JPH1060733A - 生分解性モノフィラメントの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高強度、高弾性率に優れた生分解性モノフィラ
メントを製造する。 【解決手段】融点が１４０℃以上１８０℃以下の乳酸重
合単位を主成分とする樹脂または樹脂組成物を原料とし
て用い、熱水による延伸工程を少なくとも２工程以上と
することを特徴とする微生物分解性モノフィラメントの
製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高強度、高弾性率
に優れた微生物分解性（以後、生分解性と記す）ポリ乳
酸のモノフィラメントの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、繊維や成形品の材料としてポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリアミ
ド等が用いられており、消費量が年々増加している。そ
れに伴い、使用後の廃棄物の量も増加している。これら
廃棄物は現在焼却あるいは土中埋設により処理されてい
る。しかし、これらは生分解性がなく、放置された状態
では永く残存する。今後の消費量から考慮すると、現在
の処理方法では限界があり、新しい処理方法の開発が急
務である。

【０００３】新しい処理方法の１つとして、リサイクル
可能な樹脂を回収し、分別後再利用する方法がある。し
かし、現実的には回収が困難な上、樹脂を分離するには
高度な技術と高価な設備を必要とする。そして、それら
を再利用するためには、用途が限定されるという欠点を
持っている。そこで最近では地球環境保護の見地から、
土中、水中に存在する微生物の作用により自然環境下で
樹脂を分解させる種々の生分解性ポリマーが開発されて
いる。これらのうち溶融成形が可能な生分解性ポリマー
として、たとえばポリヒドロキシブチレートやポリカプ
ロラクトン、コハク酸やアジピン酸などの脂肪族ジカル
ボン酸成分とエチレングリコールやブタンジオールなど
のグリコール成分とからなる脂肪族ポリエステル、ポリ
乳酸等が知られている。その中でもポリ乳酸系生分解性
ポリマーは、他の生分解性ポリマーに比べ、耐熱性およ
び結晶性が高く、強度が高い等の優れた特徴を持ってい
る。

【０００４】ポリ乳酸系生分解性樹脂を使用したモノフ
ィラメントは、植生ネット、漁網、ロープをはじめ、さ
まざまな用途への展開が可能である。しかしこのような
モノフィラメントを好適に製造することは困難である。
従来公知であるナイロンやポリエステルのモノフィラメ
ント製造方法においては、一般的に１段目の延伸工程で
は熱水延伸で、２段目の延伸工程以降は熱風による乾熱
延伸によって実施されている。しかしこの方法をポリ乳
酸系生分解性樹脂に応用すると、延伸倍率７倍以上では
繊維が白化し、物性が急激に低下するという欠点があ
る。また、特開平３−１８３４７８号公報には、ポリ乳
酸からなるモノフィラメントを用いた釣り糸の製造法が
記載されているものの、モノフィラメントの延伸方法の
具体的な手法は述べられておらず、上記問題の改善され
た高強度のモノフィラメントを製造する方法に関する示
唆は全くない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、高強
度、高弾性率に優れたポリ乳酸系生分解性モノフィラメ
ントの製造方法について鋭意検討した結果、本発明に到
達した。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち上記課題は、融
点１４０℃以上、かつ１８０℃以下の乳酸重合単位を主
成分とする樹脂または樹脂組成物を用い、熱水による延
伸工程を少なくとも２工程以上とするモノフィラメント
の製造方法によって解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明のモノフィラメントの製造
に使用される樹脂は乳酸重合単位を主成分としたポリ乳
酸樹脂である。ポリ乳酸は、乳酸を直接脱水重縮合する
方法、あるいはラクチドを開環重合する方法等公知の手
段で得ることができる。ポリ乳酸にはＬ体、Ｄ体、ＤＬ
（ラセミ）体の３種の光学異性体が存在するが、それら
のいずれでも良く、またそれら光学異性体の共重合体も
本発明共重合物の成分として用いられる。光学純度が低
い場合にはポリマーの結晶性は低くなりポリマーの耐熱
性、力学的特性が低下するため好ましくない。また原料
の乳酸を発酵法で製造する場合はＬ−乳酸を製造する方
が能率的、低コストであり、従ってＰＬＬＡまたはそれ
を主成分とする共重合体が好ましい。従って上述の面か
ら考慮するとＬ体の含有率は９５％以上であるものが好
ましい。

