JPH05239712A - 耐摩耗性に優れた高強力アクリル繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強力で耐摩耗性に優れ高伸度の産業資材用
に適するアクリロニトリル系繊維。 【構成】 重量平均分子量５０万以上のアクリロニトリ
ル系重合体の、５〜１５％有機溶剤溶液で４５℃で５０
０〜１５００ポイズの原液を、乾湿式紡糸法で、有機溶
剤と水からなる凝固浴に紡糸し、温水中で延伸しながら
脱溶媒し、全延伸倍率が１５倍以上の延伸を行い、次い
で１５０〜２００℃の熱ロールで熱処理し、更に２００
〜３００℃の熱板で、熱板に接触直前の繊維の張力と、
熱板通過直後の繊維の張力の差ΔＴが０．１ｇ／ｄ以下
で熱処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤコード、ドライ
ヤーキャンバス、バグフィルター、資材用織物等の産業
資材用の分野に使用可能な耐摩耗性に優れた高強力アク
リル繊維の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクリル繊維は、衣料用途として大量に
生産されているが、工業用または産業用としては、機械
的強度が十分でないために、ほとんど使用されていない
のが現状である。したがって、工業用もしくは、産業資
材用繊維として、使用可能な機械的特性を有するアクリ
ル繊維を製造する試みが数多く提案されている。例え
ば、特開昭５７−５１８１９号公報、特開昭５７−１６
１１１７号公報、特開昭５９−１９９８０９号公報等に
アクリル繊維の強度を向上させるための技術が開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの公知技術は、
何れも引張強度の向上を目的としている。しかしなが
ら、アクリル繊維を産業資材用の分野に使用するために
は、引張強度のみならず、他の機械的性質、例えば伸度
の向上、耐摩耗性の向上も合わせて要求される。そこ
で、本発明は、高重合度のアクリロニトリル系重合体を
用いて、機械的特性のバランスに優れた高強力アクリル
繊維の製造法を提供することを課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、９５重量％以
上のアクリロニトリルを含有する重量平均分子量５０万
以上のアクリロニトリル系重合体を、有機溶剤に５〜１
５重量％の割合で溶解した粘度が４５℃で５００〜１５
００ポイズの紡糸原液を、乾湿式紡糸法で水と有機溶剤
からなる凝固浴中に紡糸し、得られた凝固糸を温水中で
延伸しながら、繊維中に含まれる有機溶剤を洗浄除去
し、全延伸倍率が１５倍以上の延伸を施し次いで、１５
０〜２００℃の熱ロールで熱処理し、更に、温度２００
℃〜３００℃の熱板で、かつ、熱板に接触する直前の繊
維の張力と、熱板を通過した直後の繊維の張力の差ΔＴ
が０．１ｇ／ｄ以下の条件の下に熱処理することを特徴
とする耐摩耗性に優れた高強力アクリル繊維の製造法に
ある。

【０００５】以下、本発明を詳述する。本発明において
用いるアクリロニトリル系重合体は、重量平均分子量５
０万以上であることが必要である。高強力アクリル繊維
を製造するためには、以下に記すように１５倍以上の高
延伸をおこなう必要があるが、重量平均分子量５０万未
満のアクリロニトリル系重合体を用いた場合にはこのよ
うな高倍率延伸を行なうことは不可能であり、高強力ア
クリル繊維を得ることはできない。

【０００６】本発明に用いられる重量平均分子量５０万
以上のアクリロニトリル系重合体は、通常の懸濁重合
法、乳化重合法及び溶液重合法によって製造することが
できるが、例えば特開昭６１−１１１３１０号公報に記
載の方法、すなわちアクリロニトリル１０〜７０重量
％、有機溶剤１５〜６０重量％、水１６〜６０重量％の
混合物をラジカル開始剤の存在下で重合した後、水及び
／又は有機溶剤をアクリロニトリル単量体１重量部に対
し１〜１０重量部添加して重合する方法が、本発明のア
クリル繊維に用いる高分子量の重合体が安定に得られる
という点で好ましい。

【０００７】なお、特開昭６１−１１１３１０号公報に
記載された発明で用いる有機溶剤としては、ジメチルホ
ルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ
ｃ）、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド（Ｄ
ＭＳＯ）等が挙げられている。

【０００８】本発明で用いるアクリロニトリル系重合体
の組成は、そのアクリル繊維の使用目的によって自由に
選択できるが、その繊維物性の点から共重合割合を５重
量％以下にするのが好ましい。５重量％を超える共重合
成分を共重合した場合には、その耐食性、耐アルカリ性
等アクリル繊維の長所が低下する。

