【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、詰め綿に関し、更に詳しくは生分解性を有する詰め綿に関する。
【０００２】
さらに詳しくは、衣料用詰め綿、インテリア用クッション、ぬいぐるみ等に用いられる詰め綿、こたつ用敷き、掛け布団に用いられる詰め綿や寝具用詰め綿などとして用いられ、優れた親水性を有し、かつ、洗濯後においても良好な親水性を保持し、更には地球環境に優しい生分解性を有する詰め綿に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来、ポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステルからなる合成繊維は、物理的に優れており、衣料、家庭用資材、産業用各種素材などの多方面に汎用的に用いられている。
【０００４】
掛け布団、敷き布団、座布団等の詰め綿用途においても、ポリエステル系合成繊維からなる詰め綿は、優れた嵩高性と軽量性を有しているため、保温性が優れており、広く使用されている。
【０００５】
しかし、このポリエステル系合成繊維からなる詰め綿は、木綿などの天然繊維からなる詰め綿と比較した場合、吸湿性が無いため蒸れやすいという欠点を持つ。 かかるポリエチレンテレフタレートなどの疎水性合成繊維に対して親水性を付与する手法は、グラフト重合により、親水性ビニルモノマーなどの親水基を導入する方法（特許文献１〜２など）がある。
【０００６】
しかしながら、グラフト重合による方法では、繊維自体の物理特性が低下する、あるいは生産性が低下する等の欠点があり、実用上十分満足いく性能は得られていない。
【０００７】
また、親水性基を含有するポリエステルエーテル共重合体の水分散体を繊維表面に付着させる方法（特許文献３〜４など）等もある。
【０００８】
しかしながら、該方法においては、ポリエチレンテレフタレートなどの芳香族ポリエステルからなる合成繊維には生分解性がないことから使用後の処分の方法が限定されるなどの欠点がある。
【０００９】
また、生分解を有するポリ乳酸成型品に親水性油剤を付与する例（特許文献５）もあるが、洗濯に対する耐久性が無かったり、あるいは経時的な繊維物理特性の低下がみられるなどの問題点がある。
【００１０】
【特許文献１】特公昭５９−５１２６号公報
【００１１】
【特許文献２】特開昭５１−８７５９２号公報
【００１２】
【特許文献３】特公昭４５−１０７９４号公報
【００１３】
【特許文献４】特開昭６２−１９１６５号公報
【００１４】
【特許文献５】特開２０００−２３９９６９号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、生分解性を有し、かつ高い耐久親水性を有する繊維からなる生分解性詰め綿を提供せんとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するため、次の手段を採用するものである。
【００１７】
すなわち、本発明の生分解性詰め綿は、ポリ乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステル系繊維であり、該繊維表面に平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与後、５０℃以上で熱処理することにより親水化されている繊維を主たる構成繊維としてなることを特徴とする生分解性詰め綿である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
【００１９】
本発明の生分解性詰め綿は、ポリ乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステル系繊維であり、該繊維表面に平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与後、５０℃以上で熱処理することにより親水化されていることを特徴とする繊維を主たる構成繊維としてなる生分解性詰め綿である。
【００２０】
本発明で用いるポリ乳酸とは、乳酸やラクチド等の乳酸オリゴマーを重合したものをいい、Ｌ体あるいは、Ｄ体の光学純度は９０％以上であると、融点が１４０℃以上となり、紡糸性、延伸性の点で好ましい。Ｌ体あるいはＤ体のより好ましい光学純度は９７％以上である。光学純度が９０％未満、すなわち融点が１４０℃未満であると、紡糸時に単糸間での融着が生じたり、延伸性も不良となり製品品位が悪くなる。
【００２１】
本発明における繊維は、ポリ乳酸を主成分とすることが必要であり、ポリ乳酸の持つ生分解性などの特性を損なわない範囲であれば、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。
【００２２】
ポリ乳酸の平均分子量は高いほど好ましく、通常少なくとも５万、好ましくは１０万以上、より好ましくは１０〜３０万である。平均分子量が５万より低い場合には、詰め綿の形状にした場合に、嵩高性が低下するため好ましくない。
【００２３】
本発明では、ポリ乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステルを用いることにより、芳香族ポリエステルとは異なり、良好なソフト感を有することができる。この良好なソフト感は、脂肪族ポリエステル繊維のヤング率の低さに起因している。
【００２４】
本発明でいうポリ乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステルは、生分解性あるいは加水分解性が高く、自然環境中で容易に分解される。
