JPS6047929B2 - 遠心力紡糸方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は液状ホルムアルデヒド樹脂から遠心力の作用
により繊維を紡糸する方法に関する。

ホルムアルデヒド樹脂は尿素ホルムアルデヒド樹脂であ
るのが好ましいが、それはメラミンホルムアルデヒド樹
脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、レゾルシノール
ホルムアルデヒド樹脂、クレゾールホルムアルデヒド樹
脂、またはこれら樹脂のうちの任意の２種以上の混合物
てあつてよい。本明細書では尿素ホルムアルデヒド（Ｕ
Ｆ）樹脂の遠心力紡糸によつて本発明を説明するが、本
発明はこれに限定されるものではない。 液状の汗樹脂
、例えばＵＦ樹脂の水溶液、を用い、必要らばその粘度
を、５〜３００ポイズ、好ましくは１５〜７５ポイズの
範囲内の予め定めた値に調節する。

室温では樹脂に有用な長いポツトライフを与えるけれど
も、１００℃以上、殊に１２０℃以上の温度では樹脂を
硬化し、化学的に安定化して、樹脂を冷水に不溶性とす
るような液状触媒を、樹脂と混合する。液状の樹脂およ
び触媒の混合物（所望ならば、紡糸助剤および／または
界面活性剤の如き１種またはそれ以上の添加物を加え）
を、予め定めた（しかし可変の）高速度て回転している
紡糸カップまたは同等物に、予め定めた（しかし可変の
）流量で供給する。

例えば３〜５インチの直径のカップを３０００〜５００
０ｒ′Ｐｍの回転速度で用いた（これは単なる例示であ
る）。紡糸カップ中の樹脂／触媒混合物は、冷、湿潤空
気の下方向流の下位かつその流路中に配置され、その冷
、湿潤空気の下向流の一部は樹脂／触媒混合物と共に実
質上並流状態て紡糸カップに入り、そして冷、湿潤空気
の一部は紡糸カップにより冷、湿潤空気の外方向へ向う
流れとして紡糸カップから外側へそらせる。

冷、湿潤空気を使用する目的は、少なくとも紡糸カップ
内にあるときに樹脂／触媒混合物が乾燥したり、反応し
たりするのを抑制することである。普通、大気空気を使
用できるが、必要ならばその温度および湿度を所要の程
度に調整する。樹脂／触媒混合物は、冷、湿潤空気の存
在下に、紡糸カップの内面、内壁に拡がつて流動し、そ
して、紡糸カップの口縁部から、あるいは紡糸カップの
壁の外周に一定間隔で設けられた複数の．貫通孔から、
個々の分離した繊維（複数）の形態で、冷、湿潤空気と
共に遠心力により外方向に紡糸（曳糸）される。

繊維が冷、湿澗空気の存在下で紡糸カップから外方向へ
曳糸し、そしてそれらが乾燥または硬化する前は、繊維
は延伸され続！け、細く引き伸ばされて、小さな直径の
繊維になる。繊維が所望の直径に達しそしてそれらの繊
維が小滴や小粒になる機会をもつ前に、繊維を加熱によ
り乾燥し、物理的に安定化させ、そして捕集域へ移送す
る。これらの加熱および移送工程は、紡糸カップの下方
からそして紡糸カップから外方向へ向つて流れる熱い乾
燥空気流によつて実施する。

