(57)【要約】  本発明は、０.１〜０.７デニールの範囲のフィラメント番手を有する５０〜４００の数のマイクロフィラメントから成る、合成糸を溶融紡糸する方法および装置に関する。マイクロフィラメントは円形紡糸ノズルのノズル孔を通して押し出され、次いで、アクティブな冷却作用を有しない第１の凝固ゾーンと、アクティブな冷却作用を有する第２の凝固ゾーンとを通して案内される。冷却後にマイクロフィラメントは、１つの収束点において１本の糸にまとめられる。特性およびフィラメント横断面を形成するために好適な、紡糸延伸と冷却との間における共働を得るために、本発明によれば、マイクロフィラメントは、押出し時に、０.１２ｍｍ〜０.５０ｍｍの範囲の直径を備えた、ノズル孔の各１つの開口横断面から押し出される。次いでマイクロフィラメントは、第１の凝固ゾーンにおいて、５０ｍｍの最小長さにわたってアクティブな冷却作用なしに案内され、第２の凝固ゾーンにおいて、半径方向外側から内側に向かって流れる冷却空気によってアクティブに冷却される。このときマイクロフィラメントは、糸にまとめられた後で、１４００ｍ／分〜３０００ｍ／分の範囲における引出し速度で引き出される。
2018523029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
０.１〜０.７デニールの範囲におけるフィラメント番手を有する５０〜４００の数のマイクロフィラメントから成る、合成糸を溶融紡糸する方法であって、前記マイクロフィラメントを円形紡糸ノズルのノズル孔を通して押し出し、押し出されたばかりの前記マイクロフィラメントを、アクティブな冷却作用を有しない第１の凝固ゾーンと、かつアクティブな冷却作用を有する第２の凝固ゾーンとを通過させ、前記マイクロフィラメントを、１つの収束点において１本の糸にまとめる、方法において、
前記マイクロフィラメントを、押出し時に、０.１２ｍｍ〜０.５０ｍｍの範囲の直径を備えた、前記ノズル孔の各１つの開口横断面から進出させ、前記マイクロフィラメントを前記第１の凝固ゾーンにおいて、５０ｍｍの最小長さにわたってアクティブな冷却作用なしに案内し、前記マイクロフィラメントを、前記第２の凝固ゾーンにおいて、半径方向外側から内側に向かって流れる冷却空気によってアクティブに冷却し、かつ前記マイクロフィラメントを、前記糸にまとめた後で、１４００ｍ／分〜３０００ｍ／分の範囲における引出し速度で引き出すことを特徴とする、合成糸を溶融紡糸する方法。
【請求項２】
前記マイクロフィラメントを、５０バール〜１５０バールの範囲における溶融物の正圧で、前記ノズル孔を通して押し出し、このとき前記ノズル孔の前記開口横断面はそれぞれ、０.４ｍｍ〜１.５ｍｍの範囲の長さにわたって延びている、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記溶融物を、前記押出しの前に、着色剤または着色マスタバッチによって着色する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記マイクロフィラメントを、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲の長さにわたって、アクティブに冷却して前記第２の凝固ゾーンを通して案内する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記マイクロフィラメントを、前記第２の凝固ゾーンの内部において、３５Ｎｍ３／時間〜１２０Ｎｍ３／時間の範囲の冷却空気量で冷却する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
冷却空気流を、前記マイクロフィラメントをアクティブに冷却するために、前記マイクロフィラメントを取り囲むスクリーンシリンダの通気性の円筒周壁を通して生ぜしめ、前記スクリーンシリンダは、冷却空気で満たされた圧力室の内部に配置されている、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
前記冷却空気を、前記圧力室の通気性の底部を介して前記圧力室の内部に導く、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記マイクロフィラメントを、前記紡糸ノズルの下で４００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲の間隔をおいて、前記糸にまとめる、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を実施する装置であって、
加熱された紡糸ビーム（２）の下側における円形紡糸ノズル（３）であって、マイクロフィラメントを押し出すための、５０〜４００の数のノズル孔（７）を備えたノズルプレート（６）を有する円形紡糸ノズル（３）と、
