JPH10500458A - 繊維構造を処理する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ここには、繊維構造を熱処理する方法であって、繊維構造を処理帯域を通して移動させ、流れる液体との接触による熱交換によって繊維構造の温度を変化させることを特徴とする方法が開示してある。

Description

【発明の詳細な説明】 繊維構造を処理する方法および装置 本発明は、糸や布地のような繊維構造を処理することに関する。織成、編成、 縫製のための糸、たとえば、繊維糸、特に熱可塑性合成糸は、撚り固定またはヤ ーン固定のために、または、繊維加工、たとえば仮撚り加工のために熱処理され る。ここで、糸は一時的に大きな撚りを与えられながら加熱され、冷却される。 仮撚り加工においては、糸は、通常、加熱された金属板との接触によって加熱 され、加熱器と仮撚り装置の間の空間を通り抜けることによって冷却される。こ のような加熱・冷却技術では、大きなレベルの撚りを糸に固定する温度（たとえ ば、ポリエステル糸の場合、この温度は代表的には約２００℃である）まで糸の 温度を上昇させ、この大きな撚りが除かれる前に撚りが固定される温度まで糸を 冷却するのに約０．１秒間糸をさらさなければならない。 このような処理時間を得るには、現代の機械技術で可能な高い糸生産速度（約 １０m/秒以上）では、１メートル以上、しばしば２メートルの長さの加熱板とこ の加熱板よりもそれほど短くない冷却帯域を必要とする。糸の仮撚り加工された 部分のための糸通路がまっすぐであると望ましいので、必要な加熱・冷却長さは 、マシン・ビルダーに対して問題を提起する。POY（部分的に延伸されたヤーン ）が出発材料として使用される延伸段階が組み込まれている場合には、オペレー タのアクセスを容易にする合理的なサイズの骨組に機器を合わせることでさらに 問題が加わる。 長い処理帯域についての問題は、布地処理において、特に液体処理を伴う任意 のプロセス、たとえば、染色や仕上げのプロセスでも明白である。ここで、問題 としては、高い投下資本コスト、大きい輸送コスト、大きいプラントならびに機 械類のために必要なスペースがある。通常、しばしば熱い廃液の形でのかなりの エネルギ浪費が考えられる。大量の処理液体が必要な場合には、処分問題が生じ るし、そして、機械類が作動温度に達するまでに長い時間がかかる可能性があ る。 本発明は、加熱や冷却のために必要なスペースを減らすことができる、繊維処 理において使用するための方法と装置を提供する。 本発明は、繊維構造を熱処理するための方法であって、繊維構造温度を流れて いる液体との接触による熱交換によって変える処理帯域を繊維構造が通ることを 特徴とする方法を包含する。 繊維構造は、糸入口シールと出口シールの間で、１つの室（液体が流れている ）を通り抜けてもよい。 これらのシールは、液体が漏出しないように加圧され、圧力空気、水蒸気など によってガス加圧されてもよい。 液体と接触している構造によって費やされる時間は、繊維構造についての従来 技術の熱処理作業において同じ効果を得るために必要な０．１秒またはそれ以上 の時間と比較して、０．００５秒のオーダーまで短縮することができる。液体の 流れが乱流である可能性がある。すなわち、液体の流量および室特性の結果、乱 流となる可能性があるし、あるいは、繊維構造の通過によって乱流が引き起こさ れることがあるかもしれない（あるいは、以下にさらに詳しく説明するように或 る種のプロセスでは繊維構造の高速回転で乱流が生じるかもしれない）し、ある いは、たとえば密封用の圧力空気や水蒸気の侵入によって乱流が生じるかもしれ ない。 処理液は糸のための冷却液を含み得るし、そして、処理液は糸処理物質を添加 して繊維構造に付着させたりそれに作用させたりする水であるかもしれない。し かしながら、処理液は繊維構造を加熱するかもしれないし、溶融金属（たとえば ウッドメタル）、オイルあるいは過熱水を含むかもしれない。 繊維構造が糸を含むならば、液体と接触しながら糸が回転するかもしれないし 、そして、糸が液体と接触しながら撚り加工、たとえば仮撚り加工されるかもし れない。 