JPH05228405A - ノズル装置及び糸処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マルチフィラメント糸の導入を安定的に行な
うことができる、合成糸の処理又は製造のためのノズル
装置を提供すること。 【構成】 ノズル装置はハウジングと、内側ノズル部材
と、外側ノズル部材と、入口部と、圧力差形成部とを備
えている。内側ノズル部材の円錐状の外壁部と外側ノズ
ル部材の円錐状の内壁部は、円錐状ギャップを形成す
る。圧力差形成部は、ギャップの断面内において、少な
くとも一つの圧力の異なる領域を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に流体に固体を接触
させるための装置及び方法、特にノズル装置に関する。
すなわち本発明は、気体状又は非気体状の流体と共に作
用するノズルやジェットを含む装置に関する。

【０００２】ノズル装置は糸の処理に広く用いられる
が、本発明が適用される唯一の分野ではない。例えば、
全ての合成繊維その他の人造繊維からなる糸又は人造繊
維を含む糸は、マルチフィラメントによる糸を構成する
フィラメント又はフィラメント群のテクチャー加工や混
合を含む処理をしばしば必要とする。そしてそのような
処理における一般的な要素は、高温、高圧、乱流状態の
空気や蒸気のような流体と糸との接触である。

【０００３】典型的な一般に行われているノズル装置
は、通常高温空気や蒸気で作用するテクスチャー加工装
置、いわゆるジェットシステムの入口部分を構成する。
そのようなシステムの目的は、最初に糸に可遡性（加工
性）を付与し、それからその糸に捲縮を与えるために糸
の形を崩し、さらにバルキー性に富む糸を生産するため
に、その糸を圧力及び／又は乱流の影響の下に置くこと
である。それ故、基本的にテクスチャー加工システム
は、糸を通路に導入して通すための、いわゆるシステム
への導入部である第一の部分と、糸が高速度で導かれ、
糸が捲縮を付けられるか又は熱と圧力の下で変質される
ようにブレードやチャンバー部分に対して糸が強制的に
送られる大きな空間を与えるチャンバーのような第二の
部分からなっている。

【０００４】しかしながら、商業的に利用できるテクス
チャー加工用ジェットシステムは導入部に問題を生じが
ちである。これは種々の色や染料と混合したポリマーか
らなるグループを溶解状態で紡いだ場合のように異なっ
た色のフィラメントからなる多色糸の如き異種フィラメ
ントからなる糸、又は異種ポリマーからなる糸の処理の
場合に顕著である。製造中の要因又はジェットの損傷に
よって生じた非常に小さな不整合が、糸の不規則な導入
と循環的移動とを生じさせる実質的な流れの相違を引き
起こす畏れがある。例えば、糸が異なった色のフィラメ
ントからなるとき、不規則な導入はフィラメントの位置
的秩序すなわち糸の成分となるフィラメントの相対的な
位置を変化させてしまう。ただ同一種のフィラメントか
らなる糸の場合のみそういった変化は有害な結果をもた
らさない。しかし異なったフィラメントやフィラメント
群が使われると、糸におけるフィラメントの秩序の変化
は、例えば色の見え方のような目で認識される明白な糸
の特性の変化を生じ勝ちであり、品質、一様性、色変化
の問題を引き起こす。

【０００５】異なったジェット（例えば同じ生産プラン
トにおいて異なった部品を使用する場合）が導入に関し
て同じ様に挙動するというのは、規則的というよりむし
ろ例外であるので、もし一定の又は再現できる特質パラ
メーターが達成される必要があるならば、結局ノズルの
構成や作用が糸生産の多くの分野において、重要な問題
を惹起するということが理解できるであろう。

【０００６】

【発明の概要】従って、本発明の主な目的は、これらの
欠点を無くし、個々のノズル装置や与えられたプラント
において使われるいくつかの並行に作用するノズル装
置、例えば８、１２、１６あるいはそれ以上の糸が並行
に製造され、その数に一致する並行ノズル装置が要求さ
れるようなプラントにおいて、異なったフィラメント群
からなるマルチフィラメント糸を処理する場合のよう
に、一定の又は再現可能な導入ができるようなノズル装
置を提供することにある。

