JP5178172B2 - Roller in coagulating liquid and wet or dry wet spinning method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、多数の吐出孔が穿設された紡糸口金より吐出された紡糸原液(以下、「ドープ」という)を凝固液中に導入して凝固させて繊維化した糸条の糸道を凝固液中で変更する凝固液中ローラとこれを用いた湿式または乾湿式紡糸方法に関する。 The present invention coagulates the yarn path of the yarn that has been fiberized by introducing a spinning stock solution (hereinafter referred to as `` dope '') discharged from a spinneret having a large number of discharge holes into the coagulating liquid and coagulating it. The present invention relates to a roller in a coagulating liquid that is changed in liquid and a wet or dry wet spinning method using the same.
高強度と高モジュラスを兼ね備えた全芳香族ポリアミド繊維を紡糸するための従来技術として、紡糸口金より全芳香族ポリアミド重合体を含むドープを直接凝固液中に紡出するか、あるいは、一旦空気中に紡出した後に凝固液中に導入することにより紡出されたドープを繊維化が行なわれている。なお、上記でドープを一旦空気中に紡出した後に凝固液中に導入する紡糸方法は、紡糸口金から紡出したドープを直接凝固液に導入する湿式紡糸方方に対して乾湿式紡糸方法と一般に呼ばれている。 As a conventional technique for spinning a wholly aromatic polyamide fiber having high strength and high modulus, a dope containing a wholly aromatic polyamide polymer is directly spun into a coagulating liquid from a spinneret, or once in the air. The dope spun by spinning into a coagulating liquid after spinning is made into fibers. The spinning method in which the dope is once spun into the air and then introduced into the coagulating liquid is a dry-wet spinning method for the wet spinning method in which the dope spun from the spinneret is directly introduced into the coagulating liquid. Generally called.
以上に述べた紡糸方方において、凝固液にて紡出されたドープを凝固する際に、ある一定時間以上にわたって凝固液中にドープを滞在させなければ、ドープ中に含まれる溶媒がドープから十分に抜け出さないので繊維化しない。そこで、いわゆる「静的な凝固浴」を使用してドープを凝固して繊維化しようとする場合には、凝固液中に所定時間にわたってドープを滞留させる必要がある。また、凝固液中に導いたドープの繊維化が完了すると、凝固液から繊維を引き上げなければならないので、どうしても凝固浴中で糸道を変更するためのガイドあるいはローラが必要とされる。 In the spinning method described above, when the dope spun in the coagulating liquid is solidified, if the dope does not stay in the coagulating liquid for a certain period of time or longer, the solvent contained in the dope is sufficient from the dope. Because it does not come out, it does not become fiber. Therefore, when the dope is to be coagulated by using a so-called “static coagulation bath”, it is necessary to retain the dope in the coagulation liquid for a predetermined time. Further, when the fiberization of the dope introduced into the coagulating liquid is completed, the fiber must be pulled up from the coagulating liquid, so that a guide or a roller for changing the yarn path in the coagulating bath is inevitably required.
しかしながら、糸条の糸道を変更するためにガイドまたはローラを使用すると、これらのガイドまたはローラに糸条が出入りする前後において、どうしても糸張力差が発生し、この糸張力差に起因する走行糸条のスティックスリップが発生する。そうすると、走行糸条に速度変動が生じることとなって繊維の形成斑が生じ、その結果、繊維径が変動したり、ひどい場合には断糸するといった問題が生じるので、スティックスリップを抑制したり、なくしたりすることが必要となる。 However, if guides or rollers are used to change the yarn path of the yarn, there will always be a difference in yarn tension before and after the yarn enters and exits these guides or rollers. Strip stick slip occurs. Then, speed fluctuations occur in the running yarn, and fiber formation spots occur. As a result, the fiber diameter fluctuates and, in severe cases, the yarn breaks. It is necessary to lose it.
そこで、この走行糸条の速度変動を抑制する方法としてガイドやローラの形状を適性化する方法が提案されている。例えば、特許文献1(特開平8−246223号公報)に開示されている技術では、走行糸条の広がりと走行抵抗を抑制する技術が提案されている。確かに、この従来技術によると糸条をターンさせる部分のガイドの形状を適正化して更に接糸面を低擦過タイプの材質にしているために繊維へのダメージを低減することができる。しかしながら、ガイド上でのスティックスリップは、この従来技術でも十分に抑制されず、ガイドの前後において糸速度が変化して繊維径が変動する問題は十分に解消されていない。 Therefore, a method for optimizing the shape of the guide and the roller has been proposed as a method for suppressing the speed fluctuation of the traveling yarn. For example, in the technique disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 8-246223), a technique for suppressing the spread of running yarn and running resistance has been proposed. Certainly, according to this prior art, since the shape of the guide for turning the yarn is optimized and the yarn contact surface is made of a low abrasion type material, damage to the fiber can be reduced. However, stick-slip on the guide is not sufficiently suppressed even in this conventional technique, and the problem that the yarn speed changes before and after the guide and the fiber diameter fluctuates is not sufficiently solved.
また、例えば、特許文献2(特開平11−216536号公報)に開示されている技術では、紡糸口金からドープを紡出した直後からガイドに入るまでの間の糸条張力を適正にするために凝固浴中にガイドを複数個設け、これらを組み合わせることによってテンションカットを行う技術が提案されている。確かに、この従来技術を用いると、ガイド部でのテンションカットができ、その結果、スティックスリップを低減することができる。しかしながら、複数個設けられたガイド部での走行糸条の擦過抵抗によって、得られる糸条の品位低下を引き起こしてしまう。 Further, for example, in the technique disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-216536), in order to make the yarn tension appropriate from immediately after spinning the dope from the spinneret to entering the guide There has been proposed a technique in which a plurality of guides are provided in a coagulation bath, and tension cutting is performed by combining them. Certainly, when this conventional technique is used, a tension cut at the guide portion can be performed, and as a result, stick slip can be reduced. However, the abrasion resistance of the running yarn at a plurality of guide portions causes deterioration of the quality of the obtained yarn.
