JP4586287B2 - Polylactic acid false twisted yarn and production method thereof - Google Patents

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JP4586287B2 JP2001087419A JP2001087419A JP4586287B2 JP 4586287 B2 JP4586287 B2 JP 4586287B2 JP 2001087419 A JP2001087419 A JP 2001087419A JP 2001087419 A JP2001087419 A JP 2001087419A JP 4586287 B2 JP4586287 B2 JP 4586287B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮性に優れ、熱水処理後の収縮が小さく、高捲縮性、高品質であるポリ乳酸仮撚加工糸およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ポリ乳酸繊維を用いての仮撚加工は、通常のフリクション仮撚や中空スピンドル仮撚などで実施されている。これらの方法により得られる加工糸は、高捲縮性または優れた熱的寸法安定性を有しているものの、捲縮特性が良好な加工糸は沸騰水収縮率が著しく高いものであり、逆に熱的寸法安定性の優れた加工糸は捲縮特性に劣り、満足できる嵩高性を有するものではなかった。またいずれの場合にも加工糸には未解撚部分が残存する問題があり、布帛にした場合のざらつきや染色品の淡染異常など衣料用繊維としては致命的な欠点を有するものであった。このように伸縮性および熱的寸法安定性に優れ、かつ未解撚の発生のない高品質のポリ乳酸仮撚加工糸を得ることは現在のところ達成できていない。
【0003】
ポリエチレンテレフタレートやナイロン等の熱可塑性繊維は、捲縮を与えるためにフリクション仮撚およびスピンドル仮撚などの方法によって仮撚加工を行うことが一般に行われている。しかしながら、ポリ乳酸はポリエチレンテレフタレートやナイロンとはポリマー特性が大きく異なり、融点が低く、また加熱時に著しく軟化してしまうため、従来行われている条件をそのまま採用することができない。
【0004】
ポリ乳酸繊維の仮撚加工に関しては、例えば特開2000−290845号公報に提案されている。この方法は主として摩擦ディスクを用いるフリクション仮撚に関するものであり、仮撚加工時の加撚張力および解撚張力が高くならず、捲縮不良となる問題があった。高捲縮糸を得るための方法の一つとしてヒーター温度を低くして加撚張力を高くする方法があるが、それによって熱的寸法安定性が極端に悪くなるという問題が生じ、逆にヒーター温度を高くすると熱的寸法安定性は良くなるものの、フィラメント間の融着が起こったり、未解撚の発生が顕著になるという問題があった。
【0005】
特開2000−290845号公報には、中空スピンドル仮撚で製造されたポリ乳酸仮撚加工糸も述べられているが、延伸倍率が1.0倍と実質的には延伸を加えないものであるため加撚張力がほとんど発生せず十分に良好な捲縮糸とはならないものであった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、伸縮性および熱的寸法安定性に優れ、高捲縮、高品質のポリ乳酸仮撚加工糸およびその製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上述した本発明の課題は、ポリ乳酸繊維を用いた仮撚加工糸であって、該ポリ乳酸はL−乳酸および/またはD−乳酸を主たる繰り返し単位とし同一ポリマー鎖中におけるL−乳酸(あるいはD−乳酸)の比率が98%以上であり、伸縮復元率が20〜50%、沸騰水収縮率が0〜20%、未解撚部分の個数が1mあたり0〜1個であることを特徴とするポリ乳酸仮撚加工糸によって達成できる。
【0008】
また本発明の別の課題は、L−乳酸および/またはD−乳酸を主たる繰り返し単位とし同一ポリマー鎖中におけるL−乳酸(あるいはD−乳酸)の比率が98%以上であるポリ乳酸繊維を供給糸として仮撚加工を行うに際し延伸倍率1.2〜3.0倍、ヒーター温度80〜(供給糸の融点−20)℃、加撚張力0.05cN/dtex以上、解撚張力0.2cN/dtex以上の条件下で施撚体としてスピナーピンを配した中空スピンドルを用いて延伸仮撚加工を行うことを特徴とするポリ乳酸仮撚加工糸の製造方法によって達成できる
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のポリ乳酸仮撚加工糸およびその製造方法について詳細に説明する。本発明におけるポリ乳酸とは、L−乳酸および/またはD−乳酸を主たる繰り返し単位とするポリマーを意味する。ポリマーの高融点の観点から、同一ポリマー鎖中におけるL−乳酸(あるいはD−乳酸)の比率は98%以上であり、好ましくは99%以上が良い。また、ポリL−乳酸とポリD−乳酸のブレンドによるステレオコンプレックス技術を採用したものであっても良い。融点は130℃以上が好ましく、150℃以上がより好ましく、170℃以上がさらに好ましい。ここで融点とは、示差走査熱量計(DSC)測定によって得られた溶融ピークのピーク温度を意味する。
【0010】
ポリ乳酸の製造方法には、乳酸を原料として一旦環状二量体であるラクチドを生成せしめ、その後開環重合を行う二段階のラクチド法と、乳酸を原料として溶媒中で直接脱水縮合を行う一段階の直接重合法が知られている。本発明で用いられるポリ乳酸は、いずれの製法によって得られたポリ乳酸であってもよい。いずれの方法で得られた物であっても、溶融紡糸以前の段階でポリマー中に含有される環状二量体の含有量を0.1重量%以下とすることが望ましい。
【0011】
ポリ乳酸の重量平均分子量は、少なくとも5万、好ましくは少なくとも10万、より好ましくは10〜30万である。重量平均分子量が5万よりも低い場合には、繊維の強度物性が低下するため好ましくない。
【0012】
