(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも第１の引取ローラと第２の引取ローラとを有し、第１の引取ローラと第２の引取ローラの間で糸条を延伸する合成繊維の製造装置であって、第１および／または第２の引取ローラとは別体で引取ローラ上の糸条を加熱流体を用いて直接加熱する糸条加熱手段を設け、第１の引取ローラの速度を１０００ｍ／分以上４０００ｍ／分未満、第２の引取ローラの速度を５０００ｍ／分以上とすることを特徴とする合成繊維の製造装置。
【請求項２】
前記第１および／または第２の引取ローラを取り囲むボックスを設け、該ボックス内に加熱流体を供給するノズルを１〜１００個配設し、該ボックスにボックス内で発生した液体をボックス外へ排出する排出孔を配設したことを特徴とする、請求項１の合成繊維の製造装置。
【請求項３】
前記ボックスに糸条が通過するための開口部を１ヶ所以上配設し、開口部からロール表面へ引いた接線において、開口部からロール接点までの距離を０．５〜５０ｍｍとすることを特徴とする、請求項２の合成繊維の製造装置。
【請求項４】
前記開口部のそれぞれの開口面積を１〜７５０ｍｍ2とすることを特徴とする、請求項３の合成繊維の製造装置。
【請求項５】
前記ボックスを貫通する引取ローラの回転軸とボックスとの隙間を０．１〜５ｍｍとすることを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の合成繊維の製造装置。
【請求項６】
引取ローラの直径を１０〜５００ｍｍとすることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の合成繊維の製造装置。
【請求項７】
前記第１および／または第２の引取ローラが加熱可能なローラとして構成されていることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに記載の合成繊維の製造装置。
【請求項８】
第１の引取ローラの上流側および／または第２の引取ローラの下流側に、糸条走行用の２つ以上のローラが設けられていることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載の合成繊維の製造装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の装置を用いて合成繊維を製造することを特徴とする合成繊維の製造方法。
【請求項１０】
口金から吐出された溶融ポリマを冷却固化して糸条とし、第１の引取ローラと第２の引取ローラの間で糸条を延伸し、延伸された糸条を巻取装置で巻き取ることを特徴とする、請求項９の合成繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成繊維の製造装置および方法に関し、とくに、装置構成上および糸条品質上の問題を生じることなく糸条の多糸条化に対応できる合成繊維の製造装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
織物や編物に適したポリエステル繊維などの合成繊維を製造する方法については、たとえば、特許文献１に開示されるような紡糸工程と延伸工程とを連続した方式が提案されている。この方法は、たとえば図１２に示すように、加熱ローラ１１１とセパレートローラ１１２とで構成される一対の第１ローラ群に複数糸条１１３を数周回巻き付けて延伸に必要な温度にまで加熱した後に、より高速で回転する加熱ローラ１１４とセパレートローラ１１５とで構成される別の一対の第２ローラ群に数周回巻き付け両ローラ群の間で延伸した後、熱処理するといういわゆる、ネルソンローラを用いた加熱方式であり、延伸斑や染め斑などの品質欠点の少ない繊維を得ることができるため工業的に実用化されている。
【０００３】
しかしながら、この方法では複数糸条を同時に数周回にわたって一対の加熱ローラとセパレートローラとに巻き付ける作業、すなわち糸掛け作業時間が長くなり、また、多糸条化した場合、各ローラ上に存在する糸条数が多くなるためローラを軸方向に長くしなければならず装置全体が大型化してしまうという問題がある。
【０００４】
このような問題に対し、先に本出願人により、図１３に示すような装置が提案されている（特許文献２参照）。この提案装置では、ネルソンローラ方式を採用せずに、第１引取ローラ１２１の上流側に赤外線加熱手段１２２を設けて糸条１２３の急速加熱あるいはローラ１２１による加熱を補強可能としており、さらに、第２引取ローラ１２４の下流側に、熱固定のための加熱手段１２５を設ける構造としている。
【０００５】
ところが、この先に提案した装置においても、未だ以下のような問題が残されている。
