JP3694102B2 - 自然分解性複合繊維及びその応用製品 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、自然分解性であり、且つ優れた柔軟性や大きい比表面積を有する繊維や繊維構造物を製造することができる新規な分割可能な複合繊維及びその応用製品に関する。
【0002】
【従来の技術】
合成樹脂からなる従来の合成繊維は、自然環境下での分解速度が遅く、また焼却時の発熱量が多いため、自然環境保護の見地からの見直しが必要である。このため、脂肪族ポリエステルからなる自然分解性繊維が開発されつつあり、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あるものは、優れた繊維性能を持ち、新しい特徴ある繊維素材として期待されるが、さらに高度な柔軟性や特殊な断面形態や大きな比表面積に基ずく各種機能を有する繊維および繊維製品が望まれる。このような要請に対し、従来の合成繊維では、分割型の複合繊維を分割する方法で、柔軟性や光沢に優れた編織物、不織布、人工皮革、人工スェード、高性能ワイピングクロス、高性能フイルターなどが開発され広く用いられている。しかし、自然環境下で分解する繊維の分野では、いまだ分割型複合繊維は提案されていない。その理由は、分割に適する紡糸材料(ポリマー)の組合わせや分割方法が、いまだ知られていないことにある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、自然分解性であり、改良された分割可能性を有し、優れた柔軟性や大きい比表面積を有する繊維や繊維構造物を製造することができる新規な複合繊維およびその応用製品を提供するにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的は、下記の項目(1)、(2)、(3)及び(4)の全てを満足する脂肪族ポリエステル系複合繊維およびその応用製品によって達成される。
(1)融点140℃以上の結晶性脂肪族ポリエステルの結晶性重合体[A]と、融点140℃以上の結晶性脂肪族ポリエステル(H)と融点120℃以下且つガラス転移点が30℃以下の脂肪族ポリエステル(L)とが混合されている重合体組成物[B]とが、単繊維内で複合されている。
(2)重合体[A]と重合体組成物[B]の一方または双方が、ポリ有機シロキサン成分を0.05重量%以上含有する。
(3)横断面において、重合体組成物[B]が重合体[A]を少なくとも2つの部分に分離している。
(4)重合体[A]と重合体組成物[B]の双方が、繊維の表面の一部を占める。 ここで、脂肪族ポリエステルとは、(1)グリコール酸、乳酸、ヒドロキシブチルカルボン酸などのようなヒドロキシアルキルカルボン酸、(2)グリコリド、ラクチド、ブチロラクトン、カプロラクトンなどのような脂肪族ラクトン、
(3)エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ヘキサンジオールなどのような脂肪族ジオール、(4)ポリエチレングリコール、ポリプロピレンリコール、ポリブチレンエーテル、それらの共重合体などのようなポリアルキレングリコール、(5)ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレン/プロピレングリコール、ビスヒドロキシエトキシブタンなどのようなポリアルキレンエーテルのオリゴマー、(6)ポリプロピレンカーボネート、ポリブチレンカーボネート、ポリヘキサンカーボネート、ポリオクタンカーボネート、ポリデカンカーボネートなどのようなポリアルキレンカーボネートグリコールおよびそれらのオリゴマー、(7)コハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、デカンジカルボン酸などの脂肪族ジカルボン酸など、脂肪族ポリエステル重合原料に由来する成分を主成分すなわち50重量%以上(特に60%以上)とするものであって、脂肪族ポリエステルのホモポリマー、脂肪族ポリエステルのブロック又は/及びランダム共重合ポリマー、及び脂肪族ポリエステルに他の成分、例えば芳香族ポリエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリ尿素、ポリウレタン、ポリオルガノシロキサンなどを50重量%以下(ブロック又は/及びランダム)共重合したもの及び/又は混合したものをすべて包含する。
