JPH0457769B2 - - Google Patents

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JPH0457769B2
JPH0457769B2 JP62021517A JP2151787A JPH0457769B2 JP H0457769 B2 JPH0457769 B2 JP H0457769B2 JP 62021517 A JP62021517 A JP 62021517A JP 2151787 A JP2151787 A JP 2151787A JP H0457769 B2 JPH0457769 B2 JP H0457769B2
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JP
Japan
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polyvinyl alcohol
fibers
solvent
mixed solvent
pva
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JP62021517A
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JPS63190010A (ja
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Hirofumi Sano
Shunpei Naramura
Akio Oomori
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Kuraray Co Ltd
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Kuraray Co Ltd
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【発明の詳細な説明】
<産業上の利用分野> 本発明は高重合度ポリビニルアルコール(以下
PVAと略記する)を混合溶剤に溶解して、均一
で透明なゲル繊維を得たあと高倍率に延伸するこ
とにより高強力高モジユラスなPVA系繊維を得
ようとするものである。 <従来の技術> 従来PVA繊維はポリアミド、ポリエステル、
ポリアクリロニトリル系繊維に比べ強度モジユラ
スが高く、その主用途である産業資材用繊維とし
てはもちろん、最近ではアスベスト代替繊維とし
てセメント補強材等にも使用されている。 高強力高モジユラスなPVA繊維を得る方法と
しては高分子量ポリエチレンのゲル紡糸−超延伸
の考え方を応用した特開昭59−100710号公報、特
開昭59−130314号公報、特開昭61−108711号公報
などか公知である。しかしこれらの方法では高重
合度PVAの均一溶解や結晶化度の低い均一なゲ
ル化は難しく、その結果高倍率な延伸が困難かあ
るいは延伸時に単糸切れ(羽毛)が発生し、満足
のゆく高強力高モジユラユなPVA機能を工業的
に製造するには、いまだ解決すべき点が残されて
いる。 <発明が解決しようとする問題点> 以上の背景をふまえて、本発明者らは、高強力
高モジユラスなPVA系繊維を得るには高重合度
PVA系ポリマーを均一溶解できる溶剤を用いる
こと、単糸間の斑や欠陥部をできるだけ少なくす
ること、および高倍率延伸するには延伸前の繊維
の結晶化度を低くし、強固な分子間水素結合を抑
えること、に着目し鋭意検討した。 その結果非水系溶剤に水を加えて、高重合度
PVAの溶解性を向上させると共に急冷で溶剤非
抽出のゲル化を起こさせ、ポリマー分子鎖のから
みの少ない状態で結晶化を抑制させることによ
り、均一で透明なゲル繊維を得ることが著しい効
果を示すということを見出した。 <問題点を解決するための手段> すなわち、本発明は、 平均重合度3000以上のポリビニルアルコール系
ポリマーを非水系溶剤/水の重量比が30/70〜
90/10の範囲を満足する混合溶剤に溶解したあと
紡糸ノズルより吐出させ、次いで該混合溶剤をほ
とんど抽出しない10℃以下からTf−10℃以上
(ただしTfは、混合溶剤の凝固温度)の温度の液
体に浸漬し、均一で透明なゲル繊維を得、その後
溶剤の一部または全部を除去し最終的に200℃以
上の乾熱で、全延伸倍率が10倍以上となるように
延伸することを特徴とする高強力ポリビニルアル
コール系繊維の製造方法。 に関するものである。 以下本発明の内容を更に詳細に説明する 本発明に言うPVA系ポリマーとは、30℃の水
溶液で粘度法により求めた平均重合度が3000以上
のものであり、ケン化度が98モル%以上で分岐度
の低い直鎖状のポリビニルアルコールである。な
お2モル%以下の他のビニル化合物を共重合した
もの、さらには3重量%以下の顔料、酸化防止
材、紫外線吸収材、結晶化抑制材などと添加した
ものも含まれる。特に、PVAのOH基と分子間架
橋を起こす、ホウ酸またはホウ酸塩を0.5〜5wt%
添加することは、ポリマーの曳糸性を向上させ紡
糸時のビス落ちや単糸切れを減少させると共にゲ
