(57)【要約】【課題】  ポリマーの異常滞留と劣化に起因する糸切れなど、糸質斑の発生を低減することのできる、溶融紡糸用パックを提供する。【解決手段】  ポリマーを繊維状に吐出するための吐出孔が穿設された紡糸口金を備え、ポリマーを流入する流入口が穿設された蓋と、蓋直下に濾過部、濾過部直下に紡糸口金の順で構成された溶融紡糸用パックにおいて、ポリマー流入口が濾過部の重心から半径方向に径の１／３以内にあり、濾過部が、濾過面の半径をＲとしたとき、重心から０．８〜０．９７Ｒの中央部と、その周囲部とでポリマーの通過時の圧力損失が異なる網、不織布、焼結金属を単独あるいは組み合わせたポリマー分配部材と濾材から構成することを特徴とする溶融紡糸用パック。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマーを繊維状に吐出するための吐出孔が穿設された紡糸口金を備え、ポリマーを流入する流入口が穿設された蓋と、蓋直下に濾過部、濾過部直下に紡糸口金の順で構成された溶融紡糸用パックにおいて、ポリマー流入口が円形の濾過面の中心から半径方向に径の１／３以内にあり、濾過部が、濾過面の半径をＲとした時に中心から０．８Ｒ〜０．９７Ｒの中央部とその周囲部とで、ポリマーの通過時の圧力損失が異なる、金網、不織布、焼結金属を単独あるいは組み合わせたポリマー分配部材と、濾材と、フィルターとから構成することを特徴とする溶融紡糸用パック。
【請求項２】
濾過部に、ポリマー分配部材を支える部材として、支柱、段、溝、突起のいずれかを備えることを特徴とする請求項１記載の溶融紡糸用パック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はポリエステル、ポリアミド等合成繊維の紡糸に好適に用いることのできる溶融紡糸用パックに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にポリエステル、ポリアミド等合成繊維の溶融紡糸において、紡糸溶液中の異物を除去して良好に紡糸口金から紡糸溶融液を吐出させ、繊維を形成するための紡糸用パック（以下、「パック」と称する）が用いられている。
【０００３】
このようなパックの構造としては、例えば図７に示すように、濾過部の蓋、濾過部、口金の順に構成され、途中はパッキンによりシールされる。これらは、ネジにより締結される。このようなパックにおいては、モランダムサンドやメタルサンドなどの濾材がポリマー内の異物除去、ポリマーの分散といった機能を有し使用している。また、前記の濾材が通過しないようにするために金網フィルターを使用している。更に、細かい異物を除去する目的で不織布フィルターを使用している。
【０００４】
また、ポリエステル、ポリアミドなどの熱可塑性ポリマーは、加熱状態で長時間に渡ってパック内に滞留すると、熱的に変質して糸切れや品質斑等を発生させる。しかしながら、ポリマーは、高粘性体であることに加え、ポリマー紡糸工程で一般的にパックの中央から供給されること、また、流路の壁面抵抗等によって外側に拡がりにくいため、流速が低下しやすい。よって、滞留している時間が長くなる。更にパックは、口金紡出面を除いて周りが保温加熱装置に囲まれているため、パック内部で温度差が発生し、外側を流れるポリマーの方が内側を流れるポリマーよりも受熱量が大きくなる。この時間と温度による受熱量差のため、外側のポリマーは劣化が激しくなる。特に、濾過部のパッキンの内側付近は、受熱量が大きくポリマーが熱劣化を受けやすい。
【０００５】
そのため、従来から、パックに流入したポリマーが紡糸口金まで異常滞留することなく均等に流れて紡出させるように、パックについて様々な研究がされている。
【０００６】
ポリマーの流入ブロックと複数個の整流孔を備えた整流板と複数個の紡糸孔を備えた口金とが、ポリマーの流動方向に順に配置され、整流孔および紡糸孔がともに同心円を描くように配置され、整流板は口金の中心とその中心から最も離れて位置する紡糸孔の中心との距離と整流孔のの数を規定した方法がある（特許文献１参照）。
【０００７】
整流板では、整流孔と整流孔間の異常滞留が発現する。これを解消しようと、整流孔と整流孔間の距離を小さくするため孔数を増やすと、孔数を多くすると加工費が高くなるし、穴詰まりの危険も増す。
【０００８】
また、整流効果を出すためには、整流孔の穴径を小さくしなければならず異物によっては穴が詰まる危険がある。これを取り除くことも大変な作業となる。また、詰まりが生じた穴には異常滞留が発生し逆効果である。
【０００９】
