JP4354869B2 - Method and apparatus for freezing treatment of fiber bundle for producing ultrashort fiber - Google Patents

Method and apparatus for freezing treatment of fiber bundle for producing ultrashort fiber Download PDF

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Description

繊維長が0.1mm以下の極短繊維を製造するための原料となる、多数の長単繊維群を束ねて氷結した繊維束を得るために、水中に浸漬した繊維束を氷結処理するための方法とその装置に関する。   In order to obtain a fiber bundle which is a raw material for producing ultrashort fibers having a fiber length of 0.1 mm or less and bundles a large number of single filaments and freezes, a fiber bundle immersed in water is freeze-treated. The present invention relates to a method and an apparatus thereof.

従来、ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性合成ポリマーからなる長単繊維群を束ねて繊維束とし、この繊維束を切断して数mmから数十mmの長さの短繊維を得るために、各種の繊維束切断装置が慣用されている。例えば、このような切断装置として、切断刃が放射状に多数設けられたカッターローラに繊維束を巻付け、切断刃上に巻き付けられて巻き太った繊維を切断刃に押圧しながら連続的に所定の長さに切断するローラカッター式繊維束切断装置が使用されている。また、固定刃と移動刃とを剪断刃として設け、これら剪断刃の間に所定の切断長づつ繊維束を押し出して切断するいわゆるギロチンカッター式繊維束切断装置も古くから知られている。   Conventionally, in order to obtain a short fiber having a length of several mm to several tens of mm by bundling a long single fiber group made of a thermoplastic synthetic polymer such as polyester and polyamide into a fiber bundle and cutting the fiber bundle, Fiber bundle cutting devices are commonly used. For example, as such a cutting device, a fiber bundle is wound around a cutter roller having a large number of cutting blades radially provided, and a predetermined length is continuously applied while pressing the thick fibers wound on the cutting blade against the cutting blade. A roller cutter type fiber bundle cutting device that cuts the blade is used. A so-called guillotine cutter type fiber bundle cutting device has also been known for a long time, in which a fixed blade and a moving blade are provided as shear blades, and a fiber bundle is extruded between the shear blades by a predetermined cutting length.

このような従来の繊維束切断装置が用いられている環境下で、最近、塗料として使用したり、化粧品に混入させたりするための極めて短い合成繊維、あるいは、柔らかい風合いのフロック加工品に使用する極細繊維、あるいは短く刻んだ弾性繊維などの需要が増えてくると、0.1mmから数mmの切断繊維長が要求されるようになってきた。ところが、繊維長が短い繊維を得ようとすると、例えば、前者のローラカッター式繊維束切断装置の場合では、回転するカッターローラ上に放射状に設ける切断刃群の隣接する切断刃の間隔を極めて小さくすることが要求される。しかしながら、このようにすると、切断刃間に切断された繊維が詰まって、その排出が困難となるばかりか、切断刃自体の厚みの問題も生じるため、切断繊維長を短くするのに限界がある。   In an environment where such a conventional fiber bundle cutting device is used, recently, it is used as an extremely short synthetic fiber to be used as a paint or to be mixed in cosmetics, or a floc processed product having a soft texture. As the demand for ultrafine fibers or elastic fibers cut shortly increases, a cut fiber length of 0.1 mm to several mm has been required. However, when trying to obtain a fiber having a short fiber length, for example, in the case of the former roller cutter type fiber bundle cutting device, the interval between adjacent cutting blades of the cutting blade group provided radially on the rotating cutter roller is extremely small. It is required to do. However, when this is done, the fibers cut between the cutting blades are clogged, making it difficult to discharge them, as well as the problem of the thickness of the cutting blade itself, so there is a limit to shortening the cutting fiber length. .

ただし、後者のギロチンカッター式繊維束切断装置の場合においては、0.5mm程度の切断繊維長であるならば対応が可能である。しかしながら、このような従来タイプの繊維束切断装置を用いて単繊維繊度の小さな繊維を切断しようとすると、繊維自体が有する弾性のために繊維が湾曲したり、座屈したりして固定刃に直角に当接しなくなったり、あるいは、固定刃と移動刃とのクリアランスの調整が極めて困難となったりして、斜め切りや切断長さの不揃いなどのミスカットが多量に発生する。このような場合においても、繊維の切断長が一定に揃えられた短繊維を得ようとすると、ミスカットされた多量の切断繊維の中から正常に切断されたもののみを選別して取り出すことが要求される。しかしながら、その作業は極めて繁雑であるばかりか、許容切断長に収まらないミスカットされた繊維が多くなると、正常に切断された繊維の収率そのものも悪くなる。   However, in the case of the latter guillotine cutter type fiber bundle cutting device, it is possible to cope with a cutting fiber length of about 0.5 mm. However, when trying to cut a fiber having a small single fiber fineness using such a conventional fiber bundle cutting device, the fiber is bent or buckled due to the elasticity of the fiber itself, and is perpendicular to the fixed blade. Or the clearance between the fixed blade and the movable blade becomes extremely difficult to adjust, resulting in a large amount of miscuts such as oblique cuts and uneven cutting lengths. Even in such a case, when trying to obtain a short fiber with a constant cut length of the fiber, it is possible to select and take out only those that have been cut normally from a large number of miscut fibers. Required. However, the operation is extremely complicated, and when the number of miscut fibers that do not fit within the allowable cut length increases, the yield of normally cut fibers themselves deteriorates.

そこで、ギロチンカッター式繊維束切断装置が有する前記問題を解決するための装置が、例えば特開2003−119662号公報に提案されている。この従来技術では、供給する繊維束を切断するための切断部より前方に繊維束をシート状物によって包む役割を果たさせるためのガイドを取り付け、連続シート状物を繊維束に併走させてガイドローラを介してシート状物を繊維束を包むように重ねて繊維束と一緒に切断するようにしている。そして、このようにすることによって、シート状物で包まれた繊維束は、シート状物の作用によって繊維が引き揃えられた状態のまま直線状で均斉に切断部に送られ、ミスカットされることなく所要の長さに切断されるというものである。   Then, the apparatus for solving the said problem which a guillotine cutter type fiber bundle cutting device has is proposed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-11962, for example. In this prior art, a guide for performing the role of wrapping the fiber bundle with the sheet-like material is attached in front of the cutting portion for cutting the fiber bundle to be supplied, and the guide is obtained by running the continuous sheet-like material along with the fiber bundle. The sheet-like material is piled up so as to wrap the fiber bundle through a roller and cut together with the fiber bundle. And by doing in this way, the fiber bundle wrapped with the sheet-like material is sent to the cutting portion in a straight line in a straight line state with the fibers being aligned by the action of the sheet-like material, and is miscut. It is cut to the required length without any problems.

