JPS61119711A - 染色性に優れた高強度、高弾性率アクリル系繊維 - 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】 「産業上の利用分野」 本発明は機械的な強度に加えて、染色性の要求される工
業用又は産業用およびインテリア用アクリル系ｉａｍに
関する。更に詳しくは、本発明は、引張り強度や弾性率
等の機械的強度において、従来公知のアクリル系繊維に
比較して格段に優れた性能を有しており、しかも優れた
染色性を示し、縫糸、セールクロス、傘地、カーテンな
ど多くの用途に有用なアクリル系繊維に関する。

「従来の技術」 従来のアクリル系繊維は、その優れた染色性、耐光性等
により、衣料用繊維として大量に生産、使用されている
が、ポリアミドおよびポリエステル系繊維に比べると、
優れた耐光性を有するにもかかわらず、その機械的強度
が低いために、工業用または産業用としては実際上使用
されていない。

最近、セメントの補強用として広く使用されてきたアス
ベストがその発癌性のために法的に規制もしくは使用の
制限を受けるにいたり、このアスベストに代替するセメ
ント補強用繊維として、セメントスラリー中またはその
養生中における耐アルカリ性、セメントに対する混和性
、分散性等の良好なアクリル系繊維が提案されている（
例えば、特公昭５３−１８２１３号公報）。しかしなが
ら、このセメント補強用繊維は染色性を必′要としない
から、染色性のみならず繊維物性に影響を及ぼす該繊維
を構成するへＮ系重合体の共重合成分やその共重合組成
を全く考慮することなり、１幾械的強度の向上のみを検
討すればよく、技術的な困難性は小さいといえる。そし
て、このにうなアクリル系繊維の機械的強度の改良とい
う面から、例えば特開昭５７−５１８１０おにび特開昭
５７−１６１１１７８公報などの提案が為されてきてい
る。

そして本発明者らも、先に高重合度のアクリロニトリル
系重合体からなり、引張り強度が約１０ａ／ｄ以」−で
、弾性率が２００ｑ／ｄを越える高強度高弾性率のアク
リル系繊維を児出し、提案した。

しかしながら、セメント補強用などの限られた用途だけ
ではなくて、高度の機械的強度に加えて染色士ノ１を要
求される前述した各種の用途に使用し得るアクリル系繊
維は、該繊維を構成する重合体の共重合成分として、染
着ｖ−，席成分成分る共１０合成分を含有させる必要が
あるが、この様な共重合成分の導入は、得られる織材（
の機械的強度の大幅な増大を困難にし、その工業的な製
造に技術的に大きな制約を与えるという問題がある。

ざらに、この様な機械的強度に優れたアクリル系繊維は
、前記公知技術に開示されているように、一般に高度の
延伸が施されているために、潮水処理によってその初期
の強度が失われるという実用上の欠点がある。

「発明の解決しようとする問題点ｊ 本発明の目的は、引張り強度や弾性率等の機械的強度の
みならず、染色性においても従来の衣料用アクリル系繊
維に匹敵する染色性を有し、しかも優れた洲本処理後の
強度保持率を右する改良されたアクリル系繊維を提供す
るにある。他の目的は、この様な優れた染色性おＪ：び
潮水処理に対する強度保持率を有する高強度アクリル系
繊維の工業的製造法を提供するにある。

「問題点を解決するための手段」 上記本発明の目的は、共重合成分として２−アクリルア
ミド−２−メチルプロパンスルボン酸、ｐ−スチレンス
ルホン酸、スルホアルキルアクリレート、スルホアルキ
ルメタクリレート、およびそれらの塩からなる群から選
ばれた少なくとも一種のスルホン酸基含有化合物を０．
３〜１．０モル％、好ましくは０．５〜０．８モル％の
範囲量含有し、極限粘度が少なくとも２．０、好ましく
は３．０以上のアクリロニトリル系共重合体（以下、Ａ
Ｎ系ポリマという）からなり、引張り強度が１０！］／
ｄ以上、洲本処理後の強度保持率が少なくとも７０％、
好ましくは８０％以上であるアクリル系繊維によって達
成することができる。

