合成繊維の溶融紡糸装置およびそれを用いた合成繊維溶融紡糸方法
【課題】高速紡糸法により、合成繊維を製造するに際し、紡糸口金より、溶融紡出された糸条を均一、安定した冷却を行うとともに紡糸口金、および紡糸口金近傍の温度低下を起こすことなく紡糸し、単糸切れや、タルミ糸のない良好なパッケージが巻き取られ、繊度斑がなく、品質バラツキのない合成繊維の製造方法と溶融紡糸装置を提供する。
【解決手段】紡糸口金を備えた溶融押し出し装置および該紡糸口金より紡糸された合成繊維を冷却する冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置を有する合成繊維の溶融紡糸装置であって、該環状冷却装置の下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を有し、かつ前記環状冷却装置より吹き出される冷却風が糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜して吹き出されるようにしたことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸装置。
【解決手段】紡糸口金を備えた溶融押し出し装置および該紡糸口金より紡糸された合成繊維を冷却する冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置を有する合成繊維の溶融紡糸装置であって、該環状冷却装置の下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を有し、かつ前記環状冷却装置より吹き出される冷却風が糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜して吹き出されるようにしたことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、延伸仮撚加工が可能なように紡糸配向した合成繊維を高速で、かつ安定して連続的に製造することができる溶融紡糸装置とそれを用いた溶融紡糸方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合成繊維の製造方法において、口金から吐出された糸条に対して安定した冷却をおこなう方法としては、糸条の全周方向から冷却風を吹き付けて、均一な冷却を行う方法が知られている。
【０００３】
また、紡糸加熱箱体、紡糸パック、紡糸口金、および紡糸パック固定手段下部に断熱機能を有したシール材を配置し、かつ、冷却装置上部に高シール材を配置することにより、冷却空気の進入を防ぎ、紡糸加熱箱体、紡糸パック、紡糸口金、および紡糸口金直下の温度低下を防ぐ方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、冷却装置上部で傾きを調整できるシールユニットでは、紡糸パックおよび、冷却装置等の傾きをシール材により吸収すると、各々の単糸の冷却開始位置が不均一となり、繊度斑が発生する場合がる。また、冷却装置上部にシールユニットを配置することにより、冷却開始位置を紡糸口金に近づけることが困難となる。特に、多フィラメント、単糸繊度細化が進むにつれその傾向は大きくなる。また、この例では、冷却風の方向を特定していないが、通常の方法で糸条に直交するように吹き出す場合には、口金面の温度が低下して、繊度斑が発生し安定な製糸が不可能となる場合がある。
【０００５】
また、紡出糸条の走行方向に２分割された圧力室を有する環状冷却装置を使用し、紡糸口金に近い側の圧力室および冷却装置の出口に近い側の圧力室で整流し、冷却風吹き出し部上部からは必要最低限の冷却風を吹き出し、下部からは随伴流に見合う量の冷却風を吹き出すことにより、糸揺れを抑制し、繊度斑がなく、均整度の高い合成繊維を得る溶融紡糸方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、風速差を持たせるだけでは、口金直下の保温、環状冷却装置筒内の乱気流発生を抑制することができず、繊度斑が発生するという問題があり、さらには、冷却開始位置を均一にするための機構を持たせていないことから、生産時における錘別のバラツキが発生し、染め品質および製糸性が悪化するという問題が残った。
【０００７】
また、冷却開始位置を１０ｍｍに設定し、上向きに冷却風を吹き出し、紡糸口金、紡糸パックに冷却風が当たらないように仕切板を設けることにより、製糸性を安定させるようにする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、このような方法を採用すると、冷却開始位置が安定しないために繊度斑が発生するという問題が生じ、かつ、上向きに冷却風を吹き付けることにより、仕切板を設けたとしても口金面温度の低下を引き起こす原因となっている。
【０００８】
また、相対粘度ＬＲＶが約１３〜約２３、ゼロ剪断融点が約２４０〜約２６５℃、およびガラス転移点が約４０〜８０℃の範囲にある、ポリエステル重合体を溶融後、重合体の融点よりも約２５〜約５５℃高い温度に加熱し、４分以下の滞留時間）に、０．０７〜０．７ｇ／ｍｉｎの質量流速で、断面積が約１２５×１０−５ 〜約１２５０×１０−５ および孔長／孔径が少なくとも約１．２５であり約６以下である吐出孔から押し出し、溶融ポリマーが紡糸口金を出る際、少なくとも２ｃｍでかつ約（１２ｄｐｆ１／２）ｃｍ以下の距離範囲にわたり溶融物が直接冷却されるのを防ぎ、ガラス転移温度より低い温度に冷却し、見かけの紡糸ラインの歪みが５．７〜７．６および見かけの紡糸ラインの内部応力が０．０４５〜０．１９５ｇ／ｄの範囲となるようにし、口金表面から約５０〜１４０ｃｍの距離範囲内において収束してフィラメント束にし、約２０００〜６０００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取ることを特徴とする方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
