アクリル系繊維の製造方法、及び製造装置
【課題】凝固浴中の糸条の広がりと、広がりが由来して起こるフィラメントの品質斑を改善したアクリル系繊維の製造方法、及び製造装置を提供すること。
【解決手段】凝固浴８中のノズル３から紡出された凝固糸４を、ノズル３と引き取りロール６間にセラミック製のベアリングガイドローラ５を配することによって、糸条を制御し、品質の斑、特に糸条を構成するフィラメントの繊度斑などを抑制することが可能なアクリル系繊維の製造方法、及び製造装置を提供する。
【解決手段】凝固浴８中のノズル３から紡出された凝固糸４を、ノズル３と引き取りロール６間にセラミック製のベアリングガイドローラ５を配することによって、糸条を制御し、品質の斑、特に糸条を構成するフィラメントの繊度斑などを抑制することが可能なアクリル系繊維の製造方法、及び製造装置を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式紡糸法において凝固浴の糸条を安定させることにより、フィラメントの品質低下を抑制したアクリル系繊維を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル系共重合体のように加熱溶融しないポリマーや重合度の高いポリマーを紡糸して繊維を得る方法としては、湿式紡糸法や乾湿式紡糸法が広く採用されている。
【０００３】
乾湿式紡糸法として、例えば、一般的に紡糸口金から一旦気体中に紡出した繊維束を凝固浴中に導入し、浴中で繊維束の進行方向を変換するためのローラが用いられ、このローラは誘導ガイドローラとしても機能することが記載されている（特許文献１）。
【０００４】
また、アクリル系重合体を紡糸して得た紡出繊維束が紡出後膨潤状態を保持する間、繊維束の走行方向を変更するために、表面粗さ（表面粗滑係数）が４〜２０の範囲の固定ガイドを使用することが記載されている（特許文献２）。
【０００５】
また、凝固浴中で走行糸条の方向を変更するガイドとして、走行方向の曲率半径を０．１〜１．５ｍｍであり、走行糸条と垂直方向の曲率半径が２．５〜１５ｍｍである円弧状ガイドに超音波振動を与えて高倍率延伸、高ストランド強度の乾湿式紡糸による繊維が記載されている（特許文献３）。
【０００６】
このように、乾湿式紡糸法では、紡糸口金から一旦気体中に紡出した繊維束を凝固浴中に導入し、浴中で繊維束の進行方向を変換する工程を有するために、ガイドローラを用いることが知られており、乾湿式紡糸法の場合にはこのガイドローラによってドラフトを施すことも可能である。
【０００７】
しかし、本願発明のような湿式紡糸法は、凝固浴中に配したノズルから紡出することによりフィラメントを製造する方法であり、ガイドローラを用いて凝固浴中に紡出された凝固糸の走行方向を変更する必要がなく、乾湿式紡糸法のようにドラフトの効果を生じるというような機能を湿式紡糸法ではガイドローラが発揮しないため、ガイドローラを設置する必要がなかった。更に、ガイドローラを設置することによって設備コストが過多となる上、工程で糸切れが発生した場合にガイドローラへの巻きつきや紡糸ノズルに詰まりが生じるなどの不具合発生やオペレーションの煩雑化など、ガイドローラ設置によるデメリットが大きい。このような理由から、湿式紡糸法ではガイドローラが用いられてこなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５４−９３５１４号公報
【特許文献２】特開昭５５−１４２７１９号公報
【特許文献３】特開昭６２−１４１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、これまでガイドローラに係る検討が行われてこなかった湿式紡糸法においても、ガイドローラがなくとも発生する糸切れを更に改善することによる生産性向上が求められている。本発明の課題は、糸条制御することでフィラメントの糸切れを抑制し、得られたフィラメントの品質の斑、特に糸条を構成するフィラメントの繊度斑などを抑制したアクリル系繊維を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いたアクリル系繊維の製造方法であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項１）、
本発明は、ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項２）、
本発明は、ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項３）、
本発明は凝固糸の糸条がフィラメント本数１０〜２０００本であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項４）、
本発明は、アクリル系繊維がアクリロニトリル３０〜８５重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜１５重量％、及びこれらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％からなるアクリル系共重合体を紡糸原液に用いて得られたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項５）、
本発明は、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液に含有する有機溶媒がジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンから選ばれた少なくとも１種の溶媒を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項６）、
本発明は、紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いてアクリル系繊維を製造する装置であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項７）、
