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JP2003534465A - 先進的仕上げノズル装置 - Google Patents

先進的仕上げノズル装置

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Publication number
JP2003534465A
JP2003534465A JP2001586649A JP2001586649A JP2003534465A JP 2003534465 A JP2003534465 A JP 2003534465A JP 2001586649 A JP2001586649 A JP 2001586649A JP 2001586649 A JP2001586649 A JP 2001586649A JP 2003534465 A JP2003534465 A JP 2003534465A
Authority
JP
Japan
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yarn
finish
nozzle
air
false
Prior art date
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Pending
Application number
JP2001586649A
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English (en)
Inventor
クツエンコ、マイケル
フォークナー、ドナルド
Original Assignee
ゴウルストン テクノロジーズ、インコーポレイテッド
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ゴウルストン テクノロジーズ、インコーポレイテッド filed Critical ゴウルストン テクノロジーズ、インコーポレイテッド
Publication of JP2003534465A publication Critical patent/JP2003534465A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/16—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics using jets or streams of turbulent gases, e.g. air, steam
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
    • D01D5/096—Humidity control, or oiling, of filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/11—Spinning by false-twisting
    • D01H1/115—Spinning by false-twisting using pneumatic means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/0206—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist by false-twisting
    • D02G1/026—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist by false-twisting in the presence of a crimp finish

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速で前進する合成連続モノフィラメント糸の個々のフィラメントに対する糸仕上げ剤の付与の均一性を向上させる方法の提供。 【解決手段】 湿式仕上げ剤の付与された前進する糸に張力をかけた状態で、繊維加工チャンバ５において該糸に空気仮撚りを付与することによって、マルチフィラメント糸の高速な開閉を可能としながら、仮撚機内の糸フィラメントがもつれ合うことによる織りや粘着力の増大を防止する。ノズル内の低圧領域にある繊維加工チャンバ５内には、複数の圧縮空気吐出オリフィス７、８及び仕上げ剤吐出オリフィス１０、１１が開口し、圧縮空気吐出オリフィス７、８に供給する圧縮空気と全く同圧又は僅かに高い圧力を使用して、複数の仕上げ剤吐出オリフィス１０、１１に仕上げ剤を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マルチフィラメント糸製造における加工処理を補助する為に使用さ
れる撚糸ノズルに関し、特に、空気仮撚機の利用により高速で前進する糸の個々
のフィラメントに対する糸仕上げ剤付与の均一性を向上させる為の方法および装
置を有するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第３，２０１，９３１号に記載の従来方法は、連続した繊維からなる
糸を、その嵩を増やすために噴射空気中に送り込んで分離するという方法を用い
る。即ち、その糸は噴射空気によって支持され、個々のフィラメントは互いに分
離させられる。こうして分離した個々の繊維は攪乱領域を通されて、混ざり合い
織り目が付けられ、次に、嵩が増えた糸は染浴を通される。
【０００３】 米国特許第３，５３４，４５３号には、結合した単糸にするためにフィラメン
