JP2019026990A - Production method of polyvinyl alcohol-based fiber - Google Patents

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Abstract

【課題】高弾性率のPVA繊維の製造方法を提供する。【解決手段】濃度(重量%)が、0.1〜5重量%の範囲にあるリチウム塩及びポリマーの濃度(重量%)が、5〜30重量%の範囲で重合度が少なくとも1000のポリビニルアルコール系ポリマーを含む紡糸原液を、凝固することによって得られる紡糸原糸を、全延伸倍率が8倍以上となるように、凝固浴液中及び凝固浴液から引き上げられた後、巻き取られるまでに加熱延伸することによるポリビニルアルコール系繊維の製造方法。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for producing a PVA fiber having a high elastic modulus. SOLUTION: Polyvinyl alcohol having a concentration (% by weight) in the range of 0.1 to 5% by weight and a polymer having a concentration (% by weight) in the range of 5 to 30% by weight and having a degree of polymerization of at least 1000. The spinning raw yarn obtained by coagulating the spinning raw liquid containing the system polymer is pulled up in the coagulation bath liquid and from the coagulation bath liquid so that the total draw ratio becomes 8 times or more, and then is wound up. A method for producing a polyvinyl alcohol-based fiber by heating and stretching. [Selection diagram] None

Description

本発明は、高弾性率化されたポリビニルアルコール系繊維の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for producing a highly elastic polyvinyl alcohol fiber.

ポリピニルアルコール(PVA)の繊維は安価で強度に優れることが知られており、産業界でも多くの用途に使用されている。PVA系繊維は、水を溶媒とした湿式紡糸法、及び乾式紡糸法、有機溶媒を用いたゲル紡糸法などにより製造されている。特許文献1は、湿式紡糸法による高強度のPVA繊維の製造方法を開示している。   Polypinyl alcohol (PVA) fibers are known to be inexpensive and excellent in strength, and are used in many applications in industry. PVA fibers are produced by a wet spinning method using water as a solvent, a dry spinning method, a gel spinning method using an organic solvent, and the like. Patent document 1 is disclosing the manufacturing method of the high intensity | strength PVA fiber by a wet spinning method.

PVA繊維は、カーボン繊維(CF)を上回る高い強度を示すと共にCFよりも低比重である。コストパフォーマンスも考慮すると、CFの一部用途では、代替が可能になると期待できる。しかし、PVA繊維は弾性率が低いという大きな不利がある。   PVA fibers exhibit higher strength than carbon fibers (CF) and have a lower specific gravity than CF. Considering cost performance, it can be expected that substitution will be possible in some CF applications. However, PVA fibers have a major disadvantage of low elastic modulus.

特許第4774518号公報Japanese Patent No. 4774518

PVAは紡糸が比較的困難である。現在でも湿式紡糸により高強度のPVA繊維が製造されているが、紡糸困難であり欠陥の多い繊維であるために、弾性率は低い。本発明者の見積もりによれば、高強度のPVA繊維とされている繊維の弾性率は理論値のわずか25%程度にとどまる。このように、PVA繊維は、高弾性率化の要求が存在し、本来は高弾性率化の潜在力がありながら、それが実現されないままとなっていた。   PVA is relatively difficult to spin. Even now, high-strength PVA fibers are produced by wet spinning, but the elastic modulus is low because the fibers are difficult to spin and have many defects. According to the estimate of the present inventor, the elastic modulus of the fiber made of high-strength PVA fiber is only about 25% of the theoretical value. As described above, there is a demand for increasing the elastic modulus of the PVA fiber. Originally, although there is a potential for increasing the elastic modulus, it has not been realized.

したがって、本発明の目的は、高弾性率のPVA繊維を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a high modulus PVA fiber.

本発明者は、PVA繊維の高弾性率化について鋭意探索研究してきたところ、驚くべきことに、PVAの紡糸において、リチウム塩を混合するという簡便な手段によって、得られるPVA繊維が著しく高弾性率化されることを見いだして、本発明に到達した。   The present inventor has eagerly searched for an increase in the elastic modulus of the PVA fiber. Surprisingly, in the spinning of the PVA, the obtained PVA fiber has an extremely high elastic modulus by a simple means of mixing a lithium salt. As a result, the present invention has been reached.

