專利名稱：濕式紡絲裝置及濕式紡絲方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及濕式紡絲裝置及濕式紡絲方法。本申請(qǐng)基于2008年4月18日在日本申請(qǐng)的特愿2008-108972要求優(yōu)先權(quán)，在此 引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
濕式紡絲裝置是一種將有機(jī)系高分子聚合物溶解于溶劑而調(diào)制的紡絲原液從噴 嘴排到凝固液中，使之固化成纖維狀的裝置。通過(guò)該濕式紡絲裝置，制造丙烯腈纖維(了夂 'J >繊維)、聚乙烯醇纖維、其他的丙烯腈系纖維(7々U >系繊維)等。濕式紡絲裝置一般來(lái)說(shuō)具有貯留凝固液的紡絲浴槽、埋設(shè)于所述紡絲浴槽內(nèi)的一 個(gè)端部的噴嘴及埋于另一端部的提升輥，就是從所述噴嘴排出的紡絲原液由凝固液凝固而 形成凝固絲條，然后所述凝固絲條通過(guò)提升輥被牽引至紡絲浴槽外。所述凝固液從配設(shè)于 所述噴嘴背面?zhèn)鹊哪桃簢姵隹谂懦龅郊徑z浴槽內(nèi)，一邊使所述凝固絲條凝固、一邊向所 述凝固絲條的移動(dòng)方向流去，通過(guò)配設(shè)于紡絲浴槽另一端部的紡絲浴槽出口流到凝固液回 收部。將在所述紡絲浴槽內(nèi)固化了的纖維(凝固絲條)從凝固液中分離并洗凈后，送至藥 液處理、干燥、熱處理等后續(xù)工序。對(duì)所述凝固絲條進(jìn)行牽引紡絲的速度一般來(lái)說(shuō)設(shè)定為比向紡絲浴槽內(nèi)供給的凝 固液的平均流速快。因此，流過(guò)凝固絲條附近的凝固液被引至凝固絲條并伴隨，以接近紡絲 速度的速度向牽引方向流動(dòng)(以下將其稱為“伴隨流”)。因此，在紡絲浴槽內(nèi)的與所述凝 固絲條分離的底壁或側(cè)壁附近，為了補(bǔ)償伴隨流而產(chǎn)生凝固液從下游側(cè)向上游側(cè)逆流的現(xiàn) 象。如此，由于紡絲浴槽內(nèi)伴隨流與逆流的相反方向的流動(dòng)同時(shí)鄰接發(fā)生，因此那些相互干 涉，凝固液的流動(dòng)變得不規(guī)則，發(fā)生局部的渦流或滯留。如果在紡絲浴槽內(nèi)發(fā)生這樣的渦流或滯留，則存在由紡絲原液的凝固不良導(dǎo)致單 絲斷頭而成的絲屑(巢狀物)在紡絲浴槽內(nèi)浮游，絲屑凝結(jié)體與凝固絲條接觸而導(dǎo)致制品 的品質(zhì)、性能降低的情況。此外，如果為了提高生產(chǎn)率而提高紡絲速度，則凝固液的紊流變 得更為顯著，由于凝固絲條在紡絲浴槽內(nèi)搖動(dòng)而引起纖度不勻和單絲斷頭等，妨害穩(wěn)定生產(chǎn)。因此，為了解決上述問(wèn)題，也公開(kāi)了以下的濕式紡絲裝置。在凝固絲條的兩側(cè)，沿凝固絲條的移動(dòng)方向設(shè)置有間隔整流板的濕式紡絲裝置 (例如，專利文獻(xiàn)1)。在該濕式紡絲裝置中，能夠通過(guò)整流板抑制凝固液流動(dòng)的紊亂。但是，在這樣的濕式紡絲裝置中，存在紡絲浴槽的凝固液的流出部分的凝固液的 流速過(guò)快、凝固絲條(絲束)產(chǎn)生混亂的情況。而且公開(kāi)了如下的濕式紡絲裝置在凝固絲條與紡絲浴槽的并行于所述凝固絲條 的移動(dòng)方向的壁面之間，設(shè)置間隔凝固液的凝固液間隔側(cè)板(整流板)，所述凝固液間隔側(cè) 板上形成有凝固液抽出孔(開(kāi)口)(例如，專利文獻(xiàn)2 4)。在該濕式紡絲裝置中，被控制 成紡絲浴槽內(nèi)被分為凝固液間隔側(cè)板的內(nèi)側(cè)的凝固絲條移動(dòng)的內(nèi)槽及其兩側(cè)的外槽，紡
3絲浴槽內(nèi)產(chǎn)生的伴隨流通過(guò)內(nèi)槽流向下游側(cè)，逆流則通過(guò)外槽流向上游側(cè)。此外，通過(guò)從所 述開(kāi)口由內(nèi)槽向外槽流出凝固液，能夠控制內(nèi)槽的凝固液的流速不至于過(guò)快。專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)昭62-33814號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平9-67714號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本特實(shí)昭41-18091號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)平11-229227號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，在如專利文獻(xiàn)2及3那樣的濕式紡絲裝置中，存在著設(shè)置在整流板上的開(kāi)口 處纏結(jié)由凝固絲條產(chǎn)生的巢狀物，該巢狀物再附著于凝固絲條而導(dǎo)致制品的品質(zhì)、性能降 低的情況。