WO1993006267A1 - Fibre discontinue a la polycaprolactone et production de cette fibre - Google Patents

Fibre discontinue a la polycaprolactone et production de cette fibre Download PDF

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Masatsugu Mochizuki
Yoshihiro Kanmuri
Syuji Takahashi
Naoki Kanemoto
Takashi Inoue
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Unitika Ltd
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Unitika Ltd
Nippon Unicar Co Ltd
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/62—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters
    • D01F6/625—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyesters derived from hydroxy-carboxylic acids, e.g. lactones

Definitions

  • the present invention relates to a stable fiber comprising a polyproton and a method for producing the same.
  • Sanitary materials such as diapers and sanitary napkins, disposable towels, and wipes and other materials for living materials used in ginger cloth, etc.
  • Synthetic fibers such as refin, polyamide, aromatic polyester and vinylon are used.
  • these fibers are not self-degrading and have a problem of causing various pollutions when left outdoors after use. Therefore, these living materials are inevitably incinerated after use.
  • Naturally degradable polymers include polysaccharides such as cellulosic chitin, proteins such as gut (intestinal tract) and regenerated collagen, polypeptides (polyamino acids), and microorganisms in nature.
  • Polyesters made 3 Microbial polyesters such as hydroxybutyrate or copolymers thereof, synthetic aliphatic polyesters such as polychloride, polylactide and polyprolactone; And so on: known.
  • cotton which is a natural seven / rose rose
  • rayon which is a recycled cellulosic rose
  • biodegradable materials are known to be relatively inexpensive biodegradable materials:
  • these cellulose materials are biodegraded, Nevertheless, its biodegradation rate is relatively slow.
  • these cell mouth materials are hydrophilic, they are required to be hydrophobic, for example, sanitary napkins in which short-woven nonwoven fabric of polyolefin is currently used. It cannot be used for the cover stock (surface sheet).
  • cover stock surface sheet
  • it since it is not thermoplastic, it cannot be heat sealed and cannot be used as heat-fused fiber.
  • polyprolactone is a relatively inexpensive, completely biodegradable synthetic polymer that can be melt-spun.
  • polyprolactone is a relatively inexpensive, completely biodegradable synthetic polymer that can be melt-spun.
  • the low melting point of about 60 ° C made it difficult to produce fine fibers and to provide certain crimping properties.
  • Another reason is that it was difficult to obtain a high-molecular-weight polyprolactone having excellent spinning properties from a factory.
  • the present invention provides a step made of polyprolactone, which is relatively inexpensive, has excellent crimping properties and strength that can be put to practical use, and is completely degraded by microorganisms. It is intended to provide a pull fiber and a method for producing the same.
  • the gist of the present invention is as follows.
  • the stable fiber of the present invention includes a mixture of a small amount of another aliphatic polyester and a polyol as long as the above characteristics are satisfied.
  • the staple fiber of the present invention is produced by melt-spinning, poling, drawing, mechanically crimping, and cutting a high degree of polymerization polka croton. Can be.
  • the temperature of the melt spinning depends on the melt flow rate of the polyprolactone used, but must be 200 ° C or more and 300 ° C or less. ⁇ ⁇ If the yarn temperature is less than 200, melt extrusion is difficult. If it exceeds 300 V, the decomposition becomes remarkable, and it becomes difficult to obtain a high-strength step-geometry fiber having excellent crimp characteristics.
  • the spinning speed can be increased as the arrowhead degree decreases.
  • the upper limit is about 2000m Zmin for i-denier, 1600m / min for 3-denier, and about 300mZiiiin for 20-denier.
  • the melt-extruded multifilament is air-cooled, and then a spinning oil is applied.
  • the spinning oil agent imparts bunching and antistatic properties to the yarn, and ordinary synthetic fibers can be used.
  • the yarn to which the spinning oil agent has been applied is stretched in one or more stages at room temperature to 60 ° C, once or without being wound, as it is.
  • the draw ratio depends on the required performance of the target staple / fiber, so that the cut elongation of the textile is 100% or less, preferably 30 to 909 mm.
