JP5249624B2

JP5249624B2 - 糸条の加圧スチーム処理装置および加圧スチーム処理方法

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Publication number: JP5249624B2
Application number: JP2008104809A
Authority: JP
Inventors: 浩成稲田; 篤志川村; 由貴廣水鳥
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp; Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2008-04-14
Filing date: 2008-04-14
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2028-04-14
Also published as: JP2009256820A

Description

本発明は、糸条の加圧スチーム処理装置および加圧スチーム処理方法に関する。

炭素繊維の製造などでは、ポリアクリロニトリル系重合体からなる糸条などが原糸として用いられており、この糸条には強度および配向度に優れていることが求められる。このような糸条は、例えば、ポリアクリロニトリル系重合体を含む紡糸原液を紡糸して凝固糸とし、その凝固糸を浴中延伸して乾燥することにより緻密化して糸条を得た後、該糸条を加圧スチーム雰囲気下で二次延伸処理することにより得ることができる。

加圧スチーム雰囲気下での糸条の処理には、装置内部に糸条を走行させ、該糸条に対して加圧スチームを供給する処理装置が用いられる。このような処理装置においては、装置内部に供給した加圧スチームが糸条の入口および出口から装置外に多量に漏出すると、装置内部の圧力、温度、湿度などが不安定になり、糸条に毛羽や糸切れなどが生じてしまうことがあった。また、加圧スチームの装置外への漏出の影響を抑えるためには多量の加圧スチームが必要であり、エネルギーコストが増大していた。

装置内部からの加圧スチームの漏出を抑える処理装置としては、一定方向に走行する糸条を加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部とを具備する加圧スチーム処理装置が知られている。前記ラビリンスシール部には、その内壁面から糸条に向かって直角に延びる板片からなるラビリンスノズルが複数設けられており、それらのラビリンスノズル間における各空間（膨張室）を通過する際にエネルギーが消耗されることにより加圧スチームの漏出量が低減される。

具体的には、特許文献１に、加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部とを備え、それぞれのラビリンスシール部に８０〜１２０段のラビリンスノズルが設けられており、ラビリンスノズルの内壁面からの延設長さＬと、隣接するラビリンスノズル間のピッチＰとの比（Ｌ／Ｐ）が０．３〜１．２である加圧スチーム処理装置が示されている。
特開２００１−１４０１６１号公報

特許文献１の加圧スチーム処理装置は、装置内部からの加圧スチームの漏出量を低減することができる。しかし、この加圧スチーム処理装置においても、得られる糸条に毛羽や糸切れなどが生じてしまうことがあった。そのため、装置内部からの加圧スチームの漏出量を低減する効果をさらに向上させることが望まれている。

そこで本発明では、装置内部からの加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れ、毛羽や糸切れなどの発生を抑えた高品質な糸条が得られる加圧スチーム処理装置および加圧スチーム処理方法を目的とする。

本発明の糸条の加圧スチーム処理装置は、一定方向に走行する糸条を加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部とを具備し、前記ラビリンスシール部が、該ラビリンスシール部の内壁面から糸条に向かって直角に延びる板片からなるラビリンスノズルを複数有する加圧スチーム処理装置において、前記ラビリンスノズルの前記内壁面からの延設長さＬと、隣接するラビリンスノズル間のピッチＰとの比（Ｌ／Ｐ）が０．３未満であり、前記板片の厚みが３ｍｍ以下、ラビリンスノズルの形成段数が２０段以上７５段以下であることを特徴とする装置である。

また、本発明の糸条の加圧スチーム処理装置は、前記ピッチＰが１６〜２９ｍｍであることが好ましい。
また、前記長さＬが３ｍｍ以上であることが好ましい。

また、本発明の糸条の加圧スチーム処理方法は、前記加圧スチーム処理装置を用い、糸条を、下記式で表される充填率Ｆを０．５〜１０％として加圧スチーム処理する方法である。
Ｆ＝［Ｋ／（ρ×１０^５）］／Ａ
ただし、式中、Ｋは糸条繊度（ｔｅｘ）であり、ρは糸条密度（ｇ／ｃｍ^３）であり、Ａは前記ラビリンスシール部内の前記ラビリンスノズルにより形成される開口部の開口面積（ｃｍ^２）である。

