JP2967098B2 - オンライン繊維熱処理 - Google Patents
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- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D10/00—Physical treatment of artificial filaments or the like during manufacture, i.e. during a continuous production process before the filaments have been collected
- D01D10/02—Heat treatment
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- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
- D01F6/58—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
- D01F6/60—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polyamides
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- Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、決して乾燥されていない(never-dried)
湿式紡糸したアラミド繊維を、連続的に単一工程でテン
ショニングロールで同時に乾燥と熱処理する方法及び装
置に関する。
湿式紡糸したアラミド繊維を、連続的に単一工程でテン
ショニングロールで同時に乾燥と熱処理する方法及び装
置に関する。
本発明を要約すれば、内部加熱式繊維支持ロールによ
る乾燥と繊維支持ロールに向けられた乱流熱ガスジェッ
トによる熱処理を伴うオンライン乾燥及び熱処理法が提
供される。
る乾燥と繊維支持ロールに向けられた乱流熱ガスジェッ
トによる熱処理を伴うオンライン乾燥及び熱処理法が提
供される。
フライスナー(Fleissner)等の出願に対して1970年
3月31日に発行された米国特許第3,503,231号は、糸を
熱処理することを含む、材料を処理するための連続コン
ベヤベルトシステムを開示している。コンベヤは、スチ
ーム透過性でなければならず、そしてこの処理は決して
乾燥されていない湿式紡糸した糸を包含しない。
3月31日に発行された米国特許第3,503,231号は、糸を
熱処理することを含む、材料を処理するための連続コン
ベヤベルトシステムを開示している。コンベヤは、スチ
ーム透過性でなければならず、そしてこの処理は決して
乾燥されていない湿式紡糸した糸を包含しない。
ブレーズ(Blades)の出願に対して1975年3月4日に
発行された米国特許第3,869,430号は、一般的に、ポリ
(p−フェニレンテレフタルアミド)の支持されていな
い湿った糸を乾燥及び熱処理することを開示している。
発行された米国特許第3,869,430号は、一般的に、ポリ
(p−フェニレンテレフタルアミド)の支持されていな
い湿った糸を乾燥及び熱処理することを開示している。
フジワラ(Fujiwara)等の出願に対して1983年2月22
日に発行された米国特許第4,374,978号及び1984年4月
3日に発行された米国特許第4,440,710号は、ポリ(p
−フェニレンテレフタルアミドの繊維を張力の不存在下
に洗浄及び乾燥し、次いで繊維を200℃以上の温度で張
力下に熱処理することにより、ポリ(p−フェニレンテ
レフタルアミドの繊維を製造する方法を開示している。
日に発行された米国特許第4,374,978号及び1984年4月
3日に発行された米国特許第4,440,710号は、ポリ(p
−フェニレンテレフタルアミドの繊維を張力の不存在下
に洗浄及び乾燥し、次いで繊維を200℃以上の温度で張
力下に熱処理することにより、ポリ(p−フェニレンテ
レフタルアミドの繊維を製造する方法を開示している。
フジワラ等の出願に対して1983年12月6日に発行され
た米国特許第4,419,317号は、張力の不存在下に飽和ス
チームで処理することによりポリ(p−フェニレンテレ
フタルアミド)の繊維を製造する方法を開示している。
た米国特許第4,419,317号は、張力の不存在下に飽和ス
チームで処理することによりポリ(p−フェニレンテレ
フタルアミド)の繊維を製造する方法を開示している。
アキヒロ(Akihiro)等の1984年10月10日に公告され
たヨーロッパ特許出願第121,132号は、繊維同志の接着
を防止するために湿った繊維に微細な無機粒子を施すこ
とを開示している。繊維は延伸しないで乾燥され、次い
で張力下に熱処理される。
たヨーロッパ特許出願第121,132号は、繊維同志の接着
を防止するために湿った繊維に微細な無機粒子を施すこ
とを開示している。繊維は延伸しないで乾燥され、次い
で張力下に熱処理される。
チェルン(Chern)等の1987年12月2日に公告された
ヨーロッパ特許出願第24897,889号は、支持されていな
い決して乾燥されていないパラ−アラミド繊維を高温及
び高張力下に同時に乾燥と熱処理する方法を開示してい
る。
ヨーロッパ特許出願第24897,889号は、支持されていな
い決して乾燥されていないパラ−アラミド繊維を高温及
び高張力下に同時に乾燥と熱処理する方法を開示してい
る。
ナガサワ(Nagasawa)等の1974年8月6日に公告され
た公開公報49-81619号は、決して乾燥されていないアラ
ミド繊維を同時に乾燥及び熱処理することができる繊維
処理を開示している。
た公開公報49-81619号は、決して乾燥されていないアラ
