JPH09501989A - フィラメントの紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 セルロースアセテートドープなどの材料からフィラメントを紡糸するための装置および方法が開示される。フィラメントは垂直に細長い紡糸室の上部において紡糸口金から紡糸される。ガスは最初に紡糸されるフィラメントに平行に導かれる。紡糸室を少しの距離下ったところでガスはフィラメントに半径内方に導かれる。紡糸室の底に向かって二つのガスの流れは集合しかつフィラメントと平行に流れ、ここでガスはフィラメントから半径外方に排出される。

Description

【発明の詳細な説明】 フィラメントの紡糸方法 技術分野 この発明はフィラメントの紡糸装置及び方法に関するものである。この発明は セルロースアセテートのドープをフィラメントに紡糸するのに特に好適であり、 かかるフィラメントはタバコフィルタ等の物品のためのトウ（tow）として使用 することができる。 発明の背景 合成糸条フィラメントは伝統的に溶融紡糸、湿式紡糸若しくは乾式紡糸技術に よって作られてきており、各々はその技術において極めてよく知られたものであ る。セルロースアセテートフィラメントの製造目的では乾式紡糸技術がこれまで 成功裏に利用されてきた。即ち、セルロースアセテートとその揮発性の溶媒（通 常はアセトン）とからなる溶液（通常“ドープ”と呼ばれる）が紡糸口金を通し てガス媒体中に押し出される。このガス媒体は溶媒を揮発かつ蒸発させ、セルロ ースアセテートのフィラメントが形成される。通常はマルチフィラメントが押し 出しされ、トーとして収束され、かつフィルタロッドに作られる。このフィルタ ロッドは後の工程で公知の手法によってタバコフィルタとして使用される。紡糸 中の揮発及び蒸発は垂直チャンバ内で普通は起こるが、このチャンバは通常キャ ビネットとして称される。 現在、紡糸チャンバへのガス媒体の導入のされ方はフィラメント束の乱れや撹 乱を起こさせるようにされており、トーバンドに望ましくない欠陥が惹起される 。この発明は暖まった処理ガスの導入及 び回収を前記欠点を最小としつつかつトーと処理ガスとの間の熱及び質量伝達を 最大としつつ行う装置及び方法を開示している。 図面の簡単な説明 第１図はこの発明の紡糸室の概略的正面図である。 第２図は紡糸室の上部の空気供給手段及び同室の下部の空気排出手段の拡大正 面図である。 第３図は第２図の３−３線に沿う断面図である。 第４図は第２図の４−４線に沿う断面図である。 発明の記述 この発明による紡糸溶液からフィラメント束を形成するための方法は、以下の 段階より構成され、即ち、 (a) その最上部に近接して少なくとも一つの紡糸口金を備えた実質的に閉じら れた垂直に延設された紡糸室を準備し、 (b) 前記紡糸溶液から紡糸口金をとおして垂直下方に複数のフィラメントを紡 糸し、 (c) 紡糸口金からフィラメントが押し出される際にフィラメントの周囲に温め られたガスの第１の流れを下方に導くことにより、溶媒はフィラメント内部から フィラメント表面に拡散されると共に蒸発され、かつフィラメントは個々にその 固化及び強化が開始され、 (d) 紡糸口金から適当な距離下方に離間した入口でフィラメント束に温められ た第２のガス流を半径内方にフィラメントに向け導き、これにより溶媒の拡散及 び揮発並びにフィラメントの固化が継続され、 (e) フィラメント出口に近接した位置で温められた第１及び第２のガス流を紡 糸室から全体として半径外方に排出し、 (f) 紡糸室の上部及び下部の間で圧力差を形成することによって 下方へのガス流を維持する。 