本発明におけるポリ乳酸は、L−乳酸、D−乳酸のほかにエステル形成能を有するその他の成分を共重合した共重合ポリ乳酸であってもよい。共重合可能な成分としては、グリコール酸、3−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ酪酸、4−ヒドロキシ吉草酸、6−ヒドロキシカプロン酸などのヒドロキシカルボン酸類のほか、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、ペンタエリスリトールなどの分子内に複数の水酸基を含有する化合物類またはそれらの誘導体、アジピン酸、セバシン酸、フマル酸、テレフタル酸、イソフタル酸、2,6−ナフタレンジカルボン酸、5−ナトリウムスルホイソフタル酸、5−テトラブチルホスホニウムイソフタル酸などの分子内に複数のカルボン酸基を含有する化合物類またはそれらの誘導体が挙げられる。
【0013】
また、本発明では溶融粘度を低減させるために、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネートおよびポリエチレンサクシネートのような脂肪族ポリエステルポリマーを内部可塑剤として、あるいは外部可塑剤として用いることができる。さらには、ポリ乳酸に、加水分解抑制剤、加水分解促進剤、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、抗酸化剤、着色顔料、制電剤、抗菌剤等として無機粒子や有機化合物を必要に応じて添加することができる。
【0014】
本発明のポリ乳酸仮撚加工糸とは、ポリ乳酸繊維を少なくとも供給糸の一部として用い、加撚、熱セット後、解撚することにより得られる3次元のランダム捲縮を有するフィラメントである。また、本発明のポリ乳酸仮撚加工糸は、伸縮復元率が18%〜50%、沸騰水収縮率0〜20%、未解撚状態の個数が1mあたり0〜1個であることを特徴とするものである。
【0015】
伸縮復元率とは仮撚加工糸の伸縮性を表す指標の一つであり、後記の方法によって測定される値である。この伸縮復元率は20〜50%であり、20〜40%が好ましい。20〜50%の範囲内にあれば、該加工糸で製作した布帛はソフトな風合いと伸縮性が良好なものとなる。一方、伸縮復元率が20%未満ではふくらみが足らないものとなり、50%より大きいとふかつきが生じる。
【0016】
沸騰水収縮率は0〜20%であることが良く、より好ましくは0〜15%、さらに好ましくは0〜10%である。沸騰水収縮率が0〜20%の範囲内にあれば、該加工糸は熱的寸法安定性が良好である。一方、沸騰水収縮率が20%より大きいと、熱的寸法安定性が悪く、染色工程や高次加工工程において収縮に起因する問題が生じ、取り扱いが困難となる。
【0017】
本発明の仮撚加工糸の未解撚部分の個数は1mあたり0〜1個であることが必要である。未解撚を特徴とする加工糸もあるが、1mあたり未解撚部分の個数が1個より多い場合には、染色異常の原因や加工糸のざらつき、外観面での欠点となる。未解撚部分とは、加撚時の撚りがそのまま解撚されずに残る部分をいう。
ポリ乳酸繊維の仮撚加工においては、ポリエチレンテレフタレートやナイロンと加工張力(加撚張力および解撚張力)の挙動が大きく異なり、未解撚の発生を抑制するためには従来の条件をそのまま採用することはできず特定の条件を選ぶ必要がある。
【0018】
本発明におけるポリ乳酸仮撚加工糸は、その繊維強度が2.5cN/dtex以上であることが好ましい。強度が2.5cN/dtex未満の場合には、糸加工時の毛羽発生、糸切れや製織時の糸切れ停台の原因となったり、織編物など布帛の引裂強力低下による製品強度の低下を招くため好ましくない。繊維強度はより好ましくは3.0cN/dtex、最も好ましくは3.5cN/dtex以上である。伸度に関しては、残留伸度が15〜40%となるように原糸、加工条件を設定することが、製編織時の取り扱い性、へたり性などの点から好ましい。
以上のように、ポリ乳酸繊維を用いた仮撚加工糸であって、伸縮復元率が18〜50%、沸騰水収縮率が0〜20%、未解撚部分の個数が1mあたり0〜1個であることを特徴とする伸縮性および熱収縮性に優れた、高捲縮、高品質ポリ乳酸仮撚加工糸は、今までにないポリ乳酸仮撚加工糸である。
【0019】
伸縮性および熱的寸法安定性に優れた、高捲縮、高品質のポリ乳酸仮撚加工糸を得るためには、ポリ乳酸繊維を供給糸として仮撚加工を行うに際し、延伸倍率1.2〜3.0倍、ヒーター温度80〜(供給糸の融点−20)℃、加撚張力0.05cN/dtex以上、解撚張力0.2cN/dtex以上の条件下で施撚体としてスピナーピンを配した中空スピンドルを用いて延伸仮撚加工を行うことを特徴とするポリ乳酸仮撚加工糸の製造方法により成し遂げることができる。
【0020】
仮撚加工に用いられる施撚体としては、ディスク(フリクション仮撚)およびスピナーピン(スピンドル仮撚)が主に使用されている。ディスクを用いるフリクション仮撚の場合、摩擦加撚方式であるため低い加撚張力が解撚張力へ波及して、結果、未解撚が残る捲縮不良の加工糸となることがある。一方、スピンドル仮撚の場合、スピナーピンと糸との摩擦が大きいため、仮撚回転子下流の解撚張力が十分高くなり、未解撚の発生がほとんどない良好な捲縮形態の加工糸を得ることができる。これらのことから、施撚体としてはスピナーピンを配した中空スピンドルを用いる。
【0021】
仮撚加工の際、延伸倍率は1.2〜3.0倍とする必要がある。ポリ乳酸繊維の仮撚加工では、ポリ乳酸繊維は熱板での加熱時に著しく軟化するため、延伸倍率1.005倍未満では、加撚張力がほぼゼロとなり良好な捲縮糸とならない問題がある。延伸倍率1.2〜3.0倍に延伸しながら仮撚加工を行うと、供給糸が緊張状態になり十分な捲縮糸になる加撚張力が発生する。この観点から、延伸倍率は1.2倍以上である。一方、延伸倍率が3.0倍より大きい場合、加工糸の低伸度や加工時の糸切れが問題となる。ここでいう延伸倍率とは、熱板直上のフィードローラーと中空スピンドル直下のドローローラーとの間の延伸倍率である。
【0022】