ミド繊維を同時に乾燥及び熱処理することができる繊維
処理を開示している。
本発明は、回転駆動される少なくとも1個の繊維支持
ロールと、 該ロールのまわりに配置されているガスジェット(ガ
ス噴射口)と、 該ガスジェットのまわりに配置されたジェット支持
体、 を備えた、湿式紡糸した繊維を乾燥及び熱処理する装
置を提供する。このガスジェットは、普通は前記ロール
から実質的に一定の距離のところに配置されており、そ
して好ましくはロールのまわりに15°乃至360°にわた
って延びている。ロールは繊維を乾燥するために内部加
熱される。好ましい態様では、本装置は、各対のロール
の内少なくとも1個のロールが回転駆動されるようにな
っている少なくとも一対の繊維支持ロールと、各対のロ
ールの少なくとも1つのまわりに配置されているガスジ
ェットと、該ガスジェットのまわりに配置されているジ
ェット支持体とを備えている。ロールを対で使用する場
合には、ガスジェットはロールのまわりに約180°より
多くにわたっては延びていない。好ましくは45°乃至18
0°にわたり延びている。本発明は、更に、乾燥アラミ
ドの重量を基準として約20%乃至100%以上の水分を含
有するアラミド繊維を加熱ゾーンに連続的に供給し、こ
のゾーンの始めのところで繊維の張力を0.2-6.0グラム
/デニールに保ち、繊維中の残留水分が乾燥アラミドの
重量を基準として0.5-10%水分となるまで前記加熱ゾー
ンで張力下に200℃乃至660℃の温度で乱流ガスを前記繊
維に向け、該加熱ゾーンから繊維を連続的に取り出すこ
とを含む、湿式紡糸したアラミド繊維を張力下に同時に
乾燥及び熱処理する方法を提供する。加熱ゾーンの繊維
は、一般にロールのまわりに多数回巻き付けて導かれ、
乱流ガス及び更にロールの内側の加熱された媒体により
加熱ゾーンに熱が供給される。
ロールと、 該ロールのまわりに配置されているガスジェット(ガ
ス噴射口)と、 該ガスジェットのまわりに配置されたジェット支持
体、 を備えた、湿式紡糸した繊維を乾燥及び熱処理する装
置を提供する。このガスジェットは、普通は前記ロール
から実質的に一定の距離のところに配置されており、そ
して好ましくはロールのまわりに15°乃至360°にわた
って延びている。ロールは繊維を乾燥するために内部加
熱される。好ましい態様では、本装置は、各対のロール
の内少なくとも1個のロールが回転駆動されるようにな
っている少なくとも一対の繊維支持ロールと、各対のロ
ールの少なくとも1つのまわりに配置されているガスジ
ェットと、該ガスジェットのまわりに配置されているジ
ェット支持体とを備えている。ロールを対で使用する場
合には、ガスジェットはロールのまわりに約180°より
多くにわたっては延びていない。好ましくは45°乃至18
0°にわたり延びている。本発明は、更に、乾燥アラミ
ドの重量を基準として約20%乃至100%以上の水分を含
有するアラミド繊維を加熱ゾーンに連続的に供給し、こ
のゾーンの始めのところで繊維の張力を0.2-6.0グラム
/デニールに保ち、繊維中の残留水分が乾燥アラミドの
重量を基準として0.5-10%水分となるまで前記加熱ゾー
ンで張力下に200℃乃至660℃の温度で乱流ガスを前記繊
維に向け、該加熱ゾーンから繊維を連続的に取り出すこ
とを含む、湿式紡糸したアラミド繊維を張力下に同時に
乾燥及び熱処理する方法を提供する。加熱ゾーンの繊維
は、一般にロールのまわりに多数回巻き付けて導かれ、
乱流ガス及び更にロールの内側の加熱された媒体により
加熱ゾーンに熱が供給される。
本発明の方法は、独立した(free-standing)方法と
して有用であるが、特に、本発明の装置及び方法を以て
先行技術の乾燥工程に替える繊維製造の一体的要素とし
て有用である。オンラインの改良として、本発明の方法
は、湿式紡糸法及びエアギャップ紡糸法の効率を多大に
増加させる。本発明を説明する目的で、湿式紡糸法は凝
固浴中に紡糸する方法を包含するものと解釈されるが、
この湿式紡糸法という用語はエアギャップ紡糸を包含す
ることを意図する。
して有用であるが、特に、本発明の装置及び方法を以て
先行技術の乾燥工程に替える繊維製造の一体的要素とし
て有用である。オンラインの改良として、本発明の方法
は、湿式紡糸法及びエアギャップ紡糸法の効率を多大に
増加させる。本発明を説明する目的で、湿式紡糸法は凝
固浴中に紡糸する方法を包含するものと解釈されるが、
この湿式紡糸法という用語はエアギャップ紡糸を包含す
ることを意図する。
本発明は、高モジュラスと高強力の繊維の生産性を多
大に増加させる、繊維、特にポリ(p−フェニレンテレ
フタルアミド)繊維を処理する装置及び方法に基づいて
いる。
大に増加させる、繊維、特にポリ(p−フェニレンテレ
フタルアミド)繊維を処理する装置及び方法に基づいて
いる。
“ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)”とは、
p−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロライドと
の等モル(mol-for-mol)重合により得られるホモポリ
マーを意味すると共に、p−フェニレンジアミンに少量
の他の芳香族ジアミンを加えそしてテレフタロイルクロ
ライドに少量の他の芳香族二酸クロライドを加えること
により得られるコポリマーも意味する。一般的には、他
の芳香族ジアミン及び他の芳香族二酸クロライドは、p
−フェニレンジアミン又はテレフタロイルクロライドの
約10モル%以下の量で使用することができるか、又は他
のジアミン及び二酸クロライドがポリマーから製造した
繊維の物理的性質を許容できない程には変えないという
条件下に、多分前記よりも少し多くの量で使用すること
ができる。
p−フェニレンジアミンとテレフタロイルクロライドと
