KR101161466B1

KR101161466B1 - 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유

Info

Publication number: KR101161466B1
Application number: KR1020077005399A
Authority: KR
Inventors: 마사오 이에노
Original assignee: 니혼 엑스란 고교 (주)
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2005-07-29
Publication date: 2012-07-02
Also published as: JP4529145B2; CN101023212A; KR20070050064A; WO2006027910A1; JPWO2006027910A1; CN101023212B

Abstract

높은 포화 흡습률을 보유하고, 서서히 흡습하며, 흡습 발열의 지속성이 우수한 가교 아크릴계 섬유를 제공한다. 본 발명은 가교 구조 및 염형 카르복시기를 보유하는 가교 아크릴계 흡방습성 섬유로서, 20℃ × 95% RH에서의 포화 흡습률(a (%)), 20℃ × 50% RH에서의 포화 흡습률(b (%)), 및 20℃ × 95% RH × 60분 흡습률(c (%))이, 하기 (1) 내지 (3) 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유를 게시한다:

a (%) ≥ 60 (1)

a-b(%) ≥ 30 (2)

c/a ≤ 0.5 (3)

서흡방습성 가교 아크릴계 섬유, 포화 흡습률, 가교 구조, 염형 카르복시 기, 흡습 발열의 지속성

Description

서흡방습성 가교 아크릴계 섬유{SLOWLY MOISTURE-ABSORBING AND -RELEASING CROSSLINKED ACRYLIC FIBER}

본 발명은 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유에 관한 것이다. 특히, 포화 흡습률이 높고, 서서히 흡습함으로써, 지속적으로 발열하는 것이 가능한 섬유에 관한 것이다.

근래, 생활환경의 쾌적성을 필요로 하는 요구가 높아지는 가운데, 의료나 침장품 등에서는 습도 조절 기능이나 높은 보온 기능이 요구되고 있다. 흡방습성이 있는 섬유는 흡습 시에 발열을 수반하기 때문에, 그와 같은 요구에 부응하는 소재로서 유망하다. 흡방습성이 있는 섬유로서는, 면, 양모, 레이온, 아세테이트, 가교 아크릴계 섬유 등이 공지되어 있지만, 이 중에서도 가교 아크릴계 섬유는 습도 조절성이나 흡습성이 우수한 것으로서, 활발히 연구되고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 흡?방습 속도가 제어된 가교 아크릴계 섬유가 게시되고 있다. 이 섬유는 온도 조절?습도 조절 기능이나 pH 완충성, 전기제어성(제전성), 보수성 등의 조화 기능을 함께 보유하는 것을 특징으로 하지만, 20℃ × 65% RH 분위기 하에서의 포화 흡습률이 15 내지 35%로 낮은 스포츠 의료 등, 높은 흡습량이 필요로 되는 용도에서는, 충분히 만족할만한 것은 아니다. 또한, 포화 흡 습률이 낮기 때문에, 발열량이 적고, 큰 보온효과를 수득하기도 어렵다.

이러한 점에 대해, 특허문헌 2에서는 20℃ × 65% RH 분위기 하에서의 포화 흡습률이 39 내지 89%의 높은 흡습성을 나타내고, 흡습 속도가 빠르다고 하는 특징을 보유한 가교 아크릴계 섬유를 게시하고 있고, 이 섬유는 건조 중량 1g당 130 내지 800cal라는 높은 흡습 발열량을 보유한다고 기술되어 있다. 하지만, 이 섬유는 흡습 속도가 빠르기 때문에 그 발열의 대부분은 흡습 초기에 단시간에 발생해 버린다. 이 때문에, 발열의 지속성이 그다지 없고, 장시간에 걸쳐 보온 효과를 수득하기가 곤란하다.

