JP2007063679A - 糸条冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 単糸繊度が１．０デシテックス以下の極細長繊維を紡出した後に冷却風を吹き付けて急冷して繊維化するに際して、冷却風による糸揺れの発生を最小限に抑制することで、紡出された単糸群間に発生する繊度斑を改善することができる、紡糸工程での冷却プロセスとそのための装置を提供する。
【解決手段】 溶融紡糸口金の直下に設置した冷却装置において、冷却装置内部に気流風速制御用の可動式風速制御板を設置し、冷却装置の冷却風吹出部に設置した抵抗体と組み合わせることにより、冷却風吹出面における風速分布を任意に設定することを可能とし、糸条Ｙの急冷促進し、固化点の上流側移行を実現させることで糸揺れを防止、繊度斑の小さな合成繊維を得る装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどからなる熱可塑性合成繊維を溶融紡糸する際に用いる糸条の冷却装置に関するものである。

ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどからなる溶融した熱可塑性ポリマーを吐出口金から押し出した後に糸条を冷却する方法は、合成繊維を生産する一般的なプロセスである。この合成繊維の冷却プロセスは、高品質な糸を得る上で重要な役割を果たしており、特に衣料用長繊維の溶融紡糸プロセスでは紡糸後の糸強度や伸度、染織性に非常に大きな影響を与えることは従来から知られている。

例えば、特許文献１（特開平７−９７７０９号公報）や特許文献２（特開２０００−３４６１５号公報）などに開示されているように、冷却風を供給するための冷却装置を口金下の直近に配置し、紡出された糸条に沿って一定長さに渡って冷却風を吹出して、均一かつ一定の風速を有する冷却風を供給すると共に、紡出された糸条周りに発達する随伴気流を抑制したり、冷却装置から供給された気流の乱れを抑制したりすることを中心に行われてきた。

このような従来技術の一例として、図３に示すように冷却風の吹出面全体に渡って、冷却風の吹出風速を一定とすると共に、吹き出した冷却風を整流するための、ハニカム板、平行板などから構成される整流部材４ｂ、冷却装置の冷却風吹出部に金属再選からなる織網物、パンチングプレートあるいは多孔質金属などからなる均圧化部材４ａを冷却風吹出面に設置し、冷却風の供給元が本来有している気流乱れを制御する冷却装置３が公知である。また、特許文献３（特開平１−２４６４０８号公報）に開示されているように、紡出糸条Ｙの走行方向（以下、紡糸線ともいう）の上流側で温度の高い冷却風もしくは風速が遅い冷却風を吹き出し、紡糸線の下流側で温度の低い冷却風もしくは風速の速い冷却風を吹き出すことが行われている。

一般に、このような従来の冷却装置では、冷却風を均圧化部材４ａ及び整流部材４ｂに通過させた後、紡糸線に沿って吹出面の全体に渡り、下流側で一定流速あるいはより大きな流速で紡出糸条Ｙに吹き当てられる。このように、従来、吹出面から供給される冷却風に関して、その紡糸線に沿った風速分布は、紡出糸条Ｙに対して、前記均圧化部材４ａ及び整流部材４ｂを使用することによって、上流側で吹き出された冷却風を如何に乱さずに紡出糸条に吹き当てるかが重視されていた。

ところが、現在生産されている長繊維の銘柄は、年々単糸径が細くなってきており、これに対応して糸条の冷却固化点は紡糸口金方向により近づいている。このために、紡出糸条をより紡糸口金に近い位置で冷却することが要求されてきており、従来の冷却風の整流化技術による冷却の均一化では、糸条の繊度斑の発生を抑制することに限界がある。また、生産する糸条も繊度やフィラメント数が同一の銘柄だけでなく、異なる繊度とフィラメント数を持った異銘柄の糸条の生産にも柔軟に対処することが要求されるようになって来た。