【０００７】以上の目的とさらなる有利さは次の特徴を
有するタイプのノズル装置において達成されることが、
本発明により明らかとなる。

【０００８】（Ａ） 上流の入口端と下流の出口端を有
するハウジング。

【０００９】（Ｂ） 円錐状の外壁部分を有し、ハウジ
ングと接続される実質上軸方向に延びる通路を有する内
側ノズル部材。

【００１０】（Ｃ） ハウジングと接続され、円錐状の
内壁部分を有する外側ノズル部材。

【００１１】（Ｄ） 内側ノズル部材の円錐状の外壁部
分と外壁ノズル部材の円柱状の内壁部分の間に形成され
た上端と下端を持つほぼ円錐状のギャップ。なお、ギャ
ップの形状はギャップの上端と下端の間の径方向の断面
によって決定される。

【００１２】（Ｅ） ハウジングの中へ、そして円錐状
のギャップの上端付近の領域へ流体を通過させるための
入口部分。

【００１３】（Ｆ） 前記ギャップの前記断面において
少なくとも一つの圧力の異なる領域を形成する部 本発明の一般的な具体例によれば、新規なノズル装置
は、ギャップの中における少なくとも一つの圧力差部分
に基づき、ギャップの中において少なくとも一つの異な
った圧力降下（ギャップの中での異なった圧力あるいは
流速を与える少なくとも二つのギャップ領域によって示
される）を形成し、それゆえに異なった流速を持つ少な
くとも二つの近接する軸方向に延びるギャップゾーンを
形成する。一般的な理論は示されないが、次のようなこ
とが推測される。圧力や流速降下はギャップ内におい
て、ギャップ中への液体及び糸のコントロールされた再
生可能な流れと、それに続く糸処理ジェットを与える動
的な「流体案内」として活用される。その結果、「糸の
位置」すなわち以上に説明した糸生産における種々のフ
ィラメントの位置を維持することができる。

【００１４】結果として、色及び／又はポリマー要素の
一定の秩序が、本発明に述べられたノズル装置を用いる
ことによって、多色の及び／又は多ポリマーの糸の生産
又は処理において得られる。さらに本発明の応用と有利
さが詳細な説明により明らかとなるであろう。

【００１５】以下で詳細に述べる好ましい具体例は「直
線状」すなわち基本的に軸方向の流れによって達成され
る動的流体制御を示すが、望むならば糸の捩りを得、又
は制御するためにらせん状の方向のものであっても良
い。

【００１６】この一般的な内容において、円錐形のギャ
ップに関する「軸方向の流れ」とは比較的小さいベクト
ルが円錐形のギャップに起因して放射状に向くことがあ
っても、ギャップに沿った流体の主ベクトルが軸方向を
示すことを意味する。さらに、「円錐形」という用語は
外側の輪郭が円錐形で、外径が定めた最小値になるま
で、収束しあるいはテーパが付いているギャップの形状
を意味する。

【００１７】従って、内側のギャップの輪郭は、ギャッ
プの外側と内側の径の差が流れ方向に小さくなるように
収束してもよい（但し、必ずしもそうである必要はな
い）。すなわち外側の径の最小値に向かって収束しても
よい。多くの場合、ギャップの外側の径は、内側ノズル
部材の下端近くで最小値をとる。すなわち、そこからギ
ャップの横断面形状は環状ではなくなり、円形となる。
このことは本発明に必須ではないが、好ましいことであ
る。

