JP2007247121A - 糸条冷却装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ハイマルチでかつ単糸繊度の小さな極細の熱可塑性合成繊維に対して、繊度斑を抑制するための、糸揺れが少ない紡糸を可能とする糸条冷却装置を提供する。
【解決手段】互いに並列して設けられた複数の紡糸口金群のそれぞれから紡出された熱可塑性重合体からなる各マルチフィラメント糸条に対して、該各糸条の外周を囲繞して各フィラメント群の外周側からその内部へと放射状に冷却風を吹き出す空気通過孔Ｈが穿設された筒状の冷却風吹出面が内筒３４に形成され、外筒には温調された冷却風を吹き込む複数の空気吹込口３１が形成された２重円筒状空気室３５を備えた糸条冷却装置３であって、前記冷却風吹出面３４が紡出糸条に近接して設けられると共に該冷却風吹出面３４に穿設された空気通過孔Ｈを通過する冷却風の平均吹出速度を１ｍ／秒に設定した場合にその圧力損失が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満である糸条冷却装置。
【選択図】図２

Description

本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの熱可塑性高分子重合体からなる合成繊維を溶融紡糸する際に用いる糸条冷却装置に関する。

熱可塑性高分子重合体（以下、単に「ポリマー」という）を紡糸口金から紡出した後、糸条を冷却する方法は合成繊維を生産する一般的なプロセスである。この熱可塑性合成繊維の冷却プロセスは高品質な糸を得る上で重要な役割を果たしている。特に、衣料用長繊維の溶融紡糸プロセスにおいて、溶融紡糸後に得られる糸強度や伸度、染織性において、この冷却プロセスが非常に大きな影響を与えることが従来から知られている。

特に、近年は、一つの口金から複数本の細いフィラメント群（以下、「フィラメント」を「単糸」あるいは「単繊維」とも言う）を紡出するようになってきており、単糸繊度が０．３デシテックス以下の繊維を生産することが可能になっている。このように、一つの紡糸口金から多数本の細いフィラメント群を紡糸するプロセスにおいては、糸条の繊度斑を制御することが非常に重要である。また、均質なフィラメント群からなる糸条を安定して生産するための技術が重要である。

そこで、特許文献１（特開平７−９７７０９号公報）や特許文献２（特開２０００−３４６１５号公報）に、このような従来の技術が提案されている。これらの従来技術では、紡出されたフィラメント群に対して横方向から冷却風を一方的に吹き付けて冷却する横吹式冷却方式（以下、単に「従来方式」とも言う）が行われている。

なお、この横吹式冷却方式では、紡出糸条を冷却するための冷却風を供給する糸条冷却装置が紡糸口金の下方に配置されている。そして、この糸条冷却装置から走行する紡出糸条に対して一定長さに渡って均一かつ一定風速を有する冷却風を吹き付けている。特に、前記横吹式冷却方式は、１本のマルチフィラメント糸条の総繊度がそれほど大きくない衣料用長繊維の場合には、(1) 装置構成が簡単であること、(2) 設備コストが安いこと、(3) 多錘化対応が容易なこと、(4) 冷却効率が充分であることなど、の多くの理由から慣用されている。

この従来の横吹式の糸条冷却装置では、冷却風の吹出面全体に渡って、冷却風の風速が一定となり、かつ乱れが発生しないように配慮している。具体的には、冷却風の吹出面に均圧化部材として金網やパンチングプレート、多孔質の焼結金属等を配置している。そして、これらによって、冷却風の供給源が元々有している気流の乱れを様々な圧力抵抗体を用いて制御している。

それにもかかわらず、従来の糸条冷却方法では、特に長繊維の多糸条極細糸等においては繊度斑を改善することができていまい。このため、紡糸工程の冷却プロセスの改善が大きな課題として残っている。特に、フィラメント数が９０本以上のハイマルチの極細マルチフィラメント糸条などにおいては、冷却斑や糸揺れなどに起因する繊度斑を改善することができないでいる。

その理由は、従来の横吹方式の糸条冷却装置においては、前述のように、吹出面から供給される冷却風は、一方向からのみ紡出糸条に吹き付けられるからである。このため、冷却風の風圧により、気流の吹出方向に紡出糸条の糸道がふくらみ、フィラメント群と冷却風の吹出面との間の距離が大きくなる。そうすると、紡出糸条と冷却風との間の熱交換性能に大きな影響を及ぼす冷却風の糸条に直交する速度成分が小さくなってしまう。

