(57)【要約】【課題】単糸切れを防止しつつ、高品質の糸条を生産することを可能とする、糸条冷却装置を提供すること。【解決手段】紡糸筒２１は、気体が通過する複数の開口を有する筒体３０と、筒体３０の内側に設置され、紡糸筒２１内に流入する気体の流れを内向きに整流する筒状の整流体３１と、を備えている。紡糸筒２１は、その上端側に、これよりも下側の部分と比べて、この紡糸筒２１を通過する気体の流速が遅くなる低速部２１ａを有する。整流体３１の、前記低速部に位置する第１部分３１ａは、紡糸筒２１の外側から内側に向かう気体の流れを、斜め上向きに整流する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸ビームから下向きに紡出される複数の糸条を冷却する糸条冷却装置であって、
その内部を前記複数の糸条が上下に通過する紡糸筒を有し、
前記紡糸筒は、
気体が通過する複数の開口を有する第１筒体と、
前記第１筒体の内側に設置され、前記紡糸筒内に流入する気体の流れを内向きに整流する筒状の整流体と、を備え、
前記紡糸筒は、その上端側に、これよりも下側の部分と比べて、前記気体の流速が遅くなる低速部を有し、
前記整流体の、前記低速部に位置する第１部分は、前記紡糸筒の外側から内側に向かう前記気体の流れを、斜め上向きに整流することを特徴とする糸条冷却装置。
【請求項２】
前記整流体の、前記第１部分よりも下側に位置する第２部分は、前記気体の流れを、前記糸条の走行方向と直交する方向に整流することを特徴とする請求項１に記載の糸条冷却装置。
【請求項３】
前記第１筒体の内側に設置され、前記第１筒体よりも前記気体の通過抵抗が小さい第２筒体をさらに有することを特徴とする請求項１又は２に記載の糸条冷却装置。
【請求項４】
前記整流体は、前記第１筒体と前記第２筒体の間に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の糸条冷却装置。
【請求項５】
前記整流体が、金属材料で形成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の糸条冷却装置。
【請求項６】
前記第１筒体の上端側部分における前記気体の通過抵抗が、それよりも下側の部分と比べて大きいことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の糸条冷却装置。
【請求項７】
前記第２筒体の上端側部分における前記気体の通過抵抗が、それよりも下側の部分と比べて大きいことを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の糸条冷却装置。
【請求項８】
前記低速部の上下方向の長さが、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の糸条冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、紡糸ビームから紡出される糸条を冷却する糸条冷却装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な溶融紡糸法においては、紡糸ビームの口金から紡出された溶融ポリマーの糸条に対して、口金の直下に配置された糸条冷却装置において糸条の周囲から冷却用の気体を吹き付けることで、ポリマーを固化させる。上記の糸条冷却装置として様々な構成のものが提案されているが、その中でも、円筒状の紡糸筒内を通過する複数の糸条に対して、紡糸筒の周囲から気体を吹き付けて冷却する形式のものがある。
【０００３】
上記の紡糸筒において、さらに、紡糸筒内に流れ込む気体の流れを積極的に整流する構成を備えたものが知られている。例えば、特許文献１の紡糸筒は、複数の孔が形成された筒体と、この筒体の内側に配置された整流筒を有する。筒体を通過した冷却用の気体は、筒体の内側の整流筒によって紡糸筒の中心に向けて整流される。これにより、紡糸筒内に流れ込む気流の乱れが抑制され、紡糸筒を通過する複数の糸条が均一に冷却される。
【０００４】
