JPH0457910A - 高保水性アクリル繊維およびその製造方法 - 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） 本発明はボイドを有し、保水性に優れ、しかも後加工性
にすぐれた繊維物性を有したアクリル繊維に関する。

（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、衣料
、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
、保液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、保液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、保液性の向上に関して従来より
検討がなされ、吸水性、保液性を高めたアクリル繊維お
よびその製造方式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、および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。たと
えば、特公昭６０−１１１２４号公報に記載された発明
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、保液性、吸
水性を向上したアクリル繊維の製造方式としては工業的
に十分満足されたものではない。また特公昭６１−４２
００５号公報記載の発明で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負荷
を掛けるものであり特公昭６０−１１１２４号公報記載
の発明と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液性、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（、紡績性等の後加工通過性に問題が
生じている。以上のごとく、近年高い保液性、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
能および製造方式の優位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、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
孔した繊維軸方向に、実質的に連続した２ケ以上の巨大
なボイドを有し、かつ繊維断面に占めるボイド部面積を
４．５％以上、保水率が３５％以上、強度２．０　ｇ／
ｄ以上、および結節強度２．０ｇ／ｄ以上である高保水
性アクリル繊維にあり、また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ケの矩形の一辺がお互いに結合し、非結合辺
と結合辺の比率が０．８７１．０ないし１．５７１．０
であるノズルより、溶剤濃度が５０ないし６５重量％で
ある凝固液中に、引き取り線速度／吐出線速度（以下ｒ
ＪＳＪと称す）が０．６０ないし０．８５になるように
吐出し、繊維賦型を行ない、洗浄延伸した後紡糸トウを
非接触状態で乾燥することによって上記記載のアクリル
繊維を製造する方法にある。

以下本発明を更に詳細に説明する。

本発明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）を少なく
とも２つ以上有していることである。これによって外部
の液体を速やかに繊維中に導きいれることができる。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を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
液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
法の数十倍以上であって、見掛は上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仮想直径がおよそ
１μｍ以上、好ましくは３μｍ以上の大きなボイドであ
る。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液に有利であり、本発明の特徴を発
揮するための必須条件である。一方ミクロボイドとは、
上記以下のものであるが、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は
本発明の重要な特性であり、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とおり、保液量や
吸液量のみだけでなく、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液の速さに関係し、２ケ
以上必要である。また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
する保水性能を確保するためには繊維の断面に占めるボ
イド部面積は４．５％以上好ましくは５％以上であるこ
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第１図に例示する。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を示すものである。５はアクリル
繊維によ（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持っている。このような形態で構
成されている本発明の繊維が持つ保水能力は後に示す評
価法によって保水率３５％以上、繊維強度２．０ｇ／ｄ
以上、繊維の結節強度２．０　ｇ／ｄ以上である。

これらの性能を持つことによって、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。

本発明繊維を製造するための第一の要件は、非結合辺と
結合辺の比率が０．８７１．０ないし１．５７１．０で
ある４ケの矩形の一端が結合したノズルより、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例を第２図に示した。ノズルの非結
合辺（Ａ）と結合辺（Ｂ）の比が０．８７１．０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、十分満足する吸水性を有する繊
維が得られなくなる。逆に非結合辺と結合辺の比率が１
．５７１．０を超えると、得られたＪｉ１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
。

このため矩形ノズルの一部がくびれだ形状や台形型に三
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繊維をえることが可能である。

本発明の繊維を製造するための第二の要件は、ＪＳを０
．４５ないし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０．４５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り十分な吸水性を
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の要件は、アクリロ
ニトリル系重合体の濃度が２２重量％以上の紡糸原液を
使用することにある。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
．０　ｇ／ｄ以上、結節強度２．０　ｇ／ｄ以上を得る
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
系重合体は少なくとも２２重量％の濃度が必要である。

紡糸原液中のアクリロニトリル系重合体濃度の上限は規
制しないが、紡糸ＪＳが０．６０ないし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
は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約２
７重量％である。

本発明の繊維を製造するための第４の要件は、凝固洛中
の溶剤濃度を５０ないし６５重量％にすることにある。

凝固洛中の溶剤濃度が５０重量％未溝になると、得られ
た繊維は比較的ノズルの形状を保ちマクロボイドの少な
い繊維となり、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、いずれも本発明繊維
の目的である高い保水性を得ることができない。

本発明の第５の要件は、上述の方法で繊維賦型し、洗浄
延伸後の紡糸トウを非接触状態で乾燥することにある。

このような乾燥方式としては熱風乾燥等の方式が有効で
ある。非接触状態にすることで紡糸トウ中に生成したボ
イドを消失することなく乾燥が可能となり、得られた繊
維の保水性を高いレベルで維持することができる。乾燥
温度としては特に規定するものではないが、アクリル繊
維の着色を押さえる上では低い温度、たとえば６０ない
し１００℃が好ましい。

