JPS62223314A - 熱可塑性合成繊維の溶融紡糸方法 - 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、熱可塑性重合体の溶融紡糸方法に関する。更
に詳しくは、高強度の糸条を紡糸工程のみの一工程で低
コス１〜で製造する方法に関する。

（従来の技術） 従来より、熱可塑性重合体を溶融し、口金より紡出して
冷却固化せしめ、低配向の未延伸糸として巻取った後、
該未延伸糸を加熱しながら延伸して実用可能な機械的性
質を備えた延伸糸とする合成繊維の製造方法が知られて
いる。

近年、このような製造方法のコストダウン、省エネルギ
ーなどを図るべく、紡糸工程のみの一工程で、延伸糸を
Ｉ！Ａ造しようという試みが種々提案されている。

その一つに紡糸工程と延伸工程を直結し、溶融紡糸され
た未延伸糸を一旦巻き上げることなく引続ぎ加熱したロ
ーラを用いて延伸する直接紡糸延伸法があり、数多く提
案されている。

しかしながら、この方法は、延伸のため高温のローラを
高速で回転させる必要があるため、エネルギー効率が悪
く、コストダウン効果が計れないという欠点を有してい
る。

これに対し、特公昭３５−３１０４号公報で開示された
如く、口金から紡出した糸条を高速度で引取ることによ
って、実用上充分な特性を有する繊維を得る試みがなさ
れている。

しかしこの方法では、極めて高い引取り速度が必要とな
り、特殊な高速ワインダが必要となるなど、設備コスト
が甚大になる。また高速で糸条を引取るために、中糸切
れの無い安定な操業を維持することが困難であるなどの
問題がおった。

さらに、特公昭４５　１９３２＠公報には、溶融紡糸し
た糸条を、冷却固化させた後、８０℃以上の加熱ゾーン
を通過させ、４０００ｍ／分以上の高速で引取る延伸糸
を得る方法が開示されている。

この方法によれば、確かに比較的低コストで繊維を製造
することが可能であり、また機械的特性もある程度従来
の延伸糸に近づくため、コストダウンプロセスとしては
この方法が最も有効なものといえるが、ぞれでも４００
０ｍ／分以上の高速用□　　取りを行なう必要があり、
また、このようなプロセスで’＋’ｌＪられる糸条の機
械的特性をさらに向上させたいという要求が生じてきた
。

このような要求に対し、特公昭４８−４２２５１号公報
、特開昭６０−９４６２０＠公報等に記載された如く、
溶融紡糸した糸条を冷却固化させた俊、過熱水蒸気を吹
きつけ、引取ることにより、繊維を１ワる方法が開示さ
れている。

これらの方法は、水蒸気の吹きつけ力で糸条に高い張力
を与えることにより、強度特性を改善しようとするもの
であるが、水蒸気を高速で噴出させる必要があるために
エネルギーロスが大ぎく、また噴出する水蒸気のために
単糸の撹乱が生じ、糸揺れとなって、均一な糸を得るこ
とが難しいという欠点を有している。

また、特開昭４８−９９４２０＠公報には、溶融紡糸し
た糸条を、冷却後、引取りローラの直前または直後で水
蒸気を噴出しながら引取る方法が開示されている。

この方法は、実施例にもあるように１７００ｍ／分程度
の比較的低速で未延伸の特性を改善するには有効である
が、延伸糸を得るためのものではなく、均一な糸を安定
して得ることが難しいという問題がある。

（発明が解決しようとする問題点） 上述した如く、従来の方法では、紡糸工程のみの一工程
で、強度特性の優れた糸条を低コストで安定に得ること
は実現されていない。

本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解消し、紡糸工
程において一挙に強度特性の優れた糸条を低コストに、
安定に製造することができる新規な溶融紡糸方法を提供
せんとするものである。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成する本発明の溝或は、次の通りである
。すなわち、 熱可塑性重合体を溶融紡糸するに際し、口金から紡出し
た糸条を冷却固化した後、直ちに加圧蒸気が充満し、両
端に糸条通過のできる狭窄部を有する加熱容器中を走行
通過させ、加熱延伸した後引取ることを特徴とする熱可
塑性合成繊維の溶融紡糸方法である。

