(57)【要約】【課題】スチームの漏出を最小限に抑えるとともに、糸条の損傷や毛羽の発生、および断糸を抑制することができる加圧スチーム処理装置を提供すること。【解決手段】加圧スチーム処理部の前後にラビリンスシール部を備える糸条の加圧スチーム処理装置において、当該ラビリンスシール内部に、糸条の走行面の上方および下方に糸条を挟み込むように、複数個のラビリンスローラーを配置する。【選択図】図１
2012052251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧スチーム処理部の前後にラビリンスシール部を備え、走行路に沿ってシート状に併走する複数の糸条を一括して加圧スチーム雰囲気下で処理する糸条の加圧スチーム処理装置において、
前記ラビリンスシール部には、円筒形状のラビリンスローラーが前記ラビリンスシール部の側壁面から走行糸条に向けて配置され、
前記ラビリンスローラーは、走行する糸条に対して曲面部が近接し、かつ、円筒形状の重心軸が糸条の走行方向に対して略垂直となるよう配置されたものであり、
糸条の走行面の上方および下方に、糸条を挟み込むように複数個が配置されたものである、加圧スチーム処理装置。
【請求項２】
糸条の走行面の上方に位置するラビリンスローラーと、糸条の走行面の下方に位置するラビリンスローラーとの距離Ｃが、走行する糸条の厚みＴに対して（Ｃ／Ｔ）、１〜１０である請求項１記載の加圧スチーム処理装置。
【請求項３】
前記ラビリンスローラーの直径Ｄが、ローラーの幅Ｗに対して１／２０〜１倍である請求項１または２記載の加圧スチーム処理装置。
【請求項４】
前記ラビリンスシール部の合計の長さが、前記加圧スチーム処理部の長さに対して１／２〜５倍である請求項１〜３いずれか記載の加圧スチーム処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧スチーム処理装置に関する。さらに詳しくは、加圧スチームにより糸条を延伸、弛緩処理するに際し、繊維損傷や毛羽の発生を抑えるとともに、スチームの漏出を抑えることのできる加圧スチーム処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、繊維糸条の高強力化を目的とした延伸工程や、収縮安定性を目的とした弛緩工程には、加圧スチーム処理装置が用いられる。例えば、アクリル系重合体糸条の製造方法として、アクリル系重合体の溶媒溶液を紡糸し、浴中延伸して乾燥緻密化した後に、糸条を加圧スチームによって二次延伸する方法が広く知られている。
【０００３】
また、メタ型芳香族ポリアミド繊維の収縮安定性、特に染色時の収縮安定性を向上させることを目的として、メタ型芳香族ポリアミドのアミド系溶媒溶液を無機塩含有の凝固水浴中に紡出して凝固糸を形成し、得られた凝固糸を水洗した後に温水浴中で延伸し、次いで他の温水浴中で繊維中の無機塩を除去した後に、加圧スチーム中にて緊張のかからない状態で熱処理する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
このような糸条の加圧スチーム処理装置としては、例えば、糸条の入口および出口の開口部が円形のもの（特許文献２参照）が知られている。しかしながら、特許文献１に記載された加圧スチーム処理装置では、装置内のスチームのシール構造についても何らの検討もなされていないため、糸条の入口および出口からスチームが漏れ出て、装置内の加圧スチームの雰囲気が不安定となり、得られる糸条の品質に斑が生じるという問題があった。また、スチームの漏出により装置内のスチームの流れが乱れ、その結果、走行する糸条に揺れが生じて糸条入口や出口の開口縁に接触し、糸条が損傷するという問題もあった。
【０００５】
そこで、装置内のスチームの漏出を抑制する目的で、加圧スチーム処理室の前後にラビリンスシール部を設け、ラビリンスシール部内に板片からなるラビリンスノズルを設置し、当該板片の角度や高さ、ピッチ間の適性化を行なう方法が提案されている（特許文献３参照）。
【０００６】
しかしながら、特許文献３に記載された加圧スチーム処理装置では、糸条が走行する通路の開口面積を非常に小さくしなければならず、そのため、ラビリンスノズルとの擦過による繊維損傷や毛羽が発生し、断糸の原因となっていた。特に、加圧スチーム処理装置を弛緩工程で用いる場合には、糸条が緊張のかからない状態で走行することになるため、ラビリンス内部に詰まりやすいという問題も生じていた。
