WO2024090257A1 - マルチフィラメント、及び、その製造方法 - Google Patents

マルチフィラメント、及び、その製造方法 Download PDF

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WO2024090257A1
WO2024090257A1 PCT/JP2023/037324 JP2023037324W WO2024090257A1 WO 2024090257 A1 WO2024090257 A1 WO 2024090257A1 JP 2023037324 W JP2023037324 W JP 2023037324W WO 2024090257 A1 WO2024090257 A1 WO 2024090257A1
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multifilament
gas
raw
poly
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PCT/JP2023/037324
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友梨奈 井野
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株式会社カネカ
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08Melt spinning methods
    • D01D5/088Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/78Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products
    • D01F6/84Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolycondensation products from copolyesters

Definitions

  • the present invention relates to a multifilament and its manufacturing method.
  • the carbon dioxide released when these biodegradable plastics made from plant-derived raw materials are burned is the same carbon dioxide that was originally in the air, so there is no increase in the amount of carbon dioxide in the atmosphere. This is called carbon neutral, and is considered important under the Kyoto Protocol, which set targets for reducing carbon dioxide emissions, and active use of these plastics is desired.
  • biodegradable plastics that are produced by microorganisms using plant-derived raw materials as a carbon source.
  • Patent Documents 1 to 3 disclose methods for producing a multifilament having a plurality of single yarns. Furthermore, Patent Document 1 discloses that a multifilament having a plurality of single yarns containing polyhydroxyalkanoate is obtained by a melt extrusion method. Specifically, the manufacturing method described in Patent Document 1 includes a step (A) of obtaining four raw yarns by heating and melting a raw material composition and discharging the molten raw material composition from four discharge holes, and a step (B) of obtaining the multifilament by drawing the four raw yarns.
  • the average fineness of the single yarns in a multifilament is small.
  • the present inventors have found that when attempting to produce a multifilament having a small average single yarn fineness, the raw yarns may break, making it impossible to produce a multifilament, or the single yarns may fuse together.
  • the first object of the present invention is to provide a method for producing a multifilament that can suppress breakage of the raw yarn and suppress fusion between the single yarns, despite the small average fineness of the single yarns.
  • the second object of the present invention is to provide a multifilament that has a small average fineness of the single yarns and suppresses fusion between the single yarns.
  • the first aspect of the present invention is a method for producing a multifilament, comprising the steps of: obtaining a multifilament having a plurality of single yarns by a melt spinning method using a spinning nozzle having a plurality of discharge holes; a step (A) of obtaining a molten material by heating a raw material composition to melt it, and discharging the molten material from the discharge hole to obtain a plurality of raw yarns in a molten state; and (B) blowing gas onto the plurality of raw yarns,
  • the raw material composition contains a poly(3-hydroxyalkanoate) resin
  • the step (B) includes a step (B1) of blowing a first gas onto the plurality of raw yarns in a molten state to cool the plurality of raw yarns, and a step (B2) of blowing a second gas onto the plurality of raw yarns cooled in the step (B1),
  • the temperature of the first gas is set to (Tc-45°C)
  • the second aspect of the present invention is a multifilament having a plurality of single yarns,
  • the single yarn contains a poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin,
  • the average fineness of the single yarn is 15 dtex or less
  • the present invention relates to a multifilament having a fusion rate of the single yarn of 10% or less.
  • breakage of the raw yarn can be suppressed and fusion of the single yarns to each other can be suppressed, even though the average fineness of the single yarns is small.
  • a multifilament can be provided in which the average value of the single yarn fineness is small and fusion between the single yarns is suppressed.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus used in step (A) and step (B) of the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of an apparatus used in step (C) of the first embodiment.
  • FIG. 11 is a schematic diagram of an apparatus used in a second embodiment.
  • the method for producing a multifilament according to the present embodiment is a method for obtaining a multifilament having a plurality of single yarns by a melt spinning method using a spinning nozzle having a plurality of discharge holes.
  • the method for producing a multifilament according to the present embodiment includes a step (A) of obtaining a molten material by heating and melting a raw material composition, and discharging the molten material from the discharge hole to obtain a plurality of raw yarns in a molten state, and a step (B) of blowing a gas onto the plurality of raw yarns.
  • the raw material composition contains a poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the step (B) includes a step (B1) of cooling the plurality of raw yarns by blowing a first gas onto the plurality of raw yarns in a molten state, and a step (B2) of blowing a second gas onto the plurality of raw yarns cooled in the step (B1).
  • the temperature of the first gas is set to (Tc-45° C.) to (Tc-30° C.), where Tc is the crystallization temperature of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the temperature of the second gas is set to be higher than the temperature of the first gas, and is set to be in the range of (Tc-30° C.) to (Tc-10° C.).
  • the average fineness of the single yarn is 15 dtex or less.
  • the yarn By setting the temperature of the first gas to (Tc-30° C.) or lower, breakage of the raw yarn can be suppressed.
  • the temperature of the first gas By setting the temperature of the first gas to (Tc-30°C) or lower, the yarn is sufficiently cooled. This is believed to shorten the time during which the yarn is in a molten state, making the yarn less likely to break.
  • the yarn has excellent flexibility (the elongation viscosity of the yarn is low), making it less likely to break when taken up by the take-up roll described below.
  • the temperature of the first gas by setting the temperature of the first gas to be equal to or higher than (Tc-45° C.), fusion between the single yarns can be suppressed. It is believed that by setting the temperature of the first gas to (Tc-45°C) or higher, the poly(3-hydroxyalkanoate) resin constituting the raw yarn is easily crystallized, and fusion between the raw yarns is suppressed, and as a result, fusion between the single yarns is suppressed.
  • the temperature of the second gas to (Tc-10° C.) or lower
  • breakage of the raw yarn can be suppressed.
  • the temperature of the first gas to (Tc-10°C) or lower
  • excessive crystallization of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin constituting the raw yarn can be suppressed.
  • the raw yarn has excellent flexibility (low elongation viscosity of the raw yarn) and is less likely to break when taken up by the take-up roll described below.
  • the temperature of the second gas by setting the temperature of the second gas to be equal to or higher than (Tc-30° C.), fusion between the single yarns can be suppressed. It is believed that by setting the temperature of the second gas to (Tc-30°C) or higher, the poly(3-hydroxyalkanoate) resin constituting the raw yarn is easily crystallized, and fusion between the raw yarns is suppressed, and as a result, fusion between the single yarns is suppressed.
  • the method for producing the multifilament according to this embodiment further includes, after step (B), step (C) of obtaining the multifilament by drawing the multiple raw yarns.
  • the raw material composition contains a polymer component and an additive.
  • the polymer component includes a poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin.
  • the polymer component may contain other polymers in addition to the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin is a polyester having 3-hydroxyalkanoic acid as a monomer. That is, the poly(3-hydroxyalkanoate) resin is a resin containing 3-hydroxyalkanoic acid as a constituent unit.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin is a biodegradable polymer.
  • biodegradability refers to the property of being decomposed into low molecular weight compounds by microorganisms in nature.
  • the presence or absence of biodegradability can be determined based on tests suitable for each environment, such as ISO 14855 (compost) and ISO 14851 (activated sludge) under aerobic conditions, and ISO 14853 (aqueous phase) and ISO 15985 (solid phase) under anaerobic conditions.
  • the decomposition ability of microorganisms in seawater can be evaluated by measuring the biochemical oxygen demand.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin includes a homopolymer and/or a copolymer.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin preferably contains a structural unit represented by the following formula (1).
  • [-CHR-CH 2 -CO-O-] (1) (In the formula (1), R represents an alkyl group represented by C p H 2p+1 , and p represents an integer of 1 to 15.)
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin is preferably a resin containing 3-hydroxybutyrate as a constituent unit (poly(3-hydroxybutyrate) resin).
  • the poly(3-hydroxybutyrate) resin includes a homopolymer and/or a copolymer.
  • poly(3-hydroxyalkanoate) resins containing 3-hydroxybutyrate as a constituent unit examples include P3HB, P3HB3HH, P3HB3HV, P3HB4HB, poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctanoate), poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyoctadecanoate), and the like.
  • P3HB means poly(3-hydroxybutyrate) which is a homopolymer.
  • P3HB3HH means poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate).
  • P3HB3HV means poly(3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyvalerate).
  • P3HB4HB means poly(3-hydroxybutyrate-co-4-hydroxybutyrate).
  • P3HB has the function of promoting the crystallization of P3HB itself and poly(3-hydroxyalkanoate)-based resins other than P3HB, it is preferable that the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin contains P3HB.
  • poly(3-hydroxyalkanoate) resin from the viewpoint of achieving both excellent biodegradability and moldability, P3HB, P3HB3HH, P3HB3HV, P3HB4HB, and the like are preferred, but there are no particular limitations.
  • P3HB3HH is preferable from the viewpoint of increasing the strength of the multifilament according to this embodiment and improving the moldability.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin contains 3-hydroxybutyrate as a constituent unit in an amount of preferably 80 mol % or more, more preferably 85.0 mol % to 99.5 mol %, and even more preferably 85.0 mol % to 97.0 mol %.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin contains 80 mol % or more of 3-hydroxybutyrate as a constituent unit, the rigidity of the multifilament is increased.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin contains 99.5 mol % or less of 3-hydroxybutyrate as a constituent unit, the multifilament has excellent flexibility.
  • the content of 3-hydroxybutyrate units in poly(3-hydroxyalkanoate) resins can be determined by the method described in the examples below.
  • the polymer component may contain only one type of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin, or may contain two or more types of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the poly(3-hydroxyalkanoate) resin contains a copolymer (such as P3HB3HH), it may contain two or more types of copolymers having different average composition ratios of structural units.
  • the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin in the raw material composition is preferably 3.0 ⁇ 10 5 to 7.0 ⁇ 10 5 , more preferably 3.5 ⁇ 10 5 to 7.0 ⁇ 10 5 , even more preferably 4.0 ⁇ 10 5 to 7.0 ⁇ 10 5 , and most preferably 4.5 ⁇ 10 5 to 6.5 ⁇ 10 5 .
  • the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin in the raw material composition is 3.0 ⁇ 10 or more, the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin in the single yarn can be easily increased, and as a result, the strength of the multifilament can be easily increased.
  • the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin in the raw material composition is 7.0 ⁇ 10 5 or less, it becomes easy to mold the multifilament.
  • the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin in the raw material composition means the weight average molecular weight of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin in the raw material composition before it is melted by heating.
  • the weight average molecular weight is measured from the polystyrene equivalent molecular weight distribution by gel permeation chromatography (GPC) using chloroform as an eluent.
  • GPC gel permeation chromatography
  • a column suitable for measuring the molecular weight may be used.
  • the weight average molecular weight in this embodiment can be measured under the following conditions. Measuring device: Shimadzu 20A manufactured by Shimadzu Corporation Column: Shodex K-806M manufactured by Showa Denko Detector: RI detector Standard material: polystyrene Eluent: chloroform (HPLC grade) Flow rate: 1 mL / min Temperature: 40°C
  • the other polymers are preferably biodegradable.
  • biodegradable polymers examples include polycaprolactone, polylactic acid, polybutylene succinate, polybutylene succinate adipate, polybutylene adipate terephthalate, polyethylene succinate, polyvinyl alcohol, polyglycolic acid, unmodified starch, modified starch, cellulose acetate, chitosan, and poly(4-hydroxyalkanoate)-based resins.
  • the polycaprolactone is a polymer obtained by ring-opening polymerization of ⁇ -caprolactone.
  • the polymer component may contain one type of other polymer, or may contain two or more types of other polymers.
  • the polymer component preferably contains 50% by weight or more, more preferably 80% by weight or more, and even more preferably 90% by weight or more of poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the raw material composition contains a biodegradable polymer, so even if the multifilament is discarded in the environment, it is easily decomposed in the environment, thereby reducing the burden on the environment.
  • the additives include, for example, crystal nucleating agents, lubricants, plasticizers, spinning oils, stabilizers (antioxidants, UV absorbers, etc.), colorants (dyes, pigments, etc.), inorganic fillers, organic fillers, antistatic agents, etc.
  • the raw material composition preferably contains a crystal nucleating agent.
