JPH09501471A - 溶剤紡糸された捲縮セルロース繊維の製造とその品質管理のための検出手段 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 (i) セルロースがアミンオキシド溶剤に溶解されて高温のセルロース溶液を形成し、(ii)該高温セルロース溶液がダイアセンブリから押し出されて連続フィラメントのトウを形成し、(iii)該トウが水浴を通過して前記アミンオキシドを浸出され、(iv)前記トウがスタッファボックスに送られ、そこで圧縮を受けて捲縮を与えられ、(v)該捲縮工程中に該スタッファボックス内には乾燥蒸気が噴射され、(vi)スタッファボックスを離れた前記捲縮トウは検出手段に送られ、(vii)該検出手段内ではトウの走行経路を横切ってビームが照射され、該トウの反対側に設けられた受光手段に受光され、該受光手段は、トウによる前記ビームの遮断が所定量を超えて変化した場合には信号を発するように調整されていることからなる方法によって、溶剤紡糸されたセルロースの捲縮繊維が製造され、その損傷を検査される。この捲縮繊維の損傷を検出する装置も提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 溶剤紡糸された捲縮セルロース繊維の製造とその品質管理のための検出手段 本発明は、有機溶剤、特にアミンオキシドに溶解したセルロースの溶液から連 続セルロースフィラメントを紡糸することによるセルロース繊維の製造に関する 。この方法で製造されたセルロースは、lyocellとして公知であり、以後、溶剤 紡糸セルロース又はlyocellと呼称する。本発明は、特に、連続フィラメントが 捲縮された後、カッターを通過して所望の長さのステープルファイバに切断され る前に、この連続フィラメントの損傷その他の欠陥を検出することのできる検出 手段を提供することを目的とする。 lyocellセルロースフィラメントの製造は、例えば米国特許第4,416,698号に述 べられ、その内容は本明細書中に参考として包含されている。該特許は、第３ア ミンオキシド等の適宜な溶剤中にセルロースを溶解することによってセルロース フィラメントを製造する方法を開示している。 セルロースの高温溶液は、ジェットを具えた適宜なダイアセンブリを通じて押 し出し又は紡糸されてフィラメント材料となり、次いで水中を通過して該フィラ メント中からアミンオキシド溶剤が浸出される。 紡糸口金を通じて溶液又は液体を押し出し又は紡糸することによって、フィラ メントを形成し、人工的に形成されたフィラメントを製造することは、勿論、周 知である。初期には、比較的少本数のフィラメントが準備され、個々に巻き取ら れて連続フィラメント材料として使用された。このことは、生産が必要な連続フ ィラメントの 本数が、染色の前又は後のいずれかに個別に巻取り可能なフィラメントの本数に よって基本的に決まることを意味する。 しかし、繊維がトウとして紡出される場合とステープルファイバとして紡出さ れる場合には、一度に製造可能なフィラメントの本数に関しては別の基準が適用 される。トウは、個別には取り扱えない基本的に平行なフィラメントである。ス テープルファイバは、基本的には短い繊維長の繊維の集合体である。ステープル ファイバは乾燥されたトウを切断して製造したり、トウを形成し、それが濡れて いる間に切断し、これを乾燥して繊維集合体となして製造される。 トウ製品やステープルファイバ製品の場合にはフィラメントを個々に取り扱う 必要がないので、多数のフィラメントを同時に製造可能である。 天然繊維は自然の捲縮を有するので、繊維を例えば直接に不織布製品に使用し たり、織物や編物用の糸の製造に使用したりする場合に、摩擦が大きくなって有 利である。しかし、lyocellには固有の天然捲縮が無いので、繊維に捲縮を与え ることが望ましい。これは、本出願人の係属中の出願第 号（ＰＡ３２００ ）に述べられているように行われるが、その内容は本明細書に参考として包含さ れている。前記出願には、溶剤紡糸されたセルロースフィラメントの連続トウが 形成され、スタッファボックスに達する把持部を具えた捲縮手段に送られ、その 中に噴射される乾いた蒸気によって捲縮を与えられる方法と装置が記載されてい る。次に、このように捲縮された繊維はカッターに送られ、所望の長さのステー プルファイバに切断される。 本発明は、品質管理手段と、フィラメントトウがスタッファボックスを出てカ ッターに送られるか貯蔵される前に、捲縮フィラメントトウの受けた損傷に対す る警報を発する手段とを提供することを 目的とする。 