JP7335118B2 - Method for producing polylactic acid long fiber - Google Patents

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Description

本発明は、ポリ乳酸長繊維の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for producing polylactic acid long fibers.

近年、ポリ乳酸繊維からなるいわゆるウェアラブルセンサーが注目を浴びており、眼鏡型や腕時計といった形状の商品が世に出始めている。ウェアブルセンサーは装着している感覚を装着者に与えないことが望ましいが、これらのデバイスでは装着している感覚を着用者に与えてしまう。そのような感覚を与えない究極のウェアラブルデバイスとして、布状つまり衣類のような形状のものが望ましい。そのようなセンサーとして、圧電性繊維として、圧電効果をもつポリ乳酸繊維を用いた圧電素子が知られている。 In recent years, so-called wearable sensors made of polylactic acid fibers have attracted attention, and products in the form of eyeglasses and wristwatches have begun to appear. It is desirable that wearable sensors do not give the wearer the feeling of being worn, but these devices give the wearer the feeling of being worn. As the ultimate wearable device that does not give such a sensation, it is desirable to have a cloth-like shape, that is, a cloth-like shape. As such a sensor, a piezoelectric element using a polylactic acid fiber having a piezoelectric effect as a piezoelectric fiber is known.

しかし、ポリ乳酸繊維は、紡糸、延伸、仮撚加工といった製造工程での工程通過性が悪く、このため、得られる繊維製品は従来の合成繊維を用いた製品に較べて毛羽が多く、失透のあるものとなり、品質面で劣っていた。 However, polylactic acid fibers have poor process passability in manufacturing processes such as spinning, drawing, and false twisting, and for this reason, the fiber products obtained have more fluff and devitrification than products using conventional synthetic fibers. It was inferior in terms of quality.

特許文献1には、ポリ乳酸繊維のチーズ状パッケージの製造方法として、紡糸速度を2500~7000m/minとして引き取ることが開示されている。この方法によれば良好な捲姿を有するポリ乳酸繊維のチーズ状パッケージを得ることができる。しかし、これよりも高速の紡糸速度のもとでは、紡糸断糸、失透が多発し、満足する品質のポリ乳酸長繊維を得ることができない。 Patent Document 1 discloses a method for producing a cheese-like package of polylactic acid fibers, in which the fiber is taken up at a spinning speed of 2500 to 7000 m/min. According to this method, a cheese-like package of polylactic acid fibers having a good winding shape can be obtained. However, at spinning speeds higher than this, spinning breakage and devitrification frequently occur, and polylactic acid long fibers of satisfactory quality cannot be obtained.

特許文献2には、延伸予熱ローラーと加熱ローラーとの間で延伸を行い、この加熱ローラーを唯一の熱セット手段として用いること、特許文献3には、加熱延伸後、加熱ローラーを唯一の熱セット手段として用いることが開示されている。しかし、この熱セット手段を用いても、圧電性を得るために必要な高い結晶化度のポリ乳酸長繊維を得ることはできない。 In Patent Document 2, stretching is performed between a stretching preheating roller and a heating roller, and the heating roller is used as the only heat setting means. It is disclosed for use as a means. However, even with this heat setting means, polylactic acid long fibers with a high crystallinity necessary for obtaining piezoelectricity cannot be obtained.

特許第4337344号公報Japanese Patent No. 4337344 特許第4803192号公報Japanese Patent No. 4803192 特許第4203978号公報Japanese Patent No. 4203978

本発明の目的は、毛羽や失透の発生が無く、圧電性に優れた組紐を得ることができるポリ乳酸長繊維を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polylactic acid long fiber that does not cause fluffing or devitrification, and from which a braid having excellent piezoelectric properties can be obtained.

本発明は、延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法であって、
(工程1)95モル%以上がL-乳酸からなるポリ乳酸ポリマを溶融して口金より押し出し冷却固化し、紡糸速度2000~2500m/minで巻取り、複屈折率△nが0.005~0.0074の未延伸糸を得る工程、および
(工程2)上記未延伸糸を、少なくとも3個の接触式延伸ローラーを用いて延伸倍率1.6~2.0倍で延伸し、延伸されたポリ乳酸長繊維を得る工程
を含むことを特徴とする、延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法である。
The present invention is a method for producing a drawn polylactic acid long fiber,
(Step 1) A polylactic acid polymer containing 95 mol % or more of L-lactic acid is melted, extruded through a spinneret, cooled and solidified, wound at a spinning speed of 2000 to 2500 m/min, and the birefringence Δn is 0.005 to 0. and (Step 2) drawing the undrawn yarn at a draw ratio of 1.6 to 2.0 using at least three contact drawing rollers to obtain a drawn poly. A method for producing drawn polylactic acid long fibers, characterized by including a step of obtaining lactic acid long fibers.

本発明によれば、毛羽や失透の発生が無く、圧電性に優れた組紐が得ることができるポリ乳酸長繊維を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a polylactic acid long fiber that does not cause fluffing or devitrification and from which a braid having excellent piezoelectric properties can be obtained.

発明を実施するための態様を説明するためのローラーの配置である。It is arrangement|positioning of the roller for demonstrating the aspect for implementing invention. 実体顕微鏡観察による失透糸および非失透糸の観察例である。It is an observation example of a devitrified thread and a non-devitrified thread by stereomicroscopic observation. SEM観察による失透糸および非失透糸の観察例である。It is an observation example of a devitrified yarn and a non-devitrified yarn by SEM observation.

以下、本発明を詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below.

本発明の延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法は、上述のとおり、工程1として、95モル%以上がL-乳酸からなるポリ乳酸ポリマを溶融して口金より押し出し冷却固化し、紡糸速度2000~2500m/minで巻取り、複屈折率△nが0.005~0.0074の未延伸糸を得る工程、および工程2として、上記未延伸糸を、少なくとも3個の接触式ローラーを用いて延伸倍率1.6~2.0倍で延伸し、延伸されたポリ乳酸長繊維を得る工程をこの順で含む。 As described above, in the method for producing a drawn polylactic acid long fiber of the present invention, in step 1, a polylactic acid polymer containing 95 mol % or more of L-lactic acid is melted, extruded through a spinneret, cooled and solidified, and spun at a spinning speed of 2,000. A step of winding at ~2500 m/min to obtain an undrawn yarn having a birefringence Δn of 0.005 to 0.0074; A step of drawing at a draw ratio of 1.6 to 2.0 to obtain a drawn polylactic acid long fiber is included in this order.

〔工程1〕
工程1は、95モル%以上がL-乳酸からなるポリ乳酸ポリマを溶融して口金より押し出し冷却固化し、紡糸速度2000~2500m/minで巻取り、複屈折率△nが0.005~0.0074の未延伸糸を得る工程である。
[Step 1]
In step 1, a polylactic acid polymer containing 95 mol% or more of L-lactic acid is melted, extruded through a spinneret, solidified by cooling, and wound at a spinning speed of 2000 to 2500 m/min to obtain a birefringence Δn of 0.005 to 0. This is the step of obtaining an undrawn yarn of 0.0074.

紡糸速度は2000~2500m/minであることが重要であり、好ましくは2000~2250m/minである。2000m/min未満の紡糸速度では、得られるポリ乳酸長繊維の物性を実用的なものにするために次の工程で行う延伸を高倍率にすることが必須となり、次の工程で毛羽や失透が多発する。他方、2500m/minを超える防止速度での引き取りでは、紡糸断糸の多発を招き、かつ得られる未延伸糸の複屈折率が高くなり、次の延伸工程での単糸切れを生じやすく、失透や毛羽の発生により高次加工での通過性が悪化する。 It is important that the spinning speed is 2000-2500 m/min, preferably 2000-2250 m/min. At a spinning speed of less than 2000 m/min, in order to make the physical properties of the obtained polylactic acid long fibers practical, it is essential to draw at a high magnification in the next step, and fluff and devitrification occur in the next step. occur frequently. On the other hand, take-up at a preventive speed exceeding 2500 m/min causes frequent occurrence of spun yarn breakage, and the resulting undrawn yarn has a high birefringence, which tends to cause single yarn breakage in the next drawing step, resulting in loss. Due to the occurrence of permeation and fluff, the passability in high-order processing deteriorates.

