ポリ乳酸系自発捲縮繊維
【課題】 優れた捲縮発現性能を有し、かつ、発現した捲縮はへたりにくく、クッション材等の中綿用途に好適なポリ乳酸系自発捲縮繊維を提供する。
【解決手段】 分子量の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢはＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなり、かつポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足する。（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
【解決手段】 分子量の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢはＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなり、かつポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足する。（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物由来のポリ乳酸からなる繊維であって、分子量の異なる２種のポリ乳酸からなる複合繊維とすることで優れた捲縮発現性を有し、かつ、発現した捲縮はへたりにくく、クッション材等の中綿用途に好適なポリ乳酸系自発捲縮繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、クッション材などの中綿用途などには、粘度の異なるポリエチレンテレフタレートなどの２種類のポリエステルを、並列的または偏心的に接合した複合繊維とし、延伸または熱処理によって３次元のスパイラル捲縮を発現させた繊維が使用されている。
【０００３】
合成繊維の中でも特にポリエステル繊維は、その優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性、さらにはリサイクル性等から、衣料、産業資材として不可欠のものとなっており、様々な分野、用途において広く使用されている。
【０００４】
しかし、最近は、ポリエチレンテレフタレートなどの従来の合成樹脂が石油を原料としていることから、石油の枯渇を促進させる問題が生じるため、石油の枯渇を遅延する目的から、植物由来であるポリ乳酸樹脂が注目されるようになっている。
【０００５】
特許文献１では、粘度や光学純度の異なる２種類のポリ乳酸を並列的または偏心的に接合し、スパイラル捲縮を発現する複合繊維が提案されている。しかしながら、この発明においては、ポリマーのモノマー量や光学純度との関係には着目していなかったため、場合によっては、捲縮発現して得られたスパイラル捲縮は、捲縮のもちが十分でなく、へたりが生じることがあるという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２０１６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決し、優れた捲縮発現性能を有し、かつ、発現した捲縮はへたりにくく、クッション材等の中綿用途に好適なポリ乳酸系自発捲縮繊維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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、分子量の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢはＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなり、かつポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足することを特徴とするポリ乳酸系自発捲縮繊維を要旨とするものである。
（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。
（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のポリ乳酸系自発捲縮繊維は、優れた捲縮発現性能を有し、かつ、発現した捲縮はへたりが生じにくく、捲縮の形態を長期間良好に維持することができるので、クッション材等の中綿用途に好適に使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明のポリ乳酸系自発捲縮繊維は、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂが、単繊維内において接合されてなる複合繊維である。単繊維内において接合されている形態としては、自発捲縮性能を向上させるためには、並列的又は偏心的に接合されてなる複合繊維とすることが好ましい。つまり、並列的とは２成分が例えばサイドバイサイド型のように貼り合わされている形状であり、偏心的とは２成分が例えば芯鞘型に貼り合わされており、芯部と鞘部の中心点が一致せずにずれているものをいう。
【００１１】
本発明のポリ乳酸自発捲縮繊維は、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂの分子量の差により、自発捲縮縮性能を有するものである。ポリ乳酸樹脂ＡとＢはいずれの分子量が高いものであってもよいが、分子量の差は、数平均分子量で１００００〜３００００程度が好ましい。分子量の差が１００００以下であると捲縮の発現性に劣るものとなりやすく、３００００を超えると、紡糸時のニーイング（ノズル直下の糸曲がり）が大きくなり、紡糸操業性が低下するため、好ましくない。
【００１２】