しかしながら、このようなギロチンカッター式繊維束切断装置を使用しても、切断可能な繊維長は0.1〜30mmであって、0.1mm未満の切断繊維を安定に得ることは極めて困難である。しかも、このような短繊維を得るために繊維束を被覆するのに使用するシート状物としては、紙やポリオレフィン、ポリエステル、セロハンなどの有機高分子フィルム、布帛、不織布を使用しなければならない。   However, even if such a guillotine cutter type fiber bundle cutting device is used, the fiber length that can be cut is 0.1 to 30 mm, and it is extremely difficult to stably obtain cut fibers of less than 0.1 mm. . Moreover, as a sheet-like material used to coat the fiber bundle in order to obtain such short fibers, organic polymer films such as paper, polyolefin, polyester, and cellophane, fabrics, and nonwoven fabrics must be used.

ところが、このようなシート状物を使用するとなると、切断後に切断された繊維とシート状物とを分離することが要求されるが、これらを完全に分離することが困難であって、わずかであっても切断した繊維に混入する可能性がある。その上、切断繊維長が0.1mmに近づくにしたがって、使用できるシート状物は、より剛直なものが必要とされ、更に切断可能な繊維束の束径も生産性を上げることができるまでの径にまで大きくすることができず、どうしても小さくする必要が生じる。何故ならば、一旦多数の単繊維群を束ねて太い繊維束を形成させてしまうと、繊維束の周りをフィルム状シートで包み込んだとしても、繊維束を構成する単繊維群に強い拘束力を作用させることは容易ではなくなり、このような理由からどうしても自由に動ける状態にある単繊維群が部分的に発生してしまうからである。したがって、これを短く切断することは容易ではない。そうすると、生産効率が大幅に低下するため、生産効率の面からも好ましくなく、しかも、このような従来技術を使用したとしても、なお実質的に0.1mmの切断繊維長を得るのは困難である。   However, when such a sheet-like material is used, it is required to separate the cut fiber and the sheet-like material after cutting. However, it is difficult to completely separate them, and the amount is small. However, there is a possibility of mixing into the cut fiber. In addition, as the cut fiber length approaches 0.1 mm, the sheet-like material that can be used is required to be more rigid, and the bundle diameter of the fiber bundle that can be cut further increases the productivity. It cannot be increased to the diameter, and it is necessary to reduce it. This is because once a large number of single fiber groups are bundled to form a thick fiber bundle, a strong binding force is exerted on the single fiber group constituting the fiber bundle even if the fiber bundle is wrapped with a film-like sheet. This is because it is not easy to act, and for this reason, a single fiber group in a state where it can move freely is partially generated. Therefore, it is not easy to cut this short. Then, since the production efficiency is greatly reduced, it is not preferable from the viewpoint of production efficiency, and even if such a conventional technique is used, it is still difficult to obtain a cut fiber length of substantially 0.1 mm. is there.

なお、繊維を拘束するという観点のみで従来技術を検討してみると、従来の切断装置によっては切断が難しいアラミド繊維に対して溶融した熱可塑性樹脂を含浸して繊維ごと硬化させ、硬化させた樹脂をペレタイザによってペレット化する技術が特開昭63−35829号公報において提案されている。しかしながら、この従来技術はあくまでも含浸させた熱可塑性樹脂を除去する必要がない、ショートカット繊維をそのまま練りこんだ繊維強化プラスチックを得ようとするものであって、切断された繊維のみを単離して取り出すものではない。   In addition, when considering the prior art only from the viewpoint of restraining the fiber, the aramid fiber, which is difficult to cut by a conventional cutting device, was impregnated with a molten thermoplastic resin, and the entire fiber was cured and cured. Japanese Patent Laid-Open No. 63-35829 proposes a technique for pelletizing a resin with a pelletizer. However, this prior art does not need to remove the impregnated thermoplastic resin to the last, and is intended to obtain a fiber reinforced plastic in which shortcut fibers are kneaded as they are. Only the cut fibers are isolated and taken out. It is not a thing.

また、この従来技術は、ショートカット繊維が含まれるにしても、本質的に熱可塑性樹脂をペレット化する技術である。その故に、この従来技術では、前記公報に記載されているように、ショートカットした繊維を熱可塑性樹脂中に練りこむことはできたとしても、熱可塑性樹脂とショートカットした繊維とを互いに分離して取り出すことは容易なことではなく、事実、このような事態は全く想定されていない。しかも、この従来技術は、繰り返し述べたように繊維に熱可塑性樹脂を含浸した後にペレタイズするものであって、周知のペレタイザによって繊維含有樹脂を0.1mm未満の切断長に切断してペレット化することは極めて困難である。   Further, this conventional technique is essentially a technique of pelletizing a thermoplastic resin even if a shortcut fiber is included. Therefore, in this prior art, as described in the above publication, even if the shortcut fiber can be kneaded into the thermoplastic resin, the thermoplastic resin and the shortcut fiber are separated from each other and taken out. This is not easy, and in fact, this is not expected at all. In addition, as described above, this conventional technique is to pelletize the fiber after impregnating the fiber with a thermoplastic resin. The fiber-containing resin is cut into a cutting length of less than 0.1 mm by a known pelletizer and pelletized. It is extremely difficult.

さらに、短繊維の生産性を上げようとすると、細長い単繊維を極めて多数束ねて、総繊度が1万デシテックスを超えるような繊維束に作成して熱可塑性樹脂で固めることが要求される。しかしながら、このような太い径を有する繊維束に対して、その内部に粘度の高い熱可塑性樹脂を十分に含浸させることはこれも至難の業である。しかも、熱可塑性樹脂の内部に気泡が存在すると、これを樹脂中から除去するのは極めて困難であるために、気泡が存在する部分の単繊維群は樹脂によって拘束されない状態となる。したがって、どうしても繊維束の内部に熱可塑性樹脂で拘束できない単繊維群が部分的に生じてしまうことが回避できず、ミスカットがどうしても多くなってしまう。   Furthermore, in order to increase the productivity of short fibers, it is required to bundle a very large number of elongated single fibers into a fiber bundle having a total fineness exceeding 10,000 dtex and harden with a thermoplastic resin. However, it is extremely difficult to sufficiently impregnate a fiber bundle having such a large diameter with a thermoplastic resin having a high viscosity. In addition, if bubbles are present inside the thermoplastic resin, it is extremely difficult to remove the bubbles from the resin, and the single fiber group in the portion where the bubbles are present is not restrained by the resin. Therefore, it cannot be avoided that a single fiber group that cannot be restrained by the thermoplastic resin is partially generated inside the fiber bundle, and miscuts are inevitably increased.

