(57)【要約】      （修正有）【課題】繊維断面形状の円形度が高く、高引張強度、高伸度であるセルロース系繊維及び安全性、生産性の高いセルロース系繊維の製造方法の提供。【解決手段】単繊維の繊維断面形状の円形度が０．７〜１．０であり、単繊維繊度が３〜８ｄｔｅｘであり、前記繊維の引張強度が１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度が１５％以上であり、単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１０％以下、好ましくは１％以下であり、単繊維の引張強度の変動係数が１０％以下、引張伸度の変動係数が２０％以下である、セルロース系繊維、セルロース系ポリマー（セルローストリアセテート）をジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非発ガン性の溶媒に溶解した紡糸原液を紡糸ノズルの吐出孔から一旦空気中に吐出して、凝固液中に導入し、引取る乾湿式紡糸法であって、前記凝固液の温度を０〜４０℃とし、引取速度を１００〜５００ｍ／分とすることにより得る、セルロース系繊維の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
単繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面の円形度が０．７〜１．０であり、単繊維繊度が３〜９ｄｔｅｘであるセルロース系繊維。但し、円形度は下記式（１）で求められる値である。式中、ＳおよびＬは、光学顕微鏡で単繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面を観察し、画像解析から得られる単繊維の断面積Ｓおよび周長Ｌである。
円形度＝４πＳ／Ｌ２×１００   （１）
【請求項２】
前記セルロース系繊維の引張強度が１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度が１５％以上である請求項１に記載のセルロース系繊維。
【請求項３】
単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１０％以下である請求項１または請求項２に記載のセルロース系繊維。
【請求項４】
単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１％以下である請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のセルロース系繊維。
【請求項５】
単繊維の長手方向の引張強度の変動係数が１０％以下であり、かつ単繊維の長手方向の引張伸度の変動係数が２０％以下である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載のセルロース系繊維。
【請求項６】
前記セルロース系繊維がセルローストリアセテート繊維である請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載のセルロース系繊維。
【請求項７】
セルロース系ポリマーが溶媒に溶解した紡糸原液を紡糸ノズルの吐出孔から一旦空気中に吐出して、凝固液中に導入し、テイクアップロールで引取る乾湿式紡糸法により紡糸するセルロース系繊維の製造方法であって、前記凝固液の温度を０〜４０℃とし、前記テイクアップロールでの引取速度を１００〜５００ｍ／分とするセルロース系繊維の製造方法。
【請求項８】
前記セルロース系ポリマーとしてセルローストリアセテートポリマーを用いる請求項７に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項９】
前記紡糸原液における溶媒としてジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドまたはジメチルアセトアミドのいずれか１種類以上を用いる請求項７または請求項８に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項１０】
前記紡糸原液におけるセルロース系ポリマーの濃度が５〜４０質量％である請求項７〜請求項９のいずれか一項に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項１１】
前記凝固液としてジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドまたはメチルアセトアミドのいずれか１種類以上の溶媒と水との混合液もしくは水を用いる請求項７〜請求項１０のいずれか一項に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項１２】
前記凝固液としてジメチルスルホキシドと水との混合液を用いる請求項１１に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項１３】
凝固液を静止浴とする請求項７〜請求項１２のいずれか一項に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項１４】
