JPH11350245A - アクリロニトリル系繊維の製造方法 - Google Patents

アクリロニトリル系繊維の製造方法

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JPH11350245A
JPH11350245A JP8108499A JP8108499A JPH11350245A JP H11350245 A JPH11350245 A JP H11350245A JP 8108499 A JP8108499 A JP 8108499A JP 8108499 A JP8108499 A JP 8108499A JP H11350245 A JPH11350245 A JP H11350245A
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acrylonitrile
spinneret
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producing
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Hideo Tamai
秀雄 玉井
Eiichi Yamamoto
栄一 山本
Shunei Sekido
俊英 関戸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、紡糸口金の下面と凝固浴液面との距
離の変動が小さく、生産を中断することなく、安定して
製糸することができるアクリロニトリル系繊維の製造方
法を提供せんとするものである。 【解決手段】アクリロニトリル系繊維を乾湿式紡糸法で
紡糸するに際して、紡糸口金の外周の凝固浴液面上にボ
ールを浮かべ、凝固浴液面の波立ちを制御すること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、乾湿式紡糸法を使
用した、アクリロニトリル系繊維の製造方法に関する。
さらに詳しくは、紡糸時に、凝固浴液における波立ちを
低減させ、アクリロニトリル系繊維を生産性良く、高品
質に得るためのアクリロニトリル系繊維の製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】アクリロニトリル系繊維は衣料関係のみ
ならず、近年は炭素繊維用原糸(プリカーサ)としての
利用が伸張している。炭素繊維は、その軽量性と高い機
械強度の両者を兼ね備えた特長を有することから、航空
機産業分野からその他一般産業、スポーツ関連用途など
にその適用範囲が拡大されている。
【0003】アクリル系炭素繊維用プリカーサ繊維の製
造方法には、紡糸する方法として大別して湿式紡糸法と
乾湿式紡糸法の2つの方法がある。
【0004】乾湿式紡糸法によって得られたプリカーサ
を焼成して得られる炭素繊維は、湿式紡糸法によって得
られたプリカーサを焼成して得られる炭素繊維に比較し
て、機械強度が高いという特徴を有しているために、乾
湿式紡糸法が、高性能CF用のプリカーサー紡糸法とし
て好ましく用いられている。
【0005】かかる乾湿式紡糸法は、紡糸口金が空気中
にあり、吐出されるポリマー溶液の細流を、空気の存在
する層(以下、紡糸口金下エアーギャップ部と略記)を
通過させた後に凝固浴に導入し、糸条を形成させる方法
である。この乾湿式紡糸法においては、紡糸口金の下面
と凝固浴液面との距離(以下、単にHaと略記)を一定
とすることが、得られる繊維の品質を維持するに当た
り、最も重要である。すなわち、Haが短いと、凝固浴
液面の変動などにより、紡糸口金が凝固浴液に接した
り、紡糸口金の凝固浴液への浸漬(以下、口金浸漬と略
記)し易くなり、紡糸が不可能となる場合がある。たと
えば、口金浸漬によっては、糸切れが誘発されるが、か
かる糸切れの復旧には、多大の時間と手間を要する。一
方、Haが大きいと、隣接するの吐出孔から流出してい
るポリマー溶液の細流と接着するなどして安定して製糸
されない上に、ひどい場合は、凝固浴液面の変動で糸切
れに至ることもある。
【0006】かかるHaを一定とするため、特開平7−
70813号公報では、紡糸口金の前後にオーバーフロ
ー堰を設置することが提案されているが、この方式は通
常の生産状態にあっては安定しているが、地震等の外乱
により波立ちが発生した場合には、Haを一定とするこ
とが困難となり、口金浸漬を有効に防止するのは困難で