本発明の糸条の加圧スチーム処理装置は、装置内部からの加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れ、高品質な糸条を得ることができる。
また、本発明の糸条の加圧スチーム処理方法によれば、毛羽や糸切れなどの発生を抑え、高品質な糸条を得ることができる。

［加圧スチーム処理装置］
図１は、糸条の加圧スチーム処理装置の実施形態の一例を示した断面図である。
本実施形態の加圧スチーム処理装置１（以下、処理装置１という。）は、一定方向に走行する糸条Ｚを加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部１０と、加圧スチーム処理部１０の前後から延びる２つのラビリンスシール部２０とを具備している。

加圧スチーム処理部１０は、スチームを供給するスチーム入口１２が上下に形成されており、内部に２枚の多孔板から構成される壁部１４により２つの加圧室１６が形成され、壁部１４と壁部１４の間に糸条Ｚが走行する糸条走行路１８が形成されている。

加圧スチーム処理部１０の材質は、スチームの漏れを防ぐ密封処理を行うのに充分な機械強度を有する材質であればよい。例えば、加圧スチーム処理部１０内部の糸条Ｚに接する可能性のある部分の材質としては、耐腐食性を有し、接触した場合の糸条Ｚへの衝撃を低減できる点から、ステンレスあるいは鉄鋼材料に硬質クロムメッキ処理を施した材質が挙げられる。

ラビリンスシール部２０は、その内壁面２２から糸条Ｚに向かって垂直に延びる板片からなるラビリンスノズル２４を複数有しており、そのラビリンスノズル２４によりラビリンスシール部２０内部の糸条走行路となる開口部２６が形成され、隣接するラビリンスノズル２４の間に膨張室２８が形成されている。また、加圧スチーム処理部１０の一次側のラビリンスシール部２０には糸条Ｚを導入する糸条入口３０が形成されており、加圧スチーム処理部１０の二次側のラビリンスシール部２０には糸条Ｚが導出される糸条出口３２が形成されている。
ラビリンスシール部２０の材質は、加圧スチーム処理部１０と同様に、スチームの漏れを防ぐ密封処理を行うのに充分な機械強度を有する材質であればよい。

ラビリンスシール部２０内にラビリンスノズル２４により膨張室２８が形成されることにより、膨張室２８内で加圧スチームの流れに渦流が発生してエネルギーが消費され、それにより圧力が下がって加圧スチームの漏出量が低減される。

ラビリンスノズル２４は、板片からなり、内壁面２２からラビリンスシール部２０内部を走行する糸条Ｚに向かって垂直に延びるように形成されている。
板片の材質は、特に限定はないが、耐腐食性を有し、接触した場合の糸条への衝撃を低減できる点から、ステンレスあるいは鉄鋼材料に硬質クロムメッキ処理を施したものが挙げられる。
板片の形状は、加圧スチームの漏出量を低減できるものであれば特に限定はないが、平板状であることが好ましい。

ラビリンスノズル２４は、ラビリンスシール部２０内の全ての内壁面２２から延設されていてもよく、一部の壁面を除く内壁面２２から延設されていてもよい。すなわち、図３に示すように、ラビリンスシール部２０の全ての内壁面２２から、一体となったラビリンスノズル２４がラビリンスシール部２０内を走行する糸条Ｚに向かって延設されていてもよく、上下に対向するそれぞれの内壁面２２から、ラビリンスシール部２０内を走行する糸条Ｚに向かって一対のラビリンスノズル２４が延設され、それら一対のラビリンスノズル２４と左右の内壁面２２によって開口部２６が形成されていてもよい。あるいは、下側の内壁面２２を除く全ての内壁面２２から、一体となったラビリンスノズル２４がラビリンスシール部２０内を走行する糸条Ｚに向かって延設されていてもよい。

処理装置１では、ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬ（図２）と、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ（図２）との比（Ｌ／Ｐ）を０．３未満とする。前記比（Ｌ／Ｐ）は、０．１２〜０．２９であることが好ましく、０．１７〜０．２６であることがより好ましい。比（Ｌ／Ｐ）を０．３未満とすれば、膨張室２８内での加圧スチームの渦流が充分に発生することで、加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れる。そのため、糸条Ｚに毛羽や糸切れが発生することを抑制できる。

ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬは、３ｍｍ以上であることが好ましく、４〜６ｍｍであることがより好ましい。
延設長さＬが３ｍｍ以上であれば、膨張室２８の大きさが渦流の発生に充分な大きさとなるため、加圧スチームの漏出量を低減する効果が向上する。また、延設長さＬが６ｍｍ以下であれば、膨張室２８が大きくなりすぎて渦流が発生し難くなることを防ぎやすい。

隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰは、１６〜２９ｍｍであることが好ましく、１８〜２５ｍｍであることがより好ましい。
ピッチＰが１６ｍｍ以上であれば、膨張室２８内に滞留することなく通過してしまう加圧スチームの割合を小さくし、膨張室２８内で充分に渦流を発生させることが容易になる。また、ピッチＰは２９ｍｍを超えると渦流の発生頻度がほとんど変化しないため、ピッチＰを２９ｍｍ以下とすれば、充分な段数のラビリンスノズル２４を確保でき、加圧スチームの漏出量を低減する効果が充分に得られやすくなる。

また、処理装置１では、比（Ｌ／Ｐ）を０．３未満とすると共に、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａ（図２）を３ｍｍ以下とする。比（Ｌ／Ｐ）および板片の厚みａを前記範囲内とすることで、加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れた加圧スチーム処理装置となる。板片の厚みａが３ｍｍを超えると、開口部２６におけるラビリンスノズル２４による加圧スチームの整流効果が強くなり、膨張室２８内での渦流の発生が抑えられてしまう。
板片の厚みａは、加圧スチームの漏出量を低減する効果が向上する点から、０．５〜３ｍｍであることが好ましく、板片の強度と加圧スチームの漏出量の低減効果との両立に優れる点から、１〜２ｍｍであることがより好ましい。
また、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａは、３ｍｍ以下であれば対向する板片の厚みが異なっていてもよい。例えば、ラビリンスノズル２４の上側の板片の厚みが１ｍｍで、下側の板片の厚みが３ｍｍであっても構わない。

ラビリンスノズル２４の形成段数は、２０〜８０段であることが好ましい。ラビリンスノズル２４の形成段数が２０段以上であれば、膨張室２８の数が増えることにより渦流の発生と消滅の回数が増加するため、加圧スチームの漏出量を低減して、糸条Ｚに毛羽や糸切れが発生することを抑制しやすくなる。また、ラビリンスノズル２４の形成段数が８０段を超えると加圧スチームの漏出量を低減する効果がほとんど変化しなくなる。そのため、ラビリンスノズル２４の形成段数が８０段以下であれば、処理装置１が複雑化しすぎることを抑制でき、また処理装置１内への糸条Ｚの糸通し作業も容易になる。

ラビリンスノズル２４により形成される開口部２６は、図３に示すように、水平方向に延びるスリット状に形成されることが好ましい。開口部２６がスリット状であれば、処理装置１内を走行させる糸条Ｚを扁平な状態に保つことができるため、加圧スチーム処理部１０内において吹き出した加圧スチームが糸条Ｚ内部まで侵入、到達することを促進することができる。そのため、加圧スチームにより糸条Ｚを短時間で均一に加熱することが容易になる。
また、開口部２６は、ラビリンスシール部２０の高さ方向の中央に形成されていることが好ましい。これにより、膨張室２８のラビリンスシール部２０内を走行する糸条Ｚで区切られる上下の領域内で、加圧スチームの気流の流れが異なって糸条Ｚの走行が不安定になることを防止しやすくなる。

開口部２６の幅Ｗと高さＨの比（Ｈ／Ｗ）（図３）は、１／１８００〜１／６０であることが好ましい。前記比（Ｈ／Ｗ）が１／１８００以上であれば、特に複数本の糸条Ｚを走行させる多錘処理において隣接して走行する糸条Ｚ同士の干渉を低減し、それにより引き起こされる損傷や混繊を抑制しやすく、糸条Ｚに毛羽や糸切れが発生するのを抑制しやすい。また、前記比（Ｈ／Ｗ）が１／６０以下であれば、糸条Ｚを扁平に保つこと、および加圧スチームの漏出量を低減することを両立することが容易になる。