前記紡糸ビーム（２）の下側に接続する冷却装置（８）であって、前記円形紡糸ノズル（３）の下に第１の凝固ゾーン（９）および第２の凝固ゾーン（１０）を形成していて、前記第２の凝固ゾーン（１０）に冷却空気ブロー手段（１１）が対応配置されている、冷却装置（８）と、
前記円形紡糸ノズル（３）の下において中心に配置された、前記マイクロフィラメントを１本の糸にまとめる集合糸ガイド（２６）と、
少なくとも１つの駆動される引出しゴデット（２７）と、
を備えた装置において、
前記ノズル孔（７）は、０.１２ｍｍ〜０.５０ｍｍの範囲の直径（ｄ）を備えた、同一の開口横断面（３８）を有しており、前記第１の凝固ゾーン（９）は、５０ｍｍの最小長さ（Ｅ１）を有しており、かつ前記冷却空気ブロー手段（１１）は、冷却空気が半径方向外側から内側に向かって前記マイクロフィラメントに作用するように、円筒形に形成されていることを特徴とする、装置。
【請求項１０】
前記ノズル孔（７）は、０.４ｍｍ〜１.５ｍｍの範囲の同一の長さ（Ｌ）を有している、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の凝固ゾーン（１０）は、前記冷却空気ブロー手段（１１）の通気性の円筒壁（１３）の内部において延びていて、前記冷却空気ブロー手段（１１）は、前記マイクロフィラメントを案内するために、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲の冷却長さ（Ｅ２）を有している、請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
前記冷却空気ブロー手段（１１）は、前記通気性の円筒壁（１３）を備えたスクリーンシリンダ（１２）が内部に配置されている圧力室（１４）を有している、請求項１１記載の装置。
【請求項１３】
前記スクリーンシリンダ（１２）の前記円筒壁（１３）は、円筒周壁にわたって均一に分配された、前記円筒周壁の全面積の５％〜最大１２％の範囲の開放面積を有している、請求項１１または１２記載の装置。
【請求項１４】
前記冷却装置（８）は、冷却源に接続された空気分配室（１５）を有していて、該空気分配室（１５）は、前記圧力室（１４）に対して同軸的に配置されていて、かつ通気性の底部（１７）を介して前記圧力室（１４）に接続されている、請求項１２または１３記載の装置。
【請求項１５】
前記第１の凝固ゾーン（９）は、前記冷却装置（８）の内部において、部分的に円錐形に形成された周壁リング（２２）によって形成されていて、該周壁リング（２２）は、自由端部が前記円形紡糸ノズル（３）に向けられていて、かつ前記スクリーンシリンダ（１２）における前記円筒周壁の周壁端部を覆っている、請求項１１から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
前記集合糸ガイド（２６）は、４００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲の間隔（ｋ）をおいて前記円形紡糸ノズル（３）の前記ノズルプレート（６）の下に配置されている、請求項９から１５までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、合成糸を溶融紡糸する方法、および請求項９の上位概念部に記載の、この方法を実施する装置に関する。
【０００２】
合成糸の製造時には通常、まず溶融紡糸プロセスにおいて複数の細いフィラメントが、紡糸ノズルを用いて押し出される。このときポリマ製の溶融物が、紡糸ノズルの複数の細いノズル孔を通して高圧下で押し出され、これによってノズル孔毎に各１つのフィラメントが形成される。フィラメントはその冷却および硬化後に、まとめられて、１本のマルチフィラメント糸を形成する。特に織編材料における使用のためには、糸を極めて細いフィラメント、つまりいわゆるマイクロフィラメントから形成するという要望が益々高まっている。これによって極めて柔軟で、曲がりやすく、軽量でかつ抵抗力のある織編材料を製造することができる。しかしながら織編分野における使用に対する要求を満たすためには、糸のマイクロフィラメントを、その物理的特性およびその長さ品質において高い均一性をもって製造しなくてはならない。繊度に基づいて、特に押出し直後におけるマイクロフィラメントの凝固は、特に繊細であることが公知である。そこで、冷却空気によって強いられる、マイクロフィラメントの凝固を、可能な限り丁寧に実施することが試みられた。
【０００３】
独国特許出願公開第１９８２１７７８号明細書（DE 19821778 A1）に開示された、高い番手均一性を有するマイクロフィラメントを製造する方法および装置では、マイクロフィラメントは、押出し後に、アクティブな冷却作用を有しない第１の凝固ゾーンと、アクティブな冷却作用を有する第２の凝固ゾーンとを通過する。アクティブな冷却作用を有する第２の凝固ゾーンにおいては、冷却空気流が、フィラメント群の内部に配置されたブローキャンドルを通して生ぜしめられ、半径方向内側から外側に向かって吹き付けられる。このときブローキャンドルの周囲に形成されたフィラメントカーテンは、広げられる。しかしながらこの広がりは、第１の凝固ゾーンに対して直接戻り作用し、この第１の凝固ゾーンにおいてマイクロフィラメントはなお程度の差こそあれ溶融流動状態である。したがってフィラメント横断面の形成における不均一性を回避することができない。
