JP2734699B2 - 多フィラメント用紡糸口金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱可塑性重合体の溶融紡糸に用いる紡糸口金
に関するものである。さらに詳しくは、多フィラメント
を安定した紡糸性で得るための多フィラメント用紡糸口
金に関するものである。

［従来の技術］ 合成繊維の生産性を高めるために、近年、増々多フィ
ラメント化、高速化が進んできている。多フィラメント
化の大きな流れの１つは極細繊維の製造技術である。近
年、極細糸のフィラメントデニールは増々細デニール化
され、0.1デニール近辺にまで達している。このような
極細糸の生産性を高めるためには多フィラメント化が必
須となる。

また、もう１つの大きな流れは、１つの紡糸口金から
多錘取する技術である。すなわち、１つの紡糸口金から
複数のマルチフィラメントを紡出し、分割して巻取る技
術が必要とされる。これにより、合成繊維の製造コスト
は格段に低減するが、この場合も多フィラメント化が必
須となる。

このような多フィラメント化に伴って、次のような問
題が発生してきている。すなわち、紡糸口金から紡出さ
れるフィラメント数が多いと、冷却固化される過程で、
フィラメント同志が接触して紡糸性が低下したり、紡糸
口金の中央部付近から紡出されたフィラメントが冷却不
足となって、フィラメント間に冷却斑が発生し、得られ
る多フィラメント糸の均一性が低下するという問題であ
る。

この問題は紡糸口金に穿孔した吐出孔の間隔を十分に
広げることで解消できるものの、口金面積の大きな紡糸
口金が必要となり、設備上不利となる。従って、多フィ
ラメント化における技術課題は、いかにして密集した多
フィラメントを安定して冷却するかがポイントである。

このような問題を改善せんとして、特開昭53−61711
号公報や特開昭56−107005号公報には、多フィラメント
に対して一方向から横吹き冷却し、溶融紡糸するに際し
て、冷却風の吹き付け方向と平行に、吐出孔群を分割す
る分離帯を設けた紡糸口金を用いることが提案されてい
る。該紡糸口金を用いると紡糸口金内部に冷却風を取り
込むことができるため、比較的フィラメント数の少ない
場合にはフィラメント間の冷却斑は起りにくい。しか
し、フィラメント数がさらに多い場合や、紡糸速度が速
くなった場合、分割されたフィラメント群の中央部付近
や冷却風の風下側のフィラメントの冷却不足が起り易い
という欠点を有している。

また、特開昭55−90609号公報や特開昭55−112305号
公報には、多フィラメントを円周方向から中心に向けて
冷却し、溶融紡糸するに際して、吐出孔を環状ブロック
配列、または同心円上に環状配列せしめた紡糸口金を用
いることが提案されている。該紡糸口金を用いれば、冷
却風を円周方向から中心に向けて吹き付けることによっ
て、横吹き冷却法のように風下側のフィラメントが冷却
不足を起すということはなくなる。しかしながら、吐出
孔が環状に狭い配列間隔、もしくは同一放射線上に複数
列穿孔されているため、紡糸速度の高速化に伴って、配
列外周フィラメントの随伴気流がエアーカーテンを形成
し、配列内周部のフィラメントが冷却不足を起し易いと
いう欠点がある。

この欠点を改善する試みとして、特開昭57−161113号
公報には吐出孔を同心円上に１列ないし２列配置させた
紡糸口金を用いること、および紡出糸条を取り囲む外部
冷却装置と紡出糸条によって取り囲まれた内部冷却装置
を併用することが提案されている。しかしながら、該方
法は特別な内部冷却装置を用いるため、設備コストが高
く、また紡糸操作性も悪く、かつ配列数を少なくせざる
を得ないために、吐出孔数に限界があるという欠点を有
する。すなわち、本発明の目的である多フィラメント化
を達成することは困難である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は前記した多フィラメント化における問題点を
解消すること、すなわちフィラメント同志の接触による
融着や、冷却不足によって生ずる糸切れ、糸斑を防止
し、安定した紡糸性と均一な糸条を得るための多フィラ
メント用紡糸口金を提供しようとするものである。

本発明者らは、多フィラメントの溶融紡糸に適した紡
糸口金について鋭意検討した結果、従来の紡糸口金に用
いられている導入孔にかえて、紡糸口金背面に特定の導
入溝を設けること、また該導入溝の底部に吐出孔を高密
度に配置せしめた特殊な紡糸口金をすることによって、
安定した紡糸が可能であることをつきとめ、本発明に到
達したものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は次の構成からなる。