更に、この発明による紡糸溶液からフィラメント束を形成するための装置は以 下の構成要素、即ち、 (a) その上部に少なくとも一つの紡糸口金を有した実質的に閉じられた垂直に 延びる紡糸室と、 (b) 該口金からの紡糸溶液より多数のフィラメントを垂直下方に紡糸する手段 と、 (c) フィラメントが紡糸口金から出現する際にフィラメントの回りにおいて下 方に第１のガス流を導き、溶媒をしてフィラメントの内部からその表面に拡散か つ揮発させ、かつフィラメントをして個々に固化させると共に強化させる手段、 (d) 紡糸口金から充分な距離で下方に離間した入口で暖かい空気の第２の流れ を半径内方にフィラメント束に導き、溶媒の気化とフィラメントの固化とを継続 させる手段と、 (e) 紡糸室からのフィラメントの出口に近接した位置で第１及び第２の暖かい 空気の流れの双方を全体として半径外方に除去する手段と、 (f) 紡糸室の上部と下部との間において圧力差を生成し、下方へのガス流を維 持する手段とく手段、 から成る。 図面を参照すると、第１図はこの発明の方法及び装置を概略的に示す。包囲さ れた下方に延びる紡糸室１０は少なくとも一つの通常型の防止口金１２を備えて いる。防止口金12，14及び16は図３に示されている。これらの防止口金は同口金 に至る導管18，20及び22を介して防止溶液の供給が行われる。ここで、“紡糸溶 液”という用語を使用したが、供給材料は溶融材料とすることもできる。通常型 の紡糸口金12，14及び16の各々は紡糸溶液を出現せしめるための多 数の孔を具備している。溶液は各紡糸口金の孔から垂直方向にフィラメントの形 態で出現される。フィラメントが下方に移動するに従って、溶媒はフィラメント 内部からその表面まで拡散され、かつ蒸発され、これによりフィラメントは個々 に固化が行われ、強度が付与される。 本発明に関連して種々の不活性ガスを紡糸室１０においてフィラメントから溶 媒を除去するために使用することができるが、空気が好適であり、この実施例で もこれを使用している。紡糸室１０の上部は二つのチャンバ２４及び２６に区分 される。暖かい空気は導管２８及び３０を介して双方のチャンバ２４及び２６に 導入され、フィラメントからの溶媒の除去が促進され、その硬化が行なわしめら れる。チャンバ２４に導入された空気は孔あきプレート３２を通してフィラメン ト３４の移動と平行な方向に流れる。フィラメント３４は、他の空気流の影響は 、紡糸口金から下方に離間した位置で、円形分布のスリーブ３６を通して空気が 半径方向に導入されるに至るまでは、受けることがない。チャンバ２６からフィ ラメント３４への空気の均等分布を促進するために分布スリーブ３６は円形の孔 あきプレート３７を具備し、このプレート３７は円形スクリーン５０及び内部の 補助の円形孔あきプレート５２と協働する。次いで、空気はフィラメントと平行 に流れる空気と即座に合併され、フィラメントと一緒に、低圧の紡糸室の底部ま で流れ、円形の孔あき円形分布スリーブ３８を通して半径外方に、そのスリーブ ３８を包囲するチャンバ４０に取り出され、最後に導管４２より排出される。収 束されたフィラメント３４′は、図示しない引き出しローラによって、紡糸室か らプレート４６内の開口４４を通して引き出される。 円形キャビネットハウジング５４はキャビネットの主部を提供する。フィラメ ント３４が紡糸口金から最初に出るときに、フィラメ ントはきわめて柔弱であり、空気にわずかの乱れがあってもこれによって簡単に 損傷もしくはダメージを受ける。これに加えて、ドープの温度は雰囲気圧力での 溶媒の蒸気圧力より相当上にあることからフィラメントの表面もしくはその付近 の溶媒は容易に蒸発することになる。したがって、暖気からのフィラメントの加 熱はほとんど必要とならない。空気／溶媒混合物を安全な作動範囲に維持するた めの空気のみが必要とされる。代表的なセルロースエステル紡糸口金ではその口 金から１０から２０インチのところで、溶媒の蒸発に基づいてフィラメントは固 化かつ冷却を受ける。この場合、十分に早い溶媒の除去の維持のためには付加的 な暖気を付与し、これによりフィラメントの固化に先立ってフィラメントの溶媒 レベルを所望のレベルに降下させることが可能となる。硬化されたフィラメント は今や強化を受けており、より協力な空気流に耐えるとが可能である。