JPH0791689B2

JPH0791689B2 - 溶融混合紡糸装置

Info

Publication number: JPH0791689B2
Application number: JP2282957A
Authority: JP
Inventors: 伸山口; 正史小笠原; 克一森木
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1990-10-19
Filing date: 1990-10-19
Publication date: 1995-10-04
Anticipated expiration: 2010-10-04
Also published as: JPH04163307A

Description

【発明の詳細な説明】＜産業上の利用分野＞本発明は溶融ポリマーの混合紡糸装置、特に、２種のポ
リマーを溶融して混合紡糸する装置に関する。

＜従来の技術＞２種の溶融ポリマーをある比率で混合し、複数の口金か
ら押出して繊維を成形する混合溶融紡糸装置として、従
来、例えば特公平２−4684号公報に開示されている装置
がある。これを第５図に示して説明する。

主エクストルーダ１で溶融されたポリマーＡ（主成分ポ
リマー）は、主ライン２を経て、分岐配管３により多数
分割され、供給器９に導かれる。もう一方の副エクスト
ルーダ10で溶融されたポリマーＢ（混合成分ポリマー）
も分配管12により、分岐配管３と同数に分割され、それ
ぞれ第２の計量ポンプ11で計量された後、供給器９に導
かれる。この供給器９でポリマーＡとポリマーＢは合流
し、後に続く静止混練器５、第１の計量ポンプ６、静止
混練器７、紡糸パック８等の混合紡糸ラインを経て、紡
糸される。

このように、２種のポリマーを混合して繊維を成形する
とき、各ポリマーを均一に混合するのが困難であるとさ
れている。つまり、ポリマーＡとポリマーＢの混合比率
の差が大きいと、合流後のポリマー配管横断面方向にポ
リマー流れの偏りが生じやすくなり、静止混練器内を通
過しても、ポリマーA,Bは均一混合されないことがあ
る。これを解消するため、この装置ではポリマーA,Bを
合流する供給器９に次のような工夫を施している。供給
器９の構造を第６図に示して説明する。

前記分岐配管３に連通する主管路9aの周囲に、分配管12
と連通する環状の供給室9bを配し、この供給室9bから主
管路9aの同一横断面位置に向けて等間隔の角度を保って
貫入する複数個（この例では、４個）の流入ノズル9cを
設けて構成されている。

この供給器９によると、ポリマーＡに混合すべきポリマ
ーＢの供給が、複数個の流入ノズル9cによって、異なる
方向から同時に行われるため、合流後の流路横断面方向
に対するポリマーＢの占有面積が大きくなり、後に続く
静止混練器５による有効分割回数が著しく増加し、混練
比率の差が極めて大きい場合、例えば、ポリマーＡとポ
リマーＢの混合比が100:1以下の時でも、比較的エレメ
ント数の少ない静止混練器で極めて均一な混合体を得る
ことができる。

＜発明が解決しようとする課題＞上述したように、従来の装置は、供給器９に工夫を施す
ことによって、２種のポイマーの混合不均性を解消して
いるが、このような供給器９によると、新たに次のよう
な別異の問題点が生じる。

すなわち、ポリマーＡが流通する主管路9aの周囲に配さ
れた環状の供給室9bから、ポリマーＢが合流するため、
合流後の流路断面をみた場合、ポリマーＡが中心部、ポ
リマーＢがその外周部を流れていく恰好になる。つま
り、主成分のポリマーＡを芯、混合成分のポリマーＢを
鞘とした芯鞘複合流が形成されて、主管路9aを流通し、
静止混練器５に向かう。一般に、混合成分であるポリマ
ーには、繊維を染色するための顔料などが含有されてお
り、ポリマーＢが鞘となって流通していくと、静止混練
器５に至るまでの過程で主管路9aの内壁部にその顔料が
付着することがある。したがって、規定量の顔料がその
後の混合紡糸ラインに供給されず、成形された繊維に色
斑が生じるという問題点がある。

この問題は、従来例として挙げた装置（特公平２−4684
号公報に記載の装置）に限ることではなく、主成分ポリ
マーの流路の外周方向から、混合成分ポリマーを合流さ
せる装置では、両ポリマーの合流点がたとえ１箇所であ
っても、十分に起こり得る問題である。

