TW201920800A - 吸濕性丙烯腈系纖維、該纖維之製造方法及含有該纖維之纖維結構體 - Google Patents
吸濕性丙烯腈系纖維、該纖維之製造方法及含有該纖維之纖維結構體 Download PDFInfo
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Abstract
本發明為以實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構之聚合物所構成的吸濕性丙烯腈系纖維,其特徵為:羧基均勻地存在於纖維全體中,纖維中的羧基量為0.2~4.5mmol/g,纖維在20℃×65%RH下的飽和吸濕率為5重量%以上,水膨潤度為10倍以下。此吸濕性丙烯腈系纖維由於沒有導入交聯結構之步驟,且具有充分的纖維物性,故可連續地製造。又,不僅具有高的吸濕性,而且亦不因使用而增加紅色程度。再者,可容易地賦予收縮性、捲縮去除容易性、膨鬆性、撥水性。
Description
本發明關於吸濕性丙烯腈系纖維、該纖維之製造方法及含有該纖維之纖維結構體。
由於近年來對於舒適性的意識之升高,要求具有吸濕性機能的材料之開發,於纖維領域中亦旺盛地進行開發。例如,已知藉由將丙烯酸纖維予以化學改質而得之交聯丙烯酸酯系纖維(專利文獻1)。該纖維含有交聯結構與羧基,具有優異的吸濕性能或吸濕發熱性能。然而,於交聯丙烯酸酯系纖維中,有以下之(i)及(ii)所示的問題。
(i)首先,交聯丙烯酸酯系纖維由於藉由該纖維所具有的肼交聯結構,而呈現淡桃紅色至濃桃紅色,有利用領域被限制之缺點。
關於如此的問題,專利文獻2、專利文獻3中分別揭示在以肼系化合物進行交聯處理之後進行酸處理A、在以鹼進行水解處理之後進行酸處理B,而能減少紅色程度許多。
然而,即使於經如上述的方法改良白色程度之交聯丙烯酸酯系纖維中,也有因隨著時間經過、加
熱、洗滌等,而紅色程度增加之情況。又,於上述之方法中,製造步驟變多,製造成本會變高。因此,依然是用途難以拓展之狀況。
於以往的交聯丙烯酸酯系纖維中,色紅之發生原因係在於因氰基與肼反應而形成的交聯結構。然而,茲認為由於交聯丙烯酸酯系纖維大量地含有親水性高的羧基,所以如果沒有交聯結構的話,則會因在水中的膨潤或溶解而難以維持纖維物性。因此,去除色紅的根本原因之交聯結構並非易事,至目前為止幾乎沒有檢討。
又,於使用丙烯腈與甲基丙烯酸等的共聚物之纖維中,難以一邊抑制水膨潤度,一邊提高吸濕性。
另外,於(ii)交聯丙烯酸酯系纖維之製造中,除了需要導入肼的交聯結構之步驟及用於導入羧基之水解步驟,還有在各步驟之後,需要去除反應所用的藥劑之殘留物之步驟。而且,此等之各個步驟需要高溫、長時間。因此,難以連續處理來進行該纖維之製造,自以往以來,以生產性低的分批處理進行。因此,以往的交聯丙烯酸酯系纖維係生產性低、其製造成本高。又,該纖維係因吸濕而發熱,故於吸濕量接近飽和的狀態下,無法期待進一步的發熱量。
還有,就具有羧基的丙烯酸纖維方面來說,已知由以丙烯酸等之具有羧基的單體作為共聚合成分的丙烯腈系聚合物所構成之丙烯酸纖維。然而,若大量地共聚合丙烯酸,則紡絲變困難,因此難以展現高的吸濕
性。又,於染色中的鹼皂洗等之鹼條件下容易溶出等,在以衣料用途為取向的情況中成為問題。
如上述之賦予有吸濕性的交聯丙烯酸酯系纖維,係製造步驟多而生產性低者,或難以提高吸濕性者。又,如此的纖維亦可使用於以其吸濕發熱性為基礎而要求保溫性之衣料品等,但僅以吸濕所致的發熱,有不充分之情況。另外,如此的纖維由於具有交聯結構,故難以進一步賦予收縮性、捲縮去除容易性、膨鬆性、撥水性等之機能。
專利文獻1 日本特開平5-132858號公報
專利文獻2 日本特開2010-216051號公報
專利文獻3 日本特開2009-114556號公報
本發明係鑒於如此習知技術的現狀而創立成案者,其目的在於提供一種吸濕性丙烯腈系纖維,其能以較以往簡便的步驟連續地生產。又,本發明之目的在於提供丙烯腈系纖維,其幾乎沒有色紅,不僅高的吸濕發熱性,而且按照需要,可進一步賦予收縮性、捲縮去除容易性、膨鬆性、撥水性等之機能。
本發明者為了達成上述目的而進行專心致力的檢討,結果發現:將溶解有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,藉由將經過凝固、水洗、延伸之各步驟而得的未乾燥纖維予以水解,即使為不具有交聯結構的丙烯腈系聚合物纖維,也能兼備吸濕性與實用的纖維物性,且色紅少,可連續生產,而且視需要可對於纖維,賦予收縮性、捲縮去除容易性、膨鬆性、撥水性之機能,而完成本發明。
即,本發明係由以下之(1)~(15)所構成。
(1)一種吸濕性丙烯腈系纖維,其係以實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構之聚合物所構成的吸濕性丙烯腈系纖維,其特徵為:羧基均勻地存在於纖維全體中,纖維中的羧基量為0.2~4.5mmol/g,纖維在20℃×65%RH的飽和吸濕率為5重量%以上,水膨潤度為10倍以下。
(2)一種吸濕性丙烯腈系纖維,其係以實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構之聚合物所構成的吸濕性丙烯腈系纖維,其特徵為:具有包含表層部與中心部之芯鞘結構,該表層部包含含有羧基的聚合物,該中心部包含丙烯腈系聚合物,纖維中的羧基量為0.2~4.5mmol/g,纖維在20℃×65%RH的飽和吸濕率為5重量%以上,水膨潤度為10倍以下。
(3)如(1)記載之吸濕性丙烯腈系纖維,其進一步含有0.1~15重量%的金屬氧化物。
(4)如(3)記載之吸濕性丙烯腈系纖維,其中金屬氧化物為氧化鈦。
(5)如(1)記載之吸濕性丙烯腈系纖維,其沸水收縮率為5~50%。
(6)如(1)記載之吸濕性丙烯腈系纖維,其沸水處理後的捲縮減少係數為0.7以下。
(7)如(1)記載之吸濕性丙烯腈系纖維,其捲縮率為7%以上。
(8)如(1)記載之吸濕性丙烯腈系纖維,其進一步含有撥水劑,且從靜置於水上到淹沒為止的時間為10分鐘以上。
(9)一種纖維結構體,其特徵為含有如(1)~(8)中任一項記載之吸濕性丙烯腈系纖維。
(10)一種如(1)記載之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維。
(11)一種如(3)或(4)記載之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物及金屬氧化物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維。
(12)一種如(5)記載之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維後,進行延伸。
(13)一種如(6)記載之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維後,在拉緊或延伸狀態下進行熱處理,然後賦予捲縮。
(14)一種如(7)記載之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液(A)及含有具有與紡絲原液(A)中所含有的丙烯腈系聚合物不同的單體組成之丙烯腈系聚合物的紡絲原液(B)予以複合,從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維。
(15)一種如(8)記載之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維,然後進行撥水劑處理。