本発明の一態様によれば、 (i) セルロースがアミンオキシド溶剤に溶解されて高温のセルロース溶液を形成 し、 (ii) 該高温セルロース溶液がダイアセンブリから押し出されて連続フィラメン トのトウを形成し、 (iii) 該トウが水浴を通過して前記アミンオキシドを浸出され、 (iv) 前記トウがスタッファボックスに送られ、そこで圧縮を受けて捲縮を与え られ、 (v) 該捲縮工程中に該スタッファボックス内には乾燥蒸気が噴射され、 (vi) スタッファボックスを離れた前記捲縮トウは検出手段に送られ、 (vii) 該検出手段内ではトウの走行経路を横切ってビームが照射され、該トウの 反対側に設けられた受光手段に受光され、該受光手段は、トウによる前記ビーム の遮断が所定量を超えて変化した場合には信号を発するように調整されているこ とからなる溶剤紡糸されたセルロース繊維を形成する方法が提供される。 本発明のもう一つの態様によれば、溶剤紡糸されたセルロースの連続フィラメ ントのトウの供給源と、該トウを捲縮させる捲縮手段と、該捲縮トウを緊張させ る手段と、前記緊張トウを通過させながらその経路を横切ってビームを照射する 手段と該照射手段に対して前記トウの反対側に設けられた受光手段とを有する検 出手段とを有し、前記受光手段は、トウによるビームの遮断が所定の量を超えて 変化した場合には信号を発するように調整されていることを特徴とする溶剤紡糸 されたセルロースの捲縮された連続フィラメントの損傷を検出する装置が提供さ れる。 捲縮工程に入る前に、通常、熱風炉等の乾燥工程を通り、検出手段を出た後は 切断工程に送られて所望の長さのステープルファイバに切断される。別のやり方 として、検出手段を通った後に捲縮トウを貯蔵し、必要に応じて後工程で所望の 長さに切断することが好ましいことが判明した。このように、切断は、捲縮工程 に関してオンライン又はオフラインのいずれで行われてもよい。 同様に、本発明は前以って製造されたlyocellのトウを捲縮加工するのにも利 用することができる。このように、トウを貯蔵スプールから捲縮手段に供給し、 次に検出手段を経て必要に応じて切断手段に供給してもよい。 溶剤紡糸セルロースを製造する際には、使用されるアミンオキシド溶剤は第３ アミン−Ｎ−オキシドであることが好ましい。セルロースの供給源は、細分化さ れた紙又は細分化された木材パルプである。 前記検出手段は、捲縮されたトウの走行経路を横切って照射され、シリコンフ ォトダイオード等の受光素子に受光される平行化された赤外線又はレーザービー ム源を含んでいる。この検出手段は、トウによって遮断されるビームの量が所望 量の場合には警報信号が発せられないように調整されている。しかし、トウの一 部に与えられた損傷のために遮断量の増加等の変化が生じた場合には、受光素子 の電気出力が変化する。所定量を超える変化が生じた場合には、いつでも適宜な 信号が発せられる。例えば、耳で聞こえる警報等が発せられる。 この検出手段は、受光素子から入力されるデータを分析するようにプログラム されているマイクロプロセッサに接続されていることが望ましい。従って、この マイクロプロセッサは所望の警報を発すると共に、品質管理の目的のすべての記 録を維持するのにも使用可 能である。 大幅に自動化された製造工程では、捲縮トウに損傷等の望ましくない事故が予 測不可能に且つ間欠的に発生することに鑑み、耳に聞こえる警報信号が好ましい ことが判るであろう。 添付の図面を参照して、以下に本発明の実施例を説明する。ここで、図１は溶 剤紡糸されたセルロース即ちlyocellからなる捲縮されたステープルファイバを 製造する各工程を模式的に示したものである。 図２は、カッターに送られる捲縮トウを検査するための損傷検出手段の概略側 面図である。 図３は、図２に示す位置の平面図である。 図４は、第１実施例におけるトウに対する図２の検査用ビームを示す概略側面 図である。 図５は、第２実施例におけるトウに対する図２の検査用ビームを示す概略側面 図である。 図６は、検査用ビームの中心を通過するトウを示す、図４と同様の側面図であ る。 図７は、検査用ビームの下部を通過するトウを示す、図６と同様の側面図であ る。 図１において、細分化さたセルロースとアミンオキシド溶剤は、それぞれ入口 １１と１２を通じてミキサー１０に導入される。この高温溶液は定量ポンプ１３ を経て紡糸口金１３に圧送され、そこで該溶液は紡糸されて連続繊維トウ１５と なる。 高温のトウ１５は紡糸口金１４から出ると、水とアミンオキシドの混合物が循 環している紡糸浴１６を通過する。スタート時には紡糸浴内にはアミンオキシド は存在しないが、それの水に対する割合は約４０重量％まで、例えば２５重量％ まで上昇する。トウは紡糸 浴１６から出るとロール１７を経て水槽１８に送られる。該水槽を通るトウは、 例えば１２〜１４インチの幅になっている。水槽で、繊維からアミンオキシドが 溶出し、水槽から出たトウ１９はlyocellからなっている。 