(57)【要約】      （修正有）【課題】生産工程のできる限りの前工程である水洗工程直後の、濡れて水分を含んだ状態や、油剤付与直後の工程や、高速走行している状態の繊維束であっても、遊離しない単糸切れや毛羽、融着糸などの異常糸を精度よく検知する異常糸検出方法とその装置の提供。【解決手段】走行する繊維束１に、圧電素子２を直接接触させることによってその抵抗値を連続的に検出し、抵抗値に対して、予め測定しておいた異常糸が走行した際の抵抗値と比較して異常糸を検出する異常糸検出方法。さらには、走行する繊維束１が、圧電素子２と糸道規制用回転体３との間で挟み込みながら、連続して走行させ、圧電素子２を直接接触させる異常糸検出方法。さらには、異常糸検査方法を用いて異常糸を検知する異常糸検出装置である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する繊維束に、圧電素子を直接接触させることによってその抵抗値を連続的に検出し、前記抵抗値に対して、予め測定しておいた異常糸が走行した際の抵抗値と比較して異常糸を検出することを特徴とする異常糸検出方法。
【請求項２】
前記の走行する繊維束が、前記圧電素子と糸道規制用回転体との間で挟み込みながら、連続して走行させ、圧電素子を直接接触させる、請求項１に記載の異常糸検出方法。
【請求項３】
前記圧電素子の、内層の圧電材料部の材料が、ポリフッ化ビニリデンを含む、請求項１または２に記載の異常糸検出方法。
【請求項４】
前記異常糸が、繊維束の走行方向に対して、垂直方向に３０μｍ以上の凸状態を有する形状の異常糸である請求項１〜３のいずれか１項に記載の異常糸検出方法。
【請求項５】
前記圧電素子の全体の厚みが５０〜５００μｍであり、全体の幅が５〜１００ｍｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の異常糸検出方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の異常糸検査方法を用いて異常糸を検知する異常糸検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維の製糸工程において、油煙や水滴などの周囲の環境に依存せず、また、保全性が良好である異常糸の検出方法とその装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維などの繊維の製造工程、特に、タイヤコード、シートベルト、エアバック等の産業資材用繊維の製造工程において、紡糸した糸条や繊維束を一旦巻き取ることなく、直接延伸する直接紡糸延伸方法が盛んに行われている。
【０００３】
このような製糸工程においては、一方では製糸速度が１０００ｍ／分以上と高速化するとともに、他方では高強力、高タフネス、および高耐久性などの高品質の繊維束を製造するための過酷な延伸熱処理が要求される。また、口金から吐出される際に隣接する単糸同士が接着してしまい、そのまま融着してしまう融着糸がある。その過酷でかつ高速な延伸熱処理などにより、単糸切れ、毛羽などの発生に繋がることがあるため、融着糸は単糸切れ、毛羽などと同様、全て異常糸として扱う必要がある。
【０００４】
このような異常糸の発生は生産工程調子の悪化を招くばかりでなく、産業資材用繊維としての品質面においても問題となる。また、このような異常糸を有する繊維束がタイヤコード、シートベルト、エアバック等の最終製品に仕上げるための高次加工工程に供されると、その取扱性にしばしば問題が生じる。
【０００５】
そこで、このような異常糸を有する繊維束が製糸工程以降の工程へ供されることを防止するために、製糸工程において生じた異常糸をオンラインで直接監視して、その異常糸が発生した製品を取り除くと同時に、異常糸の発生を速やかに減少させる対策を講じる必要がある。
【０００６】
このような見地から、異常糸が発生した場合、直ちにその発生をオンラインで監視するための異常糸検出器が必要とされる。
【０００７】
従来の異常糸検出器としては、繊維の製造分野においては、主として静電容量式センサを用いたものや光学式センサを用いた非接触式のセンサが使用されている。
【０００８】
しかしながら、このような非接触式異常糸センサでは、繊維束の走行速度が遅い場合、例えば１００ｍ／分には、異常糸検出の精度に問題が生じることは少ないが、繊維束の走行速度が１０００ｍ  ／  分以上と高速化するとその測定精度に問題が生じる。
【０００９】
