ポリ乳酸系マルチフィラメント
【課題】生分解性があり、かつ高強度であると共に、加えて優れた耐摩耗性を有する品質の安定したポリ乳酸系マルチフィラメントを提供する。
【解決手段】光学純度が９５％以上、メルトフローレート値が１〜５０ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体からなる未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことにより得られるフィラメントであって、強度が４．０ｇ／ｄ以上であり、繊維／繊維の耐摩耗性が５０００回以上であるポリ乳酸系マルチフィラメント。
【解決手段】光学純度が９５％以上、メルトフローレート値が１〜５０ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体からなる未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことにより得られるフィラメントであって、強度が４．０ｇ／ｄ以上であり、繊維／繊維の耐摩耗性が５０００回以上であるポリ乳酸系マルチフィラメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生分解性があり、かつ高強度で、優れた耐摩耗性を有するポリ乳酸系マルチフィラメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂からなる従来の合成繊維は、自然環境下での分解速度が遅く、また焼却時の発熱量が多いため、自然環境保護の見地からの見直しが必要である。このため、脂肪族ポリエステルからなる生分解性繊維が開発されつつあり、環境保護への貢献が期待されている。
【０００３】
脂肪族ポリエステルのあるものは、ある程度の繊維性能を持ち、新しい特徴のある繊維素材として期待されるが、繊維やその製品の強度や耐摩耗性が弱く、また、表面タッチ、外観等における品質上の問題も多く、特に、高強度を要する分野での汎用的な展開が困難であった。
【０００４】
このため、脂肪族ポリエステルの中でも比較的高融点であるポリ乳酸系重合体を用いて、高強度の繊維が開発されつつある。例えば、特開平２−２０３７２９号公報や特開平８−２２６０１６号公報では、高強度のモノフィラメント繊維が開示されている。しかし、マルチフィラメントでは、生産速度が速いために高強度の繊維が得られ難く、かつ、得られる繊維の耐摩耗性が極めて劣るという問題があった。また、マルチフィラメントの繊維間で糸径変動が生じたり、繊維表面に凹凸が生じ、さらには長さ方向においてもそれらの変動が生じやすく、品質上の観点からも問題であった。
【特許文献１】特開平２−２０３７２９号公報
【特許文献２】特開平８−２２６０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決し、生分解性を有し、かつ、高強度で耐摩耗性があり、品質の安定した繊維製品となるポリ乳酸系マルチフィラメントを提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、蒸気の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、次の構成を有するものである。
（１）光学純度が９５％以上、メルトフローレート値が１〜５０ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体からなる未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことによる、強度が４．０ｇ／ｄ以上、繊維／繊維の耐摩耗性が５０００回以上であることを特徴とするポリ乳酸系マルチフィラメント。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、生分解性なので環境を汚染することが少なく、高い強度を有し、かつ、繊維を構成する単繊維間での均斉度が高くて優れた耐摩耗性を有するポリ乳酸系マルチフィラメントが提供される。本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、寸法安定性にも優れているため、編み物、織物、その他各種繊維構造物、複合構造物などに応用できる製品が得られ、衣料用、産業資材、家庭用品、土木資材、農業資材、林業資材などに好適に利用できる。特に、このポリ乳酸系マルチフィラメントを用いた布帛は、強力と耐摩耗性に優れているため、フィルター、植生シート、法面緑化、土砂流失防止シート、漁網、テント、寝袋、台所水切り袋、ごみ袋、ワイパ−、木質ボード、自動車内装材等に好適に用いることができる。しかもこのポリ乳酸系マルチフィラメントは、その使用後に微生物が多数存在する環境下や海水、淡水等の存在する環境下、例えば土中又は水中に放置すると、最終的には完全に分解消失するため自然環境保護の観点からも有益であり、あるいは、例えば堆肥化して肥料とする等、再利用を図ることもできるため、資源の再利用の観点からも有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントを構成する重合体について説明する。ポリ乳酸は、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸又はそれらのブレンドによる光学異性体の重合体を主成分としたものである。したがって、異成分を共重合するものではなく同一の素材であるため、極めて製糸特性が優れている。Ｌ−乳酸の光学純度が０〜１００％存在する中で、このＬ体に対するＤ体の比率は、耐熱性や生分解性に影響する要因であり、Ｌ体の純度がＤ体によって純度が低くなると共に、結晶性が低下し、融点降下が大きくなる傾向を示す。また、柔軟性や弾性回復性の改良、熱収縮性増加、分解性やガラス転移温度の制御、他成分との接着性の改良などができる。
【０００９】
一方、Ｄ−乳酸の光学純度が０〜１００％存在する中で、このＤ体に対するＬ体の比率は、同様に耐熱性や生分解性に影響する要因であり、Ｄ体の純度がＬ体によって純度が低くなると結晶性が低下し、融点降下が大きくなる傾向を示す。さらに、柔軟性や弾性回復性の改良、熱収縮性増加、分解性やガラス転移温度の制御、他成分との接着性の改良などができる。このようなところから、Ｌ体とＤ体とのブレンド比が１：１であると最も結晶性が低下して融点降下が大きく、生分解速度も同時に速くなる。
【００１０】
本発明に適用するポリ乳酸としては、純粋なポリ乳酸であり、Ｄ体又はＬ体が主体成分であることが望ましく、融点は１２０℃以上のものが好適である。光学純度の低いものを適用すると、融点が低いため熱延伸し難いことや、高強度の繊維が得られ難い問題が生じたり、耐熱性、耐摩耗性が低下するため好ましくない。そのため光学純度は、９５％以上とすることが必要であり、より好ましくは、９６％以上、最も好ましくは９７％以上である。
【００１１】
次に、前記したポリ乳酸系重合体の溶融粘度、すなわち、本発明の繊維を構成する重合体のメルトフローレート値（ＭＦＲ）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８の処方で２１０℃、２１６０ｇ下で測定した値が１ｇ／１０分以上、５０ｇ／１０分以下であるものが必要である。ＭＦＲが１ｇ／１０分未満では、溶融粘度が大きくてポリマーの流動性が低下するため曳糸性が低下する。また曳糸性を改良するために紡糸温度を上げると発煙性が増加して紡糸環境が悪化したり、糸切れが増加する。また、ＭＦＲが５０ｇ／１０分を超えると、強度を高くすることが難しく、耐熱性や耐摩耗性も低下する。したがって、ＭＦＲの範囲は、１〜５０ｇ／１０分とすることが必要であるが、より好ましくは、２〜４５ｇ／１０分、最も好ましくは３〜４０ｇ／１０分がよい。
