JPH07324227A - 生分解性複合繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 一定の耐熱性と実用上十分な強度を有し、自
然環境下での強力保持期間の異なるものを容易に得るこ
とのできる生分解性複合繊維を提供する。 【構成】 融点70℃以上のポリヒドロキシアルカノエー
ト又はその共重合体を芯成分とし、融点70℃以上の高重
合度のポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシ
ネート又はこれらの共重合体を鞘成分とする生分解性複
合繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、実用上十分な強度を有
し、自然環境下での強力保持期間の異なる生分解性繊維
を容易に得ることのできる生分解性複合繊維に関するも
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、生
分解性（微生物分解性又は自然分解性）の繊維を用いる
ことが考えられ、脂肪族ポリエステルからなる生分解性
繊維が注目されている。

【０００４】例えば、特開平５− 59611号公報及び同５
− 59612号公報には、ポリカプロラクトンからなる高強
度フィラメントが開示されている。しかし、ポリカプロ
ラクトンは、融点が約60℃と低いとともに、生分解速度
が速く、その用途が制限されるという問題があった。

【０００５】また、微生物が産生するポリヒドロキシア
ルカノエートは、融点が 100℃〜180 ℃の熱可塑性ポリ
エステルとしてよく知られており、1992年１月17日付日
刊工業新聞には、引張強度が３ｇ／ｄのモノフィラメン
トが得られたという報道がある。しかし、この繊維は、
強度が実用上不十分であるとともに、生分解速度が速す
ぎるという問題があった。

【０００６】さらに、特開平５− 93316号公報及び同５
− 93318号公報には、ポリ−ε−カプロラクトン又はポ
リ−β−プロピオラクトンとポリ−３−ヒドロキシブチ
レート／ポリ−３−ヒドロキシバリレート共重合体とか
らなる芯鞘型の強度特性に優れた複合繊維が開示されて
いる。しかし、この複合繊維は土壌中に２カ月埋設する
と繊維形状を失ってしまい、中長期間にわたって強力を
保持することはできないという問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、一定の耐熱
性と実用に耐え得る優れた強度特性を有し、自然環境下
で一定期間は実用上十分な強力を保持し、一定期間を過
ぎると、微生物により分解され、速やかに強力低下を起
こし、その後完全に分解される生分解性繊維を提供しよ
うとするものである。また、本発明のもう一つの課題
は、自然環境下での強力保持期間の異なるものを容易に
得ることのできる生分解性繊維を提供しようとするもの
である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するため鋭意検討の結果、生分解速度が速いポ
リヒドロキシアルカノエートを芯成分とし、生分解速度
が比較的遅いとともに、高強力の繊維を与えるポリブチ
レンサクシネート、ポリエチレンサクシネート又はこれ
らの共重合体を鞘成分とする複合繊維とすることによ
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。

【０００９】すなわち、本発明は、融点70℃以上のポリ
ヒドロキシアルカノエート又はその共重合体を芯成分と
し、融点70℃以上の高重合度のポリブチレンサクシネー
ト、ポリエチレンサクシネート又はこれらの共重合体を
鞘成分とすることを特徴とする生分解性複合繊維を要旨
とするものである。

【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。本
発明において芯成分のポリヒドロキシアルカノエート又
はその共重合体としては、融点70℃以上のものが用いら
れ、具体的には、次の式及び／又は式の繰り返し単
位を有する単独重合体や共重合体が挙げられ、これら
は、通常、微生物が産生する微生物ポリエステルとして
得られる。 −Ｏ−（ＣＨ₂）n−ＣＯ− （ｎ＝２〜４の整数） −Ｏ−ＣＨ（Ｒ)−ＣＨ₂−ＣＯ− （Ｒ＝炭素数１〜11のアルキル基） これらのうち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。