フィラメ ントおよび暖気はキャビネットを下方に向けて流出点まで進行し、この点にて空 気は除去され、溶媒の回収工程に送られる。 紡糸システムは１本のトー帯を形成し、このトー帯は通常は複数紡糸キャビネ ットよりなり、各キャビネット内に１つもしくはそれ以上の紡糸口金が備えられ る。例を上げると代表的にはトータルデニールは約39,000であり、90°Ｃで4,40 0 scfmの空気が必要となる。 上部高圧空間は二つのチャンバ24および26に分割され、流入空気を、キャビネ ットの第１の部分の間に蒸発アセトンを洗浄する穏やかな少量の流れと、より大 量の流れ二つの流れに分割する手段を提供する。少量の流れは穏やかにかつ押し 出し方向に沿って導入しなければならない。この流れは全体から見て10％であり 、導管28および30を通して導入される量の和である。残りの流れは領域26におい て半径方向に導入される。フィラメントが半径方向流の導入箇所で 幾分の硬化を受けていても、空気の導入は均一にかつ低速にて実施し、フィラメ ント束の攪乱を少なくする必要がある。これは分配スリーブによって達成される 。密に織られたワイヤスクリーン50が内側スリーブ52の周囲を包囲している。そ の周囲にわずかばかり離間して孔開きの円形プレート36が配置されている。外側 スリーブは均一な流れを提供するのに必要となる圧力降下を提供し、織られたワ イヤスクリーンは空気速度を緩和し、かつ内側スリーブは支持体および大きな開 口領域を提供する。このような構造はトーバンドのための高品質のフィラメント を製造するために必要となるものである。溶媒／空気混合物は下側圧力室におい て孔開き環状プレート38を通して半径方向に除去される。 この発明の装置の特有の利点は以下のものになる。 (a) プロセス空気の導入は２段階において実施される。約10％が紡糸口金の情 報において低速でフィラメントの流れと同一の方向に緩慢に導入される。これに より、脆弱なフィラメントを損傷せしめる恐れのある空気流の乱れや滞留を防止 することができる。残りの空気は半径方向にその導入が行われる。この構造は均 一な流れを惹起せしめる。そのうえ、この構造により半径方向の穏やかな流れが 得られ非平衡的な流れの乱れを起こすことがない。 (b) プロセス空気が半径方向に除去され、不平衡な乱れた空気流を排除するこ とができる。 (c) プロセス空気はフィラメントと同一方向に流れる（同時的流れの空気）。 (d) 配置および設計は低コストのモジュラー構造が設置に要する労働コストを 最小にして実現する。 (e) 軽量のシート金属型の構造となっており組み立て物が軽量となり、床面へ の過重が小さくなる。 (f) 独立型の構造を提供するデザインとなっている。 スラブキャッチャーが、ドアー組み立て体における開口と整列した開口44に設 置されている。正常の作動では繊維はスラブキャッチャーのガイドのみに接触し 、底部ドアーに開口とは接触しない。 以下はこの発明の代表的な装置および方法を特定するものである。 材料−セルロースアセテートドープ 溶媒−アセトン キャビネット当たりの紡糸口金の数−３ 紡糸口金一つ当たりの穴の数−500 フィラメントのデニール−3.3 空気温度（°Ｃ）−90から100 軸方向空気流速度−150〜300フィート／分（45〜90メートル／分） 半径方向空気流速度−40〜60フィート／分（12〜18メートル／分） 環状孔あきプレート36および38の開口面積−2.5パーセントで孔径は約1/16イ ンチ（0.16センチメートル） 環状内部孔あきスリーブ52の開口面積は約60パーセントで直径は約3/6インチ （0.5センチメートル） この発明は好ましい特定の実施例として詳細に説明したがこの発明の趣旨範囲 内においてさまざまな変形および変更が可能であることを理解されたい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベグレー，チャールズ キット アメリカ合衆国，テネシー 37664，キン グスポート，アンブルサイド ドライブ 1013 (72)発明者 