アクリル繊維の製造方法
【課題】 乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることができるアクリル繊維の製造方法を提供する。
【解決手段】 アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法において、凝固糸条の方向転換を表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上げされたガイド２の辺で行う、アクリル繊維の製造方法である。
【解決手段】 アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法において、凝固糸条の方向転換を表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上げされたガイド２の辺で行う、アクリル繊維の製造方法である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
アクリロニトリル係重合体の紡糸方法の一つに乾式紡糸法がある。乾湿式紡糸法は、アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法である。
【０００２】
この方法は、湿式紡糸法に比べ気相走行中にドラフトが局在化できるので、高ドラフトでの引取りが可能であり、凝固糸条を高倍率で延伸する高速で、生産性を上げる手法である。
【０００３】
また、乾湿式紡糸法により得られるアクリル繊維は、緻密で、優れた強伸度物性、風合いを有し、衣料用や産業用に利用されている。
【０００４】
乾湿式紡糸法のさらなる高速化は、可紡性を向上することで高い速度で凝固糸条の引き取りを行い、延伸能を向上することで、その後、高倍率で延伸することにより達成することができる。
【０００５】
可紡性の向上には、特許文献１に開示されている、凝固浴液の整流化による方法が好適ある。しかし、この方法では可紡性は、向上するもののガイド部分で凝固糸条にかかる張力が高くなりやすく、延伸能の向上には不十分であった。
【０００６】
特許文献２には、回転ローラーを凝固液中のガイドとして用いることが記載されている。しかし、このような回転ローラーは、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を減少することは可能であるが、凝固液中で回転するため、凝固液面が波立ち口金直下での糸切れが起こる欠点があった。
【０００７】
また、特許文献３には、凝固液中のガイドとして円弧状に湾曲した丸棒を用いて糸条を集束する方法が開示されている。この方法では、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力が高くなる問題があり、延伸能向上効果は不十分であった。
【０００８】
さらに、特許文献４には、ガイド表面の仕上げ状態を制御して、糸条との摩擦を減少する方法が開示されているが、凝固浴内で糸条が広がった場合には、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力が高くなる問題があり、延伸能の向上効果が不十分であった。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２０７５２２号公報
【特許文献２】実開昭５４−９３５１４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１４１１１２号公報
【特許文献４】特開昭５５−１４２７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する、本発明の要旨は、アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法において、凝固糸条の方向転換をガイドの、表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上を施され、０．５ｍｍＲの面取りを施された辺部分で行う、アクリル繊維の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
「アクリロニトリル系重合体溶液」
本発明で使用するアクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル単位９０質量％以上とアクリロニトリルと重合可能なモノマー単位１０質量％以下とからなる重合体である。
【００１４】
アクリロニトリルと重合可能なモノマーとしては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、もしくはこれらのメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、またはアリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、もしくはこれらのアルカリ金属塩等を挙げることができる。アクリロニトリルと重合可能なモノマーとして上記のモノマー一種または二種以上を用いることができる。
【００１５】
アクリロニトリル系重合体は、従来公知の水系懸濁重合、乳化重合、塊状重合、溶液重合等の重合法を用いて、重合される。
【００１６】
アクリロニトリル系重合体溶液は、上記アクリロニトリル系重合体をジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、硝酸、ロダンソーダ水溶液等を溶媒として溶解したものである。
【００１７】
アクリロニトリル系重合体溶液中のアクリロニトリル系重合体ポリマーの濃度は、一般に１５〜３５質量％、紡糸安定性を考慮すると２０〜３０質量％に調整することが好ましい。