また、糸条を構成する単糸が細い場合は、単糸切れ等の問題が生じやすい。そこで、特許文献２の紡糸筒は、紡糸筒の外側から吹き付けられた気体を、斜め上向きに吹き出すように構成されている。これにより、極細繊維の単糸を急冷して単糸切れ等を抑制できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実開昭４７−３３２１７号公報
【特許文献２】特公昭６２−５０５６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２では、紡糸筒内に流れ込む気体の流れが斜め上向きに整流されることから、紡出された極細繊維の単糸の冷却開始（固化開始）を早めて単糸切れ等を抑制することは可能ではある。しかし、紡糸筒内で気体が上向きに吹き出されると、その吹き出された気体の流速によっては、紡糸筒の上方に位置する紡糸ビームの口金付近まで気流が舞い上がることもあり得る。その場合、溶融ポリマーが紡出される口金が冷やされる、あるいは、口金付近の雰囲気が乱されて糸揺れが生じるなどして、糸品質が低下する虞がある。
【０００７】
本発明の目的は、単糸切れを防止しつつ、高品質の糸条を生産することを可能とする、糸条冷却装置を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【０００８】
第１の発明の糸条冷却装置は、紡糸ビームから下向きに紡出される複数の糸条を冷却する糸条冷却装置であって、その内部を前記複数の糸条が上下に通過する紡糸筒を有し、前記紡糸筒は、気体が通過する複数の開口を有する第１筒体と、前記第１筒体の内側に設置され、前記紡糸筒内に流入する気体の流れを内向きに整流する筒状の整流体と、を備え、前記紡糸筒は、その上端側に、これよりも下側の部分と比べて、前記気体の流速が遅くなる低速部を有し、前記整流体の、前記低速部に位置する第１部分は、前記紡糸筒の外側から内側に向かう前記気体の流れを、斜め上向きに整流することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、外側から紡糸筒内の糸走行空間に流入する気体の流速が、第１筒体によって周方向に均一化される。さらに、第１筒体の内側の整流体によって、気体の流れの向きが内向きに整流される。これにより、複数の糸条を均一に冷却することが可能となる。これに加えて、本発明では、紡糸筒の上端側に、これよりも下側の部分と比べて、紡糸筒内へ流入する気体の流速が遅くなる低速部が設けられている。また、低速部に位置する、整流体の第１部分は、外側から内側に向かう気体の流れを斜め上向きに整流する。これにより、紡糸筒の低速部から流れ込んだ気体は、低い流速で斜め上向きに流れる。従って、斜め上向きの気体の流れによって糸条の冷却開始（固化開始）を早めることができる。その一方で、この斜め上向きの流れは流速が低いことから、気体の流れによって口金が冷やされたり、口金付近の雰囲気が乱されたりすることを抑制できる。
【００１０】
第２の発明の糸条冷却装置は、前記第１の発明において、前記整流体の、前記第１部分よりも下側に位置する第２部分は、前記気体の流れを、前記糸条の走行方向と直交する方向に整流することを特徴とするものである。
【００１１】
冷却用の気体が糸条に対して直角的に当たる場合に、糸条の冷却効率は最も高くなる。本発明では、低速部よりも下側における気体の流れが、糸条の走行方向と直交する方向に整流されることから、糸条の冷却効率が高くなり、糸条を確実にかつ効率的に冷却することができる。
【００１２】
第３の発明の糸条冷却装置は、前記第１又は第２の発明において、前記第１筒体の内側に設置され、前記第１筒体よりも前記気体の通過抵抗が小さい第２筒体をさらに有することを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、第１筒体の内側に、第１筒体よりも気体の通過抵抗が小さい第２筒体が設置されているため、紡糸筒内の糸走行空間に流れ込む気体の流速が、周方向に一層均一化される。
【００１４】