しかしながら、従来の冷却技術では、特に単糸繊度が小さくなると、紡出糸条の糸揺れを誘発し易くなるという問題を有し、特に急速な冷却を実施するために気流速度を上流側の紡糸線上で増加させると、この問題はより深刻となる。特に、前述のように紡出する糸条の銘柄が変わると、これに柔軟に対処することができず、冷却装置を大幅に改造しなければならないという問題を有している。

特開平７−９７７０９号公報 特開２０００−３４６１５号公報 特開平１−２４６４０８号公報

以上に述べた従来技術が有する諸問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、特に単糸繊度が１．０デシテックス以下の極細長繊維を紡出した後に冷却風を吹き付けて急冷して繊維化する場合、あるいは紡出する糸条の銘柄変更が生じた場合において、冷却風による糸揺れの発生を最小限に抑制することができる紡糸条件に容易に対応でき、しかも、紡出されたマルチフィラメント糸条の単糸群間に発生する繊度斑を改善することができる、紡糸工程での冷却プロセスとそのための装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明者等は、紡糸口金の直下に配置した糸条冷却装置から供給される冷却風によって、糸条を冷却するに際して、紡糸線に沿った冷却風吹出面から吹き出す冷却風の風速分布を適正化することによって、紡出された糸条の繊度斑の向上に寄与させようと検討した。

しかしながら、紡出糸条の銘柄が変更されても、糸条冷却装置の大幅な改造を行わずに、これに柔軟に対応して風速分布の適正化ができなければならず、この課題について鋭意検討した。そして、単糸繊度が非常に小さな極細糸では、これまでのように冷却風吹出面の全体に渡って一定の風速分布を持つ冷却風を紡出糸条に吹き宛てて冷却するのでは無く、口金直下の狭い範囲において大きな風速で急速に冷却固化を完了させ、固化点以降では糸揺れを防止するために冷却風の速度を小さくするのが重要であることを着想した。

そして、この着想を具現化するための装置を検討した結果、冷却風調節手段を糸条冷却装置に付設することにより、糸条の固化点を上流側に移動することが容易にでき、しかも、糸揺れを抑制でき、更に、糸条の繊度斑を抑制することが可能であることを見出し、本発明に到達したものである。

ここに、前記課題を解決するための本発明として、
(1) 熱可塑性ポリマーを紡糸孔から吐出する紡糸口金、該紡糸口金の下方に糸条の紡出方向に沿って冷却風吹出面が配置された糸条冷却装置、該糸条冷却装置の下方で紡出糸条に紡糸油剤を付与する油剤付与装置、紡糸油剤を付与された糸条を引取るための引取ローラを含んで構成される熱可塑性合成繊維の溶融紡糸装置において、前記糸条冷却装置内部の冷却風の供給流路上に設けられ、かつ前記冷却風吹出面に供給する冷却風の風速及び風向を調整自在の冷却風調整手段と、前記冷却風吹出面に設けられ、かつ冷却風に通過抵抗を付与する抵抗体とを備えたことを特徴とする糸条冷却装置、
(2) 前記冷却風調整手段が、前記冷却風吹出面の最上流位置から下流方向へ向かって１０ｃｍまでの間で冷却風の流速を、冷却風吹出面から吹出される冷却風の平均風速に対して相対的に増加させる手段である請求項１に記載の糸条冷却装置、
(3) 前記冷却風調整手段が糸条冷却装置へ冷却風を供給する供給流路上に設けられた冷却風の風速及び風向を調整する風速風向調整手段を備え、該風速風向調整手段が供給流路上に固定された回動支点を中心に回動自在とすることにより、冷却風の供給流路の開度と前記抵抗体へ吹き付ける冷却風の方向を調整自在とした(1)又は(2)に記載の糸条冷却装置、そして
(4) 冷却風吹出面に設けられた前記抵抗体の冷却風の通過抵抗を糸条の走行方向に沿って異ならせた(1)〜(3)の何れかに記載の糸条冷却装置が提供される。

