JP5038920B2 - 吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法および吸水性ポリ乳酸繊維構造体および繊維製品 - Google Patents
吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法および吸水性ポリ乳酸繊維構造体および繊維製品 Download PDFInfo
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Description
なお、繊維構造体において、撥水剤を部分的に付着させることにより吸水速度を高めることは特許文献4などにより知られている。
かつ、前記ポリ乳酸繊維の繊維強度が2.3cN/dtex以上であり、
かつ、前記ポリ乳酸繊維が、前記ポリ乳酸組成物を溶融紡糸し未延伸糸を得る工程および未延伸糸を70〜140℃で延伸糸を得る工程および延伸糸を170〜220℃で熱処理する工程により得られた繊維であるなることを特徴とする吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。」が提供される。
その際、該吸水性ポリ乳酸繊維構造体において、JIS L1018A法(滴下法)により測定した吸水速度が5秒以下であることが好ましい。
本発明で用いるポリL−乳酸(A成分)は、主としてL−乳酸単位からなる。L−乳酸単位はL−乳酸由来の繰り返し単位である。ポリL−乳酸(A成分)は、好ましくは90〜100モル%、より好ましくは95〜100モル%、さらに好ましくは98〜100モル%のL−乳酸単位を含有する。他の繰り返し単位としてD−乳酸単位、乳酸以外の単位がある。D−乳酸単位および乳酸以外の単位は、好ましくは0〜10モル%、より好ましくは0〜5モル%、さらに好ましくは0〜2モル%である。
ポリL−乳酸(A成分)において、重量平均分子量が5万〜30万(より好ましくは10万〜25万)であることが好ましい。
ポリD−乳酸(B成分)において、重量平均分子量が5万〜30万(より好ましくは10万〜25万)であることが好ましい。
X1−P(=O)m(OH)n(OX2)2−n (3)
式中、mは0または1、nは1または2、X1およびX2は各々独立に炭素数1〜20の置換基を有していても良い炭化水素基を表す。炭化水素基として、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等の炭素数1〜20のアルキル基が挙げられる。
R2、R3は、各々独立に水素原子または炭素数1〜12のアルキル基を表す。炭素数1〜12のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、n−ブチル基、sec−ブチル基、iso−ブチル基、tert−ブチル基、アミル基、tert−アミル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、iso−オクチル基、tert−オクチル基、2−エチルヘキシル基、ノニル基、iso−ノニル基、デシル基、iso−デシル基、tert−デシル基、ウンデシル基、ドデシル基、tert−ドデシル基などが挙げられる。
M1は、Na、K、Liなどのアルカリ金属原子またはMg、Ca等のアルカリ土類金属原子を表す。pは1または2を表す。
式(1)で表される燐酸エステル金属塩のうち好ましいものとしては、例えばR1が水素原子、R2、R3がともにtert−ブチル基のものが挙げられる。
M2は、Na、K、Liなどのアルカリ金属原子またはMg、Ca等のアルカリ土類金属原子を表す。pは1または2を表す。
式(2)で表される燐酸エステル金属塩のうち好ましいものとしては、例えば、R4、R6がメチル基、R5がtert−ブチル基のものが挙げられる。燐酸エステル金属塩として、(株)ADEKA製の商品名、NA−11が挙げられる。燐酸エステル金属塩は公知の方法により合成することができる。
前記付着部面積比率は下記式で示されるものである。
付着部面積比率(%)=(付着部面積)/((付着部面積)+(非付着部面積))×100
ポリマーの重量平均分子量はGPC(カラム温度40℃、クロロホルム)により、ポリスチレン標準サンプルとの比較で求めた。
