JP4761094B2

JP4761094B2 - 溶融紡糸口金パック及び熱可塑性樹脂繊維の製造方法

Info

Publication number: JP4761094B2
Application number: JP2001063011A
Authority: JP
Inventors: 隆鶴田; 健一郎小高; 直之南部
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-03-07
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2021-03-07
Also published as: JP2002266152A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂を原料とする合成繊維の製造に使用する、金属線不織布フィルターを備えた溶融紡糸口金パック並びに該溶融紡糸口金パックを使用した熱可塑性樹脂繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を溶融紡糸するために使用される溶融紡糸口金パックは、一般にパックケース内に濾材や分配板、口金と共に、熱可塑性樹脂中の異物等を取り除くために金属線フィルターと金属線不織布とからなる平板状のフィルターが使用されている（例えば特開平８−２６９８１０号公報）。
【０００３】
紡糸においては、フィルターの交換は、通常は、フィルターを収容した溶融防止口金パック全体を交換することにより行われる（単に、フィルターの交換と呼ばれる）が、かかる交換は製造工程の停止の必要があること、交換のための工数が必要であること、交換時には材料ロスが発生すること等の理由により、フィルターの交換周期（時間）を長くすることが要求される。
【０００４】
平板のフィルターを使って紡糸口金パックの交換時間を伸ばす技術としては、溶融紡糸口金パック自体を大きくしてフィルターの大きさを大きくするか、溶融紡糸口金パックより上流に大表面積を有する平板フィルターを設置し、溶融した熱可塑性樹脂が紡糸口金パックに入る前に詰まりの要因となる異物等を濾過する方法がとられていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の方法では、以下の問題が存在した。
（１）溶融紡糸口金パックの大型化、大表面積を有する平板フィルターの設置のいずれの方法によっても、設備費用が高額になる。また、溶融紡糸口金パックの大型化の方法によれば、フィルター交換時の材料ロスも多く、繊維のコスト低減の目的に反する。
【０００６】
（２）ゲル化物、異物、含有金属、顔料、染料等の多い熱可塑性樹脂を紡糸する場合においては、やはり短時間で詰まりが発生して溶融した熱可塑性樹脂の異常流動を引き起こし、操業性の悪化の原因となり、短周期でフィルターの交換をせざるを得ない。
【０００７】
（３）溶融した熱可塑性樹脂の滞留時間が長くなる上に、溶融樹脂の異常滞留を引き起こす可能性のある部分が多くなる。
【０００８】
（４）ポリアミド６６、ポリアミド４６のようにゲル化しやすいポリマーの紡糸においては、上流のフィルターからノズルの間の距離が長くなるためにその間でのゲル化が生じる。特に、ポリアミド６６等にて高強力糸を製造する場合に、ゲル化によるフィルターの詰まりがポリマーの流れを変えて偏流を起こし、織度斑等の原因となり、またケバの発生率が紡糸口金パック交換直後から経時的に高くなる。
【０００９】
（５）高粘度の熱可塑性樹脂の紡糸においては、糸切れ、ケバを防止するためにフイルターの濾過精度を高くしようとすると、金属線不織布自体の圧損が大きくなり、結果的にフィルターの濾過精度を高くすることができず、糸切れ、ケバを防止効果が十分とはいえない。
【００１０】
本発明の目的は、フィルターの詰りによる圧損が限界になるまでの時間を伸ばし、交換周期を長くした金属線不織布を使用の溶融紡糸口金パック、並びに該溶融紡糸口金パックを使用した、ケバ、糸切れの発生が少なく、特に異物の多いポリマーやゲル化しやすい熱可塑性樹脂を使用した紡糸に好適な熱可塑性樹脂繊維の製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の溶融紡糸口金パックは、パックケースに、出口側から少なくとも口金、整流板、フィルター、及び濾材とが収容されており、前記フィルターは、金属線フィルターと金属線不織布とからなる濾過部と前記濾過部の外周端を挟持する金属リムとで構成されており、前記濾過部は立体的な形状を有しており、前記濾過部の表面積が濾過面平面積の２倍以上であり、前記金属リムが、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上であり、前記濾過部の外周端が前記金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、かつ前記フィルターの断面高さの２０〜８０％に圧着されていることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成により、フィルターの詰りによる圧損が限界になるまでの時間が長くなり、フィルターの交換周期を長くすることが可能となる。