JP5123616B2 - 汎用溶融紡糸装置に共用の紡糸口金パック - Google Patents

Description

本発明は、単一種ポリマーによる繊維銘柄、複数種ポリマーによる複合繊維銘柄、及び紡糸混繊銘柄等の多銘柄糸の溶融紡糸をそれぞれ専用の溶融紡糸装置を使用することなく、汎用溶融紡糸装置を共用して紡出できる紡糸口金パックに関する。

現在に至るまで、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどのポリマーを溶融紡糸する際に、１種類のポリマーだけを専用で溶融紡糸するための溶融紡糸装置が広く使用されている。

ところが、繊維の高付加価値や差別化というニーズが高まるにつれて、例えば、異なる２種類のポリマーをサイドバイサイドに貼り合わせることによって、得られる繊維に潜在捲縮を与えたり、あるいは海島型の複合繊維から海成分を除去して極細繊維を得たりするコンジュゲート紡糸（複合紡糸）が行なわれるようになってきた。

更に、それぞれは１種類のポリマーの溶融紡糸に特化された紡糸口金パックを複数個組合わせて使用し、それぞれの複数種の異なるポリマー由来の単繊維群を各口金から紡出後に合糸し、これらを混繊して１本のマルチフィラメント糸を得ようとする所謂「紡糸混繊」技術も盛んに行なわれるようになってきた。このような溶融紡糸装置は、特許文献１、あるいは特許文献２などに提案されているように、最初からそれぞれの用途に合った専用の装置として設計されているのが普通である。

しかしながら、近年において、繊維製品の高付加価値化や差別化という目的で多銘柄少量生産を行なうことが強く望まれるようになってくると、専用の溶融紡糸装置を設置するよりも単一種ポリマーのみからなる単一繊維、複数種のポリマーからなる複合繊維、紡糸混繊した繊維等の溶融紡糸にも対応可能な設備が望まれており、更には設備を設置するための省スペース化に対する需要も大きい。

そこで、特許文献３などにおいて、１種類以上（特に、異なる複数種）のポリマーを供給して複合繊維（コンジュゲート繊維）、紡糸混繊したコスパン糸などを紡糸するための溶融紡糸設備を安価に提供する手法が提案されている。しかしながら、前掲の特許文献３に提案されている技術は、溶融紡糸装置に取付ける紡糸口金パックに至る経路を工夫することによって対応しようとするものである。このため、既存設備の大幅な改造が必要であることと、この問題に対応した溶融紡糸設備の省スペース化などに問題がある。

特開平１−２７２８０７号公報 特開平１−２７２８０８号公報 特開２００４−２３２１０７号公報

以上に説明した従来技術が有する諸問題に鑑み、本発明の目的は、単一種ポリマー銘柄、複数種ポリマーからなる複合繊維銘柄、及びそれぞれは単一種ポリマーからなる糸ではあるが各糸は互いに異なる種類のポリマーからなる糸を紡出時に合糸・混繊した繊維銘柄等の多目的用途に使用可能な汎用溶融紡糸装置に共用できる紡糸口金パックを提供することにある。

ここに、前記の課題を解決するための本発明によれば、「同一の汎用溶融紡糸装置にそれぞれ個別かつ共通に装着でき、かつ該溶融紡糸装置側からそれぞれ独立に導入された『互いに種類が異なる２以上のポリマー』と『同種又は異種の２以上のポリマー』とから複合繊維と単一繊維とをそれぞれ紡出する複合繊維用紡糸口金パックと単一繊維用紡糸口金パックであって、一方の前記複合繊維用紡糸口金パックには前記溶融紡糸装置からそれぞれ独立に導入された異種のポリマー群を口金パック内で合流させた複合流を紡出する複合繊維用口金が装着され、他方の前記単一繊維用紡糸口金パックには前記溶融紡糸装置からそれぞれ独立に導入された異種又は同種のポリマーを合流させること無く互いに分離した状態で各単一種ポリマーとしてそれぞれ受け入れて紡出する単一繊維用口金が装着されたことを特徴とする、汎用溶融紡糸装置に共用の紡糸口金パック」が提供される。

