(57)【要約】  コアポリマ成分を受け入れる第１の入口、クラッディングポリマ成分を受け入れる第２の入口、および、内側チャネルと内側チャネルを包含する外側チャネルとを含むデュアルチャネルノズルを含む、２成分ポリマファイバを製造する共押し出しヘッド。内側および外側チャネルは、それぞれ第１および第２の入口と流体接続関係にある。デュアルチャネルノズルはさらに、内側チャネルと、外側チャネルと、デュアルチャネルノズルのノズル出口との間で流体接続を確立する合流路を含む。合流路は、コアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分の混合物を含むコンタクト層が、コアポリマ成分とクラッディングポリマ成分との間で形成されるように、コアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分を互いに接触させるように構成される。
2021501836.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２成分ポリマファイバを製造する共押し出しヘッドであって、前記共押し出しヘッドは、コアポリマ成分を受け入れる第１の入口と、クラッディングポリマ成分を受け入れる第２の入口と、デュアルチャネルノズルとを含み、前記デュアルチャネルノズルは、内側チャネルと、前記内側チャネルを包含する外側チャネルとを含み、前記内側チャネルは、前記第１の入口と流体接続関係にあり、前記外側チャネルは、前記第２の入口と流体接続関係にあり、前記デュアルチャネルノズルはさらに合流路を含み、前記合流路は前記内側チャネルと、前記外側チャネルと、前記デュアルチャネルノズルのノズル出口との間に流体接続を確立し、前記合流路は、前記内側チャネルからの前記コアポリマ成分と前記外側チャネルからの前記クラッディングポリマ成分とを同時に受け入れることに応じて前記コアポリマ成分と前記クラッディングポリマ成分との間にコンタクト層が形成されるように、前記コアポリマ成分および前記クラッディングポリマ成分を互いに接触させるように構成され、前記コンタクト層は、前記コアポリマ成分および前記クラッディングポリマ成分の混合物を含む、共押し出しヘッド。
【請求項２】
前記内側チャネルは円形断面を有し、前記合流路は前記ノズル出口と前記内側チャネルとの間の軸長ｘ１を有し、前記軸長ｘ１は前記内側チャネルの直径の３から７倍である、および／または、
前記内側チャネルは、０．５から１．５ｍｍの間の、好ましくは１．２５ｍｍの直径を有する円形断面を有する、請求項１に記載の共押し出しヘッド。
【請求項３】
前記合流路は、前記デュアルチャネルノズルの円錐テーパによって制限される、および／または、
前記合流路は円形断面を有する、請求項２に記載の共押し出しヘッド。
【請求項４】
押し出し開口および共押し出し路をさらに含み、前記共押し出し路は、前記ノズル出口と前記押し出し開口との間に流体接続を確立し、前記共押し出し路は、共押し出しされたポリマストランドが前記共押し出し路において形成されるように、前記ノズル出口からの前記コアポリマ成分、前記クラッディングポリマ成分および前記コンタクト層を同時に受け入れるように構成され、前記共押し出しされたポリマストランドは、コア、前記コアを包含するクラッディング、および前記コアと前記クラッディングとにインタフェースする前記コンタクト層を含む、請求項２または３に記載の共押し出しヘッド。
【請求項５】
前記押し出し開口は非円形断面を有し、前記共押し出し路は非円形断面を有する、請求項４に記載の共押し出しヘッド。
【請求項６】
前記共押し出し路は、前記ノズル出口と前記押し出し開口との間に軸長ｘ２を有し、
前記軸長ｘ２は、前記共押し出しされたポリマストランドが前記押し出し開口で前記非円形断面を満たすように選択される、および／または、
前記軸長ｘ２は、１．５から４．０ｍｍの間である、および／または、
前記共押し出し路の前記軸長ｘ２は、前記合流路の前記軸長ｘ１の５から５０パーセントの間である、
請求項５に記載の共押し出しヘッド。
【請求項７】
少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルおよびチャネルプレートの階層的スタックを含み、前記チャネルプレートのそれぞれは、第１のチャネルおよび第２のチャネルを含み、前記第１のチャネルは、前記第１の入口と、少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルの各内側チャネルとの間の前記流体接続を確立し、前記第２のチャネルは、前記第２の入口と、少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルの各外側チャネルとの間の流体接続を確立し、チャネルプレートごとの前記第１のチャネルおよび前記第２のチャネルの数は、一定であるか、下流方向に向けて増加する、請求項１から６のいずれか一項に記載の共押し出しヘッド。
【請求項８】
少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルは交換可能な部品であり、前記チャネルプレートの階層内の最も下流の位置にあるチャネルプレートの１つは押し出しプレートであり、前記押し出しプレートに先行する少なくとも１つの前記チャネルプレートは、少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルのそれぞれに関するスルーホールを含み、前記押し出しプレートは、少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルのそれぞれに関する加熱チャネルを含み、前記加熱チャネルおよび前記スルーホールは、空洞を形成するように互いにアラインメントするようにそれらのそれぞれのプレートにおいて構成され、前記空洞のそれぞれは、少なくとも２つの前記デュアルチャネルノズルのうち１つを含み、前記加熱チャネルのそれぞれはさらに、押し出し開口を含み、前記押し出し開口は、前記デュアルチャネルノズルの前記ノズル出口と、前記加熱チャネルによって形成された前記空洞に包含された状態で流体接続関係にある、請求項７に記載の共押し出しヘッド。
【請求項９】
前記加熱チャネルは前記デュアルチャネルノズルを受け入れる凹部を含む、請求項８に記載の共押し出しヘッド。
【請求項１０】
前記チャネルプレートは、互いから取り外し可能であり、互いに再取り付け可能である、および／または、
前記チャネルプレートはポリマの熱分解除去が４５０から７５０℃の間の温度にあるように構成される、
請求項７から９のいずれか一項に記載の共押し出しヘッド。
【請求項１１】
前記デュアルチャネルノズルは、１８０から２７０℃の間の温度で動作するように構成される、および／または、
前記デュアルチャネルノズルは、交換可能な部品である、請求項１から１０のいずれか一項に記載の共押し出しヘッド。
【請求項１２】
前記合流路は、前記内側チャネルから前記コアポリマ成分を、前記外側チャネルから前記クラッディングポリマ成分を、同時に受け入れることに応じて、前記コアポリマ成分と前記クラッディングポリマ成分との間の安定乱流によって前記コンタクト層を形成するための寸法形状とされる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の共押し出しヘッド。
【請求項１３】
前記内側チャネルおよび前記外側チャネルは円形断面を有し、前記内側チャネルは、前記合流路へと開口する一定の直径の終端セクションを含み、前記外側チャネルは、前記内側チャネルの前記終端セクションを同心で、かつ一定の直径で囲む、請求項１から１２のいずれか一項に記載の共押し出しヘッド。
【請求項１４】
前記内側チャネルの前記終端セクションは、前記内側チャネルの前記終端セクションの前記直径の少なくとも１０倍の軸長を有する、および／または、
前記合流路は、前記ノズル出口と前記内側チャネルとの間の軸長ｘ１を有し、前記内側チャネルの終端セクションは、前記合流路の前記軸長ｘ１の２倍から１５倍の間の軸長を有する、請求項１３に記載の共押し出しヘッド。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか一項に記載の共押し出しヘッド、前記第１の入口を介して前記コアポリマ成分を供給する第１の供給装置、および前記第２の入口を介して前記クラッディングポリマ成分を供給する第２の供給装置を含む、共押し出しシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は押し出しデバイスに関し、より具体的には、２つのポリマ成分から２成分ポリマファイバを共押し出しするデバイスに関する。
