KR101913970B1

KR101913970B1 - 광택 항필링성 아크릴 섬유 및 그의 제조 방법과 상기 아크릴 섬유를 포함하는 방적사 및 편지

Info

Publication number: KR101913970B1
Application number: KR1020177000002A
Authority: KR
Inventors: 시마 나카니시; 히데토 단; 신고 나카하시; 유키오 오노하라; 다쓰히코 이나가키
Original assignee: 미쯔비시 케미컬 주식회사
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2015-08-25
Publication date: 2018-10-31
Also published as: JP6145723B2; US20170233897A1; EP3187629A4; JPWO2016031820A1; CN106661771B; WO2016031820A1; CN106661771A; KR20170005180A; TWI612188B; TW201614117A; EP3187629A1

Abstract

본 발명은, 광택성, 항필링성 및 감촉이 우수한, 0.5∼3.5dtex의 아크릴 섬유 및 그의 제조 방법과 상기 아크릴 섬유를 포함하는 방적사 및 편지를 제공한다. 단섬유 섬도가 0.5∼3.5dtex, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K가 8 이상 30 이하이고, 깊이 0.1μm 이상의 오목부가 10개 이하인 아크릴 섬유를 얻는다. 그의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴 단위 92∼96.8질량%, 비닐계 모노머 단위 2∼6질량%, 및 설폰산기 함유 비닐 모노머 단위 0.2∼2.0질량%를 포함하는 아크릴로나이트릴계 공중합체를 유기 용매에 용해시켜서 방사 원액으로 한다. 동일 방사 원액을 용매 농도가 40∼60질량%, 온도가 35∼50℃인 응고욕에 토출공으로부터 토출해서 응고 섬유속으로 하고, 상기 응고 섬유속을 열수 중에서 연신 배율 2∼3.8배로 연신하고, 유제를 부여하고, 건조한 후, 건열에서 연신 배율 1.2∼3배로 연신한다. 상기 열수 중에서의 연신 배율과 상기 건열에서의 연신 배율의 곱 S가 4∼6배이며, 추가로 열완화 처리를 행한다.

Description

광택 항필링성 아크릴 섬유 및 그의 제조 방법과 상기 아크릴 섬유를 포함하는 방적사 및 편지{GLOSSY PILLING-RESISTANT ACRYLIC FIBER, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND SPUN YARN AND KNITTED FABRIC INCLUDING SAID ACRYLIC FIBER}

본 발명은 우수한 광택, 유연한 감촉 및 항필링성을 갖는 아크릴 섬유 및 그의 제조 방법과 상기 아크릴 섬유를 포함하는 방적사 및 편지(編地)에 관한 것이다.

아크릴 섬유는 유연한 감촉, 보온성, 형태 안정성, 내후성, 염색성 등의 우수한 특징을 갖고 있고, 나일론 섬유, 폴리에스터 섬유 등의 합성 섬유와 마찬가지로, 의료품, 인테리어 분야에 다용되고 있다. 그러나, 이 아크릴 섬유로 이루어지는 섬유 제품은, 착용 중에 필링이 발생하기 쉽고, 편직물의 외관이나 감촉을 현저하게 손상시켜 상품 가치를 저하시킨다는 문제점을 갖고 있다. 예전부터 아크릴 섬유에 있어서는, 필링이 발생하기 어려운, 이른바 항필링성의 개량이 요구되고 있었다.

한편, 근래에는 의료용 제품의 감촉을 보다 소프트하게 하기 위한 수단으로서 섬유의 세섬도화가 진행되고 있고, 세섬도 섬유를 이용한 상품 개발이 행해지고 있지만, 일반적으로 세섬도 섬유일수록 필링이 발생하기 쉬운 경향이 있어, 항필링성 개량의 요망은 더욱 더 높아지고 있는 것이 현재 상태이다.

또한 의료품 제품의 감촉을 개량하는 것 외에, 실크와 같은 고급스러움을 내기 위해서, 광택성을 향상시킨다는 제안이 이루어지고 있다. 예를 들면, 특허문헌 1(일본 특허공개 평11-222716호 공보)에는, 단(單)섬유 섬도가 6∼34dtex인 태섬도 아크릴 섬유에 있어서, 섬유 단면이 편평 형상이고, 섬유 표면에 일정 면적 이상의 평활면을 가짐으로써 광택성을 향상시키거나, 특허문헌 2(일본 특허공개 2012-36512호 공보)에 개시되어 있는 바와 같이, 섬유 단면은 원형상 또는 원형에 가까운 타원형의 외연부에 내측으로 우묵하게 들어간 만곡부가 있는 형상의 광택 섬유가 제안되어 있다. 이들 섬유는, 모두 단섬유 섬도가 6dtex 이상인 태섬도 섬유이거나, 편평이나 잠두콩형의 단면이었다.

또, 특허문헌 3(일본 특허공개 2006-176937호 공보) 및 특허문헌 4(일본 특허공개 2008-38309호 공보)에는, 항필링성의 세섬도 아크릴 섬유를 포함하는 방적사, 및 그의 제조 방법에 대해서 제안되어 있다. 그러나, 세섬도 아크릴 섬유에서 항필링성과 광택성의 양쪽을 갖는 것은 아니었다.

특허문헌 5(일본 특허공개 2011-12363호 공보)에는, 탄소 섬유 전구체 아크릴 섬유에 관해서, 섬유 표면의 요철이 적고, 단섬유 섬도가 1.1dtex인 아크릴 섬유가 제안되어 있다. 그러나, 탄소 섬유 전구체 아크릴 섬유의 강도를 높이고 있기 때문에, 결절 강도, 결절 신도가 작은 것이다. 그 때문에, 탄소 섬유 전구체 아크릴 섬유는 방적 공정에 있어서, 섬유의 절손이 많기 때문에, 방적사로는 할 수 있는 것은 아니었다.

