JPH0593312A - 紡糸口金板及びフイラメントを溶融紡出する方法 - Google Patents

紡糸口金板及びフイラメントを溶融紡出する方法

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JPH0593312A
JPH0593312A JP4067451A JP6745192A JPH0593312A JP H0593312 A JPH0593312 A JP H0593312A JP 4067451 A JP4067451 A JP 4067451A JP 6745192 A JP6745192 A JP 6745192A JP H0593312 A JPH0593312 A JP H0593312A
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JP
Japan
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spinneret plate
counterbore
capillaries
capillary
spinneret
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Application number
JP4067451A
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English (en)
Inventor
John A Hodan
エイ．ホダン ジヨン
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BASF Corp
Original Assignee
BASF Corp
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Publication date
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • 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
    • D01D5/253—Formation of filaments, threads, or the like with a non-circular cross section; Spinnerette packs therefor

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 溶融ポリマを押出して繊維にするための改良
された紡糸口金板及び溶融ポリマを押出すための改良さ
れた方法を提供する。 【構成】 少なくとも１個のカウンタボア４０と、該カ
ウンタボア４０内に位置する少なくとも１個の非円形の
湾曲したキャピラリ１１とを画成するように紡糸口金板
１２を形成し、前記キャピラリ１１が複数の延びる先端
２０，２１，２２，２３を有し、任意の１個のキャピラ
リ１１に関し、少なくとも２個の延びる先端が異なる曲
率半径を有するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般的に溶融ポリマから
のフィラメントの溶融紡出に関する。特に、本発明はカ
ウンタボアが複数の分離した非円形キャピラリを有する
単一のカウンタボアからの異形断面フィラメントの生産
に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】フィラ
メントを生産するための溶融ポリマの溶融紡糸におい
て、効率の増大は殆ど常に価値ある目標である。溶融紡
糸プロセスの効率を増大させる一方法は、単一の溶融紡
糸機械装置から一定時間間隔内に生産され得る繊維の本
数を増加することである。さらにこの目標において、そ
れを通じて押出されるフィラメントの本数の増加を可能
にする紡糸口金板は価値がある。
【０００３】溶融紡糸作業の他の一つの注目点は押出さ
れたフィラメントの横断面である。新規の横断面を有す
る繊維は様々の異なる目的にとって有用であり、それら
諸目的の若干は独特の横断面及び今後発見さるべきその
他のものから容易に明らかである。さらに、デニールと
断面との新規の組合せは、商業的に興味ある繊維を生じ
させる可能性がある。
【０００４】本目的のために、用語“カウンタボア（ｃ
ｏｕｎｔｅｒｂｏｒｅ）”は紡糸口金板における上流穴
及びその上流オリフィスを指して言う。用語“キャピラ
リ（ｃａｐｉｌｌａｒｙ）”は紡糸口金板における下流
オリフィス及びその下流オリフィスを指して言う。
【０００５】下記諸特許は溶融紡糸プロセス及び生じる
溶融紡出フィラメントの特性を修正する努力を例示す
る。一般的に、僅かに数種類の紡糸口金キャピラリの特
性がニーイング（ｋｎｅｅｉｎｇ）に関してそして僅か
