JPH11293517A

JPH11293517A - ポリ乳酸繊維及びその製造法

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Publication number: JPH11293517A
Application number: JP9884798A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hashimoto; 和典橋本; Fumio Matsuoka; 文夫松岡
Original assignee: Unitika Ltd
Current assignee: Unitika Ltd
Priority date: 1998-04-10
Filing date: 1998-04-10
Publication date: 1999-10-26
Anticipated expiration: 2018-04-10
Also published as: JP3462983B2

Abstract

(57)【要約】【課題】実用的に十分な弾性率と寸法安定性を有する
生分解性の乳酸繊維と、この繊維を工業的に生産性よく
製造する方法を提供する。【解決手段構成】平均分子量が５万〜１０万、光学純
度９５．０〜９９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなり、速
度３０００ｍ／分以上で捲取る方法により得られた繊維
であって、１０％伸張時の弾性率が７ｇ／ｄ以上、沸水
収縮率が１３％以下であるポリ乳酸繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生分解性を有しな
がら、実用的に十分な弾性率と寸法安定性を有するポリ
乳酸繊維及びその製造法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業廃棄物が環境を汚染するのを
防止するために、生分解性（微生物分解性又は自然分解
性）の素材を用いることが着目され、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。

【０００３】生分解性繊維は、特に生ゴミ水切りネット
やコンポスト用バッグのような生活資材、紙おむつや生
理用品のような衛生材料等の分野において要望が強く、
開発が望まれているが、脂肪族ポリエステルからなる生
分解性繊維は、一般に強度や弾性率が低いものや耐熱性
に劣るものが多く、用途が限定されるものが多い。ま
た、原料ポリマーのコストが高く、工業的に安価に製造
することが困難なものも多い。

【０００４】ポリ乳酸は、比較的安価にポリマーが得ら
れ、実用的な強度と耐熱性の成型物を製造することが可
能な生分解性樹脂であるが、従来の溶融紡糸法で高強度
の繊維を製造するためには、重合度の高い原料を用いる
必要があり、また、操業的に安定して製造するには生産
性の低い低速の製糸方法を採用する必要があった。

【０００５】例えば、特開平７−３０５２２７号公報に
は、溶融時の重合度低下を防ぎ、高い分子量を保って製
糸することにより、高強度のポリ乳酸繊維を得る方法が
開示されている。しかし、この方法は特殊な方法で重合
したポリ乳酸を必要とし、しかも、紡糸と延伸を別工程
で行う生産性の低い方法でしか実施されていない。さら
に、ポリ乳酸繊維は、捲取時に熱処理が困難なため、高
熱時の寸法安定性に欠けるという問題を有している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
を解決し、生分解性を有しながら、実用的に十分な弾性
率と寸法安定性を有するポリ乳酸繊維と、その繊維を工
業的に生産性よく製造する方法を提供することを技術的
な課題とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
達成するために、次の構成を有するものである。 (1) 平均分子量が５万〜１０万、光学純度９５．０〜９
９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなり、速度３０００ｍ／
分以上で捲取る方法により得られた繊維であって、１０
％伸張時の弾性率が７ｇ／ｄ以上、沸水収縮率が１３％
以下であることを特徴とするポリ乳酸繊維。 (2) 平均分子量５万〜１０万、光学純度９５．０〜９
９．５％のポリ−Ｌ−乳酸を溶融紡出し、紡出繊維を一
旦冷却固化した後、内壁温度が１２０〜１７０℃の筒状
加熱装置内を通過させ、集束し、油剤を付与した後、表
面速度が３０００ｍ／分以上の第１ローラで引き取り、
続く第２ローラとの間で延伸又はは弛緩処理を施し、捲
取装置の直前で、加熱気体又は加熱蒸気により加熱処理
した後、３０００ｍ／分以上の速度で捲取ることを特徴
とするポリ乳酸繊維の製造法。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。

