JPS61215712A - 高強度アクリル系マルチフイラメントヤ−ン - 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］ 本発明は高強度アクリル系マルチフィラメントヤーンに
係り、ざらに詳しくは産業用ないし炭素繊維用として優
れた機械的性質と開繊性とを備えたアクリル系マルチフ
ィラメントヤーンに関する。

［従来技術］ 従来、アクリル系繊維は衣料用として大量に生産・販売
されているが、工業用または産業用としては機械的強度
が充分でないため、はとんど使用されていないのが現状
である。

このためアクリル系繊維の機械的強度を改良させようと
する試みは、これまで数多く提案されている。

例憇特開昭５７−５１８−１５＠公報には湿式または乾
式紡糸法で得られた繊維を湿式延伸し、緊張下に乾燥し
、引続いて有効延伸倍率９倍以上に延伸すると、高弾性
率のアクリル系繊維が得られることが記載されている。

しかしながら、かがる手段によって得られるアクリル系
繊維の引張強度は１００／ｄにも満たず。

しかも引張強度の向上は結節強度を低下させるケ−スが
多く、引張強度および結節強度の両者を同時に向上させ
るものではなかった。

また最近に至り、特開昭５９−１９９８０９号公報によ
って、ポリマの分子量が４０万を越える超高分子量アク
リル系ポリマを用いたアクリル系繊維の製造法が提案さ
れているが、そこには４０万という極めて高い分子量の
アクリル系ポリマを使用することが前提となっている。

このような高重合度ポリマは、まず該公報にも記載され
ているように、ポリビニールアルコールのような分散安
定剤の存在下に懸濁重合を行なうという、特殊な重合方
法を採用しなければ得られない。このため該ポリマはそ
の製造コスト面で工業的製造法としては問題があるし、
また重合度が大きいためにポリマ溶液、即ち紡糸原液は
粘度が高くて脱泡が難しいだけでなく、該紡糸原液の粘
度は紡糸性に直接影響するため２通常ポリマの紡糸原液
に比較してポリマ濃度を大幅に低下させねばならないと
いう問題がある。このポリマ濃度の低下は繊維構造を悪
化させる一方、延伸または乾燥工程における単糸間の接
着を助長させ、従って、引張強度および結節強度が高り
、シかも単糸間接管のないマルチフィラメントは得られ
ない。

かかる従来技術に対して、本発明者等は先にアクリル系
ポリマが特定範囲にあり、かつ大きい分子量の紡糸原液
を用いた乾湿式紡糸法によると。

従来のアクリル系繊維と比較して強度２弾性率ともに一
段と優れたアクリル系繊維が得られることを提案（特願
昭５８−１２８００６号）した。

しかしながら、該乾湿式紡糸法は生産性の向上を図って
、マルチフィラメントのような多糸条繊維を製造しよう
とすると、特に単糸繊度が小さいとき、フィラメント数
の増加につれて、単糸間接管が生じ易く、かかる単糸間
接管が糸条自体の強度を低下させると共に、糸条のしな
やかさが欠けたり、加熱時の強力利用率を低下させる等
、なお未解決の問題があった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は、上記従来技術ないし先行技術の問題点
を解消し、特に高分子量のアクリル系ポリマよりなり、
ロープや漁網などの産業資材用ないし炭素繊維用として
、引張強度、結節強度および弾性率等の機械的性質を向
上させると共に、実質的に単糸間接管がないアクリル系
マルチフィラメントヤーンを提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の上記目的は、極限粘度が少なくとも２゜０のア
クリロニトリルを主成分とするアクリル系ポリマからな
り、８ｇ／ｄ以上の引張強度、２゜５ｇ／ｄ以上の結節
強度を有し、かつフィラメント数が３０本以上、単糸繊
度が３．０ｄ以下であり、かつまた実質的にフィラメン
ト相互間の接着がないアクリル系マルチフィラメントヤ
ーンによって達成できる。

