JP2021177003A - Solution spinning nozzle - Google Patents

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太一 中村
Taichi Nakamura
博史 小川
Hiroshi Ogawa
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Toray Industries Inc
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Abstract

To provide a solution spinning nozzle with reduced risk of damaging a nozzle in an incidental work of assembly, decomposition, cleaning, etc., while maintaining qualities of yarns to be spun at the conventional arts, and also achieving long nozzle life and reducing application cost.SOLUTION: A solution spinning nozzle 1 is a spinning nozzle for discharging a solution and has a flat face 11 at a nozzle tip 15; on the flat face, a plurality of discharge holes 7 having a size to be included in the flat face, for discharging a solution, and a groove 8 surrounding the discharge holes are provided.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は原料液体を紡糸する溶液紡糸口金であって、吐出孔を多列化し、口金の損傷リスクを低減した溶液紡糸口金に関する。 The present invention relates to a solution spinneret for spinning a raw material liquid, wherein the discharge holes are multi-rowed to reduce the risk of damage to the spinneret.

近年、繊維径がミクロンオーダーからナノオーダーの不織布がフィルター、おむつ、マスクなどの衛生材や医療材、医療用途などの様々な分野で利用されている。これらの不織布を製造する技術としてはメルトブロー法、スパンボンド法、溶液紡糸法が一般的であり、製品用途に合わせて製造方法が選択されている。 In recent years, non-woven fabrics having a fiber diameter of micron order to nano order have been used in various fields such as sanitary materials such as filters, diapers and masks, medical materials, and medical applications. Melt blow method, spun bond method, and solution spinning method are generally used as techniques for producing these non-woven fabrics, and the production method is selected according to the product application.

上記の製造方法の中でも溶液紡糸法は、生体内で分解吸収されるポリマーを原料とした繊維を作ることができ、医療用途での使用が期待されている。溶液紡糸法として、特許文献1には、多数の針状のノズルから溶液ポリマーを吐出して、ノズルの周囲から吐出する高速エアーにより、吐出したポリマーを引き延ばし、ポリマーを繊維化する方法が開示されている。 Among the above-mentioned production methods, the solution spinning method can produce fibers made from a polymer that is decomposed and absorbed in a living body, and is expected to be used in medical applications. As a solution spinning method, Patent Document 1 discloses a method in which a solution polymer is discharged from a large number of needle-shaped nozzles, the discharged polymer is stretched by high-speed air discharged from around the nozzles, and the polymer is fiberized. ing.

一方、メルトブロー法は、溶融したポリマーをメルトブロー口金から吐出して、ノズルの周囲から噴射する高速エアーにより吐出した溶融ポリマーを引き延ばして、ポリマーを繊維化する方法である。メルトブロー法で用いられるメルトブロー口金の一般的な方式として、特許文献2には、ノズル先端の頂点に形成された多数の孔から溶融ポリマーを吐出する方式が開示されている。 On the other hand, the melt blow method is a method in which a molten polymer is discharged from a melt blow mouthpiece, and the molten polymer discharged by high-speed air ejected from around a nozzle is stretched to fiberize the polymer. As a general method of the melt blow mouthpiece used in the melt blow method, Patent Document 2 discloses a method of discharging a molten polymer from a large number of holes formed at the apex of the nozzle tip.

しかし、特許文献2に開示されている方式では、先端を損傷するリスクがある。このリスクを低減するために、特許文献3には、ノズル先端に設けた平坦面に多数の孔を形成し、これら多数の孔から溶融ポリマーを吐出する方式が開示されている。この方式は口金先端が潰れにくいため、口金の組立、分解、洗浄といった付帯作業において、誤って口金を損傷するリスクを低減できる。 However, in the method disclosed in Patent Document 2, there is a risk of damaging the tip. In order to reduce this risk, Patent Document 3 discloses a method in which a large number of holes are formed on a flat surface provided at the tip of a nozzle and a molten polymer is discharged from the large number of holes. Since the tip of the base is not easily crushed in this method, the risk of accidentally damaging the base can be reduced in incidental work such as assembling, disassembling, and cleaning the base.

特許6246055号公報Japanese Patent No. 6246055 特開平6−166944号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-166944 特開昭55−90663号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 55-90663

特許文献1に開示されている溶液紡糸口金の構成は、生産量を増やす場合は針状のノズルを多数並べる必要があり、溶液ポリマーの吐出直進性はノズルの取り付け精度にも大きく依存するため、ノズル1本1本の設置が非常に手間である。 In the configuration of the solution spinneret disclosed in Patent Document 1, it is necessary to arrange a large number of needle-shaped nozzles in order to increase the production amount, and the discharge straightness of the solution polymer greatly depends on the nozzle mounting accuracy. Installation of each nozzle is very troublesome.

一方、特許文献2、3に開示されているメルトブロー口金は、多数の孔が空いたノズルから溶融ポリマーを吐出するため、設置作業の手間を軽減できる。そこで、メルトブロー口金を溶液紡糸法に転用することが検討されている。 On the other hand, the melt blow caps disclosed in Patent Documents 2 and 3 discharge the molten polymer from nozzles having a large number of holes, so that the labor of installation work can be reduced. Therefore, it is being studied to divert the melt blow mouthpiece to the solution spinning method.

