JP2002510754A

JP2002510754A - 重合体フィラメントを紡糸する方法

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Publication number: JP2002510754A
Application number: JP2000542508A
Authority: JP
Inventors: グレゴリーユージーンスウィート; ジョージバシラトス
Original assignee: EI Du Pont de Nemours and Co
Current assignee: EIDP Inc
Priority date: 1998-04-08
Filing date: 1999-04-06
Publication date: 2002-04-09
Anticipated expiration: 2019-04-06
Also published as: EP1070162A1; BR9909596A; KR20010042546A; US6090485A; CN1188552C; KR100389668B1; ID25819A; TR200002892T2; JP3394523B2; WO1999051799A8; CN1296532A; WO1999051799A1

Abstract

(57)【要約】重合体の連続フィラメントを溶融紡糸する方法において、紡糸ノズルの下部領域において冷却ガスを吐出直後の溶融フィラメントに送る。フィラメントと冷却ガスは、ともに、フィラメントが冷却する過程でそのフィラメントを取り囲む特定の寸法を有する管状部を通って、前記領域を通過させる。管状部の最上部は紡糸ノズル面の下部最大８０ｃｍまでの距離に位置させる。フィラメントの速度より低速でガスが管状部から出るように、ガスを加速し、また管状部の最上部を紡糸ノズルの下部８０ｃｍより短い距離に位置させることにより、取り扱い上の問題を起こすことなく、改良された均一性を有する糸条を生産することが可能となる。さらに、このような方法を用いることにより、糸条速度の増大に対応して起こりがちな伸度の減少、または延伸張力の増大を起こすことなく、糸条の巻き取り速度を上げることが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】（発明の分野）本発明は、重合体フィラメントを紡糸する方法に関し、詳しくは、フィラメン
トが加熱された溶融重合体から吐出された後に、どのようにクエンチ（冷ま）さ
れて、巻き取られ、または他の方法で処理されるかに関する。

【０００２】（発明の背景）合成重合体フィラメントの多くは溶融紡糸される。すなわち加熱溶融した重合
体から、吐出法で溶融紡糸される。この方法は、ナイロンを発明した、Ｗ．Ｈ．
Ｃａｒｏｔｈｅｒｓの時代以来５０年以上にわたって行われてきた。今日におい
ては、溶融状態で吐出直後のフィラメント流は、紡糸ノズルから吐出された後、
硬化を促進するために冷却ガスの流れによって、「クエンチされ」、巻き取られ
て連続フィラメントヤーンのパッケージになるか、もしくは他の方法で処理され
て、たとえば、ステープル化もしくは他の処理に供するための連続フィラメント
トウのような平行な連続フィラメントの束として集められる。

【０００３】当技術分野におけるクエンチシステムは、Ｂｒｏｗｎｌｅｙに与えられた英国
特許第１０３４１６６号および米国特許第３，３３６，６３４号に見られる
。英国特許第１０３４１６６Ａ号の図２においては、実施例の前の２ペー
ジで論じられているように、扉２２近辺の開口部を通しておよび穿孔された部分
２４を通して流入する空気が矢印で示されている。Ｂｒｏｗｎｌｅｙによる引例
は閉じたクエンチ装置を有せず、フィラメントにより装置外の室内空気からどの
くらいの量のガスが吸入され、供給される冷却空気と共に管状部を通過するかを
知ることはできない。したがって、管状部を通過するガスの速度を知ることはで
きず、またガスがフィラメント速度より低速で管状部から出るかどうかも知るこ
とができない。同様に米国特許第３，３３６，６３４号では、紡糸筒１０の最上
部から入る空気が示されている。Ｄａｕｃｈｅｒｔに与えられた米国特許第３，
０６７，４５８号においては、限られた直径の管状部すなわち漏斗状筒２６が図
４に示されている。Ｄａｕｃｈｅｒｔのクエンチ装置は閉じており、使用される
流量および漏斗状筒の直径の計算に基づいており、漏斗状筒内のガス速度は巻き
上げ速度より低速であると結論づけることができる。しかしながら、Ｄａｕｃｈ
ｅｒｔは漏斗状筒から出るフィラメント速度について、またフィラメント速度が
漏斗状筒から出るガス速度に比べて重要かどうかも論じていない。したがって、
本段で触れた引例はどれも、ガスが加速されるがフィラメントの速度よりは低速
でガスが管状部から出るように管状部の寸法および位置を制御することを開示し
ていない。

【０００４】１９８０年代に、ＶａｓｓｉｌａｔｏｓとＳｚｅは重合体フィラメントの高速
紡糸における重要な改良を行い、これらの改良および改良されたフィラメントを
、米国特許第４，６８７，６１０号（Ｖａｓｓｉｌａｔｏｓ）、第４，６９１，
００３等、５，０３４，１８２号（ＳｚｅおよびＶａｓｓｉｌａｔｏｓ）および
第５，１４１，７００号（Ｓｚｅ）に開示した。これらの特許は、ガスの管理技
術を開示しており、このガス管理技術においては、ガスは、吐出直後のフィラメ
ントの周囲を取り巻いて、これらフィラメントの温度および細化断面形状を制御
し、このガスの速度は、少なくともフィラメント速度の１．５倍から１００倍で
あり、フィラメントを引き出す効果を発揮する。

【０００５】帝人に与えられた日本特許第０３１８０５０８号（帝人′５０８号）におい
ては、紡糸ノズルから直径縮小部分の距離の重要性について議論されている。特
に帝人′５０８号には、直径縮小部分の位置が蓋部表面より８０ｃｍ未満であれ
ば、糸条は紡糸中カット時間に一体化して、取り扱い上の問題を起こしやすくな
ると記述されている。

