JPH01168912A - ポリビニルアルコール系吸水収縮繊維およびその製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は水と接触して吸水、収縮する繊維に関する。

さらに詳しくは、室温下の水と接触して、吸水すると同
時に素早く収縮し、しかも収縮後の繊維物性の良好なポ
リビニルアルコール系吸水収縮繊維に関する。

〔従来の技術〕

特殊な製法によるポリビニルアルコール繊維は、水と接
触せしめる・と吸水してゴム弾性を生じる性質があり、
これらはたとえばオフセット印刷機の水棒ローラーの用
途に於て、これを筒状にしてローラーに通し水浸して収
縮させローラーに密着状態で装着できるなど、その特性
を生かした広い用途で貫層されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、こうした収縮繊維に対しても、近年要求がさら
に多様化し、特に水と接触して素早く収縮する性質が要
求されるようになっている。

例えば、収縮繊維を漏れ防止のため使い捨てオムツの周
縁部に使用する場合、素早く収縮が起こり、同時に高い
収縮率を達成しな（ではならない。

一般にこのように素早く収縮する性質を付与するには、
繊維内に水が早く入りやすい構造とする必要があるが、
収縮した状態では繊維は膨潤して内部構造が崩れるため
、収縮応力が急激に低下したり脆弱な繊維物性となる傾
向がみられ、高収縮性、高速収縮性と繊維物性の両立は
困難であった。

このため特開昭６２−１５６３２６号において、素早く
収縮する繊維とゆっくり収縮する繊維を混撚することに
より、素早く収縮する性質を引き出そうとする提案がみ
られる。

しかしながらこの方法では、素早く収縮する繊維の使用
量が少ない分、初期の収縮力が不足し、また高い収縮率
に到達するのに時間がかかることが避けられない。なお
、ここで用いられている素早く収縮する繊維としては、
特開昭６２−２１５０１１号で開示されているが、この
実施例および本発明者らの追試より判断する限り、吸水
後の繊維物性が脆弱なため、単独では使用し難いもので
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

かかる現状に対し、本発明者らは室温下の水と接触し素
早く収縮する特性と良好な湿潤時の繊維物性を兼ね備え
た繊維について鋭意研究を重ねた結果、遂に本発明を完
成したものである。

すなわち、本発明は、 （１）　　ビニルアルコール単位に対し１〜５ｍｏｌｅ
％のスルホン酸基および／またはカルボキシル基よりな
る酸性基を有する変性ポリビニルアルコール（Ａ）を２
０〜７０ｗｔ％、エタノールアミンまたはポリオキシエ
チレンアルキルアミン（Ｂ）を１．５〜１０．０ｗｔ％
、および残りが平均重合度１．２００〜３，０００、ケ
ン化度９９．０ｍｏｌｅ％以上の高鹸化ポリビニルアル
コール（Ｃ）よりなる混合物で構成されてなる、ポリビ
ニルアルコール系吸水収縮繊維 （２）　　ビニルアルコール単位に対し１〜５ｍｏｌｅ
％のスルホン酸基および／またはカルボキシル基よりな
る酸性基を有する変性ポリビニルアルコール（Ａ）を２
０〜７０％ｌＩｔ％、エタノールアミンまたはポリオキ
シエチレンアルキルアミン（Ｂ）を１．５〜１０．０ｗ
ｔ％、および残りが平均重合度１　、２００〜３，００
０、ケン化度９９．０＋＋＋ｏｌｅ％以上の高鹸化ポリ
ビニルアルコール（Ｃ）を原料とし、これらを水溶液と
し、乾式紡糸法により紡糸し、４倍以上に延伸し、１３
０〜２００°Ｃの熱処理をすることを特徴とする、ポリ
ビニルアルコール系吸水収縮繊維の製造法である。

