JPH06313209A - ポリビニルアルコール繊維の製造方法 - Google Patents
ポリビニルアルコール繊維の製造方法Info
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- JPH06313209A JPH06313209A JP12511193A JP12511193A JPH06313209A JP H06313209 A JPH06313209 A JP H06313209A JP 12511193 A JP12511193 A JP 12511193A JP 12511193 A JP12511193 A JP 12511193A JP H06313209 A JPH06313209 A JP H06313209A
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Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 溶液紡糸したPVA未延伸糸を100m/min以上
の速度で延伸して,高強度・高弾性率を有する繊維を得
ることができる実用的なPVA繊維の製造方法を提供す
る。 【構成】 平均重合度1500以上のPVAを溶媒に溶解し
て調製した紡糸原液を溶液紡糸し,次いで得られた未延
伸糸を,加熱ローラを用いて2段以上の多段熱延伸す
る。延伸に際しては,次のA〜Eの条件を満足させる。 (A)第1段熱延伸での入口ローラの温度を50℃以上,1
50℃以下とする。 (B)紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍
率の20%以上, 80%以下とする。 (C)多段熱延伸に使用する加熱ローラのうち,少なく
とも1つのローラの温度を 200℃以上とする。 (D)全延伸倍率が15倍以上となるように延伸する。 (E)最終延伸ローラ速度を100m/min以上,600m/min 以
下とする。
の速度で延伸して,高強度・高弾性率を有する繊維を得
ることができる実用的なPVA繊維の製造方法を提供す
る。 【構成】 平均重合度1500以上のPVAを溶媒に溶解し
て調製した紡糸原液を溶液紡糸し,次いで得られた未延
伸糸を,加熱ローラを用いて2段以上の多段熱延伸す
る。延伸に際しては,次のA〜Eの条件を満足させる。 (A)第1段熱延伸での入口ローラの温度を50℃以上,1
50℃以下とする。 (B)紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍
率の20%以上, 80%以下とする。 (C)多段熱延伸に使用する加熱ローラのうち,少なく
とも1つのローラの温度を 200℃以上とする。 (D)全延伸倍率が15倍以上となるように延伸する。 (E)最終延伸ローラ速度を100m/min以上,600m/min 以
下とする。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,高強度・高弾性率を有
するポリビニルアルコール(以下,PVAと略記す
る。)繊維を工業的に生産性よく製造する方法に関する
ものである。
するポリビニルアルコール(以下,PVAと略記す
る。)繊維を工業的に生産性よく製造する方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】PVA繊維は,汎用繊維であるポリアミ
ド,ポリエステル,ポリアクリロニトリル繊維に比較し
て高い強度と弾性率を有していることから,ゴムホー
ス,コンベアベルト,セメント強化用繊維,資材用縫
糸,畳糸,漁網,陸上網,重布, ロープ等の産業資材用
繊維として広く使われている。このPVA繊維をさらに
高強度・高弾性率化するために,最近では,高分子量P
VAを使った乾湿式紡糸法やゲル紡糸法等の溶液紡糸方
法が研究,開発され,注目を集めている。
ド,ポリエステル,ポリアクリロニトリル繊維に比較し
て高い強度と弾性率を有していることから,ゴムホー
ス,コンベアベルト,セメント強化用繊維,資材用縫
糸,畳糸,漁網,陸上網,重布, ロープ等の産業資材用
繊維として広く使われている。このPVA繊維をさらに
高強度・高弾性率化するために,最近では,高分子量P
VAを使った乾湿式紡糸法やゲル紡糸法等の溶液紡糸方
法が研究,開発され,注目を集めている。
【0003】ところで,PVA繊維の延伸速度は 100m/
min 前後にとどまっており,ポリアミドやポリエステル
繊維における3000m/min 以上の延伸速度に比較して極め
て遅く,PVA繊維の工業的生産性は低いことが知られ
ている。これは,PVA繊維が本質的に熱による結晶化
速度が速いために,ポリアミドやポリエステル繊維の高
速延伸で通常使用される加熱ローラやヒートプレート等
の接触型加熱装置を使った延伸では,その結晶化が促進
され,延伸倍率や延伸性が極端に低下すること並びに熱
風オーブンやヒートチューブ等の非接触型の加熱装置を
使用すると,延伸速度が速い場合には加熱時間が短いた
めに充分な熱量を繊維に与えることができず,充分な延
伸倍率まで延伸することができないことに起因すると考
えられている。これらの理由のために,PVA繊維の高
速延伸は困難を極めている。なお,ここでの延伸速度と
は最終延伸ローラ速度を意味する。
min 前後にとどまっており,ポリアミドやポリエステル
繊維における3000m/min 以上の延伸速度に比較して極め
て遅く,PVA繊維の工業的生産性は低いことが知られ
ている。これは,PVA繊維が本質的に熱による結晶化
速度が速いために,ポリアミドやポリエステル繊維の高
速延伸で通常使用される加熱ローラやヒートプレート等
の接触型加熱装置を使った延伸では,その結晶化が促進
され,延伸倍率や延伸性が極端に低下すること並びに熱
風オーブンやヒートチューブ等の非接触型の加熱装置を
使用すると,延伸速度が速い場合には加熱時間が短いた
めに充分な熱量を繊維に与えることができず,充分な延
伸倍率まで延伸することができないことに起因すると考
えられている。これらの理由のために,PVA繊維の高
