(57)【要約】      （修正有）【課題】熱可塑性ポリマーの溶融紡糸において、紡糸口金の吐出孔の詰まりを防止し、かつ良好な製糸性を得ることを可能とする溶融紡糸口金を提供する。【解決手段】２枚プレート構成からなり、ポリマー流上流側の１枚目のプレート２−１に設けられた吐出孔の孔径（Ｄ１）が、２枚目のプレート２−２に設けられた吐出孔の孔径（Ｄ３）以下であり、１枚目のプレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ１）が、２枚目のプレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ２）より多く配されていて、２枚目のプレートのポリマー流上流側にポリマー受けプール２−３が設けられている溶融紡糸口金。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性溶融ポリマーを紡糸する際の紡糸口金において、２枚プレート構成からなり、ポリマー流上流側の１枚目のプレートに設けられた吐出孔の孔径（Ｄ１）が、２枚目のプレートに設けられた吐出孔の孔径（Ｄ３）以下であり、１枚目のプレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ１）が、２枚目のプレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ２）より多く配されていて、２枚目のプレートのポリマー流上流側にポリマー受けプールが設けられている溶融紡糸口金。
【請求項２】
２枚目のプレートに設けられているポリマー受けプールの最外周部に、吐出孔の流入部が配されている請求項１記載の溶融紡糸口金。
【請求項３】
１枚目のプレートに設けられた吐出孔が、２枚目のプレートに設けられた吐出孔の流入部より内周部に配されている請求項２記載の溶融紡糸口金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性ポリマーを溶融紡糸する繊維の製造工程に用いられる溶融紡糸口金（以下、紡糸口金と記載）に関するものである。詳しくは、溶融紡糸において紡糸口金に設けられた孔の詰まりを抑制することを目的とした紡糸口金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、柔らかな風合いを持つ生地が求められており、アプローチのひとつとして繊維の単糸細繊度化の傾向が強まっている。単糸細繊度糸の生産において、吐出安定性の向上のため、溶融紡糸に用いられる溶融紡糸用パック（以下、紡糸パックと記載）に組み込む紡糸口金の吐出孔の孔径を小さくすることが一般的である。しかしながら、吐出孔の小径化に伴い、吐出孔の異物詰まりが発生しやすくなる。紡糸口金に設けられた孔はいずれも一定の圧力が加わることから、異物詰まりが発生した孔は正常である孔に比べポリマー通過面積が縮小するため、ポリマー流量が減少して細糸となる。
【０００３】
細糸が発生すると製品品位や製糸性の悪化につながるため、パック交換が必要となる。しかしパック交換後に再度詰まりが発生するとパックを延々交換する必要があり、事実上生産がストップするため多大な影響を与えることとなる。
【０００４】
紡糸パックの一般的構造を説明する。紡糸パックは、パックボディーの中に下部から順に紡糸口金、耐圧ブロック、濾層ブロック、ポリマー流入ブロックを設けており、各ブロックをロッキングリングやボルトで固定する構造である。また、耐圧ブロックと濾層ブロックの間には異物除去を目的とした不織布製濾過フィルターと濾材を配している。
【０００５】
一般に熱可塑性ポリマーを溶融紡糸する繊維の製造に関しては、原料であるチップを溶融し、配管を経由して紡糸パックに導く。紡糸パックのポリマー入り口から導入されたポリマーは濾材・濾過フィルターから成る濾層を通り、紡糸口金の吐出孔から吐出され繊維を得る。
【０００６】
