JP6385790B2 - 紡糸延伸装置 - Google Patents

Description

本発明は、紡糸機から紡出された糸を延伸する紡糸延伸装置に関する。

例えば、特許文献１には、紡糸機から紡出されたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethylene Terephthalate）等の糸を延伸する紡糸延伸装置が開示されている。この紡糸延伸装置は、少なくとも１つの第１ローラと、第１ローラの糸走行方向下流側に配置され、第１ローラよりも糸送り速度が速い加熱ローラである複数の第２ローラが設けられている。そして、紡糸機から紡出された糸が第１ローラと第２ローラとの間で延伸されるとともに、延伸された糸が複数の第２ローラによって熱固定される。このとき、延伸条件および熱固定時の条件により、糸の物性をコントロールしている。

具体的には、複数の第２ローラの糸送り速度を、糸走行方向下流側にあるものほど遅く設定し、糸をリラックス状態で熱固定する弛緩熱処理を行うことで、沸水収縮率（ＢＷＳ：Boiling Water Shrinkage）を低くすることができる。一方、複数の第２ローラの糸送り速度を、糸走行方向下流側にあるものほど速く設定し、糸をストレッチ状態で熱固定する緊張熱処理を行うことで、ヤング率（モジュラス）を高くすることができるものとなっている。

特開２０１４−７７２２１号公報

上述のように、特許文献１に記載の紡糸延伸装置では、複数の第２ローラの糸送り速度を変えることで、熱固定時における糸の張力を変化させ、糸の物性を調整している。しかしながら、複数の第２ローラの糸送り速度を変えるだけでは、物性のコントロールの幅に限界があった。

以上の課題を鑑みて、本発明にかかる紡糸延伸装置においては、糸の物性をより幅広くコントロール可能とすることを目的とする。

本発明の第１態様は、紡糸機から紡出された糸を延伸する紡糸延伸装置であって、少なくとも１つの第１ローラと、前記第１ローラの糸走行方向下流側に配置され、前記第１ローラよりも糸送り速度が速い加熱ローラである３つ以上の第２ローラと、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を制御する速度制御部と、前記３つ以上の第２ローラの温度を制御する温度制御部と、を備え、前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、糸走行方向下流側にあるものほど遅くなるように制御し、前記温度制御部は、最も糸走行方向下流側の前記第２ローラの温度が、他の前記第２ローラの温度以上となるように、前記３つ以上の第２ローラの温度を制御することを特徴とする。

本発明の第１態様によれば、第１ローラと第２ローラとの間で糸が延伸されるとともに、３つ以上の第２ローラの糸送り速度が、糸走行方向下流側にあるものほど遅くなるので、糸をリラックス状態で熱固定する弛緩熱処理が行われる。このとき、糸走行方向下流側に糸が走行するにしたがって、糸の弛緩状態が高まり、かつ、最も糸走行方向下流側の第２ローラの温度が、他の第２ローラの温度以上となっているので、糸の弛緩状態が高まり、分子の易動度が高くなっているときに、糸が強く加熱されることになる。このように、第２ローラの糸送り速度に加えて温度を制御することで、分子鎖を効果的に弛緩させることができ、弛緩熱処理の効果を従来よりも高めることができる。その結果、糸の物性をより幅広くコントロールすることができる。

ここで、前記温度制御部は、糸走行方向において隣り合う２つの前記第２ローラにおいて、糸走行方向下流側にある前記第２ローラの温度が糸走行方向上流側にある前記第２ローラの温度以上となるように、前記３つ以上の第２ローラの温度を制御するとよい。

こうすることで、糸走行方向下流側ほど、すなわち、糸の弛緩状態が高まるほど、糸が強く加熱されることになり、上記弛緩熱処理を確実かつ効果的に高めることができる。

さらには、前記温度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの温度を、糸走行方向上流側にあるものほど低くなるように制御するとよい。

上述のように、弛緩熱処理の効果を高めるためには、最も糸走行方向下流側の第２ローラの温度が、他の第２ローラの温度以上であればよく、他の第２ローラの温度が、最も糸走行方向下流側の第２ローラの温度と同じであってもよい。しかしながら、糸があまり弛緩していない状態では、強い加熱を行っても分子鎖を効率的に弛緩させることはできないため、糸走行方向上流側ほど加熱することの効果は小さい。したがって、第２ローラの温度を、糸走行方向上流側にあるものほど低くすることにより、無駄な加熱を抑制することができ、効率的に糸の物性をコントロールすることができる。