特開2003−119662号公報JP 2003-11962 A 特開昭63−35829号公報JP-A-63-35829

本発明者は、「背景技術」欄で説明したような従来技術では、0.1mm未満の繊維長を有する極短繊維をミスカットなく製造するのは至難のことであることをまず知見した。なお、本発明においては、“埋包剤”及び“埋包材”という用語に関し、液体状態あるいは気体状態にある場合を“埋包剤”といい、固体状態にある場合を“埋包材”という。そして、引き揃えられた多数の単繊維群からなる繊維束を水(埋包剤)で氷結させてなる氷(埋包材)や炭酸ガスを固化したドライアイスなどの埋包材中に埋包処理して、埋包処理された繊維束の端面を切削刃によって薄片状に切削して繊維長が0.1mm未満である極短繊維を得る一連の発明を完成し、その発明の一部については既に特許出願をしている。   The present inventor first discovered that it is extremely difficult to produce ultrashort fibers having a fiber length of less than 0.1 mm without miscutting by the conventional technology as described in the “Background Art” column. In the present invention, with respect to the terms “embedding agent” and “embedding material”, the case of being in a liquid state or gas state is referred to as “embedding agent”, and the case of being in a solid state is referred to as “embedding material”. That's it. Then, it is embedded in an embedding material such as ice (embedding material) obtained by freezing fiber bundles made up of a large number of single fiber groups with water (embedding agent) or dry ice obtained by solidifying carbon dioxide gas. A series of inventions for obtaining ultrashort fibers having a fiber length of less than 0.1 mm by cutting the end face of the fiber bundle subjected to the embedding treatment into a flake shape with a cutting blade is completed. Has already filed a patent application.

しかしながら、埋包剤として水を用い、この水を氷結させて繊維束を埋包材である氷によって埋包処理する際に、従来技術のように埋包材として溶融粘度が高い熱可塑性樹脂を用いずに、極めて低粘度の水を埋包剤として用いたとしても、水を氷結するときに気泡を抜くことが極めて困難であることを本発明者は究明した。   However, when water is used as the embedding agent and this water is frozen and the fiber bundle is embedded with ice as the embedding material, a thermoplastic resin having a high melt viscosity is used as the embedding material as in the prior art. The present inventor has found that it is very difficult to remove air bubbles when freezing water even if extremely low viscosity water is used as an embedding agent without using it.

何故ならば、水は0℃の大気中において、空気の溶解度が2.78×10−2であるが、氷中の空気の溶解度はゼロであるために、水中に溶解していた空気は凝固するに伴い氷中に気体として存在することになるからである。また、水の密度は4℃で最大となるため、0℃の水は上方に押しやられて、水面から凍り始める。このようにして、一旦水面が凍ってしまうと、水面下の水中に溶解している空気は逃げ場を失って水中に閉じ込められてしまう。しかも、氷結に伴って水中に溶解していた空気が未氷結の水中に押し出されるために、未氷結の水中の溶解空気濃度が増加する。そうすると、遂には未氷結の水中に溶解していた空気が気泡化して、この気泡が、上方に生成した氷によってその逃げ場を失って水全体が凍り終るときに、氷中に気泡として残存する。 This is because water has an air solubility of 2.78 × 10 −2 in the atmosphere of 0 ° C., but since the solubility of air in ice is zero, the air dissolved in water is solidified. This is because it will exist as a gas in ice. Moreover, since the density of water becomes maximum at 4 ° C., the water at 0 ° C. is pushed upward and begins to freeze from the water surface. In this way, once the water surface is frozen, the air dissolved in the water below the water surface loses its escape and becomes trapped in the water. In addition, since the air dissolved in the water along with freezing is pushed out into the unfrozen water, the concentration of dissolved air in the unfrozen water increases. As a result, the air dissolved in the unfrozen water finally becomes bubbles, and when the bubbles lose their escape by the ice generated above and the whole water is frozen, the bubbles remain in the ice.

ところが、埋包材である氷中に気泡が混入していると、この気泡が存在する部分の単繊維群が拘束されずにミスカットが生じてしまうという問題を惹起する。そこで、本発明の目的は、「背景技術」欄で述べたような諸問題を解消すると共に、繊維束を構成する単繊維群を氷結させた水によって拘束しようとする際に、埋包材である氷中に存在する気泡を極力少なくして、ミスカットが少なく、しかも、歩留まりよく大量の極短繊維を製造するための繊維束の氷結処理方法とその装置を提供することにある。   However, if air bubbles are mixed in the ice that is the embedding material, a problem arises that miscuts are caused without restraining the single fiber group in the portion where the air bubbles are present. Therefore, the object of the present invention is to solve the problems described in the “Background Art” column, and to fix the single fiber group constituting the fiber bundle with water that has been frozen. An object of the present invention is to provide a fiber bundle freezing treatment method and an apparatus for producing a large amount of ultrashort fibers with a small yield and a high yield by reducing bubbles present in a certain ice as much as possible.

本発明は、上記課題を解決するために、鋭意検討した結果なされたもので有り、氷中に気泡が極力存在しないように繊維束を氷結処理する技術を探索する中で、本発明を完成するに至ったものである。   The present invention has been made as a result of intensive studies in order to solve the above problems, and the present invention is completed while searching for a technique for freezing a fiber bundle so that bubbles do not exist in ice as much as possible. Has been reached.

ここに、極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法に係わる発明として、請求項1に記載の「多数の単繊維群を互いに繊維長手方向に並行となるように引き揃えて束ねた繊維束を氷結処理し、氷結処理した前記繊維束を薄片状に切削して極短繊維を製造するに際して、前記繊維束を氷結容器内に充填した水中に静置して浸漬し、水中に浸漬した状態で繊維束を氷結する極短繊維を製造するための繊維束の氷結処理方法であって、前記氷結容器の上方から水面上の空気を排気しながら、水面部を加熱して水面部の氷結を防止しつつ前記氷結容器に充填された水を氷結処理する極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法」が提供される。 Here, as an invention related to the freezing treatment method very short fibers for manufacturing fiber bundle, the fiber bundle together bundled aligned drawn so as to be parallel to the fiber longitudinal direction "a large number of single fiber group according to claim 1 When freezing and producing the ultrashort fiber by cutting the frozen fiber bundle into a thin piece, the fiber bundle is immersed in water filled in an ice container, and immersed in water. A method of freezing fiber bundles for producing very short fibers for freezing fiber bundles, wherein the water surface part is heated to prevent freezing of the water surface part while exhausting air on the water surface from above the ice container. However, there is provided a method for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers, which freezes water filled in the freezing container.

その際、請求項2に記載の発明のように、「前記水面上の空気排気が、30torr〜650torrの弱負圧下で行われることを特徴とする、請求項1に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法」とすることが好ましい。   At this time, as in the invention described in claim 2, “for air exhaust on the water surface is performed under a weak negative pressure of 30 to 650 torr, for producing ultrashort fibers according to claim 1, It is preferable to use the “freezing treatment method for fiber bundles”.

また、請求項3に記載の発明のように、「前記氷結容器に微振動を付与して氷結処理することを特徴とする、請求項1又は2に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法」とすることが好ましい。   Further, as in the invention according to claim 3, “freezing of the fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 1 or 2, characterized in that the freezing vibration is applied to the freezing container and the freezing treatment is performed. It is preferable to use a “treatment method”.

