[发明专利]聚乳酸纤维及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及包含聚乳酸的具有实用的强度、耐热性、低热收缩性的 纤维及其制造方法。另外，本发明还涉及包含该纤维的纤维制品。

背景技术

近年来，为了保护地球环境，能够在自然环境下分解的生物降解性 聚合物备受关注，在世界范围内进行了广泛研究。作为生物降解性聚合 物，已知有聚羟基丁酸酯、聚己内酯、脂肪族聚酯、聚乳酸。这些物质 能够进行熔融成型，作为通用聚合物也备受期待。其中，由于作为聚乳 酸原料的乳酸或丙交酯可以由天然物制备，因此并不仅仅是作为生物降 解性聚合物进行了研究，而且还正在研究作为考虑了地球环境的通用聚 合物的使用。聚乳酸虽然透明性高且韧性强，但在水的存在下容易被水 解，废弃后分解而不会污染环境，因此作为环境负荷小的通用聚合物备 受期待。

聚乳酸的熔点处于150～170℃的范围，作为衣料用纤维使用时，能 够进行熨烫的温度仅限于低温。另外，作为产业用纤维使用时，还存在 不适合暴露在制造温度为150℃左右的高温下的橡胶材料或树脂涂布布 帛(樹脂コ一ト布巾)等问题。

另一方面，已知通过将仅由L-乳酸单元构成的聚L-乳酸(以下有时 简称为PLLA)和仅由D-乳酸单元构成的聚D-乳酸(以下有时简称为 PDLA)以溶液或熔融状态进行混合，可形成立构复合(stereocomplex) 聚乳酸(非专利文献1)。已知所述立构复合聚乳酸与PLLA或PDLA 相比，熔点高且显示高结晶性。对于使用了立构复合聚乳酸的纤维也进 行了各种研究。

例如，在专利文献1中，公开了对含有等摩尔量的聚L-乳酸和聚 D-乳酸的组合物进行熔融纺丝而得到的立构复合聚乳酸纤维，但其耐热 性并不充分，对于实用而言，其耐热性并不够。

另外，在非专利文献2中，记载了通过熔融纺丝来获得立构复合聚 乳酸纤维的技术。在该文献中，记载了通过对未拉伸丝进行热处理而获 得立构复合纤维的方法，所述未拉伸丝是对聚L-乳酸和聚D-乳酸的掺 混物进行熔融纺丝而得到的，但在热处理时，纤维内部的分子取向发生 缓和，得到的纤维的强度停留在2.3cN/dTex。

所述以往的立构复合物的形成方法中，对非晶性未拉伸丝进行拉 伸、热处理，所述非晶性未拉伸丝是对聚L-乳酸和聚D-乳酸的掺混物 进行纺丝而得到的。即，现有技术的主流是基于下面的理念，在高于聚 L-乳酸单晶(单独结晶)或聚D-乳酸单晶的熔点的温度下对立体络合物 实施热处理，所述理念为：为了使立体络合物充分生长，在聚L-乳酸单 晶或聚D-乳酸单晶的熔点以上的温度下进行热处理是有效的。确实，对 于生成立构复合物而言，所述高温热处理是有效的，但是，在高温下进 行热处理时，丝发生部分熔融，存在丝变粗硬或者强度变低等问题。

针对上述问题，在专利文献2中提出了在纺丝线上由聚乳酸的熔融 体直接形成立构复合物的方法。例如，提出了通过下述方法来改善丝的 部分熔融的技术，所述方法为：在纺丝速度4000米/分钟的高速下进行 纺丝，得到利用广角X射线衍射法(XRD)测定得到的立构化率为10～ 35％的结晶化未拉伸丝，再对该未拉伸丝进行1.4～2.3倍的拉伸。但是， 为了实施上述方法，3000米/分钟左右的纺丝速度是不够的，仍然存在 需要用来以5000米/分钟以上的纺丝速度进行纺丝的特殊的纺丝设备等 产业实施所必须要克服的问题。该提案中的耐热性的评价如下：对纤维 的编织圆筒坯布进行170℃的熨烫，观察针织物的破损、粗硬化这样的 明显变化，但未对衣料用纤维的衣料绉纱进行任何研究，对于耐热性的 研究也不充分。因此，现在仍未完成由立构化率为0％的未拉伸丝来制 造具有高立构化率且强度和耐热收缩性均优良的纤维的技术。

另外，在专利文献3中提出了一种具有200℃的耐热性的纤维，其 是将在纺丝拉伸≥50、牵引速度≥300米/分钟下进行熔融纺丝而得到的 未拉伸丝进行卷绕，然后进行拉伸，或者不进行卷绕而直接进行2.8倍 的拉伸，然后在120～180℃进行热处理，从而具有聚乳酸结晶和190℃ 以上的立构复合物结晶的2个峰。

另一方面，在专利文献4中提出了如下的技术：在能够形成立构复 合物的聚乳酸中含有作为结晶成核剂的磷酸酯金属盐，由此来提高成型 品的耐热性和耐冲击性。

专利文献1：日本特开昭63-241024号公报

专利文献2：日本特开2003-293220号公报