JPH06235117A

JPH06235117A - 高強度ポリビニルアルコール系繊維の製造法

Info

Publication number: JPH06235117A
Application number: JP1862293A
Authority: JP
Inventors: Masanori Sakamoto; 正典坂本; Atsushi Taniguchi; 敦谷口; Tadayuki Matsumoto; 忠之松本
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1994-08-23

Abstract

(57)【要約】（修正有）【構成】平均重合度２５００以上５０００未満のポリビ
ニルアルコール系ポリマ（Ａ）と、該ポリマより平均重
合度の低い平均重合度１５００以上５０００未満の１種
以上のポリビニルアルコール系ポリマ（Ｂ）から、ポリ
マ濃度２０％以上の紡糸原液を調製し、乾式紡糸により
繊維を形成し、全延伸倍率を１０倍以上として延伸する
ことを特徴とする高強度ポリビニルアルコール系繊維の
製造法。【効果】非常にコンパクトな装置で、しかも低コストで
あるとともに，ポリマブレンドによる紡糸原液の曳糸性
向上により、従来の乾式紡糸法よりも高重合度のポリマ
を安定した製糸性下で取り扱うことが可能となり、強度
１２ｇ／ｄ以上といった高強度ＰＶＡ系繊維が容易に工
業的規模で得ることができる。そして、タイヤコード、
ベルト、ホースなどのゴム補強用、ロープ、ＦＲＰ、Ｆ
ＲＣなどに大きな効果を発揮することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高強度ポリビニルアルコ
ール（以下、ＰＶＡ）系繊維の製造法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＰＶＡ系繊維は従来より汎用ポリマ繊維
の中にあっては比較的高強度、高弾性率であることから
タイヤコード、ベルト、ホースなどのゴム補強材、ＦＲ
Ｃ、ＦＲＰなど産業資材用途や一部の特殊衣料用途に使
われてきた。

【０００３】ＰＶＡ系繊維は水を溶媒とした湿式紡糸お
よび乾式紡糸、有機溶媒を用いたゲル紡糸、乾湿式紡糸
によって製造されることは公知である。これらのうち湿
式紡糸を開示したものとしては、紡糸原液にホウ酸を含
み、アルカリ凝固浴中へ湿式紡糸する特公昭３４−２０
６１号公報、特公昭４８−７８８７号公報および特公昭
５３−１３６８号公報などがある。

【０００４】さらに近年、超高重合度ポリエチレンを使
ったゲル紡糸技術と超延伸技術とを組み合わせることに
より従来にない高強度、高弾性率ポリエチレン繊維を得
る方法が開示された。この技術をＰＶＡへ適応したもの
は特開昭５９−１３０３１４号公報によって開示されて
いる。また、ジメチルスルホキシドとメタノールやアセ
トンといった溶媒の組み合わせでの乾湿式紡糸により強
度１２ｇ／ｄ以上、初期弾性率２８０ｇ／ｄ以上といっ
た特性を持つＰＶＡ系高強度、高弾性率繊維が特開昭６
０−１２６３１２号公報によって公知である。

【０００５】一方、ポリマブレンドの公知例としては、
特開平１−２２１５１２号公報、特開平３−３３２１１
号公報などがある。このうち、特開平１−２２１５１２
号公報には、高重合度ポリマに重合度の異なるポリマを
ブレンドすることにより耐疲労性に有効と思われる微結
晶が延伸熱処理により減少するのを抑えたことが記載さ
れている。また、特開平３−３３２１１号公報には、重
合度の異なるポリマをブレンドした紡糸原液を乾湿式、
湿式紡糸方法により紡糸して耐熱水性を向上させたこと
が記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来技術の問題点を解決すること、すなわち、高強度の
ＰＶＡ系繊維を、より低コストで得んとするためのもの
であり、乾式紡糸法における高強度化技術を提供するこ
とを主たる課題とする。