水槽１８を出たトウ１９は仕上げ工程１９Ａを通過し、そこでフィラメントは 業界で周知の紡糸仕上げ油剤を使用して潤滑される。次にこのトウは約１００〜 １８０℃、例えば１６５℃の温度に維持されている乾燥オーブン２０を通過する 。 この乾燥オーブンは周知の孔あきドラム型が望ましいが、カン又はカレンダ型 乾燥機でもよい。 図示のように紡糸口金から１本のトウが紡出されており、これには４００，０ ００本のフィラメントが含まれ、乾燥後に６５ktex即ち65 g/mの重量を有する。 別の例では、紡糸口金は一本より多い本数例えば４本のトウを生産し、各トウは 百万本以上のフィラメントを含み、乾燥後で例えば約１８１ktexの重量を有する 。 上述のように、水槽を通る１本のトウは１２〜１４インチ（３０〜３５cm）ま での幅を有する。しかし、例えば紡糸口金から４本のトウを製造する場合には、 これらを２本のトウに組合せ、２４インチ（６１ｃｍ）の幅を有する各対のトウ がそれぞれ少なくとも４８インチ（１２２cm）の幅を有する別々の水槽を通るよ うにする。 乾燥機２０から出た乾燥トウは、次にロール２１と２２によって形成される把 持部に入り、そこから入口２４を経てスタッファボックス内に供給される。スタ ッファボックスから出た捲縮トウ２５は、約４〜５¹/₂インチ（１０〜１４cm） の幅まで圧縮されている。これは、次に約１２〜１８インチ（３０〜４５cm）の 幅まで拡げられ、約１００〜３４０ポンド（４５〜１５４ｋｇ）例えば２２０ポ ンド（１００kg）の張力で伸長され、検出手段２６を通過する。該検出 手段を通った後、ロール２７を経てカッター２８に送られ、そこで所定長さのス テープルファイバに切断される。捲縮されたステープルファイバはボックス２９ に集められる。 図２、３には、検出手段３０を通る捲縮トウが詳細に示されている。この検出 手段は、カウンタベース３１を具え、その上にセットロール３２と３３が設けら れ、トウはこのロールの上を通過する。ロール３２と３３の間でトウは赤外線源 ３４の前面を通過し、トウの走行経路を横切って照射される赤外線を受ける。該 光源３４から遠い方のトウの側面には、シリコン・フォトダイオード受光素子３ ５が設置され、トウを通過した赤外線ビームを検出する。上に述べたように、こ の点においてトウは１２〜１８インチ（３０〜４５cm）の幅を有しているので、 光源３４と受光素子３５とはこの幅より少し大きい間隔をおいて設置されている 。 図４の例では、ビーム３６はトウ２５がその中心を通るように設定されている 。ルーズフィラメント等の損傷３７があると、検出手段からのビームの多くの部 分が遮断される。この遮断が所定量以上に達すると、警報手段（図示しない）が 起動される。 図５に示す別の実施例においては、ビーム３６はトウ２５がそのすぐ下を通過 するように設定されている。従って、損傷を受けていないトウはビームを全く遮 断せず、一方、トウの上方に突出したルーズフィラメントその他の損傷３７があ ると、トウが検出手段を通過する際にビームを遮断する。ビームの最下部と損傷 していないトウの上部との間の間隔は、検出したい損傷の最小直立サイズに応じ て調節可能である。例えば、ビームとトウとの間のこの間隔は、１／８〜３／４ インチ（３．２〜１９ｍｍ）、例えば５／８インチ（１６mm）である。 図６と７は検出手段の感度を変更する一つの手段を示している。 トウがビームの中心を通っている図６では、高さ２ｘの遮断は高さｘの遮断に よって生じるビームの遮断の２倍より少ない。トウがビームの下半分を通過して いる図７では、２ｘの高さの遮断は高さｘの遮断によって生じる遮断の２倍より 多い。このようにして、トウとビームとの相対位置は、検出を希望する損傷のサ イズに応じて調節可能である。 すべての実施例のシステムは、ビームの遮断が所定のレベルに達すると、カウ ンタベース３１のカウンタの計数を増加させ、警報手段（図示しない）を鳴らす ように調整可能である。カウンタベース３１は、警報手段を制御しカウンタのデ ータを解析するマイクロプロセッサを含むか又はこれに接続することができる。 検出手段はトウの漸進的変化を許容し、受光素子が受け取る光量の変化を自動 的に徐々に補償するように調整することも可能である。こうして、例えば或る時 間を経過して５０％のビームが遮断された場合、残りの５０％を「正常」レベル とし、従って感度を２倍にする。換言すれば、検出手段は受光レベルの突然の変 化をカウントし、同時に、観念的な正常レベル即ち「ゼロ」遮断レベルを徐々に 調節する。 本発明の範囲と精神から逸脱することなく、ここに述べたことから種々の変形 を行うことが可能なことは判るであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ， ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，ＤＫ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ， ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 レッツ，ペニー エリザベス イギリス国，サウス ハンバーサイド デ ィーエヌ20 ０ジェイビー，ブリッグ，ブ ロートン，ミル レーン 15 (72)発明者 ブラッカート，ネビル ポール イギリス国，リンカーンシャー ディーエ ヌ21 ４ピーエヌ，ゲインズボロ，カート ン―イン―リンゼイ，チャーチ ストリー ト 25

