JP2002013029A - 軽量複合アクリル繊維及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軽量性に優れ、工程通過性が良好で安定して
製造できる軽量複合アクリル繊維及びその簡易な製造方
法を提供する。 【解決手段】 鞘部がアクリロニトリル系ポリマーから
なり、芯部がアクリロニトリル系ポリマーとアクリロニ
トリル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ水に不溶であるポ
リマーとからなり、芯部に下式を満たすボイドを含有す
る複合アクリル繊維であり、芯鞘型複合アクリル繊維を
製造する際、鞘成分としてアクリロニトリル系ポリマー
を用い、芯成分としてアクリロニトリル系ポリマーとア
クリロニトリル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ水に不溶
であるポリマーとの混合ポリマーを用いて溶液紡糸する
ことにより製造する。 ２０μｍ≧Ｄ≧１０ｄ （ただし、式中のＤは芯部領域に存在するボイドの最大
径、ｄは芯鞘境界領域に存在するボイドの最小径を示
す。）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量性に優れ、工
程通過性が良好で安定して製造できる軽量複合アクリル
繊維及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アクリル繊維は、発色性、嵩高性、保温
性に優れ、衣料分野、装身具分野、インテリア分野、資
材分野等広く用いられている素材である。近年、消費者
の快適志向の高まりから、軽量性、保温性向上の要求が
強くなっており、繊維にこのような性能を付与する手段
として、従来から、中空紡糸口金を用いて繊維を中空化
したり、発泡剤を混合して繊維を多孔化したりする方法
が知られている。

【０００３】しかしながら、中空紡糸口金を用いて繊維
を中空化する方法では繊維強度が低下する為、製造工程
中に糸切れが発現しやすくなり、工程通過性が低下す
る。また、発泡剤を混合して多孔化する方法では製造工
程中に熱付与による発泡工程が必要な為、糸切れが発現
し易くなると共に、ボイド径の適正化の為、高度な発泡
温度制御が要求される。

【０００４】その他、洗浄液可溶物質を紡糸原液に添加
し、紡出後の洗浄工程にて洗浄液可溶物質を抽出するこ
とによりボイドを発現させる方法が、特開昭５２−１５
２５１５号公報、特開昭５３−１０３０２４号公報、及
び特開昭５３−１３４９２１号公報等に開示されている
が、これらの方法では洗浄液を再使用する際、洗浄液可
溶物質を分離除去する特別な工程が必要となり、また芯
鞘構造の芯部に水溶性あるいは延伸浴液に可溶なポリマ
ーを入れる方法が特開平３−２４１００５号公報に開示
されているが、この方法においても延伸浴液を再使用す
る際、前記ポリマーを分離除去する特別な工程が必要に
なるという問題があった。

【０００５】更に、芯鞘型複合繊維やサイドバイサイド
型複合繊維の片側成分として単一のアクリロニトリル系
ポリマーを用いて、中空化や多孔化を施す方法が特開昭
５４−３４４２０号公報、特開昭５６−１１８９１０号
公報、特開平３−２４９２１５号公報、及び特開平７−
９０７２０号公報等に開示されているが、これらのポリ
マーは単一組成である為、発現するボイドが凝固環境に
左右され易く、ボイド径の適正化には高度な紡糸技術が
要求された。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解消し、軽量性に優れ、工程通過性が良好で安
定して製造できる軽量複合アクリル繊維及びその簡易な
製造方法の提供を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、鞘部がアク
リロニトリル系ポリマーからなり、芯部がアクリロニト
リル系ポリマーとアクリロニトリル系ポリマーの溶媒に
可溶で且つ水に不溶であるポリマーからなり、芯部に下
式を満たすボイドを含有することを特徴とする軽量複合
アクリル繊維、及び芯鞘型複合アクリル繊維を製造する
際、鞘成分としてアクリロニトリル系ポリマーを用い、
芯成分としてアクリロニトリル系ポリマーとアクリロニ
トリル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ水に不溶であるポ
リマーとの混合ポリマーを用いて溶液紡糸することを特
徴とする軽量複合アクリル繊維の製造方法によって解決
される。 ２０μｍ≧Ｄ≧１０ｄ （ただし、式中のＤは芯部領域に存在するボイドの最大
径、ｄは芯鞘境界領域に存在するボイドの最小径を示
す。）