【０００６】（発明の概要）従来技術とは異なり、出願人は、ガスがフィラメント速度よりも低速で管状部
を離脱するようにガスを加速することによって、さらに管状部の最上部を紡糸ノ
ズルの下部８０ｃｍより短い距離に配置させることによって、取り扱い上の問題
を起こすことなく、改良された均一性を有する糸条を生産できることを見いだし
た。さらに、このような方法を用いることにより、糸条速度の増大に対応して起
こりがちな伸度の減少、または延伸張力の増大を起こすことなく、糸条の巻き取
り速度を上げることができることを見いだした。

【０００７】したがって、本発明に従えば、紡糸ノズル中の加熱溶融重合体から最低５００
ｍ／分の表面速度で回転しているロールへの経路において、重合体を連続フィラ
メントとして溶融紡糸する方法が提供される。冷却ガスは、紡糸ノズル下の領域
における吐出直後の溶融フィラメントに対して送られる。フィラメントと冷却ガ
スは、ともに、フィラメントが冷却する過程において、フィラメントを取り囲む
特定の寸法を有する管状部を通って、前記領域を通過する。管状部の最上部は、
紡糸ノズル下部８０ｃｍ、好ましくは６４ｃｍより短い距離に配置される。この
管状部の寸法と位置およびガス量は、ガスが加速されるもののフィラメントの速
度より低速で管状部を離脱するように、制御される。

【０００８】（好ましい実施形態の詳細な説明）本発明に従えば、重合体の連続フィラメントを溶融紡糸する方法が提供される
。前記「フィラメント」という用語は、本明細書においては総称として使用され
、必ずしもカットファイバー（しばしばステープルと称される）を除外するもの
ではない。とはいえ、合成重合体は、一般に溶融紡糸（吐出法）される場合、最
初は重合体の連続フィラメントの形で得られるものである。本発明は、ポリエス
テルフィラメントに限定されるものではなく他の重合体、ほんの数例を挙げると
、ポリアミドたとえばナイロン６６およびナイロン６、ポリオレフィンたとえば
ポリプロピレンおよびポリエチレン、および共重合体、混合重合体、ブレンド重
合体および鎖状分岐重合体（ｃｈａｉｎ−ｂｒａｎｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｓ）
のような重合体に応用することができる。

【０００９】対照例として用いたクエンチシステムおよび方法について、図１を参照して記
述する。図１のクエンチシステムは、米国特許第４，６８７，６１０号において
Ｖａｓｓｉｌａｔｏｓが示唆した方法の変形である。図１のクエンチシステムは
、ハウジング５０を有しており、ハウジング５０はその外壁５１の内部に作成さ
れている導入導管５４を通して導入される加圧冷却ガスが供給されているチェン
バ５２を構成している。チェンバ５２は、底部壁５３を有しており、この底部壁
５３は、チェンバ５２の下部で、円筒状クエンチスクリーンシステム５５の下部
において、内壁６６に取り付けられており、前記円筒状クエンチスクリーンシス
テムはチェンバ５２の上部の内表面を定めている。この円筒状クエンチスクリー
ンシステムを通して、加圧冷却ガスが、チェンバ５２から紡糸ノズル面１７の下
部領域１８内へ導入される。その領域１８をいまだに溶融状態のフィラメント２
０の束が通過する。この時のフィラメント２０は、加熱されたスピンパック１６
内で加熱溶融状態であったものから紡糸ノズル面１７に空けられたノズル孔（不
図示）を通して吐出された直後のものであり、前記ノズル面１７は、ハウジング
５０に対して中央に配置され、その上にハウジング５０が接している（スピンパ
ック１６の）表面１６ａから引っ込んでいる。フィラメント２０は、クエンチシ
ステムの領域１８からフィラメントを包囲する内壁６６によって形成されている
管状部を連続して通り、引き込みロール３４へ落下する。このロール３４の表面
速度は、フィラメント２０の巻き取り速度に設定されている。

【００１０】以下の寸法は図１において示されており、たとえば表１から９におけるように
従来の放射状冷却法の対照例として示されている。

【００１１】Ａ−クエンチ遅延の高さ。表面１６ａの上部での紡糸ノズル表面１７の高さ。

【００１２】Ｂ−クエンチスクリーンの高さ。円筒状クエンチスクリーンシステム５５の高
さ。（表面１６ａから内壁６６の最上部まで）および

【００１３】Ｃ−管状部の高さ。円筒状クエンチスクリーンシステム５５の底部を通った後
フィラメント２０がハウジング５０の底部５３の下を通過するまでにフィラメン
ト２０を包囲する内壁６６の高さ。

【００１４】これで分かると思うが、対照例として使用する方法における紡糸ノズル面から
出口までの合計高さは、Ａ＋Ｂ＋Ｃである。

【００１５】本発明に従う好ましいクエンチシステムおよび方法は、図２を参照して説明す
るが、図２において、図１の構成要素と同一構成要素には同一符号を、すなわち
、加熱されたスピンパック１６、ハウジング５０に取り付けられているスピンパ
ックの表面１６ａ、紡糸ノズル表面１７、領域１８、フィラメント２０、引き込
みロール３４、ハウジング５０の外壁５１、チェンバ５２、底部壁５３、導管５
４、円筒状クエンチスクリーンシステム５５と、付している。しかしながら、円
筒状クエンチスクリーンシステム５５の下部においては、本発明のクエンチシス
テムおよび方法は、図１および上述の対照例とは異なっている。下部においては
、フィラメントは円筒状クエンチスクリーンシステム５５と等しい内径の短い管
状部７１を効果的に通過して、より狭い内径の管状部７３に導入する前に、好ま
しくはテーパーのついた部分７２を通過する。この構成部品の寸法は、フィラメ
ント２０が管状部７３に入るにつれて細くしぼられ、導管５４に導入され管状部
７３からフィラメント２０とともに出る冷却ガスの量を考慮に入れて、管状部７
３を出るガスの速度が管状部７３を出るフィラメント２０の速度よりも低速にな
るようになされる。フィラメント２０は管状部７３を出る前にすでに硬化してい
ることが好ましく、このような場合はフィラメント２０が管状部７３を出るとき
、その速度はすでにロール３４における巻き取り速度と同速になっている。

