JPS61167023A - 耐炎化繊維の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 近年に於ける産業界の耐熱に対する考え方は燃えにくい
という難燃性から燃えないという不燃性、耐炎性をしめ
すものに変わりつつある。

その中にあって、衣料用、産業資材用の耐熱性をしめす
製品は従来は芳香族ポリアミド繊維、フェノール系繊維
という難燃性の繊維しかなかった。

最近産業界の不燃性に対する要求とともに、アクリル系
繊維、セルロース繊維を焼成し不燃化とした耐炎化繊維
がつくられている。この繊維の耐炎性は従来のものよシ
大巾に向上しておシ、この耐炎化繊維に対する需要は増
々高まシつつある。

〈従来の技術〉 従来の耐炎化繊維製造方法の一例としてはドイツ公開公
報−２０２６０１９の方法が掲げられる。

これは繊維を２００℃から３００℃に加熱した酸化性雰
囲気炉に導入し、ローラーによって移送しながら連続的
に焼成するものである。

しかしながらこの方法は繊維を構成する分子と酸素とが
結合する際に反応熱が発生し該繊維内部に急激な発熱反
応が起こり、繊維構造を破壊するいわゆる事走反応が起
とシ易く繊維が切断したシ燃焼したシし易いという問題
がある。

従ってこの問題を解決する為に、雰囲気加熱では比較的
低温な２３０°から２５００前後で８０分から２００分
間分間間焼成するという極めて低生産性で生産せねばな
らずまた加熱気体と繊維間との伝熱である為に伝熱効率
が低くエネルギー消費が大きいという欠点を有している
。

そこでこの欠点を克服する為、例えば特公昭５３−２１
３９６号公報には繊維を２００℃から４００℃に加熱し
た加熱ロールに間欠的に接触させて耐炎化繊維にする事
によシ焼成時間が２０分から３０分程度と従来の酸化性
雰囲気炉の場合に比べて焼成時間の大巾な短縮が可能に
なる事が記載されている。

しかしながらこの方法は耐炎化時間の短縮には有効であ
るが繊維を加熱されたローラーに直接接触させる為に酸
化処理中に繊維の接着、激しくは融着という欠点を生じ
易く、得られる耐炎化繊維は実用として供し得ない。

またこれら両者の欠点を克服する手段として例えば特開
昭５９−３０９１４号公報には繊維を２００℃から３０
０℃の酸化性雰囲気中で加熱し、次いで２２０℃から４
００℃の加熱体表面ＫＪｉ％、Ｄ返し間欠的に接触させ
る事が記載されている。この方法は雰囲気加熱に比べて
耐炎化時間の短縮、融着防止には有効であるが、短時間
焼成という観点からすると焼成時間が４０分から１００
分程度と加熱ローラーのみの場合に比べて長時間を要し
、今だ焼成時間が充分に短縮されたとは言い難い。

〈発明が解決しようとする問題点〉 本発明の目的は上記欠点を克服する製造方法、具体的に
は耐炎化繊維を製造するにあたシ、効率の良い、安全な
焼成方法で且つ焼成時間が非常に〈問題点を解決するだ
めの手段〉 本発明者等は前述の問題点を解決すべく鋭意研究の結果
、本発明の目的はアクリロニトリル系繊維を前駆体とし
、＃繊維を予め酸化性雰囲気中で予備酸化処理し、次い
で高温処理ゾーンｌとして２５０℃から３５０℃に加熱
された加熱体に繰り返し断続的に接触させ、最後に高温
処理ゾーンＩＩとして酸化性雰囲気中２５０℃から３５
０℃で処理する３段焼成法である事を特徴とする耐炎化
繊維の製造方法によって達成し得ることを見出した。

