JP2005076172A - 紡糸ヘッド - Google Patents

Abstract

【課題】紡糸ノズルの裏面にわたってポリマが均一に分配されるようにする。
【解決手段】分配システム１５，１６の、１つの開口または１つの入口３０，３２から離れる方向に延びる分配分岐路２９，３４が形成されており、これによって、ポリマが、分配分岐路の通流後に紡糸ノズルの全ての箇所において同じ材料特性を有しており、したがって、紡糸ノズルから流出するフィラメントが均一であるようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、紡糸ヘッドであって、当該紡糸ヘッドが、合成繊維の製造時に使用されるようになっており、該合成繊維が、主として、フロアカーペットの製造のために使用されるようになっている形式のものに関する。当然ながら、本発明は難なく別の製品のための繊維生産のために使用することができるにもかかわらず、本発明をフロアカーペットの製造の使用事例に関して説明する。

カーペット製造のための合成繊維は、高度に発展した生産経過によって製造される。プロセスを始める際の素材は、通常、ペレット化されたかまたは造粒された未加工のナイロンポリマである。このナイロンポリマが溶融され、「紡糸ヘッド」を通して押し出され、これによって、繊維生産のためのフィラメントが製造される。全生産経過は複雑であるので、本発明は、経過の、紡糸ヘッドとして知られていて、紡糸ノズルユニットを内蔵した構成部材に制限される。

アメリカ合衆国特許第６２８４１７４号明細書には、紡糸ノズルと、加圧プレートと、フィルタ装置とを有する紡糸ヘッドが開示されている。この場合、これら全ての部材はハウジングに収納されている。このハウジングは入口と出口とを有している。溶融されたナイロンポリマが、入口を通って紡糸ヘッド内に案内され、ポリマがフィルタ装置を通過し、これによって、加圧プレートに到達する。この加圧プレートは金属プレートである。この金属プレートは、一貫して延びる複数の開口を有している。これらの開口を通って、濾過されたポリマが紡糸ノズルの裏面に流れる。

紡糸ノズルも同じく複数の開口を有している。しかし、これらの開口は、加圧プレートに設けられた開口よりも小さく寸法設定されている。ポリマが紡糸ノズル開口を通して押し出され、微細なフィラメントを形成する。このフィラメントは固化され、一緒に紡糸され、これによって、合成繊維が形成される。

加圧プレートも紡糸ノズルも平らなディスクである。配置の目的は、ポリマが、加圧プレートの前方の面と後方の面との間で延びる複数の開口を通って案内されることによって、ポリマが均一に紡糸ノズルプレートの裏面で分配されることである。加圧プレートの前面は紡糸ノズルの裏面に向かい合って配置されている。加圧プレートを通って分配されたポリマは、紡糸過程のために紡糸ノズルの裏面にわたって拡張する。

紡糸ノズルの開口は、一般的に加圧プレートの開口よりも数多くかつかなり小さく形成されている。

紡糸ノズルの開口を通して押し出されたフィラメントは、その極めて微細な横断面に基づき、切れる危険をはらんでいる。さらに、このフィラメントは紡糸ノズルからの流出後に液状の状態にある。すなわち、フィラメントはまだ固化されていない。

フィラメント切れは、紡糸ノズルの裏面にわたる等しくない圧力分配に基づき生ぜしめられ得る。液状のポリマは、通常、加圧プレートと多かれ少なかれ同心的である開口を通って紡糸ヘッドに案内されるので、加圧プレートの中心でポリマに加えられる圧力が、外側の縁領域で加えられる圧力よりも大きくなる。したがって、液状のポリマが縁区域よりも多く加圧プレートの中心の区域を通して押し出され、したがって、紡糸ノズルへの液状のポリマの供給が不均一となる。相応して、紡糸ノズルの中心の領域で形成されたフィラメントが、縁領域で形成されたフィラメントよりも大きな横断面を有しており、したがって、中心のフィラメントが、縁区域のフィラメントよりも強くかつ切れにくくなる。

さらに、縁区域に比べて中心で高い圧力の別の結果として、中心の区域におけるポリマの流速が縁区域における速度よりも大きくなる。その結果、紡糸ノズルの中心の区域を通して押し出されたポリマが、紡糸ノズルの縁区域を通して押し出されたポリマと異なる特性を有している。さらに、縁区域に位置するポリマは、中心の区域におけるポリマに比べて急速に冷却されるので、縁区域におけるポリマは、中心の区域におけるポリマよりも長い「滞留時間」を有している。このことは、ポリマの構造における変化を生ぜしめるので、紡糸ノズルの縁領域でそれほど粘性でないポリマに基づき、縁区域に目詰まりが生ぜしめられる確率が高まる。

過去に、ポリマに対する流れ抵抗が紡糸ノズルの後方で高められたことによって、紡糸ノズルの裏面にわたる圧力分配に関連した困難に遭遇した。このことは、ポリマを濾過するために使用されるフィルタ装置が、より大きな抵抗を備えたフィルタ材料を使用するように調整されることによって達成される。微細な砂およびメッシュ形成体が適切な手段として使用される。さらに、加圧セットに設けられた開口が変更され、これによって、より小さな開口が中心の領域に設けられ、より大きな開口が縁区域に設けられた。しかし、今日まで、既知の問題を、テストされた配置形式のいずれによっても満足がいくように解決することはできなかった。

上述した実情により、紡糸ノズルの裏面にわたる圧力分配が、紡糸ヘッドによって生産されるフィラメントの品質に著しい影響を与え得ることが明確となる。しかし、今日まで、今日の公知先行技術による問題を排除するために、十分に均一な圧力を得ることにまだ成功していない。
アメリカ合衆国特許第６２８４１７４号明細書

