JPH0345717A - 耐炎化繊維及びその製法 - 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〕 本発明は高性能フィルター等に適した超極細耐炎化繊維
及びその製法に関する。

〔従来の技術〕

耐炎化繊維は、アクリロニトリルを主体とするポリマー
からなる繊維、所謂プレカーサーを適当な酸化雰囲気の
下で加熱等の処理を施し、分子内環化反応を起こさせる
ことにより得られる極めて嬉燃性、耐薬品性に優れた繊
維である。

最近この特徴を生かしてスパッタシート、保護具として
使用されるようになってきた。

他方産業の発達あるいは生活様式の変化にともない、清
浄空気に対する需要が増加、してきて）ｂ、この要求に
対して各種のエアフィルターが提案されている。このよ
うなフィルターに対しては、空気のｐ過動率が高いこと
は勿論のことその使用形態から不燃性あるいは高度な難
燃性も同時に要求される。

難燃性の点からは、上述の耐炎化繊維は真に優れた材料
であるが、ｐ過動率が必ずしも十分でなく、高性能エア
フィルターとしては不適当と考えられてきた。特に電子
産業分野等では所謂サブミクロンオーダーの微粒子の除
去が求められてかり、この目的に十分に答えうる耐炎化
繊維は未だに見当らなり０ 微粒子の捕捉除去を完全に行うためには繊維間の距離が
十分に小さいことが必要であるが、反面繊維間距離の縮
小は単位濾過面積あたりの空隙面積の減少となり、濾過
抵抗の上昇を招く。

従って微粒子を効率的に捕捉除去するためにはできる限
り細い繊維でフィルターを構成することが必要になる。

１ミクロン以下の粒子を濾過する場合、慣性衝突効果以
外にも静電効果も有るので、実際に必要な繊維間距離は
該粒子の直径以下としなくても良いことが本発明者らの
研究の結果から分ってｂｂ、繊ａｕｉ径も２ミクロン以
下好１しくは１ミクロン以下であればよいことが分った
。

〔発明が解決しようとする課題〕

これに対して現在の耐炎化繊維は概略１０ミクロン程度
であり、これ以下の繊維直径とすることは難しい。この
理由は超極細耐炎化繊維を製造するために必要な十分に
細いプレカーサーを製造することができないことにある
。

かかる状況に鑑み、本発明者らは高性能フィルター等に
使用できる直径２ミクロン以下好１しくば１ミクロン以
下の耐炎化繊維の製造を鋭意検討した結果本発明を完成
した。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の要旨は、（１）２ミクロン以下の直径を有する
超極細耐炎化繊維及び（２）アクリロニトリルを８５　
ｖｔ＊以上含有するポリマーを溶媒に溶解した溶液（Ａ
）とメチルメタクリレートを９０ｗｔ％以上含有するポ
リマーを溶媒に溶解した溶液（Ｂ）を紡糸口金から同時
〈吐出して乾湿式または湿式複合紡糸するに際して、吐
出方向に対して垂直な断面での溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）
の吐出面積の比が（に／（Ｂ）＝１１５００〜１／１と
なるように紡糸した後、５倍以上延伸することにより複
合プレカーサーを製造し、次いで酸化雰囲気下で加熱し
て２ミクロン以下の直径を有する超極細耐炎化繊織を製
造することにある。

＊Ｍの直径は、走査型電子顕微鏡等により容易に測定す
ることができる。従来本発明の如き超極細耐炎化Ｍ１ｋ
が製造できなかった理由は、すでに記載したとおりこの
よう々細さのプレカーサーを得るための吐出技術、吐出
を制御する技術、巻きとる技術更には耐炎化する技術が
欠如していたことにある。これらは細さゆえの困難さで
あり、また耐炎化反応も発熱反応であり、細いと反応の
制御が困難で徐涜に反応を進めることが特に重要である
がそのような技術が従来無かったことによる。

