JP4541056B2

JP4541056B2 - 紡糸パック

Info

Publication number: JP4541056B2
Application number: JP2004205792A
Authority: JP
Inventors: 浩成稲田; 篤志川村; 有生下田代
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2004-07-13
Filing date: 2004-07-13
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2024-07-13
Also published as: JP2006028657A

Description

本発明は、単糸間における繊度斑の小さい繊維糸条を製造することのできる、紡糸原液の温度斑を抑制し均一な流動を実現した、糸切れが少なく安定して紡糸可能な紡糸パックに関する。

一般に、合成繊維の製造においては原料重合体の融液または溶液である紡糸原液を紡糸口金より吐出し紡糸する。このような紡糸工程において紡糸原液中の異物を除去するためのフィルター、紡糸原液の均一な流動を図るための多孔板、前記フィルターを支持すためのフィルター支持板などを紡糸口金の上部に組み込んだ紡糸パックが用いられている。

紡糸原液は、上述したように、通常、重合体の融液あるいは溶液であり、これらは時間と共に変質したり、その熱履歴が異なると品質上の斑を生じたりする。

紡糸パック内の紡糸原液の温度斑を減少し均一な流動を実現する試みについては多数報告されている。例えば、特許文献１には、湿式紡糸における紡糸装置として紡糸原液と凝固浴の温度差による紡糸口金内の紡糸原液の温度斑を減少させる紡糸装置が開示されている。この紡糸装置では、紡糸液用のメーターリングポンプ、濾過器及び紡糸口金を内蔵した、熱伝導流体を循環させたスリーブを採用しており、紡糸機の構造が大型のため一錘管理方式を取らざるを得ず、紡糸機の大容量化や多錘化には不向きである。
実公昭４３−５１２９号公報

本発明は、単糸間における繊度斑の小さい繊維糸条を製造することのできる、紡糸原液の温度斑を抑制し均一な流動を実現した、糸切れが少なく安定して紡糸可能な紡糸パックを提供することを目的とする。

上記課題を解決した本発明は、導入口から導入される紡糸原液を吐出する紡糸口金板までの紡糸原液流路に、紡糸原液を濾過するフィルターと、該フィルターに密着して配されるフィルター支持格子と、該フィルターと該フィルター支持格子を通過した紡糸原液を紡出する紡糸口金板を有し、該紡糸原液流路は、該導入口から該フィルターまで、下流に向かうに従って径が減少する部分が無く、該紡糸原液流路の中心軸を回転軸とする回転双曲線面又は回転放物線面となる形状を有するとともに、該フィルターから該紡糸口金板まで、一定の径を有し、該紡糸原液流路の外周部に断熱層を設けた、または、外周（周囲）を保温材で覆った紡糸パックである。

本発明によれば、紡糸パック内での紡糸原液の温度斑が抑制され均一な流動が実現され、単糸間における繊度斑の小さい繊維糸条を糸切れが少なく安定して製造することが可能となる。

以下、本発明の紡糸パックを図面に基づき詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の紡糸パックの縦断面を模式的に示す図である。

紡糸パック１は、円筒状のパックケース２を有している。パックケース２の上部は蓋体３により閉塞されており、蓋体３の中心部には紡糸原液の導入口４及び紡糸原液流路が形成されている。紡糸原液流路は、紡糸原液の導入口４の近傍において円筒形状を有しており、その下流側において、下流に向かうに従って連続的に増加する径を有している。また、フィルター8を装着するために、紡糸原液流路の下端部領域を一定の径を有するようにしてもよい。