トを撚る工程が記載されている。そこで得られるファイバ束は空気的手段により
織られ、流れの撚り作用でファイバ束が完全に閉じてしまう前に、噴霧状にした
染料が音速ないしは亜音速の流れにより加えられる。その撚り糸はノズル内部に
入り、圧縮空気流がダクトを通過して心臓形状の球あるいは環に入る。ノズル軸
に対するダクトの相対的な位置によって、必要な撚り、定着、撚戻しがなされる
という周知の効果が得られる。ファイバ束の本撚りはこの加工処理の結果である
。これに対して、加工済み糸の個々の分離したフィラメントにＳ又はＺの仮撚り
が現れるのは、複数の繊維のチャンバ壁との直接的な接触、又はノズル・チャン
バ内での亜音速乃至は音速空気流と相互作用によるものである。
【０００４】 米国特許第３，２２６，７７３号には、マルチフィラメント・トウを開いて仕
上げを適用する方法が記載されており、それによると圧縮空気流を用いてトウ束
のフィラメントを開いて分離させたり、またフィラメントに付加する仕上げ剤の
粒子、飛沫或いは霧を運んだりする。実用上は、ノズル・チャンバ内を進行する
トウ束の振動によって、プレナム・チャンバ内の瞬間的な流れの攪乱が生じ、飛
沫同伴した霧状の仕上げ剤粒子の濃度を変える計量オリフィスが供給される。十
分なフィラメント移動がその進行するトウ束の中で起こり、「羊毛状」と記述さ
れる混ざり合いと織り交ぜが生じる。
【０００５】
【特許文献１】 米国特許第３，２０１，９３１号明細書
【特許文献２】 米国特許第３，５３４，４５３号明細書
【特許文献３】 米国特許第３，２２６，７７３号明細書
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の織り交ぜ機又は混ぜ合わせ機に多少類似する空気ノズルの幾
つかの変化形を用いつつもその機能は全く異なる仕上げ剤付与システムに関する
。従来の織り交ぜ機又は混ぜ合わせ機は比較的高圧（最大４ｂａｒ）で運転され
、いわゆる節や緩い結び目を作ることによりフィラメント糸に粘着性を与えるよ
うに設計されている。従来の装置は非常に低い張力で作動するように設計されて
おり、仕上げ剤付与には適していない。
【０００７】 本発明は、人工および／あるいは自然の高分子材料で形成された糸に用いる最
新式の高速押出加工において、一点に集中したファイバ束内を前進するフィラメ
ントに対して、潤滑剤および／あるいは他の添加剤を含むような糸仕上げ剤の付
与に関する。この加工処理は３０００〜８０００メートル／分の速度範囲におよ
ぶ。かかる速度範囲においては、従来型の加湿型アプリケータ表面の押出張力レ
ベルや滞留時間により、ファイバ束内の個々のフィラメントの均一かつ一貫した
毛細管作用を高い程度で実現できない。これは次に示すいくつかの原因によると
考えられる。すなわち、各フィラメントがアプリケータにもたらす冷却空気流の
飛沫同伴した境界層、引張り加工により前進するファイバ束内のフィラメントに
残存するフィラメント張力による残存引き戻し力、加湿型アプリケータ表面上に
おいて前進するファイバ束内のフィラメントが潤滑剤および／あるいは他の添加
剤を含む糸仕上げ剤プールと高速で接触することにより発生する明らかな粘性現
象、及びファイバ束接触領域での仕上げ剤プールを新たにするためのアプリケー
タの能力である。
【０００８】 そこで、本発明は、仕上げ剤付与の均一性に関連した上記及び他の従来の諸問
題を軽減するため、ファイバ束がノズル装置へ進入する前に、進行するファイバ
束に対して潤滑剤や他の添加剤を含む糸仕上げ剤の取込みをする際に、この取込
みを妨害する空気、蒸気、不活性ガス、あるいは他の冷却流体や加熱流体の飛沫
同伴した境界を消散させることを目的とする。
【０００９】 本発明の別の目的は、下流における加工処理技術を妨害する恐れのある、前進
中の糸ファイバ束中の顕著なシヌソイド状および／あるいは結び目状の攪拌パタ
ーン（「混ざり合い」あるいは「織り交ぜ」パターンとして知られている）を生
じさせることなく、毛細管作用により糸仕上げ剤の付着を妨げる前進中のファイ
バ束内で生じる線状のフィラメント間粘着を攪乱することである。
【００１０】 本発明の更なる目的は、潤滑剤あるいは他の添加剤を含む糸仕上げ剤をアプリ
ケータ・チャンバに導き、個々のフィラメントをアプリケータ・チャンバの加湿
表面と、またノズル・チャンバ内の霧化した流体と低圧で接触させることである
。
【００１１】 また、本発明の別な目的は、アプリケータ・チャンバへ糸仕上げ剤を導入する
際の圧力及び体積の変動を緩和する低圧ノズル・チャンバを提供することである
。
【００１２】 更に、また、本発明の別な目的は、ノズル通過直後の糸仕上げ剤を含んだ前進
中のファイバ束の開いたフィラメントを即座に閉じることであり、これは糸がノ
ズルを通過した後、境界層の空気の再付着により事前に付与された仕上げ剤が剥
ぎ落とされるのを防止する助けとするためである。
【００１３】 更に、また、本発明の別な目的は、アプリケータ・チャンバ内の空気を含んだ
糸フィラメント支持媒体の一種を提供することであり、これにより付与面と直接
接触する繊維フィラメントと普通に関連した前進中の糸ライン張力の上昇を防止
することである。
【００１４】 本発明の更なる別の目的は、アプリケータの加湿面およびノズル・チャンバ内
の霧化した仕上げ剤の粒子に、より多くの前進中フィラメント束の断面部分の表
面を導くことである。
【００１５】 本発明の更なる別の目的は、前進中の糸ラインに仕上げ剤の均一かつ一貫した
提供を容易にするために、アプリケータの付与表面に仕上げ剤を補充可能とする
ことである。
【００１６】 本発明の更なる別の目的は、ノズル・チャンバ内の糸の摩擦および摩擦による
