JP2011026719A

JP2011026719A - 繊維の洗浄設備および洗浄方法

Info

Publication number: JP2011026719A
Application number: JP2009171162A
Authority: JP
Inventors: Kosuke Nakagawa; 昂介中川; Kotaro Takigami; 康太郎瀧上
Original assignee: Teijin Techno Products Ltd
Current assignee: Teijin Ltd
Priority date: 2009-07-22
Filing date: 2009-07-22
Publication date: 2011-02-10

Abstract

【課題】湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法により形成された凝固糸を洗浄する洗浄工程において、走行する凝固糸の繊維束から効率的に溶媒を除去することのできる洗浄設備および洗浄方法を提供すること。
【解決手段】プロペラ型攪拌翼を水洗槽内に設置し、当該プロペラ型攪拌翼によって走行する凝固糸の繊維束を振動させ、かつプロペラ型攪拌翼の回転および繊維束の振動によって水洗槽内の水洗水を攪拌する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーヨン、アクリル、全芳香族ポリアミドなどの湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法による合成繊維の製造において、形成された凝固糸中に含まれる溶媒を除去するための洗浄設備および洗浄方法に関する。更に詳しくは、水洗槽内を走行する繊維束を振動させ、同時に水洗槽内の攪拌を行う洗浄設備と洗浄方法に関する。

繊維の製造工程において、洗浄液で満たした洗浄槽内を通過させることにより、得られる繊維束を洗浄する方法は、既に広く利用されている。さらに、特許文献１においては、走行する繊維束を振動させて洗浄効率を向上させる技術が提案されている。具体的には、特許文献１においては、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て繊維束を振動させ、洗浄効果を向上させる技術が開示されている。しかしながらこの方法では、走行繊維束を形成する単繊維を傷つけることになり、その結果として、繊維物性の低下や断糸した繊維の巻き付きによる工程トラブルが発生していた。

また、特許文献２においては、走行する繊維束を支持する部材を外周部に設けたロールによって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れている。しかしながら、この方法では、繊維束の振動が小さく、繊維束内部まで水洗水を浸透させ、さらに水洗水の液交換を行うことは困難であった。

さらに、特許文献１および特許文献２に記載された洗浄方法では、水洗槽内の攪拌を行っていないため、振動によって放出された高濃度の溶媒を含む水洗水が走行繊維束に随伴してしまい、その結果、洗浄効率の向上が妨げられていた。

特開平０５−１４０８１５号公報特開２００１−４９５２３号公報

本発明は、上記背景技術が有する諸問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法により形成された凝固糸を洗浄する洗浄工程において、走行する凝固糸の繊維束から効率的に溶媒を除去することのできる洗浄設備および洗浄方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の課題を解決するため鋭意研究を重ねた。その結果、プロペラ型攪拌翼を水洗槽内に設置し、当該プロペラ型攪拌翼によって走行する凝固糸の繊維束を振動させ、かつプロペラ型攪拌翼の回転および繊維束の振動によって水洗槽内の水洗水を攪拌することで、繊維内の残存溶媒を効率的に除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法により形成された凝固糸中に残存する溶媒を、水洗により除去するための洗浄設備であって、走行する前記凝固糸の繊維束にプロペラ型攪拌翼を接触させて、前記凝固糸の繊維束を振動させる振動手段を設けた洗浄設備である。

また別の本発明は、湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法によって得られた凝固糸を洗浄する洗浄方法であって、走行する前記凝固糸の繊維束に接するように、プロペラ型攪拌翼を回転させる洗浄方法である。

以上に述べた本発明によれば、湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法法により形成された凝固糸を洗浄する洗浄工程において、走行する凝固糸の繊維束の洗浄効率を向上させることが可能となる。

さらに、プロペラ型攪拌翼の翼の配置、枚数、およびプロペラ攪拌翼の個数を制御することにより、洗浄効率をより向上させることが可能となる。

また、プロペラ型攪拌翼の回転速度を制御することにより、プロペラ型攪拌翼と走行する繊維束との間の摩擦を減少させ、繊維束に与えるダメージを軽減することができ、その結果、繊維束を構成する単繊維（単糸）の切断（単糸切れ）の発生を抑制することが可能となる。

本発明の洗浄設備の一実施形態を、模式的に示した側面図である。プロペラ型攪拌翼を拡大した要部拡大斜視図である。プロペラ型攪拌翼の翼と走行する繊維束との接触部分を拡大した要部拡大側面図である。