【００１８】ギャップの断面に圧力差を生じるような、
本発明に関する構造的に異なる変化例、変形例が用いら
れる。説明のため、必ずしもそうである必要はないが基
本的に同じ「幅」（外側と内側の径の差）が、（流れの
方向で見て下流に）連続的に減少する基本的に環状形式
のものが用いられることが推測される。本発明を実施す
る場合には、圧力差部分は、本ノズル装置の種々の特
徴、例えばギャップの軸方向の長さ及び／又は径方向の
幅が部分的に変化することによって引き起こされる。例
えば、少なくとも一つのギャップエリアが、減じられた
軸方向の長さ及び／又は径方向の幅を持つことができ、
また外側ノズル部材と内側ノズル部材の両方または一方
が、このことを達成するために、構造的に変化されるか
もしれない。

【００１９】構造的に簡単で、作用的に効果のある本発
明の具体例においては、外側ノズル部材はギャップに沿
って少なくとも一つのエリアを提供するために、ギャッ
プの上端近くで軸方向において、少なくとも一つ、好ま
しくは二つの外側切込みを有する。そのギャップでは、
部分的な長さの減少により、液体が下の位置すなわち切
込を通って入るため、液体の抵抗は部分的に減少する。
本発明の別の具体例によれば、内側及び／又は外側ノズ
ル部材は、径方向に沿う断面で見て環の「収縮」又は
「膨脹」部分を形成するために、１又はそれ以上の溝又
は突起を備えている。（溝又は突起は、少なくとも円錐
ギャップの軸方向の長さにわたって延びている。）「軸
方向の切込」という用語は、例えば外側ノズル部材の形
状によって決定される一般的に軸方向における切込又は
切欠きを意味する。好ましくは少なくとも二つの切込
が、外側ノズル部材の「上部縁」において、すなわち、
流体がギャップに入る円錐状のギャップ上端において備
えられる。

【００２０】多くの目的のために、そのような切込は、
相互に対称すなわち相互に等距離に配置されることが望
ましい。よって、一対の切込の場合は二つの切込の間の
周方向の距離は約１８０°であり、三つの切込の場合は
１２０°、四つの切込の場合９０°である。但し、余り
に切込が多くなると、流体制御は効果が少なくなる。

【００２１】さらに、本発明は、以上に述べた円錐ギャ
ップによる動的流体制御を行うノズル装置を有したテク
チャー加工システムを通してマルチフィラメント糸を処
理する新規な方法を提供する。本発明による方法は、少
なくとも二つ、典型的には三つから六つの異なったフィ
ラメント群を含むマルチフィラメント糸を製造する場
合、また色の統一以外の別の理由で、一定の又は再現で
きる混合が必要な場合に、実質的に最も効果がある。

【００２２】

【実施例】この発明は次の例により説明されるが、これ
に限定されない。図１は本発明に係るノズル１の１実施
例を簡略化して示す軸線方向に沿う断面図である。ノズ
ル１は基本的に構造材料、例えばステンレス、セラミッ
ク等により作られ、上部１１１及び下部１１２を有した
外部ハウジング１１を備えている。ハウジング１１の主
な機能は次のようなものである。

【００２３】（１）円錐状のギャップ１６を形成するた
めに外側ノズル部材１４と協働する内側ノズル部材１２
を保持すること （２）ハウジング１１の内側の部分と外側ノズル部材１
４の外側の部分の間に形成されたほぼ円筒状のスペース
１１４に熱風又は蒸気のような流体を入口１８から入れ
て通過させること。ここで外側ノズル部材１４の上端に
はギャップ１６の上端１６１への流体の通路となるよう
縦切込又は導通溝１４７、１４８が図示のように形成さ
れてもよい。

【００２４】（３）フィラメント製造、フィラメント処
理装置、その他ノズル１の上流に置かれる装置から発出
するマルチフィラメントの糸のような実質上連続する固
体を、液体による誘導と作用を受けるように導通管１４
４に流されること。導通管１４４の下部の破線で示され
た拡張部分１３は従来技術であり、よって本発明の一部
分ではない。