ポリ乳酸繊維の仮撚加工の際、ヒーター温度は80〜(供給糸の融点−20)℃が好ましい。ヒーター温度80℃未満では、加撚張力は十分高い値となり伸縮復元率そのものは良好であるが、沸騰水収縮率が著しく高くなるため熱的寸法安定性が悪くなり、染色工程や高次加工工程において収縮に起因する問題が生じ、取り扱いが困難となる。さらに低温で延伸仮撚を行った場合には、ボイドが発生して仮撚加工糸が失透する場合もある。この場合、実用に耐えうる強度を得ることが難しくなり、また染色異常の原因となってしまう。これらのことからポリ乳酸繊維の場合、延伸仮撚時の加撚域でのヒーター温度を80℃以上とする必要があり、100℃以上が好ましい。ヒーター温度が(供給糸の融点−20)℃より高い場合、熱的寸法安定性は良いもののフィラメント間に融着が起こり、タイトスポットの発生や強度および伸度の著しい低下が起こるため好ましくない。
【0023】
本発明では、加撚張力0.05cN/dtex以上、解撚張力0.2cN/dtex以上とする必要がある。加撚張力は仮撚加工糸の捲縮特性と密接な関係を有しており、加撚張力が不足すると伸縮復元率が小さい捲縮に乏しい加工糸しか得られない。このことから加撚張力は0.05cN/dtex以上とする必要があり、好ましくは0.1cN/dtex以上である。加撚張力が0.05cN/dtex未満では、十分な捲縮と嵩高性を有する加工糸を得ることが困難である。
【0024】
解撚張力については、張力が小さすぎると、十分な解撚が達成されないため、未解撚部分やスナールなどが発生し極めて品質の悪い加工糸となってしまう。未解撚の発生のない良好な捲縮特性を有する加工糸とするためには、解撚張力は0.2cN/dtex以上とする
【0025】
上述のように、供給糸としてポリ乳酸繊維を用い、施撚体として中空スピンドルを用いて延伸仮撚を行うことにより、適度な加撚張力および解撚張力を得ることができ、捲縮性、熱的寸法安定性に優れた高品質ポリ乳酸加工糸を得ることができる。また、適度な解撚張力が得られることから、フリクション仮撚で見られる未解撚部分やスナールなどの欠点糸となることがなくなる。
【0026】
図1に本発明に関わる仮撚加工装置の例を示した。供給糸1であるポリ乳酸繊維はフィードローラー2に供給され、中空スピンドルの仮撚回転子5によって糸条に仮撚を施されながらヒーター3で加熱、熱セットされる。その後、冷却板4との接触により十分に冷却された糸条は、仮撚回転子5の下流にて解撚され、フィードローラー2より速い速度で回転するドローローラー6によって延伸され、リラックスローラー7により加工糸をリラックスさせた後、ワインダー8にて巻き取られる。
【0027】
仮撚加工で供給糸として用いるポリ乳酸繊維の複屈折率Δnは0.010〜0.040であることが好ましい。さらにΔnが、0.015〜0.030であることがより好ましい。複屈折率はポリマーの配向を示す尺度である。Δnが0.010未満では、配向があまり進まず、構造が不安定であるため、仮撚加工時、ヒーターとの接触によるフィラメント間の融着が発生しやすい。また、Δnが0.040より大きいと、仮撚加工時の糸切れが起こりやすい。
【0028】
【実施例】
以下、実施例をあげて本発明をさらに具体的に説明する。
A.伸縮復元率
熱水処理後の伸縮復元率は、次のように求めた。作成したかせ(40cm)を90℃の熱水中で20分間浸せきした後、試料を取り出す。24時間風乾させた後、この試料をJIS規格L1090−1992 5.8伸縮復元率に従い測定した。
B.沸騰水収縮率
試料の加工糸をかせ取りし、0.09g/dtexの荷重下で試料長L0を測定した後、無荷重の状態で15分間、沸騰水中で処理を行う。処理後、風乾し0.09g/dtexの荷重下で試料長L1を測定し、下式で算出する。
【0029】
沸騰水収縮率(%)={(L0−L1)/L0}×100
C.未解撚部分の個数
ポリ乳酸仮撚加工糸の未解撚の個数は、ミノルタカメラ社製のリーダープリンター(RP503)を用い、倍率17倍で加工糸1m分の加工糸側面の撮影を行い未解撚の個数を数えることにより求めた。
D.融点の測定
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計(DSC−7)を用いて、昇温速度15℃/分の条件で測定し、得られた溶融ピークのピーク温度を融点とした。
E.強伸度測定
オリエンテック社製引張試験機(テンシロンUCT−100型)を用い、試料長20cm、引張速度20cm/分の条件で引張試験を行って、破断点の応力を繊維の強度とした。
F.複屈折
コンペンセーターを内蔵するオリンパス社製の偏光顕微鏡(BH−2)を用いて、常法により測定した。
G.加撚張力・解撚張力の測定
加撚張力はヒーター直下の冷却板と仮撚回転子間で、解撚張力は仮撚回転子とドローローラー間で張力計を用いて測定した。
H.加工糸の触感および外観
仮撚加工糸の評価は、次のようにして行った。ポリ乳酸仮撚加工糸を筒編物にし、沸水中に15分間処理する。処理後、風乾した後、触感および目視により評価した。
【0030】
実施例1
融点が168℃、重量平均分子量が128000あるポリL−乳酸(L体比率99%)のチップを105℃に設定した真空乾燥器で12時間、減圧乾燥した。乾燥したチップをプレッシャーメルター型紡糸機にて、メルター温度220℃にて溶融し、紡糸温度220℃とした溶融紡糸パックへ導入して、0.23mmφ−0.30mmLの口金孔より紡出した。この紡出糸を20℃、30m/分のチムニー風によって冷却し、油剤を付与して収束した後、3000m/分で引き取って高配向未延伸糸(122デシッテクス−36フィラメント、Δn=0.011)を得た。この高配向未延伸糸を、ホットローラー型延伸機を用いて、加熱ローラー温度85℃、熱セット温度130℃、延伸倍率1.45倍の条件で延伸して84デシテックス−36フィラメントの延伸糸(融点168℃、Δn=0.026)を得た。
【0031】
次にこの延伸糸を供給糸として用い、石川製作所製仮撚加工機(IVF334)を用い、施撚体としてスピナーピンを配した2.0mmφの中空スピンドルを使用して、2500T/mの仮撚を与えながらフィードローラーとドローローラーとの間で1.4倍に延伸、ヒーター温度は130℃として仮撚加工を行い、リラックスローラーで5%リラックスして巻き取った。表1に示すように、加撚張力は0.08cN/dtexと十分な値であり、解撚張力は0.63cN/dtexと十分な値であった。得られた加工糸は伸縮復元率24%と捲縮に優れ、沸騰水収縮率は13%であり熱的寸法安定性が良好なものであった。
