人工毛发用丙烯酸纤维、其制造方法及包含其的头饰制品

申请号 CN201680038151.3 申请日 2016-06-27 公开(公告)号 CN107734988B 公开(公告)日 2019-07-09
申请人 株式会社钟化; 发明人 吉村悟; 穴原贤; 筱宫宽树; 田村正信; 野一色亮平; 鹿野亚贵; 冈本章宽;
摘要 本 发明 涉及一种人工毛发用 丙烯酸 系 纤维 ,其是由将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基 单体 共聚而得到的丙烯酸系共聚物构成的人工毛发用丙烯酸系纤维,上述人工毛发用丙烯酸系纤维中,相对于人工毛发用丙烯酸系纤维的整体 质量 包含0.1~3质量%的能够溶解上述丙烯酸系共聚物的 有机 溶剂 ,上述人工毛发用丙烯酸系纤维在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度为5900μm2以下。本发明的人工毛发用丙烯酸系纤维可以通过将相对于上述丙烯酸系共聚物100质量包含8~16质量份的 水 的纺丝原液进行湿式纺丝来制作。由此,提供利用热水的卷曲定型性及梳理性良好的人工毛发用丙烯酸系纤维、其制造方法及包含其的头饰制品。
权利要求

1.一种人工毛发用丙烯酸纤维,其特征在于,其是由将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基单体共聚而得到的丙烯酸系共聚物构成的人工毛发用丙烯酸系纤维,
所述人工毛发用丙烯酸系纤维中,相对于人工毛发用丙烯酸系纤维的整体质量,包含
0.1~3质量%的能够溶解所述丙烯酸系共聚物的有机溶剂
所述人工毛发用丙烯酸系纤维在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度为5900μm2以下。
2.根据权利要求1所述的人工毛发用丙烯酸系纤维,其中,能够溶解所述丙烯酸系共聚物的有机溶剂为选自由二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基砜、ε-己内酰胺、酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的人工毛发用丙烯酸系纤维,其中,所述丙烯酸系共聚物中,相对于丙烯酸系共聚物的整体质量,包含30~70质量%的丙烯腈、25~69.5质量%的氯乙烯和/或偏氯乙烯、以及0.5~5质量%的含磺酸基的乙烯基单体。
4.根据权利要求1或2所述的人工毛发用丙烯酸系纤维,其中,所述人工毛发用丙烯酸系纤维的空隙率为60%以下。
5.根据权利要求1或2所述的人工毛发用丙烯酸系纤维,其中,所述人工毛发用丙烯酸系纤维的下述式1所表示的动态粘弹性(tanδ)的峰值温度即表观玻璃化转变温度为90℃以下,
动态粘弹性(tanδ)=损失弹性值(E″)/储藏弹性值(E′)      (1)
其中,式(1)中,损失弹性值(E″)及储藏弹性值(E′)分别为依据JIS K 7244测定的值。
6.一种人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其特征在于,其是权利要求1~5中任1项所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,
对将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基单体共聚而得到丙烯酸系共聚物溶解于有机溶剂中而得到的纺丝原液进行湿式纺丝而得到丙烯酸系纤维,所述纺丝原液中,相对于丙烯酸系共聚物100质量份,包含8~16质量份的,在所述湿式纺丝中,按照丙烯酸系纤维中的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂的含量成为0.1~3质量%的方式进行调整。
7.根据权利要求6所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,所述湿式纺丝至少包括水洗工序、油剂赋予工序,在所述油剂赋予工序中,对水洗后的丙烯酸系纤维赋予油剂,并且浸渗能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂。
8.根据权利要求7所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,所述水洗工序通过向丙烯酸系纤维吹送水和将吹送过水的丙烯酸系纤维以夹持辊加压来进行。
9.根据权利要求6~8中任1项所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,所述纺丝原液中使用的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂为选自由二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺组成的组中的一种以上。
10.根据权利要求7或8所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,通过所述油剂赋予工序浸渗于丙烯酸系纤维中的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂为选自由二甲基砜、ε-己内酰胺、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上。
11.根据权利要求6或7所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,所述丙烯酸系共聚物为以乳液聚合法聚合而得到的共聚物,在单一反应槽中连续地进行丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯和含磺酸基的乙烯基单体的聚合时,在聚合反应开始时不将含磺酸基的乙烯基单体投入反应槽中,而是在聚合反应开始后,从丙烯酸系共聚物的收率成为丙烯酸系共聚物的目标量的8质量%以上且21质量%以下的规定的时刻起到聚合反应结束为止,将含磺酸基的乙烯基单体以一定的速度连续地投入反应槽中。
12.根据权利要求6或7所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,所述纺丝原液通过将包含所述丙烯酸系共聚物、水及能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂的丙烯酸系共聚物的浆料供给到薄膜蒸发机中,并使所述丙烯酸系共聚物的浆料中的水蒸发来制备。
13.根据权利要求6或7所述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其中,所述纺丝原液进一步包含缩合磷酸盐。
14.一种头饰制品,其特征在于,其包含权利要求1~5中任1项所述的人工毛发用丙烯酸系纤维。
15.根据权利要求14所述的头饰制品,其中,所述头饰制品为选自由头发用纤维束、发帘、发辫、遮秃假发、接发及发饰组成的组中的至少一种。
16.根据权利要求14所述的头饰制品,其中,所述头饰制品为假发。

说明书全文

人工毛发用丙烯酸纤维、其制造方法及包含其的头饰制品

技术领域

[0001] 本发明涉及利用热的卷曲定型性及梳理性良好的人工毛发用丙烯酸系纤维、其制造方法及包含其的头饰制品。

背景技术

[0002] 一直以来,丙烯酸系纤维由于触感、光泽及蓬松感与人发非常近似,所以作为人工毛发用纤维使用。例如,在专利文献1中,提出了使用了采用包含丙烯腈35~75质量%、氯乙烯等含卤素的乙烯基系单体25~65质量%和能够与它们共聚的乙烯基系单体0~10质量%的丙烯酸系共聚物而成的纤维的人工毛发。此外,在专利文献2中,提出了使用了采用包含丙烯腈35~75质量%、氯乙烯和/或偏氯乙烯25~65质量%和能够与它们共聚的乙烯基系单体0~10质量%的丙烯酸系共聚物而成的纤维的人工毛发。此外,在专利文献3中,提出了使用了包含丙烯腈30~80质量%和氯乙烯和/或偏氯乙烯20~70质量%的丙烯酸系共聚物的人工毛发用合成纤维。
[0003] 现有技术文献
[0004] 专利文献
[0005] 专利文献1:日本特开2002-227018号公报
[0006] 专利文献2:日本特开2002-227028号公报
[0007] 专利文献3:WO2012/043348号

发明内容

[0008] 发明所要解决的问题
