JPH042821A - アクリル系耐炎化布帛の製造法 - 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、防炎製品、耐熱材料などの分野に使用するア
クリル系耐炎化布帛の製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

アクリル系繊維を原料とする耐炎化繊維からなる布帛は
特開昭５７−８２５８５号公報などにより知られており
、該繊維の有する耐炎性、耐熱性を生かした分野に使用
されている。

しかしながら、従来より知られているアクリル系耐炎化
繊維は密度が高く、また可撓性に欠けるものであった。

この密度の高い理由は、原料として使用するアクリル系
繊維が緻密であり、緻密であることが強度などの繊維物
性の優れた耐炎化繊維を得るた約に必要であるとされて
いたためである。

また、可撓性に欠ける理由は、原料繊維を耐炎化処理す
ることによりヤング率が高くなるためである。

このような従来から知られている耐炎化繊維を用いた防
炎製品、例えば消防服は、着用時における重量感が大き
く、長時間の着用に際し、作業者に過大な負担を与える
ものである。

更に、耐炎化繊維からなる衣類は、通常の衣料用繊維か
らなる衣料製品よりも可撓性が少なく、この点からも着
用時に不都合を生じるものである。

このような状況のもとで、耐炎化繊維の需要が高まるに
つれ、より軽量で着用しゃすい耐炎化繊維製品が強く要
求されてきた。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明は、従来のアクリル系耐炎化繊維の有する上記欠
点を解決しようとするものである。

即ち、本発明は、見かけ密度が小さく、よりしなやかな
特性を有するアクリル系耐炎化繊維からなる布帛を提供
しようとするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者は、先に新規な構造を有するアクリル系繊維及
びその製造法に関して特許出願をしたが（特願昭６３−
３２８８９１号）、該アクリル系繊維からなる布帛に高
圧水をノズルより噴射して該繊維を細分割した後耐炎化
処理して得られるアクリル系耐炎化布帛は見かけ密度が
小さく、非常にしなやかであるこ六を見出し、本発明を
完成したものである。

即ち、本発明は、繊維の横断面に不特定な形状を有する
開口部を多数有し、該開口の各々は、繊維の内部におい
て繊維の長さ方向に沿って略平行な６０μ以上の長さを
有する筋状（スロー　ト状）の空隙を形成するアクリル
系合成繊維（以降原繊維と略す）よりなる布帛に、高圧
水をノズルより噴射し、原繊維を細分割した後、１５０
〜４００℃の酸化性雰囲気中で熱処理することを特徴と
するアクリル系耐炎化布帛の製造法である。

以下、本発明の耐炎化繊維について更に詳細に説明する
。

本発明において、原繊維は従来知られていない新規な構
造を有する繊維である。

即ち、原繊維は、該繊維の横断面に不特定な形状を有す
る開口を多数有しており、該開口の各々は繊維の内部に
おいて繊維長さ方向に沿って略平行な６０μ以上の長さ
を有する筋状（ストロ−状）の空隙を形成しているアク
リル系繊維である。

第２図は、原繊維の横断面の構造を示す電子顕微鏡写真
（４０００倍）である。第２図に示されるように、原繊
維の横断面には不特定な形状を有する開口が多数存在し
ており、その形状は略円形状のもの、偏平のもの、縁が
鋭角的な屈曲を繰返しているもの、断面の大きい又は小
さいものなど、その形状、大きさが一定せず、不規則で
ある。

第３図は原料アクリル系繊維の長さ方向の断面（以下縦
断面という）の構造を示す電子顕微鏡写真（４０００倍
）である。第３図に示すように、繊維の内部において、
繊維長の方向に沿ってほぼ平行な筋状（ストロ−状）の
空隙を形成している。

