KR20230097195A - 폴리바이닐알코올계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법 - Google Patents

폴리바이닐알코올계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20230097195A
KR20230097195A KR1020237019402A KR20237019402A KR20230097195A KR 20230097195 A KR20230097195 A KR 20230097195A KR 1020237019402 A KR1020237019402 A KR 1020237019402A KR 20237019402 A KR20237019402 A KR 20237019402A KR 20230097195 A KR20230097195 A KR 20230097195A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polyvinyl alcohol
group
fibers
acid group
fiber
Prior art date
Application number
KR1020237019402A
Other languages
English (en)
Inventor
나오유키 이와치도
료케이 엔도
요시미 노나카
오사무 시마부쿠로
Original Assignee
주식회사 쿠라레
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 쿠라레 filed Critical 주식회사 쿠라레
Publication of KR20230097195A publication Critical patent/KR20230097195A/ko

Links

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/28—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D01F6/34—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from copolymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds comprising unsaturated alcohols, acetals or ketals as the major constituent
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/06—Wet spinning methods

Abstract

흡수성이 우수함과 함께 물 용해 성능과 기계적 강도가 우수한 폴리바이닐알코올계 섬유, 그것으로 이루어지는 섬유 구조체, 및 폴리바이닐알코올계 섬유의 제조 방법을 제공하는 것.
설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 1몰% 이상 함유하고, 가교도가 0%이며, 인장 강도가 3cN/dtex 이상인 폴리바이닐알코올계 섬유, 폴리바이닐알코올계 섬유의 제조 방법, 및 상기 섬유를 이용한 섬유 구조체.

