JP2003313742A - アクリル繊維の湿熱延伸方法 - Google Patents

アクリル繊維の湿熱延伸方法

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JP2003313742A JP2002122313A JP2002122313A JP2003313742A JP 2003313742 A JP2003313742 A JP 2003313742A JP 2002122313 A JP2002122313 A JP 2002122313A JP 2002122313 A JP2002122313 A JP 2002122313A JP 2003313742 A JP2003313742 A JP 2003313742A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】生産性を向上させるとともに、高バルキー性製
品の素材である高品質のアクリル繊維トウを安定して得
ることができるアクリル繊維トウの湿熱延伸方法と同延
伸装置を提供する。 【解決手段】緩和熱処理後のアクリル繊維を湿熱雰囲気
下で連続して延伸する湿熱延伸工程にあって、延伸処理
されるアクリル繊維トウの1kgに対して、50〜20
0gの蒸気を噴出速度10〜30m/sで噴射する。こ
のときの噴射蒸気は、噴出口とアクリル繊維トウの噴射
表面との間隔を8〜22mmおいて、直径1.0〜3.
0mmの多数の常圧蒸気噴出口(22a) から噴出させる
と、繊維トウの太さにかかわらず、延伸処理速度を高め
ても、トウ全体に均等に湿熱が付与でき、所望の高いス
チーム収縮率をもつ高品質のアクリル繊維が安定して得
られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、緩和熱処理がなさ
れたアクリル繊維トウに、所要の熱収縮率を付与するた
めの湿熱延伸方法とその延伸装置に関し、特にアクリル
繊維トウに対して湿熱雰囲気下において均一な熱エネル
ギーの付与が可能であり、延伸速度の向上が実現できる
湿熱延伸方法とその延伸装置に関する。
【0002】
【従来の技術】通常、湿式紡糸されるアクリル繊維トウ
は脱溶剤中の高温洗浄液中で延伸倍率を4〜5倍とする
1次延伸がなされた後に乾燥工程を経て、緩和熱処理
(アニーリング)がなされる。最終的なアクリル繊維製
品に高バルキー性を付与するため、緩和熱処理後に、湿
熱雰囲気下で1.1〜2倍程度の低延伸がなされる。こ
の2次延伸である湿熱延伸は、通常、蒸気噴射室に緩和
熱処理後のアクリル繊維トウを通過させ、蒸気噴射室を
通過する間に、アクリル繊維トウに常圧蒸気を噴射し、
必要とする熱エネルギーを付与する。この熱エネルギー
を付与しながら、1.1〜2倍程度の延伸倍率の延伸が
なされる。
【0003】従来のアクリル繊維に対する湿熱延伸装置
では、アクリル繊維トウの繊維間に蒸気を貫通させるよ
うに付与することが好ましいとされており、そのため蒸
気噴出口を1mm程度と小さくし、しかもその噴出口数
を少なく設定して、噴出口から高速の蒸気を噴出させる
ようにしていた。こうして湿熱延伸されたアクリル繊維
トウは、製品化する段階で染色や仕上処理時のスチーム
加熱により9%以上の高収縮率を発現させる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述のような従来の湿
熱延伸装置における蒸気付与の仕方は、処理するアクリ
ル繊維トウの太さ(繊維本数)が現状のように太くはな
く、延伸処理速度も低くてよければ、必要量の熱エネル
ギーを繊維トウの構成繊維の全てに均等に付与すること
が可能であったが、近年のように処理しようとするアク
リル繊維トウの太さが大幅に太くなり、従来の湿熱延伸
装置を使って、同一延伸処理速度をもって処理しようと
しても、均一な処理は到底不可能となっている。このこ
とは、生産速度を向上させなければならないとする要求
にも応えられないことを意味する。