あった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の背景に鑑み、Haの変動を極小化し、紡糸途中で
生産を中断することなどのない安定したアクリロニトリ
ル系繊維の製造方法を提供せんとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を
解決するために、つぎのような手段を採用するものであ
る。すなわち、本発明によるアクリロニトリル系繊維の
製造方法は、アクリロニトリル系繊維を乾湿式紡糸法で
紡糸するに当たり、紡糸口金の外周の凝固浴液面上に物
体を浮かべて、凝固浴液面の波立ちを抑制することを特
徴とするものである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明者らは、前記したような課
題、即ち、アクリロニトリル系繊維の紡糸に悪影響が現
れないように、Haの変動を低く抑え、紡糸途中で生産
を中断することなく、安定して紡糸できる手法につい
て、鋭意検討した結果、アクリロニトリル系繊維を乾湿
式紡糸法で紡糸するに当たり、紡糸口金の外周を取り囲
むようにして凝固浴液上に物体を浮かべたところ、Ha
の変動が、意外な程効果的に抑制され、前記課題が一挙
に解決されることを究明したものである。
【0010】以下、本発明を図面に従って詳細に説明す
る乾湿式紡糸法は、図1に示す紡糸口金から浴中ガイド
間にかけて随伴液流が発生する。かかる随伴液流の増大
により、紡糸口金の外周から紡糸口金の中心方向へ流入
する液量と線速が増大し、紡糸口金直下での液面の乱れ
が大きくなり、紡糸口金下エアーギャップ部におけるポ
リマー溶液の細流が不安定となり、糸切れの原因とな
る。糸切れを防止するために、Haはできるだけ短くす
るのが好ましい。紡糸口金の吐出孔数が多い場合は、H
aは2〜10mm程度とするのが好ましい。これは、地震
等により凝固浴が振動すると凝固浴液面が波立ち、波立
ちの高さがHaを上回ると口金浸漬を引き起こし、糸切
れを惹起していたことに基づく。
【0011】そこで、本発明では、かかる事態にも凝固
浴液面を効果的に抑制する手段として、紡糸口金の外周
を取り囲むようにして物体を浮かべることによって、H
aを一定とすることに成功したものである。すなわち、
物体を浮かべることにより、外乱が生じた際の、液面の
波立ちを効果的に減衰させ、抑制することにより、口金
浸漬を防止したものである。
【0012】ここで、使用する物体は、凝固浴に浮かべ
るために、その比重は、好ましくは比重0.3〜1.
0、より好ましくは0.5〜0.9のものが良い。0.
3を下回ると、物体が軽くなりすぎて、波の動きと物体
の動きがほぼ同じになることにより、波立ちを減衰させ
る効果が低くなり、1.0を越えても、物体が凝固浴液
面下に沈下してしまい、波立ちを減衰させる効果が低く
なる。
【0013】なお、物体は、球体・楕円体・立方体・多
面体・円柱体・円錐体などいずれの形状のものでも効果
が得られるが、セット作業を簡易とする観点から、球体
の形状、いわゆるボール状であるものが好ましい。
【0014】また、物体の最大幅、即ち、ボール状の場
合は直径、楕円体の場合は長径の最大値、直方体の場合
は角と角を結ぶ線の最大値は、少なくとも10mmの大き
さを有するものであることが好ましく、20mmの大きさ
を有することがより好ましい。
【0015】本発明では、凝固浴液に浮かべる物体にお
いて、凝固浴液面上に存在する部分の高さが、凝固浴液
面に対して、紡糸口金の下面位置よりも高くするよう
に、かかる物体の比重や大きさを適宜設定することが好
ましい。すなわち物体の比重により、かかる物体が凝固
浴液面下に存在する部分の深さが変化するが、物体が凝
固浴液に浮かんでいる状態で、凝固浴液面下に存在する
部分の深さが凝固浴液面上に存在する部分の高さの1/
5〜4/5の範囲であるのが好ましい。
【0016】いずれにしても、紡糸口金の下面と凝固浴
液面との距離が2〜10mmであるとすれば、浮かべる物
体の凝固浴液面上に存在する部分の高さは、かかる距離
より長い必要がある。したがって、かかる部分の高さ
は、好ましくは10〜20mm、より好ましくは20〜1
00mmであるのが良い。かかる物体は、その大きさが大
きい程、波立ち防止の観点から好ましいが、大き過ぎる
と、それに伴って凝固浴槽を拡張する必要が生じるの
で、上述したような条件を勘案して決めるのが良い。
【0017】かかる物体の材質については、凝固浴液に
対して、耐腐食性、防錆性、耐膨潤性などの必要特性が
