拉伸装置及拉伸方法
【专利说明】
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2012年12月28日提出申请的日本特愿2012-287690的优先权，以参 考的方式将其全部内容作为本申请的一部分引用到本申请中。
技术领域
[0003] 本发明涉及能够在制造合成纤维、膜状物的工序中对纤维、带等被拉伸材料进行 高倍率拉伸的拉伸装置及拉伸方法。具体而言，涉及能够适用于由聚酯、尼龙、聚乙烯、聚丙 烯、聚乙烯醇、聚甲醛等结晶性高分子形成的各种纤维、带或片的拉伸、且能够高倍率拉伸 的拉伸装置及拉伸方法。
【背景技术】
[0004] 为了合成纤维的高强度化、高弹性模量化，一直以来，以高拉伸倍率进行了拉伸。 例如，对于专利文献1而言，为了提高聚酯纤维的初始弹性模量，在将熔融纺丝得到的未拉 伸纤维卷取后，反复进行2次用预热辊加热纤维并进行拉伸的工序，进行热处理，由此能够 制造高弹性、低收缩性的聚酯纤维。另外，对于专利文献2而言，为了得到高模量且尺寸稳 定性优异、高韧性的聚酯纤维，不用将熔融纺丝得到的未拉伸纤维卷取，而继续用加热至 80~110°C的辊预热后进行拉伸，并将该工序重复3次，进行热处理，由此能够获得高模量 且尺寸稳定性优异、高韧性的聚酯纤维。
[0005] 在上述例子中，使用通常的辊进行了拉伸，但作为使用锥形的辊作为拉伸装置的 一部分的例子，在专利文献3中记载了在纳尔逊（Nelson)型供给辊与拉伸辊之间进行热拉 伸的技术，该情况下，存在由于丝线在预热的供给辊上热伸长而产生松弛，从而在辊上发生 丝线晃动的问题。为了解决该问题，记载了使供给辊的一个辊为锥形来消除纤维松弛的方 法。
[0006]同样地，作为使用锥形辊作为拉伸装置的一部分的其它例子，在专利文献4中记 载了使用锥形辊进行的预拉伸的实例。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:日本特公平6-4704号公报
[0010] 专利文献2 :日本特公平7-33610号公报
[0011] 专利文献3 :日本特开昭50-83516号公报
[0012] 专利文献4 :日本特公昭47-42842号公报
【发明内容】
[0013] 发明要解决的课题
[0014] 如专利文献1和专利文献2所公开那样，即使进行上述那样的2级或3级拉伸，总 拉伸倍率（各拉伸工序中的拉伸倍率之积）最多为1. 7~2. 4倍左右，为了以更高倍率进 行拉伸，可以通过将加热辊增加到4级或5级以上来期待更高倍率的拉伸，但设备会变得高 大，实际上，拉伸装置的上限为2~4级。
[0015] 专利文献3的方法使用了锥形的辊，但该锥形的辊不是以拉伸为目的，而是以消 除辊上纤维的松弛为目的而使用的，拉伸是通过供给辊与拉伸辊的速度差来进行的。
[0016] 专利文献4的方法是用锥形辊进行预拉伸的方法，但进行该预拉伸的拉伸装置是 锥形辊与非锥形的圆柱状的分离辊的组合，只是通过1. 1倍以下的预拉伸来消除纤维的松 弛，并没有启示使用该锥形辊进行主拉伸，主拉伸在分离辊与牵引杆销（draw pin)之间进 行。
[0017] 特别是在对结晶性高分子的纤维进行高速拉伸的情况下，难以用1步进行高倍拉 伸，需要一点一点地分多级进行拉伸。因此，对于聚酯纤维、聚酰胺纤维而言，由熔融纺丝得 到未拉伸纤维后，暂时卷取或直接连续地用加热辊将纤维温度升高至适当温度，通过多个 辊之间的速度差逐渐地进行拉伸，可以得到高强度、高弹性模量、尺寸稳定性优异的纤维。 但是，对于基于多个辊的速度差进行拉伸的拉伸装置而言，从拉伸装置的尺寸、建造成本等 方面考虑，现实的是级数到2~4级为止，因此，从经济合理性方面考虑，得到更高拉伸倍率 的纤维是困难的。
[0018] 本发明人等为了消除上述现有技术的问题，将所要解决的课题设定为提供一种能 够进行多级拉伸的紧凑的装置、以及使用该装置的多级拉伸方法。解决课题的方法
[0019] 本发明人等进行了深入研宄的结果发现，通过由一对锥形辊构成拉伸装置，将被 拉伸材料反复搭绕于上述锥形辊上，增加被拉伸材料的搭绕次数，能够进行多级拉伸，从而 完成了本发明。