  • the drawn yarn is prepared by a stump box method, a press-in heating method, or a high-speed air injection method, etc., for 8 to 35 pieces, preferably:
  • the pieces are crimped with 10 to 30 crimps of 25 mm and cut into 20 to 100 hidden lengths.
  • the number of crimps is less than 8 or less than Z 25 marauder, an unopened portion is likely to be formed in the carding process.
  • the degree of crimp be 5.0 mm or more. If the degree of crimp is less than 5.0%, unevenness in the web tends to occur due to poor conjugation property when applied to the card in the next step.
  • the yarn before entering the crimper is preheated to 40 to 60 ° C in a hot water bath or elsewhere, and then the nip pressure is 1.0 to 1.0.
  • the crimped yarn passes through a short fiber oil application process to prevent electrification at the time of forcing, a drying process, and finally a cutter to obtain a stable fiber. Is cut off.
  • the short-fiber oil agent the same as the spinning oil agent can be used, but a material with a high convergence property or no composition is used to improve the openability during carding. .
  • the stable fiber of the present invention thus obtained has excellent crimping properties, strength properties and microbial degradability as described above.
  • the single-fiber fineness of a normal step fiber is usually 1 to 20 denier.
  • the staple fiber of the present invention is converted into a spun yarn into a knitted woven fabric by a conventionally known spinning process, or is processed into a short fiber nonwoven fabric through a dry or wet process.
  • a biodegradable tape having excellent crimping properties and strength properties that can be put to practical use, and having hydrophobicity and heat-fusing properties can be obtained. Is provided.
  • the knitted fabric and nonwoven fabric using the staple fiber of the present invention can be used as sanitary materials, that is, cover stock (surface sheet) such as disposable diapers and sanitary napkins, disposable towels, pads and the like. It is suitable as. It is also suitable as a living material, that is, a base cloth for a living cloth or a cataplasm. After use, it is left in an environment where microorganisms are present (in soil or water) (it is completely biodegraded after a certain period of time, so it is possible to convert waste into combo).
