JPH0361762B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は一般的には溶融紡糸ポリマーフイラメ
ントの製造に関する。より具体的には、本発明は
改良された紡糸口金を使用した方法によるポリエ
ステルフイラメントの製造に関する。この改良さ
れた紡糸口金は、複数のオリフイス群を有し、オ
リフイスの寸法はどれも類似の寸法であるのでは
なく、群ごとに異なる特定の寸法である。本発明
はまた、特にこの紡糸口金を備えたパツクから溶
融ポリマーを高い押出量で押出して得られる、本
発明の方法により製造された改良された糸条製品
にも関する。 溶融紡糸ポリマーフイラメントの製造は当該技
術分野では極めて以前から行われている。典型的
には、溶融ポリマー（例、ポリエステル、ポリア
ミドおよびポリオレフイン）を紡糸口金の多数の
オリフイスから下方に押出して溶融フイラメント
を形成する。押出されたフイラメントは冷却帯域
おいて冷却されると同時に延伸されて（糸用ワイ
ンダのような糸の引取手段によつて）、少なくと
もいくらかの分子配向（複屈折率、Δnとして表
される）を有するより細いフイラメントになる。 溶融紡糸フイラメントの分子配向のバラツキが
大きいと、下流側の工程および／またはその工程
で製造される延伸糸のような下流側の製品に悪影
響を与えることも周知である。また、高生産性の
方法（例、紡糸口金１個あたり毎時数百ポイドの
溶融ポリマーの押出を行う方法）は、より低い押
出量で製造されたフイラメントより複屈折率のバ
ラツキが大きいフイラメントを製造しがちである
ことも周知である。したがつて、製造速度を高め
た場合の溶融紡糸ヤーンの品質の維持に問題があ
る。米国特許第4332764号（Brayfordら）は、数
百ポイド／時で溶融紡糸したポリエステルフイラ
メントの複屈折率のバラツキを減少させる１つの
方法を開示している。 ポリエステルポリマーの溶融紡糸によりフイラ
メントの製造に関する従来技術はいずれも、紡糸
口金内の個々のオリフイスの対応する各寸法が機
械加工の許容限度の範囲内で本質的に等しい紡糸
口金を明らかに使用するものであつた。これは、
（）複屈折率の高いバラツキはしばしば繊度
（デニール）の高いバラツキに関連すること；お
よび（）オリフイス間のバラツキは繊度のバラ
ツキの原因となることから、多分に予想外なこと
ではない。 本発明に関連する従来技術としては、次に述べ
るように２種類に大別される。最初の種類は、主
として理論および数学的モデルの進歩に関する。
もう１つは、主として特許文献にある具体的な実
験データに関する。 上記の最初の種類の従来技術においては、ポリ
エステルポリマーの溶融紡糸の科学を解明するた
めに多大の研究がなされてきた。この分野の最近
の包括的な文献の１つは、H.H.George、“中間
巻取速度での定常状態溶融紡糸のモデル（Model
of Steady State Melt Spinning at
Intermediate Take−up Speed）”Polymer
Engineering and Science、1982年４月発行、で
ある。この著者は、関連題目に関して1979年にハ
ワイで講演もしている。関連する別の文献は、
Andrzej Ziabicki，“繊維形成の原理
（Fundamentals of Fibre Formation）”John
Wiley＆Sons，1976年発行である。この文献の
149〜248頁が溶融紡糸に関する。関連するより古
い文献としては、Susumu Kase et al.，“溶融紡
糸の研究、基礎方程式の定常状態および過度状
態解答と実験結果の比較”，Journal of Applied
Polymer Science，11，pp.251−287（1967）があ
る。これらの文献はいずれもポリエステルポリマ
ー溶融紡糸の科学に関する定性的な解明の発展に
有益な寄与を与えるものであつたが、前記の米国
特許に開示のような高生産性の方法においていか
にして複屈折率のバラツキをさらに低下させるか
をこれに基づいて研究者が予測することができる
ためには、まだはるかに不十分であると言つても
過言ではないと思われる。これには、次に述べる
ようないくつかの理由が挙げられる。まず、これ
らのモデルはいずれも多数の簡略化した仮定に基
づいている。第二に、各種の数式に非常に多くの
相互依存変数が含まれており、その結果、これら
のモデルは、多フイラメントの過渡的条件下での
定量的動向ではなく、単フイラメントの定常状態
条件下での定性的動向を予測することに価値があ
る傾向を示す。それにもかかわらず、前述の文献
に提案された理論の少なくとも２つの側面は、本