熱可塑性重合体を溶融紡糸する厚さ5mm以上の平板状
紡糸口金であって、該紡糸口金の背面に導入溝をブロッ
ク状に配置せしめ、該導入溝の底部の幅を3mm以下とす
るとともに、該導入溝底部の面積の総和を前記紡糸口金
背面の面積に対して12％以下とし、前記導入溝の底部に
孔径の等しい複数の吐出孔を実質的に１列に設け、該吐
出孔の最小孔間隔を吐出孔径の２倍以上とし、かつ平均
孔間隔を2mm以下とすることを特徴ととする多フィラメ
ント用紡糸口金。

本発明でいう熱可塑性重合体とはポリエステルやポリ
アミドに代表される溶融紡糸可能な重合体のことであ
る。

本発明で最も重要なことは、紡糸口金背面に熱可塑性
重合体の導入溝を設け、該導入溝の底部に吐出孔を高密
度に配置させることである。

以下、本発明について図面を用いて詳述する。第１図
は本発明の紡糸口金の１例を示す平面図、第２図は第１
図に示す導入溝の部分拡大図、第３図は第２図のＸ−
Ｘ′断面図、第４図〜第９図は本発明の他の紡糸口金の
例を示す平面図である。

本発明の紡糸口金は、厚さ5mm以上の平板状である。
重合体による背面圧や紡糸口金パックの組立ての際に加
わる圧力に耐えるためには、厚さ10mm以上の平板状の紡
糸口金であることが好ましい。

本発明の紡糸口金は第１図に示すように、紡糸口金１
の背面に円弧状の導入溝２が設けられ、該導入溝２の底
部４に吐出孔３が高密度に配置されている。底部４は紡
糸口金背面に平行な面の部分をさす。

一般に、紡糸口金面積をあまり大きくしないで、多フ
ィラメント化を図ろうとすれば、必然的に吐出孔密度を
高くしていかなかればならない。しかしながら、従来の
紡糸口金のように１つの導入孔に１つの吐出孔が穿孔さ
れている場合、吐出孔間隔を狭くして高密集化しても、
工作精度上高々2mm強の吐出孔の孔間隔が限度である。
さらに吐出孔の孔間隔を狭くしようとすると、導入孔の
孔径を極めて小さくする必要があり、ある程度の厚みを
必要とする溶融紡糸用平板状紡糸口金では工作精度上限
界がある。

本発明は、この問題を解消するものであり、前記従来
における導入孔を連通させた形の、いわゆるスリット上
の導入溝２を形成させることによって、該導入溝２の底
部に極めてコンパクトに吐出孔３を穿孔でき、吐出孔３
を高密集化することができるのである。このような導入
溝の概念は従来考えられなかった新しい概念である。

特に本発明においては、１つの導入溝当り、10以上の
吐出孔を設けることが、多フィラメント化を図る上で好
ましい。

また、本発明の紡糸口金は導入溝２がブロック状に配
置されている。ブロック状に配置せしめるとは、例えば
第１図や第４図に示すように、複数の導入溝２を分離帯
５を設けてブロック状に配置させることである。導入溝
２を完全に連通させてしまうと、ポリマーによる背面圧
力や紡糸口金パックを組み立てる際に、紡糸口金が変形
してしまう。従って本発明では複数の導入溝２間に分離
帯５を設け、ブロック状に配置させる必要がある。前記
分離帯５の幅は紡糸口金の変形を防止するに必要な最少
の幅以上の範囲で任意に設定できる。

また、本発明の紡糸口金は、第１図や第４図に示すよ
うに、円弧状の導入溝２を円周上に環状に配置すること
が、各フィラメントの冷却の均一性の向上、吐出孔の数
を増加させる点で好ましい。つまり導入溝２を円周上に
ほぼ１列に配置し、吐出孔群の口金中心からの距離をほ
ぼ等しくすることが好ましい。この場合、冷却装置とし
て円筒型冷却装置を有効に用いることができる。

また本発明においては、導入溝２を第５図のように多
少ジグザグに配置してもよく、第６図のように導入溝２
を円弧状とせず直線状とし、全体として多角形状に配置
しても本発明の目的は達成できる。

また、本発明の紡糸口金は第３図に示すように導入溝
２の底部４の幅Ｗを3mm以下とするとともに、前記導入
溝２の底部４の面積の総和を紡糸口金背面の面積に対し
て12％以下とする必要がある。導入溝２の底部４の幅Ｗ
が3mmを越えると、溶融した重合体流の圧力によって導
入溝の底部が膨らんだり、紡糸時における吐出面のシリ
コーン修正時の修正治具による当り等によって、吐出孔
３付近が変形する他、異常滞留部分が多くなって紡糸性
が低下し易くなるため好ましくない。かかる問題を効果
的に回避するためには、導入溝の底部の幅を2mm以下と
することが好ましい。特に、吐出孔の孔長Ｌが短い場
合、変形し易くなるため、孔長Ｌを短くするに従い、導
入溝の底部の幅を狭くしていくのがよい。

