(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、紡糸冷却装置の冷却風整流装置に着目し、高温紡糸に適用でき、洗浄再生が容易であり、かつ紡糸性能を高めることを目的とした、紡糸冷却装置の冷却風整流装置を開発することである。【解決手段】  溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置である。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、
長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置。
【請求項２】
溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、
両面の表面形状が長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置。
【請求項３】
溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、
第１の片面が平面、第２の片面の表面形状が長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置。
【請求項４】
前記凹凸形状が波形形状であることを特徴とする請求項１〜３記載の紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融した合成繊維樹脂から紡糸を製造する過程で、溶融樹脂を糸状に吐出させた時に高温の糸（溶融紡糸）を冷却するための冷却風整流装置であり、高温紡糸に適用でき、洗浄再生が容易であり、かつ紡糸性能を高めることを目的とした、紡糸装置の冷却風整流装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融合成繊維樹脂（例えばポリマー）は、スピンパックに送られ、スピンパックの各プレートチューブ先端のノズル（吐出口＜細孔＞）から吐出され、溶融紡糸ビームとなる。紡糸ビームは、紡糸ビームあるいはフィラメントとも呼ばれる。さらに溶融紡糸ビームは紡糸冷却装置から送風される冷却風によって、急速に冷却されて固化し、糸（冷めた紡糸）となる。通常、プレートチューブの先端（ノズル）は紡糸口金（キャップ）に複数個、円形状に配置されている。このため、ノズルから吐出される溶融紡糸ビームは複数の糸（糸状）を形成し、紡糸冷却装置に送られることになる。通常、重力を利用して上から下への送出となる。なお、以下では溶融紡糸の吐出口を「ノズル」と言わずに「口金」、「紡糸口金」と表現しているものもあるが、内容的には同じものである。
【０００３】
紡糸冷却装置で冷却風の整流作用が十分でなかったり、溶融紡糸ビームの熱などによって冷却風に乱流が生じたりすると、延伸時、毛羽発生、切断、紡糸の部分的不均一冷却の原因となる。不均一冷却は、デニール斑などの糸質低下の原因ともなる。このため、冷却方法は紡糸製造工程において、重要な位置を占めている。したがって、この冷却方法に関しては、様々な特許案件や実用案件が提唱されている。
【０００４】
『溶融紡糸における連結糸道ダクト』（特許文献１）では、糸道ダクト改良し、糸道ダクト内で下方（紡糸の吐出方向）に、横方向（紡糸に対して垂直方向）の揺れの全くない整流を作り、デニール斑の防止を実現している。溶融紡糸ビームへ冷却風を送風する冷却風整流装置として、筒状の多孔の遮蔽体を用いることを推奨している。
【０００５】
『ポリエステル繊維の製造方法及び密閉縦型紡糸筒』（特許文献２）では、紡糸筒の吹出部直下の内径、縮小部の内径、口金の最外周孔のピッチ円直径との間の関係式を導き、産業資材用のポリエステル繊維となる紡糸製造で最適な解（不等式）を提唱している。冷却風整流装置に関しては、「多孔板、焼結フイルターなどの整流効果を有すもので、30〜50cmの長さとするのが好ましい。」とあるが、それ以上の詳細については説明がない。
【０００６】
『紡糸装置』（特許文献３）では、糸切れ防止と繊度斑の小さい良好な紡糸を得るために、紡糸口金の吐出孔を少なくとも一条の配列径上に環状に配列し、その配列径の直径が筒状冷却風整流装置の内径寸法の３／５倍以上であることを提唱している。また冷却空気流が、その流速が筒状冷却風整流装置の上流から下流に行くに従って高くなるような速度勾配となることを提唱している。この速度勾配を得るために、緩衝体に傾斜部を設け、傾斜を調整することで下流に行くほど速度が高くなるように工夫してある。一方、筒状冷却風整流装置はハニカム等の整流作用を有する部材で筒状に形成し、ハニカムの孔目が筒状冷却風整流装置の中心から放射状に向くようにして、筒状冷却風整流装置内を通過する単糸に対して冷却空気流が筒状冷却風整流装置の内周面から均一に吹き出すようにするのが好ましいとしてある。また素材として、焼結金属、網状部材、不織布状部材等を挙げ、これらの素材を筒状に形成するとしてある。
【０００７】
『溶融紡糸装置』（特許文献４）では、シールを用いることによって安定な冷却風流を実現している。冷却風整流装置に関しては、多孔体を用いるというのみで、詳細には触れられていない。
【特許文献１】実公昭４７−６７３４号公報
【特許文献２】特許第２８８８８８８号公報
【特許文献３】特開２００２−３０９４３１号公報
