JPH07310223A - 繊維糸条の付着油剤量の測定方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】走行中の繊維糸条に近赤外線を照射し、赤外線
の吸光度または透過率又は反射率に相当する数値から繊
維糸条の油剤付着量、化学または物理特性値を求める繊
維糸条の付着油剤量の測定方法。 【効果】繊維糸条の付着油剤量がオンライン、かつリア
ルタイムで求められる。糸に直接、接触することなく油
剤付着量、付着斑の計測が可能である。また、諸特性が
繊維糸条と非接触で測定ができるため、糸条に損傷を与
えない。特に高速製糸の場に適用すると従来法で発生し
た毛羽・糸切れが回避でき、油剤付着量等の諸特性が高
精度で測定できる。また、従来法では検出できなかった
油剤成分の異常も検出可能となり、オンライン、かつリ
アルタイムで油剤付着状況等が把握できるため、異常の
早期発見が可能となり、生産品のロスが大巾に減少す
る。ＩＶ、末端基量などの化学的性質や密度、配向度な
どの物理的性質のオンライン測定にも適用可能であり、
その汎用性が高い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は繊維糸条の付着油剤の測
定方法およびその装置に関するものである。更に詳しく
は繊維糸条の製造に際して、繊維に付着させる油剤量を
オンラインで測定し、異常の有無をリアルタイムで検
出、確認し得る測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ポリエステル・ナイロン等に代表される
合成繊維糸条は、一般にポリマを溶融し、口金から吐出
し、吐出した糸条を冷却固化させた後、所定の紡糸油剤
を付与して引き取り、製造される。この製糸工程で付与
される油剤は、種々の目的を有し、例えば、糸の摩擦抵
抗の低減や、静電気の除去、柔軟性の付与などその目的
に応じて成分を調整し、使い分けられている。紡糸油剤
は糸の表面抵抗や帯電特性などの種々の特性を支配する
重要な因子であり、所定量の油剤が斑なく付着している
ことが、安定に糸を製造するため、また、高次加工工程
でトラブルを起こさないために重要なポイントである。
従来、この油分の付着量は、一旦製造した繊維からサン
プルを採取し、オフラインで化学的な手法によって測定
するのが一般的であった。例えば、巻き取ったサンプル
から所定量の繊維をサンプリングし、メタノールのよう
な溶剤中で、一定時間、煮沸し、煮沸前後の重量変化か
ら油分の付着量を求める（以下、溶剤抽出法という）の
が一般的な方法である。

【０００３】一方、繊維油剤の付着量をオフラインでな
くオンラインで測定し、何か異常が生じた際にはすぐに
対策が取れるように、超絶縁抵抗計による付着油剤のオ
ンライン測定法（以下、絶縁抵抗計法という）が知られ
ている（例えば特開昭５８−５４０１３号公報、実施
例）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、繊維糸
条の例えば付着油剤量を上記の溶剤抽出法で求めた場
合、結果が判明するまでに時間が掛かり、何かトラブル
が生じた際に、すぐに対策が打てず、生産品のロスが大
きくなるという欠点があった。また、測定されるのが油
剤分トータルの付着量であり、例えば、油剤を構成する
成分の中に、量は問題ないが、その組成に変化が生じた
り、あるいは何らかの別の成分のものが誤って使用され
るなどの問題が生じたときには、それらの異常が全く検
知できないという問題点があった。

【０００５】また、上記絶縁抵抗計法によれば、確かに
油剤の付着量および繊維長手方向の付着量の変化をほぼ
リアルタイムで測定できるが、走行する繊維糸条の電気
抵抗値の変化に対応する出力電力の変化を測定するた
め、測定値が油剤分のみではなく、同時に付与される水
分の影響を大きく受け、極端な場合、水のみが付与され
ても、電気抵抗値が所定範囲の値であれば、付着油剤量
の異常として検出できないという問題点がある。そし
て、この方法によれば、走行する糸に電極をあてて測定
を行なうため、測定中に糸に損傷を与えたり、極端な場
合には、糸切れが起きたりするという問題点もあった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の問題点を
解消し、走行中の繊維糸条に直接触れることなく、油剤
付着量、およびその繊維長手方向の変化をオンラインか
つリアルタイムで求める測定方法、並びにその装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の、本発明の構成は次のとおりである。 （１）走行中の繊維糸条に近赤外線を照射し、該赤外線
の吸光度または透過率、反射率に相当する数値から繊維
糸条の油剤付着量を求めることを特徴とする繊維糸条の
付着油剤量の測定方法。

【０００８】（２）近赤外線を発生させる手段、走行中
の繊維糸条に近赤外線を照射し、該近赤外線の透過光ま
たは反射光を検知する検出部、および該検出部からの検
知信号を受けて繊維糸条の油剤付着量を計算する手段か
ら構成することを特徴とする繊維糸条の付着油剤量の測
定装置。