の等モル(mol-for-mol)重合により得られるホモポリ
マーを意味すると共に、p−フェニレンジアミンに少量
の他の芳香族ジアミンを加えそしてテレフタロイルクロ
ライドに少量の他の芳香族二酸クロライドを加えること
により得られるコポリマーも意味する。一般的には、他
の芳香族ジアミン及び他の芳香族二酸クロライドは、p
−フェニレンジアミン又はテレフタロイルクロライドの
約10モル%以下の量で使用することができるか、又は他
のジアミン及び二酸クロライドがポリマーから製造した
繊維の物理的性質を許容できない程には変えないという
条件下に、多分前記よりも少し多くの量で使用すること
ができる。
ポリマーは、米国特許第3,063966号、第3,869,429号
及び第4,308,374号に教示されている方法などの公知の
重合法により都合良く製造することができる。
及び第4,308,374号に教示されている方法などの公知の
重合法により都合良く製造することができる。
本発明の繊維は、特に米国特許第3,869,429号に記載
されている条件を使用して紡糸することができる。直径
が約0.025-0.25mmの範囲の又は多分それより僅かに大き
いかもしくは小さいオリフィスを持った紡糸口金を通し
てドープを押し出す。オリフィスの数、寸法、形状及び
配置は重要ではない。押出されたドープを非凝固性流体
層を通して凝固浴に導く。流体層にいる間に、この押出
したドープはその最初の長さの1倍乃至15倍(紡糸延伸
係数)に延伸される。流体層は一般に空気であるが、他
の不活性ガスであることができ、又はドープに対して非
凝固剤である液体であってもよい。非凝固性流体層は、
一般に厚さが0.1-10cmである。
されている条件を使用して紡糸することができる。直径
が約0.025-0.25mmの範囲の又は多分それより僅かに大き
いかもしくは小さいオリフィスを持った紡糸口金を通し
てドープを押し出す。オリフィスの数、寸法、形状及び
配置は重要ではない。押出されたドープを非凝固性流体
層を通して凝固浴に導く。流体層にいる間に、この押出
したドープはその最初の長さの1倍乃至15倍(紡糸延伸
係数)に延伸される。流体層は一般に空気であるが、他
の不活性ガスであることができ、又はドープに対して非
凝固剤である液体であってもよい。非凝固性流体層は、
一般に厚さが0.1-10cmである。
凝固浴は、水性であり、そして純粋な水又はブライン
から70%もの硫酸の範囲まで包含される。浴温度は、凝
固点以下乃至約28℃の範囲にあることができ、又は多分
僅かにそれより高くてもよい。最も高い初期強度を持つ
繊維を得るには、凝固浴の温度は約10℃以下、更に好ま
しくは5℃以下に保つことが好ましい。
から70%もの硫酸の範囲まで包含される。浴温度は、凝
固点以下乃至約28℃の範囲にあることができ、又は多分
僅かにそれより高くてもよい。最も高い初期強度を持つ
繊維を得るには、凝固浴の温度は約10℃以下、更に好ま
しくは5℃以下に保つことが好ましい。
押出したドープを凝固浴に通して導いた後、ドープは
凝固されて水で膨潤した繊維となる。繊維製造において
この時点で、繊維は乾燥繊維材料を基準として約50%−
約100%の水性凝固媒体を含んでいる。本発明の目的に
は、繊維を完全に洗浄して膨潤した繊維の内部から塩及
び酸を完全に除去しなければならない。繊維洗浄溶液
は、水であることができ、又はそれは僅かにアルカリ性
であってもよい。湿った膨潤した繊維は洗浄及び中和か
ら本発明の装置に導かれる。
凝固されて水で膨潤した繊維となる。繊維製造において
この時点で、繊維は乾燥繊維材料を基準として約50%−
約100%の水性凝固媒体を含んでいる。本発明の目的に
は、繊維を完全に洗浄して膨潤した繊維の内部から塩及
び酸を完全に除去しなければならない。繊維洗浄溶液
は、水であることができ、又はそれは僅かにアルカリ性
であってもよい。湿った膨潤した繊維は洗浄及び中和か
ら本発明の装置に導かれる。
本発明の説明は、紡糸したばかりの、本方法の操作前
に20%未満の水分には決して乾燥されていない繊維の使
用に向けられる。予め乾燥した繊維では、本方法による
熱処理で好結果を得ることはできない。その理由は、こ
の熱処理は、構造が乾燥されつつありそして整然と並び
ながらコンパクトな繊維となりつつある時に且つ構造が
水の除去によりつぶれる前に、ポリマー分子に対してな
される場合にのみ有効であるからである。
に20%未満の水分には決して乾燥されていない繊維の使
用に向けられる。予め乾燥した繊維では、本方法による
熱処理で好結果を得ることはできない。その理由は、こ
の熱処理は、構造が乾燥されつつありそして整然と並び
ながらコンパクトな繊維となりつつある時に且つ構造が
水の除去によりつぶれる前に、ポリマー分子に対してな
される場合にのみ有効であるからである。
本発明の装置を添付図面を参照して更に詳細に説明す
る。いくつかの図面で同じ対応する部品は同じ参照番号
で示す。第1図は本発明を実施するための好ましい装置
を示す。
る。いくつかの図面で同じ対応する部品は同じ参照番号
で示す。第1図は本発明を実施するための好ましい装置
を示す。
湿式紡糸した繊維(A)を、凝固、洗浄及び中和工程
(示されていない)から繊維支持ロール10に進行させ
る。この繊維支持ロール10のまわりに繊維Aは巻き付け
られそして繊維支持ロール11に進む。繊維Aは、繊維支
持ロールの対のまわりに多数回巻き付けられ、次いでロ
ールの1つから次の処理に向けられるか、又は包装ステ
ーション(示されていない)に向けられる。ロール10及
び11は、それぞれシヤフト12及び13に回転可能に取り付
けられており、ロールの少なくとも1つが駆動される。
ロールは、繊維Aの巻き付きがロール表面の一端からロ
ール表面の他端にロールに沿って自動的に進むように配
置されている。繊維がロールに導入されるとき、0.2-6.