したがって、本発明は次の(1)以下を含む。
(1)
リチウム塩及び重合度が少なくとも1000のポリビニルアルコール系ポリマーを含む紡糸原液を、凝固することによって得られる紡糸原糸を、延伸することによってポリビニルアルコール系繊維を、製造する方法。
(2)
リチウム塩が、LiBr、LiF、LiCl、LiI、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC25SO3、LiN(CF3SO22、及びLiN(C25SO22からなる群から選択されたリチウム塩である、(1)に記載の製造方法。
(3)
紡糸原液に含有されるリチウム塩の濃度(重量%)が、紡糸原液に含有されるポリビニルアルコール系ポリマーの濃度(重量%)に対して、1/100〜1/10の範囲の比率の濃度である、(1)〜(2)のいずれかに記載の製造方法。
(4)
紡糸原液に含有されるポリビニルアルコール系ポリマーの濃度(重量%)が、5〜30重量%の範囲にある、(1)〜(3)のいずれかに記載の製造方法。
(5)
紡糸原液に含有されるリチウム塩の濃度(重量%)が、0.1〜5重量%の範囲にある、(1)〜(4)のいずれかに記載の製造方法。
(6)
ポリビニルアルコール系ポリマーの重合度が、1200〜6000の範囲にある、(1)〜(5)のいずれかに記載の製造方法。
(7)
紡糸原液が水溶液である、(1)〜(6)のいずれかに記載の製造方法。
(8)
凝固が、紡糸原液を凝固浴液中へ吐出することによって行われる、(1)〜(7)のいずれかに記載の製造方法。
(9)
凝固浴液が、水溶液である、(8)に記載の製造方法。
(10)
紡糸原糸が、凝固浴液中で行われる延伸がなされた紡糸原糸である、(8)〜(9)のいずれかに記載の製造方法。
(11)
紡糸原糸が、凝固浴から引き上げられた後に、巻き取られるまでに行われる延伸がなされた紡糸原糸である、(8)〜(10)のいずれかに記載の製造方法。
(12)
紡糸原糸が、凝固浴中へ吐出された後に巻き取られるまでに行われた延伸(紡糸延伸)がなされた紡糸原糸であり、
さらに、紡糸原糸の延伸として、紡糸され乾燥された後に行われる延伸(加熱延伸)がなされ、
これらの紡糸延伸と加熱延伸をあわせた全延伸倍率が8倍以上となるように延伸されている、(8)〜(11)のいずれかに記載の製造方法。
Accordingly, the present invention includes the following (1) and below.
(1)
A method for producing a polyvinyl alcohol fiber by drawing a spinning yarn obtained by coagulating a spinning stock solution containing a lithium salt and a polyvinyl alcohol polymer having a polymerization degree of at least 1000.
(2)
Lithium salts are LiBr, LiF, LiCl, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 2 F 5 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 is F 5 SO 2) lithium salt selected from the group consisting of 2, the production method according to (1).
(3)
The concentration (wt%) of the lithium salt contained in the spinning dope is at a concentration in the range of 1/100 to 1/10 with respect to the concentration (wt%) of the polyvinyl alcohol polymer contained in the spinning dope. The manufacturing method according to any one of (1) to (2).
(4)
The production method according to any one of (1) to (3), wherein the concentration (% by weight) of the polyvinyl alcohol-based polymer contained in the spinning dope is in the range of 5 to 30% by weight.
(5)
The production method according to any one of (1) to (4), wherein the concentration (wt%) of the lithium salt contained in the spinning dope is in the range of 0.1 to 5 wt%.
(6)
The production method according to any one of (1) to (5), wherein the polymerization degree of the polyvinyl alcohol-based polymer is in the range of 1200 to 6000.
(7)
The production method according to any one of (1) to (6), wherein the spinning dope is an aqueous solution.
(8)
The production method according to any one of (1) to (7), wherein the coagulation is performed by discharging the spinning stock solution into a coagulation bath solution.
(9)
The production method according to (8), wherein the coagulation bath liquid is an aqueous solution.
(10)
The production method according to any one of (8) to (9), wherein the spinning yarn is a spinning yarn that has been stretched in a coagulation bath.
(11)
The production method according to any one of (8) to (10), wherein the spinning base yarn is a spinning base yarn that has been stretched before being wound up after being pulled up from the coagulation bath.
(12)
The spinning yarn is subjected to stretching (spinning stretching) performed until the spinning yarn is discharged after being discharged into the coagulation bath and wound up.
Furthermore, as stretching of the spinning yarn, stretching (heat stretching) performed after spinning and drying is performed,
The production method according to any one of (8) to (11), wherein the drawing is performed so that a total drawing ratio of the spinning drawing and the heat drawing is 8 times or more.

本発明は、高弾性率のPVA繊維を提供する。本発明によれば、紡糸工程におけるリチウム塩の添加という簡便な手段により、高弾性率のPVA繊維を提供できる。本発明によるPVA繊維は、高い強度と低い比重という従来のPVA繊維の特性に加えて、高い弾性率を備えているので、軽くて強くしなやかな繊維であり、これまで高価な炭素繊維でなければ実現できなかった性能を優れた経済性を伴って実現できる、いわばスーパー繊維を提供するものである。   The present invention provides a high modulus PVA fiber. According to the present invention, a high elastic modulus PVA fiber can be provided by a simple means of adding a lithium salt in the spinning process. The PVA fiber according to the present invention has a high elastic modulus in addition to the properties of the conventional PVA fiber such as high strength and low specific gravity. The present invention provides a super fiber that can realize performance that could not be realized with excellent economic efficiency.

図1は動的粘弾性の温度依存性試験の結果を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the results of a temperature dependence test of dynamic viscoelasticity.

具体的な実施の形態をあげて、以下に本発明を詳細に説明する。本発明は、以下にあげる具体的な実施他の形態に限定されるものではない。   The present invention will be described in detail below by giving specific embodiments. The present invention is not limited to the following specific embodiments and other embodiments.

