JP2013067919A - Melt spinning apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ポリエステルやポリアミド等の熱可塑性合成樹脂を原料とする単成分繊維や複合成分繊維を溶融紡糸するための溶融紡糸装置に関するものである。 The present invention relates to a melt spinning apparatus for melt spinning single component fibers and composite component fibers made from thermoplastic synthetic resins such as polyester and polyamide.
一般に、ポリエステルやポリアミド等の熱可塑性合成樹脂からなる合成繊維を溶融紡糸する際に、押出機から分配管によって細分された溶融ポリマーを複数個の計量ポンプを介して、更に複数個の紡糸パックに供給し、最終的に紡糸パックが備える口金から紡出して繊維化するのである。 In general, when melt spinning a synthetic fiber made of a thermoplastic synthetic resin such as polyester or polyamide, the molten polymer subdivided by a distribution pipe from an extruder is further fed into a plurality of spinning packs via a plurality of metering pumps. It is supplied and finally spun from the base provided in the spin pack to be fiberized.
このとき、溶融ポリマーを輸送する際のポリマー配管系は、ポリマー滞留時間を同じ条件とするために、トーナメント分岐とすることが提案されている(特許文献1および特許文献2参照。)。
At this time, it has been proposed that the polymer piping system for transporting the molten polymer has a tournament branch in order to maintain the same polymer residence time (see
また別に、計量ポンプから複数個の紡糸パックにつながるポリマー通路が複数あることも提案されている(特許文献3参照。)。 In addition, it has also been proposed that there are a plurality of polymer passages leading from a metering pump to a plurality of spin packs (see Patent Document 3).
しかしながら、これだけでは、近年の複数ポリマーの複合紡糸、更に1個の計量ポンプから多数の紡糸パックハウジングへポリマーを供給するようになると、配管が複雑になり大型となる。これでは、熱劣化の激しいポリマーには、滞留時間が長くなり、また各錘のポリマー滞留時間を同一にできなくなるという重大な課題がある。 However, with this alone, piping becomes complicated and large in size when a polymer is supplied to a large number of spin pack housings from a composite spinning of a plurality of polymers in recent years and a single metering pump. In this case, there is a serious problem that a polymer having severe thermal deterioration has a long residence time and the polymer residence time of each weight cannot be made the same.
そこで本発明の目的は、複数ポリマーの複合紡糸、また、あるいは1個の計量ポンプから多数の紡糸パックハウジングに溶融ポリマーを供給する溶融紡糸装置において、ポリマー通路がコンパクトで、ポリマー滞留時間を短く、各錘ポリマー滞留時間を同一にすることにより、ポリマーの受ける熱履歴を均一にすることができる溶融紡糸装置を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite spinning of a plurality of polymers, or a melt spinning apparatus for supplying a molten polymer to a plurality of spin pack housings from one metering pump, with a compact polymer passage and a short polymer residence time. An object of the present invention is to provide a melt spinning apparatus capable of making the thermal history received by a polymer uniform by making the respective residence time of the polymer polymers equal.
本発明は、上記課題を解決せんとするものであって、本発明の溶融紡糸装置は、溶融ポリマーを押し出す押出機と、該押出機から押し出された溶融ポリマーを細分化して計量ポンプに供給する分配管と、細分された溶融ポリマーを複数個の計量ポンプを介しポリマー通路を経て、更に複数個の紡糸パックハウジングに供給し溶融紡糸する装置において、
該押出機から該計量ポンプの間の分配管のポリマー通過時間がそれぞれ同一となるように該分配管は、トーナメント分岐する構成にすると共に、該計量ポンプから複数個の紡糸パックハウジングにつながるポリマー通路が3以上12以下であり、かつ、該ポリマー通路のポリマー通過時間がそれぞれ同一となるように、該ポリマー通路の内部断面積と長さを異なる構成にしたことを特徴とする溶融紡糸装置である。
The present invention is to solve the above-mentioned problems, and the melt spinning apparatus of the present invention subdivides the molten polymer extruded from the extruder and the molten polymer and supplies it to the metering pump. In a distribution pipe and an apparatus for melting and spinning the finely divided molten polymer through a plurality of metering pumps through a polymer passage to a plurality of spinning pack housings,
The distribution pipe is configured to branch to a tournament so that the polymer passage times of the distribution pipe from the extruder to the metering pump are the same, and the polymer passage connected from the metering pump to a plurality of spin pack housings Is a melt spinning apparatus characterized in that the internal cross-sectional area and the length of the polymer passage are different so that the polymer passage time is the same and the polymer passage time of the polymer passage is the same. .