また、処理装置１は、装置内に糸条Ｚを通すことが容易になる点から、装置本体が装置内部を走行する糸条Ｚの上側の部分と下側の部分に二分割できるようになっていることが好ましい。これにより、特に処理装置１内に複数本の糸条Ｚを走行させて加圧スチーム雰囲気下で一括して延伸処理する場合に、糸通し作業を短時間で容易に行うことができる。
処理装置１を二分割できる形態にする場合、分割された装置本体同士の開閉機構は特に限定されず、例えば、分割された装置本体同士をヒンジで連結して開閉する機構などが採用できる。また、分割される上側の装置本体部分を吊り上げて開閉する方法を採用してもよい。また、このような場合は、装置本体同士の接合部分から加圧スチームが漏れることを防ぐため、クランプなどを用いて分割した装置本体同士の接合部分を密封する構造とすることが好ましい。

尚、本発明の加圧スチーム処理装置は、図１〜３に例示した処理装置１には限定されない。例えば、複数本の糸条Ｚを隣接させて走行させる場合、それら糸条Ｚ同士が干渉してそれに伴って糸条Ｚに損傷や混繊が生じることを防ぐ点から、糸条入口３０および糸条出口３２の近傍に分繊用のガイドを設けてもよい。
また、処理装置１は、糸条Ｚを水平方向に走行させる装置であるが、糸条Ｚを鉛直方向に走行させる加圧スチーム処理装置であってもよい。

糸条Ｚは、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、ポリアクリロニトリル系重合体を含む紡糸原液を紡糸して、それを浴中延伸して乾燥緻密化した糸条などの炭素繊維の製造に用いられる糸条が挙げられる。

また、ラビリンスノズル２４の形状も図１〜３に例示した平板状には限定されない。
例えば、端縁部から糸条Ｚの走行方向に向かってフランジが延設されているラビリンスノズル２４（図４（ａ））、一方の側面が直線的に傾斜しているラビリンスノズル２４（図４（ｂ））、一方の側面が円弧状に傾斜しているラビリンスノズル２４（図４（ｃ））、両方の側面が直線的に傾斜しているラビリンスノズル２４（図４（ｄ））、両方の側面が円弧状に傾斜しているラビリンスノズル２４（図４（ｅ））、一方の側面が直線的に傾斜しており、他方の側面が円弧状に傾斜しているラビリンスノズル２４であってもよい（図４（ｆ））。

［加圧スチーム処理方法］
以下、本発明の糸条の加圧スチーム処理方法の実施形態の一例として、前述の処理装置１を用いて糸条Ｚを加圧スチーム処理する方法について説明する。
本実施形態の方法では、糸条Ｚが糸条入口３０から一次側のラビリンスシール部２０内に導入されて各々の開口部２６および膨張室２８を通過し、加圧スチーム処理部１０の糸条走行部１８を通過した後、二次側のラビリンスシール部２０内の各々の開口部２６および膨張室２８を通過して糸条出口３２から導出されて次工程へと送られる。

糸条Ｚを糸条入口３０に導入する前の工程は、公知の工程を用いることができる。例えば、アクリロニトリルの単独重合体、あるいはアクリロニトリルと他の単量体との共重合体からなるアクリロニトリル系重合体を、公知の有機または無機の溶剤に溶解させて紡糸原液とし、該紡糸原液を紡糸した後に糸条入口３０に導入し、本発明の加圧スチーム処理方法を用いて加圧スチーム雰囲気下で延伸処理する方法が挙げられる。この場合、紡糸方法はいわゆる湿式、乾湿式、乾式のいずれの方法であってもよく、その後の工程で脱溶剤、浴中延伸、油剤付着処理、乾燥などの処理が施されてもよい。本発明の加圧スチーム処理装置を用いた加圧スチーム雰囲気下での延伸処理は、工程中のいかなる段階で実施してもよいが、前述のような溶液紡糸の場合は、糸条Ｚ中の溶剤をある程度除去した後、すなわち、紡糸した糸条を洗浄した後、浴中延伸した後、または乾燥した後に行うことが好ましい。