일본 특허공개 평11-222716호 공보 일본 특허공개 2012-36512호 공보 일본 특허공개 2006-176937호 공보 일본 특허공개 2008-38309호 공보 일본 특허공개 2011-12363호 공보

그래서 본 발명은, 광택성, 항필링성 및 유연한 감촉이 우수한, 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하의 아크릴 섬유 및 그의 제조 방법과 상기 아크릴 섬유를 포함하는 방적사 및 편지를 제공한다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 단섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 3nm 이상 12nm 이하이고, 단섬유 섬도가 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하이다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K가 10 이상 30 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 단섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 3nm 이상 12nm 이하이고, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K가 10 이상 30 이하이다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 단섬유 섬도가 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 단섬유의 표면의 최대 고저차(Ry)가 40nm 이상 150nm 이하, 30점 평균 거칠기(Rz)가 20nm 이상 80nm 이하 및 단섬유의 표면의 볼록부의 정점간 거리(S)가 800nm 이상 1100nm 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 섬유축에 수직인 방향의 단면에 있어서 단섬유 표면에 갖는 깊이 0.1μm 이상의 오목부가 10개 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유는, 아크릴로나이트릴 단위 92질량% 이상 96.8질량% 이하, 비닐계 모노머 단위 2질량% 이상 6질량% 이하, 및 설폰산기 함유 비닐 모노머 단위 0.2질량% 이상 2.0질량% 이하를 포함하는 아크릴 섬유로서, 단섬유 인장 강도가 1.8cN/dtex 이상 3.0cN/dtex 이하, 단섬유 결절 강도가 1.0cN/dtex 이상 1.8cN/dtex 이하, 단섬유 결절 신도가 8% 이상 20% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴 단위를 92질량% 이상 96.8질량% 이하, 설폰산기 함유 비닐 모노머 단위를 0.2질량% 이상 2.0질량% 이하를 포함하는 아크릴로나이트릴계 공중합체를 유기 용매에 용해시켜서 방사 원액으로 하고, 상기 방사 원액을 온도가 35℃ 이상 50℃ 이하인 응고욕에 방사 노즐의 복수의 토출공으로부터 제트 스트레치가 0.4 이상 2.2 이하로 토출해서 응고 섬유속으로 하고, 상기 응고 섬유속을 80℃ 이상 98℃ 이하의 열수 중에서 연신 배율 2배 이상 3.8배 이하로 연신하고, 유제(油劑)를 부여하고, 건조한 후, 건열 연신 공정에서 섬유 온도를 150℃ 이상 170℃ 이하로 해서 건열에서 연신 배율이 1.2배 이상 3배 이하로 연신하고, 상기 열수 연신 배율과 상기 건열 연신 배율의 곱 S를 4배 이상 6배 이하로 하는 아크릴 섬유의 제조 방법이다.

본 발명의 아크릴 섬유의 제조 방법은, 상기 아크릴로나이트릴계 공중합체가 비닐계 모노머 단위를 2질량% 이상 6질량% 이하를 추가로 포함하고, 상기 응고욕의 용매 농도가 40질량% 이상 60질량% 이하이고, 건열 연신 후에 열완화 처리를 행하는 것이 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유의 제조 방법은, 상기 열완화 처리의 어닐링 처리 온도가 120℃ 이상 135℃ 이하이고, 섬유 완화율이 5% 이상 20% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 방적사는, 상기 아크릴 섬유를 40질량% 이상 포함하고, 사번수가 면번수로 40번수 이상 70번수 이하이다.

본 발명의 방적사는, 셀룰로스계 섬유를 10질량% 이상 40질량% 이하를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 편지는, 상기 방적사를 40질량% 이상 포함하고, 평량이 150g/m² 이상 230g/m² 이하이고, 항필링성능이 4급 이상이다.

본 발명의 편지는, 보온율이 15% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다.

본 발명에 의하면, 특히 내의 등의 이너용의 의료 용도에 있어서, 소프트한 감촉, 고급스러움이 있는 광택성 및 양호한 항필링성을 겸비한 섬유 제품을 얻는 것이 가능한 아크릴 섬유를 제공할 수 있다.

도 1은 중심선 평균 거칠기(Ra)를 설명하는, 단섬유 표면의 단면도이다.
도 2는 최대 높이(Ry)를 설명하는, 단섬유 표면의 단면도이다.
도 3은 30점 평균 거칠기(Rz)를 설명하는, 단섬유 표면의 단면도이다.
도 4는 국부 산정(山頂)의 간격(S)을 설명하는, 단섬유 표면의 단면도이다.

<아크릴 섬유의 폴리머 조성>

본 발명의 아크릴 섬유를 구성하는 공중합체는, 92질량% 이상 96.8질량% 이하의 아크릴로나이트릴 단위를 공중합하고 있는 것이 바람직하다. 아크릴로나이트릴 단위의 공중합률이 92질량% 이상이면, 의료용 섬유로서 필요한 섬유 강도가 얻어지기 쉽다.

이러한 관점에서, 아크릴로나이트릴 단위의 공중합률은 95질량% 이상을 함유하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 아크릴 나이트릴 단위의 공중합률이 96.8질량% 이하이면, 염색성이나 섬유 강도, 신도가 얻어지기 쉽다.

