JP3519480B2 - 微生物分解性モノフィラメントの製造法 - Google Patents
微生物分解性モノフィラメントの製造法Info
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Description
ノエート類重合体から、漁網、海苔網、ロープ等の産業
資材用として好適な微生物分解性モノフィラメントを製
造する方法に関するものである。
れる産業資材用繊維としては、強度及び耐候性の優れた
ものが要求されており、主としてポリアミド、芳香族ポ
リエステル、ビニロン、ポリオレフィン等からなるもの
が使用されている。しかし、これらの繊維は自己分解性
がなく、使用後、野山や海に放置されると、景観を損な
うばかりでなく、鳥や海洋生物、ダイバー等に絡み付い
て殺傷したり、船のスクリューに絡み付いて船舶事故を
起こしたりするという問題があった。この問題は、使用
後、焼却、埋め立てあるいは回収再生により処理すれば
解決されるが、これらの処理には多大な費用を要するた
め、現実には野山や海に放置されているのが実情であ
る。
しては、微生物分解性の素材を用いることが考えられ、
種々の微生物分解性繊維が提案されている。例えば、ポ
リヒドロキシアルカノエート類重合体は、優れた微生物
分解性を有し、これを繊維化することが試みられている
(特開平5− 76354号、同5− 76355号、同5−321025
号等)。しかし、ポリヒドロキシアルカノエート類重合
体は、硬くて脆い性質を有していたり、結晶化速度が小
さかったりして、繊維を安定して製造することが困難で
あった。
キシアルカノエート類重合体から、漁網、海苔網、ロー
プ等の産業資材用として好適なモノフィラメントを安定
して製造することができる方法を提供しようとするもの
である。
を解決するため鋭意検討の結果、溶融紡糸時の溶融温
度、溶融時間、紡糸口金パック内での剪断速度、紡出糸
条の冷却固化及び結晶化温度、冷却固化及び結晶化時間
を厳密に制御することによって円滑な溶融紡糸、延伸が
可能で、良好なモノフィラメントを安定して製造するこ
とが可能となることを見出し、本発明に到達した。
ある。
シアルカノエート類重合体をエクストルーダーに供給し
て溶融紡糸し、延伸して微生物分解性モノフィラメント
を製造するに際し、重合体を温度(Tm+15)〜(Tm
+50)℃〔Tmは重合体の融点(℃)〕で6分間以内で
溶融し、溶融した重合体を温度Tm〜(Tm+20) ℃の
紡糸口金パックに導入し、紡糸口金パック内濾過層直上
での剪断速度が2×10-2/秒以上、紡糸口金パック内滞
留時間が2分間以内となる条件で紡出し、温度(Tc−
10)〜(Tc+10)℃〔Tcは重合体の結晶化温度
(℃)〕の液体浴中で5〜10秒間冷却固化及び結晶化を
行った後、巻き取ることなしに延伸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法。なお、重合
体の重量平均分子量は、 Waters 社製 Waters-600E、41
0 示差屈折検出器システムのG.P.C.装置で、0.25重量%
クロロホルム溶液、流出速度0.8m/分の条件下で、標準
ポリスチレンに換算して、算出した値である。また、重
合体の融点Tm及び結晶化温度Tcは、Perkin-Elmer社
製 DSC-7型示差走査型熱量計で、窒素雰囲気下、昇降温
速度10℃/分の条件で測定した値である。
ート類重合体としては、ポリ−3−ヒドロキシプロピオ
ネート、ポリ−3−ヒドロキシブチレート、ポリ−3−
ヒドロキシカプロレート、ポリ−3−ヒドロキシヘプタ
ノエート、ポリ−3−ヒドロキシオクタノエート及びこ
れらとポリ−3−ヒドロキシバリレートやポリ−4−ヒ
ドロキシブチレートとの共重合体が挙げられ、これらは
通常微生物が産生する微生物ポリエステルとして得られ
る。この中で製糸性の面から最も好ましいものはポリ−
3−ヒドロキシブチレートとポリ−3−ヒドロキシバリ
レートとの共重合体(3−ヒドロキシブチレート単位と
3−ヒドロキシバリレート単位とからなる共重合体)で
ある。
的で、窒化硼素、二酸化チタン、シリカ、タルクのよう
な結晶核剤を 0.1〜5重量%、好ましくは 0.5〜2重量
%含有させることが望ましい。さらに、流動性向上の目
的で、トリアセチンのような可塑剤を1〜20重量%含有
させることも好ましい。
は、重量平均分子量が40万以上のものであることが必要
で、特に重量平均分子量が42万以上で、多分散度(重量
平均分子量/数平均分子量) が3以下のものが好まし
い。重量平均分子量が40万未満あるいは分子量分布の広
いものは、溶融重合体の流動性が悪かったり、溶融時の
粘度が低くなるため、ドラフト切れを起こしたりして製
糸性が悪く、また、高延伸倍率での延伸が不可能であ
る。