したがって、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の紡糸ヘッドを改良して、紡糸ノズルの裏面にわたってポリマが均一に分配されるようにすることである。

この課題を解決するために本発明の構成では、分配システムの、１つの開口または１つの入口から離れる方向に延びる分配分岐路が形成されており、これによって、ポリマが、分配分岐路の通流後に紡糸ノズルの全ての箇所において同じ材料特性を有しており、したがって、紡糸ノズルから流出するフィラメントが均一であるようにした。

ポリマフィラメントを生産するための本発明は、個々に以下の特徴によって規定することができる。

溶融されたポリマのための少なくとも１つの主入口と、形成されたポリマフィラメントの流出のための少なくとも１つの出口とを備えた、ポリマフィラメントを製造するための紡糸ヘッドは、以下のエレメント：すなわち、
入口に接続された第１のポリマ分配システム、特に分配エレメントを有しており、該第１のポリマ分配システムが、ポリマ流の一般的な流れ方向で見て、入口から当該紡糸ヘッドを通ってポリマを側方に分配するための第１のポリマ分配分岐路を有しており、
第１の分配システム、特に分配エレメントに対して下流側に配置された第２のポリマ分配システム、特に分配エレメントを有しており、該第２のポリマ分配システムが、第１の分配分岐路に関連して入口または開口を有しており、該開口に接続された、ポリマ流の一般的な流れ方向で見て、ポリマを開口から離れる方向で側方に分配するための少なくとも一対の第２のポリマ分配分岐路が設けられており、
少なくとも第２の分配システム、特に分配エレメントに対して下流側に配置された、ポリマを第２のポリマ分配分岐路から紡糸ノズルの表面にわたって分配しかつ紡糸ノズルを通して押し出してフィラメントを形成するための紡糸ノズルを有しており、
１つの分配システムの、１つの開口または１つの入口から離れる方向に延びる分配分岐路が、流れ特性に関してほぼ同じであり、これによって、分配分岐路が、有利には同じ長さおよび／または流れ抵抗および／または寸法および／または横断面を有していてよい。

さらに、紡糸ヘッドは、以下の特徴：すなわち、
第１の分配システム、特に分配エレメントに設けられた各主分配分岐路が、１つの入口から１つの出口にまでしか延びておらず、該出口が、有利には、同一の流れ特性を備えた二次分岐路の入口に通じており、
第２の分配システム、特に分配エレメントに設けられた各二次分配分岐路が、有利には、１つの入口からただ１つの出口に延びており、
一次分配分岐路と二次分配分岐路とが、有利には、ポリマを均一にかつ同時に当該紡糸ヘッドの内部の同じ形式の全ての開口に分配するために配置されるようになっており、
一次分配分岐路と二次分配分岐路とが、有利には、１つの入口から半径方向に拡張しており、該入口が、分岐路の端部の中心に位置しており、相応の出口が、第２の分配システム、特に分配エレメントに設けられた後置された分岐路の入口に通じており、
出口が、円形または正方形または長方形であり、入口が、特に円形のままであり、
当該紡糸ヘッドが、ハウジングを有しており、該ハウジングの内部に第１および第２の分配システム、特に分配エレメントと、紡糸ノズルとが挿入されており、
１つの入口と１つの出口とが、互いに同軸的に方向付けられており、有利には、それぞれ第１および第２の分配システム、特に分配エレメントと、紡糸ノズルとが、同じく入口および出口と共に同軸的に方向付けられており、
それぞれ第１および第２の分配システム、特に分配エレメントが、ディスクとして成形されており、有利な配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントが、当該紡糸ヘッドの入口を規定しており、該入口が、第１のポリマ分配分岐路に接続されており、
第１の分配システム、特に分配エレメントが、有利には、液状のポリマのための供給箇所に対する接続部のための入口通路を有しており、該入口通路が、分配分岐路に接続された分岐する接続部を有しており、
第１の分配システム、特に分配エレメントが、有利には、平らであると共に分配分岐路からの出口開口を備えた下面を有しており、
分配分岐路に開放した通路が、分配エレメントの上面または下面に加工成形されており、
２つまたはそれ以上の分配分岐路が設けられており、有利な配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントが、４つの分岐路を有しており、該分岐路が、互いに９０°未満の角度を成して配置されており、
第２の分配システム、特に分配エレメントが、有利には円形のディスクとして形成されており、該ディスクが、平らなかつ平行な前面および裏面を有しており、
第２の分配システム、特に分配エレメントの裏面が、有利には、第１の分配システム、特に分配エレメントの下面に同一平面で接触するために配置されるようになっており、エレメントが、固定手段によって結合されるようになっており、
第１の分配システム、特に分配エレメントの、開放した分配通路分岐路が、主として、第２の分配システム、特に分配エレメントの平らな後方の面によって閉鎖されるようになっており、
第１の分配分岐路が、第２の分配システム、特に分配エレメントに設けられた開口にまで延びており、該開口が、第２のエレメントの第２の分配分岐路に接続されており、
第１の分配分岐路が、第２の分配システム、特に分配エレメントの開口に開放しており、
第１の分配システム、特に分配エレメントの第１の分配分岐路が、下方に開放した通路を形成しており、該通路が、主として、第２の分配システム、特に分配エレメントの裏面によってカバーされるようになっており、通路が、その端部で第２の分配システム、特に分配エレメントの開口に重畳するところで開放しており、これによって、ポリマが、分岐路に沿って開口に流れるようになっており、
少なくとも一対の第２の分配分岐路が、各開口から延びており、有利には、このような形式の４つの分岐路が設けられている
ことによって、個々にまたは組み合わせて特徴付けることができる。

