(57)【要約】【課題】多錘紡糸口金用パックの各錘のマルチフィラメント糸条を均一に冷却し、且つ、設備管理・工程管理が容易な紡糸用冷却装置を提供する。【解決手段】互いに並列または千鳥に配置された複数の吐出孔が多重同心円上に配列された紡糸口金群のそれぞれから紡出されるマルチフィラメントに対して、外周の全方向から中心に向かって均一に冷却風を供給する溶融紡糸用の糸条冷却装置であって、該冷却風を供給する手段として、外周から中心に向かって通過する冷却風が整流、均一化する部材を有する筒状体、その上流に冷却風を供給するダクト、およびダクト途中に着脱可能で整流機能及び異物捕集機能を有する不織布フィルタで構成されるカセット式フィルタで少なくとも構成された糸条冷却装置。【選択図】図１
2011153391.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに並列または千鳥に配置された複数の吐出孔が多重同心円上に配列された紡糸口金群のそれぞれから紡出されるマルチフィラメントに対して、外周の全方向から中心に向かって均一に冷却風を供給する溶融紡糸用の糸条冷却装置であって、該冷却風を供給する手段として、外周から中心に向かって通過する冷却風が整流、均一化する部材を有する筒状体、その上流に冷却風を供給するダクト、およびダクト途中に着脱可能で整流機能及び異物捕集機能を有する不織布フィルタで構成されるカセット式フィルタで少なくとも構成されることを特徴とする糸条冷却装置。
【請求項２】
前記カセット式フィルタが、不織布フィルタを容易に着脱可能な構造であり、且つ、不織布フィルタとカセットフィルタ枠間のリークを発生させないシール手段を施したカセットフィルタである請求項１記載の糸条冷却装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の溶融紡糸用の糸条冷却装置を用い、前記カセット式フィルタの上・下流の差圧をモニタリングし、その差圧がある閾値に達するとカセット式フィルタを交換し、該筒状体への異物付着を発生させず、筒状体の交換周期を長く取ることを可能となした、溶融紡糸方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステルやポリアミド等の熱可塑性合成繊維を多錘の紡糸口金群から溶融紡糸する際に紡出される複数本のマルチフィラメント糸条群を冷却するための糸条冷却装置およびそれを使用した溶融紡糸方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル、ポリアミド等からなる熱可塑性ポリマーを紡糸口金に穿孔された吐出孔群から紡出された糸条を冷却し繊維化する溶融紡糸プロセスは、熱可塑性合成繊維を生産する一般的なプロセスである。中でも、紡出された糸条を冷却する冷却プロセスは、高品質な糸を生産する上で極めて重要な役割を果たしている。
また、紡出される糸条は、一つの紡糸口金から多数のマルチフィラメント群である場合が多く、高い密集状態で溶融紡糸することが行われている。
【０００３】
このようなマルチフィラメント糸条を一つの口金から高密度で紡糸するプロセスにおいては、各フィラメント間で物性差が生じないように得られる品質を均一化することが非常に難しい。そのため、しばしば、不均一な冷却によって惹起される冷却斑などに起因した繊度斑がフィラメント間に生じる。そこで、繊度斑が生じないように、紡出された糸条の冷却を均一に制御することが非常に重要であって、この均一な冷却技術によって、初めて均質な糸条を安定して生産することができる。
【０００４】
そこで、特許文献１（特開平７−９７７０９号公報）などに提案されているように、紡出糸条の走行方向に対してほぼ直交するように冷却風を横方向の一方側から供給するためのいわゆる「横吹式冷却装置」が提案されている。
この従来技術では、紡糸口金の下方に糸条冷却装置を配置し、糸条の走行方向に沿って一定長さの冷却風の吹出部を設け、均一な一定の風速を有する冷却風を横方向の一方側から紡出糸条に吹きつけて紡出糸条を冷却しようとするものである。なお、これらの従来技術は、走行糸条の周りに随伴する随伴気流の制御と、糸条冷却装置から供給された冷却風の乱れをなくして整流した冷却風を紡出糸条に吹きつける制御などを目的とするものである。