【0005】
脂肪族ポリエステルを共重合や混合によって変性する目的は、結晶性の低下、融点の低下(重合温度や成型温度の低下)、溶融流動性の改良、耐衝撃性、柔軟性や弾性回復性の改良、耐熱性、ガラス転移温度や熱収縮性の低下または上昇、摩擦係数、染色性、親水性や撥水性の改良、他成分との接着性の改良、分解性の向上又は抑制などが挙げられる。
【0006】
本発明複合繊維は、融点が140℃以上の脂肪族ポリエステルの結晶性重合体[A]と、特定の成分が混合された脂肪族ポリエステル重合体組成物[B]とが複合(接合)されている。以下、重合体組成物は、単に組成物とも記す。
【0007】
重合体[A]に好ましいものの具体例としては、ポリL−乳酸(融点175℃)、ポリD−乳酸(同175℃)、ポリヒドロキシブチレート(同180℃)、ポリグリコール酸(同230℃)などのホモポリマー、およびそれらに少量の他成分を共重合又は/及び混合したものが挙げられる。一般に、ブロック共重合では結晶性や融点の変化は緩やかであり、共重合成分の比率は50%以下、特に1〜40%、多くの場合1〜30%が好ましいが、ランダム共重合では結晶性や融点の変化が顕著で、共重合成分の比率は0.5〜20%、特に1〜10%が好ましいことが多い。勿論、共重合による融点や結晶性の変化は、共重合成分によって大きく変わるので、DSCによる結晶の溶融吸熱量と融点に注意する必要がある。他成分の混合による融点や結晶性の変化も、混合成分や混合率によりかなり変わるが、ランダム共重合ほど顕著でないことが多い。
【0008】
重合体[A]の分子量は特に限定されないが、多くの場合、5万以上が好ましく、7万〜30万の範囲が特に好ましく、8万〜20万の範囲が最も好ましい。ここで融点は、走査型示差熱量計(以下DSCと記す)を用い、十分に延伸又は/及び熱処理し且つ乾燥した試料について、試料重量約10mg、窒素中、昇温速度10℃/minの条件で測定したときの、ポリマー結晶の溶融による吸熱のピーク値温度である。図10に、DSC曲線を模式的に示す。図はほとんど結晶化していない急冷試料の測定例で、4はガラス転移によるベースラインの変化を示し、5は測定時の加熱による結晶化の発熱ピークを示し、6は結晶の溶融による吸熱ピークを示す。十分に結晶化した試料では、ガラス転移によるベースラインの変化4や発熱ピーク5は消失し殆ど観測されない。本発明において、結晶の溶融による吸熱ピーク6の極小値(中心値)の温度を融点とし、吸熱ピーク6の全吸熱量(積分値、図10の斜線部の面積に比例する)を溶融時の吸熱量とする。ガラス転移点は、ベースラインの変化4の中心温度であるが、粘弾性の測定での力学損失の主分散のピーク値温度でも同じである。吸熱量の単位は、ジュール/グラム(以下J/gと記す)とする。混合物やブロック共重合体などで、融点が複数存在する場合は、最も高いものを(本発明における)融点とする。但し、最も高温の吸熱ピークが例えば吸熱量5J/g未満と無視し得るほどで、それより低温に例えば吸熱量20J/g以上の主ピークがあるような場合は、実質的な融点(ポリマーが極度に軟化、流動開始する温度)は、主ピークであると見なす場合がある。なお溶融吸熱量は、全ての溶融吸熱ピークの合計とする。
【0009】