本發明之吸濕性丙烯腈纖維係實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構者。因此,由於不具有肼交聯結構,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係幾乎沒有色紅。又,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維,由於在製造時不需要交聯導入步驟,故可大幅減少製造步驟,結果可利用通常的丙烯酸纖維製造設備來連續生產,生產性高。又,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維,由於即使不施行交聯處理,也保持實用的纖維物性,故適合連續生產,於機能面上來說,不僅吸濕性而且可兼具光熱轉換性能、收縮性、捲縮去除容易性、膨鬆性及撥水性。
本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係與以往的吸濕性丙烯腈系纖維不同,特徵為實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構。因此,不需要交聯導入步驟,結果可大幅減少製造步驟,可以較以往更簡便的步驟生產。因此,不限於如以往的交聯丙烯酸酯系纖維之製造的分批處理,連續製造為可能。又,可抑制或防止纖維帶有色紅或隨著時間經過等而紅色程度增加。再者,依所欲,本發明之吸濕性丙烯腈纖維係可兼具光熱轉換性能、收縮性、捲縮去除容易性、膨鬆性及撥水性。再者,於本發明中,所謂「實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構」,就是指後述的<在硫氰酸鈉水溶液中的溶解度>為95%以上者。
本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係關於色紅之抑制,在JIS Z8781-4之表示方法中,可使表示紅色程度的a*成為2以下,亦可能進一步使a*成為0以下。作為a*之下限,由於若太低則非色紅的其它顏色變濃,故較佳為-4,更佳為-3。
又,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維含有羧基,作為其含量,於藉由後述的方法所求出之值中,為0.2~4.5mmol/g,較佳為0.5~4.0mmol/g,更佳為0.5~3.5mmol/g。另外,當本發明之吸濕性丙烯腈系纖維
為芯鞘結構時,較佳為0.2~2mmol/g,更佳為0.5~1.0mmol/g。羧基量不滿上述範圍之下限時,會得不到後述的吸濕性能,超過上限時,纖維的親水性過高,超過後述的水膨潤度,在水中激烈地膨潤或溶解,處理變困難。
本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係在20℃、相對濕度65%環境下的飽和吸濕率,具有5重量%以上者,較佳具有10重量%以上,更佳具有15重量%以上。飽和吸濕率不滿上述下限值時,即使適用於各種纖維結構體,也難以賦予有意義的吸濕性能。關於上限,從維持纖維物性之觀點來看,宜為35重量%以下,更宜為30重量%以下。
本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係藉由後述的方法所求出的水膨潤度為10倍以下,較佳為8倍以下,更佳為5倍以下。本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係如上述,亦不具有由共價鍵而成的交聯結構,若該水膨潤度超過10倍,則纖維變脆而一部分脫落,或視情況而溶解,處理變困難。關於下限,並沒有特別的限制,但本發明之吸濕性丙烯腈系纖維,從在20℃、相對濕度65%環境下之飽和吸濕率具有5重量%以上之觀點來看,通常為0.05倍以上。
相對於構成纖維的聚合物之重量,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維可含有0.1~15重量%的金屬氧化物,較佳可含有0.2~10重量%。為了得到充分的光熱轉換性,較佳為使纖維中所含有的金屬氧化物量成為上述
範圍之下限以上,但超過上限時,纖維物性降低,會耐不住紡織加工或實用。
作為上述之金屬氧化物,只要是具有光熱轉換性者,則沒有特別的限定,例如可舉出Si、Ti、Zn、Al、Fe、Zr等之氧化物等化合物,不溶於水者,可單獨使用從此等之中選出的1種,也可組合2種以上而使用。又,Si、Ti、Zn、Al、Zr之氧化物係不僅光熱轉換性,而且由於亦能展現提高纖維的色白效果而較佳,於後述的白色程度之評價方法中,亦可能成為50以下的高階色白。其中,氧化鈦係在色白提高效果以及安全性或價格之方面特佳。
又,金屬氧化物之粒徑係沒有特別的限定,平均一次粒徑較佳在1~1000nm之範圍,更佳為50~600nm之範圍。平均一次粒徑小於上述範圍之下限時,在製造纖維之際,有粉塵大量地飛舞或因凝聚而發生紡絲噴嘴堵塞等之問題的可能性,超過上限時,有損害纖維物性之虞。
另外,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係沸水收縮率較佳為5%~50%,更佳為8%~45%,尤佳可為12%~40%。為了即使適用於各種纖維結構體也賦予有意義的收縮性能,較佳為使沸水收縮率成為上述範圍之下限以上,但超過上限時,難以維持實用的纖維物性。
還有,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係藉由後述的方法所求出之沸水處理後的捲縮減少係數較佳為0.7以下,更佳為0.6以下,尤佳可為0.5以下。該捲
縮減少係數係其值愈小,表示愈容易去除捲縮,捲縮減少係數大於上述上限值時,即使適用於各種纖維結構體,也難以賦予因捲縮去除所致的有意義之式樣設計性。另一方面,關於下限值,從難以完全地消除捲縮來看,通常的情況為0.05以上。
又,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維的捲縮率較佳為7%以上,更佳可為10%以上。捲縮率係在JIS L1015中規定,捲縮率愈高則纖維與纖維愈容易纏結,在成為毛網(web)、不織布、紡織紗等的纖維集合體時變膨鬆。若該捲縮率低於上述下限值,則梳理步驟的纖維彼此的連繫變差,而且成為纖維集合體時的膨鬆度低,於與其它纖維混用的棉絮等中,得不到具有充分厚度的形狀。另一方面,關於上限值,若捲縮率太高,則纖維彼此的纏結變過強,由於梳理步驟之開纖變困難,纖維結構物緊繃而難以膨鬆,故較佳為40%以下,更佳為20%以下。
作為本發明之吸濕性丙烯腈系纖維的膨鬆性,當使用於棉被或衣類的棉絮用時,後述的比容積較佳為35cm3/g以上,更佳為40cm3/g以上,尤佳為具有45cm3/g以上。另一方面,關於上限值,若比容積過大,則由於僅施加少許的力而簡單地引起走樣,有保形性不足之虞,故較佳為100cm3/g以下,更佳為80cm3/g以下。
本發明之吸濕性丙烯腈系纖維可含有撥水劑,當時從置於水上到淹沒為止的時間較佳為10分鐘以上,更佳為15分鐘以上,尤佳可為20分鐘以上。到完
全淹沒為止的時間不滿10分鐘時,沒有充分的撥水性,有在舒適性出現問題的可能性。再者,上限係沒有特別的限定,到淹沒為止的時間為20分鐘以上時,在其後亦有不淹沒之狀況。
又,於本發明之吸濕性丙烯腈系纖維中,羧基宜均勻地存在於纖維全體中。此處,所謂均勻地存在於纖維全體中,就是意指藉由後述的測定方法所測定的纖維剖面中之鎂元素的含有比例之變動係數CV為50%以下。若羧基局部存在化,則該部分容易因吸濕‧吸水而脆化。由於羧基均勻地存在於纖維全體中,即使吸濕‧吸水也抑制脆化,即使不具有交聯結構,也容易得到能耐得住實用的纖維物性。從如此觀點來看,上述之CV值較佳為30%以下,更佳為20%以下,尤佳為15%以下。
惟,取決於所要求的物性或用途等,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係可採用羧基僅實質上均勻地存在於纖維表面之芯鞘結構。此時,芯鞘結構係由包含含有羧基的聚合物之表層部與包含丙烯腈系聚合物之中心部所構成。如此地,藉由具有包含中心部與包圍其的表層部之芯鞘結構,由於得到在中心部硬的具有彈力性之實用的纖維物性,可在羧基濃度高的表層部有意義地提高吸濕速度。
