(57)【要約】【課題】糸条に均一に処理剤を付与することができる処理剤付与ローラを提供する。【解決する手段】合成繊維糸条に処理剤を付与するために使用するローラであって、ローラ母材が金属製であり、ローラ表面粗さＲａの平均値が０．４〜４．０μｍ、表面粗さＲａのバラツキがＣＶ値で０．０７以下である合成繊維製造用処理剤付与ローラ。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成繊維糸条に処理剤を付与するために使用するローラであって、ローラ母材が金属製であり、ローラ表面粗さＲａの平均値が０．４〜４．０μｍ、表面粗さＲａのバラツキがＣＶ値で０．０７以下であることを特徴とする合成繊維製造用処理剤付与ローラ。
【請求項２】
前記ローラ母材がオーステナイト系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１に記載の合成繊維製造用処理剤付与ローラ。
【請求項３】
前記ローラ母材表面に梨地加工が施され、その上に硬質クロムめっきが施されていることを特徴とする請求項１または２に記載の合成繊維製造用処理剤付与ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融紡糸法により合成繊維を製造する際に、合成繊維糸条に処理剤を付与するために使用する合成繊維製造用処理剤付与ローラに関する。さらに詳しくは、溶融紡糸した糸条に処理剤を均一に付与することができる合成繊維製造用処理剤付与ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
よく知られているように、ポリエステル、ナイロン、ＰＡＮ繊維などの溶融紡糸法により製造される合成繊維は、その製造工程中や後加工工程中に、必要な平滑性、集束性、制電性、およびその他の特性を付与するために処理剤 が付与される。この処理剤としては、水系エマルジョン処理剤や非水系の処理剤（以降、ストレート処理剤と記す）が使用されている。
【０００３】
水系エマルジョン処理剤を合成繊維に付与する方式としては、常温での粘度を低くできるため、トラフ内の処理剤中に回転ローラを浸漬し、このローラ表面に糸条を接触させることにより、ローラ表面に付着した処理剤を糸条に付与することからなるローラ付与方式（例えば、特許文献１参照）が広く用いられている。
【０００４】
ここで、処理剤はローラ表面の微少な凹凸の凹部に付着するため、図５のグラフに示したように、ローラ表面に付着する処理剤の量は、ローラの表面粗さにより変化し、表面粗さが大きければ付着量は多くなり、逆に表面粗さが小さければ付着量は少なくなる。
【０００５】
よって、ローラ１回転あたりの処理剤を汲上げる量は、ローラの表面粗さが大きいほど多く、逆に表面粗さが小さいほど少なくなる。つまり、糸条への処理剤付与量は、ローラ表面粗さの影響を受けやすい。ストレート処理剤についても、溶剤で希釈することにより粘度を低くすることができるとともに、糸の品質が安定するため、近年ではローラ付与方式で使用されることが多くなった。
【０００６】
従来の処理剤付与ローラとしては、多数の小孔を備えた特殊なもの（例えば、特許文献２参照）も提案されているが、ほとんど場合において、母材にはセラミックが使用されている。その理由は、セラミックは金属などよりも硬いため、糸条による摩耗の進行が遅いという特徴があるためである。
【０００７】
現在使用されている主な処理剤付与ローラの断面拡大図を図４に示す。円筒形状をしたローラの大きさは、外径７０〜１５０ｍｍ、長さは５０〜１５０ｍｍ程度であり、走糸による摩耗を防ぐため、母材の材質はセラミックからなっている。ローラ表面は指定の表面粗さとなるよう研磨されてはいるが、セラミックはその性質上、研磨時に粉や粒の塊が脱落することによって、図示した巣９の発生を避けることはできない。この巣９がローラの表面粗さにバラツキを生じさせる原因となるため、糸条への処理剤均一付与にとって大きな障害となっていることが判った。      
【０００８】
一方、近年では、生産効率アップのために１台の繊維製造設備で同じ種類の糸を複数本同時に製造する多糸条化が進んできており、このような多糸条を同時に生産する設備では、処理剤付与ローラは最低でも糸条数分だけ装備することが必要とされてきている。このような背景から、糸条間の処理剤付着バラツキ小さくするためにも、これまで以上に糸条への処理剤均一付与の技術が求められるようになっているのが実情である。
【特許文献１】特開平０５−３１１５０５号公報
【特許文献２】特開２００４−３１５９８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、溶融紡糸した糸条に処理剤を均一に付与することができる合成繊維製造用処理剤付与ローラを提供することにある。
