JPH01104829A - 優れた吸水性及び機械的性質を有するアクリル系繊維 - 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］ 本発明は優れた吸水性及び機械的性質を有するアクリル
系繊維に関する。

［従来の技術］ アクリル繊維に水膨潤性を付与する試みは本願出願前公
知である。例えば特開昭５７−１３９５１０号公報には
、特殊アクリル系ＩＪＡＮとしてカルボン酸成分含有ア
クリル系繊維をアルカリ水溶液で煮沸処理することによ
り、繊維に対して水膨潤性能を付与することが示されて
いる。

しかし、従来の水膨潤性アクリル系繊維は、通常のアク
リル繊維に比較して、特に水膨潤性化（一般にはアルカ
リ処理）後の機械的強度が低く、また染色性が不充分で
あるとか、吸水に伴う“べとつき感″が大きいなど、さ
らに水膨潤性アクリル系繊維には適正な捲縮付与が困難
であるため。

バルキーな風合が得難い等の諸問題点があった。

［発明が解決しようとする問題点］ かかる水膨潤性アクリル系ｉａ維の諸問題に対して、本
発明者らは、先の提案に係るアクリル系繊維の多層化複
合技術（特願昭６２−１７０７４２号）を巧みに応用す
ることで前記問題点が一挙に解決できることを見出し、
本発明に至ったのでおる。

すなわち、本発明の目的は水膨潤性アクリル系繊維の機
械的強度、接着性、″べとつき感″、染色性およびバル
キー性の一層の改良を図ることにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の上記目的は、カルボン酸基含有アクリル系重合
体を含む２種以上のアクリル系重合体が繊維軸方向に沿
って２ｍ以上に接合された多層化構造であって、該カル
ボンＭ基含有アクリル系重合体のカルボン酸基含有最が
０．３ｍｍｏｌ　／’ｊ以上。

保水率が５０重量％以上であることを特徴とする優れた
吸水性及び機械的性質を有するアクリル系繊維によって
達成することができる。

すなわち、本発明繊維における多層化構造とは、通常の
アクリル系ポリマとカルボン酸基含有アクリル系ポリマ
とを繊維軸方向に沿って連続的に積層し、第１図の横断
面写真が示すように層数が２層以上、好ましくは２〜１
０層、ざらに好ましくは３〜６層とすることを意味する
。この際、繊維表面には少なくとも１層のカルボンＭ基
含有アクリル系ポリマ以外のアクリル系ポリマを配した
多層化構造とするのが望ましい。

本発明繊維はこのような多層化構造をとることで、繊維
の吸水化処理後の機械的強度を保持する上に極めて有効
に動くのみならず、単繊維間の接着および吸水後の“べ
とつき感″が解消できる。

即ち、本発明繊維は、カルボン酸基含有アクリル系ポリ
マがアルカリ水溶液での吸水化処理によって親水・架橋
化されているが、他方通常のアクリル系ポリマはアルカ
リによる影響を受けることがないため所期の機械的強度
が保持できる結果となる。また本発明繊維の多層化構造
は染色性を向上させるように作用し、しかもその際、各
成分ポリマ間の収縮性能差（特にアルカリ中）を制御す
ればバルキーな風合に適した捲縮を顕在化させることが
できる。

また本発明繊維は繊維中のカルボン酸基含有アクリル系
ポリマのカルボン酸基含有量が０．３ｍｍｏｌ　／ｇ以
上、好ましくは０．４〜２．０ｍｍｏｌ　／９の範囲と
する。若し、カルボン酸基含有量が０゜３ｍ１ｌＯ１／
９以下では吸水性能が不充分で、水膨潤性繊維としての
用が足せず、一方、必まり高くすると、アクリル系ポリ
マの紡糸において、紡糸性が悪くまたアルカリ処理後に
繊維同志が単繊推量接着を起し易く、繊維物性も低下し
良好な繊維が得られ難い傾向がある。