に一般的な数種類のキャピラリ形状のために決定され
た。スミスの米国特許第２８３８３６４号はセルロース
繊維がおのおの円のセクタの形状で複数のカウンタボア
を有する紡糸口金を通じて中空横断面のフィラメントを
形成するように紡出されることを開示する。
【０００６】イモバーステグ外の米国特許第３４０５４
２４号は、少なくとも２個の横方向に対向する星形のキ
ャピラリを有するカウンタボア群から中空合成繊維を製
造するための紡糸口金を開示する。Ｘ及びＹ星形が開示
される。時には紡糸口金板の上流側における高圧力が星
形キャピラリの脚を押し離す。
【０００７】シェムディンの米国特許第３６５２７５３
号及び米国特許第３８６０６７９号は、ニーイングの現
象を無くするための適当なキャピラリ形状を予測する公
式を説明する。ニーイングは“フィラメントの流れの線
が紡糸口金面に対する垂直線に対し一角度で紡糸口金面
に向かって後方へ垂直線から曲げられるとき”と定義さ
れる。ニーイングは流れの線が実際上後方へ曲がりそし
て紡糸口金面に接触するくらい激しいか、またはそれは
２本以上の隣接フィラメントを接触させそして合着させ
るに十分であるに過ぎない。キャピラリは概ねＴ形にさ
れる。
【０００８】パリエンコ外の米国特許第３７３４９９３
号はＴ形キャピラリにおけるニーイングの効果が、もし
Ｔ形キャピラリの軸が各軸が横棒から（紡糸口金型板に
関し）垂直方向前方に延びるように配列されるならば減
少されることを教える。
【０００９】フィリップスの米国特許第３９８１９４８
号は、ニーイングが個別の溶融流れを合体させるのに使
用され得ることを開示する。フィリップスの特許は規定
公式に従って寸法を付与される非円形オリフィスを通じ
て個別の溶融流れを押出す。公式はキャピラリの軸線に
垂直の平面における押出材料の速度プロファイルの平方
の図心の座標と、キャピラリの軸線に垂直の平面におけ
る押出材料の速度プロファイルの図心の座標とが一致し
ないことを保証する。
【００１０】反対に、やはりフィリップスの米国特許第
４１４２８５０号は、或る非円形紡糸口金キャピラリが
押出フィラメントのニーイングを無くすることを説明す
る。この特許は押出材料の速度プロファイルの平方の図
心と押出材料の速度プロファイルの図心とを使用するこ
とによってオリフィスを形成するための公式を適用す
る。これら２個のパラメータが各キャピラリ出口におい
て一致しているとき、押出フィラメントはニーイングを
生じない。
【００１１】以上に加えて、円形のキャピラリがそれら
のそれぞれの押出された流れが固化に先立って合体する
ように間隔を設けられ得または形づくられ得ることを示
す様々な特許が存在する。ホッジの米国特許第３９２４
９８８号は、おのおの弧形のセグメントを画成しそして
内方へテーパにされた拡大部を有するキャピラリの一群
を設けられた紡糸口金を開示する。特にこの構造は単一
の円形のまたは円くされた中空のフィラメントを形成す
るためにテーパ部分における合体を有利にする速度差を
ポリマの流れにおいて生じさせる。
【００１２】ジンティス外の米国特許第４４０７８８９
号は分割可能のフィラメントを形成する方法を示す。こ
れらフィラメントは長手方向の溝と、これら溝に沿って
容易に割れるリッジとを有する。これら繊維を生産する
のに使用される紡糸口金は、それから発する溶融流れが
おのおのそれらが紡糸口金の面を離れるにしたがって膨
張し、流れを合体させそして所望の中空のフィラメント
を形成するように配列されたキャピラリの一群を有す
る。
【００１３】ユ外の米国特許第４３２５７６５号におい
ては、高デニールの非円形フィラメントが、押出された
流れが固化に先立って合体するように、離された隣接す
るオリフィスを通じて溶融ポリマ（ポリエステル）を押
出すことによって生産され得る。この特許は少なくとも
１０のデニールを有する著しく非円形の横断面を有する
フィラメントが当時知られていた技術を使用して拘束で
ポリエステルポリマから成功的に溶融紡出され得なかっ
た前記問題に対処する。
【００１４】溶融流れ合体の目標を示す諸特許とは対照
的に、フィラメントが合体することなしに高デニールで
押出されることを可能にするように設計された紡糸口金
に指向される特許も存在する。そのような特許の一つは
プファイファー外の米国特許第４３１８６８０号であ
り、この特許は各カウンタボア毎に多数のキャピラリを
有する紡糸口金板であって合体を生じることなしにアク
リルニトリルポリマと水との融合メルトを効果的に溶融
紡糸するものを示す。この特許は円形の横断面に関す
る。
【００１５】合体を生じることなしに高デニールで非円
形横断面を有する繊維を生産する方法の必要性が残って
いる。この目標は、出願人の知る限りにおいて、容易に
達成し難い。
【００１６】
【課題を解決するための手段】従って、本発明は少なく