【００１１】一方、鞘成分のポリブチレンサクシネー
ト、ポリエチレンサクシネート又はこれらの共重合体と
しては、融点が70℃以上共重合モル比 100／0〜65／35
及び20／80〜0／100の範囲のものが用いられ、特に融点
が90℃以上となる共重合モル比100／0〜80／20及び10／
90〜 0／100の範囲のものが好ましく用いられる。ま
た、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネ
ート又はこれらの共重合体は、製糸性及び得られる繊維
の強度特性の点で、高重合度のものを用いることが必要
であり、数平均分子量が約30,000以上のものが好ましく
用いられる。

【００１２】なお、芯成分、鞘成分ともそれぞれの基本
特性を損なわない範囲内で少量の他の熱可塑性生分解性
成分を含有していてもよい。

【００１３】本発明の複合繊維において、生分解速度の
程度は、使用される環境や太さ等によって異なるが、芯
成分と鞘成分との割合を変えることにより、自然環境下
での強力保持期間を変えることができる。すなわち、生
分解速度の遅い鞘成分の割合を大きくすると強力保持期
間を長くすることができ、この割合を小さくすると強力
保持期間を短くすることができる。

【００１４】強力保持期間は、複合繊維の鞘成分の厚さ
を目安として変えることができ、例えば、６カ月程度な
らば２〜15μm 、１年程度ならば10〜30μm 、２年以上
ならば20μm 以上とするのが適当である。単糸の太さ
は、必要とされる鞘成分の厚さ、初期強度及び製糸性を
考慮して決められるが、５μm 以上とすることが望まし
く、強力保持期間を１年以上とする場合には、25μm 以
上、特に 100μm 以上とすることが好ましい。芯鞘重量
比では、１／５〜５／１、好ましくは１／３〜３／１と
するのが適当である。

【００１５】本発明の複合繊維は、ポリヒドロキシアル
カノエート又はその共重合体を芯成分とし、高重合度の
ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート
又はこれらの共重合体を鞘成分として、常法により、溶
融紡糸し、延伸することにより製造することができる。
溶融紡糸の温度は、芯鞘両成分の組成や重合度により異
なるが、130〜220℃とすることが望ましい。紡糸温度13
0℃未満では溶融押出しが困難であり、220℃を超えると
熱分解が顕著となり、高強度の繊維を得ることが困難と
なる。

【００１６】溶融紡出された糸条は空冷又は水冷後、紡
糸に連続して又は一旦巻き取った後、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、紡
糸速度及び目的とする繊維の形状や要求性能により異な
るが、例えば、モノフィラメントの場合、 4.0ｇ／ｄ以
上の引張強度のものとするためには 5.0倍以上に延伸す
ることが必要である。また、マルチフィラメントの場
合、 3.0ｇ／ｄ以上の引張強度のものとするためには
2.5倍以上に延伸することが必要である。

【００１７】繊維の形態は、マルチフィラメント、モノ
フィラメント、ステープルのいずれでもよく、使用目的
により適宜選定される。

【００１８】本発明の複合繊維は、一定の耐熱性と実用
に耐え得る優れた強度特性を有し、芯鞘の複合割合を変
えることにより自然環境下での強力保持期間を変えるこ
とができる生分解性繊維である。したがって、本発明の
複合繊維は、漁網や釣り糸等の漁業資材、防虫、防鳥ネ
ットや植生ネットのような農業資材、コンポスト用バッ
グのような生活資材、野生生物生態調査用発信機取り付
け用糸のような生物関連資材等の自然環境下で使用され
る繊維として好適である。

【００１９】

【作用】本発明の複合繊維は、鞘成分に生分解速度が比
較的遅いとともに、高強力の繊維を与えるポリマーを用
い、芯成分に生分解速度が速いポリマーを用いているの
で、自然環境下で一定期間は実用上十分な強力を保持
し、その後、鞘成分が生分解し、芯成分の一部でも露出
すると芯成分の生分解も急激に始まり、繊維の強力低下
が速やかに進行する。そして、鞘成分の厚さや太さ等を
変えることにより、自然環境下で強力保持期間を変える
ことができる。

