JPS5994611A - ポリアクリロニトリルフィラメント糸の製造方法 - 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】

本発明口、均一な断面形状を楢するポリアクリ１ニトリ
ルフイラメント糸妊関ずろもので゛ある。 ポリアクリロニトリルフィラメント糸はアクリロニトリ
ル車合体または共重合体をジメチルポルムアミド等に溶
解したものを乾式紡糸することによって効率よく得ろこ
とができる。 しかしながらアクリロニトリルの含有率σ〕高℃・共重
合体あるい（１、アクリロニトリル１００％の沖合体（
１、浴剤に対する溶解性か比較的悪く、このため紡糸条
件も通常の共重合体の場合υこ比１１・シして限定され
たものにならざるを得ない。この限定された条件下で紡
糸を実施した際も繊維の断面は通常かブエり不均一なも
のになる。 一般的な例として極限粘度（ジメチルホルムアミドを溶
媒として２５℃で測定）２３のポリアクリロニトリルを
ジメチルホルムアミドして頒度２５重量％の紡糸原液を
調整し直径０．ＩＦｉ咽の孔１０２個を准する紡糸ノズ
ルを用（・て引取速度３００　Ｉｌ＋　／分で乾式紡糸
してフィラメント糸を得る場合、その糸条の断面形状は
扁ｉｔ乙なものやトリローバル型、Ｙ字型、Ｕ字型、あ
るいはそ」しらの中間のものなどの混在した極めて不均
一なものになると共にしはしば繊度もかなり不均一なも
のとなる。 このような不均一性は乾式紡糸の紡糸筒出に１での糸条
の断面において既に認められるものであって、この不均
一性はその後に引続（・て実施されろ延伸、洗浄、乾燥
、緩和等の後処理工程を経てもいぜんとして残り最終製
品にまで持込まれるものである。したがって断面形状お
よび繊度が均一なフィラメント糸を得るためには紡糸条
件を改善することが必要である。このようにポリアクリ
ロニトリルフィラメントの断面形状や繊度の不均一性は
毛羽の発生の原因となり、製品価値を低下させることと
なるし、またフィラメント糸が炭素繊組の原別に供され
る場合は焼成過程での糸切れ等の不都合を生ずるぽかり
てなく不均一性を惹起し好ましくない結果を掬えること
＼なる。 本発明者等はか＼る不都合のないポリアクリロニトリル
重合体の乾式紡糸によって得ることを目的とし広範囲の
検削を行った結果本発明に至った。 本発明の要旨とするところは（１）個別繊維の横断面が
扁平型であって扁平型の長す１１１対短軸の比が５　１
〜３二１の範囲にあり，かつ繊度変動率（　Ｊ　Ｉｓ−
Ｌ　１０７４振動法試長２５ｃｍにて測定）が１５％以
下であることを特徴とする乾式紡糸されたポリアクリロ
ニトリルフィラメント糸および（２）アクリロニトリル
を少くとも９７１１量％含有ずろ重合体を乾式紡糸して
フィラメント糸を得る方法において紡糸原液の重合体濃
度を２６重量％以上としかつ紡糸筒出口での繊維の溶剤
含有肝が：３０重四％以下となるように紡糸筒内で溶ハ
１１を蒸発さぜた后に延伸、洗浄することにより（１）
に示した如き特性を有するポリアクリロニトリルフィラ
メントを乾式紡糸法によって作ることにある。 ポリアクリロニトリルあるいはアクリロニトリルを少く
とも９７重楕％以上含有するフィラメント糸を通常の方
法により乾式紡糸して得らＡしるフィラメントは、その
断面は通常扁平型、トリローバル型、Ｙ字型、Ｕ字型ま
たはそれらの中間の形状のもの等が混在したものに゛な
り、前述した如き不都合を生ずるが、本発明のアクリロ
ニトリルフィラメントは、その断面形状か均一な扁−＋
１２型であり、さらに詳しく説明すれば長袖（長さ方向
の中心線σ）長さ）と短軸（扁平状の巾方向の中上・線
の長さ）の比が５．１〜３゛１の扁平型である。第１図
にポリアクリロニトリルフィラメント糸の種々の断面形
状を示したが本発明のフィラメント糸は第１図中の（ａ
）。 （１〕）に示すような扁平状であり従来開発されてきた