[PVA系繊維の製造]
本発明のPVA系高弾性率繊維の製造は、リチウム塩及び重合度が少なくとも1000のポリビニルアルコール系ポリマー(PVA系ポリマー)を含む紡糸原液を、凝固することによって得られる紡糸原糸を、延伸することによって行われる。
[Production of PVA fiber]
In the production of the PVA-based high elastic modulus fiber of the present invention, a spinning yarn obtained by coagulating a spinning stock solution containing a lithium salt and a polyvinyl alcohol polymer (PVA polymer) having a polymerization degree of at least 1000 is drawn. Is done by.

[紡糸原液]
本発明に使用される紡糸原液は、リチウム塩及びポリビニルアルコール系ポリマー(PVA系ポリマー)を含む。紡糸原液は、好ましくはこれらを溶解した水溶液である。紡糸原液は、例えば、PVA系ポリマーを公知の手段によって加熱攪拌して溶解した後に、リチウム塩水溶液を添加して、加熱混合することによって、調製することができる。あるいは、公知の手段を用いて、例えばPVA系ポリマー水溶液中へリチウム塩の固体を投入して加熱混合して、紡糸原液を得てもよい。
[Spinning stock solution]
The spinning dope used in the present invention contains a lithium salt and a polyvinyl alcohol polymer (PVA polymer). The spinning dope is preferably an aqueous solution in which these are dissolved. The spinning dope can be prepared, for example, by dissolving a PVA polymer by heating and stirring by a known means, adding an aqueous lithium salt solution, and mixing by heating. Alternatively, using a known means, for example, a lithium salt solid may be put into a PVA polymer aqueous solution and heated and mixed to obtain a spinning dope.

[PVA系ポリマー]
PVA系ポリマーは、重合度が少なくとも1000であり、好ましくは重合度が、1200〜6000の範囲、さらに好ましくは1200〜4000の範囲、さらに好ましくは1200〜3000の範囲にある。PVA系ポリマーのけん化度は、例えば90モル%以上とすることができ、PVA繊維の耐熱性、耐水性の観点より、99モル%以上であると好ましい。PVA系ポリマーは、他のビニル基を有するモノマー、例えば酢酸ビニル、エチレン、ポリエチレングリコールなどの若干の共重合成分を含んでいても良い。
[PVA polymer]
The PVA polymer has a degree of polymerization of at least 1000, preferably a degree of polymerization in the range of 1200 to 6000, more preferably in the range of 1200 to 4000, and still more preferably in the range of 1200 to 3000. The degree of saponification of the PVA polymer can be, for example, 90 mol% or more, and is preferably 99 mol% or more from the viewpoint of heat resistance and water resistance of the PVA fiber. The PVA polymer may contain some copolymer components such as other vinyl group-containing monomers such as vinyl acetate, ethylene, and polyethylene glycol.

PVA系ポリマーを水溶液中に加熱溶解するとき、PVA系ポリマーに不純物として残留する酢酸ナトリウムはPVA系ポリマーの部分的な熱分解に伴う着色を生じたり、得られた繊維の物性を損なったりするために、これらを抑制することを目的として、PVA系ポリマーをあらかじめ純水で水洗し、酢酸ナトリウムを除去しておくことが望ましい。この際、重合度が1000程度の比較的分子量の低いPVAの水洗には、15℃程度の冷水を用いたり、水とメタノールの混合物を用いたりして、PVAの溶解性を低下させて回収率を上げることも有効である。   When a PVA polymer is dissolved in an aqueous solution by heating, sodium acetate remaining as an impurity in the PVA polymer may cause coloring due to partial thermal decomposition of the PVA polymer or damage the physical properties of the obtained fiber. For the purpose of suppressing these, it is desirable to wash the PVA polymer with pure water in advance to remove sodium acetate. At this time, the PVA having a polymerization degree of about 1000 having a relatively low molecular weight is washed with cold water of about 15 ° C. or a mixture of water and methanol to reduce the PVA solubility and recover the recovery rate. It is also effective to raise

[PVA系ポリマーの濃度]
紡糸原液中に含有されるPVA系ポリマーの濃度は、例えば2〜50重量%の範囲とすることができる。紡糸原液のポリマー濃度は、ポリマーの溶解性及び紡糸時の曳糸性を十分なものとし、さらに、紡糸時のゲル化性能及び紡糸後の延伸性を優れたものとするために5〜30重量%とすることが好ましい。
[Concentration of PVA polymer]
The concentration of the PVA polymer contained in the spinning dope can be, for example, in the range of 2 to 50% by weight. The polymer concentration of the stock solution for spinning is 5 to 30% by weight in order to ensure sufficient solubility of the polymer and spinnability at the time of spinning, and excellent gelling performance at spinning and stretchability after spinning. % Is preferable.

[リチウム塩]
リチウム塩として、LiBr、LiF、LiCl、LiI、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC25SO3、LiN(CF3SO22、及びLiN(C25SO22からなる群から選択されたリチウム塩を使用することができ、好ましくはLiBr、LiF、LiCl、LiI、又はLiClO4を使用することができ、特に好ましくはLiBr(臭化リチウム)を使用することができる。
[Lithium salt]
Lithium salts include LiBr, LiF, LiCl, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 2 F 5 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 A lithium salt selected from the group consisting of F 5 SO 2 ) 2 can be used, preferably LiBr, LiF, LiCl, LiI or LiClO 4 can be used, particularly preferably LiBr (lithium bromide). ) Can be used.