フィルター８としては、例えば、鋼線を平織りにしたものや金属繊維を焼結、或いは不織布としたものなどが使用できる。

パックケース２の下部は紡糸口金板５により閉塞されており、紡糸口金板５には下方に向けて径を漸減する紡糸孔６が複数個形成されている。

パックケース２の内部には格子の形状が多角形のフィルター支持格子７がパックケース２を横断する方向に装着されており、フィルター支持格子７の上面にフィルター８が設置されパックケース２内に支持されている。フィルター支持格子７の一例の横断面図を図２に示す。フィルター支持格子７の格子の形状は、特に限定されず、三角形、四角形、六角形等、任意の形状とすることができるが、これらのなかでは、格子形状の加工が容易で、コストの面で有利である点から、三角形または四角形の形状とするのが好ましい。また、フィルター８から受ける圧力に容易に耐え得る構造とすることができるところから、格子枠１０の幅は０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とするのが好ましく、１ｍｍ以上３ｍｍ以下とするのがより好ましい。また、格子枠１０の厚み（ｔ）は１ｍｍ以上２０ｍｍ以下とするのが好ましく、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とするのがより好ましい。さらに格子のピッチ（格子枠を次の格子枠に重ね合わせるために必要とする移動距離をいう）は、１〜２０ｍｍとするのが好ましく、３〜１０ｍｍとするのがより好ましい。フィルター支持格子７の材質は、特に限定されないが、通常、ＳＵＳ３０４などのオーステナイト系ステンレス鋼とするのが好ましい。フィルターを支持する部材（フィルター支持部材と表すことがある）を上記のようなフィルター支持格子７とすることで、従来の多孔構造のフィルター支持板に比べ、開口率（フィルター支持部材の面積に対する孔または格子の目等の紡糸原液の流路となる部分の断面積の総計との割合をいう）を大きくすることができ、紡糸パック１内の特にフィルター支持格子７通過直後の紡糸原液の異常滞留を低減することが可能となる。

本発明の紡糸パックは、紡糸パック内における紡糸原液の熱履歴差を低減する手段として、蓋体３及びパックケース２の内部に、紡糸原液流路の外周部を取り巻くように、断熱層９を設け、紡糸パックの外周（周囲）を保温材で覆う。断熱層９は空気層であっても熱媒層であっても良い。また、紡糸パックの外周（周囲）を保温材で覆うのが好ましい。保温材は特に限定されず、例えば、公知の保温材のなかから、適宜、好適なものを選択して用いればよい。

このような熱履歴差を低減する手段は紡糸原液と紡糸パック外周温度との温度差に応じて適宜選定することが好ましい。これにより紡糸パック内の紡糸原液の半径方向の温度差が低減され、紡糸パック内での紡糸原液の温度斑が減少し均一な流動を実現し、熱履歴差を低減することが可能となる。これにより単糸間における繊度斑の小さい繊維糸条を糸切れが少なく安定して製造することが可能となる。

本発明の紡糸パック１内の紡糸原液の導入口４からフィルターに至る紡糸原液流路は、均一な流動を実現することができるものであればその形状は特に限定されないが、下流に向かうに従って径が減少する部分が無く、連続的に径が増加する形状を有するものが好ましい。本発明の一実施形態の紡糸パックにおいては、図１に示したように、蓋体３の内壁面３ａは、紡糸原液の導入口４の近傍において円筒形状を有しており、その下流側において、下流に向かうに従って周縁に向けて連続的に広がるラッパ状の形状を呈しているが、これに限定されるものではなく、例えば、円錐状に広がるものや、流路の中心軸を回転軸とする、例えば、回転双曲線面、回転放物線面などを有する形状とすることができる。これらのなかでは、紡糸原液の滞留の抑制に効果的であるところから回転双曲線面や回転放物線面など滑らかな曲面を有する形状とするのが好ましい。そこで、本発明では、特に、紡糸原液流路の形状を、導入口からフィルターまでを、下流に向かうに従って径が減少する部分が無く、該紡糸原液流路の中心軸を回転軸とする回転双曲線面又は回転放物線面となる形状とするとともに、該フィルターから該紡糸口金板までを一定の径とする。