吐出孔の異物詰まりの原因として、上記紡糸パック内に組み込んでいる不織布製濾過フィルターからの金属片脱落などがあり、従来から詰まり抑制に関する改善検討がなされている。例えば、耐圧ブロックと紡糸口金の間に組み込んでいるリング状のシールパッキン内側に、口金直上フィルターとよばれる高メッシュの金属金網を設け異物を捕捉する方法が一般的である。しかし該技術では口金直上フィルターの設置により詰まり発生率は抑えられるものの、パッキンと口金直上フィルターのわずかな隙間から流れ込む異物が紡糸口金に到達し吐出孔が詰まるため、根本改善には至っていない。
【０００７】
更なる対策として、例えば特許文献１には、口金直上フィルターにリムを取り付け、口金直上フィルター外周部に隙間を生じさせない手段がとられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３１７２２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の紡糸パックでは、吐出孔の詰まりの改善効果は得られたが、金網フィルターのリム部分にポリマーが滞留し、経時で熱劣化したポリマーが吐出された際に糸切れとなり製糸性の悪化に繋がる問題があったため、適用に至っておらず孔の詰まりは改善されていない。
【００１０】
吐出孔の詰まりや細糸はパック交換が必須となることから、収率ダウンやパック不足につながり生産性に大きな影響を与えるため、吐出孔詰まりの根本改善技術の開発は従来から強い要望がある。
【００１１】
本発明は、従来技術の課題を解消し、熱可塑性ポリマーの溶融紡糸において、紡糸口金の孔の詰まりを防止し、かつ良好な製糸性を得ることを可能とした溶融紡糸口金を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の課題は、以下の構成により解決できる。
熱可塑性溶融ポリマーを紡糸する際の紡糸口金において、
２枚プレート構成からなり、
ポリマー流上流側の１枚目のプレートに設けられた吐出孔の孔径（Ｄ１）が、２枚目のプレートに設けられた吐出孔の孔径（Ｄ３）以下であり、
１枚目のプレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ１）が、２枚目のプレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ２）より多く配されていて、
２枚目のプレートのポリマー流上流側にポリマー受けプールが設けられている溶融紡糸口金。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、熱可塑性ポリマーの溶融紡糸において、紡糸口金の吐出孔の詰まりを防止し、かつ良好な製糸性を得ることを可能とする溶融紡糸口金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施態様の紡糸パックを模式的に例示した概略正面断面図である。
【図２】実施例１で採用した１枚目プレートにおける概略下部図である。
【図３】実施例５で採用した１枚目プレートにおける概略下部図である。
【図４】実施例１で採用した２枚目プレートにおける概略上部図である。
【図５】実施例６で採用した２枚目プレートにおける概略上部図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、図を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の一実施態様の紡糸パックを模式的に例示した概略正面断面図である。図１において、１はボディ、２は紡糸口金、２−１は１枚目プレート、２−２は２枚目プレート、２−３はポリマー受けプール、３は耐圧ブロック、４は濾層ブロック、５はポリマー流入ブロック、６はロッキングリング、７はガスケット（口金直上）、８は濾過フィルター、９は吐出孔、１０は吐出孔の流入部を示す。
【００１６】
紡糸パックの溶融ポリマーの流れを説明する。図１の紡糸パックはポリマーの溶融状態を維持するために高温の加熱ボックス（図示せず）内に設置されており、溶融ポリマーは、ポリマー流入ブロック５に供給され、濾層ブロック４内にある微細なサンドなどで構成された濾材を通過することで、ポリマー中にある異物を除去する。さらに、濾層ブロック４で除去できずに通過した異物を金網や焼結多孔質金属などで構成された濾過フィルター８を通過することで最終的に異物を除去する。その後異物を除去した溶融ポリマーは濾層ブロック４下部の耐圧ブロック３を通過し紡糸口金２に導かれ、流入部１０から吐出孔９を通過し、フィラメントとして紡出される。