【０００８】また、乳酸重合単位とそれ以外の生分解性
あるいは非生分解性重合単位とのランダムあるいはブロ
ックした共重合物またはポリ乳酸樹脂と他の樹脂とブレ
ンドした樹脂組成物に対してもこの製造方法を適用する
ことが可能である。このような共重合物やブレンド物
は、融点が１４０℃以上かつ１８０℃以下であって、乳
酸重合単位を５０重量％以上含有することが好ましい。
これ以下であると、むしろポリ乳酸の延伸特性が低くな
るため、本発明の製造方法を使用しても十分な効果が得
られないことがある。またポリ乳酸樹脂およびそれ以外
の樹脂からなる樹脂組成物が２個の融点を有する場合、
ポリ乳酸樹脂由来の融点が１４０℃以上１７０℃以下で
あることを意味する。なお、融点とは示差熱分析にて１
０℃／分の昇温速度で測定し、融点ピークの極値の温度
を指す。

【０００９】ポリ乳酸は単独の重合体でも使用できる
が、単独では粘度が高く、かつ粘度の制御が困難である
ため成形が難しい場合がある。その対策として、例えば
ポリオール、グリコール、酸の添加でポリ乳酸の末端を
封鎖し、分子量を調整することが可能である。一例を示
すと、ポリエチレングリコールをポリ乳酸に０．５〜１
０重量％共重合することにより得られた樹脂を用いて、
本発明のモノフィラメントの製造方法を適用することに
よって、高強度のモノフィラメントを安定して得ること
ができる。

【００１０】またポリ乳酸樹脂に他の樹脂を混合した樹
脂組成物に対しても本発明の方法は好適に用いることが
できる。この場合、混合する樹脂は特に限定されるもの
ではなく、各種樹脂を使用することが可能であるが、ポ
リ乳酸重合単位を５０重量％含有することが好ましい。

【００１１】さらに、これらの組成物に対し機能を付与
するために顔料、酸化防止剤、可塑剤、帯電防止剤、艶
消剤、劣化防止剤、蛍光増白剤、紫外線吸収剤、紫外線
安定剤、滑り剤、結晶核剤、金属粉、無機フィラー、カ
ーボンブラック、増粘剤、粘度安定剤等を任意の割合で
添加することができる。

【００１２】本発明のモノフィラメント製造方法の特徴
は、熱水による延伸工程が少なくとも２段以上から構成
される点にある。ポリ乳酸系樹脂を延伸する際、熱水に
よる延伸工程を１段のみとした場合、延伸倍率が７倍を
越えると繊維が白化し物性が急低下し、延伸倍率が７倍
以下の時は延伸配向が不十分で好適な強度が得られない
ため好ましくない。さらに、ナイロンやポリエステルの
モノフィラメントの製造方法で使用されるように２段目
以降を熱風による乾熱延伸にすると、ほとんど延伸でき
ない上、繊維が容易に切れてしまい、高強度・高弾性率
のモノフィラメントを得ることができない。従って、本
発明におけるように１段目で白化する直前まで延伸し、
次いで２段目以降も熱風ではなく熱水により延伸する方
法を用いることにより、延伸倍率を大幅に上げることが
でき、高強度かつ高弾性率のモノフィラメントを得るこ
とができる。即ち本発明の製造方法を用いることによっ
てはじめて引張強度４．５ｇ／ｄ以上の高強度モノフィ
ラメントを得ることができる。

【００１３】上記製造方法において、延伸倍率は一段目
が５．５〜６．５倍、二段目が１．０３〜３．０倍であ
ることが好ましい。またここで熱水とは水温７０℃以上
の水を言い、水温は好ましくは７０℃〜１００℃さらに
好ましくは８５℃〜９８℃である。熱水温度はポリ乳酸
の組成（共重合比率）によっても異なるが、温度が低す
ぎると低倍率でフィラメントが白化しやすくなり、物性
が向上しない。

【００１４】この方法を用いることによって可能なモノ
フィラメントの太さは、断面の直径で０．１００ｍｍ
（９０ｄ）〜０．４００ｍｍ（１４４０ｄ）であり、
０．１００ｍｍ以下であるとこの方法による製造は困難
で、０．４００ｍｍ以上であるとフィラメントが太いた
め、延伸することができず、この方法によって引張強度
４．５ｇ／ｄ以上のものを得ることは困難である。

【００１５】延伸方法については、１ラインで熱水によ
る延伸工程を２工程以上含めて（インライン法で）実施
しても良いし、熱水で１段延伸したものを一度巻き取っ
ておき、さらにその巻き取ったフィラメントに対し、同
様の熱水延伸工程をさらに１段以上すなわち合計２段以
上の熱水延伸工程を経る方法（オフライン法）でも良
い。いずれの場合でもモノフィラメントを延伸する際に
熱水による延伸工程が全部で２段以上含むことが肝要で
ある。