【０００４】
さらに、ブローキャンドルへの冷却空気供給を可能にするために、ブローキャンドルの周囲におけるフィラメントカーテンを、１箇所において分割することが必要である。これによってフィラメントの一部は、紡糸ノズルと収束点との間の領域において比較的強く変位させられる。しかしながらこれらの相違は、マイクロフィラメントの分子配向および横断面形成のための基準である、いわゆる紡糸延伸(Spinnverzug)に影響を及ぼす。マイクロフィラメントの形成におけるこのような不均一性は、しかしながら特に織布における着色時に、いわゆるカラースポットまたはストライプによって不都合に顕著になる。
【０００５】
ゆえに本発明の課題は、上位概念部に記載の形式の、合成糸を溶融紡糸する方法および装置を改良して、マイクロフィラメントのそれぞれにおいて、実質的に均一な紡糸延伸および冷却が作用するようにすることである。
【０００６】
本発明の別の目的は、合成糸を溶融紡糸する、上位概念部に記載の方法および上位概念部に記載の装置を改良して、特に、織編分野における使用のための、０.１〜０.７デニールの範囲におけるフィラメント番手を有するマイクロフィラメントから成る合成糸を製造することができる、方法および装置を提供することである。
【０００７】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を備えた方法、および請求項９に記載の特徴を備えた装置によって解決される。
【０００８】
本発明の好適な発展形態は、従属請求項の特徴および特徴の組合せによって定義されている。
【０００９】
本発明は、押出し後における均一なフィラメント横断面の形成のために、紡糸延伸と冷却とが共働するということを考慮する。例えば一般的に、比較的大きなノズル孔において引出し速度を高めると、分子の予備配向が高まるということが公知である。他方において同様に、紡糸ノズルの下における冷却の遅延は、迅速なフィラメント表面冷却およびこれによって惹起される予備配向を妨げるということが公知である。したがって、特に、極めて細いマイクロフィラメント横断面を形成する場合には、冷却と紡糸延伸とを調和させることが必要である。ゆえに本発明に係る方法では、マイクロフィラメントを、０.１２ｍｍ〜０.５０ｍｍの範囲における、ノズル孔の各１つの開口横断面から進出させ、第１の凝固ゾーンにおいて、５０ｍｍの最小長さにわたってアクティブな冷却作用なしに案内するようにした。その後で第２の凝固ゾーンにおいて、マイクロフィラメントの冷却が、半径方向外側から内側に向かって流れる冷却空気によって行われ、このときマイクロフィラメントを、糸にまとめた後で、１４００ｍ／分〜３０００ｍ／分の範囲における引出し速度で引き出す。このとき引出し速度は、ほぼ糸型式に応じて、つまり例えば延伸されていない糸（ＰＯＹ）を製造したいのかまたは完全延伸糸（ＦＤＹ）を製造したいのかによって、調整される。外側から内側に向かってフィラメントに向けられた冷却空気によっては、マイクロフィラメントの拡大も変位も生ぜしめられない。これによりすべてのフィラメントにおいて均一に作用する極めて安定した、マイクロフィラメントの硬化を生ぜしめることができる。比較的長く延ばされた第１の凝固ゾーンによって、マイクロフィラメントの十分な周壁硬化が得られるので、冷却作用を有する凝固ゾーンへの安定した進入が可能になる。
【００１０】
マイクロフィラメントの押出し時に高すぎる進出速度が生じないようにするために、さらに、マイクロフィラメントは、５０バール〜１５０バールの範囲における溶融物の正圧で、ノズル孔を通して押し出され、このときノズル孔の開口横断面はそれぞれ、０.４ｍｍ〜１.５ｍｍの範囲における長さにわたって延びている。このとき好ましくは、ノズル孔の長さとノズル孔の開口横断面との間においては、約３の比が望まれる。
【００１１】
糸の内部におけるすべてのマイクロフィラメントの極めて安定した番手均一性は、特に、高い着色均一性に対して影響を及ぼす。したがって本発明に係る方法の変化形態では、好ましくは、溶融物は、押出しの前に、着色剤または着色マスタバッチによって直接着色される。このようにすると、マイクロフィラメントを後で着色することは、もはや不要である。
【００１２】
第２の凝固ゾーンの内部において周囲から半径方向に流入する冷却空気によって、凝固ゾーンの比較的短い冷却区間におけるアクティブな冷却作用を実現することができる。そのために、マイクロフィラメントは、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲における長さにわたって、アクティブに冷却されて第２の凝固ゾーンを通して案内される。このときに調節される冷却空気消費は、同時に押し出されるマイクロフィラメントの数に合わせて調整され、このとき極めて細くて少数のマイクロフィラメントは、約３５Ｎｍ３／時間の冷却空気量で冷却され、多数のマイクロフィラメントは、約１２０Ｎｍ３／時間の冷却空気量で冷却される。
