(57)【要約】【課題】製造可能な糸条繊度範囲が高範囲な溶融紡糸装置を提供する。【解決手段】  口金と、口金の下流側に配置される冷却装置とを備え、冷却装置は、口金から吐出される複数本の未固化熱可塑性樹脂からなる未固化樹脂群の内側に配置され、冷却風を放射状に吹き出す冷却手段Aと、前記未固化樹脂群の外側に配置され、冷却風を一方向に吹き出す冷却手段Bとを備え、かつ、その冷却手段Bは前記未固化樹脂群の走行方向に関して冷却手段Aよりも下流側に配設される溶融紡糸装置とする。【選択図】図１
2007239135.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口金と、口金の下流側に配置される冷却装置とを備え、冷却装置は、口金から吐出される複数本の未固化熱可塑性樹脂からなる未固化樹脂群の内側に配置され、冷却風を放射状に吹き出す冷却手段Aと、前記未固化樹脂群の外側に配置され、冷却風を一方向に吹き出す冷却手段Bとを備え、かつ、その冷却手段Bは前記未固化樹脂群の走行方向に関して冷却手段Aよりも下流側に配設されることを特徴とする溶融紡糸装置。
【請求項２】
冷却手段Aは脱着自在である、請求項１に記載の溶融紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合成繊維を製造するための溶融紡糸装置に関し、特に単糸繊度１．５dtex以下の極細マルチフィラメントを製造する際にも好適に用いられる、生産性と品質に優れた溶融紡糸装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維は、口金から吐出された溶融樹脂を冷却、固化することで得られる。ここで、現在よく知られている溶融樹脂の冷却方法には、紡糸口金から吐出された複数本の未固化熱可塑性樹脂からなる未固化樹脂群の一方に冷却手段（横送風冷却装置）を配置してその未固化樹脂群に対して冷却風を一方の側から付与する方法と、紡糸口金から吐出された未固化樹脂群の内側に冷却手段（放射型送風冷却装置）を配置して放射状に冷却風を吹き出しその未固化樹脂群を冷却する方法とがある（特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、横送風冷却装置は、設備が安価で取り扱いも容易という利点があるものの、極細マルチフィラメント（たとえば単糸繊度が１．５dtex以下のマルチフィラメント）を均一に冷却することが難しいという問題があり、一方、放射型送風冷却装置は、横送風冷却装置では均一な冷却が困難であった極細マルチフィラメントの均一冷却が容易であるという利点があるものの、単糸繊度が１．５dtex超の定番フィラメントでは、走行している糸条が冷却装置に接触しやすく、糸条がダメージを受け、品質が悪化しやすいという問題がある。
【０００４】
さらに、極細マルチフィラメントの製糸では、空気抵抗によって糸条にかかる張力により糸強度特性が劣化したり、糸の均一性が低下したりするとうい糸特性の低下が見られる。そこで、空気抵抗を下げるために給油位置や収束位置を口金面に近づける必要がある。しかし、このように給油位置や収束位置を口金面に近づけると紡糸糸条を冷却する領域が短くなるので、口金から吐出されたポリマー群の内側に配置する放射型送風冷却装置を用いた工程では、ポリマーが冷却風にさらされる時間が短くなり、ポリマーを固化温度以下の十分な温度にまで冷却することが難しい。これらの現象を抑制するためには冷却風量を多くしたり、また、冷却風温を低くすればよいが、冷却風量を多くしたり冷却風温を低くすると、口金直下の保温性が悪くなり、特に口金から冷却風の吹き付け開始位置までの距離を短くする必要がある極細マルチフィラメントでは、その影響が顕著になり、製糸性や糸強度特性が低下する。一方、給油時あるいは収束時の糸温度が高いと、特に、単糸繊度１．５dtex以下でかつフィラメント数が１５０本以上の極細マルチフィラメントを製造する場合など、糸条間接触による糸斑や糸切れが多くなって製糸性が悪化しやすい。
【０００５】
極細マルチフィラメントを製造する方法としては、紡糸口金から吐出されたポリマー群の外周側に冷却手段を多段に配置し、冷却風を円周沿いに外から内向きに付与して溶融樹脂を冷却するとともに、段階的に冷却風量を調整する方法も開示されている（特許文献２）。しかしながら、この方法は、ポリマー群の外周側に冷却手段を設けることから複数錘の紡糸口金を列状に配列した溶融紡糸装置には適用できない。
【０００６】
