JP2003213517A - 合成繊維の製造方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 糸の配向、糸斑の発生、糸揺れを抑制しなが
ら紡糸速度の高速化を可能にする合成繊維の製造方法及
び装置を提供する。 【解決手段】 複数の吐出孔３を持つ口金２から複数本
のフィラメントＦを溶融紡糸し、これら紡出フィラメン
トＦに冷却風を糸走行方向に対して斜め下方に吹き付け
て冷却した後、紡出フィラメントにその走行方向に平行
な気流を与え牽引することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は合成繊維の製造方法
及び装置に関し、さらに詳しくは、溶融紡糸における口
金下の糸揺れを抑制することで紡出フィラメントの冷却
処理斑を改善すると共に、冷却処理後の紡糸張力を緩和
し配向の進行を抑えることで、紡糸速度をアップしても
高品質の糸条を得ることができる合成繊維の製造方法及
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル等の合成繊維を溶融紡糸法
により製造する場合、紡糸速度をアップすれば生産性が
向上し、コストダウンを図ることができる。

【０００３】しかし、紡糸速度をアップすると、高速化
するほど溶融紡糸時の紡出フィラメントに糸揺れが増加
し、その糸揺れの増加により紡出フィラメントの糸むら
や単糸切れが増大し、糸品質が低下する。さらに紡出フ
ィラメントに作用する張力が増大し配向が進行するため
糸の伸度が低下し、所望する物性の糸条を得ることが出
来なくなる上、高次加工で使用する際には、得られた糸
に斑がある場合、毛羽や糸切れなどの問題を発生しやす
くなり、安定加工ができなくなる。

【０００４】このように、従来の技術を用いる限り、糸
条の物性、品質を一定レベルに維持しつつ、紡糸速度う
高速化して生産性を向上させるには一定の限度があっ
た。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、溶融
紡糸における口金下の糸揺れを抑制することで紡出フィ
ラメントの冷却処理斑を改善すると共に、冷却処理後の
紡糸張力を緩和し配向の進行を抑制することで高品位の
半延伸糸（ＰＯＹ）を高速で製糸可能にする合成繊維の
製造方法及び装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の合成繊維の製造方法は、複数個の吐出孔を持つ口金
から複数本のフィラメントを溶融紡糸し、これらの紡出
フィラメントに冷却風を斜め下方に向けて吹き付けて冷
却した後、前記紡出フィラメントに、その紡出フィラメ
ントの走行方向に平行な気流を与えることを特徴とする
ものである。

【０００７】また、本発明の合成繊維の製造装置は、複
数の吐出孔を持つ口金を設けた紡糸部の下方に、該紡糸
部から溶融紡糸するフィラメントに冷却風を斜め下方に
向けて吹き付ける冷却部を設け、さらに前記冷却部の下
方に、前記フィラメントにそのフィラメント走行方向に
平行な気流を与える平行気流付与部を設けたことを特徴
とするものである。

【０００８】このように口金から溶融紡糸したフィラメ
ントに対し、冷却風を糸走行方向に対して斜め下方に向
けて吹き付けるため、冷却風の速度エネルギーの紡出フ
ィラメントの走行方向に与える速度成分が大きくなる。
その結果、紡出フィラメントの張力が増大し、紡糸速度
をアップしても紡糸状態が安定化する。さらに、その下
流で紡出フィラメントに平行な気流を与えて牽引するこ
とで、冷却処理後の紡出フィラメントの張力を緩和して
配向の進行が抑制されるので、高伸度の糸物性が得られ
る上に、延伸仮撚加工等の高次加工での毛羽や糸切れな
どの問題が低減した高品質の半延伸糸が得られる。

【０００９】また、冷却風が斜め下向きであるため、口
金表面の温度低下に与える作用を低減させ、さらに糸む
らの発生や単糸切れを低減することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明の合成繊維の製造方法は、
熱可塑性重合体の溶融紡糸法において、口金から溶融紡
糸するフィラメントの冷却を、冷却風を糸走行方向に対
して斜め下方に向けて吹き付けるようにする。