しかしながら、メルトブロー口金を溶液紡糸法に転用すると、吐出孔の周囲で溶媒が揮発してポリマーが析出し、析出したポリマーが吐出孔を塞いで吐出詰まりが発生する場合がある。また、吐出詰まりが発生する過程で、大粒の溶液ポリマーがしたたり落ちて異物が発生したり、詰まっていない吐出孔に溶液ポリマーが集まるため、その吐出孔からの吐出量が増加して、時間経過と共に繊維径が太くなることで、不織布の繊維径が不揃いとなり品質が低下する。特に、特許文献3に開示されているメルトブロー口金の構成は、溶液紡糸法に転用した場合、溶液ポリマーがノズル先端の平坦面を伝って濡れ広がることで、溶媒が揮発してポリマーが析出し、吐出詰まりが発生しやすく、不織布の品質低下が起こりやすい。 However, when the melt blow mouthpiece is diverted to the solution spinning method, the solvent volatilizes around the discharge hole and the polymer is precipitated, and the precipitated polymer may block the discharge hole and cause discharge clogging. In addition, in the process of discharge clogging, large particles of the solution polymer drips and drops to generate foreign matter, and the solution polymer collects in the unclogging discharge holes, so the discharge amount from the discharge holes increases, and the time As the fiber diameter increases with the passage of time, the fiber diameter of the non-woven fabric becomes uneven and the quality deteriorates. In particular, the structure of the melt blow mouthpiece disclosed in Patent Document 3 is such that when the solution polymer is diverted to the solution spinning method, the solution polymer wets and spreads along the flat surface at the tip of the nozzle, so that the solvent volatilizes and the polymer precipitates. Discharge clogging is likely to occur, and the quality of the non-woven fabric is likely to deteriorate.

本発明は、紡糸する糸の品質を従来技術同等に保ちつつ、組立、分解、洗浄といった付帯作業において口金を損傷するリスクを軽減し、口金を長寿命化して運用コストを低下できる溶液紡糸口金を提供する。 The present invention provides a solution spinning mouthpiece that can reduce the risk of damage to the mouthpiece during incidental work such as assembly, disassembly, and cleaning, extend the life of the mouthpiece, and reduce operating costs, while maintaining the quality of the yarn to be spun at the same level as the conventional technology. offer.

上記課題を解決する本発明の第一の溶液紡糸口金は、口金の先端に平坦面を有し、
上記平坦面に、平坦面に収まる大きさの溶液を吐出する複数の吐出孔と、それぞれの吐出孔を囲む溝が形成されている。
The first solution spinning mouthpiece of the present invention that solves the above problems has a flat surface at the tip of the mouthpiece.
On the flat surface, a plurality of discharge holes for discharging a solution having a size that fits on the flat surface and a groove surrounding each discharge hole are formed.

第一の溶液紡糸口金は、好ましくは上記吐出孔が円形であり、上記溝が吐出孔を囲む同心円の形状である。 The first solution spinneret preferably has a circular discharge hole and a concentric shape in which the groove surrounds the discharge hole.

上記課題を解決する本発明の第二の溶液紡糸口金は、口金の先端に平坦面を有し、
上記口金の先端に、上記平坦面からはみ出す大きさの溶液を吐出する複数の吐出孔が形成され、
上記平坦面に、隣り合う上記吐出孔の間に溝が形成されている。
The second solution spinning mouthpiece of the present invention that solves the above problems has a flat surface at the tip of the mouthpiece.
At the tip of the mouthpiece, a plurality of discharge holes for discharging a solution having a size protruding from the flat surface are formed.
A groove is formed between the adjacent discharge holes on the flat surface.

第二の溶液紡糸口金は、好ましくは、上記吐出孔が、上記平坦面から観察した形状が円形であり、
上記溝が、上記吐出孔を囲む同心円の一部の形状である。
The second solution spinneret preferably has the discharge hole having a circular shape observed from the flat surface.
The groove is a part of a concentric circle surrounding the discharge hole.

第一の溶液紡糸口金および第二の溶液紡糸口金は、好ましくは、上記吐出孔の縁と上記溝の縁とが接する形状である。 The first solution spinneret and the second solution spinneret preferably have a shape in which the edge of the discharge hole and the edge of the groove are in contact with each other.

本発明の多数孔を有する溶液紡糸口金によれば、口金先端の平坦面に溝を設けることで、吐出孔から吐出した溶液ポリマーが平坦面を伝って濡れ広がることを防止し、その結果、溶媒が揮発して析出したポリマーで吐出孔が詰まることを防止できる。また、針状のノズルを多数並べた構造ではないので、組立、分解、洗浄といった付帯作業において口金を損傷するリスクを軽減でき、口金を長寿命化して運用コストを低減できる。 According to the solution spinning mouthpiece having a large number of holes of the present invention, by providing a groove on the flat surface at the tip of the mouthpiece, the solution polymer discharged from the discharge hole is prevented from spreading wet along the flat surface, and as a result, the solvent It is possible to prevent the discharge holes from being clogged with the polymer that has volatilized and precipitated. Further, since the structure does not have a large number of needle-shaped nozzles arranged side by side, the risk of damaging the base in incidental work such as assembly, disassembly, and cleaning can be reduced, the life of the base can be extended, and the operating cost can be reduced.