そして、請求項4に記載の発明のように、「氷結処理に供する水を予め脱気処理することを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法」とすることが好ましい。   And, as in the invention according to claim 4, the fiber bundle for producing ultrashort fibers according to any one of claims 1 to 3, wherein the water used for the freezing treatment is degassed in advance. It is preferable to use the “freezing treatment method”.

次に、極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法に係わる発明として、請求項5に記載の「多数の単繊維群を互いに繊維長手方向に並行となるように引き揃えて束ねた繊維束を氷結処理し、氷結処理した前記繊維束を薄片状に切削して極短繊維を製造するに際して、前記繊維束を静置すると共に前記繊維束を浸漬する水を充填する氷結容器と、前記氷結容器の上部に設けられ且つ容器内部を気密に維持する蓋部材と、前記氷結容器に充填された水の水面部を含む水上部が氷結しないように加熱する加熱装置と、前記氷結容器を冷却するための冷凍装置と、前記蓋部材に付設された排気装置を少なくとも具備する極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置」が提供される。 Next, as an invention related to the freezing treatment method very short fibers for manufacturing fiber bundle, the fiber bundle together bundled aligned drawn so as to be parallel to the fiber longitudinal direction "a large number of single fiber group according to claim 5 When freezing and producing the ultrashort fiber by cutting the fiber bundle subjected to the freezing treatment into a flake shape, the freezing container which is filled with water for standing the fiber bundle and immersing the fiber bundle, and the freezing container A lid member that is provided at the top of the container and that keeps the inside of the container airtight, a heating device that heats the upper part of the water including the water surface portion filled in the icing container so as not to freeze, and for cooling the icing container And a freezing apparatus for fiber bundles for producing ultrashort fibers, which includes at least the refrigeration apparatus and an exhaust apparatus attached to the lid member.

その際、請求項6に記載の発明のように、「前記蓋部材と前記排気装置との間に気液分離器を具備する、請求項5に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置」とすることが好ましい。   At that time, as in the invention described in claim 6, “freezing treatment of the fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 5, comprising a gas-liquid separator between the lid member and the exhaust device”. An “apparatus” is preferred.

また、請求項7に記載のように、「前記氷結容器に微振動を付与するための微振動発生装置を具備する請求項5又は6に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置」とすることが好ましい。   In addition, as described in claim 7, "the apparatus for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 5 or 6 comprising a microvibration generating apparatus for imparting microvibration to the freezing container" It is preferable that

以上に述べた請求項1に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法と請求項5に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置によれば、氷結容器内に充填された水中に静置された繊維束を氷結処理する際に、氷結容器の上部が加熱されているために、この部分が氷結することがない。したがって、氷結処理時に水中に溶解されていた空気などの気体が気泡化しても、気泡化した気体は氷中に閉じ込められることなく、上方から排気して逃がすことができる。   According to the above-described method for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 1 and the apparatus for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 5, the ice container is filled. When freezing a fiber bundle that has been allowed to stand in water, the upper portion of the freezing container is heated, so that this portion does not freeze. Therefore, even if a gas such as air dissolved in water during the freezing process is bubbled, the bubbled gas can be discharged from above without being trapped in the ice.

このため、氷結処理された繊維束部に気泡が残留することがなくなって、氷によって繊維束を構成する単繊維群がそれぞれ確実に拘束されて、気泡が残留したために拘束されない部分がなくなる。そうすると、繊維束を構成する単繊維群を切削刃によって薄片状に切削する際に、切削力が単繊維の一本々々に十分に作用させることができるので、例えば、0.1mm以下の繊維長を有する極短繊維をミスカットなく歩留まり良く大量の極短繊維を製造することが可能となる。   For this reason, air bubbles do not remain in the fiber bundle portion subjected to the icing treatment, the single fiber groups constituting the fiber bundle are reliably restrained by ice, and there is no portion that is not restrained because the air bubbles remain. Then, when the single fiber group constituting the fiber bundle is cut into a thin piece with the cutting blade, the cutting force can be sufficiently applied to each single fiber, for example, a fiber of 0.1 mm or less It is possible to produce a large amount of ultrashort fibers having a long yield without miscutting.

また、本発明のように氷結容器の水面が加熱されずにそのまま氷結処理を始めると、氷結容器内の水は水面を含む周囲から凍結を始める。そうすると、未氷結の水は、凍った氷の内部に閉じ込められてしまい、その後に、内部に閉じ込められた水の氷結が始まると、この時の相変化に伴う体積膨張によって内部応力が発生して、ひび、割れなどの欠陥が生じることとなる。もちろん、このような欠陥が生じれば、氷結処理した繊維束を切削して極短繊維を製造する際のミスカットの原因となることは言うまでもない。   In addition, when the freezing process is started without heating the water surface of the freezing container as in the present invention, the water in the freezing container starts to freeze from the surroundings including the water surface. As a result, unfrozen water is trapped inside the frozen ice, and when freezing of the water trapped inside begins, internal stress is generated due to volume expansion accompanying the phase change at this time. Defects such as cracks and cracks will occur. Of course, if such a defect occurs, it goes without saying that it causes a miscut when producing a very short fiber by cutting a fiber bundle that has been frozen.

これに対して、本発明によれば、氷結処理時に、水面部は氷結せずに氷結容器の底部から徐々に上方に向かって氷結して、最後に水面部を氷結させることができる。このために、氷結が進行する上部へ内部応力が開放され、氷結時に水が氷に相変化する際に生じる体積膨張による内部応力の発生がほとんどなく、残留応力が生じることもなくなり、前述の問題が解消される。   On the other hand, according to the present invention, at the time of freezing treatment, the water surface portion can be frozen from the bottom portion of the freezing container gradually upward without being frozen, and finally the water surface portion can be frozen. For this reason, internal stress is released to the upper part where freezing proceeds, there is almost no internal stress due to volume expansion that occurs when water changes to ice during freezing, and there is no residual stress, the above-mentioned problem Is resolved.

また、請求項2に記載の本発明によれば、氷結させない水面から30torr〜650torrの弱負圧下で水面上の空気を強制的に吸引して排気することができるので、氷結処理時に水中に気泡化した空気などの気体を積極的に水中から排出させて、これを排気することができる。したがって、氷結処理した繊維束には、気泡がほとんど含まれないようにすることができる。   According to the second aspect of the present invention, air on the water surface can be forcibly sucked and exhausted from a water surface that is not frozen to a low negative pressure of 30 torr to 650 torr. It is possible to positively exhaust the gas such as converted air from the water and exhaust it. Therefore, it is possible to prevent the bubbles from being contained in the fiber bundle subjected to the icing treatment.