工程1において、口金より押し出されて冷却固化したポリ乳酸ポリマに油剤を付与する工程をさらに含むことが好ましい。すなわち、工程1は、95モル%以上がL-乳酸からなるポリ乳酸ポリマを溶融して口金より押し出し冷却固化し、冷却固化したポリ乳酸ポリマに油剤を付与して紡糸速度2000~2500m/minで巻取り、複屈折率△nが0.005~0.0074の未延伸糸を得る工程であることが好ましい。 Preferably, step 1 further includes a step of applying an oil agent to the polylactic acid polymer that has been extruded through the die and solidified by cooling. That is, in step 1, a polylactic acid polymer containing 95 mol % or more of L-lactic acid is melted, extruded from a spinneret, cooled and solidified, an oil agent is applied to the cooled and solidified polylactic acid polymer, and the spinning speed is 2000 to 2500 m/min. It is preferable that the steps are winding and obtaining an undrawn yarn having a birefringence Δn of 0.005 to 0.0074.

〔ポリ乳酸ポリマ〕
工程1に供するポリマとして、95モル%以上がL-乳酸からなるポリ乳酸ポリマを用いる。ポリ乳酸ポリマの製造方法には、L-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しその後開環重合を行う二段階のラクチド法と、L-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とが知られている。本発明で用いるポリ乳酸ポリマは、いずれの製法により得られたものであってもよい。
[Polylactic acid polymer]
As the polymer used in step 1, a polylactic acid polymer containing 95 mol % or more of L-lactic acid is used. Methods for producing polylactic acid polymers include a two-step lactide method in which lactide, which is a cyclic dimer, is first produced from L-lactic acid as a raw material and then ring-opening polymerization is performed, and a direct dehydration method in a solvent from L-lactic acid as a raw material. A one-step direct polymerization process with condensation is known. The polylactic acid polymer used in the present invention may be obtained by any production method.

工程1に供するポリ乳酸ポリマの重量平均分子量は、好ましくは140,000~170,000、さらに好ましくは140,000~160,000、特に好ましくは150,000~160,000である。重量平均分子量が140,000未満であると繊維の強度が低くなり、紡糸時および延伸時に糸切れを生じる可能性が高く好ましくない。他方、重量平均分子量が170,000を超えると得られる繊維の染色時に斑を生じやすくなり好ましくなく、また、溶融粘度を適切なレベルまで下げて紡糸すると熱分解物の発生が顕著となるため好ましくない。 The weight average molecular weight of the polylactic acid polymer to be subjected to step 1 is preferably 140,000 to 170,000, more preferably 140,000 to 160,000, particularly preferably 150,000 to 160,000. If the weight-average molecular weight is less than 140,000, the strength of the fiber will be low, and it is highly likely that the fiber will break during spinning and drawing. On the other hand, if the weight-average molecular weight exceeds 170,000, it is not preferable because the resulting fiber tends to be uneven during dyeing. do not have.

工程1に供するポリ乳酸ポリマの融点は、好ましくは100℃以上、さらに好ましくは140℃以上、特に好ましくは170℃以上である。融点が100℃未満であると、紡糸の際に単糸間の融着の発生による延伸性不良、染色加工時や熱セット時、摩擦加熱時に溶融欠点が生じるなど、製品の品位が低いものとなり好ましくない。ここで、融点はDSC測定によって得られる1stラン溶融ピークのピーク温度を意味する。 The melting point of the polylactic acid polymer to be subjected to step 1 is preferably 100° C. or higher, more preferably 140° C. or higher, and particularly preferably 170° C. or higher. If the melting point is less than 100°C, the quality of the product will be low, such as poor drawability due to fusion between single yarns during spinning, and melting defects during dyeing processing, heat setting, and friction heating. I don't like it. Here, the melting point means the peak temperature of the 1st run melting peak obtained by DSC measurement.

工程1に供するポリ乳酸ポリマは、L-乳酸の他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ポリマであってもよい。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他、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等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、フマル酸など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を例示することができる。 The polylactic acid polymer to be subjected to step 1 may be a copolymerized polylactic acid polymer obtained by copolymerizing L-lactic acid and other components capable of forming an ester. Copolymerizable components include hydroxycarboxylic acids such as glycolic acid, 3-hydroxybutyric acid, 4-hydroxybutyric acid, 4-hydroxyvaleric acid, and 6-hydroxycaproic acid, as well as ethylene glycol, propylene glycol, butanediol, neo Compounds containing multiple hydroxyl groups in the molecule, such as pentyl glycol, polyethylene glycol, glycerin, and pentaerythritol, or their derivatives, and compounds containing multiple carboxylic acid groups in the molecule, such as adipic acid, sebacic acid, and fumaric acid. Alternatively, derivatives thereof can be exemplified.

ポリマの溶融粘度を低減させるため、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、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てもよい。さらに、艶消し剤、消臭剤、難燃剤、糸摩擦低減剤、抗酸化剤、着色顔料などとして無機微粒子や有機化合物を添加してもよい。 Aliphatic polyester polymers such as polycaprolactone, polybutylene succinate, polyethylene succinate may be used as internal or external plasticizers to reduce the melt viscosity of the polymer. Furthermore, inorganic fine particles and organic compounds may be added as matting agents, deodorants, flame retardants, yarn friction reducing agents, antioxidants, coloring pigments, and the like.

〔工程2〕
工程2は、上記の未延伸糸を、少なくとも3個の接触式延伸ローラーを用いて延伸倍率1.6~2.0倍で延伸し、延伸されたポリ乳酸長繊維を得る工程である。この工程2では少なくとも3個の接触式延伸ローラーを用いて延伸することが肝要である。
工程2は、以下の工程2-1、工程2-2工程および2-3をこの順序で含む態様をとることが好ましい。
[Step 2]
Step 2 is a step of drawing the above undrawn yarn at a draw ratio of 1.6 to 2.0 times using at least three contact drawing rollers to obtain drawn polylactic acid long fibers. In step 2, it is essential to draw using at least three contact drawing rollers.
It is preferable that step 2 include the following steps 2-1, 2-2 and 2-3 in this order.

工程2-1は、工程1で得られた未延伸糸を、表面温度70~100℃の延伸予熱ローラーに接触させて予熱する予熱工程である。 Step 2-1 is a preheating step in which the undrawn yarn obtained in step 1 is preheated by being brought into contact with a drawing preheating roller having a surface temperature of 70 to 100°C.

工程2-2は、上記予熱工程を経た未延伸糸を、表面温度70~100℃の延伸予熱ローラーと表面温度140~160℃の延伸加熱ローラーとの間で、延伸倍率1.5~1.6倍で延伸することで延伸糸を得る第一段階延伸工程である。 In step 2-2, the undrawn yarn that has undergone the preheating step is stretched at a draw ratio of 1.5 to 1.5 between a drawing preheating roller with a surface temperature of 70 to 100°C and a drawing heating roller with a surface temperature of 140 to 160°C. This is the first stage drawing process in which drawn yarn is obtained by drawing by 6 times.