【００１３】
冷却空気はこのとき特に優しくマイクロフィラメントに向かって案内され、そのために方法の好適な発展形態によれば、冷却空気は、マイクロフィラメントをアクティブに冷却するために、マイクロフィラメントを取り囲むスクリーンシリンダの通気性の円筒周壁を通して生ぜしめられ、スクリーンシリンダは、冷却空気で満たされた圧力室の内部に配置されている。
【００１４】
このとき冷却空気は、圧力室の通気性の底部を介して圧力室の内部に導かれる。このようにしてスクリーンシリンダの全周にわたって、冷却空気流をマイクロフィラメントに吹き付ける均一な圧力状態が生ぜしめられる。
【００１５】
紡糸ノズルを通して押し出されるマイクロフィラメントの数およびこれによって生じるフィラメント密度に関連して、マイクロフィラメントを糸にまとめることを、紡糸ノズルに対する種々異なった間隔において実施することができる。このとき好ましくは、マイクロフィラメントは、紡糸ノズルの下で４００ｍｍ〜１５００ｍｍの範囲における間隔をおいて、糸にまとめられる。
【００１６】
したがって本発明に係る方法は、例えばポリエステルまたはポリアミド製の合成糸をマイクロフィラメントによって製造するのに特に適している。
【００１７】
本発明に係る方法を実施するために特に適した、本発明に係る装置では、ノズル孔が、０.１２ｍｍ〜０.５０ｍｍの範囲における同一の開口横断面を有しており、第１の凝固ゾーンが、５０ｍｍの最小長さを有しており、かつ冷却空気ブロー手段は、冷却空気が半径方向外側から内側に向かってマイクロフィラメントに作用するように、円筒形に形成されている。このように構成されていると、ほぼ同一のフィラメント横断面と同一の物理的特性とを備えた、比較的多数のマイクロフィラメントをも、同じ紡糸延伸において製造することができる。
【００１８】
このときノズル孔は、好ましくは、０.４ｍｍ〜１.５ｍｍの範囲における同一の長さを有している。このように構成されていると、押し出されたフィラメント横断面を形成するのに必要でかつ望まれている、ノズル孔の長さ直径比を維持することができる。
【００１９】
パッシブな冷却作用とアクティブな冷却作用とを互いに切り離すために、本発明に係る装置の特に有利な発展形態では、第２の凝固ゾーンは、冷却空気ブロー手段の通気性の円筒壁の内部において延びていて、冷却空気ブロー手段は、マイクロフィラメントを案内するために、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲における冷却長さを有している。このように構成されていると、硬化および凝固のために必要な冷却効果がマイクロフィラメントにおいて得られる。
【００２０】
マイクロフィラメントを冷却するための冷却空気の供給を好適に実現する実施形態では、冷却空気ブロー手段は、通気性の円筒壁を備えたスクリーンシリンダが内部に配置されている圧力室を有している。このように構成されていると、均一な冷却空気流を、スクリーンシリンダの長さにわたってかつ横断面にわたって得ることができる。
【００２１】
このとき冷却空気の供給は、好ましくは、スクリーンシリンダの円筒周壁の開放面積を介して行われ、この開放面積は、円筒周壁にわたって均一に分配されていて、円筒周壁の全面積の５％〜最大１２％の範囲における大きさを有している。このように構成されていると、冷却空気量を相応に僅かに保つことができ、かつマイクロフィラメントに対して均一に作用させることができる。
【００２２】
このとき、空気分配室を介して行われる冷却空気の供給は、特に均一な流れを生ぜしめることが判明している。この空気分配室は、圧力室に対して同軸的に配置されていて、かつ通気性の底部を介して圧力室に接続されている。このように構成されていると、スクリーンシリンダの内部への進入までに冷却空気流を複数回変向させることが必要である。これによって、冷却空気の供給時におけるあらゆる乱流を回避することができる。
【００２３】
可能な限り沈静化された第１の凝固ゾーンを得るために、本発明に係る装置の特に好適な発展形態では、第１の凝固ゾーンは、冷却装置の内部において、部分的に円錐形に形成された周壁リングによって形成されていて、該周壁リングは、自由端部が円形紡糸ノズルに向けられていて、かつスクリーンシリンダにおける円筒周壁の周壁端部を覆っている。周壁リングの形状付与は、第１の凝固ゾーンと第２の凝固ゾーンとの間における穏やかな移行部を可能にする。さらに、スクリーンシリンダの上側領域におけるスクリーンシリンダ周壁のカバーによって、第１の凝固ゾーンからの揮発性成分がシリンダ周壁に付着することが回避される。これによって、特に着色された溶融物の場合に、押出し時に発生する無色の色粒子を、第１の凝固ゾーンにおいて拘束することができる。
【００２４】
本発明に係る方法を実施する本発明に係る装置は、特に、第２の凝固ゾーンにおける穏やかな冷却によって傑出している。