第４の発明の糸条冷却装置は、前記第３の発明において、前記整流体は、前記第１筒体と前記第２筒体の間に配置されていることを特徴とするものである。
【００１５】
本発明では、整流体が第１筒体と第２筒体によって挟まれている。つまり、整流体が第１筒体と第２筒体とによって保護された構成となっており、清掃等のために紡糸筒を取り外したりする際に、整流体が破損することが防止される。また、整流体の内側に第２筒体が位置しているため、整流体に溶融ポリマーが直接付着しにくい。従って、ポリマーの付着による整流機能の低下を抑制できる。また、溶融ポリマーが付着した場合でもその付着量は少なく、清掃作業が容易である。尚、本発明では、整流体の内側に第２筒体が配置されているため、第１筒体を通過した気体が、整流体で整流された後に、さらに第２筒体を通過することになる。しかし、第２筒体における気体の通過抵抗は第１筒体と比べて小さいため、整流体で整流された気体の流れが、第２筒体を通過する際に大きく乱れることはない。
【００１６】
第５の発明の糸条冷却装置は、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記整流体が、金属材料で形成されていることを特徴とするものである。
【００１７】
整流体が金属材料で形成されていると、整流体の耐久性が高くなる。従って、整流体に溶融ポリマーが付着するなどして整流機能が低下しても、取り外して清掃することにより繰り返し使用できる。
【００１８】
尚、第１筒体の上端側部分における気体の通過抵抗を局所的に大きくすることによって低速部を実現してもよい（第６の発明）。あるいは、第２筒体の上端側部分における気体の通過抵抗を局所的に大きくすることによって低速部を実現してもよい（第７の発明）。
【００１９】
低速部の上下方向の長さは、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい（第８の発明）。低速部が短すぎると、口金から吐出された直後の糸条の冷却が不十分となり、低速部の存在意義（冷却開始（固化開始）を早める効果）が薄れる。また、低速部が長すぎると、紡糸筒内に流入する気体の量が少なくなり、糸条の冷却不足となる虞がある。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本実施形態に係る溶融紡糸装置の概略構成図である。
【図２】図１の糸条冷却装置のII-II線断面図である。
【図３】図１の糸条冷却装置の拡大図である。
【図４】整流体の一部拡大斜視図である。
【図５】変更形態に係る糸条冷却装置の断面図である。
【図６】別の変更形態に係る糸条冷却装置の断面図である。
【図７】別の変更形態の整流体を示す図である。
【図８】別の変更形態に係る糸条冷却装置の断面図である。
【図９】別の変更形態に係る糸条冷却装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る溶融紡糸装置の概略構成図である。尚、図１における上下方向を、本実施形態の上下方向と定義して、以下の説明を進める。本実施形態の溶融紡糸装置１は、紡糸ビーム２、糸条冷却装置３、給油装置４などを備えている。紡糸ビーム２は、複数のパックハウジング１１を備えている。各パックハウジング１１には、紡糸パック１２が配置されており、紡糸パック１２には、ポリエステル等の溶融ポリマーが貯留されている。紡糸パック１２の下端部には口金１３が設けられている。紡糸ビーム２は、紡糸パック１２に貯留された溶融ポリマーを、口金１３に形成された図示しない複数の貫通孔から複数の糸条Ｙとして下方に紡出する。尚、紡糸ビーム２の複数の口金１３は、図１の紙面直交方向に沿って２列に千鳥状に配列されている。
【００２２】
糸条冷却装置３は、紡糸ビーム２の下方に配置されており、紡糸ビーム２から紡出された複数の糸条Ｙを冷却して固化させる。給油装置４は、糸条冷却装置３の下方に配置されており、糸条冷却装置３により冷却された複数の糸条Ｙに油剤を付与する。給油装置４により油剤が付与された複数の糸条Ｙは、給油装置４の下方に配置された図示しない巻取装置によってそれぞれボビンに巻き取られる。