以上に述べた従来技術が有する諸問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、「紡糸口金に穿設された吐出孔から吐出されたドープを凝固液中へ導入し、凝固させて繊維化した糸条の糸道変更を行うガイドまたはローラにおいて、ガイドまたはローラ上での走行糸条のスティックスリップを十分に抑制することができる凝固液中ローラとこれを用いた湿式または乾湿式紡糸方法を提供すること」にある。 In view of the various problems of the prior art described above, the problem to be solved by the present invention is that "the dope discharged from the discharge hole drilled in the spinneret is introduced into the coagulating liquid and solidified to form a fiber. In a coagulating liquid capable of sufficiently suppressing stick slip of a running yarn on the guide or roller in a guide or roller for changing the yarn path of the formed yarn, and a wet or dry wet spinning method using the same To provide.
ここに、上記課題を解決する本発明として、請求項1に記載の「多数の吐出孔が穿設された紡糸口金の前記吐出孔から吐出された紡糸原液を凝固液中に導入して前記紡糸原液を凝固させて繊維化させた糸条の糸道変更を前記凝固液中で行うためのローラにおいて、
前記ローラは、強制駆動されて回転自在とされる強制駆動ローラとすると共に、走行糸条が接触する接糸面を通液性部材で形成し、前記通液性部材からローラ内部へ前記凝固液を吸引する液体吸引ローラであり、
回転しないように固定したマスキング部材を、前記通液性部材に近接して前記ローラの内部に設けると共に、回転する前記通液性部材に糸条が接触して巻き付く部分から凝固液を吸引し、かつ糸条が接触しない部分からは凝固液を吸引しないように前記走行糸条が前記通液性部材に接触する位置に対応させて、前記マスキング部材に、ローラ内部へ吸引する凝固液が通過可能な開口を設けた凝固液中ローラ」が提供される。
Here, as the present invention for solving the above-mentioned problem, the spinning solution according to claim 1 is introduced by introducing the spinning stock solution discharged from the discharge holes of the spinneret having a large number of discharge holes into the coagulation liquid. In the roller for performing the yarn path change of the yarn obtained by coagulating the stock solution into fibers, in the coagulation solution,
The roller is a forced drive roller that is forcibly driven to be rotatable, and a thread contact surface that is in contact with the traveling yarn is formed of a liquid-permeable member, and the coagulating liquid is transferred from the liquid-permeable member to the inside of the roller. A liquid suction roller for sucking
A masking member fixed so as not to rotate is provided in the roller in the vicinity of the liquid-permeable member, and the coagulating liquid is sucked from a portion where the thread comes into contact with and rotates around the liquid-permeable member. The coagulating liquid sucked into the roller passes through the masking member in correspondence with the position where the traveling yarn contacts the liquid-permeable member so as not to suck the coagulating liquid from the portion where the yarn does not contact. A roller in the coagulating liquid provided with possible openings is provided .
その際、本発明は、請求項2に記載のように、「メッシュ体、多孔板、そして、補強材である枠体上に張設された多孔膜から選ばれる材料の何れか一つで前記通液性部材を形成されている請求項1に記載の凝固液中ローラ」とすることが望ましい。
In this case, the present invention is as described in
さらには、本発明は、請求項3に記載のように、「請求項1または請求項2に記載の凝固液中ローラを用いて湿式または乾湿式紡糸を行なうことを特徴とする湿式または乾湿式紡糸方法」が提供される。
Further, according to the present invention, as described in
以上に説明したように、本発明に係る「湿式または乾湿式紡糸方法とその装置」では、凝固浴中で強制駆動される液体吸引ローラを用いるので、ローラ上を走行する糸条は、ローラの内部に吸引される凝固液によって押さえ付けられるように走行する。このため、ローラ上を走行する糸条の走行が安定し、スティックスリップが十分に抑制される。その結果、繊維形成斑がきわめて抑制され、紡出されたドープを安定的に凝固させて繊維化することができ、紡糸安定性の高い紡糸を行うことができるという顕著な効果を奏する。また、当然のことながら、得られた糸条は、単糸切れ(単繊維切れ)が少なく、かつ品質のバラツキがない安定したものを得ることができる。 As described above, in the “wet or dry-wet spinning method and apparatus” according to the present invention, the liquid suction roller that is forcibly driven in the coagulation bath is used. It runs so as to be pressed down by the coagulating liquid sucked inside. For this reason, the running of the yarn running on the roller is stabilized, and stick-slip is sufficiently suppressed. As a result, fiber formation unevenness is extremely suppressed, and the spun dope can be stably coagulated to be fiberized, thereby producing a remarkable effect that spinning with high spinning stability can be performed. Further, as a matter of course, it is possible to obtain a stable yarn with few single yarn breaks (single fiber breaks) and no quality variation.
