ポリ乳酸短繊維およびその製造方法
【課題】
耐加水分解性および染色性に優れた高品位のポリ乳酸短繊維を提供する。
【解決手段】
ポリ乳酸分子鎖末端のカルボキシル基が３官能以上のエポキシ化合物で封鎖されるとともに繊維表面が脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドで被覆されてなり、失透糸の存在率が１０％以下であることを特徴とするポリ乳酸短繊維およびその製造方法。
耐加水分解性および染色性に優れた高品位のポリ乳酸短繊維を提供する。
【解決手段】
ポリ乳酸分子鎖末端のカルボキシル基が３官能以上のエポキシ化合物で封鎖されるとともに繊維表面が脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドで被覆されてなり、失透糸の存在率が１０％以下であることを特徴とするポリ乳酸短繊維およびその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品位な耐加水分解性に優れたポリ乳酸短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模での環境に対する意識が高まる中で、生分解性を有するポリ乳酸が注目を浴びている。ポリ乳酸は植物から抽出したでんぷんを発酵させることにより得られる乳酸を原料としたポリマーであり、バイオマス利用の生分解性ポリマーとしては、力学特性、耐熱性、コストのバランスが最も優れている。そして、これを利用した樹脂製品、繊維、フィルム、シート等の開発が急ピッチで行われている。
【０００３】
ポリ乳酸繊維の開発としては、生分解性を活用した農業資材や土木資材が先行しているが、それに続く大型の用途として衣料用途、インテリア用途、車両内装用途、産業資材への応用が期待されている。しかしながら、ポリ乳酸繊維は生分解性であるために製品寿命が短く、用途展開に制約があった。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１では、ポリカルボジイミド化合物を添加して耐加水分解性を向上させたポリ乳酸樹脂・フィルムを記載している。しかし、ポリカルボジイミド化合物はポリ乳酸への分散性が低いこと、ならび反応性が高いために過剰反応によって高分子量化したゲルが発生しやすい。従って、耐加水分解性が不十分であるばかりか、製糸性が不安定であり工業的な繊維生産に適用が困難であった。また、特許文献２ではカルボジイミド化合物等の末端封鎖剤でポリ乳酸の末端カルボキシル基を封鎖する手法が提案されている。この場合、ポリ乳酸の耐加水分解性は向上するが、得られるポリ乳酸は末端封鎖剤の影響による黄色着色が生じ、衣料を中心とした染色用途への展開に大きな制約が生じているのが現状であった。また、これらポリカルボジイミドならびカルボジイミド化合物を添加した場合、紡糸時に人体に有害なイソシアネート系のガスが発生し、作業環境への影響が著しく、生産機と作業スペースとの分離・ガス廃棄設備の強化等の作業者の安全性確保のために設備投資が必須である。
【０００５】
また、衣料用途、インテリア用途、車両内装用途では長繊維も用いられるが、不織布や紡績糸などに加工される形で短繊維が利用されることが非常に多い。しかしながら、ポリ乳酸繊維の開発において、長繊維開発が先行しており、所望の機能を有するための技術が各種提案されている。しかしながら、短繊維については長繊維と同様の機能を有するものは必ずしも得られていなかった。
【０００６】
例えば、長繊維では強度を高めるための試みがいくつか検討されている。特許文献３では多段延伸による高品位のマルチフィラメントの製造方法に関する技術が開示されているが、これは総繊度の小さいマルチフィラメント状にて延伸する長繊維の製造技術を基本に設計されており、例えば総繊度が１０〜１００ｋｔｅｘのトウ状で延伸を行う短繊維の製造において同様の技術を適用しても高品位のポリ乳酸短繊維を得ることは不可能である。また特許文献４では、延伸温度を高温化することで高品位・高強度のポリ乳酸繊維の製造方法について開示されているが、これもフィラメント状にて延伸する長繊維の製造技術を基本に設計されているに過ぎない。短繊維の製造においてローラーによる加熱は熱ムラが著しいため、一般的に液浴延伸が採用されている。従って、特許文献４で提案されている延伸温度を得るためには、有機溶媒を採用する必要があり、これは安全・環境・コストなど様々な面で問題が多い。これらのように一般的な短繊維の製造設備で安定して高品位なポリ乳酸繊維を得る現実的な技術が見出されていないのが現状である。
【特許文献１】特開平１１−８０５２２号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０３２８号公報
【特許文献３】特開２０００−２４８４２６号公報
【特許文献４】特開２０００−１３６４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を克服し、高品位な耐加水分解性に優れたポリ乳酸短繊維を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に達した。すなわち、本発明のポリ乳酸短繊維は次の構成を有する。すなわち、ポリ乳酸分子鎖末端のカルボキシル基が３官能以上のエポキシ化合物で封鎖されるとともに繊維表面が脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドで被覆されてなり、失透糸の存在率が１０％以下であることを特徴とするポリ乳酸短繊維である。
【０００９】
また、本発明のポリ乳酸短繊維の製造方法は、上記の課題を解決するために次の構成を有する。すなわち、３官能以上のエポキシ化合物ならびに脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドを含有したポリ乳酸組成物を溶融紡糸し、得られたトウを総繊度が１０〜１００ｋｔｅｘになるように収束させ、８０〜９５℃の液浴中にて延伸し、その後機械捲縮を付与して所定の繊維長に切断するポリ乳酸短繊維の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、耐加水分解性に優れるばかりか、染色性などにも優れた高品位なポリ乳酸短繊維を得ることができる。このようなポリ乳酸短繊維は、多くの用途に展開可能であり、展開幅を大きく拡大することができる。
【００１１】