0グラム/デニールの張力が繊維に維持され、そして繊
維は繊維導入時の張力以下の張力でロールから除去され
る。より高い張力は、繊維破断の危険を増加させるが、
高い張力は、高いモジュラスの繊維製品も生じさせる。
(示されていない)から繊維支持ロール10に進行させ
る。この繊維支持ロール10のまわりに繊維Aは巻き付け
られそして繊維支持ロール11に進む。繊維Aは、繊維支
持ロールの対のまわりに多数回巻き付けられ、次いでロ
ールの1つから次の処理に向けられるか、又は包装ステ
ーション(示されていない)に向けられる。ロール10及
び11は、それぞれシヤフト12及び13に回転可能に取り付
けられており、ロールの少なくとも1つが駆動される。
ロールは、繊維Aの巻き付きがロール表面の一端からロ
ール表面の他端にロールに沿って自動的に進むように配
置されている。繊維がロールに導入されるとき、0.2-6.
0グラム/デニールの張力が繊維に維持され、そして繊
維は繊維導入時の張力以下の張力でロールから除去され
る。より高い張力は、繊維破断の危険を増加させるが、
高い張力は、高いモジュラスの繊維製品も生じさせる。
ロール10及び11の少なくとも1つは、加熱要素を内部
に備えている。熱は、一般にロールに形成されている通
路を通じて循環するスチームの形態で供給され、主とし
て繊維の乾燥を目的とする。そのスチームの温度は、一
般に380℃より低い。アール・イー・フル(R.E.Full)
の出願に対して1987年2月24日に発行された米国特許第
4,644,668号は、本発明のロール10又は11として使用す
るのに役立つスチーム加熱式ロールを開示している。
に備えている。熱は、一般にロールに形成されている通
路を通じて循環するスチームの形態で供給され、主とし
て繊維の乾燥を目的とする。そのスチームの温度は、一
般に380℃より低い。アール・イー・フル(R.E.Full)
の出願に対して1987年2月24日に発行された米国特許第
4,644,668号は、本発明のロール10又は11として使用す
るのに役立つスチーム加熱式ロールを開示している。
ロールの対が好ましいけれども、本発明は単一ロール
の使用によって達成することができる。単一ロールを使
用する場合には、繊維Aは、単一の駆動されるロールの
一端に導入され、ロールのまわりに数回巻き付いて進行
し、その後ロールの他端から去る。この単一のロール
は、本明細書の他の場所で説明するように、内部加熱さ
れ、ガスジェットとジェット支持体を備えているであろ
う。単一ロールを使用する場合には、ジェットは、ロー
ルのまわりに180°以上にわたって延びているように配
置することができ、そしてロールを完全に取り囲むよう
に延びていることができる。
の使用によって達成することができる。単一ロールを使
用する場合には、繊維Aは、単一の駆動されるロールの
一端に導入され、ロールのまわりに数回巻き付いて進行
し、その後ロールの他端から去る。この単一のロール
は、本明細書の他の場所で説明するように、内部加熱さ
れ、ガスジェットとジェット支持体を備えているであろ
う。単一ロールを使用する場合には、ジェットは、ロー
ルのまわりに180°以上にわたって延びているように配
置することができ、そしてロールを完全に取り囲むよう
に延びていることができる。
ジェット支持体14及び15は、ロール10及び11のまわり
に取り付けられており、そしてロール10及び11から間隔
を置いて配置されている。ガスジェット16及び17は、ロ
ール10及びロール11と、ジェット支持体14及び15との間
に取り付けられており、やはりロールから間隔を置いて
配置されている。ガスジェット16及び17は、一般にスチ
ームマニホルドの壁に設けられている小さなスロットの
形態をとり、この場合に、スチームマニホルドはジェッ
ト支持体14及び15である。スロットは円形又は細長くす
ることができ、通常は細長くて長さ対幅の比が100又は
それより大きい。その長手方向は、繊維が装置を通って
移動する方向に直角に整列している。ガスジェット16及
び17には、本発明の熱処理のために加熱されたガスが供
給される。加熱されたガスは、一般に過熱スチームであ
るが、加熱窒素、空気又は他のガスなどの同等な媒体を
使用することができる。過熱スチームは比較的高い比熱
を有するので好ましい。窒素又はアルゴン又は同様なも
のなどの他のガスを使用することができるが、酸素は避
けるべきである。加熱されたガスは、200℃乃至660℃の
温度で、且つ糸と接触する領域で乱流を確実にする速度
で供給される。ジェットの速度は、一般に、約2.5-6m/
秒であるが、糸の速度を適当に調節することによりもっ
と低いか又は高い速度を使用することができる。
に取り付けられており、そしてロール10及び11から間隔
を置いて配置されている。ガスジェット16及び17は、ロ
ール10及びロール11と、ジェット支持体14及び15との間
に取り付けられており、やはりロールから間隔を置いて
配置されている。ガスジェット16及び17は、一般にスチ
ームマニホルドの壁に設けられている小さなスロットの
形態をとり、この場合に、スチームマニホルドはジェッ
ト支持体14及び15である。スロットは円形又は細長くす
