JP4765724B2 - Aliphatic polyester staple fiber - Google Patents
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Description
本発明は、耐加水分解性に優れ、かつ熱圧成形後の耐久性に優れる脂肪族ポリエステルステープルファイバーに関する。 The present invention relates to an aliphatic polyester staple fiber having excellent hydrolysis resistance and excellent durability after hot-press molding.
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(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート等に代表されるポリエステルは、機械的特性、及び化学的特性に優れており、それぞれのポリエステルの特性に応じて、例えば衣料用や産業資材用の繊維に使用されている。代表的なポリエステルである芳香族ジカルボン酸とアルキレングリコールを主構成成分とする芳香族ポリエステルは、例えばPETの場合には、テレフタル酸もしくはテレフタル酸ジメチルとエチレングリコールとのエステル化もしくはエステル交換によってビス(2−ヒドロキシエチル)テレフタレートを製造し、これを高温、真空下で触媒を用いて重縮合する重縮合法等により、工業的に製造されている。一方、脂肪族ポリエステルに含まれるポリ乳酸は、ラクチドの開環重合や乳酸の直接重合などにより製造されている。 Polyesters typified by polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), polylactic acid, polycaprolactone, polybutylene succinate, etc. are excellent in mechanical properties and chemical properties. Depending on the characteristics of each polyester, they are used for clothing and industrial materials, for example. In the case of PET, for example, in the case of PET, an aromatic polyester having aromatic dicarboxylic acid and alkylene glycol as main components as a typical polyester is bis ((esterification) by esterification or transesterification of terephthalic acid or dimethyl terephthalate with ethylene glycol. 2-hydroxyethyl) terephthalate is produced and industrially produced by a polycondensation method in which this is polycondensed using a catalyst at a high temperature under vacuum. On the other hand, polylactic acid contained in aliphatic polyester is produced by ring-opening polymerization of lactide or direct polymerization of lactic acid.
このうち、脂肪族ポリエステルについては芳香族ポリエステルと比較して機械的強度や熱的な特性は劣るものの、バイオマス原料であることや、透明性、柔軟性に優れるなど芳香族ポリエステルにはない特徴があり、現在さまざまな分野で用途開発が進行している。 Among these, aliphatic polyesters have poor mechanical strength and thermal properties compared to aromatic polyesters, but are not raw materials such as biomass raw materials, transparency and flexibility. Yes, application development is progressing in various fields.
しかしながら、脂肪族ポリエステルは一般に加水分解速度が速く、容易に分子量が低下してしまうため、成形品の力学強度を保つことが困難であった。特に、温度と湿度が高い条件ではその傾向が顕著であり、実用化に際しての障害になっていた。特に繊維の分野では比表面積が他の成形品に比較して一般に大きいため、上記の加水分解を受けやすい。 However, aliphatic polyesters generally have a high hydrolysis rate and easily decrease in molecular weight, so that it is difficult to maintain the mechanical strength of the molded product. In particular, the tendency is remarkable under conditions of high temperature and humidity, which has been an obstacle to practical use. In particular, in the field of fibers, the specific surface area is generally larger than that of other molded products, and therefore, the fiber is easily subjected to hydrolysis.
そこで脂肪族ポリエステルのCOOH末端やアルコール末端を別の化合物で置換して、その加水分解を抑制する技術が、例えば特許文献1に記載されている。該文献記載の技術は末端封鎖剤としてカルボジイミド化合物やエポキシ化合物を用いることが記載されている。しかしながら、これらのエポキシ化合物では耐久性の向上効果がわずかであり、溶融成形した繊維を再度溶融成形することで更に分子量が低下し、耐久性が低下するという問題は認識されておらず、かつ解決されていなかった。 Therefore, for example, Patent Document 1 discloses a technique for substituting the COOH terminal or alcohol terminal of an aliphatic polyester with another compound to suppress hydrolysis. The technique described in this document describes that a carbodiimide compound or an epoxy compound is used as a terminal blocking agent. However, these epoxy compounds have only a slight effect on improving durability, and the problem that the molecular weight is further reduced and the durability is lowered by melt-molding the melt-formed fiber again is not recognized and solved. Was not.
一方、そのような問題の少ない化合物として特許文献2に挙げられる方法が記載されている。特許文献2に記載の化合物は3官能性であることから溶融成形の際に増粘することで低延伸倍率でもガスバリア性が向上することが記載されている。しかし、特許文献2はフィルムに関するものであり、繊維については検討がされていない。
本発明は、耐加水分解性、結晶化特性を飛躍的に向上し、また熱処理後に更に分子量が増大して最終成形物の耐久性を向上できる脂肪族ポリエステルステープルファイバーを提供することを目的とするものである。 An object of the present invention is to provide an aliphatic polyester staple fiber that can drastically improve hydrolysis resistance and crystallization characteristics, and further increase the molecular weight after heat treatment to improve the durability of the final molded product. Is.
すなわち、本発明は、脂肪族ポリエステルと、平均粒径D50が5μm以下であるタルクと、3官能以上のエポキシ化合物から構成され、前記脂肪族ポリエステルと3官能以上のエポキシ化合物が少なくとも一部反応しており、前記脂肪族ポリエステルのCOOH末端基濃度が1〜20当量/tであり、熱圧成形に用いられる脂肪族ポリエステルステープルファイバーであって、ステープルファイバー試料5gを220℃の加熱プレス(プレス圧5MPa)にて5分間のプレス処理を行い、プレスフィルムとする熱圧成形を施したときの熱圧成形後の成形体から抽出した脂肪族ポリエステルの重量平均分子量が、成形前のステープルファイバーに比較して増大することを特徴とする脂肪族ポリエステルステープルファイバーである。 That is, the present invention is composed of an aliphatic polyester, talc having an average particle size D 50 of 5 μm or less, and a trifunctional or higher functional epoxy compound, and the aliphatic polyester and the trifunctional or higher functional epoxy compound are at least partially reacted. and has the COOH terminal group concentration of the aliphatic polyester is from 1 to 20 Ri eq / t der, an aliphatic polyester staple fibers that are used in thermal molding, heat pressing of 220 ° C. the staple fiber sample 5g The weight average molecular weight of the aliphatic polyester extracted from the molded article after hot pressing when the pressing process is performed for 5 minutes at a pressing pressure of 5 MPa to form a press film is the staple before molding. It is an aliphatic polyester staple fiber characterized by an increase compared to the fiber.
本発明で使用する脂肪族ポリエステルは、飽和ジカルボン酸とジオールとの重縮合により得られるもの、またはヒドロキシカルボン酸を重縮合したものが好適に用いられる。これら重縮合により得られる脂肪族ポリエステルの例として、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリ(3−ヒドロキシブチレート)、ポリ(3−ヒドロキシブチレート・3−ヒドロキシバリレート)共重合体、ポリカプロラクトン、ポリピバロラクトン、あるいはエチレングリコール、1,4−ブタンジオールなどのグリコールとコハク酸、アジピン酸などのジカルボン酸よりなるポリエステルなどが挙げられる。 As the aliphatic polyester used in the present invention, those obtained by polycondensation of saturated dicarboxylic acid and diol, or those obtained by polycondensation of hydroxycarboxylic acid are preferably used. Examples of aliphatic polyesters obtained by polycondensation include polylactic acid, polyglycolic acid, poly (3-hydroxybutyrate), poly (3-hydroxybutyrate-3hydroxyvalerate) copolymer, polycaprolactone, Polypivalolactone, or a polyester composed of glycol such as ethylene glycol or 1,4-butanediol and dicarboxylic acid such as succinic acid or adipic acid may be used.
これら脂肪族ポリエステルは芳香族ポリエステルと比較して加水分解が早いデメリットがあるものの、その原料を天然物由来とし易いこと、また芳香族ポリエステルと比較して透明性、柔軟性に優れている。また、これら脂肪族ポリエステルのうちポリ乳酸は力学的特性や耐熱性の面で他の脂肪族ポリエステルよりも更に優れており、特に好適に用いられる。 Although these aliphatic polyesters have the disadvantage that they are hydrolyzed faster than aromatic polyesters, the raw materials are easily derived from natural products, and are excellent in transparency and flexibility as compared with aromatic polyesters. Of these aliphatic polyesters, polylactic acid is further superior to other aliphatic polyesters in terms of mechanical properties and heat resistance, and is particularly preferably used.
また、本発明で特に好適に用いられるポリ乳酸は、L−乳酸を主体とするものとD−乳酸を主体とするものの2種類が知られているが、本発明においてはどちらを主体としたポリ乳酸を用いても良い。ポリ乳酸中の乳酸の光学純度が97%以上であれば、樹脂の融点を高くすることができ、耐熱性に優れるため好ましい。一般にポリ乳酸は、光学純度が低下すると結晶性が低下するために、得られた成形物は概して耐熱性が低下してしまい、実用的な成形物を得られない。このことから光学純度98%以上のポリ乳酸が好適に用いられる。ポリマー1分子中の光学純度が上記値を満たしている場合、例えばL−乳酸を主体とするポリマーとD−乳酸を主体とするポリマーを溶融混合したポリ乳酸を用いることもできる。この場合には、L−乳酸を主体としたポリ乳酸分子鎖とD−乳酸を主体としたポリ乳酸分子鎖がステレオコンプレックス結晶を形成し、該結晶はホモポリマーと比較して更に高融点となることから、本発明のステープルファイバーや、更にはこれから製造される最終成形物にした場合の耐熱性に優れるため好ましい。 In addition, two types of polylactic acid that are particularly preferably used in the present invention are known, one mainly composed of L-lactic acid and one mainly composed of D-lactic acid. Lactic acid may be used. If the optical purity of lactic acid in polylactic acid is 97% or more, the melting point of the resin can be increased and the heat resistance is excellent, which is preferable. In general, polylactic acid decreases in crystallinity when the optical purity is lowered. Therefore, the obtained molded product generally has a reduced heat resistance, and a practical molded product cannot be obtained. For this reason, polylactic acid having an optical purity of 98% or more is preferably used. When the optical purity in one polymer molecule satisfies the above value, for example, polylactic acid obtained by melt-mixing a polymer mainly composed of L-lactic acid and a polymer mainly composed of D-lactic acid can be used. In this case, the polylactic acid molecular chain mainly composed of L-lactic acid and the polylactic acid molecular chain mainly composed of D-lactic acid form a stereocomplex crystal, and the crystal has a higher melting point than the homopolymer. In view of this, the staple fiber of the present invention and, further, the final molded product produced therefrom is preferable because of its excellent heat resistance.