ル繊維の結晶化を抑えるので好まし。 PVAの平均重合度が高いほぼ高強力高モジユ
ラス繊維が取易く、好ましくは6000以上、さらに
好ましくは10000以上である。重合度が高いほど
欠陥になり易い分子鎖端末が少なく、かつ結晶間
を連結するタイ分子が多く、高倍率延伸には有利
であるが、特に多価アルコール系の貧溶剤には均
一溶解しずらい。 PVA系ポリマーの溶剤としては一般にエチレ
ングリコール、トリメチレングリコール、ジエチ
レングリコール、グリセリンなどの多価アルコー
ルやジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミ
ド、ジエチレントリアミン、水さらには、これら
とアルコールとの混合あるいはロダン塩水溶液な
どがあるが、本発明はポリマーの溶解性と均一ゲ
ル化の点で非水系溶剤と水が重量比で30/70〜
90/10の混合溶剤が良い。非水系溶剤としてはエ
チレングリコール、グリセリンおよびジメチルス
ルホキシドが好ましい。水が70重量%より多い場
合はゲル化を起こしずらく均一なゲル繊維が得ら
れ難い。水が10重量%より少ない場合は高重合度
PVAの溶解が不十分となつたり均一なゲルが出
来ずらい。 本発明では高重合度PVA系ポリマーの溶液を
紡糸ノズルより吐出させ直ちに該混合溶剤をほと
んど抽出したい液体(1浴)に浸漬する必要があ
る。 この場合、溶液温度と1浴温度が大きく異なる
ため湿式紡糸は出来ず、乾湿式紡糸となるが、吐
出される溶液糸条から出来る限り溶剤を除去せず
に急冷するためにノズルから1浴までの距離を短
くして1浴へ浸漬する。 1浴組成は均一なゲル化を起こさせるため混合
溶剤をほとんど抽出しない液体であり、例えば混
合溶剤と同一かまたは類似の組成のもの、あるい
は混合溶剤または水または非水系溶剤にアルコー
ルを20重量%以下混合したもの、さらにはヘキサ
ン、デカリン、石油系ソルベントなど溶剤と相溶
性のないものなどが考えられる。なお回収や繊維
からの除去の点で水溶性液体が良く、特に混合溶
剤と同一組成が好ましい。 1浴温度は透明で結晶化を抑えたゲル繊維を得
るために10℃以下でTf−10℃以上(Tfは混合溶
剤の凝固温度)でなければならない。10℃を超え
る場合は結晶化が起つて不透明なゲルとなり易
く、またTf−10℃未満では凍結により紡糸が不
能となり、いずれも好ましくない。 得られた透明ゲル繊維より溶剤を除去するに
は、C1〜C6の低級アルコール、アセトン、ベン
ゼン、クロロホルムなどで抽出する法あるいは/
および熱風などにより飛散させる方法などが考え
られるが、出来る限り溶剤を徐々に除去すると共
に結晶化を抑えるため低温で乾燥することが望ま
しい。 溶剤を含んだ状態で乾燥あるいは湿熱延伸して
も構わないが、本発明は少なくとも最終的に200
℃以上の乾熱で延伸しなければならない。200℃
未満では繊維分子鎖の軟化が不十分で高倍率延伸
が困難となつて高強力繊維は得難く、かつ得られ
た延伸糸の結晶化が不十分のため耐熱性や寸法安
定性などに問題を生じて好ましくない。従つて産
資用の高強力PVA系繊維を得るには200℃以上の
乾熱で2倍以上、好ましくは3倍以上延伸し、か
つ全延伸倍率が10倍以上、好ましくは15倍以上に
しなければならない。また乾熱延伸は2段以上の
多段延伸で200℃以下の温度で行なつても良いが、
最終的に200℃以上で延伸する必要がある。 なお、PVA系ポリマーは熱により着色や分解
が起こり易く、溶剤での溶解や乾燥延伸時にN2
雰囲気下にすることが望ましい。 以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例1、2および比較例1、2 平均重合度が7000および14000の完全ケン化
PVAをそれぞれ10重量%および7重量%になる
ようにグリセリン/水=60/40重量比の混合溶剤
に150℃にて溶解せしめた。なお溶解機は密閉系
で系内は減圧後N2ガスを流しPVAの着色分解を
抑えた。 次いで該溶液を120℃にして孔径0.2mm、ホール
数20のノズルより吐出させ、25mm下の1浴に落下
せしめた。1浴組成は溶剤と同じグリセリン/水
=60/40であり、温度は0℃にした。なお比較例
1として1浴組成をメタノール100%にした場合、
および比較例2として1浴温度を20℃にした場合
も実施した。 1浴で冷却によりゲル繊維を得たあと、メタノ
ール/グリセリン=30/70および20/30の浴に浸
漬して溶剤を徐々に抽出し、最後にメタノール
100%の浴に入れてグリセリンおよび水を除去し
た。 次いで60℃の熱風にてメタノールを除去したあ
と、170℃の中空ヒータで5倍延伸し最後に230℃
の中空ヒータで最高延伸倍率の90%の割合で延伸
した。なお1浴後のゲル繊維や溶剤除去後の乾燥
ゲル繊維の形態、結晶化度および得られた延伸繊
維の性能を表1に示した。
【表】
【表】 実施例1および2の場合、紡糸時の単糸切れや
糸乱れおよびフイルター詰りがなく均一な溶液が
吐出され、ゲル繊維は透明感に富んでいた。乾燥
ゲル繊維の断面は真円でX線から求めた結晶化度
は実施例1が26%、実施例2が28%と低く、全延