さらに本発明繊維は保水率が５０重量％以上。

好ましくは１００〜５００重量％の範囲でなければなら
ない。若し、保水率が５０重量％以下では。

前記の場合と同様の理由で水膨潤性繊維としての用が足
せず、一方、あまり高くなっても繊維物性的に良好なｍ
維が得られ難く、こう着し易い傾向がある。

ここでいうカルボン酸基含有量および保水率とは次のよ
うに定義される。

カルボン酸基含有＠　（ｍｍｏｌ／Ｌ）　：十分乾燥し
た試料的１ｇを精秤しくＡｇ）、これに２００ｍ１の水
を加えた後、５０℃に加温しながら１Ｎ塩酸水溶液を添
加してｐＨ２にし、次いで０．１Ｎ苛性ソーダ水溶液で
常法に従って滴定曲線を求める。この滴定曲線からカル
ボン酸基に消費された苛性ソーダ水溶液ｆｆｉ　（Ｂ　
ｄ）を求める。

以上の測定結果から次式によってカルボン酸基含有用を
算出した。

保水率（％）： 試料繊維を約５０〜７Ｑｍｍの長さにカットし、約３９
を２５℃の水中に１時間浸漬する。時間経過後ポリエス
テル製）戸布（２００メツシユ）に入れ、延伸脱水機（
内径１８０ｍｍ　）を用いて３５００１’ｌ）ｍの回転
で繊維間の水分を除去する。

このようにして調製した試料の重量（旧）を測定する。

次に該試料を８０℃の真空乾燥機中で恒量になるまで乾
燥して重量（Ｗ２）を測定する。

以上の測定結果から次式によって保水率（％）を算出し
た。

次に本発明繊維の製造例について説明する。

本発明におけるカルボン酸基含有アクリル系ポリマとし
ては、アクリロニトリルとカルボンｉｌｌ含有ビニルモ
ノマを主体とするアクリル系ポリマが好ましく用いられ
る。

この場合、カルボン酸基含有ビニルモノマとしては、ア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸。

マレイン酸、クロトン酸、ブテントリカルボン酸等が挙
げられるが、特にアクリル酸、メタクリル酸、イタコン
酸を単独または併用するのが好ましい。むろん、カルボ
ン酸基含有ビニルモノマの含有量はカルボン酸基含有ア
クリル系ポリマ中のカルボン酸基含有量が０．３ｕｏｌ
／ｙ以上、好ましくは０．４〜２．０ｍｍｏｆ／ｇとな
るように設定すればよい。

またカルボン酸基含有アクリル系ポリマの共重合成分に
は、前記カルボン酸基含有ビニルモノマ以外に２例えば
、アクリル酸、メタクリル酸の低級アルキルエステル類
、アクリルアミド、メタクリルアミド、酢酸ビニル、塩
化ビニル、スチレン、塩化ビニリデン等のビニル系化合
物、ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルス
ルホン酸。

ｐ−スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸およびそ
れらの塩類などの酸性上ツマ類の同種または異秤を用い
ることができる。ただし、その母は仝ポリマ中、約１５
モル％以内に止どめることが望ましい。

一方、カルボン酸基含有アクリル系ポリマ以外のアクリ
ル系ポリマとしては、公知の繊維形成性を有するアクリ
ル系ポリマ、即ち、３０モル％以上のアクリロニトリル
（以下、八Ｎと略称）を含有するモダクリル系ポリマや
、８０モル％以上のＡＮを含有するアクリル系ポリマお
よびそれらのコポリマであればよい。

ざらに本発明繊維が吸水性２機械的強度、染色性、捲縮
発現性および接着性などの面から２種以上の成分ポリマ
を選択するとき、アルカリによって親水架橋化を行なう
カルボン酸基含有アクリル系ポリマの共重合成分量は約
１〜１０モル％、特に３〜８モル％の範囲が望ましい。

この共重合量が１モル％未満であると、アルカリ中での
親水架橋化が低下し吸水性（保水性）が低くなる傾向が
ある。一方、１０モル％を越えると繊維の機械的強度や
捲縮発現性が低下したり、また繊維同志の接着が起って
、バルキーな風合に適合した捲縮発現特性が得難い傾向
がある。

なお、アルカリによって親水架橋化を殆ど受けないカル
ボン酸基含有アクリル系ポリマ以外のアクリル系ポリマ
の共重合成分量は約１〜１０モル％、特に２〜９モル％
の範囲が望ましい。

この共重合量が１モル％未満では、紡糸性や染色性が低
下し目的の繊維が得難く、一方、１０モル％を越えると
繊維の機械的強度、染色性および捲縮発現性の低下が起
り、バルキーな風合に適合した繊維が得難いのである。

