(57)【要約】【課題】熱可塑性重合体を紡糸する溶融紡糸口金の下方に糸条を冷却する環状冷却装置を設けた溶融紡糸装置において、該環状冷却装置が、紡糸温度に対する耐熱性を持ち、冷却開始位置における冷風の周方向の整流効果を持ち合わせ、かつ長期使用時に交換洗浄しても冷却開始位置での整流効果を損なわず再利用が可能な上端面にリング状の補強部材が取り付けられた円筒状金属エアフィルタを備えたものである溶融紡糸装置を提供する。【解決手段】溶融紡糸口金の下方に糸条を冷却する環状冷却装置を設けた溶融紡糸装置において、該環状冷却装置は整流性能を有する円筒状金属エアフィルタを備えるとともに、該円筒状金属エアフィルタの上端面にリング状の補強部材を設けたことを特徴とする溶融紡糸装置。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融紡糸口金の下方に糸条を冷却する環状冷却装置を設けた溶融紡糸装置において、該環状冷却装置は整流性能を有する円筒状金属エアフィルタを備えるとともに、該円筒状金属エアフィルタの上端面にリング状の補強部材を設けたことを特徴とする溶融紡糸装置。
【請求項２】
前記リング状の補強部材の半径方向の断面形状が凹型またはＬ型であることを特徴とする請求項１に記載の溶融紡糸装置。
【請求項３】
前記リング状の補強部材の材質がステンレス製であることを特徴とする請求項１または２に記載の溶融紡糸装置。
【請求項４】
前記円筒状金属エアフィルタの下端面にもリング状の補強部材を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の溶融紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性重合体の溶融紡糸装置に関し、さらに詳しくは溶融された合成繊維を紡糸する過程において、吐出されたポリマーを冷却するためのエアを整流化する金属エアフィルタの上端部に補強部材を取り付けることで、高温紡糸に適用でき、冷却開始位置、つまりは円筒状金属フィルタの上端面部分での周方向の整流効果を向上することで糸斑を低減し、かつ洗浄による長期再生利用が可能であることを目的とした溶融紡糸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性重合体を紡糸口金に穿孔された紡糸孔から溶融した後に、紡糸糸条を冷却する方法は、溶融紡糸プロセスにおいて一般的に知られている技術である。この冷却プロセスは、特に衣料用長繊維において紡糸後の糸強度、伸度および染め性などに非常に影響を与えることが知られている。
【０００３】
近年、糸条は風合いや機能性を高めるために、単糸繊度は細く、フィラメント数を多くする傾向にあり、従来技術である冷却風を一定長さに渡って一方方向から吹き付けて糸条を冷却する冷却装置では冷却風の吹き付け状態の違いに起因する単糸間の冷却斑が発生する。つまり、冷却風の吹き付け側に位置する糸条と反吹き付け側に位置する糸条の間で冷却状態が異なり、これによって冷却斑が生じる。
【０００４】
また、単糸繊度が細く、フィラメント数が多い熱可塑性重合体を均一に冷却するために、整流効果のある円筒状のエアフィルタを用いた環状冷却装置が用いられる。糸条は紡糸孔から溶融された後に、環状冷却装置の円筒状エアフィルタの内側ないし外側を走行し、放射状に吹き出された冷却風によって冷却される。該円筒状エアフィルタは一般的には紙製のものが多く使用されているが、単糸繊度が小さくなるにつれて、口金孔から吐出されたポリマーをより急激に冷却固化する必要があるため、口金から吐出されたポリマーが冷却固化される位置が、より口金面側に近づき、それに伴って紙製の円筒状エアフィルタも口金面に近づけなければならなくなるが、紙製であると紡糸温度によって加熱され焼けてしまうという問題が発生する。
【０００５】
この課題を解決するために、長手方向に均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、旋回積層させながら筒状体を形成し、焼結し、冷風を整流化するための放射状の細孔群を備えたことを特徴とする金属エアフィルタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。冷却技術において、ポリマーが冷却固化され始める位置（以下冷却開始位置）での冷却風の整流化が最も重要であり、円筒状金属エアフィルタでは上端面がその位置に相当する。