本発明の第一の溶液紡糸口金の構成断面を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural cross section of the 1st solution spinning mouthpiece of this invention. 図1の矢視Aを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the arrow A of FIG. 図2のC1−C1線、およびC2−C2線に沿った口金の断面図である。It is sectional drawing of the base along the C1-C1 line and the C2-C2 line of FIG. 本発明の第一の溶液紡糸口金の別の実施形態を示す模式図であり、図2および図3a)と対応する図である。It is a schematic diagram which shows another embodiment of the 1st solution spinning mouthpiece of this invention, and is the figure corresponding to FIG. 2 and FIG. 3a). 本発明の第二の溶液紡糸口金の実施形態を示す模式図であり、図2に対応する図である。It is a schematic diagram which shows the embodiment of the 2nd solution spinner | spinneret of this invention, and is the figure corresponding to FIG. 第二の溶液紡糸口金の別の実施形態を示す模式図であり、図2および図3a)に対応する図である。It is a schematic diagram which shows another embodiment of the 2nd solution spinning mouthpiece, and is the figure which corresponds to FIG. 2 and FIG. 3a). 図2、図4、図5の実施形態で溶液ポリマーが吐出される工程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the process of discharging a solution polymer in the embodiment of FIGS. 2, 4 and 5. 図2、図5の実施形態で溶液ポリマーが高速エアーで引き延ばされる工程を示す模式図である。2 is a schematic view showing a process in which a solution polymer is stretched by high-speed air in the embodiments of FIGS. 2 and 5.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。但し本発明はこれらに限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereto.

[第一の溶液紡糸口金]
まず、本発明の第一の溶液紡糸口金の実施形態の一例について、図1を用いて説明する。図1は、第一の溶液紡糸口金構成断面を示す模式図である。第一の溶液紡糸口金は、溶液ポリマーを吐出するノズルプレート2、溶液ポリマーを延伸するブローエアーを供給するベースプレート3、ブローエアーを整流するエアーノズル12から構成される。以下、各構成要素について詳述する。
[First solution spinneret]
First, an example of the first embodiment of the solution spinneret of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic view showing a structural cross section of the first solution spinneret. The first solution spinneret is composed of a nozzle plate 2 for discharging the solution polymer, a base plate 3 for supplying blow air for stretching the solution polymer, and an air nozzle 12 for rectifying the blow air. Hereinafter, each component will be described in detail.

ノズルプレート2は、ベースプレート3のスリット6から供給される溶液ポリマーを導入するポリマー導入路10を有し、複数の吐出孔7に連通する。ノズル孔7の孔径Dはポリマー粘度や孔長さLによる圧損を考慮して決定されるが、ショットと呼ばれる微小なポリマー塊による不良の発生を防ぐために、孔径Dを小径化し、1孔当あたりのポリマー吐出量を少なくすると、ポリマーが延伸されやすいため好ましい。また、孔径Dを小径化すると目的の紡糸径にするために必要なブローエアーの流量が少なくて済み、効率的にポリマーにブローエアーを吹き付けることができるため、孔径Dは100μm〜400μmが好ましい。ノズルプレート2の先端15は平坦面11を有し、平坦面11には吐出孔7があり、さらにそれぞれの吐出孔を囲む溝8が形成されている。 The nozzle plate 2 has a polymer introduction path 10 for introducing a solution polymer supplied from the slit 6 of the base plate 3, and communicates with a plurality of discharge holes 7. The hole diameter D of the nozzle hole 7 is determined in consideration of the polymer viscosity and the pressure loss due to the hole length L. However, in order to prevent the occurrence of defects due to minute polymer lumps called shots, the hole diameter D is reduced in diameter and per hole. It is preferable to reduce the amount of the polymer discharged from the above because the polymer is easily stretched. Further, when the pore diameter D is reduced, the flow rate of blow air required to obtain the desired spinning diameter is small, and the blow air can be efficiently blown to the polymer. Therefore, the pore diameter D is preferably 100 μm to 400 μm. The tip 15 of the nozzle plate 2 has a flat surface 11, the flat surface 11 has a discharge hole 7, and a groove 8 surrounding each discharge hole is formed.

ベースプレート3は、上部に溶液ポリマーを受け入れるためのポリマー供給口9を有し、ベースプレート3の内部には、ポリマー供給口9から供給された溶液ポリマーをY方向に拡幅するマニホールド5および、ポリマーを整流化するスリット6を有する。マニホールド5、スリット6は溶液ポリマー粘度やポリマーの流量に応じて均一にポリマーを流動できる形状となっている。マニホールド5は流入したポリマーを均一に拡幅する形状であればよいので、円形状には限定されない。スリット6はベースプレート3に連結するノズルプレート2のポリマー導入路10に連通する。 The base plate 3 has a polymer supply port 9 for receiving the solution polymer at the upper part, and inside the base plate 3, a manifold 5 for widening the solution polymer supplied from the polymer supply port 9 in the Y direction and a rectifying polymer. It has a slit 6 to be polymerized. The manifold 5 and the slit 6 are shaped so that the polymer can flow uniformly according to the viscosity of the solution polymer and the flow rate of the polymer. The manifold 5 is not limited to a circular shape as long as it has a shape that uniformly widens the inflowing polymer. The slit 6 communicates with the polymer introduction path 10 of the nozzle plate 2 connected to the base plate 3.

ポリマー供給口9から流入した溶液ポリマーは、ポリマー供給口9、マニホールド5、スリット6、およびポリマー導入路10を流動して吐出孔7から吐出され、エアーノズル12から噴き出された高速エアーで延伸、開繊して繊維状となる。 The solution polymer flowing in from the polymer supply port 9 flows through the polymer supply port 9, the manifold 5, the slit 6, and the polymer introduction path 10 and is discharged from the discharge hole 7, and is stretched by the high-speed air ejected from the air nozzle 12. , Opened and becomes fibrous.