この熱、乾燥空気は、紡糸カップの下方から紡糸カップ
の底へ向けて流がし、紡糸カップの底で外向きにそらせ
るようにできる。所望ならば、熱空気をそらせて外向き
の乾燥空気流の形成を確実にするための手段（例えば軸
ファンおよび／またはラジアルプロペラ等）を紡糸カッ
プの底（外）に設けてもよい。熱、乾燥空気は、繊維を
５０゜Ｃ以上１００゜Ｃ以下、典型的には６５〜７０゜
Ｃに加熱しうるような温度である。繊維はそのような温
度で乾燥し、物理的に安定化するけれども、触媒によつ
て繊維が硬化ノされ、化学的に安定化されない。熱、乾
燥空気流は、繊維を支持しそして捕集域へ運搬する作用
もする。捕集域は通常、紡糸カップを中心にして、紡糸
カップよりある距離隔てて紡糸カップよりも下方に位置
する環状体の形態をしている（この形態に限定されない
）。乾燥した（しかし未硬化の）繊維を、捕集域から取
り出し、次いて硬化が完結して繊維が冷水に不溶性とな
るまで、繊維を１００℃以上、典型的には１２０〜１４
０′Ｃに加熱し、触媒により硬化し、化学的に安定化さ
せる。かくして、本発明は、液状ホルムアルデヒド樹脂
から遠心力の作用によりホルムアルデヒド繊維を紡糸す
るに際して、（イ）液状ホルムアルデヒド樹脂と、その
樹脂を１００′Ｃ以上の温度て硬化し、化学的に安定化
して、その樹脂を冷水に不溶性とするような樹脂触媒と
、を回転紡糸カップ中へ供給し、（口）該樹脂／触媒混
合物が紡糸カップ内にある間にその乾燥および反応を抑
制するような温度および湿度をもつ冷たい湿潤空気の流
れをその少なくとも一部分が樹脂／触媒混合物と共に紡
糸カップに入るように紡糸カップに向けて下向きに導入
し、かくして紡糸カップの回転により樹脂／触媒混合物
を前記冷、湿潤空気の存在下に紡糸カップの内面に拡が
つた平らな膜の状態で流動せしめ、そして紡糸カップの
外壁より、所望の直径に達するまて細くなる個々の分離
した複数の繊維の形態に遠心力の作用により紡糸し、（
ハ）紡糸カップの下方から繊維を５０〜１００′Ｃに加
熱するような温度の熱い乾燥空気の外方に向けられた流
れを供給して、細くなつた繊維を乾燥させると共に捕集
域へ移送し、（ニ）捕集域から乾燥繊維を取り出し、次
いで（ホ）繊維が冷水に不溶性となるまて繊維を１００
′Ｃ以上に加熱することにより、硬化し、化学的に安定
化させる、各工程からなるホルムアルデヒド繊維の遠心
力紡糸方法を提供する。

好ましくは、冷、湿潤空気の下向き流の゜少なくとも一
部分を紡糸カップによつて外向きにそらせて、冷、湿潤
空気の外向き流を生じさせ、そして繊維をその外向き流
の流路中へ紡糸カップから紡糸（曳糸）する。

以下、本発明を添付図により説明する。

第１図において、粘度５〜３００ポイズ、好ましくは１
０〜１００ポイズ、さらに好ましくは１５〜７５ポイズ
の尿素ホルムアルデヒド（ＵＦ′）樹脂水性溶液を１か
らミキサー２へ導入し、そこで３から導入する樹脂硬化
用触媒の水溶液と混合する（ポリエチレンオキシド溶液
のような紡糸助剤および／またはＲＬｊＳＳａＰＯｊョ
のような界面活性剤をミキサー２へ添加すると有利てあ
る）。

