JP4447950B2 - モケットパイル布帛 - Google Patents

Description

本発明は、モケットパイル布帛に関し、詳しくは、環境負荷が少なく、かつ強度、耐摩耗性、耐湿熱分解性に優れたポリエステル系複合繊維を使用してなる、車輌用シートに好適に用い得るモケットパイル布帛に関するものである。

従来、自動車や電車等の車両用シートには、天然皮革、人工皮革以外に、合成繊維からなる種々の布帛が用いられている。車輌用シートとして用いられる合成繊維布帛は、近年特に高級化が進んでいる。その点で、パイル布帛は、表面に立毛を有していて高級感が出せるため、広く受け入れられている。

車両用のシートに用いられるパイル布帛としてはトリコット起毛によるもの、パイル編地の剪毛によるもの、ダブルラッセル編地、モケット地によるもの等があるが、これらの中でもモケット地によるものすなわちモケットパイル布帛は、パイル密度が大きく多色柄が容易に得られ、最も高級感のあるものとして位置づけられている。

モケットパイル布帛の繊維素材としては、ナイロン、ポリエステル等の合成繊維が用いられている。特にポリエステル繊維はその優れた寸法安定性、耐候性、機械的特性、耐久性、さらにはリサイクル性等の点から多く用いられてきている。

ところが、ポリエステルを含め、従来の合成繊維はその大部分が石油などの限りある貴重な化石資源を原料としている。またこれらは自然環境下ではほとんど分解されず、廃棄処理が問題になっている。従来多用されている石油系合成繊維は、そのような地球環境的な問題を有していることから、それに代わり得る生分解性重合体からなる合成繊維の開発が近年盛んである。中でも、ポリ乳酸系重合体からなる繊維（以下、ポリ乳酸系繊維ということがある）は、繊維を形成するのに用いられるポリ乳酸がトウモロコシなどの植物資源を原料とする点で化石資源に依存せず、また、種々の製品に加工されて使用された後には、土壌中などの自然環境下において又はコンポスト中においてポリ乳酸は最終的には無害な炭酸ガスと水とに分解されることから、特に有望視されている。ポリ乳酸系繊維は、そのような極めて良好な生分解性を有しているが、仮に焼却処分する場合でも、燃焼熱が石油系合成繊維よりも小さいので、その点でも環境負荷が少ないものである。

しかしながら、ポリ乳酸系繊維には、強度や耐摩耗性が従来のナイロン、ポリエステル等の合成繊維よりも劣るという問題がある。また、耐熱性、特に耐湿熱性に劣り、染色等の湿熱処理による重合度の低下が大きく、これによっても強度の低下が生じるという問題がある。このため、従来のポリ乳酸系繊維素材は用途が限られており、自動車資材用等の幅広い分野での実用化には到っていないのが現状である。

上記のような問題に対し、強度を要求される用途には、繊度や使用量を増大させて強度不足をカバーすることで対応されているが、それでは軽量性やコストの面で問題となる。耐熱性を向上させる点では、ポリ乳酸系繊維の表面にシリコーン樹脂等を用いて後加工する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、表面に滑り性が付与されて耐摩耗性不足もカバーできると思われるが、上記したように後加工を要するものである。
特開2002-38378号公報

本発明は、化石資源依存度を低めつつ、表面にポリマーによる特段の後加工を施すことを必要とせずに優れた強度と耐摩耗性を備え、耐湿熱分解性にも優れた合成繊維を用いてなるモケットパイルを提供しようとするものである。

本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討の結果、本発明に到達した。すなわち、本発明の要旨は次の通りである。
１．ポリエステル系複合繊維を一部、又は全部に使用してなるモケットパイル布帛であって、上記ポリエステル系複合繊維は、芳香族ポリエステル系重合体（ただし、光分解性ポリマーを除く。）とポリ乳酸系重合体とからなり、繊維横断面において外周が芳香族ポリエステル系重合体で覆われており、該芳香族ポリエステル系重合体の融点は該ポリ乳酸系重合体の融点より高く、その差が０〜６０℃の範囲であって、該芳香族ポリエステル系重合体の融点が２００〜２４０℃であり、該芳香族ポリエステル系重合体が、ポリエチレンテレフタレートを主体としてイソフタル酸が共重合された共重合ポリエステル、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートとの共重合体よりなる群のうちから選択されたもののみにより構成され、単糸繊度が１．１ｄｔｅｘ〜７．７ｄｔｅｘであるポリエステル系複合繊維であることを特徴とするモケットパイル布帛。
２．上記１のモケットパイル布帛において、ポリ乳酸系重合体は融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上のＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなるポリ乳酸系重合体であるもの。

