JP2008196058A - Polylactic acid conjugated fiber - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、芯部にポリ乳酸、鞘部に濃染化が可能な成分を共重合したポリエステルを用いた複合繊維であって、染色性、耐光性に優れ、高温雰囲気下であっても優れた強度を有するポリ乳酸複合繊維に関するものである。 The present invention is a composite fiber using a polylactic acid in the core and a polyester copolymerized with a component capable of deep dyeing in the sheath, excellent in dyeability and light resistance, and excellent even in a high temperature atmosphere The present invention relates to a polylactic acid composite fiber having high strength.
合成繊維の中でも特にポリエステル繊維は、優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性などから衣料や産業資材として不可欠なものとなっており、様々な分野、用途において広く使用されている。 Among synthetic fibers, especially polyester fibers are indispensable as clothing and industrial materials because of their excellent dimensional stability, weather resistance, mechanical properties, durability, etc., and are widely used in various fields and applications. .
従来の合成繊維の大部分は限りある化石資源を原料としており、また、自然環境下ではほとんど分解されないため、処分方法は焼却が主となる。これに対し、ポリ乳酸は自然環境下で最終的に炭酸ガスと水に分解される完全生分解性を有するためコンポスト処理が可能であり、焼却に伴うエネルギーや二酸化炭素排出量を軽減することができる。また、化石資源の節約にもなる。 Most of the conventional synthetic fibers are made from limited fossil resources and are hardly decomposed in the natural environment, so the disposal method is mainly incineration. On the other hand, polylactic acid is completely biodegradable, which is finally decomposed into carbon dioxide and water in a natural environment, so it can be composted, reducing the energy and carbon dioxide emissions associated with incineration. it can. It also saves fossil resources.
しかしながら、ポリ乳酸繊維は、強度及び、耐摩耗性及び、耐光性が従来の合成繊維よりも劣っている。また、耐湿熱性に乏しく、染色等の湿熱処理による重合度の低下、分解が大きくこれによって強度低下や染色斑が生じるという問題もある。他にも、衣料用布帛としてポリ乳酸繊維を使用した場合には、汎用の合成繊維のものと同じようにアイロン掛けを行うと風合いが硬くなるという大きな問題も有している。そのため、ポリ乳酸繊維からなる布帛にアイロン掛けを行うに際しては、特別に低い温度設定と細心の注意が必要とされる。 However, polylactic acid fibers are inferior to conventional synthetic fibers in strength, abrasion resistance, and light resistance. In addition, there is a problem that the heat and heat resistance is poor, and the degree of polymerization is greatly reduced and decomposed by wet heat treatment such as dyeing, resulting in a decrease in strength and dyeing spots. In addition, when polylactic acid fiber is used as a cloth for clothing, there is a big problem that the texture becomes hard when ironing is performed in the same manner as that of general-purpose synthetic fibers. Therefore, when ironing a fabric made of polylactic acid fibers, specially low temperature setting and careful attention are required.
このため、従来のポリ乳酸繊維は、ディスポーザブルの日用資材、農林園芸資材などの用途が主流であり、衣料用、自動車資材用途などの強度や耐久性が必要とされる分野での使用は限定されているのが現状である。 For this reason, conventional polylactic acid fibers are mainly used for disposable daily materials, agriculture, forestry and horticultural materials, and are limited to use in fields where strength and durability are required, such as for clothing and automotive materials. This is the current situation.
このようなポリ乳酸繊維の問題点を解決する手段の一つとしては、強度が要求される用途に使用する場合、質量や厚みを増大させて強度や耐摩耗性をカバーする方法がある。 As one of means for solving the problems of such polylactic acid fibers, there is a method of covering strength and wear resistance by increasing mass and thickness when used in applications requiring strength.
また、繊維中のカルボキシル末端基の作用により加水分解が促進され湿熱処理時に物性低下が生じるため、特許文献1では、ポリ乳酸の耐久性を上げるために、カルボジイミドなどの末端封鎖剤によりポリマーの末端を封鎖し、耐加水分解性を向上させることが提案されている。 In addition, since hydrolysis is promoted by the action of carboxyl end groups in the fiber and physical properties are lowered during wet heat treatment, in Patent Document 1, in order to increase the durability of polylactic acid, the end of the polymer is added by an end-blocking agent such as carbodiimide. It has been proposed to improve the hydrolysis resistance.
