JP4386845B2 - 合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の、合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための方法、並びに請求項９の上位概念に記載の形式の、合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための装置に関する。

捲縮された糸の製造に際しては、まず線状の複数のフィラメントが紡糸装置によって熱可塑性の溶融物から押し出し成形される。フィラメント束は冷却の後にまとめられ、次いで捲縮装置によって糸栓状体に据え込まれ若しくは圧縮される。この場合にフィラメント束の個別のフィラメントは、有利には熱い流体によって糸栓状体内でループ状若しくは弧状に変形される。フィラメントのこのような変形を生ぜしめるために、捲縮装置は据え込み室を有しており、据え込み室内でフィラメント束は供給媒体によって糸栓状体に据え込まれる。据え込み室内での糸栓状体へのぶつかりに際して、フィラメントの所望のループ若しくは弧が生じる。できるだけ安定した捲縮を達成するために、糸は有利には熱い供給媒体によって案内されると共に加熱され、その結果、個別のフィラメントの塑性変形が生じる。捲縮を固定するために、糸栓状体は冷却区域を通して案内される。冷却区域は、回転する冷却ドラムの有利には周囲に形成されている。この場合に冷却区域の長さは、冷却ドラムの直径及び冷却ドラムの周囲への糸栓状体の巻掛け量によって規定される。冷却中には冷却ドラムは回転駆動され、従って、冷却溝の周速度は糸栓状体の冷却速度である。このような方法及び装置は、例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１３１７７Ａ１号明細書により公知である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６１３１７７Ａ１号明細書に記載の方法では、糸栓状体の均一で効果的な冷却のために冷却の所定の時間を維持するようになっている。このために、冷却区域での滞留時間、即ち冷却時間は糸栓状体を後続の別の冷却ドラムに巻掛けることによって増大されている。この場合には、糸栓状体の中断されることのない均一な冷却を達成できず、それというのは１つの冷却ドラムから別の冷却ドラムへの移行部は、冷却プロセスの規定できない不都合な中断を生ぜしめるからである。

米国特許第５９７４７７７号明細書により公知の糸栓状体の冷却のための方法及び装置においては、糸栓状体は冷却ドラムの周囲に複数回巻掛けて案内されるようになっている。これによって、糸栓状体の冷却のための長い滞留時間並びに高い製造速度を達成できるものの、欠点として、冷却ドラムの周囲上を一緒に案内される糸栓状体は互いに影響を受け、その結果、隣接の糸栓状体の個別のフィラメントは相互に引っ掛かり、引き離しに際して切れてしまうことになる。さらに糸栓状体は冷却ドラム表面に沿って摺動させられねばならず、その結果、付加的な摺動力を受けることになる。冷却ドラムの周囲に沿ったこのような摺動は、冷却表面へのフィラメントの引っ掛かりを生ぜしめることになる。

本発明の課題は、冒頭に述べた形式の、合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための方法及び装置を改善して、製造速度に左右されることなく糸栓状体の冷却の後に糸の安定した高い捲縮を確実に達成することである。

本発明の前記課題は、請求項１に記載の特徴を有する方法及び、請求項９に記載の特徴を有する装置によって解決される。

有利な実施態様を、従属請求項に記載してある。

本発明は、糸栓状体の冷却のための重要なファクタが冷却区域若しくは冷却溝内での糸栓状体の滞留時間にあるという認識に基づいている。糸栓状体の冷却のための別のファクタとして、糸栓状体と冷却媒体との間の温度差並びに冷却媒体の容積流が知られている。該ファクタの影響は、冷却の時間に比べて小さい。ポリアミドPA6から成る合成糸の実験により、冷却の時間を０．２５秒から０．５秒へ二倍にすると糸の捲縮をほぼ１０％改善できることが確認された。冷却の時間をさらに０．５秒から１秒へ二倍にすると捲縮をさらに４％改善できることが分かった。滞留時間と捲縮との間のこのような漸近的な特性は、ポリマーのすべての種類に当てはまる。従って冷却区域の長さ及び糸栓状体の冷却の速度は、糸栓状体の冷却の時間の重要なパラメータである。本発明に基づく方法は、冷却区域の長さと糸栓状体の冷却速度とが互いに次のように適合され、即ち糸栓状体が少なくとも１秒を越える時間にわたって冷却溝内で冷却されることを特徴としている。これによって、糸栓状体のほぼ完全な冷却を保証でき、その結果、糸の極めて高い捲縮度を達成できるようになった。

