JP2003201620A - アクリル系繊維中の溶媒除去方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アクリル系繊維の製造工程における設備費、
変動費を増大することなく、生産性を向上させることを
目的とする。 【解決手段】 紡糸ノズルから紡出されて凝固浴中で凝
固したアクリル系繊維の水洗を行う溶媒除去装置であっ
て、水洗槽内部を走行する繊維束を振動させる随伴流制
御機構を有していることを特徴とする溶媒除去装置、好
ましくは、随伴流制御機構として、水洗槽中に、繊維束
の進行方向との角度が１５°以上１７５°以下である随
伴流制御板を、走行する繊維束の長径側の両側に複数個
有することを特徴とする溶媒除去装置を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクリル系繊維の
製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、湿式紡
糸法または半乾半湿式紡糸法によるアクリル系繊維の製
造工程において、紡糸ノズルから紡出されて凝固浴中で
凝固したアクリル系繊維中の溶媒を連続的に除去する方
法およびその装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アクリル系繊維は、湿式紡糸法または半
乾半湿式紡糸法で製造される。上記紡糸方法において
は、紡糸ノズルから紡出した紡糸原液を凝固浴中で凝固
させるが、凝固後も繊維は紡糸原液溶媒により湿潤状態
にあるため、そのまま直ちに乾燥させると繊維同士が融
着してしまう。このため乾燥前に予め繊維中の溶媒を水
槽中での水洗工程により除去する方法が一般に採用され
ている。

【０００３】前記水洗工程における設備生産性を向上さ
せる一般的な手段として、繊維の本数を増やし繊維束の
厚みを厚くするのがよいが、繊維束の厚みを厚くする
と、溶媒の除去不足となりやすく、乾燥工程での繊維同
士の融着、延伸工程での断糸が発生し、工程トラブルの
原因になるとともに、得られるアクリル系繊維の物性も
低下するという問題がある。この問題点の改善策とし
て、特開平５−１４０８１５号公報では、加振器あるい
はラダーロール状のフリーロールを繊維束に接触させる
ことにより、繊維束を振動させ洗浄効果を向上させる技
術が開示されている。また特開２００１−４９５２３で
は、外周部に糸条を支持する部材を有するロールで繊維
束を搬送することにより、繊維束を振動させ、洗浄効果
を向上させる技術が開示させている。しかしながらこれ
らは繊維束に振動装置を接触させる方式であるため、繊
維表面を傷つけることによる繊維物性の低下、断糸した
繊維の巻き付きによるトラブルが発生するおそれがあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような従来のアクリル系繊維の製造工程における溶媒
除去の問題点に鑑み、効率的に溶媒を除去し、かつ工程
安定性を確保することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するために鋭意研究を重ねた結果、繊維束の走行
により発生する随伴流を利用して繊維束を振動させるこ
とにより、効率的な溶媒の除去、工程安定性の確保が可
能であることを見出し、本発明を完成するに至った。

【０００６】すなわち本発明は、紡糸ノズルから紡出さ
れて凝固浴中で凝固したアクリル系繊維の水洗を行う溶
媒除去装置であって、水洗槽内部を走行する繊維束を振
動させる随伴流制御機構を有していることを特徴とする
溶媒除去装置に関する。

【０００７】好ましくは、随伴流制御機構として、水洗
槽中に、繊維束の進行方向との角度が１５°以上１７５
°以下である随伴流制御板を、走行する繊維束の長径側
の両側に複数個有することを特徴とする上記溶媒除去装
置に関する。

【０００８】更に好ましくは、繊維束の短径側に側壁を
有し、そして更には側壁の一部が多孔状となっている上
記溶媒除去装置に関する。

【０００９】また本発明は、アクリル系繊維の製造工程
において、紡糸ノズルから紡出されて凝固浴中で凝固し
たアクリル系繊維束を、上記溶媒除去装置の水洗槽中を
走行させ、振動させることで、アクリル系繊維中の溶媒
を除去する方法に関する。

【００１０】好ましくは、繊維束の走行速度が０．０５
ｍ／ｓ以上、繊維束の厚み指数が２０００ｄｔｅｘ／ｍ
ｍ以上、１００００ｄｔｅｘ／ｍｍ以下、繊維束の幅が
１０ｍｍ以上であることを特徴とする上記方法に関す
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明をさらに詳細に説明
する。本発明におけるアクリル系繊維とは、アクリロニ
トリルの単独重合体、またはアクリロニトリルと共重合
可能な１種以上のビニルまたはアリル化合物などとの共
重合体からなるものであり、これらの重合体をＤＭＡｃ
（ジメチルアセトアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホ
キシド）、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、アセト
ン、硝酸、ロダンソーダ水溶液などの有機または無機の
溶媒に溶解した紡糸原液を用いて、湿式または半乾半湿
式紡糸法により製造されるものである。