重合体[A]は、結晶性が高く熱収縮性の低い成分である。重合体[A]に好適なものとしては、前記結晶性のホモポリマーおよび、それに対して結晶性をあまり損なわない程度に少量(例えば30%以下、特に20%以下)の第二成分や第三成分を共重合又は/及び混合したものが挙げられる。本発明繊維から得られる製品の強度や耐熱性の見地から、重合体[A]の溶融時の吸熱量は、20J/g以上が必要であり、30/g以上が特に好ましく、40J/g以上が最も好ましい。なお結晶性脂肪族ポリエステルのホモポリマーの溶融吸熱量は、多くの場合50J/g前後又はそれ以上である。同様に、実用的見地から重合体[A]の融点は、140℃以上の必要があり、150℃以上が好ましく、160℃以上が特に好ましく、170℃以上が最も好ましい。
【0010】
組成物[B]は、融点140℃以上の結晶性脂肪族ポリエステル(H、以下高融点ポリエステルと言うことがある)と、融点120℃以下でガラス転移点30℃以下の脂肪族ポリエステル(L、以下低融点ポリエステル言うことがある)とが混合された組成物で、その混合構造により加熱により大きく収縮し、その結果、重合体[A]と組成物[B]は容易に分離し、分割された繊維は細くなる。この目的のためには、高融点ポリエステル(H)は強固なことが好ましく、その融点は140℃以上の必要があり、150℃以上が好ましく、160℃以上が特に好ましく、170℃以上が最も好まい。一方低融点ポリエステル(L)は「柔らかい」ほど熱収縮が大きく好ましく、結晶性の場合は融点が120℃以下の必要があり、100℃以下が好ましく、90℃以下が特に好ましく、80以下又は非結晶性(非晶性)が最も好まい。例えば100℃の水で処理したとき、低融点ポリエステル(L)の融点が100℃以下であれば、組成物[B]は強く収縮する。しかし、高融点ポリエステル(H)の融点は140℃以上であり、組成物[B]は収縮するが溶融はしない。同様に、大きな収縮を実現するため、低融点ポリエステル(L)のガラス転移点は20℃以下が好ましく、0℃以下が特に好ましい。低融点ポリエステル(L)が完全に非晶性の場合、融点はガラス転移点と同じと見なす。
【0011】
組成物[B]の低融点ポリエステル(L)用に特に好適な、融点が120℃以下でガラス転移点が0℃以下のポリエステルの例としては、ポリカプロラクトンの他、ポリエチレンサクシネート、ポリエチレンアジペート、ポリエチレンセバケート、ポリエチレンアゼラエート、ポリエチレンデカネート、ポリプロピレンサクシネート、ポリプロピレンアジペート、ポリプロピレンセバケート、ポリプロピレンアゼラエート、ポリプロピレンデカネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンアジペート、ポリブチレンセバケート、ポリブチレンアゼラエート、ポリブチレンデカネート、ポリヘキサンサクシネート、ポリヘキサンアジペート、ポリヘキサンセバケート、ポリヘキサンアゼラエート、ポリヘキサンンデカネートなどの、炭素数2〜20程度の直鎖または側鎖のあるアルキル基を持つポリアルキレンアルキレートおよびそれらを成分とする(ランダム及びブロック)共重合体が挙げられる。この他に、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレン/プロピレングリコールなどのポリアルキレングリコールのオリゴマーと脂肪族ジカルボン酸とを組み合わせたポリエステルエーテルも、低融点ポリエステル(L)として好ましい。
【0012】
一般に、ホモポリマーは結晶性の場合が多いが、その2種以上の共重合(ランダムまたはブロック)により、結晶化度を低下したり非晶化することが出来、低融点ポリエステル(L)に好ましい。また、上記低融点ポリマーに結晶性高融点ポリエステル(H)をブロック共重合したものは、高融点ポリエステル(H)と親和性が高く、容易かつ均一に混合できるので、低融点ポリエステル(L)として特にに好ましい。低融点ポリエステル(L)の分子量は、特に限定されないが、例えば1万〜30万、特に2万〜25万が好ましいことが多く、5万〜20万が好ましいことが最も多い。さらに、組成物[B]の収縮性を高めるため、可塑剤などを添加してもよい。
【0013】
