JP2008095252A

JP2008095252A - 溶融紡糸口金の清掃方法

Info

Publication number: JP2008095252A
Application number: JP2006280261A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Fujinaga; 貴利藤長; Shuichi Kawasaki; 秀一川崎; Yoshitaka Matsumura; 由隆松村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2006-10-13
Filing date: 2006-10-13
Publication date: 2008-04-24

Abstract

【課題】刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる清掃装置を使用した溶融紡糸口金の清掃方法において、刃先と口金吐出面の摺動性が良好で口金吐出面をキズつけることなく汚れ状態に関係なく汚れを素早く確実に除去できる溶融紡糸口金の清掃方法を提供する。
【解決手段】先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる口金清掃装置を使用した口金清掃方法において、口金吐出表面にアモルファスクロムメッキを施し、かつその吐出表面粗さＲａを０．８〜１．２μｍとしたことを特徴とする溶融紡糸口金の清掃方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、溶融紡糸口金の清掃方法に関するものであり、さらに詳しくは、刃先と口金吐出面の摺動性が良好で口金吐出面に付着する汚れを素早く正確に除去可能な溶融紡糸口金の清掃方法に関するものである。

従来、溶融紡糸の際にはポリマーが口金吐出面で大きく広がり、口金吐出孔廻りにポリマーの一部が残って、酸化劣化等によりゲル化し堆積していくとともに、堆積物は時間の経過とともに増大していき、この堆積物が原因で糸条の曲がり、ピクツキが発生し、糸条が口金面に接触して糸切れが発生するという問題を有していた。このような場合、軟性の金属ヘラなどを使用して口金面に付着した汚れを除去する口金清掃作業が必須であり、生産性を維持するためには糸切れが発生する前に定期的にこの口金清掃作業を実施する必要があり、多大な人員と時間を要するという問題があった。

これらの問題を解決するために、近年では、横長形状の金属製の刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させることにより口金吐出面汚れを清掃することを可能とした口金清掃装置が開発され、この装置を使用した口金清掃方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、口金清掃装置では刃先を口金吐出表面に均等に押し当て旋回させると同時に潤滑油を吹きつけることから、清掃中に口金面が冷やされ、清掃時間が長いと、口金面が冷やされすぎて製糸できないという問題がある。また、口金吐出面の汚れの量は吐出ポリマーの種類や吐出量、紡糸温度や経時により異なっている。したがって、口金清掃を素早く確実に行い、口金面の冷却を回避するために、口金汚れの具合に合った清掃装置の条件（刃先押しつけ力、旋回速度、旋回回数）の設定が必要である。しかしながら、清掃装置の刃先の押しつけ力を高く設定すると、口金吐出面にキズが発生するという問題を有する。逆に刃先の押しつけ力を低く設定し、旋回回数を増やした場合では、修正時間が延びてしまい、口金面に付着する汚れは除去できるが、口金が冷却されて製糸できないという問題を有する。
特開２００５−２３４６１号公報

本発明の課題は、前記した問題点を解決しようとするものであり、刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる清掃装置を使用した口金清掃方法において、刃先と口金吐出面の摺動性が良好で口金吐出面に付着する汚れを素早く正確に除去可能な溶融紡糸口金の清掃方法を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明は以下の構成を採用する。すなわち、刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる口金清掃装置を使用した口金清掃方法において、口金吐出表面にアモルファスクロムメッキを施し、かつその吐出表面粗さＲａを０．８〜１．２μｍとしたことを特徴とする溶融紡糸口金の清掃方法である。

本発明の口金清掃方法により、口金清掃装置の刃先を口金吐出面に均等に押し当て旋回させたときの刃先と口金吐出面の摺動性が向上し、口金吐出面をキズ付けることなく、吐出表面に付着する汚れの状態に関わらず、汚れを素早く確実に除去することができる。

以下に本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明の溶融紡糸口金の清掃方法は、刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる清掃装置を使用した溶融紡糸口金の清掃方法である。