従来方式の冷却装置を用いた合成繊維生産技術では、特に極細糸の冷却において繊度斑の小さな糸条を得ることが困難とされていた。これに対して、本発明に係わる糸条冷却装置を用いることによって、紡出する糸条の単糸繊度やフィラメント数が異なるそれぞれの銘柄に対応して冷却風の風速分布をその銘柄に適したプロファイルにその都度容易に変更することができる。

しかも、極細糸であっても、紡糸口金により近い位置、すなわち、紡糸口金下数ｃｍの狭い冷却領域における冷却風の風速を他の領域よりも大きくして急冷し、固化点以降では糸揺れを抑制するために冷却風の吹出速度を小さくするような風速分布を具現化できる。その結果、紡出糸条の固化点をより上流側へ移行させることができ、これに伴って、冷却固化後に糸条に紡糸油剤を付与する油剤付与装置の位置も上流側へと移行させることができる。

このように、油剤付与装置の設置位置も上流へ移動させることができると、紡出糸条が受ける空気抵抗と油剤付与装置から受ける摩擦抵抗を減少させることができる。その結果、紡出されたマルチフィラメント糸条を構成する各単糸間に発生する繊度斑をより小さくでき、各単糸の繊度を均質にすることができるという極めて顕著な効果を奏するに至ったものである。本発明では、このようにして、糸揺れの発生を極力抑制しながら紡出糸条の急冷を行うことが可能となる。

しかも、銘柄変更により単糸繊度やフィラメント数などが異なる糸条を紡出する場合においても、本発明においては、冷却風吹出面に供給する冷却風の風速及び風向を調整自在の冷却風調節手段によって、大幅な装置改造によらず容易かつ簡単に冷却風の速度分布を調整することができるので、銘柄変更に柔軟に対処することができる。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどからなる熱可塑性合成長繊維を溶融紡糸する溶融紡糸装置の一実施形態例を模式的に示した概略構成図である。この図１において、Ｙは糸条であって、１は糸条Ｙを紡出する紡糸口金、２は冷却装置内部に設けた冷却風の風速及び風向を調整するための冷却風調整手段である。また、３は紡出糸条Ｙを冷却するための冷却装置本体、４ａは冷却風の風速及び／又は風量の吹出斑を解消するための均圧化部材、４ｂは糸条に吹き付ける冷却風を整流してその吹出方向を揃えるための整流部材、５はマルチフィラメントを構成する単糸同士を交絡させるための交絡付与装置、６は糸条Ｙに油剤を付与するための油剤付与装置、７は引取ロ−ラ、そして、８は巻取装置をそれぞれ示す。

以上のように構成される溶融紡糸装置において、溶融状態で計量供給手段（図示せず）によって紡糸口金１に送給された熱可塑性ポリマーは、紡糸口金１に穿設された紡糸孔群より吐出されて、多数の単糸群（フィラメント群）より構成されたマルチフィラメント糸条Ｙとして紡出される。次いで、このようにして紡出された糸条Ｙは、糸条冷却装置３より吹き出された冷却風により所定の温度（ポリエステルであればガラス転移点温度）以下まで冷却される。その後、定法に従って、該冷却装置３の下方に配設された油剤付与装置６によって油剤を付与され、例えば圧縮空気ノズルで構成される交絡付与装置５によってフィラメント群を交絡させて、引取ロ−ラ６で引取り、最終的に巻取機７によって巻き取る。

ここで、本発明の大きな特徴は、糸条冷却装置３に冷却風調整手段２を付設して、紡糸線に沿った冷却風の吹出風速分布を調整自在にしたことにある。そこで、この点について、冷却風調整手段２の実施形態例を模式的に図示した図２を参照しながら、以下に詳細に説明する。

