CN102007235B - 湿式纺丝装置及湿式纺丝方法 - Google Patents

Abstract

本发明的目的在于提供一种能够通过控制纺丝浴槽内的凝固液的流动而制造品质良好的纤维、也能应对高速纺丝(高速牵引)的湿式纺丝装置及湿式纺丝方法。所述湿式纺丝装置(1)为，在纺丝浴槽(2)的一个端部设有排出纺丝原液的喷嘴(5)及排出凝固液(C)的凝固液喷出口(4a)、(4b)，在另一个端部设有提升凝固丝条(13)的提升辊(10)及流出凝固液(C)的凝固液回收部(3)，纺丝浴槽(2)具有截面积从一个端部向另一个端部渐渐变小的使所述纺丝原液凝固的凝固浴部(2a)，以及截面积从一个端部向另一个端部渐渐变大的移动所述凝固丝条(13)的丝条移动部(2b)。

Description

湿式纺丝装置及湿式纺丝方法

技术领域

本发明涉及湿式纺丝装置及湿式纺丝方法。 

本申请基于2008年4月18日在日本申请的特愿2008-108972要求优先权，在此引用其内容。 

背景技术

湿式纺丝装置是一种将有机系高分子聚合物溶解于溶剂而调制的纺丝原液从喷嘴排到凝固液中，使之固化成纤维状的装置。通过该湿式纺丝装置，制造丙烯腈纤维(アクリル繊維)、聚乙烯醇纤维、其他的丙烯腈系纤维(アクリル系繊維)等。 

湿式纺丝装置一般来说具有贮留凝固液的纺丝浴槽、埋设于所述纺丝浴槽内的一个端部的喷嘴及埋于另一端部的提升辊，就是从所述喷嘴排出的纺丝原液由凝固液凝固而形成凝固丝条，然后所述凝固丝条通过提升辊被牵引至纺丝浴槽外。所述凝固液从配设于所述喷嘴背面侧的凝固液喷出口排出到纺丝浴槽内，一边使所述凝固丝条凝固、一边向所述凝固丝条的移动方向流去，通过配设于纺丝浴槽另一端部的纺丝浴槽出口流到凝固液回收部。将在所述纺丝浴槽内固化了的纤维(凝固丝条)从凝固液中分离并洗净后，送至药液处理、干燥、热处理等后续工序。 

对所述凝固丝条进行牵引纺丝的速度一般来说设定为比向纺丝浴槽内供给的凝固液的平均流速快。因此，流过凝固丝条附近的凝固液被引至凝固丝条并伴随，以接近纺丝速度的速度向牵引方向流动(以下将其称为“伴随流”)。因此，在纺丝浴槽内的与所述凝固丝条分离的底壁或侧壁附近，为了补偿伴随流而产生凝固液从下游侧向上游侧逆流的现象。如此，由于纺丝浴槽内伴随流与逆流的相反方向的流动同时邻接发生，因此那些相互干涉，凝固液的流动变得不规则，发生局部的涡流或滞留。 

如果在纺丝浴槽内发生这样的涡流或滞留，则存在由纺丝原液的凝固不良导致单丝断头而成的丝屑(巢状物)在纺丝浴槽内浮游，丝屑凝结体与凝固丝条接触而导致制品的品质、性能降低的情况。此外，如果为了提高生产率而提高纺丝速度，则凝固液的紊流变得更为显著，由于凝固丝条在纺丝浴槽内摇动而引起纤度不匀和单丝断头等，妨害稳定生产。 

因此，为了解决上述问题，也公开了以下的湿式纺丝装置。 

在凝固丝条的两侧，沿凝固丝条的移动方向设置有间隔整流板的湿式纺丝装置(例如，专利文献1)。在该湿式纺丝装置中，能够通过整流板抑制凝固液流动的紊乱。 

但是，在这样的湿式纺丝装置中，存在纺丝浴槽的凝固液的流出部分的凝固液的流速过快、凝固丝条(丝束)产生混乱的情况。 

而且公开了如下的湿式纺丝装置：在凝固丝条与纺丝浴槽的并行于所述凝固丝条的移动方向的壁面之间，设置间隔凝固液的凝固液间隔侧板(整流板)，所述凝固液间隔侧板上形成有凝固液抽出孔(开口)(例如，专利文献2～4)。在该湿式纺丝装置中，被控制成：纺丝浴槽内被分为凝固液间隔侧板的内侧的凝固丝条移动的内槽及其两侧的外槽，纺丝浴槽内产生的伴随流通过内槽流向下游侧，逆流则通过外槽流向上游侧。此外，通过从所述开口由内槽向外槽流出凝固液，能够控制内槽的凝固液的流速不至于过快。 

专利文献1：日本特开昭62-33814号公报 

专利文献2：日本特开平9-67714号公报 

专利文献3：日本实公昭41-18091号公报 

专利文献4：日本特开平11-229227号公报 

发明内容

发明要解决的问题 

但是，在如专利文献2及3那样的湿式纺丝装置中，存在着设置在整流板上的开口处缠结由凝固丝条产生的巢状物，该巢状物再附着于凝固丝条而导致制品的品质、性能降低的情况。 

此外，在专利文献1、2及4那样的湿式纺丝装置中，由于使产生的逆流液从整流板的外侧向喷嘴附近回流，而与新供给的凝固液混合，因此在喷嘴附近，存在生成凝固液的紊流、凝固液的浓度不匀、温度不匀而产生凝固丝条的单丝断头等情况。 