本発明の課題は、糸条に均一に処理剤を付与する事が出来る処理剤付与ローラを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、種々の処理剤付与ローラの表面状態について研究した結果、近年金属の表面処理技術が飛躍的に向上し、セラミックと同等もしくはそれ以上の硬度を容易に得られるようになり、表面を鏡面状態に研磨した金属の母材にアルミナ研磨剤を用いてサンドブラスト処理を施すことにより、巣を作ることなく、表面粗さバラツキの小さいローラ表面にすることができ、処理剤を合成繊維の複数の糸条に均一に付与することが可能な合成繊維製造用処理剤付与ローラが得られることを見出し、本発明を得るに至った。
【００１２】
すなわち、上記目的を達成するために本発明によれば、合成繊維糸条に処理剤を付与するために使用するローラであって、ローラ母材が金属製であり、ローラ表面粗さＲａの平均値が０．４〜４．０μｍ、表面粗さＲａのバラツキがＣＶ値で０．０７以下であることを特徴とする合成繊維製造用処理剤付与ローラが提供される。
【００１３】
なお、本発明の合成繊維製造用処理剤付与ローラにおいては、
前記ローラ母材がオーステナイト系ステンレス鋼であること、および
前記ローラ母材表面に梨地加工が施され、その上に硬質クロムめっきが施されていること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の合成繊維製造用処理剤付与ローラによれば、合成繊維糸条に処理剤を均一に付与することができ、長期的に安定した合成繊維の製造が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明を詳細に説明する。
【００１６】
まず、本発明の合成繊維製造用処理剤付与ローラの形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１７】
図１は、本発明による処理剤付与ローラ１を用いて処理剤を付与する処理剤付与工程の一例を示す正面の模式図であり、図２はその側面の模式図である。
【００１８】
図１および図２において、処理剤付与ローラ１のローラ表面は糸条Ｙに接触し、ウオーム減速ギヤ２を介して接続された駆動モータ（図示せず）により、走行する糸条と同一方向に回転せしめられる。回転数は、概ね５〜２０ｒｐｍの範囲で使用されることが多いが、この範囲を超えて使用されても特に不都合は発生しない。処理剤付与ローラ１のローラの一部は、トラフ４に蓄えられた処理剤６に浸かっており、処理剤付与ローラ１が回転することにより、処理剤６を所定量汲上げて、処理剤付与ローラ１に接触している糸条Ｙに処理剤を供給する。処理剤付与ローラ１が処理剤を汲上げる量は、ローラの回転数・表面の材質・表面粗さにより決定され、回転数と材質が同じでも表面粗さが異なれば汲上げる量は異なる。よって、糸条Ｙへの処理剤付与量のバラツキを極力均一に近づけためには、処理剤付与ローラ１の表面粗さのばらつきを極力抑える必要がある。    
【００１９】
トラフ４には、液面を一定に保つためのフロート３を介して処理剤６が供給される。
【００２０】
なお、本例はトラフへ４処理剤６を供給するだけのタイプであるが、循環させるタイプであっても、処理剤戻り回路がトラフに取付けられていること以外は同じである。
【００２１】
本発明による母材が金属である合成繊維製造用処理剤付与ローラのローラ断面拡大図を図３に示す。ローラの大きさは外径７０〜１５０ｍｍ、長さは５０〜１５０ｍｍ程度であり、従来から用いられている母材がセラミックである処理剤付与ローラと同じ大きさである。
【００２２】
次に、本発明の合成繊維製造用処理剤付与ローラ（以降、単に処理剤付与ローラと呼ぶ。）の詳細な内容について記述する。
【００２３】
本発明の処理剤付与ローラは、ローラ母材が金属製であり、ローラ表面粗さＲａの平均値が０．４〜４．０μｍの範囲にあることが必須である。
【００２４】
これは、処理剤付与ローラと糸条との摩擦を出来るだけ小さくするためであり、上記の範囲を外れると、処理剤付与ローラと糸条との摩擦が大きくなり、安定した処理剤付与ができなくなるため好ましくない。
【００２５】
なお、ここで云う表面粗さＲａは、ＪＩＳ  Ｂ  ０６５１：２００１に規定されている触針式表面粗さ測定器を使用し、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１：２００１に基づいて算出した算術平均粗さ（ＪＩＳではＲａと表記、以下Ｒａ）で表示される。
【００２６】
本発明による処理剤付与ローラは、まず母材を鏡面仕上げしたあと、アルミナ研磨剤を用いてサンドブラスト処理を施して梨地状の表面（以下梨地表面と表記する）とすることにより得られる。このときに用いるアルミナ研磨剤の大きさを調整することにより、表面粗さＲａを０．４〜４．０μｍ の範囲することが可能となる。
【００２７】
さらに、処理剤の均一付与を達成するためには、処理剤付与ローラの表面粗さＲａのバラツキがＣＶ値で０．０７以下であることが最も重要である。
