JP2019019428A - 紡糸ノズル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】溶融紡糸機で高強度の糸を得ることができる紡糸ノズル構造を提供する。
【解決手段】本紡糸ノズル構造は、溶融紡糸機１に備えられる紡糸ノズル構造９であって、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔１０が形成された金属製の紡糸ノズル７を備え、紡糸ノズルの吐出側の表面には、突端側で吐出孔が開口する突起１１が形成されている。そして、突起の側方には、突起を加熱する第１加熱部（誘導加熱コイル１２）が設けられており、紡糸ノズルの吐出側には、吐出孔から吐出される繊維状の樹脂Ｒの通過領域Ｓを覆うように第２加熱部（赤外線ヒータ１３）が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、紡糸ノズル構造に関し、さらに詳しくは、溶融紡糸機に備えられる紡糸ノズル構造に関する。

従来の溶融紡糸機として、樹脂材料を溶融して繊維状に吐出するものが一般に知られている（例えば、特許文献１参照）。この種の溶融紡糸機では、例えば、図５（ａ）（ｂ）に示されるように、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔１１０が形成された紡糸ノズル１０７を備えている。そして、高強度の糸を紡糸するために、紡糸ノズル１０７の直下の外周側をヒータ１１３で覆い、それを熱源として吐出する樹脂に高い熱エネルギーを加えている。もしくは、紡糸ノズル１０７を含む紡糸口金１０４の全体を高温にし、吐出する樹脂に高い熱エネルギーを加えることが考えられる。

特開平１０−１２１３２０号公報

しかし、上記従来の溶融紡糸機において、紡糸ノズル１０７の直下のヒータ１１３から熱を加える場合には、紡糸ノズル１０７の中心側と外周側で温度のバラツキが生じるとともに、外気温による影響を受け易いため、安定した熱を加えることができない。特に、ポリエステル樹脂は熱に弱く、樹脂に加える熱量が大きくなるほど分解が進んでしまう。そのため、紡糸口金１０４の全体を高温にしてしまうと、ポリエステル樹脂が分解してしまい、結果として糸の強度低下が生じてしまう。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、溶融紡糸機で高強度の糸を得ることができる紡糸ノズル構造を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、溶融紡糸機に備えられる紡糸ノズル構造であって、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔が形成された金属製の紡糸ノズルを備え、前記紡糸ノズルの吐出側の表面には、突端側で前記吐出孔が開口する突起が形成されており、前記突起の側方には、前記突起を加熱する第１加熱部が設けられており、前記紡糸ノズルの吐出側には、前記吐出孔から吐出される繊維状の樹脂の通過領域を覆うように第２加熱部が設けられていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記第１加熱部は、誘導加熱コイルであることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記第２加熱部は、赤外線ヒータであることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記第１加熱部による前記突起の加熱温度は、前記第２加熱部による前記通過領域の加熱温度よりも高温であることを要旨とする。

本発明の紡糸ノズル構造によると、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔が形成された金属製の紡糸ノズルを備え、紡糸ノズルの吐出側の表面には、突端側で吐出孔が開口する突起が形成されている。そして、突起の側方には、突起を加熱する第１加熱部が設けられており、紡糸ノズルの吐出側には、吐出孔から吐出される繊維状の樹脂の通過領域を覆うように第２加熱部が設けられている。これにより、第１加熱部により突起が局所的に加熱されることで、突起内で吐出孔を通過する樹脂に対して瞬間的に高い熱エネルギーが加えられるとともに、第２加熱部による通過領域の加熱により吐出孔から吐出された繊維状の樹脂が高い温度に保たれて徐冷される。その結果、樹脂の分解が抑えられて高強度な糸が得られる。
また、前記第１加熱部が、誘導加熱コイルである場合は、誘導加熱コイルにより突起が効果的に加熱される。
また、前記第２加熱部が、赤外線ヒータである場合は、誘導加熱コイルと赤外線ヒータとが近接して配設される状況において、誘導加熱コイルからの磁界に干渉されずに、赤外線ヒータを安定的に作動させることができる。
さらに、前記第１加熱部による前記突起の加熱温度が、前記第２加熱部による前記通過領域の加熱温度よりも高温である場合は、第１加熱部により突起が効果的に加熱されるとともに、第２加熱部により通過領域が効果的に加熱される。