発明にとつて少なくとも関係がある。具体的に
は、まず、単フイラメントの押出による溶融紡糸
過程において、他の独立変数をまつたく変化させ
ずに円形オリフイスの直径を大きくすると、次の
ような変化、すなわち、紡糸口金からのフイラメ
ントの押出速度の減少、オリフイス通過後の圧力
低下の減少、および押出温度の低下を生じ；巻取
速度または巻取デニール数には影響を及ぼさず；
巻取時のフイラメントの最終張力を増大させ；そ
してフイラメントの最終的な複屈折率を増大させ
ることは周知である。第二に、一部のモデルは、
紡糸スレツドラインの全地点において、複屈折率
と同一地点におけるｇ／デニールで表された応力
との間に相関関係があることを提示している。さ
らにGeorge著の文献は、前記の相関関係が実際
に特異的であることを指摘している。その場合、
Georgeの式は、一対のフイラメント群において
第１群のフイラメントを第２群のフイラメントと
異なる冷却条件下で冷却した場合にどのような補
償的変化が起こり得るかを予測するの役立つ。し
かし、従来技術は、単一の紡糸口金内に異なる寸
法のオリフイスが設けられた紡糸口金から溶融ポ
リエステルポリマーを押し出すことについては何
も示していないという事実は残る。さらに、従来
技術の文献にある式は、このような押出の結果と
して起こるフイラメントの繊度（デニール数）の
実際の変化を正確に予測するのに利用することは
できない。したがつて、それにより得られる複屈
折率の補償的影響を予測するのに利用するという
可能性はさらに小さくなる。従来技術はまた、高
速の冷却空気流が１本のフイラメントを横断する
と、そのフイラメントの断面において、冷却気流
の流れ方向に非対称の複屈折率を示すフイラメン
トが生成することも教えている。必然的に、溶融
ポリエステルを非常に高い押出量で紡糸する場合
に必要となる非常に高速の横断冷却気流では、非
対称の複屈折が生ずる傾向がある。したがつて、
前述の各モデルは、せいぜいポリエステル溶融紡
糸フイラメントの複屈折率の変動性を減少させる
ために恐らく実施しうる実験の種類に関する指標
となるに過ぎないものと考えられる。 上に述べた第二の種類の従来技術のうち、次に
述べるいくつかの特許は少なくとも本発明に関連
するものである。 まず、米国特許第4248581号（Harrison）は、
やはり高押出量、高フイラメント密度の溶融紡糸
法において物理的特性の均一なフイラメントを得
ることの問題的を述べている。この特許は、フイ
ラメントの均一で乱れのない冷却が、後続工程に
おける繊維の許容可能な性能の発現にとつて前提
条件である均一な物理的特性を有するフイラメン
トアの製造における重要な因子であることが、従
来技術において認められていることを指摘してい
る。この特許また、これを達成するのは、高押出
量、高フイラメント密度の溶融紡糸法に一般に採
用されている横断気流冷却方式では、冷却流体の
横断方向の経路のためにこれがまずフイラメント
束の片側に接触してからフイラメント束を通過し
ていくために困難であることも指摘している。冷
却流体の入口から最も遠い（下流側の）フイラメ
ントを冷却・固化するのに利用される冷却気流
は、より近くに位置して既に冷却流体と接触した
フイラメントにより予熱されてしまい、しかもこ
のようなフイラメントが与える妨害により乱れが
大きく、かつ流量が実質的に減少（下方に移動す
る境界層のために）した状態となつている。その
結果、冷却流体がフイラメント束を通過していく
につれて、フイラメントの冷却速度は次第に遅く
なつていく。この特許はさらに、冷却不規則性に
対する理想的な解決策は、紡糸口金のオリフイス
の間隔を大きくして、冷却を受けるフイラメント
間の間隔を増大させることであることも指摘して
いる。しかし、直径とオリフイス数が一定の紡糸
口金においてオリフイスの間隔を大きくすること
には実際面で限界がある。この特許は次いで、従
来技術では、紡糸口金板の内部の紡糸口金オリフ
イスの位置を再配列することによつて冷却不規則
性を解決することを試みてきたことを指摘してい
る。たとえば、この特許は、Ｖ字型、同心円状、
三日月型、矩形格子状および不規則の各配列を用
いて紡糸口金オリフイスの配置をずらし、各フイ
ラメントが妨害を生じないで冷却気流路に位置す
るようにすることについて検討している。また、
オリフイスを平行な列状に配置し、各列において
オリフイスは等間隔にあり、隣接する列間の間隔
は各列のオリフイス間の間隔より小さいような紡
糸口金についても検討している。この特許に開示
されている発明は、オリフイスが特定の形状に配
列されている紡糸口金に関する。この特許は、最
終製品の均一性を向上させるために紡糸口金のオ