よって、スチームの装置からの漏出を抑制できるとともに、繊維の損傷や毛羽の発生、および断糸を抑制することのできる加圧スチーム処理装置の登場が望まれていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−２７７９３９号公報
【特許文献２】特公昭３３−１６６２号公報
【特許文献３】特開２００１−１４０１６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上のような問題点を解決するために検討した結果得られたものであり、その目的は、スチームの漏出を最小限に抑えるとともに、糸条の繊維損傷や毛羽の発生、および断糸を抑制することができる加圧スチーム処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、加圧スチーム処理部の前後にラビリンスシール部を備える糸条の加圧スチーム処理装置において、当該ラビリンスシール内部に、糸条の走行面の上方および下方に糸条を挟み込むように、複数個のラビリンスローラーを配置することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【００１０】
すなわち本発明は、加圧スチーム処理部の前後にラビリンスシール部を備え、走行路に沿ってシート状に併走する複数の糸条を一括して加圧スチーム雰囲気下で処理する糸条の加圧スチーム処理装置において、
前記ラビリンスシール部には、円筒形状のラビリンスローラーが前記ラビリンスシール部の側壁面から走行糸条に向けて配置され、
前記ラビリンスローラーは、走行する糸条に対して曲面部が近接し、かつ、円筒形状の重心軸が糸条の走行方向に対して略垂直となるよう配置されたものであり、
糸条の走行面の上方および下方に、糸条を挟み込むように複数個が配置されたものである、加圧スチーム処理装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の加圧スチーム処理装置は、繊維糸条を延伸、弛緩処理する際に、スチームの漏出を最小限に抑えるとともに、繊維の損傷や毛羽の発生、および断糸を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態を示す加圧スチーム処理装置の側面図である。
【図２】本発明に用いられるラビリンスローラーの拡大図である。
【図３】比較例に使用したラビリンスノズルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜加圧スチーム処理装置＞
本発明の加圧スチーム処理装置は、加圧スチーム処理部の前後にラビリンスシール部を備え、走行路に沿ってシート状に併走する複数の糸条を一括して加圧スチーム雰囲気下で処理する糸条の加圧スチーム処理装置であって、ラビリンスシール部には、円筒形状のラビリンスローラーがラビリンスシール部の側壁面から走行糸条に向けて配置され、ラビリンスローラーは、走行する糸条に対して曲面部が近接し、かつ、円筒形状の重心軸が糸条の走行方向に対して略垂直となるよう配置されたものであり、糸条の走行面の上方および下方に、糸条を挟み込むように複数個が配置されたものである、スチーム延伸処理装置である。
本発明の加圧スチーム処理装置を、図１に示される本発明の一実施形態である加圧スチーム処理装置の概略図を用いて説明する。
【００１４】
［加圧スチーム処理装置の構成および作用］
図１に示される加圧スチーム処理装置においては、糸条５は加圧スチーム処理部１を挟んで糸条上流側のラビリンス部４の糸条入口より進入し、糸条下流側のラビリンス部４’の糸条出口を経て次工程へと移る。
加圧スチームはスチーム入口２より入り、蒸気噴出口３を通して加圧スチーム処理部１に流入し、糸条４に対して延伸または弛緩処理を施しながら、両ラビリンス部４，４’内で減圧しながら外部へ漏出する。
図１に示される実施形態においては、ラビリンスノズルとしてラビリンスローラー６を使用する。ラビリンスシール部に複数のローラー６を上下に形成することにより、糸条４厚みＴが変動した場合においても、ローラーの回転により走行糸条がラビリンス内で詰まることを抑制できる。
【００１５】
