JPS5854099B2 - 熱軟化性物質の繊維の製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱軟化性物質からの繊維の製造さらには該物質
に旋回する気体流を作用せしめて該物質の繊維を製造す
る方法（昭和５０年８月２０出願「熱軟化性物質の繊維
の製造方法−特開昭５２−２５１１３Ｊ以下旋回ガスジ
ェット法と呼ぶ。

）に於て使用する気体流ノズルの形状に関する。

熱軟化性物質を細くして繊維とする方法として近年旋回
ガスジェット法が提案された。

当該法の内容は熱軟化性物質の円柱状流にその進行方向
横断面外周の接線方向成分を有するガス流を溶融物が横
方向に変位するのを妨げるように接触させながら、該物
質を高速で旋回させ、細められた糸状物質を遠心力によ
って引き出す方法で、従来のブロー法（又は火炎法）、
ロータリー法（又は遠心法）などに比し、生産効率、製
品品質などが極めて、有利であることが明らかとなって
きている。

旋回ガスジェット法は、より詳細に述べると、熱軟化性
物質の溶融物を連続的に流出させること、および流出し
た溶融物の進行に沿う第１の区域において溶融物に対し
てその横断面外周の接線方向成分を有する気体流を、溶
融物が横方向に変位するのを妨げるように接触させて、
溶融物を限定された位置に閉じ込めながら溶融物の進行
方向の中心軸のまわりに回転させることからなり、それ
によって前記第１区域から溶融物進行に沿って続く第２
区域において、主として前記回転の力の慣性にもとずく
回転による遠心力によって溶融物を横方向に向かって飛
び出させ、そしてその飛び出し方向を中心軸からみた円
周方向でかつ前記回転と同じ向きに回動させて、溶融物
から熱軟化性物質の繊維を連続的に引き出すことを特徴
とする熱軟化性物質の繊維の製造方法である。

そしてこの方法は、より好ましくは、熱軟化性物質の溶
融物を溶融物ノズルまたは加熱した熱軟化性物質の棒の
先端から０．５〜ＬＯｍｙｎの断面直径をもって連続的
に流出させること、および流出した溶融物の進行に沿う
第１の区域において溶融物に対してその横断面外周の接
線方向成分および溶融物の進行に沿ってその中心軸に近
づくような成分を有する気体流を、溶融物ノズルの先端
、または熱軟化性物質の棒の先端と、進行する溶融物の
中心軸に前記気体流が最も接近する位置との間の距離が
溶融物ノズルの内径または熱軟化性物質の棒の直径の０
．２〜１０倍になるように、かつ溶融物が横方向に変位
するのを妨げるように接触させて、溶融物を限定された
位置に閉じ込めて先細りの円錐形状を形成せしめながら
溶融物の中心軸のまわりに回転させることからなり、そ
れによって前記第１区域から溶融物進行に沿って続く第
２区域において、主として前記回転の力の慣性にもとず
く回転による遠心力によって溶融物を円錐形状の先細り
先端部から横方向に向かって飛び出させ、そしてその飛
び出し方向を中心軸からみた円周方向でかつ前記回転と
同じ向きに回転させて、溶融物から熱軟化性物質の繊維
を連続的に引き出すことを特徴とする熱軟化性物質の繊
維の製造方法である。

旋回ガスジェット法において使用する気体流を噴出する
ノズルの形状としてはリング状ノズル及び、３本以上で
構成される単一方向にのみ気体流を噴出させる気体流ノ
ズルが提案されているが本発明は後者に関する。

旋回ガスジェット法において第１図および第２図に示す
ようにまず熱軟化性物質の溶融物の円柱状流３をノズル
２より連続的に流出又は放出させる。

３本以上例えば３本で構成される単一方向にのみ気体流
を噴出させる気体流ノズル１は溶融物ノズル２の流出口
１５を取り囲み、溶融物の進行方向に添うようにかつ気
体流ノズルの中心軸が溶融物ノズルの中心軸に対して２
０〜７００の角度に傾斜スるように配置されている。

気体流ノズル１より噴出する気体流５は溶融円柱状流３
の中心軸を横断する断面の外周の接線方向成分（以下気
体流の回転成分と言う）を有している。

さらに溶融物の進行に伴い溶融物の中心線から半径方向
に計って気体流中心線位置（最高密度エネルギ一部１３
の中心線位置）までの距離が次第に減少するように気体
流が制御された第１の区域がある。

上記のような方法で計った各位置における距離の平均長
さの２倍をその位置における総合気体流の直径と呼ぶ。

さらに、第１の区域の溶融物の進行軸延長線上から上記
と同様な方法で計った気体流までの距離即ち総合気体流
の直径が溶融物の進行方向下手に向かうに伴ない次第に
増大するようになった第２の区域とがある。

上記総合気体流の直径の最も小さい位置を焦点６と呼ぶ
。

第１区域においては、溶融物は気体流によって回転しつ
つ限定された位置に閉じ込められて先細りの円錐形いわ
ゆるコーン４を形成し、第２区域においては、気体流に
よる閉じ込める力はなくなるからコーンの先端に生じた
フィラメントは気体流の回転成分によって、さらに強い
回転力をうけ、コーンの先端を中心に回動じ、気体流の
高密度エネルギ一部に入り、気体流の進行方向に持ち去
られるときに、延伸されフィラメントは細い繊維８とな
る。

ところで、第１の区域で、安定した一定形状のコーンを
得さらにはコーンの先端から連続したフィラメントを形
成させるには、溶融物を取り囲む単一方向にのみ噴出す
る気体流は少なくとも焦点内で溶融物のなめらかな進行
を妨げるほどぶつかり合ってはならない。

