説明

生分解性繊維の製造方法

【課題】
生分解性繊維であり、かつ自己捲縮が可能で、油剤有効成分の固着量が増大した、クッション材、不織布等に用いられるC型構造を有する生分解繊維を容易に効率よく製造することができる方法を提供する。
【解決手段】
2成分以上のポリマからなり、少なくとも1成分が生分解性ポリマからなるサイドバイサイド構造の中空繊維を溶解処理することにより、少なくとも1成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法、および2成分以上のポリマからなり、鞘成分に生分解性ポリマを含有し、芯成分ポリマの1部が外部に露出している芯鞘構造繊維を溶解処理することにより、芯成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、土壌や、水中、大気中で微生物等により生分解され、かつ詰め綿、クッション材、不織布等に用いられるC型構造を有する生分解性繊維の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、敷き布団、掛け布団、枕等の寝装寝具に用いられる詰め綿や、クッション材、不織布に用いられている繊維としては、ポリエステルやポリアミド、ポリオレフィン等の合成繊維が用いられてきた。しかしこれらの繊維は、繊維として使用された後に自然界に放置され、あるいは焼却される。そのため、種々の問題が起こっている。
【0003】
例えば、繊維を農業資材や生活資材、土木資材に活用された後に処分する際、土中に埋める方法を用いたとしても、微生物による分解が進まないために、廃棄に制限があった。さらには不法投棄に繋がるもこともあった。また焼却しても、焼却する設備が不足することもあった。また、漁業資材に用いられたときには、水中や沿岸に放置されることもあり、海洋汚染の原因となるばかりか、魚や海鳥が飲み込むといった場合もあった。
【0004】
そこで、自然界でのポリマの生分解により環境への負荷を低減することを目的に、生分解性ポリマが使われ始めた。
【0005】
一方、生分解性ポリマ繊維の高機能化を目的に、高捲縮を目的とした自己捲縮型繊維として、サイドバイサイド構造を有する中空繊維が提案されている(特許文献1)。特許文献1ではサイドバイサイド構造を有する中空繊維において、ポリ乳酸のように生分解を有する分子量が異なる2つの成分からなる複合繊維が提案されている。サイドバイサイド構造でかつ中空構造を有することで、2種類のポリマによる収縮率の違いで、自己捲縮が起こり、さらに中空構造により、その変化が大きくなる。その特徴を活かして詰め綿等に用いられる。
【0006】
また一方、特許文献2には、ポリアミド系重合体と脂肪族ポリエステルからなる複合繊維において脂肪族ポリエステルを溶解して得られたC型構造を有するポリアミド繊維が提案されている。
【特許文献1】特開2003−301332号公報
【特許文献2】特開2000−54228号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
しかし、特許文献1で得られる繊維は丸断面であり、油剤の付着が不十分であり、親水性、抗菌、抗ウイルス、消臭性能を有する油剤を十分に付与することができなかった。
【0008】
特許文献2では、断面がC型構造の繊維が得られ、繊維自体が自己捲縮によるカーブを有するため、通常の丸断面の繊維よりも多くの油剤が固着し、親水性、抗菌、抗ウイルス、消臭性能を維持する繊維が得られるようになった。しかし、ここで最終的に得られる繊維はポリアミド重合体繊維であり、生分解性繊維ではない。
【0009】
本発明はこのような事情のもとで、嵩高性を有するだけでなく、多くの油剤が付着し、親水性、抗菌、防かび、抗ウイルス、消臭、あるいは防臭性能を維持して有する繊維が製造可能なC型構造を有する生分解性繊維を簡便に製造する方法を提供することにある。
【0010】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究の結果、油剤の有効成分の固着しやすいC型構造を有する繊維の製造方法として、2成分以上からなるサイドバイサイド構造を有する中空繊維でかつ生分解性ポリマを有する複合繊維を一旦形成し、これらのサイドバイサイド構造の一方を酸、アルカリ、有機溶剤、高温の水で溶解することで、C型構造を有する生分解繊維を得ることができることを見いだした。
【0011】
また、少なくとも2成分以上のポリマからなる芯鞘構造の繊維で、芯成分の1部が外部に露出していることを特徴とする繊維を形成し、芯成分を酸、アルカリ、有機溶剤、高温の水で溶解することで、C型構造を有する生分解繊維を得ることができることも見いだした。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上述した目的を達成するために、本発明は次の構成を有する。
【0013】
