JP2007009358A - 耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布及び耐熱性ポリ乳酸系複合繊維 - Google Patents

Abstract

【課題】 機械的特性と耐熱性に優れたポリ乳酸系長繊維不織布を提供する。
【解決手段】 ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体とを含む複合長繊維を構成繊維とする。ポリ乳酸系重合体は、融点が１５０℃以上である。芳香族ポリエステル共重合体は、ポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分とする。複合長繊維の複合形態は、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合形態であるか、または、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が芯部の外周を取り囲むように複数の突起状の葉部を形成した多葉複合形態である。
【選択図】図１

Description

本発明は、耐熱性に優れた、植物由来の高分子からできている、耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布及び耐熱性ポリ乳酸系複合繊維に関するものである。

近年、石油を原料とする合成繊維は、焼却時の発熱量が多いため、自然環境保護の見地から見直しが必要とされている。これに対し、自然界において生分解する脂肪族ポリエステルからなる繊維が開発されており、環境保護への貢献が期待されている。脂肪族ポリエステルの中でもポリ乳酸系重合体は、比較的高い融点を有することから、広い分野に使用されることが期待されている。また、ポリ乳酸系重合体は、生分解性ポリマーの中では、力学特性、耐熱性、コストバランスが最も優れている。そして、これを利用した繊維の開発が急ピッチで行われている。

しかしながら、最も有望視されているポリ乳酸系重合体にも、高温力学特性が悪いという課題が挙げられる。ここで、高温力学特性が悪いとは、ポリ乳酸系重合体のガラス転移温度（Ｔｇ）である６０℃を超えると、重合体が急激に軟化することを指している。実際に、雰囲気温度を変更してポリ乳酸系重合体からなる長繊維不織布の引張試験を行うと、７０℃以上では長繊維不織布の強力が急激に低下することがわかっている。

ポリ乳酸系重合体からなる長繊維不織布は、上記したように高温での力学特性に劣るため、通常の雰囲気下で用いる場合は問題ないが、高温雰囲気下では変形やへたりが生じる。このため、例えば、炎天下に晒されるような自動車用の内装材には不向きである。また、例えば、ポリ乳酸系長繊維不織布を熱成形用カーペットに使用した際において、１３０℃、１４０℃といった成形温度にて熱成形した場合には高温下での不織布の強力・伸度の低下が成形性を悪くし、特に深絞り成形を行った部分においてはカーペット基布が破れてしまうといった問題が発生している。

上記ポリ乳酸系重合体のもつ欠点を補うべく、（１）アルキレンジオールやビスフェノールＡ誘導体等を共重合したポリエチレンテレフタレートをポリ乳酸にブレンドする方法、（２）長鎖カルボン酸を共重合したポリエチレンテレフタレートをポリ乳酸にブレンドする方法、（３）高速紡糸による配向結晶化構造を利用する方法などが提案されている。このうちの（３）の高速紡糸による配向結晶化構造を利用する方法について説明する。例えば、重量平均分子量１０万〜３０万のホモポリマーからなるＬ乳酸を紡糸温度２１０〜２５０℃で口金より吐出し、冷却風により糸を冷却固化させる。その後、繊維用油剤を付与して高速で引き取り、そのまま巻き取る。このとき、巻き取ったポリ乳酸繊維の（２００）面方向の結晶サイズが６ｎｍ以上となるように高速の引き取り速度を決定する。これによってポリ乳酸繊維を配向結晶化させることができる。そして、この高速紡糸により配向結晶化したポリ乳酸繊維をさらに延伸温度１００℃以上で延伸し、熱セットするものである（特許文献１）。
特開２００３−４１４３３号公報

本発明は、同様に機械的特性と耐熱性に優れたポリ乳酸系長繊維不織布を提供することを課題とするものである。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討をした結果、不織布の構成ポリマーに着目し、ポリ乳酸系重合体と、酸成分としてテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸を含むとともにグリコール成分としてエチレングリコール及びジエチレングリコールを含む繰り返し単位を構成成分とする芳香族ポリエステル共重合体とを構成成分とする複合形態を採用した複合長繊維を用いることによって、ポリ乳酸系重合体により形成される長繊維不職布に耐熱性を付与することができるということを見いだして、本発明に到達した。

