JPH0657524A - アクリル系繊維の製造法 - Google Patents

アクリル系繊維の製造法

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JPH0657524A
JPH0657524A JP20655992A JP20655992A JPH0657524A JP H0657524 A JPH0657524 A JP H0657524A JP 20655992 A JP20655992 A JP 20655992A JP 20655992 A JP20655992 A JP 20655992A JP H0657524 A JPH0657524 A JP H0657524A
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JP
Japan
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fiber
draw ratio
spinning
acrylic fiber
strength
Prior art date
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JP20655992A
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English (en)
Inventor
Kenji Kikuchi
謙児 菊池
Yutaka Nishikawa
裕 西河
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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  • Artificial Filaments (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【構成】極限粘度が1.8〜3.5のポリアクリロニト
リル系重合体溶液を紡糸原液とするアクリル系繊維の製
造法において、紡糸原液を吐出して凝固繊維糸条を形成
し、凝固繊維糸条を湿熱下1.2〜5.0倍で一次延伸
し、蒸熱下1.2〜3.0倍で二次延伸した後、乾燥
し、乾熱下1.2倍以上の後延伸を行なって、全延伸倍
率10〜15倍とすることを特徴とするアクリル系繊維
の製造法。 【効果】本発明の方法により、高強力、高弾性率アクリ
ル系繊維を工業的に安定して得ることができる。本発明
の方法により得られたアクリル系繊維は、高強度、高弾
性であるため特にセメント補強用繊維などの工業用繊維
素材として好適に用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクリル系繊維の製造
法、特に高重合度のポリアクリロニトリル(以下、PA
N)系重合体からなるアクリル系繊維の製造法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】従来アクリル系繊維は、その優れた染色
性、耐候性および高収縮性などによって衣料用をはじめ
カーペット、カーテンなどの建装用繊維素材として大量
に生産、販売されている。しかしながら、この様に優れ
た繊維物性を有するアクリル系繊維もポリエステル系繊
維やポリアミド系繊維に比べると機械的強度が低いため
に、その用途が限られ、たとえば、タイヤコード、漁
網、工業用繊維素材などの分野には使用されてきていな
いのが現状である。
【0003】これまでに提案されてきた上記アクリル系
繊維の欠点である機械的性質を改良する方法としては、
次のようなものがある。たとえば、特開昭51−751
19号公報には、アクリロニトリル(以下、AN)を主
成分とし、ビニル系モノマーを共重合成分として使用
し、これらを無機塩濃厚水溶液中に溶解し、触媒の存在
下に紫外線を照射して重合せしめ、得られた重合体溶液
を紡糸ドラフトが3〜4の条件下に紡糸することによっ
て、方向性組織を有する表皮部分を有する繊維を製造す
る方法が記載されている。特開昭57−51810号公
報には、相対粘度が2.5〜6.0のPAN系重合体を
乾式または湿式紡糸し、湿式延伸した後、緊張下に加熱
ロール上で乾燥し、次いで140〜200℃の乾熱下に
