JPS59168128A - アクリル系耐炎繊維の製造方法 - 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、アクリロニトリル系前駆体（以下。

アクリル系プレカーサまたは単にプレカーサという）を
用い、良好な耐炎性と紡・編・織性を有する耐炎繊維の
製造方法に関する。

アクリル系プレカーサを酸化性雰囲気中で耐炎化処理し
て得られる耐炎繊維は、耐熱性、耐炎性等の特性を有し
、耐炎布１パツキン、断熱材など（２） 幅広い用途に展開されつつある。

しかしながら、この耐炎繊維はそのずくれた特徴を有す
るにも拘わらず、炭素繊維製造の中間体として、すなわ
ち一般に２００〜４００°Ｃの酸化性雰囲気中で耐炎化
処理した後、不活性雰囲気中で少なくともｓ　ｏ　ｏ’
ｃの高温下で炭化するプロセスを経て炭素繊維に転換さ
れる際の中間体として製造されることが多く、炭素繊維
の高強度化、高弾性率化を達成するために、ポリマ組成
、耐炎化条件等が制約され、紡・編・織用繊維としての
性能が十分でない。

すなわち、炭素繊維製造の中間体として得られる耐炎繊
維は、高弾性率であるが単繊維伸度が。

たかだか５〜１０％と低く、このため紡績工程において
毛羽やフライが発生ずるという問題があり。

得られる紡績糸も強伸度ムラや糸ムラの多いものとなる
のを避けられない。そして、この紡績糸を用いてさらに
１編・織加工を行っても、その加工性は悪り、製品品質
も劣るものとなる。

また、耐炎繊維として十分な耐炎性を付与する（３） 」二において、プレカーサの耐炎化処理条件が重要であ
るが、耐炎化進行度をあまり深くすると耐炎繊維の物性
が低重する傾向を有しているため、この耐炎性と高次加
工性の両方を満足させることが困難であった。

本発明者らは１　このような問題を解決するために鋭意
検約を加え２本発明を見出すに敗ったのである。

すなわち２本発明の目的は、優れた物性を有し。

高次加工にずくれているとともに、十分な耐炎性を有す
る耐炎繊維の工業的製造法を提供するにある。

このような本発明の目的は、特許請求の範囲に記載した
発明によって達成することができる。

本発明の特徴は、共重合組成を特定化してなる高物性、
特に高伸度を示すアクリル系プレカーサを用い、これを
酸化性雰囲気中で耐炎化するに際し、少なくとも１５％
の収縮を付与し、かつ水分率が少なくとも１１％の耐炎
繊維とすることにより、高次加工性ならびに耐炎性にず
ぐれた耐炎繊（Ａ　　） 維を得る点にある。

本発明においてアクリル系プレカーサとしては１８８〜
９６．５重量％、好ましくは９０〜９５重景％のアクリ
コニ１−リル（ＡＮ）に該ＡＮに対して共重合成分とし
て中性単量体および／またはカルボキシル基含有単量体
が３．５〜１２重■％。

好ましくは５〜１０重量％からなるブレカーサが用いら
れる。

中性単量体としては、アクリル酸メチル、メタクリル酸
メチル、ヒドロキシエチルアクリレート。

ヒドロキシエチルアクリレートなどの不飽和カルボン酸
アルキルエステル類、塩化ビニル、塩化ビニリデン。臭
化ビニルなどのハロゲン化ビニル、酢酸ビニル、ヒニル
ブチルエーテル、エチレンなどを例示することができる
が、好ましくは。

アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、ヒ１−′ロキ
シエチルアクリレート、ヒドロキシエチルメタクリレー
トがよい。

また、カルボキシル基含有単量体としては、アクリル酸
、メタクリル酸、イタコン酸、マイレン（５） （４） 酸、クロトン酸、ブテントリカルボン酸などを例示する
ことができるが、好ましくは、アクリル酸。

メタクリル酸、イタコン酸がよい。

前記の共重合成分量が３．５重量％未満では。

紡糸における延伸性が不十分で、得られるブレカーサの
強伸度特性も低く、このため耐炎繊維の品質が不満足な
ものとなり、一方１２重量％をこえると耐炎化処理時に
繊維の表面の軟化にもとづき膠着を生じ易くなり好まし
くない。

