JPS6024843B2 - 合成繊維の直接紡糸延伸法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、合成繊維の直接紙糸延伸法に関する。

ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリオレフ
ィンなどの線状重合体を溶融紡糸したのち、引続き加熱
延伸する合成繊維の直接紙糸延伸法として、級糸口金か
ら紙出された未延伸フィラメントを冷却気流によって冷
却し、次いで加熱零園気中で加熱し、加熱された未延伸
フィラメントを高速度で引取ることにより、未延伸フィ
ラメントをその高速走行に伴う空気の摩擦抵抗力によっ
て延伸する方法が知られている（特関昭４７一３５２１
６号公報参照）。

しかしながら、上記従釆の合成繊維の直接級糸延伸法は
、空気の摩擦抵抗力によって延伸するものであるから、
加熱雰囲気の入口側に設けた供給ローラと出口側に設け
た引取ローラとの周速度差によって延伸するローラ延伸
法に比べて、延伸倍率の設定が困難であると共に延伸む
らが生じ易く、そのために製品糸条に染色むらや強伸度
むらが生じるという欠点があった。上記の延伸倍率設定
の困難性および延伸むらは、引取速度を高速にすること
によって軽減されると考えられるが、加熱雰囲気気を形
成する延伸槽には糸条の導入用および導出用の関口がそ
れぞれ設けられており、これらの開口を可及的に狭く形
成した場合でも、引取速度が速いときには導入用の関口
からは糟外から低温の空気が糸条に随伴して流入し、ま
なた導出用の開口からは構内の高温の空気が糸条に随伴
して槽外へ流出するたへに熱効率が低下するだけでなく
、糟内温度が不安定になるために均一に延伸することが
できなかった。上記の糸条に随伴する空気の流入および
流出を阻止するようにした延伸槽として、糸条の入口側
および出口側に細い節状の糸条案内ノズルを設け、該糸
条案内ノズルにおける圧力損失によって上記の随伴空気
の流入および流出を阻止するようにしたものが知られて
いる（特公昭５３−７９７２号公報参照）。しかしなが
ら、この公知の延伸槽は、糸条の走行方向と同方向に熱
風を循環させると共に該熱風を整流板および絞り流路に
よって整流するものであり、糸条導入側の案内ノズルの
内側端近くでは、熱風が糸条の走行方向に加速されてい
るために静庄が降下して随伴空気の流入を十分に阻止す
ることができない。そして、上記の流入を阻止するため
に延伸槽内の静圧を高くした場合には、糸条導出側の糸
条案内ノズル内側端付近の静圧も高くなり、この高い静
圧に随伴空気の勤圧が加わるので、熱風の流出が多くな
るのである。この熱風の流出を防止するためには、糸条
案内ノズルの直径を小さく長さを長くして圧力損失を大
きくする必要があるが、走行速度を直接紙糸延伸法に必
要な２５０伍ｈ／ｍｉｎ以上に設定した場合には、随伴
空気の勤圧が１１仇肋Ａｑ以上に達するので、この随伴
空気を糸条案内／ズルの圧力損失のみによって阻止する
ことは糸条案内ノズルが長くなりすぎて実用上不可能で
ある。しかも、この延伸槽は、熱風が糸条の走行方向に
循環される並流式であるため、熱伝達係数が低く、その
ため直接薮糸延伸法の熱処理工程のように糸条の走行速
度が２５０肌／ｍｉｎ以上の高速の場合には、非常に長
い延伸槽が必要になるため、直接級糸延伸法では実用的
でない。この発明は、加熱空気が糸条走行方向と反対方
向に流れる向流式の延伸槽を使用するとともに延伸槽内
の熱風通路に狭さく部を形成することにより、染色むら
や強伸度むらがない高強力の糸条を熱効率よく製造する
ことができる合成繊維の直接紡糸延伸法を提供するもの
である。

