(57)【要約】【課題】マクロボイドを複数個存在し、優れた嵩高性、ドライ感のある風合いを有するアクリロニトリル系フィラメント及びそ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の濃度が１６〜２０重量％であるアクリロニトリル系重合体溶液を、直径が０．１６〜０．３０ｍｍである丸型の吐出孔を有するノズルより、溶剤濃度が４５〜６０重量％である凝固浴中に、引き取り速度と吐出線速度の比が０．９以上で吐出し、繊維賦形を行うことにより、繊維側面に部分的に開口し、かつ繊維軸方向に筋状に分布した直径２μｍ以上の巨大なボイドを繊維横断面あたり２個以上有した繊維であって、嵩高度が２．５ｃｍ３／ｇ以上、保水率が２５％以上、強度が１．５ｇ／ｄｔｅｘ以上、伸度が１０％以上、及び単繊維繊度が３ｄｔｅｘ以上であることを特徴とするアクリロニトリル系フィラメント。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
５０重量％以上のアクリロニトリルを含有する重合体で構成され、繊維側面に部分的に開口し、かつ繊維軸方向に筋状に分布した直径２μｍ以上の巨大なボイドを繊維横断面あたり２個以上有した繊維であって、嵩高度が２．５ｃｍ３／ｇ以上、保水率が２５％以上、強度が１．５ｇ／ｄｔｅｘ以上、伸度が１０％以上、及び単繊維繊度が３ｄｔｅｘ以上であることを特徴とするアクリロニトリル系フィラメント。
【請求項２】
アクリロニトリル系重合体の濃度が１６〜２０重量％であるアクリロニトリル系重合体溶液を、直径が０．１６〜０．３０ｍｍである丸型の吐出孔を有するノズルより、溶剤濃度が４５〜６０重量％である凝固浴中に、引き取り速度と吐出線速度の比が０．９以上で吐出し、繊維賦形を行うことを特徴とする特許請求項１記載のアクリロニトリル系フィラメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維表面に部分的に開口し、かつ繊維軸方向に筋状に分布した直径２μｍ以上の巨大なボイド（以下マクロボイドという）を複数個有するアクリロニトリル系フィラメントであって、優れた嵩高性を有し、ドライ感のある風合いを有するアクリロニトリル系フィラメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
アクリロニトリル系フィラメントは風合いや光沢、発色性に優れるため、主に衣料用途に利用されている。しかし、最近の消費者ニーズは多様化しており、消費者に受け入れられる繊維素材を提供するためには、差別化風合いの付与、特殊機能の付加が必要不可欠である。このような背景に基づき、繊維の断面形状や表面形態の変化等の各種手段を用いて、風合いの改良がなされており、特に繊維の軽量化は、風合いの改良に大きく関与する手段として用いられている。
【０００３】
フィラメントの軽量化に対する従来の手法については、仮撚り加工による捲縮を付与する手法が種々提案され工業化されている。しかし、製造工程の増加によるコストアップが避けられないため、軽量糸の製造法として十分満足されるものではない。
【０００４】
仮撚り加工によらない原糸段階での軽量化の手法としては、異形断面化による嵩高性向上による手法が提案されている。例えば、特開平２−１６９７１０号公報では、台形形状のスリットを配置したノズルにより三葉型の異形断面糸を得る方法が提案されている。しかしこの手法では、風合いが硬くなるといった問題があった。
【０００５】
また、多孔質化による嵩高性向上の手法も種々提案されている。例えば、特開昭６２−７８２１０号公報では、低沸点物質を紡糸原液に添加し熱処理を施すことで多孔質繊維を得ているが、低沸点物質を添加した紡糸原液は通常のアクリロニトリル系重合体単独の紡糸原液に比較して原液安定性及び紡糸性に課題があった。また、特開平３−１６１５０６号公報では、十字形状のノズル口金を使用することで複数のボイドを含有する繊維を得ているが、異孔形ノズルを用いていることからノズル加工費がかかり、紡出性も低くなるため最終紡糸速度は高々数十ｍ／ｍｉｎが限界となり、孔数増加による生産性の向上が可能であるステープルの製造法としては適しているが、品種により孔数が制限されるフィラメントの製造法としては満足されるものではない。