少なくとも1:1.5の接触延伸を行って有効延伸倍率
が1:9以上の繊維を形成させ、その後170〜280
℃の乾熱処理を行うことによって、弾性率1300CN
/tex(約148g/d)強度50CN/tex(約
5.7g/d)、最大15%引き裂き伸び率を有する繊
維とする方法が記載されている。また、特開昭61−1
19710号公報には、凝固糸条を水洗もしくは水洗と
同時に湿熱下で2〜10倍に一次延伸した後乾燥し、次
いで蒸熱下で有効延伸倍率が12倍になるようにその一
次延伸糸条を二次延伸し有効延伸倍率が13倍以上の繊
維糸条とするアクリル系繊維の製造法が記載されてい
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
51−75119号公報に開示されている方法は、無機
塩水溶液中でモノマーを紫外線照射して重合するという
特殊な重合法を採用するために、耐腐食性の強い重合設
備を必要とし、かつ重合中に発生する重合熱を除去する
ための特殊な手段を必要とするなど、明らかに設備面お
よび製造条件の上で工業的に実施し得る方法とはいえな
い。
【0005】また、特開昭57−51810号公報に開
示されている方法は、この発明が開示している製造プロ
セスおよびその条件をそのまま採用しても、得られる繊
維の物性および性能は、低い水準の繊維に止まり、ポリ
エステル繊維レベルの工業用または産業用繊維としての
物性、性能をアクリル系繊維において達成し得るもので
はない。
【0006】また、特開昭61−119710号公報で
は、延伸の初めの段階で急激な変形を行うため、配向が
進み過ぎて後の延伸における延伸張力が高くなり、製糸
性が悪くなって、工業的に安定して生産するのは困難で
ある。
【0007】PAN系ポリマーはその重合度が増大する
につれて、紡糸性および延伸性が本質的に低下する傾向
にあるが、この重合度がある水準を越えると、これらの
紡糸性あるいは延伸性の低下傾向が一層顕著になり、安
定に紡糸または延伸を実施することが著しく困難にな
る。このような紡糸性または延伸性の低下を回避するた
めに、たとえば、紡糸原液のポリマー濃度を小さくし、
紡糸原液の粘度を適性化すると、紡糸性はある程度向上
するが、その反面、延伸性が低下し本発明の目的とする
高重合度のPAN系ポリマーから、高強力高弾性率アク
リル系繊維を工業的に安定に製造するという目的を達す
ることができない。したがって、従来公知のアクリル系
繊維の製造法によって得られる繊維は、機械的性質の改
良は認められるとしても、その程度は低い水準に止まる
ものであった。
【0008】本発明の課題は上記した従来技術の問題点
を解決し、高重合度のPAN系ポリマーから、高強力高
弾性率アクリル系繊維を工業的に安定に製造する方法を
提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記した課題を達成する
ために本発明のアクリル系繊維の製造法は次の構成を有
する。すなわち、極限粘度が1.8〜3.5のアクリロ
ニトリル系重合体溶液を紡糸原液とするアクリル系繊維
の製造法において、紡糸原液を吐出して凝固繊維糸条を
形成し、凝固繊維糸条を湿熱下1.2〜5倍で一次延伸
し、蒸熱下1.2〜3倍で二次延伸した後、乾燥し、乾
熱下1.2倍以上の後延伸を行なって、全延伸倍率10
〜15倍とすることを特徴とするアクリル系繊維の製造
法である。
【0010】本発明において用いるアクリロニトリル系
重合体は、その重合度を示す指標となる極限粘度を1.
8〜3.5以上、好ましくは2.0〜3.3とするもの
である。極限粘度が1.8未満になると工業用繊維素材
として使用できる程度に繊維の機械的強度を高くするの
が困難である。一方、極限粘度が3.5を越えると紡糸
原液の粘度が高くなりすぎて紡糸が困難になり、またポ
リマー濃度を小さくすると延伸性が低下する。
【0011】本発明において、極限粘度とは、次の測定
法によって測定した値をいう。すなわち、75mgの乾
燥したポリマー試料を25mlのフラスコに入れ、この
フラスコに0.1Nのチオシアン酸ソーダを含有するジ
メチルホルムアミドを添加して溶解する。得られた溶液
を、オストワルド粘度計を用いて20℃で比粘度ηr
測定し、その値から、{(1+1.32×ηr 1/2