[0009] 然而,专利文献1~3中记载的那样的使用将丙烯腈与氯乙烯和/或偏氯乙烯共聚而得到的丙烯酸系共聚物溶解于二甲基亚砜等有机溶剂中而得到的纺丝原液进行湿式纺丝而得到的丙烯酸系纤维存在利用热水的卷曲定型性差的问题。
[0010] 此外,人工毛发用纤维通常使用梳理装置进行开纤,要求提高梳理性。
[0011] 本发明为了解决上述以往的问题,提供利用热水的卷曲定型性及梳理性良好的人工毛发用丙烯酸系纤维、其制造方法及包含其的头饰制品。
[0012] 用于解决问题的方法
[0013] 本发明涉及一种人工毛发用丙烯酸系纤维,其特征在于,其是由将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基单体共聚而得到的丙烯酸系共聚物构成的人工毛发用丙烯酸系纤维,上述人工毛发用丙烯酸系纤维中,相对于人工毛发用丙烯酸系纤维的整体质量,包含0.1~3质量%的能够溶解上述丙烯酸系共聚物的有机溶剂,上述人工毛发用丙烯酸系纤维在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度为5900μm2以下。
[0014] 本发明还涉及一种人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,其特征在于,其是上述的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基单体共聚而得到的丙烯酸系共聚物溶解于有机溶剂中而得到的纺丝原液进行湿式纺丝而得到丙烯酸系纤维,上述纺丝原液中,相对于上述丙烯酸系共聚物100质量包含8~16质量份的水,在上述湿式纺丝中,按照丙烯酸系纤维中的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂的含量成为0.1~3质量%的方式进行调整。
[0015] 本发明还涉及一种头饰制品,其特征在于,其包含上述的人工毛发用丙烯酸系纤维。
[0016] 发明效果
[0017] 根据本发明,能够提供利用热水的卷曲定型性及梳理性良好的人工毛发用丙烯酸系纤维、及包含其的头饰制品。此外,根据本发明的人工毛发用丙烯酸系纤维的制造方法,能够得到利用热水的卷曲定型性及梳理性良好的人工毛发用丙烯酸系纤维。附图说明
[0018] 图1是用于制造纺丝原液的一个例子的制造装置的概略说明图。
[0019] 图2是说明在上段安装有4片可动叶片、错开45°在下段安装有4片可动叶片的薄膜蒸发机中的可动叶片的配置的示意截面图。
[0020] 图3A是说明利用夹持辊的夹持压的示意截面图,图3B是该示意表面图。
[0021] 图4A及图4B是关于薄膜蒸发机的导热面积的示意性说明图。
[0022] 图5A~C是不同形状的可动叶片的轴向长度的示意性说明图。

具体实施方式

[0023] 本发明的发明人们对于改善由将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基单体共聚而得到的丙烯酸系共聚物构成的丙烯酸系纤维的利用热水的卷曲定型性及梳理性进行了反复研究。其结果发现,通过使丙烯酸系纤维中含有规定量的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂,利用热水的卷曲定型性得到改善。此外发现,通过在纤维侧面中使表面粗糙度为规定的值,从而梳理性变得良好。
[0024] 上述丙烯酸系共聚物优选相对于丙烯酸系共聚物的整体质量包含30~70质量%的丙烯腈、25~69.5质量%的氯乙烯和/或偏氯乙烯、以及0.5~5质量%的含磺酸基的乙烯基单体。即,上述丙烯酸系共聚物是将包含丙烯腈30~70质量%、氯乙烯和/或偏氯乙烯25~69.5质量%与含磺酸基的乙烯基单体0.5~5质量%的合计100质量%的单体混合物聚合而得到的共聚物。在上述丙烯酸系共聚物中,若丙烯腈的含量为30~70质量%,则耐热性变得良好,可以适当设定由该丙烯酸系共聚物构成的丙烯酸系纤维的利用烫发钳的卷曲定型时的加工温度。在上述丙烯酸系共聚物中,若氯乙烯和/或偏氯乙烯的含量为25~69.5质量%,则阻燃性变得良好。通过使上述丙烯酸系共聚物包含0.5~5质量%的含磺酸基的乙烯基单体,染色性变得良好,并且亲水性增加,空隙率变低。上述丙烯酸系共聚物优选相对于丙烯酸系共聚物的整体质量包含1质量%以上的含磺酸基的乙烯基单体,更优选包含1.5质量%以上。此外,上述丙烯酸系共聚物优选相对于丙烯酸系共聚物的整体质量包含69质量%以下的氯乙烯和/或偏氯乙烯,更优选包含68.5质量%以下。
[0025] 从触感更优异的观点出发,上述丙烯酸系共聚物优选包含氯乙烯。
[0026] 作为上述含磺酸基的乙烯基单体,没有特别限定,可以使用例如烯丙基磺酸、甲代烯丙基磺酸、苯乙烯磺酸、异戊二烯磺酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸等磺酸化合物、对苯乙烯磺酸钠等这些磺酸化合物的钠盐等金属盐类、苯乙烯磺酸胺盐等这些磺酸化合物的胺盐类等。上述含磺酸基的乙烯基单体可以单独使用或2种以上组合使用。
[0027] 上述丙烯酸系共聚物可以通过将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯、及含磺酸基的乙烯基单体进行共聚来制作。共聚的方法没有特别限定,可以使用通常的乙烯基聚合法、例如浆料聚合法、乳液聚合法、溶液聚合法等方法。从容易得到具有所期望的分子量的聚合物的观点出发,聚合优选以乳液聚合法进行,从生产工序的稳定性出发,优选在单一的反应槽中连续地进行。
[0028] 在单一反应槽中连续地进行丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯和含磺酸基的乙烯基单体的聚合时,优选通过在聚合反应开始时不将含磺酸基的乙烯基单体投入反应槽中,而是在聚合反应开始后,从丙烯酸系共聚物的收率成为丙烯酸系共聚物的目标量的8质量%以上且21质量%以下的规定的时刻开始到聚合反应结束为止,将含磺酸基的乙烯基单体以一定的速度连续地投入,从而得到上述丙烯酸系共聚物。若将像这样制作的丙烯酸系共聚物溶解于有机溶剂中,并将所得到的纺丝原液进行湿式纺丝,则容易得到表面平滑的纤维。
[0029] 上述乳液聚合除了如上述那样进行含磺酸基的乙烯基单体的向反应槽中的投入以外,可以与一般的方法同样地在水溶性引发剂的存在下,使用乳化剂来进行。
[0030] 作为水溶性引发剂,没有特别限定,优选使用作为化剂发挥功能的过硫酸盐。活化能低,即使是低温也能够提高收率。在将单体的合计重量设为100重量份的情况下,过硫酸盐优选添加0.1~0.4重量份,更优选添加0.2~0.3重量份。
[0031] 作为过硫酸盐,可列举出例如过硫酸铵、过硫酸等,但并不限定于这些。作为还原剂,可列举出例如亚硫酸氢钠、酸式亚硫酸氢钠、亚硫酸等,但并不限定于这些。除此以外,也可以将硫酸或硫酸等催化剂分解促进剂、叔丁基硫醇、2-巯基乙醇等链转移剂并用。乳化剂优选普通乳液聚合中使用的阴离子性表面活性剂,可列举出例如烷基苯磺酸盐、烷基醇硫酸酯盐等,但并不限定于这些。作为烷基醇硫酸酯盐,可以使用例如月桂基硫酸钠等。
[0032] 从丙烯酸系共聚物的生产率或品质的方面出发,聚合温度优选为40~70℃,更优选为45~55℃。向反应槽中连续地添加的单体、引发剂、乳化剂及水等原料类在定量的控制下准确地添加,但为了确保反应槽内产生的聚合热的除热量,也可以根据需要预先冷却。胶乳从反应槽中的取出优选按照保持反应槽内部的压力且将与添加原料等量的共聚物液取出的方式从反应槽底部或者侧面下部使用定量泵或流量控制来进行。反应槽内部的平均滞留时间(将反应槽的容积除以每1小时的追加原料量而得到的时间)通常为0.5~10小时,优选设定为1.5~3小时,这在胶乳的机械稳定性及将共聚物制成纤维时的品质的方面优选。在取出的丙烯酸系共聚物的胶乳中,根据需要也可以添加阻聚剂、凝固剂、阻燃剂、pH调节剂,也可以进行未反应单体的回收或后聚合。其后,可以经由凝固、热处理、脱水、水洗、干燥等公知的方法而得到丙烯酸系共聚物。