【特許文献４】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】
【０００８】
背景技術で見てきた文献のどれも、紡糸冷却装置の冷却風整流装置（文献により名称は異なる）の形状は筒状であり、多孔体であることを提唱している。これは、均一で整流の冷却風を作り出すための基本形になっているためである。ただし、冷却風整流装置そのものの製法については詳細な記載がない。
【０００９】
冷却風については、特許文献１では、糸道ダクト（冷却風整流装置部の下に位置する部分）で下向き（紡糸ビームの搬送方向）の整流であることを述べているほかは、詳細な記載がない。
【００１０】
特許文献３では、冷却風整流装置における冷却風の流速を下に行くほど高くするという工夫が述べられているが、これは冷却風整流装置の構造によって実現しているのではなく、冷却装置の構造によって実現している。しかも風向きとしては、図から横風（紡糸に対して垂直の風）になっている。
【００１１】
冷却風整流装置について触れられているが、その詳細がないのは、いずれの案件も冷却装置全体の改良にあり、冷却風整流装置そのものに重きを置いていないからである。特許文献３で風の速度勾配を下に行くほど高くしているのは、溶融紡糸は急速に冷えるが、吐出直後では溶融度が高く、強い風による糸切れや口金の温度低下による繊度斑の高まりを防止するためである。いずれにしろ、この風速勾配は冷却風整流装置の働きより、その外部構造で実現している。
【００１２】
以上の点に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、紡糸冷却装置の冷却風整流装置に着目し、高温紡糸に適用でき、洗浄再生が容易であり、かつ紡糸性能を高めることを目的とした、紡糸冷却装置の冷却風整流装置を開発することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の発明が解決しようとする課題を解決するために、紡糸筒状冷却風整流装置の空隙が筒の中心部から見て放射状に配置し、しかも傾斜をもつように製造されることに重点を置いている。以下、各請求項を説明する。
【００１４】
本発明の請求項１に記載された発明は、溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置である。
【００１５】
請求項２に記載された発明は、溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、両面の表面形状が長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置である。
【００１６】
請求項３に記載された発明は、溶融した合成繊維樹脂を細孔から吐出して紡糸を製造する工程で、溶融紡糸の冷却を行う紡糸装置の冷却風整流装置において、第１の片面が平面、第２の片面の表面形状が長手方向に略均一の凹凸形状を有する帯状金属テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体を形成し、前記積層して接触する帯状金属を接合させ、前記筒状体の内外壁面を通過する傾斜する放射状の細孔群を備えたことを特徴とする紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置である。
【００１７】
請求項４に記載された発明は、前記凹凸形状が波形形状であることを特徴とする請求項１〜３記載の紡糸冷却装置の筒状冷却風整流装置である。
【００１８】
積層した帯状金属は、拡散接合、ロー付け、電気抵抗溶接、高周波加熱溶接等の結合方法を用いて接合し、一体化することができる。
【発明の効果】
【００１９】
ノズルより吐出される溶融紡糸は、冷却装置の冷却風整流装置より吹き付けられる冷却風によって冷却され、固化した紡糸となる。このとき、冷却風に乱流が生じたり、吐出直後の溶融紡糸に不均一な冷却風があたると糸切れや不均一な紡糸の原因となり、良質の紡糸製造の妨げとなったり、生産効率を落とすことになる。このため、冷却風整流装置は、冷却風に乱流を生じさせない、安定した整流冷却風を得る構造とすることが重要になる。
【００２０】
本発明の筒状冷却風整流装置では、金属帯（金属テープ）の表面を波状や溝構造にして巻き付け、積層することによって均一な空隙を作り、制御可能で安定した整流を作ることに成功している。本発明の筒状冷却風整流装置による効果をまとめると次の通りである。
・冷却風整流装置が金属であるために耐熱性があり、高温の紡糸筒に適用できる。
・金属であるために、洗浄が容易であるだけでなく、洗浄再生性があり、冷却風整流装置の廃棄処理が不要であり（再利用可能であり）、環境に与える負荷を軽減できる。
・整流効果の向上により、紡糸性能が向上する。
・金属帯の表面形状や溝の深さなどを調整することによって、任意の目開き（濾過精度）の冷却風整流装置を得ることができる。
・傾斜角度をもって積層することによって、下方方向の冷却風を放射状に溶融紡糸に送風することができ、溶融紡糸に柔らかに当たり、熱による乱流の防止や横風による揺れの防止が可能となる。これによって、質のよい安定した紡糸製造が可能となっている。