本発明は複合プレカーサーとすることにより耐炎化処理
号では、通常の取扱ができる程度の太さを与え、ここに
述べた問題点を一気に解決する画期的な技術を提供する
。

かかる耐炎化繊維を製造するには、アクリロニトリルを
８５４以上含有するポリマーを溶解することのできる溶
媒に溶解することにより得られる溶液（ハと、メチルメ
タクリレートを９０幅以上含有するポリマーを溶解する
ことのできる溶媒に溶解することにより得られる溶液（
Ｂ）を紡糸口金から同時に吐出し、−旦気相を経るか、
気相を経ずに直接（Ａ）、　（Ｂ＞両溶液からそれぞれ
のポリマーを凝固析出せしめることのできる液と接触さ
せる乾湿式、筐たは湿式複合紡糸法にかいて、吐出方向
に対して垂直な断面での溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）の吐出
面積の比が（Ａ）／（Ｂ）＝　１／　ｓ　ｏ　ｏ〜１／
１となるようにし、かくして得られた複合凝固糸を常法
に従って５倍以上好１しくは１０倍以上延伸することに
より複合プレカーサーを製造し、該プレカーサーを常法
にしたがって酸化雰囲気下で２５０℃以上で３０分以上
加熱すればより０アクリロニトリルを主体とするポリマ
ーは複合プレカーサーの中でプレカーサー本来の機能を
有するものであり、アクリロニトリル含有量が８５４未
満では構造力Ｉ不十分な耐炎化繊維しか得られない。ア
クリロニトリル以外に加熱処理による分子内環化反応、
所謂耐炎化反応に対し、触媒作用を有するような共重合
成分例えばメタクリル酸を共重合することは好１しｈ０
筐た該ポリマーの分子量は許容される範囲で高いほうが
望ましい。その理由は、本来のプレカーサー機能を有す
る成分は初期から出来るだけ細いことが望筐しいので溶
液（Ａ）のポリマー濃度は紡糸が可能な範囲で低いほう
が望ましく、紡糸に必要な粘度を低濃度で確保するため
にはポリマーの分子量は高いほうがよい。しかしなｌｌ
）ら溶液（Ａ）の濃度が低すぎると凝固過程でボイドが
発生しやすいので、ポリマー濃度は５〜３０弾、好１し
くは１０〜２５憾とするのがよく、この範囲で適当な粘
度を確保するためには分子量は希薄溶液粘度から求めら
れる重量平均分子量で表わして、１０〜２００万、望！
シ〈は１５〜１００万が良い。

他方メチルメタクリレートを主体とするポリマーば、耐
炎化工程までの間複合プレカーサーの太さを確保するた
めのものであり、ｌたメチルメタクリレート系ポリマー
はアクリロニトリル系ポリマーとの相溶性が無いために
、アクリロニトリル系ポリマーからなる成分との間の界
面は滑らかになるという特徴があり、１九更には耐炎化
工程で熱分解反応により除去されるという特徴もある。

従って該反応後には分解残渣を残すことなく完全に分解
することが望！しｈ０良く知られているようにメチルメ
タクリレートを主体とするポリマーば２５０℃以上の高
温下で熱分解しメチルメタクリレートモノマーになり気
相に変化して除去される。

メチルメタクリレートを主体とするポリマーは、熱分解
残渣が無いことと易熱分解性であることが望筐しい。

この点から本発明の方法に応用することが好ましいメチ
ルメタクリレート系ポリマーは、熱重量分析（Ｔ（）Ａ
）で室温から１０℃／分の昇温速度で加熱したとき、３
００℃に到達したときの重量残留率が５０係以下、５０
０Ｃに到達したときの重量残留率が実質的に０であるこ
とが好！しい。

このうち５００℃に到達したときの重量残留率はポリマ
ーの組成によシ決定され、この点からはメチルメタクリ
レートの含有量が多いほどよく、９０４未満の場合には
耐炎化反応種分解残渣が残る。

また１５０℃に到達したときの重量残留率はポリマーの
分解の難易及びポリマーの分子末端構造により大きく影
響されることが分っている。

つ筐り分子末端に不飽和二重結合が含されると非常に分
解が速く本発明の超極細耐炎化繊維の製造に非常に好適
である。このような不飽和二重結合を含む分子末端構造
はポリマー重合条件で決まる。つ１り通常分子量制御の
ために用いられる所謂連鎖移動剤を使用し々いで重合す
ることにより、この易分解性メチルメタクリレート系ポ
リマーを得ることができる。

メチルメタクリレート系ポリマーの分子量は特に限定さ
れない。

！た溶液（Ｂ）のポリマー濃度も特に限定されなりが、
アクリロニトリル系ポリマーからなる成分とメチルメタ
クリレート系ポリマーからｉる成分との境界面にできる
だけ凹凸が無い方が得られる耐炎化繊維の性能がよりの
で、溶液（Ａ）の粘度と概略一致してかればよ−。

溶液（Ａ）と（Ｂ）の溶［は異っていても同一であって
もよく、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド
、ジメチルスルホキシド等を挙げることができる。