【0005】すなわち、従来の湿熱延伸装置を使い、同
一延伸処理速度で必要な延伸倍率を得ようとすると、ア
クリル繊維トウの全構成繊維に均等に熱量が行き渡ら
ず、加熱ムラが生じて、均一な延伸がなされなくなるば
かりか、繊維切れが多発して、生産性を大幅に低下させ
る。そのため、アクリル繊維トウに対する湿熱延伸工程
における大量延伸処理が熱望されているのが現状であ
る。
【0006】本発明は、こうした状況を踏まえて開発さ
れたものであり、具体的には生産性を大きく向上させる
とともに、高バルキー性に富んだ高品質のアクリル繊維
製品が得られるスチーム収縮率を備えたアクリル繊維ト
ウを安定して得ることができるアクリル繊維トウの湿熱
延伸方法と同延伸装置を提供することを目的としてい
る。
【0007】
【課題を解決するための手段及び作用効果】上述の課題
は、本発明方法の基本構成である、緩和熱処理後のアク
リル繊維を湿熱雰囲気下で連続して延伸する湿熱延伸工
程にあって、常圧蒸気を噴出速度10〜30m/sで噴
射しながらアクリル繊維トウの1kgに対して50〜2
00gを付与して延伸を行うことを特徴とするアクリル
繊維の湿熱延伸方法により効果的に解決される。
【0008】こうしたアクリル繊維トウの湿熱延伸方法
は、以下の基本構成を備えた本発明装置により確実に実
施される。すなわち、本発明装置の基本構成は、緩和熱
処理後のアクリル繊維を湿熱延伸室(蒸気噴射室)を通
過させて連続延伸する湿熱延伸装置であって、前記蒸気
噴射室の室内に多数の蒸気噴出口を有する噴射ノズルが
配されてなり、前記噴射ノズルの各噴射口径が1.0〜
3.0mmであり、その蒸気噴出口から噴出する常圧蒸
気が、延伸処理されるアクリル繊維トウの1kgに対し
て噴出速度10〜30m/s、噴射量50〜200gに
設定されてなることを特徴とするアクリル繊維の湿熱延
伸装置にある。
【0009】いま、蒸気噴射室の内部に常圧蒸気を噴射
して、同蒸気噴射室を所要の太さをもつアクリル繊維ト
ウを1.1〜2倍の低い延伸倍率で延伸を行いながら連
続して通過させる。このときの蒸気の噴出速度は10〜
30m/sと低く設定される。アクリル繊維トウに対す
る蒸気の付与量は、アクリル繊維トウの移送速度(m/
分)、そのトータル繊度(tex)、及び蒸気噴射室内
の通過距離(m)の3要因によって決まる。それらの要
因は、アクリル繊維トウの1kgに対して50〜200
gを付与するという本発明の規定に基づいて決められる
ことになる。
【0010】すなわち、本発明においてアクリル繊維ト
ウの1kgに対して50〜200gを付与するとは、予
め通過距離(m)が設定された蒸気噴射室を使おうとす
る場合は、前記通過距離(m)と延伸処理を行おうとす
るアクリル繊維トウのトータル繊度(tex)に基づい
て、その移送速度(m/分)を決定し、蒸気室を通過す
る間に、アクリル繊維トウに対してトータルで50〜2
00gの蒸気を付与することをいう。
【0011】このように、蒸気の噴出速度を10〜30
m/sに制御しながら、アクリル繊維トウの1kgに対
して50〜200gの蒸気を付与するとアクリル繊維ト
ウには過大な蒸気の噴射圧がかからず、延伸空間には蒸
気が濃霧状に充満し、アクリル繊維トウの構成繊維全体
が蒸気と万遍なく接触するようになり、十分な熱量が均
等に付与されることになる。この穏やかな湿熱雰囲気下
で、アクリル繊維トウの構成繊維を、繊維切れを発生さ
せずに1.1〜2倍の所望の延伸を均等にすることがで
きるようになり、同時にアクリル繊維トウのトータル繊
度に関わらず高速延伸が実現される。
【0012】蒸気の噴出速度が10m/sより遅いと、
延伸空間に十分な量の蒸気の導入ができず、アクリル繊
維トウに対する湿熱の付与量が不足するため、所望の延
伸が難しくなり、30m/sを越えると、処理繊維量と
延伸処理速度との相対的な制御が煩雑化し、結果的に延
伸の均一化が難しくなるばかりでなく、高速延伸処理が
不可能となる。
【0013】前記蒸気は、蒸気噴出口とアクリル繊維ト
ウの噴射表面との間隔を8〜22mmとして、直径1.
