ポリ乳酸改質用錠剤およびそれを用いたポリ乳酸繊維の製造方法
【課題】ポリ乳酸の耐摩耗性向上用添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げる。
【解決手段】脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを製錠してなるポリ乳酸改質用錠剤。この錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することからなるポリ乳酸繊維の製造方法。
【解決手段】脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを製錠してなるポリ乳酸改質用錠剤。この錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することからなるポリ乳酸繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用される錠剤およびこの錠剤を用いたポリ乳酸繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリ乳酸は、生分解性を有し、かつ非石油系原料から得られるポリマーであるため、土中での自然分解やコンポスト化分解が可能であり、しかも分解しても有害物質を生成しないことから、環境負荷の小さいポリマーとして注目され、実用化に向けた開発が近年特に活発化している。
【０００３】
このような事情の中で、ポリ乳酸のポリマー特性上の問題点が明らかにされ、また高機能化の要望も高まりつつあることから、ポリ乳酸を改質するための添加剤の開発も並行して進められている。例えば、加水分解抑制剤、酸化防止剤、難燃剤、導電性付与剤、滑り性付与剤、着色剤、界面活性剤、可塑剤などが代表的なポリ乳酸改質用添加剤として知られている。
【０００４】
これらのポリ乳酸改質用添加剤をポリ乳酸に添加するための従来の技術としては、例えば粉末形態の添加剤をポリ乳酸チップとドライブレンドして、これを混練機や紡糸機に供給する方法や、予め高濃度の添加剤を含有させたポリマーを溶融押し出しして冷却・カッティングすることにより製造したマスターバッチペレットをポリ乳酸チップとドライブレンドして混練機や紡糸機に供給する方法などが実施されていた。
【０００５】
しかしながら、粉末形態の添加剤をポリ乳酸チップとドライブレンドする方法では、粉末をポリ乳酸チップに均一付着させることによって初めてブレンド斑の少ないポリ乳酸成形体を得るに至るが、添加剤の添加濃度が多いか、或いは粉体の粒径が大きいと、混練機や紡糸機のホッパー内で添加剤の全量がポリ乳酸チップに付着されずに脱落（脱混和）してしまい、結果として得られるポリ乳酸成形体にはブレンド斑が生じるという問題があった。さらには、そのブレンド斑によって混練機や紡糸機内でのポリマー圧力が変動し、安定的に成形体を製造することができないこともあった。
【０００６】
また、高濃度の添加剤を含有するマスターバッチペレットを使用する方法では、添加剤とポリ乳酸の相溶性が良いことが前提となり、相溶性が悪い場合には、高濃度マスターバッチペレット自体の作製が困難であるという問題があった。この場合、やむなく低濃度のマスターバッチペレットを使用することになるが、所定量の添加剤をブレンドした成形体を得るには、混練機や紡糸機に供給する際にマスターバッチペレットの添加量を増やす必要があり、必然的にポリ乳酸成形体の製造コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
発明者らは、ポリ乳酸の耐摩耗性向上用添加剤として、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドが極めて有効であること（例えば、特許文献１参照）を見出し既に提案しているが、この添加剤の場合には、効果を得るための必要添加量が、０．１〜５重量％と比較的多く、また添加剤とポリ乳酸との相溶性が悪いため、マスターバッチペレットの添加剤濃度が高々１０％程度であることから、ブレンド斑の発生を避け難いばかりか、製造コストが高くなるという点が問題視されていた。
【０００８】
また、脂肪酸アミドをポリ乳酸に添加する方法（例えば、特許文献２および３参照）についても知られているが、いずれもその添加方法は従来の技術の範疇内であり、ブレンド斑の発生や製造コストの高騰をクリアできるものではなかった。
【特許文献１】特開２００４−９１９６８号公報
【特許文献２】特開平８−１８３８９８号公報
【特許文献３】特開平９−２７８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決、すなわち、ポリ乳酸の耐摩耗性改質用添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明によれば、ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用される錠剤であって、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを製錠してなることを特徴とするポリ乳酸改質用錠剤が提供される。
【００１１】
なお、本発明のポリ乳酸改質用錠剤においては、前記錠剤が加圧法によって製造されたものであることが好ましい条件として挙げられる。
【００１２】
また、本発明のポリ乳酸繊維の製造方法は、上記のポリ乳酸改質用錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することを特徴とし、前記錠剤のブレンド率を０．１〜５重量％とすること、およびポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いること、（ただし、ポリ乳酸チップの平均重量×０．７≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．３）が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下に説明するとおり、ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用する添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１５】
本発明でいうポリ乳酸とは、乳酸やラクチドなどの乳酸のオリゴマーを重合したものを言い、ポリマー内の乳酸のＬ体比率あるいはＤ体比率が９５％以上であることが、高融点となる点で好ましい。Ｌ体比率あるいはＤ体比率は、より好ましくは９８．５％以上である。また、Ｌ体比率９５％以上のポリ乳酸とＤ体比率９５％以上のポリ乳酸を７０／３０〜３０／７０の比率でブレンドしたものは融点がさらに向上するため好ましい。ポリ乳酸ポリマーの分子量は、重量平均分子量で５万〜５０万であることが、力学特性と成形性のバランスが良くなる点で好ましい。また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、乳酸以外の成分を共重合していても良く、さらには、ポリ乳酸以外のポリマーや粒子、艶消し剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、消臭剤、抗菌剤、抗酸化剤、耐熱剤、耐光剤、紫外線吸収剤、着色顔料などの添加物を必要に応じて含有させても良い。ポリ乳酸以外のポリマーとして、例えば、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネートおよびポリエチレンサクシネートのような脂肪族ポリエステルポリマーを可塑剤として用いることもできる。
【００１６】