本発明の紡糸口金パックは、単一種ポリマーからなる単一繊維用銘柄、複数種ポリマーからなる複合繊維銘柄、及び複数種ポリマーからなる紡糸混繊繊維用銘柄等の多銘柄用途を溶融紡糸する際に、従来技術においては、それぞれ専用の溶融紡糸装置を使用することで対応していたが、本発明においては、共通の汎用溶融紡糸装置だけを使用することができ、この共通の汎用溶融紡糸装置によって前述の多銘柄繊維の溶融紡糸を可能にするという極めて顕著な効果を奏する。

以上に述べた本発明の実施形態について、以下に図面を参照しながら詳細に説明をする。
図１は、本発明の紡糸口金パックの一実施形態を例示した図であって、図１（ａ）は模式平面図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＸ−Ｘ’矢視断面図である。なお、この図１に例示した紡糸口金パックは、複数種のポリマー（図１の例は“２種のポリマー”の場合を示す）を一つの口金に受け入れて、芯鞘型複合単繊維群、海島型複合単繊維群、サイドバイサイド型複合単繊維群、あるいはこれらを組合わせた変形複合単繊維群から構成されるマルチフィラメント糸を多錘（図１の例は“３錘”の場合を示す）で溶融紡糸するために好適に使用することができる。

また、図２は、本発明の紡糸口金パックの他の実施形態を例示した図であって、図２（ａ）は模式平面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＹ−Ｙ’矢視断面図である。なお、この図２に例示した紡糸口金パックは、それぞれ単一種のポリマーからなるフィラメント群で構成されるマルチフィラメント糸を多錘（図２の例は“６錘”の場合を示す）で溶融紡糸するために好適に使用することができる。その際、隣接錘を異なる種類のポリマーから構成される糸条として紡出し、これらの糸条を紡糸後に合糸すると共に混繊する所謂「紡糸混繊」を行なうことも勿論可能である。

ここで、本発明が一大特徴とするところは、複合繊維用、単一繊維用、あるいは、紡糸混繊繊維用などの各種用途に特化した専用の溶融紡糸装置（スピンブロック）を設置することなく、一台の溶融紡糸装置だけを共用しながら、これらの用途に使用可能な汎用の溶融紡糸装置を実現することにある。このように、本発明を適用する溶融紡糸装置は、図１の紡糸口金パックであっても、図２の紡糸口金パックであっても、これらを共通の溶融紡糸装置としてそのまま共用できることを最大の特徴としている。そこで、この特徴について、更に詳細に、図１及び図２を参照しながら説明する。

前記図１と図２において、先ず各参照符号について説明すると、参照符号ＡとＢは、溶融紡糸に用いる２種のポリマーをそれぞれ表している。なお、図１及び図２に記載した参照符号については、図１と図２の紡糸口金パックは、同一の紡糸口金パックではなく、互いに異なる紡糸口金パックを例示しているにもかかわらず、これら紡糸口金パックにおいて、同じ作用効果あるいは同じ機能を有するパック部品については、これらを同じ参照符号で表示している。

ここで、ポリマーの種類に関しては、本発明の要旨を満足する限りにおいて特に限定する必要が無いが、例えば、ポリエチレンテレフタラートおよびその共重合物、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリ乳酸等の溶融成形が可能なポリマーが挙げられる。その際、酸化チタン、シリカ、酸化バリウム等の無機質、カーボンブラック、染料や顔料等の着色剤、難燃剤、蛍光増白剤、帯電防止剤、あるいは紫外線吸収剤などの各種添加剤を上記物質中に含んでいてもよい。

次に、参照符号１〜３は、上部パックボディ、中間部パックボディ、そして、下部パックボディをそれぞれ示す。なお、これらのパックボディ１，２及び３は、図示省略したが、周知の紡糸口金パックと同様に、締結ボルト（図示せず）を中間部パックボディ２に螺設されたねじ穴（図示せず）にそれぞれ螺合させることによって、上部パックボディ１を中間部パックボディ２に対して、そして、下部パックボディ３を中間部パックボディに対してそれぞれ互いに締め付けて組み上げる構造を有している。

