JP2976760B2 - 糸条のスチーム延伸装置および延伸方法 - Google Patents
糸条のスチーム延伸装置および延伸方法Info
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Description
ならびにスチーム延伸方法に関するものである。さらに
詳しくはアクリル系糸条を高倍率で安定に延伸するスチ
ーム延伸装置ならびにスチーム延伸方法に関するもので
ある。
のプリカーサとして利用されており、性能の優れた炭素
繊維を得るために多くの改善技術が開示されている。炭
素繊維はそのプリカーサであるアクリロニトリル系繊維
を紡糸する製糸工程、200〜400℃の空気雰囲気中
で該繊維を加熱焼成して酸化繊維に転換する耐炎化工
程、窒素,アルゴン,ヘリウム等の不活性雰囲気中でさ
らに300〜2500℃に加熱して炭化する炭化工程を
経ることで得られ、複合材料の強化繊維として航空宇宙
用途やスポーツ用途、一般産業用途などに幅広く利用さ
れている。
造方法に関して、高速で安定したプリカーサを得るため
に加圧スチーム延伸方式が採用されている。本工程は通
常、脱溶媒を兼ねた浴中延伸工程が終わった糸条に対す
る2次延伸として、高速生産の目的で採用されている。
加圧スチーム延伸法は特に高強伸度炭素繊維用アクリル
系繊維の製造工程でよく用いられるが、高圧のスチーム
中で高倍率延伸を行なうため毛羽や毛玉の原因となる場
合がある。従来加圧スチーム延伸技術に関して、延伸機
内部の圧力保持・吹き出しスチームの洩れ制御等の観点
からさまざまな改善技術が開示されている。しかしなが
ら加圧スチーム延伸における毛羽減少を根本的に解決し
ようとする技術はなく、高速下での操業には適していな
かった。スチーム延伸を安定に行う手段として、これま
でに特開昭58−214520号公報、特開平5−33
237号公報等が開示されている。
チューブの両端にラビリンスシールを配し、ラビリンス
径と延伸張力を適正化して、糸条を1段で延伸しようと
する技術が開示されている。しかしながら、いくらラビ
リンス径と延伸張力を適正してもスチームが糸条に直接
当たる部分での毛羽発生の問題が避けられず、高速下で
安定して延伸できない欠点があった。
スノズルによるシールゾーンにガスを吹き入れてスチー
ムリークを防ぐ技術が開示されているが、スチームの洩
れが減少してもやはりスチームが糸条に直接当たる部分
での毛羽発生の問題が避けられず、安定操業ができなか
った。
き付けるために、延伸機中での糸条の乱れを生じ毛羽と
なるためである、と予想された。本発明者らはこの点に
着目して鋭意検討した結果、本発明に至った。
チーム延伸法において、スチームによる糸条乱れを起こ
すことなく、高速下で安定して延伸できるスチーム延伸
装置ならびにスチーム延伸方法を提供することにある。
に本発明の糸条のスチーム延伸装置は次の構成を有す
る。すなわち、糸条通過口を有するシール部材を両端に
有する延伸機にスチーム吹き込み口を備えた延伸装置に
おいて、スチームが糸条に当たる直前に糸条絞り部品を
設け、かつ糸条の走行方向に対するスチーム吹き込み口
の方向が直角であることを特徴とする糸条のスチーム延
伸装置である。
いは偏平丸穴であれば本課題はさらに好ましく解決でき
る。
次の構成を有する。すなわち、糸条両端をシールしつつ
スチームを吹き込んで糸条をスチーム延伸する方法にお
いて、スチームが糸条に当たる直前に糸条を絞りつつ、
糸条の走行方向に対し直角にスチームを当てて延伸する
ことを特徴とする糸条のスチーム延伸方法である。
する。
素材としてのアクリル系重合体はアクリロニトリル90
重量%以上からなる重合体とするものである。従って、
10重量%以内で他のモノマーを共重合成分として含ん
でいても良い。コモノマーとしてはアクリル酸、メタア
クリル酸、イタコン酸、もしくはこれらのメチルエステ
ル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステ
ル、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、またはアリルス
ルホン酸、メタリルスルホン酸、スチレンスルホン酸、
もしくはこれらのアルカリ金属塩等のうち一種または二
種以上を用いることができる。
重合、溶液重合等の重合法を用いて、重合され、さらに
これらの重合体からアクリル系繊維を製造するに際して
はジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド(以
下、DMSO)、ジメチルホルムアミド、硝酸、ロダン
ソーダ水溶液等を溶媒とするポリマー溶液を紡糸原液と
して、通常の湿式紡糸法、乾湿式紡糸法によって紡糸
し、その後、浴中延伸を行う。浴中延伸は紡出糸を直接
行っても良いし、一度水洗し溶媒を除去した後行っても
よい。浴中延伸は通常50〜98℃の延伸浴中で約1.
