JP5386951B2

JP5386951B2 - 油剤塗布装置

Info

Publication number: JP5386951B2
Application number: JP2008303723A
Authority: JP
Inventors: 憲司伊藤; 潤一郎吉原; 純花岡
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: JP2010126846A

Description

本発明は環状に配置された複数の紡糸孔から吐出された複数の熱可塑性重合体フィラメントに均一に紡糸油剤を塗布することで、フィラメント同士や、紡糸設備との擦過により生じる糸切れを減少させる油剤塗布装置に関するものであり、特に単糸繊度が細く、フィラメント数の多い熱可塑性重合体繊維の製造工程で好適に用いられる油剤塗布装置に関するものである。

熱可塑性重合体繊維を溶融紡糸する場合、熱可塑性重合体は熱可塑性重合体成型用口金パック内で濾過、整流を行った後口金からフィラメントとして吐出される。その後フィラメントを冷却し、紡糸油剤を塗布し、延伸した後、ボビンに巻き取り、糸条を得る。

通常フィラメントを冷却する場合、冷却風吹き出し装置より1方向の冷却風を吹きつけて行っているが、特に吐出されるフィラメント数が多い場合においては、口金から吐出されたフィラメントの内、冷却風吹き出し装置に近いものと遠いものとで冷却の度合いに差が生じる。そのため、環状に紡糸された複数本のフィラメントに対して外側から内側に向かって冷却風を供給する図１のような内吹き込み型環状冷却装置や、内側から外側に向かって冷却風を供給する図２のような外吹き出し型環状冷却装置によるフィラメントの均一冷却装置が提案されている。

またフィラメントの単糸繊度が細い場合においては、紡糸油剤塗布位置を口金に近づけることでフィラメントの集束を早め、フィラメントの随伴気流に起因する紡糸張力を低減することが行われる。

このように、フィラメント数が多く、単糸繊度が細い熱可塑性重合体繊維を製造する場合においては、環状冷却装置を採用し、かつ、紡糸油剤塗布位置を口金に近づけることが必須である。

しかしながら、上記のようにする際、油剤塗布装置が、油剤が塗布されたローラーにフィラメントを接触させる方式のものや、油剤が供給されている溝にフィラメントを走行させる方式のものの場合、紡糸油剤塗布時の紡糸線が不均一となり易く、フィラメントにかかる張力や紡糸油剤の塗布量にばらつきが生じ、得られる繊維の物性が不均一になり易い。

この問題に対しては、例えば特許文献１や特許文献２に、口金の孔配列に沿った形状の紡糸油剤塗布装置を複数本のフィラメントで形成される円の内側に設置することでフィラメントに均一に紡糸油剤を塗布する方法が提案されている。しかしながら、上記文献に記載の方法では、フィラメントと紡糸油剤塗布装置との擦過による毛羽、糸切れなどに起因して操業不調を多発する可能性がある。そのため、実際の熱可塑性重合体繊維の生産に適用することは難しい。また、仮に操業を継続できたとしても、糸の品位やそれを用いた布帛の品位に改善の余地がある。
特表２００４−５０２８８０号公報英国特許出願公開第２１４５９６７号明細書

本発明は、環状に配置された複数の紡糸孔から吐出された複数本の熱可塑性重合体フィラメントの数が多くまた繊度が細くても、均一に紡糸油剤を塗布し、フィラメント同士や紡糸設備との擦過により生じる糸切れを減少させることができる油剤塗布装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記問題点を解決するべく検討した結果、環状に配置された複数の紡糸孔を備えた紡糸口金の下流側で、かつ、前記複数の紡糸孔から吐出された複数のフィラメントの内側に配置される、径の異なる少なくとも２枚のプレート（Ａ）,(Ｂ)を備えた油剤塗布装置であって、フィラメント走行方向に関して下流側に径の大きなプレート（Ａ）を、上流側に径の小さなプレート(Ｂ)を、その面方向における少なくとも一部にて互いに間隙を介するように、かつ、プレート（Ａ）の外周が複数のフィラメントの内側に接し、プレート（B）が複数のフィラメントと非接触状態を保つように配置してなり、前記間隙は、プレート（Ａ）,(Ｂ)の中心から遠ざかるにしたがって大きくなり、さらに、前記間隙に油剤を満たす油剤供給手段を備えていることを特徴とする油剤塗布装置により、これらの問題を解決できることが分かった。

本発明の油剤塗布装置を用いることにより、単糸繊度が細く、フィラメント数が多くても、均一に紡糸油剤を塗布することができ、フィラメント同士の擦過により生じる糸切れを減少させるとともに、紡糸設備との擦過も防ぎ、それにより生じる糸切れも減少させることができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図３に示す熱可塑性重合体（以下ポリマーと呼ぶ）を溶融紡糸する合成繊維製造装置においては、溶融装置（図示しない）にて溶融されたポリマーが、計量ポンプ（図示しない）により輸送され、溶融紡糸口金パック１（以下パックと呼ぶ）上部のポリマー導入孔よりパック内に供給される。