本発明の方法における処理装置１への糸条Ｚの導入は、下記式で表される充填率Ｆを０．５〜１０％として行う。充填率Ｆとは、開口部２６の開口面積に対する糸条Ｚの断面積が占める割合である。
Ｆ＝［Ｋ／（ρ×１０^５）］／Ａ
ただし、式中、Ｋは糸条繊度（ｔｅｘ）であり、ρは糸条密度（ｇ／ｃｍ^３）であり、Ａはラビリンスシール部２０内のラビリンスノズル２４により形成される開口部２６の開口面積（ｃｍ^２）である。
なお、充填率Ｆは、以下のように導かれる。すなわち、糸条繊度がＫ（ｔｅｘ）＝Ｋ／１０００（ｇ／ｍ）＝Ｋ×１０^−５（ｇ／ｃｍ）で、糸条密度がρ（ｇ／ｃｍ^３）である糸条Ｚの断面積がＳ_０（ｃｍ^２）であるとすると、Ｓ_０＝Ｋ／（ρ×１０^５）（ｃｍ^２）である。この糸条Ｚの断面積Ｓ_０を開口部２６の開口面積Ａ（ｃｍ^２）で除したものが充填率Ｆである。

充填率Ｆが０．５％以上であれば、加圧スチームの漏出量を低減する効果が向上する。また、充填率Ｆが１０％以下であれば、糸条Ｚとラビリンスノズル２４とが接触して糸条Ｚに損傷が生じたり、隣接する糸条Ｚ同士が干渉して糸条Ｚに混繊が生じたりすることを抑制しやすい。

加圧スチーム処理部１０では、スチーム入口１２から加圧スチーム処理部１０内にスチームが供給され、供給されたスチームが加圧室１６で加圧されて加圧スチームとされた後、該加圧スチームが壁部１４の各孔から糸条走行路１８内を走行する糸条Ｚへと吹き出される。これにより、糸条走行路１８内において加圧スチームにより糸条Ｚが加熱され、加圧スチーム処理を行うことができる。

加圧室１６の圧力、すなわち加圧スチームの圧力は、用途に応じて設定されればよく、処理する糸条Ｚの種類、加圧スチーム処理の前工程での処理状態、あるいは目的とする繊維特性などにより適宜調整すればよい。例えば、本発明の加圧スチーム処理装置を用いて、加圧スチーム雰囲気下で糸条Ｚの延伸処理を行う場合は、通常２００〜５００ｋＰａ程度に調整される。

糸条走行路１８内に吹き出された加圧スチームは、糸条Ｚを加熱した後、ラビリンスシール部２０を通って処理装置１の外部へと漏出しようとする。このとき、本実施形態の方法では、加圧スチームがラビリンスシール部２０内の複数の開口部２６および膨張室２８を連続して通過する際、膨張室２８に入った加圧スチームが急激に膨張され、その後に次の開口部２６に到達するまで除々に圧縮されることが繰り返されるため、渦流の発生と消滅が有効かつ頻繁に繰り返される。その結果、加圧スチームはラビリンスシール部２０内を通過する間にエネルギーを極度に消耗して減圧されるため、ラビリンスシール部２０の糸条入口３０および糸条出口３２からの加圧スチームの漏出量が低減される。これにより、糸条Ｚに毛羽や糸切れが発生することを抑制できる。

以上説明したように、本発明の加圧スチーム処理装置は、装置内部からの加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れ、高品質な糸条を得ることができる。また、本発明の糸条の加圧スチーム処理方法によれば、毛羽や糸切れなどの発生が抑えられた高品質な糸条を得ることができる。また、装置内部からの加圧スチームの漏出量が低減されるため、スチームの使用量も抑えることができる。
これは、本発明の加圧スチーム処理装置では、比（Ｌ／Ｐ）を０．３未満とし、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａを３ｍｍ以下とすることで、装置内部からの加圧スチームの漏出量が大きく低減されて装置内の加圧スチームの気流の乱れが抑えられることで、処理装置内の糸条Ｚの走行や、延伸処理などの各種処理が安定に行えるためであると考えられる。

本発明の加圧スチーム処理装置および加圧スチーム処理方法は、適用する糸条Ｚ（繊維）の種類や処理工程に特に限定はないが、細繊度の繊維や高配向の繊維を得ようとする場合や、高い紡糸速度を要求される場合の延伸処理装置および延伸処理方法として好適に使用できる。特に、アクリル繊維や炭素繊維用のポリアクリロニトリル系重合体繊維の生産における延伸工程に好適に使用できる。また、本発明の加圧スチーム処理装置および加圧スチーム処理方法は、フィラメント数が数千本以上の糸条の処理に特に有効であり、高倍率の延伸性を得ることができる。