또한, 아크릴로나이트릴과 공중합성을 갖는 비닐계 모노머 단위의 공중합률은 3.0질량% 이상 6.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 비닐계 모노머 단위의 공중합률이 이 범위 내이면, 편지 제품으로서 충분한 물성이나 염색성을 얻을 수 있다.

또, 상기 공중합체는 설폰산기 함유 비닐 모노머의 공중합률을 0.2질량% 이상 2.0질량% 이하로 하는 것이 바람직하다. 상기 설폰산기 함유 비닐 모노머의 공중합률이 0.2질량% 이상이면 염색성이 양호해지기 쉽고, 2.0질량% 이하이면 비용의 상승을 적게 할 수 있다.

아크릴로나이트릴과 공중합 가능한 비닐계 모노머로서는, 아크릴산 메틸, 메타크릴산 메틸, 또는 이들의 (메트)아크릴산 에스터류, 아세트산 비닐, 스타이렌, 아크릴산 아마이드, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 글리시딜 메타크릴레이트 등을 들 수 있다. 또한, 설폰산기 함유 비닐 모노머로서는, 알릴 설폰산, 메탈릴 설폰산, 스타이렌 설폰산, 비닐 설폰산, 아이소프렌 설폰산, 2-아크릴아마이도-2-메틸프로페인 설폰산 또는 이들의 금속염류 및 아민염류 등이 바람직하게 이용되지만, 본 발명은 여기에 들었던 모노머로 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 아크릴로나이트릴계 공중합체를 얻기 위한 중합 방법은, 물 매체 중에서 실시하는 현탁 중합법이 바람직하다.

<아크릴 섬유의 단섬유 섬도>

본 발명의 아크릴 섬유의 단섬유 섬도는, 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하가 바람직하다. 일반적으로, 섬유가 가늘어지면 염색 선명성이 저하되는 경향이 있지만, 본 발명의 아크릴 섬유는, 1.2dtex 이하여도 염색 선명성을 갖고 있다. 상기 단섬유 섬도가 0.5dtex 이상이면, 염색 선명성의 효과가 나타나기 쉽고, 3.5dtex 이하이면 편지로 했을 때에 소프트한 감촉이 얻어지기 쉽다. 이들의 관점에서, 상기 단섬유 섬도는, 0.7dtex 이상 2.0dtex 이하가 보다 바람직하고, 0.8dtex 이상 1.2dtex 이하가 더 바람직하다.

<곱 K>

본 발명의 아크릴 섬유는, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K가 10 이상 30 이하가 바람직하다. 이 곱 K의 값은 항필링성의 지표로서 당업자가 이용하는 값이다.

상기 곱 K가 10 이상이면, 방적 공정에서 단섬유가 가늘게 절단되는 플라이의 발생이 적어지고, 30 이하이면 항필링성이 양호해진다.

이러한 관점에서, 상기 곱 K는 12 이상 25 이하가 보다 바람직하고, 14 이상 20 이하가 더 바람직하다.

<단섬유 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)>

본 발명의 아크릴 섬유는, 섬유 표면에 홈이 적기 때문에, 광택성이 우수하다. 본 발명의 아크릴 섬유는, 단섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 3nm 이상 12nm 이하이다. 상기 Ra가 3nm 이상이면, 방사 시에 롤과 섬유 사이의 마찰이 생겨, 롤에서의 슬립이 발생하기 어려워지기 때문에 바람직하고, 12nm 이하이면 광택이 발현되기 쉽기 때문에 바람직하다. 이러한 관점에서, 상기 Ra는 4nm 이상 10nm 이하가 보다 바람직하고, 5nm 이상 9nm 이하가 더 바람직하다.

<최대 고저차(Ry), 30점 평균 거칠기(Rz), 볼록부의 정점간 거리(S)>

상기 Ry가 40nm 이상이면, 섬유끼리에 마찰이 생겨, 방적 공정에 있어서의 공정 통과성이 좋은 점에서 바람직하고, 150nm 이하이면, 정반사가 생기기 쉽다는 점에서 바람직하다. 이러한 관점에서, 상기 Ry는 50nm 이상 100nm 이하가 보다 바람직하고, 55nm 이상 90nm 이하가 더 바람직하다.

또한, 상기 Rz가 20nm 이상이면, 방적 시의 통과성이 좋다는 점에서 바람직하고, 80nm 이하이면, 광택성이 향상되는 점에서 바람직하다. 이러한 관점에서, 상기 Rz는 30nm 이상 65nm 이하가 보다 바람직하고, 35nm 이상 50nm 이하가 보다 바람직하다.

또한, 상기 S가 800nm 이상이면, 방사성의 점에서 바람직하고, 1100nm 이하이면, 섬유 표면의 요철의 수가 적어, 난반사가 생기기 어려운 점에서 바람직하다. 상기 관점에서, 상기 S는 900nm 이상 1000nm 이하가 보다 바람직하다.

<섬유 표면에 갖는 오목부의 수>

또, 본 발명의 아크릴 섬유는, 섬유축에 수직인 방향의 단면에 있어서 단섬유 표면에 갖는 깊이 0.1μm 이상의 오목부가 10개 이하인 것이 바람직하다. 이 오목부의 깊이는, 후술하는 방법에 의해, 섬유축 방향에 수직인 단면을 관찰했을 때에, 섬유 표면에 있어서의 0.1μm 이상의 깊이의 오목부의 수가 10개 이하이면, 광택이 양호해져서 바람직하다. 섬유 표면에 깊이가 0.1μm 이상인 오목부가 있으면, 빛의 난반사가 생긴다. 본 발명의 아크릴 섬유는, 섬유 단면에 있어서, 0.1μm 이상의 오목부가 10개 이하이면, 빛의 난반사를 적게 할 수 있어, 광택이 저하되기 어려워지기 때문에, 광택성이 얻어지기 쉽다. 상기 관점에서, 0.1μm 이상의 오목부의 수는 5개 이하가 보다 바람직하다.