また、従来装置には、上記の問題点に加えて、もう１つ
の問題点がある。

これは、ポリマーＢは分配管12で分解したあとで、第２
の計量ポンプ11によって、供給器９に供給すべきそれぞ
れのポリマーＢの吐出量を計量している点である。通常
のフィラメントを紡糸する場合、分割された１錘当たり
のポリマーＡの吐出量は５〜100［g/分〕程度であり、
ポリマーＢの混合割合が５％場合、その吐出量は0.25〜
５〔g/分〕と極めて少ない量となってしまう。このよう
な、微小量を計量するにあたり、一般によく用いられて
いるギヤポンプ等の簡単な構造の計量ポンプでは、十分
な計量精度を得るのが困難になる。計量精度に難があ
り、規定量のポリマーＢが供給されないと、紡糸状態が
不安定となり、糸切れなどの不都合が生じる。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであ
って、ポリマーＢに含有されている顔料などの流路壁面
への付着防止および、ポリマーＢの計量精度の安定化を
図ることができる溶融混合紡糸装置を提供することを目
的としている。

＜課題を解決するための手段＞本発明は、このような目的を達成するために次のような
構成をとる。

［Ｉ］第１の発明は、主エクストルーダから供給される
主成分ポリマー流と、副エクストルーダから第２の計量
ポンプを介して供給される混合成分ポリマー流とを静止
混練器で混練し、混練された合成ポリマーを、第１の計
量ポンプによって計量した後、紡糸パックを経て混合繊
維を紡出する溶融混合紡糸装置において、前記主エクストルーダと前記静止混練器とをつなぐ配管
の途中に、前記配管の内径よりも大きい内径を有するフ
ランジ状の供給室を設け、前記供給室の上流側の前記配管を前記供給室の外周近傍
に連通接続するとともに、前記供給室の下流側の前記配
管を前記供給室の中心部に連通接続し、かつ、前記供給室の略中心部に向かって開口する流入ノ
ズルを設け、前記供給室から前記流入ノズルの開口部近傍に至る主成
分ポリマーの流路の流通抵抗が、前記供給室内の主成分
ポリマーの流路の流通抵抗よりも大きくなるように、前
記供給室から前記流入ノズルの開口部近傍に至る主成分
ポリマーの流路を狭くするとともに、前記供給室および前記流入ノズルからなる供給器の前記
流入ノズルを前記第２の計量ポンプに連通接続したこと
を特徴としている。

［II］第２の発明は、上記［Ｉ］に記載の溶融混合紡糸
装置において、主エクストルーダ１台に対し、供給器お
よび静止混練器を各１台設けると共に、少なくとも第１
の計量ポンプと該計量ポンプに連通された紡糸パックと
を備えた合成ラインを複数ライン設け、前記１台の静止
混練器と前記各合成ラインの第１の計量ポンプとを分配
管で連通接続したことを特徴としている。

＜作用＞上記構成による作用は次のとおりである。

［Ｉ］第１の発明によれば、供給室に流入した主成分ポ
リマーは、供給室から流入ノズルに至る流路の流通抵抗
が大きいので、比較的流通抵抗の小さい供給室内の流路
に沿って流れて、供給室内が主成分ポリマーで満たさ
れ、続いて、供給室から流入ノズルの開口部近傍（すな
わち、供給室の中心部）に至る流路を主成分ポリマーが
均等に流通し、流入ノズルから流れでた混合成分ポリマ
ーを均等に覆うようにして下流側の配管を流通する。こ
れにより、混合成分ポリマーを芯、主成分ポリマーを鞘
とした芯鞘複合流が形成され、静止混練器に向かう。つ
まり、混合成分ポリマーは主成分ポリマーにその外周に
わたって被覆された状態で流通するため、流路壁面に混
合成分ポリマーが付着することはない。

［II］第２の発明は、複数の合成ラインの分岐点と、エ
クストルーダとの間に、供給器と静止混練器とをこの順
に配置している（言い換えると、主成分ポリマーが分岐
される前に供給器と静止混練器とを配置している）の
で、供給器に連通接続される混合成分ポリマー流の供給
ライン数も単数となる。したがって、第２の計量ポンプ
で計量される混合成分ポリマーは、従来のように合成ラ
イン数に応じて分割された個々の供給ラインのものでは
なく、個々の供給ラインでの供給量を合計した総量が計
数されるため、計量単位は大きくなり、十分な計量精度
が確保される。

＜実施例＞以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は２種類のポリマーを溶融し混合紡糸する装置の
配置例を示している。

