JP2000265365A - 架橋アクリル系吸湿繊維及びその製造方法 - Google Patents
架橋アクリル系吸湿繊維及びその製造方法Info
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Abstract
ドラジンと炭酸ナトリウム等)量を減少させ、処理時間
の短縮ができ、充分な吸湿・放湿性能を有する架橋アク
リル系吸湿繊維を得ることができる製造方法及び架橋ア
クリル系吸湿繊維を提供する。 【解決手段】 アクリル繊維を架橋処理及び加水分解処
理して架橋アクリル系吸湿繊維を製造する際に、コモノ
マー成分として酸性基を有するコモノマーを1〜5重量
%含有する重合体からなるアクリル繊維を被処理原料繊
維として使用する。
Description
的に繰り返し行うことができる架橋アクリル系吸湿繊維
に関するものである。更に詳しくは、原料アクリル系繊
維として1重量%以上の酸性コモノマー含有アクリル系
繊維を使用することにより効率的に高品位の架橋アクリ
ル系吸湿繊維を得る方法及びこのような方法によって得
られた架橋アクリル系吸湿繊維に関するものである。
合繊繊維の一種であり、通常の市販アクリル系繊維の吸
湿率は1〜2%程度と、木綿や羊毛などの天然繊維に比
べて低い。このようなアクリル系繊維について吸湿・放
湿を繰り返し行うことができ、衣料、寝装分野への適用
が可能な繊維素材が求められている。
目的で、アクリル系繊維をヒドラジンで架橋処理した
後、該繊維中に残存するニトリル基をアルカリ金属水酸
化物で加水分解して、カルボキシル基又はカルボキシル
基の金属塩に変換することにより、吸湿・放湿性が付与
された架橋アクリル系吸湿繊維とすることが、特開平2
−91271号公報、或いは特開平5−132858号
公報等において提案されている。
0℃、65%RHでの飽和吸湿率が25〜50%、水膨
潤度150〜300%と高い値を示している。
リロニトリルを主成分とし、他にコモノマー成分とし
て、酢酸ビニル、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリ
デン等のビニルモノマー、スチレン、アクリル酸エステ
ル、メタアクリル酸エステル、(メタ)アクリルアミド
等の中性コモノマー;或いは(メタ)アリルスルホン
酸、p−スチレンスルホン酸等のスルホン酸含有コモノ
マー及びこれらの塩類、(メタ)アクリル酸、イタコン
酸等のカルボン酸含有コモノマー及びこれらの塩類等の
酸性コモノマー;或いはビニルピリジン、メチルビニル
ピリジン等の塩基性コモノマーと共重合して得られるこ
とが知られている。
モノマーは、アクリル系繊維製造時の紡糸性改良、製品
の特性改良目的で使用される。これらのコモノマーの
内、酸性其含有コモノマー及びこれらの塩類、特にスル
ホン酸含有コモノマー及びこれらの塩類は、アクリル系
繊維の染色性等を改良する目的で一般的に使用されてお
り、通常は1重量%未満の比で共重合されている。
従来、染色性を向上させるために使用されているが、1
%重量以上多く含んでも染色性はそれ以上向上すること
はない。このため、一般の衣料用アクリル系繊維は、ア
クリロニトリル成分を80重量%以上含み、1重量%以
下の染色性改良コモノマー(即ち、酸性基含有コモノマ
ー)と中性コモノマーとを含む共重合体が使用されてい
る。
汎用アクリル系繊維を処理の対象としているため、酸性
基含有コモノマー含有量は通常1重量%未満と少ないも
のである。このような汎用アクリル系繊維に対して、架
橋処理を行うのにヒドラジン濃度は被処理繊維に対して
0.5〜3倍の水溶液、即ち、5〜30重量%水溶液
(浴比1:10)を用い、例えば、温度98℃の高温度
条件下で3〜10時間の長時間の処理が必要であった。
された架橋アクリル系吸湿繊維は、架橋処理及び加水分
解処理は過酷な反応条件、即ち、高い処理温度の下で処
理時間が長いと言った過酷な反応条件を要するという問
題があり、且つ使用する薬液(ヒドラジンとアルカリ金
属水酸化物等)の使用量が多く、反応大過剰の薬液を繊
維に供給しなければならず、得られた繊維はコスト高で
