JP3715944B2

JP3715944B2 - アクリル繊維の製造方法

Info

Publication number: JP3715944B2
Application number: JP2002145310A
Authority: JP
Inventors: 宏明大西; 秀典竹内
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2002-05-20
Filing date: 2002-05-20
Publication date: 2005-11-16
Anticipated expiration: 2022-05-20
Also published as: JP2003336122A; CN1459520A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクリル繊維の製造方法に関し、特に湿式紡糸法により製造されるアクリル繊維の脱溶剤工程（洗浄工程）と延伸工程における安定した工程通過性を確保したアクリル繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
湿式紡糸によるアクリル繊維の製法は、アクリロニトリル系重合体を溶媒に溶解させて得られる紡糸原液を紡糸口金から水中で紡糸し、繊維中に含まれる溶剤を水中で除去して洗浄したのち、高温の水中で４〜５倍に延伸して製造される。原料となるアクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリルポリマー及びそれと共重合可能なモノマーをラジカル重合により製造するのが一般的である。前記有機溶媒の種類は多く、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、アセトンなどの有機溶剤や、ロダン酸ソーダ、塩化亜鉛などの無機溶剤が使われている。
【０００３】
凝固工程では、紡糸原液を溶剤と水とからなる凝固浴中に配された紡糸口金から押し出して繊維状に凝固させたのち、洗浄工程の洗浄槽に導入して熱水により繊維に付着し或いは残存する溶剤を除去して繊維を洗浄する。洗浄を終了したアクリル繊維トウは、次の延伸工程に送られる。この延伸は１００℃の熱水中で行われる。
【０００４】
以上の説明は、アクリル繊維の凝固工程に続き、洗浄工程、延伸工程の順で、それぞれの処理が成される場合について述べたが、洗浄工程の前段に延伸工程をもっていくこともあり、或いは洗浄工程と延伸工程とを同時に行うこともある。延伸工程を終えたアクリル繊維トウは、油剤が付与されたのち、乾燥工程を経て熱緩和処理（アニーリング）や捲縮などの仕上工程へと移される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、凝固工程に続く洗浄工程や延伸工程では、アクリル繊維トウを水中で走行させるため、繊維の乱れを回避すべく多数本の案内バーにより案内される。その結果、凝固工程で紡糸されたアクリル繊維トウは、洗浄工程及び延伸工程において、多数の案内バーの表面を摺接しながら移動することになる。また特に延伸工程における延伸の途中では、繊維トウの構成繊維間における延伸の大きさは幅方向の端部に位置する繊維群と中央部に位置する繊維群とでは異なり、同時に各繊維間でもその延伸の大きさに差が生じるため、各繊維間において擦れが生じている。これらの金属／繊維間の擦れや繊維／繊維間の擦れのため、繊維に損傷が生じ、糸切れやロールへの巻付きが発生し、工程トラブルの発生要因となっていると考えられている。
【０００６】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、その具体的な目的は湿式紡糸後の洗浄や延伸工程において安定した工程通過性を実現するためのアクリル繊維の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
前述の課題は、本発明の主要な構成である、湿式紡糸法によるアクリル繊維の製造方法にあって、湿式紡糸後の洗浄工程及び／又は延伸工程の工程水に、酸アミド構造を有するアルキル基を疎水基として有する脂肪族界面活性剤２〜１０００ｐｐｍを添加することを含んでなることを特徴とするアクリル繊維の製造方法によって効果的に解決される。