しかし、本発明におけるポリ乳酸繊維は、生分解性および非石油系原料であるという特徴を活かし、廃棄しても環境負荷の小さい製品として用いるため、石油系ポリマーのブレンドや、これら成分の共重合などを極力避け、また各種添加剤も、重金属化合物や環境ホルモン物質は勿論、現時点でその懸念が予想される化合物の一切を用いないことがより好ましい。
【００１７】
本発明でポリ乳酸の耐摩耗性改質剤として用いる脂肪酸ビスアミドは、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、芳香族系ビスアミドなどの１分子中にアミド結合を２つ有する化合物を指し、例えば、メチレンビスカプリル酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、メチレンビスミリスチン酸アミド、メチレンビスパルミチン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスイソステアリン酸アミド、メチレンビスベヘニン酸アミド、メチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスカプリル酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスミリスチン酸アミド、エチレンビスパルミチン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ブチレンビスステアリン酸アミド、ブチレンビスベヘニン酸アミド、ブチレンビスオレイン酸アミド、ブチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘニン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスエルカ酸アミド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アミド、ｍ−キシリレンビス−１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ｐ−キシリレンビスステアリン酸アミド、ｐ−フェニレンビスステアリン酸アミド、ｐ−フェニレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルセバシン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルセバシン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルイソフタル酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルテレフタル酸アミド、メチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ブチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。
【００１８】
また、同じくアルキル置換型の脂肪酸モノアミドとは、飽和脂肪酸モノアミドや不飽和脂肪酸モノアミド等のアミド水素をアルキル基で置き換えた構造の化合物を指し、例えば、Ｎ−ラウリルラウリン酸アミド、Ｎ−パルミチルパルミチン酸アミド、Ｎ−ステアリルステアリン酸アミド、Ｎ−ベヘニルベヘニン酸アミド、Ｎ−オレイルオレイン酸アミド、Ｎ−ステアリルオレイン酸アミド、Ｎ−オレイルステアリン酸アミド、Ｎ−ステアリルエルカ酸アミド、Ｎ−オレイルパルミチン酸アミドなどが挙げられる。アルキル基は、その構造中にヒドロキシル基などの置換基が導入されていても良く、例えば、メチロールステアリン酸アミド、メチロールベヘニン酸アミド、Ｎ−ステアリル−１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、Ｎ−オレイル１２ヒドロキシステアリン酸アミドなども本発明のアルキル置換型の脂肪酸モノアミドに含むものとする。
【００１９】
本発明では上記の脂肪酸ビスアミドやアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを用いるが、これらの化合物は、通常の脂肪酸モノアミドに比べてアミドの反応性が低く、溶融成形時においてポリ乳酸との反応が起こりにくい。また、高分子量のものが多いため、一般に耐熱性が良く、昇華しにくいという特徴がある。特に、脂肪酸ビスアミドは、アミドの反応性がさらに低いためポリ乳酸と反応しにくく、また、高分子量であるため耐熱性が良く、昇華しにくいことから、ポリ乳酸用改質剤としてより好ましく用いることができる。
【００２０】
本発明における錠剤とは、溶融押出法または溶融射出成形法により直接製造されたものではなく、従来公知の加圧式打錠成型法などによって製錠された固形物であり、その形状は、円柱状、多角立方体状、円盤状、ドーナツ状、球状、楕円球状および扁平球状など任意であって何ら制限されるものでない。
【００２１】
本発明のポリ乳酸改質用錠剤の製造方法については特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。例えば、粉末状の脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを所定の形状の臼と杵を備えた公知の加圧式錠剤成型機に供給することによって、所定の形状の錠剤を得ることができる。この際、錠剤の成分である脂肪酸アミドは単一化合物でも良いし、また複数の化合物が混合されていても良い。
【００２２】
本発明のポリ乳酸繊維の製造方法は、上記脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドからなる錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することを特徴とする。ブレンドの方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、規定量の錠剤とポリ乳酸チップを、予めヘンシェルミキサーやブレンダーなどでドライブレンドした後、溶融紡糸機に供する方法や、錠剤とポリ乳酸チップを別々に計量しながら紡糸機直上に設置された撹拌翼内臓ホッパーに供給し、ここでドライブレンドした後、引き続いて紡糸機に供する方法などが挙げられる。
【００２３】
上記錠剤のブレンド率は、錠剤とポリ乳酸チップの全体量に対して、０．１〜５重量％であることが好ましい。錠剤のブレンド率を０．１重量％以上とすることで、得られるポリ乳酸繊維の表面摩擦係数が低減し、繊維製品に要求される耐摩耗性と繰り返し使用での耐久性を付与することができる。さらに、布帛の加工工程での裁断カッターや高速のミシン針による布帛の融着を抑制し、工程通過性を向上することができる。また、錠剤のブレンド率を５重量％以下とすることで、溶融紡糸機内で錠剤の成分である脂肪酸アミドを微分散することができ、得られる繊維の物性斑や染色斑を抑制することができる。錠剤のブレンド率は、好ましくは０．５〜３重量％である。
【００２４】
本発明のポリ乳酸繊維の製造方法においては、使用するポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いることが好ましい。
【００２５】
ポリ乳酸チップの平均重量×０．７≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．３
錠剤とポリ乳酸チップの平均重量にこのような関係があれば、両者をドライブレンドする際に均一にブレンドすることが可能となり、さらには、紡糸機ホッパー内での脱混和が抑制できるため、溶融紡糸の工程通過性が良く、またブレンド斑の少ない改質剤配合ポリ乳酸繊維が得られる。
【００２６】
上記の観点からは、ポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いることがさらに好ましい。
