JP3008951B2

JP3008951B2 - 高保水性アクリル繊維およびその製造方法

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Publication number: JP3008951B2
Application number: JP1298389A
Authority: JP
Inventors: 芳彦宝迫; 恒男国重; 卓田渕
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 2000-02-14
Anticipated expiration: 2015-02-14
Also published as: JPH03161506A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、高保水性アクリル繊維およびその製造方法
に関するものであって、より詳細には、繊維の側面に特
定のボイドを有する保水性と同時に後加工性に優れた繊
維物性を有するアクリル繊維およびその製造方法に関す
る。

［従来の技術］アクリル繊維は風合いや染色性に優れることから、衣
類、インテリアの分野で広く利用されているが、近年で
はこれらの特性に加えて保温性や防炎性、制電性、吸水
性、保水性さらに消臭性等の機能付与が求められてい
る。一般に合成繊維は、吸水性、保水性の面で天然繊維
に劣っており、アクリル繊維についても例外ではない。

アクリル繊維の吸水性、保水性の向上に関しては従来
より検討がなされ、吸水性、保水性を高めたアクリル繊
維およびその製造方法が種々提案されている（特公昭60
−11124号公報、特公昭61−42005号公報等）。これらは
微細なボイドの形成による吸水性アクリル繊維に関する
もので、繊維中に微細な空隙を与え、この毛細管現象に
より、吸水性を向上させるとともに空隙の保有によって
保水性を向上させたものである。しかしこれらのアクリ
ル繊維を製造するためには、その原液工程において、繊
維中に空隙を与えるための添加物を混合する必要があ
る。例えば特公昭60−11124号公報記載の方法では、酢
酸セルロースを紡糸原液に添加し繊維中に空隙を与えて
いるが、酢酸セルロースを添加した紡糸原液は、アクリ
ロニトリル系重合体単独の紡糸原液に比較して当然なが
ら原液の安定性および紡糸性に劣り、保水性、吸水性を
向上したアクリル繊維の製造方法としては工業的に十分
満足されたものではない。また特公昭61−42005号公報
記載の方法においては非揮発性溶媒を添加し、乾式紡糸
した後該溶剤を抽出することによって繊維中に空隙を与
えている。アクリル繊維の製造工程では一般に紡糸溶剤
を回収することによって製造コストの低下を計っている
が、このような手法は溶剤回収工程に多大な付加をかけ
るものであり特公昭60−11124号公報記載の方法同様に
工業的には完成された技術とは言い難い。

また繊維中に空隙を与えることは、保水性、吸水性の
向上には有効に働くものの、本来アクリル繊維が有する
機械的強度を損ない易く、紡績性等の後加工通過性に問
題が生じるという欠点がある。

以上のごとく、近年高い保水性、吸水性を有するアク
リル繊維の要求が高まっている中で、繊維性能および製
造方法の経済性等を考慮された高保水性アクリル繊維は
得られていないのが現状である。

［発明が解決しようとする課題］本発明の目的は、高い保水性ならびに吸水性を有し、
しかも従来アクリル繊維が有する機械的強度を保持し、
紡績等の後加工性に優れたアクリル繊維を提供すること
にあるとともに、工業的に有利な高保水性アクリル繊維
の製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の要旨とするところは、繊維の側面に部分的に
開孔し繊維軸方向に実質的に連続した２〜４個の巨大な
ボイドを有し、かつ繊維断面に占めるボイド部の面積が
３％以上、保水率が25％以上、強度が2.0g/d以上、およ
び結節強度が2.0g/d以上である高保水性アクリル繊維、
およびアクリロニトリル系重合体の濃度が22重量％以上
であるアクリロニトリル系重合体溶液を４ケの突出部を
有し、突出部の長さと突出部の幅の比率が0.8/1.0〜1.5
/1.0である十字形ノズルより、溶剤濃度が50〜65重量％
である凝固浴中に、引き取り線速度／吐出線速度（以下
「JS」と称す）が0.60〜0.85になるように吐出し、繊維
賦型を行うことを特徴とする高保水性アクリル繊維の製
造方法にある。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明のアクリル繊維の最も大きな特徴は、それぞれ
が繊維の側面に導通していて、かつ繊維軸方向に実質的
に連続している巨大なボイド（以下マクロボイドとい
う）を２〜４個有している点にある。これによって外部
の液体を速やかに繊維中に導き入れることができる。さ
らに周辺に分散された微細なボイド（以下ミクロボイド
という）を有し、マクロボイド通じて導入された液体が
各ミクロボイドに分配されることによって、高い保水性
を得ることができる。ここで繊維軸方向に実質的に連続
しているとは、ボイドの断面方向の寸法に比較して、そ
の繊維軸方向の寸法が圧倒的に大きく断面方向の寸法の
数十倍以上あって、見掛け上のボイドが連続して見える
ことを意味する。さらにマクロボイドとは、繊維断面で
観察される不定型のボイドについて断面積から算出した
直径がおよそ１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上の大き
なボイドをいう。またこれらマクロボイドは繊維側面に
近いところに設置されているべきである。ボイド寸法が
大きいことは液体の吸い込みと保水に有利であり、本発
明の効果を発揮するための必須条件である。一方ミクロ
ボイドとは上記寸法以下のボイドのものを意味するが、
多くは0.5μｍ以下のものである。繊維軸方向に実質的
に連続したマクロボイドを有することは本発明の重要な
特徴であり、これによって各部分で吸収された液体が速
やかに繊維全体にいきわたり、保水量や吸水量のみだけ
でなく、その速度を早くすることができる。マクロボイ
ドの数はこの吸水の速さに関係し、２〜４個必要であ
り、かくすることによって、衣料やインテリア用途で使
用する時の透湿性能を高くすることができる。本発明が
目的とする保水性を確保するためには、後述する実施例
から理解されるように、繊維の断面に占めるボイド部面
積は３％以上、好ましくは４％以上であり、強度、結節
強度の面から4.4％以下であることを要する。さらに本
発明の繊維は、中央部が従来のアクリル繊維と同様に空
隙のない緻密な構造を有することからアクリル繊維が有
する機械的強度を維持し、紡績工程等の後加工性に優れ
たものである。