あるという問題を含んでいた。
た架橋アクリル系吸湿繊維は、前記のとおり水膨潤度が
高い(150〜300%)ので、吸湿後(あるいは吸水
後)の形態保持性が劣るという問題が顕著であり、形態
安定性が求められる用途への適用は困難であるという問
題を有していた。
とにより吸湿・放湿性付与のための処理時間を短縮する
ことが出来ることは、例えば、特開平2−91271号
公報により知られていた。
従来の方法だと架橋の反応速度が遅いため、架橋反応が
律速となる。例えば、窒素増加量=0.6%の架橋度を
得るためには、ヒドラジン濃度2%(浴比1:10)
で、架橋反応に5時間(98℃)が必要であった。
ンの濃度が低濃度(例えば、2%程度)であると、架橋
度を目的の範囲にする為に長時間を要し、加水分解が必
要以上に進む結果、アルカリ金属水酸化物の反応が過酷
であるので、得られた吸湿繊維の膨潤度が増大し、強度
も低下するという問題があった。
ジン濃度を高めて(例えば、5%以上で)、或いは処理
温度をアップさせて(例えば、98℃以上で)、架橋処
理時間を短縮(2時間程度に)することにより、架橋度
を高める方法があるが、該方法は、架橋処理及び加水分
解処理のための薬液(ヒドラジンと炭酸ナトリウム等)
量が増大するという問題や、或いは処理温度アップに要
するエネルギーが増大するという問題があった。
は、特定の原料繊維を使用することにより、架橋処理及
び加水分解処理のための薬液(ヒドラジンと炭酸ナトリ
ウム等)量を減少させ、処理時間の短縮ができ、充分な
吸湿・放湿性能を有する架橋アクリル系吸湿繊維を得る
ことができる製造方法及び架橋アクリル系吸湿繊維を廉
価に提供することにある。
加して、吸湿、放湿を可逆的に繰り返し行うことがで
き、吸湿後の形態安定性に優れる架橋アクリル系吸湿繊
維及びその製造方法を提供することにある。
るコモノマー1重量%以上乃至5重量%以内を含むアク
リル系共重合体からなるアクリル系繊維にヒドラジン化
合物による架橋処理及び炭酸ナトリウムによる加水分解
処理を行うことにより得られた架橋アクリル系吸湿繊
維、及びその製造方法である。
法によれば、ヒドラジン化合物による架橋処理及び炭酸
ナトリウムによる加水分解処理において、これらの薬液
の減少と処理時間の短縮が可能となり、しかも水膨潤度
の低い架橋アクリル系吸湿繊維が得られる特徴を有す
る。
法において、処理の対象とされるアクリル系繊維は、コ
モノマー成分として酸性基を有するコモノマーが1〜5
重量%含まれているので、架橋及び加水分解の反応が促
進される特徴を有する。
度別に、ヒドラジン濃度と窒素物含有量(架橋の程度)
との関係、或いは処理時間と窒素物含有量(架橋の程
度)の検討を行った。その結果、酸性基含有コモノマー
を1重量%以上含む共重体からのアクリル系繊維を使用
すると、ヒドラジン濃度0.5重量%以上乃至5.0重
量%以内の水溶液(浴比1:10)を用いて、温度98
℃下で、0.5〜2時間の架橋処理を行うことにより、
充分に本発明の目的を達成することができる。
ラジン化合物の内のヒドラジン成分の濃度をいう。
量%を超えると、酸性基含コモノマーの特性として、湿
式紡糸時の凝固性低下及びこれに伴う接着糸を生じ、ま
た共重合体の耐熱性が極端に低下するので好ましくはな
い。
分を含む場合は、コモノマー量の総計が20重量%未満
となるよう調製し、アクリロニトリル成分を少なくとも
80重量%以上含む事が好ましい。アクリロニトリル成
分の含量が80重量%未満となると、共重合体のニトリ
ル基が減少するため、架橋及び加水分解反応が遅れるの
で好ましくない。
1〜5重量%を含むアクリロニトリル系共重合体からな
るアクリル系繊維に、ヒドラジン化合物を用いて窒素含
有量の増加が0.4〜2.0%となるように架橋構造を
導入し、且つ炭酸ナトリウムよる加水分解反応でカルボ
キシル基量が、0.6〜4.0mmol/gとなるよう
にコントロールすることにより、20℃,65%RHで
の飽和吸湿率が15%以上乃至50%以内、水膨潤度1
0%以上乃至100%以下の性能を有する架橋アクリル
系吸湿繊維を製造することができる。
アクリロニトリルと共重合できる酸性基を有する通常使