リフイスの寸法をオリフイス毎に変化させること
の可能性についてはまつたく示唆していない。 米国特許第4104015号（Meyer）もフイラメン
トの不均一性の問題に関するものである。特に、
この特許は、溶融紡糸工程においてフイラメント
不均一性に寄与する最も顕著な因子の１つは、紡
糸口金の中心付近に位置するオリフイスを通過す
る溶融ポリマーの温度が紡糸口金の端部付近に位
置するオリフイスを通過する溶融ポリマーの温度
に比べて高いということであると指摘している
（第１欄、23行以降）。ポリマーの温度が高くなる
程、粘度は低くなり、粘度が低い程、一定圧力で
紡糸口金のオリフイスを通過するポリマーの通過
速度は速くなる。したがつて、紡糸口金面におい
て温度差があるために、紡糸口金のオリフイスを
通過する際の溶融ポリマーの流速にバラツキを生
じ、その結果、フイラメント（デニール）が不均
一となる。紡糸口金面での温度差を減少させ、そ
れによりフイラメントの不均一性を改良する試み
もなされたが、不均一性はなお問題となつてい
る。この米国特許の発明は、各紡糸口金オリフイ
スにかかる圧力を調整するようにオリフイスの配
置を調整する改良されたブリツジプレートの使用
に本質的にある。なお、この特許の譲受人は、
1960年代にやや異なつた解決策を包含する方法を
秘密裏に実操業で利用していたことに留意すべき
である。具体的には、ナイロン−６，６ポリマー
の紡糸において、紡糸口金面における観測された
温度差を、紡糸口金のより低温部分のオリフイス
を大きくすることによつて部分的に補償してい
た。この特許の発明者は、その発明を想到し、最
初に実施に移した時点で上記の以前の操業につい
て気付いていなかつた。さらに、ナイロン−６，
６での操業は、冷却流対源から離れたオリフイス
を大きくしたものである（後述する本発明とは相
違する）ことも注意すべきである。また、ナイロ
ン−６，６での前記の操業は、紡糸口金面の面積
（平方インチ）当たり比較的低いポリマー押出量
で比較的小さいパツクから連続フイラメントヤー
ンを製造するものであつた（紡糸口金面の面積当
たり高いポリマー押出量を利用する本発明とは相
違する）ことにも留意されたい。 米国特許第2766479号（Henning）は、第３図
が寸法の異なる複数のオリフイスを有するプレー
トを開示している点で関係がある。この特許はフ
イラメント状心線周囲への起泡プラスチツクの押
出に関する。この特許には、押出機の空間内部で
の早期ガス発泡を防止するためには、押出機とダ
イの内部温度を正確に制御し、押出速度と心線の
線速度を適当に調整することが重要であることを
指摘している。これは、押出機内部に背圧を生じ
させて、その内部でのガスの早期発泡を防止する
ことにより達成しうる。この特許の第３図に示さ
れたプレートは、押出ダイの上流側に配置されて
いて、単に押出スクリユーに対して背圧を生じさ
せるようなプレートに過ぎない。 米国特許第3628930号（Harris）も紡糸口金の
上流側のバツフルプレートを開示しており、これ
は明らかに紡糸口金オリフイス上での溶融圧力を
制御するためであつて、この紡糸口金オリフイス
は均一寸法のものであるようである。 米国特許第2030972号（Dreyfus）は、第２図
において、一見内側リングのオリフイス１７より
外側リングのオリフイス１６の方が大きいように
見える紡糸口金を開示している。しかし、この特
許の明細書ではこれについて触れていない。実
際、明細書では『オリフイスの寸法は非常に誇張
されている』と指摘している（第２頁、第２欄、
５〜６行目）。 米国特許第3457342号（Parr et al）は、オリ
フイス１５の寸法がオリフイス１４より小さい紡
糸口金より上流のプレートを開示している（特に
第２図および第３図を参照）。しかし、押出オリ
フイス３はすべて類似寸法を有しているように見
える。 米国特許第3375548号（キドほか）は、第１図
において、紡糸オリフイス１４に他の２つの上流
オリフイス２１および２２から導入されるポリマ
ーが供給され、このオリフイス２１および２２の
寸法は明らかに異なつていてもよい複合フイラメ
ントの製造用パツクが開示されている。しかし、
紡糸口金のオリフイス１４が互いに異なる寸法を
有しているとの示唆はないようである。 下記の米国特許は当初関連性があると思われた
ものがあるが、以上に挙げた従来技術よりは関連
性が低いと考えられる：米国特許第4123208号
（Klaver et al）、同第3967082号（Lambertus et
al）および同第3311688号（Schuller）。 意図的に２以上の混合フイラメント繊度で作ら
れた繊維製品に関する特許もいくつかある。たと
