立体繊維構造物
【課題】従来の石油系由来のポリマーやバイオマス由来のポリマーだけからなる編地構成の立体繊維構造物では無く、バイオマス由来ポリマーを少なくとも一部に含有し、環境に優しく、且つ石油由来ポリマーと比較してバイオマス由来ポリマーが劣る耐摩耗性などの欠点を補うことができる立体繊維構造物を提供する。
【解決手段】芯鞘形状を有する複合繊維から構成される立体繊維構造物であって、該複合繊維の芯部がバイオマス由来のポリマー、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーで形成され、９０％以上の空隙率を有することを特徴とする立体繊維構造物。また、前記複合繊維の芯部がポリ乳酸及び／又は鞘部がポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする立体繊維構造物。さらには、前記複合繊維の芯部と鞘部がほぼ同心円上に配置された同心芯鞘型複合繊維であることを特徴とする立体繊維構造物。
【解決手段】芯鞘形状を有する複合繊維から構成される立体繊維構造物であって、該複合繊維の芯部がバイオマス由来のポリマー、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーで形成され、９０％以上の空隙率を有することを特徴とする立体繊維構造物。また、前記複合繊維の芯部がポリ乳酸及び／又は鞘部がポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする立体繊維構造物。さらには、前記複合繊維の芯部と鞘部がほぼ同心円上に配置された同心芯鞘型複合繊維であることを特徴とする立体繊維構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマス由来ポリマーを芯成分とする複合繊維から構成される立体繊維構造物であって、各種クッション、寝具、マット類や土木建築分野に使用される排水材や緑化資材などに使用される立体繊維構造物に適用され、該用途に耐えうる優れた耐摩耗性を有する立体繊維構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の合成繊維は、その大部分が石油などの限りある化石資源を原料としているが、近年、該化石資源はその埋蔵残量が懸念されるだけでなく、焼却廃棄時に発生する二酸化炭素についても地球温暖化を誘因するものとして大きな社会問題となっている。したがって、上記の課題をクリアする新たな資源の探索・開発が急務となっている。この中で、バイオマス由来物質は、廃棄後においても余分な二酸化炭素を産出しない資源として、注目を集めている。これは、バイオマス由来の物質から製造された資材等は、燃焼させても、その際に発生する二酸化炭素はもともと大気中にあったものであり、人類の産業活動のタイムスケールにおいて、大気中の二酸化炭素のマクロバランスとしては増加しないという考え方に基づくものである。これはカーボンニュートラルと称され、重要視される傾向にある。
【０００３】
しかしながら一方で、バイオマス由来の合成繊維の多くは、耐摩耗性が従来の汎用合成繊維よりも劣っているという事実もある。これを改善する方策として、例えば原糸面では、ポリ乳酸系樹脂を芯部に、芳香族ポリエステル系樹脂を鞘部に配した複合糸の場合について開示されている（例えば、特許文献1,2および3参照）。しかしながら、ここでは具体的用途についての詳細は記載されておらず、各資材についての要求特性についても触れられていない。ところで、立体繊維構造物については、その形態や縫製方法等について様々な態様が開示されている（例えば、特許文献４〜１６参照）が、これらについては、化石資源からなる一般の合成繊維のみにて形成されたものであり、環境に配慮されたものとはいえない。したがって、バイオマス由来のポリマーを使用することで環境に配慮しつつ、且つ当該バイオマス由来のポリマーの欠点である耐摩耗性を改善させた立体繊維構造物については、未だ見出されていない。
【特許文献１】特開２００４−３５３１６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７９５０号公報
【特許文献３】特開２００５−２３２６２７号公報
【特許文献４】特開平０５−１８７０１１号公報
【特許文献５】特開平０６−３０５０６４号公報
【特許文献６】特開平０７−２３８４５９号公報
【特許文献７】特開平０７−２５６８０４号公報
【特許文献８】特開平０７−２５８９５２号公報
【特許文献９】特開平０７−２８９７５６号公報
【特許文献１０】特開平０８−０７４１５８号公報
【特許文献１１】特開平０８−３３６４４５号公報
【特許文献１２】特開平０８−３３６９２０号公報
【特許文献１３】特開２００２−１５５４５３号公報
【特許文献１４】特開２００４−０１９０５９号公報
【特許文献１５】特開２００４−０２７４０６号公報
【特許文献１６】特開２００４−０８４０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のような現状に鑑みて行われたもので、従来の石油系由来のポリマーだけからなる合成繊維では無く、バイオマス由来ポリマーを少なくとも一部に含有し、二酸化炭素発生量を低減するなど環境に優しく、且つ石油由来ポリマーと比較してバイオマス由来ポリマーが劣る耐摩耗性などの欠点を補うことができる立体繊維構造物を提供す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】
【０００５】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討した結果、鞘部が石油系由来の汎用ポリマー、芯部がバイオマス由来のポリマーから構成される複合繊維を用いてなる編地から構成される立体繊維構造物は、その構成において所定の要件を満たすことで、従来の汎用ポリマーのみからなる構造物に比べて、環境負荷を低減し、且つ耐摩耗性等に遜色のないものが得られるという事実を見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、以下の構成を要旨とするものである。
【０００６】
（ａ）芯鞘形状を有する複合繊維を用いてなる編地から構成される立体繊維構造物であって、該複合繊維の芯部がバイオマス由来のポリマー、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーで形成され、９０％以上の空隙率を有することを特徴とする立体繊維構造物。
（ｂ）前記複合繊維の芯部がポリ乳酸で形成されていることを特徴とする（ａ）記載の立体繊維構造物。
（ｃ）前記複合繊維の鞘部がポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする（ａ）又は（ｂ）記載の立体繊維構造物。
