JP6277465B2 - Manufacturing method of heat-resistant nanofilament web yarn by high-speed winding - Google Patents

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    • D02J1/224Selection or control of the temperature during stretching

Description

本発明は、高速巻取による耐熱性ナノフィラメントウェブ及びその製造手段に関し、特に赤外線光束を照射して超高延伸倍率を行う延伸手段において、その延伸されたフィラメントを高速で巻き取るという簡便な手段により耐熱性のある平均フィラメント径が1μm未満であるフィラメントからなるナノフィラメントウェブを得ることを可能にした耐熱性ナノフィラメント及びその製造手段に関し、さらに高速巻取り過程でフィラメントウェブが加撚されることにより撚のあるナノフィラメントヤーン、及びその製造手段に関する。The present invention relates to a heat-resistant nanofilament web by high-speed winding and a manufacturing means thereof, and particularly, a simple means for winding up the drawn filament at high speed in a drawing means for irradiating an infrared light beam to perform an ultra-high draw ratio. The heat-resistant nanofilament and the manufacturing method thereof that can obtain a nanofilament web made of filaments having an average heat-resistant filament diameter of less than 1 μm, and the filament web is twisted in a high-speed winding process The present invention relates to a nanofilament yarn having a twist and a manufacturing method thereof.

近年、繊維径が1μm未満、すなわちナノメータ(数ナノメータから数百ナノメータ)範囲のファイバーが、IT、バイオ、環境分野などの幅広い分野で、将来の革新的素材になると注目されている。そして、そのナノファイバーの製造手段として、エレクトロスピニング法(以下ES法と略す場合がある。)が代表的である(米国特許第1,975,504号)。しかしこのES法は、ポリマーを溶剤に溶解する必要があることや、出来た製品も脱溶剤が必要であることから、製法において煩雑であり、また、フィラメントの分子配向がないこと、出来たファイバー集積体にダマやショットと呼ばれる樹脂の小さい固まりが混在するなど、品質的にも問題点が多かった。In recent years, fibers with a fiber diameter of less than 1 μm, that is, in the nanometer (several nanometers to several hundreds nanometers) range, are attracting attention as future innovative materials in a wide range of fields such as IT, biotechnology, and environmental fields. As a means for producing the nanofiber, an electrospinning method (hereinafter sometimes abbreviated as ES method) is typical (US Pat. No. 1,975,504). However, in this ES method, it is necessary to dissolve the polymer in a solvent, and the finished product also needs to be desolvated, so that the production method is complicated, and there is no molecular orientation of the filament. There were many problems in terms of quality, such as small masses of resin called lumps and shots mixed in the aggregate.

本発明人は、赤外線光束法により、分子配向を伴って、1,000倍以上という超高倍率の延伸倍率で極細フィラメントおよび不織布を得る手段について発明を行った(国際公開番号WO2005/083165A1など)。これらは、簡便な手段で、極細の分子配向したフィラメントおよびそれからなる不織布が得られた。また、これらを発展させ、さらにナノフィラメントの領域までに極細化を可能にした、極細フィラメントの製造手段を発明した(国際公開公報WO2008/084797A1)。また本発明では、多数本の原フィラメントを同時に延伸してウェブを製造するが、この多数本延伸手段には、本発明人の先願発明が適する(特開2010−185162)。The present inventor has invented a means for obtaining ultrafine filaments and non-woven fabrics at a stretch ratio of 1,000 times or more with molecular orientation by infrared luminous flux method (International Publication No. WO2005 / 083165A1 etc.) . These were obtained by simple means to obtain ultrafine molecularly oriented filaments and non-woven fabrics composed thereof. In addition, the inventors have invented a means for producing ultrafine filaments, which has been developed and further enabled to be ultrafine to the nanofilament region (International Publication WO2008 / 084797A1). In the present invention, a large number of original filaments are simultaneously stretched to produce a web, and the inventors' prior invention is suitable for this large number of stretching means (Japanese Patent Laid-Open No. 2010-185162).

米国特許第1,975,504号明細書(第1−2頁、第1図、第4図)US Pat. No. 1,975,504 (page 1-2, FIGS. 1 and 4) 国際公開番号WO2005/083165A1(第1−2頁、図1,図3)International Publication Number WO2005 / 083165A1 (page 1-2, FIGS. 1 and 3) 国際公開公報WO2008/084797A1(第1−2頁、図1―3)International Publication WO2008 / 084797A1 (page 1-2, Fig. 1-3) 特開2010−185162(第1−2頁、図1―2)JP 2010-185162 (Page 1-2, Fig. 1-2)

本発明は、上記本発明人の先願発明をさらに発展させたものであって、その目的とするところは、本発明は、ナノフィラメントウェブをコンパクトな装置内で耐熱性を有するようにさせることにある。さらに、この耐熱性を有するナノフィラメントウェブに撚をかけて、撚のあるナノフィラメントヤーンを製造する手段を提供することにある。 The present invention is a further development of the above-mentioned prior application of the present inventor. The object of the present invention is to make the nanofilament web have heat resistance in a compact apparatus. It is in. It is another object of the present invention to provide means for producing a twisted nanofilament yarn by twisting the nanofilament web having heat resistance.

本発明は、原フィラメントが延伸されることによって、ナノフィラメントの領域までに細化されるナノフィラメントウェブに耐熱性を付与される。本発明における原フィラメントとは、既にフィラメントとして製造されて、リール等に巻き取られたものである。また紡糸過程において、溶融または溶解フィラメントが冷却や凝固によりフィラメントとなったものを紡糸過程に引き続き使用され、本発明の原フィラメントとすることもできる。ここでフィラメントとは、実質的に連続した繊維であり、数ミリメータから数十ミリメータの長さである短繊維とは区別される。原フィラメントは、単独で存在することが望ましいが、数本ないし数十本に集合されていても使用することができる。In the present invention, heat resistance is imparted to the nanofilament web that is thinned to the nanofilament region by stretching the original filament. The original filament in the present invention is already manufactured as a filament and wound on a reel or the like. Further, in the spinning process, a melted or melted filament that has become a filament by cooling or solidification is used subsequently in the spinning process, and can be used as the original filament of the present invention. Here, the filament is a substantially continuous fiber, and is distinguished from a short fiber having a length of several millimeters to several tens of millimeters. The original filament is desirably present alone, but it can be used even if it is assembled into several to several tens.

本発明において延伸されたフィラメントは、全てフィラメントと表現するが、延伸された結果、上記ファイバーの領域に属するものも含まれる。本発明における延伸されたフィラメントは、殆どの場合、延伸切れすることなく数分以上延伸されるので、フィラメントの長さも数m以上であり、フィラメント径dが小さいことを考慮すると、実質的に連続フィラメントと見なすことができる場合が殆どである。しかし、条件によっては、上記ファイバーの領域に属する短繊維も製造することができる。In the present invention, all the filaments drawn are expressed as filaments, but those that belong to the fiber region as a result of drawing are also included. In most cases, the stretched filament in the present invention is stretched for several minutes without being stretched. Therefore, considering the fact that the length of the filament is several meters or more and the filament diameter d is small, it is substantially continuous. In most cases, it can be regarded as a filament. However, depending on conditions, short fibers belonging to the above-mentioned fiber region can also be produced.

