WO2012008430A1 - 糸の製造方法および糸の製造装置 - Google Patents

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molten resin
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manufacturing
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前原　修
隅　敏則
泰夫 広本
重之 梅田
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三菱レイヨン株式会社
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08—Melt spinning methods
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D2323/00—Details relating to membrane preparation
    • B01D2323/42—Details of membrane preparation apparatus

Definitions

  • the present invention relates to a yarn manufacturing method and a manufacturing apparatus, and more particularly to a yarn manufacturing method and a manufacturing apparatus for manufacturing a yarn by discharging a molten resin.
  • melt spinning is known in which molten resin is discharged from a nozzle to produce a yarn. Yarns produced by such a melt spinning method are used for various applications, but in many applications, the diameters of the produced yarns are required to be uniform.
  • a polyolefin porous hollow fiber membrane produced by drawing a hollow fiber melt-spun using a crystalline polyolefin as a synthetic resin is excellent in chemical stability, strength characteristics, flexibility, etc. For this reason, it is used in a wide range of fields such as wastewater treatment, ultrapure water production, and air purification.
  • the production of such a polyolefin porous hollow fiber membrane includes a spinning process in which a raw resin is melt-spun to obtain a hollow fiber, and a stretching process in which the hollow fiber obtained in the spinning process is stretched to make it porous. ing.
  • a multi-spindle spinning method in which a plurality of hollow fibers are spun together is often employed.
  • molten resin supplied in a fixed amount from a gear pump is caused to flow into a plurality of branched flow paths, discharged from discharge ports provided in the respective flow paths, and a plurality of hollow fibers are simultaneously spun.
  • Patent Documents 1 and 2 are techniques for suppressing a significant discharge amount variation resulting from meshing of gear teeth and operating a gear pump at a low speed, and suppressing a variation in the outer diameter of one filamentous body in the longitudinal direction. This is a useful technique. However, in the multi-spindle batch spinning method, there is no effect of suppressing the difference in the outer diameter of the filamentous material (spot between the spindles) between the plurality of discharge ports.
  • Patent Documents 3 and 4 are useful techniques for suppressing the difference in the outer diameter of a plurality of filaments that are spun simultaneously, but a mechanism for controlling the flow rate and temperature separately from the molten resin supply mechanism. Further, there is a problem that the yarn manufacturing apparatus becomes complicated because feedback control based on the measured outer diameter of the filamentous body is necessary.
  • Patent Documents 3 and 4 which are controls based on the outer diameter of the yarn improve the quality of the hollow fiber. It has the problem that it is difficult to make it constant.
  • the present invention has been made to solve such a problem, and it is possible to simultaneously obtain a plurality of yarns having no outer diameter difference with a simple mechanism while being a multi-spindle batch spinning method with good productivity.
  • An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for producing a yarn that can be produced.
  • a method of manufacturing a yarn wherein a molten resin is discharged from a plurality of discharge ports to simultaneously manufacture a plurality of yarns, Supplying the molten resin via a molten resin quantitative supply means provided corresponding to each discharge port to each of the plurality of discharge ports; A step of discharging the molten resin from each of the discharge ports and simultaneously spinning a plurality of yarns, A method for producing a yarn is provided.
  • the molten resin can be uniformly and quantitatively supplied to each discharge port by a simple mechanism, and as a result, the occurrence of the outer diameter difference in the spun yarn is suppressed.
  • the yarn is a hollow fiber.
  • the molten resin metering means is a positive displacement metering pump.
  • the molten resin quantitative supply means is a gear pump.
  • a yarn manufacturing apparatus that discharges molten resin from a plurality of discharge ports to simultaneously manufacture a plurality of yarns, A nozzle having a plurality of discharge ports for discharging the molten resin; A plurality of molten resin quantitative supply devices that supply the molten resin to each of the discharge ports, wherein each of the molten resin quantitative supply devices is provided and corresponds to each of the plurality of discharge ports.
  • a molten resin quantitative supply device configured to quantitatively supply molten resin to the discharge port;
  • a take-up device for picking up each discharge discharged from the discharge port, A yarn manufacturing apparatus is provided.
  • the molten resin can be uniformly and quantitatively supplied to each discharge port by a simple mechanism, and as a result, the occurrence of the outer diameter difference in the spun yarn is suppressed.
  • the take-up device is a take-up device that collects the discharged materials in a lump.
  • the yarn is a hollow fiber.
  • the nozzle is a nozzle that discharges the molten resin in a hollow shape.
  • the molten resin metering device is a positive displacement metering pump.
  • the positive displacement metering pump is a gear pump.
  • each of the gear pumps is driven by a driving device provided for each gear pump. According to such a configuration, the amount of molten resin supplied to each discharge port can be controlled with higher accuracy.
  • a hollow fiber membrane manufacturing apparatus comprising any one of the above-described yarn manufacturing apparatuses and a drawing apparatus provided at a subsequent stage of the yarn manufacturing apparatus. Is provided.
  • the stretching device includes a cold stretching device and a hot stretching device disposed at a subsequent stage of the cold stretching device.
  • the method includes a step of spinning a yarn using any one of the yarn manufacturing apparatuses, and a step of stretching the yarn obtained by the manufacturing apparatus.
  • a method for producing a hollow fiber membrane is provided.
  • the stretching step includes a cold stretching step and a hot stretching step performed after the cold stretching step.
  • a yarn manufacturing method and a manufacturing apparatus capable of simultaneously obtaining a plurality of yarns having no difference in outer diameter with a simple mechanism, while being a multi-spindle spinning method with good productivity.