【０００６】
しかしながら、上記円筒状金属エアフィルタでは、凹凸上の帯状金属テープであるために、上端面が歪となり、放射状の冷風の一部から突風が吹き出したり、一部から風が出なくなってしまったりし、冷却開始位置での整流効果が乏しくなり、冷却斑の発生原因となってしまうという問題がある。
【０００７】
また、素線で織られた金網を多層に巻きながら筒状体を形成し、焼結し、冷風を整流化するための放射状の細孔群を備えたことを特徴とする金属エアフィルタが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００８】
しかしながら、金網を多層に巻いているため、同様に金網の素線によって上端面が歪となり、冷却開始位置での整流効果が乏しくなり、冷却斑の発生原因となってしまうという問題がある。
【０００９】
一方で、円筒状金属フィルタの上端面での整流効果を損なわないようにするために環状冷却装置の冷却風供給筒と該円筒状金属フィルタ間にシールプレートを挿入し、気密シール性を良好にした環状冷却装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、上記で提案する円筒状金属エアフィルタでは、ポリマーが付着した際や異物などによる目詰まりを生じた際に、交換し、洗浄して再利用することを目的として製造されているにもかかわらず、焼結体であるために交換の際や洗浄の際に焼結が端面より剥がれ出し、シールプレートのみでは気密シール性を保持することができず、冷却開始位置での整流効果を損なうという課題が残っている。
【特許文献１】特開２００６−３４８４５７号公報
【特許文献２】特開２００８−１１５４９０号公報
【特許文献３】特開２００５−４２２２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の課題は、前記した問題点を解決し、熱可塑性重合体を紡糸する溶融紡糸口金の下方に糸条を冷却する環状冷却装置を設けた溶融紡糸装置において、該環状冷却装置が、紡糸温度に対する耐熱性を持ち、冷却開始位置における冷風の周方向の整流効果を持ち合わせ、かつ長期使用時に交換洗浄しても冷却開始位置での整流効果を損なわず再利用が可能な上端面にリング状の補強部材が取り付けられた円筒状金属エアフィルタを備えたものである溶融紡糸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、
（１）溶融紡糸口金の下方に糸条を冷却する環状冷却装置を設けた溶融紡糸装置において、該環状冷却装置は整流性能を有する円筒状金属エアフィルタを備えるとともに、該円筒状金属エアフィルタの上端面にリング状の補強部材を設けたことを特徴とする溶融紡糸装置。
（２）前記リング状の補強部材の半径方向の断面形状が凹型またはＬ型であることを特徴とする前記（１）に記載の溶融紡糸装置。
（３）前記リング状の補強部材の材質がステンレス製であることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の。
（４）前記円筒状金属エアフィルタの下端面にもリング状の補強部材を設けたことを特徴とする前記（１）〜（３）のいずれかに記載の溶融紡糸装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、円筒状エアフィルタおよび上端面に取り付けるリング形状の補強部材が金属にて構成されているため、高温な紡糸温度下で適用可能である。また、円筒状金属エアフィルタの上端面にリング状の補強部材を取り付けることによって、糸条の冷却において重要な冷却開始位置を周方向で一様でかつ整流効果を向上するので冷却斑を抑制することが可能である。さらに、リング形状の補強部材を取り付けることによって、交換や洗浄時に発生する焼結の剥がれを防止することができるので、整流効果を損なわず、長期再利用可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に本発明についてさらに詳細に説明する。
【００１４】
