交联丙烯酸酯系纤维和含有该纤维的纤维结构物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及兼具卷曲性能、其中尤以蓬松性和络合性优异的特性和高吸湿性能的 交联丙烯酸酯系纤维。
【背景技术】
[0002] 已知交联丙烯酸酯系纤维具有pH缓冲性、带电性、保水性等调和功能、高吸湿率、 高吸湿速度、高吸湿率差或来自其的调温调湿功能（例如专利文献1、2)，在衣料领域、产业 材料领域中利用。
[0003] 然而，交联丙烯酸酯系纤维具有高吸湿率，因此具有蓬松度和形态稳定性低的特 征。因此，现状为梳理加工困难，而且在棉絮等要求蓬松性的用途等中尚未推进应用。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1:日本特开平7-216730号公报 [0007] 专利文献2:日本特开平5-132858号公报
【发明内容】
[0008] 发明要解决的问题
[0009] 本发明的目的在于，提供由现有技术无法提供的、兼顾高吸放湿性和加工性或蓬 松度的纤维。另外，本发明的进一步的目的在于，提供例如衣料/床上用品领域等中有用的、 兼具降低吸湿放热性、闷热感的吸湿性能和提高保温性的蓬松度的纤维结构物。
[ ο]用于解决问题的方案
[0011] 本发明的上述目的通过下述手段而达成。
[0012] (1)-种交联丙烯酸酯系纤维，其特征在于，具有交联结构和2~lOmmol/g的羧基， 卷曲率为7%以上。
[0013] ⑵根据(1)所述的交联丙烯酸酯系纤维，其特征在于，羧基量为5~10mm〇l/g。
[0014] (3)根据(1)或(2)所述的交联丙烯酸酯系纤维，其特征在于，卷曲率为10%以上。
[0015] (4)根据（1)至(3)中的任一项所述的交联丙烯酸酯系纤维，其特征在于，具有多价 金属离子作为羧基的抗衡离子。
[0016] (5)根据（1)至(4)中的任一项所述的交联丙烯酸酯系纤维，其特征在于，纤维整体 存在羧基。
[0017] (6)根据（1)至(5)中的任一项所述的交联丙烯酸酯系纤维，其特征在于，其是对由 2种丙烯腈系聚合物形成的具有并列结构的丙烯腈系纤维实施利用1分子中的氮数为2以上 的含氮化合物的交联处理和水解处理而得到的。
[0018] (7)-种纤维结构物，其含有(1)至(6)中的任一项所述的交联丙烯酸酯系纤维。
[0019] (8)-种棉絮，其含有(1)至(6)中的任一项所述的交联丙烯酸酯系纤维。
[0020] 发明的效果
[0021]本发明的交联丙烯酸酯系纤维兼具高的吸湿性能和蓬松度，降低从身体产生的来 自体液的闷热感，并且基于保温性实现舒适的温湿度环境。另外，具有络合性，可以容易制 成梳理工序中的网。上述本发明的交联丙烯酸酯系纤维可以适合用于衣料、床上用品的棉 絮等。
【具体实施方式】
[0022]以下，详细说明本发明。本发明的交联丙烯酸酯系纤维为特征在于具有交联结构 和2~10mm〇l/g的羧基且卷曲率为7%以上的纤维。羧基是使交联丙烯酸酯系纤维体现吸放 湿性、吸湿放热性等特性的主要因素，在纤维中以2~1 Ommo 1 /g、更优选5~1 Ommo 1 /g、进一 步优选5~8mmol/g的范围含有。羧基量小于2mmol/g时，与其他纤维混用而成的纤维结构物 等无法得到吸湿性能，超过lOmmol/g时，吸湿或吸水时变得脆弱，无法维持纤维形状、吸湿 性能。
