JPS61215713A - 高強力アクリル系繊維及びその製造方法 - 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〕 本発明は、これまでのアクリロニトリル系繊維では見ら
れなかった、高強度でかつ高弾性率を有する、耐アルカ
リ性、耐熱性の優れたアクリル系繊維及びその製造方法
に関する０本発明のアクリル系繊維は、衣料用はもちろ
んのこと、一般産業資材分野、土木建築資材分野、セメ
ント、ゴム、プラスチ、クスなどの補強材としての用途
に展開する。

〔従来の技術〕

従来のアクリル系繊維は、その特徴として柔軟な風合い
、鮮明な発色性等によシ、主に衣料（主に二、ト、ジャ
ー？））、インテリア、寝装、雑品分野への用途に展開
して来九。しかしながら、アクリル系繊維の欠点として
高強度、高弾性率を有しないことから、産業資材分野、
土木建築資材分野への用途展開がきわめて困難であった
。又、他の合繊素材（エステル、ナイロン、ビニロン等
）に比べて耐アルカリ性、耐酸性が良いといわれている
ものの、従来のアクリル系繊維では耐アルカリ性に関し
ては未だ不十分なところがある。

すなわち、苛酷なアルカリ条件下で処理すると、繊維の
強度、弾性率の物性低下が生じるのである。

特に高温養生を必要とするセメント補強用繊維として用
いる場合、アルカリ条件下、高温で処理するため、従来
のアクリル系繊維では物性の低下が生じ、補強用として
の役割を果さないことになる。

又、アクリル系繊維は熱によって溶融はしないものの、
高温においては寸法変化が生じ、そのために単繊維物性
の低下が生じるため、高温での用途、あるいは加工時に
おける高温処理において問題が生じている。又、近年に
おいては、高強度でかつ高弾性率を有する耐アルカリ性
の優れたアクリル系繊維が世に知られて来てはいるもの
の、高温での耐熱性に問題を残している。例えば、セメ
ント補強剤として用いる場合、高温養生を行なうと、従
来のアクリル系繊維であると繊維性能が低下し、セメン
ト複合体としての物性向上が望めない。これに対して、
本発明のものは、高温養生においても繊維強度の保持率
が高いため、セメント複合体の物性向上が望めることと
なる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明においては、さらに一層内上された耐アルカリ性
、耐熱性を有するとともＫ、高強度、高弾性率を有する
アクリル系繊維が見い出された。

すなわち、本発明の目的とするところは、耐アルカリ性
、耐熱性が良好でかつ高強度・高弾性率を有するアクリ
ル系繊維を提供することＫよシ、衣料、一般産業資材、
土木建築資材、セメント、ゴム、プラスチックス等の補
強材としての用途に展開することにある。アクリル系繊
維の特徴である軽さく比重が小さい）、高温においても
熔融することがない、良好な耐候性を有する等の特性は
そのｔま維持され損なわれることがないので、本発明で
得られる性能を併せ持つと、かなシ有効な素材として多
種多様な分野での利用が考えられる。