  • the crystal nucleating agent is a compound that has the effect of promoting the crystallization of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin, and has a melting point higher than that of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • crystal nucleating agent examples include inorganic substances (boron nitride, titanium oxide, talc, layered silicate, calcium carbonate, sodium chloride, metal phosphate, etc.); sugar alcohol compounds derived from natural products (pentaerythritol, erythritol, galactitol, mannitol, arabitol, etc.); polyvinyl alcohol; chitin; chitosan; polyethylene oxide; aliphatic carboxylates; aliphatic alcohols; aliphatic carboxylate esters; dicarboxylic acid derivatives (dimethyl adipate, dibutyl adipate, diisodecyl adipate, dibutyl selenite, etc.); Examples of such compounds include cyclic compounds having, in the molecule, C ⁇ O and a functional group selected from NH, S, and O (such as indigo, quinacridone, and quinacridone magenta); sorbitol derivatives,
  • sugar alcohol compounds from the viewpoint of the effect of improving the crystallization rate of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin and from the viewpoint of compatibility and affinity with the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • sugar alcohol compounds polyvinyl alcohol, chitin, and chitosan are preferred.
  • pentaerythritol is preferred.
  • the crystal nucleating agent preferably has a crystal structure at room temperature (25° C.).
  • the crystal nucleating agent has a crystalline structure at room temperature (25° C.), which has the advantage of further promoting the crystallization of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the crystal nucleating agent having a crystal structure at room temperature (25° C.) is preferably in a powder form at room temperature (25° C.).
  • the average particle size of the crystal nucleating agent in powder form at room temperature (25° C.) is preferably 10 ⁇ m or less.
  • the content of the crystal nucleating agent in the raw material composition is preferably 0.05 parts by weight or more, more preferably 0.1 parts by weight or more, and even more preferably 0.5 parts by weight or more, relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin.
  • the content of the crystal nucleating agent in the raw material composition be 0.05 parts by weight or more relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin, there is an advantage in that the crystallization of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin can be further promoted.
  • the content of the crystal nucleating agent in the raw material composition is preferably 10 parts by weight or less, more preferably 8 parts by weight or less, and even more preferably 5 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin.
  • the content of the crystal nucleating agent in the raw material composition be 10 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin, when producing a multifilament from the melt, the viscosity of the melt can be reduced, which has the advantage of facilitating the production of the multifilament.
  • P3HB is a poly(3-hydroxyalkanoate) resin and can also function as a crystal nucleating agent. Therefore, when the raw material composition contains P3HB, the amount of P3HB is included in both the amount of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin and the amount of the crystal nucleating agent.
  • the raw material composition may contain a lubricant.
  • a lubricant examples include lauric acid amide, myristic acid amide, stearic acid amide, behenic acid amide, and erucic acid amide.
  • the content of the lubricant in the raw material composition is preferably 0.05 parts by weight or more, more preferably 0.1 parts by weight or more, and even more preferably 0.5 parts by weight or more, relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin.
  • the content of the lubricant in the raw material composition be 0.05 parts by weight or more relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin, there is an advantage in that the lubricity of the single yarn is excellent.
  • the content of the lubricant in the raw material composition is preferably 12 parts by weight or less, more preferably 10 parts by weight or less, further preferably 8 parts by weight or less, and most preferably 5 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin.
  • the content of the lubricant in the raw material composition be 12 parts by weight or less relative to 100 parts by weight of the poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin, there is an advantage in that the lubricant can be inhibited from bleeding out onto the surface of the multifilament.
  • Second drawing method sequential drawing method
  • the method for producing a multifilament according to the first embodiment will be described with reference to Figs. 1 and 2, taking as an example a method for producing a multifilament by a successive drawing method (also referred to as a "second drawing method").
  • multiple strands of the raw yarn are wound around a winding roll section, and the multiple strands of the raw yarn wound around the winding roll section are stretched.
  • Step (A) In the step (A), first, materials are dry-blended to obtain a raw material composition, and the raw material composition is melt-kneaded in an extruder to obtain pellets. Then, as shown in FIG. 1, the pellets are charged into raw material charging section 101 . Next, the pellets fed from the raw material feed section 101 are heated and melted in a kneading extruder 102 to obtain a molten material that is a molten raw material composition.
  • the kneading extruder 102 is a screw extruder.
  • the kneading extruder 102 may be a single screw extruder or a twin screw extruder.
  • a spinning nozzle 104 having a plurality of discharge holes is used to discharge the molten material obtained in the kneading extruder 102 from the plurality of discharge holes, thereby obtaining a plurality of molten raw yarns 100A.
  • the flow rate of the molten material discharged from the multiple discharge holes of the spinning nozzle 104 is adjusted by a gear pump 103 .
  • the temperature of the spinning nozzle 104 is, for example, 140 to 180°C.
  • the spinning nozzle 104 has a plurality of discharge holes, preferably 30 or more, more preferably 30 to 10,000, and further preferably 30 to 5,000.
  • the shape and size of each nozzle hole are selected according to the properties required for the multifilament (for example, appearance, fineness, strength, cross-sectional shape, etc.).
  • the ejection holes have substantially the same shape and substantially the same area.
  • the area of each discharge hole is preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 20 mm 2 , and more preferably 5.0 ⁇ 10 ⁇ 3 to 10 mm 2 .
  • the speed at which the molten material is discharged from the spinning nozzle 104 (hereinafter also referred to as the "spinning nozzle flow rate”) is preferably 0.02 m/min to 20 m/min, more preferably 0.05 m/min to 10 m/min, and even more preferably 0.1 m/min to 5.0 m/min.
  • a spinning oil may be applied to the surface of each of the cooled raw yarns 100A from the standpoint of preventing adjacent single yarns from fusing together and preventing adjacent single yarns from separating due to static electricity.
  • the spinning oil include cationic surfactants, anionic surfactants, nonionic surfactants, refined esterified oils, mineral oils, poly(oxyethylene) alkyl ethers, silicone oils, paraffin waxes, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the spinning oil is preferably silicone oil.
  • the spinning oil is preferably an anionic surfactant or a nonionic surfactant.
  • a spinning oil containing silicone oil and an anionic surfactant for example, "Polymax FKY" manufactured by Marubishi Chemical Co., Ltd.
  • Step (B) gas is blown onto the plurality of raw yarns 100A.
  • gas examples include air, inert gases (nitrogen gas, argon gas, etc.), and water vapor.
  • gas is blown onto the plurality of raw yarns 100A in a box.
  • the spraying method include the circular method and the backside method.
  • the back surface method is a method in which the gas is blown onto a plurality of yarns from one direction within a box when viewed in the longitudinal direction of the yarns (a cross-sectional view of the yarns perpendicular to the longitudinal direction of the yarns).
  • the circular method uses a box having a cylindrical side wall, and blows gas into the cylindrical box in a spiral shape along the inner circumferential surface of the cylindrical side wall, thereby blowing the gas onto the multiple raw yarns.
  • the flow direction of the raw yarns is approximately parallel to the virtual axis of the cylindrical side wall.
  • the box may have a cylindrical punched metal on the inside of the cylindrical side wall, and may further have a cylindrical mesh (e.g., 80 mesh) on the inside of the cylindrical punched metal.
  • the outer diameter of the cylindrical punched metal is smaller than the inner diameter of the cylindrical side wall.
  • the outer diameter of the cylindrical mesh is smaller than the inner diameter of the cylindrical punched metal.
  • the blowing method is preferably the circular method, which can blow gas relatively uniformly onto the plurality of raw yarns, thereby suppressing variation in the fineness of the raw yarns.
  • step (B) it is preferable to discharge the gas that has come into contact with the raw yarn to the outside of the box in the direction of the flow of the raw yarn.
  • a straightening plate, a straightening fin, an ejector, a Venturi tube, a transvector manufactured by Nigi Co., Ltd., etc. can be used.
  • the process (B) includes a process (B1) of blowing a first gas onto the molten yarns 100A to cool the yarns, and a process (B2) of blowing a second gas onto the cooled yarns 100A.
  • a first gas is blown onto the plurality of raw yarns 100A in a molten state in a first box 105, thereby cooling the plurality of raw yarns 100A.
  • the temperature of the first gas is set to (Tc-45°C) to (Tc-30°C) (Tc: crystallization temperature of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin), preferably (Tc-40°C) to (Tc-30°C), and more preferably (Tc-38°C) to (Tc-33°C).
  • the crystallization temperature (Tc) of the poly(3-hydroxyalkanoate) resin can be measured in accordance with JIS K7121-1987 "Method for measuring transition temperature of plastics.” Specifically, a differential scanning calorimeter (e.g., DSC25 differential scanning calorimeter manufactured by TA Instruments) is used, and about 6.0 mg of a poly(3-hydroxyalkanoate) resin sample is filled into a measurement container, and the sample is heated and cooled between ⁇ 30° C. and 180° C. at a heating and cooling rate of 10° C./min under a nitrogen gas flow rate of 50 ml/min, and the temperature at the top of the exothermic peak during the second cooling is taken as the crystallization temperature. When there are two or more exothermic peaks, the peak top temperature of the exothermic peak having the largest peak area is taken as the crystallization temperature.
  • a differential scanning calorimeter e.g., DSC25 differential scanning calorimeter manufactured by TA Instruments
  • the gas temperature in steps (B1) and (B2) of this embodiment refers to the temperature of the gas when it comes into contact with the raw yarn 100A.
  • the velocity of the first gas is preferably 0.1 to 1.0 m/s, more preferably 0.15 to 0.6 m/s, and even more preferably 0.17 to 0.3 m/s.
  • the yarn 100A By setting the speed of the first gas to 0.1 m/s or more, the yarn 100A can be sufficiently cooled by the first gas. As a result, breakage of the yarn 100A can be further suppressed.
  • the yarn 100A By setting the speed of the first gas to 1.0 m/s or less, the yarn 100A can be prevented from being swayed by the first gas. This can prevent the yarn 100A from being broken due to shaking. In addition, the yarns 100A can be prevented from colliding with each other and fusing together due to the shaking, and as a result, fusing between the single yarns can be further prevented.
  • the distance between the discharge hole of the spinning nozzle 104 and the position where the gas comes into contact with the raw yarn 100A obtained by being discharged from the discharge hole in the step (B1) is determined by the required characteristics of the multifilament, but generally the shorter the distance the better.
  • the circular method is preferred as the spraying method in step (B1) from the viewpoint of suppressing the variation in fineness of the raw yarn 100A.
  • a second gas is blown onto the cooled raw yarns 100A in a second box 106.
  • the temperature of the second gas is made higher than the temperature of the first gas.
  • the temperature of the second gas is set to (Tc-30° C.) to (Tc-10° C.), preferably (Tc-27° C.) to (Tc-15° C.).
  • the velocity of the second gas is preferably 0.005 to 1.5 m/s, more preferably 0.05 to 1.0 m/s, and even more preferably 0.10 to 0.5 m/s.
  • the velocity of the second gas is 0.005 m/s or more
  • fusion between the single yarns can be further suppressed. It is believed that by setting the speed of the second gas to 0.005 m/s or more, the poly(3-hydroxyalkanoate) resin constituting the raw yarn 100A is easily crystallized, thereby suppressing fusion between the raw yarns 100A, and as a result, suppressing fusion between the single yarns.
  • the yarn 100A can be prevented from being swayed by the second gas. This can prevent the yarn 100A from being broken due to shaking.
  • the yarns 100A can be prevented from colliding with each other and fusing together due to the shaking, and as a result, fusing between the single yarns can be further prevented.
  • step (B2) it is preferable to warm the plurality of raw yarns 100A cooled in the step (B1) by blowing a second gas onto the plurality of raw yarns 100A.
  • a second gas is blown onto the multiple raw yarns 100A cooled in the step (B1) to warm the multiple raw yarns 100A. This makes it easier to adjust the temperature of the multiple raw yarns 100A compared to the case where the multiple raw yarns 100A are cooled in the step (B2), and as a result, it becomes easier to moderately crystallize the multiple raw yarns 100A.
  • the temperature of the second gas is made higher than the temperature of the first gas.
  • the temperature of the second gas minus the temperature of the first gas is preferably 5 to 25°C, more preferably 7 to 23°C, and further preferably 9 to 20°C.
  • the plurality of raw yarns 100A are taken up by a first take-up roll unit 107.
  • the first take-off roll section 107 is configured with two rolls. Note that the first take-off roll section 107 may be configured with one roll, or may be configured with three or more rolls.
  • the plurality of raw yarns 100A taken up by the first take-up roll unit 107 are wound up by a first winding roll unit 112.
  • a first conveying roll unit 108, a second conveying roll unit 109, a third conveying roll unit 110, and a fourth conveying roll unit 111 are used to convey the multiple raw yarns 100A taken up by the first take-up roll unit 107 to the first winding roll unit 112.
  • each transport roll section is configured with two rolls in FIG. 1, it may be configured with one roll or with three or more rolls.
  • the stretching ratio in the step (B) is preferably 1.5 times or less, more preferably 1.2 times or less, and further preferably 1.05 times or less.