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。本発明者らはボイド径の制御にはポリマー組成の
選定が重要と考え、鋭意検討した結果、アクリロニトリ
ル系ポリマーとアクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可
溶で且つ水に不溶であるポリマーとの混合成分が、ボイ
ドの発現及びボイド径の制御に有用であることを見出し
た。

【０００９】本発明において用いるアクリロニトリル系
ポリマーとしては、染色鮮明性、発色性、熱特性等の繊
維物性の面から、アクリロニトリルを５０質量％以上含
有するポリマーであることが好ましい。アクリロニトリ
ルの共重合成分としては、通常のアクリル繊維を構成す
る共重合モノマーであれば特に限定されず、例えば、以
下のモノマーが挙げられる。

【００１０】すなわち、アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチ
ル、アクリル酸２−エチルヘキシル、アクリル酸２−ヒ
ドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピルなどに
代表されるアクリル酸エステル類、メタクリル酸メチ
ル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、
メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メ
タクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メ
タクリル酸２−ヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロ
キシプロピル、メタクリル酸ジエチルアミノエチルなど
に代表されるメタクリル酸エステル類、アクリル酸、メ
タクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミ
ド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリ
ルアミド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩
化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、臭化ビニリデ
ン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデンなどの不飽和モノ
マーである。さらに、染色性改良などの目的でｐ−スル
ホフェニルメタリルエーテル、メタリルスルホン酸、ア
リルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２−アクリルア
ミド−２−メチルプロパンスルホン酸、及びこれらのア
ルカリ金属塩などを共重合しても良い。

【００１１】アクリロニトリル系ポリマーの溶媒として
は、アクリロニトリル系ポリマーを溶解する溶媒であれ
ば特に限定されず、例えば、硝酸（水溶液）、塩化亜鉛
水溶液、ロダン塩水溶液、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、エチレンカ
ーボネート、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラク
トン、アセトン等が挙げられる。

【００１２】アクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可溶
で且つ水に不溶であるポリマーとしては、繊維形成時に
アクリロニトリル系ポリマーと体積収縮差が大きいポリ
マーであれば特に限定されず、アクリル樹脂系ポリマ
ー、セルロースアセテート、ポリウレタン、ポリアルキ
レングリコール又はこれらの誘導体、或いはこれらから
選ばれる２種以上からなるポリマーが好適に用いられる
が、アクリロニトリル系ポリマーの紡糸原液に対して粘
弾性差を制御しやすい観点からアクリル樹脂系ポリマー
が特に好ましい。

【００１３】アクリル樹脂系ポリマーを構成するモノマ
ーは特に限定されず、例えばアクリル酸、メタクリル酸
のほか、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリ
ル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸
ｉ−ブチル、アクリル酸ｔ−ブチル、アクリル酸２−エ
チルヘキシル、アクリル酸２−ヒドロキシエチル、アク
リル酸ヒドロキシプロピルなどに代表されるアクリル酸
エステル類、メタクリル酸メチル、メタクリル酸エチ
ル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチ
ル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチ
ル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘ
キシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２−ヒド
ロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタ
クリル酸ジエチルアミノエチルなどに代表されるメタク
リル酸エステル類が挙げられる。

【００１４】また、クロトン酸等の一塩基酸、フマール
酸、マレイン酸、イタコン酸、イソフタル酸等の二塩基
酸、及びこれらの部分エステル、更にアクリルアミド、
Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルア
ミド、スチレン、α―メチルスチレン、ｐ−メチルスチ
レン、メタクリル酸ベンジル、ビニルトルエン、酢酸ビ
ニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、臭化
ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン、ヘキサ
ヒドロフタル酸２−メタクリロイルオキシエチルなどの
不飽和モノマーを共重合することもできる。

【００１５】セルロースアセテート又はその誘導体の酢
化度は、５０〜６０％が好ましく、５３〜５８％以上が
より好ましい。

【００１６】ポリウレタン又はその誘導体は、繊維形成
性及び繊維伸度保持の面から熱可塑性の線状高分子であ
ることが好ましい。

【００１７】ポリアルキレングリコール又はその誘導体
として、結晶性が小さいポリアルキレングリコール又は
その誘導体を用いる場合は、延伸時に単繊維切れが起き
たときに芯部からの漏出防止の為、１万以上の高分子量
であることが好ましく、５万以上であることがより好ま
しい。

