JPS6094613A - 高強度高弾性率繊維の製造方法 - 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】 本発明は高強度高弾性率繊維の製造方法、さらに詳しく
は、＃細形成性ポリマーの溶液を紡糸して得られた繊維
（特にゲル状繊維）を高倍率で延伸して高強度高弾性率
繊維を製造する方法に関するものである。

各種の資材用として従来よりも著しく高強度でかつ高弾
性率を有する繊維の提供が望まれている。

このような＃ｌ細を製造する方法として高分子量のポリ
オレフィンの溶液を紡糸して溶剤を含んだ状態で固化し
た繊維を得て、これを延伸する方法が知られている。し
かしながら各種の繊維形成性ポリマーから高強度高弾性
率繊維を溶液紡糸法により製造するにあたり、どのよう
な溶剤を用いることが出来るかについては限られた例し
か知られていない。実際に適切な溶剤を見出すことは大
変困難である。

本発明者らは高強度高弾性率繊維を得るべく繊維形成性
ポリ！−の溶液が適切な紡糸温度下で紡糸回能な流動性
を保ち、かつ紡糸後に該紡糸温度より低い温度領域を経
て引き取られるまでに溶剤を含んだ状態で固化する必要
があることに着目して高強度高弾性率繊維の製造方法に
ついて研究を重ねた結果、繊維形成性ポリマーＡの溶液
を調製するに際し、ＡおよびＡの溶剤ＢのほかにＢに溶
解し得るＡの非溶剤Ｃを含有させることにより上記の要
件を満たし、しかも得られた未延伸繊維を溶剤Ｂ、非溶
剤Ｃを含有したまま高延伸倍率で延伸して高強度高弾性
率繊維を得ることが出来ることを見出し遂に初期の目的
を達成する本発明に到達した。

すなわち本発明は、繊維形成性ポリマーＡ、Ａの溶剤Ｂ
およびＢに溶解し得るＡの非溶剤Ｃを含有する溶液りを
紡糸して得られる繊維を延伸倍率１０倍以上で延伸する
ことを特徴とする高強度高弾性率繊維の製造方法である
。

本発明に於ける繊維形成性ポリマーとは溶液状態にして
それを紡糸し延伸して繊維を形成することが可能なポリ
マーであれば如何なるものでもよいが、例えばポリエチ
レン、ポリプロピレン、エチレン−プルピレン共重合体
、ポリオキシメチレン、ポリエチレンオキシドなどのポ
リオレフィン、ポリアクリロニトリル、ポリ（フッ化）
ビニリデン、ポリビニルアルコール、各種ポリアミド、
ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ
ートなどの各種ポリエステルを挙げることができる。し
かして本発明は就中アクリａ二）リル系重合体に適用し
た場合に著効である。

本発明に使用される繊維形成性ポリマーの分子量は出来
るだけ大きい方が好ましい。ここで分子量が大きい程、
より高い強度と弾性率の延伸繊維となるがポリマーの種
類によっては分子量があまり大きすぎると、高度に延伸
することが困難になりかえって不都合な場合もある。

特に繊維形成性ポリマーがアクリロニトリル系重合体の
場合は、好ましい分子量が６Ｘ１０’以上更に好ましく
はＩ　Ｘ　１０’以上とすることにより、より高強度、
高弾性率の繊維が得られることが判明している。

本発明に於けるアクリｏ二）リル系重合体とはポリアク
リロニトリル単独重合体および少くとも繰返し単位の８
５モル％以上がアクリロニトリルであるようなアクリロ
ニトリル系共重合体をいう。

また、アクリロニトリル重合体の重量平均分子量Ｍｗは
次式で計算される値をいう。

Ｍｗ−６，７６Ｘ　１０４（，１１，３１８１まただし
〔η〕は温度３０℃のＤＭＦ溶液において測定される極
限粘度である。

本発明に使用される溶剤Ｂと、は前記繊維形成性ポリマ
ーを単独または他の化合物との混合で溶解し得るもので
あり、好ましくはその沸点が８０℃以上、更に好ましく
は紡糸温度以上のものである。

繊維形成性ポリマーがアクリロニトリル系重合体である
場合には溶剤としてＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ
、Ｎ−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホオキサイ
ド、ｒブチルラクトン、エチレンカーボネートおよびプ
ロピレンカーボネートなどが使用できる。