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例に係る紡糸ノズル構造を備える溶融紡糸機の要部縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線断面拡大図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面拡大図である。 他の形態に係る紡糸ノズル構造を説明するための説明図である。 従来の溶融紡糸機を説明するための説明図であり、（ａ）は要部縦断面図を示し、（ｂ）はｂ矢視拡大図を示す。

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。

本実施形態に係る紡糸ノズル構造は、溶融紡糸機（１）に備えられる紡糸ノズル構造（９）であって、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔（１０）が形成された金属製の紡糸ノズル（７）を備え、紡糸ノズルの吐出側の表面には、突端側で吐出孔が開口する突起（１１）が形成されている（例えば、図１〜図３等参照）。そして、突起（１１）の側方には、突起を加熱する第１加熱部（１２）が設けられており、紡糸ノズル（７）の吐出側には、吐出孔（１０）から吐出される繊維状の樹脂（Ｒ）の通過領域（Ｓ）を覆うように第２加熱部（１３）が設けられている。

なお、上記突起（１１）の形状、個数、配置場所等は、吐出孔の配置形態等に応じて適宜選択される。さらに、上記樹脂としては、例えば、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン等が挙げられる。

上記第１加熱部（１２）の種類、加熱温度等は特に問わない。この第１加熱部としては、例えば、誘導加熱コイル、赤外線ヒータ、シーズヒータ等が挙げられる。これらのうち、突起（１１）の局所的な加熱といった観点から、誘導加熱コイルであることが好ましい。また、上記第２加熱部（１３）の加熱温度、種類等は特に問わない。この第２加熱部としては、例えば、赤外線ヒータ、シーズヒータ、熱風炉等が挙げられる。これらのうち、通過領域（Ｓ）の全域的な加熱といった観点から、赤外線ヒータ（例えば、ハロゲンヒータ、カーボンヒータ、セラミックヒータ等）であることが好ましい。さらに、第１加熱部と第２加熱部との繊維状の樹脂（Ｒ）の吐出方向の間隔（ｈ）としては、例えば、１〜５０ｍｍ（好ましくは、１〜１０ｍｍ）等が挙げられる（例えば、図１等参照）。

本実施形態に係る紡糸ノズル構造としては、例えば、上記第１加熱部（１２）による突起（１１）の加熱温度は、第２加熱部（１３）による通過領域（Ｓ）の加熱温度よりも高温である形態が挙げられる。この第１加熱部による突起の加熱温度としては、例えば、１００〜４００℃（好ましくは、３００〜３６０℃）等が挙げられる。また、第２加熱部による通過領域（Ｓ）の加熱温度としては、例えば、８０〜３８０℃（好ましくは、２８０〜３４０℃）等が挙げられる。

本実施形態に係る紡糸ノズル構造としては、例えば、上記紡糸ノズル（７）は、円板状に形成されており、吐出孔（１０）は、紡糸ノズルの中心回りの円周上に複数配置されており、突起（１１）は、複数の吐出孔（１０）が開口するように平面円環状に形成されている形態（例えば、図２、３等参照）を挙げることができる。なお、上記「平面円環状」とは、ノズル本体の吐出側の表面の平面視において、完全に閉じた円環状の他に、部分的に切り欠かれた円環状も含むものとする。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。

上記溶融紡糸機１は、図１に示すように、樹脂材料を溶融して供給するエクストルーダ２と、エクストルーダ２からギヤポンプ３を介して供給される樹脂を繊維状に吐出する紡糸口金４と、を備えている。この紡糸口金４は、支持体６と、支持体６に支持される後述の紡糸ノズル７と、を備えている。この支持体６の内部には、溶融樹脂を後述の各吐出孔１０に分配する分配プレート（図示省略）が収容されている。