【００１６】図１に示されているように上述の高さ寸法ＡおよびＢに加えて、表１から９は
図２のためのリストを示す。

【００１７】Ｃ₁−連結管状部の高さ。短い管状部７１の高さ。または、

【００１８】Ｃ₂−連結テーパー部の高さ。テーパー部７２の高さ。または、

【００１９】Ｃ₃−管状部の高さ。この例では、冷却ガスが領域１８から離脱する際に加速を起こすための特定の内径を持つ管状部７３の高さ。

【００２０】これで分かると思うが、本発明の糸条を製造するために使用される方法の紡糸
ノズル（表面）から管状部出口までの合計高さは、Ａ＋Ｂ＋Ｃ₁＋Ｃ₂＋Ｃ₃である。

【００２１】図１および図２に示すように、フィラメント２０は、クエンチシステムを出た
後、続いて、ドライブロール３４へ降下する。ドライブロール３４は、加熱され
た紡糸ノズルからの経路において、フィラメント２０をロール３４での速度がド
ライブロール３４の表面速度と同一に（スリップを考慮しないで）なるように、
フィラメント２０を引っ張る。この速度は巻き取り速度として知られている。従
来の技術では（図には示されていないが）糸条としてロール３４に達する前に、
固形フィラメント２０には後処理が施される。この段階では、種々の巻き取り法
が使用される。Ｋｎｏｘによる米国特許第４，１５６，０７１号に示されている
ように、連続フィラメント糸条に対しては、インターレース法を使用した３ロー
ル巻き取り法が好ましい。もしくは、たとえば、糸条がインターレースされ、そ
の後、図１の３４で示される第１ドライブロール上でパッケージとして巻き取ら
れるゴデットレスシステム、もしくは、たとえばフィラメントがインターレース
されることなしに、また巻き上げられることなしに並行する連続フィラメントの
束として通され、トウとして処理されるような、通常複数の束が合体されトウ処
理に供される方法が好ましい。

【００２２】図３については、本発明に従う例として一台のディフューザー内に８個のクエ
ンチシステムがある概略配置が示されている。種々の構成要素が本発明のシステ
ムの左に順番に示されている。図２を参照すると（そして、実施例中の表におい
ても）、「クエンチ遅延部」は紡糸ノズル表面１７と表面１６ａ間の「クエンチ
遅延高さＡ」を示し、「スクリーン管状部」は円筒状クエンチスクリーンシステ
ム５５の底部と短い管状部７１の下に延びる「クエンチスクリーン高さＢ」を示
し、「スリーブ」はテーパーのついた部分７２の最上部に向かって下向きに延び
る「連結管状部の高さ（Ｃ₁）」を示し、「コーン部」はより小口径の管状部７３の最上部に下向きに延びる「転結６０°テーパーの高さ（Ｃ₂）」を示し、さらに、「管状部」は小口径の管状部７３そのものの「管状部の高さ（Ｃ₃）」を示す。「管状部」は、右部において、システムに対して持ち上げられた状態にな
って調整できるように示されており、この管状部は、位置を制御する手段を提供
していることは注目されるべきである。また、異なった寸法を有する管状部に交
換することも可能であり、かつ／または、クエンチ条件を調節するために、およ
びガス速度が加速されるもののフィラメントの速度より低速に加速することを確
実にするために、（共通の「空気導入部」を通して導入される）冷却ガスの量お
よび／または温度を調節することができる。

【００２３】本発明のシステムおよび方法は、フィラメントの巻き取り速度の約１／４から
１／２の速度の加速されたガスで操作されることができる。管状部を通るガス速
度は供給するガスの容量と管状部の断面積から容易に計算が可能であり、フィラ
メントの巻き取り速度は管状部を出るフィラメントの速度よりも容易に測定する
ことができる。フィラメントがフィラメントより低速で管状部を出るガスととも
に管状部を出るに際して、すでに巻き取り速度またはその近くの速度であること
が好ましいため、管状部を出る前にフィラメントは硬化していることが好ましい
。ガスとフィラメントの相対速度は、求める結果によって異なり、たとえばフィ
ラメント速度の約２０％から約６０％、もしくは９０％までさえも、もしくは必
要とあれば９５％までも変化させることができる。しかし、発明者らは、これま
での技術の示唆とは異なり、ガスとフィラメントの双方がクエンチシステムの底
部より現れるに際し、ガス速度をフィラメント速度よりも速くすることを、避け
ることが重要であることを見いだした。

【００２４】本発明によれば、このようにして、冷却ガスは、最初に、吐出直後のフィラメ
ントが毛細管を通って紡糸ノズルから溶融状態で分離された流れとして現れる紡
糸ノズル下の領域に、送られる。冷却ガスの導入は種々の方法で実施されること
ができる。たとえば、冷却ガスを導入する従来の方法または新たな方法を考案す
ることもできる。どのような方法が採用されても、冷却ガスは、前記領域に、紡
糸ノズルから低速で離れて移動し始めるフィラメントの動きの方向へ、比較的低
速で導入されることが適当である。この領域の断面積は、従来は吐出直後のフィ
ラメントの配列の断面積よりも比較的大きいものであった。しかしながら、本発
明によれば、前記領域を出るためには、冷却ガスは特定の断面積（前記領域の断
面積よりも小さい）を持つ管状部に入らなければならず、そのためガスは管状部
に入り通過するにつれて加速されなければならない。このため、冷却ガスはフィ
ラメントの配列の内部に入るよう強制され、そのことでフィラメントに対するガ
スの冷却効果が向上すると、信じられる。