【００２５】
次に本発明に係る方法を、本発明に係る装置の実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】１本の合成糸を溶融紡糸する本発明に係る装置の第１実施形態を、概略的に示す縦断面図である。
【図２】図１に示された冷却装置を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図２に示された冷却装置を概略的に示す横断面図である。
【図４】図１に示された実施形態のノズルプレートの一部を概略的に示す縦断面図である。
【図５】複数の合成糸を溶融紡糸する本発明に係る装置の別の実施形態を、概略的に示す縦断面図である。
【００２７】
図１には、合成糸を溶融紡糸する本発明に係る装置の第１実施形態が、概略的に縦断面図で示されている。この実施形態は、鉛直方向において互いに上下に配置された紡糸装置１と冷却装置８とを有している。紡糸装置１は、この実施形態では、加熱された紡糸ビーム２から成っており、この紡糸ビーム２はその下側に円形紡糸ノズル３を保持している。円形紡糸ノズル３は、紡糸ビーム２の上側に配置された紡糸ポンプ４に接続されている。紡糸ポンプ４は、溶融物供給路５を介して、ここには図示されていない溶融物形成機、例えば押出し機または重縮合設備に接続されている。紡糸ポンプ４は、ポンプ駆動装置２９によって運転回転数で駆動され、かつポリマ溶融物を圧力下で円形紡糸ノズル３に供給する。装置はそのために図１では運転状態で示されている。
【００２８】
紡糸ビーム２の内部に保持された円形紡糸ノズル３は、下側にノズルプレート６を有しており、このノズルプレート６は、複数のノズル孔を有している。
【００２９】
ノズルプレート６について説明するために、追加的に図４を参照する。図４には、円形紡糸ノズル３のノズルプレート６が断面図で示されている。下側には複数のノズル孔７がノズルプレート６において形成されており、これらのノズル孔７はノズルプレート６の内部において各１つの溶融物通路３４に直接開口している。ノズル孔７は、符号ｄで示された直径によって特徴付けられた自由な流れ横断面３８を有している。ノズル孔７における自由な流れ横断面３８は、本発明に係る方法を実施するために、最小０.１２ｍｍ〜最大０.５０ｍｍの、その都度製造すべきマイクロフィラメントに関連した直径ｄを有している。開口横断面３８は、このときノズルプレート６の内部において、図４において符号Ｌによって示された長さにわたって延びている。ノズル孔７の長さＬとノズル孔７の開口横断面３８との比を２.５〜３.５に維持するために、ノズル孔７の長さＬは、開口横断面３８の直径ｄに関連して制限されている。本発明に係る方法のために、ノズル孔７の長さＬは、０.４ｍｍ〜１.５ｍｍの範囲に制限されている。このようにして、ノズル孔７の直径ｄおよび長さＬによって、マイクロフィラメントの押出し時における溶融物の流出速度を、引出し速度ひいては所望の紡糸延伸に適合された範囲において設定することができる。このとき紡糸ノズルの内部に存在する溶融物圧は、貫流を変化させるために、制御値として働く。
【００３０】
円形紡糸ノズル３の下側に保持されたノズルプレート６は、マイクロフィラメントの所望の数に関連して、最小５０〜最大４００の数のノズル孔７を有している。ノズル孔７は、好ましくは均一にノズルプレート６の円形面に分配されて形成されている。しかしながらまた、ノズル孔７の数が比較的少ない場合には、ノズル孔７の分配形態をノズルプレート６においてリング形状に形成することも可能である。
【００３１】
図１の図面から分かるように、紡糸ビーム２の下には直接、冷却装置８が接続している。この冷却装置８は、紡糸ビーム２の下側にシール作用をもって保持されており、このとき円形紡糸ノズル３の下には、直接、第１の凝固ゾーン９および第２の凝固ゾーン１０が接続している。第１の凝固ゾーン９は、円形紡糸ノズル３と冷却空気ブロー手段１１との間に形成されている。第１の凝固ゾーン９の内部においては、アクティブな冷却は行われない。
【００３２】
冷却空気ブロー手段１１は、第２の凝固ゾーン１０に対応配置されており、この実施形態では、通気性の円筒壁１３を備えたスクリーンシリンダ１２によって形成される。スクリーンシリンダ１２は、その端面において開放しているので、円形紡糸ノズル３を通して押し出されたフィラメント群は、スクリーンシリンダ１２を貫通することができる。スクリーンシリンダ１２は、圧力室１４の内部に配置されており、この圧力室１４は冷却空気によって満たされている。冷却空気は、鉛直方向で圧力室１４の下に配置された空気分配室１５を介して、圧力室１４の通気性の底部１７を通して供給される。空気分配室１５は、空気接続通路１６を介して、ここには図示されていない冷却空気源に接続されている。空気分配室１５の内部には、出口管片１８が同心的にスクリーンシリンダ１２の下に配置されており、かつ糸出口２５を形成している。
【００３３】