従来技術においては、紡糸パック内における熱履歴差を低減する手段として分配板や分散板などが設置されるが、これら分配板などは紡糸パック内の紡糸原液の速度分布の不均一さを増大させることとなり、紡糸原液の異常滞留や紡糸パック内での気泡溜まりなどが発生し紡糸の不安定化の要因となっていた。本発明においては、これらに代えて、例えば、紡糸原液の導入口からフィルター８に至るまでの紡糸原液流路を上述したような形状とすると、紡糸パック内での紡糸原液の整流化が行われ紡糸原液の滞留が抑制され、糸切れが少なく安定した紡糸を可能とすることができ好ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
アクリロニトリル単位９７．１質量％、アクリルアミド単位２．０質量％、メタクリル酸単位０．９質量％からなる極限粘度［η］が１．７（ｄｌ／ｇ）の共重合体を、ジメチルアセトアミドに溶解して紡糸原液（重合体濃度２１質量％、紡糸原液温度７０℃）を調製した。この紡糸原液を、図１に示す構成の紡糸パックを用いて、溶剤（ジメチルアセトアミド）濃度７０質量％、浴温３５℃の凝固浴（ジメチルアセトアミド水溶液）中に吐出し、９ｍ／分で引取り凝固繊維を得た。

上記紡糸パックは、入口直径０．２ｍｍ、出口直径０．０６ｍｍ、丸形形状を有する紡糸孔（総数１２０００）が扇形にブロック間隔４ｍｍで８ブロックに分割され各ブロック内に紡糸孔間距離０．５ｍｍで配置された厚さ１ｍｍの紡糸口金板と、格子枠の幅１ｍｍ、格子枠の厚み（ｔ）４ｍｍ、格子のピッチ６ｍｍの図２に示す形状を有する、材質がＳＵＳ３０４のフィルター支持格子と、フィルター（５００メッシュ（目開き０．０２５ｍｍ、開孔率２５％）の平織金網）を組み込んだものであり、紡糸原液流路は、紡糸原液の導入口径１０ｍｍ、紡糸原液の導入口から下流へ１５ｍｍまでは円筒形状であり、さらに下流側フィルターの最外周にかけて曲率半径３０ｍｍの曲線断面の形状を有しており、フィルターを収納する部分は円筒状の形状を有している。この紡糸原液流の外周部、具体的には、蓋体３の内壁面３ａより５ｍｍの蓋体３内の位置に厚さ５ｍｍ、蓋体３の上端面から５ｍｍ下端面から７ｍｍにわたる断熱層を、パックケース２（高さ４５ｍｍ）内に厚さ４ｍｍ、パックケース２の上端面から５ｍｍ下端面から５ｍｍにわたる断熱層を設けた。断熱材として、２５℃の空気を通気した。

さらにこの凝固繊維を８０℃の熱水浴中で５倍に相当する前延伸を行った。次いで、シリコン系油剤溶液中に浸漬し、1４０℃の加熱ローラーにて乾燥緻密化した。引き続いて、１４０℃の加圧蒸気延伸装置中で２倍延伸し、巻取り速度１００ｍ／分にて巻き取り、単繊維（単糸と表すことがある）繊度１．１ｄｔｅｘの繊維糸条を得た。

得られた繊維糸条における繊度斑の指標である繊度変動値（ＣＶ値と表すことがある）と、１日あたりの糸切れ率とを測定した。

繊度変動値（ＣＶ値）は、一の紡糸パックから得られた繊維糸条の中から１００本の単糸（フィラメントと表すことがある）を無作為に抽出して各々の単糸の繊度を測定し、単糸間の繊度標準偏差δ及び繊度の平均値μを求め下記式（１）からＣＶ値を求めた。

ＣＶ値（％）＝（δ／μ）×１００（１）
なお、単糸の繊度は、ＳＥＡＲＣＨ社製のオートバイブロ式繊度測定器（商品名：ＤＥＮＩＥＬＣＯＭＰＵＴＥＲ、型式：ＤＣ−１１Ｂ）を使用して測定した。得られた繊維糸条のＣＶ値は５．２％であった。また、糸切れ率は０．５（個／５錘・Ｄａｙ）であった。

（実施例２）
断熱材として７０℃の温水を通液した以外は実施例１と同様にして単繊維繊度１．１ｄｔｅｘの繊維糸条を得た。得られた繊維糸条のＣＶ値は４．５％であった。また、糸切れ率は０．３（個／５錘・Ｄａｙ）であった。

