【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明はモノフイラメントの製造方法に関す
る。更に詳しくは、熱可塑性樹脂を特定のノズル
より溶融押出し延伸することにより、高強力且高
デニールのモノフイラメントを製造する方法に関
する。
従来、一般モノフイラメントの成形は、熱可塑
性樹脂を断面形状が真円のノズルより溶融押出
し、通常、冷却水槽中を通過させ、あるいは、必
要に応じて処理浴を用いて固定させ原糸を作り、
これを使用樹脂に応じた最適な温度で３〜10倍の
低倍率延伸を行なつて製造され、400デニールの
製品で直線強度として２ｇ／ｄ〜７ｇ／ｄのもの
が得られている。
更に高強力モノフイラメントの成形に至つて
は、11〜20倍の高倍率延伸を行なつて、直線強度
12ｇ／ｄ以上（400デニール以下）のものが得ら
れている。この場合、高倍率延伸を行なう為、
400デニールの製品を得ようとすると、未延伸糸
繊度が、一般モノフイラメント成形時と比較して
倍近くになり、冷却時にフイラメント内部の熱収
縮のズレによる真空気泡が発生しやすくなり、こ
の気泡によつて延伸切れを招くという結果をもた
らす。
更に、800デニール以上の高強力・高デニール
糸に至つては、未延伸糸繊度は一般モノフイラメ
ント成形時の数倍にも及び、真空気泡の多発によ
り、ほとんど紡糸不能の状態となる。
紡糸冷却時に発生する真空気泡を解消させる対
策としては、例えば、特公昭51−32724号公報に
は「押出ノズル孔の長軸ａと短軸ｂの比（ａ／
ｂ）が1.8〜4.0、面積πabが3.14mm2以上からなるノ
ズルを、ノズル基盤の円線上に該押出ノズル孔の
長軸を合致させて数個等間隔に配設してなる太デ
ニールのモノフイラメント成形製造用ノズル」な
る発明が、又特公昭55−3442号公報には「ポリオ
レフイン系合成樹脂より1000〜10000デニールの
モノフイラメントを製造する際に、長辺と短辺の
比が２：１〜５：１になるような長方形様断面図
を有するノズルを使用することを特徴とするポリ
オレフイン系合成樹脂モノフイラメントの製造方
法」なる発明が記載されている。
これらの従来技術に共通していることは、これ
らのノズルを使用し、10〜12倍程度の延伸によつ
て高々直線強度６〜７ｇ／ｄ、10000d程度の製
品しか得られない点である。
これを直線強度12ｇ／ｄ以上の高強力糸を得る
ために、更に高倍率延伸を施すことは、以上の技
術では真空気泡を解消させるのに限界があり、延
伸切れが多発するほか、紡糸部の糸ゆれ、高倍率
延伸時のフイラメントの白濁等のトラブルを生
じ、高強力・高デニール糸を得ることは不可能で
ある。
一方、高デニール化に対する従来技術として
は、特公昭56−48607号公報や実公昭46−31966号
公報などの発明、考案にみられる様に連結繊維が
ある。ところが、以上の連結繊維の製造技術では
やはり12倍以下の延伸のみが可能であり、20倍程
度の高倍率延伸を行なつた場合、連結糸がスプリ
ツト（割裂）するという致命的な欠点を有するこ
ととなる。
本発明は、上述の事情を改善すべく種々研究の
結果、到達したもので高強力・高デニールモノフ
イラメントの製造方法を提供することを目的とす
る。
即ち、本発明は、熱可塑性樹脂を、押出ノズル
孔の長軸ａと短軸ｂの比（ａ／ｂ）が１〜２、断
面積π／４abが3.14mm2未満からなる単孔を、短軸ｂ
方向に重ね間隔が0.1b〜0.3bで複数個重ね合せた
ノズルより溶融押出し、該押出物を延伸すること
を特徴とするモノフイラメントの製造方法に存す
る。
本発明が適用される熱可塑性樹脂とは、溶融紡
糸可能なもの、例えば、ナイロン、ポリエステ
ル、ポリエチレン、ポリプロピレン等であれば特
に制限はないが、特に高密度ポリエチレンで、メ
ルトインデツクスが0.1ｇ／10min.〜2.0ｇ／
10min.、密度が0.950〜０・960ｇ／cm2位のものが