理化学電気社製ROTA FLEX RU200B型X線回折装置用いて透過法により、以下の条件でX線回折図形をイメージングプレートに記録した。得られたX線回折図形において赤道方向の回折強度プロファイルを求め、ここで2θ=12.0°、20.7°、24.0°付近に現れるステレオコンプレックス結晶に由来する各回折ピークの積分強度の総和ΣISCiと、2θ=16.5°付近に現れるホモ結晶に由来する回折ピークの積分強度IHMから下式に従いステレオ化率(Sc化率)を求めた。尚、ΣISCiならびにIHMは図1に示すように、赤道方向の回折強度プロファイルにおいてバックグランドや非晶による散漫散乱を差し引くことによって見積もった。
X線源: Cu−Kα線(コンフォーカル ミラー)
出力: 45kV×70mA
スリット: 1mmΦ〜0.8mmΦ
カメラ長: 120mm
積算時間: 10分
サンプル: 長さ3cm、35mg
Sc化率=ΣISCi/(ΣISCi+IHM)×100
ここで、ΣISCi=ISC1+ISC2+ISC3
ISCi(i=1〜3)はそれぞれ2θ=12.0°、20.7°、
24.0°付近の各回折ピークの積分強度
TAインストルメンツ製 TA−2920示差走査熱量測定計DSCを用いた。
測定は、試料10mgを窒素雰囲気下、昇温速度10℃/分で室温から260℃まで昇温した。第一スキャンで、ホモ結晶融解ピーク、ホモ結晶融解(開始)温度、ホモ結晶融解エンタルピーおよびステレオコンプレックス結晶融解ピーク、ステレオコンプレックス結晶融解(開始)温度およびステレオコンプレックス結晶融解エンタルピーを求めた。
オリエンティック社製「テンシロン」(商品名)を用い、測定対象の繊維構造体から無作為に10本の対象単糸(フィラメント)を抜き取り、糸試料長50mm(チャック間長さ)、伸長速度500mm/分の条件で歪−応力曲線を雰囲気温度20℃、相対湿度65%条件下で測定し、破断点での応力と伸びから強度(cN/本)を求めた後、この強度を繊度で割って繊維強度(cN/dtex)とした。
まず、アクリル板上に水0.3ccをおき、10cm四角に裁断した織編物をその上にのせ、2.9mN/cm2(0.3gf/cm2)の荷重をかけながら30秒間織編物に十分吸水させた後、男女各5名ずつ計10名のパネラー上腕部にその吸水させた織編物をのせ、ぬれ感の官能評価を行った。評価は、ぬれ感の点で極少(最良)、少、中、大の4段階に評価した。なお、アクリル板上においた0.3mlの水量は、10cm角の布帛全面にぬれ拡がるに十分な量であった。
まず、10cm四角に裁断した織編物の初期質量(A)を測定し、その織編物を32℃一定の水平に置かれた恒温板上にのせ、織編物裏面から定量ポンプで0.2cc/分の速度で10分間送水し、布帛に過剰な水分を与える。10分後に送水を停止し、この時の織編物質量(B)を測定し、32℃一定の恒温室に間放置する。10分間の放置後、再び織編物質量(C)を測定し、以下の式によって乾燥性の評価を行った。
乾燥性(%)=((B−C)/(B−A))×100
なお、これで表される乾燥性は0〜100までの値であり、数値が大きいほどより乾燥性が高いことを表す。ここに示した乾燥性評価法は、運動開始と共に発汗し始め、運動終了後発汗が止まることを想定した実験系評価法であり、織編物に吸水される汗量が200g/m2・hr程度の運動を1時間行い、その後10分間休息したことを想定したものである。布帛に吸水される汗量が200g/m2・hr程度の運動とは、バスケットボールやテニス、ランニング等の運動を1時間程度真剣に行ったと考えれば良く、通常市販の綿Tシャツを上衣に着用していた場合、綿Tシャツは汗でぐっしょりぬれた状態となる。
JIS L1018A法(滴下法)の吸水速度に関する試験方法に準じて測定した。水平な試料面に滴下された1滴の水滴が吸収される時間を示した。
通常の家庭洗濯機で洗濯を行い、初期の性能から半減した際の洗濯回数を評価した。
30cm四角の織編物を男女各5名ずつ計10名のパネラーが目隠しした状態で官能評価を行った。ソフト性の点から、ソフト(最良)、ややソフト、ややかたい、かたいの4段階に評価した。
織物については、その厚さをJIS L 1096−1998、6.5の厚さ測定法により、編物については、その厚さをJIS L 1018−1998、6.5の厚さ測定法により測定する。
接触角測定装置(エルマ販売(株)製)により、バインダー樹脂と通常のポリエチレンテレフタレート繊維との接触角を測定した。
Lラクチド(株式会社武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部に対し、オクチル酸スズを0.005重量部加え、窒素雰囲気下、攪拌翼のついた反応機にて、180℃で2時間反応し、オクチル酸スズに対し1.2倍当量の燐酸を添加しその後、13.3kPaで残存するラクチドを除去し、チップ化し、ポリL−乳酸を得た。
