JP4395977B2 - Method for producing polyamide fiber - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はポリアミド繊維の製造方法に関するものである。さらに詳細には、直接紡糸延伸によるポリアミド繊維の製造方法における延伸工程の改善に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
ナイロン6、ナイロン66をはじめとするポリアミド繊維の製造方法には、紡糸した糸条を一旦巻き取り、次行程で延伸を行う二行程法と、紡糸後一旦巻き取ることなく直ちにゴデローラ(以下、GD)の速度差を利用するなどした機械的な延伸をする直接紡糸延伸法や、高速で引き取ることにより延伸行程を省略した直接紡糸法等の一工程法とがあり、近年ではこれらの一工程法が衣料用、産業資材用を問わず多種の分野で採用されている。
【0003】
この一工程法の中で糸条を延伸する手段として、表面速度の異なるローラ上を通過させることにより糸条を延伸させる方法と、糸条に応力を付与した状態で空気や水蒸気等の熱媒により糸条を加熱、軟化させ、糸の応力により延伸させる方法が一般的に用いられている。
【0004】
これらの方法で高強度な繊維を得ようとした場合、以下に挙げるような様々な問題点が発生する。
【0005】
前者の機械延伸方法で高強度繊維を得ようとした場合、ローラ間で高倍率で延伸する必要がある。この場合、ローラ表面と糸条とのスリップを防ぐためには、長尺ネルソンローラを用いて複数回数ローラへ巻き付けたり、ローラを大径化することで、糸条とローラ表面との接触長を長くしたり、ローラを追加して延伸を多段化することで倍率を各々の延伸ローラ間で分散し、延伸張力を低下させている。しかし、これらのいずれの手法を用いてもGDの長尺化、大径化、ローラの追加等による生産設備の大型化を招く。
【0006】
また、後者の熱媒による加熱延伸方式で、フィラメント間での糸物性ばらつきを小さくするために、糸条が集束する以前、すなわち油剤付与装置通過以前に糸条を熱処理する方法が特開平10-292221号公報や特開平10-121320号公報等で提案されている。しかし、この方法においてもフィラメント内での硬度差を解消できないのみでなく、糸条の集束位置がより下流側に移動するため、単繊維繊度が細い品種や高速紡糸条件下では糸条の随伴気流により紡糸応力が高くなり、糸切れによる収率低下や、同一伸度に調整した際の糸条の強度が低下してしまうという問題を招く。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の従来技術の問題点を解決し、ポリアミド繊維を一工程の多糸条取りかつ省スペースで製造する方法であって、給油後の糸条が集束した状態で糸条ごと非接触の、例えば、輻射式熱処理などで延伸することにより高強度な繊維を得ることができるポリアミド繊維の製造方法を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明のポリアミド繊維の製造方法は、主として次の構成を有する。すなわち、ポリアミドを紡糸冷却後、油剤付与装置により油剤を付与し、集束させた繊維糸条を非接触で加熱し、しかる後にゴデローラで引き取るに際し、ゴデローラが引取用の単一の第1ゴデローラとそれに続いて糸道の方向を下向きに転換するための単一の第2ゴデローラとからなり、両ゴデローラに対する繊維糸条の巻き付け角度が360゜未満であり、上記加熱は油剤付与後、第1ゴデローラにより引き取る前に行ない、且つ加熱温度が200℃以上であることを特徴とするポリアミド繊維の製造方法、である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【0010】
図1は本発明の実施形態の一例であって、直接紡糸延伸方法において本発明のポリアミド繊維の製造方法を模式的に表した概略工程図である。
【0011】
まず、ポリアミドを紡糸口金1から溶融紡糸した糸条Yを、冷却風を吹き付けて冷却する冷却装置2によって冷却固化し、油剤付与装置3により油剤を付与する。
油剤付与装置を通過してフィラメントが集束した糸条を非接触で、好ましくは、輻射式の熱処理装置4の中を通過させて延伸時の加熱温度が200℃以上となるよう加熱延伸する。引き続いて第1ゴデローラ(引取ローラ)5で引き取り、第2ゴデローラ6等を介した後、巻取装置7で巻き取る。
【0012】
上記工程において、溶融紡糸した糸条を冷却装置で一旦冷却固化し、油剤付与装置で油剤付与、フィラメントを集束させた後、非接触で加熱延伸する。
【0013】
本発明の方法において、延伸時の加熱は非接触で行うものである。接触加熱では、熱処理装置との接触部とそれ以外の部分とで糸条の温度に差が生じ、フィラメント内、フィラメント間での物性差が発現し、強度低下の原因となる。
【0014】
この延伸時の非接触での加熱は輻射により行うことが好ましい。これにより、輻射波の透過性により糸条束の中心部に位置するフィラメント、またフィラメントの内層にまで輻射波が届き、均一に加熱されるため、フィラメントが集束した状態においてでも、集束糸条の内側・外側の位置や、単繊維の表層・内層に関係なく、均一にフィラメントを加熱することができ、熱処理装置内もしくは装置通過以降の延伸の安定性が向上し、フィラメント間、繊維糸条間の物性差の少ない均整度に優れた繊維を得ることができる。
【0015】
なお、本発明のポリアミド繊維の製造方法においては、延伸時の加熱温度が200℃以上である必要がある。加熱温度が200℃以上であると、フィラメントの硬度が紡糸応力によって延伸可能なレベルにまで低下し、熱処理による延伸効果が十分に発現する。温度の上限については特に限定されるものではないが、あまり高温になると熱処理装置内での張力低下により紡糸の安定性が向上せず、糸切れ率を増加させるため、1000℃未満とすることが好ましい。
【0016】
また、本発明のポリアミド繊維の製造方法においては、ゴデローラが引取用の単一の第1ゴデローラとそれに続いて糸道の方向を下向きに転換するための単一の第2ゴデローラとからなり、両ゴデローラに対する繊維糸条の巻き付け角度が360゜未満であることが、延伸装置の省スペース多糸条化、小型化の観点から好ましい。
【0017】
さらに染色等の後加工工程での強度保持の観点から第2ゴデローラの表面温度を110℃以上とすることがより好ましい。
【0018】
また、第2ゴデローラの表面速度V2m/分と第1ゴデローラの表面速度V1m/分の比V2/V1が1.0〜3.0であることがより好ましい。かかる範囲であると、延伸張力が低下しすぎて第1ゴデローラ表面に糸条が巻き付き糸切れが生じることはないし、一方、ゴデローラ間の糸条の張力によりゴデローラ上で糸条がスリップもしくは延伸切れを起こすことはなく、品質、操業の両面から好ましい結果が得られる。