以下、本発明を更に詳しく説明する。

本発明においては、熱可塑性重合体を紡糸口金より紡出
し、冷却固化した後、外気常圧部よりも高圧の加圧蒸気
が充満した加熱容器中に走行通過させて引取ることが重
要である。

本発明者らは、紡糸工程のみの一工程で強度特性の優れ
た延伸糸を１写るには、糸の引取り力に抗して糸の応力
を上昇させることが有効であることを見出した。

糸の応力を上昇させる具体的手段としては、糸への損傷
が加わらないように配慮する必要があるが、例えば糸道
ガイド等に巻き付ける手段を採用した場合には、応力上
昇は計れるが、擦過により著しく単糸が損傷され、紡糸
中の毛羽が増大する。

また、特公昭４８−４２２５１号公報、特開昭６０−９
４６２０号公報等に記載されたごとく、加熱蒸気の吹き
つけ力によって糸条に張力をイ」与しようとする方法で
は、噴出蒸気で糸条が絡み合いを生じ、均一な糸を１ｑ
ることは難しく、噴出蒸気のエネルギーロスが大きくな
る欠点がおる。

これに対して本発明においては、外気常圧部よりも高圧
の加圧蒸気の充満した加熱容器中を糸条を走行通過させ
ることにより、糸の応力を上昇させるようにした。

このように加圧蒸気中を糸条を走行させると応力上昇が
計れるのは、加圧熱気中では蒸気の密度が増し、糸にか
かる抵抗が増すためと考えられる。

ざらに本発明では、加圧蒸気が充満した加熱容器の両端
部は糸条通過のできる狭窄部を有し、流体的に充分シー
ルされていることが重要である。

本発明者らは、紡糸工程のみの一工程で強度特性の優れ
た延伸糸をＩＪるもう一つのイ１効手段として、糸条を
充分に加熱処理することが必要でおることを見出した。

ところが、紡糸工程で引取られる糸条の速度は、数千ｍ
７分にも及ぶため、多聞の空気が糸条に随伴することに
なる。

前記特公昭４８−４２２５１号公報、あるいは特開昭６
０−９４６２０号公報に記載された方法では、かかる随
伴流の除去については、特に配慮がなされていないため
に、高速で走行する糸条に随伴する気流が過熱蒸気と混
ざり、過熱蒸気の温度低下、温度むらとなって糸条を均
一に、かつ充分に処理することができないという欠点が
ある。

これに対して、本発明では、加圧蒸気の充満した加熱容
器の両端部を流体的に充分シールすることにより、随伴
流の持ち込みを極めて少なくし、加圧蒸気の温度が乱れ
るのを少なくするとともに、糸条通路での流体の潰乱を
抑制し、中糸のもつれ合いを無くするようにした。

以上述べたように、口金より紡出した糸条を冷却固化せ
しめた後、両端に糸条通過のできる狭窄部を有し、内部
に加圧蒸気が充満した加熱容器中を走行通過させ、糸条
にかかる抵抗を大きくしながら、均一にかつ安定に糸条
を加熱し、該糸条を前記加熱容器より外部へ引取ること
により、はじめて低コストで高強度な糸条の製造が紡糸
工程のみの一工程で実現できる。

以上、本発明を図面に示す一実施例に基づいて更に詳し
く説明する。

第１図は、本発明に係る熱可塑性合成繊維の溶融紡糸方
法の代表的な実ＦＭ態様を示す概略図でおる。

第１図において、口金１から溶融紡出された糸条Ｙは、
冷却チムニ２より噴出する冷２Ｊｌ風１３により冷却固
化され、ガイド３により収束されて、熱処理装置４内を
走行通過し、ガイド６を介してオイリング装置９により
油剤付与されたのち、引取りローラ１０．１１に引取ら
れ、ワインダ１２に巻ぎ取られる。

なお、オイリング装置９は、熱処理装置４の上流側に設
けてもよい。

前記熱処理装置４は、入口側、および出口側の両端に糸
条Ｙの通過できる狭窄部５，５′を有し、加圧蒸気８が
供給管７より供給され、熱処理装置４の内部に充満し、
走行糸条Ｙを熱処理するようになっている。