【０００８】
洗浄工程及び／又は延伸工程における金属／繊維間の擦れや繊維／繊維間の擦れに起因する工程トラブルを解消するには、例えば繊維と金属表面との間、或いは繊維と繊維との間の摩擦を減少させなければならない。そのためには、アクリル繊維の材質を改良すると同時に、案内バーを構成する金属材料をも改質することが考えられる。しかるに、こうした新たな材質の開発には膨大な時間とコストが要求されることになり、早期の実現は極めて難しい。
【０００９】
そこで、本発明者等は他の有効な手段を模索しながら実験を重ねた。通常、この種のアクリル繊維の湿式紡糸法は、既述したとおり、アクリロニトリル系重合体を溶剤に溶解させて、これを凝固浴中で紡出し、繊維状に凝固させたのち、洗浄工程で繊維に付着する溶剤を回収除去して洗浄を行っている。また、洗浄工程を通過したアクリル繊維トウは、そのまま必要な高温条件下で必要な倍率の延伸がなされる。
【００１０】
かかる脱溶剤を行う場合に、繊維の周辺には溶剤の高濃度領域が形成される。本発明者等は、溶剤の高濃度領域を破壊して洗浄及び延伸に使われる高温水中に分散させるための実験を重ねた。本発明は、その実験の途中で偶然に見いだされ、その後の追試により確立されたものである。
【００１１】
本発明のごとく、湿式紡糸後の洗浄工程及び／又は延伸工程の工程水に酸アミド構造を有するアルキル基を疎水基として有する界面活性剤２〜１０００ｐｐｍを添加すると、繊維切れが激減する。その原因は、定かではないが上記繊維周辺の溶剤の高濃度領域が破壊される結果、繊維や金属製の案内バーを改質することなく、繊維／繊維間及び繊維／金属間の摩擦係数が低下すると推測される。界面活性剤が２ｐｐｍ未満であると、添加量が少なすぎるため繊維切れが増え、１０００ｐｐｍを越えると気泡の発生を伴うようになり、工程の安定を維持できず、繊維の品質を低下させる。
【００１２】
前記界面活性剤としては、特に限定されるものではなく、オレイン酸ナトリウム等のカルボン酸塩やステアリル硫酸エステルナトリウム等の高級アルコール硫酸エステル塩や高級アルキルエーテル硫酸エステル塩等やスルホン酸塩や燐酸エステル塩に代表されるアニオン界面活性剤、高級アルキルアミン塩やサパミンＡ型やアーコベルＡ型やイミダゾリン型や４級アンモニウム塩型に代表されるカチオン界面活性剤、ラウリルアミノプロピオン酸ナトリウムのようなアミノ酸型両性界面活性剤やラウリルジメチルベタインのようなベタイン型に代表される両性界面活性剤、ポリエチレングリコール型や多価アルコール型の非イオン界面活性剤など周知の界面活性剤を使用することができる。その中でもカチオン系界面活性剤もしくは両性界面活性剤を用いると、それなりの効果を期待できるが、特に脂肪族をもつ界面活性剤であることが好ましく、疎水基が酸アミド構造を有していることがより好ましい。界面活性剤の種類によっては、同時に脱溶剤が促進され、水使用量の低減が図れるようになる。
【００１３】
【発明の実施形態】
以下、本発明のアクリル繊維の製造方法を図面を参照しながら具体的に説明する。図１は本発明の代表的な実施形態であるアクリル繊維の製法の工程を概略で示している。
【００１４】
本発明の実施形態で用いられるアクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリルモノマーと共重合可能なモノマーとの共重合体である。ここでアクリロニトリル系重合体は、少なくとも６０重量％のアクリロニトリルモノマーから構成される。アクリロニトリルモノマーと共重合可能なモノマーとしては、例えばアクリル酸、メタクリル酸及びそれらのエステル、アクリルアミド、酢酸ビニル、スチレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、無水マレイン酸、Ｎ−置換マレインイミド、ブタジエン、イソプレン等を挙げることができる。また、Ｐ−スルフォニルメタリルエ−テル、メタリルスルフォン酸、アリルスルフォン酸、スチレンスルフォン酸、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルフォン酸、２−スルフォエチルメタクリレ−ト及びこれらの塩も共重合可能なモノマーとして使用可能である。