【００１２】
本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、強度が４．０ｇ／ｄ以上であることが必要である。繊維強度は、高い程実用範囲が広がるのでよいが、４．０ｇ／ｄ未満では産業資材用途や土木資材用途、漁業資材用途などの高強度を必要とする分野での適用が制限される。したがって、本発明では、強度は４．０ｇ／ｄ以上であることが必要であり、好ましくは４．５ｇ／ｄ以上、より好ましくは、５．０ｇ／ｄ以上、最も好ましくは５．５ｇ／ｄのものがよい。
【００１３】
繊維の伸度は、特に限定されるものではないが、２０〜６０％が好ましい。伸度は小さ過ぎると、繊維を製造する際に毛羽が発生したり、糸切れが生じて操業性が低下しやすくなる。また、伸度が大きすぎると、製編織した時に伸びて寸法安定性が低下しやすいので好ましくない。
【００１４】
また、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、繊維／繊維（Ｆ／Ｆ）の耐摩耗性が５０００回以上であることが必要である。耐摩耗性が低いと、製編織した時にフィブリル化が生じ、毛羽が発生したり、強度が低下しやすく、さらに、製品の寿命が短かすぎて実用性が低下する。一般的に、ポリ乳酸繊維は、耐摩耗性が通常の合成繊維に比べて劣り、Ｆ／Ｆの耐摩耗性を５０００回以上とすることは難しい。この理由は、微細結晶構造の違いと、繊維表面の均整度、摩擦係数及び単繊維間の均斉度の違いによるものと推定される。これに反して、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、Ｆ／Ｆの耐摩耗性が５０００回以上であり、好ましくは、６０００回以上、より好ましくは、７０００回以上、最も好ましくは８０００回以上とするのがよい。
【００１５】
また、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントの単繊維繊度は、１〜５０デニールであることが好ましい。１デニール未満になると、繊維を形成する際の固化点の制御、口金孔の精度アップ、吐出量の低減に伴う生産性の低下、糸切れ発生がしやすいなどの問題が生じやすくなる。また、５０デニールを超えると、通常の溶融紡糸法で長繊維を生産する工程では、糸条の冷却固化ができなくなり、紡糸や延伸が困難となって、別途特殊生産設備を必要とすることになり、高コストとなるので好ましくない。
【００１６】
本発明における単繊維の断面形状は、丸断面の他、異形断面、中空断面でもよく、また、複合形態を伴った芯鞘型、海島型、分割型、並列型、多層型などの複合断面でもよい。
【００１７】
なお、本発明においては、前述したポリ乳酸系重合体に、必要に応じて、例えば熱安定剤、結晶核剤、艶消し剤、顔料、耐光剤、耐候剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、微粉体、難燃剤等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で添加することができる。
【００１８】
本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、単独で、又は他の繊維と混用し、それらを用いた編物、織物や不織布、さらには複合材料その他の構造物の製造に用いることができる。他の繊維と混用する場合には、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの繊維形成性重合体からなる合成繊維や、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、また、羊毛、絹、木綿、麻などの天然繊維が採用される。そして、その中でも、再生繊維、半合成繊維や天然繊維、あるいは脂肪族ポリエステルからなる繊維などの生分解性繊維と混用すれば、完全生分解性の製品が得られるので好ましい。
【００１９】
次に、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントの製造方法について説明する。本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントを製造するためには、基本的には公知の溶融紡糸装置による紡糸方法を適用することができ、重合体として前記したポリ乳酸系重合体を選択して用いればよい。次に、この重合体を溶融、計量し、紡糸口金の装置から繊維を紡出し、冷却固化した後、油剤を付与してからローラで引き取り、巻き取った後、熱延伸するか又は巻き取らずに引き続き熱延伸した後、巻き取って、目的とするポリ乳酸系マルチフィラメントを得ることができる。
【００２０】
前記ポリ乳酸系重合体を溶融紡糸する際の紡糸温度は、１９０℃〜２５０℃が好適に用いることができる。紡糸温度が低過ぎると、重合体の流動性が低下するため曳糸性が低下する。また、紡糸温度が高すぎると重合体の熱分解が生じやすく、発煙が生じて紡糸環境を悪化させるため好ましくない。したがって、紡糸温度は１９０〜２５０℃が好ましいが、より好ましくは、２００〜２４０℃、最も好ましくは２１０〜２３０℃である。
【００２１】
紡糸口金は、目的とする繊維の繊度や断面形状に応じて適度の孔径や形状を有する口金を用いればよい。紡糸速度は、任意の速度を適用できるが、高強度の繊維を得るためには全延伸倍率ができるだけ大きく取れるような未延伸糸繊維とするのがよく、その観点からは低いほうが望ましいが、生産性の観点もあり、通常１００ｍ／分から１５００ｍ／分までを適用するのがよい。
【００２２】
本発明の製造方法において最も重要な点は、ポリ乳酸系重合体を溶融紡糸した後の未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことである。前述したように、一般的に、ポリ乳酸繊維は、通常の合成繊維に比べて、微細結晶構造の違いと、繊維表面の均整度、摩擦係数及び単繊維間の均斉度の違いによるものか、耐摩耗性が劣るので、Ｆ／Ｆの耐摩耗性を５０００回以上とするのは難しい。そのため、ポリ乳酸繊維の耐摩耗性を向上させ、Ｆ／Ｆの耐摩耗性を５０００回以上とするためには、いかに微細結晶構造を制御し、繊維の均斉度を上げて摩擦抵抗を少なくさせるかが重要なポイントとなる。
【００２３】
そこで、本発明では、未延伸繊維の水分を３％以下、より好ましくは、２％以下、最も好ましくは１％以下に調整した後、熱延伸を行うことにより、微細結晶構造を制御し、繊維の均斉度を上げて摩擦抵抗を少なくし、Ｆ／Ｆの耐摩耗性が５０００回以上の繊維とするものである。すなわち、水分を多く付着させて熱延伸すると、水の蒸発潜熱によって未延伸繊維が延伸変形する前に繊維表面が部分的に加水分解され、その後延伸張力が付与されて細化されることで繊維表面に凹凸形状が増長して現れる。そして、繊維の一部でも凹凸形状が存在するとトータル的に強度や耐摩耗性が低下する原因となる。そこで、本発明では、未延伸繊維の水分を３％以下に調整して延伸することで繊維表面の凹凸形状の発生を抑制し、強度や耐摩耗性の優れた繊維とするものである。
