CN1455032A - 纤维、该纤维的制造装置及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用丝束切断成条机等机械施加规定张力的同时进行牵切的纱条的切断长度排列图中的切断长度分布，可以限制在狭窄范围内的纤维、制造该纤维的制造装置及其制造方法。从喷嘴2吐出的纤维被牵引罗拉6牵引，此时通过使喷嘴2和牵引罗拉6之间配设的反转罗拉3的圆周速度周期性地变动，纤维1的纤维轴方向上以大致相等的间隔，形成纤维径部成为小径的部位。该大致相等间隔的间隔，是与在对纤维1进行后续的牵切处理时预先设定的切断长度或将伸长估计在内的长度大致相等的长度间隔。

Description

纤维、该纤维的制造装置及其制造方法

技术领域

本发明涉及牵切工序中利用丝束切断成条机等机械，一边被施加规定的张力，一边被牵切而成为纱条的纤维、该纤维的制造装置及其制造方法。

背景技术

一般来说，纤维是在纺丝工序中，将熔融或溶解过的聚合物从喷嘴吐入溶液中、空气中或惰性气体中进行纺丝，纺丝后的纤维被牵引罗拉牵引，之后，赋予表面活性剂的水溶液或油剂等，通过卷布刺辊使其集束为规定的纤维束(丝束，纤维束)的同时卷取，并收纳于收纳容器中，进行批处理。这样经过处理的纤维束，从卷布刺辊退卷或从收纳容器中被拉出，被送至作为染整处理工序的拉伸工序或卷曲工序中，制造作为制品的纤维束。

这样制造出来的纤维束利用2种制造方法被制造成纱条(短纤维的集合体，短纤维纱的前体)。一种制造方法是用梳棉机等机械将切断纤维束而形成的短纤维(化纤短纤维)制造为纱条的方法，另一种制造方法是利用丝束切断成条机等机械(丝束纺纱机)对纤维束施加规定的张力的同时进行牵切，从而制造纱条的方法。

在使用了丝束切断成条机等机械的牵切工序中，若纤维的纤维轴方向上存在局部的纤维径部变为较小直径的部位，则在直接成条处理中，应力集中在该部位，导致在该部位的附近区域的牵切进行。

因此，若上述变为小径的部位在纤维束中随机存在，通过牵切进行的切断长度变得不整齐，制造出从短的切断长度到长的切断长度的纱条。此时，如果观看根据纤维长度排列图得到的纤维长度的分布，可知切断长度分布在广泛的长度范围内。若从短切断长度的纤维到过长切断长度的纤维随机混杂，不但成为其后的纺丝工序中的故障的发生原因，也会成为与发生过长切断长度的纤维导致收缩发生等纺丝品质相关的大问题。

因此，在纺丝工序中，为了制造在纤维的纤维轴方向上不发生纤维直径局部地变为较小直径的部位这种纤维束，想了各种方法。在纤维束的纤维轴方向上，纤维直径局部地变为较小直径的部位，可认为是由于对从喷嘴吐出的纤维或纤维束的牵引速度发生变化，导致相对于纺丝中的纤维的伸长应力发生变化，结果纤维或纤维束的表面层发生局部的小径部位。

为了防止纤维轴方向上的局部的小径部位的发生，通常将相对于从喷嘴吐出的纤维或纤维束的牵引速度变为恒定，或导纱辊等引导部件和纤维或纤维束之间的润滑变得顺滑，同时使润滑不会产生变动。

另外，即使在使用已经控制了纤维轴方向上的局部的小径部位的发生的纤维束的情况下，在牵切工序中进行牵切处理时，仍存在进行使切断长度在预先设定的规定切断长度的范围内的切断很难的问题。

即，即使在利用丝束切断成条机等机械对纤维束施加规定张力的同时进行牵切，通常并不限于在规定的位置被切断，被牵切的切断长度产生误差。只要看此时的切断长度排列图上的切断长度的分布，就知道该分布分散在广阔的范围内。

因此，需要开发即使在利用丝束切断成条机等机械施加规定张力的同时进行牵切，在切断长度上也不产生误差，而且观看根据切断长度排列图得到的被牵切的切断长度的分布时，其分布可以限制在狭窄范围内的纤维、制造该纤维的制造装置及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种利用丝束切断成条机等机械施加规定张力的同时进行牵切的纱条的切断长度排列图中的切断长度分布，可以限制在狭窄范围内的纤维、制造该纤维的制造装置及其制造方法。