・金属帯を巻き付け・積層する形態で傾斜角度を付けられるために、傾斜角度は４５度くらいまでの範囲で自由に、しかも容易に調整して製造できる。また筒状冷却風整流装置の外径や肉厚も、金属帯の幅や巻き付け径で任意に調整できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
発明を実施するための最良の形態を図で説明する。図１は溶融合成繊維樹脂を用いる紡糸製造装置の一部を表している。ポリマーなどの溶融合成繊維樹脂f00をプレートチューブ210に送り込む。チューブの先端211（ノズル）は環状に配置された口金230にはめられていて、チューブのノズルから吐出される溶融合成繊維樹脂f10は環状の糸状f20（紡糸、「フィラメント」ともいう）となって冷却装置1に噴き出される。冷却装置を通過した溶融紡糸は急速に固化され、冷却された紡糸として巻取ローラー（図略）に巻き取られる。冷却空気w00は冷却装置下部から送り込まれ、外壁110と冷却風整流装置120の間隙111（空洞部）を上部の方向に昇る。冷却空気w00は冷却風整流装置120に空隙があるため、空洞部111を通過中に該空隙から筒内に吹き込み、紡糸f20を冷却する。本発明の冷却風整流装置の空隙は角度を持っているために、冷却風w10は水平方向に対してθ度下方に吹き込む。すなわち、紡糸に対して柔らかな風となる。
【００２２】
上記の筒状冷却風整流装置を作るための金属帯（金属テープ）の構造例を図２〜６に示す。図２〜５は金属帯121の表面を溝形状にしたもので、図２、４は片面のみ溝形にし、図３、５は両面を溝形にしたものである。溝は、金属帯を圧延ローラーによって成形することができる。また、エッチング法でも成形が可能である。この溝が、空隙を作ることになる。図６は波形加工の例で、両面が一様な波形になっている。これらの溝や波形加工を施した金属帯121を、図７で示すように筒状に巻き付けることによって、図８の筒状冷却風整流装置120を得ることができる。この筒状体が本発明の冷却風整流装置である。なお金属帯の素材として、ステンレス鋼、炭素合金鋼、アルミニウム、黄銅などが使用できる。また単に巻き付けて積層化したのでは安定性がない（筒形状を保てない）ので、巻き付けた後に金属帯の接合部を、拡散接合、ロー付け、電気抵抗溶接、高周波加熱溶接などによって接合する。
【００２３】
図７の冷却風整流装置の断面図を見てわかるように、溝の山121bや波の山121bの間の谷間121a（図２〜６参照）が空隙121aとなる。したがって、山と山の間隔と谷の深さを調整することによって、空隙の広さと形状を自由に調整できる。また、金属帯121の幅ｄの選択と巻き付ける回数によって、図８に示すように外径Ｄ、肉厚ｄ´、長さｌを自由に調整でき、任意の寸法の冷却風整流装置を得ることができる。なお、傾斜角度０度で巻き付けたときは、ｄ＝ｄ´である。
【００２４】
図９は、金属帯121をθ度の傾斜角度をもって外径Ｄで巻き付けたときの、筒120の断面を示している。このθ度が空隙の角度でもある。したがって、筒状冷却風整流装置120の肉厚ｄ´はｄ・cos(θ)となる。この傾斜角度を０〜４５度の範囲で巻き付けることによって、冷却風の吹き込み角度を決定することができる。これにより、下向きの冷却風w10を作ることができ、溶融紡糸の熱による乱流を防げ、整流を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】冷却装置を中心に見た紡糸製造装置（一部）の断面図である。
【図２】片面溝加工を施した金属帯の例を示す斜視図である。
【図３】両面溝加工を施した金属帯の例を示す斜視図である。
【図４】片面溝加工を施した金属帯の例を示す斜視図である。
【図５】両面溝加工を施した金属帯の例を示す斜視図である。
【図６】波形に成形を施した金属帯の例を示す斜視図である。
【図７】溝や波形の金属帯で筒状冷却風整流装置を製造する過程を説明するための筒状冷却風整流装置の斜視図である。
【図８】溝や波形の金属帯で製造した筒状冷却風整流装置の斜視図である。
【図９】溝や波形の金属帯で筒状冷却風整流装置を傾斜角度θで製造する過程を説明するための筒状冷却風整流装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１        紡糸冷却装置（糸状冷却装置）
１１０    外壁
１１１    間隙（空洞部、冷却風の通り路）
１２０    筒状冷却風整流装置（冷却風整流装置）
１２１    金属帯（金属テープ）
１２１ａ  谷間（空隙）
１２１ｂ  山
２００    スピンパック
２１０    プレートチューブ
２１１    ノズル（吐出口、チューブ先端）
２３０    紡糸口金
３        スペンサ（シールプレート）
ｆ００    溶融合成繊維樹脂（ポリマーなど）
ｆ１０    溶融合成繊維樹脂（チューブ内の樹脂）
ｆ２０    溶融紡糸または単に紡糸（固化した紡糸）
なお糸、糸状、紡糸ビーム、フィラメントはほぼ同じ意味で使用
ｗ００    冷却風（筒状冷却風整流装置通過前の冷却風）
ｗ１０    冷却風（筒状冷却風整流装置を通過した冷却風）
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１】
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【図７】
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