また、請求項3又は請求項7に記載の発明のように、微振動発生装置などを設けて氷結処理前や氷結処理中に氷結容器に微振動を付与しながら氷結処理すると、氷結容器の振動と共に振動する水の作用によって繊維束に付着した空気を繊維束から離脱させることができる。また、これと共に、気泡化した空気などの微小気体の合体などを促進させると共に、合体した気泡が受ける浮力の増大などによる気泡の上方への移動を促進することができる。そうすると、白濁の無い透明な気泡がほとんど存在しない氷結処理繊維束を得ることができるのである。   In addition, as in the invention described in claim 3 or claim 7, if a freezing vibration generating device is provided and a freezing treatment is performed while giving a freezing vibration to the freezing container before or during the freezing treatment, the freezing container vibrates. At the same time, the air adhering to the fiber bundle can be separated from the fiber bundle by the action of the vibrating water. At the same time, it is possible to promote the coalescence of minute gases such as aerated air, and to promote the upward movement of the air bubbles due to an increase in buoyancy received by the air bubbles. As a result, it is possible to obtain a frozen fiber bundle free from white turbidity and having almost no transparent bubbles.

また、請求項4に記載の発明のように、氷結容器内に充填する水を予め別途脱気しておくことによって、氷結処理中に発生する気泡を少なくすることができる。このため、氷結処理した繊維束中に残留する気泡をなくすという点で効果的である。   Further, as in the invention described in claim 4, by separately degassing the water filled in the icing container in advance, bubbles generated during the icing process can be reduced. For this reason, it is effective at the point which eliminates the bubble which remains in the fiber bundle which carried out freezing treatment.

更に、請求項6に記載の氷結処理装置のように、本発明の装置が、前記蓋部材と前記排気装置との間に気液分離器を具備することが、氷結容器に充填された水が振動したり、30torr〜650torrの弱負圧下といった弱真空で水面上の空気が吸引されたりした場合に随伴するおそれがある水飛沫などをトラップでき、良好な排気操作を行うことができる。   Further, as in the freezing treatment apparatus according to claim 6, the apparatus of the present invention includes a gas-liquid separator between the lid member and the exhaust device, so that the water filled in the freezing container is It is possible to trap water droplets or the like that may accompany vibrations or when air on the water surface is sucked in a weak vacuum such as a low negative pressure of 30 to 650 torr, and a good exhaust operation can be performed.

以下、本発明の実施形態例について、図面に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は、本発明の方法とその装置を模式的に説明するために、その装置構成を例示した概略構成図であって、一部に断面を施したものである。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings. Here, FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating the configuration of the apparatus in order to schematically explain the method and the apparatus of the present invention, in which a part is given a cross section.

この図1において、1は冷凍装置、2は氷結容器、3は繊維束、4は固定具、5は減圧室、6は気液分離器、8は排気装置、9は加熱装置、10は微振動発生装置、そして、11は制御装置をそれぞれ示す。なお、図1中に二点鎖線で囲った部分は、例えば冷凍庫などで構成される冷凍装置1であって、氷結容器2内に静置された繊維束3を浸漬した水(埋包剤)を氷結するために設けられ、このようにして繊維束3は埋包材(氷)によって埋包処理される。なお、この冷凍装置1は、例示の冷凍庫に限定されるものでなく、氷結容器2を冷媒浴槽中に浸漬するような方式のものであっても良い。   In FIG. 1, 1 is a freezing device, 2 is a freezing container, 3 is a fiber bundle, 4 is a fixture, 5 is a decompression chamber, 6 is a gas-liquid separator, 8 is an exhaust device, 9 is a heating device, and 10 is a fine device. A vibration generator and 11 indicates a control device. In addition, the part enclosed with the dashed-two dotted line in FIG. 1 is the freezing apparatus 1 comprised, for example by a freezer etc., Comprising: The water (embedding agent) which immersed the fiber bundle 3 left still in the freezing container 2 In this way, the fiber bundle 3 is embedded by the embedding material (ice). The refrigeration apparatus 1 is not limited to the illustrated freezer, and may be a system in which the icing container 2 is immersed in a refrigerant bath.

ここで、前記繊維束3として、本発明では、多数の長単繊維群を互いに繊維長手方向に並行となるように一方向に引き揃えて束ねた1万〜1000万dtexの総繊度を有する繊維束3を準備するのが好ましい。そして、このようにして準備した繊維束3は、その両端が固定具4によって引き揃え状態を維持したまま固定され、その後、固定具4の外側でその両端が切断されて形成されたものである。そして、この繊維束3は、固定具4によって固定された状態のままで、別途脱気処理された水が充填された氷結容器2内に吊り下げた状態で静置する。   Here, as the fiber bundle 3, in the present invention, a fiber having a total fineness of 10,000 to 10 million dtex in which a large number of long single fiber groups are bundled together in one direction so as to be parallel to each other in the fiber longitudinal direction. A bundle 3 is preferably prepared. And the fiber bundle 3 prepared in this way is formed by fixing both ends of the fiber bundle 3 while maintaining the aligned state by the fixture 4 and then cutting both ends outside the fixture 4. . Then, the fiber bundle 3 is left in a state of being suspended in an icing container 2 filled with water that has been separately deaerated while being fixed by the fixture 4.

このとき、前記氷結容器2の上部には、氷結容器2の蓋部材を兼ねる減圧室5が設けられており、更に、この減圧室5の外周には、氷結処理時にこの減圧室5を加熱するための加熱装置9が付設されている。なお、この加熱装置9は、氷結容器2に充填された水が形成する水面部からの氷結を遅延させるために設けられたものである。つまり、この加熱装置9の役割は、氷結処理に供する水の密度は4℃で最大となるため、0℃の水は上方の氷結容器2の蓋部材部に押しやられて、この蓋部材部に形成された水面から凍り始めるのを防止する役割を果たす。   At this time, a decompression chamber 5 that also serves as a lid member for the freeze container 2 is provided above the freezing container 2, and the decompression chamber 5 is heated around the decompression chamber 5 during the freezing process. A heating device 9 is attached. The heating device 9 is provided for delaying icing from the water surface formed by water filled in the icing vessel 2. That is, the role of the heating device 9 is that the density of water supplied to the freezing treatment is maximum at 4 ° C., so that the water at 0 ° C. is pushed by the lid member portion of the freezing container 2 above, Plays a role in preventing freezing from the formed water surface.

何故ならば、もし、氷結容器2の蓋部材部に形成された水面が氷結すると、その下部の水中に溶解している空気は水面での氷の生成に伴って、水中に溶解する空気濃度が増加し、遂には水中に気泡化するが、この気泡化した空気は既に上方に生成している氷によって、その逃げ場が阻止されるからである。ところが、前記加熱装置9によって、氷結容器2の蓋部材部を加熱することによって、この蓋部材部での水面の氷結が防止されると、この氷結していない水面から気泡化した空気を容易に逃がすことができるのである。   This is because if the water surface formed on the lid member portion of the icing container 2 freezes, the air dissolved in the lower water has a concentration of air dissolved in the water as ice is formed on the water surface. This is because the bubbled air is bubbled up in the water, but the bubbled air is prevented from escaping by the ice already generated upward. However, if the heating device 9 heats the lid member portion of the icing container 2 to prevent icing of the water surface at the lid member portion, the air bubbled from the unfrozen water surface can be easily removed. It can be escaped.