【００２７】
ポリ乳酸チップの平均重量×０．９≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．１
同様に、脱混和抑制の観点から、錠剤とポリ乳酸チップは同一形状、或いは同一形状に近い形状であることがより好ましい。
【００２８】
本発明の錠剤は、貯蔵、輸送、計量およびブレンド時の衝撃で崩壊することがなく、かつ、溶融紡糸機内で、溶解・分散し易い特性を保持するために、適度な硬さを有するものであることが好ましい。この観点からは、１錠の錠剤が崩壊する荷重で表した錠剤横幅方向および厚さ方向の硬度が、各々５〜１００Ｎの範囲であることが好ましく、８〜５０Ｎの範囲であることがさらに好ましい。
【００２９】
本発明において、ポリ乳酸繊維を溶融紡糸法によって製造するに際しての具体的方法の一例を以下に示す。紡糸温度は、１９０〜２５０℃、好ましくは２００〜２４０℃である。紡糸口金の直下は、口金面より０〜１５ｃｍを上端とし、その上端から５〜１００ｃｍの範囲を加熱筒および／または断熱筒で囲み、紡出糸条を２００〜２８０℃の高温雰囲気中を通過させることが好ましい。紡出した糸条を直ちに冷却せず、上記加熱筒および／または断熱筒で囲まれた高温雰囲気中を通して徐冷することにより、紡出されたフィラメントの配向が緩和され、かつフィラメント間の均一性を高めることができ、高強度のポリ乳酸繊維が得られる。
【００３０】
高温雰囲気中を通過した未延伸フィラメントは、次いで１０〜５０℃、好ましくは１５〜３０℃の風を吹きつけられ冷却固化される。空冷装置は横吹き出しタイプでも良いし、環状型吹きだしタイプを用いても良い。
【００３１】
冷却固化された未延伸フィラメントは、次いで油剤が付与される。油剤は、平滑剤を主成分とし、界面活性剤、制電剤、極圧剤成分などを含むが、ポリ乳酸繊維に活性な成分を除いた油剤組成とすることが必要である。好ましい油剤組成は、例えば、平滑剤としてのアルキルエーテルエステル、界面活性剤としての高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物、極圧剤としての有機ホスフェート塩などを鉱物油で希釈した非水系油剤である。
【００３２】
油剤を付与された未延伸フィラメント糸条は、引き取りロール（１ＦＲ）に捲回して引き取られる。引き取りロールの速度、すなわち紡糸速度は３００〜３０００ｍ／分である。３００ｍ／分未満の紡糸速度でも本発明のポリ乳酸繊維の物性は得られるが、生産効率が低いため、工業的には採用し難い。一方、３０００ｍ／分を越える紡糸速度では、安定生産が難しい場合がある。
【００３３】
上記紡糸速度で引き取られた未延伸糸は、一旦巻き取られることなく連続して延伸しても良いし、巻き取った後に別工程で延伸しても良い。連続して延伸を行う場合の具体例としては、引き取りロール（１ＦＲ）と同様に、２個のロールを１ユニットとするネルソン型ロールを、給糸ロール（２ＦＲ）、第１延伸ロール（１ＤＲ）、第２延伸ロール（２ＤＲ）、第３延伸ロール（３ＤＲ）および弛緩ロール（ＲＲ）と並べて配置し、順次糸条を捲回して延伸熱処理を行う。通常、１ＦＲと２ＦＲ間では０．５〜１０％、好ましくは１〜５％程度のストレッチを行い糸条を集束させる。１ＦＲは５０〜８０℃、好ましくは５５〜７０℃に加熱して、引き取り糸条を予熱して次の延伸工程に送る。１ＤＲと２ＤＲ間で１段目の延伸を行うが、この時ドローポイント、すなわちネッキングポイントは１ＤＲのロール上で、ロールから離れる直前数ｃｍ以内に安定して位置するように、２ＦＲと１ＤＲの温度および１段目の延伸倍率を設定する。但しこれらの条件は、未延伸糸の配向の程度を考慮して変化させる必要がある。通常、２ＦＲの温度は８０〜１２０℃、好ましくは９０〜１１０℃とし、１ＤＲの温度を９０〜１３０℃、好ましくは１００〜１２０℃とし、かつ１段目の延伸倍率を、総合延伸倍率の１０〜７０％、好ましくは２０〜５０％に設定する。上記条件の範囲でドローポイントが２ＦＲのロール上出口近傍に位置するように設定する。更に、ドローポイントを２ＦＲのロール上出口に位置するように設定するためには、ロールは摩擦の低い梨地ロールであることが好ましい。
【００３４】
２段目の延伸は１ＤＲと２ＤＲ間で行うが、２ＤＲは１１０〜１５０℃、好ましくは１１５〜１４５℃である。２段延伸の場合は総合延伸倍率に対し、１段目の延伸倍率の残りの延伸をこの間で行う。３段延伸の場合は、残りの延伸倍率を２段に分けて行う。３段延伸を行う場合の３ＤＲの温度は１２０〜１６５℃、好ましくは１２５〜１５５℃である。２段延伸または３段延伸を終った糸条はＲＲとの間で０．５〜１０％、好ましくは１〜７％の弛緩処理を行い、熱延伸によって生じた歪みを取るだけで無く、延伸によって達成された高配向構造を固定したり、非晶領域の配向を緩和させ熱収縮率を下げたりすることができる。ＲＲは無加熱ロールまたは、１５０℃以下に加熱したロールを用いる。通常、熱延伸時に加熱された糸条の持ち込む熱によって、ＲＲは加熱の有無にかかわらず９０〜１５０℃の温度となる。
【００３５】
また、本発明のポリ乳酸繊維の製造方法において、延伸段数は２〜５段、好ましくは３〜５段の多段延伸とすることが好ましい。延伸段数が１段の場合には高倍率に延伸することができないため、高強度の繊維が得られにくい。また、延伸段数が５段以上となる場合には設備の大型化や製造工程が複雑化するため好ましくない。
【００３６】
以上のように、本発明によれば、ポリ乳酸の耐摩耗性向上用添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げることが可能となる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本文および実施例中に記述した特性の定義、測定方法、加工方法、評価方法は以下の通りである。
【００３８】
Ａ．錠剤およびポリ乳酸チップの平均重量
ランダムに選んだ１００粒の重量を測定し、その値から１粒あたりの重量の平均値を算出した。
【００３９】
Ｂ．錠剤の硬度
錠剤の横幅方向および厚さ方向の硬度について、富山産業社製の錠剤硬度計「ＴＨ−２０３ＭＰ」を用いて測定した。
【００４０】
Ｃ．繊度
ＪＩＳ Ｌ１０９０に準じて測定した。
【００４１】
Ｄ．強度、伸度
ＪＩＳ Ｌ１０１３に準じて測定した。オリエンテック社製テンシロン引張り試験機を用い、試長２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で強力を測定した。強度は強力を測定した試料の総繊度で除した値である。
【００４２】
Ｅ．染色加工方法
精練：ソーダ灰（１ｇ／ｌ）、界面活性剤（０．５ｇ／ｌ）、９８℃×２０分
中間セット：１４０℃×３分
染色：Dianix Navy Blue ERFS 200（２％ｏｗｆ）、ｐＨ調整剤（０．２ｇ／ｌ）、１ １０℃×４０分
ソーピング：界面活性剤（０．２ｇ／ｌ）、６０℃×２０分
仕上げセット：１４０℃×３分
【００４３】
Ｆ．紡糸機内のポリマー圧力
吐出量３３０ｇ／分×２０時間の紡糸テストにおけるポリマー圧力の最大値と最小値の差から、次の基準で評価した。
○：１ＭＰａ未満（ほぼ変動なし）
△：１ＭＰａ以上３ＭＰａ未満（やや変動あり）
×：３ＭＰａ以上（変動が大きく、不安定）
【００４４】
Ｇ．製糸性
上記の紡糸テストにおける糸切れ回数から、次の基準で評価した。
○：０回（良好）
△：１〜３回（まずまず）
×：４回以上（悪い）
【００４５】
Ｈ．ブレンド斑
ポリ乳酸繊維から幅１５ｃｍ、長さ１０ｍの筒編みを作製し、染色加工を施した後、目視により次の基準で評価した。
○：染色斑は確認できないレベル（ブレンド斑なし）
△：若干の染色斑あり（ややブレンド斑あり）
×：染色斑あり（ブレンド斑が大きい）
【００４６】
［実施例１］