本発明がその対象とするのは、高強度と高モジュラスを兼ね備えた全芳香族ポリアミド繊維などを製造するために好適な湿式または乾湿式紡糸方法とその装置である。以下、本発明について図面を参照しながら説明する。 The object of the present invention is a wet or dry wet spinning method and apparatus suitable for producing wholly aromatic polyamide fibers having high strength and high modulus. The present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明に係る湿式紡糸装置、そして、図2は本発明に係る乾湿式紡糸装置に係る実施形態をそれぞれ模式的に例示した概略構成図である。なお、これらの図では、湿式紡糸装置と乾湿式紡糸装置という異なる2つの方式の紡糸装置を例示しているが、これらの紡糸装置において、実質的に同一の機能を果たす手段については、同一の参照符号を用いた。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram schematically illustrating an embodiment of a wet spinning apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is an exemplary embodiment of a dry wet spinning apparatus according to the present invention. In these drawings, two different types of spinning apparatuses, ie, a wet spinning apparatus and a dry / wet spinning apparatus, are illustrated, but the means for performing substantially the same function in these spinning apparatuses is the same. Reference signs were used.
したがって、これら図1および図2において、1は多数の吐出孔が穿設された紡糸口金、2は凝固浴、3は強制駆動される液体吸引ローラ、4は引取ローラ、そして、5は凝固液のオーバーフロー部をそれぞれを示す。また、Y1は全芳香族ポリアミドなどのポリマーを含むドープが紡糸口金1から紡出され、凝固液中へ導入されたドープから溶媒が抜き出されて繊維化される過程にある糸条を示し、Y2は繊維化が完了した糸条をそれぞれ示す。 Accordingly, in FIGS. 1 and 2, 1 is a spinneret having a large number of discharge holes, 2 is a coagulating bath, 3 is a liquid suction roller that is forcibly driven, 4 is a take-up roller, and 5 is a coagulating liquid. The overflow part of each is shown. Y 1 represents a yarn in a process in which a dope containing a polymer such as wholly aromatic polyamide is spun from the spinneret 1 and the solvent is extracted from the dope introduced into the coagulating liquid and fiberized. , Y 2 is respectively a yarn fibers is complete.
先ず、図1に例示した湿式紡糸装置に係る実施形態例において、前記液体吸引ローラ3は、図3の模式側断面図に示したような実施形態を有している。すなわち、この液体吸引ローラ3は、凝固浴2中に設けられ、この凝固浴2に充填されたその内部へ吸引できる通液性部材31a(この通液性部材31は、ローラシェルを構成している)からなる接糸面C(図3には接糸面Cのごく近傍に一転鎖線を付して示している)を有し、この接糸面Cから凝固液をローラシェル31a(通液性部材31a)の内部へ吸引するように構成されている。
First, in the embodiment according to the wet spinning apparatus illustrated in FIG. 1, the
以上に説明したように、本発明に係る前記液体吸引ローラ3は、通液性部材3aに形成した接糸面Cから凝固浴2に充填されている凝固液を吸引管32を介して吸引でき、そして、吸引した凝固液を排出管34から排出することができる。なお、ここではその詳細説明を省略するが排出管34の流路の途中には、図示省略したが、例えばポンプやエジェクターなどからなる凝固液の吸引手段(図示せず)が設けられている。したがって、この凝固液の吸引手段によって吸引管32を介して接糸面Cから通液性部材31aの外から内へと凝固液を吸引自在となっている。
As described above, the
接糸面Cには、紡糸口金1からドープとして紡出され、凝固浴2中で繊維化された糸条Y1が直接接触する。このように、糸条糸条Y1が直接接触することから、糸条Y1にダメージを無いように通液性部材3aの表面が滑らかに処理されていることが必要である。何故ならば、本発明に係る液体吸引ローラ3は、ローラ3上を走行する糸条Y1のスティックスリップの防止を目的として設計されていることは勿論であるが、例えスティックスリップを起こしたとしてもローラ3上を走行する糸条がダメージを受けない配慮は当然要求されるからである。
The Se'itomen C, is spun as a dope from the spinneret 1, yarn Y 1 which is fiberized in the
なお、通液性部材3aからは、凝固液を全周面から均一に供給することが望ましく、そのためには、金網などで構成されたメッシュ体のような整流効果のあるものが良い。ただし、メッシュ体だけに限定するものではなく、同様の効果が得られる部材、すなわち、ローラ3が凝固液中で強制回転させられたり、ある程度の糸条張力が作用したりしたとしても、変形しないような適切な剛性を有する「不織布,焼結体,メッシュ体,穴開きプレート等」を単独または組合わせて用いてもよい。なお、ローラシェル31aを枠体と通液性部材31aを組合わせて、高い剛性を有する枠体を高剛性と高強度を有する補強材として用い、この枠体の上に小さな剛性を有する通液性部材31aを張設するようにすることもできる。
In addition, from the liquid-permeable member 3a, it is desirable to supply the coagulating liquid uniformly from the entire peripheral surface. However, the present invention is not limited to the mesh body, and even if a member having the same effect, that is, the
本発明に係る液体吸引ローラ3においては、繰返し説明したように、紡糸口金1から吐出されたドープが凝固液中で繊維化される非常にデリケートな紡糸工程に使用するローラ3を取り扱うので、糸条がローラ3上でスティックスリップしないようにしている。すなわち、紡糸張力が僅かであっても極力変動しないように絶えず一定に保つと共に、糸条がローラ3上をスリップして単糸切れや擦過損傷などのダメージを受けない状態を現出させることを肝要とする。
In the
したがって、本発明に係る液体吸引ローラ3では、接糸面Cから吸引される凝固液の液流が生み出す液圧の作用により、ローラ3上を走行する糸条を押さえ付けて、糸条のローラ3上での滑りを抑制するものである。そうであるから、接糸面Cを通過する凝固液の流速についても流速斑がなくほとんど一定となるようすることが必要である。したがって、接糸面Cを設計するに当って、流速斑の発生がなく設計通りの流速が得られる開口面積と開口率などのパラメータを選定しなければならないことは言うまでもない。
Therefore, in the
なお、これについては、選定する通液性部材31aの種類、紡糸する糸条の銘柄(フィラメント数、単糸繊度)、紡糸速度(ローラ3の回転速度)などの様々な条件が複雑に絡み合ってくる。そこで、設計時点である程度の目安をつけることはできるものの、最終的には実験によって最適な仕様を決定すべき事項である。 In addition, various conditions such as the type of the liquid-permeable member 31a to be selected, the brand of the yarn to be spun (number of filaments, single yarn fineness), and the spinning speed (rotational speed of the roller 3) are intertwined in a complicated manner. come. Therefore, although a certain standard can be set at the time of design, the optimum specification should be finally determined by experiment.