望ましくは第２の区域に入り焦点より数備下に離れた位
置で一団となる程度にぶつかり合うのが良い。

上記のような気体流はいわゆる台風の目状のものを形成
し、その中心部は焦点附近ではその周囲に比較して低圧
となり、溶融物ノズルから溶融物を吸い込む。

さらにフィラメントの回転によって得られた遠心力によ
りコーン先端から連続的にフィラメントを引き出す。

又第２の区域に入り焦点より数の離れたところで気体流
がぶつかり合っても、そのぶつかりによって生ずる乱気
流はコーンから光分離れているためにコーンの形成を乱
すことはない。

上記位置附近でぶつかり合った気体流は一団となって、
第２の区域の上手で気体流の高密度エネルギ一部に入り
込んだフィラメントをさらにその合力によって延伸させ
るから一層効果的に細い繊維を得らしむる。

一方焦点附近で気体流があまり強くぶつかり合っている
と焦点附近の中心の圧力がその周囲に比べ低圧となる度
合が少く溶融物ノズルから溶融物を引き出す力は弱まり
不安定となり、フィラメントは連続したものとはならず
コーンも安定した形状を形成しない。

焦点附近で気体流がぶつかり合わぬように焦点での総合
気体流の直径を大きくすると第２の区域の初めの位置で
の、フィラメントに与えられる回転速度が小さくなる。

即ちフィラメント０回転数が少なく、従って遠心力が弱
くなるので、コーン先端からフィラメントを引き出す力
が弱くなり、溶融物０流出量が少なくなり、又フィラメ
ントをあまり細くすることも出来ない。

こめ事は気体流の拡がり角（拡散角）が犬である場合に
起りやすく、従って気体流ノズルより噴出する気体流と
してはすぐに膨張しない、いわゆる拡散角の小さい高密
度エネルギ一部分を長く保持したものが旋回ガスジェッ
ト法による繊維製造には適している。

これらの性質は気体流ノズルの形状を極めて密接な関係
があり、特にノズルの有効径とノズル長さの比に関係が
深いことを発明者らは見い出した。

本発明は、熱軟化性物質の溶融円柱状流に旋回気体流を
作用させ、該熱軟化性物質を細くして該熱軟化性物質の
繊維を製造する装置における溶融円柱伏流を取り囲む三
本以上の単一方向にのみ気体流を噴出させる気体流ノズ
ルにおいて、当該気体流ノズルの長さｌが該ノズルの有
効直径αの５倍以上であることを特徴とする熱軟化性物
質の繊維の製造装置である。

ここでいうノズルの有効直径αは次式で表わされる。

但し、Ａ−気体流ノズル内での気体流進行方向垂直断面
のノズル断面積。

Ｓ−気体流ノズル内での気体流進行方向垂直断面のノズ
ル周辺長さ。

又ノズル長さとは、ノズル内での気体流進行方向に計っ
たノズルでの気体流入口から出口までの最短長さをいう
。

気体流ノズルの有効直径とノズル長さの比が５倍未満の
場合には、ノズルより噴出した気体流の拡散角が大きく
なり、溶融物を取り囲む３個以上のノズルから噴出した
気体流は焦点位置附近で強くぶつかり合いやすくなり、
上記の欠点を生ずる。

本発明のように気体流ノズルの有効直径とノズル長さの
比を５倍以上とることによってノズルより噴出した気体
流の拡散角を小さくすることが出来、これによって安定
したコーンを得、かつ強い旋回力が得られるようになっ
たので、効率よく細繊化できるようになった。

気体流ノズルの有効直径とノズル長さの比の値の上限は
特に限定されないけれども、この値をあまり大きくする
ことは気体の圧力降下が増大し工作上の困難を伴うので
好ましくは２０以下より好ましくは１０以下に保たれる
。

なお気体流ノズルの有効直径はその工作精度の制限から
０．０５１ｎ１１Ｌよりも小にすることは困難である。

またこの直径があまり大きくなるとガス使用量が増大し
て経済的ではないので３關以下であることが好ましい。

実施例 第１図および第２図に示すようなガラス繊維化ユニット
を用いて、気体流ノズル１の直径及び長さを変えてテス
トを行った結果は次表の通り、但し気体流ノズルの断面
形状は円形である。

コーンでのガラス温度は１２０００Ｃ（５０ポアズ）で
あり、ガラス溶融物ノズル内径は２關である。

そして気体流ノズル中心軸とガラス溶融円柱伏流中心軸
とめ間の角度は４５°であり、気体流ノズル出口とガラ
ス溶融円柱伏流中心軸との間の距離は約２．０ ｍｍで
あり、焦点における総合気体流の直径は０．７〜１．７
ｍｍである。

そして気体流ノズルに供給する高圧空気のゲージ圧は約
５ ｋｇ／ｃｙｉｔである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は溶融物ノズルと
気体流ノズルとが別物体で出来た繊維化ユニットの断面
図、第２図は第１図ＯＪ Ａ −Ａから見た底面図であ
る。 １・・・・・・気体流ノズル、２・・・・・・溶融物ノ
ズル、３・・・・・・溶融円柱状流、４・・・・・・コ
ーン、８・・・・・・フィラメント、５・・・・・・気
体流、１３・・・・・・気体流Φ高密度エネルギ一部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱軟化性物質の溶融円柱状流に旋回気体流を作用さ
   せ該熱軟化物質を細くして、該熱軟化性物質の繊維を製
   造する装置において、溶融円柱状流を取り囲む三本以上
   の単一方向にのみ気体流を噴出させる気体流ノズルが該
   ノズルの有効直径の５倍以上の長さを有することを特徴
   とする熱軟化性物質の繊維の製造装置。