そして、本発明におけるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとは、ポリ乳酸及び／又はポリ乳酸を主体とする共重合物である。ポリ乳酸を製造するための乳酸としては、Ｄ体のみ、Ｌ体のみ、Ｄ体とＬ体の混合物のいずれでもよい。ポリ乳酸を主体とする共重合物としては、乳酸（Ｄ体のみ、Ｌ体のみ、Ｄ体とＬ体の混合物のいずれでもよい。）と、例えばε−カプロラクトン等の環状ラクトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸等のα−オキシ酸類、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール等のグリコール類、コハク酸、セバシン酸等のジカルボン酸類から選ばれるモノマーの一種又は二種以上とを共重合したものが挙げられる。
【００１３】
さらに、本発明においては、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足することが必要である。
（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。
つまり、上記したようなポリ乳酸がＤ体のみ又はＬ体のみの場合は、Ｌ／Ｄ又はＤ／Ｌが１００／０となる。Ｄ体とＬ体の混合物においてはＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものとする。
【００１４】
（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
なお、ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分とは、上記したような共重合成分等のモノマーや後述するような末端封鎖剤や添加剤等をいうものである。
【００１５】
（１）、（２）の両条件を満足することにより、ポリ乳酸樹脂の結晶性が著しく向上する。このため、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が（１）、（２）の両条件を満足することにより、発現した捲縮に熱や圧力などがかかったとしても、捲縮のへたりが生じることが少なく、捲縮の形態を長期間良好に維持することができる。
【００１６】
（１）の条件において、Ｌ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものでない場合、つまりＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが98.0／2.0であったり、95.0／5.0というように、主体とするＬ−乳酸中のＤ−乳酸の含有割合や、主体とするＤ−乳酸中のＬ−乳酸の含有割合が多い場合、結晶性の高いポリ乳酸することが困難となる。
【００１７】
（２）の条件において、ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％以上であると、ポリ乳酸樹脂の結晶性が阻害され、結晶性の高いポリ乳酸樹脂とすることが困難となる。
【００１８】
したがって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの両者が（１）、（２）の両条件を満足しない場合、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂともに（１）、（２）の条件の一方のみを満足する場合、ポリ乳酸樹脂の結晶性を向上させることができず、発現した捲縮はへたりやすいものとなる。
【００１９】
中でもポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの両方ともが（１）、（２）の条件を満足すると、上記のような捲縮のへたり防止効果（捲縮形態の維持効果）が大きくなるため好ましい。
【００２０】
なお、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂのどちらか一方だけが、（１）、（２）の条件を満足する場合は、他方の樹脂は、捲縮の発現性や繊維の耐熱性などを考慮して、Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが95.0／5.0を超えるものであり、かつ、ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.8質量％以下であることが好ましい。
【００２１】
次に、図面を用いて、本発明の繊維の複合形状について説明する。図１〜３は、本発明の繊維の好ましい複合形状の実施態様を示す単繊維の横断面模式図である。図において、ａはポリ乳酸樹脂Ａを、ｂはポリ乳酸樹脂Ｂを、ｃは中空部をそれぞれ示す。
【００２２】
前記したように、本発明においては、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂが、単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、自発捲縮性能を向上させるためには、並列的又は偏心的に接合されていることが好ましい。
【００２３】
図１は並列的（サイドバイサイド型）に接合された例であり、図２は偏心的に接合された例（芯鞘型）であり、図３は並列的に接合された例であって中空部を有する例である。図３に示すように本発明の繊維においては、単繊維の横断面形状において中空部を有するものでもよい。
【００２４】
また、単繊維の横断面形状は、円形のみならず、長円形、ひょうたん形、多角形、多葉形、アルファベット形その他各種の非円形（異形）、中空形などのいずれであってもよく、用途等に応じて任意に選択すればよい。
【００２５】
ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとの複合比率（断面積比）は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択すればよい。通常、複合比は１／１０〜１０／１の範囲、中でも１／５〜５／１の範囲が好ましく、さらには１／３〜３／１とすることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の繊維は長繊維、短繊維のいずれであってもよいが、クッション材等の中綿用途や不織布用途には短繊維とすることが好ましく、短繊維とする場合には、繊維長は使用目的に応じて任意に選ばれるが、５〜８０ｍｍが好ましく、中でも２０〜７０ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
繊度も同様に使用目的に応じて任意に選ばれるが、通常、単糸繊度０．１〜５０デシテックス（ｄｔｅｘ）とすることが好ましく、中でも０．５〜３０ｄｔｅｘとすることが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明の繊維においては、本発明の効果を損なわない範囲であれば、ポリ乳酸樹脂の耐久性を高めることを目的として、ポリ乳酸樹脂に脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤を添加してもよい。また、各種顔料、染料、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、抗菌剤、香料その他の添加剤を混合していてもよい。
【００２９】
なお、これらの末端封鎖剤や添加剤等が分子量1000以下の成分となる場合は、上述したように（２）の条件を満足するように添加することが必要である。
【００３０】
本発明の自発捲縮繊維は、短繊維として原綿の段階で捲縮を発現させて、顕在捲縮綿とすることもできるし、原綿を不織布などの繊維構造物にした後に捲縮を発現させる潜在捲縮綿として使用することもできる。中でもクッション材等の中綿用途では、大きなスパイラル捲縮が発現する顕在捲縮綿とすることが好ましく、伸縮性を有する不織布を得る場合には潜在捲縮綿とすることが好ましい。
また、顕在捲縮や潜在捲縮の長繊維として使用することもできる。
【００３１】
なお、本発明の自発捲縮繊維の捲縮は、顕在捲縮綿の場合は延伸又は延伸後に熱処理を行うことで発現させることができ、潜在捲縮綿の場合は、不織布などの繊維構造物にした後に熱処理を施すことにより発現させることができる。
【００３２】
発現させる捲縮数は、使用用途に応じて任意に設定すればよいが、顕在捲縮綿の場合は、クッション材に好適なクッション性や嵩高性を付与するためには、捲縮数を５〜２０個／２５ｍｍとすることが好ましく、中でも６〜１０個／２５ｍｍとすることが好ましい。そして、捲縮率は８〜４０％、中でも１５〜３０％とすることが好ましい。
【００３３】
一方、潜在捲縮綿の場合は、捲縮数を３０個／２５ｍｍ以上とすることが好ましく、伸縮性に優れた不織布を得る場合には、５０〜１００個／２５ｍｍとすることが好ましい。
【００３４】
捲縮数や捲縮率は、ポリ乳酸樹脂中のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌや分子量、複合構造の偏心度合いや、延伸倍率、熱処理時の温度等によって適宜調整することができる。
【００３５】
そして、顕在捲縮綿の場合は、２種類のポリ乳酸のＬ／Ｄ又はＤ／Ｌの差を小さくすることが好ましく、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂともに条件（１）、（２）を満足することが好ましい。
【００３６】
一方、潜在捲縮綿の場合は、発現する捲縮数を多くする場合には、２種類のポリ乳酸のＬ／Ｄ又はＤ／Ｌの差を大きくすることが好ましく、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂのいずれか一方のみが条件（１）、（２）を満足することが好ましい。
【００３７】
次に、本発明のポリ乳酸系自発捲縮繊維の製造方法について、一例を用いて説明する。
本発明の繊維は、両成分を通常使用される複合紡糸装置を用いて、複合紡糸することにより得ることができる。まず、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂを並列的や偏心的に接合されるように紡糸し、紡糸した糸条を横吹付や環状吹付等の冷却装置を用いて、吹付風により冷却した後、油剤を付与する。続いて引き取りローラを介して未延伸糸として巻取機に巻取る。巻取られた未延伸糸を周速の異なるローラ群間で延伸する。
【００３８】
そして、捲縮を発現させた短繊維（顕在捲縮綿）とする場合は、延伸に引き続いてリールなどで引き取ることによってスパイラル捲縮を発現させ、必要に応じて熱風等で熱処理を行い、ＥＣカッターなどのカッターで目的とする長さにカットする。また、潜在捲縮綿とする場合は、延伸後、押し込み型の捲縮装置などで機械捲縮を付与した後に目的とする長さにカットする。
【００３９】
また、長繊維とする場合は、延伸後そのまま捲き取り、必要に応じて、撚糸、仮撚加工等の加工を行う。
【００４０】
なお、本発明においては、溶融紡糸時のポリ乳酸樹脂の紡糸温度は２３５℃以下とすることが好ましい。紡糸温度が２３５℃より高いと、熱分解によりポリ乳酸樹脂中のモノマー量が増加してしまうため、（２）の条件を満足することが困難となる傾向がある。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例における特性値等の測定法及び評価は次の通りである。
（１）数平均分子量および分子量1000以下の成分の量（質量％）
ポリ乳酸樹脂を１０ｍｇ／mｌの濃度になるように、クロロホルムに溶解して、クロロホルムを溶媒として、Gel Permeation Chromatography（ＧＰＣ）法により測定した。検出器は屈折率計を使用し、分子量の標準物質としてポリスチレンを使用した。また、分子量1000以下の成分の量をポリ乳酸樹脂中の割合（質量％）として求めた。
