JPS5825762B2 - 細繊度糸の溶融紡糸方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は細繊度の糸を溶融紡糸する方法に関し、特に紡
糸孔から吐出される溶融ポリマーを安定した紡糸状態で
紡糸するように紡糸口金の下部側の構成を改良したもの
である。

一般に熱可塑性重合体の溶融紡糸に際しては、紡糸口金
の直下の雰囲気温度を低下させて冷却固化を促進させて
いる。

そしてこれらの温度低下手段として冷却媒体例えば空気
、不活性ガス或は水蒸気等を吹き付けている。

特に細繊度の糸を紡糸する低粘度ポリマーや異形断面糸
或は自然捲縮糸の如き特殊糸の製造に際しては、前記雰
囲気温度をできるだけ下げる必要がある。

一方これらの糸を製造する紡糸口金は１個の口金に多数
の紡糸孔が設けられた多孔口金が利用され、前記細繊度
糸の紡糸にあっては更に多数の紡糸孔を形成した多孔口
金が利用される。

これらから細繊度（ファインデニール）の糸に対しては
、紡糸口金から吐出された未固化状態のポリマーに十分
且つ均一な冷却媒体を作用するように構威しなければな
らない。

第１図は従来の溶融紡糸装置の代表的な一例を示す破断
側面図であって、紡糸室３は一方が開放され若しくは蓋
板が設けられて縦方向に長く形成され、その頂部に紡糸
口金１を設ける。

そして該紡糸口金１は口金ホルダー２に固定して取り付
けられると共に該口金ホルダー２には、図示しない溶融
ポリマー導入装置が設けられて、紡糸口金１の下面側か
ら溶融状態のポリマーが吐出される。

一方紡糸室３の側面側若しくは後側には、ポリマーの冷
却固化用気流通路４が形成され、該気流通路４は個個の
紡糸室３に対してそれぞれ単独に形成されたり或は複数
の紡糸室に対して共用の通路で形成される。

図は紡糸室３の前面側が開放されかつ気流通路４は紡糸
室３の後側に単独で形成されたものを示す。

そして該気流通路４の紡糸口金側には開口部を形成し、
該開口部にフィルター等からなる送風面５を形成し、前
記冷却用気流Ａを該送風面５から紡出糸条Ｂに吹き付け
ている。

しかるに該送風面５は吹き出し気流を直進するように細
工されていても、紡出糸条Ｂ１での距離が相当にあり、
紡出糸条に至る捷でに乱れを起こす。

従ってこれらの吹き付は気流ＡはＡ１ で示すように紡
出糸進行方向に形成される随伴気流に乗ったり、或はＡ
２で示すように一時的に上向くが直ちに前記と同じよう
に随伴気流に乗ってし１う。

またＡ３で示すように紡出糸条Ｂの比較的密度の少ない
口金側の上部で比較的直進するが十分に紡出糸束内に入
らず、紡出糸条ＢがＢ′で示すように押しやられても十
分に冷却用気流が通過せず、吐出糸条の均整な固化が達
成され得なかった。

これらを解決する手段として一点鎖線で示すようｉ整流
冷却装置が提案されている。

この冷却装置は送風面５と紡出糸条Ｂとの間に、前記吹
き付は気流Ａの整流装置６を設けて、送風面５からの吹
き出し気流を紡出糸条Ｂの進行方向に対して上向き傾斜
で吹き付けるように導くものであった。

そして該整流装置６としては送風面５から紡出糸条Ｂに
近接させて棚状の導風板を適当な間隔を保持して設けた
ものであった。

しかるにこのような整流冷媒案内装置は、完成糸（延伸
糸）単糸デニールが１ｄ以上の太繊度糸の場合には冷却
効果を十分に発揮することができるが、完成系単糸デニ
ールが１ｄ未満、特にＯ，Ｓａ以下の細繊度糸ではレゾ
ナンスを防ぐことが非常に困難であった。

即ち図示するように吹き付は気流Ａは、前記導風板によ
って紡出糸条Ｂ内に侵入するが、前記随伴気流に押し流
されるように乗って十分に通過することができずレゾナ
ンスが発生した。

