JPH03288617A - 熱可塑性重合体成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、溶融成形物、特に溶融紡糸および溶融製膜口
金表面の清掃方法に関する。さらに詳しくは、熱可塑性
重合体を成形する際に、工程を不安定とする要因となる
口金の汚れを除去する方法に関する。

［従来の技術］ ポリエステル、ナイロンあるいはポリオレフィンなどの
熱可塑性重合体から成形物、例えば繊維を製造する場合
、熱可塑性重合体からなる溶融物は細孔を穿った紡糸口
金から溶融吐出する方法が採用される。該熱可塑性重合
体からフィルムを製造する場合も同様に、スリット状の
口金から溶融吐出する。これら紡糸、製膜工程において
は、溶融吐出開始後、時間の経過にともない口金吐出孔
またはスリット周辺部に茶褐色の汚れが堆積してくる（
以下、口金汚れという）。口金汚れは溶融紡糸において
は、紡出糸条の曲がり、ピクツキ発生の原因となり、糸
条の曲がりが著しい場合には口金表面に曲がった糸条が
接触して、糸切れの原因となる。また、溶融製膜におい
ては、フィルム破れには至らなくとも製品に筋状の厚み
ムラが発生し、製品品位を損ねる問題が生じる。該口金
汚れは、吐出重合体の一部が吐出孔またはスリット周辺
部に残り、その更新速度が遅いために該重合体が酸化劣
化などによりゲル化したものと、吐出と同時に発生した
オリゴマーや可塑剤などの添加物の分解物などの低分子
物質が付着し固形異物として堆積したものが大部分であ
るといわれている。

この問題を解決するためには、該口金汚れをヘラ状のも
のを用いるなどして定期的に除去する、いわゆる口金面
修正と呼ばれる作業を行う必要がある。口金面修正作業
は人件費のアップや生産を一時中断することによる生産
性の低下などコストアップの要因となる。また、該口金
面修正作業は熟練を要するとともに、該口金面修正作業
を実施しても口金汚れを完全には除去することは到底困
難であり、除去されずに残った高さ数μｍの吐出部周囲
の汚れは、熱、酸化劣化により炭化が進み、成形工程を
さらに悪化させ、生産効率は低下する。溶融製膜におい
ては１系列当たりの吐出量が大きく、口金面修正後の再
スタート作業はポリマ損失と人件費のために大幅なコス
トアップとなるため、工業的には修正作業を実施できな
い場合があり、結果として品質低下が避けられない場合
もある。したがって、口金面修正や口金汚れに起因する
生産性の悪化を少しでも減少させることは重要である。

かかる課題を解決するために、特開昭５２１５６１３号
公報や特開昭５３−６６１３号公報には口金面直下を水
蒸気でシールする方法が提案されている。この方法によ
れば、ポリマの酸化劣化が防止でき、解重合効果により
低分子状に変性させることができる。しかしながら、こ
の方法によっても口金汚れの量そのものはそれほど少な
くならないため、口金面修正作業は必須である。また、
逆に水蒸気を口金に吹き付は口金面直下の気流を乱すた
め、糸揺れや糸品質のバラツキを生じさせるなどの問題
も有している。

特開昭６３−１５９５１０号公報には、紡糸口金面に直
接加熱装置を取り付け、吐出孔周辺部を加熱することに
より、口金面修正周期を延長する方法が提案されている
。しかしながら、この方法は口金面を均一に加熱するこ
とが困難であり、加熱装置の取り付けや、口金面修正作
業が困難になるなどの問題を有する。また、口金面修正
作業に代る有用な方法も提案されていない。

［発明が解決しようとする課題］ そこで、本発明者らは口金面修正方法と同等に口金に堆
積した口金汚れを完全に除去でき、かつ生産を中断する
ことなく、また吐出重合体に影響を及ぼさずに修正でき
る方法について鋭意検討した結果、口金面に非接触で修
正する本発明の方法に到達した。