しかしながら、この繊維ではカルボキシル末端基の数を減らすことはできたが、ポリ乳酸のみを使用する繊維であるため、常温下での強度に対して、100℃以上の高温下での強度低下が大きいものであった。 However, in this fiber, the number of carboxyl end groups could be reduced, but because the fiber uses only polylactic acid, the strength decrease at a high temperature of 100 ° C. or higher is larger than the strength at normal temperature. It was a thing.
特許文献2には、ポリ乳酸と他の成分とからなる複合繊維として、ポリ乳酸が単繊維の表面の全部または、一部を形成し、他の成分としてポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステルを芯部に用いた複合繊維が提案されている。 In Patent Document 2, as a composite fiber composed of polylactic acid and other components, polylactic acid forms all or part of the surface of a single fiber, and an aromatic polyester such as polyethylene terephthalate is used as the other component as a core. The composite fiber used for the above has been proposed.
しかしながら、この繊維はポリ乳酸成分が繊維の外周部を占め、ポリ乳酸成分を接着成分とするバインダー繊維であり、上記したような衣料用、土木建築用、水産資材用、自動車資材用等の強度を要求される分野で使用できるものではなかった。 However, this fiber is a binder fiber in which the polylactic acid component occupies the outer periphery of the fiber, and the polylactic acid component is an adhesive component, and has the strength described above for clothing, civil engineering, marine materials, automotive materials, etc. Could not be used in the required fields.
特許文献3には、ポリ乳酸と芳香族ポリエステルからなる複合繊維として、ポリ乳酸を芯部とし、芳香族ポリエステルを鞘部とした芯鞘形状を呈し、芯部及び/または鞘部に末端封鎖剤を添加し、繊維全体のカルボキシル末端基を減少した複合繊維が提案されている。 Patent Document 3 discloses a core-sheath shape in which polylactic acid is a core part and aromatic polyester is a sheath part as a composite fiber composed of polylactic acid and an aromatic polyester, and a terminal blocker is formed in the core part and / or the sheath part. Has been proposed to reduce the carboxyl end groups of the entire fiber.
しかしながら、この繊維においては、カルボキシル末端基を減少させるために末端封鎖剤の添加量を多くすると紡糸操業性が悪化し、また、繊維は黄みがかった色に変色しやすく染色品位が低下しやすいものであった。また、鞘部が通常のポリエステルであるため、ポリ乳酸単独糸に比較して、染色時の発色性に劣るものであった。
本発明は、上記の問題点を解決するものであって、染色性、耐光性が良好で、高温雰囲気下での強度低下も小さく、衣料用、土木建築用、水産資材用、自動車資材用等の分野においても好適に使用することができるポリ乳酸複合繊維を提供することを技術的な課題とするものである。 The present invention solves the above-mentioned problems, has good dyeability and light resistance, and has a small decrease in strength under a high temperature atmosphere, for clothing, civil engineering and construction, marine materials, automobile materials, etc. It is a technical problem to provide a polylactic acid composite fiber that can be suitably used in this field.
本発明者等は、上記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、鞘部を形成する熱可塑性樹脂が、5−アルカリ金属スルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、分子量300〜10000のポリアルキレングリコールのうち少なくとも一成分を共重合してなる共重合ポリエステル、芯部を形成する熱可塑性樹脂がポリ乳酸である芯鞘複合繊維であって、120℃雰囲気下で測定した強度が、20℃雰囲気下で測定した強度の40%以上(強度保持率40%以上)であることを特徴とするポリ乳酸複合繊維を要旨とするものである。
The inventors of the present invention have arrived at the present invention as a result of intensive studies to solve the above problems.