当該紡糸ヘッドには、入口と、該入口に接続された相応のトンネルと、該トンネルの内部のコアとを備えた、ポリマをさらに分配するための特に第３のエレメントが設けられていてよく、コアとトンネルとが、ポリマをエレメントの前方の面に搬送するための少なくとも１つまたはそれ以上のスリットまたはギャップを規定しており、特に斜めの表面が、少なくとも特に第３のエレメントの前面にかつ／またはコアの前面に、特にさらなる第４の分配システム、特に分配エレメントに設けられた開口を介してポリマを分配するための室またはギャップを規定しており、特にポリマをさらに分配するためのさらなるエレメントと、入口と、該入口に接続された相応のトンネルと、該トンネルの内部のコアとが設けられており、該コアとトンネルとが、ポリマをさらなるエレメントの前方の面に搬送するための少なくとも１つまたはそれ以上のスリットまたはギャップを規定しており、特に斜めの表面が、少なくともエレメントの前面にかつ／またはコアの前面に、さらなる分配システム、特に分配エレメントに設けられた開口を介してポリマを分配するための室またはギャップを規定している。

紡糸ヘッドは、以下のように個々に形成されている。

紡糸ヘッドを通る通常のポリマ流は、主として、垂直な方向にかつ入口から離れる方向で側方の方向に生ぜしめられる。装置は、特に円形または正方形または長方形である。本発明では、第１および第２の分配システム、特に分配エレメントが分岐路またはギャップを有しており、これによって、ポリマが至るところに同じ条件下で分配され、これによって、ポリマのほぼコンスタントな速度およびコンスタントな圧力が紡糸ノズルの裏面に付与される。こうして、紡糸ヘッドの出口から形成されたフィラメントの均一性が、紡糸ヘッドの従来の公知先行技術により形成されたフィラメントに比べて著しく改善される。

紡糸ヘッドは、有利にはハウジングを有している。このハウジングの内部には、少なくとも１つの第１および第２の分配エレメントもしくは分配システムと、紡糸ノズルとが配置されている。ハウジングは１つの入口と１つの出口とを有している。有利には、この入口と出口とは互いに同軸的に方向付けられており、それぞれ第１および第２の分配システム、特に分配エレメントと、紡糸ノズルとが、同じく入口および出口と共に同軸的に方向付けられている。

それぞれ第１および第２の分配システム、特に分配エレメントは、ディスクとして形成されていてよく、有利な配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントが、当該紡糸ヘッドの入口を規定しており、該入口が、第１のエレメントの第１のポリマ分配分岐路に接続されている。この配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントが、有利には、溶融されたポリマを供給するための接続部としての入口通路を有しており、該入口通路が、分配分岐路に接続された分岐接続部を有している。入口通路に供給されたポリマは、この入口通路から離れる方向で側方に分配する目的で分配分岐路に流入することができるようにするために、分岐する接続部に向かって運動させられる。

第１の分配システム、特に分配エレメントが、有利には、通常平らであると共に分配分岐路からの出口開口を備えた下面を有している。１つの配置形式では、この下面に設けられた分配分岐路が、開放した通路として成形され、この通路が下方に開放している。

任意の数の分配分岐路が設けられてよい。この場合、有利な配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントが、４つの分岐路を有しており、該分岐路が、互いに９０゜を成して配置されている。しかし、より多くのまたはより少ない分配分岐路を設け、これらの分配分岐路を互いに何らかの適切な角度で配置することが可能となる。

第２の分配システム、特に分配エレメントは、有利には、平らなかつ平行な前面および裏面を備えて形成された円形のディスクとして設けられている。これに関連して、「前」（面）および「裏」（面）は、紡糸ヘッドを通るポリマの流れ方向に対して使用される。この場合、裏面はポリマ流に対して上流側に配置されており、前面はポリマ流に対して下流側に配置されている。「前面」と同じ意味で「下面」という概念も使用される。また、「裏面」と同じ意味で「上面」という概念も使用される。第２の分配システム、特に分配エレメントの裏面が、有利には、第１の分配システム、特に分配エレメントの下面に同一平面で接触するように配置されるようになっており、エレメントが、固定手段によって結合されるようになっている。この配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントの、開放した分配通路分岐路が、主として、第２の分配システム、特に分配エレメントの平らな後方の面によって閉鎖されるようになっている。

第１の分配分岐路が、第２の分配システム、特に分配エレメントに形成された開口に向かって延びており、該開口が、第２のエレメントの第２の分配分岐路に接続されている。

第１の分配分岐路が、第２の分配システム、特に分配エレメントの開口に開放している。第１の分配分岐路が、主として、第２の分配システム、特に分配エレメントの裏面によって閉鎖される下方に開放した通路または複数のギャップまたはただ１つのギャップを有している配置形式では、通路またはギャップが、開口に重畳するところで「開放」しており、これによって、ポリマが、分岐路に沿って開口に向かって流れるようになっている。有利には、分岐路は、入口の分岐接続部から離れて位置する端部に設けられた開口に重畳している。分配システム、特に分配エレメントの間には、コアまたは一般的に挿入体が位置していてよい。この場合、分配システム、特に分配エレメントの壁またはコアが、ポリマ流を案内するための通路またはギャップを一緒に形成している。

少なくとも一対の分岐路は各開口から延びているものの、有利には、このような形式の４つまたはそれ以上の分岐路が設けられている。これらの分岐路は、互いに適切なあらゆる角度位置、たとえば９０゜を成して配置されてよい。分配分岐路は、開放した通路として分配システム、特に分配エレメントの面に形成することができる。