本発明によれば、化石資源への依存度が低く、廃棄処理時の環境負荷も低いポリ乳酸系重合体を用いて構成されるものでありながら、強度、耐摩耗性、耐湿熱分解性に優れており、かつ、風合い的にも優れたモケットパイル布帛を提供することができる。したがって本発明のモケットパイル布帛は、地球環境に優しいものとして、車両用シート等に好適に用いることができる。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明のモケットパイル布帛は、ポリエステル系複合繊維を使用してなるものであり、当該ポリエステル複合繊維は、芳香族ポリエステル系重合体（ただし、光分解性ポリマーを除く。）とポリ乳酸系重合体とからなる複合繊維である。

ポリ乳酸系重合体としては、ポリL乳酸、ポリD-乳酸、ポリL-乳酸とポリD-乳酸とのステレオコンプレックス、L-乳酸とD-乳酸との共重合体（ポリL/D乳酸）、L-乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、D-乳酸とヒドロキシカルボン酸との共重合体、L-乳酸もしくはD-乳酸と脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールとの共重合体、あるいはそれらのブレンド体等を用いることができる。

中でも、L-乳酸とD-乳酸とが単独もしくは併用されてなるポリ乳酸系重合体であって、融点が120℃以上、融解熱が10Ｊ／ｇ以上であるものが好ましい。

ポリ乳酸系重合体のホモポリマーであるポリL-乳酸やポリD-乳酸の融点は約180℃であるがL-乳酸とD-乳酸との共重合体（ポリL/D乳酸）の場合、いずれかの成分の割合を１０モル％程度とすると、融点は約130℃となる。さらに、いずれかの成分の割合を１８モル％以上、８２モル％未満とすると、融点は120℃未満となりもしくは明確な融点を示さず、融解熱は１０Ｊ／ｇ未満となり、非晶性の性質を強く示すようになるため繊維化しても熱延伸し難く、高強度の繊維が得られ難くなるという問題が生じたり、耐熱性、耐摩耗性が低下するため好ましくない。

したがって、ポリ乳酸系重合体としては、D-乳酸とL-乳酸とを構成成分とし、いずれか一方の成分の割合を示す光学純度が８２％以上であるものが好ましく、９０％以上であるものがより好ましい。この光学純度は、例えばラクチドを原料としてポリ乳酸を重合する際のD-乳酸やL-乳酸の仕込み割合によりコントロールすることができる。

また、ポリ（L-乳酸）とポリ（D-乳酸）とのステレオコンプレックスは、融点が２００〜２３０℃と高く、布帛にした後の高温染色やアイロン処理も可能となる点で特に好まし ポリ乳酸系重合体に用いるヒドロキシカルボン酸の具体例としては、グリコール酸、ヒドロキシ酪酸、ヒドロキシ吉草酸、ヒドロキシカプロン酸、ヒドロキシペンタン酸、ヒドロキシヘプタン酸、ヒドロキシオクタン酸等があげられる。中でも、ヒドロキシカプロン酸またはグリコール酸がコスト面から有利であり好ましく用いられる。

また、脂肪族ジカルボン酸および脂肪族ジオールの具体例としては、セバシン酸、アジピン酸、ドデカン二酸、トリメチレングリコール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール等があげられる。

ポリ乳酸系重合体において、ポリ乳酸に他の成分を共重合させて用いる場合には、ポリ乳酸の割合を８０モル％以上とするのが好ましい。ポリ乳酸の割合が８０モル％未満であると、ポリ乳酸系重合体の融点が低くなり、前記した融点の好ましい範囲である120℃以上を満足できなくなる場合がある。

また、ポリ乳酸系重合体の分子量としては、分子量の指標として用いられるASTM D−1238法に準じ、温度210℃、荷重2160ｇで測定したメルトフローレートが1〜100ｇ／10分であることが好ましく、5〜50ｇ／10分であることがより好ましい。メルトフローレートをこの範囲とすることにより、強度、耐摩耗性、耐湿熱性を向上させることができる。

ポリ乳酸系重合体中には、必要に応じて各種の添加剤、例えば、熱安定剤、結晶核剤、艶消剤、顔料、耐光剤、耐候剤、滑剤、酸化防止剤、抗菌剤、香料、可塑剤、染料、界面活性剤、難燃剤、表面改質剤、各種無機および有機電解質、その他各種の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲内で含有させることができる。