That is, the present invention relates to a copolymer obtained by copolymerizing at least one component of 5-alkali metal sulfoisophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, and polyalkylene glycol having a molecular weight of 300 to 10,000 with the thermoplastic resin forming the sheath. Polymerized polyester, core-sheath composite fiber in which the thermoplastic resin forming the core is polylactic acid, and the strength measured in an atmosphere at 120 ° C. is 40% or more of the strength measured in an atmosphere at 20 ° C. (strength retention rate) 40% or more), which is characterized by a polylactic acid composite fiber.
本発明のポリ乳酸複合繊維は、高温雰囲気下での強度低下が小さく、強度保持率に優れたものであり、かつ染色性、耐光性が良好であるので、洗濯やアイロン掛け、また、高温高湿下での使用が可能となり、衣料用、土木建築用、水産資材用、自動車資材用等の分野においても好適に使用することができる。 The polylactic acid composite fiber of the present invention has low strength decrease under high temperature atmosphere, excellent strength retention, and good dyeability and light resistance. It can be used under moisture, and can be suitably used in fields such as clothing, civil engineering and construction, marine products, and automotive materials.
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明のポリ乳酸複合繊維は、芯部にポリ乳酸を配し、鞘部に濃染化が可能となる成分が共重合された共重合ポリエステルを配するものである。
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the polylactic acid composite fiber of the present invention, polylactic acid is arranged in the core portion, and a copolyester in which components capable of deep dyeing are copolymerized is arranged in the sheath portion.
まず、鞘部の共重合ポリエステルについて説明する。濃染化が可能な共重合成分として、5−アルカリ金属スルホイソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、分子量300〜10000のポリアルキレングリコールが挙げられ、これらのうち少なくとも一成分を共重合してなるものである。 First, the sheath polyester polyester will be described. Examples of copolymer components that can be deeply dyed include 5-alkali metal sulfoisophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, and polyalkylene glycols having a molecular weight of 300 to 10,000. It is.
5−アルカリ金属スルホイソフタル酸の共重合量は、0.5〜3モル%とすることが好ましく、アジピン酸、セバシン酸の共重合量は1.0〜6モル%とすることが好ましい。300〜10000のポリアルキレングリコールの共重合量は0.5〜10質量%とすることが好ましい。 The copolymerization amount of 5-alkali metal sulfoisophthalic acid is preferably 0.5 to 3 mol%, and the copolymerization amount of adipic acid and sebacic acid is preferably 1.0 to 6 mol%. The copolymerization amount of 300 to 10,000 polyalkylene glycol is preferably 0.5 to 10% by mass.
5−アルカリ金属スルホイソフタル酸の共重合量が0.5モル%未満であると、良好な染色性能が得られないため、色斑が発生しやすくなる。3モル%を超えると、得られたポリ乳酸複合繊維が脆くなり、特に高温雰囲気下での強度が低くなり、強度保持率が低いものとなる。また、色調が著しく悪くなりやすい。 If the copolymerization amount of 5-alkali metal sulfoisophthalic acid is less than 0.5 mol%, good dyeing performance cannot be obtained, and color spots are likely to occur. When it exceeds 3 mol%, the obtained polylactic acid composite fiber becomes brittle, the strength under a high-temperature atmosphere is particularly low, and the strength retention is low. In addition, the color tone tends to be remarkably deteriorated.
5−アルカリ金属スルホイソフタル酸成分としては、中でも3,5-ジ(カルボメトキシ)ベンゼンスルホン酸ナトリウム(またはカリウムもしくはリチウム)、3,5-ジ(β-ヒドロキシエトキシカルボニル)ベンゼンスルホン酸ナトリウム(またはカリウムもしくはリチウム)が好ましい。 Among the 5-alkali metal sulfoisophthalic acid components are sodium 3,5-di (carbomethoxy) benzenesulfonate (or potassium or lithium), sodium 3,5-di (β-hydroxyethoxycarbonyl) benzenesulfonate (or Potassium or lithium) is preferred.