  • the speed (m/min) of the take-up roll section used in step (B) is the length per unit time of the multiple raw yarns 100A taken up by the take-up roll section used in step (B) (in the first embodiment, the "first take-up roll section 107").
  • the speed of the transport roll section is the length per unit time of the multiple raw yarns 100A transported by the transport roll section.
  • the highest speed among the plurality of transport roll units is defined as the "speed of the transport roll unit.”
  • the stretching ratio in step (B) will be 1.0.
  • step (B) in FIG. 1 multiple strands of the raw yarn 100A are wound around the first winding roll unit 112.
  • multiple strands of the raw yarn 100A may be stored in a storage container to obtain raw yarn without being wound around the first winding roll unit 112.
  • Step (C) As shown in FIG. 2, in the step (C), a plurality of the raw yarns 100A are heated and stretched.
  • a plurality of the raw yarns 100A are taken up from the first winding roll unit 112 by a second take-up roll unit 113.
  • the plurality of raw yarns 100A taken up by the second take-up roll section 113 are drawn by a drawing roll section 114.
  • the plurality of raw yarns 100A drawn in the drawing roll section 114 are wound around a second winding roll section 116 to obtain a multifilament.
  • the raw yarns 100A drawn in the drawing roll section 114 may be transported while being heated in a heat treatment roll section 115.
  • the second take-off roll section 113 is configured with two rolls. Note that the second take-off roll section 113 may be configured with one roll, or may be configured with three or more rolls.
  • the plurality of raw yarns 100A are heated in the second take-up roll section 113.
  • the temperature of the second take-up roll section 113 is preferably 15°C or higher and lower than 60°C, more preferably 15 to 55°C, and further preferably 15 to 30°C. In addition, when the temperature of the environment in which the step (C) is carried out is 15° C. or higher, the multiple raw yarns 100A do not need to be heated in the second take-up roll section 113.
  • the stretching roll section 114 is composed of two rolls. Note that the stretching roll section 114 may be composed of one roll, or may be composed of three or more rolls.
  • the plurality of raw yarns 100A may or may not be heated in the stretching roll section 114.
  • the multiple raw yarns 100A are heated in the drawing roll section 114, thereby promoting crystallization of the polymer component contained in the multiple raw yarns 100A or improving the heat resistance of the polymer component.
  • the temperature of the stretching roll section 114 is preferably 30 to 100°C, and more preferably 40 to 90°C.
  • the heat treatment roll 115 is configured with two rolls.
  • the heat treatment roll 115 may be configured with one roll, or may be configured with three or more rolls.
  • the multiple raw yarns 100A are heated by the heat treatment roll 115, thereby promoting crystallization of the polymer component contained in the multiple raw yarns 100A or improving the heat resistance of the polymer component contained in the first single yarn.
  • the temperature of the heat treatment roll 115 is preferably 60 to 110°C, and more preferably 80 to 100°C.
  • the multiple raw yarns 100A are heated in the take-up roll section 113, the drawing roll section 114, and the heat treatment roll section 115.
  • the multiple raw yarns 100A may be heated appropriately.
  • a plurality of the raw yarns 100A may be heated in the raw yarn winding roll section 112.
  • a plurality of the raw yarns 100A may be heated in the second winding roll section 116 to obtain a multifilament.
  • the plurality of raw yarns 100A may be heated in all roll sections from the raw yarn winding roll section 112 to the second winding roll section 116.
  • the plurality of raw yarns 100A may be heated only in some of all roll sections from the raw yarn winding roll section 112 to the second winding roll section 116, and the plurality of raw yarns 100A may not be heated in the other roll sections.
  • the method of heating the polymer components of the multiple raw yarns 100A in step (C) of the first embodiment may be a method of heating the polymer components of the multiple raw yarns 100A by heating the rolls of the roll section.
  • the roll section may have a container for accommodating rolls and a liquid (such as water) that is accommodated in the container together with the rolls, and the heating method may be a method for heating the liquid to heat the polymer component of the multiple raw yarns 100A.
  • in-bath drawing may be performed.
  • the heating method may be a method of heating the polymer components of the multiple raw yarns 100A by blowing heated gas (e.g., air, etc.) onto the roll section or near the roll section. These heating methods may also be used in combination.
  • the stretching ratio in the step (C) is 1.5 times or more, preferably 1.7 times or more.
  • the stretching ratio in the step (C) is, for example, 3.0 times or less.
  • the relaxation rate calculated by the following formula is preferably 1 to 15%.
  • Relaxation rate (%) ((speed of the drawing roll unit 114 ⁇ speed of a take-up roll unit (in the first embodiment, “second take-up roll unit 116”) that takes up the plurality of raw yarns drawn by the drawing roll unit)/speed of a take-up roll unit that takes up the plurality of raw yarns drawn by the drawing roll unit) ⁇ 100
  • the speed (m/min) of the drawing roll section is the length of the multifilament to be drawn transported by the drawing roll section per unit time.
  • only one stretching roll section is used, but multiple stretching roll sections may be used.
  • the highest speed among the multiple stretching roll sections is defined as the "speed of the stretching roll section.”
  • the speed (m/min) of the take-up roll section used in the step (C) is the length per unit time of the multifilament to be drawn transported by the take-up roll section.
  • the speed (m/min) of the winding roll section which winds up the multiple raw yarns drawn by the drawing roll section is the length per unit time of the multiple raw yarns wound on the winding roll section.
  • the method for producing a multifilament according to the second embodiment is a method for producing a multifilament by a spin draw method.
  • the spin-draw method is a method in which a process from discharging a molten material from a plurality of nozzles to obtain a plurality of molten yarns to a process of drawing the plurality of yarns with a drawing roll section is carried out in a single process.
  • the spin-draw method is also called the "SDY method” or the "direct spinning drawing method.”
  • step (C) of the second embodiment as shown in FIG. 3, after the step (B2), a plurality of the raw yarns 100A are taken up by a take-up roll unit 207.
  • the multiple raw yarns 100A taken up by the take-up roll section 207 are drawn in three drawing roll sections (a first drawing roll section 208, a second drawing roll section 209, and a third drawing roll section 210).
  • the multiple yarns 100A drawn in the drawing roll section are wound in a winding roll section 212 to obtain a multifilament.
  • the plurality of raw yarns drawn in the drawing roll section may be transported in a take-off roll section 211.
  • the take-up roll section 207 is configured with two rolls, but it may be configured with one roll, or with three or more rolls.
  • each of the stretching roll sections 208, 209, and 210 is configured with two rolls in FIG. 3, it may be configured with one roll or with three or more rolls.
  • the temperature of each stretching roll section 208, 209, 210 is preferably 30 to 100°C, more preferably 40 to 90°C.
  • the spinning draft number (NDR) is preferably 50 or more, more preferably 80 or more.
  • the NDR is usually 5000 or less.
  • NDR speed of the take-up roll section (first take-up roll section) that first takes up the yarn from the spinning nozzle (m/min) / spinning nozzle flow rate (m/min)
  • the multifilament according to this embodiment has a plurality of single yarns.
  • the single yarn contains a poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the average fineness of the single yarn is 15 dtex or less.
  • the fusion rate of the single yarn is 10% or less.
  • the monofilament is formed from a resin composition.
  • the resin composition contains a polymer component and an additive.
  • the polymer component includes a poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin.
  • the polymer component may contain the above-mentioned other polymers in addition to the poly(3-hydroxyalkanoate) resin.
  • the additives include those exemplified as additives for the raw material composition.
  • the multifilament can be produced by the multifilament production method.
  • the weight average molecular weight of the resin composition is preferably 2.0 ⁇ 10 5 to 6.0 ⁇ 10 5 , and more preferably 2.3 ⁇ 10 5 to 4.0 ⁇ 10 5 , from the viewpoint of excellent processability when processing the multifilament to obtain a processed product.
  • the multifilament preferably has 30 or more single yarns, more preferably 30 to 300,000 single yarns, and even more preferably 50 to 300,000 single yarns.
  • the average fineness of the single yarn is 15 dtex or less, which allows the multifilament to be used in various applications, for example as a material for producing spun yarn.
  • the average fineness of the single yarn is preferably 0.5 dtex or more, and more preferably 1.0 dtex or more.
  • the average fineness of the single yarn is preferably 10 dtex or less, and more preferably 7.0 dtex or less.
  • the fusion rate of the single yarn is 10% or less, preferably 7% or less, more preferably 5% or less, and further preferably 3% or less.
  • the fusion rate of the single yarn is 10% or less, preferably 7% or less, more preferably 5% or less, and further preferably 3% or less.
  • the average fineness of the single yarn is 15 dtex or less, and the advantage of the thin single yarn is easily exhibited.
  • the processability is excellent when processing the multifilament to obtain a processed product.
  • the fusion rate of the single yarn be 10% or less, for example, when the multifilament is cut to produce staples, the staples can be produced with a high yield.
  • the fusion rate of the single yarn is preferably as small as possible, and may be, for example, 0.00%.
  • the maximum height roughness of the single yarn is preferably 0.10 to 0.50 ⁇ m, more preferably 0.12 to 0.42 ⁇ m, and even more preferably 0.15 to 0.40 ⁇ m.
  • the maximum height roughness of the single yarn is 0.10 ⁇ m or more, which has the advantage that fusion between the single yarns is suppressed.
  • the maximum height roughness of the single yarn is 0.50 ⁇ m or less, the single yarn is prevented from getting caught on a processing device, etc., when the multifilament is processed to obtain a processed product, and this has the advantage of excellent processability.
  • the maximum height roughness of the single yarn can be determined by the method described in the examples below.
  • the multifilament may be used in the form of a thread.
  • the multifilament may be cut to obtain a staple having a length of 20 cm or less.
  • the staple may be used in the form of a thread.
  • a textile product (fibrous body) may be produced using the multifilament and/or staple.
  • the textile product can be in various forms (eg, in the form of a nonwoven fabric, etc.).
  • the multifilaments, staples, and fiber products can be suitably used for conventionally known applications.
  • the multifilaments, staples, and textile products can be suitably used in fields such as agriculture (e.g., horticulture), fishing, forestry, the medical industry, and the food industry. Examples of the textile products include clothing, curtains, carpets, bags, shoes, wiping materials, sanitary products, automobile parts, building materials, and filtering materials (filters).
  • a method for producing a multifilament comprising the steps of: obtaining a multifilament having a plurality of single yarns by a melt spinning method using a spinning nozzle having a plurality of discharge holes; a step (A) of obtaining a molten material by heating a raw material composition to melt it, and discharging the molten material from the discharge hole to obtain a plurality of raw yarns in a molten state; and (B) blowing gas onto the plurality of raw yarns,
  • the raw material composition contains a poly(3-hydroxyalkanoate) resin
  • the step (B) includes a step (B1) of blowing a first gas onto the plurality of raw yarns in a molten state to cool the plurality of raw yarns, and a step (B2) of blowing a second gas onto the plurality of raw yarns cooled in the step (B1),
  • the temperature of the first gas is set to (Tc-45°C) to (Tc
  • a multifilament having a plurality of single yarns The single yarn contains a poly(3-hydroxyalkanoate)-based resin, The average fineness of the single yarn is 15 dtex or less, The fusion rate of the single yarn is 10% or less.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment.
  • the present invention is also not limited to the above-described effects.
  • the present invention can be modified in various ways without departing from the spirit of the present invention.
  • Example 1 A multifilament was produced by the method of the first embodiment (sequential drawing method).
  • Step (A) First, the following materials were dry-blended in the following ratio to obtain a raw material composition, which was then melt-kneaded at 150° C. in an extruder to obtain pellets.
  • P3HA poly(3-hydroxyalkanoate) resin
  • 3-hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) copolymer resin content of 3-hydroxybutyrate unit: 94.0 mol%, ratio of 3-hydroxyhexanoate: 6 mol%, crystallization temperature (Tc): 60°C, weight average molecular weight (Mw): 582,936)
  • P3HB3HH 100 parts by mass Erucic acid amide (EA) as a lubricant having an amide bond: 0.5 parts by mass Behenic acid amide (BA) as a lubricant having an amide bond: 0.5 parts by mass Pentaerythritol (PETL) as a crystal nucleating agent (manufactured by Nippon Synthetic Chemical
  • the crystallization temperature and weight average molecular weight of P3HA were measured using the method described above.
