JPH04153356A - 繊維束の加熱方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は繊維の製造あるいは加工において、多数本の単
繊維で構成される繊維束を走行させなから熱媒ガスで連
続加熱を行う際に、急速かつ均一に繊維束を加熱・昇温
を行うことが可能な繊維束の加熱方法に関する。

（従来の技術） 繊維の製造あるいは加工において繊維束を走行させなが
ら連続加熱するための方法としては、走行繊維束を飽和
水蒸気等の熱媒ガスを充満した容器内に通じて加熱する
方法が広く採用されている。従来の方法では熱媒ガスの
容器外部への漏洩量を少なくするために、例えば特開昭
５８−２１４５２０に見られるように容器の走行繊維束
導入用の開口部面積を小さくしたり、開口部の壁厚みを
長くするか又はラビリンス構造として開口部のシール効
果を高めることが一般的に行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） 以上のような従来の方法では、熱媒ガス容器中に導かれ
た走行繊維束は第４図の如く単繊維（７）が互いに密着
したままの状態であり、繊維束の外表面のみが熱媒ガス
により加熱されるので繊維束中心部の昇温は繊維束外周
部よりも遅くなる。従って、繊維束の走行速度を速（し
ようとすると、走行繊維束の熱媒ガス中の滞留時間を同
じにするために、走行速度に比例して熱媒ガス容器の長
さを長くする必要がある。また走行繊維束を構成する単
繊維の本数を増やそうとすると、その繊維束断面積が大
きくなるので、その径の２乗に比例して走行繊維束の熱
媒ガス中の滞留時間を長くする必要がある。

これに対して、走行繊維束の熱媒ガス中の滞留時間を短
くするためには、熱媒ガスの温度を高めて熱媒ガスと走
行繊維束との温度差を大きくする方法が用いられる。し
かしながら、繊維の溶融による破断や単繊維相互の融着
あるいは変質などの問題が生じるため、熱媒ガスの高温
化には限界がある。

以上のような理由から従来の走行繊維束加熱方法では、
生産性を向上するために繊維束走行速度の高速化や繊維
束を構成する単繊維本数の増大を図ろうとすると、加熱
装置が大型化して設置のための場所の制約・設備費の増
大・作業性の悪化などの問題を生じる。

また熱媒ガスの漏洩を防くために、熱媒ガス容器の開口
部の壁厚みを大きくした場合には、繊維束の走行速度を
速くすると繊維束と開口部壁面との接触による摩擦力が
増大して繊維表面が傷つき、繊維の光沢をそこねたり単
繊維の切断を生じたりするという欠点がある。

したがって本発明は走行している繊維束を飽和水蒸気等
の熱媒ガスを満たした容器中で加熱するに際して繊維束
内外の単繊維を均一に加熱することのできる繊維束の加
熱方法をうろことを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 多数の単繊維で構成される繊維束の場合、走行する際の
張力により第４図の様に単繊維（７）が互いに密着した
断面形状（Ａ）となっている。

このため、熱媒ガス容器中での熱媒ガスによる加熱が繊
維束断面の外側表面でのみ行われるので、繊維束内部の
昇温が遅いという問題点がある。従来行われてきた熱媒
ガスの温度を高めたり熱媒ガス中の滞留時間を長くした
りするという方法は、この繊維束の外表面でのみ伝熱が
行われるという問題を何ら解決するものではなかった。

したがって本発明は次のような繊維束の加熱方法を提供
するものである。

すなわち、走行している繊維束を飽和水蒸気等の熱媒ガ
スを満たした容器中で加熱する際に容器内の熱媒ガスを
外気圧以上に保ち、容器の開口部の壁厚みを極力小さく
し、かつ走行繊維束の断面積よりわずかに大きな開口部
面積を有する開口部を通して走行繊維束を熱媒ガスの容
器に導（ことにより容器開口部からの熱媒ガスの噴出力
によって走行繊維束を１本ずつの単繊維に分離して各単
繊維の表面に直接熱媒ガスを接触せしめながら繊維束の
連続加熱を行うことを特徴とする繊維束の加熱方法であ
る。以上のような方法において熱媒ガス容器の開口部が
矩形の場合には開口部短辺の長さあるいは開口部が円形
の場合には直径のそれぞれ１０倍以下であり、かつ開口
部面積は全走行繊維束の合計断面積の１．１〜１０倍で
ある開口部を通して走行繊維束を熱媒ガスの容器中に導
（ことを特徴とする繊維束の加熱方法である。

