JPH06100616A

JPH06100616A - イオン交換精製装置及び重合体溶液の精製方法

Info

Publication number: JPH06100616A
Application number: JP4246583A
Authority: JP
Inventors: Koji Nishida; 耕二西田; Toshihiro Makishima; 俊裕槙嶋; Yukio Kasabo; 行生笠坊; Katsuhiko Ikeda; 勝彦池田; Yoshio Manabe; 由雄真鍋
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 1992-09-16
Filing date: 1992-09-16
Publication date: 1994-04-12
Anticipated expiration: 2017-01-07
Also published as: JP3244537B2

Abstract

(57)【要約】【目的】水系懸濁重合方式で重合体を製造する際に混入
が免れない無機電解質等の不純物をイオン交換により効
率的に且つ十分に精製除去し、最終製品たるアクリル繊
維又は同繊維を焼成してなる炭素繊維を製造可能にする
ために有利な重合体ドープ溶液の精製装置及び同精製方
法を提供する。【構成】ドープ溶液の精製路に直列に配された一本以上
の管部材を配設し、同管部材の内部に長さと直径の比が
３以上ある一本以上の多孔円柱状イオン交換部材が互い
に平行に装着し、同管部材中に無機系レドックス開始剤
を使用した水系懸濁重合で得られるアクリロニトリル系
重合体と該重合体を溶解する有機溶剤とからなるドープ
溶液を通して、ドープ溶液中の無機電解質又はそのイオ
ンを除去精製する。好適には、前記管部材が２本以上で
あり、その軸線に直交させてバッフルプレートを取り付
ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アクリロニトリル系繊
維及び炭素繊維前駆体であるブレーカーの原料となるア
クリロニトリル系重合体溶液に好適な精製装置及びその
精製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクリル繊維は、羊毛に似た優れた嵩高
性、風合、染色鮮明性等の性質を有し、広範囲の用途に
利用されている。これらの繊維を製造するには原料とな
るアクリロニトリル系重合体を有機溶媒又は無機溶媒に
溶解させた溶液を準備し、湿式方法、乾式方法又は乾湿
式方法などの紡糸方法で紡糸し、工業的に繊維を生産し
ている。

【０００３】上記繊維を製造するため、目的とする重合
体を得るには原料となるアクリロニトリル単量体及びそ
れと共重合可能な単量体をラジカル重合反応させること
が一般的である。こうして得られた重合体は、同重合体
を溶媒に溶解させる溶解工程を経て、湿式紡糸法、乾式
紡糸法又は乾湿式紡糸法により紡糸し、ステープル又は
フィラメントとして製品化される。（「繊維ハンドブッ
ク」１９９１年度版繊維総合研究所発行による。）また、上記方法により得られたアクリロニトリル系繊維
は、炭素繊維前駆体（プレカーサー）としても使用さ
れ、焼成工程を経て炭素化されて炭素繊維となる。かか
る炭素繊維は強度、弾性率、耐熱性等において高性能な
ものであり、航空機素材をはじめ種々の用途に利用され
ている。

【０００４】水系での不均一系重合である懸濁重合方式
は、歴史も古く、且つ広く採用されているアクリロニト
リル系重合体の製造方式である。この製造方式は、前記
重合体の品質管理が容易なこと、未反応単量体の回収が
容易なこと及び工程全体の管理が容易なこと等の特徴が
挙げられる。（繊維便覧「原料編」繊維学会編集丸善
（株）発行による。）上記のアクリロニトリル系重合体の製造方法としては、
水を反応媒体として連続懸濁重合方式で製造されるが、
このときの重合開始剤としては、一般的に無機系開始剤
（過硫酸アンモニウム等）が使用される。連続懸濁重合
で製造されたアクリロニトリル系重合体は濾別、乾燥を
経て、同重合体の溶媒に溶解した後、各種方法で紡糸さ
れる。

【０００５】上記のように無機系開始剤（例えば、過硫
酸アンモニウム−亜硫酸水素ナトリウム−鉄の酸化還元
系の組み合わせ）によりアクリロニトリル単量体を主成
分とする単量体を、反応溶媒として硫酸酸性の水を使用
して重合反応させると、精製した同重合体の粒子が形成
され、水性分散液の状態でアクリロニトリル系重合体を
得ることができる。重合終了後、該重合体の水性分散液
を濾別、洗浄及び乾燥することによりアクリル繊維の原
料となるアクリロニトリル系重合体を得る。

