JP2006299473A

JP2006299473A - 低温可染収縮性アクリル繊維

Info

Publication number: JP2006299473A
Application number: JP2005124719A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Aki; 泰雄安芸
Original assignee: Japan Exlan Co Ltd
Current assignee: Japan Exlan Co Ltd
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2006-11-02
Also published as: CN1851071A; KR20060111351A

Abstract

【課題】収縮性アクリル繊維は、染色工程において収縮が発現してしまうため、使用方法が限定されていた。この不便を解消するために、原着、トウ染色、アニオン系活性剤の付与、繊維構成重合体の工夫など様々な方法が検討されているが、いずれも何らかの問題点を有するものである。本発明は、かかる現状に基づきなされたものであり、収縮が完全に発現される温度よりも低温で染色可能であり、染色後における加熱によって十分な収縮を発現させることができるアクリル繊維を提供することを目的とする。
【解決手段】７５℃以下の熱水中での収縮率が１５％未満であり、９０〜１００℃の湿熱処理または１２０〜１５０℃の乾熱処理での収縮率が１５％以上であり、かつ７５℃以下で染色可能であることを特徴とする低温可染収縮性アクリル繊維。
【選択図】なし

Description

本発明は低温可染収縮性アクリル繊維に関する。具体的には、収縮が完全に発現される温度よりも低温で染色可能であり、染色後において十分な収縮を発現させることができるアクリル繊維に関する。

収縮性アクリル繊維は、加熱により収縮を発現する繊維であり、バルキー糸やスライバーニットなどにおいてはその収縮性を利用してかさ高さを発現させている。一方、アクリル繊維の染色においては染料の親和性が８０℃付近から急激に増大し、この温度以下ではほとんど染色することができないことから、通常、９０℃以上の染色浴を使用して染色を行う。しかし、収縮性アクリル繊維をこのような条件で染色すると収縮しきってしまい、染色後においてはほとんど収縮を発現させることができなくなる。従って、バルキー糸やスライバーニットなどのようにかさ高さが求められる場合には、収縮性アクリル繊維をあらかじめ糸、織物、編物などにした後に染色等による加熱を行う必要がある。

このような染色の制限のため、メランジや杢調などに染色する場合には、糸、織物、編物などを作成する段階であらかじめ異なる部類の染料で染色される繊維を複数種使用し、染め分けができるようにしておかなければならない。また、熱に弱い繊維との混紡や交編をした場合には染色時の熱によって繊維をいためてしまう恐れがある。

この点について、スライバーニットやカーペットの場合は、収縮性アクリル繊維の製造時に着色したいわゆる原着繊維を用いたり、トウに通常染色を施した後、トウ加工機を用いて牽切したスライバーを用いたりすることが可能である。しかしながら、原着繊維の場合、容易に任意の色を得ることができない、あるいは多くの色調の原着繊維を在庫しておく必要があり小ロット生産には不向きであるなどの問題点が存在する。また、トウ染色の場合は、任意な色に染色することは可能であるが、トウ加工機が必要となる、あるいは加工時のロスが多くなるなどの問題点が存在する。

上述したような問題点を解決する方法として、特許文献１には収縮性アクリル繊維にアニオン系活性剤を付与した後、７０℃以下のカチオン染料を含有する染液で処理する方法が記載されている。このようにすることによって染色工程における繊維の収縮を抑制することができるが、染浴中に脱落したアニオン系活性剤がカチオン染料と結合することにより染色浴が汚染されるため、染色するたびに染浴を洗浄しなければならなくなる。また、アニオン系活性剤とカチオン染料の結合物が繊維上に物理的に付着することにより染色堅牢度の低下が起こるため、実用上問題がある。

また、特許文献２には、ハロゲン含有モノマー及びスルホン酸含有モノマーを共重合した繊維を原料繊維とする、カチオン染料で染色された乾熱収縮性を有するアクリル系短繊維が開示されている。しかし、繊維中心部に存在するスルホン酸成分は染料の固着に寄与しにくく、スルホン酸含有モノマーの使用量が多くなるため、染着速度が速くなり染色斑の要因となるほか、コストアップにもつながる。
特開２００３−２５３５７４号公報再公表特許ＷＯ２００２/０５３８２５号公報