テクスチャード加工された糸の冷却時間と捲縮度と間の漸近的な特性をさらに活用して、冷却区域の長さと糸栓状体の冷却速度とは互いに、糸栓状体が少なくとも２秒を越える時間にわたって冷却ドラムの周囲で冷却されるように選ばれていてよい。

この場合に、冷却区域の長さと糸栓状体の冷却速度と間の、糸栓状体の冷却にとって重要な関係を規定する２つの手段がある。冷却速度の予め決められている場合には冷却区域の長さを変化させるか、若しくは冷却区域の長さの予め決められている場合には糸栓状体の冷却速度を変化させる。冷却区域は、糸栓状体の受容のために設けられた冷却溝の構造的な特性によってほぼ規定され、しばしばスペースによって制限される。比較的短い冷却区域においても、糸栓状体の冷却速度に対する冷却区域の所定の長さを維持するために、本発明の実施態様では、糸栓状体は、冷却の前には所定の案内速度で、かつ冷却中には所定の冷却速度で案内され、この場合に冷却速度は案内速度よりも小さくなっている。これによって冷却区域に時間当たり多くの糸栓状体材料が供給される。この場合には、冷却速度と冷却速度との間の差異が大きくなると、糸栓状体の冷却のための時間が長くなる。

本発明に基づく方法の有利な実施態様では、糸栓状体は冷却区域の始端部で蛇行状にかつ有利には複数の層に重ねて冷却溝内に送り込まれ、これによって冷却溝の均一な充填、ひいては糸栓状体の均一な冷却が達成される。

糸栓状体の冷却は、有利には糸栓状体を通過する冷却媒体流によって行われる。このために、冷却媒体流は負圧源によって生ぜしめられる。冷却作用を強めるために、高圧力源若しくは圧縮空気源によって付加的な冷却媒体流を生ぜしめるようになっていてよく、該冷却媒体流は例えば冷却空気として糸栓状体に吹き付けられる。

本発明に基づく方法は、糸の極めて強い捲縮を生ぜしめるものである。このような糸で製造されたカーペットは大きな塗覆力並びに風合いを有している。本発明に基づく方法は、あらゆるポリマー類、例えばPA及びPPに適している。

本発明に基づく方法を実施するために、請求項９に記載の本発明に基づく装置が特に推奨される。本発明に基づく装置においては、糸栓状体の受容及び案内のための冷却溝の幅は、フィラメント束の糸栓状体が冷却溝内へ蛇行状にかつ複数の層に重ねて送り込まれるように規定されている。これによって製造速度の高い場合にも糸栓状体の強い冷却を保証でき、それというのは案内速度を糸栓状体の冷却速度よりも著しく大きく規定できるからである。

冷却溝の均一な充填を達成するために、テクスチャード加工装置の出口と冷却溝との間に所定の距離を設けてあり、冷却溝の幅は、糸栓状体の直径の少なくとも二倍の大きさである。

冷却溝は原理的にはベルト状の支持体に形成され、若しくは有利な実施態様では冷却ドラムの周囲に形成されている。この場合に糸栓状体の案内のための案内速度は、冷却ドラムの駆動部によって簡単に制御されるようになっていてよい。

有利には冷却ドラムに対応して、負圧源を配置してあり、該負圧源が、冷却溝のメッシュ状の溝底部及び糸栓状体を通過する冷却媒体流を生ぜしめるようになっている。

冷却溝内での糸栓状体の付加的な冷却のために、冷却ドラムに対応して、送風装置を配置してあり、該送風装置は正圧源若しくは圧縮空気源に接続されていて、冷却溝及び糸栓状体に向けられた付加的な冷却媒体流を生ぜしめるようになっている。