本発明は、ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項８）、
本発明は、ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項９）、
本発明は、ベアリングガイドローラがフィラメント本数１０〜２０００本の凝固糸の糸条を通過させることができることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項１０）、ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、凝固浴中の糸条を制御し、凝固浴中の糸条の広がりを抑制し、フィラメントの品質斑を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の糸条ガイドを凝固浴中に配し、湿式紡糸する形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の糸条ガイドを凝固浴の水面上に配し、湿式紡糸する形態を示す概略説明図である。
【図３】糸条ガイドを凝固浴上の空中へ配し、湿式紡糸する比較態様を示す概略説明図である。
【図４】糸条ガイドが無い状態で、湿式紡糸する比較態様を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の製造方法は、紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いたアクリル系繊維の製造方法に関するものである。特に、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、セラミック製のベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のアクリル系繊維の製造装置も、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、セラミック製のベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするものであるが、その例示である図１、図２について以下に説明する。
【００１５】
例えば、図１のように、紡糸原液をノズルホルダー２に配したノズル３から紡出し、予め凝固浴中に任意の深さに配したセラミック製のベアリングガイドローラ５へ糸条を接触させた後に、凝固浴の水面から離れた位置に設置している引き取りロール６へ接触させ、その後の工程に糸条を送るものである。
【００１６】
また、例えば、図２のように、紡糸原液をノズルホルダー２に配したノズル３から紡出し、凝固浴の水面上に配したセラミック製のベアリングガイドローラ５へ糸条を接触させた後に、凝固浴の水面から離れた位置に設置している引き取りロール６へ接触させ、その後の工程に糸条を送るものである。
【００１７】
本発明のアクリル系繊維の製造方法は、上記製造装置を用いてアクリル系繊維を製造するものである。
【００１８】
本発明における凝固浴中のノズルと引き取りロール間に配する糸条ガイド（ガイドローラ）としては、フィラメントから得られる張力によって回転可能なベアリングガイドローラを用いる。ベアリングガイドローラの材質としては、セラミック製のものが用いられる。アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることが好ましく、アルミナにより作られたものであることがより好ましい。
【００１９】
本発明のベアリングガイドローラの表面状態は、できるだけ滑らかな状態であることが好ましく、より好ましくは表面粗さが５μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下である。
【００２０】
本発明におけるガイドローラは、凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配した状態、即ち、ガイドローラと凝固浴液とが少なくとも一部で接した状況で使用することにより、ガイドローラに付着、蓄積する汚れを防止できるので好ましい。
【００２１】
本発明におけるベアリングガイドは、糸条が凝固浴の底部に触れなければ、どのような深さに設置しても良く、引き取りロールに糸条をガイドする際はベアリングガイドローラをガイドしやすい位置へ移動させることも良い。
【００２２】
本発明における引き取りロールは、１つ、あるいは、２つ以上のロールで構成され、張力を一定に保つために少なくとも１つ以上の駆動源を有するローラを用いることが好ましい。
【００２３】
本発明におけるフィラメント本数は１０〜２０００本にすることが好ましい。更に好ましくは２５〜１０００本であり、より好ましくは５０〜５００本である。
【００２４】
本発明においてフィラメント本数が１０〜２０００本の範囲であれば凝固浴中及び／又は水面上に配したベアリングガイドローラへの張力、糸条の広がりや糸切れ抑止などのフィラメントの品質、生産性の面から好ましい。
【００２５】
本発明におけるアクリル系共重合体は、アクリロニトリル単独共重合体、或いはアクリロニトリルを含む共重合体であれば、特に制限はないが、例えば、アクリロニトリル、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体から得られる共重合を用いることができる。好ましくはアクリロニトリル３０〜８５重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜１５重量％、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％であり、より好ましくはアクリロニトリル３０〜７０重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜３０重量％、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％を用いることができる。
【００２６】