Description

폴리바이닐알코올계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법
본 발명은, 창상(創傷) 피복재, 포장재 등의 용도에 적합한 폴리바이닐알코올계 섬유, 그 섬유를 함유하는 섬유 구조체, 및 그 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
섬유 재료, 특히 액체를 흡수 및 유지할 수 있는 보수(保水) 섬유 및 흡수 섬유는, 담체 기재로서 가정 제품, 위생 제품 및 창상 처치에 이용되는 창상 피복재 등에 적합하게 이용되고 있다. 한편, 폴리바이닐알코올은 수용성과 기계적 강도가 우수한 점에서, 포장재로서 이용하면 수중에서 용해되기 때문에 쓰레기의 감량이라는 관점에서 착목(着目)되고 있다.
그러나 폴리바이닐알코올 섬유는, 폴리바이닐알코올 분자 중의 수산기끼리가 분자 내 및 분자 간의 수소 결합을 형성하고, 이 결합이 매우 강고하다. 따라서 분자 내 및 분자 간으로의 물의 침입이 방해되기 때문에, 상온수 중에서는 거의 형태 변화를 볼 수 없고, 또한 거의 흡수되지 않는다.
수용성과 기계적 강도가 우수한 폴리바이닐알코올에 고흡수성을 부여하기 위하여 다양한 검토가 이루어지고 있다. 또 보수성 및 흡수성이 우수함과 함께 젖은 상태에서도 기계적 강도가 우수한 폴리바이닐알코올이 요구되고 있다.
예를 들면 특허문헌 1에는, 폴리바이닐알코올에 가교 성분이 도입된 폴리바이닐알코올 섬유가 기재되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 폴리바이닐알코올은 흡수 성능이 높음에도 불구하고 부직포 등의 섬유 구조물을 얻기 위하여 필요한 섬유 강도를 갖고 있다.
특허문헌 2에는, 가교 폴리바이닐알코올과 수소 결합을 형성할 수 있는 적어도 하나의 기를 포함하는 약제로 이루어지는 섬유 재료가 개시되어 있다. 특허문헌 2에는 습윤 또는 젖음 조건하에서도 기계적 강도가 우수하고, 흡수성이 우수한 가교 폴리바이닐알코올 섬유가 기재되어 있다.
그러나, 특허문헌 1 및 2에 기재된 폴리바이닐알코올 섬유는 가교 성분을 갖기 때문에, 섬유의 일부가 물에 불용화하는 경우가 있어, 폐기 시의 공정이 번잡해지는 경우가 있다.
또 가교 구조를 도입하기 위하여 가교제를 사용한 경우, 가교제의 종류에 따라, 폴리바이닐알코올 섬유의 용도가 제한되는 경우가 있다.
일본 공개특허공보 2004-293022호 일본 공표특허공보 2020-507687호
본 발명의 목적은 흡수성이 우수함과 함께 물 용해 성능과 기계적 강도가 우수한 폴리바이닐알코올계 섬유를 제공하는 것에 있다. 또 본 발명의 목적은 이러한 폴리바이닐알코올계 섬유를 적어도 일부에 갖는 섬유 구조체, 및 그 폴리바이닐알코올계 섬유의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.
즉 본 발명은,
[1] 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 1몰% 이상 함유하고, 가교도가 0%이며, 인장 강도가 3cN/dtex 이상인 폴리바이닐알코올계 섬유에 관한 것이다.
또한 본 발명은 바람직한 형태로서,
[2] 30℃에서 생리 식염수에 1시간 침지 후의 흡수 배율이 5배 이상인, 상기 [1]에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유,
[3] 생리 식염수 중 또는 수중에서의 용해 온도가 80℃ 이하인, 상기 [1] 또는 [2]에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유,
[4] 비누화도가 95몰% 이상인, 상기 [1] 내지 [3] 중 어느 하나에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유, 및
[5] 결정화도가 20 내지 50%인, 상기 [1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유에 관한 것이다.
또한 본 발명은,
[6] 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유를 적어도 일부에 포함하는 섬유 구조체에 관한 것이다.
또 본 발명은,
[7] 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 1몰% 이상 함유하는 폴리바이닐알코올을 함유하는 방사 원액을 폴리바이닐알코올에 대하여 고화능을 갖는 유기 용매를 주체로 하는 고화욕에 습식 또는 건습식 방사하고, 건조, 연신, 열처리 중 어느 하나의 공정에서, 전체 공정에 있어서의 총 연신 배율을 3배 이상으로 하는, 상기 [1] 내지 [5] 중 어느 하나에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명에 의하면, 흡수성이 우수함과 함께 물 용해 성능과 기계적 강도가 우수한 폴리바이닐알코올계 섬유, 및 그것을 적어도 일부에 포함하는 섬유 구조체, 및 그 폴리바이닐알코올계 섬유의 제조 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서는, 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 1몰% 이상 함유하고, 가교도가 0%, 인장 강도가 3cN/dtex 이상인 폴리바이닐알코올계 섬유를 이용함으로써, 흡수성이 우수함과 함께 물 용해 성능과 기계적 강도가 우수한 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 말레산기란 말레산으로부터 수산기 이외의 수소를 제거한 잔기이며, 제거된 수소는 수산기 이외이면 특별히 한정은 없다. 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기에 대해서도 동일하다.
또한 본 발명에 있어서, 상기 폴리바이닐알코올계 섬유는 상기의 관능기를 가지며, 폴리바이닐알코올계 섬유는 1종의 폴리바이닐알코올로 구성되어 있어도 되고 2종 이상의 폴리바이닐알코올로 구성되어 있어도 되지만, 1종의 폴리바이닐알코올로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 또 폴리바이닐알코올 이외의 다른 폴리머를 포함하고 있어도 된다. 폴리바이닐알코올계 섬유가 2종 이상의 폴리바이닐알코올로 구성되는 경우, 또는 다른 폴리머를 포함하고 있는 경우, 폴리바이닐알코올계 섬유 전체에 포함되는 관능기의 양은 상기 범위이면 된다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유에 포함되는 관능기는 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종이다. 이들 관능기를 갖는 폴리바이닐알코올을 방사함으로써 폴리바이닐알코올계 섬유를 제조할 수 있다. 상기 관능기를 갖는 폴리바이닐알코올의 제조 방법은, 이들 관능기를 갖는 단량체와 바이닐에스터 단량체를 공중합하여, 얻어진 폴리바이닐에스터 공중합체를 비누화하는 방법, 또는 미리 합성한 폴리바이닐알코올에 나중에 이들 관능기를 도입하는 방법 등을 들 수 있다.
설폰산기 또는 설포네이트기를 함유하는 단량체는, 바이닐에스터와 공중합 가능하고, 비누화 후 설폰산기 또는 그 염인 설포네이트기가 되는 것 같은 단량체이다. 구체적으로는, 2-아크릴아마이드-2-메틸프로페인설폰산 또는 그 알칼리 금속염, 2-아크릴아마이드-1-메틸프로페인설폰산 또는 그 알칼리 금속염, 2-메타크릴아마이드-2-메틸프로페인설폰산 또는 그 알칼리 금속염, 에틸렌설폰산, 알릴설폰산, 메타알릴설폰산 등의 올레핀설폰산 또는 그 금속염 등을 들 수 있다. 그중에서도 바이닐에스터와의 반응성이나 비누화 시의 안정성 등의 점에서, 2-아크릴아마이드-2-메틸프로페인설폰산 또는 그 알칼리 금속염이 바람직하다.
설폰산기 또는 설포네이트기를 폴리바이닐알코올에 나중에 도입해도 된다. 예를 들면, 미리 합성된 폴리바이닐알코올을 다이메틸설폭사이드 등의 유기 용매에 용해하고, 오쏘벤즈알데하이드설폰산 나트륨과 같은 방향족 알데하이드설폰산 또는 그 염과 반응시켜, 폴리바이닐알코올의 수산기의 부분을 설폰산기 또는 그 금속염으로 변성해도 된다.
이때, 촉매로서 파라톨루엔설폰산과 같은 방향족 설폰산을 이용해도 된다.
말레산기를 함유하는 단량체는, 바이닐에스터와 공중합 가능하고, 말레산기가 얻어진 공중합체에 존재하는 것이다. 구체적으로는, 말레산 또는 그 염, 말레산 모노메틸, 말레산 다이메틸, 말레산 모노에틸, 말레산 다이에틸 등의 말레산 에스터, 무수 말레산 또는 그 유도체 등을 들 수 있다. 그중에서도 바이닐에스터와의 공중합 반응이나 비누화 시의 안정성 등의 점에서, 말레산, 말레산 모노메틸, 말레산 다이메틸이 바람직하다.
이타콘산기를 함유하는 단량체는, 바이닐에스터와 공중합 가능하고, 이타콘산기가 얻어진 공중합체에 존재하는 것이다. 구체적으로는, 이타콘산 또는 그 염, 이타콘산 모노메틸, 이타콘산 다이메틸, 이타콘산 모노에틸, 이타콘산 다이에틸 등의 이타콘산 에스터, 무수 이타콘산 또는 그 유도체 등을 들 수 있다. 그중에서도 바이닐에스터와의 공중합 반응이나 비누화 시의 안정성 등의 점에서, 이타콘산, 이타콘산 모노메틸, 이타콘산 다이메틸이 바람직하다.