確かに、このような極めて限定された条件の範囲でポリエステルの溶融紡糸を行えば、紡糸配向したポリエステルマルチフィラメントが得られる。しかしながら、上記のような極めて限定された紡糸条件下においても、溶融ポリマーが口金を出る際、特定の距離範囲で溶融物が直接冷却されるのを防ぐのみでは、ポリマー吐出量が少なくなるに従って、吐出直後の溶融ポリマーが液滴状の破断を起こし断糸にいたる現象が起こりやすく、安定した紡糸が困難となる場合が多くなる。さらに、冷却開始位置が均一でないため、得られたポリエステルマルチフィラメントの繊度斑の低下、品質バラツキが大きくなるという問題も残っていた。
【特許文献１】特表２００４−５０１２８５公報
【特許文献２】特開２００３−２５３５２２公報
【特許文献３】特開昭５５−１３２７０８公報
【特許文献４】特表平０６−５０７２１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記した問題点を解決し、高速紡糸法により、合成繊維を製造するに際し、紡糸口金より、溶融紡出された糸条を均一でかつ安定した冷却を行うとともに、紡糸口金および紡糸口金近傍の温度低下を起こすことなく紡糸することができ、単糸切れやたるみ糸のない良好なパッケージとして巻き取れ、繊度斑がなく、品質バラツキのない合成繊維を得ることができる合成繊維の溶融紡糸装置とそれを用いた溶融紡糸方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）紡糸口金を備えた溶融押し出し装置および該紡糸口金より紡糸された合成繊維を冷却する冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置を有する合成繊維の溶融紡糸装置であって、該環状冷却装置の下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を有し、かつ前記環状冷却装置より吹き出される冷却風が糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜して吹き出されるようにしたことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸装置。
【００１２】
（２）前記（１）記載の溶融紡糸装置を用いて溶融紡糸することを特徴とする合成繊維の溶融紡糸方法。
【００１３】
（３）紡糸口金から溶融紡出し、その紡糸糸条を紡糸口金下方で冷却風により冷却しながら、引き取り速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取るに際して、前記紡糸口金面と前記冷却風の吹き出し部の上端部との距離を１０〜８０ｍｍに設定することを特徴とする前記（２）に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【００１４】
（４）吐出孔が１流入孔に対し複数の吐出孔を有する紡糸口金を用いることを特徴とする前記（２）に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速紡糸法により、ポリエステルマルチフィラメント糸を繊度斑、およびバラツキがなく、安定して製造することが可能となるポリエステルマルチフィラメント糸の溶融紡糸装置と溶融紡糸方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の合成繊維の溶融紡糸装置は、環状冷却装置下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を用いるものであり、自在に付勢する手段は、冷却開始位置を均一にする機構であれば、特に、限定されるものではない。
【００１７】
また、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置に用いられる環状冷却装置より、吹き出される冷却風が糸条走行方向に対し、直角方向から下向きに傾斜して吹き出すようにしたものであるが、その角度は直角方向から下向きに５〜２０度傾斜して吹き出すことが好ましい。
【００１８】
また、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置は、紡糸口金を備えた溶融押し出し装置、冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置、油剤付与装置および巻取装置から構成される溶融紡糸装置において、該紡糸口金面と冷却風の吹き出し部の上端面との距離を１０〜８０ｍｍに設定することが好ましい。
【００１９】
本発明の合成繊維の製造方法は、紡出糸条を紡糸口金下方で環状冷却装置により冷却しながら引取速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取ることが好ましい。その際、糸条を収束し油剤を付与する位置を、環状冷却装置の下面から１５０〜６００ｍｍの範囲の位置にすることが好ましい。１５０ｍｍ未満では、環状冷却装置の冷却風の影響を受け、安定な給油が困難な場合があり、６００ｍｍを越えると、走行する糸条の張力が高くなり、糸揺れが大きくなって、繊度斑が発生する場合がある。
【００２０】
紡出糸条の単繊維繊度は特に限定するものではないが、好ましくは、紡糸引き取り後の単繊維繊度が５．０デシテックス以下、さらに好ましくは、紡糸引き取り後の単繊維繊度が２．５デシテックス以下の合成繊維を製造する場合に好適である。
【００２１】
この溶融紡糸装置においては、紡糸口金が、１流入孔に対し複数の吐出孔を有することが好ましい態様として内包されている。
【００２２】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明で製造し得る合成繊維は、ポリエステルやポリアミドなどの溶融紡糸できる合成繊維であれば、特に、限定されるものではない。例えば、顔料、染料、艶消し剤、防汚剤、蛍光増白剤、難燃剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤等を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明で用いられる合成繊維は、単一成分で構成しても、複数成分で構成してもよく、複数成分の場合には、例えば、芯鞘、サイドバイサイド等の構成が挙げられる。また繊維の断面形状は、丸、三角、扁平等の異形状や中空であってもよい。