  • the tensile strength and elongation properties were measured according to JIS L1015. The sample was buried in the soil for two months and removed, and when the stepper fiber lost its shape at that time, it was judged that the microbial degradability was good. -First, the melt flow rate is 4 and the spinning temperature is 260. The spinning speed is 1200m / min from the spinneret with 30 spinning holes of 0.3mni in diameter. Melt spun.
  • the melt spun yarn was blown with room temperature air and incinerated. Thereafter, a water emulsified oil containing mineral oil and fatty acid ester as main components and containing an antistatic agent and an emulsifier was applied, and the undrawn yarn was once wound up.
  • the table fiber had a tensile strength of 4.2 g / denier, a breaking elongation of 72.1%, a number of crimps of 25.8 pieces, Z25 mm, and a crimping degree of 8.2-0.
  • the staple fiber had good biodegradability.

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Description

明 細 書
発明の名称
ポリ 力プロラ ク ト ン ステーブル ■ τ ィ バー及びその製造法 技術分野
本発明は、 ポリ 力プロ ラ タ ト ンからなるステーブル · フ ア イバ一 及びその製造法に関する ものである。
背景技術
おむつや生理用ナプキン等の衛生材、 使い捨ておしぼり、 ワイ ピ ン ゲク ロ ス等に用いられる生活資材用繊維と して、 主と して経済性 の観点から、 これまでのところ、 ポ リ オ レ フ イ ン、 ポリ ア ミ ド、 芳 香族ポリエステル、 ビニ ロ ン等の合成繊維が使用されている。 しか し、 これらの繊維は自己分解性がな く 、 使用後、 屋外に放置する と 種々 の公害を引き起こすという問題がある。 したがって、 これら生 活資材は、 止むを得ず使用後に焼却されているのが現状である。
このような問題を解決するために、 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。
自然分解性ポリマ一と して、 セルローズゃキチン等の多糖類、 力 ッ 1、 · グッ 卜 （腸線） や再生コラーゲン等の蛋白質ゃポリぺプチ ド (ポリ ア ミ ノ酸） 、 微生物が自然界で作るポリ 一 3 — ヒ ドロキシブ チ レ一 卜又はその共重合体のような微生物ポリ エステル、 ポリ グ コ リ ドやボリ ラ クチ ドやポリ 力プロ ラ ク ト ン等の合成脂肪族ポリ ェ ステル、 などかよ ： 知られている。
こ の中て、 天然七 /し ローズである木綿 （コ ッ ト ン ） や再生セ儿 ロ ーズである レーヨ ン は、 比較的安価な生分解性素材である こ とが知 られている： しかし、 これらセル ローズ系素材は、 生分解される と はいう もののその生分解速度は比較的遅い。 例えはレーヨ ンを、 土 壌と十分に混合や接触することの少ないゴミ埋立地に埋設した場合 には、 さらに分解が遅 ： なるために大きな問題となる。 また、 これ らセル口ーズ系素材は親水性であるために、 疎水性であることか要 求される用途、 例えば現在ポリオレ フ イ ンの短織維不織布が用いら れている生理用ナプキンのカバ一ス ト ッ ク （表面シ一 卜） には用い ることができない。 また、 熱可塑性でないためにヒ一 卜シールかて きず、 熱融着纖維としての利用ができない。
その他のポリマーから繊維を製造する場合には、 湿式紡糸法で製 造しなけれはならなかったり、 素材のコス トか極めて高いため製造 原価が高価になつたり、 高強度の繊維を得ることができなかつたり するという問題がある。