速延伸は困難を極めている。なお,ここでの延伸速度と
は最終延伸ローラ速度を意味する。
【0004】したがって,PVA繊維に高強度・高弾性
率を付与する試みは種々なされているが,工業的規模で
の実施を可能にするのに必要不可欠な技術,すなわちP
VA繊維の高速延伸法に関してはほとんど検討が加えら
れていないのが現状である。
率を付与する試みは種々なされているが,工業的規模で
の実施を可能にするのに必要不可欠な技術,すなわちP
VA繊維の高速延伸法に関してはほとんど検討が加えら
れていないのが現状である。
【0005】例えば,特開昭59−130314号公報には,分
子量50万以上の超高分子量PVAを用いてゲル紡糸を行
い,得られた未延伸糸を全延伸倍率9.1倍まで延伸する
ことにより,強度19.2g/d,弾性率 546g/dの繊維
を得たことが記載されているが,延伸速度6.1m/min と
いう超低速での延伸のために工業化は極めて困難であっ
た。また,特開昭60−126312号公報には,重合度4000の
高重合度PVAを乾湿式紡糸して得た未延伸糸を全延伸
倍率20倍で延伸し,強度20.2g/d,弾性率 445g/d
の高強度・高弾性率繊維を製造したことが記載されてい
るが,この公報には延伸速度の記述すらない。
子量50万以上の超高分子量PVAを用いてゲル紡糸を行
い,得られた未延伸糸を全延伸倍率9.1倍まで延伸する
ことにより,強度19.2g/d,弾性率 546g/dの繊維
を得たことが記載されているが,延伸速度6.1m/min と
いう超低速での延伸のために工業化は極めて困難であっ
た。また,特開昭60−126312号公報には,重合度4000の
高重合度PVAを乾湿式紡糸して得た未延伸糸を全延伸
倍率20倍で延伸し,強度20.2g/d,弾性率 445g/d
の高強度・高弾性率繊維を製造したことが記載されてい
るが,この公報には延伸速度の記述すらない。
【0006】一方,PVA繊維の高強力化のみならず延
伸方法にも検討を加えたものとして,特開昭62-41341号
公報には,重合度 30000のPVAをゲル紡糸して得られ
た未延伸糸を 150mの加熱空気炉中,200℃,延伸速度 1
25m/min で全延伸倍率25倍まで1段延伸を行い,強度18
g/dの高強力PVA繊維を得たことが記載されてい
る。また,特開平2-16970号公報には, 重合度3300のP
VAを湿式紡糸して得られた未延伸糸を25mの熱風炉
中,244℃,延伸速度90m/min で全延伸倍率24.5倍まで1
段延伸を行い,強度18.4g/d,弾性率 470g/dの繊
維を得たことが記載されている。
伸方法にも検討を加えたものとして,特開昭62-41341号
公報には,重合度 30000のPVAをゲル紡糸して得られ
た未延伸糸を 150mの加熱空気炉中,200℃,延伸速度 1
25m/min で全延伸倍率25倍まで1段延伸を行い,強度18
g/dの高強力PVA繊維を得たことが記載されてい
る。また,特開平2-16970号公報には, 重合度3300のP
VAを湿式紡糸して得られた未延伸糸を25mの熱風炉
中,244℃,延伸速度90m/min で全延伸倍率24.5倍まで1
段延伸を行い,強度18.4g/d,弾性率 470g/dの繊
維を得たことが記載されている。
【0007】しかしながら,いずれの発明においても高
強力繊維を得ることは可能であるが,やはり延伸速度は
100m/min 前後であり,従来の技術を凌駕する延伸方法
ではなかった。しかも,炉長が長くなると繊維の延伸さ
れる位置が一定せず不均一な延伸となる傾向があり,そ
のため糸斑,毛羽,単糸切れ,ひいては断糸の原因とな
る。また,延伸工程での糸掛け時や断糸等のトラブル発
生時の作業性が悪く,危険性をも伴うものであった。さ
らに,これらの発明では延伸速度が大きくなるほど炉長
を長くする必要があり,延伸速度100m/min以上の高速延
伸では,作業性,操業性のみならず経済性の点において
も,益々実用性に乏しいものであった。
強力繊維を得ることは可能であるが,やはり延伸速度は
100m/min 前後であり,従来の技術を凌駕する延伸方法
ではなかった。しかも,炉長が長くなると繊維の延伸さ
れる位置が一定せず不均一な延伸となる傾向があり,そ
のため糸斑,毛羽,単糸切れ,ひいては断糸の原因とな
る。また,延伸工程での糸掛け時や断糸等のトラブル発
生時の作業性が悪く,危険性をも伴うものであった。さ
らに,これらの発明では延伸速度が大きくなるほど炉長
を長くする必要があり,延伸速度100m/min以上の高速延
伸では,作業性,操業性のみならず経済性の点において
も,益々実用性に乏しいものであった。
【0008】したがって,PVA繊維の延伸が高々 100
m/min 前後の低速でしか行えなかったことは,工業的な
見地からみた場合,生産性が低く生産コストが高くなる
ことは免れないことであった。さらに,低い生産性が高
強度・高弾性率という極めて優れた機械的物性を有する
PVA繊維のさらなる産業資材分野での用途拡大への大
きな妨げになっていた。
m/min 前後の低速でしか行えなかったことは,工業的な
見地からみた場合,生産性が低く生産コストが高くなる
ことは免れないことであった。さらに,低い生産性が高
強度・高弾性率という極めて優れた機械的物性を有する
PVA繊維のさらなる産業資材分野での用途拡大への大
きな妨げになっていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上のように,PVA
繊維に高強度・高弾性率を付与しようとする試みは種々
なされているものの,PVA繊維の延伸速度は依然とし
て高々 100m/min 前後であり,工業的生産性は極めて低
いものであった。また,従来の高速延伸に用いる装置は
非常に大型であり,作業性並びに経済性の点で実用性に
乏しかった。
繊維に高強度・高弾性率を付与しようとする試みは種々
なされているものの,PVA繊維の延伸速度は依然とし
て高々 100m/min 前後であり,工業的生産性は極めて低
いものであった。また,従来の高速延伸に用いる装置は