前記共重合体に用いられるビニル系単量体としては、上記ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデンに共重合可能なビニル化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸類とそのエステル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸類とそのエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、酢酸ビニル、蟻酸ビニル等のビニルアセテート類、ビニルスルホン酸とその塩、メタリルスルホン酸とその塩、スチレンスルホン酸とその塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とその塩等のスルホン酸基含有単量体などが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２７】
本発明において、アクリル系共重合体中のアクリロニトリルの含有量が３０〜７０重量％の範囲であれば、耐熱性、難燃性を両立できるために好ましい。
【００２８】
一方、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデンの含有量が３０重量％以上８５重量％以下の範囲であれば、得られたフィラメントの難燃性や物性（強度、耐熱性など）、染色性などが好ましい。
【００２９】
これらアクリロニトリルとハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体を得る方法としては、乳化重合、懸濁重合、溶液重合などの重合方法を用いることができる。
【００３０】
前記共重合体を溶解する有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンの有機溶媒が挙げられ、少量の水を用いてもよい。本発明で用いる有機溶媒としては特に限定されるものではないが、溶解能力が高く、且つ、人体への毒性が未だ疑われていないジメチルスルホキシドを用いて紡糸原液を作成することが好ましい。
【００３１】
本発明における凝固液は、水、または、水と有機溶媒との混合液のどちらでも良いが、紡出後の凝固形態をコントロールすることや、有機溶媒を含む浴液の蒸留回収時の工程負荷を考えると、紡糸原液と同様の有機溶媒を用いた水との混合液を浴液に用いることが品質や工程管理する上で好ましい。また、浴液はフィラメントの凝固形成時において影響する濃度や温度を一定に管理すると言った観点から、凝固液は糸条と同一方向に循環させることが好ましい。
【００３２】
本発明における凝固浴槽は特に限定される形状はないが、丸や楕円、台形などの形状は浴液を循環させた際の液流に乱れが生じ易くなるため、浴液の乱れが発生し難い長方形にすることが好ましい。
【００３３】
本発明における凝固浴槽の材質は、浴槽がガラス製の場合は工具や機器などの接触により破損する危険性が高く、また、鉄製の場合は凝固液に長期間曝されることで腐食されると言った問題が発生するため、これらの問題を回避できるステンレス製を用いることが好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例および比較例に基づき更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３５】
尚、実施例の説明に先立ち、評価法については以下の方法により実施した。
「紡糸性」
ノズルから紡出された糸条の広がり状態の優劣評価は目視判断で、工程安定性の優劣判断は単糸切れや巻き付き回数を基準に判断し、それぞれの評価結果を基に総合的に判断した。
【００３６】
糸条の広がり状態の評価方法としては、ノズル幅より狭い状態であれば○、ノズル幅と同程度の凝固糸の広がり状態であれば△、ノズル幅よりも凝固糸が明らかに広がった状態であれば×とし、３段階に分類して評価した。この評価で○又は△であれば、糸条の整条が良いと言える。
【００３７】
工程安定性の評価方法としては、引き取りロール及びその後の工程でのフィラメントの単糸切れやローラへの巻き付き回数が、１時間あたり０〜１回であれば○、２〜４回であれば△、５回以上であれば×とし、３段階に分類して評価した。この評価が○であれば、安定した生産が可能となる。
【００３８】
この紡糸性の総合的な判断基準は、糸条の広がり状態が○又は△で、且つ、工程安定性が○であれば、総合判断としては○、それ以外は×とした。
【００３９】
（実施例１）
アクリロニトリル５０重量％、塩化ビニル４８重量％、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ２重量％からなるアクリル系共重合体を、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いて樹脂濃度３０％となるように溶解し紡糸原液を作成した。この紡糸原液を２５℃、６０％ＤＭＳＯ水溶液の凝固浴中に、孔径０．３ｍｍ、孔数５００個、直径３０ｍｍのノズルを用いて紡出し、該糸条を湯浅糸道工業(株)製、硬度１１００、密度３．５のアルミナ磁器製ベアリングローラガイド（型番Ａ４０２００９）を用いて図１のように凝固浴中に配し、糸条制御しながら引き取りロールに導いた。その後、通常の延伸水洗工程を経由し、更に、後加工油剤を付着させて乾燥熱処理工程を経由してアクリル系フィラメントを得た。
【００４０】
（実施例２）
紡出された該糸条を実施例１で用いたベアリングガイドローラを図２のように凝固浴の水面上に配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４１】
（比較例１）
アクリロニトリル５０重量％、塩化ビニル４８重量％、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ２重量％からなるアクリル系共重合体を、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いて樹脂濃度３０％となるように溶解し紡糸原液を作成した。この紡糸原液を２５℃、６０％ＤＭＳＯ水溶液の凝固浴中に、孔径０．３ｍｍ、孔数５００個、直径３０ｍｍのノズルを用いて紡出し、該糸条を実施例１で用いたベアリングガイドローラを図３のように空中に配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４２】