アクリル系プレカーサの製造は、前記組成を有するＡＮ
系共重合体を各種の溶媒、たとえば、ジメチルスルホキ
シド、ジメチルポルムアミド、ジメチルアセトアミドな
どの有機溶媒、塩化亜鉛。

ロダン塩、硝酸などの無機系溶媒、好ましくは有機溶媒
、特に好ましくはジメチルスルホキシドに熔解し、従来
公知の方法を用いて湿式紡糸される。

ここで、耐炎化処理後の耐炎繊維の強伸度を高めるため
には、プレカーサ段階での強伸度を高くすることが重要
であり、そのためには紡糸工程において、高倍率延伸を
適用するのが望ましい。

（６） 十記プレカー９−のＩ・−タルデニーーールは、特に限
定されないが２通常は１　、０００〜２，０００，００
０デニールである。このプレカーサを構成する単繊維の
デニールは、０．８〜３．０’ｄ、好ましくは１．２〜
２．Ｏｄがよい。０．８ｄ未尚の場合は、プレカーサを
耐炎化処理して得られる耐炎繊維の紡績性が不良となり
易＜、３．Ｏｄをこえると耐炎化処理において繊維の外
層を主体に耐炎化が進行し。

繊維内層の耐炎化か不十分となる断面二相構造を生じ易
くなり２耐炎化処理条件の選択、たとえば低速耐炎化処
理が必要となり、その結果耐炎繊維の生産性が低下する
。

本発明において、アクリル系プレカーサの物性としては
、単繊維強度が５．０ｇ／ｄ以上、好ましくは５．５ｇ
／ｄ以上、単繊維伸度が１３％以」−２好ましくは１５
％以」二がよい。強度が５．０ｇ／ｄ未満、伸度か１３
％未満のプレカーサを耐炎化処理した場合、得られる耐
炎繊維は、満足する物性が得られ難い。

このような良好な強伸度特性を有するアクリル（７） 系プレカーーーザを２００〜３５０°Ｃの酸化性雰囲気
で耐炎化するに際し、少なくとも１５％以上、好ましく
ば、２０〜２５％の収縮をイ」与するのかよい。耐炎化
処理における付与収縮が１５％未満の場合は、ず（れた
物性、特に高伸度を示ず耐炎繊維がｉ＃られす、紡績性
等高次加工性が不満足なものとなる。

この耐炎化処理は、前記アクリル系プレカーサを２００
〜３５０″Ｃの範囲の酸化性雰囲気中、好ましくは空気
を用いて、ネットコンヘア上におけお完全弛緩前４炎化
、もしくは多段ローラにおける限定弛緩耐炎化ば、耐炎
繊維の強度と伸度の調整に有利である。

かかる耐炎化処理における炉内の酸化性雰囲気は、温度
が一定であってもよく、また該炉内を１炉、２炉、・・
・というように区分して段階的に昇温する方法を用いて
もよい。好ましくは段階的昇温の方法であり、耐炎繊維
の生産性の点から蓄熱による暴走反応が起きない範囲で
順次昇温、耐炎化することにより生産性が良好となる。

例えば（８） 第１炉の雰囲気温度を２００〜２４０°Ｃとし、最終的
に２５０〜３５０６Ｃになるように順次昇温する方法が
採用される。

また、耐炎繊維が満足な耐炎性を発揮するためには、耐
炎化進行度が重要であり５本発明では。

かかる耐炎化進行度のハロメーター−として、耐炎繊維
の水分率が適用され、水分率が高いほど耐炎化進行度が
深いものとなる。

ここで耐炎繊維の水分率とは、該繊維を硫酸アンモニウ
ム飽和水溶液で調湿した雰囲気中に室温で１６時間放置
した時の水分率を言い１次式で算出される。

水分率（％）− 放置後の耐炎　　　耐炎繊維の 耐炎繊維の絶乾重量（ｇ） 上記耐炎繊維の水分率は、少なくとも１１％とず（９） ることが必要である。１１％未満では、耐炎性が不満足
となり、耐炎繊維としての機能を十分発揮することがで
きない。上記水分率はあまり高くする。すなわち耐炎化
進行度を深くし過ぎると物性低下を生ずることになるの
で、該水分率は１１〜１３％の範囲が好ましい。