すなわち、本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不職布は、ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体とを含む複合長繊維を構成繊維とし、前記ポリ乳酸系重合体は融点が１５０℃以上であり、前記芳香族ポリエステル共重合体は、前記ポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分とし、前記複合長繊維の複合形態は、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合形態であるか、または、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が芯部の外周を取り囲むように複数の突起状の葉部を形成した多葉複合形態であることを要旨とするものである。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布によれば、ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体との複合比（質量比）が、ポリ乳酸系重合体／芳香族ポリエステル共重合体＝３／１〜１／３であることが好適である。あるいは、酸成分としてスルホン酸金属塩を含むことが好適である。

また本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布は、１３０℃でのタテ方向の最大強力を目付で除した値が０．５〜１．５（Ｎ/５ｃｍ幅）／（ｇ／ｍ^２）であり、かつ１３０℃での破断時のタテ方向の伸度が３０％以上であることが好適である。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系複合繊維は、ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体とを含む複合繊維であって、前記ポリ乳酸系重合体は融点が１５０℃以上であり、前記芳香族ポリエステル共重合体は、前記ポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分とし、前記複合繊維の複合形態は、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合形態であるか、または、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が芯部の外周を取り囲むように複数の突起状の葉部を形成した多葉複合形態であることを要旨とするものである。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系複合繊維によれば、ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体との複合比（質量比）が、ポリ乳酸系重合体／芳香族ポリエステル共重合体＝３／１〜１／３である。あるいは酸成分としてスルホン酸金属塩を含むことが好適である。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布は、生分解性を有するが高温での力学特性に劣るポリ乳酸系重合体を、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分として高温での力学特性に勝る芳香族ポリエステル共重合体にて概ね被覆した形態の複合繊維を構成繊維とするため、ポリ乳酸系重合体に外部からの熱を伝えにくい形態とすることができて、高温雰囲気下に置かれた場合の耐熱性が良好な長繊維不織布とすることができる。そして、高温雰囲気下での耐熱性が良好であるので、自動車用内装材等の耐熱性が要求される用途、アスファルトルーフィング等施工時に耐熱性が必要とされる用途、機械的特性と生分解が要求される土木用途、園芸用途などに、好適に使用することができる。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布は、不織布を構成する複合長繊維が、融点が１５０℃以上のポリ乳酸系重合体と、このポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分とすることを特徴とするものである。

まず、ポリ乳酸系重合体について説明する。
本発明に用いるポリ乳酸系重合体としては、ポリ−Ｄ−乳酸と、ポリ−Ｌ−乳酸と、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体と、Ｄ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体と、Ｌ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体と、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体との群から選ばれる重合体、あるいはこれらのブレンド体が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられるが、これらの中でも特に、ヒドロキシカプロン酸やグリコール酸が、分解性能や低コスト化の点から好ましい。

本発明においては、上記ポリ乳酸系重合体であって、融点が１５０℃以上の重合体あるいはこれらのブレンド体を用いる。ポリ乳酸系重合体の融点が１５０℃以上であると、高い結晶性を有しているため、熱処理加工時の収縮が発生しにくく、また、熱処理加工を安定して行うことができ、さらには、得られる長繊維不織布の耐熱性に優れる。

ポリ乳酸のホモポリマーであるポリ−Ｌ−乳酸やポリ−Ｄ−乳酸の融点は、約１８０℃である。ポリ乳酸系重合体として、ホモポリマーでなく、共重合体を用いる場合には、共重合体の融点が１５０℃以上となるようにモノマー成分の共重合比率を決定する。Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合体の場合であると、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸との共重合比がモル比で、（Ｌ−乳酸）／（Ｄ−乳酸）＝５／９５〜０／１００、あるいは（Ｌ−乳酸）／（Ｄ−乳酸）＝９５／５〜１００／０のものを用いる。共重合比が前記範囲を外れると、共重合体の融点が１５０℃未満となり、非晶性が高くなり、本発明の目的を達成し得ないこととなる。

本発明において用いられる芳香族ポリエステル共重合体は、上述したポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、グリコール成分として本質的にエチレングリコールとジエチレングリコールとを用い、酸成分として本質的にテレフタル酸と脂肪族ジカルボン酸とを用い、必要に応じてスルホン酸金属塩を用いて、従来から公知の重縮合法により製造される。

グリコール成分中のエチレングリコールは、グリコール成分全体を１００モル％として５０モル％〜９９．９モル％であることが好ましく、これに対応してジエチレングリコールは０．１モル％〜５０モル％であることが好ましい。ジエチレングリコール単位が５０モル％超えると繊維すなわち不織布の機械的特性に悪影響を及ぼし、反対に０．１モル％未満であると所望の生分解性が得られなくなる。