すなわち、図１４に示すように、第１引取ローラ１２１の上流側の位置で糸条１２３が加熱されると、前延伸がＰ１において生じやすく糸むらが発生しやすくなって、品質が安定しなくなる。また、第１引取ローラ１２１の直下流の位置で糸条１２３が加熱されると、延伸点Ｐ２の位置が変動し、やはり糸むらが生じやすくなって品質が安定しない。さらに、装置スペースが限られる場合においては、第２引取ローラ１２４の下流側についても、図１５に示すように加熱手段１２５を設けずに単にガイド１２６を介して巻取装置１２７（ワインダ）に装着された各ボビン１２８に各糸条１２３を振り分ける場合に比べ、図１６に示すように加熱手段１２５を設けた場合には、その分、ガイド１２６から各ボビン１２８に振り分けるためのスペースが小さくなり、糸条１２３の走行路が急に折り曲げられることになる。このような状態では、糸切れが生じやすくなるとともに糸が擦過されやすくなってその表面品位の維持が難しい。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭５４−１８９１８号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開２０００−２９０８２３号公報（図１３〜図１６）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上述のような従来技術の限界に鑑み、第１および／または第２引取ローラ部分における加熱方法に着目して、装置構成上の問題を生じることなく、つまり、多糸条化による第１および／または第２引取ローラの長尺化を生じさせることなく、かつ、糸条品質上の問題を生じることなく、つまり、従来の内部ヒータ加熱と同等の均一加熱性能を発揮可能で糸むらの発生を抑制可能な、しかも、設備の簡略化が可能で安価に実施可能な、合成繊維の製造装置および方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る合成繊維の製造装置は、少なくとも第１の引取ローラと第２の引取ローラとを有し、第１の引取ローラと第２の引取ローラの間で糸条を延伸する合成繊維の製造装置であって、第１および／または第２の引取ローラとは別体で引取ローラ上の糸条を加熱流体を用いて直接加熱する糸条加熱手段を設け、第１の引取ローラの速度を１０００ｍ／分以上４０００ｍ／分未満、第２の引取ローラの速度を５０００ｍ／分以上とすることを特徴とするものからなる。
【０００９】
この装置において、加熱流体としては、たとえば、スチームを用いることができる。とくにスチーム加熱は、効率のよい加熱を安価に達成可能である。
【００１０】
上記の加熱流体を用いて第１および／または第２の引取ローラ上で糸条を直接加熱する手段においては、第１および／または第２の引取ローラを取り囲むボックスを設け、加熱流体をボックス内に供給するノズルを１〜１００個配設し、該ボックスにボックス内で発生した液体をボックス外へ排出する排出孔を設けられている構成とすることもできる。ノズルを１〜１００個配設する場合においては、加熱流体をボックス内に、それぞれのノズル配設箇所から供給することで、ボックス内の加熱流体の圧力分布状態を均一化することができ、糸条の均一加熱をすることができる。
【００１１】
上記の加熱流体を用いて第１および／または第２の引取ローラ上で糸条を直接加熱する手段においては、ボックスに糸条が通過するための開口部が１ヶ所以上配設され、開口部からローラ表面へ引いた接線において、開口部からロール接点までの距離が、０．５〜５０ｍｍである構成とすることもできる。このように構成すれば、第１の引取ローラ上流側の糸条の前延伸を抑制でき、また、第１の引取ローラ下流側での延伸点の位置の変動を少なくすることができる。
【００１２】
上記の加熱流体を用いて第１および／または第２の引取ローラ上で糸条を直接加熱する手段においては、貫通する引取ローラの回転軸とボックスとの隙間を０．１〜５ｍｍとすることが好ましく、または／および、上記開口部のそれぞれの開口面積が１〜７５０ｍｍ2である構成とすることが好ましい。このように構成すれば、ボックス内に供給されている加熱流体のボックス外側への漏れを少なくすることができ、ボックス内の加熱流体の圧力を安定させることができる。このことにより、糸条の均一加熱をすることができる。
【００１３】
本発明に係る装置では、上記第１および／または第２の引取ローラのローラ径を１０〜５００ｍｍで構成することもできる。このように構成すれば、引取ローラ上の糸を十分に加熱することができる。
【００１４】
また、本発明に係る装置では、上記第１および／または第２の引取ローラを加熱可能なローラとして構成することができる。
【００１５】
また、第２の引取ローラの下流側に、糸条走行用に２つ以上のローラが設けられている構成とすることもできる。このように構成すれば、第２の引取ローラにネルソン方式のローラを使用しない場合にあっても、下流の巻取装置からの張力の伝播を適切に遮断することが可能となる。同様に、第１の引取ローラの上流側に、２つ以上のローラを設ければ、たとえば上流側の糸条冷却風等に起因する糸揺れ等の振動が第１の引取ローラに伝わることを防ぐことができる。
【００１７】
本発明に係る合成繊維の製造方法は、上記のような装置を用いて合成繊維を製造することを特徴とする方法からなる。
