JP4429549B2

JP4429549B2 - 加熱ローラー装置

Info

Publication number: JP4429549B2
Application number: JP2001173814A
Authority: JP
Inventors: 卓中島; 浩幸逢坂
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Fibers Ltd
Priority date: 2001-06-08
Filing date: 2001-06-08
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2021-06-08
Also published as: JP2002371429A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成繊維の加熱ローラー装置に関するものであり、更に詳しくは加熱ローラーの回転に伴って誘起される随伴気流による糸揺れを抑制することで、品位の良好な熱可塑性合成繊維を得るための加熱ローラー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、走行中の熱可塑性合成樹脂からなる糸条を加熱ローラーと接触させて加熱するための加熱ローラー装置としては、加熱ローラーと該加熱ローラーに並設されたセパレートローラーとを一対としてこれらローラーに糸条を複数回巻回させて熱処理を行うタイプが用いられている。また、ネルソンローラーと呼ばれる一対の加熱ローラーに糸条を複数回巻回させるタイプもよく知られている。
【０００３】
以下、本発明において、“加熱ローラー装置”とは、前記のようなセパレートローラータイプとネルソンローラータイプの両方のタイプを指すものとする。
【０００４】
このような加熱ローラー装置においては、加熱ローラーの回転速度が高速になると、加熱ローラーの回転に伴って誘起される随伴気流の影響で糸揺れが生じる事態が生じる。もし、このような事態が生じると、加熱ローラーと糸条との接触が不安定になり、熱処理が均一に行われないという問題が発生する。
【０００５】
また、加熱ローラーに多糸条を同時に巻回させる場合には、狭い間隔で糸条を巻回することとなり、隣接する糸条間ピッチが狭くなる。このため、糸揺れが生じると、隣接する糸条同士が接触し、毛羽の発生や、断糸をまねいたりするという問題を生じる。
【０００６】
例えば、ポリエステル、ポリアミドなどに代表されるような熱可塑性合成樹脂からなる糸条を直接紡糸延伸工程と呼ばれる工程において製造する場合には、このような問題が生じる。何故ならば、生産効率を向上させるために、多錘（多数本）の糸条を複数の紡糸口金パックから紡出し、使用する加熱ローラーに同時に巻回し、延伸と熱処理とを同時に行うことが一般に行われているからである。
【０００７】
一方、加熱ローラーから糸条への伝熱効率保持の目的や加熱ローラーの保温、あるいは、糸条に付与された油剤に起因する油煙の周囲への拡散防止といった目的で加熱ローラーの周囲をボックスで覆うことが一般的に行われている。
【０００８】
しかし、このように加熱ローラーの周囲をボックスで囲う場合には、高速回転するローラーや高速走行する糸条によって誘起された随伴気流がこのボックスの壁面と衝突して、乱流を引き起こす。このため、ボックスを設けない場合と比較して、糸揺れの発生がより激しくなる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来技術の現状を背景になされたものである。すなわち、その目的とする所は、加熱ローラーを囲うためのボックスを設けた加熱ローラー装置において、加熱ローラー上を走行する糸条の糸揺れを抑制し、これによって熱処理斑の無い品位のよい合成繊維を効率よく生産する装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明の「糸条を巻回して接触加熱するための加熱ローラーを囲うボックスを設けると共に、該ボックス内には、回転するローラー及び走行する糸条によって惹起される随伴気流を分離するための気流分離手段を設けるとともに、該気流分離手段によって分離された随伴気流を前記ボックス外へ排出する開口部とを設けたことを特徴とする加熱ローラー装置」の提供によって解決される。
【００１１】
