JPS648728B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁界紡糸パツク装置に関するものであ
る。その目的とするところは、磁界によつて、紡
出糸条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装置を提供することに
ある。

従来より、人造繊維を製造するには、先づ紡糸
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とられている。

近年になつて、紡糸速度を3000〜4000ｍ／分と
いう比較的高速度にとり、比較的配向の高い部分
配向糸（POY）とした後、僅かな延伸と仮撚と
を同時に行う方法（POY−DTY加工法）が企業
化され始めている。

更に最近に於ては、後工程に於ける延伸処理が
不要である高配向糸を、一段で得ようとして捲取
り速度が5000ｍ／分以上の超高速紡糸が研究され
ている。

しかし、これ等の高速紡糸及び超高速紡糸法に
於て得られる繊維の全体の分子の配向はかなりの
水準まで到達するが、非晶部分の分子の乱れは、
従来の未延伸糸を延伸して得られた繊維よりも大
きくなる傾向がわかつて来た。

一方、通常の溶融紡糸法によつて得られた未延
伸糸に大きい張力をかけ乍ら、急速に加熱と冷却
を繰り返すいわゆるゾーン延伸法を行い、その後
に大きい張力をかけ乍ら熱処理するゾーン熱処理
を行い、高分子の伸び切り鎖結晶組織からなる高
弾性率、高強力繊維を作製しようという方法が繊
維学会誌第38巻第６号第257頁（1982）に記載さ
れている。

しかし乍ら、この方法に於ては加熱と冷却を繰
り返さねばならず、エネルギー的に有利な製糸方
法とは言い難い。

しかも、この様なゾーン延伸、ゾーン熱処理さ
れた繊維の物性も最初の紡糸段階の未延伸糸の配
向状態によつて左右されるという限界がある。

この様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来ている。

もう一方、従来から強い磁界をかけて分子の配
向を制御する技術として、次の如きものが知られ
ている。

先づ、或る種のポリマーが適当な溶媒中で、溶
液粘度が数ポイズから数十ポイズの低粘度域にあ
る時、磁場をかけると一定の方向にポリマーが配
向することが知られている。（例えば、繊維学会
誌第15巻第11号第337頁（1979））。この文献中の
記載によると、配向させる高分子の溶液は一定の
磁界の中で静的状態にあり、長時間（例えば数分
以上）磁界中にさらされ続けて初めて高分子の配
向が観察されているにすぎない。また、上記文献
中に記載されている磁界の強さは、数キロガウス
からせいぜい25乃至35キロガウスに過ぎない。ま
た、液晶性のモノマーを強い磁界の中で静的に保
持し、配向させ乍ら重合すると、配合した高分子
が合成出来ることが例えばジヤーナル オブ ポ
リマー サイエンス ポリマー レターズ エデ
イシヨン（J.Polymer Sci.、Polymer Letters
Edition）第13巻第243頁（1975）に記載されてい
る。

更に高温状態で、数百ポイズ以下の中低粘度域
において数分間以上の長い間15キロガウス以下の
強さの磁界をかけてネマチツク液晶を示す高分子
を配向させることが可能であることも例えば、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.Polymer
Sci.、Polymer Physics Edition）第20巻第975
頁（1982）に記載されている。

しかし、これ等の文献の中に記載されている例
は、いずれも中低粘度状態で静的状態に保持され
たものに数分間以上磁界をかけて、モノマーか高
分子の配向を制御するものばかりであり、実際に
高分子を糸状に成型する設備及び条件からは大き
くかけ離れており、実用的とはいいがたい。

本発明者等は、人造繊維の紡糸工程で磁界を働
かせることにつき検討を重ねた結果、紡出直前の
粘度が高いポリマー流に数分以内という短時間の
間、強い磁界をかけて、紡出糸条の分子配向を制
御する装置を開発することに成功し、本発明に到
達した。

即ち、本発明は紡糸パツク部にポリマー流の流
動方向に対してほぼ平行方向に磁界をかける磁場
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〜第４図は、溶融紡糸の際に用いる本発
明の紡糸パツク装置のいくつかの実施態様を示す
ものであり、該紡糸パツク装置のパツク部１は、
紡糸口金２、整流板３、フイルター４，４′、
材５から構成されている。パツク本体６の上部に
開口するポリマー流導入孔７から導入されたポリ
マー流は、フイルター４，４′、材５によつて
過された後、整流板３で整流され、紡糸口金２
から吐出されて糸条となる。