  • the present embodiment comprises a spinning process for melt spinning a polyolefin resin to obtain hollow fibers, and a hollow fiber membrane production method comprising a stretching process for stretching the hollow fibers obtained in the spinning process to make them porous, and It is a manufacturing apparatus used for this manufacturing method.
  • the present invention is not limited to such a hollow fiber production method and production apparatus, but other hollow fiber production methods and apparatuses, and solid yarns such as plastic fibers (plastic optical fibers and the like).
  • the present invention can also be applied to the manufacturing method and apparatus.
  • FIG. 1 is a drawing schematically showing a configuration of a hollow fiber production apparatus 10 used in a spinning step of a hollow fiber membrane production method according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the manufacturing apparatus 10 includes a resin extruder 12 that melts and extrudes a raw material resin such as crystalline polyolefin such as polyethylene, and a spinning head 14 that discharges the molten resin.
  • the flow path through which the molten resin flows is provided with a heating device (not shown) for maintaining the resin in a molten state.
  • a booster gear pump 16 that pumps the molten resin melted and kneaded by the resin extruder 12 toward the spinning head 14 and a filter 18 that filters the molten resin are disposed. Yes.
  • the resin used in the method for producing a hollow fiber membrane of the present embodiment is not particularly limited as long as it is a resin that can be melt-shaped.
  • Preferred resins include polyolefins such as polyethylene and polypropylene, polysulfone, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile polycarbonate, polyester, nylon, thermoplastic fluororesin, polystyrene, vinyl chloride, ABS resin, thermoplastic polyimide, and the like.
  • the same type of polymers having different molecular weights may be blended and used, or two or more different resins may be mixed and used.
  • the pipe line 20 that conveys the molten resin from the resin extruder 12 is branched into four resin flow paths 22 in the spinning head 14. Each resin flow path 22 communicates with each of a plurality of discharge ports 26 formed in the discharge nozzle 24.
  • the hollow fiber manufacturing apparatus 10 used includes a plurality of discharge ports 26.
  • the discharge port is configured to discharge the molten resin in a hollow shape.
  • the number of discharge ports formed in the discharge nozzle 24 is 2 or more, preferably 4 to 16, and is 4 in this embodiment.
  • the arrangement of the discharge ports 26 on the discharge nozzle 24 may be concentric arrangement, series arrangement, parallel arrangement of a plurality of rows, zigzag arrangement, or the like, but is not particularly limited. Any arrangement may be used as long as cooling of the hollow fiber after discharge and temperature gradient in the spinning nozzle can be suppressed.
  • Each of the four resin flow paths 22 communicating with each of the four discharge ports 26 is provided with a molten resin quantitative supply means 28 so that the molten resin can be quantitatively supplied to the discharge ports 26 for each resin flow path 22. It is configured.
  • the molten resin quantitative supply means 28 is required to have a function of delivering a high-temperature and high-viscosity molten resin with high quantitativeness.
  • Devices suitable for such applications include positive displacement metering pumps such as gear pumps, diaphragm pumps, uniaxial eccentric screw pumps, plunger pumps, screw pumps, and the like.
  • a gear pump 28 having various advantages such as small pulsation, small size and light weight and a simple sealing mechanism is adopted as the molten resin quantitative supply means 28.
  • the manufacturing apparatus 10 of the present embodiment may be configured to drive the four gear pumps 28 with a single motor, but a dedicated motor M is connected to each of the four gear pumps 28, and each of the gear pumps 28. However, it is preferable that the motor is driven by a motor (drive device) M provided for each gear pump.
  • one gear pump (molten resin quantitative supply means) 28 that is independently driven by a dedicated motor is disposed upstream of each discharge port 26.
  • the gear pumps 28 are fixed to the spinning head 14, and each gear pump 28 is connected to a dedicated motor M and a shaft S.
  • the rotation of the motor M rotating at a constant speed is transmitted to the gear pump 28 via the shaft S, and the gear pump 28 is rotated at a constant speed, whereby the molten resin is quantified with high accuracy to each discharge port 26. It becomes possible to supply.
  • the rotation of each motor M can be individually controlled. Therefore, the discharge amount from each gear pump 28 can also be individually controlled.
  • a hollow fiber take-up device (not shown) that takes up the four hollow fibers 30 discharged from the four discharge ports 26, as in the conventional hollow fiber membrane manufacturing apparatus. Is provided.
  • the take-up method a method using a Nelson roll or a godet roll that is excellent in controllability of the take-up speed and can be conveyed by friction without being crushed so as not to crush the hollow fiber is adopted.
  • the roll size, the number, etc. are appropriately set according to the spinning speed and the number of spindles.
  • a hollow fiber take-up device that individually takes up four hollow fibers may be used. However, since only one compact device needs to be used, four hollow fibers are used. A hollow fiber take-up device that pulls up at a constant speed is more preferable.
  • a stretching device that stretches the hollow fiber 30 to make it porous is provided at the subsequent stage (downstream side) of the hollow fiber take-up device.
  • This stretching device includes an upstream cold stretching device and a downstream (downstream) thermal stretching device, and has a configuration similar to that of a prior art stretching device.
  • the hollow fiber taken up by the take-up device may be introduced into the drawing device as it is, but once wound up around the bobbin at the subsequent stage (downstream side) of the take-up device, a plurality of bobbins are hung at once, and the hollow fiber is combined with the yarn. After that, it is preferable to introduce it into a stretching apparatus because production efficiency is improved.