（比較例２）
凝固浴中にセラミック製の丸棒を配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４３】
（比較例３）
凝固浴中に硬質ガラスの丸棒を配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４４】
（比較例４）
凝固浴中にＳＵＳ３０４の丸棒を配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４５】
（比較例５）
ノズルから紡出された凝固浴中の該糸条を図４のように直接引き取りロールに導いた以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４６】
（比較例６）
凝固浴の水面上に硬質ガラスからなるガイドローラを配した以外、実施例１と同様に実施した。
【００４７】
（比較例７）
凝固浴中に硬質ガラスからなるガイドローラを配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４８】
（比較例８）
凝固浴中にアルミ製のベアリングガイドローラを配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４９】
以上の実施例と比較例の紡糸性評価結果を表１に示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
比較例１は実施例１及び２と同じセラミック製のベアリングガイドローラを使用しているが、糸条ガイドする位置が空中であるために凝固浴中の糸条を制御することが難しくなったため、糸条の広がりや凝固浴中でのフィラメントの散々により単糸切れが発生し、各工程ローラへの巻き付きが頻繁に起こる結果となった。
【００５２】
比較例２〜４は実施例１と同様に凝固浴中に糸条ガイドを配しているため、何れも糸条の広がりは抑制することは可能であったが、糸条ガイドが固定されているのでガイドに接触した際にフィラメント間の張力斑が発生し易く、単糸切れやフィラメントの捻れを抑制することが難しくなり、その後の各工程ローラへの巻き付きが発生して安定生産が困難な結果となった。
【００５３】
比較例５はノズルから引き取りロールへの糸条を制御していないため、ノズル幅より糸条が広がり、凝固浴中でフィラメントが散々するため引き取りロールやその後の工程で単糸切れが発生し、各工程ローラへの巻き付きが頻繁に起こる結果となった。
【００５４】
比較例６は実施例２と比べ、水面上に配された糸条ガイドを回転させるための張力が得られず、凝固浴中の糸条を制御することが困難なために比較例５と同様の結果となった。
【００５５】
比較例７〜８は実施例１と同様に回転ガイドローラを使用しているため凝固浴中の糸条を制御することはできるが、材質由来の摩擦抵抗によりガイドローラに接するフィラメント間の張力斑が発生し、フィラメントの単糸切れや捻れが起こり易く、引き取りロールやその後の工程で糸切れが発生してローラに巻き付き、安定した生産を実施することが困難な結果となった。
【符号の説明】
【００５６】
１．紡糸原液の供給管
２．ノズルホルダー
３．ノズル
４．凝固糸
５．ベアリングガイドローラ
６．引き取りロール
７．凝固浴槽
８．凝固液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湿式紡糸法において凝固浴の糸条を安定させることにより、フィラメントの品質低下を抑制したアクリル系繊維を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル系共重合体のように加熱溶融しないポリマーや重合度の高いポリマーを紡糸して繊維を得る方法としては、湿式紡糸法や乾湿式紡糸法が広く採用されている。
【０００３】
乾湿式紡糸法として、例えば、一般的に紡糸口金から一旦気体中に紡出した繊維束を凝固浴中に導入し、浴中で繊維束の進行方向を変換するためのローラが用いられ、このローラは誘導ガイドローラとしても機能することが記載されている（特許文献１）。
【０００４】
また、アクリル系重合体を紡糸して得た紡出繊維束が紡出後膨潤状態を保持する間、繊維束の走行方向を変更するために、表面粗さ（表面粗滑係数）が４〜２０の範囲の固定ガイドを使用することが記載されている（特許文献２）。
【０００５】
また、凝固浴中で走行糸条の方向を変更するガイドとして、走行方向の曲率半径を０．１〜１．５ｍｍであり、走行糸条と垂直方向の曲率半径が２．５〜１５ｍｍである円弧状ガイドに超音波振動を与えて高倍率延伸、高ストランド強度の乾湿式紡糸による繊維が記載されている（特許文献３）。
【０００６】
このように、乾湿式紡糸法では、紡糸口金から一旦気体中に紡出した繊維束を凝固浴中に導入し、浴中で繊維束の進行方向を変換する工程を有するために、ガイドローラを用いることが知られており、乾湿式紡糸法の場合にはこのガイドローラによってドラフトを施すことも可能である。
【０００７】
しかし、本願発明のような湿式紡糸法は、凝固浴中に配したノズルから紡出することによりフィラメントを製造する方法であり、ガイドローラを用いて凝固浴中に紡出された凝固糸の走行方向を変更する必要がなく、乾湿式紡糸法のようにドラフトの効果を生じるというような機能を湿式紡糸法ではガイドローラが発揮しないため、ガイドローラを設置する必要がなかった。更に、ガイドローラを設置することによって設備コストが過多となる上、工程で糸切れが発生した場合にガイドローラへの巻きつきや紡糸ノズルに詰まりが生じるなどの不具合発生やオペレーションの煩雑化など、ガイドローラ設置によるデメリットが大きい。このような理由から、湿式紡糸法ではガイドローラが用いられてこなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】実開昭５４−９３５１４号公報