組成物[B]の骨格をなすものは、結晶性の高融点ポリエステル(H)である。高融点の脂肪族ポリエステルの具体例は、前述の通りである。この骨格を強固にするには、結晶性が高い必要があり、結晶性を保つには、ホモポリマーが最も好ましく、共重合や混合による変性の場合も第2成分の量を抑制すること、例えば第2成分の量は20%以下が好ましく、10%以下が特に好ましく、5%以下が最も好ましい。低融点ポリエステル(L)をブロック共重合した高融点ポリエステル(H)は、低融点ポリエステル(L)との混和性が高く、特に好ましい。高融点ポリエステル(H)の分子量は、特に限定されないが、5万〜30万、特に8万〜25万が好ましい事が多く、10万〜20万が好ましいことが最も多い。 組成物[B]は、高融点ポリエステル(H)と低融点ポリエステル(L)との混合物である。混合構造は特に限定されないが、両成分が微細かつ均一に混合されていることが好ましい。微細かつ均一に混合するためには、相互親和性が高いことが好ましく、一方または双方が混合相手の成分を例えば5〜30%程度、特に10〜20%ブロック共重合したものが好ましい。また両成分の混和性を高めるために、副次的第3成分例えば界面活性剤の機能をもつもの又は混和剤を添加してもよい。組成物[B]を構成する高融点ポリエステル(H)と低融点ポリエステル(L)との重量比率は、それぞれの成分で異なるので特に限定されないが、繊維の強度、弾性率、耐熱性、熱収縮性などを好ましい範囲とするためには、この比率は1/9〜9/1の範囲、特に2/8〜8/2の範囲が好ましく、3/7〜7/3の範囲が最も好ましい場合が多い。高融点ポリエステル(H)の結晶性と融点が高く強固なほど、低融点ポリエステル(L)の結晶性と融点が低く柔らかいほど、それぞれ少量でも効果がある。
【0014】
組成物[B]の分子量は、特に限定されないが、重合体[A]と溶融複合紡糸するためには、溶融粘度がほぼ等しいことが望ましく、組成物全体の重量平均分子量も重合体[A]のそれに近いことが好ましい。すなわち組成物[B]の分子量は、5万以上が好ましく、7万〜30万が特に好ましく、8〜20万の範囲が最も好ましい。
【0015】
組成物[B]は高融点ポリエステル(H)と低融点ポリエステル(L)とを混合して得られる。混合方法は特に限定されないが、例えば両者のペレットを所定比率で混合し、スクリュー押出機や2軸押出混練機などで溶融混合しても良い。同様に、別々に溶融した両者を、機械的攪拌装置で混合してもよく、静止混合器で混合してもよい。静止混合器は、流れの案内装置によってポリマー流の分割と合流を繰り返すもので、機械的攪拌装置と併用してもよい。溶融法で混合すると、高融点ポリエステル(H)と低融点ポリエステル(L)とが反応して共重合体化することがあり、共重合体化すると融点の低下、耐熱性の劣化などを招き好ましくない。したがって共重合体化を実質的に防ぐため、溶融混合は出来るだけ短時間、例えば30分以内、特に20分以内に行うことが好ましい。同様に、両成分の反応を防ぐために、ポリマーの分子末端をエステル化などして封鎖しておくことも好ましい。また、両成分を溶剤に溶解して混合することも出来る。
【0016】
本発明複合繊維が、比較的容易に分割(剥離)可能である第1の要因は、重合体[A]と組成物[B]の熱収縮力又は/及び収縮率の差が大きいことである。重合体[A]の沸騰水による収縮率は、20%以下が好ましく、15%以下が特に好ましく、10%以下が最も好ましい。同様に、組成物[B]の収縮率は、20%以上が好ましく、30%以上が特に好ましく、40%以上が最もこのましい。重合体[A]と組成物[B]との収縮率の差は、10%以上が好ましく、20%以上が特に好ましく、30%以上が最も好ましい。一般に組成物[B]の中の低融点成分が多い程、その収縮率が大きい傾向がある。これまでの説明に従い、重合体[A]と組成物[B]とを選び、容易に十分な収縮率の差を実現出来る。
【0017】