【００２４】
冷却固化後の未延伸繊維の水分を３％以下に調整する方法としては、エマルジョン油剤の濃度を上げて繊維表面への水分付着量を規制する方法、繊維のガラス転移温度未満の温風を付与して水分率を低下させる方法、紡糸時の引き取りローラ温度を繊維のガラス転移温度未満で加熱する方法、非水油剤を付与する方法等を好適に用いることができる。
【００２５】
熱延伸する際の温度は、（Ｔｍ −６０） ℃〜（Ｔｍ −１０） ℃、特に（Ｔｍ −５０）℃〜（Ｔｍ −２０） ℃の範囲が好ましい。多段延伸する際には、最終ローラ温度が最も高くなるようにローラ間で温度勾配を付けることがより好ましい。ローラ温度が（Ｔｍ −６０） ℃未満になると、全延伸倍率を大きくすることができず、結果として高強度の繊維を得られ難くなる。またローラ温度が（Ｔｍ −１０） ℃を超えると、繊維が密着したり、ローラに巻きついて操業性が低下しやすくなる。 紡糸に引き続いて多段で延伸する際の延伸倍率は、一段目で全延伸倍率の８０％程度を付与し、その後二段目以降で残りの２０％分を延伸し、その後リラックス熱処理を施してもよい。
【００２６】
また、紡糸を行った後、一旦巻き取った未延伸繊維を延伸する際には、一段目の延伸を予備延伸としてわずかな延伸倍率で施した後、二段目で全延伸倍率の８０％〜１００％程度を付与し、その後三段目以降で残分を延伸したり、リラックス熱処理を施してもよい。
【００２７】
熱延伸する際に、加熱空気又は過熱蒸気を利用して熱延伸を増長させると、全延伸倍率をさらに大きくでき、強度が高い繊維が得られるので重要である。過熱空気又は過熱蒸気を付与する位置は、一段目及び／又は二段目の延伸ゾーンに適用することができる。また、繊維に付与する過熱空気又は過熱蒸気の温度は、（Ｔｍ−４０）℃〜（Ｔｍ−１０）℃、特に（Ｔｍ−３０）℃〜（Ｔｍ−１５）℃が好ましい。過熱空気又は過熱蒸気の温度が（Ｔｍ−４０）℃未満になると、全延伸倍率を大きくする効果が低下しやすい。また、（Ｔｍ−１０）℃を超えると、繊維が密着したり、優着しやすくなる。
【００２８】
なお、熱延伸する際に過熱空気や過熱蒸気を利用する場合、通常はローラも過熱するが、過熱空気や過熱蒸気の温度をローラ温度より高くして、延伸点を過熱空気や過熱蒸気の噴出点に位置させることが、延伸倍率を高く、かつ、操業性よく延伸できるので好ましい。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、実施例における各種特性の測定及び評価は、次の方法により実施した。
(1) 重合体の融点（℃）
パ−キンエルマ社製示差走査型熱量計ＤＳＣ−２型を用い、重合体試料約５ｍｇ、窒素中、昇温速度１０℃／分、２００℃で５分保持し、降温速度１０℃／分で２０℃まで降温し、再び昇温速度１０℃／分で２００℃まで昇温させた時の最大融解発熱ピーク温度を融点 （Ｔｍ）とした。
(2) ガラス転移温度（℃）
上記融点を測定する際に得た初期発熱ピーク温度をガラス転移温度 （Ｔｇ）とした。
(3) 結晶化温度（℃）
上記融点を測定する際に得た吸熱ピーク温度を結晶化温度（Ｔｃ）とした。
(4) ＭＦＲ（ｇ／１０分）
ＡＳＴＭ Ｄ１２３８における２１０℃、２１６０ｇ荷重下で測定した値である。
【００３０】
(5) 繊維の強度、伸度ＪＩＳ Ｌ−１０１３に準じ、掴み間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件下で引張した時の最大引張強さを繊度で除したものを強度（ｇ／ｄ）とし、またその時の伸び率から伸度（％）を求めた。
(6) 繊維の乾熱収縮率ＪＩＳ Ｌ−１０１３に準じ、乾熱温度１２０℃、１５分間熱処理を行って乾熱収縮率を求めた。
(7) 繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性直径１００ｍｍの円柱回転板とその軸部が荷重１４０ｇ一定に付与されて水平方向に移動するラビング装置を用いて、繊維は、円柱回転板の外周を旋回後、互いに２回クロスさせてそのクロス角度を５０度一定で、ストローク長３ｃｍ、ストローク速度３０回／分で繊維／繊維（Ｆ／Ｆ）の擦過により切断するまでのストローク回数を計測して耐摩耗性とした。この値が大きい程、耐摩耗性がよいことを意味する。
(8) 繊維の生分解性長繊維の試料片を土中に埋設して２年後に取り出し、繊維形態が保持されていない場合、あるいはその形態を保持しているが、引張強力が埋設前の５０％以下に低下している場合、分解性が良好であると評価した。
【００３１】
実施例１
光学純度が９９％でＭＦＲが２０ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度（Ｔｇ）６０℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３６℃、融点（Ｔｍ）１７０℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として用い、溶融紡糸を行った。まず、単軸のエクストルーダー型溶融押し出し機１台による紡糸機を用いて、温度２２０℃で溶融し、孔径０．４ｍｍ、孔数９６のノズル口金より吐出量１２８ｇ／分で紡出し、空気冷却装置にて冷却、非水系油剤を付与しながら紡糸速度３００ｍ／分の速度で引き取り、引き続き４段延伸が可能なスピンドロー型熱延伸を行った。
【００３２】
熱延伸は、１段目／２段目／３段目の延伸倍比を８／１／１とし、４段目は０．９８の延伸倍率を付与した。また、第１ローラ温度は１１０℃、第２ローラ温度は１２０℃とし、第３ローラ温度は１３０℃、第４ロール温度は１４０℃、第５ロール温度は１５０℃で総延伸倍率を７．１倍として延伸を行って、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、第１ローラより引き取った未延伸繊維を、引き続き別の捲取機を準備して３００ｍ／分で巻き取った後、その繊維の水分率を測定したところ０％であった。
【００３３】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度５．３ｇ／ｄ、伸度２５％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は、６５００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００３４】
実施例２
光学純度が９９．５％でＭＦＲが１０ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度６３（Ｔｇ）℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３９℃、融点（Ｔｍ）１７５℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として用い、吐出量を９６．７ｇ／分、総延伸倍率を５．８とした以外は実施例１と同じ方法で５００デニール／９６フィラメントの長繊維を製造した。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００３５】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度５．６ｇ／ｄ、伸度２７％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は７４００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００３６】
