(57)【要約】【課題】アクリロニトリル系重合体の性状を変更せず、アクリロニトリル系重合体の溶剤への分散性および溶解性を向上させ、ポリアクリロニトリル系繊維用紡糸原液の濾過工程における工程通過性を向上させることを目的とする。【解決手段】アクリロニトリル系重合体を−２０℃以上２５℃以下に冷却した溶剤に分散させる工程、アクリロニトリル系重合体分散液を加熱してアクリロニトリル系重合体を溶解させる工程から成るポリアクリロニトリル系繊維用紡糸原液作製工程において、アクリロニトリル系重合体を０℃以下に冷却して溶剤に分散させるポリアクリロニトリル系繊維用紡糸原液の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリロニトリル系重合体の温度を１０℃以下に冷却する工程、前記アクリロニトリル系重合体を−２０℃以上２５℃以下の溶剤に分散させる工程、アクリロニトリル系重合体分散液を加熱してアクリロニトリル系重合体を溶解させる工程を順に有するアクリル繊維用紡糸原液の製造方法。
【請求項２】
前記アクリロニトリル系重合体の温度を−２０℃以上５℃以下に冷却する工程である請求項１に記載のアクリル繊維用紡糸原液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、衣料用繊維や炭素繊維用前駆体繊維束等の製造に用いられるアクリル繊維用紡糸原液の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アクリル繊維は羊毛に似た優れた嵩高性、風合い、染色鮮明性等の特性を有し、広範な用途に利用されている。さらにアクリル繊維は炭素繊維前駆体繊維束（プレカーサー）としても用いられ、アクリル繊維を焼成工程にて炭素化することにより、ポリアクリロニトリル系炭素繊維を得ることができる。ポリアクリロニトリル系炭素繊維は、強度、弾性率、耐熱性などに優れることから、複合材料用補強繊維として、スポーツ用途や航空・宇宙用途に加え、自動車、土木建築、圧力容器、風車ブレード等の一般産業用とにも幅広く展開されつつある。
【０００３】
アクリル繊維は、一般にアクリロニトリル系重合体を有機または無機溶剤に溶解した紡糸原液を湿式或いは乾湿式紡糸して繊維状に賦形した後、延伸、洗浄、乾燥緻密化することにより得られる。溶剤としては、ジメチルホルムアミドやジメチルアセトアミドといったアミド系溶剤やジメチルスルホキシドなどの有機溶剤が広く使用されている。
【０００４】
紡糸原液中に含まれる粉塵といった異物や紡糸原液自体が熱劣化することによって発生するゲル状物は、炭素繊維前駆体アクリル繊維の製造に悪影響を及ぼすだけでなく、このような異物は炭素繊維を製造する過程にて表面欠陥点、内在欠陥点となり、炭素繊維の強度低下を引き起こしてしまう。したがって、紡糸原液をフィルター材にて濾過することにより前述の異物やゲル状物を除去することが一般的である。
【０００５】
アクリロニトリル系重合体の溶剤への溶解性は、得られる繊維製品の性能だけでなく、紡糸原液の濾過工程における工程通過性に対しても大きな影響を及ぼすことが知られている。よって、紡糸原料としてのアクリロニトリル系重合体には、溶剤への溶解性が優れていることが求められる。
【０００６】
特許文献１には、アクリロニトリル単量体単位を９５〜９９．５質量％、アクリルアミド単量体単位を０．５〜５質量％、任意成分としてアクリロニトリルと共重合可能なビニル系単量体単位を０〜４．５質量％を含み、嵩比重が０．３０ｇ／ｃｍ３より大きく、０．４０ｇ／ｃｍ３以下であり、平均粒径が３０μｍ以上４０μｍ以下であり、表面からの厚さが５μｍ以内である表層部の空孔率が３０％以下であるアクリロニトリル系重合体は溶剤への分散性が向上し、溶解しやすくなると開示されている。しかしながら、アクリロニトリル系重合体の製造条件を変更しなければならず、また、アクリロニトリル重合体の単量体組成を変更すれば、紡糸工程での凝固性や延伸性、焼成工程での反応性に大きな影響を及ぼす恐れがある。
【０００７】
特許文献２には、アクリロニトリル重合体を連続的に定量自由落下させ、溶剤を噴出させ、落下途中のアクリロニトリル重合体を噴射流で混合することによって、アクリロニトリル重合体の溶剤への分散性を向上させる手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１８５２７３号公報
【特許文献２】特開２００３−３４０２５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、アクリロニトリル系重合体の性状を変更せず、アクリロニトリル系重合体の溶剤への分散性および溶解性を向上させ、アクリル繊維用紡糸原液の濾過工程における工程通過性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明のポリアクリロニトリル系繊維用紡糸原液の製造方法は、アクリロニトリル系重合体の温度を１０℃以下に冷却する工程、前記アクリロニトリル系重合体を−２０℃以上２５℃以下の溶剤に分散させる工程、アクリロニトリル系重合体分散液を加熱してアクリロニトリル系重合体を溶解させる工程を順に有するアクリル繊維用紡糸原液の製造方法である。
【００１１】
本発明のポリアクリロニトリル系繊維用紡糸原液の製造方法は、前記アクリロニトリル系重合体の温度を−２０℃以上５℃以下に冷却する工程であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