【００２４】
本発明において対象とする合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数は、目的に応じて適宜選択される。
【００２５】
以下、本発明の合成繊維の製造装置、製造方法の一実施例について、図面により説明する。
【００２６】
図１は、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置の一実施態様を示す概略工程図である。
【００２７】
図１において、溶融紡糸装置は、加熱箱体１、溶融押し出し装置２、冷却装置４、油剤付与装置７、引き取りローラー８、９および巻き取り装置１０を備えている。紡糸口金３の吐出孔から紡出された糸条Ｙは、環状冷却装置３から吹き出される冷却風で冷却され、油剤付与装置で油剤を付与された後、一対の引き取りローラー８、９を介して巻き取り装置１０により巻き取られる。
【００２８】
上記の装置において、本発明における環状冷却装置４は、冷却風吹き出し部に整流部材４ａ、上部に断熱材４ｂ、下部に自在に付勢する手段５を有しており、仕切板６、自在に付勢する手段５に圧力を与えることを目的とし、かつ整備目的で溶融押し出し装置２に対し分離可能とさせる昇降装置１１を介し、溶融押し出し装置２の下部に接するようになっている。ところで、溶融紡糸の際、紡糸口金３より紡出された糸条の冷却固化に伴って随伴流が発生するが、合成繊維糸条Ｙを高速度で紡糸する場合、冷却固化が非常に早く、紡糸口金下部の負圧により乱流が発生、随伴流が紡糸口金３の近傍から発生し始める。
【００２９】
これらの通常の環状冷却装置４を用いて冷却をおこなう場合、冷却固化が非常に早いため、口金３より紡出された糸条を適正な冷却開始位置により、糸条の周方向に沿って均一でなければならない。通常の環状冷却装置４を用いて冷却をおこなう場合、溶融押し出し装置２、または環状冷却装置４、それに付帯する昇降装置１１等に傾き等があると、冷却開始位置が均一にならず、繊度斑や染色斑発生の原因となる。
【００３０】
これらの現象を抑制するために、本発明では、図１に示すように、昇降装置１１により環状冷却装置４を溶融押し出し装置２まで押し上げ、さらに自在に付勢する手段５に圧力を与え、その反発力を利用し、溶融押し出し装置２等に傾きがあった場合にも、常に溶融押し出し装置２の下部と環状冷却装置４の上部が接することにより、かつ、整流部材４ａを用い冷却風を糸条走行方向に対し、直角方向から下向きに傾斜して吹き出すことにより、冷却開始位置の均一化と同時に、口金面の温度低下と、冷却筒内での乱流の発生を抑制するものである。
【００３１】
ここで使用する溶融押し出し装置２の下部と環状冷却装置４の上部が接するように自在に付勢する手段５としては、適度な剛性を有し、かつ、伸縮性、もしくは弾力性を有するものであれば、紙、木、金属、および合成樹脂等特に限定はされない。
【００３２】
また、整流部材４ａとしては、例えば、セルロースリボンを螺旋状に巻いて熱硬化成形した多孔性部材などが挙げられる。この多孔性部材は、セルロースリボン（材質：紙）にフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸後、加熱硬化することで、リボン層に隙間（孔：４０μｍ程度の大きさ）が形成される。そして、その隙間は糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜している。なお、傾斜が配列した多孔性部材を構成する材質は、適度な剛性を有していれば、紙、木、金属および合成樹脂等特に限定されない。
【００３３】
また、断熱材４ｂは溶融押し出し装置２の下面と密に接することが好ましいが、断熱効果をさらに向上させるために、環状冷却装置４上部の周方向に均等に、３箇所以上に断熱材を配置させ、接する面積を減少させる方法など、特に、限定されるものではない。また、断熱材の厚みとしては、紡糸口金面と冷却吹き出し部上端部との距離Ｈは１０〜８０ｍｍに設定することが好ましいため、紡糸する合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数、ポリマーの種類に応じて適宜選択すればよい。断熱材を構成する材質としては、適度な剛性を有していれば、特に、限定されるものではない。
【００３４】
本発明の合成繊維の溶融紡糸装置を用いて、溶融紡糸をおこなう場合、引き取り速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取ることが好ましい。引き取り速度が２０００ｍ／分未満では、延伸仮撚り加工可能な紡糸配向した合成繊維が得られにくい、また、４０００ｍ／分を越えると本発明を用いても安定した紡糸が難しくなる場合がある。また、紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離Ｈは１０〜８０ｍｍに設定することが好ましい。紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離が１０ｍｍ未満では、紡糸口金の温度低下が見られる場合があり、また、８０ｍｍを越えると、繊度斑、製糸性の悪化が起こる場合があるが、紡糸する合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数、ポリマーの種類に応じて、適宜選択すればよい。
【００３５】
本発明では、前記した効果をさらに高めるために、紡糸口金３について、図２に示すように、一流入孔３ａに対し、複数の吐出孔３ｂを有する紡糸口金を用いることが好ましい。一流入孔に対し、複数の吐出孔を設けることにより、溶融ポリマーから紡出糸条への熱の持ち込み量の増加、および、吐出孔を隣接させることにより、徐冷効果を有する。流入孔および吐出孔の数、配列においては、合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数、ポリマーの種類に応じて、適宜選択すればよい。
【実施例】
【００３６】