ここでまず、刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる清掃装置について説明する。

図１は本発明に係る清掃装置の一例を示す側面図である。清掃装置は口金吐出面５０に付着する付着物を取り落とす清掃手段１と、口金吐出面５０に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段３と、口金から吐出される糸を吸引する吸引手段２を備えている。糸吸引手段２は清掃後にも安定した糸物性が得られるよう、糸が吐出した状態で清掃を行うので、清掃中の不要な糸を吸引排除するものである。また、潤滑剤塗布手段３は、清掃手段１が口金吐出面５０を傷つけることを防止するために、潤滑剤を口金吐出面５０に塗布するものである。

この潤滑剤としては、耐熱性に優れゲル化しにくいメチルフェニルシリコーンまたはジメチルシリコーンなどを好ましく用いることができる。

清掃手段１は、ブレード機構１０を備えている。このブレード機構１０は、上方にブレード１２を有しており、ブレード１２先端の刃先部を口金吐出面５０に当接し、旋回機構１１によってブレード機構１０を旋回させて清掃するものである。

図２は清掃装置の刃先を説明する図である。ブレード１２の先端には、横長形状の刃先部１２０を有しており、口金吐出面５０に接する刃先の先端部１２０は刃先を押し当て旋回させたときのキズ発生を抑制するためバリなどがなく、滑らかで均一な面に加工されている。

また、図３は刃先１２０の側面拡大図を示す。刃先１２０の先端頂角３０は９０°以下の角度とすることで口金吐出面に付着した汚れが除去しやすくなり、４０〜７０°であることがより好ましい。刃先１２０の材質は刃先の寿命を考えた場合、耐摩耗性に優れたアルミナ系、窒化珪素系のセラミック材、またはＳＫ材であることが好ましい。

次に、清掃装置のブレード付勢手段について説明する。図４Ａ、Ｂはブレード付勢手段を説明する正面図である。刃先部１２０は口金吐出面５０に当接し、その状態で旋回移動することにより、口金吐出面５０に付着した付着物を除去する。刃先部１２０が口金吐出面５０の傾斜に沿って均等な押しつけ力を与えることができれば、効率よく清掃できるので、ブレード付勢手段には刃先部１２０が口金吐出面５０に沿って揺動するように変位する機構が設けられている。この揺動支持機構は、刃先部１２０の両端軸１２１ａ、１２１ａ’が刃先ホルダ部１２１ｃに枢支され、さらに、刃先ホルダ部１２１ｃの首振り軸１２１ｂが本体部材１２２に枢支されている。

このブレード付勢手段によれば、図４Ａに示すとおり、ブレード１２を口金吐出面５０の真下に位置し、その後、図４Ｂのとおり、往復駆動源（エアシリンダ）１８によってブレード１２を押し上げることにより、刃先部１２０が口金吐出面５０に押し当てられる。そして、揺動支持機構の作動により、刃先ホルダ部１２１ｃが、首振り軸１２１ｂを中心として口金吐出面５０の傾斜に沿って回動し、さらに、刃先部１２０が両端軸１２１ａ、１２１ａ’を支点として口金吐出面５０の湾曲面に沿って撓むので、刃先部１２０の口金吐出面５０に対する押しつけ力が均等になる。また、刃先を旋回させる際に、ブレード１２が口金吐出面に対して直角の状態のままで旋回移動すれば、ブレード１２が振動する（びびる）ので、口金吐出面５０を損傷させるが、若干ブレードが傾斜することにより、刃先を旋回させる際の振動を抑制し、口金吐出面５０の損傷を防止することができる。

次に、この清掃装置を用いた口金清掃方法において、口金吐出面にキズを付けることがなく、吐出面に付着した汚れが素早く確実に除去することを可能とする要件について説明する。

この清掃装置を用いた口金清掃方法で使用する口金において、口金吐出表面に非晶質構造であるアモルファスクロムメッキを施すことが重要となる。人手による口金清掃で口金表面のキズを防止するために、口金吐出表面に硬質クロムメッキを施すことは知られているが、硬質クロムメッキなどの結晶構造の表面処理方法ではメッキ層の結晶粒界でクラックやピンホールが発生し、清掃装置の刃先を押し当て旋回させたときに、メッキが剥離して製糸できなくなる。それに対してアモルファスクロムメッキでは、非晶質な構造として析出するためにクラックを生じることなく表面に極めて均質な皮膜が形成されており、清掃装置の刃先を押し当て旋回させた場合においてもメッキの剥離は発生することなく、安定して紡糸可能となる。