本発明でいう熱可塑性重合体とは、ポリエステル、ポリアミドなど溶融紡糸が可能な重合体であれば、いずれにおいても適応可能である。また本発明でいう溶融紡糸装置の実施形態の一例を図１に示す。この溶融紡糸装置は、溶融紡糸口金１の下方に紡糸された糸条Ｙを冷却固化するための冷風を供給する環状冷却装置２が設けられている。さらに、該環状冷却装置２は、内側に冷風を整流するための円筒状金属エアフィルタ３を備えている。環状冷却装置２と円筒状金属エアフィルタ３の間には気密シール性を向上するためにシール部材４が挿入されている。さらに環状冷却装置２の下方には油剤付与装置５、ゴデットローラー１１、および巻き取り装置６が設けられていることが一般的である。上記構成において、図２に示す環状冷却装置に使用する円筒状金属エアフィルタは下記のような条件を満たす。
（１）円筒状エアフィルタ上端面にリング形状の補強部材が設置されている。
（２）円筒状エアフィルタ、およびリング形状の補強部材が共に金属製である。
【００１５】
円筒状金属エアフィルタ７およびリング形状の補強部材８の材質はそれぞれ限定されるものではないが、各々の部材に対して高温紡糸下で耐熱性があり、防錆性、強度のあるステンレスを使用することが好ましい。さらに好ましくは、洗浄方法に適応した材質を選ぶことが望ましい。
【００１６】
円筒状金属エアフィルタの構成としては、放射状に吹き出される冷風が整流化されるために多孔質であれば良く、金網、帯状金属テープおよび金属粉末を熱処理し、焼結した円筒状金属エアフィルタが挙げられるが、これに限った多孔質な部材でなくても良い。ここで、本発明の整流性能とは、円筒状金属エアフィルタにおける円周方向の冷却風速の均一性を言う。整流性能を持たない場合、糸条間の均一冷却ができず長手方向の繊度斑を生じる。
【００１７】
リング形状の補強部材８の半径方向の断面形状としては、円筒状金属エアフィルタの冷却開始点を周方向に一様でかつ整流効果を向上する形状であれば特に限定されないが、耐久性の面から図３（Ａ）に示す凹型形状の補強部材９や図３（Ｂ）に示すＬ型形状の補強部材１０が好ましい。
【００１８】
すなわち、図３（Ａ）に示すように、凹型形状の補強部材９の凹溝が円筒状金属エアフィルタの上端部にはめ込まれるように取り付けられている。また、図３（Ｂ）に示すようにＬ型形状の補強部材１０のＬ型部が円筒状金属エアフィルタの上端部と外側部もしくは内側部の片側を覆うように取り付けられている。
【００１９】
補強部材の円筒状金属エアフィルタへの折り返し距離Ｌについては周方向で一様であれば特に限定はしないが、糸条の冷却開始位置を決定する重要寸法となるため、好ましくは単糸繊度に応じて選定することが好まれる。例えば、単糸繊度１．２ｄｔｅｘ以下の場合、折り返し距離Ｌは３ｍｍ以上６ｍｍ以下が好ましい。３ｍｍ未満の場合、耐久性がやや劣り、長期再生使用した際に、補強材の破損が懸念される。また６ｍｍを越えると、適正な冷却開始位置から冷却されないため、糸揺れを発生し、繊度斑がやや劣る。
【００２０】
補強部材の板厚についても、特に限定はしないが、耐久性および糸条との接触を懸念するため、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下と薄くすることが好ましい。
【００２１】
補強部材の円筒状金属エアフィルタへの固定方法は、かしめ、圧入などが挙げられるが、これらに限った方法でなくても良く、さらには脱着できても良い。また補強部材の取り付け位置については、上端面のみに限らず、下端面側にも取り付けられていることが好ましい。両端面に取り付けられていると、交換時や洗浄時の焼結剥がれ問題を下端面側も防止することができ、交換作業も円筒状金属エアフィルタの方向性を考慮しなくて良くなる。
【実施例】
【００２２】
以下に、ポリエステルマルチフィラメントおよびポリアミドマルチフィラメントを例に取り、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。実施例中に使用した各特性値は次の測定方法で求めた。
［ウースター斑（繊度斑）（Ｕ％）］
（１）ポリエステルマルチフィラメントの場合
ＺＥＬＬＷＥＧＥＲ  ＵＳＴＥＲ社のＵＳＴＥＲ  ＴＥＳＴＥＲ  ＵＴ−４を用い、糸速１００ｍ／分、給糸張力１／３０ｇ／ｄｔｅｘ、Ｓ撚り、ツイスター回転数８０００ｒｐｍで５分間測定し、ＨＩｎｅｒｔで評価し、Ｕ％（Ｈ）「０．５未満」を◎、「０．５以上０．８未満」を○、「０．８以上１．２未満」を△、「１．２以上」を×とした。
【００２３】