冷却装置８の機能についてさらに述べるために、追加的に図２および図３を参照する。図２には冷却装置が縦断面図で示され、かつ図３には冷却装置が横断面図で示されている。図面のうちの１つを特に参照しない場合には、以下の記載はすべての図面に対するものである。
【００３４】
紡糸ビーム２の内部における円形紡糸ノズル３の温度調整を、第１の凝固ゾーン９の形成によって可能な限り影響されないように保つために、紡糸ビーム２の下側には、断熱プレート１９が円形紡糸ノズル３に対して同心的に配置されている。したがって円形紡糸ノズル３は、紡糸ビーム２の下側面に対してずらされて保持されている。断熱プレート１９には、押圧プレート２０が接続されており、この押圧プレート２０は、汎用の形式で紡糸ビーム２に不動に結合されている。押圧プレート２０は、圧力室１４の上側に保持されたシール部材２１と共働する。そのために圧力室１４は、ボックス形状に形成されている。圧力室１４の内部には、スクリーンシリンダ１２が配置されており、このスクリーンシリンダ１２は、圧力室１４を完全に貫通しており、かつこれによって圧力室１４の上側および圧力室１４の下側においてそれぞれ、マイクロフィラメントを案内するための開口を形成している。スクリーンシリンダ１２の上端部には、周壁リング２２が保持されている。この周壁リング２２は、自由端部２３が円形紡糸ノズル３のノズルプレート６に向かって延びており、かつ反対側に位置するカバー端部２４が、スクリーンシリンダ１２の内部に延びていて、カバーを形成している。周壁リング２２は、円錐形に形成されているので、比較的大きな直径を有する円形紡糸ノズル３とスクリーンシリンダ１２との間における穏やかな移行部が形成されている。これによって周壁リング２２は、第１の凝固ゾーン９の下端部を形成しており、第１の凝固ゾーン９内においてマイクロフィラメントは、ノズルプレート６を通した押出しの直後に、冷却作用なしに案内される。第１の凝固ゾーン９は、図１および図２において符号Ｅ１で示された長さを有している。
【００３５】
第１の凝固ゾーン９の内部において、特に、フィラメント材料の分子鎖の配向は、マイクロフィラメントの縁部における予備硬化に到るまで影響を受ける。本発明に係る方法のために、少なくとも５０ｍｍの最小長さＥ１が維持されねばならない。例えば０.５デニール（den）の比較的大きなフィラメント番手の場合にＥ１＝７５ｍｍの長さに拡大することができる、この最小長さ内において、マイクロフィラメントは鎮静した雰囲気を通して案内される。このとき第１の凝固ゾーンの長さＥ１の変化は、周壁リング２２の交換によって簡単に実現することができる。
【００３６】
半径方向外側から内側に向かって流れる冷却空気を生ぜしめるために、圧力室１４の内部にはスクリーンシリンダ１２が保持されている。スクリーンシリンダ１２は、通気性の円筒壁１３を有しており、この円筒壁１３は、好ましくは複数の層から形成されている。マイクロフィラメントに向けられた内壁３９は、好ましくは、孔付金属薄板シリンダとして形成されている。圧力室１４の圧力空間から円筒壁１３を通って流れる冷却空気を均一化するために、外壁４０が例えばワイヤ織布として形成されている。このとき円筒壁１３の内壁３９と外壁４０とは、互いに間隔をおいて配置されていてよい。
【００３７】
マイクロフィラメント３０を冷却するためにスクリーンシリンダ１２を介して吹き込まれる空気量は、スクリーンシリンダ１２の円筒壁１３の通気性によって確定される。そのために円筒壁１３は、円筒周壁の全面積の５％〜最大１２％の範囲における、円筒壁にわたって均一な開放面積を有している。円筒壁１３の開放面積は、例えば内壁３９の孔によって確定することができる。スクリーンシリンダ１２の周囲における開放面積の均一な分配は、スクリーンシリンダ１２の周囲およびスクリーンシリンダ１２の長さにわたって、マイクロフィラメントを冷却するための冷却空気を半径方向に供給することを可能にする。このとき冷却空気の流出速度は、単に、圧力室１４の内部において生ぜしめられる正圧によって確定される。この正圧は、圧力室１４の内室全体にわたって作用するので、マイクロフィラメントに対してすべての側から均一な吹付けが行われる。
【００３８】
図１および図２の図面から分かるように、スクリーンシリンダ１２は第２の凝固ゾーン１０の内部において延びている。したがって第２の凝固ゾーン１０は、内部においてマイクロフィラメントがアクティブに冷却される領域である。吹付けの高い均一性によって、特に均一なフィラメント横断面、ひいては高い番手均一性が得られる。第２の凝固ゾーン１０の長さは、符号Ｅ２で示されている。第２の凝固ゾーン１０は、本発明に係る方法を実施するために、１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲における長さＥ２を有している。このときマイクロフィラメントの数およびフィラメント番手は、アクティブな冷却作用のための基準である。
【００３９】