[リチウム塩の濃度]
紡糸原液に含有されるリチウム塩の濃度(重量%)は、紡糸原液に含有されるポリビニルアルコール系ポリマーの濃度(重量%)に対して、1/100〜1/10の範囲の比率の濃度、好ましくは1/50〜1/20の範囲の比率の濃度とすることができる。リチウム塩の濃度(重量%)は、上記範囲において、例えば0.1〜5重量%の範囲、好ましくは0.3〜1.0重量%の範囲とすることができる。
[Concentration of lithium salt]
The concentration (wt%) of the lithium salt contained in the spinning dope is a concentration in a ratio in the range of 1/100 to 1/10 with respect to the concentration (wt%) of the polyvinyl alcohol polymer contained in the spinning dope, The concentration may preferably be a ratio in the range of 1/50 to 1/20. The concentration (% by weight) of the lithium salt in the above range can be, for example, in the range of 0.1 to 5% by weight, preferably in the range of 0.3 to 1.0% by weight.

[紡糸原液の吐出と凝固]
紡糸原液は、溶液状態を維持するために、例えば70℃以上、好ましくは80℃以上に加熱しておき、これを凝固させて紡糸を行う。好適な実施の態様において、凝固は、紡糸原液を、凝固浴の液中へ吐出することによって行う。吐出は、公知の装置及び器具を使用して行うことができる。例えば直径0.01〜0.5mmの孔を備えた押出機先端部から吐出することができる。吐出量や孔の個数は適宜選択することができ、例えば吐出量1〜50cc/minで、例えば50〜1000個の孔を備えた押出機先端部から吐出することができる。
[Discharge and coagulation of spinning dope]
In order to maintain the solution state, the spinning dope is heated to, for example, 70 ° C. or higher, preferably 80 ° C. or higher, and solidified to perform spinning. In a preferred embodiment, the coagulation is performed by discharging the spinning dope into the liquid of the coagulation bath. Discharging can be performed using a known apparatus and instrument. For example, it can discharge from the front-end | tip part of an extruder provided with the hole of diameter 0.01-0.5mm. The discharge amount and the number of holes can be selected as appropriate. For example, the discharge amount can be 1 to 50 cc / min, and the discharge can be made from, for example, the tip of the extruder having 50 to 1000 holes.

[凝固浴]
凝固浴の液(凝固浴液)として、好ましくは水溶液が使用される。水溶液へは紡糸原液の凝固体から、リチウム塩が溶解除去されてゆくことが期待されるために、好ましい。凝固浴液としては、PVA水溶液に対して脱水能のある無機塩類水溶液が好適に使用でき、特に高濃度水溶液、なかでも飽和水溶液が好適に使用できる。このような無機塩類としては、硫酸ナトリウム(芒硝)、硫酸アンモニウム、炭酸ナトリウムなど脱水能を有する塩類、好ましくは硫酸ナトリウムをあげることができる。特に好ましい凝固浴液として、硫酸ナトリウム飽和水溶液を使用することができる。紡糸原液がその中に吐出される凝固浴液の温度は、例えば30〜60℃、好ましくは35〜45℃とすることができる。凝固浴液中に吐出された紡糸原液は、凝固して、その後の処理に供される。
[Coagulation bath]
As the coagulation bath liquid (coagulation bath liquid), an aqueous solution is preferably used. The aqueous solution is preferable because the lithium salt is expected to be dissolved and removed from the solidified body of the spinning dope. As the coagulation bath liquid, an inorganic salt aqueous solution having a dehydrating ability with respect to the PVA aqueous solution can be preferably used, and a high concentration aqueous solution, in particular, a saturated aqueous solution can be preferably used. Examples of such inorganic salts include salts having a dehydrating ability such as sodium sulfate (sodium sulfate), ammonium sulfate and sodium carbonate, preferably sodium sulfate. As a particularly preferred coagulation bath liquid, a saturated aqueous solution of sodium sulfate can be used. The temperature of the coagulation bath liquid into which the spinning dope is discharged can be, for example, 30 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. The spinning dope discharged into the coagulation bath liquid coagulates and is subjected to subsequent processing.

好適な実施の態様において、凝固浴が、複数の温度の凝固浴液を通過させることによって行われていてもよい。すなわち、吐出された紡糸原液が、上記例えば30〜60℃好ましくは35〜45℃の温度の凝固浴液中を通過した後に(すなわち低温凝固浴液を通過し後に)、例えば70〜95℃好ましくは80〜90℃の温度の凝固浴液を通過させて(すなわち高温凝固浴液を通過させて)、凝固浴の処理を行ってもよい。好適な実施の態様において、この高温凝固浴液の通過の間に、延伸する処理を行うことができる。凝固浴液中で行われる延伸は、例えば1.5〜10倍の延伸とすることができる。   In a preferred embodiment, the coagulation bath may be performed by passing a coagulation bath solution at a plurality of temperatures. That is, after the discharged spinning solution has passed through the coagulation bath liquid at a temperature of, for example, 30 to 60 ° C., preferably 35 to 45 ° C. (that is, after passing through the low-temperature coagulation bath liquid), for example, 70 to 95 ° C. is preferable. May be subjected to coagulation bath treatment by passing a coagulation bath solution at a temperature of 80 to 90 ° C. (that is, passing a high temperature coagulation bath solution). In a preferred embodiment, a stretching process can be performed during the passage of the hot coagulation bath liquid. The stretching performed in the coagulation bath liquid can be, for example, 1.5 to 10 times stretching.