ところで、前述のように紡糸口金1から吐出されたドープは、凝固液中で繊維化されてマルチフィラメント糸となった後にローラ3と接触して所定の巻付角度を形成しながら走行する。なお、巻付角度は糸条糸道の変更角度でもあって、糸条の糸道変更をどの程度にするかによって決定される。このようにして、糸条が巻きつくローラ3には、定常状態で糸条が走行している限りにおいて殆ど一定である。すなわち、ローラ3の接糸面Cの円周方向では、ほぼ一定の巻付角度を有して糸条が接触する部分と、糸条が巻き付かない非接触部が常に存在することになる。
By the way, as described above, the dope discharged from the spinneret 1 is made into a multifilament yarn by being fiberized in a coagulating liquid, and then travels while making contact with the
それにもかかわらず、糸条がローラ3上を走行している時、通液性部材31aの全円周面から凝固液を吸引するようにすると、次に述べるような不都合が生じる。つまり、ローラ3に接触して巻き付いた糸条がローラ3から離脱しようとしても、糸条を押さえ付ける液圧のために、容易に糸条がローラ3から離脱しがたくなって、単糸がローラ3に取られてローラ3に巻き付いてしまうという問題である。
Nevertheless, when the coagulating liquid is sucked from the entire circumferential surface of the liquid-permeable member 31a when the yarn is traveling on the
そこで、このような問題を解消するために、通液性部材31aの全円周面から凝固液吸引するのではなく、糸条がローラ3に巻き付いている部分からのみ液体を吸引できるようにする必要がある。このような機能は、ローラ3が回転せずに固定されている場合には、通液性部材31aへの糸条の巻付部位は常に一定であるから、凝固液を吸引したい箇所にのみ開口を設け、その他の凝固液を吸引したくない箇所には開口を設けないようにすることで具現化できる。
Therefore, in order to solve such a problem, the liquid can be sucked only from the portion where the yarn is wound around the
しかしながら、本発明に係る液体吸引ローラ3のように、望ましくは強制駆動された回転ローラ3を使用する場合では、このような方策を採ることができない。そこで、本発明においては、回転するローラ3に対応できるようにマスキング部材36を用いる。以下、このマスキング部材36の作用効果について図3を参照しながら詳細に説明する。なお、図3に例示したマスキング部材36には、部分断面を施している。
However, such a measure cannot be taken when the forcibly driven rotating
このマスキング部材36は、例えローラ3が回転していても糸条がローラ3に巻き付く通液性部材31aの部分からのみ凝固液を吸引し、ローラ3に糸条が巻き付いていないその他の通液性部材31aの部分からは凝固液を吸引しないようにする機能を果たすものである。
The masking
そのために、ローラ本体31bに設けた円筒状の通液性部材31aに近接対応させて、円筒状のマスキング部材36を図3に示したように、通液性部材31aに対して2重円筒状に設ける。そして、通液性部材31aの糸条が巻き付く箇所に対応した位置にだけ、凝固液が通過できる開口(孔)を設ける。すなわち、図3に例示したように、非マスキング部36a(図3でメッシュ状の網掛けを施した部分)とマスキング部36bを設けて、非マスキング部36aにのみ開口(孔)を設け、マスキング部36bには開口(孔)を設けないようにする。
For this purpose, the
更に、部分的に開口が形成された静止型通液性部材と同様の理由によって、マスキング部材36を回転させてしまうと、糸条が巻き付く箇所のみからなる特定部分から凝固液を吸引できないので回転させないようにする。そこで、非回転とするために、マスキング部材36に接続固定された吸引管32を介して固定ブロック33に動かないようにしっかりと固定する。
Furthermore, if the masking
なお、図3において、参照符号38aと38bで示した部材は、凝固浴2に充填された凝固液が外部に漏れ出さないようにするシール部材であって、図3の例ではOリングを使用している。ただし、このシール部材38aと38bは、当然のことながらOリングに限定されることなく、周知のメカニカルシールなどのシール部材を用いることができるのは言うまでもない。
In FIG. 3, the members denoted by reference numerals 38a and 38b are seal members that prevent the coagulating liquid filled in the coagulating
ところで、本発明に好ましく使用する「強制駆動される通液性部材31a」では、この通液性部材31aの接糸面Cとなる全周面にわたって開口(孔)が均等に形成されていることを付言しておく。しかしながら、マスキング部材36を設けることによって、マスキング部36aの位置へ回転してきた通液性部材31aの部分がマスクされるので、この部分から凝固液が吸引されることはない。これに対して、非マスキング部36bの位置へ回転してきた通液性部材31aの部分からは、底に設けられた開口から良好に凝固液を吸引することができる。
By the way, in the “force-driven liquid-permeable member 31a” preferably used in the present invention, openings (holes) are formed uniformly over the entire circumferential surface that becomes the yarn contact surface C of the liquid-permeable member 31a. Let me add. However, by providing the masking
以上に説明したようにマスキング部材36を構成することにより、凝固液のローラ3への吸引は、後述する乾湿式紡糸装置の場合も含めて、図1〜図3に示したように、ローラ3の近傍に引いた一点鎖線を示した部分のみに対して、矢印で示した方向から行なわれる。しかし、それ以外のローラ3の近傍に一点鎖線を引かなかった部分については凝固液の吸引が行なわれない。
By configuring the masking
なお、マスキング部材36の後端には、吸引した液体を吸引管32を介して系外へ排出する排出管34が設けられている。このとき、系外への凝固液の排出は、排出管34の流路上に設けられたポンプやエジェクターなどの周知の装置を用いて行なわれる。その際、系外へ排出された凝固液は、ドープから抜き出された溶媒を回収した後、その成分調整を行なって再び凝固浴内に戻し循環して使用してもよく、再循環せずにそのまま排出してもよい。
A
本発明において、糸条の走行速度に同期させてローラ3を強制的に駆動することがきわめて好ましいことは既に述べたとおりである。そのために、本発明に係る液体吸引ローラ3では、図3に例示したように、ローラ本体31bに設けられたローラ軸31cにローラ駆動用プーリー31dとローラ駆動用ベルト31eなどの駆動手段を固定し、プーリー31dに動力を伝達してローラ軸31cを回転させる。これにより、液体吸引ローラ3の通液性部材31aを軸心周りに回転自在としている。