また、前記３つ以上の第２ローラの各ローラ間のうち少なくとも１つの区間に、糸を加熱する加熱器が設けられると好適である。

加熱器を設けることで、熱処理の性能を向上させることができ、糸を良好に熱固定することが可能となる。

このとき、前記加熱器が、最も糸走行方向下流側の２つの前記第２ローラの間に設けられるとさらに好適である。

こうすることで、弛緩状態が高まった糸に対して、加熱器によるさらなる加熱が行われることになり、弛緩熱処理の効果をより高めることができる。このため、糸の物性をさらに幅広くコントロールすることが可能となる。

ここで、少なくとも１つの前記第２ローラを収容する保温箱が設けられており、前記加熱器が前記保温箱の内部に配置されると好適である。

保温箱の内部に加熱器を配置することで、加熱器からの熱が逃げてしまうことを抑制でき、加熱器による熱処理の効果を向上させることができる。

また、これとは反対に、少なくとも１つの前記第２ローラを収容する保温箱が設けられており、前記加熱器が前記保温箱の外部に配置されるようにしてもよい。

保温箱の外部に加熱器を配置した場合には、保温箱の大きさに制限されることなく、大型の加熱器を採用することができるので、加熱器の加熱性能を容易に向上させることができる。

また、前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、各ローラ間を走行する糸の張力が０．０５ｇ／ｄｅ以上となるように制御すると好適である。

糸の張力が０．０５ｇ／ｄｅよりも小さくなると、糸揺れが生じ、糸がローラに巻き付いたり、断糸が発生したりするおそれがある。そこで、糸の張力を０．０５ｇ／ｄｅ以上とすることで、これらの不具合を回避することができる。

本発明の第２態様は、紡糸機から紡出された糸を延伸する紡糸延伸装置であって、少なくとも１つの第１ローラと、前記第１ローラの糸走行方向下流側に配置され、前記第１ローラよりも糸送り速度が速く、少なくとも最も糸走行方向下流側のもの以外は加熱ローラである３つ以上の第２ローラと、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を制御する速度制御部と、前記３つ以上の第２ローラのうち前記加熱ローラであるものの温度を制御する温度制御部と、を備え、前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、糸走行方向下流側にあるものほど速くなるように制御し、前記温度制御部は、最も糸走行方向上流側の前記第２ローラの温度が、他の前記第２ローラの温度以上となるように、前記３つ以上の第２ローラのうち前記加熱ローラであるものの温度を制御することを特徴とする。

本発明の第２態様によれば、第１ローラと第２ローラとの間で糸が延伸されるとともに、３つ以上の第２ローラの糸送り速度が、糸走行方向下流側にあるものほど速くなるので、糸をストレッチ状態で熱固定する緊張熱処理が行われる。このとき、糸走行方向下流側に糸が走行するにしたがって、糸の緊張状態が高まり、かつ、最も糸走行方向上流側の第２ローラの温度が、他の第２ローラの温度以上となっているので、まだ糸の緊張状態が低く、分子の易動度が高いときに、糸が強く加熱されることになる。また、糸走行方向下流側の第２ローラによる糸の昇温が抑制されるので、分子鎖の緊張状態が緩和されることを防ぐことができる。このように、第２ローラの糸送り速度に加えて温度を制御することで、結晶化を効果的に進行させ、また分子鎖の緊張状態の緩和を防ぐことができ、緊張熱処理の効果を従来よりも高めることができる。その結果、糸の物性をより幅広くコントロールすることが可能となる。

ここで、前記温度制御部は、糸走行方向において隣り合う２つの前記第２ローラにおいて、糸走行方向上流側にある前記第２ローラの温度が糸走行方向下流側にある前記第２ローラの温度以上となるように、前記３つ以上の第２ローラのうち前記加熱ローラであるものの温度を制御するとよい。

こうすることで、糸走行方向上流側ほど、すなわち、結晶化がまだ進んでおらず、分子の易動度が高いうちに、糸が強く加熱されることになり、上記緊張熱処理の効果を確実かつ効率的に高めることができる。

さらには、前記温度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの温度を、糸走行方向下流側にあるものほど低くなるように制御するとよい。

上述のように、緊張熱処理の効果を高めるためには、最も糸走行方向上流側の第２ローラの温度が、他の第２ローラの温度以上であればよく、他の第２ローラの温度が、最も糸走行方向上流側の第２ローラの温度と同じであってもよい。しかしながら、糸の緊張が進んだ段階では、強い加熱を行っても効率的に結晶化することができないため、糸走行方向下流側ほど加熱することの効果は小さい。また、糸走行方向下流側の第２ローラによる糸の昇温を抑制することで、分子鎖の緊張状態が緩和されることを防ぐことができる。したがって、第２ローラの温度を、糸走行方向下流側にあるものほど低くすることにより、無駄な加熱を抑制することができるとともに、分子鎖の緊張状態が緩和されることを防ぐことができるので、効率的に糸の物性をコントロールすることができる。