なお、氷結容器2内の水が氷結する際に水中に溶解していた空気が気泡化するのは、水は大気中0℃において、2.78×10−2の空気の溶解度を有するが、水が凍結した氷中の空気の溶解度はゼロであるので、水中に溶解していた空気は水が凍結するに伴い氷中に気体として存在することになるためである。 The air dissolved in the water when the water in the freezing container 2 freezes is bubbled, although water has an air solubility of 2.78 × 10 −2 at 0 ° C. in the atmosphere. This is because the solubility of air in ice in which water has been frozen is zero, so that air dissolved in water will exist as a gas in ice as water freezes.

その際、前述の蓋部材部は減圧室5を兼ねているから、この減圧室5から気泡化した空気を排気するようにすれば、氷結容器2内の水全体が凍り終ったときには、気泡化した空気は氷中に残存することがなくなる。なお、加熱装置9は、このような重要な役割を担っているために、その加熱温度及び加熱時間を任意に設定可能なように制御されることが好ましく、このための手段として、制御装置11が設けられていることが好ましい。   At that time, since the lid member portion also serves as the decompression chamber 5, if the air bubbled from the decompression chamber 5 is exhausted, when the entire water in the freezing container 2 has been frozen, the air bubbles are formed. Air does not remain in the ice. In addition, since the heating apparatus 9 plays such an important role, it is preferable to control the heating temperature and the heating time so that the heating temperature and the heating time can be arbitrarily set. Is preferably provided.

このとき、加熱装置9による加熱温度と加熱時間は、実験などによって決定することが好ましい。何故なら、冷凍装置1によって氷結容器2内に充填された水全体の氷結が完了してからは、加熱装置9を作動させておくことの意義がなく、それどころか、冷凍装置1の継続使用も要求され、ランニングコストなどの点で不利となるからである。なお、極短繊維の製造工程において、氷結処理した繊維束の両端部はカッターによって切り落とされる。このため、氷結容器2内に充填された水全体が氷結を完了するまで冷凍操作を継続する意義は余りなく、カッターによって切り落とされる部分まで既に繊維束3の氷結処理が完了していれば、それ以上、繊維束3の氷結処理を続行する必要はない。   At this time, it is preferable that the heating temperature and the heating time by the heating device 9 are determined by experiments or the like. This is because it is not meaningful to operate the heating device 9 after the freezing of the entire water filled in the freezing container 2 by the freezing device 1 is completed, and on the contrary, the continuous use of the freezing device 1 is also required. This is disadvantageous in terms of running costs. In addition, in the manufacturing process of a very short fiber, both ends of the fiber bundle subjected to freezing are cut off by a cutter. For this reason, there is not much significance in continuing the freezing operation until the entire water filled in the freezing container 2 completes freezing. If the freezing treatment of the fiber bundle 3 has already been completed up to the part cut by the cutter, As mentioned above, it is not necessary to continue the freezing process of the fiber bundle 3.

次に、本発明においては、気体と液体とを分離するための気液分離器6を前記減圧室5の後段側に取り付けた後、排気配管7を介して真空ポンプや排風機などからなる排気装置8によって、水面上の減圧室5内に存在する空気を30torr〜650torrの弱負圧下で排気することが好ましい。ここで、前記減圧室5の内部の減圧度を前述のような弱負圧下に置くことが好ましいのは、減圧度を余りにも大きくすることは、氷結容器2内に充填された水の蒸発を必要以上に促進すると共に、このような能力を有する設備を構成するための設備コストや運転コストがかさむために得策ではないからである。他方、減圧度を余りにも下げ過ぎると、氷結処理時に水中に気泡化した空気を追い出すための効果が小さくなり好ましくない。   Next, in the present invention, after the gas-liquid separator 6 for separating the gas and the liquid is attached to the rear stage side of the decompression chamber 5, the exhaust including the vacuum pump, the exhaust fan, and the like through the exhaust pipe 7. It is preferable that the air present in the decompression chamber 5 on the water surface is exhausted by the device 8 under a weak negative pressure of 30 to 650 torr. Here, it is preferable to place the degree of decompression inside the decompression chamber 5 under the above-described weak negative pressure. To make the degree of decompression too large, evaporation of water filled in the ice container 2 is reduced. This is because it is not a good idea because it promotes more than necessary and increases the cost of equipment and operation for constructing equipment having such a capability. On the other hand, if the degree of decompression is too low, the effect of expelling air bubbled into water during the icing process is reduced, which is not preferable.

このようにして、本発明においては、減圧室5から吸引排気された水飛沫を含んだ空気から水分が取り除かれ、空気のみが排気配管7から排気装置8を通して系外へと排気される。したがって、別途脱気処理された水が充填された繊維束3の氷結容器2内に静置された脱気処理水中に生成した気泡、あるいは繊維束3を氷結容器2内に静置する時に繊維束3と共に持ち込まれた気体などが氷結処理中も継続して連続的または間歇的に吸引排気される。   Thus, in the present invention, moisture is removed from the air containing water droplets sucked and exhausted from the decompression chamber 5, and only the air is exhausted from the exhaust pipe 7 to the outside through the exhaust device 8. Therefore, bubbles generated in the deaerated water in the frozen container 2 of the fiber bundle 3 filled with separately deaerated water, or fibers when the fiber bundle 3 is left in the frozen container 2. The gas brought in with the bundle 3 is continuously and intermittently sucked and exhausted even during the freezing process.

以上に述べた本発明の装置によれば、氷結処理(埋包処理)中も継続して吸引排気を効率良く行うことができるため、氷結処理中に気泡化した空気も良好に排気することができる。しかしながら、このような操作と共に、氷結容器2の中で水中に溶解した空気を積極的に気泡化して、これを合体させて成長させることによって浮力を増大させ、加熱によって未氷結状態に維持された水面から逃がすことを助長できるために、氷結容器2を微振動させることが好ましい。また、繊維束3と水とを微振動させることによって、繊維束3に付着した空気を繊維束表面から剥離させることができ、この点においても極めて効果的である。なお、本発明で言う“微振動”の中には、超音波を照射して振動させる“超音波振動”も含まれることを付言しておく。   According to the apparatus of the present invention described above, since the suction and exhaust can be efficiently performed continuously during the freezing process (embedding process), the air bubbled during the freezing process can be exhausted well. it can. However, along with such operations, air dissolved in water in the freezing container 2 is actively bubbled, and this is combined to grow to increase buoyancy, and is maintained in an unfrozen state by heating. In order to facilitate escape from the water surface, it is preferable to slightly vibrate the ice container 2. Further, by finely vibrating the fiber bundle 3 and water, the air adhering to the fiber bundle 3 can be separated from the surface of the fiber bundle, which is also extremely effective in this respect. It should be noted that “micro-vibration” referred to in the present invention includes “ultra-sonic vibration” in which an ultrasonic wave is applied to vibrate.