すなわち、2成分以上のポリマからなり、少なくとも1成分が生分解性ポリマからなるサイドバイサイド構造の中空繊維を溶解処理することにより、少なくとも1成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法、および2成分以上のポリマからなり、鞘成分に生分解性ポリマを含有し、芯成分の1部が外部に露出している芯鞘構造繊維を溶解処理することにより、芯成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、生分解性繊維であり、かつ自己捲縮が可能で、油剤有効成分の固着量が増大した、クッション材、不織布等に用いられるC型構造を有する生分解繊維を容易に効率よく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】
【0015】
本発明においてC型構造を有する繊維とは、薄肉円筒系構造の繊維の周面を縦長方向に一部切り欠いた構造をいう。繊維断面において、アルファベットのC字に似た構造を有する。 切り欠き部は、特に形状にこだわらず、中空構造の繊維の一部を溶解したものでもよく、あるいは、芯鞘構造繊維の芯部分と同時に切除されたものでもよい。
【0016】
またC型構造を有する繊維の形状は、繊維の断面円周全体を100%とした際に、残っている繊維の円周の割合で示す。好ましくは繊維横断面の周面の円周全体の60〜90%、さらに好ましくは70〜90、最も好ましくは75〜90%が残存したものである。薄肉部分の厚みは繊維の円周の0.2倍〜0.7であることが好ましく、さらに好ましくは、0.2倍から0.5倍が好ましい。
【0017】
本発明のC型構造を有する繊維は、サイドバイサイド構造でかつ中空構造を形成しており、あるいは、非同心円の芯鞘構造を有しているため、単なるサイドバイサイド構造の複合繊維よりも、収縮率の違いによる自己捲縮を発生しやすい。その結果、本発明におけるC型構造を有する繊維は、高い自己捲縮を有するので、繊維自体がカーブし繊維同士が接触することにより、油剤の有効成分を多く固着することができ、また嵩高性も高くなる。
【0018】
かかるC型構造を有する繊維は、2成分以上のポリマからなり、少なくとも1成分が生分解性ポリマからなるサイドバイサイド構造の中空繊維を溶解処理することにより、少なくとも1成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法(第1発明方法)、または2成分以上のポリマからなり、鞘成分に生分解性ポリマを含有し、芯成分のポリマの1部が外部に露出している芯鞘構造繊維を溶解処理することにより、芯成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法(第2発明方法)により得られる。
【0019】
第1発明方法および第2発明方法において、生分解性ポリマが使用される2成分以上のポリマは、少なくとも1成分が生分解性ポリマである。ここで生分解性ポリマとは、自然界においてバクテリア、細菌といった微生物が関与して分解されるポリマをいう。
【0020】
使用可能な生分解性ポリマの具体例としては、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリオール系またはポリオレフィン系重合体が挙げられ、ポリエステル、ポリアミド、ポリオール、ポリオレフィンから選ばれ、かつ生分解性を有するものである。好ましい生分解性ポリマとしては、ポリエステル系では、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート・アジペート、ポリブチレンサクシネート・カーボネート、ポリエチレンサクシネート、ポリヒドロキシブチレート、ポリカプロラクトン、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。より好ましくは、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、あるいはそれらとポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートなどとの共重合体などが挙げられる。ポリオール系では、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。ポリアミド系では、ポリエステルアミドなどが挙げられる。
【0021】
第1発明方法および第2発明方法において溶解処理によって溶解されるポリマとしては、ポリエステル系、ポリオール系、ポリアミド系、ポリオレフィン系が挙げられ、ポリエステル、ポリアミド、ポリオール、ポリオレフィンから選ばれ、かつ生分解性を有するものである。好ましい生分解性ポリマとしては、ポリエステル系では、ポリ乳酸、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート・アジペート、ポリブチレンサクシネート・カーボネート、ポリエチレンサクシネート、ポリヒドロキシブチレートポリヒドロキシブチレート、カプロラクトン、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。また、ポリブチレンテレフタレート、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、あるいはそれら共重合体などが挙げられる。ポリオール系では、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。ポリアミド系では、ポリエステルアミドなどが挙げられる。ここで使用する生分解性ポリマは溶解処理により溶解されるポリマであるので、先のC型構造を構成する生分解ポリマとは本来異なる溶解性を持つものあるいは、異なる溶解性を持たせるようにしたものである必要がある。
