JPH0217641B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野 本発明は、環状配列の紡糸孔および、冷却すべ
き複数のフイラメントの中心に配置された、ガス
状の冷媒を半径方向対称に外方へ紡糸フイラメン
トへ向け導く多孔質のブラストキヤンドルを有す
る口金板より成る装置、詳言すれば、吹付け装置
が、口金板の下方で中心方向に移動可能な、上端
部の閉鎖されたブラストキヤンドルの形の、紡糸
方向に対し平行および直角方向に可動なガス状冷
媒用中央吹付け装置として形成され、このブラス
トキヤンドルが旋回アームに配置され、かつ中央
吹付け装置の下部に、紡糸処理剤の供給管および
過剰管の処理剤の排出管を有する環状ノズルヘツ
ドの形の処理装置が配置されている装置に関する
（特願昭61−218268号）。 従来の技術 フイラメントおよび繊維を溶融紡糸法により製
造するため、供給されたメルト流れが紡糸口金で
多数の融液状の単繊維に分割される。これらフイ
ラメンドが、冷媒を吹付けることにより凝固点以
下、有利にガラス転移点以下に冷却され、定速度
で引取られ、かつ紡糸処理を施こした後に巻回さ
れるかまたはケーブルとしてポツト中に収容され
る。 良好かつ均質な製品々位を得るための重要な条
件は、メルトのできるだけ十分な均等度並びに均
等な冷却条件である。 このメルト均等度が熱分解により損なわれるこ
とがあり；従つてメルト流れができるだけ均質で
なければならず、かつ口金が、流量を低減させる
かまたはそれどころか材料を滞留させる区間を包
含してはならない。この条件は、最も簡単かつ確
実に半径方向対称の円形口金で実現されることが
でき、この口金はまた溶融紡糸法でも支配的な役
割を果たしかつ差当り独占的に使用されていた。 この円形口金の欠点は、横方向吹付けによるフ
イラメント冷却を有する従来のブラストダクト中
で使用した場合、口金直径および、１つの口金板
当りの紡糸孔数を、均質な冷却条件への要求と竟
合することなしに任意に増大させることができな
いことである。横方向吹付けの場合、口金のブラ
ストスクリーン側に流出するフイラメントが、口
金のブラストスクリーンと反対の側に流出するフ
イラメントよりも若干強くかつ迅速に冷却され
る。この差が、口金孔の数および面積当り密度の
増大とともに増強され、かつ結局重要な繊維特
性：例えば延伸特性、引張り伸び、収縮率および
着色時の特性の分散巾に対する影響なしには維持
されない。 口金板当りの紡糸孔数および相応に紡糸ステー
シヨン当りの吐出量は、横方向吹付け原理の維持
下に、孔数約600、最高約800を有する円形口金の
代りに、孔数2000〜3000を有する方形口金が使用
された場合、著るしく増大されることができる。
適当な構造により、十分に均質なメルト流れが方
形口金でも得られることができる。これに対し、
方形口金パケツトのシーリングは円形口金のそれ
よりも原理的に難点があり；従つて方形口金を使
用し紡糸する場合、頻繁な口金交換が配慮されな
ければならない。 前述の欠点が十分に回避されるのは、大きい孔
数を有する半径方向対称の円形−または環状口金
が使用されかつフイラメント冷却に所要の吹付け
空気が横方向片側にではなく同じく半径方向対称
に供給される場合である。 構造的に簡単に実現可能であり、外方から内方
への吹付け方向を有する半径方向対称な吹付け空
気誘導は、すでに久しく公知でありかつ多数の刊
行物に記載されている（例えば米国特許明細書第
3299469号）。 しかしながら紡糸法から重要なのは、反対に内
方から外方への吹付け方向である。それには少く
とも２つの理由がある。１方ではフイラメント束
が、外方から内方への吹付け方向における吹付け