好ましい。かかる樹脂は、異種モノマーとの共重
合体であつても良く、又必要に応じて、抗酸化
剤、滑剤、紫外線吸収剤、艶消剤、安定剤、着色
剤、発泡剤、難燃剤等を含んでいてもよい。
次に、本発明の製造方法に使用されるノズルに
ついて図示の実施例に基づいて説明する。
第１図は、本発明の製造方法に使用されるノズ
ルの要素となる単孔の原理図（断面形状図）を例
示する。第２図は、本発明の製造方法に使用され
るノズルの一実施態様を示す原理図であつて、当
該ノズルはその要素である単孔２個を重ね合せて
成り、夫々の単孔の断面形状は長軸ａと短軸ｂの
比（ａ／ｂ）が2.0以下、面積π／４abが3.14未満を
満足する限り特に問題はないが、（ａ／ｂ）が2.0
を越えるものは、単孔それ自身がかなり偏平にな
るうえに、複数個重ね合わせると薄く割裂しやす
いモノフイラメントとなり、成形時に紡糸部の糸
ゆれの問題や延伸時のフイラメントのねじれ等の
トラブルが生じやすくなる。同時に断面積が3.14
mm2以上になると、複数個重ね合せることによつ
て、紡糸圧力が十分得られず、ノズル直下で切れ
やすくなり、収率が要くなる。
この為、本発明の製造方法で使用されるノズル
の要素となる単孔は、長軸ａと短軸ｂの比（ａ／
ｂ）が１〜２、断面積が3.14mm2未満を満足する必
要がある。特にａ／ｂが1.2〜1.6の楕円又は長円
が好ましい。尚第２図では一方の単孔の長軸をａ
とし、又他方の単孔の長軸をa′として示した。同
様に以下説明する第３図でも単孔の長軸をａ，
a′，a″で示し、又重ね間隔もｄ，d′で示した。
本発明の製造方法で使用されるノズルは、これ
らの単孔を短軸ｂ方向に、第２図及び第３図に示
す様に重ね間隔ｄあるいはd′が0.1b〜0.3bの長さ
で、複数個（第３図の実施例では３個）重ね合せ
て成る。茲に重ね間隔ｄ及びd′は0.1b〜0.3bの条
件を満足する限り、ｄとd′とが相異つていても又
同じであつてもよいが、通常ｄ＝d′であることが
好ましい。
本発明に於いては、単孔を短軸ｂ方向に重ね合
さず、第４図に示す様に長軸ａ方向に重ね合せる
と、得られたモノフイラメントは極度に偏平にな
るので、通常の意味でのモノフイラメントとして
の定義、用途にはずれることが多いので除外し
た。同時に0.1b〜0.3bの間隔ｄで重ね合せること
が必要であり、この場合0.1b未満であると、高倍
率延伸時に割裂しやすくなる。又0.3bを超える
と、冷却工程時に真空気泡が発生しやすくなり、
延伸切れが多くなる。
又単孔を重ね合せる個数は、限定されないが、
一般には10個以下、特に、高強力モノフイラメン
トを得たい場合は２〜３個が好ましい。
更に、ノズル孔配列は任意でよいが、特にノズ
ル基盤の円線上に押出ノズル孔の短軸線ｂを合致
させて等間隔に配設することが好ましい。これの
逆に配列すると、未延伸糸の冷却工程時の熱収縮
のズレを解消させる効果が小さくなるためであ
る。
本発明に於いては、上記したノズルより押出さ
れた樹脂は、通常冷却水槽中を通過させ、あるい
は必要に応じて処理浴を用いて固化させ、原糸を
作り、これを使用樹脂に応じた最適な温度で高倍
率延伸を行なう。高倍率延伸は、一段で湿式であ
つても良いし、加熱ロール方式、熱板式、加熱空
気浴式を用いても良く、又、これらのいづれの組
合せによる多段延伸であつても良い。
延伸倍率は、出来上つた繊維状物質の直線強度
に最も重大な影響を与えるが、本発明の方法に於
て、高倍率延伸が可能となり、結果的に高強力フ
イラメントが得られる。又、結節強度は、同一延
伸倍率の比較では、30〜50％高く、伸度も大き
い。
ドラフト比ｆ〔ｆ＝V1／V0、V0はノズル出口
の押出線速度（ｍ／min）、V1は引取線速度
（ｍ／min）〕は、任意で良いが好ましくは1.00≦
ｆ≦3.50にするのが好ましい。多段延伸を行なう
場合、各段の延伸倍率は各段での白濁開始倍率よ
り0.2〜0.5倍低くなる様に設定し、延伸温度は、