またかかる構成の溶融口金パックを使用して熱可塑性樹脂の紡糸を行うと、ケバ、糸切れの発生が少なく、異物が多い熱可塑性樹脂やゲル化しやすい熱可塑性樹脂を紡糸する場合にも効率的、低コストにて紡糸が行える。
【００１３】
濾過部の表面積が濾過面平面積の２倍未満の場合には、フィルターの交換周期があまり長くならない。また、金属リムが、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上であり、濾過部の外周端が金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、かつフィルターの断面高さの２０〜８０％に圧着されていることによって、濾過部が金属リムにしっかり把持される。
【００１４】
前記濾過部の立体的な形状が波形形状であることが、容易かつ低コストにて濾過面の２倍以上の表面積を有する濾過部を製造することができ、好ましい。
【００１５】
本発明の溶融口金紡糸パックにおいては、さらに前記濾過部と前記整流板との間に５〜２０メッシュの補強金網が設けられていることが好ましい。
【００１６】
また、前記整流板に前記濾過部に対応した深さ０．５〜３．０ｍｍの座ぐり凹部が形成されていることも好ましい。
【００１７】
上記いずれかの構成により、溶融した熱可塑性樹脂の通過に伴う圧力による濾過部の変形による圧損上昇を防止することができる。
【００１８】
本発明は、溶融した熱可塑性樹脂を溶融紡糸口金パックから押し出して紡糸する熱可塑性樹脂繊維の製造方法であって、前記溶融紡糸口金パックは、パックケースに、出口側から少なくとも口金、整流板、フィルター、及び濾材とが収容されており、前記フィルターは、金属線フィルターと金属線不織布とからなる濾過部と前記濾過部の外周端部を挟持する金属リムとで構成されており、前記濾過部は立体的な形状を有しており、前記濾過部の表面積が濾過面平面積の２倍以上であり、前記金属リムが、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上であり、前記濾過部の外周端が前記金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、かつ前記フィルターの断面高さの２０〜８０％に圧着されていることを特徴とする。
【００１９】
かかる構成の製造方法は、フィルターの交換周期が長く、またケバ、糸切れ等の工程上問題の発生が少なく、特に異物の多いポリマーやゲル化しやすい熱可塑性樹脂を使用した紡糸に好適である。また、濾過部の表面積が濾過面平面積の２倍未満の場合には、フィルターの交換周期があまり長くならない。さらに、金属リムが、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上であり、濾過部の外周端が金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、かつフィルターの断面高さの２０〜８０％に圧着されていることによって、濾過部が金属リムにしっかり把持される。
【００２０】
前記濾過部の立体的な形状は、波形形状であることが好ましい。
【００２１】
本発明の熱可塑性樹脂繊維の製造方法は、前記金属線不織布の濾過精度が１５〜４０μｍであり、前記熱可塑性樹脂がリサイクルＰＥＴ、リサイクルＰＥ、リサイクルＰＰから選択されるものであることが好ましい。
【００２２】
金属線不織布の濾過精度を１５〜４０μｍとすることにより、異物の多いリサイクル熱可塑性樹脂を使用した紡糸が効果的に行える。リサイクル熱可塑性樹脂を紡糸する場合、濾過精度が１５μｍ未満の場合には、フィルターの交換周期が短くなり、濾過精度が４０μｍを超えると異物等によるケバ、糸切れ等が増加する。
【００２３】
本発明の熱可塑性樹脂繊維の製造方法は、前記金属線不織布の濾過精度が１０〜３０μｍであり、前記熱可塑性樹脂がポリアミド６６であり、得られる繊維の強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましい。
【００２４】
