JP2734700B2

JP2734700B2 - 多フィラメント紡糸口金および溶融紡糸方法

Info

Publication number: JP2734700B2
Application number: JP1322166A
Authority: JP
Inventors: 諭平井; 晴男相蘇; 裕平前田
Original assignee: TORE KK
Current assignee: TORE KK
Priority date: 1989-12-11
Filing date: 1989-12-11
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JPH03185106A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は多フィラメントを溶融紡糸するための紡糸口
金、およびかかる紡糸口金を用いて、融着や糸切れのな
い安定した紡糸性で、多フィラメントを溶融紡糸する方
法に関する。

［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、高速化が進んで来ている。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紡糸口金多本取り
の製造技術である。すなわち、１つの紡糸口金から多フ
ィラメントを紡出し、それを複数本の糸条に分割して巻
取る技術が必要とされる。１紡糸口金多本取りによっ
て、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得るかにある。

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
に対して一方から横吹き冷却する方法を用いて溶融紡糸
するに際して、冷却風の吹き付け方向と平行に分離帯を
設けることが提案されている。該方法によれば、紡糸口
金内周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、横吹き冷却法による上記欠点を解消する方法と
して、特開昭55−90609号公報や特開昭55−93816号公報
には、紡糸口金の吐出孔を同心円上に環状配列、または
環状ブロック配列とし、紡出した多フィラメントをとり
囲むように円筒型冷却装置を用いて冷却する方法が提案
されている。該方法によれば、円筒型冷却装置で、多フ
ィラメントをとり囲むため、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、狭い配列間隔で
複数列穿孔されているため、高紡糸速度下では、配列外
周フィラメントの随伴気流がいわゆるエアーカーテンを
形成し、配列内周部のフィラメントが冷却不足を起し易
いという欠点を有している。

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（導入孔）を同心円上に１列ないし２
列配置し、紡出糸条をとり囲む外部冷却装置と、紡出糸
条によって、とり囲まれた内部冷却装置とを併用して紡
出糸条を冷却する方法が提案されている。しかしなが
ら、該方法は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、かつ配列数が少なくなる
ために、吐出孔（導入孔）数に限界があるという欠点が
ある。即ち、本発明の目的の１つである多フィラメント
化を達成することは困難である。

一方、多量のマルチフィラメントを経済的に紡糸する
ことを目的として特公昭34−10257号公報には、塩化ビ
ニル系合成繊維を溶融紡糸する紡糸口金において、溶融
物を等分するためのダイとダイの底面に円周上に吐出孔
を設けた口金が提案されている。該口金によれば、１つ
の導入孔に複数の吐出孔を設けているため、多本取りが
可能となる。しかしながら、該口金は、１つの導入孔に
対し、円周上に吐出孔を設けているため、多フィラメン
ト化を図ると、紡糸口金内周部のフィラメントが冷却不
足となり易い欠点を有している。

また、１つの導入孔に複数の吐出孔を配置した溶融紡
糸方法として、特開昭60−162803号公報には、１個の導
入孔の底部に孫オリフィスと１孔当りの吐出量が孫オリ
フィスより大きくなるような孔断面積の親オリフィスが
各々１孔以上穿孔された紡糸口金を用い、孫オリフィス
からの紡出糸条と親オリフィスからの紡出糸条を別々に
巻き取る方法が提案されている。

該方法によれば孫オリフィスからの極細糸条と、親オ
リフィスからの太デニール糸条とが一気に得られる。し
かしながら、前記導入孔を密集化し、多フィラメント化
を図った場合、極細糸条と太デニール糸条との分離が困
難になるという欠点を有している。また、極細糸条の周
囲に発生する随伴気流速度と太デニール糸条の周囲に発
生する随伴気流速度とが著しく異なるために、気流の乱
れが生じ、紡糸安定性が極端に低下するという欠点も有
している。

［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の問題点を解消
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
ト紡糸口金、およびその紡糸口金を用いた溶融紡糸方法
を提供しようとするものである。

本発明者らは、多フィラメントを安定して紡糸するた
めの方法について鋭意検討した結果、円形導入孔を環状
に配列せしめ、各円形導入孔に複数の吐出孔を限定した
範囲で、かつ、実質的に１列に配置せしめた特殊な紡糸
口金を用いることによって、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、（１）円形導入孔の底部に孔形の等しい複数の吐出孔
を実質的に一列に設け、該吐出孔間の最小孔間隔を吐出
孔径の２倍以上で、かつ吐出孔間の平均孔間隔を2mm以
下とし、前記円形導入孔を環状に配置せしめるととも
に、前記吐出孔群も環状に配置させることを特徴とする
多フィラメント紡糸口金。