【００１１】溶融紡出するフィラメントに対して冷却風
を斜め下方に吹き付けることにより、冷却風の速度エネ
ルギーの紡出フィラメント走行方向に与える速度成分を
大きくし、紡出フィラメントの張力を増大させることが
できる。また、この張力が増大した分だけ、糸揺れが発
生しない紡糸速度の限界速度を上昇させることができ
る。

【００１２】また、冷却風を糸走行方向に対して斜め下
向きにすることにより、冷却風により口金表面が冷却さ
れる影響を低減し、口金の表面温度の低下に起因する糸
揺れの発生も低減して、紡糸状態を安定化することがで
きる。

【００１３】本発明に使用する溶融紡糸口金としては、
複数の吐出孔を列状に配列したものが好ましい。吐出孔
の配列数は１列が好ましいが、２列以上を平行に配列す
るものであってもよい。配列は直線状にすることが好ま
しい。２列以上の配列にする場合には、各列の吐出孔を
配列方向に直交する方向に対して互いに重ならないよう
にすることが好ましい。

【００１４】このように列状に配列した複数の吐出孔か
らは、紡出フィラメントが同じ列状の配列になるので、
これら複数本の紡出フィラメントに対して、その配列方
向のいずれか一方の側方から、冷却風を糸走行方向に対
して斜め下方に向けて吹き付けるようにする。このよう
な冷却風の吹き付けにより、各紡出フィラメントに対し
て冷却風が均等に与えられ、複数本の全フィラメントを
均一な品質にすることができる。

【００１５】紡出フィラメントに対する冷却風の吹付角
度は特に限定しないが、好ましくは１５〜７０度の範囲
がよく、さらに好ましくは３０〜５０度の範囲がよい。
吹付角度が１５度よりも小さいと、紡出フィラメントの
糸揺れを抑制するまで張力を増大させることができず、
逆に７０度よりも大きいと、紡出フィラメントに冷却風
が直接作用する側面と、逆の側面とで走行方向に対する
冷却風のエア力の大きさが異なり、それに起因する糸斑
が発生してしまう。

【００１６】一般に、冷却風の吹付角度は１５〜７０度
の範囲で、ほぼ品質に不具合ない半延伸糸が得られ、さ
らに３０〜５０度の範囲にすることで、良好な半延伸糸
が得られる。さらに紡糸温度、紡出糸条の繊度や本数等
に応じて吹付角度を調節するために吹出口に整流板を設
け、その整流板の傾斜角度の調整によって可変にするこ
とが好ましい。このように冷却風の吹付方向の角度を調
整可能にすることにより、紡糸条件に応じて吹付角度を
最適に設定することができる。

【００１７】冷却風は紡出フィラメントに吹き付けたの
ち、そのまま放出してもよいが、好ましくは反対側に吸
引口を設けて強制吸引するのがよい。紡出フィラメント
を冷却処理後の冷却風には、紡出フィラメントから蒸発
したモノマーやオリゴマーが多量に含まれている。

【００１８】これらの蒸発物が紡出フィラメントと共に
下流の糸道に随伴して周辺に付着すると、それが紡出フ
ィラメントの走行を妨げたり、再度紡出フィラメントに
付着して糸質を悪化させたりする。しかし、上記のよう
に冷却風の吹出口に対向して吸引口を設けて強制吸引除
去することにより、これらの障害をなくすことができ
る。

【００１９】冷却部の下部に平行気流付与部が連結され
る。平行気流付与部は、糸道を移動する紡出フィラメン
トに圧縮空気などの気流を平行に与えるようにしたもの
で、平行気流の付与により冷却処理後の紡出フィラメン
トの張力を緩和し、配向の進行を抑制する作用を行う。
一般に紡糸速度をアップすると、紡出フィラメントの配
向が進行するが、例えば延伸仮撚加工に用いられるポリ
エステル半延伸糸（ＰＯＹ）では、その配向が進行しす
ぎていると単糸切れなどを多発し、操業性や糸品質を悪
化するため、その配向の抑制を行う上で有効であるから
である。