5〜6倍に延伸される。浴中延伸後、通常、油剤を付与
し、ホットローラ等で乾燥緻密化した後、スチーム延伸
に供され、150m/分以上の高速で巻取られる。
ル系糸条で加圧スチーム延伸処理するものであれば特に
限定はないが、炭素繊維プリカーサを製造する場合に発
明の効果が後段の焼成工程で重要性を増すので好適であ
る。
で糸条を延伸する必要があるため、通常チューブ状ある
いはボックス状の加圧延伸容器にスチームのシール機構
を備えた糸条出入り口部分を設け、容器中のスチーム圧
力を保ちつつ糸条を延伸する。シール機構としては通常
ラビリンスノズルシールが用いられ、延伸容器の両端を
シールしつつ、スチームの吹き出しは若干あるものの実
質的な圧力低下を伴わない状態で延伸を行なうのが好ま
しい。シール用のラビリンスノズルは、多くの場合丸穴
形状のラビリンスを使用するが該丸穴の形状、寸法およ
びラビリンス段数は、延伸機内の圧力を所定の圧力範囲
に調節できるものであれば特に制限されるものではな
い。スチームの延伸機からの吹き出しは、操業上少ない
のが好ましく、延伸機の両端の吹き出し部に隣接あるい
は接続してスチームの抜き出し装置を設けても良い。
延伸装置においてスチームが糸条に当たる直前にスチー
ムによる糸条の拡がりを防ぐための糸条絞り部品を設
け、かつ糸条の走行方向に対するスチーム吹き込み口の
方向が直角であること、換言すれば、糸条の走行方向に
対し直角にスチームを当てることができるようにスチー
ム吹き込み口が設けられた構造を有することである。通
常、加圧スチーム延伸機には図1に示すように両端のシ
ール部材の内側にスチームが供給されるが、延伸に必要
な熱を短時間で与えるためには糸条に対して直接スチー
ムを吹き付けることが重要である。従って図2において
糸条1の走行方向に対し、スチーム供給口4より直角に
スチームを当てる必要がある。ところがスチームを高圧
で直接糸条に当てるために、単にスチームを直角に当て
るだけではスチーム吹き付けに伴って糸条が踊って毛羽
になったり、糸条に撚りが入って正常な延伸がなされな
い問題が生じる。そこでスチームが糸条に当たる直前に
スチームによる糸条の拡がりを防ぐ糸条絞り部品3を設
け、糸条を絞った状態で供給口4よりスチームを吹き付
ける必要がある。糸条絞り部品3は糸条との擦過防止を
考慮して、糸条との接触部分は表面仕上げ精度を上げ、
かつ走行方向にテーパー状となっているのが好ましい。
ては、均一にスチームを当てる目的で丸穴形状が好まし
い。丸穴の穴径は被延伸糸条の太さにより変えるべきで
あるが、一般に被延伸糸条の実質総デニールをT(デニ
ール)、丸穴径をd(mm)、定数をAとするとT=
(1/A)・dから求められる定数Aは概ね1〜10の
範囲にあるのが好ましい。
太物糸条を延伸する場合は糸条厚みが大きくなるため、
該絞り部品の断面形状は図6に示すような偏平丸穴であ
るのが好ましい。太物糸条の延伸の場合にはスチームの
熱伝達の観点から、絞り部品の断面形状は糸条幅方向に
長く、糸条厚み方向に薄い形状のものが好ましく、偏平
丸穴の他に楕円穴(図7)・矩形穴(図8)であっても
良い。
条通過口を有するシール部材をさらに追加して、延伸機
内を予熱状態の延伸ゾーンとそれに続く加熱状態の延伸
ゾーンの2ゾーンに連続して分割して延伸しても良い。
この方式は特にアクリル系糸条のフィラメント数が60
00フィラメント以上の太物延伸を行なう際は効果的で
ある。
際、糸条を延伸するに十分な熱量を供給し、かつ溶断に
よる糸切れを防止する観点から、供給するスチームの圧
力をゲージ圧で1.0〜7.0kg/cm2 、さらに好
ましくは2.0〜6.0kg/cm2 とするとより良
い。
ムは、アクリル系糸条を適度に濡らして可塑化効果を与
えることにより延伸性を高める目的で、飽和スチームあ
るいは湿りスチームなどを使用することにより適度の湿
り度を保持しても良い。
れる浴中での一次延伸倍率によって決定すべきである
が、通常、2〜6倍の延伸を行い全延伸倍率を7〜16
倍の範囲にするのが好ましい。
に詳細に説明する。
ル%からなる固有粘度[η]が1.80のアクリル系重
合体の20%DMSO溶液を紡糸原液として、孔径が
0.10mmφの3000ホールの口金を用いてDMS
O35%、水65%からなる凝固浴中にエアーギャップ
を介したのち吐出し、乾湿式紡糸法により凝固糸を得
た。該凝固糸を水洗後熱水中で2倍に延伸しシリコーン
系の油剤を付与した後、乾燥緻密化を行い、引続いて加
圧スチーム延伸工程(5.6倍延伸)を経て乾燥し、単
繊維繊度が1.0dで、総繊度が3000dの延伸糸を
得た。上記加圧スチーム延伸工程において延伸チューブ
の両端をラビリンスノズルでシールして1段のスチーム
吹き込み口を備えた延伸装置(図1)を用いた。該延伸
装置の加圧延伸スチーム吹き込み室としては、本発明の