[0020] 在本发明中，"被拉伸材料"这样的词作为包含由需要拉伸处理的热塑性树脂形成 的丝条、带或片的用词来使用。在本发明中，"丝条"是指需要进行拉伸处理的单纤维（包含 单丝）或纤维聚集体（包含复丝、复丝的集束体）。作为单纤维聚集体，可以列举例如多根 (10~2000根，优选为50~1000根）单纤维平行排列而形成束状的单纤维聚集体。另外， 在本发明中，"带或片"是指需要进行拉伸处理的热塑性树脂带（例如具有0. 001~200mm 的宽度、优选具有〇. 01~30mm的宽度）或热塑性树脂片（例如具有0. 001~200mm的宽 度、优选具有〇? 01~30mm的宽度）（也称为细长片或带状片）。
[0021] 在本发明中，"多级拉伸"是指在圆周速度不同的辊之间对被拉伸材料进行多次拉 长拉伸。在一对锥形辊中，如果多次搭绕被拉伸材料，则进行了多次拉伸倍率不同的拉伸， 因此成为多级拉伸。
[0022] 本发明第1构成涉及一种用于对被拉伸材料进行拉伸的拉伸装置，其至少具备一 对锥形辊，所述锥形辊的锥度[以（b_a)/2L表示，其中b为辊的最大直径、a为最小直径、L 为锥形部的长度]为0. 035~0. 50的范围。
[0023] 优选上述锥形棍的最大直径（b)与最小直径（a)之比（b/a)为1. 2~5. 0的范围。
[0024] 优选上述锥形辊在被拉伸材料的导入部和输出部具有非锥形的平直部。
[0025] 优选上述一对锥形辊优选被设置成上述一对辊的旋转轴中心线相互间所形成的 角度（9)为20°彡0彡0.001°的范围。
[0026] 优选上述锥形辊的辊表面加热至给定温度，并优选上述锥形辊的表面通过内部加 热或外部加热来进行加热。
[0027] 优选上述锥形辊在辊的长度方向上具有多个被区分开的加热区域，且各个加热区 域能够分别地设定温度。
[0028] 上述拉伸装置可以具备多组上述的一对锥形辊，使得能够多次进行被拉伸材料的 多级拉伸。
[0029] 上述被拉伸材料可以是丝条，作为丝条，可以是单丝或复丝。优选上述的一对锥形 辊被设置成与纺丝直接连接，使得纺丝后的丝条不进行卷取而拉伸。
[0030] 上述被拉伸材料可以是热塑性树脂带或片。热塑性树脂带或片可以是直接成膜为 带状或片状的，也可以是将宽幅的膜状物剪裁而成的。
[0031] 本发明第2构成涉及一种拉伸方法，该方法包括：在具备至少一对锥形辊的拉伸 装置的所述一对辊之间搭绕被拉伸材料，使所述被拉伸材料一边从所述锥形辊的小直径侧 向大直径侧多次进行搭绕，一边使其行进，从而进行拉伸，所述锥形辊的锥度[以（b_a)/2L 表示，其中b为辊的最大直径、a为最小直径、L为锥形部的长度]为0. 035~0. 50的范围。
[0032] 上述被拉伸材料可以是丝条。在本发明中，丝条由纺丝后未拉伸或拉伸后的单个 或多个连续单纤维构成。
[0033] 在上述拉伸方法中，优选上述丝条在纺丝后不进行卷取而导入上述锥形辊。
[0034] 优选上述锥形辊被加热过，且上述丝条通过上述加热过的辊加热并进行拉伸。
[0035] 优选上述多次为6次以上。
[0036] 上述丝条通过用具备多组一对锥形辊的拉伸装置进行多次多级拉伸处理，可以得 到更高的拉伸倍率。
[0037] 在上述拉伸方法中，上述被拉伸材料可以是热塑性树脂带或片。
[0038] 需要说明的是，权利要求书和/或说明书中公开的至少2个构成要素的任意组合 也包含在本发明中。特别是，权利要求书所记载的2个以上权利要求的任意组合也包含在 本发明中。
[0039]另外，为了避免重复，由装置公开的特征视为由方法公开的，同样地，由方法公开 的特征也视为由装置公开的。
[0040] 发明的效果
[0041] 本发明第1构成的拉伸装置具备一对锥形辊，并通过将被拉伸材料在该锥形辊上 搭绕多次，能够进行多级拉伸，而且具有紧凑的特征，因此能够进行多级拉伸且不使设备变 得高大。并且，上述锥形辊在被拉伸材料的导入部和输出部具有非锥形的平直部，因此容易 将被拉伸材料向辊上导入且容易由辊输出，另外，对于一对锥形辊而言，将上述一对辊的旋 转轴中心线相互形成的角度（0)设置为20°彡0彡o.oor的范围，因此被拉伸材料能 够从小直径侧向大直径侧平稳地行进，从而可以稳定地拉伸。另外，能够利用加热辊以期望 的拉伸温度进行拉伸。特别是，在辊的长度方向上将辊区分为多个区域，能够按照区域将辊 表面调节为期望的温度，因此能够极其细致地设定最佳拉伸温度。该锥形辊可以在被拉伸 材料的行进方向上串联设置多组，因此能够任意增加搭绕次数，可以进行级数极多的多级 拉伸。
[0042]另外，该拉伸装置能够与纺丝装置直接连接而设置，因此可以将作为被拉伸材料 的纺丝后纤维连续地进行纺丝拉伸而不