（２）ポリ乳酸中のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有割合（Ｌ／Ｄ）
超純水と１Ｎの水酸化ナトリウムのメタノール溶液の等質量混合溶液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法により測定した。カラムにはｓｕｍｉｃｈｉｒａｌ ＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。
（３）単糸繊度（ｄｔｅｘ）
ＪＩＳ Ｌ−１０１５ ８．５．１（正量繊度）Ａ法により測定した。
（４）捲縮数、捲縮率
捲縮数−ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８．１２．１のけん縮数に基づき測定した。
捲縮率−ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８．１２．２のけん縮率に基づき測定、算出した。
（５）初荷重時比容積（ｃｍ３／ｇ）、荷重時比容積（ｃｍ３／ｇ）
得られた短繊維（原綿）をカード開繊機にかけてシート状ウェブにした後、２０×２０ｃｍの大きさに切り、質量が８０ｇになるように積み重ね、初荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ）時の比容積を測定したものを初荷重時比容積とした。荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ＋荷重５．２３ｋｇ）時の比容積を測定したものを荷重時比容積とした。
初荷重時比容積が１００ｃｍ３／ｇ以上、荷重時比容積が２０ｃｍ３／ｇ以上のものを嵩高性能に優れているものと評価した。
（６）耐へたり性（回復率）
（５）において、荷重時比容積を測定した後に、再度、初荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ）時の状態に戻して、１０分経過した時の容積をＭとし、荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ＋荷重５．２３ｋｇ）下で、５０℃、相対湿度７０％の雰囲気下で２４時間放置した後に、室温で、初荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ）時の状態に戻して、１０分経過した時の容積をＮとし、下記式により回復率を求めた。
回復率（％）＝（Ｎ／Ｍ）×１００
回復率７０％以上のものを耐へたり性に優れているものと評価した。
【００４２】
実施例１
ポリ乳酸樹脂Ａとして、Ｌ−乳酸を主体とするポリ乳酸樹脂であって、Ｌ／Ｄが98.0／2.0、数平均分子量６５３００、分子量1000以下の成分の量が０．１６質量％であるものを用い、ポリ乳酸樹脂Ｂとして、Ｌ−乳酸を主体とするポリ乳酸樹脂であって、Ｌ／Ｄが99.2／0.8、数平均分子量８５１００、分子量1000以下の成分の量が０．０５質量％であるものを用いた。両ポリマーを複合紡糸装置に導入し、複合比１／１にて、図１に示すような並列型（サイドバイサイド型）となるようにして、孔数が４４３の紡糸口金より、吐出量２４０ｇ／分、２２０℃で複合紡糸した。糸条を集束後、引取速度１０００ｍ／ｍｉｎで引き取り、未延伸糸条束を得た。この時、紡糸時の糸切れはなく、操業性は極めて良好であった。
得られた未延伸糸条束を延伸温度６０℃、延伸倍率３．５０倍で延伸した後、続いてリールで引き取り、捲縮を発現させ、３次元的なスパイラル捲縮を有する顕在捲縮繊維とした。そして、仕上げ油剤を付与後に、１００℃で乾燥させ、繊維長６４ｍｍに切断し、単糸繊度が６．６ｄｔｅｘであるポリ乳酸自発捲縮繊維（スパイラル捲縮を有する顕在捲縮短繊維）を得た。
【００４３】
実施例２〜６、比較例１〜４
ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢのＬ／Ｄ、数平均分子量、分子量1000以下の成分の量をそれぞれ表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に行い、ポリ乳酸自発捲縮繊維を得た。
【００４４】
実施例１〜６、比較例１〜４で得られたポリ乳酸自発捲縮繊維の捲縮数、捲縮率、嵩高性能、耐へたり性の評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１より、明らかなように、実施例１〜６の繊維は、嵩高性能、耐へたり性ともに優れていた。
一方、比較例１〜４の繊維は、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂともに（１）、（２）の条件を同時に満足するものではなかったため、嵩高性能は良好であるが、耐へたり性に劣るものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の繊維の複合形状の一実施態様（並列的に接合）を示す単繊維の横断面模式図である。
【図２】本発明の繊維の複合形状の他の実施態様（偏心的に接合）を示す単繊維の横断面模式図である。
【図３】本発明の繊維の複合形状の他の実施態様（並列的に接合かつ中空部を有する）を示す単繊維の横断面模式図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物由来のポリ乳酸からなる繊維であって、分子量の異なる２種のポリ乳酸からなる複合繊維とすることで優れた捲縮発現性を有し、かつ、発現した捲縮はへたりにくく、クッション材等の中綿用途に好適なポリ乳酸系自発捲縮繊維に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、クッション材などの中綿用途などには、粘度の異なるポリエチレンテレフタレートなどの２種類のポリエステルを、並列的または偏心的に接合した複合繊維とし、延伸または熱処理によって３次元のスパイラル捲縮を発現させた繊維が使用されている。