以上に述べてきたように、収縮性アクリル繊維は、染色工程において収縮が発現してしまうため、使用方法が限定されていた。この不便を解消するために、原着、トウ染色、アニオン系活性剤の付与、繊維構成重合体の工夫など様々な方法が検討されているが、いずれも何らかの問題点を有するものである。本発明は、かかる現状に基づきなされたものであり、収縮が完全に発現される温度よりも低温で染色可能であり、染色後における加熱によって十分な収縮を発現させることができるアクリル繊維を提供することを目的とする。

本発明者は、上述の目的を達成するために鋭意検討を進めた結果、以下に示す本発明に到達した。
（１）７５℃以下の熱水中での収縮率が１５％未満であり、９０〜１００℃の湿熱処理または１２０〜１５０℃の乾熱処理での収縮率が１５％以上であり、かつ７５℃以下で染色可能であることを特徴とする低温可染収縮性アクリル繊維。
（２）水膨潤性ポリマーを１〜１０重量％含有することを特徴とする（１）に記載の低温可染収縮性アクリル繊維。
（３）水膨潤性ポリマーを含有する紡糸原液と水膨潤性ポリマーを含有しない紡糸原液とを複合紡糸して得られたものであることを特徴とする（２）に記載の低温可染収縮性アクリル繊維。
（４）水膨潤性ポリマーがポリビニルシアノエチルエーテル、アクリロニトリルとメトキシポリエチレングリコールメタアクリレートの共重合物、ポリビニルアルコール、シアノエチル化ポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、メタリルスルホン酸共重合物からなる群より選ばれた一種以上のポリマーであることを特徴とする（２）または（３）に記載の低温可染収縮性アクリル繊維。

本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は、染色工程において従来のような収縮が発現しきってしまうような高温ではなく、７５℃以下という低温で染色可能であるので、染色後においても湿熱や乾熱で収縮を発現させることが可能である。このため、従来の収縮性アクリル繊維のように繊維構造物を形成させた後に染色を施す必要はなく、形成前に染色すればよいため、熱に弱い繊維との混紡や交編も問題なく行うことができる、あるいは、原着繊維のように色数に制限もなく、通常のアクリル繊維と同様に任意の色相に染色することができるなど、これまでの収縮性アクリル繊維にあった様々な制限がなくなり、より自由に、より広い用途範囲で使用することが可能である。

本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は、７５℃以下で染色可能であり、好ましくは７０℃以下、さらに好ましくは６５℃以下で染色可能であることが望ましい。染色に７５℃を超える温度が必要な場合、染色工程における繊維の収縮が大きくなりすぎ、染色後に十分な収縮を得ることができなくなる。なお、本発明において「染色可能」との用語は、当業者において通常染色可能と判断される状態を指すものである。具体的には、全く染色できない場合に加え、一旦着色しても水洗等で色がなくなってしまう場合や汚染程度にしか染まらない場合などは、本発明にいう「染色可能」には当たらない。

本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は、７５℃以下の熱水中での収縮率が１５％未満であり、好ましくは１２％未満、さらに好ましくは１０％未満であることが望ましい。７５℃以下の熱水中において収縮率が１５％以上発現する場合、染色後に十分な収縮を得ることが困難であるばかりか、均一な収縮を得ることができない。

また、本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は、９０〜１００℃の湿熱処理または１２０〜１５０℃の乾熱処理での収縮率が１５％以上であり、好ましくは２０％以上、さらに好ましくは３０％以上であることが望ましい。９０〜１００℃の湿熱処理または１２０〜１５０℃の乾熱処理での収縮率が１５％未満である場合、染色後に十分な収縮を得ることが困難であるばかりか、均一な収縮を得ることができない。

さらに、本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は、７５℃以下の染色後に９０〜１００℃の湿熱処理または１２０〜１５０℃の乾熱処理を施すことによって染色後の繊維に対して１５％以上、好ましくは２０％以上、さらに好ましくは３０％以上の収縮率を発現することができるものであることが望ましい。

本発明の低温可染収縮性アクリル繊維を構成するアクリロニトリル系ポリマーは、従来公知の収縮性アクリル繊維の製造に用いられるものであればよい。アクリロニトリルに共重合するビニルモノマーの代表的な例としては、アクリル酸、メタクリル酸、又はこれらのエステル類；アクリルアミド、メタクリルアミド又はこれらのＮ−アルキル置換体；酢酸ビニル等のビニルエステル類；塩化ビニル、臭化ビニル、塩化ビニリデン等のハロゲン化ビニル又はビニリデン類；ビニルスルホン酸、アリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ｐ−スチレンスルホン酸等の不飽和スルホン酸又はこれらの塩類等アクリロニトリルと共重合可能な周知のモノマーを挙げることができる。なお、本発明の低温可染収縮性アクリル繊維を構成するアクリロニトリル系ポリマーとして、複数種のアクリロニトリル系ポリマー用いても構わない。