また、本発明のポリ乳酸短繊維の製造方法により、前記したようなポリ乳酸短繊維を再現性良く安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明でいうポリ乳酸とは、乳酸やラクチド等の乳酸のモノマーやオリゴマーを重合したものをいい、Ｌ体またはＤ体の光学純度が９０％以上であると、融点が高く好ましい。Ｌ体あるいはＤ体の光学純度はより好ましくは９７％以上である。また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、上記モノマーならびオリゴマーの成分を共重合してもよい。共重合する成分としては、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル、ポリブチレンサクシネートやポリグリコール酸などの脂肪族ポリエステル、ポリエチレンイソフタレートなどの芳香族ポリエステル、およびヒドロキシカルボン酸、ラクトン、ジカルボン酸、ジオールなどのエステル結合形成性の単量体が挙げられる。
【００１３】
本発明に用いられるポリ乳酸の製造方法は、特に限定されるものではない。具体的には、特開平６−６５３６０号公報に開示されている製造方法がある。すなわち、乳酸を有機溶剤および触媒の存在下にてそのまま脱水重合する直接脱水縮合法である。また、特開平７−１７３２６６号公報に開示されている少なくとも２種類のホモポリマーを重合触媒存在下にて共重合ならびエステル交換反応させる方法がある。さらには、米国特許第２，７０３，３１６号明細書に開示されている方法がある。すなわち、乳酸をいったん脱水し、環状二量体とした後に、開環重合する間接重合法である。
【００１４】
また、ポリ乳酸繊維の製造工程としては、前記のような方法で製造されたポリ乳酸のペレタイズ、乾燥、更に溶融紡糸を経て延伸を施すのが一般的である。しかしながらポリ乳酸繊維において、延伸時の過剰な応力や熱不足によって構造破壊が進行し、延伸異常糸が発生することがある。この延伸異常糸では構造破壊による繊維表面の凹凸化や繊維内部のボイドやクラックの発生により繊維の透明性が失われている。このことより、この延伸異常糸は「失透糸」と呼ばれる。この失透糸は正常糸対比、低強度・低伸度であり、また正常糸との染色能に差があるため染色した場合、濃淡ムラが発生するなど、著しくポリ乳酸短繊維の品位を損ねる。
【００１５】
また、耐加水分解性を向上させるためにポリカルボジイミドを初めとした末端反応物質を添加する技術が開示されているが、これら末端反応物質の多くはその添加によって、失透糸の発生頻度を高めることが発明者らの調査によって判明した。この原因については詳細不明だが、末端反応物質のポリ乳酸への分散性が低いこと、ならび反応性が高いことにより局所的に反応ムラが発生すると考えられる。これによりポリ乳酸に局所的な分子量の差が生じ、固有粘度（以下、ＩＶと略記する）にも変動を生じる。この低ＩＶ領域に延伸時に応力が集中し失透化すると考えられる。
【００１６】
この局所的なＩＶ変動を緩和させるためには、末端反応物質として３官能以上のエポキシ化合物を選択することが重要である。さらに３官能以上のエポキシ化合物をポリ乳酸の少なくとも一部に反応させること、望ましくはポリ乳酸の末端の少なくとも一部に反応させることが耐加水分解性の向上の観点から非常に重要である。３官能以上のエポキシ化合物とは、１分子中にエポキシ基を３個以上有する化合物である。
【００１７】
ポリ乳酸に添加させる物質をエポキシ化合物とする理由は、エポキシ化合物は他の末端反応性物質、例えばカルボジイミド、と比較して反応速度が遅く、ポリ乳酸との溶融混練時の過剰反応を抑えることができ、十分な分散と緩やかな反応によって局所的なＩＶ変動を抑えることができるところにある。
【００１８】
また、エポキシ化合物において、３官能以上のものを選択することが重要である。化合物１分子に対してエポキシ基を２個以下のエポキシ化合物を末端反応性物質として選択した場合、溶融混練の反応性に乏しく、期待する耐加水分解性を保有させるためには過剰量のエポキシ化合物が必要となるため反応性を制御できなくなり、大幅なＩＶ変動を招いてしまう。
【００１９】
また、本発明で用いる３官能以上のエポキシ化合物としては、イソシアヌル酸骨格を基本骨格としたものが好ましく、3個以上のエポキシ基のうちの少なくとも1個はグリシジル基を構成するものであるのが好ましい。具体的には、３官能以上のエポキシ化合物としては、次の一般式（１）で表されるエポキシ化合物を用いるのが、反応性、耐熱性ならび分散性の観点からより好ましい。
【００２０】
【化１】
【００２１】
（ここで、Ｒ１〜Ｒ３はエポキシ基を含む官能基であり、それらのうち少なくとも１つはグリシジル基である）
エポキシ基を含む官能基としては、エポキシ基、グリシジル基をはじめ、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、グリシジルアミン基などを挙げることができる。
【００２２】
上記一般式（１）で表されるエポキシ化合物は特に限定されるものではないが、トリグリシジルイソシアヌレート、トリメチルグリシジルイソシアヌレート、トリエチルグリシジルイソシアヌレート、トリプロピルグリシジルイソシアヌレート、ジエチルグリシジルメチルグリシジルイソシアヌレート、エチルグリシジルジメチルグリシジルイソシアヌレート、ジエポキシシクロペンチルメチルグリシジルイソシアヌレート、エポキシシクロペンチルメチルジグリシジルイソシアヌレート、ジエポキシシクロブチルメチルグリシジルイソシアヌレート、エポキシシクロブチルメチルジグリシジルイソシアヌレートなどが挙げられる。また、末端封鎖物質として用いられる3官能以上のエポキシ化合物は１種の単独使用であっても複数種を混合して使用してもよい。
【００２３】
更に、失透糸がなく高品位なポリ乳酸繊維を得るために、長繊維においてはいくつかの改善策が提案されているが、これらはフィラメント状で延伸する長繊維の製造方法に関するものであり、総繊度の大きいトウ状で延伸を行う短繊維の製造では、同様の技術を施しても十分な効果は得られない。発明者らが調査した結果、短繊維ではトウ状にて延伸するため繊維の絡まり・摩擦によって局所的な応力集中が発生し、これにより失透が発生することを突きとめた。
【００２４】
局所的な応力集中を緩和させるには、本発明のポリ乳酸繊維において、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミド（以下、総称として本脂肪酸アミドと略す）を含有させ、繊維表面にブリードアウトによる被膜を形成させることが重要であることを突きとめた。尚、ブリードアウトとは、ポリ乳酸と本脂肪酸アミドを同時に溶融吐出した際に本脂肪酸アミドが繊維表面に析出される現象を指す。
【００２５】