上記カルボン酸基含有アクリル系ポリマおよびそれ以外
のアクリル系ポリマは、それぞれジメチルホルムアミド
、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド（以下
、Ｄ）ｆｓＯと略称）などや、ロダンリチウム、ロダン
カリウム、ロダンナトリウムなどのアルカリ金属のロダ
ン塩、ロダンアンモン、塩化亜鉛、過塩素酸塩などの有
機溶剤や無機溶剤に適宜溶解し、ポリマ濃度が約１０〜
２５型溝％の紡糸原液とする。

この多層化されるべき二種以上のポリマの紡糸原液は多
層化装置に供給して層分割し、しかる侵。

単一紡糸口金孔から凝固浴中に吐出する湿式、あるいは
該紡糸口金孔から一旦空気または不活性雰囲気中に吐出
した後、凝固浴に導入する乾湿式紡糸法などによって繊
維化される。

第２図は本発明繊維の紡糸浴周りでの工程要件を説明す
るためのフローシートである。図中　Ａ。

Ｂは多層化ポリマの紡糸原液、１は多層化ポリマの紡糸
原液を個別に流入させるための案内装置、２は多層化装
置、３はフィルター、４は紡糸口金、５は凝固浴である
。

この本発明繊維の製糸段階で特に留意すべきことは、先
ず多層化ポリマの紡糸原液を該多層化装置によって十分
、かつ安定に層分割し、−度形成させた多層化状態を紡
糸口金孔に至るまで安定に維持することである。

すなわち、多層化装置内で充分に多層化するには、単糸
中理論層数で３以上、好ましくは４〜１５、さらに好ま
しくは５〜１２の範囲に層分割した後、単一紡糸口金へ
導入することである。

この単糸中理論層数は、多層化装置内の構造、即ち、多
層化エレメントの積層段数と配列、ねじり羽根のねじり
角度２通路管数、並びに紡糸口金のホール数などで適宜
制御すればよい。

この範囲内の単糸中理論層数に維持することによって吸
水化処理後の機械的強度、接着性、べとつき感、染色後
の発色性およびバルキー性などの大巾な向上が図れるこ
とになる。

ここでいう単糸中理論層数とは、紡糸口金の紡糸孔当り
の統計的平均流入原液層数を表わし、完全層流域では理
論的に単繊維中に入り得ると考えられる層数の理論値で
２次式により求めることができる。

上式中、Ｋは紡糸口金の外郭形態により定まる定数であ
り、方形状口金ではにの値は１であり、円形状の口金で
はＫの値は１．１になる。

次に、多層化ポリマの紡糸原液を多層化装置内で安定に
多層化するには、この紡糸原液間の粘度差を６０℃にお
いて５０ボイス以下とするのが望ましい。この粘度差を
５０ポイズ以下とすることで、多層化装置内で流線が乱
れ難く２層状に分割された多層状態がより安定化するの
である。

また該紡糸原液を多層化装置に供給するに際しては、多
層化させる紡糸原液を一旦合流した後に。

多層化装置へ供給するのではなく、多層化させる各紡糸
原液が互いに混合されないよう、第２図に示すように多
層化装置の流入口に設けた原液案内装置（流入口）にて
個別に流入させることが望ましい。このような紡糸原液
の流入手段は、単に多層化エレメントを１個減少させた
効果とは全く異なり、多層化装置内での多層化を確実か
つ安定に行なわせるのである。

ざらに該多層化装置は第３図に示すように多層化エレメ
ントのピッチ（Ｌ／Ｄ）を０．８〜２．５゜特に１．４
〜２．０の範囲内とするのが望ましい。

このピッチが０．８〜２゜５から外れると該多層化装置
内で多層化された紡糸原液の流線が乱れて。

多層化状態が不安定になり勝ちとなる。

ここに用いる多層化装置には、例えば、東しく株）製の
゛′ハイミキサー″、ノリタケ（株）製の゛スタティッ
クミキサー″、桜製作所（株）製の“スケヤミキサー″
、特殊化工機械（株）製のパロスＩＳＯミキサー″など
を挙げることができる。

これらの多層化装置の中でも構成エレメントが複雑でな
く、紡糸原液の流動抵抗が比較的小ざく、しかも紡糸原
液流路における有効断面積の変化が少ない、換言すれば
、装置内で紡糸原液の異常滞留が生じ難い“′スタティ
ックミキサー″、“スケヤミキサー″が好ましく使用さ
れる。

