JP2009544859A - 捲縮された合成糸を製造する方法 - Google Patents

Abstract

捲縮された合成糸を製造するための方法であって、粘性のポリマ溶融物が多数のフィラメントに押出されかつ冷却区間における硬化後にフィラメント束に纏められる方法に本発明は関する。フィラメント束は紡糸速度で引出されかつ処理速度に加速される。次いでフィラメント束は仮撚りテクスチャード加工で捲縮されかつボビンに巻上げられる。プロセス安定性と捲縮付与との間の好適化を達成するためには、本発明によればフィラメントを引出す場合の紡糸速度とフィラメントをドラフトするための処理速度とは互いに、フィラメントが仮撚り押出しの前に、２０％と８０％との間の残留膨脹を有するように調節されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記した捲縮された合成糸を製造する方法に関する。

捲縮された合成糸を製造する場合には、特にテクスティールヤーンのためには、２段階の方法が使用される。この場合、第１の方法段階では合成糸はポリマ溶融物から多数の細いフィラメントの形で押出され、冷却され、ドラフトされ、１つのボビンに巻上げられる。この場合、糸は多かれ少なかれ滑らかなフィラメントを有し、該フィラメントは有利には渦流空気によって糸結合を形成するために互いに混合させられる。第２の方法段階では糸はボビンから引出され、テクスチャード加工、有利には仮撚りテクスチャード加工によって捲縮される。滑らかな糸の構成に応じて付加的にドラフトが仮撚りテクスチャード加工の前又は仮撚りテクスチャード加工の間に糸にて実施される。仮撚りテクスチャード加工のあとで、捲縮された糸は糸ボビンに巻上げられる。捲縮された糸のこのような２段階の製造プロセスは一面では糸の好適な溶融紡糸を可能にしかつこれから解放された仮撚りテクスチャード加工を可能にするが、ボビンが方法段階の間、中間ストックされなければならないという欠点がある。特に満管ボビンを中間ストックする場合には、例えば湿気の吸収によるフィラメントにおけるマイクロスコープ的な変化が回避できないので、中間ストックのために特に高い備えが必要である。

この理由から既に数１０年来、捲縮された合成糸のために単段の製造方法であって、２段階方法に比較し得る捲縮と捲縮安定性とを有する方法が試みられている。ＤＥ２９０３５２３号から公知である単段のプロセスの場合には、フィラメントは押出されたあとでかつ巻上げる前にテクスチャード加工装置によって捲縮される。２段階方法における製造とテクスチャード加工との間の、きわめて大きな生産速度の差に基づき、単段方法では、捲縮質を著しく低下させる大きな問題が発生する。したがって２段階プロセスでは糸は３０００ｍ／ｍｉｎから６０００ｍ／ｍｉｎまでの領域の巻上げ速度でボビンに巻上げられる。これとは異なって仮撚りテクスチャード加工の場合には最大１５００ｍ／ｍｉｎの領域の巻上げ速度しか達成されない。この差異は糸にわずかな捲縮しか生ぜしめられない単段の方法しか実地において公知ではないという結果をもたらしている。このような単段の方法は例えばＤＥ１９９２０１７７Ａ１号明細書により公知である。

公知の方法ではフィラメントは押出し後、３０００ｍ／ｍｉｎの紡糸速度で引出されかつ仮撚りゾーンに案内される。仮撚りゾーンの内部においては熱的な処理で固定される仮撚りが糸に生ぜしめられる。仮撚りテクスチャード加工の後で、このようにして捲縮された糸はボビンに巻上げられる。この場合にはほぼ絨毯糸の品質を達成する捲縮効果を合成糸に生ぜしめることしかできる。

本発明の課題は冒頭に述べた形式の捲縮された合成糸を製造する方法を改良し、糸にできるだけ高い捲縮効果と捲縮とを調節可能にして、フィラメント糸に繊維的な使用を可能にすることである。

