JPH02300308A - ポリビニルアルコール繊維及びその製造法 - 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） 本発明はポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡと略記す
る。）繊維及びその製造法に係わり、さらに詳しくは高
強度・高初期弾性率を有するＰＶＡ繊維及びこのＰＶＡ
繊維を生産性よく製造する方法に関するものである。

（従来の技術） 最近、超高分子量ポリマー溶液をいわゆるゲル紡糸し、
得られた未延伸糸を高倍率で延伸することにより、高強
度・高初期弾性率繊維を得る方法が開発され、注目を浴
びている。

ゲル紡糸技術を適用したポリエチレン繊維は。

アラミド繊維を超える強度、初期弾性率を有しており、
すでに実用段階に入ろうとしている。しかしながら、ポ
リエチレン繊維は融点が低いため。

耐熱性が劣るという欠点を有しており、そのため。

産業資材用途への拡大が阻まれている。

ＰＶＡ繊維は汎用繊維中１強度、初期弾性率の点で優れ
ており、耐熱性においても２３０〜２４０℃以上の融点
を有しているので産業資材用途において極めて有用であ
る。

従来、ＰＶＡ繊維の強度と初期弾性率を改善する方法に
関して、多くの提案がなされている。例えば、特開昭５
９−１３０３１４号公報には１分子量５０万以上の超高
重合度ＰＶＡのグリセリン溶液をゲル紡糸し、得られた
未延伸糸を２０倍程度延伸する方法が開示されている。

しかしながら、この方法では、超高重合度ＰＶＡの商業
的な入手が困難であるばかりか、このような超高重合度
ＰＶＡは、溶媒に溶解した場合の溶液粘度が高くなりす
ぎるので紡糸性が悪く、紡糸性をよくするためにはポリ
マー濃度を低くする必要があるので、生産性が低・とい
う欠点がある。

また、特開昭６０−１２６３１２号公報や特開昭６１−
１０８７１１号公報、特開昭６１−２１５７１１号公報
には９重合度１５００以上のＰＶＡをジメチルスルホキ
シド（以下、ＤＭＳＯと略記する。）、あるいはグリセ
リンに溶解した紡糸原液を、下式で定義される紡糸ドラ
フトが０．０５〜１．０となるように乾・湿式紡糸、あ
るいはゲル紡糸し、得られた未延伸糸を２０倍以上延伸
する方法が開示されている。

紡糸ドラフト＝ＶＩ／Ｖ。

（ただし、Ｖｏは紡糸口金から吐出されるときの吐出糸
条の線速度＋　Ｖ　ｌは紡糸引取り速度である。）しか
しながら、これらの方法では、吐出線速度を上げて紡糸
ドラフトを１以下とするために吐出孔の直径を０．０８
ｍｍというような極めて細いものとしなければならず、
紡糸口金の製作が難しいばかりか、単糸繊度が１０デニ
ール以下の細デニールの繊維しか得られない。事実、上
記公報（特開昭６１−２１５７１１号公報）に記載され
ているように、高強度・高初期弾性率ＰＶＡ繊維とする
ためには単糸繊度を５デニール以下にとどめることが必
須と考えられており、商業的に人手可能な重合度を有す
るＰＶＡから製造された。単糸繊度が１０デニール以上
の高強度・高初期弾性率ＰＶＡ繊維は、従来全く知られ
ていない。

しかしながら、単糸繊度が１０デニール以上の高強度・
高初期弾性率ＰＶＡ繊維は、特に次の理由で市場から強
く要望されている。

すなわち、セメントやコンクリート補強用として従来使
用されていたアスベストは発ガン性があることが判った
ため９代わりにＰＶＡ繊維が使用されるようになってき
た。しかしながら、現在使用されている単糸繊度がｌＯ
デニール未満の繊維は糸径が小さいため、そのままでは
分散性が悪く。

このため、フィラメントを集束してカットすることによ
り２分散性をよくしているが、セメントやコンクリート
と調合する際の分散性は依然として悪いという欠点があ
る。

単糸繊度が１０デニール以上であれば、そのままでもセ
メント等と調合する際の分散性がよいので集束処理が不
要であり１分散性の向上と低コスト化を図ることが可能
となるからである。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、高強度・高初期弾性率を有するＰＶＡ
繊維の製造法は種々提案されているが。