非常に大型であり,作業性並びに経済性の点で実用性に
乏しかった。
【0010】本発明は,上記の課題を解決し,溶液紡糸
した未延伸糸を100m/min以上の速度で延伸して高強度・
高弾性率を有するPVA繊維を得ることができる実用的
なPVA繊維の製造方法を提供することを技術的な課題
とするものである。
した未延伸糸を100m/min以上の速度で延伸して高強度・
高弾性率を有するPVA繊維を得ることができる実用的
なPVA繊維の製造方法を提供することを技術的な課題
とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは,上記の課
題を解決するために鋭意検討した結果,PVAを溶液紡
糸して得られる未延伸糸を,第1段熱延伸での入口ロー
ラの温度を50℃以上,150℃以下とし,紡糸から第1段熱
延伸までの延伸倍率が全延伸倍率の20%以上, 80%以下
となるように延伸し,さらに少なくとも1つのローラの
温度を 200℃以上とすることにより,第2段熱延伸以降
での延伸倍率を低下させることなく,しかも最終延伸ロ
ーラ速度が100m/min以上,600m/min 以下の範囲で,全延
伸倍率15倍以上で安定して延伸できることを見出して本
発明に到達した。
題を解決するために鋭意検討した結果,PVAを溶液紡
糸して得られる未延伸糸を,第1段熱延伸での入口ロー
ラの温度を50℃以上,150℃以下とし,紡糸から第1段熱
延伸までの延伸倍率が全延伸倍率の20%以上, 80%以下
となるように延伸し,さらに少なくとも1つのローラの
温度を 200℃以上とすることにより,第2段熱延伸以降
での延伸倍率を低下させることなく,しかも最終延伸ロ
ーラ速度が100m/min以上,600m/min 以下の範囲で,全延
伸倍率15倍以上で安定して延伸できることを見出して本
発明に到達した。
【0012】すなわち,本発明は, 平均重合度1500以上
のPVAを溶媒に溶解して調製した紡糸原液を溶液紡糸
し,次いで得られた未延伸糸を,加熱ローラを用いて2
段以上の多段熱延伸するに際して,(A)第1段熱延伸
での入口ローラの温度を50℃以上,150℃以下とするこ
と,(B)紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率を全延
伸倍率の20%以上, 80%以下とすること,(C)多段熱
延伸に使用する加熱ローラのうち,少なくとも1つのロ
ーラの温度を 200℃以上とすること,(D)全延伸倍率
が15倍以上となるように延伸すること,(E)最終延伸
ローラ速度を 100m/min 以上,600m/min 以下とするこ
と,を特徴とするPVA繊維の製造方法を要旨とするも
のである。
のPVAを溶媒に溶解して調製した紡糸原液を溶液紡糸
し,次いで得られた未延伸糸を,加熱ローラを用いて2
段以上の多段熱延伸するに際して,(A)第1段熱延伸
での入口ローラの温度を50℃以上,150℃以下とするこ
と,(B)紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率を全延
伸倍率の20%以上, 80%以下とすること,(C)多段熱
延伸に使用する加熱ローラのうち,少なくとも1つのロ
ーラの温度を 200℃以上とすること,(D)全延伸倍率
が15倍以上となるように延伸すること,(E)最終延伸
ローラ速度を 100m/min 以上,600m/min 以下とするこ
と,を特徴とするPVA繊維の製造方法を要旨とするも
のである。
【0013】以下,本発明について詳細に説明する。本
発明で使用するPVAの重合度は1500以上が必要であ
り,好ましくは3000以上,さらに好ましくは4500以上で
あるが,ポリマーコストの面から20000 以下が好まし
い。重合度が1500未満であると,100m/min 以上の延伸速
度では毛羽や単糸切れ, 断糸等が発生し, 安定して延伸
することができない。また,PVAのケン化度は未延伸
糸の延伸性の点から99%以上が好ましい。
発明で使用するPVAの重合度は1500以上が必要であ
り,好ましくは3000以上,さらに好ましくは4500以上で
あるが,ポリマーコストの面から20000 以下が好まし
い。重合度が1500未満であると,100m/min 以上の延伸速
度では毛羽や単糸切れ, 断糸等が発生し, 安定して延伸
することができない。また,PVAのケン化度は未延伸
糸の延伸性の点から99%以上が好ましい。
【0014】このようなPVAを溶媒に溶解して紡糸原
液を調製するのであるが,溶媒としてはPVAの良溶媒
であれば特に限定されるものではなく,例えばジメチル
スルホキシド(以下,DMSOと略記する。),グリセ
リン,エチレングリコール,水等あるいはこれらの混合
溶液を挙げることができる。本発明においては,この溶
媒にPVAの酸化防止剤,耐熱剤,架橋剤あるいは顔料
等を適宜混入して用いてもよい。
液を調製するのであるが,溶媒としてはPVAの良溶媒
であれば特に限定されるものではなく,例えばジメチル
スルホキシド(以下,DMSOと略記する。),グリセ
リン,エチレングリコール,水等あるいはこれらの混合
溶液を挙げることができる。本発明においては,この溶
媒にPVAの酸化防止剤,耐熱剤,架橋剤あるいは顔料
等を適宜混入して用いてもよい。
【0015】紡糸溶液中のPVA濃度は,PVAの重合
度が1500〜20000 程度で,2〜35重量%の範囲に調製す
ることが好ましい。濃度が2重量%未満の場合は曳糸性
が低下し,35重量%を超える場合は粘度が高く,紡糸原
液の均一性が低下すると共に,最高延伸倍率及び延伸性
が低下する傾向にある。
度が1500〜20000 程度で,2〜35重量%の範囲に調製す
ることが好ましい。濃度が2重量%未満の場合は曳糸性
が低下し,35重量%を超える場合は粘度が高く,紡糸原
液の均一性が低下すると共に,最高延伸倍率及び延伸性
が低下する傾向にある。
【0016】紡糸方法は溶液紡糸であればどのような方
法でもよく,例えば,湿式,乾湿式,ゲル紡糸等が挙げ
られるが,特に全延伸倍率が15倍以上となる未延伸糸が
