JPS6233328B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はアクリロニトリル系合成繊維の新規な
製造方法に関する。更に詳しくはアクリロニトリ
ル系重合体溶液を紡糸し、特定の条件下に延伸す
ることによつて抗ピル性に優れたアクリロニトリ
ル系合成繊維を製造することにある。 衣服の着用時に発生するピルはその美観や風合
を著しく損なうものである。合成繊維が一般にピ
ルの発生が大なことからその改質は重要な課題と
なつている。特にアクリロニトリル（ANと呼称
する）系繊維はその主用途がスパンニツト分野で
あるため、ピルの発生が起り易く抗ピル化が強く
要請される。 AN系繊維のとりわけ原綿段階で抗ピル性を付
与する基本的な考え方としては、(イ)ピル発生の主
因となる毛羽を生ぜしめない条件の選択、(ロ)毛羽
が発生してもそれがピルを形成する以前に脱落せ
しめる方法、の２つの方向があり、前者は一般に
製品の構成・用途が限定され、又その効果も恒久
性に乏しいのに対し、第２の方向は製品化の自由
度も比較的大きくその効果も十分に期待される。
この場合の具体的手段としては、従来より単繊維
の強伸度的性質の低下、殊にループ強伸度あるい
は結節強伸度を低下させる方法が多く試みられて
いる。 結節強伸度は抗ピル性と密接な関係を有し、
AN系合成繊維に限らず、従来抗ピル性の良好な
素材は、結節強度（DKS）と結節伸度（DKE）
の積DKS×DKE値が小さくJIS−L1074に準じて
測定するとほぼ25以下の値となつている。本発明
ではこの積をタフネスと定義する。 かかるタフネスの低い繊維は、分子構造的にあ
るいはもう少しマクロ的にもいわゆる欠陥部分が
発達しており、いいかえれば破断挙動において脆
性点として作用することが伺える。 一方AN系合成繊維に対しては、従来の方法で
は必ずしも十分な抗ピル特性が達成されていな
い。その理由はAN系合成繊維は一般に塑性変形
量が大きく結果として上記タフネスが非常に大き
いことに依る。従つてこのタフネス低下のために
は繊維に極端な脆性点を導入することが必要で、
その結果としてマクロな損傷が発生し紡績・加工
操作性を低下せしめることになる。 本発明者等はかかる脆性点導入法と抗ピル化に
ついて種々検討した結果、新規な手附を見出し本
発明に到達した。 本発明の要旨とするところは、AN系重合体溶
液を紡糸したのち、 40〜60℃の水中に導き式（）で規定する実効
延伸比が0.3〜0.8の範囲で延伸し、ついで洗浄
し、然る後緩和熱処理を行なうことを特徴とする
AN系合成繊維の製造法に関する。 実効延伸比＝採用延伸倍率／最大延伸倍率………（
） （但し、式中、最大延伸倍率とは延伸により繊維
が破断に至る最大の延伸倍率をいう） 本発明の技術思想は次のようなものである。即
ち、紡糸されたいわゆる未延伸糸は繊維構造上不
完全で強度が極めて低い。一般にはこれを延伸し
て配向度を上げ強度の向上を計る。これによつて
同時にDKSも傾向的に増大する。この際採用さ
れる延伸条件のうち、基本的な条件である温度
は、分子運動性の大きな温度領域、すなわち少く
ともAN系重合体のガラス転移点（Tg）以上の温
度が選択され、その延伸性を利用して十分な倍率
の延伸が採用される。一般にAN系重合体繊維の
製造に於ては、重合体組成によつて若干異なるも
のの、該温度領域として乾熱雰囲気ではほぼ100
℃以上、好ましい延伸温度としては140〜180℃
が、又熱水中等湿熱下に於てはほぼ80℃上、好ま
しい条件として熱水中95〜100℃が採用される。
仮にかかる温度よりも低い条件で若干の延伸を適
用する事があつても、ひき続Tg以上の温度で主
たる延伸を施し繊維構造を決定するのが従来の方
法である。 これに対し本発明はTgより低い温度領域での
延伸特性に着目したものである。すなわちTg以
下の温度領域では、該未延伸糸の分子運動性は半
凍結状態又は凍結状態にある。この凍結未延伸糸
を延伸すると、延伸点は伸び易い構造部分に集中
する傾向を有し、場合によつては典型的なネツキ
ング延伸に類似の延伸挙動を呈すると共に、未延
伸糸構造を保持した部分と比較的延伸配向した構
造要素が形成され、得られる繊維の物性は上記脆
性点を含む破断挙動を示すことが判つた。特に伸
度が低下しタフネスが減少する。かかる低温下で
採用可能な延伸倍率はTgを越える延伸の場合に
比しかなり小さくなるが、その範囲に於ては延伸
倍率の増加と共にDS、DKSが適度に向上するの
に反して、DKEが大きく低下し、目標とする結
節タフネス低下に寄与することが見出した。 以下本発明を実施に則して説明する。 本発明はAN系重合体を出発原料とする。かか