【００２５】内側ノズル部材１２は、外側の捩子部１２
３と内側の軸穴又は通路１２２とを有した円筒体１２０
を備えており、軸穴又は通路１２２の上部には「ポー
ト」又は入口１２７が設けられている。また内側ノズル
部材１２は、ハウジングの捩子部１１３によりハウジン
グ及び／又は外側ノズル部材１４に対して位置調節が可
能とされており、さらに下部１２５は外側が円錐形状に
なっている。円錐部分１２５の最下部は内側ノズル部材
１２の外面１２１と外側ノズル部材１４の内面の間にギ
ャップ１６を作るために外側ノズル部材１４の中に延び
ている。流体の圧力すなわちギャップ１６を通過する液
体の速度により、減圧すなわち強い吸引が通路１２２の
下部に発生する。そして通路１２２の入口部分１２７に
供給されたマルチフィラメントの糸（ヤーン又はヤーン
構成要素。図には示されていない。）のような固体の流
れが外径及び糸の空隙率若しくはギャップの体積に応じ
て近くを取り巻く流体（通常は空気）と共に通路１４４
を通って運ばれる。

【００２６】従って、ハウジング１１内の上部端１６１
付近の上部空間１１４を通過する流体は二つの機能を有
する。すなわち、ノズル１の中に供給した糸を運び又は
誘導することと、下流の器具例えば拡張装置１３におけ
るようなその後の繊維加工のために処理した固体物を調
整しあるいは変化させることである。

【００２７】ここで再び注意しなければならないこと
は、繊維加工はこの発明の一つの適用例であって、好ま
しいものの一つにすぎない点である。従ってノズルを通
る流体と固体の相互作用は、好ましいことではあるが本
発明の本質的な特徴ではない。言い換えれば、本発明が
教示するのは主として、ギャップ１６内の流れの状態と
動的な流体の案内に関するもので、流体と処理した固体
物の間の相互作用は二次的なものである。

【００２８】同様に、両方のノズル部材１２と１４はギ
ャップを形成する表面１２１と１４１を持たなければな
らないが、他の追加的な機能は必ずしも必要ではない。
すなわち、ハウジング１１の中でノズル部材が入口部１
２７を備えることや、捩子溝１２３やハウジング肩１１
９に当接する制止面１４２によってノズル部材がハウジ
ング１１の中に位置決めされることや、他の特徴すなわ
ち、導通溝１４７、１４８、通路管１４６、シーリング
手段例えばＯリング１１８を備えた間隔板１４５を含む
ことである。実際、全てのそのような二次的な機能は、
必須的な隙間を形成する表面１２１、１４１との関係に
おいては別の要素として与えられる。

【００２９】図２、図３は、図１において示された多機
能の外側ノズル部材１４の好ましい詳細を図示してい
る。本発明に係る動的流体制御は切欠き、突起部又は窓
の組み合わせによって達成される。例えばこれらは城の
塔の上端の弓矢用の窓の形状にも類似しており、外側ノ
ズル部材１４のノズル形成位置の上端の軸方向への切込
１９１、１９２とされる。これらの結果として、それぞ
れの切込１９１、１９２のギャップ部分の下流の軸方向
の長さが切込１９１、１９２の軸方向の長さによって短
くされ、さらに結果としてそれぞれの切込の下流のギャ
ップ部分による流れの抵抗が減じられる。言い換えれ
ば、二つの圧力差又は圧力降下部分が形成され、ある範
囲、少なくともギャップの軸方向長さの部分にわたって
広がる。

【００３０】それぞれの切込１９１、１９２の軸方向の
長さ又は深さが、ギャップ１６の軸方向の長さ、すなわ
ち上端１６１と下端１６２の間の長さに関連して重要で
ある。本発明の多くの目的に対しては、それぞれの切込
１９１、１９２の軸方向の長さは、ギャップ１６の軸方
向の全体の長さの約１０％から約５０％の範囲が適切で
あろう。好ましくは切込１９１、１９２の軸方向の長さ
は全体のギャップの長さの約３０％である。切込１９
１、１９２の幅あるいは周方向の長さは（全周を３６０
°として）約３０°から約１６０°までが適切であり、
例えば約１２０°とすることができる。好ましくは、少
なくともギャップの周方向に約９０°とされる。