付着を減少させることであり、これにより移動する糸が高張力下で開いたり閉じ
たりすることで、ノズルが空気ベアリングとして作用することが可能となる。
【００１７】 空気仮撚機の作動に際しては、異なった空気圧を使用することが可能である。
糸仕上げ加工補助剤の付与に対しては、低圧（２ｂａｒ以下）空気ノズルが使用
できる。本発明の先進的な仕上げノズル（ＡＦＮ）は、そのノズル内の糸の仮撚
りおよび撚戻しを達成するために使用する圧縮空気吐出オリフィスを備える。本
発明の仕上げノズルに対して空気圧を付与すると、複数の糸フィラメントは互い
に撚られた状態となり、また空気圧を付与しない時は糸は撚りが無い状態となる
。本仕上げノズルは、移動中の糸に、Ｓ又はＺの半撚り或いは仮撚りを高張力（
最大１．０グラム／デニール）で付与することにより、マルチフィラメント糸の
開閉を可能としている。本仕上げノズルは、また、ノズル内部が開状態の時に移
動中の糸に仕上げ剤を付与するように作られている。本仕上げノズルは、マルチ
フィラメント糸がノズルにより開いた状態になっている間（閉じて通常の状態に
戻るまで）、従来の方法により液体仕上げ剤を付与した直後に使用可能であり、
あるいは追加のオリフィスを設けて仕上げ剤を噴霧するために使用することも可
能である。この作用により、特に、紡糸済みの糸や延伸済みの糸（あるいは熱処
理された糸であっても）に追加の量の仕上げ剤を付与せざるを得ない場合には、
極めて均一に仕上げ剤を付与することが可能となる。
【００１８】 本発明のノズルは、例えば螺旋状の空気カーテンを前進する糸ラインの周囲に
つくって環状の混乱を生じさせることにより、ファイバ束を分離させたり開いた
りするように作られている。該糸は、ノズル内部又はノズル通過直後に収縮する
。
【００１９】 本発明のノズルは、システムが複雑になること及び仕上げ剤濃度の全体的な変
動があることという理由から、仕上げ剤粒子の霧化は行わない。本発明のノズル
は、計量された糸処理剤の流れを糸加工処理チャンバ内に直接供給することを必
要とし、これによって上記米国特許３，２２６，７７３号に記載のような従来シ
ステムを改良するものである。
【００２０】 本発明のノズル内を進行するファイバ束のフィラメントにＳ又はＺの撚りが現
れるのは、以下のためである。すなわち、進行するファイバ束内の個々のフィラ
メントが、ノズル・チャンバ内において前記螺旋状の空気カーテンによって回転
トルクを受けたり放射状にファイバ束として移動したりすることによる結果であ
る。このファイバ束のある一定長さについて、この撚りを測定して代数和をとる
と０となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明による先進的な仕上げノズル（ＡＦＮ）は、ノズル内部において糸が開
いた状態にある間に、移動する糸に仕上げ剤を付与することができる。本仕上げ
ノズルの開閉性能は、速度、張力及び圧力という要因に関連している。
【００２２】 以下の項目を目標とする試験を行った。即ち、設計された仕上げノズルの開閉
動作を確認すること、ノズルの摩擦増大特性を得ること、及び、仕上げの水準及
び仕上げの均一性に関する本仕上げノズルの効果を評価することである。本試験
は、１２６デニール３４フィラメントのポリエステルであって仕上げ処理無しの
一部延伸された糸（ＰＯＹ）を使用し、これを高速繊維対金属（Ｆｉｂｅｒ−ｔ
ｏ−Ｍｅｔａｌ）摩擦測定機に取り付けて、１００、２５０、５００、及び１０
００ｍ／分の速度で行った。本仕上げノズル及びオプションとしてセラミック仕
上げ剤アプリケータ・ガイド（以後セラミック・ガイドと称する）を、上記摩擦
測定機の負荷セル間に配置し、更に、圧力を２ｂａｒ以下に調節した空気供給部
に接続した。また、高速度カメラ（１０００フレーム／秒）を使用して、ノズル
の作動状況の画像を記録した。撮影された写真により、本仕上げノズルの開閉動
作を確認でき、更に本仕上げノズルの開放頻度及び開放動作を評価することがで
きた。平均開放頻度は、全ての試験条件（即ち、速度、張力、圧力）に対して３
４５＋１０６Ｈｚであることが明らかになった。本仕上げノズルの開閉動作は、
一般的に単一周波数特性ではなく多重周波数特性を有している。また、黒色と白
色の糸を組み合わせて試験を行えば、本仕上げノズルの作用がより分かり易く示
されよう。
【００２３】 アプリケータ・ガイドでの摩擦増大は極めて重要である。現代の多くの人工繊
維の加工、処理において、静止面における摩擦増大によって生産速度が制限され
る。例えば、４０００ｍ／分を越える速度では、アプリケータ・ガイド上での摩
擦抵抗を最小にするために、特別な低摩擦セラミックを繊維製造機に使用せざる
を得ない。現在の業界標準は京セラ等の製造による特別に「粗い」セラミック・
ガイドである。新設計の本仕上げノズルは、標準的なセラミック・ガイドと組み
合わせても或いは単独でも使用できるように作られている。本仕上げノズルは、
仕上げ剤付与ノズルとして単独でも使用されるし、あるいは標準的なアプリケー
タ・ノズル（本仕上げノズルの上流又は下流に設置される）の仕上げ剤均一性を
高めるための補助的な装置としても使用されるように考えられている。何れの場
合においても、本仕上げノズルは、既存の低摩擦セラミック・ガイドに匹敵する
程度の摩擦増大を発生するように作られている。
【００２４】 本仕上げノズルの摩擦増大を調べるため、広範囲の速度及びプリテンションに
わたって摩擦係数を測定した後、これを低摩擦面の業界標準とされる低摩擦セラ
ミック・ガイドについて測定した摩擦係数と比較した。この試験には、上記と同
じく１２６／３４の仕上げ処理無しのポリエステル糸を使用した。本摩擦試験の