本発明で得られる繊維の一例をモデル状態図で示す第
１図において、１は本発明のアクリル繊維で、２はマク
ロボイド、３はマクロボイドの１部がスリット上に繊維
側面に開孔している状態、４はミクロボイドを示すもの
である。５はアクリル繊維によく認められる繊維表面の
しわであるが、本発明では一般に深いしわをもってい
る。このような形態で構成されている本発明の繊維が持
つ物性は、後に示す評価法による保水率25％以上、繊維
強度2.0g/d以上、繊維の結節強度2.0g/d以上のものであ
る。これらの性能を持つ繊維であって、はじめて通常の
アクリル繊維が有する機械的強度を維持し、しかも高度
の保水性を与えることができる。

本発明の繊維を製造するための第一の特徴は、突出部
の長さと突出部の幅の比率が0.8/1.0〜1.5/1.0、好まし
くは0.9/1.0〜1.5/1.0である４ケの突出部を有する十字
形ノズルより該重合体溶液を吐出し繊維賦型することに
ある。このようなノズルの断面形状の例を第２図に示し
た。ノズルの突出部の長さＡと突出部の幅Ｂの比が0.8/
1.0未満だと、得られた繊維は円形の断面を有する繊維
となるが、マクロボイドはつぶれ、十分に満足する吸水
性を有する繊維が得られなくなり、逆に1.5/1.0を超え
ると、得られた繊維の断面はノズルの原形を保持しマク
ロボイドが生成しない。本発明の繊維は、該ノズルから
吐出された重合体原液が十分凝固する前にノズルの隣接
する外端の繊維軸方向の一部が結合することによってマ
クロボイドが得られるものである。

このためノズルの突出部がくびれた形状や台形、更に
三角形の一端が結合したノズルでも紡糸条件を適宜選択
することによって本発明の繊維を得ることが可能であ
る。

本発明の繊維を製造するための第２の特徴は、JSを0.
60〜0.85の範囲に設定することにある。本発明の繊維を
得る上でJSは重要なファクターである。JSが0.60未満で
は得られた繊維の断面形状が円形断面と成りボイドのつ
ぶれた状態となって十分な吸水性を有する繊維が得られ
ない。逆にJSが0.85を超えると得られた繊維の断面形状
はノズルの形状を保ち十字の断面を有する繊維となっ
て、マクロボイドのない繊維となる。

本発明の繊維を製造するための第３の特徴はアクリロ
ニトリル系重合体が22重量％以上27重量％以下の紡糸原
液を使用することにある。本発明の繊維の製造方法にお
いては、一般に紡糸原液中のアクリロニトリル系重合体
の濃度が低いほど、マクロボイド、ミクロボイドを生成
し易く、得られた繊維の保水性は向上するが、ボイドの
生成が繊維の中央部に達し繊維の機械的強度を損なうも
のとなる。本発明の繊維の要件である強度2.0g/d以上、
結節強度2.0g/d以上の繊維を得るためには、紡糸に供さ
れる紡糸原液中のアクリロニトリル系重合体濃度は少な
くとも22重量％以上必要である。紡糸原液中のアクリロ
ニトリル系重合体濃度の上限は、紡糸JSが0.60〜0.85の
範囲であれば適宜重合体濃度を設定出来る。しかし、実
際に重合体濃度を高くすると紡糸JSが上がり、紡糸JSを
低下するためにはノズル孔の面積を小さくする必要があ
る。このような条件設定は紡糸ノズルにかかる圧力を高
めることになり、紡糸を安定に行なう上では好ましくな
い。このため現実的な重合体濃度の上限としては27重量
％となる。