本发明的目的是通过下述各发明来实现的。

即，本发明的第一方案是一种纤维，其特征在于，该纤维在沿纤维轴方向大致等间隔地具有直径较小的纤维径部，该较小的纤维径部中的纤维直径是该纤维的设定直径的-5％～-40％，上述大致等间隔的长度是与牵切工序中被预先设定的切断长度大致相等的长度或将伸长估计在内的长度。

在该发明中，若使用具有上述构成的纤维进行牵切处理，可以得到切断长度排列图中的切断长度分布能限制在狭窄范围内的纱条。

即，在牵切工序中，是在以纤维轴方向上大致等间隔地形成的纤维径部为小径的部位为中心的区域进行切断。而且，由于大致相等间隔的间隔，作为牵切工序中应切断的长度或将伸长估计在内的长度，成为与对于要被切断的各纤维来说预先设定的切断长度大致相等的长度，因此，在牵切工序中要被切断的长度可以成为满足对纤维预先设定的切断长度的长度。

另外，纤维径部成为小径部位的直径，相对于这里使用的纤维的设定直径，必须在-5％～-40％的范围内。若小径部位的直径相对于纤维的设定直径小于-5％，作为小径在牵切工序中由牵引力引起的应力集中更难，则在该小径部位的切断更难进行。另外，若小径部位的直径相对于纤维的设定直径大于-40％，则在纺丝后的拉伸、热处理等后处理工序中就会发生纤维束切断的情况。

本发明的第二方案是一种纤维，其特征在于，该纤维通过牵切工序被切断的有效切断长度的70％或以上，是牵切工序中被预先设定的切断长度或将伸长估计在内的长度的约70％～130％。

在该发明中，由于可利用在牵切工序中被切断的纤维的有效切断长度限制在牵切工序中被预先设定的切断长度或将伸长估计在内的长度的约70％～130％的范围内的纤维，故可以在下一工序的处理中稳定地使用。而且，在该纤维中，牵切工序后的切断长度排列图中的切断长度的分布，可以显示出以预先设定的切断长度为中心的急剧狭窄的分布形状。因此，通过使用该纤维束，作为在预先设定的切断长度基本被切断的纱条，可以在下一工序的处理中稳定地使用。

本发明的第三方案涉及的发明是一种具备使得熔融或溶解的聚合物干式或湿式吐出的喷嘴，从该喷嘴沿下流侧依次排列的引导部件、反转罗拉和定速驱动的牵引罗拉的纤维的制造装置，其特征在于，上述反转罗拉周期性地变动该反转罗拉的圆周速度。

在该发明中，可以制造在牵切工序后的切断长度排列图中的切断长度的分布可限制在狭窄范围内的纤维。

将通过湿式纺丝或干式纺丝从喷嘴吐出的纤维经过引导部件、反转罗拉，用恒速驱动的牵引罗拉牵引。此时，通过使配置在喷嘴和牵引罗拉之间的反转罗拉的圆周速度周期性变动，可以使得引导部件与反转罗拉之间的拉伸应力和反转罗拉与牵引罗拉之间的拉伸应力变动。由于拉伸应力周期性地升高，对于处在引导部件与反转罗拉之间和反转罗拉与牵引罗拉之间的纤维来说，可以周期性地形成纤维径部成为小径的部位。

而且，通过调整周期性变动的反转罗拉的周期和纤维或纤维束的行走速度的关系，和引导部件与反转罗拉之间的距离，可以将纤维径部成为小径的间隔调整为与在牵切工序中预先设定的切断长度的长度或将伸长估计在内的长度大致相等的长度。由此，可以以与预先设定的切断长度的长度或将伸长估计在内的长度大致相等的间隔，连续形成纤维径成为小径的部位。

本发明第四方案的发明涉及的纤维的制造装置，是在第3方案的基础上，限定反转罗拉具有沿其圆周方向周期性变形的形状。

在该发明中，反转罗拉的外周形状是周期性变形的形状，通过将具有外周形状周期性变形的形状的罗拉作为反转罗拉使用，可以在从喷嘴吐出的纤维上，大致等间隔地形成纤维径成为小径的部位。

作为反转罗拉，也可以使用旋转轴与牵引罗拉的轴位置不同的偏心罗拉，还可以使用反转罗拉的外周为凸轮形状的罗拉。另外，也可以使用罗拉的外周面上形成了突起部的罗拉。作为上述突起部，可以是固定在罗拉外周面上的突起部，也可以构成为从罗拉的外周面自由出没地突出的突出部。突起部自由出没时，相对于突起部的出没可利用控制机构进行控制。