[0033] 在上述人工毛发用丙烯酸系纤维中,能够溶解上述丙烯酸系共聚物的有机溶剂(以下,也记为“有机溶剂A”)的含有率为0.1~3质量%。若丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率为上述范围内,则利用热水的卷曲定型性提高,并且纺丝性也变得良好。若丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率低于0.1质量%,则无法改善利用热水的卷曲定型性。此外,若丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率超过3质量%,则有可能卷曲保持性差或有可能纺丝性恶化而产生单丝断裂。上述人工毛发用丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率优选为0.2质量%以上,更优选为0.25质量%以上,进一步优选为0.3质量%以上。此外,上述人工毛发用丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率优选为2.8质量%以下,更优选为2.5质量%以下,进一步优选为2质量%以下。在本发明的实施方式中,在丙烯酸系共聚物100质量份中,添加20质量份规定的有机溶剂,在90℃下加热30分钟后的状态为透明时,该有机溶剂视为“能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂”。作为能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂,可列举出例如乙腈、丙、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基砜、ε-己内酰胺、酸亚乙酯、及环丁砜等。另外,本发明的人工毛发用丙烯酸系纤维包含两种以上的有机溶剂A时,人工毛发用丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率为两种以上的有机溶剂A的合计含有率。在本发明的实施方式的人工毛发用丙烯酸系纤维中,溶剂A具有使利用热水的卷曲定型性提高的功能,实施热定型等前的纤维中的溶剂A的含有率只要为0.1~3质量%即可,实施热定型等后的纤维中的溶剂A的含有率可以为0.1~3质量%,也可以低于0.1质量%。
[0034] 上述人工毛发用丙烯酸系纤维没有特别限定,从能够确保良好的触感、梳通的观点出发,作为有机溶剂A,优选包含选自由二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基砜、ε-己内酰胺、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上,从防止干燥工序中的有机溶剂的蒸发的观点出发,更优选包含选自由二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二甲基砜、ε-己内酰胺、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上,从对人体的安全性的观点出发,进一步优选包含选自由二甲基亚砜、二甲基砜、ε-己内酰胺、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上,进一步更优选包含选自由二甲基砜、ε-己内酰胺、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上。
[0035] 在本发明的实施方式中,有机溶剂A的沸点高于水时,人工毛发用丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率如下述那样测定算出。在装有纯水的玻璃样品瓶中,按照纯水不溢出的方式加入纤维,在95℃以上的热水中加热2小时以上,将纤维中的有机溶剂萃取后,将该萃取液通过气相色谱法等进行分析,得到纤维中的有机溶剂的质量(W1)。玻璃样品瓶中的纤维在用纯水洗涤后,在110℃的温度下干燥4小时以上,测定干燥后的纤维的质量(W2),通过下式算出丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。
[0036] 丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率(质量%)=(W1)/(W1+W2)×100
[0037] 此外,在本发明的实施方式中,有机溶剂A的沸点低于水时,人工毛发用丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率如下述那样测定算出。在能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂(与纤维中的有机溶剂不同)中加入纤维,将溶解而得到的聚合物溶液通过气相色谱法进行分析,得到纤维中的有机溶剂的质量(W3)。使与溶解于有机溶剂中的上述纤维相同质量的纤维在110℃的温度下干燥4小时以上,测定干燥后的纤维的质量(W4),通过下式算出丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。
[0038] 丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率(质量%)=(W3)/(W4)×100
[0039] 上述人工毛发用丙烯酸系纤维在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度为5900μm2以下,优选为5600μm2以下,更优选为5200μm2以下。此外,从梳理性优异的观点出发,上述人工毛发用丙烯酸系纤维在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,最大表面粗糙度优选为6800μm2以下,更优选为6500μm2以下,进一步优选为6200μm2以下。在本发明的实施方式中,表面粗糙度如后述那样测定算出。
[0040] 从梳理性优异的观点出发,上述人工毛发用丙烯酸系纤维的空隙率优选为60%以下,更优选为45%以下,进一步优选为40%以下。在本发明的实施方式中,空隙率如后述那样测定算出。
[0041] 上述人工毛发用丙烯酸系纤维的表观玻璃化转变温度(也记为表观Tg)优选为90℃以下,更优选为89℃以下,进一步优选为88℃以下。若纤维的表观Tg为上述的范围内,则即使是热水的温度低的情况下、例如热水的温度为60~70℃的情况下,利用热水的卷曲定型性也提高。在本发明的实施方式中,纤维的表观Tg是指tanδ的峰值温度。tanδ的峰值温度是动态粘弹性(tanδ)成为最大值的温度,动态粘弹性(tanδ)是依据JIS K 7244,通过热分析测定装置测定纤维的损失弹性值(E″)及储藏弹性值(E′),通过下述式算出的值。
[0042] 动态粘弹性(tanδ)=损失弹性值(E″)/储藏弹性值(E′)
[0043] 上述人工毛发用丙烯酸系纤维从适宜作为人工毛发使用的观点出发,单纤维纤度优选为10~100dtex,更优选为20~95dtex,进一步优选为30~90dtex。其中,单纤维纤度是指任意的100根单纤维的纤度的平均值。
[0044] 上述人工毛发用丙烯酸系纤维可以通过使用使将丙烯腈、氯乙烯和/或偏氯乙烯与含磺酸基的乙烯基单体共聚而得到的丙烯酸系共聚物溶解于有机溶剂中、并且相对于丙烯酸系共聚物100质量包含8~16质量份水的纺丝原液,在将上述纺丝原液进行湿式纺丝时,按照丙烯酸系纤维中的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂的含量成为0.1~3质量%的方式进行调整来制作。
[0045] 作为上述纺丝原液中使用的能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂,可列举出例如丙酮、二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺等,从生产率的观点出发,优选为选自由二甲基亚砜、N,N-二甲基甲酰胺及二甲基乙酰胺组成的组中的一种以上,从生产率及安全性的观点出发,优选为二甲基亚砜。
[0046] 上述纺丝原液相对于丙烯酸系共聚物100质量份包含8~16质量份的水。在纺丝原液中,若水相对于丙烯酸系共聚物100质量份的添加量低于8质量份,则有可能湿式纺丝中得到的丙烯酸系纤维的空隙率高,梳理性变差。另一方面,在纺丝原液中,若水相对于丙烯酸系共聚物100质量份的添加量超过16质量份,则有可能湿式纺丝中得到的丙烯酸系纤维的表面变粗,梳理性变差。从降低空隙率及表面的粗糙度的观点出发,上述纺丝原液优选相对于丙烯酸系共聚物100质量份包含8~15质量份的水,更优选包含8~14质量份,进一步优选包含8~13质量份。
