JPS63219612A - 溶融紡糸フイラメントを冷却する装置 - 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】 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
フィ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ィラメントへ向け導く多孔質の
ブラストキャンドルを有する口金板よシ成る装置に関す
る。

従来の技術 フィ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。これらフィラメントが、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ット中に収
容される。

良好かつ均質な製品４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
：従っ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シ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ィラメン
ト冷却を有する従来のプ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
質な冷却条件への覚 要求とν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、口金のプラスト
スクリーン側に流出するフィラメントが、口金のプラス
トスクリーンと反対の側に流出するフィラメントよシも
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ＭＤ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、引張シ伸び、収縮率
および着色時の特性の分散中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ョン当
りの吐出量は、横方向吹付は原理の維持下に、孔数約６
００、最高約８ｏｏを有する円形口金の代りに、孔数２
０００〜３０００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。適当な構造によシ、
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・ぐダクトのシーリング
は円形口金のそれよりも原理的に難点があシ；従って方
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
フィラメント冷却に所要の吹付は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シ、外方から内方への吹付
は方向を有する半径方向対称な吹付は空気誘導は、すで
に久しく公知であシ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
方への吹付は方向である。それには少くとも２つの理由
がある。１方でフィラメント束が、外方から内方への吹
付は方向における吹例は空気の作用下に圧縮され、従っ
て個々のフィラメント間の距離が低減する。吹付は空気
の強さが増大するとともに、１だ完全に凝固しない２つ
またはそれ以上の個々のフィラメントが、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
は方向でフィラメント束がはじめに膨張されかつ個々の
フィ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、フィ
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は方向の場
合にわずかではあるが但し同じ方向に生じ：フィラメン
ト冷却の外側／内側効果が増強される。内側から外側へ
の吹付は方向の場合、外側空気作用が補償的に作用し：
吹付は空気効果が、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は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３９６９
４６２号、同第４２８５６４６号、および欧州特許出願
明細書第００４０４−８２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は法の場合、吹付は空気供給につ
き難点がある。このことは、この方法がその他の明白な
利点にもかかわらずこれまでに使用されなかった理由で
あると思われる。

吹付は空気を下方から導入する場合、空気供給管とフィ
ラメント走路とが交差する。確かに、口金から流出する
フィ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ィラメントが吹付は
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連の欠点を伴なっている。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は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
着性のフィブリルが、接触した際ニ容易にブラストキャ
ンドルに吊下り、切断しかつ再滞留して他のフィブリル
に粘着し続ける。

これによシ紡糸開始が、熟達した作業員にさえ殆んどな
３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・ぞケラトの中心を通る吹付は空気供給
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０
４０４８２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は空気によシ冷却されてはな
らず、かつ吹付は空気が高温の口金パケットにより加熱
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２そ＼となる。

発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、内側から外側への吹付は方向を有する
、溶融紡糸フィラメントの中心吹付装置を改善し、前述
の欠点を回避することである。

問題点を解決するための手段 この目的が、以下の本発明による手段を組合せることに
より達成された。

１、　とくに空気の形の冷媒または吹付は媒体が下方か
ら供給される。従って、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。ロ金ノＪ？ダクト中
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、ブラストキャンドルに、別々に温度および／″！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
孔質キャンドルの任意の部分的区間へ溶融紡糸フィラメ
ントの吹付は開始のため使用される。

３、供給管から多孔質ブラストキャ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
たはキャ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、キャンドルの最下区間（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（１
４）中で半径方向に吹付けられた硬化せるフィラメント
が吸引されかつ個々に処理装置に接触される。

４、キャンドルの内部に、溶融紡糸フィラメントの最適
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−ないしは流 排気体（Ｖｅｒｄｒｍｎｇｕｎｇｓｋ６ｒｐｅｒ　）が
組込まれる。この場合この装入体の形状が、冷媒の総量
にもまた多孔質キャ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、多孔質キャンドル材料の冷
媒流れに対する抵抗が、経験的に得られた多項式（ＩＩ
　）＜ｐ＜（ＩＩ　）によシ制限される： １．４３Ｘ１０−６山＋２２２２山２くΔｐ＜−９６，
９６出十０２０２ｍ この場合、差圧の経済的な範囲がΔｐく１０ｏ　ｏ　ｏ
　Ｐａ、とくにΔｐ＝７０００Ｐａであり、但し、Δｐ
は差圧としてのキャンドル抵抗（単位Ｐａ）であり、出
が単位面積当りの時間的な冷媒質量流量である。