えば、米国特許第3965664号（Goetti et at）は、
少なくとも種類の異なる値のステープルフアイバ
から形成した混合ステープルフアイバ材料から製
造された紡績糸に関する。この特許はさらに、使
用する合成プラスチツク繊維は、たとえば寸法ま
たは断面が異なる２以上のオリフイスから押出さ
れた種類のものであつてもよいと一般的に教示し
ている（第３欄、17〜19行目）。しかし、その具
体的例示はない。しかも、小寸法オリフイスの位
置に対する大寸法オリフイスの位置に関する重要
性についてはそれ以上に認識されていない。 ソ連特許第419485号は、ガラス繊維の充填密度
は大幅に異なるデニール数の混合物とすることに
より増大すること、およびこのような製品は寸法
の異なるオリフイスの組合せを備えた紡糸口金を
用いることにより製造できることを開示している
ものと理解される。しかし、ガラスは配向可能な
重合体材料ではない。 以上要約すると、本発明に関係する従来技術
は、いずれも以下に説明する本発明を開示ないし
は示唆していない。 前述した従来技術とは対照的に、いわゆる「段
階オリフイス寸法」（GOS）の紡糸口金が、高い
ポリマー押出速度での良好な複屈折率均一性を有
する溶融紡糸フイラメントの製造において、実際
に著しく有用であるという予想外な知見がここに
見出された。本発明は、第１群のオリフイス（紡
糸口金内の特定の位置により規定）から押出され
るポリマーの平均質量流量を、第２群のオリフイ
ス（やはり紡糸口金内の特定の位置により規定）
から押出されるポリマーの平均質量流量より大き
くしてポリマーを押出すものである。 以下、添付図面を参照しながら本発明を詳しく
説明する。なお、本発明の好適態様は、後出の実
施例および比較例を包含する本発明の実施に関す
る説明を参照することによりよく理解されよう。 本発明は、(1)多数の近接したオリフイスを備え
た紡糸口金（高生産性の溶融紡糸法の代表的な前
提条件）からのポリ（エチレンテレフタレート）
ポリマーの溶融紡糸の科学の一層の理解、および
(2)それで得た知見を、第１図に準略式で示す種類
の方法をはじめとする高速溶融紡糸法の製品品質
および／または生産性の一層の向上に利用すると
いう２つの試みから生まれたものである。 たとえば、９列の環状の列に配置されたオリフ
イス2250個を備えた紡糸口金から溶融紡糸した糸
の典型的な複屈折率のバラツキは、７列の環状の
列に配置されたオリフイス1904個を備えた紡糸口
金から溶融紡糸された糸の対応する複屈折率のバ
ラツキより著しく大きかつたので、その利用を調
べる試験をした。溶融紡糸中の冷却気流を熱電対
で温度測定すると、空気の温度はフイラメントを
通過するにつれて著しく上昇した。たとえば、９
列型の紡糸口金では、紡糸口金近くでの空気温度
は、空気がフイラメントの間を半径方向外向きに
通過していく際、１インチ（2.5cm）以下の距離
を進むだけで典型的には32℃から120℃に上昇し
た。内側列および外側列のフイラメントのコンピ
ユータモデル解析を、上述のGeorgeが開発した
モデルを用いて行つた。この解析により、冷却空
気温度および速度の変化のためにフイラメント束
の断面でのかなりの複屈折率の偏りを生じること
が明らかとなつた。しかし、同時にコンピユータ
（定常状態）モデルが予測した理論的な複屈折率
のバラツキは、観測された複屈折率のバラツキ
（これは過渡的状態と定常状態の両方を反映）よ
り実際には著しく小さかつた。コンピユータモデ
ル（いわゆるスピン１モデル）によると、オリフ
イス2250個の紡糸口金から押出量170 1b／hr（77
Kg／hr）でポリマーを押出し、3000ft／min（914
ｍ／min）で糸を引取るという条件での溶融紡糸
工程において、平均複屈折率は内側列のフイラメ
ントの5.79×10^-3から外側列のフイラメント4.77
×10^-3までの範囲に及んだ。問題は次に、紡糸口
金での複屈折率の何らかの相殺作用を導入するこ
とにより複屈折率の偏りを補正あるいは補償する
ことができるかどうかにかかつてきた。理論的に
は紡糸口金（ポリマー）温度をパツク（紡糸口金
と冷却装置を一体化したもの）の内側から外側に
かけて変動させていくか、或いはオリフイスの寸
法をパツクの内側から外側にかけて変動させてい
くことによりこのような逆向きの複屈折率の偏り
が得られるという結論になつた。 まず、第１図に示したようなスルーパツク（パ
ツク貫通型）冷却デザインにおいてパツクの内側
にヒーターを設け、半径方向の温度勾配を生ずる
ようにすることが考えられた。スピン１プログラ
ムを用いたコンピユータモデル解析によると、最
外環のオリフイスから溶融紡糸されるポリマーの
温度に対して内側の環のオリフイスから溶融紡糸