しかしながら、これらの従来の横吹式冷却装置では、前述のような多錘化等に伴って同時に紡出するマルチフィラメント糸条群の間に生じる錘間差や各単糸間に生じる繊度斑を低減することに限界が生じている。
【０００５】
そこで、近年では、例えば、特許文献２（特開２００４−３００６１４号公報）や特許文献３（特開２００３-２５３５２２号公報）に開示されているような糸条冷却装置を用いることが提案されている。
この糸条冷却装置では、独立した円筒状の糸条冷却装置を各錘に設け、糸条冷却装置内に各錘糸条をそれぞれ導いて、円筒状に形成した冷却風の吹出面からその内部を通過する糸条に対して周囲から放射状に冷却風を吹きつける技術である。この従来技術によれば、冷却の対象となる糸条と冷却風の吹出面との間の距離を小さく保ちながら、かつ糸条を包み込むように至近距離から放射状に冷却風を供給することができる。
しかもこの場合、冷却風の吹付速度は、従来の横吹式冷却装置よりも弱くしても十分に単糸群（フィラメント群）の間に容易に進入することができるので、冷却効率が高い上に、糸揺れの発生も抑制される。したがって、冷却斑の発生が抑制され、品質に優れたマルチフィラメント糸を製造することができるという利点がある。
【０００６】
しかしながら、この方式の糸条冷却装置は、単錘毎にそれぞれ円筒状の冷却風吹出面を有する糸条冷却装置を用いなければならず、横吹式冷却装置のように、多錘の場合にも簡単に適用できるものではない。ただし、一本のマルチフィラメント糸を紡出するだけの紡糸口金を装着する一個錘用の口金パックであれば、前述のような円筒状の冷却風吹出面を有する糸条冷却装置であっても、各マルチフィラメント糸に対応する数だけ口金パックを設けて紡糸を行なえば良いため、設備コストはある程度かかるが、これへの対応はまだ柔軟に行なうことができる。
また、一個錘のマルチフィラメント糸に対応した一個錘の口金パックであれば、この口金パックの下流側に設ける糸条冷却装置との間で冷却風が漏出しないようにする必要がある。なお、このようにすることで、煙突効果によって紡糸口金のポリマー吐出面まで冷却風が吹き上がらないように紡糸口金と糸条冷却装置との間のシール構造や冷却風吹上防止構造などの設備設計が容易にできるメリットもある。
【０００７】
しかしながら、生産性の向上と設備コストの低減を目的として、今日では複数個の口金を一個の口金パックに装着して一個の口金パックから多錘のマルチフィラメント糸を同時に紡出することが一般に行われるようになってきている。そうすると、前述のような一本のマルチフィラメント糸だけを紡出する一錘の口金パックと異なって、円筒状の冷却風吹出面を有する糸条冷却装置を適用することが格段に難しくなる。
すなわち、前述の糸条冷却装置を適用しようとすると、場合によっては口金パックの改造までも強いられることとなり、大幅な設備投資が必要となる。また、口金パック構造が変わることにより、生産現場での付帯設備の仕様変更、例えば口金パックの組立装置や分解装置、そして、これらに関連する治具、口金パックに装着するフィルタ等の消耗部材も全て仕様変更を余儀なくされる。このため、口金パック本体の導入費用に加え、付帯設備関連の設備投資も必要となってくるという問題が生じ、これらのことが円筒状の糸条冷却装置の適用拡大を阻む大きな問題であった。また、多錘化に対応するための設備課題の解決も必要であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平７−９７７０９号公報
【特許文献２】特開２００４−３００６１４号公報
【特許文献３】特開２００３−２５３５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、前述の従来技術が有する諸問題を解決することを目的としてなされたものであって、多錘紡糸口金用パックの各錘のマルチフィラメント糸条を均一に冷却し、且つ、設備管理・工程管理が容易な糸条冷却装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ここに、前記課題を解決するための請求項１に係る本発明として、「互いに並列または千鳥に配置された複数の吐出孔が多重同心円上に配列された紡糸口金群のそれぞれから紡出されるマルチフィラメントに対して、外周の全方向から中心に向かって均一に冷却風を供給する溶融紡糸用の糸条冷却装置であって、該冷却風を供給する手段として、外周から中心に向かって通過する冷却風を整流、均一化する部材を有する筒状体、その上流に冷却風を供給するダクト、およびダクト途中に着脱可能で整流機能及び異物捕集機能を有する不織布フィルタで構成されるカセット式フィルタで少なくとも構成されることを特徴とする糸条冷却装置」が提供される。
