JPH02169766A - 高度の保液性を有する水膨潤性繊維の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は加重下における高度な保液性を有する水膨潤性
繊維に関するものである。

近年、高度の水膨潤性を有する重合体が、その特殊機能
に着目され幅広い用途分野に適用されつつある。例えば
、かかる重合体の瞬Ｉｆｆ多量吸水能力を利用しておむ
つ、生理用品等に、或はその水分保持能力を利用して土
壌改良材、インスタント土のう等に、また人体組織との
親和性に着目して軟質コンタクトレンズ、人工臓器、外
科用縫合材等に適用が試みられ、それらの用途のうち既
に実用化段階に入ったものもある。

〈従来の技術〉 このように広範な適用の可能性を有する水膨潤性重合体
（ヒドロゲル）は、その用途に応じて繊維形態となす方
が好まし込場合が少なくなく、かかる繊維状のヒドロゲ
ルも込くつか知られている。ところが、かかる既存の天
然もしくは合成の繊維においては、ある程度の水膨潤性
能を有するとは言うもののその水膨潤度は極めて低いも
のであったり或いは水溶性であったり、いずれにしても
自重の数倍から数百倍の水を吸収保持し、しかも水不溶
性である水膨潤性繊維の範祷からはほど遠いものでしか
なかった。

特公昭５２−４２９１６号公報において、アクリル系繊
維に特定の架橋構造と多量の塩の形のカルボキシル基と
を導入せしめてなる高膨潤性繊維状構造体が示されては
いる。しかし、かかる繊維状構造体においては、極めて
多量の塩の形のカルボキシル基を導入せしめており、ま
た＃ｉｌ維の内外層全体に亘ってヒドロゲル化している
ために、確かに高度の水膨潤性能を付与し得たに面、非
常だ脆く繊維の概念からはほど遠い物性のものでしかな
かった。即ち、依然として満足すべき性能を有する水膨
潤性繊維は存在していないと込うのが実態であり、高度
の水膨潤性付与と繊維物性保持とは二律背反する課題で
あった。

このような問題を解決する方法として特開昭６０−１９
４１７５号公報において潜在乃至顕在捲縮を有するアク
リロニトリル系重合体からなる繊維を特定の高濃度アル
カリ水溶液または電解質塩類を共存せしめた低濃度アル
カリ金属水酸化物水性溶液中で親水架極化せしめること
によって繊維の外層部のみヒドロゲル化した水膨潤性繊
維の製造法が提案されている。

この手法は、親水架橋処理条件を適度に調整することに
よって処理前の繊維物性を維持することを目的としたも
のであるが、十分な繊維物性は維持されず、高度な水膨
潤性繊維を得る上ではいまだ十分な手法とは言えな−。

〈発明が解決しようとする課題〉 本発明は親水架橋化を行なったあとも十分な繊維物性を
保持しながら高度な水膨潤性、特に加重下における保液
性に優れた水膨潤性繊維を製造する方法を提供するもの
である。

く課題を解決するための手段〉 本発明はアクリロニトリルを８０重重量板上、カルボン
酸基をＱ、２〜０．７　ｍ　ｍａｔ／ｆ含有するアクリ
ロニトリル系重合体からなシ、乾強度５０ｆ／ｄ　以上
、かつ１２０℃の湿熱下における繊維収縮率が１０％以
上であるアクリロニトリル系繊維を１０　ｍｏｔ７１０
００９　以上の高濃度アルカリ金属水溶液中で１２０℃
以上で１０分以上アルカリ処理することを特徴とする高
度の保液性を有する水膨潤性繊維の製造法にある。

本発明に係るアクリロニトリル（以下ＡＮという）系重
合体とは、ＡＮを共重合成分として含有する重合体の総
称であり、Ａ１Ｊ単独重合体又はＡＮと他の１種もしく
は２種以上のエチレン系不飽和化合物との共重合体、或
いはＡＮと他の重合体、例えば澱粉、ポリビニルアルコ
ール等のグラフト共重合体、ＡＮ系重合体と他の重合体
、例えばポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリオレフ
ィン系、ポリスチレン系、ポリビニルアルコール系、セ
ルｏ−ス１１：Ｏ混合重合体等を挙げることができる。