アルカノエート類重合体をエクストルーダーに供給し、
温度(Tm+15)〜(Tm+50)℃で6分間以内で溶融
し、計量ポンプを経て紡糸口金パックに導入する。この
溶融温度が低すぎると重合体を完全に溶融させることが
困難であるとともに、溶融粘度が高く、定量供給が困難
となる。一方、この温度が高すぎると重合体が熱分解を
起こし、好ましくない。また、溶融時間(重合体をエク
ストルーダーに供給してから溶融重合体を計量ポンプに
送り込むまでの時間)は6分以内とすることが必要であ
る。溶融時間が長すぎると重合体が熱分解を起こし、好
ましくない。
15) ℃とすることが必要である。この温度がTmより低
ければ、重合体が固化するため紡糸が不可能であり、こ
の温度が高すぎると、溶融粘度が低くなりすぎ、ノズル
から吐出される溶融重合体の線速度が速くなり、冷却固
化及び結晶化が困難になるとともに、紡出糸条が自重に
より糸切れして紡糸が不可能となる。
溶融重合体の剪断速度が2×10-2/秒以上、紡糸口金パ
ック内滞留時間が2分間以内となる条件で紡出すること
が必要である。
溶融重合体の量(g/秒)、ρは溶融重合体の密度 (g
/cm3)、Dは紡糸口金パック内濾過層の直径(cm) を表
す。
の一部が紡糸口金パック内に長時間滞留、残存する結
果、紡糸口金パック内での溶融重合体の流動性が低下
し、最終的に紡糸口金パック内で溶融重合体が塊状にな
ってしまう。そのため、滞留ポリマーの熱分解も起こ
り、紡糸過程において熱分解物あるいは塊状物が突発的
に溶融重合体中に混入し、製糸性の悪化をもたらす。
ると、重合体が熱分解を起こし、製糸性が悪化する。
度(Tc−10)〜(Tc+10)℃の液体浴中で5〜10秒
間冷却固化及び結晶化が行われる。液体浴としては、
水、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、グ
リセリン、シリコーン等が使用できる。しかし、液体浴
は高温にする必要がないので、作業性が良く、モノフィ
ラメントに付着した液体の除去の問題がなく、液体の粘
性によるモノフィラメントへの引張抵抗が小さい水を使
用するのが最も好ましい。
ポリヒドロキシアルカノエート類重合体は結晶化速度が
小さいため、結晶化が十分進行せず、得られる未延伸モ
ノフィラメントは粘着性を示すものとなり、また、小さ
な外力で未延伸モノフィラメントの切断が起こり、延伸
が不可能となる。一方、この温度が高すぎると、冷却不
足で、かつ結晶化が進行しないため、モノフィラメント
とローラとの密着等の問題で未延伸モノフィラメントを
得ることが困難となる。
ると、冷却不足となり、未延伸フィラメントを得ること
が困難となり、長すぎると、モノフィラメントの引き取
り速度にも関係するが、冷却固化及び結晶化浴の長さ又
は浸漬長を大きくする必要性が出てくるため、工業的な
面から考えてデメリットになる。また、ポリヒドロキシ
アルカノエート類重合体は、半結晶状態の時が延伸性良
好であり、結晶化が進行しすぎると硬くて脆くなって、
延伸性が悪化し、延伸が困難となる。
メントは、必要に応じて、温度20〜40℃の雰囲気中で70
〜150 秒間処理して結晶化度の調整を行った後、巻き取
ることなしに延伸される。未延伸糸を一旦巻き取り、室
温で放置すると結晶化が進行して結晶化度が高くなりす
ぎ、延伸不能となる。
とができるが、高強度のモノフィラメントを得るために
は、二段以上の多段で行うことが好ましい。多段で延伸
する場合、温度60〜95℃の液体中で倍率6〜8.5 倍の第
一段延伸を行った後、第二段目以降の延伸を温度 100〜
140 ℃の液体中又は気体中で行い、全延伸倍率が 6.5〜
10倍となるようするのが好ましい。
で行ことが好ましい。液体としては水、エチレングリコ
ール、ポリエチレングリコール、グリセリン、シリコー
ン等が使用できるが、冷却固化及び結晶化の液体浴と同
様な理由で水を使用するのが最も好ましい。
未延伸モノフィラメントの加熱が不足となり、延伸過程
で糸切れ等を起こし、一方、95℃を超えると、モノフィ
ラメントに対して過加熱となり、スーパードロー現象等
が起こり、分子配向したモノフィラメントが得られな
い。また、第一段目の延伸倍率が6倍未満であると、延
伸点の固定が困難となって延伸斑が起こり、一方、 8.5
倍を超えると、過延伸となり、糸切れ等の問題が起こ
り、操業性が悪化する。すなわち、上記条件範囲内で、
延伸点の移動を起こさない最適条件で延伸を行ことが必
要である。
で行うことが可能である。液体としては、エチレングリ
コール、ポリエチレングリコール、グリセリン、シリコ
ーン等が使用できる。気体中で延伸する場合は、通常、
空気中で行われるが、窒素ガス等の不活性気体中で行う
ことも可能である。
ると、モノフィラメントへの加熱が不足となり、延伸性
が悪く、 140℃を超えると、モノフィラメントが融解し