【０００７】従来技術の装置上の問題点としては、湿式
紡糸および乾湿式紡糸といった製造法においては、繊維
を形成させる凝固浴、冷却浴・抽出浴や大量の溶媒回収
装置の設置が必須となり装置が非常に大きなものとなる
ことがあげられる。

【０００８】一方、製糸性についてもこれら湿式紡糸ま
たは乾湿式紡糸の本質的欠点である浴液中での浴液抵抗
のため紡糸速度の高速化が困難であり、このため目的と
する繊維の製造コストが非常に高いものとなってしまう
といった欠点があった。

【０００９】そしてこれら欠点を含有しない製造法であ
る乾式紡糸法を開示した高強度ＰＶＡ系繊維の製造法と
しては、特公昭３８−８７６号公報がある。これは延伸
時の延伸領域における延伸速度および延伸温度について
特定することにより高倍率延伸が可能となり高強度化を
達成するというものであるが、高々得られる繊維の強度
は単糸強度８ｇ／ｄに過ぎず十分とは言えない。また特
公昭３１−８３１４号公報においては口金下に温度およ
び湿度を特定した曳糸領域を設けることにより繊維の直
径を細化させ、そのあと十分に乾燥させることで高ドラ
フト（高速で引取り）でしかも接着のない繊維が得られ
ることが開示されている。しかしこの製造法において
は、口金吐出原液からの溶媒（水）の拡散・乾燥を制御
する曳糸部の温度、湿度の均一制御が非常に困難であり
繊維の長さ方向に乾燥ムラが生じてしまい、目的とする
高強度繊維を得ることが困難となってしまう。

【００１０】さらに、高強度繊維を得るためには、結晶
の完全性における欠陥部になりやすい分子鎖末端を少な
くし、かつ結晶間を連結するタイ分子鎖を多くすること
が重要であり、そのため一般的には高重合度ポリマが用
いられる。

【００１１】しかし、乾式紡糸法においては、湿式や乾
湿式法に比べ原液の曳糸性が製糸性および得られる繊維
の物性を大きく左右する。また、除去されるべき溶媒の
量を減らすために湿式や乾湿式法に比べて原液のポリマ
濃度を高くする必要があり、溶解度の低い高重合度ポリ
マを使った場合の高強度化を一層困難なものとしてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の製造法は次の構成を有する。すなわち、平
均重合度２５００以上５０００未満のポリビニルアルコ
ール系ポリマ（Ａ）と、該ポリマより平均重合度の低い
平均重合度１５００以上５０００未満の１種以上のポリ
ビニルアルコール系ポリマ（Ｂ）から、ポリマ濃度２０
％以上の紡糸原液を調製し、乾式紡糸により繊維を形成
し、全延伸倍率を１０倍以上として延伸することを特徴
とする高強度ポリビニルアルコール系繊維の製造法であ
る。

【００１３】本発明においてＰＶＡ系ポリマの平均重合
度とは、３０℃の水溶液で粘度法により求めた値をい
う。本発明においては、後述するように重合度の異なる
ＰＶＡポリマーを用いるものであるが、これらのいずれ
のポリマー成分についても、平均重合度が１５００以上
とするものである。

【００１４】一般にポリマの平均重合度が高いほど欠陥
部になりやすい分子鎖末端が少なく、かつ結晶間を連結
するタイ分子が多くなるため高強度繊維が得やすいの
で、ポリマの平均重合度が１５００未満のものでは、例
えば強度１２ｇ／ｄといった高強度繊維を得るのは困難
となる。一方、ポリマの平均重合度が５０００以上とす
ると溶媒に対する溶解度が低下するために、原液のポリ
マ濃度を高くすることが困難となり、また、ポリマのコ
ストアップの要因ともなる。また、一層の高強度化を図
る点から、ＰＶＡ系ポリマのケン化度は９９モル％以上
で、分岐度の低い直鎖状であるのが好ましい。