かくの如きＡＮ系重合体におけるＡＮの含有率は、５０
重量係以上であることが望ましく、かかる推奨範囲に満
たないＡＮ含有率の重合体からなる繊維を出発物質とし
て用いる場合には、アルカリ処理後の繊維に十分な物性
が得られないだけでなくアルカリ加水分解処理忙よって
充分親水化されな込ためである。ま九、ＡＮ系重合体の
共重合成分である前記エチレン系不飽和化合物の種類或
いは重合体の分子量等の重合体組成面では特忙制約は認
められず、最終製品の要求性能、単量体の共重合性等に
応じて任意に選択することができる。

ＡＮ；Ｆ−重合体を高濃度アルカリ金属水溶液下におい
て熱処理することによって、ニドＩＪルＭが加水分解さ
れ、カルボン酸基となり、高度な水膨潤性を有すること
は古くから知られた公知の事実であるが、さらにＡＮ系
重合体に予めカルボン酸基を含有せしめることによって
同一アルカリ水溶液下において同一条件で熱処理を施し
た場合、得られた繊維の水膨潤性が飛躍的に増大する事
実を見い出した。

本発明に係るＡＭ系重合体のカルボン酸基の含有量は（
１２〜０．７ｍｍＯ２／ｌの範囲にあることが好ましく
、このカルボン酸基は重合体中において酸型または塩型
、どちらの型で存在してもよい。

このカルボン酸基の含有量がＱ、　２　ｍ　ｍｏｌ／ｒ
未満ではアルカリ処理を行なっても加重下における高度
な保液性を得られなくなり、また逆１ｃ（Ｌ７ｍｍｏｌ
／ｆ／を超えると高度な水膨潤性は有するものの得られ
た繊維は木来有するＡＮ系繊維の優れた物性を損なう結
果となる。

ＡＮ系重合体へのカルボン酸基を含有せしめる手法とし
ては、アクリル酸、メタアクリル酸等カルボン酸基を有
するビニル単量体をＡＮと共重合することによって得ら
れ、このＡＩ系重合体を繊維に賦形することによって本
発明に係るＡＮ系繊維が得られる。繊維中のカルボン酸
基の含有量の調整は共重合反応系においてカルボン酸基
を有するビニル単量体量の調整または予め多量のカルボ
キシル基を有するＡＮ系重合体を調整し、カルボキシル
基を含有しないＡＮ系重合体と混合することによっても
得られる。

これらのＡＮ系重合体の製造およびこの重合体よυ々る
ＡＮ系繊維の製造は公知の方法から任意に選択すること
によシ可能である。

本発明１ｃ９１．るＡＮ系繊維は１２０℃の湿熱下にお
ける繊維収縮率が１０４Ｊ以上かつＳ、　Ｑ　ｔ／ａ以
上の乾強度を有することが必要である。

１２０℃の湿熱下における繊維の収縮率が１０憾未満で
は高濃度アルカリ金属水溶液中でアルカリ処理を行なっ
た繊維が十分な繊維物性を有しないためであり、好まし
くけ１５チ以上である。１２０℃の湿熱下における繊維
収縮率を１０係以上にするためには一般に染色鮮明性、
強伸度バランスを良好にするために施される湿熱緩和処
理を行なわないか、または湿熱緩和処理圧力を低下する
ことによって容易に達成される。