本発明の溶融紡糸装置の好ましい態様によれば、前記のポリマー通路が溝を有する板状部材を重ねてできる流路構成部材で構成されていることである。 According to a preferred aspect of the melt spinning apparatus of the present invention, the polymer passage is constituted by a flow path constituting member formed by stacking plate members having grooves.
本発明の溶融紡糸装置の好ましい態様によれば、前記の溶融紡糸装置は2種以上の溶融ポリマーを紡糸する複合紡糸機である。 According to a preferred aspect of the melt spinning apparatus of the present invention, the melt spinning apparatus is a composite spinning machine that spins two or more kinds of molten polymers.
本発明の溶融紡糸装置の好ましい態様によれば、前記の紡糸パックを上方から紡糸パックハウジングに挿入する構造である。 According to a preferred aspect of the melt spinning apparatus of the present invention, the spinning pack is inserted into the spinning pack housing from above.
本発明の溶融紡糸装置の好ましい態様によれば、前記の複合紡糸パックが、傾きが生じない部材を用いて固定されてなることである。 According to a preferred aspect of the melt spinning apparatus of the present invention, the composite spinning pack is fixed using a member that does not cause an inclination.
本発明によれば、複数ポリマーの複合紡糸、また、あるいは1個の計量ポンプから多数の紡糸パックハウジングに溶融ポリマーを供給する溶融紡糸装置において、ポリマー通路がコンパクトで、ポリマー滞留時間を短く、各錘ポリマー滞留時間を同一にすることができ、容易に紡糸パックを装着することができ、更に口金面温度に斑が発生しない。総合してポリマーの受ける熱履歴を均一にすることができ、各糸条の品質が均一にできる合成繊維の溶融紡糸装置が提供される。 According to the present invention, in a melt spinning apparatus for supplying a molten polymer to a plurality of spin pack housings from a plurality of polymer composite spinning or a single metering pump, the polymer passage is compact, the polymer residence time is short, The weight polymer residence time can be made the same, the spin pack can be easily mounted, and no spots are generated in the die surface temperature. A synthetic fiber melt-spinning apparatus is provided in which the heat history received by the polymer can be made uniform and the quality of each yarn can be made uniform.
本発明の溶融されたポリエステルやポリアミド等の熱可塑性ポリマーを紡糸パックに導くに際し、それぞれの紡糸パックに入るまでのポリマーが受ける熱履歴を均一にすることが重要である。そのため、溶融紡糸装置は、押出機から各計量ポンプ間の分配管のポリマー通過時間がそれぞれ同一であること、計量ポンプから複数個の紡糸パックにつながるポリマー通路のポリマー通過時間がそれぞれ同一であること、そして該計量ポンプから複数個の紡糸パックへつながるポリマー通路が3以上12以下であり、該ポリマー通路の内部断面積が異なることが重要である。 In introducing the melted thermoplastic polymer of the present invention, such as polyester or polyamide, to the spin pack, it is important to make the thermal history received by the polymer until entering the spin pack uniform. Therefore, in the melt spinning apparatus, the polymer passage time of the distribution pipe between the extruder and each metering pump is the same, and the polymer passage time of the polymer passage leading from the metering pump to the plurality of spin packs is the same. It is important that the polymer passages leading from the metering pump to the plurality of spin packs are 3 or more and 12 or less, and that the internal cross-sectional areas of the polymer passages are different.
本発明において、ポリマー通路のポリマー通過時間がそれぞれ同一であるとは、ポリマー通過時間バラツキが、各紡糸パックハウジングにおいて最大10%以内であることを示す。 In the present invention, the fact that the polymer passage times in the polymer passages are the same means that the variation in the polymer passage time is within 10% at the maximum in each spin pack housing.
通常、ポリエステルの場合を例に示すと、押出機から各紡糸パックハウジングへのポリマー滞留時間を10分以内にして、且つ、ポリマーの圧力損失が10Mpa以下となるよう配管の内径を決める。バラツキが最大10%以内ということは、例えば、ポリマー滞留時間が8分としたとき、各紡糸パックハウジングにおいてポリマー滞留時間が48秒以内のバラツキであることを意味する。 In the case of polyester, for example, the inner diameter of the pipe is determined so that the polymer residence time from the extruder to each spin pack housing is within 10 minutes and the pressure loss of the polymer is 10 Mpa or less. The variation within 10% at the maximum means, for example, that the polymer residence time is within 48 seconds in each spin pack housing when the polymer residence time is 8 minutes.