得られやすい湿式,乾湿式並びにゲル紡糸法が好まし
い。
法でもよく,例えば,湿式,乾湿式,ゲル紡糸等が挙げ
られるが,特に全延伸倍率が15倍以上となる未延伸糸が
得られやすい湿式,乾湿式並びにゲル紡糸法が好まし
い。
【0017】凝固浴及び抽出浴としては,紡糸溶媒と混
和性のあるものなら何れでもよく,メタノール,エタノ
ール,プロパノール,イソプロパノール,ブタノール等
のアルコール類やアセトン等のケトン類,エーテル類,
あるいはアルカリ水溶液等,さらにこれらの混合溶液,
また,これらとPVAの溶媒との混合溶液等が用いられ
る。また,紡糸溶媒と非混和性のデカリン,パラフィン
油等からなる冷却浴を用い,この冷却浴中で一旦冷却,
ゲル化のみを行い,次いで,前記の抽出浴で溶媒を抽出
してもよい。
和性のあるものなら何れでもよく,メタノール,エタノ
ール,プロパノール,イソプロパノール,ブタノール等
のアルコール類やアセトン等のケトン類,エーテル類,
あるいはアルカリ水溶液等,さらにこれらの混合溶液,
また,これらとPVAの溶媒との混合溶液等が用いられ
る。また,紡糸溶媒と非混和性のデカリン,パラフィン
油等からなる冷却浴を用い,この冷却浴中で一旦冷却,
ゲル化のみを行い,次いで,前記の抽出浴で溶媒を抽出
してもよい。
【0018】本発明の紡糸工程においては,湿延伸を含
む紡糸延伸の倍率は1倍以上, 10倍以下であることが好
ましい。紡糸延伸倍率が10倍を超えると, 未延伸糸の結
晶化が進みすぎて,後の熱延伸工程での最高延伸倍率並
びに延伸性が低下する。なお,紡糸工程中又は紡糸工程
と熱延伸工程との間に,乾燥,油剤処理,その他薬剤の
塗布等,必要ならばその他の工程を適宜導入してもよ
い。
む紡糸延伸の倍率は1倍以上, 10倍以下であることが好
ましい。紡糸延伸倍率が10倍を超えると, 未延伸糸の結
晶化が進みすぎて,後の熱延伸工程での最高延伸倍率並
びに延伸性が低下する。なお,紡糸工程中又は紡糸工程
と熱延伸工程との間に,乾燥,油剤処理,その他薬剤の
塗布等,必要ならばその他の工程を適宜導入してもよ
い。
【0019】本発明においては,上記で得られた未延伸
糸を一旦巻き取った後,又は巻き取ることなく連続して
延伸工程に供給する。延伸時の加熱方法としては, 延伸
速度が速く延伸時間が短いために,未延伸糸に充分な熱
量を与えることができる加熱ローラ,ヒートプレート,
加熱ピン等の接触型加熱装置が考えられるが,加熱ロー
ラを使用することによってのみ本発明の目的を達成する
ことが可能となる。すなわち, 加熱ローラを用いると,
繊維に損傷を与えることなく充分な熱量を供給すること
ができ,また,繊維がローラから離れる接点部分が延伸
点となって均一で安定した延伸ができ,さらに装置的に
も熱風炉のように大きくならないので,作業性に優れ,
しかも安価で経済的である。
糸を一旦巻き取った後,又は巻き取ることなく連続して
延伸工程に供給する。延伸時の加熱方法としては, 延伸
速度が速く延伸時間が短いために,未延伸糸に充分な熱
量を与えることができる加熱ローラ,ヒートプレート,
加熱ピン等の接触型加熱装置が考えられるが,加熱ロー
ラを使用することによってのみ本発明の目的を達成する
ことが可能となる。すなわち, 加熱ローラを用いると,
繊維に損傷を与えることなく充分な熱量を供給すること
ができ,また,繊維がローラから離れる接点部分が延伸
点となって均一で安定した延伸ができ,さらに装置的に
も熱風炉のように大きくならないので,作業性に優れ,
しかも安価で経済的である。
【0020】一方,加熱装置としてヒートプレートや加
熱ピンを用いると,接触による繊維の損傷で毛羽,単糸
切れ等が発生しやすくなる。非接触型加熱装置である熱
風オーブン等の熱風炉を用いると,充分な熱量を繊維に
与えるためには炉長を長くする必要があり,その結果,
未延伸糸の延伸される位置が一定しなくなって均一な延
伸ができず,糸斑の発生や毛羽,単糸切れ等が多発し,
安定した延伸ができない。さらに,熱風炉の炉長が長く
て大型の装置となるので,作業性並びに経済性の点で実
用性に乏しいものとなる。
熱ピンを用いると,接触による繊維の損傷で毛羽,単糸
切れ等が発生しやすくなる。非接触型加熱装置である熱
風オーブン等の熱風炉を用いると,充分な熱量を繊維に
与えるためには炉長を長くする必要があり,その結果,
未延伸糸の延伸される位置が一定しなくなって均一な延
伸ができず,糸斑の発生や毛羽,単糸切れ等が多発し,
安定した延伸ができない。さらに,熱風炉の炉長が長く
て大型の装置となるので,作業性並びに経済性の点で実
用性に乏しいものとなる。
【0021】本発明の延伸工程で使用する加熱ローラの
形式は,加熱ローラ間で糸条を延伸できるものであれば
何れでもよい。さらにローラ表面は,繊維に損傷を与え
ないものであれば何れでもよいが,例えば鏡面,梨地,
クロム仕上げ等の処理をするのが好ましい。
形式は,加熱ローラ間で糸条を延伸できるものであれば
何れでもよい。さらにローラ表面は,繊維に損傷を与え
ないものであれば何れでもよいが,例えば鏡面,梨地,
クロム仕上げ等の処理をするのが好ましい。
【0022】本発明においては,上記した加熱ローラを
用いて2段以上の多段熱延伸を行う必要がある。多段で
熱延伸を行うと,各延伸段階で延伸張力を少しずつ熱緩
和させながら延伸することができるので,延伸張力が増
大せず,十分な延伸倍率まで延伸することができる。一
方,延伸工程を1段熱延伸にすると,延伸張力が一気に
増大して,最高延伸倍率及び延伸性の極端な低下をもた
らすので好ましくない。各段の熱延伸は, 入口加熱ロー
ラと出口加熱ローラとの間で行われ,その延伸倍率は入
口ローラ速度と出口ローラ速度との比である。さらに,
通常のローラ延伸を考えた場合,第n段延伸は第n段入
口ローラと第(n+1)段入口ローラとの間で行われる
ことは自明である。したがって,本発明において,第n
段入口ローラを第nローラと略記する。また,本発明に
おける最終延伸ローラとは,最終熱延伸の出口ローラを
意味する。
用いて2段以上の多段熱延伸を行う必要がある。多段で
熱延伸を行うと,各延伸段階で延伸張力を少しずつ熱緩
