JP7308988B2

JP7308988B2 - 紡糸ノズルおよび紡糸装置

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Publication number: JP7308988B2
Application number: JP2021574112A
Authority: JP
Inventors: 浩浜島; 聖河及川
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2021-01-28
Publication date: 2023-07-14
Anticipated expiration: 2041-01-28
Also published as: CN115003869A; JPWO2021153679A1; CN115003869B; TWI771886B; TW202136601A; WO2021153679A1

Description

本開示は、糸のタスラン（デュポン社、登録商標）加工に使用するための紡糸ノズルおよび紡糸装置に関する。

タスラン加工は、糸を圧縮空気の力によって嵩高く、ループ状に強く結束させる手法として従来から広く用いられている。このタスラン加工に用いるノズルとして、特許文献１では、一端から糸を導入し、他端からテクスチャード加工糸を引き出せる直通の糸通路と、この糸通路内に連通し糸を進行方向に送る圧搾空気を供給するための斜めの圧搾空気穴とを備えたテクスチャーノズルが提案されている。特許文献１には、テクスチャーノズルはセラミックス、超硬合金あるいは特殊鋼からなることが記載されている。

特許第３２１５３４１号公報

本開示の紡糸ノズルは、中心軸に沿って糸が供給される第１通孔を有する供給部と、中心軸に沿って第１通孔に接続する第２通孔と、該第２通孔と交差する複数の貫通孔とを有する交絡部と、中心軸に沿って第２通孔と接続し、交絡させた糸を排出する第３通孔を有する排出部と、を備えてなる主筒と；複数の貫通孔内にそれぞれ装着され、外部から前記第２通孔に向かって糸を交絡させる気体を供給するための流路を有する保護筒と、を備えてなる。

本開示の紡糸装置は、上記の紡糸ノズルを備えてなる。

本開示の一実施形態に係る紡糸ノズルを示す概略断面図である。図１における交絡部の一例を示す拡大断面図である。交絡部の他の例を示す拡大断面である。本開示の他の実施形態に係る紡糸ノズルを示す概略断面図である。

以下、図面を参照して、本開示の一実施形態に係る紡糸ノズルを説明する。図１は本開示の紡糸ノズルの一実施形態を示す概略断面図である。

図１、４に示す紡糸ノズル１は、いわゆるタスラン加工用の紡糸装置に使用されるものである。タスラン加工は、通常、圧縮空気を糸（フィラメント）に吹き当てて、糸を混繊交絡させて、糸条表面にループまたは弛みを形成させ、これにより嵩高性を高め、柔らかい風合いにする加工をいう。

紡糸ノズル１００は、中心軸Ｃ（軸心）に沿って矢印Ａで示す方向に順に筒状の供給部２と、交絡部３と、排出部４とが配置されている主筒１を具備する。
供給部２は、矢印Ａで示す方向に糸が供給される第１通孔５を有する。交絡部３は、中心軸Ｃに沿って第１通孔５に接続する第２通孔６を有する。排出部４は、中心軸Ｃに沿って第２通孔６に接続し交絡させた糸を排出する第３通孔７を有する。
第１通孔５、第２通孔６および第３通孔７は、いずれも中心軸Ｃに垂直な断面形状が円形である。

交絡部３は、さらに第２通孔６と交差する複数の貫通孔８を有する。各貫通孔８は、交絡部３の外周面に形成された切り欠き部９の底部から第２通孔６に向かって延びている。貫通孔８は、主筒１の周方向に２つないし５つ形成されているのがよい。切り欠き部９は、空気等の送気管を取り付けるためのものである。

複数の前記貫通孔８内には保護筒１０がそれぞれ装着されている（図２参照）。保護筒１０は、外部から前記第２通孔６に向かって糸を交絡させる空気等の気体を供給するための流路１１を有する。そのため、従来のように、製造時に紡糸ノズルに外側から穿孔して流路を形成する必要がないので、流路１１と第２通孔６が鋭角状に交差する部分が欠けることがなくなる。また、当該交差部分において、糸との接触回数が増えた場合でも、欠けにくくなる。
すなわち、従来のように、圧搾空気穴と糸通路とが一体的に形成されている場合には、製造が難しく、さらに圧搾空気穴と糸通路とが鋭角状に交差しているため、製造時において、圧搾空気穴の開口縁部にある鋭角状に交差する部分が欠けやすくなる。
流路１１は、交絡部３の外周面から排出部４に向かって傾斜している。流路１１の傾斜角度は、中心軸Ｃに対して約４０°以上５６°以下、好ましくは約４３°以上５３°以下であるのがよい。なお、流路１１の断面形状は円形に限定されるものではなく、楕円形、矩形等の多角形であってもよい。
保護筒１０の内径、従って流路１１の径は、０．３ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるのがよい。また、保護筒１０の肉厚は１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であるのがよい。