【００２５】
しかし、ポリ乳酸繊維は疎水性であり、寝具などの詰め綿として用いた場合に蒸れやすいなどの欠点を持つ。
【００２６】
そこで、本発明は、ポリ乳酸を主成分とする生分解性詰め綿に耐久親水性の付与を達成できないかを鋭意検討したものである。
【００２７】
すなわち、上述したポリ乳酸を主成分とする脂肪族ポリエステル系繊維に、平均分子量１０００以上の非イオン系界面活性剤を付与した後、５０℃以上で熱処理することによって親水化することが効果的であるという知見を得たものである。
【００２８】
特に、非イオン系界面活性剤は、好ましくはポリエステルとポリエーテルからなるブロック共重合体であり、該ポリエステルの酸成分が主としてテレフタル酸とイソフタル酸あるいはそれらの低級脂肪族エステルからなり、かつ、ポリエーテルがポリアルキレングリコールまたはその誘導体からなるものを用いるのが好ましい。
【００２９】
本発明で用いるポリエステルポリエーテルブロック共重合体のポリエステル部を形成する酸成分は、主としてテレフタル酸とイソフタル酸が用いられ得るが、これに加えて、他の芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジカルボン酸、および、それらのエステル形成誘導体を単独あるいは、２種以上を混合して用いることができる。具体的には、ナフタレンジカルボン酸、ジフェニルジカルボン酸等の芳香族ジカルボン酸、あるいはシュウ酸、アジピン酸、セバシン酸、アゼライン酸等の脂肪族ジカルボン酸、さらに、これらのジアルキルエステル等を用いることができる。
【００３０】
また、グリコール成分としてはエチレングリコールが最も好ましく、プロパンジオール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、ジエチレングリコール等の単独物あるいは２種以上の混合物も好ましく用いることができる。
【００３１】
さらに、エーテル成分のポリオキシアルキレングリコールとしては、ポリエチレングリコールが最も好ましく、その誘導体の共重合成分として、ポリプロピレングリコール、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドとのランダム及びブロック共重合体、テトラヒドロフランとエチレンオキサイドのランダム及びブロック共重合体、あるいはメトキシポリエチレングリコール、フェノキシポリエチレングリコールの様に片方の末端がエーテル結合を介して封鎖されたポリオキシアルキレングリコール誘導体等が挙げられる。これらのポリオキシアルキレングリコール化合物は単独あるいは２種以上の混合物として用いることができる。
【００３２】
上記非イオン系界面活性剤の平均分子量は１０００以上のものを用いるのが重要であり、２００００〜５０００の範囲がより好ましい、平均分子量が１０００未満の場合、該非イオン系界面活性剤がポリ乳酸繊維の分子鎖内に潜り込み、十分な親水性が得られない上、分子間の配向結晶を破壊するため繊維の物理特性の低下を招く。
【００３３】
また、上記非イオン系界面活性剤のｐＨは５．０〜８．５の範囲が好ましく、より好ましくは、６．０〜７．５の範囲である。該界面活性剤の塩基性度が高いと、ポリ乳酸繊維基質の加水分解反応を促進させ、経時的にポリ乳酸繊維の物理特性が低下するという問題が生じるためである。
【００３４】
本発明において、非イオン系界面活性剤として用いるポリエステルポリエーテルのブロック共重合体のポリエステルとポリエーテルの共重合比率についてであるが、ポリエーテル成分に対しポリエステルの酸成分がモル比にて３〜１４等量共重合されてなるものが好ましく、より好ましくは４〜８等量の範囲内である。ポリエーテル成分の比率が小さいと、親水性が低下し期待していた性能が得られず、更には水に対する分散性が著しく悪くなるために取り扱い性が低下するといった問題が生じ、逆にポリエーテル成分の比率が大きい場合、繊維との親和性が低下し、耐久性が得られないといった問題が生じる。
【００３５】
また、上記非イオン性界面活性剤をポリ乳酸繊維に付与するにあたっては、水に希釈し、１〜２０重量％として用いるのが好ましい。また、熱処理条件に関しては、好ましくは５０〜２００℃で１０秒〜３０分間、より好ましくは１００℃〜１８０℃で３０秒〜５分間である。
【００３６】
ポリ乳酸繊維重量に対する上記非イオン系系界面活性剤の付着量は、通常好ましくは０．０５〜３．０重量％で、より好ましくは０．１０〜１．０重量％、最も好ましくは０．２０〜０．５０重量％である。付着量が少なすぎると、十分な親水性能が得られない上、静電気の発生によるカード通過性の低下が生じ開繊させることが困難となる。また、付着量が多すぎると、工程通過時に著しく脱落したり、繊維表面の粘着性の増大により、ウエブ形成性不良が生じるので好ましくない。
【００３７】
好ましく作成された本発明の生分解性繊維構造物は、水洗濯５回後の沈降法による親水性測定結果が１５秒以下であるという極めて良好な親水化性能を有する。従来のものは、これに対し、洗濯前の該測定結果が１５秒以下であっても、水洗濯後における該測定結果が、一般に３０秒以上であったものである。特に、水洗濯５回後の沈降法による親水性測定結果が１５秒以下であるものを得るには、本発明者らの各種知見によれば、前述のポリエステルポリエーテルのブロック共重合体をポリ乳酸繊維に付与することによって製造することができる。
【００３８】
更に、本発明は、嵩高性が５０ｃｃ／ｇ以上、圧縮率が４５％以上であって、該詰め綿を構成する繊維の捲縮数が６山／２５ｍｍ以上、捲縮率が１０％以上であることが好ましい。
【００３９】
