JPH03185106A - 多フィラメント紡糸口金および溶融紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は多フィラメントを溶融紡糸するための紡糸口金
、およびかかる紡糸口金を用いて、融着や糸切れのない
安定した紡糸性で、多フィラメントを溶融紡糸する方法
に関する。

［従来の技術］ 合成繊維の生産性を高めるために、近年、増々多フィラ
メント化、高速化が進んで来ている。

多フィラメント化の大きな流れの１つは極細繊維の製造
技術である。近年、極細糸のフィラメントデニールは増
々細デニール化され、０．１デニ一ル近辺にまで達して
いる。このような極細糸の生産性を高めるためには多フ
ィラメント化が必須となる。

また、もう１つの大きな流れは、１紡糸口金多本取りの
製造技術である。すなわち、１つの紡糸口金から多フィ
ラメントを紡出し、それを複数本の糸条に分割して巻取
る技術が必要とされる。１紡糸口金多本取りによって、
合成繊維の製造コストは格段に低減するが、この場合も
多フィラメント化が必須となる。

このような多フィラメント化に伴って、次のような問題
が発生してきている。すなわち、紡糸口金から紡出され
るフィラメント数が多いと、冷却固化される過程で、フ
ィラメント同志が接触して紡糸性が低下したり、紡糸口
金の中央部付近から紡出されたフィラメントが冷却不足
となって、フィラメント間に冷却斑が発生し、得られる
多フィラメントの均一性が低下するという問題である。

この問題は紡糸口金に穿孔した吐出孔の間隔を十分に広
げることで解消できるものの、口金面積の大きな紡糸口
金が必要となり、設備上不利となる。従って、多フィラ
メント化における技術課題は、いかにして密集した多フ
ィラメントを安定して得るかにある。

このような問題を改善せんとして、特開昭５３−６１７
１１号公報や特開昭５６−１０７００５号公報には、多
フィラメントに対して一方から横吹き冷却する方法を用
いて溶融紡糸するに際して、冷却風の吹き付は方向と平
行に分離帯を設けることが提案されている。該方法によ
れば、紡糸口金内周部に冷却風を取り込むことができる
ため、比較的フィラメント数の少ない場合にはフィラメ
ント間の冷却斑は起りにくい。しかし、フィラメント数
がさらに多い場合や紡糸速度が速くなった場合、分割さ
れたフィラメント群の中央部付近や冷却風の風下側のフ
ィラメントの冷却不足が起り易いという欠点を有してい
る。

また、横吹き冷却法による上記欠点を解消する方法とし
て、特開昭５５−９０６０９号公報や特開昭５５−９３
８１６号公報には、紡糸口金の吐出孔を同心円上に環状
配列、または環状ブロック配列とし、紡出した多フィラ
メントをとり囲むように円筒型冷却装置を用いて冷却す
る方法が提案されている。該方法によれば、円筒型冷却
装置で、多フィラメントをとり囲むため、横吹き冷却法
のように、風下側のフィラメントが冷却不足を起すとい
うことはなくなる。しかしながら、吐出孔が環状に、狭
い配列間隔で複数列穿孔されているため、高紡糸速度下
では、配列外周フィラメントの随伴気流がいわゆるエア
ーカーテンを形成し、配列内周部のフィラメントが冷却
不足を起し易いという欠点を有している。

この欠点を改善する試みとして、特開昭５７−１６１１
１３号公報には、吐出孔（導入孔）を同心円上に１列な
いし２列配置し、紡出糸条をとり囲む外部冷却装置と、
紡出糸条によって、とり囲まれた内部冷却装置とを併用
して紡出糸条を冷却する方法が提案されている。しかし
ながら、該方法は内部冷却装置を用いるため、設備コス
トが高く、また紡糸操作性も悪く、かつ配列数が少なく
なるために、吐出孔（導入孔）数に限界があるという欠
点がある。即ち、本発明の目的の１つである多フィラメ
ント化を達成することは困難である。