紡糸ノズルの吐出孔と凝固液の液面との間において、紡糸ノズルの吐出孔から吐出された繊維を、吐出前の紡糸原液温度以上の温度の気体で加熱する請求項７〜請求項１３のいずれか一項に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【請求項１５】
前記加熱する気体の温度を紡糸原液温度より高くし、前記加熱する気体の温度と紡糸原液温度との差が０℃以上１５０℃以下である請求項７〜請求項１４のいずれか一項に記載のセルロース系繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維断面形状の円形度が高く、高引張強度、高伸度であるセルロース系繊維、および安全性、生産性の高い前記セルロース系繊維の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セルロース系繊維は、風合いや肌触り等から衣類等に多く利用され、特にセルローストリアセテート繊維は、その高級感ある風合いに加え、染色性や熱耐性が優れることで知られている。セルロース系繊維、中でもセルローストリアセテート繊維の紡糸方法としては、乾式紡糸法、湿式紡糸法および乾湿式紡糸法が知られ、その中でも溶媒に塩化メチレンやメタノールを用いた乾式紡糸法が工業生産での方式として主流となっている。
【０００３】
しかしながら、塩化メチレンは、その使用によるガン等の健康被害や事故が近年多数報告され、日本国内ではその規制が厳しくなる一方であり、乾式紡糸法で塩化メチレンを気化させてセルローストリアセテート繊維を製造することは様々な問題を抱えている。また、繊維そのものの物性に関しても、乾式紡糸法では繊維表面にスキン層を形成することが原因で、繊維断面形状は凹凸が多い形状となり、延伸倍率が低いものとなりやすく、低強度の繊維になってしまう等の課題を有し、また、無理に強度を高くしようとすると伸度の急激な低下を招き、生地にする際に糸切れが発生しやすくなる等の問題もある。
【０００４】
前記繊維物性面での課題を解決するために、例えば非特許文献１では、セルローストリアセテート繊維の湿式紡糸法が報告されている。この報告での物性値は、強度が２．２ｃＮ／ｄｔｅｘ、伸度が２１％と良好であるが、それを達成するための紡糸速度は６０ｍ／分と極めて低速であって生産性が低いことや、やはり溶媒に発ガン性の点で問題のある塩化メチレンを用いるといった問題がある。
【０００５】
また、例えば、特許文献１では、高強度のセルローストリアセテート繊維が報告されているが、伸度を高く保つことはできず、該繊維を生地加工する際の加工性に問題があった。また、生産速度が１００ｍ／分未満の低速であり生産性に問題があることや、フッ化水素等の危険な強酸を用いる必要があることも問題として残っていた。
【０００６】
また、特許文献２では、乾湿式紡糸における高速化として流管式紡糸装置を用いる方法が報告されている。この方法は凝固糸に液抵抗の付加を与えず均一に凝固させられるという面で有用な技術ではあるが、凝固液に流れを作る大がかりな設備を必要とすることや、生産のトラブル発生時に対応が難しいこと等の問題がある。また、この方法はセルロースジアセテート繊維において利用されるものであり、セルローストリアセテート繊維には全く適用できないものであった。
さらに、特許文献３では、セルローストリアセテート中空糸膜の乾湿式紡糸において、エアギャップの温度環境を制御することで糸切れの発生を抑制することが報告されている。しかしこの方法はマルチフィラメントにおけるトウの内外部の温度斑を低減することで糸切れ抑制の効果を発現しており、繊維１本の長手方向の繊度斑低減に着目し、高速紡糸条件でもばらつきの少ない高物性な繊維が得られる本発明とは全く技術概念が全く異なるものである。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】繊維学会誌，１９６５年，Ｖｏｌ．２１，Ｎｏ．４，１９７−２０５頁
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭５９−４７４１７号公報
【特許文献２】特開平９−２６８４２４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４２７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上のような従来のセルロース系繊維、特にセルローストリアセテート繊維における製造上および物性面における問題点に鑑み、繊維断面形状の円形度が高く、高引張強度、高伸度であるセルロース系繊維および安全性、生産性の高い前記セルロース系繊維の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の要旨は、次のとおりである。
１．単繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面の円形度が０．７〜１．０であり、単繊維繊度が３〜９ｄｔｅｘであるセルロース系繊維。但し、円形度は下記式（１）で求められる値である。式中、ＳおよびＬは、光学顕微鏡で単繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面を観察し、画像解析から得られる単繊維の断面積Ｓおよび周長Ｌである。
円形度＝４πＳ／Ｌ２×１００   （１）