【００２０】従来の技術で生産されるポリエステル半延
伸糸は、２０００〜４０００ｍ／分の紡糸速度から得ら
れた配向が適しているとされている。４０００ｍ／分よ
りも速い紡糸速度から得た半延伸糸は、配向が進みす
ぎ、延伸仮撚加工の際に毛羽や糸切れを多発しやすくな
り、糸品質や操業性を悪化するため、より高速にするこ
とは出来ないとされていた。

【００２１】しかし、上記のように冷却部の下部に平行
気流付与部を連結し、紡出フィラメントにその走行方向
に平行な気流を与え、冷却処理後の紡糸張力を緩和し配
向の進行を抑制するので、高伸度の糸物性が得られる上
に、延伸仮撚加工等の高次加工においても毛羽や糸切れ
などが少ない高品質の半延伸糸が得られ、紡糸速度をア
ップし生産性を向上することができる。

【００２２】また、溶融紡糸工程においては、一般に紡
出フィラメントをパッケージに巻き取る前に油剤が付与
される。溶融紡糸工程で付与する油剤はフィラメント糸
条のハンドリング性を向上し、高次の延伸仮撚加工工程
とか、製編織工程で使用する際の工程通過性を良好にす
る。

【００２３】本発明の溶融紡糸工程における紡出フィラ
メントに対する油剤の付与方法としては、複数本の紡出
フィラメントを列状に配列した状態のままで行うことが
好ましい。このように複数本の紡出フィラメントを列状
の配列状態で油剤付与を行うことにより、各フィラメン
トに対して油剤を均等に付与することができ、糸品質を
更に向上することができる。

【００２４】本発明に適用可能な熱可塑性重合体として
は、製糸可能なものであれば特に限定されない。上記平
行気流付与手段の説明を行う上で、ポリエステル半延伸
糸の場合を例示したが、これ以外でもポリアミドやこれ
らの共重合体を好ましく使用することができる。本発明
に適用される紡糸速度は、特に限定されるものではない
が、例えば４０００ｍ／分以上、さらに以下に述べる図
１の製造装置を用いて５０００ｍ／分以上とすることが
できる。

【００２５】図１は、本発明の合成繊維の製造装置の概
略を示し、特にポリエステル半延伸糸を溶融紡糸工程で
生産する場合を示す。

【００２６】１は溶融紡糸機のスピンブロックであり、
そのスピンブロック１の下部に口金２が装着されてい
る。口金２には複数の吐出孔３が紙面に直交する方向に
直線状に配列するように穿設されている（図２参照）。
口金２の下部に冷却部４が設けられ、さらに平行気流付
与部５が連結されている。さらに、平行気流付与部５の
下方に、油剤付与手段６、集束ガイド７、交絡ノズル
８、第１引取ローラ９が順に設けられている。また、第
１引取ローラ９と対をなす第２引取ローラ１０が斜め上
方に設けられ、その下方に巻取機１１が設けられてい
る。

【００２７】溶融紡糸機で溶融された熱可塑性重合体
は、口金２の吐出孔３から列状に配列した複数本のフィ
ラメントＦになって溶融紡糸される。口金２から溶融紡
糸された複数本のフィラメントＦは、下部の冷却部４で
冷却風により冷却され、次に平行気流付与部５で平行気
流を付与されながら流下する。

【００２８】平行気流付与部５を出たフィラメントＦ
は、第１引取ローラ９と第２引取ローラ１０により一定
速度で引き取られながら、その間に油剤付与手段６で油
剤を付与され、集束ガイド７で１本の糸条に集束された
のち、交絡ノズル８で圧空乱流処理されてフィラメント
相互間が交絡される。さらに第２引取ローラ１０を出た
複数本が集束状態になったフィラメントＦは、巻取機１
１のスピンドル１２上のボビン１３にパッケージＰとし
て巻き取られる。