本発明におけるフィラメントは、一本のフィラメントからなるシングルフィラメントである場合と、複数のフィラメントからなるマルチフィラメントである場合が含められる。本発明においては、ナノフィラメントの集合体が束状となって製造されるが、それをナノフィラメントウェブとする。The filament in the present invention includes a single filament composed of a single filament and a multifilament composed of a plurality of filaments. In the present invention, an aggregate of nanofilaments is manufactured in a bundle, and this is a nanofilament web.

本発明の原フィラメントは、ポリエチレンテレフタレート、脂肪族ポリエステルおよびポリエチレンナフタレートを含むポリエステル、ナイロン(含むナイロン6、ナイロン66)を含むポリアミド、ポリプロピレンやポリエチレンを含むポリオレフィン、ポリビニルアルコール系ポリマー、また、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)などを含むフッ素系ポリマー、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等の耐熱性のポリマーにも適用される。The raw filament of the present invention includes polyethylene terephthalate, polyester containing aliphatic polyester and polyethylene naphthalate, polyamide including nylon (including nylon 6, nylon 66), polyolefin including polypropylene and polyethylene, polyvinyl alcohol polymer, tetrafluoro It is also applied to heat-resistant polymers such as fluorine-based polymers including ethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) and polyphenylene sulfide (PPS).

本発明においは、フィラメントの送出手段から送り出された原フィラメントについて延伸が行われる。送出手段は、ニップローラや数段の駆動ローラの組み合わせなどの一定の送出速度でフィラメントを送り出すことが出来るものであれば種々のタイプのものが使用できる。 In the present invention, the original filament sent out from the filament sending means is stretched. As the delivery means, various types can be used as long as the filament can be delivered at a constant delivery speed, such as a combination of a nip roller and several stages of driving rollers.

本発明において、送出手段から送り出されてくる原フィラメントは、複数(多錘)同時に延伸されることを特徴とする。多錘とは、独立して行動するフィラメント又はフィラメントの束が複数本存在することを意味する。複数本は、2本から数100本を意味する。In the present invention, a plurality of (multiple spindles) original filaments fed from the feeding means are drawn at the same time. The term “multiple spindle” means that there are a plurality of filaments or bundles of filaments that act independently. A plurality of lines means two to several hundred.

フィラメントの送出手段より送り出された多錘の原フィラメントは、さらにオリフィスを通して、オリフィス中を原フィラメントの走行方向に流れる気体によって送られる。原フィラメントがこのフィラメント送出手段を経てオリフィスに送り込まれるまでは、P1気圧の雰囲気下で行われ、P1気圧下の状態に保たれている場所を原フィラメント供給室とする。P1が大気圧のときは、特に圧力を一定にする囲いは必要ない。P1が加圧下や減圧下の場合は、その圧力を保つための囲い(部屋)が必要であり、加圧ポンプまたは減圧ポンプも必要となる。なお本発明では、オリフィス入口部がP1であることが必要であるが、原フィラメントの貯蔵部、原フィラメントの送り出し部分は、必ずしもP1気圧である必要はない。しかし、それらを別々の部屋を設けるのは煩雑であるので、それらの部分が同一気圧であることが好ましい。The multi-filamentary original filaments fed from the filament feeding means are further fed through the orifices by the gas flowing in the running direction of the original filaments. Until the original filament is sent to the orifice through this filament delivery means, it is performed in an atmosphere of P1 atmospheric pressure, and the place kept under the P1 atmospheric pressure is defined as the original filament supply chamber. When P1 is atmospheric pressure, there is no need for an enclosure that keeps the pressure constant. When P1 is under pressure or pressure reduction, an enclosure (room) for maintaining the pressure is required, and a pressure pump or pressure reduction pump is also required. In the present invention, the orifice inlet portion needs to be P1, but the storage portion of the original filament and the delivery portion of the original filament do not necessarily need to be P1 atmospheric pressure. However, since it is cumbersome to provide separate rooms for them, it is preferable that those portions have the same atmospheric pressure.

オリフィスの出口以降は、P2気圧下に保たれ、オリフィスから出てきた原フィラメントを赤外線光束(ビーム)によって加熱することによって延伸される延伸室となる。原フィラメントは、P1気圧の原フィラメント供給室とP2気圧下の延伸室との圧力差(P1−P2)によって生じるオリフィス中を流れる空気の流れによってオリフィス中を送られていく。P2が大気圧のときは、特に圧力を一定にする囲いは必要ないが、P2が加圧下や減圧下の場合は、その圧力を保つための囲い(部屋)が必要であり、加圧ポンプまたは減圧ポンプも必要となる。After the exit of the orifice, it is maintained at P2 atmospheric pressure, and becomes a drawing chamber that is drawn by heating the original filament that has come out of the orifice with an infrared light beam. The original filament is sent through the orifice by the flow of air flowing through the orifice caused by the pressure difference (P1-P2) between the original filament supply chamber at P1 atm and the stretching chamber at P2 atm. When P2 is at atmospheric pressure, an enclosure that keeps the pressure constant is not particularly necessary. However, when P2 is under pressure or pressure reduction, an enclosure (room) is required to maintain the pressure. A vacuum pump is also required.

P1とP2の気圧の差は、P1>P2である。そして、実験の結果、P1≧2P2であることが好ましく、さらに好ましくはP1≧3P2、P1≧5P2であることが最も好ましいことがわかった。 The difference in pressure between P1 and P2 is P1> P2. As a result of experiments, it was found that P1 ≧ 2P2, more preferably P1 ≧ 3P2, and most preferably P1 ≧ 5P2.

本発明は、P2が減圧下(大気圧未満の圧力)で行われることが望ましい。そうすることにより、P1を大気圧で実施でき、装置を著しく簡便に出来、また、減圧は比較的簡便な手段であるからである。さらに、オリフィスからエアーが減圧下に噴出されることにより、通常存在する大気圧のエアーに邪魔されることないので、噴出されるエアーも、それに伴うフィラメントも非常に安定し、その結果、延伸性が安定し、ナノフィラメント領域までの延伸が可能になる。このような簡便な手段で、ナノミクロン領域の平均フィラメント径のフィラメントに対して耐熱性が付与されることに本発明の特徴がある。In the present invention, P2 is desirably performed under reduced pressure (pressure less than atmospheric pressure). By doing so, P1 can be carried out at atmospheric pressure, the apparatus can be remarkably simplified, and decompression is a relatively simple means. Furthermore, since air is ejected from the orifice under reduced pressure, it is not disturbed by the air at normal atmospheric pressure, so the ejected air and the accompanying filament are very stable. Is stable and can be stretched to the nanofilament region. A feature of the present invention is that heat resistance is imparted to filaments having an average filament diameter in the nanomicron region by such simple means.