此外，在專利文獻(xiàn)1、2及4那樣的濕式紡絲裝置中，由于使產(chǎn)生的逆流液從整流板 的外側(cè)向噴嘴附近回流，而與新供給的凝固液混合，因此在噴嘴附近，存在生成凝固液的紊 流、凝固液的濃度不勻、溫度不勻而產(chǎn)生凝固絲條的單絲斷頭等情況。由于如上所述的理由，期望一種可控制紡絲浴槽內(nèi)的凝固液的流動(dòng)，可得到品質(zhì)、 性能優(yōu)良的合成纖維的濕式紡絲裝置。因此本發(fā)明的目的在于如下的濕式紡絲裝置及濕式紡絲方法，其通過(guò)控制紡絲浴 槽內(nèi)的凝固液的流動(dòng)，使所述紡絲浴槽內(nèi)的凝固液的濃度、溫度均一化，此外抑制由于凝固 液的紊流而產(chǎn)生的單絲斷頭或由于滯留而生成并浮游的絲屑(巢狀物)的生成，能夠制造 良好品質(zhì)的纖維，也可應(yīng)對(duì)高速紡絲(高速牽引)。解決問(wèn)題的方案本發(fā)明的濕式紡絲裝置為如下的裝置其為使紡絲原液凝固成凝固絲條來(lái)紡絲的 濕式紡絲裝置，其中，在貯留凝固液的紡絲浴槽中設(shè)置有截面積從一個(gè)端部向另一端部漸 漸變小的使所述紡絲原液凝固的凝固浴部，以及截面積從一個(gè)端部向另一端部漸漸變大的 移動(dòng)所述凝固絲條的絲條移動(dòng)部。此外，本發(fā)明的濕式紡絲方法為使用所述濕式紡絲裝置而紡絲合成纖維的方法， 其中，將所述凝固浴部與所述絲條移動(dòng)部的連接部的凝固液的流速V(m/min)設(shè)為移動(dòng)絲 條絲束速度v(m/min)的0. 5倍以上1. 5倍以下。發(fā)明的效果本發(fā)明的濕式紡絲裝置通過(guò)控制紡絲浴槽內(nèi)的凝固液的流動(dòng)而使所述紡絲浴槽 內(nèi)的凝固液的濃度、溫度均一化，此外抑制由于凝固液的紊流而產(chǎn)生的單絲斷頭或由于滯 留而生成并浮游的絲屑(巢狀物)的生成，能夠制造良好品質(zhì)的纖維。此外，由于能夠使凝 固液的流動(dòng)均一化，因此也能夠應(yīng)對(duì)高速紡絲(高速牽引)。此外，根據(jù)本發(fā)明的濕式紡絲裝置，可得到抑制了單絲斷頭或絲屑(巢狀物)的附 著的良好品質(zhì)的纖維。此外，由于也可應(yīng)對(duì)高速紡絲(高速牽引)，因此能夠高生產(chǎn)率地制 造纖維。


圖1為表示本發(fā)明的濕式紡絲裝置的一個(gè)實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖2A為表示圖1的濕式紡絲裝置的側(cè)面圖。圖2B為表示圖1的濕式紡絲裝置中的傾斜板的側(cè)面圖。圖3為圖1的濕式紡絲裝置的X-X線的剖視圖。圖4為圖1的濕式紡絲裝置的Y-Y線的剖視圖。圖5為表示圖1的濕式紡絲裝置的紡絲浴槽的另一個(gè)端面的紡絲浴槽出口的圖。圖6為表示本發(fā)明的濕式紡絲裝置的其他的實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖7為表示本發(fā)明的濕式紡絲裝置的其他的實(shí)施方式的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖8為表示比較例1的濕式紡絲裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖9為表示比較例2的濕式紡絲裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖10為表示比較例2的濕式紡絲裝置的整流板的側(cè)面形狀的圖。圖11為表示比較例3的濕式紡絲裝置的概略結(jié)構(gòu)的俯視圖。符號(hào)說(shuō)明1 濕式紡絲裝置；2 紡絲浴槽；2a 凝固浴部；2b 絲條移動(dòng)部；2c 連接部；3 凝 固液回收部；4a、4b 凝固液噴出口 ；5 噴嘴；10 提升輥；13 凝固絲條；14a、14b 整流板； 51 噴嘴背面；C 凝固液；Sl 凝固浴部的最大截面積；S2 連接部截面積；S3 絲條移動(dòng)部 的最大截面積。
具體實(shí)施例方式[濕式紡絲裝置]基于圖1 圖5對(duì)本發(fā)明的濕式紡絲裝置的實(shí)施方式的一個(gè)例子進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。濕式紡絲裝置1如圖1所示，具有貯留凝固液C的紡絲浴槽2以及配設(shè)于紡絲浴 槽2的下游側(cè)(圖1的右側(cè))的、回收從紡絲浴槽2流出的凝固液C的凝固液回收部3。紡 絲浴槽2中設(shè)有使紡絲原液凝固成凝固絲條13的凝固浴部2a、移動(dòng)凝固絲條13的絲條移 動(dòng)部2b及凝固浴部2a與絲條移動(dòng)部2b之間的連接部2c。此外紡絲浴槽2如圖2A所示形 成為凝固液C的液面CU與紡絲浴槽2的底面CB大致平行。