［背景および関連技術］
【０００２】
押し出しは、ポリマファイバを製造するための、普及した方法である。最も単純なケースにおいて、溶解した流体ポリマは、微小円形の開口を通して押圧され、円形のシリンダファイバを形成する。しかしながら、非円形断面のポリマファイバが好ましい用途が存在する。押し出し開口の形状を変える容易な手法は、押し出し開口を通る流れが層流である限り作用することが知られている。共押し出し開口の形状は、層流性に影響を及ぼす要素である。特に、厚さの変化量が大きい形状の場合、すなわち、厚い領域と薄い領域の間の遷移が短い距離内にある場合、乱流の不安定性がポリマの流れの中で形成され得、製品に不連続性および／または欠陥をもたらすことがある。
【０００３】
２成分ポリマファイバは、２つのポリマ成分の同時押し出し（共押し出し）によって形成され得る。ジョイントファイバにおいて、２つの成分は境界面によって分離される。この面は、経年変化および外部影響に起因して摩耗しがちである。結果的に、２つの成分は剥離し得、したがって、２成分ファイバはたやすく分離し得る。この影響は、特に、極性ポリアミドおよび非極性ポリエチレンなど、２つの成分が異なる極性のポリマに基づいている場合に目立つ。
【０００４】
したがって、剥離の危険性がより少ない２成分ポリマファイバを製造するように構成された共押し出しデバイスを有することが望ましいであろう。好ましくは、共押し出しデバイスはまた、不連続の数を減少させたそのような２成分ファイバを製造するように構成された。
【０００５】
ドイツ特許出願ＤＥ  １０  ２０１３  ０１１  ９５６  Ａ１号明細書は、２成分ポリマフィラメントを製造する紡糸口金デバイスを開示し、そこで、コアポリマ成分は中心管を通って運ばれ、クラッディングポリマ成分は静水圧スロットルジョイントを通って運ばれる。発明の概要
【０００６】
独立請求項において、本発明は、剥離の危険性がより少ない２成分ファイバを製造する共押し出しヘッドおよびシステムを提供する。実施形態は従属請求項において所与のものである。
【０００７】
一態様において、本発明は２成分ポリマファイバを製造する共押し出しヘッドを提供し、共押し出しヘッドは、コアポリマ成分を受け入れる第１の入口と、クラッディングポリマ成分を受け入れる第２の入口と、デュアルチャネルノズルとを含み、デュアルチャネルノズルは、内側チャネルと、内側チャネルを包含する外側チャネルとを含み、内側チャネルは、第１の入口と流体接続関係にあり、外側チャネルは、第２の入口と流体接続関係にあり、デュアルチャネルノズルはさらに合流路を含み、合流路は内側チャネルと、外側チャネルと、デュアルチャネルノズルのノズル出口との間の流体接続を確立し、合流路は、内側チャネルからのコアポリマ成分と外側チャネルからのクラッディングポリマ成分とを同時に受け入れることに応じてコアポリマ成分とクラッディングポリマ成分との間にコンタクト層が形成されるように、コアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分を互いに接触させるように構成され、コンタクト層は、コアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分の混合物を含む。
【０００８】
共押し出しヘッドは、コアポリマ成分から作られたコアとクラッディングポリマ成分から作られたクラッディングを有する２成分ファイバを製造するように構成される。両者の成分が、それぞれコアポリマの大部分またはクラッディングポリマの大部分を含み、それらは互いに流体状態で混和性がある。コアポリマおよびクラッディングポリマは、それぞれ、純粋なポリマであってよく、または、２以上のポリマの混合物であってよい。コアポリマおよびクラッディングポリマは混和性があるが、極性の観点で異なってよい。例において、コアポリマは、極性であるポリアミドであり、クラッディングポリマは、非極性であるポリエチレンである。
【０００９】
特に、コアポリマ成分は、少なくとも２つのポリマ相の混合物であり得、ファイバが製造されるときにビーズ、糸、または他のフィラメント状構造を形成し得るように、コアポリマと一緒に、追加のポリマが２成分ファイバのコアへと押し出されるものである。より具体的には、追加のポリマはコアポリマと非混和性であり得、したがって、追加のポリマとコアポリマとを結合するように、相溶化剤が第３のポリマ相としてコアへと押し出され得る。一般的に、欧州特許出願ＥＰ  ３１１６９４２  Ａ１で開示されたように、コアポリマ成分はポリマ混合物、マスタバッチ、または化合物バッチであり得る。
【００１０】
コアポリマ成分および／またはクラッディングポリマ成分はまた、少なくとも以下のもの、すなわち、ワックス、鈍化剤、紫外線安定剤、難燃材、抗酸化剤、防かび剤、顔料、およびこれらの混合物のうちの１つを含むが、それに限定されない添加剤を含み得る。
【００１１】
共押し出しヘッドはデュアルチャネルノズルを含む。押し出し開口を有する試錐孔に取り付けられ、試錐孔は押し出し開口に向かってクラッディング成分を誘導するための外側チャネルとして作用する、コア成分のためだけの単一チャネルノズルによる共押し出しと比較して、説明されたデュアルチャネルノズルは、最小数のチャネルのための加熱部分という簡略設計を可能にし得、共押し出しヘッドの小型化を可能にし得る。さらに、デュアルチャネルノズルは、小さい公差で加工され得、それは、異なるノズルで生成される２成分ファイバのコンタクト層厚さなどの、製品特性の再現可能性を向上させ、ばらつきをより小さくすることにつながり得る。
【００１２】
デュアルチャネルノズルは、コアとクラッディングとの間にコンタクト層を形成するように構成される合流路を含む。本開示の範囲内で、用語「合流路」は、例えば、内側チャネルを介して第１の入口と流体接続し、外側チャネルを介して第２の入口と流体接続し、ノズル出口を介してヘッドの押し出し開口と流体接続する、共押し出しヘッドのデュアルチャネルノズルの内部のチャネル構造を指し、合流路は、共押し出しヘッドの共押し出し作用の最中に、溶融コアポリマ成分および溶融クラッディングポリマ成分を初めて互いに物理的に接触させるチャネル構造である。合流路は、内側チャネル、外側チャネル、およびノズル出口と結合するそれの位置によって他の構造的チャネルユニットと区別され得る、デュアルチャネルノズル内部のチャネル構造の構造的ユニットである。典型的には、必須ではないが、合流路はまた、外側チャネルの直径からノズル出口の直径へと遷移する直径などの構造的特性を、さらに含み得る。
【００１３】
合流路は、これら２つの混和性ポリマが接触へと向かうとき、本明細書では「コンタクト層」と呼ばれる結合領域において、それらが互いに混合するように設計される。コアおよびクラッディング成分の材料が混合されるコンタクト層を有する２成分ファイバを設ける効果は、単にプロセスの特徴だけでなく、むしろ、所望の結果（コンタクト層）をもたらすように十分に制御される方式で、コア−クラッディング混合が内部で発生する共押し出し処理のためのパラメータ空間を画定するデュアルチャネルノズルの構造的特徴という結果であることが、指摘されている。
【００１４】
複数の実施形態によると、デュアルチャネルノズルは、２つの隣接する共押し出し成分の流れが、少なくとも１セットの処理パラメータ範囲に関する２つの成分の界面において両方の成分の混合物を含む、均一で小規模なコンタクト層の形成をもたらすように設計される。特に、２つの共押し出し成分（すなわち、コアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分）の、制御された小規模な混合の発生は、第１の入口および第２の入口のそれぞれを介したそれぞれの設計供給速度に応じた、内側チャネル、外側チャネル、および互いに対するノズル出口の空間配置に応じた、合流路に向かう内側チャネルと外側チャネルの排出開口の空間配置に応じた、ならびに、内側チャネル、外側チャネル、およびノズル出口の寸法に応じた、１つまたは複数の近接したチャネル構造（外側チャネル、内側チャネル、およびノズル出口）に対する、および／または、内側チャネルと外側チャネルのそれぞれにおけるそれぞれの設計流速度に対する、合流路の寸法の適切な選択の結果であり得る。