また、参照符号４及び５は、上部パックボディ１へポリマーＡ及びＢがそれぞれ導入される各導入流路、参照符号６及び７はポリマーＡ及びポリマーＢをそれぞれ濾過する各濾過部、参照符号８及び９はポリマーＡ及びＢの口金への各導入孔、そして、参照符号１０は口金を示す。

なお、濾過部６及び７は、その構造は図示省略したが、例えば、メタルサンドやガラスビーズなどで構成される上部濾過層を堆積させて形成したリム付フィルターをポリマー分配部材上に設けた周知の構造を有していることは言うまでもない。また、口金１０に関しては、それぞれの口金１０には多数のポリマー吐出孔群（紡糸孔群）が穿設されており、これによって、マルチフィラメント糸の紡出を可能としている。ただし、図１及び図２に例示した口金１０において、図１に例示したものは、複数種のポリマーからなる複合繊維用であり、図２に例示したものは、単独ポリマーからなる単一繊維用である。

ここで、前記上部パックボディ１は、図１及び図２に例示した紡糸口金パックでは、これらの紡糸口金パックが取付けられる溶融紡糸装置（スピンブロック）を共通に使用可能とするため、スピンブロックから流入する各溶融ポリマーの受入れ位置あるいはその数などが共通の仕様とされた導入流路４及び５を有している。したがって、図１及び図２に例示した２つの実施形態を有する紡糸口金パックは、何れの紡糸口金パックを使用したとしても、溶融紡糸装置（スピンブロック）から供給されるポリマーをそのまま問題なく紡糸口金パック内に受け入れることができる。

次に、これら上部パックボディ１に設けられた導入流路４及び５は、前述のように、異種または同種のポリマーＡ及びＢを溶融紡糸装置（スピンブロック）からそれぞれ受け入れ、受け入れたこれらポリマーＡ及びＢをそれぞれ濾過部６及び７へ導く構造を採っている。なお、前記濾過部６及び７は、図示したように、上部パックボディ１と中間部パックボディ２の間にまたがって形成され、その役割は、ポリマーＡ及びＢ中に含まれる異物などをそれぞれ濾過するためのものである。したがって、これらの濾過部６及び７は、図１及び図２に例示した２つの紡糸口金パックの実施形態においても変更する必要がない。そこで、これら濾過部６及び７までは、２つの実施形態例において、共通の構造を有している。

しかし、ポリマーＡ及びＢを濾過した後の紡糸口金パックの構造に関しては、図１の紡糸口金パックにおいては、ポリマーＡ及びＢを一つの共通の口金１０へ導入する構造となっている。このようにして、互いに異なる２種のポリマーを共通の口金１０へ供給することができると、これらのポリマーＡ及びＢからなる複合流を形成させることによって、芯鞘型、海島型、あるいはサイドバイサイド型の複合繊維を溶融紡糸することができる。

なお、この図１に例示した口金１０の構造に関しては、周知のように複数枚の口金板を組合わせて各用途に応じた複合流を形成することによって各種の複合繊維を得ることができ、しかも、これについては、ここでいちいち指摘しないが既に多くの技術文献にも記載されている。したがって、その詳細設計については、当業者が適宜選択して設計できる事項であるので、ここではその詳細説明を省略する。

次に、図２に例示した紡糸口金パックにおいては、前述のポリマーＡとＢがそれぞれ対応する各口金１０へ別々にそれぞれ独立して流入する構造となっている。したがって、この紡糸口金パックの場合には、それぞれ対応する各口金１０に各単一種ポリマーがそれぞれ流入する構造を採るので、単一種ポリマーを紡出する口金がその対象となる。このため、複合繊維のように複数種のポリマーの組み合わせからなる複合流を溶融紡糸する口金とは異なり、通常の単一種ポリマーから構成される中実または中空の丸断面糸の溶融紡糸用口金、あるいは異形断面糸の溶融紡糸用口金が装着された紡糸口金パックとなる。

なお、図２に例示した紡糸口金パックにおいて、各口金１０にそれぞれ流入するポリマーは、ポリマーＡであっても、ポリマーＢであっても、その両方であっても良い。肝心なことは、図１に例示した複合繊維用紡糸口金パックでは、一つの口金１０へ異なる複数種のポリマー、例えばポリマーＡ及びＢが同時に流入するが、図２に例示した単一繊維用紡糸口金パックでは、各口金１０へ単一種のポリマーＡ又はＢの何れか一方のみがそれぞれ単独で流入することである。

