわち、該ブレンドポリマー成形体のスライスを透過型電子顕微鏡(TEM)観察により、いわゆる海島構造を採っており、しかも島ドメインのサイズが直径換算で0.001〜1μmまで小さくなっている状態をいうものである。特に繊維とした場合は、その直径が20μmより小さい場合が多いため、島ドメインのサイズが直径換算で0.001〜1μm以下であることが重要である。また、島ドメインサイズの分布も狭い方が良く、島ドメインサイズは好ましくは0.05〜1μmの間に島成分の90%以上が分布することが好ましい。
【0014】
このように、ポリ乳酸とポリアミドの相溶性を高めるためにはポリアミドの脂肪族性を高くすることが有効である。例えば、ナイロン6よりもメチレン鎖長の長いナイロン11の方がポリ乳酸との相溶性に優れている。また、ナイロン6ホモポリマーは通常、ポリ乳酸とは均一ブレンド困難であるが、共重合により脂肪族性を高くし、また融点を低下させることで均一ブレンドが可能となる場合がある。なお、ナイロン6ホモポリマーであっても、適切な相溶化剤を用いたり、またナイロン6を低分子量化あるいはポリ乳酸側を高分子量化することで均一ブレンドが可能となる場合がある。
【0015】
また、本願はポリマーブレンドであるため、1分子鎖中にポリ乳酸ブロックとポリアミドブロックが交互に存在するブロック共重合とは異なり、ポリ乳酸分子鎖とポリアミド分子鎖は実質的に独立に存在していることが重要である。この状態の違いは、ホモポリマーとブレンドポリマー中でのポリアミドの融点降下により見積もることができ、ポリアミドの融点降下が3℃以下であれば、ポリ乳酸とポリアミドはほとんど共重合されておらず(エステル−アミド交換がほとんど起こっておらず)、実質的にポリ乳酸分子鎖とポリアミド分子鎖は独立に存在するポリマーブレンドの状態であることがわかる。このため、本願ではポリアミドのドメインサイズがブロック共重合の場合に比べ大きく、ポリアミドのバルクの特性を充分発揮できるメリットがある。すなわち、ブロック共重合ではスポイルされていたポリアミドの耐摩耗性や高融点が充分活かせるのである。本願ではブレンドされたポリアミドの融点降下は2℃以下であることが好ましい。
【0016】
本発明の樹脂組成物は成形性に優れているため、紡糸による繊維化や製膜によるフィルム化といったより高度な溶融成形にも適用可能である。通常、樹脂の高性能化にはガラス繊維ブレンドが利用されているが、ガラス繊維のサイズがミクロンオーダー以上であるため、繊維やフィルムに適用した場合、繊維径やフィルム厚以上のサイズとなるため、実質的に製糸や製膜は不可能であった。しかし、本発明の該ブレンドポリマーでは、島ドメインサイズは1μm以下とするため、そのような問題が無く、ポリ乳酸の高性能化、用途拡大に大いに寄与できるのである。特に、繊維および繊維製品はそれを用いた2次加工も容易であり、好ましい。
【0017】
本発明の樹脂組成物を利用した繊維では、工程通過性や製品の力学的強度を充分高く保つためには、室温での強度は1.0cN/dtex以上とすることが好ましい。また、本発明の繊維の室温での伸度は15〜70%であると、繊維製品にする際の工程通過性が向上し、好ましい。
【0018】
本発明の繊維では、沸収が0〜20%であれば繊維および繊維製品の寸法安定性が良く好ましい。
【0019】
本発明の繊維の断面形状については丸断面、中空断面、三葉断面等の多葉断面、その他の異形断面についても自由に選択することが可能である。また、繊維の形態は、長繊維、短繊維等特に制限は無く、長繊維の場合はマルチフィラメントでもモノフィラメントでも良い。
【0020】
本発明の繊維は、織物、編物、不織布の他、カップやボード等の熱圧縮成形体等の様々な繊維製品の形態を採ることができる。
【0021】
本発明の樹脂組成物により、従来の脂肪族ポリエステルの欠点を克服し、脂肪族ポリエステルを高性能化することが可能である。例えば、ポリ乳酸繊維では降伏応力が低く、力学的に寸法安定性が低いが、本発明の繊維では降伏応力が向上し、力学的な寸法安定性が改善できるのである。これにより、ウォータージェットルームやエアジェットルームのような高速織機を使用しても、緯糸が伸びることが無く織り欠点を大幅に抑制できるのである。また、ポリ乳酸繊維は融点が170℃程度であるため、アイロンをあてると糸の融解により布帛に穴が空いてしまうが、融点がポリ乳酸より高いポリアミドをブレンドすることにより、これを大幅に改善することができるのである。さらに、ポリ乳酸繊維では耐摩耗性が悪いため、軽度の擦過によりフィブリル化が発生し布帛欠点となりやすいが、耐摩耗性に優れたナイロン等をブレンドすることにより、これを大幅に改善できるのである。このように、本発明により、脂肪族ポリエステルの欠点を克服し、用途拡大に大いに寄与できるものである。
【0022】
本発明の樹脂組成物の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば以下の様な方法を採用することができる。
【0023】
すなわち、重量平均分子量12万〜20万のホモポリL乳酸とナイロン11(融点186℃)を210〜240℃で2軸押し出し混練機を用いて混練し、ポリ乳酸にナイロン11が均一ブレンドされた本願樹脂組成物を得ることができる。そして、これを通常の溶融紡糸装置を用い、210〜240℃で溶融紡糸した後、紡速1000〜7000m/分で引き取り、一旦巻き取った後、延伸温度80〜150℃、熱セット温度80〜160℃で延伸することにより、本願繊維を得ることができる。この時、熱履歴としては245℃以下とするとベースポリマーであるポリ乳酸の分解を抑制でき、好ましいのである。
【0024】
本発明のポリエステル樹脂組成物は、樹脂成形用途においてはケース、ボード、生活資材、車両用資材、産業資材等に好適に用いることができる。また、繊維用途においては、仮撚加工用の原糸、シャツやブルゾン、パンツといった衣料用途のみならず、カップやパッド等の衣料資材、カーテンやカーペット、マット、家具等のインテリアや車両内装やベルト、ネット、ロープ、重布、袋類、縫い糸、フェルト、不織布、フィルター、人工芝等の産業資材用途にも好適に用いることができる。また、フィルム、シート用途においては、包装材、ラベルの他、ラップフィルム等の生活資材、セパレーター等の産業資材にも好適に用いることができる。
【0025】
【実施例】
以下、本発明を実施例を用いて詳細に説明する。なお、実施例中の測定方法は以下の方法を用いた。
【0026】
A.脂肪族ポリエステルの重量平均分子量
試料のクロロホルム溶液にテトラヒドロフランを混合し測定溶液とした。これをゲルパーミテーションクロマトグラフィー(GPC)で測定し、ポリスチレン換算で重量平均分子量を求めた。
【0027】
B.ナイロンの相対粘度および固有粘度
ナイロン6の相対粘度は、98%硫酸溶液にナイロンペレットを溶解し、0.01g/mlの濃度に調整した後、25℃で測定した。
【0028】
ナイロン11の固有粘度は、0.5重量%のメタクレゾール溶液を調整し20℃で測定した。
【0029】
C.室温での強度および伸度
室温(25℃)で、初期試料長=200mm、引っ張り速度=200mm/分とし、JIS L1013に示される条件で荷重−伸長曲線を求めた。次に破断時の荷重値を初期の繊度で割り、それを強度とし、破断時の伸びを初期試料長で割り、伸度として強伸度曲線を求めた。
【0030】
D.沸収
沸収(%)=[(L0−L1)/L0)]×100(%)
L0:延伸糸をかせ取りし初荷重0.09cN/dtex下で測定したかせの原長
L1:L0を測定したかせを実質的に荷重フリーの状態で沸騰水中で15分間処理し、風乾後初荷重0.09cN/dtex下でのかせ長
E.ポリマーの融点