すなわちこの発明は、溶融紙糸されたのち冷却，気流に
よって冷却された未延伸フィラメントを、引続いて加熱
空気が循環される延伸槽に導入し、該延伸槽から高速度
で引取ることにより、上記未延伸フィラメントの走行に
伴う空気の摩擦抵抗力によって熱延伸する合成繊維の直
接級糸延伸法において、上記未延伸フィラメントを延伸
槽の導入側に設けた筒状の糸条案内ノズル、側板の曲面
部によって形成された狭さく部を有する熱風通路、およ
び延伸槽の導出側に設けた糸条案内ノズルの順に走行さ
せると共に、加熱空気を上記フィラメントの走行方向と
反対方向に循環することを特徴とする合成繊維の直酸紡
糸延伸法である。以下にこの発明の方法に使用される装
置の一例を第１図および第２図によって説明する。

多数の級糸孔が穿設された級糸ノズル１の下部片側に、
該級糸ノズル１から紙出さたフィラメント２に対してほ
ぼ直角に冷却気流を吹出す冷却装置３が設けられ、上記
紙糸ノズル１の垂直下方に上下方向延伸槽４、オィリン
グローラ５および一定速度で回転される引取りローラ６
が順次に配談されている。

上記の延伸槽４は、前後の側板７，８と左右の側板９，
１０と上下の端板１１，１２とによって上下方向に長い
直方体に形成されている。前後の側板７，８は、第２図
に示すように上下両端の平面部と中央の曲面部とからな
り、前後の側板７，８の平面部と左右の側板９，１０と
上端板１１とによって糸条導入側チヤンバ１３が形成さ
れ、同様にして下部に糸条導出側チャンバ１４が形成さ
れ、また曲面部と左右の側板９，１０とによって康平状
の熱損鶴通路１５が形成され、該熱風通路１５は糸条導
入側チャンバ１３に続く糸条導入側熱風拡散部１５ａと
、狭さ〈部１５ｂと、糸条導出側チャンバ１４に続く糸
条導出側熱風絞り部１５ｃとを有している。上記の糸条
導入側チャンバ１３と拡散部１５ａとの間に多孔板、金
網、ハニカムなどの糸条導入側整流板１６を介設すると
共に、多数本のフィラメント２が並列して導入される扇
平筒状の糸条案内ノズル１７が上記の端板１ １および
整流板１６を貫通して上記熱風速路１５の糸条導入側熱
風拡散部１５ａ内に突出するように取付けられ、この糸
条導入側に対向して糸条導出側にも糸条導出側整流板１
８および糸条案内ノズル１９が設けられる。上記延伸槽
４の側方には、第１図に示すように送風ファン２０およ
びヒータ２１を直列した熱風循環装置２２が配設され、
送風ファン２０の上流の吸気ダクト２３が延伸槽４の糸
条導入側チャンバ１３に閉口され、またヒータ２１の下
流の送気ダクト２４が糸条導出側チヤンバ１４に閉口さ
れて熱頚熱がフィラメント２の走行方向と反対方向に循
環される。次に、上記の装置を使用した合成繊維の直俵
紡糸延伸法について説明する。紙糸ノズル１から鮫出さ
れるフィラメント２は、従来の合成繊維の直接級糸延伸
法と同様に、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド
、ポリオレフィンなどの線状重合体からなるものである
。

上記のフィラメント２は、鮫出後直ちに、冷却装置３か
ら吹出される冷却気流によって冷却される。

上記の冷却気流は、温度が５〜１２０℃、特に１，０〜
３び○であり、風速が０．１〜８ｈ／ｓｅｃ、特に０．
２〜２．８ｈ／ｓｅｃであり、また冷却気流がフィラメ
ント２に当る上下方向の帯城長が５〜１５０の、特に２
０〜６比ネであることがそれぞれ好ましく、上記重合体
の吐出量、引取りローラ６の引取速度に応じて設定され
る。上記の冷却されたフィラメント２は、延伸槽４内に
おいてフィラメント２の走行方向と反対方向に循環され
る熱風によって急速に加熱される。