また、前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、各ローラ間を走行する糸の張力が１ｇ／ｄｅ以下となるように制御すると好適である。

糸の張力が１ｇ／ｄｅよりも大きくなると、断糸や毛羽が発生するおそれがある。そこで、糸の張力を１ｇ／ｄｅ以下とすることで、これらの不具合を回避することができる。

また、本発明の第１態様および第２態様に共通して、前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、各ローラ間の糸送り速度差が３０ｍ／ｍｉｎ以下となるように制御すると好適である。

こうすることで、糸の張力が適正に維持され、ローラへの糸の巻き付きや断糸を防止することができる。

本発明では、３つ以上の第２ローラの糸送り速度に加えて温度を調整することによって、糸の物性を幅広くコントロールすることが可能となる。

本発明の実施形態にかかる紡糸延伸装置を備えた紡糸巻取機の正面図である。 本発明の実施形態にかかる紡糸延伸装置を備えた紡糸巻取機の側面図である。 紡糸延伸装置の制御ブロック図である。 他の実施形態にかかる紡糸延伸装置を備えた紡糸巻取機の正面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる紡糸延伸装置を備えた紡糸巻取機の正面図であり、図２は、本発明の実施形態にかかる紡糸延伸装置を備えた紡糸巻取機の側面図であり、図３は、紡糸延伸装置の制御ブロック図である。

図１、２に示すように、紡糸巻取機１は、紡糸延伸装置２と、糸巻取装置３とを備えている。紡糸巻取機１は、上方にある紡糸機４から紡出されて連続的に供給される複数の糸Ｙを紡糸延伸装置２で延伸して糸巻取装置３に送り、糸巻取装置３で複数の糸Ｙを巻き取る。糸Ｙは、例えば、延伸のための予備加熱が必要なＰＥＴである。なお、紡糸機４から紡出された複数の糸Ｙには、図示しない給油ガイドにより、油剤が付与されている。

紡糸延伸装置２は、紡糸機４から紡出された複数の糸Ｙを延伸するための装置であり、その詳細については後述する。

糸巻取装置３は、紡糸機４の下方に配置されており、紡糸延伸装置２を介して紡糸機４から供給された複数の糸Ｙを、複数のボビンＢにそれぞれ巻き取って、複数のパッケージＰを形成する。糸巻取装置３は、案内ローラ５、６、複数の支点ガイド７、２つの巻取ユニット８等を備える。

案内ローラ５、６は、不図示のモータによって回転駆動される駆動ローラであって、紡糸延伸装置２から送られてくる複数の糸Ｙは、案内ローラ５、６により、下方の複数の支点ガイド７に送られる。

複数の支点ガイド７は、２つの巻取ユニット８のそれぞれの上方において、前後方向に沿って複数のボビンＢの長さと略同一の間隔で並んで配置されている。複数の支点ガイド７は、後述する複数のトラバースガイド１２に対応して設けられており、糸Ｙがトラバースガイド１２によって前後方向に綾振りされる際の支点となる。

巻取ユニット８は、本体フレーム９、本体フレーム９に回転可能に設けられた円板状のターレット１０、ターレット１０に片持ち支持された状態で前後方向に延びており、複数のボビンＢが軸方向に装着される２本のボビンホルダ１１、複数の糸Ｙの綾振りを行う複数のトラバースガイド１２、本体フレーム９に対して上下方向に移動可能であり、ボビンホルダ１１に装着されたボビンＢに対して離接するコンタクトローラ１３等を有している。

巻取ユニット８は、不図示のモータによりボビンホルダ１１を回転させることで、このボビンホルダ１１に装着された複数のボビンＢを回転させ、回転する複数のボビンＢに複数の糸Ｙを巻き取る。このとき、ボビンＢに巻き取られる糸Ｙは、ボビンＢの上方に配置されたトラバースガイド１２によって、支点ガイド７を支点としてボビンＢの軸方向に綾振りされる。

そして、支点ガイド７を支点としてトラバースガイド１２に綾振られた糸Ｙは、ボビンＢに巻き取られてパッケージＰを形成する。このとき、コンタクトローラ１３は、ボビンＢへの巻き取り時に、パッケージＰの外周面に接触して、所定の接圧を付与しながら回転して、パッケージＰの形状を整える。そして、ボビンホルダ１１に装着された複数のパッケージＰは、満巻きになると不図示のプッシャーにより前方へ押し出されてボビンホルダ１１から取り外される。

