JP2009074216A - アクリル系合成繊維およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】著しく豊かな嵩高性を有するアクリル系合成繊維およびその製造方法を提供し、豊かで高級感のある衣料用生地を提供する。
【解決手段】共重合成分量の異なる２種のアクリル系重合体１１，１２が繊維軸方向に沿って交互に３層以上接合された多層複合構造を有するアクリル系合成繊維であって、繊維横断面の形状が繊維想定外接円の直径、繊維想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度および繊維想定外接円に対する繊維横断面の面積比率を特定化した略Ｃ型であるアクリル系合成繊維およびその製造方法。
【選択図】図１

Description

本発明は著しく豊かな嵩高性を有するアクリル系合成繊維およびその製造方法に関する。

軽量な衣料を実現するためには生地の織りもしくは編み構造が同じであれば、目付を小さくすることになる。目付を小さくするには、生地を構成する糸の本数を減らすか、もしくはそれを構成する糸の単位長さあたりの重量を減らすことになる。糸の単位長さあたりの重量を減らすには単純に糸を細くすることが、簡単な方法であるが、当然のようにそれを使用した生地は厚み感（嵩高性）がなくなり、高級感に劣る。

糸の単位長さあたりの重量を増すことなく、それを用いた生地の厚み感を増すには、糸自体の嵩高性を増す必要がある。

糸自体の嵩高性を増すにはこれまで様々な方法が提案されている。たとえば、特許文献1では、一般の（収縮性が小さい）繊維と収縮性繊維を混合し、紡績糸を収縮させる方法が提案され、特許文献２では、複合紡糸により１本の繊維の中に高収縮性の部分と低収縮性の部分を設け、これを染色などで収縮させ、カール状の捲縮を発言させる方法が提案され、特許文献３では、原綿を中空構造もしくは略Ｃ型構造にする方法が提案されている。しかし、このような従来技術をそのまま適用すれば、ある程度の嵩高性を得ることはできるが、必ずしも十分な嵩高性が得られていなかった。
特開昭５８−１０９６４２号公報 特許第２６２１９０９号公報 特許第３８５２３２５号公報

本発明の目的は、従来になかった著しく豊かな嵩高性を有するアクリル系合成繊維およびその製造方法を提供し、豊かで高級感のある衣料用生地を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明のアクリル系合成繊維は次の構成を有する。すなわち、共重合成分量の異なる２種のアクリル系重合体が繊維軸方向に沿って交互に３層以上接合された多層複合構造を有するアクリル系合成繊維であって、繊維横断面の形状が略Ｃ型であり、本文中で定義する繊維想定外接円が次の条件を満足することを特徴とするアクリル系合成繊維である。
５μｍ≦Ｒ≦６０μｍ
２５゜≦θ≦１８０゜
４０％≦Ｓ≦８０％
（ここで、Ｒは繊維想定外接円の直径、θは繊維想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度、Ｓは繊維想定外接円に対する繊維横断面の面積比率である）
また、前記課題を解決するため、本発明のアクリル系合成繊維の製造方法は次の構成を有する。すなわち、共重合成分量の異なる２種のアクリル系重合体を３層以上に接合し、略Ｃ型の孔を有する口金を通して凝固させることを特徴とする前記したアクリル系合成繊維の製造方法である。

繊維全体を高収縮化（通常の高収縮原綿）した場合、もしくは、繊維横断面が通常の丸もしくはβ型とした場合と比べて、著しく豊かな嵩高性を有する原綿の生産が可能である。

加えて、通常断面（一般に○もしくは空豆型）の高収縮性と低収縮性の２種の重合体からなる多層構造原綿とＣ型断面原綿をそれぞれ別個に実現した場合と比較して、単純に両者を同時に実現した以上の嵩高性を実現することができる。