結果を次ページの表１にまとめて示す。試験で用いた変数は、張力Ｔ１（グラム
）、圧力Ｐ（ｂａｒ）、および糸速度Ｖ（ｍ／分）である。本仕上げノズルの試
作品は、実際には高度に研磨されたステンレススチール（セラミックと比較して
元々高い摩擦係数を有する）から作られている。にもかかわらず、本仕上げノズ
ルの摩擦増大の方が、セラミックの摩擦増大よりも小さいという結果が示された
。
【表１】
【００２５】 表１に示すデータによると、セラミック・ガイド及び本発明による仕上げノズ
ル（ＡＦＮ）の双方とも、糸速度が増すに従って摩擦係数が著しく増大する。入
力された糸張力が増すにつれて摩擦係数が低下しているが、これは既存の摩擦理
論に見事に合致する。同時に、作動圧力の影響は無視できるほどに小さく、以後
の考察の際には考慮に入れなくても良い。このことは、本仕上げノズルが、優れ
た適応性を有し、かなり広範囲の圧力で作動可能であることを実際に意味してい
る。興味深いのは、本仕上げノズル及びセラミック・ガイドの組み合わせに対し
て測定した摩擦係数は、夫々の摩擦係数を合計したものより低い結果となってい
ることである。この結果は本仕上げノズルの拭取り作用を実際に裏付けるもので
あり、これはセラミック・ガイドと移動する糸との接触面積を低下させることに
つながる。本摩擦試験の結果をまとめると次のようになる。本仕上げノズルは、
低摩擦セラミック・ガイドより約１４％高い摩擦係数を示した。また、本仕上げ
ノズルとセラミック・ガイドを組み合わせたものは、低摩擦セラミック・ガイド
単体と比較して１７％高い摩擦係数を示した。
【００２６】 摩擦面の詳細な比較を行うために、本発明の仕上げノズル（ＡＦＮ）のみの場
合、セラミック・ガイドのみの場合、本発明の仕上げノズルとセラミック・ガイ
ドを組み合わせた場合の各々に対して、糸速度、入力張力、摩擦係数の３次元プ
ロットを行った。この比較によって、本仕上げノズルの性能に関して一つの非常
に重要な内容が明らかになった。セラミック・ガイドの場合は、糸速度が上昇す
るにつれて摩擦も増大し、摩擦は糸速度に対してほぼ直線的な比例関係となって
いる。一方、本発明の仕上げノズルは糸速度が上昇するにつれて摩擦の増大が鈍
化しており、この効果は本発明の仕上げノズルとセラミック・ガイドを組み合わ
せた場合にも顕著である。これは１０００ｍ／分を超える糸速度では、本発明の
仕上げノズルについての摩擦増大が、セラミック・ガイドのみの場合の摩擦増大
と比較して小さくなることを意味する。
【００２７】 次に、仕上げ剤付与及び仕上げ剤均一性の評価についてまとめる。本発明の仕
上げノズルによれば、圧縮空気流に対してではなく、糸加工チャンバへ糸仕上げ
剤を直接に注入及び付与することが可能となる。これは、圧縮空気流へ仕上げ潤
滑剤を注入すると仕上げ剤ラインで背圧が生じてしまい、圧力が正のポンプフィ
ードによって再び均一となるとき、仕上げ剤の流れの周期的な閉塞及びこれに付
随するスパッタリングが生じ得るからである。この問題を解決するためには、ノ
ズル内部の低圧領域に仕上げ剤供給用の別のオリフィスを追加し、更に、同圧か
又は僅かに高い圧力を使用して仕上げ剤の供給を行えば良い。
【００２８】 本発明の仕上げノズルを単独の仕上げ剤アプリケータ・ガイドとして使用する
ことの実現可能性、および糸に対する仕上げ剤付与の均一性を向上させる性能に
ついて評価を行った。この評価を行うため、ストレートおよび１０％エマルジョ
ンの仕上げ剤を１２６／３４の仕上げ処理無しのポリエステル糸に付与した。仕
上げ剤付与速度は２００ｍ／分に設定し、目標の糸仕上げ剤レベル（ＦＯＹ）は
１％であった。
【００２９】 この付与装置の概略を図４に示す。本発明の仕上げノズル（ＡＦＮ）の作動空
気圧は、全ての試験に対して２ｂａｒに設定した。仕上げ剤としてＬｕｒｏｌ
ＰＴ−１２８を使用し、仕上げ剤均一性の特性を調べるために蛍光トレーサを油
性基剤に対し０．１％ｗ／ｗで加え、仕上げ処理後、処理済みの糸を高解像動的
蛍光測定法により検査した。この時の試験条件は、速度５．４ｍ／分及び計測頻
度３０Ｈｚであり、これは糸の長さにすると解像度３ｍｍとなる。この試験によ
って、絶対平均及び変動係数百分率（％ＣＶで表し、標準偏差を平均で割ったも
のである）が得られる。絶対平均は糸に対する仕上げレベルの直接的な指標であ
り、これに対して、％ＣＶは仕上げ剤均一性を定量的に表した指標である。％Ｃ
Ｖが低いほど、糸に対する仕上げ剤付与の均一性が良いことを意味する。実際の
仕上げレベル（ＦＯＹ）は、イソプロパノール／ヘキサン混合物を用いた低温溶
媒抽出法によって決定した。仕上げレベル百分率（％ＦＯＹ）は、イソプロパノ
ール／ヘキサン低温溶媒法により決定した。得られた結果を下記の表２にまとめ
て示す。
【００３０】 表２のデータは、仕上げ剤をストレートで付与する場合及びエマルジョンで付
与する場合の両方の場合において、本発明の仕上げノズル（ＡＦＮ）を用いるこ
とにより、仕上げ剤付与の均一性が向上することを示している。また、本発明の
仕上げノズルは、通常のセラミック・ガイドに較べて理論値に近い仕上げレベル
を達成する。
【表２】
【００３１】 上記のように、本発明の仕上げノズル（ＡＦＮ）を使用することの最も顕著な
効果は、仕上げ剤均一性の向上に見ることができる。即ち、仕上げ剤均一性は、
仕上げ剤をストレートで付与した場合には１２％以上向上し、エマルジョンの場
合にはほぼ２倍の水準に向上した。セラミック・ガイドの後に本仕上げノズル（
ＡＦＮ）を追加した場合にも、仕上げ均一性には顕著な向上が認められた。この
効果は、セラミック・ガイドにおける撚糸の拭取り作用によるものと説明できる