本発明複合繊維が、比較的容易に分割可能である第2の要因は、重合体[A]と組成物[B]の一方もしくは双方がポリ有機シロキサン成分を含むため、相互接着性が低いことである。ポリ有機シロキサンはアルキル基又は/及びアリール基の側鎖を持つもので、例えばポリジメチルシロキサン、ポリメチルエチルシロキサン、ポリジエチルシロキサン、ポリメチルフェニルシロキサン、ポリジフェニルシロキサンなどが挙げられるが、ポリジメチルシロキサンが最も好ましいことが多い。重合体中のポリ有機シロキサン成分が多いほど、重合体[A]と組成物[B]の接着性が低下し、剥離が容易になる。両重合体の少なくとも1方のポリ有機シロキサン成分の含有率は0.05重量%以上が必要であり、0.1%以上が好ましく、0.3〜8%の範囲が特に好ましく、0.5〜5%の範囲が最も広く用いられる。特に、ポリ有機シロキサン成分は、重合体[A]よりも組成物[B]に多く含有させることや、組成物[B]だけに用いることが好ましい。 ポリ有機シロキサンを重合体[A]又は/及び組成物[B]に含有させる方法には、共重合法と混合法がある。共重合法は末端などに水酸基をもつポリ有機シロキサンと脂肪族ポリエステル重合原料、例えばラクチドやグリコリドとを反応(重合)させても良く、末端に水酸基をもつ脂肪族ポリエステルと混合し、たとえばジカルボン酸無水物、ジカルボン酸ハロゲン化物、ジイソシアネートなどを反応させ両者を結合しても良い。たとえば、ポリシロキサン末端水酸基に等モルのジイソシアネートを反応させた(イソシアネート基を持つ)プレポリマーを、水酸基を持つ脂肪族ポリエステルに混合し反応させることが出来る。しかし共重合法は、極めて少量のシリコン化合物を大量の脂肪族ポリエステルに均一に混合且つ反応させるという困難な問題がある。
【0018】
混合法は、脂肪族ポリエステルにポリ有機シロキサンを混合する方法だが、両者は相互親和性が乏しく、均一に混合することはかなり困難である。親和性改善の一つの方法は、界面活性剤の応用である。他の方法は脂肪族ポリエステルとポリ有機シロキサンとのブロック共重合体を用いる方法である。脂肪族ポリエステルとポリ有機シロキサンとのブロック共重合体の製造法は、上述の通りで、別途製造したブロック共重合体を脂肪族ポリエステルに均一に混合するのは、比較的容易で最も実用的である。このブロック共重合体を別途製造することは、必要量が少量のため、特殊な装置や方法、例えば強力な攪拌装置、超音波装置、界面活性剤などが応用可能で、比較的容易である。この場合、脂肪族ポリエステルとポリ有機シロキサンとのブロック共重合物中のポリ有機シロキサン成分の比率は、5〜95%、特に10〜90%の範囲が好ましく、20〜80%の範囲が最も多く用いられる。このブロック共重合体は、ポリ有機シロキサンを脂肪族ポリエステルに分散(混合)する時の分散剤(界面活性剤)として用いることも出来、応用範囲が広く、本発明に特に有用である。
【0019】
本発明繊維断面において、組成物[B]は重合体[A]を少なくとも2つの部分(以下層と言うことがある)に分離しており、且つ両成分は繊維の表面の一部を占めている必要がある。この複合構造によって、本発明繊維は、複数に分割可能となり、繊度が小さく特殊な断面の繊維が得られる。単繊維内の重合体[A]の層の数が多いほど、細く比表面積の大きい繊維が得られる。分割数は2以上の必要があり、3〜20程度が最も広く用いられる。分割数が3〜10程度のものは、ドレス、ブラウス、女性下着などに好適であり、4〜20のものは超極細繊維として、超高密度編織物、不織布、人工スェード、人工皮革、フィルター、ワイピングクロスなどに好適である。
【0020】
本発明繊維の断面は、円形、長円形、偏平なもの、ひょうたん形、多角形、多葉形その他各種の非円形(異形)、中空形など任意に選ぶことが出来る。単糸繊度(分割前)も同様に、使用目的に応じて任意に選ばれるが、通常0.5〜50デニール、特に1〜30デニールの範囲が好ましく用いられ、1.5〜20デニールの範囲が最も広く用いられる。
【0021】