その際、図２に例示した紡糸口金パックにおいては、２つの異なる口金１０からそれぞれ異なる２種のポリマーＡとＢとからなる各マルチフィラメント糸に対して、化学的又は物理的にそれぞれ異なる性質を付与した後、これらを合糸・混繊して巻き取る。そうすると、溶融紡糸後において、互いに異なる性質を有する各糸条群を合糸・混繊する場合と異なり、溶融紡糸と同時に既に合糸・混繊糸となった糸条を得ることが可能である。

更に、ポリマーＡとポリマーＢを互いに異なる別種のポリマーとせず、同一種ポリマーとすることで、単一種ポリマーからなる繊維を得ることも可能である。その際に、巻き取られる糸条パッケージの数は、複合繊維糸もしくは混繊糸を巻き取る場合と比較して倍数もしくはそれ以上の数となるが、いずれの状況にも対応可能な巻取り設備とすることが好ましい。ただし、得られる糸を合糸するような場合は、パッケージの数も合糸する糸条の数に対応させて半減もしくはそれ以下に減少させることもできる。

以上に説明したように、本発明においては、図１及び図２に例示したように構造が異なる複数の紡糸口金パックを同一の溶融紡糸装置で共用する。このように、共通の溶融紡糸装置一台で異なる機能を有する紡糸口金パックを共用することから明らかなように、本発明に用いる溶融紡糸装置では、紡糸口金パックを取付ける箇所(この箇所は、「パックドーム」と呼ばれている)の取付構造や取付形状などに係る仕様は、取付ける紡糸口金パックの仕様に依存しないように設計されていることが肝要である。

なお、このような観点から、取付側の紡糸口金パックについても、その外形形状やポリマー導入口などの仕様に関して、小さな差異は別にして、本質的に設計上からも同じ仕様であることが望ましいことは言うまでもない。しかしながら、その詳細説明は省略するが、溶融紡糸装置側の前記パックドームと、このパックドームに装着する紡糸口金パックとの間に中間部材を介在させて、紡糸口金パックをパックドームに装着するようにしても良い。ただし、このケースについては、前期中間部材と紡糸口金パックを一体物として、これを新たな紡糸口金パックと考えれば、パックドームとこれに装着する紡糸口金パックとからなる場合と同じであるとも言える。

以上に説明したことからも明らかなように、本発明においては、溶融紡糸装置のパックドームの設計に関して、その取付け構造が最も複雑になると想定される複合繊維用紡糸口金パックを基準にして、その取付け構造を設計する。何故ならば、このようにすることによって、単一種ポリマーからなる繊維を溶融紡糸する紡糸口金パックを装着するパックドームについては、その取付け構造がより単純化されたものに還元されるので、これを設計することには容易に対応できるからである。

また、前述のように、複合繊維用紡糸口金パックに合わせてパックドームが設計されるのであるから、このパックドームに適合する複合繊維用紡糸口金パックの設計も当然のことながら極めて容易に行なえる。そこで、問題となるのは、単一種のポリマーからなるマルチフィラメント糸を溶融紡糸するための単一繊維用紡糸口金パックの設計である。この単一繊維用紡糸口金パックの設計に際して、１個の口金１０から紡出される一本のマルチフィラメント糸を１錘とカウントするとして、本発明においては、一つの紡糸口金パック内に複数錘の口金１０を設けることが肝要である。

すなわち、図１に例示したように、複合紡糸用紡糸口金パックでは、複数種のポリマーを一つの口金内で合流させて複合流として形成し、この複合流をポリマー吐出孔（紡糸孔）から紡出する。これに対して、図２に例示した単一繊維用紡糸口金パックでは、複合繊維用紡糸口金パックと同じ共通のポリマー導入流路４及び５からポリマーＡとＢを受け入れるまでは図１に例示した紡糸口金パックと同様である。

