JPH05247718A - 耐摩耗性に優れた高強力アクリル繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高強力で耐摩耗性に優れ高伸度の産業資材用
に適するアクリロニトリル系繊維。 【構成】 重量平均分子量５０万以上のアクリロニトリ
ル系重合体の、１０〜２０重量％有機溶剤溶液の原液
を、円形ノズルから乾式紡糸し、紡糸筒出口における繊
維中の溶剤含有量が、２０〜４０重量％となるように溶
剤を蒸発させ、次いで１０倍以上延伸する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤコード、ドライ
ヤーキャンバス、バグフィルター、資材用織物等の産業
資材用の分野に使用可能な耐摩耗性に優れた高強力アク
リル繊維の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アクリル繊維は、衣料用途として大量に
生産されているが、工業用または産業用としては、機械
的強度が十分でないために、ほとんど使用されていない
のが現状である。したがって、工業用もしくは、産業資
材用繊維として、使用可能な機械的特性を有するアクリ
ル繊維を製造する試みが数多く提案されている。例え
ば、特開昭５７−５１８１９号公報、特開昭５７−１６
１１１７号公報、特開昭５９−１９９８０９号公報等に
アクリル繊維の強度を向上させるための技術が開示され
ている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの公知技術は、
何れも引張強度の向上を目的としている。しかしなが
ら、アクリル繊維を産業資材用の分野に使用するために
は、引張強度のみならず、他の機械的性質、例えば伸度
の向上、耐摩耗性の向上も合わせて要求される。そこ
で、本発明は、高重合度のアクリロニトリル系重合体を
用いて、機械的特性のバランスに優れた高強力アクリル
繊維の製造法を提供することを課題とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、少くとも８０
重量％のアクリロニトリルを含有する重量平均分子量５
０万以上のアクリロニトリル系重合体を、有機溶剤に１
０〜２０重量％の割合で溶解した紡糸原液を、円形ノズ
ルを用いて乾式紡糸し、紡糸筒出口での繊維中の溶剤含
有量が２０〜４０重量％となるように紡糸筒内で溶剤を
蒸発させて糸条を得、この糸条を１０倍以上延伸するこ
とを特徴とする耐摩耗性に優れた高強力アクリル繊維の
製造方法にある。

【０００５】以下、本発明を詳述する。本発明において
用いるアクリロニトリル系重合体は、重量平均分子量５
０万以上であることが必要である。高強力アクリル繊維
を製造するためには、１０倍以上の高延伸をおこなう必
要があるが、重量平均分子量５０万未満のアクリロニト
リル系重合体を用いた場合にはこのような高倍率延伸を
行なうことは不可能であり、高強力アクリル繊維を得る
ことはできない。

【０００６】本発明に用いられる重量平均分子量５０万
以上のアクリロニトリル系重合体は、通常の懸濁重合
法、乳化重合法及び溶液重合法によって製造することが
できるが、例えば特開昭６１−１１１３１０号公報に記
載の方法、すなわちアクリロニトリル１０〜７０重量
％、有機溶剤１５〜６０重量％、水１６〜６０重量％の
混合物をラジカル開始剤の存在下で重合した後、水及び
／又は有機溶剤をアクリロニトリル単量体１重量部に対
し１〜１０重量部添加して重合する方法が、本発明のア
クリル繊維に用いる高分子量の重合体が安定に得られる
という点で好ましい。

【０００７】なお、特開昭６１−１１１３１０号公報に
記載された発明で用いる有機溶剤としては、ジメチルホ
ルムアミド（ＤＭＦ）、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ
ｃ）、γ−ブチロラクトン、ジメチルスルホキシド（Ｄ
ＭＳＯ）等が挙げられている。

【０００８】本発明で用いるアクリロニトリル系重合体
の組成は、そのアクリル繊維の使用目的によって自由に
選択できるが、その繊維物性の点から共重合割合が２０
重量％以下にするのが好ましい。２０重量％を超える共
重合成分を共重合した場合には、その耐候性、耐アルカ
リ性等アクリル繊維の長所が低下する。

【０００９】共重合成分の具体例としては、メチルアク
リレートまたはメタクリレート、エチルアクリレートま
たはメタクリレート、ｎ−もしくはイソ−もしくはｔ−
ブチルアクリレートまたはメタクリレート、２−エチル
ヘキシルアクリレートまたはメタクリレート、α−クロ
ロアクリロニトリル、２−ヒドロキシエチルアクリレー
ト、ヒドロキシルエチルメタクリレート、ヒドロキシア
ルキルアクリレートまたはメタクリレート、塩化ビニ
ル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、酢酸ビニル等の不飽
和単量体が挙げられる。これ以外にもアクリロニトリル
と共重合しうる単量体なら何れの単量体でもよく、これ
らは単独であるいは併用してアクリロニトリルと共重合
させることができる。

【００１０】前記の高分子量のアクリロニトリル系重合
体をＤＭＦ、ＤＭＡｃ、ＤＭＳＯ、γ−ブチロラクトン
等の有機溶媒に溶解して紡糸原液を調製する。高強力繊
維を得るためには繊維を構成する分子鎖全体を繊維軸方
向に伸びた、いわゆる伸び切り鎖の状態に近づけること
が必要であり、紡糸、延伸段階で重合体分子鎖を引き揃
え易くするために分子鎖が十分にほぐされた重合体溶液
（紡糸原液）を調製することが重要である。