前記予備酸化処理としては前記酸化性雰囲気中でＣ．Ｉ
．値が０．１０から０．２０未満となるように比較的高
温で処理すると好ましく、前記高温処理ゾーン１として
は２５０℃から３５０℃に保たれた加熱体表面にＣ．Ｉ
．値を少なくとも０．３５以上になるよう断続的に繰り
返し接触させることが好ましく、さらに高温処理ゾーン
ＩＩとしては２５０℃から３５０℃に保たれた酸化性雰
囲気中でＣ．Ｉ．値が少なくても０．５０以上なるよう
に加熱処理することが好ましい。このような３段焼成法
を採用すれば、焼成時間が１０分から３０分程度という
極めて短時間焼成が可能で且つ接着のない耐炎化繊維を
安全性良く製造できる。

前駆体繊維はまず酸化性雰囲気方式の加熱炉に供給され
、予備酸化処理される。ここで酸化性雰囲気とは通常の
空気のような酸素含有空気である。

この場合、従来の酸化性雰囲気での処理温度は繊維内部
の急激な発熱、蓄熱による繊維構造の破壊が生じない様
に比較的低温で処理されていたが、本発明の方法によれ
ば予備酸化での処理温度はＣ．Ｉ．値を適宜設定する事
によって比較的高温での処理が可能となる。

すなわちＣ．Ｉ．値が０．２未満であれば繊維自体は延
焼のない自己消火性を示し焼成中に繊維の蓄熱、発熱に
よる繊維構造の破壊はない。Ｃ．Ｉ．値が０．２以上に
なると繊維構造の変化によシ、極めて延焼性の高い燃え
易い状態となる。従って予備酸化での処理がＣ．Ｉ．値
で０．２未満に設定すれば延焼する危険ゾーンに達しな
いうちに処理できる。ここでの焼成は繊維内部の発熱、
蓄熱がまだ発生しないゾーンであるから焼成温度も従来
よシ高目に設定する事が出来、通常２００℃以上３００
℃未満であり、望ましくは２５０℃以上３００℃未満で
ある。

この予備酸化処理温度を高目に設定出来るという事によ
って処理時間の短縮が可能となる。

また発熱、蓄熱による繊維構造の破壊を防止し、かつ高
温で短時間処理する為には、予備酸化処理でＣ．Ｉ．値
が０．２未満にする必要があるが、高温処理ゾーン】の
加熱体処理時に接着、融着が発生しない様にする為には
Ｃ．Ｉ．値が０．１０以上必要である。Ｃ．Ｉ．値が０
．１０未満であると次工程の加熱体表面に接触させた場
合、予備酸化処理された繊維は接着、融着を生じ、得ら
れる繊維は種々の繊維製品としての加工には耐え切れな
い。

従って予備酸化処理でのＣ．Ｉ．値としては高温処理ゾ
ーンｌでの加熱体処理に於ける接着防止の為にｏ、ｉｏ
以上が必要となシ、繊維内部の発熱、蓄熱防止の為に０
．２０未満が必要となるが、処理時間の短縮化の為には
予備酸化処理でのＣ．Ｉ．値の範囲としては０．１０以
上０．１５未満が特に望ましいが必ずしもこの条件に限
定されるものではない。

ここでＣ．Ｉ．値とは繊維を広角Ｘ線回折で測定後、角
度１７°付近に現われるピーク強度をＡとし、角度２６
″付近に現われるピーク強度をＢとした時、次式 なお、Ｃ．Ｉ．値が高い方が酸化の度合が高い事を示し
ている。

この様に酸化性雰囲気で予備酸化された繊維は次いで高
温処理ゾーン１として複数個の加熱表面に繰り返し断続
的に接触させる事によってさらに酸化処理される。この
鳩舎加熱体表面には繰り返し断続的に接触させる事が必
要である。