空気の作用下に圧縮され、従つて個々のフイラメ
ント間の距離が低減する。吹付け空気の強さが増
大するとともに、まだ完全に凝固しない２つまた
はそれ以上の個々のフイラメントが、相互に接触
しかつ相互に粘着するか、または、内側から外側
への吹付け方向でフイラメント束がはじめに膨張
されかつ個々のフイラメント間の距離が増大され
る場合よりも著るしく不均質に溶融するという危
険が生じる。このため、フイラメント束によりそ
の加速運動で連行される外側空気が、冷却空気分
流として外方から内方への吹付け方向の場合にわ
ずかではあるが但し同じ方向に生じ：フイラメン
ト冷却の外側／内側効果が増強される。内側から
外側への吹付け方向の場合、外側空気作用が補償
的に作用し；吹付け空気効果が、これが最もわず
かな位置で増強される。 また、内側から外側への吹付け方向を有する中
心吹付けも公知でありかつ公知技術に属する：と
りわけこのものは、米国特許明細書第3858386号、
同第3969462号、同第4285646号、および殴州特許
出願明細書第0040482号および同第0050483号に記
載されている。 しかしながらこの吹付け法の場合、吹付け空気
供給につき難点がある。このことは、この方法が
その他の明白な利点にもかかわわらずこれまでに
使用されなかつた理由であると思われる。 吹付け空気を下方から導入する場合、空気供給
管とフイラメント走路とが交差する。確かに、口
金から流出するフイラメント群を側面を通過する
２つの繊維束に分割することにより、新たな紡糸
されたフイラメントが吹付け空気供給管に接触し
ないということが達成されることができる。しか
しながら米国特許明細書第4285646号（第２欄、
６〜68行）に記載されているように、この方法も
１連の欠点を伴なつている。前記刊行物に記載さ
れていない著るしい難点が判明したのは、公知技
術として記載された吹付け装置の使用下に紡糸工
程を中断（糸切れ、口金交換、口金洗浄等によ
る）した後に再び始動することを試験した場合で
ある。まだ、硬化不十分で粘着性のフイブリル
が、接触した際に容易にブラストキヤンドルに吊
下り、切断しかつ再滞留して他のフイブリルに粘
着し続ける。これにより紡糸開始が、熟達した作
業員にさえ殆んどなお制御不能な工程となる。 解決策として、米国特許明細書第4285646号に
は、上方から口金パケツトの中心を通る吹付け空
気供給が提案されている。その後に相応する装置
が、新たな特許明細書にも記載されている（欧州
特許出願明細書第040482号；同第050483号）。し
かしまたこの空気供給法も、例えば熱絶縁に関す
る新たな難点を有する。口金中のメルトが吹付け
空気により冷却されてはならず、かつ吹付け空気
が高温の口金パケツトにより加熱されてはならな
い。十分な絶縁に所要の面積が、口金直径を相応
に増大させることによりつくり出されうるにすぎ
ない。さらに円形口金からは、もはや中心対称で
ないメルト流れを有する環状口金となる。 上記特願昭61−218268号により提案された装置
では、紡糸工程の間旋回アームにより吹付け装置
が導入され、センタリング装置を用いて吹付け装
置が紡糸ノズルの下方に正確に位置定めされる。
さらに、環状スリツトから出る激しい空気噴流に
よつてなおメルトの状態にあるフイラメントの紡
出障害、フイラメントの裂断、粘着が排除されか
つキヤンドルフードの加熱により、紡糸の間の付
着による紡糸障害が排除される。各個々のフイラ
メント（2000本以上）は、装置と接触するかまた
はフイラメント相互が接触しうる前に、並行状態
で紡糸処理液が塗布される。 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、前述の公知装置の欠点を回避
