JPH10219512A - 溶融押出し紡糸方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は特に糸径の太い未延伸糸を高強度の
モノフィラメントに延伸させる延伸方法及びその装置を
提供することを課題とする。 【解決手段】 押出機１０の紡糸口金１０ａから紡出す
る液状の糸が冷却槽１１の冷却液中に下向きに進入した
後、上下動可能なロール１で上向きに変化させ、冷却槽
の上側に位置した延伸装置の架台１４に設けられたロー
ル３で水平方向に走行方向を変化させ、ロール３に近接
している複数の架台上の加熱ロール４ａで直ちに加熱
し、続いて複数の架台上の延伸ロール４ｂで延伸する。
この場合、延伸ロールの周速は加熱ロールの周速より速
くして所望の延伸率とするように構成してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は繊維形成性熱可塑性
高分子化合物（以下単に高分子化合物という）から溶融
紡糸方法によりモノフィラメントの製造に必要な延伸方
法とその延伸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、モノフィラメントの製造過程にお
いては、紡糸後に延伸工程を経て引張強度を増加させる
ことが必要である。即ち、高分子化合物を溶融し、紡糸
口金より押出して糸状とし、これを冷却液を有する冷却
槽で一旦冷却して固化した状態の未延伸糸として巻き取
る。この未延伸糸を熱水槽や熱オイル槽、水蒸気槽、加
熱空気槽等に通して加熱し、引き延ばす方法が採られて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の一旦冷
却した未延伸糸を紡糸装置とは別の延伸装置で再加熱し
て延伸する方法では、糸径が０．１mm以上の太径の未延
伸糸は表層から内層への熱の伝動が悪く充分に加熱され
ない状態、つまり表層部は加熱されているが、内層部は
冷却された低い温度のままで延伸されてしまい、均一延
伸が出来ない。

【０００４】内層部中心まで時間をかけて加熱し、比較
的均一な温度にすることは可能であるが、この場合は未
延伸糸は結晶化が進み延伸性が悪くなり、場合によって
は延伸出来なくなることがある。

【０００５】このように、従来の方法では特に糸径の太
いものはミクロ的にみると不均一延伸しか出来なく、こ
のため高強度のモノフィラメントを得ることが困難であ
った。本発明は上述の問題を解決して、完全な状態での
延伸糸を製造することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに、方法としては繊維形成性熱可塑性高分子化合物を
溶融し、紡糸口金より冷却液中へ紡出する溶融押出し紡
糸方法において、冷却液の温度を５０℃以上で高分子化
合物の融点温度の０．８５倍以下の一定温度に保持し、
この冷却液を通過した紡出された未延伸糸が空気中を走
行して冷却される前に外部から加熱して延伸するもので
ある。

【０００７】上述の製造方法を実現するための装置とし
て、繊維形成性熱可塑性高分子化合物を溶融し、紡糸口
金より冷却液中へ紡出する溶融押出し紡糸装置におい
て、紡糸口金より紡出された融点温度以上の糸状の高分
子化合物を冷却固化させる冷却槽と、この冷却槽に接近
して冷却固化された未延伸糸を直ちに加熱延伸せしめる
延伸装置よりなる。

【０００８】上述の冷却槽にはこの上側に位置した紡糸
口金から冷却液に下向きに進入した糸状高分子化合物の
進行方向を冷却液中で上向きに変化せしめるために上下
動可能なロールを保持し、糸状高分子化合物が冷却液中
を通過する時間を調節可能としたものである。

【０００９】又、延伸装置は冷却槽を通過して固化され
た未延伸糸の走行方向を水平に変化せしめるために冷却
槽の上側に位置されたロール及びこのロールを通過後の
未延伸糸を加熱する複数の加熱ロールとこの加熱された
未延伸糸を引っ張って延伸させるために加熱ロールより
速い周速で回転している複数の延伸ロールとを設けた架
台を糸の走行方向に前後に移動可能としものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は上述のように紡糸口金よ
り冷却液中へ紡出する溶融押出し紡糸方法において、冷
却液の温度を５０℃以上で高分子化合物の融点温度の
０．８５倍以下の一定温度に保持し、この冷却液を通過
した紡出された未延伸糸が空気中を走行して冷却される
前に外部から加熱して延伸するものである。

【００１１】紡糸口金より高分子化合物の融点を越える
温度に加熱溶融された溶融体は冷却液により表面より冷
却固化される。表層より固化し、中心部が固化した時点
では糸径により異なるが表層と内層とでは温度差があ
り、表層は低温、内層は高温状態であるが、更に冷却を
進めると温度が低下して表層、内層共に均一な温度にす
ることが出来る。しかし、このように低温にしてしまう
と外部加熱による加熱延伸する場合、上述の場合とは逆
に表層は高温状態になるが、内層は温度上昇し難く表層
と内層の温度差の大きい状態で延伸されることになる。