［課題を解決するための手段］ 前記した本発明の目的は、熱可塑性重合体を口金から溶
融吐出して成形物を製造するに際し、該口金面にエキシ
マレーザーを照射することを特徴とする熱可塑性重合体
成形物の製造方法によって達成できる。

本発明の特長は、従来技術による方法とは全く異なり、
特殊電磁波を単に口金面に照射するだけで該口金汚れを
除去するものである。

エキシマレーザーとは、発振用ガスとして励起状態のみ
で結合を形成するエキシマとなる希ガス、希ガス／ハロ
ゲンなどのガスを用いて、該エキシマが励起状態から極
短時間で非励起状態へ遷位する際に発する光を利用して
発振を起こさせたレーザーである。エキシマレーザーは
紫外領域のパルスレーザ−であり、単位時間当りのエネ
ルギーが極めて高いレーザーである。

また、単位面積当たりのエネルギー（フルエンス）や照
射位置、面積などは、球面レンズ、円柱レンズ、ビーム
スプリッタ−、ミラー、スリットや光ファイバーなどの
光学系を適切に用いることで、任意に調整することがで
きる。

エキシマレーザーの発振波長は発振用ガスに依存するが
、口金汚れの分解除去効率の面から３６０ｎｍ以下が好
ましく、空気中の酸素によるレーザーエネルギーの吸収
を防ぐためには１９０ｎｍ以上が好ましい。また、本発
明では該口金汚れ物に照射し分解除去することに特徴を
もつことから、該フルエンスは１ｍＪ／ｃＪ以上が好ま
しく、吐出ポリマあるいは口金材質に影響を及ぼさない
ために３０００ｍＪ／ｃｄ以下とすることが好ましい。

本発明の修正方法は、エキシマレーザーが吐出部近傍に
照射されていればいかなる方法も採用できる。生産を中
断してエキシマレーザーを照射する方法も採用できるが
、口金面修正に伴う種々のコストアップ要因を最小限に
抑えるためには生産を中断しないで照射する方法が好ま
しく採用される。

照射１回当たりの面積については、１回のエキシマレー
ザー照射で口金面全体を照射する方法や、１回当たりの
エキシマレーザーの照射面積を絞って、口金面を分割あ
るいは走査しながら照射する方法、あるいはさらに照射
面積を絞って、吐出部近傍のみを照射する方法などが採
用される。分割あるいは走差する場合や吐出部近傍のみ
を照射する場合は、光学系の一部または全体の平行移動
や回転を調節することで行うことができる。照射面積を
絞る方法は、フルエンスを高くできるので、この点から
も好ましく採用できる。

また、１回の照射を１パルスとせず２パルス以上とする
こともでき、確実に汚れ物を除去するためには、１回の
単位面積当たりの積算照射エネルギー（フルエンス×パ
ルス数）が５０ｍＪ／ｃ／以」二が好ましい。吐出中の
ポリマの陰にあたる口金面にはレーザーが到達しにくい
ことがあるので、一方向からのみの照射ではなく、対向
する方向を含む２方向以上から照射することが好ましい
。

清掃はバッチ式だけでなく、例えば口金の汚れ物が成長
する前に除去するために、数分から数時間ごとに定期的
にエキシマレーザーを照射する方法も好ましい。

本発明の方法では、従来人手作業に頼っていた口金清掃
作業の自動化を可能とするものであり、これにより人件
費の大幅な減少が初めて可能となる。自動化装置は、ミ
ラー、光ファイバ−などでレーザーの光路を作るか、レ
ーザー発生装置を走行させるレーザー供給系、口金下に
レーザー出口を設はレーザー供給系から供給されたレー
ザーを口金面に照射可能とした照射光学系、レーザーの
発振をコントロールする発振制御系から構成される。