本発明の繊維を製造するための第４の特徴は凝固浴中
の溶剤濃度が50〜65重量％、好ましくは50〜60重量％で
あることにある。凝固浴中の溶剤濃度が50重量％以下に
なると、得られた繊維は比較的ノズルの形状に近い断面
を有しマクロボイドの少ない繊維となり、本発明繊維の
目的である高い保水性を得ることができない。また、凝
固浴中の溶剤の濃度が65重量％を超えると紡糸性が不良
となり、本発明が目的とする前記特性を有する繊維を得
ることができない。

本発明の繊維の製造に使用される溶剤としては、通常
湿式紡糸に用いられる溶剤であれば特に限定されるもの
ではない。これら溶剤としては、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、ア
セトン等の有機溶剤、濃硝酸、ロダン塩水溶液、塩化亜
鉛水溶液等の無機系溶媒も使用できるが、ボイドの形成
のし易さから有機溶媒が有利に使用される。また凝固浴
中に含まれる凝固剤としては、水、アルコール等が使用
されるが工業的には水が最も好ましい。本発明の繊維を
得るために凝固浴中の溶剤の濃度範囲は、有機溶剤・水
の凝固浴の範囲を示したものであり、無機溶剤または水
以外の凝固剤を使用する場合にはそれぞれ凝固浴の濃度
を設定する必要がある。

本発明に使用されるアクリロニトリル系重合体とはア
クリロニトリルを主成分とする共重合体を意味するもの
である。アクリロニトリルと共重合可能な不飽和単量体
としては、アクリル酸、メタアクリル酸およびこれらの
誘導体、酢酸ビニル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩
化ビニリデン等が挙げられる。更に目的によってはビニ
ルベンゼンスルホン酸、メタクリルスルホン酸またはそ
れらの塩やポリエチレングリコール成分を有するアクリ
ル酸系誘導体等を含有したアクリロニトリル系重合体を
使用することも可能である。

本発明の繊維にも用いられるアクリロニトリル系重合
体は前述した如くであるが、該重合体の重合度は通常使
用される範囲のものであれば特に限定されるものではな
いが、0.1重量％ジメチルホルムアミド溶液中25℃で測
定した比粘度で0.14〜0.20程度のものが好適に使用され
る。

アクリロニトリル系重合体は溶剤に溶解されて所定の
濃度の紡糸原液が得られる。紡糸原液の溶解温度または
溶解方式は一般に使用される公知の条件が採用できる。

かくして得られた重合体溶液は、紡糸口金より吐出し
繊維に賦型される。凝固浴中の温度はアクリロニトリル
繊維を製造する上で一般的な範囲であれば問題なく、通
常15〜50℃が適用される。

得られた凝固系は延伸、洗浄を施され、油剤を付与さ
せた後に乾燥される。乾燥後の繊維は湿熱緩和を施さ
れ、アクリル繊維としての適切な性能が与えられる。乾
燥繊維の湿熱緩和工程はアクリル繊維に適切な機械的強
度、特に結節強度を与える上で重要である。本発明の繊
維は通常アクリル繊維を製造する上で施される湿熱緩和
条件によって容易に得ることができる。この湿熱緩和条
件は、使用するアクリロニトリル系重合体の湿熱特性に
よって適宜条件を設定する必要がある。

以上得られた繊維の保水率および繊維断面に占めるボ
イド部の面積は以下の方法で測定した。

（保水率）常法により精錬した繊維を水中に24時間浸漬した後、
1000Gの加速度のもとで10分間延伸脱水した原綿の重量
（W₁）を測定する。この繊維を110℃で３時間熱風乾燥
した後の重量（W₂）を秤量して以下の式から算出する。

走査型電子顕微鏡により撮影した繊維の断面写真から
任意に５個の繊維を選択し、それぞれの繊維断面に占め
るボイド部の面積（A_1i）および繊維断面積（A_2i）を測
定し、以下の式から算出した。

