热稳定性和强度优异的生物分解性聚酯系纤维及其制造方法技术

本发明专利技术的课题在于提供热稳定性和纤维强度优异的生物分解性聚酯系纤维。另外，本发明专利技术的课题还在于提供生物分解性聚酯系纤维的机械物性、特别是热稳定性优异的纤维的制造方法。本发明专利技术涉及由3HH摩尔分数为2～9摩尔%的聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯）构成的生物分解性聚酯系纤维。另外，本发明专利技术还涉及所述生物分解性聚酯系纤维的制造方法，其特征在于，具有下述纤维化工序：在将聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯）熔融挤出时，在所述聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯）的玻璃化转变温度以上且70℃以下的温度下进行纤维化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术的课题在于提供热稳定性和纤维强度优异的生物分解性聚酯系纤维。另外，本专利技术的课题还在于提供生物分解性聚酯系纤维的机械物性、特别是热稳定性优异的纤维的制造方法。本专利技术涉及由3HH摩尔分数为2～9摩尔%的聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯）构成的生物分解性聚酯系纤维。另外，本专利技术还涉及所述生物分解性聚酯系纤维的制造方法，其特征在于，具有下述纤维化工序：在将聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯）熔融挤出时，在所述聚（3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯）的玻璃化转变温度以上且70℃以下的温度下进行纤维化。【专利说明】
本专利技术涉及以聚羟基脂肪酸酯(以下有时也简记为“PHA”)为原料的纤维及其制造方法。
技术介绍
近年来废弃塑料所引起的环境问题被放大，因而迫切期待在地球范围内实现循环型社会，使用后可在微生物的作用下被分解的生物分解性树脂备受关注。该生物分解性树脂中，从削减二氧化碳排放量、固定化(碳中和，carbon neutral)的观点出发,作为生物来源的聚合物的PHA类备受关注，并且由于其具有生物分解性和生物相容性，因此研究了其在纤维或膜等各种成形品中的应用。其中，以PHA类为原料的纤维由于具有生物分解性、生物相容性，因此可以预料到在手术用缝合线等医疗用产品、防鸟网、钓鱼线、渔网等农业、水产业用产品、床单或床垫、枕套等寝具用材料、衬衫等衣料用产品、汽车用片材或织物等布帛产品、无纺布或过滤器等卫生用材料、绳索等建筑材料用产品、食品等其他包装用产品等多种多样的领域中的需求很大。在该PHA类中，虽然使用聚-3-羟基脂肪酸酯等的纤维化的研究不断进展，但与通常的纤维相比，仍未获得具有满足市场要求的机械物性值的纤维。另外，PHA中，特别是聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)(以下有时也简记为“PHBH”)，由于结晶化缓慢，因此利用通常的熔融纺丝进行的纤维化困难，获得的纤维的机械物性非常差。这里，公开了下述方法(专利文献I):将PHA从熔融挤出机挤出后，立即迅速冷却至聚合物的玻璃化转变温度+15°C以下，将长丝由团块打开，接着实施在玻璃化转变温度+200C以下迅速地促进部分结晶化的冷拉伸，进而进行紧式热处理，从而提高机械物性。另夕卜，还公开了下述方法(专利文献2):在冷拉伸后在玻璃化转变温度以上再次进行拉伸，接着进行紧式热处理。采用这些方法时，即使是PHBH等结晶化速度慢的聚合物也可进行纺丝，从而能够获得具有独特性质的长丝，但由于实施紧式热处理，因此不仅纤维的尺寸稳定性产生问题，而且由于纤维的柔软性差，因此存在加工成PHA纤维产品时发生故障的难点。另外，在该PHA类中，虽然使用聚-3-羟基脂肪酸酯等的膜或纤维化的研究不断进展，但由于成形后所发生的二次结晶化而存在物性发生经时劣化的难点。因此，为了促进结晶化，提出了在聚-3-羟基脂肪酸酯中配合氮化硼等无机物以促进结晶化的方案，但常常发生所得成形物的强度降低、进而成形物表面的外观发生劣化等弊病，它们的效果不充分。因此，还公开了使用单轴挤出机、双轴挤出机、辊混炼机、布拉班德仪(Brabender)等对利用PHA及有机鎗离子进行了处理的膨润性层状硅酸盐进行熔融混炼的方法(专利文献3)。