ることができ、通常は細長くて長さ対幅の比が100又は
それより大きい。その長手方向は、繊維が装置を通って
移動する方向に直角に整列している。ガスジェット16及
び17には、本発明の熱処理のために加熱されたガスが供
給される。加熱されたガスは、一般に過熱スチームであ
るが、加熱窒素、空気又は他のガスなどの同等な媒体を
使用することができる。過熱スチームは比較的高い比熱
を有するので好ましい。窒素又はアルゴン又は同様なも
のなどの他のガスを使用することができるが、酸素は避
けるべきである。加熱されたガスは、200℃乃至660℃の
温度で、且つ糸と接触する領域で乱流を確実にする速度
で供給される。ジェットの速度は、一般に、約2.5-6m/
秒であるが、糸の速度を適当に調節することによりもっ
と低いか又は高い速度を使用することができる。
第2図により更に詳しく調べると、ガスジェット16及
び17とロール10及び11との間隔は一定であり、一般に個
々のスロットの幅の約2倍から約80倍に保たれている。
好ましい間隔は、個々のスロットの幅の約10倍である。
もちろんその距離は各状況での特定の要求に依存して調
節可能である。ジェット支持体14及び15は、熱処理供給
手段として作用すると共に、ガスジェットの取り付け具
として作用し、そして熱処理ガスジェットを処理される
繊維に向けるように配置されている。ジェット支持体及
びガスジェットは、繊維支持ロールの直径に合致するよ
うな構造であり、そして所望の熱処理を達成するのに十
分な程度にロールの表面に沿って延びているような構造
である。或る場合には、2つのロールの装置において、
1つのみのロールのまわりのガスジェットにより熱処理
を達成することができるが、一般には、ガスジェットは
両方のロールのまわりに配置され、そして各ロールのま
わりに約45°乃至180°にわたって延びている。
び17とロール10及び11との間隔は一定であり、一般に個
々のスロットの幅の約2倍から約80倍に保たれている。
好ましい間隔は、個々のスロットの幅の約10倍である。
もちろんその距離は各状況での特定の要求に依存して調
節可能である。ジェット支持体14及び15は、熱処理供給
手段として作用すると共に、ガスジェットの取り付け具
として作用し、そして熱処理ガスジェットを処理される
繊維に向けるように配置されている。ジェット支持体及
びガスジェットは、繊維支持ロールの直径に合致するよ
うな構造であり、そして所望の熱処理を達成するのに十
分な程度にロールの表面に沿って延びているような構造
である。或る場合には、2つのロールの装置において、
1つのみのロールのまわりのガスジェットにより熱処理
を達成することができるが、一般には、ガスジェットは
両方のロールのまわりに配置され、そして各ロールのま
わりに約45°乃至180°にわたって延びている。
本発明の方法は、紡糸を遅くして乾燥に合わせること
なく、繊維紡糸から直接にオンラインで、決して乾燥さ
れていない糸を乾燥及び熱処理するための効率の良い手
段を提供する。オンラインで行うと、本方法は、オフラ
インの、バッチ式処理法の不便及び非効率をなくする。
このオンライン法は、オフライン処理の繊維の取り扱い
により生じる繊維損傷をなくすることにより改良された
繊維の性質を与える。
なく、繊維紡糸から直接にオンラインで、決して乾燥さ
れていない糸を乾燥及び熱処理するための効率の良い手
段を提供する。オンラインで行うと、本方法は、オフラ
インの、バッチ式処理法の不便及び非効率をなくする。
このオンライン法は、オフライン処理の繊維の取り扱い
により生じる繊維損傷をなくすることにより改良された
繊維の性質を与える。
乾燥するための内部加熱式ロールと熱処理のための乱
流ガスジェットとの新規な組み合わせにより、先行技術
の熱処理された繊維と少なくとも同じく良好な、そして
或る点ではより良好な物理的性質を持った熱処理された
繊維が得られる。
流ガスジェットとの新規な組み合わせにより、先行技術
の熱処理された繊維と少なくとも同じく良好な、そして
或る点ではより良好な物理的性質を持った熱処理された
繊維が得られる。
試験方法 インヘレント粘度 インヘレント粘度(IV)は、式、 IV=1n(ηrel)/c 式中、cはポリマー溶液の濃度(溶媒100ml中のポリ
マー0.5g)であり、ηrel(相対粘度)は、毛管粘度計
で30℃で測定しポリマー溶液の流下時間と溶媒の流下時
間の比である、 により定義される。本明細書で報告されそして特定さ
れているインヘレント粘度は、濃硫酸(96%H2SO4)を
使用して決定される。
マー0.5g)であり、ηrel(相対粘度)は、毛管粘度計
で30℃で測定しポリマー溶液の流下時間と溶媒の流下時
間の比である、 により定義される。本明細書で報告されそして特定さ
れているインヘレント粘度は、濃硫酸(96%H2SO4)を
使用して決定される。
引張特性 引張特性について試験される繊維は、最初に状態調節
され、次いで加撚して撚り係数(twist multiplier)1.
1とする。糸の撚り係数(TM)は、 式中、tpiは撚り数/インチであり、 tpcは撚り数/センチメートルである、 として定義される。
され、次いで加撚して撚り係数(twist multiplier)1.