したがって、据え付けられている冷却装置に応じて製造する単糸繊度が限定されるという現状がある。
【特許文献１】特開２００４−１２４３３９号公報
【特許文献２】特開２００３−２５３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、製造可能な糸条繊度範囲が高範囲な溶融紡糸装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明は、次の構成を特徴とするものである。
（１）口金と、口金の下流側に配置される冷却装置とを備え、冷却装置は、口金から吐出される複数本の未固化熱可塑性樹脂からなる未固化樹脂群の内側に配置され、冷却風を放射状に吹き出す冷却手段Aと、前記未固化樹脂群の外側に配置され、冷却風を一方向に吹き出す冷却手段Bとを備え、かつ、その冷却手段Bは前記未固化樹脂群の走行方向に関して冷却手段Aよりも下流側に配設されることを特徴とする溶融紡糸装置。
（２）冷却手段Aは脱着自在である、上記（１）に記載の溶融紡糸装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、冷却風を放射状に吹き出す冷却手段Ａが未固化樹脂群の内側に配置され、冷却風を一方向に吹き出す冷却手段Bが未固化樹脂群の外側に配置され、さらにこれらの冷却装置が未固化樹脂群の走行方向に関してこの順序で配設される。これにより、製造する糸条の単糸繊度及びフィラメント数に応じて冷却手段をたとえば次のように選択することができ、溶融紡糸された未固化の樹脂を安定して均一に冷却することができる。また、製造可能な糸条繊度範囲が広がるので、据え付けられている冷却装置に応じて製造する単糸繊度が限定されるということが少なくなり、生産性と品質に優れた溶融紡糸を行うことができる。
（１）冷却手段Aを使い単糸繊度１．５dtex以下かつフィラメント数１５０本未満のマルチフィラメントを製造する。
（２）冷却手段Aと冷却手段Bの両方を使い単糸繊度１．５dtex以下かつフィラメント数１５０本以上のマルチフィラメントを製造する。
（３）冷却手段Aを取り外し、冷却手段Bを使い１．５dtex超のフィラメントを製造する。
【００１０】
そして、本発明において冷却手段Aを脱着自在とする場合には、冷却手段Bを口金直下に配置することができ、冷却手段Bのみを用いて品質の優れた１．５dtex超のフィラメントを容易に製造するということも選択できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の溶融紡糸装置について、図に示す具体的な実施形態を参照して詳細を説明する。図１〜図４は本発明の一実施形態を示す溶融紡糸装置の概略模式図であるが、図１は冷却装置を紡糸口金から離した状態を示し、図２は紡糸口金から吐出された溶融樹脂を放射型外方向送風冷却装置（冷却手段A）で冷却している状態を示し、図３は放射型外方向送風冷却装置（冷却手段A）を取り外し、紡糸口金から吐出された溶融樹脂を横送風冷却装置(冷却手段B)で冷却している状態を示している。また、図４は図１におけるＸ−Ｘ矢視による概略図を示している。
【００１２】
本発明の溶融紡糸装置は、これら図に例示されるように、紡糸部１００と、紡糸部１００の下流側に配置される冷却部２００とを備えている。紡糸部１００は、紡糸ビーム１に複数錘の紡糸パック２が収納されてなり、各紡糸パック２には紡糸口金３が組み込まれ、その紡糸口金３は下面が露出している。冷却部２００は、横送風冷却装置（冷却手段B）６と、その横送風冷却装置６に連結ベース１４を介して取り付けられた放射型外方向送風冷却装置（冷却手段  Ａ）５などで構成されている。また、紡糸パック２及び紡糸口金３のメンテナスが行えるよう紡糸ビーム１から冷却部２００を離すことができるように昇降装置１０が設けられている。
【００１３】
図４に示すように、本実施形態における横送風冷却装置6は、複数の紡糸口金から吐出された複数の糸条Ｙに冷却風を吹き付けることができるよう、複数の糸条Ｙにわたって設けられた箱型のフレーム１１と、走行糸条に冷却風吹出部が対面するようにフレーム１１に取り付けられた冷却風吹出部材１３などを備えている。この装置において、温調器（図示しない）より供給される冷却風は、調整弁８などで任意の風量に調整されて箱型フレーム１１に送り込まれ、冷却風吹出部材１３から糸条Yに対して吹き出されて糸条Yを冷却する。
【００１４】