また、請求項２に係る本発明として、「前記カセット式フィルタが、不織布フィルタを容易に着脱可能な構造であり、且つ、不織布フィルタとカセットフィルタ枠間のリークを発生させないシール手段を施したカセットフィルタであることを特徴とする糸条冷却装置」が提供される。
次に、請求項３に係る本発明のとして、「前記溶融紡糸用の糸条冷却装置を用い、前記カセット式フィルタの上・下流の差圧をモニタリングし、その差圧がある閾値に達するとカセット式フィルタを交換し、該筒状体への異物付着を発生させず、筒状体の交換周期を長く取ることを可能とした、溶融紡糸方法」が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の溶融紡糸用の糸条冷却装置によって、多錘紡糸口金パックを使用する溶融紡糸設備において各錘から紡出されるマルチフィラメント糸条を均一冷却することが可能となり、繊度斑など糸物性のばらつきを抑え、良好な工程調子の維持に寄与するとともに、着脱可能なカセット式フィルタを管理することにより冷却装置の設備寿命を格段に延ばすことが可能となるという極めて顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る溶融紡糸用の糸条冷却装置の正断面図である。
【図２】本発明に係る溶融紡糸用の糸条冷却装置の平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、ポリエステル、ポリアミド等からなる熱可塑性ポリマーの溶融紡糸装置に、本発明の糸条冷却装置を適用した一実施形態を模式的に示した正断面図であって、その概略装置構成の説明図である。この図１において、１は溶融紡糸装置に設置された紡糸口金、２はマルチフィラメント糸条、３は糸条冷却装置、４は冷却風の均圧化部材、５は冷却風の整流部材、６は冷却風ダクト、７はカセット式不織布フィルタ、８は圧力計、９は円筒状の仕切部材をそれぞれ示している。
【００１４】
紡糸口金１には、多重同心円上にポリマー吐出孔群が穿孔されており、この吐出孔から吐出されたポリマーは、円筒状（円環状）のマルチフィラメント糸条２を形成しながら、下流側へ走行する。そして、紡出された前記マルチフィラメント糸条２は、口金１の直下に設けられた円筒状の仕切部材９によって糸条走行域が囲まれて外部から密閉された徐冷領域へ、マルチフィラメント糸条２が成形された状態で走行する。円筒状仕切部材９は、求められる糸物性によりヒーター等の加熱手段を使用する場合もある。
【００１５】
ついで、マルチフィラメント糸条２は、前記仕切部材９の直下に設けられた糸条冷却装置３の内部を走行し、マルチフィラメント糸条２の最外周側から最内周側へと放射状に吹出される冷却風により所定の温度にまで冷却される。なお、前記糸条冷却装置３には、その冷却風吐出面に、均圧化部材４と整流部材５が設けられている。
【００１６】
均圧化部材４は、冷却風が通過する際に圧力損失を生じさせる多孔質部材で構成されており、これによって冷却風吐出面に供給する冷却風に所定の背圧を生じさせることで、冷却風の吐出面からマルチフィラメント糸条２に吹き付ける冷却風の流量及び／または風速を一定にする役割を果たしている。
ここで、均圧化部材４については、冷却風が通過する際に圧力損失を生じさせる多孔質部材であって、例えば、多孔質焼結金属部材、市販の高密度に金属細線またはプラスチック細線を編んだり織ったりした織網物あるいは不織布を１層または多層に積層した抵抗体、更には孔開きプレートを積層した積層板などを挙げることができる。また、これらの部材を複数組み合わせても良い。
【００１７】
また、前記整流部材５は、均圧化部材４を通過した冷却風の風向が紡出されたマルチフィラメント糸条２に対して垂直あるいは任意の角度となるように揃える役割を果たしている。
ここで、冷却風の整流部材５については、冷却風が通過する間隙を形成して上下に平衡に重なり合った平行板、ハニカム板、あるいは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金属などの帯状テープを、一定の傾斜角度を持って旋回積層させながら筒状体等を挙げることができる。