第１および第２の分配システム、特に分配エレメントを通るポリマ流は、ポリマが紡糸ヘッドの入口から側方に分配されるように生ぜしめられるものの、ポリマが紡糸ノズルの裏面にわたって、主として、コンスタントな圧力およびコンスタントな速度で分配されるように生ぜしめられる。このことは、分配分岐路がポリマ流の方向に影響を与え、これによって、ポリマ流が紡糸ヘッドの縁区域に基本的に同じ圧力および同じ速度で到達することによって達成される。この場合、圧力および速度は、ヘッドの中心の区域に分配されるポリマと同じである。このことは、ほぼ同じ通路長さおよび／または通路横断面および／または通路抵抗によって達成される。

さらに、紡糸ヘッドは第３およびさらなる分配システム、特に分配エレメントを有していてよい。これらの分配システムは、第２の分配システム、特に分配エレメントに類似の形式で配置することができるので、開口が、第２のエレメントの分配分岐路に接続されている。この場合、開口も同じくポリマ流における方向設定のためのさらなる分配分岐路に接続されている。

第３のエレメントは、たとえば平らなかつ平行な前面および裏面と、複数の開口とを備えたディスクと異なる形で設けられてよい。開口は、第２の分配システム、特に分配エレメントの分配分岐路に接続されていて、次いで、紡糸ノズルの裏面に開放している。第３のエレメントの裏面は、有利には第２の分配システム、特に分配エレメントの前面に対して同一平面で配置されており、これによって、第２の分配システム、特に分配エレメントの、開放した分配通路分岐路は、第３のエレメントの裏面に対してほぼ閉鎖されているものの、分岐路が第３のエレメントの開口の上方に位置するところで開放している。

第３のエレメントは、ポリマが、紡糸ノズルの裏面に、至るところで同じ速度および温度および同じ圧力で到達するように配置される。開口は、有利には、一般的な流れ方向で紡糸ヘッドを貫いて延びていて、適切なあらゆる形状を有していてよい。開口は、たとえば流れ方向で円錐形に拡張されていてよく、これによって、紡糸ノズルの、ポリマが供給される裏面の領域が拡張される。

フィラメント生産には、通常、紡糸ノズルを通るポリマ流にフィルタ手段が使用されることが必要となる。このフィルタ手段の主機能は、ポリマ内の不純物の完全濾過であり、これによって、均一なもしくは層状のポリマ流も生ぜしめられる。層流は、長い分子鎖を形成するために目標とされる。これによって、フィラメントの強度特性が改善される。有利には、フィルタ手段が第３のエレメントの後方、有利には第４のエレメントの手前に組み込まれる。この配置形式では、第４のエレメントが第３のエレメントの開口に接続されていて、複数の開口を有している。これらの開口は紡糸ノズルの裏面に連通している。第４のエレメントは第３のエレメントよりも多く開口を有していてよく、ポリマを第４のエレメントの上方でフィルタ手段にわたって分配することができる中間室を提供するために、シール部材によって第３のエレメントから間隔を置いて配置されてよい。

第４のエレメントは、平らな前面および裏面を備えたディスクとして設けられてよい。このディスクに位置する開口は前面と裏面との間で延びていて、適切なあらゆる形状および数で設けられてよい。有利には、第４のエレメントは、第３のエレメントよりも著しく多数の開口を有している。

別のシール部材が第４のエレメントと紡糸ノズルとの間に使用されてよく、これによって、同じく中間室が第４のエレメントと紡糸ノズルとの間に提供される。中間室はフィルタ手段を有することができるかまたはポリマが紡糸ノズルの裏面にわたって、この紡糸ノズルを通して押し出すために分配することができる室であってよい。

このような形式で構想された紡糸ヘッドは、ポリマが第１および第２の分配分岐路を通流することを生ぜしめる。この場合、ポリマは、コントロールされて入口から側方に分配される。これによって、均一なポリマ特性が促進される。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、ハウジング１１を備えた、本発明に相応の紡糸ヘッド１０の横断面図が示してある。ハウジング１１は、円筒状の外壁１２と、入口端部１３と、出口端部１４とを有している。ハウジング１１は第１〜第４のエレメント１５〜１８と紡糸ノズル１９とを取り囲んでいる。この第１〜第４のエレメント１５〜１８と紡糸ノズル１９とは、紡糸ヘッド１０を通るポリマの一般的な流れ方向で見て、連続して一列にかつ互いに接触して配置されている。この場合、流れ方向は矢印Ａによって示してある。エレメント１５〜１８の結合エレメント、特にねじは点線によって示してある。この結合エレメントは、ポリマ通路に接触しないように配置されている。

第３のエレメント１７と第４のエレメント１８との間もしくは第４のエレメント１８と紡糸ノズル１９との間にはシール部材２２ａ，２２ｂが挿入されている。このシール部材２２ａ，２２ｂは各エレメントを分離しており、これによって、この各エレメントの間に中間室が形成される。この中間室内にはフィルタ手段、たとえば網フィルタ（篩フィルタ）または砂フィルタを嵌め込むことができる。択一的な構成として、中間室は空のままであってよく、ポリマを第４のエレメントのかつ／または紡糸ノズルの裏面に集合させるために働く。

紡糸ヘッド１０の一般的な運転は以下の通りである。溶融されたナイロンポリマが、ハウジング１１の入口端部１３を通って導入され、それぞれ第１〜第４のエレメント１５〜１８と紡糸ノズル１９とを通流し、これによって、この紡糸ノズルから矢印Ａの方向で微細なフィラメントの形で流出する。この場合、このフィラメントは、カーペットヤーンを形成する目的の処理のために、下流側に配置された後続の処理装置によって延伸される。