【００１２】そして、本発明においては、上記のような
アクリル系繊維の製造工程において、紡糸ノズルから紡
出されて凝固浴中で凝固後、乾燥前の湿潤状態にあるア
クリル系繊維を、繊維束が水洗槽を走行する際に発生す
る随伴流を利用して繊維束を振動させることで該アクリ
ル系繊維中の溶媒を除去する。

【００１３】随伴流は、連続走行する糸条に随伴する水
流であり、糸条表面付近の随伴流領域では、走行する糸
条と水洗槽中の洗浄水との速度差が小さいため、水中の
溶媒濃度が水洗槽の他の部分より高い状態にある。本発
明の溶媒除去装置においては、随伴流の流れを阻害し乱
流を発生させるような随伴流制御機構を設けることによ
り、溶媒濃度の高い前記随伴流領域を撹拌して、溶媒濃
度の低い他の領域の洗浄水と交換させるとともに、上記
乱流によって繊維束を振動させ、洗浄効果を向上させる
ものである。

【００１４】本発明における随伴流制御機構は、上述し
たように、随伴流の流れを阻害し乱流を発生させるよう
なものであれば特に限定されないが、走行する繊維束付
近の随伴流に対面する位置に何らかの障害物を設置する
のが、安価かつ容易に随伴流の流れを阻害し乱流を発生
出来るので好ましい。障害物の形状及び位置は限定され
ず、随伴流の流れを阻害し乱流を発生させるように任意
に設定できる。

【００１５】上記随伴流制御機構の一例として、水洗槽
中に、繊維束の進行方向との角度が１５°以上１７５°
以下である堰板（以下、随伴流制御板という）を、走行
する繊維束の長径側の両側に複数個設置した溶媒除去装
置が挙げられる。この場合の随伴流制御板の間隔は５０
ｍｍ以上であるのが好ましい。

【００１６】上記溶媒除去装置に加えて、繊維束の短径
側に側壁を設けることにより、随伴流の流出を防ぎ、随
伴流による繊維束の振動を効率よく発生させることがで
きる。さらに、前記側壁の一部、より好ましくは、随伴
流制御板より進行方向側を多孔状とすることで、随伴流
を形成させるための液を流入させることができ、繊維束
の振動をより増幅させることができる。

【００１７】随伴流は繊維束の走行速度が早くなるのに
従い増加する。本発明の溶媒除去装置において、繊維束
を振動させるのに必要なだけの乱流を生じるためには、
繊維束の走行速度が０．０５ｍ／ｓ以上であるのが好ま
しく、０．５ｍ／ｓ以上であるのがより好ましい。ま
た、繊維束の幅は１０ｍｍ以上であるのが好ましい。繊
維束の走行速度が０．０５ｍ／ｓ未満の場合、あるいは
繊維束の幅が１０ｍｍ未満の場合は、随伴流制御板を用
いても、繊維束を振動させるのが困難となる。

【００１８】本発明においては、水槽中を走行する繊維
束の厚み指数は、２０００ｄｔｅｘ／ｍｍ以上、１００
００ｄｔｅｘ／ｍｍ以下であるのが好ましい。ここでい
う繊維束の厚み指数とは、繊維束の厚み方向の繊維量の
指標であり、溶媒除去時のアクリル系繊維の総繊度（dt
ex）を、溶媒除去時の繊維束の幅(mm)で除した値であ
る。一般に厚み指数が、２０００ｄｔｅｘ／ｍｍ以上に
なると水洗時の溶媒の除去速度が著しく低下し、従来の
水洗工程では処理後の繊維内の溶媒量が増加することか
ら、随伴流制御板による効果を発揮するが、２０００ｄ
ｔｅｘ／ｍｍ以下の場合は随伴流制御板を設置しなくて
も溶媒の除去速度はさほど低下しないので本発明の効果
が発揮されにくい。また繊維束の厚みが１００００ｄｔ
ｅｘ／ｍｍ以上になると繊維束が振動しにくくなるた
め、随伴流制御板を設置しても効果が少なくなる傾向が
ある。

【００１９】また、本発明においては、上記繊維束の走
行速度や厚み指数に応じて、繊維束と随伴流制御板のク
リアランスを調整するのが好ましい。具体的には、繊維
束の走行速度が０．０５〜０．３ｍ／ｓ程度、もしくは
繊維束の厚みが２０００〜５０００ｄｔｅｘ／ｍｍのよ
うな発生する随伴流が比較的少ないときはクリアランス
を５ｍｍ程度と小さくし、繊維束の走行速度が１．０ｍ
／ｓ以上、または繊維束の厚みが８０００〜１００００
ｄｔｅｘ／ｍｍのような随伴流が多いときは、クリアラ
ンスを２０ｍｍ程度と大きくするのがよい。