[0023] 卷曲率在JIS L1015中被规定，卷曲率越高，纤维与纤维越容易络合，形成网、无纺 布、短纤纱等纤维集合体时变得蓬松。本发明的纤维中，卷曲率为7%以上、优选为10%以 上。卷曲率小于7%时，梳理工序中的纤维彼此的连结变差，而且形成纤维集合体时的蓬松 度低，与其他纤维混用而成的棉絮等无法得到具有充分厚度的形状。
[0024] 作为本发明的交联丙烯酸酯系纤维的蓬松性，在被褥、衣服的棉絮用途中使用时， 作为后述的比容，期望优选具有35cm3/g以上、更优选具有40cm 3/g以上。
[0025] 作为本发明的交联丙烯酸酯系纤维的吸湿性能，与其他纤维混用而成的纤维结构 物中，从以实用的混率水准得到显著的吸湿性能的观点出发，作为后述的吸湿率，期望优选 为15%以上、更优选为25%以上、进一步优选为35%以上。上述吸湿率的上限没有特别限 定，由于羧基导入量存在限度，因此上限大致为70%。
[0026] 作为本发明的交联丙烯酸酯系纤维的原料纤维的丙烯腈系纤维可以由丙烯腈系 聚合物基于公知的方法而制造。作为该聚合物的组成，丙烯腈优选为40重量％以上、更优选 为50重量％以上、进一步优选为80重量％以上。如后述那样，通过使形成丙烯腈系纤维的丙 烯腈系共聚物的腈基与肼系化合物等含氮化合物反应，从而可以向纤维中导入交联结构。 交联结构对纤维物性有较大影响。丙烯腈的共聚组成过少时，交联结构不得不变少，有纤维 物性变得不充分的可能性，但通过将丙烯腈的共聚组成设为上述范围，可以容易得到良好 的结果。
[0027] 作为丙烯腈系聚合物中的除了丙烯腈以外的共聚成分，只要为能够与丙烯腈共聚 的单体即可，没有特别限定，具体而言，可以举出：甲代烯丙基磺酸、对苯乙烯磺酸等含磺酸 基单体和其盐、（甲基)丙烯酸、衣康酸等含羧基单体和其盐、苯乙烯、乙酸乙烯酯、（甲基)丙 烯酸酯、（甲基)丙烯酰胺等单体等。
[0028] 作为用于得到卷曲率高的交联丙烯酸酯系纤维的方法，将2种以上的丙烯腈系聚 合物复合而形成原料纤维的丙烯腈系纤维的手段是有效的。例如，通过将复合了丙烯腈聚 合比例有差异的2种丙烯腈系聚合物而成的丙烯腈系纤维作为原料纤维，各丙烯腈系聚合 物的区域中的交联结构的导入量产生差异，水解处理时的收缩程度产生差异而可以体现卷 曲。丙烯腈系聚合物的复合结构可以并列地接合，也可以随机地混合，优选将2种丙烯腈系 聚合物并列地接合。上述情况下，为了得到充分的卷曲率，将2种丙烯腈系聚合物的丙烯腈 聚合比例的差优选设为1~10%、进一步优选设为1~5%，将2种丙烯腈系聚合物的复合比 率优选设为20/80~80/20、进一步优选设为30/70~70/30。
[0029] 另外，作为本发明中采用的丙烯腈系纤维的形态，可以为短纤维、丝束、丝、编织 物、无纺布等任意形态，另外，也可以在制造工序的中间产物、废纤维等中采用。
[0030] 作为用于向丙烯腈系纤维中导入交联结构的交联剂，也可以使用以往公知的任意 交联剂，使用含氮化合物时，从交联反应的效率和操作的容易性的方面出发优选。该含氮化 合物必须在1分子中具有2个以上氮原子。这是由于，1分子中的氮原子的数量小于2个时，不 会产生交联反应。作为上述含氮化合物的具体例，只要能够形成交联结构即可，没有特别限 定，优选具有2个以上伯氨基的氨基化合物、肼系化合物。