本発明に使用される非溶剤Ｃとは上記ポリマー　５− を単独で溶解し得ないものであり、かつ、前記溶剤Ｂに
溶解しうるものであり好ましくはその沸点が８０℃以上
更に好ましくは紡糸温度以上のものである。

さらに非溶剤Ｃは、繊維形成性ポリマーおよび溶剤Ｂと
共に使用したとき、紡糸段階の高温下においてはポリマ
ーを溶解し、紡糸後、捲き取り迄の間に、ポリマーを溶
剤Ｂ単独に溶解し紡糸した場合に比べて、紡出糸条物の
固化温度を上げる作用効果があり、さらに同様にポリマ
ーを溶剤Ｂ単独に溶解し紡糸した場合に比べて、紡出糸
条物の固化速度を上げる作用効果があり、さらに冷却後
室温にて捲き取りができる程度に紡出糸条を固化させる
作用効果を有するものである。

繊維形成性ポリマーＡの溶解に際し溶剤Ｂ対非溶剤Ｃの
混合割合としては、好ましくは重量比で１００：１〜ｌ
：１とするのがよい。ここで重量比が１００　：　１未
満に、あっては紡出液の固化温度を上げる効果がなくな
る。又、重量比が１：１を超える場合にあってはポリマ
ーの溶解が困難となる。

　６− 繊維形成性ポリマーがアクリロニトリル系重合体である
場合、その非溶剤としてはエチレングリコール、ベンジ
ルアルコールおよびグリセリンなどの沸点が１１０℃以
上のアルコール類が好適である。

繊維形成性ポリマーＡ、Ａの溶剤ＢおよびＢに溶解しう
るＡの非溶剤Ｃを含有する溶液りは各成分を混合加熱す
ることによって得られる。

ここで溶液り中の繊維形成性ポリマーＡの濃度は１０重
量％以下、更に好ましくは０．５〜８重量％とするのが
良い。ここで繊維形成性ポリマーＡの濃度が１０重量％
を越えると溶液の流動性が著しく低下して紡糸すること
が技術的に困難になるほか、その未延伸繊維を高度に延
伸することが困難になり高強度高弾性率繊維を得がたく
なる。

特に使用される繊維形成性ポリマーがアクリロニトリル
系重合体である場合には溶液中のアクリロニトリル系重
合体の含有率は１０重量％以下、好ましくは１〜８重量
％とすることにより、極めて高強度、高弾性率繊維が得
られることが判明している。溶液りの紡糸は例えば通常
の溶融紡糸装置と同様の装置を用いて紡糸口金を経て空
中又は冷却液体中へ押し出すことによっておこなう。紡
糸された溶液は主として冷却することにより溶剤及び非
溶剤を含んだ状態で固化した繊維、すなわちゲル状繊維
となり該繊維は引取装置に引取られる。延伸は使用され
た繊維形成性ポリマーの性質に応じた方法でなされる。

すなわち室温、乾熱あるいは湿熱等の条件下でおこなわ
れる。未延伸繊維に含まれる溶剤および非溶剤は延伸前
、延伸中あるいは延伸繰り返しの間に抽出または蒸発な
どにより繊維から除去される。

本発明における延伸では延伸倍率が１０倍以上好ましく
は１５倍以上になるように延伸するのが良い。高強度高
弾性率の繊維を得るには延伸倍率は出来るかぎり大きい
方が好ましく、延伸倍率が１０倍未満ではその目的は達
せられない。

尚、本発明でいう高強度高弾性率とは引張強さが８　ｆ
／ｄ以上好ましくは１０　ｆ／ｄ以上、初期引張抵抗片
１２（１／ｄ以上、好ましくは１５０ｔ／ｄ以上を目安
としている。

第１図及び第２図は本発明の実施例より得られたポリア
ク！３１：に）リル繊維のそれぞれ延伸倍率と引張強さ
及び初期引張抵抗片との関係を示すグラフである。第１
図及び第２図より、延伸倍率が約１０倍を超えることに
よって、引張強さは約８ｔ／ｄ以上、初期弾性率が１２
（１／ｄ以上となることがわかる。