（ｄ）前記複合繊維の芯部と鞘部がほぼ同心円上に配置された同心芯鞘型複合繊維であることを特徴とする（ａ）から（ｃ）までのいずれか１項に記載の立体繊維構造物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の立体繊維構造物は、従来の石油系由来のポリマーやバイオマス由来のポリマーだけからなる編地構成の立体繊維構造物とは異なり、バイオマス由来のポリマーを好適に含有するため、焼却廃棄時に発生する二酸化炭素量を大幅に低減できる。また、本発明の立体繊維構造物では、芯部にバイオマス由来のポリマー、鞘部に石油系由来のポリマーを含有してなる芯鞘複合繊維から構成される立体編地構造を有するため、バイオマス由来のポリマーの欠点である耐摩耗性等の力学的課題が改善されたものとなる。さらに、本発明の立体繊維構造物は、９０％以上の空隙率を有することから、クッション性や保湿性が良好なものとなり、土木関連の用途等にあっては土砂や樹脂等の充填性が良好なものとなる。加えて、本発明の立体繊維構造物は、同心芯鞘型複合繊維を用いることで、力学的強度等はより改善されたものとなる。
【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。本発明の立体繊維構造物としては、立体的な編地構成からなるものであり、その製造手法としては特に制限されるものではない。
【０００９】
本発明の立体繊維構造物としては、９０％以上の空隙率を有していることが必要であり、９３〜９８％であることが好ましく、９４〜９８％であることがより好ましい。当該空隙率が９０％未満の場合、立体繊維構造物として使用される様々な用途において、クッション性、保温性、土砂や樹脂等の充填性が不良となる。すなわち、空隙率を９０％以上とすることで、例えばクッション材として使用した場合、圧迫時の厚み方向での沈み度が大きくなるため、反発度が増すと共にクッション性が良好なものとなる。また、空気層を多く有することで断熱性に基づく保温性が良好となる。また、土木資材用途に使用した場合、空隙部分に土砂等が容易に充填されるため、基盤地面への敷設が効果的にできたり、埋設に際しても地中に無用な空間が生じないため地盤の安定化が効果的にできたりする機能が発現する。一方、該空隙率が９０％に満たない場合、上記の機能が発現しない。また、このような機能をより効果的に発現させるため、例えば上下地組織と連結糸からなる編地構成にあっては、連結糸の繊度は２００ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
【００１０】
なお、空隙率のコントロール方法については、種々の方法をとることができ、使用する繊度を変化させる方法、熱セットなどで巾や長さ方向に伸縮させる方法、熱プレスにより圧縮させる方法などを上げる事ができるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００１１】
本発明の立体繊維構造物としては、芯鞘形状を有する複合繊維から構成されていることが必要であり、かつ該複合繊維の芯部はバイオマス由来のポリマーにて形成され、鞘部が石油系由来のポリマーにて形成されていることが必要である。これにより、本発明の立体繊維構造物としては、バイオマス由来ポリマーを少なくとも一部すなわち芯部に含有した複合繊維から構成されるため環境にやさしく、また該複合繊維の鞘部が石油系由来ポリマーにて構成されているため、バイオマス由来ポリマー特有の力学的課題である耐摩耗性などの欠点を補うことができるものとなる。
【００１２】
また、本発明における複合繊維としては、その芯部と鞘部とがほぼ同心円状に配置された同心芯鞘型複合繊維であることが好ましい。このような構成とする事で鞘部に均一に汎用ポリマーを配する効果を奏することができる。仮に、芯部が偏心上に存在すると鞘部の汎用ポリマー層に薄い箇所ができ、該薄い箇所において耐摩耗性が低下する傾向となるため好ましくない。このような芯鞘構造の複合繊維は、公知の方法によって製造することができる。
【００１３】
本発明における石油系由来のポリマーとしては、溶融紡糸が可能であるものであればよく、特に制限されるものではない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートに代表されるポリエステル：ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１及びナイロン１２に代表されるポリアミド：ポリプロピレンやポリエチレンに代表されるポリオレフィン：ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンに代表されるポリ塩化ポリマー：ポリ４フッ化エチレンならびにその共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどの代表されるフッ素系繊維などが挙げられる。好ましくは低コストであるポリエステルやポリアミド形ポリマーがよい。またより好ましくは、バイオマス系ポリマーでは脂肪族ポリエステル系ポリマーが多いことから、相溶性の面からポリエステル系がよい。特に好ましくはコスト面や取扱い性からポリエチレンテレフタレートがよい。
【００１４】
また粘度、熱的特性、相溶性を鑑みてポリエステル系ポリマーには、他のモノマー成分を共重合させていてもよい。例えば、酸成分としては、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸：アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸などが挙げられ、アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオールなどが挙げられる。また、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸などのヒドロキシカルボン酸：ε−カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン等を共重合していてもよい。
【００１５】
また、本発明におけるバイオマス由来のポリマーとしては、溶融紡糸が可能であるものであればよく、特に制限されるものではない。具体的にはポリ乳酸、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）やＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）などバイオマス由来のモノマーを化学的に重合してなるポリマー類やポリヒドロキシ酪酸等のＰＨＡ（ポリヒドロキシアルカノエート）などの微生物生産系を挙げることができる。好ましくは耐熱性的に安定し、比較的量産化されてきているポリ乳酸がよい。ポリ乳酸としては、ポリＤ−乳酸、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との共重合体であるポリＤＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）、ポリＤ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＤ−乳酸又はポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体などが挙げられる。
【００１６】