アジピン酸、セバシン酸の場合、1.0モル%未満では良好な染色性能が得られにくくなり、一方、6モル%を超えると、得られる複合繊維は、高温雰囲気下での強度が低いものとなり、強度保持率が低いものとなる。 In the case of adipic acid and sebacic acid, if it is less than 1.0 mol%, it becomes difficult to obtain good dyeing performance. On the other hand, if it exceeds 6 mol%, the resulting composite fiber has low strength in a high-temperature atmosphere. , Strength retention is low.
ポリアルキレングリコールは分子量300〜10000のものを用いる。分子量が300未満であると良好な染色性能が得られにくくなり、一方、10000を超えると、ポリアルキレングリコール自体の耐熱性、耐候性が低下して好ましくない。 A polyalkylene glycol having a molecular weight of 300 to 10,000 is used. When the molecular weight is less than 300, it is difficult to obtain good dyeing performance. On the other hand, when it exceeds 10,000, the heat resistance and weather resistance of the polyalkylene glycol itself are undesirably lowered.
さらに、ポリアルキレングリコールの共重合量としては、0.5質量%未満であると良好な染色性能が得られにくくなり、10質量%を超えると耐候性が悪化しやすくなる。 Further, if the copolymerization amount of the polyalkylene glycol is less than 0.5% by mass, good dyeing performance is hardly obtained, and if it exceeds 10% by mass, the weather resistance tends to deteriorate.
本発明で用いられるポリアルキレングリコールとは、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等が挙げられ、これらの2以上のランダム又はブロック共重合体であってもよい。 Examples of the polyalkylene glycol used in the present invention include polyethylene glycol, polypropylene glycol, polytetramethylene glycol and the like, and may be a random or block copolymer of two or more of these.
また、鞘部を形成する共重合ポリエステル中には、上記した5−アルカリスルホ金属イソフタル酸、アジピン酸、セバシン酸、ポリアルキレングリコールは少なくとも一成分が共重合されているものであって、これらの成分が2種類以上共重合されているものであってもよい。 Further, in the copolymerized polyester forming the sheath part, at least one component of the above-mentioned 5-alkalisulfometal isophthalic acid, adipic acid, sebacic acid, and polyalkylene glycol is copolymerized. Two or more types of components may be copolymerized.
なお、複数の成分が共重合されている場合であっても、各成分の共重合量は上記した範囲内とすることが好ましい。 Even when a plurality of components are copolymerized, the copolymerization amount of each component is preferably within the above-described range.
さらに、鞘部を形成する共重合ポリエステル中には、本発明の効果を損なわない範囲内であれば3 , 3'−ジフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸、コハク酸などの脂肪族ジカルボン酸、ジエチレングリコール、1 , 4 −ブタンジオール、1 , 4−シクロヘキサンジオールなどの脂肪族、脂環式ジオール、P-ヒドロキシ安息香酸等を共重合していてもよい。 Furthermore, in the copolyester forming the sheath, an aromatic dicarboxylic acid such as 3,3′-diphenyldicarboxylic acid, an aliphatic dicarboxylic acid such as succinic acid, etc., as long as the effects of the present invention are not impaired. Aliphatic such as diethylene glycol, 1,4-butanediol, 1,4-cyclohexanediol, alicyclic diol, P-hydroxybenzoic acid and the like may be copolymerized.
また、本発明の効果を損なわない範囲内で、酸化チタン、ヒンダードフェノール系化合物等の酸化防止剤、その他顔料、添加剤等が配合されていてもよい。 Moreover, antioxidants, such as a titanium oxide and a hindered phenol type compound, other pigments, an additive, etc. may be mix | blended within the range which does not impair the effect of this invention.
本発明のポリ乳酸複合繊維におけるポリ乳酸としては以下のものが挙げられる。
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を用いることができる。
The following are mentioned as polylactic acid in the polylactic acid composite fiber of this invention.
Poly D-lactic acid, poly L-lactic acid, poly DL-lactic acid which is a copolymer of poly D-lactic acid and poly L-lactic acid, a mixture of poly D-lactic acid and poly L-lactic acid (stereo complex), poly D -Copolymer of lactic acid and hydroxycarboxylic acid, copolymer of poly L-lactic acid and hydroxycarboxylic acid, copolymer of poly D-lactic acid or poly L-lactic acid, aliphatic dicarboxylic acid and aliphatic diol, Alternatively, a blend of these can be used.