紡糸延伸装置２について説明する。紡糸延伸装置２は、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、第３ゴデットローラ２３、保温箱２４、加熱器２５、インターレース装置２６等を備え、紡糸機４の下方に配置されている。

第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂおよび第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、いずれも保温箱２４の内部に配置されており、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂは、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの上方に配置されている。第１ゴデットローラ２１ｂは、第１ゴデットローラ２１ａよりも上方かつ左方に配置されている。また、第２ゴデットローラ２２ｂは、第２ゴデットローラ２２ａよりも上方かつ右方に配置されており、第２ゴデットローラ２２ｃは、第２ゴデットローラ２２ｂよりも下方かつ右方に配置されている。第３ゴデットローラ２３は、保温箱２４の外部であって、第２ゴデットローラ２２ｃよりも上方かつ右方に配置されている。このように配置されたゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３に対して、この順番に糸Ｙが３６０度以内の巻き掛け角度で巻き掛けられて糸道が規定されている。

ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３は、いずれもモータＭ（図３）により回転駆動される駆動ローラである。このうち、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂおよび第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、内部にヒータＨ（図３）を備えた加熱ローラである。また、第３ゴデットローラ２３は、ヒータを備えない非加熱ローラである。ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３の糸送り速度や温度は、図３に示す制御装置３０によって制御される。

図３に示すように、制御装置３０は、速度制御部３１と温度制御部３２とを有して構成される。速度制御部３１は、ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３のモータＭを制御することで、ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３の糸送り速度Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５、Ｖ６を制御する。温度制御部３２は、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃのヒータＨを制御することで、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を制御する。なお、温度制御部３２は、後述の加熱器２５の温度Ｔｈも制御する。

制御装置３０に対しては、不図示のキーボード等の入力手段により、オペレータが糸送り速度や温度等の各条件を設定可能となっている。制御装置３０が有する速度制御部３１および温度制御部３２の機能は、マイクロプロセッサ等のハードウェアとプログラム等のソフトウェアとが協働することにより実現される。なお、速度制御部３１および温度制御部３２は、機能としての分担を示すものであり、必ずしも物理的に独立して構成される必要はない。また、ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２３のそれぞれに対して、個別に速度制御部３１や温度制御部３２が設けられる構成でもよい。

図１に戻って、保温箱２４は、断熱材によって構成された概ね直方体形状の箱であり、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび加熱器２５を収容している。保温箱２４を設けることで、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび加熱器２５から発せられる熱が保温箱２４の外部に逃げることを抑制し、保温箱２４の内部を保温できるようになっている。保温箱２４の内部には、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂと第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃとの間に遮熱壁２８が設けられている。この遮熱壁２８により、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂと第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃとが互いの温度に影響を及ぼすことを抑制している。

また、保温箱２４の上面（第１ゴデットローラ２１ａの上方）には、複数の糸Ｙを保温箱２４の内部に導入するためのスリット２４ａが設けられている。複数の糸Ｙは、このスリット２４ａを通過して保温箱２４の内部に導入され、第１ゴデットローラ２１ａに巻き掛けられている。また、保温箱２４の右側面の下部（第２ゴデットローラ２２ｃの右方）には、複数の糸Ｙを保温箱２４の外部に導出するためのスリット２４ｂが設けられている。第２ゴデットローラ２２ｃから送られる複数の糸Ｙは、このスリット２４ｂを通過して保温箱２４の外部に導出され、第３ゴデットローラ２３に巻き掛けられている。

加熱器２５は、例えば赤外線ヒータ等の熱輻射を利用した非接触加熱ヒータであり、最も糸走行方向下流側の２つの第２ゴデットローラ２２ｂと第２ゴデットローラ２２ｃとの間に配置されている。加熱器２５により、第２ゴデットローラ２２ｂから第２ゴデットローラ２２ｃへ送られる糸Ｙが加熱される。

インターレース装置２６は、流体噴射ノズルを用いることで糸Ｙを構成するフィラメントを相互に絡み合わせて集束性を付与し、繊維間の広がりや分離を抑制するためのものである。インターレース装置２６は、第２ゴデットローラ２２ｃと第３ゴデットローラ２３との間に配置されている。