섬유 표면의 요철을 적게 하기 위해서는, 응고 섬유를 습열에서 연신할 때에 연신 배율을 낮게 하는 것이 유효하다.

본 발명의 아크릴 섬유의 단섬유 인장 강도는, 방적 공정 등의 가공 공정 통과성의 점에서, 1.8cN/dtex 이상인 것이 바람직하고, 2.0cN/dtex 이상이 보다 바람직하다. 상기 인장 강도의 상한값은, 특별히 제한은 없지만, 3.0cN/dtex이면 충분하다.

본 발명의 아크릴 섬유의 단섬유 결절 강도는, 1.0cN/dtex 이상, 1.8cN/dtex 이하가 바람직하다.

상기 결절 강도가 1.0cN/dtex 이상이면, 방적 공정에서의 플라이의 발생이 적어지고, 가공 공정 통과성이 양호해지며, 상기 결절 강도가 1.8cN/dtex 이하이면, 항필링성능이 양호해지기 쉽다. 이러한 관점에서, 상기 결절 강도는 1.2cN/dtex 이상 1.6cN/dtex 이하가 보다 바람직하고, 1.4cN/dtex 이상 1.5cN/dtex 이하가 더 바람직하다.

본 발명의 아크릴 섬유의 단섬유 결절 신도는, 항필링성을 높이는 관점에서, 8% 이상 20% 이하가 바람직하고, 15% 이하가 보다 바람직하다.

<아크릴 섬유의 제조 방법>

본 발명의 아크릴 섬유는, 습식 방사법이나 건습식 방사법에 의해 얻을 수 있지만, 생산성이나 비용의 점에서, 습식 방사법이 바람직하다.

<공중합체 조성>

본 발명의 아크릴 섬유의 제조 방법은, 아크릴로나이트릴 단위를 92질량% 이상 96.8질량% 이하, 비닐계 모노머 단위를 2질량% 이상 6질량% 이하, 및 설폰산기 함유 비닐 모노머 단위를 0.2질량% 이상 2.0질량% 이하를 포함하는 아크릴로나이트릴계 공중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 아크릴로나이트릴계 공중합체를 유기 용매에 용해시켜서 방사 원액으로 한다.

방사 원액은, 15질량% 이상 30질량% 이하의 아크릴로나이트릴계 공중합체와, 70질량% 이상 85질량% 이하의 유기 용매로 이루어지는 것이 바람직하다. 방사 원액 중의 아크릴로나이트릴계 공중합체 농도가 15질량% 이상 30질량% 이하이면, 사 절단이나 생산성의 면에서, 방사성이 양호해서 바람직하다. 상기 공중합체 농도는, 방사성의 관점에서 18% 이상 25% 이하가 보다 바람직하다.

상기 유기 용제로서는, 다이메틸아세트아마이드, 다이메틸폼아마이드, 다이메틸설폭사이드 등의 유기 용제인 것이 필요하다. 그 중에서도, 섬유 제조에 있어서의 생산성, 얻어진 항필링성 아크릴 섬유의 염색 선명성과, 항필링성능의 밸런스의 면에서 다이메틸아세트아마이드가 바람직하다.

아크릴로나이트릴계 공중합체를 유기 용매에 용해시키는 온도는, 40℃ 이상이면, 미용해분이 적고, 그에 따라 필터 프레스 등의 여과 설비에 있어서의 여과재의 사용 기간을 길게 할 수 있고, 또한 예사성(曳絲性)을 손상시키는 경우가 없으므로 바람직하다. 한편, 상기 용해 온도가 95℃ 이하이면, 공중합체가 변색되기 어려우므로 바람직하다.

또한, 아크릴로나이트릴계 공중합체를 유기 용매에 용해시킨 후의 방사 원액의 온도는 40℃ 이상 95℃ 이하인 것이 바람직하다. 40℃ 이상 95℃ 이하이면 방사 원액의 예사성이나, 저점도에 의한 노즐압 상승, 방사 원액의 겔화 등이 없어 방사성이 양호하다.

<응고욕 온도>

다음으로, 해당 방사 원액을 용제 농도가 40질량% 이상 60질량% 이하, 온도가 35℃ 이상 50℃ 이하인 응고욕에 방사 노즐의 복수의 토출공으로부터 토출해서 응고 섬유속으로 한다.

용제 농도 및 온도의 범위가 상기의 범위이면, 응고가 지나치게 빨라지지 않아, 섬유 표면의 오목부 주름이 적어지기 쉽다.

<제트 스트레치, 열수 연신 배율, 건열 연신 배율, 연신 배율 곱>

방사 노즐의 토출공으로부터 토출할 때의 제트 스트레치는 0.4 이상 2.2 이하가 바람직하다. 제트 스트레치란, 응고사의 인취 속도를 토출 선속도로 나눈 값이다.

해당 제트 스트레치가 0.4 이상 2.2 이하이면, 방욕(紡浴) 중에서의 사 절단이 적어, 방사성이 양호한 점에서 바람직하다. 상기 관점에서, 상기 제트 스트레치는 0.6 이상 2.0 이하가 보다 바람직하다.

추가로, 상기 응고 섬유속을 열수 중에서 연신 배율 2배 이상 4배 이하로 연신하고, 유제를 부여하고, 건조한 후, 건열에서 연신 배율 1.2배 이상 3배 이하로 연신하고, 상기 열수 중에서의 연신 배율과 상기 건열에서의 연신 배율의 곱 S를, 4배 이상 6배 이하로 한다.