両溶液の吐出量の比は複合プレカーサーの取扱性と得ら
れる耐炎化繊維の太さを決定するので非常に重要である
。核化が大きすぎると耐炎化繊維は十分に細くならず他
方小さすぎると凝固浴での凝固が不完全になる。吐出方
向に対して垂直な断面での溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）の吐
出面積の比が（ハ／（Ｂ）＝　１１５　ｏ　ｏ〜１／１
となるようにするのがよ−。

吐出された両溶液は、通常の方法で湿式または乾湿式紡
糸される。このとき凝固浴はメチルメタクリレート系ポ
リマーとアクリロニトリル系ポリマーの両者を同様に凝
固するものであれハヨイ。例えば水、メチルアルコール
、エチルアルコール、イソフロヒルアルコール、エチレ
ングリコール、グリセリン等を挙げることができる。こ
のとき凝固を均一ならしめるためには溶液（Ａ）と溶液
（Ｂ）に使用された溶媒を混合することは好璽しい。

複合プレカーサーの取扱性の点から、５倍以上好ｌしく
は１０倍以上延伸することが必要である。得られる耐炎
化繊維を十分に細くするためにも延伸は好ましい。延伸
温度は１５０℃以上とするとメチルメタクリレート系ポ
リマーの分解が始璽るので、１２０℃以下とするのがよ
い。

〔実施例〕

以下実施例によ 実施例１ アクリロニトリル９７　ｗｔ４、メタクリル酸３ｗｔ４
からなり、希薄溶液粘度から求められる重量平均分子量
が８万々いし１５０万であるアクリロニトリル系ポリマ
ーを５０℃に釦ける溶液粘度がほぼ５００ボイズとなる
ようにジメチルアセトアミドに溶解し溶液（Ａ）とした
。

他方希薄溶液粘度から求められる重量平均分子ｆ力１３
０万であるメチルメタクリレートホモポリマーの熱重量
分析で室温から１０℃／分の昇温速度で加熱したとき、
３００℃に到達したときの重量残留率は４５彊以下、５
００℃に到達したときの重量残留率ば０であった。該メ
チルメタクリレートホモポリマー’６、ｓｏ℃における
溶液粘度がほぼ５００ボイズになるようにジメチルアセ
トアミドに溶解し溶液（Ｂ）とした。

次に直径４００ミクロンの吐出口（１）の中に、直径３
０ミクロンの吐出口（２）が１０個配列されり本発明を
具体的に説明する。

た複合紡糸口金のうち、吐出口（１）から溶液（Ｂ）を
１０　ｃｃ／分、吐出口（２）から溶液（Ａ）をｌ１６
　ｃｃ／分の各速度で吐出して、ジメチルアセトアミド
／水の重量比が７０７３０である混合溶液中で凝固し、
続いて室温空気中、７０’Ｃの温水中、沸騰水中の６段
で合わせて、５倍なりし２７倍に延伸し、最後に１５０
℃のローラーで連続的に乾燥し、複合プレカーサーを得
た。該プレカーサーを空気中で２５０℃で６０分針炎化
反応を行い耐炎化繊維を得た。結果を第１表に示した。

第１表 比較例１ メチルメタクリレートホモポリマーの熱重量分析で室温
から１０℃／分の昇温速度で加熱したとき、３００℃に
到達したときの重量残留率が８５４である以外は実施例
１と全く同様にして耐炎化繊維を得た。何れも繊維直径
の斑が大きくこぶ状の突起が認められた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、２ミクロン以下の直径を有する超極細耐炎化繊維。 ２、アクリロニトリルを８５ｗｔ％以上含有するポリマ
   ーを溶媒に溶解した溶液（Ａ）とメチルメタクリレート
   を９０ｗｔ％以上含有するポリマーを溶媒に溶解した溶
   液（Ｂ）を紡糸口金から同時に吐出して乾湿式または湿
   式複合紡糸するに際して、吐出方向に対して垂直な断面
   での溶液（Ａ）と溶液（Ｂ）の吐出面積の比が（Ａ）／
   （Ｂ）＝１／５００〜１／１となるように紡糸した後、
   ５倍以上延伸することにより複合プレカーサーを製造し
   、次いで酸化雰囲気下で加熱することを特徴とする請求
   項１記載の超極細耐炎化繊維の製法。 ３、アクリロニトリルを８５ｗｔ％以上含有するポリマ
   ーの重量平均分子量が１５万〜１５０万である請求項２
   記載の製法。 ４、メチルメタクリレートを９０ｗｔ％以上含有するポ
   リマーの３００℃における重量残存率が５０％以下、５
   ００℃における重量残存率が０％である請求項２記載の
   製法。