実施例３
光学純度が９５％で、ＭＦＲが１８ｇ／１０分であり、ＤＳＣにおけるガラス転移温度（Ｔｇ）５６℃で、結晶化温度（Ｔｃ）１３０℃、融点（Ｔｍ）１５２℃であるポリＬ−乳酸樹脂の重合体を用いたこと、吐出量を１０８ｇ／分としたこと、非水系油剤の代わりに、油剤濃度２０％のエマルジョン系油剤を用いたこと以外は実施例１と同じ方法で紡糸を行った。
【００３７】
また、熱延伸は、各ローラ温度を１５℃ずつ下げた温度を適用したこと、総延伸倍率を６．５倍としたこと以外は実施例１と同様にして５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、第１ローラより引き取った未延伸繊維を、引き続き別の捲取機を準備して３００ｍ／分で巻き取った後、その繊維の水分率を測定したところ３．０％であった。
【００３８】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は極く一部の単繊維に微細な凹凸が観察されたが、強度４．８ｇ／ｄ、伸度２８％、１２０℃における乾熱収縮率１０％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は５０００回であり、実用的な耐摩耗性を有する繊維であった。この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００３９】
実施例４
光学純度が９９％で、ＭＦＲが５０ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度（Ｔｇ）６０℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３６℃、融点（Ｔｍ）１７０℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として、紡糸温度２１０℃、吐出量１３７ｇ／分で溶融紡糸を行ない、総延伸倍率８．２倍として延伸を行ったこと以外は実施例１と同じ方法で、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００４０】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度５．８ｇ／ｄ、伸度２６％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は６４００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００４１】
実施例５
光学純度が９９％で、ＭＦＲが４ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度（Ｔｇ）６０℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３６℃、融点（Ｔｍ）１７０℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として、紡糸温度２３０℃、吐出量８６．７ｇ／分で溶融紡糸を行ない、総延伸倍率５．２倍として延伸を行った以外は実施例１と同じ方法で、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００４２】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度６．５ｇ／ｄ、伸度２６％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は、８６００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００４３】
実施例６
吐出量１０８ｇ／分、第２ローラと第３ローラ間に１４０℃の過熱空気で加熱延伸できる装置（糸条導入口の直径が２．５ｍｍで、過熱空気は走行する糸条に対して＋３０度と−３０度の２角度で、流速は１２００ｍ／分で当たる）を具備し、１段目／２段目／３段目の延伸比を７．５／２／０．５とし、総延伸倍率６．５倍として延伸を行った以外は実施例１と同じ方法で、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００４４】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度６．８ｇ／ｄ、伸度２７％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は、９１００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００４５】
比較例１
光学純度が９３％で、ＭＦＲが２５ｇ／１０分であり、ＤＳＣにおけるガラス転移温度（Ｔｇ）４９℃で、結晶化温度（Ｔｃ）、融点（Ｔｍ）を示さないポリＬ−乳酸樹脂(実溶融温度１２５℃）を重合体として用い、溶融紡糸を行った。まず、単軸のエクストルーダー型溶融押し出し機１台による紡糸機を用いて、温度２２０℃で溶融し、孔径０．４ｍｍ、孔数９６のノズル口金より吐出量６３ｇ／分で紡出し、空気冷却装置にて冷却、エマルジョン系油剤をオイリングローラで付与しながら紡糸速度５６０ｍ／分の速度で引き取った。この未延伸繊維の水分率は４％であった。
【００４６】
次いで、この未延伸繊維を、２段延伸可能な熱延伸機を用いて延伸を行った。第１ローラ温度は２５℃、第２ローラ温度は８０℃とし、第３ローラ温度は２５℃で、第２ローラと第３ローラ間のヒータ温度は１２０℃、１段目の延伸倍率１．０１、２段目の延伸倍率３．７６で延伸を行い、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。
【００４７】
得られた長繊維には密着はなかったが、一部の単繊維は長手方向に凹凸を有していた。また、繊維の性能は、強度３．６ｇ／ｄ、伸度３０％、１２０℃における乾熱収縮率２８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は３６００回であり、耐摩耗性が劣る繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることは確認できた。
【００４８】
比較例２
油剤濃度２０％のエマルジョン系油剤に代えて、油剤濃度が１０％でオイリング回転速度を倍にした以外は実施例３と同じ条件で紡糸延伸を行って、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。
【００４９】
得られた長繊維には密着はなかったが、繊維表面は、全単繊維の半数以上が長さ方向に凹凸を有していた。延伸前の未延伸繊維の水分率を測定すると７％もあり、この水分が繊維表面の凹凸に起因することが分かった。得られた繊維は、強度４．２ｇ／ｄ、伸度２８％、１２０℃における乾熱収縮率９％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は１９００回であり、耐摩耗性が劣る繊維であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生分解性があり、かつ高強度で、優れた耐摩耗性を有するポリ乳酸系マルチフィラメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂からなる従来の合成繊維は、自然環境下での分解速度が遅く、また焼却時の発熱量が多いため、自然環境保護の見地からの見直しが必要である。このため、脂肪族ポリエステルからなる生分解性繊維が開発されつつあり、環境保護への貢献が期待されている。