건열에서의 연신 배율이 1.2배 이상이면, 섬유 표면의 오목부가 펴져서 평활면이 늘어나, 광택성이 향상되므로 바람직하다. 3배 이하이면, 항필링성이 양호해져, 방사에 의한 사 절단이 저감되는 점에서 바람직하다.

섬유 표면의 오목부를 적게 하여, 광택성을 높이는 점에서, 건열에서의 연신 배율은 1.5 이상이 보다 바람직하고, 1.7 이상이 더 바람직하다. 또한, 공정 통과성의 점에서 2배 이하가 바람직하다.

또한, 상기 곱 S가 4배 이상 6배 이하이면, 방적 등의 통과성이 양호하고, 적절한 섬유 강도를 가지는 점에서 바람직하다. 또한, 항필링성능이 양호해지기 쉽다. 상기 곱 S는 4.5 이상 5.5배 이하가 보다 바람직하다.

<열수 온도, 건열 연신의 섬유 온도>

상기 열수 중에서 연신할 때의 열수의 온도는, 80℃ 이상 98℃ 이하인 것이 바람직하다. 이 범위이면, 열수 중에서의 연신 시에 섬유의 절단을 적게 할 수 있다.

또한, 건열에서 연신할 때의 섬유 온도는, 150℃ 이상 170℃ 이하인 것이 바람직하다. 150℃ 이상이면, 섬유 표면의 주름을 펴기 쉬워지고, 170℃ 이하이면, 열에 의한 변색을 적게 할 수 있고, 건열에서의 연신 시에 섬유의 절단을 적게 할 수 있다.

건열에서 연신할 때에 섬유속을 가열하는 수단으로서는, 가열 롤, 열판에 의한 접촉 가열, 열풍으로 가열하는 비접촉 가열을 들 수 있다. 그 중에서도, 효율적으로 가열할 수 있는 점에서, 섬유속을 가열하는 수단은 가열 롤이 바람직하다.

또한, 가열 롤로 가열하는 경우는, 가열 롤의 온도와 섬유속이 가열 롤에 접촉하는 시간으로 적절히 설정하면 된다. 복수의 가열 롤에 통과시켜서, 섬유속의 양면을 가열하는 것이 바람직하다.

가열 롤의 온도는, 150℃ 이상 190℃ 이하인 것이 바람직하다. 상기 온도가 190℃ 이하이면, 섬유의 열에 의한 변색을 적게 할 수 있다.

건열 연신된 섬유속은 권축이 부여되어 컨테이너에 수납된다.

열수에서 연신된 섬유의 팽윤도는 80% 이상 130% 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 팽윤도가 80% 이상 130% 이하이면, 건조성이나 생산성이 양호한 점에서 바람직하고, 섬유 표면의 주름이 적어지기 쉽다.

<열완화 처리>

마지막으로 섬유의 열수축률이 5% 이상 20% 이하가 되도록 열완화 처리를 행하여 아크릴 섬유로 한다. 열완화 조건은 섬유의 열수축률에 의해 규정되고, 섬유의 열수축이 5% 이상 20% 이하이면, 항필링성이 유지되는 결절 강도 및 결절 신도가 되는 점에서 바람직하다.

상기 열수축률이란, 열완화 처리 전후에서 섬유속이 수축된 비율이다.

열완화하는 온도는 120℃ 이상 135℃ 이하로 한다. 상기 압력이 120℃ 이상이면, 방적 시의 카드 통과성이 양호한 단섬유 강도 및 단섬유 신도를 얻을 수 있는 점에서 바람직하고, 135℃ 이하이면, 항필링성이 양호한 단섬유를 얻을 수 있는 점에서 바람직하다.

이상과 같은 제조 방법에 의해 얻은 본 발명의 아크릴 섬유속은 커터로 절단해서 단(短)섬유로 된 후, 방적된다. 방적사의 구성은, 본 발명의 아크릴 섬유를 100%로 해도 되고, 다른 섬유, 예를 들면 통상의 아크릴 섬유, 폴리에스터 섬유, 나일론 섬유, 레이온 섬유 등의 합성 섬유 또는 화학 섬유, 면, 울, 견 등의 천연 섬유와 혼방해서, 방적사로 하는 것도 가능하다.

<방적사의 섬유 구성>

본 발명의 방적사는, 방적사 중에 포함되는 본 발명의 아크릴 섬유의 함유율을 40질량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 상기 함유율이 40질량% 이상이면, 본 발명의 아크릴 섬유의 광택성, 항필링성능이 나타나기 쉽다. 그 관점에서, 상기 함유율은 60질량% 이상이 보다 바람직하고, 80질량% 이상이 더 바람직하다.

<방적사의 번수>

본 발명의 방적사는, 방적사의 사번수는 면번수로 40번수 이상 70번수 이하가 바람직하다. 상기 사번수가 40번수 이상이면, 본 발명의 아크릴 섬유의 가는 섬도의 효과에 의해 포백(布帛)을 소프트하게 하기 쉽다. 또한, 70번수 이하이면, 방적사를 사용할 때에 필요한 강도를 얻기 쉽다.

방적사의 사 불균일인 CV%는 11.5 이하가 바람직하다. 상기 CV%가 11.5 이하이면, 편지의 외관이 깨끗하여 광택성이 향상된다. 상기 CV%는 11 이하가 보다 바람직하고, 10 이하가 더 바람직하다.