また、検出精度を上げようとすると、その感度調整が難しくなる上に取り付け位置や使用環境の制限（水の飛散、粉塵や油煙が多い場所では使用できない）を受ける。更に、長期使用による油煙などの汚れ影響によって測定条件を常に一定に維持することが困難であるといった問題もあり、設置後の管理が難しく、それ故に活用が困難な場合もある。
【００１０】
特開２０００−１９９１６７号公報（特許文献１）では、高速領域においても異常糸を検出できる非接触型異常糸検出器が提案されている。この技術は、高速走行する繊維束がその走行方向を変える際に発生する遠心力を利用して、異常糸を遠心力によって繊維束本体から遊離させ、遊離させた異常糸を異常糸検出端部に衝突させ、その衝突時に発生する振動を検出する技術である。
【００１１】
しかしながら、油剤付与工程やの水洗工程の直後などに設置したい場合は、繊維束が水分を含むことで異常糸が繊維束に貼りついてしまい、特に紡糸時に発生する融着糸などの異常糸は遊離することは困難であるため、検出精度に対しては深刻な問題となる。この融着糸が検出できないことで、工程異常に繋がることとなる。
【００１２】
更に、上記技術では、直接繊維束と接触させる機械治具で構成された検出部と、その振動を検出する振動検出部の位置関係、構成が重要であり、その位置関係の精度が検出精度を維持するため、感度調整に影響する。その結果、構成が複雑となり、センサ交換時の調整など、保全性が容易ではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０００−１９９１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、上記背景のもとになされたものであり、生産工程のできる限りの前工程である水洗工程直後の、濡れて水分を含んだ状態や、油剤付与直後の工程や、高速走行している状態の繊維束であっても、遊離しない単糸切れや毛羽、融着糸などの異常糸を精度よく検知することにある。
【００１５】
すなわち、水滴や油煙などの周囲の環境に依存することなく、本発明の異常糸検出設置の設置が可能であり、また、保全性が良好である異常糸検出方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、走行する繊維束に、圧電素子を直接接触させることによってその抵抗値を連続的に検出し、前記抵抗値に対して、予め測定しておいた異常糸が走行した際の抵抗値と比較して異常糸を検出することを特徴とする異常糸検出方法である。さらには、前記の異常糸検査方法を用いて異常糸を検知する異常糸検出装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の異常糸検出方法によれば、圧電素子に接触させて、そのときの通過抵抗を検出するため、繊維束が高速で走行していても確実に異常糸の通過を検出することができる。
【００１８】
また、水洗工程などの水滴が飛散する工程直後にも本発明を設置することが可能であり、水分を含んで遊離しない単糸切れや毛羽、融着糸などの異常糸を精度よく検知することができる。  
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に関わる圧電素子を用いた異常糸の検出方法を説明するために、模式的に例示した概略図（断面図）
【図２】信号処理のプロセスを示した概略図
【図３】実施例１である圧電素子を繊維束に接触させた際の圧電素子の出力電圧の概略図
【図４】遊離困難な異常糸の写真
【図５】遊離困難な異常糸の写真
【図６】実施例２である圧電素子を繊維束に接触させた際の圧電素子の出力電圧の概略図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以上に述べた本発明について、図面を参照しながら、その作用と共に詳細に説明する。
【００２１】
本発明は、走行する繊維束に、圧電素子を直接接触させることによってその抵抗値を連続的に検出し、前記抵抗値に対して、予め測定しておいた異常糸が走行した際の抵抗値と比較して異常糸を検出することを特徴とする異常糸検出方法を提供するものであり、さらには、前記の異常糸検査方法を用いて異常糸を検知する異常糸検出装置を提供するものである。
【００２２】
本発明の検出対象となる繊維束は、複数のフィラメントから構成される繊維束である。
繊維束の種類は特に限定されないが、具体的な例としては、好ましくは、ポリアクリル繊維束、ポリエステル繊維束、ナイロン繊維束、アラミド繊維束、アリレート繊維束、または炭素繊維束などの合成繊維束を挙げることができる。より好ましくはアラミド繊維束、ポリエステル繊維束である。なぜならば、一般的な湿式紡糸で必要とされる水洗工程などの環境や、高速紡糸に本発明が有効だからである。