また、本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は水膨潤性ポリマーを好ましくは１〜１０重量％、より好ましくは１〜６重量％含有することが望ましい。水膨潤性ポリマーは低温においても染液を吸収し、吸収された染料は濃度勾配により繊維内部へ拡散していくため、低温でも容易に染色できるようになる。また、水膨潤性ポリマーを含有することで吸湿性が向上するため、静電気の発生を抑制するという副次的な効果も得られる。

なお、水膨潤性ポリマーは通常紡糸原液に添加することによって含有せしめるが、１０重量％を超えて含有せしめると、紡糸原液がゲル化して紡糸できなくなる場合がある。一方、含有量が１重量％未満になると、水膨潤性ポリマーの量が少なくなるため、低温での染色が容易になるなどの効果が得られなくなることがある。また、水膨潤性ポリマーの添加量が多いほど紡糸工程におけるノズル詰まりや糸切れが起こりやすくなり、得られる繊維の繊維物性にも低下傾向が現れるため、上記範囲内でも、必要とされる染色性等を勘案しつつ、できるだけ少量の添加量とすることが望ましい。なお、水膨潤性ポリマーの添加量を少量にすることにはコスト抑制の利点もある。

さらに、本発明者が検討を繰り返した結果、水膨潤性ポリマーを含有する紡糸原液と水膨潤性ポリマーを含有しない紡糸原液を用いて、サイド・バイ・サイド方式などの複合紡糸を行い、水膨潤性ポリマーの分布に偏りを持たせることで、同量の水膨潤性ポリマーを繊維全体に分散させた場合に比べて、低温での染色性が向上し、濃色染めも容易となることが明らかになった。また、染料飽和値についても、サイド・バイ・サイド型とすることで大幅に向上するとの結果が得られた。これらのことは、逆に捉えれば、より少量の水膨潤性ポリマーでも良好な染色性を発現させることが可能であるということでもあり、操業性や繊維物性の低下抑制という面でも有効である。

染色性向上の理由についてはサイド・バイ・サイド方式を例にとると以下のように推定される。すなわち、水膨潤性ポリマーが染液を吸収し、吸収した染料を繊維内部に拡散させていくという観点に立つと、サイド・バイ・サイド型とすることにより、水膨潤性ポリマーを含有する側では該ポリマーの濃度が高くなったことで、まばらに散在させた場合よりも多くの染液が吸収されるようになる。一方、水膨潤性ポリマーを含有しない側では通常の染色浴から繊維表面を通じた染料の拡散に加え、多量の染液を吸収した水膨潤性ポリマーを含有する側からも接合面を通じて染料が拡散されてくるようになり、染液と接触する実質的な面積が大きくなる。この結果、繊維全体の染色性が向上するのではないかと考えられる。

また、水膨潤性ポリマーの水膨潤度としては、後述する測定方法により得られる水膨潤度が、好ましくは１０〜３００ｇ／ｇ、より好ましくは２０〜１５０ｇ／ｇであることが望ましい。水膨潤度が３００ｇ／ｇを超えると、紡糸工程において糸切れなどのトラブルが起こりやすくなる。

水膨潤性ポリマーの種類としては特に限定はないが、ポリビニルシアノエチルエーテル、アクリロニトリルとメトキシポリエチレングリコールメタアクリレートの共重合物、ポリビニルアルコール、シアノエチル化ポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、メタリルスルホン酸共重合物などを例示することができる。中でも、アクリロニトリル１０〜７０重量％とメトキシポリエチレングリコールメタアクリレート３０〜９０重量％を共重合させたポリマーを採用するのが好ましい。なお、これらの水膨潤性ポリマーは１種類だけ使用してもよいし、複数種使用してもよい。