該空隙の繊維の長さ方向に沿っての長さ（以下、単に長
さという）は、６０μ以上にするのが好ましい。

該空隙の長さは６０μ以上あれば、長い程繊維は分割さ
れ易くなるので、実質的に繊維の全長にわたって連続し
ていることが最も好ましい。

原繊維は、アクリロニトリルを少なくとも６０重量％（
以下％は特定しない限り重量を示す）と４０％までのア
クリロニトリルと共重合可能なエチレン系単量体との重
合体または、少なくとも２つのアクリル系重合体の混合
物からなるものである。

アクリロニトリルと共重合可能なエチレン系単量体とし
ては、従来より知られている単量体であり、例えば、ア
クリル酸、メタクリル酸及びそのエステル（アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチＪＬ−、
メタクリル酸エチル等）、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩
化ビニリデン、アクリルアミド、メタクリルアミド、メ
タクリロニトリル、アリルスルホン酸、メタリルスルホ
ン酸、スチレンスルホン酸、ビニルピリジン、２−メチ
ル−５−ビニルピリジン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチ
ルメタクリレートなどである。

次に、原繊維の製造法について述べる。

上記重合体は、従来より知られているアクリル系重合体
の溶剤、例えば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のような有機溶剤、ロダ
ン塩、塩化亜鉛、硝酸などの無機塩系濃厚水溶液、無機
酸系濃厚水溶液に溶解して紡糸原液を調製する。この場
合、重合体濃度は溶剤の種類によって最適濃度は異なる
が、概ね１０〜３０％が好ましい。

次に、上記紡糸原液に、ポリアルキレングリコ−ルを添
加する。上記ポリアルキレンゲリコールは、エチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイドが重量比で８０　：　
２０〜２０　：　８０のランダム型共重合体あるいはブ
ロック型共重合体であり、その数平均分子量は５．００
０〜５０．０００まで、好ましくは１０．０００〜２０
．０００である。数平均分子量が、５．０００より小さ
い場合には繊維の長さ方向に連続した空隙が得られず、
極く微細な略球形状の空洞部を有する微多孔質の繊維と
なる。一方、その数平均分子量が５０、０００を越える
と、巨大な筋状の空洞部を有する繊維となり、しかも繊
維の横断面において、多くても高々数十個の空洞部を有
する繊維となる。特にその数平均分子量が１０．０００
〜２０．０００の時に、繊維の長さ方向に沿って微細で
、繊維の横断面において、断面形状が不特定の形状であ
る細長い空隙を有する繊維が得られる。

更に、上記のようにして、ポリアルキレングリコールを
溶解して調製した紡糸原液は、その徒歩なくとも４時間
熟成する。

ここで、熟成とは、上記アクリル系重合体とポリアルキ
レングリコールとを溶解して調製した紡糸原液を、激し
く攪拌したり、振動したりすることなく、例えば静置し
ておく、あるいは緩やかに移動、例えば配管中を緩やか
に送液することを云う。

即ち、４時間以上紡糸原液を熟成することにより、ポリ
アルキレングリコールの凝集が生じ、紡糸原液が管の中
を通って紡糸口金から凝固媒体中へ紡糸される時に、紡
糸原液に剪断力が作用してポリアルキレングリコールの
微細な筋が形成されアクリル系重合体の凝固、ポリアル
キレングリコールの非凝固という凝固性の相違により、
両型合体の相分離によって前記のような複雑な形状をし
た空隙が生じると考えられる。

熟成時間は、４時間以上あれば特に上限はないが、６〜
１０時間が好ましい。ポリアルキレングリコールの添加
量は、アクリル系重合体に対して５〜２０％、好ましく
は１０〜１５％である。５％より少ない場合には、繊維
の横断面における空隙の数が少なくなり、その数が多数
、例えば１００個以上である繊維が得られない。また、
その添加量が２０％を越えると、開口の数は多くなるが
、多くなり過ぎ、繊維の製造工程で繊維が分割したり、
紡糸が安定にできなくなる等の問題が生じる。