  • each of the plurality of discharge ports 26 is melted via a gear pump (molten resin quantitative supply means) 28 provided corresponding to each discharge port and driven by a dedicated motor. Resin is supplied, then molten resin is discharged from each discharge port 26, and four hollow fibers 30 are spun simultaneously.
  • a gear pump molten resin quantitative supply means
  • the hollow fiber manufactured by the hollow fiber manufacturing apparatus 10 is an unstretched hollow fiber highly oriented in the fiber axis direction, and has an inner diameter of 100 to 2000 ⁇ m and a wall thickness of about 15 to 800 ⁇ m.
  • This unstretched hollow fiber is heat-treated at a temperature of 100 to 130 ° C., more preferably 115 to 130 ° C., and subjected to a stretching treatment.
  • the necessary heat treatment (annealing) time is 30 minutes or more. By this annealing treatment, the crystal structure becomes more complete, and the elastic recovery rate at 50% elongation is 50% or more.
  • the stretching in the production method of the present embodiment includes cold stretching and subsequent thermal stretching.
  • cold drawing it is preferable to fix the drawing point in order to destroy the crystal structure and generate microcraze uniformly.
  • Example 1 The same hollow fiber spinning apparatus as that shown in FIG. 1 was used.
  • the product names and product numbers of each device are as follows. Extruder: Tanabe Plastics Machine, single screw molten resin extruder VS30-40 ⁇ Spinning gear pumps: Kawasaki Heavy Industries, Ltd.
  • Gear pumps KH1-1.2-36H 4 units in series at 100mm intervals on the spinning head
  • ⁇ Spinning gear pump drive motor 4 stepping motors AR66AS-H100 manufactured by Oriental Motor (connected to the gear pump spindle)
  • ⁇ Spinning nozzle annular nozzle made by chemical fiber nozzle (special order)
  • Discharge port Outer diameter 21.5mm / Inner diameter 14.8mm 4 pieces (equal distribution every 90 ° on 50mm pitch circle diameter)
  • Filter Nihon Seisen Leaf Disk Filter NF2M-08D 6 sheets
  • Filter Case Inner Diameter 83mm x Depth 55mm Made of SUS316
  • Booster gear pump Kawasaki Heavy Industries, Ltd.
  • Gear pump KH1-3-38H 1 unit (arranged in the filter case)
  • -Booster gear pump drive motor Oriental Motor stepping motor AR98AS-H100 1 unit (connected to the booster gear pump main shaft)
  • Hollow fiber melt spinning was performed using Novatec HD's HY540 grade, which is a high-density polyethylene made from Japanese polyethylene, as a raw material resin.
  • the spinning temperature was 160 ° C. for the raw material supply section of the extruder, and 165 ° C. for all the screw sections and thereafter.
  • the rotation speed of the main shaft was 23.36 rpm for the booster gear pump and 14.6 rpm for the spinning gear pump.
  • the roll peripheral speed of the winding device was 70 m / min.
  • each hollow fiber was unwound for 30 minutes at a linear velocity of 50 m / min to measure the mass of each hollow fiber.
  • the fiber was wound and separated to measure the mass of each hollow fiber.
  • Table 1 The maximum-minimum difference in mass spots between the four spindles was 0.5 g.
  • Example 2 In the same apparatus as in Example 1, spinning was performed under the same conditions except that the spinning temperature after the screw part of the extruder was 175 ° C., and the mass of each hollow fiber after splitting was measured. The results are as shown in Table 1. The maximum-minimum difference in mass spots between the four spindles was 0.7 g.
  • Example 3 The hollow fiber spun in Example 1 was wound around a bobbin and drawn by the following procedure to obtain a porous hollow fiber membrane.
  • the hollow fiber was wound around a bobbin and heat treated at a constant length at 115 ° C. for 16 hours. Subsequently, after 288 hollow fibers were collectively bundled and cold-drawn 180% at a deformation rate of 0.03 m / sec at room temperature, the total draw amount was 315% in a heating box heated to 112.5 ° C. (ie
  • the porous hollow fiber membrane was continuously produced by stretching in the roller so that the deformation speed was 0.128 m / sec until the total draw ratio was 6.0).
  • the deformation speed means a value obtained by dividing the drawing amount (m) in the drawing section by the time (seconds) for the yarn to pass through the drawing section.
  • Example 4 The hollow fiber spun in Example 2 was wound around a bobbin and drawn in the same procedure as in Example 3 to obtain a porous hollow fiber membrane.
  • Example 1 The hollow fiber spinning apparatus shown in FIG. 3 was used.
  • the largest difference in configuration from the hollow fiber spinning device used in Examples 1 and 2 is that there is one spinning gear pump 32 and the resin flow path is branched into four on the exit side of the spinning gear pump. is there.
  • the branched resin flow paths were manufactured so that the inner diameter, length, and tube wall quality were as equal as possible between the resin flow paths.
  • the product names and product numbers of each device are as follows. ⁇ Extruder: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
  • the spinning nozzle used was the same as that in Examples 1 and 2, such as the discharge port diameter, the number of nozzles, and the arrangement. Using the same raw material resin as in Examples 1 and 2, hollow fiber melt spinning was carried out.
  • the spinning temperature was 168 ° C. with an extruder and 167 ° C. after the exit of the extruder.
  • the main shaft rotation speed of the spinning gear pump was 40 rpm.
  • the roll peripheral speed of the winding device was 70 m / min.
  • each hollow fiber was unwound for 30 minutes at a linear velocity of 50 m / min to measure the mass of each hollow fiber.
  • the fiber was wound and separated to measure the mass of each hollow fiber.
  • Table 1 The maximum-minimum difference in mass spots between the four spindles was 9.7 g.