第１図において、１は主成分ポリマー（以下、ポリマー
Ａという）の主エクストルーダで、この主エクストルー
ダ１で溶融押出しされたポリマーＡは主管２を経て供給
器20を流通し、静止混練器24に向かう。もう一方の副エ
クストルーダ10で溶融押出しされた混合成分ポリマー
（以下、ポリマーＢという）は第２の計量ポンプ12で計
量された後、副管21を経て供給器20に到り、ここでポリ
マーＡと合流した後、合流路23を経て静止混練器24に向
かう。なお、上記主，副エクストルーダ1,10は、例えば
スクリュー式などの公知の溶融押出機を用いることがで
きる。また、静止混練器24としては、公知の種々の静止
混練器を利用することができるが、特に、二つの通路内
に螺旋翼を内挿したエレメントと、これに続く中間室と
を設け、前記エレメントを90゜ずらせて配列したもの
（例えば、特公昭53−36182号公報に開示されたもの）
が有効である。静止混練器24で混練されたポリマーＡと
ポリマーＢの合成ポリマーは、分配管25で多数分解され
た後、第１の計量ポンプ６、静止混練器７、紡糸パック
８等を順次配置した複数の混合紡糸ライン15（この混合
紡糸ライン15が合成ラインに相当している）に供給され
紡糸される。

なお、図中符号27,28はエクストルーダ1,10で溶融され
たポリマーＡおよびポリマーＢを主管２、副管21に押出
するスクリュー回転用モータ、29は主管２に押出された
ポリマーＡの圧力を計測する圧力計、30は圧力計29で計
測された測定データを基に、ポリマーＡの押出圧が規定
圧となるようにスクリュー回転用モータ27を制御する制
御回路、31はその電気信号路である。

供給器20は本発明の特徴を表している部品で、主管２を
流下してきたポリマーＡと、副管21を流通してきたポリ
マーＢとを合流して、ポリマーＢを芯、ポリマーＡを鞘
とした芯鞘複合流を形成するものである。このような供
給器20として、複数の実施態様例が考えられるので、以
下にその例を第２図〜第４図を参照して説明する。

（イ）第１の実施態様は、第２図に示している供給器20
で、同図（ａ）にその斜視図を、（ｂ）に縦断面図を示
している。

主管２と連通する主管路32のポリマーＡの流出口に供給
室33が一体的に連設されている。供給室33は中空の円板
状のもので、主管路32の管径とほぼ同じ幅をもつ外周部
（厚さｌ）を残し、中央部は陥没した状態になってい
る。その陥没した部分と底面との間は、厚さｄの流入路
36となっている。流入路36の底面中心部には、合流路23
（第１図参照）と連通する連通管35が接続されており、
連通管35の中心に相当する流入路36の上面中心部には、
細管の流入ノズル34が連通されている。この流入ノズル
34は、ポリマーＢを流通する副管21に連通接続されてい
る。

この供給器20によると、主管２から主管路32へと流下し
てきたポリマーＡは、供給室33の外周部の中を周回し、
流入路36を通って、連通管35の外周部から連通管35内へ
流入していく。すなわち、外周部の厚さｌに比べて、流
入路36の厚さｄはかなり薄く設定されているため（陥没
している分薄い）、ポリマーＡは流通抵抗の小さい外周
部内を周回したのち、流通抵抗の大きな流入路36に向か
う。一方、副管21を流通してきたポリマーＢは流入ノズ
ル34から、供給室33の流入路36の中心部に対して直角方
向から流れ込み、連通管35の中心部を流下していく。し
たがって、連通管35から合流路23を流通する複合流は、
ポリマーＢが芯、ポリマーＡが鞘の芯鞘複合流となり、
ポリマーＢはその外周部をポリマーＡに被覆された状態
となって静止混練器24に向かう。

（ロ）第２の実施態様は、第３図に示している供給器20
で、同図（ａ）に斜視図を、（ｂ）にその縦断面図を示
している。

主管路32を中心部に一体的に連設する円板状のチャンバ
ー37を備え、このチャンバー37の周方向に沿って、複数
本（好ましくは２本なしい６本で、図面には４本備えた
例を示している）の管38が下垂した状態で連通接続され
ている。これらの管38の他端は供給室33の外周部に連通
している。この供給室33は（イ）に記載のものと同様
で、中心部に陥没した流入路36を設けており、流入路36
の上下面には（イ）と同様に流入ノズル34、連通管35が
連通接続されている。