【００１６】このようなモノフィラメントの製造方法の
一例を具体的に示す。まず、ポリエチレングリコールを
４％共重合したポリ乳酸系樹脂を単軸の押出機を使用
し、２２０℃で溶融させ、口金ノズル径１．２ｍｍ×１
８本から吐出させ、冷却バスを通過した後に熱水９８℃
で6.5 倍に一段延伸、さらに熱水９８℃で２．０倍に二
段延伸して１２０℃熱風でヒートセットして断面直径
０．２１０ｍｍ（４００ｄ）のモノフィラメントを得る
方法が挙げられる。

【００１７】

【発明の効果】本発明の生分解性モノフィラメントの製
造方法を用いればポリ乳酸系の生分解性モノフィラメン
トを製造する際に、高い倍率で延伸することができるの
で、高強度かつ高弾性率のフィラメントを得ることがで
きる。

【００１８】

〔モノフィラメントの評価方法〕

（１） 物性評価 引張強度と引張伸度等の各種機械物性は、ＪＩＳ法（Ｌ
１０１３）に準じた方法で物性を測定した。 （２） 生分解性評価 活性汚泥中に埋設し、埋設前と３ヶ月、６ヶ月、９ヶ
月、１２ヶ月埋設後の強度保持率を測定した。 （３） 融点 Perkin Elmer 社製ＤＳＣ７を用い、１０℃／分の昇温
速度で測定した時の融点ピークの極値である。

【００１９】実施例１〜５ 表１に示す樹脂組成と条件で２段以上の熱水による延伸
工程を実施した。結果は、いずれにおいても糸が白化す
る現象はなく、透明なモノフィラメントを得た。モノフ
ィラメントの繊度は、いずれの場合においても断面直径
０．２１０ｍｍ（４００ｄ）になるようにした。そし
て、得られたモノフィラメントの物性を測定した。

【００２０】実施例６，７ 実施例６ではフィラメントの断面直径０．１００ｍｍ
（９０ｄ）、実施例７では断面直径０．４００ｍｍ（１
４４０ｄ）のものを同条件で製造し、物性を測定した。

【００２１】比較例１〜８ 表１に示す樹脂組成で延伸工程を実施した。得られたモ
ノフィラメントの繊度は、いずれの場合においても断面
直径０．２１０ｍｍ（４００ｄ）になるようにして、こ
の物性を測定した。比較例１、２、５は白化直前の１段
延伸倍率のみによって得られたモノフィラメントである
が、強度は実施例よりも低い。比較例３は、ナイロンや
ポリエステルに使用されている一段目熱水で、二段目を
熱風で延伸した。これ以上の延伸倍率は困難で、しかも
物性は低かった。比較例４は熱水１段延伸のみで、延伸
倍率を上げたが、フィラメントが白化したため、物性は
低下した。比較例６は実施例５と比べ、ポリブチレンサ
クシネートの組成が多くすると、実施例５と比較して物
性が低下が大きくなった。比較例７および８は熱風延伸
のみにて実施した。延伸倍率４．５倍では糸切れはない
が、強度・弾性率ともに低くなった。また延伸倍率５倍
以上では、糸切れが発生し採取できなかった。

【００２２】比較例９，１０ 比較例９では、本発明請求範囲外であるフィラメントの
断面直径０．０９０ｍｍ（７３ｄ）、比較例１０では断
面直径０．４５０ｍｍ（１８２０ｄ）のものを製造し
た。比較例９ではすぐにフィラメントが糸切れしたた
め、製造が困難であった。比較例１０では十分に延伸す
ることができず、物性は低くなった。

【００２３】得られたモノフィラメントの物性および生
分解性を表１にあわせて表記した。

【００２４】

【表１】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 乳酸重合単位を主成分とする融点が１４
   ０℃以上１８０℃以下の樹脂または樹脂組成物からなる
   モノフィラメントを製造するに際し、熱水による延伸工
   程を少なくとも２工程以上とすることを特徴とする微生
   物分解性モノフィラメントの製造方法。
2. 【請求項２】 ポリ乳酸重合単位を５０重量％以上含有
   する共重合樹脂または樹脂組成物を使用することを特徴
   とする請求項１記載のモノフィラメント製造方法。
3. 【請求項３】 請求項１または２に記載の方法によって
   得られ、断面直径０．１００ｍｍ以上０．４００ｍｍ以
   下で引張強度４．５ｇ／ｄ以上の物性を持つ微生物分解
   性モノフィラメント。