但是，为了使膨润性层状硅酸盐均匀地分散，在熔融混炼时需要很大的剪切力，通过熔融混炼时的剪切放热或此时发生的有机鎗盐的分解促进效果，PHA树脂发生分解、在成形后无法保持目标的机械物性等。此外，PHA中，特别是聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)(以下有时也简记为“PHBH”)由于结晶化慢，因此利用通常的熔融纺丝难以进行纤维化。因而，公开了下述冷拉伸法(专利文献4):将PHA从熔融挤出机挤出后，立即迅速冷却至聚合物的玻璃化转变温度以下，将长丝由团块打开，接着在玻璃化转变温度以上的温度下迅速地促进部分结晶化。采用该方法时，即使是PHBH等结晶化速度小的聚合物也可进行纺丝，能够制作具有独特性质的拉伸长丝。但是，该方法需要在熔融挤出后立即骤冷至玻璃化转变温度以下(约0°C)、之后立即在热水浴槽中进行升温，由于反复进行冷却和升温以及使用热水浴槽，因此通常需要在拉伸工序前进行干燥的设备，使用能量量的增加或浪费非常多、并且需要冷却至玻璃化转变温度以下的冷冻设备，因此存在需要大规模的生产设备的难点。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2003-328230号公报专利文献2:日本特开2003-328231号公报专利文献3:日本特开2006-070092号公报专利文献4:日本特开2002-371431号公报
技术实现思路
专利技术预解决的课题这样，在生物分解性聚酯系纤维中进行了提高纤维强度的研究，但未获得具有满足市场要求的机械物性值的纤维。其中，仍未获得具有尺寸稳定性的纤维。鉴于这些问题，本专利技术的课题在于提供热稳定性和纤维强度优异的生物分解性聚酯系纤维。另外，在生物分解性聚酯系树脂中，进行了用于促进结晶化的各种研究，在配合添加剂的方法中，在熔融混合时添加剂分解而使PHA树脂劣化，因此无法获得目标产品。另夕卜，在利用工序进行改善的方法中，需要多个冷冻设备或干燥设备，需要使用能量或生产设备增大的纺丝设备。因此，目前的情况是仍未制造出满足所要求的机械物性的生物分解性聚酯系纤维。鉴于这些问题，本专利技术提供生物分解性聚酯系纤维的机械物性、特别是热稳定性优异的纤维的制造方法。用于解决课题的方法本【专利技术者】们为了解决上述课题反复进行了深入研究，结果发现了抑制干热收缩率且具有纤维强度的PHA纤维，从而完成了本专利技术。另外，本【专利技术者】们为了解决上述课题还反复进行了深入研究，结果发现:通过在特定的纺丝条件下对PHA进行纤维化，进而在拉伸工序中在生产时的使用能量没有浪费的温度区域内进行拉伸，然后通过热处理工序进行松弛，从而表现出优异的机械物性。还发现了可获得热稳定性特别优异的生物分解性聚酯系纤维的制造方法，从而完成了本专利技术。S卩，本专利技术涉及由3HH摩尔分数为2?9摩尔％的聚(3_羟基丁酸酯-共_3_羟基己酸酯)构成的生物分解性聚酯系纤维。所述3HH摩尔分数优选为3?9摩尔％、更优选为3?7摩尔％。优选100°C的干热收缩率小于20%、纤维强度为1.5cN/dtex以上。另外，本专利技术涉及所述生物分解性聚酯系纤维的制造方法，其特征在于，具有下述纤维化工序:在将聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)熔融挤出时，在所述聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)的玻璃化转变温度以上且70°C以下的温度下进行纤维化。优选在超过所述聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)的玻璃化转变温度15°C且70°C以下的温度下进行所述纤维化工序。优选在60°C以下的温度下进行所述纤维化工序。此外，优选具有拉伸工序和热处理工序。在所述热处理工序中，优选在比所述聚(3-羟基丁酸酯-共-3-羟基己酸酯)的结晶温度高20°C以上的温度下进行热处理。所述热处理工序优选包含松弛工序。所述松弛工序中，优选使所得生物分解性聚酯系纤维的松弛率为2?17%、更优选为3?15%。专利技术效果本专利技术的PHA纤维具有加热时的尺寸稳定性和高的纤维强度。另外，通过本专利技术的制造方法，可以在不使PHA树脂劣化的情况下简化生产设备、减少使用能量等，而且能够制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：岩田忠久，本乡千鹤，田村正信，
申请(专利权)人：国立大学法人东京大学，株式会社钟化，
类型：
国别省市：