この課題は本発明によれば請求項１の特徴を有する方法で解決された。

従属請求項の特徴と特徴の組合わせは本発明の有利な実施例である。

仮撚りを与えるためにフィラメントを負荷する場合には、その際、フィラメントに付与された変形はほぼ弾性的、部分弾性的又は塑性的な変形領域における引張り及び圧縮負荷に関連する。この場合には一方では捲縮のためにフィラメントにおける十分な形状変化が保証され、他方では製造プロセス全体に亙って確実な糸案内が保証されなければならない。本発明は、溶融紡糸と仮撚りテクスチャード加工とに際して、プロセス安定性と捲縮との間に、フィラメントの膨脹に基づく最適化があるという驚くべき認識に基づいている。したがって本発明によればフィラメント束は仮撚りテクスチャード加工の前にできるだけ高くドラフトされる。このためにはフィラメントを引出す場合の紡糸速度とフィラメントをドラフトするための処理速度とは、フィラメントが仮撚りテクスチャード加工の前に２０％から８０％までの領域の残留膨脹を有するように調節される。この場合にはポリマタイプに応じて前記領域のわずかな下回り又はわずかな上回りが可能である。特にポリプロピレンから成るフィラメントのためには仮撚りテクスチャード加工前のフィラメントの３０％と６０％との間の残留膨脹の領域において最適化が得られた。

繊維的な応用にとって十分な捲縮を得るためには仮撚り装置によって最小数の撚りがフィラメント束に与えられなければならない。例えば２段階方法にて使用される公知の仮撚り装置が使用され得るためには、本発明の有利な別の構成によれば、フィラメント束の処理速度は６００ｍ／ｍｉｎと１５００ｍ／ｍｉｎとの間の領域に選ばれている。したがって糸番手に関連して１ｍの糸区分に全体で２０００から７０００のねじりを付与することができる。

例えば据え込み室捲縮の場合に一般的であるような、フィラメント束の非連続的な質量案内を回避するためには、本発明による有利な別の構成によれば、フィラメント束の紡糸速度は１５０ｍ／ｍｉｎと４００ｍ／ｍｉｎとの間の領域に選ばれている。この場合、フィラメントは５００ｍｍと２０００ｍｍとの間の距離区間の内部で冷却され、フィラメント束に纏められる。これにより、押出しから捲縮された糸の巻上げまで連続的な繊維案内が速度ブリッジを中間接続することなしに実現することができる。

しかしながら、従来の溶融プロセスにとって、一般的ではないきわめて低い紡糸速度はポリマタイプに応じてきわめて臨界的な状態をもたらすことが証明された。その限りにおいて、低い紡糸速度にも拘らず熱間ドラフトに必要な引張り負荷を得るためには特に溶融物の十分な粘性に注意を払う必要がある。したがってポリプロピレン（ＰＰ）をベースとした捲縮された合成的な糸を製造する場合には、ポリマ溶融物が押出しに際してＭＦＩ＝１０−５０の溶融インデックスを有しているようにすることが好ましいことが証明された。この溶融インデックスの値領域の外側では溶融物の押出しに際してフィラメント構成に非均等性が生じることがある。

ポリエステル（ＰＥＴ）をベースとしたポリマ溶融物のためには粘性が２２０Ｐａｓｃａｌｓｅｃｏｎｄの上側にあると特に安定した、良好な結果が達成される。この場合、下の値は特に繊維糸のために有意義である。

ポリアミド（ＰＡ）をベースとしたポリマ溶融物の場合には６０Ｐａｓｃａｌｓｅｃｏｎｄの粘性はフィラメントの溶融紡糸に際し十分な硬化と十分な熱間ドラフトをもたらす。

仮撚りテクスチャード加工の間、均一でかつ強い捲縮をフィラメント束の内部の個々のフィラメントに得るためには、フィラメント束が仮撚りテクスチャード加工のために１つの摩擦装置の複数の摩擦円板によって与えられた仮撚りを有している方法の変化実施例が特に適している。この場合、摩擦円板の周速度はフィラメント束の処理速度よりもファクタ１．６から２．４大きい。これによって摩擦円板装置の上流側に配置された仮撚りゾーンに固定されることのできる安定した仮撚り柱が紡糸プロセス内部に達成される。固定のためにはフィラメント束は有利にはガラス温度の上側の温度に加熱され、次いで直接＜１００℃の温度に冷却される。これによってきわめて安定した捲縮が達成される。