【００１１】紡糸原液の粘度は、乾式紡糸法によって紡
糸を行なう場合、その操作性を考えると４５℃で５００
〜１５００ポイズの範囲に設定するのが好ましい。１５
００ポイズを超える粘度を持つ紡糸原液を用いて紡糸を
行なう場合には紡糸ノズル、原液濾過機を始めとして紡
糸装置に非常に高い圧力が加わることになり紡糸機の耐
久性が低下する。紡糸原液を高温にすることで粘度を低
下させることも可能であるが、この場合溶媒や原液の安
定性が低下するといった問題点が生じてくる。４５℃に
おける粘度が５００ポイズ未満の紡糸原液を用いた場合
は、曳糸性が低下し乾式紡糸法によって安定に紡糸する
ことはできない。

【００１２】重量平均分子量５０万以上のアクリロニト
リル系重合体を用いて４５℃で５００〜１５００ポイズ
の紡糸原液を得るためには、その原液濃度を１０重量％
以上２０重量％以下にする必要がある。

【００１３】紡糸は通常の乾式紡糸法が採用される。通
常孔数５０〜２００ホールを有する円形孔ノズルから吐
出された糸条は、紡糸筒内の加熱されたガスにより乾燥
され筒底部で捲き取られる。筒低は、捲き取られた糸条
（以下、サブトウと称す。）は、溶剤を含んでいるが、
その溶剤含有量は４０重量％（対重合体。以下も同様）
以下とする必要がある。

【００１４】これは、原液濃度を１０〜２０重量％にす
ることと共に、本発明の重要な構成要素である。すなわ
ち、原液濃度を１０重量％以上２０重量％以下としても
サブトウの溶剤含有量が４０重量％以下でなければ本発
明のフィラメント糸を得ることはできない。

【００１５】サブトウの溶剤含有量は原液濃度、吐出原
液温度、紡糸速度、紡糸筒内のガス温度、ガス流量、単
繊維繊度、全繊度等によって変動するのでこれらの条件
を適切に選択して調整する。サブトウの溶剤含有量の下
限は、紡糸筒内での乾燥が強すぎて溶剤含有量が低くな
りすぎると筒内で糸切れが生じたり、筒低のガイド等で
毛羽を発生したりするので溶剤含有量を２０重量％以上
に保つことが好ましい。

【００１６】更に、本発明では、原液濃度が１０〜２０
重量％の範囲であるため、サブトウ中の溶剤含有量を２
０重量％未満とするためには、紡糸筒内での温度を高く
したり、紡糸筒内での滞在時間を長くする必要があり、
そのような紡糸条件では、紡糸安定性を確保することは
できない。また、上記の限定された条件下で紡糸を行
い、さらに後述する後処理工程を経て製品を得ようとす
る場合製品の単繊維繊度並びに全繊度は制約されたもの
になる。

【００１７】本発明者らは、これらに関して広範囲のテ
ストを行った結果、単繊維繊度は１〜５デニール、全繊
度は５００デニール以下で本発明の目的とするアクリロ
ニトリルフィラメントを最も効率よく達成しうることを
見出した。単繊維繊度が１デニール未満の場合は後処理
工程、特に延伸工程で糸切れが生じ良好な製品が得られ
にくく、逆に単繊維繊度が５デニール以上になると紡糸
筒内での糸条の乾燥が遅くなりサブトウの溶剤含有量を
上述した範囲に規制することが困難になる。

【００１８】また、全繊度が５００デニールを越える場
合も紡糸筒内での糸条の乾燥が不充分になり易い、特に
フィラメント数が多い場合はサブトウの溶剤含有量を一
定範囲に保つことが難しく、紡糸筒内で糸条が互に接着
して好結果が得られなくなる。フィラメント数が少い場
合はそれに応じて紡糸は容易になるがあまり少いと工業
的な意味が低下する。このような理由から単繊維繊度は
１〜５デニール、全繊度は５００デニール以下、好まし
くは１００〜４００デニールであることが好ましい。

【００１９】本発明の条件下で紡糸して得られるサブト
ウは、後処理工程に供される。後処理工程では洗浄延伸
乾燥緩和等の処理を経て製品として捲取られるが、これ
らの条件はいづれも本発明を制限するものではない。何
故なら本発明の主旨は紡糸条件を一定の条件下に限定す
ることによって均一な断面を持ったサブトウを得ること
にあるのであって、換言すれば均一な断面は紡糸段階に
おいて形成され、後処理は常用される条件で差支えない
と言うことである。

【００２０】次に常用した後処理条件を以下に挙げてお
く。紡糸工程で得られたサブトウは、４０〜６０℃の温
水浴で洗浄して溶剤を除いたのち、沸水中で４〜６倍に
１次延伸し、さらに加熱ローラで乾燥したのち乾熱下１
４０〜２４０℃で２次延伸する。全延伸倍率は資材用素
材として必要な強力を得るために通常１０倍以上に設定
される。更に、必要に応じて２次延伸後２００〜２５０
℃で加熱空気中で数％の緩和処理を行う。その後、適当
な油剤調合物を付与した後製品として捲取られる。

