JPH06248511A

JPH06248511A - 生分解性繊維、同繊維を用いた布帛

Info

Publication number: JPH06248511A
Application number: JP5033296A
Authority: JP
Inventors: Tamemaru Ezaki; 為丸江嵜
Original assignee: Kuraray Co Ltd
Current assignee: Kuraray Co Ltd
Priority date: 1993-02-23
Filing date: 1993-02-23
Publication date: 1994-09-06

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】生分解性繊維からなる布帛の土中あるいは／
および水中でのバクテリアや微生物による分解速度を、
速めることが可能な布帛構成、そのための繊維を提供す
る。【構成】数平均分子量が５，０００以上の脂肪族ポリ
エステルを溶融紡糸してなり、配向度（Δｎ）が３×１
０^-3〜８０×１０^-3、結晶化度が５％〜５０％であるこ
とを特徴とする生分解性繊維を用いる。生分解性布帛と
しては前記低配向度・低結晶化度繊維２を生分解性の主
体繊維１と混合して用い、好ましくは主体繊維を結合す
るバインダーとして用いて、生分解性布帛、好ましくは
不織布とする。【効果】この繊維の早期の分解により布帛全体にバク
テリア、微生物の繁殖のための無数の培地、空隙地を急
速につくることが出来、これによって主体繊維の分解も
大きく速めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は生分解性に優れた低配向
度・低結晶化度繊維と、該繊維を用いた生分解速度の向
上した不織布等布帛に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プラスチック類は、本来、天然素材が持
つさまざまな欠点を改良し克服するために主としてその
使用時、製造時の特性が改良されて、現在では、それら
は人々の生活を豊かなものとし、日常生活になくてはな
らないものになって来ている。しかしながらこれらプラ
スチック製品は天然物のように自然に返らないものであ
り、これまではその使用後の処理、特にそれが地球へ与
える悪影響についてはなおざりにされて来たと言わざる
を得ない。そしてその製品が日常生活に欠かせないもの
であるが故に、その使い捨て製品の膨大な増加と、更に
新しい素材製品の増加は、その焼却にせよ埋設にせよ、
地球環境に重大な影響を及ぼすところまで来ている。こ
のような状況下にあって、近年、自然環境のなかでバク
テリアや微生物によって分解されて自然に返る高分子材
料、すなわち生分解性プラスチックが急速に注目される
ようになって来た。本発明は、特には、この生分解性プ
ラスチックをより有効に利用する発明に関するものであ
る。

【０００３】生分解性プラスチックを得る手段として
は、現在大きく分けて３つの方法、すなわち（１）微生
物機能を利用する方法、例えば、製品名バイオポール
（英国ＩＣＩ社製）、（２）化学合成法による方法、例
えば、製品名プラクセル（ダイセル化学社製）、同ビオ
ノーレ（昭和高分子社製）など、（３）天然高分子を利
用する方法、例えば、製品名マタービー（伊ノバモント
社製）、等があり、これらのプラスチックはフィルム、
シートに成形加工できるばかりか、繊維とすることがで
きることも知られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、この種の
生分解性プラスチックからなる繊維から不織布、織布、
編布等の布帛をつくり、この布帛を、例えば使い捨て用
途の製品とし、該製品が使用された後は土中あるいは／
および水中（以下では、これを単に土中と略記する）に
てバクテリアや微生物によって出来るだけ速やかに分解
し、さらにはコンポスト化（堆肥化）できるようにする
には該布帛をいかに構成するかについて検討して来た。
なんとならば、本発明者らの検討によれば、生分解性布
帛の土中での分解速度は、場合により不充分であること
を認めたからである。したがって本発明は、生分解性布
帛の土中での分解速度をより速めるには該布帛をいかに
構成するか、またそのためにはいかなる繊維としたらよ
いか、にあり、この課題を解決せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の課題は以下のよう
に構成することによって達成される。すなわち、本発明
は、「数平均分子量が５，０００以上である脂肪族ポリ
エステルからなり、配向度（Δｎ）が３×１０^-3〜８０
×１０^-3、結晶化度が５％〜５０％であることを特徴と
する生分解性繊維。」を提案するものであり、また「請
求項１に記載された生分解性繊維と他の生分解性主体繊
維とを用いて構成してなる生分解性布帛。」に構成する
ことを提案するものである。そしてまた該布帛のより好
ましい態様として、「請求項１に記載された生分解性繊
維をバインダーとして用い、これを他の生分解性主体繊
維と混合し該主体繊維間を結合してなる生分解性不織
布。」に構成することを提案するものである。