このとき、フィラメント２に直角に熱風が流れる糸条導
入側チャンバ１３および糸条導出側チャンバ１４におい
てはフィラメント２が糸条案内ノズル１７および１９に
挿通されているためにフィラメント２に熱風が直接当る
ことがなく、またフィラメント２に熱風が直接に当る熱
風通路１５においては熱風が糸条導出側整流板１８によ
って整流され、かつ絞り部１５ｂを通過する際の加速に
よって一層整流されるため、またフィラメント２に働く
空気抵抗力の増加によって張力が高くなるため、フィラ
メント２は振動することなく延伸槽４を通過して加熱さ
れる。そして、糸条導出側の糸条案内ノズル１９へ横内
端部付近では、熱風が糸条導出側熱風絞り部１５ｃによ
って加速されて動圧が高くなり、該熱風が上記槽内端部
付近の静圧を低下させ、しかもフィラメント２と反対方
向に流れる熱風がフィラメント２に随伴される加熱空気
を剥離するので、加熱空気の流出が糸条案内ノズル１９
の内部抵抗によって容易に防止される。他方、糸条導入
側の糸条案内ノズル１７の糟内端部付近では、上記の糸
条導出側熱風絞り部１５ｃおよび狭さく部１５ｂによっ
て加速された熱風が糸条導入側熱霧熱拡散部１５ａによ
って減速されるために静圧が低下されないでフィラメン
ト２の随伴空気の動圧よりも高位に保持され、外部から
流入する低温の空気を阻止するので、低温空気の流入が
糸条案内ノズル１７の内部抵抗とあいまって容易に防止
される。なお、糸条導入側熱風拡散部１５ａの拡散勾配
を糸条導出側熱風絞り部１５ｃの絞り勾配よりもゆるや
かに形成すると、糸条導出側に比べて糸条導入側の熱風
速度の変化率が小さくなるので、熱山熱の乱れが一層抑
制される。なおまた、糸条導入側整流板１６は、延伸槽
４内で断したフィラメント２が吸気ダクト２３内に吸引
されるのを防止する作用も果す。上記熱風の好ましい温
度は、１００ｑｏ以上であり、熱風温度が１００℃未満
の場合には延伸に必要な熱伝達が行なわれないため延伸
が困難になる。

そして、上記の熱風によって加熱されるフィラメント２
の温度は、８０℃以上、フィラメント２の融点以下１０
ｑｏの範囲が好ましい。また、上記熱風の狭さ〈部１５
ｂにおける好ましい速度は、５．０〜６０．■ｈ／ｓｅ
ｃであり、熱風速度が５．仇ｈ／ｓｅｃ未満の場合には
、前記の糸条導入側における低温空気の流入、および糸
条導出側における加熱空気の流出を防止することができ
ないと共に、熱伝達係数が小さくなって熱効率が低下し
、更にフィラメント２の走行に対する熱風の摩擦抵抗力
が不足し、延伸むらが生じ、残留伸度の小さい高強力糸
が得られない。反対に熱風速度が６０．皿／ｓｅｃを越
えた場合には、摩擦抵抗力が高くなり過ぎ、張力がまだ
十分に上昇していない延伸槽４の糸条導入側においてフ
ィラメント２の振動が激しくなってフィラメント２の走
行が困難になり、断糸が生じるとともに、延伸槽４内の
加熱空気の乱れが大きくなるたに糸むらが大きくなる。
延伸槽４で加熱されたフィラメント２は、引取りローラ
６によって引取られ、フィラメント２の走行に伴う空気
の摩擦抵抗力によってフィラメント２が延伸される。

上記の引取りローラ６による好ましい引取速度は、２５
００〜６００肌／ｍｉｎであり、引取速度が２５皿ｈ／
ｍｉｎ未満の場合には空気の摩擦抵抗力が不足して延伸
むらが生じ、得られる製品糸条の残留伸度が大きくなり
、かつ染色した際に染色むらが生じ、反対に６００仇ｈ
／ｍｉｎを越えた場合にはコストアップになるだけで高
速紡糸の利点が得られない。なお、引取りローラ６によ
って引取られた延伸フィラメントは、そのままフィラメ
ント糸条として巻取られるか、または振落し装置によっ
て振落されたのち、または振落し装置を経由することな
く直接適当な長さに切断されてステープルフアィバに形
成される。上記の第１図および第２図の実施態様におい
て、冷却装置３の吹出し空気量を増大してフィラメント
２を該フィラメント２の横断両方向に非対称的に冷却し
、けん縮繊維を製造することができる。

