JP2007031892A

JP2007031892A - 糸条冷却装置

Info

Publication number: JP2007031892A
Application number: JP2005218710A
Authority: JP
Inventors: Jun Yamauchi; 旬山内; Katsuyuki Hagiwara; 克之萩原
Original assignee: Teijin Fibers Ltd
Current assignee: Teijin Frontier Co Ltd
Priority date: 2005-07-28
Filing date: 2005-07-28
Publication date: 2007-02-08

Abstract

【課題】特に単糸繊度が１５デシテックス以上の銘柄に対して、繊度斑をなくして延伸性を良好にするために効率良く均一に冷却する装置を提供する。
【解決手段】紡糸口金（１）から紡出された熱可塑性ポリマーからなる合成繊維糸条（Ｙ）に対して横方向から冷却風を吹き付ける糸条冷却装置（３）によって紡出糸条（Ｙ）を冷却した後、紡糸油剤を付与して引取り後の単糸繊度が１５〜７０デシテックスの糸条を得るに際して、紡出糸条が下方へ向かって走行する上流側及び下流側で中流側よりも前記冷却風の風速が速くなるように形成された冷却風の通過抵抗付与部材（４）を前記糸条冷却装置（３）の冷却風吹出面に設けたことを特徴とする糸条冷却装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、引取り後の単糸繊度が１５デシテックス以上、特に２０デシテックス以上の合成繊維に対して冷却風を吹き付けて冷却固化する溶融紡糸工程に用いる糸条冷却装置に関する。

ポリエステル、ポリアミドなどからなる熱可塑性ポリマーを紡糸口金に穿設された紡糸孔群から溶融吐出して合成繊維を製造する溶融紡糸工程において、紡出糸条を冷却するプロセスは高品質な合成繊維を得る上で重要な役割を果たしており、この冷却プロセスが紡糸後の糸強度や伸度、染織性に非常に大きな影響を与えることは従来から知られている。

このような従来の冷却技術として、紡出糸条の走行方向に沿って横方向から走行する糸条を横切るように冷却風を一定長さに渡って供給して紡出糸条を冷却する糸条冷却装置を紡糸口金の下方に配置し、紡出糸条を冷却する横吹方式の糸条冷却方法が行われている。

しかしながら、単糸繊度が１０デシテックスを超えるポリエステル繊維の溶融紡糸工程に関しては、横吹方式の冷却方法では、冷却が充分かつ均一に行われず、繊度斑が生じて延伸性が良好でないという問題が生じる。そこで、紡出糸条を充分に冷却するために、冷却風の吹出長と吹出風量（風速）を上げて、冷却を強化することが行われる。

ところが、吹出長を長くする方法では、溶融紡糸設備の大型化を招き、これに伴って設備コスト高ともなるため工業的に不利となる。その上、冷却風の吹出長を長くしたり、吹き出す冷却風の風量を多くしたりすると、冷却風から受ける風圧の影響を受けて、冷却風の吹出方向に紡出糸条のふくらみが生じる。

もし、このような紡出糸条のふくらが生じると、冷却風は空気中で拡散し易いと言う性質を有するため、吹出時に風向が揃えられていた冷却風に乱れが生じて、かえって糸揺れが生じてしまい、繊度斑を発生させる原因となる。また、紡出糸条と直交する冷却風の速度成分も小さくなってしまい、紡出糸条から熱を奪うための熱交換効率が下がってしまうという問題も生じる。

そこで、冷却効率を上げるために例えば、特開平５−１９５３０９号公報において、第１と第２の二つからなる冷却風吹出部を直列に設けて、第１冷却風吹出部の直下から冷却風を排気して紡糸筒下部の筒内温度を下げることが提案されている。

確かに、この従来技術によると、紡出糸条の冷却効率を上げることができて、冷却風の吹出長をある程度短縮することはできる。しかしながら、この従来技術によっても、冷却風の風圧による紡出糸条のふくらみと言う問題は、依然として解消されずに残っており、紡出糸条を充分かつ均一に冷却する上で問題があり、また、糸揺れという問題も残っている。この問題は、引取り後の単糸繊度が１５デシテックス以上、特に２０デシテックス以上になると冷却がより困難となるため、より深刻になる。
特開平５−１９５３０９号公報