【０００９】本発明のポリ乳酸繊維は、Ｌ−乳酸とＤ−
乳酸の光学異性体の共重合体を主成分とし、このうち、
Ｌ−乳酸の光学純度が９５．０〜９９．５％であること
が必要である。このＬ体とＤ体の比率は、耐熱性と生分
解性に影響する要因であり、Ｌ体の純度がこの範囲より
低いと、生分解速度は速くなるが、融点が低くて耐熱性
の劣った繊維となる。また、Ｌ体の純度がこの範囲より
高いと、結晶化が高いため分解速度が低く、生分解性に
劣った繊維となる。

【００１０】また、ポリ乳酸の平均分子量は、５万〜１
０万の範囲であることが必要である。平均分子量がこの
範囲より低いと、十分な強度や弾性率が発現せず、平均
分子量がこの範囲より高いと、生分解性が低下する。

【００１１】本発明のポリ乳酸繊維の特徴は、１０％伸
張時の弾性率が７ｇ／ｄ以上、沸水収縮率が１３％以下
であることである。これらの物性を満たすことにより、
幅広い用途に使用することができ、例えば、使用初期の
力学特性の要求性能が高い産業資材用途に使用すること
も可能となる。ポリ乳酸繊維は、通常、伸張歪みの際、
一次降伏点以降の弾性率が低いため加工工程で応力斑を
発生し、これが加工後の強度、伸度のバラツキや染色斑
などの原因となるが、本発明ではこの点が改善され、初
期弾性率のみならず、一次降伏点を超えた１０％伸張時
においても加工に問題のない弾性率を有する。また、ポ
リ乳酸繊維は、従来、高熱時の寸法安定性が劣るため、
加工時に加わる熱により、大きく収縮して寸法安定性が
悪いという問題があったが、本発明では、沸水収縮率を
１３％以下とすることで、熱収縮特性についても大幅に
改善することを可能とし、寸法安定性のよい製品とする
ことができるものである。

【００１２】次に、本発明のポリ乳酸繊維の製造法につ
いて説明する。

【００１３】本発明に使用されるポリ乳酸は、Ｌ−乳酸
とＤ−乳酸の光学異性体の共重合体を主成分とし、Ｌ−
乳酸の光学純度が９５．０〜９９．５％であることが必
要である。Ｌ体の純度がこの範囲より低いと、耐熱性の
劣った繊維しか得られず、また、Ｌ体の純度がこの範囲
より高いと、高速製糸性に劣り、本発明には不適であ
る。

【００１４】また、ポリ乳酸の平均分子量は、溶融吐出
時に５万〜１０万の範囲にあることが必要である。平均
分子量がこの範囲より低いと、十分な強度や弾性率の繊
維を得ることができず、平均分子量がこの範囲より高い
と、高速で紡糸を行う際、糸切れが起こりやすく、本発
明には適さない。なお、本発明においては、各成分それ
ぞれの基本特性を損なわない範囲内で、少量の無機物や
他の熱可塑性生分解性成分等を添加することができる。

【００１５】本発明の特徴は、溶融紡出し、一旦冷却固
化したポリ乳酸を、再加熱し、空気抵抗を与えた後に引
取ることにより、配向と結晶化を促進し、通常の高速紡
糸延伸法では得られない強度、弾性率を有するポリ乳酸
繊維を得ることにある。

【００１６】図１は，本発明の一実施態様を示す概略工
程図である。紡糸口金１からポリ乳酸繊維Ｙを溶融紡糸
し、冷却風吹付装置２によって繊維を冷却固化し、筒状
加熱装置３の中を通過させる。加熱装置を通過した繊維
は自然冷却された後、油剤付与装置４により油剤付与と
同時に集束され、第１ローラ（引取ローラ）５により引
き取られ、第２ローラ６を介して、加熱流体処理装置７
により弛緩熱処理を施された後、捲取装置８に供給され
る。