またポリ乳酸の重量平均分子量は8万以上であることが、耐熱性、成形性の観点から好ましい。重量平均分子量を8万以上とすることで、得られる成形物の力学特性が向上し、耐久性に優れたものを得られるばかりでなく、溶融時の流動性や結晶化特性も好ましい範囲とすることが可能となり、本発明のステープルファイバーを得る際にも安定した生産が可能になる。このことから重量平均分子量は8万〜40万の範囲であるとより好ましく、10万〜25万の範囲が最も好ましい。 The weight average molecular weight of polylactic acid is preferably 80,000 or more from the viewpoints of heat resistance and moldability. By setting the weight average molecular weight to 80,000 or more, not only the mechanical properties of the resulting molded article are improved and a product having excellent durability can be obtained, but also the fluidity and crystallization characteristics at the time of melting are in a preferable range. Therefore, stable production is possible even when the staple fiber of the present invention is obtained. For this reason, the weight average molecular weight is more preferably in the range of 80,000 to 400,000, and most preferably in the range of 100,000 to 250,000.
本発明で特に好適に用いられるポリ乳酸中に含まれる未反応のモノマー、オリゴマーの量は、0.01〜0.3重量%の範囲であることが好ましい。未反応のモノマー、オリゴマーは溶融成形中にブリードしてきて装置を汚染してしまったり、本発明のエポキシ化合物と反応してエポキシ化合物の活性を低下させてしまうが、ごく僅かの量が存在すると、所謂可塑剤として作用し、成形性を向上させることができる。このことからモノマー、オリゴマーの量は0.01〜0.2重量%の範囲であると好ましく、0.01〜0.15重量%の範囲がより好ましい。 The amount of unreacted monomers and oligomers contained in the polylactic acid particularly preferably used in the present invention is preferably in the range of 0.01 to 0.3% by weight. Unreacted monomers and oligomers may bleed during melt molding and contaminate the device, or react with the epoxy compound of the present invention to reduce the activity of the epoxy compound, but if there is a very small amount, It acts as a so-called plasticizer and can improve moldability. Therefore, the amount of the monomer and oligomer is preferably in the range of 0.01 to 0.2% by weight, and more preferably in the range of 0.01 to 0.15% by weight.
また、本発明において用いられる脂肪族ポリエステルに対して、その特性を変化させない範囲で他の改質剤、添加剤や他のポリマーを含有することもできる。これら改質剤、添加剤や他のポリマーは重合時に添加しても良いし、先に混練したマスターペレットの形態としても良いし、直接脂肪族ポリエステルペレットと混合して溶融成形しても良い。更に、本発明の脂肪族ポリエステルは、その特性を変化させない範囲で他のモノマーを共重合させることもできる。共重合成分としてはジカルボン酸やジオール、ヒドロキシカルボン酸及びこれらの変性体などが挙げられる。これらの共重合成分の含有量は特に限定されるものではないが、脂肪族ポリエステルに対して40モル%を超えない範囲で共重合を行うと基質となる脂肪族ポリエステルの特性を大幅に変化させずに改質効果を得られるため好適である。 The aliphatic polyester used in the present invention may contain other modifiers, additives and other polymers as long as the characteristics are not changed. These modifiers, additives and other polymers may be added at the time of polymerization, may be in the form of master pellets previously kneaded, or may be directly mixed with aliphatic polyester pellets and melt molded. Furthermore, the aliphatic polyester of the present invention can be copolymerized with other monomers as long as the characteristics are not changed. Examples of the copolymer component include dicarboxylic acid, diol, hydroxycarboxylic acid, and modified products thereof. The content of these copolymerization components is not particularly limited, but if the copolymerization is carried out in a range not exceeding 40 mol% with respect to the aliphatic polyester, the characteristics of the aliphatic polyester as a substrate are significantly changed. Therefore, the modification effect is preferable.
また、本発明のファイバーにおいては、3官能以上のエポキシ化合物を含有させ、さらに3官能以上のエポキシ化合物を脂肪族ポリエステルの少なくとも一部に反応させること、望ましくは脂肪族ポリエステルの末端の少なくとも一部に反応させることが重要である。上記3官能以上のエポキシ化合物は、化合物1分子中にエポキシ基を3個以上有するものである。化合物1分子に対してエポキシ基を3個以上とする理由としては、脂肪族ポリエステルと溶融混練を行い、ステープルファイバーを得た際に一部が脂肪族ポリエステルと反応し、また、再度溶融成形を行う際に残存したエポキシ基が更に脂肪族ポリエステルと反応することで分子量が増大し、最終成形物の耐久性を飛躍的に向上させることが可能となる。また、脂肪族ポリエステルに添加する物質をエポキシ化合物とすることで、他の末端反応性物質、例えばカルボジイミド化合物と比較して反応速度が遅いため、ステープルファイバー製造の際に脂肪族ポリエステルの分子量が極端に大きくなることがないため、ステープルファイバーを容易に得ることが可能となるほか、エポキシ基全てが脂肪族ポリエステルと反応した構造となりにくく、脂肪族ポリエステルステープルファイバー中に未反応のエポキシ基が残存した構造とすることが容易となる。また、前記の脂肪族ポリエステルにエポキシ化合物が少なくとも一部反応した構造とするため、本発明のステープルファイバーは溶融紡糸により製造されることが好ましく、溶融紡糸における脂肪族ポリエステルの溶融滞留時間を2〜40分とすることが好適である。溶融滞留時間を2分以上とすることで、脂肪族ポリエステルとエポキシ化合物を反応させ、両者が少なくとも一部反応した構造を形成することが可能となる。また、溶融滞留時間を40分以下とすることで、脂肪族ポリエステルそのものの熱分解を抑制でき、品質に優れたステープルファイバーを得ることが可能になることから好適である。これらのことから溶融滞留時間を3〜30分の範囲とすることがより好適である。 Further, in the fiber of the present invention, a trifunctional or higher functional epoxy compound is contained, and the trifunctional or higher functional epoxy compound is allowed to react with at least a part of the aliphatic polyester, preferably at least a part of the end of the aliphatic polyester. It is important to make it react. The trifunctional or higher functional epoxy compound has three or more epoxy groups in one molecule of the compound. The reason for having 3 or more epoxy groups per molecule of the compound is that melt-kneading with an aliphatic polyester, part of the compound reacts with the aliphatic polyester when a staple fiber is obtained, and melt molding is performed again. When the epoxy group remaining during the reaction further reacts with the aliphatic polyester, the molecular weight increases, and the durability of the final molded product can be drastically improved. In addition, by using an epoxy compound as a material to be added to the aliphatic polyester, the reaction rate is lower than that of other terminal reactive materials such as carbodiimide compounds. In addition to being able to easily obtain staple fibers, it is difficult to form a structure in which all epoxy groups react with aliphatic polyester, and unreacted epoxy groups remain in aliphatic polyester staple fibers. It becomes easy to make a structure. Further, in order to have a structure in which the epoxy compound is reacted at least partially with the aliphatic polyester, the staple fiber of the present invention is preferably produced by melt spinning, and the melt residence time of the aliphatic polyester in melt spinning is 2 to 2. 40 minutes is preferred. By setting the melt residence time to 2 minutes or longer, the aliphatic polyester and the epoxy compound can be reacted to form a structure in which both are at least partially reacted. Moreover, it is preferable that the melt residence time be 40 minutes or less because the thermal decomposition of the aliphatic polyester itself can be suppressed and a staple fiber having excellent quality can be obtained. For these reasons, it is more preferable to set the melt residence time in the range of 3 to 30 minutes.
また、本発明の3官能以上のエポキシ化合物は、グリシジルオキシカルボニル基またはN−(グリシジル)アミド基を1分子内に少なくとも1個持つことを特徴とする。好ましくは、下記式(I)または(II)の構造を1分子内に少なくとも1個持つことが好適である。 The trifunctional or higher functional epoxy compound of the present invention is characterized by having at least one glycidyloxycarbonyl group or N- (glycidyl) amide group in one molecule. Preferably, it is preferable to have at least one structure of the following formula (I) or (II) in one molecule.
(式中、R1は飽和結合・不飽和結合・置換基を含む炭化水素骨格を持つ官能基または炭素以外の共有結合性の原子を含む飽和結合・不飽和結合・置換基を含む官能基を示す。またR2は飽和結合・不飽和結合・置換基を含む炭化水素骨格を持つ官能基または炭素以外の共有結合性の原子を含む飽和結合・不飽和結合・置換基を含む官能基を示し、R1との環構造を形成しているものも含む。また式中1〜3はグリシジル基の反応性の説明のため便宜的に付したものである。) (In the formula, R1 represents a functional group having a hydrocarbon skeleton containing a saturated bond / unsaturated bond / substituent or a functional group containing a saturated bond / unsaturated bond / substituent containing a covalent bond atom other than carbon. R2 represents a functional group having a hydrocarbon skeleton containing a saturated bond / unsaturated bond / substituent or a functional group containing a saturated bond / unsaturated bond / substituent containing a covalent bond atom other than carbon, and R1 In the formula, 1 to 3 are attached for the sake of explanation of the reactivity of the glycidyl group.)