モーター５によつて駆動される回転紡糸カップ４の底部
へ、ミキサー２から１樹脂混合物を導入する。樹脂は回
転紡糸カップ４の底面および壁に薄膜の状態に拡がり、
そして、複数の個々の分離した繊維を生ずるような条件
下で、回転カップの壁面の孔６から曵糸される。これら
の繊維は、まず低温および高湿の帯域中へ紡糸（曵糸）
させることにより乾燥や、硬化や、乱流空気による乱れ
を生することなく、所望の直径まで細くなる（あるいは
延伸する）。そのような低温高湿領域は、繊維と共に孔
６を通過し（一部分）そしてカップによつてそらされて
外向に向う冷、湿潤空気流をなす（一部分）矢印Ａで示
されるような下向きの冷、湿濶空気流によつて与えられ
る。カップ４の回転により生ずるポンプ作用によつて冷
、湿潤空気流は、繊維と共にそして同様にそして同方向
に、外向きにそらされ、それによつて冷、湿潤空気と樹
脂繊維との間の相対速度か樹脂繊維の細く伸長する間に
低減する。多くの場合、大気空気が好適である。所望の
繊維直径が得られたときに、その樹脂繊維を、外向きの
乾燥熱空気流（矢印Ｂ）によつて乾燥し、捕集位置まて
移送する。これらの流れＢは、カップ４の底に取付けた
ラジアルプロペラ７および軸ファン８によつて生じさせ
ることができる。熱乾燥空気は、繊維を５０〜１００′
Ｃ１例えば６５゜Ｃまたは７０′Ｃに加熱しうるような
温度てある。紡糸された繊維力幼ノブを離れた後、それ
らの繊維は一層直径の小さい繊維にまで延伸され細くな
り続けるが、それらの繊維が所望の直径を得た後、なお
それらが滴状になつてしまう機会を有する前に、カップ
から自由飛行している間に、その乾燥、熱空流Ｂによつ
て物理的に安定化される。捕集後、繊維を加熱によつて
硬化し、化学的に安定化される。その加熱の間に触媒は
繊維を硬化するばかりでなく、冷水中において不溶性で
あるようにする。適当な触媒は酸または酸の塩からなり
、例えば硫酸、ギ酸、アンモニウム塩（硫酸アンモニウ
ム）、またはそれらの混合物である。硬化は１００℃以
上、好ましくは１２０′Ｃ以上で行う。本発明での使用
に適当な紡糸カップの形状の一例を第２図に示す。液状
樹脂（例えは腫樹脂溶液）を液状触媒と共に管９を介し
て回転カップ４の底部へ供給する。それはカップ内を横
方向に放射状にそして次いでカップの内壁を上方へ流動
し、この際に流動不規則性は回転カップ内に作用する遠
心力によつて平滑化される。正常な流量においては、繊
維はカップの口縁部１０から外向きに紡糸（曳糸）され
る。カップの高さは流量を平滑化させるような高さであ
り、これは、カップの直径、その回転速度および紡糸さ
れるべき液状樹脂の粘度等の因子によつて左右される。
カップの直径およびその回転速度は広範囲にわたつて変
化させることができ、個々の工程に必要とされる流量を
与えるように調節しうる。

本発明の方法に使用するための別の形態の装置を第３図
に示す。

この装置ては、液状の樹脂および触媒を、管１１を介し
て、下方へ延びる環状壁１３によつて取り囲まれた回転
円板１２上へ供給する（１２と１３は、さかさのカップ
をなしていノる）。樹脂は円板１２上を放射状にそして
環状壁１３内の内面を下方へ流動し、ここて繊維は壁１
３の下方口縁部１４から外向きに紡糸される。第２〜３
図に示したカップ形状によると、生産量が下記の理由に
より制限される。すなわち、あ７る臨界樹脂流量（これ
は殊に、カップの直径および深さ、回転速度、樹脂の粘
度によつて左右される）以上ては、樹脂が個々の分離し
た繊維としてカップの口縁部を離れないで、二次元のシ
ート状でカップの口縁部を離れてから不規則な繊維に崩
フ壊し易い。臨界樹脂流を超過した場合の効果は以下に
述べる実験例中に示されている。しかし上述の樹脂流量
に対するる制限は、繊維がカップの口縁部で結合して連
続二次元液状膜を形成するのを防止することによつて、
除くことができる。