次に本発明に基づく方法を、本発明に基づく装置の実施例に即して詳細に説明する。図面において、
図１は、本発明に基づく装置の第１の実施例の概略図であり、
図２は、図１の実施例の一部分の概略図であり、
図３は、糸栓状体の冷却の時間と糸の捲縮との間の関係を概略的に示すダイヤグラムであり、
図４は、糸栓状体の冷却のための別の実施例の概略図である。

図１に、本発明に基づく方法の実施のための本発明に基づく装置の実施例を概略的に示してある。該装置は紡糸装置１を有しており、紡糸装置は溶融物案内部３を介して溶融物供給部（図示省略）、例えばポンプ若しくは押し出し機に接続されている。紡糸装置１は紡糸ヘッド２を有しており、紡糸ヘッドは下側に少なくとも１つの紡糸ノズル４を備えている。紡糸ノズル４は複数のノズル孔を有しており、ノズル孔を通して紡糸ヘッド２内のポリマー溶融物は圧力下で個別の複数のフィラメント６として押し出される。紡糸装置１の下側に冷却シャフト５を設けてあり、該冷却シャフトを通してフィラメント６は案内され、その結果、ほぼ溶解温度で流れ出したフィラメント６は冷却される。冷却シャフト５は、例えば横方向送風部に接続されていてよく、横方向送風部を介して冷却空気がほぼ横方向からフィラメント６に吹き付けられる。

冷却シャフト５の出口領域に糸ガイド及び調剤塗布装置８を配置してある。調剤塗布装置８によってフィラメント６に調剤を塗布し、これによってフィラメント６は１つのフィラメント束１０にまとめられる。フィラメント束１０は、冷却シャフト５の下側に配置された入口ゴデットユニット９によって紡糸ノズル４から引っ張られて、後続のストレッチゴデットユニット１２へ案内される。ストレッチゴデットユニット１２から、伸張されたフィラメント束１０は捲縮装置７内に到達する。捲縮装置７内でフィラメント束１０は据え込まれて糸栓状体１３を形成する。

捲縮装置７の後に冷却装置１１を配置してあり、冷却装置は、移動する冷却溝２６を備えている。冷却溝２６は糸栓状体１３の受容及び冷却に役立つ。冷却装置１１の構造及び機能は後でさらに詳細に述べる。糸栓状体１３を解放するために、捲縮された糸１５は引き出しゴデットユニット１４によって引っ張られて、巻き取り装置１６に向けて案内される。巻き取り装置１６内で糸１５はパッケージ１７に巻き取られる。

図１の実施例の個別の装置の構造及び配置は、例として示すものである。処理装置及び案内手段は、補充され、交換され若しくは代替されてよいものである。フィラメント若しくは捲縮されたフィラメントを互いに密接にするために、例えば撚り装置１８を捲縮装置の前及び／又は後に配置してあってよい。

本発明に基づく装置の図１に示す実施例は、特にカーペット糸の製造に適している。捲縮された糸は、最終加工にとって十分な捲縮性を有している必要がある。従って、捲縮装置７及び、捲縮装置７の後に配置された冷却装置１１は、プロセスにとって重要な処理工程を成している。

図２には、図１の実施例の一部分を示してある。図２．１は捲縮装置７及び後続の冷却装置１１の断面を概略的に示している。図２．２には冷却装置の側面を概略的に示してある。

図２に示すように、捲縮装置７はノズル状の供給通路２０を備えている。この場合に供給通路２０はほぼ２つの区分から成っており、両方の区分は最小の断面部で互いに区切られている。第１の区分では最小の断面部の直前でインジェクター１９のノズル孔を、供給通路２０に開口させてある。インジェクター１９は流体源（図示省略）に接続されている。最小の断面部の下側の第２の区分で、供給通路２０は広がって、直接に据え込み室２２に通じている。