そこで、この問題を克服するために、冷却風の吹出流速を大きくし、紡出糸条に直交する速度成分の実効値を向上させる手段が採られる。しかしながら、このような方法では、同時に風圧も上昇するため、紡出糸条の糸揺れを助長してしまうという大きな問題が生じる。

また、これと共に冷却風が流れる方向に沿って、冷却風のフィラメント群への流入側と流出側とにそれぞれ位置するフィラメント間で冷却斑が生じてしまい、これが繊度斑の発生要因となっている。それ故に、ハイマルチの極細マルチフィラメント糸条に対する冷却プロセスとしては従来の横吹き冷却技術には限界が生じている。しかも、現在生産される長繊維の銘柄は、年々単糸径が細くなってきている。したがって、これまでの横吹き冷却技術による糸条の繊度斑抑制は限界にきている。

さらに、従来の冷却方式においては、紡出糸条に吹き付ける冷却風の風速分布を一定にすることが必要である。しかしながら、このために、前述のように微細孔を有する均圧化部材を冷却風の吹出面に設けると、紡出糸条から出たオリゴマーなどの昇華物が吹出面に付着して、微細孔に目詰まりが生じると言う問題がある。

なお、このような昇華物の付着は、冷却風の吹出面を紡出糸条に近づけるほど顕著になることは言うまでもない。したがって、特許文献３（特開昭６０−３４６１２５号公報）などにおいて提案されているように、焼結金属などからなる均圧化部材を取り外して定期的に洗浄するという煩雑な作業が必要となる。

特開平０７−０９７７０９号公報 特開２０００−３４６１５号公報 特開昭６０−３４６１２５号公報

以上に述べた従来技術が有する諸問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は下記の通りである。
先ず、総繊度の小さな衣料用ハイマルチの極細マルチフィラメント糸条であっても、糸条冷却装置から供給される冷却気流を均一かつ一定風速に吹き出すことができ、これによって、錘間差や冷却斑が生じない糸条冷却装置を提供することにある。

また、従来の横吹式冷却方式と比較して冷却風の風速を増大することなく紡出されたフィラメント群間への冷却風の貫流性を上げることによって冷却効率を向上させることができる糸条冷却装置を提供する。
更に、多錘化にも容易に対応でき、従来の横吹冷却方式と比較しても、装置構成がシンプルであり、かつ比較的装置コストが低い糸条冷却装置を提供する。

本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討した結果、フィラメントの繊度が小さくなるに従って、紡出糸条の冷却位置が紡糸口金側により近づき、紡出糸条の走行方向に沿って吹き出す冷却風の吹出距離もより短縮できることを知見した。

本発明者等では、この冷却風の吹出距離の短縮に加えて、紡出糸条の外周を取り囲んだ冷却風の吹出面から、紡出糸条により近接した位置で冷却風を吹き付けた。その結果、従来の冷却方式よりも冷却風の風速を落としても充分良好にフィラメント群間へ冷却風を貫流できることを知見した。更に、各錘から紡出される糸条を冷却する冷却風の風量を低減できることも知見した。

しかしながら、冷却風の吹出面を紡出糸条に近づければ近づけるほど紡出ポリマーから出てくるオリゴマーなどの昇華物や低沸物が吹出面に付着する。しかも、冷却風の吹出速度を低下させれば低下させるほど昇華物や低沸物が吹出面に付着し易くなる。したがって、紡出糸条に近接させる冷却風の吹出面を従来の冷却方式のように均圧化部材で構成して、吹き出す冷却風の速度分布を吹出面の全面で均一にすると、逆に吹出面に付着した昇華物などの影響によって風速分布に斑が生じてしまうという問題に直面した。

そこで、本発明者等は、上記問題を克服するために、冷却風の吹出面を紡出糸条に近接させても、紡出したポリマー由来の昇華物などが付着する影響を少なくできると共に、紡出されたフィラメント群の間への冷却風の貫流性を向上させることができる糸条冷却装置を鋭意研究した結果、本発明に到達した。

すなわち、本発明は、従来の冷却方式で採用していた、冷却風吹出面に供給された冷却風の動圧を静圧に変換して均圧化部材から冷却風を吹き出す糸条冷却装置を使用しない。そして、この従来の糸条冷却装置に代えて、冷却風が持つ動圧を大きく静圧に変換することなく、ある程度の動圧を維持したままで、吹出風速分布が均一な冷却風を紡出糸条に吹き付けることができる糸条冷却装置を想到するに至った。