【００２５】管状部に対してテーパーのついた導入部を提供することが好ましい。管状部に
対して、適度にテーパーのついた導入部を設けることで冷却ガスの加速が円滑に
行われ、糸長方向で均一性を損なうことにつながることのある乱流を避けられる
ものと信じられる。管状部へのテーパーのついた導入部は、テーパー角度が３０
°、４５°、６０°のものが使用されたが、最適テーパー角度は種々の要因の組
み合わせに依存する。１インチ（２．５ｃｍ）の直径を有する管状部が実際に非
常に有用であることが見いだされた。１．２５インチ（３．２ｃｍ）の直径を有
する管状部もまた効果的であった。管状部の最上部は紡糸ノズルから遠距離すぎ
ないように配置されることが好ましい。管状部の最上部は紡糸ノズルの表面から
８０ｃｍまたはそれより短い距離に配置されるべきであり、紡糸ノズルの表面か
ら６４ｃｍまたはそれより短い距離に配置されることが好ましい。このように、
ここで議論されたように、Ａ＋Ｂ＋Ｃ₁＋Ｃ₂の高さは、８０ｃｍより短距離で、
またさらに６４ｃｍより短距離であることが好ましい。

【００２６】本発明は、円状配列のフィラメントを包囲するクエンチシステムに限定される
ものではなく、より広く適用することができる。たとえば、紡糸ノズル下の領域
で適切な方法で配置された配列の吐出直後の溶融フィラメントに対して冷却ガス
を送る適切なクエンチシステムに適用することができる。さらに、特定の寸法を
持つ管状部の形状は、円筒状断面を持つだけではなく、特に円状配列ではないの
フィラメントが吐出される場合には変更することができる。たとえば、長方形、
正方形、楕円形その他の断面が使用できる。このような管状部の断面は、供給さ
れる冷却ガスの量に関連して、冷却ガスの速度を計算するに際して重要である。

【００２７】冷却ガスは空気であることが好ましく、特にポリエステルを取り扱う場合はそ
うである。それは空気が他のガスに比べて安価であるからであるが、他のガス、
たとえば水蒸気もしくは不活性ガスを使用することもできる。

【００２８】本発明の方法を用いれば、付随して発生する伸度（Ｅ_B）の減少もしくは延伸張力の増大を招くことなく、均一性を改良することおよび／または糸条の巻き取
り速度を高速化することができる。デニール分布（ＤＳ）は、本願明細書におい
て改良された均一性を示すために用いられる。デニール分布は、糸条の糸長方向
の不均一性の尺度であり、糸条に沿って一定間隔で測定された重量のばらつきか
ら計算される。破断伸度は、破断に至るまでに糸条を延伸することができる限度
の尺度であり、米国特許第５０６６４４７号に記述されているように元の長さに
対する百分率で測定される。

【００２９】このようにして本発明に従って、破断伸度が約１００％もしくはそれより大き
いポリエチレンテレフタレート連続糸条が生産される。この糸条は２５から１５
０の範囲の単糸を含む。この糸条のデニール分布は以下の式で与えられる。

【００３０】デニール分布％≦０．１１（デニール／単糸）＋０．７６（１）この式（式（１））は、単糸デニールが４．０より小さい（単糸が４．５ｄｔｅ
ｘより小さい）場合に成立する。

【００３１】図４は、以下の本発明実施例に従う本発明の糸条における、単糸デニールに対
するデニール分布を表示したものであり、同様のデニールおよびフィラメント数
の従来技術糸条も表示している。

【００３２】本発明の糸条は、少なくとも２５％の沸水収縮率（ＢＯＳ）を有することが好
ましい。沸水収縮率は糸条のタイプを定量的に表現するものであり、当該技術分
野で従来用いられてきた方法で測定される。

【００３３】本発明は、以下の実施例においてさらに例示される。実施例において関係する
糸物性の多くは、従来の強度および収縮物性であり、一般のおよび／または引用
された従来技術に記述されている方法で測定される。相対粘度は本明細書におい
て「ＬＲＶ」と称され、８０ｍｇの重合体を１０ｍｌの溶剤に溶解した溶液の粘
度の溶剤のみの粘度に対する比率である。本明細書でＬＲＶ測定に使用される溶
剤は、１００ｐｐｍの硫酸を含有するヘキサフルオロイソプロパノールであり、
Ｂｒｏａｄｄｕｓの米国特許第５，１０４，７２５号およびＤｕｎｃａｎの米国
科学用計測器研究協会Ｈ１２７５に記載されている方法で２５℃で測定される。

【００３４】デニール分布（ＤＳ）は本明細書においては以下のように定義され、測定され
る。すなわち、糸条をコンデンサ間隙を通過させ、その間隙中のある瞬間におけ
る質量に応答するようにする場合の質量として定義される。試験資料は、電子的
に８箇所の３０ｍの複領域に分割され０．５ｍごとに測定する。８複領域間内で
最大値と最小値の差が平均される。本明細書においてデニール分布（ＤＳ）は、
２４０ｍ全体の糸条に対して、平均値で差の平均を除した百分率で記録される。
試験は、ＬｅｎｚｉｎｇＴｅｃｈｎｉｋ社、Ｌｅｎｚｉｎｇ、オーストリア、
Ａ−４８６０で入手可能な機器ＡＣＷ４００／ＤＶＡ（ＡｕｔｏｍａｔｉｃＣ
ｕｔａｎｄＷｅｉｇｈ／ＤｅｎｉｅｒＶａｒｉａｔｉｏｎＡｃｃｅｓｓ
ｏｒｙ）で実施できる。