【０００３】
合成繊維の中でも特にポリエステル繊維は、その優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性、さらにはリサイクル性等から、衣料、産業資材として不可欠のものとなっており、様々な分野、用途において広く使用されている。
【０００４】
しかし、最近は、ポリエチレンテレフタレートなどの従来の合成樹脂が石油を原料としていることから、石油の枯渇を促進させる問題が生じるため、石油の枯渇を遅延する目的から、植物由来であるポリ乳酸樹脂が注目されるようになっている。
【０００５】
特許文献１では、粘度や光学純度の異なる２種類のポリ乳酸を並列的または偏心的に接合し、スパイラル捲縮を発現する複合繊維が提案されている。しかしながら、この発明においては、ポリマーのモノマー量や光学純度との関係には着目していなかったため、場合によっては、捲縮発現して得られたスパイラル捲縮は、捲縮のもちが十分でなく、へたりが生じることがあるという問題があった。
【特許文献１】特開２００３−２０１６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記のような問題を解決し、優れた捲縮発現性能を有し、かつ、発現した捲縮はへたりにくく、クッション材等の中綿用途に好適なポリ乳酸系自発捲縮繊維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】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ねた結果、本発明に到達した。
【０００８】
すなわち、本発明は、分子量の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢはＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなり、かつポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足することを特徴とするポリ乳酸系自発捲縮繊維を要旨とするものである。
（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。
（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のポリ乳酸系自発捲縮繊維は、優れた捲縮発現性能を有し、かつ、発現した捲縮はへたりが生じにくく、捲縮の形態を長期間良好に維持することができるので、クッション材等の中綿用途に好適に使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明のポリ乳酸系自発捲縮繊維は、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂが、単繊維内において接合されてなる複合繊維である。単繊維内において接合されている形態としては、自発捲縮性能を向上させるためには、並列的又は偏心的に接合されてなる複合繊維とすることが好ましい。つまり、並列的とは２成分が例えばサイドバイサイド型のように貼り合わされている形状であり、偏心的とは２成分が例えば芯鞘型に貼り合わされており、芯部と鞘部の中心点が一致せずにずれているものをいう。
【００１１】
本発明のポリ乳酸自発捲縮繊維は、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂの分子量の差により、自発捲縮縮性能を有するものである。ポリ乳酸樹脂ＡとＢはいずれの分子量が高いものであってもよいが、分子量の差は、数平均分子量で１００００〜３００００程度が好ましい。分子量の差が１００００以下であると捲縮の発現性に劣るものとなりやすく、３００００を超えると、紡糸時のニーイング（ノズル直下の糸曲がり）が大きくなり、紡糸操業性が低下するため、好ましくない。
【００１２】
そして、本発明におけるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとは、ポリ乳酸及び／又はポリ乳酸を主体とする共重合物である。ポリ乳酸を製造するための乳酸としては、Ｄ体のみ、Ｌ体のみ、Ｄ体とＬ体の混合物のいずれでもよい。ポリ乳酸を主体とする共重合物としては、乳酸（Ｄ体のみ、Ｌ体のみ、Ｄ体とＬ体の混合物のいずれでもよい。）と、例えばε−カプロラクトン等の環状ラクトン類、α−ヒドロキシ酪酸、α−ヒドロキシイソ酪酸、α−ヒドロキシ吉草酸等のα−オキシ酸類、エチレングリコール、１，４−ブタンジオール等のグリコール類、コハク酸、セバシン酸等のジカルボン酸類から選ばれるモノマーの一種又は二種以上とを共重合したものが挙げられる。
【００１３】
さらに、本発明においては、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足することが必要である。
（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。
つまり、上記したようなポリ乳酸がＤ体のみ又はＬ体のみの場合は、Ｌ／Ｄ又はＤ／Ｌが１００／０となる。Ｄ体とＬ体の混合物においてはＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものとする。
【００１４】
（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
なお、ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分とは、上記したような共重合成分等のモノマーや後述するような末端封鎖剤や添加剤等をいうものである。
