JP2017150123A - 空気紡績機およびその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】添加剤の供給量を正確かつ安定的に調整することができる空気紡績機およびその動作方法を提供する。【解決手段】それぞれが少なくとも１つの紡糸ノズルを備える複数の紡糸ユニット１と、紡糸ユニットに添加剤１１を供給するための添加剤供給部１０とを有する空気紡績機の動作方法であって、紡糸ユニットが動作している間、紡糸ノズルの入口を通じて紡糸ノズルの内部に形成された渦室に繊維複合体を供給する工程と、紡糸ノズル内に配置された空気ノズルにより渦室に圧縮空気を導入して旋回空気流を生成する工程と、旋回空気流により繊維複合体に撚りをかけて糸を形成した後、出口を通じて糸を紡糸ノズルの外部に搬送する工程とを含み、添加剤は、添加剤供給部から紡糸ユニットに供給される前に脱気する方法。【選択図】図２

Description

本発明は、空気紡績機の動作方法に関する。本発明に係る空気紡績機は、糸を生成するための紡糸ノズルを含む少なくとも１つの紡糸ユニットを有する。紡糸ユニットの動作中、紡糸ノズルの入口を通じて、紡糸ノズルの内部に繊維複合体が所定の搬送方向から供給される。紡糸ノズルの渦室内において渦気流によって繊維複合体に撚りをかけることで、糸が形成される。繊維複合体から形成された糸は、紡糸ノズルの出口を通じて紡糸ノズルの外に搬送される。出口から搬出された糸は、少なくとも１つのセンサシステムを用いて欠陥の有無が検査される。所定の欠陥が検出されると、糸の生成が中断される。

また、本発明は、空気紡績機に関する。本発明に係る空気紡績機は、紡糸ノズルを含む少なくとも１つの紡糸ユニットを有し、紡糸ノズルに供給された繊維複合体から糸を生成する。紡糸ノズルは、繊維複合体を導入するための入口と、紡糸ノズルの内部に形成された渦室と、渦室内に突出する糸形成要素と、渦気流により渦室内で生成された糸を導出するための出口とを有する。紡糸ユニットは、紡糸ユニットの動作中に紡糸ノズルの出口から搬出された糸の欠陥の有無を監視するためのセンサシステムを有する。また、紡糸ユニットは、所定の糸の欠陥が検出された場合に糸の生成を中断させるための制御ユニットを有する。

空気紡績機は、紡糸ユニットにより繊維複合体を引き伸ばして糸を生成することが知られている。すなわち、渦室内の空気ノズルによって生成された渦気流により、糸形成要素の導入路の開口付近で繊維複合体の外側の繊維が内側の繊維に巻き付く。これにより、高い強度を有する糸が形成される。形成された糸は、渦室の導出路を通じて搬出され、スリーブ等に巻き取られる。

通常、本発明において、「糸」という用語は、繊維の少なくとも一部が中心繊維の周りに巻き付いた状態の繊維複合体を意味する。すなわち、「糸」は一般的な意味に解され、たとえば織機により布に加工され得る糸を含む。しかしながら、本発明は、いわゆる「粗糸」を用いる空気紡績機も含む。この種糸は、後工程の織機に搬送されるとともにそこでさらに延伸されるために十分な強度を持つという特徴を有する。したがって、粗糸は、最終的に糸として生成される前に、例えばリング精紡機などの粗糸を加工するための織機のドラフト装置により延伸されてよい。

ポリエステルなどの合成繊維を製造する場合、または天然繊維と合成繊維との混紡を製造する場合、糸形成要素の表面に堆積物が生じる。合成繊維の製造工程には、連続繊維の調製工程が含まれる。例えば、連続繊維を高速で延伸する処理を可能にするために、油に様々な添加剤を混ぜた調製剤が連続繊維に適用される。これらの調製剤は、合成繊維に付着されたまま後続の処理工程に移行することで、空気紡績機内に混入する。繊維複合体として空気紡績機内に供給された繊維は、通常、紡糸ノズルの一対の搬送ローラによって搬送される。一対の搬送ローラは、延伸システムの一対の出力ローラと対応する。繊維複合体は、紡糸ノズルに導入される前に延伸システムによりさらに細く引き延ばされる。