由于如上所述的理由，期望一种可控制纺丝浴槽内的凝固液的流动，可得到品质、性能优良的合成纤维的湿式纺丝装置。 

因此本发明的目的在于如下的湿式纺丝装置及湿式纺丝方法，其通过控制纺丝浴槽内的凝固液的流动，使所述纺丝浴槽内的凝固液的浓度、温度均一化，此外抑制由于凝固液的紊流而产生的单丝断头或由于滞留而生成并浮游的丝屑(巢状物)的生成，能够制造良好品质的纤维，也可应对高速纺丝(高速牵引)。 

解决问题的方案 

本发明的湿式纺丝装置为如下的装置：其为使纺丝原液凝固成凝固丝条来纺丝的湿式纺丝装置，其中，在贮留凝固液的纺丝浴槽中设置有截面积从一个端部向另一端部渐渐变小的使所述纺丝原液凝固的凝固浴部，以及截面积从一个端部向另一端部渐渐变大的移动所述凝固丝条的丝条移动部。 

此外，本发明的湿式纺丝方法为使用所述湿式纺丝装置而纺丝合成纤维的方法，其中，将所述凝固浴部与所述丝条移动部的连接部的凝固液的流速V(m/min)设为移动丝条丝束速度v(m/min)的0.5倍以上1.5倍以下。 

发明的效果 

本发明的湿式纺丝装置通过控制纺丝浴槽内的凝固液的流动而使所述纺丝浴槽内的凝固液的浓度、温度均一化，此外抑制由于凝固液的紊流而产生的单丝断头或由于滞留而生成并浮游的丝屑(巢状物)的生成，能够制造良好品质的纤维。此外，由于能够使凝固液的流动均一化，因此也能够应对高速纺丝(高速牵引)。 

此外，根据本发明的湿式纺丝装置，可得到抑制了单丝断头或丝屑(巢状物)的附着的良好品质的纤维。此外，由于也可应对高速纺丝(高速牵引)，因此能够高生产率地制造纤维。 

附图说明

图1为表示本发明的湿式纺丝装置的一个实施方式的概略结构的俯视图。 

图2A为表示图1的湿式纺丝装置的侧面图。 

图2B为表示图1的湿式纺丝装置中的倾斜板的侧面图。 

图3为图1的湿式纺丝装置的X-X线的剖视图。 

图4为图1的湿式纺丝装置的Y-Y线的剖视图。 

图5为表示图1的湿式纺丝装置的纺丝浴槽的另一个端面的纺丝浴槽出口的图。 

图6为表示本发明的湿式纺丝装置的其他的实施方式的概略结构的俯视图。 

图7为表示本发明的湿式纺丝装置的其他的实施方式的概略结构的俯视图。 

图8为表示比较例1的湿式纺丝装置的概略结构的俯视图。 

图9为表示比较例2的湿式纺丝装置的概略结构的俯视图。 

图10为表示比较例2的湿式纺丝装置的整流板的侧面形状的图。 

图11为表示比较例3的湿式纺丝装置的概略结构的俯视图。 

符号说明 

1：湿式纺丝装置；2：纺丝浴槽；2a：凝固浴部；2b：丝条移动部；2c：连接部；3：凝固液回收部；4a、4b：凝固液喷出口；5：喷嘴；10：提升辊；13：凝固丝条；14a、14b：整流板；51：喷嘴背面；C：凝固液；S1：凝固浴部的最大截面积；S2：连接部截面积；S3：丝条移动部的最大截面积。 

具体实施方式

[湿式纺丝装置] 

基于图1～图5对本发明的湿式纺丝装置的实施方式的一个例子进行详细说明。 

湿式纺丝装置1如图1所示，具有贮留凝固液C的纺丝浴槽2以及配设于纺丝浴槽2的下游侧(图1的右侧)的、回收从纺丝浴槽2流出的凝固液C的凝固液回收部3。纺丝浴槽2中设有使纺丝原液凝固成凝固丝条13的凝固浴部2a、移动凝固丝条13的丝条移动部2b及凝固浴部2a与丝条移动部2b之间的连接部2c。此外纺丝浴槽2如图2A所示形成为凝固液C的液面CU与纺丝浴槽2的底面CB大致平行。 

纺丝浴槽2的一个端部(上游侧的端部)配设有向另一端部(下游侧的端部)排出纺丝原液的喷嘴5及从喷嘴5的上游侧喷出凝固液C的两个凝固液 喷出口4a、4b(图1)。 

喷嘴5只要为能向纺丝浴槽2的凝固液C内排出纺丝原液的喷嘴就没有特别的限制，可列举出例如圆柱形状的喷嘴。 

原液供给管11连接至喷嘴5的背面51(上游侧的面。以下称为喷嘴背面51。)。由此，使纺丝原液从原液供给管11通过喷嘴背面51，流通至喷嘴5。 

喷嘴5的排出面(下游侧的面)具有纺出喷丝板52。对于纺出喷丝板52而言，其面上具有向纺丝浴槽2内排出纺丝原液的多个微细排出孔(未示出)，所述纺丝原液在纺丝浴槽2内凝固而形成凝固丝条13(纤维)。微细排出孔的形状及数量没有特定限制，可根据目标合成纤维的制造而选择。 