和させながら延伸することができるので,延伸張力が増
大せず,十分な延伸倍率まで延伸することができる。一
方,延伸工程を1段熱延伸にすると,延伸張力が一気に
増大して,最高延伸倍率及び延伸性の極端な低下をもた
らすので好ましくない。各段の熱延伸は, 入口加熱ロー
ラと出口加熱ローラとの間で行われ,その延伸倍率は入
口ローラ速度と出口ローラ速度との比である。さらに,
通常のローラ延伸を考えた場合,第n段延伸は第n段入
口ローラと第(n+1)段入口ローラとの間で行われる
ことは自明である。したがって,本発明において,第n
段入口ローラを第nローラと略記する。また,本発明に
おける最終延伸ローラとは,最終熱延伸の出口ローラを
意味する。
【0023】本発明においては,第1段熱延伸での第1
ローラ温度を50℃以上,150℃以下とし,かつ紡糸から第
1段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍率の20%以上,80
%以下として未延伸糸を延伸する必要があり,この条件
が本発明の最大の要点である。上記の条件を満足すれ
ば,第1段熱延伸された糸条は, その後の第2段熱延伸
以降での延伸倍率を低下させることなく,しかも最終延
伸ローラ速度が100m/min以上であっても,600m/min以下
であれば,全延伸倍率15倍以上で安定して延伸できるの
である。ここで,紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率
とは,湿延伸を含む紡糸延伸の倍率と,第1段熱延伸で
の延伸倍率を掛け合わせた値である。
ローラ温度を50℃以上,150℃以下とし,かつ紡糸から第
1段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍率の20%以上,80
%以下として未延伸糸を延伸する必要があり,この条件
が本発明の最大の要点である。上記の条件を満足すれ
ば,第1段熱延伸された糸条は, その後の第2段熱延伸
以降での延伸倍率を低下させることなく,しかも最終延
伸ローラ速度が100m/min以上であっても,600m/min以下
であれば,全延伸倍率15倍以上で安定して延伸できるの
である。ここで,紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率
とは,湿延伸を含む紡糸延伸の倍率と,第1段熱延伸で
の延伸倍率を掛け合わせた値である。
【0024】さらに各条件について詳しく述べると,第
1段熱延伸に用いる第1ローラの温度はPVAのガラス
転移温度の80℃を基準とした50℃以上,150℃以下の範囲
に設定する必要があり,さらに70℃以上,110℃以下の温
度範囲に設定することが好ましい。この温度設定にする
ことで,第1段熱延伸での非晶部の分子運動が大きくな
り, その結果, 未延伸糸の非晶部を結晶部よりも優先的
に延伸させることができるのである。第1ローラの温度
を50℃未満にすると,繊維に十分な熱量が加えられず,
十分な延伸ができない。また,150℃を超えると,熱によ
る結晶化が進みすぎたり,熱分解や熱劣化が起こって,
最高延伸倍率の低下あるいは断糸,毛羽,単糸切れ等が
発生する。
1段熱延伸に用いる第1ローラの温度はPVAのガラス
転移温度の80℃を基準とした50℃以上,150℃以下の範囲
に設定する必要があり,さらに70℃以上,110℃以下の温
度範囲に設定することが好ましい。この温度設定にする
ことで,第1段熱延伸での非晶部の分子運動が大きくな
り, その結果, 未延伸糸の非晶部を結晶部よりも優先的
に延伸させることができるのである。第1ローラの温度
を50℃未満にすると,繊維に十分な熱量が加えられず,
十分な延伸ができない。また,150℃を超えると,熱によ
る結晶化が進みすぎたり,熱分解や熱劣化が起こって,
最高延伸倍率の低下あるいは断糸,毛羽,単糸切れ等が
発生する。
【0025】紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率は,
全延伸倍率の20%以上,80%以下とする必要があり,特
に延伸の安定性から全延伸倍率の30〜70%とすることが
好ましい。この範囲内で第1段熱延伸までの延伸を行う
ことにより,未延伸糸の非晶部が結晶部よりも優先的に
延伸され,非晶部は後の熱延伸で熱分解や熱劣化を起こ
さず,かつ高速延伸で生じる大きな延伸張力に耐える程
度に非晶部の配向結晶化が進み,その一方で結晶部の延
伸による緻密化が抑制され,その結果,第2段熱延伸以
降での延伸倍率及び延伸性が低下しない繊維が得られ
る。第1段熱延伸までの延伸倍率が全延伸倍率の20%未
満であると, 延伸による非晶部の配向結晶化が不充分
で, 後の熱延伸で熱分解や熱劣化したり,延伸性が低下
する。また,80%を超えると,延伸による配向結晶化が
進みすぎたり,あるいは延伸張力が増大して,後の工程
での最高延伸倍率並びに延伸性が著しく低下する。
全延伸倍率の20%以上,80%以下とする必要があり,特
に延伸の安定性から全延伸倍率の30〜70%とすることが
好ましい。この範囲内で第1段熱延伸までの延伸を行う
ことにより,未延伸糸の非晶部が結晶部よりも優先的に
延伸され,非晶部は後の熱延伸で熱分解や熱劣化を起こ
さず,かつ高速延伸で生じる大きな延伸張力に耐える程
度に非晶部の配向結晶化が進み,その一方で結晶部の延
伸による緻密化が抑制され,その結果,第2段熱延伸以
降での延伸倍率及び延伸性が低下しない繊維が得られ
る。第1段熱延伸までの延伸倍率が全延伸倍率の20%未
満であると, 延伸による非晶部の配向結晶化が不充分
で, 後の熱延伸で熱分解や熱劣化したり,延伸性が低下
する。また,80%を超えると,延伸による配向結晶化が
進みすぎたり,あるいは延伸張力が増大して,後の工程
での最高延伸倍率並びに延伸性が著しく低下する。
【0026】本発明の多段熱延伸においては,少なくと
も1つのローラの温度を 200℃以上とすることが必要で
あり,特に第3ローラ以後のローラの温度を 200℃以上
にすることが好ましい。ローラ温度を 200℃以上にする