一方、多量のマルチフィラメントを経済的に紡糸するこ
とを目的として特公昭３４−１０２５７号公報には、塩
化ビニル系合成繊維を溶融紡糸する紡糸口金においで、
溶融物を等分するためのダイとダイの底面に円周上に吐
出孔を設けた口金が提案されている。該口金によれば、
１つの導入孔に複数の吐出孔を設けているため、多本取
りが可能となる。しかしなしから、該口金は、１つの導
入孔に対し、円周上に吐出孔を設けているため、多フィ
ラメント化を図ると、紡糸口金内周部のフィラメントが
冷却不足となり易い欠点を有している。

また、１つの導入孔に複数の吐出孔を配置した溶融紡糸
方法として、特開昭６Ｄ−１１３２８０３号公報には、
］個の導入孔の底部に孫オリフィスと１孔当りの吐出量
が孫オリフィスより大きくなるような孔断面積の親オリ
フィスが各々１孔以上穿孔された紡糸口金を用い、孫オ
リフィスからの紡出糸条と親オリフィスからの紡出糸条
を別々に巻き取る方法が提案されている。

該方法によれば孫オリフィスからの極細糸条と、親オリ
フィスからの太デニール糸条とが一気に得られる。しか
しながら、前記導入孔を密集化し、多フィラメント化を
図った場合、極細糸条と太デニール糸条との分離が困難
になるという欠点を有している。また、極細糸条の周囲
に発生する随伴気流速度と太デニール糸条の周囲に発生
する随伴気流速度とが著しく異なるために、気流の乱れ
が生じ、紡糸安定性が極端に低下するという欠点も有し
ている。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、前記した多フィラメント化の問題点を解消す
ること、すなわち、フィラメント同志の接触による融着
や、冷却不足によって生ずる糸切れ、糸斑を防止し、安
定した紡糸性と均一な糸条を得るための多フィラメント
紡糸口金、およびその紡糸口金を用いた溶融紡糸方法を
提供しようとするものである。

本発明者らは、多フィラメントを安定して紡糸するため
の方法について鋭意検討した結果、円形導入孔を環状に
配列せしめ、各円形導入孔に複数の吐出孔を限定した範
囲で、かつ、実質的に１列に配置せしめた特殊な紡糸口
金を用いることによって、安定した紡糸が可能であるこ
とをつきとめ、本発明に到達したものである。

［課題を解決するための手段］ すなわち本発明は、 （１〉　　円形導入孔の底部に孔径の等しい複数の吐出
孔を実質的に一列に設け、該吐出孔間の最小孔間隔を吐
出孔径の２倍以上で、かつ吐出孔間の平均孔間隔を２ｍ
ｍ以下とし、前記円形導入孔を環状に配置せしめるとと
もに、前記吐出孔群も環状に配置させることを特徴とす
る多フィラメント紡糸口金。

（２〉　　熱可塑性重合体を溶融紡糸する際に、請求項
（１）記載の多フィラメント紡糸口金を用いることを特
徴とする溶融紡糸方法。

の構成からなる。

以下本発明を詳述する。

本発明で最も重要なことは、紡糸口金の円形導入孔の底
部に孔径の等しい複数の吐出孔を実質的に１列に設ける
とともに、円形導入孔を環状に配列すること。また、吐
出孔間の最小孔間隔および平均孔間隔を限定した範囲に
することである。

以下、本発明の紡糸口金を図を用いて詳述する。第１図
は本発明の紡糸口金の背面の例を示す平面図、第２図は
第１図に示す円形導入孔の部分拡大図、第３図は第２図
のＸ−Ｘ−断面図、第４図は本発明の紡糸口金の背面の
他の例を示す平面図である。

本発明の紡糸口金は、第１図〜第３図に示す紡糸口金本
体１の背面に穿孔された円形導入孔２の底部４に複数の
吐出孔３を設けた構成とする。底部４は紡糸口金背面に
平行な面の部分をさす。