図１に戻って、紡糸延伸装置２における糸Ｙの延伸処理について詳細に説明する。第１ゴデットローラ２１ａの温度Ｔ１および第１ゴデットローラ２１ｂの温度Ｔ２は、温度制御部３２によって、糸Ｙのガラス転移点以上の温度（例えば、ＰＥＴの場合、８０〜１００℃程度）に制御され、延伸前の糸Ｙの温度がガラス転移点以上となるように予備加熱を行う。なお、ガラス転移点は高分子の種類によって異なるため、糸Ｙの原料に応じて、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂの温度Ｔ１、Ｔ２は設定される。

また、第１ゴデットローラ２１ａの糸送り速度Ｖ１および第１ゴデットローラ２１ｂの糸送り速度Ｖ２は、速度制御部３１によって、例えば、１５００〜３０００ｍ／ｍｉｎ程度に制御される。なお、詳細には、第１ゴデットローラ２１ａで糸Ｙが加熱されることで生じる糸Ｙの内部応力緩和による張力低下を補正するため、第１ゴデットローラ２１ｂの糸送り速度Ｖ２が、第１ゴデットローラ２１ａの糸送り速度Ｖ１よりも、若干（数１０ｍ／ｍｉｎ）速くなるように制御される。ただし、このように制御することは必須ではない。

第２ゴデットローラ２２ａの糸送り速度Ｖ３、第２ゴデットローラ２２ｂの糸送り速度Ｖ４、および第２ゴデットローラ２２ｃの糸送り速度Ｖ５は、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂの糸送り速度Ｖ１、Ｖ２よりも速くなるよう、速度制御部３１によって、例えば、４５００〜５５００ｍ／ｍｉｎ程度に制御される。このため、第１ゴデットローラ２１ｂと第２ゴデットローラ２２ａとの間において、糸Ｙは延伸される。ここで、速度制御部３１は、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を、各ローラ間の糸送り速度差が３０ｍ／ｍｉｎ以下となるように制御することが好ましい。こうすることで、糸Ｙの張力が適正に維持され、ローラへの糸Ｙの巻き付きや断糸を防止することができる。

第２ゴデットローラ２２ａの温度Ｔ３、第２ゴデットローラ２２ｂの温度Ｔ４、および第２ゴデットローラ２２ｃの温度Ｔ５は、温度制御部３２によって、延伸された糸Ｙを熱固定可能な温度（例えば、１２０〜１８０℃程度）に制御される。同じく、加熱器２５の温度Ｔｈも、温度制御部３２によって、延伸された糸Ｙを熱固定可能な温度（例えば、１２０〜１８０℃程度）に制御される。第２ゴデットローラを３つ以上設けることで、後述の弛緩熱処理や緊張熱処理において、糸Ｙの弛緩状態や緊張状態を、急激な張力変化を抑制しつつ、より高めることができる。

第３ゴデットローラ２３の糸送り速度Ｖ６は、インターレース装置２６における糸Ｙの張力が、糸Ｙへの交絡の付与に適した値となるように調整される。

このように構成された紡糸延伸装置２によれば、紡糸機４から紡出された複数の糸Ｙは、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂによってガラス転移点以上の温度まで予備加熱された後、第１ゴデットローラ２１ｂと第２ゴデットローラ２２ａとの間で延伸され、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃで熱固定される。ここで、糸Ｙが延伸される際の延伸倍率が高くなるほど、強度やヤング率が高くなり、伸度が低くなる。反対に、延伸倍率が低くなるほど、強度やヤング率が低くなり、伸度が高くなる。つまり、糸Ｙの延伸倍率を調整することで、糸Ｙの物性を調整することができる。

しかしながら、例えば、沸水収縮率が５％程度以下と非常に低い超低収縮糸や、１０％強度（伸度が１０％のときの強度であり、ヤング率の代用特性として用いられる）が破断強度の７０％程度以上の高モジュラス糸等を生産することは、これまで困難であった。なぜなら、沸水収縮率をより低くしようとする場合、熱固定時の温度、すなわち第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度を高くすればよいが、この温度を例えば２００℃程度以上と高くしすぎると、糸Ｙの劣化（強伸度の低下）や断糸が多く発生するため、沸水収縮率を低くすることには限界があった。また、糸Ｙを延伸する際の延伸倍率を大きくすることで、ヤング率を高くすることができるが、その場合、伸度が低くなり過ぎ、断糸や毛羽が多発するため、ヤング率を高くするには限界があった。しかしながら、紡糸延伸装置２では、３つの第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度および温度をそれぞれ独立に制御することにより、超低収縮糸や高モジュラス糸の生産が可能となる。以下、その原理について説明する。