[0047] 从有效地抑制丙烯酸系纤维的着色的观点出发,上述纺丝原液优选包含缩合磷酸盐。相对于丙烯酸系共聚物100质量份,优选包含0.05质量份以上的缩合磷酸盐,更优选包含0.06质量份以上,进一步优选包含0.07质量份以上。从防止着色及纺丝性的观点出发,缩合磷酸盐的上限优选为相对于丙烯酸系共聚物100质量份包含5质量份以下的缩合磷酸盐,更优选包含4质量份以下,进一步优选包含3质量份以下,进一步更优选包含2质量份以下,进一步更优选包含1质量份以下。
[0048] 上述缩合磷酸盐只要为无机缩合磷酸盐即可,没有特别限定。可以使用例如焦磷酸盐、三聚磷酸盐、四聚磷酸盐、三偏磷酸盐、及四偏磷酸盐等。其中,从获得的容易性及高的溶解性的观点出发,优选三聚磷酸盐。盐的种类没有特别限定,可以是钠盐、钾盐、铵盐等中的任一种盐。从在水中的溶解性优异的观点出发,盐优选为钠盐、钾盐等水溶性盐。作为焦磷酸盐(也称为二磷酸盐),可列举出例如焦磷酸钠、焦磷酸钾等。作为三聚磷酸盐,可列举出三聚磷酸钠、三聚磷酸二氢、三聚磷酸钾等。作为四聚磷酸盐,可列举出四聚磷酸钠、四聚磷酸钾等。
[0049] 上述纺丝原液也根据丙烯酸系共聚物的组成的不同而不同,但例如优选相对于纺丝原液的整体质量包含20~30质量%的丙烯酸系共聚物、65.2~78.49质量%的有机溶剂、1.5~4.8质量%的水、0.01~1.5质量%的缩合磷酸盐,更优选包含22~30质量%的丙烯酸系共聚物、66~75.99质量%的有机溶剂、2~4质量%的水、0.01~1.5质量%的缩合磷酸盐,进一步优选包含25~30质量%的丙烯酸系共聚物、65~72.99质量%的有机溶剂、2~
3.5质量%的水、0.01~1.5质量%的缩合磷酸盐。
[0050] 上述纺丝原液若在不阻碍本发明的效果的范围内,则根据需要也可以包含用于改良纤维特性的其他添加剂。作为上述添加剂,可列举出例如以二氧化二氧化醋酸纤维素为首的纤维素衍生物的酯及醚等光泽调整剂、有机颜料、无机颜料、染料等着色剂、用于提高耐光性或耐热性的稳定剂等。
[0051] 上述纺丝原液可以通过将包含丙烯酸系共聚物、水及能够溶解丙烯酸系共聚物的有机溶剂的丙烯酸系共聚物的浆料供给到薄膜蒸发机中,并使上述丙烯酸系共聚物的浆料中的水蒸发来制备。优选上述丙烯酸系共聚物的浆料包含缩合磷酸盐。通过如上述那样制备纺丝原液,在纺丝原液的制备时可以使用湿润树脂作为丙烯酸系共聚物。此外,通过使用薄膜蒸发机,使包含丙烯酸系共聚物、水及有机溶剂的丙烯酸系共聚物的浆料中的水分蒸发,从而能够稳定且有效地得到丙烯酸系共聚物溶解于有机溶剂中、且相对于丙烯酸系共聚物100质量份包含8~16质量的水的纺丝原液。在本发明的实施方式中,特别是在没有指定的情况下,丙烯酸系共聚物是指不包含水分的干燥状态的丙烯酸系共聚物。
[0052] 上述纺丝原液例如可以通过图1中所示的制造装置来制备。图1是用于制造纺丝原液的一个例子的制造装置的概略图。如图1中所示的那样,该制造装置1具备原料罐10、薄膜蒸发机20、冷凝器30、底部回收罐40、冷凝液回收罐50、真空泵60。
[0053] 原料罐10也可以具备搅拌机110。在原料罐10中,将通过搅拌机110搅拌的包含丙烯酸系共聚物、水及有机溶剂的丙烯酸系共聚物的浆料(以下,也记为原料浆料)通过设置有送液泵11的配管12供给到薄膜蒸发机20中。
[0054] 薄膜蒸发机20具备原料供给口21、导热机身22、套管23、发动机24、旋转轴25、可动叶片26、挥发成分排出口27、底部排出口28。原料浆料由原料供给口21供给,通过可动叶片26在导热机身22的内壁面上反复地扩散,原料浆料中的水被蒸发。由于原料浆料中的有机溶剂与水相比沸点较高,所以水优先被蒸发。所挥发的成分通过利用真空泵60的吸引,介由挥发成分排出口27及配管29而被送至冷凝器30,在冷凝器30中,挥发成分被冷却而冷凝,冷凝液介由配管31被回收于冷凝液回收罐50中。水等蒸发后的残留物(纺丝原液)介由底部排出口28及配管41,作为下部流出物被回收于底部回收罐40中。可动叶片26通过可动叶片支撑器具220与叶片支承环210连结,介由通过支承环固定器具211固定在旋转轴25上的叶片支承环210与旋转轴25连结。可动叶片在旋转轴上的连结方法没有特别限定。可动叶片26伴随着旋转轴25的旋转,沿周向振摆。旋转轴25通过机械密封230、上部轴承240、下部轴承250而被轴支承。通过发动机24来控制旋转轴25的旋转。通过使蒸汽等加热介质在套管23中循环,从而调整导热机身22的内壁面、内部的温度。
[0055] 从生产率的观点出发,丙烯酸系共聚物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量优选为50kg/hr·m2以上,更优选为100kg/hr·m2以上,进一步优选为150kg/hr·m2以上,进一步更优选为200kg/hr·m2以上。在本发明的实施方式中,所谓丙烯酸系共聚物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量是基于丙烯酸系共聚物的浆料的每小时的供给速度及薄膜蒸发机的导热面积由下述式定义的值。
[0056] 丙烯酸系共聚物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量(kg/hr·m2)=丙烯酸系共聚物的浆料向薄膜蒸发机中的每小时的供给速度(kg/hr)/薄膜蒸发机的导热面积(m2)[0057] 在本发明的实施方式中,所谓薄膜蒸发机的导热面积是指在薄膜蒸发机的导热机身的内壁面中被加热且与可动叶片接触的部分的表面积。在被加热且与可动叶片接触的部分中,形成薄膜且进行蒸发。在本发明的实施方式中,薄膜蒸发机的导热面积优选为导热机身的内壁面的整体表面积的50%以上。例如,如图4A中所示的那样,在薄膜蒸发机的导热机身700的内壁面中,通过被在套管723内循环的蒸汽等加热介质加热,且与可动叶片726接触,由此形成薄膜且进行蒸发的薄膜形成蒸发部702的表面积成为薄膜蒸发机的导热面积。图4A中所示的薄膜蒸发机的可动叶片的长度小于套管的长度,在薄膜蒸发机的导热机身的内壁面中,被在套管723内循环的蒸汽等加热介质加热,但不与可动叶片接触的部分701及
703中没有形成薄膜。此外,如图4B中所示的那样,即使在可动叶片的长度大于套管的长度的情况下,在薄膜蒸发机的导热机身800的内壁面中,通过被在套管823内循环的蒸汽等加热介质加热、且与可动叶片826接触,形成薄膜且进行蒸发的薄膜形成蒸发部802的表面积成为薄膜蒸发机的导热面积。在薄膜蒸发机的导热机身800的内壁面中,在没有被加热的部分801及803中蒸发没有进行。另外,在图4A及4B中,为了说明而将可动叶片与导热机身的内壁面之间打开,但实际上可动叶片的前端部与导热机身的内壁面接触。构成导热机身的材料只要具有热传导性即可,没有特别限定。可列举出例如不锈材料(也被称为SUS)、碳钢内衬于内壁面上的玻璃、哈斯特洛依耐蚀耐热镍基合金等。此外,导热机身可以由一种材料构成,也可以由两种以上的材料构成。
[0058] 相对于丙烯酸系共聚物的浆料向薄膜蒸发机中的单位供给量1kg/hr·m2,可动叶片的每100mm轴向长度的离心力为0.1N以上,优选为0.14N以上,更优选为0.2N以上。由此,薄膜蒸发机对于原料浆料的处理效率变高,生产率提高。
[0059] 在本发明的实施方式中,所谓可动叶片的轴向长度是指与薄膜蒸发机的导热机身的内壁面接触的可动叶片的前端部的轴向长度。图5是例示出不同形状的可动叶片的轴向长度的示意性说明图。图5A及图5B说明可动叶片的前端部不具有缺口的情况。如图5A中所示的那样,前端部不具有缺口的可动叶片126具备可动叶片支撑器具320,被连结到旋转轴125上。该情况下,可动叶片的轴向长度是与薄膜蒸发机的导热机身的内壁面900接触的可动叶片126的前端部的轴向长度Lb。如图5B中所示的那样,前端部不具有缺口的可动叶片
226具备可动叶片支撑器具320,被连结到旋转轴125上。该情况下,可动叶片的轴向长度为与薄膜蒸发机的导热机身的内壁面900接触的可动叶片226的前端部的轴向长度Lc。图5C说明可动叶片的前端部具有缺口的情况。如图5C中所示的那样,前端部具有缺口的可动叶片
326具备可动叶片支撑器具320,被连结到旋转轴125上。该情况下,可动叶片的轴向长度为与薄膜蒸发机的导热机身的内壁面900接触的可动叶片326的前端部的轴向长度Ld1、Ld2、Ld3、Ld4及Ld5的合计。