특허문헌 1: 특개평 9-59872호 공보

특허문헌 2: 특개평 9-158040호 공보

발명이 해결하고자 하는 과제

이상과 같이, 지금까지 가교 아크릴계 섬유는 온도조절?습도조절 기능이나 pH 완충성, 제전성, 보수성 등의 조화 기능, 높은 흡습률, 높은 흡습 속도 등의 특징을 보유하는 것이었지만, 발열의 지속성이나 보온성과 같은 점에 대해서는 그다지 고려되지 않았다. 본 발명은 이러한 상황에 기초하여 이루어진 것으로서, 높은 포화 흡습률을 보유하고, 뿐만 아니라 서서히 흡습하여 흡습 발열의 지속성이 우수한 가교 아크릴계 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다.

과제를 해결하기 위한 수단

본 발명자는 전술한 목적을 달성하기 위해 예의검토한 결과, 다음에 제시하는 본 발명에 도달했다.

[1] 가교 구조 및 3 내지 10mmol/g의 염형 카르복시 기를 보유하고, 이 염형 카르복시 기 중에서 2mmol/g 이상이 Mg 염형 카르복시 기인 가교 아크릴계 흡방습성 섬유로서, 20℃ × 95% RH에서의 포화 흡습률(a (%)), 20℃ × 50% RH에서의 포화 흡습률(b (%)), 및 20℃ × 95% RH × 60분 흡습률(c (%))이, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유:

a (%) ≥ 60 (1)

a-b(%) ≥ 30 (2)

c/a ≤ 0.5 (3)

[2] 20℃ × 95% RH × 90분 흡습률(d (%)) 및 20℃ × 95% RH × 180분 흡습률(e (%)) 간에 하기 식 (4)의 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 [1] 기재의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유:

e/d ≥ 1.5 (4)

[3] 팽윤도가 1.5g/g 이하인 것을 특징으로 하는 [1] 또는 [2] 기재의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유.

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발명의 효과

본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는, 지금까지 가교 아크릴계 섬유에 없었던 특징, 즉 포화 흡습률이 대단히 높고, 서서히 흡습하는 것이며 지속적으로 발열한다고 하는 특징을 보유하는 것이다. 이러한 특징을 보유하는 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는 추동 의료나 침장품, 또는 스키 웨어 등의 스포츠 의료 등, 습도 조절 기능과 높은 보온 기능이 요구되는 용도에 바람직하게 이용될 수 있다.

도 1은 실시예 1, 2 및 비교예 1 내지 3의 섬유에 대한 흡습 곡선을 도시한 것이다.

발명의 실시하기 위한 최상의 형태

이하에 본 발명을 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명에 있어서, "-COO^-"에 상대 이온이 결합하고 있는 작용기를 "카르복시 기", 카르복시 기의 상대 이온이 수소 이온인 것을 "H형", 그 외의 이온인 것을 "염형"이라 표현한다. 예를 들어, "-COOH"는 "H형 카르복시 기"라 표현한다.

본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는, 20℃ × 95% RH에서의 포화 흡습률(a (%)), 20℃ × 50% RH에서의 포화 흡습률(b (%)), 및 20℃ × 95% RH × 60분 흡습률(c (%))이, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것이다:

a (%) ≥ 60 (1)

a-b(%) ≥ 30 (2)

c/a ≤ 0.5 (3)

여기서, 식 (1)에서와 같이, 본 발명의 섬유는 a(%)가 60% 이상이고, 바람직하게는 65% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상인 것이 바람직하다. 본 발명의 섬유 는 서서히 흡방습하는 것이지만, 최종적인 흡습률이 높을수록 흡습 발열의 지속 시간이 길어진다. 즉, a(%)가 적으면, 지속적인 발열을 기대할 수 없다.

또한, 식 (2)의 좌변은 95% RH와 50% RH에서의 포화 흡습률의 차이를 나타내는 것이고, 그 값이 클수록, 실제 사용되는 환경의 현실적인 습도 범위에서의 흡습 성능이 높은 것을 나타낸다. 본 발명의 섬유는 그 값이 30% 이상이고, 바람직하게는 35% 이상, 더욱 바람직하게는 40% 이상인 것이 바람직하다. 그 값이, 30% 이상이면, 의복 등에서 땀에 의해 의복내 습도가 상승할 때, 무더운감을 억제하는 효과 등을 기대할 수 있다.

