JPS648729B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紡糸パツク装置に関する。その目的と
するところは、吐出される前のポリマーに電界を
かけることによつて、ポリマ流の分子配向に影響
を与え、紡出糸条の分子配向を制御するための紡
糸パツク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）を得たのち、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
い張力にかけながら急速に加熱と冷却を繰り返
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
リマーの伸びき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。

そこで本発明者らは、人造繊維の紡糸工程で電
界を作用させて分子配向を制御する装置について
鋭意検討を重ねた結果、紡出直前の粘度が低く分
子運動の盛んな状態のポリマー流に電界を作用さ
せることにより分子配向の制御を容易ならしめる
ことができるという画期的な事実を見出し、本発
明に到達した。

即ち、本発明は、紡糸パツク内部に全ての電極
を配した電界発生装置を設けたことを特徴とする
紡糸パツク装置である。

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は紡糸パツク本体、２
はフイルター部、３は紡糸口金、４はポリマー流
路、５は電界発生装置、６は電界発生装置５を構
成する電極、７は溶融ポリマー導入口である。溶
融ポリマー導入口７から導入された溶融ポリマー
は、フイルター部２で不純物を除去されたのちポ
リマー流路４を経て紡糸口金３より吐出される。
フイルター部２と紡糸口金３との間にポリマー流
路４に対してほぼ直角に設けた複数の電極６から
なる電界発生装置５により溶融ポリマーに対し
て、その流動方向とほぼ平行方向に電界を作用さ
せる。ここでフイルター部２は紡糸パツク外にあ
つてもよい。

第２図は、溶融紡糸に用いられる本発明装置の
他の実施態様を示すものであり、１は紡糸パツク
本体、２はフイルター部、３は紡糸口金、４はポ
リマー流路、５は電界発生装置、６ ６′は電界
発生装置５を構成する電極、７は溶融ポリマー導
入口である。溶融ポリマー導入口７から導入され
た溶融ポリマーは、フイルター部２で過され
て、ポリマー流路４を経て、紡糸口金３から吐出
されて糸条となる。フイルター部２と紡糸口金３
の間のポリマー流路４に、平行に設けた一対の電
極６，６′によつて溶融ポリマーに対して、その
流動方向とほぼ直角方向に電界を作用させる。

尚、第１図、第２図において８は絶縁体であ
り、電界発生装置５は絶縁体８によつて絶縁され
た状態で紡糸パツク内に収納されている。

一方、第３図ａ，ｂは、いずれも本発明に用い
る電界発生装置５の例を示すものである。

第３図ａ，ｂにおいて、４はポリマー流路を形
成する導管であり、該ポリマー導管と交差するよ
うに複数の電極６が設けられている。

第３図ａにおいては、電極６に穿設した孔９の
直径をポリマー導管４の直径よりも大きくし、ポ
リマー導管を孔８に挿通しているが、第３図ｂに
おいては、電極６に穿設した孔９′の直径をポリ
マー導管４の直径と同じかそれよりも小さくして
いる。従つて、第３図ａの場合は、ポリマー流が
電極６と接触することなく流れて電界の作用を受
けるが、第３図ｂの場合は、ポリマー流が電極６
と接触しながら電界の作用をうけることになる。
その結果、ポリマー流に電流が流れ、ポリマーが
発熱することによる省エネルギー効果、あるい
は、電流による分子配向制御効果などの附加的効
果を期待することができる。このことは、第２図
に示した実施態様においても同様のことがいえ
る。この場合、ポリマー流内を流れる電流が
0.5μA以上、好ましくは1μA以上、更に好ましく
は5μA以上となるようにするのが好ましい。この
ように構成された電界発生装置５は、第１図、第
２図に示すように絶縁体８でかこまれて紡糸パツ
ク内に収納される。

絶縁体８はポリマー流の持つ温度に耐え、ポリ
マー流の腐食をうけにくく、長期の使用に対し強
度的に耐えうるものでなければならない。そこで
体積抵抗率10⁷Ωcm以上、破壊電圧1KV／mm以
上、耐使用温度300℃以上の特性をもち、強度耐
腐食性にもすぐれたセラミツクス類、例えばアル
ミナ磁器、ベリリア磁器、ステアタイト磁器、フ
オルステライト磁器、窒化硼素、ジルコン磁器、
コージライト磁器、ムライト磁器、グラスセラミ
ツクス等が好ましいが、場合によつては他の絶縁
物質、マイカ、合成マイカ、石綿、ガラスフアイ
バー、無機高分子、その他の無機または有機材料
であつてもよい。