紡絲浴槽2的一個(gè)端部(上游側(cè)的端部)配設(shè)有向另一端部(下游側(cè)的端部)排 出紡絲原液的噴嘴5及從噴嘴5的上游側(cè)噴出凝固液C的兩個(gè)凝固液噴出口 4a、4b (圖1)。噴嘴5只要為能向紡絲浴槽2的凝固液C內(nèi)排出紡絲原液的噴嘴就沒(méi)有特別的限 制，可列舉出例如圓柱形狀的噴嘴。原液供給管11連接至噴嘴5的背面51 (上游側(cè)的面。以下稱為噴嘴背面51。)。 由此，使紡絲原液從原液供給管11通過(guò)噴嘴背面51，流通至噴嘴5。噴嘴5的排出面(下游側(cè)的面)具有紡出噴絲板52。對(duì)于紡出噴絲板52而言，其 面上具有向紡絲浴槽2內(nèi)排出紡絲原液的多個(gè)微細(xì)排出孔(未示出)，所述紡絲原液在紡絲 浴槽2內(nèi)凝固而形成凝固絲條13(纖維)。微細(xì)排出孔的形狀及數(shù)量沒(méi)有特定限制，可根據(jù) 目標(biāo)合成纖維的制造而選擇。此外，紡絲浴槽2的液面⑶至紡絲浴槽2底面CB的距離L3 (液深)優(yōu)選在噴嘴 高度ζ (mm)的1.2倍以上2倍以下的范圍內(nèi)。
L3 液深(mm)，ζ 噴嘴高度(mm)如果液深(L3)為ζ的1.2倍以上，則易于向噴嘴5的排出面附近充分地供給凝固 液C、易于抑制噴嘴5附近的凝固液C的紊流或滯留。尤其是容易抑制易于在噴嘴5的上部 附近的液面CU發(fā)生的由于凝固液的供給不足而產(chǎn)生的漩渦所導(dǎo)致的紊流。如果液深(L3)為ζ的兩倍以下，則易于防止在離開(kāi)凝固絲條13的位置發(fā)生凝固 液C的滯留、導(dǎo)致在該部分在噴嘴5的上部附近的液面CU中浮游著單絲斷頭而成的絲屑 (巢狀物)的現(xiàn)象，易于穩(wěn)定地進(jìn)行后續(xù)的洗凈、拉伸工序。對(duì)于液深(L3)而言，出于防止 凝固液C的逆流的效果高的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選在所述范圍內(nèi)。凝固液噴出口 4a、4b以分別噴出的凝固液C的噴出方向與凝固絲條13的移動(dòng)方 向大致平行的方式配設(shè)于噴嘴5的上游側(cè)。凝固液噴出口 4a、4b的噴嘴5側(cè)的面具有多個(gè) 微細(xì)噴出孔(未示出)，從這些微細(xì)噴出孔向下游側(cè)噴出凝固液C。此外，凝固液噴出口 4a、4b以凝固液噴出口 4a及凝固液噴出口 4b的寬度(圖1) 與噴嘴5的寬度大致為同一尺寸的方式而間隔配設(shè)。由此能夠抑制從凝固液噴出口 4a、4b 噴出的凝固液C撞上噴嘴5的背面(噴嘴背面51)、抑制在剛從噴嘴5排出的凝固絲條13 的周圍發(fā)生凝固液C流動(dòng)的紊亂。此外，本實(shí)施方式的凝固液噴出口 4a以與形成沿紡絲浴槽2的長(zhǎng)度方向的側(cè)面的 紡絲浴槽側(cè)面21相接的方式而設(shè)置，凝固液噴出口 4b以與形成紡絲浴槽2的長(zhǎng)度方向的 側(cè)面的又一紡絲浴槽側(cè)板22相接的方式而設(shè)置。此外，凝固液噴出口 4a與凝固液噴出口 4b之間設(shè)有輔助板12。輔助板12不具有噴出凝固液C的微細(xì)噴出孔。如此由凝固液噴出口 4a、4b及輔助板12形成紡絲浴槽2的上游側(cè)的寬度方向的 槽壁面，以能夠在紡絲浴槽2內(nèi)貯留凝固液C。紡絲浴槽2的另一端部設(shè)有從紡絲浴槽2提升凝固絲條13的提升輥10，其下游側(cè) 設(shè)有紡絲浴槽出口 15。關(guān)于提升輥10的形狀，只要能夠從紡絲浴槽2提升凝固絲條13即 可，可列舉出例如圖2A所示的羅拉形狀。噴嘴5及提升輥10被配設(shè)成為噴嘴5的排出面的中心及提升棍10的凝固絲條 卷旋面30的位置處于紡絲浴槽2的液深的上下方向的中心位置(圖2A)。由此，能夠使施 加于噴嘴5的排出面上的凝固絲條13的牽引張力從凝固絲條13的中心部至外周部都均 等，能夠盡可能地降低局部產(chǎn)生的過(guò)剩的牽引張力所導(dǎo)致的單絲斷頭。此外，由此也可得到 易于均一地凝固化凝固絲條13的效果。紡絲原液剛被排出到紡絲浴槽2內(nèi)就馬上由凝固液C凝固而成為凝固絲條13，進(jìn)一 步被送往下游側(cè)。此時(shí)，凝固絲條13以從濕式紡絲裝置1的上游側(cè)向下游側(cè)沿著中心軸Cl 的方式移動(dòng)。此處，中心軸Cl為通過(guò)噴嘴5的排出面的中心及紡絲浴槽2的凝固液液深的上 下方向的中心位置、沿紡絲浴槽2的長(zhǎng)度方向以與液面CU及底面CB平行的方式延伸的軸。而且，凝固絲條13是經(jīng)通過(guò)中心軸Cl的提升輥10的凝固絲條卷旋面30 —邊卷 旋一邊朝著箭頭F的方向變換方向，由配設(shè)于濕式紡絲裝置1的外部的牽引裝置(未示出) 牽引。此外，紡絲浴槽2如圖1所示，具有從紡絲浴槽2內(nèi)的一個(gè)端部至另一個(gè)端部而形 成的兩個(gè)整流板14a、14b。在本實(shí)施方式中，通過(guò)整流板14a、14b將紡絲浴槽2分為移動(dòng)凝 固絲條13的內(nèi)槽23及形成于內(nèi)槽23的兩側(cè)的兩個(gè)外槽24。