なおP1またはP2は、通常室温の空気が使用される。しかし、原フィラメントを予熱したい場合や、延伸したフィラメントを熱処理したい場合は、加熱エアーも使用される。また、フィラメントが酸化されるのを防ぐ場合は、窒素ガス等の不活性ガスが使用され、水分の飛散を防ぐ場合は、水蒸気や水分を含む気体も使用される。 Note that air at room temperature is usually used as P1 or P2. However, heated air is also used when preheating the original filament or when heat-treating the drawn filament. Further, in order to prevent the filament from being oxidized, an inert gas such as nitrogen gas is used, and in the case of preventing the scattering of moisture, a gas containing water vapor or moisture is also used.

本発明における原フィラメント供給室と延伸室は、オリフィスによってつながっている。オリフィス中では、原フィラメントとオリフィス内径との間の狭い隙間に、P1>P2の圧力差で生じた高速気体の流れが生じる。この高速気体の流れを生じるために、オリフィスの内径Dと繊維の径dとは、あまり大きくかけはなれてはならない。実験結果、D>dであって、D<30d、好ましくはD<10d、さらに好ましくはD<5dであってD<2dであることが最も好ましい。In the present invention, the original filament supply chamber and the drawing chamber are connected by an orifice. In the orifice, a high-speed gas flow generated by a pressure difference of P1> P2 is generated in a narrow gap between the original filament and the orifice inner diameter. In order to generate this high-speed gas flow, the inner diameter D of the orifice and the diameter d of the fiber should not be too large. Experimental results show that D> d and D <30d, preferably D <10d, more preferably D <5d and D <2d.

オリフィス内を高速の気体が流れるので、オリフィスの内部は抵抗の少ない構造が望ましい。本発明のオリフィスの形状は、1本1本独立したものも使用されるが、板状物に多数の孔を開けて多錘のオリフィスとすることもできる。オリフィスの内部の断面も円形のものが望ましいが、複数のフィラメントを通過させる場合や、フィラメントの形状が楕円やテープ状の場合には、断面が楕円や矩形のものも使用される。また、オリフィス入り口では、原フィラメントを導入しやすいように大きく、出口部分のみ狭い形状が、フィラメントの走行抵抗を小さくし、オリフィスの出口からの風速も大きくできるので好ましい。Since high-speed gas flows through the orifice, a structure with low resistance is desirable inside the orifice. The orifices according to the present invention may be used independently of each other, but a large number of orifices may be formed by opening a large number of holes in a plate-like object. A circular cross section inside the orifice is desirable, but when a plurality of filaments are allowed to pass, or when the filament has an oval or tape shape, an oval or rectangular cross section is also used. Further, it is preferable that the orifice entrance is large so that the original filament can be easily introduced and only the exit portion is narrow because the running resistance of the filament can be reduced and the wind speed from the exit of the orifice can be increased.

本発明におけるオリフィスは、本発明人らによる延伸前の圧力差を用いない場合における送風管とは役割を異にしている。従来の送風管は、レーザーをフィラメントの定位置に当てる役目であり、できるだけ抵抗少なく、定位置に原フィラメントを搬送する役目であった。本発明はそれにプラスすることの、高速の整流気体が原フィラメント供給室の気圧P1と延伸室の気圧P2の気圧差で発生する点で異なる。なお、通常のスパンボンド不織布製造においては、エアーサッカー等によって溶融フィラメントに張力を与えられる。しかし、スパンボンド不織布製造におけるエアーサッカーと本発明におけるオリフィスとは、その作用機構と効果が全く異なる。スパンボンド法では、溶融フィラメントをエアーサッカー内の高速流体で送られ、エアーサッカー内でそのフィラメント径の細化の殆どが完了する。それに対して、本発明では固体の原フィラメントがオリフィスで送られ、オリフィス内ではフィラメントの細化は始まらず、オリフィスを出た所でレーザービームが照射されることによって、始めて延伸が開始される。またスパンボンド法では、エアーサッカー内に高圧エアーを送りこむことにより高速流体を発生させるが、本発明では、オリフィス前後における部屋の気圧差でオリフィス内の高速流体を発生させる点で異なる。またその効果も、スパンボンド法では、せいぜい10μm前後の平均フィラメント径しか得られないのに対して、本発明では1μm未満のナノフィラメントが得られるという大きな効果が得られる点が異なる。The orifice in the present invention has a different role from the blower pipe in the case where the pressure difference before stretching by the present inventors is not used. The conventional blower tube has a role of applying a laser to a fixed position of the filament, and has a function of conveying the original filament to the fixed position with as little resistance as possible. The present invention is different from that in that the high-speed rectified gas is generated due to the difference in pressure between the pressure P1 in the original filament supply chamber and the pressure P2 in the drawing chamber. In normal spunbond nonwoven fabric production, tension is applied to the molten filament by air soccer or the like. However, the air soccer in the production of the spunbonded nonwoven fabric and the orifice in the present invention are completely different in operation mechanism and effect. In the spunbond method, the molten filament is fed by a high-speed fluid in the air soccer, and most of the filament diameter is reduced in the air soccer. On the other hand, in the present invention, the solid original filament is sent by the orifice, and the filament does not start to be thinned in the orifice, but is first drawn by being irradiated with the laser beam at the exit from the orifice. In the spunbond method, high-speed fluid is generated by sending high-pressure air into the air soccer. However, the present invention is different in that high-speed fluid in the orifice is generated due to the pressure difference between the rooms before and after the orifice. In addition, the spunbond method is different from the spunbond method in that only an average filament diameter of about 10 μm can be obtained, whereas in the present invention, a great effect that nanofilaments of less than 1 μm can be obtained.

本発明は、原フィラメントが赤外線光束によって加熱されて延伸されることを特徴とする。赤外線は、波長0.78μmから1mmまでとされているが、高分子化合物のC−Cボンドは、3.5μmの吸収を中心としており、0.78μmから20μmが特に好ましい。これらの赤外線は、鏡やレンズにより点状または線状に焦点を絞り、原フィラメントの加熱域を絞り込むスポットヒータやラインヒータと呼ばれる加熱ヒータが使用できる。ラインヒータは、複数本の原フィラメントが並列して走行している場合に好適である。The present invention is characterized in that the original filament is heated and stretched by an infrared light beam. Infrared rays have a wavelength of 0.78 μm to 1 mm, but the C—C bond of the polymer compound is centered on absorption of 3.5 μm, and 0.78 μm to 20 μm is particularly preferable. These infrared rays can be spotted or linearly focused by a mirror or a lens, and a heater called a spot heater or a line heater that narrows the heating area of the original filament can be used. The line heater is suitable when a plurality of original filaments are traveling in parallel.

本発明の赤外線光束は、レーザー光であることが特に好ましい。中でも、10.6μmの波長の炭酸ガスレーザーと、1.06μmの波長のYAG(イットリウム、アルミニウム、ガーネット系)レーザーが特に好ましい。レーザーは、放射範囲(光束)を小さく絞り込むことが可能であり、また、特定の波長に集中しているので、無駄なエネルギーも少ない。The infrared light beam of the present invention is particularly preferably laser light. Among these, a carbon dioxide laser with a wavelength of 10.6 μm and a YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser with a wavelength of 1.06 μm are particularly preferable. Lasers can narrow the radiation range (light flux) to a small size, and are concentrated on a specific wavelength, so there is little wasted energy.