【０００６】生分解性の繊維からなる例えば、不織布を
構成するのに、その繊維間を結合するバインダーを一般
不織布で用いられている繊維バインダー例えば、ポリエ
ステル系繊維バインダーを用いたのではそれ自体生分解
性がなく、また樹脂バインダー例えば、ポリビニルアル
コール系バインダーは不織布を該バインダーで一旦湿潤
状態にして乾燥熱接着させる必要があり、乾燥状態で融
着処理できないという不都合がある。また例えば、前記
の生分解性プラスチックからなる繊維の融点が比較的低
いことを利用して、他のバインダーを用いることなく該
繊維からなるウェッブに熱圧をかけ、その繊維間を熱融
着させて不織布とすることも考えられるが、このような
生分解性プラスチックからなる繊維のみでなる不織布で
も、前記のように場合によりその土中での分解速度が不
充分で、その速度を上げることが要求されるのである。
そしてこの要求は、その対象が不織布である場合に限ら
ず、織布や編布等の場合でも同様である。さらにまたそ
の要求は、対象の繊維を構成する生分解性の繊維の種類
に限られない。

【０００７】本発明は上記の要求を、生分解性の繊維を
主体繊維として用いるが、これに同じく生分解性のプラ
スチック繊維を、延伸繊維とすることなく、低配向度・
低結晶化度の繊維、即ち、いわゆる未延伸繊維（以下簡
略化のために、単に未延伸繊維と記載する場合がある）
とし、これを主体繊維に混合して用いるものである。そ
してこれにより、生分解性繊維からなる主体繊維と、同
じく生分解性の未延伸繊維とから構成されてなる布帛
は、それが土中に入ったとき、まず第一段で未延伸繊維
が極めて早く分解され、それによって該布帛はバラバラ
にとなり、次の第２段で主体繊維の分解が早く進められ
るものである。即ち本発明では、低配向度・低結晶化度
の生分解性未延伸繊維を用いる点が肝要であって、この
未延伸繊維の早期の分解により布帛全体にバクテリアや
微生物の繁殖のための、いわば、より拡大された培地、
空隙地をつくることが出来、これによって主体繊維の分
解も大きく速められ、結局布帛全体としての分解速度
を、配向度・結晶化度の高い（延伸）繊維のみからなる
布帛の場合に比べて、格段に向上させ得ることができる
のである。

【０００８】このように、本発明は生分解性繊維からな
る布帛の分解速度を上げるための、該布帛の構成分子と
しての未延伸繊維、未延伸バインダー繊維を提案するも
のである。そしてその繊維の未延伸の程度とは、配向度
（Δｎ）が３×１０^-3〜８０×１０^-3、結晶化度が５％
〜５０％の低配向・低結晶化度のもの、好ましくは配向
度（Δｎ）が６×１０^-3〜３０×１０^-3、結晶化度が１
０％〜４０％のものを言うものである。配向度、結晶化
度が上記下限より低いものであっては繊維としての取り
扱いが難しく、また上限より高くなるとバクテリアや微
生物による急速な分解を指向する本発明の目的が達せら
れなくなる。上記の様にこの繊維の配向度並びに結晶化
度は、該繊維が繊維としての適度の機械的物性を保持す
ると共に、かつ、より非晶質となって実効がある範囲を
規定したものであり、繊維の配向度はその指標としての
複屈折Δｎで示している。なお、この複屈折Δｎは、干
渉顕微鏡による各試料繊維の各屈折率（繊維軸方向、直
角方向）から求められ、また結晶化度も、一般に行われ
ているように、密度勾配管を用いる密度法から求められ
る。

【０００９】上記の様な低配向度・低結晶化度の繊維の
製造法は、例えば、脂肪族ポリエステルを常法によって
溶融紡糸し、普通に採用される程度の延伸は行わずに引
き取ることによって得られる。この繊維は、通常、短繊
維にカットして使用される。またこの繊維は、目的に応
じて捲縮を付与した形で使用に供される。

【００１０】上記の様な低配向度・低結晶化度の未延伸
繊維とし、生分解性の繊維とするためのポリマー素材と
しては、数平均分子量が５，０００以上の脂肪族ポリエ
ステルが好ましい。このようなポリマーとしては、炭素
数が４〜１０である脂肪族ジカルボン酸と炭素数が２〜
６であるジオールから重縮合して得られるポリエステル
や、これらのポリエステルにジイソシアネートを反応さ
せて得られるポリマーが好ましく用いられる。該脂肪族
ポリエステルは、その適当な強度を有する繊維とするた
めには、その数平均分子量が５，０００以上のものが必
要であるが、より好ましくは１０，０００以上、さらに
は４０，０００以上がより好ましい。

【００１１】上記脂肪族ポリエステルはその融点が５０
〜１３０℃程度であり、この脂肪族ポリエステルからな
る未延伸繊維を用いて熱および圧力で接着させるには、
これら融点より少なくとも５℃以上高い温度を用いるこ
とが好ましい。