一般的に、紡糸ノズルの入口付近には繊維ガイド部が配置され、繊維複合体は、繊維ガイド部を通じて紡糸ノズルに導入され、糸形成要素の付近に導かれる。多くの場合、内部に導出路を有するスピンドルが糸形成要素として用いられる。糸形成要素の先端には、紡糸ノズルのハウジング壁部を通じて圧縮空気が導入され、渦気流が生成される。その結果、繊維複合体の外側の繊維は、繊維複合体から分離されるように繊維ガイド部から離脱する。分離された繊維は、糸形成要素の先端部分の表面付近で回転する。続いて、繊維複合体の中心部分の繊維が搬送方向に移動すると、回転している繊維が中心部分の繊維の周りに巻き付く。これにより、糸が形成される。

このように、繊維複合体の外側の繊維が糸形成要素の表面上を動くことにより、繊維に付着した調製剤が糸形成要素の表面に堆積する。同様に、紡糸ノズルの内面や繊維ガイド部の内面にも、繊維の付着物（調製剤）が堆積する。その結果、糸形成要素の表面状態が劣化する。これに伴い、形成される糸の品質も劣化する。したがって、紡績糸の品質を一定に保つには、糸形成要素の表面等を定期的にクリーニングする必要がある。

糸形成要素の表面、紡糸ノズルの内部、および、繊維ガイド部は、糸形成要素を定期的に分解することによって手動でクリーニングすることができるが、手間がかかる上、糸の製造工程を中断する必要がある。

これに対し、特許文献１は、機械を停止することなく自動的にクリーニングする装置を開示している。本文献のクリーニング工程では、紡糸ノズル内に渦気流を生成するための圧縮空気にクリーニング用の添加剤が混合される。添加剤が圧縮空気を介して糸形成要素に供給されることで、糸形成要素の表面がクリーニングされる。

特許文献２は、糸形成要素をクリーニングするためのさらなる形態を開示している。本文献では、紡糸ノズル内に渦気流を生成するための圧縮空気に添加剤が混合され、糸形成要素に供給される。また、添加剤の供給は、紡糸ユニットごとに行われる。

さらに、繊維複合体に添加剤を適用することにより、生成される糸の特性（例えば、密度、強度、伸長度、均一性）を改善することが知られている。このとき、繊維複合体の各部位に供給される添加剤の量は、均等かつ正確に調整される必要がある。

実際、その使用目的に関わらず、通常紡糸ユニットに供給される添加剤はごく少量であるため、添加量の誤差は大きな問題となり得る。

欧州特許公開公報第２４５０４７８号 日本特許公開公報第２００８−０９５２０８号

したがって、本発明の課題は、添加剤の供給量を正確かつ安定的に調整することができる空気紡績機およびその動作方法を提供することである。

上記の課題は、特許請求の範囲に記載された特徴を有する空気紡績機およびその動作方法により解決される。

本発明に係る空気紡績機の動作方法は、添加剤供給部で脱気処理された添加剤が紡糸ユニットに供給される点に特徴を有する。添加剤供給部は、好ましくは、添加剤タンクに接続され、各紡糸ユニットに添加剤を輸送するためのラインシステムを備える。添加剤タンクは、例えば、添加剤が収容された容器を備え、容器内の添加剤を圧縮空気で圧送してラインシステム内を流通させるように構成される。また、添加剤供給部は、好ましくは、ラインシステムから輸送された添加剤を繊維複合体に供給するための添加剤ノズルまたは開口を備える。添加剤が付与された繊維複合体は、紡糸ユニットの各部（糸形成要素、糸案内要素等）または空気ノズルに搬送され、糸として形成される。本発明では、添加剤が添加剤供給部から紡糸ユニットに輸送される前に、添加剤に溶存する気体が部分的にまたは完全に除去される。これにより、添加剤が繊維複合体に供給される際に不規則に流動することを防止することができる。脱気に際しては、添加剤に含まれる気体の８０％以上、好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上が除去される。すなわち、添加剤供給部から輸送される際、または上記開口を通過する際、添加剤は気体をほとんどまたは全く含まない。