また、ポリ乳酸を使用する場合、上記のようにＬ−乳酸とＤ−乳酸が単独で用いられているもの、もしくは併用されているものであるが、中でも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であることが好ましい。例えば、ポリ乳酸のホモポリマーであるＬ−乳酸やＤ−乳酸の融点は約１８０℃であるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体の場合、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、融点はおよそ１３０℃程度となる。さらに、いずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、繊維が得られたとしても、耐熱性、耐摩耗性に劣ったものとなるため好ましくない。そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時の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、８２／１８以上のものが好ましく、中でも９０／１０以上、さらには９５／５以上とすることが好ましい。
【００１７】
また、使用されるポリ乳酸が、上記したようなポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）の場合は、融点が２００〜２３０℃と高く、摩擦熱などの影響を受けにくいため、特に好ましい。また、使用されるポリ乳酸がポリ乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体である場合、ヒドロキシカルボン酸の具体例としてはグリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられ、中でもヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることがコスト面からも好ましい。ポリ乳酸と脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとの共重合体の場合は、脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとしては、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が挙げられる。また、このようなポリ乳酸に他の成分を共重合させる場合では、ポリ乳酸を８０モル％以上とすることが好ましい。ポリ乳酸が８０モル％未満であると、共重合ポリ乳酸の結晶性が低くなり、融点１２０℃未満、融解熱１０Ｊ／ｇ未満となりやすい。
【００１８】
また、ポリ乳酸の分子量としては、分子量の指標として用いられるＡＳＴＭ D−１２３８法に準じ、温度２１０℃、荷重２１６０gで測定したメルトフローレートが、１〜１００（ｇ／１０分）であることが好ましく、より好ましくは５〜５０（ｇ／１０分）である。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、湿熱分解性、耐摩耗性がさらに向上する。
【００１９】
また、ポリ乳酸の耐久性を高める目的で、ポリ乳酸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。さらに、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、ポリ乳酸中に熱安定剤、結晶核剤、艶消剤、顔料、耐光剤、耐候剤、滑剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、その他類似の添加剤を添加してもよい。
【００２０】
また、本発明における石油系由来の汎用ポリマー、バイオマス由来のポリマーには必要に応じて各種充填剤、増粘剤、結晶核剤として効果を示す公知の添加剤を添加することができる。具体的にはカーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化ケイ素及びケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素、ベヘン酸アミド等の脂肪族アミド系化合物、脂肪族尿素系化合物、ベンジリデンソルビトール系化合物、架橋高分子ポリスチレン、ロジン系金属塩や、ガラス繊維、ウィスカー、等があげられる。該物質は、そのまま添加してもよいし、ナノコンポジットとして必要な処理の後、添加することもできる。価格や良好な物性バランスを達成するためには、無機の充填剤の配合が好ましい。また、結晶核剤の配合が好ましい。
【００２１】
また、本発明における複合繊維においては、必要に応じて、顔料、染料などの着色剤、活性炭、ゼオライト等の臭気吸収剤、バニリン、デキストリン等の香料、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤、滑剤、離型剤、撥水剤、抗菌剤その他の副次的添加剤を配合することができる。
【００２２】
本発明における複合繊維を構成する樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で可塑剤を併用することも可能である。可塑剤を使用することで、加熱加工時、特に押出加工時の溶融粘度を低下させ、剪断発熱等による分子量の低下を抑制することが可能であり、場合によっては結晶化速度の向上も期待でき、更にフィルムやシートを成形品として得る場合には伸び性などを付与できる。可塑剤としては、特に限定は無いが、以下のものが例示できる。すなわち、使用される可塑剤としては、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤、フタル酸系可塑剤、リン系可塑剤などが好ましく、ポリエステルとの相溶性に優れる点からエーテル系可塑剤、エステル系可塑剤がより好ましい。
【００２３】
エーテル系可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。また、エステル系可塑剤としては脂肪族ジカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル類等を挙げることができ、脂肪族ジカルボン酸として、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸等を挙げることができ、脂肪族アルコールとして、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ドデカノール、ステアリルアルコール等の一価アルコール、エチレングリコール、１、２−プロピレングリコール、１、３−プロピレングリコール、１、３−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール等の２価アルコール、また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール等の多価アルコールを挙げることができる。
【実施例】
【００２４】
次に本発明について詳細に説明する。なお、実施例中の各物性値の測定法及び評価法は次のとおりである。
（１）ポリ乳酸の融点（℃）、融解熱（Ｊ／ｇ）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。