ここに、以下の(1)〜(8)に述べる本発明に係る糸条冷却装置が提供される。
(1) 互いに並列して設けられた複数の紡糸口金群のそれぞれから紡出された熱可塑性重合体からなる各マルチフィラメント糸条に対して、該各糸条の外周を囲繞して各フィラメント群の外周側からその内部へと放射状に冷却風をそれぞれ吹き出す空気通過孔が穿設された筒状の冷却風吹出面が一方の内筒に形成され、他方の外筒には温調された冷却風を吹き込む複数の空気吹込口が形成された２重円筒状空気室を備えた糸条冷却装置であって、前記冷却風吹出面が紡出糸条に近接して設けられると共に該冷却風吹出面に穿設された空気通過孔を通過する冷却風の平均吹出速度を１ｍ／秒に設定した場合にその圧力損失が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満であることを特徴とする糸条冷却装置。
(2) 前記空気吹込口から前記空気室内へ供給された冷却風を前記冷却風吹出面に向かって均等に拡散させる拡散部材を前記空気室内に設けた(1) に記載の糸条冷却装置。
(3) 前記拡散部材が２重円筒状空気室の外筒から内筒にかけて２〜１０ｍｍの距離をおいて少なくとも２層に積層された状態で設けられると共に、それぞれの拡散部材に穿設された空気通過孔が冷却風の流れ方向で互いに重ならないように設けられた(2) に記載の糸条冷却装置。
(4) 前記冷却風吹出面に穿設された空気通過孔の孔径（直径）がφ０．５〜φ５．０ｍｍである(1)〜(3)の何れかに記載の糸条冷却装置。
(5) 前記冷却風吹出面が金属製板状体で構成され、該板状体の厚みが０．５〜５．０ｍｍである(1)〜(4)の何れかに記載の糸条冷却装置。
(6) 前記冷却風吹出面から吹き出される冷却風の平均速度が０．０８〜０．３ｍ／秒である(1)〜(5)の何れかに記載の糸条冷却装置。
(7) 前記冷却風吹出面の冷却風の吹出長が１５０〜４００ｍｍである(1)〜(6)の何れかに記載の糸条冷却装置。
(8) 単糸繊度が０．０１〜０．６デシテックス（好ましくは０．０１〜０．３デシテックス）、フィラメント数が９０〜３００本であるポリエステルからなる紡出された極細マルチフィラメント糸条をそれぞれ独立かつ個別に冷却する装置である(1)〜(7)の何れかに記載の糸条冷却装置。

本発明に係る糸条冷却装置によれば、紡出された極細マルチフィラメント群に対してより近接した距離から紡出糸条の外周側からその中心側へ向かって冷却風を吹き出す。このため、従来の横吹冷却方式と比較して、冷却風の風速が小さくても、フィラメント群間へ冷却風が容易に貫流する。

また、このように本発明に係る糸条冷却装置では、冷却風の吹出風速を従来方式と比較してより小さくできる。このことから、必然的に糸条冷却装置へ供給する風量も小さくすることができ、冷却時の糸揺れを紡糸することができる。しかも、単糸繊度が小さな極細糸を溶融紡糸するため、糸条走行方向に沿った冷却風の吹出距離も短縮することができる。

したがって、従来方式のように冷却風の吹出面に均圧化部材（均圧板）を設置して冷却風の動圧を静圧へ変換して吹出風速の分布を均一化する必要がない。このため、冷却風を供給する糸条冷却装置の空気室内に背圧（圧力損失）を生成させる機能を付与する微細孔を必要としない。

このように、本発明に係る糸条冷却装置では、供給する冷却風の動圧を静圧へ大きく変換することなく、動圧をある程度維持したままで冷却風を紡出糸条に向かって吹き出すことができる。それ故に、紡出されたポリマー由来の昇華物や低沸物が冷却風の吹出面にある程度付着しても、これらの付着物によって、均一な吹出風速分布にほとんど影響を受けることがない開口面積を有する小孔群を吹出面に穿孔することができる。

このため、吹出風速が従来の冷却方式と比較してより弱くし、更に、紡出糸条に近接した位置に冷却風の吹出面を設けたとしても、紡出ポリマーから出てくる昇華物や低沸物の影響を余り受けない。しかも、従来の冷却方式よりもはるかに長期間に渡って均一かつ安定した速度分布を有する冷却風を紡出糸条に吹き付けることができる。

また、糸条冷却装置に供給される冷却風の動圧を均圧化部材を介して一旦静圧に変換して、変換した静圧を利用して冷却風を紡出糸条に均一に吹き付ける従来方式と比較すると、本発明の装置構成は極めてシンプルになる。したがって、装置コストを低減することができ、装置の耐久性も向上させることができる。さらに、冷却風の吹出面の清掃も容易にできるため、その信頼性も向上する。