第１段延伸を100℃以下、第２段以降の延伸を100
℃以上にすることが適当である。
本発明の製造方法によれば、従来のモノフイラ
メントノズルを使用する方法では到底できなかつ
た高強力且高デニールモノフイラメントの製造
が、従来のプロセスをほとんど変えることなく、
可能になつたばかりでなく、製造時の糸ゆれがほ
とんどなく、又高倍率延伸を行なつても割裂しな
いという数々の効果を発揮する。特に製品デニー
ルには制限はないが、400デニール以上の製品を
得る場合に大きな効果を発揮する。
又本発明の製造方法により得られたフイラメン
トは、高強力且高デニールのものであるばかりで
なく、柔軟性に富み、又適当な割裂前の強度を有
しているので、撚糸にした場合でも毛羽立ちが少
ない。
以下に本発明を実施例、比較例を挙げて更に詳
細に説明する。
実施例１〜２、比較例１〜５
下記に示す条件下で、メルトインデツクス
（JISK6760）0.51ｇ／min、密度0.953ｇ／cm2の高
密度ポリエチレンを、第１表に示すノズルを使用
して、溶融押出し急冷後、多段延伸して糸を製造
した。得られた結果は第２表に示す通りである。
なお、下記条件は各実施例、各比較例とも共通で
ある。又当該ノズルの形状は楕円である。
押出機：50ｍ／ｍφ Ｌ／Ｄ＝24
スクリユウ：圧縮比4.0
ブレーカープレート：2.0φ×130H
スクリーンパツク：80、100、120、150、100メツ
シユ計５枚
押出機温度：C1160 C2250 C3290 D1290 D2290
（℃）
エアーギヤツプ：８cm
冷却槽温度：15℃
延伸温度：第１段 100℃ 湿式
第２段 115℃ 加熱ロール
第３段 115℃ 加熱ロール
第４段 140℃ 加熱ロール
生産量：20Kg／Hr〜40Kg／Hr
ワインダー錘数：30錘
モノフイラメント 物性測定方法：JISL 1070
1073による。
The present invention relates to a method for manufacturing monofilaments. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high-strength, high-denier monofilament by melt-extruding and drawing a thermoplastic resin through a specific nozzle. Conventionally, general monofilament molding involves melting and extruding thermoplastic resin through a nozzle with a perfect circular cross-section, usually passing it through a cooling water bath, or fixing it using a treatment bath as necessary to create raw thread. ,
This is produced by stretching at a low magnification of 3 to 10 times at an optimal temperature depending on the resin used, and a 400 denier product with a linear strength of 2 g/d to 7 g/d is obtained. Furthermore, when it comes to forming high-strength monofilaments, high-strength stretching of 11 to 20 times is performed to improve linear strength.