本発明が解決しようとする課題は、以上に述べた従来技術が有する問題点を解消し、熱可塑製ポリマーの溶融紡糸工程において、吹き付けられる冷却風の風圧によって生じる紡出糸条のふくらみを抑制することができ、その結果として、紡出糸条と冷却風の熱交換効率を向上させることができ、それ故に、糸揺れを抑制しながら、単糸繊度が１５デシテックス以上と大きくなっても効率良く均一に紡出糸条を冷却できる簡便かつ安価な糸条冷却装置を提供することである。

本発明者らは、前記課題を達成するために鋭意検討した結果、従来の糸条冷却装置のように、糸条走行方向に沿った一定長に渡って、風速が均一な冷却風を吹き出すのではなく、冷却風の風速分布を工夫することによって、紡出糸条が吹出側にふくらむ現象を抑制できることを知見した。

すなわち、紡糸口金から吐出された溶融ポリマーは、冷却風によって冷却されている間は拘束されることはなく、紡糸油剤の付与装置に至って初めて油剤付与面と接触して集束される。したがって、紡糸口金と油剤付与装置の間では、紡出糸条は、自由走行状態となっている。

したがって、自由走行状態の紡出糸条に吹き付ける冷却風の風速分布を適切に制御するようにすれば、紡出糸条に生じるふくらみが抑制されることを見出した。具体的には、紡出糸条が冷却風からの風圧を受けて吹出方向に大きくシフトする紡糸口金と油剤付与装置との間の中間部において、冷却風の風速をそれ以外の部位よりも遅くすることによって冷却風の吹出方向への紡出糸条のふくらみが抑制できることを着想するに至って本発明を完成するに至ったものである。

ここに、前記課題を達成するための本発明として、
（１）紡糸口金から紡出された熱可塑性ポリマーからなる合成繊維糸条に対して横方向から冷却風を吹き付ける糸条冷却装置によって紡出糸条を冷却した後、紡糸油剤を付与して引取り後の単糸繊度が１５〜７０デシテックスの糸条を得るに際して、紡出糸条が下方へ向かって走行する上流側及び下流側で中流側よりも前記冷却風の風速が速くなるように形成された冷却風の通過抵抗付与部材を前記糸条冷却装置の冷却風吹出面に設けたことを特徴とする糸条冷却装置、
（２）前記通過抵抗付与部材が金属あるいはプラスチック製の板状織編物、パンチングプレート、多孔質焼結体などからなる通気性部材であって、前記冷却風吹出面に着脱自在に取付けられている（１）に記載の糸条冷却装置、
（３）前記通過抵抗付与部材から吹き出される冷却風の吹出方向を一定方向へ揃える整流部材を通過抵抗付与部材と重ねて設置した請求項１又は請求項２に記載の糸条冷却装置、そして
（４）単糸数が１〜１０本である紡出糸条を冷却する（１）〜（３）の何れかに記載の糸条冷却装置が提供される。

本発明では、紡出糸条の走行方向に沿って冷却風の風速分布を持たせることにより、冷却風の風圧を受けて紡出糸条が冷却風の吹付方向へふくらむ現象を効果的に抑制することができる。その結果、引取りの単糸繊度が１５デシテックス以上の熱可塑製合成繊維であっても効率良く均一に冷却を行うことができる。また、糸揺れの発生も効果的に抑制できるために、鮮度斑が小さく延伸性が良好な繊維を得ることができる。

さらに、風圧による紡出糸条のふくらみを抑制することができることから、冷却風の吹出面と紡出糸条の距離を短くできる。このため、冷却風を紡出糸条に対してより近い位置から吹き付けることができ、冷却風の拡散を防止することで吹出方向が揃った冷却風を発生させることが可能となって、紡出糸条と冷却風との間の熱交換性を良好に保つことができるために、従来の冷却装置と比較して、より少ない風量で効率よく冷却できる。

本発明の糸条冷却装置は、ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性ポリマーの溶融紡糸工程において好適に使用することができるが、中でも、ポリエステルの溶融紡糸工程に適用することが好ましい。