そして、ポリ乳酸は、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150℃以上であることが好ましい。 The polylactic acid is one in which L-lactic acid and D-lactic acid are used alone or in combination as described above, and among them, the melting point is preferably 150 ° C. or higher.
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。 The melting point of L-lactic acid and D-lactic acid, which are homopolymers of polylactic acid, is about 180 ° C., but in the case of a copolymer of D-lactic acid and L-lactic acid, the proportion of any component is about 10 mol%. Then, the melting point is about 130 ° C.
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、90/10以上のものが好ましく、中でも95/5以上、さらには97/3以上とすることが好ましい。 Therefore, as polylactic acid, L / D or D / which is the content ratio (molar ratio) of L-lactic acid and D-lactic acid indicated by the content ratio of L-lactic acid or D-lactic acid when polymerizing using lactide as a raw material. L is preferably 90/10 or more, more preferably 95/5 or more, and even more preferably 97/3 or more.
また、ポリ乳酸の中でも、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)は、融点が200〜230℃と高く、布帛にした後の高温染色やアイロン加工も可能となり、特に好ましい。 Among polylactic acids, the mixture of poly D-lactic acid and poly L-lactic acid (stereo complex) as described above has a high melting point of 200-230 ° C, and can be dyed at high temperatures and ironed after being made into a fabric. It is particularly preferable.
そして、本発明のポリ乳酸複合繊維は、共重合ポリエステルを鞘部にポリ乳酸を芯部に配した芯鞘型の複合繊維であって、同心円型のものであっても偏心型のものであってもよい。 The polylactic acid composite fiber of the present invention is a core-sheath type composite fiber in which a copolymer polyester is disposed in the sheath part and polylactic acid is disposed in the core part, and the fiber is concentric or eccentric. May be.
複合繊維中のポリ乳酸の含有量であるが、化石資源の使用量を極力少なくし、環境に配慮するという観点からポリ乳酸を20〜80質量%含有させることが好ましく、中でも30〜60質量%とすることが好ましい。ポリ乳酸の量が20質量%未満となると、繊維中の植物由来原料の量が減少しすぎるため好ましくない。一方、ポリ乳酸の量が80質量%を超えると、繊維中に占めるポリ乳酸の量が多くなりすぎるため、糸条の初期強度が低くくなり、高温雰囲気下での強度低下が大きくなる。 Although it is the content of polylactic acid in the composite fiber, it is preferable to contain 20 to 80% by mass of polylactic acid from the viewpoint of minimizing the amount of fossil resources used and considering the environment. It is preferable that When the amount of polylactic acid is less than 20% by mass, the amount of plant-derived raw material in the fiber is excessively decreased, which is not preferable. On the other hand, when the amount of polylactic acid exceeds 80% by mass, the amount of polylactic acid in the fiber is excessively increased, so that the initial strength of the yarn is lowered and the strength is greatly reduced under a high temperature atmosphere.
本発明のポリ乳酸複合繊維は、上記のような複合形態とし、特定の共重合成分を用いた共重合ポリエステルを用いることにより、高温下であっても優れた強度を有する。 The polylactic acid composite fiber of the present invention has excellent strength even at high temperatures by using a composite form as described above and using a copolymer polyester using a specific copolymer component.
具体的には、120℃雰囲気下で測定した強度が、20℃雰囲気下で測定した強度の40%以上であり、中でも45%以上、さらには50%以上であることが好ましい。 Specifically, the strength measured in a 120 ° C. atmosphere is 40% or more of the strength measured in a 20 ° C. atmosphere, preferably 45% or more, and more preferably 50% or more.