エチレンビスステアリン酸アミド（ＥＢＡ）［日本油脂社製「アルフローＨ−５０Ｓ」（粒度：１ｍｍパス９０％以上）］を、菊水製作所製加圧式錠剤成型機「ＢＡＲＰＲＥＳＳｃｏｒｒｅｃｔ（０５１９ＳＳ１ＡＹ）」に供し、臼径４ｍｍ、圧縮圧力６５００Ｎ、回転数：３０ｒｐｍの条件にて錠剤を成形した。得られた錠剤は、図１に示すように帯状部２を有するほぼ球状の錠剤１であり、表１に示す通り１粒あたりの平均重量は４２ｍｇ、硬度は横幅方向１３Ｎ、厚さ方向１６Ｎであった（錠剤１）。
【００４７】
［実施例２］
錠剤の厚みを変更したこと以外は、実施例１とほぼ同様にして、表１に示す性状の錠剤を得た（錠剤２）。
【００４８】
［実施例３］
圧縮圧力を２０００Ｎに変更したこと以外は、実施例１とほぼ同様にして、表１に示す性状の錠剤を得た（錠剤３）。
【００４９】
【表１】
【００５０】
［実施例４］
Ｌ体比率９８．５％、重量平均分子量２０万、平均重量４２ｍｇの乾燥した球状のポリ乳酸チップと錠剤１とを、重量比９９：１（錠剤１重量％）でブレンダーにてドライブレンドした後、溶融紡糸機に供した。このブレンドチップをエクストルーダーで２２０℃で溶融した後、２２０℃に加熱されたスピンブロックに設置された紡糸パックに溶融ポリマーを導き、孔径０．６ｍｍで１９２ホールの口金から紡出した。
【００５１】
口金直下には３０ｃｍの加熱筒を取り付け、筒内雰囲気温度が２５０℃となるように加熱した。ここで筒内雰囲気温度とは、加熱筒長の中央部で、内壁から１ｃｍ離れた部分の空気層温度である。
【００５２】
加熱筒の直下には環状吹き出し型チムニーを取り付け、糸条に３０℃の冷風を３０ｍ／分の速度で吹き付け冷却固化した後、油剤を付与した。油剤は、イソＣ２４アルコール／チオジプロピオン酸エステル（４０重量％）、Ｃ１１〜１５アルコールＡＯＡ／チオジプロピオン酸エステル（３０重量％）、トリメチロールプロパンＡＯＡジステアレート（１０重量％）、Ｃ８アルコールＡＯＡ（１０重量％）、硬化ヒマシ油（７重量％）、ステアリルアミンＥＯ１５（３重量％）を鉱物油で２０重量％に希釈した非水系油剤を用いた。
【００５３】
油剤を付与された未延伸糸条を、４３０ｍ／分の速度で回転する引き取りロール（１ＦＲ）に捲回して引き取った。次いで、引き取り糸条に一旦巻き取ることなく連続して引き取りロールと給糸ロール（２ＦＲ）との間で１．５％のストレッチをかけた後、引き続いて３段熱延伸を行った後、３．０％の弛緩を与えてから３０００ｍ／分で巻き取った。１ＦＲは６０℃、２ＦＲは１００℃、第１延伸ロール（１ＤＲ）は１１５℃、第２延伸ロール（２ＤＲ）は１４０℃、第３延伸ロール（３ＤＲ）は１４０℃とし、弛緩ロール（ＲＲ）は非加熱とした。
【００５４】
なお、弛緩ロールと巻き取り機の間には交絡ノズルを取り付け、０．２ＭＰａの圧空を噴射することによって繊維に交絡を付与した。１段目の延伸倍率は、総合延伸倍率の３４％、２段目、３段目の延伸倍率はともに３３％に設定して延伸した。
【００５５】
結果は表２に示す通り、紡糸テストにおいて、紡糸機内のポリマー圧力は終始安定しており、製糸性も極めて良好であった。また、得られたポリ乳酸繊維は、繊度１１００ｄｔｅｘ、強度５．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３４％と良好な糸物性を示した。さらに、染色斑は目視で確認できないレベルであり、ポリ乳酸繊維にＥＢＡが均一分散されていることが確認された。
【００５６】
［実施例５］
ポリ乳酸チップと錠剤１との重量比を９３：７（錠剤７重量％）に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであった。
【００５７】
［実施例６］
錠剤１を錠剤２に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであった。この場合、錠剤２の平均重量（２７ｍｇ）が、ポリ乳酸チップの平均重量（４２ｍｇ）に対して７０％未満となっており、この重量差によって、ドライブレンドでのブレンド斑および紡糸機ホッパー内での脱混和がやや生じたものと考えられる。
【００５８】
［実施例７］
錠剤１を錠剤３に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであった。この場合、ドライブレンド後のブレンダー内および紡糸後の紡糸機ホッパー内に錠剤の破片や削れカスが認められており、錠剤の硬度および重量変化によって、ブレンド斑や脱混和がやや生じたものと考えられる。
【００５９】
［比較例１］
錠剤１をＥＢＡの粉体［日本油脂社製「アルフローＨ−５０Ｓ」（粒度：１ｍｍパス９０％以上）］に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであり、吐出２時間後からポリマー圧力が大きく変動し、その後、口金下や延伸ローラー間での糸切れが頻発し、安定した製糸は不可能であった。また、得られた繊維は染色斑が著しく、品質に極めて劣るものであった。この場合、ドライブレンド後のブレンダー内および紡糸後の紡糸機ホッパー内に脱落したＥＢＡの粉体が多量に認められていることから、これによって、紡糸機内でＥＢＡのブレンド斑が生じ、さらにはポリマー圧の変動や、ポリ乳酸繊維の品質低下が生じたものと考えられる。
【００６０】
［比較例２］
錠剤１をＥＢＡの粉体［日本油脂社製「アルフローＨ−５０ＴＦ」（粒度：５３μｍパス９５％以上）］に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであり、吐出４時間後からポリマー圧力が大きく変動し、その後、口金下や延伸ローラー間での糸切れが頻発し、安定した製糸は不可能であった。また、得られた繊維は、比較例１と同様に染色斑が著しく、品質に極めて劣るものであった。
【００６１】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のポリ乳酸改質用錠剤によれば、耐摩耗性を改質するために使用する添加剤のブレンド斑を少なくすることができる。また、本発明のポリ乳酸繊維の製造方法によれば、ポリ乳酸繊維の製造コストを下げることが可能となり、表面摩擦係数が低減し、繊維製品に要求される耐摩耗性と繰り返し使用での耐久性を有するばかりか、布帛の加工工程での裁断カッターや高速のミシン針による布帛の融着を抑制し、工程通過性が向上したポリ乳酸繊維を効率的に製造することができる。
【００６３】
したがって、本発明は、今後のポリ乳酸繊維の用途拡大に大きく寄与するものであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（Ａ）は本発明のポリ乳酸改質用錠剤の平面図であり、（Ｂ）は同側面図である。１：錠剤、２：帯状部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用される錠剤およびこの錠剤を用いたポリ乳酸繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポリ乳酸は、生分解性を有し、かつ非石油系原料から得られるポリマーであるため、土中での自然分解やコンポスト化分解が可能であり、しかも分解しても有害物質を生成しないことから、環境負荷の小さいポリマーとして注目され、実用化に向けた開発が近年特に活発化している。
【０００３】
このような事情の中で、ポリ乳酸のポリマー特性上の問題点が明らかにされ、また高機能化の要望も高まりつつあることから、ポリ乳酸を改質するための添加剤の開発も並行して進められている。例えば、加水分解抑制剤、酸化防止剤、難燃剤、導電性付与剤、滑り性付与剤、着色剤、界面活性剤、可塑剤などが代表的なポリ乳酸改質用添加剤として知られている。
【０００４】