ポリアルキレングリコールの添加量が１０〜１５％の時
に、開口の数、紡糸安定性等において最もバランスがと
れている。

この紡糸原液は、紡糸口金を通して、紡糸原液の凝固媒
体中に押出し、水洗、延伸、乾燥等の工程を経た後、必
要に応じて更に熱セットを行う。

紡糸以降の工程は、従来より知られているアクリル系合
成繊維の製造法をそのまま採用することができる。

次に、布帛の製造法について詳細に説明する。

本発明においてアクリル系耐炎化布帛とは、原繊維の紡
績糸からなる織物、編物、原繊維の不織布、フェルトに
高圧水をノズルより噴射し、原繊維を細分割した後、酸
化性雰囲気中で熱処理した布状物である。

原料繊維からなる織物、編物、不織布あるいはフェルト
などの布状物は従来より知られている通常の方法により
製造することができる。例えば、不織布を製造する場合
、長繊維のまま均一に広げシートを形成してもよいし、
またクリンプを付与してスフとし、従来、不織布製造で
用いられるウェッブフォーミング技術で作ることができ
る。通常の梳毛、紡毛カードを使ってもよいし、ランダ
ムカードなどを用いてもよい。また、乱気流を用いるエ
アレイ方式や、水分散を用いる抄造方法など、均一分散
シートを形成できればいずれの技術を用いてもかまわな
い。

このようにして得られる布状物は、ネットもしくはロー
ラー上で支持し、その反対側より高圧水を噴射し、原繊
維の分割を行なう。

高圧水は少なくとも１０ｋｇ／ｃｕｔ以上の圧力を保つ
必要があり、それ以下では原繊維の細分割は起こりにく
い。

高圧水を噴射するノズルは、布状物の表面形態、細分割
状態によって多様に選択できる。

ノズル径は小さい程、また水圧は低い程原繊維の細分割
は布状物の表層部で起こり、ノズル径が大きく、水圧が
高い程不織布の内部まで原繊維の細分割が進む。

本発明の原繊維は、前記高圧水を噴射することにより容
易に細分割することができ、この細分割は繊維の長さ方
向に沿って起こる。これは、原料繊維に長さ６０μ以上
の筋状（ストロ−状）の空隙が多数存在しているた約で
ある。この細分割は、高圧水の噴射条件を適宜変えるこ
とにより極めて微細な繊維、例えば０．０１６あるいは
それ以下の繊維とすることができる。

従来、このように極細の繊維から布状物を作ることは非
常に困難であったが、本発明方法によれば、紡績に最適
な繊維を製造し、布状物にした後、極細繊維からなる布
状物に変換できるたｔ１本発明方法は柔軟性に優れた耐
炎化布帛を得るうえで、非常に優れている。

また、布状物が不織布である場合には、高圧水の噴射に
より、原繊維の細分割と同時に繊維の交絡が同時に行な
われる。このために、本発明の製造法は、布状物が原繊
維からなる不織布の場合は特に優れた方法である。

高圧水噴射によって得られた布状物は、通常ピンテンタ
ー乾燥機やドラム乾燥機など、いずれの乾燥機を用いて
乾燥処理してもよい。

次に、上記の布状物は酸化性雰囲気中、例えば空気中で
１５０〜４００℃の温度で数分〜数時間、加熱処理する
ことにより本発明の耐炎化布帛を製造することができる
。この加熱処理の際、布状物は緊張下に保持することが
好ましい。この耐炎化処理は従来より知られている方法
をそのまま採用することができる。

以下、実施例により、更に詳しく説明する。

実施例 アクリロニトリル９５．０％アクリル酸メチル４．５％
及びメタリルスルホン酸ソーダ０．５％からなる重合体
、エチレンオキサイドとプロピレンオキサイドのランダ
ム共重合型ポリエーテル（数平均分子量１０．０００エ
チレンオキサイドとプロピレンオキサイドの割合は７５
：２５）を６７％硝酸水溶液に溶解して、アクリル系重
合体濃度１６％、ランダム重合型ポリエーテル濃度２．
４％の紡糸原液を調製した。この紡糸原液を４時間静置
した後、０℃に冷却した３７％の硝酸水溶液中に紡糸口
金を通して押出し、水洗後、沸騰水中で１０倍延伸し、
７０℃の熱風で乾燥して、２．５ｄの繊維を製造した。

