JP2009023793A

JP2009023793A - 糸条の巻取り方法および巻取りパッケージ

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Publication number: JP2009023793A
Application number: JP2007189195A
Authority: JP
Inventors: Atsuya Fujino; 淳哉藤野; Nobuhiko Tsuzuki; 信彦都築; Nobuo Kumakura; 信夫熊倉
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2007-07-20
Filing date: 2007-07-20
Publication date: 2009-02-05

Abstract

【課題】
本発明は、綾目を最適に形成することができ、解舒不良や巻崩れを引き起こすリボンを回避しつつ、巻取りパッケージの運搬中などに糸条がその自重でほどけ落ちるパラケの発生が少ない巻取りパッケージを形成することができる巻取り方法および巻取りパッケージを提供することを課題とするものである。
【解決手段】
本発明の糸条の巻取り方法は、回転するボビンに糸条をトラバースさせつつチーズ巻パッケージを形成する巻取り方法において、スピンドル回転数Ｎｓｐ［ｒｐｍ］とトラバース周波数Ｎｔｒ［ｃｐｍ］の比であるＮｓｐ／Ｎｔｒ（以下ワインド比と記す）を一定とするワインド比一定巻であって、かつ、以下の数式で表される係数αが４５以上１００以下であることを特徴とするものである。
α＝１／（ε_ｎ１×Ｊ_ｎ）＋１／（ε_ｎ２×Ｊ_ｎ＋１）
【選択図】図５

Description

本発明は、マルチフィラメントの糸条を巻取る際に綾目を最適に形成することにより、解舒不良や巻崩れを引き起こすリボンを回避しつつ、巻取りパッケージの運搬中などに糸条がその自重でほどけ落ちるパラケの発生が少ない巻取りパッケージを形成する糸条の巻取り方法に関するものである。

従来、ポリアミドあるいはポリエステル繊維などの合成繊維の巻取りに際しては、分子を分母で割った剰余および分母がともに１０以下程度の互いに素な整数比となるワインド比で巻取りを行ったときに発生するリボンを回避する目的で、互いに素な整数比から一定の糸ずらしピッチ（以下、糸ズレ量と記す）を確保するようなワインド比を用いたワインド比一定巻とトラバースジャンプを繰り返す巻取り方法が一般的であり、これら巻取り方法に用いるワインド比の選定に関しては様々な技術開発が行われている。例えば、巻取り糸条を巻幅全幅に均等に分散させ巻幅を一層ずつ被覆するように巻取るワインド比の選定方法（特許文献１）が開示されている。この方法はトラバースストローク１往復分の幅を糸幅で埋めるときのターン数を四捨五入などにより整数化したもの、およびワインド比選定開始綾角でスピンドル１ターン分巻いたときのピッチを糸幅で埋めるときのターン数を四捨五入などにより整数化したものから仮のワインド比を求め、仮のワインド比近傍でワインド比の分母と分子が互いに素の整数になるような組み合わせを選定するものである。本方式ではパッケージ上に巻取られる糸幅の設定値によりワインド比が異なる値となり、糸幅が大きいほど分母と分子が各々小さな値の整数比となるが、一般的にパッケージ上に巻取られる糸条の糸幅は例えばトラバースの折り返し点付近で幅が広くなるなどの傾向があり、トラバースストロークの全幅内で一定とはならないため、巻取られた糸条が巻幅全幅に均等には分散せず、特に設定した糸幅よりも実際の糸幅が狭い領域ではリボンが発生するという問題がある。これに対しリボンの構造解析に基づいてリボンの発生状態を複素円座標に表示し、リボン位置とリボン強度からリボンを回避する安全ルートを設定する方法（特許文献２）が開示されている。この方法では糸幅には関係なくリボンを確実に回避することが可能であり、特に分母と分子が各々小さな値の整数比となるような、すなわちリボン強度が高いリボンを確実に回避するワインド比を選定することができる。しかし、かかる方法では複素円座標上での偏角が隣接する２つのリボンのほぼ中央の条件を選定するため、パッケージ表面上に綾目、すなわち微弱なリボン模様を形成することがなく非常に平坦なパッケージ表面となるため、巻取りパッケージの運搬中などに糸条がその自重でほどけ落ちるパラケの発生が多発するという問題があった。
特開２００１−３３５２３９号公報特開平８−２０８１１６号公報

