JPS6353281B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電界紡糸装置に関する。その目的とす
るところは電界によつて紡出糸条の分子配向に影
響を与え、配向の制御された繊維を得るための紡
糸装置を提供するにある。

従来より人造繊維を製造するには、まず紡糸工
程で分子配向のあまり進行していない未延伸糸を
得、次いでこの未延伸糸を延伸、熱処理して配
向、結晶化させる方法が一般的にとられている。
近年になつて3000〜4000ｍ／分という比較的高速
の紡糸速度で紡糸を行ない、分子をある程度配向
させた部分配向糸（POY）を得た後、わずかな
延伸と仮撚とを同時に行なう方法（POY−DTY
加工法）が行なわれ始めている。更に最近に至つ
ては、高配向糸を延伸することなく一段で得よう
とする超高速紡糸が研究されている。しかし、こ
の方法にあつては、分子の全体としての配向はか
なりの水準まで到達するが、非晶部の分子の乱れ
は、従来の未延伸糸を延伸して得られた繊維より
も大きくなることがわかつてきた。

他方、従来の紡糸法によつて得られた繊維を高
い張力をかけながら急速に加熱と冷却をくり返
す、いわゆるゾーン延伸法や、その後に高い張力
をかけながら熱処理するゾーン熱処理を行い、ポ
リマーののび切り鎖結晶組織からなる高弾性率、
高強力繊維を得ようとする考え方がある（例えば
繊維学会誌、第38巻、第６号、第257頁（1982））。

しかしこの方法においては、溶融ポリマー流を
冷却して繊維に変え、再び加熱したり冷却したり
する点において省エネルギー的製糸法とは言えな
いばかりか、かかるゾーン延伸、ゾーン熱処理法
で得られる繊維の物性は、最初の紡糸段階での原
糸の配向状態に左右されるという限界がある。

このように紡出糸条の分子配向を制御するとい
うことは極めて重要な技術となつてきている。一
方、紡糸口金を一つの電極とし、口金下方に対極
を設け、その間に高電圧をかけて紡糸する研究も
なされている（例えばジヤーナルオブポリマーサ
イエンス、ポリマーフイジツクスエデイシヨン
（J.Polym.Sci.Polym.Phys.Ed.第19巻、第909頁
（1981））。この方法は、紡糸時に紡出中の糸条に
電界をかけるものであるが、紡糸口金とその対極
との間に電圧をかけているので、紡糸パツク本体
との絶縁のために複雑な構造をとらなくてはなら
ず、工業的な実施には不適当であるばかりか、紡
糸直後の極めて分子運動の激しい状態で電界が作
用せしめられるため、一旦分子が配向しても、再
び乱れた状態にもどつてしまい、紡出糸条の分子
配向を制御するのが困難である。

本発明者らは、紡出糸条に電界を作用させて分
子配向を制御する装置について、検討を重ねた結
果、電界発生装置を紡糸口金から分離して設ける
ことにより、装置が簡素化され、しかも分子配向
の制御も容易となることを見出し、本発明に到達
した。

即ち、本発明は、紡糸口金から、巻取装置まで
の間に、紡出糸条に対してほぼ平行方向の電気力
線を生ぜしめ、かつ紡糸口金とは分離された直流
電界発生装置を設けたことを特徴とする電界紡糸
装置である。

以下、本発明を図面により説明する。

第１図は、溶融紡糸の際に用いる本発明装置の
一例を示すものであり、１は紡糸口金、２は直流
電界発生装置、３，３′は引取ゴデツトローラ、
４は巻取装置である。紡糸口金から溶融吐出され
た糸条Ｙは、引取ゴデツトローラ３，３′により、
一定の紡糸速度で引取られ、巻取装置４に巻取ら
れる。紡出糸条Ｙに対しては、紡糸口金１の直下
に設けた直流電界発生装置２により、ほぼ平行の
電気力線を生ぜしめる。直流電界発生装置２は、
一対の電極５，５′、該電極を支持する絶縁体６、
からなり、電極５，５′と絶縁体６によつて形成
される室７には、コロナ放電を防止するためのガ
スが封入されている。コロナ放電防止用ガスとし
ては、六弗化イオウ、窒素等が用いられるが、低
電圧の場合は空気でもさしつかえない。８はコロ
ナ放電防止用ガスの導入口、９は直流電源であ
る。電極５，５′は通常、中心部に糸条通路１０，
１０′を設けた円板状のものが用いられ、その材
質は銅、アルミニウム、真鍮、ステンレス等が好
ましく、特に不純物の含有量が少ないものがよ
い。電極５，５′の形状は、高電圧をかけるので
部分的な電界集中が起らぬ様、できるだけ平板状
のものが好ましいが、場合によつてドーナツ状で
も中空円筒状、中空円錐台状のものでもよい。糸
条通路１０，１０′は、紡出糸条Ｙにかかる電界
の強さをできるだけ大きくするために、紡出糸条
Ｙが接触しない範囲で、できるだけ小さくするの
が望ましい。