0〜3.0mmの多数の常圧蒸気噴出口から噴出させる
ことが好ましい。走行中のアクリル繊維トウに対する蒸
気の付与は、全面に均等であることが好ましいため、多
数の噴出口から同時に蒸気を噴出させる。
【0014】このとき、蒸気噴出口とアクリル繊維トウ
の噴射表面との間隔を8mmよりも小さくすると、繊維
トウの表面が蒸気噴出口から噴出する蒸気の噴出速度に
影響され、繊維トウの全構成繊維に蒸気が均等に接触せ
ず、延伸ムラが発生しやすい。間隔が22mmを越える
と、蒸気噴出口から噴出する蒸気の総熱量のうち繊維ト
ウに対して付与される有効熱量の割合が少なくなり、熱
損失が多く結果的に蒸気の噴出量を増加させなければな
らなくなる。
【0015】蒸気噴出口の直径が1.0mmより小さい
と、常圧蒸気であっても蒸気噴出口から噴出する蒸気の
噴出速度が増加して、本発明における上記数値を越えて
しまうため好ましくない。一方、蒸気噴出口の直径が
3.0mmを越えると、本発明における上記数値が得ら
れず、常圧蒸気を上記噴出口から噴出させることができ
なくなり、供給蒸気圧を高める必要が生じて、そのため
の加圧設備などが必要になる。
【0016】本発明における蒸気噴出口は、アクリル繊
維トウの幅方向に多数設けることが好ましく、同時にア
クリル繊維トウの延伸方向にも多列に設けて、移送され
るアクリル繊維トウの移送路の全面に均等に且つ必要十
分な量の蒸気を付与することが望ましい。更に、アクリ
ル繊維トウに対する蒸気の付与は、アクリル繊維トウの
上下いずれかに対して付与してもよいが、アクリル繊維
トウの上下両面に向けて蒸気を噴射させることが、構成
繊維の全体に均等に蒸気を付与できるため望ましい。ま
た、各蒸気噴出口からの蒸気の噴出速度差は2m/s以
下であることが好ましい。噴出速度差は2m/sを越え
ると、他の手段を講じないかぎりアクリル繊維トウに対
する均等な蒸気量の付与が期待できない。
【0017】
【発明の実施形態】以下、本発明の好ましい実施形態を
典型的な実施例に基づいて図面参照して具体的に説明す
る。先ず、本発明に係るアクリル繊維トウの好適な湿熱
延伸装置から説明する。図1〜図3は同実施例に係るア
クリル繊維トウの湿熱延伸装置に適用される湿熱室の全
体構造例を示している。図1は湿熱延伸装置の上面図、
図2は同装置の正面図、図3は図1におけるII-II 線の
矢視拡大断面図である。
【0018】本実施例による湿熱延伸装置は、アクリル
繊維トウの延伸方向に配された図示せぬ延伸ロールの間
に湿熱延伸室10が配される。この湿熱延伸室10は、
長手方向の両端部に偏平に拡幅されたアクリル繊維トウ
の図示せぬ導入口10aと導出口10bとを有する長尺
で偏平な矩形箱状を呈している。湿熱延伸室10の内部
は蒸気室とされ、その蒸気室の天井部及び底部の内側に
は、それぞれ蒸気噴出管20が配されている。湿熱延伸
室10は上加熱函11と下加熱函12とに分割され、上
加熱函11は下加熱函12に対して、一側縁部を中心に
回動可能に構成されている。上加熱函11の上面には回
動操作杆11aが取り付けられており、上加熱函11の
回動操作により下加熱函12の上面開口部が開閉され
る。
【0019】上下加熱函11,12はコ字断面を有する
ステンレス板13にアルミ板14が接着などにより積層
されて構成され、前記ステンレス板13の上下突合せ側
縁の一方に(図示例では下加熱函12)パッキン材15
が固着されている。また、下加熱函12の長手方向の両
端の上記アクリル繊維トウの導入口10aと導出口10
bの近傍には、前後一対のブラケット16を介してトウ
案内バー17が架設されている。更に、上下加熱函1
1,12の天井部及び底部には、それぞれ長手方向の両
端隅角部及び中央側縁部に総計12個の内部と貫通する
