JP2809878B2

JP2809878B2 - 溶融紡糸フィラメント冷却装置

Info

Publication number: JP2809878B2
Application number: JP3504170A
Authority: JP
Inventors: ハンスリンツ
Original assignee: エムス―インヴェンタアクチェンゲゼルシャフト
Priority date: 1991-03-04
Filing date: 1991-03-04
Publication date: 1998-10-15
Anticipated expiration: 2013-10-15
Also published as: BR9106417A; ES2075430T3; EP0527134B1; WO1992015732A1; DE59105531D1; EP0527134A1; JPH05505427A; CH678433A5

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、溶融紡糸フィラメントの冷却、安定化及び
調合するため、フィラメントの環状束の中心に配置した
吹き込みノズルと、調合装置とを具える溶融押出フィラ
メント冷却装置に関するものである。

スイス国特許第667676号には、下方から繊維の環状束
の中心に導入し、繊維束から半径方向に内側から外側に
対称的にガス流を通過させる多孔質吹き込みノズルにつ
いて記載している。このようにして、溶融ジェットから
の熱は、適切に効率よく徐熱することができる。このよ
うにして、繊維は吹き込みノズルの直ぐ下方で調合剤の
供給を受け、次に統合されて閉じた束を形成する。個々
の繊維間の接着は生じない。

しかし、この既知の装置はすべての場合に使用するこ
とができない。例えば、PETの比較的高い個別フィラメ
ントタイター（「タイター（titer）」とはフィラメン
トの単位長さ当たりの重さをいい、その単位をdtexで表
す。ただし1dtex＝1g per 10000mである。これに対し
「デニール（denier）」は1 denier＝1g per 900mであ
る。従って1dtexは0.9denierに相当するのものを2000m/
minの速度又はそれ以上の紡糸速度で形成した紡糸マル
チフィラメントヤーンは、通常の方法でその後の処理例
えば、延伸（ストレッチ）処理を加えることができな
い。延伸処理は、容認できないほどの数のフィラメント
の破断を生ずることにより頻繁に妨害され、適切な機械
的特性を有するヤーンを製造することができない。

このように紡糸したマルチフィラメントヤーンは分子
構造の極めて不規則であることが分かった。分子配向の
測定値として光学的複屈折の測定値は、繊維毎にまた個
々の繊維中でも大きく変動し、極めて広範囲の値をと
る。

しかし、連続マルチフィラメントの規則性に対する要
求は高く、例えば、ポリエチレンテレフタレートのフィ
ラメントの場合、光学的複屈折の値の範囲は、平均値か
ら10％以上の幅を持ってはならない。10％以上のフィラ
メントを延伸するときは、容認できない数のフィラメン
トの破断を生ずる。更に、このような不規則フィラメン
トを織物染色に使用すると、満足のいく均一発色が得ら
れない。

分子配向の不規則性は、溶融体取出速度とフィラメン
トタイターの平方根の積が所定値を越えない場合に生じ
ないことが分かった。

本発明の目的は、個別のフィラメントの分子配向が均
一になるよう溶融紡糸マルチフィラメントを冷却し硬化
する方法を得るにある。

この目的を達成するため、本発明溶融紡糸フィラメン
ト冷却方法は、溶融紡糸フィラメントの冷却、安定化及び調合するた
め、 1.1g/min以上の溶融処理量で溶融紡糸フィラメントの
環状のフィラメント束を形成する手段と、前記環状のフィラメント束の内側の中心位置から環状
のフィラメント束に空気を吹き込み、溶融紡糸フィラメ
ントを冷却し、冷却したフィラメントを形成する空気吹
き込み手段と、前記冷却したフィラメントに調合剤を塗布して冷却調
合フィラメントを形成する調合剤塗布手段と、前記調合剤塗布手段と前記空気吹き込み手段とを接続
し、両側の端部が開放し、200〜2000mmの長さを有し、
前記調合剤塗布手段を前記空気吹き込み手段から離隔さ
せる半径方向に閉鎖した中空のチューブと、前記半径方向に閉鎖した中空チューブ及び前記調合剤
塗布手段を経て前記中空吹き込み手段に空気を案内する
空気案内手段とを具え、前記溶融紡糸フィラメントの紡糸速度及びフィラメン
トタイターとの関係を制御して紡糸速度とフィラメント
タイターの平方根との積が5000〜20000（m/min＊dtex
^1/2）の範囲となるようにし、前記冷却調合フィラメン
トの光学的複屈折の値が平均値から約10％以上も変動す
ることがないよう制御することを特徴とする。