そこで、このような微振動を発生させるために、氷結容器2の側面または下面の任意の位置に氷結容器2に容易に着脱が可能な微振動発生装置10を付設して、この微振動発生装置10によって、氷結容器2全体に微振動を付与する。なお、このような微振動発生装置10としては、電気機械式バイブレータ、音響式バイブレータなど周知の微振動発生装置を使用することができる。その際、微振動発生装置によって生成される振動周波数や振幅は、氷結容器2の寸法や形状、あるいは繊維束3の総繊度などの条件によって変更する必要があるために、これら条件に合わせて所定の値に任意に設定変更可能なようにしておくことが好ましい。   Therefore, in order to generate such a slight vibration, a minute vibration generator 10 that can be easily attached to and detached from the frozen container 2 is attached to an arbitrary position on the side surface or the lower surface of the frozen container 2. 10 gives a slight vibration to the entire ice container 2. In addition, as such a micro vibration generator 10, well-known micro vibration generators, such as an electromechanical vibrator and an acoustic vibrator, can be used. At that time, the vibration frequency and amplitude generated by the microvibration generator need to be changed depending on conditions such as the size and shape of the ice container 2 or the total fineness of the fiber bundle 3. It is preferable to be able to arbitrarily change the value of.

なお、前述のように微振動発生装置10を氷結容器2に付設した状態で、繊維束3を氷結処理するが、0℃の水の密度は0.9998g/cmであるのに対し、0℃の氷の密度は0.917g/cmであるので、水が氷になるときに約10%の体積が膨張するので、この点を考慮しておく必要がある。このような理由から、一定体積の氷結容器2中の水が凍る場合、氷の体積膨張に伴う内部応力に起因するひび、割れなどの欠陥が生じることがある。もし、凍結した氷にひび、割れなどの欠陥が生じると、氷結処理した繊維束3の端面を薄片状に切削して、0.1mm未満の繊維長を有する極短繊維を良好に製造する上での障害となる。 As described above, the fiber bundle 3 is subjected to freezing treatment in the state where the fine vibration generator 10 is attached to the freezing container 2, and the density of water at 0 ° C. is 0.9998 g / cm 3 , whereas since ℃ density of ice is 0.917 g / cm 3, since water is approximately 10% of the volume when it comes into ice expands, it is necessary to take this into account. For this reason, when the water in the ice container 2 having a constant volume freezes, defects such as cracks and cracks due to internal stress accompanying the volume expansion of ice may occur. If defects such as cracks and cracks occur in the frozen ice, the end surface of the fiber bundle 3 that has been subjected to icing is cut into a thin piece to produce excellent short fibers having a fiber length of less than 0.1 mm. It becomes an obstacle in.

本発明においては、氷結容器2は冷凍装置1内に設置されているために内部の水は、氷結容器2の壁面側から氷結し始めるが、前述のように蓋部材部は加熱装置9によって加熱されているから、この部分の水は最後に氷結することになる。したがって、氷の成長は氷結容器2の底部壁面側から徐々に生じ、しかも、未氷結の水には微振動が付与されるので、氷結容器2内の水の氷結は、氷結容器2の上部を除いて、氷結容器2底部及び側部から蓋部材の存在する上部へと進行する。   In the present invention, since the freezing container 2 is installed in the refrigeration apparatus 1, the internal water begins to freeze from the wall surface side of the freezing container 2, but the lid member is heated by the heating device 9 as described above. So, this part of the water will freeze at the end. Therefore, the ice growth gradually occurs from the bottom wall surface side of the freezing vessel 2 and, furthermore, the fine water is given to the unfrozen water, so that the freezing of the water in the freezing vessel 2 Except, it progresses from the bottom part and the side part of the ice container 2 to the upper part where the lid member exists.

これに対して、本発明の装置を使用しない場合には、水面を含む上部と氷結容器2の壁面とから未氷結の水の周りを囲むようにして氷結が始まり、徐々に内部へ向かって氷結が進行する。このため、内部に閉じ込められた未氷結の水の氷結が始まると、この時の氷の体積膨張に伴う内部応力に起因してひび、割れなどの欠陥が生じる。しかしながら、本発明では、既に述べたような理由から、氷結時に未氷結の水が上方へ自由に移動することができるために、水が氷に相変化する際の体積膨張に伴う内部応力が低減され、ひび、割れなどの欠陥が生じるのを防止することができる。   On the other hand, when the apparatus of the present invention is not used, icing starts from the upper part including the water surface and the wall surface of the icing container 2 so as to surround the surroundings of unfrozen water, and icing gradually progresses toward the inside. To do. For this reason, when freezing of unfrozen water confined in the interior starts, defects such as cracks and cracks occur due to internal stress accompanying the volume expansion of the ice at this time. However, in the present invention, for the reasons described above, unfrozen water can freely move upward during freezing, so that internal stress accompanying volume expansion when water changes to ice is reduced. It is possible to prevent the occurrence of defects such as cracks and cracks.

もちろん、このようにして氷結容器2内の水を氷結処理することは、氷結する水の中に溶解されていた空気が未氷結の水中へ気泡化しながら、気泡化した空気を含む水を最後に氷結することによって、埋包材である氷中の気泡をなくすという点でも極めて効果的である。そうすると、繊維束3の周辺に溶在気体が気泡となって氷結されるために、これを切削刃によって切削して、例えば、0.1mm以下の繊維長を有する極短繊維をミスカットもなく歩留まり良く大量生産することが可能となる。   Of course, freezing treatment of the water in the freezing vessel 2 in this way is that the air dissolved in the freezing water is bubbled into unfrozen water, and the water containing the bubbled air is finally added. Freezing is also extremely effective in eliminating bubbles in the ice that is the embedding material. Then, the dissolved gas is frozen as bubbles around the fiber bundle 3, and this is cut with a cutting blade, for example, an ultrashort fiber having a fiber length of 0.1 mm or less is not miscut. Mass production with high yield is possible.

以上に述べたように、本発明においては、氷結容器2の上方と下方間で一定の温度勾配を持たせた状態でこの氷結容器2中の水に微振動を付与したり、毎分50回転で攪拌したりしながら氷結させることが好ましい実施態様である。このとき、例えば、氷結容器2の底部及び側面部の温度を−1℃〜−20℃に冷却し、氷結容器2の上部(蓋部材部)の温度を0℃〜5℃に加熱しておくことが好ましい。そして、これによって、氷結容器2の底部および側面部は所定の低温に保持され、上部は所定の高い温度に保持される結果、水は氷結容器2の底部より上方に向かって氷結するので、気泡化した空気は氷結容器2内に閉じ込められることがなくなる。   As described above, in the present invention, a slight vibration is applied to the water in the freezing vessel 2 with a constant temperature gradient between the upper and lower sides of the freezing vessel 2 or 50 revolutions per minute. It is a preferred embodiment to freeze with stirring. At this time, for example, the temperature of the bottom part and the side part of the freezing container 2 is cooled to −1 ° C. to −20 ° C., and the temperature of the upper part (lid member part) of the freezing container 2 is heated to 0 ° C. to 5 ° C. It is preferable. As a result, the bottom and side portions of the freezing container 2 are kept at a predetermined low temperature, and the top is kept at a predetermined high temperature. As a result, water freezes upward from the bottom of the freezing container 2. The converted air is not confined in the ice container 2.