工程2-3は、上記延伸糸を、表面温度140~160℃の延伸加熱ローラーと表面温度140~160℃の延伸加熱ローラーとの間で延伸倍率1.1~1.3倍で延伸することで、延伸されたポリ乳酸長繊維を得る第二段階延伸工程である。 In step 2-3, the drawn yarn is drawn at a draw ratio of 1.1 to 1.3 times between a drawing heating roller having a surface temperature of 140 to 160° C. and a drawing heating roller having a surface temperature of 140 to 160° C. is the second stage drawing step for obtaining drawn polylactic acid long fibers.

この工程2は、工程2-1で用いる少なくとも1個の接触式延伸熱ローラー、ならびに工程2-2および工程2-3で用いる少なくとも2個の接触式延伸加熱ローラーを有する延伸機により行われることが好ましい。 This step 2 is carried out by a stretching machine having at least one contact stretching preheating roller used in step 2-1 and at least two contact stretching heating rollers used in steps 2-2 and 2-3. is preferred.

〔工程2に供する未延伸繊維〕
工程2に供する未延伸糸の複屈折率△nは0.005~0.0074であることが重要であり、好ましくは0.006~0.0070以下である。複屈折率△nが0.005未満であると、未延伸糸の分子配向が極めて低いため、延伸を行う際に配向がスムーズに行われない。このため、どのような延伸条件をとっても延伸糸の繊度斑は大きなものとなってしまい、工程断糸多発やこのような繊維を用いて作成した布帛は染め斑などの染色異常が発生することになる。他方、複屈折率△nが0.0074を超える未延伸糸を供すると、未延伸糸の伸度がすでに低下しており、失透が発生するほか、延伸時に単糸切れを生じやすく毛羽が発生し、高次加工通過性が悪化するので好ましくない。
[Unstretched fiber to be subjected to step 2]
It is important that the birefringence Δn of the undrawn yarn to be subjected to step 2 is 0.005 to 0.0074, preferably 0.006 to 0.0070 or less. If the birefringence .DELTA.n is less than 0.005, the molecular orientation of the undrawn yarn is extremely low, and the orientation is not smooth during the drawing. For this reason, regardless of the drawing conditions, the drawn yarn has a large fineness unevenness, which causes frequent yarn breakage in the process and dyeing abnormalities such as uneven dyeing in fabrics made using such fibers. Become. On the other hand, when an undrawn yarn having a birefringence Δn exceeding 0.0074 is provided, the elongation of the undrawn yarn is already reduced, and devitrification occurs. It is not preferable because it occurs and the high-order processing passability is deteriorated.

〔1つの延伸予熱ローラーと2つの加熱延伸ローラー〕
工程2における延伸は、少なくとも3個の接触式延伸ローラーを有する延伸機を使用し、2段階以上の延伸を実施する。工程2において、少なくとも3個の接触式延伸ローラーを用いず唯2つの接触式延伸ローラーを用いた場合には、加熱効率が悪く、圧電繊維に重要な結晶化度が低くなり、満足した圧電性能を得ることができない。
[One stretching preheating roller and two heated stretching rollers]
The stretching in step 2 uses a stretching machine having at least three contact-type stretching rollers and carries out stretching in two or more stages. In step 2, if at least three contact drawing rollers are not used, but only two contact drawing rollers are used, the heating efficiency is poor, the crystallinity, which is important for the piezoelectric fiber, is low, and the piezoelectric performance is satisfactory. can't get

工程2においては、図1に記載のように、延伸予熱ローラー2から供給された未延伸糸は接触式延伸加熱ローラー3および4で加熱されることが最も効率的であり好ましい。 In step 2, as shown in FIG. 1, it is most efficient and preferable to heat the unstretched yarn supplied from the stretching preheating roller 2 by the contact type stretching heating rollers 3 and 4.

なお、図1において、未延伸糸は延伸予熱ローラー2と接触式延伸加熱ローラー3との間での第1段延伸により延伸される。さらに接触式延伸加熱ローラー3と接触式延伸加熱ローラー4との間での第2段延伸により延伸される。この方法によると毛羽および失透の発生は無く、かつ満足な結晶化度の未延伸糸を得ることができる。接触式延伸加熱ローラー4と非加熱の収縮ローラー5との間は、緊張下でもリラックス下でよく、延伸または弛緩にいずれでもよい。 In FIG. 1, the unstretched yarn is stretched by the first stage stretching between the stretching preheating roller 2 and the contact type stretching heating roller 3 . Further, the film is stretched by the second stage stretching between the contact type stretching heating roller 3 and the contact type stretching heating roller 4 . According to this method, an undrawn yarn with satisfactory crystallinity can be obtained without generating fluff or devitrification. Between the contact-type stretching/heating roller 4 and the unheated shrinking roller 5, the roller may be under tension or under relaxation, and may be stretched or relaxed.

〔延伸〕
本発明のポリ乳酸長繊維の製造方法において、良好な機械特性および延伸性の観点から、二弾延伸により延伸されていることが好ましい。未延伸糸は、一定速度で回転する延伸予熱ローラー2と、該延伸予熱ローラー2および供給ローラー1よりも速い速度で回転する接触式延伸加熱ローラー3との間で、好ましくは1.1~2.0倍、さらに好ましくは1.4~1.8倍、特に好ましくは1.5~1.7倍に延伸される。この延伸を第一段延伸と称する。延伸倍率が1.1倍未満であると延伸によるポリマの配向結晶化が十分に進まず、強度の向上が達成できず好ましくない。他方、2.0倍を超えると、製品の毛羽や失透が多発し好ましくない。
[Stretching]
In the method for producing the polylactic acid long fiber of the present invention, it is preferable that the fiber is drawn by double drawing from the viewpoint of good mechanical properties and drawability. The unstretched yarn is preferably 1.1 to 2 0 times, more preferably 1.4 to 1.8 times, particularly preferably 1.5 to 1.7 times. This drawing is called first-stage drawing. If the draw ratio is less than 1.1 times, the oriented crystallization of the polymer by drawing does not proceed sufficiently, and the strength cannot be improved, which is not preferable. On the other hand, when it exceeds 2.0 times, fuzz and devitrification of the product occur frequently, which is not preferable.

第一段延伸のあと、ひきつづき、第一段延伸の接触式延伸加熱ローラー3と、それよりも早い速度で回転するもう一つの接触式延伸加熱ローラー4との間で第二段延伸が行われる。第二段延伸の倍率は、好ましくは1.1~1.4倍、特に好ましくは1.2~1.3倍である。延伸倍率が1.1倍未満であると延伸によるポリマの配向結晶化が十分に進まず、強度の向上が達成できず好ましくない。他方、延伸倍率が1.4倍を越えると製品の毛羽や失透が多発し好ましくない。 After the first-stage drawing, the second-stage drawing is subsequently performed between the contact-type drawing heating roller 3 for the first-stage drawing and another contact-type drawing heating roller 4 rotating at a higher speed than the contact-type drawing heating roller 3. . The ratio of the second stage drawing is preferably 1.1 to 1.4 times, particularly preferably 1.2 to 1.3 times. If the draw ratio is less than 1.1 times, the oriented crystallization of the polymer by drawing does not proceed sufficiently, and the strength cannot be improved, which is not preferable. On the other hand, if the draw ratio exceeds 1.4 times, fuzz and devitrification frequently occur in the product, which is not preferable.