これらのポリ乳酸改質用添加剤をポリ乳酸に添加するための従来の技術としては、例えば粉末形態の添加剤をポリ乳酸チップとドライブレンドして、これを混練機や紡糸機に供給する方法や、予め高濃度の添加剤を含有させたポリマーを溶融押し出しして冷却・カッティングすることにより製造したマスターバッチペレットをポリ乳酸チップとドライブレンドして混練機や紡糸機に供給する方法などが実施されていた。
【０００５】
しかしながら、粉末形態の添加剤をポリ乳酸チップとドライブレンドする方法では、粉末をポリ乳酸チップに均一付着させることによって初めてブレンド斑の少ないポリ乳酸成形体を得るに至るが、添加剤の添加濃度が多いか、或いは粉体の粒径が大きいと、混練機や紡糸機のホッパー内で添加剤の全量がポリ乳酸チップに付着されずに脱落（脱混和）してしまい、結果として得られるポリ乳酸成形体にはブレンド斑が生じるという問題があった。さらには、そのブレンド斑によって混練機や紡糸機内でのポリマー圧力が変動し、安定的に成形体を製造することができないこともあった。
【０００６】
また、高濃度の添加剤を含有するマスターバッチペレットを使用する方法では、添加剤とポリ乳酸の相溶性が良いことが前提となり、相溶性が悪い場合には、高濃度マスターバッチペレット自体の作製が困難であるという問題があった。この場合、やむなく低濃度のマスターバッチペレットを使用することになるが、所定量の添加剤をブレンドした成形体を得るには、混練機や紡糸機に供給する際にマスターバッチペレットの添加量を増やす必要があり、必然的にポリ乳酸成形体の製造コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
発明者らは、ポリ乳酸の耐摩耗性向上用添加剤として、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドが極めて有効であること（例えば、特許文献１参照）を見出し既に提案しているが、この添加剤の場合には、効果を得るための必要添加量が、０．１〜５重量％と比較的多く、また添加剤とポリ乳酸との相溶性が悪いため、マスターバッチペレットの添加剤濃度が高々１０％程度であることから、ブレンド斑の発生を避け難いばかりか、製造コストが高くなるという点が問題視されていた。
【０００８】
また、脂肪酸アミドをポリ乳酸に添加する方法（例えば、特許文献２および３参照）についても知られているが、いずれもその添加方法は従来の技術の範疇内であり、ブレンド斑の発生や製造コストの高騰をクリアできるものではなかった。
【特許文献１】特開２００４−９１９６８号公報
【特許文献２】特開平８−１８３８９８号公報
【特許文献３】特開平９−２７８９９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決、すなわち、ポリ乳酸の耐摩耗性改質用添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明によれば、ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用される錠剤であって、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを製錠してなることを特徴とするポリ乳酸改質用錠剤が提供される。
【００１１】
なお、本発明のポリ乳酸改質用錠剤においては、前記錠剤が加圧法によって製造されたものであることが好ましい条件として挙げられる。
【００１２】
また、本発明のポリ乳酸繊維の製造方法は、上記のポリ乳酸改質用錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することを特徴とし、前記錠剤のブレンド率を０．１〜５重量％とすること、およびポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いること、（ただし、ポリ乳酸チップの平均重量×０．７≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．３）が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、以下に説明するとおり、ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用する添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１５】
本発明でいうポリ乳酸とは、乳酸やラクチドなどの乳酸のオリゴマーを重合したものを言い、ポリマー内の乳酸のＬ体比率あるいはＤ体比率が９５％以上であることが、高融点となる点で好ましい。Ｌ体比率あるいはＤ体比率は、より好ましくは９８．５％以上である。また、Ｌ体比率９５％以上のポリ乳酸とＤ体比率９５％以上のポリ乳酸を７０／３０〜３０／７０の比率でブレンドしたものは融点がさらに向上するため好ましい。ポリ乳酸ポリマーの分子量は、重量平均分子量で５万〜５０万であることが、力学特性と成形性のバランスが良くなる点で好ましい。また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、乳酸以外の成分を共重合していても良く、さらには、ポリ乳酸以外のポリマーや粒子、艶消し剤、可塑剤、難燃剤、帯電防止剤、消臭剤、抗菌剤、抗酸化剤、耐熱剤、耐光剤、紫外線吸収剤、着色顔料などの添加物を必要に応じて含有させても良い。ポリ乳酸以外のポリマーとして、例えば、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネートおよびポリエチレンサクシネートのような脂肪族ポリエステルポリマーを可塑剤として用いることもできる。
【００１６】
しかし、本発明におけるポリ乳酸繊維は、生分解性および非石油系原料であるという特徴を活かし、廃棄しても環境負荷の小さい製品として用いるため、石油系ポリマーのブレンドや、これら成分の共重合などを極力避け、また各種添加剤も、重金属化合物や環境ホルモン物質は勿論、現時点でその懸念が予想される化合物の一切を用いないことがより好ましい。
【００１７】
本発明でポリ乳酸の耐摩耗性改質剤として用いる脂肪酸ビスアミドは、飽和脂肪酸ビスアミド、不飽和脂肪酸ビスアミド、芳香族系ビスアミドなどの１分子中にアミド結合を２つ有する化合物を指し、例えば、メチレンビスカプリル酸アミド、メチレンビスカプリン酸アミド、メチレンビスラウリン酸アミド、メチレンビスミリスチン酸アミド、メチレンビスパルミチン酸アミド、メチレンビスステアリン酸アミド、メチレンビスイソステアリン酸アミド、メチレンビスベヘニン酸アミド、メチレンビスオレイン酸アミド、メチレンビスエルカ酸アミド、エチレンビスカプリル酸アミド、エチレンビスカプリン酸アミド、エチレンビスラウリン酸アミド、エチレンビスミリスチン酸アミド、エチレンビスパルミチン酸アミド、エチレンビスステアリン酸アミド、エチレンビスイソステアリン酸アミド、エチレンビスベヘニン酸アミド、エチレンビスオレイン酸アミド、エチレンビスエルカ酸アミド、ブチレンビスステアリン酸アミド、ブチレンビスベヘニン酸アミド、ブチレンビスオレイン酸アミド、ブチレンビスエルカ酸アミド、ヘキサメチレンビスステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスベヘニン酸アミド、ヘキサメチレンビスオレイン酸アミド、ヘキサメチレンビスエルカ酸アミド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アミド、ｍ−キシリレンビス−１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、ｐ−キシリレンビスステアリン酸アミド、ｐ−フェニレンビスステアリン酸アミド、ｐ−フェニレンビスステアリン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルセバシン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルアジピン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジオレイルセバシン酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルイソフタル酸アミド、Ｎ，Ｎ’−ジステアリルテレフタル酸アミド、メチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、エチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ブチレンビスヒドロキシステアリン酸アミド、ヘキサメチレンビスヒドロキシステアリン酸アミドなどが挙げられる。