In the present invention, as described above, it is extremely preferable to forcibly drive the
その際、前記ローラ軸31cは、図3に示したように中空軸を形成しており、この中空軸の外周面側に軸受支持部材35b,35bによって支持された軸受35a,35aを、そして、内周面(中空)側に吸引管32に外接して軸受37,37を挿設して、ローラ軸31c自体を吸引管32の中心軸と同軸に自転自在としている。したがって、図示省略したモーターなどのローラ3の回転速度を一定に制御できる回転駆動手段からプーリー31dを介してローラ軸31cへ動力を伝達することによって、容易にローラ軸31c、すなわち「接糸面Cを有する通液性部材31」を強制駆動できる。なお、回転速度の制御は、例えばインバータなどの周知の回転速度制御機器を用いることができる。
At that time, the roller shaft 31c forms a hollow shaft as shown in FIG. 3, bearings 35a and 35a supported by bearing
以上に説明したように、本発明においては、糸条の走行速度に同期した速度で強制駆動されたローラ3を用いることができるので、静止したローラと比較すると、ローラ上を走行する糸条が擦過されることがなく、糸条が損傷することがない。しかも、走行糸条は液圧でローラ3に押し付けられているために、糸条のローラ3上でのスティックスリップが生じがたい上に、ローラ3から糸条が離脱する際には、糸条に作用する液圧が解消されているので、ローラ3から糸条が容易に離脱でき、ローラ3に巻き付くといった事態を回避することができる。
As described above, in the present invention, the
次に、図2に例示した実施形態例に係る乾湿式紡糸装置を用いて、特に全芳香族ポリアミドからなるポリマーを含むドープが繊維化されてマルチフィラメント糸を形成する乾湿式紡糸プロセスについて詳細に説明する。 Next, using the dry / wet spinning apparatus according to the embodiment illustrated in FIG. 2, a dry / wet spinning process in which a dope containing a polymer made of wholly aromatic polyamide is fibrillated to form a multifilament yarn will be described in detail. explain.
ここで、先ず図2の実施形態例において使用する「ドープ」について説明すると、この「ドープ」は、例えば次に述べるようにして調製することができる。すなわち、水分率が100ppm以下のN−メチル−2−ピロリドン(以下NMPという)112.9部、パラフェニレンジアミン1.506部、3,4’−ジアミノジフェニルエーテル2.789部を常温下で反応容器に入れ、窒素中で溶解した後、攪拌しながらテレフタル酸クロライド5.658部を添加する。そして、最終的に85℃で60分間反応させ、透明の粘稠なポリマー溶液を得る。次いで、22.5重量%の水酸化カルシウムを含有するNMPスラリー9.174部を添加し、中和反応を行って、必要な「ドープ」を得る。 Here, the “dope” used in the embodiment of FIG. 2 will be described first. This “dope” can be prepared, for example, as described below. That is, 112.9 parts of N-methyl-2-pyrrolidone (hereinafter referred to as NMP) having a moisture content of 100 ppm or less, 1.506 parts of paraphenylenediamine, and 2.789 parts of 3,4'-diaminodiphenyl ether at a room temperature. And after dissolving in nitrogen, 5.658 parts of terephthalic acid chloride is added with stirring. And finally, it is made to react at 85 degreeC for 60 minutes, and a transparent viscous polymer solution is obtained. Next, 9.174 parts of NMP slurry containing 22.5% by weight of calcium hydroxide is added and a neutralization reaction is performed to obtain the necessary “dope”.
前述のようにして、調製したドープを繊維化するにあたって、先ずギアポンプなどの連続計量供給手段を使用して、ドープの供給量を連続的に定量計量しながらスピンブロックへ分配供給し、スピンブロックに備えられた紡糸口金1からドープを紡出する。ただし、前記紡糸口金1は、例えば、外径100mmの円形状円板に0.5mmの吐出孔を1000個穿設したものであって、これら多数の吐出孔群からドープを繊維状に紡出するものである。したがって、一本の糸条Y1およびY2は、紡糸口金1に穿設された吐出孔の数に対応した数の単糸(「単繊維」または「フィラメント」ともいう)から構成されたマルチフィラメント糸を形成する。 As described above, when the prepared dope is made into fibers, first, using a continuous metering means such as a gear pump, the dope supply amount is distributed and supplied to the spin block while continuously metering the dope, and the spin block is supplied to the spin block. The dope is spun from the spinneret 1 provided. However, the spinneret 1 is, for example, a circular disk having an outer diameter of 100 mm with 1000 0.5 mm discharge holes, and the dope is spun into fibers from these many discharge hole groups. To do. Accordingly, each of the yarns Y 1 and Y 2 is a multi-piece composed of a number of single yarns (also referred to as “single fibers” or “filaments”) corresponding to the number of discharge holes formed in the spinneret 1. Form a filament yarn.