濾過精度を１０〜３０μｍとすることにより、ゲル化しやすいポリアミド６６にて高強力糸を製造する場合においても、ゲル化によるフィルターの詰まりが効果的に防止でき、ポリマーの流れの偏流により織度斑が発生するという問題や、並びにケバの発生率がフィルター交換直後から経時的に増大するという問題を抑制することができる。
【００２５】
本発明の熱可塑性樹脂繊維の製造方法は、前記金属線不織布の濾過精度が３０〜４０μｍであり、前記熱可塑性樹脂が顔料、染料の少なくとも１種を含むものであることが好ましい。
【００２６】
顔料、染料は、いずれも溶解ないし分散不良による異物を生じやすいものであり、金属線不織布の濾過精度を３０〜４０μｍとすることにより、顔料、染料を含む熱可塑性樹脂を使用した紡糸が効果的に行える。濾過精度が３０μｍ未満の場合には、フィルターの交換周期が短くなり、濾過精度が４０μｍを超えるとケバ、糸切れ等が増加する。
【００２７】
本発明の熱可塑性樹脂繊維の製造方法は、前記金属線不織布の濾過精度が１０〜３０μｍであり、前記熱可塑性樹脂がポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）であり、得られる繊維の強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の長繊維であることが好ましい。
【００２８】
本発明の熱可塑性樹脂繊維の製造方法は、前記金属線不織布の濾過精度が２０〜４０μｍであり、前記熱可塑性樹脂が固有粘度が０．８以上の高粘度ポリエステル系ポリマーであり、得られる繊維の強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強力糸であることが好ましい。
【００２９】
いずれの場合においても、濾過精度が下限値未満の場合にはフィルターの交換周期が短くなり、濾過精度が上限値を超えるとケバ、糸切れ等が増加する。
【００３０】
上述の発明において使用する溶融紡糸口金パックは、一般に濾過面平面積は１０〜２００ｃｍ² であり、大きすぎると交換時の材料ロスが多くなり、小さすぎると紡糸の生産効率が低くなる。かかる溶融紡糸口金パックにおいては、前記金属リムは、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上、フィルター部の外周部がその外周の金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、濾過部を固定した金属リムの厚みが、フィルターの立体構造部の高さ（フィルターの厚み）の２０〜８０％に圧縮されていることが好ましい。
【００３１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の溶融紡糸口金パックの好適な態様の縦断側面図を示したものである。
溶融紡糸口金パック１は、パックケース３０に、出口側から少なくとも口金１１、整流板９、フィルター７、及び濾材５とが収容されている。
【００３２】
パックケース３０は、口金１１を嵌合保持する第３ブロック３４、整流板９を嵌合する第２ブロック３３、濾材と濾過部とを収容する第１ブロック３２、及び上部蓋３１とから構成されており、複数のボルト１２により固定されてケース状となる。
【００３３】
上部蓋３１には、溶融した熱可塑性樹脂を送り込む導入孔３が設けられており、口金１１と整流板９との間にはスペーサー４が設けられている。また図１に示した例においては、整流板９のフィルター配設側に座ぐり凹部８が形成されている。
【００３４】
パックケース１は、第３ブロック３４、第２ブロック３３、第１ブロック３２とが一体に形成されて口金１１、整流板９、フィルター７、濾材５とを重ねて収容する筒状ケースと上部蓋との２部材からなる構成であってもよい。
【００３５】
図２は、本発明のフィルター７の好適な態様を示した。図２（Ａ）は正面図、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＸ−Ｘ断面図、図２（Ｃ）は図２（Ｂ）のＰ部の拡大図である。
【００３６】
フィルター７は、長方形であり、濾過部１３とその周縁に設けられた金属リム１５とから構成され、さらに濾過部１３は、金属線不織布１９とその両面に金属線フィルター１７が設けられて、３層構造をなしている。また濾過部１３は、図２（Ｂ）に示したように、長方形の長辺方向に波形形状に形成され、波形形状の波の高さは、濾過部１３の表面積が濾過面平面積（図２（Ａ）におけるａ×ｂ）の２倍以上となるように設定される。
【００３７】
フィルターの形状は特に限定されるものではなく、円形であってもよい。金属線フィルター、金属線不織布を構成する材料は、公知の材料が使用可能であるが、ステンレス繊維の使用が特に好ましい。金属線フィルターは、一般に２０〜３００メッシュの金網が使用される。