たり、熱分解を起こし、良好な糸質性能のモノフィラメ
ントが得られず、また、操業性も悪化する。なお、第二
段目以降の延伸の延伸倍率は、最高 1.2倍程度であり、
これを超えると、糸切れ等の問題が起こる。
優れた糸質性能を有するモノフィラメントを得ることが
困難となり、10倍以上にすると操業性が悪い。
ター等を使用して、弛緩熱処理を行ってもよい。
ート類重合体を比較的高温で完全に溶融した後、紡糸口
金パックに導入し、紡糸口金パックにおいて、適度な溶
融粘度となり、かつ熱分解や塊状化の起こらない温度に
調整し、高剪断速度で濾過して紡出するので、円滑な溶
融紡糸が可能となる。また、紡出されたモノフィラメン
トは、冷却固化及び結晶化により適度の結晶化度の未延
伸モノフィラメントとなり、その状態で延伸されるた
め、延伸が円滑に行われ、糸質性能の良好なモノフィラ
メントとなる。
する。なお、引張強度特性はJIS L 1013に準じて測定し
た。また、試料を海水中に2カ月間放置して取り出し、
モノフィラメントがその形状を失っているか、引張強力
保持率が50%以下になっている場合を微生物分解性が良
好であると判断した。
チレート単位88モル%と3−ヒドロキシバリレート単位
12モル%とからなる共重合体のチップ(ゼネカ社製、商
品名Biopol、Tm= 139℃、Tc=55℃) に窒化硼素
1.0重量%、トリアセチン7重量%を含有させてエクス
トルーダーに供給し、温度 160℃、溶融時間 4.0分間の
条件で溶融し、温度 155℃の紡糸口金パックに導入し
た。紡糸口金パック内濾過層直上での剪断速度 3.5×10
-2/秒、紡糸口金パック内滞留時間50秒、吐出量9.4g/
分の条件で、直径 2.0mmノズルを2個有する紡糸口金を
用いて紡出した。紡出糸条を50℃の水浴中で7秒間冷却
固化及び結晶化を行った後、さらに、35℃の空気中で90
秒間結晶化行い、引き続いて、71℃の水浴中で 9.0倍に
延伸し、次いで、 120℃のオーブンヒーター中で1.03倍
に延伸し、引き続いて、 100℃のオーブンヒーター中で
5%の弛緩熱処理を行い、モノフィラメントを得た。得
られたモノフィラメントの糸質性能を表1に示す。
ように変更した以外は実施例1と同様にしてモノフィラ
メントを得た。得られたモノフィラメントの糸質性能を
表1に示す。
と同様にしてモノフィラメントを製造することを試み
た。いずれも製糸性が不良で、円滑にモノフィラメント
を製造することができなかった。
ノエート類重合体から、漁網、海苔網、ロープ等の産業
資材用として好適なモノフィラメントを安定して製造す
ることができる。そして、本発明の方法で得られるモノ
フィラメントは、微生物分解性を有しているので、使用
後、海中や土中等の微生物により分解するため、廃棄物
による環境悪化を防止することができる。
Claims (3)
- 【請求項1】 重量平均分子量が40万以上のポリヒドロ
キシアルカノエート類重合体をエクストルーダーに供給
して溶融紡糸し、延伸して微生物分解性モノフィラメン
トを製造するに際し、重合体を温度(Tm+15)〜(T
m+50)℃〔Tmは重合体の融点(℃)〕で6分間以内
で溶融し、溶融した重合体を温度Tm〜(Tm+20) ℃
の紡糸口金パックに導入し、紡糸口金パック内濾過層直
上での剪断速度が2×10-2/秒以上、紡糸口金パック内
滞留時間が2分間以内となる条件で紡出し、温度(Tc
−10)〜(Tc+10)℃〔Tcは重合体の結晶化温度
(℃)〕の液体浴中で5〜10秒間冷却固化及び結晶化を
行った後、巻き取ることなしに延伸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法。 - 【請求項2】 ポリヒドロキシアルカノエート類重合体
が3−ヒドロキシブチレート単位と3−ヒドロキシバリ
レート単位とからなる共重合体である請求項1記載の微
生物分解性モノフィラメントの製造法。 - 【請求項3】 溶融紡糸する重合体に結晶核剤を含有さ
せる請求項1又は2記載の微生物分解性モノフィラメン
トの製造法。
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JP02787095A JP3519480B2 (ja) | 1995-02-16 | 1995-02-16 | 微生物分解性モノフィラメントの製造法 |
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- 1995-02-16 JP JP02787095A patent/JP3519480B2/ja not_active Expired - Fee Related
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