と,結晶の分子運動が大きくなって結晶部を容易に延伸
でき,また結晶部にかかる大きな延伸張力を熱緩和でき
るので,未延伸糸を充分な全延伸倍率まで安定して延伸
することができる。さらに温度 200℃以上の延伸は,結
晶部の延伸,つまり結晶からの分子の引き出しとその配
向結晶化,それによる結晶サイズの大きな増加をもたら
し,PVA繊維にさらなる機械的物性を付与することが
できる。一方,全てのローラの温度を200℃未満にする
と,大きな延伸張力がかかる結晶部を無理に延伸するこ
とになり,最高延伸倍率並びに延伸性の極端な低下を引
き起こす。本発明の熱延伸工程においては,熱処理,架
橋剤などの薬剤付与,水分付与あるいは油剤付与等の工
程を必要に応じて設けてもよい。また,必要であれば,
一部のローラを室温以下に冷却してもよい。
も1つのローラの温度を 200℃以上とすることが必要で
あり,特に第3ローラ以後のローラの温度を 200℃以上
にすることが好ましい。ローラ温度を 200℃以上にする
と,結晶の分子運動が大きくなって結晶部を容易に延伸
でき,また結晶部にかかる大きな延伸張力を熱緩和でき
るので,未延伸糸を充分な全延伸倍率まで安定して延伸
することができる。さらに温度 200℃以上の延伸は,結
晶部の延伸,つまり結晶からの分子の引き出しとその配
向結晶化,それによる結晶サイズの大きな増加をもたら
し,PVA繊維にさらなる機械的物性を付与することが
できる。一方,全てのローラの温度を200℃未満にする
と,大きな延伸張力がかかる結晶部を無理に延伸するこ
とになり,最高延伸倍率並びに延伸性の極端な低下を引
き起こす。本発明の熱延伸工程においては,熱処理,架
橋剤などの薬剤付与,水分付与あるいは油剤付与等の工
程を必要に応じて設けてもよい。また,必要であれば,
一部のローラを室温以下に冷却してもよい。
【0027】上記したような従来にない条件を採用する
ことにより,実用的な装置を使用して,初めてPVAの
溶液紡糸から得られる未延伸糸を延伸速度100m/min以
上,600m/min 以下の高速で, 全延伸倍率15倍以上で延伸
することが可能となったのである。全延伸倍率は高いほ
ど繊維の機械的物性は高くなるので,本発明においては
15倍以上にする必要があり,好ましくは17倍以上で, か
つ切断延伸倍率の80%以上である。全延伸倍率が15倍未
満の場合は,優れた機械的物性や耐熱性を有するPVA
繊維を得ることはできない。なお,本発明は, 延伸速度
を100m/min未満にしても適応できるが,生産性が低くな
るので好ましくない。一方,600m/min を超える延伸速度
では, 繊維の単糸切れや毛羽が発生し,安定した延伸を
することができない。
ことにより,実用的な装置を使用して,初めてPVAの
溶液紡糸から得られる未延伸糸を延伸速度100m/min以
上,600m/min 以下の高速で, 全延伸倍率15倍以上で延伸
することが可能となったのである。全延伸倍率は高いほ
ど繊維の機械的物性は高くなるので,本発明においては
15倍以上にする必要があり,好ましくは17倍以上で, か
つ切断延伸倍率の80%以上である。全延伸倍率が15倍未
満の場合は,優れた機械的物性や耐熱性を有するPVA
繊維を得ることはできない。なお,本発明は, 延伸速度
を100m/min未満にしても適応できるが,生産性が低くな
るので好ましくない。一方,600m/min を超える延伸速度
では, 繊維の単糸切れや毛羽が発生し,安定した延伸を
することができない。
【0028】
【作用】本発明において,PVAの溶液紡糸から得られ
る未延伸糸を,最終延伸ローラ速度が100m/min以上,600m
/min 以下の範囲で全延伸倍率15倍以上で延伸できる理
由は,現時点では十分解明されていないが,次の理由に
よるものと推察される。すなわち, 第1段熱延伸で第1
ローラの温度を50℃以上,150℃以下とし,紡糸から第1
段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍率の20%以上, 80%
以下となるように延伸することにより,未延伸糸の非晶
部は結晶部よりも優先的に延伸され,後の熱延伸で熱分
解や熱劣化を起こさず,かつ高速延伸で生じる大きな延
伸張力に耐えれる程度に配向結晶化が促進され,その一
方で熱や延伸による結晶部の緻密化が抑制されることに
大きく起因すると考えられる。
る未延伸糸を,最終延伸ローラ速度が100m/min以上,600m
/min 以下の範囲で全延伸倍率15倍以上で延伸できる理
由は,現時点では十分解明されていないが,次の理由に
よるものと推察される。すなわち, 第1段熱延伸で第1
ローラの温度を50℃以上,150℃以下とし,紡糸から第1
段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍率の20%以上, 80%
以下となるように延伸することにより,未延伸糸の非晶
部は結晶部よりも優先的に延伸され,後の熱延伸で熱分
解や熱劣化を起こさず,かつ高速延伸で生じる大きな延
伸張力に耐えれる程度に配向結晶化が促進され,その一
方で熱や延伸による結晶部の緻密化が抑制されることに
大きく起因すると考えられる。
【0029】さらに, 熱延伸に使用する加熱ローラのう
ち, 少なくとも1つのローラの温度を 200℃以上とし,
かつ多段熱延伸を適用することにより,大きな変形速度
で生じる延伸張力や繊維の内部歪を徐々に熱緩和しなが
ら繊維を延伸できるので,安定して充分な延伸倍率まで
延伸が可能になると考えられる。その結果,最終延伸ロ
ーラ速度を100m/min以上,600m/min 以下の高速度にして
も,第1段熱延伸された繊維は第2段熱延伸以降での延
伸倍率と延伸性を低下させることなく全延伸倍率15倍以
上で延伸できるものと推論される。
ち, 少なくとも1つのローラの温度を 200℃以上とし,
かつ多段熱延伸を適用することにより,大きな変形速度
で生じる延伸張力や繊維の内部歪を徐々に熱緩和しなが
ら繊維を延伸できるので,安定して充分な延伸倍率まで