。
【００３２】 本仕上げノズルは、その上流に、セラミック・ガイド乃至は他の仕上げアプリ
ケータを設ける場合にも設けない場合にも使用し得るように設計されている。本
仕上げノズルの撚り作用によって、ガイドにおける糸の撚り動作や拭取り動作が
起こる。本仕上げノズルを従来型のセラミック・ガイドの後に設けると、この拭
取り作用によって、仕上げ剤付与の均一性が向上し、更にアプリケータ・ガイド
からの仕上げ剤の滴下が防止されるという点で有益である。
【００３３】 上述した詳細な試験は、回転仕上げ剤付与技術の分野における本発明による装
置の革新性を裏付けるものである。本仕上げノズルの最も優れた特徴は、フィラ
メント束を開閉させる作用、仕上げ剤均一性を向上させるセラミック・ガイド（
使用時）に対する拭取り効果、および極めて高い均一性を達成する仕上げ剤付与
性能（通常のアプリケータ・ガイドに較べて仕上げ剤均一性の向上効果は約２倍
である）である。
【００３４】 本発明の仕上げノズルは、単体の仕上げ剤アプリケータ・ノズルとしても、あ
るいは仕上げ剤均一性を向上させるための補完的な装置としても使用できるよう
に考えられている。
【００３５】 本発明の実施の形態による仕上げノズルについて図１及び図２に基づき説明す
る。ファイバ束である糸を仕上げノズル１に投入する。このファイバ束は、設定
の際、次のようにして仕上げノズル１にセットすることができる。すなわち、フ
ァイバ束にかかる張力を一時的に緩め、ファイバ束導入溝２を通してファイバ束
を仕上げノズル１内へ滑り込ませる。ただし、糸の材質が弾力性のある場合や、
張力が大きくないときには、ファイバ束の張力を緩める必要はない。仕上げノズ
ル１内の設定が完了した後、ファイバ束の張力を調節する。そして、ファイバ束
を仕上げノズル１の長手方向に通す。すなわち、ファイバ束はファイバ束入口３
から繊維加工チャンバ５に入り、繊維加工チャンバ５を通って、ファイバ束出口
４から出される。ファイバ束に適切な張力がかかっているとき、ファイバ束が、
ファイバ束入口３、繊維加工チャンバ５、及びファイバ束出口４のほぼ中央を通
過するように、仕上げノズル１を位置決めする。ファイバ束が、ファイバ束入口
３、繊維加工チャンバ５、及びファイバ束出口４の面を擦らないようにするため
である。
【００３６】 図２に示すように、ファイバ束導入溝２は、その端部断面が曲面により構成さ
れているので、ファイバ束を仕上げノズル１内へ水平方向に容易に挿入すること
ができる。このファイバ束導入溝２は、仕上げノズル１の長手方向側面を半分に
分割するように形成され、それから９０°曲がって、繊維加工チャンバ５につな
がっている。ファイバ束導入溝２の各表面の縁部は、糸を損傷させないように、
またファイバ束を仕上げノズル１内へ滑らかに挿入できるように丸くしてある。
ファイバ束入口３及びファイバ束出口４は、繊維加工チャンバ５から夫々外側へ
向けて開いた漏斗形状を成している。この漏斗形状は、繊維加工チャンバ５内の
所望の内部圧と境界層空気の制御の両方に対して最適化することができる。
【００３７】 図３（Ａ）に示すように、空気供給管取付部材２０は、外部の圧縮空気供給装
置を仕上げノズル１に接続するものである。圧縮空気プレナム６は、圧縮空気を
空気供給管取付部材２０から一対の圧縮空気吐出オリフィス７、８に供給するも
のである。一対の圧縮空気吐出オリフィス７、８は、圧縮空気プレナム６の中心
直径線に沿って互いに並行に設けられている。圧縮空気プレナム６の該中心直径
線は、進行する糸ファイバ束に並行であって、かつ糸ファイバ束から水平方向に
オフセットした位置にある。図２に示す圧縮空気吐出オリフィス７，８もファイ
バ束から上下方向にオフセットした位置にある。
【００３８】 仕上げ剤供給管取付部材２１は、外部の仕上げ剤供給装置を繊維潤滑剤リザー
バ９に接続する。繊維潤滑剤リザーバ９は、その長手方向の中心線が圧縮空気プ
レナム６の長手方向の中心線に対して約４５°の角度をなすように設けられる。
繊維潤滑剤リザーバ９から繊維加工チャンバ５内へ延びる並行シャフトの端部に
は、一対の繊維潤滑剤吐出オリフィス１０，１１が配設されている。一対の繊維
潤滑剤吐出オリフィス１０，１１は、わずかな隙間を空けて極めて隣接して配設
されており、かつ、一対の圧縮空気吐出オリフィス７，８の中間に位置する。上
述したような圧縮空気吐出オリフィス７，８と繊維潤滑剤吐出オリフィス１０，
１１との相対的な位置関係によって、本仕上げノズルにおいて以下のことが達成
できる。すなわち、ファイバ束が開いた状態で仕上げ剤を付与した後、付与した
仕上げ剤が境界層空気の再付着により剥ぎ落とされることがないように、直ちに
進行するファイバ束の開いたフィラメントを閉じることができる。進行する糸に
対して仕上げ剤を均一かつ一貫して付与するためには、ノズルジェットの最適な
形状は、仕上げ剤の種類や繊維の種類／粗さの各組合せに対して、様々な条件（
例えば、糸速度、空気圧、仕上げ剤流速、温度など）により変わってくる。計量
仕上げ剤供給源として好ましいのは、高精度ギア計量ポンプ（図示せず）である
。
【００３９】 本発明による装置は、マルチフィラメント糸、モノフィラメント糸、接合マル
チフィラメント糸への使用に限定されるものではなく、メリヤス類、テキスタイ
ル、更に現在仕上げ剤付与がなされている工業用糸にも使用可能である。ただし
、本発明による装置はタウ糸には適用できないため、テキスタイル糸の太さに実
用上の上限はある。マルチフィラメント糸（接合糸も含む）の場合、約１０から
６０００デニールであり、フィラメント当りにすると約０．１から１０００デニ