【００１８】本発明においては、芯部に下式を満たすボ
イドを含有する芯鞘型複合構造であることが軽量性付与
と工程通過性を兼備する為に必要である。 ２０μｍ≧Ｄ≧１０ｄ （ただし、式中のＤは芯部領域に存在するボイドの最大
径、ｄは芯鞘境界領域に存在するボイドの最小径を示
す。）

【００１９】Ｄは空隙率向上の観点から大きい方が好ま
しいが、２０μｍを超えると繊維物性が不良となる。ま
た工程通過性保持の為、Ｄ≧１０ｄ、すなわち ｄ≦Ｄ
／１０であることが重要である。芯部にボイドを含有す
る芯鞘型複合繊維においては、製造工程中のガイド接触
による繊維破断を低減化する為、鞘部の緻密構造ととも
に芯鞘境界領域は緻密化に近い構造であることが望まし
く、微小ボイドを含有することが好ましい。 ｄ＞Ｄ／
１０であると、工程通過性に対する向上効果は不良とな
る。芯部と鞘部の境界領域は芯部と鞘部の接触部位及び
その近傍であればよく、特に限定されるものではない
が、芯部と鞘部の接触部位から芯部中心方向に１μｍ以
下の範囲であることが好ましい。これらの要件を満たす
ことにより、軽量性付与と工程通過性を兼備することが
できる。

【００２０】本発明の軽量複合アクリル繊維は、芯鞘型
複合アクリル繊維を製造する際、鞘成分としてアクリロ
ニトリル系ポリマーを用い、芯成分としてアクリロニト
リル系ポリマーとアクリロニトリル系ポリマーの溶媒に
可溶で且つ水に不溶であるポリマーとの混合ポリマーを
用いて溶液紡糸することにより製造することができる。
鞘部がアクリロニトリル系ポリマーである芯鞘複合構造
をとることにより、良好な工程通過性、必要とされる繊
維物性の保持、芯部の漏出防止が可能となる。さらに、
鞘部と芯部を形成する各紡糸原液にアクリロニトリル系
ポリマーを導入することにより、鞘部と芯部の紡糸原液
は適正な粘弾性差を有するようになり、製造工程中の糸
切れが低減され工程通過性が良好となる。

【００２１】紡糸方法は、溶液紡糸であれば特に限定さ
れず、湿式紡糸法、乾湿式紡糸法、乾式紡糸法のいずれ
であってもよい。一般に、溶液紡糸においてはゲル化と
脱溶媒に伴う急激な体積収縮により繊維が形成され、そ
の際に発現するボイドの状況が繊維の緻密性を左右す
る。ボイド発現状況は、凝固環境に大きく支配される
が、紡糸原液が２種以上のポリマーの混合ポリマーから
なる場合、ボイドの発現因子は凝固環境のみならず繊維
形成に伴い進行する混合ポリマー溶液の液−液相分離状
況に大きく依存すると考えられる。

【００２２】芯部に２０μｍ≧Ｄ≧１０ｄを満たすボイ
ドが発現する機構は現在のところ定かではないが、本発
明者らは繊維横断面の中心方向に対する凝固速度の差異
が関連していると推定している。すなわち、凝固に伴い
溶剤が富む相は繊維中心部に多く残存するようになり、
その結果、芯部と鞘部の境界領域には比較的小さなボイ
ドが発現し、一方、芯部領域には大きなボイドが発現す
るものと推定される。

【００２３】芯成分におけるアクリロニトリル系ポリマ
ーとアクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ水
に不溶であるポリマーとの質量比率は、紡糸原液の適正
な粘弾性差と軽量性付与の面から２０／８０〜８０／２
０が好ましい。芯成分におけるアクリロニトリル系ポリ
マーの比率が２０％未満であると、芯成分と鞘成分との
粘弾性差が大きくなる為、糸切れが増加する。また８０
％を超えると、混合ポリマーの液−液相分離効果が小さ
くなり、発現するボイドは繊維横断面の中心方向に対し
て均一化する傾向となる為、軽量性付与と工程通過性へ
の寄与が小さくなる。

【００２４】また、鞘成分と芯成分の各紡糸原液の濃度
は工程通過性の面から１０〜５０％が好ましく、２０〜
４０％がより好ましい。芯成分の体積比率は、工程通過
性と軽量性付与の面から１２．５〜９０％が好ましく、
２５〜７５％がより好ましい。