本发明第五方案的纤维的制造装置，是在第3方案的基础上限定具有周期性变动控制上述反转罗拉的圆周速度的控制装置。

在该发明中，是通过控制装置来周期性变动控制反转罗拉的圆周速度的。作为控制装置，可以利用驱动反转罗拉的控制发动机和控制该控制发动机的控制装置来进行。另外，也可以使用通过使得制动部件与反转罗拉周期性触接而使得反转罗拉的圆周速度变动的控制装置。

通过调整控制装置，对于从喷嘴吐出的纤维，可以调整纤维径为小径的部位的形成位置，并且可以使得小径的部位周期性地形成。由此，可以调整为以与牵切工序中预先设定的切断长度大致相等长度的间隔形成小径部位。

本发明的第六方案涉及一种纤维的制造方法，其特征在于，使得熔融或溶解过的聚合物从喷嘴干式或湿式吐出，使得从该喷嘴中吐出的纤维的牵引速度发生周期性变动。

在该发明中，是使得从喷嘴吐出的纤维的牵引速度周期性地变动，可以控制驱动牵引罗拉的控制发动机而使得牵引罗拉的旋转速度周期性变动来控制，或利用控制发动机控制喷嘴与牵引罗拉之间的反转罗拉进行发动机控制，通过控制该反转罗拉的控制发动机，使得反转罗拉的圆周速度周期性地变动。

另外，通过使制动部件与自由旋转的反转罗拉周期性地触接，也可以进行使得喷嘴至牵引罗拉之间纤维的牵引速度变动的控制。进而，通过将牵引罗拉或反转罗拉的圆周方向上的形状变为周期性地变形的形状，也可以使得牵引速度周期性地变动。

通过调整使得牵引速度周期性地变动的周期、牵引速度等，可以调整相对于从喷嘴吐出的纤维，纤维径为小径的部位的形成位置或形成小径部位的间隔。而且，可以使得小径的部位周期性地形成。由此，可以调整为以与牵切工序中预先设定的切断长度大致相等的长度间隔形成小径部位。

因此，在牵切工序中，若切断利用本发明的制造方法制造的纤维，此时的有效切断长度为可以满足预先设定的切断长度的长度。

附图说明

图1是纺丝工序的示意图。

图2是具备自由出没的突起部的反转罗拉的剖面图。符号说明

1             纤维

2             喷嘴

3             反转罗拉

4             导纱梳栉

5             控制发动机

6             牵引罗拉

7             驱动发动机

9             反转罗拉外周面

10            突起部

11            旋转轴

12            凸轮机构

13            弹簧

具体实施方式

以下根据附图具体地说明本发明的优选实施方案。本发明作为使得熔融或溶解后的聚合物从喷嘴干式或湿式吐出，从而进行纺丝的纤维、该纤维的制造装置及其制造方法，可以有效地适用。另外，本实施方案中虽然以湿式纺丝而成的纤维为例进行说明，但本发明并不限于湿式法所制成的纤维，无论是干式还是湿式，只要是合成纤维就可以适用，当然也包含本技术领域的技术人员可以容易适用的技术范围。

图1中表示的是本发明的纺丝工序的示意图。在纺丝工序中，通过熔融或溶解得到的高分子溶液或溶液，通过在溶液中具备多个细孔(洞孔)的喷嘴2被吐出，经过作为引导部件的导纱梳栉4、反转罗拉3，通过以恒速旋转驱动的牵引罗拉6被牵引。牵引罗拉6被驱动发动机7以恒速旋转驱动。

在纺丝工序中，从多个喷嘴2中吐出的纤维1，被牵引罗拉6牵引，然后，向图中未图示的下一工序移动。另外，引导部件并不限于导纱梳栉4，还可以使用自由辊或与纤维的滑动接触部为曲面形状的导纱板等。

反转罗拉3，被由图中未示出的控制装置驱动控制的控制发动机5旋转驱动，其圆周速度周期性地变动。通过反转罗拉3的圆周速度变动，当反转罗拉3中的圆周速度增速时，反转罗拉3和导纱梳栉4之间的拉伸力增大，使得相对于处于反转罗拉3和导纱梳栉4之间的纤维1的拉伸应力增大。另外，反转罗拉3的圆周速度减速时，反转罗拉3和牵引罗拉6之间的拉伸力增大，使得相对于处于反转罗拉3和牵引罗拉6之间的纤维1的拉伸应力增大。