此芯鞘結構之纖維的橫剖面中之表層部的佔有面積較佳為20~80%,更佳為30~70%。若表層部的佔有面積少,則有無法充分發揮吸濕性等機能之虞,若
表層部的佔有面積多,則中心部變細,有得不到實用的纖維物性之虞。
作為羧基之狀態,於要求更高的吸濕性能時,相對離子(counter ion)較佳為H以外的陽離子。更具體而言,相對離子為H以外的陽離子之比例,即中和度較佳為25%以上,更佳為35%以上,尤佳為50%以上。
作為陽離子之例,可舉出Li、Na、K等之鹼金屬、Be、Ca、Ba等之鹼土類金屬、Cu、Zn、Al、Mn、Ag、Fe、Co、Ni等之金屬、NH4、胺等之陽離子等,複數種類的陽離子亦可混合存在。其中,宜為Li、Na、K、Mg、Ca、Zn等。
又,於上述之情況中,亦能對於醋酸、異戊酸等之酸性氣體、甲醛等之醛,展現優異的除臭性能。又,若為Mg或Ca離子,則難燃性能高,若為Ag或Cu離子,則關於抗菌性能,可得到高的效果。
另一方面,作為增多作為羧基的相對離子之H,則可增強氨、三乙胺、吡啶等胺系氣體等之除臭性能或抗病毒性能、抗過敏性能。
上述本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係可藉由對於未乾燥狀態的丙烯腈系纖維,施予水解處理而得。將收縮性賦予至纖維時,於水解後施予延伸處理。又,將捲縮去除容易性賦予至纖維時,於水解後,在拉緊或延伸狀態下施加熱處理,然後賦予捲縮。以下,詳述本發明之吸濕性丙烯腈系纖維的代表性製造方法。
首先,原料為丙烯腈系纖維,但構成纖維的丙烯腈系聚合物係在聚合組成中較佳含有40重量%以上的丙烯腈(以下,亦稱為AN),更佳為50重量%以上,尤佳為85重量%以上。AN系聚合物係除了AN均聚物,還可為AN與其它單體的共聚物。作為其它單體,可舉出鹵乙烯及偏二鹵乙烯、(甲基)丙烯酸酯、甲基烯丙基磺酸、對苯乙烯磺酸等之含有磺酸基的單體及其鹽、丙烯醯胺、苯乙烯、乙酸乙烯酯等,但只要是能與AN共聚合的單體,則沒有特別的限定。再者,(甲基)之記載表示附有甲基用語及未附有之兩者。
接著,使用如此的AN系聚合物,藉由濕式紡絲進行纖維化,但作為溶劑,若以使用硫氰酸鈉等之無機鹽的情況說明,則如以下。首先,將上述的AN系聚合物溶解於溶劑中而製作紡絲原液。於此紡絲原液中按照需要地添加金屬氧化物。將該紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,使延伸後的未乾燥纖維(以下,亦稱為凝膠狀丙烯腈系纖維)之含水率成為20~250重量%,較佳成為25~130重量%,更佳成為30~100重量%。
此處,作為施予水解處理之原料纖維,使用未乾燥狀態的凝膠狀丙烯腈系纖維時,如前述可使羧基均勻地存在於纖維全體中。另一方面,將未乾燥狀態的凝膠狀丙烯腈系纖維進一步熱處理而使其緻密化的纖維,或將在緻密化後經進一步鬆弛處理的纖維,當作原料纖維,施予水解處理時,可成為羧基在纖維表層部局部存在化之芯鞘結構。
又,以賦予膨鬆性為目的,為了更提高捲縮率,成為複合有具有不同單體組成的2種以上之丙烯腈系聚合物的原料纖維之手段係有效。例如,可舉出使用在丙烯腈聚合比例具有差異的2種丙烯腈系聚合物(a)及(b),製作含有各自的聚合物之紡絲原液(A)及(B),藉由將此等2種類的紡絲原液從紡絲噴絲頭的同一孔擠出,將複合有2種丙烯腈系聚合物的丙烯腈系纖維當作原料纖維之手段。由於採取如此的方法,展現以各丙烯腈系聚合物之收縮程度的差異為基礎的捲縮。
丙烯腈系聚合物之複合結構係可為並列地接合者,也可為無規地混合者,但較佳為並列地接合2種丙烯腈系聚合物者。此時,為了得到充分的捲縮率,2種丙烯腈系聚合物的丙烯腈聚合比例之差較佳為1~10%,更佳為1~5%,2種丙烯腈系聚合物之複合比率較佳為20/80~80/20,更佳為30/70~70/30。
將凝膠狀丙烯腈系纖維當作原料纖維時,於凝膠狀丙烯腈系纖維之含水率小於20重量%時,在後述的水解處理中藥劑不浸透至纖維內部,有無法使羧基在纖維全體中生成之情況。超過250重量%時,由於在纖維內部多含有水分,纖維強度過低,可紡性降低而不宜。於更重視纖維強度有多大時,宜設為25~130重量%之範圍內。又,將凝膠狀丙烯腈系纖維之含水率控制在上述範圍內之方法有許多,但例如凝固浴溫度宜為-3~15℃,較佳為-3~10℃,延伸倍率宜為5~20倍,較佳為7~15倍左右。
又,進一步熱處理凝膠狀丙烯腈系纖維時,例如藉由交替地進行110℃的乾熱處理與60℃的濕熱處理,纖維內部之空隙消失,得到緻密化的纖維。又,然後藉由進行120℃×10分鐘的高壓釜處理,得到纖維結構某程度地鬆弛之纖維。若將此等纖維使用於原料,進行後述之水解處理,則從纖維表層部進行反應,容易取得如芯鞘結構之結構。再者,隨著反應進行,有水膨潤度容易升高之傾向,有所得之纖維的處理變困難之情況。
凝膠狀丙烯腈系纖維或經進一步施有熱處理的纖維,係隨後被施予水解處理。作為如此的水解處理之手段,可舉出於含浸或浸漬鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、氨等之鹼性水溶液或硝酸、硫酸、鹽酸等之水溶液的狀態下加熱處理之手段。作為具體的處理條件,只要考慮上述的羧基量之範圍等,適宜設定處理藥劑的濃度、反應溫度、反應時間等諸條件即可,但一般在含浸0.5~20重量%、較佳1.0~15重量%的處理藥劑及擠壓後,在濕熱環境下,於溫度100~140℃,較佳為110~135℃,處理10~60分鐘的條件之範圍內設定者,係在工業上、纖維物性上亦較宜。於上述範圍內,處理溫度愈高,有捲縮率愈高之傾向。再者,所謂的濕熱環境,就是指經飽和水蒸氣或過熱水蒸氣所充滿的環境。藉由該處理,水解凝膠狀丙烯腈系纖維中的腈基,生成羧基。
於如上述地施有水解處理的纖維中,生成以與水解處理所用的鹼金屬氫氧化物、鹼金屬碳酸鹽、氨等之種類對應的鹼金屬或銨等的陽離子作為相對離子
之鹽型羧基,但接著視需要亦可進行轉換羧基的相對離子之處理。若進行硝酸鹽、硫酸鹽、鹽酸鹽等的金屬鹽水溶液之離子交換處理,則可成為以所欲的金屬離子作為相對離子之鹽型羧基。再者,藉由調整水溶液的pH或金屬鹽濃度‧種類,亦可能使異種的相對離子混合存在,或調整其比例。
如上述地施有水解處理的纖維或進一步地施有離子交換處理的纖維,係隨後藉由施予延伸處理,而可賦予收縮性。延伸倍率通常設定在1.1~2.0倍。若延伸倍率低於1.1倍,則收縮性會變低,相反地若大於2.0倍,則纖維物性會變差。又,該延伸處理係在加熱下進行,但其溫度較佳為比上述的水解處理之溫度更低。作為加熱手段,可為蒸汽等之濕熱,也可為乾熱輥等的乾熱。
又,如上述地施有水解處理的纖維或進一步地施有離子交換處理的纖維,係接著藉由在拉緊或延伸狀態下施予熱處理,可賦予隨後為了施予紡紗等的後加工處理而需要的捲縮。此處,於捲縮之賦予中,可採用一般使用的機械捲縮賦予方法。如此所得之纖維係可藉由沸水處理等之熱處理而去除捲縮。
另外,如上述地施有水解後處理的纖維係可進行撥水劑處理,此時,相對於該纖維,即撥水處理前的纖維重量,較佳為含有0.2~5.0重量%的撥水劑,更佳為含有0.3~3.0重量%。纖維中所含有的撥水劑不滿上述範圍之下限時,會得不到充分的撥水性,超過上限時,手感或紡紗步驟通過性會變差。
作為上述的撥水劑,可舉出含氟的聚矽氧、含氟的化合物、胺基改質聚矽氧、環氧改質聚矽氧等,可單獨使用1種,也可組合2種以上而使用。其中,含氟的聚矽氧係撥水性的效果高而特佳。
撥水劑之賦予方法係沒有特別的限定,但例如可採用於撥水劑分散液中含浸水解後的纖維後,藉由擠壓方法或對於水解後的纖維噴霧,而賦予撥水劑分散液之方法等。
如以上進行即可得到本發明之吸濕性丙烯腈系纖維,上述之各處理係可藉由挪用既有的丙烯酸纖維之連續生產設備而連續地實施。又,視需要亦可追加水洗或乾燥、切斷成特定的纖維長度等之處理。以上,說明將硫氰酸鈉等無機鹽使用於溶劑之情況,但於使用有機溶劑的情況中,上述條件亦相同。惟,由於溶劑之種類不同,凝固浴溫度係選擇適合該溶劑的溫度,將凝膠狀丙烯腈系纖維之含水率控制在上述範圍內。