【００１８】
「乾湿式紡糸」
アクリロニトリル系重合体溶液は、紡糸口金より一旦気相中を走行した後、直ちに凝固液中に導かれ凝固糸条となりガイドで方向転換され、凝固液から引き出される。凝固液から引き上げられた凝固糸条は、１．５〜５倍浴中延伸され、脱溶剤、油剤処理、乾燥され、引き続き２〜７倍に乾熱延伸される。その後必要により緩和熱処理され、バランスの取れた力学特性を付与される。繊維束当たりのフィラメント数は、通常１０〜３００の範囲、またその単繊維デニールとしては通常１〜１００の範囲で選ぶことができる。
【００１９】
「ガイド」
本発明では、凝固糸条の方向転換を表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上げされたガイドの辺で行う。これによりガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって糸条走行性を安定にし、生産性を高めることが可能となる。
本発明で用いるガイドは、図１に示すような、多角柱形状を有し、周面にある辺で凝固糸条の方向転換を行う。ガイドの辺により凝固糸条を集束して、凝固液中での糸条拡がりを押さえて凝固糸条の随伴流を減少し、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減することができる。ガイドは図２に示したように２ヶ以上用いることも可能である。
【００２０】
ガイドの表面粗さは、０．２５〜１μｍである鏡面仕上げであることが肝要である。これにより、ガイドと凝固糸条との摩擦をより適正にし、ひいてはガイド部分で凝固糸条にかかる張力をより適正な値にすることができる。
【００２１】
表面粗さは、落射光式金属顕微鏡で観測して測定する。落射光式金属顕微鏡に替えて、表面粗さ計あるいは走査型電子顕微鏡を用いても良い。
【００２２】
表面粒径０．２５μｍ未満には、容易に鏡面加工することが難しくガイド作製費用が高くなる。また、１μｍを超える場合、凝固糸条とガイドとの接触面積は、小さくなるが、長期間使用時の磨耗により張力斑の原因となる。ガイド作製費用と工程張力のバランスから表面粒径は０．２５〜０．７５μｍであることがより好ましい。
【００２３】
ガイドの形状は、６角柱まで、すなわち、三角柱、四角柱、五角柱、六画柱であることが好ましい。これは、周面の各辺のＲ加工が容易であることに起因する。七角柱を以上では円柱と同様にＲの加工が容易でなく、ガイド作製費用が高くなる。
前記のＲ加工は、周面の辺の面取りする加工であり、Ｒを０．５ｍｍ以下とすることが凝固糸条とガイドとの接触面積を適切にするうえで必要である。
【００２４】
ガイドの材質は、硬質クロムメッキをした金属、金属上にチタン、アルミナ、チタンカーバイドなどのセラミックスやテフロン（登録商標）、シリコンなどでコーティングを施したもの、あるいはガラス、アルミナ、チタン、ジルコニアなどのセラミックスなど、通常の糸道ガイドに用いられる材質が使用される。中でも、硬質クロムメッキをしたステンレス材が好ましい。
【００２５】
本発明のアクリル繊維の製造方法では、凝固液出口での糸条引き取り張力が低下し、糸切れ等がなく走行安定性に優れる。糸条引き取り張力は一般的に５０ｇ以下程度であれば問題なく安定である。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明をさらに詳細にする。
［ガイドの表粗さ］
ガイドの表粗さは、表面粗さ測定器「ｋｏｓａｋａ Ｓｕｒｆｃｏｄｅｒ ＳＥ−２３００」を用い、速度０．１ｍｍ／Ｓで０．８ｍｍを計測し、その最大値（Ｒｍａｘ）より求めた。
【００２７】
（実施例１〜５、比較例１〜３）
アクリロニトリル単位９３質量％、酢酸ビニル単位６質量％、スチレンスルホン酸ナトリウム１質量％からなるアクリロニトリル系重合体を固形分濃度２６質量％となるように、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解しアクリロニトリル系重合体溶液を得た。
【００２８】
このアクリロニトリル系重合体溶液を、孔径０．１５ｍｍφ、孔数６０ホールの口金から鉛直方向に吐出し、空気層を介した後、ＤＭＡｃ７３質量％と水２７質量％からなる、温度４０℃の凝固液に導き紡糸した。
【００２９】
凝固糸条を、口金下２００ｍｍに設置した凝固浴中に設置した第１ガイドで９０度方向転換をし、さらに第１ガイドの水平方向に位置する第二ガイドで１３５度方向転換をし、凝固液外に一定速度で引取った。
【００３０】
この第１、２ガイドとして、表1に示したガイドをそれぞれ用いた（ガイドの材質は、いずれも硬質クロム鏡面メッキ仕上げをしたステンレス材）。
【００３１】
表１からわかるように本発明の乾湿式紡糸法では、凝固糸条にかかる張力を低減して、糸条の延伸能を高めることができた。
【００３２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施態様とガイドと凝固糸条との接触状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施態様とガイド（２ヶ）と凝固糸条との接触状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：走行糸条束
２：ガイド
【産業上の利用可能性】
【００３５】
乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることができる。
【技術分野】
【０００１】
アクリロニトリル係重合体の紡糸方法の一つに乾式紡糸法がある。乾湿式紡糸法は、アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法である。
【０００２】