또한, c(%)는 섬유를 105℃ × 16 시간 건조한 후, 20℃ × 95% RH로 조절된 항온항습기에 넣어 60분 경과했을 때의 흡습률로서, 105℃ × 16시간 건조한 후의 섬유 중량과 20℃ × 95% RH에서 60분 경과했을 때의 섬유 중량의 차로부터 구할 수 있다. 따라서, 식 (3)의 좌변은 그 섬유의 포화 흡습률을 1로 했을 때, 최초 1시간에 어느 정도 흡습하는 지를 나타내는 것이며, 그 값이 적을수록 천천히 흡습하는 것을 의미한다. 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는 그 값이 0.5 이하, 바람직하게는 0.4 이하, 더욱 바람직하게는 0.3 이하인 것이며, 천천히 흡습하기 때문에, 흡습에 수반되는 발열도 천천히 일어나서 지속적인 것이 된다. 즉, c(%)의 값이 적은 경우에는 흡습 발열이 실감하기 어려워지기 때문에, 실효적인 발열을 수득한다는 점에서 c(%)는 5% 이상, 바람직하게는 7% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는 가교 구조와 염형 카르복 시 기를 보유하는 것이다. 염형 카르복시 기는 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유의 흡방습 성능에 관여하는 부분이고, 그 양을 많게 하면 포화 흡습률을 높일 수 있다. 그러나, 다른 한편으로 섬유의 친수성도 높아지게 되기 때문에, 수팽윤이 심해져 강도가 저하하고 형상이 붕괴되어, 경우에 따라서는 물에 용출되는 등의 현상을 일으키는 경우가 있다. 반대로, 염형 카르복시 기 양이 너무 적으면 충분한 포화 흡습률을 수득할 수 없게 된다. 따라서, 염형 카르복시 기 양은, 전술한 바와 같은 사항을 고려하여 상기 식 (1) 내지 (3)을 만족하도록 결정하는 것이 바람직하다. 일반적으로는 1 내지 10mmol/g이 바람직하고, 더 바람직하게는 3 내지 10mmol/g, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 8mmol/g이 좋다.

또한, 염형 카르복시 기 외에 H형 카르복시 기가 존재하여도 상관없지만, 전술한 수팽윤이나 용출의 점에서, 염형 카르복시 기와의 합계량이 10mmol/g 이하가 되도록 하는 것이 바람직하다.

염형 카르복시 기의 염형으로서는, Mg가 가장 바람직하다. 특히 Mg 염형 카르복시 기가 2mmol/g, 바람직하게는 2.5mmol/g 이상 함유되는 경우에 양호한 성능이 수득된다. 또한, Mg 염형 이외의 염형 카르복시 기나 H형 카르복시 기가 공존하여도 상관없다. Mg 염형 이외의 염형 카르복시 기로서는, Li, Na, K 등의 알칼리 금속, Be, Ca, Ba 등의 알칼리 토금속류, Cu, Zn, Al, Mn, Ag, Fe, Co, Ni 등의 다른 금속, NH₄, 아미노 등의 유기 양이온 등을 예로 들 수 있다. 또한, Mg를 사용하지 않는 경우라면, 상기 Mg 염형 이외의 염형 카르복시 기와 H형 카르복시 기 등을 복수종 병용하는 방식 등을, 상기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 한 채용할 수 있다.

본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유의 가교 구조는, 섬유 형태의 유지를 주로 담당하는 부분이다. 전술한 바와 같이 염형 카르복시 기 양을 많게 하여 흡방습 특성을 높이면, "형상이 붕괴된다", "중합체 자체가 물에 용출된다"고 하는 현상이 일어나게 되지만, 가교 구조를 보유하게 됨으로써 이와 같은 현상을 억제할 수 있다. 이와 같은 가교 구조는, 예를 들면 섬유를 구성하는 중합체에 반응성 작용기를 보유하는 단량체를 공중합시키고, 방사하여 섬유로 만든 후, 상기 반응성 작용기와 반응하는 작용기를 복수개 보유하는 화합물(이하, 가교성 화합물이라 한다)을 반응시킴으로써 형성할 수 있다.