【０００９】共重合成分の具体例としては、メチルアク
リレートまたはメタクリレート、エチルアクリレートま
たはメタクリレート、ｎ−もしくはイソ−もしくはｔ−
ブチルアクリレートまたはメタクリレート、２−エチル
ヘキシルアクレリートまたはメタクリレート、α−クロ
ロアクリロニトリル、２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシルエチルメタクリレート、ヒドロキシア
ルキルアクリレートまたはメタクリレート、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、酢酸ビニル等の不飽
和単量体が挙げられる。これ以外にもアクリロニトリル
と共重合しうる単量体なら何れの単量体でもよく、これ
らは単独であるいは併用してアクリロニトリルと共重合
させることができる。

【００１０】前記の高分子量のアクリロニトリル系重合
体をＤＭＦ、ＤＭＡｃ，ＤＭＳＯ、γ−ブチロラクトン
等の有機溶媒に溶解して紡糸原液を調製する。高強力繊
維を得るためには繊維を構成する分子鎖全体を繊維軸方
向に伸びた、いわゆる伸び切り鎖の状態に近づけること
が必要であり、紡糸、延伸段階で重合体分子鎖を引き揃
え易くするために分子鎖が十分にほぐれた重合体溶液
（紡糸原液）を調製することが重要である。

【００１１】紡糸原液の粘度は、乾湿式紡糸法によって
紡糸を行なう場合、その操作性を考えると４５℃で５０
０〜１５００ポイズの範囲に設定するのが好ましい。１
５００ポイズを超える粘度を持つ紡糸原液を用いて紡糸
を行なう場合には紡糸ノズル、原液濾過機を始めとして
紡糸装置に非常に高い圧力が加わることになり紡糸機の
耐久性が低下する。紡糸原液を高温にすることで粘度を
低下させることも可能であるが、この場合溶媒や原液の
安定性が低下するといった問題点が生じてくる。４５℃
における粘度が５００ポイズ未満の紡糸原液を用いた場
合は曳糸性が低下し乾湿式紡糸によって安定に紡糸する
ことはできない。

【００１２】重量平均分子量５０万以上のアクリロニト
リル系重合体を用いて４５℃で５００〜１５００ポイズ
の紡糸原液を得るためには、その原液濃度を１５重量％
以下、５重量％以上にする必要がある。紡糸原液のアク
リロニトリル系重合体の濃度が１５重量％を越える場合
は、紡糸原液の粘度が１５００ポイズを超え、一方、５
重量％未満の場合は凝固糸の構造が疎になり、高延伸を
施しても得られる繊維の高強度化を行うことはできな
い。

【００１３】次に、紡糸原液を乾湿紡糸法によりノズル
より吐出し、凝固浴により凝固させて未延伸糸（凝固
糸）を得る。この場合、用いるノズルの孔径は０．１５
ｍｍ以上のものが好ましい。０．１５未満のノズルを用
いた場合には紡糸ドラフトが低下し、糸斑の原因とな
る。凝固浴としては、用いるアクリロニトリル系重合体
を溶解するために用いた有機溶剤と水の混合溶液を用い
る。凝固浴の条件としては、重合体の溶剤によりその範
囲は異なるが、通常は溶剤の濃度３０％以上、９０％以
下、温度−１０℃以上、２０℃以下の範囲に設定する。

【００１４】以上のようにして得られた凝固糸は全延伸
倍率で１５倍以上、好ましくは２０倍以上延伸する。延
伸は、まず、凝固糸中に残留する溶剤を洗浄しつつ、５
倍以上の倍率で延伸を行い、次いで油剤を付与し、乾燥
ローラーで乾燥し、更に１００℃以上の高温で２．０倍
以上の延伸を行う。１００℃以上の雰囲気での延伸方法
としてはスチーム延伸、熱ロール、熱ピン、熱板を用い
る延伸、更には、グリセリン等の高沸点の溶媒を熱媒と
して用いる延伸法等が挙げられる。

【００１５】続いて、繊維の伸度、耐摩耗性を向上させ
るために、熱板を用いて繊維を緩和熱処理する。ここで
使用する熱板とは、アクリル繊維と接触している面の繊
維の走行方向の断面が凸型である曲面形状を持っている
ものであれば特に限定されないが、典型的なものとして
は図１の１に示した形状が挙げられ、曲率半径が１５ｍ
以上であることが好ましい。図１において２は熱ロー
ル、３は引取ロールである。