（弛緩熱処理による超低収縮糸の生産）
速度制御部３１によって、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を、糸走行方向下流側にあるものほど遅くなるよう、すなわちＶ３＞Ｖ４＞Ｖ５となるように制御することで、糸Ｙをリラックス状態で熱固定する弛緩熱処理が行われる。弛緩熱処理を行うことで、非結晶領域の分子配向性が低下し、糸Ｙの沸水収縮率が小さくなる。同時に、温度制御部３２によって、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を、最も糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｃの温度Ｔ５が、他の第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂの温度Ｔ３、Ｔ４以上となるよう、すなわちＴ３≦Ｔ５かつＴ４≦Ｔ５となるように制御する。

このような制御によれば、糸走行方向下流側に糸Ｙが走行するにしたがって、糸Ｙの弛緩状態が高まり、かつ、最も糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｃの温度Ｔ５が、他の第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂの温度Ｔ３、Ｔ４以上となっているので、糸Ｙの弛緩状態が高まり、分子の易動度が高くなっているときに、糸Ｙが強く加熱されることになる。このように、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５に加えて温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５も制御することで、分子鎖を効果的に弛緩させることができ、弛緩熱処理の効果を従来よりも高めることができる。その結果、糸Ｙの物性をより幅広くコントロールすることができる。したがって、例えば、糸Ｙの劣化や断糸が発生するほど第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度を高くしなくとも、弛緩熱処理の効果が向上することで、沸水収縮率を低下させることができ、超低収縮糸の生産が可能となる。

温度制御部３２は、糸走行方向において隣り合う２つの第２ゴデットローラ（第２ゴデットローラ２２ａと２２ｂ、あるいは第２ゴデットローラ２２ｂと２２ｃ）において、糸走行方向下流側にある第２ゴデットローラの温度が糸走行方向上流側にある第２ゴデットローラの温度以上となるよう、すなわちＴ３≦Ｔ４≦Ｔ５となるよう、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を制御するとより好適である。こうすることで、糸走行方向下流側ほど、すなわち、糸Ｙの弛緩状態が高まるほど、糸Ｙが強く加熱されることになり、上記弛緩熱処理を確実かつ効果的に高めることができる。

ここで、弛緩熱処理の効果を高めるためには、最も糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｃの温度Ｔ５が、他の第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂの温度Ｔ３、Ｔ４以上であればよく、他の第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂの温度Ｔ３、Ｔ４が、最も糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｃの温度Ｔ５と同じであってもよい。しかしながら、糸Ｙがあまり弛緩していない状態では、強い加熱を行っても分子鎖を効率的に弛緩させることはできないため、糸走行方向上流側ほど加熱することの効果は小さい。したがって、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を、糸走行方向上流側にあるものほど低く、すなわちＴ３＜Ｔ４＜Ｔ５とすることにより、無駄な加熱を抑制することができ、効率的に糸Ｙの物性をコントロールすることができる。

また、本実施形態では、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの各ローラ間のうち少なくとも１つの区間に、糸Ｙを加熱する加熱器２５が設けられている。このため、熱処理の性能を向上させることができ、糸Ｙを良好に熱固定することが可能となる。

特に、本実施形態では、加熱器２５が、最も糸走行方向下流側の２つの第２ゴデットローラ２２ｂと第２ゴデットローラ２２ｃの間に設けられている。このため、弛緩状態が高まった糸Ｙに対して、加熱器２５によるさらなる加熱が行われることになり、弛緩熱処理の効果をより高めることができる。このため、糸Ｙの物性をさらに幅広くコントロールすることが可能となる。

また、本実施形態では、加熱器２５が保温箱２４の内部に配置されているので、加熱器２５からの熱が逃げてしまうことを抑制でき、加熱器２５による熱処理の効果を向上させることができる。

また、本実施形態では、速度制御部３１は、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を、各ローラ間を走行する糸Ｙの張力が０．０５ｇ／ｄｅ以上となるように制御する。糸Ｙの張力が０．０５ｇ／ｄｅよりも小さくなると、糸揺れが生じ、糸Ｙがローラに巻き付いたり、断糸が発生したりするおそれがあるが、糸Ｙの張力を０．０５ｇ／ｄｅ以上とすることで、これらの不具合を回避することができる。