紡糸ヘッド１０の個々の部材を、以下、図２〜図５につき説明する。図２ａ〜図２ｂにつき、第１のポリマ分配システム、特に分配エレメント１５が示してあり、このエレメントが円形に形成されていることを認めることができる。

第１のエレメント１５の下面は平らな表面２８を規定している。この表面２８にはポリマ分配分岐路２９が加工されている。このような４つの分岐路が設けられている。これらの分岐路は互いに垂直に配置されている。この場合、各分岐路は中心の入口通路３０に向かって延びている。各分配分岐路はその半径方向内側の端部で入口通路３０に向かって開放されている。分岐路２９は半径方向外向きに延びている。各分岐路は、第２のポリマ分配システム、特に分配エレメント１６に形成された開口に合致する点で終わっている。下方に開放した、通路として成形された分配分岐路２９がその長さの主部分に沿って第２のエレメント１６の後方の表面３１によってカバーされることは自明であると見なされる（図１および図３ａ参照）。このことは、第１のエレメント１５の平らな表面２８が第２のエレメント１６の後方の表面３１に同一平面で接触していることによって、両エレメント１５，１６の平らな並置によって簡単に達成される。分岐路２９のカバーは、半径方向外側に存在する端部の手前で終わっている。この端部の点で分岐路２９は、第２のエレメント１６に設けられた開口３２に重畳している（図１参照）。したがって、ポリマは入口３０から分岐路２９内に流入することができ、この分岐路２９の、入口３０と反対の側の端部から第２のエレメント１６の開口３２内に流入することができる。

図３ａおよび図３ｂによれば、第２のエレメント１６は、後方のかつ前方の平行な平らな表面３１，３３を有している。開口３２はエレメント１６を貫いて延びていて、各表面３１，３３に開口している。各開口３２は、図示のように配置された複数の分配分岐路３４に接続されている。１つの開口３２に対して、２つの分岐路しか設けられなくてもよいし、選択的には、４つまたはそれ以上の分岐路が設けられてもよいにもかかわらず、それぞれ３つの分岐路３４が対応配置されている。これらの分岐路３４は、下方に開放した通路として形成される。これらの通路は、その寸法に関して分岐路２９よりも小さく形成されているにもかかわらず、分岐路２９に類似の形状を有している。

エレメント１６はエレメント１７（図４ａおよび図４ｂ参照）の上方に位置している。図３ａに関連して図１に示したように、両エレメント１６，１７は互いに面接触して配置されている。この場合、エレメント１６の前方の面３３がエレメント１７の裏面３５に結合されている。分岐路３４はその長さの大部分で裏面３５によってカバーされ、にもかかわらず、各分岐路の、開口３２から離れて位置する端部は、エレメント１７に設けられた開口３６に重畳される。

エレメント１７は、図５ａおよび図５ｂに詳しく示したエレメント１８の上方に位置している。両エレメント１７，１８は互いに直接接触しておらず、その代わりに、冒頭で述べた理由に基づき、シール部材２２ａによって互いに分離されて配置される。エレメント１８は複数の開口３７を有している。これらの開口３７はエレメント面の十分な幅にわたって設けられている。開口３７は相互間で延びていて、エレメント１８の後方のかつ前方の面３８，３９を貫いて開放している。

エレメント１８は、シール部材２２ｂによって分離されて紡糸ノズル１９の上方に位置している。この紡糸ノズル１９は適切なあらゆる形状を有していてよい。これらの形状はポリマを処理するために適していて、フィラメントの種類のために必要となる。

図３ｂに示したように、エレメント１５，１６，１７は、開口を通って延びる固定ねじ４０によって結合されている。この場合、これらのエレメントがエレメント１８に緊締され、結合体が形成される。この場合、エレメント１８自体は紡糸ノズル１９にねじ山付きリング４２によって緊締される。このねじ山付きリングはハウジング１１の内面に紡糸ノズル１９の下方でねじり込みによって係合する。

図面に示した紡糸ヘッド１０は、特にエレメント１５，１６の分岐路の配置形式の点で公知先行技術による紡糸ヘッドと異なっている。従来の公知先行技術による紡糸ヘッドは中心の入口を有しており、ポリマが、入口を通って導入されて、半径方向外向きでヘッドの周縁部に向かって拡張される。しかし、ポリマの速度および圧力が、入口における最大値と周縁部における最小値との間で変動する。また、紡糸ヘッドを通るポリマ流速も入口で最大となる。これらの変化のため、紡糸ノズルを通して押し出されたポリマフィラメントの特性が紡糸ノズルの半径にわたって変動する。これによって、フィラメント製造が不均一となる。したがって、紡糸ノズルの縁領域におけるポリマの、より低い速度およびより低い圧力のため、たとえば半径方向外側のフィラメントが中央のフィラメントよりも細くなる。さらに、ポリマが入口で半径方向外側のポリマよりも大きな速度を有していて、したがって、より迅速に紡糸ノズルを通って運動させられる（半径方向外側のポリマは、より大きな「滞留時間」を有している）ので、半径方向外側のポリマが半径方向内側のポリマよりも多く冷却され、したがって、紡糸ノズルの通流時により大きな抵抗を有している。この理由に基づき、フィラメントの品質および構造が紡糸ノズルにわたって異なっている。