ールである。モノフィラメント糸の場合は、約１．０から２０００のデニールで
あることが多い。
【００４０】 本発明による装置を実際上適用できる糸は、人工及び天然テキスタイル糸の全
範囲に及ぶ。例えば、テキスタイル糸は、ナイロン６、ナイロン６．６，ポリエ
ステル（ＰＥＴ、ＰＴＴ、ＰＢＴなど）、アクリルポリマー、ポリエチレン、ポ
リプロピレンなどから造られたものでよく、又はバイコンポネント繊維（例えば
、ＰＥ／ＰＰ、ＰＥＴ／ＰＥ、ＰＥＴ／ＰＰなど）でもよく、さらにエラストマ
ー糸（スパンデックスを含む）、グラス繊維、炭素繊維、セルロース糸、そして
ケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）やスペクトラ（Ｓｐｅｃｔｒａ）のような、いわゆる
最先端糸であってもよい。
【００４１】 同様に、本発明の装置は、現在使用されている仕上げ剤或いは将来的に開発さ
れる仕上げ剤に対しても使用できる。糸仕上げ剤は、現在、ストレートのオイル
、オイル／水および水／オイル・エマルジョン、懸濁液、溶液など、全て本発明
の範囲内である。
【００４２】 周知のように、繊維仕上げ剤の基本的な機能は、特に人工繊維や人工糸の摩擦
特性や帯電防止特性を、基材ポリマー材料の表面特性を変えることにより改善す
ることである。人工繊維製品の加工において仕上げ剤を付与する主目的は、次の
３つである。即ち、繊維対金属（繊維対セラミック、あるいは他の接触点）の摩
擦力及び潤滑性の調整、加工処理時の糸を保全するために必要な繊維対繊維の摩
擦及び／又は粘着性の提供、そして、発生した電荷が急速に消散することによる
静電気の増大に抗して必要な製造を可能にすることである。
【００４３】 これらの３つの目的に加え、最終用途の要求に応じて、繊維又は糸を吸水性あ
るいは撥水性とすることにより、回転仕上げ剤は、繊維及び糸の親水性や疎水性
にも影響を与える。
【００４４】 回転仕上げ剤は、通常、潤滑剤、帯電防止剤、乳化剤、及び特別な添加剤から
成っている。潤滑剤の例としては、鉱物油、植物油、動物油、脂肪酸エステル、
ポリエーテル、酸化エチレン／酸化プロピレン共重合体、ひまし油、グリセリル
・エステル、シリコーンが挙げられる。乳化剤の例としては、脂肪酸アミン石鹸
、脂肪酸金属石鹸、アルコール・エーテル・エトキシレート、エトキシレート化
アルキルフェノール、エトキシレート化グリセリド、エトキシレート化ソルビト
ール・エステルが挙げられる。帯電防止剤の例としては、第四アミン類（Ｑｕａ
ｔｓ）、リン酸エステル、脂肪族アルコール・リン酸塩、及びそれらのカリウム
塩、ポリオキシエチレン脂肪族アルコール・リン酸塩、及びそれらのカリウム塩
が挙げられる。
【００４５】 本発明による仕上げノズル装置は、上述した実施の形態に限定されず、特許請
求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、ここに記載
されてはいないが、仕上げ剤付与の均一性と一貫性を向上させるために、スパン
デックスや他の種類のエラストマー糸の製造にも適用可能である。当業者は、上
述した装置を使用することにより、かかる用途にも容易に適用することができる
。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態による先進的仕上げノズルアセンブリを示す上面図。
【図２】 本発明の実施の形態による、図１に示す先進的仕上げノズルアセンブリの側面
図。
【図３】 本発明の実施の形態による、圧縮空気又は他の流動体、及び糸仕上げ潤滑剤を
供給する為の供給管取付部材を備えた先進的仕上げノズルアセンブリを示す側面
図（Ａ）と底面図（Ｂ）。
【図４】 本発明の実施の形態による仕上げ剤付与に用いるのに好適な装置を示す概略図
。
【符号の説明】
１ 仕上げノズル ２ ファイバ束導入溝 ３ ファイバ束入口 ４ ファイバ束出口 ５ 繊維加工チャンバ ６ 圧縮空気プレナム ７ 圧縮空気吐出オリフィス ８ 圧縮空気吐出オリフィス ９ 繊維潤滑剤リザーバ １０ 潤滑剤吐出オリフィス １１ 潤滑剤吐出オリフィス ２０ 空気供給管取付部材 ２１ 仕上げ剤供給管取付部材
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年４月８日（２００２．４．８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】 以下の項目を目標とする試験を行った。即ち、設計された仕上げノズルの開閉
動作を確認すること、ノズルの摩擦増大特性を得ること、及び、仕上げの水準及
び仕上げの均一性に関する本仕上げノズルの効果を評価することである。本試験
は、１２６デニール３４フィラメントのポリエステルであって仕上げ処理無しの
一部延伸された糸（ＰＯＹ）を使用し、これを高速繊維対金属（Ｆｉｂｅｒ−ｔ
ｏ−Ｍｅｔａｌ）摩擦測定機に取り付けて、１００、２５０、５００、及び１０
００ｍ／分の速度で行った。本仕上げノズル及びオプションとしてセラミック仕
上げ剤アプリケータ・ガイド（以後セラミック・ガイドと称する）を、上記摩擦
測定機の負荷セル間に配置し、更に、圧力を２ｂａｒ以下に調節した空気供給部
に接続した。また、高速度カメラ（１０００フレーム／秒）を使用して、ノズル
の作動状況の画像を記録した。撮影された写真により、本仕上げノズルの開閉動
作を確認でき、更に本仕上げノズルの開放頻度及び開放動作を評価することがで
きた。平均開放頻度は、全ての試験条件（即ち、速度、張力、圧力）に対して３
４５±１０６Ｈｚであることが明らかになった。本仕上げノズルの開閉動作は、
一般的に単一周波数特性ではなく多重周波数特性を有している。また、黒色と白