熱処理装置４は、筒状、あるいは横断面が矩形状のデユ
ープでよく、要は加圧蒸気８が充満し、走行する糸条を
加熱できるものでおればよい。

また、熱処理装置４の周囲に、テープヒータ（図示しな
い）を巻きつりで、特にスタート時のドレン発生を少な
くしたり、鈍間の温度差を少なくしたりすることもでき
る。なお、熱処理装置４の最外周には、放散熱量を少な
くするため断熱材〈図示しない）等で適宜囲うことが好
ましい。

ここでまず、熱処理装置４に導入される糸条Ｙはそれま
でに冷却固化されていることが重要である。糸条Ｙがま
だ冷却固化されていない状態で熱処理装置４に導入され
た場合には、配向が充分に行なわれず、目的とする強度
特性の優れた糸を得ることができない。

次に、熱処理装置４は、両端に糸条通過のできる狭窄部
５，５′を有し、内部の加圧蒸気８が該狭窄部より噴出
しないように流体的に充分シールされていることが重要
である。

もし、熱処理装置４のシールが不十分で競れば、加圧蒸
気８の流出が大きくなって、エネルギーロスが増すばか
りでなく、糸条Ｙに随伴する気流持ち込みも大ぎくなっ
て、熱処理装置４の内部の温度、圧力を均一に保つこと
難しくなり、かつ、加圧蒸気８の流出により単糸のもつ
れが生じやすくなり、安定に糸条を引取ることが困難と
なるなど、本発明の目的とする強度特性の優れた糸を安
定にかつ低コストで製造することができない。

第２図は、本発明方法を実施するに際し、好ましく適用
される熱処理装置の縦断面図である。

加圧蒸気８は、供給管７よりハウジング２０の内部に供
給され、フィルタ２２より均一に流入し、熱処理筒１９
．１９’の内部に充満する。該熱処理筒１９．１９’の
端部は、内周面に糸条通過のできる細いスリットを有す
る円筒状スリーブ１６゜１６′が着脱自在に挿入され、
端部をフランジ１７．１７’で押え、ボルト１８．１８
’で熱処理筒１９．１９’に固定されている。

前記円筒状スリーブ１６．１６’の内部には、円柱状の
プラグ１４．１４’がＩＩＩＩＲ自在に挿入され、汰【
プ止めピン１５．１５’　によってスリーブ１６．１６
’　に固定され、蒸気８の圧力に対して央は止めがなさ
れる。

排出管２３は、特にスタート時などに発生したドレン２
４を効率よく排出するためのものである。

第３図は、第２図のＡ−Ａ矢視縦断面図でおる。

第３図において、前記熱処理筒１９の内部に挿入された
円筒状スリーブ１６の内面に、糸条通過のできる程度に
狭窄にされたスリット２５が設けてあり、該円筒状スリ
ーブ１６の内部に、ガイドピン１４を挿入することによ
って、実質的なシール部の面積をスリット２５の面積と
するものである。本実施例の如きシール方法によれば、
スリット２５の面積を糸条Ｙが通過し得るだけの微小面
積にしておけば該スリット部の圧力損失で、実質的に流
体シールが充分に行なえるので、本発明の目的とする強
度特性の優れた糸条を紡糸工程のみの一工程で得ること
が可能となるのである。

通常、上記スリット２５の寸法は、好ましくは、幅、深
さが、０．１〜１ｍｍ、長さが１０〜１０Ｑｍｍの範囲
であり、より好ましくは、幅、深さが０．２〜０．５ｍ
ｍ、長さが２０〜５０ｍｍの範囲であるが、紡糸する糸
の太さに応じて適宜選択することができる。

前記熱処理装置４への糸かけに際しては、まず供給管７
の上流側の設けた３方弁（図示しない）で、加圧蒸気８
の供給を停止し、熱処理装置４の内部に残った加圧蒸気
８を排出して熱処理装置４の内部を大気圧状態にもどす
。その後、扱は止めピン１５．１５’　を後き、プラグ
１４．１４’をスリーブ’１６．，１６’　より扱く。

