專利名稱：丙烯腈系纖維的濕熱拉伸方法及濕熱拉伸裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及賦予作松弛熱處理的丙烯腈系纖維束以必要的熱收縮率的濕熱拉伸方法及其拉伸裝置，特別是涉及在濕熱氣氛下能夠賦予丙烯腈系纖維束均一的熱能并能夠?qū)崿F(xiàn)拉伸速度提高的濕熱拉伸方法及其拉伸裝置。
在歷來的對丙烯腈系纖維的濕熱拉伸裝置中，優(yōu)選使蒸汽貫通于丙烯腈系纖維束的纖維間的賦予方法，為此蒸汽的噴出口小到1mm左右，而且設(shè)定較少的噴出口數(shù)目，以使高速的蒸汽從噴出口噴出。這樣濕熱拉伸的丙烯腈系纖維束，在成品化階段中因染色和后處理時的蒸汽加熱，會出現(xiàn)9％以上的高收縮率。
如果處理的丙烯腈系纖維束的粗度(纖維根數(shù))如現(xiàn)狀那樣不粗，拉伸處理速度也低時，采用上述歷來的濕熱拉伸裝置的賦予蒸汽的方法，將必要量的熱能均等地賦予構(gòu)成纖維束的纖維的全體還是可能的，但是近年處理的丙烯腈系纖維束的粗度大幅度變粗，即使仍使用歷來的濕熱拉伸裝置，保持同樣的拉伸處理速度進行處理，最終也不可能進行均一的處理。這意味著不能適應(yīng)必須提高生產(chǎn)速度的要求。
也就是說，若要使用歷來的濕熱拉伸裝置，以同樣的拉伸處理速度得到必需的拉伸倍率，則丙烯腈系纖維束的全體構(gòu)成纖維就不能普遍得到均等的熱量，而是發(fā)生加熱不均，不僅不能進行均一的拉伸，而且常發(fā)生纖維斷頭，使生產(chǎn)率大幅度降低。因此現(xiàn)狀是，熱切希望在對丙烯腈系纖維束的濕熱拉伸工序中能夠進行大量的拉伸處理。
用本發(fā)明的丙烯腈系纖維的濕熱拉伸方法有效地解決了上述課題，其特征在于，在本發(fā)明方法的基本構(gòu)成的、將松弛熱處理后的丙烯腈系纖維在濕熱氣氛下連續(xù)拉伸的濕熱拉伸工序中，一邊以10～30m/s的噴出速度噴射常壓蒸汽，一邊對1kg丙烯腈系纖維束賦予50～200g蒸汽而進行拉伸。
這樣的丙烯腈系纖維束的濕熱拉伸方法，可以通過具備以下基本構(gòu)成的本發(fā)明裝置確實地實施。
即，本發(fā)明是一種丙烯腈系纖維的濕熱拉伸裝置，其基本構(gòu)成是將松弛熱處理后的丙烯腈系纖維通過濕熱拉伸室(蒸汽噴射室)連續(xù)拉伸的濕熱拉伸裝置，其特征在于，在上述蒸汽噴射室的室內(nèi)配置多個具有蒸汽噴出口的噴射器，上述噴射器的各噴出口直徑為1.0～3.0mm，對被拉伸處理的1kg丙烯腈系纖維束，設(shè)定由該蒸汽噴出口噴出的常壓蒸汽的噴出速度為10～30m/s，噴射量為50～200g。
另外，在蒸汽噴射室的內(nèi)部噴射常壓蒸汽，使具有所要粗度的丙烯腈系纖維束一邊以1.1～2倍的低拉伸倍率進行拉伸，一邊連續(xù)通過該蒸汽噴射室。這時的蒸汽噴出速度設(shè)定為低至10～30m/s。對丙烯腈系纖維束賦予的蒸汽量由丙烯腈系纖維束的移送速度(m/分)、其總的細度(tex)及蒸汽噴射室內(nèi)的通過距離(m)三要素決定。這些要素又根據(jù)對1kg丙烯腈系纖維束賦予50～200g蒸汽的本發(fā)明的規(guī)定而決定。
即，在本發(fā)明中所說的對1kg丙烯腈系纖維束賦予50～200g蒸汽，指的是在使用預(yù)先設(shè)定了通過距離(m)的蒸汽噴射室的情況下，根據(jù)上述通過距離(m)和進行拉伸處理的丙烯腈系纖維束的總細度(tex)，決定其移行速度(m/分)，使得在通過蒸汽室期間，對丙烯腈系纖維束總的賦予50～200g蒸汽。