そのなかで、 ポリ力プロラ 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。 しかし、 実際に一定 の強度と捲縮特性を有する短繊維が製造されたという報告はない。 その理由の一つとして、 融点が約 60 °Cと低いために、 細い繊維を製 造することが困難て、 かつ、 一定の捲縮特性を付与するこ とが困難 であったことが考えられる。 また、 製糸加工性に優れた高分子量の ポリ力プロラク トンを巿場から入手することが困難であったこ とも 一因てある。
—方、 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 %配合して製膜したつ ィ ルムが買物袋として一部実用化されて い Q o
しかし、 このよ な澱粉を配合したポ 二 し ンから短繊維を製 造しても、 強度や捲縮特性等の機械的特性が著し ； 劣った ものとな り、 一般の生活資材用と して使用する こ とはできない。 また、 ポリ エチレ ンは生分解されないため、 根本的な解決策とはなり得ない。 発明の開示
本発明は、 比較的安価て、 実用に供するこ とができ る優れた捲縮 特性と強度とを有し、 しかも微生物によ り完全に分解される、 ポ リ 力プロラ ク ト ンからなるステ一プル · フ ァ イバー及びその製造方法 を提供する ものである。
本発明の要旨は、 次のとおりである。
(1) 引張強度が 3.0 g Zデニール以上、 捲縮数が 8〜35個 /25mm、 捲縮度が 5.0 %以上であるこ とを特徴とするポリ 力プロラ ク ト ンか らなるステープル · フ ァ イバー。
(2')JIS K 6760 に準じて測定された メ ル ト フロー レ一ト （g/10min) が 25以下のポリ 力プロラ タ ト ンを温度 200 〜 300 °Cで溶融紡糸し、 空冷後に紡糸油剤を付与し、 一旦巻き取った後又は巻き取らずにそ のま ま、 室温〜 60°Cて 1 段又は 2段以上で延伸 し、 引き続いて機械 的に捲縮を施し、 短繊維油剤を付与し、 乾燥させた後に切断する 二 とを特徴とするポリ 力プロラ ク ト ンからなるステ一プル · フ マ イバ 一の製造法。
なお、 本発明のステーブル ' フ ァ イバ一には、 上記特性を満足す る範囲内で少量の他の脂肪族ポリ エステルやポリ オ レ フ ィ ンを混合 した ものも 3 まれる。
以下、 本発明について詳細に説明する。
本発明において fflいられるポリ 力プロ ラ ク ト ン は、 J I S K 6760に 準じて測定された メ ル 卜 つロー し 一 卜 ' g lOmin ) 25以下、 好ま し ： は 10以下のものか適当である。 ズ 儿 卜フローレ一 卜か 25を超える と本発明の目的とする強度及び捲縮特性を備えたスモーつ =ル · ，ァ ィバーを得ることが困難である =
本発明のステ一プル · フ ァ イ バ一は、 高重合度のポり カ ロ ク トンを溶融紡糸し、 延伸し、 機械的に捲縮加工し、 そして切断する 二とにより製造するこ とができる。
溶融紡糸の温度は、 用いるポリ 力プロラク ト ンのメル トフローレ 一 卜により異なるが、 200 °C以上かつ 300 °C以下としなければなら ない。 钫糸温度が 200 て未満では溶融押出しが困難である。 300 V を超えると、 分解か顕著となって、 捲縮特性に優れた高強度のステ ープ几 ■ ファイバ一を得ることが困難となる。
紡糸速度は、 鏃度の小さいものほど大き くするこ とができる。 そ の上限は、 冷却条件等により異なる力 i デニールでは 2000m Zmi n 、 3デニールでは 1600m /mi n 、 20デニールでは 300mZiiii n 程度 、 め "3 o
溶融钫出されたマルチフ イ ラ ズ ン 卜は、 空冷され、 その後、 紡糸 油剤が付与される。 紡糸油剤は、 糸条に集束性と制電性とを付与す るものであり、 通常の合成繊維用のものを使用するこ とができる。 紡糸油剤が付与された糸条は、 一旦巻き取った後又は巻き取らず にそのまま、 室温〜 60°Cで 1 段又は 2段以上で延伸される。 延伸倍 率は、 目的とするステープル · ファイバーの要求性能により異なる 、 織維の切断伸度が 100 %以下、 好ま しく は 30〜 909όとなるよう
、一 疋 i ο
次に、 上記延伸糸は、 スタツ つ ί ン ゲボッ クス法、 押込加熱ギ了 ； 又は高速エアー噴射抨込法等により、 8 〜 35個ノ' 501111、 好ま し ： は 10〜30個 Z 25mmの捲縮が付与され、 そ して 20〜 100隱 の長さに切 断される。 この場合、 捲縮数か 8 個 Z 25匪未満では梳綿工程で未開 繊部か生じやす '、 、 35個/ 25mmを超える とネ ッ プが発生しやすい。 また、 捲縮度が 5. 0 ¾以上となるよ う にする こ とが必要てある。 捲 縮度が 5. 0 %未満である と、 次工程でカー ドにかける際に抱合性か 悪いためウェブに密度斑が生じやすい。
押込加熱ギア法によ り捲縮を付与する場合、 ク リ ンパーに入る前 の糸条を温水浴中その他で 40〜60°Cに予熱した後、 二ッ プ圧 1 . 0 〜
3. 5kg / cm 2 、 押込 E l . 0 〜3. 5kg / cm 2 のク リ ンパーに通すのか 適当である （充填密度を大き く する こ とによ り捲縮数及び捲縮度を 高めるこ とができる） 。