これは第４および４ａ図の如きカップを使用することに
よつて達成できる。この場合、カップ４の壁にカップの
内部にまで達する複数の孔１５を等間隔て設けてある。
第４および４ａ図の具体例の装置は、孔１５が液状樹脂
によつて完全に満たされずに、樹脂と共に冷、湿潤空気
が孔１５を通り抜けられるような空隙を残す、樹脂流量
て運転するのが、好ましい。孔１５の表面から樹脂は膜
状に曵糸し、この膜が潰れて、一般的に楕円形断面の繊
維（単数）を形成する。相隣れる孔１５間の距離は、樹
脂が孔を去る際の樹脂のエラスチック膨張を許容するに
必要な距離よりも大きくすべきてある。第４および４ａ
図の孔１５は、第５および５ａ図に示すような等間隔ス
ロット１６に変えてもよい。

第６図に示すような、溝付き、スカラツプ付き、鋸縫歯
状切込付き、または城頂状の口縁部１７を有するカップ
は、樹脂流量力幼ノブの口縁部の頂部を越えて樹脂が流
れるような流量になるまでは、第牡４ａ１５および５ａ
図の孔付きおよびス咄ント付きカップと同じ様式で機能
する。

そのような高流量では、繊維は一緒に結合して二次元シ
ートとなり、カップはもはや良質な繊維製造のための有
用限界に達してしまうことになる。しかし、第４、４ａ
１５および５ａ図の孔付きおよびスロット付きのカップ
では、孔またはスロットが樹脂液で完全に満されてしま
うまでは、有用限界に達しないであろう。下記の実験例
１〜９では、粘度を１５ポイズから３０ポイズの間て変
えた尿素ホルムアルデヒド水性溶液を用いて実験を行つ
た。

第２および４図に示した型の３インチ直径のカップおよ
び５インチ直径のカップを用い、３０００ｒ′Ｐｍ〜５
０００ｒ′Ｐｍ間で回転させた。実験例１〜２および４
〜６において．は、樹脂に触媒を加えず、繊維の物理的
性状を捕集位置で単に観察し、判定しただけであつた。
実験例３および７〜９ては、樹脂に触媒を加え、繊維を
捕集位置から取り出し、硬化し、化学的に安定化させた
。繊維の集合体が分離した個々の繊維の形態にあるとき
、または後続の分離を妨害しないように十分に緩いスト
ランドの状態にあるとき、あるいは繊維にショット（す
なわち最も太い繊維の直径よりも大きな寸法の繊維状で
ないホルムアルデヒド樹脂材料）が実質上含まれていな
いとき、その繊維は良好な品質であると判断した。

良品質の繊維は１〜３０ミクロン（好ましくは２〜２０
μ）の平均直径および少なくとも５０メガ・ニュートン
／平方メートル（Ｒｎ，・Ｎ／イ）の平均強度も有して
いた。劣品質繊維の最も明白な特質は多量のショット（
前記定義）を含むことであつた。実験例１ ）ＲＡｅｒＯＩｉｔｅ３ＯＯＪＵＦ樹脂（チバガイギー
社製）を用いた。

（ＡｅｒＯｌｌｔｅ３ＯＯはＦ：Ｕのモル比約１．９５
：１の尿素／ホルムアルデヒド混合物を縮合させ、次い
で約６５Ｗｔ％の固有分含量にまで濃縮することによつ
て製造される水性ＵＦ樹脂液で・ある。このものは、そ
の熟成度によつて、室温で約４０〜２００ポイズの粘度
を有し、また約１８０％の水溶解性を示す）。この樹脂
を水の添加により約７５ポイズの粘度に調節し、次いで
第２図の如き形状の３インチ直径のカップに供給した。
カップは”３０００ｒｐｍの速度で回転させた。約７５
ｍ１／分の供給速度では、約１５μの平均直径を有する
良品質の繊維が得られた。約２００ｍ１／分の供給速度
では、樹脂はカップの口縁部から連続二次元シートに紡
糸され、劣品質の繊維を与えた。実験例２ ｒＡｅｒ０１１ｔｅ３００ｊを約２５ポイズの粘度にま
で稀釈し、２ｗｔ％のＲＬｉＳＳａＰＯｌョ液を添加し
たものを用いて実験例１の操作を繰り返した。

