(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単繊維繊度が０．３デニール以下または繊維断面の最大厚みが３．５μｍ以下の極細繊維であって、引っ張り強度が５ｇ／ｄ以上、伸度が１５％以上であることを特徴とするアクリル繊維。
【請求項２】
アクリロニトリル系ポリマーの湿式紡糸法において、紡糸ドラフト１〜３倍、浴中での湿熱延伸倍率５〜１０倍、乾熱での延伸倍率１．２〜３倍で紡糸する、請求項１記載のアクリル繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高強力極細アクリル繊維及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクリル繊維は、バルキー性、鮮明な染色性、良好な染色堅牢性、優れた耐光性等の長所を有することから、セーター、ジャージー、ソックス等の衣料分野、毛布、カーペット、フェイクファー等の建寝装分野等に広く用いられているが、アクリル繊維の別の用途として、極細アクリル繊維の短繊維が、大きな比表面積、親水性と疎水性の適度のバランス、熱での非溶融性、優れた分繊性或いは分散性を備えることから、フィルター分野、孔版印刷原紙分野、樹脂等との繊維複合材料分野等の工業用途にも応用されている。
【０００３】
このような工業用途へ繊維を適用する場合、最終製品の力学特性並びに製品の製造工程通過性等の見地から、ある程度以上の繊維強度と伸度が望まれるケースが多い。通常衣料・建寝装分野で用いられるアクリル繊維は、引っ張り強度が２〜４ｇ／ｄで、伸度が２５〜４５％であり、工業用途へ極細アクリル繊維を適用する場合には、伸度は通常の範囲でよいものの、引っ張り強度がより高い高強力繊維であることが望まれている。
【０００４】
高強力アクリル繊維を得る方法として、従来より原料ポリマー組成のアクリロニトリル成分の増加、高分子量化、紡糸原液中のポリマー濃度の適性化、繊維の高配向化等の技術が提案されているが、かかる技術では通常のアクリル繊維と比較して製造コストが高く応用分野が限られているのが現状であり、繊維の力学特性と共に経済的にも優れた高強力極細アクリル繊維が望まれている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い強度を有する力学特性と共に経済的にも優れ、工業用途に適用可能な高強力極細アクリル繊維及びその短繊維、その短繊維を含むシート状物並びに繊維複合材料を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の要旨は、単繊維繊度が０．３デニール以下または繊維断面の最大厚みが３．５μｍ以下の極細繊維であって、引っ張り強度が５ｇ／ｄ以上、伸度が１５％以上であることを特徴とするアクリル繊維にあり、第２の要旨は、アクリロニトリル系ポリマーの湿式紡糸法において、紡糸ドラフト１〜３倍、浴中での湿熱延伸倍率５〜１０倍、乾熱での延伸倍率１．２〜３倍で紡糸する、前記アクリル繊維の製造方法にある。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の高強力極細アクリル繊維は、単繊維繊度が０．３デニール以下または繊維断面の最大厚みが３．５μｍ以下であって、引っ張り強度が５ｇ／ｄ以上、伸度が１５％以上であることを要件とするものであり、単繊維繊度が０．３デニールを超えると、特に工業用途での用途が限定され、また、繊維断面の最大厚みが３．５μｍを超えると、引っ張り強度を５ｇ／ｄ以上とすることが困難となる。本発明において、繊維断面の最大厚みとは、繊維断面に扁平部を有する繊維においては、その扁平部の短軸の最大厚みを表し、円形断面の繊維においては、直径を表す。なお、Ｙ字断面等で各扁平部のつけね部分の厚みは繊維の物性に影響を及ぼさない。
【０００８】
本発明の高強力極細アクリル繊維は、シート状物或いは繊維複合材料等の素材として工業用途へ適用する上で、形態がカット長１０ｍｍ以下の短繊維であることが好ましく、形態がカット長１０ｍｍ以下の短繊維であることにより良好な分繊性或いは分散性を示す。カット長が１０ｍｍを超えると分繊工程或いは分散工程において繊維同士の絡まりを生じ易く、分繊性或いは分散性が悪化する。