酸成分中のテレフタル酸は、酸成分全体を１００モル％として、５０モル％〜９５モル％であることが好ましく、５５モル％〜９０モル％であることがさらに好ましい。テレフタル酸の量が多い程、機械的強度は高くなる。

酸成分中の脂肪族ジカルボン酸の含有量は、不織布の生分解性に寄与する。すなわち、脂肪族ジカルボン酸は、酸成分全体を１００モル％として、５モル％〜５０モル％であることが好ましく、１０モル％〜４５モル％であることがさらに好ましい。５モル％未満であると、ガラス転移温度を有意に下げることができず、不織布の生分解性に劣る。一方、５０モル％を超えると、ガラス転移温度の低下を招き、不織布製造工程において、紡糸糸条の冷却不足、開繊不良等のトラブルが発生する。

脂肪族ジカルボン酸としては、炭素数２〜１８、好ましくは炭素数２〜１０の脂肪族ジカルボン酸が好適に用いられる。具体的には、アゼラン酸、コハク酸、アジピン酸、セパシン酸、グルタル酸などを挙げることができる。中でも、グルタル酸が好ましく用いられる。

このような構成の芳香族ポリエステル共重合体は、その熱特性が、ポリ乳酸系重合体に比べて優れている。すなわち、芳香族ポリエステル共重合体は、その構成成分の比率により、ポリ乳酸よりも高融点とすることができる。たとえば、上述のようにポリ乳酸系重合体の融点は最大でも約１８０℃であるが、芳香族ポリエステル共重合体はその融点を２００℃以上とすることができる。たとえばデュポン社の「バイオマックス（Ｒ）４０２７」は融点が２３５℃であり、また同社の「バイオマックス（Ｒ）４０２６」は融点が２００℃である。この芳香族ポリエステル共重合体を使用することにより、ポリ乳酸よりも融点が高い分、高温雰囲気（たとえば１３０℃や１４０℃）での熱特性を向上させることができる。

生分解性をより強力に発現させるために、スルホン酸金属塩が、必要に応じて用いられる。具体的には、５−スルホイソフタル酸の金属塩、４−スルホイソフタル酸の金属塩、４−スルホフタル酸の金属塩などが挙げられる。金属イオンとしては、ナトリウム、カリウム、リチウムなどのアルカリ金属や、マグネシウムなどのアルカリ土類金属が好ましい。

スルホン酸金属塩を用いる場合には、酸成分全体を１００モル％として、テレフタル酸が５０モル％〜９０モル％、脂肪族ジカルボン酸が４モル％〜４９．８モル％、スルホン酸金属塩が０．２モル％〜６モル％であることが好ましく、発現すべき生分解性の程度に応じてスルホン酸金属塩の使用量を加減する。

本発明における芳香族ポリエステル共重合体は、このような組成であるために、堆肥化条件で容易に生分解される。
複合長繊維の複合形態は、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘複合型であるか、あるいは、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が、芯部の外周を取り囲むように複数の突起状の葉部を形成した多葉複合型である。

ポリ乳酸系重合体を芯部に配置し、その芯部を上述のようにポリ乳酸系重合体よりも熱特性（耐熱性）に優れた芳香族ポリエステル共重合体の鞘部により覆うことにより、あるいは芯部を芳香族ポリエステル共重合体の複数の突起状の葉部によって取り囲むことにより、すなわち、ポリ乳酸系重合体を繊維横断面の中央部に配置することにより、このポリ乳酸系重合体に外部からの熱を伝えにくい形態とすることができる。これにより、ポリ乳酸系重合体の高温下での力学特性が悪いという欠点をカバーすることができる。

図１〜２は、本発明にもとづく多葉複合型の繊維の横断面の例を示す模式図である。
図１〜２のいずれの多葉型複合繊維３も、ポリ乳酸系重合体が芯部１を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が葉部２を形成している。図１では、それぞれの葉部２が芯部１により分断されており、芯部１のポリ乳酸系重合体の一部が繊維表面に露出している。図２では、葉部２が芯部１により分断されずに一連に連なった環状となって芯部１を覆っている。

このような構成であると、葉部２が突起状に形成されていることから異形度が高くなるため、繊維製造工程において、溶融紡糸した繊維が冷えやすく、また開繊性が向上するという効果も奏する。