【０００９】以下、本発明を具体的に説明する。まず、
繊維糸条の付着油剤の測定方法について述べる。図１は
本発明の測定方法およびその装置を説明するための概略
図であり、１は走行糸条、２は測定装置本体（近赤外線
発生装置を内臓）、３はケーブル、４は検出部（近赤外
線の照射手段、その近赤外線の透過光または反射光の検
知手段を内臓）、５は油剤付着量等を計算するコンピュ
ータである。

【００１０】本発明方法は、まず繊維糸条の付着油剤の
測定に先立ち、繊維糸条の付着油剤量と近赤外線の吸光
度（または透過率）あるいは反射率との相関回帰式を求
める。 すなわち、油剤処理した繊維糸条に近赤外線、
好ましくは１１００〜２５００ｎｍの波長領域の近赤外
線を照射し、近赤外線スペクトルを求める。そのスペク
トルから付着油剤量と相関が高い１〜３種類程度の波長
を選定する。それらの選定波長は油剤種類や繊維のポリ
マ基質等によって異なるが、通常は少なくとも１波長は
１９００〜１９１０ｎｍ付近の波長領域を使用すること
が好適である。ここで波長が選定されると、その波長の
もとで、常法でもとめた繊維糸条の付着油剤量と近赤外
線のスペクトル値の間の相関回帰式を求めて、そられを
コンピュータに記憶させておく。かかる回帰式の作成に
際しては、測定した近赤外線スペクトルの値そのものを
利用するよりも、そのスペクトルの２次微分曲線を求め
その値（２次微分値）を利用する方が高精度の回帰式が
得られるので好ましい。

【００１１】次に、走行中，例えばゴデットローラ間の
繊維糸条の付着油剤量を測定するには、図示するように
測定装置本体２で発生させる近赤外線をケーブル３を介
して検出部４から繊維糸条１に照射する。その際、繊維
糸条の付着油剤に応じた近赤外線スペクトル光を該検出
部４によって検知する。その検知信号はケーブル３を介
して測定装置本体２およびコンピュータ４に送られ、繊
維糸条の油剤付着量と共にその繊維の長手方向の付着量
変化がリアルタイムで計算される。

【００１２】ここでいう繊維糸条１とは、ポリエステル
やナイロン等に代表される合成繊維であり、巻取り速度
３０００ｍ／分以上の高速製糸過程で走行中の繊維糸条
に好ましく適用され、特に５０００ｍ／分以上の超高速
製糸過程での繊維糸条の油剤付着量と、その繊維の長手
方向の付着量変化がリアルタイムで計算されかつ走行糸
条を傷めることなく顕著な効果を発揮ができる。

【００１３】次に、高速度で巻取り中の繊維糸条パッケ
ージ（以下、単にパッケージという）の付着油剤の測定
方法について述べる。図２は本発明のパッケージの付着
油剤の測定方法およびその装置およびその装置を説明す
るための概略図であり、１´は巻取り中のパッケージ、
２は測定値装置本体（近赤外線発生装置等内臓）、３は
ケーブル、４は検出部（近赤外線の照射手段、その近赤
外線の透過光または反射光の検知手段を内臓）、５は油
剤付着量等を計算するコンピュータである。

【００１４】まず、上記走行中の繊維糸条の場合と同様
に、パッケージの付着油剤量と近赤外線スペクトルとの
相関回帰式を求める。

【００１５】次に、図示するように測定装置本体２で発
生させる近赤外線を検出部４からパッケージ１´に照射
する。その際、パッケージを構成する繊維糸条、が付着
油剤に応じた近赤外線の反射光を該検出部４によって検
知し、その検知信号が測定装置本体２およびコンピュー
タ４に送られ、パッケージを構成する繊維糸条の油剤付
着量と、その繊維の長手方向の付着量変化がリアルタイ
ムで計算される。

【００１６】なお、本発明の方法および装置は、油分付
着量の測定だけでなく、走行中の繊維糸条あるいはパッ
ケージの化学特性および／または物理特性の測定にも適
用することができる。

【００１７】ここでいう繊維糸条の化学特性とは、極限
粘度（分子量）末端基量、第３成分の共重合量、ブレン
ド物のブレンド量、などである。また繊維糸条の物理特
性とは、密度、配向度などである。