[0060] 在本发明的实施方式中,可动叶片的每100mm轴向长度的离心力是通过下述的数学式算出的值。
[0061] [数学式1]
[0062] F100=(F/BL)x0.1
[0063] F=M(R/2)ω2=M(R/2)(2π(N/60))2
[0064] F:离心力[N]
[0065] M:可动叶片的合计质量[kg]
[0066] R:薄膜蒸发机的导热机身的内径[m]
[0067] N:旋转轴的转速[rpm]
[0068] BL:可动叶片的轴向长度的合计[m]
[0069] F100:可动叶片的每100nm轴向长度的离心力[N]
[0070] 在上述数学式中,M:可动叶片的合计质量(kg)在可动叶片为一片的情况下,为一片可动叶片的质量,在可动叶片为两片以上的情况下,为这两片以上的可动叶片的质量的合计。在本发明的实施方式中,一片可动叶片质量是指在离心力中起作用的可动叶片的质量,包含支撑可动叶片、且与该可动叶片一起活动的可动叶片支撑器具等部件的质量。此外,BL:可动叶片的轴向长度的合计[m]在可动叶片为一片的情况下,为一片可动叶片的轴向长度,在可动叶片为两片以上的情况下,为这两片以上的可动叶片的轴向长度的合计。可动叶片的每100mm轴向长度的离心力可以通过薄膜蒸发机的导热机身的内径、旋转轴的转速、可动叶片的质量及长度等而进行调整。
[0071] 可动叶片以导热机身的旋转轴作为对称轴而对称地配置,原料浆料在导热机身的内壁面中均匀地扩散。可动叶片的片数没有特别限定,只要根据导热机身的长度及内径而适当决定即可。此外,根据导热机身的长度及可动叶片的轴向长度,可动叶片也可以在长度方向上分成2段以上而配置。可动叶片的片数为多片,在各段中,例如可以为2片、4片、6片。
[0072] 在本发明的实施方式中,从导热的观点出发,热·离心力效率指数η优选为300N·kcal/kg·℃以上,更优选为350N·kcal/kg·℃以上。若热·离心力效率指数η为300N·kcal/kg·℃以上,则导热变得良好,蒸发效率提高。上述热·离心力效率指数η基于下述数学式算出。
[0073] [数学式2]
[0074]
[0075]
[0076]
[0077] F100:可动叶片的每100nm轴向长度的离心力[N]
[0078] f:丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量[kg/hr·m2]
[0079] Fa:相对于丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的单位供给量1kg/hr·m2的、可动叶片的每100mm轴向长度的离心力[N]
[0080] λ1,…,λi:构成薄膜蒸发机的导热机身的各种材料的导热率[kcal/m·hr·℃][0081] t1,…,ti:构成薄膜蒸发机的导热机身的各种材料(壁)的厚度[m]
[0082] η:热·离心力效率指数[N·kcal/kg·℃]
[0083] 在本发明的实施方式中,在导热机身由1种材料构成的情况下,算出热·离心力效率指数η的数学式如下所述。
[0084] [数学式3]
[0085]
[0086]
[0087]
[0088] F100:可动叶片的每100nm轴向长度的离心力[N]
[0089] f:丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量[kg/hr·m2]
[0090] Fa:相对于丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的单位供给量1kg/hr·m2的、可动叶片的每100mm轴向长度的离心力[N]
[0091] λ1:构成薄膜蒸发机的导热机身的材料的导热率[kcal/m·hr·℃]
[0092] t1:构成薄膜蒸发机的导热机身的材料(壁)的厚度[m]
[0093] η:热·离心力效率指数[N·kcal/kg·℃]
[0094] 从促进水的蒸发的观点出发,薄膜蒸发机20的内部压力优选为减压下,从生产率的观点出发,优选为20kPa以下,更优选为5kPa以下,进一步优选为3kPa以下。
[0095] 在薄膜蒸发机中,从容易使水蒸发的观点出发,套管中的加热蒸汽的温度优选为110~150℃,更优选为120~140℃。
[0096] 作为薄膜蒸发机,也可以使用市售的可动叶片式薄膜蒸发机。可以使用例如Hitachi Plant Mechanics Co.,Ltd.制的离心薄膜蒸发机、BUSS制薄膜蒸发机等。
[0097] 上述湿式纺丝除了按照水洗工序后的丙烯酸系纤维中的有机溶剂的含有率成为0.1~3质量%的方式进行调整以外,可以通过与一般的湿式纺丝同样的步骤进行。上述湿式纺丝包括凝固工序、水洗工序及干燥工序。此外,也可以包括在水洗工序前或水洗工序后进行的浴拉伸工序。此外,可以包括在干燥工序前进行的油剂赋予工序,也可以包括在干燥工序后进行的拉伸工序及热松弛处理工序。
[0098] <凝固工序>
[0099] 例如,首先,将上述纺丝原液通过纺丝喷嘴或直接向包含有机溶剂的水溶液的凝固浴中喷出并使其凝固而纤维化。作为上述凝固浴,从容易控制凝固状态的观点出发,优选使用水与有机溶剂的混合液。例如,作为上述凝固浴,优选使用相对于凝固浴整体质量包含有机溶剂20~75质量%、水25~80质量%的有机溶剂的水溶液,更优选使用包含有机溶剂30~70质量%、水30~70质量%的有机溶剂的水溶液,进一步优选使用包含有机溶剂40~
70质量%、水30~60质量%的有机溶剂的水溶液。凝固浴的温度可以设定为例如5~40℃。
若凝固浴的溶剂浓度过低,则存在凝固变快且凝固结构变粗而在纤维内部形成空隙的倾向。
[0100] 上述凝固浴中的有机溶剂只要是丙烯酸系共聚物的良溶剂即可,没有特别限定,从生产率的观点出发,优选选自由二甲基亚砜、二甲基乙酰胺及N,N-二甲基甲酰胺组成的组中的一种以上,从安全性的观点出发,更优选使用二甲基亚砜。从丙烯酸系纤维的品质或工序管理的简便性的观点出发,上述纺丝原液中的有机溶剂与上述凝固浴中的有机溶剂优选为相同。
[0101] <浴拉伸工序>
[0102] 接着,丙烯酸系纤维(凝固丝)优选在拉伸浴中被拉伸。拉伸浴可以使用水浴或有机溶剂的浓度低于凝固浴的有机溶剂的水溶液。拉伸浴的温度优选为30℃以上,更优选为40℃以上,进一步优选为50℃以上。作为有机溶剂,优选使用与凝固浴中的有机溶剂相同的有机溶剂。拉伸倍率没有特别限定,从提高纤维的强度及生产率的观点出发,优选为2~8倍,更优选为2~7倍,进一步优选为2~6倍。
[0103] <水洗工序>
[0104] 接着,通过将丙烯酸系纤维(凝固丝或拉伸丝)进行水洗而除去有机溶剂。水洗工序可以通过使用30℃以上的温水或与凝固浴相比有机溶剂的浓度低的有机溶剂的水溶液,将纤维浸渍在这些水浴中来实施。也可以在浸渍于水浴中后以夹持辊加压。从不使用水浴、且以短时间将丙烯酸系纤维中的有机溶剂除去的观点出发,优选通过向丙烯酸系纤维吹送水和将吹送过水的丙烯酸系纤维以夹持辊加压来实施。
[0105] 在本发明的实施方式中,所谓“夹持辊”只要是通常在以湿式纺丝法制造纤维时使用的夹持辊即可,没有特别限定。所谓“利用夹持辊的加压”是指边使丙烯酸系纤维通过上下一对夹持辊之间边施加压力或在夹持辊上卷绕纤维时对纤维施加压力等。施加压力的方法只要是通过夹持辊对丙烯酸系纤维施加压力即可,没有特别限定,可列举出例如通过汽缸对上部夹持辊施加压力、在上部夹持辊上放置重物、将上部夹持辊向下拉伸等。
[0106] 作为上述夹持辊,可以使用例如橡胶系夹持辊、金属制的夹持辊等。作为上部夹持辊,适宜使用橡胶系夹持辊(也记为橡胶辊),作为下部夹持辊,适宜使用金属制的夹持辊(也记为金属辊)。作为橡胶系夹持辊的材质,可列举出天然橡胶、丁苯橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶、乙烯丙烯橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、硅橡胶、氟橡胶、甲酸酯橡胶等。此外,橡胶系夹持辊也可以是在金属制的辊上卷有橡胶的辊。从维持纤维的截面形状的观点出发,橡胶的厚度优选为3mm以上,更优选为5mm以上,进一步优选为8mm以上。作为金属制的夹持辊的材质,可列举出不锈钢等。夹持辊的硬度优选为40以上且100以下,更优选为50以上且85以下,进一步优选为55以上且80以下。在本发明的实施方式中,夹持辊的硬度是指依据JIS K 6253以A型肖氏硬度计测定的值。