この関係式を下端る場合（曲線■）、冷媒の所要流れ分
布がもはや得られず、かつキャ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
。上端る場合（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、経済性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、これを上端ると、殊に高い圧力に適当
であるプ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、旋回一回
転運動または直線的な往復運動によりフィラメント走行
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
ストキャンドルの上端部の環状スリットから鋭い空気噴
流が流出し、これが吹付は装置の旋回搬入時および上昇
移動中にフィラメントをこの装置から駆出しかつそれと
ともにフィラメントの吊下り、粘着および切断を阻止す
る。

上昇移動した際に、ブラストキャンドル上端のフラット
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、弾力に抗しキャ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、プラストギヤ／ドルがそ
の上端に達すると直ちに環状スリットへの空気供給を停
止する。前記第２およびＮ３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。吹付は空気
が、フィラメント走路と交差する範囲内のブラストキャ
ンドル下端に、円形管を経て供給されるのではなく、中
心吹付は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ットな管
状アームを経て供給される。この管の上縁が、セラミッ
ク被覆でコーチングされているか、またはセラミック部
材（ロッド、ハーフシェル）をフィラメント排除体とし
て有する。吹付は空気対称に支障がなく、スリット形成
によシフィラメント束に乱流も生じない。

９、紡糸処理液の塗布が、ブラストキャンドルの下端で
、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、吹付は区間を通過した後
のフィラメントに 群込接触する、セラミック被覆された２つの環状リップ
間の少くとも１つの環状スリットに供給される。これに
より、フィラメント走行が安定化され；処理されたフィ
ラメントが難点なく集束および偏向（例えばまた横方向
吹付は空気管の上方で）されることができる。

フィラメントが開放フィ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
それとともにフィラメント冷却に寄与する。

処理液流入および過剰処理液（下側リップの下部に取付
けられた環状溝に集まる）のための導管が、管状アーム
中の吹付は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ィラメ
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、すなわち潜在
捲縮性のフィラメントを製造する目的で液体薄膜による
片側の非対称フィラメント冷却に使用される。

その場合、リップおよび環状スリットの代りに、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、前記特許明細書の実施例に記載された最
高引取速度的９００ｍ／分（３０００ｆｔ／分）を著る
しく上端る引取速度が使用された場合である。

しかしながら、開放環状スリットを有する環状リップが
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、環状スリットが拡巾されかつ溶
芯として作用する材料が充填されるか、またはリップ縁
の接触面が狭巾な焼結金属環によシ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。

本発明によるフィ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。ホリマーメ
ルトが、紡糸ロ金版１０ロ金孔１０から差当り溶融液状
のフィラメント６の形で流出し、このフィラメントがプ
ラストキャンｒ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。

プラストキャンＰル５は、その上端がフラットな円錐形
のキャップ３により被覆されかつその状態で中心軸２に
よシ固定され、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。

プラストキャンｒル５は、多孔質の、但し機械的に安定
な材料１例えば焼結金属、多層のスクリーンクロス、補
強芯を有するフィルタフリース等より成る。このキャン
ｒルは、その内部に、キャンＰル長さにわたる所定の吹
付は空気分布（１４）の形成に使用される排流体（Ｖｅ
ｒ−ｄｒ’ａｎｇｕｎｇｓｋ６ｒｐｅｒ　）　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（２）を使用し冷媒の流
出速度分布を決めるという方法が、硬化性紡糸フィラメ
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、フィラメントの硬化点の距離
が、フィ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
糸フィ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って特定
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
、紡糸開始時に吹付は装置が差当り除去されかつ、新た
に紡糸開始されたフィラメントがフィラメントガイｒ９
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、力、６−キャップ３下部の環状スリット４
から全面的に鋭い空気噴流が流出し、この噴流がフィラ
メントを吹付は装置から追払い、その結果フィラメント
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−
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＝ｒマーを含有する材料（例えばＰａ−６）
を紡糸するため、キャップおよびキャンドル上部に加熱
装置が設けられ、この加熱装置がオリーｒマーのブラス
トキャンドルへの凝縮全阻止する。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シフ
ィラメント走行を阻止しないフラットな横方向管状アー
ム（８）を経て、ブラストキャンドルの下端に供給され
る。前述の吹付は装置は極めて有効である。従って以下
の実施例から明白なように、１つの紡糸ステーション当
りなお常用の引取り速度で吐出量的２．５ｔ／日（すな
わち１つの口金当り）が抜群のフィラメント−ないしは
繊維品質で得られることができる。フィラメントが、環
状スリットおよび環状溝、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、フィラメントガ
イＰ９を通過する際に十分に冷却される。フィラメント
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、すなわちフン・セクト
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　　ｌ 相対粘度１．６０（ｍ−クレゾール中１．○チ溶液とし
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紡糸捕出機中で溶融
し、かつ溶融温度２９３℃で吐出能率９９６　Ｐ／分で
、９つの円環に配で押出し紡糸した。０経は０．４１ｇ
である。