【００２３】
次に、糸条冷却装置３の構成について説明する。図２は、図１の糸条冷却装置のII-II線断面図である。図３は、図１の糸条冷却装置の拡大図である。図１〜図３に示すように、糸条冷却装置３は、冷却箱２０、複数の紡糸筒２１等を備えている。
【００２４】
冷却箱２０の側壁にはダクト２２が接続されており、ダクト２２から冷却箱２０内に糸条Ｙを冷却するための気体（例えば空気）が供給される。尚、冷却箱２０とダクト２２との接続部には、複数の孔が形成されたパンチング板２３が設けられている。このパンチング板２３により、ダクト２２から冷却箱２０内に流入する気体の流れが整流される。
【００２５】
図２に示すように、冷却箱２０内には、複数の紡糸筒２１が、複数の口金１３にそれぞれ対応して千鳥状に配置されている。図３に示すように、紡糸筒２１は、筒体３０と、筒状の整流体３１と、筒状のフィルタ３２とを有する。ダクト２２から冷却箱２０内に流れ込んだ糸条冷却用の気体は、筒体３０、整流体３１、フィルタ３２の順に通過して、紡糸筒２１内の糸走行空間を上下方向に通過する複数の糸条Ｙに対してその周囲から吹き付けられる。
【００２６】
筒体３０（第１筒体）は、複数の孔（開口）が形成されたパンチング板が円筒状に加工されてなる筒状部材である。紡糸筒２１の外側から流入する気体が筒体３０を通過する際に、その流速が周方向において均一化される。また、図３に示すように、筒体３０の上端側部分２１ａは、それよりも下端側の部分２１ｂよりも、開口率が小さくなっている。言い換えれば、筒体３０の上端側部分２１ａにおける気体の通過抵抗が局所的に大きくなっている。尚、筒体３０の開口率を部分的に変えるには、孔の数を変えてもよいし、１つの孔の大きさを変えてもよい。これにより、紡糸筒２１の上端側部分２１ａは、それよりも下流側部分２１ｂよりも、紡糸筒２１を通過する気体の流速が遅くなる低速部となっている。尚、以下の説明では、紡糸筒２１の上流側部分２１ａを「低速部２１ａ」という場合もある。
【００２７】
筒状の整流体３１は、筒体３０の内側に配置されている。図４は、整流体の一部拡大斜視図である。図３、図４に示すように、整流体３１は、上下方向に間隔をあけて配置された複数枚の環状プレート３３（３３ａ，３３ｂ）を有する。図４に示すように、複数枚の環状プレート３３は、上下方向に延びる複数の支持部材３４によって支持されている。尚、整流体３１（環状プレート３３）の材質は特に限定されるものではないが、金属材料等の耐久性の高い材料で形成されていると、整流体３１に溶融ポリマーが付着するなどして整流機能が低下しても、取り外して清掃することにより繰り返し使用できる。
【００２８】
外側の筒体３０を通過してきた気体は、さらに、整流体３１の複数枚の環状プレート３３の間を通過することによって、内向き（半径方向内側）に整流される。また、図３、図４に示すように、整流体３１の、上端側に位置する第１部分３１ａ（即ち、紡糸筒２１の前記低速部２１ａに位置する部分）においては、環状プレート３３ａは、内側に向かうほど上に向くように、水平方向に対して斜め上向きに傾斜している。これに対して、整流体３１の、前記第１部分３１ａよりも下側に位置する第２部分３１ｂでは、環状プレート３３ｂは水平方向と平行である。つまり、紡糸筒２１の低速部２１ａに位置する、整流体３１の第１部分３１ａでは、外側から内側に流れる気体が水平方向に対して斜め上向きに整流される。一方、紡糸筒２１の低速部２１ａ以外の部分に位置する、整流体３１の第２部分３１ｂでは、気体の流れは水平方向に整流される。
【００２９】
フィルタ３２における気体の通過抵抗は、筒体３０における気体の通過抵抗と比べて、小さくなっている。フィルタ３２の材質等は特に限定されないが、例えば、金網フィルタを使用することができる。あるいは、フィルタ３２がパンチング板で構成されてもよい。この場合は、筒体３０よりも開口率の大きいパンチング板を使用する。このように、筒体３０に加えて、さらにその内側に、気体の通過抵抗が小さいフィルタ３２が配置されていることで、紡糸筒２１内の糸走行空間に流れ込む気体の流速が、周方向に一層均一化される。
