(57)【要約】      （修正有）【課題】アクリル系繊維の製造において、生産性を高めるために水洗浴や蒸気雰囲気中で、高い倍率の延伸操作を施した湿潤繊維を、乾燥工程で糸切れや繊維同士の圧着・融着する事を防ぎながら乾燥処理し、風合いの良好なアクリル系繊維を効率的に製造すること。【解決の手段】湿式紡糸後の湿潤繊維を、熱風による予備乾燥を行った後に加熱回転ロールの接触伝熱による乾燥処理を行うことを特徴とするアクリル系繊維の製造方法。好ましくは、予備乾燥において、５〜４０％の緩和処理を行う上記製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式紡糸後の湿潤繊維を、熱風による予備乾燥を行った後に加熱回転ロールの接触伝熱による乾燥処理を行うことを特徴とするアクリル系繊維の製造方法。
【請求項２】
予備乾燥において、５〜４０％の緩和処理を行う特許請求の範囲第１項に記載の製造方法。
【請求項３】
アクリル系繊維を形成するアクリル系重合体が、３５〜８０重量％のアクリロニトリル単位と１５〜６５重量％の塩化ビニル或いは塩化ビニリデン単位で構成され、さらにスルホン酸含有単量体０〜５．０重量％を含むアクリル系重合体であることを特徴とする特許請求の範囲第１または２項に記載の製造方法。
【請求項４】
アクリル系繊維を製造するための紡糸原液の溶剤及び凝固浴に用いる溶剤が、ジメチルアセトアミド、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、アセトン、ロダン塩水溶液、硝酸からなる群より選択される１種以上の有機または無機溶媒である請求範囲第１〜３項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する利用分野】
本発明は、アクリル系繊維を製造する湿式紡糸の乾燥方法に関するもので、風合いの良好な乾燥繊維を効率的に製造する方法である。
【０００２】
【従来の技術】
アクリル系繊維の湿式紡糸においては、まずアクリル系重合体を含有する紡糸原液を口金より凝固浴に紡出し繊維化し、次に高温の水洗工程や蒸気雰囲気中に繊維を導いて、延伸操作を施すことで繊維の強度と生産性を高めた後に、湿潤状態にある繊維を乾燥処理するのが一般的である。従来、この乾燥処理においては、加熱ロールに直接、湿潤状態の繊維を接触して乾燥する方式が用いられている。しかし、この乾燥方法では、生産性を高めるために乾燥の前工程の水洗工程や蒸気雰囲気中で高い倍率の延伸を施すと繊維の収縮応力が高くなり、乾燥するために繊維を加熱ロールに接触させると同時に急激な収縮が起こり、糸切れや繊維同士の融着が生じるという問題があった。
【０００３】
従って、従来の加熱ロールを用いる乾燥方法では、繊維の融着を防ぐために、延伸倍率をあまり高くしない事で、加熱ロールでの急激な繊維収縮を抑制する必要があったので生産性が悪かった。或いは、加熱ロールの代わりに、乾燥効率の悪い熱風にて徐々に乾燥する方法を用いて繊維の急激な収縮を抑制する事で対応する方法もあるが、滞留時間を長く取る必要があり、結果として大きな乾燥機が必要となっていた。
【０００４】
一方、ポリベンザゾール繊維の乾燥方法において、ボイドの発生を抑制するために、２段以上の加熱乾燥帯を設ける方法が提案されているが（特許文献１）、全ての加熱乾燥帯において加熱ロールを用いる方法であり、該方法をアクリル系繊維の乾燥工程に応用しても、上記問題は解決されない。
【０００５】
以上のことより、延伸倍率を高くして生産性を高めても、糸切れや繊維同士の融着が無く、風合いの良いアクリル系繊維の製造を可能とするコンパクトな乾燥方法の開発が望まれていた。