なお１耐炎繊維の水分率は耐炎化処理用の繊維について
測定を行い、これにより耐炎化処理条件を適宜設定すれ
ばよい。かくして、得られる水分率を少なくとも１１％
含有する耐炎繊維は、可燃性の尺度であってｔ、ｏｒで
表示される極限酸素指数が５０以上を示し、好ましい耐
炎性を有する。

ちなみに、１．、Ｏｒは物理的には物質の持続的な燃焼
を支持する酸素の最低濃度（％）である。

２５以下のＬＯＩを有する繊維は、空気中で容易に燃焼
し、２５〜３０の範囲の繊維は空気が熱く良好な通気が
ある場合には燃焼する。ＬＯＩが５０以上になれば、繊
維がかなり極端な条件におかれても不燃性の特徴を示す
ものである。

本発明の耐炎繊維は、一般に単繊維強度１．５（１０） ｇ／ｄ以」二、単繊維伸度１６％以上の物性を有してい
る。そして、　ｌｌＪ！ｉ維束のままで、あるいは、ク
リンプ付与およびカットを行った後、紡・編・織加工を
好適に行うことができる。

本発明によれば、物性かずくれ、かつ良好な高次加工性
を有する耐炎繊維を安定して製造することができ、また
同時に満足な耐炎性を有する耐炎繊維を得ることができ
る。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

なお、実施例中１強・伸度は、いづれも単繊維の強・伸
度を求めたものである。

７．０重量％からなるアクリル系共重合体を常法により
、ｉ式紡糸し、３００，０ＯＯＤのプレカーサ（単繊維
１．７ｄ）を得た。繊維の強度は。

５．６ｇ／ｄ、伸度ば１８゜１％であった◇こσ〕プレ
カーサを２１０℃、２２０“Ｃ，２３０−Ｃ，２４０℃
１２５０℃、２６０°Ｃの６段階の温（１１） 度で弛緩率２０％で空気中、緊張耐炎化処理し。

耐炎繊維を得た。この耐炎繊維は、水分率力月２．０％
１強度ｌ、９ｇ／　ｄ　、伸度２０．８％であった。該
耐炎繊維にクリンプを付与して１０２　ｍｍにカットし
、紡績（番手１／３６）したとごろ、フライ、糸切れ共
に少なく良好な紡績性を示した。

得られた紡績糸を用いて製織し、耐熱シー１・を作製し
た。高次加工性は従来品に比べ大幅に改善されていた。

また、直接炎に触れても赤熱するだけで全く融着粘着を
起こさす１ずくれた耐炎性を有することが確認された。

なお、この耐熱シー１−の１．０１は６０であり、空気
中の酸素濃度が２０〜６０％という広範な雰囲気中にお
いて、燃焼の継続が起きないすぐれたものであった。

実施例２ アクリロニトリル９３．７重量％、メタクリル酸１．６
重量％、アクリル酸メチル４．７重量％からなるアクリ
ル系共重合体を常法により、湿式紡糸し、単繊維１．５
ｄのプレカーサを得た。強（１２） 度は、５．７ｇ／ｄ、伸度１７％であった。

前記プレカーサを２４０°Ｃ，２５０’ｃ；　　２６０
°Ｃ１２７０°Ｃ，２８０°Ｃの５段階の温度で弛緩率
２５％で空気中緊張耐炎化処理を行い、クリンプ（＝Ｊ
与およびカットして、カット長１０２ｍｍ、　　１．９
５ｄの耐炎繊維を得た。耐炎繊維の強度は１．９ｇ／ｄ
。

伸度は２１．０％と良好な強伸度特性を示した。

ついで、この耐炎繊維を用いて紡績（番手１／３６）し
たところ、良好な紡績性を示した。さらにこの紡績糸を
用いて製織し、耐熱シートを作製した。耐炎性を評価す
ると実施例１と同様良好であった。この耐熱シートのＬ
ｏｔは６１％で、水分率は１２．６％であった。