【０００３】
脂肪族ポリエステルのあるものは、ある程度の繊維性能を持ち、新しい特徴のある繊維素材として期待されるが、繊維やその製品の強度や耐摩耗性が弱く、また、表面タッチ、外観等における品質上の問題も多く、特に、高強度を要する分野での汎用的な展開が困難であった。
【０００４】
このため、脂肪族ポリエステルの中でも比較的高融点であるポリ乳酸系重合体を用いて、高強度の繊維が開発されつつある。例えば、特開平２−２０３７２９号公報や特開平８−２２６０１６号公報では、高強度のモノフィラメント繊維が開示されている。しかし、マルチフィラメントでは、生産速度が速いために高強度の繊維が得られ難く、かつ、得られる繊維の耐摩耗性が極めて劣るという問題があった。また、マルチフィラメントの繊維間で糸径変動が生じたり、繊維表面に凹凸が生じ、さらには長さ方向においてもそれらの変動が生じやすく、品質上の観点からも問題であった。
【特許文献１】特開平２−２０３７２９号公報
【特許文献２】特開平８−２２６０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決し、生分解性を有し、かつ、高強度で耐摩耗性があり、品質の安定した繊維製品となるポリ乳酸系マルチフィラメントを提供することを技術的な課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、蒸気の課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明に到達した。すなわち、本発明は、次の構成を有するものである。
（１）光学純度が９５％以上、メルトフローレート値が１〜５０ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体からなる未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことによる、強度が４．０ｇ／ｄ以上、繊維／繊維の耐摩耗性が５０００回以上であることを特徴とするポリ乳酸系マルチフィラメント。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、生分解性なので環境を汚染することが少なく、高い強度を有し、かつ、繊維を構成する単繊維間での均斉度が高くて優れた耐摩耗性を有するポリ乳酸系マルチフィラメントが提供される。本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、寸法安定性にも優れているため、編み物、織物、その他各種繊維構造物、複合構造物などに応用できる製品が得られ、衣料用、産業資材、家庭用品、土木資材、農業資材、林業資材などに好適に利用できる。特に、このポリ乳酸系マルチフィラメントを用いた布帛は、強力と耐摩耗性に優れているため、フィルター、植生シート、法面緑化、土砂流失防止シート、漁網、テント、寝袋、台所水切り袋、ごみ袋、ワイパ−、木質ボード、自動車内装材等に好適に用いることができる。しかもこのポリ乳酸系マルチフィラメントは、その使用後に微生物が多数存在する環境下や海水、淡水等の存在する環境下、例えば土中又は水中に放置すると、最終的には完全に分解消失するため自然環境保護の観点からも有益であり、あるいは、例えば堆肥化して肥料とする等、再利用を図ることもできるため、資源の再利用の観点からも有益である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明について詳細に説明する。まず、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントを構成する重合体について説明する。ポリ乳酸は、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸又はそれらのブレンドによる光学異性体の重合体を主成分としたものである。したがって、異成分を共重合するものではなく同一の素材であるため、極めて製糸特性が優れている。Ｌ−乳酸の光学純度が０〜１００％存在する中で、このＬ体に対するＤ体の比率は、耐熱性や生分解性に影響する要因であり、Ｌ体の純度がＤ体によって純度が低くなると共に、結晶性が低下し、融点降下が大きくなる傾向を示す。また、柔軟性や弾性回復性の改良、熱収縮性増加、分解性やガラス転移温度の制御、他成分との接着性の改良などができる。
【０００９】
一方、Ｄ−乳酸の光学純度が０〜１００％存在する中で、このＤ体に対するＬ体の比率は、同様に耐熱性や生分解性に影響する要因であり、Ｄ体の純度がＬ体によって純度が低くなると結晶性が低下し、融点降下が大きくなる傾向を示す。さらに、柔軟性や弾性回復性の改良、熱収縮性増加、分解性やガラス転移温度の制御、他成分との接着性の改良などができる。このようなところから、Ｌ体とＤ体とのブレンド比が１：１であると最も結晶性が低下して融点降下が大きく、生分解速度も同時に速くなる。
【００１０】
本発明に適用するポリ乳酸としては、純粋なポリ乳酸であり、Ｄ体又はＬ体が主体成分であることが望ましく、融点は１２０℃以上のものが好適である。光学純度の低いものを適用すると、融点が低いため熱延伸し難いことや、高強度の繊維が得られ難い問題が生じたり、耐熱性、耐摩耗性が低下するため好ましくない。そのため光学純度は、９５％以上とすることが必要であり、より好ましくは、９６％以上、最も好ましくは９７％以上である。
【００１１】
次に、前記したポリ乳酸系重合体の溶融粘度、すなわち、本発明の繊維を構成する重合体のメルトフローレート値（ＭＦＲ）は、ＡＳＴＭ−Ｄ１２３８の処方で２１０℃、２１６０ｇ下で測定した値が１ｇ／１０分以上、５０ｇ／１０分以下であるものが必要である。ＭＦＲが１ｇ／１０分未満では、溶融粘度が大きくてポリマーの流動性が低下するため曳糸性が低下する。また曳糸性を改良するために紡糸温度を上げると発煙性が増加して紡糸環境が悪化したり、糸切れが増加する。また、ＭＦＲが５０ｇ／１０分を超えると、強度を高くすることが難しく、耐熱性や耐摩耗性も低下する。したがって、ＭＦＲの範囲は、１〜５０ｇ／１０分とすることが必要であるが、より好ましくは、２〜４５ｇ／１０分、最も好ましくは３〜４０ｇ／１０分がよい。
【００１２】
本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、強度が４．０ｇ／ｄ以上であることが必要である。繊維強度は、高い程実用範囲が広がるのでよいが、４．０ｇ／ｄ未満では産業資材用途や土木資材用途、漁業資材用途などの高強度を必要とする分野での適用が制限される。したがって、本発明では、強度は４．０ｇ／ｄ以上であることが必要であり、好ましくは４．５ｇ／ｄ以上、より好ましくは、５．０ｇ／ｄ以上、最も好ましくは５．５ｇ／ｄのものがよい。
【００１３】
繊維の伸度は、特に限定されるものではないが、２０〜６０％が好ましい。伸度は小さ過ぎると、繊維を製造する際に毛羽が発生したり、糸切れが生じて操業性が低下しやすくなる。また、伸度が大きすぎると、製編織した時に伸びて寸法安定性が低下しやすいので好ましくない。
【００１４】