上記式(I)または(II)の構造を持つエポキシ化合物は特異的に反応性が高いことがわかった。この原因については定かではないが、以下のように考えている。カルボニル基の酸素は電子密度が高く、これが主にグリシジル基の式中1の炭素にアタックする形を取り、その結果エポキシ環が開いた擬似的な6員環構造を取り得る。すなわち、エポキシ環の開環に要するエネルギーが、該擬似的な6員環構造を持たない化合物と比較して低く済むため、特異的に反応性が高かったものと考えられる。このことから、本発明は3官能以上のエポキシ化合物として上記式(I)または(II)の構造を1分子内に少なくとも1個持つ化合物を用いることが好適である。 It was found that the epoxy compound having the structure of the above formula (I) or (II) has a particularly high reactivity. The cause of this is not clear, but it is thought as follows. The oxygen of the carbonyl group has a high electron density, and this mainly takes the form of attacking 1 carbon in the formula of the glycidyl group. As a result, it can take a pseudo 6-membered ring structure in which the epoxy ring is opened. That is, it is considered that the energy required for ring opening of the epoxy ring is lower than that of the compound not having the pseudo 6-membered ring structure, and thus the reactivity is specifically high. Therefore, in the present invention, it is preferable to use a compound having at least one structure of the above formula (I) or (II) in one molecule as a tri- or higher functional epoxy compound.
また、該擬似的な6員環構造を取り得る化合物の具体例として、式(I)の化合物は、7,8−ジメチル−1,7,8,14−テトラデカンテトラカルボン酸テトラキス(オキシラニルメチル)、7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3,4−ジカルボン酸ジグリシジル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]エチレン、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,3−プロパンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,4−ブタンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,5−ペンタンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,6−ヘキサンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,7−ヘプタンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,8−オクタンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,9−ノナンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,10−デカンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,11−ウンデカンジイル、ビス[2−(グリシジルオキシカルボニル)−4,5−エポキシ−1−シクロヘキサンカルボン酸]1,12−ドデカンジイル、4−シクロヘキセン−1,2−ジカルボン酸ビス(オキシラン−2−イルメチル)、4,4−ビス[4−(2,3−エポキシプロパン−1−イルオキシ)フェニル]ペンタン酸2,3−エポキシプロパン−1−イル、4,4−ビス[4−(2,3−エポキシプロパン−1−イルオキシ)フェニル]ペンタン酸2,3−エポキシプロパン−1−イルやこれらの変性体などが挙げられる。上記式(II)の化合物としては、トリ(メチルグリシジル)イソシアヌレート、トリグリシジルイソシアヌレートやこれらの変性体などが挙げられる。このほか、式(I)の構造を持つ化合物として、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ノルボルナ−2,5−ジエン−2,3−ジカルボン酸2−メチル3−グリシジル、2−フェニルノルボルナ−2,5−ジエン−3−カルボン酸グリシジル、2−(ピペリジノカルボニル)ノルボルナ−2,5−ジエン−3−カルボン酸グリシジル、2−(ジプロピルカルバモイル)ノルボルナ−2,5−ジエン−3−カルボン酸グリシジル、2−メチレンブタン酸(2−エチルオキシラン−2−イル)メチル、3−ペンテン酸グリシジル、4−ペンテン酸グリシジル、5−ヘキセン酸グリシジル、6−ヘプテン酸グリシジル、7−オクテン酸グリシジル、8−ノネン酸グリシジルやこれらの変性体を少なくとも1種含む単量体を用いた重合体などが挙げられる。 Moreover, as a specific example of the compound which can take this pseudo 6-membered ring structure, the compound of Formula (I) is 7,8-dimethyl-1,7,8,14-tetradecane tetracarboxylic acid tetrakis (oxiranyl). Methyl), 7-oxabicyclo [4.1.0] heptane-3,4-dicarboxylate diglycidyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] ethylene, bis [ 2- (Glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,3-propanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1 , 4-Butanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid 1,5-pentanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,6-hexanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy -1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,7-heptanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,8-octanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) ) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,9-nonanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,10-decanediyl, bis [ 2- (Glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohe Suncarboxylic acid] 1,11-undecanediyl, bis [2- (glycidyloxycarbonyl) -4,5-epoxy-1-cyclohexanecarboxylic acid] 1,12-dodecanediyl, 4-cyclohexene-1,2-dicarboxylic acid bis (Oxiran-2-ylmethyl), 4,4-bis [4- (2,3-epoxypropan-1-yloxy) phenyl] pentanoic acid 2,3-epoxypropan-1-yl, 4,4-bis [4 -(2,3-epoxypropan-1-yloxy) phenyl] pentanoic acid 2,3-epoxypropan-1-yl and modified products thereof. Examples of the compound of the above formula (II) include tri (methylglycidyl) isocyanurate, triglycidyl isocyanurate and modified products thereof. Other compounds having the structure of formula (I) include glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, norborna-2,5-diene-2,3-dicarboxylate, 2-methyl-3-glycidyl, and 2-phenylnorborna-2. , 5-Diene-3-carboxylate glycidyl, 2- (piperidinocarbonyl) norborna-2,5-diene-3-carboxylate glycidyl, 2- (dipropylcarbamoyl) norborna-2,5-diene-3- Glycidyl carboxylate, methyl 2-methylenebutanoate (2-ethyloxiran-2-yl), glycidyl 3-pentenoate, glycidyl 4-pentenoate, glycidyl 5-hexenoate, glycidyl 6-heptenoate, glycidyl 7-octenoate , A polymer using a monomer containing at least one glycidyl 8-nonenate and a modified product thereof Etc., and the like.
本発明の3官能以上のエポキシ化合物として上記のうち単量体を用いる場合には、耐熱性やエポキシ指数による反応効率を考慮した場合、7,8−ジメチル−1,7,8,14−テトラデカンテトラカルボン酸テトラキス(オキシラニルメチル)、7−オキサビシクロ[4.1.0]ヘプタン−3,4−ジカルボン酸ジグリシジル、トリグリシジルイソシアヌレートが好ましく、更に反応性が高く取り扱い性に優れることから、単量体としてトリグリシジルイソシアヌレートを用いると特に好適である。トリグリシジルイソシアヌレートは融点が約100℃の粉体であり、取り扱いが容易であるほか、本発明の脂肪族ポリエステルと溶融混合した際にトリグリシジルイソシアヌレートが溶融することで、脂肪族ポリエステル中に3官能以上のエポキシ化合物が微分散した構造とすることができ、樹脂の溶融粘度や分子量の斑を低減でき、本発明のステープルファイバーを安定して製造することが可能となる。更には、化合物自体の結晶性に優れることから、特に本発明の脂肪族ポリエステルステープルファイバーを用いた溶融成形品の製造に際して、エポキシ化合物の飛散による発煙を抑制することが可能となることから好適である。また、式(II)の構造を持ち、グリシジル基が結合する窒素の両側にカルボキシル基を持つことから、上記した擬似的な6員環構造を形成しやすく、取り分け反応性が高かったものと推定される。 In the case of using a monomer among the above as the trifunctional or higher functional epoxy compound of the present invention, 7,8-dimethyl-1,7,8,14-tetradecane is considered in consideration of heat resistance and reaction efficiency due to the epoxy index. Tetracarboxylic acid tetrakis (oxiranylmethyl), 7-oxabicyclo [4.1.0] heptane-3,4-dicarboxylic acid diglycidyl, and triglycidyl isocyanurate are preferable, and are more reactive and excellent in handleability. It is particularly preferable to use triglycidyl isocyanurate as a monomer. Triglycidyl isocyanurate is a powder having a melting point of about 100 ° C., and is easy to handle. In addition, triglycidyl isocyanurate melts into the aliphatic polyester when melt-mixed with the aliphatic polyester of the present invention. A structure in which a trifunctional or higher functional epoxy compound is finely dispersed can be obtained, and the melt viscosity and molecular weight unevenness of the resin can be reduced, and the staple fiber of the present invention can be stably produced. Furthermore, since the compound itself is excellent in crystallinity, it is preferable because it is possible to suppress fuming due to scattering of the epoxy compound, particularly in the production of a melt-molded article using the aliphatic polyester staple fiber of the present invention. is there. In addition, since it has the structure of formula (II) and has carboxyl groups on both sides of nitrogen to which glycidyl group is bonded, it is easy to form the above-described pseudo 6-membered ring structure, and it is estimated that the reactivity is particularly high. Is done.
また本発明の3官能以上のエポキシ化合物として上記のうち重合体を用いる場合には、反応性および脂肪族ポリエステルとの相溶性を考え、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジル、ノルボルナ−2,5−ジエン−2,3−ジカルボン酸2−メチル3−グリシジル、2−フェニルノルボルナ−2,5−ジエン−3−カルボン酸グリシジル、2−(ピペリジノカルボニル)ノルボルナ−2,5−ジエン−3−カルボン酸グリシジル、2−(ジプロピルカルバモイル)ノルボルナ−2,5−ジエン−3−カルボン酸グリシジル、2−メチレンブタン酸(2−エチルオキシラン−2−イル)メチル、3−ペンテン酸グリシジル、4−ペンテン酸グリシジル、5−ヘキセン酸グリシジル、6−ヘプテン酸グリシジル、7−オクテン酸グリシジル、8−ノネン酸グリシジルやこれらの変性体のうち、少なくとも1種を反応性の単量体として含有する重合体とすることが好適である。更に、これら化合物のうち、入手が容易でかつ重合が行いやすく、得られた重合体が脂肪族ポリエステルとの相溶性に優れる事から、アクリル酸グリシジル、メタクリル酸グリシジルを反応性の単量体として用いることが好適である。また、脂肪族ポリエステルとの相溶性や反応性を調整する上で、上記反応性の単量体以外の単量体を共重合したものも好適に用いられる。前記共重合成分としては、炭素−炭素2重結合または炭素−炭素3重結合を有し、上記単量体と共重合可能な成分であれば特に制限はないが、例えばエチレン、プロペン、2−ブテン、1,3−ブタジエン、スチレン、o−メチルスチレン、m−メチルスチレン、p−メチルスチレン、2−メチルプロペン、イソプレン、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−へキシル、アクリル酸フェニル、アクリル酸ベンジル、アクリル酸ナフチル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−へキシル、メタクリル酸フェニル、メタクリル酸ベンジル、メタクリル酸ナフチルやこれらの変性体などが挙げられる。 Moreover, when using a polymer among the above as an epoxy compound more than trifunctional of this invention, the reactivity and compatibility with aliphatic polyester are considered, and glycidyl acrylate, glycidyl methacrylate, norborna-2,5-diene is considered. 2-methyl 3-glycidyl 2,3-dicarboxylate, 2-phenylnorborna-2,5-diene-3-glycidyl 2-carboxylate, 2- (piperidinocarbonyl) norborna-2,5-diene-3- Glycidyl carboxylate, 2- (dipropylcarbamoyl) norborna-2,5-diene-3-carboxylate, glycidyl 2-methylenebutanoate (2-ethyloxylan-2-yl) methyl, glycidyl 3-pentenoate, 4- Glycidyl pentenoate, glycidyl 5-hexenoate, glycidyl 6-heptenoate, glycidyl 7-octenoate , 8-nonene acid glycidyl and of these modified products, it is preferable that a polymer containing at least one as a reactive monomer. Furthermore, among these compounds, it is easy to obtain and easy to polymerize, and since the resulting polymer is excellent in compatibility with aliphatic polyester, glycidyl acrylate and glycidyl methacrylate are used as reactive monomers. It is preferable to use it. Moreover, what adjusted the compatibility and reactivity with aliphatic polyester and copolymerized monomers other than the said reactive monomer are used suitably. The copolymer component is not particularly limited as long as it is a component having a carbon-carbon double bond or a carbon-carbon triple bond and copolymerizable with the above monomer. For example, ethylene, propene, 2- Butene, 1,3-butadiene, styrene, o-methylstyrene, m-methylstyrene, p-methylstyrene, 2-methylpropene, isoprene, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, acrylic acid n -Butyl, tert-butyl acrylate, n-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, phenyl acrylate, benzyl acrylate, naphthyl acrylate, methacrylic acid, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, methacryl N-butyl acid, t-butyl methacrylate, n-pentyl methacrylate, methacrylate Hexyl acid n-, phenyl methacrylate, benzyl methacrylate, and the like methacrylic acid-naphthyl and these modified products.