２．前記セルロース系繊維の引張強度が１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、引張伸度が１５％以上である前記１に記載のセルロース系繊維。
３．単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１０％以下である前記１または２に記載のセルロース系繊維。
４．単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１％以下である前記１〜３のいずれかに記載のセルロース系繊維。
５．単繊維の長手方向の引張強度の変動係数が１０％以下であり、かつ単繊維の長手方向の引張伸度の変動係数が２０％以下である前記１〜４のいずれかに記載のセルロース系繊維。
６．前記セルロース系繊維がセルローストリアセテート繊維である前記１〜５のいずれかに記載のセルロース系繊維。
【００１１】
７．セルロース系ポリマーが溶媒に溶解した紡糸原液を紡糸ノズルの吐出孔から一旦空気中に吐出して、凝固液中に導入し、テイクアップロールで引取る乾湿式紡糸法により紡糸するセルロース系繊維の製造方法であって、前記凝固液の温度を０〜４０℃とし、前記テイクアップロールでの引取速度を１００〜５００ｍ／分とするセルロース系繊維の製造方法。
８．前記セルロース系ポリマーとしてセルローストリアセテートポリマーを用いる前記７に記載のセルロース系繊維の製造方法。
９．前記紡糸原液における溶媒としてジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドまたはジメチルアセトアミドのいずれか１種類以上を用いる前記７または８に記載のセルロース系繊維の製造方法。
１０．前記紡糸原液におけるセルロース系ポリマーの濃度が５〜４０質量％である前記７〜９のいずれかに記載のセルロース系繊維の製造方法。
１１．前記凝固液としてジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドまたはメチルアセトアミドのいずれか１種類以上の溶媒と水との混合液もしくは水を用いる前記７〜１０のいずれかに記載のセルロース系繊維の製造方法。
１２．前記凝固液としてジメチルスルホキシドと水との混合液を用いる前記１１に記載のセルロース系繊維の製造方法。
１３．凝固液を静止浴とする前記７〜１２のいずれかに記載のセルロース系繊維の製造方法。
１４．紡糸ノズルの吐出孔と凝固液の液面との間において、紡糸ノズルの吐出孔から吐出された繊維を、吐出前の紡糸原液温度以上の温度の気体で加熱する前記７〜１３のいずれかに記載のセルロース系繊維の製造方法。
１５．前記加熱する気体の温度を紡糸原液温度より高くし、前記加熱する気体の温度と紡糸原液温度との差が０℃以上１５０℃以下である前記７〜１４のいずれかに記載のセルロース系繊維の製造方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によるセルロース系繊維は、その繊維断面形状の円形度が０．７〜１．０であり、かつその繊度が３〜８ｄｔｅｘであることにより、独特の風合いと均一な染色性の発現を可能とする。さらに、本発明によるセルロース系繊維は、好ましくは引張強度が１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、かつ引張伸度が１５％以上であり、従来のセルロース系繊維よりも生地加工における糸切れを削減できるため、高い生産性を実現できる。
また、本発明のセルロース系繊維の製造方法によれば、非発ガン性の溶媒を用いて、工業利用が可能な速度でセルロース系繊維を製造でき、従来法よりも安全な環境での操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】は、本発明の実施に用いる紡糸装置の一例の概略図である。
【図２】は、本発明における実施例１において製造したセルローストリアセテート繊維の引張試験での応力−歪曲線を示す図である。
【図３】は、本発明における実施例２において製造したセルローストリアセテート繊維の引張試験での応力−歪曲線を示す図である。
【図４】は、本発明における実施例３において製造したセルローストリアセテート繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面の写真である。
【図５】は、本発明の実施に用いる紡糸装置の他の例の概略図である。
【図６】は本発明における実施例４において製造したセルローストリアセテート繊維の引張試験での応力−歪曲線を示す図である。
【図７】は本発明における実施例７において製造したセルローストリアセテート繊維の引張試験での応力−歪曲線を示す図である。
【図８】は、本発明における実施例１０において製造したセルローストリアセテート繊維の引張試験での応力−歪曲線を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を、図面も参照して説明する。
［円形度と繊度］
本発明のセルロース系繊維は、単繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面の円形度が０．７〜１．０であり、単繊維繊度が３〜９ｄｔｅｘであるセルロース系繊維である。前記円形度は、後述する測定方法で求められる。