又,於本發明之吸濕性丙烯腈系纖維之製造時,亦可在紡絲原液中添加機能性材料。作為如此的機能性材料,可舉出氧化鈦、碳黑、顏料、抗菌劑、除臭劑、吸濕劑、抗靜電劑、樹脂珠等。
此處,於藉由上述之製造方法所得的本發明之吸濕性丙烯腈系纖維中,茲認為由於將未乾燥狀態的凝膠狀丙烯腈系纖維予以水解處理,故不是從纖維表面起依序水解,而是藥劑亦浸透至纖維內深處,在纖維全體中水解。再者,微觀地看,則一般而言,在丙烯腈
系纖維中AN系聚合物配向的結晶部分與結構紊亂的非晶部分係混合存在。因此,判斷結晶部分係從其外側水解,但非晶部分係全體地水解。結果,於水解後,在微觀上,判斷結晶部分中其一部分係不受到水解,作為腈基濃度高的部分殘留,非晶部分係成為羧基濃度高的部分。又,纖維表層部不是局部存在地水解,而且在纖維全體中水解,故當使用金屬氧化物時,亦抑制存在於表層部的金屬氧化物因水解而脫落者,可不浪費地利用所添加的金屬氧化物。
再者,當本發明之吸濕性丙烯腈系纖維含有金屬氧化物時,其光熱轉換性能係比在習知的纖維中含有金屬氧化物之情況更顯著地變高。如此的報告係至目前為止未有,雖然主要原因不明,但是推測如上述,於本發明之吸濕性丙烯腈系纖維中,由於纖維全體為比較粗的結構,故光容易到達纖維內深處,存在內部深處的金屬氧化物亦被有效利用,光熱轉換效果顯著升高。
根據以上,藉由上述之製造方法所得的本發明之吸濕性丙烯腈系纖維的結構,推測係羧基濃度高的部分與腈基濃度高的部分均勻地存在於纖維全體中之結構。而且,判斷因為如此的結構,即使不具有由共價鍵而成的交聯結構,也抑制吸濕‧吸水時的纖維物性之降低。又,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係如上述,藉由採用將未乾燥狀態的凝膠狀丙烯腈系纖維進一步熱處理而使其緻密化的纖維,或將在緻密化後經進一步鬆弛處理的纖維,當作原料纖維,而即使採用芯鞘結構時,
也在表層部中羧基均勻地存在,中心部為硬的有彈力性之結構,故認為即使得不到由共價鍵而成的交聯結構,也同樣地纖維物性之降低少。
又,於本發明之吸濕性丙烯腈系纖維中,由於具有如上述之結構,通常的丙烯腈系纖維之特性係殘留,再者,由於亦不具有由共價鍵而成的交聯結構等,即使水解後也可延伸,因此判斷亦可賦予收縮性。又,基於同樣的理由,即使在水解後,也可在拉緊或延伸狀態下進行熱處理,然後賦予捲縮,因此判斷亦可賦予捲縮去除容易性。
再者,如由上述可知,於上述之製造方法中,藉由將凝膠狀丙烯腈系纖維予以水解處理,而得到具有如上述的特性之纖維。不使用凝膠狀丙烯腈系纖維,即不使用延伸後的未乾燥纖維,當對於乾燥後的丙烯腈系纖維施予水解處理時,藥劑不浸透至纖維內深處,由於從纖維表面起依序水解,故衍生出在纖維表層部中羧基多,且在纖維內深處中羧基少之結構。如此結構之纖維係造成纖維表層部往水之溶出等,不耐實用。
上述本發明之吸濕性丙烯腈系纖維係單獨或藉由與其它材料組合,而可利用作為在許多的用途中有用的纖維結構體。從得到本發明之吸濕性丙烯腈系纖維的效果之觀點來看,於該纖維結構物中,本發明之吸濕性丙烯腈系纖維之含有率較佳為5重量%以上,更佳為10重量%以上,尤佳為20重量%以上。又,其它材料之種類係沒有特別的限制,可採用公用的天然纖維、有
機纖維、半合成纖維、合成纖維,再者無機纖維、玻璃纖維等亦可按照用途而採用。作為具體例,可舉出棉、麻、絲綢、羊毛、尼龍、縲縈、聚酯、丙烯酸纖維等。
作為該纖維結構體之外觀形態,有紗、不織布、紙狀物、片狀物、積層體、棉狀體(包含球狀或塊狀者)等。作為該結構物內的本發明之纖維的含有形態,有藉由與其它材料之混合,而實質上均勻地分布者,當為具有複數的層之結構時,有集中於任一層(可為單數,也可為複數)而存在者,或在各自層中以特定比率分布者等。
可使上述例示的纖維結構體之外觀形態或含有形態、構成該纖維結構體的其它材料及與該纖維結構體組合的其它構件成為任何者,按照最終製品之種類(例如,衣料品、過濾器、窗簾或地毯、寢具或軟墊、鞋墊等),考慮所要求的機能、特性、形狀,或本發明之吸濕性丙烯腈系纖維對於展現該機能的貢獻之方式等,適宜決定。
以下為了容易地理解本發明,顯示實施例,惟此等終究是例示者,本發明之要旨係不受此等所限定。實施例中,份及百分率只要沒有特別預先指明,則以重量基準表示。再者,各特性之測定係藉由以下之方法求出。
精秤經乾燥的試料約1g(W1[g]),添加100ml的58%硫氰酸鈉水溶液,在80℃浸漬1小時後,過濾、水洗、乾燥。精秤乾燥後的試料(W2[g]),藉由下式算出溶解度。
溶解度[%]=(1-W2/W1)×100
當該溶解度為95%以上時,判斷為實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構。
秤量約1g的試料,在50ml的1mol/l鹽酸中浸漬30分鐘後,進行水洗,以浴比1:500浸漬於純水中15分鐘。水洗直到浴pH成為4以上為止後,以熱風乾燥機,在105℃使其乾燥5小時。精秤經乾燥的試料約0.2g(W3[g]),於其中加入100m的水與15ml的0.1mol/l氫氧化鈉、0.4g的氯化鈉及攪拌。接著,使用金屬網過濾試料,進行水洗。於所得之濾液(亦包含水洗液)中加入2~3滴的酚酞液,以0.1mol/l鹽酸,依照常見方法進行滴定,求出所消耗的鹽酸量(V1[ml]),藉由下式算出總羧基量。
總羧基量[mmol/g]=(0.1×15-0.1×V1)/W3
以熱風乾燥機,在105℃將試料乾燥16小時,測定重量(W4[g])。接著,將該試料置入於經調節至20℃×65%RH之條件的恒溫恒濕器中24小時。測定如此地吸
濕後之試料的重量(W5[g])。由以上之測定結果,藉由下式算出。
飽和吸濕率[%]=(W5-W4)/W4×100
在純水中浸漬試料後,用桌上型離心脫水機,以1200rpm脫水5分鐘。測定脫水後的試料重量(W6[g])後,將該試料在115℃乾燥3小時,測定重量(W7[g]),藉由下式算出水膨潤度。
水膨潤度[倍]=W6/W7-1
精秤經熱風乾燥機在105℃乾燥5小時後的試料約0.2g(W8[g]),於其中加入100ml的水與15ml的0.1mol/l氫氧化鈉、0.4g的氯化鈉及攪拌。接著,使用金屬網過濾試料,進行水洗。於所得之濾液(亦包含水洗液)中加入2~3滴的酚酞液,以0.1mol/l鹽酸,依照常見方法進行滴定,求出所消耗的鹽酸量(V2[ml])。藉由下式算出試料中所含有的H型羧基量,從其結果與上述的總羧基量求出中和度。
H型羧基量[mmol/g]=(0.1×15-0.1×V2)/W8
中和度[%]=[(總羧基量-H型羧基量)/總羧基量]×100
使用開纖且經熱風乾燥機在105℃乾燥16小時後的試料0.5g,以Konica-Minolta公司製色相色差計CR-300型來測色。
從經螢光X射線分析裝置所測定的樣品之波峰強度,測定纖維中所包含的氧化鈦含量(C1[%])。關於氧化鈦保持率,以與前述相同的裝置測定該樣品之製造步驟中的水解處理前之凝膠狀丙烯腈系纖維經乾燥的氧化鈦含量(C2[%]),用下述之式求出。
氧化鈦保持率(%)=C1/C2×100
將5g的棉狀樣品置入於內徑2cm的圓筒形之筒內,在80℃進行10分鐘熱壓,作成直徑2cm、厚度5mm之測定用樣品。在25℃之室內靜置該測定用樣品,使溫度穩定後,從鉛直上方1m,以白熱電燈(SUN CLIP DX-II(AC100V、600W),Hakubao照相產業製)進行5分鐘光照射後,立即以熱成像儀測定樣品之溫度(℃)。
以日立製U-3000型分光光度計,將氧化鋁(Al2O3)當作參考,測定樣品之595nm、553nm、453nm的反射率(X%、Y%、Z%),用下述式求出白色程度。值愈小,白色程度愈大。
白色程度=0.817×((X-Z)/Y)×100)-3.71