このとき、本発明において使用できポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステルを使用する。また、その性質を本質的に変化させない範囲であればその他の成分として、イソフタル酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸等のジカルボン酸、プロピレングリコール、又は１．４−ブタンジオールやポリエチレングリコール等のジオールを共重合させたコポリエステルを使用することもできる。また、これらのポリエステルには艶消剤、安定剤、表面改質剤等を添加することも可能である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、前記熱可塑性ポリマーの溶融紡糸工程に好適に使用できる本発明の糸条冷却装置の一実施形態を例示した概略の装置構成図である。この図１において、Ｙは紡出糸条、１は紡糸口金、２は徐冷領域、３は糸条冷却装置、４は通過抵抗付与部材、５は油剤付与装置、そして、６は一対の引取ローラをそれぞれ示す。

以上のように構成される熱可塑性ポリマーの溶融紡糸工程において、紡糸口金１より紡出された複数の紡出糸条Ｙ（フィラメントＹ）は冷却装置３より糸条走行方向に対して直角方向に吹き出される冷却風により所定の温度（ポリエステルの場合であればガラス転移温度）以下に冷却され、その後、油剤付与装置６を通過して油剤を付与された後に、引取ローラ６によって５００〜２０００ｍ／分の速度で引き取られる。

ついで、引取りローラ６に引き取られた糸条Ｙは、紡糸直接延伸工程においては、一旦巻き取ることなく引き続いて延伸倍率に見合った速度差が付与された加熱ローラ群（図示せず）によって延伸された後、巻取機（図示せず）によって糸条パッケージとして巻き取られる。また、溶融紡糸工程と延伸工程が切り離されて個別に行われる場合には、溶融紡糸工程で糸条パッケージとして一旦巻き取られた後、延伸工程へ供給されて所定の倍率に延伸される。

ここで、図１に例示した糸条冷却装置３の実施形態例においては、紡出糸条Ｙの走行方向に沿って、紡糸口金１に近い上流側と、油剤付与装置５に近い下流側とで紡出糸条Ｙに吹き付ける冷却風の風速を上げ、これ以外の中流側で冷却風の風速を下げる。何故ならば、紡糸口金１に近い上流側と油剤付与装置５に近い下流側では、紡出糸条Ｙは吹出方向において紡糸口金１と油剤付与装置５によって運動の自由度が拘束されているからである。これに対して、中流側では紡出糸条Ｙを冷却風の吹出方向に拘束する二つの拘束点から最も離れているため、冷却風の風圧によって容易に吹出方向にシフトして、ふくらみを生じ易い。

そこで、上流側と下流側の冷却風の風量を上げる（風速を速くする）ために、冷却風吹出面に設ける通過抵抗付与部材４ａ及び４ｃの冷却風の通過抵抗値を下げて冷却風の風量（風速）を上げる。これに対して、紡糸口金１と油剤付与装置５との間の中流側の区間に関しては、紡出糸条Ｙの運動の自由度が冷却風の吹出方向で拘束されずに大きな自由度を有しているので、紡出糸条Ｙは冷却風方向に大きくふくらむ。そこで、この区間での糸条のふくらみを抑えるために、通過抵抗付与部材４ｂを通過する冷却風の通過抵抗値を上げて、この区間での冷却風の風量（風速）を下げる。通常、通過抵抗付与部材４（４ａ〜４ｃ）より吹き出された前記冷却風は、紡出糸条Ｙを間に挟んで通過抵抗付与部材４（４ａ〜４ｃ）と対向して設けられた排風手段（図示せず）によって、系外へ排出される。

以上に述べたように、通過抵抗付与部材４ａ〜４ｃの冷却風の通過抵抗値をそれぞれ変化させて冷却風の風速分布を変化させる。これにより溶融紡糸工程における冷却プロセスに関して、熱可塑性ポリマーからなる合成繊維糸を糸揺れを抑制しながら効率良くかつ均一に冷却することが可能となる。なお、紡出糸条Ｙの風圧によるふくらみは、紡出糸条Ｙの単糸径、単糸繊度、断面形状、紡出するフィラメント数（単糸数）、巻取速度などのような様々な溶融紡糸条件により変化する。そこで、これらの条件に柔軟に対応できるように、通過抵抗付与部材４を冷却風吹出面にボルトやナットなどによって簡便に着脱自在とした構造としておくことが望ましい。