【００１５】
合流路を介した両方の共押し出し成分の流れパターンは、したがって、デュアルチャネルノズルの構造的特徴によって画定され、合流路は、本明細書で明確に言及されるこれらの構造的特徴への限定なしで、少なくとも１セットの処理パラメータ範囲に関するコアとクラッディングとの間で、コアおよびクラッディングポリマ成分が界面コンタクト層において混合するように選択されるべきである。
【００１６】
２成分ポリマファイバの生成の最中、２つの成分は液体状態へと加熱され、合流路において一緒に接合され、共押し出しヘッドの押し出し開口を介して押圧される。したがって、共押し出しによって形成された２成分ファイバ前駆体が冷却されるとき、２つのポリマは凝固して、したがって、コンタクト層は、いかなるコンタクト面もない両者の成分の間に固体的接続を形成する。コンタクト層は、ポリマタイプの段階的遷移を含み得る、３次元の準モノリシック構造を形成する。すなわち、コアポリマ成分の分子の数密度が、コアから外側方向へ段階的に減少していき、類似して、クラッディングポリマ成分の分子の数密度が、クラッディングから内側方向へ減少する。同一のコアおよびクラッディングポリマという特別なケースにおいて、ポリマ分子の数密度は一定のままであるが、結合する成分の一方だけに示され得る添加剤の濃度だけが、それぞれの他の成分の方向への変化量を形成する。
【００１７】
その結果、合流路は、近接するが混合されたものではない２つの異なるポリマにわたって作用する、単なる接着力より強いことがある分子間力によって共に保持される、ポリマ混合物によって形成される物質から物質への接合によってコアとクラッディングとを接続するように構成される。２つのポリマの分子は、トポグラフィックな絡み合い、および、単一成分ファイバにおいて存在する粘着性分子間力と同様の分子間力によって、共に接合される。本発明の実施形態による共押し出しヘッドによって生成される２成分ファイバは、したがって、ファイバの軸方向に作用するせん断負荷への抵抗性がより高く、したがって、コア−クラッディング剥離の可能性がより低いであろう。そのような２成分ファイバは、したがって、摩耗への耐性の向上を特長とし得る。
【００１８】
デュアルチャネルノズルを用いて、共押し出しヘッドは、シリンダポリマファイバを製造するように構成され、ここで、用語「シリンダ」は、一般的な直立シリンダ、すなわち、その主軸がその底面または断面に垂直に方向付けられているものを示す。具体的には、生成された各ファイバは、非円形シリンダ、すなわち、非円形断面を有するものであり得る。非円形断面の例は、楕円形または多角形を含む。コアとクラッディングとの断面は、互いから独立して選択され得、コアおよびクラッディングのそれぞれは、非円形断面を有し得ることが理解される。非限定的な例において、コアは三角形断面を有し、一方、クラッディングは円形断面を有する。別の非限定的な例において、楕円形のコアが豆形のクラッディングによって囲まれる。さらに別の非限定的な例において、ファイバは円形のコアおよび、少なくともコアの直径分の長さでコアから延在する２つの突起を有するクラッディングを有する。
【００１９】
別の利点は、コアとクラッディングとを接触させるために、いかなる相溶化剤または他の結合材料層も必要ではないことであり得る。このことは、共押し出しヘッドの簡略設計をもたらし得、より単純でよりコスト効率がよい、２成分ファイバの生成を可能にし得る。
【００２０】
合流路は、安定乱流がコアポリマ成分とクラッディングポリマ成分との間に生じるように設計され得る。乱流のサイズおよび力学は、材料の特定の選択、および／または、共押し出し処理のためのプロセスパラメータに応じ得る。前記パラメータは、一方または両方の成分の供給速度、供給速度の差、温度、圧力、および／または、所与の温度および／または圧力における一方または両方の成分の粘度を含み得る。
【００２１】
合流路の構造および寸法は、安定乱流が生じるような寸法形状とされる。合流路、合流路の上流の内側チャネルおよび外側チャネルの構造および寸法は、コアポリマ成分とクラッディングポリマ成分（本明細書では共に「共押し出し成分」と呼ばれる）との間に安定乱流が形成されるように選択される。出願人は、本明細書に開示された寸法は、人工芝のファイバの製造に用いられる大部分のポリマタイプ、例えば、ポリエチレンおよびポリアミドのために、所望の厚さを安定コンタクト領域に提供することに注目する。いくつかのケースにおいて、押し出しヘッドのダクトおよび他の要素の寸法は、他のタイプのポリマとわずかにしか適合しないことがある。 
【００２２】
コンタクト層を定める共押し出し成分の混合物の作成は、合流路の長さｘ１によってもまた影響され得る。その誘発位置から開始すると、乱流は、上記の誘発位置に制限されてとどまるよりもむしろ、合流路の長さにわたって拡散され得る。出願人は、共押し出しプロセスが、乱流の寸法（例えば、渦の直径）が合流路の軸長にわたって変化することがあるというリスクを伴うことに、注目する。長すぎる合流路は、乱流の不安定性につながることがあり、したがって、コンタクト層の厚さが可変的になること、および／または、成分が一部、再度分離することがあり、短すぎる合流路は、共押し出し成分の不十分な混合物をもたらすことがある。したがって、特に合流路長さｘ１における、デュアルチャネルノズルの成分のサイズおよび形状は、本発明の実施形態がコンタクト層の厚さおよび／または混合度が所望の範囲内に保たれることを確実にするように、本明細書で説明されるように選択されるべきである。
【００２３】
複数の実施形態によると、合流路は、デュアルチャネルノズルの円錐テーパによって制限される。テーパ形の合流路は、クラッディング成分に関するマスフロー層流性を安定させ得、したがって、コアポリマおよびクラッディングポリマの混合物を含むコンタクト層を得るように必要とされる、コンタクト領域における乱流は、クラッディングポリマのマスフローへのフィードバックなしで、温度および／または供給速度によって制御され得る。
【００２４】
複数の実施形態によると、内側チャネルは円形断面を有し、合流路はノズル出口と内側チャネルとの間の軸長ｘ１を有し、軸長ｘ１は内側チャネルの直径の３から７倍である。複数の実施形態によると、内側チャネルは０．５から１．５ｍｍの間の、好ましくは１．２５ｍｍの直径を有する円形断面を有する。
【００２５】
このことは、合流路における寸法を、粘度またはせん断係数などの、接触がもたらされるポリマ成分の特定の特性で、および、温度または圧力のような特定のプロセスパラメータで調整することを可能にし得、２成分ファイバのコアとクラッディングとの間の安定した接合を確立するための有益なレオロジー特性を提供する。選択された合流路の長さが長すぎる場合、乱流は、増加した壁−ポリマの相互作用のフィードバックによって抑止されることがある。他方で、短すぎる合流路は、コンタクト層が例えば、厚さおよび位置において可変的になるように、乱流の安定性を破壊することがある。短すぎる接合領域を有して生成された２成分ファイバは、コアとクラッディングとの間の明確な特徴から発生すると想定される有益な表面特性を、もはや示さないことがある。
【００２６】
複数の実施形態によると、共押し出しヘッドはさらに、押し出し開口および共押し出し路を有し、共押し出し路は、ノズル出口と押し出し開口との間に流体接続を確立し、共押し出し路は、共押し出しされたポリマストランドが共押し出し路において形成されるように、ノズル出口からのコアポリマ成分、クラッディングポリマ成分およびコンタクト層を同時に受け入れるように構成され、共押し出しされたポリマストランドは、コア、コアを包含するクラッディング、およびコアとクラッディングとに結合するコンタクト層を含む。
【００２７】
合流路の下流の共押し出し路は、有益には、合流したポリマストランドが層流に戻ることが可能とされるチャネルを提供し得る。これは、コンタクト層を形成するために必要とされた乱流がない別個の工程において、ファイバの外側輪郭を形成することを可能にし得る。クラッディングおよびコアを共に接合して、クラッディングをその最終的な形状へと形成することは、したがって、別個のプロセス工程とみなされ得、プロセスパラメータのより精細な制御が、安定しており再現可能な特性を有する２成分ポリマファイバを生成することを可能にする。押し出し開口の上流の層流は、製品の全長に沿った滑らかで一様な輪郭をもたらし得るので、望ましいものであり得る。これは、薄い縁部を有するファイバに特に有益であり得る。