次いで、熱処理装置の下流側のスリーブ１６′にサクシ
ョンガン等の糸条吸引手段（図示しない）を取り付け、
口金から紡出された糸条Ｙを上流のスリーブ１６より吸
引させて熱処理装置４の内部に糸通しを行なう。しかる
のち、前記糸条Ｙを熱処理装置４の上下に接近して設【
プたガイド３，６にかけ、スリーブ１６．１６’のスリ
ツ１〜２５に糸条Ｙを通した後、プラグ１４．１４’を
スリーブに入れ、ピン１５．１５’をセットしてシール
が完了する。

その後、供給管７の上流側に設りた三方弁（図示しない
）を操作して加圧蒸気８を熱処理装置４の内部に充満さ
せ、糸条Ｙをローラ１０，１１により引取って巻取ｌ１
１２にて巻き取る。

なお、スタート時に、熱処理装置４が冷えている場合に
は、多口のドレンが発生する。この様な時、排出管２３
の下流側のバルブ（図示しない）の開度を加減してドレ
ン排出をスムーズに行なうことができる。

本発明に適用できる溶融紡糸可能な熱可塑性重合体は、
ポリ−ε−カプラミド、ポリヘキサメチレンアジパミド
、ポリへキサメチレンセバカミド、ポリテトラメヂレン
アジバミド、ポリへキサメチレンテレフタラミド、ポリ
へキサメチレンイソフタラミド、ポリドデカメチレンド
デカミド、ポリメタギシレンアジバミド、ポリパラキシ
リレンアジパミド等のポリアミド類、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリテトラメチレンテレフタレート、ポリ
エチレン１．２−ジヘエノキシエタンｐ、ｐ’−ジカル
ボキシレート、ポリナフタレンテレフタレート等のポリ
エステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテ
ン−１等のポリオレフィン類、及びポリ弗化工ヂレンー
ポリ弗化ビニリデン共重合体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩
化ビニリデン、ポリアセタール等通常の溶融紡糸可能な
熱可塑性重合体であり、それぞれ２種以上の共重合ポリ
マ及び混合ポリマ類を含む。

上記熱可塑性重合体のち、特にポリエステル類を用いる
と、本発明の効果がより顕著となる。

加圧蒸気の圧力は、本発明の効果をより増大するために
は、０．５ｋｑ／ｃｎｆ以上とするのが好ましく、１　
ｋ＋１／ｃｏｔ以上３にツ／−以下とすると更に好まし
い。なお、本発明で常圧Ａ（大気圧）とは、Ｏｋｇ／　
ｃｄの圧力である。

また、加圧蒸気の充満した熱処理筒の長さは５ｃｍ〜１
ｍ程度で充分である。

加圧蒸気の温度は、飽和蒸気温度であることが好ましい
が、配管途中のドレン発生を少なくするために、過熱蒸
気を用いても構わない。

また、本発明の目的とする物性向上効果は、引取速度を
２５００ｍ／分以上とすると特に顕著となり好ましい。

さらにまた、操業性や糸掛は性、紡糸安定性等の点で引
取速度は３０００〜６０００ｍ／分とすることが特に′
好ましい。

上ｔ５実施例では、熱処理装置の両端に設Ｃプた糸条通
過のできる狭窄部は、１糸条の場合について示したが、
複数糸条を同一の熱処理装置に走行通過さばてもよい。

第４図は、第２図のＡ−Ａ矢視部に相当する部分の２糸
条が同時に走行通過できるようにした横断面図である。

第４図において、内面上に２か所糸条通過のできるスリ
ット２５．２５’を設けた円筒状スリーブ１６′を用い
、それぞれのスリット２５．２５′に糸条Ｙ、Ｙ’を走
行通過させることにより、同一の熱処理装置で同時の処
理ができるようにしたものである。

なお、本実施例では熱処理装置の両端の狭窄部の態様と
して、内面上に糸条通過のできるスリットを設けた円筒
状スリーブと、該スリーブに着脱自在に挿入できるプラ
グとで狭窄部を形成する装置を示したが、要は熱処理装
置の内部の加圧蒸気が実質的に流体的に充分シールでき
るものであることが重要なので、必ずしもこれに限定さ
れるものではない。