本発明の吸水収縮系が優れた作用効果を奏する理由につ
いては次のように考えられる。

すなわち、ポリオキシエチレンアルキルアミンまたはエ
タノールアミン（以後これらを「親水性アミン」と略記
する）いずれも親水性の高いエチレンオキサイドとアミ
ンとの反応物であり、本発明繊維に低湿下でも斎い平衡
水分率を付与するなど水との親和性が極めて高く、水を
繊維内に速やかに取り込む働きをなす。

また酸性基を有する変性ポリビニルアルコールは、高分
子電解質としての親水性に加え、塩基性物質である上記
のアミンと塩を造り、それらの繊維外への移行を阻止す
る働きをする。

一方、高鹸化ポリビニルアルコールは高い結晶性により
、繊維物性、特に湿潤状態で良好な繊維物性を維持する
働きを受は持っている。

このように本発明繊維は、これら三成分の機能をうまく
利用することにより初めて、水と接触すると、室温下で
素早く収縮する収縮糸として、これまでにないバランス
の取れた繊維物性を兼備させることに成功したものであ
り、これらは本発明により明らかにされたところである
。

以下本発明の態様についてより詳しく説明する。

本発明で用いるエタノールアミンとしては、モノエタノ
ールアミン、ジェタノールアミン、トリエタノールアミ
ンが有り、またポリオキシエチレンアルキルアミンとし
ては、 化学式：　　ＲＮＨ（ＣＨ２Ｃ）ｆｆｆｉＯ）、ＨＲＮ
（ＣＢ、ＣＨ２０）、Ｈ（ＣＨｚＣＨｚＯ）−Ｈ （ここでＲはアルキル基、ｘ、　ｙ、　ｚは整数）で示
され、既存化学物質７−６０に指定され、通常間カチオ
ン系界面活性剤として広く用いられている物質である。

これらの親水性アミンは本発明において素早く収縮する
性質を付与するもので、この使用量として、繊維重量に
対し少なくとも１．３ｉ１ｔ％は必要で、逆に１０．０
ｓｖｔ％を越えると吸湿性が強すぎ高湿下での寸法安定
性に問題が出るため、１．３〜１０．０ｉ＊ｔ％、より
好ましくは４．０〜Ｂ、０ｗｔ％である。

また、酸性基を有する変性ポリビニルアルコール（八）
としては、スルホン酸基及びカルボキシル基の少なくと
も何れかの酸性基をビニルアルコール単位に対し１〜５
　ｍｏｌｅ％導入されたものである。

酸性基は親水性アミンと塩を造りそれらの繊維外への移
行を阻止する働きをするもので、必要とするアミン量か
らも酸性基含有量は１　ｍｏｌｅ％未満では不足であり
、逆に５ｍｏｌｅ％を越えると結晶性が減り著しく水溶
性となって吸水時に水中へ溶出してしまうため１〜５ｍ
ｏｌｅ％の範囲で用いることが肝要であり、特に１．３
〜３．０ｍｏｌｅ％が最も好ましい範囲である。

この変性ポリビニルアルコールの重合度については極度
に低重合度でなければ問題ないが、残存酢酸基は紡糸原
液として加温下で経時的に鹸化される傾向があり、ケン
化度は高いほど安定した操業と品質を得るためにも好ま
しく、９９ｍｏｌｅ％以上の高鹸化品を用いる必要があ
る。

これらの変性ポリビニルアルコールは通常イタコン酸、
マレイン酸、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸など
の酸性基含有ビニルモノマーと酢酸ビニルとの共重合物
をアルカリで鹸化して製造されるため、はとんどの場合
酸性基はアルカリ金属塩またはその部分中和塩として商
業的に供給される。このため、酸性基の総であるいは大
部分がアルカリ金属塩となっている場合には、あらかじ
め親水性アミンに対し当量近くの酸性基を遊離酸型とす
ることが好ましく、具体的にアルカリ金属塩となってい
る酸性基を遊離酸型とするには、ポリビニルアルコール
水溶液をＨ形の強酸性カチオン交換樹脂と接触する方法
、系に塩酸、硫酸などの強酸を添加する方法、あるいは
用いるアミンとしてこれらの強酸塩を用いる方法などが
採用出来る。