（２）ポリ乳酸のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）：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ｓｕｍｉｃｈｉｒａｌＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。
（３）繊維繊度（ｄｔｅｘ）：ＪＩＳ Ｌ−１０１５３正量繊度に準じて測定した。
（４）強度（繊維）（ｃＮ／ｄｔｅｘ）：ＪＩＳ Ｌ−１０１３ 引張強さ及び伸び率の標準時試験に準じて測定した。
【００２５】
（５）耐摩耗性：ＪＩＳ−Ｌ１０２１の動的荷重疲労試験機を用いて疲労試験を行い、その外観変化を観察し、評価を行った。すなわち、１ｋｇの荷重で1万回踏みしめた後の毛羽立ちを観察し、下記のような基準にて評価を行った。
良 ：毛羽立ちが少なく概ね良好。
不良：毛羽立ちが多く、実用上懸念される。
（６）クッション性：官能試験によって評価を行った。すなわち、２０ｃｍ平方の試験品を臀部に敷いたときのクッション性について、１０人の被験者のよる評価を以下の基準で行った。
良 ：１０〜７人がクッション性良好と判断。
不良：６〜０人がクッション性良好と判断。
（７）空隙率（％）：空隙率は下式により算出した。尚、ポリ乳酸の比重は１．２７、ポリエステルの比重は１．３８、複合繊維はその割合を乗じて加算したものを用いた。(芯鞘比率が５０／５０であれば１．２７×０．５＋１．３８×０．５＝１．３２５)
空隙率（％）＝１００−（１ｍ２当たりの製品質量）／（厚み）／（平均比重）×１００
【００２６】
（実施例1）
ポリ乳酸として、融点１７０℃、融解熱３８Ｊ／ｇ、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有比であるＬ／Ｄが９８．５／１．５のものを用い、芳香族ポリエステルとして、融点２１７℃のイソフタル酸１５モル％共重合したＰＥＴを用い、それぞれのチップを減圧乾燥した後、同心芯鞘型複合溶融紡糸装置に供給して溶融紡糸を行った。このとき、共重合ＰＥＴが鞘部、ポリ乳酸が芯部となるように配し、複合比（質量比）を５０／５０とし、紡糸温度２４０℃で溶融紡糸を行った。得られた複合繊維は、２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの丸断面形状のものであり、引張強力は４．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度２８．９％であった。
【００２７】
また同心ＭＦ芯鞘複合紡糸に同上条件で溶融紡糸を行い、２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントを得た。得られた複合モノフィラメントは丸断面形状のものであり、引張強力は３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度は３４．１％であった。次に、得られた繊維を用いて立体メッシュ織物を作製した。剛性のあるモノフィラメントが編立可能なニッティングエレメントを改良した１４ゲージの２列針床を有する経編機を用い、上面地組織をＬ１筬、Ｌ２筬に２２０ｄｔｅｘ４８フィラメント、下面地組織をＬ５，Ｌ６筬とも２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメント、上下の地組織を連結する繋ぎ糸としてＬ３，Ｌ４筬に２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントをフルセットで通糸し、図１の組織図にて厚み５ｍｍの実施例１の立体繊維構造物を作製した。
【００２８】
（比較例１）
ポリ乳酸として、融点１７０℃、融解熱３８Ｊ／ｇ、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有比であるＬ／Ｄが９８．５／１．５のものを用い減圧乾燥した後、融紡糸装置に供給して紡糸温度２４０℃で溶融紡糸を行った。得られたポリ乳酸繊維は、繊度２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの丸断面形状のものであり、引張強力は４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度３０．４％であった。また同心MF芯鞘複合紡糸に同上条件で溶融紡糸を行い、２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントを得た。得られた複合モノフィラメントは丸断面形状のものであり、引張強力は３．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度は３０．１％であった。次に、得られた繊維を用いて実施例１と同様に立体繊維構造物を作製した。
【００２９】
（比較例２）
芳香族ポリエステルとして、融点２１７℃のイソフタル酸１５モル％共重合したＰＥＴを減圧乾燥した後、融紡糸装置に供給して紡糸温度２４０℃で溶融紡糸を行った。得られたポリエステル繊維は、繊度２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの丸断面形状のものであり、引張強力は４．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度３０．２％であった。また同心MF芯鞘複合紡糸に同上条件で溶融紡糸を行い、２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントを得た。得られた複合モノフィラメントは丸断面形状のものであり、引張強力は３．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度は２４．１％であった。次に得られた繊維を用いて実施例１と同様にして、比較例２の立体繊維構造物を作製した。
【００３０】
（比較例３）
実施例１における同心芯鞘複合糸を２４０ｄｔｅｘ／４８フィラメントに変更し、同心ＭＦ芯鞘複合紡糸を２４０ｄｔｅｘ／１フィラメントに変更し、空隙率を８８％になるように変更した以外は、実施例1と同様にして比較例３の立体繊維構造物を作製した。
【００３１】
(図１)
【００３２】
【表１】
【００３３】
結果から実施例１および比較例２は外観及び耐摩耗性など全ての点で満足するものであった。しかしバイオマス由来のポリマーを使用している実施例１については環境にも優しい素材であるのに対し、比較例２では従来型の環境負荷の大きな素材であり、本発明の趣旨にそぐわないものである。また、比較例１では、ポリ乳酸のみからなる繊維のため、毛羽立ちが激しく耐摩耗性が不良であった。実施例１及び比較例２は、多少の毛羽は見られたが実用上問題ない範囲であったのに対し、比較例１は、一部に線が折れている箇所も見受けられ、実用的に耐え得るものではなかった。
また、空隙率が９０％以上である実施例１、比較例１〜２では、クッション性は良好であったが、９０％に満たない比較例３では、クッション性は不良であった。
【技術分野】
【０００１】