PERKIN ELMER社製DSC−7を用いて2nd runで融点を測定した。この時、試料重量を10mg、昇温速度を16℃/分とした。
【0031】
F.ブレンドポリマーのブレンド状態観察
ブレンド繊維の横断面方向に超薄切片を切り出し、透過型電子顕微鏡(TEM)にてポリアミドのブレンド状態を観察した。
【0032】
TEM装置:日立社製H−7100FA型
条 件 :加速電圧 100kV
ここで、島ドメインのサイズとしては、ドメインを円と仮定し面積から直径換算でサイズを計算した。
【0033】
G.耐摩耗テスト
繊維を総繊度が334dtexとなる様に引き揃えて編み立て、平編地を作成した。そして、120℃で生機セット後、98℃で精練し、引き続き分散染料Dianix Black BG−FS200を使用して110℃で染色後130℃で仕上げセットした。仕上げセット後の編地密度は、全水準ウエール30/inch×コース31/inchとした。そして、得られた平編地から直径120mmのサンプルを採取し、その中央部に直径6mmの穴をあけ、ASTM D 1175に規定されるテーバ摩耗試験機(Rotary Abraser)に取り付け、CS#10摩耗輪により荷重500gf(4.9N)で1000回転摩耗を行った後の生地の表面摩耗状態を観察した。そして、以下に示す等級で表し、3級以上を合格とした。
【0034】
5級:状態の変化がないもの
4級:やや毛羽立ちがあるもの
3級:毛羽立ちがやや多いもの
2級:毛羽立ちが多く、しかも糸が細くなっているもの
1級:糸切れのあるもの
H.捲縮糸の捲縮特性 CR値
捲縮糸をかせ取りし、荷重フリーの状態で沸騰水中15分間処理し、24時間風乾した。このサンプルに0.088cN/dtex(0.1gf/d)相当の荷重をかけ水中に浸漬し、2分後のかせ長L'0を測定した。次に、水中で0.088cN/dtex相当の荷重を除き0.0018cN/dtex(2mgf/d)相当の微荷重に交換し、2分後のかせ長L'1を測定した。そして下式によりCR値を計算した。
【0035】
CR(%)=[(L'0−L'1)/L'0]×100(%)
I.捲縮糸の捲縮数
捲縮糸を荷重フリーの状態で100℃熱水中で自由に収縮させた後、捲縮数を数えた。
【0036】
実施例1
ポリアミドとして固有粘度1.45のナイロン11(融点186℃)を用い、これと重量平均分子量15万のホモポリL乳酸(光学純度99%L乳酸、融点170℃)を220℃で2軸混練機を用い溶融ブレンドし、ブレンドポリマーを得た。この時、ナイロン11のブレンド比はブレンドポリマーに対し10重量%とした。これの融点を測定したところ170℃にポリ乳酸、186℃にナイロン11の融点が観測された。このブレンドポリマーを乾燥し、紡糸温度を220℃として溶融紡糸し、紡出した糸条5をチムニー4により25℃の冷却風で冷却固化させた後、集束給油ガイド6により繊維用油剤を塗布し、交絡ガイド7により糸に交絡を付与した(図2)。これの溶融紡糸性には全く問題が無く、100kg巻き取りでの糸切れはゼロであった。その後、周速1250m/分の非加熱の第1引き取りローラー8で引き取った後、非加熱の第2引き取りローラー9を介し巻き取った。この糸を第1ローラー13温度90℃で予熱した後、3.2倍に延伸し、第2ローラー14で130℃で熱セットを行い、非加熱の第3ローラー15を介し巻き取り、84dtex、36フィラメント、丸断面の延伸糸16を得た(図3)。ここでの延伸性にも全く問題が無く、100kg巻き取りでの糸切れはゼロであった。
【0037】
得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、図1に示すように均一に分散した海島構造を採っており、島成分のドメインサイズは直径換算で0.05〜0.3μmであった。
【0038】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、筒編み地に穴が空くことは無く、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が格段に向上していた。
【0039】
実施例2
ナイロン11のブレンド比を3重量%とした以外は実施例1と同様に、ブレンドポリマーを得た。これの融点を測定したところ、170℃にポリ乳酸、186℃にナイロン11の融点が観測された。そして、これの紡糸、延伸を実施例1と同様に行い84dtex、72フィラメント、丸断面の延伸糸を得た。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.3μmであった。
【0040】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が向上していたが、筒編み地にところどころに小さな穴が空いた。
【0041】
実施例3
ナイロン11のブレンド比を20重量%とし、混練温度を225℃とした以外は実施例1と同様に、ブレンドポリマーを得た。これの融点を測定したところ、170℃にポリ乳酸、185℃にナイロン11の融点が観測された。また、これのTEM観察を行ったところ、均一な海島構造をしており、島ドメインサイズは直径換算で0.5〜2.0μmであった。そして、紡糸温度225℃で実施例1と同様に、これの紡糸、延伸を行い84dtex、72フィラメント、丸断面の延伸糸を得た。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.4μmであった。
【0042】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、筒編み地に穴が空くことは無く、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が格段に向上していた。
【0043】
実施例4
ナイロン11のブレンド比を35重量%とし、混練温度を230℃とした以外は実施例1と同様に、ブレンドポリマーを得た。これの融点を測定したところ、169℃にポリ乳酸、184℃にナイロン11の融点が観測された。そして、紡糸温度230℃で実施例1と同様に、これの紡糸、延伸を行い84dtex、24フィラメント、丸断面の延伸糸を得た。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.5μmであった。
【0044】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、筒編み地に穴が空くことは無く、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が格段に向上していた。
【0045】
実施例5
溶融ブレンド時に、減粘剤としてε−カプロラクタムを0.5重量%添加した以外は実施例1と同様に、ブレンドポリマーを得た。これの融点を測定したところ、170℃にポリ乳酸、186℃にナイロン11の融点が観測された。そして、実施例1と同様に、これの紡糸、延伸(延伸倍率3.3倍)を行い84dtex、144フィラメント、丸断面の延伸糸を得た。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.9μmであった。この強伸度曲線を図4に示すが、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ降伏応力が大幅に向上していた。
【0046】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、筒編み地に穴が空くことは無く、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が格段に向上していた。
【0047】
実施例6