【００３５】延伸張力はグラムで表示し、延伸比１．７倍、ヒーター温度１８０℃で測定し
た。延伸張力は配向性の尺度であり、捲縮時のフィード糸条にとって特に重要な
要件である。延伸張力は、ＬｅｎｚｉｎｇＴｅｃｈｎｉｋ社より入手可能なＤ
ＴＩ４００ＤｒａｗＴｅｎｓｉｏｎＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔで測定するこ
とができる。通常は、巻き取り速度が高速化すると延伸張力の増大および伸度の
低下を伴い、好ましくない場合がある。しかしながら本発明では以下の実施例に
示されているように、延伸張力の増大もしくは伸度の低下を伴うことなしに、巻
き取り速度の高速化を達成した。

【００３６】実施例には、同様にして行ったが本発明に従わない対照実験との比較を提供し
た。たとえ、空気速度が、常に対応する対照例の実験における空気速度より大幅
に高速であるとはいえ、各表で見ることができるように、本発明に従う以下の各
実施例において、管状部をともに出るときの空気速度はフィラメントの速度より
常に相当に低速であった信じられる。

【００３７】実施例１２１．５ＬＲＶのポリエチレンテレフタレートから２９７℃で、１２７デニ
ール−３４フィラメントで円形断面形状のポリエステル糸条（表１参照）を、前
記記述および図２を参照して説明したようなクエンチシステムを使用して、紡糸
した。該当する処理の諸パラメータは表１に示されており、得られた糸条の諸パ
ラメータも表１に示されている。クエンチスクリーン５５の内径は３インチ（７
．５ｃｍ）、その下部に高さＣ₂のテーパー部７２があり、これは表１において「連結３０°のテーパー高さ」として表現されており、特定の内径１インチ（２
．５ｃｍ）および高さＣ₃の管状部７３へ連結されている。「３０°テーパー」とは、テーパー部で３０°の角度を含むことを意味し、すなわちテーパーの表面
は垂直に対して１５°の角度で傾いていることを意味する。この構造は管状部７
３の導入部、紡糸ノズル面１７から１３．６インチ（３４．５ｃｍ）に位置する
。

【００３８】比較として、対照糸条「Ａ」を、同様の重合体を使用し、前述のおよび図１に
関連して図示されているクエンチシステムを使用して、２９５℃で紡糸した。該
当する処理および結果として得られた糸条の諸パラメータが表１に示されている
。この対照糸条「Ａ」について、クエンチスクリーン５５の内径は３インチ（７
．６ｃｍ）であり、排気出口６６は２．７５インチ（７．０ｃｍ）がそれに続く
ものである。従って、管状部から離脱する空気速度は本発明に従う離脱空気より
も大幅に低速であった。

【００３９】３４．９立方フィート／分（１６．５リットル／秒）の冷却空気が実施例１で
使用されたのに対し、対照例「Ａ」に対しては、４３．５立方フィート／分（２
０．５リットル／秒）が使用された。空気は初期段階では室温であった。

【００４０】第２の対照糸条「Ｂ」は、重合体を使用し、２８９℃において、クロスフロー
（横流）クエンチシステムを使用し、６糸条につき１２７８立方フィート／分（
６０３リットル／秒）を、長さ４７．２インチ（１１９．９ｃｍ）幅３２．７イ
ンチ（８３．１ｃｍ）のディフューズスクリーン（diffusing screen）を通して
、断面積１５４３ｉｎ²（９９５５ｃｍ²）で供給して紡糸した。

【００４１】

【表１】

【００４２】実施例１の糸条は、従来の放射状（ラジアル）またはクロスフロー冷却の対照
例「Ａ」または「Ｂ」のどれよりも驚くほど極めて優秀な（低い）デニール分布
を有しており、それは、対照例「Ａ」および対照例「Ｂ」が１．６０％および１
．４５％であるのに対して１．０９％であり、おのおの３２％および２５％低か
った。これは極めて改良された糸条製品であり、デニール分布は上述の式（１）
に従い、図４の情報から導かれた値を有することが示されている。

【００４３】本発明により、両対照例の糸条に対して比較できる、実施例の糸条の他の物性
（すなわち延伸張力、強度、破断伸度）が得られた。実施例１の糸条は、対照例
「Ａ」および対照例「Ｂ」よりもそれぞれ１９％および２８％高速の巻き取り速
度で紡糸されたにもかかわらず（３２６５ｍ／分および３０２５ｍ／分に対して
３８８６ｍ／分）デニール分布の改良が達成された。しかしながら、もし他の対
照糸条が従来の放射状またはクロスフロークエンチシステムの一方を使用して、
実施例１の巻き取り速度（３８８６ｍ／分）で紡糸されたとするならば、この対
照糸条の延伸張力は増大し、１００ｇを超え、糸条の延伸性に限度が出てくるで
あろう。

【００４４】本発明に従う実施例１において特定の直径（１インチの直径）の管状部を使用
することにより、冷却ガスの速度は、本発明に従えば、（対照例「Ａ」の）３２
１ｍ／分から６倍の１９５２ｍ／分に増大した。しかしながら、この高速の空気
速度は、フィラメントの巻き取り速度の５０％にすぎないものであった。

【００４５】実施例２同様な１１５フィラメント−３４フィラメント、円形断面形状の細単糸ポリエ
ステル糸条を、実施例１と同じクエンチシステムを使用して、紡糸した。諸パラ
メータは表２に示されている。米国特許第４５２９３６８号（Ｍａｋａｎｓｉ）
に記述されているような管状の遅延装置を使用した従来の放射状（ラジアル）お
よび変形クロスフロークエンチシステムを用いた対照糸条が同様に紡糸された。
諸パラメータが表２に示されている。

【００４６】実施例２においては、３４．９立方フィート／分（１６．５リットル／秒）の
冷却空気を使用し、それに対し、対照例「Ａ」では、（４１．１立方フィート／
分１９．４リットル／秒）および、対照例「Ｂ」では、５２．５立方フィート／
分（２４．８リットル／秒）を、１糸条に対して使用した。対照例「Ｂ」のクロ
スフロークエンチシステムは、幅２．７５インチ（７．０ｃｍ）長さ３０インチ
（７６．２ｃｍ）の寸法のディフュージングスクリーンを有する８区画のセルで
構成されている。