  • the first reaction liquid was then cooled, and 1.5 g of sodium bicarbonate was gradually added to the cooled first reaction liquid to neutralize it, and the mixture was left to stand until the evolution of carbon dioxide gas ceased, thereby obtaining a second reaction liquid. Furthermore, the second reaction solution and 4 mL of diisopropyl ether were thoroughly mixed to obtain a mixture. The mixture was then centrifuged to obtain a supernatant. The monomer unit composition of the decomposition product in the supernatant was analyzed by capillary gas chromatography under the conditions described below to determine the content of 3-hydroxybutyrate units and the content of 3-hydroxyhexanoate (3HH) units in P3HA.
  • the pellets were melted in a kneading extruder 102 (single-screw extruder, screw diameter: 25 mm) to obtain a melt.
  • the molten material was then extruded from the spinning nozzle 104 (spinning temperature: 175° C., number of nozzle holes: 180, shape of nozzle hole: circular, diameter of nozzle hole: 0.5 mm) to obtain 180 original yarns 100A.
  • the flow rate of the molten material was adjusted to 3.0 kg/h by the gear pump 103.
  • Step (B) In step B1, the 180 molten yarns 100A were cooled by blowing a first gas (air) at 23.8° C. onto the molten 180 yarns 100A in the first box 105 at a speed of 0.22 m/s by a circular method.
  • step B2 the 180 raw yarns 100A were warmed in the second box 106 by blowing a second gas (air) at 34.1° C. onto the 180 raw yarns 100A at a speed of 0.20 m/s by the back blowing method.
  • step (B1) and step (B2) are shown in Table 1 below, including "the value (T2-T1) obtained by subtracting the temperature (T1) of the first gas from the temperature (T2) of the second gas,”"T1-Tc,” and "T2-Tc.”
  • 180 strands of raw yarn 100A were taken up by the first take-up roll section 107 (560 m/min), and the 180 strands of raw yarn 100A passed through the first transport roll section 108 (560 m/min), the second transport roll section 109 (560 m/min, 70°C), the third transport roll section 110 (560 m/min), and the fourth transport roll section 111 (560 m/min) in that order, and then the 180 strands of raw yarn 100A were taken up by the first winding roll section (530 m/min) and stored at room temperature (5 to 35°C) for 18 hours.
  • the NDR was 175, and the stretch ratio was 1.05.
  • Step (C) 180 strands of raw yarn 100A were taken up from the first winding roll section 112 by the second take-up roll section 113 (55.5 m/min, 30° C.), drawn by the drawing roll section 114 (110 m/min, 90° C.), transported through the heat treatment roll section 115 (100 m/min, 100° C.), and taken up by the second winding roll section 116 (100 m/min) to obtain a multifilament.
  • the stretching ratio was 2.0 times, and the relaxation rate was 10%.
  • the take-up roll section and the transport roll section were each made up of two rolls with the same speed and temperature.
  • Example 1 A multifilament was obtained in the same manner as in Example 1, except that the conditions of the steps (B-1) and (B-2) were changed as shown in Table 1 below.
  • step (B-2) 180 raw yarns 100A were cooled, and an attempt was made to obtain a multifilament in the same manner as in Example 1, except that the conditions of steps (B-1) and (B-2) were changed as shown in Table 1 below. However, several raw yarns were broken between the discharge hole and the first take-up roll section 107. Therefore, it was not possible to obtain a multifilament.
  • ⁇ Arithmetic mean roughness of single yarn and maximum height roughness of single yarn> For the multifilaments obtained in the Examples and Comparative Examples, the surface roughness of the single yarns in the multifilaments was measured in accordance with JIS B0601:2001, and the arithmetic mean roughness Ra of the single yarn and the maximum height roughness Rz of the single yarn were determined in accordance with JIS B0601:2001. In measuring the surface roughness of the single yarn, five or more single yarns were randomly taken out from the multifilament. The surface roughness of each single yarn was measured along the longitudinal direction of each single yarn, and the arithmetic mean roughness and the maximum height roughness of each single yarn were obtained.
  • the calculated average value of the arithmetic mean roughnesses of each single yarn was defined as the arithmetic mean roughness Ra of the single yarn, and the calculated average value of the maximum height roughnesses of each single yarn was defined as the maximum height roughness Rz of the single yarn.
  • a laser microscope, "VK-9500" manufactured by Keyence Corporation was used. The surface roughness was measured under the following conditions. Cutoff value: 0.08 mm Evaluation length: 80 ⁇ m
  • the arithmetic mean roughness of a single yarn and the maximum height roughness of a single yarn are shown in Table 1 below.
  • the fusion rate of the single yarn was smaller than that in Comparative Example 1 in which the temperature of the first gas in step (B1) was lower than (Tc-45°C), Comparative Example 3 in which the temperature of the second gas in step (B2) was lower than (Tc-30°C), and Comparative Example 6 in which step (B2) was not performed.
  • Comparative Example 2 in which the temperature of the first gas in step (B1) was higher than (Tc-30°C)
  • Comparative Example 5 in which step (B1) was not performed the yarn broke and a multifilament could not be produced.
  • Example 1 to 5 the fusion rate of the single yarn was even smaller than in Example 6 in which the velocity of the second gas was as low as 0.01 m/s. Furthermore, in Examples 1 to 4, the fusion rate of the single yarn was even smaller than in Example 5 in which the velocity of the first gas was as high as 0.43 m/s.
  • 100A raw yarn
  • 101 raw material input section
  • 102 kneading extruder
  • 103 gear pump
  • 104 spinning nozzle
  • 105 first box
  • 106 second box
  • 107 first take-up roll section
  • 108 first conveying roll section
  • 109 second conveying roll section
  • 110 third conveying roll section
  • 111 fourth conveying roll section
  • 112 first winding roll section
  • 113 second take-up roll section
  • 114 stretching roll section
  • 115 heat treatment roll section
  • 116 second winding roll section
  • 207 take-up roll section
  • 208 first stretching roll section
  • 209 second stretching roll section
  • 210 third stretching roll section
  • 211 take-off roll section
  • 212 winding roll section

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Abstract

本発明は、単糸の繊度の平均値が小さいにも関わらず、原糸が切れるのを抑制し、且つ、単糸どうしの融着を抑制し得る、マルチフィラメントの製造方法などを提供する。本発明は、溶融紡糸法により、複数の吐出孔を有する紡糸ノズルを用いて、単糸を複数有するマルチフィラメントを得る、マルチフィラメントの製造方法であって、原料組成物を加熱によって溶融させることにより溶融物を得、該溶融物を前記吐出孔から吐出することにより、溶融状態の複数の原糸を得る工程(A)と、複数の前記原糸に気体を吹き付ける工程(B)とを有し、前記原料組成物は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、前記工程(B)は、溶融状態の複数の前記原糸に第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸を冷却する工程(B1)と、該工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸に第2の気体を吹き付ける工程(B2)とを有し、前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)~(Tc-30℃)[Tc:前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度]とし、前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くし、且つ、(Tc-30℃)~(Tc-10℃)とし、前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下である、マルチフィラメントの製造方法などである。

Description

マルチフィラメント、及び、その製造方法
 本発明は、マルチフィラメント、及び、その製造方法に関する。
 近年、プラスチック廃棄物が、生態系への影響、燃焼時の有害ガス発生、大量の燃焼熱量による地球温暖化等、地球環境への大きな負荷を与える原因となっている問題がある。この問題を解決できるものとして、生分解性プラスチックの開発が盛んになっている。
 このような生分解性プラスチックの中でも植物由来の原料を使用して得られる生分解性プラスチックを燃焼させた際に出る二酸化炭素は、もともと空気中にあったもので、大気中の二酸化炭素は増加しない。このことをカーボンニュートラルと称し、二酸化炭素削減目標値を課した京都議定書の下、重要視され、積極的な使用が望まれている。