本発明の特徴の一つは、アクリル系繊維を構成するＡＮ
系ポリマの共重合成分として、ＡＮに対して共重合性を
有する多くのモノマの中で、前記特定の共車台七ツマを
使用することにある。すなわち、後述するように、本発
明の目的とする機械的強度おＪ：び染色性に優れ、高度
の潮水処理に対する強度保持率を有するアクリル系ＩＩ
Ｍを得るためには、共重合によって極限粘度が２．０以
上、好ましくは３．０以上の共重合体が得られ、かつ染
色性および潮水処理に対する強度保持率が付与される必
要があるが、この様な目的は、前記した２−アクリルア
ミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ｐ−スチレンス
ルホン酸、スルホアルキルアクリレート、スルホアルキ
ルメタクリレート、およびそれらの塩、好ましくはナト
リュウム塩および／またはアンモニュウム塩からなる群
から選ばれた少なくとも一種のスルホン酸基含有化合物
を共重合成分を共重合することによってはじめて達成す
ることができるのである。

該共重合成分の共重合量は０．３〜１．０モル％、好ま
しくは０．５〜０．８モル％の範囲量であることが必要
であり、該共重合成分の共重合量　゛が０．３モル％以
下では、緻密な構造を有する高強度のｍ維の場合、工業
用または産業用繊維に要求される染色性が十分に付与で
きないし、また１゜０モル％を越えると、強度が低下す
ると同時に潮水処理に対する強度保持率が低下するので
好ましくないほか、極限粘度の大きいポリマの製造が難
しくなり、本発明の目的とする高強度アクリル系Ｕ＆雑
の製造の上でも好ましくない。

本発明に規定する共重合成分を上記範囲量含有するＡＮ
系ポリマからなる繊維は、強度が少なくとも１０ｇ／ｄ
で、洲本処理に対する強度保持率が７０％以上という特
性を有する。この引張り強度が１０９／ｄ以上、好まし
くは１２ｇ／ｄ以上という高強度アクリル系繊維は、後
述するように、極限粘度が少なくとも２．０好ましくは
３．０以上のＡＮ系ポリマを特定の紡糸方法によって紡
糸し、得られた未延伸糸条を少なくとも１０倍、好まし
くは１２倍以上に高倍率延伸することによって得られる
が、本発明の繊維の特徴は、この様な高倍率延伸糸条で
あるにもかかわらず、洲本処理に対する強度保持率が７
０％以上、好ましくは８０％以上という物性を有する点
にある。すなわち、アクリル系繊維の一般的な性質とし
て、延伸倍率の増大は繊維自体の収縮率、特に洲本収縮
率の増加をもたらし、洲本処理によって収縮すると同時
に、その強度が低下するのが普通であるが、延伸倍率が
著しく大きく、その収縮率も大きいと考えられる本発明
のアクリル系繊維において１、洲本処理に対する強度保
持率が７０％以上という高い水準を示すことは驚くべこ
とである。

この様な高い洲本処理に対する強度保持率を右するため
に、本発明のアクリル系繊維は、洲本処理に相当する各
種の処理条件が適用される染色、仕上げなどの高次加工
工程でその優れた機械的強度を実質的に失うことがない
から、染色を必要とする多くの製品用途において、極め
て優れた効果を奏するのである。

この様な本発明のアクリル系繊維の製造法としては、Ａ
Ｎ系ポリマとして、１）ｊｒ記特定の共重合成分のモノ
マを０．３〜１．０モル％の範囲量共重合した極限粘度
が２．０以上のポリマをその溶剤、例えばジメチルスル
ホキシド（ＤＭＳＯと略す）などの有機溶剤、塩化亜鉛
、ロダンソーダなどの濃厚水溶液に溶解して、ポリマ濃
度が５〜２０重量％のポリマ溶液を作成し、この溶液を
紡糸原液として、乾・湿式紡糸、すなわち紡糸原液を紡
糸口金から吐出し、一旦空気および窒素、ヘリュウム、
アルゴンなどの不活性気体中を走行させた後、凝固浴中
に導入して凝固せしめる紡糸方法、すなわち乾・湿式紡
糸法（以下、乾・湿式紡糸という）ににつて未延伸糸条
を形成し、この糸条を約４〜８倍に一次延伸し、次いで
１６０〜２２０℃の乾熱空気雰囲気中で１．５〜４．０
倍に二次延伸して、全延伸倍率が少なくとも１０倍、好
ましくは１２倍の延伸糸条とすることによって基本的に
製造することができる。