蒸気導入管嵌挿孔18が形成されている。
【0020】図4〜図6は、上加熱函11の内部に配さ
れる蒸気噴出管20の構成を示している。なお図2及び
図3から理解できるように、下加熱函12に配される蒸
気噴出管20も上加熱函11に配される蒸気噴出管20
と実質的に同一構造を有するため、ここでは下加熱函1
2に配される蒸気噴出管20の説明は省略し、上加熱函
11に配される蒸気噴出管20を中心に説明する。
【0021】図4は同蒸気噴出管20の平面図であり、
図5はその正面図、図6は図4におけるV-V 線の矢視拡
大断面図である。これらの図から容易に理解できるよう
に、蒸気噴出管20は同一長さを有する長尺の一対の蒸
気管21,21と、その一対の蒸気管21,21を等ピ
ッチで連結する複数段(図示例では、12段)の蒸気噴
出ノズル22〜22と、前記蒸気管21,21の各両端
部と中央からそれぞれ上方に突出する蒸気導入管23〜
23とから構成され、全体形状が梯子状を呈している。
これらの蒸気管21,21、蒸気噴出ノズル22〜2
2、及び蒸気導入管23〜23は互いに連通している。
なお、前記蒸気管21,21の両端は閉塞されている。
【0022】前記蒸気噴出ノズル22〜22の下面に
は、多数の微小な蒸気噴出口22aが等ピッチで形成さ
れている。因みに、本実施例による蒸気噴出ノズル22
〜22に形成される蒸気噴出口22aの径は2mmφで
あり、ピッチを5mmとして、計32個の蒸気噴出口2
2aが形成されている。前記蒸気噴出口22aの径は
1.0〜3.0mmφの間で任意に選択される。また、
前記蒸気噴出口22aからアクリル繊維トウとが通過す
る走行路までの距離(間隔)は21.4mmに設定され
ている。
【0023】以上の構成を備えた蒸気噴出管20は、各
蒸気導入管23〜23が対応する上加熱函11の6箇所
に形成された上述の蒸気導入管嵌挿孔18に内側から嵌
挿され、その配管接続部を外部に突出させて、それぞれ
がシールワッシャ19により上加熱函11に固定シール
される。蒸気導入管23〜23の配管接続部にはY型ス
トレーナ24が固着され、図示せぬ外部の蒸気配管と接
続される。
【0024】いま、アクリル繊維トウの湿熱延伸を行う
には、図示せぬアクリル繊維トウをトウ案内バー17,
17により案内しながら、湿熱延伸室10の導入口10
aと導出口10bとを通し、室内上下部に配された上下
の蒸気噴出管20,20の間を延伸方向に走行させる。
この走行時には、前記蒸気噴出管20,20の全ての蒸
気噴出ノズル22〜22から常圧蒸気を所定の噴出速度
でアクリル繊維トウに向けて上下から噴出させる。この
とき、走行するアクリル繊維トウには、同時に図示せぬ
延伸ローラにより1.1〜2.0倍の延伸倍率で延伸が
なされる。
【0025】本発明にあっては、湿熱延伸室10にてア
クリル繊維に対して付与される総蒸気量を、延伸処理さ
れるアクリル繊維トウの1kgに対して、50〜200
gとなるように調整され、しかも蒸気噴出ノズル22〜
22から噴出する蒸気の噴出速度を10〜30m/sの
範囲とするように制御している。
【0026】次に、上記湿熱延伸室10を使った湿熱延
伸方法の具体例を、実施例と比較例とをもって具体的に
説明する。 (実施例1〜28、比較例1〜8)水系懸濁重合法によ
り還元粘度1.95のアクリロニトリル系共重合体(ア
クリロニトリル/ 酢酸ビニル=93/7重量比) を得
た。これをジメチルアセトアミドに共重合体濃度が25
重量%となるように溶解して紡糸原液とした。この紡糸
原液を40℃、30重量%のジメチルアセトアミド水溶
液を満たした紡糸浴中に湿式紡糸し、沸水中で溶剤を洗
浄しながら延伸倍率を5倍とする1次延伸を施した。こ