  • Comparative Example 2 The hollow fiber spun in Comparative Example 1 was wound around a bobbin and drawn in the same procedure as in Examples 3 and 4 to obtain a porous hollow fiber membrane.

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Abstract

　本発明の目的は、生産性の良い多錘一括紡糸方式でありながら、簡便な機構で外径差が無い複数本の糸を同時に得ることができる糸の製造方法および製造装置を提供することである。　本発明の糸の製造方法は、複数の吐出口から溶融樹脂を吐出して複数本の糸を同時に製造する糸の製造方法であって、複数の吐出口のそれぞれに各吐出口に対応して設けられた溶融樹脂定量供給手段を介して、溶融樹脂を供給するステップと、各吐出口から溶融樹脂を吐出させ複数本の糸を同時に紡糸するステップと、を備えていることを特徴とする。

Description

糸の製造方法および糸の製造装置
　本発明は、糸の製造方法および製造装置に関し、詳細には、溶融樹脂を吐出することによって糸を製造する糸の製造方法および製造装置に関する。
　溶融樹脂をノズルから吐出させて糸を製造する溶融紡糸が知られている。このような溶融紡糸法で製造された糸は、種々の用途に使用されるが、多くの用途おいて、製造された糸の直径が均一であることが求められる。
　例えば、合成樹脂として結晶性ポリオレフィンを使用して溶融紡糸した中空糸を、延伸することによって製造されたポリオレフィン製多孔質中空糸膜は、化学的安定性、強度特性、柔軟性等に優れていることから、廃水の処理、超純水の製造、空気の浄化等の幅広い分野で利用されている。
　このようなポリオレフィン製多孔質中空糸膜の製造は、原料樹脂を溶融紡糸して中空糸を得る紡糸工程と、紡糸工程で得られた中空糸を延伸して多孔質化する延伸工程とを備えている。
　このとき、紡糸工程で得られる中空糸の直径及び肉厚等の寸法が一定であれば、延伸工程におけるトラブル、例えば延伸後に直径が大きく変動することによる製品不良や、他糸より極端にたるんだ糸が出現し、極端にたるんだ糸が併走する隣糸と交絡して、そこを起点とした糸切れやロールへの巻き付き等の工程トラブルが起こりにくい。
　さらに、紡糸工程で得られる結晶構造が均質であれば、延伸工程において均質な多孔質中空糸膜を安定して得られ、液体や気体のろ過性能が安定する。
　寸法が一定で結晶構造が均質な中空糸を得るためには、溶融樹脂の押出量と引取速度、冷却挙動が一定となるように制御する必要がある。
　溶融樹脂の押出量が一定となるように制御するため、通常は、ギヤポンプ等の定量ポンプが用いられ、さらに高精度な寸法変動抑制手段として、ギヤポンプの吐出圧力変動を検知し、この吐出圧力変動に基づいてギヤポンプ回転角速度をフィードバック制御する方法が知られている（特許文献１参照）。
　また、プラネタリーギヤポンプを用い、吐出量変動周期の異なる複数の溶融樹脂流を吐出量変動周期が相殺されるように組み合わせ、一定の押出量を得る方法も知られている（特許文献２参照）。
　他方、中空糸膜の製造工程においては、生産性を高めるために、複数本の中空糸を一括して紡糸する多錘一括紡糸方式が採用される場合が多い。この方式では、ギヤポンプから定量供給される溶融樹脂を分岐した複数の流路に流入させ、各流路に設けられた吐出口から吐出させ、複数本の中空糸を同時に紡糸している。
　この方式では、分岐後の流路間で、断面積、形状、長さ、内表面品位、温度等が異なっていると、各吐出口への溶融樹脂の供給量に差が生じ、結果として、同時に紡糸される複数本の中空糸間で、寸法や結晶構造が相違してしまうことがある。
　このような多錘一括方式の溶融紡糸において、同時に紡糸される複数の糸状体の外径の差を抑制するため、分岐後の各吐出口に至る流路に各々独立した堰状の流量制御機構を設け、紡糸した糸状体の外径値を堰開度に反映させるフィードバック制御を行う方法（特許文献３）や、各流路に各々独立した温度制御機構を設け、紡糸した糸状体の外径値を流路温度に反映させるフィードバック制御を行う方法（特許文献４）が提案されている。
特開平９－２６８９８２号公報 特開平５－１１１２７号公報 特開２００１－３０３３５４号公報 特開２００２－６９７３９号公報
　前記特許文献１および２の技術は、ギヤ歯の噛み合いに由来しギヤポンプを低速で運転する顕著になる吐出量変動を抑制する技術であり、１本の糸状体の長手方向の外径変動を抑制するためには有用な技術である。しかしながら、多錘一括紡糸方式において、複数の吐出口間における糸状体の外径の差（錘間斑）を抑制する効果はない。
　さらに、特許文献３および４の技術は、同時に紡糸される複数の糸状体の外径差の抑制には有用な技術であるが、溶融樹脂の供給機構とは別に流量や温度を制御する機構が必要であり、さらに計測した糸状体の外径に基づくフィードバック制御を行う必要があるため糸の製造装置が複雑化になるという問題を有している。
　さらに、糸が中空状の場合には、吐出量変動が、外径又は肉厚を変動させるため、糸の外径に基づいた制御である特許文献３および４の技術は、中空糸の品質を一定にすることが困難であるという問題を有している。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、生産性の良い多錘一括紡糸方式でありながら、簡便な機構で外径差が無い複数本の糸を同時に得ることができる糸の製造方法および製造装置を提供することを目的とする。