第１図中０）　（ｃ）〜（ｆ）＋７）ような形状σ）も
のは含ま）１て℃・ない。また本発明のフィラメント糸
は従来のフィラメント糸と比較して繊度斑も少く、繊度
変動率（。Ｊ　Ｉｓ−］、　−　１０７４振動法試長２
．　５　ｃｍ、以下単に繊度変動率という）は従来のフ
ィラメント糸が２（）％程度であるのに対し本発明のフ
ィラメント糸はすべて１５％以−Ｆで・ある。 本発明Ｏ）’％Ｊ象となるポリアクリロニトリルフィラ
メント 少くともアクリロニトリルを９７重量％以上含有する共
重合体より製造される。共重合体成分としてはアクリル
酸メチルメタアクリル酸メチル、酢酸ビニル、メタアク
リル酸等が挙げられるがこれらの種類や含有量は工程通
過性や製品々質の面から決定される。一般的には共重合
体成分が多くなると目標とする製品々質が低下する傾向
にある。例えは炭素繊維用の累月としては共重合成分が
多くなると焼成工程で融着を生じたり、最終製品での強
度が低下したりする。またアクリロニトリルフィラメン
ト糸をノくノブフィルターやカンバス用の素祠として使
用する場合は共重合成分が多いと熱処理、特に湿熱処理
下での形態安定性を損うし熱処理後の強度低下が著しし
・等の不都合を生じる。 本発明の繊維はポリアクリロニトリルσノ含有昂が９７
重組入以」二の重合体から成るフィラメント糸であって
その紡糸条件が極めて限定さＪしる場合である。 」二記アクリロニトリル重合体をジメチル月二ルムアミ
ドあるいはジメチルアセトアミド等０）有機ｍ剤に浴解
して紡糸原液を調整する場合に＆工その濃度を２６重量
％以上とする必要がある。原液濃度は紡糸工程での糸条
の凝固過程に密接な関係があり、原液濃度が２６重量％
未満σ）場合（↓紡糸条件、すなわち、吐出原液温度、
紡糸筒１）ｊのガス温度、紡速等を変更しても既述した
ような均一な断面を有するフィラメント糸をイ号ること
は困難である。これは原液濃度が高いことによって吐出
原液の粘度が適正に保たれること、また吐出糸の初期乾
燥が迅速に起りスキン層の形成が安定かつ均一に進むた
めと思われる。 また初期乾燥が迅速におこることによって紡糸筒内での
延伸張力が適正に保たれ繊度斑も少くなるものと思われ
る。 原液濃度は上記の観点からは高い方が好ましいが通常既
述したような共重合成分の少（・重合体あるいはポリア
クリロニトリルの場合は溶剤に対ずろ溶解性か太きくな
℃・ため濃度が高くなると原液のゲル化が生じ原液を保
持することが困難となる。 ゲル化の生じる領域は濃度以外にも溶剤の種類、保持温
度、重合体の重合度等によっても変るので原液濃度の上
限は本発明では特に限定しないが通常の場合３０Ｍ量％
以下の濃度が採用されろ。 紡糸は通常の乾式紡糸法が社用される。通常５０〜１０
０ケの孔を有するノズルから吐出された糸条は紡糸筒内
の加熱されたガスにより乾燥され筒底１“τ１１で捲取
らｈる。紡速は通常１．５０〜５００７？１／分の範囲
である。筒底で捲取られた糸条（以下ザブトつど称す）
は溶剤を含んでいるがその冶剤含有昂は；３（）組成％
（対重合体。以下も同様）以下とずろ必要がある。これ
は原液濃度を２６重量％以上とすることＮ共に本発明の
重要な構成要素である。すなわち原液濃度を２（ｉ重１
％以」−としてもザグトつの溶剤含有量が３０重組刃以
下で゛なけ、ｈば本発明の均一な断面形状のフィラメン
ト糸を得ることはできない。 逆にザブトつの溶剤含有量が３０重組入以下であっても
原液濃度が２６重量％以上でなければ均一な断面形状は
得られない。原液濃度とサブトウの溶剤含有量が同時に
規定された範囲内にあることが必要である。 ザブトつの溶剤含有量は原液濃度、吐出原液温度、紡糸
速度、紡糸筒内のガス温度、ガス流量、個別フィラメン
ト繊度、全繊度等によって変動１ろのでこＪｔらの条件
を適切に選択して調整する必要がある。 ザブトウの溶剤含有量の下限についてｊ・ま特に限定す