以下、本発明に係る洗浄設備と洗浄方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明に係わる洗浄設備の一実施形態を模式的に例示した側面図であり、図２は、本発明に用いるプロペラ型攪拌翼（以下、単に「プロペラ」と称する場合もある）を拡大した要部拡大斜視図である。図３は、プロペラの翼と走行する凝固糸の繊維束（以下、単に「繊維束」と称する場合もある）との接触部分を拡大した要部拡大側面図である。なお、図１〜図３において、１は走行する繊維束、２は水洗槽、３は浸漬ロール、４はプロペラ型攪拌翼、をそれぞれ示す。

＜紡糸・凝固工程＞
周知のように、レーヨン、アクリル、全芳香族ポリアミドなどの有機系高分子からなる合成繊維は、湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法によって、紡糸口金に設けられた吐出孔群より紡糸液を凝固浴槽内の凝固液中に吐出し、凝固させて凝固糸を得ることで繊維化される。本発明の洗浄装置および洗浄方法は、湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法により形成された凝固糸中に残存する溶媒を、水洗により除去するための洗浄装置および洗浄方法に関する。

＜水洗工程＞
本発明においては、上記紡糸工程を経て得られた凝固糸を、プロペラ型攪拌翼を備えた洗浄設備によって洗浄する。なお、本発明において水洗工程に付される凝固糸は、凝固の後に延伸工程等の他の工程を経たものであっても、あるいは、凝固の後に直接水洗工程に導入されるものであってもよい。
本発明の洗浄設備および洗浄方法においては、走行する凝固糸の繊維束に接するようにプロペラ型攪拌翼が設置されていれば、その他の構成は特に限定されるものではない。例えば、図１に示すように、走行する凝固糸の繊維束１を、浸漬ロール３によって水洗槽２へと導き、矢印方向に回転するプロペラ４に接触させることで振動を与える構成が挙げられる。本発明によれば、プロペラ型攪拌翼によって凝固糸の束が振動を受け、これにより、凝固糸中に残存する溶媒が水洗槽内に効率的に放出される。さらに、繊維束から放出された高濃度の溶媒を含む水洗水は、プロペラ型攪拌翼の回転と繊維束の振動によって拡散され、これにより、高濃度の溶媒を含む水洗水が走行繊維束に随伴することを抑制し、繊維束内に浸透する水洗水を常に更新することができる。

＜プロペラ型攪拌翼＞
（プロペラ）
本発明における「プロペラ」とは、回転する軸に板状の翼を供えた形状を意味する。本発明においては、「プロペラ型の攪拌翼」を、「プロペラ」を構成する翼の先端が走行する凝固糸の繊維束に接するように設置することが重要である。

（翼の配置）
本発明に用いられるプロペラ型攪拌翼は、プロペラの翼が均等に配置されていることが好ましい。不均等に配置された場合には、走行する凝固糸の繊維束の振動が不均一となり、洗浄効果に斑が発生する。

（翼の枚数）
また、プロペラ型攪拌翼の翼の枚数は、好ましくは４枚〜１０枚、さらに好ましくは５枚〜８枚の範囲である。翼の数が３枚以下の場合には、走行する凝固糸の繊維束に与える振動数が少なく、十分な洗浄効果を得ることができない。一方で、翼の数が１１枚以上の場合には、走行する凝固糸の繊維束に接触する翼の数が常に３枚以上となってしまい、その結果、十分な振動幅を得ることができなくなり、洗浄効率が満足に向上しない。

（繊維束の幅と翼の幅の関係）
走行する凝固糸の繊維束の幅とプロペラ型攪拌翼の翼の幅について、図２を用いて説明する。図２に示すように、走行する凝固糸の繊維束１の幅ａとプロペラ４の翼の幅ｂとの間には、次の関係式（１）を満足させることが好ましい。
［式１］
ｂ≧ａ×１．１（１）
式（１）を満たさない条件では、繊維束１がプロペラ４の接触圧で広げられ、プロペラ４の側面側に外れてしまう場合がある。その結果、洗浄効果に斑が発生するだけでなく、プロペラ４側面と繊維束１との間の摩擦によって、繊維束１がダメージを受けて単糸切れの原因となる。