【特許文献２】特開昭５５−１４２７１９号公報
【特許文献３】特開昭６２−１４１１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このように、これまでガイドローラに係る検討が行われてこなかった湿式紡糸法においても、ガイドローラがなくとも発生する糸切れを更に改善することによる生産性向上が求められている。本発明の課題は、糸条制御することでフィラメントの糸切れを抑制し、得られたフィラメントの品質の斑、特に糸条を構成するフィラメントの繊度斑などを抑制したアクリル系繊維を製造することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いたアクリル系繊維の製造方法であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項１）、
本発明は、ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項２）、
本発明は、ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項３）、
本発明は凝固糸の糸条がフィラメント本数１０〜２０００本であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項４）、
本発明は、アクリル系繊維がアクリロニトリル３０〜８５重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜１５重量％、及びこれらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％からなるアクリル系共重合体を紡糸原液に用いて得られたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法に関する（請求項５）、
本発明は、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液に含有する有機溶媒がジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンから選ばれた少なくとも１種の溶媒を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項６）、
本発明は、紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いてアクリル系繊維を製造する装置であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項７）、
本発明は、ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項８）、
本発明は、ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項９）、
本発明は、ベアリングガイドローラがフィラメント本数１０〜２０００本の凝固糸の糸条を通過させることができることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置に関する（請求項１０）、ものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によって、凝固浴中の糸条を制御し、凝固浴中の糸条の広がりを抑制し、フィラメントの品質斑を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の糸条ガイドを凝固浴中に配し、湿式紡糸する形態を示す概略説明図である。
【図２】本発明の糸条ガイドを凝固浴の水面上に配し、湿式紡糸する形態を示す概略説明図である。
【図３】糸条ガイドを凝固浴上の空中へ配し、湿式紡糸する比較態様を示す概略説明図である。
【図４】糸条ガイドが無い状態で、湿式紡糸する比較態様を示す概略説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の製造方法は、紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いたアクリル系繊維の製造方法に関するものである。特に、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、セラミック製のベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明のアクリル系繊維の製造装置も、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、セラミック製のベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするものであるが、その例示である図１、図２について以下に説明する。
【００１５】
例えば、図１のように、紡糸原液をノズルホルダー２に配したノズル３から紡出し、予め凝固浴中に任意の深さに配したセラミック製のベアリングガイドローラ５へ糸条を接触させた後に、凝固浴の水面から離れた位置に設置している引き取りロール６へ接触させ、その後の工程に糸条を送るものである。
【００１６】
また、例えば、図２のように、紡糸原液をノズルホルダー２に配したノズル３から紡出し、凝固浴の水面上に配したセラミック製のベアリングガイドローラ５へ糸条を接触させた後に、凝固浴の水面から離れた位置に設置している引き取りロール６へ接触させ、その後の工程に糸条を送るものである。
【００１７】
本発明のアクリル系繊維の製造方法は、上記製造装置を用いてアクリル系繊維を製造するものである。
【００１８】
本発明における凝固浴中のノズルと引き取りロール間に配する糸条ガイド（ガイドローラ）としては、フィラメントから得られる張力によって回転可能なベアリングガイドローラを用いる。ベアリングガイドローラの材質としては、セラミック製のものが用いられる。アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることが好ましく、アルミナにより作られたものであることがより好ましい。