本発明の詰め綿は、嵩高性が５０〜１５０ｃｃ／ｇの範囲内であることが好ましい。嵩高性が５０ｃｃ／ｇ未満の場合は、例えば、布団として用いた場合には空隙率が低く、保温性が低くなり、布団としての保温性の面から嵩高性は好ましくは６０ｃｃ／ｇ以上、特に好ましくは９０ｃｃ／ｇ以上である。しかし、嵩高性が高すぎると、布団として用いた場合に折り畳みにくくなり、収納しにくく、持ち運びにくいなど取り扱い性が悪くなり、実用上好ましくないため、好ましい嵩高性は１５０ｃｃ／ｇ以下である。
【００４０】
嵩高性を向上させ好ましい範囲の嵩高性を得るためには、構成する繊維にスパイラル捲縮を付与することが有効である。スパイラル捲縮を付与する手段は多く存在するが、例えば紡糸時に口金直下での冷却において、繊維を断面方向に非対称に冷却を行い、そのポリマーの配向差によるスパイラル捲縮を発現させる方法、および延伸後のリラックス熱処理時に生じる収縮率差によってスパイラル捲縮を発現させる方法がある。
【００４１】
また、スパイラル捲縮を付与する手段としては中空化が有効であり、１０％以上の中空率とすることが好ましい。中空率はスパイラル捲縮付与性、見かけ密度を小さくすることから高い方が好ましいが、高すぎる場合には中空部の潰れ、あるいはクラックが発生する。好ましい中空率は１５〜４５％であり、特に好ましい中空率は２０〜３５％である。ここでいう中空率とは、繊維断面の外形から求めた面積に対する中空部分の面積比を百分率に表したものである。
【００４２】
また、本発明の詰め綿においては、その圧縮率は４５〜９０％の範囲内であることが好ましい。圧縮率が高い場合には、小さな圧縮荷重でも嵩高性が低下し、前述した保温性が低下してしまうため好ましくない。この観点から、好ましい圧縮率は８０％以下である。但し、圧縮率が低すぎると、布団として固い感触となるため、実用上好ましい圧縮率は５５％以上である。
【００４３】
圧縮率を低くする、すなわち詰め綿が圧縮に耐えるために、前述のスパイラル捲縮を付与することが有効である。また、繊度についても、圧縮率を好ましい範囲とする目的から好ましい単糸繊度（単繊維繊度）は３．３ｄｔｅｘ以上、特に好ましくは５．５ｄｔｅｘ以上である。但し繊度が大きすぎると粗硬感が強くなり好ましくない。本発明において、好ましい単糸繊度は５５ｄｔｅｘ以下、特に好ましくは、２２ｄｔｅｘ以下である。
【００４４】
本発明の中入れ綿を構成する繊維の捲縮数は６山／２５ｍｍ以上が好ましい。捲縮数が６山／２５ｍｍ未満の場合は、機械捲縮あるいはスパイラル捲縮のいずれの捲縮であっても嵩高で軽量感のある良好な風合いを達成することができない。捲縮数は、より好ましくは７山／２５ｍｍ以上であり、特に好ましくは８〜９山／２５ｍｍである。しかし、捲縮数が多すぎると、逆に嵩高性が低下してしまう。その点から、捲縮数は１２山／２５ｍｍ以下が好ましく、特に好ましい捲縮数は１０山／２５ｍｍ以下である。
【００４５】
捲縮数は、ポリエチレンテレフタレート系繊維などと同様に、延伸後にスタファーボックスの押圧を変化させることで調製することができる。
【００４６】
また、本発明の詰め綿を構成する繊維の捲縮率は１０％以上が好ましい。
【００４７】
捲縮率が１０％未満では前述の好ましい範囲の嵩高度が得られず、ひいては軽量性、ソフト性、および保温性が不十分になる。好ましい捲縮率は２０％以上である。但し、捲縮度が高すぎると、布団としての風合いが固くなり過ぎることや、あるいは繊維間の絡み合いが強くなりすぎてカード通過性が悪くなる等の問題が発生するため、好ましい捲縮率は４０％以下である。
【００４８】
好ましい範囲の捲縮率は、スタファーボックスにて捲縮を付与する直前に、５０〜１００℃程度の温水あるいはスチームを延伸トウに付与することで得ることができる。
【００４９】
仕上げ油剤の付与方法は、前述の非イオン系界面活性剤を適当な濃度に調製して、延伸、捲縮付与工程のインラインで付与し、ついで熱処理する方法などが好ましく用いられる。
【００５０】
また、本発明において、詰め綿の要求特性を追加的に付与し、より好適な詰め綿とすることが好ましい。例えば、難燃性、消臭性、抗菌性、防カビ性、防ダニ性、あるいは保温性などを有する機能性加工剤を付与することが好ましい。
【００５１】
ただし、該機能性加工剤のｐＨ、分子量によっては、ポリ乳酸繊維基質の物理特性を低下させるため、機能性加工剤の選定には十分な注意が必要である。
【００５２】
本発明の詰め綿を構成する繊維は、例えば次のようにして製造することができる。
【００５３】
すなわち、通常の紡糸機を用いて溶融紡糸するが、このとき吐出孔形状を４スリットからなる中空口金とする。紡糸直後の冷却を２０℃の冷却空気を強く吹きつけて行い、巻き取った後、液浴延伸後に軽度の機械捲縮を付与する。捲縮付与後、前述の非イオン界面活性剤を適当な濃度に調製し得られた水分散液を捲縮トウに付与する方法が好ましい。次いで、リラックス状態で高温熱処理して、スパイラル捲縮を発現させる。
【００５４】
次いで、所望の長さに繊維を切断することによって本発明の詰め綿を構成する繊維を得ることができる。
【００５５】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳細に説明する。実施例中の品質評価は次の方法に従った。
（１）親水性測定方法（沈降法）：
短繊維をローラーカードにて開繊し、０．４ｇ計量したものを丸めて玉状とする。次に、５００ｍｌビーカー内にイオン交換水を満たし、前記丸めて作った玉状の綿を水面に静かにのせ、全体が水没するまでの秒数を測定した。該測定を５回繰り返し、その平均値をとった。
（２）水洗濯方法