以下、ポリエステルマルチフィラメントを例にとり、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例中に使用した各特性値は次の測定方法により求めた。
〔ウスター斑（繊度斑）〕
ＺＥＬＬＷＥＧＥＲ ＵＳＴＥＲ社のＵＳＴＥＲ ＴＥＳＴＥＲ ＵＴ−４を用い、糸速１００ｍ／分、給糸張力１／３０ｇ／デニール、Ｓ撚り、ツイスター回転数８０００ｒｐｍで５分間測定し、ＨＩｎｅｒｔで評価し、Ｕ％（Ｈ）「０．５未満」を○○、「０．５以上１．０未満」を○、「１．０以上１．５未満」を△、「１．５以上」を×として評価した。
〔バラツキ〕
上記で得られた結果（ｎ＝３６）のＲ（最大値−最小値）について、「０．２未満」を○○、「０．２以上０．３未満」を○、「０．３以上０．４未満」を△、「０．４以上」を×として評価した。
〔口金面温度〕
安立計器社のＴＨＥＲＭＯ ＰＲＩＮＴＥＲ ＡＰ−２１０ ＴＹＰＥ Ｋ、静止表面温度測定用センサＮ−２３１−Ｋ−４を用い、紡糸開始から１２時間後の紡糸口金中央の温度を評価した。
〔製糸性〕
３６錘紡糸で、２４時間の紡糸を行い、この間の糸切れ回数評価を実施し、「１回未満」を○○、「１回以上２回未満」を○、「２回以上３回未満」を△、「３回以上」を×として評価した。
【００３７】
実施例１〜９および比較例１〜４
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、それぞれ単糸構成、単繊維繊度、チムニータイプ、自在に付勢する手段、風向きを異ならせるように、紡糸速度２８００ｍ／ｍｉｎ、冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）４０ｍｍで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１の結果から、実施例１〜９は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。これに対して、比較例１〜４は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度のいずれにおいても良好な結果を得ることができず、良好なポリエステルマルチフィラメント糸は得られなかった。
【００４０】
実施例１０〜１４
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、それぞれ紡糸速度を異ならせ、単糸構成１４０−８４（ｄｔｅｘ−ｆｉｌ）（ｄｔｅｘ：デシテックス、ｆｉｌ：フィラメント）、単繊維繊度１．７デシテックス、環状冷却装置、自在に付勢する手段を使用、風向きを下向き、冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）４０ｍｍで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表２の結果から、実施例１０〜１４は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。
【００４３】
実施例１５〜２０
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、それぞれ冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）を異ならせ、単糸構成１４０−８４（ｄｔｅｘ−ｆｉｌ）、単繊維繊度１．７デシテックス、環状冷却装置、自在に付勢する手段を使用、風向きを下向き、紡糸速度２８００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
表３の結果から、実施例１５〜２０は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。
【００４６】
実施例２１
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、一流入孔に対し６の吐出孔を持つ紡糸口金を用い、単糸構成１４０−８４（ｄｔｅｘ−ｆｉｌ）、単繊維繊度１．７デシテックス、環状冷却装置、自在に付勢する手段を使用、風向きを下向き、紡糸速度２８００ｍ／ｍｉｎ、冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）４０ｍｍで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表４に示す。
【００４７】
【表４】
【００４８】
表４の結果から、実施例２１は製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の合成繊維の溶融紡糸装置の一実施態様を示す概略工程図である。
【図２】本発明の合成繊維の溶融紡糸装置で用いられる紡糸口金の一実施態様を示す流入孔側の平面図である。
【図３】従来の合成繊維の溶融紡糸方法の一実施態様を示す概略工程図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：加熱箱体
２：溶融押し出し装置
３：紡糸口金
３ａ：流入孔
３ｂ：吐出孔
４：環状冷却装置
４ａ：整流部材
４ｂ：断熱材
５：自在に付勢する手段
６：仕切板
７：油剤付与装置
８、９：引き取りローラー
１０：巻き取り装置
１１：昇降装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、延伸仮撚加工が可能なように紡糸配向した合成繊維を高速で、かつ安定して連続的に製造することができる溶融紡糸装置とそれを用いた溶融紡糸方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、合成繊維の製造方法において、口金から吐出された糸条に対して安定した冷却をおこなう方法としては、糸条の全周方向から冷却風を吹き付けて、均一な冷却を行う方法が知られている。
【０００３】
また、紡糸加熱箱体、紡糸パック、紡糸口金、および紡糸パック固定手段下部に断熱機能を有したシール材を配置し、かつ、冷却装置上部に高シール材を配置することにより、冷却空気の進入を防ぎ、紡糸加熱箱体、紡糸パック、紡糸口金、および紡糸口金直下の温度低下を防ぐ方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