【００１８】本発明方法は、繊維糸条あるいはパッケー
ジの上記化学特性および／または物理特性を測定する
が、これらの諸特性のうち繊維糸条の極限粘度に例をと
って説明すれば、まず測定に先立ち、上記付着油剤の場
合と同様に，繊維糸条の近赤外線スペクトル（波長領
域：好ましくは１１００〜２５００ｎｍ）から極限粘度
の検出力が高い１〜３種類程度の波長を選定する。選定
波長は測定しようとする化学特性や物理特性、繊維のポ
リマ基質等によって異なる。選定された波長のもとでの
極限粘度と近赤外線の吸光度（または透過率）あるいは
反射率との相関回帰式を求める。

【００１９】次に、図示する上記付着油剤の場合と同様
に、測定装置本体２で発生させる近赤外線をプルーブ４
から走行中の繊維糸条１に照射する。その際、走行中の
繊維糸条の極限粘度に応じた近赤外線の透過光あるいは
反射光を該プルーブ４によって検知し、その検知信号が
測定装置本体２およびコンピュータ４に送られ、走行中
の繊維糸条の極限粘度値のみならず、その繊維の長手方
向の極限粘度値の変化がリアルタイムで計算される。む
ろん、極限粘度以外の諸特性についても、極限粘度の測
定方法に準じて行うことができる。

【００２０】

【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。なお、本例中の溶剤抽出法による油剤付着量は
次の方法により求めた。 油剤付着量（溶剤抽出法） 糸条試料１０ｇをメタノール１００ｃｃ中に浸し、３時
間かけて仕上げ油剤を抽出し、抽出後メタノールを除去
し乾燥して、抽出前後の容器の重量差から糸条の仕上げ
油剤付着量を算出する。

【００２１】実施例１ 極限粘度０．６６のポリエチレンテレフタレートを常法
により乾燥した後、紡糸温度２９５℃で溶融紡糸した。
口金から吐出した糸条を、チムニー風により冷却固化さ
せた後、下記の組成からなる油剤を濃度１５wt％に調整
し、計量ガイド給油により走行する繊維に付与し、引取
り速度１５００ｍ／分で引き取って、２４７デニール３
６フィラメントの未延伸糸を得た。 ＜油剤組成（wt％）＞ 鉱物油 １５ オレイルラウレート ４５ オレイルアルコールＥＯ付加物 ３５ ラウリルスルホネートＮａ塩 ５ 第１・第２引き取りロールの間に、近赤外線のプルーブ
を設置し、走行する繊維に近赤外線を照射し、１１００
〜２５００ｎｍの範囲の近赤外線スペクトルを採取し
た。近赤外線反射測定装置としては、ＮＩＲシステムズ
社製のＮＩＲＳ５０００スペクトロフォトメータを使用
した。

【００２２】上記の給油において、油剤供給量を変更す
ることで糸条の油剤付着量を変化させ、各々の油剤付着
量の水準の近赤外線スペクトルを採取した。得られたス
ペクトルの２次微分曲線を求めた。一方、溶剤抽出法で
測定した油剤付着量との間で回帰分析を行なった。その
結果、最も精度が高い回帰式として該スペクトルの１９
１０，１７０３，２２３０ｎｍの波長の２次微分値を含
む回帰式が得られた。回帰式の導出の際に使用したサン
プルの数は２５水準であり、回帰式の相関係数は０．９
９７であった。

【００２３】次に、糸条に対する油剤付着量を目標０．
７wt％の条件で上述の未延伸糸の製糸を行なった。上述
の方法で、近赤外線スペクトルを求め、その２次微分曲
線から、先に求めた回帰式から油剤付着量を求めた。回
帰式に従い計算された油剤付着量は０．７３wt％であ
り、また油剤付着量の繊維長手方向の変動は±０．０６
wt％であった。

【００２４】また、糸条に対する油剤供給量を任意に減
少させた場合、明らかに回帰式から求められる油剤付着
量は油剤供給量の変化に対応する変化を示した。また、
意識的に上述の油剤のうちのオレイルラウレート成分
を、２−エチルヘキシルステアレートに変更した油剤を
使用すると、油剤の供給量を同一にしても求められる油
剤付着量は１．３５wt％となり、明らかな異常値として
検出された。

【００２５】このように、本発明方法により、糸条の油
剤付着量とその繊維長手方向の変化、油剤付着量の異
常、油剤組成の異常が十分検出できることがわかった。

【００２６】比較実施例１ 近赤外線を使用する代わりに、特開昭５８−５４０１３
号公報に記載の横河ヒューレットパッカード社製超絶縁
抵抗計ＲＭ−２１Ｃを使用する以外は、実施例１と同じ
条件で油剤付着状況を測定した。予め糸条に対する油剤
供給量を変えた場合の超絶縁抵抗計の出力の変化を測定
し、出力と油剤付着量の関係を求めた。次に、糸条に対
する油剤付着量を目標０．７wt％の条件で製糸を行なっ
た。この場合、超絶縁抵抗計により求められた油剤付着
量は０．６２wt％となり、繊維長手方向の付着斑は±
０．０１wt％となった。また、実施例１と同様に、意識
的に１成分を変えた油剤を使用した場合の超絶縁抵抗計
による測定値は０．６５wt％であった。