【0022】
本発明においては、2成分以上のポリマが全て生分解性ポリマであることが好ましい。
すなわち、本発明の第1の方法におけるサイドバイサイド構造を有する中空繊維または、本発明の第2の方法における非同心円の芯鞘構造の繊維において、溶解するポリマもC型構造を有する繊維として残るポリマともすべて生分解性ポリマであることが好ましい。 溶解されるポリマが生分解性ポリマである場合には、ポリマの廃棄時に生分解による堆肥へ利用することができる。さらに、溶解によって、残ったC型構造を有する繊維が生分解性ポリマであることから、結果、使用後に廃棄する際、生分解による堆肥へ利用することができ、環境への負担が極めて低減できる。また、溶解処理することにより、繊度がさらに細繊度化されることにより、より重量当たりの油剤の固着量が増えることになる。
【0023】
本発明においては、溶解処理により溶解されるポリマに、予めアルカリ化合物、酸化合物あるいはアルコール化合物から選ばれた少なくとも1種の化合物を含有せしめることにより、溶解を選択的に行うことが可能である。これらの化合物の含有量はポリマ中に0.01〜20重量%含有しているポリマ組成物であることが好ましく、さらに好ましくは0.1〜5重量%含有しているものである。
【0024】
ここで使用するアルカリ化合物としては、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、過塩素ナトリウム、塩素酸ナトリウム、亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸ナトリウム、過塩素カリウム、塩素酸カリウム、亜塩素酸カリウム、次亜塩素酸カリウム、四級アンモニウム塩、三級アンモニウム塩、二級アンモニウム塩などが挙げられる。酸化合物としては、例えば酸無水物、過酸化物などが挙げられる。アルコール化合物としては、エチレングリコール、ビニルアルコールなどが挙げられる。これらの中で、水酸化ナトリウムが最も好ましく用いられる。
【0025】
溶解処理はこれらの化合物の水溶液中にサイドバイサイド構造の中空繊維あるいは芯成分ポリマの1部が外部に露出している芯鞘構造繊維を浸漬せしめることにより行うことができる。浸漬条件は、通常50〜150℃で1時間から24時間であり、浸漬の代わりに溶液を噴射することによっても溶解処理は可能である。
【0026】
かくして製造された、C型構造を有する生分解繊維は溶解処理後に、ポリエチレングリコール構造を有する油剤を付与することが好ましい。それによって、親水性機能を有する繊維とすることができる。繊維に対するポリエチレングリコールの付与量は、0.01重量%以上5重量%以下であることが好ましい。さらには0.05重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、1.0重量%以下付与されていることが好ましい。
【0027】
また、C型構造を有する生分解性繊維は、その中空率が5%〜80%であることが好ましく、25%〜80%がより好ましく、40%〜70%がさらに好ましい。
【0028】
ここで、中空率とは、サイドバイサイド構造を有する中空繊維において、溶解する前の繊維において中空部分を含めた全断面積を100%としたときに、中央の中空部分の面積を%で算出したものである。さらには、非同心円の芯鞘繊維において、溶解する前の繊維において全断面積を100%ととしたときに、芯成分が溶出した面積を%で算出したものである。
【0029】
また、得られたC型構造を有する生分解性繊維はポリシロキサンを含む油剤を、繊維100重量部に対して、好ましくは0.05〜5重量部、さらに好ましくは0.1〜1重量部固着していることが好ましい。
【0030】
また、得られたC型構造を有する生分解性繊維には銀、カルシウム、銅を含む油剤を0.05〜10%以上付与することが好ましい。それによって、抗菌性、抗ウイルス性、防かび性、消臭性を有する繊維を得ることができる。
【0031】
得られたC型構造を有する生分解性繊維をさらに捲縮発現処理を行うことにより、自己捲縮を発現させることができる。自己捲縮は、好ましくは7〜35山/25mmであることが好ましく、さらには10〜30山/25mmであることが好ましく、もっとも好ましくは、17〜25山/25mmである。ここで捲縮発現処理は湿熱スタフィング装置により行うことができ、加熱温度は50〜120℃である。
【0032】
また、C型構造を有する生分解性繊維を用いた不織布は、各種油剤を付与した際に、固着率が高いので、有効成分の保持率が高く、機能性に優れた布帛となる。
【0033】