【００１８】
また、同じくアルキル置換型の脂肪酸モノアミドとは、飽和脂肪酸モノアミドや不飽和脂肪酸モノアミド等のアミド水素をアルキル基で置き換えた構造の化合物を指し、例えば、Ｎ−ラウリルラウリン酸アミド、Ｎ−パルミチルパルミチン酸アミド、Ｎ−ステアリルステアリン酸アミド、Ｎ−ベヘニルベヘニン酸アミド、Ｎ−オレイルオレイン酸アミド、Ｎ−ステアリルオレイン酸アミド、Ｎ−オレイルステアリン酸アミド、Ｎ−ステアリルエルカ酸アミド、Ｎ−オレイルパルミチン酸アミドなどが挙げられる。アルキル基は、その構造中にヒドロキシル基などの置換基が導入されていても良く、例えば、メチロールステアリン酸アミド、メチロールベヘニン酸アミド、Ｎ−ステアリル−１２−ヒドロキシステアリン酸アミド、Ｎ−オレイル１２ヒドロキシステアリン酸アミドなども本発明のアルキル置換型の脂肪酸モノアミドに含むものとする。
【００１９】
本発明では上記の脂肪酸ビスアミドやアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを用いるが、これらの化合物は、通常の脂肪酸モノアミドに比べてアミドの反応性が低く、溶融成形時においてポリ乳酸との反応が起こりにくい。また、高分子量のものが多いため、一般に耐熱性が良く、昇華しにくいという特徴がある。特に、脂肪酸ビスアミドは、アミドの反応性がさらに低いためポリ乳酸と反応しにくく、また、高分子量であるため耐熱性が良く、昇華しにくいことから、ポリ乳酸用改質剤としてより好ましく用いることができる。
【００２０】
本発明における錠剤とは、溶融押出法または溶融射出成形法により直接製造されたものではなく、従来公知の加圧式打錠成型法などによって製錠された固形物であり、その形状は、円柱状、多角立方体状、円盤状、ドーナツ状、球状、楕円球状および扁平球状など任意であって何ら制限されるものでない。
【００２１】
本発明のポリ乳酸改質用錠剤の製造方法については特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。例えば、粉末状の脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを所定の形状の臼と杵を備えた公知の加圧式錠剤成型機に供給することによって、所定の形状の錠剤を得ることができる。この際、錠剤の成分である脂肪酸アミドは単一化合物でも良いし、また複数の化合物が混合されていても良い。
【００２２】
本発明のポリ乳酸繊維の製造方法は、上記脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドからなる錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することを特徴とする。ブレンドの方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、規定量の錠剤とポリ乳酸チップを、予めヘンシェルミキサーやブレンダーなどでドライブレンドした後、溶融紡糸機に供する方法や、錠剤とポリ乳酸チップを別々に計量しながら紡糸機直上に設置された撹拌翼内臓ホッパーに供給し、ここでドライブレンドした後、引き続いて紡糸機に供する方法などが挙げられる。
【００２３】
上記錠剤のブレンド率は、錠剤とポリ乳酸チップの全体量に対して、０．１〜５重量％であることが好ましい。錠剤のブレンド率を０．１重量％以上とすることで、得られるポリ乳酸繊維の表面摩擦係数が低減し、繊維製品に要求される耐摩耗性と繰り返し使用での耐久性を付与することができる。さらに、布帛の加工工程での裁断カッターや高速のミシン針による布帛の融着を抑制し、工程通過性を向上することができる。また、錠剤のブレンド率を５重量％以下とすることで、溶融紡糸機内で錠剤の成分である脂肪酸アミドを微分散することができ、得られる繊維の物性斑や染色斑を抑制することができる。錠剤のブレンド率は、好ましくは０．５〜３重量％である。
【００２４】
本発明のポリ乳酸繊維の製造方法においては、使用するポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いることが好ましい。
【００２５】
ポリ乳酸チップの平均重量×０．７≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．３
錠剤とポリ乳酸チップの平均重量にこのような関係があれば、両者をドライブレンドする際に均一にブレンドすることが可能となり、さらには、紡糸機ホッパー内での脱混和が抑制できるため、溶融紡糸の工程通過性が良く、またブレンド斑の少ない改質剤配合ポリ乳酸繊維が得られる。
【００２６】
上記の観点からは、ポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いることがさらに好ましい。
【００２７】
ポリ乳酸チップの平均重量×０．９≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．１
同様に、脱混和抑制の観点から、錠剤とポリ乳酸チップは同一形状、或いは同一形状に近い形状であることがより好ましい。
【００２８】
本発明の錠剤は、貯蔵、輸送、計量およびブレンド時の衝撃で崩壊することがなく、かつ、溶融紡糸機内で、溶解・分散し易い特性を保持するために、適度な硬さを有するものであることが好ましい。この観点からは、１錠の錠剤が崩壊する荷重で表した錠剤横幅方向および厚さ方向の硬度が、各々５〜１００Ｎの範囲であることが好ましく、８〜５０Ｎの範囲であることがさらに好ましい。
【００２９】
本発明において、ポリ乳酸繊維を溶融紡糸法によって製造するに際しての具体的方法の一例を以下に示す。紡糸温度は、１９０〜２５０℃、好ましくは２００〜２４０℃である。紡糸口金の直下は、口金面より０〜１５ｃｍを上端とし、その上端から５〜１００ｃｍの範囲を加熱筒および／または断熱筒で囲み、紡出糸条を２００〜２８０℃の高温雰囲気中を通過させることが好ましい。紡出した糸条を直ちに冷却せず、上記加熱筒および／または断熱筒で囲まれた高温雰囲気中を通して徐冷することにより、紡出されたフィラメントの配向が緩和され、かつフィラメント間の均一性を高めることができ、高強度のポリ乳酸繊維が得られる。
【００３０】
高温雰囲気中を通過した未延伸フィラメントは、次いで１０〜５０℃、好ましくは１５〜３０℃の風を吹きつけられ冷却固化される。空冷装置は横吹き出しタイプでも良いし、環状型吹きだしタイプを用いても良い。
【００３１】
冷却固化された未延伸フィラメントは、次いで油剤が付与される。油剤は、平滑剤を主成分とし、界面活性剤、制電剤、極圧剤成分などを含むが、ポリ乳酸繊維に活性な成分を除いた油剤組成とすることが必要である。好ましい油剤組成は、例えば、平滑剤としてのアルキルエーテルエステル、界面活性剤としての高級アルコールのアルキレンオキサイド付加物、極圧剤としての有機ホスフェート塩などを鉱物油で希釈した非水系油剤である。
【００３２】