洗濯機は、家庭用の二層式洗濯機を用いた。洗濯槽に常温の水１０Ｌを入れ、ここに通気性のよい木綿製の袋にローラーカードにて開繊後の短繊維を１０ｇ詰めたサンプルを投入し洗濯機を運転した。一回の洗濯時間は１５分で、これを５回繰り返す場合には、各洗濯間には洗濯水の交換を実施した。
（３）融点：
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。
（４）極限粘度：
オルトクロロフェノール１０ｍｌに対して試料０．１００ｇを溶解し、２５℃でオストワルド粘度計を用いて測定した。
（６）仕上油剤付着量の測定：
原綿をソックスレー抽出機に投入し、溶媒としてメタノールを用い、３時間、原綿より油剤を抽出する。メタノールを蒸発させ、残油分量Ｗｏ（ｇ）を測定する。抽出後の原綿を十分乾燥させた後、重量Ｗｓ（ｇ）を測定する。
【００５６】
下記式により、油剤付着量を測定する。測定回数をｎ＝３とし、その平均値とした。
【００５７】
油剤付着量＝Ｗｏ÷Ｗｓ×１００
（７）ウエブ帯電圧の測定：
室内温度３０℃、相対湿度４０％とし、スライバーの目付が４．３ｇ／ｍとなるように合成短繊維を投入する。カード機として豊田自動織機製作所（株）製「ＴＯＹＯＤＡ ＣＫ−７Ｄ」を使用し、該カード工程においてカード機を５０ｍ／分の速度で走行中の幅３０ｃｍとしたウエブに、測定端子を１０ｃｍの位置に近づけウエブ帯電圧を測定した。該測定を５回繰り返し行い、その平均値とした。
（８）カード通過性の評価：
室内温度３０℃、相対湿度６０％とし、カード機に２ｇ／ｍ〜１０ｇ／ｍの原綿を投入しつつ、ローラー通過時のシリンダーローラーへの巻き付き、ネップの発生を目視にて判定した。
（９）嵩高性
ＪＩＳ Ｌ １０９７−１９８２に記載の比容積（かさ高性）の測定法に準拠して測定した。
（１０）圧縮率
ＪＩＳ Ｌ １０９７−１９８２に記載の圧縮率の測定法に準拠して測定した
。（１１）捲縮数
ＪＩＳ Ｌ １０１５−１９９９に記載の捲縮数の測定法に準拠して測定した。
（１２）捲縮率
ＪＩＳ Ｌ １０１５−１９９９に記載の捲縮率の測定法に準拠して測定した。
【００５８】
実施例１
融点が１６５℃であるポリＬ−乳酸チップ（カーギル・ダウ社製；グレード６２００Ｄ）を、１００℃で１０時間乾燥を行った。この乾チップをプレッシャーメルター型紡糸機にて、紡糸温度を２４０℃、メルター温度２４０℃として溶融ポリマーをパックに導入し、スリット幅０．１３ｍｍ、スリット直径１．２ｍｍ、孔長０．３０ｍｍの細孔を１８０ホール有する紡糸口金から紡出した。この紡出糸を２０℃、１６０ｍ／分のチムニー風によって非対称冷却を行った。冷却後、油剤を付与して収束した後、１２００ｍ／分で引き取って未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を収束して７０万ｄｔｅｘとして、液浴の延伸温度７０℃、延伸倍率３．０倍で延伸した後、スタッファーボックスで機械捲縮を付与した。
【００５９】
この際、仕上げ油剤として、ｐＨが６．５のポリエチレングライコールとポリエチレンテレフタレートの共重合体をイオン交換水にて５重量％に希釈した溶液を付与し、１４５℃にて５分間リラックス熱処理を行い、油剤付与後６４ｍｍに切断して、６．６ｄｔｅｘ６４ｍｍの原綿を得た。このときの仕上油剤の原綿に対する付着量は０．５重量％であった。原綿の強度は３．７５ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度は５０％、中空率は３５％であった。また、捲縮数は８山／２５ｍｍ、捲縮率２４％、嵩高性は９２％であり、圧縮率５８％であった。
【００６０】
得られた原綿は嵩高性に優れており、本原綿をカードに通過させたところ、ウエブ帯電圧は−１００Ｖで、カード通過性も良好であった。水洗濯５回後の沈降法による親水性評価も、平均５．４秒と良好な結果が得られた。
【００６１】
比較例１
ポリ乳酸のＤ体を含有させかつ該Ｄ体の含有量を以下のように変更した以外は、実施例１と同様にして行った。
【００６２】
比較例１ではＤ体を１３重量％共重合したポリマを使用したが紡糸時に融着が発生し、延伸時も単糸切れが見られ、安定した製糸ができなかった。
【００６３】
比較例２
比較例２では、極限粘度０．６５のポリエチレンテレフタレートを使用した。紡糸温度とメルター温度を２９０℃とした以外は実施例１と同様にして行った。
【００６４】
このときの仕上油剤の原綿に対する付着量は０．５重量％であった。得られた原綿の捲縮数は８山／２５ｍｍ、捲縮率２７％、嵩高性は１１０％であり、圧縮率は６５％であった。実施例１と比較して嵩高性は優れていたが、粗硬感の強い原綿であった。カード通過性も良好であり問題なかった。また、水洗濯５回後の沈降法による親水性評価も、平均８．２秒と良好であった。
【００６５】
しかし、この原綿は生分解性を良好に有するものと認められないものであった。
【００６６】
比較例３
比較例３では、仕上げ油剤として、アルキルホスフェートカリウム塩を主成分とする低分子アニオン系仕上油剤を用いた以外は実施例１と同様にして行った。
【００６７】
原綿は、カード通過性は良好であったが、水洗濯５回後の沈降法による親水性評価において、３００秒経過後も水中に沈降しなかった。これは水洗濯により油剤が流れ落ちたためである。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた耐久親水性能を有する生分解性繊維詰め綿を提供できたものである。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to wadding, and more particularly, to wadding having biodegradability.