オリフィスから送り出されてきた原フィラメントは、オリフィスの出口で、赤外線光束によって加熱され、オリフィスからの高速流体によってフィラメントに与えられる張力によって、原フィラメントは延伸される。オリフィスの直下とは、実験結果、赤外線光束の中心がオリフィス先端より30mm以下、好ましくは10mm以下、5mm以下であることが最も好ましい。オリフィスから離れると、原フィラメントが振れ、定位置に収まらず、赤外線光束に安定して捉えられないからである。またオリフィスからの高速気体によってフィラメントに与えられる張力が、オリフィスから離れることによって弱くなり、また安定性も小さくなるからと思われる。The original filament sent out from the orifice is heated by the infrared light beam at the exit of the orifice, and the original filament is drawn by the tension applied to the filament by the high-speed fluid from the orifice. “Directly under the orifice” means that the center of the infrared light beam is 30 mm or less, preferably 10 mm or less and 5 mm or less from the tip of the orifice, as a result of experiments. This is because when the filament is separated from the orifice, the original filament swings and does not stay in a fixed position, and cannot be stably captured by the infrared light beam. Further, it is considered that the tension applied to the filament by the high-speed gas from the orifice is weakened by moving away from the orifice, and the stability is also reduced.

本発明の原フィラメントは、赤外線ビームにより延伸適温に加熱される。ビームによって延伸適温に加熱される範囲は、フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って、上下4mm(長さ8mm)以内であることが好ましく、さらに好ましくは上下3mm以下、最も好ましくは上下2mm以下で加熱される。このビームの径は、走行するフィラメントの軸方向に沿って測定する。本発明においては、原フィラメントの軸方向で測定される。本発明は、狭い領域で急激に延伸されることにより、高度に極細化され、ナノ領域までに細くした延伸を可能にし、しかも超高倍率延伸であっても、延伸切れを少なくすることができた。なお、この赤外線光束が照射されるフィラメントがマルチフィラメントである場合は、上記のフィラメントの中心は、マルチフィラメントのフィラメント束の中心を意味する。The raw filament of the present invention is heated to an appropriate drawing temperature by an infrared beam. The range heated to an appropriate temperature for drawing by the beam is preferably within 4 mm (length 8 mm) in the vertical direction along the filament axial direction at the center of the filament, more preferably 3 mm or less, most preferably 2 mm or less. Is heated. The beam diameter is measured along the axial direction of the traveling filament. In the present invention, it is measured in the axial direction of the original filament. The present invention makes it possible to stretch highly narrowed to a nano region by being rapidly stretched in a narrow region, and to reduce stretch breaks even with ultra-high magnification stretching. It was. When the filament irradiated with the infrared light beam is a multifilament, the center of the filament means the center of the filament bundle of the multifilament.

本発明の延伸されたフィラメント群は、巻取ビームを有する巻取機に直接巻かれて行く。直接とは、コンベア等のフィラメント集積手段を経ずに、直接、巻取ビームに巻き取られていくことを意味する。本発明では、この巻取機の巻取速度が1,000m/min以上であることを特徴とし、2,000m/以上が好ましく、3,000m/min以上であることが最も好ましい。巻取速度は、巻取ビーム上でフィラメントが巻かれて行く速度である。この巻取は、オリフィス下1,000mm以下であることが好ましい。本発明人は、このように高速巻取を行うことによって、巻き取られたフィラメントウェブの耐熱性が向上することを見出した。The drawn filament group of the present invention is wound directly on a winder having a winding beam. The term “directly” means that the film is directly wound around the winding beam without passing through a filament collecting means such as a conveyor. In the present invention, the winding speed of the winder is 1,000 m / min or more, preferably 2,000 m / min or more, and most preferably 3,000 m / min or more. The winding speed is the speed at which the filament is wound on the winding beam. This winding is preferably 1,000 mm or less under the orifice. The present inventor has found that the heat resistance of the wound filament web is improved by performing high-speed winding in this way.

本発明は、巻き取られるフィラメントウェブを巻取り過程で撚りをかけることも特徴とする。加撚方法は、リング精紡におけるリング撚糸機等の従来の撚糸手段を使用することできる。本発明において特に有効な加撚手段として、本発明人は、2つの回転軸を有する巻取手段を提供する。巻取リールを有する巻取機が架台上に設置されており、この巻取リールを支持する支柱が、架台の中心Cから一定の距離Rを離れて設けられており、さらに、この架台が架台の中心軸を軸に回転するように構成されていることにより、この巻取リールの回転軸と、この架台の回転軸との2つの回転軸がほぼ直交する方向で配置されていることにより、引き取られて行くフィラメントウェブに撚りが加えられるようにされている。ほぼ直交とは、厳密に直交を要件とするものではなく、角度にして数度から十数度の範囲で直交していることを意味する。このようにすることにより、フィラメントウェブの高速巻取りと、そのフィラメントウェブへの加撚とを同時に行える装置とすることを可能にした。The invention is also characterized in that the filament web to be wound is twisted in the winding process. As the twisting method, conventional twisting means such as a ring twisting machine in ring spinning can be used. As a twisting means particularly effective in the present invention, the present inventor provides a winding means having two rotating shafts. A winder having a take-up reel is installed on a gantry, and a column supporting the take-up reel is provided at a certain distance R from the center C of the gantry. The rotation axis of the take-up reel and the rotation axis of the gantry are arranged in a direction substantially orthogonal to each other by being configured to rotate about the central axis of Twist is applied to the filament web that is being taken up. The term “substantially orthogonal” does not strictly require orthogonality, but means that the angle is orthogonal within a range of several degrees to several tens of degrees. By doing in this way, it became possible to set it as the apparatus which can perform the high-speed winding of a filament web, and the twist to the filament web simultaneously.

本発明は赤外線ビームによって、原フィラメントを超高倍率に延伸することによって、耐熱性のナノフィラメントウェブを製造することを目的とする。本発明におけるナノフィラメントは、フィラメント径が1μm以下のものをいい、本発明においては、原フィラメントを延伸倍率が10,000倍以上にすることにより、約100μm前後から数100μmの範囲という太い径の原フィラメントからでも平均フィラメント径が1μm未満のナノフィラメントが得ることができる点に特徴がある。しかも、このナノフィラメント群からなるウェブを1,000m/min以上の高速で巻き取ることにより融点がアップし耐熱性を有するフィラメントウェブとすることができた点に特徴がある。An object of the present invention is to produce a heat-resistant nanofilament web by stretching an original filament at an ultrahigh magnification with an infrared beam. The nanofilament in the present invention has a filament diameter of 1 μm or less, and in the present invention, the original filament has a large diameter ranging from about 100 μm to several hundred μm by making the draw ratio 10,000 or more. It is characterized in that nanofilaments having an average filament diameter of less than 1 μm can be obtained even from the original filament. In addition, it is characterized in that a filament web having a higher melting point and having heat resistance can be obtained by winding a web comprising the nanofilament group at a high speed of 1,000 m / min or more.