【００２８】
これを達成するためには、ローラ部材に金属を使用して、表面に梨地加工することが大前提となる。
【００２９】
処理剤付与ローラの表面を上記のように加工することにより、処理剤の糸条への均一付与が可能になるが、そのメカニズムとしては下記のことが考えられる。
【００３０】
処理剤は、先にも記述したとおり、ローラ表面の微少な凹凸の凹部に付着するため、ローラ表面に付着する処理剤の量は表面粗さにより変化し、表面粗さが大きければ付着量は多くなり、逆に表面粗さが小さければ付着量は少なくなることが判っている。
【００３１】
従来から使用されている、母材がセラミック製の処理剤付与ローラは、そのローラ断面拡大図を図４に示したように、円筒形状をしたローラの大きさは外径７０〜１５０ｍｍ、長さ５０〜１５０ｍｍ程度のものである。この処理剤付与ローラに用いられるセラミックの種類は、酸化チタン・酸化アルミナなどが多い。そして、ローラの表面は所定の表面粗さとなるよう、研磨されている。しかし、セラミックはその性質上研磨時に粉や粒の塊が脱落することがあり、図４に示したように、脱落部が巣９となってしまうことを避けることはできない。その結果、所々に巣９が生じてしまうため、同一ローラ内で表面粗さのバラツキが大きくなる。つまり、ローラの表面粗さのバラツキが、処理剤の均一付与の障害となり、処理剤の糸条への均一付与を悪化させる原因になっているものと推察される。
【００３２】
これに対し、本発明の処理剤付与ローラは、そのローラ断面拡大図を図３に示したように、梨地加工された母材７の表面に０．０１〜０．０５ｍｍm厚の硬質クロムメッキ層８が形成され、ローラ表面粗さＲａの平均値が０．４〜４．０μｍ、表面粗さＲａのバラツキがＣＶ値で０．０７以下となっているため、処理剤を糸条へ均一に付与することができるのである。
【００３３】
したがって、本発明の処理剤付与ローラを図１または図２に示す処理剤付与工程に使用すれば、トラフ４に貯められている処理剤６のローラ汲上げ量が均一になり、糸条Ｙに対する処理剤付着量のバラツキが小さくなっているものと推察される。
【００３４】
本発明の処理剤付与ローラにおいて、ローラ母材に使用する金属は、梨地加工が可能な金属であれば特に限定はしないが、処理剤として水系エマルジョン液を使用する場合に、水分により母材が腐食する可能性を考慮すると、ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ３０４Ｌ、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌなどのオーステナイト系ステンレス鋼とすることが好ましい。
【００３５】
次に、本発明の処理剤付与ローラの梨地加工および硬質クロムめっき加工について、図３に基づいて記述する。
【００３６】
ローラ表面は糸条と直接に接する部分であるため、金属表面を加工しないでそのまま使用する場合には、従来使用されているセラミックロールに比べて摩耗性が劣るという欠点がある。
【００３７】
そこで、この金属の耐摩耗性を向上させるために、ローラ表面に表面硬化処理を施し、Ｈｖ８００以上とすることが望ましい。具体的には、以下の方法により梨地加工および硬質クロムメッキを施すことが、コスト・品質の面から最も望ましいが、これ以外にもプラクスエア工学（株）製ＬＣ−４などの酸化クロム膜溶射や、シチズン（株）のダイヤモンドライクカーボンなどのより高い表面硬度が得られる表面硬化処理でもかまわない。
【００３８】
母材にオーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用した処理剤付与ローラの製造方法の一例について具体的に記述する。
【００３９】
ローラの成形工程で、購入した丸鋼を必要な大きさに切断後、旋盤等を用いて切削加工し、ローラの大きさ、形を整える。また、配管材料を用い溶接構造とすることで、低コストでローラを成型することも可能である。次に鏡面加工工程で、円筒研削盤、超仕上盤等でローラ表面を研磨して鏡面状に仕上げる。さらに、梨地加工工程で、鏡面加工された表面をアルミナ砥粒を用いサンドブラスト処理を施しローラの表面を梨地状とする。
【００４０】
このときに用いるアルミナ砥粒の粒子の大きさで表面粗さが決まる。粒子が大きいと表面粗さは大きくなり、粒子が細かいと表面粗さは低くなる。たとえば、表面粗さＲａを０．５μｍとする場合には、アルミナ砥粒は＃２００程度を用いるとよい。
【００４１】
次に、クロムめっき工程に送り、サージェント浴に５．５Ｖ、２０分浸漬することによって、梨地加工された母材７の表面に０．０１〜０．０５ｍｍ厚の硬質クロムメッキ層８を形成させる。
【００４２】
以上説明したとおり、図１および図２に示す処理剤付与装置に、本発明の処理剤付与ローラを適用することにより、紡糸された糸条に均一に処理剤を付与することが可能となる。
【実施例】