この方法は、湿式紡糸法に比べ気相走行中にドラフトが局在化できるので、高ドラフトでの引取りが可能であり、凝固糸条を高倍率で延伸する高速で、生産性を上げる手法である。
【０００３】
また、乾湿式紡糸法により得られるアクリル繊維は、緻密で、優れた強伸度物性、風合いを有し、衣料用や産業用に利用されている。
【０００４】
乾湿式紡糸法のさらなる高速化は、可紡性を向上することで高い速度で凝固糸条の引き取りを行い、延伸能を向上することで、その後、高倍率で延伸することにより達成することができる。
【０００５】
可紡性の向上には、特許文献１に開示されている、凝固浴液の整流化による方法が好適ある。しかし、この方法では可紡性は、向上するもののガイド部分で凝固糸条にかかる張力が高くなりやすく、延伸能の向上には不十分であった。
【０００６】
特許文献２には、回転ローラーを凝固液中のガイドとして用いることが記載されている。しかし、このような回転ローラーは、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を減少することは可能であるが、凝固液中で回転するため、凝固液面が波立ち口金直下での糸切れが起こる欠点があった。
【０００７】
また、特許文献３には、凝固液中のガイドとして円弧状に湾曲した丸棒を用いて糸条を集束する方法が開示されている。この方法では、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力が高くなる問題があり、延伸能向上効果は不十分であった。
【０００８】
さらに、特許文献４には、ガイド表面の仕上げ状態を制御して、糸条との摩擦を減少する方法が開示されているが、凝固浴内で糸条が広がった場合には、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力が高くなる問題があり、延伸能の向上効果が不十分であった。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−２０７５２２号公報
【特許文献２】実開昭５４−９３５１４号公報
【特許文献３】特開昭６２−１４１１１２号公報
【特許文献４】特開昭５５−１４２７１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決する、本発明の要旨は、アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法において、凝固糸条の方向転換をガイドの、表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上を施され、０．５ｍｍＲの面取りを施された辺部分で行う、アクリル繊維の製造方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
「アクリロニトリル系重合体溶液」
本発明で使用するアクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル単位９０質量％以上とアクリロニトリルと重合可能なモノマー単位１０質量％以下とからなる重合体である。
【００１４】
アクリロニトリルと重合可能なモノマーとしては、アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、もしくはこれらのメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、またはアリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、もしくはこれらのアルカリ金属塩等を挙げることができる。アクリロニトリルと重合可能なモノマーとして上記のモノマー一種または二種以上を用いることができる。
【００１５】
アクリロニトリル系重合体は、従来公知の水系懸濁重合、乳化重合、塊状重合、溶液重合等の重合法を用いて、重合される。
【００１６】
アクリロニトリル系重合体溶液は、上記アクリロニトリル系重合体をジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、硝酸、ロダンソーダ水溶液等を溶媒として溶解したものである。
【００１７】
アクリロニトリル系重合体溶液中のアクリロニトリル系重合体ポリマーの濃度は、一般に１５〜３５質量％、紡糸安定性を考慮すると２０〜３０質量％に調整することが好ましい。
【００１８】
「乾湿式紡糸」
アクリロニトリル系重合体溶液は、紡糸口金より一旦気相中を走行した後、直ちに凝固液中に導かれ凝固糸条となりガイドで方向転換され、凝固液から引き出される。凝固液から引き上げられた凝固糸条は、１．５〜５倍浴中延伸され、脱溶剤、油剤処理、乾燥され、引き続き２〜７倍に乾熱延伸される。その後必要により緩和熱処理され、バランスの取れた力学特性を付与される。繊維束当たりのフィラメント数は、通常１０〜３００の範囲、またその単繊維デニールとしては通常１〜１００の範囲で選ぶことができる。
【００１９】
「ガイド」
本発明では、凝固糸条の方向転換を表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上げされたガイドの辺で行う。これによりガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって糸条走行性を安定にし、生産性を高めることが可能となる。
本発明で用いるガイドは、図１に示すような、多角柱形状を有し、周面にある辺で凝固糸条の方向転換を行う。ガイドの辺により凝固糸条を集束して、凝固液中での糸条拡がりを押さえて凝固糸条の随伴流を減少し、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減することができる。ガイドは図２に示したように２ヶ以上用いることも可能である。