【００２８】
複数の実施形態によると、押し出し開口は非円形断面を有し、共押し出し路は非円形断面を有する。複数の実施形態によると、合流路は円形断面を有する。
【００２９】
生成されるべき完成した繊維の所望の輪郭を有する形状の共押し出し路は、デュアルチャネルノズルから出現した共押し出しされたポリマストランドを、非円形形状へと形成することを可能にし得る。好ましい例において、共押し出しされたポリマストランドは、円形断面を有するデュアルチャネルノズルから出現し、共押し出し路によって非円形断面の形状にされる。例えば、共押し出しされたポリマストランドの非円形断面は、対称型、反復、または不規則であり得、多角形、楕円形、レンズ形、平坦、尖った、または細長い形であり得る。ノズル出口は、共押し出し路と直接接触し得、したがって、ノズルによって負わされる圧力保持条件が局所的に弛緩され、クラッディングポリマ成分がプロファイルの非円形部分へと拡散することを可能にする。非円形断面は、したがって、剥離の危険性がより少ない２成分ポリマファイバの非常に様々な形状を可能にし得、それは可能な用途の数を増大させ得る。
【００３０】
複数の実施形態によると、共押し出し路は、ノズル出口と押し出し開口との間に軸長ｘ２を有する。
【００３１】
複数の実施形態によると、軸長ｘ２は、クラッディングが押し出し開口において非円形断面を満たすように選択される。これは、共押し出し路の長さを、クラッディングが押し出し開口の輪郭を完全に満たすことを可能にし、開口の断面全体にわたる軸方向に向けられた流れを想定するのに十分長く、しかし、摩擦による損失を最小化することを可能とするくらい短い、最適なものに調整することを可能にし得る。これは、押し出し開口を離れる完成したポリマファイバの外側クラッディング面に、円滑性と安定性とを与え得る。短すぎる共押し出し路は、押し出し開口に出現するファイバの輪郭が、非円形断面を維持する代わりに円形断面に戻るように、押し出し開口において乱流を生じさせる。
【００３２】
複数の実施形態によると、軸長ｘ２は１．５から４．０ｍｍの間である。この範囲は、ポリエチレンまたはポリアミドなどの、人工的なポリマファイバを生成するために一般的に用いられるいくつかのポリマ材料にとって有益な選択であり得る。共押し出しされたポリマストランドおよびプロセスパラメータの粘度を反映するように、共押し出し路の長さはこの範囲から選択され得る。設計プロセス温度において低い粘度を有するポリマは、高粘度のポリマより容易に押し出し開口の輪郭を満たすので、必要とし得る共押し出し路がより短い。特に、２つの成分が異なる供給速度で共押し出しされる場合、層状コアクラッディング相互作用は輪郭を満たすのに必要とされる空間に影響し得るので、共押し出し路の長さは、純粋クラッディングポリマ成分の粘度よりもむしろ、共押し出しされたポリマストランド全体としての効果的な粘度のために構成され得る。
【００３３】
複数の実施形態によると、合流路の軸長ｘ１は、共押し出し路の軸長ｘ２の５から５０パーセントの間である。ポリマ成分材料および設計プロセスパラメータの所与の選択のために、独立に決定された理想の経路長さｘ１およびｘ２は、典型的には、この範囲内の比を有し得る。したがって、共押し出しヘッドの設計は、例えば、さらに上に述べられたｘ１の範囲から、選択されたポリマ成分材料および設計プロセスパラメータに関して適切な合流路長さｘ１を選択することによって、および、上記範囲から適切な比を用いて適合する共押し出し路長さｘ２を導くことによって、簡略化され得る。より小さい比ｘ１：ｘ２は、共押し出し路における層状コアクラッディング相互作用が、純粋クラッディングポリマ成分の粘度と比較して、共押し出しされたポリマストランドのより大きな効果的な粘度につながることが期待されるべき状況で有益であり得、逆もまた同様である。
【００３４】
複数の実施形態によると、共押し出しヘッドは、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルおよびチャネルプレートの階層的スタックを有し、チャネルプレートのそれぞれは、第１のチャネルおよび第２のチャネルを含み、第１のチャネルは、第１の入口と、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルの各内側チャネルとの間の流体接続を確立し、第２のチャネルは、第２の入口と、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルの各外側チャネルとの間の流体接続を確立し、チャネルプレートごとのチャネル数は、一定であるか、下流方向に向けて増加する。
【００３５】
コアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分は、それぞれの入口（通常、成分ごとに１つの入口）を通って共押し出しヘッドへと供給され、それぞれ第１および第２のチャネルを通ってデュアルチャネルノズルへと分配される。チャネルプレートごとの総ポリマフラックスが一定であるので、チャネルの数は、ノズルに向かう入口からの分岐ごとに増大し、チャネルの特定の幅または直径は、その後に続く階層レベルに関して適宜減少する。所与のチャネルプレートに関し、レベル特定のチャネル幅は、したがって、存在するのならば先行する（上流）レベルのチャネルプレートのそれぞれの特定のチャネル幅または直径より小さく、存在するのならば後続する（下流）レベルのチャネルプレートのそれぞれの特定のチャネル幅または直径より大きい。例として、共押し出しヘッドの中心から選択された特定のチャネルプレートにおける第１および第２のチャネルは、考慮されるチャネルプレートに直接先行するチャネルプレートにおいて、それぞれ、第１および第２のチャネルの半分の断面を有し得、一方で、考慮されるチャネルプレートに直接後続するチャネルプレートにおいて、それぞれ、第１および第２のチャネルの２倍の断面を有してよい。
【００３６】
共押し出しヘッドはさらに、下流チャネルにより一様な圧力分散をもたらし得る、各成分のための圧力チャンバを有し得る。圧力チャンバは、本質的に、１つのチャネルタイプのいくつかのチャネルを油圧的に相互に結ぶ大きな空洞である。好ましくは、圧力チャンバは、共押し出しヘッドのほぼ全幅にわたり、したがって、その幅に沿った共押し出しノズルの少なくとも１つの並列配置と適合する。圧力チャンバの全長に一様に供給することは、適切な幅または階層的ステップの上流のチャネルの並列配置を必要とし得る。圧力チャンバの下流のチャネルは、圧力チャンバに供給する上流のチャネルと同じまたは次の階層的ステップにあり得、したがって、階層は圧力チャンバの存在によって影響されない。これは、共押し出しヘッドを介してより一様な材料の流れをもたらし得、したがって、両者の共押し出し成分に関する圧力のばらつきは最小化され、平行に共押し出しされるすべての２成分ファイバに関して一貫した品質が実現される。
【００３７】
各チャネルプレート上のチャネルは、通常、プレートのいずれかの面におけるハーフチャネルとして加工され、後続のプレートのハーフチャネルのミラーリングレイアウトは、直接の後続のプレートの２つの隣接する面上のハーフチャネルが、プレートが共に接合されるときに完全なチャネルをもたらすようなものであると、理解される。
【００３８】
複数の実施形態によると、チャネルプレートは、互いから取り外し可能であり、互いに再取り付け可能である。このことは、共押し出しヘッドの清掃および／またはメンテナンスを容易にし得る。
【００３９】