この供給器20によると、主管路32から流下したポリマー
Ａは、チャンバー37内で拡散し、個々の管38によって分
割され、供給室33の外周部から供給室33内に流入し、連
通管35の外周部を流下して合流路23に向かう。一方、副
管21から流通してきたポリマーＢは、流入ノズル34から
供給室33の流入路36の中心部に対して直角方向から流れ
込み、連通管35の中心部を流下していく。したがって、
ポリマーＢが芯、ポリマーＡが鞘の芯鞘複合流が形成さ
れ、連通管35から合流路23を通って静止混練器24に向か
う。

このように、ポリマーＡの流れを分散して供給室33の外
周部分から、連通管35内に流れ込むようにしているの
で、先程の（イ）の供給器20のように流入路36の厚さｄ
をかなり薄く設定する必要がない。

（ハ）第３の実施態様は、第４図に示している供給器20
で、同図（ａ）に斜視図を、（ｂ）にその縦断面図を示
している。

主管路32に中空の円板状の供給室39が一体的に連設さ
れ、供給室39の底面（図面の下側）の中心部には、連通
管35が連通接続されている。供給室39の上面中心部から
流入ノズル34が、供給室39内に挿通されており、この流
入ノズル34は連通管35の途中まで挿入されている。流入
ノズル34の肉厚は、（イ），（ロ）に記載したものよ
り、厚めに設定されており、流入ノズル34の外周面と、
連通管35の内周面との隙間を微小なものにしている。

この供給器20によると、主管路32から供給室39内に流下
してきたポリマーＡは、供給室39内の全域に拡散し、流
入ノズル34と連通管35の隙間を流下して合流路23に向か
う。つまり、この隙間部分の流通抵抗は、供給室39内を
拡散するときの流通抵抗に比して、相当大きなものであ
る。このため、供給室39内に流入したポリマーＡの流れ
がこの隙間部分で規制され、供給室39内の全域に拡散し
たのち、その隙間部分から連通管35に流下し、連通管35
の外周を流通する被覆流となる。一方、副管21を流通し
てきたポリマーＢは流入ノズル34を通って、連通管35の
途中の中心部からポリマーＡの流れに合流する。このよ
うにして、ポリマーＢを芯、ポリマーＡを鞘とした芯鞘
複合流が形成される。

前記ポリマーＡの流れ規制をもっと効果的に行うため
に、以下のように変形することができる。

すなわち、流入ノズル34と連通管35との隙間を微小なも
のにするのではなく、同図（ｃ）に示すような連通管35
の管軸方向に複数の孔40を形成した環状部41を、前記隙
間部分の一部に設けるようにしてもよい。つまり、この
孔40がポリマーＡの流下口となるため、供給室39内を拡
散していくときの流通抵抗に比して、連通管35への流通
抵抗を大きくすることができ、ポリマーＡの流れ規制を
より効果的に行うことができる。

このような、供給器20を、複数の混合紡糸ライン15を持
つ装置に取りつける場合、第１図に示しているように、
複数の混合紡糸ライン15の分岐点前に配置しているの
で、ポリマーＢを流通する副管21は常に１本で構成する
ことができる。したがって、ポリマーＢの吐出量を計量
する第２の計量ポンプ12は、従来のように混合紡糸ライ
ン15の数に合わせて分割された個々の微小量のポリマー
Ｂを計量する必要はない。言い換えると、分割されるポ
リマーＢの総量を計量することになり、第２の計量ポン
プ12での計量単位が大きなものになる。

なお、本発明に用いられている上記した第1,第２の計量
ポンプ6,12は公知のもの、例えば、ギヤポンプ，プラン
ジャポンプ，ダイヤフラムポンプなどを用いることがで
きる。

以上、説明した混合溶融紡糸装置で、実際に紡糸を行っ
た実験例を以下に説明する。

実験例ポリマーＡとして、ポリエチレンテレフタレートチップ
を溶融し、ポリマーＢとしてポリエチレンテレフタレー
トに顔料および分散剤を含有させたマスターチップを溶
融し、それぞれポリマー流を19:1の割合で合流させ、本
発明の装置で紡糸したところ、紡糸糸切れなく安定した
紡糸状態が得られ、また、色斑の無い均一な原着糸が得
られた。供給器20としては、上記（イ）に示したものを
用い、静止混練器24としては公知の流体混合器（特公昭
53−36182号公報に開示されたもの）を使用した。