（作用） 本発明は、以上の如く容器の繊維束導入開口部からの熱
媒ガスの噴出を利用して走行繊維束を構成している単繊
維を１本ずつ独立した単繊維に分離し、それぞれの単繊
維表面に直接熱媒ガスを接触させることで、昇温速度を
著しく増大し、かつ繊維束内外の単繊維を均一に加熱す
ることのできる加熱方法を提供することを特徴とするも
のである。

そして以上のような方法において、望ましくは熱媒ガス
容器の開口部の壁厚さは開口部が短辺の場合には開口部
短辺の長さあるいは開口部が円形の場合には直径のそれ
ぞれ１０倍以下であり、かつ開口部面積は全走行繊維束
の合計断面積の１．１倍〜１０倍である開口部を通して
走行繊維束を熱媒ガス容器中に導くものである。

（実施例） 以下具体的に実施例に基づいて説明する。

第１図は走行繊維束を熱媒ガスが充満した容器に導いて
加熱する方法の概要を示す切断面図であって（１）は走
行繊維束、（２）は熱媒ガス容器、（３）は走行繊維束
（１）を熱媒ガス容器（２）に導入するための開口部、
（５）（５は熱媒ガスの容器への入口および出口である
。

しかして本発明は、開口部（３）の壁厚みを極力小さく
し、かつ走行繊維束（１）の断面積よりわずかに大きな
開口部面積を有する開口部（３）を通して、該走行繊維
束を加圧した熱媒ガスで満たした容器中に導入して加熱
することを特徴とする。なお本発明において最も好まし
い熱媒ガスは飽和水藤気である。

そこで開口部について具体的に述べると開口部の壁厚さ
は開口部が矩形の場合には開口部短辺の長さあるいは開
口部が円形の場合には直径のそれぞれ１０倍以下であり
、かつ開口部面積は全走行繊維束の合計断面積の１．１
〜１０倍である開口部であって、第２図はその熱媒ガス
容器に設けた走行繊維束を導入するための開口部（６）
が矩形である場合の説明図で（６）はその壁面を、第３
図は同じく開口部が円形である場合の説明図であって（
６′）はその壁面を示し、第２図においてそのｌが開口
部の壁厚みを示し、Ｗは矩形断面開口部の開口幅、ｈは
矩形断面開口部の開口高さであり、第３図のｄは開口直
径を示す。そして第５図は開口部の壁面厚み（１！、）
を極力小さくし、ｎｅｏとした開口部構造の一例の断面
図であり、第６図は第５図を繊維束進入方向からみた図
である。

そして（９）は熱媒ガス容器の缶体であり、（１０）が
走行用繊維束導入用の開閉式層である。

扉（１０）は走行繊維束を誘導するための断面積が次第
に小さくなるように設けである溝（１０′）を備え缶体
（９）と組み合わせることによって走行繊維束の開口部
を形成している。なお、扉を開閉するための部品は省略
しである。ところで本発明は前述した如く、開口部（３
）の壁厚み（ｊ２）を極力小さくし、かつ走行繊維束の
断面積よりわずかに大きな開口部面積を有する開口部（
３）を通して走行繊維束を加圧した熱媒ガスで満たした
容器中に導入して加熱することを特徴とするものである
。

開口部（３）における熱媒ガスの噴出流が単繊維を振動
させることにより、密着している繊維束が１本ずつの単
繊維に分離し、その結果熱媒ガスは分離した単繊維の間
隙を通して噴出する。この場合、熱媒ガス容器の開口部
（３）の壁厚み（りが小さければ単繊維の振動が開口部
壁面に拘束されなくなるので単繊維の振幅が大きくなり
、密着した繊維束を１木ずつの単糸に分離することが容
易となる。

したがって、熱媒ガス容器の走行繊維束導入用の開口部
（３）の壁厚み（１）は小さい方が良く、大きくとも開
口部（３）の短辺（ｈ）の長さの１０倍程度以下が好ま
しい。又開口部が円形であるときその直径（ｄ）の１０
倍程度以下が好ましい。