【０００６】連続水系懸濁重合によりアクリロニトリル
系重合体を得る場合の反応容器としては、アルミニウム
製反応容器を使用することが好ましい。アクリロニトリ
ル系重合体を水系連続懸濁重合反応で製造実施すると
き、ステンレス製の反応容器、或いはグラスライニング
製の反応容器を使用すると、アクリロニトリル系重合体
の付着によるスケールが生成されるため実質的には連続
使用が不可能となる。反応容器としてアルミニウム製反
応容器を使用した場合、反応系内は酸性水溶液となって
いるために、アルミニウム表面が腐食溶解することによ
り、スケール生成を阻止しているといわれている。

【０００７】重合反応を終了させるためには重合停止剤
を添加する。上記重合体を水系懸濁重合で製造する場合
の重合停止剤としては、反応系の酸性水溶液を中和する
機能を保持することが必要であり、シュウ酸ナトリウ
ム、エチレンジアミンテトラアセテートナトリウム塩、
重炭酸ナトリウムの電解質水溶液が挙げられる。

【０００８】かくして、上述の製造方式によるとアクリ
ロニトリル系重合体は重合開始剤による電解質、重合反
応容器の腐食による電解質、重合停止剤による電解質等
の存在下で製造されていることになる。しかも、該アク
リロニトリル系重合体は重合反応の進行と共に、既述し
たごとく数十ミクロンの重合体粒子を形成して水系で分
散粒子となるが、この重合体の粒子中には前記各種の電
解質が混入していることになる。従って、水系連続懸濁
重合によりアクリロニトリル系重合体を製造するにあた
っては、生成した同重合体の粒子表面を洗浄することは
可能であっても、重合体内部に捕捉された電解質までを
水によって洗浄することは困難である。

【０００９】従って、現在の水系懸濁重合によるアクリ
ロニトリル系重合体の製造においては、上述のごとく洗
浄が不十分な状態のまま乾燥工程に移行し、アクリロニ
トリル系重合体を溶媒に溶解してアクリロニトリル系重
合体ドープとし、湿式、半乾湿式又は乾式で紡糸した
後、アクリル繊維を得ている。このように電解質等の不
純物が混入したアクリロニトリル系重合体ドープ溶液
は、最近のように高品質なアクリル繊維を製造する際に
種々の問題をもたらしている。

【００１０】例えば、アクリル繊維製造において使用す
るドープ溶液（アクリロニトリル系重合体を溶解する溶
媒に同重合体を溶解して得られる溶液）を長時間加熱
（約１００℃）保持すると黄着色が顕著となり、ドープ
溶液自体がゲル化して溶液流動性の低下をもたらす。こ
の原因は、アクリロニトリル系重合体に含まれる上記不
純物（無機電解質）によるものと考えられる。また、同
不純物のために製品であるアクリル繊維自体の黄着色化
現象が生じ、高品質のアクリル繊維を製造しようとする
場合の品質に大きな影響を及ぼしていると考えられてい
る。同様に、ドープ溶液自体がゲル化して溶液流動性の
低下をもたらすと、安定した紡糸性が確保できず、その
結果、糸切れ現象が生じると考えられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】水系懸濁重合方式で得
られたアクリロニトリル系重合体を原料として、アクリ
ル繊維又は同アクリル繊維を焼成して炭素繊維を製造す
るにあたっての問題点は、水系懸濁重合方式で該重合体
を製造する際に混入を免れない無機電解質のような不純
物が該重合体に残存することである。この不純物の混入
が、製品となるアクリル繊維又は同繊維を焼成してなる
炭素繊維を製造する際の問題点を誘発していることであ
る。

【００１２】本発明の目的は、このような水系懸濁重合
方式が有する問題点を解決し、アクリル繊維又は同繊維
を焼成してなる炭素繊維の製造に適した工業的に有利な
アクリロニトリル系重合体ドープ溶液等のイオン交換精
製装置及び同精製方法を提供するにある。