1}/0.198により算出した値を極限粘度とする。
【0012】本発明における紡糸方法としては、湿式、
乾・湿式など通常のアクリル系繊維の紡糸方法が採用で
きる。高強度のアクリル系繊維を容易に得る観点から
は、乾・湿式紡糸法、すなわち、紡糸原液を一旦、空
気、窒素、ヘリウム、アルゴンなどの気体雰囲気中に吐
出した後、その紡糸原液に対して凝固性を有する液体凝
固浴、たとえば、PAN系ポリマー溶媒の水溶液中に導
入して凝固を完了させる紡糸法が好ましく適用される。
【0013】PAN系ポリマーの溶剤としては、ジメチ
ルスルホキシド(以下、DMSO)、ジメチルホルムア
ミド(DMF)、ジメチルアセトアミド(DMAC)な
どの有機溶媒、塩化亜鉛、ロダンソーダ、硝酸などの無
機濃厚水溶液またはこれらの混合溶媒などを挙げること
ができる。なかでも、高重合度PAN系ポリマーに対す
る溶解力の大きいDMSOが好ましく用いられる。
【0014】極限粘度が1.8〜3.5という比較的高
重合度のPAN系ポリマーを、凝固繊維糸条のたるみを
防ぎ安定に紡糸し、一方、凝固張力が高くなり紡糸での
糸切れが発生したり、延伸性が低下することを紡糸する
観点から、紡糸ドラフトを0.1〜2.0、さらには
0.2〜1.5の範囲内に設定するのは好ましい。
【0015】また、本発明の方法において、乾・湿式紡
糸法を用いる場合には、紡糸口金面と凝固浴液面間の距
離は、凝固浴液面と口金面間の距離を確実に確保して紡
糸性を安定化させる一方、吐出糸条のゆれが大きくなっ
て融着や糸切れが発生し易くなるのを紡糸する観点か
ら、2〜20mm、さらには3〜10mmの範囲内にす
るのが好ましい。
【0016】次に、本発明の方法においては、上記凝固
繊維糸条を、湿熱下で延伸倍率を1.2〜5倍、好まし
くは2.5〜4.5倍に一次延伸するものである。この
湿熱延伸における延伸倍率を1.2倍未満とするなら
ば、全延伸倍率を高くとることができなくなり、得られ
る繊維を高強度化することが困難になる。一方、5倍を
越えるならば、延伸初期の配向が進みすぎ、後の延伸工
程で変形が円滑に起こらず製糸性が悪くなる。
【0017】一次延伸後、通常、油剤を付与した後、蒸
熱下1.2〜3.0倍、好ましくは1.5〜2.5倍で
二次延伸するものである。従来のアクリル系繊維の製糸
法においては、湿熱での延伸後、蒸熱下で定長あるいは
リラックス熱処理を施すことはあったが、高強度化を指
向して積極的に延伸することはなかった。本発明におい
ては、蒸熱下で積極的に延伸することにより、変形が円
滑に起こり、延伸張力が低下することを見出したもので
ある。また、理由は明らかではないが、蒸熱下で延伸を
施すことにより、後の乾熱延伸でも変形を円滑に行なう
ことが可能となる。したがって、蒸熱延伸とその後の乾
熱延伸での製糸性が良好で、高倍率延伸が可能となり高
強度の延伸糸が得られるのである。
【0018】ここでいう蒸熱下とは、100〜140℃
の常圧または加圧スチーム中を意味する。この時の延伸
倍率が1.2倍未満であると、高強度のアクリル系繊維
が得られないか、高強度化しようとして乾熱延伸工程以
降の延伸倍率を高くするとケバが発生し製糸性が悪化す
る。一方、3.0倍を越えると二次延伸でのケバの発生
が生じ好ましくない。
【0019】二次延伸の後、乾燥された乾燥糸条は、さ
らに乾熱下で1.2倍以上、好ましくは2.0〜2.8
倍の延伸を施すものである。乾熱下の延伸倍率が1.2
倍に満たない場合には、高強度のアクリル系繊維が得ら
れないという問題がある。2.0〜2.8倍とすると高
強度のアクリル系繊維を安定して得ることができるとい
う利点がある。
【0020】本発明においては、さらに全延伸倍率を1
0〜15倍、好ましくは12〜14倍とするものであ
る。全延伸倍率が10倍未満になると高強度のアクリル
系繊維が得られない。また、15倍を越えると製糸性が
不良となり安定して生産することが困難となる。ここ
で、全延伸倍率とは、吐出量と最終的に得られる繊維の
繊度とから常法により計算される倍率をいう。
【0021】本発明による方法では、延伸の初期におい
て、湿熱下での延伸倍率を低く抑えることにより、後の
延伸工程で糸の変形が円滑になり、延伸張力が低くなり
安定に延伸することができる。そのため、高強力、高弾