　本発明によれば、
　複数の吐出口から溶融樹脂を吐出して複数本の糸を同時に製造する糸の製造方法であって、
　前記複数の吐出口のそれぞれに各吐出口に対応して設けられた溶融樹脂定量供給手段を介して、前記溶融樹脂を供給するステップと、
　前記各吐出口から前記溶融樹脂を吐出させ複数本の糸を同時に紡糸するステップと、を備えている、
　ことを特徴とする糸の製造方法が提供される。
　このような構成によれば、簡便な機構で、各吐出口に溶融樹脂を均等に定量供給でき、この結果、紡糸される糸における外径差の発生が抑制される。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記糸が中空糸である。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記溶融樹脂定量供給手段が、容積型定量ポンプである。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記溶融樹脂定量供給手段が、ギヤポンプである。
　本発明の他の態様によれば、
　複数の吐出口から溶融樹脂を吐出して、複数本の糸を同時に製造する糸の製造装置であって、
　前記溶融樹脂を吐出する複数の吐出口を備えたノズルと、
　前記溶融樹脂を前記吐出口のそれぞれに供給する複数の溶融樹脂定量供給装置であって、前記溶融樹脂定量供給装置のそれぞれは、前記複数の吐出口のそれぞれに対応するように設けられ、対応する吐出口に溶融樹脂を定量供給するように構成されている溶融樹脂定量供給装置と、
　前記吐出口から吐出された各吐出物を引き取る引取装置と、を備えている、
　ことを特徴とする糸の製造装置が提供される。
　このような構成によれば、簡便な機構で、各吐出口に溶融樹脂を均等に定量供給でき、この結果、紡糸される糸における外径差の発生が抑制される。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記引取装置が、前記各吐出物を一括して引き取る引取装置である。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記糸が中空糸である。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記ノズルが、前記溶融樹脂を中空状に吐出するノズルである。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記溶融樹脂定量供給装置が、容積型定量ポンプである。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記容積型定量ポンプがギヤポンプである。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記ギヤポンプのそれぞれが、各ギヤポンプ毎に設けられた駆動装置によって駆動される。
　このような構成によれば、各吐出口への溶融樹脂の供給量をより高精度に制御することができる。
　本発明の他の態様によれば、前記いずれかの糸の製造装置と、該糸の製造装置の後段に設けられた延伸装置とを備えている、ことを特徴とする中空糸膜の製造装置が提供される。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記延伸装置が、冷延伸装置と、該冷延伸装置の後段に配置された熱延伸装置とを備えている。
　本発明の他の態様によれば、前記いずれかの糸の製造装置を用いて糸を紡糸するステップと、前記製造装置により得られた前記糸を延伸する延伸するステップと、を備えている、ことを特徴とする中空糸膜の製造方法が提供される。
　本発明の他の好ましい態様によれば、前記延伸ステップが、冷延伸ステップと、該冷延伸ステップの後段で行われる熱延伸ステップとを備えている。
　本発明によれば、生産性の良い多錘一括紡糸方式でありながら、簡便な機構で外径差が無い複数本の糸を同時に得ることができる糸の製造方法および製造装置が提供される。
本発明の好ましい実施形態の中空糸膜の製造方法に使用される中空糸の製造装置の構成を概略的に示す図面である。 本発明の好ましい実施形態の中空糸膜の製造方法に使用される中空糸の製造装置における、紡糸頭に対するギヤポンプとモータとの関係を示す図面である。 本発明の実施例に対する比較例で用いた中空糸の製造装置の構成を概略的に示す図面である。
　以下、図面を参照して、本発明の糸の製造方法および製造装置の好ましい実施形態について説明する。
　本実施形態は、ポリオレフィン樹脂を溶融紡糸して中空糸を得る紡糸工程と、紡糸工程で得られた中空糸を延伸して多孔質化する延伸工程とを備えた中空糸膜の製造方法、およびこの製造方法に用いられる製造装置である。
　しかしながら、本発明は、このような中空糸の製造方法および製造装置に限定されるものではなく、他の中空糸の製造方法および装置、さらに、プラスチックファイバ（プラスチック光ファイバー等）などの中実の糸の製造方法および装置にも適用可能である。
　図１は、本発明の好ましい実施形態の中空糸膜の製造方法の紡糸工程で使用される中空糸の製造装置１０の構成を概略的に示す図面である。