閉鎖チューブを挿入することにより、吹き込みノズル
と調合剤を添加するための調合装置の間の距離が増加す
る。このことは、溶融紡糸フィラメントの冷却に利用で
きる時間が長くなるという利点がある。このことは、個
々のフィラメントの直径が太くなればなるほど、また紡
糸取出速度が高くなればなるほど一層重要になる。従っ
て、フィラメントタイターが大きくなればなるほど、ま
た取出速度が高くなればなるほど、最初に新たに紡ぎだ
されるフィラメントがどんな種類であれフィラメント案
内部材に機械的に接触するようになる位置は、スピナレ
ットから一層離れた位置に配置すると都合がよい。この
場合、冷却段階中のフィラメントのタイターは重要であ
る。

冷却の開始位置と調合剤添加位置との間の距離を少な
くとも950mmとすると好適である。設計上の理由から、
調合装置自体は、調合剤を実際に添加する位置よりも22
0mm突出させるため、吹き出しノズルと調合装置との間
の長さが少なくとも200mmのチューブを設けると好適で
ある。

チューブを円錐形ケーシングにより包囲すると好適で
ある。この構成によれば、冷却装置は定量的に、また連
続的に、しかも乱れがなく、円筒形の繊維束の内部から
外部に指向することができる。

ポリマーのタイプ、紡糸フィラメントのタイター及び
速度に基づいて、このチューブの長さを200〜2000mmの
間の長さ、特に200〜1780mm、好適には、200〜1160mmの
範囲の長さとするとよい。

フィラメントのタイター及び紡糸速度が高ければ高い
ほど、吹き出しノズルと調合装置の位置との間の距離を
低いタイター及び速度よりも大きくする。このことは、
熱容量が高い物質にも当てはまる。或る条件の下では、
繊維の円筒形の束の機械的安定化が問題となるパイプ長
さに影響する。繊維の自由束は、パイプが長ければ長い
ほどより一層外部空気の影響によって乱される。

しかし、一方で冷却条件は所定の短い長さを必要と
し、他方では適当な手段により外部空気流からの外乱を
排除又は少なくとも所定範囲まで減少することが必要で
ある。従って、好適な実施例では円筒形の有孔プレート
で構成した固定ケーシングを有する冷却装置で包囲す
る。このケーシングは、スピナレット組立体又は加熱カ
ラーの下端縁を起点とし、調合装置の領域まで至る長さ
とする。このケーシング上端及び下端の双方において、
周囲との制御した空気交換ができるようにするため、ス
ピナレット組立体又は加熱カラー若しくは調合装置から
限定空間を設ける。

ケーシングは、ケーシングの一部が後方に揺動でき、
また一部が前方に揺動できるように設計すると好適であ
る。前者は、作動位置から移動するときに装置をカバー
する必要経路を冷却ノズルがクリアするのに必要とされ
る。後者は、例えば、紡糸を開始する場合にフィラメン
トを紡糸スティックからその下方の引出装置の空間に通
過させるのに作業員が紡糸室を開放するのに使用する。

吹き出しノズルには、スピナレット組立体の中心に形
成した孔に掛合する心決めマンドレを設ける。このこと
により、吹き出し装置全体に固定ポイントを付加し、ベ
ース領域とは独立させることができ、変化する底部負荷
とともに変化できる。

本発明による装置を実施するためには、押出しの取出
速度とフィラメントタイターの平方根との積が5000〜20
000（m/min＊dtex^1/2）となるようにし、好適には5270
〜11000の範囲とするとよい。

このことにより、溶融紡糸フィラメントが、紡糸調合
剤を添加するための調合装置に機械的に接触する前に冷
却するのに適切な時間が得られるようになる利点が得ら
れる。

次に本発明による装置を図面につき説明する。

図１は、本発明による冷却装置の線図的説明図、図２は、図１に示した閉鎖チューブの変更例の線図的
説明図である。

図１のスピンナレット組立体１は、加熱カラー２内に
配置する。スピナレット組立体及び加熱カラー２は熱絶
縁体15により包囲する。多孔質の吹き出しノズル４をチ
ューブ５にガス密に接続し、このチューブ５は長さ全体
にわたり閉鎖し、長さ全体にわたり同じほぼ直径にす
る。

チューブ５の下端には、フィラメントの束３に対して
紡糸の調合を行うための環状調合装置６を中心に配置す
る。吹き込みノズル、閉鎖チューブ５及び調合装置６を
チューブコーン９に担持し、このチューブコーン９の一
部は図示しない方法でハウジングに狭い接続チャンネル
10及び他の閉鎖チューブ11を介して移動自在に接続す
る。装置全体は、フィラメントの経路から完全に抜け出
ることができるように配置する。