性率アクリル系繊維を工業的に安定に製造するのに適し
た生産条件である。
【0022】以下、本発明およびその優れた効果を実施
例によりさらに具体的に説明する。
【0023】
【実施例】
(実施例1〜3,比較例1〜3)AN100%をDMS
O溶媒中で溶液重合し極限粘度が2.0のPANホモポ
リマー溶液を作製した。得られたポリマー溶液を紡糸原
液として、乾・湿式紡糸した。
【0024】ここで、乾・湿式紡糸における紡糸口金面
と凝固浴との間、すなわち空間部の距離を5mmに設定
し、凝固浴からの凝固繊維糸条の引取り速度を5m/分
に設定し、さらに熱水中で2〜4.8倍に延伸した一次
延伸繊維糸条をスチーム温度100℃で1.2〜2.4
倍の二次延伸を施し、油剤を付与した後、120℃で乾
燥、緻密化した。得られた二次延伸繊維糸条を170℃
の乾熱下で2.7倍に延伸し、全延伸倍率が13.0倍
の延伸繊維糸条を得た。
【0025】比較例1については、一次延伸倍率が実施
例1〜3に比べ高いため、一次延伸工程で糸切れが発生
した。また、比較例3については、全延伸倍率が15倍
以上と高倍率延伸のため延伸繊維糸条を得ることはでき
なかった。得られた繊維糸条の物性測定結果を表1に示
す。
【0026】
【表1】 (実施例4〜6,比較例4〜6)AN100%をDMS
O溶媒中で溶液重合し極限粘度が3.1のPANホモポ
リマー溶液を作製した。得られたポリマー溶液を紡糸原
液として乾・湿式紡糸した。ここで、乾・湿式紡糸にお
ける紡糸口金面と凝固浴との間、すなわち空間部の距離
を5mmに設定し、凝固浴からの凝固繊維糸条の引取り
速度を10m/分に接定し、さらに熱水中で3〜4.8
倍に延伸した一次延伸繊維糸条をさらにスチーム温度1
00℃で1.1〜1.6倍二次延伸し、油剤を付与した
後、120℃で乾燥、緻密化した。得られた二次延伸繊
維糸条を190℃の乾熱下で2.5倍に延伸し、全延伸
倍率が12.0倍の延伸繊維糸条を得た。
【0027】比較例2については、一次延伸倍率が実施
例4〜6に比べ高いため、一次延伸工程で糸切れが発生
した。また、比較例6については、全延伸倍率が15倍
以上と高倍率延伸のため延伸繊維糸条を得ることはでき
なかった。得られた繊維糸条の物性測定結果を表2に示
す。
【0028】
【表2】
【0029】
【発明の効果】本発明の方法により、高強力、高弾性率
アクリル系繊維を工業的に安定して得ることができる。
【0030】本発明の方法により得られたアクリル系繊
維は、高強度、高弾性であるため特にセメント補強用繊
維などの工業用繊維素材として好適に用いられる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】極限粘度が1.8〜3.5のポリアクリロ
    ニトリル系重合体溶液を紡糸原液とするアクリル系繊維
    の製造法において、紡糸原液を吐出して凝固繊維糸条を
    形成し、凝固繊維糸条を湿熱下1.2〜5.0倍で一次
    延伸し、蒸熱下1.2〜3.0倍で二次延伸した後、乾
    燥し、乾熱下1.2倍以上の後延伸を行なって、全延伸
    倍率10〜15倍とすることを特徴とするアクリル系繊
    維の製造法。
  2. 【請求項2】紡糸原液を一旦空気または不活性雰囲気中
    に吐出し、しかる後に凝固浴中に導入して凝固繊維糸条
    を形成することを特徴とする請求項1に記載のアクリル
    系繊維の製造法。
JP20655992A 1992-08-03 1992-08-03 アクリル系繊維の製造法 Pending JPH0657524A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100363543C (zh) * 2003-03-06 2008-01-23 深圳市海川实业股份有限公司 一种聚丙烯腈纤维的生产方法
JP2008214795A (ja) * 2007-03-02 2008-09-18 Toray Ind Inc 炭素繊維前駆体繊維束およびその製造方法
CN109023577A (zh) * 2017-06-08 2018-12-18 中国石油化工股份有限公司 建筑增强聚丙烯腈短切纤维的制备方法

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