ホモポリL乳酸の重量平均分子量を20万(光学純度99%L乳酸、融点170℃)とし、混練温度235℃とした以外は実施例1と同様にブレンドポリマーを得た。これの融点を測定したところ、170℃にポリ乳酸、186℃にナイロン11の融点が観測された。そして、紡糸温度を240℃、第1引き取りローラー8の周速を6000m/分とした以外は実施例5と同様に紡糸を行い、84dtex、36フィラメントの糸を得た。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.9μmであった。
【0048】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、筒編み地に穴が空くことは無く、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が格段に向上していた。
【0049】
実施例7
ポリアミドとして相対粘度2.3の低分子量ナイロン6(融点223℃)を用い、これと重量平均分子量20万のホモポリL乳酸(光学純度99%L乳酸、融点170℃)を245℃で2軸混練機を用い溶融ブレンドし、ブレンドポリマーを得た。これの融点を測定したところ、170℃にポリ乳酸、223℃にナイロン6の融点が観測された。このブレンドポリマーを乾燥し、紡糸温度を245℃として溶融紡糸し、実施例1と同様に溶融紡糸、延伸を行った。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.9μmであった。
【0050】
さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、筒編み地に穴が空くことは無く、従来のポリ乳酸繊維(比較例1)に比べ耐熱性が格段に向上していた。
【0051】
比較例1
実施例1で使用したポリ乳酸を乾燥した後、220℃で溶融紡糸し、紡出した糸条5をチムニー4により25℃の冷却風で糸を冷却固化させた後、集束給油ガイド6により繊維用油剤を塗布し、交絡ガイド7により糸に交絡を付与した(図2)。その後、周速1250m/分の非加熱の第1引き取りローラー8で引き取った後、非加熱の第2引き取りローラー9を介して糸を巻き取った。この未延伸糸11を第1ローラー13温度90℃で予熱した後、2.8倍に延伸し、第2ローラー14で130℃で熱セットを行い、非加熱の第3ローラー15を介し巻き取り、84dtex、24フィラメント、丸断面の延伸糸を得た(図3)。これの90℃での強伸度曲線を図4、物性値を表1に示すが、降伏応力が低いものであった。さらにこの繊維を筒編みし、170℃でアイロン掛けテストを行ったが、ポリ乳酸繊維の融解のため筒編み地に大きな穴が空き、耐熱性が不良なものであった。
【0052】
比較例2
ポリアミドとして相対粘度3.4の高分子量ナイロン6(融点225℃)を用い、混練温度、紡糸温度を250℃として実施例7と同様にポリ乳酸にナイロン6をブレンドし、溶融紡糸を行ったが、糸が五月雨状になり、巻き取り不能であった。この五月雨糸の糸横断面のTEM観察を行ったところ、島ドメインサイズが大きく直径換算で20μm以上であった。
【0053】
【表1】
実施例8
実施例1〜7で得た繊維に、延伸倍率1.35倍、ヒーター温度130℃、加工速度400m/分でフリクションディスク仮撚加工を施した。加工性に問題無く、糸切れ、毛羽は発生しなかった。また、捲縮特性の指標であるCR値は20%を超え仮撚加工糸として充分な捲縮を有していた。そして、これらの耐摩耗テストを行ったところ、表2に示すように実施例1〜7の繊維を原糸とした仮撚加工糸は優れた耐摩耗性を示した。
【0054】
【表2】
比較例3
比較例1で得た従来ポリ乳酸繊維に、延伸倍率1.35倍、ヒーター温度130℃、加工速度400m/分でフリクションディスク仮撚加工を施したが、熱板上で糸が弛み糸かけ不能であった。次に、熱板温度110℃に下げて加工を施したところ、やはり糸かけに問題があったが、糸を巻き取ることは可能であった。捲縮特性の指標であるCR値は21%と充分なものであったが、耐摩耗性は2級と不良であった(表2)。
【0055】
実施例9
実施例8において、実施例5を加工原糸として得られた仮撚加工糸を経糸および緯糸に用い、ウォータージェットルームで平織りを作製した。得られた平織りを常法にしたがい60℃で精練した後、140℃で中間セットを施した。これは、織り欠点はなく品位に優れたものであった。さらに常法にしたがい110℃で染色した。得られた布帛は、きしみ感、ソフト感があり、衣料用として優れた風合いを有していた。また、染色斑も無く品位に優れたものであった。
【0056】
比較例4
比較例3で得られた仮撚加工糸を用い実施例9と同様に平織りを作製した。しかし、緯糸打ち込み時の張力により緯糸が伸びてしまい、織り欠点が多発した。これを実施例9同様に染色したところ染色斑が多発し品位に劣るものであった。
【0057】
実施例10
実施例1で得たブレンドポリマーを溶融紡糸し、これを1600m/分で引き取りトウとし、90℃水槽中で4倍に延伸した。そして、クリンパーを通した後、カットし、90℃で弛緩熱処理を施し、単糸繊度6dtex、繊維長60mmのカットファイバーを得た。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.3μmであった。これを220℃で熱圧縮成形し厚さ3mmのボードを得た。
【0058】
一般にポリマーが非晶の場合はガラス転移温度を超えると急激に軟化するが、ポリマーが一旦結晶化すると、軟化温度をガラス転移温度より高くすることが可能であり、場合によっては融点付近まで軟化を抑制できる場合がある。このため、該ボードの耐熱性を以下のようにして評価した。すなわち、得られたボードを幅2cmにカットし、支点間距離50cmとして、中心に1kgの重りを乗せ、80℃で20分間保持した。これを冷却後、重りを取り去り、ボードの変形を観察した。ここで得られたボードはポリL乳酸単独のもの(比較例5)とは異なり、変形は観測されず、耐熱性が向上していることが確認できた。
【0059】
比較例5
比較例1で使用したポリ乳酸を用いた以外は、実施例10と同様にしてボードを得た。しかしながら、このボードはほとんど結晶化しておらず、実施例10と同様の80℃で荷重を加える耐熱性評価を行ったところ、変形が観測され耐熱性に劣るものであった。
【0060】
実施例11
実施例1で得られたブレンドポリマーを乾燥し、230℃で溶融紡糸を行った。このとき、口金吐出孔はY型とし、その口金吐出孔長は0.5mmのものを用いた。紡出糸は800m/分で引き取り、次いで、1段目の延伸倍率を1.4倍、トータル倍率を4.0倍の条件で2段延伸を行い、さらにジェットノズルを用いて捲縮を付与してから450dtex、90フィラメントのカーペット用の嵩高加工糸を巻き取った。得られた繊維の糸横断面のTEM観察を行ったところ、均一に分散した海島構造を採っており、島ドメインサイズは直径換算で0.05〜0.3μmであった。これの捲縮数は15個/mであり、良好な捲縮を示した。
【0061】
比較例6
比較例1で使用したポリ乳酸を用いた以外は、実施例11と同様にしてカーペット用嵩高加工糸を得た。これの捲縮数は6個/mであり、不充分な捲縮であった。
【0071】
【発明の効果】
本発明の脂肪族ポリエステルにポリアミドが均一ブレンドされていることを特徴とする樹脂組成物を使用することにより、脂肪族ポリエステルの欠点であった力学特性や耐熱性、耐摩耗性を大幅に向上することができ、脂肪族ポリエステルの用途展開を大きく拡げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のブレンドポリマー内のポリアミドと脂肪族ポリエステルのブレンド状態を示すTEM写真である。図1(a)はTEM写真の複写、図1(b)はTEM写真である。