【００１５】
（１）、（２）の両条件を満足することにより、ポリ乳酸樹脂の結晶性が著しく向上する。このため、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が（１）、（２）の両条件を満足することにより、発現した捲縮に熱や圧力などがかかったとしても、捲縮のへたりが生じることが少なく、捲縮の形態を長期間良好に維持することができる。
【００１６】
（１）の条件において、Ｌ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものでない場合、つまりＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが98.0／2.0であったり、95.0／5.0というように、主体とするＬ−乳酸中のＤ−乳酸の含有割合や、主体とするＤ−乳酸中のＬ−乳酸の含有割合が多い場合、結晶性の高いポリ乳酸することが困難となる。
【００１７】
（２）の条件において、ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％以上であると、ポリ乳酸樹脂の結晶性が阻害され、結晶性の高いポリ乳酸樹脂とすることが困難となる。
【００１８】
したがって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの両者が（１）、（２）の両条件を満足しない場合、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂともに（１）、（２）の条件の一方のみを満足する場合、ポリ乳酸樹脂の結晶性を向上させることができず、発現した捲縮はへたりやすいものとなる。
【００１９】
中でもポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの両方ともが（１）、（２）の条件を満足すると、上記のような捲縮のへたり防止効果（捲縮形態の維持効果）が大きくなるため好ましい。
【００２０】
なお、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂのどちらか一方だけが、（１）、（２）の条件を満足する場合は、他方の樹脂は、捲縮の発現性や繊維の耐熱性などを考慮して、Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが95.0／5.0を超えるものであり、かつ、ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.8質量％以下であることが好ましい。
【００２１】
次に、図面を用いて、本発明の繊維の複合形状について説明する。図１〜３は、本発明の繊維の好ましい複合形状の実施態様を示す単繊維の横断面模式図である。図において、ａはポリ乳酸樹脂Ａを、ｂはポリ乳酸樹脂Ｂを、ｃは中空部をそれぞれ示す。
【００２２】
前記したように、本発明においては、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂが、単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、自発捲縮性能を向上させるためには、並列的又は偏心的に接合されていることが好ましい。
【００２３】
図１は並列的（サイドバイサイド型）に接合された例であり、図２は偏心的に接合された例（芯鞘型）であり、図３は並列的に接合された例であって中空部を有する例である。図３に示すように本発明の繊維においては、単繊維の横断面形状において中空部を有するものでもよい。
【００２４】
また、単繊維の横断面形状は、円形のみならず、長円形、ひょうたん形、多角形、多葉形、アルファベット形その他各種の非円形（異形）、中空形などのいずれであってもよく、用途等に応じて任意に選択すればよい。
【００２５】
ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとの複合比率（断面積比）は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択すればよい。通常、複合比は１／１０〜１０／１の範囲、中でも１／５〜５／１の範囲が好ましく、さらには１／３〜３／１とすることが好ましい。
【００２６】
また、本発明の繊維は長繊維、短繊維のいずれであってもよいが、クッション材等の中綿用途や不織布用途には短繊維とすることが好ましく、短繊維とする場合には、繊維長は使用目的に応じて任意に選ばれるが、５〜８０ｍｍが好ましく、中でも２０〜７０ｍｍとすることが好ましい。
【００２７】
繊度も同様に使用目的に応じて任意に選ばれるが、通常、単糸繊度０．１〜５０デシテックス（ｄｔｅｘ）とすることが好ましく、中でも０．５〜３０ｄｔｅｘとすることが好ましい。
【００２８】
さらに、本発明の繊維においては、本発明の効果を損なわない範囲であれば、ポリ乳酸樹脂の耐久性を高めることを目的として、ポリ乳酸樹脂に脂肪族アルコール、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、エポキシ化合物などの末端封鎖剤を添加してもよい。また、各種顔料、染料、撥水剤、吸水剤、難燃剤、安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、金属粒子、結晶核剤、滑剤、可塑剤、抗菌剤、香料その他の添加剤を混合していてもよい。
【００２９】
なお、これらの末端封鎖剤や添加剤等が分子量1000以下の成分となる場合は、上述したように（２）の条件を満足するように添加することが必要である。
【００３０】
本発明の自発捲縮繊維は、短繊維として原綿の段階で捲縮を発現させて、顕在捲縮綿とすることもできるし、原綿を不織布などの繊維構造物にした後に捲縮を発現させる潜在捲縮綿として使用することもできる。中でもクッション材等の中綿用途では、大きなスパイラル捲縮が発現する顕在捲縮綿とすることが好ましく、伸縮性を有する不織布を得る場合には潜在捲縮綿とすることが好ましい。