【００１３】

【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、重合体溶液の精製路に直列に配された一本以上の
管部材を備え、同管部材の内部には２本以上の多孔円柱
状イオン交換部材が管部剤に対して平行に装着されてな
るイオン交換精製装置に、好適な例として無機系レドッ
クス開始剤を使用した水系懸濁重合で得られるアクリロ
ニトリル系重合体溶液を供給し、前記有機溶剤に溶解し
ないイオン交換能ある物質に接触させることにより、前
記重合体に含有する無機電解質である鉄化合物又はその
イオンや、アルミニウム化合物又はそのイオン等の不純
物を精製除去する装置とその精製方法を提供するにあ
る。

【００１４】該ドープ溶液は、紡糸するに適当な該アク
リロニトリル系重合体濃度とするために、その粘度の数
１００倍の粘度となる。従って、このような高粘度の溶
液から、不純物である無機電解質のような低分子化合物
を効率的に除去することが、本発明の最大の目的とな
る。

【００１５】以下、本発明を作用と共に詳細に説明す
る。本発明は、無機系レドックス開始剤を使用した水系
懸濁重合で得られるアクリロニトリル系重合体と該重合
体を溶解する有機溶剤とからなる溶液を少なくとも３０
℃に加熱し、イオン交換能ある物質と接触させることに
より、同アクリロニトリル系重合体溶液から不純物とし
ての無機電解質又はそのイオンを精製除去する装置と方
法にある。

【００１６】無機系レドックス開始剤としては、過硫酸
アンモニウム、過硫酸カリウムなどの通常使用される無
機系過酸化物が挙げられる。重合助剤として使用する還
元剤として、亜硫酸ナトリウム、亜硫酸アンモニウム、
亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、チオ
硫酸ナトリウム、同アンモニウム、亜ニチオン酸ナトリ
ウム、ナトリウムホルムアルデヒドスルフォキシレー
ト、Ｌ−アスコルビン酸、デキストローズ等が代表的な
ものであり、硫酸第一鉄又は硫酸銅などの化合物も組み
合わせて使用できる。その中で、亜硫酸アンモニウム−
亜硫酸水素ナトリウム（アンモニウム）−硫酸第一鉄の
組み合わせが好ましい。

【００１７】本発明に用いられるアクリロニトリル系重
合体は、アクリロニトリル単量体から得られるもの又は
該単量体と共重合可能なモノオレフィン性単量体とから
得られるものである。ここでアクリロニトリル系重合体
には、少なくとも６０重量％のアクリロニトリル単量体
から構成される必要がある。アクリロニトリル単量体の
含有量が６０重量％未満であると、アクリロニトリル系
合成繊維が本来有する繊維機能を保有することができな
いためである。ここで共重合可能なモノオレフィン性単
量体としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタ
コン酸、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。

【００１８】本発明に用いられる有機溶剤は、該アクリ
ロニトリル系重合体を溶解する溶媒であることが必要で
ある。その中でジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド、ジメチルスルフォキシドが好ましい。水系懸濁
重合で得られたアクリロニトリル系重合体５〜３５重量
％、該アクリロニトリル系重合体を溶解し得る上記有機
溶媒９５〜６５重量％からなるドープ溶液とすることが
好ましい。アクリロニトリル系重合体５〜３５重量％と
したのは、５重量％未満では、前記重合体の濃度が低過
ぎるために満足なアクリル繊維の紡糸性を確保できない
ためである。また、３５重量％を超える場合は、該重合
体溶液の粘度が高くなりすぎ、同紡糸性を確保できない
ためである。

【００１９】上記有機溶剤に溶解しないイオン交換能あ
る物質としては、架橋型イオン交換樹脂、架橋型イオン
交換繊維等が挙げられるが、その中で、ジビニルベンゼ
ン−スチレンからなる架橋型イオン交換樹脂が一般的で
あり好ましい。上記アクリロニトリル系重合体が有機溶
媒に溶解したドープ溶液の状態で、同重合体の不純物を
架橋型イオン交換樹脂により精製除去するためには、イ
オン交換樹脂が有機溶媒と親和性ある必要があり、また
上記有機溶媒に溶解しないためには架橋樹脂でなくては
ならない。