〔延伸予熱ローラー温度と接触式延伸加熱ローラー温度〕
延伸予熱ローラー2の温度(T2)と、接触式延伸加熱ローラー3の温度(T3)と、接触式延伸加熱ローラー4の温度(T4)との関係は、以下の式をすべて満足することが好ましい。
70℃≦T2≦100℃
140℃≦T3≦160℃
140℃≦T4≦160℃
延伸予熱ローラー2の温度T2が70℃に満たない場合には、予熱が不十分となり、延伸時の熱変形が均一に行われなくなり染色斑が発生する。他方、100℃を越える温度ではローラー上における糸揺れが激しくなり、延伸点が固定できなくなるため、延伸工程断糸多発が発生する。このため、延伸予熱ローラー2の温度T2は、好ましくは70~100℃、さらに好ましくは80~95℃、特に好ましくは80~90℃である。
[Temperature of preheating roller for stretching and temperature of contact heating roller for stretching]
The relationship between the temperature (T2) of the stretching preheating roller 2, the temperature (T3) of the contact type stretching heating roller 3, and the temperature (T4) of the contact type stretching heating roller 4 preferably satisfies all of the following equations. .
70°C≤T2≤100°C
140°C≤T3≤160°C
140°C≤T4≤160°C
If the temperature T2 of the stretching preheating roller 2 is less than 70° C., the preheating becomes insufficient, and the thermal deformation during stretching cannot be performed uniformly, resulting in uneven dyeing. On the other hand, if the temperature exceeds 100° C., yarn swaying on the rollers becomes severe and the drawing point cannot be fixed, resulting in frequent yarn breakage during the drawing process. Therefore, the temperature T2 of the stretching preheating roller 2 is preferably 70 to 100.degree. C., more preferably 80 to 95.degree. C., and particularly preferably 80 to 90.degree.

さらに接触式延伸加熱ローラー3の温度(T3)および接触式延伸加熱ローラー4の温度(T4)は、例えば140~160℃、好ましく140~155℃、特に好ましくは140~150℃である。T3とT4の温度が160℃を超えると、工程安定性に欠け、延伸断糸や毛羽の多発を伴う。140℃未満の温度であると、結晶化度の進行ができず、圧電性能が発現しないか不足する。 Furthermore, the temperature (T3) of the contact type stretching heating roller 3 and the temperature (T4) of the contact type stretching heating roller 4 are, for example, 140 to 160°C, preferably 140 to 155°C, and particularly preferably 140 to 150°C. If the temperatures of T3 and T4 exceed 160° C., the process stability is lacking, accompanied by frequent occurrence of stretched yarn breakage and fluff. If the temperature is less than 140° C., the degree of crystallinity cannot be advanced, and the piezoelectric performance is not exhibited or is insufficient.

〔失透〕
本発明における失透とは、主に延伸工程で発現し、ポリ乳酸長繊維の表面に形成されるミクロな凹凸によって生じる現象を意味し、その言葉どおり透明性を失い白化した状態となるものである。ここで表面の凹凸のサイズは、サブμからμオーダーである。サブμ未満であれば失透せず、一方、数十μのオーダーになると、通常その部分は糸切れや毛羽の原因となるので、失透として認められることは少ない。延伸時にフィラメントに形成される表面の凹凸によって失透が生じるということは、スムーズな熱延伸が行われていないこと、および過度の延伸が行われていることを意味する。
〔devitrification〕
Devitrification in the present invention means a phenomenon that occurs mainly in the drawing process and is caused by microscopic irregularities formed on the surface of the polylactic acid long fiber, and as the term suggests, it loses transparency and becomes whitened. be. Here, the size of the unevenness on the surface is on the sub-μ to μ-order. If it is less than a submicron, it will not devitrify, while if it is on the order of several tens of microns, it will usually cause thread breakage or fluffing at that portion, so it is rarely recognized as devitrification. Devitrification due to surface irregularities formed on the filaments during drawing means that smooth hot drawing is not performed and excessive drawing is performed.

スムーズな熱延伸とは、例えば、多段熱延伸工程において、延伸前の配向のレベルに適した温度で各フィラメントが予熱され、分子鎖の易動性に相応しい延伸比で延伸され、スムーズに分子鎖が引き伸ばされることである。延伸前の配向度の割に予熱温度を高くし過ぎると、分子鎖は配向する前に結晶化してしまい、引き伸ばし難くなり、結果として表面の凹凸を生成する。更に高すぎると、分子鎖の流れが生じ、分子鎖の配向を伴わない所謂スーパードロー現象となり、効果的な延伸がなされない。この場合フィラメント表面に凹凸は生成しないものの強度が得られない。一方、延伸前の予熱が十分でないと、分子鎖の易動性が低いまま無理な延伸をすることになり、結果としフィラメント表面の凹凸を生成し、失透が生ずる。 Smooth hot drawing means, for example, in a multistage hot drawing process, each filament is preheated at a temperature suitable for the level of orientation before drawing, drawn at a draw ratio suitable for the mobility of the molecular chains, and the molecular chains are smoothly drawn. is stretched. If the preheating temperature is too high relative to the degree of orientation before stretching, the molecular chains crystallize before they are oriented, making it difficult to stretch, resulting in unevenness on the surface. If the tension is too high, the flow of molecular chains will occur, resulting in a so-called superdraw phenomenon that is not accompanied by orientation of the molecular chains, and effective stretching will not be achieved. In this case, although unevenness is not generated on the filament surface, strength cannot be obtained. On the other hand, if the preheating before stretching is insufficient, stretching will be forced while the mobility of the molecular chains is low, resulting in unevenness on the filament surface and devitrification.

ポリ乳酸は、分子鎖の易動性が生ずるガラス転移温度(Tg)が約60℃で、繊維構造の結晶の融解温度(融点:Tm)が約170℃であり、TmとTgの温度差は約110℃と小さい。ちなみに、ポリエチレンテレフタレートはそれぞれTg=80℃とTm=260℃で、TmとTgの差は180℃である。従って、ポリ乳酸繊維を熱延伸する際の最適温度領域は狭いため、スムーズな延伸条件から外れ易くなり、容易に前記表面凹凸等を発生し、失透が起こり易い。 Polylactic acid has a glass transition temperature (Tg) of about 60°C at which the mobility of the molecular chain occurs, and a melting temperature (melting point: Tm) of the fiber structure crystals of about 170°C. It is as small as about 110°C. Incidentally, polyethylene terephthalate has Tg=80°C and Tm=260°C, respectively, and the difference between Tm and Tg is 180°C. Therefore, since the optimum temperature range for hot drawing polylactic acid fibers is narrow, it is easy to deviate from smooth drawing conditions, and the surface irregularities and the like easily occur, and devitrification easily occurs.

〔延伸されたポリ乳酸長繊維〕
〔固有粘度〕
本発明の製造方法により得られる延伸されたポリ乳酸長繊維の固有粘度(IV)は、好ましくは1.4~1.7dL/g、さらに好ましくは1.6~1.7dL/gである。固有粘度(IV)が1.4dL/g未満であると、製造する際の成形性が不十分となり、安定した製糸ができず、毛羽や断糸が発生しやすく、実用に適したものとならず好ましくない。他方、1.7dL/gを超えると、製糸条件としてポリマの溶融温度を高く設定する必須があり、工程安定性や経時断糸多発など大きな弊害が発生するため、好ましくない。
[Stretched polylactic acid long fiber]
[Intrinsic viscosity]
The intrinsic viscosity (IV) of the drawn polylactic acid long fibers obtained by the production method of the present invention is preferably 1.4 to 1.7 dL/g, more preferably 1.6 to 1.7 dL/g. If the intrinsic viscosity (IV) is less than 1.4 dL/g, the moldability during production will be insufficient, stable spinning will not be possible, and fluff and yarn breakage will easily occur, making it unsuitable for practical use. I don't like it. On the other hand, if it exceeds 1.7 dL/g, it is necessary to set the melting temperature of the polymer high as a spinning condition, which causes serious problems such as process stability and frequent breakage over time, which is not preferable.