本発明は、また、繊維構造処理帯域を形成し、繊維構造入口シールと繊維構造 出口シールを有する液体流れ室を包含する繊維構造熱処理装置も包含する。この 装置は、液体が装置と熱交換器の間で循環して閉回路系、あるいは、たとえば、 供給冷却液水が装置を通過してから排出され得る冷却構造において循環液を加熱 または冷却することができるような液体入口・出口配置を有するものであっても よい。 入口シールと出口シールは、流れている液体の漏出を防ぐように作用する圧力 流体のための連結部を有する加圧シールを含んでいてもよい。本発明は、前記シ ールを加圧するための空気などの加圧ガスの供給源を持つ装置も含む。本発明は 、先に説明したような糸熱処理装置を包含する糸処理機械も含む。このような機 械は、糸熱処理装置を糸冷却装置として用いる仮撚り加工機械であってもよい。 本発明は、先に説明したような布地熱処理装置を組み込んだ布地処理機械も含 む。この機械は、染料あるいは仕上げ剤のような処理物質を加えることができ、 そして、このような物質は、そこで熱処理を行なえるように装置の上流側、ある いは、実際には装置のそばで加えてもよい。 以下、本発明による、糸および布地を処理する方法ならびにこの方法を実施す るための糸・布地熱処理装置、機械を添付図面を参照しながら説明する。 添付図面において、 第１図は、第１の糸熱処理装置の断面図である。 第２図は、第２の糸熱処理装置の第１図と同様の断面図である。 第３図は、本発明の仮撚り延伸加工法を具体化した仮撚り延伸機械の説明図で ある。 第４図は、布地処理装置の概略横断面図である。 第５図は、第４図の装置の平面図である。 図面の第１図から第３図は、糸１１、たとえば、織成あるいは編成に適したポ リエステルPOY 繊維糸を処理するための方法、装置および機械を示している。こ こでは、糸温度は流れる液体１２との接触による熱交換によって変えられる。 糸１１は、糸入口シール1４と糸出口シール１５の間で、液体１２が流れてい る室１３、たとえば、ラビリンス・シールを通り抜ける。ここでは、或る長さの チューブ１６がダイアフラム１７によっていくつかのセグメントに分割されてお り、各ダイアフラムには糸１１にとってちょうど良い孔があけてある。 単純な配置においては、糸通しは、最初に、ダイアフラム１７にあるすべての ほぼ整合した孔にワイヤを通し、次いでワイヤを用いて糸１１の端を引っ張り通 すことによって行なわれる。しかしながら、糸通路に露出するように開くことが でき、糸を側方から導入してから閉じて同じ密封効果を奏することができるヒン ジ止め式の室１３を設けることによって糸通しを容易にすることができる。これ は図示していない。 シール１４、１５は、室１３からの液体１２の漏出を防ぐように加圧される。 圧力空気を供給する導管がチューブ１６の外端に接続してある。室１３のサイズ は、手作業の内容に依存する。第１図と第２図は、それぞれ、短かい室１３と細 長い室１３を示している。第１図は、液体が液体入口１９から液体出口２０へ流 れる室１３を示しており、液体出口２０は流れの方向が重力に逆らうように上部 にあってもよい。この室１３は、糸１１の運動方向に対してほぼ横方向となって いる。１０m/sの糸速度の場合、５cmの長さにおいて０．００５秒の糸・液体接 触時間がかかる。これらの状態の下で、たとえば１５℃の冷却液として水を用い 、水の流量が約５ｍｌ／ｓの場合、１６７ｄｔｅｘポリエステル糸を、本装置に よって、２００℃を超える温度から１００℃未満の温度まで冷却することができ る。 水は、２、３℃だけ加熱されることになるが、閉回路における熱交換器を通し て再循環させてもよいし、所望に応じて排出させてもよい。 このサイズ、デザインの室１３におけるこのような流量の場合、回転している 仮撚り加工された糸１１からなどの撹拌とおそらくはシール１４、１５から室１ ３内への若干の圧力空気浸透による撹拌により、液体の流れは乱流となろう。第 ２図の細長いデザインでは層流が得られる傾向が大きい。このデザインは、第１ 図の構成よりも長いけれども、それでも従来の高速仮撚り加工機械の空冷スペー スよりもかなり、たとえば、１０−２０ｃｍ短い。 いずれにせよ、冷却水は、処理を助ける、すなわち、糸に影響を及ぼす１種類 あるいはそれ以上の添加剤を含んでいてもよい。