さらにポリ乳酸系重合体の加水分解を抑制して耐湿熱性をより向上させることを目的に、ポリ乳酸系重合体の末端基をカルボジイミド化合物、エポキシ化合物、オキサゾリン化合物、オキサジン化合物、アジリジン化合物等の末端封鎖剤により封鎖して用いることも好ましい。

一方、芳香族系ポリエステル系重合体としては、ポリエステル骨格に芳香族基を含む繊維形成性のポリエステル系重合体であって、後述する重合体のみによって構成される。

芳香族ポリエステル系重合体の融点としては、ポリ乳酸系重合体の融点より高く、その差が０〜６０℃となるような範囲である。具体的な融点としては、２００〜２４０℃である。これは、両者の融点の差が大きすぎると、複合紡糸に際して紡糸操業性を阻害したり、ポリ乳酸系重合体の熱分解を引き起こす場合があることによる。本発明における芳香族ポリエステル系重合体として用いる２００〜２４０℃の融点を持つ重合体は、ポリエチレンテレフタレートを主体としてイソフタル酸が共重合された共重合ポリエステル、ポリトリメチレンテレフタレート（ホモポリエステル）、ポリブチレンテレフタレート（ホモポリエステル）、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートとの共重合体である。これらのうち１種を用いる又は２種以上を併用してもよい。

また、芳香族ポリエステル系重合体中にも、ポリ乳酸系重合体の場合と同様、必要に応じて各種の添加剤を本発明の目的を損なわない範囲内で含有させることができる。

本発明で用いるポリエステル系複合繊維は、その繊維横断面において、外周が芳香族ポリエステルで覆われているものである。すなわち、上記したようなポリ乳酸系重合体のまわりを芳香族ポリエステル系重合体が取り囲むように配置された横断面形状を呈しており、複合繊維の外周面は芳香族ポリエステルで覆われていることになる。そのような繊維横断面としては、同心あるいは偏芯芯鞘型、海島型が挙げられ、芯鞘型では芯部に、海島型では島部にポリ乳酸系重合体が配された形態となる。

このように、外周が芳香族ポリエステルで覆われた横断面形状を呈する複合形態とすることにより、ポリ乳酸系重合体の問題点である強度や耐摩耗性の不足を、芳香族ポリエステル系重合体によりカバーすることができ、複合繊維全体として強度や耐摩耗性に優れたものとなる。また、同様に耐湿熱性も向上する。

ポリエステル系複合繊維におけるポリ乳酸系重合体と芳香族ポリエステル系重合体との体積比としては、ポリ乳酸系重合体／芳香族ポリエステル系重合体の比が２０／８０〜８０／２０の範囲となるようにすることが好ましい。この範囲内の体積比であれば、繊維横断面において外周を芳香族ポリエステル重合体で覆うことができ、紡糸操業性も良好に保つことができる。

なお、繊維横断面の外郭の形状は特に限定されるものではなく、円形のみならず、楕円、菱形、Ｔ型、井型、三角等の多角形状であってもよい。また、中実断面でも中空断面であってもよい。

本発明において、ポリエステル系複合繊維は、長繊維、短繊維のいずれで用いてもよく、特に限定されるものではない。また、ポリエステル系複合繊維の繊度としては、特に限定されるものではないが、モケットパイル布帛のパイル部に使用するポリエステル系複合繊維の単糸繊度としては、1.1〜7.7dtexが好ましい。単糸繊度は小さいほど風合いがソフトになるものの、1.1dtex未満ではパイルが毛倒れしやすくなり実用に耐えない傾向にあるので好ましくない。一方、単糸繊度が7.7dtexを超えると、風合いが硬くなってしまい高級感が損なわれる傾向にあるので好ましくない。