備わっていさえすれば、金属であっても良いし、また金
属以外の材質であっても良い。
【0018】なお、かかる物体は、少なくとも3列、好
ましくは5列程度配列するのが効果が高くなり好まし
い。ここで列とは、紡糸口金を取り囲む形状が円形の場
合は、物体が口金を取り囲んでいる周回の単位を指す。
【0019】また、かかる物体を紡糸口金の外周に、無
作為に浮かべると、液流によって流されることがあるの
で、抵抗の少ないネット(メッシュの大きいもの)、好
ましくは金網で囲って作成した籠内に収納して凝固浴液
に浮かべるのが良い。
【0020】本発明は、アクリロニトリル系繊維を安定
して製糸するためになされたものであるが、かかる繊維
に使用させるアクリロニトリル系ポリマーとしては、ア
クリロニトリルを少なくとも90%以上含んだポリマー
が好ましく採用される。アクリロニトリルと共重合が可
能な単量体としては、例えばメタアクリル酸、アクリル
酸メチル、メチルメタアクリレート、酢酸ビニル、イタ
コン酸、ビニルピリジン、塩化ビニリデン、塩化ビニ
ル、アクリル酸等が挙げられる。
【0021】紡糸時に、アクリロニトリル系ポリマーを
溶存させる溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメ
チルスルホキシド、ジメチルアセトアミド、塩化亜鉛水
溶液、硝酸などが使用できる。
【0022】本発明において、乾湿式紡糸装置の紡糸口
金としては、0.5mm以下の細孔が数百個から数万個穿
孔させた板状のものが好ましく、紡糸原液は、かかる紡
糸口金より吐出されてポリマー溶液の細流となる。紡糸
口金の形状は、円形又は矩形、さらにはこれらの組み合
わせからなるものが良く、紡糸口金の下面は実質的にフ
ラットで平面状であることが好ましい。
【0023】本発明において、凝固浴とは、紡糸口金か
ら吐出したポリマー溶液の細流中に含まれる溶媒を脱溶
媒して凝固させ、繊維状にするための凝固浴液を貯留し
た浴のことである。かかる凝固浴には、上記溶媒を含む
水溶液が用いられることが多く、通常、凝固条件を均一
に保つため槽内で凝固浴液を強制循環させ、凝固浴液の
温度と濃度を一定範囲に制御している。
【0024】本発明における乾湿式紡糸装置において、
紡糸口金下エアーギャップ部に存在させる雰囲気ガスに
は、空気、窒素、又はアルゴンなど不活性ガスが用いら
れる。
【0025】紡糸原液と凝固浴は、通常、吐出および凝
固を安定させるために、、0〜40℃の範囲内で一定に
制御される。
【0026】
【実施例】実施例1 アクリロニトリル(以下、ANと略記)とイタコン酸
(以下、IAと略記)とが共重合されるモル比がAN/
IA=99.0/1.0であるアクリル系共重合体のジ
メチルスルホキシド(以下、DMSOと略記)溶液(ポ
リマー濃度17.5重量%、粘度480ポイズ/45
℃)を直径0.25mmφ、ホール数3000の紡糸口金
を通して濃度が20%、凝固浴液の温度15℃のDMS
O水溶液中に、Haを3mmに設定し、空気を通過させて
吐出させ、引き取りガイドを介して浴外の駆動ロールで
引き取ってながら糸条を紡糸した。
【0027】この時、紡糸口金の外周に様々な直径、比
重を有する球体の形状の物体(以下、ボールと略記)を
ドーナツ型5メッシュ籠内に浮かべ、かかる籠の外側で
高さが約5mmの波立ちを強制的に発生させ、その波立ち
が籠内に収納された、ボールを通過して口金側に到達し
た時の、波立ちの高さを測定した。
【0028】測定した波の高さから波立ち減衰率を下式
によって計算し、ボールの直径・比重・配列の数による
影響を調べた。
【0029】 波立ち減衰率=[(A−B)/A]×100(%) 式中、A:図4におけるA;ボールの外側の波立ちの高
さ(mm) B:図4におけるB;紡糸口金側の波立ちの高さ(mm) なおここでは、波立ちの高さは図4に示す装置で測定し
た。
【0030】すなわち、地上に固定した支持架台に、超
音波変位計の検出端を図4におけるAの位置およびBの
位置に設定し、超音波変位計から発信した超音波によっ
て凝固浴液面の変動を測定し、超音波測定機に接続され
た記録計により記録する。
【0031】波立ち減衰率の測定結果を図5〜7に示
す。ボールの径やボールの比重が大きくなるほど波立ち
減衰率が高くなることが判る。ただし、かかるボール
は、凝固浴液面上に存在する部分の高さが波立ちの高さ
以上であることが必要である。
【0032】また、浮かべるボールの配列の数は多くほ
ど波立ちの減衰効果も大きくなるが、装置自体の規模も