1とする。糸の撚り係数(TM)は、 式中、tpiは撚り数/インチであり、 tpcは撚り数/センチメートルである、 として定義される。
強力(破断強力)、伸び(破断点伸び)及びモジュラ
スは、インストロン試験機(マサチューセッツ州、カン
トンのインストロン・エンジニアリング・コーポレーシ
ョン)で試験糸を破断させることにより決定する。
スは、インストロン試験機(マサチューセッツ州、カン
トンのインストロン・エンジニアリング・コーポレーシ
ョン)で試験糸を破断させることにより決定する。
強力及び伸びは、25.4cmの試験糸長及び50%歪/分の
速度を使用してASTM D2101-1985に従って決定する。
速度を使用してASTM D2101-1985に従って決定する。
糸のモジュラスは、応力−歪曲上0%歪及び1%歪で
の正割(secant)の勾配から計算され、1%歪における
グラムで表した応力(絶対)掛ける100割る試験糸のデ
ニールに等しい。
の正割(secant)の勾配から計算され、1%歪における
グラムで表した応力(絶対)掛ける100割る試験糸のデ
ニールに等しい。
デニール 糸のデニールは、既知の長さの糸の重量を秤ることに
より決定する。デニールは9000メートルの糸のグラムで
表した重量として定義される。
より決定する。デニールは9000メートルの糸のグラムで
表した重量として定義される。
実際には、糸試料の測定したデニール、試験条件及び
試料同定を、試験の開始前にコンピュータに送る。コン
ピュータは糸が引き伸ばされと破断するにつれて糸の荷
重−伸び曲線を記録し、次いで特性を計算する。
試料同定を、試験の開始前にコンピュータに送る。コン
ピュータは糸が引き伸ばされと破断するにつれて糸の荷
重−伸び曲線を記録し、次いで特性を計算する。
糸水分 試験糸に含まれる水分の量は、重量を測定した量の湿
った糸を160℃で1時間乾燥しそして除去された水の重
量を乾燥糸の重量で割りそして100を掛けることにより
決定する。
った糸を160℃で1時間乾燥しそして除去された水の重
量を乾燥糸の重量で割りそして100を掛けることにより
決定する。
水分率(moisture regain) オーブン内で105℃で4時間予備状態調節した糸の水
分率は、繊維の乾燥重量の百分率として表した77゜F(25
℃)及び55%相対湿度で24時間の期間に吸収された水分
の量である。繊維の乾燥重量は、少なくとも2時間105-
110℃で繊維を加熱しそしてデシケータで冷却した後決
定される。
分率は、繊維の乾燥重量の百分率として表した77゜F(25
℃)及び55%相対湿度で24時間の期間に吸収された水分
の量である。繊維の乾燥重量は、少なくとも2時間105-
110℃で繊維を加熱しそしてデシケータで冷却した後決
定される。
平衡水分含有率 糸の平衡水分含有率は、試験されるべき糸約5グラム
のかせを55%相対湿度及び77゜F(25℃)で16時間状態調
節し、糸の重量を秤り(W0)、糸を105℃で4時間乾燥
し、再びその重量を秤り(W1)、水分の百分率損失を平
衡水分含有率(%)、 %=[(W0-W1)/W1]×100 として計算することにより決定される。少なくとも2
つの平均を記録する。
のかせを55%相対湿度及び77゜F(25℃)で16時間状態調
節し、糸の重量を秤り(W0)、糸を105℃で4時間乾燥
し、再びその重量を秤り(W1)、水分の百分率損失を平
衡水分含有率(%)、 %=[(W0-W1)/W1]×100 として計算することにより決定される。少なくとも2
つの平均を記録する。
熱老化強度保持率(HASR) 糸の熱老化強度保持率は、制御された熱処理後に糸に
保持されている元の破断強度の百分率である。試験され
るべき糸の一部を55%相対湿度及び77゜F(25℃)で16時
間状態調節し、その糸の破断強度を決定する(B0)。そ
の糸の一部を240℃で3時間加熱し、次いで55%相対湿
度及び77゜F(25℃)で14時間状態調節した後、加熱され
た糸の破断強度を決定する(B1)。熱老化強度保持率
は、 HASR=[B1/B0]×100 として計算する。少なくとも5つの試験の平均を記録
する。
保持されている元の破断強度の百分率である。試験され
るべき糸の一部を55%相対湿度及び77゜F(25℃)で16時
間状態調節し、その糸の破断強度を決定する(B0)。そ
の糸の一部を240℃で3時間加熱し、次いで55%相対湿
度及び77゜F(25℃)で14時間状態調節した後、加熱され
た糸の破断強度を決定する(B1)。熱老化強度保持率
は、 HASR=[B1/B0]×100 として計算する。少なくとも5つの試験の平均を記録
する。
好ましい態様の説明 本実施例は、本発明の2本ロール乾燥及び熱処理装置
を使用して、高モジュラス、低水分率の糸を製造するこ
とを示す。
を使用して、高モジュラス、低水分率の糸を製造するこ
とを示す。
ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)と100.1%
硫酸から紡糸ドープを調製して、ポリマー19.4重量%を
含有する異方性ドープを得る。ドープを脱気し、次い
で、各々0.0635mm直径の穴を有している667個の穴と100
0個の穴を有する紡糸口金を通して80℃でエアギャップ
紡糸した。エアギャップは6.4mmであり、凝固浴は硫酸
4重量%を含有する5℃の水であった。凝固浴は、米国
特許第4,340,559号のクレーム4に記載の液体ジェット
装置を有する米国特許第4,340,559号に記載の急冷装置
と共に使用した。糸を急冷浴から300ヤード(274m)/
分及び650ヤード(594m)/分で取り出し、そして2組
のロールで、第1の組では水を噴射し、第2の組では希
カセイアルカリを噴射して、洗浄し、中和した。表1の
