JPH06264305A - 微生物分解性繊維とその製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強度の微生物分解性繊維を操業性よく製造
する方法を提供する。 【構成】 ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）とポ
リ−ε−カプロラクトンとの重量比95／５〜55／45の混
合物を 120〜200 ℃で溶融紡糸し、紡出糸条を40〜80℃
で空冷した後、引き続いて１段又は２段以上で 2.0倍以
上に延伸する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリ（β−ヒドロキシ
アルカノエート）とポリ−ε−カプロラクトンとの混合
物を溶融紡糸した微生物分解性繊維とその製造法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、漁業や農業、土木用として用いら
れる産業資材用繊維としては、強度及び耐候性の優れた
ものが要求されており、主としてポリアミド、芳香族ポ
リエステル、ビニロン、ポリオレフィン等からなるもの
が使用されている。しかし、これらの繊維は自己分解性
がなく、使用後、海や山野に放置すると種々の公害を引
き起こすという問題がある。この問題は、使用後、焼
却、埋め立てあるいは回収再生により処理すれば解決さ
れるが、これらの処理には多大の費用を要するため、現
実には海や山野に放置され、景観を損なうばかりでな
く、鳥や海洋生物、ダイバー等に絡みついて殺傷した
り、船のスクリューに絡みついて船舶事故を起こしたり
する事態がしばしば発生している。

【０００３】このような問題を解決する方法として、自
然分解性（微生物分解性又は生分解性）の素材を用いる
ことが考えられる。

【０００４】従来、自然分解性ポリマーとして、セルロ
ーズやキチン等の多糖類、カット・グット（腸線）や再
生コラーゲン等の蛋白質やポリペプチド（ポリアミノ
酸）、ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）、ポリグ
リコリドやポリラクチドのようなポリ（α−オキシ酸)
、ポリ−ε−カプロラクトン等の脂肪族ポリエステル
等がよく知られている。

【０００５】しかし、これらのポリマーから繊維を製造
する場合、多糖類やポリアミノ酸のように湿式紡糸法で
製造しなければならなかったり、ポリ（α−オキシ酸)
のように素材のコストが極めて高いため製造原価が高価
になったり、高強度の繊維を得ることができなかったり
するという問題があった。

【０００６】そのなかで、ポリ−ε−カプロラクトンは
比較的安価な完全生分解性の合成高分子であって、溶融
紡糸が可能であるが、融点が60℃と低いためにその用途
が一部制限されるという問題があった。

【０００７】また、安価な自然崩壊性の素材として、ポ
リエチレンに澱粉を配合したものが検討されており、直
鎖状低密度ポリエチレンに澱粉を約６％配合して製膜し
たフィルムが買物袋として一部実用化されている。

【０００８】しかし、このような澱粉を配合したポリエ
チレンから繊維を製造しても、完全に生分解されないば
かりか、強度等の機械的特性が著しく劣ったものとな
り、高強度を必要とする産業資材用として使用すること
はできない。

【０００９】微生物が自然界で産生するポリ（β−ヒド
ロキシアルカノエート）は、融点が130〜180 ℃の熱可
塑性ポリエステルとして良く知られている。従来、ポリ
（β−ヒドロキシアルカノエート）から繊維を製造する
ことも試みられているが、引張強度が３ｇ／ｄのモノフ
イラメントが得られたという報道（1992年１月17日付日
刊工業新聞) があるのみで、実用上十分な強度を有する
マルチフイラメントが得られたという報告はない。その
大きな理由は、ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）
は、結晶化速度がナイロンやポリエチレンテレフタレー
ト等と比べて極めて遅いため、溶融紡糸時及び巻取時に
フイラメント間で融着を起こしてパッケージからの解舒
が困難になることであった。融着が起こらないように、
生産性を度外視して、例えば結晶化が十分進むような条
件で紡糸しても延伸が困難となり、強度の低い糸条しか
得られない。