【0019】
熱処理装置を適応する繊維製造プロセスについては特に限定するものではないが、生産効率の観点から一工程法であることが好ましい。
【0020】
【実施例】
次に本発明を実施例によって具体的に説明する。
【0021】
なお、実施例中の特性値の測定は、次のとおりに行った。
(a)破断伸度
引張試験機(ORIENTEC社製TENSILON RTM-100)を用い、資料長50cm、引張速度100cm/分の条件で応力歪み曲線を求め、この曲線から求めた。
(2)糸斑
ウースター糸斑測定装置(ZELLWEGER社製USTER TESTERII)を用いて測定した。
(3)糸速度、スリップ量
糸速度についてはレーザードップラー糸速度計(MALVERN社製TYPE6200)を用いて測定した。また、スリップ量については、上記測定により求めたゴデローラ表面速度とゴデローラ上での糸速度との差から次式により求め、−5m/分以上をスリップ有りと判定した。
【0022】
スリップ量(m/分)=(ゴデローラ表面速度)−(ゴデローラ上での糸速度)
(実施例1〜24、比較例1〜11)
図1に示す工程に従って行った。相対粘度(96%硫酸を溶媒とし、試料濃度1g/l、室温25℃で測定)が2.62のナイロン6チップを溶融押出機に供給し、紡糸温度270℃で溶融し、孔径が0.25mmの紡糸孔を20個有する紡糸口金1より吐出させた。これを冷却装置2より風温20℃、風速30m/分の冷却風を吹き付けて糸条Yを冷却し、油剤付与装置3により油剤を付与、糸条を収束させた後、紡糸口金1面より3.0m下方に位置する有効熱処理長が0.9mの非接触輻射式熱処理装置4を通過させ、輻射波により熱処理した。熱処理装置を出た糸条を第1ゴデローラにより引き取り、第2ゴデローラ(表面温度140℃)を介して4000m/分で引き取り、巻き取り装置7で4000m/分で巻き取って60d/20fの繊維を得た。このとき熱処理装置温度、ローラ間延伸倍率を表1に示すように種々変更して行った。また、測定により得られた第1ゴデローラ上での糸速度、スリップ量、破断伸度を表1に示す。表1から明らかなように、実施例1〜24では第1ゴデローラ上での糸条のスリップもなく、結果得られた繊維の糸斑にも異常な波形は見られなかった。また、熱処理装置を用いなかった時との伸度差についても3%以上であり、熱処理装置内での延伸効果が発現させることができた。比較例1〜10では熱処理装置の温度が低かったため、第1ゴデローラ速度をどのように設定しても糸条加熱による延伸効果が得られなかった。
【0023】
【表1】
(比較例11〜25)
熱処理装置内を通過させず、ローラ間延伸倍率を表1に示すように種々変更して行った以外は実施例1と同様に行った。測定により得られた第1ゴデローラ上での糸速度、スリップ量、破断伸度を表1に併せて示す。
【0024】
比較例11〜25では熱処理装置の温度が低かったため、第1ゴデローラ速度をどのように設定しても糸条加熱による延伸効果が得られなかった。
【0025】
【発明の効果】
本発明によれば、給油後の糸条が集束した状態で糸条ごと熱処理装置内で延伸することにより、一工程法の多糸条取りかつ省スペースで、高強度でかつ糸斑異常のない繊維を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のポリアミドの製造方法の一実施態様を示す概略工程図である。
【符号の説明】
1:紡糸口金
2:冷却装置
3:油剤付与装置
4:輻射式熱処理装置
5:第1ゴデローラ
6:第2ゴデローラ
7:巻取装置
Y:糸条[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a polyamide fiber. More specifically, the present invention relates to an improvement in a drawing process in a method for producing a polyamide fiber by direct spinning drawing.
[0002]
[Prior art]
The polyamide fiber production
[0003]
In this one-step method, as a means for drawing the yarn, a method of drawing the yarn by passing on rollers having different surface speeds, and a heating medium such as air or water vapor while stress is applied to the yarn. A method is generally used in which the yarn is heated and softened by the method described above, and is stretched by the stress of the yarn.
[0004]
When trying to obtain high-strength fibers by these methods, the following various problems occur.
[0005]
When trying to obtain high-strength fibers by the former mechanical stretching method, it is necessary to stretch between rollers at a high magnification. In this case, in order to prevent slippage between the roller surface and the yarn, the contact length between the yarn and the roller surface is increased by winding the roller a plurality of times using a long Nelson roller or increasing the diameter of the roller. Or by adding rollers to make the stretching multistage, the magnification is dispersed among the stretching rollers to reduce the stretching tension. However, the use of any of these methods leads to an increase in the size of production equipment due to an increase in GD length, diameter, addition of rollers, and the like.