아크릴산기를 함유하는 단량체는, 바이닐에스터와 공중합 가능하고, 아크릴산기가 얻어진 공중합체에 존재하는 것이다. 구체적으로는, 아크릴산 또는 그 염, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 n-프로필, 아크릴산 아이소프로필 등의 아크릴산 에스터 등을 들 수 있다. 그중에서도 바이닐에스터와의 공중합 반응이나 비누화 시의 안정성 등의 점에서, 아크릴산, 아크릴산 메틸이 바람직하다.
메타크릴산기를 함유하는 단량체는, 바이닐에스터와 공중합 가능하고, 메타크릴산기가 얻어진 공중합체에 존재하는 것이다. 구체적으로는, 메타크릴산 또는 그 염, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 아이소프로필 등의 메타크릴산 에스터 등을 들 수 있다. 그중에서도 바이닐에스터와의 공중합 반응이나 비누화 시의 안정성 등의 점에서, 메타크릴산, 메타크릴산 메틸이 바람직하다.
상술한 이들 관능기를 갖는 단량체는 1종 또는 2종 이상을 이용해도 되지만, 1종의 단량체를 이용하는 것이 바람직하다.
공중합하는 바이닐에스터 단량체는, 예를 들면, 폼산 바이닐, 아세트산 바이닐, 프로피온산 바이닐, 발레르산 바이닐, 라우르산 바이닐, 스테아르산 바이닐, 벤조산 바이닐, 피발산 바이닐, 버사트산 바이닐 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 아세트산 바이닐이 바람직하다.
바이닐에스터 단량체로서 1종 또는 2종 이상을 이용해도 되지만, 1종의 바이닐에스터 단량체를 이용하는 편이 바람직하다.
상술한 방법에 의하여, 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 갖는 폴리바이닐알코올이 얻어진다. 공중합에 의하여 제조하는 경우는 공중합할 때에 단량체의 양을 적절히 조정함으로써 얻어지는 폴리바이닐알코올 중의 관능기의 함유율을 조정할 수 있다.
나중에 폴리바이닐알코올에 이들 관능기를 도입하는 경우는 폴리바이닐알코올의 양과 관능기를 갖는 화합물의 양을 조절함으로써 원하는 관능기의 함유율로 할 수 있다.
이러한 관능기의 함유율은 폴리바이닐알코올 중, 1몰% 이상이다. 흡수 배율의 관점에서, 1.5몰% 이상이 바람직하고, 2몰% 이상이 보다 바람직하다. 함유율이 과도하게 낮으면, 흡수성을 유지할 수 없게 된다.
비용 및 공정 통과성이나 실(絲) 품위의 관점에서, 관능기의 함유율은 20몰% 이하가 바람직하고, 10몰% 이하가 보다 바람직하며, 6몰% 이하가 더 바람직하다.
폴리바이닐알코올계 섬유가 2종 이상의 폴리바이닐알코올로 구성되는 경우, 및 다른 폴리머를 함유하는 경우, 최종적으로 얻어지는 폴리바이닐알코올계 섬유 중에 포함되는 관능기의 양이, 상기 범위가 되도록 각 폴리바이닐알코올이 함유하는 관능기의 양을 조정하면 된다.
또한 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위이면, 본 발명에 이용하는 폴리바이닐알코올은, 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기 이외의 관능기를 함유해도 되고, 또 다른 성분에 의하여 변성되어 있어도 된다. 다른 관능기를 함유하는 방법, 또는 다른 성분에 의한 변성의 방법으로서는, 알릴설폰산, 바이닐피롤리돈, 에틸렌 등의 단량체와 상기 바이닐에스터 단량체와 공중합하는 방법을 들 수 있다.
본 발명에서 이용하는 폴리바이닐알코올의 가교도는 0%이다. 가교도가 0%이면 섬유가 물에 불용화하는 경우가 적고, 만약 불용화해도 폐기에는 거의 영향을 주지 않는다.
상기 폴리바이닐알코올을 이용하여 섬유로 함으로써 가교도가 0%인 폴리바이닐알코올계 섬유가 얻어진다. 가교도를 0%로 하는 방법으로서는, 가교제를 이용하지 않는 등의 방법을 들 수 있다.
가교도는 이하의 방법으로 측정할 수 있다.
측정 샘플과, 샘플에 대하여 100배 질량의 1N 염화 하이드록실암모늄 수용액을 시험관에 투입하여 밀폐 후, 121℃에서 2시간 용해 처리를 행하고, 얻어진 용해액에 대하여, 0.1N의 NaOH 수용액을 1N의 염화 하이드록실암모늄 수용액의 pH가 될 때까지 적정(滴定)하며, 그 적정량으로부터 하기의 식에 의하여 가교도를 산출한다.
가교도(몰%)=〔중화 알칼리량(몰%)/(PVA 질량(g)/44)〕×1/2
PVA 질량: 가교도를 측정하는 폴리바이닐알코올계 섬유의 질량
본 발명에 이용되는 폴리바이닐알코올의 중합도(점도 평균 중합도)는, 특별히 제한은 없지만, 기계적 강도 및 물 용해 시의 수축과 젤화에 의한 섬유의 불용해화 억제의 관점에서, 2400 이하가 바람직하고, 1800 이하가 보다 바람직하다. 중합도가 과도하게 크면, 고온수에서의 처리나 장시간 물에 침지할 필요가 발생하는 경우가 있다. 또, 방사성의 저하나 섬유 간 교착을 억제하고, 섬유 및 섬유 구조체의 기계적 성능·품위의 유지의 관점에서, 중합도는 500 이상이 바람직하고, 700 이상이 보다 바람직하며, 1000 이상이 특히 바람직하다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유는 30℃에서 생리 식염수에 1시간 침지의 흡수 배율은 5배 이상인 것이 바람직하고, 8배 이상이 보다 바람직하며, 10배 이상이 더 바람직하다. 흡수 배율의 상한값에 특별히 제한은 없지만, 50배 이하여도 된다.
생리 식염수는 예를 들면 0.01몰/L의 인산 완충 생리 식염수를 들 수 있다. 폴리바이닐알코올계 섬유를 소정량, 칭량하여 상기 생리 식염수에 1시간 침지 후, 액을 제거하여, 침지 전후의 폴리바이닐알코올계 섬유의 중량 변화율로부터 하기 식에 의하여 흡수 배율을 구할 수 있다.
흡수 배율(배)=(B)/(A)
(A): 침지 전의 폴리바이닐알코올계 섬유의 질량
(B): 침지 후의 폴리바이닐알코올계 섬유의 질량
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유의 인장 강도는 3cN/dtex 이상이며, 4cN/dtex 이상이 바람직하다. 인장 강도의 상한값에 특별히 제한은 없지만, 25cN/dtex 이하여도 된다.
폴리바이닐알코올계 섬유의 인장 강도는 후술하는 섬유의 제조 방법에 있어서, 예를 들면 연신 온도, 연신 배율 등의 연신 조건을 제어함으로써 원하는 인장 강도로 할 수 있다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유의 생리 식염수 중 또는 수중에서의 용해 온도는, 물 용해성의 관점에서, 80℃ 이하가 바람직하고, 50℃ 이하가 더 바람직하다. 생리 식염수 중 또는 수중에서의 용해 온도의 하한값에 특별히 제한은 없지만, 0℃ 이상이어도 된다. 또한, 폴리바이닐알코올계 섬유의 생리 식염수 중 또는 수중에서의 용해 온도는, 그 섬유를 구성하는 폴리바이닐알코올의 중합도, 비누화도, 관능기의 종류와 함유율 등에 의하여 컨트롤할 수 있다. 또 물 용해 시에 젤화하여 수용성이 저하되는 것을 억제하고, 높은 수용성을 확보하는 점에서는 물 용해 시의 수축률이 작은 것이 바람직하고, 구체적으로는 물 용해 시의 최대 수축률(수중 수축률)이 30% 이하, 특히 10% 이하의 섬유가 바람직하다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유의 비누화도는 95몰% 이상이 바람직하다. 비누화도가 상기 미만인 경우, 얻어지는 폴리바이닐알코올, 및 그 후에 얻어지는 폴리바이닐알코올계 섬유의 기계적 강도가 뒤떨어지는 경우가 있고, 예를 들면 포장체로 했을 때에 실용성이 뒤떨어지는 경우가 있다. 또 비누화도는 통상, 100몰% 이하이고, 바람직하게는 99.5몰% 이하이며, 더 바람직하게는 98몰% 이하이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유는 1종이어도 되고 2종 이상의 폴리바이닐알코올을 함유하고 있어도 된다. 폴리바이닐알코올이 1종인 경우는, 상기 범위 내의 비누화도를 갖는 폴리바이닐알코올을 이용하여 후술하는 것 같은 방법으로 방사하여, 목적으로 하는 폴리바이닐알코올계 섬유로 할 수 있다.
2종 이상의 폴리바이닐알코올을 이용하는 경우, 각 폴리바이닐알코올의 비누화도에 가성성(加成性)이 성립되므로, 미리 각 폴리바이닐알코올의 비누화도를 측정 등에 의하여 구해 두고, 하기 식 (1)에 의하여 얻어지는 폴리바이닐알코올계 섬유 전체의 비누화도를 구하여, 얻어진 비누화도가 상기 범위 내가 되도록 이용하는 폴리바이닐알코올의 배합량을 조정하면 된다.
폴리바이닐알코올의 비누화도는, 통상, JIS K 6726에 기재된 방법에 의하여 구할 수 있다.
[수학식 1]
폴리바이닐알코올계 섬유의 비누화도(몰%)=Σ(ni×Mi)/100 (1)
ni: 각 폴리바이닐알코올의 비누화도(몰%)
또한 폴리바이닐알코올계 섬유가 폴리바이닐알코올 이외의 다른 폴리머를 포함하는 경우는, 상기 식 (1)에 있어서 폴리바이닐알코올 이외의 다른 폴리머에 대하여 Mi에 폴리바이닐알코올 이외의 다른 폴리머의 비율을, ni에 0(제로)을 대입하면 된다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유는, 물 용해성의 관점에서, 결정화도는 50% 이하가 바람직하고, 40% 이하가 보다 바람직하다. 또 섬유화 및 기계적 강도의 관점에서, 20% 이상이 바람직하고, 30% 이상이 보다 바람직하다.
결정화도는 폴리바이닐알코올계 섬유를 구성하는 폴리바이닐알코올의 중합도, 비누화도, 관능기의 종류와 함유율 등에 의하여 컨트롤할 수 있다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유가 2종류 이상의 폴리바이닐알코올로 구성되는 경우, 이러한 폴리바이닐알코올계 섬유로서는,