這樣一邊控制蒸汽噴出速度為10～30m/s，一邊對1kg丙烯腈系纖維束賦予50～200g蒸汽時，丙烯腈系纖維束不承受過大的蒸汽噴射壓，蒸汽濃霧狀地充滿拉伸空間，使得丙烯腈系纖維束的構(gòu)成纖維全體能與蒸汽普遍接觸，從而能夠均等地賦予充分的熱量，在這種穩(wěn)靜的濕熱氣氛下，能使丙烯腈系纖維束的構(gòu)成纖維不發(fā)生斷頭而均等地進行1.1～2倍的所希望的拉伸，同時實現(xiàn)與丙烯腈系纖維束的總細度無關(guān)的高速拉伸。
蒸汽噴出速度比10m/s慢時，不能向拉伸空間導(dǎo)入充分量的蒸汽，對于丙烯腈系纖維束的濕熱的賦予量不足，因此難以進行希望的拉伸；超過30m/s時，處理纖維量和拉伸處理速度的相對控制復(fù)雜化，結(jié)果不僅難以實現(xiàn)拉伸的均一化，而且不可能進行高速拉伸處理。
優(yōu)選將蒸汽噴出口與丙烯腈系纖維束的噴射表面的間隔取為8～22mm、且由直徑1.0～3.0mm的多個常壓蒸汽噴出口噴出上述蒸汽。由于全面均等地對移行中的丙烯腈系纖維束賦予蒸汽是最佳狀態(tài)，所以由多個噴出口同時噴出蒸汽。
此時，蒸汽噴出口與丙烯腈系纖維束的噴射表面的間隔小于8mm時，纖維束的表面將受蒸汽噴出口噴出的蒸汽的噴出速度影響，蒸汽不能與纖維束的全體構(gòu)成纖維均等地接觸，容易發(fā)生拉伸不均。間隔超過22mm時，由蒸汽噴出口噴出的蒸汽的總熱量中對纖維束賦予的有效熱量的比例變少，熱損失大，結(jié)果不得不增加蒸汽的噴射量。
蒸汽噴出口的直徑小于1.0mm時，即使是常壓蒸汽，由蒸汽噴出口噴出的蒸汽的噴出速度也增加，最終會超過本發(fā)明的上述數(shù)值，因而不佳。另一方面，蒸汽噴出口直徑超過3.0mm時，得不到本發(fā)明的上述數(shù)值，不能由上述噴出口噴出常壓蒸汽，因而必須提高供給的蒸汽壓，為此就必需加壓設(shè)備。
本發(fā)明的蒸汽噴出口優(yōu)選在丙烯腈系纖維束的寬度方向上多個設(shè)置，同時在丙烯腈系纖維束的拉伸方向上也多列設(shè)置，希望在被移送的丙烯腈系纖維束在移送距離的全過程中，賦予均等而且必要的充分量的蒸汽。另外，對丙烯腈系纖維束賦予蒸汽，可以對丙烯腈系纖維束上下任何一方賦予，但優(yōu)選向丙烯腈系纖維束的上下兩面噴射蒸汽，因為這樣能夠?qū)⒄羝鹊刭x予構(gòu)成纖維的全體。另外，由各蒸汽噴出口噴出的蒸汽的噴出速度差優(yōu)選在2m/s以下。噴出速度差超過2m/s時，除非尋求其他方法，否則就不能期望對丙烯腈系纖維束賦予均等的蒸汽量。
圖2是該濕熱拉伸室的正視圖。
圖3是沿圖2中II-II線向視的擴大剖面圖。
圖4是表示配置在上述濕熱拉伸室內(nèi)的蒸汽噴出管例的整體構(gòu)成的平面圖。
圖5是該濕熱拉伸室的正視圖。
圖6是沿圖4中V-V線向視的擴大剖面圖。
圖中符號說明10濕熱拉伸室10a 丙烯腈系纖維束的導(dǎo)入口10b 丙烯腈系纖維束的導(dǎo)出口11上加熱箱11a 回轉(zhuǎn)操作桿12下加熱箱13不銹鋼板14鋁板15密封材料16托架17纖維束導(dǎo)向桿18蒸汽導(dǎo)入管嵌插孔
19密封墊圈20蒸汽噴出管21蒸汽管22蒸汽噴射器22a 蒸汽噴出口23蒸汽導(dǎo)入管24Y型過濾器

圖1～圖3示出了本實施例的在丙烯腈系纖維束濕熱拉伸裝置中使用的濕熱室的整體構(gòu)造例。圖1是濕熱拉伸裝置的俯視圖，圖2是該裝置的正視圖，圖3是沿圖2中II-II線向視的擴大剖面圖。