（２）熱可塑性重合体を溶融紡糸する際に、請求項
（１）記載の多フィラメント紡糸口金を用いることを特
徴とする溶融紡糸方法。

の構成からなる。

以下本発明を詳述する。

本発明で最も重要なことは、紡糸口金の円形導入孔の
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
るとともに、円形導入孔を環状に配列すること。また、
吐出孔間の最小孔間隔および平均孔間隔を限定した範囲
にすることである。

以下、本発明の紡糸口金を図を用いて詳述する。第１
図は本発明の紡糸口金の背面の例を示す平面図、第２図
は第１図に示す円形導入孔の部分拡大図、第３図は第２
図のＸ−Ｘ′断面図、第４図は本発明の紡糸口金の背面
の他の例を示す平面図である。

本発明の紡糸口金は、第１図〜第３図に示す紡糸口金
本体１の背面に穿孔された円形導入孔２の底部４に複数
の吐出孔３を設けた構成とする。底部４は紡糸口金背面
に平行な面の部分をさす。

１つの円形導入孔に１つの吐出孔を穿孔した通常の紡
糸口金の場合、導入孔の間隔を狭くし、高密集化して
も、2mm強の吐出孔間隔が限度である。つまり、吐出孔
間隔を狭くしようとすると、円形導入孔の孔径を極めて
小さくする必要があり、耐圧を必要とする5mm以上の厚
さを有する平板状紡糸口金では工作精度上でも限界があ
る。この問題は本発明のごとく、１つの円形導入孔に複
数の吐出孔を設けることによってはじめて解消でき、吐
出孔の高密集化が達成できる。

なお、本発明において導入孔を円形にして円形導入孔
２としてのは、紡糸口金製作上、工作し易くするためで
ある。

また、本発明の吐出孔３は孔径が等しい必要がある。
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、孔径の小さな吐
出孔からの集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い必要がある。

なお、本発明の吐出孔の横断面形状は必ずしも円形に
限られるものではなく、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横断面形状
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。

また、本発明では吐出孔３は実質的に１列に設ける必
要がある。実質的に１列とは、第２図Ａに示すような、
完全に１列の状態に限定されるものでなく、第２図Ｂに
示すごとく、１つの円形導入孔に穿孔された互いに最も
離れた２孔を結ぶ直線の長さl₂を（１円形導入孔当りの
吐出孔数−１）で除した幅l₃の範囲内で前記直線より交
互にずれて穿孔されていてもよい。

吐出孔３が１つの円形導入孔内に複数列の状態、すな
わち、紡糸口金中心からの同一放射線上（例えば第１図
Ｙ−Ｙ′線上）に複数存在すると、紡糸口金中心に近い
フィラメントの冷却不足が発生する。これは、紡糸口金
外周部から紡出される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、紡糸口金内周部に位置
するフィラメントが十分冷却されなくなるためである。

従って、紡糸性を向上せしめるためには、吐出孔３は
実質的に１列に配置する必要がある。

また、本発明では、吐出孔間の最小孔間隔は吐出孔径
の２倍以上である必要がある。本発明者らは、どこまで
吐出孔の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
吐出孔の孔径に依存しており、吐出孔の孔径の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、吐出孔間の最小孔間隔は吐出孔径の４倍以上
あることがより好ましい。

また本発明では、円形導入孔２を環状に配置せしめる
とともに、吐出孔３の群を環状に配置することが必要で
ある。円形導入孔２が複数の列（同一放射線上に円形導
入孔２を複数配置）に配置されたり、吐出孔３が複数の
列に配置されていると、前述したように配列内周部に存
在するフィラメントが冷却不足となって紡糸性が悪化す
る。特に紡糸速度が速い場合や、フィラメント数が極め
て多い場合は前記随伴気流が顕著に増大するため、配列
内周部の冷却不足に起因する糸切れが多発するようにな
る。

なお、本発明でいう環状に配置するとは、第１図のよ
うに円形導入孔２が完全に円周上に配置された場合の他
に、千鳥配置や、多角形状の配置等も含む。しかし、紡
糸口金の中心からの紡一放射線上に複数の吐出孔が存在
しない配置とし、吐出孔群の紡糸口金中心からの距離が
等しくなるように円周上にほぼ１列に配置することが好
ましい。

