JPH05505427A - 溶融紡糸フィラメント冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 溶融紡糸フィラメント冷却装置 本発明は、溶融紡糸フィラメントの冷却、安定化及び調合するため、フィラメン トの環状束の中心に配置した吹き込みノズルと、調合装置とを具える溶融押出フ ィラメン上冷却装置に関するものである。

スイス国特許第６６７６７６号には、下方から繊維の環状束の中心に導入し、繊 維束から半径方向に内側から外側に対称的にガス流を通過させる多孔質吹き込み ノズルについて記載している。

このようにして、溶融ジェットからの熱は、適切に効率よく除熱することができ る。このようにして、繊維は吹き込みノズルの直ぐ下方で調合剤の供給を受け、 次に統合されて閉じた束を形成する。個々の繊維間の接着は生じない。

しかし、この既知の装置はすべての場合に使用することができない。例えば、Ｐ ＥＴの比較的高い個別フィラメントデニールのものを２０００ｍ／ｍｉｎの速度 又はそれ以上の紡糸速度で形成した紡糸マルチフィラメントヤーンは、通常の方 法でその後の処理例えば、延伸（ストレンチ）処理を加えることができない。

延伸処理は、容認できないほどの数のフィラメントの破断を生ずることにより頻 繁に妨害され、適切な機械的特性を有するヤーンを製造することができない。

このように紡糸したマルチフィラメントヤーンは分子構造の極めて不規則である ことが分かった。分子配向の測定値として光学的複屈折の測定値は、繊維毎にま た個々の繊維中でも大きく変動し、極めて広範囲の値をとる。

しかし、連続マルチフィラメントの規則性に対する要求は高く、例えば、ポリエ チレンテレフタレートのフィラメントの場合、光学的複屈折の値の範囲は、平均 値から１０％以上の幅を持ってはならない。１０％以上のフィラメントを延伸す るときは、容認できない数のフィラメントの破断を生ずる。更に、このような不 規則フィラメントを織物染色に使用すると、満足のいく均一発色が得られない。

分子配向の不規則性は、溶融体取出速度と繊維デニールの平方根の積ｖ　＊ＳＱ Ｒ（ｄｐｆ）が所定値を越えない場合に生じないことが分かった。

本発明の目的は、個別のフィラメントの分子配向が均一になるよう溶融紡糸マル チフィラメントを冷却し硬化するにある装置及び方法を得るにある。

この目的を達成するため、本発明フィラメント冷却装置は、閉鎖チューブを前記 吹き込みノズルと調合装置との間に配置す閉鎖チューブを挿入することにより、 吹き込みノズルと調合剤を添加するための調合装置の間の距離が増加する。この ことは、溶融紡糸フィラメントの冷却に利用できる時間が長くなるという利点が ある。このことは、個々のフィラメントの直径が太くなればなるほど、また紡糸 取出速度が高くなればなるほど一層重要になる。従って、フィラメントデニール が大きくなればなるほど、また取出速度が高くなればなるほど、最初に新たに紡 ぎだされるフィラメントがどんな種類であれフィラメント案内部材に機械的に接 触するようになる位置は、スピナレットから一層離れた位置に配置すると都合が よい。この場合、冷却段階中のフィラメントのデニールは重要である。

冷却の開始位置と調合剤添加位置との間の距離を少なくとも９５０ｖｎとすると 好適である。設計上の理由から、調合装置自体は、調合剤を実際に添加する位置 よりも２２０ｎｖ突出させるため、吹き出しノズルと調合装置との間の長さが少 なくとも２００１のチューブを設けると好適である。

チューブを円錐形ケーシングにより包囲すると好適である。

この構成によれば、冷却空気は定量的に、また連続的に、しかも乱れがなく、円 筒形の繊維束の内部から外部に指向することができる。

ポリマーのタイプ、紡糸フィラメントのデニール及び速度に基づいて、このチュ ーブの長さを２００〜ｂに２００〜１７８０ｍｍ、好適には、２００〜１１６０ ｍｍの範囲の長さとするとよい。

フィラメントのデニール及び紡糸速度が高ければ高いほど、吹き出しノズルと調 合装置の位置との間の距離を低いデニール及び速度よりも大きくする。このこと は、熱容量が高い物質にも当てはまる。成る条件の下では、繊維の円筒形の束の 機械的安定化が問題となるパイプ長さに影響する。繊維の自由束は、パイプが長 ければ長いほどより一層外部空気の影響によって乱される。

しかし、一方で冷却条件は所定の短い長さを必要とし、他方では適当な手段によ り外部空気流からの外乱を排除又は少なくとも所定範囲まで減少することが必要 である。従って、好適な実施例では円筒形の有孔プレートで構成した固定ケーシ ングを有する冷却装置で包囲する。このケーシングは、スピナレット組立体又は 加熱カラーの下端縁を起点とし、調合装置の領域まで至る長さとする。このケー シングの上端及び下端の双方において、周囲との制御した空気交換ができるよう にするため、スピナレット組立体又は加熱カラー若しくは調合装置から限定空間 を設ける。