【００１９】
本発明のベアリングガイドローラの表面状態は、できるだけ滑らかな状態であることが好ましく、より好ましくは表面粗さが５μｍ以下、更に好ましくは３μｍ以下である。
【００２０】
本発明におけるガイドローラは、凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配した状態、即ち、ガイドローラと凝固浴液とが少なくとも一部で接した状況で使用することにより、ガイドローラに付着、蓄積する汚れを防止できるので好ましい。
【００２１】
本発明におけるベアリングガイドは、糸条が凝固浴の底部に触れなければ、どのような深さに設置しても良く、引き取りロールに糸条をガイドする際はベアリングガイドローラをガイドしやすい位置へ移動させることも良い。
【００２２】
本発明における引き取りロールは、１つ、あるいは、２つ以上のロールで構成され、張力を一定に保つために少なくとも１つ以上の駆動源を有するローラを用いることが好ましい。
【００２３】
本発明におけるフィラメント本数は１０〜２０００本にすることが好ましい。更に好ましくは２５〜１０００本であり、より好ましくは５０〜５００本である。
【００２４】
本発明においてフィラメント本数が１０〜２０００本の範囲であれば凝固浴中及び／又は水面上に配したベアリングガイドローラへの張力、糸条の広がりや糸切れ抑止などのフィラメントの品質、生産性の面から好ましい。
【００２５】
本発明におけるアクリル系共重合体は、アクリロニトリル単独共重合体、或いはアクリロニトリルを含む共重合体であれば、特に制限はないが、例えば、アクリロニトリル、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体から得られる共重合を用いることができる。好ましくはアクリロニトリル３０〜８５重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜１５重量％、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％であり、より好ましくはアクリロニトリル３０〜７０重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜３０重量％、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％を用いることができる。
【００２６】
前記共重合体に用いられるビニル系単量体としては、上記ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデンに共重合可能なビニル化合物であれば特に限定されないが、例えば、アクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル等のアクリル酸類とそのエステル、メタクリル酸、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル等のメタクリル酸類とそのエステル、アクリルアミド、メタクリルアミド等のアミド類、酢酸ビニル、蟻酸ビニル等のビニルアセテート類、ビニルスルホン酸とその塩、メタリルスルホン酸とその塩、スチレンスルホン酸とその塩、２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸とその塩等のスルホン酸基含有単量体などが挙げられ、これらの１種または２種以上を用いることができる。
【００２７】
本発明において、アクリル系共重合体中のアクリロニトリルの含有量が３０〜７０重量％の範囲であれば、耐熱性、難燃性を両立できるために好ましい。
【００２８】
一方、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデンの含有量が３０重量％以上８５重量％以下の範囲であれば、得られたフィラメントの難燃性や物性（強度、耐熱性など）、染色性などが好ましい。
【００２９】
これらアクリロニトリルとハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン、及び、これらと共重合可能なビニル系単量体を得る方法としては、乳化重合、懸濁重合、溶液重合などの重合方法を用いることができる。
【００３０】
前記共重合体を溶解する有機溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンの有機溶媒が挙げられ、少量の水を用いてもよい。本発明で用いる有機溶媒としては特に限定されるものではないが、溶解能力が高く、且つ、人体への毒性が未だ疑われていないジメチルスルホキシドを用いて紡糸原液を作成することが好ましい。
【００３１】
本発明における凝固液は、水、または、水と有機溶媒との混合液のどちらでも良いが、紡出後の凝固形態をコントロールすることや、有機溶媒を含む浴液の蒸留回収時の工程負荷を考えると、紡糸原液と同様の有機溶媒を用いた水との混合液を浴液に用いることが品質や工程管理する上で好ましい。また、浴液はフィラメントの凝固形成時において影響する濃度や温度を一定に管理すると言った観点から、凝固液は糸条と同一方向に循環させることが好ましい。
【００３２】
本発明における凝固浴槽は特に限定される形状はないが、丸や楕円、台形などの形状は浴液を循環させた際の液流に乱れが生じ易くなるため、浴液の乱れが発生し難い長方形にすることが好ましい。
【００３３】
本発明における凝固浴槽の材質は、浴槽がガラス製の場合は工具や機器などの接触により破損する危険性が高く、また、鉄製の場合は凝固液に長期間曝されることで腐食されると言った問題が発生するため、これらの問題を回避できるステンレス製を用いることが好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、本発明を実施例および比較例に基づき更に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００３５】