また、各紡糸ユニットには、空気紡績機の添加剤供給部の一部であり、所定量の添加剤を吐出するように構成された添加剤供給装置が配置される。糸の製造中、少なくとも一時的に、供給装置を通じて紡糸ユニットに添加剤が供給される。添加剤は、供給装置に到達する前に脱気処理される。

本発明では、添加剤が添加剤供給部から供給装置に輸送される前に添加剤に溶存する気体を可能な限り除去することで、繊維複合体に均一かつ一定量の添加剤を供給することができる。

添加剤の脱気は、空気紡績機の脱気装置により行われる。すなわち、添加剤供給部の添加剤タンクに収容された添加剤が、空気紡績機の脱気装置において脱気処理、すなわち、溶存気体が除去される。脱気装置の構成については後述する。脱気処理は、添加剤が添加剤供給部を出る直前、または、供給装置に到達する直前に行われることが好ましい。例えば、添加剤は、脱気処理後、遅くとも１時間以内、好ましくは１５分以内に添加剤供給部から吐出され、繊維複合体、糸または紡糸ユニットの各部に付与される。

紡糸ユニットは、紡糸ノズルに加えて、紡糸ユニットの上流側で繊維複合体を延伸するためのドラフト装置と、紡糸ユニットの下流側で紡糸ノズルから糸を引き出すための引出装置と、糸を巻き取るための巻取装置を備える。すべての紡糸ユニットが同様の構成を備えることが好ましい。

添加剤は、所定の一個所で脱気処理された後、各紡糸ユニットに輸送されることが好ましい。この場合、空気紡績機は、各紡糸ユニットに供給される添加剤を脱気するための１つの脱気装置を備える。ただし、脱気装置を紡糸ユニットごとに設け、所定の一個所にまとめて配置してもよい。

脱気処理は、例えば、半透膜と膜内外の圧力差を利用して行われる。具体的には、液体（添加剤）を透過せず、添加剤に溶存する気体を透過する半透膜を備える脱気装置が用いられる。半透膜を添加剤に接触させ、添加剤タンク内の圧力を低下させる（例えば、１ｂａｒ以下、好ましくは０．８ｂａｒ以下）と、添加剤の溶存気体が半透膜の膜面を通して外側へ移動する。半透膜を通過した気体を脱気装置の外部に排出することで、添加剤の脱気が完了する。

代替的な方法として、添加剤に脱気剤を添加することで脱気処理してもよい。例えば、添加剤１リットルにつき０．１〜１．０グラム（ｇ）の亜硫酸ナトリウム（Ｎａ_２ＳＯ_３）を加えることで、添加剤中の溶存気体を排出することができる。その他の方法として、超音波や加熱により脱気処理を行ってもよい。

添加剤の少なくとも一部は、紡糸ユニットに供給される前に複数回脱気処理されることが好ましい。これにより、脱気処理を１度しか行わない場合と比較して、添加剤からより多くの溶存気体を除去することができる。なお、脱気処理を１度行った後、添加剤の一部を紡糸ユニットに輸送し、残部をさらに脱気処理するように構成してもよい。

添加剤供給部内の添加剤の少なくとも一部は、紡糸ユニットへの輸送が開始されるまで、環状のラインシステム内を循環することが好ましい。環状ラインシステムは、環状ラインシステムと各紡糸ユニットを接続する複数の供給ラインを備える。添加剤は、平常時は環状ラインシステム内を循環しており、例えば各紡糸ユニットにおいて添加剤が必要となった場合に、供給ラインを通じて紡糸ユニットに輸送される。

添加剤は、空気紡績機が動作している間、環状ラインシステム内を循環し続けることが好ましい。添加剤の循環は、ポンプを用いて、および／または、添加剤タンクに圧力を印加することで維持される。また、添加剤は、環状ラインシステム内を循環する際、脱気装置を通過することが好ましい。