その際、氷結容器2内の水は微振動発生装置10などによって常時動かされるので、氷結し始めた氷に捕捉されようとする気泡がはじかれて未氷結の水中に戻される。このため、最終的に無気泡で透明な氷によって埋包処理された繊維束3ができあがる。なお、前述した温度勾配について、氷結容器2の底部を冷却する温度を−1℃〜−20℃(好ましくは、−2℃〜−5℃)としたのは、これより高い温度では温度勾配が緩やかになり過ぎ、氷結容器2の底部から氷結しないためである。また、蓋部材を兼ねる減圧室5を加熱して、この部分の水温を0℃〜5℃(好ましくは、0℃から2℃)としたのは、これより低い温度に保てば氷結容器2の上部より氷結し始めて、気泡が上部へ逃げられなくなるためである。   At that time, since the water in the icing container 2 is constantly moved by the microvibration generator 10 or the like, bubbles that are about to be trapped by the ice that has started icing are repelled and returned to unfrozen water. For this reason, the fiber bundle 3 finally embedded by the bubble-free and transparent ice is completed. In addition, about the temperature gradient mentioned above, the temperature which cooled the bottom part of the freezing container 2 was made into -1 degreeC--20 degreeC (preferably -2 degreeC--5 degreeC). This is because it becomes too gentle and does not freeze from the bottom of the freezing container 2. The decompression chamber 5 also serving as a lid member is heated so that the water temperature in this portion is 0 ° C. to 5 ° C. (preferably 0 ° C. to 2 ° C.). This is because freezing starts from the top of the air bubbles, and bubbles cannot escape to the top.

本発明の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法とその装置によれば、氷結処理した繊維束の内部に気泡がほとんど存在しない氷結繊維束を製造することができる。このために、このように氷結処理した繊維束の端部を切削して極短繊維を製造する際に、ミスカットなく大量に歩留まり良く、例えば0.1mm以下の繊維長を有する極短繊維を製造できる氷結繊維束の製造方法と製造装置を提供することができる。   According to the method and apparatus for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to the present invention, it is possible to produce an iced fiber bundle in which almost no bubbles are present inside the fiber bundle subjected to the freezing treatment. For this reason, when producing an ultrashort fiber by cutting the end portion of the fiber bundle that has been subjected to icing in this manner, a high yield can be obtained in a large amount without miscutting, for example, an ultrashort fiber having a fiber length of 0.1 mm or less. It is possible to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus of a frozen fiber bundle that can be manufactured.

本発明の極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置の一実施形態例を模式的に示した概略の装置構成図である。It is the outline apparatus block diagram which showed typically the example of 1 embodiment of the freezing treatment apparatus of the fiber bundle for ultra-short fiber manufacture of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1:凍結処理製造専用冷凍装置
2:氷結容器
3:繊維束
4:固定具
5:減圧室(蓋部材)
6:気液分離器
8:排気装置
9:加熱装置
10:微振動発生装置
11:制御装置
1: Freezing apparatus dedicated to freezing production 2: Freezing container 3: Fiber bundle 4: Fixing tool 5: Decompression chamber (lid member)
6: Gas-liquid separator 8: Exhaust device 9: Heating device 10: Micro vibration generator 11: Control device

Claims (7)

多数の単繊維群を互いに繊維長手方向に並行となるように引き揃えて束ねた繊維束を氷結処理し、氷結処理した前記繊維束を薄片状に切削して極短繊維を製造するに際して、前記繊維束を氷結容器内に充填した水中に静置して浸漬し、水中に浸漬した状態で繊維束を氷結する極短繊維を製造するための繊維束の氷結処理方法であって、前記氷結容器の上方から水面上の空気を排気しながら、水面部を加熱して水面部の氷結を防止しつつ前記氷結容器に充填された水を氷結処理する極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法。 When producing a very short fiber by freezing a fiber bundle in which a large number of single fiber groups are aligned and bundled so as to be parallel to each other in the longitudinal direction of the fiber, and cutting the frozen fiber bundle into a thin piece, A method for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers that are immersed in water in which the fiber bundle is filled in a freezing container and is immersed in water, wherein the freezing container includes the ice container A method of freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers, wherein the water on the water surface is heated from above to heat the water surface portion to prevent freezing of the water surface portion while freezing the water filled in the freezing container. 前記水面上の空気排気が、30torr〜650torrの弱負圧下で行われることを特徴とする、請求項1に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法。   The method for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 1, wherein the air exhaust on the water surface is performed under a weak negative pressure of 30 to 650 torr. 前記氷結容器に微振動を付与して氷結処理することを特徴とする、請求項1又は2に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法。   The method for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 1 or 2, wherein the freezing vibration is applied to the freezing container for freezing. 氷結処理に供する水を予め脱気処理することを特徴とする、請求項1〜3の何れかに記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理方法。   The method for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to any one of claims 1 to 3, wherein water to be subjected to the freezing treatment is deaerated in advance. 多数の単繊維群を互いに繊維長手方向に並行となるように引き揃えて束ねた繊維束を氷結処理し、氷結処理した前記繊維束を薄片状に切削して極短繊維を製造するに際して、前記繊維束を静置すると共に前記繊維束を浸漬する水を充填する氷結容器と、前記氷結容器の上部に設けられ且つ容器内部を気密に維持する蓋部材と、前記氷結容器に充填された水の水面部を含む容器上部が氷結しないように加熱する加熱装置と、前記氷結容器を冷却するための冷凍装置と、前記蓋部材に付設された排気装置を少なくとも具備する極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置。 When producing a very short fiber by freezing a fiber bundle in which a large number of single fiber groups are aligned and bundled so as to be parallel to each other in the longitudinal direction of the fiber, and cutting the frozen fiber bundle into a flake shape, An icing container for allowing the fiber bundle to stand and filling water for immersing the fiber bundle, a lid member provided at the top of the icing container and maintaining the inside of the container to be airtight, and water charged in the icing container A fiber bundle for producing ultrashort fibers comprising at least a heating device for heating an upper portion of a container including a water surface portion so as not to freeze, a refrigeration device for cooling the frozen container, and an exhaust device attached to the lid member Freezing processing equipment. 前記蓋部材と前記排気装置との間に気液分離器を具備する、請求項5に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置。   The icing treatment apparatus for fiber bundles for producing ultrashort fibers according to claim 5, further comprising a gas-liquid separator between the lid member and the exhaust device. 前記氷結容器に微振動を付与するための微振動発生装置を具備する請求項5又は6に記載の極短繊維製造用繊維束の氷結処理装置。   The apparatus for freezing a fiber bundle for producing ultrashort fibers according to claim 5 or 6, further comprising a fine vibration generator for applying fine vibration to the freezing container.
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