本発明繊維は、重合体[A]と組成物[B]とを、溶融、湿式、乾式、乾湿式その他の方法で複合紡糸して製造することが出来る。特に溶融紡糸は能率が高く好ましい。溶融紡糸は、例えば巻取速度500〜2000m/minの低速紡糸、巻取速度2000〜5000m/minの高速紡糸、巻取速度5000m/min以上の超高速紡糸が可能であり、必要に応じて延伸や熱処理をすることができる。一般に低速紡糸では3〜6倍程度、高速紡糸では1.5〜2.5倍程度の延伸を行い、超高速紡糸では延伸不要または2倍程度以下の延伸を行うことが多い。紡糸と延伸を連続して行ういわゆるスピンドロー方式も好ましく応用できる。
【0022】
同様に、重合体[A]と組成物[B]とを複合し、オリフィスより紡出すると同時に不織布化するメルトブロー法、フラッシュ紡糸法、スパンボンド法などの方法を応用することも出来る。
【0023】
本発明複合繊維は、連続フィラメント、モノィラメント、マルチフィラメント、切断したステープル等、使用目的に応じて任意の形態とすることが出来る。本発明複合繊維の中で、シリコン成分を多目とし成分間の相互接着性を特に弱めたものは、延伸だけで剥離又は亀裂が見られることがある。加熱や膨潤すれば更に剥離・分割が進行する。剥離性が弱いときは、加熱や膨潤の他、必要に応じ、仮撚、揉み、叩きなどの機械的方法を応用しても良い。組成物[B]を溶剤で溶解除去し分割する方法も応用可能であるが、剥離法の方が重量損失が無く好ましい。一般に、繊維製造中や編織物などに加工中は、剥離は潜在する程度に抑制し、編織物などにした後、例えば染色仕上げ工程で完全に剥離・分割することが好ましいことが多い。極細繊維、超極細繊維は製造や加工工程の摩擦などで切断し易くトラブルの原因となることが多いからである。
【0024】
本発明複合繊維には、各種顔料、染料、着色剤、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属粒子、無機化合物粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、抗菌剤、香料その他の添加剤を混合することが出来る。
【0025】
本発明繊維は単独で、又は他の繊維と混用して糸、紐、ロープ、編物、織物、不織布、紙、複合材料その他の構造物の製造に用いることが出来る。他の繊維と混用する場合、綿、羊毛、絹などの天然有機繊維、脂肪族ポリエステル繊維などの自然分解性繊維と混合使用すれば、完全に自然分解性の製品が得られるので特に好ましい。
【0026】
【発明の実施の形態】
図1〜9に本発明の実施例である複合繊維の横断面を示す。図において、1は重合体[A]を、2は組成物[B]を、3は中空部をそれぞれ示す。図1は3層並列型で3分割型の例である。並列型とは、両成分が交互に配列されている構造を言う。図2は、放射状の組成物[B]の層により、重合体[A]が4つの層に分割されている例である。放射型とは、一方の成分、例えば組成物[B]が放射状の形態であるものを言う。図3は9層の放射型、図4は9層の多重並列型、図5は花弁状の9層放射型、図6は放射型と多重並列型の組合わせ、図7は非円形放射型、図8は変形多重並列型、図9は中空放射型の例である。図1〜9以外にも、本発明に従って、多種多様な複合が可能である。重合体[A]及び組成物[B]の他に第3の成分を複合することも出来る。例えば、図9の中空部の代わりに第3のポリマーを配置しても良い。一方の成分が、繊維の全表面を占める複合構造、例えば芯鞘型や海島型は本発明に用いることは出来ない。
【0027】
重合体[A]と組成物[B]との複合比(断面積比)は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択すればよい。多くの場合、複合比は20/1〜1/5の範囲が好ましく、10/1〜1/2の範囲が広く用いられる。すなわち、低収縮成分[A]の比率が、高収縮成分[B]のそれよりも大きいものが好適であることが多く、複合比は、10/1〜1/1の範囲が最も広く用いられる。
【0028】
【実施例】