延伸が可能になると考えられる。その結果,最終延伸ロ
ーラ速度を100m/min以上,600m/min 以下の高速度にして
も,第1段熱延伸された繊維は第2段熱延伸以降での延
伸倍率と延伸性を低下させることなく全延伸倍率15倍以
上で延伸できるものと推論される。
【0030】
【実施例】次に,本発明を実施例により具体的に説明す
る。なお,実施例中の強度と弾性率は,JIS-L-1013に準
じて, 試料長20cm,引張り速度20cm/minで測定したもの
である。
る。なお,実施例中の強度と弾性率は,JIS-L-1013に準
じて, 試料長20cm,引張り速度20cm/minで測定したもの
である。
【0031】実施例1〜4,比較例1 重合度1300,1700,4000,12000のPVAを溶媒であるD
MSOに溶解し,それぞれPVA濃度24,21,16,9重
量%の紡糸原液を調製した。これらの紡糸原液を 100℃
で孔径0.3mm,孔数 300の口金からメタノールからなる
凝固浴中に紡糸ドラフト2.0,エアギャップ30mmで乾湿
式紡糸し,次いでメタノールでDMSOを抽出しながら
メタノール浴中で紡糸延伸を行い,その後乾燥させてP
VA未延伸糸を得た。この未延伸糸を,加熱ローラを用
いて多段熱延伸を行い,PVA繊維を得た。表1に,紡
糸,延伸条件,延伸糸の糸質測定結果並びに延伸性を示
す。
MSOに溶解し,それぞれPVA濃度24,21,16,9重
量%の紡糸原液を調製した。これらの紡糸原液を 100℃
で孔径0.3mm,孔数 300の口金からメタノールからなる
凝固浴中に紡糸ドラフト2.0,エアギャップ30mmで乾湿
式紡糸し,次いでメタノールでDMSOを抽出しながら
メタノール浴中で紡糸延伸を行い,その後乾燥させてP
VA未延伸糸を得た。この未延伸糸を,加熱ローラを用
いて多段熱延伸を行い,PVA繊維を得た。表1に,紡
糸,延伸条件,延伸糸の糸質測定結果並びに延伸性を示
す。
【0032】
【表1】
【0033】なお,表1中のAの値は, 紡糸から第1段
熱延伸までの延伸倍率を示し,(A/B)× 100の値はA
の全延伸倍率に対する比率を意味する。さらに,ここで
の延伸性とは,連続延伸時の断糸状況を表すものであ
り,延伸5時間あたりの断糸回数1回未満を良好
(○),同じく1回以上, 5回未満をやや良好(△),
5回以上を不良(×)で示した。
熱延伸までの延伸倍率を示し,(A/B)× 100の値はA
の全延伸倍率に対する比率を意味する。さらに,ここで
の延伸性とは,連続延伸時の断糸状況を表すものであ
り,延伸5時間あたりの断糸回数1回未満を良好
(○),同じく1回以上, 5回未満をやや良好(△),
5回以上を不良(×)で示した。
【0034】比較例2,3 実施例2で使用したPVA重合度4000の未延伸糸を,延
伸速度以外は本発明を満足する条件で多段熱延伸した。
得られたPVA繊維の糸質と延伸性を表2に示す。
伸速度以外は本発明を満足する条件で多段熱延伸した。
得られたPVA繊維の糸質と延伸性を表2に示す。
【0035】比較例4,5 実施例2で使用したPVA重合度4000の未延伸糸を,第
1ローラ温度以外は本発明を満足する条件で多段熱延伸
したが,いずれの場合も断糸が多発し,延伸できなかっ
た。
1ローラ温度以外は本発明を満足する条件で多段熱延伸
したが,いずれの場合も断糸が多発し,延伸できなかっ
た。
【0036】比較例6 実施例2で使用されたPVA重合度4000の未延伸糸を,
表2の条件で1段熱延伸した。得られたPVA繊維の糸
質結果と延伸性を表2に示す。全延伸倍率15倍まで延伸
できたが,糸質性能は低い値であり,延伸性も悪かっ
た。
表2の条件で1段熱延伸した。得られたPVA繊維の糸
質結果と延伸性を表2に示す。全延伸倍率15倍まで延伸
できたが,糸質性能は低い値であり,延伸性も悪かっ
た。
【0037】
【表2】
【0038】実施例5,6 重合度3300のPVAを用い,これに対して2.1重量%の
ホウ酸を添加し,pHを4.2に調整したPVA濃度12重
量%の水溶液を紡糸原液とし,孔数 500の紡糸口金か
ら,紡糸ドラフト0.25で,硫酸ナトリウム 250g/l ,水
酸化ナトリウム40g/l を含有する凝固浴中に湿式紡糸を
行った後,硫酸ナトリウム250g/l,硫酸30g/l の中和浴
で中和しながら,表3に示す紡糸延伸を行い,さらに繊
維中のホウ酸残量が0.08重量%になるまで水洗した後,
乾燥させてPVA未延伸糸を得た。次いで,この未延伸
糸を,加熱ローラを用いて表3に示す延伸条件で多段熱
延伸した。得られたPVA繊維の糸質と延伸性を表3に
示す。
ホウ酸を添加し,pHを4.2に調整したPVA濃度12重
量%の水溶液を紡糸原液とし,孔数 500の紡糸口金か
ら,紡糸ドラフト0.25で,硫酸ナトリウム 250g/l ,水
酸化ナトリウム40g/l を含有する凝固浴中に湿式紡糸を
行った後,硫酸ナトリウム250g/l,硫酸30g/l の中和浴
で中和しながら,表3に示す紡糸延伸を行い,さらに繊
維中のホウ酸残量が0.08重量%になるまで水洗した後,
乾燥させてPVA未延伸糸を得た。次いで,この未延伸
糸を,加熱ローラを用いて表3に示す延伸条件で多段熱
延伸した。得られたPVA繊維の糸質と延伸性を表3に
示す。
【0039】比較例7,8 実施例6で使用したPVA重合度3300の未延伸糸を,紡
糸から第1段熱延伸までの延伸倍率以外は全て本発明を
満足する条件で多段熱延伸した。得られたPVA繊維の
糸質と延伸性を表3に示す。比較例7では連続して断糸
が起こり,延伸できなかった。また,比較例8では,延
伸性が極めて悪くて単糸切れや断糸が発生し,しかも全
延伸倍率18倍まで延伸したにも関わらず,糸質性能は低
いものであった。
糸から第1段熱延伸までの延伸倍率以外は全て本発明を
満足する条件で多段熱延伸した。得られたPVA繊維の
糸質と延伸性を表3に示す。比較例7では連続して断糸
が起こり,延伸できなかった。また,比較例8では,延
伸性が極めて悪くて単糸切れや断糸が発生し,しかも全
延伸倍率18倍まで延伸したにも関わらず,糸質性能は低
いものであった。