本発明による紡糸ヘッドは、ポリマのほぼコンスタントな温度、圧力および速度を維持するために、図面に示したように、有利には、ポリマがコントロールされて半径方向で紡糸ノズルの裏面にわたって分配されることによって、上述した不利な効果を減少させる。配置形式は、ポリマが第１のエレメントの分岐路２９を通流し、その後、（矢印Ｂによって図１に示したように）第２のエレメントの分岐路３４を通流するようなっている。この場合、ポリマにおける幾つかの変化は、紡糸ヘッド内のポリマの半径方向の位置に関連して変動する代わりに均一に生ぜしめられる。その後、ポリマは第３のエレメント１７の開口３６を通って第４のエレメント１８の裏面３８に供給され、層状の導入のために紡糸ノズル１９の裏面にわたって供給される。従来の公知先行技術の紡糸ヘッドによる稠度に比べて均一である稠度を備えたポリマが紡糸ノズルに供給されることは自明である。

特にヘッドの半径方向のサイズが増大させられる場合には、必要に応じて、さらなる分配システム、特に分配エレメントが紡糸ヘッドに設けられていてよいことが自明であると見なされる。必要であると分かった場合には、各分配システム、特に分配エレメントに、図示の配置形式に示した分岐路よりも多く分岐路が設けられてよいことも自明であると見なされる。

図１〜図５による円形の構成および図６ａ〜図６ｄにおける方形の構成に示したように、本発明の対象は、ポリマフィラメントを製造するための紡糸ヘッド１０である。この場合、この紡糸ヘッド１０は、溶融されたポリマのための少なくとも１つの主入口３０と、形成されたポリマフィラメントの流出のための少なくとも１つの出口１４とを規定しており、以下の部材：すなわち、
入口（３０）に接続された第１のポリマ分配システム、特に分配エレメント（１５）と、ポリマを入口から、紡糸ヘッド（１０）を通るポリマ流の一般的な方向に対して側方に分配するための第１のポリマ分配分岐路（２９）と、
第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）に対して下流側に配置された第２のポリマ分配システム、特に分配エレメント（１６）と、第１の分配分岐路（２９）に接続された入口または開口（３２）と、
この開口（３２）に接続された、ポリマを分配するための少なくとも一対の第２のポリマ分配分岐路（３４）と、
第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）に対して下流側に配置された、ポリマを第２のポリマ分配分岐路（３４）によって分配しかつ紡糸ノズルの表面にわたって分配しかつ紡糸ノズルを通してフィラメントで押し出すための紡糸ノズル（１８，１９）と
が設けられており、
この場合、１つの開口または１つの入口（３０，３２）から延びる全ての分配分岐路（２９，３４）が流れ特性に関して、有利には同じであり；すなわち、全ての分配分岐路が、有利には同じ長さおよび／または同じ流れ抵抗および／または同じ寸法および／または同じ横断面を有しており；特に
この場合、第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）に設けられた各主分配分岐路（２９）が１つの入口（３０）から、有利には、同一の流れ特性を備えた二次分岐路（３４）の入口に通じる１つの出口（３２）にまでしか延びておらず、
この場合、第２の分配エレメント（１６）に設けられた各二次分岐路（３４）が、有利には、１つの入口（３２）からただ１つの出口（３６）に延びており、
この場合、前述した一次分配分岐路（２９）と二次分配分岐路（３４）とが、有利には、ポリマを均一にかつ同時に紡糸ノズルの内部の同じ形式の全ての開口（３２，６）に分配するために配置される。

図６ａ〜図６ｄに示した特殊な配置形式（図１〜図５に対する説明が、図６に示した構成にも当てはまる）では、ヘッドが、入口３６を備えた、ポリマをさらに分配するための第３のエレメント１７と、入口３６に接続されたトンネル２１と、このトンネルの形状に相当する、トンネル２１の内部のコア２０とを備えている。この場合、このコアとトンネルとは、ポリマを第３のエレメント１７の前方の面に搬送するための１つのスリット（形状に関して円形または線形）または少なくとも２つのスリット２４を形成している。スリットに続いて、斜めの表面２３，２０ａが、少なくとも第３のエレメントの前面にかつ／またはコア２０の前面に、第４の分配エレメント１８に設けられた開口を介してポリマを分配するための室２５を形成することができる。トンネル２１もしくはコア２０は、円錐形のかつ／またはざる底球面状のかつ／または折り曲げられたかつ／または任意に湾曲させられたスリットまたはギャップが得られるように成形されていてもよい。

図６ｃには、第３のエレメント１７の下方の室２５が示してある。この室２５はコア２０の前面を取り囲んで延びている。

図６に示した少なくとも第１、第２および第３のエレメント１５，１６，１７とコア２０とは方形であり、分岐路２９，３４は平行であるかまたは全配置形式が回転対称的に形成されていてもよい。図６ｅには、図６ｃに示した配置形式に比べて変更された配置形式が示してある。この場合、材料流れ方向で見て、エレメント１７にさらなるエレメント１７′が続いている。このエレメント１７′はエレメント１７とほぼ同様である。両分配エレメント１７，１７′は開口３６を流入側に有していて、流出側に室２５を有している。この室２５は、流れ方向で見て後続のエレメントの流入側に連通している。たとえば、エレメント１７，１７′，１８が重なり合って位置している場合には、トンネル２０ａがエレメント１７′の流入側の開口３６のすぐ上方に設けられている。さらに、エレメント１８は下方でエレメント１７に隣接して設けられており、これによって、開口３７が、エレメント１７′に設けられた室２５に直接続いている。両エレメント１７，１７′はスリットもしくはギャップ２４を規定している。このスリットもしくはギャップ２４はエレメント１７の内壁とコア２０の外壁との間に位置している。エレメント１７は、中央の入口開口３６と、回転対称的なコア２０とを備えて回転対称的に形成されていてもよく、これによって、トンネル２０ａが、後続のエレメント１７に向かって円形に位置することになる。この場合、流入開口３６と、この流入開口３６に続くスリット２４もしくは室２５とは、円形にエレメント１７′に配置されている。こうして、ポリマ流が、エレメント１８に設けられた全ての開口３７にほぼ同時にかつ同じ条件下で到達する。詳しく上述したように、エレメント１７，１７′への配置形式は、方形の構成が、図６ｃに示した構成に対して類似に得られるように選択することができる。図６ｄに示した、鉛直方向に延びる一点鎖線は、有利な構成が一点鎖線の対称軸線によって回転対称的であることを示している。