本発明の低温可染収縮性アクリル繊維の染色に用いる染料に関しては、通常のアクリル繊維を染色するのに用いられるのと同じ染料を使用することが可能である。また、染色条件に関しては、染色後に十分な収縮を発現させるため、７５℃以下の染浴温度で実施するが、その他の条件については通常のアクリル繊維を染色する際の条件を採用しうる。なお、本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は７５℃以上の温度でも当然染色可能であるが、染色後の収縮が十分に得られなくなる恐れがある。

上述してきた本発明の低温可染収縮性アクリル繊維の具体例の一つとして、アクリロニトリル７５〜９５重量％、メタリルスルホン酸ナトリウム０〜３重量％、酢酸ビニル５〜２２重量％を共重合して得られた重合体９０重量％以上とアクリロニトリルとメトキシポリエチレングリコールメタアクリレートの共重合物１０重量％以下をチオシアン酸ナトリウム水溶液と混合して紡糸原液とし、該紡糸原液を公知の収縮性アクリル繊維の製造方法に則って紡糸することにより得られる繊維を挙げることができる。

以下に本発明の理解を容易にするために実施例を示すが、これらはあくまで例示的なものであり、本発明の要旨はこれらにより限定されるものではない。なお、実施例中、部及び百分率は特に断りのない限り重量基準で示す。また、実施例において記述する水膨潤度、収縮率、染色性、染料飽和値、染色堅牢度は下記の方法で測定したものである。

（１）水膨潤度
試料ポリマーの水分散液を１００℃の熱風乾燥機に入れて水分を除去した後（試料ポリマーがフィルム状となる場合もある）、８０℃の真空乾燥機中で恒量になるまで乾燥して重量（Ｗ０）を測定する。次いで、水中に浸漬し２５℃で２４時間経過後、水膨潤状態の試料ポリマーを濾紙の間にはさみ余分な水分を除去し、水膨潤時の重量（Ｗ１）を測定する。以上の結果より、次式に従って水膨潤度を計算する。
水膨潤度（ｇ／ｇ）＝（Ｗ１−Ｗ０）／Ｗ０

（２）収縮率
試料繊維の繊維長（Ｌ１）を測定した後、７５℃の水中で６０分間または１３０℃の乾熱で５分間収縮させ、収縮後の繊維長（Ｌ２）を測定する。なお、測定はＪＩＳＬ−１０１５に記載の測定方法に準じた荷重をかけて実施する。以上の結果より、次式に従って収縮率を計算する。
収縮率（％）＝（Ｌ１−Ｌ２）／Ｌ１×１００

（３）染色性
試料繊維を５１ｍｍの定長にカットし、カチオン染料ＭａｌａｃｈｉｔｅＧｒｅｅｎ２％ｏｍｆ（％ｏｍｆは繊維質量に対する百分率）および酢酸２％ｏｍｆ含有する染色浴に７５℃×６０分浸漬した後、ソーピング、水洗、乾燥を行う。得られた繊維について、染色性を以下の判断基準に基づき、目視によって評価する。
○：十分に染色可能
△：淡色に染色可能
×：ほとんど染まらない

（４）染料飽和値
上記（３）で得られた繊維０．１ｇをγ−ブチロラクトン２５ｍｌに溶解させ、分光光度計にて吸光度（Ａ）を測定する。一方、ボイルすることによりＭａｌａｃｈｉｔｅＧｒｅｅｎ１％ｏｍｆを完全に吸収させたアクリル繊維０．１ｇをγ−ブチロラクトン２５ｍｌに溶解させ、分光光度計にて吸光度（Ｂ）を測定する。以上の結果より、次式に従って染料飽和値を計算する。
染料飽和値（％ｏｍｆ）＝Ａ／Ｂ

（５）染色堅牢度（耐光染色堅牢度）
上記（３）で得られた繊維について、ＪＩＳＬ−０８４２（第３露光法）に準拠し、ブラックパネル温度計の温度を６３±３℃として試験を行い、変退色の程度を判定する。なお、測定装置は、スガ試験機（株）製ＳｔａｎｄａｒｄＵＶＬｏｎｇＬｉｆｅＦａｄｅＭａｔｅｒを使用した。耐光染色堅牢度は３級以上であれば実用に耐えうるものである。