【００１２】布帛の主体繊維としては、上記脂肪族ポリ
エステルからなる延伸繊維が好ましいが、しかしこの繊
維に限られることはなく、微生物による生分解性を有す
る繊維であれば本発明に適用できる。このような主体繊
維としては、前述の微生物のつくるポリエステル例え
ば、ポリヒドロキシブチレートとバリレートとの共重合
体や多糖類からのポリマー、化学合成により得られるポ
リマー例えば、ポリカプロラクトン、脂肪族系ポリエス
テル、ポリ−γ−メチルグルタメート、ポリ乳酸、ポリ
グリコリド、あるいは天然物を主体としたキトサンとセ
ルロースとの混合物、デンプンとポリビニルアルコール
との混合物、デンプン主体のポリマーなどの他に、従来
繊維素材として使用されている木綿、レーヨン、ベンベ
ルグレーヨン、シルク、ウール、麻なども用いることが
できる。

【００１３】これら主体繊維並びに未延伸繊維からなる
布帛は、両者繊維を混繊しあるいは混紡し、またそれに
限らず結果として両者が混合した状態にし、常法により
織布、編布、不織布とされる。不織布の場合は、上記未
延伸繊維を主体繊維を結合させるバインダーとして用い
るものであって、従来一般的に用いられているカードウ
ェッブからの乾式法あるいは紙の抄造で知られる湿式法
のいずれによってもつくられるが、いずれにしても主体
繊維とバインダー繊維とを熱風や温熱水、スチーム等で
所定の圧力下で結合してつくることができる。上記いず
れにしても、未延伸繊維は主体繊維に対して２０〜８０
％程度配合するのが普通であるが、用途によっては多層
の不織布の場合等表面層は１００％までを含む多量の混
率にし、内面層は低混率にすることも可能である。

【００１４】図１は本発明の生分解性未延伸バイダー繊
維を用いた一例としての生分解生不織布の場合の、その
拡大した部分的な模式図であり、１はその主体繊維、２
は該未延伸繊維（バインダー繊維）を示す。また図２は
本発明での不織布の土中での分解過程の模式図で、
（１）の段階で、破線で示すバインダー繊維２がその非
晶質の故に結晶質の主体繊維よりまずバクテリア、微生
物による早期の分解を受けてバラバラとなり、（２）の
段階で、バクテリアや微生物の繁殖のための培地、空隙
地の増大した状態で主体繊維１の早い分解が進むことを
説明するための概念図である。

【００１５】

【実施例】以下本発明を実施例により、さらに具体的に
説明する。《繊維の製造》酸成分としてコハク酸を、グリコール成
分としてブタンジオール１．４を用い、常法によりエス
テル化並びに重縮合を行ってポリエステルを合成し、さ
らにこれにヘキサメチレンジイソシアナートを反応させ
て数平均分子量４８，７００、融点約１２０℃の高分子
量化された脂肪族ポリエステルを得た。このポリエステ
ルを用い、スクリュウ型押出機に供給し、ノズル孔直径
０．５ｍｍ、孔数５０、紡糸温度１８０℃、巻取速度６
００ｍ／分で溶融紡糸を行った。次いでこの紡出糸条を
延伸温度５０℃で５．０倍に延伸し、繊度４．２ｄ、強
度４．９ｇ／ｄ、伸度１５％のポリエステル繊維（Ａ）
を得た。この繊維（Ａ）の配向度は１２０×１０^-3度、
結晶化度は５５％であった。一方上記と同じポリエステ
ルを用い、上記と同じスクリュウ型押出機に供給し、ノ
ズル孔直径０．３ｍｍ、孔数３０、紡糸温度１８０℃、
巻取速度６００ｍ／分の高速紡糸を行い、繊度３．０
ｄ、強度１．５ｇ／ｄ、伸度４０％の未延伸ポリエステ
ル繊維（Ｂ）を得た。この繊維（Ｂ）の配向度は１０×
１０^-3度、結晶化度は１５％であった。

【００１６】《繊維形態での分解速度の実験》実施例１、比較例１：上記ポリエステル繊維（Ａ）と
（Ｂ）とを、各々夏季３カ月間土中（表面から１０ｃｍ
下）に埋め、その後取り出して、各フィラメントの強力
保持率を測定した。延伸されてその配向度並びに結晶化
度が共に比較的高い上記ポリエステル繊維（Ａ）の強力
保持率は５０％（比較例１）であるのに対し、高延伸を
受けず、その配向度並びに結晶化度が低い上記ポリエス
テル繊維（Ｂ）の強力保持率は分解が進み測定が不可
（実施例１）であり、後者繊維が土中でのバクテリア、
微生物による分解速度が大きく早いことがわかる。