【００１６】熱処理は、まず、熱板１で熱処理する前に
１５０℃以上２００℃以下の温度の熱ロール２を使用し
て繊維を熱処理し、続いて熱板１を用いて熱処理を行
う。熱板の凸曲面の表面温度は２００℃以上、３００℃
以下の範囲で選ぶことができる。熱ロール及び熱板の表
面温度が低いと、十分な熱処理が行なえず目的とする繊
維の機械的強度の発現が困難になる。また高すぎた場合
は、繊維の収縮応力が高くなり、ΔＴが高くなる結果本
発明の目的を達成することはできない。又、熱板の表面
温度が高い場合繊維が着色する。

【００１７】本発明では、このΔＴすなわち熱板に接触
する直前の繊維糸条と熱板を通過した直後の繊維糸条の
張力の差ΔＴが０．１ｇ／ｄ以下であることが必要であ
る。このΔＴを０．１ｇ／ｄ以下とするためには前述の
とおり、熱板の表面温度を２００℃以上、３００℃以下
の範囲に保つ方法、又は熱板上で緩和率を４％以上とす
る方法等が挙げられる。

【００１８】

【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
する。なお、本発明に記載した重量平均分子量はジメチ
ルホルムアミドにより、２５℃で重合体の極限粘度
［η］を測定し次式によって算出した。 ［η］＝３．３５×１０^-4［Ｍｗ］^0.72 単繊維強度、伸度の測定はＪＩＳ−Ｌ１０１５に従っ
た。

【００１９】懸濁重合法で重合した重量平均分子量５２
万のポリアクリロニトリルを、ジメチルアセトアミドに
溶解し、重合体濃度が１２重量％の紡糸原液を調製し
た。この紡糸原液の粘度は、４５℃で６１０ポイズであ
った。この紡糸原液を、６０℃に保温し、孔直径０．１
８ｍｍ、孔数４０ホールからなる紡糸口金より、紡糸口
金表面と凝固浴液面の間隔を７ｍｍに保ち、ジメチルア
セトアミド７０重量％、水３０重量％で１０℃の凝固浴
へ乾湿式紡糸し、糸条形成後、６０℃の温水での延伸洗
浄処理で４倍延伸を行いつつ繊維中の残存ジメチルアセ
トアミドを０．１％とした後、更に９５℃の熱水中でも
との長さの２倍に延伸し、油剤を均一に付与し、１４０
℃の加熱ロールで完全に乾燥処理を行なった。次いで、
２００℃の熱ロールを用いて更に２倍の延伸を行った。

【００２０】続いて、表１に示したように温度、Δｔを
変化させて熱ロール、熱板処理を行った。その結果を表
１にまとめて示した。Ｎｏ．４，５では得られるアクリ
ル繊維の伸度が高くなっており緩和処理が効果的になさ
れている。表１中の破断回数は耐摩耗性の評価結果を表
わすもので、図２に示した耐摩耗性測定装置で、測定し
た値を示す。測定は、図２に示した円筒４に２０００＃
のエメリペーパー５を捲きつけ、０．３ｇ／ｄの荷重６
をかけ、４０回／分で往復運動（図２中矢印で示す。）
させ繊維が破断するまでの回数で示した。。

【００２１】

【表１】

【００２２】

【発明の効果】本発明の方法で得られる高強力アクリル
繊維は、その機械的特性に優れ、ロープ、ドライヤーキ
ャンバス等に使用した場合、耐摩耗性が向上するため、
耐久性が向上する。一方、伸度等が高いために繊維を加
工して、編物・繊維を作成する際にも、工程通過性が良
好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する典型的な緩和熱処理装置を示
す概略図である。

【図２】耐摩耗測定装置の模式図である。

【符号の説明】 １ 熱板 ２ 熱ロール ３ 引取ロール ４ 円筒 ５ エメリーペーパー ６ 荷重 矢印 繊維の走行方向

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ９５重量％以上のアクリロニトリルを含
   有する重量平均分子量５０万以上のアクリロニトリル系
   重合体を、有機溶剤に５〜１５重量％の割合で溶解した
   粘度が４５℃で５００〜１５００ポイズの紡糸原液を、
   乾湿式紡糸法で水と有機溶剤からなる凝固浴中に紡糸
   し、得られた凝固糸を温水中で延伸しながら、繊維中に
   含まれる有機溶剤を洗浄除去し、全延伸倍率が１５倍以
   上の延伸を施し、次いで１５０〜２００℃の熱ロールで
   熱処理し、更に、温度２００℃〜３００℃の熱板で、か
   つ、熱板に接触する直前の繊維の張力と、熱板を通過し
   た直後の繊維の張力の差ΔＴが０．１ｇ／ｄ以下の条件
   の下に熱処理することを特徴とする耐摩耗性に優れた高
   強力アクリル繊維の製造法。