しかしながら、冷却装置上部で傾きを調整できるシールユニットでは、紡糸パックおよび、冷却装置等の傾きをシール材により吸収すると、各々の単糸の冷却開始位置が不均一となり、繊度斑が発生する場合がる。また、冷却装置上部にシールユニットを配置することにより、冷却開始位置を紡糸口金に近づけることが困難となる。特に、多フィラメント、単糸繊度細化が進むにつれその傾向は大きくなる。また、この例では、冷却風の方向を特定していないが、通常の方法で糸条に直交するように吹き出す場合には、口金面の温度が低下して、繊度斑が発生し安定な製糸が不可能となる場合がある。
【０００５】
また、紡出糸条の走行方向に２分割された圧力室を有する環状冷却装置を使用し、紡糸口金に近い側の圧力室および冷却装置の出口に近い側の圧力室で整流し、冷却風吹き出し部上部からは必要最低限の冷却風を吹き出し、下部からは随伴流に見合う量の冷却風を吹き出すことにより、糸揺れを抑制し、繊度斑がなく、均整度の高い合成繊維を得る溶融紡糸方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、風速差を持たせるだけでは、口金直下の保温、環状冷却装置筒内の乱気流発生を抑制することができず、繊度斑が発生するという問題があり、さらには、冷却開始位置を均一にするための機構を持たせていないことから、生産時における錘別のバラツキが発生し、染め品質および製糸性が悪化するという問題が残った。
【０００７】
また、冷却開始位置を１０ｍｍに設定し、上向きに冷却風を吹き出し、紡糸口金、紡糸パックに冷却風が当たらないように仕切板を設けることにより、製糸性を安定させるようにする方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。しかしながら、このような方法を採用すると、冷却開始位置が安定しないために繊度斑が発生するという問題が生じ、かつ、上向きに冷却風を吹き付けることにより、仕切板を設けたとしても口金面温度の低下を引き起こす原因となっている。
【０００８】
また、相対粘度ＬＲＶが約１３〜約２３、ゼロ剪断融点が約２４０〜約２６５℃、およびガラス転移点が約４０〜８０℃の範囲にある、ポリエステル重合体を溶融後、重合体の融点よりも約２５〜約５５℃高い温度に加熱し、４分以下の滞留時間）に、０．０７〜０．７ｇ／ｍｉｎの質量流速で、断面積が約１２５×１０−５ 〜約１２５０×１０−５ および孔長／孔径が少なくとも約１．２５であり約６以下である吐出孔から押し出し、溶融ポリマーが紡糸口金を出る際、少なくとも２ｃｍでかつ約（１２ｄｐｆ１／２）ｃｍ以下の距離範囲にわたり溶融物が直接冷却されるのを防ぎ、ガラス転移温度より低い温度に冷却し、見かけの紡糸ラインの歪みが５．７〜７．６および見かけの紡糸ラインの内部応力が０．０４５〜０．１９５ｇ／ｄの範囲となるようにし、口金表面から約５０〜１４０ｃｍの距離範囲内において収束してフィラメント束にし、約２０００〜６０００ｍ／ｍｉｎの速度で巻き取ることを特徴とする方法が開示されている（例えば、特許文献４参照）。
【０００９】
確かに、このような極めて限定された条件の範囲でポリエステルの溶融紡糸を行えば、紡糸配向したポリエステルマルチフィラメントが得られる。しかしながら、上記のような極めて限定された紡糸条件下においても、溶融ポリマーが口金を出る際、特定の距離範囲で溶融物が直接冷却されるのを防ぐのみでは、ポリマー吐出量が少なくなるに従って、吐出直後の溶融ポリマーが液滴状の破断を起こし断糸にいたる現象が起こりやすく、安定した紡糸が困難となる場合が多くなる。さらに、冷却開始位置が均一でないため、得られたポリエステルマルチフィラメントの繊度斑の低下、品質バラツキが大きくなるという問題も残っていた。
【特許文献１】特表２００４−５０１２８５公報
【特許文献２】特開２００３−２５３５２２公報
【特許文献３】特開昭５５−１３２７０８公報
【特許文献４】特表平０６−５０７２１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、上記した問題点を解決し、高速紡糸法により、合成繊維を製造するに際し、紡糸口金より、溶融紡出された糸条を均一でかつ安定した冷却を行うとともに、紡糸口金および紡糸口金近傍の温度低下を起こすことなく紡糸することができ、単糸切れやたるみ糸のない良好なパッケージとして巻き取れ、繊度斑がなく、品質バラツキのない合成繊維を得ることができる合成繊維の溶融紡糸装置とそれを用いた溶融紡糸方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は上記目的を達成するため、以下の構成を採用する。すなわち、
（１）紡糸口金を備えた溶融押し出し装置および該紡糸口金より紡糸された合成繊維を冷却する冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置を有する合成繊維の溶融紡糸装置であって、該環状冷却装置の下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を有し、かつ前記環状冷却装置より吹き出される冷却風が糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜して吹き出されるようにしたことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸装置。
【００１２】
（２）前記（１）記載の溶融紡糸装置を用いて溶融紡糸することを特徴とする合成繊維の溶融紡糸方法。
【００１３】
（３）紡糸口金から溶融紡出し、その紡糸糸条を紡糸口金下方で冷却風により冷却しながら、引き取り速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取るに際して、前記紡糸口金面と前記冷却風の吹き出し部の上端部との距離を１０〜８０ｍｍに設定することを特徴とする前記（２）に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【００１４】