すると共に、最初に記載した装置から出発して、
該装置の利点の維持下に、該装置をフイラメント
走行の所望のプロフイル形が得られるようにさら
に発展させることである。 問題点を解決するための手段 この目的は、本発明によれば下記３〜５項に記
載した特徴の組合せによつて達成することができ
る。 本発明の他の特徴およびそれにより得られる利
点は、下記１項、２項および６項〜９項に記載さ
れている。 １ とくに空気の形の冷媒または吹付け媒体が下
方から供給される。従つて、半径方向対称なメ
ルト流れを有する円形口金の使用が可能にな
る。口金パケツト中の絶縁の難点がない。旧装
置の改造が紡糸フレームの変更なしに可能であ
る。 ２ ブラストキヤンドルに、別々に温度および／
または含湿率の異なる１種またはそれ以上の冷
媒が供給されることができ、かつこれら冷媒が
適当な供給管により多孔質キヤンドルの任意の
部分的区間へ溶融紡糸フイラメントの吹付け開
始のために使用される。 ３ 供給管から多孔質ブラストキヤンドルへの冷
媒流入範囲中の構造物１１により、例えば絞り
によるかまたはキヤヤンドルの供給管との目的
に応じた接続スリーブ構造により、キヤンドル
の最下区間１３に減圧が形成され、この減圧に
より、その上に配置された区間１４中で半径方
向に吹付けられた硬化せるフイラメントが吸引
されかつ個々に処理装置に接触される。 ４ キヤンドルの内部に、溶融紡糸フイラメント
の最適冷却に適当な冷媒流れ分布１４が得られ
るように形成された流動−ないしは排流体
（Verdra¨ngungsko¨rper）が組込まれる。この
場合この装入体の形状が、冷媒の総量にもまた
多孔質キヤンドル材料の固有抵抗にも同調され
なければならない。 ５ 差圧として表わされる、多孔質キヤンドル材
料の冷媒流れに対する抵抗が、経験的に得られ
た多項式（）ｐ（）により制限され
る： 1.43×10^-6m〓＋2222m〓²Δp−96.96m
〓＋20202m〓² この場合、差圧の経済的な範囲がΔp
10000Pa、とくにΔp＝7000Paであり、但し、
Δpは差圧としてのキヤンドル抵抗（単位Pa）
であり、m〓が単位面積、単位時間当りの冷媒の
質量流量である。 この関係式を下廻る場合（曲線）、冷媒の
所要流れ分布がもはや得られず、かつキヤンド
ルに内部で自体乱流する冷媒が十分に層流化
（整流）されることができない。上廻る場合
（曲線）、所定の量で冷媒に所要の圧力が、経
済的使用が疑問視される程度に大である。曲線
は、経済的に基づき経験的に得られたもう１
つの使用圧力範囲を表わし、これを上廻ると、
殊に高い圧力に適当であるブロワおよび導管の
費用が実質的に増大する。 ６ この吹付装置は不動にではなく可動に取付け
られ；これは垂直方向に降下されかつ水平方向
に、旋回−回転運動または直線的な往復運動に
よりフイラメント走行範囲から搬出され、ない
しは反対運動で紡糸開始時に搬入されることが
できる。 ７ 紡糸開始中の搬入に際し、吹付装置、すなわ
ちブラストキヤンドルの上端部の環状スリツト
から鋭い空気噴流が流出し、これが吹付け装置
の旋回搬入時および上昇移動中にフイラメント
をこの装置から駆出しかつそれとともにフイラ
メントの吊下り、粘着および切断を阻止する。 上昇移動した際に、ブラストキヤンドル上端
のフラツトなカバー・フードを貫通し弾性支持
された中心軸が口金板中心の相応する凹孔に当
りかつそこに嵌まる。この軸が、弾力に抗しキ
ヤンドルフード中へ押込まれかつこの場合弁を
作動させ、この弁が、ブラストキヤンドルがそ
の上端に達すると直ちに環状スリツトへの空気
供給を停止する。前記第２および第３項下に挙
げた本発明による装置が難点のない紡糸開始を