 最近、生分解性及びカーボンニュートラルの観点から、植物由来の原料を炭素源として微生物産生される生分解性プラスチックとして、脂肪族ポリエステル系樹脂が注目されており、特にポリヒドロキシアルカノエート系樹脂が注目されている。
 ところで、特許文献1~3には、単糸を複数有するマルチフィラメントの製造方法が開示されている。
 また、特許文献1には、溶融押出法により、ポリヒドロキシアルカノエートが含有された単糸を複数有するマルチフィラメントを得ることが開示されている。
 具体的には、特許文献1に記載の製造方法は、原料組成物を加熱により溶融させ、溶融した原料組成物を4箇所の吐出孔から吐出することにより原糸を4本得る工程(A)と、4本の前記原糸を延伸することにより、前記マルチフィラメントを得る工程(B)とを有する。
国際公開第2017/122679号 国際公開第2021/206154号 特開平8-134718号公報
 マルチフィラメントにおける単糸の繊度の平均値が小さいことが求められることがある。
 本発明者が鋭意検討したところ、単糸の繊度の平均値が小さいマルチフィラメントを作製しようとすると、原糸が切れてマルチフィラメントが作製できないか、或いは、単糸どうしが融着することがあることを見出した。
 そこで、本発明は、単糸の繊度の平均値が小さいにも関わらず、原糸が切れるのを抑制し、且つ、単糸どうしの融着を抑制し得る、マルチフィラメントの製造方法を提供することを第一の課題とする。また、本発明は、単糸の繊度の平均値が小さく、且つ、単糸どうしの融着が抑制された、マルチフィラメントを提供することを第二の課題とする。
 本発明の第一は、溶融紡糸法により、複数の吐出孔を有する紡糸ノズルを用いて、単糸を複数有するマルチフィラメントを得る、マルチフィラメントの製造方法であって、
原料組成物を加熱によって溶融させることにより溶融物を得、該溶融物を前記吐出孔から吐出することにより、溶融状態の複数の原糸を得る工程(A)と、
複数の前記原糸に気体を吹き付ける工程(B)とを有し、
前記原料組成物は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、
前記工程(B)は、溶融状態の複数の前記原糸に第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸を冷却する工程(B1)と、該工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸に第2の気体を吹き付ける工程(B2)とを有し、
前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)~(Tc-30℃)[Tc:前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度]とし、
前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くし、且つ、(Tc-30℃)~(Tc-10℃)とし、
前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下である、マルチフィラメントの製造方法に関する。
 本発明の第二は、単糸を複数有するマルチフィラメントであって、
前記単糸は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、
前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下であり、
前記単糸の融着率が10%以下である、マルチフィラメントに関する。
 本発明の第一によれば、単糸の繊度の平均値が小さいにも関わらず、原糸が切れるのを抑制し、且つ、単糸どうしの融着を抑制し得る。
 また、本発明の第二によれば、単糸の繊度の平均値が小さく、且つ、単糸どうしの融着が抑制された、マルチフィラメントを提供し得る。
第1の実施形態の工程(A)及び工程(B)で用いる装置の概略図。 第1の実施形態の工程(C)で用いる装置の概略図。 第2の実施形態で用いる装置の概略図。
 以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
<<本実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法>>
 まず、本実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法について説明する。
 本実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法は、溶融紡糸法により、複数の吐出孔を有する紡糸ノズルを用いて、単糸を複数有するマルチフィラメントを得る方法である。
 また、本実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法は、原料組成物を加熱によって溶融させることにより溶融物を得、該溶融物を前記吐出孔から吐出することにより、溶融状態の複数の原糸を得る工程(A)と、複数の前記原糸に気体を吹き付ける工程(B)とを有する。
 前記原料組成物は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有する。
 前記工程(B)は、溶融状態の複数の前記原糸に第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸を冷却する工程(B1)と、該工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸に第2の気体を吹き付ける工程(B2)とを有する。
 前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)~(Tc-30℃)[Tc:前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度]とする。
 前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くし、且つ、(Tc-30℃)~(Tc-10℃)とする。
 前記単糸の繊度の平均値は、15dtex以下である。
 前記第1の気体の温度を(Tc-30℃)以下とすることにより、原糸が切れるのを抑制し得る。
 前記第1の気体の温度を(Tc-30℃)以下とすることにより、原糸が十分に冷却される。これにより、原糸が溶融状態となっている時間を短くでき、原糸が切れ難くなると考えられる。また、原糸を構成するポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂が結晶化しやすい温度領域内となる時間を短くすることができ、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化が進行しすぎるのを抑制できると考えられる。そして、原糸が柔軟性に優れ(原糸の伸長粘度が低くなり)、後述する引取ロールで引き取られる際に原糸が切れ難くなると考えられる。
 また、前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)以上とすることにより、単糸どうしの融着を抑制し得る。
 前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)以上とすることにより、原糸を構成するポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を結晶化させやすくなり、原糸どうしの融着が抑制され、その結果、単糸どうしの融着が抑制されると考えられる。
 さらに、前記第2の気体の温度を(Tc-10℃)以下とすることにより、原糸が切れるのを抑制し得る。
 前記第1の気体の温度を(Tc-10℃)以下とすることにより、原糸を構成するポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化が進行しすぎるのを抑制できると考えられる。そして、原糸が柔軟性に優れ(原糸の伸長粘度が低くなり)、後述する引取ロールで引き取られる際に原糸が切れ難くなると考えられる。
 また、前記第2の気体の温度を(Tc-30℃)以上とすることにより、単糸どうしの融着を抑制し得る。
 前記第2の気体の温度を(Tc-30℃)以上とすることにより、原糸を構成するポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を結晶化させやすくなり、原糸どうしの融着が抑制され、その結果、単糸どうしの融着が抑制されると考えられる。
 従って、本実施形態によれば、単糸の繊度の平均値が小さいにも関わらず、原糸が切れるのを抑制し、且つ、単糸どうしの融着を抑制し得る。
 また、本実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法は、前記工程(B)後に、複数本の前記原糸を延伸することにより、前記マルチフィラメントを得る工程(C)を更に有する。
 前記原料組成物は、ポリマー成分及び添加剤を含有する。
 前記ポリマー成分は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含む。
 また、前記ポリマー成分は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂以外に、他のポリマーを含有してもよい。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、3-ヒドロキシアルカン酸をモノマーとするポリエステルである。
 すなわち、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、構成単位として3-ヒドロキシアルカン酸を含む樹脂である。
 また、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、生分解性を有するポリマーである。
 なお、本実施形態における「生分解性」とは、自然界において微生物によって低分子化合物に分解され得る性質をいう。具体的には、好気条件ではISO 14855(compost)及びISO 14851(activated sludge)、嫌気条件ではISO 14853(aqueous phase)及びISO 15985(solid phase)等、各環境に適合した試験に基づいて生分解性の有無が判断できる。また、海水中における微生物の分解性については、生物化学的酸素要求量(Biochemical oxygen demand)の測定により評価できる。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、単独重合体及び/又は共重合体を含む。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、下記式(1)で示される構成単位を含むことが好ましい。
[-CHR-CH-CO-O-]   (1)
(前記式(1)中、RはC2p+1で表されるアルキル基を示し、pは1~15の整数を示す。)
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、3-ヒドロキシブチレートを構成単位として含む樹脂(ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂)が好ましい。
 なお、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂は、単独重合体及び/又は共重合体を含む。
 3-ヒドロキシブチレートを構成単位として含むポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂としては、例えば、P3HB、P3HB3HH、P3HB3HV、P3HB4HB、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシオクタノエート)、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシオクタデカノエート)等が挙げられる。
 ここで、P3HBは、単独重合体たるポリ(3-ヒドロキシブチレート)を意味する。
 P3HB3HHは、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)を意味する。
 P3HB3HVは、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシバレレート)を意味する。
 P3HB4HBは、ポリ(3-ヒドロキシブチレート-コ-4-ヒドロキシブチレート)を意味する。
 なお、P3HBは、P3HB自体、及び、P3HB以外のポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化を促進する機能を有するので、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、P3HBを含むことが好ましい。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂としては、優れた生分解性と成型加工性の両立の観点から、P3HB、P3HB3HH、P3HB3HV、P3HB4HBなどが好ましいが、特に限定されない。
 また、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂としては、本実施形態に係るマルチフィラメントの強度を高め、かつ、成型加工性を高めるという観点から、P3HB3HHが好ましい。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、構成単位としての3-ヒドロキシブチレートを、好ましくは80モル%以上、より好ましくは85.0モル%~99.5モル%、更に好ましくは85.0モル%~97.0モル%含む。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂が構成単位としての3-ヒドロキシブチレートを80モル%以上含むことにより、マルチフィラメントの剛性が高くなる。
 また、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂が構成単位としての3-ヒドロキシブチレートを99.5モル%以下含むことにより、マルチフィラメントが柔軟性に優れる。
 なお、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂における3-ヒドロキシブチレート単位の含有割合は、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。
 前記ポリマー成分は、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を1種類のみ含んでもよく、2種以上含んでもよい。
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂は、共重合体(P3HB3HH等)を含む場合には、構成単位の平均組成比が異なる2種類以上の共重合体を含んでもよい。
 前記原料組成物におけるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の重量平均分子量は、好ましくは3.0×10~7.0×10、より好ましくは3.5×10~7.0×10、さらに好ましくは4.0×10~7.0×10、最も好ましくは4.5×10~6.5×10である。
 前記原料組成物におけるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の重量平均分子量が3.0×10以上であることにより、単糸におけるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の重量平均分子量を高くしやすくなり、その結果、マルチフィラメントの強度を高めやすくなる。
 前記原料組成物におけるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の重量平均分子量が7.0×10以下であることにより、マルチフィラメントの成形がしやすくなる。
 前記原料組成物におけるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の重量平均分子量は、加熱による溶融前の前記原料組成物におけるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の重量平均分子量を意味する。
 なお、本実施形態における重量平均分子量は、クロロホルム溶離液を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用い、ポリスチレン換算分子量分布より測定されたものをいう。当該GPCにおけるカラムとしては、前記分子量を測定するのに適切なカラムを使用すればよい。
 例えば、本実施形態における重量平均分子量は、下記の条件で測定することができる。
  測定装置:島津製作所製の島津20A
  カラム:昭和電工製のShodexK-806M
  検出器:RI検出器
  標準物質:ポリスチレン
  溶離液:クロロホルム(HPLCグレード)
  流速:1mL/min
  温度:40℃
 他のポリマーは、生分解性を有することが好ましい。