第１図においては、パツク部１に対応するパツ
ク本体６の外周全域に磁場発生装置８を設け、パ
ツク内の溶融ポリマー流に対して、その流動方向
にほぼ平行な磁界をかけるようにする。磁場発生
装置８は、パツク内での溶融ポリマー流にできる
だけ長時間にわたつて磁界を作用させるよう、パ
ツク部１の全域に設けるのが好ましいが、パツク
部１の１部分に設けることもできる。特に、溶融
ポリマーがフイルター４，４′、材５で過さ
れた後、紡糸口金２から吐出されるまでの間で磁
界を作用させるのが有効であり、例えば第２図に
示すように整流板３に対応する位置にのみ磁場発
生装置８を設けるのが効果的である。また、磁場
発生装置８を設けた位置と紡糸口金２との間隔が
開きすぎると、一度磁界の作用を受けて分子配向
が抑制されたポリマー流が、紡糸口金２から吐出
されるまでに乱れてしまうおそれがあるので、両
者の間隔はできるだけ小さくするのが望ましい。
通常は、両者の間隔を10cm以下として使用する。

また、第３図に示す如く、磁場発生装置８をパ
ツク部１の全域を設けると共に、パツク部１を越
えて紡糸口金２以降にも設け、紡糸口金２から吐
出された糸条にも磁界を働かせることができる。

以上の実施態様では、いずれも磁場発生装置８
パツク本体６の外周に設けた例を示したが、磁場
発生装置８は必ずしもパツク本体６の外周に設け
る必要はなく、第４図に示すように磁場発生装置
８をパツク部１に対応するパツク本体６の内周に
設けてもよい。このように磁場発生装置８をパツ
ク本体６の内周に設け、ポリマー流と接触させる
ようにした場合は、磁場発生装置８から発生する
熱をポリマー流の溶融維持にそのまま利用するこ
とができるので、省エネルギーのうえで極めて有
効である。

本発明の装置は、以上説明した溶融紡糸の場合
と同様にして、乾式紡糸あるいは湿式紡糸にも適
用できる。これらの場合においても、磁場発生装
置の位置は溶融紡糸の場合と同じである。

本発明において用いられる磁場発生装置のマグ
ネツトとしては、従来公知の任意のマグネツトを
用いる事ができるが、特に中空型ソレノイドタイ
プのマグネツトが好ましい。この場合、発生した
磁界を有効に作用させるという観点より磁場発生
装置をパツク本体の内周に設け、ポリマー流はソ
レノイドの中空部を流動させるのが好ましい。

本発明装置に用いられる磁場発生装置の一例を
第５図に示す。１１は中空円筒型ソレノイド収納
容器、１２は該ソレノイドのコイル部分、１３は
コイル支持台、１４はコイル部分を加熱もしくは
冷却するための媒体、１５はポリマー流の通路で
ある。

コイル収納容器１１及びコイル支持台１３は、
ソレノイドにより発生した磁界を有効にポリマー
流に作用させるため、非磁性体を使用するのが好
ましい。かかる素材としては、例えば黄鋼、アル
ミニウム、SUS−304−Ｌなどがあげられる。ソ
レノイドのコイル部分１２のコイル線材の材質は
電気抵抗の低いものが好ましく、安価なものとし
て銅線等が用いられる。冷却または加温する媒体
１４は、紡糸温度及びソレノイドコイルの発熱量
より適宜選ぶ事が出来るし、また、加熱媒体を除
いてかわりに加熱用ヒーターを磁場発生装置内あ
るいは磁場発生装置周辺に設置しても良い。この
ように冷却または加熱媒体は磁場発生装置の温度
を紡糸温度にコントロールするためのものであ
り、所定温度になるのであれば、他の方法を用い
ても良いし、また必要なければ省いても良い。

尚、ポリマー流の通路１５の直後は、ポリマー
流に効果的に磁界を作用させるうえで10cm以下、
特に５cm以下が好ましい。

かかる磁場発生装置は、その最高の磁場ベクト
ルがポリマー流の流動方向に対してほぼ平行とな
るように設けられる。ここで「ほぼ平行」とは最
高の磁場ベクトルとポリマー流の流動方向とのな
す角度が30度未満であることを意味し、特に20度
以下であることが望ましい。また磁界の方向は、
ポリマー流の流動方向と同じ方向でも良く、また
逆の方向でも良い。更に磁界は直流磁界であつて
もまた磁界の方向が時間的に変化する交番磁界で
あつても良い。これらは、その目的によつて、任
意に選択使用することができる。