（実施例３）
パックケース及び蓋体の周囲を厚さ１０ｍｍのポリプロピレン製のカバーで覆い、断熱層を有しないものとしたことを除き実施例１に用いたものと同様の紡糸パックを用い、実施例１と同様にして単繊維繊度１．１ｄｔｅｘの繊維糸条を得た。得られた繊維糸条のＣＶ値は５．６％であった。また、糸切れ率は０．８（個／５錘・Ｄａｙ）であった。

（実施例４）
入口直径０．２ｍｍ、出口直径０．０６ｍｍ、丸形形状を有する紡糸孔（総数１２０００）が扇形にブロック間隔１．５ｍｍで３０ブロックに分割され各ブロック内に紡糸孔間距離０．５ｍｍで配置された厚さ１ｍｍの紡糸口金板を用いた以外は実施例１と同様にして単繊維繊度１．１ｄｔｅｘの繊維糸条を得た。得られた繊維糸条のＣＶ値は４．８％であった。また、糸切れ率は０．４（個／５錘・Ｄａｙ）であった。

（実施例５）
入口直径０．２ｍｍ、出口直径０．０６ｍｍ、丸形形状を有する、紡糸孔（総数１２０００）が紡糸口金板中心から半径２６ｍｍまでの区間はブロック間隔１．２ｍｍ、半径２６ｍｍから半径３６ｍｍの区間はブロック間隔２ｍｍで３０ブロックに分割され各ブロック内に紡糸孔間距離０．４５ｍｍで配置された厚さ１ｍｍの紡糸口金板を用いた以外は実施例１と同様にして単繊維繊度１．１ｄｔｅｘの繊維糸条を得た。得られた繊維糸条のＣＶ値は４．３％であった。また、糸切れ率は０．２（個／５錘・Ｄａｙ）であった。

（比較例１）
フィルター支持部材を、多孔構造のフィルター支持板（４ｍｍの丸孔を８ｍｍピッチで６０°千鳥配列）とし、紡糸パック内の蓋体を、紡糸原液の導入口とフィルターとの間の紡糸原液流路が外径がフィルター外径と同等で高さが１５ｍｍの円柱状の形状を有するものとし、この紡糸原液流路内に５ｍｍの板厚で外周部に６ｍｍの丸穴を半径３０ｍｍの円周上に等間隔で２０個配置した分配板を設置し、パックケース及び蓋体に断熱層を設けないこととした以外は実施例１と同様にして単繊維繊度１．１ｄｔｅｘの繊維糸条を得た。得られた繊維糸条のＣＶ値は１２．０％であり、上記実施例１〜３の繊維糸条にくらべ繊度斑が大きく不均一な糸条となった。また、糸切れ率は３．２（個／５錘・Ｄａｙ）であり、上記実施例１〜３の糸切れ率よりも高く製造効率が低下した。

本発明の紡糸パックを用いることにより、単糸間における繊度斑の小さい繊維糸条を糸切れが少なく安定して製造することができる。

本発明の一実施形態の紡糸パックの縦断面模式図である。本発明におけるフィルター支持格子の１例の横断面図である。

符号の説明

１紡糸パック
２パックケース
３蓋体
３ａ蓋体の内壁面
４紡糸原液の導入口
５紡糸口金板
６紡糸孔
７フィルター支持格子
８フィルター
９断熱層
１０格子枠
ｔフィルター支持格子の厚み

Claims

導入口から導入される紡糸原液を吐出する紡糸口金板までの紡糸原液流路に、紡糸原液を濾過するフィルターと、該フィルターに密着して配されるフィルター支持格子と、該フィルターと該フィルター支持格子を通過した紡糸原液を紡出する紡糸口金板を有し、該紡糸原液流路は、該導入口から該フィルターまで、下流に向かうに従って径が減少する部分が無く、該紡糸原液流路の中心軸を回転軸とする回転双曲線面又は回転放物線面となる形状を有するとともに、該フィルターから該紡糸口金板まで、一定の径を有し、該紡糸原液流路の外周部に断熱層を設けた、または、外周（周囲）を保温材で覆った紡糸パック。