一方、整流孔を用いない方法として、ポリマーの流入ブロックの下に直接濾過する金網フィルター、該金網フィルターをその直上で支持し、更に、該金網フィルターを通過したポリマーをその外周側へ分配する外周流路と該外周流路へ分配されたポリマーを下流へ流動させながら再合流させる再合流流路とが形成された分配部材、及び、該分配部材を係合支持し、更に、該分配部材から再合流させて供給されたポリマーを口金に導く方法が提案されている（特許文献２参照）。
【００１０】
しかし、この方法では、外側ばかりポリマーが流れて中央部が異常滞留を起こしてしまうことになりポリマーの劣化が激しくなる。つまり、糸切れや品質斑等を発生させる。
【００１１】
また、これらはモランダムサンドやメタルサンドなどの濾過材を使用せずに行う方法でありサンドによるポリマーの分散機能がないことになり、糸切れや品質斑等を発生させる。
【００１２】
また、パック本体内に圧入した溶融ポリマを濾過したのち絞り孔を通過させ、ついで該溶融ポリマを円錐状の分配部材の頂部から円錐面に沿って分配案内させて紡糸を行う溶融紡糸パックにおいて、前記絞り孔の内径よりも小さい内径を有し、かつ前記絞り孔に連通した貫通孔を前記分配部材の頂部から底端面に向かって垂直に設けたことを特徴とする溶融紡糸パックが提案されている（特許文献３参照）。
【００１３】
しかし、この方法では、中央から供給されること、また、流路の壁面抵抗等によって外側に拡がりにくいため、流速が低下しやすい。よって、滞留している時間が長くなることから、サンド濾過層の上部外周辺に異常滞留が発生する。
【特許文献１】特開２０００−２６５３１６号公報（図１）
【特許文献２】特開２００３−３４２８２７号公報（図１）
【特許文献３】実開昭６２−１４１０７６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、異常滞留、ポリマー劣化、それに起因する糸切れ、糸質斑の発生を低減することのできる溶融紡糸用パックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上述した本発明の目的は、以下の（１）（２）記載の構成とすることによって達成することができる。
（１）ポリマーを繊維状に吐出するための吐出孔が穿設された紡糸口金を備え、ポリマーを流入する流入口が穿設された蓋と、蓋直下に濾過部、濾過部直下に紡糸口金の順で構成された溶融紡糸用パックにおいて、ポリマー流入口が円形の濾過面の中心から半径方向に径の１／３以内にあり、濾過部が、濾過面の半径をＲとした時に中心から０．８Ｒ〜０．９７Ｒの中央部とその周囲部とで、ポリマーの通過時の圧力損失が異なる、金網、不織布、焼結金属を単独あるいは組み合わせたポリマー分配部材と、濾材と、フィルターとから構成することを特徴とする溶融紡糸用パック。
（２）濾過部に、ポリマー分配部材を支える部材として、支柱、段、溝、突起のいずれかを備えることを特徴とする前記（１）記載の溶融紡糸用パック。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、異常滞留、ポリマー劣化、それに起因する糸切れ、糸質斑の発生を低減することのできる溶融紡糸用パックを提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の溶融紡糸用パックについて、図面等に基づいて説明する。
【００１８】
図１は、本発明のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。図１において、矢印で示したポリマーの導入方向へ順に、ポリマー流入口１、蓋２、パッキン８、ポリマー分配部材９、濾材４、フィルター５、ポリマー通路６、パッキン８、口金７と組み立てる。
【００１９】
ポリマー流入口１は、一般的には中心に位置するが構造によってポリマー流入口が中心からずれることがある。その時、ずれが半径方向で濾過径の１／３以内であれば、ポリマー分配部材の効果により異常滞留は防ぐことができる。しかし、それを越えて偏心すると流入口のある部分が流れ易く、反対側は異常滞留する。
【００２０】
ポリマー分配部材９は、「濾過面の半径をＲとした時に中心から０．８Ｒ〜０．９７Ｒの中央部とその周囲部とで、ポリマーの通過時の圧力損失が異なる、金網、不織布、焼結金属を単独あるいは組み合わせたもの」であります。好ましくは、０．８３Ｒ〜０．９Ｒである。
【００２１】
本発明はポリマー流入口を中央に設けているため、濾過部の中央にポリマが多く流れ、外周は少なくなって異常滞留を起こしてしまう。そこで、濾過部の中央部にはポリマーが流れにくいよう、すなわち圧力損失の大きい（通過抵抗の大きい金網）、つまり目の細かい金網、不織布、焼結金属にするものである。