【図2】紡糸装置を示す図である。
【図3】延伸装置を示す図である。
【図4】従来ポリ乳酸繊維およびナイロン11ブレンド繊維の強伸度曲線を示す図である。
【符号の説明】
1:スピンブロック
2:紡糸パック
3:口金
4:チムニー
5:糸条
6:集束給油ガイド
7:交絡ガイド
8:第1引き取りローラー
9:第2引き取りローラー
10:巻き取り糸
11:未延伸糸
12:フィードローラー
13:第1ローラー
14:第2ローラー
15:第3ローラー
16:延伸糸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a high performance resin composition in which polyamide is uniformly blended with aliphatic polyester.
[0002]
[Prior art]
Recently, there has been a strong demand for the development of polymer materials that can be decomposed in the natural environment in response to environmental problems on a global scale, and research and development of various polymers such as aliphatic polyesters and attempts to put them into practical use are active. It has become. Attention has been focused on polymers that are degraded by microorganisms, that is, biodegradable polymers.
[0003]
On the other hand, most of the conventional polymers are made from petroleum resources, but they have been stored in the ground since the geological era due to the fact that the petroleum resources will be depleted in the future and that they are consumed in large quantities. There is concern that carbon dioxide will be released into the atmosphere and global warming will become more serious. However, if a polymer can be synthesized using plant resources that grow by taking in carbon dioxide from the atmosphere, it is possible not only to suppress global warming by carbon dioxide circulation, but also to solve the problem of resource depletion at the same time. . For this reason, attention has been focused on polymers using plant resources as raw materials, that is, polymers using biomass.
[0004]
From the above two points, biodegradable polymers using biomass attract great attention and are expected to replace conventional polymers made from petroleum resources. However, biodegradable polymers using biomass generally have problems such as low mechanical properties and heat resistance and high cost. As a biodegradable polymer utilizing biomass that can solve these problems, polylactic acid, which is a kind of aliphatic polyester, is currently attracting the most attention. Polylactic acid is a polymer made from lactic acid obtained by fermenting starch extracted from plants. Among biodegradable polymers using biomass, it has the best balance of mechanical properties, heat resistance, and cost. Development of resin products, fibers, films, sheets, and the like using this has been performed at a rapid pitch.
[0005]
However, even the most promising polylactic acid has several drawbacks compared to conventional petroleum-based polymers such as nylon. Among these, the large ones include low mechanical properties, heat resistance, and wear resistance. For this reason, it is conceivable to blend, for example, nylon 6 with polylactic acid to compensate for the above-mentioned drawbacks. However, nylon 6 usually has a problem that it is not compatible with polylactic acid and cannot be uniformly blended. Nylon 6 has a melting point of about 225 ° C., which is significantly higher than that of polylactic acid of about 170 ° C., and the process temperature of the polymer blend needs to be 250 ° C. or higher, which is the thermal decomposition temperature of polylactic acid. Thus, it has been difficult to uniformly blend polylactic acid with nylon.