【００２９】上記構成において、冷却部４は、図１の紙
面に直交する方向に１列に配列した複数本のフィラメン
トＦに対し、その配列方向の片側に冷却風吹出口４１を
設け、反対側に冷却風吸引口４２を設けている。冷却風
吹出口４１には、多数の整流板４１ａが斜め下方に傾斜
するように設けられ、冷却風を紡出フィラメントＦに対
して配列方向の片側から斜め下方へ向けて吹き付ける。
冷却風吹出口４１の上流側の連結管４３は給気ブロワ
（図示せず）に連結されている。

【００３０】また、冷却風吸引口４２には、同様に斜め
に傾斜させた多数の整流板４２ａが設けられ、冷却風吹
出口４１から吹き出した冷却風を強制吸引するようにな
っている。この冷却風吸引口４２の下流側は、排気口４
４を介して排気ブロワ（図示せず）に連結されている。

【００３１】冷却部４は、上記のように列状の配列状態
で流下する紡出フィラメントＦに対し、その配列方向の
片側から冷却風吹出口４１から冷却風が斜め下方に向け
て吹き付けられる。このように冷却風が斜めに吹き付け
られることにより、冷却風の速度エネルギが紡出フィラ
メントＦの走行方向に与えられる成分は、直角に吹き付
けられる場合よりも大きくなり、口金２までの間の紡出
フィラメントＦの張力を増大させる。

【００３２】このような紡出フィラメントＦの張力の上
昇によって、糸揺れを発生することなく紡糸できる紡糸
速度の上限が上昇可能になり、その紡糸速度を上げるこ
とにより生産性を向上することができる。また、列状に
配列した複数本の紡出フィラメントＦに対し、その配列
方向の片側から冷却風を吹き付けるため、各紡出フィラ
メントＦに対して冷却風を均等に与えることができ、紡
出フィラメントＦの全体を均一な品質にする。

【００３３】平行気流付与部５は、糸道５１の横断面形
状が、列状に配列した紡出フィラメントＦを取り囲むよ
うに矩形に形成されている（図４参照）。かつ、糸道５
１の上部両側にエジェクタノズル５２，５２が斜め下方
に向けて設けられ、加圧空気を噴射するようになってい
る。

【００３４】エジェクタノズル５２，５２から噴射した
加圧空気は、列状に並ぶ紡出フィラメントＦの両側に斜
め下方に向けて供給されると共に、糸道５１内では紡出
フィラメントＦと同一方向に平行に流下するため紡出フ
ィラメントＦの張力を緩和し、配向の進行を抑制するよ
うにする。

【００３５】なお、図１に例示した平行気流付与部５
は、エジェクタノズル５２を利用して平行気流を発生さ
せるようにしたものであるが、エジェクタノズルに代え
て、サクションノズルを設けるようにしたものであって
もよい。エジェクタノズルの場合は糸道の上部側に設け
るが、サクションノズルの場合は糸道の下部側に設ける
ようにする。

【００３６】給油手段６は、給油ローラ６１と油剤トラ
フ６２と押付けローラ６３から構成されている。給油ロ
ーラ６１は一部を油剤トラフ６２に浸漬させて回転する
ことにより、その表面に油膜を形成するようになってい
る。この給油手段６に対し、複数本の紡出フィラメント
Ｆが列状に配列した状態で給油ローラ６１の表面に接触
し、反対側から押付けローラ６３により給油ローラ６１
の表面側に押圧されることにより、複数本の紡出フィラ
メントＦの１本ずつに油剤が均等に付与されるようにす
る。

【００３７】上述した図１の実施形態において、冷却部
４に設ける整流板４１ａは、傾斜角度を一定に固定され
ていてもよいが、図３に示すように、それぞれ傾斜角度
を任意に変えられるように調整可能になっていてもよ
い。整流板４１ａの傾斜角度を調整可能にしておくと、
紡出フィラメントＦの繊度や本数、或いはこれを構成す
る熱可塑性重合体の種類に応じて、傾斜角度を適切に設
定することが可能になる。また、図３に示すように、各
整流板４１ａの傾斜角度を段階的に変化させるように設
定することもできる。