【００１７】
本発明の溶融紡糸口金は、２枚プレート構成からなり、２枚目プレート上流面にポリマー受けプール２−３が設けられている構成である。かかる構成とすることで、１枚目プレートに設けた吐出孔のいくつかが詰まったとしても該ポリマー受けプールにてポリマーが均され、２枚目プレートの各吐出孔の流入部に均一にポリマーを流すことが可能となる。１枚目プレートの吐出孔で詰まり要因である異物を捕捉できるため、紡糸口金の２枚目プレートに配する吐出孔の詰まりが抑制され、良好な製糸性が得られる。
【００１８】
ポリマー受けプール２−３でのポリマー滞留が発生すると製糸性悪化の要因となるため、ポリマー受けプールの深さは、好ましくは１．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．５ｍｍ以下である。
【００１９】
紡糸口金の加工精度の進化や繊維製品の単糸細繊度化の流れに伴い、これまで吐出孔を通過していた微小異物が、紡糸口金の吐出孔の小径化に伴い、吐出孔への異物詰まりを誘発させている。本発明の溶融紡糸口金では、逆転の発想で、従来の紡糸口金に配する吐出孔での詰まりを、１枚目プレートの孔で発生させ、２枚目プレートでの吐出を正常化するものである。また、従って、１枚目プレートと２枚目プレートの吐出孔の孔径、孔数の関係を後述するように、Ｄ１≦Ｄ３、Ｎ１＞Ｎ２とする。
【００２０】
本発明の溶融紡糸口金は、１枚目プレートに設けられた吐出孔の孔径（Ｄ１）は２枚目プレートに設けられた吐出孔の孔径（Ｄ３）以下である。
【００２１】
Ｄ１＞Ｄ３の構成では１枚目プレートに配置した吐出孔を通過した異物が２枚目プレートに配置した孔に詰まり易くなり、細糸が多発し、製糸性低下する。
【００２２】
かかる構成とすることで、１枚目プレートの吐出孔で詰まり要因である異物を捕捉できるため、紡糸口金の２枚目プレートに配する吐出孔での詰まりを抑制し、良好な製糸性が得られる。
【００２３】
本発明の溶融紡糸口金は、１枚目プレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ１）が２枚目プレートに設けられた吐出孔の数（Ｎ２）より多い。
【００２４】
Ｎ１≦Ｎ２の構成では１枚目プレートに配置した吐出孔に異物が詰まることで、吐出孔数が減少し、１枚目プレートにかかる圧力が急上昇する。これにより紡糸パックにかかる圧力が過剰となりパックからポリマーが外部に漏れ、製糸不可となる。
【００２５】
本発明の溶融紡糸口金において、溶融ポリマーの流れは、中心部より円周方向に広がることが好ましい。すなわち、紡糸口金２に流入した溶融ポリマーは、中心部より円周方向に広がり、２枚目プレート２−２に設けられた吐出孔の流入部１０に流れる。１枚目プレート２−１に設けられた吐出孔より吐出されたポリマーは２枚目プレートポリマー受けプール２−３に溜まり、２枚目プレート２−２に設けられた吐出孔の流入部１０に導かれ、吐出孔より吐出される。このように１枚目プレートの中心から外周に向けてポリマーの流れを一定方向に規定することで、ポリマーの乱流による、口金内での異常滞留の発生を抑制することができ、良好な製糸性が得られる。
【００２６】
本発明の溶融紡糸口金において、溶融ポリマーの流れは、中心部より円周方向に広がることが好ましい。そのため、１枚目プレート２−１に設けられた吐出孔が、２枚目プレートのポリマー受けプール２−３の最外周に設けられた吐出孔の流入部１０より内周部に配置されていることが好ましい。かかる配置とすることで、１枚目プレートからのポリマー吐出を紡糸口金中心部に寄せ、２枚目プレートに設けられたポリマー受けプールの中心から円周方向へポリマーが一様に広がるため、異常滞留なくポリマーが流れることとなり、良好な製糸性が得られる。１枚目プレートの吐出孔の配置は、好ましくは（１枚目プレートの最外周に設けられた吐出孔ＰＣＤ＋Ｄ１）／プール直径で算出する値で１．０未満に配置する。より好ましくは０．５未満に配置する。ここでいうＰＣＤとは、円状に配する吐出孔の中心同士を結ぶ最外周円の直径を示す。
【００２７】