複数の実施形態によると、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルは交換可能な部品であり、チャネルプレートの階層内の最も下流の位置にあるチャネルプレートの１つは押し出しプレートであり、押し出しプレートに先行する少なくとも１つのチャネルプレートは、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルのそれぞれに関するスルーホールを含み、押し出しプレートは、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルのそれぞれに関する加熱チャネルを含み、加熱チャネルおよびスルーホールは、空洞を形成するように互いにアラインメントするようにそれらのそれぞれのプレートにおいて構成され、空洞のそれぞれは、少なくとも２つのデュアルチャネルノズルのうち１つを含み、加熱チャネルのそれぞれはさらに、押し出し開口を含み、押し出し開口は、デュアルチャネルノズルのノズル出口と、上記加熱チャネルによって形成された空洞に包含された状態で流体接続関係にある。
【００４０】
デュアルチャネルノズルは、寿命周期の終了において置き換えられ得る交換可能な部品として実装され得る。このことは、狭い（典型的にはミリメートルスケールの）チャネルの部分を清掃しなければならないことを回避し得る。また、交換可能なノズルは、押し出しプレート全体を入れ替える代わりに、影響のあるノズルだけが交換されなければいけないので、欠陥または不適合からの、より速くより経済的な復旧を容易にする。交換可能なデュアルチャネルノズルは、押し出しプレートの上流のチャネルプレートのそれぞれのスルーホールへと挿入することによって、好ましくは共押し出しヘッドに設けられる。
【００４１】
好ましくは、ノズル出口と押し出し開口との間の流体接続は、ノズル先端（ノズル出口を囲む壁）の、加熱チャネル（例えば、押し出し開口を囲む加熱チャネルの下）との直接接触によって構築され、したがって、流体接続を密封するためにさらなる部品を必要としない。これは、デュアルチャネルノズル（例えば、それらの軸長に関連する）、および／または、チャネルプレート（例えば、交換可能なノズルが加熱チャネルへと挿入されるスルーホールの位置決めに関連する）の正確な機械加工を必要とし得る。
【００４２】
複数の実施形態によると、加熱チャネルはデュアルチャネルノズルを受け入れる凹部を含む。これは、共押し出し開口または共押し出し路上のノズルの位置決めの正確性を向上させ得る。加えて、凹部はヘッドの組み立てまたは再組み立てを単純化し、ノズルと共押し出し開口または共押し出し路との間の流体接続の強さを増大させ得る。
【００４３】
複数の実施形態によると、チャネルプレートはポリマの熱分解除去が４５０から７５０℃の間の温度にあるように構成される。これは、機械的な清掃が省略されるか最小まで減少されるという利点を有し得、チャネルプレートの有効期間を延長させ得、および／または、共押し出しヘッドのメンテナンス回数を減少させ得る。熱分解の適合性は、適した材料（例えばステンレススチール）からチャネルプレートを製造することによって、および／または、所望の熱分解温度への耐性があるコーティングを有するプレートを備えることによって、実現され得る。
【００４４】
複数の実施形態によると、デュアルチャネルノズルは１８０から２７０℃の間の温度で動作するように構成される。これは、熱による経年変化への耐性を向上させる、および／または、共押し出しされるポリマ成分との化学的相互作用を減少させるという利点を有し得る。適した材料は、金属または金属合金（例えばステンレススチールまたはアルミニウム）またはセラミック材料であり得る。好ましくは、デュアルチャネルノズルは、流体接続の強さを温度と独立させるように、チャネルプレートと同じ熱膨張係数を有する。
【００４５】
複数の実施形態によると、デュアルチャネルノズルは交換可能な部品である。これは、共押し出しヘッドの部品からコア−クラッディングコンタクト層を形成する役割を果たす、それらの部品の製造の分離という利点をもたらし得る。例えば、デュアルチャネルノズルは、所与の共押し出しヘッドまたはその製造方法を実装可能でない、またはそれと互換性がないプロセスにおいて製造され得る。このやり方で、共押し出しヘッドの製造または組み立ての品質（例えば、受け入れ空洞内のノズルの位置決めの正確性）への依存がより小さくなり得るので、コンタクト層の品質（例えば、コアポリマ混合物とコンタクト層内部のクラッディングポリマ成分との混合度、および／または、その厚さの安定性を含む）が向上され得、より信頼性が高くなり得る。 
【００４６】
交換可能なデュアルチャネルノズルは、共押し出しヘッドの組み立て、または、例えば、メンテナンスまたは清掃のためにヘッドが分解されたときのその再組み立てもまた単純化し得る。さらに、最小チャネル直径を有するヘッドのそれらの部品のうちひとつであるデュアルチャネルノズルが、清掃される代わりに置き換えられ得るので、交換可能なノズルは、分解されたヘッドの清掃を単純化し得る。
【００４７】
交換可能なデュアルチャネルノズルは、また、１つまたは複数のセットの予備のノズルを維持することを可能にし得る。このことは、ノズルを処分する代わりにノズルを再利用することを可能にし得る。例において、清掃のためにヘッドが分解されている間に、デュアルチャネルノズルの使用済の第１のセットが、ヘッドから除去され、ノズルの清潔な第２のセットに置き換えられる。このやり方で、将来の再利用のために第１のセットが外部で清掃されている間も、共押し出しヘッドの作用は継続され得る。
【００４８】
ひとたび、安定して、連続して、よく画定されたコンタクト層の形成に関する合流路の寸法および構造の影響に一層注目すると、交換可能なデュアルチャネルノズルのさらなる利点が明確になる、すなわち、交換可能なデュアルチャネルノズルは、異なるセットのデュアルチャネルノズルを準備しながら維持することを可能にし得、各セットは、特定の組み合わせの共押し出し成分のために専用に構造化されたノズルを含む。合流路のように、デュアルチャネルノズルの内側および外側チャネルの構造および寸法はまた、共押し出し成分の各特定の組み合わせのために専用に開発され得、例えば、より高い粘度の共押し出し成分を運ぶように指定されたチャネルのために、より大きい断面領域を選択し、逆もまた同様である。
【００４９】
複数の実施形態によると、内側チャネルおよび外側チャネルは円形断面を有し、内側チャネルは、合流路へと開口する一定の直径の終端セクションを含み、外側チャネルは、内側チャネルの終端セクションを同心で、かつ一定の直径で囲む。複数の実施形態によると、内側チャネルの終端セクションは、内側チャネルの終端セクションの直径の少なくとも１０倍の軸長を有する。複数の実施形態によると、合流路（１０６）は、ノズル出口（１０８）と内側チャネル（１０２）との間の軸長ｘ１を有し、内側チャネル（１０２）の終端セクションは、合流路（１０６）の軸長ｘ１の２倍から１５倍の間の軸長を有する。
【００５０】
これらの実施形態は、内側チャネルからのコアポリマ成分および外側チャネルからのクラッディングポリマ成分を合流路が同時に受け入れることに応じて、両者の共押し出し成分が層流において合流路へと導入されることを保証する利点を有し得る。このやり方で、制御された初期条件が形成され得、次に、コンタクト層を形成する乱流を統制する物理条件にわたる、より高い量の制御を提供し得る。
【００５１】
別の態様において、本発明は、本発明の実施形態による共押し出しヘッド、第１の入口を介してコアポリマを供給する第１の供給装置、および第２の入口を介してコアポリマを供給する第２の供給装置を含む共押し出しシステムを提供する。
【００５２】
上記供給速度の範囲は、クラッディングポリマ成分より大きい供給速度でコアポリマ成分を供給することを含む。これは、合流路における流れが、安定した小規模乱流で維持されるという、有利な効果を有し得る。これは、コアポリマおよびクラッディングポリマが混合される、コアとクラッディングとの間の一定の厚さの薄いコンタクト層の形成を支持し得る。結果的に、構成は、せん断安定性が増加した２成分ポリマファイバを提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
以下において、本発明の実施形態が、より詳細に、例としての態様だけにより、図面を参照して説明される。
【図１】デュアルチャネルノズルを通った概略断面図を示す。
【図２】チャネルプレートの分解図を表示するＣＡＤ図面である。
【００５４】
【図３】階層的設計で第１のチャネルを例示する共押し出しヘッドを通ったＣＡＤ断面図である。
【００５５】
【図４】階層的設計で第２のチャネルを例示する共押し出しヘッドを通ったＣＡＤ断面図である。
【００５６】