本発明は、上述した従来技術における問題点を解決し、綾目を最適に形成することができ、解舒不良や巻崩れを引き起こすリボンを回避しつつ、巻取りパッケージの運搬中などに糸条がその自重でほどけ落ちるパラケの発生が少ない巻取りパッケージを形成することができる巻取り方法および巻取りパッケージを提供することを課題とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の糸条の巻取り方法は、回転するボビンに糸条をトラバースさせつつチーズ巻パッケージを形成する巻取り方法において、スピンドル回転数Ｎｓｐ［ｒｐｍ］とトラバース周波数Ｎｔｒ［ｃｐｍ］の比であるＮｓｐ／Ｎｔｒ（以下ワインド比と記す）を一定とするワインド比一定巻であって、かつ、以下の数式で表される係数α（以下綾目係数αと記す）が４５以上１００以下であることを特徴とするものてである。
α＝１／（ε_ｎ１×Ｊ_ｎ）＋１／（ε_ｎ２×Ｊ_ｎ＋１）

ただし、該計算式中
ε_ｎ１＝Ｗｓ−Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ
ε_ｎ２＝Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１−Ｗｓ
Ｗｓ：巻取りワインド比Ｎｓｐ／Ｎｔｒの小数部
Ｊ_ｎ、Ｊ_ｎ＋１：１、２、３、・・・、２０の整数
Ｎ_ｎ、Ｎ_ｎ＋１：１、２、３、・・・、２０の整数
ただし、Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１、Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎはともに既約分数であり、
１≧Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１＞Ｗｓ＞Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ＞０
の関係を満たし、Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１−Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎが最小となる組み合わせとする。

本発明によれば、綾目を最適に形成することができ、解舒不良や巻崩れを引き起こすリボンを回避しつつ、巻取りパッケージの運搬中などに糸条がその自重でほどけ落ちるパラケの発生が少ない巻取りパッケージを形成することができる。

本発明は、前記課題、つまり綾目を最適に形成することができ、解舒不良や巻崩れを引き起こすリボンを回避しつつ、巻取りパッケージの運搬中などに糸条がその自重でほどけ落ちるパラケの発生が少ない巻取りパッケージを形成することができる巻取り方法について、鋭意検討し、リボンを確実に回避することと、パラケ発生の抑制を両立するためには近接する２つのリボンからの相互作用と密接な関係があることを見出し、近接する２つのリボンから綾目係数αを算出し、綾目係数αを最適な範囲内にして巻取ってみたところ、上記課題を一挙に解決することを究明したものである。

以下に、本発明について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の巻取り方法を実施するための巻取機の制御システムの一例を示すブロック図であり、図２は、リボンを示す分母Ｊ_ｎと分子Ｎ_ｎとの組み合わせからなる既約分数の一覧表であり、図３は、Ｊ_ｎの数値と形成されるリボンを示した模式図である。また、図４は、本発明で述べる綾目係数を説明する模式図であり、図５は、図４において、点線で囲った部分の拡大図である。

図１において、本発明のワインダー制御システムは、設定器１１から入力された、巻取り速度、紙管（ボビン）外径、吐出量、巻取り密度、トラバース幅のデータから、スピンドル１の回転数を制御装置１０にて演算し、インバータ３のフィードフォワード周波数指令として出力することにより、モータ２を駆動する。該スピンドル１の回転数は、張力検出器９またはコンタクトロール（図示せず）の回転検出器からの回転速度信号により、巻取り張力または巻取り速度が略一定になるようにフィードバック制御を行う。また、スピンドル１の回転数フィードバック値に対し、巻取りワインド比が設定器１１から入力した設定ワインド比（Ｎｓｐ／Ｎｔｒ）となるように、トラバース回転数を制御装置１０にて演算し、インバータ７の周波数指令として出力しモータ６を駆動するようにしている。