これらフィラメントを、３０℃および相対湿度６５チの
空気４５０Ｋｇ／ｈを使用し、内径７０龍および外径７
６詣、キャンＰル長さ５３０龍、キャップ高さ３０＋ｍ
を有する焼結金属ブラストキャンドル（空気一対メルト
流量比箋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。

吹付は区間の終端部で、これらフィラメントを直径１８
０ｍ１＋の処理リングを通過させ、かつそこで０．５％
紡糸処理溶液４００　ｄ／分を供給した。引続きこれら
フィラメントを、フィラメントガイＰ９でまとめ、ギヤ
レットを経て速度１５００ｍ／分で引取りかつリールを
経て紡糸ポットに収容した。

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３８酊の
ステーブルファイノ々に切断した。

繊維試験で以下の結果が得られた；繊度：１゜５３　ｄ
ｔｅＸ　、限界引張り強さ：　６．４　ｃＮ／ｄｔｅｘ
　、伸び率７％における強度：　２．２　ｃＮ／ｄｔｅ
ｘ　、限界引張り伸び２２０．４％。

紡糸工程および、繊維通路の走行に支障がなかった。可
動に取付けられかつ、本明細書中の記載によりキャップ
の高さに補助空気噴流が備えられた吹付は装置が、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ャンドルの使用；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７オーム。

メーカー　　　　クレープゼーゲ社　　シアタ・インタ
ナシ（西独）　　　　　　　ヨナル社（オランダ）（Ｋ
ｒｅｂｓ６ｇｅ　ＧｍｂＨ（Ｓｅａｃ　Ｉｎｔｅｒ−／
ＢＲＤ）　　　　　　　ｎａｔｉｏｎａｌ　　ＢＶ／Ｎ
Ｌ） 材　料　　　　　Ｃｒ−Ｎｉ鋼１．４４０４　ＣＭＣＹ
−５ｘテンレス 寸法（朋）　　　９０／９５Ｘ５３０　７０／８０Ｘ５
８０微細度　　　　約１００マイクロメ　等級６／４４
〜５５−タ　　　　　　　　気泡／インチ （１７，３〜２１，７ 気泡／ｃｒｒＬ） 壁厚（朋）２．５　　　　　　５．０

【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γメ填３図は本発明に
よる装置に使用可能なブラストキャ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
キャップ、生・・・環状スリット、５・・・ブラストキ
ャンドル、６・・・フィラメント、７・・・環状スリッ
ト、８・・・管状アーム、９・・・フィラメントガイＰ
、１０・・・口金孔、１１・・・絞）、１２・・・装入
体、１３・・・キャ／ｒル最下区間、１４・・・吹付は
空気分布酪２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、環状配列の紡糸孔（１０）および、冷却すべき複数
   のフィ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ィラメント（６）へ向け導く
   多孔質のブラストキャンドル（５）を有する口金板（１
   ）より成る装置において、使用される多孔質のブラスト
   キャンドル（５）の材料は、その流出単位面積当りの対
   冷媒流れ抵抗特性が以下の関係式： １．４３×１０＾−＾６■＋２２２２■＾２≦Δｐ≦−
   ９６．９６■＋２０２０２■＾２ で表わされ、但し式中、Δｐがキャンドル 抵抗を差圧（単位：Ｐａ）として表わし、■が単位面積
   当りの時間的な冷媒質量流量（単位：ｋｇ／ｈ・ｃｍ＾
   ２）を表わすことを特徴とする溶融紡糸フィラメントを
   冷却する装置。 ２、冷却装置の、冷媒が多孔質ブラストキャンドル（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ィラメン
   トを冷却する装置。 ３、機械的な断面縮小部が備えら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ィラメン
   トを冷却する装置。 ４、冷媒流れを逆流させるため絞り（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項から
   第３項までのいずれか１項に記載の溶融紡糸フィラメン
   トを冷却する装置。 ５、絞り（１１）が下部キャ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４項記載の溶
   融紡糸フィラメントを冷却する装置。 ６、冷媒の速度分布（１４）を変更するため、多孔質ブ
   ラストキャ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、特許
   請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に記載
   の溶融紡糸フィラメントを冷却する装置。 ７、ブラストキャンドルに、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ャンドルか
   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６項までのいずれか１項に記載の溶
   融紡糸フィラメントを冷却する装置。 ８、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７項までのいず
   れか１項に記載の溶融紡糸フィラメントを冷却する装置
   。