[0002]
More specifically, it is used as a cotton wool for clothing, a cushion for interior, a cotton wool used for stuffed animals, a mat for kotatsu, a cotton wool for bedding, a cotton wool for bedding, etc., and has excellent hydrophilicity, and The present invention relates to a cotton wool that retains good hydrophilicity even after washing and has biodegradability that is friendly to the global environment.
[0003]
[Prior art]
Conventionally, synthetic fibers made of aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate are physically excellent, and are widely used in various fields such as clothing, household materials, and various industrial materials.
[0004]
Also in stuffing cotton such as comforters, mattresses, cushions, etc., stuffing cotton made of polyester-based synthetic fiber has excellent bulkiness and lightness, and thus has excellent heat retention and is widely used.
[0005]
However, the cotton wadding made of the polyester-based synthetic fiber has a drawback that it is easily stuffy because it has no hygroscopicity as compared with the wadding made of natural fibers such as cotton. As a method for imparting hydrophilicity to such hydrophobic synthetic fibers such as polyethylene terephthalate, there is a method of introducing a hydrophilic group such as a hydrophilic vinyl monomer by graft polymerization (Patent Documents 1 and 2 and the like).
[0006]
However, the method based on graft polymerization has disadvantages such as a decrease in physical properties of the fiber itself or a decrease in productivity, and thus, a sufficiently satisfactory performance in practical use has not been obtained.
[0007]
In addition, there is also a method of attaching an aqueous dispersion of a polyester ether copolymer containing a hydrophilic group to the fiber surface (Patent Documents 3 and 4 and the like).
[0008]
However, this method has a drawback that synthetic fibers made of an aromatic polyester such as polyethylene terephthalate do not have biodegradability, so that the method of disposal after use is limited.
[0009]
There is also an example in which a hydrophilic oil agent is applied to a polylactic acid molded product having biodegradation (Patent Document 5). However, there are problems such as lack of durability to washing, or deterioration of fiber physical properties over time. There are points.
[0010]
[Patent Document 1] Japanese Patent Publication No. 59-5126
[Patent Document 2] JP-A-51-87592
[Patent Document 3] Japanese Patent Publication No. 45-10794
[Patent Document 4] JP-A-62-19165
[Patent Document 5] JP-A-2000-239969
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a biodegradable wadding made of fibers having biodegradability and high durability and hydrophilicity.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve such a problem.
[0017]
That is, the biodegradable wadding of the present invention is an aliphatic polyester fiber containing polylactic acid as a main component, and after applying a nonionic surfactant having an average molecular weight of 1,000 or more to the surface of the fiber, at 50 ° C. or more. Biodegradable wadding characterized in that fibers that have been hydrophilized by heat treatment become main constituent fibers.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
[0019]
The biodegradable wadding of the present invention is an aliphatic polyester fiber containing polylactic acid as a main component, and is heat-treated at 50 ° C. or more after applying a nonionic surfactant having an average molecular weight of 1000 or more to the fiber surface. This is a biodegradable cotton wool comprising, as a main constituent fiber, a fiber characterized by being hydrophilic.
[0020]
The polylactic acid used in the present invention refers to a product obtained by polymerizing a lactic acid oligomer such as lactic acid or lactide. When the optical purity of the L-form or D-form is 90% or more, the melting point becomes 140 ° C. or more, and the spinnability is improved. It is preferable from the viewpoint of stretchability. The more preferred optical purity of the L-form or D-form is 97% or more. If the optical purity is less than 90%, that is, if the melting point is less than 140 ° C., fusion between single yarns occurs during spinning, and the stretchability is poor, resulting in poor product quality.
[0021]
The fiber in the present invention is required to be mainly composed of polylactic acid, and copolymers obtained by copolymerizing other components having an ester-forming ability as long as the properties such as biodegradability of polylactic acid are not impaired. It may be a polymerized polylactic acid.
[0022]
The higher the average molecular weight of polylactic acid is, the more preferable it is, usually at least 50,000, preferably 100,000 or more, more preferably 100,000 to 300,000. If the average molecular weight is lower than 50,000, it is not preferable because the bulkiness is reduced in the case of a wadding.
[0023]
In the present invention, by using an aliphatic polyester containing polylactic acid as a main component, a good soft feeling can be obtained unlike the aromatic polyester. This good softness is due to the low Young's modulus of the aliphatic polyester fiber.
[0024]
The aliphatic polyester containing polylactic acid as a main component in the present invention has high biodegradability or hydrolyzability and is easily decomposed in a natural environment.
[0025]
However, polylactic acid fibers are hydrophobic and have drawbacks such as being easily stuffy when used as wadding for bedding and the like.
[0026]
Therefore, the present invention has made intensive studies on whether or not it is possible to achieve imparting durability and hydrophilicity to a biodegradable wadding comprising polylactic acid as a main component.
[0027]
That is, it is effective to apply a nonionic surfactant having an average molecular weight of 1,000 or more to the aliphatic polyester fiber containing polylactic acid as a main component and then heat-treat it at 50 ° C. or more to make it hydrophilic. It was obtained that there was.