図２は、リボンを示す分母Ｊ_ｎと分子Ｎ_ｎとの組み合わせからなる既約分数の一覧表であり、図３は、Ｊ_ｎの数値と形成されるリボンを示した模式図である。理論上リボンはＮ_ｎ／Ｊ_ｎの組み合わせにより無数に存在するが、Ｊ_ｎの値が小さくなるほどリボンの強さは弱くなるため、Ｊ_ｎが１〜２０までのリボンの回避を考慮すれば、解舒不良や巻崩れの発生を回避することができる。そこで分母Ｊ_ｎと分子Ｎ_ｎはそれぞれ１から２０までの組み合わせとする。この場合、図２より既約分数Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎの組み合わせは１２８通り（ｎ＝１〜１２８）となる。このとき、巻取りワインド比Ｗは下記式で表される。
Ｗ＝Ｎｓｐ／Ｎｔｒ＝Ｋ＋Ｗｓ＝Ｋ＋（Ｎ_ｎ＋ε_ｎ）／Ｊ_ｎ

上記式中Ｋはワインド比整数部を、Ｗｓはワインド比小数部を表し、ε_ｎはリボンを発生させないために与えられる糸ズレ量を表す。

ε_ｎ＝０の場合は、スピンドルがＪ_ｎ×Ｋ＋Ｎ_ｎ回転した後に巻取られる糸条が完全に重なりリボンとなる。一例を挙げると、図３に示した模式図のうち、Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ＝２／３（ｎ＝８６）の場合、図中左下の黒丸部から巻取り始めた糸条はスピンドル１回転で１往復半トラバースされ、スピンドル２回転で元の軌跡に戻ることになる。

ε_ｎの値を大きくとるほど、糸条の重なりが減少し、糸ズレ量を伴った軽微なリボンである綾目を形成することとなる。さらにε_ｎの値を大きくとると、リボンを完全に回避し、綾目のないフラットな巻取りパッケージとなる。しかし、ε_ｎをさらに大きくとると、次のリボンＮ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１に接近するため再び綾目を形成し最終的にはリボンとなる。

例えばＮ_ｎ／Ｊ_ｎ＝１／３（ｎ＝４２）とすると、ε_ｎが０．０５となった場合、Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ＝１．０５／３＝７／２０（ｎ＝４３）でありリボンとなる。

このことを図４、図５を用いて糸条の軌跡として可視的に説明すると次のようになる。図４において、実線はＮ_ｎ／Ｊ_ｎ＝１／３のリボンのパッケージ上における糸条の軌跡を、破線はＮ_ｎ／Ｊ_ｎ＝７／２０のリボンのパッケージ上における糸条の軌跡を示している。Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ＝７／２０のリボンは実際にはトラバース幅２０往復分の糸条の軌跡をもつが、ここでは簡単のため最初の３往復分のみを記載している。パッケージの周長をπＤとすると、トラバース１往復後の糸条の軌跡はパッケージ周方向にπＤ×Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎだけずれた点に位置する。

図４の一点鎖線で囲った部分を拡大した図５において、巻取りワインド比Ｗで巻いたときの糸条の軌跡を一点鎖線で示す。糸ズレ量はε_ｎであり、トラバース１往復後の糸条の軌跡はＮ_ｎ／Ｊ_ｎ＝１／３のリボンに対しπＤ×ε_ｎ／３だけずれた点に位置する。ε_ｎのとる値が小さい場合は１／３のリボンに近い綾目を形成し、ε_ｎの値の増加にしたがい徐々に綾目は弱まり、制御の乱れなどが生じてもリボンの発生を回避でき、解舒性の良いパッケージを得ることができる。しかし、ε_ｎの値がさらに大きくなり、１／３と７／２０のリボンの中間付近となるとパッケージ表面は非常に平坦となるため、運搬中などのパラケ発生が増加する。そして、ε_ｎの値がさらに大きくなると次第に７／２０のリボンに近い綾目を形成することとなり、再び制御の乱れなどが生じてもリボンの発生を回避でき、解舒性の良いパッケージを得ることができる。そして、ε_ｎのとる値が（７／２０−１／３）×３＝０．０５となると、７／２０のリボンが発生する。