吹き込みノズル４の上端には、マンドレル12を設け
る。このマンドレル12は、装置の動作状態ではスピナレ
ット（紡糸口金）組立体１の中心の中心孔13に掛合させ
る。チューブコーン９の下側では、紡糸チューブ８をや
はり同心状に配置し、この紡糸チューブの上端に集束装
置７を取り付ける。吹き込みノズル４、閉鎖チューブ５
及び調合装置６をケーシング14により包囲し、好適な実
施例においては、このケージングは有効プレートにより
形成する。変更例においては、チューブ５を円錐形ケー
シング16により包囲することもできる。

技術的に可能であれば、吹き込みノズル４をスピナレ
ットプレートの近傍まで近接させて配置することもでき
る。更に、周囲との制御空気交換のために、ケーシング
14の上端及び下端を、スピナレットプレート又は加熱カ
ラーから若しくは調合装置から限定した距離に位置決め
する。

作用にあたり、吹き込みノズル４に必要とされる冷却
空気をパイプライン11、接続チャンネル10、チューブコ
ーン９、調合装置６及びチューブ５を介して供給し、こ
の冷却空気を吹き込みノズル４の多孔質表面から半径方
向に対称的に流出させる。調合装置６には、チューブ1
1、接続チャンネル10及びチューブコーン９内に配置し
た調合剤をライン（図示せず）から供給する。

スピンすべきポリマー溶融体を既知の方法で同心円状
に配置したスピナレット孔から排出させる。先ず、加熱
カラー領域２を通して自由に落下させ、次に吹き込みノ
ズル３の領域に通過させ、この領域で冷却空気を流出さ
せることにより冷却し、硬化させてフィラメント３を形
成する。

閉鎖チューブ５により画定される他の領域を通過した
後、フィラメント３に対して調合装置６により紡糸調合
を加える。次に、個々のフィラメントを集束フィラメン
トガイド７により円錐形に統合し、フィラメントの閉じ
た束３′を形成し、紡糸チューブ８からフィラメント取
出装置（図示せず）に供給する。

本発明の動作原理を以下の実施例につき説明し、この
結果を表に列挙する。これら実施例は、ポリエチレンテ
レフタレートの溶融紡糸にこのような中心冷却を使用す
ることに関するものである。

実施例１ ISO標準No.1628/5〜1986（Ｅ）に従って決定された11
4単位の溶液粘度を有するポリエチレンテレフタレート
顆粒を押出機内で溶融し、289℃の溶融温度でマルチフ
ィラメントとして２個の同心円状に配列した128個の孔
から紡糸した。

本発明による中心冷却により流出する溶融体を35℃で
600cbm/hの空気を使用して冷却した。吹き込みノズル４
は、直径95mm、長さ530mmのものとした。吹き込みノズ
ル４と調合のため調合装置６との間の閉鎖チューブ５は
長さ200mmとした。従って、調合剤の塗布のための位置
は吹き込みノズルの下方420mmの位置であった。

硬化したマルチフィラメントは、3100m/min.の速度で
紡糸室から取り出した。溶融体の処理量は、個々のフィ
ラメントが、3.6dtexのタイターを有するよう選択す
る。このマルチフィラメントで測定した光学的複屈折の
値が0.48〜0.53の範囲であった。マルチフィラメントの
分子配向は適切な規則性を示し、良好な処理が可能であ
った。

実施例２〜４実施例１のようなポリエチレンテレフタレートを同様
の方法で紡糸し、冷却した。しかし、これら実施例にお
いては、チューブ５の長さが1160mmとし、従って、紡糸
調合剤を塗布する調合装置６は吹き込みノズルの下方13
80mmに配置した。スピナレットからの溶融体処理量は31
00m/min.の取出速度でマルチフィラメントの個々の繊維
が4.5〜11.5dtexの範囲のタイターによって変化させ
た。これらマルチフィラメントの場合、光学的複屈折の
値は0.006単位の狭い範囲であった。

実施例５実施例１のようなポリエチレンテレフタレートを同一
条件の下で紡糸し、冷却し、硬化した。チューブ５の長
さを200mmとした。取出速度は2000m/min.であった。溶
融体処理量は、個別の繊維が8.5dtexのマルチフィラメ
ントを得るよう選択した。これらフィラメントの光学的
複屈折の値は0.024〜0.045の範囲内であった。

実施例６実施例１のようなポリエチレンテレフタレートを同一
条件の下で紡糸し、冷却し、硬化した。しかし、3100m/
min.の取出速度で5.6dtexの個別繊維タイターのマルチ
フィラメントを生産した。この場合、光学的複屈折の値
は0.048〜0.110の範囲内であった。