ここで、開口部の壁の厚みの基準を短辺、あるいは直径
とするのは次のような理由からである。すなわち、繊維
束の開繊状況は開口部でどの程度繊維束の振動が拘束さ
れるかで決まるものであり、振動は走行繊維束と開口部
壁面との接触、摩擦で拘束されると考えられるので、よ
り接触、摩擦の発生し易い短辺方向が基準となり、直径
方向が基準となるものである。すなわち、縦横比の大き
な矩形開口部の場合、繊維束と開口部内壁とが接触する
のは短辺方向の内面がほとんどであり、この方向での隙
間と壁長さとの関係が支配的であり、又１つの開口部に
複数の繊維束を通ず場合には、開口部が矩形の場合長辺
方向に繊維束を並べると考えられ、長辺を基準とすると
繊維本数によって長辺が変わるので壁厚みとの比率も変
わってしまい望ましくないからである。そして、開口部
（３）の壁厚み（１）は従来技術においては５０〜１０
０ｍｍとするのが一般的であるが、このように開口部（
３）の壁厚み（りが大きいと単繊維の振動が壁面で拘束
され、十分に単繊維を分離することができない。また、
繊維束と壁面との接触長が長くなるので、摩擦力が増大
して繊維表面が傷つき、繊維の光沢を損ねたり単繊維の
切断を生じたりするという悪影響も発生する。

一方、開口部面積については走行繊維束の断面積・張力
・熱媒ガスの容器内圧力などの組み合わせにより決定す
る必要がある。ただし開口部面積は、全走行繊維束の合
計断面積の１．１〜１０倍程度程度ることが望ましい。

開口部面積を全走行繊維束の合計断面積の１．１倍より
小さくすると、単繊維を相互に分離するために必要な熱
媒ガス噴出量が得られなくなる。逆に１０倍よりも大き
くすると、不必要に熱媒ガス噴出量が増大するだけでな
く、分離した単繊維の振動が大きくなりすぎて単繊維の
切断等を招く。

このように、適度に単繊維を振動させて走行繊維束を単
繊維１本ずつに分離することで、それぞれの単繊維の全
表面が直接熱媒ガスに接触して加熱されることになる。

このため、従来のような単繊維が互いに密着した繊維束
の外表面のみでの加熱に比べると、繊維束の同一体積あ
たりの伝熱面積が著しく増大する。

さらに、走行繊維束が水分等を含んでいる場合には、熱
媒ガスが１木ずつに分離した単繊維の間隙を通って噴出
する際に、単繊維の表面に付着している不要な低温の水
分等を吹きとばすことによっても昇温速度が加速される
。

以上のような作用の結果、走行繊維束を均一かつ急速に
加熱、昇温することが可能となる。

〔実験例１〕 毎分７５０ｗで走行する直径Φ０．０４３　ｍｍのボリ
アクリルニトリル繊維５０本から成る２５°Ｃの繊維束
（断面積０．０７４　ｍｍ”）を１．０ｋｇ／ｃ＋ｆｌ
の飽和水蒸気を満たした容器中で加熱して３倍延伸を行
った。

第１図に於て、容器の長さＬ＝１ｍ、開口部の寸法は第
２図のｗＸｈＸｊ２がそれぞれ］、０ｍｍＸ０１５胴Ｘ
１．０ｍｍ、開口部面積は０．５ｍｍ２で繊維束断面と
の面積比は６．７６、開口部の壁厚み（β）と開口部の
短辺（ｈ）との比は２．０である。繊維束の出口温度は
９７°Ｃで延伸倍率は３．０４倍（出口速度毎分２２８
０ｍ）であった。また水蒸気使用量は毎時７０ｋｇであ
った。

これにたいして同じ繊維束を、開口部寸法が直径Φ１．
０×壁厚み４２１００ｍｍでやはり１．０ｋｇ／ａｆｌ
の飽和水蒸気を満たした容器中で加熱延伸を行った。開
口部面積は０．７８５ｍｍ２で繊維束断面との面積比は
１０．６、開口部の壁厚みと開口部短辺との比は１０で
ある。この場合、３倍延伸を行うために必要な容器の長
さはＬ＝１５ｍであり、水蒸気使用量は毎時８５ｋｇで
あった。

〔実験例２〕 毎分７５ｍで走行する直径Φ０．０３４　ｍｍのポリア
クリルニトリル繊維１２０００本から成る２５°Ｃの繊
維束（断面積１１．０肛２）を１．５ｋｇ／ｃｎｌの飽
和水蒸気を満たしたＬ＝６ｍの容器中で加熱延伸した。

開口部の寸法はｗＸｈＸｊ２で１３ｍｍＸ　１　ｍｍＸ
　４　ｍｍ、開口部面積は１３ｍｍ２で繊維束断面との
面積比は１．１８、開口部の壁厚み（ｊ２）と開口部の
短辺（ｈ）との比は４．０である。このとき繊維束の出
口温度は９５°Ｃで延伸倍率２．６８倍（出口速度は毎
分２０１ｍ）まで延伸が可能であった。