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．(i)セルロースがアミンオキシド溶剤に溶解されて高温のセルロース溶液 を形成し、 (ii) 該高温セルロース溶液がダイアセンブリ（１５）から押し出されて連続フ ィラメントのトウ（１５）を形成し、 (iii) 該トウ（１５）が水槽（１８）を通過して前記アミンオキシドを浸出され 、 (iv) 前記トウ（１９）がスタッファボックス（２３）に送られ、そこで圧縮を 受けて捲縮を与えられ、 (v) 該捲縮工程中に該スタッファボックス内には乾燥蒸気が噴射され、 (vi) スタッファボックス（２３）を離れた前記捲縮トウ（２５）は検出手段（ ２６）に送られ、 (vii) 該検出手段内ではトウの走行経路を横切ってビームが照射され、該トウ（ ２５）の反対側に設けられた受光手段（３５）に受光され、該受光手段（３５） は、トウ（２５）による前記ビームの遮断が所定量を超えて変化した場合には信 号を発するように調整されていることを特徴とする溶剤紡糸されたセルロース繊 維を形成する方法。 ２．前記検出手段（２６）を通過した後、前記捲縮トウ（２５）がカッター（ ２８）で所定長さのステープルファイバに切断されることを特徴とする請求項１ に記載の方法。 ３．前記受光手段（３５）がマイクロプロセッサ（３１）に接続され、該受光 手段（３５）によってこれに供給されたデータを分析することを特徴とする請求 項１又は２に記載の方法。 ４．ビームが前記所定量を超えて遮断された場合、前記受光手段 が可聴信号を発することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の方法。 ５．溶剤紡糸されたセルロースの連続フィラメントのトウ（１９）の供給源と 、該トウを捲縮させる捲縮手段（２３）と、該捲縮トウ（２５）を緊張させる手 段と、前記緊張トウを通過させながらその経路を横切ってビーム（３６）を照射 する手段（３４）と該照射手段に対して前記トウ（２５）の反対側に設けられた 受光手段（３５）とを有する検出手段（２６）とを有し、前記受光手段（３５） は、トウ（２５）によるビーム（３６）の遮断が所定の量を超えて変化した場合 には信号を発するように調整されていることを特徴とする溶剤紡糸されたセルロ ースの捲縮された連続フィラメントの損傷を検出する装置。 ６．セルロースと溶剤とを混合して高温のセルロース溶液を形成する手段（１ ０）と、該高温溶液から連続フィラメントのトウ（１５）を形成する手段と、該 トウ（１５）を通過させてフィラメントから溶剤を溶出させる浴（１８）とを具 えたことを特徴とする請求項５に記載の装置。 ７．トウが前記浴を通過して溶剤を溶出した後に、該トウ（１５）を乾燥する 乾燥手段（２０）を具えたことを特徴とする請求項６に記載の装置。 ８．捲縮トウ（２５）の貯蔵手段と、トウが検出手段（２６）を通過した後に 、該捲縮トウを前記貯蔵手段に送る手段とを具えたことを特徴とする請求項５、 ６又は７に記載の装置。 ９．信号が可聴信号であることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記 載の装置。 １０．前記検出手段（２６）が平行化された光源と受光素子からなり、両者の 間をトウが通過することを特徴とする請求項５〜９の いずれか１項に記載の装置。 １１．前記光源が赤外線源（３４）であり、前記受光素子がシリコンフォトダ イオード受光素子（３５）であることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１ 項に記載の装置。 １２．トウ（２５）がビーム（３６）のすぐ外側を通過するように、前記検出 手段（２６）がビーム（３６）を照射するように位置決めされていることを特徴 とする請求項５〜１１のいずれか１項に記載の装置。 １３．トウ（２５）がビーム（３６）の中を通過するように、前記検出手段（ ２６）がビーム（３６）を照射するように位置決めされていることを特徴とする 請求項５〜１１のいずれか１項に記載の装置。