【００４３】
次に、実施例により本発明をさらに詳細に説明する。
【００４４】
なお、本件明細書中および以下の実施例・比較例に記載する測定値の定義および測定法は次のとおりである。
【００４５】
［表面粗さＲａ（μｍ）平均値およびＣＶ値］
ＪＩＳＢ０６５１：２００１に規定されている表面粗度測定装置を用いて、ＪＩＳＢ０６０１：２００１記載の方法で算出した。なお、測定は表面粗度測定装置で処理剤付与ローラ１個の表面をランダムに１０カ所測定してその平均値を表面粗さＲａ（μｍ）平均値とした。またＣＶ値は、標準偏差を求め下記の式で算出した。
ＣＶ値＝標準偏差／平均値
【００４６】
［処理剤付着量（％）］
サンプルとして採取した糸条について、ＪＩＳ  Ｌ−１０９６６．３６．１法（アルコール・ベンゼン抽出法）に従って測定した。
【００４７】
［処理剤付着量の平均値（％）およびＣＶ値］
サンプルとして採取した糸条毎に、処理剤付着量を糸条１０００００ｍおきに２０回測定し平均値を算出した。またＣＶ値は、標準偏差を求め下記の式で算出した。
ＣＶ値＝標準偏差／平均値
【００４８】
［実施例１〜３、比較例２〜４］
図１，２に示した処理剤付与工程を用い、処理剤付与ローラ１に本発明の処理剤付与ローラを装着し、紡糸したナイロン未延伸糸に処理剤を付与した。用いた処理剤付与ローラの諸元は次のとおりである。
ローラ外径：１１０ｍｍ
ローラ内径：１０５ｍｍ
ローラ母材：オーステナイト系ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）
ローラ表面の表面処理：硬質クロム梨地メッキ
【００４９】
ローラの表面粗さＲａ（μｍ）の平均値、表面粗さのＣＶ値は表１に示す。
【００５０】
使用した処理剤付与ローラは以下の手順で製作した。
【００５１】
まず、ＳＵＳ３０４の丸鋼を切削加工し、所定の大きさのローラを製作し、ローラ表面を鏡面状態（表面粗さＲａ＝０．１μｍ以下）になるまで研磨する。次に、ローラ表面に、アルミナ研磨剤を用いてサンドブラスト処理を行う。アルミナ研磨剤の大きさは、硬質クロム梨地メッキ層を形成させたあと、所定の表面粗さとなるよう加工した。次いで、ローラをサージェント浴に５．５Ｖ、２０分浸漬させ、母材の表面に表１に示す０．０３ｍｍ厚の硬質クロム梨地メッキ層を形成させた。
【００５２】
ナイロン６６を溶融紡糸したあと、上記の処理剤付与ローラを用いて、ジオレイルアジペート（９０重量％）／硬化ヒマシ油トリオレートＥ０２５（１０重量％）の鉱物油系組成のストレート処理剤を付与し、ホットロール温度２１０℃、倍率４．５倍で延伸したあと、３４００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取り、繊度４７０ｄｔｅｘ７２本のナイロン６６糸を製糸した。
【００５３】
得られた評価結果を表１に併せて示した。
【００５４】
［比較例１］
母材をセラミックに変更した処理剤付与ローラを使用し、実施例１と同じ方法でナイロン６６糸を作製した。
【００５５】
得られた評価結果を表１に併せて示した。
【００５６】
【表１】
2006274491.tif 000002
【００５７】
表１の結果から明らかなように、実施例１〜３で製糸したナイロン６６糸は、処理剤付着量のバラツキの小さい均一付与された糸条であった。
【００５８】
一方、比較例１、４で製糸したものは、処理剤付着量のバラツキの大きい不均一な糸条であった。
【００５９】
また、比較例２、３では、処理剤付与ローラ上での糸条が左右に大きく揺れて糸道が安定せず、処理剤付与ができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の合成繊維製造用処理剤付与ローラによれば、合成繊維糸条に処理剤を均一に付与することができ、長期的に安定した合成繊維の製造が可能となることから、合成繊維の製糸業界に対する貢献度が大きいといえる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の処理剤付与ローラ１を装着した処理剤付与工程の一例を示す正面概略図
【図２】図１の側面概略図
【図３】本発明の処理剤付与ローラ表面の断面拡大図
【図４】従来から使用されているセラミック製処理剤付与ローラ表面の断面拡大図
【図５】処理剤付与ローラの表面粗さと処理剤付与量の関係を示したグラフ。
【符号の説明】
【００６２】
１：処理剤付与ローラ
２：ウオーム減速ギヤ
３：フロート
４：トラフ
５：ダクト
６：処理剤
７：金属製ローラ母材
８：硬質クロム梨地メッキ層
９：巣
Ｙ：糸条
【図１】
2006274491.tif 000003
【図２】
2006274491.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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