(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
押し出すための紡糸ノズル（２）、多数のフィラメント束（４）を冷却するための噴射シャフト（３）、及び紡糸準備を実施して、フィラメント束（４）を糸（６）に撚り合わせるための機器（５）を備えた紡糸機器（１）と、巻取機（１６）と、この紡糸機器（１）と巻取機（１６）の間に配備された糸（６）を延伸するための延伸ゾーンとを有する、ポリエステル溶融物（ＰＥＴ）からＨＭＬＳ糸を製造する装置において、
この延伸ゾーンが、１式の前置ローラ対（７）と、５式又は６式の順番に並んだ延伸ローラ対（８，９，１０，１１，１２）とから構成され、これらの前側の延伸ローラ対（８，９，１０，１１）が加熱器を備え、最後の延伸ローラ対（１２）が冷却器（１４）を備えており、各延伸ローラ対（８，９，１０，１１，１２）の二つのローラの中の少なくとも一つが加熱器又は冷却器（１４）を備えていることと、
前置ローラ対（７）により紡糸機器（１）から糸（６）を引き出す速度（Ｖ２）が４００ｍ／分〜６００ｍ／分であることと、
を特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前置ローラ対（７）により紡糸機器（１）から糸（６）を引き出す速度（Ｖ２）が４７５ｍ／分であることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、
第一の延伸ローラ対（８）のローラの表面温度が４０〜９０°Ｃであり、第二の延伸ローラ対（９）のローラの表面温度が８０〜１７０°Ｃであり、第三の延伸ローラ対（１０）のローラの表面温度が１２０〜２８０°Ｃであり、第四の延伸ローラ対（１１）のローラの表面温度が１２０〜２５０°Ｃであるように、当該の前側の４式の延伸ローラ対（８，９，１０，１１）の加熱器による加熱が行なわれることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の装置において、
前置ローラ対（７）と第一の延伸ローラ対（８）の間の延伸倍率が１．０２〜１．１であり、第一の延伸ローラ対（８）と第二の延伸ローラ対（９）の間の延伸倍率が４〜６であり、第二の延伸ローラ対（９）と第三の延伸ローラ対（１０）の間の延伸倍率が１．２〜２．０であり、第三の延伸ローラ対（１０）と第四の延伸ローラ対（１１）の間の延伸倍率が０．７〜１．２であり、第四の延伸ローラ対（１１）と第五の延伸ローラ対（１２）の間の延伸倍率が０．７〜１．２であることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一つに記載の装置において、
当該の紡糸ノズルでのフィラメント束（４）の速度（Ｖ１）が５〜１５ｍ／分であり、延伸ゾーンの前置ローラ対（７）での糸（６）の速度（Ｖ２）が５５０ｍ／分〜６５０ｍ／分であることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の装置において、
最後の延伸ローラ対（１２）の冷却器（１４）を備えたローラの表面温度が１００°Ｃ以内に規定されていることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の装置において、
最後の延伸ローラ対（１２）の二つのローラが冷却器（１４）を備えていることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一つに記載の装置において、
当該の冷却器（１４）が液体式冷却器であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の装置において、
当該の延伸ゾーンでの全体の延伸倍率が５〜７倍に規定されていることを特徴とする装置。
【請求項１０】
ポリエステル溶融物（ＰＥＴ）からＨＭＬＳ糸を製造する方法において、
ａ）紡糸機器（１）において、紡糸ノズル（２）を通して、ポリエステル溶融物から、フィラメント束（４）を５〜１５ｍ／分の速度で押し出す工程と、
ｂ）噴射シャフト（３）内で、これらのフィラメント束（４）を冷却して、これらのフィラメント束（４）を糸（６）に撚り合わせる工程と、
ｃ）紡糸準備を実施する工程と、
ｄ）１式の前置ローラ対（７）を用いて、５００ｍ／分〜８００ｍ／分の速度（Ｖ２）で噴射シャフト（３）から糸（６）を引き出す工程と、
ｅ）この前置ローラ対（７）と５式又は６式の順番に並んだ延伸ローラ対（８，９，１０，１１，１２）とによって、糸の全体の延伸倍率を３〜８倍として糸（６）を延伸し、これらの前側の延伸ローラ対（８，９，１０，１１）を加熱し、この最後の延伸ローラ対（１２）を冷却する工程と、