【００２７】以上の結果から、超絶縁抵抗計による付着
油剤の測定では、近赤外線による本発明法に比較して測
定値の精度が低いこと、また、超絶縁抵抗計による測定
では、主に糸条の抵抗値の変化を見るため、測定値は糸
条に付着している水分に左右され、油剤の成分に変化が
生じても異常として検知できないことがわかる。

【００２８】実施例２ 走行する糸条に近赤外線を直接当てる代りに、巻取中の
パッケジ表面に当てるタイプのプルーブに変更して、実
施例１と同様の測定を行なった。求められた回帰式は実
施例１とほぼ同一であり、その回帰式による付着油剤の
測定精度も実施例１との差は認められなかった。

【００２９】実施例３ 実施例１と同一の条件で、紡糸速度を変更し、３００
０、４０００、５０００、６０００ｍ／分で測定を実施
した。同様に比較例１の超絶縁抵抗計による測定も行な
った。基本的に、実施例１に記載の手順にしたがって、
各々の水準で回帰式を作成し、その回帰式に従い理論油
剤付着量が０．７wt％となる量の油剤を供給した際の油
剤付着量を測定した。その結果を表１に示す。

【００３０】

【表１】 表１から明らかなように、本発明方法（近赤外線法）で
は、従来法に比較して、測定の精度が高いことがわか
る。また、紡糸速度３０００ｍ／分以上の高速紡糸に適
用すると、従来法では測定中に毛羽が発生したのに対し
て、近赤外線法では毛羽が全く発生しないこと、特に紡
糸速度５０００ｍ／分以上の超高速紡糸のおいても、全
く毛羽・糸切れの発生がないことがわかり、近赤外線法
が高速製糸の場で特にその効果を発揮することがわか
る。

【００３１】

【発明の効果】本発明の測定方法および測定装置によれ
ば、 （１）繊維糸条の付着油剤量がオンライン、かつリアル
タイムで求められる。

【００３２】糸に直接、接触することなく油剤付着量、
付着斑の計測が可能である。本法は以下の効果を発揮す
る。

【００３３】（２）諸特性が繊維糸条と非接触で測定が
できるため、糸条に損傷を与えない。特に高速製糸の場
に適用すると従来法で発生した毛羽・糸切れが回避でき
る。

【００３４】（３）油剤付着量等の諸特性が高精度で測
定できる。また、従来法では検出できなかった油剤成分
の異常も検出可能となる。

【００３５】（４）オンライン、かつリアルタイムで油
剤付着状況等が把握できるため、異常の早期発見が可能
となり、生産品のロスが大巾に減少する。

【００３６】（５）本発明の方法および装置はＩＶ、末
端基量などの化学的性質や密度、配向度などの物理的性
質のオンライン測定にも適用可能であり、その汎用性が
高い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の測定方法およびその装置を説明するた
めの概略図である（繊維糸条の付着油剤等の測定例）。

【図２】本発明の他の測定方法およびその装置を説明す
るための概略図である（パッケージの付着油剤等の測定
例）。

【符号の説明】

１：走行中の繊維糸条（１´：パッケージ） ２：測定装置本体 ３：ケーブル ４：検出部 ５：コンピュータ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 走行中の繊維糸条に近赤外線を照射し、
   該赤外線の吸光度または透過率又は反射率に相当する数
   値から繊維糸条の油剤付着量を求めることを特徴とする
   繊維糸条の付着油剤量の測定方法。
2. 【請求項２】 近赤外線が１１００〜２５００ｎｍの波
   長領域である請求項１記載の繊維糸条の付着油剤量の測
   定方法。
3. 【請求項３】 繊維糸条が３０００ｍ／分以上の高速度
   で走行中の繊維糸条である請求項１または２記載の繊維
   糸条の付着油剤量の測定方法。
4. 【請求項４】 繊維糸条がパッケージに巻取り中の繊維
   糸条である請求項１〜３のいずれか１項に記載の繊維糸
   条の付着油剤量の測定方法。
5. 【請求項５】 繊維糸条が合成繊維である請求項１〜４
   のいずれか１項に記載の繊維糸条の付着油剤量の測定方
   法。
6. 【請求項６】 近赤外線を発生させる手段、走行中の繊
   維糸条に近赤外線を照射し、該近赤外線の透過光または
   反射光を検知する検出部、および該検出部からの検知信
   号を受けて繊維糸条の油剤付着量を計算する手段から構
   成することを特徴とする繊維糸条の付着油剤量の測定装
   置。