（４）吐出孔が１流入孔に対し複数の吐出孔を有する紡糸口金を用いることを特徴とする前記（２）に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高速紡糸法により、ポリエステルマルチフィラメント糸を繊度斑、およびバラツキがなく、安定して製造することが可能となるポリエステルマルチフィラメント糸の溶融紡糸装置と溶融紡糸方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の合成繊維の溶融紡糸装置は、環状冷却装置下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を用いるものであり、自在に付勢する手段は、冷却開始位置を均一にする機構であれば、特に、限定されるものではない。
【００１７】
また、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置に用いられる環状冷却装置より、吹き出される冷却風が糸条走行方向に対し、直角方向から下向きに傾斜して吹き出すようにしたものであるが、その角度は直角方向から下向きに５〜２０度傾斜して吹き出すことが好ましい。
【００１８】
また、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置は、紡糸口金を備えた溶融押し出し装置、冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置、油剤付与装置および巻取装置から構成される溶融紡糸装置において、該紡糸口金面と冷却風の吹き出し部の上端面との距離を１０〜８０ｍｍに設定することが好ましい。
【００１９】
本発明の合成繊維の製造方法は、紡出糸条を紡糸口金下方で環状冷却装置により冷却しながら引取速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取ることが好ましい。その際、糸条を収束し油剤を付与する位置を、環状冷却装置の下面から１５０〜６００ｍｍの範囲の位置にすることが好ましい。１５０ｍｍ未満では、環状冷却装置の冷却風の影響を受け、安定な給油が困難な場合があり、６００ｍｍを越えると、走行する糸条の張力が高くなり、糸揺れが大きくなって、繊度斑が発生する場合がある。
【００２０】
紡出糸条の単繊維繊度は特に限定するものではないが、好ましくは、紡糸引き取り後の単繊維繊度が５．０デシテックス以下、さらに好ましくは、紡糸引き取り後の単繊維繊度が２．５デシテックス以下の合成繊維を製造する場合に好適である。
【００２１】
この溶融紡糸装置においては、紡糸口金が、１流入孔に対し複数の吐出孔を有することが好ましい態様として内包されている。
【００２２】
以下、本発明について詳細に説明する。本発明で製造し得る合成繊維は、ポリエステルやポリアミドなどの溶融紡糸できる合成繊維であれば、特に、限定されるものではない。例えば、顔料、染料、艶消し剤、防汚剤、蛍光増白剤、難燃剤、安定剤、紫外線吸収剤、滑剤等を含んでいてもよい。
【００２３】
本発明で用いられる合成繊維は、単一成分で構成しても、複数成分で構成してもよく、複数成分の場合には、例えば、芯鞘、サイドバイサイド等の構成が挙げられる。また繊維の断面形状は、丸、三角、扁平等の異形状や中空であってもよい。
【００２４】
本発明において対象とする合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数は、目的に応じて適宜選択される。
【００２５】
以下、本発明の合成繊維の製造装置、製造方法の一実施例について、図面により説明する。
【００２６】
図１は、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置の一実施態様を示す概略工程図である。
【００２７】
図１において、溶融紡糸装置は、加熱箱体１、溶融押し出し装置２、冷却装置４、油剤付与装置７、引き取りローラー８、９および巻き取り装置１０を備えている。紡糸口金３の吐出孔から紡出された糸条Ｙは、環状冷却装置３から吹き出される冷却風で冷却され、油剤付与装置で油剤を付与された後、一対の引き取りローラー８、９を介して巻き取り装置１０により巻き取られる。
【００２８】
上記の装置において、本発明における環状冷却装置４は、冷却風吹き出し部に整流部材４ａ、上部に断熱材４ｂ、下部に自在に付勢する手段５を有しており、仕切板６、自在に付勢する手段５に圧力を与えることを目的とし、かつ整備目的で溶融押し出し装置２に対し分離可能とさせる昇降装置１１を介し、溶融押し出し装置２の下部に接するようになっている。ところで、溶融紡糸の際、紡糸口金３より紡出された糸条の冷却固化に伴って随伴流が発生するが、合成繊維糸条Ｙを高速度で紡糸する場合、冷却固化が非常に早く、紡糸口金下部の負圧により乱流が発生、随伴流が紡糸口金３の近傍から発生し始める。
【００２９】
これらの通常の環状冷却装置４を用いて冷却をおこなう場合、冷却固化が非常に早いため、口金３より紡出された糸条を適正な冷却開始位置により、糸条の周方向に沿って均一でなければならない。通常の環状冷却装置４を用いて冷却をおこなう場合、溶融押し出し装置２、または環状冷却装置４、それに付帯する昇降装置１１等に傾き等があると、冷却開始位置が均一にならず、繊度斑や染色斑発生の原因となる。
【００３０】
これらの現象を抑制するために、本発明では、図１に示すように、昇降装置１１により環状冷却装置４を溶融押し出し装置２まで押し上げ、さらに自在に付勢する手段５に圧力を与え、その反発力を利用し、溶融押し出し装置２等に傾きがあった場合にも、常に溶融押し出し装置２の下部と環状冷却装置４の上部が接することにより、かつ、整流部材４ａを用い冷却風を糸条走行方向に対し、直角方向から下向きに傾斜して吹き出すことにより、冷却開始位置の均一化と同時に、口金面の温度低下と、冷却筒内での乱流の発生を抑制するものである。
【００３１】
ここで使用する溶融押し出し装置２の下部と環状冷却装置４の上部が接するように自在に付勢する手段５としては、適度な剛性を有し、かつ、伸縮性、もしくは弾力性を有するものであれば、紙、木、金属、および合成樹脂等特に限定はされない。
【００３２】