第６図に本発明装置における磁場発生装置内の
マグネツト部の種々の態様を示す。

まず、ポリマー液流の流動方向（図中実線矢印
で示す）と磁場発生装置内のマグネツトによつて
発生する磁界のベクトル方向（図中点線矢印で示
す）との相互関係は、ａの如く、互いに同一方向
の場合もあり、ｂの如く互いに反対方向の場合も
あり、更にｃの如く30度未満の任意の角度で傾い
ている場合もある。これらはいずれも「ポリマー
溶融液流の流動方向にほぼ平行方向の磁界をかけ
る」という範ちゆうに含まれるものである。ま
た、マグネツトコイル１２の支持台１３の形状は
必要に応じて任意に変えることができる。例えば
ａ，ｂ，ｃの如く円筒状のもの、ｄの如く円筒部
の一部がテーパー状に拡開しているもの、ｅの如
く不規則な波形をしているもの、更にｆの如く階
段状の形状をしているものなど、種々の形状をと
ることができる。一方、マグネツトのコイル部は
ｇの如く複数のコイル部１２，１２′に分割し、
また部分的にコイルの巻量を変化させることもで
きる。これによつて発生する磁界の強さをポリマ
ー溶流の流動方向に徐々に強くしたり、又は徐々
に弱くしたり、あるいは部分的に強弱をつけたり
することも可能である。また、ｈの如く複数のコ
イル部１２，１２′，１２″，１２に分割し、そ
れぞれに流れる電流の方向が一部逆になるように
して、発生する磁界の方向を部分的に反転させる
事も可能である。これらの磁場発生用マグネツト
部は種々組み合わせて使用することももちろん可
能である。

次に磁場発生装置によつて発生する磁界の強さ
について具体的に説明する。第７図はソレノイド
型マグネツトによつて発生した磁界の強さと時間
との関係を示した図である。磁場発生装置のポリ
マー流路における磁界の強さは第７図ａの如くい
つも一定であつても良く、ｂの如くその磁界の強
さが時間とともに変化しても良い。更に、磁界の
強さがｃの如くステツプ状に変化しても良い。ま
た、第７図ａ，ｂ，ｃの如く磁界の方向を一定方
向とする直流磁界であつてもよく、逆に第７図ｄ
の如く磁界の方向が変化する交番磁界であつても
良い。これら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。

本発明装置における磁場発生装置では、ポリマ
ー流にかける磁界の最高強さは１キロガウス以上
であることが望ましく、好ましくは３キロガウス
以上、更に好ましくは10キロガウス以上である。
ポリマー溶融液にかける磁界の強さは、溶融紡糸
に適用する場合には、溶融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あるいは
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。磁界の強さの最適値は紡出するポ
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し、また紡出糸条の分子配向
をどのように制御したいかによつても異なつてく
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方向、即ち、上から
下に向つて走行させる通常の紡糸方法に適用して
もよく、またその逆に、下に設けた紡糸パツク装
置から吐出された糸条を上方へ引き取るようにし
た紡糸方法に適用しても良い。更に紡糸口金から
の吐出糸条を水平方向に走行させて引き取るよう
にした紡糸方法に適用し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及びジ
エツト紡糸にも適用可能である。さらに乾式紡糸
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、磁場発生
装置と共に他のエネルギー付加装置を組み合わせ
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電場発生装置を用い、本発明
の磁場発生装置の前又は後又は同位置に併用して
ポリマー溶融液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、本発明の紡糸パ
ツク装置から吐出された糸条に対してエネルギー
付加装置および／又は繊維加工装置を適用するこ
とも可能である。例えば吐出糸条に対して磁場発
生装置及び／又は電場発生装置を適用して紡出糸
条の分子配向をより確実有効ならしめることが出
来る。また、吐出糸条にインターレース加工ノズ
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、本発明の紡糸パツク装置
は、紡糸口金面から吐出される前にポリマー流の
流動方向に対してほぼ平行方向の磁界をかける磁
場発生装置を設けたものであり、紡糸口金から吐
出される前のポリマー流の分子配向を制御する事
により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〜第４図は、本発明の紡糸パツク装置の
実施態様を示す縦断面、第５図は本発明の紡糸パ
ツク装置に用いられる磁場発生装置の一例を示す
縦断面図、第６図は本発明の紡糸パツク装置に用
いられる磁場発生装置のマグネツト部の種々の実
施態様を示す断面図、第７図は本発明の紡糸パツ
ク装置に用いられる磁場発生装置における磁界の
強さと時間との関係を示すグラフである。 １……パツク部、８……磁場発生装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 紡糸パツク部にポリマー流の流動方向に対し
   てほゞ平行方向に磁界をかける磁場発生装置を設
   けたことを特徴とする紡糸パツク装置。 ２ 磁場発生装置がソレノイドタイプのものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の紡糸パツク装置。 ３ 磁場発生装置が直流磁界を発生するものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の紡糸パツク装置。 ４ 磁場発生装置が交番磁界を発生させるもので
   ある特許請求範囲第１項記載の紡糸パツク装置。 ５ 磁場発生装置が１キロガウス以上の最大磁界
   強さを有するものである特許請求の範囲第１項記
   載の紡糸パツク装置。