捲縮を施された糸条は、 力一ディ ン グ時の帯電を防止するための 短繊維油剤の付与工程と、 乾燥工程とを経て、 最後にカ ッ ターでス テーブル ' フ ァ イバ一に切断される。
短繊維油剤と しては、 紡糸油剤と同様なものを用いる こ とかでき るが、 カーデイ ン グ時の開.繊性を良好にするため、 集束性の大き '、 ない組成のものが用いられる。
このよ う にして得られる本発明のステーブル ' フ ァ イバ一は、 前 述のよう に優れた捲縮特性と強度特性と微生物分解性とを有する も のである。
なお、 通常ステ一プル ' フ ア イバーの単糸繊度は、 1 〜20デニ一 ル とされる。
本発明のステープル · フ ァ イバ一は、 従来公知の紡績工程によ り 紡績糸とされて編織物に加工されるか、 あるい'は乾式又は湿式工程 を経て短繊維不織布に加工される。 - 13 - このよ うに本発明によれは、 実用に耐え得る優れた捲縮特性と強 度特性を有し、 かつ疎水性と熱融着性とを有する微生物分解性のス テープ儿 · フマィ 一が提供される。
本発明のステープル · フ ァ イバ一を用いた編織物ゃ不織布は、 衛 生材、 すなわち使い捨ておむつや生理用ナプキン等のカバ一ス 卜 ッ ク （表面シー 卜 .） 、 使い捨ておしぼり、 パツ ド等として好適である。 また、 生活資材、 すなわちワ イ ビングク ロスやハツプ剤の基布等と しても好適である。 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（十ば一定期間後には完全に生分解されるため、 廃 棄物をコンボス 卜化することが可能である。
実施例の説明
次に、 本発明の実施例を説明する。
なお、 引張り強伸度特性は J I S L 1015に準じて測定された。 また、 試料を土壌中に 2力月埋めておいて取り出し、 その際にステ一プル · ファイバーがその形状を失っている場合が、 微生物分解性が良好 てあると判断された。 - まず、 メ ル 卜フロー レ一 卜が 4 のポリ 力プロラ ク トン力、、 紡糸温 度 260 でて、 直径 0. 3mni の紡糸孔を 30個有する紡糸口金から、 紡速 1200m / mi n で溶融紡糸された。
溶融紡出糸に室温の空気か吹き付けられて冶却された。 その後、 鉱物油及び脂肪酸エステルを主成分とし、 かつ制電剤及び乳化剤か 配合された水エマ ジョ ン油剤か付与され、 未延伸糸が一旦巻き取 られた。
次いて、 この未延伸糸か、 全延伸倍率が 2. 4 (' = 1. 1 2. 18 ¾ ίきに なるよ に室温て 2段延伸された。 次にこれが 50°Cの温水浴中て予 熱され、 押込ギア式ク リ ン パー (、 ニ ッ プ E ： 3. Okg Zcm2 、 押込 E ： 3. Okg /cm2 ') に導入されて捲縮が与えられた。 その後、 紡糸 油剤と同様な油剤か付与され、 乾燥が行われ、 長さ約 51隱にカ ッ 卜 されて、 単糸繊度 3 デニールのステ一ブル · フ ァ イバーが得られた 得られたステーブル · フ ァ イバ一は、 引張強度 4.2 g /デニール 、 切断伸度 72.1%、 捲縮数 25.8個 Z25mm、 捲縮度 8.2 ?0て、 その力 ー ド通過性は良好であった。 また、 こ のステープ儿 ' フ ァ イ バ—は 微生物分解性が良好であつた。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 引張強度か 3.0 デニール以上、 捲縮数が 8〜35個/ 25圆、 捲縮度が 5.0 ?0以上であることを特徴とするポリ 力プロラ ク 卜ンか らなるステーブル · フ ァ イバー。
2. 捲縮数が 10〜30個/ /25圆である請求項 1記載のステ一プル ' フ アイバー。
3. 長さが 20〜100ΠΜ である請求項 1 記載のステーブル · ファイバ ο
4. 単糸鏃度が I 〜20デニールである請求項 1 記載のステ一つ。ル ' ファイバー。
5. JIS 6760に準じて測定されたメル トフ口一 レー 卜 （g/10min) が 25以下のポリカプロラク 卜ンを温度 200 〜300 °Cで溶融紡糸し、 空冷後に紡糸油剤を付与し、 一旦巻き取った後又は巻き取らずにそ のまま、 室温〜 60°Cで 1 段又は 2段以上で延伸し、 引き続いて機械 的に捲縮を施し、 短繊維油剤を付与し、 乾燥させた後に切断するこ とを特徴とするポリ 力プラ ク ト ンからなるステープ儿 · ファ イバー の製造法。
6. 紡糸速度を 300 〜2000m /rain とし、 繊維の切断伸度が 100 % 以下となる延伸倍率で延伸する請求項 5記載の製造法。
7. 捲縮付与を押込加熱ギア法により行い、 ク リ ンパーに入る前の 糸条を 40〜60°Cの温水浴中で予熱した後、 二ップ圧 1.0 〜3.5kg / cm2 、 押込圧 i.O 〜3.5kg /cm2 のク リ ンパ一に通す請求項 5記載 の製造法。
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