また、本発明は、このように装置構成がシンプルとなることから、多錘紡糸に際しても、各錘毎に糸条冷却装置を設置することができる。しかも、各錘毎に冷却条件を設定することができ、錘間差や冷却斑の発生を低減することができる。特に、従来困難とされていたハイマルチの極細マルチフィラメント糸条の冷却においても、繊度斑の小さな糸条を得ることができる。したがって、本発明に係る糸条系客装置を使用することによって、品質に優れた均質な合成繊維を比較的安価に得ることが可能となるという極めて顕著な効果を奏する。

以下に本発明の実施形態例を図面に基づいて説明する。
図１は本発明に係る糸条冷却装置が適用される熱可塑整合性繊維の溶融紡糸工程における一実施形態を模式的に例示した概略装置構成図（一部に断面を含む正面図）である。この図１において、符号１は紡糸口金、符号２は極細マルチフィラメント糸条、符号３は糸条冷却装置、符号４はシール材、符号５は円筒状スペーサ、符号６は油剤付与装置、符号７及び符号８は引取ローラ、そして、符号９は巻取機をそれぞれ示す。

なお、以上に述べたように構成される溶融紡糸工程では、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなど（好ましくはポリエステル）の熱可塑性高分子重合体（以下、「ポリマー」と言う）からなるハイマルチの極細マルチフィラメント糸条が口金１から紡出される。このとき、溶融状態のポリマーをギヤポンプなどからなる定量供給装置（図示せず）から紡糸口金１へ連続的に所定量に計量しながら供給する。

その際、前記口金１には、多重同心円状に多数のポリマー吐出孔（図示せず）が穿設されている。したがって、口金１に穿設された、これらのポリマー吐出孔群から溶融状態のポリマーがマルチフィラメント糸条２として紡出される。

このようにして、口金１から紡出された糸条２は、口金１の直下に設けられ、かつ該口金１と実質的に気密にシールされた円筒状スペーサ５によって形成された徐冷ゾーンを通過する。この徐冷ゾーンは、紡出糸条を急激に冷却せずに徐冷するためのゾーンであって、保温雰囲気あるいは加熱雰囲気に保たれており、「ホットゾーン」と呼ばれることもある。

ここで、前記徐冷ゾーンの長さ（口金１のポリマー吐出面から糸条冷却装置３の冷却風吹出面の上端までの距離）は、ポリマーの種類や紡糸条件などによって、当然のことながら異なる。しかしながら、１．０デシテックス以下の極細ポリエステル繊維を２０００ｍ／分以上の速度で引取る溶融紡糸の場合を例に採ると、この冷却ゾーンの長さは、１０〜６０ｍｍとすることが好ましい。

このようにして徐冷ゾーンから出た紡出糸条２は、次いで、本発明に係る糸条冷却装置３が設けられた冷却ゾーンに入って、引取ローラ７及び８で規定される引取速度によって引き取られる。このようにして、紡出糸条は、所望の繊維径にまで細化しつつ、所定の温度（ポリエステルの場合、ガラス転位温度以下）にまで冷却される。

なお、前記円筒状スペーサ５の下端部と糸条冷却装置３の上端部との間には、周知の溶融紡糸装置のように断熱材を兼ねたシール材４が設けられている。そして、このシール材４によって、円筒状スペーサ５と糸条冷却装置３との間から冷却風が流出することを防止している。

このようにして、所望の繊維径に達するまでの間に細化冷却された糸条２は、油剤付与装置６によって油剤が付与される。その後、必要に応じて紡出フィラメント群に微小交絡を付与する交絡付与手段（図示せず）を介して、引取ロ−ラ７及び８によって一定の紡糸速度で引き取られ、最終的に巻取機９に未延伸糸パッケージとして巻き取られる。

そして、巻取機９によって巻き取られた未延伸パッケージは、別途延伸工程において、所望の延伸倍率に延伸され、糸条に要求される伸度、強度などの機械物性が付与される。ただし、この図１に述べたように、溶融紡糸工程と延伸工程とを別々に行わずに、溶融紡糸された糸条を一旦巻き取らずにそのまま延伸工程に導いて、延伸糸とする直接紡糸延伸工程を採用することもできる。

