JP4087025B2 - セルロース系繊維／ポリ乳酸繊維混紡糸の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セルロース系繊維とポリ乳酸繊維とを用いた混紡糸に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、多くの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），羊毛等の天然繊維と、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求められている。
【０００５】
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し、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。
【０００７】
さらに、これらの合繊繊維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。
【０００８】
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おり、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が開発されてきた。
【０００９】
例えば、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等が知られているが、製造コストの高価なＰＨＢや融点の低いＰＣＬ（融点６０℃）に比べ、ポリ乳酸の場合、製造コストが安価で、１７５℃と比較的高い融点を持つため、繊維形成性ポリマーとして最も適切であると考えられている。しかしながら、ポリ乳酸繊維をセルロース系繊維と混紡する際、物性値の違い等により、均質な紡績糸を安定して製造することが困難であった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたものであって、均質なセルロース系繊維／ポリ乳酸繊維混紡糸を、安定して製造する方法の提供を目的とするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は、セルロース系繊維とポリ乳酸繊維とを用いてＮ_S番手（英式綿番手）の精紡糸を紡出するにあたり、撚係数Ｋ_Rで粗紡したＮ_R番手の混紡粗糸を用いて精紡することを特徴とする混紡糸の製造方法によって解決される（粗糸撚係数Ｋ_Rは下記式（１）、粗糸番手Ｎ_Rは下記式（２）を満足するものとする）。
【００１３】
1.72 − 9Ｎ_S ^-0.8 ≦ Ｋ_R ≦ 1.84 − 14Ｎ_S ^-1.0 ・・・式（１）
0.028Ｎ_S − 0.09 ≦ Ｎ_R ≦ 0.032Ｎ_S − 0.08 ・・・式（２）
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の混紡糸には、上述の様にセルロース系繊維とポリ乳酸繊維を用いるものであり、上記セルロース系繊維としては、綿，レーヨン，テンセル（コートルズ・ファイバーズ・ホールディングス・リミテッド社の登録商標）等が、使用できる。
【００１５】
また、上述の様に、生分解性を有する合成繊維としては、特開平７−３０５２２７号公報等で開示されるポリヒドロキシブチレート（ＰＨＢ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、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が、上記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。
【００１６】
さらに、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。
【００１７】
これに対して、ポリ乳酸は比較的原料コストが安く、融点も１７５℃で十分な耐熱性を有する熱可塑性樹脂であって、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、本発明の混紡糸用として最も適切なポリマーである。
【００１８】
通常、綿紡績は、大きく、混打綿→梳綿→練篠→粗紡→精紡といった工程に分けられるが、本発明の混紡糸を製造するにあたっては、（１）混打綿工程でセルロース系繊維とポリ乳酸繊維の原綿塊を混ぜ合わせた後、梳綿工程，練篠工程に供給してスライバーとする方法、（２）セルロース系繊維とポリ乳酸繊維をそれぞれ単独で混打綿及び梳綿工程に供給せしめた後、練篠工程で両者を混ぜ合わせてスライバーとする方法、の二通りが可能である。
【００１９】
この様にして、練篠工程を経て得た混紡スライバーを、続いて粗紡工程に供給して粗糸を紡出するものであるが、このときの粗糸の撚数及び番手を、下記式（１）及び式（２）を満足するように設定する（番手は英式綿番手）。
【００２０】
1.72 − 9Ｎ_S ^-0.8 ≦ Ｋ_R ≦ 1.84 − 14Ｎ_S ^-1.0 ・・・式（１）
0.028Ｎ_S − 0.09 ≦ Ｎ_R ≦ 0.032Ｎ_S − 0.08 ・・・式（２）
【００２１】
また、粗糸の撚数Ｔ_Rは、下記式（３）より算出されるため、求められる精紡糸番手と粗糸の番手，撚数，撚係数は下記表１の様になる。なお、下表には精紡糸番手が１０〜１５０番手の場合のみ記す。
Ｔ_R ＝ Ｋ_R×Ｎ_R ^1/2 ・・・式（３）
【００２２】
【表１】