[0107] 在本发明的实施方式中,水的吹送和利用夹持辊的加压可以将水的吹送和利用夹持辊的加压各一次交替地进行多次,也可以在进行2次以上水的吹送后,进行1次以上利用夹持辊的加压。
[0108] 从提高丙烯酸系纤维中的有机溶剂的除去效率的观点出发,水的吹送和利用夹持辊的加压优选交替地进行6次以上,更优选进行8次以上,进一步优选进行10次以上。
[0109] 水洗工序可以通过交替地配置的夹持辊和水的吹送机构来进行。在将利用夹持辊的加压和水的吹送交替地进行2次以上的情况下,可以使用包含交替地配置的2对以上的夹持辊和水的吹送机构的水洗装置。这些多个夹持辊和水的吹送机构可以交替串联地配置,也可以交替地分成两列以上而配置。
[0110] 在水洗工序中,水的吹送机构没有特别限定,从容易吹送的观点出发,优选通过喷嘴来进行。上述喷嘴只要是能够吹送水的喷嘴即可,其形状等没有特别限定。可以使用例如狭缝状或孔形状的喷嘴。吹送水的方向没有特别限定,可以由横吹送或由下吹送。从将水均匀地吹送的观点出发,优选使用具有多个孔的喷淋喷嘴。水的吹送中使用的水的温度没有特别限定,可以使用例如20~95℃的温度范围的水。从提高除去有机溶剂的脱溶剂效果的观点出发,水的温度优选为40℃以上,更优选为50℃以上,进一步优选为60℃以上。
[0111] 来自上述水的吹送中使用的各喷嘴的每单位时间的水量(水的吹送量)从提高脱溶剂效果的观点出发,相对于每单位时间通过夹持辊的构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量优选为2倍以上,更优选为3倍以上,进一步优选为4倍以上。此外,从提高脱溶剂效果且降低水量的观点出发,相对于构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量优选为8倍以下,更优选为7倍以下,进一步优选为6倍以下。由各喷嘴吹送的水量在各喷嘴中可以一定,也可以不同。
以下,将来自各喷嘴的每单位时间的水量相对于每单位时间通过夹持辊的构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量的倍率也称为水洗倍率。
[0112] 每单位时间通过夹持辊的构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量为如下述那样算出的值。下述中,纺丝原液中的固体成分浓度(质量%)为纺丝原液中的丙烯酸系共聚物的浓度。
[0113] 每单位时间通过夹持辊的构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量(g)=(纺丝原液喷出量(L/hr)×纺丝原液比重(g/L)×(纺丝原液中的固体成分浓度(质量%))/100[0114] 此外,来自各喷嘴的每单位时间的水量为如下述那样算出的值。
[0115] 来自各喷嘴的每单位时间的水量(g)=每单位时间通过夹持辊的构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量(g)×水洗倍率(倍)
[0116] 从提高除去丙烯酸系纤维中的有机溶剂的效率的观点出发,利用上述夹持辊的夹持压力优选为0.2MPa以上,更优选为0.4MPa以上,进一步优选为0.6MPa以上。此外,多个利用夹持辊的夹持压力可以相同也可以不同。
[0117] 上述丙烯酸系纤维没有特别限定,在水洗工序中,从提高除去有机溶剂的效果的观点出发,总纤度相对于丙烯酸系纤维束的宽度的比优选为30万dtex/cm以下,更优选为20万dtex/cm以下,进一步优选为10万dtex/cm以下。
[0118] 在本发明的实施方式中,利用夹持辊的夹持压力以对夹持辊与纤维束的接触部分施加的力/夹持辊与纤维束的接触部分的面积来表示。以下,使用附图来说明通过汽缸对夹持辊施加压力时的利用夹持辊的夹持压力。图3A是说明利用夹持辊的夹持压力的示意截面图,图3B是该示意表面图。受到以箭头表示的方向的空气压力的汽缸600对上部夹持辊501施加压力,由此,被包含上部夹持辊501和下部夹持辊502的一对夹持辊500夹持的纤维束300被加压,此时,夹持辊500与纤维束300的接触部分成为以400表示的部分。在将汽缸的内筒610的横截面的面积设为汽缸内筒面积的情况下,利用夹持辊的夹持压力为如下述那样算出的值。
[0119] 夹持压力=(对汽缸施加的空气压力×汽缸内筒面积)/夹持辊与纤维束的接触部分的面积
[0120] 在水洗工序中,在使用水浴的情况下,可以通过水浴的温度等条件来调整水洗后的丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。在将水的吹送与利用夹持辊的加压交替地进行的情况下,可以通过夹持压力、水的吹送量等条件来调整水洗后的丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。
[0121] 也可以使有机溶剂A浸渗于水洗后的丙烯酸系纤维中。通过水洗,由于纤维溶胀,所以有机溶剂A容易浸渗于纤维中。从操作的简便性及容易调整有机溶剂A的浸渗程度的观点出发,有机溶剂A向水洗后的丙烯酸系纤维中的浸渗优选在后述的油剂赋予工序中,与油剂的赋予同时进行。浸渗没有特别限定,例如可以通过在向水洗后的丙烯酸系纤维喷雾有机溶剂A与油剂的混合物后、或将水洗后的丙烯酸系纤维浸渍于有机溶剂A与油剂的混合物中来进行。通过调整浸渗方法或有机溶剂A与油剂的混合物中的有机溶剂A的混率,可以调整丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。
[0122] <油剂赋予工序>
[0123] 在水洗工序后且将丙烯酸系纤维干燥前,也可以使油剂附着。油剂只要是在纤维的制造时通常为了防静电、防止纤维的胶结或改良手感而使用的油剂即可,可以使用例如磷酸酯盐、硫酸酯盐等阴离子表面活性剂;季铵盐、咪唑鎓盐等阳离子表面活性剂;油脂的环氧乙烷和/或环氧丙烷加成物、多元醇部分酯等非离子表面活性剂;动植物油脂、矿物油、脂肪酸酯;氨基改性有机硅等有机硅系表面活性剂等公知的油剂。油剂可以使用一种,也可以将两种以上组合使用。
[0124] 从由与油剂的混合引起的油剂粒子的稳定性及最佳溶剂含有率的调整的观点出发,有机溶剂A与油剂的混合物中,优选相对于油剂100质量份包含0.1~10质量份的有机溶剂A,更优选包含0.2~5质量份,进一步优选包含0.3~2质量份。其中,油剂也包含油剂与水的混合液即油剂液的情况。
[0125] 从更加提高利用热水的卷曲定型性的观点出发,通过上述油剂赋予工序浸渗于丙烯酸系纤维中的有机溶剂A优选为选自由二甲基砜、ε-己内酰胺、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上,更优选为选自由二甲基砜、碳酸亚乙酯及环丁砜组成的组中的一种以上,进一步优选为选自由二甲基砜及碳酸亚乙酯组成的组中的一种以上。
[0126] <干燥工序>
[0127] 在油剂赋予后,丙烯酸系纤维通过干燥工序而水分几乎被完全除去。作为干燥方法,只要是能够除去纤维的水分的方法即可,没有特别限定。可列举出例如热干燥或通过与加热辊接触而进行干燥等。干燥温度没有特别限定,例如为110~190℃,优选为110~170℃。
[0128] <拉伸工序>
[0129] 经干燥的纤维之后也可以根据需要进一步进行拉伸。拉伸温度没有特别限定,例如为110~190℃,优选为110~160℃。拉伸比没有特别限定,例如优选为1~4倍。包含干燥前的浴拉伸的总拉伸比优选为2~12倍。
[0130] <热松弛处理工序>
[0131] 干燥或干燥后进一步进行拉伸而得到的纤维优选进一步通过热松弛处理工序而被松弛。松弛率没有特别限定,例如优选为5%以上,更优选为10%以上。热松弛处理可以在高温、例如130~200℃、优选140~190℃的干热气氛下或过热水蒸汽气氛下进行。或者可以在120~180℃的0.05~0.4MPa、优选0.1~0.4MPa的加压水蒸汽或加热加压水蒸汽气氛下进行。
[0132] 上述人工毛发用丙烯酸系纤维的利用热水的卷曲定型性(以下,也记为“HWS性”)及梳理性良好。HWS性及梳理性例如可以如后述那样进行评价。
[0133] 可以使用上述人工毛发用丙烯酸系纤维来构成头饰制品。上述人工毛发用丙烯酸系纤维由于利用热水的卷曲定型性及梳理性良好,所以使用了该人工毛发用丙烯酸系纤维的头饰制品利用热水的卷曲定型性及梳理性也优异。上述头饰制品除了上述人工毛发用丙烯酸系纤维以外还可以包含其他的人工毛发用纤维。作为其他的人工毛发用纤维,没有特别限定,可列举出例如聚氯乙烯系纤维、尼龙纤维、聚酯纤维、再生胶原纤维等。