しかしながら、図２の紡糸口金パックでは、このようにして受け入れたポリマーＡとＢを複合流とせずに、そのまま互いに分離したままの状態で独立した分離流路とし、各ポリマー流を分離した状態でそれぞれ別々に各口金１０へ供給する。そして、分離したままの状態の各単一種ポリマーを各口金１０からそれぞれマルチフィラメント糸として紡出する。すなわち、図２の紡糸口金パックでは、互いに独立して分離状態でポリマー導入流路４と５のそれぞれから供給されるポリマーのそれぞれに対応した数だけ口金１０を設ける。

以上に説明したように、本発明の紡糸口金パックでは、図１と図２に例示した実施形態のように、ポリマーを紡糸口金パックにそれぞれ独立して受け入れるポリマー導入流路４と５の個数は同じとする。しかし、受け入れた後のポリマーを合流させて複合繊維を紡出するための複合流を形成させるか、あるいは、受け入れた後も合流させずに互いに分離した状態で多錘の口金群１０へ個別に導き、単一種ポリマーからなるマルチフィラメント糸をそれぞれ紡出するかを選択するのである。そして、このように使用する紡糸口金パックを選択することによって、複合繊維用あるいは単一繊維用の各専用溶融紡糸装置を別個に設置することなく、共通の汎用溶融紡糸装置を一台だけ設置するだけで、複合繊維であっても単一繊維であっても紡糸できる溶融紡糸装置が得られる。

最後に、図２に例示した紡糸口金パックにおける口金群１０の配置について簡単に説明すると、これは口金群１０から紡出されたマルチフィラメント糸群の冷却方式に関係する。つまり、一方向から冷却風を吹き出して紡出された糸条群を横切るようにほぼ直角に冷却風を吹き付けて冷却する所謂「横吹式糸条冷却装置」を使用する場合には、図２に例示したように、一列（直列）、即ち、一直線上に口金群１０を配設することが必要となる。

本発明の複合繊維用紡糸口金パックの一実施形態を例示した平面図（図１（ａ））とそのＸ−Ｘ’矢視断面図（図１（ｂ））である。 本発明の単一繊維用紡糸口金パックの一実施形態を例示した平面図（図２（ａ））とそのＹ−Ｙ’矢視断面図（図２（ｂ））である。

符号の説明

１ 上部パックボディ
２ 中間部パックボディ
３ 下部パックボディ
４ ポリマーＡの導入流路
５ ポリマーＢの導入流路
６ ポリマーＡの濾過部
７ ポリマーＢの濾過部
８ ポリマーＡの口金導入孔
９ ポリマーＢの口金導入孔
１０ 口金

Claims (4)

1. 同一の汎用溶融紡糸装置にそれぞれ個別かつ共通に装着でき、かつ該溶融紡糸装置側からそれぞれ独立に導入された「互いに種類が異なる２以上のポリマー」と「同種又は異種の２以上のポリマー」とから複合繊維と単一繊維とをそれぞれ紡出する複合繊維用紡糸口金パックと単一繊維用紡糸口金パックであって、一方の前記複合繊維用紡糸口金パックには前記溶融紡糸装置からそれぞれ独立に導入された異種のポリマー群を口金パック内で合流させた複合流を紡出する複合繊維用口金が装着され、他方の前記単一繊維用紡糸口金パックには前記溶融紡糸装置からそれぞれ独立に導入された異種又は同種のポリマーを合流させること無く互いに分離した状態で各単一種ポリマーとしてそれぞれ受け入れて紡出する単一繊維用口金が装着された、汎用溶融紡糸装置に共用の紡糸口金パック。
2. 前記複合繊維用紡糸口金パックに多錘の複合繊維用紡糸口金が装着された、請求項１に記載の汎用溶融紡糸装置に共用の紡糸口金パック。
3. 前記単一繊維用紡糸口金パックに装着される単一繊維用の紡糸口金群が一直線上に配設されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の汎用溶融紡糸装置に共用の紡糸口金パック。
4. 前記複合繊維用紡糸口金パックが芯鞘型複合単繊維群、海島型複合単繊維群、又はサイドバイサイド型複合単繊維群を溶融紡糸する口金パックである請求項１〜３の何れかに記載の汎用溶融紡糸装置に共用の紡糸口金パック。

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