るものてはないが紡糸筒内での乾燥が強ずぎて溶剤含有
量が低くなり過ぎると筒内で糸切れを生じたり筒底のガ
イＦ等で毛羽を発生したりする。通常の場合溶剤含有届
を１０重邦％以上に保つことが好しい。また上記の限定
された条件下で紡糸を行いさらに後述する後処理工程を
経て製品を得ようとずろ場合製品の単繊維繊度並びに全
繊度は制約されたものになる。 本発明者らはこれらに関して広範囲のテストを行−りだ
結果、単繊維繊度は１〜５テニ一ル全繊度は５００テニ
ール以下で本発明の目的とずろアクリロニトリルフィラ
メントを最も効率よく達成しうろことを見出した。単繊
維繊度が１テニ一ル未満の場合は後処理工程特に延伸工
程で糸リノれが生じ良好な製品が得られにく（、逆に単
繊維繊度が５デニ一ル以上になると紡糸筒内での糸条の
乾燥が遅ぐ、なりサブトウの溶剤含有量を既述した範囲
に規制することが困難に〕、＋二イ）。 また全繊度が５００デニールを越える場合も紡糸筒内で
の糸条の乾燥が不充分になり易い。特にフィラメント数
が多い場合はザブトウの溶剤含有４Ｂを一定範囲に保つ
ことが難しく、紡糸筒内で糸条か互に接着して好結果を
得られなくなる。 フィラメント数が少（・場合はそれに応じて紡糸は容易
になるがあまり少いと工業的な意味が低下する。このよ
うな理由から牟繊維繊度は１・〜５デニール全繊１鼓は
５００デニール以下好ましく１１−１００〜／ｌ　００
テニールであることが９了しい。 本発明の条件下で紡糸して得られたザブトつは後処理工
程に供される、後処理工程では洗浄延伸乾燥緩和等の処
理を経て製品として捲取ら」′シるがこれらの条件はり
・づれも本発明を制限するものではなし・。何故なら本
発明の要旨は紡糸条件を一定の条件下に限定することに
よって均一な断面を持ったザブトウを得ることにあるの
でｋ〕って換言すれば均一な断面は紡糸段階において形
成され、後処理は常用される条件で差支えないと召うこ
とである。参考迄に本発明者等が常用した後処理条件を
以下に挙げておく。 紡糸工程で得られたサブトウは４０〜６０℃の温水浴で
洗浄して溶剤を除いたのち沸水中で４〜６倍に１次延伸
しさらに加熱ローラで乾燥し７たのち乾熱下１４０〜２
００℃で２倍以下に２次延伸する。全延伸倍率は資材用
素材として必要な強力を得るために通常５〜］０倍に設
定される。２次延伸後２００〜２５０℃で加熱空気中で
数％の緩第１１処理を行い適当な油剤調合物を塗布した
後製品として捲取ら」する。 紡糸条件を本発明の範囲に設定して得られた均一な断面
を有するザブトつは上記のようフ、

【一連の後処理工程
を経て製品にした場合にも均一な断面を保持している。 その断面は記述したように扁平型であり繊度変動率も小
さし・０本発明の均一な断面を有するフィラメント糸は
資材用累月として極めて有用なものでありそれは本発明
の方法により得ることがてきる。 以下実施例を挙げて本発明を説明する。 実施例■ 極限粘度２１のポリアクリロニトリルをジメヂルホルム
アミドに溶解して濃度２７重量％の紡糸原液を調整し直
径０．１”、）　ｍｍの孔１０２個をイ１する紡糸ノズ
ルを用いて引取速度３００　ｍ　７分で乾式紡糸した。 紡糸筒内には加熱空気を０．６　ｍ　／　ｓｅｃで循環
して筒内温度を上部で２５０ＩＣ’Ｔ部で１８０℃に保
持した。これにより全繊度１２７０テニール、ジメチル
ホルムアミド含有量２５重昂％のザブトウを得た。この
ザブトウを長さ２ｍの沸水の入った延伸槽（ジャケット
にスチームを通じて加温）に：３（＋　１７１７分の速
度で供給して第１段延伸（５倍）を行い次見・で熱ロー
ラで乾燥後両端にローラーを持った長さ約１ｍの加熱ボ
ックス（人［、］ローラーはスチームでボックス内は加
熱空気で１８０℃に調節）で第２段延伸（１５倍）を行
った。さらに２４０℃に加熱した金属プレートに糸を接
触させながら８％の緩和を行い少量σ）油剤を塗布した