さらに、酸性基がカルボキシル基である場合には、一部
のカルボキシル基がラクトン環などのエステル結合を形
成している場合にはこれらは原液を保温中に鹸化される
ため、こうして潜在化しているカルボキシル基は遊離の
カルボキシル基として扱う必要がある。

このようにポリビニルアルコールの酸性基、及び親水性
アミンとの関係調整については、ポリビニルアルコール
の溶解時即ち紡糸原液の調製時に好適に行なうことがで
きる。

もう一方の高鹸化ポリビニルアルコール（Ｃ）に関して
は、ケン化度が高いと結晶化しやすくなり、吸水時の膨
潤に伴う内部構造の崩れを防ぐことが出来るため、９９
．０ｍｏｌｅ％以上の高鹸化ポリビニルアルコール以上
であることが好ましく、より好ましくは９９．８ｍｏｌ
ｅ％以上の超高鹸化物であり、重合度については、水溶
液を細孔より熱風中に吐出させるいわゆる乾式法により
紡糸するのに紡糸原液をこの方法に適した濃度／粘度の
範囲とするために、１　、２００〜３．ｏｏｏであるこ
とが必要である。

この範囲にあっても、収縮率および収縮力は重合度とと
もに高くなる傾向があり、重合度は高めの１．５００〜
３．０００の範囲が特に好ましい。

本発明は以上の条件を満たす二種のポリビニルアルコー
ルを原料として用いるが、吸水性を速くする機能を受は
持つ変性ポリビニルアルコール（Ａ）の割合が高＜７０
％以上になると湿潤時膨潤性が強まって繊維物性に影響
を与え、逆に２０％未満では、素早く収縮する性質が得
がたくなるばかりか酸性基の絶対量が必要とする親水性
アミンを繊維内に捕捉出来なく成る場合が出てくるので
上記の範囲がよい。

目的とする高収縮Ｉａｌｌｉを得る工程については、ま
ず上記変性ポリビニルアルコール、親水性アミン、およ
び高鹸化ポリビニルアルコールの所定量を水で溶解し、
これを紡糸原液とすることより始まる。

ここで°この原液は、極めて水との親和性が強く通常の
湿式紡糸法で繊維を得ることは不可能であり、本発明で
は乾式紡糸法により繊維化を行う。

原液濃度は乾式紡糸法に適した濃度として２５％〜４０
ｗｔ％に調製し、ノズルより熱風中に吐出し乾燥したの
ち、延伸と熱処理を行う。

延伸及び熱処理は、紡糸と直結して連続的に行うことが
最も合理的であるが、紡糸後−旦未延伸糸として取り、
別工程で延伸及び熱処理を行っても良い。

延伸は通常１２０°Ｃ以上２５０℃以下、より好ましく
は１３０°Ｃ以上２００℃以下の温度下で行い、一方延
伸倍率は高くすると、収縮力や収縮率を高くできるので
好ましい方向であるが、延伸時の糸切れも多くなるため
、４倍以上１０倍以下の範囲で行うのがよい。なお４倍
未満では必要とする繊維物性が得られにくい。

熱処理は、温度を高く設定すると結晶化が進み湿潤時の
繊維物性が向上する反面、低温特に室温付近での収縮力
や収縮率が低減するため、１３０°Ｃ以上２００″Ｃ以
下が好ましい。

かくして得られる本発明繊維の単繊維度、トータル繊度
および繊維の断面形状などについては特に制限はない。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明の説明を続けるが、例中、部
は重量部の意味である。