以下、実施例および比較例を示して本発明を詳細に説明する。ただし、本発明は以下の記載によっては限定されない。
本実施例の加圧スチーム処理における加圧スチームの漏出量の評価は、加圧スチーム処理装置内のスチーム流量［ｋｇ／ｈｒ・ｍ］を測定することにより行った。

［製造例１］
アクリロニトリル（ＡＮ）、メチルアクリレート（ＭＡ）、およびメタクリル酸（ＭＡＡ）をモル比ＡＮ／ＭＡ／ＭＡＡ＝９６／２／２で共重合させたポリアクリロニトリル系重合体をジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）溶液（ポリマー濃度２０質量％、粘度５０Ｐａ・ｓ、温度６０℃）に溶解させて紡糸原液を調製し、該紡糸原液をホール数１２０００の紡糸口金を通して、濃度が７０質量％、液温が３５℃のＤＭＡｃ水溶液中に吐出して水洗後、熱水浴中で３倍に延伸し、１３５℃で乾燥して、緻密化した糸条Ｚを得た。

［実施例１］
図１に例示した処理装置１において、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部２０の糸条Ｚの走行方向の全長が６００ｍｍ（ただし、ラビリンスシール部２０の全長は片側のラビリンスシール部２０の長さのことであり、この全長のラビリンスシール部２０が加圧スチーム処理部１０の前後に２つ設けられている。以下同じ。）、ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬが５ｍｍ、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰが２０ｍｍ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐが０．２５、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａが１ｍｍ、ラビリンスノズル２４の段数が３０段、開口部２６の高さＨが２ｍｍ、開口部２６の幅が３００ｍｍ、Ｈ／Ｗが１／１５０の処理装置を用いた。
前記処理装置を用いて、製造例１で得られた糸条Ｚを１錘で糸条入口３０から導入して加圧スチーム処理を行った。加圧室１６の圧力は３００ｋＰａとした。

［実施例２〜４］
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐ、ラビリンスノズル２４の段数を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。

［比較例１］
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐ、ラビリンスノズル２４の段数を表１に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
実施例１〜４および比較例１の加圧スチーム処理におけるスチーム流量を測定した結果を表１および図５に示す。

表１および図５に示すように、比（Ｌ／Ｐ）が０．３未満の本発明の加圧スチーム処理装置を用いた実施例１〜４では、スチーム流量が小さく、装置からの加圧スチームの漏出量が少なかった。また、実施例１〜４では、ピッチＰが２０ｍｍ、２５ｍｍである実施例１および２が、３０ｍｍ、３５ｍｍである実施例３および４よりも加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れていた。
一方、隣接するラビリンスノズル２４の間のピッチＰが７ｍｍで、比（Ｌ／Ｐ）が０．３以上である比較例１では、実施例１〜４に比べて加圧スチームの漏出量を低減する効果に劣っていた。

［実施例５］
図１に例示した処理装置１において、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部２０の糸条Ｚの走行方向の全長が１５００ｍｍ、ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬが５ｍｍ、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰが２５ｍｍ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐが０．２０、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａが１ｍｍ、ラビリンスノズル２４の段数が６０段、開口部２６の高さＨが２ｍｍ、開口部２６の幅が３００ｍｍ、Ｈ／Ｗが１／１５０の処理装置を用いた。
前記処理装置を用いて、製造例１で得られた糸条Ｚを１錘で糸条入口３０から導入して加圧スチーム処理を行った。加圧室１６の圧力は３００ｋＰａとした。

［実施例６〜７］
ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａを表１に示すように変更した以外は、実施例５と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。

［比較例２］
ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａを表１に示すように変更した以外は、実施例５と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
実施例５〜７および比較例２の加圧スチーム処理におけるスチーム流量を測定した結果を表１および図６に示す。