項目1から10までは小さな紡糸口金を使用し、項目11か
ら14までは大きい紡糸口金を使用した。糸の張力は、洗
浄ロールで0.9g/デニールであり、中和ロールでは0.8g/
デニールであった。
硫酸から紡糸ドープを調製して、ポリマー19.4重量%を
含有する異方性ドープを得る。ドープを脱気し、次い
で、各々0.0635mm直径の穴を有している667個の穴と100
0個の穴を有する紡糸口金を通して80℃でエアギャップ
紡糸した。エアギャップは6.4mmであり、凝固浴は硫酸
4重量%を含有する5℃の水であった。凝固浴は、米国
特許第4,340,559号のクレーム4に記載の液体ジェット
装置を有する米国特許第4,340,559号に記載の急冷装置
と共に使用した。糸を急冷浴から300ヤード(274m)/
分及び650ヤード(594m)/分で取り出し、そして2組
のロールで、第1の組では水を噴射し、第2の組では希
カセイアルカリを噴射して、洗浄し、中和した。表1の
項目1から10までは小さな紡糸口金を使用し、項目11か
ら14までは大きい紡糸口金を使用した。糸の張力は、洗
浄ロールで0.9g/デニールであり、中和ロールでは0.8g/
デニールであった。
中和ロールから、糸を脱水ピンに通し、そして第1図
及び第2図に示されている装置に進めた。両方のロール
を駆動し、両方のロールを175℃の飽和スチームで内部
加熱した。ガスジェットは下記表1に記載の過熱スチー
ムを供給された。ガスジェットは、長軸が糸の移動方向
に直角になるように配列された長軸20インチ(508mm)
及び短軸0.05インチ(0.127mm)のスロットであった。
ガスジェットは、ジェット間約0.7インチ(1.78cm)の
間隔で設けられていた。ガスジェットは、両方のロール
のまわりに約180°にわたって延びており、ジェットは
ロールの表面から0.5インチ(12.7mm)のところに位置
していた。
及び第2図に示されている装置に進めた。両方のロール
を駆動し、両方のロールを175℃の飽和スチームで内部
加熱した。ガスジェットは下記表1に記載の過熱スチー
ムを供給された。ガスジェットは、長軸が糸の移動方向
に直角になるように配列された長軸20インチ(508mm)
及び短軸0.05インチ(0.127mm)のスロットであった。
ガスジェットは、ジェット間約0.7インチ(1.78cm)の
間隔で設けられていた。ガスジェットは、両方のロール
のまわりに約180°にわたって延びており、ジェットは
ロールの表面から0.5インチ(12.7mm)のところに位置
していた。
乾燥/熱処理装置の始めの部分での糸の張力は、下表
1に示されているように1−3g/デニール(gpd)であ
り、装置を出る糸の張力は約0.2-0.5gpdであった。
1に示されているように1−3g/デニール(gpd)であ
り、装置を出る糸の張力は約0.2-0.5gpdであった。
下表において、項目1,3,9及び11は、これらの項目が
ガスジェットによる処理なしで行なわれたという意味で
の対照であった。
ガスジェットによる処理なしで行なわれたという意味で
の対照であった。
本発明の主なる特徴及び態様は以下のとおりである。
1.(a)回転駆動される少なくとも1個の繊維支持ロー
ルと、 (b)該ロールのまわりに配置されたガスジェットと、 (c)該ガスジェットのまわりに配置されたジェット支
持体、 とを備えて成る湿式紡糸された繊維を乾燥及び熱処理
する装置。
ルと、 (b)該ロールのまわりに配置されたガスジェットと、 (c)該ガスジェットのまわりに配置されたジェット支
持体、 とを備えて成る湿式紡糸された繊維を乾燥及び熱処理
する装置。
2.前記ロールが乾燥のために内部加熱される上記1に記
載の装置。
載の装置。
3.前記ガスジェットがロールから実質的に一定の距離の
ところに配置されている上記1に記載の装置。
ところに配置されている上記1に記載の装置。
4.前記ガスジェットが、前記ロールのまわりに15°から
360°にわたって配置されている上記3に記載の装置。
360°にわたって配置されている上記3に記載の装置。
5.(a)繊維支持ロールの対の少なくとも1つのロール
が駆動されるようになっている繊維支持ロールの対と、 (b)前記ロールの少なくとも1つのまわりに配置され
たガスジェットと、 (c)前記ガスジェットのまわりに配置されたジェット
支持体、 とを備えて成る湿式紡糸された繊維を乾燥及び熱処理
する装置。
が駆動されるようになっている繊維支持ロールの対と、 (b)前記ロールの少なくとも1つのまわりに配置され
たガスジェットと、 (c)前記ガスジェットのまわりに配置されたジェット
支持体、 とを備えて成る湿式紡糸された繊維を乾燥及び熱処理
する装置。
6.前記ロールが乾燥のために内部加熱される上記5に記
載の装置。
載の装置。
7.前記ガスジェットが、前記ロールから実質的に一定の
距離のところに配置されている上記5に記載の装置。
距離のところに配置されている上記5に記載の装置。
8.前記ガスジェットがロールのまわりに45°から180°
にわたって配置されている上記7に記載の装置。
にわたって配置されている上記7に記載の装置。
9.(a)乾燥繊維材料の重量を基準として20%より大き
い水分含有率の繊維を、加熱ゾーンに連続的に供給し、 (b)前記ゾーンの始めのところで前記繊維の張力を0.
2-6g/デニールに維持し、 (c)前記繊維の残留水分が乾燥繊維材料の重量を基準
として0.5-10%の水分となるまで、前記ゾーンにおいて
張力下に200-660℃の温度の乱流ガスを前記繊維に向
け、 (d)前記加熱ゾーンから前記繊維を連続的に取り出
す、 ことを含む、湿式紡糸された繊維を張力下に同時に乾
燥及び熱処理する方法。
い水分含有率の繊維を、加熱ゾーンに連続的に供給し、 (b)前記ゾーンの始めのところで前記繊維の張力を0.