実施例　１ 無水マレイン酸と酢酸ビニルの共重合物を鹸化して得ら
れた、４．２ｎ＋ｏｌｅ％のカルボキシル基を有し、そ
の５５％がナトリウムイオンで中和され、平均重合度が
約１，８００であるカルボン酸変性ポリビニルアルコー
ルを３０部、ケン化度９９．９８ｍｏｌｅ％、平均重合
度１．８００のポリビニルアルコールを７０部、ポリオ
キシエチレンアルキルアミン（商品名ニアミート３２０
、花王株式会社製）５．３部および水をニーグーに入れ
濃度３２．９ｗｔ％、９５℃の水溶液を調製した。これ
を孔形１００μ、２０ホールのノズルより１８０°Ｃの
熱風中へ吐出し未延伸糸を得た。これを６．Ｏｎ＋の加
熱ゾーンよりなる延伸機により延伸温度１８０°Ｃで６
．０倍に延伸した後、長さ４．０ｍ、温度１５０°Ｃの
熱処理ゾーンを連続的に通し８０ｄ／２０ｆの本発明繊
維（ａ）を得た。

実施例　２ ４．６ｎ＋ｏｌｅ％カルボキシル基を有、し、その５０
％がナトリウムイオンで中和され、約１．９００の平均
重合度および９９．２１０１ｅ％のケン化度を有するカ
ルボン酸変性ポリビニルアルコールを５０部、鹸化度９
９．９９ｍｏｌｅ％、平均重合度２．４００の高鹸化ポ
リビニルアルコールヲ５０部、トリエタノールアミンを
３．５部及び水を溶解機に入れ、濃度３１．２ｗｔ％、
９５°Ｃの紡糸原液を調製した。

これを孔径７０μ、１００ホールのノズルより１６０°
Ｃの熱風中に吐出乾燥し、直ちに表面温度１６０“Ｃの
ネルフンローラ上で加熱後これに直結するもう一対のネ
ルソンローラとの間で５．５倍に延伸し、後者のローラ
表面で１４０°Ｃの熱処理を行い、２５０ｄ／１００ｆ
の本発明繊維（ｂ）を得た。

実施例　３ カルボン酸変性ポリビニルアルコールとして、実施例２
において用いた物と同一のカルボン酸変性ポリビニルア
ルコールを、予め希薄水溶液とし強酸性カチオン交換樹
脂カラムを通すことによりナトリウムイオンを除去後乾
燥したものを５０部、トリエタノールアミンを７．４部
、および実施例２と同じ高鹸化ポリビニルアルコールを
５０部、を原料とし、濃度３１．８％、９５°Ｃの紡糸
原液を調製し、これを用い以下実施例２と同一条件下に
２５０ｄ／８０ｆの本発明繊維（Ｃ）を得た。

実施例　４ 鹸化度が９９．２ｍｏｌｅ％、平均重合度約４５０でナ
トリウム塩となっているスルホン酸基を２．２１１Ｉｏ
ｌｅ％含有するスルホン酸変性ポリビニルアルコールを
予め実施例３と同様にして、遊離のスルホン酸基とした
ものを５５部、鹸化度９９．９ｓｏｌｅ％、平均重合度
１．７００の高鹸化ポリビニルアルコールを４５部、ト
リエタノールアミンを７．６部を水で溶解して濃度３３
．２ｗｔ％の紡糸原液を調製した。これを実施例２と同
一条件で紡糸し、２５０ｄ／８０ｆの本発明繊維（ｄ）
を得た。

参考例　ｌ 実施例２において、紡糸原液中ヘトリエタノールアミン
の添加を行わず、代わりに上記カルボン酸変性ポリビニ
ルアルコールの遊離のカルボキシル基に対し当量の苛性
ソーダを加えて調整した濃度３１．９ｗｔ％の紡糸原液
を用いる以外、実施例２と同一条件下に参考繊維（１）
を製造した。

なお、実施例２において、紡糸原液中へのトリエタノー
ルアミンの添加（勿論、苛性ソーダの添加も）行わず調
整した紡糸原液は、遊離のカルボキシル基によるエステ
ル形成反応のため、原液の経時的増粘傾向と曳糸性の欠
如が観察された。