（翼の先端部の形状）
プロペラ型攪拌翼の翼の先端部について、図３に示す。図３に示すように、プロペラの翼の先端部分（走行する凝固糸の繊維束との接触部分）は、角部分が無い円形であることが好ましい。角部分があると、接触圧が集中して端子切れの原因となる。

（回転速度）
プロペラ型攪拌翼の回転速度の割合は、凝固糸の繊維束の走行速度に対して、８０％〜１２０％とすることが好ましく、９０％〜１１０％の範囲とすることがさらに好ましく、繊維束の走行速度と略等しくすることが最も好ましい。プロペラの回転速度の割合が繊維束の走行速度に対して８０％未満または１２０％を超える場合には、プロペラと繊維束と間の摩擦が大きくなり、その結果、繊維束がダメージを受けて単糸切れの原因となる。

（プロペラ型攪拌翼の配置および個数）
プロペラ型攪拌翼を凝固糸束の上面および／または下面に複数個設けることで、凝固糸束が振動する回数が増え、より洗浄効率を向上させることができる。例えば、図１に示しすように、プロペラ型攪拌翼を上面および下面に複数個設ける場合には、繊維束の振動する回数が増えるだけでなく、屈折角度の調節が容易となるばかりか、水洗槽内の攪拌を効率良く行うことができる。

（繊維束の屈曲確度）
走行する凝固糸の繊維束の屈曲角度について、図３により説明する。本発明においては、プロペラ型攪拌翼の翼によって屈曲される凝固糸の繊維束の角度（図３に示した繊維束１の屈折角度ｃ）を、５°〜４０°とすることが好ましく、２０°〜３０°の範囲とすることがさらに好ましい。屈折角度ｃが５°未満の場合には、繊維束の振動幅が小さく、十分な洗浄効果が得られない場合がある。また、屈折角度ｃが４０°を超える場合には、接触圧が強くなり、プロペラの翼と繊維束との間の摩擦による単糸切れが発生しやすくなる。

以下、実施例等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等により限定されるものではない。

＜測定・評価方法＞
（繊維中の溶媒量の測定方法）
繊維中に含まれる溶媒量は、以下の方法により測定した。
洗浄工程の入側および出側にて、それぞれ繊維をサンプリングした。サンプリングした繊維を遠心分離機（回転数５０００ｒｐｍ）に１０分間かけ、このときの繊維質量（Ｍ１）を測定した。この繊維を、質量Ｍ２ｇのメタノール中で４時間煮沸し、繊維中のアミド系溶媒および水を抽出した。抽出後の繊維を１０５℃雰囲気下で２乾燥し、乾燥後の繊維質量（Ｐ）を測定した。また、抽出液中に含まれるアミド系溶媒の質量濃度（Ｃ）を、ガスクロマトグラフにより求めた。
繊維中に残存する溶媒量Ｎ（％）は、上記のＭ１、Ｍ２、Ｐ、およびＣを用いて、下記式により算出した。
Ｎ＝［Ｃ／１００］×［（Ｍ１＋Ｍ２−Ｐ）／Ｐ］×１００

（単糸切れ評価）
単糸切れの発生による毛羽の有無につき、目視にて判定した。評価基準を以下に示す。
○ ：洗浄工程の前後で変化がなかった（洗浄工程の後に単糸切れがなかった）。
× ：洗浄工程の後に、毛羽が確認された（洗浄工程にて単糸切れが発生した）。

＜実施例１＞
（ポリマーの製造）
特公昭４７−１０８６３号公報に記載の方法に準じた界面重合法によって製造したポリメタフェニレンイソフタルアミド粉末２１．５質量部を、−１０℃に冷却したＮ−メチル−２−ピロリドン（以下、ＮＭＰと表記する）７８．５質量部に懸濁させ、スラリー状にした。引き続き、懸濁液を６０℃まで昇温して溶解させ、透明なポリマー溶液を得た。

（紡糸・凝固工程）
得られたポリマー溶液を紡糸原液として、孔径０．０７ｍｍ、孔数１５０００の吐出孔群が穿設された紡糸口金から、８５℃の凝固浴中に吐出して紡糸した。このときの凝固浴の組成は、塩化カルシウムが４０質量％、ＮＭＰが５質量％、水が５５質量％であり、浸漬長（有効凝固浴長）１０００ｍｍにて糸速７．０ｍ／分で吐出して凝固液中を通過させた後、いったん空気中に引き出した。

