(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー溶液を紡糸口金から吐出して、溶媒が表面に付着した連続フィラメントを形成し、該連続フィラメントを集めてトウを形成し、続いてカッターで該フィラメントをカットしてステープルファイバーを形成することによりステープルファイバーを製造する方法であって、該連続フィラメントの表面から溶媒を除去するために、連続フィラメントのトウがカッターに入る前に、気体のジェットを少なくとも１回、トウの走行方向に対して実質上垂直の方向に、かつ、気体がトウの走行速度を早めたり遅らせたりするような効果を実質的に及ぼさないように、連続フィラメントのトウに吹きつけることを特徴とする方法。
【請求項２】
連続フィラメントが、水溶液を吐出することにより製造されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
連続フィラメントが、溶液を気体媒体中に吐出することにより製造されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
カッティング後、繊維を硬化するためステープルファイバーをキュアリングすることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
繊維をキュアリングする工程が、ポリマーを架橋するために繊維を加熱することを含む請求項４記載の方法。
【請求項６】
カットされるフィラメントが水溶性または水吸収性であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
ポリマーが、吐出されてフィラメントになりカットされる時点では水溶性であり、次いで、加熱により架橋され、水吸収性で水不溶性の繊維となるようなポリマーであることを特徴とする請求項６記載の方法。
【請求項８】
トウに吹きつけられる気体の圧力が、３０〜１００ｐｓｉ（２００〜７００ｋＰａ）であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
気体が、トウの向かい合った側からトウに当たることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
気体が、トウの走行方向に対して垂直で縦方向に配列された一つ又は複数の溝状の孔から、トウに吹きつけられることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
気体が、トウの走行方向に対して垂直方向に連続して並んだ孔または間隔を置いて配列された溝状の孔から、トウに吹きつけられることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
気体が吹きつけられる前に、トウが巾方向に広げられることを特徴とする請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１３】
気体が、トウの走行方向に連続して並んだ孔または間隔を置いて配列された溝状の孔から、トウに吹きつけられることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
カッターがロータリーカッターであることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
少なくとも１回の気体のジェットが、トウに対して冷却効果を有することを特徴とする請求項１から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
少なくとも１回の気体のジェットの温度が−５〜＋２０℃であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
少なくとも１回の気体のジェットが、トウの走行方向に対して７５〜１０５°の範囲内の角度でトウに吹きつけられることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の方法。
【請求項１８】
少なくとも１回の気体のジェットが、トウのフィラメントを分離するのに十分な速度でトウに吹きつけられることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、人造ステープルファイバーの改良された製造法に関する。ステープルファイバーは、ポリマー溶液を紡糸口金から吐出して、連続フィラメントのトウを形成し、そのフィラメントを連続的にカッティングすることにより製造される。
【０００２】
（背景技術）
例えば、米国特許第５５８２７８６号明細書には、水溶性ポリマーの水溶液を紡糸口金から気体媒体中に吐出して、連続的に吐出されたフィラメントのトウを形成することにより、水分吸収性で水不溶性の繊維を、繊維の乾燥重量当たり８〜２５％の含有水分率で製造する方法が開示されている。この繊維を、さらに１００℃を越えない温度で乾燥し、次いで１２５〜２５０℃の範囲の温度、即ち、架橋された繊維が水不溶性となるに十分な温度で架橋する。連続フィラメントは、含有水分率が８〜２５％の状態でカットされ、ステープルファイバーとなるが、その理由は、完全な乾燥状態では、繊維が脆くなりフライを形成しやすいからである。しかし、含有水分率が８〜２５％の状態で水溶性の連続フィラメントをカットすると、カッターにポリマーの汚れが付着するため、カッターを頻繁に掃除する必要が生じ、製造に支障をきたす。
【０００３】
（発明の開示）