ケーシングは、ケーシングの一部が後方に揺動でき、また一部が前方に揺動でき るように設計すると好適である。前者は、作動位置から移動するときに装置をカ バーする必要経路を冷却ノズルがクリアするのに必要とされる。後者は、例えば 、紡糸を開始する場合にフィラメントを紡糸ステインクからその下方の引出装置 の空間に通過させるのに作業員が紡糸室を開放するのに使用する。

吹き出しノズルには、スピナレット組立体の中心に形成した孔に掛合する心決め マンドレルを設ける。このことにより、吹き出し装置全体に固定ポイントを付加 し、ベース領域とは独立させることができ、変化する底部負荷とともに変化でき る。

本発明による装置を実施するためには、紡糸取出速度とフィラメントデニールの 平方根との積、即ちｖ　−５ＱＲ（ｄｐｆ）が５０００〜２００００（ｍ／＋ａ ｉｎ＊ｄｔｅｘ””）となるようにし、好適には５２７０〜１１０００の範囲と するとよい。

このことにより、溶融紡糸フィラメントが、紡糸調合剤を添加するための調合装 置に機械的に接触する前に冷却するのに適切な時間が得られるようになる利点が 得られる。

次に本発明による装置を図面につき説明する。

図１は、本発明による冷却装置の線図的説明図、図２は、図１に示した閉鎖チュ ーブの変更例の線図的説明図である。

図１のスピナレット組立体１は、加熱カラー２内に配置する。

スピナレット組立体及び加熱カラー２は熱絶縁体１５により包囲する。多孔質の 吹き出しノズル４をチューブ５にガス密に接続し、このチューブ５は長さ全体に わたり閉鎖し、長さ全体にわたり同じほぼ直径にする。

チューブ５の下端には、フィラメントの束３に対して紡糸の調合を行うための環 状調合装置６を中心に配置する。吹き込みノズル４、閉鎖チューブ５及び調合装 置６をチューブコーン９に担持し、このチューブコーン９の一部は図示しない方 法でハウジングに狭い接続チャンネル１０及び他の閉鎖チューブ１１を介して移 動自在に接続する。装置全体は、フィラメントの経路から完全に抜は出ることが できるように配置する。

吹き込みノズル４の上端には、マンドレル１２を設ける。このマンドレル１２は 、装置の動作状態ではスピナレット（紡糸口金）組立体１の中心の中心孔１３に 掛合させる。チューブコーン９の下側では、紡糸チューブ８をやはり同心状に配 置し、この紡糸チューブの上端に集束装置７を取り付ける。吹き込みノズル４、 閉鎖チューブ５及び調合装置６をケーシング１４により包囲し、好適な実施例に おいては、このケーシングは有孔プレートにより形成する。変更例においては、 チューブ５を円錐形ケーシング１６により包囲することもできる。

技術的に可能であれば、吹き込みノズル４をスピナレットプレートのの近傍まで 近接させて配置することもできる。更に、周囲との制御空気交換のために、ケー シング１４の上端及び下端を、スピナレットプレート又は加熱カラーから若しく は調合装置から限定した距離に位置決めする。

作用にあたり、吹き込みノズル４に必要とされる冷却空気をパイプライン１１、 接続チャンネル１０、チューブコーン９、調合装置６及びチューブ５を介して供 給し、この冷却空気を吹き込みノズル４の多孔質表面から半径方向に対称的に流 出させる。

調合装置６には、チューブ１１、接続チャンネル１０及びチューブコーン９内に 配置した調合剤をライン（図示せず）から供給する。

スピンすべきポリマー溶融体を既知の方法で同心状円に配置したスピナレット孔 から排出させる。先ず、加熱カラー領域２を通して自由に落下させ、次に吹き込 みノズル４の領域に通過させ、この領域で冷却空気を流出させることにより冷却 し、硬化させてフィラメント３を形成する。

閉鎖チューブ５により画定される他の領域を通過した後、フィラメント３に対し て調合装置６により紡糸調合を加える。次に、個々のフィラメントを集束フイラ メン）・ガイド７により円錐形に統合し、フィラメントの閉した束３′を形成し 、紡糸チューブ８からフィラメント取出装置（図示せず）に供給する。

本発明の動作原理を以下の実施例につき説明し、この結果を表に列挙する。これ ら実施例は、ポリエチレンテレフタレートの溶融紡糸にこのような中心冷却を使 用することに関するものである。

皇施拠土 ＩＳＯ標準Ｎｏ、１６２８１５〜１９８６　（Ｅ）に従って決定された１１４単 位の溶液粘度を有するポリエチレンテレフタレート顆粒を押出機内で溶融し、２ ８９°Ｃの溶融温度でマルチフィラメントとして２個の同心状円に配列した１２ ８個の孔から紡糸した。

本発明による中心冷却により流出する溶融体を３５°Ｃで６００ｃｂｍ／ｈの空 気を使用して冷却した。吹き込みノズル４は、直径９５ｍｍ＋、長さ５３０■の ものとした。吹き込みノズル４と調合のための調合袋Ｗ６との間の閉鎖チューブ ５は長さ２００ＩＩＩ１１とした。従って、調合剤の塗布のための位置は吹き込 みノズルの下方４２０１１ＩＩの位置であった。