その際、前記気流分離手段は、加熱ローラーによって誘起される随伴気流を効果的に分離でき、糸揺れを惹起するような乱流が発生しないような位置に走行する糸条に近接して設ける。また、前記開口部は、分離した随伴気流を前記ボックス外へ効果的に排出するために設けられている。
【００１２】
また、熱可塑性合成樹脂からなる複数の糸条を溶融紡出し、該紡出された糸条を一旦ガラス転移温度以下に冷却し、引き続いて、少なくとも１個及び／又は少なくとも１対の加熱ローラーで引取り、一旦巻き取る事無く、少なくとも１対の加熱ローラーで連続して加熱延伸を行う直接紡糸延伸工程において、前記加熱ローラーの中少なくともその一つに対して、前記気流分離手段と前記開口部とを有する前記ボックスを設けることが、本発明の装置の使用において極めて効果的であり好ましい。
【００１３】
その際、本発明の加熱ローラー装置としては、前記気流分離手段先端と該気流分離手段先端から走行糸条に下ろした仮想垂線が該走行糸条と交差する点(Ｍ)との間の最短距離をＬ１（ｃｍ）、前記交差点(Ｍ)と直径Ｄ（ｃｍ）の加熱ローラーから糸条が離れる離点(Ｎ)との間の距離をＬ２（ｃｍ）、加熱ローラーから離れた糸条の走行方向と前記気流分離手段とがなす交差角度θとしたとき、これらＬ１、Ｌ２、Ｄ、そして、θが下式(１)〜(３)を同時に満足することが好ましい。
０＜Ｌ１＜３ …… (１)
０＜Ｌ２＜Ｄ／２ …… (２)
０＜θ≦４５° …… (３)
【００１４】
本発明の加熱ローラー装置がこのような条件を満足すれば、前記気流分離手段と開口部とで随伴気流を前記ボックスの外へ排出させることができ、糸条の揺れを防止する上で好ましい。
【００１５】
また、長さＷ（ｃｍ）の加熱ローラーの回転により誘起される随伴気流を排風するために設けた前記開口部の縦横形状Ｌ３（ｃｍ）×Ｌ４（ｃｍ）に関しては、下式(４)及び(５)を同時に満足することが加熱ローラーによって誘起された気流を前記ボックスへ良好に排出でき、糸揺れを防止する上から好ましい。
０＜Ｌ３＜５ …… (４)
Ｗ＜Ｌ４＜１．５Ｗ …… (５)
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。ここで、図１は、本発明の加熱ローラー装置を説明するための説明図であって、図１(Ａ)は模式側面図、図(Ｂ)は模式平面図をそれぞれ示す。
【００１７】
先ず、この図１において、参照符号Ｙは走行する糸条を示し、本例の場合は、図１(Ｂ)に破線で示したように、４本の糸条Ｙが一対の加熱ローラー３ａと３ｂとに同時に４ターン巻回された状態にある。なお、これらの糸条Ｙが巻回される加熱ローラー３ａ及び３ｂの直径とその長さに関しては、それぞれＤ（ｃｍ）とＷ（ｃｍ）とする。
【００１８】
なお、この図１において、参照符号１ａはボックスであって、一対の加熱ローラー３ａ及び３ｂの周囲を覆っている。また、参照符号２ａ及び２ｂは気流分離手段であって、前記加熱ローラー３ａ及び３ｂによって誘起される随伴気流をそれぞれ分離する役割を果たす。
【００１９】
更に、参照符号４ａ及び４ｂは開口部であって、前記加熱ローラー３ａ及び３ｂによって誘起された随伴気流を前記ボックス１ａからそれぞれ排出するために設けられている。
【００２０】
また、参照符号Ｍは、参照符号Ｅで表した前記気流分離手段２ａの先端と該先端Ｅから走行糸条Ｙに下ろした仮想垂線が該走行糸条Ｙと交差する点を表している。更に、参照符号Ｎは、加熱ローラー３ａから糸条Ｙが離れようとする点、すなわち、離点を表している。
【００２１】
ここで、前記気流分離手段２ａ及び２ｂは、図示されているように板状にすることが、装置構成が単純となり、随伴気流の分離効果も十分得られ、製作コストなどの点で好ましい、また、糸条Ｙに近接して設けた気流分離手段２ａ及び２ｂの先端部は、気流を効率よく分離できるような鋭角な前縁形状を呈していることが好ましい。
【００２２】
なお、前記気流分離手段２ａ及び２ｂは、ここで分離された気流が前記気流分離手段２ａ及び２ｂの表面に沿って前記ボックス内の気流を乱すことなく円滑に流れて、前記開放部４ａ及び４ｂから排出されるものであれば、特に板状としなくても良いことは言うまでもない。要するに、効果的に随伴気流を分離でき、これらを円滑にボックス１ａ外へ誘導できるものであれば良い。
【００２３】
更に、前記開口部４ａ及び４ｂは、分離排出する随伴気流中に油剤成分などが含まれているような場合には、ダクトを接続してこれら開口部４ａ及び４ｂから排出される分離した気流が作業環境中へ拡散することがないようにすることもできる。その際、前記ダクトには、分離した気流を吸引する吸引手段を補助的に設けることもできる。