【００２２】
金網、不織布、焼結金属の材質としては、ステンレスが好ましい。性能は、精度＃２０、＃５０、＃１００が好ましい。
【００２３】
中央部の通過抵抗の大きい部分が中心から規定範囲内でないと、外周部との隙間が適切にならず、周囲部のポリマー流量と中央部のポリマー流量の差が大きくなり、異常滞留を起こす。
【００２４】
「中央部とその周囲部とで、ポリマーの通過時の圧力損失が異なる」との判定方法は、ポリマーの異常滞留の有無で行う。異常滞留を可視化するために、原料ポリマーを押し流し数分後に、パックを外し、顔料を１５重量％含んだ粘度１５００ｐｏｉｓｅのチップをパックに１０粒入れて、素早く紡糸機にセットする。また、原料ポリマーを供給し押し流しする。この時、原料ポリマーを一定時間パックへ供給し、３０分間放流を行った後、パックを解体し、顔料チップに由来する着色が残っている部分をポリマーの異常滞留部として滞留部分の有無を判断する。
【００２５】
本発明のポリマー分配部材９は、外周にポリマーが流れ易くなるようにするため、中央部はポリマーの流動抵抗が大きくなるよう直径の小さい金網、不織布、焼結金属を重ねる。
【００２６】
中央部と外周部で流動抵抗に差がつくように、金網、不織布、焼結金属を単独あるいは組み合わせて使用する。重ねてもいいし、ドーナツ型にして一枚一体型としてもかまわない。そのセットは焼結したり、溶接したり、ホチキスのようなもので止めたりする。特に好ましくは金網を重ねることである。荒い金網を濾過面の径に合わせ、細かいか同一つのものを濾過面の径より小さくする。この径も流量、粘度に合った適正のものとする。
【００２７】
ポリマーの異常滞留を防止するためには、濾過部が円形、ポリマー分配部材は同心円であることが好ましい。つまり、濾過部内壁からの距離を均一にすることで全周囲が均一のポリマー流れを得ることになる。
【００２８】
濾材４は、モランダムサンドやメタルサンドなどを用い、ポリマー内の異物除去、ポリマーの分散を図る。また、複数層にすることで大きさの異なる異物を補足することができる。材質は、酸化アルミナ、ステンレスなどが挙げられる。精度は＃３０、＃６０、＃８０などが挙げられる。
【００２９】
フィルター５は、濾材が通過しないようにするために金網フィルターが好ましい。材質は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６が好ましい。精度は＃３２５、＃２５０などが挙げられる。更に、細かい異物を除去する目的で不織布フィルターを使用してもよい。材質はＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、精度は１０μ、１５μなどが挙げられる。
【００３０】
ポリマー分配部材を支える部材の具体例として、
図２に示したが、セットしたいところの内周径をポリマー分配部材に合わせ、その下をそれより落ちない程度に内径を小さくすることで段を設け、支えることが出来る。
図３に示すように濾材（サンド）の中に円筒状あるいは多角状の薄い板（支柱）を置きそれにポリマー分配部材を乗せるように支えを設けてもかまわない。
図４に示すように、セットしたいところの内周径をポリマー分配部材に合わせ、溝を設けることでポリマー分配部材を支えることができる。
図５に示すように、全周に段を設けなくても部分的に突起を設けることでポリマー分配部材を支えてもかまわない。
【実施例】
【００３１】
濾過径φ６０(ｍｍ)（Ｒ＝３０）の本発明のパックと同径の従来のパックを用いて、紡糸温度２９５℃、その固有粘度（ＩＶ）が０．７であるポリエチレンテルフタレートを吐出量２０ｇ／分で溶融押し流しを実施した。ポリマー流入口は円形の濾過面中心であり、濾材はモランダムサンドを２層(精度＃８０−＃３０)、フィルターはＳＵＳ３１６(精度＃３２５)を使用した。
【００３２】
その際、ポリマーの異常滞留を可視化するために、前記の原料ポリマーを押し流し数分後に、パックを外し、顔料を１５重量％含んだ粘度１５００ｐｏｉｓｅのチップをパックに１０粒入れて、素早く紡糸機にセットする。また、原料ポリマーを供給し押し流しする方法でそれぞれのパックについて行った。
【００３３】
この時、原料ポリマーを一定時間パックへ供給し、３０分間放流を行った後、パックを解体し、顔料チップに由来する着色が残っている部分をポリマーの異常滞留部として滞留部分の有無を判断した。濃く多いものは、×。薄く少ないものは、△、無いか極わずかなものは、○とした。
【００３４】