ポリ乳酸複合繊維の強度は、オリエンテック社製引っ張り試験機にて、糸長20mmとし、引っ張り試験機のサンプル把持部を囲うように設置された恒温層内の温度を20℃として強度を測定する。その後恒温層内の温度を120℃とした後、強度を測定する。なお、測定時には、恒温層内の温度が20℃又は120℃となった後、サンプルを1分間保持した後測定するものとする。測定した強度より、以下の式を用いて強度保持率を算出する。
強度保持率(%)=〔(120℃での強度)/(20℃での強度)〕×100
The strength of the polylactic acid composite fiber is measured by using a tensile tester manufactured by Orientec Co., Ltd. with a yarn length of 20 mm, and the temperature in the thermostatic layer installed so as to surround the sample gripping part of the tensile tester is 20 ° C. . Thereafter, the temperature in the constant temperature layer is set to 120 ° C., and then the strength is measured. At the time of measurement, after the temperature in the constant temperature layer reaches 20 ° C. or 120 ° C., the sample is measured after being held for 1 minute. From the measured strength, the strength retention is calculated using the following formula.
Strength retention (%) = [(strength at 120 ° C.) / (Strength at 20 ° C.)] × 100
本発明のポリ乳酸複合繊維は、鞘部に共重合ポリエステルを用いることにより、高温下での強度保持率を高くすることができ、40%以上とすることが必要である。40%未満であると、衣料用途であれば洗濯時やアイロンを掛けた際に、また、産業資材用途では、高温高湿化に曝されている間に、強度の低下が大きくなり、繊維が切断したり、品位が悪くなる。強度保持率を40%以上とすることで、実用に耐えうる布帛や繊維製品を得ることができる。なお、通常のポリ乳酸のみからなる繊維では、高温下での強度保持率は20%以下となる。 The polylactic acid composite fiber of the present invention can increase the strength retention at high temperatures by using a copolymer polyester for the sheath, and needs to be 40% or more. When it is less than 40%, when it is used for clothing, when it is washed or ironed, and when it is used for industrial material, the strength decreases greatly while it is exposed to high temperature and high humidity, and the fiber becomes Cutting or poor quality. By setting the strength retention rate to 40% or more, it is possible to obtain a fabric or fiber product that can withstand practical use. In addition, in the fiber which consists only of normal polylactic acid, the intensity | strength retention rate under high temperature will be 20% or less.
さらに、本発明のポリ乳酸複合繊維においては、鞘部の共重合ポリエステルのカルボキシル末端基を25グラム等量/トン以下とすることが好ましい。カルボキシル末端基が25グラム等量/トン以下の樹脂を用いることで、高温高湿化に曝された場合に、鞘部ポリエステル樹脂の加水分解が抑制され、その結果、繊維の強度を十分に保持でき、強度保持率を向上させることができる。 Furthermore, in the polylactic acid composite fiber of the present invention, it is preferable that the carboxyl terminal group of the copolyester of the sheath is 25 gram equivalent / ton or less. By using a resin having a carboxyl end group of 25 grams equivalent / ton or less, hydrolysis of the sheath polyester resin is suppressed when exposed to high temperature and humidity, and as a result, sufficient strength of the fiber is retained. And strength retention can be improved.
なお、カルボキシル末端基を25グラム等量/トン以下とする手法については、末端封鎖剤の添加、固相重合法や溶融重合法の最適化などが挙げられる。 In addition, about the technique which makes a carboxyl terminal group 25 gram equivalent / ton or less, the addition of a terminal blocker, the optimization of a solid phase polymerization method or a melt polymerization method etc. are mentioned.
次に、本発明のポリ乳酸複合繊維の製造方法について説明する。
本発明のポリ乳酸複合繊維は、通常の複合紡糸装置を用いて複合紡糸し、2000m/分以上の高速紡糸により、半未延伸糸として捲き取る方法、あるいは2000m/分以上の高速紡糸又は、2000m/分未満の低速紡糸で溶融紡糸し、一旦捲き取った糸条を別工程にて延伸熱処理する方法、あるいは一旦、捲き取ることなく、続けて延伸する直接紡糸延伸法により得ることができ、いずれの方法で製造されたものでもよい。
Next, the manufacturing method of the polylactic acid composite fiber of this invention is demonstrated.