本発明における延伸倍率λは、原フィラメントの径doと延伸後のフィラメントの径dより、下記の式で表される。この場合、フィラメントの密度は一定として計算する。繊維径の測定は、走査型電子顕微鏡(SEM)で、原フィラメントは350倍、延伸されたフィラメントは1000倍またはそれ以上の倍率での撮影写真に基づき、100点の平均値で行う。本発明では、原フィラメント径は約100μm前後から数100μmの範囲という太い径の原フィラメントが使用されるので、例えば100μmの径の原フィラメントから1μm未満のフィラメント径に延伸されているえば、延伸倍率は10,000倍を超えている。
λ=(do/d)2
The draw ratio λ in the present invention is represented by the following formula from the diameter do of the original filament and the diameter d of the filament after drawing. In this case, the density of the filament is calculated as constant. The fiber diameter is measured with a scanning electron microscope (SEM), using an average value of 100 points based on a photograph taken at a magnification of 350 times for the original filament and 1000 times or more for the drawn filament. In the present invention, an original filament having a large diameter in the range of about 100 μm to several 100 μm is used. Therefore, if the original filament having a diameter of 100 μm is drawn to a filament diameter of less than 1 μm, for example, the draw ratio Is over 10,000 times.
λ = (do / d) 2

本発明における延伸フィラメントは、フィラメント径が揃っていることを特徴とする。フィラメント径分布は、上記SEM写真から測長用ソフトでフィラメント径を100箇測定して求めた。平均フィラメント径はそれらの算術平均より求める。またそれらの測定値より、標準偏差を求め、フィラメント径分布の尺度とした。The drawn filaments in the present invention are characterized by having a uniform filament diameter. The filament diameter distribution was obtained by measuring 100 filament diameters from the above SEM photograph using length measurement software. The average filament diameter is obtained from their arithmetic average. Moreover, the standard deviation was calculated | required from those measured values, and it was set as the scale of filament diameter distribution.

本発明における延伸フィラメントは延伸されることにより分子配向し、熱的にも安定している。本発明のナノフィラメントウェブは、高速巻取りされることにより、フィラメントの耐熱性が向上していることが、熱分析の結果により示唆されている。示差熱分析(DSC)測定は、株式会社リガク製THEM PLUS2 DSC8230Cにより、昇温速度10℃/minで測定した。本発明で高速巻取りされたポリエチレンテレフタレートナノフィラメントウェブにおいては、このようにDSC法で測定された結晶化度が30%以上であることが好ましく、32%以上であることがされに好ましく、35%以上であることが最も好ましい。The drawn filament in the present invention is molecularly oriented by being drawn and is also thermally stable. The results of thermal analysis suggest that the nanofilament web of the present invention is improved in heat resistance of the filament by being wound at high speed. Differential thermal analysis (DSC) measurement was performed at a heating rate of 10 ° C./min using a THEM PLUS2 DSC8230C manufactured by Rigaku Corporation. In the polyethylene terephthalate nanofilament web wound at high speed in the present invention, the crystallinity measured by the DSC method is preferably 30% or more, more preferably 32% or more, and 35 % Or more is most preferable.

上記のナノフィラメントの耐熱性の向上は、FT−IR(フ−リエ変換赤外分光光度計)によっても測定される。本発明では、JASCO社製 FT/IR4200装置を使用した。 The improvement in the heat resistance of the nanofilament is also measured by FT-IR (Frieer transform infrared spectrophotometer). In the present invention, an FT / IR 4200 apparatus manufactured by JASCO was used.

本発明によって製造されたナノフィラメントウェブは、本発明人の先願発明(特許文献3等)である真空中での超延伸によって製造されたフィラメントに比較して、融点がアップして耐熱性が向上していることを特徴とする。巻取りや他の手段でフィラメントウェブを集積した後に、熱処理等によってフィラメントウェブの耐熱性を向上させることもできる。しかし、本発明のフィラメント延伸装置は、高度の真空に保たれているので、できるだけコンパクトにする必要がある。したがって、高速で巻き取ることによって製品であるフィラメントウェブの耐熱度が向上することは、装置的にも、工程的にも非常に好ましい。The nanofilament web produced by the present invention has a higher melting point and higher heat resistance than the filament produced by the super-stretching in vacuum, which is the invention of the present inventors (Patent Document 3, etc.). It is characterized by improvement. After the filament web is accumulated by winding or other means, the heat resistance of the filament web can be improved by heat treatment or the like. However, since the filament drawing apparatus of the present invention is maintained at a high vacuum, it needs to be as compact as possible. Therefore, it is very preferable in terms of apparatus and process that the heat resistance of the filament web as a product is improved by winding at high speed.

本発明のもう一つの特徴は、ナノフィラメント束からなる撚のあるヤーン(糸)が製造できることにある。撚りがかけられることにより、フィラメントウェブは一つのまとまりを有して扱い易くなるばかりでなく、そのまとまりとして引張強度や寸法安定性のあるヤーンとして取り扱えるようになる。さらにこの加撚されたヤーンは、寸法安定性があるにもかかわらず、全体にふくらみがあり、柔らかい風合いと保温性のあるヤーンとなる。 Another feature of the present invention is that a twisted yarn consisting of nanofilament bundles can be produced. By being twisted, the filament web can be handled not only as a single unit, but also as a unity yarn having tensile strength and dimensional stability. In addition, the twisted yarn is swelled overall despite its dimensional stability, resulting in a yarn with a soft texture and heat retention.

本発明の高速巻取機を有するナノフィラメント製造装置の例を示す斜視図。The perspective view which shows the example of the nanofilament manufacturing apparatus which has a high-speed winding machine of this invention. 本発明の高速巻取機の例を示す側面図。The side view which shows the example of the high-speed winding machine of this invention. 本発明の高速巻取機の他の例を示す側面図。The side view which shows the other example of the high-speed winding machine of this invention. 本発明によって得られた撚りのあるPETナノフィラメントヤーンの外観写真。The external appearance photograph of the PET nanofilament yarn with a twist obtained by this invention. 原フィラメント及び巻取速度を変えて得られたPETフィラメントウェブのDSC曲線。DSC curve of PET filament web obtained by changing the original filament and winding speed.