とも１個のカウンタボアと、そして該カウンタボア内に
少なくとも１個の非円形の湾曲したキャピラリであって
複数の延びる先端を有しこれら延びる先端の少なくとも
２個が異なる曲率半径を有するものとを画成する紡糸口
金板を有する。
【００１７】本発明の一目的は溶融ポリマを押出して繊
維にするための改良された紡糸口金板を提供することで
ある。
【００１８】本発明の別の一目的は溶融ポリマを押出す
ための改良された方法を提供することである。
【００１９】関連する諸目的及び諸利点は以下の説明を
検討することによって当業者に明らかになるであろう。
【００２０】
【実施例】本発明の原理の理解を促進するために、以下
において、本発明の特定の実施例及びそれを説明するた
め使用される特定の言語が参照される。それにもかかわ
らず、本発明の範囲の制限はそれによって意図されず、
当業者によって通常構想されるごとき変更及びさらなる
修正、及び検討される本発明の原理のさらなる適用が予
期される。
【００２１】本発明の第１の実施例において、紡糸口金
板１２は単一のカウンタボアからの非円形繊維の高密度
紡糸を可能にする。図１は非円形のキャピラリ１１の単
一の群１０をそれらが紡糸口金板１２の下流側から見え
る様態において示す。図１に示されるキャピラリは本発
明の紡糸口金板１２において有用であるキャピラリの典
型である。各キャピラリ１１は３本の脚１５，１６及び
１７を有する。図１においてこれら脚は４個の先端２
０，２１，２２及び２３が存在するように配列される。
【００２２】さらに、図１に示されるように、キャピラ
リ１１の各脚は円弧を画成するように湾曲される。しか
し、キャピラリ１１の各脚が湾曲されることは必須的で
はないことは理解されるであろう。例えば、脚１５は直
線である得る。図１に示されるものに戻ると、それぞれ
の脚によって画成される円弧のおのおのは異なる原点を
有する。円弧に関してここで使用される用語“原点”
は、該円弧がその弓形部分である円の原点を言うことは
理解されるであろう。例えば、脚１５によって画成され
る円弧の原点は群１０の中心２５に近い。中心２５はカ
ウンタボア（図２）の長手方向軸線に概ね一致する。脚
１６によって画成される円弧の原点は、脚１６と次隣キ
ャピラリ１１の最も近い縁との間に位置する。脚１７に
よって画成される円弧の原点は、該脚の次隣キャピラリ
１１の最も近い縁の向こう側に位置する。
【００２３】図１に示されるように、異なる原点を有す
ることに加えて、さらに前記円弧は異なる曲率半径を有
する。例えば、脚１７によって画成される円弧の曲率半
径は最長である。脚１５によって画成される円弧の曲率
半径は次位最長である。脚１６によって画成される円弧
の曲率半径は最短である。さらにまた、図１における描
写によれば、キャピラリ１１によって画成される各円弧
の原点は、カウンタボアの中心２５（即ち長手方向軸
線）から独自の距離を有する。
【００２４】各キャピラリ１１は好ましくはその最も近
い隣から約０．１mmである。同様に、各群１０は中心か
ら中心まで計測されるときその最近隣から約１０mmであ
る。紡糸口金板１２自体の寸法は限定されない。紡糸口
金板１２はプロセス条件及び押出されるフィラメントに
好適な寸法に形成される。
【００２５】前記紡糸口金板、カウンタボア及びキャピ
ラリの寸法を選択するとき、言うまでもなく、多くの考
慮事項が存在する。キャピラリ相互間の距離はポリマ処
理量、ポリマ温度、ポリマ流れ特性（例えば、溶融粘度
及び溶融弾性）、急冷条件、キャピラリ脚（１５，１
６，１７）の寸法及び形状及び紡糸口金設計の機械的強
さに依存する。寸法選択における関心は所望の横断面を
得ることと、紡糸口金の機械的完全性、即ち、キャピラ
リ群を維持することとを含む。図１を参照すると、キャ
ピラリ１１の群１０は先端２２及び２３がそれらの最近
隣に最も近接する５個の場所（リブ）において支持され
るディスクとして考えられ得る。これらリブは上流ポリ
マ圧力に対しオリフィスディスク全体を支持し得なくて
はならない。もしリブが圧力を支え得ないならば、ディ
スクは破断する。オリフィス深さ（流れ方向における深
さ）及び全寸法は好ましくは許容背圧に基づいて選択さ
れる。もしリブの幅が狭すぎるならば、ディスクは破断
する。もしリブの幅が広すぎる（他の寸法は一定に保た
れる）ならば、それは脚の形状に影響し始めそしてポリ
マの流れはもはや曲がらない。オリフィスの寸法を比例
的に増すことによって、リブは非常により広くされ得
る。
【００２６】さらに、リブが約０．１０から０．１１mm
の幅を有するときは、ポリマの流れは合流することが予
想されることを経験は示すことが注目される。この予想
は以外なことに本発明において証明されない。
【００２７】図２は図１の２−２線に沿って取られそし
て紡糸口金板１２の横断面を図示しそしてカウンタボア
４０とキャピラリ１１との間の関係を示す。カウンタボ