図２に示すように、保護筒１０は、一端１０ａが貫通孔８と第２通孔６との交差部に位置しており、少なくとも交差部に位置する端面は研磨面であるのがよい。これにより、端面の凹凸が小さくなるので、糸が端面に引っ掛かることが少なくなり、交絡の効率が向上する。保護筒１０は、一端１０ａを含む全面が研磨面であってもよい。また、保護筒１０の一端１０ａは、貫通孔８と第２通孔６との交差部に位置していること必要であり、一端１０ａが第２通孔６内に過度に突出するのは好ましくない。

保護筒１０は、交絡部３を含む主筒１とは別に製造される。そのため、保護筒１０が主筒１の貫通孔８から容易に脱落しないようにする必要があるため、貫通孔８の内壁面に保護筒１０の外壁面を接合させる。
そのためには、例えば、貫通孔８の内壁面と保護筒の外壁面１０との間に、ガラスまたはエポキシ樹脂を主成分とする介在層１２を介在させるのがよい。これにより、主筒１に対する保護筒１０の接合強度が高くなるので、長期間に亘る信頼性が向上する。

ガラスとしては、例えば、低融点ガラスフリット等が挙げられる。低融点ガラスフリットの一例としては、Ｂｉ_２Ｏ_３が７０％以上、Ｂ_２Ｏ_３およびＺｎＯがそれぞれ１５％以下、さらに、エチルセルロース、テルピネオールなどの有機系物質の混合物が５％以上含まれたビスマス系シール、フリットペースト等を用いることができる。
エポキシ樹脂を主成分とする介在層１２としては、例えば、エポキシ樹脂接着剤を含むものである。
ガラスまたはエポキシ樹脂を主成分とするとは、これらが総量の７０質量％以上含まれていることを意味する。

他の介在層１２としては、シアノアクリレートを主成分とするものであってもよい。例えば、α-シアノアクリレートを主成分とした接着剤層１２が挙げられる。シアノアクリレートを主成分とするとは、シアノアクリレートが総量の７０質量％以上含まれていることを意味する。シアノアクリレートを主成分とする介在層１２は、アセトン等の有機溶剤により容易に溶解させることができるので、交絡させる糸の材質、太さ、用途に応じて、流路１１の径が異なる保護筒に交換することができる。

また、主筒１および保護筒１０がいずれもセラミックスからなる場合、介在層１２を介在させることなく、貫通孔８の内壁面と保護筒１０の外壁面とを、互いに当接させて接合することができる。その際、あらかじめ貫通孔８の内壁面と保護筒１０の外壁面とをそれぞれ研磨したのち、少なくともいずれかの面に噴霧するなどして水を付着させたのち、貫通孔８内に保護筒１０を圧入することにより、貫通孔８の内壁面と保護筒１０の外壁面とを互いに吸着させる。この状態で吸着面を押圧しながら熱処理を行うことにより、両面は互いに接合される。押圧力としては保護筒１０の自重を使い、熱処理は１０００℃以上１８００℃以下の温度で３０分～１２０分程度行うのがよい。このような態様であると、介在層１２がないので、介在層１２から脱離する粒子が糸に付着するおそれがないため、高品質な糸を得ることができる。

主筒１は、例えば、炭化チタン質セラミックス、炭窒化チタン質セラミックス、窒化チタン質セラミックス、酸化アルミニウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの複合セラミックス等のセラミックスからなるのがよく、特に酸化アルミニウム質セラミックス、酸化ジルコニウム質セラミックス、酸化アルミニウムと酸化ジルコニウムの複合セラミックスであるのがよい。これにより、主筒１の機械的特性および耐摩耗性を高くすることができる。
上記セラミックスの機械的特性としては、例えば、ＪＩＳＲ１６１０：２００３に準拠したビッカース硬度が１０ＧＰａ以上であり、ＪＩＳＲ１６０１：２００８に準拠した３点曲げ強度が３１０ＭＰａ以上である。