整流板14a以其一端相接于紡絲浴槽側(cè)板21和凝固液噴出口 4a的抵接部的附 近、另一端相接于紡絲浴槽出口 15的方式而形成。整流板14b也同樣地，以其一端相接于 紡絲浴槽側(cè)板22和凝固液噴出口 4b的抵接部的附近、另一端相接于紡絲浴槽出口 15的方 式而形成。整流板14a、14b以如下方式形成由整流板14a、14b的間隔而形成的截面積從紡 絲浴槽2的一個(gè)端部(上游側(cè))向另一個(gè)端部(下游側(cè))漸漸變小之后，又漸漸變大。本 申請(qǐng)的發(fā)明中所稱的“截面積”，是指在紡絲浴槽2的截面積內(nèi)由凝固液充滿的部分的截面 積。對(duì)于浸漬于凝固浴部的噴嘴5的凝固浴長(zhǎng)(Li ；噴嘴噴絲板52和與連接部的接合 點(diǎn)的距離)而言，如果凝固浴長(zhǎng)(Li)短，則噴嘴部5與整流板的間隙狹窄，凝固液的流速為 凝固絲條的牽引速度以上、產(chǎn)生由紡絲浴液的紊流或紡絲浴液流導(dǎo)致的斷頭，如果凝固浴 長(zhǎng)(Li)長(zhǎng)，則噴嘴5與整流板間的間隙寬、得不到所期待的整流效果。因此，對(duì)于凝固浴長(zhǎng)(Li)而言，為了能夠控制從凝固液噴出口 4a、4b噴出的凝固 液C的液流與在噴嘴面產(chǎn)生的被凝固絲條吸引而伴隨的凝固液C的液流，能夠根據(jù)噴嘴5 的大小、生產(chǎn)量、牽引速度而選擇適宜的最合適長(zhǎng)度。由此噴嘴面的凝固液的替換效率良 好，能夠均一地凝固。由整流板14a、14b的間隔而形成的連接部的寬度(L2)優(yōu)選盡可能地減小至不與 移動(dòng)的凝固絲條13接觸的程度。相對(duì)于移動(dòng)的凝固絲條13的連接部的寬度(L2)優(yōu)選相 對(duì)于移動(dòng)的凝固絲條設(shè)定為相同或略寬。在相對(duì)于移動(dòng)的凝固條13的連接部的寬度(L2) 狹窄的情況下，由于與整流板的接觸而損傷凝固絲條，成為斷頭的原因，此外在相對(duì)于移動(dòng) 的凝固絲條13的連接部的寬度(L2)寬的情況下，由于移動(dòng)的凝固絲條13與整流板14a、 14b之間產(chǎn)生逆流或滯留，因此是不優(yōu)選的。由整流板14a、14b的間隔而形成的連接部的長(zhǎng)度(L4)優(yōu)選為40mm 160mm。如 果L4的長(zhǎng)度位于該范圍，則能夠防止連接部中的逆流或滯留，根據(jù)生產(chǎn)量或牽引速度，能 夠在適宜的該范圍內(nèi)設(shè)定。凝固浴部的截面積的最大值Sl與連接部的截面積S2的比(S1/S2)如果在1. 5以 上5以下的范圍，則易于防止凝固液C向噴嘴5的附近逆流、易于防止引起紡絲浴槽2內(nèi)的 凝固液C的流動(dòng)全體的紊流或浴液阻力的增大，如果絲條移動(dòng)部截面積的最大值S3與連接 部的截面積S2的比(S3/S2)為1.5以上5. 5以下的范圍，則能夠防止用于凝固之后的凝固 液以回流方式回到噴嘴5的附近、防止引起逆流或滯留，進(jìn)一步地，能夠防止由噴嘴5產(chǎn)生 的單絲斷頭或由滯留產(chǎn)生的浮游的絲屑(巢狀物)向凝固絲條13再附著，能夠防止制品的 品質(zhì)、性能降低。這里，在連接部中變化截面積的情況下，將所述截面積的最小值設(shè)為連接 部的截面積S2。即，凝固液C不會(huì)像現(xiàn)有的濕式紡絲裝置那樣以回流方式回到噴嘴5的附近，而是 全部從出口孔30流出至凝固液回收部3，在此期間凝固液C隨著在紡絲浴槽2內(nèi)從上游側(cè) 移向下游側(cè)，一邊相對(duì)于凝固絲條13的移動(dòng)方向的垂直方向擴(kuò)散、一邊不產(chǎn)生逆流或滯留 地流動(dòng)。此外，對(duì)于整流板14a、14b的凝固絲條13側(cè)的面而言，為了防止凝固絲條13萬(wàn)一 與整流板14a、14b接觸時(shí)產(chǎn)生的單絲斷頭，優(yōu)選盡可能平滑地形成，不存在突起等。此外，整流板14a、14b更優(yōu)選采用實(shí)施過(guò)硬鉻鍍覆的不銹鋼板，或涂布氟系樹脂等摩擦系數(shù)小的 材料。整流板14a、14b的高度形成為比紡絲浴槽2的凝固液的液面⑶高。整流板14a、14b為沒(méi)有開(kāi)口的板。在整流板具有開(kāi)口時(shí)，由噴嘴產(chǎn)生的單絲斷頭 或由滯留產(chǎn)生的浮游的絲屑(巢狀物)堵塞開(kāi)口部，或是難以穩(wěn)定化生產(chǎn)，此外或是該巢狀 物再附著于凝固絲條13，降低制品的品質(zhì)、性能。