以上の様に、嵩高性アクリロニトリル系フィラメントの要求が強まる中で、十分な繊維性能を満たしつつ、工業的に成り立ちうる生産性を有した嵩高性アクリロニトリル系フィラメントの開発はなされていないのが現状である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、繊維表面に部分的に開口し、かつ繊維軸方向に筋状に分布した巨大なボイドを複数個有することで嵩高性とドライ感のある風合いを有し、同時に後加工性に優れた繊維物性を有するアクリロニトリル系フィラメント及びその製造法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の要旨は、５０重量％以上のアクリロニトリルを含有する重合体で構成され、繊維側面に部分的に開口し、かつ繊維軸方向に筋状に分布した直径２μｍ以上の巨大なボイドを繊維横断面あたり２個以上有した繊維であって、嵩高度が２．５ｃｍ３／ｇ以上、保水率が２５％以上、強度が１．５ｇ／ｄｔｅｘ以上、伸度が１０％以上、及び単繊維繊度が３ｄｔｅｘ以上であることを特徴とするアクリロニトリル系フィラメントにあり、第２の要旨とするところは、アクリロニトリル系重合体の濃度が１６〜２０重量％であるアクリロニトリル系重合体溶液を、直径が０．１６〜０．３０ｍｍである丸型の吐出孔を有するノズルより、溶剤濃度が４５〜６０重量％である凝固浴中に、引き取り速度と吐出線速度の比が０．９以上で吐出し、繊維賦形を行うことを特徴とする特許請求項１記載のアクリロニトリル系フィラメントの製造方法にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明によるアクリロニトリル系フィラメントの最大の特徴は、繊維表面に部分的に開口して、かつ筋状に分布したマクロボイドを複数個有している点にある。マクロボイドを複数個有することで、見かけの嵩密度が低くなり軽量感に優れた繊維を得ることが可能となる。また、ボイドが筋状に分布し且つ繊維表面に開口していることで、繊維内部への液体の吸収を早めることが可能となる。これにより繊維が優れた保水性と吸水性を有することとなり、サラッとしたドライな風合いが得られる。
【０００９】
また、本発明のアクリロニトリル系フィラメントの単繊維繊度は３ｄｔｅｘ以上である必要がある。単繊維繊度が３ｄｔｅｘ未満では紡糸性が不良となり、本発明の物性を備えた繊維を得ることが困難となる。単繊維繊度の上限は特に限定しないが、２０ｄｔｅｘを越えると繊維の風合いが硬くなり問題となる場合があるため、３〜２０ｄｔｅｘの範囲にあることが好ましい。
【００１０】
このような形態を有する本発明のアクリロニトリル系フィラメントは、後に示す評価法により嵩高度が２．５ｃｍ３／ｇ以上、好ましくは２．５〜４．０ｃｍ３／ｇであり、保水率が２５％以上のものである。これらの性能を満たすことにより、優れた嵩高性とサラッとしたドライな風合いを有することが可能となる。
【００１１】
また本発明のアクリロニトリル系フィラメントの機械的物性は、繊維強度１．５ｇ／ｄｔｅｘ以上、繊維伸度１０％以上のものである。これらの性能を満たす繊維であって初めて撚糸工程等の後加工を通過することが可能となる。
【００１２】
本発明のアクリロニトリル系フィラメントを製造するための第一の特徴は、吐出孔の孔径が０．１６〜０．３０ｍｍの丸孔形ノズルより吐出し、繊維賦形を行うことにある。孔径が０．１６ｍｍ未満だと、得られた繊維は表面に多数の凹凸を有する繊維となるが、マクロボイドが形成されず、十分な嵩高性を得ることができない。逆に０．３０ｍｍを越えると優れた嵩高性と保水性は得られるが、マクロボイドが過多に形成することとなり、紡糸性が低下し高速での捲き取りが困難になると共に繊維の機械的物性が損なわれ、繊維強度１．５ｇ／ｄｔｅｘ以上、繊維伸度１０％以上という本発明の要件を満たすことが困難となる。吐出孔の形状を丸孔形ノズルとすることで、Ｙ字や十字等の異孔形ノズルに比べてノズル加工費が安価で紡出性も向上し高生産性を得ることが可能となる。
【００１３】
本発明のアクリロニトリル系フィラメントを製造するための第二の特徴は、ＪＳを０．９以上に設定することである。ＪＳが０．９未満では得られた繊維は表面に多数の凹凸を有する繊維となるが、マクロボイドが形成され難くなり、嵩高性に優れた繊維を得ることができない。また、ＪＳは０．９以上であれば適宜設定可能であるが、紡糸を安定に行う上で、好ましくは０．９〜５．０の範囲である。
【００１４】