作为具有2个以上伯氨基的氨基化 合物，可以举出：乙二胺、六亚甲基二胺等二胺系化合物、二亚乙基三胺、3,3'_亚氨基双(丙 基胺）、N-甲基-3,3'_亚氨基双（丙基胺)等三胺系化合物、三亚乙基四胺、N，N'_双(3-氨基 丙基)-1，3_丙二胺、N，N'_双(3-氨基丙基)-1，4_ 丁二胺等四胺系化合物、聚乙烯胺、聚烯丙 基胺等具有2个以上伯氨基的聚胺系化合物等。另外，作为肼系化合物，可以举出：水合肼、 硫酸肼、盐酸肼、氢溴酸肼、肼碳酸酯等。需要说明的是，1分子中的氮原子数的上限没有特 别限定，优选为12个以下、进一步优选为6个以下、特别优选为4个以下。1分子中的氮原子数 超过上述上限时，交联剂分子变大，有时难以向纤维内导入交联结构。
[0031] 作为导入交联结构的条件，没有特别限定，可以考虑采用的交联剂和丙烯腈系纤 维的反应性、交联结构的量、吸湿率、吸湿率差、纤维物性等而适当选定。例如，使用肼系化 合物作为交联剂时，可以举出：将上述丙烯腈系纤维浸渍于以肼浓度计达到0.5~40重量％ 的方式添加有上述肼系化合物的水溶液中，以50~120°C、5小时以内进行处理的方法等。 [0032] 利用碱性金属化合物对导入了交联结构的纤维实施水解处理。通过该处理，纤维 中存在的腈基被水解而形成羧基。作为具体的处理条件，可以考虑上述羧基量等而适当设 定处理试剂的浓度、反应温度、反应时间等各种条件，在优选0.5~10重量％、进一步优选1 ~5重量％的处理试剂水溶液中，以温度50~120°C进行1~10小时处理的手段在工业上对 于纤维物性也是优选的。需要说明的是，上述交联导入处理和水解处理可以使用混合有各 处理试剂的水溶液一并进行处理。
[0033] 此处，羧基包括:其抗衡离子为除了氢离子以外的阳离子的碱型羧基和其抗衡离 子为氢离子的Η型羧基。其比率可以任意调整，为了得到高的吸湿率，期望将羧基的40%以 上设为碱型羧基。
[0034] 作为构成碱型羧基的阳离子的种类，可以举出：锂、钠、钾等碱金属、镁、钙等碱土 金属、锰、铜、锌、银等其他金属、ΝΗ4、胺等阳离子，可以根据需要的特性而选择1种或多种。 采用作为多价金属离子的镁、钙、锌等时，有卷曲率变高的倾向，特别适合。例如，对于将2种 丙烯腈系聚合物并列地接合而成的丙烯腈系纤维，实施上述交联导入、水解而形成羧基，且 抗衡离子选择镁、钙、锌等多价金属离子时，可以容易得到卷曲率10%以上的交联丙烯酸酯 系纤维。
[0035] 作为将碱型羧基和Η型羧基的比率调整为上述范围的方法，可以举出：利用硝酸 盐、硫酸盐、盐酸盐等金属盐实施离子交换处理;利用硝酸、硫酸、盐酸、甲酸等实施酸处理； 或利用碱性金属化合物等实施pH调整处理等方法。
[0036] 另外，本发明的交联丙烯酸酯系纤维中，纤维整体存在羧基时，可以抑制纤维的脆 化、粘合性，且可以导入更多的羧基，因此，可以形成实用性高、吸湿性能也高的纤维。使大 量羧基集中并存在于纤维的一部分时，有时由于吸湿、吸水而使该部分变脆或者带有粘合 性。
[0037] 另一方面，使羧基仅存在于纤维表层部时，由于纤维中心部基本上不存在羧基，因 此可抑制由吸湿等导致的脆化，纤维变得难以流挂，可以有利于蓬松性的提高。但是，如上 述那样，从纤维的脆化、粘合性的观点出发，羧基量被抑制。
[0038] 如上述那样得到的本发明的交联丙烯酸酯系纤维具备如下特征：具有高的吸湿 率，并且为了得到实用的蓬松度和梳理加工性而具有充分的卷曲。因此可以认为，含有本发 明的交联丙烯酸酯系纤维作为纤维结构物的构成纤维时，由该卷曲得到的蓬松度而可以提 高保温性，并且降低从身体产生的来自体液的闷热感，实现舒适的湿度环境。
[0039] 本