多葉複合型における葉部２の数は、３〜１０個であることが好ましい。突起状の葉部２の数が少ないと、個々の葉部２の大きさによっては、芯部１であるポリ乳酸系重合体が繊維の表面に露出されやすく、その露出した割合が大きくなって、本発明の目的である耐熱性が達成されにくい傾向となる。なお、葉部２の数が多くなると、それぞれの葉部２同士が接触して、芯部１を完全に覆ったいわゆる芯鞘型の断面形状となりやすく、異形度が小さくなる傾向にある。

また、突起状の葉部２の配列形態は、繊維横断面の外周上に各々等間隔に位置していることが好ましい。葉部２が繊維横断面の外周上に各々片寄って位置すると、紡糸工程において紡出糸条がニーリングを発生しやすくなる。

複合長繊維におけるポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体との複合比（質量比）は、ポリ乳酸系重合体／芳香族ポリエステル共重合体＝３／１〜１／３であることが好ましい。芯部の比率が３／１を超えると、繊維全体にしめるポリ乳酸重合体の比率が多くなり、高温雰囲気下での不織布の機械的物性が低くなる。そのため、本発明の不織布をたとえば熱成形用カーペットのための基布として用いた場合には、タフティング、バッキング後のカーペットの熱成形時に破れるなどの問題が発生するおそれがある。一方、芯部の比率が１／３未満となると、高温雰囲気下での機械的物性には優れるものの、得られた不織布がコスト高となってしまう。

本発明の不織布における複合長繊維の単糸繊度は、０．５デシテックス〜１１デシテックス程度であることが好ましい。単糸繊度が０．５デシテックス未満であると、紡糸、延伸工程において糸切れが頻繁に発生し、操業性が悪化するとともに、得られる長繊維不織布の機械的強度が劣るため、実用的でなくなる。一方、単糸繊度が１１デシテックスを超えると、紡糸糸条の冷却性に劣り、糸条同士が密着しやすくなる。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布は、前記した複合長繊維が堆積したものであり、芳香族ポリエステル共重合体が溶融または軟化することにより繊維同士が部分的に熱圧着して形態保持していることが好ましい。すなわち、不織ウエブを熱エンボス装置に通すことで、ウエブにおける多数のスポットに熱と圧力が加わることにより、芳香族ポリエステル共重合体が溶融または軟化した熱圧着部と、非熱圧着部とが形成され、それによって不織布として形態保持していることが好ましい。また本発明の不織布は、構成繊維同士が三次元交絡することにより形態保持していることが好ましい。たとえば、ニードルパンチ法により構成繊維どうしを交絡させて不織布として形態保持させたものが好ましい。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布の目付は、適宜設定すればよく、特に限定はしないが、一般的には２０〜３００ｇ／ｍ^２の範囲であることが好ましい。より好ましくは、３０〜２００ｇ／ｍ^２の範囲である。目付が２０ｇ／ｍ^２未満では、地合及び機械的強力に劣り、実用的でない。逆に、目付が３００ｇ／ｍ^２を超えるとコスト面で不利となる。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布は、上述のように、その構成長繊維において、ポリ乳酸系重合体を芯部に配置し、その芯部を芳香族ポリエステル共重合体の鞘部により覆うことにより、あるいは芯部を芳香族ポリエステル共重合体の複数の突起状の葉部によって取り囲むことにより、ポリ乳酸系重合体に外部からの熱を伝えにくい形態とすることができ、これにより、ポリ乳酸系重合体の高温下での力学特性が悪いという欠点をカバーすることができる。その結果、本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布は、１３０℃でのタテ方向の最大強力を目付で除した値を０．５〜１．５（Ｎ/５ｃｍ幅）／（ｇ／ｍ^２）とすることができるとともに、１３０℃での破断時のタテ方向の伸度を３０％以上とすることができるという、すぐれた耐熱性能を発揮可能である。

本発明の不織布を構成する繊維を形成するための重合体には、本発明の目的を大きく損なわない限りにおいて、顔料、熱安定剤、酸化防止剤、耐候剤、難燃剤、末端封鎖剤、可塑剤、滑剤、離型剤、耐電防止剤、充填剤等を添加することも可能である。例えば、結晶核剤としてのタルクを双方の重合体に配合することが好適である。

次に、本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布の好ましい製造方法について説明する。
本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維は、スパンボンド法によって効率よく製造することができる。