１つの円形導入孔に１つの吐出孔を穿孔した通常の紡糸
口金の場合、導入孔の間隔を狭くし、高密集化しても、
２　ｍｍ強の吐出孔間隔が限度である。つまり、吐出孔
間隔を狭くしようとすると、円形導入孔の孔径を極めて
小さくする必要があり、耐圧を必要とする５ｍｍ以上の
厚さを有人孔に複数の吐出孔を設けることによってはじ
めて解消でき、吐出孔の高密集化が達成できる。

なお、本発明において導入孔を円形にして円形導入孔２
としたのは、紡糸口金製作上、工作し易くするためであ
る。

また、本発明の吐出孔３は孔径が等しい必要がある。異
なる孔径の吐出孔が設けられていると、孔径の大きな吐
出孔からの重合体流の吐出線速度は、孔径の小さい吐出
孔からの重合体流のそれに比べ、大きくなり、隣接する
重合体流に速度差があるため、小さな外乱でもｆｉ！！
着し易くなる。また、両者のフィラメントの周囲に形成
される随伴気流速度にも差が生じ、気流の乱れによって
融着し易くなり、甚しい場合は糸切れの原因となる。

従って、安定した紡糸性を得るためには吐出孔３の孔径
は工作精度の許す範囲内で等しい必要がある。

なお、本発明の吐出孔の横断面形状は必ずしも円形に限
られるものではなく、変形した吐出孔にも適用可能であ
る。その場合には孔径が等しいということは実質的に同
一の形状を意味する。ただしスリット状の横断面形状よ
りなる吐出孔の工作精度を上げることは、一般に困難で
あるので、本発明の多フィラメント密集化の効果が最も
発揮できるのは円形の吐出孔の場合である。

また、本発明では吐出孔３は実質的に１列に設ける必要
がある。実質的に１列とは、第２図へに示すような、完
全に１列の状態に限定されるものでなく、第２図Ｂに示
すごとく、１つの円形導入孔に穿孔された互いに最も離
れた２孔を結ぶ直線の長ざΩ２を（１円形導入孔間りの
吐出孔数−１〉で除した幅Ω３の範囲内で前記直線より
交互にずれて穿孔されていてもよい。

吐出孔３が１つの円形導入孔内で複数列の状態、すなわ
ち、紡糸口金中心からの同−放銅線上（例えば第１図Ｙ
−Ｙ’線上）に複数存在すると、紡糸口金中心に近いフ
ィラメントの冷却不足が発生する。これは、紡糸口金外
周部から紡出されるフィラメントの随伴気流によって、
エアーカーテンが形成され、紡糸口金内周部に位置する
フィラメントが十分冷却されなくなるためである。

従って、紡糸性を向上せしめるためには、吐出孔３は実
質的に１列に配置する必要がある。

また、本発明では、吐出孔間の最小孔間隔は吐出孔径の
２倍以上である必要がある。本発明者らは、どこまで吐
出孔の孔間隔を狭くし得るかについて詳細に検討した結
果、フィラメント同志が融着を起さない最小孔間隔は吐
出孔の孔径に依存しており、吐出孔の孔径の２倍以上あ
れば融着しにくいことを見いだした。最小孔間隔が吐出
孔径の２倍未満では、フイラメン［・同志が融着して、
２本または数本が束となって膜状に紡出されでしまう。

フィラメント同志を接触させないで紡糸安定性を高める
ためには、吐出孔間の最小孔間隔は吐出孔径の４倍以上
あることがより好ましい。

また本発明では、円形導入孔２を環状に配置せしめると
ともに、吐出孔３の群を環状に配置することが必要であ
る。円形導入孔２が複数の列（同一放射線上に円形導入
孔２を複数配置）に配置されたり、吐出孔３が複数の列
に配置されていると、前述したように配列内周部に存在
するフィラメントが冷却不足となって紡糸性が悪化する
。特に紡糸速度が速い場合や、フィラメント数が極めて
多い場合は前記随伴気流が顕著に増大するため、配列内
周部の冷却不足に起因する糸切れが多発するようになる
。