ｆ）巻取機（１６）により糸（６）を巻き取る工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、
紡糸ノズル（２）と前置ローラ対（７）の間で、フィラメント束（４）を５０〜８０倍に延伸することを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１０に記載の方法において、
紡糸ノズル（２）と前置ローラ対（７）の間で、フィラメント束（４）を６０倍に延伸して、１，５００〜３，５００ｍ／分の速度（Ｖ３）で巻き取ることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０から１２までのいずれか一つに記載の方法において、
当該の合成ポリエステル溶融物が０．９デシリットル／グラム以内の固有粘度を有することを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０から１３までのいずれか一つに記載の方法において、
当該の糸が（１８０°Ｃ、１５分に対して）４％以内の収縮率と、１３％以内の延び率に対する少なくとも７０センチニュートン／テックスの強度とを有することを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル（ＰＥＴ）からＨＭＬＳ糸を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂ＨＭＬＳ（高弾性率低収縮率）糸は、特に、タイヤ補強材、所謂タイヤコード内で使用される。ポリエステル（ＰＥＴ）からＨＭＬＳ糸を製造する場合、紡糸機器で紡糸ノズルを通して多数のフィラメント束を押し出し、その次に冷却している。この冷却は、所謂噴射シャフト内で少なくとも空気により行なわれる。これらのフィラメント束は、糸に撚り合わされて、延伸ゾーンで延伸される。その次に、リールに糸を巻き取っている。この糸の製造に使用される初期生成物とフィラメント束を延伸する手法は、最終生成物の目的とする特性に影響を与える。この場合、延伸全体の大部分がほとんど紡糸ノズルとフィラメント束を糸に撚り合わせる部分との間で行なわれていることを強調したい。
【０００３】
ＨＭＬＳ糸を製造する場合、これらのフィラメント束は、約１０ｍ／分の速度で紡糸ノズルから放出されて、延伸ゾーンの始めで前置ローラにより約２，０００ｍ／分で引き取られる。そのため、フィラメント束は、紡糸ノズルと前置ローラの間で約２００倍の長さに延伸される。その結果、延伸ゾーンでも巻取機でもローラとリールの回転数が非常に高くなっている。そのような速い速度によって、ヤーンガイド部品も激しく酷使される。そのことは、使用する部品を大きく消耗させるとともに、それに応じて寿命を短くしている。
【０００４】
従来技術により、高強度の糸を製造する高度な方法も周知である。例えば、特許文献１は、そのような方法を開示している。その場合、ポリエステル糸の強度の更なる向上が、固有粘度が大きいポリマー溶融物を使用することによって達成されている。このポリマー溶融物は、周囲の空気との接触を防止するために、窒素雰囲気の下で保持されている。このポリマー溶融物から紡がれたフィラメント束は、紡糸ノズルの直後に、フィラメント束の延伸性を更に改善する再加熱器を通して案内されている。
【０００５】
この従来技術により周知の高強度の糸の製造方法は、それぞれ相応の高品質なポリマーを初期生成物として使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際特許公開第２００９／０６１１６１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のことから、本発明の課題は、小さい消耗しか起こらない、安価で低品質なポリエステルを初期生成物としてＨＭＬＳ糸を製造することが可能な装置及び方法を実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本課題は、独立請求項の特徴を有する装置及び方法によって解決される。
【０００９】
このポリエステル（ＰＥＴ）からＨＭＬＳ糸を製造する装置は、押し出すための紡糸ノズル、多数のフィラメント束を冷却するための噴射シャフト、及び紡糸準備を実施して、フィラメント束を糸に撚り合わせるための機器を備えた紡糸機器と、巻取機と、この紡糸機器と巻取機の間に配備された糸を延伸するための延伸ゾーンとを有する。
【００１０】