可能にする。 ８ 繊維群の２つの束への分割が省かれる。吹付
け空気が、フイラメント走路と交差する範囲内
のブラストキヤンドル下端に、円形管を経て供
給されるのではなく、中心吹付け全体のため旋
回アームとして形成された、小さい横巾および
相対的に大きい縦巾を有するフラツトな管状ア
ームを経て供給される。この管上縁が、セラミ
ツク被覆でコーチングされているか、またはセ
ラミツク部材（ロツド、ハーフシエル）をフイ
ラメント排除体として有する。吹付け空気対称
に支障がなく、スリツト形成によりフイラメン
ト束に乱流も生じない。 ９ 紡糸処理液の塗布が、ブラストキヤンドルの
下端で、但し旋回アームの上方で行なわれる。
水性の処理溶液（一般にH₂O約99％）が、吹
付け区間を通過した後のフイラメント群に接触
する。セラミツク被覆された２つの環状リツプ
間の少くとも１つの環状スリツトに供給され
る。これにより、フイラメント走行が安定化さ
れ；処理されたフイラメントが難点なく集束お
よび偏向（例えばまた横方向吹付け空気管の上
方で）されることができる。フイラメントが開
放フイブリル群として処理され、かつ一般のよ
うにまとめられた紡糸ケーブルとして処理され
ないので、集束するまでに１部分の処理水が蒸
発しかつそれとともにフイラメント冷却に寄与
する。 処理液流入および過剰処理液（下側リツプの
下部に取付けられた環状溝に集まる）のための
導管が、管状アーム中の吹付け空気管内部に配
置されている。 第５項下に記載せる処理装置と配列が類似する
フイラメント冷却−および−加湿装置が実際に米
国特許明細書第4038357号に挙げられている。し
かしながらその明細書に示された装置は、全く他
の目的は、すなわち潜在捲縮性のフイラメントを
製造する目的で液体薄膜による片側の非対称フイ
ラメント冷却に使用される。その場合、リツプお
よび環状スリツトの代りに、相対的に広い接触面
積を有する焼結金属成形部材が挙げられている。
このような面に回避不能に生じる摩擦力が一般の
紡糸工程における繊維張力を許容不能な程度に増
大させるのは、殊に、前記特許明細細書の実施例
に記載された最高引取速度約900ｍ／分
（3000ft／分）を著るしく上廻る引取速度が使用
された場合である。 しかしながら、開放環状スリツトを有する環状
リツプが本発明による処理装置の唯一の有利な実
施例ではなく、その思想および効果は、環状スリ
ツトが拡巾されかつ燈芯として作用する材料が充
填されるか、またはリツプ縁の接触面が狭巾な焼
結金属環により代替された場合でも全く不変であ
る。 以下に、本発明を図面につき詳説する。 本発明によるフイラメント冷却装置の有利な実
施例の重要な部分を第１図および第２図に示す。
第３図は、差圧Δpを質量流量に関して表わす図
表である。ポリマーメルトが、紡糸口金板１の口
金孔１０から差当り溶融液状のフイラメント６の
形で流出し、このフイラメントがブラストキヤン
ドル５から流出する冷風の作用下に冷却しかつ硬
化する。 有利に口金孔１０は、多数の円環に配置され、
かつ図中に概観を改善するため表わしたように唯
一の円環に配置されていない。 ブラストキヤンドル５は、その上端がフラツト
な円錐形のキヤツプ３により被覆されかつその状
態で中心軸２により固定され、この中心軸が紡糸
口金板１の中心の形状一致する凹孔中に嵌まる。 ブラストキヤンドル５は、多孔質の、但し機械
的に安定な材料、例えば焼結金属、多層のスクリ
ーンクロス、補強芯を有するフイルタフリース等
より成る。このキヤンドルは、その内部に、キヤ
ンドル長さにわたる所定の吹付け空気分布１４の
形成に使用される排流体（Ver―
dra¨ngungsko¨rper）または他の構造体を包含す
る。 中心対称に形成された案内装置１２を使用し冷