本発明は、以上に述べた溶融紡糸工程において、錘間差と冷却斑が生じずに紡出糸条２を効果的に冷却できる糸条冷却装置３を提供することにある。なお、本発明においては、以上に述べた溶融紡糸装置を使用することによって従来の方法と比較して繊度斑が抑制される。その結果として、単糸繊度が０．０１〜０．６デシテックス（好ましくは０．０１〜０．３デシテックス）、フィラメント数が９０〜３００フィラメントのポリエステルからなる極細マルチフィラメント糸条であっても良好に溶融紡糸することができる。

また、本発明に係る糸条冷却装置３を好ましく適用できる繊維はポリエステル繊維であるが，本発明におけるけるポリエステル繊維とは、全構成単位の少なくとも80モル％以上がエチレンテレフタレートであるポリエステルを対象とする。しかしながら、その性質を本質的に変化させない範囲内において、第３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、1,4-ブタンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のジオール類を共重合したコポリエステルでもよい。さらに、これらのポリエステルに公知の酸化防止剤、艶消剤、安定剤、着色剤、難燃剤等を添加したものでもよい。

また、ポリエステルの重合度は、ポリエステルの種類や目的とする糸条の用途により適宜選定すればよいが、一般的にポリエチレンテレフタレートでは、極限粘度〔η〕が０．５５〜０．７５のものが適当である。

本発明で用いられる繊維は、単一成分のポリエステルで構成しても、複数成分のポリエステルで構成してもよく、複数成分の場合には、例えば、芯鞘、サイドバイサイド等の構成が挙げられる。また、繊維の断面形状は、丸、三角、扁平等の異形状や中空であってもよい。

以下、本発明の糸条冷却装置に係る好適な実施形態について、図２を参照しながら詳細に説明する。
ここで、図２は、前記糸条冷却装置３の拡大図（正断面図）であって、符号３１は冷却風の空気吹込口、符号３２は第１拡散部材、符号３３は第２拡散部材、符号３４は冷却風吹出筒、そして、符号３５は空気室をそれぞれ示す。

このとき、前記第１拡散部材３２、第２拡散部材３３及び冷却風吹出面３４には、空気通過孔Ｈ１、Ｈ２及びＨ３がそれぞれ穿孔されている。したがって、図１に例示したように、口金１から紡出されたマルチフィラメント糸条２は円筒状に形成された冷却風吹出面３４の内部に入り、この冷却風吹出面３４から均等に吹き出される冷却風によって冷却される。

この冷却に際して、温調機によって一定温度に調整された冷却風が、送風機（図示せず）によって各錘毎に独立かつ個別に設けられた各糸条冷却装置３に送風される。その際、それぞれ均等な風量が送られるように、ダイアフラム式流量調節弁のような流量制御弁などからなる流量制御手段（図示せず）によって、各糸条冷却装置３に送風される冷却風の風量が精密に制御されていることは言うまでもない。

このようにして、各錘にそれぞれ独立かつ個別に設けられた流量調節弁によって、精確に流量制御された冷却風が各錘毎に独立して設けられた糸条冷却装置３へ供給される。このようにして、各糸条冷却装置３にそれぞれ供給された冷却風は、図２に矢印で示したように複数の空気吹込口３１からそれぞれの空気室３５内へ吹き込まれる。ついで、このようにして各空気室３５に吹き込まれた冷却風は、空気室３５内に設けられ、かつ空気通過孔Ｈ１が穿設された第１拡散部材３２及び空気通過孔Ｈ２が穿設された第２拡散部材３３などによって空気室３５内で均一に拡散される。

しかしながら、空気室３５に吹き込まれた冷却風は、第１及び第２拡散部材３２及び３３によって均一に拡散されるのみであるから、従来方式の糸条冷却装置のように大きく動圧が失われることがない。このため、冷却風は、ある程度の動圧を維持したまま均一に拡散されて円筒状の冷却風吹出面３４に設けられた多数の空気通過孔Ｈ３より吹き出される。そして、吹き出された冷却風が、紡出マルチフィラメント糸条２の外周側からその中心側へ向かって均等かつ放射状に吹き付けられる。

このとき、第１及び第２拡散部材３２及び３３に設ける空気通過孔Ｈ１及びＨ２としては、冷却風の均一な拡散を具現化するために、その開口率を１０〜６０％とすることが好ましい。その際、第１拡散部材３２に設ける空気通過孔Ｈ１と第１拡散部材３２に設ける空気通過孔Ｈ２は、空気通過孔Ｈ１を直進した冷却風がそのまま空気通過孔Ｈ２に流入しないように、互いに重ならない位置に設けることが好ましい。