比較例１ 実施例１において得られ”たプレカーサを用いて弛緩率
５％で耐炎化処理を行った。得られた耐炎繊維の水分率
は、１１．８％１強度、伸度はそれぞれ２．７ｇ／ｄ、
８．０％であった。

この耐炎繊維は、伸度が低いため、紡績時にフ（１３） ライが多く発生し、また糸切れが頻発し、きわめて紡績
性が不良であった。

比較例２ アクリロニトリル９９．０ｆｆｉｉｔ％、メタクリル酸
１．０重量％のアクリル系共重合体を常法により湿式紡
糸し、単繊維１．　７　ｄ、　３００，０００　Ｄのプ
レカーサを得た。この原糸の強度、伸度は、それぞれ５
．６ｇ／ｄ、９．５％であった。

このプレカーサを２４０’Ｃ，２５０°Ｃ，２６０”Ｃ
，２７０°Ｃ，２８０°Ｃ５段階の温度で弛緩率５％と
１７％　それぞれ耐炎化し、耐炎繊維を得た。水分率は
、いづれも１１．８％で５％弛緩では９強度２．５ｇ／
ｄ、伸度６５％、また１７％弛緩では１強度　２．１ｇ
／ｄ、伸度９．０％であり、いづれも伸度が低いものし
か得られなかった。

ついで、それぞれの耐炎繊維にクリンプを付与し、１０
２ｍｍにカットし、紡績（番手１／３６）したところ、
いづれもフライ、糸切れが多く紡績（１４） 性は不良であった。但し、弛緩率１７％で耐炎化進行度
を浅くすることによって２強伸度的に性質が改善される
方向にあり、水分率か８．０％まで耐炎化進行度を低下
させた場合１強度２．７ｇ／ｄ伸度１４．５％程度まで
改善された。しかし、この耐炎繊組、を用いて作製した
耐熱シー　Ｉ・はＩ、０■が３４と低く耐炎性が不十分
であった。

この耐熱シー１・を更に２４０°Ｃで追加耐炎化処理を
することにより、水分率、１．、ＯＩ共に上昇し耐炎性
良好なシーＩ・となったが、引き裂き強度。

引き裂き伸度か下がりシート性能が実用上問題となった
。

比較例３ アクリロニトリル８５重量％、アクリル酸メチル１５重
量％からなるアクリル系共重合体を常法により、？ｉ１
式紡糸し、３００，０ＯＯＤの１−ウ（単繊維１．５ｄ
）を得た。

このプレカーザを２４０’Ｃで弛緩率２０％で耐炎化し
たところ、得られた耐炎繊維は、膠着、接着が多く紡績
不能であった。

特許出願人　　　東し株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）アクリロニトリル８８〜９６．５重量％と中性単
   量体および／またはカルボキシル基含有単量体３．５〜
   １２重量％からなるアクリロニトリル系共重合体繊維を
   前駆体繊維束として用い、該繊維束を２００〜３５０°
   Ｃの酸化性雰囲気中で１５％以上の収縮を許容して加熱
   し。 水分率が少なくとも１１％以上の耐炎繊維に転換せしめ
   ることを特徴とするアクリル系耐炎繊維の製造方法。 ここで、ｉ４炎繊維の水分率とは、該繊維を硫酸アンモ
   ニウム飽和水溶液で調湿した雰囲気中室温で１６時間放
   置した時の水分率を言い１次式で算出される値である。 （１） 水分率（％）− 放置後の耐炎　　　耐炎繊維の 耐炎繊維の絶乾重量（ｇ） （２、特許請求の範囲第１項において、前駆体繊維束の
   が単繊維強度が５．０ｇ／ｄ以上、単繊維伸度が１３％
   以上であるアクリル系耐炎繊維の製造方法。 （３）特許請求の範囲第１項において、前駆体繊維束の
   単繊維繊度が０．８〜３．０デニールであるアクリル系
   耐炎繊維の製造方法。