JP2000273714A

JP2000273714A - 溶融紡糸用口金及び溶融紡糸方法

Info

Publication number: JP2000273714A
Application number: JP11085594A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Matsuda; 竜明松田; Shinji Shimizu; 伸次清水; Yoshiaki Sato; 慶明佐藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-03-29
Filing date: 1999-03-29
Publication date: 2000-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】長期に亘り口金吐出部での異物の発生、成長を
抑制し、且つ吐出孔でのポリマの流動状態を安定化さ
せ、口金修正作業の頻度を減少させる溶融紡糸用口金と
高吐出量の熱可塑性樹脂を溶融紡糸する溶融紡糸方法を
提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂を吐出する小径な吐出孔部を
備えた口金において、吐出孔部の孔長（Ｌ）を１．５〜
７．５ｍｍ、孔直径（Ｄ）を０．５〜０．７５ｍｍ、孔
長（Ｌ）と孔直径（Ｄ）との比を３．０〜１０．０とす
る溶融紡糸用口金を高吐出量の熱可塑性樹脂を溶融紡糸
する溶融紡糸方法に用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融紡糸用口金お
よび溶融紡糸方法に関し、更に詳しくは、熱可塑性樹脂
の溶融紡糸の際に、製造工程の阻害要因である紡糸口金
の吐出孔部周囲に堆積する異物の発生、成長を抑制し、
且つ吐出孔部での溶融ポリマの流動を安定化させ、溶融
紡糸を長時間安定して実施できる溶融紡糸用口金に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、熱可塑性樹脂の溶融紡糸工程で
は、図２の紡糸口金断面図のような紡糸材の導入孔部22
よりも小径な円筒状の吐出部24を備えた紡糸口金が使用
されている。このような紡糸口金を用いた場合、長時間
の紡糸を連続的に実施すると、紡糸材に含まれる添加物
やモノマ、オリゴマ、または熱分解生成物や艶消し剤等
が吐出部周辺に付着しやすく、熱や空気中の酸素等によ
り変性し堆積する。このため、吐出部での溶融ポリマの
口金表面からの離型性が悪くなり、紡出糸の糸曲がりや
ピクツキ、単糸流れやひいては断糸等が生じ、製糸性が
不安定になり、甚だしい場合には製糸が不可となる。従
って、吐出部周辺の堆積物が多くなった場合には、紡糸
を中断して紡糸口金の吐出部周辺を清掃するか、もしく
は紡糸口金を交換しなければならない。当然のことなが
ら、紡糸口金の清掃や交換時には生産は中断され、多大
な労力とロスを必要とする。また、製造コストに大きな
影響を与える。

【０００３】紡糸口金の吐出部周辺の汚れ抑制及び拭き
取り性を向上させるために、例えば、離型性のある各種
シリコーン等を紡糸口金面に塗布することが一般的に行
われている。しかし、シリコーン等は経時的な離型性の
低下やモノマ、オリゴマ昇華物による組成の変性を伴
い、汚れが堆積するので、吐出部周辺の汚れをへら状の
治具で掻き取り、再度塗布する、いわゆる口金修正作業
が必要になる。紡糸口金の修正周期を延長せしめる方法
として、紡糸口金の下面を窒素やヘリウム等の不活性ガ
スもしくは水蒸気等のガスでシールし、紡糸口金面に付
着した汚れの成長を抑制する方法が一般的に知られてい
るが、この口金面のガスシールでは装置を取り付けるの
に多額な投資が必要であることやガスシールのみで十分
な吐出部周辺の汚れ防止ができないこと、更にガスシー
ル装置を取り付けることによる口金修正作業性の悪化、
紡出糸の物性制御が複雑になる等の問題点がある。