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、高収縮性と低収縮性の２種の重合体からなる多層構造を有し、かつ、繊維横断面を略Ｃ型とすることで予期したより著しく豊かな嵩高性を有するアクリル系合成繊維が得られることを見出した。高収縮性と低収縮性の重合体はそれぞれの共重合体成分量を１〜１０ｍｏｌ％の差を付与することにより、実現する。
ここで、多層構造とは、繊維の長手方向に延在する第１のアクリル系重合体の層が、繊維の長手方向に延在する第２のアクリル系重合体の層と接触し、第２のアクリル系重合体はさらに第１のアクリル系重合体層と接触する構造を意味する。
図１は本発明のアクリル系繊維の一実施態様を示す繊維の横断面概略図である。共重合成分量の異なる２種のアクリル系重合体が層状に交互に接合された多層構造を形成している。本発明において、図1における多層複合の各層は直線状である必要はなく、曲線や波線状でも構わないし、層の厚みは一定である必要はない。また、共重合成分量が多いアクリル系重合体の層が外側になっても、共重合成分量が少ないアクリル系重合体の層が外側になっても構わない。
図５は、本発明に係る繊維の横断面形状を示す概略図である。本発明に係る繊維の横断面形状は略Ｃ型であるため、以下の条件を満足している。
５μｍ≦Ｒ≦６０μｍ
２５゜≦θ≦１８０゜
４０％≦Ｓ≦８０％
ここで、Ｒは繊維想定外接円の直径、θは繊維想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度、Ｓは繊維想定外接円に対する繊維横断面の面積比率である。なお、図５中のｔは、外輪郭線の垂線が外輪郭線および内輪郭線と交わる点を結ぶ線分の長さであり、最大厚みと称する。この最大厚みｔは、１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上であるのが良く、２５μｍ以下であるのが良い。

本発明で使用するアクリル系重合体としては、アクリロニトリルを３０重量％以上含有するアクリル系重合体で繊維形成能を有していれば良い。本発明において共重合成分とは、アクリロニトリルと共重合し得るアクリロニトリル以外の成分であって、重合体に可塑性を与えるビニル系化合物を指し、例えば、アクリル酸、メタクリル酸およびそれらのアルキルエステル類の他、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデンなどを挙げることができる。

これら共重合成分量を変えることにより、加熱時の収縮率が異なってくる。一般に前述した共重合成分量が増えるに従い、加熱時の収縮率が増加する。本発明に必要な高収縮性と低収縮性の２種の重合体を実現するためには共重合成分量の差を通常１〜１０ｍｏｌ％、好ましくは１．５〜７ｍｏｌ％とする（なお、本発明において、Ａ〜Ｂと記載した場合はその範囲にＡおよびＢを含む）。高収縮性のアクリル系重合体と低収縮性のアクリル系重合体が多層構造を有しているため、加熱により自然に捲縮が発生し嵩高性が増す。共重合成分量の差が１ｍｏｌ％未満の場合は２種の重合体の収縮率の差が小さく目的の嵩高性が得にくくなる。１０ｍｏｌ％を超える場合には強い捲縮が発現し、嵩高性は高くなるが、捲縮が原綿生産段階で発現してしまい、紡績糸あるいはそれを用いた生地に必要な嵩高性を与えにくくなる。

アクリル系重合体には、アクリロニトリルおよび共重合成分の他に、染色性を付与するビニルスルホン酸、アクリルスルホン酸、メタクリルスルホン酸、パラスチレンスルホン酸などの不飽和スルホン酸およびそれらの塩類を用いることができる。さらに、重合性あるいは染色性などに影響を与えなければ、他成分を共重合することもできる。

上記アクリル系共重合体は懸濁重合、溶液重合、乳化重合等のいずれの方法によって製造されたものでも良い。また、溶媒は上記アクリル系重合体が溶解するものであれば良く、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、アセトン等の有機系溶媒や硝酸、ロダン酸ソーダ、塩化亜鉛等の無機塩水溶液等の無機系溶媒が好ましく用いられる。

上記の方法で重合された重合体より、未反応のモノマーを取り除き、適度な濃度に調整し、紡糸原液とする。この紡糸原液には繊維形成能および操業性を阻害しないその他の添加剤、例えば、紫外線吸収剤、染料、顔料などを練り込んでも構わない。