冷却風吹出部材１３には、糸条走行方向ある一定の長さにわたって冷却風を吹き出すことができるように多孔質部材を用いている。多孔質部材としては、適度な剛性を有していればよく、紙、木、金属および合成樹脂等を用いることができる。例えば、１００メッシュの金網を２層に組み合わせ孔を形成したものであってもよい。
【００１５】
一方、放射型外方向送風冷却装置５は、各紡糸口金に対応するように冷却筒１２を有している。冷却筒１２は、中空構造になっており、吐出される冷却風が放射状に均一な風速となるよう多孔質部材で構成されている。多孔質部材としては、適度な剛性を有していればよく、紙、木、金属および合成樹脂等を用いることができる。例えば、セルロースリボンを螺旋状に巻いてフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸、加熱硬化することで、リボン層全体にわたり４０μｍ程度の大きさの孔を形成したものなどを用いることができる。
【００１６】
また、冷却筒１２は、連結ベース１４を介して横送風冷却装置6のフレーム１１にボルトやクランプ等で締結されており、放射型外方向送風冷却装置５が横送風冷却装置６から脱着自在になっている。なお、連結ベース１４とフレーム１１には、凸部と凹部をそれぞれ設け、両者を締結する際にそれら凸部と凹部とを嵌合するように位置合わせし、固定することが好ましい。凸部と凹部の形態としては、テーパピンと、そのテーパピンの形状にあった台座などを例示できる。このように放射型外方向送風冷却装置５と横送風冷却装置6の締結部に互いに嵌合する凸部および凹部を設けておけば、放射型外方向送風冷却装置５を容易に取り付けることができ、また、横送風冷却装置６に対する位置も一定に規制される。
【００１７】
この装置において、温調器（図示しない）より供給される冷却風は、調整弁７などで任意の風量に調整されて冷却筒１２の内部に送り込まれ、冷却筒１２の側面に形成された冷却風吹出部から放射状に吹き出されて糸条Ｙを冷却する。
【００１８】
昇降装置１０は、電気制御式、空気圧制御式の駆動源を有するものなどを適用できる。また、本実施形態においては、図４に示すように、冷却部200が昇降装置１０で昇降動作を行う際に昇降を補助する案内ガイド１５も設けられている。案内ガイド１５は可動体１７と固定軸１６から構成され、可動体１７が横送風冷却装置のフレーム１１に枠１８を介して固定されている。案内ガイド１６は、昇降時における位置精度を高めるために複数を設けることが好ましい。また、可動体１７及び固定軸１６には鉄、非鉄金属、複合素材などの直線軸受けを用いることが好ましい。
【００１９】
このような構成によって、案内ガイド１５の可動体１７、さらに冷却部２００は、固定軸１６に沿って移動する。したがって、図１に示されるように紡糸口金から離れた状態の冷却部２００を昇降装置１０で上昇させ、図２に示されるように、横送風冷却装置６のフレーム１１に連結ベース１４を介して取り付けられた放射型外方向送風冷却装置５の冷却筒１２を紡糸口金３の直下に配置することができる。そして、このとき冷却筒１２の軸と紡糸口金３の軸との距離を実質的に一定に保つことができる。なお、実質的に一定とは、最大値と最小値との差が１mm以内であることをいう。そして冷却筒１２の軸と紡糸口金３の軸との距離が実質的に一定に保たれるということは、冷却筒１２と紡糸口金３との水平方向の距離も一定に保たれるということであり、また、高さ方向の距離も複数の紡糸口金全錘にわたって一定に保たれるということになるので、より均一な糸条を製造する上で好ましい。
【００２０】
冷却筒１２の軸と紡糸口金３の軸との距離は、紡糸する糸条の繊度、フィラメント数、ポリマー種類等に応じて５〜５０mmの範囲内で適宜選定すればよく、前記した昇降装置１０の構成により適宜設定することができる。
【００２１】
また、上述したように放射型外方向送風冷却装置５と横送風冷却装置６との締結部に互いに嵌合する凸部および凹部を設け、これらを互いに嵌合させることで位置合わせ、固定するとともに、案内ガイド１５によって昇降動作を補助することにより、脱着自在な放射型外方向送風冷却装置５の冷却筒１２も、紡糸口金３および糸条Ｙに対して、一定の位置に配置することが可能となる。
【００２２】
なお、紡糸口金３の溶融樹脂の吐出孔は同心円状に穿設されていることが好ましく、さらに、冷却筒１２の中心が、前記、紡糸口金３の吐出孔群の同心位置に配置されることが好ましい。
【００２３】