【００１８】
また、本発明方法は、単なる巻き返し等にも適用可能であるが、とくに、口金から吐出された溶融ポリマを冷却固化して糸条とし、第１の引取ローラと第２の引取ローラの間で糸条を延伸し、延伸された糸条を巻取装置で巻き取る、いわゆる直接紡糸延伸に適用してとくに優れた効果が得られるものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施態様に係る合成繊維の製造装置を示しており、本発明を直接紡糸延伸装置に適用した場合を示している。図１において、口金１から吐出された溶融ポリマの状態にある糸条２は、冷却手段３（たとえば、冷却空気吹き付けによる冷却手段）によって冷却固化され、本実施態様では油剤付与手段４を経た後、第１の引取ローラ５へ送られる。第１の引取ローラ５は、本実施態様では、片掛けローラ（つまり、ネルソン方式ではないローラ）に構成されており、この第１の引取ローラ５に対して、そのローラ上で糸条２を直接的に非接触かつ急速加熱する糸条加熱手段としてのヒータ６が配置されている。このヒータ６は、第１の引取ローラ５とは完全に別体に構成されている。
【００２０】
第１の引取ローラ５の下流側に、第２の引取ローラ７が設けられており、低速側の第１の引取ローラ５と高速側の第２の引取ローラ７との間に所定の速度差をもたせることにより、糸条２が両ローラ間で所定の倍率にて延伸される。この第２の引取ローラ７も、片掛けローラに構成されている。第２の引取ローラ７に対向する位置には、そのローラ７上を案内される糸条２を直接的に非接触にて急速加熱可能な糸条加熱手段としてのヒータ８が配置されている。このヒータ８は、第２の引取ローラ７とは完全に別体に構成されている。
【００２１】
第２の引取ローラ７を通過した糸条２は、本実施態様では、ガイド９を経た後、ローラベール１０を介して、巻取装置１１のスピンドル１２に装着されたボビン１３上に巻き取られる。ボビン１３が満巻になると、ターレットにより巻取位置に移動されてきた空のボビンに巻き替えられる（図示略）。
【００２２】
上記第１実施態様に係る合成繊維の製造装置においては、第１および／または第２の引取ローラの位置において、糸条２は、第１および／または第２の引取ローラとは別体のヒータによって急速加熱されるので、第１および第２の引取ローラには内部ヒータが不要になり、安価な設備で構成できる。つまり、著しく複雑な構造を採用したり、著しく高価な装置構成を採用したりする必要はなく、簡単な装置構成でありながら、急速加熱により、均一加熱性能を得ることが可能になる。
【００２３】
また、図２に示す第２実施態様では、上記第１実施態様におけるヒータ６、８の代わりに、第１および／または第２の引取ローラ２１、２２の全体を囲うように、ボックス型の糸条加熱手段２３、２４が設けられている。このように構成すれば、周回される糸条２が糸条加熱手段２３、２４により加熱される。
【００２４】
図３は、本発明の第３実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分を示している。本発明においては、第１および／または第２の引取ローラとは別構成の糸条加熱手段として、加熱流体を用いた手段を採用でき、とくに加熱効率、コストの面から、加熱流体としてスチームを使用することが好ましい。図３に示す態様では、第１および／または第２の引取ローラ３１に対向させてスチーム加熱装置３２が設けられている。スチーム加熱装置３２は、スチームの導入口３３と、導入されたスチームのチャンバ３４と、チャンバ３４のローラ対向面に穿設された多数の穴またはスリット３５と、穴またはスリット３５からローラ３１上の糸条２に向けて噴射されたスチームが洩れないように回収する吸引口３６を有している。
【００２５】
スチーム加熱装置３２からのスチームは、第１および／または第２の引取ローラ３１上で糸条２を直接流体接触加熱するので、糸条２を効率よく急速加熱できる。また、スチームは他の熱媒体に比べ安価に供給可能であるので、ランニングコストを低く抑えることができる。
【００２６】
図４は、本発明の第４実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分を示している。本実施態様においては、第１および／または第２の引取ローラ４１部分がスチームボックス４２で囲まれており、導入口４３から導入され導出口４４から排出されるスチームがボックス４２内に充満している間に、非接触にて糸条２が加熱されるようになっている。
【００２７】
図５および図６は、本発明の第５実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分を示している。本実施態様においても、スチームを加熱流体として直接流体接触加熱を行うが、スチームは第１および／または第２の引取ローラ５１内に配置された導入側チャンバ５２内に導入され、第１および／または第２の引取ローラ５１の外周壁に開設された多数の穴またはスリット５３を通して噴出されることにより、第１および／または第２の引取ローラ５１上の糸条２を直接流体接触加熱できるようになっている。加熱に使用された後のスチームは、ローラ外周側に配置されたチャンバ５４内に集められ、導出口５５から排出される。このような構成においても、糸条２は効率よく急速加熱される。また、この構成においてスチームの出入口を内外逆に配備しても同様の効果が得られる。