本発明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するものではな
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
ら有機溶剤が有利に使用され、また凝固剤としては水、
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の凝固洛中の溶剤の濃度範
囲は有機溶剤・水の凝固浴の範囲を示したものであり、
無機溶剤または木取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。

以下、本発明の詳細な説明する。

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
化ビニリデン等が上げられる。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繊維形
成用として使用される範囲のものであれば特に限定する
ものではない。

アクリロニトリル系重合体は溶剤に溶解され、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方式が採用される。

か（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。凝固洛中の温度はアクリル繊維を製造
する上での一般的な範囲であれば問題ない。

得られた凝固糸は延伸、洗浄を施され、油剤を付与させ
た後乾燥される。乾燥後の繊維は温熱緩和を施され、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
の温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温熱緩和条件に
よって容易に得ることができる。この温熱緩和条件は便
用するアクリロニトリル系重合体の温熱特性にって適宜
条件を設定する必要がある。

本発明によって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） 常法により精練した繊維を水中に２４時間浸漬した後、
１００ＯＧの加速度のもとて１０分間延伸脱水した原綿
の重量（Ｗｌ）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。

（繊維断面に占めるボイド部の面積） 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、、）および繊維断面８！Ｉ（Ａ、
、）を測定し、以下の式から算出した。

繊維断面に占めるボイド部の面積（％）＝（実施例） 以下の実施例によって本発明を具体的に説明する。

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　ｆ（Ｌ　１％ジメチルフォルム
アミド（ＤＭＦ）溶液、２５℃測定）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２
４重量％の紡糸原液をえた。これを非結合辺と結合辺の
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ＪＳｏ、７２ないし０．７７で紡出し、潜水中で５倍
延伸し洗浄後８０℃の熱風乾燥機で乾燥した後温熱緩和
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　ｔｏ、　１％ＤＭＦ溶液、２５
℃測定）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。

これを非結合辺と結合辺の比率が１．０の第２　図−ａ
に示す一辺３０μの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ＪＳを変
更して紡出し。

潜水中で延伸、洗浄後８０℃の熱風乾燥機で乾燥した後
温熱緩和を施し、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５２５℃
測定）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
れを非結合辺と結合辺の比率が１．０の第２図−ａに示
す一辺３０μ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洛中にＪＳｏ、７４で紡
出し、導水中で５倍延伸し洗浄後８０℃の熱風乾燥機で
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　ｆＯ，１％ＤＭＦ溶液、２５℃
測定）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λた。これを
非結合辺と結合辺の比率が１．０である第２図−ａに示
す十字形（−辺３０μ）ノズルより、ジメチルアセトア
ミドと水が５５／４５重量％からなる凝固洛中に紡出し
５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をさ
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。

実施例５ 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　ｆＯ，１％ＤＭＦ溶液、２５℃
測定）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。

これを非結合辺と結合辺の比率が１．Ｏで一辺３０μの
第２図−すに示す十字形ノズルより、表４に示すジメチ
ルアセトアミドと水が５５／４５重量％からなる凝固洛
中にＪＳｏ。

７４で紡出し、導水中で５倍延伸し洗浄後、表５に示す
乾燥方式で乾燥した後温熱緩和を施し、３デニールの繊
維をえた。得られた繊維の保水率を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５に示し
た。

（発明の効果） 本発明による繊維は、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がら保温性の高い繊維製品
あるいは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の有する本来の機械的性能を有
することがら紡績等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式は特定の
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、本発明の工業的な意義は
大きい。

【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図は本発明に用いられる紡糸ノズル形状の例を示し
たものであり、Ａは非結合辺、Ｂは結合辺を示す。 特許出願人　三菱レイヨン株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）繊維の側面に部分的に開孔した繊維軸方向に、実
   質的に連続した２ケ以上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を４．５％以上、保水率が
   ３５％以上、強度２．０ｇ／ｄ以上、および結節強度２
   ．０ｇ／ｄ以上である高保水性アクリル繊維。
2. （２）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ケの矩形の
   一辺がお互いに結合し、非結合辺と結合辺の比率が０．
   ８／１．０ないし１．５／１．０であるノズルより、溶
   剤濃度が５０ないし６５重量％である凝固液中に、引き
   取り線速度／吐出線速度が０．６０ないし０．８５にな
   るように吐出し、繊維賦型を行ない、洗浄延伸した後紡
   糸トウを非接触状態で乾燥することを特徴とする高保水
   性アクリル繊維の製造方法。