尚、実施例の説明に先立ち、評価法については以下の方法により実施した。
「紡糸性」
ノズルから紡出された糸条の広がり状態の優劣評価は目視判断で、工程安定性の優劣判断は単糸切れや巻き付き回数を基準に判断し、それぞれの評価結果を基に総合的に判断した。
【００３６】
糸条の広がり状態の評価方法としては、ノズル幅より狭い状態であれば○、ノズル幅と同程度の凝固糸の広がり状態であれば△、ノズル幅よりも凝固糸が明らかに広がった状態であれば×とし、３段階に分類して評価した。この評価で○又は△であれば、糸条の整条が良いと言える。
【００３７】
工程安定性の評価方法としては、引き取りロール及びその後の工程でのフィラメントの単糸切れやローラへの巻き付き回数が、１時間あたり０〜１回であれば○、２〜４回であれば△、５回以上であれば×とし、３段階に分類して評価した。この評価が○であれば、安定した生産が可能となる。
【００３８】
この紡糸性の総合的な判断基準は、糸条の広がり状態が○又は△で、且つ、工程安定性が○であれば、総合判断としては○、それ以外は×とした。
【００３９】
（実施例１）
アクリロニトリル５０重量％、塩化ビニル４８重量％、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ２重量％からなるアクリル系共重合体を、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いて樹脂濃度３０％となるように溶解し紡糸原液を作成した。この紡糸原液を２５℃、６０％ＤＭＳＯ水溶液の凝固浴中に、孔径０．３ｍｍ、孔数５００個、直径３０ｍｍのノズルを用いて紡出し、該糸条を湯浅糸道工業(株)製、硬度１１００、密度３．５のアルミナ磁器製ベアリングローラガイド（型番Ａ４０２００９）を用いて図１のように凝固浴中に配し、糸条制御しながら引き取りロールに導いた。その後、通常の延伸水洗工程を経由し、更に、後加工油剤を付着させて乾燥熱処理工程を経由してアクリル系フィラメントを得た。
【００４０】
（実施例２）
紡出された該糸条を実施例１で用いたベアリングガイドローラを図２のように凝固浴の水面上に配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４１】
（比較例１）
アクリロニトリル５０重量％、塩化ビニル４８重量％、ｐ−スチレンスルホン酸ソーダ２重量％からなるアクリル系共重合体を、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）を用いて樹脂濃度３０％となるように溶解し紡糸原液を作成した。この紡糸原液を２５℃、６０％ＤＭＳＯ水溶液の凝固浴中に、孔径０．３ｍｍ、孔数５００個、直径３０ｍｍのノズルを用いて紡出し、該糸条を実施例１で用いたベアリングガイドローラを図３のように空中に配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４２】
（比較例２）
凝固浴中にセラミック製の丸棒を配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４３】
（比較例３）
凝固浴中に硬質ガラスの丸棒を配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４４】
（比較例４）
凝固浴中にＳＵＳ３０４の丸棒を配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４５】
（比較例５）
ノズルから紡出された凝固浴中の該糸条を図４のように直接引き取りロールに導いた以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４６】
（比較例６）
凝固浴の水面上に硬質ガラスからなるガイドローラを配した以外、実施例１と同様に実施した。
【００４７】
（比較例７）
凝固浴中に硬質ガラスからなるガイドローラを配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４８】
（比較例８）
凝固浴中にアルミ製のベアリングガイドローラを配した以外は、実施例１と同様に実施した。
【００４９】
以上の実施例と比較例の紡糸性評価結果を表１に示した。
【００５０】
【表１】
【００５１】
比較例１は実施例１及び２と同じセラミック製のベアリングガイドローラを使用しているが、糸条ガイドする位置が空中であるために凝固浴中の糸条を制御することが難しくなったため、糸条の広がりや凝固浴中でのフィラメントの散々により単糸切れが発生し、各工程ローラへの巻き付きが頻繁に起こる結果となった。
【００５２】
比較例２〜４は実施例１と同様に凝固浴中に糸条ガイドを配しているため、何れも糸条の広がりは抑制することは可能であったが、糸条ガイドが固定されているのでガイドに接触した際にフィラメント間の張力斑が発生し易く、単糸切れやフィラメントの捻れを抑制することが難しくなり、その後の各工程ローラへの巻き付きが発生して安定生産が困難な結果となった。
【００５３】
比較例５はノズルから引き取りロールへの糸条を制御していないため、ノズル幅より糸条が広がり、凝固浴中でフィラメントが散々するため引き取りロールやその後の工程で単糸切れが発生し、各工程ローラへの巻き付きが頻繁に起こる結果となった。
【００５４】
比較例６は実施例２と比べ、水面上に配された糸条ガイドを回転させるための張力が得られず、凝固浴中の糸条を制御することが困難なために比較例５と同様の結果となった。
【００５５】
比較例７〜８は実施例１と同様に回転ガイドローラを使用しているため凝固浴中の糸条を制御することはできるが、材質由来の摩擦抵抗によりガイドローラに接するフィラメント間の張力斑が発生し、フィラメントの単糸切れや捻れが起こり易く、引き取りロールやその後の工程で糸切れが発生してローラに巻き付き、安定した生産を実施することが困難な結果となった。
【符号の説明】
【００５６】
１．紡糸原液の供給管
２．ノズルホルダー
３．ノズル
４．凝固糸
５．ベアリングガイドローラ