アクリロニトリル系重合体を分散させる溶剤の温度だけでなく、アクリロニトリル系重合体の温度を低温に制御することにより、アクリロニトリル系重合体の性状を変更せず、アクリロニトリル系重合体の溶剤への分散性および溶解性を向上させ、アクリル繊維用紡糸原液の濾過工程における工程通過性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１４】
本発明のアクリル繊維用紡糸原液の製造方法は、アクリロニトリル系重合体分散液（単に分散液と称することもある）を加熱してアクリロニトリル系重合体を溶解させ、紡糸原液を製造する方法である。分散液は、アクリロニトリル系重合体を溶剤に分散させたものである。
【００１５】
アクリロニトリル系重合体は、アクリロニトリル単量体単位を９０質量％以上、好ましくは９５質量％以上含有するものである。このようなアクリロニトリル系重合体を原料とすると、充分な性能を有する高品質な炭素繊維を最終的に得ることができる。アクリロニトリル単位の割合が上記範囲未満では、アクリロニトリル単位以外の共重合成分が欠陥点となり易く、得られる炭素繊維の品質や性能が不十分となる可能性がある。共重合成分はエチレン性不飽和結合を有する単量体であれば特に限定されない。
【００１６】
紡糸原液中のアクリロニトリル系重合体の濃度は１３〜２５質量％であることが好ましい。１３質量％以上であれば、伸長粘度の低下に伴う曳糸性の低下を防ぐことができ、また溶剤の使用量を抑えることができ、紡糸原液を凝固させた際にその内部にボイドが生じたりして品質が低下することを防止することもできる。また、２５質量％以下であれば、せん断粘度、および伸長粘度を高くさせすぎずに紡糸することができ、アクリロニトリル系重合体の溶解性も確保することができる。
【００１７】
溶剤は凝固速度が速く、生産性を向上させやすい、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を用いることが好ましく、単独で用いても、混合してもよい。
【００１８】
アクリロニトリル系重合体を溶剤へ分散させる際の溶剤の温度は−２０℃以上２５℃以下にすることが好ましい。−２０℃以上とすることで、分散液の粘度がわずかな溶解の進行によって適度に増加し、分散液中のアクリロニトリル系重合体の沈降による濃度斑を防ぐことができる。また、２５℃以下とすることで、分散液の過剰な粘度上昇を抑えることができ、工程通過性が向上する。
【００１９】
アクリロニトリル系重合体を溶剤へ分散させる際のアクリロニトリル系重合体の温度は−２０℃以上５℃以下にすることが好ましく、０℃以下がより好ましい。５℃以下とすることで、アクリロニトリル系重合体の溶解の進行が抑えられ、分散液の粘度上昇を抑制することができる。また、−２０℃以上とすることで分散液の粘度がわずかな溶解の進行によって適度に増加し、分散液中のアクリロニトリル系重合体の沈降による濃度斑を防ぐことができる。
アクリロニトリル系重合体の冷却方法は、除湿した乾燥空気中で行い、結露を防止することが好ましい。
アクリロニトリル系重合体を冷却した後は、続けて溶媒に溶解することが好ましい。
【００２０】
分散液を加熱する温度は６０℃以上１２５℃以下とし、加熱する時間は５分以上１２分以内とすることが好ましい。加熱温度を６０℃以上とすることで、未溶解物の量を少なくすることができ、１２５℃以下とすることで、ゲル状物の発生を抑えることができる。また、加熱時間を５分以上とすることで未溶解物の量を少なくすることができ、１２分以下とすることで、ゲル状物の発生を抑えることができる。
【００２１】
分散液を加熱して得られた紡糸原液はフィルター材で濾過し、紡糸原液中に含まれる粉塵といった異物や紡糸原液自体が熱劣化することによって発生するゲル状物を除去する。こうして得られた紡糸原液が紡糸され、衣料用繊維や炭素繊維用前駆体繊維束等として用いられる。
【００２２】
以上説明したように、このようなアクリル繊維用紡糸原液の製造法によれば、アクリロニトリル系重合体の性状を変更せず、アクリロニトリル系重合体の溶剤への分散性および溶解性を向上させ、アクリル繊維用紡糸原液の濾過工程における工程通過性を向上させることができる。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００２４】
（分散性評価）
アクリロニトリル系重合体の溶剤への分散性評価は、ＴＡインスツルメント社製レオメーターＡＲ５５０を用いて行った。測定は、直径４０ｍｍ、コーン角２゜のコーンを用い、０℃、０．１〜１０００（／ｓｅｃ）のせん断速度にて行い、１０（／ｓｅｃ）のせん断粘度（Ｐａ・ｓ）を指標とした。せん断粘度が小さいほど、アクリロニトリル系重合体の分散性が高い。
【００２５】
（濾過性評価）
紡糸原液の濾過性は、９０％捕集効率５μｍの金属不織布のフィルター（日本精線製ナスロン）に、１ｋｇ／ｍｍ２・ｈｒの割合にて０．６５ｋｇ通過させた時の差圧上昇の値を昇圧度（ＭＰａ）として評価した。昇圧度が小さいほど濾過工程通過性に優れる。
【００２６】
（実施例）
０℃に冷却したジメチルホルムアミドに、０℃に冷却したアクリロニトリル系重合体を固形分２３％で均一に分散させ、分散液を得て分散性の評価を行った。さらにこの分散液を、熱媒を循環可能なジャケット付きの内径１２ｍｍの配管に通過させ、滞在時間９分で１１０℃まで加熱して溶解させて紡糸原液を得て、濾過性を評価した。結果を表に示す。
【００２７】
（比較例）
アクリロニトリル系重合体の温度を、２５℃に変更した以外は、実施例と同様にして評価した。
【００２８】
【表１】
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