JP6649395B2 - 高強度合成繊維の製造方法及びそれから製造された高強度合成繊維 - Google Patents
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Description
I.V.=(R.V.−1)/4C+3ln(R.V.)/4C(前記C:濃度(g/100ml)である)
ここに、本発明における溶融紡糸時、ノズル直下の瞬間局部高温加熱方式により、多様な固有粘度(I.V.)を有するポリエステル繊維群を対象として、既存の各繊維の固有粘度(I.V.)から得られなかった相対的に高い物性の高強度ポリエステル繊維を提供することができる。
ここに、本発明における溶融紡糸時、ノズル直下の瞬間局部高温加熱方式により、多様な相対粘度(R≡)を有するポリエステル繊維群を対象として、既存の各繊維の相対粘度(R≡)から得られなかった相対的に高い物性の高強度ポリアミド系繊維を提供することができる。
以下、実施例に基づき、本発明についてさらに詳述する。
ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(固有粘度1.20dl/g)を押出機に入れて溶融押出し、300℃の温度の紡糸ノズルに流入させた。このとき、パックボディの熱源により紡糸ノズルと同一の温度に維持されたパックボディで取り囲まれた形態で紡糸して、未延伸及び部分延伸PET繊維を製造した。このとき、前記紡糸ノズルの直下に断熱材層43及び前記紡糸ノズルと同一の孔の構造と個数で作製されたヒータをノズルの下端部から5mm及び10mmの長さでそれぞれ配置し、吐出直後の繊維を間接加熱方式で加熱する加熱区域40を形成した。前記断熱材層43及びヒータからなる加熱体41は、前記紡糸ノズルの各孔の中心部において、10mmよりも大きな半径を有する複数個の孔から形成され、紡糸後、吐出口から吐出された繊維がそのまま通過しながら、断熱材層43及びヒータからなる加熱体41に直接接触せずに熱伝達されるように設計された。
−使用樹脂:PET(L.V.1.20)
−紡糸温度(ノズル温度):300℃
−紡糸ノズル孔の直径:Φ0.5
−紡糸ノズル孔当たりの吐出量:3.3g/min
−ノズル直下の局部加熱ヒータ温度:ノズル温度+100℃以上
−紡糸速度:0.5〜2k/min
<実施例2>第2の実施形態に係る加熱方式による高強度PET繊維の製造
ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂(固有粘度1.20dl/g)を押出機に入れて溶融押出し、297℃の温度の紡糸ノズルに流入させた。このとき、パックボディの熱源により紡糸ノズルと同一の温度に維持されたパックボディで取り囲まれた形態で紡糸して、未延伸及び部分延伸PET繊維を製造した。前記紡糸ノズルの下部では、パックボディの下部から2mm突出され、断熱材無しに、ノズルの下端部から5mm以内の距離に前記紡糸ノズルと同一の孔の構造と個数で作製されたヒータからなる加熱体81を20mm長さで配置し、吐出直後の繊維を直接・間接加熱方式で加熱する加熱区域80を形成した。前記ヒータからなる加熱体81は、紡糸ノズルの各孔の中心部において、10mmよりも大きな半径の孔が複数個形成され、各紡糸ノズルの吐出口から吐出された繊維と直接接触せずに熱伝達されるように設計され、前記紡糸ノズルの下端部から5mm以内の地点に直接熱伝達されるようにした。このとき、紡糸条件は、前記実施例1と同一であり、その結果を表1に示した。
第2の実施形態に係るノズル直下の局部高温加熱方式を行うが、表2に示すように、PET樹脂の固有粘度を変更し、下記の低速紡糸及びオフライン延伸を行ったことを除いては、上記の実施例2と同様にして高強度PET繊維を製造した。
−使用樹脂:PET(I.V.0.65及び1.20)
−紡糸温度(ノズル温度):280〜300℃
−紡糸ノズル孔の直径:Φ0.5
−紡糸ノズル孔当たりの吐出量:3.3g/min
−ノズル直下の局部加熱ヒータ温度:ノズル温度+100℃以上
−紡糸速度:1k/min
(2)オフライン延伸条件
−未延伸糸:前記紡糸条件から得られたPETas−spun繊維
−1stゴデットローラの速度(温度):10m/min(85℃)
−延伸段数:3段以上
−糸切れ無しに連続して延伸可能な最大延伸比における延伸糸のサンプリングを実施(熱固定温度130〜180℃)
相対粘度2.6及び3.4のナイロン6樹脂(Rv3.4)を押出機に入れて溶融押出し、270℃の温度の紡糸ノズルに流入し、第2の実施形態に係るノズル直下の局部高温加熱方式で紡糸時、加熱処理し、下記の低速紡糸及びオフライン延伸を行って、ナイロン6繊維を製造した。但し、ノズル直下の局部高温加熱方式を行わなかったことを除いては、同様な方式で比較例4〜5を行った。その結果を表3に示した。
−使用樹脂:ナイロン6(Rv2.6及び3.4)
−紡糸温度(ノズル温度):250〜270℃
−紡糸ノズル孔の直径:Φ0.5
−紡糸ノズル孔当たりの吐出量:3.3g/min
−ノズル直下の局部加熱ヒータ温度:ノズル温度+100℃以上
−紡糸速度:1k/min
(2)オフライン延伸条件
−未延伸糸:前記紡糸条件から得られたナイロン6as−spun繊維
−1stゴデットローラの速度(温度):10m/min(85℃)
−延伸段数:3段以上
−糸切れ無しに連続して延伸可能な最大延伸比における延伸糸のサンプリングを実施(熱固定温度130〜180℃)