前記円形度が０．７以上であれば、擦過等に対する繊維の取扱い性とソフトな風合い、光沢性の面から好ましく、前記円形度は０．８以上であることがより好ましく、０．９以上であることがさらに好ましい。また、前記単繊維繊度が３ｄｔｅｘ以上であることが強度、取扱い性の面で好ましく、また、９ｄｔｅｘ以下であることが染色性、風合いの面から好ましい。前記観点から、前記単繊維繊度の下限は、４ｄｔｅｘ以上であることがより好ましく、５ｄｔｅｘ以上であることがさらに好ましい。また、前記単繊維繊度の上限は、７ｄｔｅｘ以下であることがより好ましい。
【００１５】
［繊維の力学物性］
本発明のセルロース系繊維は、引張強度が１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。前記引張強度が１．２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であれば、加工工程中の糸切れが少なくでき、生地が破断し難くなる。前記観点から、引張強度が１．５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましく、２ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることがさらに好ましい。
また、引張伸度が５％以上であることが好ましく、１５％以上であることがさらに好ましい。これらの条件を満たすことで、繊維を後加工する際、特には繊維を生地加工する際の糸切れを低減できる。
【００１６】
[単繊維繊度の変動]
本発明のセルロース系繊維は、単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１０％以下であることが好ましい。
前記単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１０％以下であることで、織編物にした時に、織編物の外観がきれいになる。この観点から、前記変動係数は５％以下であることがより好ましい。
【００１７】
本発明のセルロース系繊維は、単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１％以下であることが好ましい。
前記単繊維の長手方向の繊度の変動係数が１％以下であることで、織編物にした時に、織編物の外観がさらにきれいになる。
【００１８】
［引張強度の変動］
本発明のセルロース系繊維は、単繊維の長手方向の引張強度の変動係数が１０％以下であり、かつ単繊維の長手方向の引張伸度の変動係数が２０％以下であることが好ましい。
単繊維の長手方向の引張強度の変動係数が１０％以下であれば、糸加工時の糸切れが少なくでき、品質も安定となる。この観点から、前記引張強度の変動係数は５％以下がより好ましい。
また、単繊維の長手方向の引張伸度の変動係数が２０％以下であれば、糸加工時の糸切れが少なくでき、品質も安定となる。この観点から、前記引張伸度の変動係数は１０％以下がより好ましい。
【００１９】
［セルロース系繊維］
本発明におけるセルロース系繊維としては、キュプラ、レーヨン、ポリノジックレーヨン、モダール、リヨセル等の再生繊維、セルロースジアセテート（以下、ジアセテートと略記する）繊維、セルローストリアセテート（以下、トリアセテートと略記する）繊維等の半合成繊維が挙げられ、中でもジアセテート繊維やトリアセテート繊維、特にトリアセテート繊維が好適なる繊維である。
【００２０】
以下、本発明のセルロース系繊維の製造方法を、トリアセテート繊維を代表として説明する。
本発明のトリアセテート繊維は、セルロースがエステル化度２．７６〜３．００の範囲でアセチル化されたトリアセテートポリマーを繊維状に賦形して得るものである。
トリアセテートポリマーの分子量は特に限定されないが、重合度が２００〜３００であることが好ましい。重合度が２００以上であることで紡糸時の糸切れが起きにくくなり、また、３００以下であることで溶解等の観点から取扱い性が良好となる。
【００２１】
［紡糸手段］
本発明の製造方法を、図１を参照して説明すると、用いる紡糸原液は、原液タンク２にセットし、ヒーター１にて所定の温度に加温する。紡糸原液は紡糸ノズル３の吐出孔から押し出され、その後紡糸浴槽７中の凝固液８と接触することで紡糸原液中の溶剤が拡散し、繊維となる。繊維は、ワインダー６のテイクアップロール５に巻かれる。なお、図１の紡糸装置はあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
図５は、図１の紡糸装置のノズル３および紡糸浴槽７中の凝固液８との間のエアギャップに、エアギャップ用加熱ヒーター９を設置した紡糸装置図である。なお、図５の紡糸装置もあくまで一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２２】
本発明の製造方法は、セルロース系ポリマーを溶媒に溶解してなる紡糸原液を、紡糸ノズルの吐出孔から一旦空気中に吐出して、凝固液中に導入し、テイクアップロールで引取る乾湿式紡糸法により紡糸するセルロース系繊維の製造方法であって、前記凝固液の温度を０〜４０℃とし、前記テイクアップロールでの引取速度を１００〜５００ｍ／分とするセルロース系繊維の製造方法である。
【００２３】
本発明の製造方法における乾湿式紡糸法とは、紡糸ノズルが紡糸浴槽７の上部に位置し、紡糸ノズルの吐出孔から吐出された紡糸原液が一度空気層を通過してから凝固液に入る紡糸方式である。