紡糸原液の凝固体は、凝固溶液から引き上げられた後に、公知の手段により、原糸として巻き取られる。巻き取り時に、さらに延伸がなされる。好適な実施の態様において、凝固浴液から引き上げられた後に、所望により洗浄を行ってもよい。洗浄としては、例えば水による洗浄(水洗)が好ましい。水洗の水の温度は、例えば5〜40℃、あるいは例えば室温の水によって行うことができる。   The solidified body of the spinning stock solution is pulled up from the coagulating solution and then wound up as a raw yarn by a known means. Further stretching is performed during winding. In a preferred embodiment, after being pulled out from the coagulation bath liquid, washing may be performed as desired. As washing, for example, washing with water (water washing) is preferable. The temperature of the water for washing can be 5 to 40 ° C., for example, or room temperature water.

[紡糸延伸]
紡糸原液が、凝固浴液中へ吐出されてから、原糸として巻き取られるまでに、所望により数段階の延伸を受ける。これらの延伸の全てをまとめて、紡糸延伸と称する。紡糸延伸による全延伸倍率は、例えば3倍以上、好ましくは8倍以上とすることができる。
[Spinning drawing]
The spinning stock solution is subjected to several stages of stretching as desired from when it is discharged into the coagulation bath solution until it is wound up as a raw yarn. All of these stretching operations are collectively referred to as spinning stretching. The total draw ratio by spin-drawing can be, for example, 3 times or more, preferably 8 times or more.

[マルチフィラメント]
巻き取られる紡糸原糸は、押し出された1本の原糸(モノフィラメント)とすることもできるが、好ましくは複数のモノフィラメントのまとまりを少しねじって1本に形成されたマルチフィラメントとすることができる。例えば50〜1000個の孔を備えた押出機先端部から吐出されて形成されたマルチフィラメントのまとまりから、これらを少しねじって1本に形成されたマルチフィラメントとすることができる。
[Multifilament]
The spinning yarn to be wound can be a single extruded yarn (monofilament), but preferably a plurality of monofilaments can be twisted a little to form a multifilament formed into one. . For example, from a set of multifilaments formed by discharging from the tip of an extruder having 50 to 1000 holes, these can be twisted slightly to form a multifilament formed into one.

[加熱延伸」
上記巻き取られた紡糸原糸は、十分に乾燥した後に、加熱延伸(乾熱延伸)によって延伸される。加熱延伸における延伸倍率は、例えば2.5倍以上、好ましくは2.7倍以上とすることができる。加熱延伸のための加熱の温度は、例えば150〜200℃の範囲とすることができる。
[Heating stretching]
The wound spinning yarn is sufficiently dried and then stretched by heat stretching (dry heat stretching). The draw ratio in the heat drawing can be, for example, 2.5 times or more, preferably 2.7 times or more. The heating temperature for heat stretching can be set in the range of 150 to 200 ° C., for example.

好適な実施の態様において、紡糸延伸と加熱延伸をあわせた延伸倍率を、例えば3倍以上、好ましくは8倍以上、さらに好ましくは9倍以上とすることができる。好適な実施の態様において、紡糸延伸と加熱延伸をあわせた延伸倍率を、例えば3倍〜60倍、8倍〜50倍、9倍〜45倍の範囲とすることができる。   In a preferred embodiment, the draw ratio of the combined spinning drawing and heat drawing can be, for example, 3 times or more, preferably 8 times or more, and more preferably 9 times or more. In a preferred embodiment, the draw ratio obtained by combining the spinning draw and the heat draw can be, for example, in the range of 3 to 60 times, 8 to 50 times, and 9 to 45 times.

[PVA系高弾性率繊維]
上記の製造方法によって得られたPVA系繊維は、これまでのPVA系繊維と同様の強度を示すと同時に、これまでのPVA系繊維では実現できなかった高弾性率を示すものとなっている。好適な実施の態様において、ヤング率の値として、従来のPVA系繊維と対比して、例えば1.05倍以上、好ましくは1.1倍以上、さらに好ましくは1.2倍以上、さらに好ましくは1.3倍以上の値を示し、本発明者の検討によれば、その比率の上限として、例えば4.0倍以下あるいは3.0倍以下の値とすることができる。あるいは、ヤング率の値として、マルチフィラメントをほどいた単繊維の形態であっても高い弾性率を発揮することができるが、マルチフィラメントの形態である場合が、高弾性率化された点で、特に好ましい。
[PVA-based high modulus fiber]
The PVA fiber obtained by the above production method exhibits the same strength as that of the conventional PVA fiber, and at the same time exhibits a high elastic modulus that cannot be achieved with the conventional PVA fiber. In a preferred embodiment, the value of Young's modulus is, for example, 1.05 times or more, preferably 1.1 times or more, more preferably 1.2 times or more, more preferably, as compared with conventional PVA fibers. A value of 1.3 times or more is shown, and according to the study of the present inventor, the upper limit of the ratio can be set to, for example, 4.0 times or less or 3.0 times or less. Alternatively, as a value of Young's modulus, a high elastic modulus can be exhibited even in the form of a single fiber in which a multifilament is unwound, but in the case of a multifilament form, in terms of a high elastic modulus, Particularly preferred.