以下、本発明の構成について、その製造法と関連させな
がら説明する。

まず、本発明のアクリル系マルチフィラメントヤーンを
構成するアクリル系ポリマとしては、その分子量が極限
粘度で表示して、少なくとも２゜Ｏ１好ましくは２．７
以上、ざらに好ましくは２゜７〜３．６（はぼ２７万〜
４０万の重量平均分子量に相当）である、アクリロニト
リルを主成分とするポリマでおる。

具体的には、アクリロニトリルホモポリマ、および少な
くともアクリロニトリルを９０モル％。

好ましくは９７モル％以上と該アクリロニトリルに対し
て共重合性を有するビニル系モノマ、例えばアクリル酸
、メタクリル酸、イタコン酸、およびそれらの低級アル
キルエステル類、酢酸ビニル。

アクリルアミド、メタクリルアミド、アリルスルホン酸
、メタリルスルホン酸、Ｐ−スチレンスルホン酸、２−
アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸１．お
よびそれらの金属塩等とのコポリマを挙げることができ
る。

また該極限粘度は、本発明のアクリル系マルチフィラメ
ントヤーンが引張強度８Ｑ／ｄ以上、結節強度２．５ｇ
／ｄ以上という要件を満足する上で重要であり、該極限
粘度のポリマは、ジメチルスルホキシド、塩化亜鉛水溶
液中での溶液重合。

水系の懸濁重合などによって得られるが、特に有機溶剤
系の溶液重合が好ましい。

次にアクリル系マルチフィラメントヤーンの紡糸原液に
は、前記アクリル系ポリマの溶剤溶液が用いられる。こ
の場合のポリマ溶剤として具体的には、ジメチルスルホ
キシド（ＤＭＳＯ）、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）
、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）等の有機溶剤、硝
酸、チオシアン酸ソーダ、塩化亜鉛などの無機塩の濃厚
水溶液等が用いられるが、特にポリマ濃度をできるだけ
高くする観点からは有機溶剤が好ましい。

また該紡糸原液のポリマ濃度は、単糸間の接着防止の点
からできるだけ高くすることが好ましく、有機溶剤を用
いた場合のポリマ濃度としては１０〜２５％、好ましく
は１４〜２０％がよい。

かかる紡糸原液から本発明のアクリル系マルチフィラメ
ントヤーンを得るためには、以下に述べる乾湿式紡糸法
を適用することが不可欠となる。

すなわち、ホール数が少なくとも３０ホール。

好ましくは５０〜６０００ホール、孔径が０．２Ｑｍｍ
、好ましくは０．１４１１１ＩＩ以下の多孔紡糸口金を
使用し、該紡糸口金孔を通して、一旦空気または不活性
雰囲気中に吐出し、次いで吐出繊維糸条を凝固浴中に導
いて凝固を完結せしめる。いわゆる乾湿式紡糸法を適用
しなければならない。

この際、紡糸口金のホール数が３０ホ一ル未満では生産
性が劣ったものしか得られないし、デニール制約の観点
から品質面で問題がある。

また紡糸口金面と凝固浴液面との距離、約１〜２０ｍｌ
１Ｉ、好ましくは２〜１０ＩＩＩＩ１１の範囲に設定す
るのがよい。１順よりも小さくなると口金面が液面と接
触する等の問題が生じ易＜、２０ｍ１ｌを越えると吐出
糸条の糸切れおよび単糸間接管が生じ易くなるため好ま
しくない。

更に凝固浴には、水もしくは前述したアクリル系ポリマ
溶剤の水溶液が用いられ、通常その濃度は１０〜８０重
量％、温度は０〜３５℃である。

更にまた紡糸口金からの紡糸原液の吐出量と。

凝固浴での糸条の引取速度とによって定まる紡糸ドラフ
トは、０．１〜１．５．好ましくは０．２〜０．８の範
囲がよく、該ドラフトが高すぎると糸切れを生じ易く２
機械的強度特性も低くなるし、該ドラフトが低すぎると
単糸間の融着や糸斑などの原因となるため好ましくない
。