本発明はバイオマス由来ポリマーを芯成分とする複合繊維から構成される立体繊維構造物であって、各種クッション、寝具、マット類や土木建築分野に使用される排水材や緑化資材などに使用される立体繊維構造物に適用され、該用途に耐えうる優れた耐摩耗性を有する立体繊維構造物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の合成繊維は、その大部分が石油などの限りある化石資源を原料としているが、近年、該化石資源はその埋蔵残量が懸念されるだけでなく、焼却廃棄時に発生する二酸化炭素についても地球温暖化を誘因するものとして大きな社会問題となっている。したがって、上記の課題をクリアする新たな資源の探索・開発が急務となっている。この中で、バイオマス由来物質は、廃棄後においても余分な二酸化炭素を産出しない資源として、注目を集めている。これは、バイオマス由来の物質から製造された資材等は、燃焼させても、その際に発生する二酸化炭素はもともと大気中にあったものであり、人類の産業活動のタイムスケールにおいて、大気中の二酸化炭素のマクロバランスとしては増加しないという考え方に基づくものである。これはカーボンニュートラルと称され、重要視される傾向にある。
【０００３】
しかしながら一方で、バイオマス由来の合成繊維の多くは、耐摩耗性が従来の汎用合成繊維よりも劣っているという事実もある。これを改善する方策として、例えば原糸面では、ポリ乳酸系樹脂を芯部に、芳香族ポリエステル系樹脂を鞘部に配した複合糸の場合について開示されている（例えば、特許文献1,2および3参照）。しかしながら、ここでは具体的用途についての詳細は記載されておらず、各資材についての要求特性についても触れられていない。ところで、立体繊維構造物については、その形態や縫製方法等について様々な態様が開示されている（例えば、特許文献４〜１６参照）が、これらについては、化石資源からなる一般の合成繊維のみにて形成されたものであり、環境に配慮されたものとはいえない。したがって、バイオマス由来のポリマーを使用することで環境に配慮しつつ、且つ当該バイオマス由来のポリマーの欠点である耐摩耗性を改善させた立体繊維構造物については、未だ見出されていない。
【特許文献１】特開２００４−３５３１６１号公報
【特許文献２】特開２００５−１８７９５０号公報
【特許文献３】特開２００５−２３２６２７号公報
【特許文献４】特開平０５−１８７０１１号公報
【特許文献５】特開平０６−３０５０６４号公報
【特許文献６】特開平０７−２３８４５９号公報
【特許文献７】特開平０７−２５６８０４号公報
【特許文献８】特開平０７−２５８９５２号公報
【特許文献９】特開平０７−２８９７５６号公報
【特許文献１０】特開平０８−０７４１５８号公報
【特許文献１１】特開平０８−３３６４４５号公報
【特許文献１２】特開平０８−３３６９２０号公報
【特許文献１３】特開２００２−１５５４５３号公報
【特許文献１４】特開２００４−０１９０５９号公報
【特許文献１５】特開２００４−０２７４０６号公報
【特許文献１６】特開２００４−０８４０９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記のような現状に鑑みて行われたもので、従来の石油系由来のポリマーだけからなる合成繊維では無く、バイオマス由来ポリマーを少なくとも一部に含有し、二酸化炭素発生量を低減するなど環境に優しく、且つ石油由来ポリマーと比較してバイオマス由来ポリマーが劣る耐摩耗性などの欠点を補うことができる立体繊維構造物を提供す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】
【０００５】
本発明者らは、このような課題を解決するために鋭意検討した結果、鞘部が石油系由来の汎用ポリマー、芯部がバイオマス由来のポリマーから構成される複合繊維を用いてなる編地から構成される立体繊維構造物は、その構成において所定の要件を満たすことで、従来の汎用ポリマーのみからなる構造物に比べて、環境負荷を低減し、且つ耐摩耗性等に遜色のないものが得られるという事実を見出し、本発明に到達した。
すなわち本発明は、以下の構成を要旨とするものである。
【０００６】
（ａ）芯鞘形状を有する複合繊維を用いてなる編地から構成される立体繊維構造物であって、該複合繊維の芯部がバイオマス由来のポリマー、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーで形成され、９０％以上の空隙率を有することを特徴とする立体繊維構造物。
（ｂ）前記複合繊維の芯部がポリ乳酸で形成されていることを特徴とする（ａ）記載の立体繊維構造物。
（ｃ）前記複合繊維の鞘部がポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする（ａ）又は（ｂ）記載の立体繊維構造物。
（ｄ）前記複合繊維の芯部と鞘部がほぼ同心円上に配置された同心芯鞘型複合繊維であることを特徴とする（ａ）から（ｃ）までのいずれか１項に記載の立体繊維構造物。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の立体繊維構造物は、従来の石油系由来のポリマーやバイオマス由来のポリマーだけからなる編地構成の立体繊維構造物とは異なり、バイオマス由来のポリマーを好適に含有するため、焼却廃棄時に発生する二酸化炭素量を大幅に低減できる。また、本発明の立体繊維構造物では、芯部にバイオマス由来のポリマー、鞘部に石油系由来のポリマーを含有してなる芯鞘複合繊維から構成される立体編地構造を有するため、バイオマス由来のポリマーの欠点である耐摩耗性等の力学的課題が改善されたものとなる。さらに、本発明の立体繊維構造物は、９０％以上の空隙率を有することから、クッション性や保湿性が良好なものとなり、土木関連の用途等にあっては土砂や樹脂等の充填性が良好なものとなる。加えて、本発明の立体繊維構造物は、同心芯鞘型複合繊維を用いることで、力学的強度等はより改善されたものとなる。
【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。本発明の立体繊維構造物としては、立体的な編地構成からなるものであり、その製造手法としては特に制限されるものではない。
【０００９】
本発明の立体繊維構造物としては、９０％以上の空隙率を有していることが必要であり、９３〜９８％であることが好ましく、９４〜９８％であることがより好ましい。当該空隙率が９０％未満の場合、立体繊維構造物として使用される様々な用途において、クッション性、保温性、土砂や樹脂等の充填性が不良となる。すなわち、空隙率を９０％以上とすることで、例えばクッション材として使用した場合、圧迫時の厚み方向での沈み度が大きくなるため、反発度が増すと共にクッション性が良好なものとなる。また、空気層を多く有することで断熱性に基づく保温性が良好となる。また、土木資材用途に使用した場合、空隙部分に土砂等が容易に充填されるため、基盤地面への敷設が効果的にできたり、埋設に際しても地中に無用な空間が生じないため地盤の安定化が効果的にできたりする機能が発現する。一方、該空隙率が９０％に満たない場合、上記の機能が発現しない。また、このような機能をより効果的に発現させるため、例えば上下地組織と連結糸からなる編地構成にあっては、連結糸の繊度は２００ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
【００１０】
なお、空隙率のコントロール方法については、種々の方法をとることができ、使用する繊度を変化させる方法、熱セットなどで巾や長さ方向に伸縮させる方法、熱プレスにより圧縮させる方法などを上げる事ができるが、これらの方法に限定されるものではない。