【０００９】
本発明の高強力極細アクリル繊維は、アクリロニトリルを５０重量％以上含有するアクリロニトリル系ポリマーからなる。アクリロニトリル系ポリマーは、アクリロニトリルを５０重量％以上含有するならば、アクリロニトリル単独ポリマーであってもよいが、経済的に好ましくはアクリロニトリルとアクリロニトリルに共重合可能な不飽和モノマーとのコポリマーで、アクリロニトリルを５０〜９５重量％含有するコポリマーである。
【００１０】
アクリロニトリルに共重合可能な不飽和モノマーとしては、例えばアクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸イソプロピル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸２ーエチルヘキシル、アクリル酸２ーヒドロキシエチル、アクリル酸ヒドロキシプロピル等のアクリル酸エステル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸イソプロピル、メタクリル酸ｎ−ブチル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｔ−ブチル、メタクリル酸ｎ−ヘキシル、メタクリル酸シクロヘキシル、メタクリル酸ラウリル、メタクリル酸２ーヒドロキシエチル、メタクリル酸ヒドロキシプロピル、メタクリル酸ジエチルアミノエチル等のメタクリル酸エステル、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、イタコン酸、アクリルアミド、Ｎ−メチロールアクリルアミド、ジアセトンアクリルアミド、スチレン、ビニルトルエン、酢酸ビニル、塩化ビニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、臭化ビニリデン、フッ化ビニル、フッ化ビニリデン等の不飽和モノマー等が挙げられる。
【００１１】
さらに、染色性等改良の目的で共重合されるモノマーとして、ｐ−スルホフェニルメタリルエーテル、メタリルスルホン酸、アリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、２ーアクリルアミドー２ーメチルプロパンスルホン酸、及びこれらのアルカリ金属塩等が挙げられる。アクリロニトリルを含有するコポリマーのアクリロニトリルの含有量が５０重量％未満では、染色鮮明性、発色性等のアクリル繊維としての特徴が発揮されず、また熱特性をはじめとする他の物性も低下する傾向となる。
【００１２】
アクリロニトリル系ポリマーの分子量は、通常アクリル系繊維の製造に用いられる範囲のものであれば特に限定されないが、分子量が低すぎると、紡糸性が低下すると同時に原糸の糸質も悪化する傾向にあり、分子量が高すぎると、紡糸原液に最適粘度を与えるポリマー濃度が低くなり、生産性が低下する傾向にあり、適宜紡糸条件に従って選択される。
【００１３】
本発明の高強力極細アクリル繊維は、その製造方法に特に限定はないが、例えばアクリロニトリルを５０重量％以上含有するアクリロニトリル系ポリマーを、溶剤に溶解して紡糸原液とし、紡糸するという湿式紡糸法により製造することができる。紡糸の際に用いられる溶剤としては、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、エチレンカーボネート、プロピレンカーボネート、γーブチロラクトン、アセトン等の有機溶剤、硝酸、ロダン酸ソーダ、塩化亜鉛等の無機溶剤が挙げられる。
【００１４】
本発明の高強力極細アクリル繊維の５ｇ／ｄ以上引っ張り強度及び１５％以上の伸度は、湿式紡糸法において、紡糸原液を凝固浴に吐出し引き取る工程での紡糸ドラフトを１〜３倍とし、浴中で湿熱延伸する工程での延伸倍率を４〜１０倍、さらに乾燥緻密化の乾熱延伸する工程での延伸倍率を１．２〜３倍とすることにより得ることができる。なお、これらの工程自体は当業者に周知のものである。製造された高強力極細アクリル繊維は、カット長１０ｍｍ以下に使用目的に合わせて任意の手段によりカットして短繊維とされる。
【００１５】