本實施例的濕熱拉伸裝置呈長尺寸的扁平的矩形箱狀，在丙烯腈系纖維束拉伸方向配置的未圖示的拉伸輥間配置濕熱拉伸室10。該濕熱拉伸室10在長度方向的兩端部有未圖示的扁平擴寬的丙烯腈系纖維束導(dǎo)入口10a和導(dǎo)出口10b，。濕熱拉伸室10的內(nèi)部作為蒸汽室，在該蒸汽室的頂部及底部的內(nèi)側(cè)分別配置蒸汽噴出管20。濕熱拉伸室10分割為上加熱箱11和下加熱箱12，上加熱箱11相對于下加熱箱12以一側(cè)邊緣為中心可回轉(zhuǎn)地構(gòu)成。在上加熱箱11的上面安裝回轉(zhuǎn)操作桿11a，通過上加熱箱的回轉(zhuǎn)操作，可以使下加熱箱12的上面開口部開閉。
上下加熱箱11、12由鋁板14與具有コ字?jǐn)嗝娴牟讳P鋼板13通過粘接等方式層疊構(gòu)成，在上述不銹鋼板13上下對接側(cè)緣的一方(圖示例中為下加熱箱12)固著密封材料15。另外，在下加熱箱12的長度方向的兩端的上述丙烯腈系纖維束的導(dǎo)入口10a和導(dǎo)出口10b的近旁，通過前后一對托板16架設(shè)纖維束導(dǎo)向桿17。另外，在上下加熱箱11、12的頂部及底部，分別在長度方向的兩端角部及中央側(cè)緣部形成總計12個與內(nèi)部貫通的蒸汽導(dǎo)入管嵌插孔18。
圖4～圖6示出了在上加熱箱11內(nèi)部配置的蒸汽噴出管20的構(gòu)成。由圖2及圖3可以看出，配置在下加熱箱12上的蒸汽噴出管20實際上也具有與配置在上加熱箱11上的蒸汽噴出管20相同的構(gòu)造，因此這里省略對配置在下加熱箱12上的蒸汽噴出管20的說明，而重點說明配置在上加熱箱11上的蒸汽噴出管20。
圖4是該蒸汽噴出管20的平面圖，圖5是其正視圖，圖6是沿圖4中V-V線向視的擴大剖面圖。正如由這些圖所容易理解的那樣，蒸汽噴出管20由具有相同長度的長尺寸的一對蒸汽管21、21；以等間距連接該一對蒸汽管21、21的多段(圖示例中為12段)蒸汽噴射器22～22；和分別由上述蒸汽管21、21的各兩端部和中央分別向上方突出的蒸汽導(dǎo)入管23～23構(gòu)成，整體形狀呈梯子狀。這些蒸汽管21、21，蒸汽噴射器22～22及蒸汽導(dǎo)入管23～23相互連通。而上述蒸汽管21、21的兩端封閉。
在上述蒸汽噴射器22～22的下面，以等間距形成多個微小的蒸汽噴出口22a。附帶說一下，在本實施例的蒸汽噴射器22～22上形成的蒸汽噴出口22a的直徑為Φ2mm，間距取為5mm，總計形成32個蒸汽噴出口22a。上述蒸汽噴出口22a的直徑可以在Φ1.0～3.0mm間任意選擇。此外，從上述蒸汽噴出口22a至通過丙烯腈系纖維束的移行路線的距離(間隔)設(shè)定為21.4mm。
具備以上構(gòu)成的蒸汽噴出管20，從內(nèi)側(cè)嵌插在各蒸汽導(dǎo)入管23～23對應(yīng)的上加熱箱11的6個位置形成的上述蒸汽導(dǎo)入管嵌插孔18中，使其配管連接部向外部突出，各自通過密封墊圈19固定在上加熱箱11上。Y型過濾器24固著在蒸汽導(dǎo)入管23～23的配管連接部上，與未圖示的外部蒸汽配管連接。
此外，在進行丙烯腈系纖維束的濕熱拉伸時，一邊使未圖示的丙烯腈系纖維束由纖維束導(dǎo)向桿17、17導(dǎo)向，一邊通過濕熱拉伸室10的導(dǎo)入口10a和導(dǎo)出口10b，沿拉伸方向在配置于室內(nèi)上下部的上下蒸汽噴出管20、20之間移行。在移行時，由上述蒸汽噴出管20、20的全部蒸汽噴射器22～22以規(guī)定的噴出速度向丙烯腈系纖維束上下噴出常壓蒸汽。此時，由未圖示的拉伸輥對移行的丙烯腈系纖維束以1.1～2.0倍的拉伸倍率拉伸。