据え込み室２２の入口領域では、据え込み室壁は通気性に構成してあり、放圧室２１内に配置されている。放圧室２１の下側で据え込み室２２は、横断面のほぼ一様な送り出し管２３によって継続されている。送り出し管２３の端部に糸栓状体出口２４を形成してある。

冷却装置１１は回転可能な冷却ドラム２５として形成されている。冷却ドラム２５は駆動軸３０を介して駆動部３１によって所定の周速度で駆動される。冷却ドラム２５は、捲縮装置７によって生ぜしめられた糸栓状体１３の受容のために、全周にわたって延びる冷却溝２６を備えている。冷却溝２６の溝底部２７は通気性に構成してあり、その結果、有利には外側から内側へ生ぜしめられる冷却媒体流が、冷却溝２６に案内されている糸栓状体１３を通過して冷却するようになっている。このために冷却ドラム２５の内部に圧力室３４を設けてあり、圧力室は吸引管路２８を介して負圧源２９に接続されている。このようにして、冷却のために冷却媒体として冷却ドラム２５の外側の周囲空気を用いるようになっている。

冷却ドラム２５の周囲に形成された冷却溝２６は、所定の幅Ｂを有している。冷却溝２６の幅Ｂは糸栓状体１３に対して次のように規定されており、即ち幅Ｂは有利には糸栓状体直径Ｄの二倍の値よりも大きく、Ｂ＞２Ｄである。

糸栓状体出口２４と冷却溝２６との間に自由な距離Ａを設けてあり、該距離は冷却溝２６内への自由な送り込みを可能にしている。前記距離Ａは捲縮中は不変である。捲縮装置７内ではインジェクター１９を介して熱い供給流体を供給通路２０内に送り込むようになっている。これによって、供給通路２０の上方の端部に吸引作用が生じ、該吸引作用によってフィラメント束１０が捲縮装置７内に吸い込まれる。フィラメント束１０は、供給流体によって供給通路２０を通して据え込み２２内へ案内される。据え込み室２２内で、フィラメント束１０は糸栓状体１３としてせき止められる。フィラメント束１０は開き、個別のフィラメント６はループや弧を成して互いに重ねられる。糸栓状体１３の形成は供給流体の特性及び供給流体の圧力によって規定される。供給流体として加熱空気を用いると有利である。供給流体の流体圧力を崩壊させるために、据え込み室２２の上方の領域は、空気スリット若しくは積層体によって空気通過可能に構成されており、その結果、供給流体は放圧室２１内へ、かつそこから外部へ逃がされる。糸栓状体１３は、調節して規定された案内速度Ｖｆで糸栓状体室２２を経て糸栓状体出口２４まで導かれる。次いで糸栓状体１３は案内速度Ｖｆで冷却溝２６内に入り込む。冷却溝２６は、冷却ドラム２５の周速度によって規定された冷却速度Ｖｋで移動している。該冷却速度Ｖｋは、前記案内速度Ｖｆよりも著しく小さく調節されている。案内速度Ｖｆと冷却速度Ｖｋとの比率に基づき、糸栓状体１３は自由な送りにより冷却溝２６内に蛇行状にかつ多層に下ろされる。冷却溝２６の幅Ｂと、案内速度Ｖｆと冷却速度Ｖｋとの間の速度差とは、冷却溝２６が糸栓状体１３で一様に満たされるように互いに適合若しくは調整されている。糸栓状体１３は冷却ドラム２５の周囲の冷却区域（冷却区間）を通過する。冷却区域は、糸栓状体１３が冷却ドラム２５を巻掛ける角度によって規定されている。図２に示す実施例では、冷却ドラム２５は１８０°の巻掛け角度にわたって糸栓状体１３によって巻掛けられている。冷却区域内で糸栓状体１３の冷却は外側から内側へ生ぜしめられる冷却媒体流によって行われる。冷却区域の端部での糸栓状体１３の冷却完了の後に、糸栓状体１３は、捲縮された糸１５に解放される。