前記の超高重合度ＰＶＡポリマーを用いる方法では、ポ
リマーの商業的な入手が困難であり、コスト的にも不利
である。

また、前記の特開昭６０−１２６３１２号公報等で開示
された。ＰＶＡ−ＤＭＳＯ溶液、あるいはＰＶＡ−グリ
セリン溶液を乾・湿式紡糸、あるいはゲル紡糸し、得ら
れた未延伸糸を２０倍以上延伸する方法では、１０デニ
ール未満の細デニールの繊維しか得られず、市場の要望
が多い単糸繊度が１０デニール以上の高強度・高初期弾
性率ＰＶＡ繊維を提供することができなかった。

本発明の第１の課題は、商業的に入手可能な重合度を有
するＰＶＡからなり、高強度、高初期弾性率で、かつ、
単糸繊度が大きく、セメント等の補強用や耐候性を要求
される産業資材用途に好適なＰＶＡ繊維を提供すること
であり、また９本発明の第２の課題は、上記のＰＶＡ繊
維を生産性よく低コストで製造する方法を提供すること
である。

（課題を解決するための手段） 本発明者等はこのような現状に鑑み、商業的に入手可能
な重合度を有するＰＶＡを用いて上記課題を解決するた
めに鋭意検討した結果１本発明に到達した。

すなわち２本発明は９次の構成を要旨とするものである
。

（１）重合度１５００以上、　７０００以下のポリビニ
ルアルコールからなり、引張り強度が１３ｇ／ｄ以上、
初期弾性率が３００ｇ／ｄ以上であり、かつ、単糸繊度
が１０デニール以上、１００デニール未満であることを
特徴とするポリビニルアルコール繊維。

（２）重合度１５００以上、　７０００以下のポリビニ
ルアルコールを溶媒に溶解して調製した紡糸原液を、単
数又は複数の吐出孔を有する紡糸口金を用いて乾・湿式
紡糸し、得られた未延伸糸を延伸してポリビニルアルコ
ール繊維を製造するに際し、紡糸原液出口側に突出する
形状の吐出孔を有する紡糸口金を用いて乾・湿式紡糸す
ることを特徴とするポリビニルアルコール繊維の製造法
。

以下１本発明の詳細な説明する。

本発明の製造法で用いるＰＶＡの重合度は１５００以上
が必要であり、好ましくは３０００以上、さらに好まし
くは４５００以上であるが、上限としてはポリマーコス
トの面から、　７０００以下である。重合度が１５００
よりも小さいと、得られる繊維の強度が１３ｇ／ｄより
小さくなり１本発明の目的を達成することができない。

また、ＰＶＡのケン化度は９９％以上のものが好ましい
。

このようなＰＶＡを溶媒に溶解して紡糸原液を調製する
のであるが、溶媒としてはグリセリン。

エチレングリコール、プロピレングリコール等の飽和脂
肪族多価アルコール、又はＤＭＳＯ，ジメチルホルムア
ミド、ジメチルイミダゾリジノン。

水等及びこれらの混合物から選択すればよく、その内で
も特にＤＭＳＯ，水又はこれらの混合物が好適に用いら
れる。本発明においては、この溶媒にＰＶＡの耐熱剤、
顔料、架橋剤等を適宜混入して用いてもよい。

紡糸原液中のＰＶＡ濃度は、２〜３５重量％の範囲に調
製するのが好ましい。濃度が２重量％未満になると曳糸
性が低下し、一方、３５重量％を超えると、未延伸糸の
延伸性が低下する傾向を示すので好ましくない。

本発明においては、上記の溶媒にＰＶＡを溶解して調整
した紡糸原液を単数、又は複数の吐出孔を有する紡糸口
金を用いて乾・湿式紡糸して未延伸糸を形成させるので
あるが、その際、第１図で示したように９例えば筒状細
管を埋め込んで、紡糸原液出口側に突出するように形成
した吐出孔１を有する紡糸口金を用いることが９本発明
の目的を達成するＬで極めて重要であり、吐出孔の突出
長は１〜２０ｍｍが好ましい。

すなわち９通常の乾式紡糸あるいは湿式紡糸で用いられ
ている。第２図で示したような、吐出孔２が紡糸原液出
口側に突出しない紡糸口金を用いると、吐出孔出口で紡
糸原液が半球状となって紡糸口金に付着する現象が生じ
る。このような状態では紡糸の開始が困難であり、もし
仮に紡糸を開始できたとしても、得られる繊維は繊度斑
の大きいものとなり、側底実用に耐えるものではない。