在本發(fā)明中，調(diào)整濕熱拉伸室內(nèi)對丙烯腈系纖維賦予的總蒸汽量，使得對1kg被拉伸處理的丙烯腈系纖維束為50～200g，而且將由蒸汽噴射器22～22噴出的蒸汽的噴出速度控制在10～30m/s的范圍內(nèi)。
以下用實施例和比較例具體地說明使用上述濕熱拉伸室10的濕熱拉伸方法的具體例。
(實施例1～28，比較例1～8)采用水系懸浮聚合法得到還原粘度1.95的丙烯腈系共聚物(丙烯腈/醋酸乙烯＝93/7重量比)。將其溶解于二甲基乙酰胺中，使共聚物濃度為25重量％，制成紡絲原液。在充滿40℃、30重量％的二甲基乙酰胺水溶液的紡絲浴中對該紡絲原液進行濕式紡絲，一邊在沸水中洗滌溶劑，一邊以5倍的拉伸倍率實施1次拉伸。將該1次拉伸后膨潤性為80％的拉伸絲引出繼續(xù)脫水后，在0.1重量％的氫氧化鈉水溶液中進行中和(pH8.3)。
然后，洗滌過剩的氫氧化鈉，除附著油劑后，用150℃的熱輥進行干燥致密化。接著，再在250kPaG的加壓蒸汽中進行松弛熱處理，得到單纖維細度3d tex、總細度100k tex的丙烯腈系纖維束。
將該丙烯腈系纖維束以100m/min的速度供給具有圖1～圖6所示構(gòu)成的上述濕熱拉伸裝置，使對1kg丙烯腈系纖維束賦予的蒸汽量、噴射口徑、噴射口數(shù)及噴出速度作各種變更，在常壓蒸汽氣氛下實施1.2倍的拉伸，按照實施例1～28及比較例1～8得到總細度為100k tex的丙烯腈系纖維束。其中對所得到的丙烯腈系纖維束的蒸汽收縮率測定30次，求出平均收縮率，將該蒸汽收縮率與上述蒸汽量、噴射口徑、噴射口數(shù)及噴出速度一起示于以下表1中。本發(fā)明的熱收縮性丙烯腈系纖維束的目標(biāo)收縮率設(shè)定為16.5％。
此時的蒸汽收縮率按如下所述方法求出。
取1m丙烯腈系纖維束。讀取在該試樣上加5mg/dtex的初載荷時的長度L(m)。在無拉緊狀態(tài)下將試樣在常壓蒸汽氣氛下放置3分鐘并風(fēng)干后，再次讀取加載初載荷時的長度L′(m)，由下式算出蒸汽收縮率S(％)。
S＝(L-L′)/L×100
表1

蒸汽收縮率超過目標(biāo)收縮率的±1.5％時，由于收縮不良和收縮斑，有可能損害制品的手感和外觀等。
由表1可知，只要對丙烯腈系纖維束1kg賦予的蒸汽量在50～200g范圍內(nèi)、且噴出速度在10～30m/sec的范圍內(nèi)，所得到的丙烯腈系纖維束(實施例1～28)的蒸汽收縮率全部在作為目標(biāo)的16.5±1.5(％)的范圍內(nèi)，賦予蒸汽量及噴出速度的一方或者雙方在上述值的范圍以外時，所得到的丙烯腈系纖維束(比較例1～8)都大大低于作為目標(biāo)的蒸汽收縮率16.5±1.5(％)。
(實施例29～56及比較例9～16)除了使用如表2所示那樣變更噴出口數(shù)的上述濕熱拉伸裝置、以150m/sec的速度供給與實施例1同樣的方法得到的松弛熱處理后的丙烯腈系纖維束以外，采用與實施例1相同的處理條件，在蒸汽噴射狀態(tài)不同的蒸汽氣氛下進行拉伸，得到表2所示的實施例29～56及比較例9～16的具有各種蒸汽收縮率的丙烯腈系纖維束。其中對得到的丙烯腈系纖維束的蒸汽收縮率測定30次，將平均收縮率示于表2。
表2

由表2可以理解，與上述實施例1～28及比較例9～16相比時，蒸汽收縮率整體降低。可以認為，這與減少整體的噴出口數(shù)和處理速度成為1.5倍有關(guān)。然而，即使是這些實施例，也因?qū)?kg丙烯腈系纖維束賦予的蒸汽量在50～200g范圍內(nèi)且噴出速度在10～30m/sec的范圍內(nèi)，所以得到的丙烯腈系纖維束(實施例29～56)的蒸汽收縮率全部在作為目標(biāo)的16.5±1.5(％)的范圍內(nèi)，賦予蒸汽量及噴出速度的一方或者雙方在上述值的范圍以外時，所得到的丙烯腈系纖維束(比較例9～16)都更加大大低于作為目標(biāo)的蒸汽收縮率16.5±1.5(％)。