［上下のラビリンスローラー間の距離］
糸条の走行面の上方に位置するラビリンスローラーと、糸条の走行面の下方に位置するラビリンスローラーとの距離Ｃは、走行する糸条の厚みＴに対して（Ｃ／Ｔ）１〜１０の範囲となるように設定することが好ましい。さらに好ましくは１〜５、特に好ましくは１〜３の範囲であり、１未満では走行糸条に損傷を与える可能性があり、１０を超える場合には蒸気漏れが多くなりすぎるため好ましくない。
【００１６】
［ラビリンスローラーの形状］
また、ラビリンスローラーの直径Ｄは、ローラーの幅Ｗに対して（Ｄ／Ｗ）１／２０〜１となるように設定することが好ましく、さらに好ましくは１／１５〜１、特に好ましくは１／１０〜１の範囲となるように設定する。ローラーの直径がローラーの幅に対して１／２０未満では、単糸がローラーに巻付きやすく、良好な工程調子を得ることができない。また、１を超える場合には、設備が大きくなりすぎるため好ましくない。
【００１７】
［ラビリンスシール部の長さ］
加圧スチーム処理部の前後に配置されるラビリンスシール部の合計の長さは、加圧スチーム処理部の長さに対して１／２〜５倍で設定することが好ましく、さらに好ましくは１〜５倍、特に好ましくは２〜５倍の範囲となるように設定する。１／２倍未満である場合には、蒸気漏れ抑制することが不十分であり、５倍を超える場合には、設備長が長くなりすぎるため好ましくない。
【００１８】
＜加圧スチーム処理装置の適用範囲＞
本発明の加圧スチーム処理装置の適用範囲は、処理される糸条（繊維）の種類や処理工程などにより特に限定されるものではないが、細繊度の繊維や高配向の繊維を得ようとする場合の延伸処理装置や、加工工程での収縮を抑制するための弛緩処理装置として使用することが有効である。
【実施例】
【００１９】
以下、実施例等をあげて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例等によって何等限定されるものではない。
【００２０】
＜測定方法＞
実施例および比較例における各物性値は、下記の方法で測定した。
【００２１】
［蒸気使用量］
スチーム入口２に、横河電機株式会社製の電磁式流量計ＡＵＰＪ−０１−Ｅを設置し、加圧スチームｂの使用量を計測した。
【００２２】
［工程通過性］
工程通過性としては、８時間の連続運転を実施し、断糸回数を計測した。断糸回数が少ないほど良好な工程通過性であることを示す。
【００２３】
［繊度］
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５に基づき、正量繊度のＡ法に準拠した測定を実施し、見掛繊度にて表記した。
【００２４】
［破断強度、破断伸度］
ＪＩＳ  Ｌ  １０１５に基づき、インストロン社製、型番５５６５を用いて、以下の条件で測定した。
（測定条件）
つかみ間隔    ：２０ｍｍ
初荷重        ：０．０４４ｃＮ（１／２０ｇ）／ｄｔｅｘ
引張速度      ：２０ｍｍ／分
【００２５】
［染色収縮率（Ｓ）］
糸条２０ｃｍ（Ｌｏ）を測りとり、下記染色方法にて染色を実施した。染色後の糸条の繊維長（Ｌ）を測定し、下記の式にて得られる値を繊維の染色収縮率（Ｓ）とした。
染色収縮率（Ｓ）＝［（Ｌｏ−Ｌ）／Ｌｏ］×１００
【００２６】
（染色方法）
カチオン染料（日本化薬社製、商品名：Ｋａｙａｃｒｙｌ  Ｂｌｕｅ  ＧＳＬ−ＥＤ（Ｂ−５４））６％ｏｗｆ、酢酸０．３ｍＬ／Ｌ、硝酸ナトリウム２０ｇ／Ｌ、キャリヤー剤としてベンジルアルコール７０ｇ／Ｌ、分散剤として染色助剤（明成化学工業社製、商品名：ディスパーＴＬ）０．５ｇ／Ｌを含む染色液を用意した。
引き続き、繊維と当該染色液の浴比を１：４０として、１２０℃下６０分間の染色処理を実施した。染色処理後、ハイドロサルファイト２．０ｇ／Ｌ、アミラジンＤ（第一工業製薬社製、商品名：アミラジンＤ）２．０ｇ／Ｌ、水酸化ナトリウム１．０ｇ／Ｌの割合で含有する処理液を用いて、浴比１：２０で８０℃下２０分間の還元洗浄を実施し、水洗後に乾燥することにより染色繊維を得た。
【００２７】
［固有粘度（ＩＶ）］
重合体溶液から芳香族ポリアミドポリマーを単離して乾燥した後、濃硫酸中、ポリマー濃度１００ｍｇ／１００ｍＬ硫酸で３０℃において測定した。
【００２８】
＜実施例１＞
［紡糸液調整工程］