すなわち、巻取りパッケージの綾目の強さは近接する２つのリボンＮ_ｎ／Ｊ_ｎおよびＮ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１の相互作用で決定される。具体的には、近接するリボンからの糸ズレ量が大きいほど糸条の重なりは小さくなるため、綾目の強さは糸ズレ量に反比例する。また、図３の模式図における斜線の本数はパッケージ表面における糸条通過経路の数を示しており、Ｊ_ｎの値に比例していることがわかる。このため、綾目の強さはＪ_ｎの値に反比例する。

そこで、巻取りパッケージの表面形態を綾目の強さとして表す綾目係数αを、近接する２つのリボンとの関係式として以下のように規定した。
α＝１／（ε_ｎ１×Ｊ_ｎ）＋１／（ε_ｎ２×Ｊ_ｎ＋１）

なお、計算式中ε_ｎ１およびε_ｎ２はそれぞれ、巻取りワインド比ＷにおけるリボンＮ_ｎ／Ｊ_ｎおよびＮ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１に対する糸ズレ量を表し、それぞれ以下の式となる。
ε_ｎ１＝Ｗｓ−Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ
ε_ｎ２＝Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１−Ｗｓ

また、上記計算式中
Ｗｓ：巻取りワインド比Ｎｓｐ／Ｎｔｒの小数部
Ｊ_ｎ、Ｊ_ｎ＋１：１、２、３、・・・、２０の整数
Ｎ_ｎ、Ｎ_ｎ＋１：１、２、３、・・・、２０の整数
ただし、Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１、Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎはともに既約分数であり、
１≧Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１＞Ｗｓ＞Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ＞０
の関係を満たし、Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１−Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎが最小となる組み合わせとする。

以上の考えに基づき決定した綾目係数αを用いて実験を重ねた結果、綾目係数αが４５以上１００以下の範囲においてリボンの発生を完全に回避でき、かつ、パラケの発生を抑制できることを見いだした。

以下に、実施例および比較例を示して、本発明を更に具体的に説明する。なお、明細書本文および実施例に示した特性の定義および測定法は以下の通りである。

［繊度］：
ＪＩＳＬ−１０１３（１９９９）８．３．１正量繊度ａ）Ａ法に従って、所定荷重５ｍＮ／ｔｅｘ×表示テックス数、所定糸長９０ｍで測定した。

［巻取り張力］：
エイコー測器社製張力計を用い、フィルター設定をＯＮとして、振り支点ガイド上流側直近部で連続して張力を測定した。

［リボン］：
巻取りチーズから糸条を人手により解舒し、長手方向に２０回サンプリングを行い無張力下で糸条の幅を測定し、その平均値により判定した。シートベルト用ポリエステル繊維１６７０ｄｔｅｘ−１４４フィラメントの巻取りパッケージ表面における糸条の幅は実験結果より通常１．８ｍｍであるが、強い綾目やリボンが発生すると、パッケージ表面上に凸凹が形成され、凸部附近に巻つけられた糸条は凸部頂点を境に両側へ広がるため糸条の幅が広くなる。そこで、糸条の幅が２．０ｍｍ未満のものを○、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ未満のものを△、２．５ｍｍ以上のものを×とした。

［パラケ］：
巻取りパッケージ表層側の糸端を糸端固定用の粘着テープを用い固定処理した状態で、巻取り軸方向を垂直にして縦置きし、巻取りパッケージから糸条がその自重によりパラケ落ちる現象の有無により評価した。全２０回測定し、パラケ落ちの発生がないものを○、１回パラケ落ちが発生したものを△、２回以上パラケ落ちが発生したものを×とした。