由以上說明可知，按照本發(fā)明方法及裝置，可以進行與纖維束的粗度無關(guān)的穩(wěn)定的高速度拉伸，而且所得到的丙烯腈系纖維束的構(gòu)成纖維，具備富于高膨松性的高質(zhì)量的丙烯腈系纖維制品原料所必需的充分的蒸汽收縮率。
權(quán)利要求
1.丙烯腈系纖維的濕熱拉伸方法，具有將松弛熱處理后的丙烯腈系纖維在濕熱氣氛下連續(xù)拉伸的濕熱拉伸工序，其特征在于，對被拉伸處理的1kg丙烯腈系纖維束，以10～30m/s的噴出速度噴射50～200g的蒸汽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述濕熱拉伸方法，其特征在于，使上述蒸汽由直徑1.0～3.0mm的多個常壓蒸汽噴出口噴出，該蒸汽噴出口與丙烯腈系纖維束的噴射表面的間隔為8～22mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述濕熱拉伸方法，其特征在于，由在丙烯腈系纖維束的拉伸方向上多列配置的蒸汽噴出口噴出蒸汽。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述的濕熱拉伸方法，其特征在于，向丙烯腈系纖維束的上下兩面噴射蒸汽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述的濕熱拉伸方法，其特征在于，由各噴出口的蒸汽的噴出速度差在2m/s以下。
6.丙烯腈系纖維的濕熱拉伸裝置，是使松弛熱處理后的丙烯腈系纖維通過蒸汽噴射室而連續(xù)拉伸的濕熱拉伸裝置，其特征在于，在上述蒸汽噴射室的室內(nèi)配置多個具有蒸汽噴出口的噴射器，上述噴射器的各噴射口直徑為1.0～3.0mm，對被拉伸處理的1kg丙烯腈系纖維束，設(shè)定由所述蒸汽噴出口噴出的常壓蒸汽的噴出速度為10～30m/s，噴射量為50～200g。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述濕熱拉伸裝置，其特征在于，上述噴射器相對于拉伸方向多列配置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種丙烯腈系纖維束的濕熱拉伸方法和濕熱拉伸裝置，能夠提高生產(chǎn)率，同時可以穩(wěn)定地得到高膨松性制品原料的高質(zhì)量的丙烯腈系纖維束。本發(fā)明是在將松弛熱處理后的丙烯腈系纖維在濕熱氣氛下連續(xù)拉伸的濕熱拉伸工序中，對被拉伸處理的1kg丙烯腈系纖維束，以10～30m/s的噴出速度噴射50～200g的蒸汽。此時噴出口與丙烯腈系纖維束的噴射表面的間隔為8～22mm、噴射蒸汽由直徑為1.0～3.0mm的多個常壓蒸汽噴出口(22a)噴出，藉此可以與纖維束的粗度無關(guān)，即使拉伸處理速度高也能均等地賦予纖維束全體以濕熱，從而能夠得到具有所希望的高的蒸汽收縮率的高質(zhì)量的丙烯腈系纖維。
文檔編號D02J1/22GK1453407SQ0312210
公開日2003年11月5日 申請日期2003年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月24日
發(fā)明者中村輝男, 能村素郎 申請人:三菱麗陽株式會社