〔結晶化度〕
本発明の製造方法よって、結晶化度が40%以上である延伸されたポリ乳酸長繊維を得ることができる。結晶化度が40%未満であると、圧電性は著しく低く機能性能は不十分なものとなる。本発明は、本発明の製造方法により得られる延伸されたポリ乳酸長繊維であって結晶化度が40%以上である態様を含む。
[Crystallinity]
According to the production method of the present invention, drawn polylactic acid long fibers having a degree of crystallinity of 40% or more can be obtained. If the degree of crystallinity is less than 40%, the piezoelectricity will be extremely low and the functional performance will be insufficient. The present invention includes an embodiment in which the drawn polylactic acid long fibers obtained by the production method of the present invention have a degree of crystallinity of 40% or more.

この結晶化度は圧電素子として重要な品質であるが、ポリ乳酸の繊維では結晶化度のみを求めると、製品の毛羽や失透が発生し、工程安定性など弊害が発生する。本発明では、延伸工程で2つの加熱延伸を行う2段階延伸を行なうことにより、結晶化度40%以上である延伸されたポリ乳酸長繊維を得ている。 The degree of crystallinity is an important quality for piezoelectric elements, but if only the degree of crystallinity is measured in polylactic acid fibers, fuzz and devitrification of the product will occur, and adverse effects such as process stability will occur. In the present invention, a drawn polylactic acid long fiber having a degree of crystallinity of 40% or more is obtained by performing two-step drawing in which two heat drawing steps are performed in the drawing process.

〔強度〕
本発明の製造方法により得られる延伸されたポリ乳酸長繊維の破断強度は、好ましくは4.0cN/Dtex以上、さらに好ましくは4.1cN/Dtex以上である。破断強度が4.0cN/Dtex未満であると、製編織時の糸切れ停台が発生し、布帛、編地など圧電性の有した組紐にしたときに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。
〔Strength〕
The breaking strength of the drawn polylactic acid long fibers obtained by the production method of the present invention is preferably 4.0 cN/Dtex or more, more preferably 4.1 cN/Dtex or more. If the breaking strength is less than 4.0 cN/Dtex, yarn breakage will occur during knitting and weaving, and when braided cords having piezoelectricity such as fabrics and knitted fabrics are used, the strength of the braided cord will be reduced, resulting in a decrease in product strength. I don't like it.

〔収縮率〕
本発明の製造方法により得られる延伸されたポリ乳酸長繊維の沸水収縮率は、好ましくは10%以下、さらに好ましくは9.9%以下である。沸水収縮率が10%を超えると、布帛、編地など圧電性の有した組紐にしたときに寸法安定性の低下を招くため好ましくない。
〔Shrinkage factor〕
The boiling water shrinkage of the drawn polylactic acid long fibers obtained by the production method of the present invention is preferably 10% or less, more preferably 9.9% or less. A boiling water shrinkage of more than 10% is not preferable because the dimensional stability of the braided cord having piezoelectric properties such as cloth or knitted fabric is lowered.

以下、実施例により具体的に本発明の説明をする。測定および評価は以下の方法により行った。
(1)分子量
試料を10mg/mLの濃度になるようクロロホルムに溶かして、Waters LC Model I plusによりGPC分析を行い、重量平均分子量Mwおよび数平均分子量Mnを測定した。
(2)固有粘度(IV)
固有粘度(dl/g)は、o-クロロフェノール中、35℃での粘度の測定値から求めた。
(3)破断強度
JIS-L-1013に基づいて測定した。
(4)沸水収縮率
長さの初期値50cmの試料に重さ200mgの錘を吊るして、沸騰水中に15分間浸漬し、5分間風乾した後、次式により沸水収縮率を求めた。
沸水収縮率(%)=(初期試料長-収縮後の試料長)/初期試料長×100
(5)結晶化度
示差走査熱量測定器を用いて測定を行なった。結晶化度は、高分子中の結晶領域が占める割合として、以下の式で算出した。なお、完全結晶体融解熱量は、100%結晶時の融解熱量である。
結晶化度(%)=(測定融解熱量/完全結晶体融解熱量)×100
(6)複屈折率(Δn)
D線を光源として用い、ベレックコンペンセーター法によりレターデーションと糸径を測定し、下記式に従って複屈折率(Δn)を求めた。測定は10フィラメントについて行い、その平均値をとした。
Δn=(レターデーション/糸径)
(7)毛羽
延伸で巻き取った糸の毛羽の発生具合を、以下の基準で評価した。
○ ; 毛羽の発生がない。
× ; 毛羽の発生が見られる。
(8)紡糸工程性
溶融紡糸により連続7日間の紡糸を行った。紡糸時の糸切れの発生頻度を以下の基準で評価した。
〇;糸切れ回数が、 0回/7日
△;糸切れ回数が、1~2回/7日
×;糸切れ回数が、3回以上/7日
(9)延伸工程性
延伸工程における糸切れの発生頻度を以下の基準で評価した。
〇;糸切れ回数が、 0回/7日
△;糸切れ回数が、1~2回/7日
×;糸切れ回数が、3回以上/7日
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples. Measurement and evaluation were performed by the following methods.
(1) molecular weight
A sample was dissolved in chloroform to a concentration of 10 mg/mL, GPC analysis was performed using Waters LC Model I plus, and the weight average molecular weight Mw and number average molecular weight Mn were measured.
(2) Intrinsic viscosity (IV)
Intrinsic viscosity (dl/g) was determined from viscosity measurements at 35°C in o-chlorophenol.
(3) Breaking strength Measured according to JIS-L-1013.
(4) Shrinkage in Boiling Water A sample with an initial length of 50 cm was suspended from a weight of 200 mg, immersed in boiling water for 15 minutes, air-dried for 5 minutes, and then the shrinkage in boiling water was determined by the following equation.
Boiling water shrinkage rate (%) = (initial sample length - sample length after shrinkage) / initial sample length x 100
(5) Crystallinity Measured using a differential scanning calorimeter. The degree of crystallinity was calculated by the following formula as the ratio of crystalline regions in the polymer. The amount of heat of fusion for a complete crystal is the amount of heat of fusion for 100% crystallization.
Crystallinity (%) = (measured heat of fusion/heat of fusion of complete crystal) x 100
(6) Birefringence (Δn)
Using the D line as a light source, the retardation and yarn diameter were measured by the Berek compensator method, and the birefringence (Δn) was obtained according to the following formula. Measurement was performed for 10 filaments, and the average value was taken.
Δn = (retardation/thread diameter)
(7) Fluff The occurrence of fluff on the yarn wound by drawing was evaluated according to the following criteria.
◯; No fluff is generated.
x; generation of fluff is observed.
(8) Spinning Process Properties Spinning was performed continuously for 7 days by melt spinning. The frequency of yarn breakage during spinning was evaluated according to the following criteria.
〇: Number of yarn breakages: 0 times/7 days △: Number of yarn breakages: 1 to 2 times/7 days ×: Number of yarn breakages: 3 or more times/7 days The frequency of occurrence was evaluated according to the following criteria.
〇: Number of thread breakages: 0 times/7 days △: Number of thread breakages: 1-2 times/7 days ×: Number of thread breakages: 3 or more times/7 days