(1) 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 갖는 폴리바이닐알코올(이하 폴리바이닐알코올 (A)라고 칭하는 경우가 있다)의 2종 이상으로 구성되는 폴리바이닐알코올계 섬유,
(2) 폴리바이닐알코올 (A)와 상기 관능기를 갖지 않는 폴리바이닐알코올(이하 폴리바이닐알코올 (B)라고 칭하는 경우가 있다)로 구성되는 폴리바이닐알코올계 섬유 등을 들 수 있다.
또 폴리바이닐알코올 이외의 폴리머를 포함하는 경우, 예를 들면,
(3) 폴리바이닐알코올 (A) 및 폴리바이닐알코올 (B)와 폴리바이닐알코올 이외의 폴리머로 구성되는 폴리바이닐알코올계 섬유, 또는 폴리바이닐알코올 (A)와 폴리바이닐알코올 이외의 폴리머로 구성되는 폴리바이닐알코올계 섬유 등을 들 수 있다.
상기 (1)에 있어서, 복수 종의 폴리바이닐알코올 (A)는 관능기의 종류, 함유율, 비누화도, 중합도 중 적어도 1종이 상이하다. 또 (2)에 있어서, 폴리바이닐알코올 (A)와 폴리바이닐알코올 (B)의 비누화도, 중합도는 상이해도 되고 동일해도 된다.
폴리바이닐알코올 (A)로서는, 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 적어도 1몰% 갖고 있다. 상기 관능기의 양은 2몰% 이상이 더 바람직하다. 또 상기 관능기의 양은, 통상, 20몰% 이하이다.
폴리바이닐알코올 (A)의 중합도는, 상술과 같이, 2400 이하가 바람직하고, 1800 이하가 보다 바람직하다. 또, 중합도는 500 이상이 바람직하고, 700 이상이 보다 바람직하며, 1000 이상이 특히 바람직하다.
또한, 본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유에는 상기 이외에, 통상 이용되는 다른 첨가제를 첨가해도 된다. 첨가하는 경우, 폴리바이닐알코올계 섬유 중의 폴리바이닐알코올은 60질량% 이상, 특히 70 내지 99질량%인 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유를 제조할 때에는, 먼저 상기 요건을 충족시키는 폴리바이닐알코올을 포함하는 방사 원액을 조제한다. 방사 원액을 구성하는 용매는 물이어도 상관없지만, 기계적 성능 및 치수 안정성이 높고 단면이 대략 원형이며 균질인 섬유가 얻어지는 점, 또한 방사 원액 구성 용매를 물로 한 경우에 비하여 수중 용해 온도를 낮게 할 수 있는 점에서, 방사 원액 구성 용매를 유기 용매로 하는 것이 바람직하다.
유기 용매는, 예를 들면 다이메틸설폭사이드(이하 DMSO로 약기), 다이메틸아세트아마이드, 다이메틸폼아마이드, N-메틸피롤리돈 등의 극성 용매나 글리세린, 에틸렌글라이콜 등의 다가 알코올류, 및 이들과 로단염, 염화 리튬, 염화 칼슘, 염화 아연 등의 팽윤성 금속염의 혼합물, 나아가서는 이들 용매끼리, 혹은 이들 용매와 물의 혼합물 등이 예시된다. 특히 DMSO가 저온 용해성, 저독성, 저부식성 등의 점에서 가장 바람직하다.
방사 원액 중의 폴리머 농도는, 조성, 중합도, 용매에 따라 상이하지만, 8 내지 40질량%의 범위가 일반적이다. 방사 원액 구성 용매가 유기 용매인 경우, 용해는 질소 치환 후 감압하에서 교반하면서 행하는 것이, 산화, 분해, 가교 반응 등의 방지 및 발포 억제의 점에서 바람직하다. 방사 원액의 토출 시의 액온으로서는 50 내지 150℃의 범위에서, 원액이 젤화하거나 분해·착색되지 않는 범위로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유가, 폴리바이닐알코올로 구성되는 경우, 상기 용매를 이용하여 폴리바이닐알코올의 방사 원액을 조제한다. 폴리바이닐알코올계 섬유가, 2종 이상의 폴리바이닐알코올로 구성되는 경우, 방사 원액을 조제할 때, 미리 2종 이상의 폴리바이닐알코올을 혼합하고, 상기 용매를 이용하여 방사 원액으로 해도 되며, 상기 용매를 이용하여 각각의 폴리바이닐알코올을 포함하는 액을 각각 조제하고, 그 후, 각 액을 혼합하여 방사 원액으로 해도 된다.
상기와 같이 조제한 방사 원액을 방사함으로써, 본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유를 제조할 수 있다. 방사 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 건식 방사법, 습식 방사법, 건습식 방사법이 예시된다. 그중에서도 생산성이 높은 점 등으로부터 습식 방사 또는 건습식 방사에 의하여 방사하는 것이 바람직하고, 폴리바이닐알코올에 대하여 고화능을 갖는 고화액에 토출하면 된다. 특히 많은 홀로부터 방사 원액을 토출하는 경우에는, 토출 시의 섬유끼리의 교착을 방지하는 점에서 건습식 방사법보다 습식 방사법 쪽이 바람직하다. 또한, 습식 방사법이란, 방사 구금으로부터 직접 고화욕에 방사 원액을 토출하는 방법이고, 한편, 건습식 방사법이란, 방사 구금으로부터 일단, 공기나 불활성 가스 중에 방사 원액을 토출하고, 그 후에 고화욕에 도입하는 방법이다. 또한, 본 발명에서 말하는 고화란, 유동성이 있는 방사 원액이 유동성이 없는 고체로 변화하는 것을 말하고, 원액 조성이 변화하지 않고 고화하는 젤화와 원액 조성이 변화하여 고화하는 응고의 양방을 포함한다.
방사 원액 구성 용매가 물인 경우에는, 예를 들면 포화 망초 수용액을 고화액으로 하여 토출하면 되고, 방사 원액 구성 용매가 유기 용매인 경우에는, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 프로판올, 뷰탄올 등의 알코올류, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤 등의 케톤류, 아세트산 메틸, 아세트산 에틸 등의 지방산 에스터류, 벤젠, 톨루엔 등의 방향족류나 이들의 2종 이상의 혼합물을 고화액으로 하여 토출하면 된다. 섬유 내부까지 충분히 고화시키기 위하여, 고화 용매에 방사 원액 구성 용매를 혼합한 것을 이용하는 것이 바람직하며, 고화 용매/원액 용매의 혼합 질량비는 95/5 내지 40/60이 바람직하고, 90/10 내지 50/50이 더 바람직하며, 85/15 내지 55/45가 가장 바람직하다. 또 고화욕에 원액 용매를 혼합함으로써, 고화능을 조정함과 함께 원액 용매와 고화 용매의 분리 회수 비용의 저하를 도모할 수 있다. 고화욕의 온도에 한정은 없지만, 방사 원액 구성 용매가 유기 용매인 경우, 고화는 통상 고화욕 온도가 -15 내지 30℃의 사이에서 행한다. 균일 고화 및 에너지 절약의 점에서는, 고화욕 온도가 -10 내지 20℃가 바람직하고, -5 내지 15℃가 더 바람직하며, 0 내지 10℃가 특히 바람직하다. 고화욕의 온도가 이 온도 범위 외인 경우, 얻어지는 섬유의 인장 강도가 저하되는 경우가 있다. 방사 원액이 고온으로 가열되어 있는 경우에는, 고화욕 온도를 낮게 유지하기 위해서는, 고화욕을 냉각하는 것이 바람직하다.
이어서 고화욕으로부터 이욕(離浴) 후의 섬유를 필요에 따라 습연신하면 된다. 섬유의 기계적 성능, 교착 방지의 점에서는 1.5 내지 7배, 특히 2.5 내지 5.5배의 습연신을 실시하는 것이 바람직하고, 실가닥의 교착 억제를 위하여, 보풀이 생기지 않는 범위에서 습연신 배율을 크게 하는 것이 바람직하다. 습연신 배율을 크게 하기 위해서는, 추출 공정 중에 있어서 2단 이상의 다단으로 나누어 습연신을 행하는 것이 유효하다.
또한 방사 원액 구성 용매가 유기 용매인 경우, 고화 용매를 주체로 하는 추출욕에 접촉시켜 실가닥으로부터 원액 용매를 추출 제거하는 것이 바람직하다. 또 습연신과 추출을 동일 공정에서 행해도 상관없다. 이 추출 처리는, 순수한 고화 용매를 실가닥의 주행 방향에 대하여 역류 방향으로 연속적으로 흘려 보냄으로써 추출욕에서의 체류 시간을 단축시킬 수 있다. 이 추출 처리에 의하여, 실가닥 중에 포함되어 있는 방사 원액 용매의 양을 실가닥 질량의 1질량% 이하, 특히 0.1질량% 이하로 할 수 있으므로, 이와 같은 방법이 바람직하다. 접촉시키는 시간으로서는 5초 이상, 특히 15초 이상이 바람직하다. 추출 속도를 높이고, 추출을 향상시키기 위해서는, 추출욕 내에서 실가닥을 흩어지게 하는 것이 바람직하다. 또 건조에 앞서, 폴리바이닐알코올에 대하여 고화능이 큰 용제, 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸아이소뷰틸케톤 등의 케톤류로 치환하거나, 광물유계, 산화 폴리에틸렌계, 실리콘계, 불소계 등의 소수성 유제를 용액상 또는 에멀션상으로 부착시키거나, 건조 시의 수축 응력을 완화시키기 위하여 수축시키는 것도 교착 방지에 유효하다
이어서, 섬유를 바람직하게는 180℃ 이하에서 건조하면 되고, 더 건열 연신함으로써 섬유의 기계적 성능을 높일 수 있다. 건열 처리 조건은 폴리바이닐알코올의 성상, 특히 융점이나 원하는 수중 용해 온도에 따라 적절히 선정할 수 있지만, 건열 연신의 연신 배율은 1.1 내지 10배 정도로 하는 것이 바람직하고, 건열 연신 온도는 100 내지 220℃로 하는 것이 바람직하다. 공정 통과성과 건열 연신 및/또는 건열 처리의 효과의 점에서 120 내지 200℃, 특히 140 내지 180℃이면 더 바람직하다. 섬유 간 교착을 억제하여 효율적으로 연신을 행하는 점에서는, 건열 연신을 2배 이상의 다단으로 행하는 것이 바람직하고, 특히 승온에서의 다단 연신을 행하는 것이 바람직하다.