[0028]
In particular, the nonionic surfactant is preferably a block copolymer composed of a polyester and a polyether, and the acid component of the polyester is mainly composed of terephthalic acid and isophthalic acid or a lower aliphatic ester thereof; and It is preferable to use an ether comprising a polyalkylene glycol or a derivative thereof.
[0029]
The acid component forming the polyester part of the polyester polyether block copolymer used in the present invention can be mainly terephthalic acid and isophthalic acid, in addition to this, other aromatic dicarboxylic acids, aliphatic dicarboxylic acids, These ester-forming derivatives can be used alone or in combination of two or more. Specifically, naphthalenedicarboxylic acid, aromatic dicarboxylic acid such as diphenyldicarboxylic acid, or oxalic acid, adipic acid, sebacic acid, aliphatic dicarboxylic acid such as azelaic acid, and further, dialkyl esters thereof can be used. .
[0030]
Ethylene glycol is most preferred as the glycol component, and a single substance such as propanediol, butanediol, pentanediol, hexanediol, and diethylene glycol, or a mixture of two or more thereof can also be preferably used.
[0031]
Further, as the polyoxyalkylene glycol of the ether component, polyethylene glycol is most preferred, and as a copolymer component of the derivative thereof, polypropylene glycol, random and block copolymers of ethylene oxide and propylene oxide, random and tetrahydrofuran and ethylene oxide, and Examples include block copolymers and polyoxyalkylene glycol derivatives having one end blocked via an ether bond, such as methoxy polyethylene glycol and phenoxy polyethylene glycol. These polyoxyalkylene glycol compounds can be used alone or as a mixture of two or more.
[0032]
It is important that the nonionic surfactant has an average molecular weight of 1000 or more, more preferably in the range of 20,000 to 5,000. When the average molecular weight is less than 1,000, the nonionic surfactant is a polylactic acid fiber. Sapphire in the molecular chain of the polymer, and sufficient hydrophilicity cannot be obtained. In addition, the oriented crystals between the molecules are destroyed, so that the physical properties of the fiber deteriorate.
[0033]
The pH of the nonionic surfactant is preferably in the range of 5.0 to 8.5, and more preferably in the range of 6.0 to 7.5. This is because if the basicity of the surfactant is high, the hydrolysis reaction of the polylactic acid fiber substrate is accelerated, and the physical properties of the polylactic acid fiber deteriorate over time.
[0034]
In the present invention, regarding the copolymerization ratio between the polyester and the polyether of the polyester block copolymer of the polyester polyether used as the nonionic surfactant, the molar ratio of the acid component of the polyester to the polyether component is 3 to Those obtained by copolymerizing 14 equivalents are preferable, and more preferably in the range of 4 to 8 equivalents. If the ratio of the polyether component is small, the hydrophilicity decreases and the expected performance cannot be obtained, and furthermore, the dispersibility in water is significantly deteriorated, which causes a problem that the handleability is reduced, and conversely, the polyether When the ratio of the components is large, there arises a problem that the affinity with the fiber is lowered and durability cannot be obtained.
[0035]
In addition, when the nonionic surfactant is applied to the polylactic acid fiber, it is preferable to dilute it in water and use it as 1 to 20% by weight. The heat treatment conditions are preferably 50 to 200 ° C. for 10 seconds to 30 minutes, more preferably 100 ° C. to 180 ° C. for 30 seconds to 5 minutes.
[0036]
The amount of the nonionic surfactant adhering to the weight of the polylactic acid fiber is usually preferably 0.05 to 3.0% by weight, more preferably 0.10 to 1.0% by weight, and most preferably 0.1 to 1.0% by weight. 20 to 0.50% by weight. If the amount of adhesion is too small, sufficient hydrophilicity cannot be obtained, and the card permeability will be reduced due to the generation of static electricity, making it difficult to open the fiber. On the other hand, if the amount of adhesion is too large, it will drop off significantly during the passage of the process, or the web surface will be poorly formed due to an increase in the adhesiveness of the fiber surface.
[0037]
The biodegradable fiber structure of the present invention, which is preferably prepared, has an extremely good hydrophilizing performance in which the result of measuring the hydrophilicity by the sedimentation method after 5 times of water washing is 15 seconds or less. On the other hand, in the conventional case, even if the measurement result before washing is 15 seconds or less, the measurement result after water washing is generally 30 seconds or more. In particular, according to various findings of the present inventors, the above-mentioned block copolymer of polyester polyether was used to obtain a polymer whose hydrophilicity measured by the sedimentation method after 5 times of water washing was 15 seconds or less. It can be produced by applying to lactic acid fibers.
[0038]
Further, the present invention relates to a method for producing a wadding cotton having a bulkiness of 50 cc / g or more, a compression ratio of 45% or more, a crimping number of fibers constituting the wadding of 6 ridges / 25 mm or more, and a crimping ratio of 10% or more. Preferably, there is.
[0039]
The cotton wadding of the present invention preferably has a bulkiness in the range of 50 to 150 cc / g. When the bulkiness is less than 50 cc / g, for example, when used as a futon, the porosity is low and the heat retention is low, and the bulkiness is preferably 60 cc / g or more, particularly from the aspect of the heat retention as the futon. It is preferably at least 90 cc / g. However, if the bulkiness is too high, when used as a futon, it becomes difficult to fold, and is difficult to store and carry, resulting in poor handling properties, which is not practically preferable. Therefore, the bulkiness is preferably 150 cc / g or less.