本発明のモケットパイル布帛は、上記したポリエステル系複合繊維を使用して、通常のモケット織機により製織して得られるものである。本発明のモケットパイル布帛を得る際には、上記したポリエステル系複合繊維のみを単独で用いてもよいが、他の繊維と混合して用いてもよく、具体的には混紡、交撚、精紡交撚、交織、交編して用いてもよい。このとき、混用される他の繊維としては、通常のポリ乳酸系繊維や、ポリエステル、ナイロン、アクリル、アラミド等の合成繊維、ビスコース、キュプラ、ポリノジック等のレーヨン系繊維、リヨセル等の溶剤紡糸セルロース繊維、絹、綿、麻、羊毛その他の獣毛繊維があげられる。したがって、本発明のモケットパイル布帛は、その一部に上記したポリエステル系複合繊維を使用して構成されるものであるが、本発明の目的に鑑みれば、モケットパイル布帛を構成する繊維全体に占める上記ポリエステル系複合繊維の割合としては、５０質量％以上が好ましく、８０％以上がより好ましく、１００％が特に好ましい。

本発明のモケットパイル布帛におけるパイル高さやパイル密度等は、特に限定されるものではなく、従来のモケットパイル布帛で常用されている範囲でよい。

以下、実施例によって本発明を詳しく説明する。なお、実施例に記載した諸特性の測定法、評価法は次のとおりである。
1)ポリ乳酸系重合体のメルトフローレート値（ｇ／10分）：
ＡＳＴＭ Ｄ−1238法の記載の方法に準じて測定した。なお測定条件は温度210℃、荷重2160ｇとした。
2)芳香族ポリエステル系重合体の相対粘度：
フェノールと四塩化エタンとの等質量混合物を溶媒とし、試料濃度0.5g／100ml、温度20℃の条件で測定した。
3)融点（℃）、融解熱(J／g)〕
パーキンエルマー社製の示差走査熱量計ＤＳＣ−２型を使用し、昇温速度20℃／分の条件で測定した。
4)繊維（短繊維）の強度：
ＪＩＳ Ｌ１０１５ 8.7.1(JIS1999年度版)に記載されている、引張強さの標準時試験により測定した。
5)耐湿熱分解性：
繊維を温度５０℃、相対湿度９５％の湿熱条件下に１０００時間保持するという湿熱処理を行い、湿熱処理前後での繊維の強度を測定し、この測定値から次式にて算出した強度保持率を耐湿熱分解性の指標とした。なお、繊維の強度は前記の4)に従って測定した。

強度保持率（％）＝（処理後強度／処理前強度）×１００
6)耐摩耗性：
実施例で得られた短繊維を用いてリング精紡機にかけて、１０番手（綿番手）の紡績糸（単糸）を得て、この紡績糸を筒編にしたものを用いて、耐摩耗性をＪＩＳ Ｌ１０１８ 8.18.1(JIS1999年度版)に記載の摩耗強さＡ法により測定した。
7)風合い：
実施例で得られたモケットパイル布帛について、パイル面の風合いを官能評価により5段階評価して、風合いがソフトで最も好ましいものを５級とし風合いが硬くて好ましくないものを１級とした。３級以上を合格とした。
8)毛倒れ性：
１０ｃｍ四方のモケットパイル布帛の中央に直径が４ｃｍで重さが500ｇの鉄製の円柱状の荷重を乗せて８０℃の熱風乾燥機に２時間放置し、乾燥機から取り出すと共に荷重を除去し、室温で３０分間放置して、その後荷重を乗せた部分と乗せていない部分の立毛状態を観察し、元の状態に戻って荷重を乗せていない部分と変わらないものを５級、全体に毛倒れしているものを１級とした。

実施例１
ポリ乳酸系重合体としては、融点170℃、融解熱３８J/g、光学純度がL体98.5％で、メルトフローレート値（以下、ＭＦＲと記す）が２３ｇ／10分のポリL／D乳酸のチップ（カーギルダウ社製）を用意した。芳香族ポリエステル系重合体としては、ポリエチレンテレフタレートにイソフタル酸が１５モル％共重合された、相対粘度１．３７、融点２１７℃の共重合ポリエステルのチップを用意した。両者のチップを常法により減圧乾燥した後、通常の丸断面、同心芯鞘複合繊維を得るための溶融紡糸装置を使用して、ポリ乳酸系重合体が芯部、芳香族ポリエステル重合体が鞘部となるよう、かつ芯／鞘の体積比が５０／５０となるように配して、紡糸温度２４０℃で紡出した。紡出糸条を冷却した後、引取速度1000ｍ／分で引き取って未延伸糸条（ポリエステル系複合繊維）を得た。得られた未延伸糸条を集束して３３万dtexのトウにし、延伸倍率３．２倍で延伸し、140℃のヒートドラムで熱処理してから、押し込み式クリンパーを使用して捲縮を付与した後、長さ７４mmに切断し、４．４ｄｔｅｘの繊度の短繊維を得た。この短繊維を用いて３吋紡績装置にて紡績し、撚り数１４．３回／２．５４ｃｍのZ方向の撚りを掛けて２０番手（綿番手）の紡績糸を得た。次いでこの紡績糸にチーズ染色による先染を施したものを2本使用して、１１．５回／インチでS方向に撚糸した双糸の糸条を得た。そして、この糸条をパイル糸及び地組織に使用して、モケット織機にて筬密度２３羽／２．５４ｃｍ、緯糸打ち込み４８本／２．５４ｃｍ、パイル高さ２．５ｍｍのモケット規格で製織し、シャーリング、バッキング工程を経て本発明のモケットパイル布帛を得た。