　製造装置１０は、ポリエチレン等の結晶性ポリオレフィン等の原料樹脂を溶融押出しする樹脂押出機１２と、溶融樹脂が吐出される紡糸頭１４とを備えている。尚、本実施形態では、溶融樹脂が流れる流路には、樹脂を溶融状態に維持するための加熱装置（図示せず）が設けられている。
　樹脂押出機１２と紡糸頭１４の間には、樹脂押出機１２で溶融・混練された溶融樹脂を紡糸頭１４に向けて圧送するブースターギヤポンプ１６と、溶融樹脂を濾過するフィルタ１８が配置されている。
　本実施形態の中空糸膜の製造方法で使用される樹脂は、溶融賦形可能な樹脂であればよく、特に限定されるものではない。好ましい樹脂として、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスルホン、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリルニトリルポリカーボネート、ポリエステル、ナイロン、熱可塑性フッ素樹脂、ポリスチレン、塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。また、これらの樹脂の共重合体、これらの樹脂やその共重合体の一部に置換基を導入したものを使用してもよい。さらに、分子量などが異なる同種のポリマをブレンドして使用しても、あるいは、２種以上の異なる樹脂を混合して使用してもよい。
　樹脂押出機１２からの溶融樹脂を搬送する管路２０は、紡糸頭１４内で４本の樹脂流路２２に分岐している。各樹脂流路２２は、吐出ノズル２４に形成された複数の吐出口２６のそれぞれに連通している。
　本実施形態の中空糸膜の製造方法は、多錘一括紡糸方式による中空糸膜の製造方法であるので、使用される中空糸の製造装置１０は、複数の吐出口２６を備えている。吐出口は、溶融樹脂を中空状に吐出するように構成されている。
　吐出口の数は多いほど生産性が向上する。一方、吐出後の中空糸の冷却を複数の中空糸膜間で均一にすることが必要であることを考慮すると、装置内における中空糸の配置密度が高くなることは好ましくなく、また紡糸ノズルが大型化すると紡糸ノズル内での温度差が懸念される。したがって、中空糸の品質管理面では、吐出口の数が少ないほど好ましい。
　このため、吐出ノズル２４に形成された吐出口の数は２以上で、４～１６が好ましく、本実施形態では４とされている。
　吐出ノズル２４上での吐出口２６の配置は、同心円配置や直列配置、複数列の並列配置や千鳥配置等が考えられるが、特に限定されるものではない。吐出後の中空糸の冷却、紡糸ノズル内での温度勾配等を抑制可能であれば、どのような配置でもよい。
　４つの吐出口２６の各々に連通する４本の樹脂流路２２のそれぞれには、溶融樹脂定量供給手段２８が設けられ、樹脂流路２２毎に溶融樹脂を吐出口２６に定量供給できるように構成されている。
　溶融樹脂定量供給手段２８には、高温かつ高粘度の溶融樹脂を、定量性良く送出する機能が求められる。このような用途に適した装置として、ギヤポンプ、ダイヤフラムポンプ、一軸偏心ねじポンプ、プランジャポンプ、スクリューポンプ等の容積型定量ポンプが挙げられる。
　本実施形態では、脈動が小さく、小型軽量でシール機構も簡素である等の種々の利点を有するギヤポンプ２８が、溶融樹脂定量供給手段２８として採用されている。
　更に、本実施形態の製造装置１０は、４台のギヤポンプ２８を１台のモータで駆動する構成としてもよいが、４台のギヤポンプ２８のそれぞれに専用のモータＭが連結され、ギヤポンプ２８のそれぞれが、各ギヤポンプ毎に設けられたモータ（駆動装置）Ｍによって駆動されるような構成とすることが好ましい。
　本実施形態では、専用モータによって独立して駆動されるギヤポンプ（溶融樹脂定量供給手段）２８が、各吐出口２６の上流に１台ずつ配置されている。図２に示すように、ギヤポンプ２８は紡糸頭１４に固定されており、各ギヤポンプ２８は、それぞれの専用モータＭと軸Ｓにより連結されている。このような構成により、一定速度で回転するモータＭの回転を、軸Ｓを介してギヤポンプ２８に伝え、ギヤポンプ２８を一定速度で回転させることにより、各吐出口２６に高い精度で溶融樹脂を定量供給することが可能となる。
　尚、各モータＭの回転は、個別に制御可能であり、したがって、各ギヤポンプ２８から吐出量も、個別に制御可能である。
　ギヤポンプ等の溶融樹脂定量供給手段の駆動源には、出力が一定で且つ制御性に優れるものを選定する必要がある。したがって、モータＭとしては、ＡＣサーボモータやステッピングモータは、出力軸の回転角度を精密に制御可能な点で、最も好適である。さらに、より高精度な外径管理が必要な場合には、前記特許文献１に記載された外径の斑を抑制する技術を併用してもよい。
　吐出口２６の後段（下流側）には、従来技術の中空糸膜製造装置と同様に、４つの吐出口２６から吐出された４本の中空糸３０を引き取る中空糸引取装置（図示せず）が設けられている。
　引取方式としては、引取速度の制御性に優れ、かつ中空糸を潰さないように把持せず摩擦で搬送可能な、ネルソンロールやゴデットロールを用いた方式が採用される。ロール寸法や本数等は、紡糸速度や錘数に応じて適宜設定される。
　本実施形態の製造装置１０では、４本の中空糸を個々に引き取る中空糸引取装置を使用してもよいが、コンパクトな装置を一台だけ使用することで済む為、４本の中空糸を定速で一括して引き取る中空糸引取装置がより好ましい。
　中空糸引取装置の後段（下流側）には、中空糸３０を延伸して多孔質化する延伸装置が設けられている。この延伸装置は、上流側の冷延伸装置と後段（下流側）の熱延伸装置とを備え、従来技術の延伸装置と同様の構成を有している。