得られたL−乳酸の重量平均分子量は15万、ガラス転移点(Tg)63℃、融点は180℃であった。
Dラクチド(株式会社武蔵野化学研究所製、光学純度100%)100重量部に対し、オクチル酸スズを0.005重量部加え、窒素雰囲気下、攪拌翼のついた反応機にて、180℃で2時間反応し、オクチル酸スズに対し1.2倍当量の燐酸を添加しその後、13.3kPaで残存するラクチドを除去し、チップ化し、ポリD−乳酸を得た。
得られたポリD−乳酸の重量平均分子量は15万、ガラス転移点(Tg)63℃、融点は180℃であった。
製造例1で得られたポリL−乳酸ならびに製造例2のポリD−乳酸を各50重量部と、リン酸エステル金属塩(株式会社ADEKA(旧:旭電化工業株式会社)製アデカスタブNA−11)0.5重量部を230℃で溶融混練し、ポリL−乳酸ならびにポリD‐乳酸の合計100重量部あたりカルボジイミドとして日清紡(株)製カルボジライトLA−1を0.7重量部、第一供給口より供給しシリンダー温度230℃で混練押出して、水槽中にストランドを取り、チップカッターにてチップ化してステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂を得た。得られたステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂のMwは13.5万、融点(Tm)は224℃、ステレオ化率は100%であった。
前記、製造例3で得られたステレオコンプレックスポリ乳酸樹脂を110℃で2時間、150℃で5時間乾燥し樹脂の水分率を80ppmとしたあと0.27φmmの吐出孔36ホールを有する紡糸口金を用いて、紡糸温度255℃で8.35g/分の吐出量で紡糸した後に500m/分の速度で未延伸糸を巻き取った。巻き取られた未延伸糸を延伸機にて予熱80℃で4.9倍に延伸し延伸糸を巻き取った後、180℃で熱処理を行い、さらに仮撚捲縮加工を施した。紡糸工程、延伸工程での工程通過性は良好であり、得られた仮撚捲縮加工糸は繊度190dTex/48filのマルチフィラメント(単繊維横断面形状は丸断面)であり、DSC測定において、単一の融解ピークを有し、該融解ピーク温度(融点)が224℃であり、ステレオ化率100%であった。
・水 91.6重量%
・ フッ素系撥水剤 8重量%
(旭硝子(株)製「アサヒガードAG710」)
・ メラミン系バインダー樹脂 0.3重量%
(住友化学(株)製「スミテックス レジンM−3」 接触角67.5度)
・ 触媒 0.1重量%
(スミテックス アクセレーター ACX)
得られた織物において、経糸密度140本/2.54cm、生機の緯糸密度180本/2.54cm、厚み0.5mm、ぬれ感中〜少、吸水性1.4秒、乾燥性72%、洗濯耐久性30回、風合いややかたい、織物に含まれるポリ乳酸繊維の繊維強度強度3.6cN/dTexであった。
実施例1において、緯糸として、微細孔形成剤として3−カルボメトキシ・ベンゼンスルホン酸Na−5−カルボン酸Na(テレフタル酸ジメチルに対して1.3モル%)を含むポリエチレンテレフタレートからなる総繊度190dtex/48filの仮撚捲縮加工糸(1:1使い)に変更し、染色加工の直前に、濃度35g/リットルの水酸化ナトリウム水溶液中(温度95℃)でアルカリ減量加工することにより単糸繊維表面に深さ約0.01〜10μmの凹凸を形成すること以外は実施例1と同様にした。
得られた織物において、経糸密度140本/2.54cm、生機の緯糸密度180本/2.54cm、厚み0.5mm、ぬれ感極少、吸水性0.3秒、乾燥性89%、洗濯耐久性50回、風合いソフトであった。
実施例1において、緯糸として用いた仮撚捲縮加工糸の単繊維横断面形状を図2(b)に示すような四つ山扁平形状に変更すること以外は実施例1と同様にした。
得られた織物において、経糸密度140本/2.54cm、生機の緯糸密度180本/2.54cm、厚み0.5mm、ぬれ感極少、吸水性0.25秒、乾燥性90%、洗濯耐久性45回、風合いソフトであった。
実施例1において、市松格子状パターンの四角形のサイズを0.4mm×0.4mmに変更すること以外は実施例1と同様にした。
得られた織物において、経糸密度140本/2.54cm、生機の緯糸密度180本/2.54cm、厚み0.5mm、ぬれ感中、吸水性1.5秒、乾燥性42%、洗濯耐久性5回、風合いややかたいであった。
実施例1において、市松格子状パターンの四角形のサイズを3mm×3mm(塗布部面積比率50%)に変更すること以外は実施例1と同様にした。