また、紡糸糸切れの評価として、５０ｄｔｅｘ−２４ｆの糸を紡糸速度１０００ｍ／分、延伸倍率３倍の直接延伸紡糸機により紡糸したとき、生産量１ｔｏｎ当たり糸切れ回数で示した。温度条件は、１ＨＲが９５℃、２ＨＲが１３０℃とした。
【００３５】
比較例１を図７に示す従来パック。これには、ポリマー分配部材はない。
【００３６】
比較例２はポリマー分配部材９として金網径φ６０、５０メッシュと金網径φ４０、５０メッシュを重ねたものを濾材の上においたもの。中央部が０．６７Ｒ。
【００３７】
比較例例３はポリマー分配部材９として金網径φ６０、５０メッシュと金網径φ４５、５０メッシュを重ねたものを濾材の上に置いたもの。中央部が０．７５Ｒ。
【００３８】
比較例４はポリマー分配部材９として金網径φ６０、５０メッシュと金網径φ５９、５０メッシュを重ねたものを濾材の上に置いたもの。中央部が０．９８３Ｒ。
【００３９】
実施例１はポリマー分配部材９として金網径φ６０、５０メッシュと金網径φ５０、５０メッシュを重ねたものを濾材の上に置いたもの。中央部が０．８３Ｒ。
【００４０】
実施例２はポリマー分配部材９として金網径φ６０、２０メッシュ（５０メッシュではやや柔らかく曲がってしまうのでその対策）と金網径φ５０、１００メッシュを重ねたものを濾材の上に置いたもの。中央部が０．８３Ｒ。
【００４１】
以上の比較例１〜４、及び実施例１〜２は解体後の確認で金網がポリマーに押されサンドの沈み込みに合わせて下に下がっていることが分かった。
【００４２】
そこで、実施例３はポリマー分配部材９として金網径φ６０、２０メッシュと金網径φ５０、１００メッシュを重ねたものを使用。中央部が０．８３Ｒ。更に、ポリマー分配部材である金網がサンドと一緒に沈んでしまわないように支える部材として、支柱を使用したもの(図３)。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
表１から、比較例２、３のように中央部が０．８Ｒ未満では周囲部のポリマー流が多くなり、中央部との流量差が出て、異常滞留が発生する。また、最周囲部までポリマー流が行き渡らず、同様に異常滞留が発生する。
【００４５】
また、比較例４のように中央部が０．９７Ｒを越えると、周囲部のポリマー流が極端に少なくなり、同様に異常滞留が発生する。また、周囲部が無いものと同等になり、従来技術同様に、ポリマーが流入される中央部からポリマーが均一に拡がらないものとなる。
【００４６】
また、ポリマー分配部材として、不織布や焼結金属を使用する場合は、精度として外周８５０μと中央部１５０μの組み合わせが本実施例のポリマーには適している。材質は、金網同様ステンレスが望ましい。
【００４７】
以上のとおり本発明のパックは、パック内でのポリマー異常滞留が軽減され、ポリマーがパック内に滞留する間に受ける熱履歴による劣化を抑制することができる。このため、溶融紡糸工程における糸切れが減少し、糸屑率が減少し、効率の良い生産が可能となる。また、糸質のバラツキが軽減され、均一な品質が得られるという格別顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。
【図２】本発明のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。
【図３】本発明のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。
【図４】本発明のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。
【図５】本発明のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。
【図６】本発明のパックの濾過部を説明するために例示した模式説明図。
【図７】従来のパックを説明するために例示した模式説明図であって、概略正断面を示す。
【符号の説明】
【００４９】
１：ポリマー入り口
２：蓋
３：ボデー
４：濾材
５：フィルター
６：ポリマー通路
７：口金
８：パッキン
９：ポリマー分配部材
９ａ：周囲部
９ｂ：中央部
１０：ポリマー分配部材支え
１１：濾過部
【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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【図６】
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【図７】
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