媒の流出速度分布を決めるという方法が、硬化性
紡糸フイラメントの配向および場合により結晶化
を最適に制御することを許容する。この場合、フ
イラメントの硬化点の距離が、フイラメント断面
および、硬化工程の引取り条件との関連において
殊に重要である。これらパラメータが紡糸フイラ
メントの品質に著るしく影響することは公知であ
る。一般にこれらは、実験的に得られかつ従つて
特定種類の繊維を製造するため固定される。 本発明による装置は、殊に大きい均等度を有す
る最高品位の繊維を得ることを許容する。 もう１つの利点が、中断後に、紡糸工程が最低
の廃産物量で迅速かつ難点なく再開されることで
ある。このため、紡糸開始時に吹付け装置が差当
り除去されかつ、新たに紡糸開始されたフイラメ
ントがフイラメントガイド９を経て導かれかつ安
定に引取られた際にはじめて再び旋回装入されか
つ上方移動される。旋回装入および上方移動した
際に、カバーキヤツプ３下部の環状スリツト４か
ら全面的に鋭い空気噴流が流出し、この噴流がフ
イラメントを吹付け装置から追払い、その結果フ
イラメントが装置に垂下り続けることがなくかつ
切断することがありえない。最終位置に達した際
に、空気噴流が、中心ピン２が口金板１へ嵌まる
ことにより自動的に遮断される。 著量のオリゴマーを含有する材料（例えばPa
−６）を紡糸するため、キヤツプおよびキヤンド
ル上部に加熱装置が設けられ、この加熱装置がオ
リゴマーのブラストキヤンドルへの凝縮を阻止す
る。ガス状の媒体が、他の補助媒体の導管をも一
緒に導きかつその形状によりフイラメント走行を
阻止しないフラツトな横方向管状アームを経て、
ブラストキヤンドルの下端に供給される。前述の
吹付け装置は極めて有効である。従つて以下の実
施例から明白なように、１つの紡糸ステーシヨン
当りなお常用の引取り速度で吐出量約2.5t／日
（すなわち１つの口金当り）が抜群のフイラメン
ト−ないしは繊維品質で得られることができる。
フイラメントが、環状スリツトおよび環状溝、お
よび下部に配置された旋回アーム８より成る処理
装置下方で、フイラメントガイド９を通過する際
に十分に冷却される。フイラメントが、直接に引
続き方向変換されかつ側面方向に引取られ、かつ
常用の下降ダクトなしに、すなわちコンパクトな
操作方法で加工されることができる。 実施例 以下に、本発明を実施例につき詳説する。 例 １ 相対粘度1.60（ｍ−クレゾール中1.0％溶液とし
て20℃で測定）を有するポリエチレンテレフタレ
ートグラニユールを、90mm／24D紡糸押出機中で
溶融し、かつ溶融温度293℃で吐出能率996ｇ／分
で、９つの円環に配置された円孔数1295を有する
円形口金を経て押出し紡糸した。口径は0.4mmで
ある。 これらフイラメントを、30℃および相対湿度65
％の空気450Kg/hを使用し、内径70mmおよび外径
76mm、キヤンドル長さ530mm、キヤツプ高さ30mm
を有する焼結金属ブラストキヤンドル（空気−対
メルト流量比7.5：1.0）を経て内部中心吹付けす
ることにより冷却した。 吹付け区間の終端部で、これらフイラメントを
直径180mmの処理リングを通過させ、かつそこで
0.5％紡糸処理溶液400ml／分を供給した。引続き
これらフイラメントを、フイラメントガイド９で
まとめ、ギヤレツトを経て速度1500ｍ／分で引取
りかつリールを経て紡糸ポツトに収容した。 この紡糸ケーブルを、繊維通路で延伸比１：
3.5で延伸し、固定し、圧縮捲縮し、乾燥しかつ
長さ38mmのステープルフアイバに切断した。 繊維試験で以下の結果が得られた；繊度：
1.53dtex、限界引張り強さ：6.4cN/dtex、伸び
率７％における強度：2.2cN/dtex、限界引張り