以下の実施例において、%、部は特に断らない限り重量比である。脂肪族ポリエステルの分子量は、試料の0.1%クロロホルム溶液のGPC分析において、分子量1000以下の成分を除く高分子成分の分散の重量平均値である。
【0029】
[実施例1]
分子量8000で両末端が水酸基のポリエチレングリコール(PEG)3部、L−ラクチド98部、オクチル酸錫100ppm、チバガイギー社の酸化防止剤イルガノックス1010、0.05部を混合し、窒素雰囲気中188゜Cで15分間、2軸押出機中で溶融攪拌重合し、口金より押出し冷却チップ化後、140゜C窒素雰囲気中で4時間処理(固相重合)し、塩酸を0.1%含むアセトンで洗浄し、続いてアセトンで5回洗浄した後乾燥して、ポリ乳酸とPEGのブロック共重合ポリマーP1を得た。ポリマーP1は、分子量14.8万、PEG成分の含有率約3%、融点174゜C、十分に配向結晶化したときの溶融吸熱量は55J/gで、融点、結晶性などはポリ乳酸ホモポリマーとほぼ同じだが、溶融流動性や延伸性に優れ、溶融複合紡糸が容易で、延伸糸の沸騰水による収縮率は、多くの場合、10〜15%程度である。
【0030】
ポリブチレンサクシネート(PBS)とポリブチレンアジペート(PBA)とのモル比4/1のランダム共重合物で、両末端が水酸基で分子量12.5万、融点93℃のもの10部、L−ラクチド91部、オクチル酸錫90ppmを混合し、以下上記ポリマーP1と同様に重合して、ポリ乳酸と上記PBS/PBA共重合物との約9/1のブロック共重合物P2を得た。ポリマーP2は分子量13.5万、DSCによる融点および溶融吸熱量は174℃、45J/gで、ポリ乳酸の変性はわずかであるが、PBS/PBA共重合物との親和性はかなり改善されている。ポリマーP2と上記PBS/PBA共重合物との2/1の混合物から得られる延伸糸の沸騰水による収縮率は、多くの場合、30〜70%程度である。L−ラクチド1モルに対してオクチルアルコール1/50モル、オクチル酸錫100ppmを混合し、以下ポリマーP1と同様に重合して得た、片末端に水酸基を持ち分子量6700のポリ乳酸をポリマーP3とする。180℃で溶融したポリマーP3に対し、等モルのヘキサンジイソシアネートを混合、反応させた後、得られた末端にイソシアネート基を持つプレポリマーに、片末端に水酸基を持ち分子量5500のポリジメチルシロキサンを等モル混合し、180℃の2軸押出機で溶融混合したのち、素子120を持つ静止混合器を通過させつつ30分間反応させて得た、ポリ乳酸/ポリジメチルシロキサン=約55/45のブロック共重合物をポリマーP4とする。
【0031】
ポリマーP2と上記PBS/PBA共重合物のペレットを2/1で混合し、220℃のスクリュウ押出機で溶融して送りつつ、それに対し220℃で溶融したポリマーP4を3%混合し、素子60個のケニックス型静止混合器でさらに混合した後、計量ポンプにより複合紡糸口金に供給した。一方、ポリマーP1をスクリュー押出機で220℃で溶融し、計量ポンプで複合紡糸口金に供給し、ポリマーP1を成分1とし、ポリマーP2、PBS/PBA共重合物、ポリマーP4の混合物を成分2とし、複合比4/1(体積比)で図2のような放射型に複合し、直径0.20mmのオリフィスから紡出し、空気中で冷却、オイリングしながら1500m/minの速度で巻取り、80℃で3,9倍に延伸し続いて緊張下100℃熱処理して、75デニール/25フイラメントの延伸糸F1を得た。比較のため、延伸糸F1と同様にして、但しシリコン化合物ポリマーP4は用いないで得た複合繊維を延伸糸F2(比較例)とする。
【0032】
延伸糸F1を用いて丸編物を製造し、それを沸騰水に投入し15分間煮沸した後取り出し、乾燥後、サンドペーパーを巻付けた回転ロールに接触させて、起毛編物K1を得た。本発明繊維から得られた編物K1中の立毛繊維は、殆ど分割されており、編物は極めて柔らかい触感を持っていた。同様に、比較例の延伸糸F2から得た編物を煮沸、乾燥、起毛して得た起毛編物K2の中の立毛繊維は、殆ど分割されておらず、編物K2の触感は硬いものであった。
【0033】
[実施例2]