얻어지는 폴리바이닐알코올계 섬유의 결정화도의 관점에서, 상기의 건조, 연신, 열처리 공정 중 어느 하나의 공정에서, 총 연신 배율을 3배 이상으로 하는 것이 바람직하다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유의 단섬유의 섬도는 특별히 한정되지 않지만, 0.1 내지 1000dtex, 특히 0.2 내지 100dtex, 또한 0.5 내지 10dtex 정도인 것을 널리 사용할 수 있다. 섬유의 섬유 길이는 용도에 따라 적절히 설정하면 되지만, 예를 들면 종이나 방적사로 가공하는 경우에는, 섬유 길이를 1 내지 100mm 정도로 하는 것이 바람직하다. 또 폴리바이닐알코올계 섬유의 횡단면 형상에 특별한 한정은 없지만, 복잡한 형상보다 심플한 실질적으로 원형인 섬유가 수분산성, 제품의 균질성 등의 점에서 바람직하다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유는 기계적 성능 등의 모든 성능이 우수한 것이며, 그 섬유를 이용함으로써 모든 섬유 구조체가 얻어진다. 예를 들면, 컷 파이버, 필라멘트, 방적사, 직편물 또는 건식 부직포 등의 포백(布帛), 로프, 스트링 형상물 등의 섬유 구조체로 가공할 수 있다. 그중에서도 기계적 성능, 유연성 등이 우수한 점에서, 포백, 특히 부직포, 그중에서도 건식 부직포로 하는 것이 보다 바람직하다. 또 이러한 포백을 원하는 형상으로 성형해도 상관없다. 이때, 다른 섬유를 병용해도 되지만, 본 발명의 효과를 효율적으로 얻는 점에서는, 섬유 구조체의 40질량% 이상, 또한 60질량% 이상, 특히 80 내지 100질량%를 본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유로 하는 것이 바람직하다. 또한 다른 섬유란 수용성 섬유, 비수용성 섬유 및 본 발명 이외의 폴리바이닐알코올계 섬유를 포함한다. 또 금속 또는 필름 등 다른 소재와 병용해도 상관없다.
본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유 및 그 섬유 구조체는 모든 용도에 사용할 수 있지만, 흡수 배율이 높은 점에서, 창상 피복재, 비누, 세제, 표백제 등의 포장재, 유리 부직포와의 솔트 프리 바인더, 종이 기저귀의 부재에 특히 적합하게 사용할 수 있다.
본 발명의 섬유 구조체를 창상 피복재에 이용하는 경우, 기계적 성능, 유연성, 보수성, 포장 성능 등의 관점에서, 적어도 포백을 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 포백의 단위 면적당 중량은, 기계적 성능, 보수 성능의 점에서는 50g/m2 이상, 특히 100g/m2 이상인 것이 바람직하고, 생산 효율, 유연성의 점에서는 300g/m2 이하, 200g/m2 이하인 것이 더 바람직하다. 또 기계적 성능의 점에서는, 포백의 열단(裂斷) 길이는 5N/25cm 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 섬유 구조체를 포장재에 이용하는 경우, 기계적 성능, 유연성, 보수성, 포장 성능 등의 관점에서, 적어도 포백을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 제조 공정성, 비용, 수중 용해성 등의 점에서는 부직포인 것이 보다 바람직하다. 이러한 포백의 단위 면적당 중량은, 기계적 성능, 포장 성능의 점에서는 10g/m2 이상, 특히 40g/m2 이상인 것이 바람직하고, 생산 효율, 유연성의 점에서는 80g/m2 이하, 60g/m2 이하인 것이 더 바람직하다. 또 기계적 성능의 점에서는, 포백의 열단 길이는 5N/25cm 이상인 것이 바람직하다.
이러한 포백의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 감촉, 유연성 등의 점에서 섬유 웨브를 처리하여 얻어지는 건식 부직포로 하는 것이 바람직하다. 건식 부직포의 제조 방법으로서, 예를 들면, 폴리바이닐알코올계 섬유의 필라멘트 등을 마찰 대전에 의한 반발 작용에 의하여 개섬(開纖)하거나, 권축, 컷한 스테이플 등을 카딩 등으로 개섬하여 웨브를 형성하고, 이것을 면적 압착률 10 내지 50%, 특히 바람직하게는 10 내지 30%, 즉 부직포 표면적의 10 내지 50%, 특히 바람직하게는 10 내지 30%를 열 엠보싱 롤러로 열압착하는 방법을 적합하게 들 수 있다. 부직포의 일부를 열압착 처리함으로써, 부직포의 감촉, 유연성 및 물 용해성을 저해하지 않고 기계적 성능 및 형태 안정성을 높일 수 있다. 감촉, 물 용해성 등의 점에서는 각 열압착부의 면적은 4cm2 이하, 특히 2cm2 이하, 1cm2 이하인 것이 더 바람직하고, 부직포의 기계적 성능의 점에서는 1mm2 이상인 것이 바람직하다. 열압착 온도는 예를 들면 120 내지 230℃ 정도, 압력은 1 내지 6MPa 정도로 하면 된다. 또한 본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유는 건열 처리에 의하여 접착능을 발현하는 점에서, 이러한 엠보싱 처리에 의하여 섬유 사이를 접합하여 효율적으로 부직포의 기계적 성능을 높일 수 있고, 또 열압착 처리에 의하여 용이하게 원하는 형상으로 성형할 수도 있다. 예를 들면 자루 형상, 상자 형상 등의 원하는 형상으로 성형하면 된다. 포장재로서는 자루 형상인 것을 적합하게 사용할 수 있다. 예를 들면 한 변 3 내지 10cm 정도의 자루 형상물로 하면 된다.
또 건식 부직포의 다른 제조 방법으로서, 예를 들면, 니들 펀치 가공에 의하여 교락(交絡) 처리하여 부직포를 제작하는 방법을 들 수 있다. 이 경우, 공지의 니들 펀치기를 사용하여, 섬유의 성상에 따라, 바늘 밀도, 니들 종류, 니들 심도, 펀치수라는 조건을 조정함으로써 강도와 유연성이 우수한 건식 부직포를 제작할 수 있다. 필요에 따라, 복수의 니들 펀치기를 통과시켜 교락을 최적화해도 된다.
실시예
이하, 실시예에 의하여 본 발명을 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의하여 결코 한정되는 것은 아니다.
[중합도]
JIS K 6726에 준거하여, 30℃의 수용액의 극한 점도[η]의 측정값으로부터, 하기 식 (1)에 의하여 산출했다. 또한, P는 폴리바이닐알코올의 평균 중합도이다.
logP=1.613·log([η]×104/8.29) (1)
[비누화도(몰%)]
JIS K 6726에 준하여 측정했다.
[인장 강도(cN/dtex)]
JIS L 1013에 준하여 측정했다.
[폴리바이닐알코올계 섬유의 결정화도]
메틀러사제 시차 주사 열량 측정 장치(DSC-20)를 이용하여, 섬유 샘플 10mg을 질소하 20℃/min의 속도로 승온시켰을 때의, 흡열 피크에 있어서의 흡열량 ΔH(J/g)를 측정하고, 폴리바이닐알코올의 완전 결정 융해열인 174.5J/g에 대한 비율로부터, 하기 식 (2)에 의하여, 결정화도를 산출했다.
결정화도(%)=ΔH(J/g)/174.5(J/g)×100 (2)
[섬유의 수중 용해 온도(℃)]
길이 2mm로 절단한 섬유 0.02g을 수중에 유지하고, 수온을 2℃/분의 속도로 승온시켜, 섬유가 용해한 시점의 온도를 수중 용해 온도로 했다.
[섬유의 흡수 배율]
섬유를 정밀하게 칭량하여, 30℃의 생리 식염수(0.01몰/L 인산 완충 생리 식염수)에 1시간 침지한다. 그 후, 10분간 방치하여 물을 빼고, 질량을 측정했다. 생리 식염수에 침지 전의 섬유의 질량을 A(g), 침지 후의 질량을 B(g)로 하면, 흡수 배율은 하기 식에 의하여 산출했다.
흡수 배율(배)=(B)/(A) (3)
[섬유의 가공성]
공지의 제조 방법에 따라 섬유를 롤러 카딩기로 개섬하여 웨브를 형성하고, 부직포로 가공 가능했던 것을 ○, 가공 불가였던 것을 ×로 했다.
[가교도(몰%)]
에터 결합을 형성하는 가교 성분을 도입한 폴리바이닐알코올계 섬유에 있어서, 측정 샘플과, 샘플에 대하여 100배 질량의 1N 염화 하이드록실암모늄 수용액을 시험관에 투입하여, 밀폐한 후, 121℃에서 2시간 용해 처리를 행했다. 얻어진 용해액에 대하여, 0.1N NaOH 수용액을 1N 염화 하이드록실암모늄 수용액의 pH가 될 때까지 적정하고, 그 적정량으로부터 하기의 식에 의하여 가교도를 산출했다.
가교도(몰%)=〔중화 알칼리량(몰%)/(PVA 질량(g)/44)〕×1/2 (4)
[실시예 1]
아크릴기를 5.2몰% 함유하는 아크릴산 메틸과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체(구라레제 "Elvanol80-18")를 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 22질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 40000, 구멍 직경 0.08mmφ의 노즐을 통과시켜 10℃의 메탄올/DMSO=80/20의 고화욕 내로 습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 140℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 160℃에서 건열 연신 배율 2.0배(총 연신 배율 TD=6.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 160℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