此外，纺丝浴槽2的液面CU至纺丝浴槽2底面CB的距离L3(液深)优选在喷嘴高度z(mm)的1.2倍以上2倍以下的范围内。 

L3：液深(mm)，z：喷嘴高度(mm) 

如果液深(L3)为z的1.2倍以上，则易于向喷嘴5的排出面附近充分地供给凝固液C、易于抑制喷嘴5附近的凝固液C的紊流或滞留。尤其是容易抑制易于在喷嘴5的上部附近的液面CU发生的由于凝固液的供给不足而产生的漩涡所导致的紊流。 

如果液深(L3)为z的两倍以下，则易于防止在离开凝固丝条13的位置发生凝固液C的滞留、导致在该部分在喷嘴5的上部附近的液面CU中浮游着单丝断头而成的丝屑(巢状物)的现象，易于稳定地进行后续的洗净、拉伸工序。对于液深(L3)而言，出于防止凝固液C的逆流的效果高的观点考虑，优选在所述范围内。 

凝固液喷出口4a、4b以分别喷出的凝固液C的喷出方向与凝固丝条13的移动方向大致平行的方式配设于喷嘴5的上游侧。凝固液喷出口4a、4b的喷嘴5侧的面具有多个微细喷出孔(未示出)，从这些微细喷出孔向下游侧喷出凝固液C。 

此外，凝固液喷出口4a、4b以凝固液喷出口4a及凝固液喷出口4b的宽度(图1)与喷嘴5的宽度大致为同一尺寸的方式而间隔配设。由此能够抑制从凝固液喷出口4a、4b喷出的凝固液C撞上喷嘴5的背面(喷嘴背面51)、抑制在刚从喷嘴5排出的凝固丝条13的周围发生凝固液C流动的紊乱。 

此外，本实施方式的凝固液喷出口4a以与形成沿纺丝浴槽2的长度方向的侧面的纺丝浴槽侧面21相接的方式而设置，凝固液喷出口4b以与形成纺丝浴槽2的长度方向的侧面的又一纺丝浴槽侧板22相接的方式而设置。此外，凝固液喷出口4a与凝固液喷出口4b之间设有辅助板12。辅助板12不具有喷出凝固液C的微细喷出孔。 

如此由凝固液喷出口4a、4b及辅助板12形成纺丝浴槽2的上游侧的宽度方向的槽壁面，以能够在纺丝浴槽2内贮留凝固液C。 

纺丝浴槽2的另一端部设有从纺丝浴槽2提升凝固丝条13的提升辊10，其下游侧设有纺丝浴槽出口15。关于提升辊10的形状，只要能够从纺丝浴槽2提升凝固丝条13即可，可列举出例如图2A所示的罗拉形状。 

喷嘴5及提升辊10被配设成为：喷嘴5的排出面的中心及提升棍10的凝固丝条卷旋面30的位置处于纺丝浴槽2的液深的上下方向的中心位置(图2A)。由此，能够使施加于喷嘴5的排出面上的凝固丝条13的牵引张力从凝固丝条13的中心部至外周部都均等，能够尽可能地降低局部产生的过剩的牵引张力所导致的单丝断头。此外，由此也可得到易于均一地凝固化凝固丝条13的效果。 

纺丝原液刚被排出到纺丝浴槽2内就马上由凝固液C凝固而成为凝固丝条13，进一步被送往下游侧。此时，凝固丝条13以从湿式纺丝装置1的上游侧向下游侧沿着中心轴C1的方式移动。此处，中心轴C1为通过喷嘴5的排出面的中心及纺丝浴槽2的凝固液液深的上下方向的中心位置、沿纺丝浴槽2的长度方向以与液面CU及底面CB平行的方式延伸的轴。 

而且，凝固丝条13是经通过中心轴C1的提升辊10的凝固丝条卷旋面30一边卷旋一边朝着箭头F的方向变换方向，由配设于湿式纺丝装置1的外部的牵引装置(未示出)牵引。 

此外，纺丝浴槽2如图1所示，具有从纺丝浴槽2内的一个端部至另一个端部而形成的两个整流板14a、14b。在本实施方式中，通过整流板14a、14b将纺丝浴槽2分为移动凝固丝条13的内槽23及形成于内槽23的两侧的两个外槽24。 

整流板14a以其一端相接于纺丝浴槽侧板21和凝固液喷出口4a的抵接部 的附近、另一端相接于纺丝浴槽出口15的方式而形成。整流板14b也同样地，以其一端相接于纺丝浴槽侧板22和凝固液喷出口4b的抵接部的附近、另一端相接于纺丝浴槽出口15的方式而形成。 

整流板14a、14b以如下方式形成：由整流板14a、14b的间隔而形成的截面积从纺丝浴槽2的一个端部(上游侧)向另一个端部(下游侧)渐渐变小之后，又渐渐变大。本申请的发明中所称的“截面积”，是指在纺丝浴槽2的截面积内由凝固液充满的部分的截面积。 

对于浸渍于凝固浴部的喷嘴5的凝固浴长(L1；喷嘴喷丝板52和与连接部的接合点的距离)而言，如果凝固浴长(L1)短，则喷嘴部5与整流板的间隙狭窄，凝固液的流速为凝固丝条的牵引速度以上、产生由纺丝浴液的紊流或纺丝浴液流导致的断头，如果凝固浴长(L1)长，则喷嘴5与整流板间的间隙宽、得不到所期待的整流效果。 