 生分解性を有する他のポリマーとしては、例えば、ポリカプロラクトン、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリブチレンアジペートテレフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリビニルアルコール、ポリグリコール酸、未変性デンプン、変性デンプン、酢酸セルロース、キトサン、ポリ(4-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂等が挙げられる。
 前記ポリカプロラクトンは、ε-カプロラクトンが開環重合したポリマーである。
 前記ポリマー成分は、他のポリマーを1種含んでよく、また、2種以上含んでもよい。
 前記ポリマー成分は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を、好ましくは50重量%以上、より好ましくは80重量%以上、さらに好ましくは90重量%以上含有する。
 原料組成物が生分解性を有するポリマーを含むことにより、マルチフィラメントが環境中に廃棄されたとしても、環境中で分解されやすいため、環境への負荷を抑制することができる。
 前記添加剤としては、例えば、結晶核剤、滑剤、可塑剤、紡糸油剤、安定剤(酸化防止剤、紫外線吸収剤等)、着色剤(染料、顔料等)、無機充填剤、有機充填剤、帯電防止剤等が挙げられる。
 ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化を促進すべく、前記原料組成物は、結晶核剤を含有することが好ましい。
 前記結晶核剤は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化を促進する効果を有する化合物である。また、前記結晶核剤は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂よりも融点が高い。
 前記結晶核剤としては、無機物(窒化ホウ素、酸化チタン、タルク、層状ケイ酸塩、炭酸カルシウム、塩化ナトリウム、及び金属リン酸塩など);天然物由来の糖アルコール化合物(ペンタエリスリトール、エリスリトール、ガラクチトール、マンニトール、及びアラビトール等);ポリビニルアルコール;キチン;キトサン;ポリエチレンオキシド;脂肪族カルボン酸塩;脂肪族アルコール;脂肪族カルボン酸エステル;ジカルボン酸誘導体(ジメチルアジペート、ジブチルアジペート、ジイソデシルアジペート、及びジブチルセバケート);C=OとNH、S及びOから選ばれる官能基とを分子内に有する環状化合物(インジゴ、キナクリドン、及びキナクリドンマゼンタなど);ソルビトール系誘導体(ビスベンジリデンソルビトール、及びビス(p-メチルベンジリデン)ソルビトールなど);窒素含有ヘテロ芳香族核(ピリジン環、トリアジン環、及びイミダゾール環など)を含む化合物(ピリジン、トリアジン、及びイミダゾールなど);リン酸エステル化合物;高級脂肪酸のビスアミド;高級脂肪酸の金属塩;並びに分岐状ポリ乳酸等が例示できる。
 また、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂であるP3HBは、結晶核剤として使用することも可能である。
 これらは単独で用いても良く、2種以上を組み合わせて用いても良い。
 前記結晶核剤としては、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化速度の改善効果の観点、並びに、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂との相溶性及び親和性の観点から、糖アルコール化合物、ポリビニルアルコール、キチン、キトサンが好ましい。
 また、該糖アルコール化合物のうち、ペンタエリスリトールが好ましい。
 前記結晶核剤は、好ましくは、常温(25℃)で結晶構造を有する。
 前記結晶核剤が常温(25℃)で結晶構造を有することにより、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化がより促進されるという利点がある。
 また、常温(25℃)で結晶構造を有する結晶核剤は、好ましくは、常温(25℃)で粉末状となっている。
 さらに、常温(25℃)で粉末状となっている結晶核剤の平均粒子径は、好ましくは10μm以下である。
 原料組成物における結晶核剤の含有量は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し、0.05重量部以上が好ましく、0.1重量部以上がより好ましく、0.5重量部以上がさらに好ましい。原料組成物における結晶核剤の含有量がポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し0.05重量部以上であることにより、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化をより促進できるという利点がある。
 また、原料組成物における結晶核剤の含有量は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し、10重量部以下が好ましく、8重量部以下がより好ましく、5重量部以下がさらに好ましい。原料組成物における結晶核剤の含有量がポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し10重量部以下であることにより、溶融物からマルチフィラメントを作製する際に、該溶融物の粘度を低くすることができ、その結果、マルチフィラメントの作製がしやすくなるという利点がある。
 なお、P3HBは、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂であり、且つ、結晶核剤としても機能し得るので、原料組成物がP3HBを含む場合には、P3HBの量は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の量にも、結晶核剤の量にも含まれる。
 前記原料組成物は、滑剤を含有してもよい。
 滑剤としては、例えば、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、ステアリン酸アミド、ベヘン酸アミド、及び、エルカ酸アミド等が挙げられる。
 原料組成物における滑剤の含有量は、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し、0.05重量部以上が好ましく、0.1重量部以上がより好ましく、0.5重量部以上がさらに好ましい。原料組成物における滑剤の含有量がポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し0.05重量部以上であることにより、単糸の滑性に優れるという利点がある。
 また、原料組成物における滑剤の含有量は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し、12重量部以下が好ましく、10重量部以下がより好ましく、8重量部以下がさらに好ましく、5重量部以下が最も好ましい。原料組成物における滑剤の含有量がポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂100重量部に対し12重量部以下であることにより、前記滑剤がマルチフィラメントの表面にブリードアウトするのを抑制できるという利点がある。
<第1の実施形態:逐次延伸法(後延伸法)>
 以下では、逐次延伸法(「後延伸法」ともいう。)でマルチフィラメントを製造する方法を例に挙げて、第1の実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法について、図1、2を参照して説明する。
 第1の実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法において、複数本の前記原糸を巻取ロール部で巻取り、前記巻取ロール部で巻き取った複数本の前記原糸を延伸する。
(工程(A))
 前記工程(A)では、まず、材料をドライブレンドすることにより、原料組成物を得、該原料組成物を押出機により溶融混練してペレットを得る。
 そして、図1に示すように、ペレットを原料投入部101に投入する。
 次に、該原料投入部101から投入されたペレットを混練押出機102で加熱により溶融させ、溶融した原料組成物たる溶融物を得る。
 前記混練押出機102は、スクリュー押出機である。該混練押出機102は、単軸押出機であっても、二軸押出機であってもよい。
 そして、複数の吐出孔を有する紡糸ノズル104を用いて、前記混練押出機102で得られた溶融物を複数の前記吐出孔から吐出することで溶融状態の原糸100Aを複数本得る。
 なお、紡糸ノズル104の複数の吐出孔から吐出する溶融物の流量は、ギアポンプ103で調整する。
 前記紡糸ノズル104の温度は、例えば、140~180℃である。
 前記紡糸ノズル104は、吐出孔を複数、好ましくは30箇所以上、より好ましくは30~10000箇所、更に好ましくは30~5000箇所有する。
 各吐出孔の形状及び大きさは、マルチフィラメントにおいて要求される特性(例えば、外観、繊度、強度、断面形状など)に合わせて選定される。
 本実施形態では、吐出孔同士の形状は、略同じになっている。また、吐出孔同士の面積は、略同じになっている。
 各吐出孔の面積は、好ましくは1.0×10-3~20mm、より好ましくは5.0×10-3~10mmである。
 紡糸ノズル104から溶融物が吐出される速度(以下、「紡糸ノズル流速」ともいう。)は、0.02m/min~20m/minが好ましく、0.05m/min~10m/minがより好ましく、0.1m/min~5.0m/minがさらに好ましい。
 第1の実施形態では、隣接する単糸どうしの融着を抑制するという観点、隣接する単糸どうしが静電気により離れてしまうのを抑制するという観点などから、冷却された複数の前記原糸100Aそれぞれの表面に、紡糸油剤を塗布してもよい。
 前記紡糸油剤としては、例えば、カチオン界面活性剤、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤、精製エステル化油、鉱油、ポリ(オキシエチレン)アルキルエーテル、シリコーンオイル、パラフィンワックスなどが挙げられる。これは単独で用いてもよく、2種以上を用いてもよい。
 隣接する単糸どうしの融着を抑制するという観点では、前記紡糸油剤としては、シリコーンオイルが好ましい。
 隣接する単糸どうしが静電気により離れてしまうのを抑制するという観点では、前記紡糸油剤としては、アニオン界面活性剤、ノニオン界面活性剤が好ましい。
 前記紡糸油剤としては、例えば、シリコーンオイルとアニオン界面活性剤とを含む紡糸油剤(例えば、丸菱油化社製の「ポリマックスFKY」)を用いることができる。
(工程(B))
 前記工程(B)では、複数の前記原糸100Aに気体を吹き付ける。
 前記気体としては、空気、不活性ガス(窒素ガス、アルゴンガス等)、水蒸気等が挙げられる。
 前記工程(B)では、複数の前記原糸100Aにボックス内で気体を吹き付ける。
 吹き付け方法としては、サーキュラー法、背面法などが挙げられる。
 前記背面法は、前記原糸の長手方向視(前記原糸の長手方向に垂直となる、前記原糸の断面視)において、複数の前記原糸にボックス内で1方向から前記気体を吹き付ける方法である。
 前記サーキュラー法は、円筒状の側壁を有するボックスを用い、円筒状の側壁の内周面に沿って螺旋状に気体を円筒状のボックス内に吹き付けることにより、複数の前記原糸に前記気体を吹き付ける方法である。なお、原糸の流れ方向は、円筒状の側壁の仮想軸と略平行とする。
 前記ボックスは、円筒状の側壁の内側に、円筒状のパンチングメタルを有し、更に、円筒状のパンチングメタルの内側に、円筒状の網(例えば、80メッシュ)を有してもよい。円筒状のパンチングメタルの外径は、円筒状の側壁の内径よりも小さい。円筒状の網の外形は、円筒状のパンチングメタルの内径よりも小さい。
 この場合、前記サーキュラー法では、複数の前記原糸が円筒状の網の内側を通過する。
 吹き付け方法としては、前記サーキュラー法が好ましい。前記サーキュラー法は、複数の前記原糸に比較的均一に気体を吹き付けることができ、その結果、原糸の繊度のばらつきを抑制し得る。
 前記工程(B)では、前記原糸に接触した気体を該原糸の流れ方向に沿ってボックス外に排出させることが好ましい。前記原糸に接触した気体を該原糸の流れ方向に沿ってボックス外に排出させるために、例えば、整流板、整流フィン、イジェクター、ベンチュリ管、虹技株式会社製のトランスベクター等を利用することができる。
 前記工程(B)は、溶融状態の複数の前記原糸100Aに第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸を冷却する工程(B1)と、冷却された複数本の前記原糸100Aに第2の気体を吹き付ける工程(B2)とを有する。
 前記工程(B1)では、第1のボックス105内で、溶融状態の複数の前記原糸100Aに第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸100Aを冷却する。
 前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を、(Tc-45℃)~(Tc-30℃)[Tc:前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度]、好ましくは(Tc-40℃)~(Tc-30℃)、より好ましくは(Tc-38℃)~(Tc-33℃)とする。
 なお、前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度(Tc)は、JIS K7121-1987「プラスチックの転移温度測定方法」に従って測定することができる。
 具体的には、示差走査熱量計(例えば、TA Instruments社製の示差走査熱量計DSC25)を用い、測定容器に試料たるポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を約6.0mg充てんして、窒素ガス流量50ml/minのもと10℃/minの昇温冷却速度で-30℃~180℃の間で昇温・冷却し、第2回目の冷却時における発熱ピークのピークトップの温度を結晶化温度とする。
 発熱ピークが2つ以上ある場合には、最もピーク面積が大きい発熱ピークのピークトップの温度を結晶化温度とする。
 また、本実施形態の工程(B1)及び工程(B2)における気体の温度は、気体が原糸100Aに接触する際の気体の温度を意味する。
 前記工程(B1)では、前記第1の気体の速度を、好ましくは0.1~1.0m/s、より好ましくは0.15~0.6m/s、更に好ましくは0.17~0.3m/sとする。
 前記第1の気体の速度が0.1m/s以上であることにより、原糸100Aが第1の気体によって十分に冷却され得る。その結果、原糸100Aが切れるのをより一層抑制し得る。
 前記第1の気体の速度が1.0m/s以下であることにより、原糸100Aが第1の気体で揺れることが抑制され得る。
 そして、揺れによる原糸100Aの切断が抑制され得る。
 また、揺れによって原糸100Aどうしが衝突して融着することが抑制され得る。その結果、単糸どうしの融着がより一層抑制され得る。
 前記紡糸ノズル104の吐出孔と、該吐出孔から吐出されて得られた原糸100Aに前記工程(B1)において前記気体が接する位置との間の距離は、マルチフィラメントの要求特性によって決定されるが、一般的に短い方が好ましい。
 前記工程(B1)での吹き付け方法としては、原糸100Aの繊度のばらつきを抑制し得るという観点から、前記サーキュラー法が好ましい。
 前記工程(B2)では、第2のボックス106内で、冷却された複数本の前記原糸100Aに、第2の気体を吹き付ける。
 前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くする。
 また、前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、(Tc-30℃)~(Tc-10℃)、好ましくは(Tc-27℃)~(Tc-15℃)とする。
 前記工程(B2)では、前記第2の気体の速度を、好ましくは0.005~1.5m/s、より好ましくは0.05~1.0m/s、更に好ましくは0.10~0.5m/sとする。
 前記第2の気体の速度が0.005m/s以上であることにより、単糸どうしの融着をより一層抑制し得る。
 前記第2の気体の速度が0.005m/s以上であることにより、原糸100Aを構成するポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を結晶化させやすくなり、原糸100Aどうしの融着が抑制され、その結果、単糸どうしの融着が抑制されると考えられる。
 また、前記第2の気体の速度が1.5m/s以下であることにより、原糸100Aが第2の気体で揺れることが抑制され得る。
 そして、揺れによる原糸100Aの切断が抑制され得る。
 また、揺れによって原糸100Aどうしが衝突して融着することが抑制され得る。その結果、単糸どうしの融着がより一層抑制され得る。
 前記工程(B2)では、工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸100Aに第2の気体を吹き付けることで複数本の前記原糸100Aを温めることが好ましい。