【００２０】本発明の溶媒除去装置を用いた場合、随伴
流制御板を設置しない場合と比較して、繊維中の溶媒の
残存量は７０％以下になる。従って、繊維中の溶媒の残
存量を一定値以下とするのであれば、本発明の溶媒除去
装置を用いることで、繊維束の厚みを厚くして設備生産
性の向上が図れることになる。また生産量が同じ場合に
は水洗工程の簡素化、乾燥温度の低下による変動費の低
減、および熱履歴の低減による製品品質、特に白度の向
上が図れることになる。

【００２１】さらに本発明の溶媒除去装置は、繊維束に
ほとんど非接触で運転できるため、工程安定性も確保で
きる。

【００２２】以下、本発明の溶媒除去装置及びそれを用
いた溶媒の除去方法について、添付図面を引用して更に
説明する。

【００２３】まず図１に示す溶媒除去装置Ａについて説
明する。紡糸ノズルから紡出されて凝固浴中で凝固した
アクリル系の繊維束２は、ガイドロール３、４にて導か
れ、水洗槽１に送り込まれる。そして繊維束の長径（図
では上下方法）の両側に設置された複数の随伴流制御板
５、短径（図では左右方向）の両側に設置された側壁６
を有する溶媒除去装置内を走行し、引き取りガイドロー
ル７、８により水洗槽１より取り出される。このとき、
繊維束２の近傍に生じる随伴流は、随伴流制御板５に接
触し、繊維束方向に乱流を生じる。この乱流が繊維束を
上下させ、結果、繊維束が振動することになる。

【００２４】溶媒除去装置Ｂは、側壁６の随伴流制御板
５より繊維束２の進行方向側を多孔板９にした以外は、
溶媒除去装置Ａと同じである。側壁６の一部を多孔板９
としたことで、随伴流を形成する水量が多孔板９から供
給され、随伴流がより大きくなり、結果、繊維束の振動
も激しくなり洗浄効率が向上する。

【００２５】溶媒除去装置Ｃは、随伴流制御板５を繊維
束の進行方向に向かって４５°の角度で斜めに取り付け
た以外は、溶媒除去装置Ｂと同じである。本発明におい
ては、アクリル系繊維の材質、繊維束の走行速度、繊維
束の幅や厚み指数などによって変化する随伴流の大きさ
に応じて、一番効率よく繊維束を振動させ得るように随
伴流制御板５の角度を設定すればよい。

【００２６】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。なお、実施例の記載に先立ち、繊維中の溶媒量の測
定方法および溶媒除去時の繊維束の厚みの算定方法につ
いて以下に説明する。 （繊維中の溶媒量の測定方法）アクリル系含液繊維を有
機溶媒に溶解し、ガスクロマトグラフィーにて溶媒量を
定量分析するとともに、溶解液の固形分濃度を絶乾法に
より測定し、単位樹脂あたりの溶媒量を［重量％］とし
て算出した。 （溶媒除去時の繊維厚みの算定方法）アクリル系繊維最
終製品の繊維束の総繊度［ｄｔｅｘ］に溶媒除去工程以
降の延伸倍率をかけ、溶媒除去時のアクリル系繊維の総
繊度を算出し、これを溶媒除去時の繊維束の幅［ｍｍ］
で除して［ｄｔｅｘ／ｍｍ］として算出した。