【0032】
実施例2
延伸倍率を1.2倍、ヒーター温度を110℃とする以外は、実施例1と同様に延伸仮撚を行った。加撚張力は0.08cN/dtex、解撚張力は0.40cN/dtexと十分な値であった。表1に示すように、得られた加工糸は伸縮復元率22%と捲縮に優れ、沸騰水収縮率は17%であり熱的寸法安定性が良好なものであった。
【0033】
実施例3
延伸倍率を1.6倍、ヒーター温度140℃とする以外は、実施例1と同様に延伸仮撚を行った。加撚張力は0.13cN/dtex、解撚張力は0.50cN/dtexと十分な値であった。表1に示すように、得られた加工糸は伸縮復元率21%と捲縮に優れ、沸騰水収縮率は10%であり熱的寸法安定性が良好なものであった。
【0034】
比較例6
延伸倍率を1.05倍、ヒーター温度120℃とする以外は、実施例1と同様に延伸仮撚を行った。
【0035】
実施例
実施例1で得た高配向未延伸糸を用いて、延伸倍率2.0倍とする以外は、実施例1と同様に延伸仮撚を行った。加撚張力は0.20cN/dtex、解撚張力は0.65cN/dtexと十分な値であった。表1に示すように、得られた加工糸は伸縮復元率23%と捲縮に優れ、沸騰水収縮率は13%であり熱的寸法安定性が良好なものであった。
【0036】
比較例1
施撚体として3軸ウレタンディスクを用いた以外は、実施例1と同様に延伸仮撚を行った。表2に示すように、解撚張力が0.08cN/dtexと低すぎる値であったため、得られた加工糸は、多数の未解撚部分が存在する極めて低品質なものであった。
【0037】
比較例2
延伸倍率を1.0倍とする以外は、実施例1と同様に延伸仮撚を行った。表2に示すように、加撚張力が0.006cN/dtexと低すぎるため得られた加工糸は捲縮性に乏しく、また解撚張力も低いため未解撚部分が存在するものであった。
【0038】
比較例3
ヒーター温度を75℃とする以外は実施例と1と同様に延伸仮撚を行った。表2に示すように、ヒーター温度が低すぎるため得られた加工糸は失透し、更に熱的寸法安定性が極めて悪いものであった。
【0039】
比較例4
ヒーター温度を155℃とする以外は実施例1と同様に延伸仮撚を行った。表2に示すように、ヒーター温度が高すぎるため、得られた加工糸はフィラメント間で融着してしまい、捲縮糸とは言えないものであった。
【0040】
比較例5
延伸倍率を3.2倍とする以外は実施例1と同様に延伸仮撚を行った。高延伸倍率であるため、仮撚加工時に糸切れが多発し、加工糸を得ることができなかった。
【0041】
【表1】
【0042】
【表2】
【0043】
【発明の効果】
本発明によれば、伸縮性および熱的寸法安定性に優れ、高捲縮性、高品質であるポリ乳酸仮撚加工糸を得ることができ、織編物に嵩高性と伸縮性を付与することが可能となるため、従来、生分解性を生かして産業資材用途中心に展開されているポリ乳酸繊維を一般衣料分野や資材分野へと広く展開することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明に関わる仮撚加工装置を説明するための正面概略図である。
【符号の説明】
1:供給糸
2:フィードローラー
3:ヒーター
4:冷却板
5:仮撚回転子
6:ドローローラー
7:リラックスローラー
8:ワインダー
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a polylactic acid false twisted yarn having excellent stretchability, small shrinkage after hydrothermal treatment, high crimpability, and high quality, and a method for producing the same.
[0002]
[Prior art]
False twisting using polylactic acid fibers is performed by ordinary friction false twist or hollow spindle false twist. Although processed yarns obtained by these methods have high crimpability or excellent thermal dimensional stability, processed yarns with good crimp characteristics have a remarkably high boiling water shrinkage, and conversely In addition, the processed yarn having excellent thermal dimensional stability was inferior in crimp characteristics and did not have satisfactory bulkiness. In either case, there is a problem that the untwisted portion remains in the processed yarn, and there are fatal defects as clothing fibers such as roughness when used as a fabric and abnormal dyeing of dyed products. . Thus, obtaining a high-quality polylactic acid false twisted yarn excellent in stretchability and thermal dimensional stability and free from untwisting has not been achieved at present.