本発明でいう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、芳香族系脂肪参ビスアミド等の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、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等が挙げられる。
【００２６】
また、本発明でいう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−ヘベニルヘベニン酸アミド、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等が挙げられる。該アルキル基は、その構造中にヒドロキシル基等の置換基が導入されていても良く、例えば、メチロースステアリン酸アミド、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等もアルキル置換型の脂肪酸アミドに含むものとする。
【００２７】
本発明では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、一般的に耐熱性が良く、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、より好ましく用いることができる。例えば、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、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、ヘキサメチレンビスベヘニン酸アミド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アミドが好ましい。また、これら脂肪酸ビスアミドならびアルキル置換型の脂肪酸モノアミドは単一成分でも良いし、複数の成分が混合されても良い。
【００２８】
本発明における３官能基以上のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドの短繊維全体に対する含有量は特に限定されないが、失透糸の存在率が１０％以下ならびポリ乳酸分子鎖のカルボキシル末端基量が１０当量／ｔｏｎ以下となるように含有させることが好ましい。失透糸の存在率が１０％を超えると、高次加工にて糸切れ・毛羽の多発による安定操業性の不良ならび正常糸との染色能差による染色ムラが発生する。また、カルボキシル末端基量が１０当量／ｔｏｎを超える場合、十分な耐加水分解性を保持することができない。
【００２９】
以下に本発明におけるポリ乳酸短繊維の製造方法について説明する。
【００３０】
３官能以上のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドをポリ乳酸へ含有させる方法は特に限定されるものではないが、例えばポリ乳酸チップと前記のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドをそれぞれ個別に乾燥した後、混練機によりマスターチップを作製しておき、マスターチップとポリ乳酸チップとをチップブレンドして溶融紡糸するマスター方式や、溶融紡糸時に前記のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドを直接添加する添加方式などが挙げられる。また、混練および溶融紡糸の際にはポリ乳酸の酸化分解を抑制するため、装置内を窒素でシールすることが好ましい。また、口金より吐出された糸条は油剤付与・収束され、一度保管され、延伸される際は、保管されていた糸条を束ね、トウ状として用いられる。
【００３１】
延伸に供するトウの総繊度は１０〜１００ｋｔｅｘ、好ましくは２０〜８０ｋｔｅｘとする。１０ｋｔｅｘ未満では生産効率が悪く、１００ｋｔｅｘを超えると、繊維の相互作用が強くなり、失透糸改善効果が十分でなくなる。
【００３２】
また、延伸時の液浴の温度は８０〜９５℃、好ましくは８５〜９０℃とする。８０℃未満では延伸時にかかる応力が大きいため、繊維全体が失透してしまうし、９５℃を超えると、浴液に水を用いる場合に沸点に近いため温度制御が困難であると共に、一部沸騰による気泡が液浴中に発生し、均一な延伸を阻害する。
【００３３】
延伸後には、スタッファーボックスなどを用いて、例えば６〜１５山／２５ｍｍ程度の機械けん縮を付与して、所定の、例えば１０〜７６ｍｍの繊維長になるように、ＥＣカッターなどを用いて切断することにより、ポリ乳酸短繊維を得る。
【００３４】
本発明のポリ乳酸短繊維は衛生材料、土木資材、農業資材、生活資材、工業資材、中入れ綿用途、衣料用途、インテリア用途に好ましく用いられる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。なお、本実施例で用いた特性の測定方法は次の通りである。
［繊度］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法により繊度（ｄｔｅｘ）の測定を行った。
［強度］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法により強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の測定を行った。
［けん縮数］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法によりけん縮数（山／２５ｍｍ）の測定を行った。
［けん縮率］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法によりけん縮率（％）の測定を行った。
［カルボキシル基末端量］
特開２００１−２６１７９７号公報記載のように、秤量したサンプルを含水率５％に調整したｏ−クレゾールに溶解し、ジクロロメタンを適量添加した後、０．０２規定の水酸化カリウムメタノール溶液で滴定し、求めた。
［失透糸の存在率］
ポリ乳酸短繊維を同方向に重なり合わないように試料台に置き、実体顕微鏡（ニコン実体顕微鏡ＨＦＸ型）を用いて観察する。それぞれの短繊維に対し、ランダムに１０点観察を行い、失透（白化）している領域があるか観察する。１点でも失透部があれば失透糸とする。水準に関しては、製造した短繊維からランダムに５点から採取し、各点の２０本の短繊維を確認する（５点×２０本＝ １００水準）。
【００３６】
失透糸の存在率（％）＝（失透糸本数）／（測定短繊維数；１００本）×１００
［繊維強度低下率］
ポリ乳酸短繊維を温度７０℃、湿度９０％に調整された恒温槽内にて３００時間処理を行い、処理前後の繊維強度より算出した。尚、強度の測定はＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法にて行った。