かかる乾湿式紡糸によって得られた凝固糸条は、従来公
知の糸条処理、即ち水洗、熱水またはスチーム中での延
伸等が施された後、乾燥工程へ送られるが、本発明の“
引張強度および結節強度が高く、単糸間接管のない開繊
性の優れたアクリル系マルチフィラメントヤーン′°を
得るためには、次に述べる新規な乾燥手段が必要となる
。

すなわち、凝固糸条を乾燥するには、糸条の周辺から乱
流気体を吹き付け、それによって糸条を構成する各単糸
を拡げ、かつ振動させる。即ち。

乱流気体による開繊処理を行ないながら乾燥させる。

かかる開繊処理には、第１〜３図にその実施態様を例示
するように、乾燥ロール５の手前に乱気流発生装置２（
６は糸道ガイド）を設けておき、該乱気流発生装置２の
複数の細孔３あるいはスリット４から走行糸条１に向っ
て不活性気体Ａ（通常は圧空）を吹付け、そこの雰囲気
に乱流を発生させる。該乱気流発生装置２で発生した乱
気流は各単糸を拡げかつ振動させながら乾燥ロール５に
案内されるため、糸同士に強い力がかかった状態での熱
接触が避けられ、単糸相互の密着ないし膠着が防止でき
るのである。ただ、乱気流発生装置２による不活性気体
の吹付けに当って、乱気流のため単糸のたるみや毛羽が
生じないよう、適当な吹付は強さを保持すべきである。

また糸条の乾燥には、公知の装置類が適用でき、そして
８０〜１７０℃、好ましくは１００〜１３０℃の温度範
囲で乾燥を行なう。

更に、乾燥工程に入る前で糸条に油剤を付与しておくと
、糸条の接着性は一層改善される。

なお、前記糸条の開繊処理は、乾燥直前または乾燥途中
の何れで行なってもよく、またその具体的な処理手段と
して、乱気流発生装置２を例示したが、各糸条が振動し
かつ拡げ得るものであれば。

如何なる構造のものを用いてもよい。

かくして得られた乾燥糸条には、乾熱二次延伸を適用し
、乾燥前の延伸を含めて全延伸倍率が前記凝固直後の糸
条の長さに対して、１０倍以上となるように延伸を行な
う。

この場合の乾熱二次延伸は、約１にｌ／ｄ以上。

好ましくは１．５〜２．Ｏｇ／ｄの延伸張力下。

１６０〜２４０℃での加熱延伸であり、例えば熱板、熱
ロール、熱チューブ等、好ましくは加熱空気を供給、排
出することができるチューブ状の加熱筒を用いて行なわ
れる。ここに得られるアクリル系マルチフィラメントヤ
ーンは単繊維繊度が３デニール（ｄ）以下、好ましくは
１．５ｄ以下。

ざらに好ましくは１．０ｄ以下に保たねばならない。若
し、３ｄを越えるような太デニールでは引張強度、結節
強度および弾性率など１本発明所望どおりの高物性のマ
ルチフィラメントヤーンは得られない。

［発明の効果］ 上述のごとくして得られた本発明のアクリル系マルチフ
ィラメントヤーンは、引張強度、結節強度２弾性率など
の機械的性質が従来のアクリル系繊維に比較して格段に
優れており、しかも単繊維間の相互接着が実質的に皆無
となり、更に繊維構造が極めて緻密で、繊維の表面も平
滑性に富み。

表面欠陥が少ないなど、数多くのメリットを有している
。そのため本発明のアクリル系マルチフィラメントヤー
ンは、工業用、産業用、繊維強化用。

また炭素繊維用として広い分野に使用できるのである。

以下、実施例を挙げて本発明の効果を具体的に説明する
。

なお、本例中、ポリマの極限粘度はＪＯｕｒｎａｌ　　
ｏｆ　　Ｐｏｌｙｍｅｒ　　５ｃｉｅｎｃｅ（Ａ−１）
第６巻、１４７〜１５７（１９６８年）に記載されてい
る測定法に準じて、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ＞を
溶剤として使用し、３０℃で測定した値である。