本発明の製造法は、ポリマーの溶液を紡糸口金から吐出して連続フィラメントを形成し、連続フィラメントを集めてトウを形成し、そのフィラメントをカッターで連続的にカッティングしてステープルファイバーとするものであり、その特徴としては、トウがカッターに入る前に、連続フィラメントのトウに気体のジェットを少なくとも１回吹きつけることを特徴とするものである。
【０００４】
本発明の製造法は、特に、米国特許第５５８２７８６号明細書に開示されているような類型の水分吸収性のステープルファイバーを製造するのに適しているとともに、人造の連続フィラメントのあらゆるトウを、ステープルファイバーにカッティングするために用いうる。吐出されるポリマー溶液は、例えば、合成ポリマー又は天然ポリマーの溶液が可能である。乾式紡糸、即ち、気体媒体中に吐出する方法、湿式紡糸、即ち、再生浴中に吐出する方法などが可能である。本発明の製造法は、水溶液から紡糸（吐出）されたフィラメント及び／又は水溶液で湿潤状態にあるフィラメントに適用するのに、特に有用であるが、有機溶媒の溶液から紡糸されたフィラメントに適用するのにもまた有用である。連続フィラメントのトウは、カッティングする前に、トウの形体で処理される。例えば、セルロースの連続フィラメントのトウは、国際公開特許第９３／１２２７５号明細書に開示されているように、カルボキシメチル化される。本発明の方法は、特に、最終的に水分吸収性のフィラメントを、ステープルファイバーにカッティングするのに好適である。
【０００５】
本発明の製造法は、一般的に、水溶性又は水分吸収性のフィラメントをカッティングするために有用である。本発明の方法は、キュアリング前の形体でカットされるフィラメントのいかなるトウをもカッティングするのに、特に好適である。即ち、ステープルファイバーが後工程で繊維を硬化するためにキュアリングされる場合、例えば、吐出されて連続フィラメントを形成しカットされる時点では水溶性であるようなポリマーから、水不溶性ではあるが水分吸収性の繊維を形成するため、ポリマーを架橋するために加熱することが行われる。本発明の製造法は、また、架橋された繊維または架橋する必要のない繊維で、特に水分吸収性の繊維に適用することができる。トウの太さは、例えば、１０００〜２００００ｔｅｘがよい。トウを構成する単糸は、例えば、１．５〜５０ｄｅｃｉｔｅｘであり、この範囲内よりも高いｄｅｃｉｔｅｘの単糸は、一般に、カッターにて、より多くの問題を引き起こし、特にキュアリング前の形体の単糸の場合に問題を引き起こす。２〜２５ｍｍ、特に２〜６ｍｍのような短いステープル長にカットする場合、カッターで問題が起こる頻度が最も多いが、本発明の製造法は、どのような長さのステープル、例えば、２〜８０ｍｍ長にカットする場合にも用いることができる。
【０００６】
トウに吹きつけられる気体は空気が好ましく、その代わりに、例えば窒素などのガスを用いることもできる。トウに吹きつけられる気体の温度は５０℃以下が好ましく、例えば−５〜＋２０℃である。トウに吹きつけられる気体の速度は、一般には、トウを開繊するのに十分な速度、即ち、トウのフィラメントを分離するのに十分な速度であるべきである。気体の圧力は、例えば、２０〜１００又は１５０ｐｓｉ（１４０〜７００又は１０５０ｋＰａ）、好ましくは３０〜８０ｐｓｉ（２００〜５５０ｋＰａ）である。気体は、トウの走行方向に対して実質上垂直の方向で、トウに吹きつけられるのが好ましく、一般には、トウの走行方向に対して７５〜１０５°の範囲内の角度であるから、気体は、トウに対し走行速度を早めたり遅らせたりするような効果を実質的に及ぼさない。
【０００７】
空気または他の気体は、トウの向かい合わせの側からトウに当たるように、連続フィラメントのトウに吹きつけられるのが好ましい。トウは、空気または他の気体を吹きつける前に、例えば、延展バー又はローラーで巾方向に広げることが好ましく、あるいは、巾方向に平らなトウを形成するように、各紡糸末端部から巾方向に並べて紡出されるようなトウが好ましい。空気または他の気体は、トウの走行方向に対して垂直の方向で、例えば約５〜１５ｍｍの間隔を置いて、直列または並列に設けられた孔または溝状の孔からトウに吹きつけられるのが好ましい。最も好ましくは、孔、溝状の孔または直列または並列に設けられた孔または溝状の孔が、トウの走行方向に間隔を置いて設けられていることであり、それにより、２次元的に配列された孔から空気を吹きつけることができる。孔を連続的に配列するときは、互い違いに配列するのが良く、それにより、トウの各フィラメントが孔を少なくとも一つは通過するようになる。それぞれ孔が配列された向かい合わせの二つのマニホールドの間を、トウが通過するのが最も好ましい。各孔は、例えば、直径０．１〜２ｍｍ、好ましくは０．５〜１ｍｍである。代わりに、例えば、エアナイフに用いられるような寸法及び形状の、一つ又は複数の溝状の孔も用いることができる。そのような溝状の孔は、一般には、例えば、巾１ｍｍ以下である。溝状の孔は、縦方向で、トウの走行方向に対して垂直に配列されているのが好ましい。このように、一つ又は複数の溝状の孔は、トウの巾全体を横切るように延びて配列される。このような孔または溝状の孔を加圧下の空気が通過すると断熱的な冷却が起こり、トウに当たる空気は、マニホールド又はエアナイフに入る空気よりも冷たいものとなる。一つ又は複数のマニホールド孔および一つ又は複数のエアナイフ溝状孔は、トウを処理するために、連続して設けることもでき、また各々を順に設けることもできる。
【０００８】