また、導入溝の底部の面積の総和が紡糸口金背面の面
積に対して12％を越えると、紡糸口金全体の強度が低下
し、重合体流の圧力によって紡糸口金全体が膨らみ易く
なってしまう。重合体流による圧力や紡糸パック組立て
時に受ける外圧に対して耐える紡糸口金とするために
は、導入溝の底部の面積の総和を紡糸口金背面の面積に
対して７％以下とすることがより好ましい。

本発明の紡糸口金は、前記導入溝２の底部４に孔径の
等しい複数の吐出孔３が実質的に１列に設けられてい
る。異なる孔径の吐出孔が設けられていると、孔径の大
きな吐出孔からの重合体流の吐出線速度は、孔径の小さ
い吐出孔から紡出される重合体流のそれに比べ、大きく
なり、隣接する重合体流に速度差があるため、小さな外
乱でも融着し易くなる。また、両者のフィラメントの周
囲に形成される随伴気流速度にも差が生じ、気流の乱れ
によって融着し易くなり、甚しい場合は糸切れの原因と
なる。

従って、安定した紡糸性を得るためには吐出孔３の孔
径は工作精度の許す範囲内で等しくする必要がある。

なお、本発明における吐出孔３の形状は必ずしも円形
に限られたものではなく、変形した吐出孔にも適用可能
である。その場合には孔径が等しいということは実質的
に同一の形状を意味する。ただし、スリット状の形状よ
りなる吐出孔の工作精度を上げることは一般に困難であ
るので、本発明の多フィラメント密集化の効果が最も発
揮できるのは円形の吐出孔の場合である。

本発明でいう、実質的に１列とは、第２図に示すよう
に、導入溝２の底部４の中央線Ｒ上に１列に配置された
ものに限定されるものではなく、第２図中で示される孔
間隔ｌと同じ長さｌ′の範囲内で、前記導入溝２の底部
４の中央線Ｒ上から交互にずれて穿孔されていてもよ
い。このことは、１つの導入溝２に対して、冷却風と同
一方向線上に複数の吐出孔を穿孔しないことを意味す
る。すなわち、１つの導入溝２に対して、吐出孔３が同
一放射線上に近接して設けられていると、前記したよう
に外側に穿孔された吐出孔から紡出されるとフィラメン
トの随伴気流によって、エアーカーテンが形成され、内
側に位置するフィラメントが十分に冷却されなくなって
しまう。

従って、本発明においては、紡糸性を向上せしめるた
め、吐出孔３は１つの導入溝２に沿って実質的に１列に
配置する必要がある。

また、本発明の紡糸口金は、吐出孔３の最小孔間隔が
吐出孔径の２倍以上で、かつ平均孔間隔が2mm以下であ
ることが必要である。なお、本発明でいう平均孔間隔と
は、各導入溝間の分離帯の幅を除いた導入溝内の各吐出
孔間の平均の孔間隔を意味する。

本発明者らは、どこまで孔間隔を狭くし得るかについ
て詳細に検討した結果、フィラメント同志が融着を起さ
ない最小孔間隔は吐出孔３の孔径に依存しており、吐出
孔３の孔径の２倍以上あれば融着しにくいことを見いだ
した。最小孔間隔が吐出孔径の２倍未満では、フィラメ
ント同志が融着して、２本または数本が束となって膜状
に紡出されてしまう。フィラメント同志を接触させない
で紡糸安定性を高めるためには、最小孔間隔は孔径の４
倍以上あることがより好ましい。一方、平均孔間隔が2m
mを越えると、多フィラメント化が困難となり、本発明
の目的を達成することができない。紡糸口金面積をあま
り大きくさせないで、効率よく多フィラメントを製造す
るためには、平均孔間隔は1.5mm以下であることがより
好ましい。

また導入溝内に等間隔に吐出孔を配置させ、最小孔間
隔と平均孔間隔とを等しくすることが均一冷却を達成さ
せ、紡糸性を高める上で好ましい。

本発明において、従来実施されていた孔間隔よりも極
めて狭い孔間隔でも安定した紡糸性が得られる理由につ
いては次のように考えられる。

フィラメント数が少なく、孔間隔が十分とれる（10mm
以上）場合は、フィラメントの周囲に発生する随伴気流
は互いに干渉することがない。しかし、孔間隔が5mm以
下になった場合、隣接するフィラメント間の随伴気流は
互いに干渉するようになり、気流の乱れが発生して糸ゆ
れが大きくなる。しかしながら、本発明のごとく孔間隔
が2mm以下で孔間隔をさらに狭くしてゆくと、随伴気流
が個々のフィラメントに発生するのではなく、複数のフ
ィラメントに対し、層状に発生する。この効果によっ
て、フィラメント間の干渉が減少し、紡糸安定性が向上
するものと考えられる。これは、本発明のように１つの
導入溝に複数の吐出孔を配置することによって、はじめ
て達成できるのである。