[0003]
In general, thermoplastic fibers such as polyethylene terephthalate and nylon are subjected to false twisting by a method such as friction false twist and spindle false twist to give crimp. However, polylactic acid is significantly different from polyethylene terephthalate and nylon in polymer characteristics, has a low melting point and remarkably softens upon heating, so that conventional conditions cannot be employed as they are.
[0004]
Regarding false twisting of polylactic acid fibers, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-290845 has been proposed. This method mainly relates to a friction false twist using a friction disk, and there is a problem that the twisting tension and the untwisting tension at the time of false twisting do not become high, resulting in a crimp failure. One method for obtaining high crimped yarn is to lower the heater temperature and increase the twisting tension, but this causes the problem of extremely poor thermal dimensional stability, and conversely the heater When the temperature is raised, the thermal dimensional stability is improved, but there is a problem that fusion between filaments occurs and the occurrence of untwisting becomes remarkable.
[0005]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-290845 also describes a polylactic acid false twisted yarn produced by hollow spindle false twist, but the draw ratio is 1.0 times and substantially no stretch is applied. Therefore, almost no twisting tension was generated and the crimped yarn was not sufficiently good.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a high-crimp and high-quality polylactic acid false twisted yarn excellent in stretchability and thermal dimensional stability and a method for producing the same.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The subject of the present invention described above is a false twisted yarn using polylactic acid fiber, and the polylactic acid contains L-lactic acid and / or D-lactic acid as a main repeating unit and L-lactic acid in the same polymer chain (or wherein the ratio of the D- lactic acid) is 98% or more, stretch recovery ratio is 20 to 50%, boiling water shrinkage 0-20%, the number of missing untwisting portion is 0-1 per 1m The polylactic acid false twisted yarn can be achieved.
[0008]
Another object of the present invention is to supply polylactic acid fibers in which L-lactic acid and / or D-lactic acid is the main repeating unit and the ratio of L-lactic acid (or D-lactic acid) in the same polymer chain is 98% or more. When performing false twisting as a yarn, the draw ratio is 1.2 to 3.0 times, the heater temperature is 80 to (melting point of supplied yarn −20) ° C., the twisting tension is 0.05 cN / dtex or more, and the untwisting tension is 0.2. This can be achieved by a method for producing a polylactic acid false twisted yarn characterized by performing drawing false twist using a hollow spindle provided with a spinner pin as a twisted body under conditions of cN / dtex or higher .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the polylactic acid false twisted yarn of the present invention and the production method thereof will be described in detail. The polylactic acid in the present invention means a polymer having L-lactic acid and / or D-lactic acid as main repeating units. A high melting point in view of the polymer, the ratio of L- lactic acid in the same polymer chain (or D- lactic acid) is 98% or more, preferably 99% or more. Moreover, what employ | adopted the stereo complex technique by the blend of poly L-lactic acid and poly D-lactic acid may be used. The melting point is preferably 130 ° C. or higher, more preferably 150 ° C. or higher, and even more preferably 170 ° C. or higher. Here, the melting point means the peak temperature of the melting peak obtained by differential scanning calorimetry (DSC) measurement.
[0010]
The polylactic acid production method includes a two-stage lactide method in which lactide, which is a cyclic dimer, is first produced from lactic acid as a raw material, and then ring-opening polymerization, and direct dehydration condensation in a solvent using lactic acid as a raw material. A step direct polymerization process is known. The polylactic acid used in the present invention may be polylactic acid obtained by any production method. In any product obtained by any method, it is desirable that the content of the cyclic dimer contained in the polymer before the melt spinning is 0.1% by weight or less.
[0011]
The polylactic acid has a weight average molecular weight of at least 50,000, preferably at least 100,000, more preferably 100,000 to 300,000. When the weight average molecular weight is lower than 50,000, the strength properties of the fiber are lowered, which is not preferable.
[0012]
The polylactic acid in the present invention may be a copolymerized polylactic acid obtained by copolymerizing other components having ester forming ability in addition to L-lactic acid and D-lactic acid. The copolymerizable component includes glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyvaleric acid, 6-hydroxycaproic acid and other hydroxycarboxylic acids, as well as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, neo Compounds containing a plurality of hydroxyl groups in the molecule such as pentyl glycol, polyethylene glycol, glycerin, pentaerythritol or their derivatives, adipic acid, sebacic acid, fumaric acid, terephthalic acid, isophthalic acid, 2,6-naphthalenedicarboxylic acid , 5-sodium sulfoisophthalic acid, 5-tetrabutylphosphonium isophthalic acid and the like, or compounds containing a plurality of carboxylic acid groups in the molecule.
[0013]
In the present invention, aliphatic polyester polymers such as polycaprolactone, polybutylene succinate and polyethylene succinate can be used as an internal plasticizer or as an external plasticizer in order to reduce the melt viscosity. Furthermore, inorganic particles as polylactic acid as hydrolysis inhibitors, hydrolysis accelerators, matting agents, deodorants, flame retardants, yarn friction reducing agents, antioxidants, coloring pigments, antistatic agents, antibacterial agents, etc. And organic compounds can be added as needed.
[0014]
The polylactic acid false twisted yarn of the present invention is a filament having a three-dimensional random crimp obtained by using polylactic acid fiber as at least a part of a supply yarn, twisting, heat setting, and untwisting. . In addition, the polylactic acid false twisted yarn of the present invention has a stretch recovery rate of 18% to 50%, a boiling water shrinkage rate of 0 to 20%, and the number of untwisted states is 0 to 1 per 1 m. It is what.
[0015]
The expansion / contraction restoration rate is one of the indexes representing the stretchability of the false twisted yarn, and is a value measured by the method described later. The expansion / contraction restoration rate is 20 to 50% , preferably 20 to 40%. If it is in the range of 20 to 50%, the fabric produced from the processed yarn has a soft texture and good stretchability. On the other hand, if the expansion / contraction recovery rate is less than 20 %, the bulge is insufficient, and if it is greater than 50%, a blowout occurs.