12 g/d or more (400 denier or less) has been obtained. In this case, in order to perform high-magnification stretching,
When trying to obtain a 400 denier product, the fineness of the undrawn yarn is almost double compared to that in general monofilament molding, and vacuum bubbles are likely to occur due to misalignment of heat shrinkage inside the filament during cooling. This results in stretching breakage. Furthermore, when it comes to high-strength, high-denier yarns of 800 deniers or more, the undrawn yarn fineness is several times that of general monofilament molding, and the frequent occurrence of vacuum bubbles makes it almost impossible to spin. As a measure to eliminate vacuum bubbles generated during spinning cooling, for example, Japanese Patent Publication No. 51-32724 describes the ratio of the long axis a to the short axis b of the extrusion nozzle hole (a/
b) A thick denier product made by arranging several nozzles with a diameter of 1.8 to 4.0 and an area πab of 3.14 mm 2 or more with the long axis of the extrusion nozzle hole aligned with the circular line of the nozzle base at equal intervals. A nozzle for molding and producing filament" is also disclosed in Japanese Patent Publication No. 3442/1986, "When producing a monofilament of 1,000 to 10,000 deniers from a polyolefin synthetic resin, the ratio of the long side to the short side is 2:1. A method for manufacturing a polyolefin-based synthetic resin monofilament characterized by using a nozzle having a rectangular cross-sectional view with a ratio of 5:1 to 5:1 is described. What these conventional techniques have in common is that by using these nozzles, a product with a linear strength of 6 to 7 g/d and about 10,000 d can only be obtained by stretching about 10 to 12 times. In order to obtain a high-strength yarn with a linear strength of 12 g/d or more, further stretching at a high magnification rate is difficult. However, the above technique has a limit in eliminating vacuum bubbles, causes frequent stretching breakages, and This causes problems such as yarn wobbling and clouding of the filament during high-strength drawing, making it impossible to obtain a high-strength, high-denier yarn. On the other hand, as a conventional technique for increasing the denier, there are connected fibers as seen in inventions and ideas such as Japanese Patent Publication No. 56-48607 and Japanese Utility Model Publication No. 46-31966. However, the above-mentioned techniques for manufacturing connected fibers are only capable of drawing by a factor of 12 times or less, and have the fatal drawback that the connecting yarns will split when stretched at a high magnification of about 20 times. It happens. The present invention has been achieved as a result of various studies to improve the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high-strength, high-denier monofilament. That is, the present invention uses thermoplastic resin to form a single hole in which the ratio (a/b) of the long axis a to the short axis b of the extrusion nozzle hole is 1 to 2, and the cross-sectional area π/4ab is less than 3.14 mm2 . The present invention relates to a method for producing a monofilament, which comprises melt-extruding a plurality of nozzles stacked one on top of the other with a stacking interval of 0.1b to 0.3b in the short axis b direction, and stretching the extrudate. The thermoplastic resin to which the present invention is applied is not particularly limited as long as it can be melt-spun, such as nylon, polyester, polyethylene, polypropylene, etc., but in particular high-density polyethylene, with a melt index of 0.1 g/ 10min.～2.0g/
10 min., and the density is preferably 0.950 to 0.960 g/ cm2 . Such resin may be a copolymer with different monomers, and may contain antioxidants, lubricants, ultraviolet absorbers, matting agents, stabilizers, colorants, blowing agents, flame retardants, etc., as necessary. May contain. Next, a nozzle used in the manufacturing method of the present invention will be described based on illustrated embodiments. FIG. 1 illustrates a principle diagram (cross-sectional shape diagram) of a single hole that is an element of a nozzle used in the manufacturing method of the present invention. FIG. 2 is a principle diagram showing one embodiment of the nozzle used in the manufacturing method of the present invention, and the nozzle is composed of two single holes that are its elements, superimposed, and the cross section of each single hole is There is no particular problem with the shape as long as the ratio (a/b) of major axis a to minor axis b is 2.0 or less and the area π/4ab is less than 3.14, but (a/b) is 2.0.