すなわち、ポリ乳酸系重合体と、前述した成分を含む芳香族ポリエステル共重合体とを用意する。用意したそれぞれの重合体を個別に計量し、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成しかつ芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合紡糸口金を介して溶融紡糸し、紡出糸条を従来公知の横吹付けや環状吹付け等の冷却装置を用いて冷却せしめた後、吸引装置を用いて牽引細化して引き取る。あるいは、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成しかつ芳香族ポリエステル共重合体が葉部を構成する多葉型複合紡糸口金を介して溶融紡糸し、同様に処理する。

このときの牽引速度は、４０００〜６０００ｍ／分に設定することが好ましく、４５００〜６０００ｍ／分であることがさらに好ましい。牽引速度が４０００ｍ／分未満であると、糸条において十分に分子配向が促進されず、最終的に得られる不織布の寸法安定性が劣りやすくなる。一方、牽引速度が高すぎると紡糸安定性に劣りやすくなる。

牽引細化した長繊維は、公知の開繊器具にて開繊した後、スクリーンコンベアなどの移動式捕集面上に開繊堆積させて、構成繊維がランダムに分布した不織ウエブを形成する。
次いで、得られたウエブを所望の不織布化手段により不織布化する。例えば、熱エンボス装置に通し、繊維外側の芳香族ポリエステル共重合体を溶融または軟化させることにより、繊維同士を部分熱圧着して、本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を得る。このように繊維同士を部分熱圧着することで、機械的強力と柔軟性との両方に優れた不織布を得ることができる。

部分熱圧着時の温度は、芳香族ポリエステル共重合体が溶融または軟化する温度に設定するとよいが、処理時間等に応じて適宜選択する。
例えば、熱エンボス装置のロールの表面温度は、芳香族ポリエステル共重合体の融点よりも５０〜１００℃低い温度に設定することが好ましい。芳香族ポリエステル共重合体の融点よりも１００℃低い温度よりもさらに低い温度に設定すると、芳香族ポリエステル共重合体が十分に溶融または軟化しないために、接着機能に劣り、このため長繊維不織布の機械的性能が劣り、毛羽立ちやすいものとなる。一方、芳香族ポリエステル共重合体の融点よりも５０℃低い温度よりも高い温度に設定すると、芯部のポリ乳酸系重合体が溶融してしまうために、機械的強力に劣ることとなる。

芯鞘形態や多葉形態の複合繊維にて形成されたウエブに部分熱圧着処理を施して不織布化するときの熱エンボス装置のロール表面温度は、複合繊維の表面部すなわち芯鞘形態の鞘部や多葉形態の葉部を構成する重合体の融点または軟化点よりも１０〜５０℃低い程度に設定することが通例である。しかし、本発明によると、上述の低めの温度、すなわち芳香族ポリエステル共重合体の融点よりも５０〜１００℃低い温度に設定しても、良好に熱圧着処理を行うことができる。その理由は、明らかではないが、本発明によると、芳香族ポリエステル共重合体をあまり配向させずに紡糸することができるために、このような低温で処理しても熱圧着が可能になると考えることができる。

また、不織布化手段としてたとえば構成繊維同士を交絡させる場合は、得られたウエブをニードルパンチ機に通して、適宜のパンチ密度でニードルパンチを行い、構成繊維同士を交絡させ、本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を得る。なお、ニードルパンチ機に通す前に、ウエブの搬送性を考慮して、ウエブに仮熱圧着処理を施してもよい。