[0134] 作为头饰制品,可列举出头发用纤维束、发帘、假发、发辫、遮秃假发、接发及发饰等。
[0135] 实施例
[0136] 以下通过实施例对本发明更具体地进行说明。另外,本发明并不限定于下述的实施例。下述中,没有特别指定的情况下,“份”是指“质量份”,“%”是指“质量%”。
[0137] (实施例1)
[0138] <丙烯酸系共聚物的制造例1>
[0139] 首先,在14L反应槽中投入离子交换水162.1份、作为乳化剂的月桂基硫酸钠0.87份、酸式亚硫酸氢钠0.60份、硫酸亚铁·7水合物0.0039份、硫酸0.3份、丙烯腈3.0份、氯乙烯53.8份,将反应槽内的温度升温至49℃后投入过硫酸铵0.01份,使聚合反应开始。其后,分别用5小时40分钟并以一定速度连续地向反应槽中追加丙烯腈41.2份、过硫酸铵0.263份。此外,聚合开始后30分钟后,即从丙烯酸系共聚物的收率成为目标量的9.0%的时刻起用5小时10分钟并以一定速度连续地向反应槽中追加苯乙烯磺酸钠2.0份。聚合反应进行合计5小时40分钟时间。聚合反应结束后,将残存的单体除去,得到丙烯酸系共聚物胶乳。将丙烯酸系共聚物胶乳进行盐析凝固、热处理、过滤、水洗、脱水,得到含水率为90%的湿润树脂。含水率是水分相对于将树脂在60℃下干燥10小时后的干燥树脂的质量的质量比例。使用在60℃下干燥10小时后的干燥树脂,进行元素分析,结果丙烯腈含有率为46%,进行硫分析,结果苯乙烯磺酸钠含量为2%。即,所得到的丙烯酸系共聚物为包含46.0%的丙烯腈、52.0%的氯乙烯和2.0%的对苯乙烯磺酸钠的共聚物。
[0140] <纺丝原液的制备>
[0141] 首先,将上述的制造例1中得到的丙烯酸系共聚物(含水率为90%的湿润树脂)、0.61%的三聚磷酸钠的水溶液、二甲基亚砜搅拌混合,得到包含丙烯酸系共聚物19%、水
22.1%(包含0.61%的三聚磷酸)、二甲基亚砜58.9%的丙烯酸系共聚物的浆料。接着,使用图1中所示的装置,使水从该丙烯酸系共聚物的浆料中蒸发。薄膜蒸发机中的可动叶片的配置如图2中所示的那样。在上段按照彼此成为等间隔的方式安装有可动叶片26a、26b、26c及
26d计4片,错开45°而在下段按照彼此成为等间隔的方式安装有可动叶片26e、26f、26g及
26h计4片。薄膜蒸发机20的导热机身的内径为0.155m,1片可动叶片的轴向长度La为240mm,导热机身的导热面积为0.2m2,薄膜蒸发机的导热机身由热传导度为14kcal/m·hr·℃的SUS304构成,薄膜蒸发机的导热机身的壁(由SUS304构成)的厚度为0.004m。薄膜蒸发机的运转条件分别设定为:转速515rpm、周速4.2m/s、可动叶片的每100mm轴向长度的离心力
41.3N、压力3kPa、入口加热蒸汽温度114.7℃、出口加热蒸汽温度113.5℃。丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量为275.85kg/hr·m2,相对于丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的单位供给量1kg/hr·m2的、可动叶片的每100mm轴向长度的离心力为0.150N,热·离心力效率指数η为524.3Nkcal/kg℃。所得到的纺丝原液的组成是相对于纺丝原液
100%以固体成分浓度计包含28.0%的丙烯酸系共聚物、0.02135%的三聚磷酸、3.5%的水的组成。所得到的纺丝原液相对于丙烯酸系共聚物100份包含12.5份的水。
[0142] <湿式纺丝>
[0143] 将所得到的纺丝原液使用纺丝喷嘴(孔径为0.3mm、孔数为1250个)挤出到20℃、由62质量%的DMSO水溶液构成的凝固浴中使其凝固而纤维化后,在80℃、由50质量%的DMSO水溶液构成的拉伸浴中拉伸成3倍。在所得到的丙烯酸系纤维(拉伸丝)中,总纤度相对于纤维束的宽度的比为6万dtex/cm。使所得到的拉伸丝通过交替地配置有夹持辊与喷淋喷嘴的水洗装置,所述水洗装置具有包含上部的硬度为60且在不锈钢辊上卷有厚度为6mm的丁腈橡胶(NBR)的橡胶辊和下部的SUS304制的金属辊的13对夹持辊(直径为100mm、宽度为85mm)和12个以扇型状喷雾水的喷淋喷嘴,交替地进行加压和利用喷淋喷嘴的水的吹送,所述加压利用边通过橡胶辊与金属辊之间边利用汽缸施加压力来进行。在全部的喷淋喷嘴中喷雾
80℃的温水,在全部的夹持辊中将利用汽缸的夹持压力设定为0.96MPa,将水洗滞留时间设定为14.4秒。此外,按照来自喷淋喷嘴的每小时的水量(水的喷雾量)相对于每单位时间通过夹持辊的构成丙烯酸系纤维的树脂的干燥质量变成6倍的方式操作。水洗后,将丙烯酸系纤维在导入了相对于油剂(脂肪酸酯系油剂和聚氧乙烯系表面活性剂)100质量份添加0.5质量份的二甲基砜而得到的混合物的油剂槽(60℃)中浸渍3~5秒钟而使丙烯酸系纤维中浸渗油剂及二甲基砜的混合物后,在140℃下干燥后拉伸成2倍,在160℃下实施20%松弛处理而得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0144] (实施例2)
[0145] <纺丝原液的制备>
[0146] 将薄膜蒸发机的运转条件设定为:转速642rpm、周速5.2m/s、可动叶片的每100mm轴向长度的离心力48.2N、压力2.7kPa、入口加热蒸汽温度129.8℃、出口加热蒸汽温度129.2℃,将丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量设定为280.8kg/hr·m2,除此以外,使用丙烯酸系共聚物的制造例1中得到的包含46.0%的丙烯腈、52.0%的氯乙烯和
2.0%的对苯乙烯磺酸钠的丙烯酸系共聚物,与实施例1同样地操作而得到纺丝原液。另外,相对于丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的单位供给量1kg/hr·m2的、可动叶片的每
100mm轴向长度的离心力为0.172N,热·离心力效率指数η为600.3Nkcal/kg℃。所得到的纺丝原液的组成为相对于纺丝原液100%以固体成分浓度计包含28.0%的丙烯酸系共聚物、
0.02135%的三聚磷酸、2.24%的水的组成。所得到的纺丝原液相对于丙烯酸系共聚物100份包含8份的水。
[0147] <湿式纺丝>
[0148] 使用上述得到的纺丝原液,与实施例1同样地操作,进行湿式纺丝,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0149] (实施例3)
[0150] 除了在90℃的水浴中进行水洗、在油剂槽中导入相对于油剂100份添加1.0份的碳酸亚乙酯而得到的混合物以外,与实施例1同样地操作,进行湿式纺丝,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0151] (比较例1)
[0152] 除了在90℃的水浴中进行水洗、在油剂槽中仅导入油剂以外,与实施例2同样地操作,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0153] (比较例2)
[0154] <纺丝原液的制备>
[0155] 将薄膜蒸发机的运转条件设定为:转速380rpm、周速3.1m/s、可动叶片的每100mm轴向长度的离心力16.9N、压力2.6kPa、入口加热蒸汽温度130.2℃、出口加热蒸汽温度129.6℃,将丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的供给量设定为269.4kg/hr·m2,除此以外,使用丙烯酸系共聚物的制造例1中得到的包含46.0%的丙烯腈、52.0%的氯乙烯和
2.0%的对苯乙烯磺酸钠的丙烯酸系共聚物,与实施例1同样地操作而得到纺丝原液。另外,相对于丙烯酸系聚合物的浆料向薄膜蒸发机中的单位供给量1kg/hr·m2的、可动叶片的每
100mm轴向长度的离心力为0.063N,热·离心力效率指数η为219.2Nkcal/kg℃。所得到的纺丝原液的组成为相对于纺丝原液100%以固体成分浓度计包含28.0%的丙烯酸系共聚物、
0.02135%的三聚磷酸、4.9%的水的组成。所得到的纺丝原液相对于丙烯酸系共聚物100份包含17.5份的水。
[0156] <湿式纺丝>