【００１８】
更に、前記糸条冷却装置３には、冷却風ダクト６、カセット式不織布フィルタ７、および圧力計８が少なくとも設置される。これらの部品の更に上流には、図示省略した冷却風供給手段などが設けられている。
【００１９】
ここで、前記冷却風ダクト６は、図２の紡糸用冷却装置の平面図に示すように、その幅（奥行き）は互いに並列に配置された複数の紡糸口金群に平行して、これらの複数の紡糸口金群の全域に渡った長さであり、かつその高さは均圧化部材４や整流部材５の高さとほぼ同じ長さとなっている。また、冷却風ダクト６の素材としては、ステンレス板、トタン板、または一般炭素鋼板などが採用される。
なお、前記複数の紡糸口金群は、図２では互いに並列に配置されているが、互いに千鳥に配置されていてもよい。
【００２０】
次に、前記カセット式不織布フィルタ７については、図２の紡糸用冷却装置の平面図に示す位置関係にある。すなわち、このカセット式不織布フィルタ７は、その幅は互いに並列に配置された複数の紡糸口金群に平行して、これらの複数の紡糸口金群の全域に渡った長さであり、かつその高さは均圧化部材４や整流部材５の高さとほぼ同じ長さとなっている。このため、前記カセット不織布フィルタ７は、各錘毎に設置されている前記均圧化部材４に到達する空気量、すなわち該均圧化部材４の周囲の冷却風の圧力をより均一化する役割を有し、各錘毎の冷却風の風量の斑を最小化し、更には、冷却風供給手段からの冷却風に少なからず含まれる異物を捕集する役割を有する。前記カセット式不織布フィルタ７において、前記異物を捕集することは設備管理において重要であって、ここで異物を捕集することにより下流側の均圧化部材４および整流部材５に到達する異物を低減し、カセット式不織布フィルタ７と比較して一般的に高価であり、且つ交換に手間を要する均圧化部材４および整流部材５の交換周期を長くすることが可能となる。更に、前記カセット式不織布フィルタ７は、冷却風ダクト６に対し着脱可能であり、且つ着脱可能な箇所に設置することが重要となる。
【００２１】
前記目的を達成するためには、使用する不織布フィルタの目開きは、冷却風に含まれる異物の大きさにより適宜決定しなければならない。また、異物捕集能力を最大限に発揮させるために、不織布フィルタとカセットフィルタ枠間のリークを発生させないシール手段を施さなければならないことはいうまでもない。
ここで、不織布フィルタの素材としては、安価で汎用性能高いポリエステルなどの合成繊維の多層不織布が好適である。層構成は捕集すべき異物の大きさによることは、前述したとおりである。
また、シール手段１０としては、弾力性のあるものが好適であり、多孔質状のガスケットやゴム素材のガスケットなどを挙げることができる。
【００２２】
次に、前記カセット式不織布フィルタ７の前後に設置する圧力計８の役割について概説する。前記の通り、前記カセット式不織布フィルタ７により、冷却風に含まれる異物の大部分を捕集するため、不織布フィルタは徐々に目詰まりが発生することは回避できない。そこで、前記カセット式不織布フィルタ７の前後の差圧をモニタリングすることにより、不織布フィルタの目詰まり状況を管理し、設備構成を考慮した任意の閾値に差圧が到達したタイミングで該カセット式不織布フィルタ７を交換する。前記カセット式不織布フィルタ７は、着脱可能な構造であるため、マルチフィラメント糸条２の生産を中止することなく交換可能である。このことは、均圧部材４および整流部材５は、構造上、糸条冷却装置３を分解し交換する必要があるのと比較して、極めて大きな効果があることは明らかである。
更に、前記カセット式不織布フィルタ７の下流に設置する圧力計の圧力値を管理することにより、該均圧部材４および整流部材５の目詰まりによる交換必要時期を管理することも可能となる。
【符号の説明】
【００２３】
１  ：紡糸口金
２  ：マルチフィラメント糸条
３  ：糸条冷却装置
４  ：冷却風の均圧化部材
５  ：冷却風の整流部材
６  ：冷却風ダクト
７  ：カセット式不織布フィルタ
８  ：圧力計
９  ：円筒状の仕切部材
１０：シール手段
【図１】
2011153391.tif 000003
【図２】
2011153391.tif 000004