されるポリマーの温度を９℃だけ上昇させる試み
は、少なくとも理論的には意味があことが示唆さ
れた。しかし実際には、この加熱の効果は、内側
の１〜２列のフイラメントよりさらに遠くまで影
響を及ぼすのに十分なだけ流れているポリマーに
浸透することは恐らくないであろうということが
認められた。また、温度分布（プロフイル）をパ
ツク位置ごとに、および或る一定パツク位置につ
いて時間と共に制御することは困難であろう。事
実、所望の温度分布を得るためには、ポリマー送
出系全体を再設計し、多数の別制御可能な加熱装
置を設けることが必要となろう。 したがつて、紡糸口金の断面におけるオリフイ
ス寸法を変動させるという提起された第２の可能
な手段の方に、この方法には融通性がないという
固有の欠点があるにもかかわらず関心が向けられ
た。実験の最も簡単な実施法は、長さ0.012イン
チ（0.30mm）、直径0.009インチ（0.23mm）のオリ
フイス毛細管2250個を備えた既存の紡糸口金のオ
リフイスの一部を大きくすることであろうと判断
された。このような直径の拡大は、既にある深座
ぐり（カウンターボア）（第６Ｄ図参照）のため
に、周辺部での毛細管長さの増大も不可避的に伴
つた。しかし、これは二次的効果であつた。次い
で、第１段階は紡糸フイラメントの繊度（dpt）
をオリフイス寸法の関数として求めることであつ
た。第３図は、直径（Ｄ、インチ）と長さ（Ｌ、
インチ）をそれぞれ変動させた円形毛細管オリフ
イスについて紡糸フイラメントのdpfの計算値を
示すグラフである。この計算は、固有粘度が0.62
dl／ｇのポリ（エチレンテレフタレート）ポリマ
ーを温度295℃、オリフイス毛細管の前後での圧
力低下386 psi（27.1Kg／cm²）で溶融紡糸し、温度
32℃、流速350SCFM（9.9Sm³／min）で導入され
た空気により半径方向外向き流れ方式で冷却し、
3000ft／min（914ｍ／min）の速度で巻取るとし
て行つたものである。前記のdptの値とスピン１
プログラムから、対応する複屈折率の値が第４図
に示すように算出された。第４図から、複屈折率
を5.79から4.77に低下させるためには、内側列の
オリフイスの直径を0.010インチ（0.25mm）に拡
大すべきであるとの結論を得た。dpfの予測値が
同時に5.6から8.8に増大したことにも留意された
い。この時点で、冷却の変動が複屈折率の分布に
及ぼす影響については未知であつたために、最外
列と最内列の間の中間列についてどうすべきかは
まだわかつていなかつた。したがつて、最初の近
似として、次の表１に示すように、複屈折率は最
内列（列１）と最外列（列９）の間で直線的に変
化すると仮定した。

【表】 次いで、中間の列２〜８のそれぞれについて、
各列のフイラメントの複屈折率を4.77×10^-3に低
下させる「理想オリフイス寸法」を第４図から求
めた。また、現実の許容限度を考慮して、各オリ
フイス列ごとにオリフイスの寸法を変えていくの
は実行しえないことも認識された。そこで、上の
第１表には、紡糸口金で断面で３種類の異なるオ
リフイス寸法からなる「現実的オリフイス径」の
分布も示した。この表にはさらに、現実的オリフ
イス径分布を採用した場合の理論的な補正後の複
屈折率分布も示した。未補正および補正後の両方
を複屈折率の分布を第５図に示す。したがつて、
理論的には、複屈折率変動係数（CV）は6.4％か
ら3.2％に低下させることができた（過渡的条件
に起因するスレツドラインに沿つた短期間の変動
はないと仮定して）。 その後、上の第１表に示した「現実的オリフイ
ス径」分布にしたがつて2250個のオリフイスを有
する紡糸口金に補正を加えた。最初の試験は、内
側の３列のオリフイスの直径を0.010インチ
（0.25mm）に拡大し、中間の３列は0.0095インチ
（0.24mm）に拡大し、外側の３列は0.0090インチ
（0.23mm）のままとした段階オリフイス寸法
（GOS）型紡糸口金を用いて行つた。この紡糸口
金を使用すると、複屈折率の均一性と伸びの均一
性がいずれも非常に良好な紡糸ヤーンが得られ
た。一般に、複屈折率の変動性（バラツキ）と伸
びの変動性との間にはかなりの相関関係がある。
具体的には、複屈折率の変動係数（CV）は
3000ft／min（914ｍ／min）で引取つた糸につい
て４〜５％の範囲内であつた。予測したとおり、
複数の異なるオリフイス寸法をもつ紡糸口金の採
用により、dpfのバラツキはより高くなつた。 第二の試験では、GOS型紡糸口金を標準型の
オリフイス2250個を備えた紡糸口金と比較した。
高温の天候および不十分な空冷冷却のために、紡
糸ヤーンの変動性は予想より大きくなつた。しか