アの形成においては、入口コーン４２は後穴４３の直径
の２倍から３倍にされることが好ましい。入口コーン４
２は９０°の最大角度を以て示される。図面において、
後穴４３はオリフィス群の直径より約１mm大きい直径を
有する。言うまでもなく、後穴４３の長さは紡糸口金板
１２の厚さに依存して決まる。提示実施例においては、
後穴４３は概ね１２mmである。キャピラリ深さ（ｄ）は
背圧（既に説明されたごとき）に耐えるように選ばれ
る。提示実施例においては、この深さは約０．７mmであ
る。
【００２８】本発明の第２の実施例に目を転じると、溶
融ポリマからフィラメントを溶融紡糸する方法は、複数
の分離されたキャピラリを有する単一のカウンタボアを
通じて溶融ポリマを押出す過程を有する。各キャピラリ
は独立した非円形フィラメントに硬化する非合着性の独
立したポリマ流れを生じる。図１に示されるごときキャ
ピラリ群１０はこの方法において有用である。
【００２９】この方法は丸い突出部のある断面の繊細な
フィラメントを生じる。本目的のため、約３から約１２
の間のアンドローン（ｕｎｄｒａｗｎ）デニールを有す
るフィラメントは繊細とみなされる。
【００３０】本プロセスを遂行するため、紡糸口金板１
２（図１参照）は任意の既知溶融紡糸プロセスにおいて
使用される。
【００３１】本発明は結果として丸い突出部のある横断
面を生じる。このフィラメントは本発明の方法で紡糸口
金板１２を使用して押出される。図３は第１の実施例
（図１参照）の紡糸口金を通じて溶融ポリマを押出すこ
とによって得られる独特の溶融紡糸された繊維を図示す
る。３個の丸い突出部を有する繊維３０は一般的に他の
２個の丸い突出部より厚い（またはより平坦な）１個の
丸い突出部を有する。前記他の２個の丸い突出部は概ね
同じ寸法である。
【００３２】すべての実施例に適用するとき、在来の溶
融紡糸プロセスが使用され得る。次例は一つのそのよう
な在来のプロセスを説明する。一在来プロセスはポリエ
ステル繊維またはポリアミド繊維のためのものである。
その他の溶融紡糸可能の熱プラスチック繊維も使用され
得る。またここに検討される原理が適用されるときその
他のプロセス及び適用が向上されることが意図される。
【００３３】本発明は次ぎに下記詳細な例を参照して説
明される。この例は例証のために説明され、そして範囲
を制限することを意図されない。
【００３４】例 １ 呼び相対粘度２．７を有するナイロン６チップがホッパ
からスクリュー押出機へ送られる。スクリュー押出機は
ポリマを２７０°の温度で１２６．５０kg／cm（１８０
０ｐｓｉ）に溶融加圧する。ダウサーム（Ｄｏｗｔｈｅ
ｒｍ）加熱された分配管路はポリマ温度を維持しつつポ
リマを紡糸ブロックへ特定経路に従って送る。紡糸ブロ
ックにおいて、やはりダウサーム加熱されて、ポリマの
流れは４本のより小さい流れに分割され、おのおの独立
した紡糸歯車ポンプへ供給する。おのおの６８ｇ／分の
流量を有する４本の計量された流れは、前記紡糸ブロッ
クを後方へ通過して４個の紡糸パックの入口に入る。前
記紡糸パックはフィルタキャビティ、焼結金属濾過器、
紡糸口金板、ガスケットシール及びハウジングから構成
される。前記紡糸パックは接触面間にシールを配置して
紡糸ブロックに対してボルト結合される。前記紡糸パッ
クはその下流面のみを加熱される加熱されたキャビティ
内に配置される。前記紡糸パック内において、ポリマは
焼結金属濾過器を通過した後、紡糸口金を通過して出て
行く。紡糸口金は図２に示されるごとき１４個のカウン
タボアであってそれを通ってポリマが出て行くものを有
する。
【００３５】紡糸口金の面から出現する複数の丸い突出
部を有する繊維であって図３に示される繊維の全般形状
を有するものは、３６．０ｍ（１２０ｆｔ）／分の速度
及び１２℃の温度を有する横空気流によって急冷キャビ
ネット内で急冷される。フィラメントは急冷煙突を通っ
て巻取装置へ送られる。巻取装置において仕上キスロー
ルによってフィラメントに対して水仕上げが施される。
今やマルチフィラメント糸として合体されたフィラメン
トは、概ね“Ｓ”字形状に配列された８６５ｍ／分で駆
動される１対のゴデット上を通過する。次いで糸はワイ
ンダにおいて管に巻かれる。
【００３６】生じた糸は３５１％の伸びを有する概ね７
２６のアンドローンデニールを有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるキャピラリの一群（ｃｌｕｓｔｅ
ｒ）を示す紡糸口金面の一部分を示す拡大された底面
図。
【図２】図１のII−II線に沿って取られた横断面図。
【図３】図１によって生産されたフィラメントを表す図
面。
【符号の説明】
１０ 群 １１ キャピラリ １２ 紡糸口金板 １５ 脚 １６ 脚 １７ 脚 ２０ 先端 ２１ 先端 ２２ 先端 ２３ 先端 ２５ 中心 ４０ カウンタボア ４２ 入口コーン ４３ 後穴