［アクリロニトリル系ポリマー及び水膨潤性ポリマーの製造］
表１に示す組成で水系懸濁重合を行い、アクリロニトリル系ポリマーＡ、Ｂおよび水膨潤性ポリマーａ、ｂ、ｃを作成した。なお、表中の略号はそれぞれ、ＡＮ：アクリロニトリル、ＭＡ：アクリル酸メチル、ＳＭＡＳ：メタアリルスルホン酸ナトリウム、ＶＡｃ：酢酸ビニル、ＭＰＥＧＭＡ：メトキシポリエチレングリコール（３０モル）メタアクリレートを示している。また、水膨潤性ポリマーについては上記測定方法より求めた水膨潤度を併記した。

［実施例１〜４、比較例１］
５０％ロダン酸ナトリウム水溶液９００部に対して、表２に示す割合でアクリロニトリル系ポリマーＡを溶解させた後、水に分散させた水膨潤性ポリマーａを添加混合する方法で紡糸原液Ｘを作成した。これとは別に、５０％ロダン酸ナトリウム水溶液９００部に対して、アクリロニトリル系ポリマーＡを１００部溶解させ、紡糸原液Ｙを作成した。作成した紡糸原液Ｘ及びＹを通常のサイド・バイ・サイド型複合繊維紡糸口金を介して、Ｘ／Ｙ比を５０／５０とし、通常の収縮性アクリル繊維の製造方法に則って複合紡糸を行い、実施例１〜４の繊維を作成した。また、比較例１として水膨潤性ポリマーを添加していない繊維も作成した。表２に得られた繊維の収縮率、染色性、染料飽和値および染色堅牢度を評価した結果を示す。

表２からわかるように、実施例１〜３では、７５℃においても十分に染色可能であり、十分な染色堅牢度を有する収縮性アクリル繊維が得られた。実施例４では、水膨潤性ポリマーの添加量は低いが、淡色に染色することは可能であった。これに対して、比較例１については７５℃ではほとんど染色することができなかった。

［実施例５〜７、比較例２］
５０％ロダン酸ナトリウム水溶液９００部に対して、表３に示す割合でアクリロニトリル系ポリマーＢを溶解させた後、水に分散させた水膨潤性ポリマーを添加混合する方法で紡糸原液を作成した。得られた紡糸原液を、通常の収縮性アクリル繊維の製造方法に則って紡糸を行った。表３に得られた繊維の収縮率、染色性、染料飽和値および染色堅牢度を評価した結果を示す。

表３からわかるように、実施例５〜７では、７５℃においても染色可能であり、十分な染色堅牢度を有する収縮性アクリル繊維が得られた。これらの実施例を比較すると添加する水膨潤性ポリマーの水膨潤度が高いほうがより高い染料飽和値を示し、染色性が高くなる傾向があると考えられる。また、実施例５〜７では水膨潤性ポリマーを繊維全体に分散させているが、サイド・バイ・サイド型の実施例１〜４に比較して、水膨潤性ポリマーの添加量に対する染料飽和値が低い傾向が見られ、水膨潤性ポリマーの分布に偏りを持たせることが染色性向上に寄与すると考えられる。なお、実施例５においては、紡糸工程において若干の糸切れが発生したが繊維を得ることは可能であった。しかし、比較例２では、水膨潤性ポリマーの添加量が多すぎたため、紡糸原液がゲル化し、紡糸することができなかった。

本発明の低温可染収縮性アクリル繊維は、低温での染色においても、実用的な色相が得られ、かつ染色後においても十分な収縮を発現できるものであり、スライバーニットなど原綿で染色を行う用途に最適である。

Claims

７５℃以下の熱水中での収縮率が１５％未満であり、９０〜１００℃の湿熱処理または１２０〜１５０℃の乾熱処理での収縮率が１５％以上であり、かつ７５℃以下で染色可能であることを特徴とする低温可染収縮性アクリル繊維。
水膨潤性ポリマーを１〜１０重量％含有することを特徴とする請求項１に記載の低温可染収縮性アクリル繊維。
水膨潤性ポリマーを含有する紡糸原液と水膨潤性ポリマーを含有しない紡糸原液とを複合紡糸して得られたものであることを特徴とする請求項２に記載の低温可染収縮性アクリル繊維。
水膨潤性ポリマーがポリビニルシアノエチルエーテル、アクリロニトリルとメトキシポリエチレングリコールメタアクリレートの共重合物、ポリビニルアルコール、シアノエチル化ポリビニルアルコール、シアノエチルセルロース、メタリルスルホン酸共重合物からなる群より選ばれた一種以上のポリマーであることを特徴とする請求項２または３に記載の低温可染収縮性アクリル繊維。