因此，对于凝固浴长(L1)而言，为了能够控制从凝固液喷出口4a、4b喷出的凝固液C的液流与在喷嘴面产生的被凝固丝条吸引而伴随的凝固液C的液流，能够根据喷嘴5的大小、生产量、牵引速度而选择适宜的最合适长度。由此喷嘴面的凝固液的替换效率良好，能够均一地凝固。 

由整流板14a、14b的间隔而形成的连接部的宽度(L2)优选尽可能地减小至不与移动的凝固丝条13接触的程度。相对于移动的凝固丝条13的连接部的宽度(L2)优选相对于移动的凝固丝条设定为相同或略宽。在相对于移动的凝固条13的连接部的宽度(L2)狭窄的情况下，由于与整流板的接触而损伤凝固丝条，成为断头的原因，此外在相对于移动的凝固丝条13的连接部的宽度(L2)宽的情况下，由于移动的凝固丝条13与整流板14a、14b之间产生逆流或滞留，因此是不优选的。 

由整流板14a、14b的间隔而形成的连接部的长度(L4)优选为40mm～160mm。如果L4的长度位于该范围，则能够防止连接部中的逆流或滞留，根据生产量或牵引速度，能够在适宜的该范围内设定。 

凝固浴部的截面积的最大值S1与连接部的截面积S2的比(S1/S2)如果在1.5以上5以下的范围，则易于防止凝固液C向喷嘴5的附近逆流、易于防止引起纺丝浴槽2内的凝固液C的流动全体的紊流或浴液阻力的增大，如果 丝条移动部截面积的最大值S3与连接部的截面积S2的比(S3/S2)为1.5以上5.5以下的范围，则能够防止用于凝固之后的凝固液以回流方式回到喷嘴5的附近、防止引起逆流或滞留，进一步地，能够防止由喷嘴5产生的单丝断头或由滞留产生的浮游的丝屑(巢状物)向凝固丝条13再附着，能够防止制品的品质、性能降低。这里，在连接部中变化截面积的情况下，将所述截面积的最小值设为连接部的截面积S2。 

即，凝固液C不会像现有的湿式纺丝装置那样以回流方式回到喷嘴5的附近，而是全部从出口孔30流出至凝固液回收部3，在此期间凝固液C随着在纺丝浴槽2内从上游侧移向下游侧，一边相对于凝固丝条13的移动方向的垂直方向扩散、一边不产生逆流或滞留地流动。 

此外，对于整流板14a、14b的凝固丝条13侧的面而言，为了防止凝固丝条13万一与整流板14a、14b接触时产生的单丝断头，优选尽可能平滑地形成，不存在突起等。此外，整流板14a、14b更优选采用实施过硬铬镀覆的不锈钢板，或涂布氟系树脂等摩擦系数小的材料。 

整流板14a、14b的高度形成为比纺丝浴槽2的凝固液的液面CU高。 

整流板14a、14b为没有开口的板。在整流板具有开口时，由喷嘴产生的单丝断头或由滞留产生的浮游的丝屑(巢状物)堵塞开口部，或是难以稳定化生产，此外或是该巢状物再附着于凝固丝条13，降低制品的品质、性能。 

对于纺丝浴槽出口15的纺丝浴液向系统外排放的方法而言，可列举出如图5所示的、通过具有在上下方向均等地形成有横式矩形孔的多个出口孔30的排放板，从整个纺丝浴槽出口15大致均等地排放凝固液C的方法，或使凝固液C由纺丝浴槽的上部溢出而排放的方法等。在这种情况下，需要设置用于防止纺丝浴槽出口15附近的凝固液的逆流、滞留的倾斜板(参照图2B)。 

(湿式纺丝方法) 

以下，对使用本实施方式的湿式纺丝装置1的纺丝合成纤维的方法进行说明。 

首先，从原液供给装置(未图示)向原液供给管11供给纺丝原液，所述纺丝原液从原液供给管11通过喷嘴背面51向喷嘴5输送(图2A)。之后，纺丝原液从喷嘴5的排出面的纺出喷丝板52向凝固液C内排出，在凝固浴部2a 中凝固而形成凝固丝条13。 

在凝固浴部2a中凝固的凝固丝条13在丝条移动部2b内移动，通过埋设于丝条移动部2b的另一端部的提升辊10而变换方向，向湿式纺丝装置1的外部输送，通过牵引装置(未示出)而牵引，送至其后的洗净、拉伸工序。 

凝固液C从凝固液喷出口4a、4b的喷嘴5侧的面所具有的多个微细喷出孔(未图示)向纺丝浴槽2的下游侧且以与凝固丝条13的移动方向大致平行的方式排出。由此，能够尽可能地减少凝固丝条13与凝固液C的液阻力，通过抑制凝固液C的流动的紊乱所导致的凝固丝条13的移动摇动而可进行均一的凝固化。 

对于凝固液C的喷出量而言，优选以连接部(图1：X点)的流速V(m/min)为移动丝条丝束速度v(m/min)的0.5倍以上1.5倍以下的范围排出，向所述凝固液回收部排放。 

V：X点的流速(m/min) 

v：牵引速度(m/min) 