【０００４】シリコーンの塗布や不活性ガスの使用とい
った方法は、紡糸口金の吐出孔内の流動状態とは無関係
であるため、吐出部での昇華物やモノマ、オリゴマの発
生を抑制することは難しい。吐出部での異物の発生、及
び成長を抑制する方法として、特開昭63-120109号公報
にはポリエステルを溶融紡糸するに際し、紡糸口金の吐
出孔の中心軸に対して３〜２５°の角度で大径化された
テーパー孔を有する紡糸口金が提案されている。該公報
は、吐出孔を徐々に広げることにより、微細孔より押し
出された粘性物質が応力緩和により微細孔の直径よりも
広がろうとする性質、いわゆるバラス効果を低減させ
て、ポリマの吐出部への直接付着を抑制することにあ
る。また、特開昭48-87113号公報や特開昭51-63005号公
報には、図３の紡糸口金断面図のような吐出孔内に吐出
孔径よりも小径な計量部33を設け、バラス効果の低減に
加え、吐出孔内の整流効果を付与した紡糸口金が提案さ
れている。これらの方法では、吐出孔内の流動状態は改
善されるが、口金吐出孔の工作が困難であり、高精度の
加工を必要とするため口金コストが高くなるという問題
を有していた。更には、テーパー部に沿って溶融ポリマ
が広がり、テーパー部の途中からポリマが離れるため吐
出不安定になりやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の溶融
紡糸用口金において改良を施すことにより、長期に亘り
口金吐出部での異物の発生、成長を抑制し、且つ吐出孔
でのポリマの流動状態を安定化させ、口金修正作業の頻
度を減少させることが可能な溶融紡糸用口金を得ること
を課題とする。更には、この溶融紡糸用口金を使用し、
高吐出量の熱可塑性樹脂を溶融紡糸する溶融紡糸方法を
提供することをも課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、溶融紡糸用口金に
おいて吐出孔部の孔長と孔直径を適正化することによっ
て、口金吐出部での異物の発生、成長を抑制し、且つ吐
出孔部でのポリマの流動状態を安定化させることができ
ることを見いだし、本発明に到達した。本発明の要旨は
次の通りである。（１）熱可塑性樹脂を導入する導入孔部と、該導入孔部
から熱可塑性樹脂を吐出する導入孔部よりも小径な吐出
孔部を備えた口金において、該吐出孔部の孔長（Ｌ）を
１．５〜７．５ｍｍ、孔直径（Ｄ）を０．５ｍｍ〜０．
７５ｍｍ、Ｌ／Ｄを３．０〜１０．０とすることを特徴
とする溶融紡糸用口金。（２）吐出孔部の孔長（Ｌ）を１．５〜７．５ｍｍ、孔
直径（Ｄ）を０．５〜０．７５ｍｍ、Ｌ／Ｄを、３．０
〜１０．０とする溶融紡糸用口金を用いて熱可塑性樹脂
を溶融紡糸することを特徴とする溶融紡糸方法。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図により詳細に説
明する。図１は本発明の溶融紡糸用口金吐出孔の一実施
態様を示す縦断面模式図で、図２は従来の溶融紡糸用口
金吐出孔の一例の縦断面模式図、図３は吐出孔内に吐出
孔径よりも小径な計量部を設け、バラス効果の低減に加
え、吐出孔内の整流効果を付与した溶融紡糸用口金吐出
孔の一例の縦断面模式図である。本発明の溶融紡糸用口
金（以下、単に紡糸口金という）１は、熱可塑性樹脂の
導入孔部２、テーパー部３、吐出孔部４から構成され
る。従来、溶融紡糸用口金の孔長、孔直径、Ｌ／Ｄは、
特開昭64-14314号公報では、「通常、衣料用合繊繊維の
溶融紡糸に用いられている吐出ノズル孔径Ｄは、０．２
５〜０．３５mm、ランド長（孔長）は０．５〜０．９mm
であるので、Ｌ／Ｄは２〜３程度である。」と記載され
ている。