このバラツキが10%を超えると、溶融ポリマーが受ける熱履歴が異なるため糸物性に影響する。溶融ポリマーが高温に曝される時間が長いと、熱劣化が進むためであり、特に、高粘度の溶融ポリマーは、その影響が大きい。 If this variation exceeds 10%, the heat history applied to the molten polymer is different, which affects the yarn physical properties. This is because when the time during which the molten polymer is exposed to a high temperature is long, the thermal deterioration proceeds, and in particular, the high viscosity molten polymer has a great influence.
近年、溶融紡糸機をコンパクトにするため、計量ポンプのポート数を多くしている。これは、計量ポンプを駆動するモータ・減速機と、スイッチの数を減らす狙いがある。よって、溶融紡糸機をコンパクトにするために、本発明においては、計量ポンプから紡糸パックにつながるポリマー通路を3以上とし、糸条の巻取機の規模から12以下にする。12糸条を超える巻取機は、操業性および作業性が悪い。 In recent years, in order to make the melt spinning machine compact, the number of ports of the metering pump has been increased. The aim is to reduce the number of motors, reducers and switches that drive the metering pump. Therefore, in order to make the melt spinning machine compact, in the present invention, the polymer passage leading from the metering pump to the spinning pack is set to 3 or more, and the scale of the yarn winding machine is set to 12 or less. Winders exceeding 12 yarns have poor operability and workability.
本発明の溶融紡糸装置は、2種以上のポリマーを紡糸する複合紡糸機の機能を含むものである。ここでいうところの2種以上のポリマーとは、異種ポリマー、同一ポリマーでも粘度が異なるポリマーや性質の異なるポリマーなどを意味する。 The melt spinning apparatus of the present invention includes the function of a composite spinning machine that spins two or more kinds of polymers. The term “two or more types of polymers” used herein means different polymers, polymers having different viscosities or polymers having different properties.
本発明においては、計量ポンプから複数個の紡糸パックに吐出供給される溶融ポリマーを、溝を有する板状のものを重ねてできる流路構成部材を通して紡糸パックハウジングに導くようにすることより、コンパクトな溶融紡糸装置が得られる。 In the present invention, the molten polymer discharged and supplied from the metering pump to the plurality of spin packs is guided to the spin pack housing through a flow path component formed by stacking plate-like members having grooves. A melt spinning apparatus is obtained.
図1は、単成分ポリマーの合成繊維の溶融紡糸装置全体の一例を示す概略模式図である。図1において、冷却装置、オイリング装置、引取装置および巻取機装置は図示されていない。図1において、押出機7により溶融されたポリマーは、ポリマー配管6によって図のように通常トーナメント分配され細分化される。すなわち、押出機7から出たポリマーを同内径で同じ長さの配管により2つに分ける。その後、更に同内径で同じ長さの配管により2つに分ける。その後、計量ポンプ8(本図では3ポートを示す)により一定計量されて、3ポートの内1ポートは、ポリマー配管6−1を通り、紡糸パックハウジングの1つ5−1へと誘導される。残りの2ポートもそれぞれポリマー配管6−2、6−3を通り、紡糸パックハウジングの1つ5−2、5−3へと誘導される。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of the entire melt spinning apparatus for synthetic fibers of a single component polymer. In FIG. 1, the cooling device, oiling device, take-up device, and winder device are not shown. In FIG. 1, the polymer melted by the extruder 7 is normally tournament-distributed and subdivided by a
図2は、従来の合成繊維の溶融紡糸装置の計量ポンプから紡糸パックハウジングまでの一例を示す概略平面図である。 FIG. 2 is a schematic plan view showing an example from a metering pump to a spin pack housing of a conventional synthetic fiber melt spinning apparatus.
