(57)【要約】【課題】糸斑や糸切れの発生を起こすことなくポリマ吐出孔廻りの異物付着を防止することができる溶融紡糸用口金装置および合成繊維の溶融紡糸方法の提供。【解決手段】紡糸機のハウジング４と口金ケース１との間の周廻りに僅かな隙間６を形成し、この隙間６を気体流路となし、かつ加熱筒５の上部全内周に、気体流路６から送られる気体流の方向を口金板１の底部とほぼ平行となるように転換する遮蔽板１１を設けた溶融紡糸用口金装置。【選択図】　図１
2004060074.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
口金ケースの底部にポリマ吐出孔を備えた口金板を収納すると共に、前記口金ケースの下部に加熱筒を配置した熱可塑性樹脂の溶融紡糸用口金装置において、紡糸機のハウジングと前記口金ケースとの間の周廻りに僅かな隙間を形成し、前記口金ケースの上部に、外部から気体を導入する気体供給管と、この気体供給管の途中に配置した気体加熱ヒータと、前記気体供給管と接続された均圧室と、この均圧室から口金ケース周廻りの隙間に気体を導入する気体導入孔とを配置して、前記隙間を気体流路となし、かつ前記加熱筒の上部全内周に、前記気体流路から送られる気体流の方向を前記口金板の底部とほぼ平行となるように転換する遮蔽板を設けたことを特徴とする溶融紡糸用口金装置。
【請求項２】
請求項１に記載の溶融紡糸用口金装置を用いて熱可塑性樹脂の溶融紡糸を行なうに際し、前記口金板のポリマー吐出孔から紡出される糸条と、前記遮蔽板の先端との距離を３〜２０ｍｍの範囲とし、前記口金板の底部表面に沿って平行方向に気体を流通させることにより、前記ポリマー吐出孔周辺を気体でシールしながら溶融紡糸を行うことを特徴とする合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項３】
前記口金板の吐出孔周辺をシールする気体の温度が、前記口金ケース内の温度（Ｘ）より±１０℃の範囲内であることを特徴とする請求項２に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項４】
前記口金板の吐出孔周辺をシールする気体の流量が、５．０〜５０リットル／分の範囲であることを特徴とする請求項２または３に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【請求項５】
前記気体が空気および／または窒素ガスであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の合成繊維の溶融紡糸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紡糸用口金板のポリマー吐出孔周辺を気体でシールすることにより、糸斑や糸切れの発生を起こすことなく口金孔廻りの汚れ付着を防止することができる溶融紡糸用口金装置および合成繊維の溶融紡糸方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ポリアミドやポリエステルなどの熱可逆性樹脂の溶融紡糸を長時間連続して行う場合には、紡糸口金板のポリマー吐出孔周辺にポリマーやポリマーから発生する低分子量物質などが付着することが、従来から大きな問題となっていた。
【０００３】
すなわち、このような付着物は、空気中の酸素と反応して変性したり、硬化したりすることによって、紡糸口金板のポリマー吐出孔周辺に異物として堆積することになるため、これによってポリマーは吐出孔より均一に吐出されなくなり、得られる糸条に斑が生じたり、糸切れが生じて操業性が悪化するという問題を生じていたのである。
【０００４】
このような問題を解決するための従来手段としては、口金面の材質を異物が付着し難いものとする方法、つまり口金面に離型剤を塗布して異物の付着を防ぐ方法、口金面に酸化防止剤を塗布して付着物の酸化を防ぐ方法や、口金面周辺を気体でシールして雰囲気中から低分子量物質を排除する方法などが従来から用いられている。
【０００５】
これらの従来法のうちで、口金面周辺を気体でシールする手段として、特公昭５３−４５４１６号公報には、糸条流れに対して一定の角度で水蒸気を噴出させる紡糸口金装置が、特公昭５３−９２９１号公報には、水蒸気を筒状緩衝壁に衝突させて口金周辺に供給する紡糸口金装置が記載されている。しかしながら、これらの装置では、口金面と水蒸気の噴出部分が離れているため、口金板のポリマー吐出孔周辺部のみを効率よく十分に水蒸気でシールすることができず、シールの効果を上げるためには、水蒸気の使用量を多くする必要があり、このように水蒸気の使用量を多くすると、気流が乱れて糸揺れが生じるという問題があるばかりか、水蒸気のコストが高くなったり、吐出孔周辺部を頻繁に清掃する作業が必要となったりするという不具合を生じていた。
【０００６】
一方、特公昭５０−２１５６４号公報には、口金直下の口金パックの内側面の周辺全体から、口金面と水平方向に不活性ガスを供給する装置が開示されている。この装置の場合、口金面と気体の噴出部分は近いものの、気体の噴出口と口金面との間に段差があるため、気体を噴出した時に噴出口と口金面との段差によって、気流の渦化を生じ、気体が糸に達するまでに気流の乱れが発生し、これが吐出部から吐出される流動性ポリマーの乱れの原因となり、結果的には、口金面の汚れ防止に対しては効果が認められるものの、吐出部のポリマー乱れによる糸条長さ方向の糸斑が大きくなり、糸切れの原因を招いてしまうという問題があった。