特公昭４７−１０８６３号公報記載の方法に準じた界面重合法により製造した、固有粘度（Ｉ．Ｖ．）が１．９のポリメタフェニレンイソフタルアミド粉末２０．０質量部を、−１０℃に冷却したＮ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）８０．０質量部中に懸濁させ、スラリー状にした。引き続き、懸濁液を６０℃まで昇温して溶解させ、透明なポリマー溶液を得た。
【００２９】
［紡糸・凝固工程］
上記紡糸ドープを、孔径０．０７ｍｍ、孔数５００の紡糸口金から、浴温度３０℃の凝固浴中に吐出して紡糸した。凝固液の組成は、水／ＮＭＰ＝４５／５５（質量部）であり、凝固浴中に糸速７ｍ／分で吐出して紡糸した。
【００３０】
［可塑延伸浴延伸工程］
引き続き、温度４０℃の水／ＮＭＰ＝４５／５５の組成の可塑延伸浴中にて、３．７倍の延伸倍率で延伸を行った。
【００３１】
［洗浄工程］
延伸後、２０℃の水／ＮＭＰ＝７０／３０の浴（浸漬長１．８ｍ）、続いて２０℃の水浴（浸漬長３．６ｍ）で洗浄し、さらに６０℃の温水浴（浸漬長５．４ｍ）に通して十分に洗浄を行った。
【００３２】
［乾燥工程］
洗浄後の繊維について、表面温度１３０℃の熱ローラーにて乾燥処理を施した。
【００３３】
［乾熱処理工程］
乾燥後の繊維について、表面温度２８０℃の熱ローラーにて乾熱処理を施した。
【００３４】
［加圧スチーム処理工程］
図１に示す加圧スチーム処理装置を用いて、加圧スチーム処理を実施した。このとき、加圧スチーム処理部の室長さを０．６ｍとし、これに対して、糸条上流側のラビリンス部４、および糸条下流側のラビリンス部４’の長さをそれぞれ０．３ｍずつとして、上流側および下流側を合計したラビリンスシール部の長さが加圧スチーム処理部の長さに対して１となるように設定した。
ラビリンスノズルとしては、直径３５ｍｍ、幅３５ｍｍの円筒形状のローラーを用い、これを１０ｍｍ間隔毎に５個配した。
走行させる糸条５の厚みを０．１ｍｍとし、糸条を挟み込む上下ローラー間の距離は０．２ｍｍに設定した。
用いた加圧スチームの圧力は０．５ＭＰａであり、１．３秒間曝して０．９５倍にて弛緩熱処理を実施し、最終的なメタ型全芳香族アラミド繊維を得た。
測定の結果、蒸気使用量は３０ｋｇ／ｈであり、通常の流量１１０ｋｇ／ｈに対して十分に漏出を抑制できていることがわかった。また、８時間連続で運転した結果、断糸は発生せず、良好な工程調子であった。
【００３５】
［繊維の物性］
得られたメタ型全芳香族ポリアミド繊維の物性は、繊度１．７ｄｔｅｘ、破断強度２．８ｃＮ／ｄｔｅｘ、破断伸度５１．０％であった。また、得られた繊維の染色収縮率（Ｓ）は２．０％であり、十分に弛緩できていることが確認できた。
【００３６】
＜比較例１＞
加圧スチーム処理工程において、ローラーに替えて、図３に示される一般的な板状のラビリンスノズルを使用した以外は、実施例１と同様にメタ型全芳香族ポリアミド繊維の製造を実施した。
板状のラビリンスとしては、高さｈが３ｍｍ、厚みｔが１ｍｍのものを用い、上流側および下流側のそれぞれ長さ０．３ｍの中に、ピッチ間距離ｐが２ｍｍとなるように設置した。なお、走行糸条を挟み込む板状ラビリンスの上下間の距離は、０．２ｍｍとした。すぐにラビリンス内で糸条が詰まり、断糸する結果となった。
【００３７】
＜比較例２＞
上下の距離を１．０ｍｍとした以外は、比較例１と同様に試験を実施した。ラビリンス内での糸条詰まりは抑制できたものの、蒸気使用量は１００ｋｇ/ｈとなり、蒸気の漏出を十分に抑制することができなかった。
【００３８】
【表１】
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【符号の説明】
【００３９】
１        加圧スチーム処理部
２        スチーム
３        蒸気噴射口
４、４’  ラビリンスノズル
５        糸条
６、６’  ラビリンスローラー
７        ローラー幅Ｗ
８        ローラー直径Ｄ
９        高さｈ
１０        厚みｔ
１１        ピッチ間距離ｐ
【図１】
2012052251.tif 000004
【図２】
2012052251.tif 000005
【図３】
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