図２（ａ）及び図２（ｂ）は、図１に例示した糸条冷却装置の二つの実施形態例を取出して模式的に例示した側断面図である。この図２に示すように、本発明に係る糸条冷却装置３では、その内部に供給する冷却風の風速と風向を制御するための冷却風調整手段２が図に示した位置に内蔵され状態で設けられている。

このとき、前記冷却風調整手段２は、少なくとも回動支点２１と冷却風の風速風向調整手段２２とを含んで構成され、糸条冷却装置３へ冷却風を供給する供給流路３１上に前記回動支点２１を中心に回動自在に設けられている。したがって、風速風向調整手段２２を回動させて所定位置に固定して偏向角度θを調整することによって、供給流路３１の開度を自由に調整できる。そして、この開度調整によって糸条冷却装置本体３へ供給する冷却風の風速及び風向を調整制御できる。ただし、冷却風の風量に関しては、図２の白抜き矢印で示した方向へ冷却風を供給する送風装置（図示省略）から供給する風量を調整することによって独立に制御することが好ましい。

なお、図２（ａ）及び図２（ｂ）に例示した二つの実施形態例の場合では、前述の冷却風調整手段２を構成する風速風向調整手段２２の偏向角度θを適切に調整した後に固定することによって、紡糸口金１の直近側に位置する抵抗体４ａの上流部分に対してより風速の速い冷却風の流れ（すなわち、風圧の大きな冷却風の流れ）を供給している。

これに対して、抵抗体４ａの下流側には風速の遅い冷却風の流れ（すなわち、風圧の小さな冷却風の流れ）を供給する。そうすると、冷却風吹出面に作用する冷却風の静圧は、上流側で高くなり、逆に下流側で低くなる。その結果、抵抗体４ａを通過する冷却風の通過抵抗が冷却風吹出面の全面で例え均一にされていても、抵抗体４ａの上流側からはより風速の速い冷却風が供給され、その下流側からは、これよりも風速の遅い冷却風が供給されることとなる。

その際、冷却風が前記抵抗体４ａを通過する際の通過抵抗を従来の均圧化部材のように均一ではなく、紡糸線に沿って冷却風の通過抵抗に分布を持たせるようにすれば、抵抗体４ａから吹出される冷却風の風速分布を自由に調整することができる。例えば、抵抗体４ａの通過抵抗を下流側よりも上流側でより小さくしておけば、冷却風の吹出速度を更に速くできる。また、抵抗体４ａの通過抵抗を下流側よりも上流側で幾分小さくしておけば、紡糸口金１の直近部から吹出される冷却風の吹出速度を速くしながらも、その速度を幾分マイルドに調整することもできる。

以上に述べたように、本発明では、例えば冷却風調整手段２を使用して冷却風の風速と風向をコントロールすることにより、銘柄変更が生じても各銘柄に合わせて適切に冷却風の風速分布を制御することが可能となる。このため、極細糸などのような単糸繊度が小さな銘柄においては、紡糸口金１に直近の冷却風速を大きくすることができる。

そうすると、紡出糸条Ｙを紡糸口金１の直近で急冷できるために、紡出糸条Ｙの固化点を紡糸線の上流側へ移動させることができる。しかも、狭い領域で紡出糸条Ｙを冷却することができ、紡出糸条Ｙへの冷却風の干渉を最小限に抑えることによって、糸揺れを効果的に抑制することができる。

このように、本発明によると、紡出糸条Ｙの冷却領域を局所的に限定することで効率的な冷却を実施し、固化点を上流側へ移行させることができる。しかも、下流側の冷却風については、その風速を小さくすることができるために、糸揺れを効果的に抑制でき、これによって繊度斑の小さな合成繊維糸条の製造が可能となる。