【００２５】紡糸口金としては、公知の通常の芯鞘型複
合紡糸口金を用いればよく、紡出された未延伸糸は、７
０℃以上の熱水中で延伸するとともに脱溶媒し、次いで
乾燥、緩和熱処理等の工程を経て軽量複合アクリル繊維
となる。

【００２６】

【実施例】以下実施例により、本発明を更に具体的に説
明する。なお、芯部領域および芯鞘境界領域のボイド径
は次の方法により測定した。 ［ボイド径の測定方法］繊維横断面を走査型電子顕微鏡
（フィリップス社製 ＸＬ−２０）にて観察し、ミクロ
ンバーにてボイド径を測定した。

【００２７】（実施例１及び２、比較例１〜３）アクリ
ロニトリル９３．５質量％、アクリル酸メチル６．０質
量％、メタリルスルホン酸ソーダ０．５質量％からなる
平均分子量１６万のアクリロニトリル系重合体（Ａ）を
濃度が３０％になるようにジメチルホルムアミドに添加
混合し、スラリー化後、８０℃で加熱溶解することによ
り、鞘成分の紡糸原液（Ｂ）を得た。他方、表１に示す
ポリマーを濃度が３０％になるようにジメチルホルムア
ミドに添加混合し、スラリー化後、８０℃で加熱溶解し
た種々の紡糸原液（Ｃ）を得た。紡糸原液（Ｂ）と紡糸
原液（Ｃ）をそれぞれ等量、添加混合することにより、
芯成分の紡糸原液を得た。芯成分及び鞘成分の紡糸原液
を個別に１３０℃に加熱した後、孔数４００、孔径０．
２ｍｍの芯鞘複合紡糸口金を用いて芯部体積比率を５０
％として２３０℃の不活性ガス中に吐出し、未延伸糸を
得た。次いで未延伸糸を１００℃の熱水中で延伸した
後、９５℃の熱水中で洗浄し、さらに乾燥、緩和熱処理
を施し、単繊維繊度３．３ｄｔｅｘの軽量複合アクリル
繊維を得た。表２に芯部ポリマーが異なる繊維の工程通
過性、芯部領域に存在するボイドの最大径（Ｄ）、及び
芯鞘境界領域に存在するボイドの最小径（ｄ）等を示し
た。

【００２８】

【表１】

【００２９】註１）アクリル樹脂系ポリマー（ＰＢ−４
１９）は、組成がＭＭＡ／ＭＡ＝９０／１０で表される
化合物である。 ただし、 ＭＭＡ：ＣＨ_２＝Ｃ（ ＣＨ_３）ＣＯＯＣＨ
_３ ＭＡ：ＣＨ_２＝Ｃ（ ＣＨ_３）ＣＯＯＨ

【００３０】註２）セルロースジアセテートは、下式で
示される化合物である。 〔 Ｃ_６Ｈ_７Ｏ_２（ＯＨ）_３−Ｘ（ ＣＨ_３ＣＯ
Ｏ）_Ｘ）〕_ｎ ただし、Ｘ＝約２．４（置換度）、ｎ＝約１６０（重合
度）、酢化度５５％

【００３１】註３）ポリエチレングリコール（分子量６
０００）は、下式で示される化合物である。 ＨＯ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ））_ｎＨ

【００３２】

【表２】

【００３３】（実施例３）実施例１において紡糸原液
（Ｃ）のポリマー濃度をアクリル樹脂系ポリマー１５
％、セルロースジアセテート１５％に変えた以外は、同
様にして単繊維繊度３．３ｄｔｅｘの軽量複合アクリル
繊維を得た。表３に工程通過性、芯部領域に存在するボ
イドの最大径（Ｄ）、芯鞘境界領域に存在するボイドの
最小径（ｄ）等を示した。