【００１０】本発明者らは、先に、紡糸、延伸条件を適
切に選定することにより、ポリ（β−ヒドロキシアルカ
ノエート）から強度 2.0ｇ／ｄ以上のマルチフイラメン
トが得られることを見出したが、操業安定性に問題があ
り、工業化は困難であることが分かった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的安価
で、かつ、実用に供することができる一定の耐熱性を有
し、微生物により完全に分解されるポリ（β−ヒドロキ
シアルカノエート）（共重合体を含む。以下同じ。）の
製糸時の操業安定性を改良し、高強度の繊維を得ようと
するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために鋭意検討の結果、ポリ（β−ヒドロ
キシアルカノエート）に適量のポリ−ε−カプロラクト
ンを配合し、適切な紡糸、延伸条件で製糸することによ
りこの目的が達成されることを見出し、本発明に到達し
た。

【００１３】すなわち、本発明の要旨は、次のとおりで
ある。 (1) ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）とポリ−ε
−カプロラクトンとの重量比95／５〜55／45の混合物を
溶融紡糸した繊維であって、その引張強度が 2.0ｇ／ｄ
以上であることを特徴とする微生物分解性繊維。 (2) ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）とポリ−ε
−カプロラクトンとの重量比95／５〜55／45の混合物を
120〜200 ℃で溶融紡糸し、紡出糸条を40〜80℃で空冷
した後、引き続いて１段又は２段以上で 2.0倍以上に延
伸することを特徴とする微生物分解性繊維の製造法。

【００１４】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において用いられるポリ（β−ヒドロキシアルカノ
エート) としては、ポリ−３−ヒドロキシプロピオネー
ト、ポリ−３−ヒドロキシブチレート、ポリ−３−ヒド
ロキシカプロレート、ポリ−３−ヒドロキシヘプタノエ
ート、ポリ−３−ヒドロキシオクタノエート及びこれら
とポリ−３−ヒドロキシバリレートやポリ−４−ヒドロ
キシブチレートとの共重合体等が挙げられ、これらは通
常微生物が産生する微生物ポリエステルとして得られ
る。この中でも、最も好ましいものはポリ−３−ヒドロ
キシブチレートとポリ−３−ヒドロキシバリレートとの
共重合体及びポリ−３−ヒドロキシブチレートとポリ−
４−ヒドロキシブチレートとの共重合体である。

【００１５】ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）
は、分子量が約30,000〜1,000,000 のものが、製糸性及
び得られる繊維の特性の点で好ましい。

【００１６】一方、ポリ−ε−カプロラクトンは、分子
量が約 3,000〜100,000 のものが、製糸性及び得られる
繊維の特性の点で好ましい。

【００１７】ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）と
ポリ−ε−カプロラクトンとの混合割合は、重量比で95
／５〜55／45とすることが必要である。ポリ−ε−カプ
ロラクトンの割合が５重量％未満では、製糸安定性を向
上させる効果が不十分であり、45重量％を超えると得ら
れる繊維の耐熱性が低下し、好ましくない。

【００１８】ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）と
ポリ−ε−カプロラクトンとは、あらかじめ両成分を２
軸エクストルーダー等で溶融混練してチップ化した後、
溶融紡糸に供してもよいし、両成分のチップをエクスト
ルーダー型溶融紡糸機に供給して混練しながら溶融紡糸
してもよい。

【００１９】なお、窒化硼素や二酸化チタンのような結
晶核剤を 0.1〜5.0 重量％、好ましくは 0.5〜2.0 重量
％含有させることが望ましい。さらに、トリアセチンの
ような可塑剤を１〜20重量％含有させることも好まし
い。

【００２０】本発明の繊維は、上記のようなポリ（β−
ヒドロキシアルカノエートとポリ−ε−カプロラクトン
との混合物を以下に述べる最適条件で溶融紡糸して、延
伸することにより製造することができる。

【００２１】溶融紡糸の温度は、用いるポリ（β−ヒド
ロキシアルカノエート）の分子量やポリ−ε−カプロラ
クトンの混合割合等により異なるが、 120〜200 ℃とす
ることが必要である。紡糸温度が 120℃未満では溶融押
出しが困難であり、 200℃を超えるとポリマーの分解が
顕著となって製糸操業性が悪くなり、高強度の繊維を安
定して得ることが困難となる。