一方、電極６の材質は銅、アルミニウム、直
鍮、ステンレス等が好ましく特に不純物の含有量
の少ないものがよい。また、電極６の形状は高電
圧をかけるので部分的な電荷集中が起きぬ様、で
きるだけ平板状、平板網目状が好ましいが場合に
よつては中空円筒状、中空円錐台状のものでもよ
く、更に紡糸口金を電極として使用することも可
能である。絶縁体、電極６それぞれに設けたポリ
マー導管４の横断面積はポリマー流にかかる電界
の強さをできるだけ大きくするために、できるだ
け小さくするのが望ましい。また、電極間の距離
は電界を効率よく利用するためにできるだけ小さ
くするのがよく、両端の電極間の距離は30cm以下
とするのが望ましい。

本発明装置は、溶融紡糸のみならず、乾式紡
糸、湿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紡糸パツク内に電界発生
装置を設置すること、およびその方法は溶融紡糸
の場合のそれと同様である。

本発明装置に用いられる電界発生装置の電源と
して、直流電源を用い、直流電界を発生させるよ
うにしてもよく、また、電源として交流電源を用
い経時的に電界の向きが変化する交流電界を発生
させるようにしてもよい。前者の場合、電界発生
装置は、発生する電界の方向が、ポリマー流の流
動方向に対して、ほぼ平行となるように設けても
よく、またほぼ直角となるように設けてもよい。
ここでほぼ平行とは、電界の方向とポリマー流の
流動方向とのなす角度が45度以下であることを意
味し、特に30度以下であることが望ましい。また
電界の向きは、ポリマーの流動の向きと同じでも
よく、逆でもよい。またほぼ直角とは、電界の方
向とポリマー流動方向とのなす角度が90度±45度
の範囲内にあることを意味し特に90度±30度の範
囲が好ましい。

これらは、その目的に応じて、任意に選択、組
合せて使用することができる。

第４図は電界の強さと時間との関係の例を示す
ものであり、ポリマー流の流動の向きを正、逆の
向きを負として電界の向きと大きさを示してあ
る。

電界の強さは第４図ａのごとく、いつも一定で
あつてもよく、またｂのごとく時間とともに変化
してもよく、更にはｃのごとくその変化の仕方が
ステツプ状の値をとりながらの変化であつてもよ
い。

これら電界の強さと向きはポリマー流、更には
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、任意に選択使用できる。

本発明装置における電界発生装置では、ポリマ
ー流にかかる電界の強さは約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、10KV／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。

溶融液ポリマー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、用いるポリ
マーの種類、溶媒の種類、紡糸温度等によつて異
なつてくる。

本発明の紡糸パツク装置は、紡糸口金から吐出
された糸条を重力の作用する向き、即ち上から下
へ向かつて走行させて巻き取る通常の紡糸装置の
パツクであつてもよく、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
した紡糸パツク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き
取るようにした紡糸パツク装置であつてもさしつ
かえない。

本発明の紡糸パツク装置は、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お
よびジエツト紡糸法にも適用できる。更に、乾式
紡糸におけるフラツシユ紡糸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。

本発明の紡糸パツク装置においては、電界発生
装置とともに他のエネルギー付加装置を組合せて
使用することができ、更に紡出後に設けた他のエ
ネルギー付加装置または繊維加工装置とを組合わ
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、鉄芯型マグネツト等からなる磁場
発生装置を用い、紡糸パツク内で本発明装置の電
界発生装置の前または後に併用して、更にこれら
の磁場発生装置及び／又は電界発生装置を本発明
の紡糸パツク装置より紡出した糸条に対して作用
させる様併用して、ポリマー流、更には紡出糸条
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
射装置などを単独又は組合せて使用することがで
きる。

また、例えば本発明の紡糸パツク装置より紡出
した糸条に対してて繊維加工装置としてインター
レース加工ノズルや捲縮加工装置を単独又は組合
せて使用することもできる。

以上、説明したごとく、本発明の紡糸パツク装
置は、吐出前のポリマー流に対して、電界を作用
せしめる電界発生装置を設けたものであるから、
極めて容易にポリマー流の、更には紡出糸条の分
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示す縦断面図。
第２図は、本発明装置の他の例を示す縦断面図。
第３図は、本発明装置に用いられる電界発生装置
の実施態様を示す斜視図。第４図は、本発明装置
に用いられる電界発生装置の電界の強さと時間の
関係を示すグラフである。 １……紡糸パツク本体、４……ポリマー流路を
形成する導管、５……電界発生装置、６……電
極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 紡糸パツク内部に全ての電極を配した電界発
   生装置を設けたことを特徴とする紡糸パツク装
   置。 ２ 電界発生装置が、直流電界を発生させるもの
   である特許請求の範囲第１項記載の紡糸パツク装
   置。 ３ 電界発生装置が、交番電界を発生させるもの
   である特許請求の範囲第１項記載の紡糸パツク装
   置。 ４ 電界発生装置が1KW／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〜第３項
   のうちいずれか１項記載の紡糸パツク装置。 ５ 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〜第４項のうちいずれか１
   項記載の紡糸パツク装置。 ６ 電界発生装置の電極がポリマー流路内に位置
   している特許請求の範囲第１項〜第５項のうちい
   ずれか１項記載の紡糸パツク装置。