また、本発明では平均孔間隔を2mm以下とする必要が
ある。本発明でいう吐出孔の平均孔間隔とは第２図Ａ、
Ｂに示すように１つの円形導入孔中の吐出孔の孔間隔l₁
および隣りあう円形導入孔間に存在する吐出孔の孔間隔
l₁′等、全ての吐出孔間隔の総和を（全吐出孔数−１）
で除した値を意味する。ただし、第４図に示すように、
分離帯５を設け、円形導入孔をブロック状に配置した場
合は、分離帯５の幅Ｗを除いた長さから算出する。

本発明では吐出孔群を環状に配置するがゆえに平均孔
間隔が2mm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
をあまり大きくしないで、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。

本発明において、従来実施されていた吐出孔の孔間隔
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。

すなわち、フィラメント数が少なく、吐出孔間隔が十
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、
吐出孔間隔が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、平均孔間隔が2mm以下になる程に孔間隔
を狭くしてゆくと、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つの円形導入孔に複数の吐出孔を
配置することによって、はじめて達成できるのである。

また本発明においては、溶融重合体による紡糸口金の
背面圧力や、紡糸口金パックを組み立てる際の圧力に耐
える紡糸口金であることが必要であり、厚さ5mm以上、
好ましくは厚さ10mm以上の平板状紡糸口金を好適に用い
ることができる。

また、本発明では、円筒型冷却装置を採用すること
が、フィラメントの均一性向上や紡糸性向上の面から好
ましい。円筒型冷却装置としては、内径が吐出孔群の外
接円より10〜150mm大きく、走行糸条に対し直交方向か
ら、上向き60゜までの範囲で、該糸条の中心に向けて冷
却風を含き付けるタイプであることが、吐出された各フ
ィラメントの固化点を安定させ、フィラメント間の均一
性を向上せしめる上で好ましい。

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。

［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
フェノール中で溶解し、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℃で溶融したのち、紡糸口金として、直径1
00mmφ、厚さ10mm、吐出孔孔径0.1mmφの他、第１表に
示す配列の平板状口金を用い、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デニールのフィラメントを巻き取った。

なお、冷却装置として、内径が吐出孔群の最外周PCD
（75mmφ）より20mm大きく、上向き45゜で糸条の中心に
向けて冷却風を吹きつける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.1〜３および６は本発明の効果を明
確にするための比較例である。

実験No.1、２はいずれも複数配列のため、配列内周部
が冷却不足となって固化点が紡糸口金から遠ざかるとと
もに、長時間巻き取る間に糸切れが発生した。実験No.3
は１つの円形導入孔の底部に３孔の吐出孔を設けたも
の、紡糸口金中心からの同一放射線上に吐出孔を配置さ
せたため、紡糸口金中心に近い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.6は最小孔間隔が吐出孔
径の２倍未満で、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。

一方、本発明の要件を満足する実験No.4、５から紡糸
性の良好な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４図
に示す配置で、直径100mmφ、厚さ15mmの他、第２表に
示す条件の平板状紡糸口金を用いて、１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
ブロックごとに別々に巻き取って、135デニール36フィ
ラメントの４本取紡糸を行なった。

なお、円筒冷却装置として内径が吐出孔群の最外周PC
D（77mmφ）より60mm大きく、多フィラメントに対して
直交吹き出しのものを用いた。紡糸中融着により糸切れ
もなく、良好な紡糸性で多本取紡糸が実施できた。

［発明の効果］本発明によれば、１つの紡糸口金に多数の紡糸孔群を
極めてコンパクトに配し、多本取化が可能であるため、
高い生産性が得られるとともに、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。
また、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で得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の紡糸口金の背面の例を示す平面図、第
２図A,Bは第１図に示す円形導入孔の部分拡大図、第３
図は第２図のＸ−Ｘ′断面図、第４図は本発明の紡糸口
金の背面の他の例を示す平面図である。 1:紡糸口金、2:円形導入孔 3:吐出孔、4:円形導入孔の底部 5:分離帯

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円形導入孔の底部に孔径の等しい複数の吐
出孔を実質的に一列に設け、該吐出孔間の最小孔間隔を
吐出孔径の２倍以上で、かつ吐出孔間の平均孔間隔を2m
m以下とし、前記円形導入孔を環状に配置せしめるとと
もに、前記吐出孔群も環状に配置させることを特徴とす
る多フィラメント紡糸口金。
【請求項２】熱可塑性重合体を溶融紡糸する際に、請求
項（１）記載の多フィラメント紡糸口金を用いることを
特徴とする溶融紡糸方法。