伸倍率はそれぞれ16.0倍と12.5倍であつた。なお
24時間延伸したが羽毛断糸は1回もなかつた。得
られたヤーンの強度はそれぞれ19g/dと21g/
d、モジユラスは495g/dと530g/dであり、
高強力高モジユラス繊維となつた。 比較例1は実施例2において1浴組成をメタノ
ールにした場合であるが、溶剤の抽出速度が大き
いためか乾燥ゲル繊維の断面はやや楕円で表面に
シワがみられ延伸倍率および性能は低いものとな
つた。 比較例2は実施例1において1浴温度を20℃に
した場合であるが、不透明なゲル繊維となり乾燥
ゲル繊維の結晶化度は38%と高く、その結果延伸
倍率が低く強度モジユラスの低い繊維であつた。 実施例 3 平均重合度が12000の完全ケン化PVAを7重量
%になるようにジメチルスルホキシド
(DMSO)/水=80/20重量比の混合溶剤に95℃
で撹拌溶解せしめた。なお溶解前にPVAに対し
ホウ酸を1重量%添加した。 次いで該溶液を80℃にして孔径0.3mm、ホース
数10のノズルより吐出させ、20mm下の1浴に落下
せしめて5m/分の速度で引取つた。1浴組成は
DMSO/メタノール=85/15であり、温度は−
25℃に設定した。紡糸時の単糸切れおよびゲル化
点の変動による張力斑はなく、透明で均一なゲル
繊維となつた。 このゲル繊維はDMSO/メタノール=50/50
で2倍延伸したあとメタノール100%の浴に浸漬
して溶剤をほとんど抽出し、40℃減圧下で1昼夜
乾燥した。 得られた繊維を234℃の中空ヒータで7.3倍延伸
し、強度2g/d、伸度4.8%モジユラス510g/
dのPVA繊維を得た。 実施例 4および5 実施例4として平均重合度が3400、実施例5と
して18000の完全ケン化PVAを用い、それぞれ25
重量%および6重量%になるようにエチレングリ
コール(EG)/水=45/55重量比の混合溶剤に
130℃にて溶解せしめた。なお溶解機は二軸混練
押出機を用い滞留時間を約5分にしたが、いずれ
の場合も均一で着色のない溶液を得た。 両溶液を110℃にして孔径0.15mm、ホール数48
のノズルより吐出させ、−5℃n−ヘキサンの1
浴に浸漬して急冷した。両ゲル繊維は透明で真円
の断面を示した。 両ゲル繊維をEG/メタノール=60/40に、次
いでメタノール100%の浴に浸漬した後100℃の熱
風乾燥を行ないEG残存率約3%の乾燥ゲル繊維
を得た。 次いで実施例4の場合は180℃で2倍、210℃で
4倍、232℃で1.8倍延伸し、強度18.6g/d、モ
ジユラス440g/dの繊維を得た。実施例5では
180℃で2倍、210℃で3.5倍、235℃で1.6倍延伸
し強度23.4g/dモジユラス542g/dの従来に
ない高強力高モジユラスPVA繊維を得た。 比較例 3 混合溶剤をグリセリン/水=95/5にして実施
例2と同様に実施したが150℃では重合度14000の
PVAは完全溶解せず紡糸フイルター圧が激増し
紡糸困難であつた。また180℃ではほぼ完全に溶
解したが、水が少量のためゲル化温度が高くな
り、紡糸温度を175℃にしたがノズル直下で水の
蒸発が激しく糸条に気泡が発生した。得られた紡
糸原糸を実施例2と同様に延伸したが総延伸倍率
は5.5倍と低く繊維強度も激減した。 比較例 4 実施例3において混合溶剤をDMSO/水=
20/80にしたがゲル化が起こりずらく、均一なゲ
ル繊維を得ることは困難であつた。得られた紡糸
原糸を実施例3と同様に延伸したが総延伸倍率は
9.4倍と低く、高強力高モジユラスPVA繊維には
ならなかつた。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 平均重合度が3000以上のポリビニルアルコー
    ル系ポリマーを非水系溶剤/水の重量比が30/70
    〜90/10の範囲を満足する混合溶剤に溶解したあ
    と紡糸ノズルより吐出させ、次いで該混合溶剤を
    ほとんど抽出しない10℃以下からTf−10℃以上
    (ただしTfは、混合溶剤の凝固温度)の温度の液
    体に浸漬し均一で透明なゲル繊維を得、その後溶
    剤の一部または全部を除去し最終的に200℃以上
    の乾熱で、全延伸倍率が10倍以上となるように延
    伸することを特徴とする強力ポリビニルアルコー
    ル系繊維の製造方法。 2 平均重合度が10000以上のポリビニルアルコ
    ール系ポリマーである特許請求の範囲第1項記載
    の高強力ポリビニルアルコール系繊維の製造方
    法。 3 ポリビニルアルコール系ポリマーに対しホウ
    酸またはホウ酸塩を0.5〜5wt%添加してなる特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の高強力ポリ
    ビニルアルコール系繊維の製造方法。 4 非水系溶剤がグリセリン、エチレングリコー
    ル、ジメチルスルホキシドのいずれか1つ以上で
    ある第1項ないし第3項のいずれか記載の高強力
    ポリビニルアルコール系繊維の製造方法。
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