溶融紡糸に用いられるポリマーとしては、ポリエステル、ポリアミド、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレートなど溶融紡糸可能なあらゆるポリマーが該当する。これらのポリマーには、主成分の他に第２，第３成分を共重合または混合してもよい。また、ポリマーには各種の添加剤、たとえば、艶消剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、赤外線吸収剤、結晶核剤、螢光増白剤などを必要に応じて共重合または混合してもよい。

パック１に供給されたポリマーは濾過、整流され、複数の紡糸孔が環状に配置された口金２よりフィラメント３として吐出される。吐出された複数本のフィラメント３は冷却風吹きつけ装置４により冷却、固化される。このとき前述したようにフィラメントの冷却ばらつきを低減するためには環状冷却風吹きつけ装置を使用することが望ましい。環状冷却風吹きつけ装置は、フィラメント束の外側から内側に向かって冷却風を吹き付ける内吹き込み型でも良いし、図３にしめすようなフィラメント束の内側から外側に向かって冷却風を吹き出す外吹き出し型でも良い。冷却されたフィラメント３は紡糸油剤塗布装置の下流にある収束ガイド５によって収束されつつ油剤塗布装置６によって紡糸油剤を塗布される。

油剤塗布装置６の詳細を図４に示す。

油剤塗布装置６は、径の異なる少なくとも２枚のプレート８、１０を備え、フィラメント走行方向に関して下流側に径の大きなプレート８を、上流側に径の小さなプレート１０を、間隙を介して対向配置する。プレート８、１０は、両者の間の間隙が、プレート（Ａ）,(Ｂ)の中心から遠ざかるにしたがって広くなるような形状に形成されており、また、径の大きなプレート８の外周が走行する複数のフィラメントの内側に接するように、かつ、径の小さなプレート１０がそれらフィラメントと非接触状態を保つように、配置される。なお、間隙は、それらプレートの面方向における全部に設けられている必要はなく、少なくとも一部、すなわちプレート外周部に設けられていればよい。

プレート８およびプレート１０はリング状でも良いし、円盤状でもよいが、プレート８には、一箇所に供給される油剤を周方向に均一に行き渡せることができるように、環状溝９が設けられていることが好ましい。また材質について、フィラメントと接することになるプレート８はアルミナ、ジルコニア等のセラミック類が好ましく、フィラメントと接触しないプレート１０は耐錆加工された金属やセラミック等が好ましいが、いずれもこれらに限定されるものではない。
そして、このような油剤塗布装置６には、給油ホース７が接続されており、該給油ホース７によりプレート８、１０の間に油剤が導入される。給油ホース７によって環状溝９に供給された紡糸油剤は、環状溝９およびプレート８、１０に挟まれてなる間隙を満たしながら、プレート８上面の接糸部１１を経てフィラメント３に流れるが、このとき、紡糸油剤は表面張力によりプレート８の上面とプレート１０の下面に挟まれてなる空間の外周部に紡糸油剤溜まりを形成する。そのため、走行するフィラメント３は、紡糸油剤溜まり１２を通過した後にプレート８の接糸部１１と接することになり、設備との擦過やそれにより生じる糸切れを防ぐことができる。そして、プレート１０の下面が該プレートの外周にかけてプレート８の上面より離れ、プレート（Ａ）,(Ｂ)の間の間隙（フィラメント走行方向の厚み）がプレート中心から遠ざかるにしたがって大きくなる構成となっているため、プレート１０の下面とプレート８の上面が平行である場合より油剤の溜まり量が増え、フィラメントの随伴気流等による油剤飛散の結果発生する、フィラメントとプレート８が直に接触することを防止することが出来る。また、プレート１０がプレート８よりも小さな径を有しているためフィラメントはプレート１０のみと接触し、油剤溜まりを通過する前にプレート８と接触することを防止することが出来る。

各評価項目は以下の通り定義した。

A.繊度
試料を枠周１．１２５ｍの検尺機に巻き取り２００回巻カセを作成し、熱風乾燥機にて乾燥後（１０５±２℃×６０分）天秤にてカセ重量を量り、公定水分率を乗じた値から繊度を算出した。

B.糸切れ率
各サンプルを130時間紡糸し、その間発生した糸切れ回数と使用ポリマー量から1t紡糸したときの糸切れ回数を算出した。

Ｃ.相対粘度
（ａ）試料を秤量し、９８重量％濃硫酸に試料濃度（Ｃ）が１ｇ／１００ｍｌとなるように溶解する。
（ｂ）（ａ）項の溶液をオストワルド粘度計にて２５℃での落下秒数（Ｔ１）を測定する。
（ｃ）試料を溶解していない９８重量％濃硫酸の２５℃での落下秒数（Ｔ２）を（ｂ）項と同様に測定する。
（ｄ）試料の９８％硫酸相対粘度（ηｒ）を下式により算出する。測定温度は２５℃とする。
（ηｒ）＝（Ｔ１／Ｔ２）＋｛１．８９１×（１．０００−Ｃ）｝。