カスパー，ロバート ジョージ アメリカ合衆国，テネシー 37664，キン グスポート，スカイランド ドライブ 4173 (72)発明者 チェン，シェン ショウ アメリカ合衆国，テネシー 37660，キン グスポート，ワイルドウッド ドライブ 2471 (72)発明者 ダンカン，ボビー ディーン アメリカ合衆国，バージニア 24210，ア ビングドン，マックレー ドライブ 115 (72)発明者 キース，グレン リチャード アメリカ合衆国，テネシー 37615，グレ イ，ウッドサイド コート 111 (72)発明者 ランディス，ジュニア ハミルトン，ザ セカンド アメリカ合衆国，テネシー 37660，キン グスポート，フリートウッド コート 512 (72)発明者 マクロード，アンドリュー アービン アメリカ合衆国，テネシー 37663，キン グスポート，ビーチウッド ドライブ 604

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．以下の段階、即ち、 (a) その最上部に近接して少なくとも一つの紡糸口金を備えた実質的に閉じら れた垂直に延設された紡糸室を準備し、 (b) 前記紡糸溶液から紡糸口金をとおして垂直下方に複数のフィラメントを紡 糸し、 (c) 紡糸口金からフィラメントが出現する際にフィラメントの周囲に温められ たガスの第１の流れを下方に導くことにより、溶媒はフィラメント内部からフィ ラメント表面に拡散されると共に蒸発され、かつフィラメントは個々に固化及び 強化を開始し、 (d) 紡糸口金から適当な距離下方に離間した入口でフィラメント束に温められ た第２のガス流を半径内方にフィラメントに向け導き、これにより溶媒の拡散及 び揮発並びにフィラメントの固化が継続され、 (e) フィラメント出口に近接した位置で温められた第１及び第２のガス流の双 方を紡糸室から全体として半径外方に排出し、 (f) 紡糸室の上部及び下部の間で圧力差を形成することによって下方へのガス 流を維持する、 ことより構成されるフィラメント束の形成方法。 ２．前記紡糸溶液はセルロースアセテートドープである請求の範囲１に記載の 方法。 ３．前記紡糸溶液はアセトン中に溶解されたセルロースアセテートである請求 の範囲１に記載の方法。 ４．前記ガスは空気である請求の範囲１に記載の方法。 ５．前記第１および第２の暖かいガス流は前記紡糸室からの取り出し箇所にお いて揮発される溶媒を含んでおり、前記ガスから溶媒 の少なくとも一部を分離する行程と、前記ガスの少なくとも一部を第１および第 ２のガス流として循環させる段階とを更に具備している請求の範囲１に記載の方 法。 ６．以下の構成要素、即ち、 (a) その最上部に少なくとも一つの紡糸口金を有した実質的に閉じられた垂直 に延びる紡糸室と、 (b) 該口金からの紡糸溶液より多数のフィラメントを垂直下方に紡糸する手段 と、 (c) フィラメントが紡糸口金から出現する際にフィラメントの回りにおいて下 方に温められた第１のガス流を導き、溶媒をしてフィラメントの内部からその表 面に拡散かつ揮発させ、かつフィラメントの個々の固化および強化を開始せしめ る手段、 (d) 紡糸口金から充分な距離で下方に離間した入口で暖かい空気の第２の流れ を半径内方にフィラメント束に導き、溶媒の気化とフィラメントの固化とを継続 させる手段と、 (e) 紡糸室からのフィラメントの出口に近接した位置で第１及び第２の暖かい 空気の流れの双方を全体として半径外方に除去する手段と、 (f) 紡糸室の上部と下部との間において圧力差を生成し、下方へのガス流を維 持する手段と、 から成ることを特徴とする紡糸溶液からフィラメント束を形成するための装置。 ７．暖かい第１のガス流を導くための前記手段と、第２のガス流を導くための 前記手段と、第１および第２のガス流の双方を取り出すための前記手段とは、そ の各々がフィラメントの周りでのガスの実質的に均等な流れを惹起させるための 円筒状孔あきプレートより成る請求の範囲６に記載の装置。