[0006]
JP-A-7-173282 discloses an example of block copolymerization of nylon 6 and polycaprolactone, which is a kind of aliphatic polyester, in combination with a large amount of a compatibilizer. To be sure, if a technique called block copolymerization with a large amount of compatibilizer is used, polycaprolactone blocks and nylon 6 blocks should be alternately present in one molecular chain, even if the polymer blending is usually difficult. Can be mixed uniformly. However, in the block copolymerization, the melting point is remarkably lowered, and the melting point = 201 to 214 ° C. (melting point drop = 11 to 24 ° C.) even in nylon 6, which is a high melting point component. For this reason, the excellent heat resistance of nylon could not be fully utilized. Further, since the nylon 6 block domain is too small, the excellent wear resistance which is the bulk characteristic of nylon 6 cannot be fully utilized. In addition, since the temperature of the block copolymerization process reaches a high temperature of 260 ° C., when this is applied to polylactic acid as it is, there is a problem that significant thermal decomposition of polylactic acid occurs. Furthermore, halogenated aromatic monohydroxy compounds such as p-chlorophenol used as a compatibilizer are not only harmful to the human body, but also have a problem of high environmental burden.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is mainly composed of an aliphatic polyester that has excellent mechanical properties, heat resistance, and wear resistance, and has never existed before.Textiles and textile productsIs to provide.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The above purpose isPolylactic acidIt has a sea-island structure in which polyamide is blended, and the domain size of the island component is 0.0011It is characterized by being μmFiber and the fiberAt least part ofFiber productsIs achieved.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present inventionUpoLilactic acid refers to a product obtained by polymerizing lactic acid, and the optical purity of L-form or D-form is preferably 90% or more, since the melting point is high. Moreover, in the range which does not impair the property of polylactic acid, you may copolymerize components other than lactic acid, or may contain additives, such as a polymer other than polylactic acid, particle | grains, a flame retardant, and an antistatic agent. However, from the viewpoint of biomass utilization and biodegradability, it is important that the lactic acid monomer is 50% by weight or more as a polymer. The lactic acid monomer is preferably 75% by weight or more, more preferably 96% by weight or more. Further, the molecular weight of the polylactic acid polymer is preferably 50,000 to 500,000 in terms of weight average molecular weight, which is preferable because of a good balance between mechanical properties and moldability.
[0010]
The polyamide in the present invention refers to a polymer having an amide bond such as nylon, and examples thereof include nylon 6 and nylon 11. The polyamide may be a homopolymer or a copolymer, and may further contain additives such as particles, a flame retardant, and an antistatic agent.
[0011]
Also,Polylactic acidSince the melting point of the polyamide is 170 ° C. or lower, the melting point of the polyamide is preferably 250 ° C. or lower, more preferably 210 ° C. or lower in consideration of lowering the blending temperature as much as possible. On the other hand, considering the heat resistance of the blend polymer, the melting point of the polyamide is preferably 150 ° C. or higher. Also,Polylactic acidIn order to improve the moldability of the blend polymer resin in which polyamide is blended with and the dimensional stability of the molded product, the blend polymer resin is preferably crystalline. For this reason, it is preferable that the polyamide to be blended is also crystalline. In addition, if a melting peak can be observed in the differential scanning calorimeter (DSC) measurement, it can be determined that the polymer is crystalline.
[0012]
In consideration of the biodegradability of the blend polymer resin, the blend ratio of polyamide is preferably 40% by weight or less based on the entire blend polymer resin. on the other hand,Polylactic acidConsidering the point of improving the characteristics, the blend ratio of polyamide is preferably 5% by weight or more. The blend ratio of the polyamide is preferably 10 to 30% by weight.
[0013]
In the present invention,Polylactic acidIt is important that the polyamide and the polyamide are uniformly blended. Here, the uniform blending means the following state. That is, the slice of the blend polymer molded body has a so-called sea-island structure by observation with a transmission electron microscope (TEM), and the size of the island domain is 0.001 in terms of diameter.1It means a state where it is reduced to μm. SpecialWith fiberIf you doDiameterSince it is often smaller than 20 μm, the size of the island domain is 0.001 in terms of diameter.1μm or lessThis is very important. In addition, it is preferable that the distribution of the island domain size is narrow, and it is preferable that 90% or more of the island component is distributed between 0.05 to 1 μm.
[0014]
in this way,Polylactic acidIt is effective to increase the aliphaticity of the polyamide in order to increase the compatibility of the polyamide. For example, nylon 11 with a longer methylene chain length than nylon 6Polylactic acidExcellent compatibility with. Nylon 6 homopolymer is usuallyPolylactic acidIt is difficult to uniformly blend, but there are cases where uniform blending is possible by increasing the aliphaticity by copolymerization and lowering the melting point. Even if nylon 6 homopolymer is used, an appropriate compatibilizing agent is used, or nylon 6 is reduced in molecular weight orPolylactic acidUniform blending may be possible by increasing the molecular weight on the side.
[0015]
In addition, since the present application is a polymer blend,Polylactic acidUnlike block copolymer where blocks and polyamide blocks exist alternately,Polylactic acidIt is important that the molecular chain and the polyamide molecular chain exist substantially independently. This difference in state can be estimated by the melting point drop of the polyamide in the homopolymer and the blend polymer. If the melting point drop of the polyamide is 3 ° C. or less,Polylactic acidAnd polyamide are hardly copolymerized (almost no ester-amide exchange)Polylactic acidIt can be seen that the molecular chain and the polyamide molecular chain are in the state of a polymer blend that exists independently. For this reason, in this application, the domain size of polyamide is large compared with the case of block copolymerization, and there exists a merit which can fully exhibit the bulk characteristic of polyamide. In other words, the wear resistance and high melting point of the spoiled polyamide can be fully utilized in block copolymerization. In this application, it is preferable that the melting point fall of the blended polyamide is 2 degrees C or less.
[0016]
Since the resin composition of the present invention is excellent in moldability, it can be applied to higher melt molding such as fiber formation by spinning and film formation by film formation. Usually, glass fiber blends are used to improve the performance of resins. However, since the size of glass fibers is on the order of micron or more, when applied to fibers or films, the fiber diameter or film thickness is exceeded. Thus, it was practically impossible to produce yarn or film. However, in the blend polymer of the present invention, the island domain size is 1 μm or less.RutaTherefore, there is no such problem,Polylactic acidIt can greatly contribute to the enhancement of performance and the expansion of applications. In particular, fibers and fiber products are preferable because secondary processing using them is easy.
[0017]
In the fiber using the resin composition of the present invention, the strength at room temperature is preferably 1.0 cN / dtex or more in order to keep the process passability and the mechanical strength of the product sufficiently high. Moreover, when the elongation at room temperature of the fiber of the present invention is 15 to 70%, the process passability in making a fiber product is improved, which is preferable.
[0018]
In the fiber of the present invention, if the boiling yield is 0 to 20%, the dimensional stability of the fiber and the fiber product is good and preferable.
[0019]
Regarding the cross-sectional shape of the fiber of the present invention, a round cross-section, a hollow cross-section, a multi-leaf cross-section such as a trilobal cross-section, and other irregular cross-sections can be freely selected. The form of the fiber is not particularly limited, such as long fiber or short fiber. In the case of long fiber, it may be multifilament or monofilament.
[0020]
The fiber of this invention can take the form of various textile products, such as hot compression molded objects, such as a cup and a board, besides a textile fabric, a knitted fabric, and a nonwoven fabric.