＜発明の効果＞以上の説明から明らかなように、本発明の混合溶融紡糸
装置には次のような効果がある。

（１）第１の発明では、供給器によって、混合成分ポリ
マー流を芯、主成分ポリマー流を鞘とした芯鞘複合流を
形成しているので、混合成分ポリマーは主成分ポリマー
によって被覆された状態となり、静止混練器に向かう流
路内壁部において、混合成分ポリマーが付着することが
ない。したがって、この混合成分ポリマーに含有されて
いる顔料が規定量だけ、あとに続く合成ラインに供給さ
れるので、色斑のない繊維を紡糸することができる。

（２）第２の発明では、合成ラインを複数本備えた混合
溶融紡糸装置の合成ラインの分岐点前に、前記の供給器
および静止混練器を設けているので、供給器に連通接続
される混合成分ポリマー流の供給ライン数も単数とな
る。したがって、第２の計量ポンプで計量される混合成
分ポリマーは、従来のように合成ライン数に応じて分割
された個々の供給ラインのものではなく、個々の供給ラ
インの供給量を合計した総量として計量されるため、計
量単位は大きくなり、ギヤポンプ等の簡単な構造の計量
ポンプでも、十分な計量精度を確保することができ、紡
糸状態の安定化を図ることができる。

（３）第1,第２の発明共、混合成分ポリマー流の供給ラ
インを常に単数として構成することができるので、供給
ラインを複数本備えた装置に比して、混合成分ポリマー
の供給ラインにおける流路壁面への付着を極力抑えるこ
ともでき、装置を簡素化することができるので設備費の
コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図は本発明の第１実施例に係り、第１
図は装置の各部品の配置例を示した図、第２図（ａ）は
供給器の斜視図、（ｂ）はその縦断面図、第３図（ａ）
はその他の供給器の斜視図、（ｂ）はその縦断面図、第
４図（ａ）もその他の供給器の斜視図、（ｂ）はその縦
断面図、（ｃ）は環状部の横断面図である。また、第５図および第６図は従来装置に係り、第５図は
従来装置の各部品の配置例を示した図、第６図は従来の
供給器の斜視図である。１……主エクストルーダ２……主管、６……第１の計量ポンプ８……紡糸パック、10……副エクストルーダ 12……第２の計量ポンプ 15……混合紡糸ライン（合成ライン） 20……供給器、24……静止混練器 34……流入ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特公昭53−24528（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭55−32804（ＪＰ，Ｂ２) 実公昭40−11369（ＪＰ，Ｙ１)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主エクストルーダから供給される主成分ポ
リマー流と、副エクストルーダから第２の計量ポンプを
介して供給される混合成分ポリマー流とを静止混練器で
混練し、混練された合成ポリマーを、第１の計量ポンプ
によって計量した後、紡糸パックを経て混合繊維を紡出
する溶融混合紡糸装置において、前記主エクストルーダと前記静止混練器とをつなぐ配管
の途中に、前記配管の内径よりも大きい内径を有するフ
ランジ状の供給室を設け、前記供給室の上流側の前記配管を前記供給室の外周近傍
に連通接続するとともに、前記供給室の下流側の前記配
管を前記供給室の中心部に連通接続し、かつ、前記供給室の略中心部に向かって開口する流入ノ
ズルを設け、前記供給室から前記流入ノズルの開口部近傍に至る主成
分ポリマーの流路の流通抵抗が、前記供給室内の主成分
ポリマーの流路の流通抵抗よりも大きくなるように、前
記供給室から前記流入ノズルの開口部近傍に至る主成分
ポリマーの流路を狭くするとともに、前記供給室および前記流入ノズルからなる供給器の前記
流入ノズルを前記第２の計量ポンプに連通接続したこと
を特徴とする溶融混合紡糸装置。
【請求項２】主エクストルーダ１台に対し、供給器およ
び静止混練器を各１台設けると共に、少なくとも第１の
計量ポンプと該計量ポンプに連通された紡糸パックとを
備えた合成ラインを複数ライン設け、前記１台の静止混
練器と前記各合成ラインの第１の計量ポンプとを分配管
で連通接続したことを特徴とする請求項（１）に記載の
溶融混合紡糸装置。