【００２３】
本発明が、前記繊維束に有効であることを具体的に紹介する。
アラミド繊維の場合は、一般的に湿式紡糸法によって繊維束が製造され、その後のプロセスとして、水洗、油剤等の、繊維束に液体が付与されることがある。
【００２４】
本発明の異常糸検出方法は、液体付与直後でも精度よく検知することができる。
アラミド繊維の場合、その紡糸速度は、好ましくは１０〜１０００ｍ／分、より好ましくは１０〜５００ｍ／分、さらに好ましくは１０〜１００ｍ／分である。そして、繊維束の幅は、好ましくは１〜１００ｍｍ、より好ましくは１０〜８０ｍｍ、さらに好ましくは２０〜６０ｍｍである。
【００２５】
ポリエステル繊維の場合は、一般的に溶融紡糸法によって繊維束が製造され、その紡糸速度が高速である。
ポリエステル繊維の場合、その紡糸速度は、好ましくは１００〜３０００ｍ／分、より好ましくは５００〜２０００ｍ／分、さらに好ましくは８００〜１５００ｍ／分である。そして、繊維束の幅は、好ましくは１〜１００ｍｍ、より好ましくは１〜５０ｍｍ、さらに好ましくは１〜１０ｍｍである。
【００２６】
なお、本発明は、柔らかいラミネート加工を施した圧電素子を用いることで、繊維接触部との接触負荷を低減しており、圧電素子の接触による毛羽を発生させることなく、異常糸の検出が可能である。
【００２７】
以下、図１、図２を参照にしながら、本発明の異常糸検出方法、およびその方法を用いた異常検出装置について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の異常糸検出方法、その装置を示すものであり、その概略構成を示す断面図である。
【００２９】
本発明の異常糸検査装置は、走行する繊維束１と、異常糸を検出するための圧電素子２と、糸道を規制する回転体３を備えている。
繊維束１は、矢印４に示す方向に走行し、回転体３は回転軸Ｏを中心として、回転方向５で示す方向に回転する。繊維束１は、圧電素子２と接触し（接触点Ｐ）、直線７と圧電素子２を支える支持部材６の下方末端Ｑが作る直線８とでなす角度θが、好ましくは０〜４５度、より好ましくは１〜３０度、更に好ましくは３〜１０度である。
前記角度を前記範囲にすることで、圧電素子に伝わる抵抗（衝突力と称することもある）が大きくなり、検出精度が良好となる。この範囲を外れると、異常糸の検出精度が悪化する。
【００３０】
走行する繊維束１は、例えば図１の９、１０に示した異常糸を含んでおり、異常糸９は繊維束から遊離した単糸切れあり、異常糸１０は繊維束から遊離できない融着糸を示す。
本発明の異常糸検出方法による検出可能な異常糸のサイズは繊維束の走行速度と単糸の直径に依存するが、検出可能な異常糸は３０μｍ以上である。
【００３１】
前記異常糸とは、繊維束の走行方向の正常な平らな状態からみて、垂直方向に３０μｍ以上の膨らんだ状態、塊の状態、繊維の突出しの状態等の凸状態を有する繊維束のことを言う。
【００３２】
本発明の異常糸検出方法は、前記異常糸を精度よく検出できる。
図１に例示した実施形態では、圧電素子２は、支持部材６により支持されており、異常糸が圧電素子２の通過、接触時に、矢印１１（圧電素子２を押し出す方向）にのみ動くようになり、回転体３によって運動の自由度が規制され、かつ弾性力をもって、緩やかに繊維束１の糸道を規制するようになっている。
本発明で用いる前記圧電素子は、内層の圧電材料部と外層のラミネート部とで構成される。
【００３３】
内層の圧電材料部の材料は、本発明の趣旨を満足する限り、特に限定されることはないが、ポリフッ化ビニリデンが好ましい。また、前記圧電材料部の厚みは、好ましくは５〜１００μｍ、より好ましくは１０〜７０μｍ、さらに好ましくは２０〜５０μｍの範囲である。厚みが大きくなると圧電素子の圧電効果が満足する能力を発揮できない。
そして、曲げたときにより大きな歪を生じ、高出力電圧を発生させるために、外層部はラミネート加工されていることが好ましい。ラミネートの材質は本発明の趣旨を満足する限り、特に限定されることはないが、好ましくはポリエステルである。ラミネート加工された圧電素子全体の厚みは、好ましくは５０〜５００μｍ、より好ましくは１００〜３００μｍ、さらに好ましくは１５０〜２５０μｍの範囲である。前記ラミネート加工された圧電素子全体の厚みの範囲内であれば、圧電素子自体が繊維束に接触することによる効果的な電圧出力の獲得と、毛羽発生の抑制をバランスよく達成することができる。