[0040]
In order to improve the bulkiness and obtain the bulkiness in a preferable range, it is effective to impart a spiral crimp to the constituent fibers. Although there are many means for imparting a spiral crimp, for example, in cooling directly below a spinneret during spinning, a fiber is cooled asymmetrically in a cross-sectional direction, and a method of developing a spiral crimp due to a difference in orientation of a polymer, and stretching. There is a method in which a spiral crimp is developed by a difference in shrinkage ratio generated during a subsequent relaxation heat treatment.
[0041]
As a means for imparting a spiral crimp, hollowing is effective, and it is preferable that the hollowing rate is 10% or more. The hollow ratio is preferably high from the viewpoint of reducing the spiral crimping property and the apparent density, but if too high, the hollow portion is crushed or cracked. A preferable hollow ratio is 15 to 45%, and a particularly preferable hollow ratio is 20 to 35%. Here, the hollow ratio is a percentage of the area ratio of the hollow portion to the area determined from the outer shape of the fiber cross section.
[0042]
In the wadding of the present invention, the compression ratio is preferably in the range of 45 to 90%. When the compression ratio is high, the bulkiness is reduced even with a small compression load, and the above-mentioned heat retention is undesirably reduced. From this viewpoint, the preferable compression ratio is 80% or less. However, if the compression ratio is too low, the futon will have a hard feel, so the practically preferable compression ratio is 55% or more.
[0043]
It is effective to provide the above-mentioned spiral crimp in order to lower the compression ratio, that is, to allow the wadding to withstand compression. Regarding the fineness, the single-fiber fineness (single-fiber fineness) is preferably 3.3 dtex or more, particularly preferably 5.5 dtex or more for the purpose of setting the compression ratio in a preferable range. However, if the fineness is too large, the coarse and hard feeling becomes strong, which is not preferable. In the present invention, a preferable single yarn fineness is 55 dtex or less, particularly preferably 22 dtex or less.
[0044]
The number of crimps of the fiber constituting the inner cotton of the present invention is preferably 6 peaks / 25 mm or more. When the number of crimps is less than 6 ridges / 25 mm, it is not possible to achieve a bulky and lightweight feeling with either crimping of mechanical crimping or spiral crimping. The number of crimps is more preferably 7 peaks / 25 mm or more, and particularly preferably 8 to 9 peaks / 25 mm. However, if the number of crimps is too large, the bulkiness is conversely reduced. From that point, the number of crimps is preferably 12 ridges / 25 mm or less, and the particularly preferable number of crimps is 10 ridges / 25 mm or less.
[0045]
The number of crimps can be adjusted by changing the pressure of the stuffer box after stretching, like polyethylene terephthalate fiber.
[0046]
Further, the crimp rate of the fiber constituting the wadding of the present invention is preferably 10% or more.
[0047]
If the crimping ratio is less than 10%, the bulkiness in the above-mentioned preferred range cannot be obtained, and as a result, the lightness, softness, and heat retention become insufficient. The preferred crimp rate is 20% or more. However, if the degree of crimp is too high, the texture as the futon becomes too hard, or the entanglement between fibers becomes too strong, causing problems such as poor card passing properties. 40% or less.
[0048]
The crimping ratio in a preferable range can be obtained by applying warm water or steam of about 50 to 100 ° C. to the stretched tow immediately before applying crimp in the stuffer box.
[0049]
As a method for applying the finishing oil, a method in which the above-mentioned nonionic surfactant is adjusted to an appropriate concentration, applied in-line in the stretching and crimping steps, and then heat-treated is preferably used.
[0050]
Further, in the present invention, it is preferable that the required characteristics of the wadding are additionally given to make the wadding more suitable. For example, it is preferable to provide a functional processing agent having flame retardancy, deodorant property, antibacterial property, antifungal property, antimite property, or heat retention property.
[0051]
However, due to the pH and the molecular weight of the functional processing agent, the physical properties of the polylactic acid fiber substrate are reduced, so that sufficient attention must be paid to the selection of the functional processing agent.
[0052]
The fiber constituting the wadding of the present invention can be produced, for example, as follows.
[0053]
That is, melt spinning is performed using a normal spinning machine, and at this time, the shape of the discharge hole is a hollow die having four slits. Cooling immediately after spinning is performed by strongly blowing cooling air at 20 ° C., and after winding, a slight mechanical crimp is applied after stretching in a liquid bath. After crimping, it is preferable to adjust the above-mentioned nonionic surfactant to an appropriate concentration and apply the resulting aqueous dispersion to crimped tow. Next, high-temperature heat treatment is performed in a relaxed state to develop a spiral crimp.
[0054]
Next, the fibers constituting the wadding of the present invention can be obtained by cutting the fibers to a desired length.
[0055]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples. The quality evaluation in the examples was performed according to the following method.
(1) Hydrophilicity measurement method (sedimentation method):
The short fibers are opened with a roller card, and 0.4 g is weighed and rounded into a bead. Next, a 500 ml beaker was filled with ion-exchanged water, and the rolled ball-shaped cotton was gently placed on the water surface, and the number of seconds until the whole was submerged was measured. The measurement was repeated five times, and the average was taken.
(2) Water washing method A home-use two-layer washing machine was used as a washing machine. 10 L of room-temperature water was put into a washing tub, and a sample filled with 10 g of short fibers after opening with a roller card was put into a cotton bag having good air permeability, and the washing machine was operated. One washing time was 15 minutes. When this was repeated five times, washing water was exchanged between each washing.
(3) Melting point:
Using a differential scanning calorimeter (DSC-7) manufactured by Perkin Elmer, the temperature was measured at a heating rate of 15 ° C./min, and the peak temperature of the obtained melting peak was defined as the melting point.