將試料纖維在20℃×65%RH之環境下靜置24小時而調濕,測定纖維長度(L1)。接著,使該試料纖維在沸騰的水中收縮30分鐘,測定收縮後的纖維長度(L2),依照下式,計算沸水收縮率。
沸水收縮率(%)=(L1-L2)/L1×100
對於將試料纖維在20℃×65%RH之環境下靜置24小時而調濕的樣品,依據JIS L 1015:2010「8.12.1捲縮數」之方法,計數施加初荷重(0.18mN×纖度(tex))時的25mm間之山與谷之數(A),用下式計算捲縮數(B)。
捲縮數(B)=A/2
另外,將試料纖維在沸騰的水中處理30分鐘,得到經捲縮去除的纖維。對於經該捲縮去除的纖維,藉由與上述同樣地調濕、測定,求出捲縮數(C)。使用如以上所得之捲縮數(B)與捲縮數(C),依照下式,計算捲縮減少係數。
捲縮減少係數(%)=C/B×100
依照JIS L1015進行測定、算出。
從經以下述<梳理機通過性>之項目中記載的方法所製作的梳理毛網,以10cm×10cm之大小切出複數片,當作試驗片。將該試驗片在恒溫恒濕機內,於20℃×65%RH之環境下靜置24小時,以成為10.0~10.5g之方式積層。於所積層的試驗片上載置壓克力板(尺寸10cm×12cm,重量42g),載置500g的砝碼30秒,接著去除此砝碼,放置30秒。重複3次的此操作,去除砝碼後,測定30秒後之所積層的試驗片之四角落的高度,求出平均值[cm],藉由下式,算出比容積。
比容積[cm3/g]=10×10×四角落的之平均值[cm]/所積層的試驗片之重量[g]
將纖維長度70mm的試料纖維50g,在經調節至溫度30±5℃、50±10%RH的室內,使用大和機工股份有限公司製樣品輥梳理機(型號SC-300L),作成梳理毛網。對於所得之毛網形狀,用下述之基準進行評價。
○:纏結性充分,得到無不均的毛網。
△:纏結性稍微不足,在毛網中有不均。
×:纏結性明顯不足,纖維彼此不連繋,得不到毛網。
如下式所示,以撥水處理前後的撥水劑分散液之固體含量的減少量為基礎,算出附著於纖維的撥水劑量。
再者,撥水劑分散液之固體含量比例係藉由以下項目之方法,而且撥水處理前的纖維重量係藉由與<飽和吸濕率之測定>項目的「W4」同樣之方法進行測定。
纖維中的撥水劑之含量[%]={(處理前固體含量比例[%]×處理前分散液量[g])(處理後固體含量比例[%]×處理後分散液量[g])}/撥水處理前的纖維重量[g]×100
測定藉由熱風乾燥器的120℃×1小時之乾燥前後的重量,用下式算出。
撥水劑分散液的固體含量比例[%]=乾燥後重量[g]/乾燥前重量[g]×100
將經開纖的試料置入於經調節至20℃×65%RH之條件的恒溫恒濕器中24小時。從該試料中取樣1g,靜置於純水上,計測從靜置開始起到沉沒於水中為止的時間,以1分鐘單位,到20分鐘為止。
藉由將纖維試料,在溶解有相當於纖維中所包含的羧基量之2倍的硝酸鎂之水溶液中,進行50℃×1小時浸漬,而實施離子交換處理,藉由水洗、乾燥,使羧基的相對離子成為鎂。對於鎂鹽型的纖維試料,藉由能量分散型X射線分光器(EDS),從纖維剖面之外緣到中心為
止,以大致等間隔,選擇10點之測定點,測定各測定點的鎂元素之含有比例。從所得之各測定點的數值,藉由下式,算出變動係數CV[%]。
變動係數CV[%]=(標準偏差/平均值)×100
將試料纖維,在相對於纖維重量而言含有2.5%的陽離子染料(Nichilon Black G 200)及2%的醋酸之染色浴中,以浴比1:80之方式浸漬,煮沸處理30分鐘後,進行水洗、脫水、乾燥。對於所得之染色過的纖維,垂直於纖維軸而薄薄地切片,以光學顯微鏡觀察纖維剖面。此時,由丙烯腈系聚合物所構成的中心部係被染黑,大量具有羧基之表層部係染料不充分地固定而成為綠色。於纖維剖面中,測定纖維之直徑(D1)及以從綠色開始變色到黑色的部分作為邊界之被染黑的中心部之直徑(D2),藉由以下之式算出表層部面積比例。再者,以10樣品的表層部面積比例之平均值,當作試料纖維的表層部面積比例。
表層部面積比例(%)=[{((D1)/2)2π-((D2)/2)2π}/((D1)/2)2π]×100
在純水中浸漬延伸後之未乾燥纖維後,用離心脫水機(國產離心機(股)公司製TYPE H-770A),以離心加速度
1100G(G表示重力加速度),脫水2分鐘。測定脫水後重量(當作W8[g])後,將該未乾燥纖維在120℃乾燥15分鐘,測定重量(當作W9[g]),藉由下式計算。
延伸後之未乾燥纖維的含水率(%)=(W8-W9)/W8×100
將由90%的AN及10%的丙烯酸甲酯所構成之AN系聚合物10份溶解在44%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸,得到含水率為35%的凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維浸漬於2.5%的氫氧化鈉水溶液中,擠壓後,於濕熱環境中進行123℃×25分鐘水解處理,進行水洗、乾燥,得到實施例1A之吸濕性丙烯腈系纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例1A之配方中,將氫氧化鈉水溶液之濃度,在實施例2A中變更為7.5%,在實施例3A中變更為10%,在實施例4A中變更為15%,在實施例5A中變更為20%以外,同樣地進行操作,得到實施例2A~5A之吸濕性丙烯腈系纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
將實施例3A之吸濕性丙烯腈系纖維浸漬於硝酸水溶液中,調整至浴pH5.0,在60℃加熱30分鐘。接著,進行水洗、乾燥,得到實施例6A之吸濕性丙烯腈系纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例6A之配方中,代替實施例3A之吸濕性丙烯腈系纖維,使用實施例5A之吸濕性丙烯腈系纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例7A之吸濕性丙烯腈系纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
將由90%的AN及10%的丙烯酸甲酯所構成之AN系聚合物10份溶解在44%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸後,於乾球/濕球=120℃/60℃之環境下乾燥而得到原料纖維。將該原料纖維,在表1中所示的條件下,於35%肼水溶液中,在100℃處理3小時,接著於5%氫氧化鈉水溶液中,在90℃處理2小時後,進行脫水、水洗、乾燥,得到具有交聯結構與羧基之纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
將由88%的AN及12%的甲基丙烯酸所構成之AN系聚合物10份溶解在44%的硫氰酸鈉水溶液90份中之
紡絲原液,依照常見方法紡出,進行凝固、水洗、延伸後,乾燥而得到具有羧基的丙烯酸纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
以蘇打灰1g/l水溶液,將比較例2A之丙烯酸纖維在90℃加熱處理30分鐘後,進行水洗、乾燥,得到具有經中和的羧基之丙烯酸纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於比較例3A之配方中,將蘇打灰1g/l水溶液之處理溫度變更為100℃以外,同樣地進行操作,得到具有經中和的羧基之丙烯酸纖維。表1中顯示所得之纖維的評價結果。
如表1中所示,實施例1A~7A之吸濕性丙烯腈系纖維,雖然不具有由共價鍵而成的交聯結構,但是兼備20℃×65%RH的飽和吸濕率為5%以上與水膨潤度為10倍以下者。再者,此等之纖維係a*為-4~2之範圍內,已抑制色紅者。