【００３４】

【表３】

【００３５】（実施例４及び５）実施例１において芯成
分及び鞘成分の紡糸原液の個別の加熱温度を８０℃に変
え、４０℃、３０％ジメチルアセトアミド水溶液を満た
した凝固浴中に吐出する湿式紡糸に変えた以外は、同様
にして単繊維繊度３．３ｄｔｅｘの軽量複合アクリル繊
維を得た（実施例４）。また、実施例１において芯成分
及び鞘成分の紡糸原液の個別の加熱温度を６０℃に変
え、芯鞘複合紡糸口金と凝固浴液面までの距離を１５ｍ
ｍに設定し、紡糸原液を芯鞘複合紡糸口金から空気中に
押し出し、この生成された溶液の流れを直ちに４０℃、
７５％ジメチルアセトアミド水溶液を満たした凝固浴に
導き繊維を形成させる乾湿式紡糸に変えた以外は、同様
にして単繊維繊度３．３ｄｔｅｘの軽量複合アクリル繊
維を得た（実施例５）。表４に実施例１（乾式紡糸）で
得られた軽量複合アクリル繊維と共に、実施例４（湿式
紡糸）及び５（乾湿式紡糸）でそれぞれ得られた軽量繊
維クリル繊維の工程通過性、芯部領域に存在するボイド
の最大径（Ｄ）、芯鞘境界領域に存在するボイドの最小
径（ｄ）等を示した。

【００３６】

【表４】

【００３７】

【発明の効果】本発明の軽量複合アクリル繊維は、軽量
性に優れ、工程通過性が良好であり、しかも特別の工程
を要することなく簡易に製造することができるものであ
って、衣料用途に限らず工業資材用途のアクリル繊維と
しても極めて有用である。

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鞘部がアクリロニトリル系ポリマーから
   なり、芯部がアクリロニトリル系ポリマーとアクリロニ
   トリル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ水に不溶であるポ
   リマーとからなり、芯部に下式を満たすボイドを含有す
   ることを特徴とする軽量複合アクリル繊維。 ２０μｍ≧Ｄ≧１０ｄ （ただし、式中のＤは芯部領域に存在するボイドの最大
   径、ｄは芯鞘境界領域に存在するボイドの最小径を示
   す。）
2. 【請求項２】 アクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可
   溶で且つ水に不溶であるポリマーが、アクリル樹脂系ポ
   リマーである請求項１記載の軽量複合アクリル繊維。
3. 【請求項３】 アクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可
   溶で且つ水に不溶であるポリマーが、セルロースアセテ
   ート又はその誘導体である請求項１記載の軽量複合アク
   リル繊維。
4. 【請求項４】 アクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可
   溶で且つ水に不溶であるポリマーが、ポリウレタン又は
   その誘導体である請求項１記載の軽量複合アクリル繊
   維。
5. 【請求項５】 アクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可
   溶で且つ水に不溶であるポリマーが、ポリアルキレング
   リコール又はその誘導体である請求項１記載の軽量複合
   アクリル繊維。
6. 【請求項６】 アクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可
   溶で且つ水に不溶であるポリマーが、アクリル樹脂系ポ
   リマー、セルロースアセテート、ポリウレタン、ポリア
   ルキレングリコール及びこれらの誘導体からなる群から
   選ばれた２種以上からなるポリマーである請求項１記載
   の軽量複合アクリル繊維。
7. 【請求項７】 芯鞘型複合アクリル繊維を製造する際、
   鞘成分としてアクリロニトリル系ポリマーを用い、芯成
   分としてアクリロニトリル系ポリマーとアクリロニトリ
   ル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ水に不溶であるポリマ
   ーとの混合ポリマーを用いて溶液紡糸することを特徴と
   する軽量複合アクリル繊維の製造方法。
8. 【請求項８】 芯成分におけるアクリロニトリル系ポリ
   マーとアクリロニトリル系ポリマーの溶媒に可溶で且つ
   水に不溶であるポリマーとの質量比率が、２０／８０〜
   ８０／２０である請求項７記載の軽量複合アクリル繊維
   の製造方法。
9. 【請求項９】 芯成分と鞘成分の濃度が１０〜５０％で
   ある請求項７又は８記載の軽量複合アクリル繊維の製造
   方法。
10. 【請求項１０】 芯成分と鞘成分の濃度が２０〜４０％
    である請求項９記載の軽量複合アクリル繊維の製造方
    法。
11. 【請求項１１】 芯成分の体積比率が１２．５〜９０％
    である請求項７〜１０のいずれか１項に記載の軽量複合
    アクリル繊維の製造方法。
12. 【請求項１２】 芯成分の体積比率が２５〜７５％であ
    る請求項１１記載の軽量複合アクリル繊維の製造方法。