用されているビニルモノマーであり、具体的には、アク
リル酸、メタクリル酸、イタコン酸等のカルボキシル基
を有する化合物又はその塩類、アリルスルホン酸、メタ
リルスルホン酸等のスルホン酸基を有する化合物又はそ
の塩類が挙げられる。
度は、3〜10g/dのものが使用できるが、吸湿繊維
2g/d以上を得ようとすれば、被処理原料の乾強度は
5〜10g/dが好ましい。また、被処理原料としての
繊維の太さは、汎用アクリル系繊維に使用されている1
〜15デニール(d)程度が繊維物性と吸湿繊維の加工
性バランスがとれていて好ましい。
はヒドラジン化合物を使用することが望ましい。この処
理による架橋条件は、繊維中の窒素増加量が0.4〜
2.0%となるような条件を採用することができる。
ドラジン、硫酸ヒドラジン、水加ヒドラジン、炭酸ヒド
ラジン等何れをも使用でき、特に制限はない。
し、カルボキシル基量を0.6〜4.0mmol/gに
コントロールすることが望ましい。
は、コモノマーの種類には殆ど影響されないが、本発明
者等は、鋭意検討した結果、架橋度が増大すると、加水
分解速度も促進されることを見出した。即ち、架橋が充
分に行われれば、結果として炭酸ナトリウムの使用量の
減少及び処理時間の短縮にも有効である。
を使用することが知られているが、アルカリ金属水酸化
物を使用すると、反応が過酷となり繊維の水膨潤度を1
00%以下に小さくすることが困難となる。このため、
炭酸ナトリウムを使用することは、反応を緩慢にし、水
膨潤度を100%以下に達成することができるので好ま
しい。
とを同時に行ってもよいし、或いは架橋処理の後に、加
水分解処理を行ってもよい。
における酸性コモノマー成分の量が1重量%以上乃至5
重量%以内のとき、酸性コモノマーを含まないアクリル
系繊維に比較して、本発明のアクリル系繊維は架橋反応
が促進されるため、従来と同等な架橋度の架橋アクリル
系吸湿繊維を得るのに、本発明ではヒドラジンの使用量
及び処理時間を減少することができる。
応が促進されるため架橋に要する処理時間が大幅に短縮
され、例えば、ヒドラジン濃度2%(浴比1:10)、
炭酸ナトリウム10%、98℃の処理において、1時間
以上で吸湿繊維が得られる。
の「%」とあるのは、断りない限り「重量%」である。
また、窒素含有率の増加、カルボキシル基量、吸湿率、
水膨潤度は以下の方法により求めたものである。 (1)窒素含有率の増加(%) 元素分析にて、ヒドラジン架橋処理後の繊維の窒素含有
率(%)と原料繊維の窒素含有率(%)を求め、その差
を窒素含有率の増加とした。
lの水を加えた後、1N塩酸水溶液を加えpH2にす
る。次いで、1N苛性ソーダ水溶液で常法に従って滴定
曲線を求めた。この滴定曲線よりカルボキシル基に消費
された苛性ソーダ水溶液の消費量(Yml)を求め、次
式によってカルボキシル基量とした。 カルボキシル基量(mmol/g)=Y/X
測定する。次に、該試料繊維を20℃、65%RHの恒
温槽に恒量になるまで入れておき、重量(W2)を測定
し、次式により吸湿率を求めた。 吸湿率(%)={(W2 −W1 )/W1 }×100
(国産遠心機(株)製H−100F2(商品名)を使用
し、3000rpm×5分により、付着水を除去し、重
量(W3 )を測定した。次に105℃の熱風乾燥機にて
恒量になるまで、乾燥させ、重量(W4 )を測定し、次
式により水膨潤度を求めた。 水膨潤度(%)=I(W3 −W4 )/W4 )×100
コモノマー及び酸性コモノマーの比率を下記の表1に示
す種々の比率とした種々のアクリル系原料を用意し、塩
化亜鉛水溶液中で溶液重合させ、紡糸原液を作製した。
これを常法に従って湿式紡糸を行い、単繊維デニール
1.5dの被処理原料繊維としての種々のアクリル系繊
維を得た。
ジン(NH2 NH2 として)2%水溶液中(浴比1:1
0)で98℃×1時間の架橋処理を行った。架橋後のア
クリル系繊維を元素分析にて繊維の窒素含有率を測定
し、その値を下記の表1に示した。
トリウム10%水溶液中(浴比1:10)で、98℃×
1時間の加水分解処理を行い、繊維のカルボキシル基量
を測定し、その値を下記の表1に示した。