【００２２】溶融紡出された糸条は、40〜80℃で空冷さ
れ、通常の合成繊維用紡糸油剤が付与された後、引き続
いてローラ間で１段又は２段以上の冷延伸もしくは熱延
伸に供される。全延伸倍率は、目的とする繊維の要求性
能により異なるが、紡糸速度を10〜500 ｍ／分として、
2.0ｇ／ｄ以上の引張強度を維持するには 2.0倍以上の
延伸倍率とすることが必要である。

【００２３】

【作用】本発明の方法によれば、高強度で融着のないマ
ルチフイラメントを製糸操業性よく製造することができ
る。この理由は明らかではないが、ポリ（β−ヒドロキ
シアルカノエート）にポリ−ε−カプロラクトンを混合
することにより、紡糸温度を約20℃低下させることが可
能となることから、ポリ−ε−カプロラクトンが可塑剤
としての作用をするとともに、冷却過程での結晶化を促
進させるためと考えられる。

【００２４】また、本発明の繊維は、生物分解性のポリ
（β−ヒドロキシアルカノエート）と微生物分解性のポ
リ−ε−カプロラクトンとからなるため、良好な微生物
分解性を有しており、ポリ（β−ヒドロキシアルカノエ
ート）の耐熱性とポリ−ε−カプロラクトン配合による
製糸性の向上とにより、優れた耐熱性と強度特性とを有
している。

【００２５】

【実施例】次に、本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお、特性値等の測定及び評価法は、次のとおりで
ある。 (a) 製糸性 １時間の連続紡糸において、糸切れがない場合を良好と
した。 (b) 引張強度 JIS L 1013に準じて測定した。 (c) 耐熱性 パーキンエルマー社製示差走査型熱量計 DSC−７型を使
用し、昇温速度20℃／分で熱融解挙動を測定した際に、
メインピーク（吸熱）が90℃以上の場合を良好とした。 (d) 微生物分解性 試料を土壌中に２カ月埋めておいて取り出し、マルチフ
イラメントがその形状を失っているか又は引張強度保持
率が50％以下になっている場合を良好とした。

【００２６】実施例１〜４及び比較例１〜２ 分子量が約 750,000で、ポリ−３−ヒドロキシブチレー
トとポリ−３−ヒドロキシバリレートとのモル比94／６
の共重合体に分子量が約80,000のポリ−ε−カプロラク
トン（ＰＣＬ）、結晶核剤（窒化硼素）及び可塑剤（ト
リアセチン）を表１に示す量で配合したものを、 0.3mm
φ×36ホールの紡糸口金から約 160℃で溶融紡出し、約
60℃の空気で冷却し、油剤を付与した後、引き続いて60
℃の温水浴中で、表１に示す延伸倍率で延伸し、約200d
／36ｆのマルチフイラメントを得た。製糸性並びに得ら
れたマルチフイラメントの引張強度、耐熱性及び微生物
分解性を評価した結果を表１に示す。

【００２７】

【表１】

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、実用に耐え得る一定の
耐熱性と強度特性を有し、かつ微生物分解性の繊維が提
供される。本発明の繊維は、漁業資材、農業用資材、土
木用資材、衛生材料、廃棄物処理材等として好適であ
り、使用後微生物が存在する環境（土中又は水中）に放
置しておけば一定期間後には完全に生分解されるため、
特別な廃棄物処理を必要とせず、公害防止に有用であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 修治 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 金元 直貴 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 牟田 善信 千葉県浦安市東野１−24−15

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）
   とポリ−ε−カプロラクトンとの重量比95／５〜55／45
   の混合物を溶融紡糸した繊維であって、その引張強度が
   2.0ｇ／ｄ以上であることを特徴とする微生物分解性繊
   維。
2. 【請求項２】 ポリ（β−ヒドロキシアルカノエート）
   とポリ−ε−カプロラクトンとの重量比95／５〜55／45
   の混合物を 120〜200 ℃で溶融紡糸し、紡出糸条を40〜
   80℃で空冷した後、引き続いて１段又は２段以上で 2.0
   倍以上に延伸することを特徴とする微生物分解性繊維の
   製造法。
3. 【請求項３】 紡糸に供する混合物に結晶核剤を含有さ
   せる請求項２記載の方法。