JPS63249712A - 高強力アクリル繊維の製造法 - 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〕 本発明は引張強度、弾性率は勿論、その他の繊維物性が
従来のアクリル繊維に比べて格段に優れているアクリル
繊維の製造法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来アクリル繊維は、耐候性や染色性など他の合成繊維
にない優れた性質を有しているにもかかわらず、機械的
な強度が低く、その用途は衣料用およびカーペットやカ
ーテンなどのインテリア用が中心であり、いわゆる補強
用としての用途にはほとんど使用されていない。

そのため補強用繊維として使用可能な機械的特性を有す
るアクリル繊維を製造りようとする試みが数多く提案さ
れてきた。

たとえば、特開昭５７−５１８１０号公報には、湿式又
は乾湿式紡糸法により得られた繊維を湿式延伸し、無緊
張下に乾燥し、引続いて加熱板上で接触延伸して有効全
延伸倍率を９倍以上２５倍以下にして高弾性率のアクリ
ル繊維な得ることが提案されている。

特開昭５７−１６１１１７号公報には、相対粘度が２．
５〜６．０のアクリロニトリル系重合体を乾式又は湿式
紡糸し、洗浄もしくは洗浄後に湿式延伸し、緊張下に加
熱ロール上で乾燥し、乾熱下延伸し、さらに乾熱下に熱
処理する方法が提案されている。

特開昭５９−１９９８０９号公報には、分子量が４０万
のアクリル系ポリマーを減圧、脱泡しながらその溶剤に
溶解し、得られた紡糸原液な紡出、凝固させた後、後工
程になるほど高温度の条件下で多段延伸し、次いで１３
０℃以下の緊張下に乾燥する方法で２０７’／ｄ以上の
強度を有するアクリル繊維を製造することが記載されて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、これらの公知技術は、いずれも引張強度
を向上させることのみをその要旨としており、このよう
な引張強度の向上は、他の機械的性質、たとえば引張弾
性率や結節強度な低下させることが多（、引張強度や弾
性率など他の機械的特性を総合的に向上、改良するもの
ではなく、引張強度が約２０　ｐ／ｄに及ぶデュポン社
のケプラーに代表されるような全芳香族ポリアミド繊維
のように、複合材料の補強繊維に要求される繊維物性を
満足するものではない。

そこで本発明者らは、重量平均分子量５０万以上の高重
合度のポリアクリロニトリル系ポリマーを用いて、強度
、弾性率などの機械的特性のバランスがとれた高強力ア
クリル繊維の製造法について鋭意検討の結果本発明に到
達したものであって、従来のアクリル繊維に比較して、
その繊維物性が著しく改良、向上され、しかもこのよう
な高強力アクリル繊維を工業的に有利に製造する方法を
提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、アクリロニトリルを８０
重量％以上含有した重量平均分子量５０万以上のアクリ
ロニトリル系重合体を乾湿式紡糸して得られた溶剤を含
有した凝固糸を空中で延伸し、続いて溶剤の洗浄および
温水中での二次延伸をおこない、さらに高温の熱媒を用
いて三次延伸することを特徴とする強度１５　ｇ／ｄ　
。

弾性率２００　Ｐ／ｄ以上の高強力アクリル繊維を製造
することにある。

本発明で用いるポリアクリロニトリル系重合体は、重量
平均分子量５０万以上、好ましくは７０万以上であるこ
とが必要である。本発明の高強力アクリル繊維を製造す
るためには、１５倍以上、好ましくは２０倍以上の高延
伸をおこなう必要があるが、重量平均分子量５０万未満
のアクリロニトリル系重合体を用いた場合にはこのよ５
な高延伸をおこなうことは不可能であって、本発明の高
強力アクリル繊維を得ることはできない。

本発明に用いられるアクリロニトリル系重合体は、通常
の懸濁重合法、乳化重合法及び溶液重合法によって製造
することができるが、たとえば特開昭６１−１１１３１
０号公報に記載の方法、すなわち少なくとも７０モル％
以上のアクリロニトリルを含有する重合性不飽和単量体
１０〜７０重量％、有機溶剤１５〜６０重量％、水１５
〜６０重量％の混合物をラジカル開始剤で重合した後、
水及び／又は有機溶剤を該単量体１重量部に対し１〜１
０重量部添加して重合する方法が高分子量重合体が安定
に得られるという点で好ましい。なお、ここで用いる有
機溶剤としてはＤＭＦ　（ジメチルホルムアミド）、Ｄ
ＭＡｅ　（ジメチルアセトアミド）、ｒ−ブチロラクト
ン、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）等が挙げられる
。

アクリロニトリル系重合体としては、アクリロニトリル
を８０重量％以上、特に９０重量％以上含有しているこ
とが好ましい。アクリロニトリルと共重合させるための
単量体としては、メチルアクリレート又はメタクリレー
ト、エチルアクリレート又はメタクリレート、ｎ　−、
イソ−もしくはｔ−ブチルアクリレート又はメタクリレ
ート、２−エチルへキシルアクリレート又はメタクリレ
ート、アクリル酸、メククリル酸、イタコン酸、α−ク
ロロアクリロニトリル、２−ヒドロキシエチルアクリレ
ート、ヒドロキシアルキルアクリレート又はメタクリレ
ート、アクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、メ
タクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビ
ニル、酢酸ビニル等の不飽和単量体が挙げられる。これ
らの重合性不飽和単量体は単独で、あるいは併用してア
クリロニトリルと共重合させることができる。その共重
合割合は前記のように２０重重量、さらに得られるアク
リル系繊維を炭素繊維用プレカーサーとして用いる場合
には１０重重量以下であることが好ましい。