【０００６】
【特許文献１】
特開平７−１９７３０７
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、アクリル系繊維の湿式紡糸において、乾燥の前工程の水洗浴や蒸気雰囲気中で生産性を高めるために、高い倍率の延伸操作を行っても、乾燥工程で糸切れや繊維間の圧着が無く、風合いの良い乾燥繊維を効率的に製造する事を可能とする方法である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、アクリル系繊維を湿式紡糸にて製造する場合の従来の乾燥方式を改良するために、湿式紡糸された湿潤状態の繊維を乾燥するに当たり、まず最初に熱風にて乾燥処理を行い、続いて、加熱ロールに直接、繊維を接触して乾燥させるという方法であって、生産性を高めるために、水洗浴や蒸気雰囲気中で、高い延伸倍率操作を行っても、乾燥工程で糸切れせず、繊維間の圧着も無く、風合いの良好な乾燥繊維を効率的に得ることを可能とするアクリル系繊維の製造方法である。更に、好ましくは、前記、熱風乾燥工程で繊維を搬送するために駆動しているロールとロールの間で、ロールの回転速度を調整することにより、アクリル系繊維を長さ方向に５〜４０％緩和処理を行う事を併用することで、糸切れや単繊維間の圧着回避の効果を更に高める製造方法である。本発明の製造方法における上記乾燥方法は、従来の加熱ロール単独で乾燥する方法とは異なるものであり、また、熱風乾燥機単独で乾燥する方法とは異なるものである。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下に本発明を更に詳細に説明する。
【００１０】
本発明に於けるアクリル系繊維とは、アクリロニトリルの単独重合体、またはアクリロニトリルと共重合可能な一種類以上のビニルまたはアリル化合物等との共重合体からなるものであり、これらの重合体を、ＤＭＡｃ（ジメチルアセトアミド）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、アセトン、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）等の有機溶媒又はロダン塩水溶液、硝酸等の無機溶媒で溶解した紡糸原液を用いて、湿式紡糸法により製造したものである。特に本発明は、上記重合体の樹脂組成のアクリルニトリル含有率が６０％以下のアクリル系繊維の乾燥方法として有効である。
【００１１】
本発明においては、上記アクリル重合体、またはアクリル共重合体が溶解した紡糸原液を、上記溶媒、またはその水溶液からなる凝固浴に浸積されている一つ以上の口金より紡出し、繊維化する。ここで、凝固浴に用いられる溶媒は、紡糸原液調製時に用いられた溶媒と同じであっても良いし、異なっていても良い。形成した繊維束を凝固浴より取り出し、次に湿潤状態にある繊維束を高温の水洗浴に導き、水洗して溶剤を除去し、同時に繊維の強度を高めることと、生産性を高める事を目的として、通常２〜１０倍の延伸をかける操作を行う。本発明は、延伸倍率が４倍以上の場合に特に有効な乾燥方法であり、生産性を高める目的からも、このときの延伸倍率は４倍以上が好ましい。
【００１２】
本発明においては、上記湿式紡糸、延伸後の湿潤状態の繊維を、熱風による予備乾燥を行った後に加熱回転ロールの接触伝熱による乾燥処理を行うことが重要である。熱風による予備乾燥後に、伝熱効率の良い加熱ロールによる乾燥工程に導くことによって、効率的に乾燥が行えることが特徴である。この乾燥処理において、最初の熱風乾燥時の繊維束は緊張状態でもよいが、繊維束を移送するための駆動しているロールとロール間で、繊維糸を長さ方向に５〜４０％の緩和処理を施しつつ乾燥すると、より好ましい品質が得られる。ここで言う緩和処理とは、繊維を長さ方向に収縮させる処理の事を意味する。