また、上記の糸条案内ノズル１７，１９は、並列された
多数本のフィラメント２を導入するために扇平筒状に形
成されたものであるが、紙出されるフィラメント２が１
本の場合には細い円筒状に形成されることはもちろんで
ある。また、糸条案内ノズル１７，１９の外面に狭いス
リットまたは小孔が穿設されたガイド板を設けることに
よって低温空気の流入および高温空気の流出を一層効率
よく防止することができる。また、引取りローラ６に代
えて流体噴射式の引取装置を使用することができ、また
ステープルフアィバを形成する場合には引取りと切断と
を兼ねるロータ型カッタを使用することができる。更に
、オイリングローフ５は、延伸槽４の上方に設けること
ができるが、この場合には熱ュネルギの損失が若干増大
し、オィルが変質する反、延伸槽４への低温随伴空気の
流入を防止でき、またフィラメントとガイド等との摩擦
抵抗が減少するので、断糸や糸むらが低下する。なお、
オィリング方式は、ガイドオィリング、ミストオィリン
グなどの他の方式でもよく、また後工程で問題がない場
合にはオィリングを省略することができる。実施例 １ 固有粘度０．６５０（フェノールノテトラクロルェタン
！６／４の混合溶媒中３０ｑ○で測定）のポリエチレン
テレフタレートを２９ぴ０で溶融し、紡糸孔の孔径０．
２肋、孔数３２個の紙糸ノズル１から吐出速度１６．雌
／ｍｊｎで押出し、紙糸ノズル１下面から５０〜３５仇
舷の帯城（帯城長３０仇舷）のフィラメントに片側から
温度２５ｏ０、風速１．仇ｈ／ｓｅｃの冷却気流を吹出
してフィラメント２を強制冷却し、引続き糸条導入側お
よび糸条導出側に糸条案内ノズル１７，１９（幅１５肌
、奥行５仇帆、長さ１３仇舷）を備えた前記第１図およ
び第２図の構造の延伸槽４（熱風通路１５両端の幅４０
側、奥行５０肌、全長１００仇松、狭さく部１５ｂの幅
２物舷、奥行５仇舷、長さ５０仇舷）に上記の冷却され
た３Ｚ本のフィラメント２を並列状に導入し、温度２５
ぴ０の加熱空気をフィラメント２と反対方向に狭さく部
１５ｂにおける風速４仇ｈ／ｓｅｃで循環させて上記の
フィラメント２を加熱し、更に糸条導出側のオィリング
ローラ５によって０．２％のオイルを付着させ、引取速
度３０皿ｈｍｉｎで引取ることによりフィラメント２を
熱延伸し、巻取装置によってボビンに巻取った。

得られたマルチフィラメント糸は、残留伸度２５％、引
張強度５．蟹ノデニールの均一な物性を有しており、編
織用のマルチフィラメント糸として、また紡績糸のステ
ープル用として直ちに使用することができた。比較例
１ 上記の実施例１において、延伸槽として内径６０胸、長
さ３０仇帆、内面の表面温度４００ｏｏの電熱炉を使用
し、紙糸ノズルの吐出速度を２１．３ｇ／ｍｊｎ、引取
りローラの引取速度４００仇ｈ／ｍｉｎに設定する以外
は、上記実施例１と同一条件で直薮紡糸延伸した。

得られたマルチフィラメント糸は、残留伸度４５％、引
張強度３．班ノデニールの糸あった。なお、比較例１に
おいて、引取速度を５００血／ｍｉｎに設定しても、比
較例１とほぼ同様の糸しか得られなかった。比較例 ２ 実施例１において、延伸槽４内に温度２６５ｑｏの加熱
空気をフィラメント２と同方向に３仇ｈ／ｍｉｎの速度
で循環させ、他は比較例１と同一条伴で直接級糸延伸し
た。