本発明に用いられるＡＮ系ポリマとしては、前記特定の
スルホン酸基含有化合物を共重合したＡＮ系ポリマの他
に、ＡＮに対して共重合性を有するコモノマ、たとえば
アクリル酸、メタクリル酸およびそれらの低級アルキル
エステル類、酢酸ビニル、スチレン、ヒドロキシエチル
アクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレート、グリ
シジルメタクリレートおよびイタコン酸などを本発明の
目的が達成し得る範囲内で、通常８モル％以下、好まし
くは２〜６モル％の範囲量共重合した共重合体であって
もよい。

また、上記の乾・湿式紡糸法に用いる紡糸原液としては
、ポリマ濃度が約５〜２０重量％、好ましくは１０〜１
８％のものが使用される。この紡糸原液のポリマ濃度が
５％よりも低いと、緻密で機械的強度に優れた繊維を製
造することが困難になり、生産性も低下する。他方、２
０％を越えると粘度が高くなりすぎて、紡糸原液の安定
性および曳糸性が低下するので好ましくない。すなわち
本発明の乾・湿式紡糸において、紡糸原液のポリマ濃度
は、紡糸時のドリップ、糸切れなどのトラブルを紡糸し
、安定に紡糸する上で重要である。

同様に、紡糸原液の粘度は４５℃における粘度で表示し
て１５００ボイズ以上、好ましくは３゜ＯＯボイズ以上
に調整するのがよく、１５００ボイズよりも粘度が低く
なると、得られる１１１ｉ維の凝固構造が悪化し、高強
度繊維の製造が難しくなる。

上記乾・湿式紡糸における紡糸口金面と凝固浴液面との
間の距離、紡糸原液の温度ならびに紡糸ドラ７１〜など
は特に限定されるものではないが、）ｍ常、紡糸口金面
と凝固浴液面間距離は２〜１０ｍｍ１紡糸原液湿度は３
０〜１００℃、紡糸ピラフｉ〜は０．２〜０．８の範囲
にするのがＪ：い。

また、凝固浴としては、公知のアクリル系繊維の製造法
に使用されている水または前述したＡＮ系ポリマの溶剤
の水溶液、たとえば温度が０〜３５℃、溶剤の濃度が１
０〜８０重量％の水溶液を挙げることができる。

かくしてｊｑられた凝固糸条には、水洗、延伸、乾燥・
緻密化などの後処理が施され、次いで二次延伸されるが
、本発明においては、得られる延伸繊維糸条の全延伸倍
率が少なくとも１０倍、好ましくは１２倍以上になるよ
うに、乾燥・緻密化ｎｉｔの延伸、すなわち−次延伸と
乾燥・緻密化後の延伸、すなわち二次延伸の手段と条件
を選択、特定することが必要である。かかる延伸手段と
しては、二次延伸手段として、熱板、熱ドラム、熱チユ
ーブなど、好ましくは熱ドラムまたは熱ドラムと加熱チ
ューブ（特に加熱空気を供袷、排気することができるチ
ューブ状の加熱筒）との組合わせを採用し、延伸条（４
どして、−次延伸倍率を４〜８倍とし、該二次延伸倍率
を乾熱下、好ましくは１６０〜２２０℃の温度範囲で１
．５〜４倍の範囲内とするのがよい。このような乾熱下
におりる二次延伸を採用することによってはじめて、有
効全延伸倍率が少なくとも１０倍、好ましくは１２倍以
上という高倍率の繊維、すなわち、本発明の目的とする
優れた染色性を有し、しかも機械的に高強度のアクリル
系繊維とすることが可能になるのである。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

なお、本発明において、ＡＮ系ポリマの極限粘度は、次
の測定法によって求めた値である。

ス限−のリ　− 約７５ｍＱの乾燥したポリマ（サンプル）を２５ｍ１の
フラスコに入れ、０．ＩＮのチオン１フン酸ソーダを含
むジメヂルホルムアミドを加えて完全に溶解する。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
を測定し、次式にしたがつて極限粘度を算出する。