本発明の第1発明方法において、原料として使用するサイドバイサイド構造を有する中空繊維の製造方法としては、例えば、2成分のポリマ(少なくとも一方は生分解性ポリマである)を溶融し、スリットの複合紡糸孔数の100ホール以下の紡糸口金を通して、隣接する2つのスリットに、後に溶解する1種類のポリマを流し、残りのスリットにもう1種類のC型構造を有する生分解性繊維となるポリマを流し、2つのポリマの融点よりも20℃から40℃高い紡糸温度にて、サイドバイサイド構造を有する中空繊維に溶融複合紡糸し、口金より紡糸された繊維を、空気流で冷却させた後油剤を付与し巻き取り、一旦缶に納めることで未延伸糸を得ることができる。次いで、得られた未延伸糸を2.5〜3.5倍の延伸倍率にて、温度80〜100℃の加熱ロールを用いて1段延伸もしくは、2段延伸を施し、得られた延伸糸にスタフイングボックスを用いて15〜20個/25mmの機械捲縮を付与し、油剤をスプレーで付与し、得られたトウを80〜120℃の温度で乾燥し、長さ10〜74mmに切断して、単繊維繊度が3〜30dTexの同心中空構造を有するサイドバイサイド構造の中空繊維を得ることができる。かくして得られたサイドバイサイド構造の中空繊維を、水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬することで、図1に示すようなC型構造を有する繊維を得ることができる。さらに、ポリマや金属を含む油剤を付与して、乾燥させることで機能性を有する繊維を得ることができる。
【0034】
本発明の第2発明方法において、原料として使用する芯鞘構造繊維の製造方法としては、例えば、2成分のポリマ(少なくとも鞘成分は生分解性ポリマである)を溶融し、鞘成分のポリマと芯成分のポリマを100ホール以下の紡糸口金を通して、2つのポリマの融点よりも20℃から40℃高い紡糸温度にて、芯鞘サイドバイサイド構造を有する芯鞘繊維に溶融複合紡糸する以外は第1発明方法と同様にして、未延伸糸および延伸糸を得ることができる。
【実施例】
【0035】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
【0036】
実施例1
スリット幅0.15mmの複合紡糸孔数の8点支持の100ホールの紡糸口金を通して、隣接する2つのスリットに、水酸化ナトリウムを1%含む分子量10万のポリエチレンサクシネートを流し、残りの6つのスリットに分子量5万のポリ乳酸を流し、240℃の紡糸温度でサイドバイサイド構造を有する中空繊維に溶融複合紡糸し、口金より紡糸された繊維を20℃の温度の空気を20m/分の流れで冷却させた後、油剤を付与し、巻き取り速度1000mで一旦、缶に納めることで未延伸糸を得た。次いで、得られた未延伸糸を3倍の延伸倍率にて、90℃の加熱ロールを用いて2段延伸を施し、得られた延伸糸にスタフイングボックスを用いて15〜20個/25mmの機械捲縮を付与し、油剤をスプレーで付与し、得られたトウを100℃の温度で10分乾燥し、長さ50mmに切断して、中空率35%を有する4.7dTexの繊維長51mmで、サイドバイサイド構造の1成分が円周全体の25%を占めるポリエチレンサクシネートと水酸化ナトリウムを1%含む組成物であり、もう1成分が円周の75%を有するポリ乳酸からなる図2に示すような同心中空構造を有するサイドバイサイド構造の中空繊維を得た。この繊維を50℃のpH12の水酸化ナトリウム水溶液中に1時間浸漬し、その後水洗浄することで、図1に示すようなポリ乳酸からなるC型構造を有する生分解繊維を得た。得られたC型構造を有する生分解繊維は、3.5dTexの繊維長51mmポリ乳酸からなる短繊維で、この短繊維にポリエチレングリコールを有するリン酸系主成分の1%油剤を付与した。さらに100℃で30分乾燥させた。得られた繊維の油剤固着量は、繊維重量当たり0.51重量%であった。
【0037】
実施例2
芯成分のホール径が0.1mm、鞘成分のホール径が0.2mmの複合紡糸口金であって100ホールの紡糸口金を有する複合紡糸口金を使用し、ポリエチレンサクシネート中に水酸化ナトリウムを1%含む樹脂組成物を芯成分および鞘の25%を有する成分として200℃で溶融し、ポリエチレンサクシネートを鞘の75%を有する成分として200℃で溶融して、溶融複合紡糸し、口金より紡糸された繊維を20℃の温度の空気を20m/分の流れで冷却させた後、油剤を付与し、巻き取り速度1000mで一旦、缶に納めることで未延伸糸を得た。次いで、得られた未延伸糸を3倍の延伸倍率にて、90℃の加熱ロールを用いて2段延伸を施し、得られた延伸糸にスタフイングボックスを用いて15〜20個/25mmの機械捲縮を付与し、油剤をスプレーで付与し、得られたトウを100℃の温度で10分乾燥し、長さ50mmに切断して、図1に示すような芯鞘サイドバイサイド複合糸を得た。この繊維を50℃のpH12の水酸化ナトリウム水溶液中に1時間浸漬し、その後水洗浄することで、図1に示すようなポリエチレンサクシネートからなるC型構造を有する生分解繊維を得た。得られたC型構造を有する生分解繊維は、3.5dTexの繊維長51mmポリ乳酸からなる短繊維で、この短繊維にポリエチレングリコールを有するリン酸系主成分の1%油剤を付与した。さらに100℃で30分乾燥させた。得られた繊維の油剤固着量は、繊維重量当たり0.48重量%であった。
【0038】
実施例3