添加剤は、水であることが好ましい。ただし、他の水性または油性液体であってもよい。

本発明に係る空気紡績機は、複数の紡糸ユニットと、添加剤を添加剤供給部から紡糸ユニットに輸送される前に脱気処理するための脱気装置を有する。脱気装置（複数存在していてもよい）は、空気紡績機の一部として構成されるため、空気紡績機内で添加剤の脱気処理を行うことができる。脱気装置は、添加剤が紡糸ユニットに輸送される前に添加剤に溶存する気体の少なくとも一部を除去するように構成される。上記脱気装置を備えることで、紡糸ユニットに添加剤を供給する際、添加剤に溶存する気体および気泡による干渉を抑制することができるため、各紡糸ユニットに均一かつ一定量の添加剤を供給することができる。

脱気装置は、添加剤に負圧を印加するように構成されることが好ましい。脱気装置内の圧力を低下させることで、添加剤に溶存する気体を除去および排出することができる。また、脱気装置は、添加剤を透過せず、添加剤に溶存する気体を透過する膜（例えば、複数の層を備える膜）を備えることが好ましい。添加剤と反対側の膜面にかかる圧力が添加剤側の膜面にかかる圧力よりも低下すると、添加剤に溶存する気体が膜を通過して外側に移動する。代替的に、脱気装置は、超音波により添加剤を脱気するための超音波装置を備えていてもよい。あるいは、脱気装置は、添加剤を加熱して脱気するために添加剤と連動する加熱装置を備えていてもよい。

脱気装置は、添加剤に脱気剤（脱気誘起物質）を投入するための投入装置を備えることが好ましい。投入装置は、所定量（例えば、所定の質量流量）の脱気剤を投入するように構成される。ただし、投入装置は、脱気剤を確実に投入することができれば、定量投入機能は必ずしも必要ではない。脱気剤は、例えば亜硫酸ナトリウムである。

脱気装置は、各紡糸ユニットに添加剤を輸送するためのラインシステム内に配置されることが好ましい。ラインシステムは、添加剤タンクに接続され、ラインシステムと各紡糸ユニットを接続するための複数の供給ラインが分岐する主ラインを備える。ラインシステム内には、１つまたは複数の添加剤タンクが配置される。添加剤タンクに圧力を印加することで、ラインシステム内に添加剤を流通させることができる。各供給ラインには、各紡糸ユニットに所定量の添加剤を供給するための供給装置（例えば、ドージングバルブ）が配置される。

添加剤は、供給ラインを通じて紡糸ユニットに供給されるまでの間、環状に形成されたラインシステムの主ラインを循環することが好ましい。また、脱気装置および／または添加剤タンクは、主ライン内に配置されることが好ましい。

本発明のさらなる利点については、以下の実施形態の記載により説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る空気紡績機の紡糸ユニットの概略図である。 図２は、本発明の一実施形態に係る空気紡績機の添加剤供給部の概略図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る空気紡績機の紡糸ユニット１（図２に示すように、複数存在してもよい）の概略図を示す。本発明に係る空気紡績機は、必要に応じ、複数のドラフト装置ローラ１５（図１に示すように、エプロン１８が取り付けられている）からなるドラフト装置を有する。ドラフト装置には、例えば二重スライバの形態を備える繊維複合体４が供給される。紡糸ユニット１は、内部に渦室６が形成された紡糸ノズル２（図１に断面が示されている）を備える。繊維複合体４または繊維複合体４中の繊維の少なくとも一部は、紡糸ノズル２の入口５を通過した後、渦室６において撚りをかけられる（紡糸ユニット１の動作態様については、以下で詳述する）。

本発明に係る空気紡績機は、さらに、紡糸ノズル２の下流側に配置され、２つの引出ローラ２３を備える引出装置１６と、引出装置１６の下流側に配置され、紡糸ユニット１から引き出された糸３を巻管に巻き取るための巻取装置１７とを有する。本発明に係る空気紡績機は、必ずしもドラフト装置を有する必要はない。また、引出装置１６も、必須の構成ではない。