【００２０】イオン交換能を有する官能基としてはスル
フォン酸基を挙げることができ、イオン交換能を有する
樹脂としてスルフォン酸基を保有する強陽イオン交換樹
脂が挙げられる。イオン交換により精製されるイオン種
が、陽イオン種、陰イオン種双方ある場合、スルフォン
酸基を保有する強陽イオン交換樹脂と第４級アミノ基を
保有する強陰イオン交換樹脂とからなるイオン交換樹脂
との双方を使用することができる。重金属を捕捉するに
は、イミノジ酢酸型、ポリアミン型からなるキレート樹
脂が挙げられる。更に、以上の他にもメタクリル酸、ア
クリル酸からなる弱陽イオン交換樹脂、及び第１、２、
３級アミン型からなる弱陰イオン交換樹脂等が挙げられ
る。また、前記弱陽イオン樹脂と弱陰イオン交換樹脂の
双方を同時に使用することもできる。

【００２１】その中で、スルフォン酸基を保有する強陽
イオン交換樹脂、又はスルフォン酸基を保有する強陽イ
オン交換樹脂と第４級アミノ基を保有する強陰イオン交
換樹脂との双方使用のいずれかが特に好ましい。

【００２２】本発明に用いられる前記イオン交換樹脂
は、アクリロニトリル系重合体溶液１００重量％に対し
て、０．０１〜１００重量％を使用するのが好ましい。
０．０１重量％未満の場合は、イオン交換能力の低下が
著しく実用的でなくなる。１００重量％を超える場合
は、経済的に不利なこと、並びにイオン交換樹脂の回収
に必要以上の手間を要することから実際的ではない。

【００２３】上記アクリロニトリル系重合体溶液のイオ
ン交換樹脂による精製は、好ましくは３０〜１５０℃の
温度範囲で実施される。３０℃未満では、該アクリロニ
トリル系重合体溶液の粘度が上昇し、流動性に劣り、実
質的にイオン交換反応が進行しにくくなる。また、１５
０℃を超える場合、使用するイオン交換樹脂自体の耐熱
安定性が不足し、長時間の使用が実際上不可能となる。

【００２４】そして、本発明のアクリロニトリル系重合
体溶液のイオン交換樹脂による精製にあたっては、金網
のような多孔性部材からなり長さＬと直径Ｄの比（Ｌ／
Ｄ）が好ましくは３以上であるの多孔性パイプ状容器に
イオン交換樹脂が充填されてなる多孔円柱状イオン交換
部材の２本以上を平行に配列させ、この平行に配列され
た多孔円柱状イオン交換部材を管部材の軸線に平行させ
て内部に装着固定し、かかる構成を備えた１本以上の管
部材を直列に連結して、同管部材の内部に上記アクリロ
ニトリル系重合体溶液を通過させることにより、同アク
リロニトリル系重合体溶液から不純物としての無機電解
質又はそのイオンを精製除去する。

【００２５】ドープ溶液は各管部材に入ると、各多孔円
柱状イオン交換部材の分配効果によりドープ流れが拡散
する方向に変化し、イオン交換能ある物質を充填した多
孔円柱状イオン交換部材と接触し衝突を繰り返す。この
ような流動を繰り返し、ドープ溶液に存在する不純物で
ある無機電解質はイオン交換されて効率的に精製除去さ
れる。多孔円柱状イオン交換部材の数は多いほど、効率
良くイオン交換される。また、複数本の管部材を直列に
配設すると共に、各管部材を順次軸線回りに所定の角度
回転させ、管部材ごとの多孔円柱状イオン交換部材の回
転位相を順次ずらすようにすると、ドープ溶液の分配効
果と流速が更に大となり、更に効率良くイオン交換がな
される。しかし、多孔状イオン交換板材の間隔を狭くし
て交換効率を向上させると、圧力損失が大となり実質的
には工業設備として適当なものでなくなる。

【００２６】また本発明の他の実施例にあっては、各管
部材の軸線に直交させて一枚以上のバッフルプレートを
配設する場合があり、この場合バッフルプレートにより
管部材の軸線に平行なドープ溶液の流れは、多孔円柱状
イオン交換部材に対し直交方向に変化しながら、順次多
孔円柱状イオン交換部材と接触し衝突を繰り返す。この
ような多孔円柱状イオン交換部材の数は多いほど、効率
良くイオン交換され、また前記バッフルプレートの管部
材断面積に対する占有面積を大きくするほど、或いは並
列して配される多孔円柱状イオン交換部材の管部材断面
積に対する占有面積を大きくするほど、ドープ溶液の流
速及び多孔円柱状イオン交換部材に対するドープ溶液の
接触面積が大となり、効率良くイオン交換される。しか
し、前記バッフルプレートや並列して配される多孔円柱
状イオン交換部材の上記占有面積を大にしてイオン交換
効率を良くすると、圧力損失が大となり実質的に工業設
備として適当ではない。多孔円柱状イオン交換部材の断
面積と管部材中のドープ溶液の流路断面積との比は
（３：７）〜（７：３）であることが好ましい。

