JP3441402B2

JP3441402B2 - ポリ乳酸繊維を含有する混紡糸

Info

Publication number: JP3441402B2
Application number: JP17241299A
Authority: JP
Inventors: 徹二口; 健杉田
Original assignee: カネボウ株式会社; カネボウ繊維株式会社
Priority date: 1998-06-25
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2003-09-02
Anticipated expiration: 2019-06-18
Also published as: JP2000080531A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は生分解性繊維と天然
繊維から構成した混紡糸に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、多くの化学繊維・合成繊維が生産
され、天然繊維と共にそれぞれの繊維特性に合わせて種
々の分野に使用されてきたが、その繊維特性は特定の用
途においては所望の要件を充足しておらず、これらの繊
維を混紡・混繊、あるいは交撚・交織し、新たな特性を
付与して、それらの用途に応じてきた。

【０００３】綿，絹（絹紡用）、羊毛の如き天然繊維
と、合成繊維のカットファイバーやフィラメントを紡績
過程中で混ぜ合わせ、加撚して混紡糸を製造する手段も
またその一例であり、その製造方法も既に各種のものが
知られている。

【０００４】ところが、近年環境保護の立場から各種の
家庭用繊維製品、特に衣料品の再利用が叫ばれると共
に、再利用不可能な製品では微生物の働きによって完全
に分解する生分解性素材の利用や、焼却時に大気汚染の
少ない素材の利用が社会的に要望されている。

【０００５】この様なことをさらに具体的に説明する
と、一般に、再利用不可能な繊維製品の廃棄方法として
は埋め立てや焼却処分が利用される。混紡用素材のう
ち、天然繊維は、自然環境下、土中等の微生物により徐
々に分解して最終的には消失する。また焼却も容易であ
るので、使用後の放置や焼却においても大気汚染や環境
破壊の心配はない。

【０００６】しかし、従来使用されている混紡用合繊素
材であるナイロン，ポリエステル，アクリル等の繊維は
微生物で分解されず、またこの様な素材は化学的にも安
定しているので合繊綿の部分が長期間にわたって土中に
そのままいつまでも残り、その結果環境上の問題を引き
起こしている。さらに、これらの合繊綿部分を焼却処理
した際は、燃焼時の発熱量が高いため焼却炉の寿命を短
くするばかりでなく、ポリアクリロニトリル系合繊素材
の場合にはシアンガスの様な有害ガスを発生する恐れも
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この様に、現在使用さ
れている混紡糸において構成素材の一方に合繊素材を使
用した場合は、使用後の破棄処分時に環境保護上の各種
の支障を生じている。

【０００８】本発明は従来の混紡糸が有する上記問題点
を解消し、含有する合繊素材が本来保有する性能を損な
わず、しかも廃棄時には土中や活性汚泥中、コンポスト
中にて比較的短時間のうちに分解し、また焼却時には有
害ガスを発生させず、さらには燃焼熱がセルロース並に
低く高温ガスの発生を抑制することのできる新規な混紡
糸を提供しようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は次の構成を備えている。すなわち、第一番
目の発明は、生分解性繊維と、綿，絹，羊毛等の天然繊
維からなる混紡糸であって、生分解性繊維として引張強
度２．０ｇ／ｄ以上、切断伸度１００％以下、光学純度
９８％以上のポリ乳酸繊維のステープル・ファイバーを
用いたことを特徴とする構成であり、また第二番目の発
明は、生分解性繊維と、綿，絹，羊毛等の天然繊維から
なる混紡糸であって、生分解性繊維として引張強度２．
０ｇ／ｄ以上、切断伸度１００％以下、光学純度９８％
以上のポリ乳酸繊維フィラメントを用いたことを特徴と
する構成である。そして、第三番目の発明は、上記第一
番目及び第二番目の発明において、ポリ乳酸繊維の混合
率を２０重量％以上、８０重量％未満としたことを特徴
とする構成である。

【００１０】

【発明の実施の形態】糸として使用可能な生分解性繊維
としては、本出願人が先に特開平７−３０５２２７号公
報等で開示したポリヒドロキシブチレート（以下ＰＨＢ
と記す）、ポリカプロラクトン（以下ＰＣＬと記す）、
ボリ乳酸等の溶融形成可能なポリマーから得られた繊維
が挙げられる。