アモルファスクロムメッキは、クロムと炭素の合金メッキで、例えばメッキ浴にギ酸やシュウ酸、クエン酸二アンモニウム浴などの有機酸を溶解して電解メッキを施すことでできる。

また、口金吐出表面の表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１による）を０．８〜１．２μｍとすることで清掃装置の刃先を口金吐出面に均等に押し当て旋回させたときに刃先と口金吐出面の摺動性が極めて良好となり、汚れの状態に関わらず素早く正確に除去可能となる。吐出表面粗さＲａが０．７μｍ未満となる場合は表面が鏡面状態となるために、刃先を口金吐出面に押し当て旋回させた際に振動する（びびる）ので、汚れが残る部分が発生し確実に除去するまでに時間が掛かってしまい、口金が冷却され製糸できなくなる。また、刃先の振動を回避するために旋回速度を低速にすると清掃時間が延びて口金面が冷却され製糸できなくなる。さらに、吐出表面粗さＲａが１．３μｍ以上の場合は、吐出表面の凹凸が大きいため、清掃装置の刃先を口金吐出面に均等に押し当て旋回させたときに、凹部には汚れが残ってしまい完全に除去できなくなる。また、凸部においては、刃先を旋回させた際に刃先と口金面が凝着するため口金吐出面にキズが発生する。また、キズを回避するために旋回速度を低速にすると清掃時間が延びて口金面が冷却され製糸できなくなる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。

母材がＳＵＳ６３０である溶融紡糸口金（硬度Ｈｖ＝３００、孔数はいずれも４８個最外周吐出孔配置径１００ｍｍ）を準備した。この溶融紡糸口金を用い、ポリエチレンテレフタレートを溶融温度２８４℃、紡糸速度３０００ｍ／分の条件で溶融紡糸を行った。この条件にて溶融紡糸を３日間連続で実施した後に溶融紡糸を中断し、溶融ポリマーを口金吐出孔より押し流した状態で図１〜図４に示す装置を用い、刃先（刃幅：４５ｍｍ）を口金吐出面に均等に押し当て（刃先１ｍｍあたりの押しつけ力：０．７Ｎ）、潤滑剤（メチルフェニルシリコーンオイル、ＧＥ東芝シリコーン社製）を塗布しながら旋回する清掃装置（刃先材質：ＳＫ材、刃先先端頂角４５°、刃先旋回速度１０ｃｐｍ）にて口金修正を実施した。

さらに口金吐出表面の表面処理方法と表面粗さＲａを変更し、そのときの各溶融紡糸口金における口金吐出面の状態確認結果と口金修正時間（汚れが完全に除去できる状態になるまでに掛かった時間）、さらに口金修正後の製糸性の結果を表１に示した。

口金吐出表面の表面処理には、硬質クロムメッキ（口金硬度：Ｈｖ＝１０００）とギ酸浴を用いたアモルファスクロムメッキ（口金硬度：Ｈｖ＝１０００、膜厚：２ミクロン）を施した。

比較例１は、口金吐出表面にコーティングなしでその吐出表面粗さＲａが１．０μｍのものを用い、清掃装置を使用して口金清掃を実施した。その結果、口金吐出面の硬度が弱いために、清掃装置の刃先を押し当て旋回させたときに大きなキズが発生し製糸できなかった。

比較例２では、吐出表面に硬質クロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その吐出表面の平均粗さＲａが１．３μｍである口金を用い、清掃装置にて口金清掃を実施した。その結果、メッキ層の結晶粒界のクラックからクロムメッキが剥がれ、口金吐出表面にキズが発生し、製糸できなかった。

比較例３では、吐出表面に硬質クロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その口金吐出表面の平均粗さＲａが１．０μｍの口金を用い、清掃装置にて口金清掃を実施したが、比較例２と同様に口金吐出表面のクロムメッキの剥がれが生じ、製糸できなかった。