表１および図６に示すように、板片の厚みａが３以下の本発明の加圧スチーム処理装置を用いた実施例５〜７では、スチーム流量が小さく、装置からの加圧スチームの漏出量が少なかった。また、板片の厚みａが１ｍｍの実施例５で最も優れた効果を示した。
一方、板片の厚みａが３ｍｍを超える比較例２では、実施例５〜７に比べて加圧スチームの漏出量を低減する効果が劣っていた。

［実施例８］
図１に例示した処理装置１において、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部２０の糸条Ｚの走行方向の全長が１５００ｍｍ、ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬが２ｍｍ、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰが２５ｍｍ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐが０．０８、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａが２ｍｍ、ラビリンスノズル２４の段数が６０段、開口部２６の高さＨが２ｍｍ、開口部２６の幅が３００ｍｍ、Ｈ／Ｗが１／１５０の処理装置を用いた。
前記処理装置を用いて、製造例１で得られた糸条Ｚを１錘で糸条入口３０から導入して加圧スチーム処理を行った。加圧室１６の圧力は３００ｋＰａとした。

［実施例９〜１１］
ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬを表１に示すように変更した以外は、実施例８と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
実施例６および８〜１１、ならびに比較例３の加圧スチーム処理におけるスチーム流量を測定した結果を表１および図７に示す。

表１および図７に示すように、比（Ｌ／Ｐ）が０．３未満の本発明の加圧スチーム処理装置を用いた実施例８〜１１では、スチーム流量が小さく、装置からの加圧スチームの漏出量が少なかった。また、実施例６および８〜１１の比較から、ラビリンスノズル２４の延設長さＬが３ｍｍ以上で加圧スチームの漏出量を低減する効果が特に優れ、延設長さＬが５ｍｍの実施例６で最も優れた効果を示すことがわかった。

［実施例１２］
図１に例示した処理装置１において、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部２０の糸条Ｚの走行方向の全長が１５００ｍｍ、ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬが５ｍｍ、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰが２０ｍｍ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐが０．２５、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａが１ｍｍ、ラビリンスノズル２４の段数が７５段、開口部２６の高さＨが２ｍｍ、開口部２６の幅が３００ｍｍ、Ｈ／Ｗが１／１５０の処理装置を用いた。
前記処理装置を用いて、製造例１で得られた糸条Ｚを１錘で糸条入口３０から導入して加圧スチーム処理を行った。加圧室１６の圧力は３００ｋＰａとした。

［実施例１３〜２７］
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐ、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａ、ラビリンスノズル２４の段数を表２に示すように変更した以外は、実施例１２と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。

［比較例３〜６］
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐ、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａ、ラビリンスノズル２４の段数を表２に示すように変更した以外は、実施例１２と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。

［実施例２８］
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐ、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａ、ラビリンスノズル２４の段数を表２に示すように変更し、加圧室１６の圧力を２００ｋＰａとした以外は、実施例１２と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。

［比較例７］
隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐ、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａ、ラビリンスノズル２４の段数を表２に示すように変更し、加圧室１６の圧力を２００ｋＰａとした以外は、実施例１２と同様にして糸条Ｚの加圧スチーム処理を行った。
実施例１２〜２８および比較例３〜７の加圧スチーム処理におけるスチーム流量を測定した結果を表２および図８に示す。

表２および図８に示すように、比（Ｌ／Ｐ）が０．３未満で板片の厚みａが３ｍｍ以下の本発明の加圧スチーム処理装置を用いた実施例１２〜２８では、スチーム流量が小さく、装置からの加圧スチームの漏出量が少なかった。
また、ピッチＰが２０〜２５ｍｍの実施例１２〜１７は、ピッチＰが３０ｍｍの実施例１８よりも加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れ、加圧室１６の圧力が実施例１２〜１７（３００ｋＰａ）よりも低い比較例７（２００ｋＰａ）と同等かそれ以上の効果を示した。特に、ピッチＰが２２ｍｍの実施例１４で加圧スチームの漏出量を低減する効果に最も優れていた。
また、板片の厚みａは、小さいほど加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れており、１ｍｍで特に優れた効果を示した（実施例１２〜１８）。
また、加圧室１６の圧力が２００ｋＰａの実施例２８は、加圧室１６の圧力が３００ｋＰａの実施例１７〜２７よりも加圧スチームの漏出量が少なかった。