大きくなるため、5列程度あれば十分である。
【0033】以上のように浮かべるボールの直径、比
重、配列の数を適正化することで、波立ち減衰率を70
%以上とすること、すなわち、籠内に収納されたボール
の外側で発生した波立ちの高さを、紡糸口金側において
30%以下まで減衰させる効果を発揮できる。 比較例1 実施例1と同様にして、ボールを浮かべなかった場合
は、波立ち減衰率は5%であった。このとき、図4にお
けるAの波立ちの高さは5mmであって、波立ちが紡糸口
金側に到達して口金浸漬により糸切れが生じた。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、乾湿式紡糸法を利用し
たアクリロニトリル系繊維の紡糸に当たって、地震等の
外乱による凝固浴液面の波立ちを大きく減衰させること
ができる。それにより、糸切れすることなく長時間生産
を継続することが可能となり、高品質のアクリロニトリ
ル系繊維を安価に大量に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における乾湿式紡糸装置の側面図であ
る。
【図2】本発明における乾湿式紡糸装置の平面図であ
る。
【図3】従来の乾湿式紡糸装置の側面図である。
【図4】凝固浴液面の変動を測定する装置構成の一例を
示す。
【図5】ボールの径と波立ち減衰率の関係を示すグラフ
である。
【図6】ボールの比重と波立ち減衰率の関係を示すグラ
フである。
【図7】ボールの配列の数と波立ち減衰率の関係を示す
グラフである。
【符号の説明】
1:紡糸口金 2:浴中ガイド 3:引き取りガイド 4:引き取りロール 5:後部オーバーフロー 6:前部オーバーフロー 7:浴液循環ピット 8:浴液循環ポンプ 9:ボール 10:(ボール収納用)籠 11:凝固浴液面 12:Ha(紡糸口金の下面と凝固浴液面との距離) 13:ポリマー溶液の細流 14:超音波変位計の検出端 15:超音波変位計の本体 16:記録計

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アクリロニトリル系繊維を乾湿式紡糸法
    で紡糸するに当たり、紡糸口金の外周の凝固浴液面上に
    物体を浮かべ、該凝固浴液面の波立ちを減衰させること
    を特徴とするアクリロニトリル系繊維の製造方法。
  2. 【請求項2】 該物体が、0.3〜1.0の比重を有す
    るものである請求項1記載のアクリロニトリル系繊維の
    製造方法。
  3. 【請求項3】 該物体が、0.5〜0.9の比重を有す
    るものである請求項1記載のアクリロニトリル系繊維の
    製造方法。
  4. 【請求項4】 該物体の凝固浴液面上に存在する部分の
    高さが、凝固浴液面に対して、紡糸口金の下面位置より
    も高いことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載
    のアクリロニトリル系繊維の製造方法。
  5. 【請求項5】 該物体の最大幅が少なくとも10mmの大
    きさを有するものである請求項1〜4のいずれかに記載
    のアクリロニトリル系繊維の製造方法。
  6. 【請求項6】 該物体の凝固浴液面下に存在する部分の
    深さが、物体の凝固浴液面上に存在する部分の高さの1
    /5〜4/5である請求項1〜5のいずれかに記載のア
    クリロニトリル系繊維の製造方法。
  7. 【請求項7】 該物体が、紡糸口金の外周を取り囲むよ
    うにして浮かべられている請求項1〜6のいずれかに記
    載のアクリロニトリル系繊維の製造方法。
  8. 【請求項8】 該物体が、少なくとも3列並べられてい
    る請求項1〜7のいずれかに記載のアクリロニトリル系
    繊維の製造方法。
  9. 【請求項9】 該物体が、ネット内に収納されている請
    求項1〜8のいずれかに記載のアクリロニトリル系繊維
    の製造方法。
  10. 【請求項10】 紡糸口金の下面と凝固浴液面との距離
    が、2〜10mmである請求項1〜9のいずれかに記載の
    アクリロニトリル系繊維の製造方法。
  11. 【請求項11】 該物体が、球体の形状を有するもので
    ある請求項1〜10のいずれかに記載のアクリロニトリ
    ル系繊維の製造方法。
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