【００４７】

【表２】

【００４８】実施例２においてもまた、糸長方向デニール均一性において極めて大きな改善
が達成され、１．４４％および１．４３％に対して１．０５％（それぞれ対照例
「Ａ」および「Ｂ」より２７％低い）と低デニール分布が達成され、実施例のデ
ニール分布値は図４の単糸デニールに対するデニール分布の式から得られる値よ
りも低いものになっている。実施例２は同等の延伸張力、強度、破断伸度を持つ
ものとして紡糸したものであるが、極めて高い巻き取り速度、すなわち対照例に
比べて１８から２０％高い３７３０ｍ／分で、紡糸した。ここにおいても、冷却
空気の速度は、実施例２において、冷却空気をクエンチスクリーンの１／３の直
径である特定の直径の管状部を通して通過させることにより、ほぼ６倍の１９５
２ｍ／分（対照例「Ａ」の管状部空気速度３０３ｍ／分に対して）まで、加速さ
れた。これでも、いまだに、この空気速度は巻き取り速度のほぼ５２％である。

【００４９】実施例３１１０フィラメント−３４フィラメント、三角異型断面形状の細単糸ポリエス
テル糸条（表３参照）を、前述のおよび図２に示されたクエンチシステムを使用
して、紡糸した。諸パラメータは本実施例３の表３に示されており、また放射状
冷却の対照糸条についても同様である。実施例３において、重合体より２９７℃
にて紡糸し、これに対して対照例は、ポリマーから２９６℃で紡糸した。

【００５０】本実施例では、糸条を３２．０立方フィート／分（１５．１リットル／秒）を
使用して冷却し、対照例では、３０．０立方フィート／分（１４．２リットル／
秒）を使用した。両方の場合において、冷却空気はほぼ室温（２１℃、７０°Ｆ
）であった。

【００５１】

【表３】

【００５２】実施例３においては、糸長方向の均一性において極めて大きな改良が達成され
、デニール分布が対照糸条では１．４９％であったのに対し、０．９１％と３９
％低いものであった。本実施例のデニール分布は図４における式を使用して計算
される値より低いものである。実施例３では、対照例と同等の延伸張力、強度、
破断伸度をもつものが紡糸されたが、巻き取り速度が１１．６％高い状態で（３
３４２ｍ／分に対して３７３１ｍ／分）行われたものである。冷却空気速度は、
空気およびフィラメントを特定の直径の管状部を通して通過させることにより、
対照例よりも８倍まで高速化され、本実施例の空気速度は巻き取り速度の４８％
であった。

【００５３】実施例４１１５デニール−１００フィラメントの極細単糸デニールのポリエステル糸条
を、表４に示されているように、既出の実施例と同じクエンチシステムを使用し
て、紡糸し、それと対照糸条を比較として紡糸した。

【００５４】実施例４においては、２３．５立方フィート／分（１１．１リットル／秒）の
冷却空気を使用し、対照例では、２７．２立方フィート／分（１２．８リットル
／分）を使用した。ここで、空気は初期状態で室温（２１℃、７０℃）であった
。

【００５５】

【表４】

【００５６】実施例４では、糸長方向均一性における極めて大きな改良を示し、デニール分
布が１．０８％に対して０．８７％（実施例４では対照例より１９％低い）と低
いものであった。本実施例のデニール分布の値は、図４における式から得られる
値より低いものである。実施例４の延伸張力、強度、破断伸度は対照糸条と同等
のものであるが、実施例４では２０％高速の巻き取り速度で紡糸されたものであ
る（２７４３ｍ／分に対して３２８３ｍ／分）。本実施例における冷却空気の速
度は対照例の６倍（２０１ｍ／分に対して１３１６ｍ／分）であるが、それでも
本実施例の巻き取り速度の４０％（３２８３ｍ／分に対して１３１６ｍ／分）で
あった。

【００５７】実施例５１７０デニール（１８９ｄｔｘ）−１３６フィラメントのポリエステル糸条を
、前述されおよび図２で説明されているクエンチシステムを使用して、紡糸した
。諸パラメータが表５に示されており、比較として対照糸条を図１に説明されて
いる放射状冷却を使用して紡糸した。実施例５においては、フィラメントは２１
．５ＬＲＶの重合体を使用し、２９８℃で紡糸し、対照糸条は同じ重合体を使用
し、２９６．５℃で紡糸した。高い重合体温度にもかかわらず、実施例５では１
９．１立方フィート／分（９．０リットル／秒）の冷却空気（２１℃、７０°Ｆ
）を使用し、対照糸条に用いた２６．２立方フィート／分（１２．４リットル／
分）の７３％を使用したのみであった。

【００５８】

【表５】

【００５９】実施例５においては、クエンチ遅延高さＡは、前述の実施例において使用した
３．９インチ（９．９ｃｍ）に比べて、２．６インチ（６．６ｃｍ）と短縮した
。

【００６０】実施例５においては、均一性において極めて大きい改良が達成され、１．１２
％に対して０．８５％と低いデニール分布を有する一方、糸条の破断伸度は１４
５％を保ち、そのため１７０デニール１３６フィラメントの糸条は１００デニー
ルまで、すなわちフィラメントあたり１デニールよりも細いフィラメントまで（
すなわち、「サブデニール」まで）延伸可能であった。このフィラメントあたり
極細デニールの糸条の均一性の改良は、２５４２ヤード／分（２３２３ｍ／分）
よりも１７．６％高い２９９０ヤード／分（２７３３ｍ／分）の極めて高速の巻
き取り速度で紡糸することで達成された。空気速度は、特定の直径の管状部を通
して空気とフィラメントを通過させることで標準の放射状冷却法の５倍から６倍
に増大されたが、この空気速度はそれでもフィラメントの巻き取り速度の約３６
％にすぎないものであった。実施例５のデニール分布は、図４の式で得られるも
のより低く、これは既存の放射状冷却構造を使用して紡糸された１７０デニール
−１３６フィラメントの対照糸条のデニール分布とともに、図４に示されている
。この均一性の改良は、約７３％の容量にすぎない冷却空気によって達成された
ものである。