【図５】共押し出しの最中の、流体コアポリマ成分および流体クラッディングポリマ成分の流れを明示する。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
従来の２成分ポリマファイバは、モノフィラメントへと形成される２つのポリマ成分から成り、２つの成分は、互いに接着的に接続される。そのようなファイバは、２つのポリマ成分の同時押し出し（共押し出し）によって生成され得る。摩耗および経年変化は接着的接続の劣化または損失（剥離）につながり得るので、２つのポリマ成分のより強い接続を有する２成分ポリマファイバを製造することを可能にする、共押し出しデバイスを有することが望ましいであろう。
【００５８】
共押し出しヘッドの空洞に取り付けられたデュアルチャネルノズル１００の好ましい設計が、図１に示される。共押し出しヘッドがチャネルプレートの積層として実装される場合、共押し出しヘッドの各空洞は、押し出しプレートにおける加熱チャネルと、押し出しプレートから少なくとも１つのプレート分上流にあるスルーホールとによって形成され得、スルーホールは加熱チャネルにアラインメントされる。図１のデュアルチャネルノズル１００は、押し出しプレート１１０の上部に取り付けられたチャネルプレートのアラインメントされたスルーホールを介して、押し出しプレート１１０の加熱チャネル１１２へと挿入される。加熱チャネル１１２はさらに、ノズル１００および、したがって２つのポリマ成分を、予め規定された温度に維持するための、加熱手段（図示されず）を含むように構成される。ノズル１００の加熱は、有益にも、チャネル壁へのポリマ成分の接着に起因するノズル内部の狭い毛細管チャネル１０２、１０４の閉塞を回避し得る。
【００５９】
ノズル１００は、溶融コアポリマ成分を受け入れるための内側チャネル１０２と、溶融クラッディングポリマ成分を受け入れるための外側チャネル１０４とを含む。コアポリマ成分は、共押し出しヘッドのセンター輸送チャネルを介して内側チャネル１０２に供給され得、これに対して、クラッディングポリマ成分は、リングチャネル（図１に示されるような）、または、共押し出しヘッドのサイドチャネルを介して、外側チャネル１０４に供給され得る。
【００６０】
デュアルチャネルノズル１００の端部セグメントに配置される合流路１０６は、内側チャネル１０２および外側チャネル１０４に流体接続される。
端部セグメントはまた、外側チャネル１０４が中央に向かって誘導されるテーパ形を含む。流体コアポリマ成分は、内側チャネルを介して合流路１０６へと供給され得、そこで、同時供給によって流体クラッディングポリマ成分との接触がもたらされ得る。
【００６１】
合流路１０６におけるコアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分の流量特性は、図２に視覚化される。プロセスパラメータ、主に温度および供給速度は、層流２０２、２０４と乱流２０６との間のバランスが合流路１０６において実現されるように選択される。両者の成分からの分子は大幅に混合しないので、単なる層流２０２、２０４は、コアとクラッディングとの間に、同程度に弱い粘着性接着をもたらすであろう。他方で、顕著な乱流２０６は、少なくとも局所的にコア−クラッディング構造を破壊するであろう不安定性さを引き起こすであろう。 
【００６２】
したがって、プロセスパラメータは、好ましくは、コアとクラッディングとの分子がコアの周囲のほぼ一定の幅の薄い接触領域内で混合する、小規模乱流が形成されるようにバランスがとれている。接触領域は、コアポリマおよびクラッディングポリマの分子密度が粘着性界面を形成することなしで混合する遷移領域を構成する。この態様により、粘着性接着によって実現され得る接合力を上回る、コアとクラッディングとの間の接合強さが取得され得る。
【００６３】
合流路１０６は、乱流速度場２０６をコアポリマ成分のストリーミングパターン２０４へと誘発することを優先させる態様で構造化される。それに応じて、小規模で目立つ方向の変化により速度場が形成され、それは、連続する質量輸送によって、安定した乱流速度場２０６へと変更され得る。
【００６４】
加えて、図２は、安定乱流の形成および維持に関する機械的拘束と長さスケールとの間の相互作用を示す。第１に、内側チャネル１０２の出口およびノズル出口１０８が等しい寸法であることが留意される。これはマスフローとは対照的であり、内側チャネル１０２の出口においてコアポリマ成分を単独で成すが、しかし、コアポリマ混合物、クラッディングポリマ成分、および２つの共押し出し成分を結合するコンタクト層を含む合流したポリマストランドとしてノズル出口１０８を出る。これは、主に、合流路１０６の周辺の乱流の矢印２０６によって明示され、互いに反対方向を向いているコアポリマ成分およびクラッディングポリマ成分の流れが相互接触する、乱流領域２０６において、コアポリマ成分に機械的な負荷を引き起こす。
【００６５】
内側チャネル１０２の出口、外側チャネル１０４の出口、およびノズル出口１０８を画定する壁は、乱流領域２０６の典型的な寸法を画定する近い相互距離内に、すなわち、乱流２０８の形成のために適用可能な空間の典型長さスケール内に収めるように、合流するマスフローに機械的拘束を課す。したがって、（構造によって提供された機械的拘束に起因して）言及された典型長さスケールより大きくなり得ない、そして、このスケールにおける機械的拘束の欠如に起因して、乱流に関する典型長さスケールより実質的に小さくなり得ない、安定した乱流マスフロー２０６が誘発される。
【００６６】
好ましくは、合流路１０６は、２つの共押し出し成分を接続するために十分に大きいが、また、それらのそれぞれの機能を適切に実行するためのコアとクラッディングとの両者に関して混合されない材料が十分残るように十分に小さい、安定乱流２０６を形成することを可能にする態様で構造化および寸法づけされる。この目的のために、乱流２０６に関する長さスケールをこれらの考慮に係る所望範囲内に画定するように、合流路１０６の構造および寸法を選ぶことが必要である。例において、合流路の構造および寸法は、もたらされるコンタクト層の厚さが、共押し出しされたモノフィラメントの最小直径（コアの中央を通る線にわたって測定された直径）の５から２５パーセントの間になるように選択される。
【００６７】
合流した成分のストランドは、合流路１０６から外へ出て、ノズル出口１０８を介して、押し出し開口１１６において終わる共押し出し路１１４へと押圧される。開口の輪郭は、生成される２成分ポリマファイバの外周に対応する。例において、押し出し開口１１６は、ノズル１００の延在する中心軸から互いに逆の２つの側に配置され、中心軸から互いに逆のさらに２つの側に配置された２つの長く狭い突出ギャップを介して互いに接続された、２つの円形または楕円形セクションを含む。開口１１６の円形または楕円形セクションは、ノズル１００を離れるコアストランドの半径より大きい半径を有する。その結果、開口１１６を通って押圧された合流したストランドの中心は、クラッディングの円形または楕円形セクションによって囲まれるコアストランドを含み得る。突出ギャップは、クラッディングポリマ成分だけによって充填される。
【００６８】
合流路１０６における流量特性に加えて、乱流もまた、共押し出し路１１４において制御されなくてはならない。共押し出し路１１４は、ノズル１００のリムから、合流したストランドが２成分ファイバとして共押し出しヘッドを離れる、押し出し開口１１６の下へと延在する。乱流は、単なる層流では実現不可能な、クラッディングに突出ギャップを均一にかつそれらの外側の角まで完全に満たすことをさせ得るので、ここでは許容される。しかしながら、強すぎる乱流は、合流路１０６で形成されたばかりのコンタクト層を破壊することがあるので、望ましくない。
【００６９】
合流路１０６および共押し出し路１１４における流量特性は、共押し出しヘッドの設計パラメータによってもまた影響される。例えば、合流路１０６の長さｘ１は、共押し出し装置によって処理されるべきポリマ材料の具体的な組み合わせに従って選択され得る。ポリマの具体的な組み合わせに同様に依存し、合流路１０６から独立に共押し出し路１１４における流量特性を制御することを可能にし得るパラメータは、共押し出し路１１４の長さｘ２である。
【００７０】