这样，处于周期性地增大拉伸应力状态的纤维1，借助增大了的拉伸应力，其纤维径部被缩小，形成小径的部位。特别是，反转罗拉3和导纱梳栉4之间形成的小径的部位来到反转罗拉3和牵引罗拉6之间时，由于反转罗拉3和牵引罗拉6之间的拉伸应力的增加，相对于上述小径部位集中负荷增加，该部位的纤维径部可以成为直径更小的部位。如此，相对于纤维1可以周期性地形成该小径部位。

形成小径部位的纤维经过后续处理，若在牵切工序中进行牵切处理，以该小径部位为中心进行切断，可以制造具备期望的切断长度的纱条。作为纤维径部成为小径的部位的直径，必须相对于形成小径部位的纤维中的设定直径限制在-5％～-40％的范围内。若小径部位的直径相对于纤维的设定直径小于-5％，在牵切处理中对于小径形成部位增加牵引力引起的集中负荷更难，则在该小径部位的切断更难进行。另外，若小径部位的直径与纤维的设定直径相比大于-40％，则在纺丝后的拉伸、热处理等后处理工序中就会发生纤维束切断的情况。

现在，假定使用以10m/min的牵引速度恒速旋转的牵引罗拉6，牵引从喷嘴2吐出的纤维1。此时，若通过控制控制发动机5，将反转罗拉3的圆周速度以6～8Hz的周期，且相对于上述牵引速度供给2m/min的振幅，则每个周期，反转罗拉3的圆周速度最大为12m/min，最小为8m/min。

向反转罗拉供给的周期的1个周期之内从喷嘴2吐出的纤维1的行走距离，可认为是将在基本维持牵引罗拉6的牵引速度(10m/min)的状态下，纤维1在1秒内行走的距离除以周期的值所得的距离。此时，纤维1的行走距离，在6Hz的周期时大约为2.7cm，在8Hz的周期时则大约为2.08cm。因此，在每个该行走距离上，相对于纤维1，可以形成纤维径部为小径的部位。

若相对于这样形成了小径部位的纤维1通过拉伸工序进行5倍的拉伸，各部分行走的距离也成为5倍的距离，即，在6Hz的周期时每隔约13.9cm，在8Hz的周期时每隔约10.4cm，可以形成纤维径部为小径的部位。因此，该长度为牵切工序中预先设定的切断长度，例如可以为与14cm或10.5cm大致相等的长度。也可以设定为将伸长估计在内的长度，这种情况下得到的纱条具有高收缩性能。小径部位之间的间隔调整，可以通过调整反转罗拉直径、平均牵引速度、变动周期、拉伸倍率和反转罗拉与导纱梳栉之间的距离等而任意进行。

在上述说明中，控制反转罗拉3的圆周速度，虽然说明了是通过控制用来驱动控制该反转罗拉3的控制发动机5来进行的，但也可以通过能旋转控制驱动牵引罗拉6的驱动发动机7的控制发动机，使该控制发动机周期性旋转变动的同时，将反转罗拉3作为自由辊配置来进行。此时，通过使得牵引罗拉6的牵引速度周期性地变动，相对于纤维1，可以周期性地形成纤维径部为小径的部位。在这种情况下，纤维径部成为小径的部位形成于反转罗拉3与牵引罗拉6之间。

另外，通过将反转罗拉3自身的外周形状如下所述形成来进行也可以。即，作为反转罗拉3，也可以使用反转罗拉3的旋转轴与反转罗拉3的中心轴位置不同的偏心罗拉。还有，也可以使用罗拉的外周形状为凸轮形状的反转罗拉或罗拉的外周面上形成有突起部的反转罗拉。再有，使用罗拉外周面上形成有突起部的罗拉时，可以构成为固定于罗拉外周面上的突起部，另外，也可以如图2所示，被构成为突起部从罗拉外周面9自由出没地突出的突起部10。在突起部自由出没的情况下，可以利用被弹簧13弹向隐没方向的突起部10与反转罗拉3的旋转轴11上设置的凸轮12之间的滑动接触，而使得突起部10出没的机构，或图中未示出的电气或液压控制的突起部10的滑动机构进行出没控制。

通过将反转罗拉3的外周形状如上所述地构成，在每个规定周期内可以使得圆周速度增大。在规定周期内形成的小径部位，可以通过调整反转罗拉3的罗拉直径、平均牵引速度和反转罗拉的圆周方向上的突出位置等，以任意间隔形成。进而，通过调整反转罗拉3和导纱梳栉4之间的距离，也可以调整周期性发生的小径部位之间的间隔。由于通过这样的调整，可以调整每个周期所发生的纤维径部的小径部位之间的间隔，可以将小径部位的形成间隔调整为与牵切工序中预先设定了的切断长度或将伸长估计在内的长度大致相等。