【００６１】実施例６１１５デニール（１２８ｄｔｘ）−１３６フィラメントのポリエステル糸条（
表６参照）、すなわちサブデニールフィラメントより構成された糸条を、前述の
および図２において説明されたクエンチシステムを使用して、紡糸した。本実施
例６の表６に諸パラメータを示す。比較として、１１５デニール−１３６フィラ
メントの対照糸条を図１で説明されているような放射状冷却装置を使用して紡糸
した。実施例６において、フィラメントはＬＲＶ２１．５を持つ重合体をから重
合体温度３０４℃で紡糸し、対照糸条は同じＬＲＶの重合体から２９５．５℃で
紡糸した。

【００６２】

【表６】

【００６３】実施例６の糸条は、１１％高速の巻き取り速度と処理量で、また高温の紡糸温
度で生産されたにもかかわらず、より少量の（２１℃、７０°Ｆ）冷却空気、す
なわち対照例の各糸条に対して２６．２立方フィート／分（１２．４リットル／
秒）を使用したのに比べ、実施例６では１９．１立方フィート／分（９．０リッ
トル／秒）を使用した。実施例６のサブデニール糸条は、このような細単糸デニ
ール糸条としては極めて良好な均一性を有し、対照糸条における１．０２％のデ
ニール分布に比べて、デニール分布は０．７９％にすぎないものであった。実施
例６のデニール分布は、図４の式から得られる値より小さいものであり、既存の
放射状冷却装置を使用した１１５デニール−１３６フィラメントの対照糸条のデ
ニール分布とともに、図４に示されている。生産速度を上げ、７３％の容量の冷
却空気を使用したのみであるにもかかわらず、このサブデニール糸条で２３％改
良された均一性が達成された。

【００６４】実施例７１２５デニール−３４フィラメントのポリエステル糸条（表７参照）を、前述
のおよび図２で説明されたクエンチシステムを使用して、２１．９のＬＲＶを持
つポリエチレンテレフタレート重合体から２９２℃で紡糸した。関係する処理パ
ラメータが表７に、および得られた糸条の諸パラメータも表７に示されている。
クエンチスクリーン５５の内径は３インチ（７．５ｃｍ）で、その下部に同じ内
径および高さＣ₁の連結管状部７１が連結され、さらにその下部に高さＣ₂のテー
パー部７２が連結されており、「連結６０°テーパー高さ」と表７で称されてお
り、特定の内径１インチ（２．５ｃｍ）、高さＣ₃の管状部７３に連結されている。「６０°テーパー」とは、テーパー部で角度６０°を含むことを意味し、す
なわちテーパーの表面は垂直に対して３０°の角度で傾いていることを意味する
。

【００６５】比較として、対照糸条もまた同じ重合体から２９２℃で、前述のおよび図１で
説明されたクエンチシステムを使用して紡糸した。関係する処理および得られた
糸条の諸パラメータもまた比較として表７に示されている。この対照糸条に対し
て、クエンチスクリーン５５およびスクリーン下部の管状部６６の内径は３イン
チ（７．５ｃｍ）であり、すなわちクエンチスクリーン下の特定の直径の管状部
は使用されず、したがって管状部から出てくる空気速度は本実施例における空気
よりも大幅に低速である。

【００６６】実施例７においては、同じ量の冷却空気３０立方フィート／分（１４リットル
／秒）を使用し、対照例に対しても同様である。空気の初期温度は室温であった
。

【００６７】

【表７】

【００６８】実施例７の糸条は、対照例が１．４３％であるのに対して１．１５％と（対照
例は１．１５％より２０％以上高い）極めて良好な（低い）デニール分布を有し
ていたことは注目すべきである。これは、本発明を使用することから得られる極
めて重要な利点である。双方の糸条が他の物性では同等であることが判明した。
実施例７の糸条は、２０％より高速（３２９０ｍ／分に対して４０１５ｍ／分）
の巻き取り速度で紡糸したにもかかわらず、デニール分布の改良が達成された。
しかしながら、他の対照糸条が、同じクエンチシステムを使用して実施例７で使
用された巻き取り速度（４０１５ｍ／分）で紡糸した場合、この対照糸条の延伸
張力は１５０ｇを超えて増大した。

【００６９】本発明に従う実施例７において、特定の直径（１インチの直径にすぎない）の
管状部で同じ容量の冷却空気を使用することにより、本発明に従えば冷却空気の
速度は、２００ｍ／分（対照例において）より低い速度の約９倍のほぼ１７００
ｍ／分まで加速された。しかしこの高速の空気速度もフィラメントの巻き取り速
度のほぼ４０％にすぎなかった。

【００７０】実施例８同様のポリエステル糸条ではあるが太デニール（２６０デニール−３４フィラ
メント）のポリエステル糸条を、実施例７とある程度同様のクエンチシステムを
使用して、紡糸した。本実施例８および比較のために対照例の糸条の諸パラメー
タが表８に示されている。実施例８において、フィラメントは、同様の重合体よ
り２９６℃で紡糸したが、一方、対照糸条は重合体より２９３℃で紡糸した。各
糸条に対して３５立方フィート／分（１６リットル／秒）の冷却空気を使用した
。