比較例４では、吐出表面に硬質クロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その口金吐出表面の平均粗さＲａが０．３μｍの口金を用い口金清掃を実施したが、この場合においても、比較例２、３と同様に口金吐出表面のクロムメッキの剥がれが生じ、製糸できなかった。

そこで比較例５では、吐出表面に非結晶構造のアモルファスクロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その吐出表面粗さＲａが０．３μｍの口金を用い、清掃装置で口金修正を実施した。その結果、キズやメッキ層の剥離の発生はなかった。しかしながら、口金吐出表面が鏡面に近い状態であるため、刃先を均等に押し当て旋回させたときに振動する（びびる）ために、汚れが残った。刃先の振動を抑制するため旋回速度を低速にした場合は、刃先の振動は発生しなくなったが、口金清掃に時間が掛かるために、口金が冷却されて製糸できなかった。

比較例６では、吐出表面に非結晶構造のアモルファスクロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その吐出表面粗さＲａが０．７μｍの口金を用い、清掃装置で口金修正を実施した。その結果、キズやメッキ層の剥離の発生はなかった。しかしながら、この場合においても、、口金吐出表面が鏡面に近い状態であるため、刃先を均等に押し当て旋回させたときに振動する（びびる）ために、汚れが残った。刃先の振動を抑制するため旋回速度を低速にした場合は、刃先の振動は発生しなくなったが、口金清掃に時間が掛かるために、口金が冷却されて製糸できなかった。

比較例７では、吐出表面に非結晶構造のアモルファスクロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その口金吐出表面粗さＲａを１．３μｍの口金を用い、清掃装置にて口金修正を実施した。その結果、比較例５で発生した刃先の振動はなかったが、口金吐出面の凹凸が大きいために刃先を口金吐出面に均等に押し当て旋回させたときに、凹部に汚れが残ってしまった。また、凸部では刃先を旋回させたときに応力集中で、刃先と口金面が凝着しキズが発生した。キズ抑制のため刃先旋回速度を低速にした場合は、キズは発生しなかったが口金清掃時間が延びてしまい、口金が冷却されて製糸できなかった。

実施例１では、口金吐出表面に非結晶構造のアモルファスクロムメッキを施し（口金硬度Ｈｖ＝１０００）、その吐出表面粗さＲａが０．８μｍの口金を用いて、清掃装置で口金清掃を実施した。その結果、清掃装置の刃先を均等に押し当て旋回させたときに、刃先と口金吐出面との摺動性が極めて良好となり、吐出表面の口金吐出表面にキズが発生することなく汚れを素早く確実に実施することができた。

また、実施例２と３は口金吐出表面粗さＲａがそれぞれ１．０μｍと１．２μｍの口金を用いて、清掃装置にて口金清掃を実施した。

この場合においても、清掃装置の刃先を均等に押し当て旋回させたときに、刃先と口金吐出表面との摺動性が極めて良好となり、吐出表面の口金吐出表面にキズが発生することなく汚れを素早く確実に実施することができた。

本発明に用いる清掃装置の一例を示す側面図である。口金修正手段を示す斜視図である。刃先の側面拡大図である。ブレード付勢手段を説明する正面図である。

符号の説明

１：清掃手段
２：糸吸引手段
３：潤滑剤塗布手段
１０：ブレード機構
１１：旋回機構
１２：ブレード
１４：回転ディスク部材
１５：回転数検出ギヤ
１６：中心軸
１７：旋回用駆動源
１８：往復駆動源
１９：押上リンク部材
３０：先端頂角
５０：口金吐出面
１００：傾斜支持手段
１２０：刃先部
１２１：ブレード付勢手段

Claims

刃先を口金吐出面に均等に押し当て、潤滑剤を塗布しながら旋回させる口金清掃装置を使用した口金清掃方法において、口金吐出表面にアモルファスクロムメッキを施し、かつその吐出表面粗さＲａを０．８〜１．２μｍとしたことを特徴とする溶融紡糸口金の清掃方法。