【００２１】以上、説明した方法で得られる高強力アク
リル繊維は、耐摩耗性に優れており、資材用資材として
極めて有用なものである。

【００２２】

【実施例】以下、実施例により、本発明を具体的に説明
する。なお、本発明に記載した重量平均分子量は、ジメ
チルホルムアミドにより２５℃で重合体の極限粘度
〔η〕を測定し、次式によって算出した。 〔η〕＝３．３５×１０^-4〔Ｍｗ〕^0.72

【００２３】実施例１ 懸濁重合法で重合した重量平均分子量５３万のポリアク
リロニトリルをジメチルホルムアミドに溶解し、重合体
濃度が１６重量％の紡糸原液を調製した。粘度は４５℃
で１０８０ポイズであった。

【００２４】直径０．２０ｍｍ孔数１００ホールを有す
る円形孔ノズルを用いて、引取速度２５０ｍ／分で乾式
紡糸した。紡糸筒内には、加熱空気を０．５ｍ／秒で循
環して筒内温度を上部で２４０℃、下部で１９０℃に保
持した。全繊度１８００デニール、ジメチルホルムアミ
ド含有量３０重量％のサブトウを得た。

【００２５】このサブトウを、長さ２ｍの沸水の入った
延伸槽（ジャケットにスチームを通して加温）に３０ｍ
／分の速度で供給して第１段延伸、６倍を行い、次い
で、熱ローラーで乾燥後、両端にローラーを持った長さ
約１ｍの加熱ボックス（入口のローラーはスチームで、
ボックス内は加熱空気で１８０℃に調節）で２倍の第２
段延伸を行った。さらに、２５０℃の熱板にサブトウを
接触させながら６％の緩和を行い少量の油剤を付与した
後、巻取り、全繊度２００デニール、単繊維繊度２デニ
ールのフィラメント糸を得た。単繊維の物性をＪＩＳ−
Ｌ１０１５に従って測定した結果、強度は１２．４ｇ／
ｄ、伸度は１８％であった。

【００２６】実施例２ 実施例１と同様の手法で、但し、表１に示した如く紡糸
条件を変えて、溶剤含有率の異なるサブトウを得た。結
果を表１に示した。

【００２７】

【表１】

【００２８】比較例 懸濁重合法で重合した重量平均分子量５３万のポリアク
リロニトリルをジメチルアセトアミドに溶解し、重合体
濃度が１２％の紡糸原液を調製した。粘度は４５℃で６
７０ポイズであった。

【００２９】この紡糸原液を６０℃に保温し、孔直径
０．１８ｍｍ、孔数１００ホールからなる紡糸口金より
紡糸口金表面と凝固溶液面の間隔を７ｍｍに保ちジメチ
ルアセトアミド７０重量％、水３０重量％で１０℃の凝
固浴へ乾湿式紡糸し、糸条形成後６０℃の温水で延伸・
洗浄を行い４倍延伸し、更に沸水中で２倍延伸した。そ
の後油剤を付与し熱ローラーで乾燥後２００℃の熱ロー
ラーで、２倍の延伸を行い、全繊度２００デニール単繊
維繊度２デニールのフィラメント糸を得た。強度は１
３．１ｇ／ｄ、伸度は９．０％であった。

【００３０】耐摩耗性の評価 実施例１，２及び比較例で得た繊維を用い、図１に示し
た耐摩耗性測定装置で耐摩耗性を評価した。繊維が破断
するまでの回数を表２に示す。破断回数は、耐摩耗性の
評価結果を表わすもので、図１に示した耐摩耗性測定装
置で測定した値を示す。測定は、図１の円筒２に２００
０＃のエメリーペーパー３を捲きつけ、繊維１に０．３
ｇ／ｄの荷重４をかけ、４０回／分で往復運動（図１の
矢印）させ、繊維が破断するまでの回数を示した。

【００３１】

【表２】

【００３２】

【発明の効果】本発明で得られる高強力アクリル繊維
は、その機械的特性に優れ、ドライヤーキャンバスに使
用した場合、耐摩耗性が向上するため、耐久性が向上す
る。一方伸度が高いために、繊維を加工して編物・織物
を作成する際にも工程通過性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】耐摩耗性測定装置の模式図である。

【符号の説明】

１ 繊維 ２ 円筒 ３ エメリーペーパー ４ 荷重

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少くとも８０重量％のアクリロニトリル
   を含有する重量平均分子量５０万以上のアクリロニトリ
   ル系重合体を、有機溶剤に１０〜２０重量％の割合で溶
   解した紡糸原液を、円形ノズルを用いて乾式紡糸し、紡
   糸筒出口での繊維中の溶剤含有量が２０〜４０重量％と
   なるように紡糸筒内で溶剤を蒸発させて糸条を得、この
   糸条を１０倍以上延伸することを特徴とする、耐摩耗性
   に優れた高強力アクリル繊維の製造方法。