約６０ｍ１／分から約１９０ｍＬ／分の流量範囲にわた
つて良好なフイブリル化が起きた。流量が高くなるにつ
れて、繊維は、劣つた許容しえない品質になつた。実験
例３粘度約３５ポイズにまで稀釈した１Ａｅｒ０１１ｔ
ｅ３００ョ樹脂を、２．４％ポリエチレンオキシド水溶
液６Ｗｔ．％および３０％硫酸アンモニウム水溶液渥％
と混合し、次いで第４図に示した型式のカップ（２４個
の孔および３インチの直径をもつ）に対して供給した。

約７５ｍ１／分の供給速度および５０００ｒｐｍの回転
速度で、平均直径約１２ミクロンの良品質の繊維ができ
た。繊維を捕集位置から取り出し、１２０〜１４０′Ｃ
の炉中て約４時間加熱することにより硬化させた。これ
により繊維は化学的に安定化し、冷水に不溶性となつた
。実験例１とは異なり、１２ｋｇ／分（ほぼ９ｅ／分）
を越える流量においてもなお良好なフイブリル化を行う
ことができた。実験例４ 粘度７５ポイズの溶液となるように０Ａｅｒ０１１ｔｅ
３００．Ｊを水で稀釈したものを、第２図の型式の５イ
ンチ直径のカップ（３０００ｒｐｍで回転）から紡糸し
た。

約５０〜２００ｍ１／分の間の流量で良品質の繊維が得
られた。実験例５ 粘度約１５ポイズにまで稀釈したＲＡｅｒＯｌｊｔｅｌ
３ＯＯＪ樹脂を用いて実験例４の操作を繰り返えした。

約１００〜２５０ｍ１／分の間の流量て良品質の繊維が
得られた。実験例６ 粘度２５ポイズになるまで水て稀釈し、ＪｒＬｉＳＳａ
ＰＯｌョ溶液？％を添加したＲＡｅｒＯＩｉｔｅ３ＯＯ
ｊを用いて実験例４の操作を繰返えした。

約１００〜２５０ｍ１／分の間の流量で良好なフイブリ
ル化を行うことができた。実験例８２ 水で約３５ポイズの粘度まで稀釈したＲＡｅｒＯｌｊｔ
ｅ３ＯＯョを、２４％ポリエチレンオキシド溶液６Ｗｔ
％および３０％硫酸アンモニウム水溶液２Ｗｔ％と混合
した。

これを、次いで第４図の型式のカップ（２４個の孔およ
び５インチの直径）に供給した。約二５０００ｒｐｍの
回転速度および７５ｍＬ／分の供給速度で平均直径約１
０ミクロンの良品質の繊維が得られた。実験例３と同様
、はるかに高い供給速度においても良好なフイブリル化
が行われた。繊維を捕集位置から取り出し、１２０〜１
４０゜Ｃて約４時間加熱．することにより硬化させた。
これにより繊維は化学的に安定化し、冷水に不溶性とな
つた。実験例８ 下記に、良好な品質の繊維を得るのに用いた種々の樹脂
の組成と条件を列挙する。

すへての場．合に、２４個の孔をもつ直径３インチのカ
ップを４５００ｒ′Ｐｍの回転速度で用いた。熱空気の
温度は７５゜Ｃであつた。すべての樹脂は、２．４％ポ
リエチレンオキシド溶液１６Ｗｔ％および３０％硫酸ア
ンモニウム水溶液７Ｗｔ％を含んていた。以下の百分率
は重量％である。実験例９ 下記のＵＦ樹脂を、４５００ｒ′Ｐｍで回転する直径５
インチのカップ（２４個の孔付き）を用い、そして上記
と同じ触媒、紡糸助剤および熱空気温度で、フイブリル
化した。