（２）ポリアミドマルチフィラメントの場合
ＺＥＬＬＷＥＧＥＲ  ＵＳＴＥＲ社のＵＳＴＥＲ  ＴＥＳＴＥＲ  ＵＴ−４を用い、糸速５０ｍ／分、給糸張力１／３０ｇ／ｄｔｅｘ、Ｓ撚り、ツイスター回転数８０００ｒｐｍで５分間測定し、ＨＩｎｅｒｔで評価し、Ｕ％（Ｈ）「０．５未満」を◎、「０．５以上１．０未満」を○、「１．０以上１．５未満」を△、「１．５以上」を×とした。
［整流性能］
ＫＡＮＯＭＡＸ社アネモマスター風速計を使用し、糸条の最外周円周での８等配位置で風速のバラツキ具合を測定し、バラツキが「５％未満」を◎、「５％以上１０％未満」を○、「１０％以上１５％未満」を△、「１５％以上」を×とした。
［焼結剥がれ］
目視にて有無を判断した。
【００２４】
実施例１〜８および比較例１〜６
異なった構成の円筒状金属エレメントの単体および補強部材を取り付けたものの未使用品および交換洗浄した再利用品を溶融紡糸装置の環状冷却装置に使用し、繊度８４ｄｔｅｘ、フィラメント数７２本のポリエステルマルチフィラメント糸条、および繊度７８ｄｔｅｘ、フィラメント数６８本のポリアミドマルチフィラメント糸条を製糸した。それぞれのポリマーに対して紡糸温度、冷風の静圧、紡糸速度を共通条件下のもと製糸した。またそれぞれの実施例に対して、環状冷却装置と円筒状金属エアフィルタの間には、気密シール性を向上するためシール材を挿入した。得られた特性を表１に示す。
【００２５】
上記１２種類の溶融紡糸装置に対して、それぞれウースター斑、冷却開始位置での周方向の風速分布および端面の焼結剥がれの有無にて確認したところ、評価判断としては◎および○を評価合格品，△は効果の低いもの、および×は効果のないものとした。
【００２６】
実施例１〜６は本発明に適した円筒状金属エアフィルタであり、未使用品、再生利用品にかかわらず、エアフィルタ上端面での風速のバラツキも少なく、ウースター斑も良好な結果を得た。
【００２７】
実施例７は、円筒状金属エアフィルタへの折り返し距離Ｌを大きくしたために、適正な冷却開始位置から冷却されず、風速のバラツキは良好な結果を得るが、ウースター斑がやや劣るものであった。
【００２８】
実施例８は、補強部材の板厚をやや厚くしたが、風速のバラツキも少なく、ウースター斑も良好な結果を得た。
【００２９】
比較例１は、ウースター斑は良好な結果を得るが、シール材を挿入したにも関わらず上端面が金網の素線によって歪な形状であるために風速のバラツキが劣るものであった。
【００３０】
比較例２は、ウースター斑は良好な結果を得るが、シール材を挿入したにも関わらず上端面が凹凸の帯状リボンによって歪な形状であるために風速のバラツキが劣るものであった。
【００３１】
比較例３は、ウースター斑は良好な結果を得るが、シール材を挿入したにも関わらず上端面が金網の素線によって歪な形状であるために風速のバラツキが劣るものであった。
【００３２】
比較例４，５は、交換、洗浄して再利用していく過程で発生する端面部からの焼結剥がれが発生し、比較例１，２よりもさらにウースター斑、風速のバラツキともに劣るものであった。
【００３３】
比較例６は、交換、洗浄時のみ端面からの焼結剥がれを防止するために保護カバーを取り付けたが、端面部の洗浄が不十分になり、ウースター斑、風速のバラツキ共に劣るものであった。
【００３４】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の溶融紡糸装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の円筒状金属エアフィルタの一例を示す概略図である。
【図３】本発明のリング形状の補強部材の断面形状の一例を示す概略図であり、（Ａ）は半径方向の断面形状が凹型形状の例を示し、（Ｂ）はＬ型形状の例を示す。
【符号の説明】
【００３６】
１：紡糸口金
２：環状冷却装置
３：円筒状金属エアフィルタ
４：シール部材
５：油剤付与装置
６：巻き取り装置
７：円筒状金属エアフィルタ
８：リング形状の補強部材
９：凹型形状の補強部材
１０：Ｌ字型形状の補強部材
１１：ゴデットローラー
Ｌ：折り返し距離
Ｙ：糸条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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