<셀룰로스계 섬유의 혼율>

본 발명의 방적사는, 셀룰로스계 섬유의 함유율이 10질량% 이상 40질량% 이하인 것이 바람직하다. 셀룰로스계 섬유의 함유율이 10질량% 이상이면, 흡습 발열성이 향상되는 점에서 바람직하고, 40질량% 이하이면, 항필링성 및 보온성이 양호해진다는 점에서 바람직하다.

<편지의 실 구성>

본 발명의 편지는, 상기 방적사의 함유율이 40질량% 이상인 것이 바람직하다. 상기 함유율이 40질량% 이상이면, 편지의 광택성, 항필링성의 효과가 얻어지기 쉽다. 상기 관점에서, 50질량% 이상이 보다 바람직하고, 60질량% 이상이 더 바람직하다.

<편지의 평량>

본 발명의 편지는, 평량이 150g/m² 이상 230g/m² 이하가 바람직하다. 상기 평량이 150g/m² 이상이면, 편지의 강도가 있어 찢어지기 어려워지고, 230g/m² 이하이면, 내의로서 가볍고 소프트한 편지를 얻을 수 있다.

<항필링성>

본 발명의 편지는, 항필링성능이 4급 이상인 것이 바람직하다. 항필링성이 4급 이상이면, 곱슬마디가 적어 편지의 외견을 깨끗하게 할 수 있다. 상기 항필링성능은 4.5급 이상이 보다 바람직하다.

<보온성>

본 발명의 편지는, 보온성이 15% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다. 상기 보온성이 15% 이상이면, 내의로서 따뜻함을 얻을 수 있고, 50% 이하이면, 지나치게 더운 경우가 없다.

실시예

본 발명의 아크릴 섬유에 대해서, 이하의 실시예를 이용해서 설명한다.

(섬유 표면의 요철 측정 방법)

본 발명의 아크릴 섬유의 요철의 깊이는, 이하의 중심선 평균 거칠기(Ra), 최대 높이(Ry), 30점 평균 거칠기(Rz) 및 국부 산정의 간격(S)에 의해 표시된다. 이들은 레이저 현미경을 이용하는 것에 의해 측정된다.

도 1∼4는 본 발명의 아크릴 섬유를 구성하고 있는 단섬유의, 섬유 길이 방향에 대해서 수직인 단면에 있어서의, 단섬유 표면의 단면 형상을 모식적으로 나타낸 도면이다.

(단섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기<Ra>)

단섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)란, 도 1에 나타내는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그의 중심선 m의 방향으로 기준 길이 L만 발취하고, 발취 부분의 중심선 m으로부터 측정 곡선까지의 편차의 절대값을 합계하고, 평균한 값을 구하여, 이 값을 나노미터(nm)로 나타낸 것이다.

(단섬유의 표면의 최대 높이<Ry>)

단섬유의 표면의 최대 높이(Ry)란, 도 2에 나타내는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그의 중심선 m의 방향으로 기준 길이 L만 발취하고, 발취 부분에 있어서의, 가장 높은 산정선과 중심선 m의 간격 Rp 및 가장 낮은 골바닥선과 중심선 m의 간격 Rv의 합계값(Rp+Rv)을 구하여, 이 값을 나노미터(nm)로 나타낸 것이다.

(단섬유의 표면의 30점 평균 거칠기<Rz>)

단섬유의 표면의 30점 평균 거칠기(Rz)란, 도 3에 나타내는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그의 평균선의 방향으로 기준 길이만을 발취하고, 이 발취 부분의 평균선으로부터 종배율의 방향으로 측정한, 가장 높은 산정으로부터 15번째까지의 산정 표고(Yp)의 절대값의 평균값과, 가장 낮은 골바닥으로부터 15번째까지의 골바닥 표고(Yv)의 절대값의 평균값의 합을 구하여, 이 값을 나노미터(nm)로 나타낸 것을 말한다.

(단섬유의 표면의 볼록부의 정점간 거리<S>)

단섬유의 표면의 볼록부의 정점간 거리(S)란, 도 4에 나타내는 바와 같이, 거칠기 곡선으로부터 그의 중심선 m의 방향으로 기준 길이 L만 발취하고, 이웃하는 국부 산정간에 대응하는 평균선의 길이를 구하여, 이 다수의 국부 산정간의 평균값을 나노미터(nm)로 나타낸 것이다.

(강신도, 결절 강신도)

JIS L1015에 따라서 측정했다.

(섬유 단면의 깊이 0.1μm 이상의 오목부의 수 측정)

200본 이상 300본 이하의 본 발명의 아크릴 섬유에 드라이어의 열풍을 쏘여, 섬유의 수축을 펴서 튜브 속에 넣는다. 여기에서, 상기 폴리에틸렌 튜브는 둘레 방향으로만 줄어드는 것을 사용했다.

다음으로, 본 발명의 아크릴 섬유가 꽉 찬 상기 폴리에틸렌 튜브를 미사용된 면도기의 날로 축 방향에 대략 수직 방향으로 절단하여, 약 2mm의 길이로 했다.

상기 절단한 면의 한쪽을 양면 테이프로 대에 고정하고, 저온 이온 스퍼터링 장치(니혼전자주식회사제, JFC1100)를 사용하여, 1200V, 5mA, 8분간의 조건에서, 절단면의 다른 쪽의 면에 있는 관찰면으로 하는 본 발명의 아크릴 섬유의 절단면에 금을 증착시켜 샘플을 제작했다.