The polylactic acid conjugate fiber of the present invention is a method in which a composite spinning is carried out using a usual composite spinning device, and is spun off as a semi-undrawn yarn by high-speed spinning at 2000 m / min or higher, or high-speed spinning at 2000 m / min or higher, or 2000 m Can be obtained by a method of melt spinning with a low speed spinning of less than / minute and then drawing and heat-treating the yarn once in a separate process, or by a direct spinning and drawing method in which the yarn is continuously drawn without being drawn once. It may be manufactured by the method described above.
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。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)極限粘度
フェノールと四塩化エタンの質量比5/5の混合物を溶媒とし、20℃で測定した。
(2)強度、強度保持率
前記した方法に従って測定、算出した。
(3)カルボキシル末端基量
鞘成分の共重合ポリエステル0.1gをベンジルアルコール10mlに溶解し、この溶液にクロロホルム10mlを加えた後、1/10規定の水酸化カリウムベンジルアルコール溶液で滴定して求めた。
(4)染色性
得られた糸を筒編して下記条件で染色した。実施例1で得られたポリ乳酸複合繊維を筒編みして染色したものと、芯部を形成するポリ乳酸のみからなる糸(ポリ乳酸糸)を筒編みして染色したものと、染色性を目視で比較し、以下の3段階で評価した。
○:実施例1で得られたポリ乳酸複合繊維と同等もしくはそれ以上
△:実施例1で得られたポリ乳酸複合繊維よりやや淡染
×:ポリ乳酸糸とほぼ同等
染色条件は、Terasil NevyBlue SGL (ハ゛イエル社製原糸用染料)の2.0%omf 浴比1:50の染液を用いて99℃で60分間、常法により染色した。
(5)耐光性
(4)の染色性評価で使用した筒編み地を使用し、光源にカーボンアークを用い、63℃×20時間の条件で光源を照射した際の色調を比較し、色調の変化を目視で比較し、以下の3段階で評価した。
○:実施例1で得られたポリ乳酸複合繊維と同等もしくはそれ以上
△:実施例1で得られたポリ乳酸複合繊維より劣る
×:ポリ乳酸糸とほぼ同等
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. In addition, the measuring method and evaluation method of each physical property value in an Example are as follows.
(1) Intrinsic viscosity The mixture was measured at 20 ° C using a mixture of phenol and ethane tetrachloride in a mass ratio of 5/5 as a solvent.
(2) Strength and strength retention rate Measured and calculated according to the method described above.
(3) Amount of carboxyl end groups 0.1 g of copolymer polyester of sheath component was dissolved in 10 ml of benzyl alcohol, 10 ml of chloroform was added to this solution, and then titrated with 1/10 N potassium hydroxide benzyl alcohol solution. .
(4) Dyeability The obtained yarn was knitted in a cylinder and dyed under the following conditions. The one obtained by knitting and dyeing the polylactic acid composite fiber obtained in Example 1, the one obtained by knitting and dyeing the yarn (polylactic acid yarn) consisting only of polylactic acid forming the core, and the dyeability. The results were compared visually and evaluated in the following three stages.
○: Equivalent to or higher than the polylactic acid composite fiber obtained in Example 1 Δ: Slightly dyed slightly from the polylactic acid composite fiber obtained in Example 1 ×: Almost equivalent to polylactic acid yarn Dyeing conditions were Terasil NevyBlue SGL Dyeing was carried out by a conventional method at 99 ° C. for 60 minutes using a dyeing solution of 2.0% omf (Bayer dye for raw yarn) at a bath ratio of 1:50.
(5) Light resistance Using the tubular knitted fabric used in the dyeability evaluation of (4), using a carbon arc as the light source, comparing the color tone when the light source is irradiated under the condition of 63 ° C. × 20 hours, The changes were compared visually and evaluated in the following three stages.