本発明に係る紡糸ユニット１は、一般的な空気紡績工程にしたがって動作する。まず、繊維複合体４が、入口５を通って紡糸ノズル２の渦室６内に案内される。渦室６では、繊維複合体４の自由繊維端の少なくとも一部が、渦室６を囲む渦室壁に配置された空気ノズル９によって生成された旋回空気流に曝される。これにより、繊維複合体４から繊維の一部が引き出され、渦室６内に突出している糸形成要素７の先端に巻き付く。繊維複合体４は、糸形成要素７内に配置された引出チャネル２４を通って渦室６から引き出され、出口８を通じて紡糸ノズル２の外部へ出る。繊維の自由端が糸形成要素７の入口開口の方向に引っ張られ、中心部のコア繊維の周りに巻き付くことで、所定の撚りを有する糸３が形成される。空気ノズル９から導入された圧縮空気は、引出チャネル２４、および、必要に応じて負圧源に接続された空気出口を通じて、紡糸ノズル２から排出される。

上述のように、繊維複合体４の外側部分の繊維が内側部分の繊維の周りに巻回された構造とすることで、形成される糸３の強度を向上させることができる。このようにして、本発明に係る空気紡績機により粗糸が製造される。

本発明に係る空気紡績機は、各紡糸ユニット１に添加剤１１を供給するための添加剤供給部１０を有する。添加剤１１は、各紡糸ユニット１に個別に設けられた供給装置２５を通じて各紡糸ユニット１に供給される。図１および図２に示すように、添加剤供給部１０は、主ライン２２と、主ライン２２から分岐して供給装置２５に接続される供給ライン２１を備える。供給装置２５は、例えば、添加剤１１の流通量を制御するためのバルブを備えており、単位時間当たりに一定量の添加剤１１を紡糸ユニット１に供給することができる。

添加剤供給部１０はさらに、主ライン２２に接続され、添加剤１１が収容される１つまたは複数の添加剤タンク１３を備える。添加剤タンク１３は、添加剤１１を収容し、添加剤１１を添加剤タンク１３から主ライン２２へ流通させるために加圧される容器を備える。

図２に示すように、添加剤タンク１３は、紡糸ノズル２から離隔して（例えば、台車または空気紡績機のフレーム要素上に）配置されることが好ましい。添加剤１１は、供給ライン２１を通じて紡糸ユニット１に供給されるまで、主ライン２２を含む環状ラインシステム１９内を循環し続ける。

環状ラインシステム１９には、主ライン２２を周回した添加剤１１を回収するための回収タンク２０が配置される。回収タンク２０により回収された添加剤１１は、ポンプ１４により回収タンク２０から引き出され、添加剤タンク１３に供給される。

紡糸ユニット１に供給される添加剤１１の溶存気体の量を最小化、好ましくはゼロにするために、本発明では、添加剤１１が添加剤供給部１０から供給装置２５に輸送される前に脱気装置１２により脱気（すなわち、添加剤１１の溶存気体を除去）される。脱気装置１２は、空気紡績機から独立した装置ではなく、空気紡績機の一構成要素であることが好ましい。

脱気装置１２は、添加剤供給部１０の主ライン２２内に配置されることが好ましい。これにより、添加剤１１を供給ライン２１に流入する前に脱気することができる。

添加剤１１は、脱気装置１２を通過する際に脱気されることが好ましい。この場合、添加剤１１は、空気紡績機が動作している間、脱気装置１２内に留まることなく流通する。脱気装置１２は、添加剤タンク１３と、添加剤１１の流通方向において添加剤タンク１３から直近の供給ライン２１との間に配置されることが好ましい。

本発明は、図示および記載された実施形態に限定されない。実施形態の異同に関わらず、これらが有する複数の構成要素を組み合わせることで、請求項の枠組みの範囲内で種々の変形を行うことが可能である。