（緊張熱処理による高モジュラス糸の生産）
速度制御部３１によって、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を、糸走行方向下流側にあるものほど速くなるよう、すなわちＶ３＜Ｖ４＜Ｖ５となるように制御することで、糸Ｙをストレッチ状態で熱固定する緊張熱処理が行われる。緊張熱処理を行うことで、非結晶領域の分子配向性が高まり、糸Ｙのヤング率が大きくなる。同時に、温度制御部３２によって、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を、最も糸走行方向上流側の第２ゴデットローラ２２ａの温度Ｔ３が、他の第２ゴデットローラ２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ４、Ｔ５以上となるよう、すなわちＴ３≧Ｔ４かつＴ３≧Ｔ５となるように制御する。

このような制御によれば、糸走行方向下流側に糸Ｙが走行するにしたがって、糸Ｙの緊張状態が高まり、かつ、最も糸走行方向上流側の第２ゴデットローラ２２ａの温度Ｔ３が、他の第２ゴデットローラ２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ４、Ｔ５以上となっているので、まだ糸Ｙの緊張状態が低く、分子の易動度が高いときに、糸Ｙが強く加熱されることになる。また、糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｂ、２２ｃによる糸Ｙの昇温が抑制されるので、分子鎖の緊張状態が緩和されることを防ぐことができる。このように、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５に加えて温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５も制御することで、結晶化を効果的に進行させ、また分子鎖の緊張状態の緩和を防ぐことができ、緊張熱処理の効果を従来よりも高めることができる。その結果、糸Ｙの物性をより幅広くコントロールすることが可能となる。このように、緊張熱処理の効果を向上させることで、ヤング率を高くすることができるので、ヤング率を高くするために延伸倍率を過剰に大きくする必要がない。よって、糸Ｙの伸度が低くなり過ぎることによる断糸や毛羽の発生を抑制しつつ（適度な伸度を確保しつつ）、高モジュラス糸を生産することが可能となる。

温度制御部３２は、糸走行方向において隣り合う２つの第２ゴデットローラ（第２ゴデットローラ２２ａと２２ｂ、あるいは第２ゴデットローラ２２ｂと２２ｃ）において、糸走行方向上流側にある第２ゴデットローラの温度が糸走行方向下流側にある第２ゴデットローラの温度以上となるよう、すなわちＴ３≧Ｔ４≧Ｔ５となるよう、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を制御するとより好適である。こうすることで、糸走行方向上流側ほど、すなわち、結晶化がまだ進んでおらず、分子の易動度が高いうちに、糸Ｙが強く加熱されることになり、上記緊張熱処理の効果を確実かつ効率的に高めることができる。

ここで、緊張熱処理の効果を高めるためには、最も糸走行方向上流側の第２ゴデットローラ２２ａの温度Ｔ３が、他の第２ゴデットローラ２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ４、Ｔ５以上であればよく、他の第２ゴデットローラ２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ４、Ｔ５が、最も糸走行方向上流側の第２ゴデットローラ２２ａの温度Ｔ３と同じであってもよい。しかしながら、糸Ｙの緊張が進んだ段階では、強い加熱を行っても効率的に結晶化することができないため、糸走行方向下流側ほど加熱することの効果は小さい。また、糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｂ、２２ｃによる糸Ｙの昇温を抑制することで、分子鎖の緊張状態が緩和されることを防ぐことができる。したがって、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの温度Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５を、糸走行方向下流側にあるものほど低く、すなわちＴ３＞Ｔ４＞Ｔ５とすることにより、無駄な加熱を抑制することができるとともに、分子鎖の緊張状態が緩和されることを防ぐことができるので、効率的に糸Ｙの物性をコントロールすることができる。

また、本実施形態では、速度制御部３１は、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの糸送り速度Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５を、各ローラ間を走行する糸Ｙの張力が１ｇ／ｄｅ以下となるように制御する。糸Ｙの張力が１ｇ／ｄｅよりも大きくなると、断糸や毛羽が発生するおそれがあるが、糸Ｙの張力を１ｇ／ｄｅ以下とすることで、これらの不具合を回避することができる。

なお、上述のように、緊張熱処理の際、糸Ｙの緊張が進んだ段階では、強い加熱を行っても効率的に結晶化することができず、糸走行方向下流側ほど加熱することの効果は小さい。このため、最も糸走行方向下流側の２つの第２ゴデットローラ２２ｂと第２ゴデットローラ２２ｃとの間に配置した加熱器２５で糸Ｙを加熱することの効果は小さい。むしろ、分子鎖の緊張状態を緩和させる弊害が生じるおそれがある。したがって、緊張熱処理の際には、加熱器２５を作動させる必要性はなく、加熱器２５の電源を切断する。なお、緊張熱処理の際に加熱器２５を有効に利用するためには、加熱器２５はできるだけ糸走行方向上流側に配置されることが好ましく、例えば、最も糸走行方向上流側の２つの第２ゴデットローラ２２ａと第２ゴデットローラ２２ｂとの間に配置されるのが最適である。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態に限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