本発明の溶融紡糸口金において、２枚目プレート２−２に設けられた吐出孔の流入部１０が、２枚目プレートのポリマー受けプールの最外周部に配置されていることが好ましい。かかる配置とすることで、ポリマー受けプール２−３での異常滞留を抑制し、良好な製糸性が得られる。好ましくは、（２枚目プレートの最外周に設けられた吐出孔ＰＣＤ＋Ｄ２）／プール直径で算出する値で０．９以上１．０以下に配置する。さらに好ましくは１．０に配置する。
【００２８】
本発明の溶融紡糸口金において、２枚プレートで構成する紡糸口金の総厚みは、２ｍｍ〜６０ｍｍで形成されていることが好ましい。より好ましくは２ｍｍ〜４０ｍｍ、更に好ましくは２ｍｍ〜２０ｍｍである。かかる構成とすることにより、ポリマー流路長を短くでき、滞留時間が少なくなり、熱劣化を抑制し、良好な製糸性を得ることができる。
【００２９】
本発明の溶融紡糸口金は、単糸繊度が０．１〜１．２ｄｔｅｘの単糸細繊度品種や、フィラメント数が多い品種でより顕著な効果を得られる。単糸細繊度化する上で、吐出を安定化させるため吐出孔の小径化やフィラメント数を増やす手法が一般的であり、これにより孔の詰まり発生の影響が出やすくなるからである。また、吐出孔あたりのポリマー流入量が小さいため、滞留時間が増加しやすく、その分熱劣化の影響をより受けやすくなり製糸性悪化への影響を与えやすいからである。
【００３０】
本発明で適用する熱可塑性ポリマーは、溶融紡糸可能な熱可塑性樹脂であれば特に限定されない。例えば、ナイロン６、ナイロン６６などに代表されるポリアミド、ポリエ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、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレートなどに代表されるポリエステル、ポリフェニレンサルファイドなどを例示することができる。その中でも特に、ナイロン６、ナイロン６６を主成分とするポリアミド繊維とポリエチレンテレフタレートを主成分とするポリエステル繊維の製造において良好な結果が得られる。
【実施例】
【００３１】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお実施例における特性値の測定法等は次のとおりである。
【００３２】
Ａ．硫酸相対粘度
９８％硫酸中、濃度０．０１ｇ／ｍｌ条件でオストワルド型粘度計を用いて２５℃での流下時間（Ｔ１）を測定した。引き続き濃度９８重量％の硫酸のみの流下時間（Ｔ２）を測定した。Ｔ２に対するＴ１の比、すなわちＴ１／Ｔ２を硫酸相対粘度とした。測定回数は３回であり、その平均値を硫酸相対粘度とした。
【００３３】
Ｂ．細糸発生率
１６個の紡糸パックを取り付け、巻取って得られたフィラメントについて断面の顕微鏡観察により単糸断面直径を求め、単糸断面直径が所定の単糸断面直径値の６０％以下である単糸が発生した紡糸パックの数を細糸発生数とし、評価した紡糸パックの全数に対する割合（細糸発生パック数／パック全数）×１００を求め、細糸発生率（％）と規定し調査した。
【００３４】
Ｃ．製糸性
紡糸パックを取りつけ後、０〜１０日期間の糸切れ回数と、２０日〜３０日期間の糸切れ回数を相対比較した。
（２０〜３０日期間の糸切れ回数）／（０〜１０日期間の糸切れ回数）で経時糸切れを評価し、１．０倍未満であれば◎、１．０倍以上１．５倍未満であれば〇、１．５倍以上２．０倍未満であれば△、２．０倍以上であれば×、◎○△を製糸性良好とした。
【００３５】
実施例１
常法によって重合およびペレット化した９８％硫酸相対粘度２．６４のナイロン６６チップをエクストルーダーによって２９０℃で溶融させた。その後、溶融したポリマーを、１パックあたりの吐出量１６．３ｇ／分、紡糸温度２９０℃、紡糸速度４０００ｍ／分で溶融紡糸し、単糸繊度０．６ｄｔｅｘ、６８フィラメントのナイロン６６マルチフィラメントを得た。紡糸パック、口金の詳細条件は、以下の通りである。
【００３６】
紡糸パックは、濾過ブロック４の直径が１００．０ｍｍ、濾過には最下部に５０メッシュの金網フィルターと濾過精度１０μｍの不織布製濾過フィルター、粒径の異なるモランダムサンドを４６メッシュ２５０ｇ／１５０メッシュ１００ｇを濾層ブロックに満杯になるよう順次積層させた。