直流電界発生装置２は、紡糸口金１とは分離し
て設けることが必要である。紡糸口金を一方の電
極とし、その対極との間に電圧をかけるようにし
たのでは紡糸口金を絶縁するのに極めて複雑な構
造をとる必要が生じ、工業的実施には、適当でな
い。また、このような装置では紡出直後の極めて
分子運動の激しい状態で電界が作用せしめられる
ため一旦、分子が配向しても、再び乱れた状態に
もどつてしまい、紡出糸条の配向を制御するのが
困難となる。直流電界発生装置２を設ける位置
は、紡出糸条Ｙの固化が完了するまでの間、即
ち、紡出糸条の結晶化速度が十分に遅くて、かつ
高温状態で細化現象が進行している領域が最も好
ましいが、特にこの位置に限定されるものではな
く、紡糸口金１と巻取装置４の間であれば任意の
位置に設けることができる。但し、完全に冷却固
化した状態で電界をかけても、分子配向を制御す
ることは困難なので、なるべく、紡出糸条Ｙの温
度が高くて分子が動き易い状態にある間に電界を
かけるようにすることが肝要である。溶融紡糸の
場合は、紡糸口金１から60〜150cm離れたところ
までに直流電界発生装置２を設けるのが好まし
い。尚、本発明でいう巻取装置は、ワインダーに
限られるものではなく、ケンス、ネツト等の捕集
装置をも含むものである。

本発明装置は、溶融紡糸のみならず、乾式紡糸
にも適用することができる。乾式紡糸、湿式紡糸
においても、直流電界発生装置の設置位置は、紡
出糸条の固化が完了するまでの間、即ち、紡出糸
条と共存する溶媒残存量が５％以上で、糸条細化
現象が進行している領域（紡糸口金から１〜２ｍ
離れたところまで）が最も好ましいが、特にこの
位置に限定されるものでないことは、溶融紡糸の
場合と同様である。

直流電界発生装置は、発生する電気力線の方向
が紡出糸条に対して、ほぼ平行となるように設け
られる。ここで、ほぼ平行とは、電気力線の方向
（電界のベクトル）と紡出糸条とのなす角度が45
度未満であることを意味し、特に30度以下である
ことが望ましい。また、電界をかける方向は、紡
出糸条の走行方向と同じ方向でもよく、逆の方向
でもよい。

第２図に、本発明装置における直流電界発生装
置の種々の実施態様を示す。

まず、紡出糸条Ｙの走行方向と直流電界発生装
置２の一対の電極５，５′の間で発生する電界の
ベクトル方向（図中点線で示す）との相互関係は
第２図ａの如く、直流電源９により紡出糸条Ｙの
走行方向と同一方向の電気力線を生ぜしめる場合
もあり、ｂの如く、直流電源９′により紡出糸条
Ｙの走行方向と反対方向の電気力線を生ぜしめる
場合もあり、また、ｃの如く、紡出糸条Ｙの走行
方向と電気力線の方向が45度未満の任意の角度θ
をなす如く傾いている場合もある。これらは、い
ずれも「紡出糸条に対して、ほぼ平行方向の電気
力線を生ぜしめ」るという範ちゆうに含まれるも
のである。これらの直流電界発生装置は、種々組
合せて使用することもでき、ｄ，ｅは、ａ，ｂ，
ｃを種々組合せた例を示すものである。

第３図は、電界の強さと時間との関係の例を示
す。直流電界発生装置の糸条通路における電界の
強さは、第３回ａの如くいつも一定であつてもよ
く、ｂの如く、その電界の強さが時間と共に変化
してもよい。更に、その電界の変化の仕方がｃの
如くステツプ状の値をとりながら変化してもよ
い。

これら、電界における電気力線の方向（電界の
ベクトル方向）及び電界の強さは、紡出糸条の分
子配向をどのように制御したいかという目的に従
つて、任意に選択使用される。

以上はモノフイラメントの例について説明した
が、マルチフイラメントに於いても同様に適用で
きる。第４図はこの場合の概略断面図であり、１
２は紡糸口金、１３，１３′はゴデツトローラ、
１４は巻取装置である。２０は直流電界発生装置
であり紡糸口金１２の直下に設けられている。直
流電界発生装置２０は一対の板状の電極２１，２
１′を有している。これら電極２１，２１′には紡
糸口金１２の吐出孔にほぼ対応した透孔２２，２
２′が穿孔されている。