[0021]
With the resin composition of the present invention, it is possible to overcome the disadvantages of conventional aliphatic polyesters and to improve the performance of aliphatic polyesters. For example, polylactic acid fibers have low yield stress and mechanically low dimensional stability, but the fibers of the present invention have improved yield stress and can improve mechanical dimensional stability. Thereby, even if a high-speed loom such as a water jet loom or an air jet loom is used, the weft defect does not stretch and the weaving defects can be greatly suppressed. In addition, polylactic acid fiber has a melting point of about 170 ° C, so when ironing it causes holes in the fabric due to the melting of the yarn, but this is greatly improved by blending polyamide with a higher melting point than polylactic acid. It can be done. Furthermore, since polylactic acid fibers have poor abrasion resistance, fibrillation is likely to occur due to slight rubbing, which tends to be a fabric defect, but this can be greatly improved by blending nylon with excellent abrasion resistance. . Thus, according to the present invention, the disadvantages of aliphatic polyester can be overcome and greatly contribute to the expansion of applications.
[0022]
Although the manufacturing method of the resin composition of this invention is not specifically limited, For example, the following methods are employable.
[0023]
That is, homopoly L lactic acid having a weight average molecular weight of 120,000 to 200,000 and nylon 11 (melting point 186 ° C.) are kneaded using a biaxial extrusion kneader at 210 to 240 ° C., and the nylon 11 is uniformly blended with polylactic acid. A resin composition can be obtained. And after melt-spinning this at 210-240 degreeC using a normal melt spinning apparatus, after taking up at a spinning speed 1000-7000 m / min and winding up once, extending | stretching temperature 80-150 degreeC, heat set temperature 80- By drawing at 160 ° C., the present fiber can be obtained. At this time, if the heat history is 245 ° C. or lower, the decomposition of the polylactic acid as the base polymer can be suppressed, which is preferable.
[0024]
The polyester resin composition of the present invention can be suitably used for cases, boards, life materials, vehicle materials, industrial materials, etc. in resin molding applications. Also, in textile applications, not only garments such as false twisting yarns, shirts, blousons, and pants, but also clothing materials such as cups and pads, interiors such as curtains, carpets, mats, and furniture, vehicle interiors, and belts. , Nets, ropes, heavy cloths, bags, sewing threads, felts, non-woven fabrics, filters, artificial turf, and other industrial materials. In addition, in film and sheet applications, it can be suitably used for packaging materials, labels, living materials such as wrap films, and industrial materials such as separators.
[0025]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. In addition, the measuring method in an Example used the following method.
[0026]
A. Weight average molecular weight of aliphatic polyester
Tetrahydrofuran was mixed with the chloroform solution of the sample to obtain a measurement solution. This was measured by gel permeation chromatography (GPC), and the weight average molecular weight was determined in terms of polystyrene.
[0027]
B. Relative viscosity and intrinsic viscosity of nylon
The relative viscosity of nylon 6 isDissolve nylon pellets in 98% sulfuric acid solution,0.01 g / mlTo concentrationAdjustAfter, Measured at 25 ° C.
[0028]
The intrinsic viscosity of nylon 11 was measured at 20 ° C. by adjusting a 0.5 wt% metacresol solution.
[0029]
C. Strength and elongation at room temperature
At room temperature (25 ° C.), an initial sample length = 200 mm, a pulling rate = 200 mm / min, and a load-elongation curve was obtained under the conditions shown in JIS L1013. Next, the load value at the time of breaking was divided by the initial fineness, which was taken as the strength, the elongation at break was divided by the initial sample length, and a strong elongation curve was obtained as the elongation.
[0030]
D. Boiling
Boiling yield (%) = [(L0−L1) / L0)] × 100 (%)
L0: Original length of the skein measured with an initial load of 0.09 cN / dtex after scraping the drawn yarn
L1: The skein measured at L0 was treated in boiling water for 15 minutes in a substantially load-free state, and after air drying, the skein length under an initial load of 0.09 cN / dtex
E. Melting point of polymer
The melting point was measured at 2nd run using DSC-7 manufactured by PERKIN ELMER. At this time, the sample weight was 10 mg, and the rate of temperature increase was 16 ° C./min.
[0031]
F. Observation of blend state of blend polymer
An ultrathin section was cut in the cross-sectional direction of the blended fiber, and the blended state of the polyamide was observed with a transmission electron microscope (TEM).
[0032]
TEM equipment: Hitachi H-7100FA type
Condition: Acceleration voltage 100kV
Here, as the size of the island domain, the domain was assumed to be a circle, and the size was calculated in terms of diameter from the area.
[0033]
G. Wear resistance test
Fibers were drawn and knitted so as to have a total fineness of 334 dtex to create a flat knitted fabric. Then, after setting the raw machine at 120 ° C., scouring at 98 ° C., and subsequently using the disperse dye Dianix Black BG-FS200, dyeing at 110 ° C. and finishing setting at 130 ° C. The density of the knitted fabric after the finishing set was set to all levels of wale 30 / inch × course 31 / inch. Then, a sample having a diameter of 120 mm is taken from the obtained flat knitted fabric, a hole having a diameter of 6 mm is made in the center, and attached to a Taber abrasion tester (Rotary Abraser) defined in ASTM D 1175, and CS # 10 wear is performed. The surface wear state of the fabric after 1000 rotation wear with a load of 500 gf (4.9 N) was observed with a ring. And it represented with the grade shown below and made the 3rd grade or more the pass.
[0034]
Grade 5: No change in state
Grade 4: Somewhat fuzzy
3rd grade: Slightly fuzzy
Second grade: A lot of fluff and thin yarn
First grade: those with thread breakage
H. Crimp characteristics of crimped yarn CR value
The crimped yarn was scraped off, treated in boiling water for 15 minutes in a load-free state, and air-dried for 24 hours. The sample was immersed in water under a load equivalent to 0.088 cN / dtex (0.1 gf / d), and the skein length L′ 0 after 2 minutes was measured. Next, the load corresponding to 0.088 cN / dtex was removed in water and replaced with a fine load equivalent to 0.0019 cN / dtex (2 mgf / d), and the skein length L′ 1 after 2 minutes was measured. And CR value was calculated by the following formula.
[0035]
CR (%) = [(L′ 0−L′1) / L′ 0] × 100 (%)
I. Number of crimps of crimped yarn
After the crimped yarn was freely shrunk in 100 ° C. hot water in a load-free state, the number of crimps was counted.