【００２８】
図７および図８は、本発明の第６実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分を示している。本実施態様においては、第１および／または第２の引取ローラ６１がボックス６２で囲まれており、スチームはボックス６２の外側に配置された導入チャンバ６３内に導入され、ボックス６２に１〜１００個配設されたノズル６４を通して噴出されることにより、ボックス６２内に充満される。スチームがボックス６２内に充満している間に、第１および／または第２の引取ローラ６１上の糸条２を直接流体接触加熱できるようになっている。また、ボックス内で発生した液体、たとえば、加熱流体がボックス内で凝縮した液体は、ボックス内に配設された排出孔６５からボックス外へ排出される。
【００２９】
図７および図８に示す本発明の第６実施態様においては、ボックス６２に糸条２が通過するための開口部６６が１ヶ所以上配設され、開口部６６からローラ６１表面へ引いた接線において、開口部６６からローラ接点までの距離６７が、０．５〜５０ｍｍである構成としている。
【００３０】
図７および図８に示す本発明の第６実施態様おいては、貫通する引取ローラの回転軸６８とボックス６１との隙間６９が０．1〜５ｍｍであり、上記開口部のそれぞれの開口面積が１〜７５０ｍｍ2である構成としている。
【００３１】
図７および図８に示す本発明の第６実施態様においては、ローラ６１の直径が１０〜５００ｍｍのローラで構成することもできる。
【００３２】
本発明における上記第１〜第６実施態様では、ネルソン方式のローラを採用していないことから、複数糸条を同時に数周回にわたって一対の加熱ローラとセパレートローラとに巻き付ける作業がなくなり、糸かけ作業時間が短くなる。また、多糸条化した場合でも、第１および／または第２ローラに片掛けすることにより各ローラ上に存在する糸条数が少なくなるためローラを軸方向に短くすることが可能となり装置全体を小型化することができ、装置全体の構成を簡略化でき、安価に構成できる。
【００３３】
しかし、本発明の第１〜第６実施態様では、第１および／または第２の引取ローラをネルソン方式に構成してもよい。たとえば図９に第７実施態様を示すように、第１の引取ローラ８１がセパレートローラ８２を伴ったネルソン方式の引取ローラに構成され、第２の引取ローラ８３がセパレートローラ８４を伴ったネルソン方式の引取ローラに構成され、それぞれ、引取ローラ８１、８３とセパレートローラ８２、８４との間に糸条２が数周回巻き付けられる。この第１の引取ローラ８１の位置に、該第１の引取ローラ８１に対向させて引取ローラ８１とは別体の糸条加熱手段としてのヒータ８５が設けられている。また、この第２の引取ローラ８３の位置に、該第２の引取ローラ８３に対向させて引取ローラ８３とは別体の糸条加熱手段としてのヒータ８６が設けられている。このように、ネルソンローラ方式の第１および／または第２の引取ローラに対しても、その外部から急速加熱を行うことができる。ネルソン方式を用いた場合でも、糸条２は第１および／または第２の引取ローラとは別体のヒータによって急速加熱されるので、従来のネルソン方式の場合よりも糸条２を引取ローラとセパレートローラに巻き付ける回数を減らすことができ、多糸条化した場合にあっても、第１および／または第２の引取ローラのロール長を短くすることができ、装置全体の小型化が可能になる。さらに引取ローラとセパレートローラに巻き付ける回数が減るため、糸かけ性も容易になり、作業性も向上される。
【００３４】
本発明における上記第１〜第７実施態様では、第２の引取ローラと巻取装置との間に、糸条走行用の２つ以上のローラを設けることにより、巻取張力の伝播を遮断して、第２の引取ローラでの急速加熱およびその後の糸条走行の安定化をはかることができる。たとえば図１０に第８実施態様を示すように、前述の第１実施態様と同等の構成を有する合成繊維の製造装置において、第２の引取ローラ７と巻取装置１１との間に、２つのガイドローラ９１、９２が介在されており、巻取装置１１による張力が第２の引取ローラ７まで及ぶことが適切に遮断される。これによって、第２の引取ローラ７上では、安定した状態の糸条２に対してヒータ８によって急速加熱され、加熱後の糸条２は、冷却されながら安定した状態で走行される。
【００３５】