本発明によれば繊維形成性ポリマーの溶液を紡糸して、
固化し未延伸繊維を形成するにあたり、その固化する温
度、固化する速さおよび未延伸繊維の性状を溶液に含有
される非溶剤の種類および含有率によって好都合に調節
できる。従って、本発明によれば従来法で問題とされて
いた、即ち、■繊維形成性ポリマーの適切な溶剤がなく
、溶剤に溶解したとしても溶液の固化が困難である。■
固化しても高度な延伸が困難である。といった種々の問
題が解決されて、高強度高弾性率繊維の製造が可能とな
った。

本発明はすでに述べたように溶液を紡糸して紡　９− 出溶液を空中または水中などの冷却領域に導いて固化さ
せる方法が特に好適であるが、従来の湿式紡糸のように
非溶剤を含む凝固洛中に紡糸したり、あるいは一旦空中
に紡糸した後、続いて凝固洛中に導いて固化させること
も可能である。後者の方法を用いれば使用できる溶剤お
よび非溶剤の種類や含有率の範囲が拡がる場合がある。

以上の如き製造方法によって、本発明で意図する高強度
、高弾性率繊維が得られる。

尚、本発明の評価に用いたす１張強さと初期引張抵抗片
はＪ　Ｉ　Ｓ−Ｌ　１０１３（１９８１）により測定し
た。

以下本発明を実施例により詳述するが、本発明はもとよ
り、これらの実施例に限定されるものではない。

実施例１ アクリロニトリルを水中懸濁重合して得られた重量平均
分子量が１．３７Ｘ１０’のポリアクリロニトリル７．
５重量％とＮ、Ｎ−ジメチルホルムアミド７５．０重１
％とベンジルアルコール１７．５重量％とを１０− 混合して攪拌しながら加熱溶解した。得られた溶液を１
２８℃の温度に保ち、孔径が０．５園の紡糸口金から２
１℃の空気中に紡糸した。紡糸口金から出た溶液は引取
りｐ−ラーに到達するまでに冷却されて溶側を含んだ状
態で固化した。引取った未延伸繊維を１００℃の製水中
で８倍に延伸した後さらに１７０℃の加熱空気炉で３．
５倍に延伸して延伸繊維を得た。得られた延伸繊維の繊
度は２．７デニールであり、その引張強さは１２゜３９
／ｄ、初期引張抵抗度は１９６ｆ／ｄであった。

実施例２ 実施例１で得られた未延伸繊維を１００℃の製水中で７
倍に延伸した後さらに１７０℃の加熱空気炉で延伸倍率
を各種変えて延伸した。その際の各延伸倍率に対して得
られた延伸繊維の引張強さ及び初期引張抵抗度との関係
を第１図及び第２図に示した。

第１図及び第２図より明らかな如く、延伸倍率を１０倍
以上とすることにより、本発明で意図する高強度、高弾
性率繊維が得られた。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の実施例より得られたポリア
クリロニトリル繊維のそれぞれ延伸倍率と引張強さ及び
初期ぢ１張抵抗度との関係を示すグラフである。 特許出願人　東洋紡績株式会社 略　−− （ｐ／６）　ｐ漸縮１！ （１）１５）　ｉＦ帥總１夕幇吋

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、繊維形成性ポリマーＡＸＡの溶剤ＢおよびＢに溶解
   し得る人の非溶剤Ｃを含有する溶液りを紡糸して得られ
   る繊維を延伸倍率１０倍以上で延伸することを特徴とす
   る高強度高弾性率繊維の製造方法。 ２、繊維形成性ポリマーＡが６Ｘ１０’以上の重量平均
   分子量を有するアク１ＪＯ＝）！Ｊル系重合体である特
   許請求の範囲第１項に記載の高強度高弾性重織・細の製
   造方法。　□ ３、溶液り中の繊維形成性ポリマー人の濃度が１０重量
   −以下である特許請求の範囲第１項乃至第２項のいずれ
   かに記載の高強度高弾性率繊維の製造方法。 ４、延伸後の繊維の引張強さがａｔ／ａ以上で、かつ初
   期引張抵抗度がｔａｏｒ／ａ以上である特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれかに記載の高強度高弾性率繊
   維の製造方法。