油剤を付与された未延伸フィラメント糸条は、引き取りロール（１ＦＲ）に捲回して引き取られる。引き取りロールの速度、すなわち紡糸速度は３００〜３０００ｍ／分である。３００ｍ／分未満の紡糸速度でも本発明のポリ乳酸繊維の物性は得られるが、生産効率が低いため、工業的には採用し難い。一方、３０００ｍ／分を越える紡糸速度では、安定生産が難しい場合がある。
【００３３】
上記紡糸速度で引き取られた未延伸糸は、一旦巻き取られることなく連続して延伸しても良いし、巻き取った後に別工程で延伸しても良い。連続して延伸を行う場合の具体例としては、引き取りロール（１ＦＲ）と同様に、２個のロールを１ユニットとするネルソン型ロールを、給糸ロール（２ＦＲ）、第１延伸ロール（１ＤＲ）、第２延伸ロール（２ＤＲ）、第３延伸ロール（３ＤＲ）および弛緩ロール（ＲＲ）と並べて配置し、順次糸条を捲回して延伸熱処理を行う。通常、１ＦＲと２ＦＲ間では０．５〜１０％、好ましくは１〜５％程度のストレッチを行い糸条を集束させる。１ＦＲは５０〜８０℃、好ましくは５５〜７０℃に加熱して、引き取り糸条を予熱して次の延伸工程に送る。１ＤＲと２ＤＲ間で１段目の延伸を行うが、この時ドローポイント、すなわちネッキングポイントは１ＤＲのロール上で、ロールから離れる直前数ｃｍ以内に安定して位置するように、２ＦＲと１ＤＲの温度および１段目の延伸倍率を設定する。但しこれらの条件は、未延伸糸の配向の程度を考慮して変化させる必要がある。通常、２ＦＲの温度は８０〜１２０℃、好ましくは９０〜１１０℃とし、１ＤＲの温度を９０〜１３０℃、好ましくは１００〜１２０℃とし、かつ１段目の延伸倍率を、総合延伸倍率の１０〜７０％、好ましくは２０〜５０％に設定する。上記条件の範囲でドローポイントが２ＦＲのロール上出口近傍に位置するように設定する。更に、ドローポイントを２ＦＲのロール上出口に位置するように設定するためには、ロールは摩擦の低い梨地ロールであることが好ましい。
【００３４】
２段目の延伸は１ＤＲと２ＤＲ間で行うが、２ＤＲは１１０〜１５０℃、好ましくは１１５〜１４５℃である。２段延伸の場合は総合延伸倍率に対し、１段目の延伸倍率の残りの延伸をこの間で行う。３段延伸の場合は、残りの延伸倍率を２段に分けて行う。３段延伸を行う場合の３ＤＲの温度は１２０〜１６５℃、好ましくは１２５〜１５５℃である。２段延伸または３段延伸を終った糸条はＲＲとの間で０．５〜１０％、好ましくは１〜７％の弛緩処理を行い、熱延伸によって生じた歪みを取るだけで無く、延伸によって達成された高配向構造を固定したり、非晶領域の配向を緩和させ熱収縮率を下げたりすることができる。ＲＲは無加熱ロールまたは、１５０℃以下に加熱したロールを用いる。通常、熱延伸時に加熱された糸条の持ち込む熱によって、ＲＲは加熱の有無にかかわらず９０〜１５０℃の温度となる。
【００３５】
また、本発明のポリ乳酸繊維の製造方法において、延伸段数は２〜５段、好ましくは３〜５段の多段延伸とすることが好ましい。延伸段数が１段の場合には高倍率に延伸することができないため、高強度の繊維が得られにくい。また、延伸段数が５段以上となる場合には設備の大型化や製造工程が複雑化するため好ましくない。
【００３６】
以上のように、本発明によれば、ポリ乳酸の耐摩耗性向上用添加剤のブレンド斑を少なくし、且つこの添加剤を含有するポリ乳酸繊維の製造コストを下げることが可能となる。
【実施例】
【００３７】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明する。なお、本文および実施例中に記述した特性の定義、測定方法、加工方法、評価方法は以下の通りである。
【００３８】
Ａ．錠剤およびポリ乳酸チップの平均重量
ランダムに選んだ１００粒の重量を測定し、その値から１粒あたりの重量の平均値を算出した。
【００３９】
Ｂ．錠剤の硬度
錠剤の横幅方向および厚さ方向の硬度について、富山産業社製の錠剤硬度計「ＴＨ−２０３ＭＰ」を用いて測定した。
【００４０】
Ｃ．繊度
ＪＩＳ Ｌ１０９０に準じて測定した。
【００４１】
Ｄ．強度、伸度
ＪＩＳ Ｌ１０１３に準じて測定した。オリエンテック社製テンシロン引張り試験機を用い、試長２５０ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件で強力を測定した。強度は強力を測定した試料の総繊度で除した値である。
【００４２】
Ｅ．染色加工方法
精練：ソーダ灰（１ｇ／ｌ）、界面活性剤（０．５ｇ／ｌ）、９８℃×２０分
中間セット：１４０℃×３分
染色：Dianix Navy Blue ERFS 200（２％ｏｗｆ）、ｐＨ調整剤（０．２ｇ／ｌ）、１ １０℃×４０分
ソーピング：界面活性剤（０．２ｇ／ｌ）、６０℃×２０分
仕上げセット：１４０℃×３分
【００４３】
Ｆ．紡糸機内のポリマー圧力
吐出量３３０ｇ／分×２０時間の紡糸テストにおけるポリマー圧力の最大値と最小値の差から、次の基準で評価した。
○：１ＭＰａ未満（ほぼ変動なし）
△：１ＭＰａ以上３ＭＰａ未満（やや変動あり）
×：３ＭＰａ以上（変動が大きく、不安定）
【００４４】
Ｇ．製糸性
上記の紡糸テストにおける糸切れ回数から、次の基準で評価した。
○：０回（良好）
△：１〜３回（まずまず）
×：４回以上（悪い）
【００４５】
Ｈ．ブレンド斑
ポリ乳酸繊維から幅１５ｃｍ、長さ１０ｍの筒編みを作製し、染色加工を施した後、目視により次の基準で評価した。
○：染色斑は確認できないレベル（ブレンド斑なし）
△：若干の染色斑あり（ややブレンド斑あり）
×：染色斑あり（ブレンド斑が大きい）
【００４６】
［実施例１］
エチレンビスステアリン酸アミド（ＥＢＡ）［日本油脂社製「アルフローＨ−５０Ｓ」（粒度：１ｍｍパス９０％以上）］を、菊水製作所製加圧式錠剤成型機「ＢＡＲＰＲＥＳＳｃｏｒｒｅｃｔ（０５１９ＳＳ１ＡＹ）」に供し、臼径４ｍｍ、圧縮圧力６５００Ｎ、回転数：３０ｒｐｍの条件にて錠剤を成形した。得られた錠剤は、図１に示すように帯状部２を有するほぼ球状の錠剤１であり、表１に示す通り１粒あたりの平均重量は４２ｍｇ、硬度は横幅方向１３Ｎ、厚さ方向１６Ｎであった（錠剤１）。
【００４７】
［実施例２］
錠剤の厚みを変更したこと以外は、実施例１とほぼ同様にして、表１に示す性状の錠剤を得た（錠剤２）。
【００４８】
［実施例３］
圧縮圧力を２０００Ｎに変更したこと以外は、実施例１とほぼ同様にして、表１に示す性状の錠剤を得た（錠剤３）。
【００４９】
【表１】
【００５０】
［実施例４］
Ｌ体比率９８．５％、重量平均分子量２０万、平均重量４２ｍｇの乾燥した球状のポリ乳酸チップと錠剤１とを、重量比９９：１（錠剤１重量％）でブレンダーにてドライブレンドした後、溶融紡糸機に供した。このブレンドチップをエクストルーダーで２２０℃で溶融した後、２２０℃に加熱されたスピンブロックに設置された紡糸パックに溶融ポリマーを導き、孔径０．６ｍｍで１９２ホールの口金から紡出した。
【００５１】
口金直下には３０ｃｍの加熱筒を取り付け、筒内雰囲気温度が２５０℃となるように加熱した。ここで筒内雰囲気温度とは、加熱筒長の中央部で、内壁から１ｃｍ離れた部分の空気層温度である。
【００５２】
加熱筒の直下には環状吹き出し型チムニーを取り付け、糸条に３０℃の冷風を３０ｍ／分の速度で吹き付け冷却固化した後、油剤を付与した。油剤は、イソＣ２４アルコール／チオジプロピオン酸エステル（４０重量％）、Ｃ１１〜１５アルコールＡＯＡ／チオジプロピオン酸エステル（３０重量％）、トリメチロールプロパンＡＯＡジステアレート（１０重量％）、Ｃ８アルコールＡＯＡ（１０重量％）、硬化ヒマシ油（７重量％）、ステアリルアミンＥＯ１５（３重量％）を鉱物油で２０重量％に希釈した非水系油剤を用いた。
【００５３】
油剤を付与された未延伸糸条を、４３０ｍ／分の速度で回転する引き取りロール（１ＦＲ）に捲回して引き取った。次いで、引き取り糸条に一旦巻き取ることなく連続して引き取りロールと給糸ロール（２ＦＲ）との間で１．５％のストレッチをかけた後、引き続いて３段熱延伸を行った後、３．０％の弛緩を与えてから３０００ｍ／分で巻き取った。１ＦＲは６０℃、２ＦＲは１００℃、第１延伸ロール（１ＤＲ）は１１５℃、第２延伸ロール（２ＤＲ）は１４０℃、第３延伸ロール（３ＤＲ）は１４０℃とし、弛緩ロール（ＲＲ）は非加熱とした。