[0036]
Example 1
Nylon 11 having an intrinsic viscosity of 1.45 (melting point: 186 ° C.) is used as the polyamide, and this is mixed with homopoly L lactic acid (optical purity 99% L lactic acid, melting point 170 ° C.) having a weight average molecular weight of 150,000 at 220 ° C. in a biaxial kneader. Using the melt blend, a blend polymer was obtained. At this time, the blend ratio of nylon 11 was 10% by weight with respect to the blend polymer. When the melting point of this was measured, polylactic acid was observed at 170 ° C., and the melting point of nylon 11 was observed at 186 ° C. The blended polymer is dried, melt-spun at a spinning temperature of 220 ° C., and the spun yarn 5 is cooled and solidified by a chimney 4 with a cooling air of 25 ° C., and then a fiber oil agent is applied by a focused oiling guide 6. The yarn was entangled with the entanglement guide 7 (FIG. 2). There was no problem with the melt spinnability, and there was no yarn breakage after 100 kg winding. Thereafter, the film was taken up by the non-heated first take-up roller 8 at a peripheral speed of 1250 m / min, and then wound up through the non-heated second take-up roller 9. The yarn was preheated at a first roller 13 temperature of 90 ° C., stretched 3.2 times, heat-set at 130 ° C. with the second roller 14, wound through an unheated third roller 15, 84 dtex, A drawn filament 16 having 36 filaments and a round cross section was obtained (FIG. 3). There was no problem with the stretchability here, and there was no yarn breakage after winding 100 kg.
[0037]
When TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, the sea island structure was uniformly dispersed as shown in FIG. 1, and the domain size of the island component was 0.05 to 0.3 μm in terms of diameter. there were.
[0038]
Further, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C., but there was no hole in the knitted fabric, and the heat resistance was significantly improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1). It was.
[0039]
Example 2
A blend polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blend ratio of nylon 11 was 3% by weight. When the melting point of this was measured, polylactic acid was observed at 170 ° C., and the melting point of nylon 11 was observed at 186 ° C. Then, spinning and drawing were performed in the same manner as in Example 1 to obtain a drawn yarn having 84 dtex, 72 filaments, and a round cross section. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.3 μm in terms of diameter.
[0040]
Furthermore, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C. The heat resistance was improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1), but there were small holes in the knitted fabric. It was.
[0041]
Example 3
A blend polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blend ratio of nylon 11 was 20% by weight and the kneading temperature was 225 ° C. When the melting point of this was measured, the melting point of polylactic acid at 170 ° C. and the melting point of nylon 11 at 185 ° C. were observed. Moreover, when this TEM observation was performed, it had the uniform sea island structure, and the island domain size was 0.5-2.0 micrometers in conversion of the diameter. Then, in the same manner as in Example 1, spinning and stretching were performed at a spinning temperature of 225 ° C. to obtain a stretched yarn having 84 dtex, 72 filaments and a round cross section. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea-island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.4 μm in terms of diameter.
[0042]
Further, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C., but there was no hole in the knitted fabric, and the heat resistance was significantly improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1). It was.
[0043]
Example 4
A blend polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the blend ratio of nylon 11 was 35% by weight and the kneading temperature was 230 ° C. When the melting point of this was measured, the melting point of polylactic acid was observed at 169 ° C. and nylon 11 was observed at 184 ° C. Then, in the same manner as in Example 1, spinning and drawing were performed at a spinning temperature of 230 ° C. to obtain a drawn yarn having 84 dtex, 24 filaments and a round cross section. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.5 μm in terms of diameter.
[0044]
Further, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C., but there was no hole in the knitted fabric, and the heat resistance was significantly improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1). It was.
[0045]
Example 5
A blend polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.5% by weight of ε-caprolactam was added as a thickener during melt blending. When the melting point of this was measured, polylactic acid was observed at 170 ° C., and the melting point of nylon 11 was observed at 186 ° C. Then, in the same manner as in Example 1, spinning and stretching (stretching ratio: 3.3 times) were performed to obtain a stretched yarn having 84 dtex, 144 filaments and a round cross section. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea-island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.9 μm in terms of diameter. This strong elongation curve is shown in FIG. 4, and the yield stress was significantly improved as compared with the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1).
[0046]
Further, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C., but there was no hole in the knitted fabric, and the heat resistance was significantly improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1). It was.
[0047]
Example 6
A blend polymer was obtained in the same manner as in Example 1 except that the weight average molecular weight of homopoly L lactic acid was 200,000 (optical purity 99% L lactic acid, melting point 170 ° C.) and kneading temperature 235 ° C. When the melting point of this was measured, polylactic acid was observed at 170 ° C., and the melting point of nylon 11 was observed at 186 ° C. Then, spinning was carried out in the same manner as in Example 5 except that the spinning temperature was 240 ° C. and the peripheral speed of the first take-up roller 8 was 6000 m / min, and an 84 dtex, 36 filament yarn was obtained. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea-island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.9 μm in terms of diameter.
[0048]
Further, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C., but there was no hole in the knitted fabric, and the heat resistance was significantly improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1). It was.
[0049]
Example 7
Low molecular weight nylon 6 with a relative viscosity of 2.3 (melting point: 223 ° C.) is used as the polyamide, and this is mixed with homopoly-L lactic acid with a weight average molecular weight of 200,000 (optical purity 99% L lactic acid, melting point: 170 ° C.) at 245 ° C. The blended polymer was obtained by melt blending using a machine. When the melting point of this was measured, polylactic acid was observed at 170 ° C., and the melting point of nylon 6 was observed at 223 ° C. This blend polymer was dried, melt spun at a spinning temperature of 245 ° C., and melt spun and stretched in the same manner as in Example 1. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea-island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.9 μm in terms of diameter.
[0050]
Further, this fiber was knitted and ironed at 170 ° C., but there was no hole in the knitted fabric, and the heat resistance was significantly improved compared to the conventional polylactic acid fiber (Comparative Example 1). It was.
[0051]
Comparative Example 1
The polylactic acid used in Example 1 was dried, melt-spun at 220 ° C., and the spun yarn 5 was cooled and solidified by a chimney 4 with a cooling air of 25 ° C., and then the fiber was fed by a focused oiling guide 6. The oil agent was applied and entangled with the entanglement guide 7 (FIG. 2). Thereafter, the yarn was taken up by the non-heated first take-up roller 8 at a peripheral speed of 1250 m / min, and then wound around the non-heated second take-up roller 9. This undrawn yarn 11 is preheated at a first roller 13 temperature of 90 ° C., then drawn 2.8 times, heat-set at 130 ° C. with a second roller 14, and wound through an unheated third roller 15. , 84 dtex, 24 filaments, a drawn yarn having a round cross section was obtained (FIG. 3). The strong elongation curve at 90 ° C. is shown in FIG. 4 and the physical properties are shown in Table 1. The yield stress was low. Further, this fiber was knitted in a tube and subjected to an ironing test at 170 ° C., but due to melting of the polylactic acid fiber, a large hole was formed in the knitted fabric, and the heat resistance was poor.