【0040】比較例9 実施例6で使用したPVA重合度3300の未延伸糸を,全
てのローラ温度を 200℃未満にする以外は本発明を満足
する条件で多段熱延伸したが,延伸できなかった。
てのローラ温度を 200℃未満にする以外は本発明を満足
する条件で多段熱延伸したが,延伸できなかった。
【0041】
【表3】
【0042】比較例10 実施例2で使用したPVA重合度4000の未延伸糸を,加
熱ローラの代わりに10mのヒートプレートを用いて,表
4に示す条件で多段熱延伸を行った。得られたPVA繊
維の糸質と延伸性を表4に示す。全延伸倍率は15倍以上
であったが,全延伸倍率,糸質及び延伸性は,いずれも
実施例2よりも低いものであった。
熱ローラの代わりに10mのヒートプレートを用いて,表
4に示す条件で多段熱延伸を行った。得られたPVA繊
維の糸質と延伸性を表4に示す。全延伸倍率は15倍以上
であったが,全延伸倍率,糸質及び延伸性は,いずれも
実施例2よりも低いものであった。
【0043】比較例11 実施例2で使用したPVA重合度4000の未延伸糸を,加
熱ローラの代わりに炉長50mの熱風炉を用いて,表4に
示す条件で多段熱延伸を行った。得られたPVA繊維の
糸質と延伸性を表4に示す。全延伸倍率,糸質,延伸性
は,いずれも実施例2よりもかなり低いものであった。
熱ローラの代わりに炉長50mの熱風炉を用いて,表4に
示す条件で多段熱延伸を行った。得られたPVA繊維の
糸質と延伸性を表4に示す。全延伸倍率,糸質,延伸性
は,いずれも実施例2よりもかなり低いものであった。
【0044】
【表4】
【0045】
【発明の効果】本発明によれば,商業的に入手可能な,
重合度1500以上のPVAの溶液紡糸から得られる未延伸
糸を,従来の技術ではなし得なかった高速度で,しかも
断糸することなく安定して高倍率まで延伸することが可
能であり,その結果,高強度・高弾性率を有するPVA繊
維を低コストで生産性よく製造することが可能となる。
また,本発明は,延伸装置として加熱ローラを用いるの
で,作業性並びに経済性の点でも優れており,実用性が
極めて高いものである。
重合度1500以上のPVAの溶液紡糸から得られる未延伸
糸を,従来の技術ではなし得なかった高速度で,しかも
断糸することなく安定して高倍率まで延伸することが可
能であり,その結果,高強度・高弾性率を有するPVA繊
維を低コストで生産性よく製造することが可能となる。
また,本発明は,延伸装置として加熱ローラを用いるの
で,作業性並びに経済性の点でも優れており,実用性が
極めて高いものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永冨 一也 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 一瀬 直次 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内 (72)発明者 秋山 芳広 京都府宇治市宇治小桜23番地 ユニチカ株 式会社中央研究所内
Claims (1)
- 【請求項1】 平均重合度1500以上のポリビニルアルコ
ールを溶媒に溶解して調製した紡糸原液を溶液紡糸し,
次いで得られた未延伸糸を,加熱ローラを用いて2段以
上の多段熱延伸するに際して,(A)第1段熱延伸での
入口ローラの温度を50℃以上,150℃以下とすること,
(B)紡糸から第1段熱延伸までの延伸倍率を全延伸倍
率の20%以上, 80%以下とすること,(C)多段熱延伸
に使用する加熱ローラのうち,少なくとも1つのローラ
の温度を 200℃以上とすること,(D)全延伸倍率が15
倍以上となるように延伸すること,(E)最終延伸ロー
ラ速度を 100m/min 以上,600m/min 以下とすること,を
特徴とするポリビニルアルコール繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12511193A JPH06313209A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | ポリビニルアルコール繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12511193A JPH06313209A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | ポリビニルアルコール繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06313209A true JPH06313209A (ja) | 1994-11-08 |
Family
ID=14902123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12511193A Pending JPH06313209A (ja) | 1993-04-28 | 1993-04-28 | ポリビニルアルコール繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06313209A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100627171B1 (ko) * | 2002-03-19 | 2006-09-22 | 주식회사 효성 | 고강도 폴리비닐알콜 섬유의 제조방법 및 그에 의한고강도 폴리비닐알콜 섬유 |
-
1993
- 1993-04-28 JP JP12511193A patent/JPH06313209A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100627171B1 (ko) * | 2002-03-19 | 2006-09-22 | 주식회사 효성 | 고강도 폴리비닐알콜 섬유의 제조방법 및 그에 의한고강도 폴리비닐알콜 섬유 |
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