これら共重合可能な成分のうち、上記反応性の単量体との反応性や脂肪族ポリエステルとの相溶性を考慮し、また入手のし易さなどからエチレン、プロペン、2−ブテン、1,3−ブタジエン、スチレン、イソプレン、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−へキシル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−へキシルが好適であり、エチレン、スチレン、イソプレン、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸プロピル、アクリル酸n−ブチル、アクリル酸t−ブチル、アクリル酸n−ペンチル、アクリル酸n−へキシル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸n−ブチル、メタクリル酸t−ブチル、メタクリル酸n−ペンチル、メタクリル酸n−へキシルやこれらの変性体が更に好適に用いられる。特に、脂肪族ポリエステルのうち本発明で好適に用いられるポリ乳酸を使用した場合には、アクリル酸またはメタクリル酸を骨格とした化合物であると、ポリ乳酸との相溶性に優れた構造とすることができ、樹脂中へ均一に添加・反応させることが可能となることからより好適である。 Among these copolymerizable components, ethylene, propene, 2-butene, 1, are considered in consideration of reactivity with the above reactive monomer and compatibility with aliphatic polyester, and availability. 3-butadiene, styrene, isoprene, acrylic acid, methyl acrylate, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, t-butyl acrylate, n-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, methacrylic acid , Methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-pentyl methacrylate, n-hexyl methacrylate, ethylene, styrene, isoprene, acrylic acid Methyl, ethyl acrylate, propyl acrylate, n-butyl acrylate, acrylic acid t Butyl, n-pentyl acrylate, n-hexyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, t-butyl methacrylate, n-pentyl methacrylate, n-to methacrylate Xylyl and modified products thereof are more preferably used. In particular, when polylactic acid that is suitably used in the present invention is used among aliphatic polyesters, a structure having acrylic acid or methacrylic acid as a skeleton should have a structure excellent in compatibility with polylactic acid. It is more preferable because it can be uniformly added and reacted in the resin.
上記反応性の単量体に対して共重合成分である単量体の組成は任意に決定できるものであるが、エポキシ化合物のエポキシ指数、脂肪族ポリエステルとの相溶性、熱的・物理的特性など、目的に応じて適宜決定することが好ましい。エポキシ化合物のエポキシ指数は好ましくは500〜15000当量/tの範囲である。該範囲のエポキシ指数を持つ3官能以上のエポキシ化合物を本発明のステープルファイバーに添加することで、脂肪族ポリエステルと一部が反応し、また増粘やゲル化の問題がないものを安定して製造することが可能になる。一般に溶融紡糸においては増粘が発生すると製糸安定性が損なわれて収率が悪化する傾向にあるが、上記範囲のエポキシ指数を持つ化合物であれば前記した問題が無く、また本発明の効果、すなわち脂肪族ポリエステルステープルファイバーを再度溶融成形した際に、残存したエポキシ基と脂肪族ポリエステルの末端が反応することで、重量平均分子量が増大し、最終成形物の耐久性が向上するのである。このことからエポキシ指数は本発明の効果を達成するため、また安定した製糸を行うため上記範囲とすることが好ましく、前記範囲は1000〜12000当量/tであるとより好ましく、3000〜12000当量/tの範囲であると最も好ましい。 The composition of the monomer that is a copolymerization component with respect to the reactive monomer can be arbitrarily determined, but the epoxy index of the epoxy compound, compatibility with the aliphatic polyester, thermal and physical properties It is preferable to determine appropriately according to the purpose. The epoxy index of the epoxy compound is preferably in the range of 500 to 15000 equivalent / t. By adding a trifunctional or higher functional epoxy compound having an epoxy index within the above range to the staple fiber of the present invention, the aliphatic polyester partially reacts, and the one having no problem of thickening or gelation can be stabilized. It becomes possible to manufacture. In general, in melt spinning, when the thickening occurs, the yarn production stability tends to be impaired and the yield tends to deteriorate, but if the compound has an epoxy index in the above range, there is no problem as described above, and the effect of the present invention, That is, when the aliphatic polyester staple fiber is melt-molded again, the remaining epoxy group reacts with the end of the aliphatic polyester, whereby the weight average molecular weight is increased and the durability of the final molded product is improved. From this, the epoxy index is preferably within the above range in order to achieve the effects of the present invention and to perform stable spinning, and the above range is more preferably 1000 to 12000 equivalents / t, more preferably 3000 to 12000 equivalents / t. Most preferably in the range of t.
また、本発明のタルクは、その平均粒径D50が5μm以下であることが重要である。タルクの平均粒径D50を5μm以下とすることで、本発明のステープルファイバーを製造した後、熱圧成形等による最終成形物の結晶化度を飛躍的に高めるとともに、製糸での濾圧上昇や曳糸性、延伸性を確保するために5μm以下であることが必要である。また、後述するようにタルクの粒子径は小さいほど比表面積が大きくなり、結晶核剤としての効果も飛躍的に向上する。そのため、タルクの粒子径は4μm以下が好ましく、3μm以下がより好ましい。最も好ましくは1.5μm以下である。なお、タルクの平均粒子径D50の下限は特に限定されるものではないが、粒子径が小さくなると凝集性が高くなり、ポリマー中への分散性が悪くなるため0.2μm以上であることが好ましい。また、タルクの表面は分散性向上のため、有機物にて修飾された形態も好ましく適用される。 Further, talc of the present invention, it is important that the average particle diameter D 50 is 5μm or less. By the average particle diameter D 50 of the talc and 5μm or less, after the production of staple fibers of the present invention, to enhance dramatically the crystallinity of the final molded product by heat molding or the like, filtering pressure rises in reeling In addition, it is necessary to be 5 μm or less in order to ensure spinnability and stretchability. As will be described later, the smaller the talc particle size, the larger the specific surface area, and the effect as a crystal nucleating agent is dramatically improved. Therefore, the particle diameter of talc is preferably 4 μm or less, and more preferably 3 μm or less. Most preferably, it is 1.5 μm or less. Incidentally, it is not limited in particular lower limit of the average particle diameter D 50 of the talc, the higher the a cohesive particle size decreases, it is 0.2μm or more because the dispersibility in the polymer becomes poor preferable. In addition, a form modified with an organic substance is preferably applied to improve the dispersibility of the talc surface.
また、タルク中に含まれる粒子径10μm以上のタルクは、タルク全量に対して0〜34.5体積%以下であることが好適である。本発明のステープルファイバーを衣料用、及び産業資材用として用いる場合、その単繊維の繊維直径は7〜50μmのものが汎用グレードとして要求される。我々の検討では、添加するタルクの粒子径に対し、繊維直径が2倍未満になると繊維強度が急激に低下し、強度分布も低強度側にシフトしたブロードなパターンになることがわかった。強度が低下した繊維は、例えば天然繊維と混綿する際に糸切れが発生して工程異常を引き起こしてしまう。そのため、粒子径10μmを越えるタルクの含有量はタルク全量に対し0〜34.5体積%以下であることが好適である。好ましくは0〜23体積%、より好ましくは0〜12体積%、最も好ましくは0体積%である。 In addition, talc having a particle diameter of 10 μm or more contained in talc is preferably 0 to 34.5% by volume or less based on the total amount of talc. When the staple fiber of the present invention is used for clothing and industrial materials, a single fiber having a fiber diameter of 7 to 50 μm is required as a general-purpose grade. In our study, it was found that when the fiber diameter was less than twice the particle diameter of the added talc, the fiber strength decreased rapidly and the broad distribution shifted to the low strength side. For example, when the fiber having a reduced strength is blended with natural fiber, thread breakage occurs, causing a process abnormality. Therefore, the content of talc having a particle diameter of more than 10 μm is preferably 0 to 34.5% by volume or less based on the total amount of talc. Preferably it is 0-23 volume%, More preferably, it is 0-12 volume%, Most preferably, it is 0 volume%.
更に、タルクの比表面積(BET法)は10m2/g以上であることが好ましい。比表面積は大きいほど結晶核剤としての効果が大きくなるため好ましいが、大きすぎると粒子同士の凝集が発生しやすくなる。このことから比表面積の好ましい範囲としては10〜50m2/gであり、15〜40m2/gの範囲であるとより好適である。 Furthermore, the specific surface area (BET method) of talc is preferably 10 m 2 / g or more. The larger the specific surface area, the greater the effect as a crystal nucleating agent, which is preferable. However, when the specific surface area is too large, aggregation of particles tends to occur. From this, the preferable range of the specific surface area is 10 to 50 m 2 / g, and more preferably 15 to 40 m 2 / g.