洗剤を加えて室をきれいに保つ 助けとしてもよいし、染料、スピン仕上げ剤その他の材料を添加して糸に付着さ せたり、糸に作用させたりしてもよい。たとえば、苛性アルカリ材料を加えて糸 の特性を変えてもよい。もちろん、これらの添加剤が以降の作業に実質的に不利 にならない限りであるが。 第１、２図に示す構成は糸１１を過熱するのにも使用できる。たとえば、液体 １２はWood金属のような溶融（低融点）金属あるいは加熱オイルまたは過熱水で ある。過熱水（もちろん過圧となろう）の場合、室の内圧が大気のときよりも高 い密封圧力が必要であろう。 ２つの装置を直列にして用い、一方では糸の加熱を、他方では糸の冷却を行な うようにしてもよい。これら２つの装置は、仮撚り加工機械の普通の加熱・冷却 構造よりもかなり少ないスペースを占有し、糸通路を劇的に短縮すると共にエネ ルギ必要量を減らす。本装置は、実質的に仮撚り領域（ここでは、糸が高速、代 表的には１００万ｒｐｍで回転している）で糸通路を曲げたり、折り返したりす ることが通常不可能、許せてもせいぜい望ましくなく、また、ローラあるいはガ イド上でのいかなる方向転換も少なくとも若干程度の撚りの停止を伴うので、仮 撚り加工に関して特に重要である。 第３図は、糸１１（代表的にはPOY ポリエステル）がローラ装置３２（ニップ ・ローラ装置として示してあるが、機械の他のニップ装置と同様にゴデット装置 であってもよい）によって供給パッケージ３１から引き出され、延伸帯域３３に 通される（この延伸帯域は熱間あるいは冷間延伸帯域であってもよいし、熱間ま たは冷間延伸ピンであってもよく、周知のものであるからすべて選択事項である ）。延伸帯域３３からの出力ローラ３４は、仮撚り帯域３５からの上流側撚り止 めまたはバリヤを構成し、そこでは、仮撚り装置３６、たとえば、Scragg POSIT ORQ(RTM)によって撚りが入れられる。この仮撚り帯域３５において、糸１１は、 加熱装置３７、冷却装置３８のそれぞれによって、まず加熱され、次いで冷却さ れる。これらの加熱、冷却装置は、いずれか一方あるいは両方が、糸１１が流れ ている熱交換液と接触しながら移動する本発明による装置であってもよい。 第３図は、いわゆるセグメント式延伸加工プロセスを示しているが、もちろん 、延伸と仮撚りが同じ帯域で行なわれる同時延伸加工プロセスを用いることも できる。 仮撚り装置３６から出た加工済みの糸１１（撚りはなく、もはや回転していな い）はローラ３９によって巻き上げパッケージ４１に送られる。このすべては、 本発明によって可能となった糸通路の短縮により、１メートルの範囲内、すなわ ち、機械の操作者の手の届く範囲、作業スペース内で達成され得る。 上述のごとく、本発明の装置は、仮撚り加工作業において糸通路長を短縮する ことを可能とした際に特に有利である。もちろん、仮撚りが使用されないときに は、回転しないあるいは撚りを入れられない糸をたとえば多数回非加熱ローラま わりに巻き付けて小さいスペースで長い糸通路を与えることができるので、小さ いスペースで長い糸通路を達成することができる。しかしながら、加熱器として の装置は、或る種の状況において、投下資本コストまたは稼働コストに基づいて 熱間ゴデット・ロール装置であると好ましい。もちろん、これは、常に、同じ空 間よりもかなり短い冷却長を与えることになる。 第４図と第５図に概略的に示す布地処理装置は、分離可能な上下の部分４１Ａ 、４１Ｂを持つウェブ全体処理室４１を包含する。上部は昇降させて、適切な速 度で任意適当な手段によって装置を通して引っ張られる布地４２の導入すること ができる。ひとたび布地が所定位置に達したなら、上部４１Ａを下降させて室４ １の両端４３をシールする。布地入口、出口縁４５、４６のそれぞれに圧力シー ル４４が配置してあり、空気、水蒸気あるいは過熱水蒸気のような圧力ガスの源 に接続している。 入口縁４５のところのシール４４は、たとえば、布地４２が室４１に正しく入 る前にそれを急速予熱する過熱水蒸気の供給を受けてもよい。しかしながら、シ ール４４の主要な目的は、室４１を通って流れる処理液４７のロスを防ぐことに ある。