X点：连接部 

如果接合点X(图1)的流速V(m/min)为移动丝条丝束速度v(m/min)的0.5倍以上，则易于防止凝固液C向喷嘴5附近逆流、易于防止引起纺丝浴槽2内凝固液C的流动全体的紊流或浴液阻力的增大，此外如果设为1.5倍以下，则易于防止移动的凝固丝条13与凝固液C的伴随流的流速的平衡被打乱而在凝固液C的流动中产生紊流而导致凝固丝条粘接或产生单丝断头的现象。 

图1不带符号的箭头表示凝固液C的对流方向。由凝固液喷出口4a、4b喷出的凝固液C随着固丝条13被牵引装置(未图示)牵引而移动时发生的伴随流，从纺丝浴槽2内的上游侧向下游侧流动。 

对于凝固浴部2a的凝固液C而言，随着由整流板14a、14b形成的凝固浴部2a的截面积从一个端部向另一个端部渐渐变小，能够在喷嘴5附近尽可能不产生紊流地被供给。 

供给于喷嘴5附近的凝固液C在大致均一地吸入至凝固丝条13后，随着凝固丝条13向提升辊10移动而渐渐向纺丝浴槽2内挤出。 

丝条移动部2b的从凝固丝条13挤出的凝固液C及由凝固丝条13的移动 产生的凝固液C的伴随流，随着由整流板14a、14b丝条移动部2b的截面积从一个端部向另一个端部渐渐变大，一边不产生紊流地向纺丝浴槽2的宽度方向扩散一边流向纺丝浴槽出口15。接着，在纺丝浴槽出口15从多个出口孔30大致均等地将凝固液C流向凝固液回收部3。 

即，从凝固液喷出口4a、4b喷出的凝固液C在用于凝固之后，没有像现有的湿式纺丝装置那样以回流方式回到喷嘴5的附近，而是全部从出口孔30流出至凝固液回收部3。此外在此期间，对于凝固液C而言，随着在纺丝浴槽2内从上游侧移向下游侧，一边沿相对于凝固丝条13移动方向的垂直方向扩散、一边不产生逆流或滞留地流动。 

从凝固液回收部3向湿式纺丝装置1的外部排放的凝固液C，在经回收槽(未示出)回收后，通过添加DI(脱离子)水而调整为适宜于纺丝条件的凝固浓度，再次由泵(未示出)循环至凝固液喷出口4a、4b。 

以上说明的本发明的湿式纺丝装置及湿式纺丝方法，通过控制纺丝浴槽内的凝固液的流动，能够使纺丝浴槽内的凝固液的浓度、温度均一化，此外抑制由凝固液的紊流产生的单丝断头或由滞留产生的浮游的丝屑(巢状物)的生成，制造良好品质的纤维。此外，由于能够使凝固液的流动均一化，因此也能够应对高速纺丝(高速牵引)。 

认为其主要原因是：在纺丝浴槽2内形成了截面积从一个端部向另一个端部渐渐变小的凝固浴部2a，以及截面积从一个端部向另一个端部渐渐变大的丝条移动部2b。由此，随着在丝条移动部2b中向下游侧移动，由于凝固液C一边沿纺丝浴槽2的宽度方向扩散一边流动，因此能够抑制起因于伴随流的逆流或滞留，此外能够抑制凝固液C的另一个端部的流速过快而丝束(凝固丝条)混乱的情况，进一步地，能够防止在连接部凝固液的流速快而产生与丝条移动部的凝固液的流速的速度差，由此通过连接部(2c)从丝条移动部(2b)向下游侧流动的凝固液向凝固浴部(2a)逆流的情况。此外，与现有的湿式纺丝装置不同，由于即便不使凝固液C以回流方式回到喷嘴5附近也能够抑制逆流或滞留，因此能够抑制产生在喷嘴5附近的凝固液C的浓度及温度的不匀，此外也能够提高凝固液替换效率。 

此外，在本发明的湿式纺丝装置中，由于不需要具有开口的整流板，因此 能够抑制丝屑(巢状物)挂在开口上而再附着于凝固丝条上的情况。 

此外，优选以喷出的凝固液C不撞上喷嘴背面51的方式而配设凝固液喷出口4a、4b。由此，能够尽可能地减少凝固丝条13与凝固液C的液阻力，能够防止由凝固液C的流动紊乱导致的凝固丝条13的移动摇动。 

对纺丝原液刚排出后的凝固过程而言，由于显著地影响所纺丝的纤维的品质、性能，因此通过尽可能地控制紊流，能够抑制纤维的粘接、单丝断头，抑制纤度不匀、异常纤维的发生。 

此外，本发明的湿式纺丝装置即便是在由为了提高生产率而提高纺丝速度所导致的伴随流量增大的情况下，通过改变整流板14a、14b的形状、调节凝固浴部2a及丝条移动部2b的长度及宽度，能够容易地从上游侧向下游侧、向一定方向均一地控制凝固液C的流动。因此，即便是在高速纺丝(高速牵引)中也能够稳定地制造良好品质的纤维。 

此外，对于本发明的湿式纺丝方法而言，通过使用所述的湿式纺丝装置，可得到抑制了单丝断头或丝屑(巢状物)的附着的良好品质的纤维。此外，由于也能应对高速纺丝(高速牵引)，因此能够高生产率地制造纤维。 

这被认为是因为除了所述湿式纺丝装置的效果之外，通过以使连接部(图1：X点)的流速V(m/min)为移动丝条丝束速度v(m/min)的0.5倍以上1.5倍以下的范围的方式排出凝固液，能够有效地控制凝固液的逆流或滞留。 