また、複数の空気吹込口３１から吹き込まれる冷却風が直進して第１拡散部材３２に衝突する部位には、そのまま吹き込まれた冷却風が通り抜けてしまわないように、空気通過孔Ｈ１を設けないようにすることが好ましい。なお、空気通過孔Ｈ１及び空気通過孔Ｈ２の孔径は、ポリマー由来の昇華物や低沸物が進入しないために、これらが本質的に付着しない空気室３５の内部に穿設されている。このため、これらの孔径を特に制限する理由はなく、溶融紡糸するポリマーの紡糸条件などに応じて実験などによって適宜最適な孔径を選択すればよい。

また、第１拡散部材３２及び第２拡散部材３３は、その設置間隔を２〜１０ｍｍの範囲に入る一定距離に維持して冷却風の流れ方向に対して互いに筒状に積層した状態で多層に設けることが好ましい。しかしながら、場合によっては、積層状態にせず単独で設けるようにしてもよい。このとき、第１拡散部材３２及び第２拡散部材３３の形状は、図示したように、冷却風をより均一に拡散させるために冷却風の吹出方向に向かって凸上に屈曲させた状態とすることが好ましい。

更に、場合によっては、空気室３５内に図示したような形状の第１拡散部材３２あるいは第２拡散部材３３といった拡散部材を設けずに、二重円筒状の空気室３５の内部を更に冷却風吹出面３４と並行して円筒状に仕切り、仕切り部にエアフィルターなどからなる拡散部材を設けるようにしてもよい。

以上に述べたように、本発明に係る糸条冷却装置３によれば、冷却風吹出面３４が円筒状に形成されている。したがって、この冷却風吹出面３４に穿設された多数の空気通過孔Ｈ３部より各紡出糸条２にそれぞれ近接した位置から放射状に冷却風を吹き出すことができる。このため、風速が弱い冷却風であっても、紡出糸条２の外周側からその中心側へ向かってフィラメント群２間を容易かつ均一に貫流させることができる。

その際、冷却風吹出面３４の糸条走行方向への長さ、すなわち、冷却風の吹出長としては、１５０〜４００ｍｍとすることが好ましく、特に２００〜３００ｍｍとすることが好ましい。何故ならば、冷却風の吹出長が１５０ｍｍ未満であると、紡出された溶融ポリマーからなるフィラメント群を所定の温度以下まで良好に冷却できないまま、1本の糸条として集束されるからである。その結果、フィラメント同士が融着したり、冷却不足に起因する繊度斑を起したりする。

逆に、４００ｍｍを超える場合は、紡出された溶融ポリマーが所定の温度にまで充分に冷却されて、細化も完了している。それにもかかわらず、紡出糸条が油剤付与装置６などに接触して集束されるまでの間に、冷却に必要とされないフリー走行距離が必要以上に長くなってしまい、更に、冷却風の吹付長も長くなってしまう。その結果、紡出された糸条に糸揺れが起こり易くなり、かえって繊度斑などの原因ともなる。

その際、紡出されたフィラメント群２の間への冷却風の貫流性を向上させるために、紡出フィラメント群２は、多重円筒列状に並列に紡出することが好ましい。この点から、フィラメント群２を紡出する口金１には、口金の中心に中心点を置く多重同心円（２重〜４重同心円が好ましい）上に所定の穿孔密度でポリマー吐出孔群を穿設しておくことが好ましい。

したがって、本発明に係る糸条冷却装置３では、従来方式のように、強い風速を持った冷却風を各紡出糸条２に対して吹き付ける必要がない。このため、冷却風の風圧や乱れによって走行糸条２に生じる糸揺れをより低減することができる。しかも、紡出糸条２と冷却気流との間の熱交換性能を左右する糸条に対する直交速度成分を大きく向上させることができる。このように、冷却風の吹出風速を小さく設定することができるので、微風速であっても紡出糸条２を効果的に冷却することができる。その結果、繊度斑の最も大きな要因である糸揺れを更に低減することができる。

なお、最外周部に位置するフィラメント群２と冷却風吹出面３４との間は、以上に述べたような理由から、可能であるならば、互いにできるだけ近接させることが好ましい。しかしながら、紡出糸条がフリー走行するときに生じる不可避的な揺らぎや紡糸作業性なども考慮すると、少なくとも５ｍｍ程度の距離を保って離間させておくことが好ましい。