[0157] 除了在90℃的水浴中进行水洗、在油剂槽中导入相对于油剂100份添加碳酸亚乙酯1.0份而得到的混合物以外,使用上述得到的纺丝原液,与实施例1同样地操作,进行湿式纺丝,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0158] (比较例3)
[0159] 除了在油剂槽中仅导入油剂以外,与比较例2同样地操作,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0160] (比较例4)
[0161] 除了在油剂槽中导入相对于油剂100重量份添加乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC)1.0重量份而得到的混合物以外,与实施例2同样地操作,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0162] (比较例5)
[0163] 在纺丝原液的制备时相对于丙烯酸系共聚物100重量份添加20重量份的乙酰基柠檬酸三丁酯(ATBC),在湿式纺丝时在90℃的水浴中进行水洗,在油剂槽中仅导入油剂,除此以外,与实施例2同样地操作,得到单纤维纤度为约46dtex的丙烯酸系纤维。
[0164] 如下述那样测定算出实施例1~3、比较例1~5中得到的丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。此外,如下述那样测定算出实施例1~3、比较例1~5中得到的丙烯酸系纤维的表面粗糙度、空隙率、表观玻璃化转变温度。此外,如下述那样评价实施例1~3、比较例1~5中得到的丙烯酸系纤维的利用热水的卷曲定型性及梳理性。将这些结果示于下述表1及表2中。
[0165] <丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率>
[0166] 在装有纯水的玻璃样品瓶中,按照纯水不溢出的方式加入纤维,在95℃以上的热水中加热2小时以上,将纤维中的有机溶剂萃取后以气相色谱法分析该萃取液,得到纤维中的有机溶剂的质量(W1)。另外,在纤维中包含两种以上的有机溶剂A时,得到各个有机溶剂的质量(W1)。玻璃样品瓶中的纤维用纯水洗涤后,在110℃的气氛下干燥4小时以上,测定干燥后的纤维的质量(W2),通过下式算出丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率。
[0167] 丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含有率(质量%)=(W1)/(W1+W2)×100
[0168] (表面粗糙度)
[0169] 使用超深度彩色3D形状测定显微镜(Keyence Corporation制、型号“VK-9500”),以3000倍的倍率(物镜为150倍、内置透镜为20)观察纤维侧面,使用图像分析软件VK Analyzer(Keyence Corporation制、型号“VK-H1XA”),从所得到的图像中任意地选择纵40μm、横80μm的区域,测定该纵40μm、横80μm的区域的表面积。设定为n=6,测定平均值、最大值、最小值,分别作为平均表面粗糙度、最大表面粗糙度、最小表面粗糙度。
[0170] (空隙率)
[0171] 使用超深度彩色3D形状测定显微镜(Keyence Corporation制、型号“VK-9500”),以400倍的倍率(物镜为20倍、内置透镜为20)观察总纤度为14000dtex左右的纤维束的截面,从所得到的图像中任意地选择包含70根左右的纤维的区域,测定该区域中的纤维截面的整体个数及具有空隙(直径为2μm以上的空隙)的纤维截面的个数,通过下式算出空隙率。另外,空隙的直径是将空隙的面积换算成真圆的面积而算出。
[0172] 空隙率(%)=(具有空隙的纤维截面的个数/纤维截面的整体个数)×100[0173] (tanδ的峰值温度)
[0174] 使用热分析测定装置(Seiko Electronics Co.,Ltd.制、模型“SSC/5200”),在振动数为0.05Hz、载荷为25mN±10mN、升温速度为5℃/min的条件下,依据JIS K 7244,测定纤维的损失弹性值(E″)及储藏弹性值(E′),通过下述式算出动态粘弹性(tanδ),将动态粘弹性(tanδ)成为最大值的温度作为tanδ的峰值温度(表观玻璃化转变温度)。
[0175] 动态粘弹性(tanδ)=损失弹性值(E″)/储藏弹性值(E′)
[0176] (利用热水的卷曲定型性)
[0177] 将丙烯酸系纤维(总纤度为7400dtex)按照长度成为27cm的方式切断,将所得到的纤维束卷绕在直径为15mm径的管上并固定,在70℃的热水中浸渍15秒钟后,在常温下静置干燥。其后,计测刚从管上拆下后的纤维束的长度,以下述的基准进行评价。纤维束的长度越短,则利用热水的卷曲定型性(HWS性)变得越高。
[0178] 良好:刚从管上拆下后的纤维束的长度为15.5cm以下。
[0179] 不良:刚从管上拆下后的纤维束的长度超过15.5cm。
[0180] (梳理性)
[0181] 通过齿轮卷缩加工机赋予卷缩后,将纤维(总纤度为112.9万dtex)按照纤维长成为2m的方式切断,握住切断的纤维的中心附近,将纤维投入梳理台(排列有1470根针的台子、宽度为66cm、长度为120cm)中拉拔,将在拉拔时感觉到的阻力以下述的基准进行官能评价。
[0182] 良好:阻力少。
[0183] 不良:有阻力。
[0184] 表1
[0185]
[0186] 表2
[0187]
[0188] 如由表1及表2的结果表明的那样,实施例1~3的丙烯酸系纤维中,丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含量为0.1~3质量%,在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度为5900μm2以下,利用热水的卷曲定型性及梳理性良好。
[0189] 另一方面,比较例1的丙烯酸系纤维中,丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含量低于0.1质量%,利用热水的卷曲定型性差。比较例2的丙烯酸系纤维在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度超过5900μm2,梳理性差。比较例3的丙烯酸系纤维中,丙烯酸系纤维中的有机溶剂A的含量低于0.1质量%,并且在纤维侧面的纵40μm、横80μm的区域中,平均表面粗糙度超过5900μm2,利用热水的卷曲定型性及梳理性均差。与油剂一起赋予了通常作为氯乙烯系树脂的增塑剂使用的ATBC的比较例4的纤维及在纺丝原液中添加了ATBC的比较例5的纤维(纤维中的ATBC的含量为5.2质量%)的利用热水的卷曲定型性差。此外,比较例5的纤维的梳理性也差。
[0190] 符号的说明
[0191] 1纺丝原液的制造装置
[0192] 10原料罐
[0193] 11送液泵
[0194] 12、29、31、41配管
[0195] 20薄膜蒸发机(具备可动叶片)
[0196] 21原料供给口
[0197] 22、700、800导热机身
[0198] 23、723、823套管
[0199] 24发动机
[0200] 25、125旋转轴
[0201] 26、26a~26h、126、226、326、726、826可动叶片
[0202] 27挥发成分排出口
[0203] 28底部排出口
[0204] 30冷凝器
[0205] 40底部回收罐
[0206] 50冷凝液回收罐
[0207] 60真空泵
[0208] 110搅拌机
[0209] 210叶片支承环
[0210] 211支承环固定器具
[0211] 220、320可动叶片支撑器具
[0212] 230机械密封
[0213] 240上部轴承
[0214] 250下部轴承
[0215] 300丙烯酸系纤维
[0216] 400纤维束与夹持辊的接触部分
[0217] 500夹持辊
[0218] 501上部夹持辊
[0219] 502下部夹持辊
[0220] 600汽缸
[0221] 610汽缸的内筒
[0222] 701、703薄膜非形成部
[0223] 702、802薄膜形成蒸发部
[0224] 801、803非加热部
[0225] 900导热机身的内壁面
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