这里，对于本发明的湿式纺丝装置而言，不限定为图1～5所例示的湿式纺丝装置。例如，对于整流板而言，只要是在能够控制凝固液的逆流及滞留的范围，即便不为形成至纺丝浴槽2的另一个端部(纺丝浴槽出口15)的方式也可，如图6所示，也可为在丝条移动部2b的中间部分处整流板14a、14b相接于纺丝浴槽侧板21、22那样的湿式纺丝装置6。 

此外，整流板不限定为如湿式纺丝装置1那样的两块，也可为例如，由底板和从所述底板的两端部立起的侧板构成的1块整流板。 

此外，只要能形成截面积从一个端部向另一个端部渐渐变小的凝固浴部2a及截面积从一个端部向另一个端部渐渐变大的丝条移动部2b，如图7所示，也可不使用整流板14a、14b，而是通过调节纺丝浴槽2的纺丝浴槽侧板21、22的间隔而形成了凝固浴部2a、丝条移动部2b的湿式纺丝装置。但是，出于 能够使用现有的湿式纺丝装置的考虑，出于易于根据纺丝条件调节凝固浴部2a、丝条移动部2b的形状的考虑，优选如湿式纺丝装置1那样地使用整流板。 

实施例 

以下举出实施例及比较例而对本发明进行详细的说明。但是本发明不受以下记载的限定。 

[纺丝原液的调制] 

在过硫酸铵-亚硫酸氢铵及硫酸铁的存在下，通过水系悬浮聚合共聚丙烯腈、丙烯酰胺及甲基丙烯酸，得到由丙烯腈单元/丙烯酰胺/甲基丙烯酸单元＝96/3/1(质量％比)构成的丙烯腈系聚合物。将该丙烯腈系聚合物溶解于二甲基乙酰胺而调制21质量％的纺丝原液A。 

[实施例1] 

对于图1～图5所例示的湿式纺丝装置1，使用将L1设为90mm、将L2设为90mm、将L3设为195mm(z的1.5倍的距离)、将L4设为80mm、将凝固浴部的最大截面积设为26520mm²、将丝条移动部的最大截面积设为26520mm²、将连接部的截面积设为17550mm²的湿式纺丝装置，以使连接部的X点处的流速为7.2m/min(v的0.9倍的速度)的方式调整凝固液C。 

通过所述湿式纺丝装置1，使纺丝原液A通过孔数24000、孔径45μm的纺出喷丝板52，向由浓度60质量％、温度35℃的二甲基乙酰胺水溶液构成的凝固液C中排出而进行湿式纺丝。由凝固液C凝固的凝固丝条13以纺丝原液的排出线速度的0.27倍的速度牵引。 

所使用的纺丝喷丝板装置为，喷嘴宽度：x＝80mm(图3)，喷嘴厚度：y＝50(图1)，喷嘴高度：z＝130mm(图1)。 

接着对该纤维(凝固丝条)在水洗的同时进行5倍的拉伸，导入调制为1.5质量％的氨基硅系油剂的第一油浴槽而付与第一油剂之后，用热辊干燥该纤维，进行在热辊间的2.0倍的干热二次拉伸。之后，用接触辊调整含水率，用络筒机卷绕单纤维纤度1.2dtex的碳纤维前驱体纤维。 

[实施例2～5] 

在图2B所例示的湿式纺丝装置1中，除了将凝固浴部的最大截面积(S1)、丝条移动部的最大截面积(S3)、连接部的截面积(S2)变更为如表1、2所示以外，与实施例1同样地得到碳纤维前驱体纤维。 

[实施例6] 

对于如图1～图5所例示的湿式纺丝装置1，使用将L1设为110mm、将L2设为145mm、将L3设为252mm(z的1.8倍)，将凝固浴部的最大截面积设为60480mm²、将丝条移动部的最大截面积设为60480mm²、将连接部的截面积设为36540mm²的湿式纺丝装置，以使连接部的X点处的流速为9.6m/min(v的1.2倍的速度)的方式调整凝固液C。通过所述湿式纺丝装置1，使纺丝原液A通过孔数24000、孔径45μm的纺出喷丝板52，向由浓度60质量％、温度35℃的二甲基乙酰胺水溶液构成的凝固液C中排出而进行湿式纺丝。由凝固液C凝固的凝固丝条13以纺丝原液的排出线速度的0.27倍的速度牵引。 

所使用的纺丝喷丝板装置为x＝140mm、y＝70、z＝140mm的大小。 

接着对该纤维(凝固丝条)在水洗的同时进行5倍的拉伸，导入调制为1.5质量％的氨基硅系油剂的第一油浴槽而付与第一油剂之后，用热辊干燥该纤维，进行在热辊间的2.0倍的干热二次延伸。进一步用接触辊调整纤维的含水率，用络筒机卷绕单纤维纤度1.2dtex的碳纤维前驱体纤维。 

[实施例7] 

除了使用图6所示的湿式纺丝装置以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[实施例8、9] 

在图1～图5所例示的湿式纺丝装置1中，除了将L4变更为如表1、2所示之外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[实施例10] 

在图1～图5所例示的湿式纺丝装置1中，除了将L3设为299mm(z的2.3倍)以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[比较例1] 

除了使用图8所示的湿式纺丝装置以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[比较例2] 