【００３７】
繊維強度低下率（％） ＝（処理後繊維強度）／（処理前繊維強度）×１００
［染色性］
ポリ乳酸短繊維を開繊後、染色加工を行い、染色性を目視にて確認した。評価方法として、染色サンプルを任意で選んだ１０人が観察し、染色ムラの有無についてチェックを行った。
【００３８】
○：９人以上が染色ムラなしと判断
△：５〜８人が染色ムラなしと判断
×：０〜４人が染色ムラなしと判断
なお、染色加工は、染料としてＫａｙａｌｏｎＰｏｌｙｅｓｔｅｒＲｕｂｉｎｅＢＬ−Ｓ２００［日本化薬社］を使用し、染料濃度２重量％、ｐＨ４．５に調整した染液にて染色温度１００℃、染色時間６０分にて行った。
（実施例１）
融点１７０℃であるポリ乳酸チップ［ネイチャーワークス社；６２０１Ｄ］と、脂肪酸ビスアミドであるエチレンビスステアリン酸アミド（ＥＢＡ）［日油社；アルフローＨ−５０Ｓ］と、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）［日産化学社；ＴＥＰＩＣ−Ｓ］を、それぞれ個別に乾燥させた後、８５：５：１０の重量比になるように混合し、２２０℃にて溶融混練ならびチップ化し、マスターチップを作製した。前記と同様のポリ乳酸チップと作製したマスターチップとを重量比９０：１０（ＥＢＡ０．５％、ＴＧＩＣ１．０％含有）で混合し、エクストルーダー型紡糸機にて、紡糸温度２３０℃にて溶融紡糸し、この紡糸糸条を冷却させ、油剤付与、収束した後、１０００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を更に収束して２５ｋｔｅｘのトウとして、８５℃の温水浴中で２．００倍に延伸した後、もう一度９０℃の温水浴にて１．７５倍に延伸した。その後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、１４５℃×１０分間弛緩熱処理後、アルキルエステル系油剤成分を繊維に対して０．５重量％になるようにスプレー方式にて付与し、繊維長３８ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維を得た。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（実施例２）
実施例１で用いたものと同様のポリ乳酸チップ、ＥＢＡならびＴＧＩＣをそれぞれ個別に乾燥させた後、８２：８：１０の重量比になるように混合し、２２０℃にて溶融混練ならびチップ化し、マスターチップを作製した。前記と同様のポリ乳酸チップと作製したマスターチップとを重量比９０：１０（ＥＢＡ０．８％、ＴＧＩＣ１．０％含有）で混合し、エクストルーダー型紡糸機にて、紡糸温度２３０℃にて溶融紡糸し、この紡糸糸条を冷却させ、油剤付与、収束した後、１６００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を更に収束して１００ｋｔｅｘのトウとして、９０℃の温水浴中で２．４０倍に延伸した後、もう一度９０℃の温水浴にて１．２０倍に延伸した。その後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、１４５℃×１０分間弛緩熱処理後、アルキルエステル系油剤成分を繊維に対して０．５重量％になるようにスプレー方式にて付与し、繊維長３８ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維を得た。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（実施例３）
ＥＢＡをＮ−ステアリルステアリン酸アミド（ＳＳ）［日本化成社；ニッカアマイドＳ］に変更し、マスターチップの作製の混合比を表２記載のものに変更するとともに、延伸条件を８０℃の温水浴中で２．００倍、更に８０℃の温水浴にて１．７５倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（実施例４）
ＥＢＡをＳＳに変更し、マスターチップの作製の混合比を表２記載のものに変更するとともに、延伸条件を９５℃の温水浴中で２．００倍、更に９５℃の温水浴にて１．７５倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例１）
実施例１で用いたものと同様のポリ乳酸チップを乾燥させ、その後エクストルーダー型紡糸機にて、紡糸温度２３０℃にて溶融紡糸し、この紡糸糸条を冷却後、油剤付与・収束させ、１０００ｍ／分にて引き取り、８０ｋｔｅｘのトウとし、８５℃の温水浴中で２．００倍に延伸した後、もう一度９０℃の温水浴にて１．７５倍に延伸した。その後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、１４５℃×１０分間弛緩熱処理後、アルキルエステル系油剤成分を繊維に対して０．５重量％になるようにスプレー方式にて付与し、繊維長３８ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維を得た。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例２、３、４）
マスターチップを表２の記載の混合比のものに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。尚、比較例４で使用した末端反応物質はポリカルボジイミド化合物（ＰＣＩ）［日清紡績社；カルボジライトＬＡ−１］である。
（比較例５）
収束トウを１５０ｋｔｅｘとして延伸を行う以外は実施例３と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例６）
延伸条件を７５℃の温水浴中で２．００倍、更に７５℃の温水浴にて１．５０倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例７）
延伸条件を９８℃の温水浴中で２．００倍、更に９８℃の温水浴にて１．５０倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高品位な耐加水分解性に優れたポリ乳酸短繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球規模での環境に対する意識が高まる中で、生分解性を有するポリ乳酸が注目を浴びている。ポリ乳酸は植物から抽出したでんぷんを発酵させることにより得られる乳酸を原料としたポリマーであり、バイオマス利用の生分解性ポリマーとしては、力学特性、耐熱性、コストのバランスが最も優れている。そして、これを利用した樹脂製品、繊維、フィルム、シート等の開発が急ピッチで行われている。