一方、ピッチＰが１５ｍｍで、比（Ｌ／Ｐ）が０．３以上である比較例３〜６では、板片の厚みａが同じ実施例に比べて加圧スチームの漏出量を低減する効果に劣っていた。同様に、比較例７でも、加圧室１６の圧力が同じ実施例２８に比べて加圧スチームの漏出量を低減する効果に劣っていた。

［実施例２９〜３３］
図１に例示した処理装置１において、加圧スチーム処理部１０の糸条Ｚの走行方向の全長が１０００ｍｍ、ラビリンスシール部２０の糸条Ｚの走行方向の全長が１５００ｍｍ、ラビリンスノズル２４の内壁面２２からの延設長さＬが５ｍｍ、隣接するラビリンスノズル２４間のピッチＰが２５ｍｍ、延設長さＬとピッチＰとの比Ｌ／Ｐが０．２０、ラビリンスノズル２４の段数が６０段、開口部２６の高さＨが２ｍｍ、開口部２６の幅が３００ｍｍ、Ｈ／Ｗが１／１５０の処理装置を用い、ラビリンスノズル２４を形成する板片の厚みａを表３に示す通りにして、製造例１で得られた糸条Ｚを１錘で糸条入口３０から導入して加圧スチーム処理を行った。加圧室１６の圧力は３００ｋＰａとした。
実施例２９〜３３の加圧スチーム処理におけるスチーム流量を測定した結果を表３および図９に示す。

表３および図９に示すように、実施例２９〜３２では、板片の厚みａは、小さいほど加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れており、１ｍｍの実施例３２で特に優れた効果を示した。また、実施例３３の結果から、ラビリンスノズル２４の上側の板片と下側の板片の厚みａが異なっていても、それぞれの板片の厚みａが共に３ｍｍ以下であれば加圧スチームの漏出量を低減する効果に優れることがわかった。

本発明の加圧スチーム処理装置の一実施形態例の概略構成を示した縦断面図である。図１の加圧スチーム処理装置のラビリンスノズルの部分を拡大した断面図である。図１のラビリンスシール部におけるラビリンスノズルが形成された部分の縦断面図である。ラビリンスノズルの断面形状の一例を示した断面図である。実施例１〜４および比較例１のスチーム流量の測定結果を示した図である。実施例５〜７および比較例２のスチーム流量の測定結果を示した図である。実施例６および８〜１１のスチーム流量の測定結果を示した図である。実施例１２〜２８および比較例３〜７のスチーム流量の測定結果を示した図である。実施例２９〜３３のスチーム流量の測定結果を示した図である。

符号の説明

１加圧スチーム処理装置１０加圧スチーム処理部２０ラビリンスシール部２２内壁面２４ラビリンスノズル２６開口部Ｚ糸条

Claims

一定方向に走行する糸条を加圧スチームにより処理する加圧スチーム処理部と、該加圧スチーム処理部の前後から延びる２つのラビリンスシール部とを具備し、
前記ラビリンスシール部が、該ラビリンスシール部の内壁面から糸条に向かって直角に延びる板片からなるラビリンスノズルを複数有する加圧スチーム処理装置において、
前記ラビリンスノズルの前記内壁面からの延設長さＬと、隣接するラビリンスノズル間のピッチＰとの比（Ｌ／Ｐ）が０．３未満であり、前記板片の厚みが３ｍｍ以下、ラビリンスノズルの形成段数が２０段以上７５段以下であることを特徴とする糸条の加圧スチーム処理装置。
前記ピッチＰが１６〜２９ｍｍである、請求項１に記載の糸条の加圧スチーム処理装置。
前記長さＬが３ｍｍ以上である、請求項１または２に記載の糸条の加圧スチーム処理装置。
請求項１〜３のいずれか一項に記載の糸条の加圧スチーム処理装置を用い、糸条を、下記式で表される充填率Ｆを０．５〜１０％として加圧スチーム処理する、糸条の加圧スチーム処理方法。
Ｆ＝［Ｋ／（ρ×１０^５）］／Ａ
ただし、式中、Ｋは糸条繊度（ｔｅｘ）であり、ρは糸条密度（ｇ／ｃｍ^３）であり、Ａは前記ラビリンスシール部内の前記ラビリンスノズルにより形成される開口部の開口面積（ｃｍ^２）である。