以下、本発明の実施の形態の例を図面に基づいて説明する。 図1は、本発明の高速巻取機を有するナノフィラメント製造装置の例で、斜視図で示す。原フィラメント1a、1b、1c、・・・は、リール(図では省略)に巻かれた状態から繰り出され、コーム等を経て、繰出ニップローラ(図では省略)等により一定速度で送り出され、オリフィス2a、2b、2c、・・・へと導かれる。この図におけるここまでの工程は、原フィラメント供給室の気圧P1が大気圧に保たれて、特別の部屋を必要としない場合について図示してある。オリフィス2a、2b、2c、・・・の出口以降は、P2気圧下(この図では負圧状態)にある延伸室3となる。気圧P2は、バルブ4を通じて真空ポンプ(図示されていない)へ導かれている。オリフィス2a、2b、2c、・・・を出た原フィラメント1a、1b、1c、・・・は、原フィラメント供給室と延伸室との気圧差P1−P2によってもたらされる高速エアーと共に延伸室4に導かれる。炭酸ガスレーザー発振装置5より出たレーザービーム6は、オリフィス2a、2b、2c、・・・直下において、原フィラメント1a、1b、1c、・・・に照射される。なお、レーザービーム6を延伸室内へ導くには、Zn−Seからなる窓を通過するが、その窓は図では省略してある。レーザービーム6により加熱され、P1−P2の気圧差によってもたらされる高速エアーが下方のフィラメントに与える張力により、原フィラメント1a、1b、1c、・・・は延伸されて、延伸されたフィラメント7a、7b、7c、・・・となって下降し、下方の巻取機8へ直接巻き取られる。巻取機8は、架台9に設置された巻取ビーム10からなり、巻取ビーム10がモータにより駆動(図示されていない)されて回転し、この巻取ビーム10上に延伸されたフィラメントは巻き付けられて、ナノフィラメントウェブとなる。本発明では、この巻取ビーム10上の巻取速度が1,000m/minであることを特徴とする。Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of an example of a nanofilament manufacturing apparatus having a high-speed winder according to the present invention. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are fed out from a state wound around a reel (not shown), fed through a comb, etc., and fed out at a constant speed by a feeding nip roller (not shown), and the orifice 2a. , 2b, 2c,. The steps up to this point in this figure are illustrated in the case where the pressure P1 of the original filament supply chamber is maintained at atmospheric pressure and no special room is required. After the outlets of the orifices 2a, 2b, 2c,. The atmospheric pressure P2 is guided to a vacuum pump (not shown) through the valve 4. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Exiting the orifices 2a, 2b, 2c,... Enter the drawing chamber 4 together with high-speed air caused by the pressure difference P1-P2 between the original filament supply chamber and the drawing chamber. Led. The laser beam 6 emitted from the carbon dioxide laser oscillation device 5 is irradiated to the original filaments 1a, 1b, 1c,... Immediately below the orifices 2a, 2b, 2c,. In order to guide the laser beam 6 into the drawing chamber, it passes through a window made of Zn—Se, but this window is omitted in the drawing. The original filaments 1a, 1b, 1c,... Are stretched by the tension applied to the lower filaments by the high-speed air heated by the laser beam 6 and brought about by the pressure difference of P1-P2, and the drawn filaments 7a, 7b are stretched. , 7c,..., And are directly wound on the lower winder 8. The winding machine 8 is composed of a winding beam 10 installed on a gantry 9, and the winding beam 10 is driven by a motor (not shown) to rotate, and the filament stretched on the winding beam 10 is Wrapped into a nanofilament web. In the present invention, the winding speed on the winding beam 10 is 1,000 m / min.

図2は、本発明の高速巻取機の例を側面図で示す。架台11に建てられた支柱12に、巻取ビーム13が軸14に支持された設置されている。軸14は、モータ15により高速回転される。本発明では、この巻取ビーム13上の巻取速度が1,000m/min以上であることを特徴とする。FIG. 2 shows a side view of an example of the high-speed winder of the present invention. A take-up beam 13 is supported by a shaft 14 on a column 12 built on the gantry 11. The shaft 14 is rotated at a high speed by a motor 15. In the present invention, the winding speed on the winding beam 13 is 1,000 m / min or more.

図3は、本発明の高速巻取機の他の例を側面図で示す。ベース枠21内にモータ22が設置され、回転軸23がモータ22により軸回転する。架台板24がベース枠21にボルト25a、25bで固定されているが、架台板24と回転軸23とは空間を介して設置されているので、回転軸23が回転しても、架台板24は回転しない。この架台板24には、円形のアルミニウム製のレール26a、26bが埋め込まれており、このレール26a、26bには通電されているが、ゴム素材により架台板とは絶縁されている。回転軸23には、回転円板27が接続されており、回転軸23の回転に伴い回転円板27も回転する。回転円板27には、端子28a、28bが設けられており、端子の28a、28bの下部に設けられた金属製のコロ29a、29bによって、レール26a、26bから給電される。回転円板27には、回転軸23の回転中心Cから距離Rを離れた位置に支柱30が固定されており、この支柱30にモータ31が設けられ、モータ31の回転軸32に巻取ビーム33がセットされ、モータの回転に伴い、巻取ビーム33も高速回転する。モータ31への給電は、端子28a、28bからの配線34a、34bによって行われる。支柱30には、レール35上を往復するリニアモータ36を有するトラバース装置も設けられている。リニアモータ36には、集束ガイド37が設置され、フィラメントウェブはリング状になったこの集束ガイド37を通過して、撚が与えられながら巻き取られていく。リニアモータ36への給電は、端子28a、28bから行われるが、図では配線を省略した。この高速巻取機では、巻取リールの回転軸33と、この架台の回転軸23との2つの回転軸がほぼ直交する方向で配置されていることにより、引き取られて行く前記フィラメントウェブに撚りが加えられるようにされている。すなわち、回転軸23と回転軸32の二つの回転態様を有し、回転軸32の回転によりフィラメントウェブが巻取ビーム33に巻かれて行き、回転円板27の回転によって巻取ビーム33も回転軸23の回転中心Cを中心として回転するので、巻取ビーム33に巻かれて行くフィラメントウェブに撚りが与えられ、撚のあるフィラメントヤーンとして巻取ビーム33に巻かれて行くことになる。図4に、図3の装置で撚が与えられたポリエチレンナノフィラメントヤーンの例を写真で示す。FIG. 3 shows another example of the high-speed winder of the present invention in a side view. A motor 22 is installed in the base frame 21, and the rotation shaft 23 is rotated by the motor 22. The gantry plate 24 is fixed to the base frame 21 with bolts 25a and 25b. However, since the gantry plate 24 and the rotary shaft 23 are installed through a space, the gantry plate 24 is rotated even if the rotary shaft 23 rotates. Does not rotate. Circular rails 26a and 26b made of aluminum are embedded in the gantry plate 24. The rails 26a and 26b are energized, but are insulated from the gantry plate by a rubber material. A rotating disk 27 is connected to the rotating shaft 23, and the rotating disk 27 also rotates as the rotating shaft 23 rotates. The rotating disk 27 is provided with terminals 28a and 28b. Power is supplied from the rails 26a and 26b by metal rollers 29a and 29b provided below the terminals 28a and 28b. A support post 30 is fixed to the rotary disk 27 at a position away from the rotation center C of the rotary shaft 23 by a distance R. A motor 31 is provided on the post 30, and a take-up beam is provided on the rotary shaft 32 of the motor 31. 33 is set, and the winding beam 33 rotates at a high speed as the motor rotates. Power supply to the motor 31 is performed by wirings 34a and 34b from the terminals 28a and 28b. The strut 30 is also provided with a traverse device having a linear motor 36 that reciprocates on the rail 35. The linear motor 36 is provided with a focusing guide 37, and the filament web passes through the ring-shaped focusing guide 37 and is wound while being twisted. Power is supplied to the linear motor 36 from the terminals 28a and 28b, but wiring is omitted in the figure. In this high-speed winder, the rotary shaft 33 of the take-up reel and the rotary shaft 23 of the gantry are arranged in a direction almost perpendicular to each other, so that the filament web that is taken up is twisted. Is added. That is, the rotating shaft 23 and the rotating shaft 32 have two rotation modes, and the filament web is wound around the winding beam 33 by the rotation of the rotating shaft 32, and the winding beam 33 is also rotated by the rotation of the rotating disk 27. Since it rotates around the rotation center C of the shaft 23, the filament web wound around the winding beam 33 is twisted and wound around the winding beam 33 as a twisted filament yarn. FIG. 4 is a photograph showing an example of a polyethylene nanofilament yarn twisted by the apparatus of FIG.