【００１１】前記ＰＨＢは、同公報記載の通り、製造コ
ストが高過ぎるだけでなく、微生物による生合成のため
にポリマーの採取や精製に多大のエネルギーを要し、且
つ分子量や結晶性を制御することが困難なために成型の
困難さや成型品の物性制御上に難点があり、工業的に安
価に用途に応じた性能、成型性を与えることが難しい。
又、ＰＣＬは融点が６０℃と低すぎるために使用中のク
リープが大きく、製品の形態安定性の維持に欠けたり使
用温度により強度が極端に低下する等事実上重大な問題
点を有している。

【００１２】これに対して、ポリ乳酸は比較的コストが
安く、融点も１７８℃で十分な耐熱性を有する熱可塑性
樹脂であり、前述の如く、溶融成型可能で且つ製造上も
比較的低コストであるので、本発明の生分解性繊維用と
して最も適切なポリマーである。

【００１３】本発明に使用するポリ乳酸の光学純度（以
下、ＯＰと略称する）は、９８％以上である。ＯＰが９
８％に至らないとポリマーの結晶性が低く、又結晶化速
度も遅いために、繊維製造の際に糸切れが生じやすく操
業性の低下や得られた繊維の結晶性を低下させるために
繊維の強度が低く、熱安定性がなく、又染色性の変化等
の製造工程での問題や使用時の問題がある。又織編地の
製造に必須である熟セット性が不良となり、押込加熟ギ
ア法による加工糸等ができない等の問題がある。

【００１４】ＯＰが９０％以土では、結晶が良好で上述
の問題が少ない。特にＯＰが９８％以上では繊維の結晶
性に特に優れ、繊維製造時の問題も少なく、且つ得られ
た繊維の強度や耐熟性及び熱セット性も極めて良好であ
る。

【００１５】一般にボリ乳酸は光学異性体となるＬ−
体、Ｄ−体乳酸の混合したポリマー（広い意味での共重
合物）であり、それらの比率でポリ乳酸の光学純度が決
まる。自然界の生物の体は殆どＬ−体化合物からなり、
従ってＬ−体よりなるポリマーや化合物を分解する酵素
は豊富に存在している。しかし、Ｄ−体は自然界には殆
ど存在せず、Ｄ−体を多く含むボリマーや化合物は自然
界で分解されにくい。従って、本発明のボリ乳酸繊維も
Ｌ−乳酸の含有率が高いポリＬ−乳酸の方が好ましい。

【００１６】従って、ポリ乳酸繊維の組成ではＤ−体の
比率が増加するに従い、生分解性が低下していく。こう
いった意味でも、ＯＰは高い方が好ましい。

【００１７】ポリ乳酸繊維は、ポリ乳酸を溶融紡糸や溶
液紡糸して製造するが、溶融紡糸が生産効率や製品の多
様性、製造における環境へ及ぼす負荷が小さいという点
で好ましい。

【００１８】溶融紡糸は、ポリ乳酸樹脂を融点以上に加
熱・溶融させ、微小な孔を有する紡糸口金から空中に吐
出・冷却させ繊維とする。吐出・冷却した繊維は、次の
工程へ行く為に、巻き取られるが、長繊維では、その巻
き取り速度は、コンベンショナル紡糸と呼ばれる巻き取
り速度略２，０００ｍ／分以下の方法、ＰＯＹ（Partia
lly 0riented Yarn）法と呼ばれる巻き取り速度略５，
５００ｍ／分以下の方法、ＨＯＹ（Highly 0riented Ya
rn）法と呼ばれる巻き取り速度略５，５００ｍ／分以上
の方法、或いは紡糸後同じ装置にて直ちに延伸を行うＳ
ＰＤ（Spin Draw）法等が採用できる。又、短繊維で
は、長繊維に比べて圧倒的に多数のノズルから押し出す
為に、巻き取り速度は長繊維より遅くなるのがふつうで
あり、通常２，０００ｍ／分以下にて行われる。特に、
１，５００ｍ／以下で行われるのが最も一般的なことで
ある。

【００１９】尚、前記過程の延伸倍率は紡糸速度と目的
とするステーブル・ファイバーの要求性能により異なる
が、２．０ｇ／ｄ以上の引張強度と１００％以下の切断
伸虔とを有する繊維が得られるように設定する必要があ
る。引張強度が２．０ｇ／ｄ未満であると加工工程でト
ラブルが発生し、又最終製品の強度不足で実用上トラブ
ルが発生したりして好ましくない。又切断伸度が１００
％を越えると梳綿作用が不良となり実用に供することが
困難となる。