Ｄ．毛羽品位
毛羽、単糸切れ頻度試料となる糸のパッケージを１０本用意し、速度６００ｍ／ｍｉｎで２０分糸条の解舒をおこない、東レエンジニアリング社製ＭＵＬＴＩ−ＰＯＩＮＴＦＲＡＹＣＯＵＮＴＥＲＭＩＣ−１２０により毛羽個数をカウントし、パッケージ平均２個以下を○、３〜６を△、６個以上を×として評価した。

Ｅ．布帛品位
得られた繊維を加工してできた仮撚加工糸を筒編み、染色した布帛の柔らかさ、表面のなめらかさ、布帛の色の深みを目視および触感で判定し、以下の３段階で判定した。

○・・・良好（染色した布帛が柔らかく、表面がなめらかであり、布帛の色に深みがある）
△・・・やや不良（染色した布帛が柔らかく、表面がなめらかであるが、一部表面に傷があったり布帛の色が不均一）
×・・・不良（布帛表面に傷が多く、また、布帛が堅い）
＜実施例１＞
直径０．１８ｍｍ、長さ０．３６ｍｍの口金孔を備えた図３、４に示す装置を用い、酸化チタン量０．３％、相対粘度２．６４のポリアミド６６を２９０℃で溶融し、４４デシテックス、６８フィラメントのナイロン６６を糸引き取り速度４４００ｍ／ｍｉｎで１．５ｔ巻き取ったときの、糸切れ回数を測定した。

なお、外吹き出し型環状冷却装置からは平均風速２０ｍ／ｍｉｎの冷却風を吹き出し、紡糸油剤は口金下面より２３０ｍｍの位置でフィラメントに付与した。

得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を評価した結果を表１に示す。

＜実施例２＞直径０．１７ｍｍ、長さ０．７０ｍｍの口金孔を用い、６１デシテックス、９８フィラメントのナイロン６６糸を２．２ｔ巻き取ったこと以外は実施例と同様の方法で繊維を得た。得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を評価した結果を表１に示す。

＜比較例１＞
紡糸油剤塗布装置を、図５のような、油剤を満たした溝部に糸条を収束させることで油剤を付与する油剤塗布装置としたこと以外は実施例と同様の方法で繊維を得た。得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を比較した結果を表１に示す。

＜比較例２＞
２枚のプレート（Ａ）,(Ｂ)を同一直径のプレートとし、それらの間の間隙を面方向に一定とした以外は実施例１と同様の方法で繊維を得た。得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を比較した結果を表１に示す。

＜比較例３＞
紡糸油剤塗布装置を図５のような、油剤を満たした溝部に糸条を収束させることで油剤を付与する油剤塗布装置としたこと以外は実施例２と同様の方法で繊維を得た。得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を比較した結果を表１に示す。

＜比較例４＞
２枚のプレート（Ａ）,(Ｂ)を同一直径のプレートとし、それらの間の間隙を面方向に一定とした以外は実施例２と同様の方法で繊維を得た。得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を比較した結果を表１に示す。

＜比較例５＞
２枚のプレート（Ａ）,(Ｂ)についてを糸条走行方向下流側のプレートの直径を上流側のプレートより大きくし、糸条が下流側プレートとのみ接触し、それらのプレート間の間隙を面方向に一定とした以外は実施例２と同様の方法で繊維を得た。得られた繊維の糸切れ率、毛羽品位、布帛品位を比較した結果を表１に示す。

内吹き込み型環状冷却装置の模式図である。外吹き出し型環状冷却装置の模式図である。熱可塑性重合体を溶融紡糸する合成繊維製造装置の一例を示す模式図である。本発明の一実施形態を示す紡糸油剤塗布装置の模式図である。比較例１における態様を示す模式図である。比較例２における態様を示す模式図である。

符号の説明

１溶融紡糸口金パック
２口金
３フィラメント
４冷却風吹きつけ装置
５収束ガイド
６紡糸油剤塗布装置
７給油ホース
８プレート（下流側）
９環状溝
１０プレート（上流側）
１１接糸部
１２紡糸油剤溜まり

Claims

環状に配置された複数の紡糸孔を備えた紡糸口金の下流側で、かつ、前記複数の紡糸孔から吐出された複数のフィラメントの内側に配置される、径の異なる少なくとも２枚のプレート（Ａ），（Ｂ）を備えた油剤塗布装置であって、フィラメント走行方向に関して下流側に径の大きなプレート（Ａ）を、下流側に径の小さなプレート（Ｂ）を、その面方向における少なくとも一部にて互いに間隙を介するように、かつ、プレート（Ａ）の外周が複数のフィラメントの内側に接し、プレート（Ｂ）が、複数のフィラメントと非接触状態を保つように配置してなり、前記間隙は、プレート（Ａ），（Ｂ）の中心から遠ざかるにしたがって大きくなり、さらに、前記間隙に油剤を満たす油剤供給手段を備えていることを特徴とする油剤塗布装置。