し、GOS型紡糸口金は、同じ条件下で用いた標
準型紡糸口金に比べて、複屈折率CVおよび伸び
CVのいずれもがより小さい紡糸ヤーンを生じた。
次いで、冷却入口温度の十分な制御を確保するた
めに改良された空冷冷却装置を設置した。冷却温
度制御に伴う諸問題のために、GOSでの紡糸ヤ
ーンが標準型紡糸口金で製造した溶接紡糸ヤーン
と同一水準の複屈折率を有しているかどうかは明
らかではなかつた。しかし、このことは、この方
法を既存の製造工場で実用化する場合の容易さに
関して大きな影響を持つだけに、これを決定する
ことは重要なことである。明らかに、GOSで得
られた製品は、その複屈折率が標準型紡糸口金で
の製品と同様である場合にのみ標準型糸口金での
製品と混用しうるものになろう。 前述の試験において、広範囲の操業条件下で溶
融紡糸した糸の複屈折率のバラツキを測定する実
験を行つた。具体的には、下記の変動因子の影響
を測定した：糸の引取速度3000〜7000ft／min
（914〜2130ｍ／min）；冷却空気流量175〜350
SCFM（5.0〜9.9 Ｓm³／min）；紡糸口金への冷却
供給装置の最短距離（冷却間隔）１〜３インチ
（2.5〜7.6cm）；および溶融紡糸フイラメントへの
紡糸仕上剤の適用法の変化。本質的に、GOS型
紡糸口金で認められた唯一の問題点は、7000ft／
min（2130ｍ／min）付近の引取速度で既存の方
法で現れた複屈折率の偏りを過剰補償してしまう
ことであつた。したがつて、この試験に使用した
紡糸口金は、たとえば1500〜5000ft／min（457〜
3050ｍ／min）の範囲内の速度でのみ著しい有用
性を有しているように思われた。しかし、それま
でに実施した実験の結果、約5000〜10000ft／
min（1520〜3050ｍ／min）の速度範囲について
有効な紡糸口金を設計するのに問題はないという
ことも認められている。ただし、10000ft／min
（3050ｍ／min）を越える速度では、溶融紡糸ヤ
ーンが部分的に配向する上に結晶性となる傾向が
あるので、微結晶の生成のために若干異なつたコ
ンピユータモデルが必要となる。しかし、そのよ
うな条件でもGOS型紡糸口金は有用性を有して
いることが予期される。 本発明の実施例を比較例とともに以下に示す。 実施例１〜13および比較例C13〜C31 以下の実施例１〜13および対応する比較例C13
〜C31のすべてにおいて、下記の操業条件を使用
した。溶融紡糸ポリエステルフイラメントの製造
は、本質的に添付の第１図（これは米国特許第
4332764号の第１図でもある）に準略式に正面図
で示した方法により行つた。この方法は、添付の
第２Ａ図および第２Ｂ図（これらはそれぞれ米国
特許第3307216号の第１図および第２図に対応す
る）に示したものと原理的に類似の環状溶融紡糸
パツクを使用した。ポリマーの押出は、第６Ａ図
〜第６Ｃ図にしたがつた紡糸口金で行つた。各紡
糸口金は９列の波型同心円状に配列された2250個
のオリフイスを備えていた。オリフイス間の平均
間隔は0.075インチ（1.9mm）であつた。 たとえば実施例25と対応する比較例C25との操
業条件における唯一の意図した差異は、第６Ｄ図
に示したオリフイス寸法に関するものである（た
だし、実施例13〜16ではdpf分布である）。具体的
には、全比較例においてオリフイスはすべて0009
±0.0001インチ（0.229±0.0025mm）の毛細管直径
（第６Ｄ図の“Ｄ”）を有していた。これに対し
て、実施例１〜31のすべてにおいて、最も内側の
３列のオリフイスは、いずれも毛細管直径Ｄが
0.010±0.0001インチ（0.254±0.0025mm）に拡大
されたオリフイスであつた。この拡大の結果、毛
細管のすぐ上にある既存の60°のカウターボア
（深座ぐり）のために、毛細管の長さ“Ｌ“も約
0.0005×√３インチだけ増大して0.0129±0.001イ
ンチ（0.328±0.025mm）になつた。同様に、実施
例１〜31の中央の３列のオリフイスも、毛細管直
径Ｄが0.0095±0.0001インチ（0.241±0.0025mm）
に、毛細管長さＬが0.012±0.001インチ（0.305±
0.025mm）に拡大されたオリフイスであつた。 下記の表2A、2Bおよび2Cに、固有粘度が約
0.62dl／ｇのポリ（エチレンテレフタレート）ポ
リマーの溶融紡糸に使用した操業条件をまとめて
示す。また、冷却ステイツク（第１図の30）は、
12インチ（30.5cm）の有効長さを有していた。こ
の冷却ステイツクから水平かつ半径方向に流出す
る空気の流れ分布（プロフイル）は、上から６イ
ンチ（15.2cm）まではほぼ均一であり、ステイツ