図1では、分かりやすくするために単成分ポリマーを用いる例を示したが、図2は、3成分(A成分、B成分およびC成分とする。)ポリマーを用いる例を示している。それぞれの成分の計量ポンプ(図示せず)から送り出された溶融ポリマーが、紡糸パックハウジング5(5−1、5−2および5−3)に送られる。その際、各成分において、ポリマー配管6(6−1、6−2、6−3、・・・・)は同一容積であることが望ましい。そこで、従来は、ポリマー配管6の内径が規格で決まっているので、同一サイズのポリマー配管6を使用している。そのため、図2に示すように、計量ポンプから紡糸パックハウジング5までが近いポリマー配管6−1は、遠いポリマー配管6−3とポリマー滞留容積が同一となるようにくねくねさせて長くしている。これで、容易に想像ができるようにポリマー種類が多く、計量ポンプ出のポート数が多くなればなるほど複雑で、大きな紡糸機となってしまう。
FIG. 1 shows an example using a single component polymer for the sake of clarity, but FIG. 2 shows an example using a three-component (A component, B component, and C component) polymer. Molten polymer delivered from metering pumps (not shown) of the respective components is sent to the spin pack housing 5 (5-1, 5-2 and 5-3). In that case, in each component, it is desirable that the polymer pipes 6 (6-1, 6-2, 6-3,...) Have the same volume. Therefore, conventionally, since the inner diameter of the
計量ポンプから出たポリマーを紡糸パックハウジングまで導く役目のポリマー通路ブロック1は、紡糸パックハウジング5と計量ポンプとを結ぶための部材である。
The
A成分ポリマー通路2は、計量ポンプから出たポリマーを、5−1、5−2、5−3の紡糸パックハウジングへ導く通路を示している。B成分ポリマー通路3も同様である。C成分ポリマー通路4も同様である。
The A
図3は、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置の計量ポンプから紡糸パックハウジングまでの一例を示す概略平面図である。 FIG. 3 is a schematic plan view showing an example from the metering pump to the spin pack housing of the synthetic fiber melt spinning apparatus of the present invention.
例えば、C成分で説明すると計量ポンプから送り出された溶融ポリマーは、4−1、4−2、4−3の内部容積を同一にするため、一番近い紡糸パックハウジング5−1へは、内部断面積を大きく、長さは短いC成分ポリマー通路4−1を通って、紡糸パックハウジング5−1へ導かれる。同様に一番遠い紡糸パックハウジング5−3へは、内部断面積を小さく、長さは長いC成分ポリマー通路4−3を通って、一番遠い紡糸パックハウジング5−3へ導かれる。同様に中間の紡糸パックハウジング5−2へは、内部断面積を中くらいに、長さも中くらいのC成分ポリマー通路4−2を通って、紡糸パックハウジング5−2へ導かれる。これらを図5(図4のB部断面矢視図である。)に示す。 For example, in the case of component C, the melted polymer sent from the metering pump has the same internal volume of 4-1, 4-2, 4-3. The cross-sectional area is large and the length is guided to the spin pack housing 5-1 through the short C component polymer passage 4-1. Similarly, the farthest spin pack housing 5-3 is led to the farthest spin pack housing 5-3 through the C component polymer passage 4-3 having a small internal cross-sectional area and a long length. Similarly, the intermediate spin pack housing 5-2 is led to the spin pack housing 5-2 through the medium internal cross-sectional area and the medium length C component polymer passage 4-2. These are shown in FIG. 5 (a cross-sectional view of the B part in FIG. 4).
すなわち、ポリマー通路のポリマー通過時間がそれぞれ同一となるように、ポリマー通路の内部断面積と長さを異なる構成にすることが重要である。 That is, it is important to make the internal cross-sectional area and length of the polymer passages different so that the polymer passage times of the polymer passages are the same.
図4は、図3のA部断面矢視図である。図4において、A成分ポリマー通路2は、計量ポンプから送り出された溶融ポリマーが、紡糸パックハウジング5の入る直前の状態を示している。これは、図8に示す紡糸パックのA部へとポリマーを導くものである。同様にB成分ポリマー通路3も、図8に示す紡糸パックのB部へとポリマーを導くものである。同様にC成分ポリマー通路4も、図8に示す紡糸パックのC部へとポリマーを導くものである。
4 is a cross-sectional view of the A section in FIG. In FIG. 4, the A
図6は、図4のC部の詳細を示す断面図である。すなわち、ポリマー通路を形成するために複数枚の溝付き板14を重ね、ボルト13で固定する。このようにすることにより任意の断面積のポリマー通路が得られる。溝付き板14を重ねる必要性は、溝を機械加工するためである。ポリマー通路が屈曲しているため、ブロックにドリルで穴を開けることは困難であるからである。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing details of a portion C in FIG. That is, a plurality of
また、このようにポリマー通路を解体可能な構造にすることでポリマー洗浄が容易、かつ洗浄できているかの確認も容易である。このことは、多種のポリマーを生産するには重要が点である。 In addition, by making the polymer passage in such a structure that can be dismantled, it is easy to wash the polymer, and it is easy to confirm whether or not the washing is possible. This is an important point for producing a wide variety of polymers.