捲縮された糸の最終要求に応じて、本発明の有利な構成によれば、後処理は巻上げの直前に実施することができる。後処理としては一方では、糸接続を後続の製織プロセスのために安定化させることを目的として、捲縮されたフィラメントのドラフトを行なうことができる。しかし、収縮を解放するための後処理も可能である。このためには処理後、処理速度の下側に設定された巻上げ速度でボビンに巻上げられるために、捲縮された糸は熱的なゾーンに過度搬送でもたらされる。

溶融物がフィラメントの押出し前に着色される本発明の別の実施例は捲縮された糸の着色を回避するために特に有利である。したがって直接的に単段方法で捲縮された色のついた糸を製造し、該糸が直接的に、製織又は製編の後続加工に供給されることができる。このような糸は有利には例えば車両の衣類のような技術的な繊維製品又はＧｅｏ繊維製品のために使用されることができる。

本発明の方法は現在のすべてのポリマタイプ、例えばポリプロピレン、ポリエステル又はポリアミドから捲縮された合成糸を製造するために適している。この場合には特に溶融紡糸と仮撚りテクスチャード加工とが互いに調和させられ、繊維工学的な使用にとって十分な高い捲縮と捲縮安定性とが糸に付与されることができる。

以下、本発明の方法を実施する装置の１実施例に基づき本発明の更なる利点を説明する。

本発明の方法を実施するための装置の１実施例を概略的に示した図。 本発明による方法に従って捲縮された糸を後処理する装置を概略的に示した図。

図１においては本発明の方法を実施する装置の１実施例が概略的に示されている。該装置は加熱された防止ヘッド１を有している。この紡糸ヘッド１はその下面に紡糸ノズル３を有し、その上面に溶融物供給装置２を有している。溶融物供給装置２を介して押出器４が紡糸ヘッド１と結合されている。紡糸ヘッド１内にはここでは図示されていない溶融物を案内する構成部分、例えば導管及び紡糸ポンプ並びに別の紡糸ノズルが配置されている。

紡糸ヘッド１の下面における紡糸ノズル３は多数のノズル孔を有している。ノズル孔を通して押出器４によって準備されたポリマ溶融物が細かいフィラメント５として押出される。

紡糸ヘッド１の下側には冷却シャフト６が配置されている。冷却シャフト６は吹付け装置７と組合わされ、この吹付け装置７により冷却空気流がほぼ横方向にフィラメント５に向かって冷却を目的として吹付けられる。

冷却シャフト６の出口側には集合糸ガイド８とプレプリパレート装置９とが設けられており、このプレプリパレート装置９によってフィラメント５はフィラメント束１２に纏められる。

プレプリパレート装置９の下側には引出しゴデットユニット１０が配置されている。この引出しゴデットユニット１０はこの実施例では駆動されたゴデットと駆動されない変向ローラとから形成されている。引出しゴデットユニット１０はフィラメント束１２、ひいてはフィラメント５を紡糸ノズル３から引出す。この場合、フィラメント束１２は引出しゴデットユニット１０の周速度によって紡糸速度に加速される。紡糸速度は図１において表示活字Ｖ_Ｓで示されている。

引出しゴデットユニット１０の上流側に接続された冷却区間は主として、集合糸ガイド８と紡糸ノズル３の下面との間の間隔によって形成されている。冷却区間の長さもしくは紡糸ノズル３と集合糸ガイド８との間の間隔は図１に表示文字Ｌで示されている。

さらなる経過で引出しゴデットユニット１０にはドラフトゴデットユニット１１が続いている。このドラフトゴデットユニット１１はより高い周速度で駆動されるので、フィラメント束１２は引出しゴデットユニット１０とドラフトゴデットユニット１１との間でドラフトされる。このためにはフィラメント束１２はドラフトゴデットユニット１１によって処理速度に加速される。処理速度は図１において表示活字Ｖ_Ｂによって表示されている。