本発明では、溶融成形、特に溶融紡糸あるいは溶融製膜
において口金汚れの発生するポリエステル、ナイロン、
ポリオレフィンなどいかなる熱可塑性重合体にも適用可
能であり、口金汚れの発生し易い重合体、例えば重合度
の低い重合体、共重合体、有機あるいは無機粒子を含有
した重合体などに用いると効果がより大きい。

口金の材質は、該エキシマレーザーに対して耐性のある
ことが重要であり、例えば各種ステンレス、セラミック
などが好ましく選ばれる。吐出孔形状は公知のいかなる
形状のものにも適用できる。

本発明の口金面修正方法を図をもって説明する。第１図
は溶融紡糸における本発明の口金面修正例の概略図であ
る。エキシマレーザー光源１から発したレーザーＡは適
切な光学系に導かれて紡糸口金パック４の下に設置され
たミラー２で反射される。レーザーは指向性が高いため
、光路が多少長くてもレーザー光の広がりは変わらずに
凹レンズ３まで達する。レーザー光は凹レンズ３で円錐
状に光路幅を広げて紡糸口金５面に照射される。光路幅
を広げることにより、照射面積あるいはフルエンスを所
定の値に設定することができる。また、エキシマレーザ
ーの照射により紡糸巻取中の糸条６が糸切れすることは
なく、フルエンスを適切に設定することにより糸条６へ
の影響は全く認められないことを確認している。レーザ
ー発生装置の機種や紡糸口金面積などによっては、所定
のフルエンスを得るために照射面積を絞る必要がある。

この場合は紡糸口金面を分割あるいは走査する方法が採
用されるが、そのためには例えばミラー２を回転させて
所望の位置に照射させる。

また、第２図はＴダイアを用いてフィルム９を製造する
ための溶融製膜における本発明の口金面修正例の概略図
である。第１図と同様にミラー２で反射されたレーザー
Ａは適切に設置された円柱状レンズ８により扇状に光路
幅を広げてＴダイのスリット部７に照射される。

［実施例］ 以下の実施例によって本発明をさらに具体的に説明する
。

実施例１ 極限粘度（０−クロロフェノール中２５℃で測定）が０
．６４の酸化チタンを０．５重量％含有するポリエチレ
ンテレフタレートを下記の条件で紡糸した。

（紡糸条件） 紡糸温度：２９５℃ 吐出量ニア５ｇ／分 口　　金：外径１０ｃｍ、吐出孔径０．２５ｍｍ、孔数
４５ホール、材質ＳＵＳ　ａｌＢ　、表面梨地加工 紡糸速度：　３１００ｍ／分 口金面修正は紡糸開始４８時間後、９６時間後の２回、
紡糸巻取中に行った。エキシマレーザーは、ＫｒＦ　（
２４８ｎｍ）を用い、第１図に示すように口金下から凹
レンズを通し、口金を１２区画に分割照射し、さらに方
向を変えて計３回分割照射した。１区画１方向当たりの
フルエンスは５０ｍＪ／ｃ♂、パルス数は１０パルス（
パルス間隔０．１秒）、照射面積は４ｃ♂とじた。第１
回照射から第２回照射までの４８時間（２１６ｋｇ）で
、紡糸糸切れは全く発生しなかった。また、第２回照射
後の吐出孔周辺部の堆積物は全く存在していなかった。

比較実施例１ エキシマレーザーの代わりに通常の口金汚れを金属製の
ヘラ状のものでかき落とす口金面修正方法を用いた以外
は実施例１と同様に紡糸を行った。第１回修正から第２
回修正までの４８時間で糸切れは２回発生した。また、
第２回修正後の口金面堆積物の高さは４μｍであった。