これらの対策として吹き付は気流Ａの圧力を高めること
が考えられるが、これは却って紡出糸条ＢをＢ′で示す
ように押しやり且つ振動させて紡出斑を発生させ、均斉
な糸が得られない。

！、た一般に紡糸口金１の紡糸孔開設面は、前記冷媒吹
き出し気流面よりも引き下がった上位に設けられ、紡糸
口金１および口金ホルダー２の下面側に取り四重れた空
腔部７が形成される。

そしてとの空腔部７が前記雰囲気を構成し、該雰囲気内
へも冷却媒体を導入する必要がある。

そのため前記整流装置６の整流板を上向き傾斜にして冷
却媒体を紡糸口金１の下面に及ぼすような対策もなされ
たが、冷却気流が均一に作用され得す、紡出糸条の溶融
ポリマー半凝固部振動（以下レゾナンス）が発生して、
紡糸が不安定となり繊度斑訃よび糸切れが起きている。

例えばポリエチレンテレフタレートのレゾナンスは、通
常の溶融紡糸であって雰囲気の温度が一定のとき、ポリ
マー流速／吐出線速度−２０（以下レゾナンス発生限界
点という）以上になると、糸の太さに発散振動を生じ紡
糸が不安定となり、この不安定域に入ると糸太さの最小
値はポリマー流速／吐出線速度の値の増大と共に急激に
小さくなり紡出糸条が破断すると言われている。

更に近時は、延伸後の単糸デニールが１．０デニール以
下のファインデニールマルチフィラメント糸を多数の紡
糸孔を持った紡糸口金を使用して溶融紡糸する技術の開
発が活発化してきた。

これらからファインデニールマルチフィラメント糸用の
溶融紡糸口金としては、紡糸孔径が小さく且つ多数の紡
糸孔を持ったものが検討され、これらの多孔紡糸口金は
、延伸後の単糸デニールが１ｄ以上の従来一般の太デニ
ールマルチフィラメント糸を製糸する場合に使用する紡
糸口金よりも、その紡糸孔開口面側（以下口金面という
）が広い面積で形成される。

一方紡糸孔径が非常に小さいため、レゾナンス発生限界
点が従来の太デニールのフィラメントを溶融紡糸する場
合よりも口金面に近い側に位置するため、レゾナンス発
生限界点よりも上方（即ち口金面側）に冷却気流を導入
する必要が生じ、そのような冷却を行なうと、口金面に
冷却気流が直接当るため、口金面の温度が所定温度より
も著しく低くなり、円滑な紡糸ができなくなるという欠
点をもたらす。

渣た前記したように広い面積の紡糸口金を使用する必要
があるため、口金面の内外周で温度差が生じ易くこれが
デニール斑および紡糸時の単糸切れを生じる原因となる
。

従ってファインデニールマルチフィラメント糸を製糸す
る場合には上記の如き欠点をすべて解消する必要がある
。

本発明は、かかる欠点をすべて解消する溶融紡糸方法を
提供しようとするものであり、その要旨は、紡糸口金ブ
ロックの下面に、該口金ブロックの下面を覆い且つ紡糸
口金の紡糸孔形成面とほぼ一致する開口を形成した加熱
板を設け、更にその下面側に前記開口とほぼ一致する開
口を形成した断熱板を取り付けて口金ブロックの下面全
体を覆うように構成すると共に、前記紡糸口金の紡糸孔
形成面と断熱板下面との距離を１０〜４０ｖａｔの範囲
に形成して紡糸するようにしたものである。

以下本発明を図面に基づいて詳細に説明するが図は本発
明の具体的な実施の一例を示すもので、本発明はこれら
の図示側装置を利用する場合に限定されず、前記および
後述する記載の趣旨に徴して、構成或は設計を変更して
も同様に実施することができる。

第２図は本発明を適用した溶融紡糸装置の縦断側面図、
第３図は第２図の下面図、第４図は第２図に示した構成
の一部見取図である。

これらの図において、前記細デニール繊維紡出用多孔紡
糸口金１は、口金ブロック２に固設保持されると共に、
該口金１の紡糸孔形成面側に設ける加熱部材８は、紡糸
孔形成面とほぼ一致する開口１０を形成して口金ブロッ
ク２の下面に配設する。