また本発明に係るＡＮ系繊維の要件としては５．０Ｐ／
ｄ以上の乾強度を有することが必要である。加重下にお
ける高度な保液性を有する水膨潤性繊維を得るためには
高濃度アルカリ金属水溶液中の高温下でアルカリ処理を
施す必要がある。アルカリ処理後の繊維は繊維強度が低
下するのはやむをえない事象であり、この防止策として
は被処理ｆＪ！維の強度を予めｓ、ｏｒ７’ａ以上に設
定することがもつとも有利な手法と言える。繊維の高強
度化の手法としては高倍率延伸を施すことが一般的であ
す、トータル９倍以上の延伸を施すことによって５．’
　Ｏｔ　／　ｅＬ以上の乾強度が達成される。本発明に
係るＡＭ系織繊維効果は高濃度アルカリ金属水溶液中に
おける高温下でのアルカリ処理を行なう際に、繊維が収
縮することによって、繊維内層部の親水化を防止する効
果を有し、収縮によって生じる繊維強度の低下を予め高
強度タイプの繊維を使用することによってアルカリ処理
後の繊維に十分な物性を与えることにある。本発明に係
る繊維の形状は特に規制されるものではなく、特許請求
範囲第１項前記の要件を満足するものであれば、単一成
分からなるもの、あるいは二成分および三成分以上の混
合体繊維または複合繊維いづれも本発明の出発繊維とし
て採用することが可能である。さらに繊維の断面形状お
よびデニール等も任意に選択が可能である。

さらに特開昭６０−１９４１７５号公報で要求される潜
在乃至顕在捲縮も本発明にお騒て特に必要とするもので
はない。

繊維は短繊維、長繊維、繊維トウ、糸、編織物、不織布
等いかなる形態のものであっても後続の加水分解処理に
供することができ、かかるＡＮ系繊維を出発物質として
加重下における高度な保液性を有するＡＮ系繊維を形成
せしめるためには、高濃度アルカリ金属水溶液中で高温
下におけるアルカリ処理を行なう必要がある。

本発明に用いられる高濃度アルカリ金属水溶液は１０　
ｍｏｌ／１０００を以上の濃度が必要であり、さらに好
ましくは１３　ｍｏｌ／１０００９　　以上である。１
０　ｍｏｌ／１０００ｆ　　未満では加重下における高
度な保液性を得ることができず、さらに低濃度にお込で
は被処理線維が溶解し十分な繊維物性を有する水膨潤性
繊維が得られないためである。ここに言うアルカリ金属
水酸化物とは、Ｎａ、に等のアルカリ金属類の水酸化物
またはＯａ等のアルカリ土類金属水酸化物またはそれら
の混合物を挙げることができる。アルカリ処理温度は高
す方が好ましく、高濃度アルカリ水溶液の沸とう状態で
行なうことが有利であり実際の温度は１２０℃以上とな
る。この温度が１２０℃未満では、十分な親水架橋処理
が施されず、高度な保液性を得られないだけでなくアル
カリ処理時におりで繊維が収縮せず、アルカリ処理後の
繊維は欅、雑物性を損なったもろｂものとなる。さらに
アルカリ処理時間は１０分以上、好ましくは２０分から
５０分の間で設定される。

この推奨範囲をはずれると加重下における十分な保液性
を得られない。また、アルカリ処理を行う上での被処理
繊維と処理液量の割合は出発繊維の品質、または最終的
な保液性能等から適時選択されるが、かかる条件におい
て水性溶液との接触が容易ならどのような割合でも可能
であるが、おおむね１０倍以上〜１００倍未満が選択さ
れる。

さらに、ＡＮ系繊ＭＩＫアルカリ水性溶液を作用せしめ
る方法としては、任意の繊維畏に切断された短繊維を水
性溶液中に懸濁せしめ、スクリュー型攪拌装置、ミキサ
ー等の剪断装置或いはニーダ−等の混練装置等を使用し
て攪拌乃至混練する方法、長ＦＩ１．維、繊維トウ、糸
、編織物、不織布等の連続した繊維をアルカリ水性溶液
中にて緊張下もしくは無緊張下に走行させる方法、或い
は短繊維、長繊維等を網状容器中に充填してアルカリ水
性溶液中にて振盪する方法等公知の不均一系処理方法か
ら広く選択することができる。