【００２４】
［紡糸原液（溶媒、濃度、温度）］
本発明の製造方法において、前記トリアセテートポリマーを用いる場合は、紡糸原液を極性溶媒中に溶解して紡糸原液とする必要がある。用いる溶媒としては、トリアセテートポリマーを溶解するものであれば特に限定されないが、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドが溶解性や安全性の観点から特に好ましく、その中でもジメチルスルホキシドは溶解性や価格の面から最も好ましい。もちろんこれらの溶媒は１種類で用いてもよいし、２種類以上を混合して用いてもよい。
【００２５】
紡糸原液中のトリアセテートポリマーの濃度は、紡糸が可能である濃度範囲であれば特に限定されないが、ポリマー濃度が５〜４０質量％であることが生産性の観点から好ましい。前記理由より、中でも、１５〜３０質量％であることがより好ましく、１８〜２５質量％であることがさらに好ましい。
また、紡糸原液の温度は、原液タンク中で紡糸原液が経時変化することなく安定して保てる温度であれば特に制限はないが、その中でも５０〜１５０℃であることがゲル化防止の観点から好ましく、６０〜１３０℃であることが原液粘度の面からさらに好ましい。
【００２６】
［エアギャップ］
乾湿式紡糸法において、紡糸ノズルの吐出孔と凝固液の液面との間の空気層は一般的にエアギャップといわれる。
本発明では、エアギャップにおいて、紡糸ノズルの吐出孔と凝固液の液面との間の距離（以下、「エアギャップ距離」という場合がある）は特に限定されず、例えばマルチフィラメントにおいては単繊維間で融着等が起こらない範囲であればよい。前記観点から、エアギャップ距離はより好ましくは３〜２００ｍｍである。
かかる乾湿式紡糸法において、エアギャップは凝固速度を速め、高速で紡糸することができ、エアギャップの内の気体温度（以下、「エアギャップ温度」という場合がある）は繊維の品質に大きく影響を与える。
その理由は明白にはなっていないが、高濃度紡糸原液、中でもセルロース系ポリマーのうちアセチル置換度の高いトリアセテートポリマーの高濃度紡糸原液等は溶液中で液晶性を示すことが知られており、これが関連しているものと考えられる。液晶性を示すような紡糸原液は、高速で巻き取る際の変形速度にポリマーの変形が完全には追従せず、その結果が繊維径斑に影響しているものと考えられる。
【００２７】
エアギャップ温度を高くすればポリマーの運動性が上がり、前記の問題も解決しやすい。そのため、エアギャップ温度を高くし、紡糸ノズルの吐出孔から吐出した繊維を加熱することが好ましい。特に、エアギャップ温度を、吐出前の紡糸原液温度よりも高い温度に積極的に加熱することで、紡糸ノズルの吐出孔から吐出した繊維が加熱され、繊度斑や引張強度斑等が抑制された高品質な繊維の製造が可能となる。
前記理由より、エアギャップ温度と吐出前の紡糸原液温度との差は０℃以上１５０℃以下であることが好ましく、２０℃以上１５０℃以下であることがより好ましく、５０℃以上１５０℃以下であることが最も好ましい。
エアギャップ温度と吐出前の紡糸原液温度との差が１５０℃以下であることで、過熱による紡糸原液の着色等を回避することができる。
【００２８】
なお、エアギャップ内の気体の加熱方法には様々な手段があるが、例えば筒状の透明チューブオーブンで加熱することが好ましい。透明であれば製造中の様子を確認しやすい。また、熱風を直接吹き当てるよりは、透明チューブオーブンを吐出する線条物の周り囲むように設置して間接的に加熱する手段が、紡糸の安定化の観点から好ましい。
前記の透明チューブオーブン等のエアギャップ内の気体を加熱する装置は、図５のように凝固液の液面から離れていることが好ましい。凝固液の液面から離すことで、凝固液の液面付近の温度上昇を回避できる。
【００２９】
［凝固液（組成、濃度、温度）］
本発明の製造方法において、用いる凝固液の組成は特に限定されないが、水等の凝固剤のみ、或いは前記の紡糸原液に用いた同じ溶媒と水等の凝固剤との混合液であることが安定的な凝固の観点から好ましい。すなわち、凝固液としては、水のみを用いることがコストや作業環境の観点から好ましく、またジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミドまたはメチルアセトアミドのうちの１種類以上の溶媒と水との混合液、特にジメチルスルホキシドと水との混合液も好ましく用いられる。
【００３０】
溶媒と水等の凝固剤とを混合して用いる際、その混合比は特に限定されないが、溶媒は２０〜９０質量％含まれることが好ましい。２０質量％以上であると凝固時のボイド形成を防ぐ観点から好ましく、９０質量％以下であると凝固形成による繊維賦形を安定化させる観点から好ましい。
【００３１】
また、凝固液の温度は、繊維製造時のエネルギーコストを抑制の観点から０℃以上であることが好ましく、０℃以上であれば、作業性の面でも好ましく、さらには５℃以上であることがより好ましい。また、ポリマーの液晶紡糸性およびゲル紡糸性の観点から、凝固液の温度は４０℃以下であることが好ましく、さらには２０℃以下であることがより好ましい。凝固液の温度は、凝固状態に影響を与え、これがテイクアップロールにおける最大巻き取り速度にも影響を与える。なお、凝固液の状態の観点から、取扱う凝固液の凝固点温度より高い温度であることがもちろん好ましく、例えば凝固液が水の場合は０℃以上であることが好ましい。前記観点から、凝固液の温度は、０〜４０℃であることが好ましく、５〜２０℃であることがより好ましい