エアーノズル12は、エアーリッププレート4とノズルプレート2のノズル先端15の間隙でエアーの風速を調整する。 The air nozzle 12 adjusts the air velocity in the gap between the air lip plate 4 and the nozzle tip 15 of the nozzle plate 2.

ベースプレート3には、エアーノズル12に連通するブローエアー供給口13が備えられている。ブローエアー供給口13は、ノズル孔7から吐出した溶液ポリマーをノズルプレート2のノズル先端15の両サイドから均一にブローエアーを当てるために、ベースプレート3に2個備えられている。また、供給されたブローエアーを多数のブロー整流孔14で均一に分散してエアーノズル12に連通することが好ましい。 The base plate 3 is provided with a blow air supply port 13 that communicates with the air nozzle 12. Two blow air supply ports 13 are provided on the base plate 3 in order to uniformly apply blow air from both sides of the nozzle tip 15 of the nozzle plate 2 to the solution polymer discharged from the nozzle hole 7. Further, it is preferable that the supplied blow air is uniformly dispersed in a large number of blow rectifying holes 14 and communicates with the air nozzle 12.

次に、ノズルプレート2の平坦面11、吐出孔7、溝8の形態について図2〜図4を用いて説明する。
図2は図1の矢視Aを示す模式図である。ノズル平坦面11に対し、吐出孔7がはみ出すか、収まるかは、図2のX方向における平坦面の幅Wと孔径Dの大小関係により決まる。第一の溶液紡糸口金は、孔径Dが平坦面の幅Wよりも小さく、吐出孔7がノズル平坦面11に収まっている。吐出孔7は、X方向においては2本の溝8aの間、Y方向においては2本の溝8bの間に配置され、溝8aと溝8bの交点ABCDで吐出孔7を囲んでいる。なお、溝8の本数は吐出孔7の全周を囲んでいれば、複数本が形成されていてもよい。溝8aは、吐出孔7の縁と平坦面11の縁の間に形成されており、X方向における溝の長さW8aは、(平坦面の幅W/2−孔径D/2)以下になっている。溝8bは、隣接する吐出孔7の縁の間に形成されており、Y方向における溝の長さW8bは(隣接する吐出孔間隔P−隣接する吐出孔の半径の和)以下になっている。
Next, the forms of the flat surface 11, the discharge hole 7, and the groove 8 of the nozzle plate 2 will be described with reference to FIGS. 2 to 4.
FIG. 2 is a schematic view showing arrow A in FIG. Whether the discharge hole 7 protrudes or fits into the nozzle flat surface 11 is determined by the magnitude relationship between the width W of the flat surface and the hole diameter D in the X direction of FIG. In the first solution spinneret, the hole diameter D is smaller than the width W of the flat surface, and the discharge hole 7 fits in the nozzle flat surface 11. The discharge hole 7 is arranged between the two grooves 8a in the X direction and between the two grooves 8b in the Y direction, and surrounds the discharge hole 7 at the intersection ABCD of the groove 8a and the groove 8b. As long as the number of grooves 8 surrounds the entire circumference of the discharge hole 7, a plurality of grooves 8 may be formed. The groove 8a is formed between the edge of the discharge hole 7 and the edge of the flat surface 11, and the groove length W8a in the X direction is (width W / 2-hole diameter D / 2 of the flat surface) or less. ing. The groove 8b is formed between the edges of the adjacent discharge holes 7, and the groove length W8b in the Y direction is equal to or less than (the sum of the adjacent discharge hole intervals P-the radius of the adjacent discharge holes). ..

図3a)は図2のC1−C1線に沿った口金の断面、図3b)は図2のC2−C2線に沿った口金の断面を示す模式図である。溝8aの深さ8cおよび溝8bの深さ8dは、大きいほどノズル平面を伝う溶液ポリマーが付着しにくいため、濡れ広がりを抑制でき好ましい。ただし、深さ8c、8dが大きすぎると、溝8a、溝8bとポリマー導入路10とを仕切る壁の厚みが薄くなり、ポリマー導入路10に貫通する穴ができる可能性があるので、深さ8c、8dは孔長さLより小さく、ノズルの耐圧を考慮して決定される。また、図3a)b)に示す溝8a、溝8bとノズル平坦部11のなす角θ、φは大きいほど液切れが良くなるので、30°以上90°以下が好ましく、45°以上90°以下が更に好ましい。溝8の両端の角θ、φは両側の吐出孔からの濡れ広がりを抑制するため、同じ角度とする事が好ましい。図3a)b)では、溝8aおよび溝8bは断面逆U字状をなしており、溝8の底に向けて断面が先細くなる形状になっているが、溝の断面形状はこの限りではない。なお、溝8aおよび溝8bの断面形状は同じであっても、異なっていても良い。 3a) is a schematic view showing a cross section of the base along the line C1-C1 of FIG. 2, and FIG. 3b) is a schematic view showing a cross section of the base along the line C2-C2 of FIG. The larger the depth 8c of the groove 8a and the depth 8d of the groove 8b, the more difficult it is for the solution polymer to adhere along the nozzle plane, so that the wetting spread can be suppressed, which is preferable. However, if the depths 8c and 8d are too large, the thickness of the wall partitioning the grooves 8a and 8b from the polymer introduction path 10 becomes thin, and a hole penetrating the polymer introduction path 10 may be formed. 8c and 8d are smaller than the hole length L and are determined in consideration of the withstand voltage of the nozzle. Further, the larger the angles θ and φ formed by the grooves 8a and 8b and the flat nozzle portion 11 shown in FIGS. 3a) b), the better the liquid drainage. Therefore, 30 ° or more and 90 ° or less are preferable, and 45 ° or more and 90 ° or less. Is more preferable. The angles θ and φ at both ends of the groove 8 are preferably the same angle in order to suppress the spread of wetting from the discharge holes on both sides. In FIGS. 3a) and 3b), the groove 8a and the groove 8b have an inverted U-shaped cross section, and the cross section is tapered toward the bottom of the groove 8, but the cross-sectional shape of the groove is limited to this. No. The cross-sectional shapes of the grooves 8a and 8b may be the same or different.