主筒１を構成する上記セラミックスは、例えば、炭化チタン質セラミックスであれば、成分の合計１００質量％のうち、炭化チタンが７０質量％以上を占めるセラミックスであり、炭窒化チタン質セラミックス、窒化チタン質セラミックス、酸化アルミニウム質セラミックスおよび酸化ジルコニウム質セラミックスについても同様である。酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの複合セラミックスとは、成分の合計１００質量％のうち、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムがそれぞれ少なくとも１０質量％以上含有し、合計の含有量で７０質量％以上を占めるセラミックスである。
ここで、セラミックスを構成する成分は、ＣｕＫα線を用いたＸ線回折装置による測定結果から同定することができ、各成分の含有量は、例えば、ＩＣＰ（ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）発光分光分析装置または蛍光Ｘ線分析装置により求めることができる。

保護筒１０は、例えば、耐摩耗性に優れたセラミックス、金属、樹脂等からなる。セラミックスとしては、例えば、主筒１を構成する上記セラミックスと同様のセラミックスが使用可能である。金属としては、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４等）、炭素鋼（Ｓ３５Ｃ、Ｓ４５Ｃ等）、一般構造用圧延鋼（ＳＳ４００等）、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウムまたはマグネシウム合金等が使用可能である。樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリアミド、ポリフェニレンオキシド、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂等が使用可能である。

流路１１を形成する保護筒１０の内壁面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、前記粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が０．３μｍ以下（但し、０μｍを除く）であるのがよい。
また、流路１１を形成する保護筒１０の内壁面は、粗さ曲線における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下（但し、０μｍを除く）であるのがよい。
同様に、第１通孔５、第２通孔６および第３通孔７を形成する内壁面の少なくともいずれかは、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が０．３μｍ以下（但し、０μｍを除く）であるのがよい。
第１通孔５、第２通孔６および第３通孔７を形成する内壁面の少なくともいずれかは、粗さ曲線における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下（但し、０μｍを除く）であるのがよい。
切断レベル差（Ｒδｃ）が０．３μｍ以下あるいは算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下であると、内壁面の表面性状の凹凸が小さくなるので、流路１１内での乱流が生じにくくなる。また、内壁面の撥水性が高くなるため、内壁面に汚れが付着しにくくなるので、内壁面の洗浄を容易にしたり、洗浄の回数を削減したりすることができる。

切断レベル差（Ｒδｃ）および算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠し、形状解析レーザ顕微鏡（(株)キーエンス製、ＶＫ－Ｘ１１００またはその後継機種）を用いて測定することができる。測定条件は、倍率を１２０倍、カットオフ値λｓを無し、カットオフ値λｃを０．０８ｍｍ、カットオフ値λｆを無しとする。測定方法は、測定対象とする内壁面から１か所当たりの測定範囲を、例えば、１０２４μｍ×７６８μｍに設定して、測定範囲毎に長手方向に沿って、略等間隔となるように測定対象とする線を４本引く。そして、２か所の測定範囲における測定対象とする合計８本の線に対して線粗さ計測を行えばよい。測定対象とする線１本当たりの長さは、例えば、１２８０μｍである。

以上詳述したように、紡糸ノズル１００は、主筒１に形成された貫通孔８に、第２通孔６に向かって糸を交絡させる気体を供給するための流路１１を有する保護筒１０を装着したので、流路１１を容易に形成することができ、紡糸ノズル１００の製造が容易になるとともに、製造時において、流路１１と第２通孔６とが鋭角状に交差する部分が欠けにくくなる。

図３は、本開示における交絡部３´の他の例を示している。同図に示すように、保護筒１０´は、切り欠き部９の底面に係止するフランジ部１３を有している。このため、保護筒１０´を貫通孔８内に装着する際の保護筒１０´の位置決めが容易になり、製造効率が向上するという利点がある。その他は、前述の実施形態と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。

図４に示すように、第１通孔５は、糸が供給される側から第２通孔６に向かって縮径する円錐台状の内周面２ａを有し、円錐台状の内周面２ａの頂角αは１３°以上１９°以下であるのがよい。頂角αが１３°以上であると、糸が供給される側の開口面積が大きくなるので、糸の供給が容易となる。頂角αが１９°以下であると、糸が供給される側の端面周辺の厚みを十分確保することができるので、供給部２からのチッピングや欠けが生じにくくなる。
第３通孔７は、糸が排出される側に向かって拡径するラッパ状の内周面７ａを有し、ラッパ状の内周面７ａを形成する内周面の曲率半径Ｒは、第２通孔６の直径の４倍以上であってもよい。ラッパ状の内周面７ａは糸状表面のループや緩みを形成する機能を有するともに、超音速流が第３通孔７内で発生して、例えば、４５０ｍ／ｓ以上の空気速度を得ることができるので、ラッパ状の内周面７ａがあると、糸の排出速度が上がり生産効率が向上する。
ラッパ状の内周面７ａの曲率半径Ｒが第２通孔６の直径の４倍以上であると、糸の交絡がさらに効率的に行われる。
例えば、第２通孔６の直径は、１ｍｍ以上１．４ｍｍ以下であり、内周面７ａの曲率半径Ｒは、５ｍｍ以上７ｍｍ以下である。
その他は、前述の実施形態と同じであるので、同一符号を付して説明を省略する。