因为利用牵引罗拉6调整纤维1的牵引速度，通过将牵引罗拉6的外周形状形成为与上述反转罗拉相同的外周形状，也可以使得牵引罗拉6的牵引速度周期性地变动。

通过利用本发明的制造装置或制造方法，相对于纺丝后的纤维，可以以期望的等间隔形成纤维径部成为小径的部位。另外，通过利用这样制造出的纤维，可以在牵切工序中进行以满足期望切断长度的切断长度的切断操作。再有，这样制造出的纱条可以成为以满足期望的切断长度的切断长度被切断的纤维。

以下示出在接下来的纺丝工序中，将使用通过本发明的制造装置制造出的纤维，和不使反转罗拉变动而制造出的纤维，在牵切工序中切断时的切断长度排列图进行比较的情况。

(实施例1)

从纺丝浴中将从喷嘴吐出的纤维拉起，凝固丝束通过伺服电动机驱动的反转罗拉以10m/min的牵引速度由牵引罗拉牵引。此时，伺服电动机的旋转是以10m/min为中心，在6Hz的周期内进行8～12m/min的变动。其后，将纤维拉伸5倍，得到平均单纤维度3.3dtex的丙烯腈系纤维束。

用显微镜观察所得的纤维并测定其纤维直径时，为16μm～20μm，从小径部位到小径部位的长度为120～140mm。

用SEYDEL公司制造的牵切成条机(stretch break converter)将该丙烯腈系纤维束进行牵切时，作为切断长度分布，为100mm～160mm的大约占全体的82％，不足100mm的大约占12％，160mm以上的大约占6％。

(比较例1)

除了实施例中的反转罗拉为自由辊以外，在相同的条件下进行，得到丙烯腈系纤维束。用显微镜观察所得的纤维并测定其纤维直径时，为18μm～19μm的基本均一的纤维。

用SEYDEL公司制造的牵切成条机(stretch break converter)将该丙烯腈系纤维束进行牵切时，作为切断长度分布，为100mm～160mm的大约占全体的64％，不足100mm的大约占25％，160mm以上的大约占11％。

从这些情况可以知道，若使用本发明的制造装置和制造方法制造出的纤维进行牵切作业，可以得到切断长度为期望值的纱条。

(实施例2)

用SEYDEL公司制造的牵切成条机(stretch break converter)将实施例1所得的丙烯腈系纤维束收缩后再进行牵切时，作为切断长度分布，为110mm～200mm的大约占全体的85％，不足110mm的大约占10％，200mm以上的大约占5％。该纱条的收缩率为26％。

(比较例2)

将比较例1所得的丙烯腈系纤维进行与实施例2同样的收缩后再牵切时，作为切断长度的分布，为110mm～200mm的大约占全体的76％，不足110mm的大约占15％，200mm以上的大约占9％。该纱条的收缩率为20％。另外，纤维束断裂频繁发生，工序安定性差。

Claims (6)

1、一种纤维，其特征在于，该纤维在沿纤维轴方向大致等间隔地具有直径较小的纤维径部，该纤维径部中的纤维直径是该纤维的设定直径的-5％～-40％，上述大致等间隔的长度是与牵切工序中被预先设定的切断长度基本相等的长度或将伸长估计在内的长度。

2、一种纤维，其特征在于，该纤维通过牵切工序被切断的有效切断长度的70％以上，是牵切工序中被预先设定的切断长度或将伸长估计在内的长度的约70％～130％。

3、一种具备使熔融或溶解过的聚合物干式或湿式吐出的喷嘴，从该喷嘴沿下流侧依次排列的引导部件，反转罗拉和定速驱动的牵引罗拉的纤维的制造装置，其特征在于，上述反转罗拉周期性地变动该反转罗拉的圆周速度。

4、如权利要求3中所述的纤维的制造装置，其特征在于，上述反转罗拉具有沿其圆周方向周期性变形的形状。

5、如权利要求3中所述的纤维的制造装置，其特征在于，该制造装置具有周期性变动控制上述反转罗拉的圆周速度的控制装置。

6、一种纤维的制造方法，其特征在于，使熔融或溶解过的聚合物从喷嘴干式或湿式吐出，使从该喷嘴中吐出的纤维的牵引速度发生周期性变动。

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