여기서, 반응성 작용기를 보유하는 단량체와 가교성 화합물의 조합으로는, 특별한 제한은 없지만, 아크릴로니트릴이나 메타크릴로니트릴 등의 니트릴기 함유 단량체와 가수 히드라진, 황산 히드라진 등의 히드라진계 화합물과의 조합이 대표적인 예이다.

또한, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는, 20℃ × 95% RH × 90분 흡습률(d (%)) 및 20℃ × 95% RH × 180분 흡습률(e (%)) 간에 하기 식 (4)의 관계가 성립하는 것이 바람직하다:

e/d ≥ 1.5 (4)

여기서, d(%), e(%)는 경과시간을 각각 90분 또는 180분으로 하고, 전술한 c(%)와 동일한 방식으로 구할 수 있는 수치이다. 즉, e/d는 180분 경과 시의 흡습률이 90분 경과 시의 흡습률의 몇 배인지를 나타낸다. 본 발명의 섬유에서, 이 수 치가 1.5 이상, 바람직하게는 1.7 이상인 것이 바람직하다. 이 수치가 1에 가까운 경우는, d(%)와 e(%)의 차이가 적은 것을 나타내고, 흡습 개시 후 90분에서부터 180분까지 90분간에는 거의 흡습되지 않고, 흡습 개시 후 90분의 시점에서 이미 포화에 가까운 상태가 되어 있는 것을 의미한다. 이와 같은 경우에는, 지속적인 발열은 거의 기대할 수 없다. 또한, e/d가 2 전후 또는 그 이상인 경우에는 흡습 개시 후 90분까지의 흡습 속도에 비해, 흡습 개시 후 90분부터 180분 사이의 흡습 속도가 동일한 정도 또는 그 이상인 것으로 추측되고, 지속적으로 흡습?발열하는 특징을 기대할 수 있다. 또한, d(%)는 전술한 c(%)와 마찬가지로, 실효적인 발열을 수득한다라는 점에서, 7% 이상, 바람직하게는 10% 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는 후술하는 방법으로 측정한 팽윤도가 1.5g/g 이하, 바람직하게는 1.3g/g 이하인 것이 바람직하다. 팽윤도가 1.5g/g을 상회하는 경우에는, 흡습에 따라 섬유의 수치가 쉽게 변화되어, 방적 가공이나 그 후의 편물 또는 직물로의 가공이 곤란해지는 경우가 있다.

이제, 앞에서 설명한 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유의 대표적인 제조방법을 이하에 설명하지만, 본 발명에 따른 섬유의 제조방법은 이에 국한되는 것은 아니다.

우선, 출발 원료가 되는 아크릴계 섬유로서는 아크릴로니트릴(이하 AN 이라 한다)을 40중량% 이상, 바람직하게는 50중량% 이상, 더욱 바람직하게는 80중량% 이상 함유하는 AN계 중합체로 형성된 섬유이면 좋다. 형태로서는, 단섬유, 토우(tow), 실, 편직물, 부직포 등 어느 형태여도 좋고, 또한 제조공정 중도품, 폐섬 유 등이어도 상관없다. AN계 중합체는 AN 단독 중합체, AN과 다른 단량체와의 공중합체 중 어느 것이어도 좋지만, AN 이외의 공중합 성분으로는 메타릴설폰산, p-스티렌설폰산 등의 설폰산 기 함유 단량체 및 이의 염, (메타)아크릴산, 메타콘산 등의 탄산 기 함유 단량체 및 이의 염, 스티렌, 아세트산비닐, (메타)아크릴산 에스테르, (메타)아크릴아미드 등의 단량체 등, AN과 공중합 가능한 단량체이면 특별히 한정되지 않는다.