実施例２〜３、
芯／鞘の体積比を下記表１に示すように変更したこと以外は、実施例１と同様にして、本発明のモケットパイル布帛を得た。

実施例４
芳香族ポリエステル系重合体として、共重合ポリエステルに代えてポリトリメチレンテレフタレート（相対粘度１．４４、融点２１５℃）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、本発明のモケットパイル布帛を得た。

実施例５
芳香族ポリエステル系重合体として、共重合ポリエステルに代えてポリブチレンテレフタレート（相対粘度１．４６、融点２１８℃）を用いたこと以外は、実施例１と同様にして、本発明のモケットパイル布帛を得た。

比較例1
ポリエステル系複合繊維ではなく、ポリ乳酸系重合体のみからなる繊維を紡糸したこと以外は、実施例1と同様にして、比較用のモケットパイル布帛を得た。

比較例２
紡糸時の重合体の吐出量を調整することにより、短繊維の繊度を０．７ｄｔｅｘとしたこと以外は、実施例１と同様にして、比較用のモケットパイル布帛を得た。

比較例３
紡糸時の重合体の吐出量を調整することにより、短繊維の繊度を１１ｄｔｅｘとしたこと以外は、実施例１と同様にして、比較用のモケットパイル布帛を得た。

参考例
ポリエステル系複合繊維ではなく、芳香族ポリエステル系重合体のみからなる繊維を紡糸したこと以外は、実施例1と同様にして、モケットパイル布帛を得た。

実施例１〜５、比較例１〜３及び参考例で得られた繊維並びにモケットパイル布帛の特性を測定、評価した結果を下記表1に示す。

表１の結果から明らかなように、実施例１〜５のモケットパイル布帛は、石油系原料への依存度が低く、強度、耐湿熱分解性、耐摩耗性に優れたポリエステル系複合繊維から構成され、風合いや毛倒れの点でも石油系原料由来のポリエステル繊維のみから構成されたもの（参考例）と比して遜色のないものであった。一方、比較例１のものは、ポリ乳酸系重合体のみからなる繊維で構成されたものであり、繊維の強度、耐摩耗性が低く、湿熱処理後には繊維はボロボロとなって強度の測定ができず、耐湿熱分解性に極めて劣るものであった。また、比較例２のものはパイルの繊度が小さすぎるために毛倒れしやすいものとなり、比較例３のものはパイルの繊度が小さすぎるために風合いの悪いものとなり、いずれも実用的価値に乏しいものであった。

Claims (2)

1. ポリエステル系複合繊維を一部、又は全部に使用してなるモケットパイル布帛であって、上記ポリエステル系複合繊維は、芳香族ポリエステル系重合体（ただし、光分解性ポリマーを除く。）とポリ乳酸系重合体とからなり、繊維横断面において外周が芳香族ポリエステル系重合体で覆われており、該芳香族ポリエステル系重合体の融点は該ポリ乳酸系重合体の融点より高く、その差が０〜６０℃の範囲であって、該芳香族ポリエステル系重合体の融点が２００〜２４０℃であり、該芳香族ポリエステル系重合体が、ポリエチレンテレフタレートを主体としてイソフタル酸が共重合された共重合ポリエステル、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレートとポリブチレンテレフタレートとの共重合体よりなる群のうちから選択されたもののみにより構成され、単糸繊度が１．１ｄｔｅｘ〜７．７ｄｔｅｘであるポリエステル系複合繊維であることを特徴とするモケットパイル布帛。
2. ポリ乳酸系重合体は融点が１２０℃以上、融解熱が１０Ｊ／ｇ以上のＬ−乳酸および／またはＤ−乳酸からなるポリ乳酸系重合体であることを特徴とする請求項１記載のモケットパイル布帛。