図4は第一の溶液紡糸口金の別の実施形態を示す模式図であり、図2および図3a)に対応する図である。図4a)の実施形態では、吐出孔7は円形で、溝8は吐出孔7を囲んで、吐出孔7と同心円になるように形成されている。吐出孔7の全周にわたって溝8が近づくため、吐出した溶液ポリマーがノズル平坦面を濡れ広がる範囲を狭くできる。図4b)は図4a)のC3−C3線に沿った口金の断面を示す模式図である。図4c)の実施形態では、溝8は吐出孔7を囲んで、吐出孔7と同心円に形成されており、さらに溝8の縁と吐出孔7の縁が接している。溝8の縁と吐出孔7の縁が接しているので、吐出した溶液ポリマーが吐出孔7の縁でピンニングされ、ノズル平坦面の濡れ広がりをほぼ無くすことができる。図4d)は図4c)のC4−C4線に沿った口金の断面を示す模式図である。溝8とノズル平坦面のなす角θは、吐出孔7の外周の剛性を保つために小さくする事が好ましいが、溝8の縁の液切れを良くするためには45°以上60°以下が好ましい。 FIG. 4 is a schematic view showing another embodiment of the first solution spinneret, and is a diagram corresponding to FIGS. 2 and 3a). In the embodiment of FIG. 4a), the discharge hole 7 is circular, and the groove 8 is formed so as to surround the discharge hole 7 and be concentric with the discharge hole 7. Since the groove 8 approaches the entire circumference of the discharge hole 7, the range in which the discharged solution polymer wets and spreads on the flat surface of the nozzle can be narrowed. FIG. 4b) is a schematic view showing a cross section of the base along the line C3-C3 of FIG. 4a). In the embodiment of FIG. 4c), the groove 8 surrounds the discharge hole 7 and is formed concentrically with the discharge hole 7, and the edge of the groove 8 and the edge of the discharge hole 7 are in contact with each other. Since the edge of the groove 8 and the edge of the discharge hole 7 are in contact with each other, the discharged solution polymer is pinned at the edge of the discharge hole 7, and the wet spread of the flat surface of the nozzle can be substantially eliminated. FIG. 4d) is a schematic view showing a cross section of the base along the line C4-C4 of FIG. 4c). The angle θ formed by the groove 8 and the flat surface of the nozzle is preferably made small in order to maintain the rigidity of the outer circumference of the discharge hole 7, but it should be 45 ° or more and 60 ° or less in order to improve the liquid drainage at the edge of the groove 8. preferable.

[第二の溶液紡糸口金]
次に、本発明の第二の溶液紡糸口金の実施形態の一例について図5、図6を用いて説明する。第二の溶液紡糸口金は、ノズルプレート2の平坦面11の吐出孔7と溝8の形態以外は、第一の溶液紡糸口金と構成は同じであるので、口金の構成の詳細な説明は割愛する。
[Second solution spinneret]
Next, an example of the second embodiment of the solution spinneret of the present invention will be described with reference to FIGS. 5 and 6. Since the second solution spinning mouthpiece has the same structure as the first solution spinning mouthpiece except for the form of the discharge hole 7 and the groove 8 on the flat surface 11 of the nozzle plate 2, detailed description of the structure of the mouthpiece is omitted. do.

図5は、第二の溶液紡糸口金の実施形態を示す模式図であり、図2に対応する図である。第二の溶液紡糸口金は、孔径Dが平坦面の幅Wよりも大きく、吐出孔7がノズル平坦面11からはみ出している。ノズル平坦面11上には、隣り合う吐出孔7の間に溝8が形成されている。隣接する吐出孔間の溝の本数は少なくとも1本以上であり、複数本が形成されていても良い。溝8のX方向における溝の長さは平坦面の幅Wで、溝の形状は直線、曲線に限定されない。溝8のY方向における長さW8cは(隣接する吐出孔間隔P−隣接する吐出孔の半径の和)以下である。 FIG. 5 is a schematic view showing an embodiment of the second solution spinneret, and is a diagram corresponding to FIG. 2. In the second solution spinneret, the hole diameter D is larger than the width W of the flat surface, and the discharge hole 7 protrudes from the nozzle flat surface 11. A groove 8 is formed between adjacent discharge holes 7 on the flat surface 11 of the nozzle. The number of grooves between adjacent discharge holes is at least one, and a plurality of grooves may be formed. The length of the groove 8 in the X direction is the width W of the flat surface, and the shape of the groove is not limited to a straight line or a curved line. The length W8c of the groove 8 in the Y direction is (sum of adjacent discharge hole intervals P-radius of adjacent discharge holes) or less.