If the monofilament exceeds this, the single hole itself becomes quite flat, and when multiple pieces are stacked together, the monofilament becomes thin and easily split, which causes problems such as yarn sway in the spinning section during molding and twisting of the filament during stretching. more likely to occur. At the same time, the cross-sectional area is 3.14
If it exceeds mm 2 , sufficient spinning pressure cannot be obtained by overlapping multiple pieces, and the yarn tends to break just below the nozzle, making it necessary to increase the yield. Therefore, the single hole that is the element of the nozzle used in the manufacturing method of the present invention has a ratio of the long axis a to the short axis b (a/
b) must be between 1 and 2, and the cross-sectional area must be less than 3.14 mm2 . In particular, an ellipse or an ellipse with a/b of 1.2 to 1.6 is preferable. In Fig. 2, the long axis of one single hole is a.
The long axis of the other single hole is shown as a'. Similarly, in Fig. 3, which will be explained below, the long axis of the single hole is a,
The overlapping intervals are also shown as d and d'. The nozzle used in the manufacturing method of the present invention has these single holes in the direction of the short axis b, as shown in FIGS. 2 and 3. As shown in Fig. 3, it is made by overlapping a plurality of pieces (three in the embodiment shown in Fig. 3) with an overlapping interval d or d' of 0.1b to 0.3b. As long as the condition of ~0.3b is satisfied, d and d' may be different or the same, but it is usually preferable that d=d'. If the holes are not overlapped in the direction of the short axis b but in the direction of the long axis a as shown in Figure 4, the resulting monofilament will be extremely flat, so it cannot be used as a monofilament in the usual sense. It has been excluded because it often deviates from the definition and application.At the same time, it is necessary to overlap with a spacing d of 0.1b to 0.3b, and in this case, if it is less than 0.1b, it will easily split during high-magnification stretching.Also, 0.3b If b is exceeded, vacuum bubbles are likely to occur during the cooling process,
Stretch breakage increases. Also, the number of overlapping single holes is not limited, but
In general, it is preferably 10 or less, and particularly preferably 2 to 3 when it is desired to obtain a high-strength monofilament. Further, although the nozzle holes may be arranged in any manner, it is particularly preferable that the extrusion nozzle holes are arranged at equal intervals with the short axis line b of the extrusion nozzle holes aligned with the circular line of the nozzle base. This is because if they are arranged in the opposite manner, the effect of eliminating the deviation of heat shrinkage during the cooling process of the undrawn yarn will be reduced. In the present invention, the resin extruded from the above-mentioned nozzle is usually passed through a cooling water tank or, if necessary, solidified using a treatment bath to produce a raw thread, which is then processed into yarns according to the resin used. Perform high-magnification stretching at optimal temperature. The high-magnification stretching may be carried out in one stage by a wet method, or may be carried out using a heated roll method, a hot plate method, or a heated air bath method, or may be performed in multiple stages using a combination of any of these methods. Although the draw ratio has the most significant effect on the linear strength of the finished fibrous material, the method of the present invention allows for high draw ratios, resulting in high strength filaments. In addition, the knot strength is 30 to 50% higher when compared at the same stretching ratio, and the elongation is also high. The draft ratio f [f=V 1 /V 0 , V 0 is the extrusion linear velocity (m/min) at the nozzle exit, and V 1 is the withdrawal linear velocity (m/min)] may be arbitrary, but is preferably 1.00≦
It is preferable that f≦3.50. When performing multi-stage stretching, the stretching ratio of each stage is set to be 0.2 to 0.5 times lower than the clouding starting ratio at each stage, and the stretching temperature is
1st stage stretching is below 100℃, 2nd stage and subsequent stretching is 100℃
It is appropriate to keep the temperature above ℃. According to the manufacturing method of the present invention, a high strength and high denier monofilament, which could not be produced using a conventional method using a monofilament nozzle, can be manufactured without changing the conventional process.