【００２７】このバッフルプレートを配設する場合、１
本以上の管部材をそれぞれ所定角度回転させ、管部材ご
とにバッフルプレートの設置位置を周方向にずらすよう
にして連結すると、バッフルプレートによるドープ溶液
の流れ方向が各管部材ごとに変化するため、イオン交換
効率が更に向上する。

【００２８】本発明の方法により、無機系レドックス開
始剤を使用して得られた該アクリロニトリル重合体と溶
媒からなるドープ溶液を上述のようにしてイオン交換精
製した後に、湿式、半乾式又は乾式法により紡糸して製
造されるアクリロニトリル系繊維には、不純物としての
無機電解質である鉄化合物又はそのイオンが０〜３ｐｐ
ｍ、好ましい場合は０〜１ｐｐｍ、アルミニウム化合物
又はそのイオンが０〜１０ｐｐｍ、好ましい場合は０〜
５ｐｐｍが混入しているに過ぎない。

【００２９】ここで、鉄化合物又はそのイオン、アルミ
ニウム化合物又はそのイオンの混入量を挙げたのは、本
発明に規定している水系懸濁重合で使用する重合開始所
剤として硫酸第一鉄を使用すること、また水系懸濁連続
重合反応で反応釜としてアルミニウム容器を使用し、且
つ反応系が酸性水溶液であるために該アルミニウム釜が
腐食溶解することにより、精製するアクリロニトリル系
重合体中には不純物として少なくとも上記金属又はそれ
らのイオンが存在するがためである。

【００３０】

【実施例】以下、本発明のドープ溶液精製装置及び方法
を添付図面に基づいてを具体的に説明する。図１は本発
明の第１実施例装置の概略構成を示し、図２は同第２実
施例装置の概略構成を示している。なお、図３は本発明
の比較例に用いるドープ溶液精製装置の概略構成を示し
ている。

【００３１】まず、本発明の第１実施例装置を図１を参
照しながら説明する。図１の（ａ）は本発明のドープ溶
液精製装置が４本の管部材からなる場合の実施例を示す
要部縦断面図であり、図１の（ｂ）は同精製装置の各管
部材に対応する横断面図である。

【００３２】図１において、符号１は内部にドープ溶液
を通すための管部材であり、本実施例においては同管部
材１を４本直列に液密に連結し、その前後にドープ溶液
導入管２及びドープ溶液導出管３が同じく液密に連結さ
れている。前記管部材１は、その両端部にフランジ１ａ
を有し、同フランジ１ａ間の管部材周面には加熱流体を
流通させるためのジャケット１ｂが形成されている。そ
して、各管部材１の内部には本発明の特徴部分をなす多
孔円柱状イオン交換部材４が少なくとも２本以上（本実
施例では５本）装着されている。上記ジャケット１ｂに
は、管部材１の内部温度を３０℃〜１５０℃に制御し得
る温度を有する加熱流体が通される。前記多孔円柱状イ
オン交換部材４は、金網のごとき多孔性部材からなるパ
イプ状の容器内にイオン交換樹脂を充填された円柱状の
部材であり、その内部にドープ溶液が流通可能とされて
いる。図示実施例によれば、各管部材１の内部にそれぞ
れ１本の多孔円柱状イオン交換部材４を中心にしてその
回りに４本の多孔円柱状イオン交換部材４が等間隔で配
置固定される。同図中、５は管部材１の両端に固着さ
れ、前記多孔円柱状イオン交換部材４の両端を支持する
ための支持部材である。

【００３３】また、図示実施例において上述のごとく内
部に５本の多孔円柱状イオン交換部材４が装着された各
管部材１は、図１（ｂ）に示すごとくそれぞれが軸線を
中心にして所定の角度回転され、内部の多孔円柱状イオ
ン交換部材４が各管部材１に対して回転位相差をもつよ
うにして僅かづつずらして連結されている。このように
各管部材１間に回転位相差をもたせるときは、既述した
ごとくドープ溶液の分配効果が更に大となり、効率良く
イオン交換がなされるようになる。