除了使用图9所示的湿式纺丝装置以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[比较例3] 

除了使用图11所示的湿式纺丝装置以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[比较例4] 

除了在图1～图5所例示的湿式纺丝装置1中，将连接部的接合X点处的凝固液C的流速设为3.2m/min(v的0.4倍的速度)以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[比较例5] 

除了在图1～图5所例示的湿式纺丝装置1中，将连接部的接合X点处的凝固液C的流速设为14.4m/min(v的1.8倍的速度)以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[实施例11] 

除了在图1～图5所例示的湿式纺丝装置1中，将凝固浴部的最大截面积(S1)设为54600mm²、将丝条移动部的最大截面积(S3)设为54600mm²、将连接部的截面积(S2)设为9750mm²以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[比较例6、实施例12～15] 

除了在图2B所例示的湿式纺丝装置1中，将凝固浴部的最大截面积(S1)、丝条移动部的最大截面积(S3)、连接部的截面积(S2)变更为如表1、2所示以外，与实施例1同样地操作而得到碳纤维前驱体纤维。 

[评价方法] 

实施例及比较例中的评价，是通过纺丝浴槽中的凝固液流动状况、有无滞留部、浓度和温度的评价、及所得碳纤维前驱体纤维的纤维截面形状、单丝间的粘接丝条数，牵引的断裂倍率的评价而进行。 

(凝固液流动状况) 

用滴管向纺丝浴槽2内滴下DI水，通过目视确认其流动状况。 

(有无滞留部) 

用目视确认纺丝浴槽2内的滞留状况。 

(浓度、温度的测定) 

用滴管收取纺出喷丝板52的面的三处(图3中的a、b、c)、凝固浴部2a的一个端部的液面CU附近(图2A中的d)、丝条移动部2b的另一端部的液面CU附近(图2A中的e)的各处的凝固液C 5ml，用折射计(京都电子工业株式会社制、制品名：RA-520)测定浓度。此外，对于温度也在同样的部位用水银温度计测定。 

(纤维截面的形状) 

在内径1mm的氯化乙烯树脂制的管道内穿过所得的碳纤维前驱体纤维后，用刀将其切成圆片而准备试样。接着，将所述试样碳纤维前驱体纤维的纤维截面向上地粘接于SEM试样台，进而溅射Au至约10nm的厚度后，通过电子扫描显微镜(飞利浦公司制，制品名：XL20)在加速电压7.00kV、工作距离31mm的条件下观察纤维截面，测定单纤维的纤维截面的长径及短径，求出长径/短径的比率。此外，至于变动率(CV值)，在n＝400下测定长径/短径，算出变动率CV。 

(粘接丝条数) 

至于单丝间粘接的判定，将卷绕的碳纤维前驱体纤维切成约5mm，分散于100mL的水中，以100rpm搅拌1分钟后，用黑色滤纸过滤，测定单丝纤维的粘接个数。 

(牵引断裂倍率) 

以凝固丝条的牵引速度为纺丝原液的排出线速度的0.45倍的条件作为标准牵引速度。然后不改变纺丝原液的排出线速度而提高凝固丝条的牵引速度， 以喷嘴的排出面的凝固丝条断裂时的凝固丝条牵引速度作为断裂牵引速度。从这些的标准牵引速度及断裂牵引速度根据下式算出牵引断裂倍率。 

(牵引断裂倍率)＝(断裂牵引速度)/(标准牵引速度) 

实施例及比较例的评价结果示于表3、4。其中，表3、4的浓度及温度是表示以浓度60质量％、温度35℃为基准时的浓度及温度。 

(综合评价) 

对凝固液流动状况，有无滞留部，浓度、温度测定，纤维截面形状，粘接丝根数，牵引断裂倍率，挂在整流板上的巢状物的量的评价结果进行综合性判断，按照如下的基准，进行评价。 

○：非常良好；△：良好；×：不良 

如表3、4所示，在使用了本发明的湿式纺丝装置1的实施例1至6中，纺丝浴槽2内的凝固液C的浓度及温度是均一化的，此外也没有发现凝固液的逆流或滞留。此外，也没有丝屑(巢状物)附着到整流板的情况，可稳定地得到良好品质的碳纤维前驱体纤维。综合评价非常良好。 

此外，在实施例7中，虽然在纺丝浴槽2内发现部分逆流或滞留，但凝固液C的浓度及温度是均一化的，也没有丝屑(巢状物)附着到整流板的情况，可稳定地得到良好品质的碳纤维前驱体纤维。综合评价非常良好。 

另一方面，在实施例8至10中，由于连接部的长度L4、相对于喷嘴尺寸(x、y、z)的L3(液深)、凝固浴部的装置规格不合适，因此喷嘴面的浓度、温度不均一，凝固液的替换效率差。此外，虽然通过目视凝固液流也为紊流或滞留等不均一，但综合评价良好。 

比较例1中的纺丝浴槽2的另一个端部的凝固液C的流速过快，在用提升辊(10)提升丝束(凝固丝条)时，由于凝固液(C)的伴随流而产生丝束(凝固丝条)的混乱及单丝断头，虽然实施了凝固液C的浓度及温度测定，但不能稳定地纺丝，不能得到评价用试样。综合评价为不良。 

在比较例2中，由喷嘴(5)导致断裂的丝屑(巢状物)挂在形成于整流板14a、14b的开口25上，开口25被丝屑堵塞，难以稳定生产。此外，确认了所得的碳纤维前驱体纤维中混入了丝屑(巢状物)，综合评价为不良。 