【００２３】
粗糸の撚係数が上記式（１）で定義される範囲より小さい場合、各単繊維の引っ掛かりが弱いため糸切れが発生しやすくなり、また逆に大きい場合、応力が局所的に集中しやすくなり、糸の均質性を損なうという問題があるため、粗糸の撚係数は上記式（１）の範囲が好適である。また、精紡工程におけるドラフト率を３５〜４５倍とした場合において、粗糸撚係数が式（１）の範囲である場合に好ましい粗糸番手は式（２）の様になるのである。
【００２４】
そして、上記の様にして得た粗糸を精紡工程に供給し、３５〜４５倍にドラフトして撚りをかけることにより、Ｎ_S番手の所望の精紡糸が得られるのである。
【００２５】
【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。
【００２６】
重量平均分子量１２０，０００、融点が１７５℃である生分解性組成物のポリ乳酸を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て紡糸し、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３５％、弾性率は５２０ｋｇ／ｍｍ²であった。
【００２７】
そして、該ポリ乳酸繊維ステーブル・ファイバー５０％と平均繊維長３８ｍｍの綿５０％からなる原綿塊を混打綿工程に供給してラップ状態に形成せしめた後、梳綿工程（カーディング）にてカードスライバーとし、さらに該カードスライバー８本を練篠機に供給し、さらに一旦練篠工程を経たスライバー８本を再度練篠機に供給して併合数６４（＝８×８）のスライバーとした。
【００２８】
続いて、上記のセルロース系繊維及びポリ乳酸繊維混スライバーを用い、異なる条件で粗紡を行った。
【００２９】
まず、上記の混紡スライバーを用いて、式（１）及び式（２）共に満足する粗紡条件；撚係数１．２６、１．０４番手の粗糸を紡出し（撚数Ｔ_R＝１．２９ｔｐｉ）、これを粗糸Ａとした。
【００３０】
次に、上記と同様の混紡スライバーを用いて、式（１）は満足するが式（２）を満足しない条件；撚係数１．２６で、１．３番手の粗糸（粗糸番手＞0.032×40−0.08）を紡出し（撚数Ｔ_R＝１．４４ｔｐｉ）、これを粗糸Ｂとした。
【００３１】
また、上記と同様の混紡スライバーを用いて、式（２）は満足するが式（１）を満足しない条件；撚係数１．２０（粗糸撚係数＜1.72−9×40^-0.8）で１．０４番手の粗糸を紡出し（撚数Ｔ_R＝１．２２ｔｐｉ）、これを粗糸Ｃとした。
【００３２】
続いて、上記粗糸Ａ，粗糸Ｂ及び粗糸Ｃを用い、それぞれドラフト率４０倍、撚数２４ｔｐｉで精紡し、４０番手の精紡糸Ａ，精紡糸Ｂ及び精紡糸Ｃを得た。このとき、粗糸Ｃを精紡機に供給し運転する際、粗糸の糸切れが頻繁に発生し、操業性に著しい支障を来した。
【００３３】
次に、上記の精紡糸Ａ及び精紡糸Ｂ（何れも４０番手）を使い、それぞれの精紡糸１００％からなる経１３０本／インチ、緯７０本／インチの平織物；布帛Ａ及び布帛Ｂを製織したところ、布帛Ｂは糸（精紡糸Ｂ）の太さにムラがあり、生地の薄いところやネップ等の不良箇所が観察された。なお、精紡糸Ｃは、上述の様に糸切れが多発し、十分な品質の製品が得られなかったので、布帛Ｃを製織することができなかった。
【００３４】
以下、それぞれの製品について、精紡時の操業性、並びに精紡糸及び布帛の外観の状態を表２として示す。
【００３５】
【表２】

【００３６】
【発明の効果】
以上の説明の様に、本発明の紡績方法によれば、セルロース系繊維とポリ乳酸繊維を用いて、高品質且つ均質な混紡糸を、安定して供給することが可能になるという効果を奏するのである。

Claims (1)

1. セルロース系繊維とポリ乳酸繊維とを用いてＮ_S番手（英式綿番手）の精紡糸を紡出するにあたり、撚係数Ｋ_Rで粗紡したＮ_R番手の混紡粗糸を用いて精紡することを特徴とする混紡糸の製造方法（粗糸撚係数Ｋ_Rは下記式（１）、粗糸番手Ｎ_Rは下記式（２）を満足するものとする）。
   1.72 − 9Ｎ_S ^-0.8 ≦ Ｋ_R ≦ 1.84 − 14Ｎ_S ^-1.0 ・・・式（１）
   0.028Ｎ_S − 0.09 ≦ Ｎ_R ≦ 0.032Ｎ_S − 0.08 ・・・式（２）