【００３４】図２に示す本発明の第２実施例装置は、上
記第１実施例装置の管部材１の内部に、その軸線に直交
させて一枚以上のバッフルプレート（堰板）６を長さ方
向に所定の間隔をおいて配設したものである。そして、
図示例によれば上記第１実施例と同様に、各管部材１を
図２（ｂ）に示すごとくそれぞれ軸線を中心にして所定
の角度回転させ、内部の多孔円柱状イオン交換部材４及
びバッフルプレートの設置位置が共に各管部材１に対し
て回転位相差をもつように僅かづつずらして各管部材１
が連結され、ドープ溶液の分配効果が更に大とし、より
効率的にイオン交換がなされるようにしている。

【００３５】次に、上記第２実施例装置を使用した本発
明のドープ液精製方法の実施例を、比較例と共に具体的
に説明する。なお、以下の記載中、部及び％は重量部及
び重量％を示す。

【００３６】（実施例１）容量８０Ｌの攪拌付き重合反
応釜（容器はアルミニウム製、攪拌翼はアルミニウム被
覆タービン型）にイオン交換水（ＰＨ３に設定）を３５
Ｌ仕込み、アクリロニトリル９８．５部、メタクリル酸
１．５部、過硫酸アンモニウム１．５部、亜硫酸水素ア
ンモニウム４．５部、硫酸第一鉄（ＦｅＳＯ₄・７Ｈ₂
Ｏ）０．００００５部、硫酸０．０８５部になるよう
に、それぞれイオン交換水に溶解し連続的に供給を開始
した。同時にイオン交換水の全量が４００部になるよう
にイオン交換水を別途供給した。重合温度を６０℃に保
ち、十分な攪拌を行い、平均滞在時間８０分として連続
的に原料を供給し重合反応させた。反応器の溢流口より
連続的に重合体水系分散液を取り出し、これにシュウ酸
アンモニウム０．５部、重炭酸アンモニウム１．５部を
１００部のイオン交換水に溶解した重合停止剤水溶液を
０．２部の速度で更に加え、更にイオン交換水を加えた
後、回転式濾過機で未反応単量体、余剰の重合助剤の残
渣を洗浄除去した。得られた湿潤重合体をスクリュー式
押出機によりペレット状に成形した後、通気乾燥機で乾
燥し、表１に示すアクリロニトリル系重合体を得た。

【００３７】乾燥した上記アクリロニトリル系重合体２
２部をジメチルフォルムアミド７８部に溶解して重合体
溶液（ドープ溶液）とした。図２に示したドープ溶液精
製装置に連続的に前記ドープ溶液を供給した。ここで、
ドープ溶液精製装置に使用したイオン交換樹脂はスルフ
ォン酸基を保有する強イオン交換樹脂（ダイヤイオンＰ
Ｋ２２８ＬＨ三菱化成（株）製）である。ドープ溶液
精製装置内に設置する多孔円柱状イオン交換部材は、直
径１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍ（Ｌ／Ｄ＝１５）であり、
管部材の内部に１本の多孔円柱状イオン交換部材を中心
としてその回りに４本の多孔円柱状イオン交換部材を等
間隔に配置すると共に、管部材の軸線に直交させて４枚
のバッフルプレートを長さ方向に等間隔に配設し、各管
部材を４セット直列に配置連結させてドープ溶液精製装
置とした。このときのバッフルプレートの管部材断面積
に対する占有断面積比を８０％とした。

【００３８】イオン交換樹脂が充填された多孔円柱状イ
オン交換部材は、パイプ状の多孔性容器が１００メッシ
ュのステンレス製金網からなり、イオン交換樹脂が多孔
性容器から脱落しないような構造としている。多孔円柱
状イオン交換部材が装着された管部材を４本連結し、そ
の連結は各管部材を軸線回りに順次約２０°づつ回転位
相差をもたせるようにしてドープ溶液精製装置とした。
なお、ここに充填するイオン交換樹脂は、スルフォン酸
型にした後に十分に水洗浄してから乾燥させ、ジメチル
フォルムアミドに浸漬膨潤させたもので１本の多孔円柱
状イオン交換部材当たり１０ｇを充填した。各管部材、
並びにドープ溶液導入管及びドープ溶液導出管のジャケ
ット部には６０℃の温水を流して内部を流れるドープを
加熱した。