本発明は、たとえばＢＣＦ糸を製造するための熱可塑性のあらゆるポリマ、特にポリプロピレン、ポリアミド（ＰＡ６．６、ＰＡ６）、ポリエステルのために使用することができる。

「前」（面）および「裏」（面）は、紡糸ヘッド１０を通るポリマの流れ方向に対して使用される。この場合、裏面はポリマ流の上流側に配置されており、前面はポリマ流の下流側に配置されている。「前面」と同じ意味で「下面」という概念も使用される。また、「裏面」と同じ意味で「上面」という概念も使用される。

第１、第２、第３および第４の分配システム、特に分配エレメントと、紡糸ノズルとを備えた紡糸ヘッドを示す図である。

第１のポリマ分配システム、特に分配エレメントの断面図である。

第１のポリマ分配システム、特に分配エレメントの下面図である。

平行な平らな裏面と前面とを有する第２のエレメントの断面図である。

平行な平らな裏面と前面とを有する第２のエレメントの下面図である。

平行な平らな裏面と前面とを有する第３のエレメントの断面図である。

平行な平らな裏面と前面とを有する第３のエレメントの平面図である。

第４のエレメントと紡糸ノズルとの断面図である。

第４のエレメントの平面図である。

方形の紡糸ヘッドの側面図である。

図６ａと同じヘッドの平面図である。

方形の紡糸ヘッドの斜視図である。

第３の分配システム、特に分配エレメント内に挿入されたコアを備えた分配システムの詳細図である。

図６ｃに対して変更された構成を示す図である。

符号の説明

１０ 紡糸ヘッド、 １１ ハウジング、 １２ 外壁、 １３ 入口端部、 １４ 出口端部、 １５，１６，１７，１７′，１８ エレメント、 １９ 紡糸ノズル、 ２０ コア、 ２０ａ 表面、 ２１ トンネル、 ２２ａ，２２ｂ シール部材、 ２３ 表面、 ２４ スリット、 ２５ 室、 ２８ 表面、 ２９ 分配分岐路、 ３０ 入口、 ３１ 表面、 ３２ 開口、 ３３ 表面、 ３４ 分配分岐路、 ３５ 裏面、 ３６ 開口、 ３７ 開口、 ３８，３９ 面、 ４０ 固定ねじ、 ４２ ねじ山付きリング

Claims (24)