この延伸ゾーンは、紡糸機器の後に配置された１式の前置ローラ対と、それに続く４〜６式の延伸ローラ対とによって構成される。これらの前側の延伸ローラ対は加熱器を備え、最後の延伸ローラ対は冷却器を備えている。各延伸ローラ対の二つのローラの中の少なくとも一つは、加熱器又は冷却器を備えている。前置ローラ対によって紡糸機器から糸を引き出す速度は、５００ｍ／分〜７００ｍ／分である。最後の延伸ローラ対により糸を能動的に冷却することによって、ポリエステル内の分子鎖の調節を行ない、それによって、強度を向上させている。この場合、分子の結晶化度及び向きを調節するとともに、冷却によって、分子構造を固定している。延伸ゾーンの終端で糸を能動的に冷却することによって、紡糸プロセスでのフィラメント束の延伸が従来技術と比べて大きく低減され、それにも関わらず、弾性率が高く収縮率が低い糸が製造される。
【００１１】
前置ローラ対も延伸ローラ対も、二つのローラが駆動される所謂複式駆動対として、或いは一つのローラが駆動され、それに対応して一つのローラが伴走する所謂単式駆動対として構成することができる。有利な実施構成では、１式の前置ローラ対と５式の延伸ローラ対が使用される。この場合、前置ローラ対が単式駆動対として構成され、延伸ローラ対が複式駆動対として構成される。各ローラ対は、糸を何重にも巻き付けられている。
【００１２】
糸の冷却から得られる効果を生じさせるために、最後の延伸ローラ対の冷却器を備えたローラの表面温度が１００°Ｃ以内に規定される。有利には、この表面温度は８０°Ｃ以内である。最後の延伸ローラ対の二つのロールに冷却器を配備することによって、延伸ローラ対に何重にも巻き付けられている糸の冷却効果を更に向上できる。冷却器としては、液体式冷却器が最適である。ローラの表面を介して、糸から熱を回収する。この熱は、ローラ内を循環する液体によって運び去られて、熱交換機内で再び液体から回収される。この液体の温度は、ローラの表面温度が１００°Ｃ、有利には、８０°Ｃの所定の温度を上回らないように制御される。そのような冷却システムは、従来技術により周知である。
【００１３】
この延伸ゾーンは、前置ローラ対とそれに続く延伸ローラ対から構成される。有利には、前置ローラ対の後に、５式の延伸ローラ対が配置される。延伸ゾーン全体に渡って、紡糸機器から入って来た糸を全体として当初の長さの３〜８倍に延伸するものと規定する。有利には、全体の延伸倍率は５〜７倍である。この場合、延伸倍率は、詳しくは、前置ローラ対と第一の延伸ローラ対の間で１．０２〜１．１であり、第一の延伸ローラ対と第二の延伸ローラ対の間で４〜６であり、第二の延伸ローラ対と第三の延伸ローラ対の間で１．２〜２．０であり、第三の延伸ローラ対と第四の延伸ローラ対の間で０．７〜１．２であり、第四の延伸ローラ対と第五の延伸ローラ対の間で０．７〜１．２である。有利な実施構成では、延伸倍率は、前置ローラ対と第一の延伸ローラ対の間で１．０４であり、第一の延伸ローラ対と第二の延伸ローラ対の間で４．６であり、第二の延伸ローラ対と第三の延伸ローラ対の間で１．３であり、第三の延伸ローラ対と第四の延伸ローラ対の間で０．９６であり、第四の延伸ローラ対と第五の延伸ローラ対の間で０．９７である。実際の延伸は、それぞれ延伸ローラ対の間で行なわれる。一つの延伸ローラ対の二つのローラは、ほぼ同じ回転数で動作する。
【００１４】
使用するポリエステル溶融物に応じて、加熱する延伸ローラの温度を規定する。一つの延伸ローラ対の二つのローラの中の少なくとも一つがそれぞれ加熱される。有利には、一つの延伸ローラ対の二つのローラが同じ温度に加熱される。表面温度は、第一の延伸ローラ対に関しては４０°Ｃ〜９０°Ｃの範囲内に有り、第二の延伸ローラ対に関しては８０°Ｃ〜１７０°Ｃの範囲内に有り、第三の延伸ローラ対に関しては１２０°Ｃ〜２８０°Ｃの範囲内に有り、第四の延伸ローラ対に関しては１２０°Ｃ〜２５０°Ｃの範囲内に有る。有利な実施構成では、表面温度は、第一の延伸ローラ対に関しては８５°Ｃであり、第二の延伸ローラ対に関しては１１０°Ｃであり、第三の延伸ローラ対に関しては２５０°Ｃであり、第四の延伸ローラ対に関しては２５０°Ｃである。
【００１５】
第五の延伸ローラ対は、その表面が冷却されているために、糸の個々のフィラメント内の分子の向きを調節して固定し、それにより高い強度を得るとの作用を奏する。それによって、１３％以内の延び率に対して７０センチニュートン／テックスを上回る強度の糸を製造することができる。更に、そのようにして製造された糸は、４％以内、有利には、３．２％以内の収縮率を有する。収縮率を測定するために、１５分の時間長の間１８０°Ｃの温度に糸を曝す。この測定の間、０．１センチニュートン／テックスの一定の張力で糸を保持する（ＢＩＳＦＡ規格）。
【００１６】
このポリエステル（ＰＥＴ）溶融物からＨＭＬＳ糸を製造する方法は、次の工程を有する。
ａ）紡糸機器において、紡糸ノズルを通して、ポリエステル溶融物から、多数のフィラメント束を５〜１５ｍ／分、有利には、１２ｍ／分の速度で押し出す工程、
ｂ）これらのフィラメント束を噴射シャフト内で冷却し、噴射シャフトの後で糸に撚り合わせる工程、