【０００３】
ポリ乳酸繊維の開発としては、生分解性を活用した農業資材や土木資材が先行しているが、それに続く大型の用途として衣料用途、インテリア用途、車両内装用途、産業資材への応用が期待されている。しかしながら、ポリ乳酸繊維は生分解性であるために製品寿命が短く、用途展開に制約があった。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１では、ポリカルボジイミド化合物を添加して耐加水分解性を向上させたポリ乳酸樹脂・フィルムを記載している。しかし、ポリカルボジイミド化合物はポリ乳酸への分散性が低いこと、ならび反応性が高いために過剰反応によって高分子量化したゲルが発生しやすい。従って、耐加水分解性が不十分であるばかりか、製糸性が不安定であり工業的な繊維生産に適用が困難であった。また、特許文献２ではカルボジイミド化合物等の末端封鎖剤でポリ乳酸の末端カルボキシル基を封鎖する手法が提案されている。この場合、ポリ乳酸の耐加水分解性は向上するが、得られるポリ乳酸は末端封鎖剤の影響による黄色着色が生じ、衣料を中心とした染色用途への展開に大きな制約が生じているのが現状であった。また、これらポリカルボジイミドならびカルボジイミド化合物を添加した場合、紡糸時に人体に有害なイソシアネート系のガスが発生し、作業環境への影響が著しく、生産機と作業スペースとの分離・ガス廃棄設備の強化等の作業者の安全性確保のために設備投資が必須である。
【０００５】
また、衣料用途、インテリア用途、車両内装用途では長繊維も用いられるが、不織布や紡績糸などに加工される形で短繊維が利用されることが非常に多い。しかしながら、ポリ乳酸繊維の開発において、長繊維開発が先行しており、所望の機能を有するための技術が各種提案されている。しかしながら、短繊維については長繊維と同様の機能を有するものは必ずしも得られていなかった。
【０００６】
例えば、長繊維では強度を高めるための試みがいくつか検討されている。特許文献３では多段延伸による高品位のマルチフィラメントの製造方法に関する技術が開示されているが、これは総繊度の小さいマルチフィラメント状にて延伸する長繊維の製造技術を基本に設計されており、例えば総繊度が１０〜１００ｋｔｅｘのトウ状で延伸を行う短繊維の製造において同様の技術を適用しても高品位のポリ乳酸短繊維を得ることは不可能である。また特許文献４では、延伸温度を高温化することで高品位・高強度のポリ乳酸繊維の製造方法について開示されているが、これもフィラメント状にて延伸する長繊維の製造技術を基本に設計されているに過ぎない。短繊維の製造においてローラーによる加熱は熱ムラが著しいため、一般的に液浴延伸が採用されている。従って、特許文献４で提案されている延伸温度を得るためには、有機溶媒を採用する必要があり、これは安全・環境・コストなど様々な面で問題が多い。これらのように一般的な短繊維の製造設備で安定して高品位なポリ乳酸繊維を得る現実的な技術が見出されていないのが現状である。
【特許文献１】特開平１１−８０５２２号公報
【特許文献２】特開２００２−１８０３２８号公報
【特許文献３】特開２０００−２４８４２６号公報
【特許文献４】特開２０００−１３６４３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の問題点を克服し、高品位な耐加水分解性に優れたポリ乳酸短繊維を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
そこで、本発明者らは上記の課題を解決するため鋭意検討した結果、本発明に達した。すなわち、本発明のポリ乳酸短繊維は次の構成を有する。すなわち、ポリ乳酸分子鎖末端のカルボキシル基が３官能以上のエポキシ化合物で封鎖されるとともに繊維表面が脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドで被覆されてなり、失透糸の存在率が１０％以下であることを特徴とするポリ乳酸短繊維である。
【０００９】
また、本発明のポリ乳酸短繊維の製造方法は、上記の課題を解決するために次の構成を有する。すなわち、３官能以上のエポキシ化合物ならびに脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドを含有したポリ乳酸組成物を溶融紡糸し、得られたトウを総繊度が１０〜１００ｋｔｅｘになるように収束させ、８０〜９５℃の液浴中にて延伸し、その後機械捲縮を付与して所定の繊維長に切断するポリ乳酸短繊維の製造方法である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明により、耐加水分解性に優れるばかりか、染色性などにも優れた高品位なポリ乳酸短繊維を得ることができる。このようなポリ乳酸短繊維は、多くの用途に展開可能であり、展開幅を大きく拡大することができる。
【００１１】
また、本発明のポリ乳酸短繊維の製造方法により、前記したようなポリ乳酸短繊維を再現性良く安定して製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明でいうポリ乳酸とは、乳酸やラクチド等の乳酸のモノマーやオリゴマーを重合したものをいい、Ｌ体またはＤ体の光学純度が９０％以上であると、融点が高く好ましい。Ｌ体あるいはＤ体の光学純度はより好ましくは９７％以上である。また、ポリ乳酸の性質を損なわない範囲で、上記モノマーならびオリゴマーの成分を共重合してもよい。共重合する成分としては、ポリエチレングリコールなどのポリエーテル、ポリブチレンサクシネートやポリグリコール酸などの脂肪族ポリエステル、ポリエチレンイソフタレートなどの芳香族ポリエステル、およびヒドロキシカルボン酸、ラクトン、ジカルボン酸、ジオールなどのエステル結合形成性の単量体が挙げられる。
【００１３】
本発明に用いられるポリ乳酸の製造方法は、特に限定されるものではない。具体的には、特開平６−６５３６０号公報に開示されている製造方法がある。すなわち、乳酸を有機溶剤および触媒の存在下にてそのまま脱水重合する直接脱水縮合法である。また、特開平７−１７３２６６号公報に開示されている少なくとも２種類のホモポリマーを重合触媒存在下にて共重合ならびエステル交換反応させる方法がある。さらには、米国特許第２，７０３，３１６号明細書に開示されている方法がある。すなわち、乳酸をいったん脱水し、環状二量体とした後に、開環重合する間接重合法である。
【００１４】