(4) Intrinsic viscosity:
0.100 g of a sample was dissolved in 10 ml of orthochlorophenol and measured at 25 ° C. using an Ostwald viscometer.
(6) Measurement of finishing oil agent adhesion amount:
The raw cotton is put into a Soxhlet extractor, and an oil agent is extracted from the raw cotton for 3 hours using methanol as a solvent. The methanol is evaporated, and the residual oil content Wo (g) is measured. After thoroughly drying the extracted raw cotton, the weight Ws (g) is measured.
[0056]
The amount of the oil agent is measured by the following equation. The number of measurements was n = 3, and the average was taken.
[0057]
Oil adhesion = Wo ＝ Ws × 100
(7) Web charging voltage measurement:
At an indoor temperature of 30 ° C. and a relative humidity of 40%, synthetic staple fibers are introduced so that the sliver weight is 4.3 g / m. Using a TOYODA CK-7D (manufactured by Toyoda Automatic Loom Works, Ltd.) as a card machine, the measuring terminal was placed at a position of 10 cm on a web having a width of 30 cm while the card machine was running at a speed of 50 m / min in the card process. And the web charging voltage was measured. The measurement was repeated five times, and the average value was obtained.
(8) Evaluation of card passability:
The room temperature was set to 30 ° C. and the relative humidity was set to 60%. While feeding 2 g / m to 10 g / m of raw cotton into the card machine, winding around a cylinder roller when passing through the roller and occurrence of neps were visually determined.
(9) Bulkiness The bulkiness was measured according to the measuring method of specific volume (bulkness) described in JIS L 1097-1982.
(10) Compressibility Measured in accordance with the method of measuring the compressibility described in JIS L 1097-1982. (11) Crimp Number The number of crimps was measured according to the method for measuring the number of crimps described in JIS L 1015-1999.
(12) Crimp rate The crimp rate was measured according to the measuring method of the crimp rate described in JIS L 1015-1999.
[0058]
Example 1
A poly L-lactic acid chip having a melting point of 165 ° C. (manufactured by Cargill Dow; grade 6200D) was dried at 100 ° C. for 10 hours. The melted polymer was introduced into the pack at a spinning temperature of 240 ° C. and a melter temperature of 240 ° C. by a pressure melter type spinning machine, and the dried chips were introduced into a pack having a slit width of 0.13 mm, a slit diameter of 1.2 mm, and a hole length of 0.30 mm. It was spun from a spinneret having 180 holes. This spun yarn was subjected to asymmetric cooling by a chimney style at 20 ° C. and 160 m / min. After cooling, an oil agent was applied and converged, and then taken off at 1200 m / min to obtain an undrawn yarn. The obtained unstretched yarn was converged to 700,000 dtex, stretched at a stretching temperature of a liquid bath of 70 ° C. and a stretching ratio of 3.0, and then mechanically crimped with a stuffer box.
[0059]
At this time, a solution in which a copolymer of polyethylene glycol and polyethylene terephthalate having a pH of 6.5 was diluted to 5% by weight with ion-exchanged water was applied as a finishing oil, and a relaxing heat treatment was performed at 145 ° C. for 5 minutes. After applying the oil agent, it was cut into 64 mm to obtain 6.6 dtex raw cotton of 64 mm. At this time, the amount of the finishing oil applied to the raw cotton was 0.5% by weight. The raw cotton had a strength of 3.75 cN / dtex, an elongation of 50%, and a hollowness of 35%. The number of crimps was 8 peaks / 25 mm, the crimp rate was 24%, the bulkiness was 92%, and the compression rate was 58%.
[0060]
The obtained raw cotton was excellent in bulkiness. When the raw cotton was passed through a card, the web charging voltage was -100 V, and the card passing property was also good. In the evaluation of hydrophilicity by the sedimentation method after 5 washes with water, favorable results were obtained with an average of 5.4 seconds.
[0061]
Comparative Example 1
The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the D-form of polylactic acid was contained and the content of the D-form was changed as follows.
[0062]
In Comparative Example 1, a polymer in which the D-form was copolymerized at 13% by weight was used, but fusion occurred during spinning, and a single yarn was broken during stretching, and stable yarn could not be produced.
[0063]
Comparative Example 2
In Comparative Example 2, polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.65 was used. The procedure was performed in the same manner as in Example 1 except that the spinning temperature and the melter temperature were set to 290 ° C.
[0064]
At this time, the amount of the finishing oil applied to the raw cotton was 0.5% by weight. The number of crimps of the obtained raw cotton was 8 ridges / 25 mm, the crimp rate was 27%, the bulkiness was 110%, and the compression rate was 65%. Although it was excellent in bulkiness as compared with Example 1, it was a raw cotton having a strong sense of coarseness. The card passing property was also good and there was no problem. The evaluation of hydrophilicity by the sedimentation method after 5 washes with water was 8.2 seconds on average on average.
[0065]
However, this raw cotton was not recognized as having good biodegradability.
[0066]
Comparative Example 3
Comparative Example 3 was carried out in the same manner as in Example 1 except that a low molecular weight anionic finishing oil mainly containing an alkyl phosphate potassium salt was used as the finishing oil.
[0067]
The raw cotton had good card passing properties, but did not settle in water even after 300 seconds had passed in the evaluation of hydrophilicity by the sedimentation method after 5 washes with water. This is because the oil agent flowed down due to washing with water.
[0068]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the biodegradable fiber filling cotton which has excellent durable hydrophilicity performance was able to be provided.