原フィラメントとして未延伸ポリエチレンテレフタレート(PET)フィラメント(繊維径98.3μm)を使用し、第1図の延伸装置により延伸を行った。この時の赤外線照射装置は炭酸ガスレーザー発振装置を使用し、レーザー出力を30W、40Wで実験した。オリフィス径は、0.3mmであった。延伸室の真空度は30kPa、25kPa、20kPaに調整した。原フィラメントの送出速度は、0.1m/分であった。巻取速度を変更しつつ実験して得られたウェブのDSC曲線を、レーザー出力25W、30W、40Wの場合について図5に示した。また、表1、表2、表3は、各ウェブの融点(Tm)と融解熱から計算した結晶化度(Xc)等を示す。10,000m/min以上の高速で巻き取られることにより、30%以上の結晶化度のものが多くなっていることがわかる。原フィラメントは256.7℃に単一融解ピークを示すが、本発明の真空下の超延伸では二重融解ピークを示し、巻取速度Rが大きくなるにつれ、高温側に移行し、ピークが大きく顕著になり、1,000m/min以上で著しい。特に、巻取速度Rが4,580m/minで巻き取った場合の高温側の融点(Tm2)は、約277℃に達し、PETの平衡融点280℃に近い。また、高温側のピークの結晶化度(Xc2)も高速で巻き取ることにより増加する。特に結晶性が低い条件(レーザー:30W、P2:25kPa)で得られた結晶性の低いウェブでは顕著である。図5のDSC曲線より、高温側の融解ピークは、低温側の融解ピークとは異なり、巻取速度Rが大きくなるにつれて鋭くなり、微結晶の均一性が向上したことを示す。本実施例における原フィラメント径は98.3μmで、得られた延伸されたフィラメント径は0.83μm以下であるから、実施例での延伸されたフィラメントの延伸倍率は、全て10,000倍を超えており、得られたフィラメント径が約0.5μmで、延伸倍率にすると38,650倍にも達する。An unstretched polyethylene terephthalate (PET) filament (fiber diameter: 98.3 μm) was used as the original filament, and stretched by the stretching apparatus in FIG. The infrared irradiation apparatus at this time used a carbon dioxide laser oscillation apparatus, and experimented with laser outputs of 30 W and 40 W. The orifice diameter was 0.3 mm. The degree of vacuum in the stretching chamber was adjusted to 30 kPa, 25 kPa, and 20 kPa. The delivery speed of the original filament was 0.1 m / min. FIG. 5 shows the DSC curve of the web obtained by experimenting while changing the winding speed in the case of laser output of 25 W, 30 W, and 40 W. Tables 1, 2 and 3 show the crystallinity (Xc) calculated from the melting point (Tm) and heat of fusion of each web. It can be seen that those having a crystallinity of 30% or more are increased by being wound at a high speed of 10,000 m / min or more. The original filament shows a single melting peak at 256.7 ° C., but in the super-stretching under vacuum of the present invention, it shows a double melting peak, and as the winding speed R increases, it shifts to the high temperature side, and the peak becomes large It becomes remarkable, and it is remarkable at 1,000 m / min or more. In particular, the melting point (Tm2) on the high temperature side when the winding speed R is 4,580 m / min reaches about 277 ° C., which is close to the equilibrium melting point 280 ° C. of PET. Further, the crystallinity (Xc2) of the peak on the high temperature side is increased by winding at high speed. This is particularly noticeable for webs with low crystallinity obtained under conditions with low crystallinity (laser: 30 W, P2: 25 kPa). From the DSC curve of FIG. 5, the melting peak on the high temperature side is different from the melting peak on the low temperature side, and becomes sharper as the winding speed R increases, indicating that the uniformity of the microcrystals is improved. Since the original filament diameter in this example is 98.3 μm and the obtained drawn filament diameter is 0.83 μm or less, the draw ratios of the drawn filaments in the examples all exceed 10,000 times. The filament diameter obtained is about 0.5 μm, and the stretching ratio reaches 38,650 times.

Figure 0006277465
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実施例1で得られたポリエチレンテレフタレートウェブについて、FT−IR(フ−リエ変換赤外分光光度計)によって測定され結果を表4に示す。この測定では、エチレングリコールセグメントの面内変角振動に基づく1340/cmと1371/cmがそれぞれトランスとゴーシュのコンホメーションに帰属される。トランスは結晶および非晶の両相に存在し、ゴーシュは非晶のみに存在する。トランス/ゴーシュの比によって、分子鎖の伸びきりと結晶性の程度が推測される。巻取速度Rの上昇とともに、トランス/ゴーシュ比は増加し、ゴーシュからトランスにコンホメーション変化しており、高速巻取により、分子鎖の配向性と結晶性が向上していることを示す。The polyethylene terephthalate web obtained in Example 1 was measured by FT-IR (Fourier transform infrared spectrophotometer) and the results are shown in Table 4. In this measurement, 1340 / cm and 1371 / cm based on the in-plane bending vibration of the ethylene glycol segment are attributed to the transformer and Gauche conformations, respectively. Trans exists in both crystalline and amorphous phases, and Gauche exists only in amorphous. Depending on the ratio of trans / Gauche, the extent of the molecular chain and the degree of crystallinity are estimated. As the winding speed R increases, the trans / Gauche ratio increases and the conformation changes from Gauche to the transformer, indicating that the molecular chain orientation and crystallinity are improved by high-speed winding.

Figure 0006277465
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本発明によるナノフィラメントは、エアーフィルター等の従来極細フィラメントが使用されてきた分野ばかりでなく、メディカル用フィルター、IT用機能材料などの革新素材として広い分野にも使用される。製造コストが安く耐熱性を有するウェブであることより、広い用途が期待される。また、本発明による撚のあるナノフィラメントヤーンは、ふくらみがあり柔らかい衣料用繊維として期待される。 The nanofilament according to the present invention is used not only in fields where conventional ultrafine filaments such as air filters have been used, but also in wide fields as innovative materials such as medical filters and functional materials for IT. Since the production cost is low and the web has heat resistance, a wide application is expected. In addition, the twisted nanofilament yarn according to the present invention is expected to be a swelled and soft fiber for clothing.