また、ポリ乳酸繊維の製造工程としては、前記のような方法で製造されたポリ乳酸のペレタイズ、乾燥、更に溶融紡糸を経て延伸を施すのが一般的である。しかしながらポリ乳酸繊維において、延伸時の過剰な応力や熱不足によって構造破壊が進行し、延伸異常糸が発生することがある。この延伸異常糸では構造破壊による繊維表面の凹凸化や繊維内部のボイドやクラックの発生により繊維の透明性が失われている。このことより、この延伸異常糸は「失透糸」と呼ばれる。この失透糸は正常糸対比、低強度・低伸度であり、また正常糸との染色能に差があるため染色した場合、濃淡ムラが発生するなど、著しくポリ乳酸短繊維の品位を損ねる。
【００１５】
また、耐加水分解性を向上させるためにポリカルボジイミドを初めとした末端反応物質を添加する技術が開示されているが、これら末端反応物質の多くはその添加によって、失透糸の発生頻度を高めることが発明者らの調査によって判明した。この原因については詳細不明だが、末端反応物質のポリ乳酸への分散性が低いこと、ならび反応性が高いことにより局所的に反応ムラが発生すると考えられる。これによりポリ乳酸に局所的な分子量の差が生じ、固有粘度（以下、ＩＶと略記する）にも変動を生じる。この低ＩＶ領域に延伸時に応力が集中し失透化すると考えられる。
【００１６】
この局所的なＩＶ変動を緩和させるためには、末端反応物質として３官能以上のエポキシ化合物を選択することが重要である。さらに３官能以上のエポキシ化合物をポリ乳酸の少なくとも一部に反応させること、望ましくはポリ乳酸の末端の少なくとも一部に反応させることが耐加水分解性の向上の観点から非常に重要である。３官能以上のエポキシ化合物とは、１分子中にエポキシ基を３個以上有する化合物である。
【００１７】
ポリ乳酸に添加させる物質をエポキシ化合物とする理由は、エポキシ化合物は他の末端反応性物質、例えばカルボジイミド、と比較して反応速度が遅く、ポリ乳酸との溶融混練時の過剰反応を抑えることができ、十分な分散と緩やかな反応によって局所的なＩＶ変動を抑えることができるところにある。
【００１８】
また、エポキシ化合物において、３官能以上のものを選択することが重要である。化合物１分子に対してエポキシ基を２個以下のエポキシ化合物を末端反応性物質として選択した場合、溶融混練の反応性に乏しく、期待する耐加水分解性を保有させるためには過剰量のエポキシ化合物が必要となるため反応性を制御できなくなり、大幅なＩＶ変動を招いてしまう。
【００１９】
また、本発明で用いる３官能以上のエポキシ化合物としては、イソシアヌル酸骨格を基本骨格としたものが好ましく、3個以上のエポキシ基のうちの少なくとも1個はグリシジル基を構成するものであるのが好ましい。具体的には、３官能以上のエポキシ化合物としては、次の一般式（１）で表されるエポキシ化合物を用いるのが、反応性、耐熱性ならび分散性の観点からより好ましい。
【００２０】
【化１】
【００２１】
（ここで、Ｒ１〜Ｒ３はエポキシ基を含む官能基であり、それらのうち少なくとも１つはグリシジル基である）
エポキシ基を含む官能基としては、エポキシ基、グリシジル基をはじめ、グリシジルエーテル基、グリシジルエステル基、グリシジルアミン基などを挙げることができる。
【００２２】
上記一般式（１）で表されるエポキシ化合物は特に限定されるものではないが、トリグリシジルイソシアヌレート、トリメチルグリシジルイソシアヌレート、トリエチルグリシジルイソシアヌレート、トリプロピルグリシジルイソシアヌレート、ジエチルグリシジルメチルグリシジルイソシアヌレート、エチルグリシジルジメチルグリシジルイソシアヌレート、ジエポキシシクロペンチルメチルグリシジルイソシアヌレート、エポキシシクロペンチルメチルジグリシジルイソシアヌレート、ジエポキシシクロブチルメチルグリシジルイソシアヌレート、エポキシシクロブチルメチルジグリシジルイソシアヌレートなどが挙げられる。また、末端封鎖物質として用いられる3官能以上のエポキシ化合物は１種の単独使用であっても複数種を混合して使用してもよい。
【００２３】
更に、失透糸がなく高品位なポリ乳酸繊維を得るために、長繊維においてはいくつかの改善策が提案されているが、これらはフィラメント状で延伸する長繊維の製造方法に関するものであり、総繊度の大きいトウ状で延伸を行う短繊維の製造では、同様の技術を施しても十分な効果は得られない。発明者らが調査した結果、短繊維ではトウ状にて延伸するため繊維の絡まり・摩擦によって局所的な応力集中が発生し、これにより失透が発生することを突きとめた。
【００２４】
局所的な応力集中を緩和させるには、本発明のポリ乳酸繊維において、脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミド（以下、総称として本脂肪酸アミドと略す）を含有させ、繊維表面にブリードアウトによる被膜を形成させることが重要であることを突きとめた。尚、ブリードアウトとは、ポリ乳酸と本脂肪酸アミドを同時に溶融吐出した際に本脂肪酸アミドが繊維表面に析出される現象を指す。
【００２５】
本発明でいう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、芳香族系脂肪参ビスアミド等の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、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等が挙げられる。
【００２６】
また、本発明でいう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−ヘベニルヘベニン酸アミド、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等が挙げられる。該アルキル基は、その構造中にヒドロキシル基等の置換基が導入されていても良く、例えば、メチロースステアリン酸アミド、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等もアルキル置換型の脂肪酸アミドに含むものとする。
【００２７】
本発明では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、一般的に耐熱性が良く、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、より好ましく用いることができる。例えば、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、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、ヘキサメチレンビスベヘニン酸アミド、ｍ−キシリレンビスステアリン酸アミドが好ましい。また、これら脂肪酸ビスアミドならびアルキル置換型の脂肪酸モノアミドは単一成分でも良いし、複数の成分が混合されても良い。
【００２８】