本開示の紡糸ノズル１００は、タスラン加工糸を紡糸するための紡糸装置に使用される。

以上、本開示の実施形態を説明したが、本開示は以上の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更や改善が可能である。

１主筒
２供給部
２ａ内周面
３交絡部
４排出部
５第１通孔
６第２通孔
７第３通孔
７ａ内周面
８貫通孔
９切り欠き部
１０保護筒
１０ａ一端
１１流路
１２介在層
１３フランジ部
１００紡糸ノズル

Claims

中心軸に沿って糸が供給される第１通孔を有する供給部と、
前記中心軸に沿って前記第１通孔に接続する第２通孔と、該第２通孔と交差する複数の貫通孔とを有する交絡部と、
前記中心軸に沿って前記第２通孔と接続し、交絡させた前記糸を排出する第３通孔を有する排出部と、を備えてなる主筒と；
複数の前記貫通孔内にそれぞれ装着され、外部から前記第２通孔に向かって前記糸を交絡させる気体を供給するための流路を有する保護筒と、を備えてなる紡糸ノズル。
前記保護筒は、一端が前記貫通孔と前記第２通孔との交差部に位置しており、少なくとも前記交差部に位置する端面は研磨面である、請求項１に記載の紡糸ノズル。
前記貫通孔の内壁面と前記保護筒の外壁面との間に、ガラスまたはエポキシ樹脂を主成分とする介在層を有する、請求項１または２に記載の紡糸ノズル。
前記貫通孔の内壁面と前記保護筒の外壁面との間に、シアノアクリレートを主成分とする介在層を有する、請求項１または２に記載の紡糸ノズル。
前記貫通孔の内壁面と前記保護筒の外壁面とが、互いに当接してなる請求項１または２に記載の紡糸ノズル。
前記流路を形成する前記保護筒の内壁面は、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、前記粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が０．３μｍ以下（但し、０μｍを除く）である、請求項１～５のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記流路を形成する前記保護筒の内壁面は、粗さ曲線における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下（但し、０μｍを除く）である、請求項１～６のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記流路と前記第２通孔が鋭角状に交差している、請求項１～７のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記流路は、前記交絡部の外周面から排出部に向かって傾斜しており、前記流路の傾斜角度は、中心軸に対して４０°以上５６°以下である、請求項８に記載の紡糸ノズル。
前記主筒がセラミックスからなり、前記保護筒がセラミックス、金属または樹脂からなる、請求項１～９のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記交絡部の外周面に切り欠き部が形成されており、前記貫通孔は、該切り欠き部の底部から前記第２通孔に向かって延びており、前記保護筒は、前記切り欠き部の底面に係止するフランジ部を有している、請求項１～１０のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記第１通孔は、前記糸が供給される側から前記第２通孔に向かって縮径する円錐台状の内周面を有し、前記円錐台状の内周面の頂角は１３°以上１９°以下である、請求項１～１１のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記第３通孔は、前記糸が排出される側に向かって拡径するラッパ状の内周面を有し、該ラッパ状の内周面を形成する前記排出部の内周面の曲率半径は、前記第２通孔の直径の４倍以上である請求項１～１２のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記第１通孔、前記第２通孔および前記第３通孔を形成する内壁面の少なくともいずれかは、粗さ曲線における２５％の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における７５％の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す、前記粗さ曲線における切断レベル差（Ｒδｃ）が０．３μｍ以下（但し、０μｍを除く）である、請求項１～１３のいずれかに記載の紡糸ノズル。
前記第１通孔、前記第２通孔および前記第３通孔を形成する内壁面の少なくともいずれかは、粗さ曲線における算術平均粗さＲａが０．２μｍ以下（但し、０μｍを除く）である、請求項１～１４のいずれかに記載の紡糸ノズル。
請求項１～１５のいずれかに記載の紡糸ノズルを備えてなる、紡糸装置。