また、整流部材４ａとしては、例えば、セルロースリボンを螺旋状に巻いて熱硬化成形した多孔性部材などが挙げられる。この多孔性部材は、セルロースリボン（材質：紙）にフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸後、加熱硬化することで、リボン層に隙間（孔：４０μｍ程度の大きさ）が形成される。そして、その隙間は糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜している。なお、傾斜が配列した多孔性部材を構成する材質は、適度な剛性を有していれば、紙、木、金属および合成樹脂等特に限定されない。
【００３３】
また、断熱材４ｂは溶融押し出し装置２の下面と密に接することが好ましいが、断熱効果をさらに向上させるために、環状冷却装置４上部の周方向に均等に、３箇所以上に断熱材を配置させ、接する面積を減少させる方法など、特に、限定されるものではない。また、断熱材の厚みとしては、紡糸口金面と冷却吹き出し部上端部との距離Ｈは１０〜８０ｍｍに設定することが好ましいため、紡糸する合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数、ポリマーの種類に応じて適宜選択すればよい。断熱材を構成する材質としては、適度な剛性を有していれば、特に、限定されるものではない。
【００３４】
本発明の合成繊維の溶融紡糸装置を用いて、溶融紡糸をおこなう場合、引き取り速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取ることが好ましい。引き取り速度が２０００ｍ／分未満では、延伸仮撚り加工可能な紡糸配向した合成繊維が得られにくい、また、４０００ｍ／分を越えると本発明を用いても安定した紡糸が難しくなる場合がある。また、紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離Ｈは１０〜８０ｍｍに設定することが好ましい。紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離が１０ｍｍ未満では、紡糸口金の温度低下が見られる場合があり、また、８０ｍｍを越えると、繊度斑、製糸性の悪化が起こる場合があるが、紡糸する合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数、ポリマーの種類に応じて、適宜選択すればよい。
【００３５】
本発明では、前記した効果をさらに高めるために、紡糸口金３について、図２に示すように、一流入孔３ａに対し、複数の吐出孔３ｂを有する紡糸口金を用いることが好ましい。一流入孔に対し、複数の吐出孔を設けることにより、溶融ポリマーから紡出糸条への熱の持ち込み量の増加、および、吐出孔を隣接させることにより、徐冷効果を有する。流入孔および吐出孔の数、配列においては、合成繊維、単繊維繊度、フィラメント数、ポリマーの種類に応じて、適宜選択すればよい。
【実施例】
【００３６】
以下、ポリエステルマルチフィラメントを例にとり、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。実施例中に使用した各特性値は次の測定方法により求めた。
〔ウスター斑（繊度斑）〕
ＺＥＬＬＷＥＧＥＲ ＵＳＴＥＲ社のＵＳＴＥＲ ＴＥＳＴＥＲ ＵＴ−４を用い、糸速１００ｍ／分、給糸張力１／３０ｇ／デニール、Ｓ撚り、ツイスター回転数８０００ｒｐｍで５分間測定し、ＨＩｎｅｒｔで評価し、Ｕ％（Ｈ）「０．５未満」を○○、「０．５以上１．０未満」を○、「１．０以上１．５未満」を△、「１．５以上」を×として評価した。
〔バラツキ〕
上記で得られた結果（ｎ＝３６）のＲ（最大値−最小値）について、「０．２未満」を○○、「０．２以上０．３未満」を○、「０．３以上０．４未満」を△、「０．４以上」を×として評価した。
〔口金面温度〕
安立計器社のＴＨＥＲＭＯ ＰＲＩＮＴＥＲ ＡＰ−２１０ ＴＹＰＥ Ｋ、静止表面温度測定用センサＮ−２３１−Ｋ−４を用い、紡糸開始から１２時間後の紡糸口金中央の温度を評価した。
〔製糸性〕
３６錘紡糸で、２４時間の紡糸を行い、この間の糸切れ回数評価を実施し、「１回未満」を○○、「１回以上２回未満」を○、「２回以上３回未満」を△、「３回以上」を×として評価した。
【００３７】
実施例１〜９および比較例１〜４
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、それぞれ単糸構成、単繊維繊度、チムニータイプ、自在に付勢する手段、風向きを異ならせるように、紡糸速度２８００ｍ／ｍｉｎ、冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）４０ｍｍで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】
表１の結果から、実施例１〜９は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。これに対して、比較例１〜４は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度のいずれにおいても良好な結果を得ることができず、良好なポリエステルマルチフィラメント糸は得られなかった。
【００４０】
実施例１０〜１４
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、それぞれ紡糸速度を異ならせ、単糸構成１４０−８４（ｄｔｅｘ−ｆｉｌ）（ｄｔｅｘ：デシテックス、ｆｉｌ：フィラメント）、単繊維繊度１．７デシテックス、環状冷却装置、自在に付勢する手段を使用、風向きを下向き、冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）４０ｍｍで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表２に示す。
【００４１】
【表２】
【００４２】
表２の結果から、実施例１０〜１４は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。
【００４３】
実施例１５〜２０