　引取装置にて引き取った中空糸は、そのまま延伸装置へ導入してもよいが、一旦引取り装置の後段（下流側）でボビンに巻き取り、複数のボビンを一度に掛け、中空糸を合糸した後、延伸装置へ導入したほうが、生産効率も向上するため好ましい。
　このような中空糸の製造装置１０では、複数の吐出口２６のそれぞれに、各吐出口に対応して設けられ、専用のモータによって駆動されるギヤポンプ（溶融樹脂定量供給手段）２８を介して溶融樹脂が供給され、次いで、各吐出口２６から溶融樹脂が吐出され４本の中空糸３０が同時に紡糸される。
　中空糸の製造装置１０で製造された中空糸は、繊維軸方向に高度に配向した未延伸中空糸であり、内径は１００～２０００μｍ、肉厚は１５～８００μｍ程度である。この未延伸中空糸は１００～１３０℃、より好ましくは１１５～１３０℃の温度条件下で熱処理し延伸処理が施される。必要な熱処理（アニール処理）時間は３０分以上である。このアニール処理により結晶構造はより完全なものとなり、５０％伸長時の弾性回復率は５０％以上が達成される。
　本実施形態の製造方法における延伸は、冷延伸と、これに引き続いて行われる熱延伸とからなる。冷延伸では結晶構造を破壊させ均一にミクロクレーズを発生させるために延伸点を固定させることが好ましい。
　このような構成を有する中空糸膜の製造方法によれば、生産性の高い多錘一括紡糸方式においても、吐出口間に吐出量の斑がなく、寸法や結晶構造に錘間斑がない安定した品質の中空糸を製造できる。
　また、このような中空糸を延伸して多孔質中空糸膜を製造すると、延伸時の糸切れやロール巻き付き等の工程トラブルを起こしにくく、ろ過性能が安定した多孔質中空糸膜を得ることができる。
　本発明の前記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内で種々の変更、変形が可能である。
　本発明を以下の実施例により具体的に説明する。
（実施例１）
　中空糸紡糸装置は、図１に示す構成と同一のものを用いた。各機器類の品名や品番は、以下の通りである。
・押出機：田辺プラスチックス機械製　単軸溶融樹脂押出機　ＶＳ３０－４０
・紡糸ギヤポンプ：川崎重工業製　ギヤポンプ　ＫＨ１－１．２－３６Ｈ　４台（紡糸頭に１００ｍｍ間隔で直列配置）
・紡糸ギヤポンプ駆動モータ：オリエンタルモーター製　ステッピングモータ　ＡＲ６６ＡＳ－Ｈ１００　４台（ギヤポンプ主軸に連結配置）
・紡糸ノズル：化繊ノズル製　環状ノズル（特注品）
・吐出口：外径２１．５ｍｍ／内径１４．８ｍｍ　４個（ピッチ円直径５０ｍｍ上に９０°おきに等配）
・フィルタ：日本精線製　リーフディスクフィルタ　ＮＦ２Ｍ－０８Ｄ　６枚
・フィルタケース：内径８３ｍｍ×深さ５５ｍｍ　ＳＵＳ３１６製
　本実施例においては、フィルタの圧力損失分を補助する目的で、ブースターギヤポンプを用いた。
・ブースターギヤポンプ：川崎重工業製　ギヤポンプ　ＫＨ１－３－３８Ｈ　１台（フィルタケースに配置）
・ブースターギヤポンプ駆動モータ：オリエンタルモーター製　ステッピングモータ　ＡＲ９８ＡＳ－Ｈ１００　１台（ブースターギヤポンプ主軸に連結配置）
　原料樹脂として日本ポリエチレン製高密度ポリエチレンであるノバテックＨＤのＨＹ５４０グレードを用いて、中空糸の溶融紡糸を実施した。
　紡糸温度は、押出機の原料供給部を１６０℃、スクリュー部以降を全て１６５℃とした。主軸回転数は、ブースターギヤポンプ：２３．３６ｒｐｍ、紡糸ギヤポンプ：１４．６ｒｐｍとした。巻取装置のロール周速度：７０ｍ／ｍｉｎとした。
　以上の条件で、中空糸を４錘一括紡糸して巻き取った後、各中空糸の質量を測定するため４錘一括して線速度５０ｍ／ｍｉｎで３０分巻き出した中空糸を各錘個別に巻き取って分繊して、各中空糸の質量を測定した。結果は表１の通り、４錘間の質量斑は最大－最小差が０．５ｇであった。
（実施例２）
　実施例１と同じ装置で、押出機のスクリュー部以降の紡糸温度を１７５℃とした以外は同一条件で紡糸し、分繊後の各中空糸の質量を測定した。結果は表１の通り、４錘間の質量斑は最大－最小差が０．７ｇであった。
　(実施例３)
　実施例1で紡糸した中空糸をボビンに巻き取り、以下の手順で延伸して、多孔質中空糸膜とした。
　中空糸をボビンに巻き取った状態で１１５℃で１６時間、定長で熱処理した。つづいて中空糸を２８８本一括して、室温で０．０３ｍ／秒の変形速度で１８０％の冷延伸をした後、１１２．５℃に加熱した加熱函中で総延伸量が３１５％（すなわち、総延伸倍率が６．０倍）になる迄変形速度が０．１２８ｍ／秒となるようにローラー内延伸を行ない、連続的に多孔質中空糸膜の製造を行なった。
　なお、変形速度とは、延伸区間における延伸量（ｍ）を、糸が該延伸区間を通過する時間（秒）で除して求めた値をいう。
　製造中の中空糸束を目視観察したところ、２８８本全てが均等に張っており、他糸より極端にたるんだ糸は出現せず、糸切れやロール巻き付き等の工程トラブルも発生しなかった。
　(実施例４)
　実施例２で紡糸した中空糸をボビンに巻き取り、実施例３と同じ手順で延伸して、多孔質中空糸膜とした。
　製造中の中空糸束を目視観察したところ、２８８本全てが均等に張っており、他糸より極端にたるんだ糸は出現せず、糸切れやロール巻き付き等の工程トラブルも発生しなかった。
（比較例１）
　図３に示す中空糸紡糸装置を使用した。