実施例２ １ フルエンスとパルス数を変更した以外は実施例１と同様
にして、口金面修正を行った。第２回照射後の堆積物の
高さ、第１回照射から第２回照射までの４８時間（２１
６ｋ　ｇ）での紡糸糸切れ回数を第１表に示す。フルエ
ンス４ｍＪ／ｃＩｉＩのＮｏｌは、照射面積５０ｃＩｉ
ｌとしており、分割照射でなく口金面全体を照射する方
式である。Ｎｏ４は照射を行わなかった場合の比較例で
あり、口金孔周囲の堆積物以外にも曲がりが激しくなり
口金面に吐出糸条が接触する、いわゆるドリップが半数
近くの吐出孔で見られ紡糸は全く不可能である。Ｎｏ１
〜３はいずれの水準も口金汚れ除去に効果のあることが
わかる。

（以下余白） ２ 第１表 実施例３ 試料０．１ｇを１３５℃のテトラリン１００ｍ１に完全
溶解させ、この溶液を粘度計で１３５℃の恒温槽中で測
定した比粘度Ｓより［η］　＝Ｓ１０．Ｉ　Ｘ　（１＋
０．２２Ｘｓ）の式で求められる極限粘度［η］が２．
２、試料を１３０℃で２時間真空乾燥し、これからＷ（
ｍｇ）の試料をとりソックスレー抽出器に入れ沸騰ｎ−
へブタンで１２時間抽出し、この試料を取り出してアセ
トンで十分洗浄後、１３０℃で６時間真空乾燥して測定
した重量をＷ′（ｍｇ）としたときに ＩＩ（％）＝Ｗ’　／Ｗｘ１００ で求められるアイソタクチックインデックス（Ｉ　Ｉ）
が９７％のポリプロピレンを下記条件で製膜した。

（製膜条件） 製膜温度＝２８０６Ｃ 口　　金：Ｔダイ、スリット厚さ２．０ｍｍ幅８００ｍ
　ｍ 吐出量：２２００ｇ／分 引取速度：３０ｍ／分 エキシマレーザーによる口金面修正は製膜開始４８時間
後に膜を巻取りつつ行った。エキシマレーザーは、Ｋ　
ｒ　Ｆ　（２４８ｎｍ）を用い、第２図に示すように口
金７の下方から円柱状レンズ８を通し、口金を片側５区
画に分割して照射した。１区画１方向当たりのフルエン
スは５０ｍ　Ｊ　／　ｃｎｔ、パルス数は１０回（パル
ス間隔０゜１秒）、照射面積は４ｃＪとした。照射後の
吐出孔周囲には堆積物が全く存在していないことを確認
した。４８時間後の口金面堆積物の高さは通常１０〜３
０μｍであることを考えると、確実に口金汚れが除去で
きていることがわかる。

［発明の効果］ 本発明は、熱可塑性重合体を溶融して口金から吐出し成
形物を製造するに際し、該口金面にエキシマレーザーを
照射することにより、従来の作業者の行う口金面修正作
業に比較して、確実に吐出部周辺の異物を除去すること
ができる。

したがって、糸切れ、スジ状欠点の発生し易い合成繊維
の紡糸時あるいは製膜時に適用すると、−層効果が発現
する。また、修正方法がレーザーを照射するだけである
ため、紡糸巻取やフィルム巻取を中断せずに実施でき、
従来方法に比べ人手がかからず、ポリマや時間の損失を
防ぐことができるため、大幅なコストダウンが可能とな
る。また、口金汚れに基づく製品の欠点も減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は溶融紡糸における本発明の口金面修５ 正側の概略図である。第２図は本発明の製膜時の口金面
修正例の概略図である。 Ａ：レーザー １：レーザー発振器 ２：ミラー ５：紡糸口金 ７：Ｔダイ ６

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性重合体を口金から溶融吐出して成形物を
   製造するに際し、該口金面にエキ シマレーザーを照射することを特徴とする 熱可塑性重合体成形物の製造方法。
2. （２）成形物が合成繊維である請求項（１）記載の熱可
   塑性重合体成形物の製造方法。
3. （３）成形物がフィルムである請求項（１）記載の熱可
   塑性重合体成形物の製造方法。