주사형 전자 현미경(필립스사, 품번 XL-20)을 사용하여, 상기 샘플의 섬유의 단면을 배율 5000배로 촬영한 뒤, 촬영 화상으로부터, 섬유 표면에 갖는 오목부를 1개 결정하고, 그 오목부의 양측에 있는 볼록부를 잇는 접선으로부터 오목부에 수직으로 내린 선의 최장의 길이를 오목부의 깊이로 하고, 섬유 단면에 있어서의 깊이 0.1μm 이상의 오목부의 깊이와 그의 수를 세었다. 3개의 섬유 단면을 측정하여, 그의 평균값을 섬유 단면의 깊이 0.1μm 이상의 오목부의 수로 했다.

(광택성 평가)

광택성은 이하와 같이 해서 평가했다.

실시예 1, 2 및 비교예 1의 아크릴 섬유를 각각 100% 사용하고, 동일한 조건의 방적사로 하여, 동일한 조건에서 포백을 제작해서, 육안으로 광택성을 비교 평가했다.

○: 광택성 양호,

×: 광택성 나쁨.

(실시예 1)

아크릴로나이트릴 95%, 아세트산 비닐 4.4%, 메탈릴 설폰산 소다 0.6%로 이루어지는 환원 점도 1.8의 아크릴로나이트릴계 공중합체를 다이메틸아세트아마이드에 용해시켜, 공중합체 농도 24%, 50℃에서의 점도가 200 푸아즈인 방사 원액을 얻었다.

이 방사 원액을 공경 0.045mm의 복수의 토출공으로부터, 다이메틸아세트아마이드 농도 56%, 온도 41℃의 응고액 중에 토출해서 섬유 형상으로 하고, 98℃의 열수 중에서 용매를 세정하면서 2.5배의 연신을 실시했다. 계속해서 유제를 부착시키고, 표면 온도가 150℃로 설정된 복수의 열 롤러로 건조하고, 추가로 180℃의 열 롤러로 가열해서 섬유 온도를 160℃로 하고, 공기 중에서 2배로 연신하고, 권축을 부여한 후, 컨테이너에 흔들어 떨어뜨렸다.

추가로, 섬유속의 열수축률이 7% 이상 9% 이하가 되도록 열완화 처리를 행하여, 단섬유 섬도가 1.0dtex인 섬유를 얻었다. 그 조건을 표 1에, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

이 섬유의 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K는 15.9로, 항필링성이 양호해지는 값이었다. 또한, 깊이 0.1μm 이상의 오목부의 개수가 2개로, 비교예에 비해 광택성이 우수한 것이었다.

(실시예 2)

습열 연신 배율, 건열 연신 배율을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 방사를 행했다. 그 조건을 표 1에, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

그 결과, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K는 16.6으로, 항필링성이 양호해지는 값이었다. 또한, 깊이 0.1μm 이상의 오목부의 개수가 4개로, 비교예에 비해 광택성이 우수한 것이었다.

(실시예 3∼11)

표 1에 나타내는 대로, 아크릴 섬유의 제조 조건을 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 아크릴 섬유의 제조를 행했다. 그 아크릴 섬유의 물성을 표 1에 나타낸다.

(비교예 1)

건열 연신을 하지 않고, 열수 연신의 배율을 높여, 총 연신 배율을 동일하게 한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 아크릴 섬유의 제조를 행했다. 그 조건을 표 1에, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

그 결과, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K는 25.7로, 항필링성은 있지만, 본 발명의 아크릴 섬유에 비해 양호한 값은 아니었다. 또한, 깊이 0.1μm 이상의 오목부의 개수가 15개로, 광택성은 뒤떨어지는 것이었다.

(비교예 2)

건열 연신을 하지 않고, 열수 연신의 배율을 높여, 총 연신 배율을 동일하게 한 것 이외에는 실시예 3과 마찬가지로 아크릴 섬유의 제조를 행했다. 그 조건을 표 1에, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

그 결과, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K는 20으로, 항필링성은 있지만, 본 발명의 아크릴 섬유에 비해 양호한 값은 아니었다. 또한, 광택성은 뒤떨어지는 것이었다.

(비교예 3)

일본 특허공개 2013-209771에 기재된 탄소 섬유 전구체용 아크릴 섬유를 제조하는 조건에서 아크릴 섬유를 제조했다. 그 조건을 표 1에, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

탄소 섬유 전구체용 아크릴 섬유는, 결절 강신도의 곱 K가 낮아, 방적 시에 절손되어 방적할 수 없는 물성이었다.

(비교예 4)

일본 특허공개 평11-222716에 기재된 광택성 섬유를 제조하는 조건에 따라 단섬유 섬도 22dtex, 편평률 22의 아크릴 섬유를 제조했다. 그 조건을 표 1에, 그 결과를 표 2에 나타낸다.

곱 K는 항필링성을 나타내는 범위이지만, 섬도가 두꺼워 감촉이 나쁘기 때문에, 의료 용도에는 부적합했다.

(실시예 12)

실시예 1의 아크릴 섬유를 70질량%와 마이크로모달(렌팅사제, 1.0dtex)을 30질량부를 혼면하여, 사번수가 면번수로 50번수, 꼬임수가 873t/m인 방적사를 제조했다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

(실시예 13)

실시예 1의 아크릴 섬유를 100질량%로, 사번수가 면번수로 60번수, 꼬임수가 1139t/m인 방적사를 제조했다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

(실시예 14, 15)

사번수를 표 2에 나타내는 대로 변경한 것 이외에는, 실시예 13과 마찬가지로 해서 방적사를 얻었다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

(실시예 16)

실시예 11의 아크릴 섬유를 100질량%로 하여, 사번수가 면번수로 40번수, 꼬임수가 820t/m인 방적사를 제조했다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

(비교예 5)

비교예 1의 아크릴 섬유를 70질량%와 마이크로모달(렌팅사제, 1.0dtex)을 30질량부를 혼면하여, 사번수가 면번수로 50번수, 꼬임수가 900t/m인 방적사를 제조했다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

실시예 12와 비교해서 사 불균일이 큰 것이었다.