ポリマタイプに応じて引出しゴデットユニット１０とドラフトゴデットユニット１１はいわゆる冷間ゴデットとしても、加熱されたゴデットとしても構成されていることができる。

さらなる経過にて当該装置は仮撚りテクスチャードゾーンを示している。この仮撚りテクスチャードゾーンは加熱装置１３と、冷却装置１４と摩擦装置１５とから形成されている。

摩擦装置１５は円板装置によって形成され、この円板装置においては３つの駆動された円板柱が、フィラメント束１２が案内される楔形の空間を形成している。このような摩擦装置は例えばＥＰ０７４４７８０Ｂ１号によって公知である。その限りにおいてこれに関しては先の文献を援用し、詳細な説明は省略する。

摩擦装置１５によってフィラメント束１２において生ぜしめられた仮撚りは、糸走行方向とは反対に戻り伝播するので、前置された加熱装置１３と冷却装置１４とにおいてはフィラメントにおける仮撚り、ひいてはフィラメントの捲縮の固定が行なわれる。このためには加熱装置１３においてはフィラメント束１２はガラス温度の上側の温度に加熱される。一般的なポリマの場合には温度は有利には１００から２５０℃の範囲にある。加熱装置１３はこの場合、接触加熱器として構成されることも接触加熱器として構成されていないこともできる。接触加熱器の場合にはフィラメント束は加熱された加熱面の上をこれに接触させられて案内される。非接触加熱器の場合にはフィラメント束の高温処理はフィラメント束１２が間隔をおいて、３００℃を越える表面温度を有する加熱表面の上を案内される。

冷却装置１４においてはフィラメント束１２は８０℃の下側の温度に冷却される。この場合、冷却装置１４は有利には接触冷却器として構成されている。この接触冷却器においてはフィラメント束１２は冷却された面の上を案内される。この場合、長く延びた面は冷却レール又は冷却管（図１に図示）によって形成し、その冷却面が冷却媒体で冷却温度に保たれることができる。これによりフィラメント束１２は１００℃の下側の温度に冷却される。

捲縮されたフィラメント束１２を引出すためには摩擦装置１５の下流側にテクスチャードゴデットユニット１６が配置されており、このテクスチャードゴデットユニット１６によってフィラメント束がテクスチャード速度で引出される。テクスチャード速度は図１に表示文字Ｖ_Ｔで示されている。

テクスチャード加工の後で、フィラメント束はアフタプレパレート装置１７へ導かれかつ捲縮された糸２２としてプレパレート後にボビン２０に巻上げられる。このためにはボビン保持体２１によって保持されたボビン２０は駆動ローラ１９によって駆動される。糸２２をレーイングするためには駆動ローラ１９の上流側には綾振り装置１８が配置されている。

本発明の方法を実施するための、図１に示された実施例は、ポリマタイプとは無関係に、強い捲縮度を有する捲縮された糸を形成するために以下の基本調節の可能性を有している。例えば集合糸ガイド８と紡糸ノズル３との間の間隔によって特徴付けられている冷却区間はＬ＝５００ｍｍから２０００ｍｍの領域に調節される。この場合、フィラメントが通過する距離区間Ｌは調節された紡糸速度とその都度のポリマタイプとに関連する。引出しゴデットユニット１０によって決定される紡糸速度は有利にはＶ_Ｓ＝１５０から４００ｍ／ｍｉｎの領域にある。