また、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、繊維／繊維（Ｆ／Ｆ）の耐摩耗性が５０００回以上であることが必要である。耐摩耗性が低いと、製編織した時にフィブリル化が生じ、毛羽が発生したり、強度が低下しやすく、さらに、製品の寿命が短かすぎて実用性が低下する。一般的に、ポリ乳酸繊維は、耐摩耗性が通常の合成繊維に比べて劣り、Ｆ／Ｆの耐摩耗性を５０００回以上とすることは難しい。この理由は、微細結晶構造の違いと、繊維表面の均整度、摩擦係数及び単繊維間の均斉度の違いによるものと推定される。これに反して、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、Ｆ／Ｆの耐摩耗性が５０００回以上であり、好ましくは、６０００回以上、より好ましくは、７０００回以上、最も好ましくは８０００回以上とするのがよい。
【００１５】
また、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントの単繊維繊度は、１〜５０デニールであることが好ましい。１デニール未満になると、繊維を形成する際の固化点の制御、口金孔の精度アップ、吐出量の低減に伴う生産性の低下、糸切れ発生がしやすいなどの問題が生じやすくなる。また、５０デニールを超えると、通常の溶融紡糸法で長繊維を生産する工程では、糸条の冷却固化ができなくなり、紡糸や延伸が困難となって、別途特殊生産設備を必要とすることになり、高コストとなるので好ましくない。
【００１６】
本発明における単繊維の断面形状は、丸断面の他、異形断面、中空断面でもよく、また、複合形態を伴った芯鞘型、海島型、分割型、並列型、多層型などの複合断面でもよい。
【００１７】
なお、本発明においては、前述したポリ乳酸系重合体に、必要に応じて、例えば熱安定剤、結晶核剤、艶消し剤、顔料、耐光剤、耐候剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、微粉体、難燃剤等の各種添加剤を本発明の効果を損なわない範囲で添加することができる。
【００１８】
本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントは、単独で、又は他の繊維と混用し、それらを用いた編物、織物や不織布、さらには複合材料その他の構造物の製造に用いることができる。他の繊維と混用する場合には、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維などの繊維形成性重合体からなる合成繊維や、レーヨンなどの再生繊維、アセテートなどの半合成繊維、また、羊毛、絹、木綿、麻などの天然繊維が採用される。そして、その中でも、再生繊維、半合成繊維や天然繊維、あるいは脂肪族ポリエステルからなる繊維などの生分解性繊維と混用すれば、完全生分解性の製品が得られるので好ましい。
【００１９】
次に、本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントの製造方法について説明する。本発明のポリ乳酸系マルチフィラメントを製造するためには、基本的には公知の溶融紡糸装置による紡糸方法を適用することができ、重合体として前記したポリ乳酸系重合体を選択して用いればよい。次に、この重合体を溶融、計量し、紡糸口金の装置から繊維を紡出し、冷却固化した後、油剤を付与してからローラで引き取り、巻き取った後、熱延伸するか又は巻き取らずに引き続き熱延伸した後、巻き取って、目的とするポリ乳酸系マルチフィラメントを得ることができる。
【００２０】
前記ポリ乳酸系重合体を溶融紡糸する際の紡糸温度は、１９０℃〜２５０℃が好適に用いることができる。紡糸温度が低過ぎると、重合体の流動性が低下するため曳糸性が低下する。また、紡糸温度が高すぎると重合体の熱分解が生じやすく、発煙が生じて紡糸環境を悪化させるため好ましくない。したがって、紡糸温度は１９０〜２５０℃が好ましいが、より好ましくは、２００〜２４０℃、最も好ましくは２１０〜２３０℃である。
【００２１】
紡糸口金は、目的とする繊維の繊度や断面形状に応じて適度の孔径や形状を有する口金を用いればよい。紡糸速度は、任意の速度を適用できるが、高強度の繊維を得るためには全延伸倍率ができるだけ大きく取れるような未延伸糸繊維とするのがよく、その観点からは低いほうが望ましいが、生産性の観点もあり、通常１００ｍ／分から１５００ｍ／分までを適用するのがよい。
【００２２】
本発明の製造方法において最も重要な点は、ポリ乳酸系重合体を溶融紡糸した後の未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことである。前述したように、一般的に、ポリ乳酸繊維は、通常の合成繊維に比べて、微細結晶構造の違いと、繊維表面の均整度、摩擦係数及び単繊維間の均斉度の違いによるものか、耐摩耗性が劣るので、Ｆ／Ｆの耐摩耗性を５０００回以上とするのは難しい。そのため、ポリ乳酸繊維の耐摩耗性を向上させ、Ｆ／Ｆの耐摩耗性を５０００回以上とするためには、いかに微細結晶構造を制御し、繊維の均斉度を上げて摩擦抵抗を少なくさせるかが重要なポイントとなる。
【００２３】
そこで、本発明では、未延伸繊維の水分を３％以下、より好ましくは、２％以下、最も好ましくは１％以下に調整した後、熱延伸を行うことにより、微細結晶構造を制御し、繊維の均斉度を上げて摩擦抵抗を少なくし、Ｆ／Ｆの耐摩耗性が５０００回以上の繊維とするものである。すなわち、水分を多く付着させて熱延伸すると、水の蒸発潜熱によって未延伸繊維が延伸変形する前に繊維表面が部分的に加水分解され、その後延伸張力が付与されて細化されることで繊維表面に凹凸形状が増長して現れる。そして、繊維の一部でも凹凸形状が存在するとトータル的に強度や耐摩耗性が低下する原因となる。そこで、本発明では、未延伸繊維の水分を３％以下に調整して延伸することで繊維表面の凹凸形状の発生を抑制し、強度や耐摩耗性の優れた繊維とするものである。
【００２４】
冷却固化後の未延伸繊維の水分を３％以下に調整する方法としては、エマルジョン油剤の濃度を上げて繊維表面への水分付着量を規制する方法、繊維のガラス転移温度未満の温風を付与して水分率を低下させる方法、紡糸時の引き取りローラ温度を繊維のガラス転移温度未満で加熱する方法、非水油剤を付与する方法等を好適に用いることができる。
【００２５】
熱延伸する際の温度は、（Ｔｍ −６０） ℃〜（Ｔｍ −１０） ℃、特に（Ｔｍ −５０）℃〜（Ｔｍ −２０） ℃の範囲が好ましい。多段延伸する際には、最終ローラ温度が最も高くなるようにローラ間で温度勾配を付けることがより好ましい。ローラ温度が（Ｔｍ −６０） ℃未満になると、全延伸倍率を大きくすることができず、結果として高強度の繊維を得られ難くなる。またローラ温度が（Ｔｍ −１０） ℃を超えると、繊維が密着したり、ローラに巻きついて操業性が低下しやすくなる。 紡糸に引き続いて多段で延伸する際の延伸倍率は、一段目で全延伸倍率の８０％程度を付与し、その後二段目以降で残りの２０％分を延伸し、その後リラックス熱処理を施してもよい。
【００２６】
また、紡糸を行った後、一旦巻き取った未延伸繊維を延伸する際には、一段目の延伸を予備延伸としてわずかな延伸倍率で施した後、二段目で全延伸倍率の８０％〜１００％程度を付与し、その後三段目以降で残分を延伸したり、リラックス熱処理を施してもよい。
【００２７】