なお、このような通過抵抗付与部材４としては、冷却風が通過する際に圧力損失を生じさせる通気性を有する部材で構成するのが好ましい。ここで、このような通気性を有する部材としては、周知のエアーフィルターを形成する材料を挙げることができ、例えば、金属やプラスチックなどの細線からなる板状の織編物や不織布、多くの細孔が開けられたパンチングプレート、多孔質の金属焼結体などがある。また、これらの材料は、もちろん一種だけで使用しても良いし、複数種の材料を板状に重ね合わせて組み合わせて使用することもできる。

このとき、通過抵抗付与部材４とは別に、通過抵抗付与部材４から吹き出される冷却風の吹出方向を揃える整流部材（図示せず）を設けておくことは、本発明の糸条冷却装置３では好ましい実施態様である。なお、このような整流部材の構成については、冷却風の吹出方向を一定方向へ揃える役割を担っている。したがって、整流部材としては、このような機能を発揮できればよく、冷却風が通過するための間隙を形成して上下に平行に重なり合った平行板、更に、該平行板に加えて鉛直方向にも冷却風が通過する間隙を形成して格子状に積層された格子状板、あるいはハニカム（蜂の巣状）板などを例示することができる。その際、整流部材は、通過抵抗付与部材４とその機能を分担して個別に設けるようにしてもよいが、これらの機能を兼用させて一体化されたものを用いることもできる。

本発明において、紡糸口金１から紡出するフィラメント数（単糸数）は、１〜１５本とすることが好ましく、特に１〜１０本とすることが好ましい。何故ならば、紡出するフィラメント数が１５本より多くなると、引取りの単糸繊度が１５デシテックス以上とするために、ポリマーを紡糸口金１に穿設された各紡糸孔へ分配斑なく供給することが困難となると共に、フィラメント群（単糸群）間への冷却風の貫流性も低下するので、紡出後の冷却過程で各単糸を均一に冷却することが困難となるからである。

このように本発明の糸条冷却装置は、一枚の紡糸口金１から紡出するフィラメント数が少ない。このため、一枚の紡糸口金１から複数のフィラメントを紡出して紡糸引取り後、あるいはこれに引き続いて行われる延伸後に、これら複数のフィラメントを個々のフィラメント（すなわち、モノフィラメント）に分繊する用途に適している。

次に、紡糸口金１から紡出するフィラメント（単糸）の繊度は、引取りにおいて、１０〜１００デシテックス、特に、好ましくは１５〜７０デシテックスとすることが好ましい。何故ならば、本発明の糸条冷却装置は、１０デシテックス以上、特に１５デシテックス以上において従来の糸条冷却装置と比較して繊度斑がより少ない高品質の糸条を得ることができるからである。しかしながら、１００デシテックスより大きくなると、本発明の糸条冷却装置を用いたとしても、冷却が不足する傾向にあり、冷却風に頼った冷却方式だけに頼るよりも、水冷方式を併用することが好ましいからである。

本発明に係わる糸条冷却装置の一実施形態を模式的に例示した概略の装置構成図である。

符号の説明

１：紡糸口金
２：徐冷領域
３：糸条冷却装置
４：通過抵抗付与部材
５：油剤付与装置
６：引取りローラ
Ｙ：紡出糸条

Claims

紡糸口金から紡出された熱可塑性ポリマーからなる合成繊維糸条に対して横方向から冷却風を吹き付ける糸条冷却装置によって紡出糸条を冷却した後、紡糸油剤を付与して引取り後の単糸繊度が１５〜７０デシテックスの糸条を得るに際して、紡出糸条が下方へ向かって走行する上流側及び下流側で中流側よりも前記冷却風の風速が速くなるように形成された冷却風の通過抵抗付与部材を前記糸条冷却装置の冷却風吹出面に設けたことを特徴とする糸条冷却装置。
前記通過抵抗付与部材が金属あるいはプラスチック製の板状織編物、パンチングプレート、多孔質焼結体などからなる通気性部材であって、前記冷却風吹出面に着脱自在に取付けられている請求項１記載の糸条冷却装置。
前記通過抵抗付与部材から吹き出される冷却風の吹出方向を一定方向へ揃える整流部材を通過抵抗付与部材と重ねて設置した請求項１又は請求項２に記載の糸条冷却装置。
単糸数が１〜１０本である紡出糸条を冷却する請求項１〜３の何れかに記載の糸条冷却装置。