なお、乾湿式紡糸の場合は図2に例示したように、凝固浴2に充填された凝固液が形成する液面と紡糸口金1のドープ吐出面との間にはエアギャップGが形成されており、ドープは紡糸口金1から先ずこのエアギャップG部へ紡出される。なお、このエアギャップGは、凝固浴に充填された凝固液の液面レベルを常に変わらない位置に制御することによって一定に保たれている。すなわち、前記液面レベルは、図示省略した凝固液供給管から凝固浴2中に絶えず供給される新鮮な凝固液が供給される。ただし、このようにして供給された新鮮な凝固液に替えて、オーバーフロー部からドープ中から抜き出された溶媒を含んだ使用済みの凝固液を排出するので、凝固浴2の液面は常に一定に保たれる。
In the case of dry and wet spinning, as illustrated in FIG. 2, an air gap G is formed between the liquid surface formed by the coagulation liquid filled in the
なお、以上に説明したようにして形成されたエアギャップGは、小さ過ぎると紡糸口金1のドープ吐出面に凝固液が接触する事態が発生し、紡糸口金1から吐出されたドープが紡糸口金1の直下で凝固を起こし、単糸切れを生じる。また、大き過ぎると糸揺れなどに起因して隣接する単糸同士が密着を起し、全ての単糸が互いに分離して独立したマルチフィラメント糸を得ることができない。したがって、このような理由から、前記エアギャップGは、例えば、上記紡糸口金1では1mm以上、50mm以下が適している。 If the air gap G formed as described above is too small, the coagulating liquid may come into contact with the dope discharge surface of the spinneret 1, and the dope discharged from the spinneret 1 is spun into the spinneret 1. Coagulation occurs just below the, causing single yarn breakage. On the other hand, if it is too large, adjacent single yarns are brought into close contact with each other due to yarn swaying and the like, and all single yarns are separated from each other, so that independent multifilament yarns cannot be obtained. Therefore, for this reason, the air gap G is suitably 1 mm or more and 50 mm or less in the spinneret 1, for example.
以上に述べたようにして、紡糸口金1に穿設された多数の吐出孔から吐出されたドープは、一旦空気中に紡出され、ついで、凝固浴2に充填された凝固液へと浸漬され、ついで、本発明の一大特徴とする強制駆動される液体吸引ローラ3へと導かれる。
As described above, the dope discharged from the many discharge holes formed in the spinneret 1 is once spun into the air and then immersed in the coagulating liquid filled in the coagulating
このとき、ドープが繊維化されるプロセスにおいては、紡糸口金1から吐出されたドープが凝固浴2に充填されている凝固液に接触することによって、ドープに含有される有機溶剤が凝固液中へ抜き出されて、全芳香族ポリアミドからなるポリマーからなる多数の単糸群(マルチフィラメント)で構成される糸条Y1が形成されることは周知の通りである。このマルチフィラメント糸の形成過程においては、紡出された単糸群に僅かな速度変化が生じても、繊維径の変動や単糸切れを誘発する。
At this time, in the process in which the dope is made into fiber, the dope discharged from the spinneret 1 comes into contact with the coagulation liquid filled in the
そして、このような問題が糸条が凝固浴中に設けられたガイドあるいはローラに接触することによって誘発されることは既に「背景技術」欄で説明したとおりである。そこで、ガイドやローラに接糸させてもダメージが無い状態とするために、本発明に係る「強制駆動された液体吸引ローラ3」を使用するのである。
As described above in the “Background Art” section, this problem is induced when the yarn comes into contact with a guide or a roller provided in the coagulation bath. Therefore, the “forced-driven
本発明に係る「強制駆動された液体吸引ローラ3」を使用することでローラ3に入る糸条Y1とローラ3から出る糸条Y2との間には、従来のようなスティックスリップを生じることなく一定速度で搬送することができる。しかも、凝固浴2内を走行する糸条Y1の糸道方向を変えた後、糸条Y2に付着した凝固液を取り除く水洗工程、水洗工程で付着した水分を乾燥させる乾燥工程などからなる一連の製糸プロセスを円滑に行うことができる。その結果として、高性能および/または高機能な品質を有するマルチフィラメント糸を単糸切れなどの工程調子の悪化もなく良好に得ることができる。
Between the yarn Y 2 leaving the yarn Y 1 and the
以上に述べたようなきわめて良好な一連の乾湿式紡糸を可能とするのは、もちろん本発明が一大特徴とする「強制駆動される液体吸引ローラ3」を用いるためである。このため、一定速度で回転するローラ3上を糸条がスティックスリップを起こすことなく安定走行し、しかも、ローラ3によって糸道を変えて凝固が完了した糸条Y2を凝固浴2から搬出できる状態を現出したことにある。なお、乾湿式紡糸においても、既に説明した図3に例示のローラ3を好適に使用できることは言うまでもなく、したがって、説明の重複を回避するために、液体吸引ローラ3の再度の説明は省略する。
The reason why a very good series of dry and wet spinning as described above is possible is, of course, due to the use of the “forced driven
本発明者は、図2及び図3に例示したような強制駆動される液体吸引ローラ装置を用いることにより、凝固浴2内を通過する糸条Y1とY2の速度変動を効率的に抑制することができ、工程安定性を有する装置の着想に至ったものである。このため、紡糸口金1から吐出され凝固浴2で凝固過程の糸条Y1は、糸条Y1とY2の間に駆動可能な液体吸引ローラ3を介在させ速度変動が無くなることにより、単繊維の切れや品質のバラツキも小さくできる。
The present inventor efficiently suppresses fluctuations in the speed of the yarns Y 1 and Y 2 passing through the
なお、本発明について乾湿式紡糸法を一例として説明してきたが、エアギャップGの存在の有無に関わらず同様の課題を内在している湿式紡糸法においても同様の効果が発現する。 In the present invention, the dry and wet spinning method has been described as an example. However, the same effect is manifested in the wet spinning method including the same problem regardless of the presence or absence of the air gap G.