【００３４】
前記ラミネート加工された圧電素子の幅は、走行させる繊維束よりも広ければ差支えない。この幅が狭いと、繊維束全体を検査することができず、検出漏れが発生する。この幅は、好ましくは５〜１００ｍｍ、より好ましくは８〜８０ｍｍ、さらに好ましくは１０〜６０ｍｍの範囲である。
【００３５】
回転体３は、振動や振れが少ないことが好ましい。なぜならば、圧電素子２が振動や振れも信号として検出してしまい、ノイズとして検出精度が低下するためである。
また、回転体３は酸化アルミニウム、酸化チタンなどのセラミックやステンレスとすると共に、適当な表面粗さを付与しておくことが好ましい。なぜならば、繊維束１が回転体３と接触して走行する際の擦過損傷を抑制するための摩擦係数を低減できるからである。
【００３６】
また、走行する繊維束のズレにより、圧電素子の検出精度が低下することがあるので、
繊維束の走行ズレが発生しない様に、ガイドやローラーを用いて繊維束に張力をかけて、図１の異常糸検出装置にて異常糸を測定する。
【００３７】
図２は、本装置の信号処理構成を示す。図２の検出部２は圧電素子を示す。Ａ／Ｄ変換部１２にて、検出部２から出力されたアナログ信号をデジタル信号へ変換する。
そして、閾値判定１３にて、予め測定しておいた異常糸が走行した際の抵抗値（信号とも呼ぶ）を閾値として設定し、設定した閾値を超えた信号を、結果記録１４にて積算処理することで、発生した異常糸を検出する。そしての異常糸の個数を算出して、定量的な工程管理が可能となる。
【実施例】
【００３８】
以下に実施例により本発明の内容をより具体的に説明する。なお本発明は、これら実施例に限定を受けるものではない。
【００３９】
［実施例１］
湿式紡糸した単糸繊度１．６７デシテックス、１０００フィラメント、繊維束の幅５０ｍｍのアラミド繊維束を約６０ｍ／分で紡糸した。紡糸後の脱溶媒を行う水洗工程の直後、回転ローラーで繊維束に張力を加え、図１の異常糸検出装置にて各走行繊維束の異常糸を測定した。
【００４０】
本実施例１で用いる異常糸検出装置の方式を以下に具体的に述べる。
圧電素子としては、圧電材料部の材質がポリフッ化ビニリデン、外層ラミネートの材質がポリエステル（東京センサ製ピエゾフィルムセンサ（ＬＤＴシリーズ）を用いた。
その際、装置の検知部を繊維束が通過した際の圧電素子からの出力電圧（圧電素子が繊維束通過抵抗を電気信号に変換した値）を市販の信号記録装置を用いて記録した。そして、本実施例１で使用した図１記載のなす角度θは５度、使用した圧電素子の内層圧電材料部の厚みは２８μｍ、ラミネート加工された圧電素子全体の厚みは２０５μｍ、前記圧電素子全体の幅は６０ｍｍである。
【００４１】
図３には、本実施例１で用いた異常糸検出装置で得た、２２秒間記録したチャートを示す。図３のチャート中の信号１５の部分では、糸が常時触れていることにより受ける抵抗から発生するノイズを示している。通常、異常糸の無い繊維束ではこの信号１５のように、走行する繊維束に常時圧電素子が接触することによるある一定の抵抗から（電気）信号が出力されており、異常糸検出時のノイズとなる。
一方、信号１６、１７の部分は、異常糸が通過した瞬間の抵抗から発生した信号である。
【００４２】
この記録を実施した際には、厚さ４０μｍの融着した異常糸を２個検知した。また、異常糸検出の精度の検証として、高速度カメラで確認した結果、図４、５の２個の異常糸が検知され、検知精度としては良好であった。
【００４３】
したがって、本発明の異常糸検出方法、およびその装置により、水洗工程直後の水滴の飛散する様な過酷な環境下においても、図４記載の１８、図５記載の１９のような遊離困難な異常糸を精度よく検出できる。
一方、以下に高速走行した異常糸の検出例を記載する。
【００４４】
［実施例２］
溶融紡糸した６デニール、２５０４フィラメント、繊維束の幅５ｍｍのポリエステル繊維束を紡糸し、約１２００ｍ／分の延伸速度で巻き取った。この場合に回転ローラーで繊維束に張力を加えた直後に、圧電素子全体の幅を変更した以外は前記実施例１と同様の方法を用いて、図１に示した異常糸検出装置にて走行繊維束の異常糸を測定した。異常糸検出装置の検知部を繊維束が通過した際の圧電素子からの出力電圧（圧電素子が繊維束通過抵抗を電気信号に変換した値）は、市販の信号記録装置を用いて記録した。
【００４５】
本実施例２で使用した図１記載のなす角度θは５度、使用した圧電素子の内層圧電材料部の厚みは２８μｍ、ラミネート加工された圧電素子全体の厚みは２０５μｍ、圧電素子の幅は１３ｍｍとした。
【００４６】