【００３８】
本発明の溶融紡糸口金パックに収容する濾材は、公知の濾材が限定なく使用可能である。具体的には、ガラスビーズ、金属粒子、ケイ石粒子等の無機粒子等が例示される。
【００３９】
フィルター７の金属リム１５は、濾過部１３を所定形状に保持する作用と共に溶融した熱可塑性樹脂の洩れを防ぐシール材としての作用を有するものである。かかるシール材としての作用を十分に発揮するためには、金属リム１５が、フィルター７の断面高さ（図２（Ｃ）の例におけるＤ、フィルターの厚み）の８０％以下の厚み（図２（Ｃ）の例では、１００ｄ／Ｄ≦８０（％））に圧着され、かつ金属リム１５にて圧着されるフィルター７の外周部分の巾（図２（Ｃ）の例ではＷ）が１．５ｍｍ以上であり、しっかりと把持されていることが必要である。そのためには外周の金属リムの巾（図２（Ｃ）の例ではＨ）は２．５ｍｍ以上、金属リム１５を構成する金属材の厚みは、０．５〜２．０ｍｍであることが必要である。その理由は、以下のとおりである。
【００４０】
図２に例示した波形形状のフィルターを使用する場合、図１に溶融紡糸口金パックに組み込みを行うと、フィルター７の金属リム部１５の圧着する際、波形の方向（長方形の長辺方向）にバネのような作用が生じる結果、フィルター７の濾過部１３が金属リム１５の内側へ移動する作用が生じる。
【００４１】
かかる移動により、濾過部１３の端部が金属リム１５から外れてしまうか、あるいは外れなくても、金属リム１３に把持される部分が減少し、把持部分が減少した部位では金属リム１３により圧着把持される厚みが減少してシール不良起こす場合がある。
【００４２】
本発明においては、フィルター７を上記のような形状に構成することにより、フィルター７を溶融紡糸口金パック１に組み込んで圧着した場合でも、濾過部１３の端部のずれを抑制することができ、シール不良による未濾過の溶融した熱可塑性樹脂の洩れを防止することができる。その結果、本発明の溶融紡糸口金パック１を使用することにより、未濾過の溶融した熱可塑性樹脂の洩れ等による操業性低下を防止することができるようになり、フィルター交換の周期の大幅な延長も可能となった。
【００４３】
本発明の溶融紡糸口金パック、該紡糸口金パックを使用した熱可塑性樹脂繊維の製造方法は、特にポリエステル、ポリアミド等を使用したエアバッグ用基布を構成する繊維の製造への適用にも好適である。
【００４４】
【実施例】
（実施例１）
繊維原料である熱可塑性樹脂として、ＰＥＴボトルのリサイクルレジンを使用し、溶融紡糸実験を行った。使用したフィルターは、濾過部が波形形状の円形のフィルター（金属リム部を含む外径１００ｍｍ）であり、濾過部の構成が金属線フィルター１００メッシュと金属線フィルター５０メッシュの間に濾過精度が４０μｍの金属線不織布から構成されており、実質濾過面積（表面積）が平面濾過面積の２倍のものを使用した。金属リムは材質の厚さが０．８ｍｍのアルミニウム製リムを使用した。
【００４５】
紡糸実験は、５６０ｄｔｅｘ−９６フィラメントの糸を紡糸温度２９０℃で溶融紡糸し、その紡糸された糸を直接紡糸延伸により、巻き取り速度３０００ｍ／ｍｉｎで巻取った。評価は、溶融紡糸口金パックの背圧が初期背圧より９．８ＭＰａ（１００ｋｇｆ／ｃｍ² ）上昇するまでの日数（背圧上昇限界日数）を測定することにより行った。
【００４６】
実施例１では、背圧上昇限界日数は、通常の平面フィルター（濾過精度が４０μｍの金属線不織布を金属線フィルター１００メッシュと金属線フィルター５０メッシュにて挟持することにて構成したもの）の約２倍であった。
【００４７】
（実施例２）
実施例１と同様の構成のフィルターであって、外周の巾、圧着状態を変えたフィルターを使用して溶融紡糸口金パックを組み立て、実施例１と同様の条件にて溶融紡糸を行い、背圧が初期背圧より９．８ＭＰａ上昇した後に溶融紡糸口金パックの洩れ及び操業性を評価した。評価結果を表１にまとめて示した。
【００４８】
【表１】

（実施例３）
繊維原料である熱可塑性樹脂として、ポリアミド６６を使用し、溶融紡糸実験を行った。使用したフィルターは、濾過部が波形形状の円形のフィルター（金属リム部を含む外径１００ｍｍ）であり、濾過部の構成が金属線フィルター１００メッシュと金属線フィルター５０メッシュの間に濾過精度が１５μｍの金属線不織布から構成されており、実質濾過面積（表面積）が濾過面平面積の２．５倍のものを使用した。金属リムは、材質の厚さが１．０ｍｍのアルミニウム製リムを使用した。
【００４９】
紡糸実験は、３５０ｄｔｅｘ−１４４フィラメントで強度が８．４ｃＮ／ｄｔｅｘの糸を紡糸温度２９０℃で溶融紡糸し、その紡糸された糸を直接紡糸延伸により、巻き取り速度２４００ｍ／ｍｉｎで巻取った。評価は、連続して１週間紡糸を行った後のケバの発生状況を観察することにより行った。