【０００８】本発明の紡糸口金では、孔長を１．５〜
７．５ｍｍとすることにより、吐出孔部での溶融ポリマ
の整流効果を高め、吐出を安定化できる。また、孔直径
を０．５〜０．７５ｍｍ、Ｌ／Ｄを３．０〜１０．０と
することにより、吐出孔部でのバラス効果を低減させ溶
融ポリマの吐出部周辺への直接付着を低減させると共
に、吐出孔内での溶融ポリマのずり発熱を抑え、昇華物
やモノマ、オリゴマの発生を抑制させる。また、吐出孔
内でのポリマ詰まりや吐出孔部の削れ（以下、ダレと称
す）を防止することができる。更に、孔長が長いことか
ら、吐出孔部のダレを修正するために実施する口金面の
研磨回数を増やすことができるため、紡糸口金を長期間
安定に使用でき生産コストを低減できる。さらに、紡糸
口金の製作、管理が容易である。本発明の紡糸口金の孔
長は、１．５〜７．５ｍｍとする必要があり、ポリマの
整流効果を向上させ、紡糸口金の製作を容易にするた
め、好ましくは２．０〜７．０ｍｍ、さらに好ましくは
３．５〜５．０ｍｍである。孔長が１．５ｍｍ未満で
は、口金背面圧が低くなるためポリマの計量性が低下し
ポリマの吐出が不安定となる。また、充分な整流効果が
なく、長時間に亘って吐出を安定化させることが困難で
ある。孔長が７．５ｍｍを超えると口金背面圧が高くな
るためパック内の圧力が上昇し、長時間に亘って紡糸す
る事が困難になる。

【０００９】また、孔直径は、０．５〜０．７５ｍｍと
することが必要である。孔直径が０．５ｍｍ未満では、
バラス効果の低減が僅かであり、ポリマの吐出部への直
接付着を減少させることが困難である。また、吐出孔内
での溶融ポリマのずり発熱を抑えられないため、昇華物
やモノマ、オリゴマの発生を抑制することも極めて困難
である。孔直径が０．７５ｍｍを超えると口金背面圧が
低くなるためポリマの計量性が低下しポリマの吐出が不
安定となる。

【００１０】孔長と孔直径との比（Ｌ／Ｄ）は、３．０
〜１０．０とする必要があり、好ましくは５．０〜７．
０である。Ｌ／Ｄが３．０未満では、孔長を孔直径に対
し十分に長くすることができないので、異物の発生を抑
制し且つポリマの流動性を安定させる効果が半減する。
また、Ｌ／Ｄが１０．０を超える場合には、紡糸口金の
吐出孔を精度良く加工することが困難であり、吐出孔内
のポリマ流動を不安定にする要因となる。熱可塑性樹脂
の溶融紡糸において、本発明の紡糸口金を使用すること
が肝要である。なかでも吐出孔部でのずり発熱が高く、
昇華物やモノマ、オリゴマの発生量が多い高吐出量条件
での溶融紡糸において特に顕著な効果を発揮できる。

【００１１】熱可塑性樹脂の単孔当たりの吐出量を１．
２〜３．５g/hole・minとする溶融紡糸方法においては、
異物の発生を抑制し、且つポリマの流動性を安定化さ
せ、長期に亘り安定した溶融紡糸を行うには、本発明の
紡糸口金を使用することが好ましい。さらに、熱可塑性
樹脂の単孔当たりの吐出量が２．５〜３．５g/hole・min
で口金背面圧が高くなる場合、吐出孔部でのずり発熱が
高くなり、異物の発生も顕著になるので、本発明の紡糸
口金を使用することが好適である。また、熱可塑性樹脂
の孔面積当たりの吐出量を４．０〜１０．０g/mm²・min
とする溶融紡糸では、異物発生の抑制、ポリマ流動の安
定化から、本発明の紡糸口金を使用することが好まし
い。さらに孔面積当たりの吐出量が６．０〜９．０g/mm
²・minで吐出孔を通過する溶融ポリマ量が高くなる場
合、異物発生が顕著になるので、本発明の紡糸口金を使
用することが好適である。本発明の熱可塑性樹脂は、ポ
リエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの溶融紡
糸可能な重合体をいうが、特にポリエステルにおいて好
適に効果を示す。これら熱可塑性樹脂は少量の添加剤、
例えば、艶消し剤、着色剤、安定剤、制電剤などを含有
していても何ら差し支えない。