更には、冷却風調整手段２と抵抗体４ａとを適正に組み合わせることにより、冷却風の最大流速発生位置を任意にコントロールし、流速分布を自由に調整することができる。したがって、銘柄が変更されて、冷却条件が変更されたとしても、大幅な糸条冷却装置の改造を必要とすることなく、安価かつ容易に冷却条件の最適化を実現できる。なお、前記抵抗体４ａから吹出す冷却風の方向を任意の方向へ揃えることができるように、平行板、ハニカム板、格子板などからなる冷却風の整流部材４ｂを抵抗体４ａａの冷却風吹出面に沿って設けることは、本発明の好ましい実施形態である。

以上に述べたように、冷却風の風速分布コントロールと整流技術を用いることによって紡出糸条Ｙを急冷することができると、糸条の固化点も上流側へ移動させることができる。そうすると、固化後に紡出糸条Ｙに紡糸油剤を付与するための油剤付与装置６も上流側に移動させることができる。その結果、紡出糸条Ｙの収束位置を短くすることで、更に糸揺れ抑制を効果的なものにすることができる。

何故ならば、紡出糸条Ｙの固化点が下流側に伸びて紡糸口金１の位置より長くなると、紡出糸条Ｙが受ける空気抵抗が増大すると共に、油剤付与装置６と糸条Ｙとの摩擦抵抗も大きくなり、擦過による単糸切れあるいはは断糸を誘発することが分かっているからである。これに対して、本発明に係る糸条冷却装置を用いた場合、従来装置に対して、゛ウ出糸条Ｙの固化点を上流側、つまり口金側に移行させることが可能であるため、油剤付与装置６の上流側への移動も実現できる。

熱可塑性合成長繊維を溶融紡糸する溶融紡糸装置に、本発明に係わる糸条冷却装置を適用した一実施形態例を模式的に示した概略構成図である。 図１に例示した糸条冷却装置部に関して、２つの実施形態例を模式的に例示した側断面図である。 従来型の糸条冷却装置を使用する溶融紡糸装置の概略構成図である。

符号の説明

１ ：紡糸口金
２ ：冷却風調整手段
３ ：冷却装置本体
４ａ：抵抗体
４ｂ：整流部材
５ ：交絡付与装置
６ ：油剤付与装置
７ ：引取ローラ
８ ：巻取装置
２１ ：回動支点
２２ ：風速風向調整手段
３１ ：供給流路
Ｖ ：冷却風の風速分布
Ｙ ：糸条
θ ：偏向角度

Claims (4)

1. 熱可塑性ポリマーを紡糸孔から吐出する紡糸口金、該紡糸口金の下方に糸条の紡出方向に沿って冷却風吹出面が配置された糸条冷却装置、該糸条冷却装置の下方で紡出糸条に紡糸油剤を付与する油剤付与装置、紡糸油剤を付与された糸条を引取るための引取ローラを含んで構成される熱可塑性合成繊維の溶融紡糸装置において、
   前記糸条冷却装置内部の冷却風の供給流路上に設けられ、かつ前記冷却風吹出面に供給する冷却風の風速及び風向を調整自在の冷却風調整手段と、
   前記冷却風吹出面に設けられ、かつ冷却風に通過抵抗を付与する抵抗体とを備えたことを特徴とする糸条冷却装置。
2. 前記冷却風調整手段が、前記冷却風吹出面の最上流位置から下流方向へ向かって１０ｃｍまでの間で冷却風の流速を、冷却風吹出面から吹出される冷却風の平均風速に対して相対的に増加させる手段である請求項１に記載の糸条冷却装置。
3. 前記冷却風調整手段が糸条冷却装置へ冷却風を供給する供給流路上に設けられた冷却風の風速及び風向を調整する風速風向調整手段を備え、該風速風向調整手段が供給流路上に固定された回動支点を中心に回動自在とすることにより、冷却風の供給流路の開度と前記抵抗体へ吹き付ける冷却風の方向を調整自在とした請求項１又は２に記載の糸条冷却装置。
4. 冷却風吹出面に設けられた前記抵抗体の冷却風の通過抵抗を糸条の走行方向に沿って異ならせた請求項１〜３の何れかに記載の糸条冷却装置。

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