の1次延伸後の膨潤度が80%である延伸糸を引き続き
脱水した後、0.1重量%の水酸化ナトリウム水溶液中
で中和(pH8.3) した。
【0027】その後、過剰の水酸化ナトリウムを洗浄
し、油剤を付着せしめた後、150℃の熱ローラーで乾
燥緻密化を行った。次いで、更に250kPaGの加圧
スチーム中で緩和熱処理を行い、単繊維繊度3dte
x、トータル繊度100ktexのアクリル繊維トウを
得た。
【0028】このアクリル繊維のトウを、100m/m
inの速度で、図1〜図6に示した構成を備える上記湿
熱延伸装置に供給し、 アクリル繊維トウ1kgに対して
付与する蒸気量、噴射口径、噴射口数及び噴出速度を様
々に変更して、常圧スチーム雰囲気下で1.20倍の延
伸を施し、実施例1〜28及び比較例1〜8によるトー
タル繊度が100kTexであるアクリル繊維トウを得
た。ここで得られたアクリル繊維トウのスチーム収縮率
を30回測定したときの平均収縮率を求め、そのスチー
ム収縮率を、前記蒸気量、噴射口径、噴射口数及び噴出
速度とともに、以下の表1に示す。 本発明における熱収
縮性アクリル繊維トウの目標収縮率を16.5%に設定
した。
【0029】このときのスチーム収縮率は、次のように
して求めた。アクリル繊維トウを1m採取する。この試
料に5mg/dtexの初荷重をかけたときの長さL
(m)を読み取る。試料を無緊張の状態で3分間常圧蒸
気雰囲気下に放置し風乾した後、 再度初荷重をかけたと
きの長さL’(m)を読み取り、次式によってスチーム
収縮率S(%)を算出した。 S=(L−L’)/L×100
【0030】
【表1】
【0031】スチーム収縮率が目標収縮率の±1.5%
を超えた場合、収縮不良、収縮斑により製品の風合いや
外観等を損なう可能性がある。
【0032】表1より明らかなごとく、アクリル繊維ト
ウ1kgに対する付与蒸気量が50〜200gの範囲内
にあり、且つ噴出速度が10〜30m/secの範囲に
あれば、得られたアクリル繊維トウ(実施例1〜28)
のスチーム収縮率は、全て目標とする16.5±1.5
(%)の範囲となっており、付与蒸気量及び噴出速度の
一方又は双方が前記値の範囲から外れている場合には、
得られたアクリル繊維トウ(比較例1〜8)のいずれも
が目標とするスチーム収縮率16.5±1.5(%)を
大きく下回っている。
【0033】(実施例29〜56及び比較例9〜16)
表2に示すとおり噴射口数を変更した上述の湿熱延伸装
置を使い、実施例1と同様の方法にて得られた緩和熱処
理後のアクリル繊維トウを、150m/secの速度で
供給した以外は、実施例1と同一処理条件で、蒸気吹き
付け状態の異なるスチーム雰囲気下で延伸を行い、表2
に示す実施例29〜56及び比較例9〜16の様々なス
チーム収縮率をもつアクリル繊維トウを得た。ここで得
られたアクリル繊維トウのスチーム収縮率を30回測定
したときの平均収縮率を表2に示す。
【0034】
【表2】
【0035】表2から理解できるように、上記実施例1
〜28及び比較例9〜16と比較すると、全体的にスチ
ーム収縮率が低下している。これは全体的に噴射口数を
減らしていることと、処理速度が1.5倍となっている
こととが相まっていると考えられる。しかしながら、こ
れらの実施例であっても、アクリル繊維トウ1kgに対
する付与蒸気量が50〜200gの範囲内にあり、且つ
噴出速度が10〜30m/secの範囲にあるため、得
られたアクリル繊維トウ(実施例29〜56)のスチー
ム収縮率は、全て目標とする16.5±1.5(%)の
範囲となっており、付与蒸気量及び噴出速度の一方又は
双方が前記値の範囲から外れている場合には、得られた
アクリル繊維トウ(比較例9〜16)のいずれもが目標
とするスチーム収縮率16.5±1.5(%)を更に大