次に、実施例に基づき本発明を具体的に説明する。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。なお、以下の実施例、比較例における各種物性値の測定は、次の方法により実施した。
（１）メルトフローレート値（ｇ／１０分 以下、「ＭＦＲ値」と略称する）：ＡＳＴＭ−Ｄ−１２３８（Ｅ）に記載の方法に準じて温度２１０℃、荷重２１６０ｇで測定した。
（２）相対粘度（ηｒｅｌ）：フェノールと四塩化エタンとの等質量比の混合溶媒１００ｃｃに試料０．５ｇを溶融し、オストワルド粘度形を用いて測定した。
（３）融点（℃）：示差走査型熱量計（パーキンエルマ社製、ＤＳＣ−２型）を用いて、試料質量を５ｍｇ、昇温速度を１０℃／分で測定し、得られた融解吸熱曲線の最大値を与える温度を融点（℃）とした。
（４）繊度（デシテックス 以下、「ｄｔｅｘ」と記す）：ウエブ状態における５０本の繊維の繊維径を光学顕微鏡で測定し、密度補正して求めた平均値を繊度とした。
（５）目付（ｇ／ｍ^２）：標準状態の試料から試料長が１０ｃｍ、試料幅が５ｃｍの試料片１０点を作成し、各試料片の質量（ｇ）を秤量し、得られた値の平均値を単位面積あたりに換算して、目付（ｇ／ｍ^２）とした。
（６）常温雰囲気下での引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）及び伸度（％）：幅５ｃｍ×長さ２０ｃｍの短冊状の試験片を１０個準備し、定速伸長型引張試験機（オリエンテック社製テンシロンＵＴＭ−４−１−１００）を用いて、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度２０ｃｍ／分で引張試験を行い、ＪＩＳ−Ｌ−１９０６に準じて測定した。そして１０点の平均値を引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）とした。また、上記条件で得られた切断時の伸度（％）を破断伸度（％）とした。
（７）高温雰囲気下での引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）及び伸度（％）：１３０℃での高温雰囲気下で、ＪＩＳ−Ｌ−１９０６に準じて測定した。すなわち、不織布のタテ方向及びヨコ方向について、幅５ｃｍ×長さ２０ｃｍの短冊状の試験片を１０個準備した。そして、１３０℃の高温雰囲気下にある定速伸長型引張試験機（オリエンテック社製テンシロンＵＴＭ−４−１−１００）を用い、これに試料片をつかみ間隔１０ｃｍで設置し、５分間放置した後に、引張速度１０ｃｍ／分で伸長し、得られた切断時荷重値（Ｎ／５ｃｍ幅）についての１０点の平均値を高温雰囲気下での引張強力（Ｎ／５ｃｍ幅）とした。また、上記条件で得られた切断時の伸度（％）を破断伸度（％）とした。
（８）生分解性：約５８℃に維持された熟成コンポスト中に不織布を埋設し、３ヵ月後に取り出し、不織布がその形態を保持していない場合、あるいは、その形態を保持していても引張強力が埋設前の強力初期値に対して５０％以下に低下している場合は、生分解性が良好であると評価し○で示した。これに対し、強力が埋設前の強力初期値に対して５０％を超える場合は、生分解性能が不良であると評価し×で示した。
［実施例１］
ポリ乳酸重合体として、融点１６８℃、ＭＦＲ値２０ｇ／１０分、Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．６／１．４モル％のＬ−乳酸／Ｄ−乳酸（ＰＬＡ）を用意した。一方、芳香族ポリエステル共重合体として、融点２３５℃、相対粘度ηｒｅｌ＝１．４２、酸成分であるテレフタル酸及びグルタル酸と、グリコール成分であるエチレングリコール及びジエチレングリコールとからなる繰り返し単位の芳香族ポリエステル共重合体（デュポン社製、バイオマックス（Ｒ）４０２７、スルホン酸金属塩は含まず）を用意した。

ポリ乳酸系重合体を芯部、芳香族ポリエステル共重合体を鞘部とし、芯部／鞘部＝１／１（質量比）である芯鞘型複合断面となるように、またタルク（ＴＡ）が溶融ポリ乳酸系重合体中に０．５質量％となるように、個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて温度２４５℃で溶融し、単孔吐出量１．３８ｇ／分の条件で溶融紡糸した。

紡出糸条を公知の冷却装置にて冷却した後、引き続いて紡糸口金の下方に設けたエアーサッカーにて牽引速度４５００ｍ／分で牽引細化し、公知の開繊器具を用いて開繊し、移動するスクリーンコンベア上にウエブとして捕集堆積させた。なお、堆積させた複合長繊維の単糸繊度は３．０ｄｔｅｘであった。

次いで、このウエブを、エンボスロールと表面平滑な金属ロールとからなる熱エンボス装置に通して熱処理を施し、目付１００ｇ／ｍ^２のポリ乳酸系長繊維不織布を得た。熱エンボス条件としては、両ロールの表面温度を１４０℃とし、エンボスロールは、個々の面積が０．６ｍｍ^２の円形の彫刻模様で、圧接点密度が２０点／ｃｍ^２、圧接面積率１５％のものを用いた。得られた不織布の性能を表１に示す。