なお、本発明でいう環状に配置するとは、第１図のよう
に円形導入孔２が完全に円周上に配置された場合の他に
、千鳥配置や、多角形状の配置等も含む。しかし、紡糸
口金の中心からの同−族９Ａ線上に複数の吐出孔が存在
しない配置とし、吐出孔群の紡糸口金中心からの距離が
等しくなるように円周上にほぼ１列に配置することが好
ましい。

また、本発明では平均孔間隔を２ｍｍ以下とする必要が
ある。本発明でいう吐出孔の平均孔間隔とは第２図Ａ、
Ｂに示すように１つの円形導入孔中の吐出孔の孔間隔Ω
１および隣りあう円形導入孔間に存在する吐出孔の孔間
隔Ω１−等、全ての吐出孔間隔の総和を（全吐出孔数−
１）で除した値を意味する、ただし、第４図に示すよう
に、分離帯５を設け、円形導入孔をブロック状に配置し
た場合は、分離帯５の幅Ｗを除いた長さから算出する。

本発明では吐出孔群を環状に配置するがゆえに平均孔間
隔が２ｍｍを越えると、多フィラメント化が困難となり
本発明の目的を達成することができない。紡糸口金面積
をあまり大きくしないで、効率よく多フィラメントを製
造するためには、平均孔間隔は１．５ｍｍ以下であるこ
とがより好ましい。

本発明において、従来実施されていた吐出孔の孔間隔よ
りも極めて狭い孔間隔でも、安定した紡糸性が得られる
理由については次のように考えられる。

すなわち、フィラメント数が少なく、吐出孔間隔が十分
とれる（１０ｍｍ以上）場合は、フィラメントの周囲に
発生する随伴気流は互いに干渉することがない。しかし
、吐出孔間隔が５ｍｍ以下になった場合、隣接するフィ
ラメント間の随伴気流は互いに干渉するようになり、気
流の乱れが発生して糸ゆれが大きくなる。しかしながら
、本発明のごとく、平均孔間隔が２ｍｍ以下になる程に
孔間隔を狭くしてゆくと、随伴気流が個々のフィラメン
トに発生するのではなく、複数のフィラメントに対し、
層状に発生する。この効果によって、フィラメント間の
干渉が減少し、紡糸安定性が向上するものと考えられる
。

これは、本発明のように１つの円形導入孔に複数の吐出
孔を配置することよって、はじめて達成できるのである
。

また本発明においては、溶融重合体による紡糸口金の背
面圧力や、紡糸口金パックを組み立てる際の圧力に耐え
る紡糸口金であることが必要であり、厚さ５ｍｍ以上、
好ましくは厚さ１　ｏｍｍ以上の平板状紡糸口金を好適
に用いることができる。

また、本発明では、円筒型冷却装置を採用することが、
フィラメントの均一性向上や紡糸性向上の面から好まし
い。円筒型冷却装置としては、内径が吐出孔群の外接円
より１０〜１５０　ｍｍ大きく、走行糸条に対し直交方
向から、上向き６０°までの範囲で、該糸条の中心に向
けて冷却風を吹き付けるタイプであることが、吐出され
た各フィラメントの固化点を安定させ、フィラメント間
の均一性を向上せしめる上で好ましい。

本発明でいう熱可塑性重合体とはポリエステルやポリア
ミドに代表される溶融紡糸可能な重合体のことである。

［実施例］ 以下本発明を実施例で、より具体的に説明する。なお、
実施例における極限粘度［η］は試別をＯ−クロロフェ
ノール中で溶解し、２５°°Ｃで測定した値である。