上記ポリマーP2と同様にして、但し末端に水酸基を持つ分子量12.8万、融点60℃のポリカプロラクトン(PCL)10部に、L−ラクチド91部を反応させて得たポリ乳酸/PCL=約9/1のブロック共重合ポリマーをP5とする。ポリマーP5の分子量は11.2万、DSCによる融点及び溶融吸熱量は、169℃、45J/gである。ポリマーP5と上記PCLの3/1の混合物から得られる延伸糸の沸騰水による収縮は、多くの場合、30〜50%程度である。実施例1の複合繊維F1と同様にして、但しポリマーP2の代わりに上記ポリマーP5を用いて得た複合繊維をF3とする。複合繊維F3を用い、以下実施例1の起毛編物K1と同様にして、起毛編物K3を得た。本発明による起毛編物K3は、立毛が分割された細い繊維からなり、極めて柔らかい触感を持っていた。
【0034】
【発明の効果】
本発明によって、自然環境中で分解可能であり、加熱や機械的手段によって分割可能な複合繊維が初めて得られた。本発明複合繊維からは、極めて柔らかく高性能な編織物、不織布、人工スエード、人工皮革、その他の繊維構造物が得られ、衣料、非衣料(例えば高性能ワイピングクロス、カーテン、椅子張りなど)、産業資材(例えば高性能フィルター、吸水材、吸油材など)などの分野に、その特長や特性を生かして応用することが出来る。特に、農業、園芸、土木、水産、機械工業、包装、家庭用品などの分野で使い捨てされるもの、自然分解することが必要な用途に極めて有用で、環境保護にも大きく貢献することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例を示す3層並列型複合繊維の横断面図である。
【図2】 本発明の実施例を示す5層放射型複合繊維の横断面図である。
【図3】 本発明の実施例を示す9層放射型複合繊維の横断面図である。
【図4】 本発明の実施例を示す9層並列型複合繊維の横断面図である。
【図5】 本発明の実施例を示す花弁状放射型複合繊維の横断面図である。
【図6】 本発明の実施例を示す並列型と放射型が組合わされた複合繊維の横断面図である。
【図7】 本発明の実施例を示す非円形放射型複合繊維の横断面図である。
【図8】本発明の実施例を示す非円形並列型複合繊維の横断面図である。
【図9】本発明の実施例を示す中空放射型複合繊維の横断面図である。
【図10】結晶性ポリマーのDSC曲線の例である。
【符号の説明】
1重合体[A] 2組成物[B] 3中空部
4ガラス転移によるベースラインの変化
5結晶化による発熱ピーク 6溶融による吸熱ピーク
Claims (4)
- 下記の項目(1)、(2)、(3)及び(4)の全てを満足する脂肪族ポリエステル系複合繊維。
(1)融点140℃以上の脂肪族ポリエステルの結晶性重合体[A]と、融点140℃以上の結晶性脂肪族ポリエステル(H)と融点120℃以下且つガラス転移点が30℃以下の脂肪族ポリエステル(L)とが混合されている重合体組成物[B]とが、単繊維内で複合されている。
(2)重合体[A]と重合体組成物[B]の一方または双方が、ポリ有機シロキサン成分を0.05重量%以上含有する。
(3)横断面において、重合体組成物[B]が重合体[A]を少なくとも2つの部分に分離している。
(4)重合体[A]と重合体組成物[B]の双方が、繊維の表面の一部を占める - 結晶性脂肪族ポリエステル重合体(1)が、「ポリ乳酸、ポリ3−ヒドロキシブチレート、ポリグリコリド及びそれらを主成分とする変性ポリエステル」の群から選ばれたものであり、ポリ有機シロキサン成分が「アルキル基及びアリール基」の群から選ばれたすくなくとも1種の基をもつポリシロキサンである、請求項1記載の複合繊維。
- 複合構造が、「放射型、並列型、及びそれらの組合わせ」の群から選ばれたものである、請求項1記載の複合繊維。
- 請求項1〜3記載の複合繊維を少なくとも一部に用い、且つ該複合繊維を分割したものである繊維および繊維構造物。
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