なお、本発明で使用するタルクの平均粒子径D50は(株)島津製作所製SALD−2000Jを用い、レーザー回折法で測定された粒度分布から求めた平均値である。 The average particle diameter D 50 of the talc used in the present invention is an average value obtained from particle size distribution measured in (Ltd.) using a Shimadzu SALD-2000J, laser diffraction method.
タルクは結晶化速度を高くするために本発明のステープルファイバーに対して0.1〜2重量%含有されていることが好適である。2重量%を越えるとタルクの凝集により結晶化促進効果の増加がほとんど見られなくなる反面、紡糸での濾圧上昇によりパックライフが短くなるとともに、紡糸、延伸での毛羽立ちや糸切れが多発する。そのため、タルクの添加量は0.2〜2重量%が好ましく、0.3〜1.5重量%がより好ましい。 Talc is preferably contained in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the staple fiber of the present invention in order to increase the crystallization rate. If it exceeds 2% by weight, the increase in the crystallization promoting effect is hardly observed due to the aggregation of talc, but the pack life is shortened due to an increase in the filtration pressure during spinning, and fluffing and yarn breakage frequently occur during spinning and stretching. Therefore, the amount of talc added is preferably 0.2 to 2% by weight, and more preferably 0.3 to 1.5% by weight.
また、本発明のステープルファイバーをTA Instruments社製示差走査熱量測定装置(DSC)“2920modulatedDSC”を用いて、昇温速度16℃/分、試料量10mgにて脂肪族ポリエステルの融点Tm+30℃まで昇温させ、その後5分間貯留し、降温速度16℃/分にて該試料を冷却した際の降温結晶化温度Tc’及びそのときの降温結晶化熱量ΔH’を求めた際の降温結晶化温度Tc’及び降温結晶化熱量ΔH’は、それぞれ90〜120℃、5〜50J/gであることが好適である。本発明のステープルファイバーは、熱圧成形後に分子量が増大して耐久性・力学特性に優れた成形物を得る際のバインダー繊維として好適に使用されるが、熱圧成形の際にプレス後の冷却工程において、結晶化が進行することが得られる熱圧成形物の力学特性向上に有効である。前記冷却工程での結晶化速度を表すパラメータである。降温結晶化温度Tc’は高いほど冷却工程での降温結晶化が早い段階で進行することを示し、降温結晶化熱量ΔH’は高いほど得られる成形物中の脂肪族ポリエステルの到達結晶化度が高いことを示す。したがって、Tc’は高いほど、△H’は大きいほど結晶化速度が速く、到達結晶化度も高いので、短時間の熱処理でも力学特性に優れた成形物を得ることができるのである。Tc’は好ましくは80〜120℃であり、最も好ましくは95〜120℃である。また、△H’は高いほどよいが、現状では50J/gが上限に近い。したがって、△H’は好ましくは15〜50J/g、より好ましくは20〜50J/g、最も好ましくは25〜50J/gである。 Further, the staple fiber of the present invention was heated to the melting point Tm + 30 ° C. of the aliphatic polyester at a heating rate of 16 ° C./min and a sample amount of 10 mg using a differential scanning calorimeter (DSC) “2920 modulated DSC” manufactured by TA Instruments. Thereafter, the sample is stored for 5 minutes, and when the sample is cooled at a temperature decrease rate of 16 ° C./min, the temperature decrease crystallization temperature Tc ′ and the temperature decrease crystallization heat amount ΔH ′ at that time are determined. The cooling crystallization heat quantity ΔH ′ is preferably 90 to 120 ° C. and 5 to 50 J / g, respectively. The staple fiber of the present invention is suitably used as a binder fiber when obtaining a molded article having an increased molecular weight and excellent durability and mechanical properties after hot pressing, but cooling after pressing during hot pressing. In the process, it is effective in improving the mechanical properties of the hot-press molded product from which crystallization can proceed. It is a parameter that represents the crystallization rate in the cooling step. The higher the temperature-falling crystallization temperature Tc ′, the earlier the temperature-falling crystallization in the cooling process proceeds, and the higher the temperature-falling crystallization heat amount ΔH ′, the higher the ultimate crystallinity of the aliphatic polyester in the molded product obtained. Indicates high. Therefore, the higher the Tc ′ and the higher the ΔH ′, the faster the crystallization speed and the higher the ultimate crystallinity, so that a molded product having excellent mechanical properties can be obtained even with a short heat treatment. Tc 'is preferably 80 to 120 ° C, and most preferably 95 to 120 ° C. Moreover, although ΔH ′ is better as it is higher, 50 J / g is close to the upper limit at present. Therefore, ΔH ′ is preferably 15 to 50 J / g, more preferably 20 to 50 J / g, and most preferably 25 to 50 J / g.
また、本発明のステープルファイバーは、3官能以上のエポキシ化合物が添加され、少なくとも一部が脂肪族ポリエステルと反応してなり、脂肪族ポリエステル中のCOOH末端基濃度が1〜20当量/tの範囲にあることが重要である。脂肪族ポリエステルのCOOH末端基濃度を20当量/t以下とする理由については、保管時や船便での輸送などに際して、加水分解による劣化を受けやすい脂肪族ポリエステルの耐久性を向上させることが可能となることが挙げられる。このため、例えば本発明のステープルファイバーは長期保管が可能な、耐久性を持ったものとすることができる。また、COOH末端基濃度は1当量/t以上とすることが重要である。本発明のステープルファイバーは、例えば各種天然繊維及び/または合成繊維と混綿したのちに熱圧成形したボードとする時の熱接着繊維として好適に使用できるが、この熱処理の際に脂肪族ポリエステル中に残存したCOOH末端基が未反応の3官能以上のエポキシ化合物と反応して分子量を増大させ、最終成形物の耐久性を向上させることが可能となる。これらのことから、COOH末端基濃度は2〜18当量/tであることが好ましく、3〜15当量/tであると最も好ましい。 In addition, the staple fiber of the present invention has a trifunctional or higher epoxy compound added, at least partly reacts with the aliphatic polyester, and the COOH end group concentration in the aliphatic polyester is in the range of 1 to 20 equivalent / t. It is important to be in The reason why the COOH end group concentration of the aliphatic polyester is 20 equivalents / t or less is that it is possible to improve the durability of the aliphatic polyester that is susceptible to degradation due to hydrolysis during storage or transportation by sea. It can be mentioned. For this reason, for example, the staple fiber of the present invention can be stored for a long time and has durability. Further, it is important that the COOH end group concentration is 1 equivalent / t or more. The staple fiber of the present invention can be suitably used as a heat-bonding fiber when, for example, a board formed by hot pressing after blending with various natural fibers and / or synthetic fibers is used. The remaining COOH end group reacts with an unreacted trifunctional or higher functional epoxy compound to increase the molecular weight, thereby improving the durability of the final molded product. From these facts, the COOH end group concentration is preferably 2 to 18 equivalent / t, and most preferably 3 to 15 equivalent / t.
また、本発明のステープルファイバーに添加される3官能以上のエポキシ化合物は、エポキシ化合物を添加する前の脂肪族ポリエステルのCOOH末端基濃度に対して、全量が反応する添加量より多い添加量とすることが好適である。具体的には、下記式(III)に従ってエポキシ化合物の添加量を決定することが好ましい。
W(wt%)>PA/PE×100 −(III)
(式中、Wはエポキシ化合物の添加量、PAはエポキシ化合物を添加する前の脂肪族ポリエステルのCOOH末端基濃度、PEはエポキシ化合物のエポキシ指数を示す。COOH末端基濃度及びエポキシ指数の単位はいずれも当量/t。)
In addition, the trifunctional or higher functional epoxy compound added to the staple fiber of the present invention is added in an amount larger than the added amount with which the total amount reacts with respect to the COOH end group concentration of the aliphatic polyester before the epoxy compound is added. Is preferred. Specifically, it is preferable to determine the addition amount of the epoxy compound according to the following formula (III).
W (wt%)> PA / PE × 100- (III)
(Wherein, W is the amount of the epoxy compound added, PA is the COOH end group concentration of the aliphatic polyester before the epoxy compound is added, and PE is the epoxy index of the epoxy compound. The units of COOH end group concentration and epoxy index are Both are equivalent / t.)
上記式(III)の範囲に調整された脂肪族ポリエステルは、本発明のステープルファイバーとした際に一部が脂肪族ポリエステルのCOOH末端基と反応した形態とすることが容易であること、また好ましい態様である混綿後の熱圧成形時に更に分子量が増大することで最終成形物の耐久性を飛躍的に向上させることが可能となるのである。熱圧成形後の成形体から抽出した脂肪族ポリエステルの重量平均分子量は、本発明のステープルファイバーの1.05倍以上であることが耐久性向上の観点から好ましく、1.1倍以上であるとより好ましく、1.2倍以上であることが最も好ましい。 The aliphatic polyester adjusted to the range of the above formula (III) is preferably easy to have a form partially reacted with the COOH end group of the aliphatic polyester when the staple fiber of the present invention is used. It is possible to dramatically improve the durability of the final molded product by further increasing the molecular weight during hot-press molding after blending, which is an aspect. The weight average molecular weight of the aliphatic polyester extracted from the molded article after hot pressing is preferably 1.05 times or more that of the staple fiber of the present invention from the viewpoint of improving durability, and 1.1 times or more. More preferably, it is 1.2 times or more.