高温処理ゾーン１として加熱体で処理される繊維のＣ．
Ｉ．値の範囲は少なくとも繊維焼成時の糸内部の発熱、
蓄熱による繊維構造が破壊される範囲、具体的には０．
２０以上０．３５未満を含む。Ｃ．Ｉ．値でこの範囲に
ある繊維は繊維内部で発熱、蓄熱する暴走熱によって自
己着火し易く、延焼し易いという非常に危険性に富んだ
状態となっている。この危険ゾーンを酸化性雰囲気中で
処理した場合、雰囲気中の循環風の影響によって繊維内
部で発熱、蓄熱する熱を奪いきれないと発火し易く、こ
の雰囲気管理に非常に神経を使う必要が生じる。

加熱体処理の場合は、加熱体表面で加熱された後、一旦
、新鮮な酸化性気体に接触する為、繊維内部での発熱、
蓄熱する熱を奪ってくれる。その為に繊維構造が破壊さ
れずに焼成が可能となシ、管理面に於ても非常に安全な
管理のし易い製造方法となる。

上記理由によシ、加熱体表面の処理温度は雰囲気加熱よ
シも高い温度が可能となシ、通常２５０℃から３５０℃
、好ましくは２８０℃から３５０℃を用いることができ
、その結果Ｃ．Ｉ．値で０．３５以上の耐炎化中間繊維
を得ることができる。これにより加熱体での処理時間は
大巾に短縮できる。

複数個の加熱体の温度バランスは同一でも良く、酸化の
度合いによって順次、温度を上昇させても良く、特に限
定されるものではない。

本発明に於ける加熱体としては連続処理が可能で且つ温
度調節が容易であるもの、例えば加熱ローラーが好まし
い。この加熱ローラーへの糸掛は方法はネルソン方法、
千鳥掛は方法等があるが、ネルソン方法は片面接触のみ
であるので繊維内部に焼成斑が出来易い。従って千鳥掛
は方法の方が望ましいが特に限定されるものではない。

高温処理シー７１で処理された繊維はすでに発火の危険
性はなく、該繊維は高温処理ゾーンＩＩとして高温の酸
化性雰囲気下で最終的に耐炎化繊維にされる。

高温処理ゾーンＩＩとしての処理方式は酸化性雰囲気方
式、加熱体表直接触方式があるが、このゾーンで処理す
る繊維は発火の危険性が少ない事および焼成斑がなく、
均一性に優れた耐炎化繊維が得られる事から酸化性雰囲
気方式の方が良い。

本発明に用いる前駆体としてはアクリロニトリル系繊維
、特にアクリロニトリル（ＡＮ）を少なくとも９０モル
チ以上含有する共重合体からの繊維が良い。共重合成分
としてはアクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸等が
あシ、前駆体繊維としては通常単糸デニール１．０から
３．Ｏｄ、構成フィラメント数は１０００から３００寵
の範囲が用いられるが特に限定てれるものではない。

本発明によれば焼成過程に於けるＣ、１．値を予備酸化
処理で０．１から０．２０、高温処理ゾーンＩでの処理
として少なくとも０．３５迄、次いで高温処理ゾーン■
で耐炎化繊維とする設定法を用いる３段焼成法を採用す
る事によシ、従来よシ高温で安全な処理が出来、しかも
従来よル焼成時間が大巾に短縮する事が出来る。

以下実施例によシ本発明を具体的に説明する。

実施例１、比較例１ ３０００デニール／１０００フイラメントのアクリル系
繊維を酸化性雰囲気加熱方式の加熱炉を用い、第１表に
示す様な各種Ｑ処理温度、処理時間で予備酸化処理した
。この予備酸化処理された繊維のＣ．Ｉ．値の測定結果
を第１表に示す。

第１表 雰囲気加熱による予備酸化処理系のＣ．Ｉ．値が０．２
０を越えると高温処理した時、炉内で異常が発生するが
、０．２０迄であったならば高温で短時間処理が可能と
なった。