透孔２２，２２′は吐出孔より大きく巻取時に
集束した際にフイラメント糸条Ｙが接触しない程
度にされている。電極２１，２１′は筒状の絶縁
体２５に刻設した溝２６に外周に設けた突起２３
が係合するとともに絶縁体２５の外側に配された
昇降機２７と連結桿２４を介して連結しており、
紡糸開始時は昇降機２７の作動により、即ち先ず
電極２１′が電極２１の位置まで上昇してこれに
接すると次にこの電極２１と係合して一体となつ
て口金１２の位置まで上昇し口金１２に圧着す
る。

この状態でポリマーを吐出して引取り、正常状
態になつた後、昇降機２７を作動して図に示すよ
うな元の位置に戻す。絶縁体２５の上下端には二
つ割りの横開型シヤツター２８，２８′が設けら
れ、これらの間に室２９を形成している。３０は
コロナ放電防止用ガスの導入口、３１は直流電源
である。

本発明装置における直流電界発生装置では、紡
出糸条にかける電界の強さは、約1KV／cm以上
であることが望ましく、好ましくは5KV／cm以
上であり、50KV／cm程度、もしくはそれ以上の
強い電界がかけられるようにしておくのが好まし
い。紡出糸条にかける電界の強さは、溶融紡糸に
適用する場合には、溶媒を用いてポリマー溶液粘
度が相対的に低くなつている乾式紡糸及び湿式紡
糸の場合よりも、より大きくするのが好ましい。
しかし電界の強さの最適値は紡糸するポリマーの
種類、用いる溶媒の種類、紡糸温度、等によつて
異なつてくる。

本発明の紡糸装置は、紡糸口金から吐出された
糸条を重力の作用する方向、即ち上から下へ向つ
て走行させて巻取る通常の紡糸装置であつてもよ
く、また、その逆に、下に設けた紡糸口金から、
紡出糸条を上方へ引取るようにした紡糸装置であ
つてもよい。更に、紡糸口金からの紡出糸条を水
平方向に走行させて引取るようにした紡糸装置で
あつてもさしつかえない。

本発明の紡糸装置は、コンジユゲート紡糸、混
合紡糸等にも適用することができる。また溶融紡
糸の一態様であるメルトブロー紡糸法及びジエツ
ト紡糸法にも適用可能である。更に、乾式紡糸に
おけるフラツシユ紡糸法などにも適用可能であ
る。また、異形断面糸、中空断面糸等の紡糸にも
適用することができる。

本発明の紡糸装置においては、直流電界発生装
置と共に他のエネルギー付加装置又は、繊維加工
装置を組み合わせて使用することも可能である。
例えば、他のエネルギー付加手段として、超伝導
マグネツト等からなる磁場発生装置を用い、本発
明装置の直流電界発生装置の前、又は後に併用し
て、紡出糸条の分子配向の制御をより確実、有効
ならしめることができる。また、エネルギー付加
手段として、超音波、マイクロ波、赤外線、紫外
線、電離性放射線等の照射装置を組合せて使用す
ることもできる。更に、例えば直流電界発生装置
の次に、インタレース加工ノズルとか捲縮加工装
置などの繊維加工手段を種々組み合わせて、繊維
を形成することも可能である。

以上、説明した如く、本発明の紡糸装置は、紡
糸口金から巻取装置までの間に、紡出糸条に対し
てほぼ平行方向の電気力線を生ぜしめ、かつ紡糸
口金とは分離された直流電界発生装置を設けたも
のであるから、紡糸装置を複雑化させることなく
極めて容易に紡出糸条の分子配向を制御すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明装置の一例を模式的に示す概
略図、第２図は本発明装置に用いられる直流電界
発生装置の種々の実施態様を示す断面図、第３図
は本発明装置に用いられる直流電界発生装置にお
ける電界の強さと時間との関係を示すグラフ、第
４図はマルチフイラメント用の実施態様を示す概
略断面図である。 １……紡糸口金、２，２０……直流電界発生装
置、４……巻取装置、Ｙ……紡出糸条。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 紡糸口金から巻取装置までの間に、紡出糸条
   に対してほぼ平行方向の電気力線を生ぜしめ、か
   つ紡糸口金とは分離された直流電界発生装置を設
   けたことを特徴とする電界紡糸装置。 ２ 電界発生装置が1KV／cm以上の電界強さを
   有するものである特許請求の範囲第１項記載の電
   界紡糸装置。 ３ 電界発生装置の電極間距離が30cm以下である
   特許請求の範囲第１項記載の電界紡糸装置。