在比较例3中由于纺丝浴槽的截面积为固定，因此凝固液C的流动不均一，由此凝固液C的浓度及温度也不均一，因此得到品质差的碳纤维前驱体纤维，综合评价为不良。 

在比较例4中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于凝固浴部与丝条移动部的接合点X点的凝固液C的流速慢，因此凝固液C的流动不均一，由此凝固液C的浓度及温度也不均一，因此得到品质差的碳纤维前驱体纤维，综合评价为不良。 

在比较例5中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于凝固浴部与丝条移动部结合点X点的凝固液C的流速快，因此由于喷嘴周边产生的伴随流的影响，产生单丝断头，虽然实施了凝固液C的浓度及温度测定，但不能稳定纺丝，不能得到评价用碳纤维前驱体纤维试样。综合评价为不良。 

在实施例11中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于凝固浴部的 截面积的最大值(S1)与丝条移动部的截面积的最大值(S3)相对于连接部截面积(S2)宽，因此在凝固浴部周边及丝条移动部周边凝固液C的流动不均一，由此凝固液C的浓度及温度也不均一，因此虽然得到品质差的碳纤维前驱体纤维，但综合评价为良好。 

在比较例6中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于相对于连接部截面积(S2)，丝条移动部的截面积的最大值(S3)过于狭窄，因此纺丝浴槽2的另一个端部的凝固液C的流速过快，在用提升辊(10)提升丝束(凝固丝条)的时候，由于凝固液(C)的伴随流而产生丝束(凝固丝条)的混乱及单丝断头，虽然实施了凝固液C的浓度及温度的测定，但不能稳定纺丝，不能得到评价用试样。综合评价为不良。 

在实施例12中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于相对于连接部截面积(S2)，丝条移动部的截面积的最大值(S3)过于狭窄，因此纺丝浴槽2的另一个端部的凝固液C的流速略快，在用提升辊(10)提升丝束(凝固丝条)的时候，由于凝固液C的伴随流而产生丝束(凝固丝条)混乱，凝固液C的浓度及温度也不均一，因此虽然得到品质差的碳纤维前驱体纤维，但综合评价为良好。 

在实施例13中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于丝条移动部的截面积的最大值(S3)过宽，因此在凝固浴部周边及丝条移动部周边，凝固液C的流动不均一，由此凝固液C的浓度及温度也不均一，因此得到品质差的碳纤维前驱体纤维。 

在实施例14中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于凝固浴部的截面积的最大值(S1)过于狭窄，因此相对于凝固丝条牵引速度，凝固液C的流速略快，凝固液C的流动不均一，凝固液C的浓度及温度也不均一，因此虽然得到品质差的碳纤维前驱体纤维，但综合评价为良好。 

在实施例15中虽然使用了本发明的湿式纺丝装置1，但由于凝固浴部的截面积的最大值(S1)相对于连接部截面积(S2)宽，因此在凝固浴部周边及丝条移动部周边，凝固液C的流动不均一，由此凝固液C的浓度及温度也不均一，因此虽然得到品质差的碳纤维前驱体纤维，但综合评价为良好。 

工业实用性 

本发明的湿式纺丝纤维及湿式纺丝方法由于能够控制纺丝浴槽内凝固液 的流动而能够制造品质优良的合成纤维，因此能够适用于碳纤维等各种合成纤维的湿式纺丝。 

Claims (6)

1.一种湿式纺丝装置，其为使纺丝原液凝固而形成凝固丝条来纺丝的湿式纺丝装置，其特征在于，在贮留凝固液的纺丝浴槽中设有截面积从作为上游部的一个端部向作为下游部的另一个端部渐渐变小的使所述纺丝原液凝固的凝固浴部，截面积从一个端部向另一个端部渐渐变大的移动所述凝固丝条的丝条移动部，以及凝固浴部与丝条移动部之间的连接部，

所述纺丝浴槽的上游侧的端部配设有向下游侧的端部排出纺丝原液的喷嘴及从喷嘴的上游侧向下游侧喷出凝固液的凝固液喷出口，在所述纺丝浴槽下游侧的端部配设有回收从纺丝浴槽流出的凝固液的凝固液回收部，所述凝固液不以回流方式回到喷嘴的附近。

2.如权利要求1所述的湿式纺丝装置，其特征在于，凝固浴部的截面积的最大值S1与所述连接部的截面积S2的比，即S1/S2，为1.5以上5以下，丝条移动部的截面积的最大值S3与所述连接部的截面积S2的比，即S3/S2，为1.5以上5.5以下。

3.如权利要求1或2所述的湿式纺丝装置，其特征在于，所述连接部的长度为40mm以上160mm以下。

4.如权利要求1或2所述的湿式纺丝装置，其特征在于，所述凝固浴部、所述连接部以及所述丝条移动部的侧面及底面不具有开口。

5.如权利要求3所述的湿式纺丝装置，其特征在于，所述凝固浴部、所述连接部以及所述丝条移动部的侧面及底面不具有开口。

6.一种湿式纺丝方法，其特征在于，其为使用权利要求1～5中任一项所述的湿式纺丝装置来纺丝合成纤维的方法，所述连接部的凝固液的流速V为移动丝条丝束速度v的0.5倍以上1.5倍以下。

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