また、顕在捲縮や潜在捲縮の長繊維として使用することもできる。
【００３１】
なお、本発明の自発捲縮繊維の捲縮は、顕在捲縮綿の場合は延伸又は延伸後に熱処理を行うことで発現させることができ、潜在捲縮綿の場合は、不織布などの繊維構造物にした後に熱処理を施すことにより発現させることができる。
【００３２】
発現させる捲縮数は、使用用途に応じて任意に設定すればよいが、顕在捲縮綿の場合は、クッション材に好適なクッション性や嵩高性を付与するためには、捲縮数を５〜２０個／２５ｍｍとすることが好ましく、中でも６〜１０個／２５ｍｍとすることが好ましい。そして、捲縮率は８〜４０％、中でも１５〜３０％とすることが好ましい。
【００３３】
一方、潜在捲縮綿の場合は、捲縮数を３０個／２５ｍｍ以上とすることが好ましく、伸縮性に優れた不織布を得る場合には、５０〜１００個／２５ｍｍとすることが好ましい。
【００３４】
捲縮数や捲縮率は、ポリ乳酸樹脂中のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌや分子量、複合構造の偏心度合いや、延伸倍率、熱処理時の温度等によって適宜調整することができる。
【００３５】
そして、顕在捲縮綿の場合は、２種類のポリ乳酸のＬ／Ｄ又はＤ／Ｌの差を小さくすることが好ましく、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂともに条件（１）、（２）を満足することが好ましい。
【００３６】
一方、潜在捲縮綿の場合は、発現する捲縮数を多くする場合には、２種類のポリ乳酸のＬ／Ｄ又はＤ／Ｌの差を大きくすることが好ましく、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂのいずれか一方のみが条件（１）、（２）を満足することが好ましい。
【００３７】
次に、本発明のポリ乳酸系自発捲縮繊維の製造方法について、一例を用いて説明する。
本発明の繊維は、両成分を通常使用される複合紡糸装置を用いて、複合紡糸することにより得ることができる。まず、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂを並列的や偏心的に接合されるように紡糸し、紡糸した糸条を横吹付や環状吹付等の冷却装置を用いて、吹付風により冷却した後、油剤を付与する。続いて引き取りローラを介して未延伸糸として巻取機に巻取る。巻取られた未延伸糸を周速の異なるローラ群間で延伸する。
【００３８】
そして、捲縮を発現させた短繊維（顕在捲縮綿）とする場合は、延伸に引き続いてリールなどで引き取ることによってスパイラル捲縮を発現させ、必要に応じて熱風等で熱処理を行い、ＥＣカッターなどのカッターで目的とする長さにカットする。また、潜在捲縮綿とする場合は、延伸後、押し込み型の捲縮装置などで機械捲縮を付与した後に目的とする長さにカットする。
【００３９】
また、長繊維とする場合は、延伸後そのまま捲き取り、必要に応じて、撚糸、仮撚加工等の加工を行う。
【００４０】
なお、本発明においては、溶融紡糸時のポリ乳酸樹脂の紡糸温度は２３５℃以下とすることが好ましい。紡糸温度が２３５℃より高いと、熱分解によりポリ乳酸樹脂中のモノマー量が増加してしまうため、（２）の条件を満足することが困難となる傾向がある。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例における特性値等の測定法及び評価は次の通りである。
（１）数平均分子量および分子量1000以下の成分の量（質量％）
ポリ乳酸樹脂を１０ｍｇ／mｌの濃度になるように、クロロホルムに溶解して、クロロホルムを溶媒として、Gel Permeation Chromatography（ＧＰＣ）法により測定した。検出器は屈折率計を使用し、分子量の標準物質としてポリスチレンを使用した。また、分子量1000以下の成分の量をポリ乳酸樹脂中の割合（質量％）として求めた。
（２）ポリ乳酸中のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有割合（Ｌ／Ｄ）
超純水と１Ｎの水酸化ナトリウムのメタノール溶液の等質量混合溶液を溶媒とし、高速液体クロマトグラフィー（ＨＰＬＣ）法により測定した。カラムにはｓｕｍｉｃｈｉｒａｌ ＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。
（３）単糸繊度（ｄｔｅｘ）
ＪＩＳ Ｌ−１０１５ ８．５．１（正量繊度）Ａ法により測定した。
（４）捲縮数、捲縮率
捲縮数−ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８．１２．１のけん縮数に基づき測定した。
捲縮率−ＪＩＳ Ｌ１０１５ ８．１２．２のけん縮率に基づき測定、算出した。
（５）初荷重時比容積（ｃｍ３／ｇ）、荷重時比容積（ｃｍ３／ｇ）
得られた短繊維（原綿）をカード開繊機にかけてシート状ウェブにした後、２０×２０ｃｍの大きさに切り、質量が８０ｇになるように積み重ね、初荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ）時の比容積を測定したものを初荷重時比容積とした。荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ＋荷重５．２３ｋｇ）時の比容積を測定したものを荷重時比容積とした。
初荷重時比容積が１００ｃｍ３／ｇ以上、荷重時比容積が２０ｃｍ３／ｇ以上のものを嵩高性能に優れているものと評価した。
（６）耐へたり性（回復率）