【００３２】
［凝固液（静止浴）］
本発明の製造方法における凝固液は、図１および図５に示す紡糸浴槽７に貯留されており、前記特許文献２に記載の流管式紡糸装置のように、意図して凝固液に流れを形成するものではなく、凝固液の流れのない静止浴とすることが好ましい。この凝固液の違いを表現するものとして、本発明における凝固液の流れのない凝固液を静止浴と呼び、流管式紡糸装置のような意図的に凝固液に流れを形成する流動浴とは明らかに異なるものである。
【００３３】
［テイクアップロール］
本発明の製造方法において、図１および図５では凝固液８中を通過した繊維をワインダー６のロールをテイクアップロール５とみなして巻き取る紡糸工程の概略を示しているが、本発明の製造方法は、これに限定されず、例えば紡糸浴槽７の後に洗浄工程や延伸工程を設けてもよい。その際は、紡糸浴槽７の直後に位置するロールをテイクアップロール５とみなし、これはワインダー６とは別のものとなる。また、もちろんテイクアップロール５とワインダー６の間には延伸工程等を設けてもよい。本発明の製造方法におけるテイクアップロールでの引取速度は、１００〜５００ｍ／分であることが好ましく、１００ｍ／分であることで生産性が向上する。引取速度は、１５０ｍ／分以上であることがより好ましく、２００ｍ／分以上であることがさらに好ましい。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。なお、実施例において、繊維の各繊維物性は以下の方法により測定した。
【００３５】
（単繊維繊度）
測定にはサーチ社製ＤＥＮＩＣＯＮＤＣ−２１を用い、測定は２０℃、６５％ＲＨの恒温恒湿室で行った。測定試験長は２.５ｃｍ、重りは０．４ｇとした。
【００３６】
（引張強度、初期弾性率、引張伸度）
引張特性の測定は、島津製作所社製島津小型卓上試験機ＥＺＴｅｓｔＥＺ−Ｓ引張り試験機を用い、２０℃、６５％ＲＨの標準状態で行った。試料は、試験前に２４時間以上標準状態に保ったものを用いた。試験条件は５０Ｎのロードセルを用い、初期試料長は２０ｍｍ、引張速度は２０ｍｍ／分で行った。得られた応力−歪曲線から引張強度、引張伸度、初期弾性率を求めた。なお、測定回数１５回の平均値をその値とした。また、引張強度、引張伸度は引張破断時の強度、伸度をそれぞれ指す。
【００３７】
（円形度）
繊維を繊維軸に対して垂直方向に切り出し、繊維断面を光学顕微鏡で撮影した。次にその写真画像データをオリンパス社製画像解析ソフト「Ｓｔｒｅａｍ  Ｅｓｓｅｎｔｉａｌｓ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  １．９．３」にて断面積と周長を解析し、下記式（１）より円形度を算出した。この操作による測定試験を１０回行い、その平均値を円形度とした。この円形度は、一般的に用いられる円形度（真円度とも称される）の定義での値と同じものである。
円形度＝４πＳ／Ｌ２×１００   （１）
なお、式中、ＳおよびＬは、光学顕微鏡で繊維軸に垂直方向の単繊維の断面を観察し、画像解析から得られる、単繊維の断面積および単繊維の周長である。
【００３８】
（各種変動係数）
本発明ではバラつきの度合いを変動係数（百分率）でまとめた。変動係数は一般的な意味合いと同様に、下記式（２）より算出した。
変動係数（％）＝標準偏差／平均値×１００  （２）
なお、繊度、引張強度、初期弾性率、引張伸度の測定方法は前記の通りである。標準偏差および平均値は測定回数１５回の値を使用した。
【００３９】
［実施例１］
セルロース系ポリマーとしてエステル化度が２．９３、重合度が２７０であるトリアセテートポリマーを用い、このアセテートポリマーをジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）に溶解しポリマー濃度２０質量％の紡糸原液を調製した。次にこの紡糸原液を図１に示す紡糸装置の原液タンク２に導入し、ヒーター１で１００℃に保った状態にし、孔直径０．２７ｍｍ、孔長さ１２ｍｍの１つの吐出孔を有する紡糸ノズル３から吐出量０．５ｍＬ／分で一旦空気中に吐出して、凝固液の流れのない静止浴の凝固液８中に導入した。紡糸原液を吐出した環境は、温度が２２℃（室温）、湿度が５２％ＲＨの空気中で、紡糸ノズル３から凝固液８までの距離が５０ｍｍのエアギャップとして、乾湿式紡糸を行った。
【００４０】
凝固液８の組成は水１００％とし、温度は１０℃とした。紡糸浴槽７に配置したガイドロール４を通してワインダー６のテイクアップロール５にて引取速度１６８ｍ／分で単繊維繊度が６．３ｄｔｅｘのモノフィラメントの繊維として巻き取った。得られたトリアセテート繊維は繊維断面の円形度が０．９０であった。また、得られたトリアセテート繊維は、その引張試験の応力−歪曲線は図２のとおりであり、引張強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５３．４ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が１８％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４１】
［実施例２］