[0052]
Comparative Example 2
PoA high molecular weight nylon 6 having a relative viscosity of 3.4 (melting point: 225 ° C.) was used as the lyamide, and the kneading temperature and the spinning temperature were 250 ° C., and nylon 6 was blended with polylactic acid in the same manner as in Example 7 and melt spinning was performed. The yarn became rainy in May and could not be wound. When the TEM observation of the cross section of this May rain thread was performed, the island domain size was large and was 20 μm or more in terms of diameter.
[0053]
[Table 1]
Example 8
The fibers obtained in Examples 1 to 7 were subjected to friction disk false twisting at a draw ratio of 1.35 times, a heater temperature of 130 ° C., and a processing speed of 400 m / min. There was no problem in processability, and thread breakage and fluff did not occur. Further, the CR value, which is an indicator of crimp characteristics, exceeded 20% and had sufficient crimp as a false twisted yarn. And when these abrasion resistance tests were performed, as shown in Table 2, the false twisted yarns using the fibers of Examples 1 to 7 as the raw yarn showed excellent abrasion resistance.
[0054]
[Table 2]
Comparative Example 3
The conventional polylactic acid fiber obtained in Comparative Example 1 was subjected to friction disk false twisting at a draw ratio of 1.35 times, a heater temperature of 130 ° C., and a processing speed of 400 m / min. Met. Next, when the hot plate temperature was lowered to 110 ° C. and processing was performed, there was still a problem with threading, but it was possible to wind the thread. The CR value, which is an index of crimp characteristics, was 21%, but the wear resistance was grade 2 and poor (Table 2).
[0055]
Example 9
In Example 8, the false twisted yarn obtained by using Example 5 as a processing raw yarn was used for warp and weft to produce a plain weave in a water jet loom. The obtained plain weave was scoured at 60 ° C. according to a conventional method, and then an intermediate set was applied at 140 ° C. This was excellent in quality without any weaving defects. Furthermore, it dye | stained at 110 degreeC according to the conventional method. The obtained fabric had a squeaky feeling and a soft feeling, and had an excellent texture for clothing. Moreover, there was no dyeing spot and it was excellent in quality.
[0056]
Comparative Example 4
A plain weave was produced in the same manner as in Example 9 using the false twisted yarn obtained in Comparative Example 3. However, the wefts were stretched by the tension at the time of driving the wefts, resulting in frequent weaving defects. When this was dyed in the same manner as in Example 9, stained spots were frequently generated and the quality was poor.
[0057]
Example 10
The blend polymer obtained in Example 1 was melt-spun, taken up at 1600 m / min as a tow, and stretched 4 times in a 90 ° C. water bath. And after passing through the crimper, it was cut and subjected to relaxation heat treatment at 90 ° C. to obtain a cut fiber having a single yarn fineness of 6 dtex and a fiber length of 60 mm. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.3 μm in terms of diameter. This was hot compression molded at 220 ° C. to obtain a board having a thickness of 3 mm.
[0058]
In general, when the polymer is amorphous, it softens rapidly when the glass transition temperature is exceeded, but once the polymer crystallizes, the softening temperature can be made higher than the glass transition temperature, and in some cases, the polymer softens to near the melting point. In some cases, it can be suppressed. For this reason, the heat resistance of the board was evaluated as follows. That is, the obtained board was cut into a width of 2 cm, a fulcrum distance of 50 cm, a weight of 1 kg was placed in the center, and held at 80 ° C. for 20 minutes. After cooling, the weight was removed and the deformation of the board was observed. The board obtained here was different from that of poly L-lactic acid alone (Comparative Example 5), and no deformation was observed, confirming that the heat resistance was improved.
[0059]
Comparative Example 5
A board was obtained in the same manner as in Example 10 except that the polylactic acid used in Comparative Example 1 was used. However, this board was hardly crystallized, and when the heat resistance evaluation was performed by applying a load at 80 ° C. as in Example 10, deformation was observed and the heat resistance was poor.
[0060]
Example 11
The blend polymer obtained in Example 1 was dried and melt-spun at 230 ° C. At this time, the nozzle discharge hole was Y-shaped, and the nozzle discharge hole length was 0.5 mm. The spun yarn is taken up at 800 m / min, then subjected to two-stage drawing under the conditions of a first-stage draw ratio of 1.4 times and a total ratio of 4.0 times, and further crimped using a jet nozzle. Then, a bulky processed yarn for a carpet of 450 dtex, 90 filament was wound up. When the TEM observation of the cross section of the yarn of the obtained fiber was performed, a uniformly dispersed sea island structure was taken, and the island domain size was 0.05 to 0.3 μm in terms of diameter. The number of crimps was 15 / m, indicating good crimps.
[0061]
Comparative Example 6
A bulky processed yarn for carpet was obtained in the same manner as in Example 11 except that the polylactic acid used in Comparative Example 1 was used. The number of crimps was 6 / m, which was insufficient.
[0071]
【The invention's effect】
By using a resin composition characterized in that a polyamide is uniformly blended with the aliphatic polyester of the present invention, the mechanical properties, heat resistance and wear resistance, which were the disadvantages of the aliphatic polyester, are greatly improved. The application development of aliphatic polyester can be greatly expanded.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a TEM photograph showing a blended state of polyamide and aliphatic polyester in a blend polymer of the present invention.FIG. 1A is a copy of a TEM photograph, and FIG. 1B is a TEM photograph.
FIG. 2 is a view showing a spinning device.
FIG. 3 is a view showing a stretching apparatus.
FIG. 4 is a diagram showing a strong elongation curve of conventional polylactic acid fiber and nylon 11 blend fiber.
[Explanation of symbols]
1: Spin block
2: Spin pack
3: Base
4: Chimney
5: Yarn
6: Focused lubrication guide
7: Confounding guide
8: First take-up roller
9: Second take-up roller
10: Winding yarn
11: Undrawn yarn
12: Feed roller
13: First roller
14: Second roller
15: Third roller
16: drawn yarn
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