【００３０】
上述したように、紡糸筒２１は、筒体３０と、その内側に配置された整流体３１を有する。そのため、まず、外側から紡糸筒２１内に流入する気体の流速が、筒体３０によって周方向に均一化される。さらに、その内側に位置する筒状の整流体３１によって、気体の流れの向きが内向きに整流される。これにより、紡糸筒２１を通過する複数の糸条Ｙを均一に冷却することが可能となり、糸斑等を抑制して糸品質を向上させることができる。
【００３１】
これに加えて、紡糸筒２１の上端側には、これよりも下側の部分と比べて、紡糸筒２１内へ流入する気体の流速が遅くなる低速部２１ａが設けられている。さらに、低速部２１ａに位置する、整流体３１の第１部分３１ａは、気体の流れを斜め上向きに整流する。そのため、紡糸筒２１の低速部２１ａから流れ込んだ気体は、低い流速で斜め上向きに流れる。従って、この斜め上向きの気体の流れによって、口金１３から紡出された糸条Ｙの冷却開始（固化開始）を早めることができる。特に、糸条Ｙの単糸繊度が１ｄｔｅｘ以下である場合に、単糸の固化開始を早めることで、単糸切れを防止できる。その一方で、低い流速で斜め上向きに気体が吹き出されることから、上向きの気体の流れによって口金１３が冷やされたり、口金１３付近の雰囲気が乱されたりすることを抑制できる。
【００３２】
一方で、整流体３１の、低速部２１ａの第１部分３１ａよりも下側に位置する第２部分３１ｂは、紡糸筒２１に流れ込む気体を、糸条Ｙの走行方向と直交する水平方向に整流する。従って、糸条Ｙの冷却効率が高くなり、低速部２１ａを通過した複数の糸条Ｙを確実にかつ効率的に冷却することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、整流体３１が、外側の筒体３０と内側のフィルタ３２の間に配置されている。つまり、整流体３１が筒体３０とフィルタ３２とによって保護された構成となっている。従って、清掃等のために紡糸筒２１を取り外したりする際に、整流体３１が破損することが防止される。
【００３４】
また、整流体３１に溶融ポリマーが付着し、例えば、環状プレート３３の間が溶融ポリマーで埋まったりすると、整流機能が低下する。この点、整流体３１の内側にフィルタ３２が位置しているため、整流体３１に溶融ポリマーが直接付着しにくく、ポリマーの付着による整流機能の低下を抑制できる。また、溶融ポリマーが付着した場合でもその付着量は少なくなる。従って、整流体３１を紡糸筒２１から取り外して清掃可能な構成である場合は、清掃作業が容易になる、あるいは、清掃（取り外し）の頻度が少なくなる等の利点がある。
【００３５】
尚、本実施形態のように、整流体３１の内側にフィルタ３２が配置されていると、筒体３０を通過した気体が、整流体３１で整流された後に、さらにフィルタ３２を通過することになる。しかし、フィルタ３２における気体の通過抵抗は、筒体３０よりも小さいため、整流体３１で整流された気体の流れが、フィルタ３２を通過する際に大きく乱れることはない。
【００３６】
以上説明した溶融紡糸装置１における寸法等の一例を示す。口金１３の下面から紡糸筒２１の上端位置までの距離は、特に限定されないが、好ましくは糸条Ｙの単糸繊度に応じて選定するのがよい。例えば、単糸繊度１ｄｔｅｘ以下の場合は、上記距離は２０〜６０ｍｍとするのがよい。
【００３７】
紡糸筒２１の低速部２１ａの上下方向長さは、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。低速部２１ａが短すぎると口金１３から吐出された直後の糸条Ｙの冷却が不十分となり、低速部２１ａの存在意義（冷却開始（固化開始）を早める効果）が薄れる。また、低速部２１ａが長すぎると、紡糸筒２１内に流入する気体の量が少なくなり、糸条Ｙの冷却不足となる虞がある。
【００３８】