이러한 아크릴계 섬유는, 히드라진계 화합물에 의해 가교 도입 처리되어, 아크릴계 섬유의 용제에는 이미 용해되지 않는다는 의미에서, 가교가 형성된 가교 아크릴계 섬유이고, 동시에 결과적으로 질소 함유량을 증가시킨다. 가교 도입 처리의 수단으로서는 특별히 한정되는 것은 없지만, 그 처리에 의해 질소 함유량의 증가를 바람직하게는 0.1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 10중량%로 조절할 수 있는 수단이 바람직하다. 또한, 질소 함유량을 0.1 내지 10중량%로 조정할 수 있는 수단으로서는, 히드라진계 화합물의 농도 5 내지 60중량%의 수용액 중에서, 온도 50 내지 120℃로 5시간 이내로 처리하는 수단이 공업적으로 바람직하다.

여기서 사용되는 히드라진계 화합물로서는, 특별히 한정되는 것은 없고, 가수 히드라진, 황산 히드라진, 염산 히드라진, 브롬산 히드라진, 히드라진 카보네이트 등 외에, 에틸렌디아민, 황산구아니딘, 염산구아니딘, 인산구아니딘, 멜라민 등의 아미노기를 복수개 함유하는 화합물을 예로 들 수 있다.

이러한 히드라진계 화합물에 의해 가교 도입 처리를 거친 섬유는, 상기 처리에서 잔류한 히드라진계 화합물을 충분히 제거한 후, 산처리를 실시해도 좋다. 여 기서 사용되는 산으로서는, 질산, 황산, 염산 등의 무기산 수용액, 유기산 등을 예로 들 수 있지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 산 처리 조건으로서는, 특별히 한정되지 않지만, 대략 산농도 5 내지 20중량%, 바람직하게는 7 내지 15중량%의 수용액에서 온도 50 내지 120℃로 0.5 내지 10시간 피처리 섬유를 침지하는 것을 예로 들 수 있다.

히드라진계 화합물에 의한 가교 도입 처리를 거친 섬유, 혹은 추가로 산처리를 거친 섬유는, 이어서 알칼리성 금속염 수용액으로 가수분해 처리한다. 이 처리에 의해, 아크릴계 섬유의 히드라진계 화합물에 의한 가교 도입 처리에 관여하지 않고 잔류한 CN 기, 또는 가교 도입 처리 후 산처리를 실시한 경우에는 잔류하고 있는 CN 기와 일부 산처리에서 가수분해되어 생성된 아미드 기의 가수분해가 진행되어, 카르복시 기가 형성된다. 또한, 형성된 카르복시 기는 가수분해 처리에 사용된 알칼리성 금속염 유래의 금속 이온과 결합하기 때문에, 대부분이 염형 카르복시 기이다. 여기서 사용되는 알칼리성 금속염으로는, 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토류 금속 수산화물, 알칼리 금속 탄산염 등이 있다. 가수분해 처리 조건은 특별히 한정되는 것은 없지만, 1 내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 1 내지 5중량%의 수용액 중에서 온도 50 내지 120℃로 1 내지 10시간 이내로 처리하는 수단이 공업적, 섬유 물성적으로 바람직하다.

가수분해를 진행하는 정도, 즉 염형 카르복시 기의 생성량은 전술한 바와 같이 바람직하게는 1 내지 10mmol/g, 더욱 바람직하게는 3 내지 10mmol/g, 더욱 더 바람직하게는 3 내지 8mmol/g에서 바람직한 결과가 수득되기 쉽고, 이것은 전술한 처리 시의 약제의 농도, 온도, 처리 시간의 조합에 의해 용이하게 제어된다. 또한, 이러한 가수분해를 거친 섬유는 CN 기가 잔류하거나 잔류하지 않아도 좋다. CN 기가 잔류해 있다면, 그 반응성을 이용하여 추가 기능을 부여할 수 있는 가능성이 있다.

이상과 같이 수득한 섬유는, 그대로 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유로서 이용할 수 있는 경우도 있지만, 통상은 추가로 질산염, 황산염, 염산염 등의 금속염으로 이온 교환 처리, 질산, 황산, 염산, 포름산 등에 의한 산처리, 또는 알칼리성 금속염 등에 의한 pH 조정 처리 등을 실시함으로써 바람직한 염형 카르복시 기 또는 H형 카르복시 기로 변환시키거나, 다른 종류의 염형을 혼재시킴으로써 특성을 조정하여, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유를 수득한다.