（１）紡糸ノズル構造の構成
本実施例に係る紡糸ノズル構造９は、図１〜図３に示すように、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔１０が形成された金属製の紡糸ノズル７を備えている。この紡糸ノズル７の吐出側の表面には、突端側で吐出孔１０が開口する突起１１が形成されている。この突起１１の側方には、突起１１を加熱する誘導加熱コイル（本発明に係る「第１加熱部」として例示する。）１２が設けられている。さらに、紡糸ノズル７の吐出側には、吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒの通過領域Ｓを覆うように筒状の赤外線ヒータ（本発明に係る「第２加熱部」として例示する。）１３が設けられている。

上記紡糸ノズル７は、円板状に形成されている。また、吐出孔１０は、紡糸ノズル７の中心回りの円周上に複数配置されている。そして、突起１１は、複数の吐出孔１０が開口するように一部が切り欠かれた平面円環状（具体的に、平面Ｃ字状）に形成されている。

上記誘導加熱コイル１２は、突起１１の外周側及び内周側の両側方に配置されている。また、赤外線ヒータ１３は、各吐出孔１０から吐出された繊維状の樹脂Ｒの外周側及び内周側を覆うように２重筒状に配置されている。また、赤外線ヒータ１３は、その上端部が突起１１の下端部の側方を覆うように配置されている。ここで、誘導加熱コイル１２による突起１１の加熱温度（例えば、３２０℃）は、赤外線ヒータ１３による通過領域Ｓの加熱温度（例えば、３００℃）よりも高温とされている。この通過領域Ｓは、突起１１の直下の円筒状の領域である。

なお、上記誘導加熱コイル１２及び赤外線ヒータ１３は、図示しないフレームに支持されている。また、上記誘導加熱コイル１２の大きさ、巻き数等は、突起１１の形状等に応じて適宜選択される。さらに、上記赤外線ヒータ１３の大きさ等は、通過領域Ｓの形状等に応じて適宜選択される。さらに、本実施例では、赤外線ヒータ１３として遠赤外線ヒータを採用することとするが、これに限定されず、近赤外線ヒータを採用してもよい。

（２）紡糸ノズル構造の作用
次に、上記構成の紡糸ノズル構造９の作用について説明する。溶融紡糸機１での紡糸に先立って、誘導加熱コイル１２により突起１１が局所的に加熱されるとともに、赤外線ヒータ１３により通過領域Ｓが加熱される。この状態より、エクストルーダ２からギヤポンプ３を介して紡糸口金４に溶融樹脂が供給され、その溶融樹脂は、紡糸ノズル７の各吐出孔１０から繊維状に吐出される。このとき、突起１１内で各吐出孔１０を通過する樹脂には、加熱された突起１１により瞬間的に高い熱エネルギーが加えられる。そして、各吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒは、赤外線ヒータ１３による通過領域Ｓの加熱により高い温度に保たれて徐冷され、その後、延伸されて巻き取られることで、高強度の糸が得られる。

（３）実施例の効果
本実施例の紡糸ノズル構造９によると、樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔１０が形成された紡糸ノズル７を備え、紡糸ノズル７の吐出側の表面には、突端側で吐出孔１０が開口する突起１１が形成されている。そして、突起１１の側方には、突起１１を加熱する誘導加熱コイル１２が設けられており、紡糸ノズル７の吐出側には、吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒの通過領域Ｓを覆うように赤外線ヒータ１３が設けられている。これにより、誘導加熱コイル１２により突起１１が局所的に加熱されることで、突起１１内で吐出孔１０を通過する樹脂に対して瞬間的に高い熱エネルギーが加えられるとともに、赤外線ヒータ１３による通過領域Ｓの加熱により吐出孔１０から吐出された繊維状の樹脂Ｒが高い温度に保たれて徐冷される。その結果、樹脂の分解が抑えられて高強度な糸が得られる。