実施例１ 極限粘度［η］　　０．６４のポリエチレンテレフタレ
ートを紡糸温度３００　’Ｃで溶融したのち、紡糸口金
として、直径１００ｍｍφ、厚さ１０ｍｍ、吐出孔孔径
０．１ｍｍφの他、第１表に示す配列の平板状口金を用
い、吐出孔１孔当りの吐出量０．０５ｇ／ｍｉｎ、紡糸
速度３０００　ｍ／ｍｉｎの条件下でフィラメントデニ
ール０．１５デニールのフィラメントを巻き取った。

なお、冷却装置として、内径が吐出孔群の最外周ＰＣＤ
（７５ｍｍφ）より２０ｍｍ大きく、上向き４５°で糸
条の中心に向けて冷却風を吹きつける円筒型冷却装置を
用いた。

紡糸結果を第１表に示した。

第１表中、実験Ｎｏ、　１〜３および６は本発明の効果
を明確にするための比較例である。

実験Ｎα１．２はいずれも複数配列のため、配列内周部
が冷却不足となって固化点が紡糸口金から遠ざかるとと
もに、長時間巻き取る間に糸切れが発生した。実験Ｎｏ
、　３は１つの円形導入孔の底部に３孔の吐出孔を設け
たものの、紡糸口金中心からの同−放銅線上に吐出孔を
配置させたため、紡糸口金中心に近いフィラメントが冷
却不足となって糸切れした他、糸ゆれが大きく、フィラ
メント同志の融着も発生した。実験Ｎ０９６は最小孔間
隔が吐出孔径の２倍未満で、吐出孔間隔が狭すぎるため
、フィラメント同志が融着し、紡糸性が著しく悪かった
。

一方、本発明の要件を満足する実験Ｎ（１４，５からは
紡糸性の良好なフィラメントが得られた。

（以下余白） 第 １ 表 実施例２ 極限粘度［η］　　０．６４のポリエチレンテレフタレ
ートを紡糸温度２９０’ＣＴ−溶融した後、紡糸口金と
して、第４図に示す配置で、直径１００ｍｍφ、厚さ１
５ｍｍの他、第２表に示す条件の平板状紡糸口金を用い
て、］吐出孔当りの吐出量を１．２５　ｇ／ｍｉｎとし
て溶融吐出し、円筒冷却装置を用いて冷却固化させ、紡
糸速度３０００ｍ　／ｍｉｎで、紡糸口金のブロックご
とに別々に巻き取って、１３５デニール３６フィラメン
トの４木取紡糸を行なった。

なお、円筒冷却装置として内径が吐出孔群の最外周ＰＣ
Ｄ（７７ｍｍφ）より６０ｍｍ大きく、多フィラメント
に対して直交吹き出しのものを用いた。紡糸中融着によ
り糸切れもなく、良好な紡糸性で多本数紡糸が実施でき
た。

（以下余白） 第 表 ［発明の効果］ 本発明によれば、１つの紡糸口金に多数の紡糸孔群を極
めてコンパクトに配し、多本取止が可能であるため、高
い生産性が得られるとともに、多様のフィラメントデニ
ールを高速度で安定して紡糸することが可能となる。ま
た、高度に密集した多フィラメントをフィラメント同志
の融着や、糸切れもなく安定した紡糸性で得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の紡糸口金の背面の例を示す分拡大図、
第３図は第２図のＸ−Ｘ−断面図、第４図は本発明の紡
糸口金の背面の他の例を示す平面図である。 １：紡糸口金　　２二円形導入孔 ３：吐出孔　　　４：円形導入孔の底部５：分離帯

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円形導入孔の底部に孔径の等しい複数の吐出孔を
   実質的に一列に設け、該吐出孔間の最小孔間隔を吐出孔
   径の２倍以上で、かつ吐出孔間の平均孔間隔を２ｍｍ以
   下とし、前記円形導入孔を環状に配置せしめるとともに
   、前記吐出孔群も環状に配置させることを特徴とする多
   フィラメント紡糸口金。
2. （２）熱可塑性重合体を溶融紡糸する際に、請求項（１
   ）記載の多フィラメント紡糸口金を用いることを特徴と
   する溶融紡糸方法。