共押し出しヘッドは、ノズル１００のデュアルチャネル設計をサポートするような設計で実装され得る。好ましくは、共押し出しヘッドは、複数の２成分ファイバが平行に生成され得る一連の押し出し開口１１６を向いた階層的チャネルを通って、２つの成分のそれぞれが分配される、加熱プレート共押し出しヘッドまたは紡糸口金プレートである。
【００７１】
図３から５は、チャネルプレート３００の積層を含む共押し出しヘッドアセンブリの例示的な設計を示す。図３は、２つのポリマ成分を２０の共押し出しノズルに分配するチャネルプレート３００のセットの分解図を示す。各チャネルプレート３００は、第１の入口（図示されず）を、各デュアルチャネルノズル１００の内側チャネル１０２と、または、第２の入口（図示されず）を各デュアルチャネルノズル１００の外側チャネル１０４と、のいずれかに連結する、画定された幅または直径のチャネルを含む。２つのチャネルタイプは、２つのフローストリームのそれぞれを、大径の入口から小さい押し出し開口１１６へ分配する役割を果たし、大径は、共押し出しヘッドの上流の、言及された単一成分押し出しユニットのシステムパラメータに対応し、押し出し開口の寸法は、生成される２成分ポリマファイバの放射状の寸法に対応し、典型的には、マイクロメートルからミリメートルの範囲である。
【００７２】
２つのフローストリームを一様な圧力分散で押し出し開口１１６に分配するために、プレート３００が、すべてのチャネルプレート３００を通過した成分の後続の流れを可能にする方式で構成されたチャネルで互いに重ねられ、その結果、第１のチャネルプレート３００ａが最大直径のチャネルを含み、それに続いて第２のプレート３００ｂが第１のよりは小さいが第３のよりさらに大きいチャネル直径、などという階層的序列が確立する。最後のチャネルプレート３００は、最後のチャネルプレート３００の下流の押し出しプレート１１０に取り付けられるデュアルチャネルノズル１００の内部のチャネル１０２、１０４の寸法に近い寸法の、両者の成分のためのチャネルを含み、チャネルは、上で言及されたセンター、リング、および／またはサイドの輸送チャネルで終わる。
【００７３】
各ポリマ成分の圧力は、少なくとも１つのチャネルプレート３００において圧力チャンバ３１２、３２２を設けることによって、共押し出しノズル１００の間でさらに均等にされ得る。一方で、各成分は、所望の寸法を有する２成分ポリマファイバを得るために大きい直径から小さい直径へと分散されることが想定される。このことは、表面対質量比が階層的ステップごとに増大するにつれて、相互作用の増加につながり得る。他方で、共押し出しノズル１００は、共押し出しヘッドの少なくとも１つの幅にわたり、すなわち、ノズル１００は、入口直径より大きい断面領域に広がる。言及された表面効果は、したがって、ヘッドの外側チャネルでのより小さい圧力につながり得る。さらに、マスフローが、後続のプレート３００の間で可能な限り多くの平行チャネルへと拡散することが、共押し出しヘッドの設計を単純化および小型化するために、望ましい。これは、後続のプレート３００の間の表面力を強め得、一様な圧力分散を防止する。
【００７４】
圧力チャンバ３１２、３２２は、流れ方向へのさらなる空間を液体ポリマに提供して、圧力チャンバの出口チャネルにおける局所的な圧力の鉛直方向への均一化を達成することによって、説明された表面選択的圧力損失を効果的に補償し得る。出口チャネルは、同じであるか、または、次がより小さくなる階層的ステップであり得、すなわち、より大きいチャネル寸法に戻ることは、階層的チャネル構造の作用に反するであろうため非効率な設計であろう。
【００７５】
図３から５に例示の共押し出しヘッドは、図３に示された５つのチャネルプレート３００ａから３００ｅを用いて、２つのポリマ成分を４０のデュアルチャネルノズル１００に分配する。マスフローは、図３の上部の第１のプレート３００ａから、下部の第５のプレート３００ｅへと向けられる。第１のプレート３００ａは、上側の直線型の左のチャネルでコアポリマ成分を受け入れ、上側に見える「Ｖ」形状の右のチャネルの先端でクラッディングポリマ成分を受け入れる。
【００７６】
直線型チャネルは第１のチャネル３１０であり、図４にハンガ形状構造として見られる、第１の１：２０分配チャンバ４００への鉛直フィードとして続く。第１から第４のプレート３００ｄまで、第１のチャネル３１０はプレート３００の中央にとどまり、すなわち、第２のプレート３００ｂの２０のチャネルの中央線は第１のチャネル３１０であり、第３のプレート３００ｃにおける２０のさらなる第１のチャネル３１０によって排出される第３のプレート３００ｃ上の中央圧力チャンバ３１２に接続する。第３のプレート３００ｃの下で、２０の第１の圧力チャンバ排出チャネルのそれぞれは、デュアルチャネルノズル１００の内側チャネル１０２に関して第５のプレート３００ｅ上の円形フィード穴に連結する２つの小さいチャネルへと分岐する。
【００７７】
第１のプレート３００ａ上の「Ｖ」形状チャネルは第２のチャネル３２０であり、第１のプレート３００ａの前方および後方それぞれの、第２の１：２０分配チャンバ５００への２つの鉛直フィードとして続く。背面系における第２のチャネル３２０のレイアウトを視覚化するように、ＣＡＤモデルの別の断面図が図５に示される。第２のプレート３００ｂの２０の第２のチャネル３２０は、第３のプレート３００ｃの２０のさらなる第２のチャネル３２０によって排出される、第３のプレート３００ｃ上の上方圧力チャンバ３２２と連結する。しかしながら、クラッディングポリマは、デュアルチャネルノズル１００の外側チャネル１０４へと分配されなくてはならない。図１に見え得るように、各外側チャネル１０４は、それぞれのノズル１００の内側チャネル１０２を囲み、また、外側チャネル１０４の外周全体に沿ってマスフローを均等な圧力で維持することが望ましい。したがって、上方圧力チャンバ３２２は、４０の第２のチャネル３２０によって排出される第４のプレート３００ｄ上の下方圧力チャンバ３２２と連結し、そのうちの各２つは、１つのデュアルチャネルノズル１００の外側チャネル１０４に供給するリングチャネルの１つにそれぞれがつながる、第５のプレート３００ｅ上の平坦なフィードチャネルの１つにクラッディングポリマ成分を供給する。
【００７８】
チャネルプレート設計の別の有益な効果は、プレート３００が互いから離脱して、熱分解炉において、例えば、７５０℃で清掃される、簡略化された清掃手順であり得る。階層的チャネルは、例えば、メンテナンスまたは清掃の後に、共に配置される場合、プレート３００の適切な再アラインメントを可能とする寸法公差で製造され得る。デュアルチャネルノズル１００はさらに、共押し出しヘッドの（再）組み立ての際に最後のチャネルプレート３００の下流で押し出しプレート１１０の加熱チャネル１１２へと挿入されるための、最後のチャネルプレート３００において押されるスルーホールであり得る交換可能な部品として実装された場合の、この適応性を支持し得る。
【００７９】
参照符号の列挙
１００  デュアルチャネルノズル
１０２  内側チャネル
１０４  外側チャネル
１０６  合流路
１０８  ノズル出口
１１０  押し出しプレート
１１２  加熱チャネル
１１４  共押し出し路
１１６  押し出し開口
２０２  クラッディングポリマ成分の流れ方向
２０４  コアポリマ成分の流れ方向
２０６  乱流
３００  チャネルプレート
３１０  第１のチャネル
３１２  第１の圧力チャンバ
３２０  第２のチャネル
３２２  第２の圧力チャンバ
４００  第１の分配チャンバ
５００  第２の分配チャンバ
（項目１）
２成分ポリマファイバを製造する共押し出しヘッドであって、上記共押し出しヘッドは、コアポリマ成分を受け入れる第１の入口と、クラッディングポリマ成分を受け入れる第２の入口と、デュアルチャネルノズル（１００）とを含み、上記デュアルチャネルノズル（１００）は、内側チャネル（１０２）と、上記内側チャネル（１０２）を包含する外側チャネル（１０４）とを含み、上記内側チャネル（１０２）は、上記第１の入口と流体接続関係にあり、上記外側チャネル（１０４）は、上記第２の入口と流体接続関係にあり、上記デュアルチャネルノズル（１００）はさらに合流路（１０６）を含み、上記合流路（１０６）は上記内側チャネル（１０２）と、上記外側チャネル（１０４）と、上記デュアルチャネルノズル（１００）のノズル出口（１０８）との間に流体接続を確立し、上記合流路（１０６）は、上記内側チャネル（１０２）からの上記コアポリマ成分と上記外側チャネル（１０４）からの上記クラッディングポリマ成分とを同時に受け入れることに応じて上記コアポリマ成分と上記クラッディングポリマ成分との間にコンタクト層が形成されるように、上記コアポリマ成分および上記クラッディングポリマ成分を互いに接触させるように構成され、上記コンタクト層は、上記コアポリマ成分および上記クラッディングポリマ成分の混合物を含む、共押し出しヘッド。