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、それぞれ冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）を異ならせ、単糸構成１４０−８４（ｄｔｅｘ−ｆｉｌ）、単繊維繊度１．７デシテックス、環状冷却装置、自在に付勢する手段を使用、風向きを下向き、紡糸速度２８００ｍ／ｍｉｎで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表３に示す。
【００４４】
【表３】
【００４５】
表３の結果から、実施例１５〜２０は、製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。
【００４６】
実施例２１
ポリエチレンテレフタレートを溶融紡糸し、一流入孔に対し６の吐出孔を持つ紡糸口金を用い、単糸構成１４０−８４（ｄｔｅｘ−ｆｉｌ）、単繊維繊度１．７デシテックス、環状冷却装置、自在に付勢する手段を使用、風向きを下向き、紡糸速度２８００ｍ／ｍｉｎ、冷却開始位置（紡糸口金面と冷却風吹き出し部上端部との距離）４０ｍｍで巻き取った。得られた糸条の製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度についての結果を表４に示す。
【００４７】
【表４】
【００４８】
表４の結果から、実施例２１は製糸性、Ｕ％（Ｈ）、バラツキ、口金面温度が共に良好なポリエステルマルチフィラメント糸が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の合成繊維の溶融紡糸装置の一実施態様を示す概略工程図である。
【図２】本発明の合成繊維の溶融紡糸装置で用いられる紡糸口金の一実施態様を示す流入孔側の平面図である。
【図３】従来の合成繊維の溶融紡糸方法の一実施態様を示す概略工程図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：加熱箱体
２：溶融押し出し装置
３：紡糸口金
３ａ：流入孔
３ｂ：吐出孔
４：環状冷却装置
４ａ：整流部材
４ｂ：断熱材
５：自在に付勢する手段
６：仕切板
７：油剤付与装置
８、９：引き取りローラー
１０：巻き取り装置
１１：昇降装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸口金を備えた溶融押し出し装置および該紡糸口金より紡糸された合成繊維を冷却する冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置を有する合成繊維の溶融紡糸装置であって、該環状冷却装置の下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を有し、かつ前記環状冷却装置より吹き出される冷却風が糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜して吹き出されるようにしたことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶融紡糸装置を用いて溶融紡糸することを特徴とする合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項３】
紡糸口金から溶融紡出し、その紡糸糸条を紡糸口金下方で冷却風により冷却しながら、引き取り速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取るに際して、前記紡糸口金面と前記冷却風の吹き出し部の上端部との距離を１０〜８０ｍｍに設定することを特徴とする請求項２に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項４】
吐出孔が１流入孔に対し複数の吐出孔を有する紡糸口金を用いることを特徴とする請求項２に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項１】
紡糸口金を備えた溶融押し出し装置および該紡糸口金より紡糸された合成繊維を冷却する冷却風の吹き出し部を有する環状冷却装置を有する合成繊維の溶融紡糸装置であって、該環状冷却装置の下部に溶融押し出し装置の下部と環状冷却装置の上部が接するように自在に付勢する手段を有し、かつ前記環状冷却装置より吹き出される冷却風が糸条走行方向に対して直角方向から下向きに傾斜して吹き出されるようにしたことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸装置。
【請求項２】
請求項１記載の溶融紡糸装置を用いて溶融紡糸することを特徴とする合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項３】
紡糸口金から溶融紡出し、その紡糸糸条を紡糸口金下方で冷却風により冷却しながら、引き取り速度２０００ｍ／分以上４０００ｍ／分以下で引き取るに際して、前記紡糸口金面と前記冷却風の吹き出し部の上端部との距離を１０〜８０ｍｍに設定することを特徴とする請求項２に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項４】
吐出孔が１流入孔に対し複数の吐出孔を有する紡糸口金を用いることを特徴とする請求項２に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−２２５７９２（Ｐ２００６−２２５７９２Ａ）
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−４０４０２（Ｐ２００５−４０４０２）
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月３１日（２００６．８．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月１７日（２００５．２．１７）
【出願人】（０００００３１５９）東レ株式会社 (7,677)
【Ｆターム（参考）】
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