예를 들면, 본 발명에서 권장하는 Mg 염형 카르복시 기는, 가수분해 후의 섬유를 질산마그네슘 수용액 등의 마그네슘 이온을 보유한 수용액에 침지함으로써 수득할 수 있다. 단, 이 방법은 생성되는 Mg 염형 카르복시 기 양을 제어하기가 어렵고, 재현성도 그다지 좋지 않다.

양을 제어하고, 재현성 좋게 Mg 염형 카르복시 기를 수득하기 위해, 우선 가수분해 후의 섬유를, 질산 등의 산 수용액에 침지하여 섬유 중의 카르복시 기를 전부 H형 카르복시 기로 만든다. 이어서, 수득된 섬유를 수산화나트륨 수용액 등의 나트륨 이온을 함유한 알칼리성 수용액에 침지하여, H형 카르복시 기를 Na염형 카르복시로 만든다. 이 때, pH를 조정함으로써 Na염형으로 변환되는 카르복시 기 양을 변화시킬 수 있다. 이어서, 질산 마그네슘 수용액 등의 마그네슘 이온을 보유한 수용액에 침지시킴으로써, Mg 염형 카르복시 기로 변환시킬 수 있다. 여기서, Mg 염형 카르복시 기로 변환되는 것은, Na 염형 카르복시 기로서, H형 카르복시 기는 Mg 염형 카르복시 기로 거의 변환되지 않는다. 즉, pH 조정에 의해 Na 염형 카르복시 기 양을 제어하는 것을 통해, Mg 염형 카르복시 기 양을 제어하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는, 앞에서 설명한 가교 도입 처리, 산처리, 가수분해 처리, 가수분해 후의 이온 교환 처리, 산 처리, pH 조정 처리 이외의 처리를 실시한 것이어도 상관없다.

이상, 설명한 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는, 높은 포화 흡습률을 보유하고, 지속적으로 흡습 발열한다는 특징을 보유한 것이다. 이 때문에, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유를 섬유 구조물의 구성 섬유로서 함유시킨 경우, 섬유 구조물 외로 방출되는 열량을 지속적인 발열로 보충함으로써, 그 섬유 구조물의 보온성을 높이는 효과가 수득된다. 따라서, 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유는 보온성이 요구되는 용도 등에 바람직하게 사용될 수 있다.

이와 같은 섬유 구조물로서는, 실, 얀, 필라멘트, 직물, 편물, 부직포, 지상물, 시트상물, 적층체, 면상체 등이 있지만, 보온성이 요구되는 용도에 이용된다는 점에서, 직물, 편물, 면상체가 일반적이다. 구체적인 형태로서는, 스포츠웨어, 내의, 복대, 서포터, 장갑, 양말, 스타킹, 잠옷, 이불면 등이 있다. 또한, 상기 섬유 구조물은 본 발명의 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유만으로 구성된 것이거나, 다른 소재를 병용하여 구성된 것이어도 좋다. 병용할 수 있는 다른 소재로서는 특별히 한정되는 것은 없지만, 널리 사용되고 있는 천연 섬유, 유기 섬유, 반합성섬유, 합성 섬유 등을 이용할 수 있고, 더욱이 무기 섬유, 유리 섬유 등도 용도에 따라 채용할 수 있다. 또한, 병용되는 다른 소재는 섬유에 한정되지 않고, 수지나 입자 등의 소재여도 좋다.

이하 실시예를 통해 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이하 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예 중의 부 및 백분율은, 다른 표시가 없는 한, 중량 기준을 나타낸다. 실시예 중의 특성 평가 방법은 다음과 같다.