또한, 실시예 12의 방적사와 비교예 5의 방적사를, 콘에 감겨진 상태로 육안으로 비교한 바, 실시예 12의 방적사 쪽이 광택이 있다는 것을 확인할 수 있었다.

(비교예 6)

비교예 1의 아크릴 섬유를 100질량%로, 사번수가 면번수로 60번수, 꼬임수가 1139t/m인 방적사를 제조했다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

실시예 13과 비교해서 사 불균일이 큰 것이었다.

(비교예 7, 8)

사번수를 표 2에 나타내는 대로 변경한 것 이외에는, 비교예 6과 마찬가지로 해서 방적사를 얻었다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

(비교예 9)

비교예 2의 아크릴 섬유를 100질량%로 하여, 사번수가 면번수로 40번수, 꼬임수가 820t/m인 방적사를 제조했다. 그의 물성을 표 2에 나타낸다.

실시예 13∼16의 방적사와 각각 대응하는 비교예 6∼9의 방적사를, 콘에 감겨진 상태를 육안으로 비교한 바, 각 실시예의 방적사 쪽이 광택이 있다는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 17)

실시예 15의 방적사를 사용하여, 14G로 천축 조직의 횡편지를 작성했다. 평량은 210g/m²이며, 항필링성능은 4.5급, 보온성은 45.1%였다.

(비교예 10)

비교예 8의 방적사를 사용하여, 14G로 천축 조직의 횡편지를 작성했다. 평량은 210g/m²이며, 항필링성능은 4.5급, 44.9%였다.

그러나, 광택성은 실시예 17과 비교해서 뒤떨어지는 것이었다.

Claims

단(單)섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 3nm 이상 12nm 이하이고, 단섬유 섬도가 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하이고, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K가 10 이상 30 이하인 단(短)섬유인 아크릴 섬유.
단섬유의 표면의 중심선 평균 거칠기(Ra)가 3nm 이상 12nm 이하이고, 결절 강도(cN/dtex)의 값과 결절 신도(%)의 값의 곱 K가 10 이상 30 이하이고, 단섬유 섬도가 0.5dtex 이상 3.5dtex 이하인 아크릴 섬유.
삭제
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
단섬유의 표면의 최대 고저차(Ry)가 40nm 이상 150nm 이하, 30점 평균 거칠기(Rz)가 20nm 이상 80nm 이하 및 단섬유의 표면의 볼록부의 정점간 거리(S)가 800nm 이상 1100nm 이하인 아크릴 섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
섬유축에 수직인 방향의 단면에 있어서 단섬유 표면에 갖는 깊이 0.1μm 이상의 오목부가 10개 이하인 아크릴 섬유.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
아크릴로나이트릴 단위 92질량% 이상 96.8질량% 이하, 비닐계 모노머 단위 2질량% 이상 6질량% 이하, 및 설폰산기 함유 비닐 모노머 단위 0.2질량% 이상 2.0질량% 이하를 포함하는 아크릴 섬유로서, 단섬유 인장 강도가 1.8cN/dtex 이상 3.0cN/dtex 이하, 단섬유 결절 강도가 1.0cN/dtex 이상 1.8cN/dtex 이하, 단섬유 결절 신도가 8% 이상 20% 이하인 아크릴 섬유.
아크릴로나이트릴 단위를 92질량% 이상 96.8질량% 이하, 및 설폰산기 함유 비닐 모노머 단위 0.2질량% 이상 2.0질량% 이하를 포함하는 아크릴로나이트릴계 공중합체를 유기 용매에 용해시켜서 방사 원액으로 하고, 상기 방사 원액을 온도가 35℃ 이상 50℃ 이하인 응고욕에 방사 노즐의 토출공으로부터 제트 스트레치가 0.4 이상 2.2 이하로 토출해서 응고 섬유속으로 하고, 상기 응고 섬유속을 80℃ 이상 98℃ 이하의 열수 중에서 연신 배율이 2배 이상 3.8배 이하로 연신하고, 유제를 부여하고, 건조한 후, 섬유 온도를 150℃ 이상 170℃ 이하로 해서 건열에서 연신 배율이 1.2배 이상 3배 이하로 연신하고, 상기 열수 중에서의 연신 배율과 상기 건열에서의 연신 배율의 곱 S가 4배 이상 6배 이하인 아크릴 섬유의 제조 방법.
제 7 항에 있어서,
상기 아크릴로나이트릴계 공중합체는 비닐계 모노머 단위를 2질량% 이상 6질량% 이하를 추가로 포함하고, 상기 응고욕의 용매 농도가 40질량% 이상 60질량% 이하이고, 건열 연신 후에 열완화 처리를 행하는 아크릴 섬유의 제조 방법.
제 8 항에 있어서,
상기 열완화 처리 온도가 120℃ 이상 135℃ 이하이고, 섬유 완화율이 5% 이상 20% 이하인 아크릴 섬유의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 아크릴 섬유를 40질량% 이상 포함하고, 사번수가 면번수로 40번수 이상 70번수 이하인 방적사.
제 10 항에 있어서,
셀룰로스계 섬유를 10질량% 이상 40질량% 이하 포함하여 이루어지는 방적사.
제 10 항에 기재된 방적사를 40질량% 이상 포함하고, 평량이 150g/m² 이상 230g/m² 이하이고, 항필링성능이 4급 이상인 편지.
제 12 항에 있어서,
보온율이 15% 이상 50% 이하인 편지.
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