(10)失透
実施例において各フィラメントの失透の判定は、下記(10-1)に示す方法で確認した。なお、失透は下記(10-2)~(10-3)に示すように、実体顕微鏡、SEM等でも観察でき、肉眼での判定が難しい場合には観察する繊維の種類(フィラメント繊度や原着糸等)によって適時観察方法を変更した評価する。
(10-1)肉眼での確認
ポリ乳酸繊維を黒色の画用紙上に置いて観察する。マルチフィラメントの場合に各単糸が重なり合わないように配置させる。フィラメント0.5mを観察した際に、白色の領域が存在していればそのフィラメントは失透していると判定する。
(10-2)実体顕微鏡での確認
ポリ乳酸繊維を、実体顕微鏡(ニコン(株)製実体顕微鏡HFX型)を用い、反射光により観察し、SONY製カラービデオカメラCCD-IRISで撮影してモニターで観察する。フィラメント0.3m中、ランダムな25点を選んで観察し、図2のように失透によって光が乱反射して白く見える領域が存在していればそのフィラメントは失透していると判定する。なお、観察倍率は繊維の繊度によって適時変更することができる。図2に実体顕微鏡観察による失透糸および非失透糸の観察例を示した。
(10-3)SEMでの確認
ポリ乳酸繊維における任意な点の全フィラメントをイオンコーター((株)エイコー・エンジニアリング製 IB-3)を用いて金蒸着した。作成サンプルをSEM(トプコン(株)製 ABT-55)にて観察した。図3に示したように繊維表面に凹凸を有するフィラメントがあれば、その繊維は失透領域を有していると判定する。なお、観察倍率はフィラメント繊度によって適時変更すればよい。図3にSEM観察による失透糸および非失透糸の観察例を示した。失透の有無で判定を行なった。
(10) Devitrification Devitrification of each filament in Examples was confirmed by the method shown in (10-1) below. As shown in (10-2) to (10-3) below, devitrification can be observed with a stereoscopic microscope, SEM, etc. If it is difficult to determine with the naked eye, the type of fiber to be observed (filament fineness or original Evaluate by changing the observation method as appropriate depending on the yarn wearing, etc.).
(10-1) Observation with the naked eye The polylactic acid fiber is placed on black drawing paper and observed. In the case of multifilament, each single yarn is arranged so as not to overlap. When a 0.5 m filament is observed, if a white region exists, it is determined that the filament is devitrified.
(10-2) Confirmation with a stereomicroscope Polylactic acid fiber is observed with reflected light using a stereomicroscope (HFX type stereomicroscope manufactured by Nikon Corporation), photographed with a color video camera CCD-IRIS manufactured by SONY, and monitored. to observe. Randomly selected 25 points in 0.3 m of the filament were observed, and if there was a region where light was diffusely reflected due to devitrification and looked white as shown in FIG. 2, it was determined that the filament was devitrified. Note that the observation magnification can be appropriately changed depending on the fineness of the fiber. FIG. 2 shows an example of observation of devitrified threads and non-devitrified threads by stereomicroscopic observation.
(10-3) Confirmation by SEM All the filaments at arbitrary points in the polylactic acid fiber were gold-deposited using an ion coater (IB-3 manufactured by Eiko Engineering Co., Ltd.). The prepared sample was observed by SEM (ABT-55 manufactured by Topcon Corporation). If there is a filament having unevenness on the fiber surface as shown in FIG. 3, it is determined that the fiber has a devitrified region. Note that the observation magnification may be appropriately changed depending on the filament fineness. FIG. 3 shows an example of observation of devitrified threads and non-devitrified threads by SEM observation. Judgment was made based on the presence or absence of devitrification.

(11)圧電性能
得られた繊維を組紐状圧電素子1A中の導電性繊維Bを信号線としてオシロスコープ(横河電機(株)製デジタルオシロスコープDL6000シリーズDL6000)に配線を介して100倍増幅回路を経由して接続し、組紐状圧電素子1Aの導電層4を接地(アース)した。組紐状圧電素子1Aに捩じり変形を加え、紐状圧電素子から出力される電気信号により、布帛状圧電素子で衣類形状のウェアラブルセンサーに適用することができる圧電性能は、以下の判定基準により評価した。
〇:圧電性能が非常に良い
×:圧電性能が無い
(11) Piezoelectric performance The obtained fiber was connected to an oscilloscope (DL6000 series DL6000 digital oscilloscope manufactured by Yokogawa Electric Corporation) using the conductive fiber B in the braided piezoelectric element 1A as a signal line, and a 100-fold amplification circuit was applied. The conductive layer 4 of the braided piezoelectric element 1A was grounded (earthed). A torsional deformation is applied to the braided piezoelectric element 1A, and the piezoelectric performance that can be applied to a clothing-shaped wearable sensor with the cloth-like piezoelectric element based on the electric signal output from the string-like piezoelectric element is determined according to the following criteria. evaluated.
〇: Piezoelectric performance is very good
×: No piezoelectric performance

〔実施例1〕
(ポリ乳酸ポリマチップの製造)
L-ラクチド((株)武蔵野化学研究所製、光学純度100%)の100質量部に対し、オクチル酸スズを0.005質量部加え、窒素雰囲気下、撹拌翼のついた反応機にて180℃で2時間反応させ、オクチル酸スズに対して1.2倍当量のリン酸を添加し、その後13.3Paで残存するラクチドを減圧除去しチップ化した。得られたポリマの固有粘度(IV)は1.68dL/g、重量平均分子量は15.2万、ガラス転移点は55℃、融点は175℃であった。
[Example 1]
(Manufacturing of polylactic acid polymer chip)
0.005 parts by mass of tin octoate was added to 100 parts by mass of L-lactide (manufactured by Musashino Chemical Laboratory Co., Ltd., optical purity 100%), and the mixture was stirred in a reactor equipped with a stirring blade in a nitrogen atmosphere to 180 parts by mass. C. for 2 hours, phosphoric acid was added in an amount equivalent to 1.2 times the amount of tin octylate, and residual lactide was removed under reduced pressure at 13.3 Pa to form chips. The resulting polymer had an intrinsic viscosity (IV) of 1.68 dL/g, a weight average molecular weight of 152,000, a glass transition point of 55°C and a melting point of 175°C.

(圧電性繊維の製造)
上記で得られたポリ乳酸ポリマチップを220℃にて溶融させ、孔径0.25mm、0.6mmL、孔数24ケを有する紡糸ノズルより空中に押し出し、32g/minで吐出し、この紡出糸を23℃、3.5Nm/minの冷却風によって冷却し、油剤を付与して収束した後、2250m/minで引き取って未延伸糸を得た。この未延伸糸の複屈折率は0.0068であった。この未延伸糸を延伸工程に供した。すなわち、この未延伸糸を、供給ローラー1を経て、延伸予熱ローラー2(温度85℃)、接触式延伸加熱ローラー3(温度150℃)および接触式延伸加熱ローラー4(温度150℃)で延伸し、その後、室温(25℃)の収縮ローラー5で熱固定処理した。各ローラーの周回数は5から6回とした。この延伸工程では、第1段延伸として延伸予熱ローラー2と接触式延伸加熱ローラー3との間で1.60倍の倍率で延伸した。第2段延伸として接触式延伸加熱ローラー3と接触式延伸加熱ローラー4との間で1.15倍に延伸した。さらに接触式延伸加熱ローラー4と収縮ローラー5との間でリラックス下にて0.99倍に弛緩した。よって、延伸の総倍率は1.82倍とした。各ローラーの位置関係を図1に示す。
(Manufacturing of piezoelectric fibers)
The polylactic acid polymer chips obtained above are melted at 220° C., extruded into the air through a spinning nozzle having a hole diameter of 0.25 mm, 0.6 mmL, and 24 holes, and extruded at 32 g/min to form a spun yarn. After cooling with cooling air at 23° C. and 3.5 Nm 3 /min, applying an oil solution and converging, it was taken off at 2250 m/min to obtain an undrawn yarn. The birefringence of this undrawn yarn was 0.0068. This undrawn yarn was subjected to the drawing process. That is, the unstretched yarn is passed through a supply roller 1 and stretched by a stretching preheating roller 2 (temperature 85°C), a contact stretching heating roller 3 (temperature 150°C) and a contact stretching heating roller 4 (temperature 150°C). , and then heat-set with a shrinkage roller 5 at room temperature (25°C). The number of revolutions of each roller was 5 to 6 times. In this stretching step, the film was stretched at a magnification of 1.60 times between the stretching preheating roller 2 and the contact type stretching heating roller 3 as the first stage stretching. As the second stage stretching, the film was stretched by a factor of 1.15 between the contact type stretching heating roller 3 and the contact type stretching heating roller 4 . Further, the film was relaxed to 0.99 times under relaxation between the contact-type stretching/heating roller 4 and the contraction roller 5 . Therefore, the total draw ratio was set to 1.82 times. FIG. 1 shows the positional relationship of each roller.