【００１５】
アクリロニトリル系モノマーの重合は、水を重合媒体として用い、重合反応温度３０〜８０℃に設定し、水／モノマー比を１．０〜５．０の範囲し、重合反応釜１内での水素イオン濃度をｐＨ２．０〜３．５の酸性領域として、触媒がすみやかに酸化・還元反応を起こす範囲としている。重合反応釜１から取り出した重合体に、重合停止剤を添加し反応を停止させる。重合反応の停止剤は、通常、アクリロニトリル系重合体の水系懸濁重合の際に使われるものであればよい。重合体の水溶液に重合停止剤を添加した後、未反応モノマーの回収を行う。未反応モノマーの回収方法としては、重合体水溶液を図示せぬ直接蒸留塔に導き、そこでポリマー／水と水／未反応モノマーとに分離させ未反応モノマーを回収する方法を採用する。重合体中に残った水分は通常の乾燥方式によって取り除かれる。
【００１６】
こうして得られたアクリロニトリル系重合体を溶剤に溶解させて紡糸原液を調製する。このときの溶媒としては、特に限定されるものではないが、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を使うことが好ましい。前記アクリロニトリル系重合体５〜３５重量％と前記有機溶媒９５〜６５重量％とからなる溶液に調製する。かかる組成とすることにより、適当な粘度の重合体溶液が得られ、安定した紡糸性が確保される。
【００１７】
こうして得られた紡糸原液を凝固浴槽２に配設された紡糸口金３を通して凝固液中に押出し、多数の繊維群から構成される繊維トウ状に凝固させる。本実施形態にあっては、凝固液を出たアクリル繊維トウＴは、所定の速度で洗浄工程Ａの洗浄槽４に導入され、熱水によって繊維表面に付着したり残存する溶剤を除去して洗浄する。
【００１８】
脱溶剤が終了したアクリル繊維トウＴは、続いて延伸工程の延伸槽５に導入されて、同じく熱水中を通されて４〜５倍程度の延伸がなされる。本実施形態にあっては、この延伸は上記洗浄槽４と延伸槽５をアクリル繊維トウＴはが通過する間になされる。なお、前記洗浄工程と延伸工程を同一熱水槽を使って、脱溶剤をしながら同時に延伸することもできるし、熱水中の延伸後に改めて洗浄することもできる。延伸後のアクリル繊維トウＴは、再び補助洗浄槽６を介して最終洗浄がなされ、油剤を付与されたのち、乾燥工程で乾燥され、次の熱緩和処理などの仕上工程に送られる。
【００１９】
本実施形態にあっては、前記凝固浴槽２と洗浄槽４との間に、第１延伸ローラ群７が配され、前記延伸槽５と補助洗浄槽６との間に第２延伸ローラ群８が配され、第１及び第２延伸ローラ群７，８の速度差を利用してアクリル繊維トウＴに上記延伸を行っている。また、前記補助洗浄槽７と前記延伸槽５とが配管でつながれ、その共通配管が前記洗浄槽４に接続され、補助洗浄槽７と前記延伸槽５とから排出される工程液を洗浄槽４へと供給できるようになっている。
【００２０】
一方、上記洗浄槽４は溶剤回収部９と配管を介して連結されており、溶剤回収部９では回収された水と溶剤との混合溶液が水／溶剤分離器１０を介して溶剤と水に分離され、回収溶剤は紡糸原液の原液調製部１１に送られ、回収水は上記補助洗浄槽６に戻される。また、延伸槽５には工程液の減少を補うべく適量の蒸留水が送り込まれている。
【００２１】
本実施例にあっては、前記補助洗浄槽６若しくはその前段階で回収水量に対して２〜１０００ｐｐｍの界面活性剤を添加する。
以下にアクリル繊維の上記製造設備を使って、本発明の製造方法に従った実施例を挙げるとともに比較例を挙げて具体的に説明する。
【００２２】
（実施例１〜３）
水系懸濁重合により共重合したアクリロニトリルと酢酸ビニルとの共重合体２５部をジメチルホルムアミド７５部に溶解して重合体溶液とし、この紡糸原液を３５０００ホ−ル、０．０６ｍｍφの口金を通して５５％のジメチルホルムアミド水溶液（４０℃）からなる凝固液中で押出し、多数のアクリル繊維からなる繊維トウとして紡糸し、この繊維トウを６０℃の熱水からなる洗浄水中に導入して脱溶剤を行ってから、続く延伸槽の９５℃の熱水中を通して４．５倍の延伸を行った。このときの延伸は、凝固浴槽を出たのち、洗浄槽のトウ導入口と延伸槽の導出口に配された第１及び第２延伸ローラの間でなされた。