共重合成分量を１〜１０ｍｏｌ％異ならせた２種のアクリル系重合体を層状に複合して多層構造にするには次のような方法で行う。すなわち、共重合成分量を１〜１０ｍｏｌ％変えた２種のアクリル系重合体の紡糸原液を用意する。この２種の紡糸原液を図２に示すような装置に導入し複合化する。図２は本発明の繊維を好適に製造するための複合紡糸装置の概略平面図である。まず、共重合成分量を１〜１０ｍｏｌ％、好ましくは１．５〜７ｍｏｌ％異ならせた２種のアクリル系重合体からなる紡糸原液を用意する。これら２種の紡糸原液を各々ろ過部（図示せず）を通過させた後、多層化エレメント（３）にそれぞれ供給され、多層化される。この多層化エレメント（３）によって、２種の原液（１）（２）は３層以上に積層される。多層化エレメント（３）で多層に積層された後、口金ユニット（４）に入り、紡糸孔（５）より流出されフィラメント群として吐出される。ここで多層化エレメントでの混合が過剰であると２種の原液が過剰に混合され、均一化し、目的の層状構造とならないので、注意が必要である。本発明で用いる多層化エレメント（３）は、一般に、スタティックミキサーと言われるものである。例えばケニックス社製「スタティックミキサー」、東レエンジニアリング（株）製「ミキシングユニット」、スルーザー社製ミキシングエレメント、エーテックジャパン（株）製「スタティックミキサー」などが用いられる。図４にエーテックジャパン（株）製スタティックミキサーを構成するエレメントとスタティックミキサーにより、多層化する様子を示す。図４の下段に示すのは各流路における２種の物質の層状状態をあらわす概略断面図である。２種の共重合成分量が異なるアクリル系重合体が層状化する様子を図示した。スタティックミキサーの段数により、層数を調整できる。実際の繊維はこの多層化したものを口金の孔で切り取ったものになる。ここで、本発明では、多層構造を有する繊維の形状は、略Ｃ型断面とすることが必要である。他の断面形状では、単に多層構造を有する繊維の効果が発現するだけで、本発明の目的である著しく豊かな嵩高性が得られない。かかる断面形状の繊維は、紡糸原液を略Ｃ型の孔を有する口金を通して凝固させることにより得ることができる。図３は、口金の略Ｃ型の孔形状を示す概略図である。

後述する湿式紡糸法を採用する場合には、繊維の横断面形状は、口金の孔形状と実質的に同様のものとなる。したがって、本発明で用いる口金の孔形状も略Ｃ型とし、具体的には次の条件を満足するものを用いる。

２５゜≦Ｘ≦１８０゜
４０％≦Ｙ≦８０％
ここで、Ｘは孔形状想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度、Ｙは孔形状想定外接円に対する孔形状の面積比率である。また、図３中のＢは所望の繊度に応じて、決定する。

紡糸方法としては特に拘らないが、湿式紡糸法が最も簡便である。凝固に用いる凝固液は、通常、紡糸原液に用いる溶媒と水とを混合したものである。

前記のように紡糸・凝固した後、延伸・水洗を行う。その後、膠着防止油剤を付与し、乾燥緻密化する。その後、必要に応じて、再延伸、クリンプ付与・熱セット・後乾燥を行い、所望の繊維長に切断して短繊維となすか、もしくはフィラメントのまま梱包し、製品とする。

以下、実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。

実施例中、各特性値の測定・判定方法は以下のとおりである。
＜アクリル系重合体の共重合成分量＞
式１にて計算する。

共重合成分量ｍｏｌ％＝共重合成分重合仕込み量×重合率％／１００・・・（式１）
＜重合率＞
重合上がりの原液を水中に細く垂らし、ラーメン状に固化した後、溶媒および水を除き（絶乾）、質量を測定し、式２にて計算する。