実施例２、比較例２ 実施例１の中で高温処理によって得られた予備酸化繊維
を、引き続いて高温処理ゾーン１及びＩＩとして長さ５
０３、直径３０儒の加熱ロール及び酸化性雰囲気炉を用
い第２表に示す各処理温度、処理時間で処理した。高温
処理ゾーン】で処理された繊維のＣ．Ｉ．値及び実施例
１との合計処理時間を第２表に示す。また実施例２中、
最も短時間で焼成した耐炎化繊維の物性を第３表に示す
。

以下余白 予備酸化処理でのＣ０工゛、値が０．１０以上でないと
高温処理ゾーンｌでテープ状となシ走行不能となる。ま
た高温処理ゾーン１璽でのＣ．Ｉ．値が０．３５以上で
ないと高温処理ゾーン■でトラブルが生じる。全体の処
理時間は従来の酸化性雰囲気加熱方式に比べて、格段に
短くなシ且つ暴走反応による異常もＣ．Ｉ．値を適宜設
定する事で安全に抑えられる様になった。さらに得られ
た耐炎化繊維の物性としては、高温短時間焼成にも拘ら
ず、充分に繊維加工出来るものであった。

比較例３ ３００００デニール／１００００フイ２メントのアクリ
ル系繊維を実施例１及び２と同じく、予備酸化炉で２７
０℃、処理時間７分でＣ．Ｉ．値が０．１５のものをつ
＜シ、続いて高温処理ゾーンｌとして３００℃の加熱ロ
ールにて処理時間２分でＣ．Ｉ．値が０．３５のものを
つくった。最後に高温処理ゾーンＩＩとして３２０℃の
加熱ロールにて処理時間３分で耐炎化繊維を製造した。

得られた繊維は１００００本全体のＣ。１．値とじては
耐炎化繊維として必要な値を満足していたが１００本毎
にＣ．Ｉ．値を測定すると加熱ロールに接触する側と繊
維束中央部側とのＣ．Ｉ．値のばらつきは０．１〜０．
１５も焼成斑があシ、品質を著しくそこねる事がわかっ
た。

比較例４ 実施例１と同じ繊維を用いて耐炎化繊維を得るために、
酸化性雰囲気方式の処理炉を用いて１段焼成法で２４０
℃で処理した。酸化処理に要した時間は約３時間半であ
った。

処理炉の運転には温度・管理面で暴走反応が起こらない
様に非常に注意をして操業せざるを得なかった。

比較例５ 実施例１と同じ繊維を用いて耐炎化繊維を得るために、
長さ５０ｃＪｎ、直径３０ｃｆｎの加熱ローラを複数個
用いて１段焼成法で処理温度を３００℃で繊維を処理し
た所、加熱ローラー表面状で繊維がテープ状とな）、耐
炎化繊維としての実用に供し得なかった。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクリロニトリル系繊維を前駆体とし、該繊維を予
   め酸化性雰囲気中で予備酸化処理し、次いで高温処理ゾ
   ーン I として２５０℃から３５０℃に加熱された加熱
   体に繰り返し断続的に接触させ、最後に高温処理ゾーン
   IIとして酸化性雰囲気中２５０℃から３５０℃で処理す
   る３段焼成法である事を特徴とする耐炎化繊維の製造方
   法。 ２、酸化性雰囲気中での予備酸化処理は温度として２０
   ０℃以上３００℃未満であり、且つ予備酸化する度合は
   Ｃ．Ｉ．値として０．１０以上０．２０未満である事を
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の耐炎化繊維の製
   造方法。 前記Ｃ．Ｉ．値は繊維を広角Ｘ線回折で測定後、角度１
   ７°に現われるピーク強度をＡとし、角度２６°に現わ
   れるピーク強度をＢとした時、次式 Ｃ．Ｉ．値＝Ｂ／Ａ＋Ｂで表わされる値である。 ３、高温処理ゾーン I で酸化処理する度合は前記Ｃ．
   Ｉ．値として０．３５以上である事を特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の耐炎化繊維の製造方法。