実施例１で用いたと同じトリアセテートポリマーを用い、このアセテートポリマーをＤＭＳＯに溶解しポリマー濃度２６質量％の紡糸原液を調製した。次にこの紡糸原液を図１に示す紡糸装置の原液タンク２に導入し、ヒーター１で１１０℃に保った状態にし、孔直径０．２７ｍｍ、孔長さ９ｍｍの１つの吐出孔から吐出量０．５ｍＬ／分で一旦空気中に吐出して、凝固液の流れのない静止浴の凝固液８中に導入した。紡糸原液を吐出した環境は、温度が２２℃、湿度が５２％ＲＨの空気中で、紡糸ノズル３から凝固液８までの距離が５０ｍｍのエアギャップとして、乾湿式紡糸を行った。
凝固液８の組成は、質量比で水８０％／ＤＭＳＯ２０％とし、温度は１０℃とした。紡糸浴槽７に配置したガイドロール４を通してワインダー６のテイクアップロール５にて引取速度２１７ｍ／分で単繊維繊度が６．６ｄｔｅｘのモノフィラメントの繊維として巻き取った。得られたトリアセテート繊維は繊維断面の円形度が０．９０であった。また、得られたトリアセテート繊維は、その引張試験の応力−歪曲線は図３のとおりであり、引張強度が１．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５７．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が７％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４２】
［実施例３］
実施例１で用いたと同じトリアセテートポリマーを用い、このアセテートポリマーをＤＭＳＯに溶解しポリマー濃度２４質量％の紡糸原液を調製した。次にこの紡糸原液を図１に示す紡糸装置の原液タンク２に導入し、ヒーター１で１００℃に保った状態にし、孔直径が０．２７ｍｍ、孔長さが９ｍｍの１つの吐出孔を有する紡糸ノズル３から吐出量０．５ｍＬ／分で一旦空気中に吐出して、凝固液の流れのない静止浴の凝固液８中に導入した。紡糸原液を吐出した環境は、温度が２２℃、湿度が５２％ＲＨの空気中で、紡糸ノズル３から凝固液８までの距離が５０ｍｍのエアギャップとして、乾湿式紡糸を行った。
凝固液８の組成は水１００％とし、温度は１０℃とした。紡糸浴槽７に配置したガイドロール４を通してワインダー６のテイクアップロール５にて引取速度２４９ｍ／分で単繊維繊度が５．３ｄｔｅｘのモノフィラメントの繊維として巻き取った。得られたトリアセテート繊維は繊維断面の円形度が０．９１であった。また、得られたトリアセテート繊維は、繊維の引張試験結果により、引張強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５７．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が６％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。また、得られたトリアセテート繊維の繊維軸に垂直方向の繊維断面の写真を図４に示す。なお、図４では単繊維が複数本確認できるのは、ボビンに巻いた繊維から切り出したためである。
【００４３】
［実施例４］
実施例１で用いたと同じトリアセテートポリマーを用い、このアセテートポリマーをＤＭＳＯに溶解しポリマー濃度３０質量％の紡糸原液を調製した。次にこの紡糸原液を図５に示す紡糸装置の原液タンク２に導入し、ヒーター１で１２０℃に保った状態にし、孔直径が０．２７ｍｍ、孔長さが９ｍｍの１つの吐出孔を有する紡糸ノズル３から吐出量０．５ｍＬ／分で一旦空気中に吐出して、凝固液の流れのない静止浴の凝固液８中に導入した。紡糸原液を吐出した環境は、エアギャップ用加熱ヒーター９で囲まれた、温度が２２℃、湿度が５２％ＲＨの空気中で、紡糸ノズル３の吐出孔から凝固液８の液面までの距離が１５０ｍｍのエアギャップとして、乾湿式紡糸を行った。
エアギャップ用加熱ヒーター９にはブラスト社製の透明チューブオーブンを用いた。透明チューブオーブンは内径が２５ｍｍ、長さが１００ｍｍであり、上部から２０ｍｍ下の内径の壁面には温度を測定できる温度センサーが取り付けられ、オーブンの上部は吐出孔と同じ高さで、下部は凝固液の液面から５０ｍｍの距離の位置とした。
凝固液８の組成は水１００％とし、温度は１０℃とした。紡糸浴槽７に配置したガイドロール４を通してワインダー６のテイクアップロール５にて引取速度２００ｍ／分でモノフィラメントの繊維として巻き取って単繊維繊度が８．７ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。
得られたトリアセテート繊維は、その引張試験の応力−歪曲線は図６のとおりであり、引張強度が１．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５７．３ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が１３％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４４】
［実施例５］
実施例４において、エアギャップ用加熱ヒーター９にてエアギャップ温度を７０℃にした以外は、実施例４と同様にして単繊維繊度が８．０ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。