【００３７】
口金は、２枚プレート構成であり、１枚目プレートに設けられた吐出孔が、吐出孔径（Ｄ１）＝０．１５ｍｍ、孔数（Ｎ１）＝７０個、プレート厚み＝５ｍｍ、孔配置：図２、（最外周ＰＣＤ＋Ｄ１）／プール部直径＝０．５であり、
２枚目プレートには、上部にポリマー受けプール部が設けられ、プール部の深さは０．５ｍｍ、２枚目プレートに設けられた孔が、吐出孔の流入部径（Ｄ２）＝０．３０ｍｍ、吐出孔径（Ｄ３）＝０．１５ｍｍ、孔数（Ｎ２）＝６８個、プレート厚み＝１３ｍｍ、孔配置：図４、（最外周ＰＣＤ＋Ｄ２）／プール直径＝１．０であり、紡糸口金の厚みは１８ｍｍである。
【００３８】
細糸発生率は０％であり、また３０日間紡糸した結果、経時での操業性悪化はなく製糸性良好であった。
【００３９】
実施例２
吐出孔径（Ｄ１）＝０．１４ｍｍとした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は０％、３０日間紡糸した結果、経時での操業性悪化はなく、製糸性良好であった。
【００４０】
実施例３
孔数（Ｎ１）＝８０個とした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は０％であり、３０日間紡糸した結果、経時での操業性悪化はなく、製糸性良好であった。
【００４１】
実施例４
１枚目プレートの孔配置を、（最外周ＰＣＤ＋Ｄ１）／プール部直径＝０．７とした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は０％であり、３０日間紡糸した結果、経時糸切れが１．２倍になったものの生産性に問題ない範囲であった。
【００４２】
実施例５
１枚目プレートの孔配置を、図３のとおり、（最外周ＰＣＤ＋Ｄ１）／プール部直径＝１．０とした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は０％であり、３０日間紡糸した結果、経時糸切れが１．８倍になったものの生産性に問題ない範囲であった
実施例６
２枚目プレートの孔配置を、図５のとおり、（最外周ＰＣＤ＋Ｄ２）／プール直径＝０．９とした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は０％であり、３０日間紡糸した結果、経時糸切れが１．９倍になったものの生産性に問題ない範囲であった。
【００４３】
比較例１
吐出孔径（Ｄ１）＝０．１６ｍｍとした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は２５％であり、細糸が多発した。細糸は曳糸性が低下するため糸切れとなり安定した生産が困難となった。
【００４４】
紡糸パックを解体し、紡糸口金２枚目プレートで詰まりが発生した孔に残ったポリマーを抜き出し拡大鏡で確認したところ、詰まりの原因となる異物が混入していた。
【００４５】
比較例２
孔数（Ｎ１）＝６０個とした以外は実施例１と同様の条件にて紡糸した。その結果、細糸発生率は０％であったが、３０日間紡糸した結果、パック圧が上昇することによる糸切れが経時で多発したため、経時糸切れが３．０倍に悪化し製糸性困難となった。紡糸パックを取り外した直後に冷却水に漬け急冷した後に解体し、紡糸口金２枚目プレート上のポリマーにブラックライトを照射したところ、ポリマー外周部に蛍光発色が見られており、異常滞留による熱劣化ポリマーが発生していることを確認した。
【００４６】
【表１】
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【符号の説明】
【００４７】
１：ボディ
２：紡糸口金
２−１：紡糸口金の１枚目プレート
２−２：紡糸口金の２枚目プレート
２−３：紡糸口金の２枚目プレートに設けたポリマー受けプール
３：耐圧ブロック
４：濾層ブロック
５：ポリマー流入ブロック
６：ロッキングリング
７：ガスケット（口金直上）
８：濾過フィルター
９：吐出孔
１０：吐出孔の流入部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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