以上のように、本発明の溶融紡糸装置は、口金から吐出される複数本の未固化熱可塑性樹脂からなる未固化樹脂群の内側に配置され、冷却風を放射状に吹き出す冷却手段と、未固化樹脂群の外側に配置され、冷却風を一方向に吹き出す冷却手段とを、樹脂走行方向に関してこの順序で備えているので、所望する糸条の単糸繊度及びフィラメント数に応じて冷却手段をたとえば後述するように選択することができ、溶融紡糸された未固化の樹脂を安定して均一に冷却することができる。また、製造可能な糸条繊度範囲が広がるので、据え付けられている冷却装置に応じて製造する単糸繊度が限定されるということが少なくなる。
【００２４】
具体的には、たとえば上述の実施形態の装置で単糸繊度１．５dtex以下の糸条を製造するときは、昇降装置１０を用いて冷却部２００を上昇させ、図２に示すように、放射型外方向送風冷却装置５を口金３の直下に配置し、この状態で溶融紡糸された樹脂を冷却固化する。この際、単糸繊度に応じて、適宜、調整弁７で風量を調整すればよい。また、糸条のフィラメント数が１５０本以上であれば、横送風冷却装置６の調整弁８も開き、冷却風を横送風冷却装置６にも供給し、２つの冷却装置を併用する。すなわち、単糸繊度及びフィラメント数に応じて適宜調整弁７、８で風量を各々調整する。
【００２５】
一方、上記実施形態の溶融紡糸装置で単糸繊度１．５ｄｔｅｘ超の糸条を製造するには、図３に示すように、図１の状態にあった横送風冷却装置６のフレーム１１から放射型外方向送風冷却装置５の連結ベース１４を分離し、放射型外方向送風冷却装置５を横送風冷却装置６から取り外す。そして、昇降装置１０で横送風冷却装置６を紡糸ビーム１に押し付けるように上昇させ、この状態で溶融紡糸された樹脂を冷却固化する。なお、放射型冷却装置５を取り付けた状態で調整弁７を閉め、冷却風の供給を止めた場合、未固化樹脂が冷却筒に付着し易く、製糸することが難しくなる。したがって、放射型外方向送風冷却装置５は、使用しない場合、紡糸口金３から吐出された未固化樹脂が放射型外方向送風冷却装置５に付着しないように取り外すことが好ましい。本実施形態において放射型外方向送風冷却装置５が脱着可能になっているため、このように対応することが可能である。
【００２６】
以上のように、本発明においては、製造する糸条の単糸繊度及びフィラメント数に応じて適当な冷却手段を選択することができ、溶融紡糸された未固化の溶融樹脂を安定して均一に冷却することができる。
【実施例】
【００２７】
（風速の測定方法）
風速は、KANOMAX社製アネモマスターを各測定点で冷却風吹出部に密着させ測定した。測定点は冷却風吹出部の上端から１０mmの位置で測定した。
【００２８】
（ウースター斑の測定方法）
ウースター斑は、ＺＥＬＬＷＥＧＥＲ ＵＳＴＥＲ社のＵＳＴＥＲ ＴＥＳＴＥＲ ＵＴ−４を使用して糸速５０ｍ／分、Z撚り、撚り数8000rpmで３分間、1/2inertで測定した。
【００２９】
（実施例１）
図２に示す状態の装置を用いてナイロン６ポリマーを２６０℃で溶融紡糸し、口金面より８００mm下方で糸条を集束させ、紡糸油剤を付与させ、５６ｄｔｅｘ、９８フィラメント（単糸繊度０．５８ｄｔｅｘ）の糸条を巻取速度４６００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。このとき、放射型外方向送風装置５（冷却手段A）へ温度１８℃、湿度７０％RHの冷却風を送風し、冷却筒１２の冷却風吹出部における風速が２０ｍ／minになるよう調整弁７で調整した冷却風で樹脂を冷却した。なお、横送風冷却装置６（冷却手段B）への冷却風の送風は行わなかった。
【００３０】
冷却筒の冷却風吹出部を構成する筒体としては、厚さ4.6mm、最外周に設置された紡糸孔から吐出されたフィラメントとの距離（糸条〜冷却筒距離）が9.0mmとなるような直径で、かつ、樹脂走行方向150mmにわたって濾過精度40μmの孔を有するフェノール樹脂含浸セルロースリボンを螺旋状に巻き付け筒状に成形した富士フィルター製フジボンを用いた。
【００３１】
得られた糸条の長手方向の繊度均一性を表すウースター斑を測定した。
【００３２】
結果を表１に示す。
【００３３】
（実施例２）
図３に示す状態の装置を用いてナイロン６ポリマーを２６０℃で溶融紡糸し、口金面より１２００mm下方で糸条を集束させ、紡糸油剤を付与させ、６１ｄｔｅｘ、４０フィラメント（単糸繊度１．５３ｄｔｅｘ）の糸条を巻取速度４６００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。このとき、横送風冷却装置６（冷却手段B）へ温度１８℃、湿度７０％RHの冷却風を送風し、冷却風吹出部材１３における風速が４０ｍ／分になるよう調整弁８で調整した冷却風で樹脂を冷却した。なお、放射型外方向送風装置５（冷却手段A）は取り外しておいた。