得られたマルチフィラメント糸条は、残留伸度４７％、
引張強度３．雌／デニールの糸であった。なお、引取速
度を５００仇ｈｍｉｎに設定してもほぼ同様の糸しか得
られなかった。実施例 ２ 実施例１と同一のポリエチレンテレフタレートをＣ字型
紙糸孔の外径１．５肋、スリット幅０．２側、孔数３２
個の紡糸／ズル１から吐出速度８斑／ｍｉｎで押出し、
級糸ノズル１の下面から３０〜２３Ｑ肋の帯域（帯域長
２００側）の糸条に片側から温度２５℃、風速２．ｍｈ
／ｍｊｎの冷却気流を吹当てて強制冷却し、該糸条を実
施例１と同一の延伸槽に導入し、２５０ｑｏの加熱空気
をフィラメントと反対方向に狭さく部１５ｂにおける風
速３血／ｓｅｃで循環させ、更に糸条導出側のオイリン
グローラ５によって０．２％のオイルを付着させ、引取
速度４００仇ｈ／ｍｉｎでボビンに巻取った。

得られたマルチフィラメント糸は、残留伸度４２％、引
張強度４．雌／デニール、けん縮数５．１個／弧の自然
けん縦糸であり、ふとん綿その他の詰物用として優れて
いた。比較例 ３ 上記の実施例２において、延伸槽４内で熱風をフィラメ
ントと同方向に３仇ｈ／ｍｍｉｎの風速で循環させ、他
の条件は実施例２と同一に設定した。

得られたマルチフィラメント糸条は、残留伸度４６％、
引張強度２．班／デニール、けん縮数４．針固／弧の低
強度糸であった。以上に説明したようにこの発明は、狭
さく部を有する熱風通路で向流の加熱空気によって熱延
伸するので、延伸槽の熱効率が向上して延伸槽を小型化
することが可能であり、また、延伸張力が大きくなるこ
とによりノズルドラフトが減少して高速度の場合にも、
また低速度の場合にも延伸むらのない高強力糸が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に使用する直接級糸延伸装置の正面図
、第２図は第１図の延伸槽の０−ロ線断図である。 １：紙糸ノズル、２：末延伸フィラメント、３：冷却装
置、４：延伸槽、６：引取らローフ、７，８：側板、１
３，１４：チャンバ、１５：熱風通路、１５ａ：熱風拡
散部、１５ｂ：狭さく部、１５ｃ：熱風絞り部、１６，
１８：整流板、１７，１９：糸条案内ノズル、２２：熱
風循環装置。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 溶融紡糸されたのち冷却気流によつて冷却された未
   延伸フイラメントを、引続いて加熱空気が循環される延
   伸槽に導入し、該延伸槽から高速度で引取ることにより
   、上記未延伸フイラメントの走行に伴う空気の摩擦抵抗
   力によつて熱延伸する合成繊維の直接紡糸延伸法におい
   て、上記未延伸フイラメントを延伸槽の導入側に設けた
   筒状の糸条案内ノズル、側板の曲面部によつて形成され
   た狭さく部を有する熱風通路、および延伸槽の導出側に
   設けた筒状の糸条案内ノズルの順に走行させると共に、
   加熱空気を上記フイラメントの走行方向と反対方向に循
   環することを特徴とする合成繊維の直接紡糸延伸法。 ２ 加熱空気の温度が１００℃以上、熱風通路における
   風速が５〜６０ｍ／ｓｅｃである特許請求の範囲第１項
   記載の合成繊維の直接紡糸延伸法。 ３ 延伸槽内のフイラメントが８０℃以上、フイラメン
   トの融点以下１０℃加熱される特許請求の範囲第１項ま
   たは第２項記載の合成繊維の直接紡糸延伸法。 ４ フイラメントの引取速度が２５００〜６０００ｍ／
   ｍｉｎである特許請求の範囲第１項、第２項、第３項の
   いずれかに記載の合成繊維の直接紡糸延伸法。