對(duì)于紡絲浴槽出口 15的紡絲浴液向系統(tǒng)外排放的方法而言，可列舉出如圖5所示 的、通過(guò)具有在上下方向均等地形成有橫式矩形孔的多個(gè)出口孔30的排放板，從整個(gè)紡絲 浴槽出口 15大致均等地排放凝固液C的方法，或使凝固液C由紡絲浴槽的上部溢出而排放 的方法等。在這種情況下，需要設(shè)置用于防止紡絲浴槽出口 15附近的凝固液的逆流、滯留 的傾斜板(參照?qǐng)D2B)。(濕式紡絲方法)以下，對(duì)使用本實(shí)施方式的濕式紡絲裝置1的紡絲合成纖維的方法進(jìn)行說(shuō)明。首先，從原液供給裝置(未圖示)向原液供給管11供給紡絲原液，所述紡絲原液 從原液供給管11通過(guò)噴嘴背面51向噴嘴5輸送(圖2A)。之后，紡絲原液從噴嘴5的排出 面的紡出噴絲板52向凝固液C內(nèi)排出，在凝固浴部2a中凝固而形成凝固絲條13。在凝固浴部2a中凝固的凝固絲條13在絲條移動(dòng)部2b內(nèi)移動(dòng)，通過(guò)埋設(shè)于絲條移 動(dòng)部2b的另一端部的提升輥10而變換方向，向濕式紡絲裝置1的外部輸送，通過(guò)牽引裝置 (未示出)而牽引，送至其后的洗凈、拉伸工序。凝固液C從凝固液噴出口 4a、4b的噴嘴5側(cè)的面所具有的多個(gè)微細(xì)噴出孔(未圖 示)向紡絲浴槽2的下游側(cè)且以與凝固絲條13的移動(dòng)方向大致平行的方式排出。由此，能 夠盡可能地減少凝固絲條13與凝固液C的液阻力，通過(guò)抑制凝固液C的流動(dòng)的紊亂所導(dǎo)致 的凝固絲條13的移動(dòng)搖動(dòng)而可進(jìn)行均一的凝固化。對(duì)于凝固液C的噴出量而言，優(yōu)選以連接部(圖1 :X點(diǎn))的流速V(m/min)為移動(dòng) 絲條絲束速度v(m/min)的0. 5倍以上1. 5倍以下的范圍排出，向所述凝固液回收部排放。V :X 點(diǎn)的流速(m/min)ν 牽引速度(m/min)X點(diǎn)連接部如果接合點(diǎn)X (圖1)的流速V (m/min)為移動(dòng)絲條絲束速度ν (m/min)的0. 5倍以 上，則易于防止凝固液C向噴嘴5附近逆流、易于防止引起紡絲浴槽2內(nèi)凝固液C的流動(dòng)全 體的紊流或浴液阻力的增大，此外如果設(shè)為1.5倍以下，則易于防止移動(dòng)的凝固絲條13與 凝固液C的伴隨流的流速的平衡被打亂而在凝固液C的流動(dòng)中產(chǎn)生紊流而導(dǎo)致凝固絲條粘 接或產(chǎn)生單絲斷頭的現(xiàn)象。圖1不帶符號(hào)的箭頭表示凝固液C的對(duì)流方向。由凝固液噴出口 4a、4b噴出的凝 固液C隨著固絲條13被牽引裝置(未圖示)牽引而移動(dòng)時(shí)發(fā)生的伴隨流，從紡絲浴槽2內(nèi) 的上游側(cè)向下游側(cè)流動(dòng)。對(duì)于凝固浴部2a的凝固液C而言，隨著由整流板14a、14b形成的凝固浴部2a的截 面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變小，能夠在噴嘴5附近盡可能不產(chǎn)生紊流地被供給。供給于噴嘴5附近的凝固液C在大致均一地吸入至凝固絲條13后，隨著凝固絲條13向提升輥10移動(dòng)而漸漸向紡絲浴槽2內(nèi)擠出。絲條移動(dòng)部2b的從凝固絲條13擠出的凝固液C及由凝固絲條13的移動(dòng)產(chǎn)生的 凝固液C的伴隨流，隨著由整流板14a、14b絲條移動(dòng)部2b的截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端 部漸漸變大，一邊不產(chǎn)生紊流地向紡絲浴槽2的寬度方向擴(kuò)散一邊流向紡絲浴槽出口 15。 接著，在紡絲浴槽出口 15從多個(gè)出口孔30大致均等地將凝固液C流向凝固液回收部3。S卩，從凝固液噴出口 4a、4b噴出的凝固液C在用于凝固之后，沒(méi)有像現(xiàn)有的濕式紡 絲裝置那樣以回流方式回到噴嘴5的附近，而是全部從出口孔30流出至凝固液回收部3。 此外在此期間，對(duì)于凝固液C而言，隨著在紡絲浴槽2內(nèi)從上游側(cè)移向下游側(cè)，一邊沿相對(duì) 于凝固絲條13移動(dòng)方向的垂直方向擴(kuò)散、一邊不產(chǎn)生逆流或滯留地流動(dòng)。從凝固液回收部3向濕式紡絲裝置1的外部排放的凝固液C，在經(jīng)回收槽(未示 出)回收后，通過(guò)添加DI (脫離子)水而調(diào)整為適宜于紡絲條件的凝固濃度，再次由泵(未 示出)循環(huán)至凝固液噴出口 4a、4b。以上說(shuō)明的本發(fā)明的濕式紡絲裝置及濕式紡絲方法，通過(guò)控制紡絲浴槽內(nèi)的凝固 液的流動(dòng)，能夠使紡絲浴槽內(nèi)的凝固液的濃度、溫度均一化，此外抑制由凝固液的紊流產(chǎn)生 的單絲斷頭或由滯留產(chǎn)生的浮游的絲屑(巢狀物)的生成，制造良好品質(zhì)的纖維。