（５）において、荷重時比容積を測定した後に、再度、初荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ）時の状態に戻して、１０分経過した時の容積をＭとし、荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ＋荷重５．２３ｋｇ）下で、５０℃、相対湿度７０％の雰囲気下で２４時間放置した後に、室温で、初荷重（測定板２０×２０ｃｍ、質量１７０ｇ）時の状態に戻して、１０分経過した時の容積をＮとし、下記式により回復率を求めた。
回復率（％）＝（Ｎ／Ｍ）×１００
回復率７０％以上のものを耐へたり性に優れているものと評価した。
【００４２】
実施例１
ポリ乳酸樹脂Ａとして、Ｌ−乳酸を主体とするポリ乳酸樹脂であって、Ｌ／Ｄが98.0／2.0、数平均分子量６５３００、分子量1000以下の成分の量が０．１６質量％であるものを用い、ポリ乳酸樹脂Ｂとして、Ｌ−乳酸を主体とするポリ乳酸樹脂であって、Ｌ／Ｄが99.2／0.8、数平均分子量８５１００、分子量1000以下の成分の量が０．０５質量％であるものを用いた。両ポリマーを複合紡糸装置に導入し、複合比１／１にて、図１に示すような並列型（サイドバイサイド型）となるようにして、孔数が４４３の紡糸口金より、吐出量２４０ｇ／分、２２０℃で複合紡糸した。糸条を集束後、引取速度１０００ｍ／ｍｉｎで引き取り、未延伸糸条束を得た。この時、紡糸時の糸切れはなく、操業性は極めて良好であった。
得られた未延伸糸条束を延伸温度６０℃、延伸倍率３．５０倍で延伸した後、続いてリールで引き取り、捲縮を発現させ、３次元的なスパイラル捲縮を有する顕在捲縮繊維とした。そして、仕上げ油剤を付与後に、１００℃で乾燥させ、繊維長６４ｍｍに切断し、単糸繊度が６．６ｄｔｅｘであるポリ乳酸自発捲縮繊維（スパイラル捲縮を有する顕在捲縮短繊維）を得た。
【００４３】
実施例２〜６、比較例１〜４
ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢのＬ／Ｄ、数平均分子量、分子量1000以下の成分の量をそれぞれ表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様に行い、ポリ乳酸自発捲縮繊維を得た。
【００４４】
実施例１〜６、比較例１〜４で得られたポリ乳酸自発捲縮繊維の捲縮数、捲縮率、嵩高性能、耐へたり性の評価結果を表１に示す。
【００４５】
【表１】
【００４６】
表１より、明らかなように、実施例１〜６の繊維は、嵩高性能、耐へたり性ともに優れていた。
一方、比較例１〜４の繊維は、ポリ乳酸樹脂Ａ、Ｂともに（１）、（２）の条件を同時に満足するものではなかったため、嵩高性能は良好であるが、耐へたり性に劣るものであった。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の繊維の複合形状の一実施態様（並列的に接合）を示す単繊維の横断面模式図である。
【図２】本発明の繊維の複合形状の他の実施態様（偏心的に接合）を示す単繊維の横断面模式図である。
【図３】本発明の繊維の複合形状の他の実施態様（並列的に接合かつ中空部を有する）を示す単繊維の横断面模式図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子量の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢはＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなり、かつポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足することを特徴とするポリ乳酸系自発捲縮繊維。
（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。
（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
【請求項１】
分子量の異なるポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂとが単繊維内において接合されてなる複合繊維であって、ポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂ＢはＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなり、かつポリ乳酸樹脂Ａとポリ乳酸樹脂Ｂの少なくとも一方が以下の条件（１）、（２）を同時に満足することを特徴とするポリ乳酸系自発捲縮繊維。
（１）Ｌ−乳酸やＤ−乳酸の含有割合で示されるＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）であるＬ／Ｄ又はＤ／Ｌが99.0／1.0を超えるものである。
（２）ポリ乳酸樹脂中の分子量1000以下の成分の量が0.08質量％未満である。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−１１８０６４（Ｐ２００６−１１８０６４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３０４３６８（Ｐ２００４−３０４３６８）
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００２２８０７３）日本エステル株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１１日（２００６．５．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月１９日（２００４．１０．１９）
【出願人】（０００２２８０７３）日本エステル株式会社 (273)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]