(1) 염형 카르복시 기 양(mmol/g)

충분히 건조한 시료 약 1g을 칭량하고(X(g)), 여기에 200ml의 물을 가한 후, 50℃로 가온하면서 1mol/l 염산 수용액을 첨가하여 pH 2로 한 후, 0.1mol/l의 수산화나트륨 수용액으로 상법에 따라서 적정곡선을 구한다. 이 적정곡선으로부터 카르복시 기에 소비된 수산화나트륨 수용액 소비량(Y(ml))을 구하고, 다음 식에 따라 카르복시 기 양(mmol/g)을 산출했다.

(카르복시 기 양) = 0.1 Y/X

별도로, 전술한 카르복시 기 양 측정 조작 중에서 1mol/l 염산수용액을 첨가하여 pH 2로 조정하지 않고 동일하게 적정곡선을 구하여 H형 카르복시 기 양(mmol/g)을 구한다. 이들 결과로부터 다음 식에 따라 염형 카르복시 기 양을 산출했다.

(염형 카르복시 기 양) = (카르복시 기 양) - (H형 카르복시 기 양)

(2) 포화 흡습률(%)

시료 약 5.0g을 열풍건조기에서 105℃, 16시간 건조하여 중량을 측정한다(W1(g)). 다음으로, 상기 시료를 20℃ × 95% RH 또는 20℃ × 50% RH 중 어느 한 조건으로 조절한 항온항습기에 24시간 넣어둔다. 이와 같이 하여 흡습시킨 시료의 중량을 측정한다(W2(g)). 이상의 측정 결과로부터, 다음 식에 따라 산출했다.

포화 흡습률(%) = (W2-W1)/W1 × 100

(3) 20℃ × 95% RH에서의 흡습곡선

시료 약 2.5g을 열풍건조기에서 105℃, 16시간 건조하여 중량을 측정한다(W3(g)). 이어서, 시료를 원통상 메시 카고(직경 7.5cm, 높이 9.8cm)에 신속하게 푹신한 상태로 압축없이 넣고, 카고째 즉시 20℃ × 95% RH로 조절한 항온항습기에 넣는다. 항온항습기에 넣은 시점을 흡습 개시 시점으로 하고, 10분마다 흡습한 시료의 중량을 측정한다(W4(g)). 이상의 측정 결과로부터, 다음 식에 따라 각 측정 시점에서의 흡습률을 산출하고, 흡습 곡선을 구했다.

흡습률(%) = (W4-W3)/W3 × 100

(4) 팽윤도(g/g)

시료 약 3g을 열풍건조기에서 70℃ × 3시간 건조하여 중량을 측정한다(W5(g)). 이어서, 시료를 물이 300ml 담긴 비이커에 30분간 침지시킨 후, 팽윤된 시료를 탁상용 원심탈수기(160G × 5분)에서 탈수하고, 시료의 중량을 측정한다(W6(g)). 이상의 측정 결과로부터 다음 식에 따라 산출했다.

(팽윤도) = (W6-W5)/W5

[실시예 1]

아크릴로니트릴(AN) 90%, 아세트산비닐 10%로 된 AN계 중합체(30℃ 디메틸포름아미드 중에서의 극한 점도 [η]=1.2) 10부를 48% 로단 나트륨 수용액 90부에 용해한 방사원액을, 상법에 따라 방사, 연신(총 연신 배율: 10배)한 후, 건구/습구 = 120℃/60℃ 분위기 하에서 건조 후, 습열처리하여 단섬유 섬도 0.9dtex의 원료 섬유를 수득했다. 이 원료 섬유를, 가수 히드라진 20% 수용액 중에서, 98℃ × 5시간 가교 도입 처리를 수행하고, 세정했다. 본 처리에 의한 질소 함유량의 증가는 5%였다. 또한, 질소 증가량은, 원료 섬유와 가교 도입 처리 후의 섬유를 원소 분석하여 질소 함유량을 구하고, 그 차이로부터 산출했다. 가교 도입된 섬유를, 3% 질산 수용액 중에 침지하고, 90℃ × 2시간 산 처리를 수행했다. 이어서, 3% 수산화나트륨 수용액 중에서 90℃ × 2시간 가수분해 처리를 수행하고, 3.5% 질산수용액으로 처리하고, 물로 세정(수세)했다. 수득되는 섬유를 물에 침지시키고, 수산화나트륨을 첨가하여 pH 11로 조정한 후, 섬유에 함유된 카르복시 기 양의 2배에 상당하는 질산마그네슘을 용해시킨 수용액에 50℃ × 1시간 침지함으로써 이온 교환 처리를 실시하고, 수세, 건조함으로써, Mg 염형 카르복시 기를 보유하는 실시예 1의 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 평가 결과는 표 1 및 도 1에 나타낸다.