る重合体としてはANホモ重合体及びANと共重合
可能な単量体との共重合体のいずれも使用可能で
ある。共重合体中のANの含存量は少くとも40〜
50wt％以上、本発明の目的とする衣料用繊維の
場合一般には85wt％以上である。AN含有量は前
述したTgに若干の影響を及ぼすので留意しなけ
ばならないが、ANが40wt％以上の場合本発明の
効果は十分に満たされる。又該重合体の製造方法
は特に限定されない。 この重合体の通常の溶剤、例えばジメチルホル
ムアミド（DMFと呼称）、ジメチルアセトアミド
（DMACと呼称）、ジメチルスルホキシド等の有
機溶剤や硝酸、ロダン塩、塩化亜鉛等の無機物の
濃厚水溶液に溶解し紡糸用ドープを調製したの
ち、乾式、半乾−半湿式又は湿式法により紡糸し
て未延伸糸をつくる。得られた未延伸糸は洗浄し
て実質的に脱溶剤したのち本発明の低伸延伸を施
し繊維構造を決定する。 該未延伸糸は、紡糸法によつて異なるが通常繊
維重量に対し５〜50wt％の溶剤を含む。この残
存溶剤は次の延伸性に影響し、実質的に残存溶剤
を除去した繊維、すなわち残存溶剤が2wt％以下
の未延伸糸に比し延伸性がやや大きく、かつこの
延伸性からみた分子構造凍結温度すなわちTgが
后者に比べ約10℃程度低下することが判つた。こ
の様子を第１図に示した。第１図中１はAN／ア
クリル酸メチル／メタクリルスルホン酸ソーダ＝
93.5／６／0.5（wt％）のAN系重合体を乾式紡糸
し、溶剤を含む６デニールの未延伸糸を水中で延
伸した際の延伸温度と破断延伸倍率との関係を示
したものであり、２は１の未延伸糸を熱水中定長
下で脱溶剤したものの水中延伸温度と破断延伸倍
率との関係を、３はポリアクリロニトリルの乾式
紡糸の水中延伸倍率と破断延伸倍率との関係を示
したものである。第１図に示した結果より溶剤の
存在する糸条の凍結温度は約60℃以下であり、溶
剤を実質的に含まない糸条は約70℃以下となるこ
とが判る。このことはこの温度は重合体の組成に
余り影響を受けないことを示している。このよう
な現象の解析から本発明の目的とする繊維を得る
いは延伸−洗浄工程の組合せに於て延伸温度とし
て約60℃以下の条件を適用するのがよいことを見
出した。一方、この延伸温度が余り低すぎると取
り得る延伸倍率が極度に小さくなるので通常は約
40℃以上とするのが好ましい。 一方、採用される延伸倍率については、かかる
低温下に於てもある程度以上の倍率を採用し性能
のバランスをとることが肝要で、これによつては
じめて繊維に脆性点が導入されかつ強度特性も維
持できる。延伸倍率は実効延伸比で0.3〜0.8の範
囲がよい。実効延伸比が0.3より小さいと得られ
る最終繊維の物性が極度に低く実用性が与えられ
ない。一方0.8を越えると延伸時毛羽の発生等
種々のトラブルの原因となる。好ましくは0.4〜
0.65の範囲を採用する。なお実効延伸比が計算上
0.3以上の範囲でも採用延伸倍率が1.0より小さい
場合が生ずるが、この場合は採用延伸倍率1.0以
上を適用する。 かくして得られた延伸糸は、更に洗浄し残存溶
剤を除去する。ついで一旦乾燥するかあるいはそ
のまま緩和熱処理を適用する。この熱処理によつ
て延伸歪を緩和し、形態安定性を付与すると共に
染色性の向上を計る。このため通常はこの工程で
繊維に10％程度以上の収縮を許すことが望まし
く、このため熱処理は一般に無緊張湿熱又は蒸熱
下100〜140℃といつた温度で行なわれる。この際
結節タフネスは傾向的に増大するが、この点を前
提にしても本発明の抗ピル特性は十分に保持され
る。 以上が本発明のプロセス条件の基本的なもので
あるが、必要ならば上記延伸后乾燥した繊維又は
緩和熱処理を施した繊維を更に２次的に該低温延
伸温度よりも高い温度、いいかえればTgより高
い温度で若干の延伸を適用することもできる。こ
の場合は前記低温延伸構造が熱処理によりほぼ固
定できており基本的に脆性点の寄与を消失せしめ
ず、その配向効果により原綿の糸質、とりわけ強
度の向上を図ることができる。 以上の如く本発明はAN系重合体から繊維を製
造するプロセスに於て、延伸工程を特定化するこ
とを特徴とするものであり、紡糸方式に拘わらず
有用な基本的技術となる。殊に本発明の効用は乾
式紡糸法による繊維において顕著である。すなわ
ち乾式紡糸法によつて作られた繊維は一般に構造
的に緻密で結節タフネスも高く、従来から抗ピル
の達成は非常に困難とされてきたが、本発明の方
法によつて比較的容易に改質することが可能とな
つた。本発明は又通常の複合繊維の製造にも適用
される。 以下実施例を挙げて更に具体的に説明する。 実施例 １ 組成がAN／アクリル酸メチル／メタリルスル