本発明のステープルファイバーは、各種用途に使用することができるが、特にステープルファイバーを一度溶融して使用する用途に供する事が好適である。すなわち、ステープルファイバー中に残存した未反応の3官能以上のエポキシ化合物が、熱処理によって脂肪族ポリエステルの末端と反応し、更に分子量が向上するため、経時での加水分解による分子量低下を抑制し、また成形体の強度を長期間保持することが可能となる。このことから、本発明のステープルファイバーは脂肪族ポリエステルの融点以上の温度で熱処理されることが好適であり、上記熱処理工程を経て製造される成形体に特に好適に使用できる。 The staple fiber of the present invention can be used for various applications, and it is particularly preferable to use the staple fiber once melted. That is, the unreacted trifunctional or higher functional epoxy compound remaining in the staple fiber reacts with the end of the aliphatic polyester by heat treatment and further improves the molecular weight, thereby suppressing the decrease in molecular weight due to hydrolysis over time, It becomes possible to maintain the strength of the molded body for a long time. From this, the staple fiber of the present invention is preferably heat-treated at a temperature equal to or higher than the melting point of the aliphatic polyester, and can be particularly suitably used for a molded product produced through the heat treatment step.
また、本発明の脂肪族ポリエステルステープルファイバーは、その構成樹脂である脂肪族ポリエステル中にタルクとエポキシ化合物が併存していることが重要である。タルクはその構成単位に酸化マグネシウムを持つ天然由来の鉱物であるが、前記成分がエポキシ環の開環触媒として作用する。このことから、タルクとエポキシ化合物を併用することで、エポキシ化合物の脂肪族ポリエステルのCOOH末端基への反応性を更に向上させることが可能となり、脂肪族ポリエステルステープルファイバーを再度溶融成形した際にも重量平均分子量の増大効果を高めることが可能になるのである。 In the aliphatic polyester staple fiber of the present invention, it is important that talc and an epoxy compound coexist in the aliphatic polyester which is a constituent resin. Talc is a naturally-occurring mineral having magnesium oxide as a constituent unit, and the above component acts as an epoxy ring-opening catalyst. From this fact, it becomes possible to further improve the reactivity of the epoxy compound to the COOH end group of the aliphatic polyester by using talc and the epoxy compound together, and when the aliphatic polyester staple fiber is melt-formed again. The effect of increasing the weight average molecular weight can be enhanced.
本発明のステープルファイバーの好適な使用方法として挙げられる各種天然繊維及び/または合成繊維と混綿する際の、天然繊維の好ましい例としては綿繊維、麻繊維、竹繊維、木材繊維、ケナフ繊維、ジュート繊維、バナナ繊維、ココナッツ繊維などの植物繊維もしくはこれらの植物繊維から加工されたパルプやセルロース繊維および絹、羊毛、アンゴラ、カシミヤ、ラクダなどの動物繊維などの繊維状のものが挙げられ、これらのうちから1種以上を選択して使用することが好適である。また、合成繊維の好ましい例としては、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリプロピレンテレフタレート繊維、ポリブチレンテレフタレート繊維、ポリアクリル繊維、ポリアミド繊維、ポリプロピレン繊維、アセテート繊維、再生セルロース繊維などが挙げられ、これらのうちから1種以上を選択して使用することができる。 Preferred examples of natural fibers used when blending with various natural fibers and / or synthetic fibers mentioned as preferred methods of using the staple fibers of the present invention include cotton fibers, hemp fibers, bamboo fibers, wood fibers, kenaf fibers, and jute. Fiber, banana fiber, plant fiber such as coconut fiber or pulp or cellulose fiber processed from these plant fibers and fibrous fiber such as animal fibers such as silk, wool, Angola, cashmere, camel, etc. It is preferable to select and use one or more of them. In addition, preferable examples of the synthetic fiber include polyethylene terephthalate fiber, polypropylene terephthalate fiber, polybutylene terephthalate fiber, polyacrylic fiber, polyamide fiber, polypropylene fiber, acetate fiber, and regenerated cellulose fiber. The above can be selected and used.
このことから本発明のステープルファイバーの単糸繊度は特に限定されるものではないが、製造のし易さや取り扱いの容易さから、0.01〜25dtexの範囲に設定することが好ましい。
また、本発明のステープルファイバーの断面は特に限定されるものではなく、丸断面、三葉断面、十字断面、W型断面、中空断面や田形中空断面など自由に設計することが可能であるが、丸断面が製造の容易さから好適である。
For this reason, the single yarn fineness of the staple fiber of the present invention is not particularly limited, but is preferably set in the range of 0.01 to 25 dtex from the viewpoint of ease of production and ease of handling.
In addition, the cross section of the staple fiber of the present invention is not particularly limited, and can be freely designed such as a round cross section, a trilobal cross section, a cross section, a W-shaped cross section, a hollow cross section and a tabular hollow cross section, A round cross section is preferred because of ease of manufacture.
また、本発明のステープルファイバーの強度は0.8cN/dtex以上あることが好ましい。強度が0.8cN/dtex以上であると混綿や保管の際に糸切れすることが少なく、安定した加工が可能となる。また上限については特に規定されるものではないが、脂肪族ポリエステルの通常の強度から考えると8cN/dtex以下であれば問題ない。このことから本発明のステープルファイバーの強度は1.0〜8cN/dtexの範囲であるとより好ましい。 Moreover, the strength of the staple fiber of the present invention is preferably 0.8 cN / dtex or more. When the strength is 0.8 cN / dtex or more, yarn breakage hardly occurs during blending or storage, and stable processing becomes possible. The upper limit is not particularly specified, but considering the normal strength of the aliphatic polyester, there is no problem if it is 8 cN / dtex or less. Therefore, the strength of the staple fiber of the present invention is more preferably in the range of 1.0 to 8 cN / dtex.
また、本発明のステープルファイバーの好適な製造例としては、まず脂肪族ポリエステルに対して3官能以上のエポキシ化合物及びタルクを従来公知の方法、例えば2軸型混練押出機で溶融混合し、微分散した構造を持つペレットを準備しても良いし、高濃度にエポキシ化合物及びタルクが添加されたマスターペレットを作成し、希釈して使用しても良い。上記マスターペレット作成にあたっては、ベースとなる脂肪族ポリエステルとその粒度(単位はmg/個。ペレット100個当たりの平均重量)を合わせることが好適である。ベースとなる脂肪族ポリエステルのペレットとその粒度を合わせることで、溶融紡糸の貯留ホッパー内でベースとなる脂肪族ポリエステルペレットと分離が生じにくくなるため、得られるステープルファイバーを均一なものとすることが可能となる。更に、直接紡糸機の押出機部分でエポキシ化合物及びタルクを添加する方法も好適である。その後溶融押出機にて押し出されたポリマーは計量ポンプで所定の吐出量に計量され、紡糸パックにて濾過されて口金より紡出され、油剤を付与されたのち、サブトウとしてキャンに引き取られる。その後、延伸工程にて引き延ばし・熱処理・機械捲縮を施した後、所定の長さにカットして本発明のステープルファイバーを製造することが好適である。また、この際に機械捲縮は必要に応じて施すことが好ましい。カット長は任意に選択することができるが、上記混綿する相手の繊維長に合わせることが好ましい。カット長の目安としては2〜100mmである。 In addition, as a preferred production example of the staple fiber of the present invention, first, trifunctional or higher functional epoxy compound and talc are melt-mixed with an aliphatic polyester by a conventionally known method, for example, a biaxial kneading extruder, and finely dispersed. A pellet having the above structure may be prepared, or a master pellet to which an epoxy compound and talc are added at a high concentration may be prepared, diluted, and used. In preparing the master pellet, it is preferable to match the base aliphatic polyester and its particle size (unit: mg / piece, average weight per 100 pellets). By combining the base aliphatic polyester pellets and the particle size thereof, separation from the base aliphatic polyester pellets is less likely to occur in the melt-spinning storage hopper, so that the staple fibers obtained can be uniform. It becomes possible. Furthermore, a method of adding an epoxy compound and talc in the extruder part of the direct spinning machine is also suitable. Thereafter, the polymer extruded by the melt extruder is metered to a predetermined discharge amount by a metering pump, filtered by a spinning pack, spun from a base, applied with an oil agent, and taken up as a sub-tow by a can. Thereafter, it is preferable to produce the staple fiber of the present invention by performing drawing, heat treatment, and mechanical crimping in a drawing process, and then cutting to a predetermined length. At this time, it is preferable to perform mechanical crimping as necessary. Although the cut length can be arbitrarily selected, it is preferable to match the fiber length of the partner to be mixed. The standard for the cut length is 2 to 100 mm.
以下に本発明の好ましい実施の態様を示すが、本発明はこれら記載に対して何ら制限を受けるものではない。 Preferred embodiments of the present invention are shown below, but the present invention is not limited to these descriptions.
A.重量平均分子量
本発明のステープルファイバー試料またはプレスフィルム試料10mgを4mlのクロロホルム(高速液体クロマトグラフ用)に溶解し、目開き0.15μmのメンブランフィルターを用いて濾過したものを試料溶液とした。その後、Waters社製ゲルパーミエイションクロマトグラフィー(GPC)“Waters2690”を用いて25℃、注入サンプル量200μlでクロロホルム(高速液体クロマトグラフ用)流量1.0ml/分にて測定し、分子量既知のポリスチレン6サンプルを標準物質として、主分散ピークから換算して重量平均分子量を求めた。
A. Weight average molecular weight 10 mg of the staple fiber sample or press film sample of the present invention was dissolved in 4 ml of chloroform (for high performance liquid chromatograph) and filtered using a membrane filter having an opening of 0.15 μm to obtain a sample solution. Then, using a water permeation chromatography (GPC) “Waters2690” manufactured by Waters, measured at 25 ° C. with an injection sample volume of 200 μl at a chloroform (for high performance liquid chromatograph) flow rate of 1.0 ml / min. Using a polystyrene 6 sample as a standard substance, the weight average molecular weight was calculated in terms of the main dispersion peak.
B.エポキシ化合物のエポキシ指数
エポキシ指数は、JIS K7236(2001)に従いエポキシ基量を測定し、エポキシ指数EI(単位:当量/kg)を算出し、これを1,000倍してエポキシ指数(当量/t)とした。
B. Epoxy index of epoxy compound The epoxy index is obtained by measuring the amount of epoxy groups according to JIS K7236 (2001), calculating the epoxy index EI (unit: equivalent / kg), and multiplying this by 1,000 to determine the epoxy index (equivalent / t ).