 前記工程(B2)では、工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸100Aに第2の気体を吹き付けることで複数本の前記原糸100Aを温めることにより、前記工程(B2)で複数本の前記原糸100Aを冷却する場合に比べて、複数本の前記原糸100Aの温度を調整するのが容易となり、その結果、複数本の前記原糸100Aを程よく結晶化させやすくなる。
 前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くする。
 前記第2の気体の温度から前記第1の気体の温度を引いた値を、好ましくは5~25℃、より好ましくは7~23℃、更に好ましくは9~20℃とする。
 第一の実施形態の前記工程(B)では、前記工程(B2)の後に、複数の前記原糸100Aを第1の引取ロール部107で引き取る。
 前記第1の引取ロール部107は、2つのロールで構成されている。なお、第1の引取ロール部107は、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 そして、前記工程(B)では、前記第1の引取ロール部107で引き取った複数本の原糸100Aを第1の巻取ロール部112で巻き取る。
 第1の実施形態では、第1の搬送ロール部108、第2の搬送ロール部109、第3の搬送ロール部110、及び、第4の搬送ロール部111を用いて、前記第1の引取ロール部107で引き取った複数の前記原糸100Aを前記第1の巻取ロール部112まで搬送する。
 各搬送ロール部は、図1においては2つのロールで構成されているが、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 前記工程(C)で原糸を延伸すべく、前記工程(B)では、複数本の前記原糸100Aの延伸を実質的にしないか、或いは、複数本の前記原糸100Aの延伸をあまりしないことが好ましい。
 すなわち、前記工程(B)における延伸倍率が、好ましくは1.5倍以下、より好ましくは1.2倍以下、さらに好ましくは1.05倍以下である。
 前記工程(B)における延伸倍率は、下記式によって求めることができる。
  前記工程(B)における延伸倍率 = 搬送ロール部の速度(m/min) / 前記工程(B)で用いる引取ロール部(第1の実施形態では、「第1の引取ロール部107」)の速度(m/min)
 なお、前記工程(B)で用いる引取ロール部の速度(m/min)は、前記工程(B)で用いる引取ロール部(第1の実施形態では、「第1の引取ロール部107」)に引き取られる複数本の前記原糸100Aの単位時間当たりの長さである。
 前記搬送ロール部の速度は、該搬送ロール部で搬送される複数本の前記原糸100Aの単位時間当たりの長さである。
 搬送ロール部を複数用いる場合には、複数のうちで最も高い速度を「搬送ロール部の速度」とする。
 搬送ロール部を用いない場合には、前記工程(B)での延伸倍率は1.0倍となる。
 なお、図1における前記工程(B)では、複数本の前記原糸100Aを第1の巻取ロール部112で巻き取るが、第1の実施形態では、複数本の前記原糸100Aを第1の巻取ロール部112で巻き取らずに、収容容器に収容させて、原糸を得てもよい。
(工程(C))
 図2に示すように、前記工程(C)では、複数本の前記原糸100Aを加熱し、延伸する。
 前記工程(C)では、前記第1の巻取ロール部112から、複数本の前記原糸100Aを第2の引取ロール部113で引き取る。
 次に、前記工程(C)では、前記第2の引取ロール部113で引き取った複数本の前記原糸100Aを延伸ロール部114で延伸する。
 そして、前記工程(C)では、前記延伸ロール部114で延伸した複数本の前記原糸100Aを第2の巻取ロール部116で巻き取って、マルチフィラメントを得る。
 また、前記工程(C)では、前記延伸ロール部114で延伸した複数本の前記原糸100Aを熱処理ロール部115で加熱しつつ搬送してもよい。
 前記第2の引取ロール部113は、2つのロールで構成されている。なお、第2の引取ロール部113は、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 前記工程(C)では、複数本の前記原糸100Aを前記第2の引取ロール部113で加熱することが好ましい。
 前記工程(C)では、複数本の前記原糸100Aを前記第2の引取ロール部113で加熱することにより、複数本の前記原糸100Aに含まれるポリマー成分の配向性を高めるのに適した温度領域内となるように複数本の前記原糸100Aの温度を調整するのが容易となり、その結果、複数本の前記原糸100Aのポリマー成分の配向性を高めやすくなる。
 前記第2の引取ロール部113の温度は、好ましくは15℃以上60℃未満、より好ましくは15~55℃、更に好ましくは15~30℃である。
 なお、前記工程(C)を実施する環境の温度が15℃以上である場合には、複数本の前記原糸100Aを前記第2の引取ロール部113で加熱しなくてもよい。
 前記延伸ロール部114は、2つのロールで構成されている。なお、延伸ロール部114は、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 前記工程(C)では、複数本の前記原糸100Aを前記延伸ロール部114で加熱してもしなくてもよい。
 前記工程(C)では、複数本の前記原糸100Aを前記延伸ロール部114で加熱することにより、複数本の前記原糸100Aに含まれるポリマー成分の結晶化を促進し、あるいは該ポリマー成分の耐熱性を向上させることができる。
 前記延伸ロール部114の温度は、好ましくは30~100℃、より好ましくは40~90℃である。
 前記熱処理ロール115は、2つのロールで構成されている。なお、前記熱処理ロール115は、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 前記工程(C)では、複数本の前記原糸100Aを前記熱処理ロール115で加熱することにより、複数本の前記原糸100Aに含まれるポリマー成分の結晶化を促進し、あるいは該第1の単糸に含まれるポリマー成分の耐熱性を向上させることができる。
 前記熱処理ロール115の温度は、好ましくは60~110℃、より好ましくは80~100℃である。
 なお、第1の実施形態の工程(C)では、引取ロール部113、延伸ロール部114、及び、熱処理ロール部115で複数本の前記原糸100Aを加熱しているが、複数本の前記原糸100Aのポリマー成分の配向性、結晶化、及び、耐熱性を制御するという目的を達成するために、複数本の前記原糸100Aを適宜加熱すればよい。
 例えば、原糸用巻取りロール部112で複数本の前記原糸100Aを加熱してもよい。
 また、第2の巻取ロール部116で複数本の前記原糸100Aを加熱して、マルチフィラメントを得てもよい。
 原糸用巻取りロール部112から第2の巻取ロール部116までの全てのロール部で複数本の前記原糸100Aを加熱してもよい。また、原糸用巻取りロール部112から第2の巻取ロール部116の全てのロール部のうちの一部のロール部のみで複数本の前記原糸100Aを加熱し、他のロール部では複数本の前記原糸100Aを加熱しない態様であってもよい。
 なお、ロール部での複数本の前記原糸100Aへの加熱のコントロールは、ロール部それぞれで実施するのが好ましい。
 また、第1の実施形態の工程(C)での複数本の前記原糸100Aのポリマー成分を加熱する方法(以下、単に「加熱方法」ともいう。)は、ロール部のロールを加熱することで、複数本の前記原糸100Aのポリマー成分を加熱する方法であってもよい。
 また、ロール部が、ロールを収容する容器と、該容器に前記ロールとともに収容される液体(水等)とを有し、前記加熱方法が、該液体を加熱することで、複数本の前記原糸100Aのポリマー成分を加熱する方法であってもよい。前記工程(C)では、例えば、浴中延伸を実施してもよい。
 さらに、前記加熱方法が、前記ロール部に、又は、前記ロール部付近に、加熱した気体(例えば、空気等)を吹き付けることで、複数本の前記原糸100Aのポリマー成分を加熱する方法であってもよい。
 また、これらの加熱方法を併用してもよい。
 前記工程(C)における延伸倍率は、1.5倍以上、好ましくは1.7倍以上である。前記工程(C)における延伸倍率は、例えば、3.0倍以下である。
 前記工程(C)における延伸倍率が1.5倍以上であることにより、複数本の前記原糸100Aのポリマー成分の配向性がより一層高くなる。
 前記工程(C)における延伸倍率は、下記式によって求めることができる。
  前記工程(C)における延伸倍率 = 延伸ロール部(m/min) / 前記工程(C)で用いる引取ロール部(第1の実施形態では、「第2の引取ロール部113」)の速度(m/min)
 前記工程(C)において、下記式で求められる緩和率は、好ましくは1~15%である。
 緩和率(%) = ((前記延伸ロール部114の速度-前記延伸ロール部で延伸された複数本の前記原糸を巻き取る巻取ロール部(第1の実施形態では、「第2の巻取ロール部116」)の速度)/前記延伸ロール部で延伸された複数本の前記原糸を巻き取る巻取ロール部の速度)×100
 なお、前記延伸ロール部の速度(m/min)は、延伸ロール部で搬送される延伸用マルチフィラメントの単位時間当たりの長さである。
 第1実施形態では、延伸ロール部を1つのみ用いるが、延伸ロール部を複数用いてもよい。延伸ロール部を複数用いる場合には、複数のうちで最も高い速度を「延伸ロール部の速度」とする。
 前記工程(C)で用いる引取ロール部の速度(m/min)は、該引取ロール部で搬送される延伸用マルチフィラメントの単位時間当たりの長さである。
 前記延伸ロール部で延伸された複数本の前記原糸を巻き取る巻取ロール部の速度(m/min)は、該巻取ロール部に巻き取られる複数本の前記原糸の単位時間当たりの長さである。
<第2の実施形態:スピンドロー法>
 次に、第2の実施形態について、図3を参照して説明する。
 なお、第1の実施形態と重複する説明は省略し、第2の実施形態で特に説明がないものは、第1の実施形態で説明したものと同じ内容とする。
 第2の実施形態に係るマルチフィラメントの製造方法は、スピンドロー法でマルチフィラメントを製造する方法である。
 スピンドロー法は、溶融物を複数の吐出孔から吐出することで溶融状態の原糸を複数本得る工程から、複数本の前記原糸を延伸ロール部で延伸する工程までを1工程で実施する方法である。スピンドロー法は、「SDY法」や「直接紡糸延伸法」とも呼ばれる。
 第2の実施形態の前記工程(C)では、図3に示すように、工程(B2)の後に、複数本の前記原糸100Aを引取ロール部207で引き取る。
 次に、引取ロール部207で引き取った複数本の前記原糸100Aを、3つの延伸ロール部(第1の延伸ロール部208、第2の延伸ロール部209、及び、第3の延伸ロール部210)で延伸する。
 そして、前記工程(C)では、前記延伸ロール部で延伸された複数本の前記原糸100Aを巻取ロール部212で巻き取ることで、マルチフィラメントを得る。
 また、前記工程(C)では、前記延伸ロール部で延伸された複数本の前記原糸をテイクオフロール部211で搬送してもよい。
 引取ロール部207は、図3においては2つのロールで構成されているが、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 各延伸ロール部208、209、210は、図3においては2つのロールで構成されているが、1つのロールで構成されてもよく、3つ以上のロールで構成されていてもよい。
 複数本の前記原糸100Aに含まれるポリマー成分の結晶化を促進させる、あるいは複数本の前記原糸100Aに含まれるポリマー成分の耐熱性を向上させるという観点から、各延伸ロール部208、209、210の温度は、好ましくは30~100℃、より好ましくは40~90℃である。
 本実施形態において、紡糸ドラフト数値(NDR)は、好ましくは50以上、より好ましくは80以上である。また、NDRは、通常、5000以下である。
 NDRは、下記式で求めることができる。
  NDR = 紡糸ノズルから糸を最初に引き取る引取ロール部(最初の引取ロール部)の速度(m/min) / 紡糸ノズル流速(m/min)
 NDRが50以上であることにより、複数本の前記原糸100Aに含まれるポリマー成分の配向性を高めることができ、その結果、マルチフィラメントの強度をより一層高めることができる。
 なお、第1の実施形態(逐次延伸法)では、最初の引取ロール部は、複数本の前記原糸100Aを引き取る第1の引取ロール部107である。
 また、第2の実施形態(スピンドロー法)では、最初の引取ロール部は、複数本の前記原糸100Aを引き取る引取ロール部207である。
<<本実施形態に係るマルチフィラメント>>
 次に、本実施形態に係るマルチフィラメントについて説明する。
 本実施形態に係るマルチフィラメントは、単糸を複数有する。
 前記単糸は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有する。
 前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下である。
 前記単糸の融着率が10%以下である。
 前記単糸は、樹脂組成物で形成されている。
 前記樹脂組成物は、ポリマー成分及び添加剤を含有する。
 前記ポリマー成分は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含む。
 また、前記ポリマー成分は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂以外に、上述した他のポリマーを含有してもよい。
 前記添加剤としては、前記原料組成物の添加剤として例示したものが例示される。
 前記マルチフィラメントは、前記マルチフィラメントの製造方法で作製することができる。
 前記樹脂組成物の重量平均分子量は、マルチフィラメントを加工して加工製品を得る際の加工性に優れるという観点から、好ましくは2.0×10~6.0×10、より好ましくは2.3×10~4.0×10である。
 また、前記マルチフィラメントは、単糸を、好ましくは30本以上、より好ましくは30~300,000本、更に好ましくは50~300,000本有する。
 前記単糸の繊度の平均値は、15dtex以下である。これにより、マルチフィラメントは、様々な用途に用いることができる。例えば、マルチフィラメントは、紡績糸を作製するための材料として用いることができる。
 前記単糸の繊度の平均値は、好ましくは0.5dtex以上、より好ましくは1.0dtex以上である。
 前記単糸の繊度の平均値は、好ましくは10dtex以下、より好ましくは7.0dtex以下である。
 本実施形態において、単糸の繊度の平均値は、以下のようにして求めることができる。
 まず、マルチフィラメントの繊度(総繊度)を測定する。また、マルチフィラメントに含まれる単糸の本数を求める。
 そして、下記式から単糸の繊度の平均値を求める。
  単糸の繊度の平均値 = マルチフィラメントの繊度/マルチフィラメントに含まれる単糸の本数
 前記単糸の融着率は、10%以下、好ましくは7%以下、より好ましくは5%以下、更に好ましくは3%以下である。
 単糸の融着率が10%以下であることにより、単糸の繊度の平均値が15dtex以下と単糸が細いことによる利点が発揮されやすくなる。また、単糸の融着率が10%以下であることにより、マルチフィラメントを加工して加工製品を得る際の加工性に優れる。さらに、単糸の融着率が10%以下であることにより、例えば、マルチフィラメントを切断することによりステープルを製造する際に、高い収率でステープルを製造することができる。
 前記単糸の融着率は、小さいほど好ましく、例えば、0.00%であってもよい。
 前記単糸の融着率は、以下のようにして求めることができる。
 まず、マルチフィラメントに対して、マルチフィラメントの長手方向に垂直な面で該マルチフィラメントを切断することにより、該マルチフィラメントに含まれる単糸全てを切断する。
 次に、走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて、該マルチフィラメントの切断面を観察して、該切断面におけるマルチフィラメントに含まれる単糸の総数と、該切断面において他の単糸に融着している単糸の数(「『該マルチフィラメントに含まれる単糸の総数』から『他の単糸に融着していない単糸の数』を引いた数」でもある。)とを数える。
 そして、下記式により、融着率を求める。
  融着率(%) = (切断面において他の単糸に融着している単糸の数/切断面におけるマルチフィラメントに含まれる単糸の総数)×100
 前記単糸の最大高さ粗さは、好ましくは0.10~0.50μm、より好ましくは0.12~0.42μm、更に好ましくは0.15~0.40μmである。
 前記単糸の最大高さ粗さが0.10μm以上であることにより、単糸どうしの融着が抑制されるという利点がある。
 前記単糸の最大高さ粗さが0.50μm以下であることにより、マルチフィラメントを加工して加工製品を得る際に、単糸が加工装置などに引っ掛かること等が抑制され、加工性に優れるという利点がある。
 前記単糸の最大高さ粗さは、後述する実施例に記載の方法で求めることができる。
 前記マルチフィラメントは、糸状のまま用いてもよい。
 また、マルチフィラメントを切断することにより、長さが20cm以下であるステープルを得てもよい。また、該ステープルは、糸状のまま用いてもよい。
 また、前記マルチフィラメント及び/又はステープルを用いて繊維製品(繊維体)を作製してもよい。
 該繊維製品は、種々の形状(例えば、不織布状など)にすることができる。