ホン酸ソーダ＝93.5／６／0.5（wt％）で、その
比粘度（重合体0.1ｇを0.1Nのロダンソーダを含
有するDME100mlに溶解し、25℃で測定）が0.15
のAN系重合体を、濃度30wt％になるように常法
によりDMFに溶解し過・脱泡して紡糸ドープ
とした。このドープを吐出温度135℃に於て185℃
の熱風中に孔径0.15mmφ、孔数500の防糸ノズル
から乾式紡糸し、形成されたフイラメントに少量
の水を添加し300cm／分で捲きとつて、単繊維繊
度６デニールの未延伸糸を得た。得られた未延伸
糸の残存溶剤量は17.5wt％であつた。この未延伸
糸を用いて下記の如く延伸実験を行なつた。 下記第１表に示すように延伸温度を種々変更し
たカスケード水中に導き、いずれも実効延伸比
0.6の延伸を適用し、ついで更に80℃の熱水中で
定長下に洗浄したのち油剤処理し、機械捲縮を与
え、ついで露点90℃、処理空気温度140℃の湿潤
空気中で乾燥及び緩和処理を行なつて最終繊維と
した。延伸条件及び得られた繊維の物性を第１表
に示す。なお糸質測定はJIS Ｌ−1074に基き、テ
ンシロン型引張試験機を用い、糸長２cm、引張
速度２cm／分で行なつた。その値は測定本数20本
の平均値による。

【表】 実施例 ２ 実施例１中の第１表中の実験No.３（60℃水中延
伸）の方法で、実効延伸比を変更する実験を行な
つた。延伸条件と得られる繊維の物性を第２表に
示す。なお延伸后の処理は実施例１と同様である
が、それぞれの緩和収縮率は第２表に示す通りで
ある。

【表】 第２表から明らかなように抗ピル性の点から、
実効延伸比の広い範囲に亘つて効果があるが、実
効延伸比が0.3程度より小さくなると極端に物性
が低く実用性が得られない。 実施例 ３ 実施例１と同様に乾式紡糸して得た未延伸糸
を、50ｍ／分の速度で導糸し一旦98℃の熱水中で
定長下に十分洗浄し、糸条の残存溶剤を1wt％以
下とした。ひき続き60℃の温水中で1.8倍（実効
延伸比0.6）延伸し、ついで油剤を適用し実施例
１と同様に乾燥・熱処理を行なつた。一方比較の
ために上記60℃の温水延伸の代りに通常工業的に
行なわれている沸水中（98℃）で延伸する方法を
適用し第３表の結果を得た。

【表】 上表の如く、98℃の延伸においては延伸倍率に
拘らず結節タフネスが極めて大きく抗ピル性も又
達成できない。 実施例 ４ 組成がAN／アクリル酸メチル／メタリルスル
ホン酸ソーダ＝91.5／８／0.5（wt％）、その比粘
度0.160のAN系重合体をDMACに溶解し重合体濃
度24wt％の紡糸ドープを調製した。孔径0.075mm
φ、孔数200の紡糸ノズルから、40℃に保持され
たDMAC50wt％水溶液中に湿式紡糸し、15ｍ／
分の速度で引き取つた后、連続的に50℃の温水中
で2.8倍の延伸を適用し（実効延伸比0.6）ついで
沸水中定長下に洗浄した后、油剤を付与し、表面
温度120℃の乾燥ロール上を通過せしめ乾燥緻密
化処理を行なつた。ついで130℃の加圧蒸気中で
緩和処理して30％の収縮を与えて単繊維繊度３デ
ニールの繊維とした（実験No.15）。 一方、実験No.15に於て乾燥緻密化后の繊維に更
に表面温度170℃の１対の熱ロール間で延伸倍率
1.5倍の乾熱延伸を施し、緩和処理を行なつて繊
維を得た（実験No.16）。 又参考のために上記50℃温水中延伸にかえて沸
水中5.2倍の延伸（実効延伸比0.6）を行なつた場
合の同様の繊維（実験No.17）を含めて各繊維の物
性をまとめると第４表のようになる。

【表】 第４表から明らかな如く、実験No.15及び16の低
温延伸繊維の抗ピル性は良好である。又実験No.15
の繊維は若干強度水準が低いが、２次延伸の追加
（実験No.16）はこれを改質する方向であり、抗ピ
ル性とのパランスによつては后加工性向上の点で
意義がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は糸条の水中延伸温度と破断延伸倍率と
の関係を示すグラフである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸したの
   ち、40〜60℃の水中に導き式（）で規定する実
   効延伸比が0.3〜0.8の範囲で延伸し、ついで洗浄
   し、然る後緩和熱処理を行なうことを特徴とする
   アクリロニトリル系合成繊維の製造法。 実効延伸比＝採用延伸倍率／最大延伸倍率………（
   ） （但し、式中、最大延伸倍率とは延伸により繊維
   が破断に至る最大の延伸倍率をいう） ２ 紡糸を乾式紡糸法で行なう特許請求の範囲第
   １項記載のアクリロニトリル系合成繊維の製造
   法。