〔問題点を解決するための手段〕

まず１本発明になるアルカリ系繊維は、０．５重量チ〜
３０重量１（好ましくは１０〜２０重量％）のメタクリ
ロニトリルと、アクリロニトリルと共重合可能なビニル
モノマー０〜５重量％と、アクリロニトリルとからなる
アクリロニトリル系共重合体から製造されるものである
。メタクリロニトリルが０．５重責−未満の場合は、ア
クリル系共重合体を構成するメタクリロニトリルの構成
比率が低下し、耐アルカリ性、耐熱性ともに従来のもの
と変らなくなる。かかる点から耐アルカリ性、耐熱性と
もに良好なアクリル系繊維を得るためＫは、メタクリロ
ニトリルを少なくとも０．５重量多含有していることが
必要不可欠と彦る。又、メタクリロニトリルが３００重
量％シ多い場合は、主成分であるアクリロニトリルのア
クリル系共重合体中での構成比率が低下し、高強度、高
弾性率を有するアクリル系繊維とはならない。したがっ
て、本発明に係る繊維を得るためには、メタクリロニト
リルが０．５〜３０重量％含有されていることが必要で
ある。又、アクリロニトリルと共重合可能なビニルモノ
マー（第３成分）Ｋついては、必要に応じて（例えば、
良好な染色性を必要とする時等）０〜５重ｔ重含Ｓ含有
ることが望ましい、この第３成分の含有率が５重量％よ
シ大きい場合は、アクリル系共重合体を構成するアクリ
ロニトリルあるいはメタクリロニトリルの構成比率が低
下し、目的とする耐アルカリ性、耐熱性が良好でかつ高
強度、高弾性率を有するアクリル系繊維を得ることは出
来ない。ここで、本発明における高強度とは単糸乾強度
が６１／／ｄ以上のもので１、高弾性率とは初期弾性率
（ヤング率）が８５０ｋＶ１ｍ２以上のものをいう。こ
れらの値は従来のアクリル系繊維のものに比べてはるか
に向上し優れているものである（従来のアクリル系繊維
の単糸乾強度は２〜４．９／ｄ　、弾性率は３５０〜５
５０ｋｌ？／Ｗ２である）。又、最近、アクリル系繊維
で高強度、高弾性率のもの及び耐アルカリ性の優れたも
のが知られているが、いずれの場合にも耐熱性に問題を
残している。本発明の繊維の物性（高強度・高弾性率）
及び性能（耐アルカリ性・耐熱性）をもってすれば、こ
れまでアクリル系繊維が進出困難であった、一般産業資
材、土木建築資材、セメント、ゴム、プラスチック等の
補強材としての用途展開も十分に可能となる。

単糸乾強度が６　ｇ／ｄよシ小さいと、強力が必要とさ
れる産業資材分野、土木建築資材分野、補強材への展開
がむずかしい（しかし、強度が一般に１５　ｇＡ以上で
あれば、繊維製造忙おける安定性に欠けることがある）
、初期弾性率については、８５０６未満のものであれば
、産業資材、土木建築資材又は補強材として用いる時に
、性能が十分に発揮されない。

以上、本発明のアクリル系繊維の特徴とするところは、
メタクリロニトリル０．５〜３０重量％、７／ＩＪＩ：
ｌニトリルと共重合可能なビニルモノマー０〜５重量％
とアクリロニトリルから構成され、耐アルカリ性、耐熱
性が従来のアクリル系繊維のものに比べて向上され九も
のであシ、がり単繊維の強度が６　Ｖｄ以上、初期弾性
率が８５０ψ−２以上のものである。これらの性能を有
することにより、一般産業資材、土木建築資材、補強材
等の、これまでのアクリル系繊維では進出困難であった
分野への展開を可能ならしめるものである・次に該繊維
な得るための製造法について述べる。

本発明に係る繊維は、アクリロニトリルを主成分くメタ
クリロニトリル０．５〜３０重量Ｓ、Ｏ〜５重量％のア
クリロニトリルと共重合可能なビニル系モノマー、例え
ば、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル
アミド、メタクリルアミド、Ｎ−メチルアクリルアミド
、Ｎ−エチルメタクリルアミド、マレイミド、アリルア
ルコール、メタリルアルコール、β−とドロキシエチル
メタクリレート、２−クロロ−３−ヒドロキシプロピル
メタクリレート、メタリルアミン、β−７１ミノエチル
メタクリレート、アクリル散、メタクリル酸、イタコン
散、エチルメタクリレート、α−シアノアクリロニトリ
ル、酢酸ビニル、塩徽ビニル、塩化ビニリチン、スチレ
ン、とからなるアクリル系共重合体から構成されるもの
であるが、ビニル系モノマーとしては上記に限定される
ものではなＬ’ａ 上記共重合体の重合方法は、通常知られているビニル系
単量体の重合方式であれば、それらのいづれによっても
良い。例えば、レドックス触媒を用い九水相懸濁重合に
よりても得ることが出来、その重合方法及び重合条件に
よりて何ら限定されるものではない。得られ九アクリル
系共重合体は、従来よジアクリル系共重合体の溶剤とし
て知られている、硝酸、硫酸の如き無機駿、あるいは塩
化亜鉛、ロダンンーグーの如き無機塩類、あるいはジメ
チルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルス
ルホキシド、エチレンカーブネートの如き有機化合物等
、又はこれらの１種又は２種以上の混合物に溶解し紡糸
原液とする。