【００３９】このドープ溶液精製装置に、連続的に上記
ドープを２５０ｇ／分の速度で供給した後、１００ホー
ル、０．１３mmφの口金を通して、５５％のジメチルフ
ォルムアミド水溶液（３０℃）に乾湿式紡糸法（液面空
間距離５mm）で紡糸し、５倍延伸後に１１５℃で熱セッ
トを行い、１．５デニールの表−１に示すアクリル繊維
を得た。この紡糸中における定常運転時のドープ溶液精
製装置にかかる圧力損失は０．８kg／cm²Gであった。イ
オン交換性は良好であり、ドープ溶液中のアルミニウム
イオン、鉄イオンを十分除去出来た。使用したイオン交
換樹脂量に対し２５０００倍のドープ溶液のイオン交換
が可能であった。

【００４０】（比較例１）実施例１と同様の方法でアク
リロニトリル系重合体を製造し、図３に示すドープ溶液
精製装置にドープ溶液を供給した後、実施例１と同様の
方法で紡糸した。

【００４１】即ち、前記ドープ溶液精製装置はステンレ
ス製の金網袋内にイオン交換樹脂を充填した長さＬと直
径Ｄとの比（Ｌ／Ｄ）が２である単一の円柱状のイオン
交換部材４ａを上記実施例とほぼ同一構造をもつ管部材
内にセットし、同管部材の内部にドープ溶液を通した。
このドープ溶液精製装置には、上記実施例１と同様の強
イオン交換樹脂（ダイヤイオンＰＫ２２８ＬＨ三菱化
成 (株) 製）を使用した。なお、上記金網袋内に充填す
るイオン交換樹脂量は、実施例１と全く同じ量とし、単
一の管部材１をもってドープ溶液精製装置とした。他の
条件は実施例１と同じである。上記紡糸運転中にドープ
溶液精製装置にかかる圧力損失は０．５kg／cm²Gと低い
ものであったが、イオン交換性が低い繊維となった。こ
れは十分な量のドープ溶液がイオン交換樹脂と接触する
ことができなかったため、ドープ溶液中の無機電解質が
除去されなかったものと考えられる。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】以上詳細に説明したごとく、本発明のア
クリロニトリル系重合体のイオン交換精製装置及び方法
によれば、装置の構造が簡単であるにも関わらず、前記
重合体に混入されている無機電解質やそのイオンが効率
的に且つ十分に除去され、高品質の最終製品たるアクリ
ル繊維或いは同繊維を焼成して得られるや炭素繊維が製
造可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の第１実施例を示す概略構成図であ
る。

【図２】本発明装置の第２実施例を示す概略構成図であ
る。

【図３】本発明と比較するために用いた比較例装置の概
略構成図である。

【符号の説明】

１管部材１ａフランジ１ｂジャケット２ドープ溶液導入管３ドープ溶液導出管４多孔円柱状イオン交換部材５支持部材６バッフルプレート

フロントページの続き (72)発明者池田勝彦広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内 (72)発明者真鍋由雄広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社大竹事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重合体溶液の精製路に直列に配された一
本以上の管部材を備え、同管部材の内部には２本以上の
多孔円柱状イオン交換部材が管部剤に対して平行に装着
されてなることを特徴とするイオン交換精製装置。
【請求項２】前記管部材の内部には、多孔円柱状イオ
ン交換部材に直交させて一枚以上のバッフルプレートが
配設されてなる請求項１記載のイオン交換精製装置。
【請求項３】前記管部材が２本以上であり、各管部材
に配設されたバッフルプレートの取付位置が各管部材ご
との周方向にずらして取り付けられてなる請求項２記載
のイオン交換精製装置。
【請求項４】前記多孔円柱状イオン交換部材の長さＬ
と直径Ｄの比Ｌ／Ｄが３以上である請求項１〜３記載の
イオン交換精製装置。
【請求項５】無機系レドックス開始剤を使用した水系
懸濁重合で得られるアクリロニトリル系重合体と該重合
体を溶解する有機溶剤とからなる溶液を、請求項１〜４
記載のイオン交換精製装置に通して、同アクリロニトリ
ル系重合体溶液から不純物としての無機電解質又はその
イオンを除去精製することを特徴とする重合体溶液のイ
オン交換精製方法。
【請求項６】前記イオン交換精製装置の管部材内部温
度が３０〜１５０℃である請求項５記載のイオン交換精
製方法。