JPH022970B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は吸湿あるいは吸水による繊維物性の低
下や寸法変化の少ない吸水性繊維の製造方法に関
する。

自重の数倍以上の水を吸水する吸水性繊維は一
般的に吸水時ゲル状態となつて著しく強力を失つ
たり、高湿時には吸湿して繊維長が不可逆的に収
縮する欠陥があり、このためこの種の材料は吸湿
による寸法変化のため用途が限定されたり繰り返
し使用する用途に対して使用できなかつたり、使
用するにしても過度の対策を要するなどの問題が
ある。

この欠陥に対し、特開昭49−50217号に見られ
るごとく、疎水性の補強成分との複合化を計るな
どの提案がなされているが、高膨潤性のヒドロゲ
ルと疎水性補強成分との接着が悪いなど必ずしも
満足すべき状態にない。

本発明者らはかかる現状に対し吸水あるいは吸
湿時の寸法変化や物性低下の少ない吸水繊維を目
標に鋭意研究中のところ、ポリビニルアルコール
とポリカルボン酸塩を不完全混合した紡糸原液を
紡糸することにより湿潤時の両成分が剥離し難い
繊維が得られることを見いだし、さらにその詳細
について追求した結果遂に本発明に到達した。

すなわち本発明は、 (A)少なくとも3meq.／ｇのカルボキシル基を有
しその５〜75％がアルカリ金属塩又はアミン塩と
なつているポリカルボン酸、(B)重合度500〜3000
のポリビニルアルコールおよび(C)該ポリカルボン
に対し0.1〜５重量％の多価アルコール、を必須
成分とし、うちＡ、Ｂについては別溶液として調
整しノズル直前またはノズル部でＡ／Ｂ（重量比）
が0.2〜5.0でかつＡ、Ｂが微視的に不完全な混合
状態である混合水溶液となし、これを乾式法によ
り紡糸し、熱処理することを特徴とする吸水性繊
維の製造方法 であり、本発明によつて得られる吸水性繊維は、
通常の編織工程に十分耐える繊維物性を備えてお
り、編織物、不織布、糸巻状、詰め綿状など任意
の形態に加工して、吸水あるいは吸湿による物性
低下、寸法変化の少ない特徴を生かし繰り返し使
用する用途などに使用することができる。

本発明によつてこのような優れた特性を備えた
吸水性繊維が得られる原因については明らかでは
ないが吸水性能を付与するポリカルボン酸塩の相
と補強効果をもたらす熱処理されたポリビニルア
ルコールの相がそれぞれ分離して機能し、しかも
両者はその界面において形成されたエステル結合
により完全に一体化していることが寄与している
と考えられる。

以下、本発明について具体的に説明する。

本発明法に於いて原料として用いることのでき
るポリビニルアルコールとしては、乾式紡糸法に
適した濃度と粘度の関係を満足するために平均重
合度500〜3000、鹸化度については耐水性を付与
するうえで95mole％以上であることが必要であ
り、より好ましくは平均重合度1000〜2500、鹸化
度99mole％以上である。

本発明法に於いて、もう一方の原料となるポリ
カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル
酸、クロトン酸、フマール酸、無水マレイン酸な
どのカルボキシル基を有するモノビニルモノマ
ー、これらビニルモノマーのアルカリ金属塩また
は１価アミン塩から選ばれたモノマーの単独重合
物、あるいはこれらのモノマーとアクリルニトリ
ル、スチレン、アクリルアマイド、メタアクリル
アマイドなどとの共重合物；またアクリルアマイ
ド、メタクリルアマイド、アクリルニトリル、ア
クリル酸エステル、メタクリル酸エステルのうち
少なくとも一種のモノマーを主成分として重合し
て得た重合物をアルカリの存在下で加水分解して
得られるポリカルボン酸がある。

これらのポリカルボン酸としてはカルボキシル
基量は、少ない場合十分な吸水性を得ることがで
きず、少なくとも3meq／ｇ以上である必要があ
る。

また、平均重合度が低いと、吸水時に繊維から
の溶出成分が多くなる傾向がみられ、逆に平均重
合度が高くなると紡糸原液を加温しても粘度が高
くなりすぎ紡糸できず、逆に濃度を下げ粘度を紡
糸に好適な範囲に合わせても含有水分が多くなつ
て紡糸は困難であり重合度は1000〜30000である
必要がある。

さらに、カルボキシル基の５〜75％が、リチウ
ム、カリウム、ナトリウムなどの１価のアルカリ
金属またはアンモニア、モノエタノールアミン、
ジエタノールアミン、トリエタノールアミンなど
の１価アミンとの塩になつている必要がある。