此外，由 于能夠使凝固液的流動(dòng)均一化，因此也能夠應(yīng)對(duì)高速紡絲(高速牽引)。認(rèn)為其主要原因是在紡絲浴槽2內(nèi)形成了截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸 變小的凝固浴部2a，以及截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變大的絲條移動(dòng)部2b。由 此，隨著在絲條移動(dòng)部2b中向下游側(cè)移動(dòng)，由于凝固液C 一邊沿紡絲浴槽2的寬度方向擴(kuò) 散一邊流動(dòng)，因此能夠抑制起因于伴隨流的逆流或滯留，此外能夠抑制凝固液C的另一個(gè) 端部的流速過(guò)快而絲束(凝固絲條)混亂的情況，進(jìn)一步地，能夠防止在連接部凝固液的流 速快而產(chǎn)生與絲條移動(dòng)部的凝固液的流速的速度差，由此通過(guò)連接部(2c)從絲條移動(dòng)部 (2b)向下游側(cè)流動(dòng)的凝固液向凝固浴部(2a)逆流的情況。此外，與現(xiàn)有的濕式紡絲裝置不 同，由于即便不使凝固液C以回流方式回到噴嘴5附近也能夠抑制逆流或滯留，因此能夠抑 制產(chǎn)生在噴嘴5附近的凝固液C的濃度及溫度的不勻，此外也能夠提高凝固液替換效率。此外，在本發(fā)明的濕式紡絲裝置中，由于不需要具有開(kāi)口的整流板，因此能夠抑制 絲屑(巢狀物)掛在開(kāi)口上而再附著于凝固絲條上的情況。此外，優(yōu)選以噴出的凝固液C不撞上噴嘴背面51的方式而配設(shè)凝固液噴出口 4a、 4b。由此，能夠盡可能地減少凝固絲條13與凝固液C的液阻力，能夠防止由凝固液C的流 動(dòng)紊亂導(dǎo)致的凝固絲條13的移動(dòng)搖動(dòng)。對(duì)紡絲原液剛排出后的凝固過(guò)程而言，由于顯著地影響所紡絲的纖維的品質(zhì)、性 能，因此通過(guò)盡可能地控制紊流，能夠抑制纖維的粘接、單絲斷頭，抑制纖度不勻、異常纖維 的發(fā)生。此外，本發(fā)明的濕式紡絲裝置即便是在由為了提高生產(chǎn)率而提高紡絲速度所導(dǎo)致 的伴隨流量增大的情況下，通過(guò)改變整流板14a、14b的形狀、調(diào)節(jié)凝固浴部2a及絲條移動(dòng) 部2b的長(zhǎng)度及寬度，能夠容易地從上游側(cè)向下游側(cè)、向一定方向均一地控制凝固液C的流 動(dòng)。因此，即便是在高速紡絲(高速牽引)中也能夠穩(wěn)定地制造良好品質(zhì)的纖維。此外，對(duì)于本發(fā)明的濕式紡絲方法而言，通過(guò)使用所述的濕式紡絲裝置，可得到抑 制了單絲斷頭或絲屑(巢狀物)的附著的良好品質(zhì)的纖維。此外，由于也能應(yīng)對(duì)高速紡絲(高速牽引)，因此能夠高生產(chǎn)率地制造纖維。這被認(rèn)為是因?yàn)槌怂鰸袷郊徑z裝置的效果之外，通過(guò)以使連接部(圖1 :X 點(diǎn))的流速V(m/min)為移動(dòng)絲條絲束速度ν (m/min)的0. 5倍以上1. 5倍以下的范圍的方 式排出凝固液，能夠有效地控制凝固液的逆流或滯留。這里，對(duì)于本發(fā)明的濕式紡絲裝置而言，不限定為圖1 5所例示的濕式紡絲裝 置。例如，對(duì)于整流板而言，只要是在能夠控制凝固液的逆流及滯留的范圍，即便不為形成 至紡絲浴槽2的另一個(gè)端部(紡絲浴槽出口 15)的方式也可，如圖6所示，也可為在絲條移 動(dòng)部2b的中間部分處整流板14a、14b相接于紡絲浴槽側(cè)板21、22那樣的濕式紡絲裝置6。此外，整流板不限定為如濕式紡絲裝置1那樣的兩塊，也可為例如，由底板和從所 述底板的兩端部立起的側(cè)板構(gòu)成的1塊整流板。此外，只要能形成截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變小的凝固浴部2a及截 面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變大的絲條移動(dòng)部2b，如圖7所示，也可不使用整流板 14a、14b，而是通過(guò)調(diào)節(jié)紡絲浴槽2的紡絲浴槽側(cè)板21、22的間隔而形成了凝固浴部2a、絲 條移動(dòng)部2b的濕式紡絲裝置。但是，出于能夠使用現(xiàn)有的濕式紡絲裝置的考慮，出于易于 根據(jù)紡絲條件調(diào)節(jié)凝固浴部2a、絲條移動(dòng)部2b的形狀的考慮，優(yōu)選如濕式紡絲裝置1那樣 地使用整流板。實(shí)施例以下舉出實(shí)施例及比較例而對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。但是本發(fā)明不受以下記載 的限定。