【００３８】冷却部４には、図１の実施形態のように、
冷却風吹出口４１を設けるほかに、その反対側の冷却風
吸引口４２は設けるようにしても、或いは図６に示す実
施形態のように省略してもよい。しかし、好ましくは前
者のように冷却風吸引口４２を設けた方がよい。冷却風
吸引口４２の設置により、紡出フィラメントＦの冷却を
終わった冷却風を強制的に吸引するため、その吸引と同
時に紡出フィラメントＦから蒸発するモノマーやオリゴ
マーを強制的に吸引除去し、これらに起因して発生する
糸品質低下等の諸問題を解消することができる。

【００３９】すなわち、紡出フィラメントＦから蒸発し
たモノマーやオリゴマーは、下流側の糸道に付着するこ
とにより紡出フィラメントＦの走行に支障を与えたり、
品質を低減するなどの問題を生ずるが、これらの問題を
解消することができる。

【００４０】また、図７に示す実施形態のように、平行
気流付与部５の糸道５１を吐出孔３の中心線の延長線Ｌ
に対して水平方向に距離ｅだけオフセットした配置にす
るとより好ましい。冷却部４で冷却風により冷却された
紡出フィラメントＦは湾曲状に押し流された状態になる
ので、吐出孔３の延長線Ｌの位置に平行気流付与部５の
糸道５１を配置していると、その湾曲状になった紡出フ
ィラメントＦの下流部を糸道５１まで押し戻す必要があ
り、紡出フィラメントＦに糸斑の原因になるような不均
一な応力が作用する可能性がある。

【００４１】しかし、上記のように糸道５１を吐出孔３
の延長線Ｌから冷却風の吹出方向にオフセットさせてお
けば、紡出フィラメントＦに無理を与えることがなくな
り、作用応力が均一化し、糸品質の向上を図ることがで
きる。

【００４２】本発明において、冷却部４における冷却風
の吹付方向は、図１、図６、図７のように、紡出フィラ
メントＦの配列方向の片側から、紡出フィラメントＦの
糸走行方向に対して斜め下方にすればよい。しかし、必
要により、図８に示す実施形態のように、さらに下流側
の配列方向の反対側に別の冷却風吹出口４１’を設け、
給気口４３’から供給した冷却風を冷却風吹出口４１’
から糸走行方向に対して、冷却風吹出口４１から吹き出
す冷却風とは反対側に斜め下方に向けて吹き出すように
してもよい。いずれの場合にも、口金２までの紡出フィ
ラメントＦの張力を増大させる作用があるため、糸揺れ
が発生しない紡糸速度の上限をアップさせることができ
る。

【００４３】また、本発明に用いられる口金は、図９や
図１０に示すような複数列であってもよい。図９には２
列、図１０には３列の場合を例示したが、さらに多列で
あってもよい。この際、吐出孔自身が接近し、紡出フィ
ラメントが融着することを防止するため、それぞれの列
の吐出孔を所謂千鳥配置に設定することが好ましい。

【００４４】また、紡出フィラメントの走行方向は、一
般に図１１のように平行気流付与部の入口上部で一列化
されるが、図１２のように複数列のまま平行気流付与手
段に挿入してもよい。このように複数列化した口金を用
いることで、より単糸数の多い糸条を製造することが可
能になる。

【００４５】

【発明の効果】上述したように本発明によれば、口金か
ら溶融紡糸したフィラメントに対し、冷却風を糸走行方
向に対して斜め下方に向けて吹き付けるため、冷却風の
速度エネルギーの紡出フィラメントの走行方向に与える
速度成分が大きくなって、紡出フィラメントの張力が増
大する。そのため紡糸速度をアップしても紡糸状態を安
定化し、糸揺れの発生を抑制することができる。

【００４６】さらに、その下流で紡出フィラメントに平
行な気流を与えて牽引することで、冷却処理後の紡糸張
力を緩和し、配向の進行が抑制されるので、糸の冷却処
理後斑の少ない高品質の半延伸糸（ＰＯＹ）が得られ
る。また、冷却風が斜め下向きであるため、口金表面の
温度低下に与える作用を低減させ、さらに糸斑の発生や
単糸切れを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合成繊維の製造装置の概略図である。