相對於其,比較例1A之以往的交聯丙烯酸酯系纖維,由於具有交聯結構,雖然關於飽和吸濕率與水膨潤度,顯示良好的特性,但是紅色程度強。關於比較例2A之丙烯酸纖維,由於羧基不被中和,飽和吸濕率低。比較例3A之纖維,雖然為已中和比較例2A之丙烯酸纖維者,但是飽和吸濕率的提高為不充分,另一方面,水膨潤度大幅增加。於比較例4A中,由於增強中和反應條件,雖然飽和吸濕率升高,但是水膨潤度過高,纖維會凝膠化。
將由90%的AN及10%的丙烯酸甲酯所構成之AN系聚合物10份溶解於44%的硫氰酸鈉水溶液90份中後,將加有0.25重量份的氧化鈦之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸,得到含水率為35%的凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維浸漬於2.5%的氫氧化鈉水溶液中,擠壓後,在濕熱環境中,進行123℃×25分鐘水解處理,進行水洗、乾燥,得到實施例1B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氫氧化鈉水溶液之濃度,在實施例2B中變更為7.5%,在實施例3B中變更為10%,在實施例4B中變更為20%以外,同樣地進行操作,得到實施例2B~4B之吸濕性丙烯腈系纖維。
將實施例3B之吸濕性丙烯腈系纖維浸漬於硝酸水溶液中,調整至浴pH5.0,在60℃加熱30分鐘。接著,進行水洗、乾燥,得到實施例5B之吸濕性丙烯腈系纖維。
將實施例4B之吸濕性丙烯腈系纖維浸漬於硝酸水溶液中,調整至浴pH5.0,在60℃加熱30分鐘。接著,進行水洗、乾燥,得到實施例6B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氧化鈦之添加量變更為0.05重量份以外,同樣地進行操作,得到實施例7B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氧化鈦之添加量變更為0.05重量份,將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為20%,同樣地進行操作,得到實施例8B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氧化鈦之添加量變更為0.5重量份以外,同樣地進行操作,得到實施例9B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氧化鈦之添加量變更為0.5重量份,將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為20%以外,同樣地進行操作,得到實施例10B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氧化鈦之添加量變更為1重量份以外,同樣地進行操作,得到實施例11B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1B之配方中,將氧化鈦之添加量變更為1重量份,將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為20%以外,同樣地進行操作,得到實施例12B之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例4B之配方中,不添加氧化鈦而進行以外,同樣地進行操作,得到比較例1B之不含有金屬氧化物的吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例6B之配方中,不添加氧化鈦而進行以外,同樣地進行操作,得到比較例2B之不含有金屬氧化物的吸濕性丙烯腈系纖維。
將由90%的AN及10%的丙烯酸甲酯所構成之AN系聚合物10份溶解於44%的硫氰酸鈉水溶液90份中後,將加有0.25重量份的氧化鈦之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸後,於乾球/濕球=120℃/60℃之環境下乾燥而得到原料纖維。將該原料纖維於35%肼水溶液中,在100℃處理3小時,接著於2.5%氫氧化鈉水溶液中,在90℃處理2小時後,進行脫水、水洗、乾燥,得到具有交聯結構與羧基之纖維。
除了於比較例3B中,將氫氧化鈉水溶液濃度設為5%以外,同樣地進行操作,得到比較例4B之具有交聯結構與羧基的纖維。
將由88%的AN及12%的甲基丙烯酸所構成之AN系聚合物10份溶解在44%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,依照常見方法紡出,進行凝固、水洗、延伸後,乾燥而得到具有羧基的丙烯酸纖維。
以蘇打灰1g/l水溶液,將比較例2B之丙烯酸纖維在90℃加熱處理30分鐘後,進行水洗、乾燥,得到具有經中和的羧基之丙烯酸纖維。
除了於比較例6B之配方中,將蘇打灰1g/l水溶液之處理溫度變更為100℃以外,同樣地進行操作,得到具有經中和的羧基之丙烯酸纖維。
將由90%的AN及10%的丙烯酸甲酯所構成之AN系聚合物10份溶解在44%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸,得到含水率為35%之凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維在濕熱環境中,進行123℃×25分鐘熱處理,水洗、乾燥而得到比較例8B之丙烯酸纖維。
除了於比較例8B之配方中,在紡絲原液中加入0.25重量份的氧化鈦以外,同樣地進行操作,得到比較例9B之丙烯酸纖維。
表2中顯示上述之實施例、比較例中所得的纖維之評價結果。
如表2中所示,實施例1B~12B之吸濕性丙烯腈系纖維,雖然不具有由共價鍵而成的交聯結構,但是兼備20℃×65%RH的飽和吸濕率為5%以上與水膨潤度為10倍以下者。又,此等之纖維係光熱轉換所致的溫度上升大。再者,此等之纖維由於使用氧化鈦作為金屬氧化物,而白色程度高。
另一方面,比較例1B及2B之纖維,由於不含金屬氧化物,得不到金屬氧化物所致的光熱轉換機能。又,關於白色程度,亦為比含有氧化鈦的各實施例較低等級者。
比較例3B、4B之以往的交聯丙烯酸酯系纖維,由於具有交聯結構,關於飽和吸濕率與水膨潤度,雖然顯示良好的特性,但是金屬氧化物的保持率低,製造步驟中的脫落之問題大。再者,如前述,步驟為繁雜,在各自步驟中需要高溫、長時間。因此,難以用連續處理進行該纖維之製造,不得不以生產性低的分批處理進行。
關於比較例5B之丙烯酸纖維,由於羧基不被中和,而飽和吸濕率低。比較例6B之纖維,雖然為已中和比較例5B之丙烯酸纖維者,但是飽和吸濕率的提高為不充分,另一方面,水膨潤度大幅增加。於比較例7B中,由於增強中和反應條件,雖然飽和吸濕率升高,但是水膨潤度過高,纖維會凝膠化。
比較例9B之丙烯酸纖維由於含有氧化鈦,與比較例8B相較下,光照射之溫度變高,但是實施例
1B~12B係光照射後之溫度更高,可知在本案發明中,具有顯著的光熱轉換效果。
將由90%的丙烯腈及10%的丙烯酸甲酯所構成之丙烯腈系聚合物10份溶解在48%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸,得到含水率為35%的凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維浸漬於6.0%的氫氧化鈉水溶液中,以相對於纖維重量而言吸液量成為100%之方式擠壓後,於濕熱環境中進行123℃×25分鐘水解處理,水洗、乾燥後,以105℃的蒸汽,在濕熱狀態中施加1.5倍延伸,得到實施例1C之吸濕性丙烯腈系纖維。表3中顯示所得之纖維的評價結果。