さらに、高強度、高弾性率含有するためには、該アクリ
ロニトリル系共重合体を湿式あるいは乾式の紡糸法で紡
糸し、通常の水洗、延伸、乾燥工程１経た後、高温乾熱
の緊張下で、セット処理することが不可欠である。この
セット処理の条件としては処理温度で１５０〜２５０℃
、好ましくは１８０〜２２０℃であって、処理温度が１
５０℃より低いと、繊維に十分な熱が伝わらず、したが
って繊維は固定され得す、残留収縮が生じ、該原綿の加
工時、あるいは使用時に、熱が繊維内に伝わることによ
りて、該繊維は収縮を起こし、弾性率、強度の低下をき
たし、高強度、高弾性率を有する繊維とはなシ得ない。

又、処理温度が２５０℃よシ高くなると、原綿はきわめ
て黄変するとともに、繊維内部で応力緩和を起こし、弾
性率、強度の低下をきたす。

以上のことから、本発明の目的とするアクリル系繊維を
得るためには、高温乾熱下での処理温度は１５０〜２５
０℃の範囲が適しておシ、好ましくは１８０〜２２０℃
となる。処理温度以外の重要な条件としては、熱処理時
に繊維を少くとも定長下に保っておくことであって、望
ましくは５優までの延伸下で処理することである。収縮
を起させながら処理すると、目標とする高強度、高弾性
率の物性は得られない。又、５壬より大きな値で延伸を
行なって処理すると、処理時に糸切れが多発すると同時
に、残留収縮を残すこととかり、繊維加工時あるいは使
用時において熱が加わることによシ収縮を起し、弾性率
及び強度の低下に連がる。以上のことから、高温乾熱下
においては、繊維を定長下、望ましくは５４までの延伸
下で処理することが必要である。

〔発明の効果〕

との様にして得られた繊維は、耐アルカリ性、耐熱性に
優れた高強度でかつ高弾性率を有するアクリル系繊維と
なる。特に耐熱性が向上していることから、本発明の繊
維は、従来のアクリル系繊維では進出あるいは用途展開
が困難であった、−′般産業資材分野、土木建築資材分
野及びセメント１コ９ム、プラスチ、り等の補強材分野
への展開も十分可能ならしめる。

すなわち、上記用途では高温での取り扱いが多多ある（
例えば、セメント補強用としては高温養生、一般産業資
材分野では、フィルター、ドライヤー、キャンパス等高
温下で用いられる）が、これらの条件下においても本発
明の繊維は物性の保持率が高く、製品性能を損なわない
。

以下余白 〔実施例〕 次ニ本発明の実施例について記述する。尚、繊維の強度
、弾性率の測定に際しては、測定機として、テ／シロｙ
−ＩＩ製（東洋？−ルドウインに、Ｋ。

製）を用い九。又、耐アルカリ性については、水酸化す
）　ＩＪワム水溶液中（ＰＨ＝１２．０）で繊維を熱処
理（８０℃で８時間）し、強度の保持率で比較を行なっ
た。

保持率の値が大きい程、耐アルカリ性は良好なものとな
る。そして、少なくとも８５チの強度保持率を有するこ
とが望ましい。又、耐熱性については、繊維を１３０℃
の熱水中で２時間処理し、その後の繊維の強度の保持率
で比較を行なった。

保持率の値が大きい程、耐熱性は良好なものとなる。少
なくとも８０％の強度保持率を有することが望ましい。

実施例１ メタクリロニトリルを０１８％、０．３重量％、０、５
重量％、５重量％、１０重量％、２０重量％、３０重量
％、３５重量％とアクリロニトリルをそれぞれ１００重
量％、９９．７重量％、９６．５重量％、９５重量％、
９０重量％、８０重量％、７０重量％、６５重量％とを
、水系懸濁重合法によって、過硫酸アンモニウム０．３
重量％、亜硫酸水素アンモニウム１．５重量％の酸化還
元系触媒を用いて５５℃で７．０時間重合し、８穫類の
アクリロニトリル系共重合体を得た。この共重合体を７
０％の硝酸水溶液に溶解し、原液粘度がそれぞれ１０５
０ポイズ（０℃）となる様に調整する。この紡糸原液な
孔径０．１３ｙｍ、孔数５００のノズルから押し出し、
３４重量％の稀薄硝酸水溶液で凝固せしめる。その後は
水洗、蒸気延伸、乾燥を行ない、総延伸倍率を１４倍と
した。その後、２２０℃の高温乾熱下、２ｍの延伸状態
で２０秒間熱固定を行なった。該繊維の物性値を表１に
記述する。