また、単糸繊度の小さな極細銘柄では、溶融紡糸に当って、できるだけ口金１に近い位置で急冷し、固化点を上流側に移行させることができる。このため、口金１から紡出されたフィラメント群２が油剤付与装置６などの糸ガイドに初めて接触するまでの間のフリー走行長を短縮できる。そうすると、更に糸揺れを低減することが可能となる。また、急激な冷却によって紡出糸条２が空気抵抗を受けて発生する紡糸張力を向上させることもできるため、より糸揺れを少なくすることができる。

更に、本発明に係る糸条冷却装置３によれば、糸揺れを抑制しながら紡出糸条２を効果的に冷却できる。このため、糸揺れを効果的に抑制することができる。また、これに加えて、冷却長が短くなることから、油剤付与装置６を口金１により近い上流側に移動させることができる。

その結果、紡出糸条２の集束位置を短くすることができ、糸条２が口金１から紡出された後に、油剤付与装置６で集束されるまでの間に拘束されずにフリー走行する距離を短縮することができる。その上、更に紡出された糸条の糸揺れ防止を効果的なものにすることができる。

これに対して、紡出糸条２の冷却固化が遅い場合、紡出糸条２のフリー走行距離が長くなると共に、空気抵抗の増大による紡出糸条２の紡糸張力も増大し、油剤付与装置６に紡出糸条２が接触して生じる摩擦抵抗が大きくなり、擦過による単糸切れ、あるいは断糸を誘発する。

さらに、従来方式の糸条冷却装置では、空気室内へダクトより空気を供給し、気体通過抵抗材によって生じる圧力損失（空気室内の背圧）により供給された冷却風の動圧を静圧に変換する。そして、紡出糸条に均一な風速分布を有する冷却風を吹き付ける構造になっている。

このため、長期間に渡って使用しているうちに、気体通過抵抗材の微細孔に埃などの異物が捕捉されるなどの要因によって部分的に目詰まりを起す。そうすると、かえって冷却風の吹出分布にばらつきが生じる。このように、各錘毎に多孔質の気体通過抵抗材を設けると、各気体通過抵抗材の圧力損失が異なった場合、空気室内で分配される空気量も異なる。したがって、各糸条に供給される風速も異なってしまう。その結果、各錘から紡出される糸条間で物性差が発生してしまう。

これに対して、本発明に係る糸条冷却装置３では、動圧をある程度維持したまま紡出糸条に冷却風を吹き付ける。その結果、従来方式のように目詰まりを起し易い気体通過抵抗材の微細孔から冷却風を吹き出す必要がなく、例えば孔径がφ０．５〜φ５．０ｍｍ程度の大きな孔径を有する空気通過孔Ｈ３群から冷却風を吹き出すことができる。

したがって、冷却風吹出面３４に穿設された空気通過孔Ｈ３群から冷却風を吹き出しても、紡出ポリマーに由来する昇華物などによって目詰まりを起し難い。このため、結果的に品質に優れた糸条を得ることができる。なお、空気通過孔Ｈ３の形状としては、ここで例示した円形孔に限定されることはなく、スリット孔、長円形孔、方形孔などの任意の形状とすることができる。

このとき、空気通過孔Ｈ３の孔径は、紡出するポリマーの種類やポリマー吐出量などの紡糸条件によって適宜最適な値に選択すればよい。しかしながら、目安として述べると、空気通過孔Ｈ３の孔径がφ０．５ｍｍ未満であると、紡出されたポリマーから出る昇華物や例沸物による目詰まりが起こり易く好ましくない。また、孔径がφ５．０ｍｍを超えると、冷却風の吹出風速が均一となり難いので好ましくない。

本発明に係る糸条冷却装置において、冷却風吹出面３４から吹き出される冷却風の平均風速としては、０．０８〜０．３ｍ／秒とすることが好ましく、特に好ましくは、０．１〜０．２ｍ／秒である。何故ならば、冷却風の平均吹出速度が０．０８未満となると、紡出フィラメント群間への冷却風の貫流性と熱交換効率とが低下するからである。そうすると、冷却効果が低下して所望の品質と性能を有するマルチフィラメント糸条を得ることが困難となるからである。逆に、平均吹出速度が０．３ｍ／秒を超えると、今度は走行糸条に糸揺れを惹起し、繊度斑を起させるため、好ましくない。

なお、冷却風吹出面３４に設けられた空気通過孔Ｈ３の具体的な性能については、該空気通過孔Ｈ３群から平均速度が１ｍ／秒の冷却風を吹き出したときに、その圧力損失が０．１〜３Ｐａ程度であるようにすることが好ましい。これに対して、冷却風吹出面３４を均圧化部材で構成した従来の冷却方式では、通常、均圧化部材の圧力損失は５〜５０Ｐａである。したがって、このような均圧化部材を使用して冷却風が空気室へ供給されたときに元々有する動圧を静圧に変換していることは言うまでもない。