메타크릴산기를 2.5몰% 함유하는 메타크릴산 메틸과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체(구라레제 "ElvanolT-25")를 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 20질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 20, 구멍 직경 0.15mmφ의 노즐을 통과시켜 5℃의 메탄올/DMSO=80/20의 고화욕 내로 건습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 120℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 180℃에서 건열 연신 배율 2.0배(총 연신 배율 TD=6.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 180℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
말레산기를 4.0몰% 함유하는 말레산 모노메틸과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체(구라레제 "K-5112")를 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 25질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 80, 구멍 직경 0.12mmφ의 노즐을 통과시켜 5℃의 메탄올/DMSO=80/20의 고화욕 내로 건습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 120℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 180℃에서 건열 연신 배율 2.0배(총 연신 배율 TD=6.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 180℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 4]
설폰산기를 2.0몰% 함유하는 2-아크릴아마이드-2-메틸프로페인설폰산과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체를 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 21질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 30000, 구멍 직경 0.07mmφ의 노즐을 통과시켜 5℃의 메탄올/DMSO=85/15의 고화욕 내로 건습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 165℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 180℃에서 건열 연신 배율 2.67배(총 연신 배율 TD=8.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 180℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 5]
이타콘산기를 1.5몰% 함유하는 이타콘산과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체(구라레제 "KL-118")를 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 25질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 80, 구멍 직경 0.12mmφ의 노즐을 통과시켜 5℃의 메탄올/DMSO=80/20의 고화욕 내로 건습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 120℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 160℃에서 건열 연신 배율 2.0배(총 연신 배율 TD=6.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 160℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기 중 어느 관능기도 갖지 않는 폴리바이닐알코올(구라레제 "22-88")을 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 22질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 40000, 구멍 직경 0.08mmφ의 노즐을 통과시켜 10℃의 메탄올/DMSO=80/20의 고화욕 내로 습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 165℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 160℃에서 건열 연신 배율 2.0배(총 연신 배율 TD=6.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 160℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 2]
아크릴산기를 0.5몰% 함유하는 아크릴산 메틸과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체를 DMSO에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 19질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 40000, 구멍 직경 0.08mmφ의 노즐을 통과시켜 10℃의 메탄올/DMSO=80/20의 고화욕 내로 습식 방사하고, 20℃의 메탄올욕에서 3.0배의 습열 연신을 실시했다. 이어서, 메탄올로 실가닥 중의 DMSO를 추출한 후에 방사 유제를 부여하여 165℃에서 건조하고, 얻어진 건조 원사를 160℃에서 건열 연신 배율 2.0배(총 연신 배율 TD=6.0배)의 조건에서 건열 연신을 실시했다. 이어서, 160℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 폴리바이닐알코올계 보수 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 3]
이타콘산기를 0.5몰% 함유하는 이타콘산과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체를 물에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 19질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 1000, 구멍 직경 0.08mmφ의 노즐을 통과시켜 40℃의 포화 황산 나트륨의 고화욕 내로 습식 방사하고, 형성한 실가닥은 2.0배의 습열 연신을 실시한 후에 방사 유제를 부여했다. 이어서, 실가닥 중의 물을 130℃에서 건조하여, 폴리바이닐알코올계 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 4]
이타콘산기를 1.0몰% 함유하는 이타콘산과의 공중합체인 폴리바이닐알코올 공중합체를 가교제인 글루타르알데하이드가 2g/L 첨가된 물에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 15질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 15000, 구멍 직경 0.16mmφ의 노즐을 통과시켜 포화 망초 수용액으로 이루어지는 산성 응고욕 내로 방출하여, 응고 및 가교를 행했다. 얻어진 실가닥을 롤러 드래프트 3.0배로 더 습열 연신한 후 수세하고, 130℃에서 더 건조한 후 170℃에서 연신 배율 2.0배의 건열 연신을 실시했다. 이어서, 170℃에서 건열 수축률 1%의 조건에서 건열 수축을 하여 가교도 0.07몰%의 폴리바이닐알코올계 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 5]
에틸렌기를 5.0몰% 함유하는 에틸렌-바이닐 알코올 공중합체를 물에 90℃에서 5시간, 교반 용해하여, 폴리바이닐알코올 농도 19질량%의 방사 원액을 얻었다. 이 방사 원액을 구멍수 1000, 구멍 직경 0.08mmφ의 노즐을 통과시켜 40℃의 포화 황산 나트륨의 고화욕 내로 습식 방사하고, 형성한 실가닥은 2.0배의 습열 연신을 실시한 후에 방사 유제를 부여했다. 이어서, 실가닥 중의 물을 130℃에서 건조하여, 폴리바이닐알코올계 섬유를 제조했다. 얻어진 섬유의 흡수 배율, 인장 강도, 수중 용해 온도를 측정한 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
상기 표 1로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 폴리바이닐알코올계 섬유는 흡수성이 우수함과 함께 물 용해 성능과 기계적 강도가 우수하다.
본 발명의 바이닐 알코올계 섬유를 적어도 일부에 포함하는 섬유 구조체는 창상 피복재, 비누, 세제, 표백제 등의 포장재, 유리 부직포와의 바인더, 종이 기저귀로서 적합하게 이용할 수 있다.