【００２３】
アクリル繊維の製造中、前記延伸槽内の熱水には、界面活性剤として、ステアリン酸２８４部とヒドロキシエチル・エチレンジアミン・１０４部を縮合し得られたポリアルキル・アミノ酸アミド１００部に尿素１６．２部を加え１９０℃で得られたものを酢酸で処理した界面活性剤を実施例１では１０ｐｐｍ、実施例２では５０ｐｐｍ、実施例３では８００ｐｐｍ添加した以外は、実施例１と同一の条件及び手法でアクリル繊維を製造した。１週間の紡糸の際に発生する糸切れ・ローラ巻付きは実施例１で２回、実施例２で１回、実施例３で３回であり、安定した工程通過性を実現できた。
【００２４】
（比較例１）
両性界面活性剤であるＣ₁₈Ｈ₃₇Ｎ⁺（ＣＨ₃）（Ｃ₂Ｈ₄Ｏ)₁₀・Ｃｌ^-（(POE) 10ジメチルステアリルアンモニウムクロリド）３ｐｐｍを維持するように添加した。この状態で１週間紡糸した際の糸切れ・ローラ巻付きの回数をカウントしたところ、表１に示すように５回であった。
【００２５】
（比較例２、３）
比較例１と同じ界面活性剤の添加量を、比較例２では１０ｐｐｍ、比較例３で５００ｐｐｍとした以外は実施例と同様の条件と手法でアクリル繊維を製造した。１週間紡糸した際の糸切れ・ローラ巻付きの回数は比較例２では３回、比較例３では４回であって、実施化に支障のない安定した工程通過性が得られた。
【００２６】
（比較例４）
界面活性剤を全く添加しなかった以外は、比較例１と同一条件、手法でアクリル繊維を製造した。１週間の紡糸の際に発生する糸切れ・ローラ巻付きは、表１に示すように１３回と多く、紡糸が不安定であった。
【００２７】
（比較例５）
比較例１と同じ種類の界面活性剤を１５００ｐｐｍ添加した以外は、比較例１と同一条件及び手法でアクリル繊維を製造した。１週間の紡糸の際に発生する糸切れ・ローラ巻付きは７回であったが、同時に洗浄水及び延伸水の双方で発泡が激しく、継続して安定した紡糸が不可能であり、検討ができなかった。
【００２８】
（比較例６）
Ｎ−オクタデシルオキシメチル−Ｎ，Ｎ−ジメチル・ベタインからなる界面活性剤を１０ｐｐｍ添加した以外は比較例１と同様の条件及び手法でアクリル繊維を製造した。１週間の紡糸の際に発生する糸切れ・ローラ巻付きは４回と少なく、実施化に支障のない安定した工程通過性が得られた。
【００２９】
（比較例７）
アニオン系の界面活性剤であるＮａ−メチルα−スルホステアレートを１０ｐｐｍ添加した以外は比較例１と同一条件及び手法でアクリル繊維を製造した。１週間の紡糸の際に発生する糸切れ・ローラ巻付きは７回と比較的多いが、比較例４に比して少なく、工程通過性の点からは容認できる範囲にあった。
【００３０】
（比較例８）
同じくノニオン系の界面活性剤であるＰＯＥ（１２）ドデシルエーテル１０ｐｐｍ添加した以外は比較例１と同一条件及び手法でアクリル繊維を製造した。１週間の紡糸の際に発生する糸切れ・ローラ巻付きは７回と比較的多いが、比較例４に比して少なく、工程通過性の点からは容認できる範囲にあった。
【００３１】
【表１】

【００３２】
以上の結果からも明らかなように、本発明のごとく湿式紡糸により製造されるアクリル繊維の製造法にあって、紡糸後の繊維から溶剤を除去するとともに、熱水延伸を行う際に、それらの洗浄水や延伸水に酸アミド構造を有するアルキル基を疎水基として有する脂肪族界面活性剤を２〜１０００ｐｐｍ添加すると、紡糸後の脱溶剤工程及び延伸工程における糸切れやローラ巻付きの発生が激減され、安定した工程通過性が得られるばかりでなく、使用水量をも減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るアクリル繊維の製造工程の一例を概略で示す工程説明図である。
【符号の説明】
１重合反応釜
２凝固浴槽
３紡糸口金
４洗浄槽
５延伸槽
６補助洗浄槽
７，８第１及び第２延伸ローラ群
９溶剤回収部
１０水／溶剤分離器
１１原液調製部
Ａ洗浄工程
Ｔ繊維トウ

Claims

湿式紡糸法によるアクリル繊維の製造方法にあって、
湿式紡糸後の洗浄工程及び／又は延伸工程の工程水に、酸アミド構造を有するアルキル基を疎水基として有する脂肪族界面活性剤２〜１０００ｐｐｍを添加することを含んでなることを特徴とするアクリル繊維の製造方法。