実施例1と同様にして、中空率35%を有する4.7dTexの繊維長51mmで、サイドバイサイド構造の1成分が円周の25%を有してかつ、50モル%のポリエチレンテレフタレートと50モル%のビニルアルコールの共重合体からなり、もう1成分が円周の75%を有するポリ乳酸からなるサイドバイサイド構造の中空繊維を製造した。実施例1と同様にして自己捲縮が17山/2.5cmのサイドバイサイド構造の中空短繊維とした後、70℃のpH8.0の真水に3時間浸漬し、かつ超音波洗浄し、その後水洗浄することで、ポリ乳酸からなるC型構造を有する生分解繊維を得た。
【0039】
得られたC型構造を有する生分解繊維は、3.5dTexの繊維長51mmポリ乳酸からなる繊維で、この短繊維にポリエチレングリコールを有するリン酸系主成分の1%油剤を付与し、さらに100℃で30分乾燥させた。得られた繊維の油剤固着量は、繊維重量当たり0.51%であった。
【0040】
比較例1
実施例1と同様にして、6.6dTexの繊維長51mmで、円周の50%が分子量8.8万のポリ乳酸からなるサイドバイサイド構造で、残りの円周の50%が分子量5万のポリ乳酸からなり、かつ中空率30%で、自己捲縮が4.6山/2.5cmのサイドバイサイド型中空繊維を製造した。実施例1と同様にして短繊維とし、この短繊維にポリエチレングリコールを有するリン酸系主成分の1%油剤を付与した。得られた繊維の油剤固着量は、繊維重量当たり0.10%であった。
【産業上の利用可能性】
【0041】
本発明C型構造を有する生分解性繊維を用いて、詰め綿、クッション材、不織布等を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0042】
【図1】本発明により得られたC型構造を有する生分解繊維の一実施態様を表す概略図
【図2】本発明において溶解処理に供される前のサイドバイサイド構造の中空繊維の一態様を表す概略図
【符号の説明】
【0043】
1:C型構造を有する生分解性繊維
2:溶解されるポリマ

【特許請求の範囲】
【請求項1】
2成分以上のポリマからなり、少なくとも1成分が生分解性ポリマからなるサイドバイサイド構造の中空繊維を溶解処理することにより、少なくとも1成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項2】
2成分以上のポリマからなり、鞘成分に生分解性ポリマを含有し、芯成分のポリマの1部が外部に露出している芯鞘構造繊維を溶解処理することにより、芯成分のポリマを溶解することを特徴とするC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項3】
2成分以上のポリマが全て生分解性ポリマであることを特徴とする請求項1または2記載のC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項4】
C型構造を有する生分解性繊維は、溶解処理により繊維の円周全体の60〜90%が残存したC型構造のものであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか記載のC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項5】
2成分以上のポリマが、それぞれポリエステル、ポリアミド、ポリオール、ポリオレフィンから選ばれ、かつ生分解性を有することを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載のC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項6】
溶解されるポリマが、アルカリ化合物、酸化合物、アルコール化合物から選ばれた少なくとも1種の化合物を、ポリマ中に0.01〜20重量%含有しているポリマ組成物であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか記載のC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項7】
溶解処理後に、さらにポリエチレングリコール構造を有する油剤を、繊維全体に対して0.05〜5重量%付与することを特徴とする請求項1〜6のいずれか記載のC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。
【請求項8】
C型構造を有する生分解性繊維をさらに捲縮発現処理を行うことにより、自己捲縮が10〜30山/25mmの捲縮を発現させることを特徴とする請求項1〜7のいずれか記載のC型構造を有する生分解性繊維の製造方法。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate


【公開番号】特開2006−274487(P2006−274487A)
【公開日】平成18年10月12日(2006.10.12)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−94676(P2005−94676)
【出願日】平成17年3月29日(2005.3.29)
【出願人】(000003159)東レ株式会社 (7,677)
【Fターム(参考)】