クの中間点から下端にかけて2/3だけほぼ直線的
に漸減していた。実施例10〜12においては第１図
の方向変換ガイド１７が糸１５により回転自在と
なつているのに対し、実施例１〜９および13〜31
では方向変換ガイド１７は固定式であつた。 表2A、2Bおよび2Cには、得られた溶融紡糸ポ
リ（エチレンテレフタレート）ヤーンの特性も併
せて示す。 表2Bおよび2Cに示した製品特性のデータの一
部は、添付図面にグラフ化して示してある。具体
的には、第７Ａ図および第７Ｂ図はいずれも実施
例13〜16と比較列C13〜C16に関する。第８Ａ図
と第８Ｂ図はいずれも実施例17〜20と比較例C17
〜C20に関する。 本発明の方法を採用すると、比較的に比べて、
本質的に伸びの変動性と複屈折率の変動性がいず
れも大きく低下し、デニールの変動性が大きく増
大した溶融紡糸フイラメントからなる糸の製造を
生ずることは明らかである。

【表】 ＊ 方向変換ガイドに固定式ではなく回転
式のものを使用。

【表】

【表】

【表】 以上に示した本発明の実施例はすべて、特定の
単一の紡糸口金と単一の冷却系を使用したポリ
（エチレンテレフタレート）ポリマーの溶融紡糸
に関する。しかし、本発明は、これ以外の他の溶
融紡糸ポリマー（例、ポリアミドおよびポリオレ
フイン）、他の形態のオリフイス（例、非円形オ
リフイス）ならびに他のオリフイス配列（例、直
線の列に配列したオリフイス）をも明らかに包含
するものである。このような他の系について本発
明を実施する場合の最善の方法は、ポリエステル
ポリマーを円形オリフイスから溶融紡糸するのに
利用して好結果を得た前述の方法と同様であるよ
うに考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、複屈折率の変動性が低下したポリエ
ステルフイラメントの溶融紡糸に利用できる米国
特許第4332764号に既に開示された従来の溶融紡
糸装置の正面図；第２Ａ図および第２Ｂ図は、そ
れぞれ米国特許第3307216号に開示された従来の
溶融紡糸パツクの正面断面図および平面図；第３
図および第４図は、単一の溶融紡糸ポリエステル
フイラメントの特性（フイラメント繊度、dpfと
フイラメント複屈折率）が溶融紡糸操作の各種パ
ラメータの値に依存する様子を示す従来技術から
得られた図表；第５図は、或る仮定のもとで、本
発明によるオリフイス９列型の実用紡糸口金から
溶融紡糸したフイラメントの紡糸ヤーン複屈折率
の変動性（第１表に示したもの）が従来の紡糸口
金で得られたものよりいかに小さくなるかを示す
理論的な図表；第６Ａ図は、従来の紡糸口金の１
列の平面図；第６Ｂ図は、第６Ａ図の断面６Ｂ−
６Ｂにおける正面図；第６Ｃ図は、第６Ａ図の部
分Ｚの拡大図（ただし、紡糸口金のオリフイスは
すべて同一直径）；第６Ｄ図は、長さＬ、直径Ｄ
の１個の紡糸口金オリフイスの拡大断面正面図；
第７Ａ図は、フイラメントの複屈折率の変動性と
フイラメント繊度（dpf）との関係を、本発明と
従来技術とを対比させて示すグラフ；第７Ｂ図
は、フイラメントの伸びの変動性とフイラメント
繊度（dpf）との関係を、本発明と従来技術とを
対比させて示すグラフ；第８Ａ図は、フイラメン
トの複屈折率の変動性の冷却気流流量に対する依
存性を、本発明と従来技術の両方について示すグ
ラフ；および第８Ｂ図は、フイラメントの伸びの
変動性の冷却気流流量に対する依存性を、本発明
と従来技術の両方について示すグラフである。 第１図、１０……溶融紡糸装置、１２……フイ
ルターパツク、１４……紡糸口金、１５……フイ
ラメント群、２６……冷却ガス導入路、４０……
仕上剤供給管、４２……仕上剤噴霧ノズル、５０
……フイラメントガイド。 第２Ａ図および第２Ｂ図、９……内側リング、
１０……オリフイス、１１……外側リング、１２
……フイルター床、１７……溶融ポリマー導入
口、１９……内部加熱装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ （）１個の紡糸口金に少なくとも２群のオ
   リフイスを備え、各群のオリフイスが１列以上の
   列状に配列されている紡糸口金から溶融ポリマー
   を押出し；（）冷却気体またはガスをまず第１
   群のフイラメント、次いで第２群のフイラメント
   を通過するように送給し；（）その後、不完全
   に配向したフイラメントを引取ることからなるポ
   リマーフイラメントの溶融紡糸法において： 第１群のオリフイスから押出されるポリマーの
   平均質量流量m₁より、第２群のオリフイスから
   押出されるポリマーの平均質量流量m₂の方が小
   さくなるように押出を行い、それにより第１群の