伸び：20.4％。 紡糸工程および、繊維通路の走行に支障がなか
つた。可動に取付けられかつ、本明細書中の記載
によりキヤツプの高さに補助空気噴流が備えられ
た吹付け装置が、難点なく取出しおよび装入され
ることができた。 例 ２〜６ 例１と比べ、例２、５、６を以下の条件に変更
した： 所定の抵抗特性を有するキヤンドルの使用；例
２および６：大きい抵抗特性を有する焼結金属、
例５：小さい抵抗を有する金属フオーム。

【表】

【表】

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による装置の１実施例の構造を
略示する縦断面図、第２図は第１図の装置をその
作動空気の分布曲線とともに示す縦断面図、およ
び第３図は本発明による装置に使用可能なブラス
トキヤンドルの特性範囲を示す図表である。 １…紡糸口金板、２…中心軸、３…円錐形キヤ
ツプ、４…環状スリツト、５…ブラストキヤンド
ル、６…フイラメント、７…環状スリツト、８…
旋回アーム、９…フイラメントガイド、１０…口
金孔、１１…絞り、１２…案内装置、１３…キヤ
ンドル最下区間、１４…吹付け空気分布。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 環状に配置された紡糸孔を有する口金板、吹
   付け装置および処理装置を有し、吹付け装置が、
   口金板１下方で中心方向へ移動可能な、上端部の
   閉鎖されたブラストキヤンドル５の形の、紡糸方
   向に対し平行および直角方向に可動なガス状冷媒
   用中央吹付け装置として形成され、このブラスト
   キヤンドル５が旋回アーム８に配置され、かつ、
   紡糸処理剤の導入管および過剰量の処理剤の排出
   管を有する環状ノズルヘツド７の形の処理装置が
   中央吹付け装置の下部に配置されている溶融紡糸
   フイラメントを冷却する装置において、使用され
   る多孔質のブラストキヤンドル５の材料は、その
   出口単位面積当りの冷媒流れに対する抵抗特性が
   関係式： 1.43×10^-6m〓＋2222m〓²Δp−96.96m
   〓＋20202m〓² 〔但し式中、Δpがキヤンドル抵抗を差圧（単
   位：pa）として表わし、m〓が単位面積、単位時間
   当りの冷媒質量流量（単位：Kg/h・cm²）を表わ
   す〕で表わされ、冷却装置の、冷媒が多孔質ブラ
   ストキヤンドル５中へ流入する範囲内に、断面縮
   小部が取付けられており、かつ冷媒の速度分布１
   ４を変更するため、多孔質ブラストキヤンドルの
   内部に中心対称に形成された案内装置１２が取付
   けられていることを特徴とする、溶融紡糸フイラ
   メントを冷却する装置。 ２ 冷媒流れを転向させるため絞り１１が取付け
   られていることを特徴とする、特許請求の範囲第
   １項記載の溶融紡糸フイラメントを冷却する装
   置。 ３ 絞り１１が下部キヤンドル範囲内に配置され
   ていることを特徴とする、特許請求の範囲第２項
   記載の溶融紡糸フイラメントを冷却する装置。 ４ ブラストキヤンドルに、別々にかつ種々の温
   度および／または含湿率に維持された１種または
   それ以上の冷媒が供給可能であり、これら媒体が
   多孔質キヤンドルから種々のレベルで流出するこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第３
   項までのいずれか１項記載の溶融紡糸フイラメン
   トを冷却する装置。 ５ 冷媒がガスまたは蒸気、有利に空気であるこ
   とを特徴とする、特許請求の範囲第１項から第４
   項までのいずれか１項記載の溶融紡糸フイラメン
   トを冷却する装置。