【００１２】

【実施例】以下に本発明の実施例、および比較例によ
り、本発明を更に具体的に説明する。常法に従い、三酸
化アンチモンを重合触媒として用い、テレフタル酸とエ
チレングリコールから極限粘度（オクソクロルフェノー
ル溶媒中で２５℃で測定）０．６５のポリエチレンテレ
フタレート（ＰＥＴ）を得た。この時、艶消し剤として
平均一次粒径０．５μｍの酸化チタンを０．４ｗｔ％添
加した。得られた重合体を紡糸温度２８４℃、紡糸速度
３０００m/minで溶融紡糸を行い、４８フィラメントの
繊維とした。紡糸吐出前に常法に従い、口金面に離型剤
を塗布した後、５日間口金面を清掃することなく連続的
に紡糸を行い、紡糸終了後の吐出部周辺での異物付着量
と紡糸期間内に発生した紡糸糸切れ回数で評価を行っ
た。紡糸終了後の吐出部周辺での異物付着量の評価は、
○：異物付着わずか、△：異物付着少量、×：異物付着
多い、××：異物付着極めて多いとした。紡糸糸切れ回
数は、紡糸期間内に発生した紡糸糸切れ回数を１ｔ当た
りに換算した値とし、１．０回／ｔ以下を良好、０．７
回／ｔ以下を極めて良好とした。実施例１〜６表１に示す孔長、孔直径で、ＰＥＴの吐出量を１．８g/
hole・minとして溶融紡糸を行った。孔長が１．５ｍｍ、
孔直径が０．５０ｍｍである実施例１では、吐出部周辺
に異物が少量付着していたが、紡糸糸切れ回数は０．５
５回／ｔであり、紡糸性は良好であった。実施例２〜６
の様に、孔長と孔直径を共に増加させると、吐出部周辺
での異物付着量は、わずかもしくは少量となった。紡糸
糸切れ回数も０．６３回／t以下であった。比較例１〜６表１に示す孔長、孔直径で実施例１〜６と同様にＰＥＴ
の吐出量を１．８g/hole・minとして溶融紡糸を行った。
比較例１は孔長が０．５５ｍｍ、孔直径が０．３０ｍｍ
と共に短く、更にＬ／Ｄも小さいので、紡糸開始２日目
から吐出部周辺に異物の発生が認められ、紡糸終了後の
吐出部周辺での異物付着量も多かった。紡糸糸切れ回数
も６．２回／ｔであり、紡糸性は不良であった。比較例
２は孔直径が０．４０ｍｍと本発明の範囲に近いが、孔
長が０．５５ｍｍと短く、Ｌ／Ｄも１．４と小さいの
で、比較例１と同様に、紡糸開始２日目から吐出部周辺
に異物の発生が認められ、紡糸終了後の吐出部周辺での
異物付着量も多かった。紡糸糸切れ回数も４．５回／ｔ
であり、紡糸性は不良であった。比較例３はＬ／Ｄは
３．５であるが、それぞれ孔長、孔直径が短いため、紡
糸終了後の吐出部周辺での異物付着量が極めて多く、紡
糸糸切れ回数が１０．５回／ｔであり、紡糸性は不良で
あった。孔長とＬ／Ｄが本発明の範囲外である比較例４
は紡糸終了後の吐出部周辺での異物付着量は減少したも
のの、紡糸糸切れ回数が９．８回／ｔであり、紡糸性は
不良であった。孔直径のみが本発明の範囲外である比較
例５は紡糸終了後の吐出部周辺での異物付着量は多く、
紡糸糸切れ回数も１２．５回／ｔであり、紡糸性は不良
であった。比較例６は紡糸終了後の吐出部周辺での異物
付着量は少量であったが、紡糸糸切れ回数が１１．０回
／ｔであり、紡糸性が不良であった。