【００５４】
なお、弛緩ロールと巻き取り機の間には交絡ノズルを取り付け、０．２ＭＰａの圧空を噴射することによって繊維に交絡を付与した。１段目の延伸倍率は、総合延伸倍率の３４％、２段目、３段目の延伸倍率はともに３３％に設定して延伸した。
【００５５】
結果は表２に示す通り、紡糸テストにおいて、紡糸機内のポリマー圧力は終始安定しており、製糸性も極めて良好であった。また、得られたポリ乳酸繊維は、繊度１１００ｄｔｅｘ、強度５．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度３４％と良好な糸物性を示した。さらに、染色斑は目視で確認できないレベルであり、ポリ乳酸繊維にＥＢＡが均一分散されていることが確認された。
【００５６】
［実施例５］
ポリ乳酸チップと錠剤１との重量比を９３：７（錠剤７重量％）に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであった。
【００５７】
［実施例６］
錠剤１を錠剤２に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであった。この場合、錠剤２の平均重量（２７ｍｇ）が、ポリ乳酸チップの平均重量（４２ｍｇ）に対して７０％未満となっており、この重量差によって、ドライブレンドでのブレンド斑および紡糸機ホッパー内での脱混和がやや生じたものと考えられる。
【００５８】
［実施例７］
錠剤１を錠剤３に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであった。この場合、ドライブレンド後のブレンダー内および紡糸後の紡糸機ホッパー内に錠剤の破片や削れカスが認められており、錠剤の硬度および重量変化によって、ブレンド斑や脱混和がやや生じたものと考えられる。
【００５９】
［比較例１］
錠剤１をＥＢＡの粉体［日本油脂社製「アルフローＨ−５０Ｓ」（粒度：１ｍｍパス９０％以上）］に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであり、吐出２時間後からポリマー圧力が大きく変動し、その後、口金下や延伸ローラー間での糸切れが頻発し、安定した製糸は不可能であった。また、得られた繊維は染色斑が著しく、品質に極めて劣るものであった。この場合、ドライブレンド後のブレンダー内および紡糸後の紡糸機ホッパー内に脱落したＥＢＡの粉体が多量に認められていることから、これによって、紡糸機内でＥＢＡのブレンド斑が生じ、さらにはポリマー圧の変動や、ポリ乳酸繊維の品質低下が生じたものと考えられる。
【００６０】
［比較例２］
錠剤１をＥＢＡの粉体［日本油脂社製「アルフローＨ−５０ＴＦ」（粒度：５３μｍパス９５％以上）］に変更したこと以外は、実施例４とほぼ同様にして、溶融紡糸を行った。結果は表２に示す通りであり、吐出４時間後からポリマー圧力が大きく変動し、その後、口金下や延伸ローラー間での糸切れが頻発し、安定した製糸は不可能であった。また、得られた繊維は、比較例１と同様に染色斑が著しく、品質に極めて劣るものであった。
【００６１】
【表２】
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明のポリ乳酸改質用錠剤によれば、耐摩耗性を改質するために使用する添加剤のブレンド斑を少なくすることができる。また、本発明のポリ乳酸繊維の製造方法によれば、ポリ乳酸繊維の製造コストを下げることが可能となり、表面摩擦係数が低減し、繊維製品に要求される耐摩耗性と繰り返し使用での耐久性を有するばかりか、布帛の加工工程での裁断カッターや高速のミシン針による布帛の融着を抑制し、工程通過性が向上したポリ乳酸繊維を効率的に製造することができる。
【００６３】
したがって、本発明は、今後のポリ乳酸繊維の用途拡大に大きく寄与するものであるといえる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】（Ａ）は本発明のポリ乳酸改質用錠剤の平面図であり、（Ｂ）は同側面図である。１：錠剤、２：帯状部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用される錠剤であって、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを製錠してなることを特徴とするポリ乳酸改質用錠剤。
【請求項２】
前記錠剤が、加圧法によって製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸改質用錠剤。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリ乳酸改質用錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することを特徴とするポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項４】
前記錠剤のブレンド率を０．１〜５重量％とすることを特徴とする請求項３に記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項５】
ポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いることを特徴とする請求項３または４に記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
ポリ乳酸チップの平均重量×０．７≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．３
【請求項１】
ポリ乳酸の耐摩耗性を改質するために使用される錠剤であって、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型の脂肪酸モノアミドを製錠してなることを特徴とするポリ乳酸改質用錠剤。
【請求項２】
前記錠剤が、加圧法によって製造されたものであることを特徴とする請求項１に記載のポリ乳酸改質用錠剤。
【請求項３】
請求項１または２に記載のポリ乳酸改質用錠剤をポリ乳酸チップとブレンドして溶融紡糸機に供することを特徴とするポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項４】
前記錠剤のブレンド率を０．１〜５重量％とすることを特徴とする請求項３に記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
【請求項５】
ポリ乳酸チップの平均重量とポリ乳酸改質用錠剤の平均重量との間に次式で示される関係が成り立つような大きさのポリ乳酸改質用錠剤を用いることを特徴とする請求項３または４に記載のポリ乳酸繊維の製造方法。
ポリ乳酸チップの平均重量×０．７≦ポリ乳酸改質用錠剤の平均重量≦ポリ乳酸チップの平均重量×１．３
【図１】
【公開番号】特開２００６−１６０８１０（Ｐ２００６−１６０８１０Ａ）
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３５０９６４（Ｐ２００４−３５０９６４）
【出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月２２日（２００６．６．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１２月３日（２００４．１２．３）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]