 マルチフィラメント、ステープル、及び、繊維製品は、従来公知の用途に好適に使用することができる。
 マルチフィラメント、ステープル、及び、繊維製品は、例えば、農業(例えば、園芸など)、漁業、林業、医療業、食品産業などの分野において好適に使用することができる。
 また、前記繊維製品としては、例えば、衣料、カーテン、絨毯、鞄、靴、ワイピング材、衛生品、自動車部材、建材、ろ過材(フィルター)等が挙げられる。
〔開示項目〕
 以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態の開示である。
〔項目1〕
 溶融紡糸法により、複数の吐出孔を有する紡糸ノズルを用いて、単糸を複数有するマルチフィラメントを得る、マルチフィラメントの製造方法であって、
原料組成物を加熱によって溶融させることにより溶融物を得、該溶融物を前記吐出孔から吐出することにより、溶融状態の複数の原糸を得る工程(A)と、
複数の前記原糸に気体を吹き付ける工程(B)とを有し、
前記原料組成物は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、
前記工程(B)は、溶融状態の複数の前記原糸に第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸を冷却する工程(B1)と、該工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸に第2の気体を吹き付ける工程(B2)とを有し、
前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)~(Tc-30℃)[Tc:前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度]とし、
前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くし、且つ、(Tc-30℃)~(Tc-10℃)とし、
前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下である、マルチフィラメントの製造方法。
〔項目2〕
 前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-40℃)~(Tc-30℃)とする、項目1に記載のマルチフィラメントの製造方法。
〔項目3〕
 前記工程(B1)では、前記第1の気体の速度を0.1~1.0m/sとする、項目1又は2に記載のマルチフィラメントの製造方法。
〔項目4〕
 前記工程(B2)では、前記第2の気体の速度を0.005~1.5m/sとする、項目1~3の何れか1項に記載のマルチフィラメントの製造方法。
〔項目5〕
 前記第2の気体の温度から前記第1の気体の温度を引いた値を、5~25℃とする、項目1~4の何れか1項に記載のマルチフィラメントの製造方法。
〔項目6〕
 前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂が、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂を含む、項目1~5の何れか1項に記載のマルチフィラメントの製造方法。
〔項目7〕
 単糸を複数有するマルチフィラメントであって、
前記単糸は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、
前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下であり、
前記単糸の融着率が10%以下である、マルチフィラメント。
〔項目8〕
 前記単糸の最大高さ粗さが、0.10~0.50μmである、項目7に記載のマルチフィラメント。
 なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明は、上記した作用効果によって限定されるものでもない。さらに、本発明は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
<実施例1>
 第1の実施形態の方法(逐次延伸法)によりマルチフィラメントを作製した。
(工程(A))
 まず、下記の材料を下記の配合割合でドライブレンドすることにより、原料組成物を得た。そして、原料組成物を押出機により150℃で溶融混練してペレットを得た。
  ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂(P3HA)として、(3-ヒドロキシブチレート-コ-3-ヒドロキシヘキサノエート)共重合樹脂(3-ヒドロキシブチレート単位の含有割合:94.0mol%、3-ヒドロキシヘキサノエートの割合:6mol%、結晶化温度(Tc):60℃、重量平均分子量(Mw):582,936)(P3HB3HH):100質量部
  アミド結合を有する滑剤たるエルカ酸アミド(EA):0.5質量部
  アミド結合を有する滑剤たるベヘン酸アミド(BA):0.5質量部
  結晶核剤たるペンタエリスリトール(PETL)(日本合成化学社製、ノイライザ―P):1.0質量部
 なお、P3HAにおける結晶化温度及び重量平均分子量は、上述した方法で測定した。
 また、P3HAにおける3-ヒドロキシブチレート単位の含有割合及び3-ヒドロキシヘキサノエート(3HH)単位の含有割合は、以下のようにして求めた。
 まず、乾燥した20mgのP3HAに、硫酸とメタノールとの混合液(硫酸の体積:メタノールの体積=15:85)2mL、及び、クロロホルム2mLを添加した試料を密栓し、密栓した状態で該試料を100℃で140分間加熱することにより、P3HAの分解物であるメチルエステルを含む第1の反応液を得た。
 そして、該第1の反応液を冷却し、冷却した第1の反応液に1.5gの炭酸水素ナトリウムを少しずつ加えて中和し、炭酸ガスの発生がとまるまで放置することにより、第2の反応液を得た。
 さらに、第2の反応液と、4mLのジイソプロピルエーテルとをよく混合することにより、混合物を得た。
 次に、該混合物を遠心分離することにより、上清液を得た。
 そして、上清液中の前記分解物のモノマーユニット組成をキャピラリーガスクロマトグラフィーにより下記条件で分析することにより、P3HAにおける3-ヒドロキシブチレート単位の含有割合及び3-ヒドロキシヘキサノエート(3HH)単位の含有割合を求めた。
  ガスクロマトグラフ:島津製作所製のGC-17A
  キャピラリーカラム:GLサイエンス社製のNEUTRA BOND-1(カラム長:25m、カラム内径:0.25mm、液膜厚:0.4μm)
  キャリアガス:He
  カラム入口圧:100kPa
  サンプルの量:1μL
 温度条件については、100~200℃では8℃/分の速度で昇温し、さらに200~290℃では30℃/分の速度で昇温した。
 そして、図1に示すように、混練押出機102(単軸押出機、スクリュー径:25mm)でぺレットを溶融して、溶融物を得た。
 そして、該溶融物を紡糸ノズル104(紡糸温度:175℃、吐出孔の数:180箇所、吐出孔の形状:円形、吐出孔の直径:0.5mm)から吐出して、原糸100Aを180本得た。
 なお、溶融物の流量は、ギアポンプ103で3.0kg/hに調整した。
(工程(B))
 工程B1において、第1のボックス105で溶融状態の180本の原糸100Aに23.8℃の第1の気体(空気)を0.22m/sの速度でサーキュラー法により吹き付けることにより、180本の原糸100Aを冷却した。
 次に、工程B2において、第2のボックス106で180本の原糸100Aに34.1℃の第2の気体(空気)を0.20m/sの速度で背面法により吹き付けることにより、180本の原糸100Aを温めた。
 なお、「第2の気体の温度(T2)から第1の気体の温度(T1)を引いた値(T2-T1)」、「T1-Tc」、及び、「T2-Tc」も含め、工程(B1)及び工程(B2)の条件を下記表1に示す。
 そして、180本の原糸100Aを第1の引取ロール部107(560m/min)で引き取り、180本の原糸100Aが第1の搬送ロール部108(560m/min)、第2の搬送ロール部109(560m/min、70℃)、第3の搬送ロール部110(560m/min)、第4の搬送ロール部111(560m/min)を順に通った後に、180本の原糸100Aを第1の巻取ロール部(530m/min)で巻き取り、室温(5~35℃)で18時間保管した。
 なお、NDRは175とし、延伸倍率は1.05とした。
(工程(C))
 図2に示すように、第1の巻取ロール部112から180本の原糸100Aを第2の引取ロール部113(55.5m/min、30℃)で引き取り、延伸ロール部114(110m/min、90℃)で延伸し、熱処理ロール部115(100m/min、100℃)で搬送し、第2の巻取ロール部116(100m/min)で巻き取ることにより、マルチフィラメントを得た。
 延伸倍率は2.0倍とし、緩和率は10%とした。
 なお、引取ロール部及び搬送ロール部としては、それぞれが同一速度及び同一温度の2つのロールで構成されたロール部を用いた。
<実施例2~7、比較例1>
 工程(B-1)及び工程(B-2)の条件を下記表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マルチフィラメントを得た。
<比較例2>
 工程(B-2)では、180本の原糸100Aを冷却し、工程(B-1)及び工程(B-2)の条件を下記表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マルチフィラメントを得ようと試みたところ、吐出孔から第1の引取ロール部107までの間で、複数本の原糸が切れた。
 よって、マルチフィラメントを得ることができなかった。
<比較例3>
 工程(B-2)では、180本の原糸100Aを冷却し、工程(B-1)及び工程(B-2)の条件を下記表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マルチフィラメントを得た。
<比較例4>
 工程(B-1)及び工程(B-2)の条件を下記表1に記載のとおりに変更したこと以外は、実施例1と同様にして、マルチフィラメントを得ようと試みたところ、吐出孔から第1の引取ロール部107までの間で、複数本の原糸が切れた。
 よって、マルチフィラメントを得ることができなかった。
<比較例5>
 工程(B-2)の条件を下記表1に記載のとおりに変更し、工程(B-1)を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、マルチフィラメントを得ようと試みたところ、吐出孔から第1の引取ロール部107までの間で、複数本の原糸が切れた。
 よって、マルチフィラメントを得ることができなかった。
<比較例6>
 工程(B-1)の条件を下記表1に記載のとおりに変更し、工程(B-2)を実施しなかったこと以外は、実施例1と同様にして、マルチフィラメントを得た。
<紡糸性>
 マルチフィラメントを作製できた場合は〇評価とし、原糸が切れてマルチフィラメントを作製することができなかった場合は×評価とした。結果を下記表1に示す。
<単糸の繊度の平均値>
 実施例及び比較例で得られた各マルチフィラメントに対して、マルチフィラメントにおける単糸の繊度の平均値を上述した方法で測定した。
 単糸の繊度の平均値を下記表1に示す。
<単糸の融着率>
 実施例及び比較例で得られた各マルチフィラメントに対して、マルチフィラメントにおける単糸の融着率を上述した方法で測定した。
 単糸の融着率を下記表1に示す。
<単糸の算術平均粗さ、及び、単糸の最大高さ粗さ>
 実施例及び比較例で得られたマルチフィラメントに対して、マルチフィラメントにおける単糸の表面粗さをJIS B0601:2001に従って測定し、そして、JIS B0601:2001に従って、単糸の算術平均粗さRa、及び、単糸の最大高さ粗さRzを求めた。
 なお、単糸の表面粗さの測定では、マルチフィラメントから単糸を無作為に5本以上取りだした。そして、各単糸の表面粗さを各単糸の長手方向に沿って測定し、各単糸の算術平均粗さ、及び、各単糸の最大高さ粗さを求めた。そして、各単糸の算術平均粗さの算出平均値を単糸の算術平均粗さRaとし、各単糸の最大高さ粗さの算出平均値を単糸の最大高さ粗さRzとした。
 この測定では、レーザー顕微鏡を用いた。該レーザー顕微鏡としては、株式会社キーエンス社製の「VK-9500」を用いた。
 また、表面粗さの測定を下記条件で実施した。
  カットオフ値:0.08mm
  評価長さ:80μm
 単糸の算術平均粗さ、及び、単糸の最大高さ粗さを下記表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表1に示すように、本発明の範囲内である実施例1~7では、工程(B1)の第1の気体の温度が(Tc-45℃)よりも小さい比較例1、工程(B2)の第2の気体の温度が(Tc-30℃)よりも小さい比較例3、及び、工程(B2)を実施しない比較例6に比べて、単糸の融着率が小さかった。
 また、工程(B1)の第1の気体の温度が(Tc-30℃)よりも大きい比較例2、工程(B2)の第2の気体の温度が(Tc-10℃)よりも大きい比較例4、及び、工程(B1)を実施しない比較例5では、原糸が切れてマルチフィラメントを作製することができなかった。
 従って、本発明によれば、単糸の繊度の平均値が小さいにも関わらず、原糸が切れるのを抑制し、且つ、単糸どうしの融着を抑制し得る。
 なお、上記特許文献2(国際公開第2021/206154号)の実施例では、本明細書の比較例1、3と同程度の温度の空気を原糸に吹き付けていることから、単糸の融着率が高いと考えられる。
 実施例1~5では、第2の気体の速度が0.01m/sと小さい実施例6に比べて、単糸の融着率がより一層小さかった。
 また、実施例1~4では、第1の気体の速度が0.43m/sと大きい実施例5に比べて、単糸の融着率がより一層小さかった。
 100A:原糸、101:原料投入部、102:混練押出機、103:ギアポンプ、104:紡糸ノズル、105:第1のボックス、106:第2のボックス、107:第1の引取ロール部、108:第1の搬送ロール部、109:第2の搬送ロール部、110:第3の搬送ロール部、111:第4の搬送ロール部、112:第1の巻取ロール部、113:第2の引取ロール部、114:延伸ロール部、115:熱処理ロール部、116:第2の巻取ロール部、
 207:引取ロール部、208:第1の延伸ロール部、209:第2の延伸ロール部、210:第3の延伸ロール部、211:テイクオフロール部、212:巻取ロール部
 

Claims (8)

  1.  溶融紡糸法により、複数の吐出孔を有する紡糸ノズルを用いて、単糸を複数有するマルチフィラメントを得る、マルチフィラメントの製造方法であって、
    原料組成物を加熱によって溶融させることにより溶融物を得、該溶融物を前記吐出孔から吐出することにより、溶融状態の複数の原糸を得る工程(A)と、
    複数の前記原糸に気体を吹き付ける工程(B)とを有し、
    前記原料組成物は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、
    前記工程(B)は、溶融状態の複数の前記原糸に第1の気体を吹き付けることにより、複数本の前記原糸を冷却する工程(B1)と、該工程(B1)で冷却された複数本の前記原糸に第2の気体を吹き付ける工程(B2)とを有し、
    前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-45℃)~(Tc-30℃)[Tc:前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂の結晶化温度]とし、
    前記工程(B2)では、前記第2の気体の温度を、前記第1の気体の温度よりも高くし、且つ、(Tc-30℃)~(Tc-10℃)とし、
    前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下である、マルチフィラメントの製造方法。
  2.  前記工程(B1)では、前記第1の気体の温度を(Tc-40℃)~(Tc-30℃)とする、請求項1に記載のマルチフィラメントの製造方法。
  3.  前記工程(B1)では、前記第1の気体の速度を0.1~1.0m/sとする、請求項1又は2に記載のマルチフィラメントの製造方法。
  4.  前記工程(B2)では、前記第2の気体の速度を0.005~1.5m/sとする、請求項1又は2に記載のマルチフィラメントの製造方法。
  5.  前記第2の気体の温度から前記第1の気体の温度を引いた値を、5~25℃とする、請求項1又は2に記載のマルチフィラメントの製造方法。
  6.  前記ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂が、ポリ(3-ヒドロキシブチレート)系樹脂を含む、請求項1又は2に記載のマルチフィラメントの製造方法。
  7.  単糸を複数有するマルチフィラメントであって、
    前記単糸は、ポリ(3-ヒドロキシアルカノエート)系樹脂を含有し、
    前記単糸の繊度の平均値が15dtex以下であり、
    前記単糸の融着率が10%以下である、マルチフィラメント。
  8.  前記単糸の最大高さ粗さが、0.10~0.50μmである、請求項7に記載のマルチフィラメント。
     
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