【００１３】
本発明の熱風乾燥機に用いる熱風は、乾燥室と熱交換器の間で循環しており、熱交換器で加圧蒸気にて加熱され、循環ファンにより乾燥室に導かれる、その後、一部が排気されて、排気された量に等しい新鮮な空気を取り込み、循環ファンのサクション側に供給されデリベリ側より、熱交換機に供給され、再び乾燥室に供給される。熱風の温度は８０〜２００℃の任意の温度に設定でき、熱交換器に供給する加圧蒸気の圧力と流量により、熱風の温度が制御されている。熱風の温度は、好ましくは８０℃〜１５０℃の間で制御するが、良好な風合いを得るためには、乾燥温度を１２０℃以下とする事がより好ましい。熱交換器に供給する熱媒体は加圧蒸気に限定されるものでなく、高沸点の液体であっても良い。循環される熱風は、乾燥可能な湿度以下になるように、一部が排気され、排気された量に等しい新鮮な空気が取り入れられる。熱風乾燥の方法は繊維束に熱風を吹き付ける方式やサクションドラム乾燥機の様に熱風を吸い込む方式で乾燥させる方式など、熱風を用いて水分を蒸発させる方式であれば、いかなる方式でもよい。熱風乾燥機の繊維束を搬送するためのロールの径、ロールの形状は特に限定されない。熱風乾燥機ロール回転速度の制御方法に制限はない、一般的にはトレーン制御して、ロールの周速度が各ロール間の速度を一定の比率で制御する方法やロールの駆動モーターをインバーター等を用いて速度制御する場合が多いが、駆動を伝達するギヤの歯数比やプーリー径の比率により、固定的に速度分布を持たせてる方法でも良い。熱風乾燥機のロール回転速度制御による繊維の緩和率は特に限定されないが、通常０〜５０％の範囲にある。さらに上述したように、生産性と品質のバランスより緩和率は５〜４０％であるのが好ましく、特に１０〜３０％の範囲に制御するのが好ましい。
【００１４】
次の本発明においては、上記熱風における予備乾燥後、加熱ロールによる乾燥を行うが、このときの加熱ロールは、特に限定されるものではないが、中空のステンレス鋼製であり、加熱媒体は一般的に加圧蒸気を用いており、内圧制御により、ロール温度をコントロールしているものが一般的には使用される。加熱ロールの表面温度は１２０℃〜１８０℃の範囲が好ましく、繊維を構成するアクリル系樹脂のアクリルニトリルの含有率に応じてより適切な温度を設定する必要がある。アクリロニトリルの含有率が６０％以下の場合には１５０℃以下が好ましく、アクリロニトリルの含有率が６０％を越える場合は１８０℃以下が好ましい。
【００１５】
本発明において、熱風による予備乾燥と加熱ロールによる乾燥処理の時間は任意に取れるが、熱風乾燥は１〜３分、加熱ロール乾燥は０．５〜２分間が好ましい。乾燥時の繊維束の厚み指数は２０００〜１００００ｄｔｅｘ／ｍｍの範囲であるが、生産性と乾燥効率の観点から、乾燥する時の繊維束の厚み指数は２０００〜６０００ｄｔｅｘ／ｍｍの範囲が好ましい。このとき、厚み指数とは以下の式で表されるものである。
【００１６】
厚み指数＝繊維束総繊度／繊維束の巾
本発明の製造方法の乾燥工程に用いられる、好ましい乾燥装置の一例を図１に示す。
【００１７】