【００１１】
本発明の立体繊維構造物としては、芯鞘形状を有する複合繊維から構成されていることが必要であり、かつ該複合繊維の芯部はバイオマス由来のポリマーにて形成され、鞘部が石油系由来のポリマーにて形成されていることが必要である。これにより、本発明の立体繊維構造物としては、バイオマス由来ポリマーを少なくとも一部すなわち芯部に含有した複合繊維から構成されるため環境にやさしく、また該複合繊維の鞘部が石油系由来ポリマーにて構成されているため、バイオマス由来ポリマー特有の力学的課題である耐摩耗性などの欠点を補うことができるものとなる。
【００１２】
また、本発明における複合繊維としては、その芯部と鞘部とがほぼ同心円状に配置された同心芯鞘型複合繊維であることが好ましい。このような構成とする事で鞘部に均一に汎用ポリマーを配する効果を奏することができる。仮に、芯部が偏心上に存在すると鞘部の汎用ポリマー層に薄い箇所ができ、該薄い箇所において耐摩耗性が低下する傾向となるため好ましくない。このような芯鞘構造の複合繊維は、公知の方法によって製造することができる。
【００１３】
本発明における石油系由来のポリマーとしては、溶融紡糸が可能であるものであればよく、特に制限されるものではない。具体的には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレートなどのポリアルキレンテレフタレートに代表されるポリエステル：ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６、ナイロン１１及びナイロン１２に代表されるポリアミド：ポリプロピレンやポリエチレンに代表されるポリオレフィン：ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンに代表されるポリ塩化ポリマー：ポリ４フッ化エチレンならびにその共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどの代表されるフッ素系繊維などが挙げられる。好ましくは低コストであるポリエステルやポリアミド形ポリマーがよい。またより好ましくは、バイオマス系ポリマーでは脂肪族ポリエステル系ポリマーが多いことから、相溶性の面からポリエステル系がよい。特に好ましくはコスト面や取扱い性からポリエチレンテレフタレートがよい。
【００１４】
また粘度、熱的特性、相溶性を鑑みてポリエステル系ポリマーには、他のモノマー成分を共重合させていてもよい。例えば、酸成分としては、イソフタル酸、５−スルホイソフタル酸などの芳香族ジカルボン酸：アジピン酸、コハク酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカン二酸などの脂肪族ジカルボン酸などが挙げられ、アルコール成分としては、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノールなどの脂肪族ジオールなどが挙げられる。また、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸などのヒドロキシカルボン酸：ε−カプロラクトンなどの脂肪族ラクトン等を共重合していてもよい。
【００１５】
また、本発明におけるバイオマス由来のポリマーとしては、溶融紡糸が可能であるものであればよく、特に制限されるものではない。具体的にはポリ乳酸、ＰＴＴ（ポリトリメチレンテレフタレート）やＰＢＳ（ポリブチレンサクシネート）などバイオマス由来のモノマーを化学的に重合してなるポリマー類やポリヒドロキシ酪酸等のＰＨＡ（ポリヒドロキシアルカノエート）などの微生物生産系を挙げることができる。好ましくは耐熱性的に安定し、比較的量産化されてきているポリ乳酸がよい。ポリ乳酸としては、ポリＤ−乳酸、ポリＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との共重合体であるポリＤＬ−乳酸、ポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）、ポリＤ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＬ−乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、ポリＤ−乳酸又はポリＬ−乳酸と脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはこれらのブレンド体などが挙げられる。
【００１６】
また、ポリ乳酸を使用する場合、上記のようにＬ−乳酸とＤ−乳酸が単独で用いられているもの、もしくは併用されているものであるが、中でも融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上であることが好ましい。例えば、ポリ乳酸のホモポリマーであるＬ−乳酸やＤ−乳酸の融点は約１８０℃であるが、Ｄ−乳酸とＬ−乳酸との共重合体の場合、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、融点はおよそ１３０℃程度となる。さらに、いずれかの成分の割合を１８モル％以上とすると、融点は１２０℃未満、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となって、ほぼ完全に非晶性の性質となる。このような非晶性のポリマーとなると、製造工程において特に熱延伸し難くなり、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、繊維が得られたとしても、耐熱性、耐摩耗性に劣ったものとなるため好ましくない。そこで、ポリ乳酸としては、ラクチドを原料として重合する時の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、８２／１８以上のものが好ましく、中でも９０／１０以上、さらには９５／５以上とすることが好ましい。
【００１７】
また、使用されるポリ乳酸が、上記したようなポリＤ−乳酸とポリＬ−乳酸との混合物（ステレオコンプレックス）の場合は、融点が２００〜２３０℃と高く、摩擦熱などの影響を受けにくいため、特に好ましい。また、使用されるポリ乳酸がポリ乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体である場合、ヒドロキシカルボン酸の具体例としてはグリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等が挙げられ、中でもヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸を用いることがコスト面からも好ましい。ポリ乳酸と脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとの共重合体の場合は、脂肪族ジカルボン酸及び脂肪族ジオールとしては、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、トリメチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等が挙げられる。また、このようなポリ乳酸に他の成分を共重合させる場合では、ポリ乳酸を８０モル％以上とすることが好ましい。ポリ乳酸が８０モル％未満であると、共重合ポリ乳酸の結晶性が低くなり、融点１２０℃未満、融解熱１０Ｊ／ｇ未満となりやすい。