冷却区域の長さは、冷却ドラム２５の直径と冷却ドラム２５への糸栓状体１３の巻掛け角度とによって規定されている。冷却ドラム２５は通常は０．３乃至０．６ｍの直径を有している。１つの例では４００ｍｍの直径の冷却ドラムを用いてある。この場合に１８０°の巻掛け角度では、冷却区域の長さはほぼ０．６ｍである。案内速度Ｖｆは９０ｍ／分である。冷却速度Ｖｋは２０ｍ／分に調整されている。その結果、糸栓状体１３の冷却のための時間はほぼ１．８秒である。これによって、糸栓状体は冷却区域の通過の後に確実に十分な冷却効果を有していて、従って糸１５は安定した高い捲縮特性を持っている。

図３のダイヤグラムに、糸栓状体の冷却のための時間と捲縮された糸の捲縮度との関係を示してある。描かれた曲線は、１秒の冷却時間に達するまでの領域で、冷却の時間と捲縮度との間の強い関係を表している。冷却時間の経過に伴って、曲線は漸近的に捲縮の限界値へ近づくように延びている。冷却の時間と糸の捲縮度との間のこのような関係は、原理的にすべてのポリマー類にとって当てはまる。本発明に基づく方法によって、冷却にかけられる１秒、有利には２秒の最小時間で、製造された糸の高い捲縮度を確実に達成することができる。

糸栓状体の低温空気冷却の実験によって、ほぼ０．５秒の滞留時間で低温空気冷却の高い効果を達成できることが分かった。本発明の方法では、糸栓状体の冷却の形式に左右されることなく捲縮安定性及び捲縮度の最大値を達成できる。

重要なことは、冷却ドラム２５の周囲の冷却溝２６を均一に満たすことである。冷却溝内に糸栓状体を蛇行状に多層に送り込むことによって、冷却溝２６内での大きな空隙の発生が避けられる。その結果、流動抵抗が均一になり、ひいては糸栓状体の均一な冷却が達成される。糸栓状体の送り込みは、付加的な案内手段によって調整されてよい。冷却溝内への糸栓状体の密な送り込みは、糸栓状体出口と冷却溝との間の距離Ａ（図２．１）の調節並びに冷却溝の幅Ｂの選択によって簡単に達成される。糸栓状体を冷却の前に案内する案内速度Ｖｆと冷却中に糸栓状体を移動させる冷却速度Ｖｋとの間の比率は、Ｖｋ／Ｖｆ＝０．１〜０．４の範囲である。これによって、３０００ｍ／分を越える高い製造速度（捲縮速度）及び長い滞留時間が達成される。

図４には、冷却装置の別の実施例を示してある。この場合には、冷却ドラム２５に距離を置いて冷却溝２６の領域に送風装置３２を配置してあり、該送風装置は高圧力源３３に接続されている。送風装置３２は、冷却区域の少なくとも一部分にわたって延びている。冷却媒体流は高圧力源３３若しくは圧縮空気源によって生ぜしめられて、複数の送風開口を介して冷却溝２６内の糸栓状体１３に向けられる。

本発明に基づく装置の第１の実施例の概略図 図１の実施例の捲縮装置及び冷却装置の断面図 図１の実施例の冷却装置の側面図 糸栓状体の冷却の時間と糸の捲縮との間の関係を概略的に示すダイヤグラム 糸栓状体の冷却のための別の実施例の概略図

符号の説明

１ 紡糸装置、 ２ 紡糸ヘッド、 ３ 溶融物案内部、 ４ 紡糸ノズル、 ５ 冷却シャフト、 ６ フィラメント、 ７ 捲縮装置、 ８ 調剤塗布装置、 ９ 入口ゴデットユニット、 １０ フィラメント束、 １１ 冷却装置、 １２ ストレッチゴデットユニット、 １３ 糸栓状体、 １４ 引き出しゴデットユニット、 １５ 糸、 １６ 巻き取り装置、 １７ パッケージ、 １８ 撚り装置、 １９ インジェクター、 ２０ 供給通路、 ２１ 据え込み室、 ２１ 放圧室、 ２２ 据え込み室、 ２３ 送り出し管、 ２４ 糸栓状体出口、 ２５ 冷却ドラム、 ２６ 冷却溝、 ２７ 溝底部、 ２８ 吸引管路、 ２９ 負圧源、 ３０ 駆動軸、 ３１ 駆動部、 ３２ 送風装置、 ３３ 高圧力源、 ３４ 圧力室