この繊維の横断面の構造を示す電子顕微鏡写真（４００
０倍）を第２図に示す。また第３図にこの繊維の縦断面
の構造を示す電子顕微鏡写真（４０００倍）を示す。

第３図において、黒い部分が空隙部であり、該空隙部は
繊維の長さ方向に沿って略平行に筋状に連続しているこ
とが分かる。

また、第２図において、同様に黒い部分は開口であり、
その断面形状が略円形のもの、偏平形状をしたもの、ま
たは開口の縁が鋭角的な屈曲を繰り返しているもの、断
面の大きいもの、小さいものなど、不特定の形状をした
開口が多数不規則に混在していることが分かる。

次に、この繊維にクリンプを付与し、７６肛に切断した
。

該繊維をカードを用い、目付５０ｇ／ｃｕｔの不織布と
し、１００メツシユの青銅の金網上で、直径０．１ｍｍ
φ、ピッチ０．８ｍｍの一例ノズルより６０　ｋｇ／ｃ
ｆｆｌの水圧で水を噴射し、４ｍ／分の速度で移動させ
た。

これを１０回繰返し処理後、８０℃の熱風中で乾燥を行
なった。

次に、この不織布を空気雰囲気中緊張下に、２３５℃で
２時間、更に２５５℃で２時間加熱した。

このようにして製造したアクリル系耐炎化不織布の表面
の構造を示す走査電子顕微鏡写真（１００倍）を第１図
に示す。

第１図において、白い部分はアクリル繊維部分を示す。

細い線は細分割した極細アクリル繊維であり、太い白線
で内側に黒いスジを有する部分は、極細のアクリル繊維
が束状となった部分である。

太い白線で均一な部分は、極細のアクリル繊維が接合し
た部分を示す。

このアクリル系耐炎化布帛は、同等の断熱性能を有する
従来より知られている耐炎化繊維から成る断熱用シート
に比較して、約３５重量％軽量であった。

また、このシートはガスバーナーの火炎を接しても燃焼
せず、十分な耐燃焼性を有していた。

また、このアクリル系耐炎化不織布を構成している耐炎
化繊維は極細繊維であるため、従来より知られている耐
炎化布帛より柔軟性に富んでおり、耐火衣料にした場合
、身体への着用性が優れていることが分った。

〔発明の効果〕

本発明のアクリル系耐炎化布帛は、従来より知られてい
る耐炎化布帛より見かけ密度が小さいため、非常に軽量
なものであり、また耐炎化繊維が極細であるために非常
に柔軟な布帛である。このような特性を生かし、耐火作
業服などに用いた場合には、軽く、身体によくフィツト
しするために着用者の疲労を軽減し、作業効率を向上す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例で製造した本発明のアクリル系耐炎化不
織布の表面構造を示す電子顕微鏡写真（１００倍）であ
る。 第２図は実施例で製造した原繊維の横断面の構造を示す
電子顕微鏡写真（４０００倍）である。 第３図はその縦断面の構造を示す電子顕微鏡写真（４０
００倍）である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　繊維の横断面に不特定な形状を有する開口部を多数有
   し、該開口の各々は、繊維の内部において繊維の長さ方
   向に沿って略平行な６０μ以上の長さを有する筋状（ス
   ロート状）の空隙を形成するアクリル系合成繊維よりな
   る布帛に、高圧水をノズルより噴射し、該繊維を細分割
   した後、１５０℃〜４００℃の酸化性雰囲気中で熱処理
   することを特徴とするアクリル系耐炎化布帛の製造法。