【００１３】

【表１】実施例７〜１２孔長（Ｌ）が３．５ｍｍ、孔直径（Ｄ）が０．６ｍｍ、
Ｌ／Ｄが５．８である本発明の紡糸口金と孔長（Ｌ）が
４．５ｍｍ、孔直径（Ｄ）が０．７ｍｍ、Ｌ／Ｄが６．
４である本発明の紡糸口金を用いて、ＰＥＴの吐出量を
表２に示すように種々変更して溶融紡糸を行った。いず
れの水準も吐出孔部周辺での異物付着量はわずかであ
り、単孔当たりの吐出量と単孔面積当たりの吐出量が最
も高い実施例１５であっても紡糸糸切れ回数は０．９５
回／ｔであり、紡糸性は良好であった。特に、単孔当た
りの吐出量が１．２〜３．５g/hole・min、孔面積当たり
の吐出量が４．０〜１０．０g/mm²・minである実施例８
〜１３は紡糸糸切れ回数が０．６８回／ｔ以下であり、
紡糸性は極めて良好であった。

【００１４】

【表２】

【００１５】

【発明の効果】本発明の溶融紡糸用口金によれば、ポリ
マ導入孔部よりも小径な吐出孔部の孔長と孔直径を共に
増加させることにより、バラス効果の低減による吐出孔
部周辺へのポリマの直接付着を防止し、吐出孔部周辺で
の昇華物やモノマ、オリゴマによる異物の発生を抑制
し、且つ吐出孔内でのポリマの流動性を安定化させるこ
とができるため、製糸性を悪化させることなく紡糸口金
の修正周期を延長させることが可能となる。更に前述の
溶融紡糸用口金を用いることにより、熱可塑性樹脂の吐
出量が高い溶融紡糸においてもを効率良く溶融紡糸を行
うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融紡糸用口金の実施態様を示す縦断
面模式図

【図２】従来の溶融紡糸用口金の縦断面模式図

【図３】従来の溶融紡糸用口金の縦断面模式図

【符号の説明】

１．紡糸口金２．導入孔部３．テーパー部４．吐出孔部２１．紡糸口金２２．導入孔部２３．絞り部２４．吐出部３１．紡糸口金３２．導入孔部３３．計量部３４．吐出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂を導入する導入孔部と、該導
入孔部から熱可塑性樹脂を吐出する導入孔部よりも小径
の吐出孔部を備えた口金において、該吐出孔部の孔長
（Ｌ）を１．５〜７．５ｍｍ、孔直径（Ｄ）を０．５〜
０．７５ｍｍ、孔長（Ｌ）と孔直径（Ｄ）との比（以下
Ｌ／Ｄと称す）を３．０〜１０．０とすることを特徴と
する溶融紡糸用口金。
【請求項２】吐出孔部の孔長（Ｌ）を１．５〜７．５ｍ
ｍ、孔直径（Ｄ）を０．５〜０．７５ｍｍ、Ｌ／Ｄを
３．０〜１０．０とする溶融紡糸用口金を用いて熱可塑
性樹脂を溶融紡糸することを特徴とする溶融紡糸方法。
【請求項３】熱可塑性樹脂の単孔当たりの吐出量が１．
２〜３．５g/ hole・minであることを特徴とする請求項
２記載の溶融紡糸方法。
【請求項４】熱可塑性樹脂の孔面積当たりの吐出量が
４．０〜１０．０g/mm²・min以下であることを特徴とす
る請求項２または３記載の溶融紡糸方法。