【００１７】《不織布の製造》上記ポリエステル繊維
（Ａ）６０％に対してポリエステル繊維（Ｂ）４０％を
混合し、ランダムウェッバーに供給してウェッブを作成
し、常法により加熱加圧を行って、ポリエステル繊維
（Ａ）間をポリエステル繊維（Ｂ）が溶融して接着させ
た目付４０ｇ／ｃｍ³で、タテ×ヨコが１０ｃｍ×１０
ｃｍの不織布（Ｘ１）を得た。また比較例として、上記
ポリエステル繊維（Ｂ）を用いず、ポリエステル繊維
（Ａ）のみを用いて、上記と同様条件のウェッブを作成
し、軽くニードルパンチングを行って、ポリエステル繊
維（Ａ）１００％からなる上記と同様目付４０ｇ／ｃｍ
³で、タテ×ヨコが１０ｃｍ×１０ｃｍの不織布（Ｘ
２）を得た。

【００１８】《不織布形態での分解速度の実験１》実施例２、比較例２：上記不織布試料（Ｘ１、Ｘ２）
の各々を、それぞれ２枚使用し、２枚重ねとし、これを
夏季の３カ月間土中（表面から１０ｃｍ下）に埋め、所
定期日後表面被覆土を取り除いて、該試料の分解状態を
詳細に観察した。上記試料Ｘ１（実施例２）と試料Ｘ
２（比較例２）とは、共に微生物による分解を受けてい
るが、試料Ｘ２に対して試料Ｘ１の方の分解が、より進
んでいる。より顕著な差異点は、各々２枚重ねの重ね面
（中心面）に位置する部分での分解が試料Ｘ２のそれが
遅れているのに対し、試料Ｘ１の方のそれは他の部分と
の遅れなく良好に分解が進んでいる点である。

【００１９】《不織布形態での分解速度の実験２》実施例３、比較例３：前記不織布Ｘ１およびＸ２を用
い、同じく夏季の２カ月間１０ｃｍ下の土中に埋め、期
日後該土中から取り出し、各々３枚折りとし（即ち巾約
３ｃｍの試料とし）、各々の試料の引張強度を測定し
た。試料Ｘ１のそれは１ｋｇ／３ｃｍ巾（実施例３）で
あるのに対し、試料Ｘ２のそれは０．３ｋｇ／３ｃｍ巾
（比較例３）であり、試料Ｘ１がより早く分解が進むこ
とが分かる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は生分解性
不織布を構成する繊維の一部をバクテリアや微生物によ
る分解が著るしく早い低配向度・低結晶化度の繊維を混
合させ結合させて用いるようにしたものであり、またこ
のために、該繊維をバインダー繊維として用いることを
見いだしたものであり、これにより本発明の生分解性布
帛は延伸繊維のみからなる生分解性布帛に比べてより早
く分解し得るものであり、したがってまた、そのコンポ
スト化にも有利である。なお本発明は、布帛を構成する
構成繊維が早期に分解し、布帛の構造体それ自体がその
構造をバラバラ状態に分解するような用い方、即ち、低
配向度・低結晶化度繊維が布帛の構造を左右している不
織布に適用する場合が特にその効果上好ましいものであ
るが、その効果は織布、編布に適用する場合にあっても
発揮されるものであって、その適用対象が不織布に限ら
れるものではない。このような本発明の繊維を用いた布
帛は、上記の如き早い分解性を有するので、ティーバッ
ク材、衛材として、トレーや食品包装材として、また車
両用シートや天井材として、さらにまた水切り袋材、生
ゴミ用袋材として、さらにまた使い捨て食器、弁当箱材
として、さらにはまたタバコフィルター材、種まきシー
ト材、ペーパーポット材等の用途に用いるのに極めて好
適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明布帛の一例としての不織布の拡大した部
分的な模式図である。

【図２】本発明での不織布の分解過程を説明する概念図
である。

【符号の説明】

１生分解性の主体繊維２生分解性の低配向度・低結晶化度繊維（バインダー
繊維）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】数平均分子量が５，０００以上である脂肪
族ポリエステルからなり、配向度（Δｎ）が３×１０^-3
〜８０×１０^-3、結晶化度が５％〜５０％であることを
特徴とする生分解性繊維。
【請求項２】請求項１に記載された生分解性繊維と他の
生分解性主体繊維とを用いて構成してなる生分解性布
帛。
【請求項３】請求項１に記載された生分解性繊維をバイ
ンダーとして用い、これを他の生分解性主体繊維と混合
し該主体繊維間を結合してなる生分解性不織布。