本発明の特徴は、湿式紡糸において水洗工程や蒸気雰囲気中で高い延伸操作を行っても乾燥工程で繊維の圧着や糸切れが無く、良質な繊維を効率的に生産できることにある。一般的に、湿式紡糸で生産性を高めるために乾燥前の水洗浴や蒸気雰囲気中で繊維に２〜１０倍の延伸操作するが、こうした繊維の延伸操作は延伸倍率が高いと、乾燥時の収縮応力が高くなることが知られており、高い収縮応力を有する湿潤繊維を、アクリル系繊維の一般的な乾燥方法である加熱ロールに接触して乾燥する方法で乾燥すると、熱伝導率の非常に高い金属表面に繊維が接すると同時に、急激に熱が伝達され、急激な繊維収縮が発生する。この時に、糸切れや繊維間同士の圧着が起こる。このため、本発明では、乾燥初期には、急激な熱の伝導の起りにくい熱風にて乾燥し、予め、水分と収縮応力とを低減させておき、その後に熱伝導効率の良い加熱ロールに接触させて乾燥させる事で、効率的に乾燥するとともに、糸切れや繊維の融着の無い風合いの良い繊維を得ることを可能としている。こうした操作をすることにより、従来は、熱伝達効率の良い加熱ロールによる乾燥方式で乾燥する場合、生産性を若干犠牲にして、延伸倍率を低くして収縮応力を押さえて製造するか、急激な収縮を避けるために乾燥効率の悪い熱風による乾燥方式を用いて、乾燥に長い時間をかける必要があった問題を解決し、高い生産性を維持しつつ、糸切れや繊維間融着の無い、風合い良好な乾燥糸を効率的に得ることを実現した。更に、熱風乾燥域の繊維束の搬送用の駆動ロールと駆動ロールの間で、繊維に徐々に緩和をかけることを組み合わせると、より効果的に収縮応力が緩和されるため、更に、糸切れや繊維の融着が回避できる。
【００１８】
【実施例】
次に、具体的な実施例により、本発明を更に詳細に説明する。本実施例において、乾燥時の繊維の融着率は以下のようにして測定した。
【００１９】
（繊維の融着率の測定方法）
繊維の融着率の測定には、クリンプ処理前の繊維を用いる。繊維束より任意に５００本程度の糸を取り出し、直径０．５ｍｍ、長さが１０ｍｍ程度のナイロン等のチューブに通し、薄い剃刀の刃で断面をカットし、５００本程度の繊維集合体の断面を一平面上に揃える。次にイオンコーターにて、繊維断面に金を蒸着し、走査電子顕微鏡で、断面を観察する。顕微鏡で観察できる視野の繊維を任意に１００本選択する。選択した繊維で、隣接する繊維と完全に独立しているものの本数をａ本とする。故に融着している繊維は１００−ａ本で示されるので、融着率は（１００−ａ）／１００で算出し百分率で示したものである。
【００２０】
（実施例１）
５０％のアクリロニトリルと４９．５％の塩化ビニルと０．５％のスルホン酸含有単量体よりなるアクリル系共重合体をＤＭＡｃにて溶解し、樹脂濃度が３０％の紡糸原液を作成した。温度３０℃で、この紡糸原液を１個の紡糸口金を通して押し出した。使用した紡糸口金は直径０．２ｍｍの丸形オリフィス１２０００個を有している。紡糸口金はＤＭＡｃ濃度５５％のＤＭＡｃ水溶液の凝固浴中に浸漬されている。凝固浴の温度は約２５℃に維持した。紡糸して得られた繊維束を凝固浴より引き出し、水洗してＤＭＡｃを除去し、９０℃の温水中で６倍に延伸した。延伸後、油剤処理を施した繊維束を図１に示す乾燥機に導いて、まず最初の熱風乾燥域の温度を１００℃に制御し、６０秒間の乾燥処理を行った。この時、繊維束の搬送ロール２〜６は同じ速度を維持したままで、繊維束を搬送し、次の加熱ロール乾燥域に繊維束を導いた。加熱ロールによる乾燥域のロール７〜１８は、表面温度が１２０℃となるように加熱維持し、繊維束をロールに接触させて２分間乾燥させて、水分率が１％以下になるまで乾燥させた。乾燥時の繊維の厚み指数は４４００ｄｔｅｘ／ｍｍとした。乾燥処理を行った後、クリンプ処理、アニール処理を施し、切断してデニール１６．５ｄｔｅｘのステープルとした。この方法による糸の品質は糸切れや繊維間の圧着もなく、柔らかく、風合いの良い、優れたものであった。乾燥後の繊維の融着率は５％程度となった。