このような現象は、紡糸孔の孔径を小さくして吐出線速
度を上げることによって防ぐことができるものの、ＰＶ
Ａの乾・湿式紡糸においては、溶媒の抽出が他の溶媒中
にゲル化糸条を通すことによって行なわれるので１通糸
速度を上げると糸条の受ける抵抗が大きくなることから
通糸速度は高々数１０ｍ／分迄しか上げられない。した
がって、ドラフトを小さくするために吐出線速度を上げ
ることにも一定の限界がある。また、吐出孔の孔径を小
さくすることは紡糸口金製作上の困難を増大させ、生産
設備のコストアップにもつながり不利である。さらに重
要なことは、吐出孔の孔径が小さくなるために、当然の
ことながら得られる繊維の繊度が小さくなることであり
、事実このような紡糸口金を用いる方法においては、単
糸繊度がｌＯデニール以上で、高強度・高初期弾性率を
有するＰＶＡｍ維は得られていない。

ところが驚くべきことに、紡糸原液出口側に突出する形
状の吐出孔を有する紡糸口金を用いると。

吐出線速度を下げても、吐出孔出口で紡糸原液が半球状
となって紡糸口金に付着することがなく。

安定した紡糸が可能となるばかりか、従来実現しえなか
った単糸繊度が１０デニール以上で、高強度・高初期弾
性率を有するＰＶΔ繊維を得ることができるのである。

なお１本発明で使用する紡糸口金としては、吐出孔が紡
糸原液出口側に突出するものであれば。

吐出孔を一体として形成したもの、筒状細管を埋め込ん
で形成したもの等いずれでもよいが、後者の方が次の理
由で−好ましい。

すなわち、吐出孔を筒状細管で形成すれば、長さ／直径
の値が大きい吐出孔が容易に得られ、前記の値が大きい
吐出孔を有する紡糸口金を用いれば、吐出孔中で紡糸原
液中のＰＶＡ分子鎖に十分な剪断力が与えられ、この剪
断力によりＰＶＡ分子鎖の絡み合いが解きほぐされ、絡
み合いの少ない未延伸系構造を形成することができるか
らである。

吐出された紡糸原液は、不活性雰囲気層を経て凝固浴中
に導かれ、凝固糸条が形成される。本発明においては、
糸条の均斉度を高めるために紡糸ドラフトは１〜ＩＯと
するのが好ましい。また、凝固浴としては、メタノール
、エタノール等のアルコールや、アセトン等のケトンを
用いることができるが、とりわけメタノールが好適に用
いられる。

乾・湿式紡糸して得られた未延伸糸は、一旦捲取るか又
は連続して延伸工程に供給し、延伸する。

なお１本発明においては、乾・湿式紡糸工程と延伸工程
との間に、乾煙、油剤処理等必要ならばその他の工程を
適宜導入してもよい。

延伸方法としては９種々の方法を適用することができる
が１例えば、ヒートプレート等の加熱体に未延伸糸を接
触させながら延伸する方法、熱媒中で延伸する方法、誘
電加熱方式で延伸する方法等があげられる。これらの方
法では１段又は２段以上の多段で延伸することができる
が、２段取Ｊ−の多段で延伸するのが好ましい。また、
多段延伸する場合は、第ｎ段延伸と、第（ｎ＋１）段延
伸（ｎは１以上の整数）との間で水分付与、油剤付与等
を行なってもよい。

本発明の目的である。高強度、高初期弾性率であり、か
つ、単糸が太繊度のＰＶＡ繊維を得るには、全延伸倍率
を１０倍以上とするのが好ましく。

より好ましくは１５倍以上にするのがよい。

本発明によれば、商業的に人手可能な重合度のＰＶＡを
用いて、高強度・高初期弾性率を有する。

単糸が大繊度のＰＶＡａｌ維を、低コストで生産性よく
製造することが可能である。

このようにして得られる本発明のＰＶＡ繊維は。

１３ｇ／ｄ以にの引張り強度と３００ｇ／ｄ以上の初期
弾性率を有し、かつ、単糸繊度が１０デニール以上、１
００デニール未満という従来にない大繊度であるので、
セメント補強用として使用する際の分散性がよく、この
ため、糸径が小さい場合のような。

フィラメントを集束してカットすることにより分散性を
向上させる必要がなく、工程の合理化や。

セメント、コンクリートの補強効果を向上させることが
可能となる。

また、単糸繊度が大きいため、従来のＰＶＡ繊維よりも
耐候性が著しく向上し、ローブや漁網。

海苔網等、耐候性を要求される産業資材用途にも好適な
ものである。

（作用） 本発明の製造法において、単糸繊度が１０デニール以七
、１００デニール未満でありながら、引張り強度が１３
ｇ／（１以上、初期弾性率が３００ｇ／ｄ以上という高
強度・高初期弾性率を有するＰＶＡＩａ維が得られる理
由は９次のように考えられる。