図１の図面から分かるように、マイクロフィラメント３０は１本の糸３１にまとめられる。そのために円形紡糸ノズル３の下には、集合糸ガイド２６が設けられており、この集合糸ガイド２６は、いわゆる収束点を形成している。したがって集合糸ガイド２６は円形紡糸ノズル３に対して中心に保持されており、これによってマイクロフィラメント３０は、収束点において糸３１にまとめられる。円形紡糸ノズル３の紡糸ノズル下側と集合糸ガイド２６との間の間隔は、符号ｋで示されている。円形紡糸ノズル３の直径に関連してかつマイクロフィラメントの数に関連して、この間隔ｋは、最小４００ｍｍでかつ最大１５００ｍｍである。このとき特に、第２の凝固ゾーンと収束点との間における移行ゾーンが、マイクロフィラメントの冷却の均一化を得るために使用される。このとき冷却の均一化のためには、周囲空気が働く。
【００４０】
それぞれの溶融紡糸法に関連して、フィラメントを、まとまりを促進するために同時に流体によって湿潤することができる。このとき流体は、ピンまたはローラによってマイクロフィラメントに塗布することができる。
【００４１】
集合糸ガイド２６の下には、糸３１を収容するための引出しゴデット２７が配置されている。引出しゴデット２７は、ゴデット駆動装置２８.１を介して、予め設定された周速度で駆動されており、これによってマイクロフィラメントを押出し後に引き出すことができ、かつマイクロフィラメントを形成するために確定された紡糸延伸を得ることができる。方法を実施するために、引出しゴデット２７における引出し速度は、糸型式に関連して１４００ｍ／分〜３０００ｍ／分の範囲において調節される。引出し速度は、紡糸延伸に、ひいては形成される分子構造に影響を及ぼす。完全延伸糸（ＦＤＹ）を製造するためには、したがって比較的低い引出し速度が調節され、かつ部分延伸糸（ＰＯＹ）を製造するためには、比較的高い引出し速度が調節される。
【００４２】
本発明に係る装置の、図１に示された実施形態は、引出しゴデット２７の下流側に配置された延伸ゴデット３３を有しており、この延伸ゴデット３３は、別体の第２のゴデット駆動装置２８.２に連結されている。延伸ゴデット３３の下流にさらなる延伸ゴデットが配置されていない場合に対しては、例えば延伸されていない糸（ＰＯＹ）を生ぜしめることができる。この場合には、約２５００ｍ／分の比較的高い引出し速度が、引出しゴデット２７において調節される。延伸ゴデット３３に、さらに別の延伸ゴデットが糸３１を延伸するために続いている場合に対しては、引出し速度は、予備配向および延伸可能性に影響を及ぼすために、例えば１５００ｍ／分の周速度に調節される。
【００４３】
複数のマイクロフィラメントから合成糸を溶融紡糸する本発明に係る方法を実施する、図１に示された装置は、好ましくは、例えばポリエステルまたはポリアミド製の既に着色されたポリマ溶融物を押し出すために使用される。このとき溶融物源を介して供給される溶融物は、例えば押出し機または溶融物流において染料を直接供給することによって、または溶融物流をマスタバッチ（粒子状着色剤）とまとめることによって、着色することができる。しかしながらこのようにして着色されたポリマ溶融物には、押出し時に幾つかの色粒子が解離し、第１の凝固ゾーン内に直接進入するという欠点がある。しかしながら周壁リング２２によって、これらの自由な色粒子は周壁リング２２の周囲に付着し、第２の凝固ゾーン内には達しないということが達成される。したがって本発明に係る装置は、特に、着色された溶融物を押し出してマイクロフィラメントを形成するために有利であることが判明している。
【００４４】
マイクロフィラメントの押出し時に、溶融物は５０バール〜１５０バールの範囲の、紡糸ノズルの内部における溶融物圧で、ノズルプレート６のノズル孔７を通して押し出される。これによって、その都度の引出し速度およびマイクロフィラメントの所望のフィラメント番手に適合された溶融物流量が得られる。このとき０.３〜０.７デニールの範囲におけるフィラメント番手を得るためには、ノズル孔７が０.１２ｍｍ〜０.５ｍｍの範囲の直径を有する同一の開口直径を有するノズルプレート６が使用される。
【００４５】
次いで、マイクロフィラメントは、５０ｍｍの最小長さを有する第１の凝固ゾーンを通過する。ここで、特にマイクロフィラメントの縁部層の予備配向および予備硬化が行われる。引出し速度および流速度によって確定された紡糸延伸によって、所望の予備配向および横断面形成が達成される。
【００４６】
全フィラメント横断面を硬化するために、マイクロフィラメントは第２の凝固ゾーンを通して案内され、かつ１５０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲における冷却長さにわたって、半径方向で外側から内側に向かって吹き込まれる冷却空気によって冷却される。スクリーンシリンダ１２の円筒壁１３における開放面積および圧力室１４における冷却空気の内圧は、マイクロフィラメントが第２の凝固ゾーンの内部において、３５Ｎｍ３／時間〜１２０Ｎｍ３／時間の範囲における冷却空気量で冷却されるように設定されている。またこの場合、マイクロフィラメントの数は冷却空気量のための基準である。例えば、２００ｆ３８４と呼称される糸のためには、すべての３８４のフィラメントを均一に冷却するために、最大の冷却空気量が必要になる。糸の呼称における最初の数値２００は、２００デニールを有する糸の全番手を定義している。