   溶融紡糸フイラメントと第２群の溶融紡糸フイラ
   メントとの配向度の差が小さくなるようにしたこ
   とを特徴とする、改良された溶融紡糸法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   任意の１群のフイラメント内部におけるフイラメ
   ント長さ方向の応力分布が、残りの群のフイラメ
   ント内部におけるフイラメント長さ方向の応力分
   布に非常に近似していることをさらに特徴とする
   方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   第１群のオリフイスのオリフイス寸法を調整する
   ことによつて第１群のオリフイスから押出される
   ポリマーの質量流量を増大させることをさらに特
   徴とする方法。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   各群におけるオリフイスがそれぞれ毛細管からな
   り、第１群のオリフイスのオリフイス寸法の調整
   を、この群のオリフイスの毛細管の断面積の増大
   により行うことをさらに特徴とする方法。 ５ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   各群のオリフイスがそれぞれ毛細管からなり、第
   １群のオリフイスのオリフイス寸法の調整をこの
   群の毛細管の長さを減少させることにより行うこ
   とをさらに特徴とする方法。 ６ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   固有粘度が0.4〜1.0dl／ｇの範囲内のポリ（エチ
   レンテレフタレート）を押出し、生成フイラメン
   トを冷却し、不完全に配向したフイラメントを
   1500〜12000ft／min（460〜3660ｍ／min）の範囲
   内の速度で引取ることをさらに特徴とする方法。 ７ 特許請求の範囲第４項記載の方法において、
   ポリマーの押出を、２以上の群に分かれた直径
   0.006〜0.030インチ（0.15〜0.76mm）の範囲内の
   円形毛細管のオリフイスから行い、第１群のオリ
   フイスの毛細管直径d₁が第２群のオリフイスの毛
   細管直径d₂に比べてd₁／d₂の比が1.03〜1.20の範
   囲となる割合で大きくなつていることをさらに特
   徴とする方法。 ８ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   単一の紡糸口金に設けた少なくとも1000個のオリ
   フイスからポリマーを押出し、少なくとも１つの
   群のオリフイスは、少なくとも２列の環状のオリ
   フイスの列に配列されていることをさらに特徴と
   する方法。 ９ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   溶融ポリマーを単一の紡糸口金のオリフイスから
   少なくとも50ポンド／時（22.7Kg／hr）の総押出
   量で押出することをさらに特徴とする方法。 １０ 特許請求の範囲第６項記載の方法におい
   て、押出により形成されたフイラメントを半径方
   向外向き気流方式で冷却することをさらに特徴と
   する方法。 １１ 特許請求の範囲第１０項記載の方法におい
   て、溶融紡糸フイラメントの冷却を、溶融ポリマ
   ー１ポンド／時（0.454Kg／hr）につき1.5〜
   2.5SCFM（0.042〜0.071 Ｓm²／min）の範囲内の
   流量の空気で行うことをさらに特徴とする方法。 １２ 紡糸口金のオリフイスからポリマーを押出
   した後、形成された溶融紡糸フイラメントを冷却
   することによりポリマーフイラメントを製造する
   溶融紡糸装置であつて、前記装置は冷却流体供給
   源を備えた単一の紡糸・冷却手段から構成され、
   紡糸口金のオリフイスは冷却流体供給源に対して
   本質的に垂直に配置された複数の列状に配列され
   ている溶融紡糸装置において： 冷却流体供給源に最も近い列のオリフイスの直
   径d₁が、冷却流体供給源に最も遠い列のオリフイ
   スの直径d₂より、d₁／d₂の比が1.03〜1.20の範囲
   内になる割合で大きくなつていることを特徴とす
   る改良された前記溶融紡糸装置。 １３ 特許請求の範囲第１２項記載の装置におい
   て、少なくとも５列のオリフイスが設けられてい
   るもの。 １４ 特許請求の範囲第１２項記載の装置におい
   て、隣接するオリフイス間の平均間隔が0.1イン
   チ（2.5mm）未満であるもの。