図6は、第二の溶液紡糸口金の別の実施形態を示す模式図であり、図2および図3a)に対応する図である。図6a)の実施形態では、吐出孔7は、平坦面11上では円形が一部欠けた形状であるが、平坦面11から観察すると円形になっている。溝8は、平坦面11から観察した円形の吐出孔7を囲む吐出孔7の同心円を仮想して、平坦面11上に形成されたその同心円の一部である。溝8が吐出孔7の外周に近づくため、吐出した溶液ポリマーがノズル平坦面を濡れ広がる範囲を狭くすることができる。図6b)は図6a)のC5−C5線に沿った口金の断面を示す模式図である。図6c)の実施形態では、溝8は吐出孔7を囲んで、吐出孔7と同心円の一部であり、さらに溝8の縁と吐出孔7の縁が接している。溝8の縁と吐出孔7の縁が接しているので、吐出した溶液ポリマーが吐出孔7の縁でピンニングされ、ノズル平坦面の濡れ広がりをほぼ無くすことができる。図6d)は図6c)のC6−C6線に沿った口金の断面を示す模式図である。溝8とノズル平坦面のなす角θは、吐出孔7の外周の剛性を保つために小さくする事が好ましいが、溝8の縁の液切れを良くするためには45°以上60°以下が好ましい。 FIG. 6 is a schematic view showing another embodiment of the second solution spinneret, and is a view corresponding to FIGS. 2 and 3a). In the embodiment of FIG. 6a), the discharge hole 7 has a shape in which a part of the circle is missing on the flat surface 11, but is circular when observed from the flat surface 11. The groove 8 is a part of the concentric circles formed on the flat surface 11 by imagining the concentric circles of the discharge holes 7 surrounding the circular discharge holes 7 observed from the flat surface 11. Since the groove 8 approaches the outer periphery of the discharge hole 7, the range in which the discharged solution polymer wets and spreads on the flat surface of the nozzle can be narrowed. FIG. 6b) is a schematic view showing a cross section of the base along the line C5-C5 of FIG. 6a). In the embodiment of FIG. 6c), the groove 8 surrounds the discharge hole 7 and is a part of a concentric circle with the discharge hole 7, and the edge of the groove 8 and the edge of the discharge hole 7 are in contact with each other. Since the edge of the groove 8 and the edge of the discharge hole 7 are in contact with each other, the discharged solution polymer is pinned at the edge of the discharge hole 7, and the wet spread of the flat surface of the nozzle can be substantially eliminated. FIG. 6d) is a schematic view showing a cross section of the base along the line C6-C6 of FIG. 6c). The angle θ formed by the groove 8 and the flat surface of the nozzle is preferably made small in order to maintain the rigidity of the outer circumference of the discharge hole 7, but it should be 45 ° or more and 60 ° or less in order to improve the liquid drainage at the edge of the groove 8. preferable.

次に図7を用いて本発明の溶液紡糸口金の吐出孔から溶液ポリマーが吐出される工程を説明する。
図7a)、b)は、図2の実施形態で吐出孔7から溶液ポリマー16が吐出される過程を示す模式図である。吐出孔7から溶液ポリマー16が吐出されると、溶液ポリマー16に作用する圧力が急激に低下する。このため、図7a)に示すように、吐出孔7から吐出された直後の溶液ポリマー16が表面張力で丸く膨らむ。膨らんだ溶液ポリマー16はX方向、Y方向共にノズル平坦面11を伝っていき、溝8の位置に達すると溝8の縁でピンニングされ、液がそれ以上濡れ広がることができずに液切れし、図7b)に示すように濡れ広がりが止まる。濡れ広がる範囲が小さいことで溶液ポリマー16の滞留が抑制され、ポリマーが析出せずに安定した吐出が可能となる。
Next, a step of discharging the solution polymer from the discharge hole of the solution spinneret of the present invention will be described with reference to FIG. 7.
7a) and 7b) are schematic views showing a process in which the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7 in the embodiment of FIG. When the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7, the pressure acting on the solution polymer 16 drops sharply. Therefore, as shown in FIG. 7a), the solution polymer 16 immediately after being discharged from the discharge hole 7 swells roundly due to surface tension. The swollen solution polymer 16 travels along the flat surface 11 of the nozzle in both the X and Y directions, and when it reaches the position of the groove 8, it is pinned at the edge of the groove 8, and the liquid cannot be further wetted and spread and runs out. , As shown in FIG. 7b), the wet spread stops. Since the wet spread range is small, the retention of the solution polymer 16 is suppressed, and stable discharge is possible without precipitating the polymer.

図7c)は、図4c)の実施形態で吐出孔7から溶液ポリマー16が吐出される過程を示す模式図である。吐出孔7の縁と溝8の縁が接しているので、図7c)に示すように濡れ広がる平面部分が無く、最も安定して吐出が可能となる。 FIG. 7c) is a schematic view showing a process in which the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7 in the embodiment of FIG. 4c). Since the edge of the discharge hole 7 and the edge of the groove 8 are in contact with each other, there is no flat portion that spreads wet as shown in FIG. 7c), and the most stable discharge is possible.