【００１２】従来の技術はこの方法で行われている。こ
れを改良するためには表層の温度が低く、内層の温度が
高い状態で表層から加熱して表層の温度の低さを補う方
法を発案した。

【００１３】現実には、紡糸されたモノフィラメントの
表層から内層までの温度分布を測定することは出来ない
ので、種々検討の結果冷却過程でのモノフィラメントの
測定温度を尺度にすることが出来ることを発見した。

【００１４】この測定温度を基に延伸性を検討した結
果、未延伸糸の温度が５０℃以上の状態にして、これを
外部より加熱して延伸すると切断するまでの最大延伸倍
率が向上してくることが判明した。又、延伸前の未延伸
糸の温度を高めていくと、強度も向上してゆくことが判
明した。しかし、融点温度×αの倍率αが０．７５を超
える温度になると強度は低下し始め、０．８５を超える
と延伸による強度の向上が見られなくなり、延伸効果が
得られなくなる。延伸前の未延伸糸の温度は樹脂の種
類、未延伸糸の糸径によって異なり５０℃以上で融点温
度の０．８５倍以下の温度範囲で各々に適した温度を選
択すれば良い。

【００１５】本発明に使用する樹脂としては、中，高密
度ポリエチレン、ポリプロピレン、ナイロン６、１２、
６６、６１０、６１２、６Ｔ及びこれらの共重合体、ポ
リエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン等が
挙げられる。

【００１６】延伸前の未延伸糸温度のコントロールは冷
却液の温度と浸漬時間によって行うことが出来る。これ
らのコントロールは樹脂の種類、糸の太さ、紡糸速度に
よって異なる。冷却温度は通常の熱交換機を使用するこ
とによりコントロールすることが可能である。又、浸漬
時間は冷却液中に浸る糸の長さ（冷却長さ）を変えるこ
とで達成出来る。

【００１７】本発明の溶融押出し紡糸装置の冷却延伸装
置としては、熱交換機を備えて冷却液がこれを通り冷却
槽を循環出来、かつ冷却から延伸ロールに到る距離を可
変可能な装置としたものである。

【００１８】図１は本装置の側面模式図、図２は斜視図
（模式図）である。押出機１０の紡糸口金１０ａは冷却
槽１１の真上にあり、下向きに冷却槽１１の冷却液に紡
出直後の液状の糸が進入するように構成されている。

【００１９】冷却槽１１内には垂下した紡糸を上向きに
方向変化させるロール１が水平に設けられている。この
ロール１は上下動可能な支柱１ａで保持されており、こ
の支柱１ａを上下動させることにより、ロール１の垂直
位置を調節することが出来るように構成されている。更
に、上向きに方向転換して紡糸が押出機１０に接触しな
いようにロール２で斜め方向に走行方向が転換されてい
る。

【００２０】又、冷却槽１１には下側に冷却液流入口１
２と上側にオーバーフロー口１３が設けられており、こ
のオーバーフロー口１３と冷却液流入口１２との間には
図示しない熱交換機により冷却液が常に一定温度を保持
するように構成されている。

【００２１】延伸装置は冷却槽１１を通過して固化され
た未延伸糸の走行方向を水平に変化せしめるためと、冷
却された未延伸糸が長く空気中を走行しないように冷却
槽１１の上側に保持されたロール３、及びこのロール３
を通過して水平方向に誘導された未延伸糸を直ちに加熱
する複数の加熱ロール４ａ（図では上下２本）とこの加
熱された未延伸糸を引っ張って延伸させるために加熱ロ
ール４ａより速い周速で回転する複数の延伸ロール４ｂ
（図では上下で３本）で構成された加熱延伸ロール４を
架台１４に設け、この架台１４を糸の走行方向に前後に
移動出来るように車輪８とレール９で移動可能に構成し
てある。

【００２２】なお、延伸後の糸はリラックス加熱槽５、
引取ロール６を経由して巻取機７で巻き取られることは
従来例と同じであるので、説明は省略する。

【００２３】

【実施例】分子量２５０００のナイロン６のチップを３
５mmφの押出機にて２８０℃で溶融し、９kg／hrの吐出
量で９．０mmφの紡糸口金より５℃の水中へ押し出し
た。冷却延伸装置は図２に示す冷却槽と延伸装置を使用
した。

【００２４】この冷却槽１１には上下同可能な支柱１ａ
で水平に保持されているロール１と、一定位置で水平に
保持されているロール２が冷却液中にボールベアリング
で軽く回転可能な状態で保持されている。紡糸口金１０
ａより押し出された溶融モノフィラメントは冷却槽１１
の水中に入り、ロール１の下を通ってロール２に向か
い、水面上のロール３（延伸装置のロール）を経て１２
０℃に温度コントロールされている２本の加熱ロール４
ａを通って表層から加熱され、続いて同温度にコントロ
ールされている３本の延伸ロール４ｂを通る。