かくして得られた水膨潤性繊維は、水洗処理等により繊
維中に残留するアルカリ金属水酸化物を除去した後、必
要ならば公知の方法により塩型カルボキシル基をアルカ
リ金属又はアンモニウムの塩に変える等の処理を施し、
次いで所望により乾燥処理に付して乾燥生成物に形成せ
しめる。

かくの如き高度の水膨潤性及び優れた物性を兼ね備えた
本発明の水膨潤性繊維は、単独で、又は既存の天然、半
合成もしくは合成繊維等と混紡、混抄することにより、
卓越した吸湿性、吸水性、保水性を有する新規な繊維素
材或いは繊維製品としておむつ、生理用品、濾紙等に、
或いは水と混和性のない有機溶剤からの脱水材、シール
材、カチオン交換ａｍ等に、さらに既存のヒドロゲル粉
粒体と間様インスタント土のう、人工土壌、水どけ、保
温・保冷材等に適用することができる。

〈実施例〉 以下、本発明を実施例により説明する。

尚、以下の実施例に記載する保液性、カルボキシル基（
−０００Ｘ）］は下記の方法にて測定、算出したもので
ある。

（１）保液性（ｔ／１−Ｆ） 試料繊維約ＣＬ１ｆを純水中に浸漬し２５℃に保ち２４
時間後、ナイロン濾布（２００メツシユ）に包み、遠心
脱水機（１０Ｇ×１０分、但しＧは重力加速度）Ｋより
繊維間の水を除去する。このようにして調整した試料の
重量を測定する（Ｌｇ）。次に、該試料を８０℃の真空
乾燥機中で恒量になるまで乾燥して重量を測定する（　
Ｗ２　ｇ）。以上の測定結果から、次式によって算出し
た。従って、氷水膨潤度は、＃ｉ！維の自重の何倍の水
を吸収保持するかを示す数値である。

Ｗ宜 （２）　　カルボン酸基量（ｍ　ｍｏｌ／ｇ　）？１１
Ｐをジメチルホルムアミド５０−に溶解し、イオン交換
樹脂通し、遊離酸にした後、α０１Ｎ水酸化カリウムメ
タノール溶液で中和滴定し測定した。

実施例１ ＡＭ９１重量係、アクリル酸メチル６．４重量係からな
り、カルボン酸基量が０．３　ｍｍｏＬ／ｌのＡＮ系重
合体２４重量部をジメチルアセトアミド（ＤＭＡＣ）７
６重量部に溶解し、粘度６００ボイズの紡糸原液を得た
。この原液をＤＭＡｃと水の混合凝固液中に吐出し繊維
に形成せしめた後湿熱６倍、乾熱２倍、トータル１２倍
の延伸を施し乾強度＆２ｆ／ｃｌ、伸度１２，０チ、１
２０℃の温熱下における収縮率１５係の繊維を得た。こ
の繊維１０ｔを水酸化ナトリウム１６　ｍｏｌ／１００
０ＬＮ）水溶液１９０を中沸騰状態（１３０℃）で所定
の時間アルカリ処理を施し第１麦に示す水膨潤性繊維を
得た。

第　　１ 表 第　　２ 表 実施例２ 実施例１で用いたと同様のＡＮ系繊維を１０？水酸化ナ
トリウム濃度変更したアルカリ金属水酸化物水溶液１９
０ｆ中沸騰状順で２０分間アルカリ処理を施し第２表に
示すような水膨潤性繊維を得た。

実施例６ 実施例１で用いたと同様のＡＮ系繊維１０２を水酸化ナ
トリウム１６　ｍｏｌ／１０００５４、水溶液１９０を
中で種々の温度で２０分間アルカリ処理し、第３表に示
すような水膨潤性繊維を得だ。

第３表 実施例１，２．３の結果より明らかなように本発明に係
る水膨潤性繊維は卓趙した保水性を有すると共に、強伸
度とも通常衣料、インテリア用途に供されるＡＭ系織繊
維比べて遜色のな込物性を有して込ることか理解される
。