また、本実施例では、誘導加熱コイル１２と赤外線ヒータ１３との組み合わせを採用しているため、誘導加熱コイル１２と赤外線ヒータ１３とが近接して配設される状況において、誘導加熱コイル１２からの磁界に干渉されずに、赤外線ヒータ１３を安定的に作動させることができる。

また、本実施例では、誘導加熱コイル１２は、突起１１の外周側及び内周側の両側方に配置されている。これにより、各誘導加熱コイル１２により突起１１が均等に加熱される。

また、本実施例では、赤外線ヒータ１３は、吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒの外周側及び内周側を覆うような２重筒状に配置されている。これにより、各赤外線ヒータ１３により通過領域Ｓが均等に加熱される。

また、本実施例では、誘導加熱コイル１２による突起１１の加熱温度は、赤外線ヒータ１３による通過領域Ｓの加熱温度よりも高温である。これにより、誘導加熱コイル１２により突起１１が効果的に加熱されるとともに、赤外線ヒータ１３により通過領域Ｓが効果的に加熱される。

さらに、本実施例では、紡糸ノズル７は、円板状に形成されており、吐出孔１０は、紡糸ノズル７の中心回りの円周上に複数配置されており、突起１１は、複数の吐出孔１０が開口するように平面円環状に形成されている。これにより、各吐出孔１０に対して樹脂を均一に供給できるとともに、突起１１内の各吐出孔１０を通過する樹脂に対して、突起１１の加熱により均一で安定的な熱エネルギーを加えることができる。

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、突起１１の外周側及び内周側の両側方に配置される誘導加熱コイル１２を例示したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、突起１１の外周側の側方のみに配置される誘導加熱コイル１２としたり、突起１１の内周側の側方のみに配置される誘導加熱コイル１２としたりしてもよい。

また、上記実施例では、吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒの外周側及び内周側を覆うように配置される赤外線ヒータ１３を例示したが、これに限定されず、例えば、図４に示すように、吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒの外周側のみを覆うように配置される赤外線ヒータ１３としたり、吐出孔１０から吐出される繊維状の樹脂Ｒの内周側のみを覆うように配置される赤外線ヒータ１３としたりしてもよい。

また、上記実施例では、１つの突起１１を備える紡糸ノズル７を例示したが、これに限定されず、例えば、２つ以上の突起１１を同心円状に備える紡糸ノズルとしてもよい。

さらに、上記実施例では、一部を切り欠いた平面円環状（即ち、平面略Ｃ字状）の突起１１を例示したが、これに限定されず、例えば、完全に閉じた平面円環状の突起としたり、複数の部分を切り欠いた平面円環状の突起としたりしてもよい。

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。

本発明は、高強度の繊維（特に、ポリエステル繊維）を紡糸する技術として広く利用される。

１；溶融紡糸機、７；紡糸ノズル、９；紡糸ノズル構造、１０；吐出孔、１１；突起、１２；誘導加熱コイル、１３；赤外線ヒータ、Ｒ；繊維状の樹脂、Ｓ；通過領域。

Claims (4)

1. 溶融紡糸機に備えられる紡糸ノズル構造であって、
   樹脂を繊維状に吐出するための吐出孔が形成された金属製の紡糸ノズルを備え、
   前記紡糸ノズルの吐出側の表面には、突端側で前記吐出孔が開口する突起が形成されており、
   前記突起の側方には、前記突起を加熱する第１加熱部が設けられており、
   前記紡糸ノズルの吐出側には、前記吐出孔から吐出される繊維状の樹脂の通過領域を覆うように第２加熱部が設けられていることを特徴とする紡糸ノズル構造。
2. 前記第１加熱部は、誘導加熱コイルである請求項１記載の紡糸ノズル構造。
3. 前記第２加熱部は、赤外線ヒータである請求項２記載の紡糸ノズル構造。
4. 前記第１加熱部による前記突起の加熱温度は、前記第２加熱部による前記通過領域の加熱温度よりも高温である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の紡糸ノズル構造。

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