ｃ）その次に、この糸に対して紡糸準備を実施し、この紡糸準備の実施が、個々のフィラメントの相互の滑り特性及び後続する延伸ゾーン内でのローラに対する滑り特性を改善する工程、
ｄ）１式の前置ローラ対を用いて、４００ｍ／分〜６００ｍ／分、有利には、４７５ｍ／分の速度で噴射シャフトから糸を引き出す工程、
ｅ）その後の延伸ゾーンにおいて、糸の全体の延伸倍率を３〜８倍として、前置ローラ対と４〜６式の順番に並んだ延伸ローラ対とにより糸を延伸し、これらの前側の延伸ローラ対を加熱し、この最後の延伸ローラ対を冷却する工程、
ｆ）延伸ゾーンに続いて、巻取機により糸を巻き取る工程。
【００１７】
有利には、フィラメント束は、紡糸ノズルと前置ローラ対の間で５０〜８０倍に、有利には、６０倍に延伸されて、１，５００〜３，５００ｍ／分の速度で巻き取られる。
【００１８】
本発明による方法で有利に使用される合成ポリエステル溶融物は、０．９デシリットル／グラム以内の固有粘度を有する。
【００１９】
以下において、図１による有利な実施構成に基づき本発明を詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の有利な実施構成の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、合成ポリマー溶融物からエンドレスな糸を製造する装置の実施構成を模式図で図示している。紡糸機器１を用いて、使用するポリエステルの融解温度を上回る４０°〜５０°の温度で多数のフィラメント束４を押し出す。この紡糸機器１は、紡糸ノズル２を有し、そのノズルを通して、フィラメント束の個々のフィラメントを形成する。このフィラメント束４は、紡糸ノズル２から所定の速度Ｖ１で噴射シャフト３に供給される。このフィラメント束４は、噴射シャフト３を通り抜け、その際、５０°Ｃ以内の温度に冷却される。この場合、大抵は冷却された噴射空気をフィラメント束４に噴射することによって、冷却が行なわれる。その次に、フィラメント束４を糸６に撚り合わせて、紡糸準備５を実施する。この糸６は１式の前置ローラ対７に到達する。この前置ローラ対７は、一つの駆動されるローラと一つの駆動されない伴走ローラとから構成される。この前置ローラ対７によって、噴射シャフト３からの糸の引出速度Ｖ２が決まる。両方の速度Ｖ１とＶ２の間の差により、紡糸プロセスでのフィラメント束４の延伸が生じる。このフィラメント束４は、前置ローラ対７によって、紡糸速度Ｖ１と比べて速い速度Ｖ２で引き出される。前置ローラ対７に続いて、糸６は、５式の延伸ローラ対８，９，１０，１１，１２を通り抜ける。これらの前置ローラ対７と延伸ローラ対８，９，１０，１１，１２には、糸６が何重にも巻き付けられている。一つの延伸ローラ対８，９，１０，１１，１２の二つのローラは、ほぼ同じ回転数で駆動される。そのようにして、延伸ローラ対８，９，１０，１１，１２の間及び第一の延伸ローラ対８と前置ローラ対７の間で糸の延伸が行なわれる。
【００２２】
これらの前側の延伸ローラ対８，９，１０，１１は、（図示されていない）加熱器を備えている。それに対して、最後の延伸ローラ対１２は、冷却器１４を備えている。この延伸ローラ対１２の少なくとも一つのローラは、冷却器１４と接続されている。糸６から延伸ローラ対１２の延伸ローラの表面を介して延伸ローラに回収された熱は、冷媒を用いて、冷媒接続部１３を介して冷却器１４に運び去られる。この場合、冷却器は、基本的に熱交換機から構成され、その熱交換機を介して、冷媒内に含まれる熱を排出した後、その冷媒を延伸ローラ対１２に供給することができる。その効率を改善するために、延伸ローラ対１２の二つのローラを冷却器１４と接続することもできる。
【００２３】
最後の延伸ローラ対１２に続いて、糸６は、渦流部１５を介して巻取機１６に供給され、その巻取機に速度Ｖ３で巻き取られる。この場合、巻取機１６での糸６の速度Ｖ３は、紡糸ノズル２の直ぐ後のフィラメント束４の速度Ｖ１と、紡糸ノズル２から噴射シャフト３及び延伸ゾーンを経て巻取機１６までのフィラメント束４又は糸６の行程での全体の延伸倍率とによって決まる。
【符号の説明】
【００２４】
１    紡糸機器
２    紡糸ノズル
３    噴射シャフト
４    フィラメント束
５    紡糸準備
６    糸
７    前置ローラ対
８    第一の延伸ローラ対
９    第二の延伸ローラ対
１０    第三の延伸ローラ対
１１    第四の延伸ローラ対
１２    第五の延伸ローラ対
１３    冷媒接続部
１４    冷却器
１５    渦流部
１６    巻取機
Ｖ１    紡糸ノズル後のフィラメント束の速度
Ｖ２    前置ローラ対での糸の速度
Ｖ３    巻取機での糸の速度
【図１】
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