除了以表3中記載的氫氧化鈉水溶液之濃度與延伸倍率進行實驗以外,與實施例1C同樣地進行操作,得到實施例2C~8C之吸濕性丙烯腈系纖維。表3中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於水解處理後,在室溫下施加30分鐘6%的硝酸水溶液之處理以外,與實施例6C同樣地進行操作,得到實施例9C之吸濕性丙烯腈系纖維。表3中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例3C中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而得之緻密化纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例10C之吸濕性丙烯腈系纖維。表3中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例10C中,代替緻密化纖維,使用對於該纖維進一步進行120℃×10分鐘的高壓釜處理而鬆弛的鬆弛纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例11C之吸濕性丙烯腈系纖維。表3中顯示所得之纖維的評價結果。
除了省略水解後的延伸處理以外,與實施例2C同樣地進行操作,得到無收縮性的吸濕丙烯腈系纖維。表3中顯示所得之纖維的評價結果。
如表3中所示,實施例1C~11C之收縮性吸濕丙烯腈系纖維具有特徵為:含有0.2~4.0mmol/g的羧基,在20℃×65%RH的飽和吸濕率為3重量%以上,沸水收縮率為5%~50%,且水膨潤度為10倍以下。
將由90%的丙烯腈及10%的丙烯酸甲酯所構成之丙烯腈系聚合物10份溶解在48%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸,得到含水率為35%的凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維浸漬於6.0%的氫氧化鈉水溶液中,以相對於纖維重量而言吸液量成為100%之方式擠壓後,於濕熱環境中進行123℃×25分鐘水解處理,水洗、乾燥後,施加延伸,進行熱處理,經過捲縮步驟,得到實施例1D之吸濕性丙烯腈系纖維。表4中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例1D中,將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為表4中記載之數值以外,同樣地進行操作,得到實施例2D~5D之吸濕性丙烯腈系纖維。表4中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於水解處理後,在室溫下施加30分鐘6%的硝酸水溶液之處理以外,與實施例3D同樣地進行操作,得到實施例6D之吸濕性丙烯腈系纖維。表4中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例3D中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而得之緻密化纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例7D之吸濕性丙烯腈系纖維。表4中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例2D中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而使其緻密化,接著進行120℃×10分鐘的高壓釜處理而鬆弛的鬆弛纖維以
外,同樣地進行操作,得到實施例8D之吸濕性丙烯腈系纖維。表4中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例2D中,省略水解後的乾熱延伸處理以外,同樣地進行操作,得到無捲縮去除容易性之比較例1D的吸濕丙烯腈系纖維。表4中顯示所得之纖維的評價結果。
如表4中所示,實施例1D~8D之捲縮去除容易性吸濕丙烯腈系纖維具有特徵為:含有0.2~4.0mmol/g的羧基,在20℃×65%RH的飽和吸濕率為3重量%以上,捲縮去除係數為0.7以下,且水膨潤度為10倍以下。
將90重量%的丙烯腈、10重量%的丙烯酸甲酯酯之丙烯腈系聚合物(a)(在30℃二甲基甲醯胺中之極限黏度
[η]=1.5)及88重量%的丙烯腈、12重量%的乙酸乙烯酯之丙烯腈系聚合物(b)([η]=1.5)各自溶解於48重量%的硫氰酸鈉水溶液中,調製紡絲原液。以(a)/(b)之複合比率成為1/1之方式,將各自的紡絲原液導引至日特公昭39-24301號的複合紡絲裝置,依照常見方法進行紡絲、水洗、延伸,得到含水率為35%的凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維浸漬於6.0%的氫氧化鈉水溶液中,以相對於纖維重量而言吸液量成為100%之方式擠壓後,於濕熱環境中進行123℃×25分鐘水解處理,水洗、乾燥後,賦予機械捲縮,得到實施例1E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例1E中,將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為表5中記載之濃度以外,同樣地進行操作,得到實施例2E~5E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例3E中,於水解處理後施加藉由6%硝酸水溶液,在室溫下30分鐘處理之步驟以外,同樣地進行操作,得到實施例6E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例3E中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而得之緻密化纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例7E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例2E中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而使其緻密化,接著進行120℃×10分鐘的高壓釜處理而鬆弛的鬆弛纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例8E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例2E中,將水解處理溫度變更為表5中所示的溫度以外,同樣地進行操作,得到實施例9E~11E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例2E中,將丙烯腈系聚合物(a)/(b)之複合比率變更為表5中所示的比率以外,同樣地進行操作,得到實施例12E及13E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例2E中,在水解處理後,藉由於溶解有相當於纖維中所包含的羧基量之2倍的硝酸鈣之水溶液中,進行50℃×1小時浸漬,而施加離子交換處理之步驟以外,同樣地進行操作,得到實施例14E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例14中,代替硝酸鈣,使用硝酸鎂以外,同樣地進行操作,得到實施例15E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於實施例1E及2E之各自中,作為紡絲原液,只有使用丙烯腈系聚合物(a)經48重量%的硫氰酸鈉水溶液所溶解之紡絲原液,使用通常的紡絲噴絲頭,及於實施例1E中,將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為2.0%以外,同樣地進行操作,得到比較例1E及2E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於比較例1E及2E之各自中,在水解處理後,藉由於溶解有相當於纖維中所包含的羧基量之2倍的硝酸鈣之水溶液中,進行50℃×1小時浸漬,而施加離子交