【００５０】
実施例３においては、通常の平面フィルター（濾過精度が１５μｍの金属線不織布の上下を金属線フィルター１００メッシュと金属線フィルター５０メッシュにて挟持することにて構成したもの）と比較したところ、連続して１週間紡糸を行った後のケバの発生は、半減した。更にこの方法で金属線不織布の濾過精度のみを変更した結果を表２に示す。
【００５１】
【表２】

【発明の効果】
本発明により熱可塑性樹脂を原料とする合成繊維の紡糸において、金属線不織布をフィルター構成部材として使用する紡糸口金パックにおけるフィルター詰りによる圧損限界になるまでの時間を伸ばし、紡糸口金パック（フィルター）の交換周期を長くすることができるともに、異物の多い熱可塑性樹脂やゲル化しやすい熱可塑性樹脂を使用して紡糸する場合に、ケバ、糸切れを減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶融紡糸口金パックの１態様の縦断側面図
【図２】溶融紡糸口金パックに使用するフィルターの例を示した図
【符号の説明】
１溶融紡糸口金パック
５濾材
７フィルター
９整流板
１１口金
１３濾過部
１５金属リム
１７金属線フィルター
１９金属線不織布

Claims

パックケースに、出口側から少なくとも口金、整流板、フィルター、及び濾材とが収容されており、前記フィルターは、金属線フィルターと金属線不織布とからなる濾過部と前記濾過部の外周端を挟持する金属リムとで構成されており、前記濾過部は立体的な形状を有しており、前記濾過部の表面積が濾過面平面積の２倍以上であり、前記金属リムが、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上であり、前記濾過部の外周端が前記金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、かつ前記フィルターの断面高さの２０〜８０％に圧着されていることを特徴とする溶融紡糸口金パック。
前記濾過部の立体的な形状が波形形状である請求項１に記載の溶融紡糸口金パック。
さらに前記濾過部と前記整流板との間に５〜２０メッシュの補強金網が設けられている請求項１又は２に記載の溶融紡糸口金パック。
前記整流板に前記濾過部に対応した深さ０．５〜３．０ｍｍの座ぐり凹部が形成されている請求項１〜３のいずれかに記載の溶融紡糸口金パック。
溶融した熱可塑性樹脂を溶融紡糸口金パックから押し出して紡糸する熱可塑性樹脂繊維の製造方法であって、前記溶融紡糸口金パックは、パックケースに、出口側から少なくとも口金、整流板、フィルター、及び濾材とが収容されており、前記フィルターは、金属線フィルターと金属線不織布とからなる濾過部と前記濾過部の外周端部を挟持する金属リムとで構成されており、前記濾過部は立体的な形状を有しており、前記濾過部の表面積が濾過面平面積の２倍以上であり、前記金属リムが、構成材料の厚みが０．５〜２．０ｍｍ、巾が２．５ｍｍ以上であり、前記濾過部の外周端が前記金属リムで少なくとも１．５ｍｍ以上把持されており、かつ前記フィルターの断面高さの２０〜８０％に圧着されていることを特徴とする熱可塑性樹脂繊維の製造方法。
前記濾過部の立体的な形状が波形形状である請求項５に記載の熱可塑性樹脂繊維の製造方法。
前記金属線不織布の濾過精度が１５〜４０μｍであり、前記熱可塑性樹脂がリサイクルＰＥＴ、リサイクルＰＥ、リサイクルＰＰから選択されるものである請求項５又は６に記載の熱可塑性樹脂繊維の製造方法。
前記金属線不織布の濾過精度が１０〜３０μｍであり、前記熱可塑性樹脂がポリアミド６６であり、得られる繊維の強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である請求項５又は６に記載の熱可塑性樹脂繊維の製造方法。
前記金属線不織布の濾過精度が３０〜４０μｍであり、前記熱可塑性樹脂が顔料、染料の少なくとも１種を含むものである請求項５又は６に記載の熱可塑性樹脂繊維の製造方法。
前記金属線不織布の濾過精度が１０〜３０μｍであり、前記熱可塑性樹脂がＰＰＳであり、得られる繊維の強度が４ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の長繊維である請求項５又は６に記載の熱可塑性樹脂繊維の製造方法。
前記金属線不織布の濾過精度が２０〜４０μｍであり、前記熱可塑性樹脂が固有粘度が０．８以上の高粘度ポリエステル系ポリマーであり、得られる繊維の強度が７ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の高強力糸である請求項５又は６に記載の熱可塑性樹脂繊維の製造方法。