聚乳酸长纤维无纺布制造技术

本发明专利技术涉及一种聚乳酸长纤维无纺布，该无纺布是以聚乳酸为主体，具有芯鞘结构的长纤维无纺布，其特征在于，（ａ）其芯成分是直链状的、相对粘度为２．５～３．５、锡含量在３０ｐｐｍ以下、Ｌ－异构体在９８摩尔％以上的聚乳酸；（ｂ）其芯鞘比例以面积比计，为芯∶鞘＝１∶１～５∶１；（ｃ）其鞘成分是比芯成分的熔点低的聚乳酸，或者是聚乳酸和比聚乳酸熔点低的其它生物降解性聚合物的掺混物。本发明专利技术提供了效率优异、物性优异、没有实用问题的由聚乳酸构成的纤维制品及其制造方法。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及主要由聚乳酸构成的树脂、以此树脂为原料的纤维制 品，以及该纤维制品的制造方法。
技术介绍
现在最广泛使用的纤维材料是以聚对苯二甲酸乙二醇酯为代表的聚酯、以尼龙6、尼龙66为代表的聚酰胺等合成树脂。 合成树脂虽然具有能够大批量廉价制造的优点，然而在废弃方法 方面却存在着问题。也就是说，由上述合成树脂制造的纤维在自然的 环境下几乎不能分解，但如果焚烧又担心产生很高的燃烧热。在这样的背景下，作为具有生物降解性的合成树脂，聚己酸内酯 和聚乳酸等可以用于纤维用途的建议被提了出来。这些树脂确实具有 优异的生物降解性，但与过去广泛使用的聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼 龙等非降解性合成树脂相比，实用性较低，问题很多。比如，在制造工序(如纺丝、牵伸、加捻(falsetwisting)等加工时)中的工序通过性差，得到的纤维制品与过去的合成纤维相比，在强度、 伸长率等物性方面也差等等的问题。本专利技术人严格地对聚乳酸的物性进行了研究，专利技术了特别适合于 纤维制品用的聚乳酸树脂。另外，通过使用具有特定物性的聚乳酸， 专利技术了效率优良、物性优异的聚乳酸纤维制品及其制造方法。本专利技术 的目的在于提供效率优异、纤维的物性优异，且没有实用问题的由聚 乳酸制造的纤维制品及其制造方法。
技术实现思路
上述目的通过如下聚乳酸树脂和主要由这些聚乳酸树脂为原料的 纤维制品来实现， 一种聚乳酸树脂主要是由聚乳酸构成的树脂，其特 征在于它是直链状的，L异构体占95摩尔。/。以上，锡(Sn)的含量在30ppm以下，单体含量在0.5重量°/。以下，相对粘度(rirel)为2.7 3.9; 另一种聚乳酸树脂主要是由聚乳酸构成的树脂，其特征在于它是直链 状的，L异构体占95摩尔。/。以上，锡(Sn)的含量在30ppm以下，单 体含量在0.5重量°/。以下，重均分子量(Mw)为120，000~220，000，且 数均分子量(Mn)为60，000~110，000。具体实施例方式<聚乳酸树脂>首先说明本专利技术的聚乳酸树脂和纤维以及它们的制造方法。 本专利技术的聚乳酸树脂，(1)主要由聚乳酸构成的树脂，其特征在于它是直链状的，L异构体占95摩尔％以上，锡的含量在30ppm以下，单体含量在0.5重量％以下，rird为2.7 3.9。(2) 主要由聚乳酸构成的树脂，其特征在于它是直链状的，L异 构体占95摩尔％以上，锡的含量在30ppm以下，单体含量在0.5重量 %以下，Mw为120,000-220,000，且Mn为60,000-110,000。本专利技术的 聚乳酸树脂及其制造方法具有如下的构成要素。(3) 聚乳酸纤维，其特征在于，其由上述(1)或(2)所述的聚 乳酸树脂构成。(4) 聚乳酸纤维的制造方法，其特征在于，在制造聚乳酸纤维时， 使用(1)或(2)所述的聚乳酸，将其熔融纺丝。在本专利技术中使用的聚乳酸具有直链状的结构。即，几乎不具有分 支结构的化合物。在过去的提案中，以改良熔融粘度和聚合度为目的， 在进行聚乳酸的聚合时要加入少量的分支剂。但是，本专利技术人等已经 确认，在制造聚乳酸纤维时，与通常的聚酯纤维相比，原料树脂的分 支结构对纺丝的效率有负面的影响。这就是说，即使有微量分支结构 存在，也会使聚乳酸纺丝时的效率恶化，使得到的纤维的拉伸强度变 弱。为了排除分支结构，最好在聚合物原料中不使用能够生成分支结 构的3元和4元的醇类和羧酸等。在由于其它任何原因而要使用具有 此种结构的成分时，重要的是将其量限制在对纺丝效率不产生影响的 必要的最小限度。