以上に説明したように、本発明に係る糸条冷却装置３では、例えば０．５〜５．０ｍｍ程度の厚みを有する金属製の板状体により、第１拡散部材３２、第２拡散部材３３及び冷却風吹出面３４などをコンパクトに製作することができる。このため、本発明に係る糸条冷却装置３は、耐久性と耐熱性にも優れ、更に、長期間の使用に際しても安定した性能を発揮すると共に、保全性もよい。

したがって、糸条冷却装置３を各錘毎に設けたとしても、結果的に製造コストダウンが可能であると共に、繊度斑の低減と錘間差の抑制が可能である。更には、従来方式の糸条冷却装置のように全錘で共用する大きな空気室が不用となり、装置をよりコンパクトにすることが可能である。

また、本発明に係る糸条冷却装置３は、前述のような構造を採用することで、各紡出糸条２にそれぞれ個別かつ独立に設けることができる。このため、各錘に設ける各糸条冷却装置３に対して供給する冷却風の流量調整も、各錘毎に互いに干渉されることなく独立して個別に調節することができる。

そうすると、冷却風の吹出速度を各錘毎に微調整することが可能となる。このため、冷却風を各紡出糸条２へ吹き付ける条件を錘間差が出ることなく各錘を同等な条件に設定できる。したがって、各錘間は同等の製造条件となって錘間差が解消され、錘間で生じていた繊度斑を解消することができる。

本発明に係る糸条冷却装置が好適に適用できる溶融紡糸工程の概略装置構成を模式的に例示した概略装置構成図である。 本発明に係る糸条冷却装置の一実施形態例を模式的に示した正断面である。

符号の説明

１：紡糸口金
２：マルチフィラメント糸条
３：糸条冷却装置
４：シール材
５：円筒状スペーサ
６：油剤付与装置
７，８：引取ローラ
９：巻取り装置
３１：空気吹込口
３２：第１拡散部材
３３：第２拡散部材
３４：冷却風吹出筒
３５：空気室
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３：空気通過孔

Claims (8)

1. 互いに並列して設けられた複数の紡糸口金群のそれぞれから紡出された熱可塑性重合体からなる各マルチフィラメント糸条に対して、該各糸条の外周を囲繞して各フィラメント群の外周側からその内部へと放射状に冷却風をそれぞれ吹き出す空気通過孔が穿設された筒状の冷却風吹出面が一方の内筒に形成され、他方の外筒には温調された冷却風を吹き込む複数の空気吹込口が形成された２重円筒状空気室を備えた糸条冷却装置であって、前記冷却風吹出面が紡出糸条に近接して設けられると共に該冷却風吹出面に穿設された空気通過孔を通過する冷却風の平均吹出速度を１ｍ／秒に設定した場合にその圧力損失が０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ未満であることを特徴とする糸条冷却装置。
2. 前記空気吹込口から前記空気室内へ供給された冷却風を前記冷却風吹出面に向かって均等に拡散させる拡散部材を前記空気室内に設けた請求項１に記載の糸条冷却装置。
3. 前記拡散部材が２重円筒状空気室の外筒から内筒にかけて２〜１０ｍｍの距離をおいて少なくとも２層に積層された状態で設けられると共に、それぞれの拡散部材に穿設された空気通過孔が冷却風の流れ方向で互いに重ならないように設けられた請求項２に記載の糸条冷却装置。
4. 前記冷却風吹出面に穿設された空気通過孔の孔径（直径）がφ０．５〜φ５．０ｍｍである請求項１〜３の何れかに記載の糸条冷却装置。
5. 前記冷却風吹出面が金属製板状体で構成され、該板状体の厚みが０．５〜５．０ｍｍである請求項１〜４の何れかに記載の糸条冷却装置。
6. 前記冷却風吹出面から吹き出される冷却風の平均速度が０．０８〜０．３ｍ／秒である請求項１〜５の何れかに記載の糸条冷却装置。
7. 前記冷却風吹出面の冷却風の吹出長が１５０〜４００ｍｍである請求項１〜６の何れかに記載の糸条冷却装置。
8. 単糸繊度が０．０１〜０．６デシテックス（好ましくは０．０１〜０．３デシテックス）、フィラメント数が９０〜３００本であるポリエステルからなる紡出された極細マルチフィラメント糸条をそれぞれ独立かつ個別に冷却する装置である請求項１〜７の何れかに記載の糸条冷却装置。

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