［実施例］以下実施例により本発明を詳細に説明する。

実施例１アクリロニトリル93重量％と酢酸ビニル７重量％から
なる比粘度0.175（0.1％ジメチルホルムアミド（DMF）
溶液、25℃測定）のアクリロニトリル系重合体をジメチ
ルアセトアミドに溶解し固形分濃度24重量％の紡糸原液
をえた。これを突出部の長さと突出部の幅の比率を変え
た第２図ａに示す十字形ノズルよりジメチルアセトアミ
ドと水が55/45重量％からなる凝固槽にJS0.72〜0.77で
紡出し、沸水中で５倍延伸し洗浄、乾燥した後湿熱緩和
を施し、３デニールの繊維をえた。得られた繊維は第１
図に示すようなマクロボイドを有しており、この繊維の
保水性ならびに繊維の断面に占めるボイド部面積を算出
した。この結果を表１に示した。

実施例２アクリロニトリル93重量％と酢酸ビニル７重量％から
なる比粘度0.175（0.1％DMF溶液、25℃測定）のアクリ
ロニトリル系重合体をジメチルアセトアミドに溶解し固
形分濃度24重量％の紡糸原液をえた。これを突出部の長
さと突出部の幅の比率が1.0の第２図ａに示す一辺が30
μの十字形ノズルよりジメチルアセトアミドと水が55/4
5重量％からなる凝固槽にJSを変更して紡糸し、沸水中
で延伸、洗浄、乾燥した後、湿熱緩和を施し、３デニー
ルの繊維をえた。得られた繊維の保水率および繊維断面
に占めるボイド部面積を算出した。この結果を表２に示
した。

実施例３アクリロニトリル93重量％と酢酸ビニル７重量％から
なる比粘度0.175（0.1％DMF溶液、25℃測定）のアクリ
ロニトリル系重合体をジメチルアセトアミドに溶解し固
形分濃度24重量％の紡糸原液をえた。これを突出部の長
さと突出部の幅の比率が1.0の第２図ａに示す一辺が30
μの十字形ノズルより、表４に示すジメチルアセトアミ
ドと水からなる凝固浴中にJS0.74で紡糸し、沸水中で５
倍延伸し洗浄、乾燥した後、湿熱緩和を施し、３デニー
ルの繊維をえた。得られた繊維の保水率さらに繊維の断
面に占めるボイド部面積を算出した。この結果を表３に
示した。

実施例４アクリロニトリル93重量％と酢酸ビニル７重量％から
なる比粘度0.175（0.1％DMF溶液、25℃測定）のアクリ
ロニトリル系重合体をジメチルアセトアミドに溶解し各
種固形分濃度の紡糸原液をえた。これを突出部の長さと
突出部の幅の比率が1.0である第２図ａに示す十字形
（突出部の幅30μ）ノズルより、ジメチルアセトアミド
と水が55/45重量％からなる凝固浴中に紡出し、沸水中
で５倍延伸し洗浄、乾燥した後、湿熱緩和を施し、３デ
ニールの繊維をえた。得られた繊維の保水率さらに繊維
の断面に占めるボイド部面積を算出した。この結果を表
４に示した。

［発明の効果］本発明によってえられるアクリル繊維は、衣料用途、
インテリア用途において、ボイドを多く有することから
保湿性および保水性の高い繊維製品として利用すること
ができ、しかもアクリル繊維が本来有する機械的性能を
保持することから紡績等の後工程においても通常のアク
リル繊維の手法が適用できる。また本発明の製造方法は
特定の添加物を使用することなく、従来のアクリル繊維
を製造する工程で効率よく製造できるという、経済性の
見地からみても工業的な意義の大きな発明である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の繊維の繊維断面を示すモデル状態図、
第２図は本発明のアクリル繊維の製造に用いられる紡糸
ノズルの断面形状の例を示したものである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田渕卓広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内 (56)参考文献特開昭54−23723（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−227809（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】繊維の表面に部分的に開孔し繊維軸方向に
実質的に連続した２〜４個の巨大なボイドを有し、かつ
繊維断面に占めるボイド部面積が３％以上4.4％以下、
保水率が25％以上、強度が2.0g/d以上、および結節強度
が2.0g/d以上である高保水性アクリル繊維。
【請求項２】アクリルニトリル系重合体の濃度が22重量
％以上27重量％以下であるアクリルニトリル系重合体溶
液を、４ヶの突出部を有し、突出部の長さと突出部の幅
の比率が0.8/1.0〜1.5/1.0である十字形ノズルより、溶
剤濃度が50〜65重量％である凝固浴中に、引き取り線速
度／吐出線速度が0.60〜0.85になるように吐出し、繊維
賦形を行うことを特徴とする高保水性アクリル繊維の製
造方法。