【００１８】
また、ポリ乳酸の分子量としては、分子量の指標として用いられるＡＳＴＭ D−１２３８法に準じ、温度２１０℃、荷重２１６０gで測定したメルトフローレートが、１〜１００（ｇ／１０分）であることが好ましく、より好ましくは５〜５０（ｇ／１０分）である。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、湿熱分解性、耐摩耗性がさらに向上する。
【００１９】
また、ポリ乳酸の耐久性を高める目的で、ポリ乳酸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。さらに、本発明の目的を損なわない範囲であれば、必要に応じて、ポリ乳酸中に熱安定剤、結晶核剤、艶消剤、顔料、耐光剤、耐候剤、滑剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、表面改質剤、各種無機及び有機電解質、その他類似の添加剤を添加してもよい。
【００２０】
また、本発明における石油系由来の汎用ポリマー、バイオマス由来のポリマーには必要に応じて各種充填剤、増粘剤、結晶核剤として効果を示す公知の添加剤を添加することができる。具体的にはカーボンブラック、炭酸カルシウム、酸化ケイ素及びケイ酸塩、亜鉛華、ハイサイトクレー、カオリン、塩基性炭酸マグネシウム、マイカ、タルク、石英粉、ケイ藻土、ドロマイト粉、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化アンチモン、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、アルミナ、ケイ酸カルシウム、窒化ホウ素、ベヘン酸アミド等の脂肪族アミド系化合物、脂肪族尿素系化合物、ベンジリデンソルビトール系化合物、架橋高分子ポリスチレン、ロジン系金属塩や、ガラス繊維、ウィスカー、等があげられる。該物質は、そのまま添加してもよいし、ナノコンポジットとして必要な処理の後、添加することもできる。価格や良好な物性バランスを達成するためには、無機の充填剤の配合が好ましい。また、結晶核剤の配合が好ましい。
【００２１】
また、本発明における複合繊維においては、必要に応じて、顔料、染料などの着色剤、活性炭、ゼオライト等の臭気吸収剤、バニリン、デキストリン等の香料、酸化防止剤、紫外線吸収剤などの安定剤、滑剤、離型剤、撥水剤、抗菌剤その他の副次的添加剤を配合することができる。
【００２２】
本発明における複合繊維を構成する樹脂組成物には、本発明の効果を阻害しない範囲で可塑剤を併用することも可能である。可塑剤を使用することで、加熱加工時、特に押出加工時の溶融粘度を低下させ、剪断発熱等による分子量の低下を抑制することが可能であり、場合によっては結晶化速度の向上も期待でき、更にフィルムやシートを成形品として得る場合には伸び性などを付与できる。可塑剤としては、特に限定は無いが、以下のものが例示できる。すなわち、使用される可塑剤としては、エーテル系可塑剤、エステル系可塑剤、フタル酸系可塑剤、リン系可塑剤などが好ましく、ポリエステルとの相溶性に優れる点からエーテル系可塑剤、エステル系可塑剤がより好ましい。
【００２３】
エーテル系可塑剤としては、例えばポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオキシアルキレングリコール等を挙げることができる。また、エステル系可塑剤としては脂肪族ジカルボン酸と脂肪族アルコールとのエステル類等を挙げることができ、脂肪族ジカルボン酸として、例えばシュウ酸、コハク酸、セバシン酸、アジピン酸等を挙げることができ、脂肪族アルコールとして、例えばメタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ヘキサノール、ｎ−オクタノール、２−エチルヘキサノール、ｎ−ドデカノール、ステアリルアルコール等の一価アルコール、エチレングリコール、１、２−プロピレングリコール、１、３−プロピレングリコール、１、３−ブタンジオール、１、５−ペンタンジオール、１、６−ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ネオペンチルグリコール、ポリエチレングリコール等の２価アルコール、また、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリストール等の多価アルコールを挙げることができる。
【実施例】
【００２４】
次に本発明について詳細に説明する。なお、実施例中の各物性値の測定法及び評価法は次のとおりである。
（１）ポリ乳酸の融点（℃）、融解熱（Ｊ／ｇ）：パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度２０℃／分の条件で測定した。
（２）ポリ乳酸のＬ−乳酸とＤ−乳酸の含有比（モル比）：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ｓｕｍｉｃｈｉｒａｌＯＡ６１００を使用し、ＵＶ吸収測定装置により検出した。
（３）繊維繊度（ｄｔｅｘ）：ＪＩＳ Ｌ−１０１５３正量繊度に準じて測定した。
（４）強度（繊維）（ｃＮ／ｄｔｅｘ）：ＪＩＳ Ｌ−１０１３ 引張強さ及び伸び率の標準時試験に準じて測定した。
【００２５】
（５）耐摩耗性：ＪＩＳ−Ｌ１０２１の動的荷重疲労試験機を用いて疲労試験を行い、その外観変化を観察し、評価を行った。すなわち、１ｋｇの荷重で1万回踏みしめた後の毛羽立ちを観察し、下記のような基準にて評価を行った。
良 ：毛羽立ちが少なく概ね良好。
不良：毛羽立ちが多く、実用上懸念される。
（６）クッション性：官能試験によって評価を行った。すなわち、２０ｃｍ平方の試験品を臀部に敷いたときのクッション性について、１０人の被験者のよる評価を以下の基準で行った。
良 ：１０〜７人がクッション性良好と判断。
不良：６〜０人がクッション性良好と判断。
（７）空隙率（％）：空隙率は下式により算出した。尚、ポリ乳酸の比重は１．２７、ポリエステルの比重は１．３８、複合繊維はその割合を乗じて加算したものを用いた。(芯鞘比率が５０／５０であれば１．２７×０．５＋１．３８×０．５＝１．３２５)
空隙率（％）＝１００−（１ｍ２当たりの製品質量）／（厚み）／（平均比重）×１００
【００２６】
（実施例1）
ポリ乳酸として、融点１７０℃、融解熱３８Ｊ／ｇ、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有比であるＬ／Ｄが９８．５／１．５のものを用い、芳香族ポリエステルとして、融点２１７℃のイソフタル酸１５モル％共重合したＰＥＴを用い、それぞれのチップを減圧乾燥した後、同心芯鞘型複合溶融紡糸装置に供給して溶融紡糸を行った。このとき、共重合ＰＥＴが鞘部、ポリ乳酸が芯部となるように配し、複合比（質量比）を５０／５０とし、紡糸温度２４０℃で溶融紡糸を行った。得られた複合繊維は、２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの丸断面形状のものであり、引張強力は４．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度２８．９％であった。