このようなアクリロニトリル系重合体は、その溶剤たと
えばＤＭＦ、ＤＭＡｅ、　　γ−ブチロラクトン、ＤＭ
ＳＯ等の有機溶剤に溶解し、得られた重合体溶液を紡糸
原液として使用する。

次にこのようにして得られた紡糸原液を、乾湿式紡糸法
によって紡出し得られた溶剤を含有した凝固糸を、溶剤
を含んだままで空中で延伸する０　′　　　　　　　　
　　　　　　　・尚、空中延伸をおこなうときの雰囲気
は４０℃以下であることが必要であり、４０℃を越える
と繊維中に含まれる溶剤によって凝固糸が融断する。

このよ５にして得られた溶剤延伸糸を、次いで温水を用
いて二次延伸をおこなう。この場合二次延伸の手法とし
て温度勾配をつけた二段又はそれ以上の多段延伸法を採
用することもさしつかえない。又、空中延伸糸を脱溶剤
するために洗浄をおこなう必要があるが、この洗浄工程
は温水での延伸の前あるいは後のいずれでおこなっても
よい。このようにして得られた温水での延伸糸を次に高
温の熱媒を用いて三次延伸をおこなう必要があるが、こ
こで用いる熱媒としては高温のスチームや水溶性の多価
アルコールたとえばエチレングリコール、ジエチレング
リコール、トリエチレングリコール、グリセリン等が挙
げられる。

また、本高温延伸は１５０〜２３０℃の範囲でおこなう
必要がある。１５０℃未満の温度では高強力アクリル繊
維を製造するための高延伸を実施することは不可能とな
り、一方２３０°Ｃを越える温度ではポリアクリロニト
リルの分解がおこり始め逆に延伸性は低下する。このよ
うにして得られた延伸糸は必要によっては再度洗浄し、
油剤処理、続いて１００〜１５０℃の温度で乾燥、焼き
つぶしをおこなった後、更に好ましくは１５０〜２００
℃の温度で１．０５〜１．２０倍の乾熱延伸をおこなう
ことによって全延伸倍率１５倍、好ましくは２０倍以上
という延伸倍率が達成される。

このようにして得られる本発明のアクリル繊維は、単繊
維強度が１５　ｐ／ａ以上特に１７　Ｐ／ｄ以上、弾性
率２００　ｙ／ａ以上特に２４０Ｐ／ｄ以上の物性を有
しており、工業用または産業用、繊維強化用として多く
の分野、具体的にはキャンパス、アスベスト代替、縫糸
、ホース、重布などの工業用として、さらに複合材料の
補強用繊維として使用することが可能である。

〔実施例〕

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

重量平均分子量（Ｍｙ　）　　は、ジメチルホルムアミ
ドを溶媒として２５°Ｃにて重合体の極限粘度〔η〕を
測定し、次式によって算出した値である。

〔η：ｌ　＝　３．３５　Ｘ　１０　　［Ｍｗｌ’°７
２実施例１ 懸濁重合法で得られた重量平均分子量７１万、組成ＡＮ
／ＭＡＡ（メタクリル酸）　＝　９８．５／１．５（重
量％）のアクリロニトリル系重合体を用いポリマー／Ｄ
ＭＦ＝１０／９０　（重量％）の組成を有する紡糸原液
を調製し、５０’Ｃに保持したスピンタンクから孔径２
００μ、孔数５００のノズルを用いて一２５℃のＤＭＦ
８３重量％、水１７重量外の凝固浴へ乾湿式紡糸法を用
いて紡出した。なお、ノズル面と凝固浴の距離は５罰と
した。このようにして得られた凝固糸を２０℃の空気中
で２倍延伸をおこない、更に７０℃の温水中で１．５倍
、続いて沸水中で１８５倍の延伸をおこなった。このよ
うにして得られた沸水延伸糸を１８０℃のグリセリン中
で３．５倍蕉伸を施し、洗浄、油剤処理をおこなりた後
、１４０℃で乾燥、更に２００℃で１．１倍の乾熱延伸
をおこない、計１７．３倍の延伸倍率を達成した。

このようにして得られたアクリル繊維は、繊度１．１ｄ
、強度１７．７　Ｐ／ｄ　、伸度８．８％、弾性率２４
２　ｇ／ｄであった。

実施例２ 実施例１と同様にして乾湿式紡糸をおこない空中延伸の
延伸倍率を変えて延伸をおこなりで繊維を製造した。得
られた結果を表１に示した。

実施例３ 実施例１と同様にして乾湿式紡糸をおこない空中延伸雰
囲気の温度を変えて延伸をおこなって繊維を製造した。

得られた結果を表２に示した。

表２

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、アクリロニトリルを８０重量％以上含有した重量平
   均分子量５０万以上のアクリロニトリル系重合体を乾湿
   式紡糸して得られた溶剤を含有した凝固糸を空中で延伸
   し、続いて溶剤の洗浄および温水中での二次延伸をおこ
   ない、さらに高温の熱媒中で三次延伸し全延伸倍率が１
   ５倍以上とすることを特徴とする強度１５ｇ／ｄ以上、
   弾性率２００ｇ／ｄ以上の高強力アクリル繊維の製造法
   。 ２、空中延伸雰囲気の温度が４０℃以下であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の製造法。 ３、全延伸倍率が２０倍以上であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の製造法。