[紡絲原液的調(diào)制]在過(guò)硫酸銨_亞硫酸氫銨及硫酸鐵的存在下，通過(guò)水系懸浮聚合共聚丙烯腈、丙 烯酰胺及甲基丙烯酸，得到由丙烯腈單元/丙烯酰胺/甲基丙烯酸單元=96/3/1 (質(zhì)量％ 比)構(gòu)成的丙烯腈系聚合物。將該丙烯腈系聚合物溶解于二甲基乙酰胺而調(diào)制21質(zhì)量％ 的紡絲原液A。[實(shí)施例1]對(duì)于圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1，使用將Ll設(shè)為90mm、將L2設(shè)為90mm、 將L3設(shè)為195mm(z的1. 5倍的距離)、將L4設(shè)為80mm、將凝固浴部的最大截面積設(shè)為 26520mm2、將絲條移動(dòng)部的最大截面積設(shè)為26520mm2、將連接部的截面積設(shè)為17550mm2的 濕式紡絲裝置，以使連接部的X點(diǎn)處的流速為7. 2m/min (ν的0. 9倍的速度)的方式調(diào)整凝 固液C。通過(guò)所述濕式紡絲裝置1，使紡絲原液A通過(guò)孔數(shù)24000、孔徑45 μ m的紡出噴絲 板52，向由濃度60質(zhì)量％、溫度35°C的二甲基乙酰胺水溶液構(gòu)成的凝固液C中排出而進(jìn)行 濕式紡絲。由凝固液C凝固的凝固絲條13以紡絲原液的排出線速度的0. 27倍的速度牽引。所使用的紡絲噴絲板裝置為，噴嘴寬度x = 80mm(圖3)，噴嘴厚度y = 50(圖 1)，噴嘴高度:z = 130mm (圖1)。接著對(duì)該纖維(凝固絲條)在水洗的同時(shí)進(jìn)行5倍的拉伸，導(dǎo)入調(diào)制為1.5質(zhì)量％ 的氨基硅系油劑的第一油浴槽而付與第一油劑之后，用熱輥干燥該纖維，進(jìn)行在熱輥間的 2. 0倍的干熱二次拉伸。之后，用接觸輥調(diào)整含水率，用絡(luò)筒機(jī)卷繞單纖維纖度1. 2dtex的 碳纖維前驅(qū)體纖維。
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[實(shí)施例2 5]在圖2B所例示的濕式紡絲裝置1中，除了將凝固浴部的最大截面積(Si)、絲條移 動(dòng)部的最大截面積(S3)、連接部的截面積(S2)變更為如表1、2所示以外，與實(shí)施例1同樣 地得到碳纖維前驅(qū)體纖維。[實(shí)施例6]對(duì)于如圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1，使用將Ll設(shè)為110mm、將L2設(shè)為 145mm、將L3設(shè)為252mm(ζ的1. 8倍)，將凝固浴部的最大截面積設(shè)為60480mm2、將絲條移 動(dòng)部的最大截面積設(shè)為36540mm2、將連接部的截面積設(shè)為60480mm2的濕式紡絲裝置，以使 連接部的X點(diǎn)處的流速為9. 6m/min (ν的1.2倍的速度)的方式調(diào)整凝固液C。通過(guò)所述濕 式紡絲裝置1，使紡絲原液A通過(guò)孔數(shù)24000、孔徑45 μ m的紡出噴絲板52，向由濃度60質(zhì) 量％、溫度35°C的二甲基乙酰胺水溶液構(gòu)成的凝固液C中排出而進(jìn)行濕式紡絲。由凝固液 C凝固的凝固絲條13以紡絲原液的排出線速度的0. 27倍的速度牽引。所使用的紡絲噴絲板裝置為χ = 140mm, y = 70, ζ = 140mm的大小。接著對(duì)該纖維(凝固絲條)在水洗的同時(shí)進(jìn)行5倍的拉伸，導(dǎo)入調(diào)制為1.5質(zhì) 量％的氨基硅系油劑的第一油浴槽而付與第一油劑之后，用熱輥干燥該纖維，進(jìn)行在熱輥 間的2. 0倍的干熱二次延伸。進(jìn)一步用接觸輥調(diào)整纖維的含水率，用絡(luò)筒機(jī)卷繞單纖維纖 度1. 2dtex的碳纖維前驅(qū)體纖維。[實(shí)施例7]除了使用圖6所示的濕式紡絲裝置以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前 驅(qū)體纖維。[實(shí)施例8、9]在圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1中，除了將L4變更為如表1、2所示之外， 與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前驅(qū)體纖維。[實(shí)施例10]在圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1中，除了將1^3設(shè)為299!11111(2的2.3倍)以 外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前驅(qū)體纖維。