これはカルボキシル基の75％以上が中和されて
いると多価アルコールとの架橋反応が起こり難く
なつたり、アクリル酸のホモポリマーのようにカ
ルボキシル基が多い場合には脱水力が強くなり、
ポリビニルアルコールの紡糸原液と接する際にポ
リビニルアルコールを凝固させてしまうなどの弊
害が生じるためである。

以上の条件を満たすポリカルボン酸の特に好ま
しい例として、重合度2000〜10000のボリアクリ
ル酸でその10〜50モル％のカルボキシル基がカリ
ウムイオン、ナトリウムイオン、モノエタノール
アミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノー
ルアミンのうち少なくとも一種の塩が挙げられ
る。

これらのポリカルボン酸の部分中和塩に対する
架橋剤として使用できる多価アルコールとして
は、水酸基を２個以上有するもので、具体例とし
てエチレングリコール、ジエチレングリコール、
トリエチレングリコール、ポリエチレングリコー
ル、グリセリン、プロピレングリコール、ジエタ
ノールアミン、トリエタノールアミン、ポリオキ
シプロピレン、ソルビタン、Ｄ−ソルビトール、
グルコース、マンニツト、ペンタエリスリトー
ル、マンニタン、シヨ糖、ブドウ糖などが挙げら
れる。

これらの多価アルコールは、前記ポリカルボン
酸に対し少なすぎると熱処理条件を強くしても繊
維を水不溶性とすることができず、逆に過剰にな
ると過剰の多価アルコールは可塑剤として働き繊
維物性を損なうことがあるので通常0.1〜2wt％の
範囲で使用する。0.2〜2wt％がより好ましい範囲
である。

以上の条件を満たすポリビニルアルコールおよ
びポリカルボン酸はそれぞれ別の水溶液として調
製するが、多価アルコールについては一般的にポ
リビニルアルコール側に混合するが、ポリカルボ
ン酸の中和度が高く保温中にゲル化の恐れがない
場合などにはポリカルボン酸に添加することもで
きる。

なお、未中和のポリカルボン酸を原料とする場
合には溶解工程において、水とともに所定量のア
ルカリ金属水酸化物またはエタノールアミンなど
を添加混合して直接所望の中和度のポリカルボン
酸塩とした紡糸原液を得ることができる。

かくして調製された二種類の紡糸原液は原液タ
ンクに保温され、やはり保温された配管系を通り
ギヤーポンプより定量的に送り出され不完全に混
合された後、速やかにノズル孔より吐出される必
要がある。ここで混合が完全に行なわれると乾燥
−延伸−熱処理の工程中でエステル結合が形成さ
れ、繊維の延伸ができないばかりか得られるもの
は吸水性や伸度のない極めて脆弱な繊維となつて
しまう。

これらの異なる原液を不完全に混合するには、
ノズル部の直前の配管部に設置したスタチツクミ
キサー、あるいはスタチツクミキサーをノズルブ
ロツク内に組み込んだノズルを用いるなどスタチ
ツクミキサーの静的混合作用を利用するか、サイ
ドバイサイド、鞘−芯、海−島などの複合紡糸用
ノズルを使用することにより目的を果すことがで
きる。

スタチツクミキサーの場合そのエレメント数が
多すぎると完全混合に近い効果が得られるのでそ
の数は多すぎないことが肝要であり、10エレメン
ト以下とする必要があり、２〜10エレメント程度
で好ましい効果が得られる。

ここでポリアクリル酸に対するポリビニルアル
コールの比はその混合状態によつても大きく影響
されるが、一般的にポリビニルアルコールが多い
と吸水性は抑えられ繊維強度の高い繊維が得ら
れ、ポリアクリル酸が多い場合はその逆となり、
これらのバランスより比は0.2〜５とする必要が
ある。

このような条件で混合された二種類の原液は熱
風中に吐出された延伸−熱処理されることにより
吸水性繊維として巻き取られる。ここで延伸は
140〜240℃で２〜６倍、熱処理は150〜250℃で数
秒〜数十秒で目的を達成することができる。

本発明によつて得られる吸水性繊維は、通常の
繊維工程に十分耐える繊維物性を備えており編織
物、不織物、糸巻状、詰め綿状など任意の形態に
加工して、吸水あるいは吸湿による物性低下、寸
法変化の少ない特徴を生かし繰り返し使用する用
途などに使用することができる。