熱延伸する際に、加熱空気又は過熱蒸気を利用して熱延伸を増長させると、全延伸倍率をさらに大きくでき、強度が高い繊維が得られるので重要である。過熱空気又は過熱蒸気を付与する位置は、一段目及び／又は二段目の延伸ゾーンに適用することができる。また、繊維に付与する過熱空気又は過熱蒸気の温度は、（Ｔｍ−４０）℃〜（Ｔｍ−１０）℃、特に（Ｔｍ−３０）℃〜（Ｔｍ−１５）℃が好ましい。過熱空気又は過熱蒸気の温度が（Ｔｍ−４０）℃未満になると、全延伸倍率を大きくする効果が低下しやすい。また、（Ｔｍ−１０）℃を超えると、繊維が密着したり、優着しやすくなる。
【００２８】
なお、熱延伸する際に過熱空気や過熱蒸気を利用する場合、通常はローラも過熱するが、過熱空気や過熱蒸気の温度をローラ温度より高くして、延伸点を過熱空気や過熱蒸気の噴出点に位置させることが、延伸倍率を高く、かつ、操業性よく延伸できるので好ましい。
【実施例】
【００２９】
次に、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。なお、実施例における各種特性の測定及び評価は、次の方法により実施した。
(1) 重合体の融点（℃）
パ−キンエルマ社製示差走査型熱量計ＤＳＣ−２型を用い、重合体試料約５ｍｇ、窒素中、昇温速度１０℃／分、２００℃で５分保持し、降温速度１０℃／分で２０℃まで降温し、再び昇温速度１０℃／分で２００℃まで昇温させた時の最大融解発熱ピーク温度を融点 （Ｔｍ）とした。
(2) ガラス転移温度（℃）
上記融点を測定する際に得た初期発熱ピーク温度をガラス転移温度 （Ｔｇ）とした。
(3) 結晶化温度（℃）
上記融点を測定する際に得た吸熱ピーク温度を結晶化温度（Ｔｃ）とした。
(4) ＭＦＲ（ｇ／１０分）
ＡＳＴＭ Ｄ１２３８における２１０℃、２１６０ｇ荷重下で測定した値である。
【００３０】
(5) 繊維の強度、伸度ＪＩＳ Ｌ−１０１３に準じ、掴み間隔２５ｃｍ、引張速度３０ｃｍ／分の条件下で引張した時の最大引張強さを繊度で除したものを強度（ｇ／ｄ）とし、またその時の伸び率から伸度（％）を求めた。
(6) 繊維の乾熱収縮率ＪＩＳ Ｌ−１０１３に準じ、乾熱温度１２０℃、１５分間熱処理を行って乾熱収縮率を求めた。
(7) 繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性直径１００ｍｍの円柱回転板とその軸部が荷重１４０ｇ一定に付与されて水平方向に移動するラビング装置を用いて、繊維は、円柱回転板の外周を旋回後、互いに２回クロスさせてそのクロス角度を５０度一定で、ストローク長３ｃｍ、ストローク速度３０回／分で繊維／繊維（Ｆ／Ｆ）の擦過により切断するまでのストローク回数を計測して耐摩耗性とした。この値が大きい程、耐摩耗性がよいことを意味する。
(8) 繊維の生分解性長繊維の試料片を土中に埋設して２年後に取り出し、繊維形態が保持されていない場合、あるいはその形態を保持しているが、引張強力が埋設前の５０％以下に低下している場合、分解性が良好であると評価した。
【００３１】
実施例１
光学純度が９９％でＭＦＲが２０ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度（Ｔｇ）６０℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３６℃、融点（Ｔｍ）１７０℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として用い、溶融紡糸を行った。まず、単軸のエクストルーダー型溶融押し出し機１台による紡糸機を用いて、温度２２０℃で溶融し、孔径０．４ｍｍ、孔数９６のノズル口金より吐出量１２８ｇ／分で紡出し、空気冷却装置にて冷却、非水系油剤を付与しながら紡糸速度３００ｍ／分の速度で引き取り、引き続き４段延伸が可能なスピンドロー型熱延伸を行った。
【００３２】
熱延伸は、１段目／２段目／３段目の延伸倍比を８／１／１とし、４段目は０．９８の延伸倍率を付与した。また、第１ローラ温度は１１０℃、第２ローラ温度は１２０℃とし、第３ローラ温度は１３０℃、第４ロール温度は１４０℃、第５ロール温度は１５０℃で総延伸倍率を７．１倍として延伸を行って、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、第１ローラより引き取った未延伸繊維を、引き続き別の捲取機を準備して３００ｍ／分で巻き取った後、その繊維の水分率を測定したところ０％であった。
【００３３】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度５．３ｇ／ｄ、伸度２５％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は、６５００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００３４】
実施例２
光学純度が９９．５％でＭＦＲが１０ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度６３（Ｔｇ）℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３９℃、融点（Ｔｍ）１７５℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として用い、吐出量を９６．７ｇ／分、総延伸倍率を５．８とした以外は実施例１と同じ方法で５００デニール／９６フィラメントの長繊維を製造した。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００３５】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度５．６ｇ／ｄ、伸度２７％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は７４００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００３６】
実施例３
光学純度が９５％で、ＭＦＲが１８ｇ／１０分であり、ＤＳＣにおけるガラス転移温度（Ｔｇ）５６℃で、結晶化温度（Ｔｃ）１３０℃、融点（Ｔｍ）１５２℃であるポリＬ−乳酸樹脂の重合体を用いたこと、吐出量を１０８ｇ／分としたこと、非水系油剤の代わりに、油剤濃度２０％のエマルジョン系油剤を用いたこと以外は実施例１と同じ方法で紡糸を行った。
【００３７】
また、熱延伸は、各ローラ温度を１５℃ずつ下げた温度を適用したこと、総延伸倍率を６．５倍としたこと以外は実施例１と同様にして５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、第１ローラより引き取った未延伸繊維を、引き続き別の捲取機を準備して３００ｍ／分で巻き取った後、その繊維の水分率を測定したところ３．０％であった。
【００３８】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は極く一部の単繊維に微細な凹凸が観察されたが、強度４．８ｇ／ｄ、伸度２８％、１２０℃における乾熱収縮率１０％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は５０００回であり、実用的な耐摩耗性を有する繊維であった。この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００３９】