参考例　２ ４　、６ａ＋ｏ　１　ｅ％のカルボキシル基を有し、そ
の５０％がナトリウム塩で、約１．９００の平均重合度
および９９．２ｍｏｌｅ％の鹸化度を有するカルボン酸
変性ポリビニルアルコールと該ポリビニルアルコール中
の遊離のカルボキシル基と当量の苛性ソーダとを水で溶
解し濃度３４．５％の紡糸原液を調整し、これを延伸温
度１６０°Ｃ２熱処理温度２０５°Ｃで２５０ｄ／８０
ｆの参考繊維（２）を得た。

かくして得られた本発明繊維および参考繊維について、
下記条件により比較試験を実施し、表の結果を得た。

〈平衡水分率〉 硫酸／水よりなる所定の調湿液を底部に入れ２０°Ｃに
保たれたデシケータ中に、乾燥した繊維的０．３　ｇを
重量が平衡になるまで入れた後、その重量（１１）を測
定し、ついでこれを１８０°Ｃに熱せられた金属の厚板
間に広げた状態で３分間挟み絶乾せしめ、重量（Ｗｏ）
を測定し、次式で算出した。

なお、測定湿度は４０％および６５％について実施した
。

〈収縮までの時間〉 予め上記方法により、２０°Ｃ１４０％ＲＨで調湿した
繊維に２■／ｄの荷重をつけ、２５°Ｃの脱イオン水中
に入れてから収縮が始まるまでの時間（秒）を測定した
。

〈最大収縮力および３分後収縮力保持率〉予め２０°Ｃ
１６５％に調湿した試料を、テンシロン引張試験機を用
い長さ１０．０ｃｍにセットし、これを２５°Ｃの脱イ
オン水中に浸漬し発現する収縮力の最大値（７’ｍａｘ
）を記録、ついでこのままの状態を維持し３分後の収縮
力（Ｔ、）を読み取る。

３分後収縮保持率（％）は１００ＸＴ３　／　Ｔｍａｘ
として算出した。

く最大収縮率及び・収縮率保持率〉 予め２０°Ｃ１６５％に調湿した長さ約１０ｃｍの試料
について、３０■／ｄの荷重を付け２５°Ｃの脱イオン
水中に浸漬し発現する最高の収縮状態の滅裂さを測定し
、ついでこのままの状態を維持し、浸漬３分後の滅裂を
測定し、これらの値より算出した。

〔発明の効果〕

上記実施例及び参考例による比較試験結果からも明らか
なように、本発明の繊維は、室温下で水と接触し、速や
かな収縮性と高い収縮率及び収縮力を有し、良好な湿潤
時の繊維物性を兼ね備えており、吸水収縮繊維として種
々の用途に適用できその効果は極めて大きい。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ビニルアルコール単位に対し１〜５ｍｏｌｅ％の
   スルホン酸基および／またはカルボキシル基よりなる酸
   性基を有する変性ポリビニルアルコール（Ａ）を２０〜
   ７０ｗｔ％、エタノールアミンまたはポリオキシエチレ
   ンアルキルアミン（Ｂ）を１．５〜１０．０ｗｔ％、お
   よび残りが平均重合度１，２００〜３，０００、ケン化
   度９９．０ｍｏｌｅ％以上の高鹸化ポリビニルアルコー
   ル（Ｃ）よりなる混合物で構成されたことを特徴とする
   ポリビニルアルコール系吸水収縮繊維（２）ビニルアル
   コール単位に対し１〜５ｍｏｌｅ％のスルホン酸基およ
   び／またはカルボキシル基よりなる酸性基を有する変性
   ポリビニルアルコール（Ａ）を２０〜７０ｗｔ％、エタ
   ノールアミンまたはポリオキシエチレンアルキルアミン
   （Ｂ）を１．５〜１０．０ｗｔ％、および残りが平均重
   合度１，２００〜３，０００、ケン化度９９．０ｍｏｌ
   ｅ％以上の高鹸化ポリビニルアルコール（Ｃ）を原料と
   し、これらを水溶液とし、乾式紡糸法により紡糸し、４
   倍以上に延伸し、１３０〜２００℃の熱処理をすること
   を特徴とするポリビニルアルコール系吸水収縮繊維の製
   造法