硬化したマルチフィラメントは、３１００ｎ＋／ｗｉｎ、の速度で紡糸室から取 り出した。溶融体の処理量は、個々のフィラメントが、３．６ｄｔｅｘのデニー ルを有するよう選択する。このマルチフイラメントで測定した光学的複屈折の値 が０．０４８〜０．０５３の範囲であった。マルチフィラメントの分子配向は適 切な規則性を示し、良好な処理が可能であった。

実去ｌｔｌ：」ユ 実施例１のようなポリエチレンテレフタレートを同様の方法で紡糸し、冷却した 。しかし、これら実施例においては、チューブ５の長さが１１６０ｍｍとし、従 って、紡糸調合剤を塗布する調合装置６は吹き込みノズルの下方１３８０ｍｎ＋ に配置した。スピナレットからの溶融体処理量は３１００ｍ／ｓｉｎ、の取出速 度でマルチフィラメントの個々の繊維が４．５〜１１．５ｄｔｅｘの範囲のデニ ールによって変化させた。これらマルチフィラメントの場合、光学的複屈折の値 は０．００６単位の狭い範囲であった。

災旅勇ｉ 実施例１のようなポリエチレンテレフタレートを同一条件の下で紡糸し、冷却し 、硬化した。チューブ５の長さを２００１とした。取出速度は２０００ｍ／ｍ　 ｉｎ、であった。溶融体処理量は、個別の繊維が８．５ｄｔｅｘのマルチフィラ メントを得るよう選択した。

これらフィラメントの光学的複屈折の値は０．０２４〜０．０４５の範囲内であ った。

夫施孤亙 実施例１のようなポリエチレンテレフタレートを同一条件の下で紡糸し、冷却し 、硬化した。しかし、３１００ｍ／ｍｉｎ、の取出速度で、５．６ｄｔｅｘの個 別繊維デニールのマルチフィラメントを生産した。この場合、光学的複屈折の値 は０．０４８〜０．１１０の範囲内であった。

これら試験結果を以下の表にまとめた。

衷 実施例１〜４によるフィラメントは更に処理を加え、特に、延伸（ストレッチ） を加えることができる。実施例５及び６によるフィラメントの場合、延伸中に容 認できない数のフィラメントが破断する。

本発明装置によれば、２０００ｍ／ｍｉｎの取出速度で、１１．５ｄｔｅｘにも 達する繊維デニールでもＰＥＴからのフィラメントの製造において、その後の処 理を問題なく行うことができる規則性を有する成功が得られた。

本発明による方法は、既知の熱塑性ポリマー、特にポリエチレンテレフタレート のようなポリエステル、ポリカプロラクタム（ｐｏｌｙｃａｐｒｏｌａｃｔａｍ ）のようなポリアミド、ポリヘキサメチレン　アジパミド、及びテキスタイル分 野で使用される同様のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン及びこれに関 連するポリマー、ポリアクリロニトリル等で実施することができる。

することができる。本発明を通用する場合、他のポリマーに対しては、２０００ ｍｍにも達するチューブ長さを必要とする。

要　約　書 本発明は、中心に配置したノズル（４）からフィラメントにガスを吹き出すこと によりフィラメントを冷却する装置に関するものである。ノズル（４）と調合装 置（６）との間に、長さ２００〜２０００＋ａｌｌの閉鎖チューブ（５）を配置 する。本発明構成によれば、個々のフィラメント内の分子配向が均一になるよう 従って、極めて規則的なフィラメントにするよう繊維を冷却する。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の７第１項）平成４年１１月 ４日

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．溶融紡糸フィラメントの冷却、安定化及び調合するため、フィラメントの環 状束（３）の中心に配置した吹き込みノズル（４）と、調合装置（６）とを具え る溶融押出フィラメント冷却装置において、閉鎖チューブ（５）を前記吹き込み ノズル（４）と調合装置（６）との間に配置したフィラメント冷却装置。
2. ２．前記チューブ（５）の長さを２００〜２０００ｍｍとした請求項１記載のフ ィラメント冷却装置。
3. ３．前記チューブ（５）を円錐形ケーシング（１６）により包囲した請求項２記 載のフィラメント冷却装置。
4. ４．前記吹き込みノズル（４）に中心マンドレル（１２）を設け、このマンドレ ル（１２）をスピナレット組立体（１）の中心の孔（１３）に掛合させた請求項 １記載のフィラメント冷却装置。
5. ５．前記吹き込みノズル（４）、チューブ（５）及び調合装置（６）を円筒形の 有孔プレート（１４）で形成したケーシングにより包囲した請求項１乃至４のう ちのいずれか一項に記載のフィラメント冷却装置。
6. ６．請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のフィラメント冷却装置により 冷却する方法において、紡糸取出速度とフィラメントデニールの平方根との積即 ちｖ・ＳＱＲ（ｄｐｆ）が５０００〜２００００（ｍ／ｍｉｎ＊ｄｔｅｘ１／２ ）となるようにしたフィラメント冷却方法。