【００２１】
（実施例２）
実施例１と同様に、紡糸、水洗した繊維束を９０℃の温水中で６倍に延伸した後、油剤処理を施し、図１に示す乾燥機に導いた。本実施例では、最初の熱風乾燥域は熱風温度を１００℃に制御するとともに、繊維束を搬送する駆動ロール２とロール３の間、ロール３とロール４の間、ロール４とロール５の間、ロール５とロール６の間でロールの回転速度を制御する事で、繊維束の搬送速度を徐々に低下させ、繊維を長さ方向に１５％縮める処理（緩和処理）を行った。熱風による乾燥処理時間は６０秒とした。続いて、熱風乾燥域の繊維束の搬送速度を維持し、繊維束を加熱ロール乾燥域に導いた。加熱ロール乾燥域の加熱ロール７〜１８は表面温度が１２０℃となるように維持し、繊維束をロールに直接接触させて約２分間の乾燥処理を行い、水分率が１％以下になるまで乾燥した。繊維束の厚み指数は５５００ｄｔｅｘ／ｍｍとした。乾燥後、クリンプ処理、アニール処理を施し、切断してデニール１６．５ｄｔｅｘのステープルとした。この方法による糸の品質は、実施例１より、更に、糸切れや繊維間の圧着もなく、柔らかな風合いを有し、優れたものであった。乾燥後の繊維の融着率は１％以下となった。
【００２２】
（比較例１）
実施例１と同様に紡糸し、水洗した繊維束を９０℃の温水中で６倍に延伸処理を行い、油剤処理を施し、図２に示す乾燥機に繊維束を導いた。表面温度が１２０℃に加熱されたロールに直接、繊維束を接触させ、繊維中の水分率が２％以下となるように、約２分間の乾燥処理を行った。その結果、乾燥に所要する時間は短いが、品質面では糸切れがあり、繊維間の圧着がひどく、隣接する単繊維同志は全て融着（融着率は１００％）となり、品質不良となった。
【００２３】
（比較例２）
実施例１と同様に紡糸、水洗した繊維束を９０℃の温水中で６倍に延伸処理を行い、油剤処理を施した後、図３に示す乾燥機に導き、１２０℃に加熱された熱風にて乾燥した。乾燥後の繊維の融着率は１０％以下であったが、繊維中の水分率を２％以下とするために、約１０分を所要した。
【００２４】
【発明の効果】
以上の通り、本発明によれば、アクリル系繊維の製造工程に於いて、乾燥工程の前半を熱風乾燥とし、さらに好ましくは繊維に緩和処理を施し、乾燥工程の後半を加熱ロールによる乾燥とすることで、乾燥前の水洗工程や蒸気処理工程で延伸倍率を高め生産性を向上させても、従来の加熱ロール単独乾燥の時のような、乾燥工程で繊維間の融着や糸切れが発生すること無く、風合いの良好な乾燥繊維を得ることができる。また、熱風乾燥方式単独に比して、乾燥所要時間を３／１０に短縮出来、設備のコンパクト化が可能となる。このことより本発明による乾燥は、品質と生産性の向上及び、設備費の削減面で貢献しうるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に関わる、乾燥工程の前半を熱風乾燥，後半を加熱ロールによる乾燥とした好ましい乾燥装置の１例であり、実施例１で用いた乾燥装置である。
【００２７】
【図２】アクリル系繊維の一般的な乾燥方式である加熱ロール乾燥機で、比較例１で用いた乾燥機を示すものである。
【００２８】
【図３】熱風乾燥機で、比較例２で用いた乾燥機を示すものである。
【００２９】
【符号の説明】
１：水洗トウ（ここでのトウとは、繊維束をしめす）、２：乾燥トウ搬送ロール、３：加熱ロール兼トウ搬送ロール、４：熱交換器、５：乾燥トウ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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