【図２】図１のＸ−Ｘ矢視により見た口金の下面図であ
る。

【図３】本発明の装置における冷却部の他の例を示す概
略図である。

【図４】図１のＹ−Ｙ矢視により見た平行気流付与部の
横断面図である。

【図５】図１の装置における油剤付与手段の斜視図であ
る。

【図６】本発明の製造装置の他の態様の要部を示す概略
図である。

【図７】本発明の製造装置の更に他の態様の要部を示す
概略図である。

【図８】本発明の製造装置の更に他の態様の要部を示す
概略図である。

【図９】本発明に使用される口金の他の態様からなる平
面図である。

【図１０】本発明に使用される口金の更に他の態様から
なる平面図である。

【図１１】本発明の製造装置の更に他の態様の要部を示
す概略図である。

【図１２】本発明の製造装置の更に他の態様の要部を示
す概略図である。

【符号の説明】

２ 口金 ３ 吐出孔 ４ 冷却部 ４１ 冷却風吹出口 ４２ 冷却風吸引口 ４１ａ，４２ａ 整流板 ５ 平行気流付与部 ５１ 糸道 ６ 油剤付与手段 ６１ 給油ローラ ９ 第１引取ローラ １０ 第２引取ローラ １１ 巻取機 Ｆ 紡出フィラメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古田 裕基 滋賀県大津市園山１丁目１番１号 東レ株 式会社滋賀事業場内 Ｆターム(参考） 4L045 AA05 BA03 DA21 DA27

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個の吐出孔を持つ口金から複数本の
   フィラメントを溶融紡糸し、これらの紡出フィラメント
   に冷却風を斜め下方に向けて吹き付けて冷却した後、前
   記紡出フィラメントに、その紡出フィラメントの走行方
   向に平行な気流を与える合成繊維の製造方法。
2. 【請求項２】 前記複数本のフィラメントを列状に配列
   させて溶融紡糸し、これら紡出フィラメントに、その列
   方向の側方から冷却風を斜め下方に向けて吹き付ける請
   求項１に記載の合成繊維の製造方法。
3. 【請求項３】 前記冷却風を前記紡出フィラメントを挟
   む反対側で強制吸引する請求項１または２に記載の合成
   繊維の製造方法。
4. 【請求項４】 前記紡出フィラメントを列状に配列した
   状態で油剤の付与を行う請求項２または３に記載の合成
   繊維の製造方法。
5. 【請求項５】 複数の吐出孔を持つ口金を設けた紡糸部
   の下方に、該紡糸部から溶融紡糸するフィラメントに冷
   却風を斜め下方に向けて吹き付ける冷却部を設け、さら
   に前記冷却部の下方に、前記フィラメントにそのフィラ
   メント走行方向に平行な気流を与える平行気流付与部を
   設けた合成繊維の製造装置。
6. 【請求項６】 前記口金に複数の吐出孔を列状に設け、
   前記冷却部における冷却風の吹付方向を、前記口金から
   列状に溶融紡糸するフィラメントに該フィラメントの配
   列方向の側方から斜め下方に向ける構成にした請求項５
   に記載の合成繊維の製造装置。
7. 【請求項７】 前記冷却風の吹付方向を調整可能にした
   請求項５または６に記載の合成繊維の製造装置。
8. 【請求項８】 前記冷却風の吹出口に対向するように紡
   出フィラメントを挟んで冷却風の吸引口を設けた請求項
   ５〜７のいずれかに記載の合成繊維の製造装置。
9. 【請求項９】 前記紡出フィラメントを列状の配列状態
   にして油剤を付与する給油部を設けた請求項６〜８のい
   ずれかに記載の合成繊維の製造装置。
10. 【請求項１０】 前記平行気流付与部の糸道を前記吐出
    孔の中心を通る延長線からオフセットした位置に配置し
    た請求項５〜９のいずれかに記載の合成繊維の製造装
    置。