加熱部材８としては、従来知られた任意のプレートヒー
タを利用し、紡糸口金１の開札面側釦よび口金ブロック
２を加温すると共に紡糸口金１の下部雰囲気を加温する
。

渣た該加熱部材８の下面側には加熱部材８に設けた開口
１０とほぼ一致するような開口１１を形成した断熱プレ
ート部材９を取り付ける。

該断熱部材９としては前記加熱部材８０面より広い面で
形成して、口金ブロックの下面全部を覆うように取り付
ける。

そして断熱部材９は、加熱部材８の下面に冷却気流が直
接接触することによる加熱部材８の加熱効率の低下及び
加熱部材全面の温度斑の発生を防止するために設けるも
のであり、これを設けない場合には加熱部材による紡糸
口金面の加熱が不十分となったり或は紡糸口金面の温度
分布斑が発生し、紡糸安定性の低下、繊度斑の発生、レ
ゾナンスの発生等の欠点を生じる。

尚断熱部材９としてはアスベストで代表されるような公
知の断熱材が使用できる。

このような加熱部材８及び断熱部材９を紡糸口金１の下
部側に設けると、紡糸口金１の下面部には、加熱部材８
で取り四重れた保温空洞部１２が構成され、かくして口
金面温度が冷却気流によって過度に冷却されることが防
止でき、口金面を所定の紡糸温度に確実に維持すること
が可能となる。

尚、加熱部材８としては、加熱体を内蔵し上下周辺に断
熱材を設けたものであったり、或は加熱部材の配設に当
って口金ブロック面と適当な間隙を形成して、ブロック
を均一に加熱する様にする。

なむこの間隙については０．５ｉｉ〜２０１ｒＬｒＩＬ
の範囲が推奨される。

しかしてこの保温空洞部１２の垂直距離があｌり長いと
、レゾナンスが発生して均斉な糸条を得ることができな
くなる。

従ってレゾナンスを発生させることなく多数のファイン
デニール糸条を均斉に紡糸するためには、前記したよう
な冷却装置を利用して、できるだけ口金面に近い位置で
紡出糸条を効果的に冷却する必要がある。

ところが前記したような従来の冷却装置を用いてファイ
ンデニールマルチフィラメント糸を紡糸する場合には、
該空洞部内にふ・ける効果的な冷却が達成されず、紡糸
口金面の直下でレゾナンスが発生することを避は得ない
。

しかるに本発明は、前記空洞部１２内の紡出糸条の冷却
および空洞部１２を過ぎた紡出糸条にも冷却気流が作用
すると共に、紡糸口金１の下面から前記断熱材９の下面
１での垂直距離ｌ（第２図参照）を１０〜４０ｍｍの範
囲（紡糸デニール、紡糸孔開設密度、および冷却媒体の
吹き付は速度並びに角度によって調整される）で構成す
れば、前記空洞部１２に導入される冷却媒体が紡糸口金
１の紡糸開孔面を過冷させず、レゾナンスの発生が少な
くできることを知った。

そして該レゾナンスの発生挙動について検討したところ
、その発生する限界は、前記レゾナンス発生限界点にお
ける糸条の温度２７０℃以上であると発生することを確
認できた。

更に多孔の紡糸口金１における細繊度の紡出糸条にあっ
ては、多くの場合、ポリマー吐出量を大幅に下げるため
、レゾナンス発生限界点が紡糸口金面に近づき、数セン
チメートルの位置となる。

そして良好な可紡性を得るためには、口金１の下面と、
冷却風吹出し面（則ち絶熱材９の下面）との距離を４０
ｍｍＪＪ、下にする必要があることを知った。

この理由は、細繊度糸の紡糸では、冷却過程にある糸が
最大の変化率で細くなる位置（以下最大細化率位置とい
う）が口金１の下面に近づくためであり、この位置での
雰囲気温度を冷却させることによって繊度斑、糸質斑の
発生を防ぐことが可能となるからである。