［実施例２］
芯部のポリ乳酸系重合体と鞘部の芳香族ポリエステル共重合体との複合比を質量比で芯部／鞘部＝２／１とし、牽引速度を５０００ｍ／分とした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を得た。得られた不織布の性能を表１に示す。
［実施例３］
芯部のポリ乳酸系重合体と鞘部の芳香族ポリエステル共重合体との複合比を質量比で芯部／鞘部＝１／２とし、牽引速度を４０００ｍ／分とした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を得た。得られた不織布の性能を表１に示す。
［実施例４、５］
実施例４では、不織布の目付を５０ｇ／ｍ^２とした。実施例５では、不織布の目付を１３０ｇ／ｍ^２とした。そして、それ以外は実施例１と同様にして、耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を得た。得られた不織布の性能を表１に示す。
［実施例６］
単孔吐出量を３．６ｇ／分とし、また牽引速度を４６００ｍ／分として、長繊維の繊度を７．７ｄｔｅｘとした。またタルクに代えて二酸化チタン（ＴＩ）を２０質量％練り込んだマスターバッチを用いた。そして、それ以外は実施例１と同様にして、耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を得た。得られた不織布の性能を表１に示す。
［実施例７］
実施例１で用いた芳香族ポリエステル共重合体とポリ乳酸系重合体とを用意した。

次に、芳香族ポリエステル共重合体とポリ乳酸系重合体との複合比が、質量比で、芳香族ポリエステル共重合体／ポリ乳酸系重合体＝１／１となるように、またタルクがポリ乳酸系重合体中に０．５質量％となるように、個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて温度２４５℃で溶融した。そして、図１に示すように、得られる繊維が芯部１と６つの突起状の葉部２とを有する紡糸口金を用いて、ポリ乳酸系重合体が芯部１となり芳香族ポリエステル共重合体が葉部２となるように、単孔吐出量１．３８ｇ／分の条件で溶融紡糸した。

紡出糸条を公知の冷却装置にて冷却した後、引き続いて紡糸口金の下に設けたエアーサッカーにて牽引速度４５００ｍ／分で牽引細化し、公知の開繊器具を用いて開繊し、移動するスクリーンコンベア上にウエブとして捕集堆積させた。なお、堆積させた複合長繊維の単糸繊度は３．０ｄｔｅｘであった。

次いで、このウエブを、エンボスロールと表面平滑な金属ロールとからなる熱エンボス装置に通して熱処理を施し、目付１００ｇ／ｍ^２のポリ乳酸系長繊維不織布を得た。熱エンボス条件としては、両ロールの表面温度を１３５℃とし、エンボスロールは、個々の面積が０．６ｍｍ^２の円形の彫刻模様で、圧接点密度が２０点／ｃｍ^２、圧接面積率が１５％のものを用いた。得られた不織布の性能を表１に示す。
［実施例８］
ポリ乳酸重合体として、融点１６８℃、ＭＦＲ２０ｇ／分、Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．６／１．４モル％のＬ−乳酸／Ｄ−乳酸を用意した。一方、芳香族ポリエステル共重合体として、融点２００℃、相対粘度ηｒｅｌ＝１．３９、酸成分であるテレフタル酸及びグルタル酸及びスルホン酸金属塩とグリコール成分であるエチレングリコール及びジエチレングリコールとからなる繰り返し単位の芳香族ポリエステル共重合体（デュポン社製、バイオマックス（Ｒ）４０２６）を用意した。

ポリ乳酸系重合体を芯部、芳香族ポリエステル共重合体を鞘部とし、芯部／鞘部＝１／１（質量比）である芯鞘型複合断面となるように、またタルクが溶融ポリ乳酸系重合体中に０．５質量％となるように、個別に計量した後、それぞれを個別のエクストルーダー型溶融押し出し機を用いて温度２３０℃で溶融し、単孔吐出量１．３８ｇ／分の条件で溶融紡糸した。

紡出糸条を公知の冷却装置にて冷却した後、引き続いて紡糸口金の下方に設けたエアーサッカーにて牽引速度４０００ｍ／分で牽引細化し、公知の開繊器具を用いて開繊し、移動するスクリーンコンベア上にウエブとして捕集堆積させた。なお、堆積させた複合長繊維の単糸繊度は３．４ｄｔｅｘであった。