本発明のアクリロニトリル系フィラメントを製造するための第三の特徴は、アクリロニトリル系重合体の濃度が１６〜２０重量％の紡糸原液にて吐出するということである。原液濃度が２０％を越えるとマクロボイドの形成が抑制され、嵩高度が２．５ｃｍ３／ｇ未満となり優れた嵩高性を得ることができない。１６％未満ではマクロボイドは形成され優れた嵩高性を得ることは可能であるが、単繊維間の接着が増加するため紡糸性が低下するばかりでなく品質上も問題となる。
【００１５】
本発明のアクリロニトリル系フィラメントを製造するための第四の特徴は、凝固浴中の溶剤濃度が４５〜６０重量％の範囲にあることである。凝固浴中の溶剤濃度が４５重量％未満では、マクロボイドが形成されず、優れた嵩高性を有する繊維を得ることができない。逆に６０重量％を越えると紡糸性が不良となり、本発明の物性を備えた繊維を得ることが困難となる。
【００１６】
本発明に使用されるアクリロニトリル系重合体とはアクリロニトリルを５０重量％以上含有し、これと共重合可能な不飽和単量体とからなるアクリル系重合体である。共重合可能な不飽和単量体としてはアクリル酸、メタクリル酸、及びそれらの誘導体、酢酸ビニル、アクリルアミド、メタクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、さらに目的によってはビニルベンゼンスルホン酸ソーダ、メタリルスルホン酸ソーダ、アクリルアミドメチルプロパンスルホン酸ソーダ等のイオン性不飽和単量体を用いることができる。上記アクリロニトリル系重合体の製造方法としては懸濁重合、溶液重合等が選択可能であるが特に限定しない。また、アクリロニトリル系重合体の分子量は通常アクリル繊維の製造に用いられる範囲の分子量であればよく、特に限定しないが、分子量が１０万〜１００万の範囲にあることが好ましい。
【００１７】
本発明に使用される溶剤としては、通常の湿式紡糸に用いられる溶剤であれば特に限定されるものではない。これらの溶剤としては、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、アセトン等の有機溶剤、濃硝酸、ロダン塩水溶液、塩化亜鉛水溶液等の無機系溶媒も使用できるが、ボイド形成の容易性から有機溶媒が有利に使用される。また、凝固浴中に含まれる凝固剤としては、水、アルコール等が使用されるが工業的には、水が最も好ましい。本発明のアクリロニトリル系フィラメントを得るための凝固浴中の溶剤濃度範囲は、有機溶剤−水系の凝固浴の範囲を示したものであり、無機溶剤または水以外の凝固剤を使用する場合にはそれぞれ凝固浴の濃度を設定する必要がある。
【００１８】
アクリロニトリル系重合体は溶剤に溶解されて所定の濃度の紡糸原液が得られる。紡糸原液の溶解温度または溶解方式は一般に使用される公知の条件が採用できる。かくして得られた紡糸原液はノズルより吐出し繊維に賦形される。凝固浴中の温度はアクリロニトリル系フィラメントを製造する上で一般的な範囲であれば問題なく、通常１５〜５０℃が適用される。以上のようにして得られた凝固糸は公知の方法、条件で延伸、洗浄、乾燥された後、用途に応じて熱緩和処理等を施し、バランスのとれた力学特性を付与した嵩高性アクリロニトリル系フィラメントとなる。
【００１９】
以上、得られた繊維の嵩高度、保水率は以下の方法で測定した。
【００２０】
（嵩高度）
ＪＩＳ規格（ＪＩＳ−Ｌ１０９５−９．１４嵩高性）の手法により次式から算出した。
【００２１】
嵩高度（ｃｍ３／ｇ）＝（Ａ×ｔ０）／（Ｗ×１０）
ここで、Ａ：容器の面積（ｃｍ３）、ｔ０：高さ（ｍｍ）、Ｗ：糸の重量（ｇ）である。
【００２２】
（保水率）
常法により精錬した繊維を水中に２４時間浸漬した後、１０００Ｇの加速度のもとで１０分間遠心脱水した原糸の重量（Ｗ１）を測定する。この繊維を１１０℃で３時間熱風乾燥した後の重量（Ｗ２）を秤量して以下の式から算出する。
【００２３】
保水率（％）＝（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ２×１００
（強伸度）
ＪＩＳ規格（ＪＩＳ−Ｌ１０１３−８．５引っ張り強さ及び伸び率）の手法により求めた。測定は、ＯＲＩＥＮＴＥＣ社製ＲＴＭ−１００を用いて実施した。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
【００２５】
実施例１−５、比較例１−３