［実施例１〜７、比較例１〜６］
シートベルト用ポリエステル（ポリエチレンテレフタレ−ト）繊維１６７０ｄｔｅｘ−１４４フィラメント２糸条を定法の直接紡糸延伸法によって製糸した。製糸巻取り速度は３５００ｍ／分、巻取り張力は巻始めを０．４５ｃＮ／ｄｔｅｘに設定し、巻取が進むにしたがって張力を漸次減少させ、巻終わりが０．１５ｃＮ／ｄｔｅｘになるよう設定して巻取った。巻取機は３インチ紙管の２コップタイプを用いた。紙管の寸法は、内径：７３ｍｍ、外径：８９ｍｍ、長さ：３３５ｍｍを用い、巻幅：３０５ｍｍである。糸条の巻量は１０ｋｇとした。

巻取り方法はワインド比一定巻で巻取りを行い、巻取りワインド比条件としては、
比較例１〜３：綾目係数を４５未満として、巻取りワインド比条件を作成し巻取りを行ったものである。

実施例１〜７：綾目係数αを４５以上１００以下として巻取りワインド比条件を作成し巻取りを行ったものである。

比較例４〜６：綾目係数αを１００より大きくして巻取りワインド比条件を作成し巻取りをおこなったものである。

このようにして実施例１〜７、比較例１〜６の巻取り条件により得られた巻取りパッケージについて、前記記載の評価方法によりリボンおよびパラケの評価を行った結果を表１に示した。

表１から明らかなように、巻取り条件が本発明の範囲内にある実施例のものは、巻取り条件が外れる比較例に比して、リボンやパラケの少ない綺麗な綾目のパッケージであり、解舒不良や巻崩れの発生を抑制できるものであった。

本発明の巻取り方法を実施するための巻取機の制御システムの１例を示すブロック図である。リボンを示す分母Ｊ_ｎと分子Ｎ_ｎとの組み合わせからなる既約分数の一覧表である。Ｊ_ｎの数値と形成されるリボンを示した模式図である。本発明で述べる綾目係数を説明する模式図である。図４の模式図において点線で囲った部分の拡大図である。

符号の説明

１スピンドル
２モータ
３インバータ
４回転検出器
５トラバース機構
６モータ
７インバータ
８回転検出器
９張力検出器
１０制御装置
１１設定器

Claims

回転するボビンに糸条をトラバースさせつつチーズ巻パッケージを形成する巻取り方法において、スピンドル回転数Ｎｓｐ［ｒｐｍ］とトラバース周波数Ｎｔｒ［ｃｐｍ］の比（Ｎｓｐ／Ｎｔｒ：以下ワインド比と記す）を一定とするワインド比一定巻であって、かつ、以下の数式で表される係数α（以下綾目係数αと記す）が４５以上１００以下であることを特徴とする糸条の巻取り方法。
α＝１／（ε_ｎ１×Ｊ_ｎ）＋１／（ε_ｎ２×Ｊ_ｎ＋１）
ただし、計算式中
ε_ｎ１＝Ｗｓ−Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ
ε_ｎ２＝Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１−Ｗｓ
Ｗｓ：巻取りワインド比Ｎｓｐ／Ｎｔｒの小数部
Ｊ_ｎ、Ｊ_ｎ＋１：１、２、３、・・・、２０の整数
Ｎ_ｎ、Ｎ_ｎ＋１：１、２、３、・・・、２０の整数
ただし、Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１、Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎはともに既約分数であり、
１≧Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１＞Ｗｓ＞Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎ＞０
の関係を満たし、Ｎ_ｎ＋１／Ｊ_ｎ＋１−Ｎ_ｎ／Ｊ_ｎが最小となる組み合わせとする。
回転するボビンに糸条をトラバースさせつつチーズ巻パッケージを形成する巻取り方法において、ワインド比を巻始めから巻終わりにかけて順次切り替えるワインド比多段切り替え巻であって、各ワインド比における綾目係数αが全て４５以上１００以下であることを特徴とする糸条の巻取り方法。
請求項１〜２のいずれか１項に記載の巻取り方法によって巻取られたものであることを特徴とする巻取りパッケージ。