図7は、本発明の合成繊維の溶融紡糸装置におけるポリマー通路の断面形状の一例を示すものである。そのポリマー通路の断面形状は、図7の左側に示すとおり四角形状でも良いが、図7の右側に示すとおり極力エッジが無い、曲面とする方が溶融ポリマーの異常滞留を防ぐことができる。ポリマー通路の断面形状は、もちろん、図6に示す円形が望ましい。 FIG. 7 shows an example of the cross-sectional shape of the polymer passage in the synthetic fiber melt spinning apparatus of the present invention. The cross-sectional shape of the polymer passage may be a quadrangle as shown on the left side of FIG. 7, but abnormal stagnation of the molten polymer can be prevented by using a curved surface with as few edges as possible as shown on the right side of FIG. 7. Of course, the cross-sectional shape of the polymer passage is preferably circular as shown in FIG.
図8は、複合紡糸パック9を上方から挿入した状態を示している。複数の溶融ポリマーを濾過しようとすると、複合紡糸パックは大きく、重くなる。このため、人手のみにより作業ができず、ホイストやチェーンブロックなどの助力装置が必要となる。そのため、上方から複合紡糸パック9を挿入する方が、作業性は優位である。
FIG. 8 shows a state in which the
しかしながら、溶融ポリマーをシールするためのパッキン11を押し付けるネジ10により、図9(図8のZ方向から見た図において、従来の一例を示す。)に示すとおり複合紡糸パック9を矢印(←)方向に傾ける力が働く。これにより、複合紡糸パック9の左下が紡糸パックハウジング5に接触、あるいは接近することにより、右下に比較して高温となる。これにより、複合紡糸パック9中の溶融ポリマー温度も上昇して、溶融ポリマー粘度が下がることによる左右の吐出斑が発生する。
However, as shown in FIG. 9 (a conventional example is shown in the view seen from the Z direction in FIG. 8) with the
これを防止する方法を図10に示す。図10は、図8のZ方向から見た図において、本発明の一例を示す。すなわち、複合紡糸パック9が傾かないようなストッパー12を設けることである。これは、図10に示すように紡糸パックハウジング5側に付けても良いし、複合紡糸パック9側に付けてもかまわない。
A method for preventing this is shown in FIG. FIG. 10 shows an example of the present invention as seen from the Z direction of FIG. That is, the
本発明の溶融紡糸装置を使用することにより、例えば、色の付いたポリマーから透明なポリマーへ変更するとき、確実に前のポリマーが残らず洗浄出来ていることが確認できる。また、熱劣化の激しいポリトリメチレンテレフタレートや高粘度ポリエステルなどにはポリマーの滞留時間を極小化出来るため特に有効である。その他のポリマーでも熱劣化する性質があるので有効である。 By using the melt spinning apparatus of the present invention, for example, when changing from a colored polymer to a transparent polymer, it can be confirmed that the previous polymer is surely cleaned. In addition, polytrimethylene terephthalate and high-viscosity polyester that are severely thermally deteriorated are particularly effective because the residence time of the polymer can be minimized. Other polymers are effective because they have the property of thermal degradation.
1:計量ポンプから出たポリマーを紡糸パックハウジングまで導く役目のポリマー通路ブロック
2:A成分ポリマー通路
3:B成分ポリマー通路
4:C成分ポリマー通路
5:紡糸パックハウジング
6:ポリマー配管
7:押出機
8:計量ポンプ
9:複合紡糸パック
10:押し付けネジ
11:パッキン
12:ストッパー
13:ボルト
14:溝付き板
1: Polymer passage block for guiding the polymer discharged from the metering pump to the spin pack housing 2: A component polymer passage 3: B component polymer passage 4: C component polymer passage 5: Spin pack housing 6: Polymer pipe 7: Extruder 8: Metering pump 9: Composite spinning pack 10: Pressing screw 11: Packing 12: Stopper 13: Bolt 14: Grooved plate
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