【００７１】

【表８】

【００７２】実施例８においてもまた、同等の延伸張力を有し、３５７０ｍ／分より２５％
以上高い４５３０ｍ／分の極めて高速の巻き取り速度で、均一性において極めて
大きな改良、すなわち、デニール分布において４．７２％（約６５％高い）に対
して低い２．８５％が達成された。また、冷却空気の速度は、フィラメントと冷
却空気を、クエンチスクリーン（対照例において使用された下部管状部の直径で
、クエンチスクリーンと同じ直径）の１／３の直径の、特定の直径を持つ管状部
を通して通過させることにより、対照例の２１８ｍ／分から、実施例８において
は１９６０ｍ／分へ約９倍加速された。

【００７３】実施例９１７０デニール−２００フィラメントの糸条（表９参照）すなわちサブデニー
ル糸条を、本発明に従って、紡糸した。また、比較として、表９に示す以外は基
本的には実施例７に従う対照糸条を紡糸した。実施例９においては、管状部７３
の最上部は、クエンチスクリーンの底部に配置した。すなわち、連結するフレア
部（広がり部）を使用しなかった。（使用することにより、よい結果が得られる
ことが信じられた）。

【００７４】

【表９】

【００７５】実施例９においてもまた、均一性において極めて大幅な改良すなわち、５．２
６％（１．１３％の４倍より大きい）に比べて１．１３％と低いデニール分布が
達成され、延伸張力はやや良好で、実施例９における巻き取り速度は、対照糸条
の巻き取り速度２５６０ｍ／分より２０％より高い速度の３１３０ｍ／分が達成
された。さらに別の対照糸条を、同じ対照例クエンチシステムを使用して、紡糸
したが、実施例９で使用した巻き取り速度（３１３０ｍ／分）では、この対照糸
条の延伸張力は１７０ｇを超えて増大した。

【００７６】上述の実施例に加えて、示唆されたクエンチシステムおよび他の方法で重合体
フィラメントを他の実験で紡糸した。以下の事柄は、ある限定された範囲で認め
られたことである。

【００７７】１．特定の寸法を有する管状部７３の長さを増大させることを、フィラメント
の延伸張力を減少させるために使用することができる。この延伸張力の減少は顕
著であるが、効果は、単糸デニール、巻き取り速度、管状部の直径、および以下
に述べる他の要因のような他の条件に、依存する。

【００７８】２．紡糸ノズルの面１７から特定の寸法を有する管状部７３の最上部までの距
離を減少させることは、フィラメントの延伸張力を減少させるために使用できる
。一般にその効果は低く、大きめの微少な調整程度であり、これもまた説明のよ
うに他の条件に依存する。

【００７９】３．空気流を増加させることは、一般に延伸張力を減少させるが、また一般に
デニール分布を増大させ、特に紡糸ノズルの面１７から特定の寸法を有する管状
部７３の最上部までの距離を過度に減じ、また管状部が紡糸ノズルに近接すると
デニール分布を増大させる。

【００８０】４．紡糸温度を上昇させることはフィラメントの延伸張力を減少させることに
も効果を持ち、これもまた説明のように他の条件に依存する。

【００８１】注目すべき重要な点は、本発明を使用することは、冷却法に対して単純な調整
法を提供することであり、このことにより結果として得られるフィラメントにお
ける所望する物性を改良すること、および必要に応じて修正をすることが可能と
なる。このことは、３から５ｋｍ／分の範囲の巻き取り速度に対して実証されて
いる、なぜならこのような巻き取り速度で紡糸されたフィラメントのタイプは、
非常に大量に商業的に生産されてきており、少なからぬ商業的重要性を有するか
らである。低速でおよび高速で、また異なるタイプのフィラメントに対しておよ
び用途に対して本発明を実施することにより、優位性を達成することができる。
本クエンチシステムの有効性は、クロスフロー法において商業的に行われてきた
ように、もっとも有効な冷却はフィラメント配列を通して可能な限り大量の冷却
空気を吹き付けフィラメントの反対側へ吹き抜けさせることにより達成される、
と信じられてきた従来の見解とはよい対照をなすものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図２に示す本発明に従う装置との比較のための対照例として用いた従来技術の
装置の部分的な断面の概略立面図である。

【図２】本発明を実践するための装置の一実施形態中の一部断面の概略立面図であり、
実施例７および８において使用され、かつ実施例１から６において使用されるク
エンチシステムの各構成部品の高さを表示する概略立面図である。

【図３】実施例１から６において使用される本発明を実践するための他の実施形態の一
部断面の概略立面図である。

【図４】本発明の方法に従って製造された製品について、および比較のために、前述し
たように、これまで公開されている技術の例からの市場製品および糸条について
、単糸デニール（ｄｐｆ）に対するデニール分布（ＤＳ）をプロットした図であ
る。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＢＲ，ＣＮ，ＩＤ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＴＲ (72)発明者バシラトスジョージアメリカ合衆国 19810 デラウェア州ウィルミントンケネディーロード 2811 Ｆターム(参考） 4L045 AA05 DA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紡糸ノズル中の加熱された溶融重合体から少なくとも５００
ｍ／分の表面速度で駆動されているロールへ至る経路において重合体の連続フィ
ラメントを紡糸する溶融紡糸法であって、冷却ガスが、前記紡糸ノズル下の領域
で吐出直後の溶融フィラメントに導入され、前記フィラメントと冷却ガスとが前
記領域から、フィラメントが冷却する過程でフィラメントを包囲する限られた寸
法の管状部を一緒に通過し、さらに、前記管状部の最上部が前記紡糸ノズル面の
下８０ｃｍより短い距離に配置され、前記管状部の寸法と位置およびガスの量は
、ガスが加速されるが前記フィラメントの速度より低速で管状部から出るように
、制御されることを特徴とする方法。
【請求項２】前記フィラメントが少なくとも５００ｍ／分のロール速度で
前記管状部から出ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記冷却ガスが、前記紡糸ノズル下の領域に放射状に吐出直
後の前記フィラメントに送られることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】前記管状部の最上部が前記紡糸ノズル面から下へ６４ｃｍよ
り短い距離に配置されることを特徴とする請求項１に記載の方法。