（水洗工程）
引き続いて、水／ＮＭＰの組成（質量％）を８０／２０、温度２０℃に調整された長さ２０００ｍｍの水洗槽中に、凝固糸の繊維束を導いた。該水洗槽内を凝固糸の繊維束が走行する際には、プロペラ型攪拌翼の翼の先端部が繊維束に接触するようにして、繊維束を洗浄した。プロペラ型攪拌翼は、走行する凝固糸の繊維束の上面に、１個配置した。このとき用いたプロペラの翼の数は６枚とし、プロペラ型回転翼の回転速度は繊維束の走行速度と等しくした。また、繊維束の幅ａとプロペラの翼の幅ｂの関係を、ｂ＝ａ×１．２を満たすように設定し、繊維束の屈折角度ｃを１５°とした。
水洗工程の入側（水洗前）の繊維内に含まれる溶媒量は、１３１．０質量部であったが、水洗工程の出側（水洗後）の繊維内に含まれる溶媒量は、７０．４質量部であった。結果を表１に示す。

＜実施例２＞
実施例１と同じ条件で紡糸し、凝固させた芳香族ポリアミド凝固糸につき、実施例１と同じ組成および温度の水洗槽を用いて水洗を実施した。水洗にあたっては、プロペラの翼の数を９枚とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
実施例１と同じ条件で紡糸し、凝固させた芳香族ポリアミド凝固糸につき、実施例１と同じ組成および温度の水洗槽を用いて洗浄を実施した。水洗にあたっては、繊維束の屈折角度ｃを３５°とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を表１に示す。

＜実施例４＞
実施例１と同じ条件で紡糸し、凝固させた芳香族ポリアミド凝固糸につき、実施例１と同じ組成および温度の水洗槽を用いて洗浄を実施した。水洗にあたっては、プロペラ型攪拌翼を走行する繊維束の上面に１個、下面に２個設置した以外は、実施例１と同様にして行った。結果を表１に示す。

＜実施例５＞
実施例１と同じ条件で紡糸し、凝固させた芳香族ポリアミド凝固糸につきを、実施例１と同じ組成のおよび温度の水洗槽を用いて洗浄を実施した。水洗にあたっては、繊維束の屈折角度ｃを５０°とした以外は、実施例１と同様にして行った。結果を表１に示す。

＜比較例１＞
実施例１と同じ条件で紡糸し、凝固させた芳香族ポリアミド凝固糸につき、実施例１と同じ組成および温度の水洗槽を用いて洗浄を実施した。なお、洗浄にあたっては、本発明の洗浄設備を設置しない通常の水洗槽を通過させて行った。水洗工程の入側（水洗前）の繊維内に含まれる溶媒量は、１３１．３質量部であったが、水洗工程の出側（水洗後）の繊維内に含まれる溶媒量は、９０．５質量部であった。結果を表１に示す。

本発明の洗浄設備および洗浄方法は、走行する繊維束の品質を低下させることなく、高速で均一に高いレベルで洗浄することができる。したがって、本発明の洗浄設備によって得られる繊維は、残存溶媒量が極めて低いものとなり、当該繊維を用いた製品は、高温下での使用においても、残存溶媒に起因する有害ガスの発生を抑制することができる。

１：走行する繊維束
２：水洗槽
３：浸漬ロール
４：プロペラ型攪拌翼

Claims

湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法により形成された凝固糸中に残存する溶媒を、水洗により除去するための洗浄設備であって、
走行する前記凝固糸の繊維束にプロペラ型攪拌翼を接触させて、前記凝固糸の繊維束を振動させる振動手段を設けた洗浄設備。
前記プロペラ型攪拌翼が、均等な間隔で翼が配置され、かつ翼の数が４枚〜１０枚である請求項１に記載の洗浄設備。
前記プロペラ型攪拌翼の回転速度の割合が、前記凝固糸の繊維束の走行速度に対して８０％〜１２０％である請求項１または２に記載の洗浄設備。
前記プロペラ型攪拌翼が、走行する前記凝固糸の繊維束の上面および／または下面に、複数個設けられた請求項１〜３のいずれかに記載の洗浄設備。
前記凝固糸の繊維束が、前記プロペラ型攪拌翼によって５°〜４０°に屈曲される請求項１〜４いずれか記載の洗浄装置。
湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法によって得られた凝固糸を洗浄する洗浄方法であって、走行する前記凝固糸の繊維束に接するように、プロペラ型攪拌翼を回転させる洗浄方法。