トウは、空気または他の気体のジェットを通過させるように、低い張力であることが好ましい。即ち、送風域へトウを送り出すローラーと、送風域からトウを巻き取るローラーは、実質的に同じ速度で運転する。張力が高いと、空気ジェットがトウを開繊することが妨げられる傾向があり、一方、あまり送り出しを早くしすぎると、トウが弛んだり絡まったりする。
【０００９】
気体を吹きつける工程は、トウの形成とトウのカッティング操作との間であればどの位置で行うこともできる。最も好ましいのは、カッターの直前で行うことであり、気体の吹きつけによって、カッターに導入されるトウが低水分率かつ低温に保たれる。
カッターとしては、ロータリーカッターが好ましく、トウを固定するハウジング内で、ほぼトウの走行方向の軸の回りを回転する刃を有するものが適切である。一例としては、Ｎｅｕｍａｇ・ＮＭＣ・４５０が挙げられる。その他には、Ｆｌｅｉｓｃｈｎｅｒ・Ｆ・５１４が挙げられる。
【００１０】
本発明の製造法により、カッターの刃の間にポリマーの塊ができてフィラメントが互いに固着したり、カッターの刃の表面に繊維からのポリマーの汚れが付着してカッティングの効率が悪くなったり、結果としてカッターが動かなくなる、等の問題が克服される。我々の知見によれば、気体を吹きつけることによる効果は、フィラメントから表面の水分（外側及び隙間の）を除去することであると思われる。また、気体は冷却効果も及ぼす。例えば、トウが２００〜８００ｍ／分で走行している場合でも、１０℃で気体を吹きつけることにより、トウは６０℃から５０℃に冷却される。
【００１１】
次に、添付の図面を参照しつつ、具体例により本発明を説明する。
【００１２】
図面を参照すると、加熱され濾過された紡糸ドープは、紡糸口金１０から吐出され、乾式紡糸筒１３中でフィラメント１１を形成する。吐出されたフィラメント１１は、紡糸筒１３を通過する際に乾燥および固化され、ゴデット１５に巻き集められる。フィラメントは、紡糸筒１３の乾燥室の側面から、小孔１６を通って、トウ１７の形状で出て来る。紡糸筒１３中の加熱空気は大部分、出口１８から排出される。冷却空気流が、加熱空気の排出を止めるように、底部１９から紡糸筒内に供給される。水分を含有する加熱空気を冷却すると、トウ１７上に凝縮して、カッターにおいて繊維が相互に固着する原因となる。
【００１３】
トウ１７は、ゴデット２１及び２２の回りを通過して、ローラー又は延展バー２３に至って巾方向に広げられる。数個の紡糸筒からのトウは、一緒に集められて１個の延展バー２３に供給される。次いで、トウは、空気入口２６、２７を有するマニホールド２４、２５の間を通過して、第２ローラー又は延展バー２８に至り、さらにゴデット２９を経てカッター３１に到達する。マニホールド２４及び２５は、長さ方向及び巾方向に間隔を置いて孔３２が配列されている。延展バー２３及び２８は、トウの巾方向への広がりをマニホールド２４及び２５の孔の配列の巾に調整するために、止め具３４、３５及び３６、３７を有する。トウはカッター３１でカットされてステープルファイバー３９となり、例えば米国特許第５５８２７８６号明細書に開示されているようにして、さらに乾燥される。
【００１４】
典型的な例として、米国特許第５５８２７８６号明細書に開示されているような類型の、キュアリングされていない水分吸収性の約４０００〜５０００フィラメントのトウであって、各フィラメントは１０ｄｅｃｉｔｅｘで水分含有率１５％、温度５５〜６０℃のトウを、二つの空気マニホールド２４、２５の間を通過させたが、該マニホールドは、その間隔は２から３ｃｍ、長さは各々約１ｍｅｔｒｅ、巾８ｃｍに渡って孔が配列されているものである。室温の加圧空気をマニホールド２４、２５に供給し、その空気を、孔３２からトウに吹きつけて冷却する（推定で約１０℃に）。空気の圧力は、３５〜８０ｐｓｉ（２４０ｋＰａ〜５５０ｋＰａ）の間で変えることができ、その圧力であればカッターが効率的に作動し、６ｍｍのステープルファイバーにカットする場合でも数日間の運転に渡って汚れが生じないが、これに比し、トウに空気を吹きつけないと、数時間以内に汚れが生じる。トウの温度は約１０℃に冷却される。トウの水分含有率は１重量％以下に低下せしめられる。
【００１５】
さらに例を挙げると、図１及び２に示す装置で、８ｃｍ長さ、０．５ｍｍ巾の溝状の孔から空気を６０ｐｓｉ（４１０ｋＰａ）で吹きつけるようなエアナイフを４個付加されている装置を用いた。４個の溝状の孔は、マニホールド２４、２５とローラー２８との間でトウの走行方向に直列に配置されているが、その孔のいくつか又は全部を、延展バー２３とマニホールド２４、２５との間に均等に配置することもできる。各エアナイフから出る空気は、断熱的に０〜５℃に冷却される。この装置を変形して、米国特許第５５８２７８６号明細書に開示されているような類型の、キュアリングされていない水分吸収性の２０ｄｅｃｉｔｅｘフィラメントの４０００本のトウを、６ｍｍのステープルファイバー及び３ｍｍのステープルファイバーにカットするのに用いても、好結果が得られる。
マニホールド２４、２５の代わりに、直列の４個のエアナイフを用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明を実施するための装置の模式的な断面図である。
【図２】  図１に示す装置のＡ−Ａ’線における部分の平面図である。
【図１】
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【図２】
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