紡糸原液へのリチウム塩の添加という簡便な工程によって、このように優れた高弾性率化が達成できた理由は不明であるが、本発明者は、リチウム塩の添加によってPVAにおいて水素結合による分子間相互作用が大幅に低下しているという実験結果を得たことから、リチウム塩によるPVA系繊維の高弾性率化は、水素結合による分子間相互作用を弱めて、紡糸時の分子配向性を改善することによって生じているのではないかと考えている。   The reason why such an excellent elastic modulus can be achieved by a simple process of adding a lithium salt to a spinning dope is unclear, but the present inventor believes that molecules added by hydrogen bonding in PVA by adding a lithium salt. From the experimental result that the intermolecular interaction is greatly reduced, the increase in the elastic modulus of the PVA fiber by lithium salt weakens the intermolecular interaction caused by hydrogen bonding and improves the molecular orientation during spinning. I think that it may be caused by improvement.

以下に実施例をあげて、本発明を詳細に説明する。本発明は、以下に例示する実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. The present invention is not limited to the examples illustrated below.

[実施例1]
[LiBrを用いた原液による紡糸:PVA with LiBr]
重合度1700、ケン化度99.5mol%のPVA(日本酢ビ・ポバール社製、製品名VH)を蒸留水に加え、約90℃の温度でポリマーが完全に溶解するまでホットスターラーで撹拌・溶解させた。これとは別に蒸留水に臭化リチウムを加えてよく撹拌して完全に溶解し、臭化リチウム水溶液を作製した。上記調製したPVA水溶液に対して、臭化リチウム水溶液を添加して加熱混合して、紡糸原液を得た。臭化リチウム水溶液は、紡糸原液の臭化リチウム濃度が最終的に0.5重量%となるように添加した。紡糸原液中のPVA濃度は最終的に約15重量%となるようにした。
[Example 1]
[Spinning with stock solution using LiBr: PVA with LiBr]
Add PVA having a polymerization degree of 1700 and a saponification degree of 99.5 mol% (product name: VH, manufactured by Nippon Vinegar Pover Co., Ltd.) to distilled water and stirring with a hot stirrer until the polymer is completely dissolved at a temperature of about 90 ° C Dissolved. Separately, lithium bromide was added to distilled water and stirred well to dissolve completely to prepare an aqueous solution of lithium bromide. An aqueous lithium bromide solution was added to the PVA aqueous solution prepared above and mixed by heating to obtain a spinning dope. The lithium bromide aqueous solution was added so that the concentration of lithium bromide in the spinning stock solution was finally 0.5% by weight. The PVA concentration in the spinning dope was finally about 15% by weight.

紡糸原液を、吐出量15cc/minにて250個の孔(各直径0.1mm)のある押出機先端部から、凝固浴(40℃、420〜430g/L硫酸ナトリウム飽和水溶液)中に吐出して、凝固させ、これを巻き取った。巻き取りながら、さらに85〜90℃の凝固浴中を通過させて、約1.5倍に延伸して、凝固浴中から引き上げた。凝固中から引き上げた後に水(30℃)で洗浄して、巻き取った。ここまでの延伸倍率はあわせて約3.4倍であった。この250本のまとまりを少しねじってマルチフィラメントとした。これを乾燥後に、170℃で約2.8倍に加熱延伸した。この加熱延伸と、紡糸延伸とをあわせて、約9.6倍の延伸となっていた。得られたマルチフィラメントの一部をほどいて、単繊維を得た。得られた繊維密度は約1.3g/cm3であった。 The spinning dope is discharged into a coagulation bath (40 ° C, 420 to 430 g / L sodium sulfate saturated aqueous solution) from the tip of the extruder having 250 holes (each diameter 0.1 mm) at a discharge rate of 15 cc / min. And solidified and wound up. While winding, it was further passed through a coagulation bath at 85 to 90 ° C., stretched about 1.5 times, and pulled up from the coagulation bath. After being raised from the solidification, it was washed with water (30 ° C.) and wound up. The draw ratio so far was about 3.4 times. The 250 bundles were twisted slightly to obtain multifilaments. After drying, the film was stretched by heating at 170 ° C. about 2.8 times. The combined heat stretching and spinning stretching resulted in a stretching of about 9.6 times. A part of the obtained multifilament was unwound to obtain a single fiber. The fiber density obtained was about 1.3 g / cm 3 .