これら試験結果を以下の表にまとめた。

実施例１〜４によるフィラメントは更に処理を加え、
特に、延伸（ストレッチ）を加えることができる。実施
例５及び６によるフィラメントの場合、延伸中に容認で
きない数のフィラメントが破断する。

本発明装置によれば、2000m/minの取出速度で、11.5d
texにも達する繊維タイターでもPETからのフィラメント
の製造において、その後の処理を問題なく行うことがで
きる規則性を有する成功が得られた。

本発明による方法は、既知の熱塑性ポリマー、特にポ
リエチレンテレフタレートのようなポリエステル、ポリ
カプロラクタム（polycaprolactam）のようなポリアミ
ド、ポリヘキサメチレンアジパミド、及びテキスタイ
ル分野で使用される同様のポリアミド、ポリエチレン、
ポリプロピレン及びこれに関連するポリマー、ポリアク
リロニトリル等で実施することができる。することがで
きる。本発明を適用する場合、他のポリマーに対して
は、2000mmにも達するチューブ長さを必要とする。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融紡糸フィラメントを冷却、安定化及び
調合するため、 1.1g/min以上の溶融処理量で溶融紡糸フィラメントの環
状のフィラメント束を形成する手段と、前記環状のフィラメント束の内側の中心位置から環状の
フィラメント束に空気を吹き込み、溶融紡糸フィラメン
トを冷却し、冷却したフィラメントを形成する空気吹き
込み手段と、前記冷却したフィラメントに調合剤を塗布して冷却調合
フィラメントを形成する調合剤塗布手段と、前記調合剤塗布手段と前記空気吹き込み手段とを接続
し、両側の端部が開放し、200〜2000mmの長さを有し、
前記調合剤塗布手段を前記空気吹き込み手段から離隔さ
せる半径方向に閉鎖した中空のチューブと、前記半径方向に閉鎖した中空チューブ及び前記調合剤塗
布手段を経て前記空気吹き込み手段に空気を案内する空
気案内手段とを具え、前記溶融紡糸フィラメントの紡糸速度及びフィラメント
タイターとの関係を制御して紡糸速度とフィラメントタ
イターの平方根との積が5000〜20000（m/min＊dte
x^1/2）の範囲となるようにし、前記冷却調合フィラメン
トの光学的複屈折の値が平均値から約10％以上も変動す
ることがないよう制御することを特徴とする溶融紡糸フィラメント冷却方法。
【請求項２】前記空気吹き込み手段を有孔円筒形パイプ
とし、この有孔円筒形パイプを前記半径方向に閉鎖した
中空チューブに接続して前記半径方向に閉鎖した中空チ
ューブからの空気を分配するようにした請求項１記載の
溶融紡糸フィラメント冷却方法。
【請求項３】前記半径方向に閉鎖した中空チューブを包
囲し、前記空気吹き込み手段に向ってテーパを付けた円
錐形のケーシングを更に設けた請求項１記載の溶融紡糸
フィラメント冷却方法。
【請求項４】前記溶融紡糸フィラメントの環状のフィラ
メント束、前記空気吹き込み手段、及び前記半径方向に
閉鎖した中空チューブを包囲する有孔円筒形ケーシング
を更に設けた請求項１記載の溶融紡糸フィラメント冷却
方法。
【請求項５】前記溶融紡糸フィラメントの環状のフィラ
メント束を形成する手段により等しいフィラメントタイ
ター値を有する個別のフィラメントを形成する請求項１
記載の溶融紡糸フィラメント冷却方法。
【請求項６】前記半径方向に閉鎖した中空チューブを円
筒形とした請求項１記載の溶融紡糸フィラメント冷却方
法。
【請求項７】前記溶融紡糸フィラメントの環状のフィラ
メント束を形成する手段はスピナレット組立体を有する
ものとして構成し、更に前記空気吹き込み手段から突出
し、かつ前記スピナレット組立体に設けた中心孔に掛合
する中心マンドレルを設けた請求項１記載の溶融紡糸フ
ィラメント冷却方法。
【請求項８】前記冷却したフィラメントに調合剤を塗布
する調合剤塗布手段は、前記半径方向に閉鎖した中空チ
ューブの下流側端部から220mmの下方に離れた位置で前
記調合剤を前記冷却したフィラメントに塗布するものと
し、前記空気吹き込み手段は長さ530mmの多孔質チュー
ブにより構成した請求項１記載の溶融紡糸フィラメント
冷却方法。