実施例１ 第１図乃至第３図に示した紡糸引取装置を用いて、固有
粘度［ηｌ＝０．６３のポリエチレンテレフタレートデ
ツプを紡糸温度２９５°Ｃで溶融紡糸した。

口金は、孔径０．１５ｍｍ／ｚ５、孔数３４のちノヲ用
い、吐出量は１５ｇ／分で紡糸した。

冷却は、２５°Ｃの冷却固化を１．５Ｎｍ”／分のｉ＠
で紡糸糸条に吹きつりで行なった。

口金面より熱処理装置までの空冷距離は１６００ｍｍで
あり、該処理装置入口では紡出糸条はすでに冷却固化さ
れていた。

熱処理装置の加圧蒸気の充満した容器は、長さは４ＱＣ
ｍ、内径は６０ｍｍ０の円筒形状のものを用い、両端の
狭窄部のスリット寸法は幅Ｑ、２ｍｍ、深さ０．２朋、
艮ざ３ｑｍｍのものを用いた。

熱処理装置への加圧蒸気の供給は、濾過径が１００μの
環状フィルタにより均一に整流しながら熱処理装置内へ
供給するようにした。糸条は該熱処理装置内部で熱延伸
された後、外部へ出て所定の油剤を付与され、引取速庶
４０００ｍ／分の速度で引取られ、３４デニール、３４
フイラメントの糸条として巻き取られた。

比較のため、第１図の紡糸引取装置において熱処理装置
を除去゛し、その他は前記本発明実施例と同様にして紡
糸し、引取糸を得た。

本発明実施例と比較例で得られた糸条の物性を表１に示
した。

表１の実験Ｎ、１〜４の結果を遮５の比較例と比べると
明らかなように、本発明の紡糸方法で１ｑられた糸条は
強度が高く、伸度を低くすることができ、機械的性質の
優れたものでおることがわかる。

また、沸収の値を下げるという観点からは、１−／−以
上の加圧蒸気を用いることが特に好ましいことがわかる
。

（効　果） 本発明は以上説明した（ｊ１１成をとることにより、次
のような優れた作用効果を奏する。すなわら、■　本発
明では、紡出した熱可塑性重合体を冷却、固化後、加圧
蒸気中を走行、通過させることで極めて高強度の糸が従
来では低強度の糸しかできなかった比較的低速の引取速
度で、しかも紡糸工程のみの一工程で製造できる。

■　このため、わざわざ新たな紡糸設備を作ることなく
、現在の紡糸機に１部改造を施すのみで低コス１〜の製
糸設備が実現でき、産業上極めて有意義なものである。

■　また、従来単糸が切れ易く、安定に紡糸することが
困難であった単糸３デニール以下、好ましくは１デニー
ル以下の極細糸が本発明方法によれば、比較的低速で得
られるために、糸切れの少ない安定な紡糸が実現できる
というメリットをももたらす。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る熱可塑性合成繊維の溶融紡糸方
法の代表的な実施態様を示す概略図である。第２図は、
本発明方法を実施するに際し、好ましく適用される熱処
理装置の縦断面図である。 第３図は、第２図のＡ−Ａ矢視縦断面図である。 第４図は、第２図のＡ−Ａ矢視部に相当する部分の２糸
条が同時に走行通過できるようにした横断面図である。 図面の簡単な説明： １：口金　　　　　　２：チムニ ３ニガイド　　　　　４：熱処理装置 ５．５’：狭窄部　　６：ガイド ７：上記供給管　　　８：加圧蒸気 ９：給油装置　　　１０，１１：引取ローラ１２：巻取
機　　　　１３：冷却風 １４．１４’　　ニブラグ １５．１５’：ピン １６．１６’ニスリーブ １７．１７’：７ランジ １８．１８’　　：ボルト １９．１９’　　：熱処理筒 ２０：チャンバ　　　２１：ボルト ２２：フィルタ　　　２３：排出管 ２４：ドレン　　　　２５，２５’　　ニスリットＹ、
Ｙ’：糸条

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 熱可塑性重合体を溶融紡糸するに際し、口金から紡出し
   た糸条を冷却固化した後、直ちに加圧蒸気が充満し、両
   端に糸条通過のできる狭窄部を有する加熱容器中を走行
   通過させ、加熱延伸した後引取ることを特徴とする熱可
   塑性合成繊維の溶融紡糸方法。