図６には、本実施例２の実施で用いた異常糸検出装置で得た、１１秒間記録したチャートを示す。図６のチャート中の信号２０の部分では、糸が常時触れていることにより発生するノイズを示しており、一方、信号部２１〜２３の部分は、異常糸が通過した瞬間の抵抗から発生した信号である。この記録を実施した際には、１００μｍの融着した異常糸を３個検知した。
また、精度の検証として、人手により触感で検知した異常糸個数も３個であり、検知精度としては良好であった。
よって本検出方法により、１０００ｍ／分を超える高速走行の場合も精度よく検出できる。
【００４７】
以上に述べたように、本発明の圧電素子による異常糸検出方法、及び装置を採用することにより、水洗工程後などの濡れた状態や、高速走行している状態の繊維束であっても、遊離しない単糸切れや毛羽、融着糸などの異常糸を精度よく検知することが可能であり、  異常糸の発生が早期に究明でき、異常糸改善アクションを早期にとることができて、繊維束の品質向上、品位の改善に繋がる。
【００４８】
一方、本発明による異常糸の検出方法と従来の技術（特開２０００−１９９１６７号）による各々の長所短所を比較した結果を表１に示した。
【００４９】
従来の技術とは、多糸条からなる走行糸条ｅの走行路と交差するように配置され、走行糸条ｅが走行方向を変更する際に、その遠心力によって走行糸条ｅから分離した毛羽ｅ’の衝突力によって毛羽ｅ’を検出する１本の毛羽検出先端部ａと、この毛羽検出先端部ａと連結され、この毛羽検出先端部ａと走行糸条ｅの毛羽ｅ’との衝突で発生した毛羽信号を電気信号に変換する毛羽検出器ｂと、連結部ｃ、この毛羽検出器ｂで発生した電気信号をパルス信号に変換するコンパレータｄと、このパルス信号データを処理する毛羽検出データ処理装置ｅ、糸道変更ローラーｆとから構成されている毛羽検出装置である。
【００５０】
従来の技術では、走行する糸条より毛羽が遊離した場合のみ、検出端部に接触して、検出することができる。よって、プロセス中の水洗直後の繊維束が濡れた場合や、油剤などを付着させた場合、異常糸が走行糸条に張り付いてしまい、毛羽が発生しても遊離せず、未検出で製品の中に混入してしまい、品質異常となってしまうことがある。そして、そのような検出装置自体も濡れてしまう設置環境の場合、機器自体が破損してしまう恐れもある。更に、検出端、検出器、コンパレータと、部品点数も多いため、設置時に微調整が必要であり、保全性が悪い。
【００５１】
一方、本発明の異常糸検出方法は、工程異常や製品不良に繋がる遊離する毛羽はもちろんのこと、水洗工程直後のような繊維束が濡れてしまって遊離しない異常糸においても検出精度は良好である。
【００５２】
更に、水や油剤などの薬液が飛散するような環境においても、機器が破損することなく、安定した検出が可能であり、使用環境の制限がない。そして、異常糸の通過抵抗検出部と電気信号への変換部が、圧電素子によって一体化されているため、構成が簡素であり、感度調整などの保全性が従来技術よりも良好である。
【００５３】
以上に説明した本発明に係る毛羽検出方法とその検出装置は、直接紡糸延伸プロセスを実施態様例として説明したが、その他、多錘のマルチフィラメント糸条を紡糸する紡糸・延伸工程にも広く適用できるものであることは、その趣旨より明らかである。
【００５４】
【表１】
2019203218.tif 000003
【符号の説明】
【００５５】
１：走行繊維束
２：圧電素子
３：糸道規制用回転体
４：繊維束の走行方向
５：回転体の回転方向
６：圧電素子を支える支持部材
７：点Ｐと点Ｑを結ぶ直線
８：圧電素子の支持部材Ｑを通る垂直線
９：繊維束より遊離した異常糸
１０：繊維束より遊離できない異常糸
１１：圧電素子の稼働方向
１２：Ａ／Ｄ変換部
１３：閾値判定
１４：結果記録
１５：実施例１ノイズ信号
１６〜１７：実施例１異常糸信号
１８〜１９：異常糸高速度カメラ画像
２０：実施例２ノイズ信号
２１〜２３：実施例２異常糸信号
ａ：毛羽検出先端部
ｂ：毛羽検出器
ｃ：連結部
ｄ：コンパレータ
ｅ：走行糸条
ｆ：糸道変更ローラー
Ｏ：回転体の中心点
Ｐ：繊維束と圧電素子の接触点
Ｑ：圧電素子の支持部材の支持点
θ：支持部材６の下方末端Ｑが作る直線８とでなす角度
【図１】
2019203218.tif 000004
【図２】
2019203218.tif 000005
【図３】
2019203218.tif 000006
【図４】
2019203218.tif 000007
【図５】
2019203218.tif 000008
【図６】
2019203218.tif 000009