実施例４
光学純度が９９％で、ＭＦＲが５０ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度（Ｔｇ）６０℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３６℃、融点（Ｔｍ）１７０℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として、紡糸温度２１０℃、吐出量１３７ｇ／分で溶融紡糸を行ない、総延伸倍率８．２倍として延伸を行ったこと以外は実施例１と同じ方法で、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００４０】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度５．８ｇ／ｄ、伸度２６％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は６４００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００４１】
実施例５
光学純度が９９％で、ＭＦＲが４ｇ／１０分であり、ＤＳＣによるガラス転移温度（Ｔｇ）６０℃、結晶化温度（Ｔｃ）１３６℃、融点（Ｔｍ）１７０℃のポリＬ−乳酸樹脂を重合体として、紡糸温度２３０℃、吐出量８６．７ｇ／分で溶融紡糸を行ない、総延伸倍率５．２倍として延伸を行った以外は実施例１と同じ方法で、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００４２】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度６．５ｇ／ｄ、伸度２６％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は、８６００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００４３】
実施例６
吐出量１０８ｇ／分、第２ローラと第３ローラ間に１４０℃の過熱空気で加熱延伸できる装置（糸条導入口の直径が２．５ｍｍで、過熱空気は走行する糸条に対して＋３０度と−３０度の２角度で、流速は１２００ｍ／分で当たる）を具備し、１段目／２段目／３段目の延伸比を７．５／２／０．５とし、総延伸倍率６．５倍として延伸を行った以外は実施例１と同じ方法で、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。なお、延伸前の未延伸繊維の水分率は０％であった。
【００４４】
得られた長繊維は、密着もなく、繊維表面は全単繊維が平滑な状態にあり、強度６．８ｇ／ｄ、伸度２７％、１２０℃における乾熱収縮率８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は、９１００回であり、優れた耐摩耗性を有する繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることが確認できた。
【００４５】
比較例１
光学純度が９３％で、ＭＦＲが２５ｇ／１０分であり、ＤＳＣにおけるガラス転移温度（Ｔｇ）４９℃で、結晶化温度（Ｔｃ）、融点（Ｔｍ）を示さないポリＬ−乳酸樹脂(実溶融温度１２５℃）を重合体として用い、溶融紡糸を行った。まず、単軸のエクストルーダー型溶融押し出し機１台による紡糸機を用いて、温度２２０℃で溶融し、孔径０．４ｍｍ、孔数９６のノズル口金より吐出量６３ｇ／分で紡出し、空気冷却装置にて冷却、エマルジョン系油剤をオイリングローラで付与しながら紡糸速度５６０ｍ／分の速度で引き取った。この未延伸繊維の水分率は４％であった。
【００４６】
次いで、この未延伸繊維を、２段延伸可能な熱延伸機を用いて延伸を行った。第１ローラ温度は２５℃、第２ローラ温度は８０℃とし、第３ローラ温度は２５℃で、第２ローラと第３ローラ間のヒータ温度は１２０℃、１段目の延伸倍率１．０１、２段目の延伸倍率３．７６で延伸を行い、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。
【００４７】
得られた長繊維には密着はなかったが、一部の単繊維は長手方向に凹凸を有していた。また、繊維の性能は、強度３．６ｇ／ｄ、伸度３０％、１２０℃における乾熱収縮率２８％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は３６００回であり、耐摩耗性が劣る繊維であった。また、この長繊維を土中に埋設し、その生分解性を評価したところ、良好であることは確認できた。
【００４８】
比較例２
油剤濃度２０％のエマルジョン系油剤に代えて、油剤濃度が１０％でオイリング回転速度を倍にした以外は実施例３と同じ条件で紡糸延伸を行って、５００デニール／９６フィラメントの長繊維を得た。
【００４９】
得られた長繊維には密着はなかったが、繊維表面は、全単繊維の半数以上が長さ方向に凹凸を有していた。延伸前の未延伸繊維の水分率を測定すると７％もあり、この水分が繊維表面の凹凸に起因することが分かった。得られた繊維は、強度４．２ｇ／ｄ、伸度２８％、１２０℃における乾熱収縮率９％であった。この繊維のＦ／Ｆ耐摩耗性は１９００回であり、耐摩耗性が劣る繊維であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学純度が９５％以上、メルトフローレート値が１〜５０ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体からなる未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことによる、強度が４．０ｇ／ｄ以上、繊維／繊維の耐摩耗性が５０００回以上であることを特徴とするポリ乳酸系マルチフィラメント。
【請求項１】
光学純度が９５％以上、メルトフローレート値が１〜５０ｇ／１０分であるポリ乳酸系重合体からなる未延伸繊維の水分を３％以下に調整した後、熱延伸を行うことによる、強度が４．０ｇ／ｄ以上、繊維／繊維の耐摩耗性が５０００回以上であることを特徴とするポリ乳酸系マルチフィラメント。
【公開番号】特開２００９−７９３４９（Ｐ２００９−７９３４９Ａ）
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１２１８１（Ｐ２００８−３１２１８１）
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【分割の表示】特願平１０−３１３１３６の分割
【原出願日】平成１０年１１月４日（１９９８．１１．４）
【出願人】（０００００４５０３）ユニチカ株式会社 (1,214)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月１６日（２００９．４．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月８日（２００８．１２．８）
【分割の表示】特願平１０−３１３１３６の分割
【原出願日】平成１０年１１月４日（１９９８．１１．４）
【出願人】（０００００４５０３）ユニチカ株式会社 (1,214)
【Ｆターム（参考）】
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