上記多層化装置で所定範囲に層分割された紡糸原液は、
複合紡糸用の紡糸口金ではなく２通常の単一紡糸口金に
導き、前記有機溶媒または無機溶媒の水溶液を凝固剤と
する凝固浴中に吐出される。

その際、紡糸口金から吐出されたポリマ溶液は直接凝固
浴中に導入（湿式紡糸法）してもよいし、また紡糸口金
を凝固浴液面上的２〜２０ｍｍの位置に設け、その口金
孔から吐出された該紡糸原液を紡糸口金孔と凝固液面と
の間の微小空間を走行させた後、凝固浴中に導入する。

所謂乾湿式紡糸法によってもよい。

なお、本発明の実施に当り、上記多層化装置と前記紡糸
口金との間には目開きが１０μ以上、好ましくは２０〜
５０μ程度のフィルターを介在させることが望ましく、
そのフィルターの濾材にはポリエステル、ポリアミドな
どの紗織物や、ステンレス性の金網などが一般的でおる
。また本発明繊維が乾式紡糸法にて得られることは勿論
でおる。

凝固浴より導出された凝固糸条は、水洗または水洗と同
時に延伸、延伸後水洗、または水洗後延伸などの処理を
施した後、乾燥緻密化させ、ざらに機械捲縮を付与させ
る。

このようにして得られた繊維は、繊維糸条、糸および編
織物など、任意の段階でアルカリ処理が施される。

この場合のアルカリとしては、例えば炭酸ソーダ水溶液
であり、このアルカリ濃度が約１９／ｊ〜１００ｙ／、
１１．好ましくは５ｇ／、１！〜５０９／１の水溶液と
し、また処理温度は約７０〜１００℃、好ましくは８５
〜１００℃で行なうのが一般的である。

この好適範囲の上限を超える条件下では、多層複合繊維
のカルボン酸基含有成分層とアルカリとの反応速度が速
くなり吸水性能は向上するが、物性低下やこう着などが
著しくなる。また該好適範囲の下限未満の条件下では、
該カルボン酸基含有成分層とアルカリとの反応速度が遅
くなり目的とする吸水性（保水性）の良い繊維が得られ
なくなる。

なお、本発明繊維をより効果的に得るためにはアルカリ
中での処理は緊張状態で行なうのがよい。

またアルカリ中で処理した繊維を水洗した後、７０〜１
００℃の熱水中で１分以上、好ましくは３〜１０分程度
煮沸するのがよい。

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

本例中、清水処理後の捲縮数、捲縮度２発色性。

およびバルキー性は次のようにして求めた。

清水処理後の捲縮数および捲縮度： ＪＩＳ−Ｌ１０１５に準する。

発色性（Ｋ／Ｓ） 開繊したｌｉ！維を昇温染色機を用いて、次に示す染色
条件で染料を吸着させる。

染色条件； 染料　Ｃａｔｈｉｌｏｎ　Ｂｌｕｅ　ＧＲＬ　　　Ｏ，
５％ｏｗｆカヂオーゲン八Ｎスーパー　１゜５％ｏｗｆ
酢酸ソーダ　　　　　　　　　０．５％ｏｗｆｐＨ＝４
（酢酸で調整） 浴比　　　　　　　　　　　１：１００染色温度１時間 ９８℃まで６０分で昇温、９８℃で６０分間染色、その
後徐冷 得られた染色繊維は乾燥後、十分開繊し、日立自記分光
器で６４０ｍμの波長での反射率（Ｒ）を測定し、次式
によって発色性（Ｋ／Ｓ）を算出した。

バルキー性 試験繊維を開繊し、清水処理（１００’ＣＸ２０分間）
してバルキーだしを行なった。乾燥後、官能（触感）評
価した。

実施例 ＡＮ９４．７モル％、イタコン酸３モル％、アクリル酸
メチル２モル％およびメタリルスルホン酸ソーダ０．３
モル％をＤＭＳＯ中で溶液重合し、溶液粘度１２０ボイ
ズ／６０℃、濃度２１．８重量％の紡糸原液（Ａ）を作
製した。

他方、ＡＮ９４．０モル％、アクリル酸メチル５．５モ
ル％およびメタリルスルホン酸ソーダ０．５モル％を同
様に溶液重合し、溶液粘度が１２５ポイズ／６０℃、ポ
リマ濃度２２．３重量％の紡糸原液（Ｂ）を作製した。