[실시예 2]

실시예 1에서, 수산화나트륨에 의한 pH 조정을 pH 11에서 pH 8로 변경시킨 것 이외에는 동일하게 하여, Mg 염형 카르복시 기를 보유하는 실시예 2의 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 평가 결과는 표 1 및 도 1에 나타낸다.

[비교예 1]

실시예 1에서, 질산마그네슘에 의한 이온 교환 처리를 실시하지 않은 것 외에는, 동일하게 하여 Na 염형 카르복시 기를 보유하는 비교예 1의 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 평가 결과는 표 1 및 도 1에 나타낸다.

[비교예 2]

실시예 1에서, 질산마그네슘 수용액 대신에 질산칼슘 수용액을 사용하는 것 외에는 동일하게 하여, Ca 염형 카르복시 기를 보유하는 비교예 2의 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 평가 결과는 표 1 및 도 1에 나타낸다.

[비교예 3]

실시예 1의 수산화나트륨을 첨가하여 약 pH 11로 조정하는 것까지는 동일하게 한 후, 섬유를 그 섬유에 함유된 카르복시 기 양의 0.6배에 상당하는 질산마그네슘을 용해시킨 수용액에 50℃ × 1시간 침지하고, 수세한 후, 추가로 카르복시 양의 0.5배에 상당하는 질산칼슘을 용해시킨 수용액에 50℃ × 1시간 침지하고, 수세, 건조함으로써, Mg 염형 카르복시 기와 Ca 염형 카르복시 기가 혼재하는 비교예 3의 섬유를 수득했다. 수득된 섬유의 평가 결과는 표 1과 도 1에 나타낸다. 또한, Mg과 Ca의 비율은 섬유를 습식 분해하고, 원자흡광법을 이용하여 구했다.

[표 1]

실시예 1 및 2는, 식 1 내지 식 3을 만족시키고, 도 1을 통해서도 안정하게 발열이 지속되는 것으로 볼 수 있다. 이에 반해, 비교예 1에서는 포화 흡습률이 높지만, 초기 단시간에 다량으로 흡습하고, 그 후 흡습 속도가 지연되기 때문에, 지속적인 발열이라는 점이 불량하다고 생각된다. 또한, 비교예 2 및 3에서는 흡습 속도가 지연되는 점, 포화 흡습률이 낮고, 비교적 단시간에 포화에 가까운 흡습률에 도달해 버리기 때문에 지속적인 발열은 기대할 수 없다고 생각된다.

Claims

가교 구조 및 5.4 내지 10mmol/g의 염형 카르복시 기를 보유하고, 이 염형 카르복시 기 중에서 5.4mmol/g 이상이 Mg 염형 카르복시 기인 가교 아크릴계 흡방습성 섬유로서, 20℃ × 95% RH에서의 포화 흡습률(a (%)), 20℃ × 50% RH에서의 포화 흡습률(b (%)), 및 20℃ × 95% RH × 60분 흡습률(c (%))이, 하기 식 (1) 내지 (3)을 만족하는 것을 특징으로 하는 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유:

a (%) ≥ 60 (1)

a-b(%) ≥ 30 (2)

c/a ≤ 0.5 (3)
제1항에 있어서, 20℃ × 95% RH × 90분 흡습률(d (%)) 및 20℃ × 95% RH × 180분 흡습률(e (%)) 간에 하기 식 (4)의 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유:

e/d ≥ 1.5 (4)
제1항 또는 제2항에 있어서, 팽윤도가 1.5g/g 이하인 것을 특징으로 하는 서흡방습성 가교 아크릴계 섬유.
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