いては、水洗乾燥後20℃,65%における飽和吸湿率
及び、水膨潤度を測定し、それらの値を下記の表1に示
した。
トリル(AN)ホモポリマーを示し、実験No.2〜5
はANとアクリル酸メチル(MA)、実験No.6〜9
はANと酢酸ビニル(VAc)、実験No.l0〜13
はANとアクリルアミド(AAm)、実験No.14〜
17はANとイタコン酸(IA)、実験No.18〜2
1はANとアクリル酸(AA)、実験No.22〜25
はANとメタクリル酸(MAA)、実験No.26〜2
9はANとメタアリルスルホン酸ソーダ(MAS)の各
共重合体を示す。
の共重合体は、ANホモポリマー及び中性コモノマーの
共重合体に比し、架橋反応(窒素増加量)及び加水分解
(カルボキシル量)共に反応が進んでいることが解る。
5,29については、紡糸性、即ち、凝固性が悪く、糸
条を形成することが不可能であることが解る。
MAS=90/8/2からなる1.5dのアクリル系繊
維を、常法の湿式紡糸により得た。紡糸性は良好であっ
た。
し、水加ヒドラジン濃度一定(NH2NH2 =2%)
で、98℃にて処理時間を変えて架橋処理を行った。一
方、処理時間一定(1時間)で、98℃にてヒドラジン
濃度を変えて架橋処理を行った。参考例として、前記表
1の実験No.5の繊維を用いた。
理時間と窒素増加量との関係を図1にグラフとして示
す。また、ヒドラジン濃度を変えた場合についてのヒド
ラジン濃度と、架橋反応による窒素増加量の関係を図2
にグラフとして示す。
素増加量)を得るための時間は、本発明は参考例に比
し、半分以下でよいことが解る。
素増加量)を得るための処理濃度は、本発明の場合、参
考例に比し、半分以下の濃度でよいことが解る。
IA=94/4.5/1.5からなる1.5dのアクリ
ル系繊維を湿式紡糸によって得た。紡糸性は良好であっ
た。
このアクリル系繊維を、ヒドラジン濃度2%+炭酸ナト
リウム10%の混合溶液中(浴比1:10)で、98℃
×l時間処理して架橋アクリル系吸湿繊維を得た。
下記の表2に示す。
吸湿繊維の特性は非常に良好であった。
分解処理して得た架橋アクリル系吸湿繊維は、従来の酸
性基を含まないか、或いは、その含有量が1%未満の繊
維に比較して、使用する処理液のヒドラジン濃度を減じ
ることができ、又処理時間も大幅に短縮できる。更に好
ましいことは、架橋処理後の処理液中の残存ヒドラジン
濃度が、非常に低く、廃水のための中和処理が必要ない
か、あるいは極少量の中和剤で処理するだけでよい。
間と窒素増加量との関係を示すグラフである。
ジン濃度と、架橋反応による窒素増加量の関係を示すグ
ラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 コモノマー成分として酸性基を有するコ
モノマーを1重量%以上乃至5重量%以内含むアクリロ
ニトリル系共重合体からなるアクリル系繊維に、ヒドラ
ジン化合物による架橋処理及び炭酸ナトリウムによる加
水分解処理を施すことを特徴とする架橋アクリル系吸湿
繊維の製造方法。 - 【請求項2】 コモノマー成分として酸性基を有するコ
モノマーを1重量%以上乃至5重量%以内含むアクリロ
ニトリル系共重合体からなるアクリル系繊維に、ヒドラ
ジン化合物を用いて窒素含有量の増加が0.4〜2.0
%となるように架橋構造を導入し、且つカルボキシル基
量が、0.6〜4.0mmol/gとなるようにコント
ロールして炭酸ナトリウムによる加水分解反応を行うこ
とを特徴とする架橋アクリル系吸湿繊維の製造方法。 - 【請求項3】 前記酸性基を有するコモノマーが、カル
ボキシル基を有する化合物及びこれらの塩類、並びにス
ルホン酸基を有する化合物及びその塩類からなる化合物
群から選ばれた1種以上の化合物であることを特徴とす
る請求項1又は2記載の架橋アクリル系吸湿繊維の製造
方法。 - 【請求項4】 20℃、65%RHにおける吸湿率が1
5%以上乃至50%以内、水膨潤度10%以上乃至10
0%以下であることを特徴とする請求項1で得られた架
橋アクリル系吸湿繊維。
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