重合率（％）＝絶乾した固形物の質量（ｇ）／重合仕込み全モノマーの質量（ｇ）×１００・・・（式２）
＜トウ収縮率＞
約２２００ｄｔｅｘのトウに２２０ｇの初荷重を掛け、およそ２００ｍｍの間隔となるようにマ−クし、マーク間の間隔を（Ａ）ｍｍとする。０．４５ｍｇ／ｄｔｅｘの荷重を掛けたまま１０分間沸水処理する。遠心脱水・送風乾燥機にて６５℃×３０分処理して、乾燥し、最初にマークした箇所の間隔（Ｂ）ｍｍを測定し、式３で計算する。
沸水収縮率（％）＝ ｛（Ａ）−（Ｂ）｝／（Ａ）×１００ ・・・（式３）
＜生地嵩高性＞
原綿を紡績（綿番２０番）し、筒編み（目付１５０ｇ／ｍ^２）し、その生地を２枚重ねて、その嵩高性を触感にて比較した。通常断面（○もしくは空豆型）の非収縮性からなる生地と同程度のものを×、通常断面（○もしくは空豆型）の収縮率２０％と同程度のものを△、Ｃ型断面で収縮率２０％と同程度のものを○とする（いずれも非多層）。○を超える嵩高性を有するものを◎とした。◎を合格とする。

（実施例１）
アクリル系重合体として、アクリロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥＡ）／メタクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）＝９１．７／８．０／０．３および９７．７／２．０／０．３（ｍｏｌ％）の２種を用い、それぞれを溶媒ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に重合体濃度２５重量％になるように溶解し、紡糸原液とした。 この２種の紡糸原液を、図２の装置にて混合して、ＤＭＳＯ濃度５７重量％、温度３０℃の水溶液中に口金より吐出し、凝固させた。口金は、図３において、Ａ＝０．０８ｍｍ、Ｂ＝０．１４ｍｍ、Ｘ＝１２０゜、（Ｙ＝４４％）の条件を満足する孔を、１００個持つものを使用した。凝固した繊維束を順次ＤＭＳＯ濃度が低下する数段の浴にて、脱溶媒させながら、５倍延伸した。延伸後、水洗機にて完全にＤＭＳＯを除き、膠着防止油剤を付与した。その後、乾燥緻密化して、単糸繊度２．１ｄｔｅｘ（総繊度２１０ｄｔｅｘ）のトウを得た。これを繊維長５１ｍｍに切断して短繊維の原綿を得た。得られた繊維の横断面は、Ｒ＝２０μｍ、θ＝９０°、ｔ＝６μｍであった。得られた原綿を用いて生地嵩高性を測定した。生地嵩高性の測定結果を、繊維の横断面形状、アクリル系重合体の共重合成分量、トウ収縮率などの測定結果とともに表１にまとめた。

この手順で調製された原綿を用いて作製した生地は嵩高性も強く、厚み感に優れていた。

（実施例２および３） ２種のアクリル系重合体それぞれのＭＥＡ量を表１記載の値に変更した以外は実施例１と同じ方法で実施例２および３の原綿を得た。得られた繊維の横断面は、Ｒ＝２４μｍ、θ＝９０°、ｔ＝７μｍであった。得られた原綿を用いて生地嵩高性を測定した。生地嵩高性の測定結果を、繊維の横断面形状、アクリル系重合体の共重合成分量、トウ収縮率などの測定結果とともに表１にまとめた。得られた実施例２および３の原綿を用いて作製した生地はともに、実施例１とほぼ同等の嵩高性を有していた。

（比較例１，２）
直径０．０５５ｍｍの円孔を有する口金（孔数４００Ｈ）を使用し、アクリル系重合体として、ＡＮ／ＭＥＡ／ＳＭＡＳ＝９４．７／５．０／０．３（ｍｏｌ％）の１種のみ（比較例１）およびＡＮ／ＭＥＡ／ＳＭＡＳ＝９２．７／７．０／０．３（ｍｏｌ％）の１種のみ（比較例２）を使用した以外は実施例１と同じ方法で原綿を得た。得られた繊維の横断面は、円形であった。得られた原綿を用いて生地嵩高性を測定した。生地嵩高性の測定結果を、繊維の横断面形状、アクリル系重合体の共重合成分量、トウ収縮率などの測定結果とともに表１にまとめた。比較例1および比較例２の原綿を用いて作製した生地はともに、実施例１〜３と比較して、明らかに嵩高性が劣っていた。