後パーン状に捲取り全繊度１９５デニール、個別フィラ
メント繊度１．９テニールθ）フィラメント糸を得た。 このフィラメント糸の横断面を顕微鏡写真にとり観察し
たところすべての横断面は第１図（ａ）又は（１］）に
示ず如き扁平型であって扁平型の長袖対短軸の比は５１
〜３．１の範囲にあった。 また繊度変動率は１［％てあった。 なお、サブトウの横断面を顕微鏡で観察した場合すべて
の横断面は同様の扁平型てあって、扁平型の長軸対短軸
の比は５１〜３．１の範囲にあった。 比較例１ 紡糸原液の濃度を２５重量％とする以外はずべて実施例
１と同様の方法で全繊度１９９テニール、個別フィラメ
ント繊度２０デニールのフィラメント糸を得た。このフ
ィラメント糸の横断面を顕微鏡写真にとり観察１−たと
ころ形状は第１図（ａ）〜（ｆ）に示す扁平型、トリロ
ーバル型、Ｕ字型、７字型等の混在した極めて不規則な
ものであった。また繊度変動率は２３％であった。なお
サブ１−ウのジメチルホルムアミド含有量は３５重量％
であり、溶剤残存量３０重量以下とずろことは極めてＭ
ｌｌシ＜、その断面形状は製品同様極めて不規則てあっ
た。 比較例２ 紡糸筒内の温度を上部で１８０℃］・部で］３０℃とす
る以外はずべて実施例１ど同様の方法で全ｔＪｋ　度Ｊ
　９８デニール、個別フィラメント繊度２゜デニールの
フィラメント糸を得た。このザブトウのジメチルホルム
アミド含有量（１，３８重錆％で；’：ｒ）りその断面
形状は極めて不規則であった。、製品の繊瓜変動率（土
：う７％であり、−リブトつの残イ′ｆ浴削ｊｉｊを、
３０％以トとすることＧ′１１．矢１１シ＜、ぞの断面
形状はザブトつ同様不規則であった１、また全工程を通
じて糸切れや毛羽か多発した。 実施例２ 極限粘度２Ｊのポリアクリロニトリルをジノチルポルム
アミドに淫量解して濃度２７重量５％の紡糸原液を調整
し、直径０．１．５　ａｒｍの孔］−８０個をイ１する
紡糸ノズルを用いて引取速度１．９０７７１７分て゛乾
式紡糸した。紡糸筒内には加熱空気を０．６＋＋＋／：
ｓｅｃで循環して筒内温度を上部で２３０℃下部で１５
０℃に保持した。これにまり全繊度２３１０テニール、
ジメチルホルムアミド含有量２８重量％のザブトウを得
た。ザブトつの横断面を顕微鏡て観察したところ形状口
、すべて扁平型であり、繊度も均一であった。このザブ
トつを用いて実施例１と同様の後処理を実施し全繊度３
４２テニ＝ル、個別フィラノント繊度１９テニールθ〕
フィラノント糸を得た。このフィラメント糸の横断山口
ｚ、　−１−べて養軸対短Φｌｂの比が５１〜：う　１
σ）扁３１７型てｋ〕りかつ繊度変動率は１；３九であ
った。 実施例；３ 極限粘度１９のポリアクリロニ）・リルをジメチルポル
ムアミドに溶解して譲度２８重量九の紡糸原液を調整し
直径０．１５ｍｍσ）孔１０２個を有する紡糸ノズルを
用（・て引取速度２００　ｍ　７分で乾式紡糸した。紡
糸筒内（Ｉ′ｃは加熱空気を０．６　＋＋Ｉ　／ｓｅｅ
で循環して筒内ＶｉＷｔ度を上＞ｑ（Ｓで２８０℃斗部
て］８０℃に保持した。これにより全繊度２５３ｏテニ
ール、ジメチルホルムアミド含有量２７重量、９６のザ
ブトつを得た。ザブ）・つの横断１ｍを顕微鏡てｗ′！
ｆｌ察し７たところ形状はずべて扁斗型であり繊度も３
句−でキ）った。このサブトつを用（、・て実施（＋１
１１と巨１様の後処理を実施し全繊度４０３デニール、
イ固＋Ａ１１フィラメント繊度４０デニ−ノトθ）フィ
ン；Ｉ　ンｌ−糸をイ））た。このフィラメント糸θ）
（黄断ｉ７ｎ　＆′ｉ＃−ヘて長＋ＩＱｌ対ケ（〕軸の
比が５．１〜：３：１θ）扁Ｓｌ’バリーＣありかつ繊
度変動率は１５％で・ル、つた。 比較例；３ 実施例：３と同様のノズルを用（・そσ）　（［２１１
一実施例３にｉＱ３じた条件て個別フィラメント繊度６
０デニールのフィラメント糸をイ丹ることを試みたがザ