2-6g/デニールに維持し、 (c)前記繊維の残留水分が乾燥繊維材料の重量を基準
として0.5-10%の水分となるまで、前記ゾーンにおいて
張力下に200-660℃の温度の乱流ガスを前記繊維に向
け、 (d)前記加熱ゾーンから前記繊維を連続的に取り出
す、 ことを含む、湿式紡糸された繊維を張力下に同時に乾
燥及び熱処理する方法。
10.加熱ゾーンの繊維をロールのまわりに多数回巻き付
けて導く上記9に記載の方法。
けて導く上記9に記載の方法。
11.前記加熱されたゾーンに、乱流ガスにより及び更に
前記ロールの内側の加熱された媒体により熱を供給する
上記10に記載の方法。
前記ロールの内側の加熱された媒体により熱を供給する
上記10に記載の方法。
12.前記加熱されたゾーンから連続的に取り出される繊
維の張力が、前記加熱ゾーンの始めのところでの繊維の
張力よりも大きくない、上記9に記載の方法。
維の張力が、前記加熱ゾーンの始めのところでの繊維の
張力よりも大きくない、上記9に記載の方法。
13.(a)乾燥アラミド材料の重量を基準として20%よ
り大きい水含有率のアラミド繊維を、加熱されたゾーン
に連続的に供給し、 (b)前記ゾーンの始めのところで前記繊維の張力を0.
2-6g/デニールに維持し、 (c)前記繊維の残留水分が乾燥アラミド材料の重量を
基準として0.5-10%の水分となるまで、前記ゾーンにお
いて張力下に200-660℃の温度の乱流ガスを前記繊維に
向け、 (d)前記加熱ゾーンから前記繊維を連続的に取り出
す、 ことを含む、湿式紡糸されたアラミド繊維を張力下に
同時に乾燥及び熱処理する方法。
り大きい水含有率のアラミド繊維を、加熱されたゾーン
に連続的に供給し、 (b)前記ゾーンの始めのところで前記繊維の張力を0.
2-6g/デニールに維持し、 (c)前記繊維の残留水分が乾燥アラミド材料の重量を
基準として0.5-10%の水分となるまで、前記ゾーンにお
いて張力下に200-660℃の温度の乱流ガスを前記繊維に
向け、 (d)前記加熱ゾーンから前記繊維を連続的に取り出
す、 ことを含む、湿式紡糸されたアラミド繊維を張力下に
同時に乾燥及び熱処理する方法。
14.前記加熱ゾーンの繊維をロールのまわりに多数回巻
き付けて導く上記13に記載の方法。
き付けて導く上記13に記載の方法。
15.前記加熱ゾーンに、乱流ガスにより及び更に前記ロ
ールの内側の加熱された媒体により熱を供給する上記14
に記載の方法。
ールの内側の加熱された媒体により熱を供給する上記14
に記載の方法。
16.前記加熱ゾーンから連続的に取り出される繊維の張
力が、前記加熱ゾーンの始めのところでの繊維の張力よ
りも大きくない上記13に記載の方法。
力が、前記加熱ゾーンの始めのところでの繊維の張力よ
りも大きくない上記13に記載の方法。
17.前記アラミド繊維がポリ(p−フェニレンテレフタ
ルアミド)の繊維である上記13に記載の方法。
ルアミド)の繊維である上記13に記載の方法。
第1図は、本発明の装置の略斜視図である。 第2図は、繊維支持体と熱処理手段間の関係を更に詳細
に示す本発明の装置の略図である。 図において、繊維……(A)、10……ロール、11……繊
維支持ロール、12,13……シャフト、14,15……ジェット
支持体、16,17……ガスジェット、である。
に示す本発明の装置の略図である。 図において、繊維……(A)、10……ロール、11……繊
維支持ロール、12,13……シャフト、14,15……ジェット
支持体、16,17……ガスジェット、である。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) D01F 6/60 D01D 10/00 - 10/02 D01D 5/06
Claims (2)
- 【請求項1】(a)内部が加熱されており、回転駆動さ
れる少なくとも1個の繊維支持ロールと、 (b)該ロールのまわり15〜360度にわたって配置され
たガスジェットと、 (c)該ガスジェットのまわりに配置されたジェット支
持体、 とを備えて成る湿式紡糸された繊維を乾燥及び熱処理す
る装置。 - 【請求項2】(a)乾燥繊維材料の重量を基準として20
%より大きい水分含有率の繊維を、回転駆動される繊維
支持ロールに連続的に供給し、 (b)前記ロールの始めのところで前記繊維の張力を0.
2-6g/デニールに維持し、 (c)前記繊維の残留水分が乾燥繊維材料の重量を基準
として0.5-10%の水分となるまで、前記ロール上に配置
されたガスジエツトからロール上で繊維に張力をかけな
がら200-660℃の温度の乱流ガスを前記繊維に向け、 (d)前記ロールから前記繊維を連続的に取り出す、 ことを含む、湿式紡糸された繊維を張力下に同時に乾燥
及び熱処理する方法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US326553 | 1989-03-20 | ||
US07/326,553 US5009830A (en) | 1989-03-20 | 1989-03-20 | On-line fiber heat treatment |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0319912A JPH0319912A (ja) | 1991-01-29 |
JP2967098B2 true JP2967098B2 (ja) | 1999-10-25 |
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ID=23272710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2068539A Expired - Fee Related JP2967098B2 (ja) | 1989-03-20 | 1990-03-20 | オンライン繊維熱処理 |
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EP (1) | EP0388878B1 (ja) |
JP (1) | JP2967098B2 (ja) |
KR (1) | KR0136855B1 (ja) |
CN (1) | CN1020931C (ja) |
AU (1) | AU617638B2 (ja) |
CA (1) | CA2012190A1 (ja) |
DE (1) | DE69029756T2 (ja) |
NZ (1) | NZ232949A (ja) |
RU (1) | RU2002860C1 (ja) |
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