色の糸を組み合わせて試験を行えば、本仕上げノズルの作用がより分かり易く示
されよう。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ， ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 フォークナー、ドナルド アメリカ合衆国、ノース カロライナ州 28210、シャーロット、レッド オーク ブルバード 8700 Ａ番地、スラック ア ンド パー スペシャル プロダクツ、カ ンパニー内 Ｆターム(参考） 4L033 AB01 AC09 AC15 BA01 BA21 BA39 BA85 BA98 CA48 CA59 CA69 4L036 AA01 MA04 MA25 MA26 MA33 PA01 PA03 PA05 PA15 PA26 PA41 RA04 UA21

Claims (39)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 連続したマルチフィラメント・テキスタイル糸の個々のフィ
    ラメント、又はモノフィラメント糸、又は接合糸に対する糸仕上げ剤付与の均一
    性を向上させる方法であって、 該方法においては、糸形成材料を通過させる紡糸口金と該糸を巻取り装置に巻
    取る間を高速で前進するマルチフィラメント・テキスタイル糸、又はモノフィラ
    メント糸、又は接合糸に対して、糸仕上げ剤が付与され、 該向上の為の方法は、フィラメントの仕上げ剤の被覆均一性及び仕上げ剤の該
    糸への浸透性を高めるのに十分な条件下において、該糸への仕上げ剤付与後に該
    糸を空気仮撚機に通過させる工程と、該糸に空気による仮撚りを付与する工程か
    ら成る方法。
  2. 【請求項２】 該糸はマルチフィラメント糸であり、仮撚りによって該マル
    チフィラメント糸が高速で開閉されることを特徴とする請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 該仮撚りは、該前進する糸に沿って戻るように仕上げ剤付与
    領域内へ直線的に延び、該仮撚りによって生じる該糸の回転運動によって、糸の
    フィラメント表面と仕上げ剤との接触性が向上することを特徴とする請求項２記
    載の方法。
  4. 【請求項４】 該糸が該空気仮撚機に入る前に、該糸に仕上げ剤を付与する
    ためにセラミック仕上げ剤ガイドを使用することを特徴とする請求項３記載の方
    法。
  5. 【請求項５】 該空気仮撚機は、最初のドローダウンローラの前に配置され
    ることを特徴とする請求項２記載の方法。
  6. 【請求項６】 該糸は、実質的に最終的な太さに達する前に、該空気仮撚機
    によって加工処理されることを特徴とする請求項２記載の方法。
  7. 【請求項７】 該空気仮撚機は、該糸が延伸された後に配置されることを特
    徴とする請求項２記載の方法。
  8. 【請求項８】 該空気仮撚機は、該糸が熱処理された後に配置されることを
    特徴とする請求項２記載の方法。
  9. 【請求項９】 前進する連続したマルチフィラメント糸、モノフィラメント
    糸、又は接合テキスタイル糸に仕上げ剤を付与する方法であって、 連続する糸を形成するためにテキスタイル糸形成材料を紡糸口金に通過させる
    工程と、 該連続した糸を冷ます工程と、 該前進する糸へ仮撚りを連続的に付与するために、該連続する糸を空気仮撚機
    に通過させる工程と、 該糸に液体仕上げ剤を塗布するために、該糸が該空気仮撚機を通過する間に該
    空気仮撚機に該液体仕上げ剤を注入する工程と、 から成ることを特徴とする仕上げ剤付与方法。
  10. 【請求項１０】 該糸は連続するマルチフィラメント糸であり、該空気仮撚
    機は該マルチフィラメント糸を高速で開閉することを特徴とする請求項９記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 該空気仮撚機は、該糸に織りを付与しないことを特徴とす
    る請求項１０記載の方法。
  12. 【請求項１２】 該空気仮撚機は、最初の糸ドローダウンローラの前に配置
    されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
  13. 【請求項１３】 該糸は、最終的な太さに達する前に、該空気仮撚機を通過
    することを特徴とする請求項１０記載の方法。
  14. 【請求項１４】 該空気仮撚機は、該糸が延伸された後に配置されることを
    特徴とする請求項１０記載の方法。
  15. 【請求項１５】 該空気仮撚機は、該糸が熱処理された後に配置されること
    を特徴とする請求項１０記載の方法。
  16. 【請求項１６】 該糸が該空気仮撚機を通過する前に、該糸に仕上げ剤が付
    与されることを特徴とする請求項１０記載の方法。
  17. 【請求項１７】 該仮撚りは、該前進する糸に沿って戻るように仕上げ剤付
    与領域内へ直線的に延び、該領域においては、該仮撚りによって生じる該糸の回
    転運動によって該糸のフィラメント表面と仕上げ剤との接触性が向上することを
    特徴とする請求項１６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 高速で前進する連続したマルチフィラメント糸、モノフィ
    ラメント糸、又は接合テキスタイル糸に対する糸仕上げ剤付与の均一性を向上さ
    せる方法であって、仮撚機において該糸の織り又は粘着性の増大を防止するため