【００２０】
ガイドの表面粗さは、０．２５〜１μｍである鏡面仕上げであることが肝要である。これにより、ガイドと凝固糸条との摩擦をより適正にし、ひいてはガイド部分で凝固糸条にかかる張力をより適正な値にすることができる。
【００２１】
表面粗さは、落射光式金属顕微鏡で観測して測定する。落射光式金属顕微鏡に替えて、表面粗さ計あるいは走査型電子顕微鏡を用いても良い。
【００２２】
表面粒径０．２５μｍ未満には、容易に鏡面加工することが難しくガイド作製費用が高くなる。また、１μｍを超える場合、凝固糸条とガイドとの接触面積は、小さくなるが、長期間使用時の磨耗により張力斑の原因となる。ガイド作製費用と工程張力のバランスから表面粒径は０．２５〜０．７５μｍであることがより好ましい。
【００２３】
ガイドの形状は、６角柱まで、すなわち、三角柱、四角柱、五角柱、六画柱であることが好ましい。これは、周面の各辺のＲ加工が容易であることに起因する。七角柱を以上では円柱と同様にＲの加工が容易でなく、ガイド作製費用が高くなる。
前記のＲ加工は、周面の辺の面取りする加工であり、Ｒを０．５ｍｍ以下とすることが凝固糸条とガイドとの接触面積を適切にするうえで必要である。
【００２４】
ガイドの材質は、硬質クロムメッキをした金属、金属上にチタン、アルミナ、チタンカーバイドなどのセラミックスやテフロン（登録商標）、シリコンなどでコーティングを施したもの、あるいはガラス、アルミナ、チタン、ジルコニアなどのセラミックスなど、通常の糸道ガイドに用いられる材質が使用される。中でも、硬質クロムメッキをしたステンレス材が好ましい。
【００２５】
本発明のアクリル繊維の製造方法では、凝固液出口での糸条引き取り張力が低下し、糸切れ等がなく走行安定性に優れる。糸条引き取り張力は一般的に５０ｇ以下程度であれば問題なく安定である。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例により本発明をさらに詳細にする。
［ガイドの表粗さ］
ガイドの表粗さは、表面粗さ測定器「ｋｏｓａｋａ Ｓｕｒｆｃｏｄｅｒ ＳＥ−２３００」を用い、速度０．１ｍｍ／Ｓで０．８ｍｍを計測し、その最大値（Ｒｍａｘ）より求めた。
【００２７】
（実施例１〜５、比較例１〜３）
アクリロニトリル単位９３質量％、酢酸ビニル単位６質量％、スチレンスルホン酸ナトリウム１質量％からなるアクリロニトリル系重合体を固形分濃度２６質量％となるように、ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）に溶解しアクリロニトリル系重合体溶液を得た。
【００２８】
このアクリロニトリル系重合体溶液を、孔径０．１５ｍｍφ、孔数６０ホールの口金から鉛直方向に吐出し、空気層を介した後、ＤＭＡｃ７３質量％と水２７質量％からなる、温度４０℃の凝固液に導き紡糸した。
【００２９】
凝固糸条を、口金下２００ｍｍに設置した凝固浴中に設置した第１ガイドで９０度方向転換をし、さらに第１ガイドの水平方向に位置する第二ガイドで１３５度方向転換をし、凝固液外に一定速度で引取った。
【００３０】
この第１、２ガイドとして、表1に示したガイドをそれぞれ用いた（ガイドの材質は、いずれも硬質クロム鏡面メッキ仕上げをしたステンレス材）。
【００３１】
表１からわかるように本発明の乾湿式紡糸法では、凝固糸条にかかる張力を低減して、糸条の延伸能を高めることができた。
【００３２】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施態様とガイドと凝固糸条との接触状態を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施態様とガイド（２ヶ）と凝固糸条との接触状態を示す概念図である。
【符号の説明】
【００３４】
１：走行糸条束
２：ガイド
【産業上の利用可能性】
【００３５】
乾湿式紡糸法において、ガイド部分で凝固糸条にかかる張力を低減し、延伸能を向上することによって凝固液中での凝固糸条の走行を安定にし、アクリル繊維の生産性を高めることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法において、凝固糸条の方向転換をガイドの、表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上を施され、０．５ｍｍＲの面取りを施された辺部分で行う、アクリル繊維の製造方法。
【請求項１】
アクリロニトリル系重合体溶液を紡糸口金から一旦気相に吐出した後、凝固浴槽中に導入して凝固糸条とし、凝固液中に設けたガイドにより凝固糸条の進行方向を転換し、引き続き凝固糸条を凝固液から引き出すアクリル繊維の製造方法において、凝固糸条の方向転換をガイドの、表面粗さ０．２５〜１μｍの鏡面仕上を施され、０．５ｍｍＲの面取りを施された辺部分で行う、アクリル繊維の製造方法。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００６−３４８３８９（Ｐ２００６−３４８３８９Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７１８８９（Ｐ２００５−１７１８８９）
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２８日（２００６．１２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１３日（２００５．６．１３）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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