以下実施例によりより具体的に本発明の説明を
続ける。例中、部は重量部の意味である。

実施例 １ 重合度1200、鹸化度99.9モル％のポリビニルア
ルコール50部とグリセリン1.0部とを水で溶解し、
温度100℃、ポリビニルアルコール濃度34.5wt％
の紡糸原液Ａを得た。

一方、重合度5000のポリアクリル酸の25wt％
水溶液（東亜合成化学工業KK製、商品名アロン
Ａ−10H）に当量分の25％の苛性ソーダを添加溶
解させた後、これを濃縮し、濃度34.6wt％、温度
100℃の紡糸原液Ｂを得た。

これらの紡糸原液を、別々のタンクに100℃で
保温し、その低部よりギヤーポンプによりＡ／Ｂ
（固形分比）が１／１の供給比で配管途中に設置
した７エレメントのスタチツクミキサーを通し、
不完全に混合しノズルブロツクに送り込み、孔径
100μ、100ホールのノズルより120℃の熱風巾に
吐出した。

これを約４メートルの乾燥ゾーンを通る間、
1.4倍のドラフトを掛けつつ乾燥させ、ついで180
℃で4.5倍延伸し、最後に230℃で15秒間熱処理を
し目的とする吸水性繊維を得た。

このものは750デニール／101フイラメントのフ
イラメント糸であり、20℃／湿度65％で調湿した
状態で強度2.3ｇ／ｄ、伸度18.8％の繊維物性と、
36℃の純水および0.9％食塩水中でそれぞれ自重
の31倍、13倍の吸水能と0.6ｇ／ｄ、1.1ｇ／ｄの
強力を備えていた。また乾燥した繊維を純水に浸
漬することにより僅か8.8％の繊維長の収縮が見
られたがこのものをさらに風乾−純水浸漬を数回
繰り返してもこの繊維を構成するポリビニルアル
コール相およびポリアクリル酸相の界面での剥離
は全く観察できなかつた。

これより得られた吸水性繊維は、通常の編織工
程に十分耐える繊維物性を備えており、編織物、
不織物、糸巻状、詰め綿状など任意の形態に加工
して、吸水あるいは吸湿による物性低下、寸法変
化の少ない特徴を生かし繰り返し使用する用途に
適応できる。

なお本例において、苛性ソーダの添加量をポリ
アクリル酸の当量の80％とした場合には、紡糸原
液Ａ、Ｂがスタチツクミキサーおよびノズルブロ
ツク内でポリアクリル酸の強い塩析作用のためポ
リビニルアルコールの凝固が起こり紡糸は出来な
かつた。

またスタチツクミキサーを15エレメントとした
場合には、延伸が出来ず、止むを得ず未延伸糸を
熱処理したものは、極めて硬く脆い、吸水能のな
いものであつた。

実施例 ２ 鞘芯型ノズルを用い、芯に上記紡糸原液Ａ、鞘
に同Ｂを用い、ポリビニルアルコール／ポリアク
リル酸が重量比で３／２になるように配した220
デニール／20フイラメントの鞘芯型長繊維を、延
伸倍率４倍、熱処理230℃10秒間の条件で得た。

このものは実施例１で得られた吸水性繊維に比
ベポリアクリル酸が繊維の外周（鞘部）に極在す
るため、湿潤時、ヒドロゲルが摩擦などで破壊さ
れ易い傾向があるが、反面、乾湿寸法変化が僅か
４％の収縮であるなどデイメンジヨン スタビリ
テイーは改良されていた。

また、36℃の純水に対する吸水能が自重の34
倍、強力1.9ｇ／ｄ、伸度18％（いずれも20℃、
65％RHで調湿後の測定値）で、湿潤強力は0.9
ｇ／ｄあり、純水浸漬−風乾を数回繰り返しても
目立つた性能変化は観察されなかつた。

本例において紡糸原液Ａのグリセリンに代えエ
チレングリコール、トリエチレングリコールをそ
れぞれ単独で同量用いた場合、吸水能はそれぞれ
62倍、75倍であつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ (A) 少なくとも3meq.／ｇのカルボキシル基
   を有しその５〜75％がアルカリ金属塩又はアミ
   ン塩となつているポリカルボン酸、 (B) 重合度500〜3000のポリビニルアルコールお
   よび (C) 該ポリカルボンに対し0.1〜５重量％の多価
   アルコール、 を必須成分とし、うちＡ、Ｂについては別溶液と
   して調整しノズル直前またはノズル部でＡ／Ｂ
   （重量比）が0.2〜5.0でかつＡ、Ｂが微視的には
   不完全な混合状態である混合水溶液となし、これ
   を乾式法により紡糸し、熱処理することを特徴と
   する吸水性繊維の製造方法。