Claims (13)

1. 合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための方法であって、少なくとも１つのフィラメント束をポリマー溶融物から形成し、次いで据え込みによって糸栓状体を形成し、該糸栓状体は冷却区域内での冷却のために移動可能な冷却溝内を所定の冷却速度で案内され、冷却の後に前記糸栓状体から捲縮された糸を引き出し、次いで該糸はパッケージに巻き取られる形式のものにおいて、冷却区域の長さと糸栓状体の冷却速度とを互いに適合して、糸栓状体を少なくとも１秒の時間にわたって冷却溝内で冷却し、かつ糸栓状体を冷却区域の始端部で蛇行状に冷却溝内に送り込むことを特徴とする、合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための方法。
2. 糸栓状体を少なくとも２秒の時間にわたって冷却溝内で冷却する請求項１に記載の方法。
3. 糸栓状体を、冷却の前には所定の案内速度で案内し、かつ冷却中には所定の冷却速度で案内し、この場合に冷却速度を案内速度よりも小さくしてある請求項１又は２に記載の方法。
4. 糸栓状体の案内速度を、糸栓状体の冷却速度の少なくとも二倍にしてある請求項３に記載の方法。
5. 糸栓状体を冷却区域の始端部で複数の層に重ねて冷却溝内に送り込む請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 糸栓状体を、回転駆動可能な冷却ドラムの周囲の冷却溝内で案内し、この場合に冷却溝の溝底部は空気通過可能な冷却表面を形成している請求項５に記載の方法。
7. 糸栓状体を冷却区域内で冷却媒体流によって冷却する請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 冷却媒体流を負圧源及び／又は高圧源によって生ぜしめる請求項７に記載の方法。
9. 合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための装置であって、フィラメント束（１０）の形成のための紡糸装置（１）、フィラメント束の据え込みによる糸栓状体（１３）の形成のための捲縮装置（７）、冷却中の糸栓状体（１３）の受容及び案内のための移動可能な冷却溝（２６）、及び捲縮された糸（１５）の巻き取りのための巻き取り装置（１７）を備えている形式のものにおいて、冷却溝（２６）の幅（Ｂ）は、フィラメント束の糸栓状体（１３）を冷却溝内へ蛇行状にかつ複数の層に重ねて送り込みできるように規定されていることを特徴とする、合成の糸を紡糸しかつ捲縮するための装置。
10. 捲縮装置（７）の出口（２４）と冷却溝（２６）との間に所定の距離（Ａ）を設けてあり、冷却溝（２６）の幅（Ｂ）は、糸栓状体（１３）の直径の少なくとも二倍の大きさである請求項９に記載の装置。
11. 冷却溝（２６）は冷却ドラム（２５）の周囲に形成してあり、冷却ドラム（２５）に対応して、糸栓状体（１３）の案内の案内速度の調節のために制御可能な駆動部（３１）を配置してある請求項９又は１０に記載の装置。
12. 冷却ドラム（２５）に対応して、負圧源（２９）を配置してあり、該負圧源によって、冷却溝（２６）のメッシュ状の溝底部（２７）及び糸栓状体（１３）を通過する冷却媒体流を生ぜしめるようになっている請求項１１に記載の装置。
13. 冷却ドラム（２５）に対応して、送風装置（３２）を配置してあり、該送風装置は高圧力源（３３）に接続されていて、冷却溝（２６）及び糸栓状体（１３）に向けられた冷却媒体流を生ぜしめるようになっている請求項１１又は１２に記載の装置。

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