１：紡糸ユニット
２：紡糸ノズル
３：糸
４：繊維複合体
５：入口
６：渦室
７：糸形成要素
８：出口
９：空気ノズル
１０：添加剤供給部
１１：添加剤
１２：脱気装置
１３：添加剤タンク
１４：ポンプ
１５：ドラフト装置ローラ
１６：引出装置
１７：巻取装置
１８：エプロン
１９：環状ラインシステム
２０：回収タンク
２１：供給ライン
２２：主ライン
２３：引出ローラ
２４：引出チャネル
２５：供給装置

Claims (15)

1. それぞれが少なくとも１つの紡糸ノズル（２）を備える複数の紡糸ユニット（１）と、前記紡糸ユニット（１）に添加剤（１１）を供給するための添加剤供給部（１０）とを有する空気紡績機の動作方法であって、
   前記紡糸ユニット（１）が動作している間、前記紡糸ノズル（２）の入口（５）を通じて前記紡糸ノズル（２）の内部に形成された渦室（６）に繊維複合体（４）を供給する工程と、
   前記紡糸ノズル（２）内に配置された空気ノズル（９）により前記渦室（６）に圧縮空気を導入して旋回空気流を生成する工程と、
   前記旋回空気流により前記繊維複合体（４）に撚りをかけて糸（３）を形成した後、出口（８）を通じて前記糸（３）を前記紡糸ノズル（２）の外部に搬送する工程とを含み、
   前記添加剤（１１）は、前記添加剤供給部（１０）から前記紡糸ユニット（１）に供給される前に脱気されることを特徴とする方法。
2. 前記空気紡績機は、前記添加剤（１１）を脱気するための脱気装置（１２）を備えることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記添加剤（１１）は、所定の一個所で脱気された後、各紡糸ユニット（１）に輸送されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 前記脱気は、前記添加剤（１１）に負圧を印加することで行われることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記脱気は、前記添加剤（１１）に脱気剤を添加することで行われることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記添加剤（１１）の少なくとも一部は、前記紡糸ユニット（１）に供給される前に複数回脱気されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
7. 前記添加剤（１１）の少なくとも一部は、前記紡糸ユニット（１）に供給されるまでの間、環状ラインシステム（１９）内を循環することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
8. 前記添加剤（１１）は、前記空気紡績機が動作している間、前記環状ラインシステム（１９）内を循環し続けることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 前記添加剤（１１）は、水であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 複数の紡糸ユニット（１）と、前記紡糸ユニット（１）に添加剤（１１）を供給するための添加剤供給部（１０）と、前記添加剤（１１）を脱気するための脱気装置（１２）とを有する空気紡績機であって、
    各紡糸ユニット（１）は、繊維複合体（４）から糸（３）を形成するための少なくとも１つの紡糸ノズル（２）を備え、
    前記紡糸ノズル（２）は、前記繊維複合体（４）を導入するための入口（５）と、前記紡糸ノズル（２）の内部に形成された渦室（６）と、前記渦室（６）内に突出する糸形成要素（７）と、前記渦室（６）内で形成された前記糸（３）を導出するための出口（８）と、前記渦室（６）に圧縮空気を導入して旋回空気流を生成するための複数の空気ノズル（９）とを備え、
    前記添加剤（１１）は、前記添加剤供給部（１０）から前記紡糸ユニット（１）に供給される前に前記脱気装置（１２）により脱気されることを特徴とする空気紡績機。
11. 前記脱気装置（１２）は、前記添加剤（１１）に負圧を印加するように構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の空気紡績機。
12. 前記脱気装置（１２）は、前記添加剤（１１）に脱気剤を投入するための投入装置を備えることを特徴とする請求項１０または１１に記載の空気紡績機。
13. 前記脱気装置（１２）は、各紡糸ユニット（１）に前記添加剤（１１）を輸送するためのラインシステム内に配置されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれかに記載の空気紡績機。
14. 前記ラインシステムは、環状ラインシステム（１９）を含み、
    前記添加剤（１１）の少なくとも一部は、前記紡糸ユニット（１）に供給されるまでの間、前記環状ラインシステム（１９）内を循環することを特徴とする請求項１０〜１３のいずれかに記載の空気紡績機。
15. 脱気された液体を空気紡績機の添加剤（１１）として使用する方法。

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