これにより、84dTex/24フィラメントの延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。連続7日間の紡糸テストを行ない、紡糸性および延伸時の毛羽発生具合を評価した。評価結果を表1に示す。 As a result, drawn polylactic acid long fibers of 84 dTex/24 filaments were obtained. A spinning test was conducted for 7 consecutive days to evaluate the spinnability and the degree of fluffing during drawing. Table 1 shows the evaluation results.

この製造方法は延伸工程の延伸性に優れ、かつ得られる延伸されたポリ乳酸長繊維の品質が優れており、取扱上の問題は生じなかった。この延伸されたポリ乳酸長繊維を用いて作成した圧電繊維の組紐の圧電性能は、ウェアラブルセンサーに適用することができる圧電性能を有していた。 In this production method, the drawability of the drawing step was excellent, the quality of the drawn polylactic acid long fibers obtained was excellent, and there were no problems in handling. The piezoelectric performance of the braid of piezoelectric fibers produced using this stretched polylactic acid long fiber had piezoelectric performance applicable to wearable sensors.

Figure 0007335118000001
Figure 0007335118000001

〔実施例2〕
未延伸糸を得るための紡糸速度を2400m/minとし、第1段延伸の倍率を1.55倍、第2段延伸の倍率を1.15倍とし、延伸の総倍率を1.76倍とした以外は実施例1と同様にして延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この製造方法は工程的に優れ、かつ得られるポリ乳酸長繊維の品質的に優れており、取扱上の問題は生じなかった。この延伸されたポリ乳酸長繊維を用いて作成した圧電繊維の組紐の圧電性能は、ウェアラブルセンサーに適用することができる圧電性能を有していた。
[Example 2]
The spinning speed for obtaining the undrawn yarn was 2400 m/min, the first stage drawing ratio was 1.55 times, the second stage drawing ratio was 1.15 times, and the total drawing ratio was 1.76 times. A drawn polylactic acid long fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except for the above. This production method is excellent in terms of process, and the obtained polylactic acid long fibers are excellent in quality, and no problems arise in handling. The piezoelectric performance of the braid of piezoelectric fibers produced using this stretched polylactic acid long fiber had piezoelectric performance applicable to wearable sensors.

〔比較例1〕
未延伸糸を得るための紡糸速度を1500m/minとする以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では、紡糸安定性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維は強度が満足のいく品質ではなかった。
[Comparative Example 1]
Drawn polylactic acid long fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning speed for obtaining undrawn yarn was 1500 m/min. In this example, the spinning stability was poor, and the drawn polylactic acid long fibers obtained did not have satisfactory strength.

〔比較例2〕
未延伸糸を得るための紡糸速度を3200m/minとする以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では失透が見られ、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維の品質は大幅に劣ったものであった。紡糸および延伸工程性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維には毛羽が顕著に発生した。また圧電性能は、満足のいく性能を有していなかった。
[Comparative Example 2]
Drawn polylactic acid long fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the spinning speed for obtaining undrawn yarn was 3200 m/min. In this example, devitrification was observed, and the quality of the obtained drawn polylactic acid long fibers was significantly inferior. The spinning and drawing process properties were poor, and the resulting drawn polylactic acid long fibers had significant fluff. Also, the piezoelectric performance was not satisfactory.

〔比較例3〕
延伸の総倍率を2.5倍とし、第1段延伸の倍率を1.94倍、第2段延伸の倍率を1.30倍とした以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。
[Comparative Example 3]
A stretched poly was prepared in the same manner as in Example 1, except that the total stretching ratio was 2.5 times, the first-stage stretching ratio was 1.94 times, and the second-stage stretching ratio was 1.30 times. Lactic acid long fibers were obtained.

この例では失透が見られ、得られたポリ乳酸長繊維の品質は大幅に劣ったものであった。延伸工程性が悪く、得られたポリ乳酸長繊維には毛羽が顕著に発生した。また圧電性能は、満足のいく性能を有していなかった。 In this example, devitrification was observed, and the quality of the obtained polylactic acid long fibers was significantly inferior. The processability of the drawing process was poor, and the resulting polylactic acid long fibers had considerable fluff. Also, the piezoelectric performance was not satisfactory.

〔比較例4〕
延伸について第2段延伸を行わず、第1段延伸のみを行う他は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では、第二段階延伸に関わる接触式延伸加熱ローラー3と接触式延伸加熱ローラー4の回転数を等しくすることで第二段階延伸が行われないようにした。この例で得られた延伸されたポリ乳酸長繊維は、結晶化度が低く、圧電性能は満足のいく性能を有していなかった。
[Comparative Example 4]
Drawn polylactic acid long fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that only the first drawing was performed without performing the second drawing. In this example, the number of revolutions of the contact-type stretching heating roller 3 and the contact-type stretching heating roller 4 involved in the second-stage stretching were made equal to prevent the second-stage stretching. The drawn polylactic acid long fibers obtained in this example had a low degree of crystallinity and unsatisfactory piezoelectric performance.

〔比較例5〕
延伸予熱ローラー2、接触式延伸加熱ローラー3および接触式延伸加熱ローラー4を有する延伸機を用いず、かわりに接触式延伸加熱ローラーの二つのみを有する延伸機を用いることで第一段延伸を行なわずに第二段延伸を行った以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。得られた延伸されたポリ乳酸長繊維は結晶化度が低く、圧電性能について満足のいく性能を有していなかった。この例は、実施例1において延伸予熱ローラー2がない構成に相当する。各ローラーの温度および回転数は実施例1と同様とした。
[Comparative Example 5]
The first-stage drawing is performed by not using a drawing machine having a drawing preheating roller 2, a contact type drawing heating roller 3 and a contact type drawing heating roller 4, but instead using a drawing machine having only two contact type drawing heating rollers. A drawn polylactic acid long fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the second stage drawing was performed without drawing. The resulting stretched polylactic acid long fibers had a low degree of crystallinity and did not have satisfactory piezoelectric properties. This example corresponds to the configuration without the stretching preheating roller 2 in the first embodiment. The temperature and rotation speed of each roller were the same as in Example 1.

〔比較例6〕
延伸予熱ローラーの温度を105℃に変更した以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では、延伸工程での延伸性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維は毛羽が顕著に発生していた。
[Comparative Example 6]
A drawn polylactic acid long fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperature of the drawing preheating roller was changed to 105°C. In this example, the drawability in the drawing step was poor, and the resulting drawn polylactic acid long fibers had significant fluff.

〔比較例7〕
接触式延伸加熱ローラー3および4の温度をいずれも170℃に変更した以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では、延伸工程での延伸性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維は毛羽が顕著に発生した。
[Comparative Example 7]
A drawn polylactic acid long fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperatures of the contact type drawing heating rollers 3 and 4 were both changed to 170°C. In this example, the drawability in the drawing step was poor, and the resulting drawn polylactic acid long fibers had significant fluff.