糸ガイドに関して捲縮と生産安定性との間に十分な状態を方法全体に対して得るためにはドラフトゴデットユニット１１によって調節可能である処理速度は、Ｖ_Ｂ＝６００から１５００ｍ／ｍｉｎまでの値領域に調節される。この場合に重要なことは、仮撚りゾーンにて案内されたフィラメント束が２０％と８０％との間の残留膨張を有し、ひいてはフィラメントにおける所望の形状付与並びに固定による捲縮安定性が達成されることである。フィラメントの高い残留膨張値は、それが捲縮の低い安定性をもたらすことが示されている。残留膨張が２０％を下回ると、フィラメントの不足する変形性がもたらされ、減じられた捲縮が発生した。その限りにおいて、フィラメントを引出す場合の紡糸速度とフィラメントをドラフトするための処理速度とは、仮撚りテクスチャード加工前のフィラメントが２０％から８０％までの領域の残留膨張を有するように互いに調節される必要がある。

特に部分的にきわめて低い紡糸速度で十分な紡糸安定性を得るためには、さらなる最適化のためにポリマの溶融物が押出しに際し所定の粘性を有していなければならないことが示されている。

したがって例えば、ポリプロピレンをベースとしたポリマを用いた紡糸実験過程では１０−５０、有利には１０−３５の値領域において溶融インデックス（ＭＦＩ）を維持する必要のあることが確認された。したがってポリプロピレンをベースとした着色されたポリマ溶融物は、前述の溶融インデックス領域にて糸番手１６７のために、単個フィラメントが６４ある場合に、２８％から３８％までの領域の膨張で最適化が達成される。冷却区間の長さはその際、８００ｍｍである。

他のポリマタイプの溶融紡糸と仮撚りドラフトテクスチャード加工の場合には同様に、ゆっくりとした紡糸と、これに続く好適化された仮撚りテクスチャード加工とが可能になるためには、粘性が規定の最低条件を充たす必要があることが提示されている。したがってポリエステルを溶融紡糸する場合の溶融物の粘性は、ポリエステルを溶融紡糸する場合には２２０パスカル秒の上側の粘性を有し、ポリアミドの場合には６０パスカル秒の上側の粘性を有しているようにしたい。

捲縮付与と捲縮安定性とのためには、回転する円板を有する摩擦装置を使用した場合に最良の結果が達成されることが判明した。この場合には摩擦円板の周速度は、できるだけ安定した仮撚り柱、ひいては捲縮を固定する間の安定した糸道を得るために、処理速度よりも所定のファクタだけ大きく調節される必要がある。摩擦円板の周速度の領域は、市販の摩擦円板を使用した場合にはセラミックから成る場合でも、ポリウレタンから成る場合でも、ファクタ１．６から２．４までの処理速度Ｖ_Ｂの上側に調節されることができる。テクスチャードゴデットユニット１６によって決定されたテクスチャード加工速度Ｖ_Ｔはこの場合、処理速度Ｖ_Ｂとほぼ同等に選択される。この場合、仮撚りテクスチャード加工装置の内部で所定の糸膨張力状態を調節しかつ維持するためにはドラフトゴデットユニット１１とテクスチャードゴデットユニット１６との間にわずかな速度差が調節されることができる。

所望の巻上げ張力に応じて巻上げによって生ぜしめられた巻上げ速度Ｖ_Ａはテクスチャード速度Ｖ_Ｔとほぼ等しく選択されている。しかし、この場合にも糸タイプに応じて巻上げ速度はテクスチャード加工速度のわずかに下側に又はテクスチャード加工速度のわずかに上側に選ばれて設定可能である。この場合、テクスチャード加工速度と巻上げ速度との比は、巻上げ前に実行された後処理にも関連する。後処理は有利にはテクスチャード加工ユニット１６とアフタプレパレート装置１７との間の糸道で行なわれる（図１に破線で図示）。

図２においては例えば図１に示された装置が主体的に示されている後処理するための装置が示されている。テクスチャードゴデットユニット１６とアフタプレパレート装置１７との間の糸道にある装置は、この実施例ではうず巻かせ装置２３と後加熱装置２４と収縮ゴデットユニット２５とから形成されている。テクスチャード加工された糸を後処理するための前記装置は、収縮度の少ない糸を製作するために特に適している。したがって後加熱装置２４における熱処理と過度供給の形の速度差とによって、テクスチャード加工された糸において収縮処理を実施することができる。後加熱装置２４の上流側に配置されたうず巻かせ装置２３によって、しばしばフィラメントに含有されている残留ねじれが解放されるので、フィラメント束のすべてのフィラメントにおいて収縮処理に際し高い均等性が与えられることができる。