Claims (7)

  1. 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 1몰% 이상 함유하고, 가교도가 0%이며, 인장 강도가 3cN/dtex 이상인 폴리바이닐알코올계 섬유.
  2. 청구항 1에 있어서,
    30℃에서 생리 식염수에 1시간 침지 후의 흡수 배율이 5배 이상인, 폴리바이닐알코올계 섬유.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서,
    생리 식염수 중 또는 수중에서의 용해 온도가 80℃ 이하인, 폴리바이닐알코올계 섬유.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,
    비누화도가 95몰% 이상인, 폴리바이닐알코올계 섬유.
  5. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    결정화도가 20 내지 50%인, 폴리바이닐알코올계 섬유.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유를 적어도 일부에 포함하는 섬유 구조체.
  7. 설폰산기, 설포네이트기, 말레산기, 이타콘산기, 아크릴산기 및 메타크릴산기로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 관능기를 1몰% 이상 함유하는 폴리바이닐알코올을 함유하는 방사 원액을 폴리바이닐알코올에 대하여 고화능을 갖는 유기 용매를 주체로 하는 고화욕에 습식 또는 건습식 방사하고, 건조, 연신, 열처리 중 어느 하나의 공정에서, 전체 공정에 있어서의 총 연신 배율을 3배 이상으로 하는, 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 기재된 폴리바이닐알코올계 섬유의 제조 방법.
KR1020237019402A 2020-12-22 2021-12-10 폴리바이닐알코올계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법 KR20230097195A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2020-211978 2020-12-22
JP2020211978 2020-12-22
PCT/JP2021/045575 WO2022138241A1 (ja) 2020-12-22 2021-12-10 ポリビニルアルコール系繊維、繊維構造体およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230097195A true KR20230097195A (ko) 2023-06-30