C.脂肪族ポリエステルのCOOH末端基濃度
0.5gに精秤した本発明の脂肪族ステープルファイバー試料またはプレスフィルム試料をo−クレゾール(水分5%)調整液に溶解し、この溶液にジクロロメタンを適量添加の後、0.02規定のKOHメタノール溶液にて滴定することにより測定した。この時、脂肪族ポリエステルのオリゴマーが加水分解し、COOH末端基を生じるため、ポリマーのCOOH末端基濃度およびモノマー由来のCOOH末端基濃度、オリゴマー由来のCOOH末端濃度の全てを合計したCOOH末端基濃度が求まる。
C. The aliphatic staple fiber sample or press film sample of the present invention precisely weighed to a COOH end group concentration of 0.5 g of the aliphatic polyester is dissolved in an o-cresol (5% moisture) adjustment solution, and an appropriate amount of dichloromethane is added to this solution. Then, it measured by titrating with a 0.02N KOH methanol solution. At this time, since the oligomer of the aliphatic polyester is hydrolyzed to produce COOH end groups, the COOH end group concentration of the polymer, the COOH end group concentration derived from the monomer, and the COOH end group concentration derived from the oligomer are all added. Is obtained.
D.繊維の強度
オリエンテック製“テンシロンUCT−100”にて試料長10mm、引張速度10mm/分にて強伸度曲線を描き、最大点の応力値を繊維の強度とした。
D. Strength of fiber A tensile elongation curve was drawn with a sample length of 10 mm and a tensile speed of 10 mm / min with “Tensilon UCT-100” manufactured by Orientec, and the stress value at the maximum point was defined as the strength of the fiber.
E.脂肪族ポリエステルの融点及び結晶化特性
TA Instruments社製DSC“2920modulatedDSC”を用いて、昇温速度16℃/分、試料量10mgにて融点ピークを求め、そのピークトップ位置を融点とした。また、脂肪族ポリエステルの融点Tm+30℃にて5分間貯留し、降温速度16℃/分にて該試料を冷却した際の降温結晶化温度Tc’及びそのときの降温結晶化熱量ΔH’を求めた。
E. Melting point and crystallization characteristics of aliphatic polyester Using DSC “2920 modulated DSC” manufactured by TA Instruments, a melting point peak was obtained at a heating rate of 16 ° C./min and a sample amount of 10 mg, and the peak top position was taken as the melting point. In addition, the temperature was lowered for 5 minutes at the melting point Tm + 30 ° C. of the aliphatic polyester, and the cooling crystallization temperature Tc ′ when the sample was cooled at a cooling rate of 16 ° C./min and the cooling crystallization heat amount ΔH ′ at that time were determined. .
F.湿熱老化特性
実施例、比較例にて得られたプレスフィルムについて、50℃×95%RHの環境下で1,000時間の湿熱老化処理を実施し、その後のプレスフィルムについて重量平均分子量を上記A.の方法で求め、処理前後の重量平均分子量保持率(単位:%、処理前後の重量平均分子量の比)を算出し、70%以上を◎、60%以上を○、50%以下を×として○以上を合格とした。
F. Wet heat aging characteristics The press films obtained in Examples and Comparative Examples were subjected to a heat and heat aging treatment for 1,000 hours in an environment of 50 ° C. × 95% RH. . The weight average molecular weight retention before and after the treatment (unit:%, the ratio of the weight average molecular weight before and after the treatment) is calculated, and 70% or more is indicated by 60, 60% or more by ○, and 50% or less by ×. The above was regarded as passing.
[実施例1]
純度99.8%のL−乳酸(D−乳酸含量0.2%)を出発物質としてビス(2−エチルヘキサノエート)スズ触媒(ラクチド対触媒モル比=10000:1)を存在させて窒素雰囲気下180℃で140分間重合を行った。その後、冷却溶媒中でカットして、重量平均分子量は14万、分散度が1.7、粒度35mg/個、COOH末端基濃度25.2当量/tであるポリ乳酸ペレットP1を得た。また、ラクチド量を測定したところ0.11重量%であった。
[Example 1]
Nitrogen in the presence of 99.8% pure L-lactic acid (D-lactic acid content 0.2%) as a starting material and bis (2-ethylhexanoate) tin catalyst (lactide to catalyst molar ratio = 10000: 1) Polymerization was performed at 180 ° C. for 140 minutes in an atmosphere. Thereafter, the mixture was cut in a cooling solvent to obtain polylactic acid pellets P1 having a weight average molecular weight of 140,000, a dispersity of 1.7, a particle size of 35 mg / piece, and a COOH end group concentration of 25.2 equivalent / t. Further, the amount of lactide was measured and found to be 0.11% by weight.
得られたポリ乳酸ペレットP1を樹脂温度80℃、真空下で4時間の乾燥を実施して絶乾状態とした。ポリ乳酸ペレットP1に対して、タルクとして日本タルク社製タルク“SG−2000”(平均粒径D50=1.0μm、BET法比表面積35m2/g)1.0重量%、3官能以上のエポキシ化合物として日産化学製工業製“TEPIC−S”(物質名トリグリシジルイソシアヌレート、エポキシ指数10101当量/t)1.0重量%をテクノベル製2軸押出機(KZW−15TWIN)にて混練温度200℃にて押出した後、冷却・ペレタイズを行い、ポリ乳酸樹脂組成物P2を得た。 The obtained polylactic acid pellets P1 were dried at a resin temperature of 80 ° C. under vacuum for 4 hours to obtain an absolutely dry state. Talc “SG-2000” (average particle diameter D50 = 1.0 μm, BET specific surface area 35 m 2 / g) manufactured by Nippon Talc Co., Ltd. as a talc, 1.0 wt%, trifunctional or higher epoxy as polytalactic acid pellets P1 Compound “TEPIC-S” (substance name triglycidyl isocyanurate, epoxy index 10101 equivalent / t) 1.0 wt% as a compound is kneaded at a temperature of 200 ° C. in a twin screw extruder (KZW-15TWIN) manufactured by Technobel. After extruding, cooling and pelletizing were performed to obtain a polylactic acid resin composition P2.
その後、ポリ乳酸樹脂組成物P2を100℃、真空下で4時間の乾燥を実施して絶乾状態とした。その後、貯留ホッパーにポリ乳酸樹脂組成物P2を投入し、紡糸温度220℃、紡糸機内滞留時間15分にて紡糸速度1000m/分、単糸繊度17.6dtex、丸断面の未延伸トウを得た。その後、該未延伸トウを引き揃え、熱水浴を有する延伸機にて3.6倍の延伸を行い、51mmの繊維長にカットして、単糸繊度6.6dtexのステープルファイバーを得た。 Thereafter, the polylactic acid resin composition P2 was dried at 100 ° C. under vacuum for 4 hours to obtain an absolutely dry state. Thereafter, the polylactic acid resin composition P2 was charged into the storage hopper, and a spinning speed of 1000 m / min, a single yarn fineness of 17.6 dtex, and an unstretched tow with a round cross section were obtained at a spinning temperature of 220 ° C. and a residence time of 15 minutes in the spinning machine. . Thereafter, the unstretched tows were aligned, stretched 3.6 times with a stretching machine having a hot water bath, cut to a fiber length of 51 mm, and a staple fiber having a single yarn fineness of 6.6 dtex was obtained.
得られたステープルファイバーの物性値を表1に示す。その後、ステープルファイバーに80℃の熱風乾燥を2時間実施した。ステープルファイバー試料5gを秤量し、220℃の加熱プレス(プレス圧5MPa)にて5分間のプレス処理を行い、プレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性を表1に示すが、湿熱老化特性に優れ、更には結晶化特性も優れたものであった。 The physical property values of the obtained staple fiber are shown in Table 1. Thereafter, the staple fibers were dried with hot air at 80 ° C. for 2 hours. A 5 g staple fiber sample was weighed and subjected to a press treatment for 5 minutes with a 220 ° C. heat press (press pressure 5 MPa) to obtain a press film. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 1. It was excellent in wet heat aging characteristics and also excellent in crystallization characteristics.
[実施例2]
実施例1で得られた絶乾状態のポリ乳酸ペレットP1を用い、タルクを5重量%、3官能以上のエポキシ化合物を10重量%を実施例1と同様の方法でペレタイズを行い、ポリ乳酸樹脂組成物P3を得た。P1とP3の重量比P1:P3=9:1にて樹脂温度80℃、真空下で4時間の乾燥を行い、混合ペレットP4を得た。該混合ペレットP4を用いて実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表1に示したが、湿熱老化特性に優れ、更には結晶化特性も優れたものであった。
[Example 2]
Using the polylactic acid pellet P1 obtained in Example 1 in an absolutely dry state, 5% by weight of talc and 10% by weight of a tri- or higher functional epoxy compound were pelletized in the same manner as in Example 1 to obtain a polylactic acid resin. A composition P3 was obtained. Drying was performed for 4 hours under a vacuum at a resin temperature of 80 ° C. at a weight ratio P1: P3 = 9: 1 of P1 and P3 to obtain a mixed pellet P4. A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 using the mixed pellet P4. The physical property values of the obtained sample are shown in Table 1. It was excellent in wet heat aging characteristics and also excellent in crystallization characteristics.
[実施例3]
実施例2の混合ペレットの組成をP1:P3=19:1とした以外は実施例2と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表1に示すが、湿熱老化特性、結晶化特性とも良好であった。
[Example 3]
A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 2 except that the composition of the mixed pellets in Example 2 was P1: P3 = 19: 1. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 1. Both wet heat aging characteristics and crystallization characteristics were good.
[実施例4]
実施例2の混合ペレットの組成をP1:P3=4:1とした以外は実施例2と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。ステープルファイバーを製造する際にわずかに糸切れが見られたが、問題なく製造が可能であった。得られたサンプルの物性値を表1に示すが、湿熱老化特性、結晶化特性とも優れていた。
[Example 4]
Staple fibers and a press film were obtained in the same manner as in Example 2 except that the composition of the mixed pellets in Example 2 was P1: P3 = 4: 1. Slight thread breakage was observed when producing staple fibers, but production was possible without problems. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 1, and both wet heat aging characteristics and crystallization characteristics were excellent.