〔比較例8〕
接触式延伸加熱ローラー3および4の温度をそれぞれ120℃に変更した以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維に失透が見られ、品質が大幅に低くなる結果となった。延伸工程での延伸性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維には毛羽が顕著に発生した。また圧電性能は、満足のいく性能を有していなかった。
[Comparative Example 8]
A drawn polylactic acid long fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the temperatures of the contact type drawing heating rollers 3 and 4 were changed to 120°C. In this example, devitrification was observed in the obtained drawn polylactic acid long fibers, resulting in a significant deterioration in quality. The drawability in the drawing step was poor, and the resulting drawn polylactic acid long fibers had significant fluff. Also, the piezoelectric performance was not satisfactory.

〔比較例9〕
未延伸繊維を得るためのポリマチップを固有粘度1.2のものに変更した以外は実施例1と同様にして延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では得られた繊維に失透が見られ、品質は大幅に低い結果となった。紡糸性および延伸工程での延伸性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸長繊維には毛羽が顕著に発生した。また圧電性能は、満足のいく性能を有していなかった。
[Comparative Example 9]
Drawn polylactic acid long fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the polymer chips for obtaining the undrawn fibers were changed to those having an intrinsic viscosity of 1.2. In this example, the resulting fiber was found to be devitrified, resulting in a significantly lower quality. The spinnability and the drawability in the drawing process were poor, and the resulting drawn polylactic acid long fibers had significant fluff. Also, the piezoelectric performance was not satisfactory.

〔比較例10〕
未延伸繊維を得るためのポリマチップを重量平均分子量10万のものに変更した以外は実施例1と同様にして、延伸されたポリ乳酸長繊維を得た。この例では失透が見られ、品質は大幅に低い結果となった。紡糸性および延伸工程での延伸性が悪く、得られた延伸されたポリ乳酸繊維は毛羽が顕著に発生した。また圧電性能は、満足のいく性能を有していなかった。
[Comparative Example 10]
Drawn polylactic acid long fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the polymer chips for obtaining the undrawn fibers were changed to those having a weight average molecular weight of 100,000. Devitrification was observed in this example, resulting in significantly lower quality. The spinnability and the drawability in the drawing process were poor, and the obtained drawn polylactic acid fiber had considerable fluff. Also, the piezoelectric performance was not satisfactory.

〔比較例11〕
未延伸繊維を得るためのポリマをポリエチレンテレフタレート(表中、「PET」と表記)に変更した以外は、実施例1と同様にして延伸されたポリエステル長繊維を得た。得られた延伸されたポリエステル繊維は圧電性能の点で満足のいく性能を有していなかった。
[Comparative Example 11]
A drawn polyester long fiber was obtained in the same manner as in Example 1, except that the polymer for obtaining the undrawn fiber was changed to polyethylene terephthalate (denoted as "PET" in the table). The drawn polyester fibers obtained did not have satisfactory performance in terms of piezoelectric performance.

本発明の製造方法によれば、優れた生産性でポリ乳酸長繊維を得ることができ、このポリ乳酸長繊維は、組紐の形態にすることによって圧電素子として用いることができる。 According to the production method of the present invention, polylactic acid long fibers can be obtained with excellent productivity, and these polylactic acid long fibers can be used as piezoelectric elements by forming them into braids.

1:供給ローラー
2:延伸予熱ローラー
3:接触式延伸加熱ローラー
4:接触式延伸加熱ローラー
5:収縮ローラー
1: Supply roller 2: Stretching preheating roller 3: Contact stretching heating roller 4: Contact stretching heating roller 5: Shrink roller

Claims (5)

延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法であって、前記延伸されたポリ乳酸長繊維の固有粘度が1.4~1.7dL/g、破断強度が4.0cN/Dtex以上、沸水収縮率が10%以下、かつ結晶化度が40%以上であり、
(工程1)95モル%以上がL-乳酸からなるポリ乳酸ポリマを溶融して口金より押し出し冷却固化し、紡糸速度2000~2500m/minで巻取り、複屈折率△nが0.005~0.0074の未延伸糸を得る工程、および
(工程2)上記未延伸糸を、少なくとも3個の接触式延伸ローラーを用いて延伸倍率1.6~2.0倍で延伸し、延伸されたポリ乳酸長繊維を得る工程
を含むことを特徴とする、延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法。
A method for producing a drawn polylactic acid long fiber, wherein the drawn polylactic acid long fiber has an intrinsic viscosity of 1.4 to 1.7 dL/g, a breaking strength of 4.0 cN/Dtex or more, and a boiling water shrinkage rate of 10% or less and a crystallinity of 40% or more,
(Step 1) A polylactic acid polymer containing 95 mol % or more of L-lactic acid is melted, extruded through a spinneret, cooled and solidified, wound at a spinning speed of 2000 to 2500 m/min, and the birefringence Δn is 0.005 to 0. and (Step 2) drawing the undrawn yarn at a draw ratio of 1.6 to 2.0 using at least three contact drawing rollers to obtain a drawn poly. A method for producing drawn polylactic acid long fibers, comprising a step of obtaining lactic acid long fibers.
工程2が、
(工程2-1)工程1で得られた未延伸糸を、表面温度70~100℃の延伸予熱ローラーに接触させて予熱する予熱工程、
(工程2-2)上記予熱工程を経た未延伸糸を、表面温度70~100℃の延伸予熱ローラーと表面温度140~160℃の延伸加熱ローラーとの間で、延伸倍率1.5~1.6倍で延伸することで延伸糸を得る第一段階延伸工程、および
(工程2-3)上記延伸糸を、表面温度140~160℃の延伸加熱ローラーと表面温度140~160℃の延伸加熱ローラーとの間で延伸倍率1.1~1.3倍で延伸することで、延伸されたポリ乳酸長繊維を得る第二段階延伸工程
をこの順序で含む、請求項1記載の延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法。
Step 2 is
(Step 2-1) A preheating step of contacting and preheating the undrawn yarn obtained in step 1 with a drawing preheating roller having a surface temperature of 70 to 100 ° C.
(Step 2-2) The undrawn yarn that has undergone the preheating step is stretched at a draw ratio of 1.5 to 1.5 between a drawing preheating roller having a surface temperature of 70 to 100°C and a drawing heating roller having a surface temperature of 140 to 160°C. A first step of drawing to obtain a drawn yarn by drawing at 6 times; 2. The drawn polylactic acid according to claim 1, comprising a second-stage drawing step of obtaining drawn polylactic acid long fibers in this order by drawing at a draw ratio of 1.1 to 1.3 times between A method for producing long fibers.
工程2が、工程2-1で用いる少なくとも1個の接触式延伸熱ローラー、ならびに工程2-2および工程2-3で用いる少なくとも2個の接触式延伸加熱ローラーを有する延伸機により行われる、請求項2記載の延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法。 Step 2 is carried out by a stretching machine having at least one contact stretching preheating roller used in Step 2-1 and at least two contact stretching heating rollers used in Steps 2-2 and 2-3. The method for producing drawn polylactic acid long fibers according to claim 2. 工程1に供するポリ乳酸ポリマの重量平均分子量が140,000~170,000である、請求項1記載の延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法。 2. The method for producing a drawn polylactic acid long fiber according to claim 1, wherein the weight average molecular weight of the polylactic acid polymer used in step 1 is 140,000 to 170,000. 工程1において、口金より押し出されて冷却固化したポリ乳酸ポリマに油剤を付与する工程をさらに含む、請求項1記載の延伸されたポリ乳酸長繊維の製造方法。 2. The method for producing a drawn polylactic acid long fiber according to claim 1, further comprising the step of applying an oil agent to the polylactic acid polymer that has been extruded through the spinneret and cooled and solidified in step 1.
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