【００３４】
冷却風吹出部材１３には、樹脂走行方向１０００mmにわたって１００メッシュの金網を２層にした部材を用いた。
【００３５】
得られた糸条のウースター斑を測定した。
【００３６】
結果を表１に示す。
【００３７】
（実施例３）
図２に示す状態の装置を用いてナイロン６ポリマーを２６０℃で溶融紡糸し、口金面より８００mm下方で糸条を集束させ、紡糸油剤を付与させ、５６ｄｔｅｘ、１９６フィラメント（単糸繊度０．２９ｄｔｅｘ）の糸条を巻取速度４６００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。このとき、放射型外方向送風装置５（冷却手段A）へ温度１８℃、湿度７０％RHの冷却風を送風し、冷却筒１２の冷却風吹出部における風速が２０ｍ／分になるよう調整弁７で調整した冷却風で樹脂を冷却した。また、横送風冷却装置６（冷却手段B）へ温度１８℃、湿度７０％RHの冷却風を送風し、冷却風吹出部材１３における風速が１０ｍ／分になるよう調整弁８で調整した冷却風で樹脂を冷却した。
【００３８】
放射型外方向送風冷却装置５及び横送風冷却装置６の冷却風吹出部には、実施例１、実施例２と同様の部材を用いた。
【００３９】
得られた糸条のウースター斑を測定した。
【００４０】
結果を表１に示す。
（比較例１〜３）
図５に示す従来の放射型外方向送風冷却装置を用いた点以外は実施例１〜３と同様にして、糸条の製糸、巻取りを試みた。このとき、放射型外方向送風冷却装置５へ温度１８℃、湿度７０％RHの冷却風を送風し、冷却風吹出部の風速を調整弁７で調整した冷却風で樹脂を冷却した。
【００４１】
得られた糸条のウースター斑を測定した。
【００４２】
結果を表２に示す。
（比較例４〜６）
図６に示す従来の横送風冷却装置を用いた点以外は実施例１〜３と同様にして糸条の製糸、巻取りを試みた。このとき、横送風冷却装置６へ温度１８℃、湿度７０％RHの冷却風を送風し、冷却風吹出部の風速を調整弁８で調整した冷却風で樹脂を冷却した。
【００４３】
得られた糸条のウースター斑を測定した。
【００４４】
結果を表３に示す。
【００４５】
【表１】
2007239135.tif 000003
【００４６】
【表２】
2007239135.tif 000004
【００４７】
【表３】
2007239135.tif 000005
【００４８】
これらの結果より明らかなように、本発明にかかる溶融紡糸装置を用いた実施例１〜３では、単糸繊度が限定されることなく糸条長手方向の繊度の均一性が良好な糸条を得ることができた。
【００４９】
なお、ウースター斑は、生産されたフィラメントの品質を判断する重要なパラメータであり、ウースター値が高いほど最終的な織物における布帛の物理的特性、外観の均一性が悪化する。通常のフィラメントの単糸繊度範囲にある糸に関しては、ウースター斑の値が０．８０％以下であれば、布帛においてウースター斑による品質上の問題がない。  
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は本発明の一実施形態を示す溶融紡糸装置の概略模式図である。
【図２】図１に示す装置において、放射型外方向送風冷却装置で糸条を冷却している状態を示す図である。
【図３】図１に示す装置において、横送風冷却装置で糸条を冷却している状態を示す図である。
【図４】図１に示す装置の、Ｘ−Ｘ矢視による概略図である。
【図５】比較例で用いた、従来の放射型外方向送風冷却装置を搭載した溶融紡糸装置の概略模式図である。
【図６】比較例で用いた、従来の横送風冷却装置を搭載した溶融紡糸装置の概略模式図である。
【符号の説明】
【００５１】
１    紡糸ビーム
２    紡糸パック
３    紡糸口金
５    放射型外方向送風冷却装置（冷却手段  Ａ）
６    横送風冷却装置（冷却手段Ｂ）
７  、８  調整弁  
１０  昇降装置
１１  箱型フレーム
１２  冷却筒
１３  冷却風吹出部材
１４  連結ベース
１５  案内ガイド
１６  固定軸
１７  可動体
１８  枠
１００  紡糸部  
２００  冷却部
Ｙ    糸条
【図１】
2007239135.tif 000006
【図２】
2007239135.tif 000007
【図３】
2007239135.tif 000008
【図４】
2007239135.tif 000009
【図５】
2007239135.tif 000010
【図６】
2007239135.tif 000011