以上に述べた強制駆動される液体吸引ローラ3について更に詳細に説明すると、紡糸口金1から吐出されたドープは、乾湿式紡糸法では着水直後から、湿式紡糸法では吐出直後から、ドープ中にある溶剤が抜けて凝固が開始する。凝固が完了するまでに一定時間を要し、それまではドープが凝固して繊維化するまでの遷移状態であり物性的に弱い状態である。ドープが凝固して糸条にダメージが無い状態になると、凝固浴から糸条を搬出するために凝固浴中から糸道を変えるために強制駆動される液体吸引ローラ3に接触させる。凝固開始直後から液体吸引ローラ3までの距離は、望ましくは、100mm以上、3000mm以下であり、その際の引取ローラ4の速度は、5m/min以上、300m/min以下とすることが好ましい。
The
次に、駆動可能な液体吸引ローラ3の詳細について述べると、紡出後の糸条Y1が接触する接糸面Cを有した通液性部材3aにおいて、この通液性部材3aを通過する凝固液の平均流速が適正な範囲にあることが必要である。何故ならば、この平均流速が適正範囲よりも小さいと、ローラ3に入る糸条Y1とローラ3を出るY2の張力差によりスティックスリップが発生するからである。その結果、凝固が未完了の糸条Y1の走行速度が変動し凝固によって繊維化される糸条に繊度斑の発生を起こしてしまう。
Next, we describe details of the drivable
また、この平均流速が適正範囲よりも大きすぎると、凝固液の吸引速度が過大となって、逆に糸揺れなどを惹起して、糸条Y1あるいは糸条Y2にダメージを与え、得られる糸条の物性が低下する。そのため、最終的には、これらの条件に適合するように実験を行って、適正な条件を見極める必要がある。なお、本発明者の実験結果によると、前記平均流速が0.05m/min以上、2.0m/min以下の範囲に入ることが好ましいことが分かっている。 Moreover, given the average flow velocity is too large than the proper range, becomes excessive aspiration rate of the coagulation liquid, reversed elicit such yarn swaying, the damage to the yarn Y 1 or yarn Y 2, obtained The physical properties of the yarns that are produced are reduced. Therefore, in the end, it is necessary to conduct experiments so as to meet these conditions to determine appropriate conditions. In addition, according to the experiment result of the present inventors, it is known that the average flow velocity is preferably in the range of 0.05 m / min to 2.0 m / min.
なお、この平均流速の算出方法について念のために以下に簡単に補足しておくと、先ず排出管34から排出される凝固液の一分間当りの流量を計測する。次に、接糸面Cを有する通液性部材3aの「凝固液が通過する通液性部材3aの通液部分(つまり、「通液性部材3aに設けられた、凝固液が通過する開口部分」である)」の総面積を算出して、この総面積で前記流量を割り算することによって容易に求めることができる。
In addition, if the method for calculating the average flow velocity is briefly supplemented below as a precaution, first, the flow rate per minute of the coagulating liquid discharged from the
次に、接糸面Cを有した通液性部材3aの外径については、この外径が小さいと吸引によるローラ3上への糸条拘束効果が低減する。一方、この外径が大き過ぎるとローラ3の回転に伴って凝固浴2内で生じる回転随伴流が大きくなり凝固浴2内の凝固液流に乱れを生じさせる。特に、凝固前後の糸条Y1に対して、このような凝固液流の乱れが生じると、紡糸安定性が著しく低下する。そのため、ローラ3の外径には適正な範囲があり、この適正範囲としては10mm以上、500mm以下である。
Next, as for the outer diameter of the liquid-permeable member 3a having the yarn contact surface C, if the outer diameter is small, the yarn restraining effect on the
最後に、本発明に係る液体吸引ローラの効果を確認するために、本発明者が実施した実験結果について説明する。
先ず、実施例として全芳香族ポリアミドの乾湿式紡糸において、単糸数が1000本のマルチフィラメント糸を得るために、吐出孔径が0.3mmの吐出孔が1000個穿設された紡糸口金から一孔当り0.35g/minでドープを紡出した。その際、前述の条件で紡出したドープを20mmの気相部(エアギャップ)を経て凝固液中に導入し、凝固液の液面から下方へ500mmの位置に設けた外径が20mmの液体吸引ローラによって糸道を変更して引取ローラによって凝固浴から凝固が完了した糸条を引き上げた。このとき、凝固浴を出る糸条の引取速度は10m/minであり、また、強制駆動する液体吸引ローラの回転速度も同一速度とした。なお、液体吸引ローラに形成した通液部材を通過する凝固液の平均流速は0.5m/minであった。
Finally, in order to confirm the effect of the liquid suction roller according to the present invention, an experimental result performed by the present inventor will be described.