後処理の後と巻上げの前に捲縮された糸２２は後続処理プロセスのために、例えば製織のためにプレパレート処理される。

本発明の方法は、着色されたポリマ溶融物から捲縮された糸を製造するためにも適している。テクスチャード加工の直前にフィラメント束が高い均等性でドラフトされることにより均等な色構造が達成される。しかしながら着色されていない溶融物で製造された捲縮された糸を後続処理プロセスにて着色することも可能である。この場合にも糸の高いドラフトが積極的に認められ、個々のフィラメントのコントロールされない部分ドラフトによる不規則性は回避される。

本発明によって、溶融紡糸と仮撚りテクスチャード加工との部分プロセスとを１つの総プロセスに合わせ品質的に高い、繊維的な使用に適した捲縮された糸を得ることがはじめて可能になった。

１ 紡糸ヘッド
２ 溶融物供給装置
３ 紡糸ノズル
４ 押出器
５ フィラメント
６ 冷却シャフト
７ 吹付け装置
８ 集合糸ガイド
９ プレプリパレート装置
１０ 引出しゴデットユニット
１１ ドラフトゴデットユニット
１２ フィラメント束
１３ 加熱装置
１４ 冷却装置
１５ 摩擦装置
１６ テクスチャードゴデットユニット
１７ アフタプレパレート装置
１８ 綾振り装置
１９ 駆動ローラ
２０ ボビン
２１ ボビンホルダ
２２ 捲縮された糸
２３ うず巻かせ装置
２４ 後加熱装置
２５ 収縮ゴデットユニット

Claims (10)

1. 捲縮された合成糸を製造するための方法であって、粘性のポリマ溶融物が多数のフィラメントに押出され、フィラメントが冷却区間の内部での硬化のあとで１つのフィラメント束に纏められ、紡糸速度で引出され、フィラメント束が処理速度に加速され、次いで仮撚りテクスチャード加工によって捲縮され、捲縮された糸をボビンに巻上げる方式のものにおいて、フィラメントを引出す場合の紡糸速度とフィラメントをドラフトするための処理速度とを、フィラメントが仮撚りテクスチャード加工前に２０％から８０％までの間の領域における残留膨張を有するように互いに調節されていることを特徴とする、捲縮された合成糸を製造する方法。
2. フィラメント束の処理速度が６００ｍ／ｍｉｎと１５００ｍ／ｍｉｎとの間の領域で選択されている、請求項１記載の方法。
3. フィラメント束の紡糸速度が１５０ｍ／ｍｉｎと４００ｍ／ｍｉｎとの間の領域で選択され、この場合、フィラメントが押出し後、５００ｍｍと２０００ｍｍとの間の距離区間内で冷却されかつフィラメント束に纏められる、請求項１又は２記載の方法。
4. ＰＰをベースとしたポリマ溶融物が押出しに際して１０と５０との間の値領域の溶融インデックス（ＭＦＩ）を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. ＰＥＴをベースとしたポリマ溶融物が押出しに際して２２０Ｐａ．ｓの上側の粘性を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
6. ＰＡをベースとしたポリマ溶融物が押出しに際し６０Ｐａ．ｓの上側の粘性を有している、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
7. 仮撚りテクスチャード加工のためにフィラメント束が摩擦装置の複数の摩擦円板によって与えられた仮撚りを得え、その際、摩擦円板の周速度がファクタ１．６から２．４、フィラメント束の処理速度よりも大きい、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 仮撚りを固定するためにフィラメント束をガラス温度の上側の温度に加熱し、次いで＜８０℃の温度に冷却する、請求項７記載の方法。
9. 捲縮された糸が巻上げ前に後処理を受ける、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 溶融物をフィラメントの押出し前に着色する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。

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