（項目２）
上記内側チャネル（１０２）は円形断面を有し、上記合流路（１０６）は上記ノズル出口（１０８）と上記内側チャネル（１０２）との間の軸長ｘ１を有し、上記軸長ｘ１は上記内側チャネル（１０２）の直径の３から７倍である、項目１に記載の共押し出しヘッド。
（項目３）
上記内側チャネル（１０２）は、０．５から１．５ｍｍの間の、好ましくは１．２５ｍｍの直径を有する円形断面を有する、項目１または２に記載の共押し出しヘッド。
（項目４）
上記合流路（１０６）は、上記デュアルチャネルノズル（１００）の円錐テーパによって制限される、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目５）
上記合流路は円形断面を有する、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目６）
押し出し開口（１１６）および共押し出し路（１１４）をさらに含み、上記共押し出し路（１１４）は、上記ノズル出口（１０８）と上記押し出し開口（１１６）との間に流体接続を確立し、上記共押し出し路（１１４）は、共押し出しされたポリマストランドが上記共押し出し路（１１４）において形成されるように、上記ノズル出口（１０８）からの上記コアポリマ成分、上記クラッディングポリマ成分および上記コンタクト層を同時に受け入れるように構成され、上記共押し出しされたポリマストランドは、コア、上記コアを包含するクラッディング、および上記コアと上記クラッディングとにインタフェースする上記コンタクト層を含む、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目７）
上記押し出し開口（１１６）は非円形断面を有し、上記共押し出し路（１１４）は非円形断面を有する、項目６に記載の共押し出しヘッド。
（項目８）
上記共押し出し路（１１４）は、上記ノズル出口（１０８）と上記押し出し開口（１１６）との間に軸長ｘ２を有する、項目６または７に記載の共押し出しヘッド。
（項目９）
上記軸長ｘ２は、上記共押し出しされたポリマストランドが上記押し出し開口（１１６）で上記非円形断面を満たすように選択される、項目８に記載の共押し出しヘッド。
（項目１０）
上記軸長ｘ２は、１．５から４．０ｍｍの間である、項目８または９に記載の共押し出しヘッド。
（項目１１）
上記共押し出し路（１１４）の上記軸長ｘ２は、上記合流路（１０６）の上記軸長ｘ１の５から５０パーセントの間である、項目８、９または１０に記載の共押し出しヘッド。
（項目１２）
少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）およびチャネルプレート（３００）の階層的スタックを含み、上記チャネルプレート（３００）のそれぞれは、第１のチャネル（３１０）および第２のチャネル（３２０）を含み、上記第１のチャネル（３１０）は、上記第１の入口と、少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）の各内側チャネル（１０２）との間の上記流体接続を確立し、上記第２のチャネル（３２０）は、上記第２の入口と、少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）の各外側チャネル（１０４）との間の流体接続を確立し、チャネルプレート（３００）ごとの上記チャネル数（３１０、３２０）は、一定であるか、下流方向に向けて増加する、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目１３）
上記チャネルプレート（３００）は、互いから取り外し可能であり、互いに再取り付け可能である、項目１２に記載の共押し出しヘッド。
（項目１４）
少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）は交換可能な部品であり、上記チャネルプレートの階層内の最も下流の位置にあるチャネルプレート（３００）の１つは押し出しプレート（１１０）であり、上記押し出しプレート（１１０）に先行する少なくとも１つの上記チャネルプレート（３００）は、少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）のそれぞれに関するスルーホールを含み、上記押し出しプレートは、少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）のそれぞれに関する加熱チャネル（１１２）を含み、上記加熱チャネル（１１２）および上記スルーホールは、空洞を形成するように互いにアラインメントするようにそれらのそれぞれのプレートにおいて構成され、上記空洞のそれぞれは、少なくとも２つの上記デュアルチャネルノズル（１００）のうち１つを含み、上記加熱チャネル（１１２）のそれぞれはさらに、押し出し開口（１１６）を含み、上記押し出し開口（１１６）は、上記デュアルチャネルノズル（１００）の上記ノズル出口（１０８）と、上記加熱チャネルによって形成された上記空洞に包含された状態で流体接続関係にある、任意の項目１２−１３に記載の共押し出しヘッド。
（項目１５）
上記加熱チャネルは上記デュアルチャネルノズルを受け入れる凹部を含む、項目１４に記載の共押し出しヘッド。
（項目１６）
上記チャネルプレート（３００）はポリマの熱分解除去が４５０から７５０℃の間の温度にあるように構成される、任意の項目１１−１５に記載の共押し出しヘッド。
（項目１７）
上記デュアルチャネルノズルは、１８０から２７０℃の間の温度で動作するように構成される、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目１８）
上記デュアルチャネルノズル（１００）は、交換可能な部品である、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目１９）
上記合流路（１０６）は、上記内側チャネル（１０２）から上記コアポリマ成分を、上記外側チャネル（１０４）から上記クラッディングポリマ成分を、同時に受け入れることに応じて、上記コアポリマ成分と上記クラッディングポリマ成分との間の安定乱流によって上記コンタクト層を形成するための寸法形状とされる、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目２０）
上記内側チャネル（１０２）および上記外側チャネル（１０４）は円形断面を有し、上記内側チャネル（１０２）は、上記合流路へと開口する一定の直径の終端セクションを含み、上記外側チャネル（１０４）は、上記内側チャネル（１０２）の上記終端セクションを同心で、かつ一定の直径で囲む、任意の先の項目に記載の共押し出しヘッド。
（項目２１）
上記内側チャネル（１０２）の上記終端セクションは、上記内側チャネル（１０２）の上記終端セクションの上記直径の少なくとも１０倍の軸長を有する、項目２０に記載の共押し出しヘッド。
（項目２２）
上記合流路（１０６）は、上記ノズル出口（１０８）と上記内側チャネル（１０２）との間の軸長ｘ１を有し、上記内側チャネル（１０２）の終端セクションは、上記合流路（１０６）の上記軸長ｘ１の２倍から１５倍の間の軸長を有する、項目２０または２１に記載の共押し出しヘッド。
（項目２３）
任意の先の項目に係る共押し出しヘッド、上記第１の入口を介して上記コアポリマ成分を供給する第１の供給装置、および上記第２の入口を介して上記クラッディングポリマ成分を供給する第２の供給装置を含む、共押し出しシステム。
【図１】
2021501836.tif 000003
【図２】
2021501836.tif 000004
【図３】
2021501836.tif 000005
【図４】
2021501836.tif 000006
【図５】
2021501836.tif 000007
【国際調査報告】
2021501836.tif 000008
2021501836.tif 000009
2021501836.tif 000010