本発明の高強力極細アクリル繊維のカット長１０ｍｍ以下の短繊維は、抄紙して紙或いは任意の手段により不織布等のシート状物とすることができる。本発明の高強力極細アクリル繊維の短繊維を含むシート状物においては、高強力極細アクリル繊維の力学特性を発揮させるために、本発明の高強力極細アクリル繊維の短繊維を１０重量％以上含有させることが必要である。
【００１６】
また、本発明の高強力極細アクリル繊維のカット長１０ｍｍ以下の短繊維は、各種繊維複合材料の素材として用いることができる。繊維複合材料としては、樹脂との混合の繊維強化プラスチック、ゴムとの混合の繊維強化ゴム、セメントとの混合の繊維強化コンクリート等が挙げられる。本発明の高強力極細アクリル繊維の短繊維を含む繊維複合材料においては、高強力極細アクリル繊維の力学特性を発揮させるためには、本発明の高強力極細アクリル繊維の短繊維を１０重量％以上含有させることが必要である。
【００１７】
本発明は、かかる本発明の高強力極細アクリル繊維のカット長１０ｍｍ以下の短繊維を１０重量％以上含有するシート状物並び本発明の高強力極細アクリル繊維のカット長１０ｍｍ以下の短繊維を１０重量％以上含有する繊維複合材料を包含するものである。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、実施例における評価項目は次の方法により測定した。
【００１９】
〔単繊維強伸度〕
単繊維を取り出し、引っ張り試験機（オリエンテック社製、テンシロン  ＵＴＭ−ＩＩ−２０）にて強度及び伸度を測定した。但し、単繊維繊度が０．１デニール以下の繊維については５０本の繊維束で測定した。
【００２０】
〔分繊・分散性〕
繊維を長さ３ｍｍにカットし、この短繊維にポリビニルアルコールを加え、繊維濃度１．２重量％としてＪＩＳ  Ｐ８２０９に規定の標準離解機にて１０分間（３００００ｒｐｍ）攪拌し、離解した。次いで抄紙して目付け２０ｇ／ｍ2、一辺が２５ｃｍの正方形のシートとし、目視により未分繊の繊維束の個数を計測した。評価は、未分繊繊維束が３個以下を分繊・分散性良好、未分繊繊維束が３個を超えると分繊・分散性不良とした。
【００２１】
（実施例１〜６、比較例１〜４）
水系懸濁重合法により得たアクリロニトリル９４重量％及びアクリル酸メチル６重量％からなる分子量１２万のアクリロニトリル系ポリマーを、ジメチルアセトアミドに溶解し、ポリマー濃度２５重量％のジメチルアセトアミド溶液の紡糸原液を調製した。この紡糸原液を孔形状が円形の紡糸ノズルにて、ジメチルアセトアミドの水溶液の凝固浴、紡糸ドラフト１．２倍、湿熱延伸倍率５倍、乾熱延伸倍率１．５倍の条件で湿式紡糸し、単繊維繊度が１．２デニール、０．３デニール、０．１デニール及び０．０５デニールの円断面繊維を得た。
【００２２】
得られた繊維の強伸度を測定した結果及び繊維をカット長３ｍｍ、７ｍｍ及び１５ｍｍにカットし、この短繊維を用いて抄紙して分繊・分散性及び引っ張り強度の測定の結果を表１に示した。
【００２３】
（実施例７〜８、比較例５〜６）
水系懸濁重合法により得たアクリロニトリル９４重量％及びアクリル酸メチル６重量％からなる分子量１２万のアクリロニトリル系ポリマーを、ジメチルアセトアミドに溶解し、ポリマー濃度２５重量％のジメチルアセトアミド溶液の紡糸原液を調製した。この紡糸原液を孔形状が十字及びＹ字の紡糸ノズルにて、ジメチルアセトアミドの水溶液の凝固浴、紡糸ドラフト１．５倍、湿熱延伸倍率５倍、乾熱延伸倍率１．５倍の条件で湿式紡糸し、単繊維繊度が１．２デニール、０．３デニールの十字及びＹ字断面繊維を得た。得られた繊維の強伸度を測定した
結果及び繊維をカット長３ｍｍにカットし、この短繊維を用いて抄紙して分繊・分散性及び引っ張り強度の測定の結果を表１に示した。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
【発明の効果】
本発明の高強力極細アクリル繊維は、高い強度を有する力学特性と分繊・分散共に経済的にも優れ工業用途に適用可能なものであり、その短繊維は、分繊・分散性に優れ、シート状物並びに繊維複合材料の素材として好適に用いられ、本発明の高強力極細アクリル繊維短繊維を含むシート状物は、フィルタ用、孔版板印刷原紙等に用いられ、また本発明の高強力極細アクリル繊維短繊維を含む繊維複合材料は、工業用の各種用途に用いられる。