また開繊度は、マルチフィラメントヤーンを５０１１Ｉ
ＩＩＩにカットし、フィラメントを分繊するに際し。

切断やフィブリル割れなどの損傷を受けることなく分繊
できる単繊維の比率で２次の規準でに従つて判定した。

本発明で実質的に単糸間の膠着がないマルチフィラメン
トヤーンとは次の規準で９０％以上のものを意味する。

◎：９８％以上 Ｏ：９０〜９７％ Δニア０〜８９％ Ｘニア０％未満 実施例１〜３．比較例１〜５ アクリロニトリル１００％をＤＭＳＯに溶解し、極限粘
度が１．６，２．３．２．８．３．３である４種類のア
クリル系ポリマを常法に従って作成した。

得られたポリマのＤＭＳＯ溶液を孔径０．１２ｍｍΦ、
孔数５００ホールの口金を用いて乾湿式紡糸を行なった
。乾式長は５ｍｍ、凝固浴は１５℃の５５％ＤＭＳＯ水
溶液を用いた。

得られた凝固糸条を８５℃の熱水中で５．５倍に延伸し
、水洗後、耐１〜°２図に示す装置を用いて、糸条を拡
げかつ振動させながら、１３０℃の熱ロールで乾燥した
。

一方、比較のため糸条を乾燥する際に、空気の乱気流に
よる開繊処理を行なうことなく、熱ロールで乾燥した。

夫々得られた乾燥糸条を熱チユーブを用いて２００℃下
２毛羽のでない範囲で、乾熱延伸を行ない、１．３〜１
．７ｄのマルチフィラメントを得た。

物性測定を行なった結果を第１表に示す。

この結果から、本発明のアクリル系マルチフィラメント
ヤーンにおける高物性や優れた開繊性は乾燥手段、特に
その中の開繊処理によるところ。

極めて大きいと言える。

（以下、余白） 実施例４〜６．比較例６〜８ 実施例２において、紡糸口金からのポリマ吐出量、およ
び二次延伸倍率を種々変更し、単糸繊度の異なるマルチ
フィラメントヤーンを作成した。

物性測定を行なった結果を第２表に示す。

この結果から、単糸繊度３ｄ以下のマルチフィラメント
ヤーンに限って１木兄明所期の高物性や優れた開繊性を
示すことがわかる。

（以下、余白） 第２表

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアクリル系マルチフラメントヤーンを
製造する際の乾燥工程の一例を示す概略図、第２図は第
１図における乱流発生装置の詳細見取図、第３図は乱流
発生装置の他の実施例を示す詳細見取図である。 １：走行糸条 ２：乱気流発生装置 ３：空気吹出孔 ４：空気吹出スリット ５：乾燥ロール ６：糸道ガイド

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）極限粘度が少なくとも２．０のアクリロニトリル
   を主成分とするＡＮ系重合体からなり、８ｇ／ｄ以上の
   引張強度、２．５ｇ／ｄ以上の結節強度を有し、かつフ
   ィラメント数が３０本以上、単糸繊度が３．０ｄ以下で
   あり、かつまた実質的にフィラメント相互間の接着がな
   い高強度アクリル系マルチフィラメントヤーン。
2. （２）特許請求の範囲第（１）項において、極限粘度が
   ２．７以上であり、引張強度が１０ｇ／ｄ以上、結節強
   度が３ｇ／ｄ以上である高強度アクリル系マルチフィラ
   メントヤーン。
3. （３）特許請求の範囲第（１）および（２）項において
   、弾性率が２００ｇ／ｄ以上である高強度アクリル系マ
   ルチフィラメントヤーン。