[0016]
The boiling water shrinkage is preferably 0 to 20%, more preferably 0 to 15%, and still more preferably 0 to 10%. If the boiling water shrinkage is in the range of 0 to 20%, the processed yarn has good thermal dimensional stability. On the other hand, when the boiling water shrinkage rate is greater than 20%, the thermal dimensional stability is poor, and problems due to shrinkage occur in the dyeing process and the high-order processing process, making handling difficult.
[0017]
The number of untwisted portions of the false twisted yarn of the present invention needs to be 0 to 1 per 1 m. Some processed yarns are characterized by untwisted yarn, but if the number of untwisted portions per 1 m is more than one, it causes dyeing abnormalities, roughness of the processed yarn, and defects in appearance. The untwisted portion refers to a portion where the twist during twisting remains without being untwisted.
In the false twisting process of polylactic acid fiber, the behavior of processing tension (twisting tension and untwisting tension) is greatly different from that of polyethylene terephthalate and nylon, and the conventional conditions are adopted as they are to suppress the occurrence of untwisting. It is not possible to select specific conditions.
[0018]
The polylactic acid false twisted yarn in the present invention preferably has a fiber strength of 2.5 cN / dtex or more. If the strength is less than 2.5 cN / dtex, it may cause fluff during yarn processing, cause yarn breakage or yarn breakage during weaving, or decrease product strength due to reduced tearing strength of fabrics such as woven and knitted fabrics. Since it invites, it is not preferable. The fiber strength is more preferably 3.0 cN / dtex, and most preferably 3.5 cN / dtex or more. Regarding the elongation, it is preferable from the viewpoints of handleability and sagability at the time of weaving and weaving that the raw yarn and the processing conditions are set so that the residual elongation is 15 to 40%.
As described above, it is a false twisted yarn using polylactic acid fiber, which has a stretch recovery rate of 18 to 50%, a boiling water shrinkage rate of 0 to 20%, and the number of untwisted portions of 0 to 1 per 1 m. A highly crimped, high-quality polylactic acid false twisted yarn excellent in stretchability and heat shrinkability, characterized by being individual, is a polylactic acid false twisted yarn that has never existed.
[0019]
In order to obtain a high-crimp and high-quality polylactic acid false twisted yarn excellent in stretchability and thermal dimensional stability, a draw ratio of 1.2 when performing false twisting using polylactic acid fiber as a supply yarn 3.0 times, the heater temperature 80 (melting point -20 of the feed yarn) ° C., twisting tension 0.05 cN / dtex or more, a spinner as施撚body under conditions described above untwisting tension 0.2 cN / dtex This can be achieved by a method for producing a polylactic acid false twisted yarn characterized by performing a drawn false twist using a hollow spindle provided with pins .
[0020]
As a twisted body used for false twisting, a disk (friction false twist) and a spinner pin (spindle false twist) are mainly used. In the case of friction false twisting using a disk, since it is a frictional twisting method, a low twisting tension may spread to the untwisting tension, and as a result, a crimped defective processed yarn may remain untwisted. On the other hand, in the case of spindle false twisting, since the friction between the spinner pin and the yarn is large, the untwisting tension downstream of the false twisting rotor is sufficiently high, and a processed yarn having a good crimped shape with almost no untwisting is obtained. be able to. From these, Ru with a hollow spindle arranged spinner pin as施撚body.
[0021]
At the time of false twisting, the draw ratio needs to be 1.2 to 3.0 times. In the false twisting process of polylactic acid fiber, the polylactic acid fiber softens significantly when heated with a hot plate. Therefore, when the draw ratio is less than 1.005, the twisting tension is almost zero and the crimped yarn is not good. . When false twisting is performed while drawing at a draw ratio of 1.2 to 3.0, twisting tension is generated in which the supplied yarn becomes a tensioned state and becomes a sufficiently crimped yarn. In this respect, the stretching ratio is 1.2 times or more. On the other hand, when the draw ratio is larger than 3.0 times, low elongation of the processed yarn and yarn breakage during the processing are problematic. The draw ratio here is the draw ratio between the feed roller directly above the hot plate and the draw roller directly below the hollow spindle.
[0022]
In the false twisting process of the polylactic acid fiber, the heater temperature is preferably 80 to (melting point of supplied yarn −20) ° C. When the heater temperature is less than 80 ° C., the twisting tension is sufficiently high and the expansion / contraction recovery rate itself is good, but the boiling water shrinkage rate is remarkably increased, so that the thermal dimensional stability is deteriorated, and the dyeing process and the higher processing step. Causes problems due to shrinkage and makes handling difficult. Further, when drawing false twisting is performed at a low temperature, voids may be generated and the false twisted yarn may be devitrified. In this case, it is difficult to obtain a strength that can withstand practical use, and this may cause abnormal staining. From these facts, in the case of polylactic acid fiber, the heater temperature in the twisted region at the time of drawing false twist needs to be 80 ° C. or higher, preferably 100 ° C. or higher. When the heater temperature is higher than (melting point of feed yarn−20) ° C., although thermal dimensional stability is good, fusion occurs between filaments, and generation of tight spots and a significant decrease in strength and elongation are not preferable.
[0023]
In the present invention, it is necessary that the twisting tension is 0.05 cN / dtex or more and the untwisting tension is 0.2 cN / dtex or more. The twisting tension has a close relationship with the crimping characteristics of the false twisted yarn. If the twisting tension is insufficient, only a processed yarn having a small expansion / contraction recovery rate and poor crimping can be obtained. For this reason, the twisting tension must be 0.05 cN / dtex or more, preferably 0 . 1 cN / dtex or more. When the twisting tension is less than 0.05 cN / dtex, it is difficult to obtain a processed yarn having sufficient crimp and bulkiness.