【００１５】ところで、ポリマの重合度が高くなると溶
媒への溶解性が低下するために、紡糸原液のポリマ濃度
を低くせざるを得なくなってしまうのと同時に、脱溶媒
速度を速めるために乾燥雰囲気温度を高くする必要があ
り、紡糸適正条件が限られたものとなってしまうため、
高重合度ポリマのみを溶解した原液系では、安定して高
強度繊維を得ることが困難となってしまう。

【００１６】そこで、この課題を解決するため、本発明
においてはポリマブレンドの手法を採用するものであ
る。前記したように、高強度繊維を得るためには高重合
度ポリマを用いるのが好ましいが、ポリマの平均重合度
を高くすると溶媒に対する溶解度が低下する。しかしな
がら、乾式紡糸法においては曳糸性が製糸性および得ら
れる繊維の物性を大きく左右するので、ポリマ濃度が低
くなると目的とする高強度繊維が得られない。したがっ
て、高重合度ポリマと、それよりも重合度の低い（溶解
度の高い）ポリマをブレンドすることによりポリマ濃度
を高めることが可能となり良好な曳糸性を得ることがで
きる。

【００１７】ここで、ブレンド溶解するそれぞれのポリ
マの重合度について説明すると、まず比較的高重合度成
分のポリマ（Ａ）を用いるものである。このポリマ
（Ａ）の平均重合度は２５００以上５０００未満とする
ものである。このポリマ（Ａ）の平均重合度が２５００
未満では繊維の高強度化、耐疲労性向上が望めない。一
方、平均重合度が５０００以上では、溶媒に対する溶解
度が低下するために、原液のポリマ濃度を高くすること
が困難となり、また、ポリマのコストアップの要因とな
る。

【００１８】また、比較的低重合度成分のポリマ（Ｂ）
を用いるものである。このポリマ（Ｂ）の平均重合度は
１５００以上５０００未満とするものである。１５００
未満では高強度繊維が得られにくくなる。一方、５００
０以上では、原液のポリマ濃度を高めることが不可能と
なり良好な曳糸性を得ることが困難となるとともに、ポ
リマのコストアップの要因となるポリマ（Ａ）とポリマ（Ｂ）の重量比は、十分な繊維の
高強度化、耐疲労性向上を得る一方一層良好な曳糸性を
得るする観点から、９５／５〜５／９５、さらには９０
／１０〜１０／９０とするのが好ましい。

【００１９】原液のポリマ濃度としては、曳糸性の点か
ら、２０重量％以上とするものである。２０重量％未満
では、紡糸時の曳糸性が低下するため製糸性不良とな
る。また、曳糸性ひいては製糸性を向上させる一方、原
液状態での分子鎖のからまりが増大することによる延伸
性低下を紡糸するために、４０重量％以下、さらには２
５重量％以上３５重量％以下とするのが好ましい。

【００２０】このように、高重合度ポリマとそれより低
い重合度のポリマをブレンド溶解することで、乾式紡糸
において優れた曳糸性を得るとともに、得られる繊維の
高強度化を達成できるのである。

【００２１】ポリマを溶解する溶媒としては水やジメチ
ルスルホオキシドやホウ酸、塩化亜鉛、塩化リチウム等
の無機塩を一種または複数含有する水溶液またはこれら
の混合液を用いることができるが、水系溶媒を用いる方
が有機溶媒系に比べ回収が容易であるため好ましい。

【００２２】紡糸原液は高重合度ポリマを十分にしかも
完全に溶解するために５〜２０℃位の温度で十分にポリ
マに溶媒を吸収させて膨潤させたあと、ポリマを完全に
溶解する温度１００〜１２０℃で溶解する。このとき撹
拌翼式の溶解槽や加圧ニーダなどポリマを完全に溶解す
るといった目的を達成するものであれば公知のいずれの
方式で行っても良い。