　実施例１および２で使用した中空糸紡糸装置との構成上の最大の相違点は、紡糸ギヤポンプ３２が１台となり、紡糸ギヤポンプの出側で樹脂流路が４つに分岐していることである。なお、分岐後の樹脂流路は、内径、長さ、管壁面品位が樹脂流路間で極力等しくなるよう製作した。各機器類の品名や品番は、以下の通りである。
・押出機：三菱重工業製　単軸溶融樹脂押出機　バレル内径φ４５ｍｍ、Ｌ／Ｄ２５
・紡糸ギヤポンプ：川崎重工業製　ギヤポンプ　ＫＨ１－１．７５２－０２　１台
・紡糸ギヤポンプ駆動モータ：三菱重工業製　２ＨＭＧＡ６：１　１台　（ギヤポンプ主軸に連結配置）
・フィルタ：日本精線製　φ８６ｍｍディスクフィルタ（＃３２５）　１枚
　紡糸ノズルは吐出口径、口数、配置等、実施例１および２と同じものを用いた。
　原料樹脂として実施例１および２と同じものを用いて、中空糸の溶融紡糸を実施した。
　紡糸温度は、押出機で１６８℃、押出機の出口以降は全て１６７℃とした。
　紡糸ギヤポンプの主軸回転数は、４０ｒｐｍとした。
　巻取装置のロール周速度：７０ｍ／ｍｉｎとした。
　以上の条件で、中空糸を４錘一括紡糸して巻き取った後、各中空糸の質量を測定するため４錘一括して線速度５０ｍ／ｍｉｎで３０分巻き出した中空糸を各錘個別に巻き取って分繊して、各中空糸の質量を測定した。結果は表１の通り、４錘間の質量斑は最大－最小差が９．７ｇであった。
（表１）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　単位：ｇ
Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　(比較例２)
　比較例１で紡糸した中空糸をボビンに巻き取り、実施例３および４と同じ手順で延伸して、多孔質中空糸膜とした。
　製造中の中空糸束を目視観察したところ、ローラー間の所々で、他糸より極端にたるんだ糸が出現し、極端にたるんだ糸が併走する隣糸と交絡して、そこを起点としてロール巻き付きが発生し、その後、糸切れし、工程トラブルとなった。
　１０：中空糸の製造装置
　１２：樹脂押出機
　１４：紡糸頭
　１６：ブースターギヤポンプ
　１８：フィルタ
　２０：管路
　２２：樹脂流路
　２４：吐出ノズル
　２６：吐出口
　２８：ギヤポンプ（溶融樹脂定量供給手段）
　３０：中空糸
　M：モータ

Claims (15)

  1. 　複数の吐出口から溶融樹脂を吐出して複数本の糸を同時に製造する糸の製造方法であって、
    　前記複数の吐出口のそれぞれに各吐出口に対応して設けられた溶融樹脂定量供給手段を介して、前記溶融樹脂を供給するステップと、
    　前記各吐出口から前記溶融樹脂を吐出させ複数本の糸を同時に紡糸するステップと、を備えている、
    　ことを特徴とする糸の製造方法。
  2. 　前記糸が中空糸である、
    　請求項１に記載の糸の製造方法。
  3. 　前記溶融樹脂定量供給手段が、容積型定量ポンプである、
    　請求項１または２に記載の糸の製造方法。
  4. 　前記溶融樹脂定量供給手段が、ギヤポンプである、
    　請求項３に記載の糸の製造方法。
  5. 　複数の吐出口から溶融樹脂を吐出して、複数本の糸を同時に製造する糸の製造装置であって、
    　前記溶融樹脂を吐出する複数の吐出口を備えたノズルと、
    　前記溶融樹脂を前記吐出口のそれぞれに供給する複数の溶融樹脂定量供給装置であって、前記溶融樹脂定量供給装置のそれぞれは、前記複数の吐出口のそれぞれに対応するように設けられ、対応する吐出口に溶融樹脂を定量供給するように構成されている溶融樹脂定量供給装置と、
    　前記吐出口から吐出された各吐出物を引き取る引取装置と、を備えている、
    　ことを特徴とする糸の製造装置。
  6. 　前記引取装置が、前記各吐出物を一括して引き取る引取装置である、
    　請求項５に記載の糸の製造装置。
  7. 　前記糸が中空糸である、
    　請求項５ないし６のいずれか１項に記載の糸の製造装置。
  8. 　前記ノズルが、前記溶融樹脂を中空状に吐出するノズルである、
    　請求項７に記載の糸の製造装置。
  9. 　前記溶融樹脂定量供給装置が、容積型定量ポンプである、
    　請求項５ないし８のいずれか１項に記載の糸の製造装置。
  10. 　前記容積型定量ポンプがギヤポンプである、
    　請求項９に記載の糸の製造装置。
  11. 　前記ギヤポンプのそれぞれが、各ギヤポンプ毎に設けられた駆動装置によって駆動される、
    　請求項１０に記載の糸の製造装置。
  12. 　請求項５ないし１１のいずれか１項に記載の糸の製造装置と、前記製造装置により得られた前記糸を延伸する延伸装置とを備えている、
    　ことを特徴とする中空糸膜の製造装置。
  13. 　前記延伸装置が、冷延伸装置と、該冷延伸装置の後段に配置された熱延伸装置とを備えている、
    　請求項１２に記載の中空糸膜の製造装置。
  14. 　請求項５ないし１１のいずれか１項に記載の糸の製造装置を用いて糸を紡糸するステップと、
    　前記製造装置により得られた前記糸を延伸する延伸するステップと、を備えている、
    　ことを特徴とする中空糸膜の製造方法。
  15. 　前記延伸ステップが、冷延伸ステップと、該冷延伸ステップの後段で行われる熱延伸ステップとを備えている、
    　請求項１４に記載の中空糸膜の製造方法。
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