[0024]
As for the untwisting tension, if the tension is too small, sufficient untwisting cannot be achieved, so that untwisted portions, snars, etc. are generated, resulting in extremely poor quality processed yarn. In order to obtain a processed yarn having good crimp characteristics without occurrence of untwisting, the untwisting tension is 0 . And 2cN / dtex or more.
[0025]
As described above, by using polylactic acid fiber as a supply yarn and performing a false false twist using a hollow spindle as a twisted body, an appropriate twisting tension and untwisting tension can be obtained. A high quality polylactic acid processed yarn excellent in thermal dimensional stability can be obtained. Moreover, since an appropriate untwisting tension can be obtained, it does not become a defective yarn such as an untwisted portion or snar, which is found in friction false twisting.
[0026]
FIG. 1 shows an example of a false twisting apparatus according to the present invention. The polylactic acid fiber which is the supply yarn 1 is supplied to the feed roller 2 and is heated and heat set by the heater 3 while false twisting is performed on the yarn by the false twist rotor 5 of the hollow spindle. Thereafter, the yarn sufficiently cooled by the contact with the cooling plate 4 is untwisted downstream of the false twisting rotor 5 and is drawn by a draw roller 6 that rotates at a speed higher than that of the feed roller 2. After the processed yarn is relaxed by the above, it is wound up by the winder 8.
[0027]
The birefringence Δn of the polylactic acid fiber used as the supply yarn in false twisting is preferably from 0.010 to 0.040. Further, Δn is more preferably 0.015 to 0.030. Birefringence is a measure of polymer orientation. When Δn is less than 0.010, the orientation does not advance so much and the structure is unstable, and therefore, during false twisting, fusion between filaments due to contact with the heater tends to occur. On the other hand, if Δn is greater than 0.040, yarn breakage during false twisting tends to occur.
[0028]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.
A. Expansion / contraction recovery rate The expansion / contraction recovery rate after the hot water treatment was determined as follows. The prepared skein (40 cm) is immersed in hot water at 90 ° C. for 20 minutes, and then the sample is taken out. After air-drying for 24 hours, this sample was measured in accordance with JIS standard L1090-1992 5.8 stretch recovery rate.
B. The processed yarn of the boiling water shrinkage sample is scraped and the sample length L0 is measured under a load of 0.09 g / dtex, and then treated in boiling water for 15 minutes under no load. After the treatment, the sample is air-dried, the sample length L1 is measured under a load of 0.09 g / dtex, and calculated by the following equation.
[0029]
Boiling water shrinkage (%) = {(L0−L1) / L0} × 100
C. Number of untwisted parts The number of untwisted polylactic acid false-twisted yarns was measured by using a reader printer (RP503) manufactured by Minolta Camera Co., Ltd. It was determined by counting the number of untwisting.
D. Measurement of Melting Point Using a differential scanning calorimeter (DSC-7) manufactured by PerkinElmer Co., Ltd., measurement was performed under a temperature rising rate of 15 ° C./min, and the peak temperature of the obtained melting peak was taken as the melting point.
E. Using a tensile tester (Tensilon UCT-100 type) manufactured by Orientec Co., Ltd., a tensile test was performed under the conditions of a sample length of 20 cm and a tensile speed of 20 cm / min, and the stress at the breaking point was defined as the strength of the fiber.
F. It measured by the conventional method using the polarization microscope (BH-2) by Olympus which incorporates a birefringence compensator.
G. Measurement of twisting and untwisting tension Twisting tension was measured between a cooling plate directly under the heater and a false twisting rotor, and untwisting tension was measured between a false twisting rotor and a draw roller using a tensiometer.
H. Evaluation of the tactile sensation of the processed yarn and the appearance false twisted yarn was performed as follows. Polylactic acid false twisted yarn is made into a tubular knitted fabric and treated in boiling water for 15 minutes. After the treatment, it was air-dried and evaluated by touch and visual observation.
[0030]
Example 1
A chip of poly L-lactic acid (L-form ratio 99%) having a melting point of 168 ° C. and a weight average molecular weight of 128000 was dried under reduced pressure for 12 hours in a vacuum dryer set at 105 ° C. The dried chip was melted by a pressure melter type spinning machine at a melter temperature of 220 ° C., introduced into a melt spinning pack having a spinning temperature of 220 ° C., and spun from a die hole of 0.23 mmφ−0.30 mmL. The spun yarn was cooled by a chimney wind at 20 ° C. and 30 m / min, and after applying an oil agent to converge, the spun yarn was taken up at 3000 m / min and unoriented yarn (122 decitex-36 filament, Δn = 0.011). ) This highly oriented undrawn yarn was drawn using a hot roller type drawing machine under the conditions of a heating roller temperature of 85 ° C., a heat setting temperature of 130 ° C. and a draw ratio of 1.45 times, and a drawn yarn of 84 dtex-36 filament ( Melting point 168 ° C., Δn = 0.026).
[0031]
Next, using this drawn yarn as a supply yarn, using a false twisting machine (IVF334) manufactured by Ishikawa Seisakusho, using a 2.0 mmφ hollow spindle with a spinner pin as a twisted body, a false twist of 2500 T / m The steel sheet was stretched 1.4 times between the feed roller and the draw roller while applying heat, the heater temperature was 130 ° C., false twisting was performed, and the film was relaxed and wound up by 5% with a relaxing roller. As shown in Table 1, the twisting tension was a sufficient value of 0.08 cN / dtex, and the untwisting tension was a sufficient value of 0.63 cN / dtex. The obtained processed yarn was excellent in crimping with an expansion / contraction recovery rate of 24%, a boiling water shrinkage rate of 13%, and good thermal dimensional stability.
[0032]
Example 2
Stretch false twist was performed in the same manner as in Example 1 except that the stretch ratio was 1.2 times and the heater temperature was 110 ° C. The twisting tension was 0.08 cN / dtex, and the untwisting tension was 0.40 cN / dtex. As shown in Table 1, the obtained processed yarn was excellent in crimping with a stretch recovery rate of 22%, a boiling water shrinkage rate of 17% and good thermal dimensional stability.