しかしながらこの距離が短かくなると、口金１の面が冷
却するので少くとも１０間以上保持しなければならない
。

な３該加熱部材８の加熱の程度は、口金１及び口金ブロ
ック２から放熱される熱に見合う量で十分であり、通常
、溶融重合体の温度乃至該温度５°Ｃ程度とするのがよ
い。

なお溶融重合体の温度以上に加熱すると、雰囲気温度が
高くなり、規則的な繊度斑が発生するので注意を要する
。

以下実験実施例について述べる。

固有粘度０．６０（Ｏ−クロロフェノールの３５℃溶液
中で測定）のポリエチレンテレタレートを。

紡糸温度２８６℃、穴数９６ホールを配列した紡糸口金
から紡出し、第１〜３図に示す溶融紡糸装置を使用して
紡出糸を冷却固化させ、引取速度 （）１３００ｍ／分
で捲き取った。

次にかくして得た未延伸糸を加熱供給ローラ＋熱板型の
延伸撚糸機を用いて数倍に延伸して細繊度糸（完成糸）
を製造した。

この方法において、口金１の下面と、冷却風吹出し面と
の距離ｌ、加熱部材８および断熱部材９の有無を変えて
、最低安定吐出量を求めた。

その結果は次のような結果であった。

ここで最低安定吐出量とは、上記方法において単孔吐出
量０．３７ｆｌ１分（完成系単糸１ｄ ）より順次下げ
ていき可紡性をみた。

そして吐出量を下げると当然口金面の温度が下がるので
口金面温度を２８４°Ｃにコントロールして実験した。

捷た最大細化変化率位置とは、紡出捲取中の糸束を両面
ガラス製の板で挟み取り、この挟み取った糸の長さ方向
の断面直径を順次測定し、最大に変化する位置（ｄＤ／
ｄＸ ＭＡＸ）を、口金面からの距離で表わす（図上
微分する）。

また繊度斑（ＤＶ）は、サンプルのメタルセクションを
作り、直径を測定してバラツキσを求め、次式より計算
する そして数表に示されると釦り、加熱部材釦よび断熱部材
を配設して本発明においては０．１５〜１．０デニール
の紡糸が可能となり、しかも安定した紡糸が続けられる
。

なお加熱部材のない場合は、口金面が冷却されて、所謂
シャークスキン吐出となり、１ｄ以下の糸は紡出できな
い。

又加熱部材は使用するも断熱部材を使用しない場合は、
紡糸が不安定でかつ繊度斑が極めて大きく、完成系単糸
デニール１ｄ以下の品質良好な細繊度糸を得ることがで
きない。

実施例 ２ 前記実施例と同じ方法によって紡出し、加熱部材を平板
材でなく筒体で形成して配設し、断熱材を用いず開放形
加熱筒を使用して、最低安定吐出量を求めた。

その結果は次表のとおりであった。上記表から明らかな
ように、加熱部材を筒体とするときは、口金面の冷却は
防止できるが、口金直下での断熱が十分でなく、紡糸は
不安定でかつ繊度斑が極めて大きく、前記本発明の加熱
プレートおよび断熱材を配設したものに及び得ないもの
であった。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の溶融紡糸装置の代表例を示す側断面図、
第２図は第１図例に本発明を゛適用した側断面図、第３
図は第２図の底面図、第４図は第２図の一部を示す見取
図である。 １・・・紡糸口金、２・・・口金ブロック、３・・・紡
糸室、４・・・冷却気流通路、５・・・送風面、６・・
・整流装置、７・・・空腔部、８・・・加熱部材、９・
・・断熱部材、１０゜１１・・・開口部、１２・・−空
洞部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １０．１〜１．０デニールの細繊度糸の溶融紡糸方法で
   あって、多数の紡糸孔を形成した紡糸口金を単数若しく
   は複数取り付けた紡糸口金ブロックの下面に、該口金ブ
   ロックの下面を覆い且つ紡糸口金の紡糸孔形成面とほぼ
   一致する開口を形成した加熱板を配設すると共に、その
   下面側に、前記開口とほぼ一致する開口を形成した断熱
   板を取り付けて口金ブロックの下面全体を覆うように構
   成し、前記紡糸口金の紡糸孔形成面と、断熱板下面との
   距離を１０〜４０ｍｍの範囲に形成すると共に該紡糸孔
   形成面と冷却風吹出し面との距離を４０醋以下にして紡
   糸するようにしたことを特徴とする細繊度糸の溶融紡糸
   方法。