実施例１〜３、比較例１〜４ ＡＮ、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホ
ン酸（以下、八ＭＰＳと略す）おにびアクリル酸メチル
（以下、ＭＡと略す）とをＡＮおよびＡＭＰＳの共重合
組成を第１表に示すように変更しくＭＡの共重合率はす
べて３モル％である）、ＤＭＳＯを溶媒として用い、ポ
リマの極限粘度が３．５になるＪ：うに重合条件を調節
して溶液重合した。得られたポリマ溶液を紡糸原液とし
て、孔径０．１２ｍｍ、孔数５００ケの紡糸口金を使用
し、乾・湿式紡糸した。

紡糸口金面と凝固浴液面間の距離は５ｍｍに設定し、凝
固浴は１５℃の５０％ＤＭＳＯ水溶液を使用した。

得られた凝固繊維糸条をそれぞれ熱水中で５倍に延伸し
、水洗、油剤付与後、１１０°Ｃで乾燥・緻密化した。

次いでこれらの繊維糸条を１９０℃の乾熱チューブ中で
それぞれの最大延伸倍率の９５％の範囲内で二次延伸し
た。

比較のため、ＡＭＰＳの共重合率が○および０゜２モル
％であるＡＮ系ポリマのＤＭＳＯ溶液を用いて、公知の
湿式紡糸により繊維糸条を作成した。

得られた延伸繊維糸条の強度測定、マキシロンブルーを
使用した０、５％ｏｗｆの条件での染色試験を行った。

これらの１！維糸条の強度おＪ：び染色性を第１表に示
した。

表からＡＭＰＳの共重合率が本発明の範囲内である０、
３〜１．０モル％の繊維糸条は優れた染色性と高度の強
度を有することがわかる。特に本発明の繊維は、公知の
アクリル系繊維に比較して多量の染色座席成分（ＡＭＰ
Ｓ）を含有するにもかかわらず、著しく大きい強度を有
することが注目されるであろう。

第１表 注：上表中、◎は染色性良好、○は染色性はぼ良好、×
は染色性不良を示す。

−１５一 実施例４ ＡＮ９７．３モル％、ＭΔ２モル％およびスル小プロピ
ルメタクリレート０．７モル％をＤＭＳＯを溶媒とし、
開始剤としてアゾビスジメヂルバレロ二１ヘリルを使用
して溶液重合した。

得られた極限粘度が３．１のポリマ溶液を実施例１〜３
と同様にして乾・湿式紡糸した。但し、熱水延伸倍率を
５倍、乾熱二次延伸倍率を３倍とした。

得られた延伸繊維糸条は、１１．５（］／ｄの強度を有
しており、染色性も市販のアクリル系１１紐となんら遜
色がなく、かつ染色後の強度は１０゜１９／ｄという高
い値を示した。

比較例５ 実施例４において、スルホプロピルアクリレートの代り
に、通常のアクリル系繊維の代表的な酸性モノマである
メタリルスルホン酸ソーダおｊ；びアリルスルポン酸ソ
ーダを共重合成分として使用し、実施例４と同様に溶液
重合を行った結果、いずれもポリマの重合度は２．０未
満の低い重合度のものしか得られなかった。

モノマ１Ｉｌａ度を大きくし、高重合度化を図ってみた
が、手合時の発熱がきわめて大ぎく、通常の重合装置を
使用する限り、重合のコントロールが不可能であったＣ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 共重合成分として２−アクリルアミド−２−メチルプロ
   パンスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸、スルホアル
   キルアクリレート、スルホアルキルメタクリレート、お
   よびそれらの塩からなる群から選ばれた少なくとも一種
   のスルホン酸基含有化合物を０．３〜１．０モル％の範
   囲量含有し、極限粘度が少なくとも２．０のアクリロニ
   トリル系重合体からなり、引張り強度が１０ｇ／ｄ以上
   、沸水処理後の強度保持率が少なくとも７０％以上であ
   る染色性に優れた高強度、高弾性率アクリル系繊維。