［実施例］ 以下本発明を実施例で、より具体的に説明する。

なお、実施例における極限粘度［η］は試料をｏ−ク
ロロフェノール中で溶融し、25℃で測定した値である。

実施例１ 極限粘度［η］0.64のポリエチレンテレフタレートを
紡糸温度300℃で溶融した後、紡糸口金として、第１図
に示す直径100mmφ（背面の面積7850mm²）、厚さ15mm、
導入溝数４、分離帯幅5mm、導入溝底部の幅1.0mm、導入
溝底部の面積総和220mm²（紡糸口金背面の面積に対する
割合2.8％）、吐出孔径0.1mmφ、吐出孔長0.2mmの他、
第１表に示す条件の平板状紡糸口金を用い、吐出孔１孔
当りの吐出量0.05g/min、紡糸速度3000m/minの条件下で
フィラメントデニール0.15デニールの多フィラメントを
巻き取った。

なお、冷却装置として、円筒型冷却装置を用いた。

紡糸結果を第１表に示した。

第１表中、実験No.1および４は本発明を明確にするた
めの比較例である。

実験No.1は１つの導入溝に２列に吐出孔を配列した実
験である。紡糸口金中心からの同一放射線上で、かつ近
接して吐出孔を配置させたため、配列内周部の吐出孔か
ら紡出したフィラメントが冷却不足となって、糸切れし
た他、糸ゆれが大きく、フィラメント同志の融着も発生
した。

実験No.4は孔間隔が吐出孔径の２倍未満であり、吐出
孔間隔が狭すぎるため、フィラメント同志が融着し、紡
糸性が著しく悪かった。

なお、環状１列で孔間隔が2mmを越えるものは糸ゆれ
がやや大きかった他、多フィラメント化が困難で生産性
が低かった。

一方、本発明の要件を満足する実験No.2、３からは紡
糸性の良好な多フィラメントが得られた。

実施例２ 極限粘度［η］0.64のポリエチレンテレフタレートを
紡糸温度290℃で溶融した後、紡糸口金として第１図に
示す、直径100mmφ（口金背面の面積7850mm²）、厚さ15
mm、導入溝数４、分離帯幅15mm、導入溝底部の幅1.5m
m、導入溝底部の面積260mm²（紡糸口金背面の面積に対
する割合3.3％）孔間隔1.2mm、吐出孔径0.23mmφ、吐出
孔長0.3mmの条件の平板状紡糸口金を用いて、吐出孔当
りの吐出量を1.25g/minとして溶融吐出し、円筒冷却装
置を用いて冷却固化させ、紡糸速度3000m/minで、紡糸
口金の導入溝単位のブロックごとに別々に４糸条巻取っ
て、各々135デニール36フィラメントの４糸条巻取を行
なった。

紡糸中、融着による糸切れもなく、良好な紡糸性で多
錘取紡糸が実施できた。

［発明の効果］ 本発明の紡糸口金を用いて溶融棒糸を実施すると、高
度に密集した多フィラメントをフィラメント同志の融着
や、糸切れもなく安定した紡糸性が得られる。

また、紡糸口金に導入溝を設けることよって多数の紡
糸孔群を極めてコンパクトに配置することができ、かつ
多錘取化が可能であるため、高い生産性が得られる。

さらにまた多様のフィラメントデニールを高速度で安
定して紡糸することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の紡糸口金の１例を示す平面図、第２図
は第１図に示す導入溝の部分拡大図、第３図は第２図の
Ｘ−Ｘ′断面図、第４図〜第６図は本発明の他の紡糸口
金の例を示す平面図である。 1:紡糸口金、2:導入溝、3:吐出孔 4:導入溝の底部、5:分離帯 l:吐出孔間隔、W:導入溝の底部の幅 L:吐出孔の孔長

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性重合体を溶融紡糸する厚さ5mm以
   上の平板状紡糸口金であって、該紡糸口金の背面に導入
   溝をブロック状に配置せしめ、該導入溝の底部の幅を3m
   m以下とするとともに、該導入溝底部の面積の総和を前
   記紡糸口金背面の面積に対して12％以下とし、前記導入
   溝の底部に孔径の等しい複数の吐出孔を実質的に１列に
   設け、該吐出孔の最小孔間隔を吐出孔径の２倍以上と
   し、かつ平均孔間隔を2mm以下とすることを特徴とする
   多フィラメント用紡糸口金。