実施例２ メタクリロニトリルを０．５重量％、５重量％、１０重
量％、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリ
ルアミドをそれぞれに２重量％、及びアクリロニトリル
をそれぞれ９７．５重量％、９３重ｔチ、８８重量％採
り、水系懸濁重合法によって、過硫酸アンモニウム０．
３重量％、亜硫酸水素アンモニウム１．５重量％の酸化
還元触媒を用いて、５５℃で６．０時間重合し、アクリ
ロニトリル共重合体を得た。この共重合体２５重量％を
・ジメチルホルムアミド７５重量％に溶解した。溶解後
、該紡糸原液な孔径０．１２ｍ、孔数３００のノズルか
ら押し出し、ジメチルホルムアミド５５重量％、温度４
０℃のジメチルホルムアミド水溶液下で凝固せしめた。

その後、ジメチルホルムアミド６０％水溶液、温度８０
℃下で、５倍に延伸し、水洗、蒸気延伸、乾燥を行なっ
た。乾燥後、該繊維を２００℃の高温乾熱下に制限収縮
率を０％の定長下の状態にして、１６秒間熱固定を行な
った。

得られた繊維の物性値を表２に示す。

実施例３ メタクリロニトリル、１０．０重量％、及びアクリロニ
トリル９０重量％を水系懸濁重合法によって、過硫酸ア
ンモニウム０．３重量％、亜硫酸水系アンモニウム１．
５ｉ１ｉ％の酸化還元触媒を用いて、５５℃で８時間重
合し、アクリロニトリル共重合体を得た。この共重合体
を７３重量％の硝酸水溶液に溶解し、原液粘度が１２０
０／イズ（０℃）となる様に調整した。この紡糸原液を
孔径０．１２鱈、孔数３００のノズルから押し出し、３
５重量−の稀薄硝酸水溶液で凝固せしめた。その後、水
洗し、熱水延伸で６倍、次いで蒸気延伸で２．７倍延伸
し、その後１３０℃で緊張乾燥を行ない、総延伸倍率を
１６倍とした。次に、該繊維を種々の高温乾熱下に制限
収縮率をＯチの定長下の状態にして、１６秒間熱固定を
行なった。得られた繊維の物性値を表３に示す。

以下余白 実施例４ 実施例３と同じ操作で重合したアクリロニトリル共重合
体を、同一条件下で、紡糸、水洗、蒸気延伸及び乾燥し
た後、２００℃の高温乾熱下、各種の緊張下で１８秒間
、熱固定を行なった。本発明のものはいづれも良好な耐
熱性、耐アルカリ性を有し、高強度、高弾性率となって
いる。該繊維の物性値を表４に示す。

以下余白

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、メタクリロニトリル０．５重量％〜３０重量％、ア
   クリロニトリルと共重合可能なビニルモノマー０〜５重
   量％とアクリロニトリルからなるアクリロニトリル系共
   重合体から構成された、単繊維強度が６ｇ／ｄ以上の高
   強度でかつ初期弾性率が８５０ｋｇ／ｍｍ＾２以上の高
   弾性率を有する、耐アルカリ性、耐熱性の優れたアクリ
   ル系繊維。 ２、メタクリロニトリル０．５重量％〜３０重量％、ア
   クリロニトリルと共重合可能なビニルモノマー０〜５重
   量％とアクリロニトリルからなるアクリロニトリル系共
   重合体を、湿式あるいは乾式の紡糸法で紡糸し、水洗、
   延伸、乾燥処理のあと、１５０〜２５０℃の高温乾熱の
   緊張下で処理することを特徴とする高強度でかつ高弾性
   率を有する、耐アルカリ性、耐熱性の優れたアクリル系
   繊維の製造方法。