上記（Ａ）、（Ｂ）　２種の紡糸原液の等量を第２図に
示すような原液流入口案内装置１を備えた゛′スタティ
ックミキサー″（多層化エレメントのピッチ径ＬＩＤ　
　１．５）に導き、層分割したのち、紡糸口金直近に備
えたポリエステル紗織物製フィルター（目開き：約３０
μ）をとおして、孔径０．０６５ＩＩ１ｍφの方形状単
一紡糸口金より、５５重■％のＤＭＳＯ水溶液を凝固液
とする凝固浴中に吐出・凝固糸条とした。このとき、多
層化エレメントの積層段数および方形状単一紡糸口金の
ホール数を適宜制罪することで第１表に示すような単糸
中理論層数とした。

また紡糸ドラフトは０．５、凝固糸条の引取速度（紡糸
速度）は１０ｍ／分とした。

凝固糸条は、９８℃の熱水中で５．５倍に延伸し、その
延伸糸条を温水で充分洗浄した後、１６０℃で乾燥緻密
化した。

この乾燥緻密化糸条を、押込式捲縮機にて約１１山／２
５ｍ１ｌｌの機械捲縮を付与し、７０℃の熱風で乾燥し
、単繊維繊度が３デニールのアクリル系繊維とした。

次に、上記繊維を温度９８℃、炭酸ナトリウム２０７／
１水溶液中で、約３０分間親水架橋化処理し、ざらに水
洗後９０℃の熱水中で１０分間煮沸した。

（ｑられた繊維の強伸度、保水率、捲縮数、捲縮度、接
着性およびバルキー性を調べて第１表に示した。

一方、比較のために紡糸原液（＾）のみを上記同様に湿
式紡糸および親水架橋化処理して単繊維繊度３ｄのアク
リル系繊１ｔを作製した。得られた繊維の強伸度、保水
率、捲縮数、捲縮度、接着性およびバルキー性を調べて
第１表に併記した。なお、この場合の親水架橋化処理に
は炭酸ナトリウム１０９／ρ水溶液を用いた。

これらの結果が示すように、カルボンｆｆｉ！含有アク
リル系ポリマとカルボンＭｌ含有アクリル系ポリマ以外
のアクリル系ポリマとが、　［軸に沿って２層以上の多
層化構造をとる本発明繊維は、アルカリ処理俊において
も強伸度低下が少なく、また保水率が従来の水膨潤性繊
維と同様に優れてａ３す、しかも接着性がなく、バルキ
ーな風合を有している。

（以下、余白） ［発明の効果］ 以上の如き本発明のアクリル系繊維は、従来の水膨潤性
アクリル系繊維の欠点、特に水膨潤性化（一般にはアル
カリ処理）後の機械的強度が低かった点、染色性が不充
分でおる点、吸水に伴うべとつき感と接着がある点、並
びにバルキーな風合が１ＰＩＪｉい点などの諸問題点が
一挙に解消し、水膨潤性能を利用して本繊維と多種繊維
（例えばポリエステル繊維）との混紡製品（帆布、フィ
ルター。

結露防止材など）、多口の吸水性能を利用して。

おむつ、生理用品、水分保持能力を利用して土壌改良材
、インスタント土のう、水苔、静電植毛品。

ふとん綿等、各種用途分野において顕著な効果を奏する
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るアクリル系繊維の横断面写真、第
２図は本発明繊維の製糸段階での工程要件を説明するフ
ローシート、第３図は多層化装置における多層化エレメ
ントの概略図である。 Ａ、８：多層化ポリマの紡糸原液 １：多層化ポリマの案内装置 ２：多層化装置、２−：多層化エレメント３：フィルタ
ー ４：紡糸口金 Ｄ：多層化エレメントの百径 ［：多層化エレメント１ケの長さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. カルボン酸基含有アクリル系重合体を含む２種以上のア
   クリル系重合体が繊維軸方向に沿って２層以上に接合さ
   れた多層化構造であつて、該カルボン酸基含有アクリル
   系重合体のカルボン酸基含有量が０．３ｍｍｏｌ／ｇ以
   上、保水率が５０重量％以上であることを特徴とする優
   れた吸水性及び機械的性質を有するアクリル系繊維。