【００２０】ポリ乳酸繊維と混紡する天然繊維として
は、綿繊維、絹紡用の絹繊維、羊毛繊維等を用いる。前
記綿、絹、羊毛の各繊維は夫々固有の繊度と繊維長を備
えるステープル・ファイバーからなっており、これらの
各繊維と混紡するポリ乳酸繊維は、前記の長繊維にあっ
ては溶融紡糸し次いで延伸した後、これを機械的に所定
長に切断したステープル・ファイバーの形で用いる。又
直接短繊維に形成したポリ乳酸繊維においては、これを
カット後又はそのまま混紡に用いる。

【００２１】一般に異種の繊維を混紡する際、得られる
混紡糸の均斉度を高くしたい場合は、繊度及び繊維長を
混紡相手に最も近いものにすることが最適とされる。例
えば、綿繊維を混紡対象とする場合、ポリエステルステ
ープルは従来、繊度１．０〜１．５ｄ、繊維長３０〜５
０ｍｍの範囲のものを多用しており、本発明のポリ乳酸
繊維においても、この様な目的の際は、繊度を１．０〜
１．５ｄ、繊維長を３０〜５０ｍｍとするのが好適であ
る。同様に、羊毛とポリ乳酸繊維の両者を用いた梳毛紡
績の場合、ポリ乳酸繊維の繊度は１．０〜３．０ｄ、繊
維長は７０〜９０ｍｍとするのが好適であり、又紡毛紡
績の場合、ポリ乳酸繊維の繊度は３．０〜７．０ｄ、繊
維長は３０〜５０ｍｍとするのが好適である。

【００２２】又ポリ乳酸繊維の繊度設定と共に、その収
縮率（例えば熱収縮率）を適宜設定することにより得ら
れる混紡糸の膨らみを加減することが出来る。例えば、
太繊度の繊維の収縮率を大きくし細繊度の繊維の収縮率
を低く設定することにより混紡糸の膨らみを太きくする
ことが出来る。

【００２３】本発明の混紡糸に用いるポリ乳酸繊維は、
通常の○断面繊維や扁平断面繊維、△断面繊維、中空断
面繊維（○、△）、Ｕ字断面繊維等の非円形断面繊維
等、いずれの繊維断面も使用できる。着用感等を考慮す
ると単純な○断面繊維よりも、扁平断面繊維、△断面繊
維やＵ断面繊維等の異形断面繊維を混合したものが好ま
しい。風合いやふくらみ感等の改善の為には、異形断面
繊維をポリ乳酸繊維中に重量比１０％程度以上、好まし
くは２０％以上、更に好ましくは３０％以上混合する。
又、ボリ乳酸繊維は紡糸延伸後、所定長に切断されたス
トレート繊維に限らず、スタッフイング法、押込加熱ギ
ヤ法又は高速エアー噴射押込法等により捲縮を付与した
後、２０〜１００ｍｍの長さに切断したカットファイバ
ーも使用し得る。

【００２４】前記構成からなるポリ乳酸繊維と天然繊維
とは一連の紡績工程中で混ぜ合わせる。混綿方式として
は、梳綿過程以前の原綿状態で混綿する原綿方式と、両
繊維を夫々個別の梳綿機に仕掛けた後、スライバー状態
で混綿するスライバー方式と、両繊維を夫々個別の粗糸
に形成した後、精紡機で両者を複合する粗糸方式等が考
えられる。綿紡績、梳毛紡績においては均斉度の点から
スライバー状態で混ぜ合わせることが好ましく、紡毛紡
績の場合は、原毛の状態で混ぜ合わせることか好まし
い。

【００２５】前述の通り、一般に混紡糸は構成する夫々
の繊維の長所と短所を補って新たな繊維特性を得ようと
するものであるが、一つの繊維の特色をそれを含む混紡
糸に付与するためにはその繊維を少なくとも２０％（重
量比）入れる必要がある。従ってポリ乳酸繊維と天然繊
維の混紡においては、いずれかの混紡量が２０％（重量
比）末満となると、他方の繊維の特徴に埋没させること
となるので、本発明においても、ポリ乳酸繊維の混合率
を２０％以上８０％未満（いずれも重量比）にすること
が好ましい。