【００２４】
また、Ｌ１（ｃｍ）は、前記気流分離手段２ａの先端Ｅと点Ｍとの間の最短距離、Ｌ２（ｃｍ）は、前記交差点Ｍと離点Ｎとの間の距離をそれぞれ表す。更に、θは、図(Ａ)に示したように、加熱ローラー３ａから離れる糸条Ｙの走行方向に対して前記気流分離手段が交差する交差角度である。
【００２５】
この時、設置する前記気流分離手段２ａは糸条Ｙに近接して設けられるが、その際、下式（１）〜（３）を同時に満足するように設けることが加熱ローラー３ａによって誘起される随伴気流を効率よく分離する上で好ましい。
０＜Ｌ１＜３ …… （１）
０＜Ｌ２＜Ｄ／２ …… （２）
０＜θ≦４５° …… （３）
【００２６】
ここで、Ｌ１が３ｃｍより、大きい場合、もしくはＬ２がＤ／２より大きい場合は、加熱ローラー３ａによって誘起された随伴気流を走行糸条Ｙから十分に分離することができず、糸揺れ抑制効果も十分に発現しない。また、θが４５°より大きくなると、気流分離手段２ａに跳ね返される随伴気流の寄与が大きくなり、糸揺れ抑制効果が十分に発現しないだけで無く、かえって糸揺れを大きくする場合がある。
【００２７】
一方、開口部４ａについては下式（４）〜（５）を満足する範囲に設けることが、重要である。
０＜Ｌ３＜５ …… (４)
Ｗ＜Ｌ４＜１．５Ｗ …… (５)
【００２８】
なお、Ｌ３（ｃｍ）とＬ４（ｃｍ）とは開口部の縦横形状である。つまり、加熱ローラー３ａ及び３ｂを囲うボックス１ａの前記気流分離手段２ａ及び／又は２ｂの気流排出口として設けられた矩形の開口であり、図１(Ｂ)に示される寸法である。
【００２９】
ここで、(４)式において、Ｌ３＞５ｃｍより長いと加熱ローラー３ａの糸条Ｙへの伝熱効率が落ちるだけで無く、熱セットが不均一になり、染斑等の品質悪化をまねく危険性があるので開口部４ａの大きさは５ｃｍより短くしなければならない。
【００３０】
また、(５)式において、Ｌ４が加熱ローラー３ａの長さＷより短い場合は十分な排風効果が得られず、１．５Ｗより長い場合は、加熱ローラー３ａの糸条Ｙへの伝熱効率が落ちるだけで無く、染斑等の問題が生じ、得られる糸条Ｙの品質が悪くなる。
【００３１】
以上に述べた加熱ローラー装置において、気流分離手段と開口部とは、図１に例示したように上下にそれぞれ設けることがより随伴気流を効率よく分離できることができ好ましい。つまり、本例においては、２枚の気流分離手段２ａと２ｂとが糸条Ｙに近接して設けられ、これら気流分離手段２ａ及び２ｂにそれぞれ対応して開口部４ａ及び４ｂがそれぞれ設けることが好ましい。
【００３２】
次に、直接紡糸延伸装置の予熱引取りローラー及び熱延伸ローラーとして適用した場合に、均質な熱処理ができ品質に優れた糸条が得られた本発明の加熱ローラ装置の実施例について説明する。図２は、本発明の加熱ローラー装置を適用した直接紡糸延伸装置を模式的に例示した全体装置構成図である。
【００３３】
この図２において、３６ホールの溶融紡糸口金６より４５ｇ／ｍｉｎの吐出量で紡出されたポリエステルマルチフィラメントからなる糸条Ｙは、該溶融紡糸口金６の下流で糸条冷却装置７から吹き出された冷却風によりガラス転移温度以下に冷却される。
【００３４】
ここで、本発明の実施例のポリエステルとは、ポリエチレンテレフタレートを主とするポリエステルであり、本発明の目的を妨げない範囲で、第３成分として、例えば、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸などのジカルボン酸、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコールなどのジオール類を共重合したものであってもよい。また、ポリエステルに艶消剤、安定剤、着色剤、難燃剤、表面改質剤などを添加したものでもよい。ついで、冷却された糸条Ｙには、油剤付与装置８によって油剤が付与される。
【００３５】
そして、該油剤付与装置８の下流に、設けられた本発明の加熱ローラー装置によって４０００ｍ／ｍｉｎの速度で８０℃の予熱処理設置された後、１３０℃、１．４倍の加熱延伸処理とがされる。すなわち、このような処理をするために、加熱ローラーとセパレートローラー５とからなる予熱引取りローラー対３ｃ及び５が設けられ、これらローラーに続いて、糸条Ｙを加熱延伸する加熱ローラー対３ａ及び３ｂ（ネルソンローラー）が設けられている。
【００３６】