アクリロニトリル９３重量％、酢酸ビニル６重量％、スチレンスルホン酸ナトリウム１重量％から成り、平均分子量３０万の共重合体をジメチルアセトアミドに溶解しアクリロニトリル系重合体濃度１８重量％の紡糸原液を得た。これを孔径が０．１２〜０．３５ｍｍであるノズルより、ジメチルアセトアミド５５重量％と水４５重量％よりなる溶剤濃度が５５重量％である凝固浴に吐出した。この後、水洗、沸水中での３倍延伸、乾燥後更に乾熱状態で２倍延伸を行い、２５０℃の熱板上にて１０％緩和を施して単繊維繊度が５．５ｄｔｅｘであるアクリロニトリル系フィラメントを得た。各フィラメントの嵩高度、保水率、強伸度についてそれぞれ測定した。この結果を表１に示し、実施例５の横断面及び側面の電子顕微鏡写真をそれぞれ図１、２に示す。これらの内、孔径が０．１８ｍｍ以上であるノズルより吐出したアクリロニトリル系フィラメントは図１、２に示すように繊維表面に開口したマクロボイドを多数有していた。尚、孔径が０．３５ｍｍである比較例３は、機械的物性に劣るため工程通過性が非常に悪くなった。
【００２６】
【表１】
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実施例６、７、比較例４
実施例１と同様の紡糸原液を用いて、ＪＳ０．８〜２．４で孔径が０．２０ｍｍ、孔数が３０であるノズルよりジメチルアセトアミド５０重量％と水５０重量％よりなる溶剤濃度が５０重量％である凝固浴に吐出した。その他の条件は実施例１と同様である。得られた繊維の嵩高度、保水率、強伸度をそれぞれ算出した。この結果を表２に示した。
【００２７】
【表２】
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実施例８、９、比較例５、６
実施例１と同様の共重合体をジメチルアセトアミドに溶解しアクリロニトリル系重合体濃度１５〜２２重量％の紡糸原液を得た。これらを孔径が０．２０ｍｍ、孔数が３０であるノズルよりＪＳ１．６３〜２．３９でジメチルアセトアミド５５重量％と水４５重量％よりなる溶剤濃度が５５重量％である凝固浴に吐出した。その他の条件は全て実施例１と同様である。得られた繊維の嵩高度、保水率、強伸度をそれぞれ算出した。この結果を表３に示した。尚、比較例５は単繊維間の接着が多数発生し紡糸性不良であった。
【００２８】
【表３】
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実施例１０−１２、比較例７
実施例１と同様の紡糸原液を用いて、孔径が０．２５ｍｍ、孔数が１２であるノズルより、ジメチルアセトアミドの濃度が４０〜５６重量％である凝固浴中に吐出した。その他の条件は実施例１と同様である。得られた繊維の嵩高度、保水率、強伸度をそれぞれ算出した。この結果を表４に示した。
【００２９】
【表４】
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実施例１３、比較例８、９
実施例１と同様の紡糸原液を用いて、孔形状が丸形（孔径０．２ｍｍ）、Ｙ字型（一辺の長さ０．１ｍｍ）、十字型（一辺の長さ０．０８ｍｍ）であり、孔数が３０であるノズルより、ジメチルアセトアミドの濃度が５６重量％である凝固浴中に吐出した。その他の条件は実施例１と同様である。このときの凝固浴からの最大引き取り速度及び最大捲き取り速度を測定した。この結果を表５に示した。
【００３０】
【表５】
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【００３１】
【発明の効果】
本発明のアクリロニトリル系フィラメントは、繊維内部に複数個のマクロボイドを有していることから嵩高性に優れ、通常のアクリロニトリル系フィラメントに比べ優れた軽量感を有していると共に、保水性と吸水性に優れるため、サラッとしたドライな風合いが得られる。このため、特に夏物衣料用途へのアクリロニトリル系フィラメントの利用を拡大するものである。また、本発明の製造法は特定の添加物を使用していないため、従来のアクリロニトリル系フィラメントの製造工程で生産でき、かつ、高い生産性を確保しているという、工業的意義の大きな発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明繊維の横断面のＳＥＭ写真
【図２】本発明繊維の側面のＳＥＭ写真
【図１】
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【図２】
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