【００３１】実質的に等しい大きさの切込を、対称的に
配置するか又は実質的に等距離に配置するのが構造的に
簡単にするために望ましい。切込の全体の数の選択は実
際上の大きさに依存する。最小の数である２つがしばし
ば好ましいが、ギャップ１６の典型的な最大外形は５ｍ
ｍから１０ｍｍの範囲であるから、４つ以上の切込は一
般的に動的流体制御を改良することができず好ましくな
い。また広い切込（例えば周方向に９０°から１５０
°）の方が狭い切込（例えば周方向に３０°から９０
°）の方より好ましい。さらに実質的に長方形の切込が
多くの目的のために選ばれる。また他の形状例えば多角
形、円形又は楕円形の切込も同様に用いられる。

【００３２】図４は内側ノズル部材２２と外側ノズル部
材２４の調整した壁の上端２６１と下端２６２の間に形
成されたギャップ２６を示す概略斜視図である。図４か
ら明らかなように、それぞれの軸方向凹所２９１は該凹
所下流のギャップ２６の長さを減じる。その結果そのギ
ャップ部分において圧力降下あるいは圧力差を引き起こ
す。同様に圧力差は内側ノズル部材２２と外側ノズル部
材２４の一方又は両方の軸方向切込２９３、２９５及び
／又は軸方向突起によっても引き起こされる。本発明の
別の具体例として、外側ノズル部材２６の壁の穿孔（図
５には示されていない。）が、少なくとも一つの、より
好ましくは二つの圧力差発生部として用いられる。切
込、突起及び穿孔の大きさ、形状及び数に関しては、こ
のタイプのあまり効果的でない手段が、別のタイプの多
少とも効果的なものよりはしばしば好まれる。製造の容
易さの点から、外側及び内側ノズル部材は、面を形成す
るギャップの内において実質上に滑らかな表面を持つこ
とが、多くの目的のために好まれる。

【００３３】図１、図２及び図３に示したタイプのノズ
ルの作用試験により、彩色の均一性が達成されること
や、ポリアミド及び／又はポリエステル及び／又はポリ
アクリルのような異なったポリマーのフィラメント部分
が本発明によるノズル装置によりうまく織られたり、混
合されたりするのが、示された。

【００３４】その他以上の例の種々の変形例が可能であ
る。例えばヤーンの処理又は製造は本発明の好ましい適
用分野であるが、例えば粒子状や繊維状の固体を運んだ
り、それらを互いに若しくは気体や液体と混合したりす
ることを含むような連続処理において、ギャップ間流れ
の動的制御が有利であることが知られるか推測される場
合は、本発明は固体流の他のタイプのものにも適用され
る。なお、気体流は場合によっては液体流に置き換えら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に関するノズルの軸線に沿う断面図。

【図２】図２のノズルを構成する外側ノズル部材の斜視
図。

【図３】図３に示した外側ノズル部材の別の斜視図であ
り、本発明に係る好ましい切込による動的流体制御手段
を具体化した切込を示すために図３の状態から軸回りに
９０度回転されている。

【図４】本発明に係る切込による動的流体制御手段の別
の手段を一部切欠いて示す斜視図。

【符号の説明】

１１ ハウジング １２ 内側ノズル部材 １４ 外側ノズル部材 １６ 円錐状ギャップ １８ 入口 １１１ 入口端 １１２ 出口端 １４１ 円錐状内壁 １４７，１４８ 切込 １９１ 切込