６．引き取りロール
７．凝固浴槽
８．凝固液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いたアクリル系繊維の製造方法であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造方法。
【請求項２】
ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項３】
ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項４】
凝固糸の糸条がフィラメント本数１０〜２０００本であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項５】
アクリル系繊維がアクリロニトリル３０〜８５重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜１５重量％、及びこれらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％からなるアクリル系共重合体を紡糸原液に用いて得られたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項６】
アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液に含有する有機溶媒がジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンから選ばれた少なくとも１種の溶媒を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項７】
紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いてアクリル系繊維を製造する装置であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造装置。
【請求項８】
ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項９】
ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項１０】
ベアリングガイドローラがフィラメント本数１０〜２０００本の凝固糸の糸条を通過させることができることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項１】
紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いたアクリル系繊維の製造方法であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造方法。
【請求項２】
ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項３】
ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項１記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項４】
凝固糸の糸条がフィラメント本数１０〜２０００本であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項５】
アクリル系繊維がアクリロニトリル３０〜８５重量％、ハロゲン含有ビニル及び／又はハロゲン含有ビニリデン７０〜１５重量％、及びこれらと共重合可能なビニル系単量体０〜１０重量％からなるアクリル系共重合体を紡糸原液に用いて得られたものであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造方法。
【請求項６】
アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液に含有する有機溶媒がジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトンから選ばれた少なくとも１種の溶媒を用いることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項７】
紡糸ノズルから紡出した凝固糸を直接凝固浴中に導入する湿式紡糸法を用いてアクリル系繊維を製造する装置であって、セラミック製のベアリングガイドローラを凝固浴の液中及び／又は凝固浴の液面上に配しており、アクリル系共重合体を用いて得られた紡糸原液を凝固浴中の紡糸ノズルから紡出された凝固糸の糸条を、前記ベアリングガイドローラと接触させた後に、引き取りロールと接触し、その後の工程に送ることを特徴とするアクリル系繊維の製造装置。
【請求項８】
ベアリングガイドローラが、アルミナ、窒化珪素、窒化チタン、又はこれらの混成物により作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項９】
ベアリングガイドローラがアルミナにより作られたものであることを特徴とする請求項７記載のアクリル系繊維の製造装置。
【請求項１０】
ベアリングガイドローラがフィラメント本数１０〜２０００本の凝固糸の糸条を通過させることができることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載のアクリル系繊維の製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−２３６１１０（Ｐ２０１０−２３６１１０Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８２５８１（Ｐ２００９−８２５８１）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（００００００９４１）株式会社カネカ (3,932)
【Ｆターム（参考）】
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