[0006]
Further, in order to reduce the variation in yarn physical properties between filaments by the heat drawing method using the latter heat medium, a method of heat treating the yarn before the yarn is converged, that is, before passing through the oil application device, is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10- No. 292221, Japanese Patent Laid-Open No. 10-121320, and the like. However, this method not only eliminates the hardness difference in the filament, but also moves the converging position of the yarn to the downstream side, so the associated airflow of the yarn under thin varieties and high speed spinning conditions. As a result, the spinning stress increases, resulting in a decrease in yield due to yarn breakage and a decrease in the strength of the yarn when adjusted to the same elongation.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and is a method for producing a polyamide fiber in a single-step multi-thread take-up and space-saving. The present invention provides a method for producing a polyamide fiber capable of obtaining a high-strength fiber by drawing by contact, for example, a radiation heat treatment.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the method for producing a polyamide fiber of the present invention mainly has the following configuration. That is, after spinning cooled polyamide, an oil was applied by oiling device, heated pressurized fiber yarn which is focused in a non-contact, Runisaishi Hikito in Goderora Thereafter, a first Goderora Goderora is single for take-off Subsequently, a single second godet roller for changing the direction of the yarn path downward is formed. The wrapping angle of the fiber yarn around both the godet rollers is less than 360 °. to perform before taking up by a manufacturing method, the polyamide fiber characterized by且one pressurized heat temperature is 200 ° C. or higher.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1 is an example of an embodiment of the present invention, and is a schematic process diagram schematically showing a method for producing a polyamide fiber of the present invention in a direct spinning drawing method.
[0011]
First, the yarn Y obtained by melt-spinning polyamide from the spinneret 1 is cooled and solidified by a
The yarns that have passed through the oil application device and the filaments are gathered are contactlessly, preferably passed through a radiant
[0012]
In the above process, the melt-spun yarn is once cooled and solidified by a cooling device, and the oil agent is applied by an oil agent applying device, the filaments are converged, and then heated and stretched in a non-contact manner.