【００４７】
冷却後にマイクロフィラメントは、集合糸ガイド２６によって糸３１にまとめられ、１４００ｍ／分〜２０００ｍ／分の範囲における周速度で引出しゴデット２７によって収容される。
【００４８】
したがって本発明に係る方法および本発明に係る装置は、織編分野における使用のために汎用のすべての糸、例えば糸３０ｆ７２または６０ｆ１２８または１００ｆ１９２またはそれどころか糸２００ｆ３８４のようなすべての糸を製造するのに適している。このときフィラメント番手は、０.１〜０.７デニールの範囲、好ましくは０.３〜０.５デニールの範囲にある。このとき好ましくは、ポリエステルまたはポリアミド製のポリマ溶融物が押し出される。
【００４９】
本発明に係る方法および本発明に係る装置によって製造された、ポリエステル製の糸（ＰＯＹ）であって、１４４のフィラメントおよび７０デニールの全番手ならびに着色グレイを有する糸（ＰＯＹ）は、ウスター測定装置（Uster）による通常検査において０.７Ｕ％の、番手における高い均一性を示している。強度および残留伸びから計算される品質数は、２９.０であった。このとき、それぞれ０.２ｍｍの直径および３.０のＬ／Ｄ比をもって形成されたノズル孔を備えた紡糸ノズルが使用された。紡糸ノズルは、ポリマ溶融物が６０バールの紡糸圧下で紡糸ノズルに供給される紡糸ポンプに連結されていた。フィラメントを冷却するために、第１の凝固ゾーンは６０ｍｍの長さ（Ｅ１）に、かつ第２の凝固ゾーンは１６１ｍｍの長さ（Ｅ２）に調節された。紡糸ノズルの下に６７０ｍｍの間隔をおいて、フィラメントは油剤を用いて糸にまとめられた。糸は、２７００ｍ／分の引出し速度で部分延伸されて巻き取られた。
【００５０】
実地においては、１つの紡糸ポジションの内部において複数の糸が同時に形成されるのが通常である。そのために図５には、本発明に係る方法を実施することができる本発明に係る装置の１実施形態が示されている。図５に示された実施形態は、４本の糸から１つの糸群を形成する、１つの紡糸装置１および１つの冷却装置８を示している。このとき糸の数は一例である。
【００５１】
この実施形態において、１つの紡糸ビーム２には、４つの円形紡糸ノズル３が並んで配置されている。これらの円形紡糸ノズル３は、分配系３５を介してマルチ紡糸ポンプ（Mehrfachspinnpumpe）４に連結されている。紡糸ポンプ４は、ポンプ駆動装置２９を介して駆動される。溶融物供給路５を介して紡糸ポンプ４は、ここには図示されていない押出し機に接続されている。冷却装置８は、円形紡糸ノズル３毎にそれぞれ紡糸ノズル３の下に、第１の凝固ゾーン９および第２の凝固ゾーン１０を形成している。紡糸ビーム２の下における凝固ゾーン９，１０の形成は、図１に示された実施形態と同一なので、ここでは図１を参照することとし、さらなる説明は行わない。
【００５２】
このとき第２の凝固ゾーン１０は、スクリーンシリンダ１２によって形成され、これらのスクリーンシリンダ１２はすべて一緒に、１つの圧力室１４内に配置されている。したがってスクリーンシリンダ１２には一緒に１つの圧力室１４から、冷却空気が供給される。圧力室１４には底部１７に空気分配室１５が対応配置されており、この空気分配室１５は、空気接続通路１６を介して、ここには図示されていない冷却空気源に連結されている。圧力室１４および空気分配室１５は、等しい大きさで形成されているので、通気性の底部１７を介して連続的な冷却空気流が上側の圧力室１４内に導入される。
【００５３】
冷却装置８の下には、マイクロフィラメント３０をそれぞれ１つの糸３１にまとめるために、複数の集合糸ガイド２６および複数の油剤供給ピン３６が配置されている。油剤供給ピン３６を介してマイクロフィラメントは湿潤される。
【００５４】
引出しゴデット２７によって収容するために、糸３１は糸ガイド３７を介してまとめられ、これによって糸３１を可能な限り小さな糸ピッチで互いに平行に引出しゴデット２７の周囲において案内することができる。引出しゴデット２７は、ゴデット駆動装置２８によって直接駆動されている。したがって糸群のすべての糸３１は、引出しゴデット２７の周囲において一緒に案内される。
【００５５】
このときマイクロフィラメントを押し出し、冷却しかつ引き出すための機能は、図１に示された実施形態と同一であるので、ここではそれに対してさらなる説明は行わず、上における記載を参照することとする。したがって本発明に係る方法および本発明に係る装置は、複数の糸を押し出されたマイクロフィラメントから同時に製造するのに、特に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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