[比較例1]除了使用圖8所示的濕式紡絲裝置以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前 驅(qū)體纖維。[比較例2]除了使用圖9所示的濕式紡絲裝置以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前 驅(qū)體纖維。[比較例3]除了使用圖11所示的濕式紡絲裝置以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前 驅(qū)體纖維。[比較例4]除了在圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1中，將連接部的接合X點(diǎn)處的凝固液 C的流速設(shè)為3. 2m/min (ν的0. 4倍的速度)以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前 驅(qū)體纖維。
[比較例5]除了在圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1中，將連接部的接合X點(diǎn)處的凝固液C 的流速設(shè)為14. 4m/min(v的1. 8倍的速度)以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前 驅(qū)體纖維。[實(shí)施例11]除了在圖1 圖5所例示的濕式紡絲裝置1中，將凝固浴部的最大截面積(Si)設(shè) 為54600mm2、將絲條移動(dòng)部的最大截面積(S3)設(shè)為54600mm2、將連接部的截面積(S2)設(shè)為 9750mm2以外，與實(shí)施例1同樣地操作而得到碳纖維前驅(qū)體纖維。[比較例6、實(shí)施例12 15]除了在圖2B所例示的濕式紡絲裝置1中，將凝固浴部的最大截面積(Si)、絲條移 動(dòng)部的最大截面積(S3)、連接部的截面積(S2)變更為如表1、2所示以外，與實(shí)施例1同樣 地操作而得到碳纖維前驅(qū)體纖維。
權(quán)利要求
1. 一種濕式紡絲裝置，其為使紡絲原液凝固而形成凝固絲條來(lái)紡絲的濕式紡絲裝置， 其特征在于，在貯留凝固液的紡絲浴槽中設(shè)有截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變小的 使所述紡絲原液凝固的凝固浴部，以及截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變大的移動(dòng)所 述凝固絲條的絲條移動(dòng)部。
2.如權(quán)利要求1所述的濕式紡絲裝置，其特征在于，凝固浴部的截面積的最大值Sl與 凝固浴部和絲條移動(dòng)部的連接部的截面積S2的比，即S1/S2，為1. 5以上5以下，絲條移動(dòng) 部的截面積的最大值S3與所述連接部的截面積S2的比，即S3/S2，為1. 5以上5. 5以下。
3.如權(quán)利要求1或2所述的濕式紡絲裝置，其特征在于，所述連接部的長(zhǎng)度為40mm以 上160mm以下。
4.如權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的濕式紡絲裝置，其特征在于，所述凝固浴部、所述 連接部以及所述絲條移動(dòng)部的側(cè)面及底面不具有開(kāi)口。
5. 一種濕式紡絲方法，其特征在于，其為使用權(quán)利要求1 4中所述的濕式紡絲裝置 來(lái)紡絲合成纖維的方法，所述連接部的凝固液的流速V(m/min)為移動(dòng)絲條絲束速度ν (m/ min)的0. 5倍以上1. 5倍以下。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠通過(guò)控制紡絲浴槽內(nèi)的凝固液的流動(dòng)而制造品質(zhì)良好的纖維、也能應(yīng)對(duì)高速紡絲(高速牽引)的濕式紡絲裝置及濕式紡絲方法。所述濕式紡絲裝置(1)為，在紡絲浴槽(2)的一個(gè)端部設(shè)有排出紡絲原液的噴嘴(5)及排出凝固液(C)的凝固液噴出口(4a)、(4b)，在另一個(gè)端部設(shè)有提升凝固絲條(13)的提升輥(10)及流出凝固液(C)的凝固液回收部(3)，紡絲浴槽(2)具有截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變小的使所述紡絲原液凝固的凝固浴部(2a)，以及截面積從一個(gè)端部向另一個(gè)端部漸漸變大的移動(dòng)所述凝固絲條(13)的絲條移動(dòng)部(2b)。
文檔編號(hào)D01D5/06GK102007235SQ20098011332
公開(kāi)日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者池田勝?gòu)? 稻田浩成 申請(qǐng)人:三菱麗陽(yáng)株式會(huì)社