得られたトリアセテート繊維は引張強度が１．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が２０％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４５】
［実施例６］
実施例４において、エアギャップ用加熱ヒーター９にてエアギャップ温度を１００℃にした以外は、実施例４と同様にして単繊維繊度が７．９ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。
得られたトリアセテート繊維は繊維断面の円形度が０．９２、引張強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５０．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が２２％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４６】
［実施例７］
実施例４において、エアギャップ用加熱ヒーター９にてエアギャップ温度を１３０℃にした以外は、実施例４と同様にして単繊維繊度が７．８ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。得られたトリアセテート繊維は、その引張試験の応力−歪曲線は図７のとおりであり、引張強度が１．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５２．６ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が２１％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４７】
［実施例８］
実施例６において、紡糸原液のポリマー濃度を２４質量％、紡糸原液の温度を１００℃にした以外は、実施例６と同様にして単繊維繊度が６．３ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。
得られたトリアセテート繊維は引張強度が１．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５５．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が１４％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４８】
［実施例９］
実施例８において、エアギャップ用加熱ヒーター９にてエアギャップ温度を１５０℃にした以外は、実施例８と同様にして単繊維繊度が６．３ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。得られたトリアセテート繊維は引張強度が２．０ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が５３．７ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が１９％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００４９】
［実施例１０］
実施例８において、エアギャップ用加熱ヒーター９にてエアギャップ温度を２００℃にした以外は、実施例８と同様にして単繊維繊度が６．６ｄｔｅｘのトリアセテート繊維を得た。
得られたトリアセテート繊維は、繊維断面の円形度が０．９３であり、またその引張試験の応力−歪曲線は図８のとおりであり、引張強度が１．９ｃＮ／ｄｔｅｘ、初期弾性率が４９．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、引張伸度が１８％であった。なお、このトリアセテート繊維の主たる製造条件を表１に、繊維物性を表２に示す。
【００５０】
【表１】
2017145544.tif 000003
【００５１】
【表２】
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【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明によるセルロース系繊維、特にアセテート繊維、とりわけトリアセテート繊維は、その繊維断面形状の円形度が高く、かつ実用上用いられる引張強伸度の繊維物性を有することにより、独特の光沢と風合いと均一な染色性の発現を可能とし、高級衣料用の素材として有用なるものであり、さらに、本発明によるセルロース系繊維は、従来のセルロース系繊維よりも生地加工における糸切れを削減できるため、生地加工の高い生産性を実現できる。また、本発明の製造方法によれば、非発ガン性の溶媒の使用により、セルロース系繊維、特にアセテート繊維、とりわけトリアセテート繊維を安全な作業環境下で工業利用が可能な速度での製造することが可能となる。
【符号の説明】
【００５３】
１  ヒーター
２  原液タンク
３  紡糸ノズル
４  ガイドロール
５  テイクアップロール
６  ワインダー
７  紡糸浴槽
８  凝固液
９  エアギャップ用加熱ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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