Not only is this possible, but it also exhibits a number of effects, including almost no yarn wobbling during production and no splitting even when stretched at high magnification. Although there is no particular restriction on the product denier, it is highly effective when obtaining products with a denier of 400 or more. Furthermore, the filament obtained by the manufacturing method of the present invention is not only high strength and high denier, but also highly flexible and has appropriate strength before splitting, so even when twisted into yarn, Less fluff. The present invention will be explained in more detail below by giving Examples and Comparative Examples. Examples 1-2, Comparative Examples 1-5 Under the conditions shown below, high-density polyethylene with a melt index (JISK6760) of 0.51 g/min and a density of 0.953 g/cm 2 was processed using the nozzle shown in Table 1. After melt extrusion, rapid cooling, and multi-stage drawing, a yarn was produced. The results obtained are shown in Table 2.
Note that the following conditions are common to each Example and each Comparative Example. Further, the shape of the nozzle is an ellipse. Extruder: 50m/mφ L/D=24 Screw: Compression ratio 4.0 Breaker plate: 2.0φ×130H Screen pack: 80, 100, 120, 150, 100 meshes total 5 pieces Extruder temperature: C 1 160 C 2 250 C 3 290 D 1 290 D 2 290
(°C) Air gap: 8cm Cooling tank temperature: 15°C Stretching temperature: 1st stage 100°C Wet 2nd stage 115°C Heating roll 3rd stage 115°C Heating roll 4th stage 140°C Heating roll production: 20Kg/Hr~40Kg /Hr Number of winder weights: 30 weights monofilament Physical property measurement method: JISL 1070
According to 1073.
【表】【table】
【表】
上記第２表に示す結果から次のことが判る。
即ち、比較例１は、従来の断面積が本発明の範
囲を逸脱し、しかも単孔を重ねないノズルを使用
する為、ノズル下及び延伸時に糸切れが発生し、
得られたサンプル糸の強度も低い。比較例２は、
従来の連結繊維用ノズルである為、高倍率延伸時
に延伸糸が割裂し、サンプリングは不能である。
比較例３では、各単孔を長軸ａ方向に重ね合せた
ノズルである為、非常に糸ゆれが大きく、糸同志
が交差し、紡糸不能である。比較例４は、各単孔
のａ／ｂが2.0を越える為、やはり糸ゆれや、フ
イラメントのねじれが多発し、サンプリング不能
である。比較例５は、各単孔の断面積π／４abが
3.14mm2を越える為、ノズル切れが多発し、紡糸不
能である。
従つて実施例１〜２のノズルを用いることにお
いて、高強力・高デニールモノフイラメントの製
造が可能となる。[Table] From the results shown in Table 2 above, the following can be seen. That is, in Comparative Example 1, the conventional cross-sectional area deviates from the range of the present invention, and since a nozzle with no overlapping single holes is used, thread breakage occurs under the nozzle and during stretching.
The strength of the sample yarn obtained was also low. Comparative example 2 is
Since this is a conventional nozzle for connecting fibers, the drawn yarn splits during high-magnification drawing, making sampling impossible.
In Comparative Example 3, since the nozzle had single holes stacked one on top of the other in the direction of the long axis a, the yarn swayed very much, the yarns intersected with each other, and spinning was impossible. In Comparative Example 4, since a/b of each single hole exceeds 2.0, thread shaking and filament twisting occur frequently, making sampling impossible. In Comparative Example 5, since the cross-sectional area π/4ab of each single hole exceeded 3.14 mm 2 , nozzle breakage occurred frequently and spinning was impossible. Therefore, by using the nozzles of Examples 1 and 2, it is possible to manufacture a monofilament with high strength and high denier.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は、ノズルの要素となる単孔の断面形状
図である。ａは長軸、ｂは短軸の長さ及び軸を表
わす。第２図及び第３図は、本発明のノズルの一
実施態様を示す原理図である。ｄ，d′は重ね間隔
を表わす。第４図は、各単孔を、長軸ａ方向に重
ね合せた場合の断面形状図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a single hole that is an element of a nozzle. a represents the length of the major axis, and b represents the length of the minor axis and the axis. FIGS. 2 and 3 are principle diagrams showing one embodiment of the nozzle of the present invention. d and d' represent overlapping intervals. FIG. 4 is a cross-sectional view of the single holes when they are superimposed in the long axis a direction.