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも１個のカウンタボアと、前記
    カウンタボア内に位置する少なくとも１個の円形の湾曲
    したキャピラリであって複数の延びる先端を有するもの
    とを画成する紡糸口金板において、任意の１個のキャピ
    ラリに関し、前記延びる先端の少なくとも２個が異なる
    曲率半径を有することを特徴とする紡糸口金板。
  2. 【請求項２】 請求項１の紡糸口金板において、任意の
    １個のキャピラリに関し、前記延びる先端が複数の交差
    する円弧を画成し、前記円弧のおのおのが異なる原点を
    有することを特徴とする紡糸口金板。
  3. 【請求項３】 請求項２の紡糸口金板において、前記キ
    ャピラリのおのおのが３個の交差する円弧を画成するこ
    とを特徴とする紡糸口金板。
  4. 【請求項４】 請求項１の紡糸口金板において、前記カ
    ウンタボアのおのおのが複数の前記キャピラリを有する
    ことを特徴とする紡糸口金板。
  5. 【請求項５】 請求項４の紡糸口金板において、前記カ
    ウンタボアのおのおのが５個のキャピラリを有すること
    を特徴とする紡糸口金板。
  6. 【請求項６】 請求項４の紡糸口金板において、前記キ
    ャピラリが最も近い先端から測定されるとき約０．１mm
    離れていることを特徴とする紡糸口金板。
  7. 【請求項７】 請求項１の紡糸口金板において、前記紡
    糸口金板が複数のカウンタボアを有することを特徴とす
    る紡糸口金板。
  8. 【請求項８】 一軸線を有する少なくとも１個のカウン
    タボアと、前記カウンタボア内に位置する少なくとも１
    個の非円形の湾曲したキャピラリであって円弧を画成す
    る複数の延びる先端を有するものとを画成する紡糸口金
    板において、カウンタボアの軸線と各先端によって画成
    される円弧の原点との間の距離が任意の２個の先端に関
    し同一でないことを特徴とする紡糸口金板。
  9. 【請求項９】 請求項８の紡糸口金板において、前記キ
    ャピラリのおのおのが３個の交差する円弧を画成するこ
    とを特徴とする紡糸口金板。
  10. 【請求項１０】 請求項８の紡糸口金板において、前記
    カウンタボアのおのおのが複数の前記キャピラリを有す
    ることを特徴とする紡糸口金板。
  11. 【請求項１１】 請求項１０の紡糸口金板において、前
    記カウンタボアのおのおのが５個のキャピラリを有する
    ことを特徴とする紡糸口金板。
  12. 【請求項１２】 請求項１０の紡糸口金板において、前
    記キャピラリが最も近い先端から測定されるとき約０．
    １mm離れていることを特徴とする紡糸口金板。
  13. 【請求項１３】 請求項８の紡糸口金板において、前記
    紡糸口金板が複数のカウンタボアを有することを特徴と
    する紡糸口金板。
  14. 【請求項１４】 溶融ポリマからフィラメントを溶融紡
    出する方法において、一軸線を有するカウンタボアを通
    じて溶融ポリマを押出す過程であって、前記カウンタボ
    アが複数の分離した非円形のキャピラリを有し、各キャ
    ピラリが独立したポリマの流れを生じさせそして複数の
    交差する円弧を画成し、任意の１個のキャピラリによっ
    て画成される円弧のおのおのが異なる曲率半径を画成す
    るものを有することを特徴とする溶融ポリマからフィラ
    メントを溶融紡出する方法。
  15. 【請求項１５】 請求項１４の方法において、任意の１
    個のキャピラリに関し、それによって画成される円弧が
    おのおの異なる原点を有することを特徴とする溶融ポリ
    マからフィラメントを溶融紡出する方法。
  16. 【請求項１６】 請求項１４の方法において、キャピラ
    リが最も近い先端から測定されるとき約０．１mm離れて
    いることを特徴とする溶融ポリマからフィラメントを溶
    融紡出する方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１４の方法において、任意の１
    個のキャピラリに関し、それによって画成される円弧の
    おのおのがカウンタボアの軸線に相対して独自の距離を
    有することを特徴とする溶融ポリマからフィラメントを
    溶融紡出する方法
JP4067451A 1991-03-28 1992-03-25 紡糸口金板及びフイラメントを溶融紡出する方法 Pending JPH0593312A (ja)

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