[比較例1]
[LiBrを用いない原液による紡糸:PVA]
臭化リチウム水溶液を添加しないPVA水溶液を紡糸原液として用いたこと以外は実施例1と同様に紡糸、延伸を行った。得られたマルチフィラメントの一部をほどいて、単繊維を得た。
[Comparative Example 1]
[Spinning with stock solution without LiBr: PVA]
Spinning and drawing were performed in the same manner as in Example 1 except that a PVA aqueous solution to which no lithium bromide aqueous solution was added was used as the spinning stock solution. A part of the obtained multifilament was unwound to obtain a single fiber.

[評価]
実施例1及び比較例1において得られた単繊維及びマルチフィラメントについて、その特性を測定した結果を、表1にまとめて示す。
[Evaluation]
The results of measuring the properties of the single fibers and multifilaments obtained in Example 1 and Comparative Example 1 are summarized in Table 1.

上記の結果から、PVAの紡糸原液にリチウム塩を添加することによって、強度を維持しながら、高いヤング率を有する繊維が得られること、すなわちPVA繊維の高弾性率化が実現できることがわかった。   From the above results, it was found that by adding a lithium salt to the PVA spinning dope, fibers having a high Young's modulus can be obtained while maintaining strength, that is, a higher elastic modulus of the PVA fibers can be realized.

[動的粘弾性の温度依存性試験]
試験用の試料として、臭化リチウム含有PVA試料(試料1)(PVA/LiBr)とPVA試料(試料2)(pure PVA)を用意した。臭化リチウム含有PVA試料(試料1)として、上記実施例1の紡糸原液を使用して、室温で乾燥させることにより溶液キャストフィルムを作成した。装置はUBM社製、強制振動型動的固体粘弾性測定装置DVE−V4を用いて、動的引張弾性率の温度依存性を測定した。測定周波数は10Hz、昇温速度は2℃/分である。PVA試料(試料2)として、上記比較例1の紡糸原液を使用して、同様にキャストフィルムを作成した。これらの試料に対して、次の条件で動的粘弾性の温度依存性を測定した。この結果を図1にまとめて示す。
[Temperature dependence test of dynamic viscoelasticity]
As a test sample, a lithium bromide-containing PVA sample (sample 1) (PVA / LiBr) and a PVA sample (sample 2) (pure PVA) were prepared. As a lithium bromide-containing PVA sample (sample 1), a solution cast film was prepared by drying at room temperature using the spinning dope of Example 1 above. The apparatus measured the temperature dependence of a dynamic tensile elasticity modulus using the forced vibration type dynamic solid viscoelasticity measuring apparatus DVE-V4 made from UBM. The measurement frequency is 10 Hz, and the heating rate is 2 ° C./min. As a PVA sample (sample 2), a cast film was similarly prepared using the spinning solution of Comparative Example 1 described above. For these samples, the temperature dependence of dynamic viscoelasticity was measured under the following conditions. The results are summarized in FIG.

図1に示される結果から、リチウム塩の添加によって、PVAにおいて水素結合による分子間相互作用が大幅に低下していることがわかった。この結果から、本発明者は、リチウム塩によるPVAの高弾性率化は、水素結合による分子間相互作用を弱めて、紡糸時の分子配向性を改善することによって生じているのではないかと考えている。   From the results shown in FIG. 1, it was found that the intermolecular interaction due to hydrogen bonding in PVA is greatly reduced by the addition of lithium salt. From this result, the present inventor believes that the increase in the elastic modulus of PVA by the lithium salt is caused by weakening the intermolecular interaction due to hydrogen bonding and improving the molecular orientation during spinning. ing.

本発明は、高弾性率のPVA繊維を提供する。本発明は産業上有用な発明である。   The present invention provides a high modulus PVA fiber. The present invention is industrially useful.

Claims (12)