得られた繊維はいずれも良好な品質を有し、これを１２
０′Ｃで３時間硬化させた。

本発明方法で製造される繊維は、我々が同日に出願した
特許出願（英国特許出願ＮＯ．ｌＯ４Ｏ４／７７に基く
優先権主張）の明細書に記載される如き製紙法において
用いるのに特に有用てある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施するための装置の一例の縦断
面図てある。 第２図は繊維を土方口縁部から紡糸（曳糸）する型式の
紡糸カップの縦断面図てある。第３図は繊維を下方口縁
部から紡糸する型式のさかさの紡糸カップの縦断面図で
ある。第４図は繊維を、カップの周囲壁に設けた複数の
孔を介して紡糸する型式の紡糸カップの縦断面図てあり
、第４ａ図は第４図の紡糸カップの使用時の状態を示す
斜視図である。第５図は繊維を、カップの周囲壁に設け
た複数のスロットを介して紡糸する型式の紡糸カップの
縦断面図であり、第５ａ図は第５図の紡糸カップの使用
時の状態を示す斜視図てある。第６図は繊維を、カップ
の上方口縁部に設けた複数の溝、鋸歯状切込等を介して
紡糸する型式の紡糸カップの使用時の状態を示す斜視図
である。１：ホルムアルデヒド樹脂液、２：ミキサー、
３：樹脂硬化用触媒、４：回転紡糸カップ、５：モータ
ー、６：紡糸孔、７：ラジアルプロペラー、８：軸ファ
ン、Ａ：冷、湿潤空気流、Ｂ：熱、乾燥空気流、９：樹
脂および触媒混合物、１０：上方口縁部、１３：環状壁
、１４：下方口縁部、１５：貫通孔、１６：スロツト、
１７：溝切込、１２：回転円板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱硬化性ホルムアルデヒド樹脂及び樹脂硬化用触媒
   を含む繊維形成用液状混合物を加熱気体雰囲気中へ紡糸
   して繊維とし、その雰囲気中で繊維を乾燥及び固化させ
   、そして捕集域へ移送することにより熱硬化性ホルムア
   ルデヒド樹脂から繊維を製造するに際して：繊維を遠心
   紡糸法により回転紡糸カップから紡糸しそして冷たい湿
   潤空気の流れをその紡糸カップに向けて下向きに導入す
   ることによりその空気流の少なくとも一部分が樹脂／触
   媒混合物と共に紡糸カップに入るようにし、かくして紡
   糸カップ中にある間の樹脂／触媒混合物の乾燥及び反応
   を防止し、そして上記の冷たい湿潤空気流中に繊維を連
   行しつつ紡糸カップから紡糸してその空気流中で繊維を
   細くさせ、次いで細化繊維を熱い乾燥空気と接触させて
   細化繊維を乾燥及びに紡糸カップに入るようにし、かく
   して紡糸カップ中にある間の樹脂／触媒混合物の乾燥及
   び反応を防止し、そして上記の冷たい湿潤空気流中に繊
   維を連行しつつ紡糸カップから紡糸してその空気流中で
   繊維を細くさせ、次いで細化繊維を熱い乾燥空気と接触
   させて細化繊維を乾燥及び固化させそして細化繊維を捕
   集域へ移送させることを特徴とする熱硬化性ホルムアル
   デヒド樹脂から繊維を製造する方法。 ２ 紡糸カップの外側壁に、その外周に沿つて等距離で
   隔てられかつそのカップの内側壁にまで内向きに延在す
   る複数の孔を設けて繊維をそれらの孔を介して紡糸し、
   かつ樹脂／触媒混合物の流量は、冷たい湿潤空気が樹脂
   混合物と共にそれらの孔を流れるように、それらの孔を
   樹脂／触媒混合物で完全には満たさないような流量であ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法
   。