[0033]
Example 3
Stretch false twist was performed in the same manner as in Example 1 except that the stretch ratio was 1.6 times and the heater temperature was 140 ° C. The twisting tension was 0.13 cN / dtex, and the untwisting tension was 0.50 cN / dtex. As shown in Table 1, the obtained processed yarn was excellent in crimping with a stretch recovery rate of 21%, boiling water shrinkage rate of 10%, and good thermal dimensional stability.
[0034]
Comparative Example 6
Stretch false twist was performed in the same manner as in Example 1 except that the draw ratio was 1.05 times and the heater temperature was 120 ° C.
[0035]
Example 4
Using the highly oriented undrawn yarn obtained in Example 1, stretch false twisting was performed in the same manner as in Example 1 except that the draw ratio was 2.0 times. The twisting tension was 0.20 cN / dtex, and the untwisting tension was 0.65 cN / dtex. As shown in Table 1, the obtained processed yarn was excellent in crimping with a stretch recovery rate of 23%, a boiling water shrinkage rate of 13% and good thermal dimensional stability.
[0036]
Comparative Example 1
Stretch false twisting was performed in the same manner as in Example 1 except that a triaxial urethane disk was used as the twisted body. As shown in Table 2, since the untwisting tension was too low at 0.08 cN / dtex, the obtained processed yarn was extremely low quality with a large number of untwisted portions.
[0037]
Comparative Example 2
Stretch false twist was performed in the same manner as in Example 1 except that the stretch ratio was 1.0. As shown in Table 2, since the twisting tension was too low, 0.006 cN / dtex, the obtained processed yarn had poor crimpability, and the untwisting part was present because the untwisting tension was low. .
[0038]
Comparative Example 3
Stretch false twisting was performed in the same manner as in Example 1 except that the heater temperature was 75 ° C. As shown in Table 2, since the heater temperature was too low, the obtained processed yarn was devitrified, and the thermal dimensional stability was extremely poor.
[0039]
Comparative Example 4
Stretch false twisting was performed in the same manner as in Example 1 except that the heater temperature was 155 ° C. As shown in Table 2, since the heater temperature was too high, the processed yarn obtained was fused between the filaments and could not be called a crimped yarn.
[0040]
Comparative Example 5
Stretch false twist was performed in the same manner as in Example 1 except that the stretch ratio was 3.2 times. Since the draw ratio was high, yarn breakage occurred frequently during false twisting, and a processed yarn could not be obtained.
[0041]
[Table 1]
[0042]
[Table 2]
[0043]
【The invention's effect】
According to the present invention, a polylactic acid false twisted yarn having excellent stretchability and thermal dimensional stability, high crimpability and high quality can be obtained, and bulkiness and stretchability are imparted to a woven or knitted fabric. Therefore, it is possible to widely deploy polylactic acid fibers, which have been developed mainly for industrial material applications by utilizing biodegradability, to the general clothing field and material field.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic front view for explaining a false twisting apparatus according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Feed yarn 2: Feed roller 3: Heater 4: Cooling plate 5: False twisting rotor 6: Draw roller 7: Relax roller 8: Winder

Claims (3)

  1. ポリ乳酸繊維を用いた仮撚加工糸であって、該ポリ乳酸はL−乳酸および/またはD−乳酸を主たる繰り返し単位とし同一ポリマー鎖中におけるL−乳酸(あるいはD−乳酸)の比率が98%以上であり、伸縮復元率が20〜50%、沸騰水収縮率が0〜20%、未解撚部分の個数が1mあたり0〜1個であることを特徴とするポリ乳酸仮撚加工糸。A false twisted yarn using polylactic acid fibers, wherein the polylactic acid has L-lactic acid and / or D-lactic acid as a main repeating unit and the ratio of L-lactic acid (or D-lactic acid) in the same polymer chain is 98. % Of polylactic acid false twisted yarn, characterized in that the stretch recovery rate is 20 to 50%, the boiling water shrinkage rate is 0 to 20%, and the number of untwisted portions is 0 to 1 per 1 m. .
  2. L−乳酸および/またはD−乳酸を主たる繰り返し単位とし同一ポリマー鎖中におけるL−乳酸(あるいはD−乳酸)の比率が98%以上であるポリ乳酸繊維を供給糸として仮撚加工を行うに際し、延伸倍率1.2〜3.0倍、ヒーター温度80〜(供給糸の融点−20)℃、加撚張力0.05cN/dtex以上、解撚張力0.2cN/dtex以上の条件下で施撚体としてスピナーピンを配した中空スピンドルを用いて延伸仮撚加工を行うことを特徴とするポリ乳酸仮撚加工糸の製造方法。 When performing false twisting using a polylactic acid fiber having L-lactic acid and / or D-lactic acid as a main repeating unit and a ratio of L-lactic acid (or D-lactic acid) in the same polymer chain of 98% or more as a supply yarn, Under conditions of a draw ratio of 1.2 to 3.0 times, a heater temperature of 80 to (melting point of supplied yarn −20) ° C., a twisting tension of 0.05 cN / dtex or more, and an untwisting tension of 0.2 cN / dtex or more. A method for producing a polylactic acid false-twisted yarn, characterized by performing drawing false-twisting using a hollow spindle provided with a spinner pin as a twisted body .
  3. 供給糸であるポリ乳酸繊維の複屈折率Δnが0.010〜0.040であることを特徴とする請求項2に記載のポリ乳酸仮撚加工糸の製造方法。The method for producing a polylactic acid false twisted yarn according to claim 2 , wherein the polylactic acid fiber which is a supply yarn has a birefringence index Δn of 0.010 to 0.040.
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