First, in an all-aromatic polyamide dry-wet spinning as an example, in order to obtain a multifilament yarn having 1000 single yarns, one hole is formed from a spinneret having 1000 discharge holes with a discharge hole diameter of 0.3 mm. The dope was spun at a rate of 0.35 g / min. At that time, a dope spun under the above-described conditions is introduced into the coagulation liquid through a gas phase part (air gap) of 20 mm, and a liquid having an outer diameter of 20 mm provided at a position of 500 mm downward from the liquid surface of the coagulation liquid. The yarn path was changed by the suction roller, and the yarn that had been solidified was pulled up from the coagulation bath by the take-up roller. At this time, the take-up speed of the yarn leaving the coagulation bath was 10 m / min, and the rotation speed of the liquid suction roller forcibly driven was also set to the same speed. The average flow rate of the coagulating liquid passing through the liquid passing member formed on the liquid suction roller was 0.5 m / min.
次に、比較例として、前述の実施例と全く同一の条件で紡出したドープを20mmの気相部(エアギャップ)を経て凝固液中に導入し、凝固液の液面から下方へ500mmの位置に設けた外径が20mmの液体吸引機能が全くないガイドによって紡出された糸条の糸道を変更し、凝固浴から凝固が完了した糸条を引き上げて引取ローラに引き取った。このとき、凝固浴を出る糸条の引取速度は10m/minであった。なお、この例では、液体吸引ローラに代えてガイドを使用した以外の紡糸条件は全て実施例と同一とした。 Next, as a comparative example, a dope spun under exactly the same conditions as in the above-described example is introduced into the coagulating liquid through a gas phase part (air gap) of 20 mm, and is 500 mm downward from the liquid level of the coagulating liquid. The yarn path of the spun yarn was changed by a guide having an outer diameter of 20 mm provided at the position and having no liquid suction function, and the solidified yarn was pulled up from the coagulation bath and taken up by a take-up roller. At this time, the take-up speed of the yarn leaving the coagulation bath was 10 m / min. In this example, all the spinning conditions except that a guide was used instead of the liquid suction roller were the same as in the example.
その結果、20mmガイドでは100mあたりの繊度斑が単糸繊度2.0dtex±0.4dtexであったのに対し、通液部を通過する凝固液の平均流速が0.5m/minである外径20mmの液体吸引ローラを使用した場合には、2.0dtex±0.1dtexであった。このように、本発明に係る液体吸引ローラを使用した場合には、吸引される凝固液によって走行糸条がローラに押し付けられるために、ローラ上でのスティックスリップがきわめて効果的に抑えられ、その結果、糸条の走行安定性が向上し、繊維の形成斑が減少していることが確認できた。更に、このように単糸繊度のバラツキが低減できることにより、得られる繊維の品質の向上も図られると言う効果も奏した。 As a result, in the 20 mm guide, the fineness unevenness per 100 m was a single yarn fineness of 2.0 dtex ± 0.4 dtex, whereas the average flow rate of the coagulating liquid passing through the liquid passing portion was 0.5 m / min. When a 20 mm liquid suction roller was used, it was 2.0 dtex ± 0.1 dtex. As described above, when the liquid suction roller according to the present invention is used, since the traveling yarn is pressed against the roller by the sucked coagulating liquid, stick slip on the roller is extremely effectively suppressed. As a result, it was confirmed that the running stability of the yarn was improved and the fiber formation spots were reduced. Furthermore, since the variation in the single yarn fineness can be reduced in this way, the quality of the obtained fiber can be improved.
1 紡糸口金
2 凝固浴
3 液体吸引ローラ
4 引取ローラ
5 オーバーフロー部
30 基盤
31a 通液性部材
31b ローラ本体
31c ローラ軸
31d ローラ駆動用プーリー
31e ローラ駆動用ベルト
32 吸引管
33 固定ブロック
34 排出管
35a 軸受
35b 軸受支持部材
36 マスキング部材
36a マスキング部
36b 非マスキング部
37 軸受
38a シール部材
38b シール部材
G エアギャップ
C 接糸面
Y1 凝固過程にある糸条
Y2 凝固完了後の糸条
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spinneret 2
Claims (3)
前記ローラは、強制駆動されて回転自在とされる強制駆動ローラとすると共に、走行糸条が接触する接糸面を通液性部材で形成し、前記通液性部材からローラ内部へ前記凝固液を吸引する液体吸引ローラであり、
回転しないように固定したマスキング部材を、前記通液性部材に近接して前記ローラの内部に設けると共に、回転する前記通液性部材に糸条が接触して巻き付く部分から凝固液を吸引し、かつ糸条が接触しない部分からは凝固液を吸引しないように前記走行糸条が前記通液性部材に接触する位置に対応させて、前記マスキング部材に、ローラ内部へ吸引する凝固液が通過可能な開口を設けた凝固液中ローラ。 Changing the yarn path of the yarn obtained by introducing the spinning dope discharged from the discharge hole of the spinneret having a large number of discharge holes into the coagulating liquid and coagulating the spinning dope to make the fiber into the coagulating liquid. In the roller to do in
The roller is a forced drive roller that is forcibly driven to be rotatable, and a thread contact surface that is in contact with the traveling yarn is formed of a liquid-permeable member, and the coagulating liquid is transferred from the liquid-permeable member to the inside of the roller. A liquid suction roller for sucking
A masking member fixed so as not to rotate is provided in the roller in the vicinity of the liquid-permeable member, and the coagulating liquid is sucked from a portion where the thread comes into contact with and rotates around the liquid-permeable member. The coagulating liquid sucked into the roller passes through the masking member in correspondence with the position where the traveling yarn contacts the liquid-permeable member so as not to suck the coagulating liquid from the portion where the yarn does not contact. Roller in coagulating liquid with possible opening .
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