低速部２１ａにおける気体の吹き出し速度は、単糸繊度に応じて、０．１〜０．２ｍ／ｓの範囲で決定することが好ましい。尚、低速部２１ａ以外の部分２１ｂにおける気体の吹き出し速度は、０．３〜０．６ｍ／ｓとすることが好ましい。また、低速部２１ａにおける気体の吹き出し角度（水平方向内向きに対する傾斜角度）は、単糸繊度に応じて、５〜６０度の範囲で決定することが好ましい。
【００３９】
整流体３１において、気体を所望の方向に向けて確実に整流するためには、各環状プレート３３の径方向の長さは５ｍｍ以上とするのがよく、１０ｍｍ以上とするのがより好ましい。
【００４０】
次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。
【００４１】
１］前記実施形態では、整流体３１の第１部分３１ａと第２部分３１ｂとで、気体の流れが整流される方向が異なっていた。しかし、図５に示すように、第２部分３１ｂについても第１部分３１ａと同じように、気体の流れを斜め上向きに整流する構成であってもよい。
【００４２】
あるいは、図６に示すように、整流体３１が、紡糸筒２１の低速部２１ａに対応する第１部分３１ａのみを有し、それより下側の第２部分３１ｂが省略された構成であってもよい。特に、糸条Ｙが細い場合には、紡糸後の早い段階で固化がほぼ終わるため、それほど長い距離にわたって気体を吹き付ける必要がないことも多く、糸条Ｙが低速部２１ａを通過した後は、特段、冷却効率の向上を図る必要がない場合もある。このような場合には、整流体３１の第２部分３１ｂを省略することで、部品コストを削減できる。
【００４３】
２］整流体３１は、前記実施形態のような、複数枚の環状プレート３３からなる構成には限られない。例えば、図７に示すように、断面六角形の流路を多数有する、ハニカム整流体であってもよい。また、実開昭４７−３３２１７号、特開２００６−３４８４５７号公報に記載の波状の板を重ね合わせた構成の整流体であってもよい。
【００４４】
３］紡糸筒２１の上端側部分を低速部２１ａとするための構成は、前記実施形態の、筒体３０の開口率を部分的に異ならせた構成には限られない。例えば、フィルタ３２の構成を工夫して紡糸筒２１の低速部２１ａを実現してもよい。具体的には、フィルタ３２の上端側部分における気体の通過抵抗を、それよりも下側の部分における通過抵抗よりも大きい構成とする。例えば、フィルタ３２の上端側部分において、それよりも下側の部分よりも目が細かくなっていてもよい。または、フィルタ３２の上端側部分においては、それよりも下側の部分と比べて、多くのフィルタ３２が積層された構成であってもよい。あるいは、紡糸筒２１の上端側にのみフィルタ３２が設けられた構成であってもよい。
【００４５】
４］図８に示すように、整流体３１が、フィルタ３２よりも内側に配置されてもよい。この場合は、整流体３１を通過した気体は、整流された状態でそのまま糸条Ｙに吹き付けられるため、流れの乱れが少なくなり、糸条Ｙがより均一に冷却される。
【００４６】
５］図９に示すように、フィルタ３２が省略されてもよい。この場合でも、筒体３０によって気体の速度が周方向に均一化されるため、糸条Ｙを均一に冷却することが可能である。
【００４７】
６］前記実施形態では、複数の紡糸筒２１も千鳥状に配列されていたが（図２参照）、紡糸筒２１の配置はこれには限られない。例えば、複数の紡糸筒２１が一列に配列されていてもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１  溶融紡糸装置
２  紡糸ビーム
３  糸条冷却装置
２１  紡糸筒
２１ａ  低速部
３０  筒体
３１  整流体
３１ａ  第１部分
３１ｂ  第２部分
３２  フィルタ
【図１】
2014159649.tif 000003
【図２】
2014159649.tif 000004
【図３】
2014159649.tif 000005
【図４】
2014159649.tif 000006
【図５】
2014159649.tif 000007
【図６】
2014159649.tif 000008
【図７】
2014159649.tif 000009
【図８】
2014159649.tif 000010
【図９】
2014159649.tif 000011