    に該糸に張力をかけた状態で、湿式仕上げ剤を有する該前進する糸に対して空気
    の仮撚りを与える工程を含むことを特徴とする方法。
  19. 【請求項１９】 該糸はマルチフィラメント糸であって、該糸の個々のフィ
    ラメントに対する糸仕上げ剤付与の均一性が向上され、該張力によって該糸の高
    速な開閉が可能となることを特徴とする請求項１８記載の方法。
  20. 【請求項２０】 該張力は、約１．００グラム／デニール以下であることを
    特徴とする請求項１９記載の方法。
  21. 【請求項２１】 該張力は、約０．１０グラム／デニール以下であることを
    特徴とする請求項２０記載の方法。
  22. 【請求項２２】 該張力は、少なくとも約０．０５グラム／デニールである
    ことを特徴とする請求項２０記載の方法。
  23. 【請求項２３】 該張力は、少なくとも約０．０５グラム／デニールである
    ことを特徴とする請求項１９記載の方法。
  24. 【請求項２４】 該糸が該空気仮撚機を通って前進する際に、該糸を被覆す
    るために糸仕上げ剤を該空気仮撚機内へ注入することを特徴とする請求項１９記
    載の方法。
  25. 【請求項２５】 該仮撚りは、該前進する糸に沿って戻るように、仕上げ剤
    が該糸に付与される領域内へ直線的に延びることを特徴とする請求項１９記載の
    方法。
  26. 【請求項２６】 糸に仕上げ剤を付与する装置であって、 仕上げ剤ガイドアプリケータ又は仕上げ剤ロールアプリケータと、 該ガイドアプリケータ又はロールアプリケータの下流に配置される空気仮撚機
    と、 合成マルチフィラメントテキスタイル糸が該空気仮撚機を通過するときに、進
    行する該糸にかかる張力が少なくとも約０．０５グラム／デニールとなるように
    調節する糸張力手段と、 を備えることを特徴とする仕上げ剤付与装置。
  27. 【請求項２７】 該空気仮撚機は、該空気仮撚機を通過する合成マルチフィ
    ラメントテキスタイル糸の表面および内部へ糸仕上げ剤を注入するための注入口
    を備えることを特徴とする請求項２６記載の装置。
  28. 【請求項２８】 糸に仕上げ剤を付与する方法であって、請求項２６記載の
    装置を通って該糸が前進することを特徴とする仕上げ剤付与方法。
  29. 【請求項２９】 糸に仕上げ剤を付与する方法であって、請求項２７記載の
    装置を通って該糸が前進することを特徴とする仕上げ剤付与方法。
  30. 【請求項３０】 移動するマルチフィラメント糸にＳ又はＺの半撚りをかけ
    ることにより、該移動するマルチフィラメント糸を高張力で周期的に開閉するこ
    とができる低圧空気ノズルであって、該糸が開いた状態において加工処理促進の
    ため仕上げ剤を均一に付与する効果をもたらすことを特徴とする低圧空気ノズル
    。
  31. 【請求項３１】 高速で通過するマルチフィラメント糸に仕上げ剤を直接付
    与するための仕上げ剤付与ノズルであって、 チャンバを有するファイバ束通路であって、該糸が該ノズルを通過するための
    通り道となる通路と、 該チャンバ内へ開口する複数の圧縮空気吐出用オリフィスであって、第一の距
    離の間隔を隔てた複数の圧縮空気吐出用オリフィスと、 該チャンバ内へ開口する複数の仕上げ剤吐出用オリフィスと、 を備えることを特徴とする仕上げ剤付与ノズル。
  32. 【請求項３２】 該複数の圧縮空気吐出オリフィスは、該通路に略垂直な方
    向から該チャンバ内へ開口することを特徴とする請求項３１記載のノズル。
  33. 【請求項３３】 該複数の仕上げ剤吐出オリフィスは、該通路に略垂直な方
    向から該チャンバ内へ開口することを特徴とする請求項３１記載のノズル。
  34. 【請求項３４】 該複数の仕上げ剤吐出オリフィスは、該通路に略垂直な方
    向から該チャンバ内へ開口し、互いに近接して配置された一対のオリフィスであ
    って、該一対のオリフィスは、該第一の距離に関して中央に配置されることを特
    徴とする請求項３１記載のノズル。
  35. 【請求項３５】 該複数の仕上げ剤吐出オリフィスは、該通路に略垂直な方
    向から該チャンバ内へ開口し、互いに近接して配置された一対のオリフィスであ
    って、該一対のオリフィスは、該第一の距離に関して中央に配置されることを特
    徴とする請求項３２記載のノズル。
  36. 【請求項３６】 該一対のオリフィスは、該圧縮空気吐出オリフィスの方向
    に対して鋭角をなす方向から該チャンバ内へ開口することを特徴とする請求項３
    ４記載のノズル。
  37. 【請求項３７】 ２ｂａｒ以下の低圧とするために、該圧縮空気吐出オリフ
    ィスを介して該チャンバに圧縮空気を供給することを特徴とする請求項３１記載
    のノズル。
  38. 【請求項３８】 該ノズル内において該糸の仮撚り及び撚戻しの効果を得る
    ために、該圧縮空気吐出オリフィスに圧縮空気を供給することを特徴とする請求
    項３１記載のノズル。
  39. 【請求項３９】 該複数の仕上げ剤吐出オリフィスは、該ノズル内の低圧領
    域にある該チャンバ内へ開口し、 該圧縮空気吐出オリフィスに供給される該圧縮空気に使用される圧力と全く等
    しいか又は僅かに高い圧力を使用して、該複数の仕上げ剤吐出オリフィスに仕上
    げ剤を供給することを特徴とする請求項３１記載のノズル。
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