（比較例３）
アクリル系重合体として、ＡＮ／ＭＥＡ／ＳＭＡＳ＝９２．７／７．０／０．３の１種のみを使用した以外は実施例１と同じ方法で原綿を得た。得られた繊維の横断面は、Ｒ＝２２μｍ、θ＝９２°、ｔ＝６μｍであった。得られた原綿を用いて生地嵩高性を測定した。生地嵩高性の測定結果を、繊維の横断面形状、アクリル系重合体の共重合成分量、トウ収縮率などの測定結果とともに表１にまとめた。得られた原綿を用いて作製した生地は、比較例１，２よりは嵩高性が感じられたが、実施例１〜３に嵩高性が劣っていた。

（比較例４）
アクリル系重合体として、ＡＮ／ＭＥＡ／ＳＭＡＳ＝９２．７／７．０／０．３および９７．２／２．５／０．３（ｍｏｌ％）の２種を使用し、直径０．０５５ｍｍの円孔を有する口金（孔数４００Ｈ）使用した以外は実施例１と同じ方法で原綿を得た。得られた繊維の横断面は、円形であった。得られた原綿を用いて生地嵩高性を測定した。生地嵩高性の測定結果を、繊維の横断面形状、アクリル系重合体の共重合成分量、トウ収縮率などの測定結果とともに表１にまとめた。得られた原綿を用いて作製した生地は、比較例１，２よりは嵩高性が感じられたが、実施例１〜３に嵩高性が劣っていた。

本発明により得られるアクリル系合成繊維は著しく高い嵩高性を有する。そのため、生地の目付が小さい場合でも厚み感を保つことが可能である。

本発明の繊維の一態様の横断面概略図である。 本発明で使用する、共重合成分量が異なる２種のアクリル系共重合体からなる原液を層状に練り込む装置の一態様の側面概略図である。 口金の略Ｃ型の孔形状を示す概略図である。 多層化エレメント（スタティックミキサー）を構成するエレメントおよび多層化エレメントにより多層化する様子を示す概略図である。 本発明に係る繊維の横断面形状を示す概略図である。

符号の説明

１：アクリル系重合体中の共重合成分量が多い原液
２：アクリル系重合体中の共重合成分量が少ない原液
３：多層化エレメント
４：口金ユニット
５：紡糸孔
１１：共重合成分量が多いアクリル系重合体中の層
１２：共重合成分量が少ないアクリル系重合体の層
Ａ：孔形状想定内接円の直径
Ｂ：孔形状想定外接円の直径
Ｘ：孔形状想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度
Ｒ：繊維想定外接円の直径
θ：繊維想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度
ｔ：最大厚み（外輪郭線の垂線が外輪郭線および内輪郭線と交わる点を結ぶ線分の長さ）

Claims (3)

1. 共重合成分量の異なる２種のアクリル系重合体が繊維軸方向に沿って交互に３層以上接合された多層複合構造を有するアクリル系合成繊維であって、繊維横断面の形状が略Ｃ型であり、次の条件を満足することを特徴とするアクリル系合成繊維。
   ５μｍ≦Ｒ≦６０μｍ
   ２５゜≦θ≦１８０゜
   ４０％≦Ｓ≦８０％
   （ここで、Ｒは繊維想定外接円の直径、θは繊維想定外接円の中心と略Ｃ型の２つの先端を結ぶ線分のなす角度、Ｓは繊維想定外接円に対する繊維横断面の面積比率である）
2. 前記２種のアクリル系重合体は、共重合成分量の差が１〜１０ｍｏｌ％である請求項１記載のアクリル系合成繊維。
3. 共重合成分量の異なる２種のアクリル系重合体を３層以上に接合し、略Ｃ型の孔を有する口金を通して凝固させることを特徴とする請求項１または２に記載のアクリル系合成繊維の製造方法。

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