マニホルド４８が圧力ガス、処理液両方の入口に設けてあり、圧力ガスと 処理液をそれぞれ布地の幅を横切って広げるようになっている。 処理液の入口４９、出口５１が、布地を通して（破線矢印）あるいは布地の表 面に沿って（実線矢印）液体を流すように設けてある。過熱水蒸気を用いて入口 縁４５をシールし、室４１内の処理液がより冷えている 場合には、この冷たい液体と出会ったとき、水蒸気は急速に凝縮し、布地の隙間 に効果的に液体を吸い込ませることになる。 出口縁シール４４は、特に空気が使用される場合、かなり多量の液体を布地か ら効果的に除去して大幅に乾燥させるか、あるいは、少なくとも通常の水分率レ ベルまで乾燥させることができる。 処理液、処理温度、処理圧力の正しい選択と組み合わせた圧力シール圧力、温 度の正しい選択を行なった場合、長さが数センチメートル単位の小さい処理室と １ｍ／ｓの布地移動速度とで、染色あるいは仕上げまたはこれら両方のような液 体プロセスを実施することができる。処理液を所定位置に保つ目的のためには端 シールが主として考えられ、また、シールガスとしての空気、過熱水蒸気、飽和 水蒸気の選択に依存して、これらの端シールが上述したような物理的な処理特徴 に効果を奏するかもしれないが、それ以上の繊維構造の処理を行なうことも可能 である。 たとえば、材料がコットンからなる場合、水蒸気の使用によりコットン繊維の クチクラを取り去ることができ、また、これにより、コットンをより急速に過熱 してその中の空気を追い出し、もっと多くの水を吸収できるようになる。こうし て、従来の処理に比べて数十倍も水のピックアップ率を向上させることができる 。このことは、ヤーンあるいは布地を状態調整することに関連してかなりの重要 事項となり得る。事実、さらに処理するのに適切な水分率を持つようにヤーンま たは布地を状態調整する明白な目的のために説明してきた装置をヤーンまたは布 地コンディショナとして使用することが可能であり、また、入口シール空気ある いは出口シール空気を調節して装置を出るときにヤーンまたは布地の所望の水分 率レベルを得ることができるという意味で装置を「転用可能」とすることが可能 である。水分率センサを用いて制御ループにおいて水分率エラーをフィードバッ クしてもよい。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)， ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ (72)発明者 アガーワル ラジェシュ クーマー イギリス国 マンチェスター エム60 １ キューディー ピーオーボックス 88 サ ックヴィル ストリート （番地なし） ユニヴァシティ オブ マンチェスター インスティテュート オブ サイエンス アンド テクノロジー デパートメント オブ テキスタイル内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 繊維構造を熱処理する方法であって、繊維構造を処理帯域を通して移動さ せ、流れる液体との接触による熱交換によって繊維構造の温度を変化させること を特徴とする方法。 ２． 請求の範囲第１項記載の方法において、繊維構造が、それの入口シールと 出口シールの間で、液体が流れる室を通過することを特徴とする方法。 ３． 請求の範囲第２項記載の方法において、シールが液体の漏出を阻止するよ うに加圧されていることを特徴とする方法。 ４． 請求の範囲第３項記載の方法において、シールがガス加圧式であることを 特徴とする方法。 ５． 請求の範囲第４項記載の方法において、少なくとも１つのシールが圧縮空 気によって加圧されることを特徴とする方法。 ６． 請求の範囲第４項記載の方法において、少なくとも１つのシールが飽和水 蒸気または過熱水蒸気によって加圧されることを特徴とする方法。 ７． 請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１つに記載の方法において、 繊維構造が液体との接触で費やす時間が０．００５秒のオーダーであることを特 徴とする方法。 ８． 請求の範囲第１項から第７項までのいずれか１つに記載の方法において、 液体流れが乱流であることを特徴とする方法。 ９． 請求の範囲第１項から第８項までのいずれか１つに記載の方法において、 液体が繊維構造のための冷却液であることを特徴とする方法。 １０． 請求の範囲第１項から第９項までのいずれか１つに記載の方法において 、液体が繊維構造を加熱することを特徴とする方法。 １１． 請求の範囲第９項または第１０項記載の方法において、液体が水である ことを特徴とする方法。 １２． 請求の範囲第１１項記載の方法において、水が過熱されることを特徴と する方法。 １３． 請求の範囲第１項から第１２項までのいずれか１つに記載の方法におい て、繊維処理物質が液体によって担持されていることを特徴とする方法。 １４． 請求の範囲第１３項記載の方法において、繊維処理物質が染料を含むこ とを特徴とする方法。 １５． 請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１つに記載の方法におい て、液体が溶融金属を含むことを特徴とする方法。 １６． 請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１つに記載の方法におい て、液体がオイルを含むことを特徴とする方法。 １７． 請求の範囲第１項から第１０項までのいずれか１つに記載の方法におい て、繊維糸を処理するようになっていることを特徴とする方法。 １８． 請求の範囲第１７項記載の方法において、糸が液体と接触しながらその 軸線まわりに回転することを特徴とする方法。 １９． 請求の範囲第１７項または第１８項記載の方法において、糸が液体と接 触しながら撚り加工されることを特徴とする方法。 ２０． 請求の範囲第１７項から第１９項までのいずれか１つに記載の方法にお いて、糸が液体と接触しながら仮撚り加工されることを特徴とする方法。 ２１． 請求の範囲第１項から第６項までのいずれか１つに記載の方法において 、繊維布地を処理するようになっていることを特徴とする方法。 ２２． 構造処理帯域を形成し、構造入口シールおよび構造出口シールを有する 液体流室を包含する繊維構造熱処理装置。 ２３． 請求の範囲第２２項記載の装置において、前記液体流室が液体入口・出 口装置を有することを特徴とする装置。 ２４． 請求の範囲第２２項または第２３項記載の装置において、前記入口、出 口シールが流れる液体の漏出を防ぐように作用する圧力流体用の接続部を有する 加圧シールを包含することを特徴とする装置。 ２５． 請求の範囲第２４項記載の装置において、前記シールを加圧するための 加圧ガスの供給源と組み合わせたことを特徴とする装置。 ２６． 請求の範囲第２２項から第２５項までのいずれか１つに記載の装置にお いて、糸を処理するようになっていることを特徴とする装置。 ２７． 請求の範囲第２６項記載の装置において、糸処理機械に組み込まれてい ることを特徴とする装置。 ２８． 請求の範囲第２７項記載の装置において、機械が糸を加熱し、装置が加 熱された糸を冷却するようになっていることを特徴とする装置。 ２９． 請求の範囲第２７項および第２８項記載の装置において、装置が糸を加 熱するようになっていることを特徴とする装置。 ３０． 請求の範囲第２７項から第２９項までのいずれか１つに記載の装置にお いて、機械が仮撚り加工機械であることを特徴とする装置。 ３１． 請求の範囲第２２項から第２５項までのいずれか１つに記載の装置にお いて、布地を処理するようになっていることを特徴とする装置。 ３２． 請求の範囲第３１項記載の装置において、布地処理機械に組み込まれて いることを特徴とする装置。 ３３． 請求の範囲第３２項記載の装置において、処理機械が処理物質を布地に 加えることを特徴とする装置。 ３４． 請求の範囲第３３項記載の装置において、物質が染料を含むことを特徴 とする装置。 ３５． 請求の範囲第３３項または第３４項に記載の装置において、物質が仕上 げ剤を含むことを特徴とする装置。 ３６． 請求の範囲第３３項から第３５項までのいずれか１つに記載の装置にお いて、物質が装置の上流側で加えられることを特徴とする装置。 ３７． 請求の範囲第３３項から第３６項までのいずれか１つに記載の装置にお いて、物質が装置に加えられることを特徴とする装置。