【００２３】本発明においては、こうして調整された原
液を好ましくは１００〜１３０℃に加温された口金よ
り、好ましくは溶媒の沸点以上１４０℃以下の雰囲気中
へ吐出する、乾式紡糸法を採用するものである。湿式紡
糸法や乾湿式紡糸法では非常に大がかりな装置を必要と
し、コストが高くなる問題を解決するのが困難である。
このようにしてポリマ溶媒を紡糸筒中の熱によって除去
して糸条を形成し、１５〜３０℃程度の温度の空気中、
好ましくは２〜８倍、さらに好ましくは２．５〜５倍の
一次延伸を施し乾燥糸を得る。この一次延伸は、場合に
よってはこのあとの乾熱二次延伸工程における熱に対す
る耐性を向上させるため８０〜１２０℃の雰囲気中で行
うことも好ましい。

【００２４】本発明においては、このようにして得られ
た乾燥糸を２００〜２５０℃の雰囲気温度中、乾熱二次
延伸を行うのが好ましい。この際、延伸雰囲気はポリマ
の酸化劣化を抑制するために窒素などの不活性ガスとす
るのは好ましく、また、より高倍率に延伸を施すために
乾熱二次延伸を延伸温度の異なる条件で２段以上の多段
延伸を施すのも有効な手段であり好ましい。

【００２５】本発明においてはいずれの延伸法を採用す
る場合においても、全延伸倍率を１０倍以上とするもの
である。全延伸倍率が１０倍未満では高強度繊維が得ら
れない。より高強度化を図る観点から、全延伸倍率を１
２〜２５倍、さらには１３〜２２倍とするのが好まし
い。一般に全延伸倍率を２５倍以上とするのは困難であ
る。

【００２６】

【実施例】以下、実施例によって本発明を具体的に説明
する。なお、本発明における繊維の引張強度、伸度は次
のようにして求めた値を言う。〈引張強度、伸度〉ＪＩＳＬ１０１７にて規定され
ている測定法に準じて行った。すなわち、繊維試料を２
０℃、６５％ＲＨに保たれた部屋で２４時間放置後、８
ターン／１０cmの撚りを掛けたものを“テンシロン”Ｄ
ＴＭ−４Ｌ型引張試験機（東洋ボールドウイン（株）
製）を使用して、試長２５cm、引張速度３０cm／分で測
定した。チャックにはコード用エアージョーを使用し
た。

【００２７】（実施例１）重合度２６００、ケン化度９
９．９ mol％のＰＶＡと重合度１８００，ケン化度９
９．９ mol％のＰＶＡをそれぞれ６２／３８の比でブレ
ンドし、ポリマ濃度が２６％になるように水を加えて室
温で攪拌・膨潤させたあと、約１０５℃の温度でポリマ
が完全に溶解するまで撹拌・溶解させた。この原液を孔
径０．１０mm、孔数４０の口金から雰囲気温度１３０℃
に保たれた紡糸筒中へ吐出した。このときの口金保温温
度は１１０℃、押し出し圧３kg／cm²であった。

【００２８】次に室温（１８℃）で２．３倍の延伸を行
って一旦巻き上げたあと、４０℃の雰囲気温度で３時間
の真空乾燥を行った。これを２３５℃の雰囲気中で５．
９倍の乾熱延伸を行い、得られた繊維の物性は、繊度１
１７デニール、強度１３．８ｇ／ｄ、伸度４．２％で非
常に高強度の繊維が得られた。

【００２９】（実施例２）実施例１と同様の紡糸・延伸
条件にて室温での延伸を２．６倍、乾熱延伸を５．８倍
にしたときの繊維の物性は、繊度１１９デニール、強度
１３．９ｇ／ｄ，伸度４．３％であった。

【００３０】（実施例３）重合度１８００，ケン化度９
９．９ mol％のＰＶＡと重合度４２００，ケン化度９
９．９％のＰＶＡをそれぞれ５９／４１の比で混合しＤ
ＭＳＯ／水＝４０／６０の比で混合した溶媒にポリマ濃
度が２２％になるように、実施例１と同じ方法で溶解温
度を１１５℃とし溶解した。