本発明における３官能基以上のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドの短繊維全体に対する含有量は特に限定されないが、失透糸の存在率が１０％以下ならびポリ乳酸分子鎖のカルボキシル末端基量が１０当量／ｔｏｎ以下となるように含有させることが好ましい。失透糸の存在率が１０％を超えると、高次加工にて糸切れ・毛羽の多発による安定操業性の不良ならび正常糸との染色能差による染色ムラが発生する。また、カルボキシル末端基量が１０当量／ｔｏｎを超える場合、十分な耐加水分解性を保持することができない。
【００２９】
以下に本発明におけるポリ乳酸短繊維の製造方法について説明する。
【００３０】
３官能以上のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドをポリ乳酸へ含有させる方法は特に限定されるものではないが、例えばポリ乳酸チップと前記のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドをそれぞれ個別に乾燥した後、混練機によりマスターチップを作製しておき、マスターチップとポリ乳酸チップとをチップブレンドして溶融紡糸するマスター方式や、溶融紡糸時に前記のエポキシ化合物および本脂肪酸アミドを直接添加する添加方式などが挙げられる。また、混練および溶融紡糸の際にはポリ乳酸の酸化分解を抑制するため、装置内を窒素でシールすることが好ましい。また、口金より吐出された糸条は油剤付与・収束され、一度保管され、延伸される際は、保管されていた糸条を束ね、トウ状として用いられる。
【００３１】
延伸に供するトウの総繊度は１０〜１００ｋｔｅｘ、好ましくは２０〜８０ｋｔｅｘとする。１０ｋｔｅｘ未満では生産効率が悪く、１００ｋｔｅｘを超えると、繊維の相互作用が強くなり、失透糸改善効果が十分でなくなる。
【００３２】
また、延伸時の液浴の温度は８０〜９５℃、好ましくは８５〜９０℃とする。８０℃未満では延伸時にかかる応力が大きいため、繊維全体が失透してしまうし、９５℃を超えると、浴液に水を用いる場合に沸点に近いため温度制御が困難であると共に、一部沸騰による気泡が液浴中に発生し、均一な延伸を阻害する。
【００３３】
延伸後には、スタッファーボックスなどを用いて、例えば６〜１５山／２５ｍｍ程度の機械けん縮を付与して、所定の、例えば１０〜７６ｍｍの繊維長になるように、ＥＣカッターなどを用いて切断することにより、ポリ乳酸短繊維を得る。
【００３４】
本発明のポリ乳酸短繊維は衛生材料、土木資材、農業資材、生活資材、工業資材、中入れ綿用途、衣料用途、インテリア用途に好ましく用いられる。
【実施例】
【００３５】
以下に実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれら具体例に限定されるものではない。なお、本実施例で用いた特性の測定方法は次の通りである。
［繊度］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法により繊度（ｄｔｅｘ）の測定を行った。
［強度］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法により強度（ｃＮ／ｄｔｅｘ）の測定を行った。
［けん縮数］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法によりけん縮数（山／２５ｍｍ）の測定を行った。
［けん縮率］
ＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法によりけん縮率（％）の測定を行った。
［カルボキシル基末端量］
特開２００１−２６１７９７号公報記載のように、秤量したサンプルを含水率５％に調整したｏ−クレゾールに溶解し、ジクロロメタンを適量添加した後、０．０２規定の水酸化カリウムメタノール溶液で滴定し、求めた。
［失透糸の存在率］
ポリ乳酸短繊維を同方向に重なり合わないように試料台に置き、実体顕微鏡（ニコン実体顕微鏡ＨＦＸ型）を用いて観察する。それぞれの短繊維に対し、ランダムに１０点観察を行い、失透（白化）している領域があるか観察する。１点でも失透部があれば失透糸とする。水準に関しては、製造した短繊維からランダムに５点から採取し、各点の２０本の短繊維を確認する（５点×２０本＝ １００水準）。
【００３６】
失透糸の存在率（％）＝（失透糸本数）／（測定短繊維数；１００本）×１００
［繊維強度低下率］
ポリ乳酸短繊維を温度７０℃、湿度９０％に調整された恒温槽内にて３００時間処理を行い、処理前後の繊維強度より算出した。尚、強度の測定はＪＩＳ Ｌ−１０１５（１９９９年改正）に示される方法にて行った。
【００３７】
繊維強度低下率（％） ＝（処理後繊維強度）／（処理前繊維強度）×１００
［染色性］
ポリ乳酸短繊維を開繊後、染色加工を行い、染色性を目視にて確認した。評価方法として、染色サンプルを任意で選んだ１０人が観察し、染色ムラの有無についてチェックを行った。
【００３８】
○：９人以上が染色ムラなしと判断
△：５〜８人が染色ムラなしと判断
×：０〜４人が染色ムラなしと判断
なお、染色加工は、染料としてＫａｙａｌｏｎＰｏｌｙｅｓｔｅｒＲｕｂｉｎｅＢＬ−Ｓ２００［日本化薬社］を使用し、染料濃度２重量％、ｐＨ４．５に調整した染液にて染色温度１００℃、染色時間６０分にて行った。
（実施例１）
融点１７０℃であるポリ乳酸チップ［ネイチャーワークス社；６２０１Ｄ］と、脂肪酸ビスアミドであるエチレンビスステアリン酸アミド（ＥＢＡ）［日油社；アルフローＨ−５０Ｓ］と、トリグリシジルイソシアヌレート（ＴＧＩＣ）［日産化学社；ＴＥＰＩＣ−Ｓ］を、それぞれ個別に乾燥させた後、８５：５：１０の重量比になるように混合し、２２０℃にて溶融混練ならびチップ化し、マスターチップを作製した。前記と同様のポリ乳酸チップと作製したマスターチップとを重量比９０：１０（ＥＢＡ０．５％、ＴＧＩＣ１．０％含有）で混合し、エクストルーダー型紡糸機にて、紡糸温度２３０℃にて溶融紡糸し、この紡糸糸条を冷却させ、油剤付与、収束した後、１０００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を更に収束して２５ｋｔｅｘのトウとして、８５℃の温水浴中で２．００倍に延伸した後、もう一度９０℃の温水浴にて１．７５倍に延伸した。その後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、１４５℃×１０分間弛緩熱処理後、アルキルエステル系油剤成分を繊維に対して０．５重量％になるようにスプレー方式にて付与し、繊維長３８ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維を得た。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（実施例２）