図7d)、e)は図5の実施形態で吐出孔7から溶液ポリマー16が吐出される過程を示す模式図である。吐出孔7から溶液ポリマー16が吐出されると、X方向は吐出孔の縁にピンニングされ、縁に沿って膨らむ。このため、図5の実施形態ではX方向の溝が不要であり、第二の溶液紡糸口金は第一の溶液紡糸口金に比べ製作しやすい形状で、口金の製造コストを削減できる。Y方向は図7d)に示すようにノズル平坦面11に沿って液が濡れ広がる。溝8の位置に達すると液がそれ以上濡れ広がることができずに液切れし、図7e)に示すように濡れ広がりが止まる。濡れ広がる範囲が小さいことで溶液ポリマーの滞留が抑制され、ポリマーが析出せずに安定した吐出が可能となる。 7d) and 7e) are schematic views showing a process in which the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7 in the embodiment of FIG. When the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7, the X direction is pinned to the edge of the discharge hole and swells along the edge. Therefore, in the embodiment of FIG. 5, the groove in the X direction is unnecessary, and the second solution spinning base has a shape that is easier to manufacture than the first solution spinning base, and the manufacturing cost of the base can be reduced. In the Y direction, as shown in FIG. 7d), the liquid wets and spreads along the flat surface 11 of the nozzle. When the position of the groove 8 is reached, the liquid cannot be further wet and spread and runs out, and as shown in FIG. 7e), the wet spread stops. Since the wet spread range is small, the retention of the solution polymer is suppressed, and stable discharge is possible without precipitating the polymer.

次に図8を用いて本発明の溶液紡糸口金の吐出孔から吐出された溶液ポリマーが、高速エアーにより引き延ばされる工程を説明する。 Next, a process in which the solution polymer discharged from the discharge hole of the solution spinneret of the present invention is stretched by high-speed air will be described with reference to FIG.

図8a)は図2の実施形態で吐出孔7から溶液ポリマー16が図7a)b)の工程で吐出された後、高速エアーで引き延ばされる過程を示す模式図である。エアーノズル12からノズル先端15に沿って高速エアーが噴き出し、ノズル先端15の斜面から高速エアーが剥離し、吐出後の溶液ポリマーに吹き付けられ、溶液ポリマーを引き延ばす。図8a)に破線で示したノズル先端15の延長線とノズル平坦面11で形成される三角形部分へは高速エアーが直接的に流れることなく、真空に近い状態となるため、高速エアーの流れが不安定になる場合がある。 FIG. 8a) is a schematic view showing a process in which the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7 from the discharge hole 7 in the step of FIG. 7a) b) and then stretched by high-speed air in the embodiment of FIG. High-speed air is ejected from the air nozzle 12 along the nozzle tip 15, and the high-speed air is separated from the slope of the nozzle tip 15 and sprayed onto the discharged solution polymer to stretch the solution polymer. High-speed air does not flow directly to the triangular portion formed by the extension line of the nozzle tip 15 and the flat surface 11 of the nozzle shown by the broken line in FIG. 8a), and the state is close to vacuum. It may become unstable.

図8b)は図5の実施形態で吐出孔7から溶液ポリマー16が図7d)e)の工程で吐出された後、高速エアーで引き延ばされる過程を示す模式図である。図8b)の実施形態ではノズル先端15の斜面に吐出孔7が形成されているため、エアーノズル12から噴き出した高速エアーがポリマー溶液に直接吹き付け、図8a)のような真空箇所が無いため、安定した吐出が可能であり、効率的にポリマー繊維を細径化できる。このため、第二の溶液紡糸口金は第一の溶液紡糸口金に比べ高速エアー量を低減でき、ポリマー繊維の捕集部の吸引負荷を削減できる。特に、捕集部の吸引能力が低い場合には、捕集部でポリマー繊維が舞い上がり、製品に混入して異物となる懸念があるが、第二の溶液紡糸口金では高速エアー量を低減することで異物発生リスクを抑制できる。 FIG. 8b) is a schematic view showing a process in which the solution polymer 16 is discharged from the discharge hole 7 from the discharge hole 7 in the step of FIG. 7d) e) and then stretched by high-speed air in the embodiment of FIG. In the embodiment of FIG. 8b), since the discharge hole 7 is formed on the slope of the nozzle tip 15, the high-speed air ejected from the air nozzle 12 is directly blown onto the polymer solution, and there is no vacuum portion as in FIG. 8a). Stable discharge is possible, and the diameter of the polymer fiber can be reduced efficiently. Therefore, the second solution spinneret can reduce the amount of high-speed air as compared with the first solution spinneret, and can reduce the suction load of the polymer fiber collecting portion. In particular, when the suction capacity of the collecting part is low, there is a concern that the polymer fibers may fly up at the collecting part and become foreign substances mixed in the product, but the second solution spinneret should reduce the amount of high-speed air. The risk of foreign matter generation can be suppressed.