ブトつの横断面か極めて不す乱貝１１な耳ぞｖ之にブ工
り、紡糸性も不安定であった〜＆）　４＊　Ｒ：ｌをｒ
ｔ’　」Ｊ−した。ｉｚ　Ｊ６　サフトつ中σ）ジメチ
ル月二ルムアミド含イイ　５ｕツ、４２重　量％であ　
つ　ｌこ。 実施例４ 極限λ′１１５度２１の４ぜリアク１ノロニド１１ルを
月］見・て実施例口）乙）いは実施夕１１２．３（７）
フｊ法に準じてポリアクリロニトリルフィラメント Ａ１り）をイー丁い一Ｆ’　ｉ己０）結果をイ叫１こ。 上表の屋１〜煮４のフィラメント糸はいづれも扁平状の
均一な断面を有しかつ繊度変動率は８〜１４チの範囲で
あった。 これに対して屋５〜Ａ８では断面形状は扁イ型、Ｕ字型
、トリロー・々ル型などが混在し不規則でおった０ また繊度変動率は２１〜９６％の範囲１／Ｃあった。 実施例５ 極限粘度２０のアクリロニトリル／メタアクリル酸共重
合体（メクアクリル酸含有鼠２重ｗ％）をジメチルホル
ムアミドＶ：、＃　解して濃度２９重ｈ４％の紡糸原液
を調整し直径０．　］、５　＋ｎ＋ｎの孔２５０ケを有
する紡糸ノズルを用いて引取速度２４０　ｍ７分で乾式
紡糸した。紡糸筒内には加熱空気を０、８　＋＋　／　
ｓｅｃで循環して筒内温度を上部て２５０℃下部で１６
０℃に保持した。これにより全繊度３０　：３３デニー
ル、ジメチルホルムアミド含有量２６止川％のザブトつ
を得た。このザブトウを実施例Ｊと同様の装置を用いて
後処理を行った。 なお第１段延伸倍率は５倍、第２段延伸倍率は１．８倍
、緩和率は】０％とした。これにより全繊度３７５デニ
ール、個別フィラメント繊度１５デニールのフィラメン
トを得た。 このフィラメント糸の横断面を顕微鏡で観察したところ
繊度、形状（扁平型）ともに−見して均一であった。ま
た本フィラメントを炭素繊共に好結果がえらり、た。

【図面の簡単な説明】

第１図はポリアクリロニトリルフィラメント糸の個別繊
維の横断面形状を示す。 特許出願人　三菱レイヨン株式会社 代理人弁理士　　　１）村　武　敏 第１図 （。）（ｂ） （ｅ）（ｆ） 手続補正書（方式） ％式％ １、事件の表示 昭和５７年特許ａ第２０３７８４号 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）　　三菱レイヨン株式会社 取締役社長　　金　澤　脩　三 ４、代理人 東京都港区虎ノ門二丁目８番１号 昭和５８年２月２２日付発送 ６　補正の対象 明細書

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）個別稙卸の横断面が扁平型であって、扁平１）す
   の長袖対短軸の比か５１〜３：Ｊの範囲ＩＬ　ｋ、す、
   かつ繊度変動率が１５％以下でｋ）ることを４１〒ｒ１
   °９とする乾式紡糸により作ら」したポリアクリ１コニ
   トリルフイラメント （２）　　栄横８１１繊度が１〜５デニールの範囲にあ
   り、かつＦｉｎ（ｌデニール以−１・の全繊度をイ」ず
   ろ性菌請求１す）囲（１）記載のポリアクリロニｉ　ｌ
   ）ルフィラノント糸。 （：リ　ポリアクリ１ニトリルフイラメント糸がアクリ
   「７二トリルを少くとも９７重尾％含有すく）」１、中
   介体からなイ）特許請求範囲（１）記載のポリーノ゛ク
   リロニｌリルフィラメント糸。 （４）　ポリアクリロニトリルあイ）いは少くともアク
   リロニトリルを９７重覇％含有する共重合体の濃度が２
   ６重量％以下の紡糸液を乾式紡糸し紡糸筒内［」での繊
   維の溶剤含有量が；つ０重量％以下となるように紡糸筒
   内で溶剤を蒸発させろことにより、個別繊組の横断面が
   扁平型であり、扁平型の長袖対短軸の化か５　１〜３：
   １の範囲にあり、かつ、繊組変動率が１５％以下なる糸
   とずろことを特徴とずろ乾式紡糸法に」二るポリアクリ
   ロニトリルフィラメントの製造方法。