きく下回っている。
【0036】以上の説明から、本発明方法及び装置によ
れば、繊維トウの太さに関わらず、安定した高速度延伸
が可能となり、しかも得られるアクリル繊維トウの構成
繊維は高バルキー性に富んだ高品質のアクリル繊維製品
の素材に必要十分なスチーム収縮率をもつようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアクリル繊維トウの湿熱延伸装置に適
用される湿熱延伸室の代表的な構成例を示す上面図であ
る。
【図2】同湿熱延伸室の正面図である。
【図3】図2におけるII-II 線に沿った矢視拡大断面図
である。
【図4】前記湿熱延伸室に配される蒸気噴出管例の全体
構成を示す平面図である。
【図5】同湿熱延伸室の正面図である。
【図6】図5におけるV-V 線に沿った矢視拡大断面図で
ある。
【符号の説明】
10 湿熱延伸室 10a アクリル繊維トウの導入口 10b アクリル繊維トウの導出口 11 上加熱函 11a 回動操作杆 12 下加熱函 13 ステンレス板 14 アルミ板 15 パッキン材 16 ブラケット 17 トウ案内バー 18 蒸気導入管嵌挿孔 19 シールワッシャ 20 蒸気噴出管 21 蒸気管 22 蒸気噴出ノズル 22a 蒸気噴出口 23 蒸気導入管 24 Y型ストレーナ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4L036 AA01 MA04 MA25 MA33 PA03 PA12 PA19 UA07 UA21

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 緩和熱処理後のアクリル繊維を湿熱雰囲
    気下で連続して延伸する湿熱延伸工程にあって、 延伸処理されるアクリル繊維トウの1kgに対して、5
    0〜200gの蒸気を噴出速度10〜30m/sで噴射
    することを特徴とするアクリル繊維の湿熱延伸方法。
  2. 【請求項2】 前記蒸気を直径1.0〜3.0mmの多
    数の常圧蒸気噴出口から、同噴出口とアクリル繊維トウ
    の噴射表面との間隔を8〜22mmとして噴出させるこ
    とを特徴とする請求項1記載の湿熱延伸方法。
  3. 【請求項3】 アクリル繊維トウの延伸方向に多列に配
    された蒸気噴出口から蒸気を噴出させることを特徴とす
    る請求項1又は2に記載の湿熱延伸方法。
  4. 【請求項4】 アクリル繊維トウの上下両面に向けて蒸
    気を噴射させることを特徴とする請求項1〜3のいずれ
    かに記載の湿熱延伸方法。
  5. 【請求項5】 各噴出口からの蒸気の噴出速度差が2m
    /s以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    か記載の湿熱延伸方法。
  6. 【請求項6】 緩和熱処理後のアクリル繊維を蒸気噴射
    室を通過させて連続延伸する湿熱延伸装置であって、 前記蒸気噴射室の室内に多数の蒸気噴出口を有する噴射
    ノズルが配されてなり、 前記噴射ノズルの各噴射口径が1.0〜3.0mmであ
    り、 その蒸気噴出口から噴出する常圧蒸気が、延伸処理され
    るアクリル繊維トウの1kgに対して噴出速度10〜3
    0m/s、噴射量50〜200gに設定されてなる、こ
    とを特徴とするアクリル繊維の湿熱延伸装置。
  7. 【請求項7】 前記噴射ノズルが延伸方向に対して多列
    に配されてなることを特徴とする請求項6に記載の湿熱
    延伸装置。
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