【００２７】（実施例１）アクリロニトリル４９．５重
量％と塩化ビニル５０．０重量％、スチレンスルホン酸
ソーダ０．５重量％よりなる共重合体をアセトンに固形
分濃度２９．５％で溶解した紡糸原液を用いて、ノズル
径０．２５ｍｍ、４０００ホールのノズルから濃度３０
％のアセトン水溶液に押し出し、湿式紡糸法により凝固
操作を行った。この凝固後のアクリル系繊維を、３００
％の浴中延伸をした後、繊維束の厚み指数を５０００ｄ
ｔｅｘ／ｍｍに調整し、図１に示した溶媒除去装置Ａの
水槽内を通過させることで溶剤の除去を行った。なお、
この場合の随伴流制御板５は幅３０ｍｍ、高さ３０ｍ
ｍ、厚み１ｍｍのアクリル板で、繊維束の長径側の両側
に５０ｍｍ間隔で各５枚、合計１０枚設置し、また随伴
流制御板は上下で互い違いとし、クリアランスは５ｍｍ
と設定した。また繊維束の短径側の両側には側板６を設
け、短径側からの随伴流の流出を防止した。処理速度は
０．５ｍ／ｓ、水洗水の温度は９０℃、水洗槽の長さは
５ｍとし、３槽で処理することにより滞留時間は３０ｓ
とした。以上の装置および条件によりアクリル系繊維中
の溶媒を除去したところ、処理前の繊維内の溶媒（アセ
トン）量が１５．０重量％であったものが、４．５重量
％まで除去することができた。 （実施例２）実施例１と同じ条件で紡糸し、凝固させた
アクリル系繊維を、図２に示した溶媒除去装置Ｂの水槽
内を通過させることで溶剤の除去を行った。なお、繊維
束の短径側に設置した側板は、下側の随伴流制御板より
進行方向側に向かって３０ｍｍ幅分を多孔板９とし、随
伴流の形成に必要な液が流入する構造とした。その他の
条件は実施例１と同じである。以上の装置および条件に
よりアクリル系繊維中の溶媒を除去したところ、処理前
の繊維内の溶媒量が１５．０重量％であったものが、
４．１重量％まで除去することができた。

【００２８】（実施例３）実施例１と同じ条件で紡糸
し、凝固させたアクリル系繊維を、図３に示した溶媒除
去装置Ｃの水槽内を通過させることで溶剤の除去を行っ
た。なお、この場合の随伴流制御板５は繊維束の走行方
向との角度が４５°となるように調整した。その他の条
件は実施例２と同じである。以上の装置および条件によ
りアクリル系繊維中の溶媒を除去したところ、処理前の
繊維内の溶媒量が１５．０重量％であったものが、３．
８重量％まで除去することができた。

【００２９】（比較例１）実施例１と同じ条件で紡糸
し、凝固させたアクリル系繊維を、水槽の大きさや水
量、ロールの形状や数などは溶媒除去装置Ａ〜Ｃと同じ
であるが随伴流制御板や側壁などの随伴流制御装置を設
置しない通常の水洗槽内を通過させ、溶媒の除去を行っ
た。繊維束の走行速度、幅、厚み指数などの条件は実施
例１〜３と同じである。その結果、処理前の繊維内の溶
媒量が１５．０重量％であったものが、８．０重量％ま
でしか除去することができなかった。

【００３０】以上の実施例、比較例における水洗処理後
の繊維中の各溶媒量、比較例との溶剤量の比等を表１に
まとめた。

【００３１】

【表１】

【００３２】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば、アクリ
ル系繊維の製造工程において、繊維束の走行により発生
する随伴流を制御し繊維束を振動させることにより効率
的な溶媒の除去が可能となり、設備費、変動費を増大す
ることなく生産性を向上させるとともに、工程安定性の
確保にも貢献しうるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る溶媒除去装置の１実施例を示す概
略説明図

【図２】本発明に係る溶媒除去装置の１実施例を示す概
略説明図

【図３】本発明に係る溶媒除去装置の１実施例を示す概
略説明図

【符号の説明】

１：水洗槽、２：繊維束、３，４：送り込みガイドロー
ル、５：随伴流制御板、６：側壁、７，８：引き取りガ
イドロール、９：多孔板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 紡糸ノズルから紡出されて凝固浴中で凝
   固したアクリル系繊維の水洗を行う溶媒除去装置であっ
   て、水洗槽内部を走行する繊維束を振動させる随伴流制
   御機構を有していることを特徴とする溶媒除去装置。
2. 【請求項２】 随伴流制御機構として、水洗槽中に、繊
   維束の進行方向との角度が１５°以上１７５°以下であ
   る随伴流制御板を、走行する繊維束の長径側の両側に複
   数個有することを特徴とする請求項１記載の溶媒除去装
   置。
3. 【請求項３】 加えて、繊維束の短径側に側壁を有する
   請求項１または２記載の溶媒除去装置。
4. 【請求項４】 側壁の一部が多孔状となっている請求項
   ３記載の溶媒除去装置。
5. 【請求項５】 アクリル系繊維の製造工程において、紡
   糸ノズルから紡出されて凝固浴中で凝固したアクリル系
   繊維束を、請求項１〜４記載の溶媒除去装置の水洗槽中
   を走行させ、振動させることで、アクリル系繊維中の溶
   媒を除去する方法。
6. 【請求項６】 繊維束の走行速度が０．０５ｍ／ｓ以
   上、繊維束の厚み指数が２０００ｄｔｅｘ／ｍｍ以上、
   １００００ｄｔｅｘ／ｍｍ以下、繊維束の幅が１０ｍｍ
   以上であることを特徴とする請求項５記載の方法。