図4c)の実施形態で紡糸を実施した。
ノズルプレート2は、Y方向の幅が200mm、ノズル先端角度が30度で、ノズルの先端の平坦面11の幅Wが1.2mmであった。平坦面11には、孔径D=0.4mmの円形の吐出孔7が、隣接する吐出孔間隔P=3.5mmで45個形成されていた。さらに平坦面11には、幅0.2mm、深さ0.17mmの円形の溝8が、吐出孔7の縁と溝8の縁とが接するように、各吐出孔7の周囲に形成されていた。溝8と平坦面11とのなす角θは60°であった。ベースプレート3には、φ6mmのポリマー供給口9が1つ、半径が10mmの円形状のマニホールド5、長さ10mmのスリット6が形成されていた。ノズルプレート2とベースプレート3とを組み付けることで、ポリマー流路を形成した。さらに、ベースプレート3にエアーリッププレート4を組み付け、組み付けの調整により、エアーノズル12とノズル先端15との間隙を0.8mmとし、口金を構成した。
Spinning was carried out in the embodiment of FIG. 4c).
The nozzle plate 2 had a width of 200 mm in the Y direction, a nozzle tip angle of 30 degrees, and a width W of the flat surface 11 at the tip of the nozzle of 1.2 mm. On the flat surface 11, 45 circular discharge holes 7 having a hole diameter D = 0.4 mm were formed at adjacent discharge hole intervals P = 3.5 mm. Further, on the flat surface 11, circular grooves 8 having a width of 0.2 mm and a depth of 0.17 mm are formed around each discharge hole 7 so that the edge of the discharge hole 7 and the edge of the groove 8 are in contact with each other. rice field. The angle θ formed by the groove 8 and the flat surface 11 was 60 °. The base plate 3 was formed with one polymer supply port 9 having a diameter of 6 mm, a circular manifold 5 having a radius of 10 mm, and a slit 6 having a length of 10 mm. By assembling the nozzle plate 2 and the base plate 3, a polymer flow path was formed. Further, the air lip plate 4 was assembled to the base plate 3, and the gap between the air nozzle 12 and the nozzle tip 15 was set to 0.8 mm by adjusting the assembly to form a mouthpiece.

上記構成とした口金にポリビニルアルコールを水に20質量%で溶かした、粘度5000mPa・sの溶液ポリマーを、20mL/minでポリマー供給口9から供給した。吐出孔7から溶液ポリマーを吐出しながら、両側のエアーノズルから1500L/minの流量のエアーでブローし、溶液ポリマーを延伸して紡糸をした。10時間連続して紡糸をしても、吐出孔7の詰まりは発生しなかった。得られた不織布の繊維径を電子顕微鏡で測定したところ、平均繊維径3.52μmであった。 A solution polymer having a viscosity of 5000 mPa · s, in which polyvinyl alcohol was dissolved in water at 20% by mass, was supplied from the polymer supply port 9 at 20 mL / min. While discharging the solution polymer from the discharge hole 7, the solution polymer was blown with air at a flow rate of 1500 L / min from the air nozzles on both sides, and the solution polymer was stretched and spun. Even after spinning for 10 hours continuously, the discharge hole 7 was not clogged. When the fiber diameter of the obtained non-woven fabric was measured with an electron microscope, the average fiber diameter was 3.52 μm.

本発明の溶液紡糸口金は、不織布の紡糸のみならず、様々な用途の溶液紡糸に利用できる。 The solution spinning base of the present invention can be used not only for spinning non-woven fabrics but also for solution spinning for various purposes.

1:溶液紡糸口金
2:ノズルプレート
3:ベースプレート
4:エアーリッププレート
5:マニホールド
6:スリット
7:吐出孔
8:溝
9:ポリマー供給口
10:ポリマー導入路
11:ノズル平坦面
12:エアーノズル
13:ブローエアー供給口
14:ブロー整流孔
15:ノズル先端
16:溶液ポリマー
1: Solution spinneret 2: Nozzle plate 3: Base plate 4: Air lip plate 5: Manifold 6: Slit 7: Discharge hole 8: Groove 9: Polymer supply port 10: Polymer introduction path 11: Nozzle flat surface 12: Air nozzle 13 : Blow air supply port 14: Blow rectifying hole 15: Nozzle tip 16: Solution polymer

Claims (5)

溶液を吐出する紡糸口金であって、
口金の先端に平坦面を有し、
前記平坦面に、平坦面に収まる大きさの溶液を吐出する複数の吐出孔と、それぞれの吐出孔を囲む溝が形成された、溶液紡糸口金。
A spinneret that discharges a solution
Has a flat surface at the tip of the base,
A solution spinneret in which a plurality of discharge holes for discharging a solution having a size that fits in the flat surface and grooves surrounding the respective discharge holes are formed on the flat surface.
前記吐出孔が円形であり、前記溝が吐出孔を囲む同心円の形状である、請求項1の溶液紡糸口金。 The solution spinneret according to claim 1, wherein the discharge hole is circular and the groove has a concentric shape surrounding the discharge hole. 溶液を吐出する紡糸口金であって、
口金の先端に平坦面を有し、
前記口金の先端に、前記平坦面からはみ出す大きさの溶液を吐出する複数の吐出孔が形成され、
前記平坦面に、隣り合う前記吐出孔の間に溝が形成された、溶液紡糸口金。
A spinneret that discharges a solution
Has a flat surface at the tip of the base,
At the tip of the mouthpiece, a plurality of discharge holes for discharging a solution having a size protruding from the flat surface are formed.
A solution spinneret in which a groove is formed between adjacent discharge holes on the flat surface.
前記吐出孔が、前記平坦面から観察した形状が円形であり、
前記溝が、前記吐出孔を囲む同心円の一部の形状である、請求項3の溶液紡糸口金。
The shape of the discharge hole observed from the flat surface is circular.
The solution spinneret according to claim 3, wherein the groove has a shape of a part of concentric circles surrounding the discharge hole.
前記吐出孔の縁と前記溝の縁とが接している、請求項1〜4のいずれかの溶液紡糸口金。 The solution spinneret according to any one of claims 1 to 4, wherein the edge of the discharge hole and the edge of the groove are in contact with each other.
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