1. ポリマフィラメントを製造するための紡糸ヘッド（１０）であって、溶融されたポリマのための少なくとも１つの主入口（３０）と、形成されたポリマフィラメントの流出のための少なくとも１つの出口（１４）とが設けられており、当該紡糸ヘッドが、以下のエレメント：すなわち、入口（３０）に接続された少なくとも１つのポリマ分配システムと、下流側に配置された紡糸ノズル（１８，１９）とから成っており、該紡糸ノズルが、ポリマを紡糸ノズルを通して押し出して幾つかのフィラメントを形成するために設けられている形式のものにおいて、分配システム（１５，１６）の、１つの開口または１つの入口（３０，３２）から離れる方向に延びる分配分岐路（２９，３４）が形成されており、これによって、ポリマが、分配分岐路の通流後に紡糸ノズルの全ての箇所において同じ材料特性を有しており、したがって、紡糸ノズルから流出するフィラメントが均一であることを特徴とする、ポリマフィラメントを製造するための紡糸ヘッド。
2. 当該紡糸ヘッドが、以下のエレメント、すなわち、
   入口（３０）に接続された第１のポリマ分配システム、特に分配エレメント（１５）を有しており、該第１のポリマ分配システムが、ポリマ流の一般的な流れ方向で見て、入口から当該紡糸ヘッド（１０）を通ってポリマを側方に分配するための第１のポリマ分配分岐路（２９）を有しており、
   第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）に対して下流側に配置された第２のポリマ分配システム、特に分配エレメント（１６）を有しており、該第２のポリマ分配システムが、第１の分配分岐路（２９）に関連して入口または開口（３２）を有しており、該開口（３２）に接続された、ポリマ流の一般的な流れ方向で見て、ポリマを開口から離れる方向で側方に分配するための少なくとも一対の第２のポリマ分配分岐路（３４）が設けられており、
   少なくとも第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）に対して下流側に配置された、ポリマを第２のポリマ分配分岐路（３４）から紡糸ノズルの表面にわたって分配しかつ紡糸ノズルを通して押し出してフィラメントを形成するための紡糸ノズル（１８，１９）を有しており、１つの分配システム（１５，１６）の、１つの開口または１つの入口（３０，３２）から離れる方向に延びる分配分岐路（２９，３４）が、流れ特性に関して同じであり、これによって、分配分岐路（２９，３４）が、それぞれ有利には同じ長さおよび／または流れ抵抗および／または寸法および／または横断面を有している、請求項１記載の紡糸ヘッド。
3. 第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）に設けられた各主分配分岐路（２９）が、１つの入口（３０）から１つの出口（３２）にまでしか延びておらず、該出口（３２）が、有利には、同一の流れ特性を備えた二次分岐路（３４）の入口に通じている、請求項１または２記載の紡糸ヘッド。
4. 第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）に設けられた各二次分配分岐路（３４）が、有利には、１つの入口（３２）からただ１つの出口（６）に延びている、請求項１から３までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
5. 一次分配分岐路（２９）と二次分配分岐路（３４）とが、ポリマを均一にかつ／または同時に当該紡糸ヘッドの内部の同じ形式の全ての開口（３２，６）に分配するために配置されるようになっている、請求項１から４までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
6. 一次分配分岐路（２９）と二次分配分岐路（３４）とが、有利には、１つの入口（３０，３２）から半径方向に拡張しており、該入口（３０，３２）が、分岐路（２９，３４）の端部の中心に位置しており、相応の出口（３２，３６）が、第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）に設けられた後置された分岐路（３４，２４）の入口に通じている、請求項１から５までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
7. 出口が、正方形または長方形であり、入口が、特に円形のままである、請求項１から６までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
8. 当該紡糸ヘッド（１０）が、ハウジング（１１）を有しており、該ハウジング（１１）の内部に第１および第２の分配システム、特に分配エレメント（１５，１６）と、紡糸ノズル（１８，１９）とが挿入されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
9. １つの入口（１３）と１つの出口（１４）とが、互いに同軸的に方向付けられており、有利には、それぞれ第１および第２の分配システム、特に分配エレメント（１５，１６）と、紡糸ノズルとが、同じく入口および出口と共に同軸的に方向付けられている、請求項１から８までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
10. それぞれ第１および第２の分配システム、特に分配エレメント（１５，１６）が、ディスクとして成形されており、有利な配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメントが、当該紡糸ヘッド（１０）の入口（１３）を規定しており、該入口（１３）が、第１のポリマ分配分岐路（２９）に接続されている、請求項１から９までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
11. 第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）が、有利には、液状のポリマのための供給箇所に対する接続部のための入口通路を有しており、該入口通路が、分配分岐路に接続された分岐する接続部を有している、請求項１から１０までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
12. 第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）が、有利には、平らであると共に分配分岐路からの出口開口を備えた下面を有している、請求項１から１１までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
13. 分配分岐路が、開放した通路として分配エレメントの上面または下面に加工成形されるようになっている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
14. ２つまたはそれ以上の分配分岐路が設けられており、有利な配置形式では、第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）が、４つの分岐路を有しており、該分岐路が、互いに９０゜未満の角度を成して配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
15. 第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）が、有利には円形のディスクとして形成されており、該ディスクが、平らなかつ平行な前面および裏面を有している、請求項１から１４までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
16. 第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）の裏面が、有利には、第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）の下面に同一平面で接触するために配置されるようになっており、エレメントが、固定手段（４０）によって結合されるようになっている、請求項１から１５までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
17. 第１の分配システム、特に分配エレメント（１５）の、開放した分配通路分岐路が、主として、第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）の平らな後方の面によって閉鎖されるようになっている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
18. 第１の分配分岐路（２９）が、第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）に設けられた開口（３２）にまで延びており、該開口（３２）が、第２のエレメント（１６）の第２の分配分岐路（３４）に接続されている、請求項１から１７までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
19. 第１の分配分岐路（２９）が、第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）の開口（３２）に開放している、請求項１から１８までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
20. 第１の分配システム、特に分配エレメントの第１の分配分岐路が、下方に開放した通路を形成しており、該通路が、主として、第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）の裏面によってカバーされるようになっており、通路が、その端部で第２の分配システム、特に分配エレメント（１６）の開口に重畳するところで開放しており、これによって、ポリマが、分岐路に沿って開口に流れるようになっている、請求項１から１９までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
21. 少なくとも一対の第２の分配分岐路（３４）が、各開口から延びており、有利には、このような形式の４つの分岐路が設けられている、請求項１から２０までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
22. ポリマをさらに分配するための特に第３のエレメント（１７）と、入口（３６）と、該入口（３６）に接続された相応のトンネル（２１）と、該トンネル（２１）の内部のコア（２０）とが設けられており、該コアとトンネルとが、ポリマをエレメント（１７）の前方の面に搬送するための少なくとも１つまたはそれ以上のスリットまたはギャップ（２４）を規定しており、特に斜めの表面（２３，２０ａ）が、少なくとも特に第３のエレメントの前面にかつ／またはコア（２０）の前面に、特にさらなる第４の分配システム、特に分配エレメント（１８）に設けられた開口を介してポリマを分配するための室（２５）またはギャップを規定している、請求項１から２１までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
23. ポリマをさらに分配するためのさらなるエレメント（１７）と、入口（３６）と、該入口（３６）に接続された相応のトンネル（２１）と、該トンネル（２１）の内部のコア（２０）とが設けられており、該コアとトンネルとが、ポリマをさらなるエレメント（１７）の前方の面に搬送するための少なくとも１つまたはそれ以上のスリットまたはギャップ（２４）を規定しており、特に斜めの表面（２３，２０ａ）が、少なくともエレメントの前面にかつ／またはコア（２０）の前面に、さらなる分配システム、特に分配エレメント（１８）に設けられた開口を介してポリマを分配するための室（２５）またはギャップを規定している、請求項１から２２までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。
24. 第１、第２、第３のエレメント（１５，１６）が方形であり、分岐路またはギャップ（２９，３４）が平行である、請求項１から２３までのいずれか１項記載の紡糸ヘッド。

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