次いで、このウエブを、エンボスロールと表面平滑な金属ロールとからなる熱エンボス装置に通して熱処理を施し、目付１００ｇ／ｍ^２のポリ乳酸系長繊維不織布を得た。熱エンボス条件としては、両ロールの表面温度を１４０℃とし、エンボスロールは個々の面積が０．６ｍｍ^２の円形の彫刻模様で、圧接点密度が２０点／ｃｍ^２、圧接面積率が１５％のものを用いた。得られた不織布の性能を表１に示す。
［比較例１］
ポリ乳酸重合体として、融点１６８℃、ＭＦＲ６０ｇ／分、Ｌ−乳酸／Ｄ−乳酸＝９８．６／１．４モル％のＬ−乳酸／Ｄ−乳酸を用意した。この重合体に添加剤としてタルクを０．５質量％配合した。このポリ乳酸系重合体とタルクとの混合物を、丸型の紡糸口金より、紡糸温度２２０℃、単孔吐出量１．６７ｇ／分の条件下で単相で溶融紡糸した。

そして紡出糸条を公知の冷却装置にて冷却した後、引き続いて紡糸口金の下方に設けたエアーサッカーにて牽引速度５０００ｍ／分で牽引細化し、公知の開繊器具を用いて開繊し、移動するスクリーンコンベア上にウエブとして捕集堆積させた。堆積させた単相の長繊維の単糸繊度は３．３ｄｔｅｘであった。

次いで、このウエブをエンボスロールと表面平滑な金属ロールとからなる熱エンボス装置に通して熱処理を施し、目付１００ｇ／ｍ^２のポリ乳酸系長繊維不織布を得た。熱エンボス条件としては、両ロールの表面温度を１３５℃とし、エンボスロールは個々の面積が０．６ｍｍ^２の円形の彫刻模様で、圧接点密度が２０点／ｃｍ^２、圧接面積率が１５％のものを用いた。得られた不織布の性能を表１に示す。

本発明の実施例１〜８の不織布は、常温下での引張強力に優れ、また適度の伸度を有していた。かつ、高温雰囲気下においても引張強力・伸度ともに実用的なものであった。一方、比較例１の不織布は、常温下での引張強力は優れるものの、高温雰囲気下での強力の低下が大きいものであった。

本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を構成する多葉複合型の繊維の横断面の一例を示す図である。 本発明の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布を構成する多葉複合型の繊維の横断面の他の例を示す図である。

符号の説明

１ 芯部
２ 葉部

Claims (7)

1. ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体とを含む複合長繊維を構成繊維とし、前記ポリ乳酸系重合体は融点が１５０℃以上であり、前記芳香族ポリエステル共重合体は、前記ポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分とし、前記複合長繊維の複合形態は、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合形態であるか、または、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が芯部の外周を取り囲むように複数の突起状の葉部を形成した多葉複合形態であることを特徴とする耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布。
2. ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体との複合比（質量比）が、ポリ乳酸系重合体／芳香族ポリエステル共重合体＝３／１〜１／３であることを特徴とする請求項１記載の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布。
3. 酸成分としてスルホン酸金属塩を含むことを特徴とする請求項１または２記載の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布。
4. １３０℃でのタテ方向の最大強力を目付で除した値が０．５〜１．５（Ｎ/５ｃｍ幅）／（ｇ／ｍ^２）であり、かつ１３０℃での破断時のタテ方向の伸度が３０％以上であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項記載の耐熱性ポリ乳酸系長繊維不織布。
5. ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体とを含む複合繊維であって、前記ポリ乳酸系重合体は融点が１５０℃以上であり、前記芳香族ポリエステル共重合体は、前記ポリ乳酸系重合体よりも高融点であるとともに、酸成分としてのテレフタル酸及び脂肪族ジカルボン酸とグリコール成分としてのエチレングリコール及びジエチレングリコールとを含む繰り返し単位を構成成分とし、前記複合繊維の複合形態は、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が鞘部を形成する芯鞘型複合形態であるか、または、ポリ乳酸系重合体が芯部を形成し、芳香族ポリエステル共重合体が芯部の外周を取り囲むように複数の突起状の葉部を形成した多葉複合形態であることを特徴とする耐熱性ポリ乳酸系複合繊維。
6. ポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル共重合体との複合比（質量比）が、ポリ乳酸系重合体／芳香族ポリエステル共重合体＝３／１〜１／３であることを特徴とする請求項５記載の耐熱性ポリ乳酸系複合繊維。
7. 酸成分としてスルホン酸金属塩を含むことを特徴とする請求項５または６記載の耐熱性ポリ乳酸系複合繊維。

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