上述の実施形態においては、延伸前の糸Ｙが走行する第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂは２つであるが、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂは少なくとも１つあればよい。

上述の実施形態においては、延伸前の糸Ｙが走行する第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂは加熱ローラである。しかしながら、生産する糸種、例えば常温で延伸可能なナイロン等では、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂをヒータを備えない非加熱ローラとしたり、また、ヒータを備える場合は、ヒータの電源を切断して非加熱状態で使用したりすることもできる。

上述の実施形態においては、延伸された糸Ｙの熱固定を行う第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは３つであるが、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは３つ以上であればいくつでもよい。

上述の実施形態においては、第１ゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、第２ゴデットローラ２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび加熱器２５をすべて保温箱２４の内部に配置したが、このように配置することは必須ではない。例えば、図４に示すように、加熱器２５を配置することも可能である。

図４は、他の実施形態にかかる紡糸延伸装置を備えた紡糸巻取機の正面図である。上述の実施形態と同じ構成については、図１と同じ符号を付してある。この実施形態では、最も糸走行方向下流側の第２ゴデットローラ２２ｃおよび加熱器２５は、保温箱２４の外部に配置されており、第２ゴデットローラ２２ｃは、保温箱２４とは別の保温箱２７に収容されている。上述の実施形態では、保温箱２４に、複数のゴデットローラ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃが収容されているため、加熱器２５を配設するための空間の確保に限界がある。しかしながら、加熱器２５を保温箱２４の外部に配置することで、保温箱２４の大きさに制限されることなく、大型の加熱器２５を採用することができるので、加熱器２５の加熱性能を容易に向上させることができる。また、紡糸延伸装置２を用いて緊張熱処理を行う場合には、第２ゴデットローラ２２ｃを加熱ローラではなく、非加熱ローラとしてもよい。なお、加熱器２５を、保温箱２７や別途用意した保温箱に収容するようにしてもよい。

上述の実施形態においては、弛緩熱処理の効果をより高めるため、加熱器２５を、最も糸走行方向下流側の２つの第２ゴデットローラ２２ｂと第２ゴデットローラ２２ｃとの間に配置したが、加熱器２５の配置はこれに限定されない。また、加熱器２５を複数設けてもよい。

２：紡糸延伸装置
４：紡糸機
２１ａ、２１ｂ：第１ゴデットローラ（第１ローラ）
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ：第２ゴデットローラ（第２ローラ）
２４：保温箱
２５：加熱器
３１：速度制御部
３２：温度制御部

Claims (8)

1. 紡糸機から紡出された糸を延伸する紡糸延伸装置であって、
   少なくとも１つの第１ローラと、
   前記第１ローラの糸走行方向下流側に配置され、前記第１ローラよりも糸送り速度が速い加熱ローラである３つ以上の第２ローラと、
   前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を制御する速度制御部と、
   前記３つ以上の第２ローラの温度を制御する温度制御部と、
   を備え、
   前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、糸走行方向下流側にあるものほど遅くなるように制御し、
   前記温度制御部は、最も糸走行方向下流側の前記第２ローラの温度が、他の前記第２ローラの温度より高くなるように、前記３つ以上の第２ローラの温度を制御することを特徴とする紡糸延伸装置。
2. 前記温度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの温度を、糸走行方向上流側にあるものほど低くなるように制御する請求項１に記載の紡糸延伸装置。
3. 前記３つ以上の第２ローラの各ローラ間のうち少なくとも１つの区間に、糸を加熱する加熱器が設けられる請求項１又は２に記載の紡糸延伸装置。
4. 前記加熱器が、最も糸走行方向下流側の２つの前記第２ローラの間に設けられる請求項３に記載の紡糸延伸装置。
5. 少なくとも１つの前記第２ローラを収容する保温箱が設けられており、前記加熱器が前記保温箱の内部に配置される請求項４に記載の紡糸延伸装置。
6. 少なくとも１つの前記第２ローラを収容する保温箱が設けられており、前記加熱器が前記保温箱の外部に配置される請求項４に記載の紡糸延伸装置。
7. 前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、各ローラ間を走行する糸の張力が０．０５ｇ／ｄｅ以上となるように制御する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の紡糸延伸装置。
8. 前記速度制御部は、前記３つ以上の第２ローラの糸送り速度を、各ローラ間の糸送り速度差が３０ｍ／ｍｉｎ以下となるように制御する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の紡糸延伸装置。
   
   

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