【００２７】
また同心ＭＦ芯鞘複合紡糸に同上条件で溶融紡糸を行い、２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントを得た。得られた複合モノフィラメントは丸断面形状のものであり、引張強力は３．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度は３４．１％であった。次に、得られた繊維を用いて立体メッシュ織物を作製した。剛性のあるモノフィラメントが編立可能なニッティングエレメントを改良した１４ゲージの２列針床を有する経編機を用い、上面地組織をＬ１筬、Ｌ２筬に２２０ｄｔｅｘ４８フィラメント、下面地組織をＬ５，Ｌ６筬とも２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメント、上下の地組織を連結する繋ぎ糸としてＬ３，Ｌ４筬に２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントをフルセットで通糸し、図１の組織図にて厚み５ｍｍの実施例１の立体繊維構造物を作製した。
【００２８】
（比較例１）
ポリ乳酸として、融点１７０℃、融解熱３８Ｊ／ｇ、Ｌ−乳酸とＤ−乳酸の含有比であるＬ／Ｄが９８．５／１．５のものを用い減圧乾燥した後、融紡糸装置に供給して紡糸温度２４０℃で溶融紡糸を行った。得られたポリ乳酸繊維は、繊度２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの丸断面形状のものであり、引張強力は４．５ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度３０．４％であった。また同心MF芯鞘複合紡糸に同上条件で溶融紡糸を行い、２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントを得た。得られた複合モノフィラメントは丸断面形状のものであり、引張強力は３．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度は３０．１％であった。次に、得られた繊維を用いて実施例１と同様に立体繊維構造物を作製した。
【００２９】
（比較例２）
芳香族ポリエステルとして、融点２１７℃のイソフタル酸１５モル％共重合したＰＥＴを減圧乾燥した後、融紡糸装置に供給して紡糸温度２４０℃で溶融紡糸を行った。得られたポリエステル繊維は、繊度２２０ｄｔｅｘ／４８フィラメントの丸断面形状のものであり、引張強力は４．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度３０．２％であった。また同心MF芯鞘複合紡糸に同上条件で溶融紡糸を行い、２２０ｄｔｅｘ／１フィラメントのモノフィラメントを得た。得られた複合モノフィラメントは丸断面形状のものであり、引張強力は３．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、切断伸度は２４．１％であった。次に得られた繊維を用いて実施例１と同様にして、比較例２の立体繊維構造物を作製した。
【００３０】
（比較例３）
実施例１における同心芯鞘複合糸を２４０ｄｔｅｘ／４８フィラメントに変更し、同心ＭＦ芯鞘複合紡糸を２４０ｄｔｅｘ／１フィラメントに変更し、空隙率を８８％になるように変更した以外は、実施例1と同様にして比較例３の立体繊維構造物を作製した。
【００３１】
(図１)
【００３２】
【表１】
【００３３】
結果から実施例１および比較例２は外観及び耐摩耗性など全ての点で満足するものであった。しかしバイオマス由来のポリマーを使用している実施例１については環境にも優しい素材であるのに対し、比較例２では従来型の環境負荷の大きな素材であり、本発明の趣旨にそぐわないものである。また、比較例１では、ポリ乳酸のみからなる繊維のため、毛羽立ちが激しく耐摩耗性が不良であった。実施例１及び比較例２は、多少の毛羽は見られたが実用上問題ない範囲であったのに対し、比較例１は、一部に線が折れている箇所も見受けられ、実用的に耐え得るものではなかった。
また、空隙率が９０％以上である実施例１、比較例１〜２では、クッション性は良好であったが、９０％に満たない比較例３では、クッション性は不良であった。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯鞘形状を有する複合繊維を用いてなる編地から構成される立体繊維構造物であって、該複合繊維の芯部がバイオマス由来のポリマー、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーで形成され、９０％以上の空隙率を有することを特徴とする立体繊維構造物。
【請求項２】
前記複合繊維の芯部がポリ乳酸で形成されていることを特徴とする請求項１記載の立体繊維構造物。
【請求項３】
前記複合繊維の鞘部がポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の立体繊維構造物。
【請求項４】
前記複合繊維の芯部と鞘部がほぼ同心円上に配置された同心芯鞘型複合繊維であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の立体繊維構造物。
【請求項１】
芯鞘形状を有する複合繊維を用いてなる編地から構成される立体繊維構造物であって、該複合繊維の芯部がバイオマス由来のポリマー、鞘部が石油系由来の汎用ポリマーで形成され、９０％以上の空隙率を有することを特徴とする立体繊維構造物。
【請求項２】
前記複合繊維の芯部がポリ乳酸で形成されていることを特徴とする請求項１記載の立体繊維構造物。
【請求項３】
前記複合繊維の鞘部がポリエチレンテレフタレートで形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の立体繊維構造物。
【請求項４】
前記複合繊維の芯部と鞘部がほぼ同心円上に配置された同心芯鞘型複合繊維であることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の立体繊維構造物。
【公開番号】特開２００８−２４０１９９（Ｐ２００８−２４０１９９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８３３９２（Ｐ２００７−８３３９２）
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（３９９０６５４９７）ユニチカファイバー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２８日（２００７．３．２８）
【出願人】（３９９０６５４９７）ユニチカファイバー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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