【００２６】上記の如く構成された本発明のポリ乳酸繊
維と天然繊維は、公知の綿糸紡績工程（１インチ紡）、
梳毛紡績工程（２，２．５，３インチ紡）、紡毛紡績工
程、或いは絹糸紡績工程等の何れかを経由し、該工程中
の所定部で両繊維が混ぜ合わされ、混紡された紡績糸と
なって精紡機より送り出される。かかる本発明の紡績糸
は、単糸のまま、又は撚糸されて、製織，製編の上、種
々の用途に使用される。

【００２７】以上、ポリ乳酸繊維を所定長に切断してス
テープル・ファイバーの形態とし、天然繊維と混紡する
実施形態を詳述したが、第二の発明の如く、ポリ乳酸繊
維を切断せず、フィラメントの状態で天然繊維と複合紡
績糸を製造することも可能である。

【００２８】具体的には、精紡工程において、（１）紡
績装置のドラフトパートに供給され、フロントローラを
出た直後の天然繊維の粗糸を開繊状態にしておき、この
上にドラフトパートに供給せず、フロントローラのみを
通過せしめたポリ乳酸繊維フィラメント糸を重ね合わせ
て合撚する方法によって得られるコアヤーンタイプ、
（２）紡績装置のドラフトパートに供給され、フロント
ローラを出た直後の天然繊維の粗糸を両側に配置させ、
ドラフトパートに供給せず、フロントローラのみを通過
せしめたポリ乳酸繊維フィラメント糸を中央に配置し、
合撚して得られるサイロフィルタイプ、（３）また、天
然繊維紡績糸とポリ乳酸繊維フィラメントとを合撚して
得られるカバーリングタイプ，撚糸タイプ等が例示され
る。なお、上記の「サイロフィル」は、Wool Developme
nt International Limited社の登録商標である。

【００２９】本発明の紡績糸を用いた織編物の使用後の
廃棄は、埋立処理の場合はポリ乳酸繊維と天然繊維の両
者が共に生分解性に優れているので自然消滅することが
可能であり、又焼却処理の際はポリ乳酸繊維の燃焼熱が
３，４００〜３，５００ｃａｌ／ｇと新聞紙と同程度で
あり、天然繊維も動植物製で比較的低温燃焼が可能であ
るので、炉を傷めず有毒ガスを発生する事もなく簡単に
焼却処分が出来る。いずれの方法をとっても環境破壊を
生ずることなく容易に実施出来る。

【００３０】

【実施例】以下実施例により本発明を更に具体的に説明
する。尚、本実施例において「％」とあるのはことわり
のない限り「重量％」を意味する。相対粘度：ηｒｅｌ
は、フェトル／テトラクロロエタン＝６／４（重二比）
の混合溶剤中２０℃で常法により求めた。融点（Ｔｍ）
は理学電気社製示差走査計（以下ＤＳＣと記す）の吸熱
ビークのビーク値より求めた。

【００３１】Ｌ−乳酸の含有率が９９．４％、ηｒｅｌ
（相対粘度）＝３．１、重量平均分子量が１２０，００
０、融点が１７５℃である生分解性組成物のボリ乳酸を
２３０℃で溶融し、孔径０．２ｍｍ、孔数４８個を有す
る紡糸ノズルより空中に押し出し、公知の方式にて紡糸
をして１．５ｄのポリ乳酸繊維フィラメントを得た後、
該ポリ乳酸繊維フィラメントを３８ｍｍの繊維長に切断
してポリ乳酸繊維ステーブル・ファイバーを得た。該ス
テーブル・ファイバーの強度は４．０ｇ／ｄ、伸度は３
５％、弾性率は５２０ｋｇ／ｍｍ²であった。

【００３２】上記ポリ乳酸繊維ステープル・ファイバー
のみからなる梳綿機揚りのスライバーと、これと単位長
さ当り同重量の綿繊維のみからなる梳綿機揚りのスライ
バーを、同時に、同一練条機に供給してスライバー混合
し、ポリ乳酸繊維の含有率５０％の混紡スライバーとな
し、更にこれへダブリングとドラフトを施して均斉化し
た後、粗紡機にて単位重量０．５ｇ／ｍ、撚数０．８回
／インチの粗糸を形成した。

【００３３】次いで、上記粗糸を精紡機に供給し、ドラ
フト率３５倍と撚数２３回／インチを施して紡出し、ポ
リ乳酸繊維の含有率５０％の４０番手（英式綿番手）紡
績糸を得た。この混紡糸を経緯の両方に用い、常法によ
りボリ乳酸繊維／綿混の平織物１を製造した。