○: Equivalent to or higher than the polylactic acid composite fiber obtained in Example 1 Δ: Inferior to the polylactic acid composite fiber obtained in Example 1 ×: Almost equivalent to the polylactic acid yarn
実施例1
鞘成分として、5−ナトリウムスルホイソフタル酸を1.5モル%共重合した極限粘度0.58 の共重合ポリエステルを用い、芯成分として、L−乳酸とD−乳酸の含有比であるL/Dが98.8/1.2であり、融点170℃であるポリ乳酸を用いた。
これらを複合紡糸装置に供給し、芯鞘質量比率(芯:鞘)を40:60として溶融紡糸を行った。紡糸口金には、孔径0.4mmの紡糸孔24個が穿設され芯鞘形状に複合される紡糸口金を使用した。紡出したフィラメントを空気流により冷却し、オイリング装置を通過せしめて0.5質量%の付着量となるように油剤を付与した。続いて、集束ガイドで集束し、交絡付与後、紡糸速度3500m/分のローラで引き取り、捲取機にて捲き取り122dtex/24fの半未延伸糸を得た。
得られた半未延伸糸を、延伸速度667m/分、延伸倍率1.5倍、延伸温度90℃、熱セット温度150℃にて延伸を行い84dtex/24fのポリ乳酸複合繊維を得た。
Example 1
A copolyester having an intrinsic viscosity of 0.58 copolymerized with 1.5 mol% of 5-sodium sulfoisophthalic acid was used as the sheath component, and L / D, which is the content ratio of L-lactic acid and D-lactic acid, was 98.8 / 1.2 as the core component. Polylactic acid having a melting point of 170 ° C. was used.
These were supplied to a composite spinning apparatus, and melt spinning was performed at a core-sheath mass ratio (core: sheath) of 40:60. As the spinneret, a spinneret was used in which 24 spinning holes having a hole diameter of 0.4 mm were drilled and combined into a core-sheath shape. The spun filament was cooled by an air flow, passed through an oiling device, and an oil agent was applied so as to obtain an adhesion amount of 0.5% by mass. Subsequently, the yarn was converged with a converging guide, entangled, and taken up with a roller with a spinning speed of 3500 m / min. A semi-undrawn yarn of 122 dtex / 24 f was obtained with a take-up machine.
The obtained semi-undrawn yarn was drawn at a drawing speed of 667 m / min, a draw ratio of 1.5 times, a drawing temperature of 90 ° C., and a heat setting temperature of 150 ° C. to obtain 84 dtex / 24 f polylactic acid composite fiber.
実施例2〜3、比較例1
芯鞘質量比率を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様に行い、ポリ乳酸複合繊維を得た。
Examples 2-3 and Comparative Example 1
Except having changed the core-sheath mass ratio as shown in Table 1, it carried out similarly to Example 1 and obtained the polylactic acid composite fiber.
実施例4〜8、比較例2〜3
鞘成分の共重合ポリエステルの共重合成分の種類や共重合量を表1に示すように種々変更した以外は、実施例1と同様に行い、ポリ乳酸複合繊維を得た。
Examples 4-8, Comparative Examples 2-3
A polylactic acid composite fiber was obtained in the same manner as in Example 1 except that the type and amount of copolymerization of the copolyester of the sheath component were variously changed as shown in Table 1.
実施例1〜8、比較例1〜3で得られたポリ乳酸複合繊維の特性値と評価結果を表1に示す。 Table 1 shows the characteristic values and evaluation results of the polylactic acid composite fibers obtained in Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 3.
表1から明らかなように、実施例1〜8で得られた繊維は、高温雰囲気下での強度が高く、強度保持率も高く、染色性、耐光性ともに優れるものであった。
一方、比較例1の繊維は、芯部の割合が多かったため、比較例2、3の繊維は鞘部の共重合ポリエステル中の共重合成分の量が多すぎたため、高温雰囲気下での強度が低く、強度保持率も低いものであった。
As is clear from Table 1, the fibers obtained in Examples 1 to 8 had high strength under a high temperature atmosphere, high strength retention, and excellent dyeability and light resistance.
On the other hand, since the fiber of Comparative Example 1 had a large proportion of the core portion, the fibers of Comparative Examples 2 and 3 had too much amount of the copolymer component in the copolymer polyester of the sheath portion, so that the strength in a high-temperature atmosphere was high. It was low and the strength retention was low.
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