1:原フィラメント、 2:オリフィス、 3:延伸室、 4:バルブ、
5:炭酸ガスレーザー発振装置、 6:レーザービーム、
7:延伸されたフィラメント、 8:巻取機、 9:架台、 10:巻取ビーム。
11:架台、 12:支柱、 13:巻取ビーム、 14:軸、 15:モータ。
21:ベース枠、 22:モータ、 23:回転軸、 24:架台板、
25:ボルト、 26:レール、 27:回転板、 28:端子、 29:コロ、
30:支柱、 31:モータ、 32:回転軸、 33:巻取ビーム、 34:配線、
35:レール、 36:リニアモータ、 37:集束ガイド。
1: original filament, 2: orifice, 3: stretching chamber, 4: valve
5: Carbon dioxide laser oscillation device, 6: Laser beam,
7: drawn filament, 8: winder, 9: mount, 10: take-up beam.
11: mount, 12: support, 13: winding beam, 14: shaft, 15: motor.
21: base frame, 22: motor, 23: rotating shaft, 24: mount plate,
25: bolt, 26: rail, 27: rotating plate, 28: terminal, 29: roller,
30: support, 31: motor, 32: rotating shaft, 33: winding beam, 34: wiring,
35: Rail, 36: Linear motor, 37: Focusing guide.

Claims (9)

フィラメントの送出手段により送り出された原フィラメントが、P1気圧下でオリフィスに供給され、該オリフィスの前後における気圧の差が、P1≧2P2であるP2気圧下の延伸部に導かれ、該延伸部において赤外線光束により加熱されて延伸され、該オリフィス直下において、1,000m/min以上の高速で直接巻き取られていく、延伸倍率が10,000倍以上である、平均フィラメント径が1μm未満のナノフィラメントからなる、高速巻取による耐熱性ナノフィラメントウェブの製造方法において、
前記巻き取りが行われる巻取リールを有する巻取機が架台上に設置されており、
該巻取リールを支持する支柱が、該架台の中心Cから一定の距離Rを離れて設けられており、
さらに、該架台が中心Cを軸に回転するように構成されており、
該巻取リールの回転軸と、該架台の回転軸との2つの回転軸がほぼ直交する方向で配置されていることにより、引き取られて行く前記フィラメントウェブに撚りが加えられるようにされている、ナノフィラメントウェブヤーンの製造方法。
The original filament delivered by the filament delivery means is supplied to the orifice under P1 atmospheric pressure, and the difference in air pressure before and after the orifice is guided to the extending portion under P2 atmospheric pressure where P1 ≧ 2P2, and in the extending portion A nanofilament with an average filament diameter of less than 1 μm that is heated and stretched by an infrared light beam and is directly wound at a high speed of 1,000 m / min or more directly under the orifice, and has a draw ratio of 10,000 times or more. In a method for producing a heat-resistant nanofilament web by high-speed winding,
A winder having a take-up reel on which the winding is performed is installed on a frame;
A column supporting the take-up reel is provided at a certain distance R from the center C of the gantry,
Further, the gantry is configured to rotate about the center C,
The filament web that is being taken up is twisted by arranging the two rotation axes of the rotation axis of the take-up reel and the rotation axis of the gantry in a substantially orthogonal direction. A method for producing a nanofilament web yarn.
前記延伸において、P1気圧が大気圧であり、前記P2気圧が減圧下である、請求項3記載の耐熱性ナノフィラメントウェブヤーンの製造方法。The method for producing a heat-resistant nanofilament web yarn according to claim 3, wherein in the stretching, P1 atmospheric pressure is atmospheric pressure and P2 atmospheric pressure is under reduced pressure. 前記フィラメントの延伸が前記オリフィスの出口より30mm以下の近距離で行われ、高速巻取がオリフィスから1、000mm以下で行われる、請求項3記載の耐熱性ナノフィラメントウェブヤーンの製造方法。The method for producing a heat-resistant nanofilament web yarn according to claim 3, wherein the drawing of the filament is performed at a short distance of 30 mm or less from the outlet of the orifice, and the high-speed winding is performed at 1,000 mm or less from the orifice. 前記赤外線光束が、前記原フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って上下4mm以内の範囲で加熱される請求項3記載の耐熱性ナノフィラメントウェブヤーンの製造方法。The method for producing a heat-resistant nanofilament web yarn according to claim 3, wherein the infrared light beam is heated within a range of up to 4 mm along the axial direction of the filament at the center of the original filament. 原フィラメントの送出手段を有するP1気圧下の原フィラメント供給室と、該原フィラメント供給室に配設されており、該原フィラメントがその中を通過するオリフィスと、該オリフィスによって該原フィラメント供給室と接続されており、該オリフィスを通過してきた該原フィラメントが赤外線光束により加熱されることによって延伸されるP2気圧下(P1>P2)の延伸室と、該赤外線光束を照射する赤外線照射装置とを具備しているナノフィラメントの製造装置において、
平均フィラメント径が1μm未満のフィラメントからなるナノフィラメントウェブが巻き取られる巻取リールを有する巻取機と該巻取リールを支持する支柱が、中心Cから一定の距離Rを離れて設置され、中心Cを軸に回転するように構成されている架台と、
を有し、該巻取リールの回転軸と、該架台の中心Cを中心とした回転軸がほぼ直交する方向で配置されていることにより、引き取られて行く前記ウェブに撚りが加えられるように構成されていることを特徴とする、撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。
An original filament supply chamber under P1 atmosphere having an original filament delivery means, an orifice through which the original filament passes, and the original filament supply chamber by the orifice An extension chamber under P2 atmospheric pressure (P1> P2) that is connected and is extended by heating the original filament that has passed through the orifice with an infrared light beam, and an infrared irradiation device that irradiates the infrared light beam. In the nanofilament manufacturing apparatus provided,
A winder having a take-up reel on which a nanofilament web made of filaments having an average filament diameter of less than 1 μm is taken up and a support supporting the take-up reel are installed at a certain distance R from the center C. A gantry configured to rotate about C as an axis;
The rotation axis of the take-up reel and the rotation axis centered on the center C of the gantry are arranged in a substantially perpendicular direction so that the web being taken up is twisted. An apparatus for producing a nanofilament yarn having a twist, characterized in that the apparatus is configured.
前記オリフィスの前後におけるP1とP2の気圧の差が、P1≧2P2である、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。The apparatus for producing a twisted nanofilament yarn according to claim 8, wherein a difference in air pressure between P1 and P2 before and after the orifice is P1 ≧ 2P2. 前記原フィラメント供給室が大気下にあり、前記延伸室が減圧下にある、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。The apparatus for producing a nanofilament yarn having a twist according to claim 8, wherein the original filament supply chamber is in the atmosphere and the drawing chamber is under reduced pressure. 前記赤外線光束照射装置からの光束の中心が、前記オリフィスの出口より30mm以内で前記原フィラメントに照射され、高速巻取がオリフィスから1,000mm以下の距離で行われる、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。The twist according to claim 8, wherein the center of the light beam from the infrared light beam irradiation device is irradiated to the original filament within 30 mm from the exit of the orifice, and high-speed winding is performed at a distance of 1,000 mm or less from the orifice. An apparatus for producing nanofilament yarns. 前記赤外線光束照射装置からのビームが、前記原フィラメントの中心でフィラメントの軸方向に沿って上下4mm以内の範囲に照射されるように構成されている、請求項8記載の撚を有するナノフィラメントヤーンの製造装置。The twisted nanofilament yarn according to claim 8, wherein the beam from the infrared light beam irradiation device is configured to irradiate a range within 4 mm vertically along the axial direction of the filament at the center of the original filament. Manufacturing equipment.
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