【００１７】上記の工程において、筒状加熱装置３の内
壁温度は１２０〜１７０℃の範囲とすることが必要であ
る。１２０℃に満たない場合、配向と結晶化を促進する
効果が低く、十分な強度と弾性率を有する繊維を得るこ
とができない。また、１７０℃を超えると装置内壁に繊
維が接触したときに融着することがあり、好ましくな
い。加熱装置の有効加熱長は、およそ０．６〜２．５ｍ
が適当である。加熱長がこの範囲より短いと、配向と結
晶化を促進する効果が低下し、この範囲より長いと、加
熱装置内の糸揺れが大きくなり、糸斑を誘発するため好
ましくない。

【００１８】引取速度（すなわち、第１ローラ５の表面
速度）は、３０００ｍ／分以上にすることが必要であ
る。加熱装置内の糸条に加わる応力が高いほど、配向と
結晶化を促進する効果が大きいため、引取速度は高速で
あるほど望ましく、３０００ｍ／分未満では効果に欠け
る。また、７０００ｍ／分を超えると、加熱装置内の通
過時間が短くなるうえ、糸条に加わる応力が高くなりす
ぎ、切断することもあるので好ましくない。

【００１９】引取った繊維を、引き続き第２ローラ６に
供給し、若干の延伸又は弛緩処理を施すことにより、用
途に応じた物性の微調整が可能であり、良好な捲形態を
形成することもできる。その際、第２ローラ６と第１ロ
ーラ５との表面速度比は、０．９５〜１．２０とするこ
とが好ましく、この範囲より低いと、捲取り時の張力が
低くて捲形態が悪くなり、この範囲より高いと伸度が低
くなり、切断に至る場合があるので好ましくない。

【００２０】また、任意のローラ上で熱処理を行うこと
も可能であるが、ローラの表面温度が高すぎるとローラ
上での繊維の揺れが大きくなって糸斑や切断の原因とな
り、低すぎると、本発明の目的とする寸法安定性の良好
な繊維を得ることが困難となる。そこで、本発明では、
捲取装置８の直前で加熱気体又は加熱蒸気による熱処理
を施すことにより、製糸時の操業安定性と得られる繊維
の寸法安定性の両方を同時に満足させることを可能にし
たものである。加熱気体の種類は、空気、窒素、あるい
は、それらに近い密度、熱伝導率のものであれば特に限
定されるものではないが、加圧水蒸気を使用すると、よ
り効率的な熱処理が可能となる。その際、加熱気体又は
加熱蒸気の温度を１００〜１６０℃とすることが好まし
い。この温度が１００℃未満では、蒸気の温度を安定に
制御することが困難で糸斑を誘発する原因となり、１６
０℃を超えると、繊維間の融着が発生しやすくなる。

【００２１】本発明の製造法は、幅広い範囲の銘柄に対
応できるが、単糸繊度が０．５〜８．０ｄ、フィラメン
ト数が１０〜２５０本の範囲が特に好ましい。

【００２２】

【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、測定及び評価法は次のとおりである。 (1) 引張強伸度特性 JIS L 1013に準じて測定した。 (2) 沸水収縮率試料を沸騰水中に１５分間浸漬した後、自然乾燥し、そ
の前後の長さ変化の割合を求めた。 (3) 平均分子量試料のクロロホルム０．４ｗｔ％溶液のＧＰＣ分析によ
る分散の数平均値とした。 (4) 生分解性試料を土壌中に１２カ月間埋設した後、取り出し、引張
強度を測定して初期引張強度に対する強度保持率で評価
した。

【００２３】実施例１〜６、比較例１〜７図１に示す工程に従い、光学純度９９．０％のポリ−Ｌ
−乳酸をエクストルーダー型溶融紡糸機に供給して温度
２１０℃で溶融し、直径 0.3mmの紡糸孔を36個有する口
金から紡出した後、温度１５℃の冷却風を吹き付けて繊
維を冷却固化した。引き続き、有効加熱長さ１３０ｃｍ
の筒状加熱装置内に繊維を通過させ、自然冷却した後、
油剤付与装置で集束すると同時に油剤を付与し、第１ロ
ーラで引取った。