【００２０】

【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、引張強伸度特性はJIS L 1013に準じて測定し
た。また、鞘成分の厚さは顕微鏡により断面写真を撮影
して測定した。さらに、生分解性は試料を海水中に浸漬
し、所定期間経過毎に取り出し、引張強力を測定して評
価した。

【００２１】実施例１ 融点 156℃、数平均分子量約 200,000のポリ−３−ヒド
ロキシブチレート／ポリ−３−ヒドロキシバリレート共
重合体（モル比約88／12）を芯成分とし、融点114℃、
数平均分子量約 45,000 のポリブチレンサクシネートを
鞘成分とし、芯鞘重量比１／１のモノフィラメントを次
のようにして製造した。両成分をエクストルーダー型溶
融紡糸機に供給し、温度 160℃で溶融し、直径2.1mmの
紡糸孔を２個有する紡糸口金から紡出し、50℃の温水浴
中で冷却した後、10ｍ／分の速度で引き取り、直ちに65
℃の温水浴中で延伸倍率 5.5で第１段延伸を行い、引き
続き 110℃のオーブン中で延伸倍率 1.8で第２段延伸を
行い、さらに 100℃のオーブン中で弛緩熱処理して巻取
った。得られたモノフィラメントは、鞘成分の厚さが41
μm 、繊径が 284μm であった。

【００２２】実施例２ 実施例１において、芯鞘重量比を３／１に変更した以外
は実施例１と同様にしてモノフィラメントを得た。得ら
れたモノフィラメントは、鞘成分の厚さが19μm 、繊径
が 283μm であった。

【００２３】比較例１ 実施例１で用いたのと同じポリ−３−ヒドロキシブチレ
ート／ポリ−３−ヒドロバリレート共重合体を単独で、
紡糸可能な最適条件下でモノフィラメントを製糸した。

【００２４】比較例２ 実施例１で用いたのと同じポリブチレンサクシネートを
単独で、紡糸可能な最適条件下でモノフィラメントを製
糸した。

【００２５】実施例３ 芯成分に実施例１と同じ共重合体、鞘成分に融点 109
℃、数平均分子量約44,000のポリブチレンサクシネート
／ポリエチレンサクシネート共重合体（モル比90／10）
を用い、芯鞘重量比３／２のマルチフィラメントを次の
ようにして製造した。両成分をエクストルーダー型溶融
紡糸機に供給し、温度 160℃で溶融し、直径0.3mmの紡
糸孔を24個有する紡糸口金から紡出し、13℃の冷却風を
吹き付けた後、40℃の紡糸筒を通して冷却し、油剤を付
与し、1200ｍ／分速度で未延伸糸を一旦巻き取り、その
後、60℃の熱ローラにより延伸倍率 3.7で延伸を行っ
た。得られたマルチフィラメントは、75ｄ／24ｆで、単
糸の鞘成分の厚さが２μm、単糸の繊径が19μm であっ
た。

【００２７】上記実施例及び比較例で得られた繊維の引
張強伸度と生分解速度を表１、強力保持率を表２にまと
めて示す。

【００２８】

【表１】

【００２９】

【表２】

【００３０】実施例１、２、３では、急激に引張強力が
低下するのが、それぞれ18、９、３カ月後からであっ
た。一方、比較例１では、１カ月後から急激に引張強力
が低下し、比較例２では、30カ月後でも徐々にしか低下
しなかった。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、一定の耐熱性と実用に
耐え得る優れた強度特性を有し、自然環境下で一定期間
は実用上十分な強力を保持し、一定期間を過ぎると、微
生物により分解され、速やかに強力低下を起こし、その
後完全に分解される生分解性繊維が提供される。また、
本発明によれば、芯成分と鞘成分との割合を変えること
により、自然環境下での強力保持期間の異なる生分解性
繊維を得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 繁満 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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 融点70℃以上のポリヒドロキシアルカノ
   エート又はその共重合体を芯成分とし、融点70℃以上の
   高重合度のポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサ
   クシネート又はこれらの共重合体を鞘成分とすることを
   特徴とする生分解性複合繊維。