本発明における上記第１〜第８実施態様では、図１１に第９実施態様を示すように、前述の第１実施態様と同等の構成を有する合成繊維の製造装置において、第１の引取ローラ５の上流側にプリローラ１０２、１０３を設けることにより、冷却装置３の風などに起因する糸揺れ等の振動の影響を第１の引取ローラ５およびヒータ６に与えるのを防ぐことができ、糸条２を安定加熱できる。プリローラ１０２、１０３は、その周速を第１の引取ローラ５に合わせるように駆動するのが好ましいが、従動ローラでもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の合成繊維の製造装置および方法によれば、第１および／または第２の引取ローラに対向する位置で、第１および／または第２の引取ローラとは別体の糸条加熱手段により糸条を急速加熱できるので、望ましい均一加熱を達成できるようになる。また、第１および／または第２の引取ローラとして、ネルソン方式だけではなく片掛けタイプの引取ローラに構成することが可能で、設備の簡略化、コストダウンが可能になる。その結果、多糸条化した際の生産性と品質の向上をはかることができるとともに、作業性の改善、設備の簡略化、コストダウンをはかることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施態様に係る合成繊維の製造装置の概略構成図である。
【図２】本発明の第２実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図３】本発明の第３実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図４】本発明の第４実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図５】本発明の第５実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図６】図５の装置のＶＩ−ＶＩ線に沿う縦断面図である。
【図７】本発明の第６実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図８】図７の装置のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿う縦断面図である。
【図９】本発明の第７実施態様に係る合成繊維の製造装置の第１および／または第２の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図１０】本発明の第８実施態様に係る合成繊維の製造装置の概略構成図である。
【図１１】本発明の第９実施態様に係る合成繊維の製造装置の部分概略構成図である。
【図１２】従来の合成繊維の製造装置の概略構成図である。
【図１３】先行技術による合成繊維の製造装置の概略構成図である。
【図１４】図１３の装置の問題点を示す第１の引取ローラ部分の概略構成図である。
【図１５】第２の引取ローラから巻取装置までの概略構成図である。
【図１６】図１３の装置の問題点を示す、第２の引取ローラから巻取装置までの概略構成図である。
【符号の説明】
１  口金
２、１１３、１２３  糸条
３  冷却手段
４  油剤付与手段
５、２１、８１、１１１、１２１  第１の引取ローラ
６、８５  糸条加熱手段としてのヒータ
７、２２、８３、１１４、１２４  第２の引取ローラ
８、８６  糸条加熱手段としてのヒータ
９、１２６  ガイド
１０  ローラベール
１１、１２７  巻取装置
１２  スピンドル
１３、１２８  ボビン
２３、２４  ボックス型の糸条加熱手段
３１、４１、５１、６１  第１および／または第２引取ローラ
３２  糸条加熱手段としてのスチーム加熱装置
３３  導入口
３４  チャンバ
３５  穴またはスリット
３６  吸引口
４２  スチームボックス
４３  導入口
４４  導出口
５２  導入側チャンバ
５３  穴またはスリット
５４  チャンバ
５５  導出口
６２  ボックス
６３  チャンバ
６４  ノズル
６５  開口部
６６  開口部からローラ接点までの距離
６７  回転軸
６８  回転軸とボックスの隙間
８２、８４、１１２、１１５  セパレートローラ
９１、９２  ガイドローラ
１０２、１０３  プリローラ
１２２  赤外線加熱手段
１２５  熱固定のための加熱手段
【図１】
0003951871.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003951871.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003951871.tif 000008
【図８】
0003951871.tif 000009
【図９】
0003951871.tif 000010
【図１０】
0003951871.tif 000011
【図１１】
0003951871.tif 000012
【図１２】
0003951871.tif 000013
【図１３】
0003951871.tif 000014
【図１４】
0003951871.tif 000015
【図１５】
0003951871.tif 000016
【図１６】
0003951871.tif 000017