在本专利技术中使用的聚乳酸以L-乳酸、D-乳酸，或者作为乳酸二聚 体的L-丙交酯、D-丙交酯或内消旋丙交酯为原料，但重要的是L-异构 体的比例要占95摩尔％以上。如果D-异构体的含量过多则成为非结晶 结构，那么在纺丝、牵伸工序中就不能发生定向结晶，得到的纤维的 物性就差。特别是拉伸强度明显下降，另外在沸水中的收縮率也过大， 实际上不能使用。在本专利技术中使用的聚乳酸，在其聚合物中的锡含量必须低于 30ppm，优选低于20ppm。锡系催化剂是作为聚乳酸的聚合催化剂使用 的，如果含量超过30ppm，在纺丝时就会发生解聚，使喷丝嘴过滤压 力迅速升高，显著降低了纺丝的效率。为了降低锡的含量，在聚合时使用的量要少，如果用适当的液体 洗净聚合物切片也是很好的。本专利技术使用的聚乳酸，其单体含量低于0.5重量％，优选低于0.3 重量％，特别优选低于0.2重量％。在本专利技术中所谓的单体，是用在后 面介绍的GPC分析计算出的分子量在1,000以下的成分。如果单体含 量超过0.5重量％，效率明显下降。这被认为是由于这些单体成分会发 生热分解，从而降低了聚乳酸的耐热性。为了降低聚乳酸中的单体含量，在聚合反应结束时，要将反应罐 抽真空，以除去未反应的单体，用适当的液体洗净聚合切片，或者进 行固相聚合等。本专利技术使用的聚乳酸，其重均分子量Mw优选为120,000 220,000， 数均分子量Mn优选为60，000 110，000。如果处于此分子量范围内，就 能够获得优异的纺丝性能和充分的拉伸强度，而在此范围以外，在纺 丝时分子量的降低严重，不能得到充分的拉伸强度。在本专利技术中使用的聚乳酸，其相对粘度(nrd)为2.7~3.9。如果 低于此范围，聚合物的耐热性恶化，不能得到充分的拉伸强度，反之， 如果高于此范围，则必须提高纺丝温度，纺丝时的热老化就严重。相对粘度因纺丝而降低的程度要较低才好，比如在多纤维丝的情 况下，粘度降低率优选低于7%,低于7%时，在纺丝时聚合物几乎不 分解，由于在纺丝时不会发生断丝，使得纺丝性能优良，在牵伸工序 中，拉伸强度就会特别强。在实际生产中，所制造的丝的拉伸强度优选在3.5cN/dtex以上。作为本专利技术的聚乳酸纤维，具体可以举出多纤维丝、短纤维、热压粘合丝(spun-bond)、单丝、扁平纱等。制造本专利技术纤维的方法是现有公知的熔融纺丝法。如果使用本专利技术的树脂制造聚乳酸纤维，就能够得到效率和纤维物性都优异的生物降解性纤维。目卩，耐热性优异，不会发生因热老化而造成的纺丝性能下降，喷丝嘴的寿命足够长，不会发生断丝，特别是没有起毛现象，得到的聚乳酸纤维的强度、伸长率、沸水收縮率等都能够与聚酯、尼龙纤维并驾齐驱。下面通过实施例具体说明本专利技术。首先介绍聚合物物性的分析方法。<分子量><单体含量>将试样溶解于氯仿使得浓度达到10mg/mL。以氯仿为溶剂，用Waters LC model I plus进行GPC分析，测定Mw和Mn。检出器使用RI，分子量标准物用聚苯乙烯。另外，由分子量低于l，OOO成分的比例计算出聚合物中的单体含<相对粘度nrel>在苯酚/四氯乙烷=60/40(质量比)的混合溶剂中将试样溶解，浓度为lg/dL，在2(TC下用乌氏粘度计测定相对粘度。<Sn含量>将0.5g的试样用硫酸/硝酸进行湿式灰化，用水稀释为50mL的试样溶液。用精工电子制作所的ICP发射光谱分析装置SRS 1500VR进行测定。<热稳定性>用精工电子制作所的TG/DTA220U测定聚合物重量减少5%时的温度，作为TG (5°/。)。按照如下的方式评价、测定纺丝效率和纤维的物性。(纺丝性能评价①)用熔融本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚乳酸长纤维无纺布，该无纺布是以聚乳酸为主体，具有芯鞘结构的长纤维无纺布，其特征在于，（ａ）其芯成分是直链状的、相对粘度为２．５～３．５、锡含量在３０ｐｐｍ以下、Ｌ－异构体在９８摩尔％以上的聚乳酸；（ｂ）其芯鞘比例以面积比计，为芯∶鞘＝１∶１～５∶１；（ｃ）其鞘成分是比芯成分的熔点低的聚乳酸，或者是聚乳酸和比聚乳酸熔点低的其它生物降解性聚合物的掺混物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：梶山宏史，上田秀夫，吉田广治，小椋东一，
申请(专利权)人：东丽株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]