実施例１で用いたものと同様のポリ乳酸チップ、ＥＢＡならびＴＧＩＣをそれぞれ個別に乾燥させた後、８２：８：１０の重量比になるように混合し、２２０℃にて溶融混練ならびチップ化し、マスターチップを作製した。前記と同様のポリ乳酸チップと作製したマスターチップとを重量比９０：１０（ＥＢＡ０．８％、ＴＧＩＣ１．０％含有）で混合し、エクストルーダー型紡糸機にて、紡糸温度２３０℃にて溶融紡糸し、この紡糸糸条を冷却させ、油剤付与、収束した後、１６００ｍ／分で引き取り、未延伸糸を得た。得られた未延伸糸を更に収束して１００ｋｔｅｘのトウとして、９０℃の温水浴中で２．４０倍に延伸した後、もう一度９０℃の温水浴にて１．２０倍に延伸した。その後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、１４５℃×１０分間弛緩熱処理後、アルキルエステル系油剤成分を繊維に対して０．５重量％になるようにスプレー方式にて付与し、繊維長３８ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維を得た。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（実施例３）
ＥＢＡをＮ−ステアリルステアリン酸アミド（ＳＳ）［日本化成社；ニッカアマイドＳ］に変更し、マスターチップの作製の混合比を表２記載のものに変更するとともに、延伸条件を８０℃の温水浴中で２．００倍、更に８０℃の温水浴にて１．７５倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（実施例４）
ＥＢＡをＳＳに変更し、マスターチップの作製の混合比を表２記載のものに変更するとともに、延伸条件を９５℃の温水浴中で２．００倍、更に９５℃の温水浴にて１．７５倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例１）
実施例１で用いたものと同様のポリ乳酸チップを乾燥させ、その後エクストルーダー型紡糸機にて、紡糸温度２３０℃にて溶融紡糸し、この紡糸糸条を冷却後、油剤付与・収束させ、１０００ｍ／分にて引き取り、８０ｋｔｅｘのトウとし、８５℃の温水浴中で２．００倍に延伸した後、もう一度９０℃の温水浴にて１．７５倍に延伸した。その後、スタッファーボックスで機械けん縮を付与し、１４５℃×１０分間弛緩熱処理後、アルキルエステル系油剤成分を繊維に対して０．５重量％になるようにスプレー方式にて付与し、繊維長３８ｍｍに切断し、ポリ乳酸短繊維を得た。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例２、３、４）
マスターチップを表２の記載の混合比のものに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。尚、比較例４で使用した末端反応物質はポリカルボジイミド化合物（ＰＣＩ）［日清紡績社；カルボジライトＬＡ−１］である。
（比較例５）
収束トウを１５０ｋｔｅｘとして延伸を行う以外は実施例３と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例６）
延伸条件を７５℃の温水浴中で２．００倍、更に７５℃の温水浴にて１．５０倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
（比較例７）
延伸条件を９８℃の温水浴中で２．００倍、更に９８℃の温水浴にて１．５０倍させることに変更する以外は実施例１と同様の方法にてポリ乳酸短繊維を作製した。得られた短繊維の特性を表１に示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリ乳酸分子鎖末端のカルボキシル基が３官能以上のエポキシ化合物で封鎖されるとともに繊維表面が脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドで被覆されてなり、失透糸の存在率が１０％以下であることを特徴とするポリ乳酸短繊維。
【請求項２】
前記のエポキシ化合物が次の一般式（１）で表される請求項１に記載のポリ乳酸短繊維。
【化１】
（ここで、Ｒ１〜Ｒ３はエポキシ基を含む官能基であり、それらのうち少なくとも１つはグリシジル基である）
【請求項３】
カルボキシル末端基量が１０当量／ｔｏｎ以下である請求項１または２に記載のポリ乳酸短繊維。
【請求項４】
３官能以上のエポキシ化合物ならびに脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドを含有したポリ乳酸組成物を溶融紡糸し、得られたトウを総繊度が１０〜１００ｋｔｅｘになるように収束させ、８０〜９５℃の液浴中にて延伸し、その後機械捲縮を付与して所定の繊維長に切断するポリ乳酸短繊維の製造方法。
【請求項１】
ポリ乳酸分子鎖末端のカルボキシル基が３官能以上のエポキシ化合物で封鎖されるとともに繊維表面が脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドで被覆されてなり、失透糸の存在率が１０％以下であることを特徴とするポリ乳酸短繊維。
【請求項２】
前記のエポキシ化合物が次の一般式（１）で表される請求項１に記載のポリ乳酸短繊維。
【化１】
（ここで、Ｒ１〜Ｒ３はエポキシ基を含む官能基であり、それらのうち少なくとも１つはグリシジル基である）
【請求項３】
カルボキシル末端基量が１０当量／ｔｏｎ以下である請求項１または２に記載のポリ乳酸短繊維。
【請求項４】
３官能以上のエポキシ化合物ならびに脂肪酸ビスアミドおよび／またはアルキル置換型脂肪酸モノアミドを含有したポリ乳酸組成物を溶融紡糸し、得られたトウを総繊度が１０〜１００ｋｔｅｘになるように収束させ、８０〜９５℃の液浴中にて延伸し、その後機械捲縮を付与して所定の繊維長に切断するポリ乳酸短繊維の製造方法。
【公開番号】特開２００９−１６７５３９（Ｐ２００９−１６７５３９Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−４０５５（Ｐ２００８−４０５５）
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月１１日（２００８．１．１１）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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