【００３４】又、上記のポリ乳酸繊維フィラメントを７
６ｍｍの繊維長に切断してステープル・ファイバーと
し、該ポリ乳酸繊維ステーブル・ファイバーのみからな
る梳綿機揚りのスライバーと、これと単位長さあたり同
重量の羊毛繊維のみからなるトッブとの両者をミキシン
グで混紡し、ロービングを製造した。次いで、これを精
紡機にシングルロービングの形で供給し、２０倍のドラ
フトと６６０回／メートルの撚を付与して梳毛単糸を得
た。

【００３５】その後、上記梳毛単糸を２本合糸し、６９
０回／メートルの撚を付与して紡出し、ポリ乳酸繊維の
含有率５０％の４０番手紡績糸を得た。この紡績糸を経
緯の両方に用い、常法によりポリ乳酸繊維／羊毛混の平
織物２を製造した。

【００３６】さらに、図１に示される様な装置を用い
て、綿粗糸（１）をバックローラ（２）とミドルローラ
（３）とフロントローラ（４）からなる精紡機のドラフ
トゾーン（５）に通過せしめると同時に、上記平織物１
の際に用いたポリ乳酸繊維を切断せず７５ｄ／２４ｆの
ポリ乳酸繊維フィラメント（６）としてフロントローラ
（４）の直前から供給せしめ、次いで合撚することによ
り、芯部がポリ乳酸繊維フィラメント（６）で、鞘部が
綿糸であるコアヤーンを得た。このとき、芯（ポリ乳酸
繊維フィラメント）が２８重量％、鞘（綿糸）７８重量
％であった。このコアヤーンを経緯の両方に用い、常法
によりボリ乳酸繊維／綿混の平織物３を製造した。

【００３７】得られた平繊物１，平織物２，平織物３
は、これらに含有されているポリ乳酸繊維の比重が１．
２７と、他繊維（ポリエステル１．３８，綿１．５４）
に比べて小さいことから軽量であり、又上記ポリ乳酸繊
維の強力は３．８〜５．５ｇ／ｄと、ナイロン，ポリエ
ステルと同等であるが、同繊維のヤング率は４００〜６
００ｋｇ／ｍｍ²と、ポリエステルの１，２００ｋｇ／
ｍｍ²より小さく、かつナイロンの３００ｋｇ／ｍｍ²と
略同程度で、ナイロン並みのドレーブ性を備えており、
肌触りに優れ、又ボリューム感のあるものであった。こ
れらの平織物を用いて製造した衣服は、使用後の破棄処
分の際に、埋め立て，焼却の何れの処分も容易であり、
環境保護上好適なものであった。

【００３８】

【発明の効果】本発明のポリ乳酸繊維を含有する混紡糸
は、冒頭記載の合繊素材が本来保有する耐洗濯性等の基
本性能を備えると共に、衣服等に使用した場合、使用後
の埋立処理、焼却処理の何れであっても環境に適合した
処置をすることが可能となり、従来の合繊綿混入紡績糸
が有する冒頭記載の欠点を完全に解消することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】コアヤーン製造方法の説明図である。

【符号の説明】１粗糸２バックローラ３ミドルローラ４フロントローラ５ドラフトゾーン６ポリ乳酸繊維フィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−111566（ＪＰ，Ａ) 特開平７−118922（ＪＰ，Ａ) 特開平８−283392（ＪＰ，Ａ) 特開平10−102337（ＪＰ，Ａ) 特開平９−324329（ＪＰ，Ａ) 特開平９−209222（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D02G 3/00 - 3/04 D01F 6/62

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】生分解性繊維と、綿，絹，羊毛等の天然
繊維からなる混紡糸であって、生分解性繊維として引張
強度２．０ｇ／ｄ以上、切断伸度１００％以下、光学純
度９８％以上のポリ乳酸繊維のステープル・ファイバー
を用いたことを特徴とする生分解性を含有する紡績糸。
【請求項２】生分解性繊維と、綿，絹，羊毛等の天然
繊維からなる複合紡績糸であって、生分解性繊維として
引張強度２．０ｇ／ｄ以上、切断伸度１００％以下、光
学純度９８％以上のポリ乳酸繊維フィラメントを用いた
ことを特徴とする生分解性を含有する複合紡績糸。
【請求項３】ポリ乳酸繊維の混合率が、２０重量％以
上、８０重量％未満であることを特徴とする請求項１又
は２に記載の生分解性を含有する紡績糸。