[実施例5]
実施例2の混合ペレットの組成をP1:P3=29:1とした以外は実施例2と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表1に示すが、湿熱老化特性、結晶化特性とも良好であった。
[Example 5]
A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 2 except that the composition of the mixed pellets in Example 2 was P1: P3 = 29: 1. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 1. Both wet heat aging characteristics and crystallization characteristics were good.
[実施例6]
実施例2の混合ペレットの組成をP1:P3=2:1とした以外は実施例2と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。ステープルファイバーを製造する際にわずかに糸切れが見られたが、問題なく製造が可能であった。得られたサンプルの物性値を表1に示すが、湿熱老化特性、結晶化特性とも優れていた。
[Example 6]
Staple fibers and a press film were obtained in the same manner as in Example 2 except that the composition of the mixed pellets in Example 2 was P1: P3 = 2: 1. Slight thread breakage was observed when producing staple fibers, but production was possible without problems. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 1, and both wet heat aging characteristics and crystallization characteristics were excellent.
[実施例7]
実施例1のエポキシ化合物の添加量を5.0重量%として添加したポリ乳酸樹脂P7を用いた以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表2に示すが、湿熱老化特性及び結晶化特性に優れていた。
[Example 7]
A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the polylactic acid resin P7 added with 5.0% by weight of the epoxy compound of Example 1 was used. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 2, and were excellent in wet heat aging characteristics and crystallization characteristics.
[比較例1]
実施例1のポリ乳酸ペレットP1を用いて、タルク及びエポキシ化合物を添加せずに実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表2に示したが、湿熱老化特性及び結晶化特性とも劣るものであった。
[Comparative Example 1]
Using the polylactic acid pellets P1 of Example 1, staple fibers and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 without adding talc and an epoxy compound. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 2, but both the wet heat aging characteristics and the crystallization characteristics were inferior.
[比較例2]
実施例1のポリ乳酸ペレットP1を用いて、エポキシ化合物を添加せず、タルクを0.5重量%ブレンドして、実施例1と同様の方法でペレタイズを行い、ポリ乳酸樹脂組成物P5を得た。該P5を用いて実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表2に示すが、結晶化特性は優れていたものの、湿熱老化特性には劣るものであった。
[Comparative Example 2]
Using polylactic acid pellets P1 of Example 1, 0.5 wt% of talc was blended without adding an epoxy compound, and pelletizing was performed in the same manner as in Example 1 to obtain a polylactic acid resin composition P5. It was. A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 using the P5. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 2. Although the crystallization characteristics were excellent, the wet heat aging characteristics were inferior.
[比較例3]
実施例1のポリ乳酸ペレットP1を用いて、タルクを添加せず、3官能以上のエポキシ化合物を1.0重量%をブレンドして、実施例1と同様の方法でペレタイズを行い、ポリ乳酸樹脂組成物P6を得た。該P6を用いて実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表2に示すが、湿熱老化特性は優れていたものの、結晶化特性には劣るものであった。
[Comparative Example 3]
Using polylactic acid pellets P1 of Example 1, talc was not added and 1.0% by weight of a trifunctional or higher functional epoxy compound was blended, and pelletized by the same method as in Example 1 to obtain a polylactic acid resin. Composition P6 was obtained. Using the P6, staple fibers and press films were obtained in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 2. Although the wet heat aging characteristics were excellent, the crystallization characteristics were inferior.
[実施例8]
実施例1のタルクとして日本タルク製“SG−95”(平均粒径D50=2.5μm、BET法比表面積15m2/g)を用いた以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表3に示すが、湿熱老化特性に優れ、結晶化特性も良好であった。
[Example 8]
A staple fiber and a staple fiber were prepared in the same manner as in Example 1 except that “SG-95” (average particle diameter D 50 = 2.5 μm, BET specific surface area 15 m 2 / g) manufactured by Nippon Talc was used as the talc of Example 1. A press film was obtained. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 3, and were excellent in wet heat aging characteristics and good crystallization characteristics.
[実施例9]
実施例1のタルクとして日本タルク製SG−200(平均粒径D50=3.2μm、BET法比表面積25m2/g)を用いた以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表3に示すが、湿熱老化特性に優れ、結晶化特性も良好であった。
[Example 9]
Staple fiber and press film were produced in the same manner as in Example 1 except that SG-200 (average particle diameter D 50 = 3.2 μm, BET specific surface area 25 m 2 / g) manufactured by Nippon Talc was used as the talc of Example 1. Got. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 3, and were excellent in wet heat aging characteristics and good crystallization characteristics.
[実施例10]
実施例1のタルクとして日本タルク製“P−6”(平均粒径D50=4.0μm、BET法比表面積10.5m2/g)を用いた以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。ステープルファイバーの紡糸に際して、若干の濾圧上昇が確認されたものの、問題なく紡糸が可能であった。得られたサンプルの物性値を表3に示すが、湿熱老化特性に優れ、結晶化特性も良好であった。
[Example 10]
Staples were produced in the same manner as in Example 1 except that “P-6” (average particle diameter D 50 = 4.0 μm, BET specific surface area 10.5 m 2 / g) manufactured by Nippon Talc was used as the talc of Example 1. Fiber and press film were obtained. When spinning staple fibers, although a slight increase in filtration pressure was confirmed, spinning was possible without problems. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 3, and were excellent in wet heat aging characteristics and good crystallization characteristics.
[比較例4]
実施例1のタルクとして日本タルク製“P−2”(平均粒径D50=7.0μm、BET法比表面積7.5m2/g)を用いた以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。ステープルファイバーの紡糸に際して、濾圧上昇が顕著であり、また糸切れが多発した。更には得られたステープルファイバーの強度が顕著に低下しており、実用に耐えられるものではなかった。得られたサンプルの物性値を表3に示すが、湿熱老化特性には優れるものの、結晶化特性に劣るものであった。
[Comparative Example 4]
Staples were produced in the same manner as in Example 1 except that “P-2” (average particle diameter D 50 = 7.0 μm, BET specific surface area 7.5 m 2 / g) manufactured by Nippon Talc was used as the talc of Example 1. Fiber and press film were obtained. When spinning staple fibers, the increase in filtration pressure was significant and yarn breakage occurred frequently. Furthermore, the strength of the obtained staple fiber was remarkably lowered, and it could not withstand practical use. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 3. Although it was excellent in wet heat aging characteristics, it was inferior in crystallization characteristics.
[実施例11]
実施例1のエポキシ化合物として、東亞合成製“ARUFON UG−4030”(エポキシ指数1800当量/t、アクリル−スチレン系共重合樹脂、重量平均分子量11,000)を用い、その添加量を1.5重量%とした以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたサンプルの物性値を表4に示したが、湿熱老化特性良好であり、更には結晶化特性も優れたものであった。
[Example 11]
As the epoxy compound of Example 1, “ARUFON UG-4030” (epoxy index 1800 equivalent / t, acrylic-styrene copolymer resin, weight average molecular weight 11,000) manufactured by Toagosei Co., Ltd. was used, and the amount added was 1.5. A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the weight% was used. The physical properties of the obtained sample are shown in Table 4. The wet heat aging characteristics were good, and the crystallization characteristics were also excellent.
[実施例12]
実施例1のエポキシ化合物として、東亞合成製“ARUFON UG−4100”(エポキシ指数1100当量/t、アクリル−スチレン系共重合樹脂、重量平均分子量9,200)を用い、その添加量を2.3重量%とした以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。ステープルファイバーの製造時にごくわずかに発煙が観察されたが、大きな問題なく製糸可能であった。得られたサンプルの物性値を表4に示したが、結晶化特性に優れており、湿熱老化特性も良好であった。
[Example 12]
As the epoxy compound of Example 1, “ARUFON UG-4100” manufactured by Toagosei Co., Ltd. (epoxy index 1100 equivalent / t, acrylic-styrene copolymer resin, weight average molecular weight 9,200) was used, and the amount added was 2.3. A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 except that the weight% was used. Slight smoke generation was observed during the manufacture of staple fibers, but yarn production was possible without any major problems. The physical property values of the obtained sample are shown in Table 4, and it was excellent in crystallization characteristics and wet heat aging characteristics.
[実施例13]
実施例1のエポキシ化合物として、日本油脂製“モディパーA4200”(エポキシ指数725当量/t、エチレン−グリシジルアクリレート−ポリメチルメタクリレート系共重合樹脂)を用い、その添加量を3.5重量%とした以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。ステープルファイバーの製造時に若干の発煙が観察されたが、大きな問題なく製糸可能であった。得られたサンプルの物性値を表4に示したが、結晶化特性に優れており、湿熱老化特性も良好であった。
[Example 13]
As the epoxy compound of Example 1, “Modiper A4200” (epoxy index 725 equivalent / t, ethylene-glycidyl acrylate-polymethyl methacrylate copolymer resin) manufactured by NOF Corporation was used, and the addition amount was 3.5% by weight. A staple fiber and a press film were obtained in the same manner as in Example 1 except for the above. A slight amount of smoke was observed during the production of staple fibers, but the yarn could be produced without any major problems. The physical property values of the obtained sample are shown in Table 4, and it was excellent in crystallization characteristics and wet heat aging characteristics.
[比較例5]
実施例1のエポキシ化合物として、四国化成工業製“MA−DGIC”(モノアリルジグリシジルイソシアヌレート、エポキシ指数8368当量/t)を用いた以外は実施例1と同様の方法でステープルファイバー及びプレスフィルムを得た。得られたプレスフィルムは分子量増大効果が少なく、湿熱老化特性に劣るものであった。
[Comparative Example 5]
Staple fiber and press film were prepared in the same manner as in Example 1 except that “MA-DGIC” (monoallyl diglycidyl isocyanurate, epoxy index 8368 equivalent / t) manufactured by Shikoku Kasei Kogyo was used as the epoxy compound of Example 1. Got. The obtained press film had little effect of increasing the molecular weight and was inferior in wet heat aging characteristics.
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