【００２５】この場合、加熱ロール４ａと延伸ロール４
ｂとは同じ架台１４に設けられており、相対位置は一定
である。２本の加熱ロール４ａは同じ周速で回転してお
り、続く３本の延伸ロール４ｂは延伸倍率に応じただけ
周速を加熱ロール４ａより上げて回転させてある。な
お、３本の延伸ロール４ｂは同じ周速となるように同一
速度で回転していることは勿論である。

【００２６】この結果、未延伸糸は加熱ロール４ａの最
後のロールと延伸ロール４ｂの最初のロール間で設定さ
れた延伸率で延伸される。なお、ロール３と加熱ロール
４ａの間で通常使用される非接触赤外線温度測定器を置
いてモノフィラメントの温度の測定を行えるようにして
ある。

【００２７】上述の加熱ロール４ａと延伸ロール４ｂよ
りなる加熱延伸ロール４は同じ架台１４に設けられてお
り、この架台１４は２本のレール９上で架台１４の車輪
８で糸の走行方向に移動可能に構成されている。

【００２８】上述の冷却延伸装置を使用し、冷却液とし
て水を使用し、ロール１及び延伸装置をレール９上で移
動させてロール３の位置を動かして冷却長さを変え、モ
ノフィラメントの温度を変化させて最大延伸倍率を求め
た。つまり、延伸ロール４ｂのロール速度を加熱ロール
４ａの速度に対して可変として、フィラメントが切断す
るまで上げて各延伸倍率の場合のモノフィラメントの引
張強伸度を測定した。強度は得られたモノフィラメント
のデニール（９０００ｍのグラム重さ）を測定し、破断
強度をデニールで除した値（ g/d )に換算した。又、延
伸後直径２mmのモノフィラメントが得られるよう延伸倍
率に対応して吐出量を増減した。

【００２９】 モノフィラメント 最大延伸倍率 強 度 伸 度 温度 １５℃ ４ 倍 ４ g/d １５％ ４０ ４ ３．９ １８ ５０ ４．２ ４．１ ２０ ７０ ４．５ ４．８ １８ １００ ４．８ ５．４ １６ １２０ ５．０ ６．０ １８ １４０ ５．３ ７．０ １５ １６０ ５．３ ７．０ １６ １７０ ５．２ ５．８ ２０ １８０ ５．３ ４．５ ２５ １９０ ６．０ １．５ １０３ 以上の結果から明らかなように、延伸倍率の向上と引張
強度の著しい向上が認められる。

【００３０】

【発明の効果】本発明は上述のように高分子化合物の延
伸性の著しい向上と高い強度を持った太物のモノフィラ
メントを得ることが出来、従来品をより軽い物で置き換
えることが可能で、省資源の効果が大きい。

【００３１】更に、延伸前の未延伸糸の糸径は太くなる
程本発明の効果が大きく、０．２mm以下では効果が見ら
れなくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本装置の側面模式図である。

【図２】本装置の斜視図（模式図）である。

【符号の説明】 １ ロール １ａ 支柱 ２ ロール ３ ロール ４ 加熱延伸ロール ４ａ 加熱ロール ４ｂ 延伸ロール １０ 押出機 １０ａ 紡糸口金 １１ 冷却槽 １２ 冷却液流入口 １３ オーバーフロー口 １４ 架台

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 繊維形成性熱可塑性高分子化合物を溶融
   し、紡糸口金より冷却液中へ紡出する溶融押出し紡糸方
   法において、前記冷却液の温度を５０℃以上で前記高分
   子化合物の融点温度の０．８５倍以下の一定温度に保持
   し、この冷却液を通過した紡出された未延伸糸が空気中
   を走行して冷却される前に外部から加熱して延伸するこ
   とを特徴とする溶融押出し紡糸方法。
2. 【請求項２】 繊維形成性熱可塑性高分子化合物を溶融
   し、紡糸口金より冷却液中へ紡出する溶融押出し紡糸装
   置において、紡糸口金より紡出された融点温度以上の糸
   状の高分子化合物を冷却固化させる冷却槽と、この冷却
   槽に接近して冷却固化された未延伸糸を直ちに加熱延伸
   せしめる延伸装置よりなり、前記冷却槽にはこの上側に
   位置した前記紡糸口金から冷却液に下向きに進入した糸
   状高分子化合物の進行方向を冷却液中で上向きに変化せ
   しめるために上下動可能なロールを保持し、前記延伸装
   置は前記冷却槽を通過して固化された前記未延伸糸の走
   行方向を水平に変化せしめるために前記冷却槽の上側に
   位置されたロール及びこのロールを通過後の前記未延伸
   糸を加熱する複数の加熱ロールとこの加熱された前記未
   延伸糸を引っ張って延伸させるために前記加熱ロールよ
   り速い周速で回転している複数の延伸ロールとを設けた
   架台を糸の走行方向に前後に移動可能としたことを特徴
   とする溶融押出し紡糸装置。