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ハウジングと内側ノズル部材と、外側ノ
   ズル部材と、入口部と、圧力差形成部とを備えたノズル
   装置であって、 前記ハウジングは、入口端と出口端を有し前記入口端は
   前記出口端の上流に位置し、 前記内側ノズル部材は、円錐状の外壁部と軸方向に延び
   る通路を有し、 前記外側ノズル部材は、円錐状の内壁部を有し、 前記内側ノズル部材と前記外側ノズル部材は、前記ハウ
   ジング内に位置し、 前記内側ノズル部材の前記円錐状の外壁部と前記外側ノ
   ズル部材の円錐状の内壁部は、上側又は上流側の端部と
   下側又は下流側の端部を有する円錐状ギャップを形成
   し、 前記入口部は、液体を前記ハウジングへ導入し、前記円
   錐状ギャップの前記上流側の端部近傍の領域へと通過さ
   せ、 前記円錐状ギャップは径方向に沿うどの断面において
   も、該ギャップの前記上流側端部と前記下流側の端部と
   の間に形成されており、 前記圧力差形成部は、前記ギャップの前記断面内におい
   て、少なくとも一つの圧力の異なる領域を形成するこ
   と、 を特徴とする合成系の処理に適するノズル装置。
2. 【請求項２】 前記圧力差形成部が、減じた軸方向長さ
   及び／又は減じた径方向の厚さを有する少なくとも一つ
   のギャップを含む請求項１記載のノズル装置。
3. 【請求項３】 減じた軸方向長さ及び／又は減じた径方
   向の厚さを有する前記少なくとも一つのギャップが、前
   記外側ノズル部材の形状、又は構造及び／又は前記内側
   ノズル部材の形状又は構造により形成されている請求項
   ２記載のノズル装置。
4. 【請求項４】 前記外側ノズル部材が、前記流体の流体
   抵抗を減じる前記ギャップに沿った少なくとも一つの部
   分を形成するために、前記ギャップの前記上端の近傍
   に、少なくとも一つの外側の異形部分、例えば軸方向に
   おける切込を有する請求項１から３のいずれかに記載の
   ノズル装置。
5. 【請求項５】 前記内側ノズル部材と前記外側ノズル部
   材の少なくとも一方が、前記円錐状ギャップの少なくと
   も一部分に沿って延びる、少なくとも一つの切込又は突
   起を有する請求項１から３のいずれかに記載のノズル装
   置。
6. 【請求項６】 少なくとも一つの細長い溝又は隆起が、
   前記円錐状ギャップの少なくとも一部分において、前記
   内側ノズル部材の前記外壁部及び／又は前記外側ノズル
   部材の前記内壁部に形成されている請求項５記載のノズ
   ル装置。
7. 【請求項７】 前記ギャップの減じた軸方向長さの少な
   くとも二つの部分が、前記ギャップに沿って前記上端か
   ら下端まで、前記流体の流体抵抗の増加及び減少を交互
   にほぼ対称の分布で形成するため、例えば前記ギャップ
   のまわりに、実質的に等距離に配置された、例えば前記
   ギャップの前記上端近傍の前記外側ノズル部材における
   一対の軸方向切込によって形成されている請求項３又は
   ４記載のノズル装置。
8. 【請求項８】 前記内側ノズル部材が、軸方向に延びた
   中心通路を有し、前記外側ノズル部材に対して前記ハウ
   ジング内で位置決めするための手段を有する円錐状の部
   材であって、前記外側ノズル部材が、前記ギャップの前
   記上端に前記流体を通過させるため、頭部に少なくとも
   一つの延びた切込を有する前記円錐状内壁を備えた長く
   延びた実質的に円錐状の部材である請求項１から６のい
   ずれかに記載のノズル装置。
9. 【請求項９】 前記筒状のヘッド部材が、前記ギャップ
   の前記上端の向き合う場所に一対の切欠きを備え、前記
   切欠きが、前記ヘッド部材の切欠きのない部分の周方向
   の長さに等しいかそれ以上である請求項７記載のノズル
   装置。
10. 【請求項１０】 高乱流下で流体により糸を処理するた
    め、請求項１から９のいずれかに記載されたノズル装置
    を有するジェットゾーンを備えた、糸を加工するための
    装置。
11. 【請求項１１】 請求項１から８のいずれかに記載され
    たノズル装置を備えた繊維加工装置を通すことによって
    マルチフィラメントヤーンを処理する方法。
12. 【請求項１２】 前記マルチフィラメントヤーンが少な
    くとも二つの異なったフィラメントグループを含み、前
    記処理が混合を含む請求項９記載の方法。