一方、本発明の推奨範囲を外れたアルカリ処理条件下で
は高度な保水性能を有して々いだけでなく繊維物性にお
いても不十分な場合が見られる。

実施例４ ＡＮ／アクリル酸メチル／メタアクリル酸の三元共重合
体を過硫酸アンモニウム／酸性亜硫酸ソーダのレドック
ス重合触媒を用い、水分懸濁連続重合方式にて重合を行
なり１メタアクリル酸の添加量を調整し、カルボン酸基
量の異なる４種の重合体を調整した。得られた重合体２
４重量部、ＤＭＡ０７６重量部に溶解し、実施例１と同
様な手法で第４表に示す繊維を得た。得られた繊維ｉｏ
ｔを４０係水酸化ナトリウム水溶液１９０℃に浸漬し、
攪拌しながら沸騰状態で２０分アルカリ処理を施した。

アルカリ処理後の繊維は水洗浄、余分な塩を取り除くと
ともに中和し、乾燥後第４表に示すような水膨潤性繊維
を得た。

第　　４　　表 本例で明らかのように繊維を形成するＡＮ系重合体中の
カルボン酸基量が増加するにつれてアルカリ処理後の繊
維の保液性は飛躍的に増大する。しかし本発明の推奨範
囲を超えるα８ｍｍｏＬ／ｆ　のカルボン酸基を有する
ＡＮ系重合体からなる繊維は親水架橋後高度な保水性を
有するものの繊維強度が低く実用にたえないものであっ
た。

実施例５ 実施例１で用いたカルボン酸基をα５　ｍ　ｍＯＬ／を
含有するＡＮ系重合体２４重量部をジメチルホルムアミ
ド７６重量部に溶解し、紡糸原液を得た。この紡糸原液
をＤＭＡＱと水の混合液からなる凝固浴中に直径α１０
■のノズルより吐出し繊維に賦型後、延伸倍率を変更し
、種々の乾強度および潜水収縮率を有するＡＮ系繊維を
得た。これらの繊維１０９をｉ　６　ｍｏｌ／１０００
＋Ｐの水酸化ナトリウム水溶液１９０を中に浸漬し沸騰
状態で２０分アルカリ処理を施すことによって第５表に
示すような繊維を得た。

第　　５ 表 比較例 実施例１に得られたＡＮ系繊維を２．３５　ｋｇＧの湿
熱下で緩和処理を施し１２０℃湿熱下における収縮率を
０チにした。この繊ａ１ｏｙを水酸化ナトリウム１６　
ｍｏｌ／１００１１１１１Ｆ　、水溶液１９０を中に浸
漬し沸騰状態で２０分、アルカリ処理を行なったところ
、保液性は７０９／ｆ−Ｆと高い値を示すもののアルカ
リ処理後の繊維強度は１、３９　／　ｌと実用に供し難
いものであった。

実施例５および比較例に示すようにアルカリ処理前の繊
維の温度を高めかつ潜水収縮率を１０係以上に保持する
ことが、アルカリ処理後の繊維物性、特に乾強度を実用
に供するものにするために必要であることがわかる。

〈発明の効果〉 本発明による水膨潤性繊維は従来のアクリロニトリル系
繊維の優れた物性を保有し、しかも加重下における高度
な保液性を有することからおむつ、生理用品等幅広い産
業用途分野に利用することが可能であシ、本発明の有す
る産業上の意義は極めて高すものである。

代理人　弁理士　吉　澤　敏　夫

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクリロニトリルを８０重量％以上、カルボン酸基を０
   ．２〜０．７ｍｍｏｌ／ｇ含有するアクリロニトリル系
   重合体からなり、乾強度５．０ｇ／ｄ以上かつ１２０℃
   の湿熱下における繊維収縮率が１０％以上であるアクリ
   ロニトリル系繊維を１０ｍｏｌ／１０００ｇ以上の高濃
   度アルカリ金属水溶液中で１２０℃以上で１０分以上ア
   ルカリ処理することを特徴とする高度の保液性を有する
   水膨潤性繊維の製造法。