[0013]
In the method of the present invention, heating during stretching is performed in a non-contact manner. In the contact heating, a difference in the temperature of the yarn occurs between the contact portion with the heat treatment apparatus and the other portions, and a physical property difference is generated in the filament and between the filaments, which causes a decrease in strength.
[0014]
The non-contact heating at the time of stretching is preferably performed by radiation. As a result, the radiation wave reaches the filament located in the center of the yarn bundle due to the transmission of the radiation wave, and reaches the inner layer of the filament and is heated uniformly. Regardless of the inner / outer position, the surface layer / inner layer of a single fiber, the filament can be heated uniformly, and the stability of drawing in the heat treatment apparatus or after passing through the apparatus is improved, and between filaments and between yarns Thus, it is possible to obtain a fiber having excellent uniformity in which there is little difference in physical properties.
[0015]
In addition, in the manufacturing method of the polyamide fiber of this invention, the heating temperature at the time of extending | stretching needs to be 200 degreeC or more. When the heating temperature is 200 ° C. or more, the hardness of the filament is lowered to a level at which it can be stretched by spinning stress, and the stretching effect by the heat treatment is sufficiently exhibited. The upper limit of the temperature is not particularly limited, but if the temperature is too high, the spinning stability is not improved due to a decrease in tension in the heat treatment apparatus, and the yarn breakage rate is increased. preferable.
[0016]
In the method for producing a polyamide fiber according to the present invention, the godet roller comprises a single first godet roller for take-up and a single second godet roller for changing the direction of the yarn path downward. The winding angle of the fiber yarn around the godet roller is preferably less than 360 ° from the viewpoints of space-saving multi-threading and downsizing of the drawing device.
[0017]
Furthermore, it is more preferable that the surface temperature of the second godele roller is 110 ° C. or higher from the viewpoint of maintaining strength in a post-processing step such as dyeing.
[0018]
The ratio V 2 / V 1 of the surface speed V 2 m / min of the second godet roller to the surface speed V 1 m / min of the first godet roller is more preferably 1.0 to 3.0. In such a range, the drawing tension is too low to cause the yarn to be wound around the surface of the first godet roller, and the yarn breaks on the godet roller due to the tension of the yarn between the godet rollers. The results are favorable in terms of both quality and operation.
[0019]
The fiber manufacturing process to which the heat treatment apparatus is applied is not particularly limited, but is preferably a one-step method from the viewpoint of production efficiency.
[0020]
【Example】
Next, the present invention will be specifically described with reference to examples.
[0021]
In addition, the measurement of the characteristic value in an Example was performed as follows.
(a) Elongation at break Using a tensile testing machine (TENSILON RTM-100 manufactured by ORIENTEC), a stress strain curve was obtained under the conditions of a material length of 50 cm and a tensile speed of 100 cm / min.
(2) Yarn spots Measurement was performed using a Worcester Yarn Spot Measuring Device (USTER TESTER II manufactured by ZELLWEGER).
(3) Yarn speed and slip amount The yarn speed was measured using a laser Doppler yarn speedometer (TYPE6200 manufactured by MALVERN). Further, the slip amount was determined by the following equation from the difference between the surface speed of the godet roller determined by the above measurement and the yarn speed on the godet roller , and -5 m / min or more was determined to be slipping.
[0022]
Slip amount (m / min) = (Gode roller surface speed)-(Thread speed on the Gode roller)
(Examples 1-24, Comparative Examples 1-11)
It carried out according to the process shown in FIG.
[0023]
[Table 1]
(Comparative Examples 11-25)
It was carried out in the same manner as in Example 1 except that it was not allowed to pass through the heat treatment apparatus and the roller drawing ratio was variously changed as shown in Table 1. Table 1 shows the yarn speed, slip amount, and elongation at break on the first godet roller obtained by the measurement.
[0024]
In Comparative Examples 11 to 25, since the temperature of the heat treatment apparatus was low, the drawing effect by heating the yarn was not obtained no matter how the first godet roller speed was set.
[0025]
【The invention's effect】
According to the present invention, the yarn after refueling is gathered and stretched in the heat treatment apparatus together with the yarn, so that a single-step multi-thread take-up, space saving, high strength, and no yarn spot abnormality are caused. Can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic process diagram showing one embodiment of a method for producing a polyamide of the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Spinneret 2: Cooling device 3: Oil agent applying device 4: Radiation heat treatment device 5: First godet roller 6: Second godet roller 7: Winding device Y: Yarn
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