リチウム塩及び重合度が少なくとも1000のポリビニルアルコール系ポリマーを含む紡糸原液を、凝固することによって得られる紡糸原糸を、延伸することによってポリビニルアルコール系繊維を、製造する方法。   A method for producing a polyvinyl alcohol fiber by drawing a spinning yarn obtained by coagulating a spinning stock solution containing a lithium salt and a polyvinyl alcohol polymer having a polymerization degree of at least 1000. リチウム塩が、LiBr、LiF、LiCl、LiI、LiClO4、LiBF4、LiPF6、LiAsF6、LiCF3SO3、LiC25SO3、LiN(CF3SO22、及びLiN(C25SO22からなる群から選択されたリチウム塩である、請求項1に記載の製造方法。 Lithium salts are LiBr, LiF, LiCl, LiI, LiClO 4 , LiBF 4 , LiPF 6 , LiAsF 6 , LiCF 3 SO 3 , LiC 2 F 5 SO 3 , LiN (CF 3 SO 2 ) 2 , and LiN (C 2 F is 5 SO 2) lithium salt selected from the group consisting of 2, the method according to claim 1. 紡糸原液に含有されるリチウム塩の濃度(重量%)が、紡糸原液に含有されるポリビニルアルコール系ポリマーの濃度(重量%)に対して、1/100〜1/10の範囲の比率の濃度である、請求項1〜2のいずれかに記載の製造方法。   The concentration (wt%) of the lithium salt contained in the spinning dope is at a concentration in the range of 1/100 to 1/10 with respect to the concentration (wt%) of the polyvinyl alcohol polymer contained in the spinning dope. The manufacturing method in any one of Claims 1-2. 紡糸原液に含有されるポリビニルアルコール系ポリマーの濃度(重量%)が、5〜30重量%の範囲にある、請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 3, wherein the concentration (% by weight) of the polyvinyl alcohol-based polymer contained in the spinning dope is in the range of 5 to 30% by weight. 紡糸原液に含有されるリチウム塩の濃度(重量%)が、0.1〜5重量%の範囲にある、請求項1〜4のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 1 to 4, wherein the concentration (wt%) of the lithium salt contained in the spinning dope is in the range of 0.1 to 5 wt%. ポリビニルアルコール系ポリマーの重合度が、1200〜6000の範囲にある、請求項1〜5のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-5 which has the polymerization degree of a polyvinyl alcohol-type polymer in the range of 1200-6000. 紡糸原液が水溶液である、請求項1〜6のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method in any one of Claims 1-6 whose spinning dope is aqueous solution. 凝固が、紡糸原液を凝固浴液中へ吐出することによって行われる、請求項1〜7のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to claim 1, wherein the coagulation is performed by discharging the spinning stock solution into a coagulation bath solution. 凝固浴液が、水溶液である、請求項8に記載の製造方法。   The production method according to claim 8, wherein the coagulation bath liquid is an aqueous solution. 紡糸原糸が、凝固浴液中で行われる延伸がなされた紡糸原糸である、請求項8〜9のいずれかに記載の製造方法。   The production method according to any one of claims 8 to 9, wherein the spinning base yarn is a spinning base yarn that has been stretched in a coagulation bath solution. 紡糸原糸が、凝固浴液から引き上げられた後に、巻き取られるまでに行われる延伸がなされた紡糸原糸である、請求項8〜10のいずれかに記載の製造方法。   The manufacturing method according to any one of claims 8 to 10, wherein the spinning base yarn is a spinning base yarn that has been stretched before being wound up after being pulled up from the coagulation bath liquid. 紡糸原糸が、凝固浴液中へ吐出された後に巻き取られるまでに行われた延伸(紡糸延伸)がなされた紡糸原糸であり、
さらに、紡糸原糸の延伸として、紡糸され乾燥された後に行われる延伸(加熱延伸)がなされ、
これらの紡糸延伸と加熱延伸をあわせた全延伸倍率が8倍以上となるように延伸されている、請求項8〜11のいずれかに記載の製造方法。
The spinning yarn is subjected to drawing (spinning drawing) performed until the spinning yarn is discharged after being discharged into the coagulation bath liquid and wound up.
Furthermore, as stretching of the spinning yarn, stretching (heat stretching) performed after spinning and drying is performed,
The production method according to any one of claims 8 to 11, wherein the drawing is performed so that a total drawing ratio of the spinning drawing and the heating drawing is 8 times or more.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020204104A (en) * 2019-06-17 2020-12-24 株式会社クラレ Polyvinyl alcohol fiber and method for producing the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63120107A (en) * 1986-11-05 1988-05-24 Toray Ind Inc High-strength and high-elastic modulus polyvinyl alcohol based fiber having excellent hot water resistance and production thereof
JPH04108109A (en) * 1990-08-27 1992-04-09 Kuraray Co Ltd Polyvinyl alcohol fiber and its manufacturing method
JPH0428804B2 (en) * 1984-11-02 1992-05-15 Toray Industries
JPH0657523A (en) * 1992-08-12 1994-03-01 Kuraray Co Ltd Production of polyvinyl alcoholic fiber excellent in quality
JP2996407B2 (en) * 1990-01-22 1999-12-27 株式会社クラレ Fiber and production method thereof
JP2006002304A (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Kuraray Co Ltd Polyvinyl alcohol fiber

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0428804B2 (en) * 1984-11-02 1992-05-15 Toray Industries
JPS63120107A (en) * 1986-11-05 1988-05-24 Toray Ind Inc High-strength and high-elastic modulus polyvinyl alcohol based fiber having excellent hot water resistance and production thereof
JP2996407B2 (en) * 1990-01-22 1999-12-27 株式会社クラレ Fiber and production method thereof
JPH04108109A (en) * 1990-08-27 1992-04-09 Kuraray Co Ltd Polyvinyl alcohol fiber and its manufacturing method
JPH0657523A (en) * 1992-08-12 1994-03-01 Kuraray Co Ltd Production of polyvinyl alcoholic fiber excellent in quality
JP2006002304A (en) * 2004-06-21 2006-01-05 Kuraray Co Ltd Polyvinyl alcohol fiber

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
藤田貴彦ら: "塩化リチウムがポリビニルアルコール繊維の構造と力学物性に与える影響", 繊維学会予稿集, vol. 1995, JPN6021005930, 23 June 1995 (1995-06-23), JP, pages 241, ISSN: 0004449627 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020204104A (en) * 2019-06-17 2020-12-24 株式会社クラレ Polyvinyl alcohol fiber and method for producing the same

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