換處理之步驟以外,同樣地進行操作,得到比較例3E及4E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
除了於比較例4E中,代替硝酸鈣,使用硝酸鎂以外,同樣地進行操作,得到比較例5E之吸濕性丙烯腈系纖維。表5中顯示所得之纖維的評價結果。
如由表5可知,實施例1E~15E由於兼備吸濕性與捲縮性,而膨鬆性高,梳理加工性亦良好。相對於其,於比較例1E~5E中,雖然為同等的吸濕率,但是捲縮性或膨鬆性低,梳理加工性不良,而且由於得不到梳理毛網,比容積之測定係無法實施。
將由90%的丙烯腈及10%的丙烯酸甲酯所構成之丙烯腈系聚合物10份溶解在48%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,於-2.5℃的凝固浴中紡出,進行凝固、水洗、12倍延伸,得到含水率為35%的凝膠狀丙烯腈系纖維。將該纖維浸漬於7.5%的氫氧化鈉水溶液中,擠壓後,於濕熱環境中進行123℃×25分鐘水解處理,進行水洗。接著,浸漬於撥水劑分散液(NK Guard S-09:日華化學製)中,擠壓出多餘的液後,藉由乾燥,得到具有表6中所示之撥水劑含量的實施例1F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1F中,將氫氧化鈉水溶液之濃度,在實施例2F中變更為10%,在實施例3F中變更為20%以外,同樣地進行操作,得到實施例2F及3F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例3F中,將水解、水洗後之纖維浸漬於硝酸水溶液中,調整至浴pH5.0,在60℃加熱30分鐘後,追加水洗步驟以外,同樣地進行處理,得到實施例4F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例3F中,減少撥水劑含量以外,同樣地進行操作,得到實施例5F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例2F中,增加撥水劑含量,同樣地進行操作,得到實施例6F及7F之吸濕性丙烯腈系纖維。再者,關於實施例7F之纖維,由於撥水劑含量多,成為比其它實施例之纖維較硬的手感。
除了於實施例5F中,將撥水劑之種類,在實施例8F中變更為Asahi Guard AG-E082(旭硝子製),在實施例9F中變更為KF-8012(信越化學製),在實施例10F中變更為X-22-9002(信越聚矽氧製)以外,同樣地進行操作,得到實施例8F~10F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1F中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而得之緻密化纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例11F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1F中,代替凝膠狀丙烯腈系纖維,使用對於該纖維交替地進行2次的110℃×2.5分鐘之乾熱處理與60℃×2.5分鐘之濕熱處理而使其緻密化,接著藉由進行120℃×10分鐘之高壓釜處理而鬆弛之鬆弛纖維以外,同樣地進行操作,得到實施例12F之吸濕性丙烯腈系纖維。
除了於實施例1F中,省略撥水劑處理及將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為2.5%以外,同樣地進行操作,得到比較例1F之纖維。
除了於實施例1F中,減少撥水劑含量及將氫氧化鈉水溶液之濃度變更為2.5%以外,同樣地進行操作,得到比較例2F之纖維。
將由88%的丙烯腈及12%的甲基丙烯酸所構成之丙烯腈系聚合物10份溶解在48%的硫氰酸鈉水溶液90份中之紡絲原液,依照常見方法紡出,進行凝固、水洗、延伸後,乾燥而得到具有羧基之丙烯酸纖維。然後於蘇打灰1g/l水溶液中,在90℃進行30分鐘中和處理,但膨潤度變高,無法進行其後的撥水劑處理。
表6中顯示上述之實施例、比較例中所得之纖維的評價結果。
如表6中所示,實施例1F~12F之撥水性吸濕丙烯腈系纖維,雖然不具有由共價鍵而成的交聯結構,但是20℃×65%RH的飽和吸濕率為3%以上,而且在水中的沉降時間為10分鐘以上,可知具有優異的撥水性。
另一方面,比較例1F及2F之纖維係撥水性能低,比各實施例還差,而且關於比較例3F之丙烯酸纖維,水膨潤度係大幅增加,無法進行其後的撥水劑處理。
Claims (15)
- 一種吸濕性丙烯腈系纖維,其係以實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構之聚合物所構成的吸濕性丙烯腈系纖維,其特徵為:羧基均勻地存在於纖維全體中,纖維中的羧基量為0.2~4.5mmol/g,纖維在20℃×65%RH的飽和吸濕率為5重量%以上,水膨潤度為10倍以下。
- 一種吸濕性丙烯腈系纖維,其係以實質上不具有由共價鍵而成的交聯結構之聚合物所構成的吸濕性丙烯腈系纖維,其特徵為:具有包含表層部與中心部之芯鞘結構,該表層部包含含有羧基的聚合物,該中心部包含丙烯腈系聚合物,纖維中的羧基量為0.2~4.5mmol/g,纖維在20℃×65%RH的飽和吸濕率為5重量%以上,水膨潤度為10倍以下。
- 如請求項1之吸濕性丙烯腈系纖維,其進一步含有0.1~15重量%的金屬氧化物。
- 如請求項3之吸濕性丙烯腈系纖維,其中金屬氧化物為氧化鈦。
- 如請求項1之吸濕性丙烯腈系纖維,其沸水收縮率為5~50%。
- 如請求項1之吸濕性丙烯腈系纖維,其沸水處理後的捲縮減少係數為0.7以下。
- 如請求項1之吸濕性丙烯腈系纖維,其捲縮率為7%以上。
- 如請求項1之吸濕性丙烯腈系纖維,其進一步含有撥水劑,從靜置於水上到淹沒為止的時間為10分鐘以上。
- 一種纖維結構體,其特徵為:含有如請求項1至8中任一項之吸濕性丙烯腈系纖維。
- 一種如請求項1之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維。
- 一種如請求項3或4之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物及金屬氧化物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維。
- 一種如請求項5之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維後,進行延伸。
- 一種如請求項6之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維後,在拉緊或延伸狀態下進行熱處理,然後賦予捲縮。
- 一種如請求項7之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液(A)及含有具有與紡絲原液(A)中所含有的丙烯腈系聚合物不同的單體組成之丙烯腈系聚合物的紡絲原液(B)予以複合,從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維。
- 一種如請求項8之吸濕性丙烯腈系纖維之製造方法,其特徵為包含:將含有丙烯腈系聚合物的紡絲原液從噴嘴紡出後,經過凝固、水洗、延伸之各步驟,水解所得之未乾燥纖維,然後進行撥水劑處理。
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