これに対して同じ繊維束を、開口部寸法のＷ×ｈ×夕が
１３ｍｍ　Ｘ　１　ｍｍ　Ｘ　６０ｍｍでやはりＬ＝６
ｍの容器中で１．５　ｋｇ／ｃｒＭの飽和水蒸気により
加熱延伸した。開口部面積と繊維束断面との面積比は１
．１８で同じだが、開口部の壁厚み（りと開口部短辺（
ｈ）との比は６である。このとき、繊維束の出口温度は
９０°Ｃで延伸倍率２．０４倍（出口速度は毎分１５３
ｍ）で繊維束の破断に至った。

（発明の効果） 走行繊維束を構成している単繊維のそれぞれの全表面で
伝熱を行うことで、繊維束の内部と外部の単繊維の昇温
を均一にすることが可能である。また、繊維束全体とし
ての昇温速度も著しく速くなるので、従来の方法に比べ
て熱媒ガス容器の長さを著しく短くすることができ、加
熱装置の設備費や設置に必要な場所の低減および繊維束
取り扱いの操作性向上などの効果が実現できる。

さらに熱媒ガスに飽和水蒸気を用いる場合、本発明の方
法によれば、高圧水蒸気とラビリンス構造の開口部を持
つ容器の組み合わせの従来の方法に比べて比較的低圧の
水蒸気でも急速昇温か可能であり、容器が小型化して放
熱量が減少することと合わせて水蒸気の消費量を少なく
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は走行繊維束を熱媒ガスで充満した容器内に導い
て加熱する方法の概要を示す切断面図、 第２図は熱媒ガス容器に設けた走行繊維束を導入するた
めの開口部の断面が矩形である場合の開口部の説明図、 第３図は同じく断面が円形である場合の説明図、 第４図は従来の方法における熱媒ガス容器内での繊維束
断面の横弐図、 第５図は開口部の壁面厚み（ｆｆｉ）を極力小さくしｐ
：ｏとした開口部構造の一例の断面図、第６図は第５図
を繊維東進入方向から見た図である。 （１）（８）　　・・・走行繊維束 （２）・・・・・熱媒ガス容器 （３）・・・・・走行繊維束（１）を熱媒ガス容器へ導
入するための開口部 ・・熱媒ガスの容器内への入口 及び出口 ・・繊維束走行方向の開口部壁面 ・・走行繊維束を形成する短繊維 ・・熱媒ガス容器の缶体 ・・開口部を形成する開閉式の扉 （５）（５°）・ （６）（６“）・ （７）　・　・　・ （９）　・　・　・ （１０）　　・　・　・ 熱媒ガス容器の長さ 矩形断面開口部の開口幅 矩形断面開口部の開口高さ 開口部の壁厚み 円形断面開口部の開口直径 互いに溶着している繊維束で の熱媒ガスと繊維束との有効 伝熱面（繊維束外表面） （８）・ （７）・ （９）・ （１ｏ）・ （Ａ）・ 走行繊維束 走行繊維束を形成する短繊維 熱波ガス容器の缶体 開口部を形成する開閉式の扉 互いに溶着している繊維束で の熱媒ガスと繊維束との有効 伝熱＠（繊維束外表面） 第　　５ 図 第 図 図 手続補正書 （自発） 平成　２年１２月２７日 ２゜ ３゜ ４゜ 平成２年特許願第２７１９２５号 発明の名称 繊維束の加熱方法 補正をする者 事件との関係　特許出願人 住　所　大阪府大阪市北区堂島浜１丁目２番６号名称　
（００３）旭化成工業株式会社 代表取締役　弓　倉　礼

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）走行している繊維束を飽和水蒸気等の熱媒ガスを
   満たした容器中で加熱する際に容器内の熱媒ガスを外気
   圧以上に保ち、容器の開口部の壁厚みを極力小さくしか
   つ走行繊維束の断面積よりわずかに大きな開口部面積を
   有する開口部を通して走行繊維束を熱媒ガスの容器に導
   くことにより容器開口部からの熱媒ガスの噴出力によっ
   て走行繊維束を１本ずつの単繊維に分離して各単繊維の
   表面に直接熱媒ガスを接触せしめながら繊維束の連続加
   熱を行うことを特徴とする繊維束の加熱方法。
2. （２）熱媒ガス容器の開口部の壁の壁厚さは開口部が矩
   形の場合には開口部短辺の長さあるいは開口部が円形の
   場合には直径のそれぞれ１０倍以下でありかつ開口部面
   積は全走行繊維束の合計断面積の１．１〜１０倍である
   開口部を通して走行繊維束を熱媒ガスの容器中に導くこ
   とを特徴とする請求項（１）記載の繊維束の加熱方法。