【００３１】この原液を孔径０．０８mm、孔数２４の口
金から雰囲気温度１４０℃に保たれた紡糸筒中へ吐出し
た。このときの口金保温温度は１２８℃、押し出し圧３
kg／cm²であった。次に室温（１８℃）で１．９倍の延
伸を行ったのち、さらにメタノール中にて１．５倍の延
伸を行い、一旦巻き上げたあと、４０℃の雰囲気温度で
３時間の真空乾燥を行った。これを２４０℃の雰囲気中
で５．１倍の乾熱延伸を行い、得られた繊維の物性は、
繊度６４デニール、強度１３．４ｇ／ｄ、伸度３．９％
であった。

【００３２】（実施例４）重合度４８００，ケン化度９
９．９ mol％のＰＶＡと重合度１８００，ケン化度９
９．９％のＰＶＡをそれぞれ３０／７０の比で混合しＤ
ＭＳＯ／水＝４０／６０の比で混合した溶媒にポリマ濃
度が２５％になるように、実施例１と同じ方法で溶解温
度を１２０℃とし溶解した。

【００３３】この原液を孔径０．０８mm、孔数２４の口
金から雰囲気温度１４０℃に保たれた紡糸筒中へ吐出し
た。このときの口金保温温度は１２８℃、押し出し圧３
kg／cm²であった。次に室温（１８℃）で２．５倍の延
伸を行ったのち、さらにメタノール中にて１．５倍の延
伸を行い、一旦巻き上げたあと、４０℃の雰囲気温度で
３時間の真空乾燥を行った。これを２４０℃の雰囲気中
で５．３倍の乾熱延伸を行い、得られた繊維の物性は、
繊度７０デニール、強度１８〜１８．５ｇ／ｄ、伸度
４．２％であった。

【００３４】（比較例）重合度４２００、ケン化度９
９．９ mol％のＰＶＡを溶解限界濃度であるポリマ濃度
１７％となるように水に溶解した。

【００３５】この原液を孔径０．１０mm、孔数４０の口
金から雰囲気温度１４５℃以下では未乾燥の部分が見ら
れたため１４５℃に保たれた紡糸筒中へ吐出した。この
ときの口金保温温度は１１７℃、押し出し圧３kg／cm²
であった。次に室温（１８℃）では２．５倍の延伸しか
できず、一旦巻き上げたあと、４０℃の雰囲気温度で３
時間の真空乾燥を行った。これを２４０℃の雰囲気中で
４．６倍の乾熱延伸を行い、得られた繊維の物性は、繊
度１４２デニール、強度８．９ｇ／ｄ、伸度３．４％で
あった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の高強度ＰＶＡ系繊維の製造法に
よれば、湿式紡糸、ゲル紡糸、乾湿式紡糸のような非常
に大がかりな装置を必要とせず、非常にコンパクトな装
置で、しかも低コストであるとともに、紡糸原液の曳糸
性向上により、従来の乾式紡糸法よりも高重合度のポリ
マを安定した製糸性下で取り扱うことが可能となり、強
度１２ｇ／ｄ以上といった高強度ＰＶＡ系繊維が容易に
工業的規模で得ることができる。

【００３７】そして、タイヤコード、ベルト、ホースな
どのゴム補強用、ロープ、ＦＲＰ、ＦＲＣ用途など産業
資材用途の用途において重要である強度、耐疲労性面で
非常に大きな効果を発揮することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均重合度２５００以上５０００未満のポ
リビニルアルコール系ポリマ（Ａ）と、該ポリマより平
均重合度の低い平均重合度１５００以上５０００未満の
１種以上のポリビニルアルコール系ポリマ（Ｂ）から、
ポリマ濃度２０％以上の紡糸原液を調製し、乾式紡糸に
より繊維を形成し、全延伸倍率を１０倍以上として延伸
することを特徴とする高強度ポリビニルアルコール系繊
維の製造法。
【請求項２】ポリマ濃度を２５％以上の紡糸原液を調製
することを特徴とする請求項１記載の高強度ポリビニル
アルコール系繊維の製造法。