溶融粘度(MFI)33及び12のPP樹脂を押出機に入れて溶融押出し、270℃の温度の紡糸ノズルに流入し、第2の実施形態によるノズル直下の局部高温加熱方式で紡糸時、加熱処理し、下記の紡糸及び延伸条件により行って、PP繊維を製造した。但し、ノズル直下の局部高温加熱方式を行わなかったことを除いては、同様な方式で比較例6〜7を行った。その結果を表4に示した。
−使用樹脂:PP(MFI(190/5)33及び12)
−紡糸温度(ノズル温度):210〜270℃
−紡糸ノズル孔の直径:Φ0.5
−紡糸ノズル孔当たりの吐出量:3.3g/min
−ノズル直下の局部加熱ヒータ温度:ノズル温度+100℃以上
−紡糸速度:1k/min
(2)オフライン延伸条件
−未延伸糸:前記紡糸条件から得られたPP繊維
−1stゴデットローラの速度(温度):10m/min(85℃)
−延伸段数:3段以上
−糸切れ無しに連続して延伸可能な最大延伸比における延伸糸のサンプリングを実施(熱固定温度130〜180℃)
11、51 紡糸孔
12、52 ノズル胴体
20、60 パックボディ
30、70 パックボディヒータ
40、80 加熱区域
41、81 加熱体
41a、41b、81a、81b 加熱孔
43 断熱材層
F 繊維
Claims (10)
- 紡糸装置のパックボディ内に少なくとも一つ以上の紡糸孔を有する紡糸ノズルが設けられ、熱可塑性高分子を前記紡糸ノズルから溶融紡糸して繊維を形成し、
前記溶融状態の繊維を、紡糸時に紡糸ノズルの直下に配置された加熱区域に通過させて加熱処理し、
前記加熱処理された繊維を冷却させ、
前記冷却された繊維を、延伸後、巻き取るが、
前記紡糸ノズルは、パックボディの下部を基準として、−50mm(パックボディ内に入る)〜300mm(パックボディ外に出る)でノズル胴体が位置し、
前記ノズル胴体の下部に、接触または一部挿入される加熱体の挿入深さが0〜50mmで、前記ノズル胴体の下部から延長される加熱体の延長の長さは0〜500mmであり、前記ノズル胴体の下部に一部挿入された加熱体の挿入深さと、前記ノズル胴体の下部から延長された加熱体の延長の長さを含めて繊維の加熱区域が形成され、
前記ノズル胴体に挿入された加熱体の上面とこれと向き合うノズル胴体の底面の間に0〜10mmの間隙b4が形成されており、加熱体とノズル胴体の表面が直接接触して(間隙0mm)または最大10mmの間隙(b4)によって直接または間接的に加熱されて、
前記加熱区域が、紡糸ノズル孔の周辺部に孔状タイプまたは帯状タイプから形成された加熱体により繊維を局部加熱することを特徴とする高強度合成繊維の製造方法。 - 前記熱可塑性高分子が、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリトリメチレンテレフタレート(PTT)、ポリシクロヘキサンジメタノールテレフタレート(PCT)、及びポリエチレンナフタレート(PEN)よりなる群から選ばれるポリエステル系高分子;ナイロン6、ナイロン6,6、ナイロン4、及びナイロン4,6から選ばれるポリアミド系高分子;またはポリエチレンまたはポリプロピレンから選ばれるポリオレフィン系高分子;のうちから選ばれるいずれか一つであることを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記溶融状態の繊維が、パックボディの温度との温度差が0〜1,500℃以上である加熱体を通過して、瞬間局部高温加熱されたことを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記パックボディの温度が50〜400℃の温度に維持されたことを特徴とする請求項3に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記繊維を、紡糸ノズル孔の中心から1〜300mm以内で離隔して孔が形成された孔状タイプの加熱体に通過させたことを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記繊維を、紡糸ノズルの中心孔から同一の半径内に、複数個の孔からなる孔層が形成されるとき、隣接した孔層−孔層間に挿入された形態、または一列で配列された形態で形成された帯状タイプの加熱体に通過させたことを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記紡糸ノズルにおいて、各孔を通過する溶融した熱可塑性高分子の滞留時間が3秒以下であり、流量が少なくとも0.01cc/min以上であることを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記紡糸ノズルにおいて、孔の壁面のせん断速度が500〜500,000/secであることを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記紡糸ノズルの孔の構造が、直径(D)が0.01〜5mm、長さ(L)はL/Dが1以上、ピッチが1mm以上、及び孔の断面が円形または異形断面であることを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
- 前記紡糸ノズルが、単独紡糸用ノズル;または芯鞘型、サイドバイサイド型、海島型よりなる群から選ばれるいずれか一つの複合紡糸用ノズルであることを特徴とする請求項1に記載の高強度合成繊維の製造方法。
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