Family

ID=82157850

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020237019402A KR20230097195A (ko) 2020-12-22 2021-12-10 폴리바이닐알코올계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4269670A1 (ko)
JP (1) JPWO2022138241A1 (ko)
KR (1) KR20230097195A (ko)
CN (1) CN116635579A (ko)
TW (1) TW202235709A (ko)
WO (1) WO2022138241A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004293022A (ja) 2002-08-30 2004-10-21 Kuraray Co Ltd 高吸水性ポリビニルアルコール系繊維およびそれからなる不織布
JP2020507687A (ja) 2017-01-25 2020-03-12 メンリッケ・ヘルス・ケア・アーベー 創傷処置への使用にとって改善された特性を有する繊維材料

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0314613A (ja) * 1989-06-07 1991-01-23 Kuraray Co Ltd 高吸水性繊維およびその製造方法
JP4223109B2 (ja) * 1998-10-27 2009-02-12 株式会社クラレ ポリビニルアルコール系繊維の製造方法
JP2001262432A (ja) * 2000-03-16 2001-09-26 Kuraray Co Ltd 吸水収縮性ポリビニルアルコール系繊維
JP2002235236A (ja) * 2000-12-05 2002-08-23 Kuraray Co Ltd ポリビニルアルコール系水溶性繊維
JP2008235047A (ja) * 2007-03-22 2008-10-02 Kuraray Co Ltd 電池用セパレータ及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004293022A (ja) 2002-08-30 2004-10-21 Kuraray Co Ltd 高吸水性ポリビニルアルコール系繊維およびそれからなる不織布
JP2020507687A (ja) 2017-01-25 2020-03-12 メンリッケ・ヘルス・ケア・アーベー 創傷処置への使用にとって改善された特性を有する繊維材料

Also Published As

Publication number Publication date
TW202235709A (zh) 2022-09-16
EP4269670A1 (en) 2023-11-01
CN116635579A (zh) 2023-08-22
JPWO2022138241A1 (ko) 2022-06-30
WO2022138241A1 (ja) 2022-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6783852B2 (en) High-absorbent polyvinyl alcohol fibers and nonwoven fabric comprising them
KR0185438B1 (ko) 수용성 및 열압착성의 폴리비닐 알콜계 결합제 섬유, 이러한 섬유를 함유하는 부직포, 및 이러한 섬유 및 부직포의 제조방법
KR0131274B1 (ko) 수용성 폴리비닐 알콜계 섬유
US5401447A (en) Process for producing celluose moldings
JP4128580B2 (ja) ポリビニルアルコール系複合繊維
JP2569352B2 (ja) 高強度水溶性ポリビニルアルコール系繊維およびその製造法
JP4514977B2 (ja) 複合繊維、中空繊維および該複合繊維を用いた中空繊維の製造方法
JP3426703B2 (ja) 低温水溶性不織布およびその製造法
KR20230097195A (ko) 폴리바이닐알코올계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법
WO2006103974A1 (ja) ケミカルレース用基布及びその製造方法
JP2002235236A (ja) ポリビニルアルコール系水溶性繊維
JPS5838526B2 (ja) ゴクボソセンイノセイゾウホウ
JP7303738B2 (ja) ポリビニルアルコール系繊維および繊維構造体
JP7336282B2 (ja) ポリビニルアルコール系繊維およびその製造方法
JP3345191B2 (ja) 水溶性かつ熱圧着性のポリビニルアルコール系バインダー繊維
JP2001271222A (ja) ポリビニルアルコール系水溶性繊維
JP3887119B2 (ja) 形態保持性に優れた水溶性熱可塑性ポリビニルアルコールフィラメント
JP3345110B2 (ja) 水溶性ポリビニルアルコール系繊維からなるマルチフィラメント又はステープル繊維
JP2004293022A (ja) 高吸水性ポリビニルアルコール系繊維およびそれからなる不織布
JP2003073970A (ja) 中空繊維及び繊維構造物
JPH07173724A (ja) 水溶性ポリビニルアルコール系バインダー繊維とその熱圧着法
JP3703768B2 (ja) 中空繊維の製造方法
JP2005194666A (ja) 水溶性ポリビニルアルコール系繊維
WO2023149481A1 (ja) ポリビニルアルコール系繊維、繊維構造体およびその製造方法
JPH07126918A (ja) 熱圧着性および水溶性を有するポリビニルアルコール系繊維とその熱圧着法