【００２４】引取った繊維を引き続いて第２ローラを経
由して、加熱蒸気により熱処理した後、捲取装置で捲取
り、７５ｄ／３６ｆのポリ乳酸繊維を得た。上記の製造
条件と得られたポリ乳酸繊維の特性値を表１、２に示
す。

【００２５】

【表１】

【００２６】

【表２】

【００２７】表１から明らかなように、実施例１〜６で
得られたポリ乳酸繊維は、強度、初期及び１０％伸張時
の弾性率、沸水収縮率のいずれも十分実用に供すること
ができる値を有するものであった。

【００２８】これに対し、表２から明らかなように、比
較例１は加熱筒温度が低く、比較例５は平均分子量が低
く、得られた繊維は、いずれも十分な強度、弾性率を有
するものではなかった。比較例３は引取速度が低く、繊
維の配向が低いため、加熱蒸気で融着した。また、比較
例２は加熱筒温度が高すぎるため繊維が融着してしま
い、比較例６は平均分子量が高いため、紡糸中に糸切れ
が多発した。次に、比較例４は加熱筒を用いない従来の
延伸法であるため、強度、弾性率が不十分であった。比
較例７は加熱蒸気を使用していないため沸水収縮率が高
く、寸法安定性が悪いものであった。

【００２９】実施例７，８、比較例８，９表２に示す光学純度のポリ−Ｌ−乳酸を使用し、実施例
１と同様の製造法で７５ｄ／３６ｆのポリ乳酸繊維を得
た。吐出時の平均分子量はいずれも６４０００であっ
た。得られたポリ乳酸繊維の特性値と生分解性を表３に
示す。

【００３０】

【表３】

【００３１】表３から明らかなように、実施例７，８で
得られたポリ乳酸繊維は、強度、初期及び１０％伸張時
の弾性率、沸水収縮率のいずれも十分実用に供すること
ができる値を有するものであり、土壌埋設１２カ月後の
生分解性も良好であった。これに対して、比較例８は、
Ｌ体の比率が低いため耐熱性に劣り、沸水中で融着し
た。また、比較例９は、Ｌ体の比率が高いため生分解性
に劣り、強度の低下が少なかった。

【００３２】

【発明の効果】本発明によれば、実用的に十分な弾性率
と寸法安定性を有し、かつ、安価な生分解性のポリ乳酸
繊維が提供される。本発明のポリ乳酸繊維は、衣料用資
材として使用できる他、水産資材、農園芸資材、生活資
材、衛生材料、その他一般産業資材用として好適であ
り、使用後は微生物が存在する環境下に放置しておけば
一定期間後には完全に分解するため、この繊維を使用す
れば、特別な廃棄物処理を必要とすることがなく、廃棄
物処理による公害を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のポリ乳酸繊維の製造法の一実施態様を
示す概略工程図である。

【符号の説明】

１紡糸口金２冷却風吹付装置３筒状加熱装置４油剤付与装置５第１ローラ（引取ローラ）６第２ローラ７加熱流体処理装置８捲取装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均分子量が５万〜１０万、光学純度９
５．０〜９９．５％のポリ−Ｌ−乳酸からなり、速度３
０００ｍ／分以上で捲取る方法により得られた繊維であ
って、１０％伸張時の弾性率が７ｇ／ｄ以上、沸水収縮
率が１３％以下であることを特徴とするポリ乳酸繊維。
【請求項２】平均分子量５万〜１０万、光学純度９
５．０〜９９．５％のポリ−Ｌ−乳酸を溶融紡出し、紡
出繊維を一旦冷却固化した後、内壁温度が１２０〜１７
０℃の筒状加熱装置内を通過させ、集束し、油剤を付与
した後、表面速度が３０００ｍ／分以上の第１ローラで
引き取り、続く第２ローラとの間で延伸又はは弛緩処理
を施し、捲取装置の直前で、加熱気体又は加熱蒸気によ
り加熱処理した後、３０００ｍ／分以上の速度で捲取る
ことを特徴とするポリ乳酸繊維の製造法。