なお、予熱引取りローラー対３ｃ及び５と加熱ローラー対３ａ及び３ｂは、ボックス１ａと１ｂとによってその周囲が囲まれている。更に、該ボックス１ａと１ｂとに対応して、気流分離手段２ａ及び２ｂと気流分離手段３ｃとがそれぞれ設けられている。
【００３７】
その際、予熱引取りローラー対３ｃ及び５に設けられたボックス１ｂには、気流分離手段３ｃだけしか設けられていないが、これは、セパレートローラー５のローラー直径が小さいために、ボックス内の空気を乱すことに関して比較的影響が少ないためである。したがって、セパレートローラー５の回転に伴う空気の乱れによって、糸条Ｙの糸揺れが惹起されるような場合には、これを防止するための気流分離手段を設けることは、当然のことである。
【００３８】
なお、糸条Ｙを加熱延伸する加熱ローラー対３ａ及び３ｃ（ネルソンローラー）の場合は、図１で説明した場合と同様の装置構成である。したがって、ここでは、説明が重複するのを避けて、その詳細な説明を省略する。
【００３９】
更に、直接紡糸延伸装置において、本発明の加熱ローラー装置に要求されるＬ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｄ、θ、そして、Ｗなどのパラメータは、ローラーの回転速度、加熱ローラーの設定温度、処理する糸条の繊度やフィラメント数、処理する糸条の本数、加熱ローラーに巻回する糸条のターン数などによって変化するため、これらの条件に合わせて、既に述べた範囲内で適宜最適な値に設定すればよいことは、言うまでも無い。
【００４０】
以上のようにして、延伸された糸条Ｙは、交絡付与装置９によって、交絡が付与され、巻取機１０に巻き取られる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の加熱ローラー装置は前述のような構成であって、ローラーの随伴気流による糸揺れを抑制させることができるため、毛羽の発生や断糸を防ぐことができるので生産性が向上する。また、糸揺れ抑制は延伸点の安定化、熱処理の均一化につながるため、得られる延伸糸の品位も向上する。特に、紡糸直接延伸装置の予熱ローラーあるいは延伸熱処理ローラーへ本発明の加熱ローラーを適用した場合にその奏する効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の加熱ローラー装置を説明するための説明図である。なお、図(Ａ)は模式正面図、図(Ｂ)は模式平面図をそれぞれ示す。
【図２】本発明の加熱ローラー装置を適用した直接紡糸延伸装置を模式的に例示した概略装置構成図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂボックス
２ａ〜２ｃ気流分離手段
３ａ〜３ｃ加熱ローラ
４ａ〜４ｃ開口部
Ｙ走行糸条

Claims

糸条を巻回して接触加熱するための加熱ローラーを囲うボックスを設けると共に、該ボックス内には、回転するローラー及び走行する糸条によって惹起される随伴気流を分離するための気流分離手段を走行する糸条に近接して設けるとともに、該気流分離手段によって分離された随伴気流を前記ボックス外へ排出する開口部とを設けたことを特徴とする加熱ローラー装置。
熱可塑性合成樹脂からなる複数の糸条を溶融紡出し、該紡出された糸条を一旦ガラス転移温度以下に冷却し、引き続いて、少なくとも１個及び／又は少なくとも１対の加熱ローラーで引取り、一旦巻き取る事無く、少なくとも１対の加熱ローラーで連続して加熱延伸を行う直接紡糸延伸工程において、前記加熱ローラーの中少なくともその一つに対して、前記気流分離手段と前記開口部とを有する前記ボックスを設けた請求項１記載の加熱ローラー装置。
前記気流分離手段先端と該気流分離手段先端から走行糸条に下ろした仮想垂線が該走行糸条と交差する点(Ｍ)との間の最短距離をＬ１（ｃｍ）、前記交差点(Ｍ)と直径Ｄ（ｃｍ）の加熱ローラーから糸条が離れる離点(Ｎ)との間の距離をＬ２（ｃｍ）、加熱ローラーから離れた糸条の走行方向と前記気流分離手段とがなす交差角度θとしたとき、これらＬ１、Ｌ２、Ｄ、そして、θが下式(１)〜(３)を同時に満足する請求項１又は請求項２記載の加熱ローラー装置。
０＜Ｌ１＜３ …… (１)
０＜Ｌ２＜Ｄ／２ …… (２)
０＜θ≦４５° …… (３)
長さＷ（ｃｍ）の加熱ローラーの回転により誘起される随伴気流を排風するために設けた前記開口部の縦横形状Ｌ３（ｃｍ）×Ｌ４（ｃｍ）が下式(４)及び(５)を同時に満足する請求項１〜３の何れか一項に記載の加熱ローラー装置。
０＜Ｌ３＜５ …… (４)
Ｗ＜Ｌ４＜１．５Ｗ …… (５)