延伸装置(図2)および従来の延伸装置(図4)の両者
を用い、いろいろなスチーム圧力におけるそれぞれの延
伸性の比較を行なった。
品の断面形状をφ4mmの丸穴とし、延伸性の評価は走
行状態の糸条を肉眼で10分間観察し、走行糸条表面の
毛羽の数をカウントして行なった。
ム吹き込み部の絞り部品なし)では延伸切れによる毛羽
の発生が非常に多く特に圧力の高い領域で顕著になるこ
とがわかる。一方本発明による延伸装置を用いると毛羽
の発生が大幅に改善されることがわかる。
リマー原液を孔径が0.06mmφの12000ホール
の口金を用いてDMSO55%、水45%からなる凝固
浴中に吐出し、湿式紡糸法により凝固糸を得た。該凝固
糸を水洗後熱水中で5倍に延伸しシリコーン系の油剤を
付与した後、乾燥緻密化を行い、引続いて加圧スチーム
延伸工程(2.8倍延伸)を経て乾燥し、単繊維繊度が
1.0dで、総繊度が12000dの延伸糸を得た。こ
こで加圧スチーム延伸装置は実施例1と同じ延伸装置を
用い、但しスチーム吹き込み部の糸条絞り部品の断面形
状を変更した部品を用いて、加圧スチーム延伸を行なっ
た。結果を表2に示す。
形状が丸穴(図2)よりも偏平丸穴(図9)の方が走行
毛羽数が少なく、延伸性が良好なことがわかる。
ームによる糸条乱れを起こすことなく、高速下で安定し
て糸条を延伸することができる。
図。
丸穴の糸条絞り部品を組み込んだ装置の一例を示した概
略側断面図。
様のうち、偏平丸穴の一例を示した断面図。
様のうち、楕円穴の一例を示した断面図。
様のうち、矩形穴の一例を示した断面図。
偏平丸穴の糸条絞り部品を組み込んだ装置の一例を示し
た概略側断面図。
Claims (4)
- 【請求項1】糸条通過口を有するシール部材を両端に有
する延伸機にスチーム吹き込み口を備えた延伸装置にお
いて、スチームが糸条に当たる直前に糸条絞り部品を設
け、かつ糸条の走行方向に対するスチーム吹き込み口の
方向が直角であることを特徴とする糸条のスチーム延伸
装置。 - 【請求項2】糸条絞り部品の断面形状が丸穴であること
を特徴とする請求項1記載の糸条のスチーム延伸装置。 - 【請求項3】糸条絞り部品の断面形状が偏平丸穴の形状
を有することを特徴とする請求項1記載の糸条のスチー
ム延伸装置。 - 【請求項4】糸条両端をシールしつつスチームを吹き込
んで糸条をスチーム延伸する方法において、スチームが
糸条に当たる直前に糸条を絞りつつ、糸条の走行方向に
対し直角にスチームを当てて延伸することを特徴とする
糸条のスチーム延伸方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5213951A JP2976760B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 糸条のスチーム延伸装置および延伸方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5213951A JP2976760B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 糸条のスチーム延伸装置および延伸方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0770862A JPH0770862A (ja) | 1995-03-14 |
JP2976760B2 true JP2976760B2 (ja) | 1999-11-10 |
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Family Applications (1)
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JP5213951A Expired - Fee Related JP2976760B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 糸条のスチーム延伸装置および延伸方法 |
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KR101557597B1 (ko) | 2011-08-22 | 2015-10-05 | 미쯔비시 레이온 가부시끼가이샤 | 스팀 연신 장치 |
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1993
- 1993-08-30 JP JP5213951A patent/JP2976760B2/ja not_active Expired - Fee Related
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