すなわち、紡糸原液量ｌ」側に突出する形状の吐出孔を
有する紡糸口金を用いて乾・湿式紡糸することにより、
吐出線速度を下げても、吐出孔で紡糸原液が半球状とな
って紡糸口金に付着することがなく、安定した紡糸がｐ
Ｊ能となるからである。

なお１本発明における引張り強度と初期弾性率は、　Ｊ
ＩＳ−Ｌ−１０１３に準じて、つかみ間隔２５ｃｍ、引
張り速度３０ｃｍ／分で測定するものである。

（実施例） 次に１本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例１〜２．比較例１ 重合度１３００．１７００及び３０００のＰＶＡのＤＭ
ＳＯ溶液を調製し９次いで第１図で示したような、紡糸
原液の出口側の内径が０．７ｍｍのステンレス製円筒状
細管５０本を紡糸口金から３ｍｍの突起を形成するよう
に埋め込んだ紡糸１］１金を用いてメタノール中に乾・
湿式紡糸し、未延伸系を得た。この時。

吐出線速度及び紡糸ドラフトはそれぞれ４ｍ／分及び５
．０で一定とした。

次いで、得られた未延伸系を第１段延伸温度１８０℃、
第２段延伸温度２５０℃で延伸し、ＰＶＡ繊維を得た。

第１表に製造条件及び得られたＰＶＡ繊維の糸質を示す
。

また、比較のために、第２図に示したような。

吐出孔が突出していない紡糸１０金を用いる以外は実施
例１〜２と同様の条件で乾・湿式紡糸したところ、いず
れの場合も紡糸口金面に紡糸原液が半球状に付着する現
象が起こり、安定した紡糸が困難であり、延伸に供する
だけの未延伸糸が採取できなかった。

第１表から明らかなように１本発明のＰＶＡ繊維は、従
来のＰＶＡ繊維では得られなかった単糸磯度であり、か
つ、高強度・高初期弾性率を有していた。

実施例３〜５．比較例２ 重合度５１００のＰＶＡの１２重量％ＤＭＳＯ溶液を調
製し、紡糸原液の出口側の内径が０．７．１．２．２．
１゜２．４ｍｍのステンレス製円筒状細管を紡糸口金か
ら３ｍｍの突起を形成するように、各々１００．１？、
　　６゜４本埋め込んだ紡糸口金を用いて乾・湿式紡糸
し。

未延伸系を？Ｓまた。

次いで、得られた未延伸糸を実施例１〜２と同様に延伸
し、ＰＶＡ繊維を得た。

第１表に製造条件及び得られたＰＶＡ繊維の糸質を示す
。

（発明の効果） 本発明の１）　￥　Ａ繊維は、１３ｇ／ｄ以上の強度と
３００ｇ／ｄ以上の初期弾性率を有し、かつ、単糸磯度
がｌＯデニール以上、１００デニール未満という従来に
ない大繊度であるので、セメント、コンクリート等の補
強用とし用いた場合の分散性がよく。

補強効果を向上させることが可能であり、さらに。

従来のＰＶＡ繊維よりも耐候性が著しく向上するので、
ローブや漁網、海苔網等、耐候性を要求される産業資材
用途にも好適なものである。

また９本発明のＰＶＡｍ維の製造法によれ°ば。

上記の利点を有するＰＶＡ繊維を生産性よく、低コスト
で製造することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明のＰＶＡ繊維を製造する際に用いる紡
糸口金の一実施態様を示す断面図、第２図は、従来の乾
式紡糸あるいは湿式紡糸で用いられる紡糸口金の断面図
である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）重合度１５００以上、７０００以下のポリビニル
   アルコールからなり、引張り強度が１３ｇ／ｄ以上、初
   期弾性率が３００ｇ／ｄ以上であり、かつ、単糸繊度が
   １０デニール以上、１００デニール未満であることを特
   徴とするポリビニルアルコール繊維。
2. （２）重合度１５００以上、７０００以下のポリビニル
   アルコールを溶媒に溶解して調製した紡糸原液を、単数
   又は複数の吐出孔を有する紡糸口金を用いて乾・湿式紡
   糸し、得られた未延伸糸を延伸してポリビニルアルコー
   ル繊維を製造するに際し、紡糸原液出口側に突出する形
   状の吐出孔を有する紡糸口金を用いて乾・湿式紡糸する
   ことを特徴とするポリビニルアルコール繊維の製造法。