得られた織物において、経糸密度140本/2.54cm、生機の緯糸密度180本/2.54cm、厚み0.5mm、ぬれ感中、吸水性1.8秒、乾燥性43%、洗濯耐久性5回、風合いややかたいであった。
実施例1において、使用する繊維すべてを通常のポリエチレンテレフタレートに変更すること以外は実施例1と同様にした。
得られた織物において、経糸密度140本/2.54cm、生機の緯糸密度180本/2.54cm、厚み0.5mm、ぬれ感極少、吸水性2.4秒、乾燥性86%、洗濯耐久性45回、風合いソフトと、吸水性の点で実施例1で得られたものより劣るものであった。
燐酸エステル金属塩として、アルミニウムビス(2,2’―メチレンビス(4,6−ジ第3ブチルフェニル)ホスフェート)ハイドロオキサイド(株式会社ADEKA(旧:旭電化工業株式会社)製アデカスタブNA−21)を0.5重量部用いる以外は実施例1と同じ操作を行ったところ、紡糸の際に昇華物が激しく発生し、紡糸することが困難であった。
実施例1において、リン酸エステル金属塩の含有量を0重量部に変更すること以外は実施例1と同様にした。得られた織物において、織物に含まれるポリ乳酸繊維の繊維強度強度1.8cN/dTexであった。
Claims (11)
- ポリ乳酸繊維を含むポリ乳酸繊維構造体に吸水加工を施す吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法であって、前記ポリ乳酸繊維が、(i)ポリL−乳酸(A成分)、(ii)ポリD―乳酸(B成分)および(iii)A成分とB成分との合計100重量部当たり0.05〜5重量部の下記式(1)または(2)で表される燐酸エステル金属塩(C成分)を含有するポリ乳酸組成物からなり、
かつ、前記ポリ乳酸繊維の繊維強度が2.3cN/dtex以上であり、
かつ、前記ポリ乳酸繊維が、前記ポリ乳酸組成物を溶融紡糸し未延伸糸を得る工程および未延伸糸を70〜140℃で延伸糸を得る工程および延伸糸を170〜220℃で熱処理する工程により得られた繊維であることを特徴とする吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 前記ポリ乳酸組成物が、ポリL−乳酸成分(A成分)とポリD−乳酸成分(B成分)との合計100重量部当たり0.1〜5重量部のカルボキシル末端封止剤を含有してなる、請求項1に記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 前記ポリ乳酸繊維構造体に他の繊維としてポリエステル繊維が含まれる、請求項1または請求項2に記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 前記ポリ乳酸繊維および/または前記ポリエステル繊維の単繊維横断面形状が異型である、請求項1〜3のいずれかに記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 前記ポリ乳酸繊維および/または前記ポリエステル繊維の単繊維表面にボイドおよび/またはクラックを有する、請求項1〜4のいずれかに記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 前記ポリ乳酸繊維構造体が織物または編物である、請求項1〜5のいずれかに記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 吸水加工に引き続き、繊維構造体の片面にのみ撥水加工を施すことにより、ポリ乳酸繊維構造体の片面にのみ撥水剤を付着させる、請求項6に記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 多角形が角部で連続する部分を有するパターンで、撥水剤が繊維構造体の片面に部分的に付着している、請求項7に記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体の製造方法。
- 請求項1〜8のいずれかに記載された製造方法により製造された吸水性ポリ乳酸繊維構造体。
- JIS L1018A法(滴下法)により測定した吸水速度が5秒以下である、請求項9に記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体。
- 請求項9〜10のいずれかに記載の吸水性ポリ乳酸繊維構造体を用いてなる、スポーツ衣料、インナー衣料、紳士衣料、婦人衣料からなる群より選択されるいずれかの繊維製品。
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