【０００７】
また、特開平１１−１７２５１９号公報には、図３に示した構成の溶融紡糸用口金が提案されている。すなわち、図３に示した従来例は、口金板ｂが口金ケースａに設置された口金装置であって、口金ケースａは外部から気体を導入する気体供給口ｄと接続し、口金板ｂの外周に沿って設けられた均圧室ｃを有し、さらに口金板ｂの下面よりも下部に、一端が均圧室ｃに接続され、他端が口金板ｂに穿孔されたポリマー吐出孔ｇに向かって、上向きに３〜３０゜の角度で設けられた複数の気体吹き出し孔ｅを有する構成からなっている。
【０００８】
しかし、図３に示した従来例では、気体の吹き出し孔ｅが口金板ｂの表面と離れていることから、吹き出し孔ｅが円筒状の場合には、口金板ｂと吹き出し孔ｅの間に気体を抱き込み易く、また吹き出し孔ｅをスリット状にした場合には、口金板ｂと吹き出し孔ｅの間が気体の流れから減圧サイドとなって、気体を吹き出した時に乱流となり易く、結果としていずれの場合にも乱流となった気体がポリマ吐出孔ｇから吐出された糸条ｆを揺らせることとなって、糸状乱れによる糸斑発生を生じ、糸切れの原因を招いてしまうという問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものであり、その目的とするところは、紡糸用口金板のポリマー吐出孔周辺を気体でシールすることにより、糸斑や糸切れの発生を起こすことなくポリマ吐出孔廻りの異物付着を防止することができる溶融紡糸用口金装置および合成繊維の溶融紡糸方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、紡出糸条に糸斑や糸切れが発生する原因が、気体の吹出し部の形状および気体の吹出し温度に原因があることを知見し、これらの条件を最適化することによって、上記の目的が効果的に達成できることを見出した。
【００１１】
すなわち、本発明の溶融紡糸用口金装置は、口金ケースの底部にポリマ吐出孔を備えた口金板を収納すると共に、前記口金ケースの下部に加熱筒を配置した熱可塑性樹脂の溶融紡糸用口金装置において、紡糸機のハウジングと前記口金ケースとの間の周廻りに僅かな隙間を形成し、前記口金ケースの上部に、外部から気体を導入する気体供給管と、この気体供給管の途中に配置した気体加熱ヒータと、前記気体供給管と接続された均圧室と、この均圧室から口金ケース周廻りの隙間に気体を導入する気体導入孔とを配置して、前記隙間を気体流路となし、かつ前記加熱筒の上部全内周に、前記気体流路から送られる気体流の方向を前記口金板の底部とほぼ平行となるように転換する遮蔽板を設けたことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の溶融紡糸方法は、上記の溶融紡糸用口金装置を用いて熱可塑性樹脂の溶融紡糸を行なうに際し、前記口金板のポリマー吐出孔から紡出される糸条と、前記遮蔽板の先端との距離を３〜２０ｍｍの範囲とし、前記口金板の底部表面に沿って平行方向に気体を流通させることにより、前記ポリマー吐出孔周辺を気体でシールしながら溶融紡糸を行うことを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明の溶融紡糸方法においては、
前記口金板の吐出孔周辺をシールする気体の温度が、前記口金ケース内の温度（Ｘ）より±１０℃の範囲内であること、
前記口金板の吐出孔周辺をシールする気体の流量が、５．０〜５０リットル／分の範囲であること、および
前記気体が空気および／または窒素ガスであること
が、いずれも好ましい条件として挙げられる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明の溶融紡糸用口金装置の一実施態様を示す側断面図であり、図２は図１における口金ケース下面の一部拡大図である。
【００１６】
図１および図２に示したように、本発明の溶融紡糸用口金装置は、口金ケース（口金ホルダー）１の底部に、ポリマ吐出孔３を備えた口金板２を収納すると共に、前記口金ケース１の下部に加熱筒５を配置したことを基本構造としている。
【００１７】
すなわち、ポリマ供給部１３から供給され、計量部１４で計量された溶融ポリマは、口金ケース１で囲まれた口金パック１６内へ入り、口金板２のポリマ吐出孔３から吐出されて紡出糸条１２となる。
【００１８】
ここで、紡糸機のハウジング４と口金ケース１との間の周廻りには、僅かな隙間６が形成されており、口金ケース１の上部には、外部から気体を導入する気体供給管７と、この気体供給管７の途中に配置した気体加熱ヒータ８と、前記気体供給管７と接続された均圧室９と、この均圧室９から口金ケース１の周廻りの隙間６に気体を導入する気体導入孔１０とを配置して、前記隙間６が気体流路を形成している。なお、符号１５は、気体加熱ヒーター８で加温された気体の温度を保持するために、必要に応じて設けられる保温蓋である。
【００１９】
なお、均圧室９への気体均一性を上げるために、気体供給管７を複数個設けてもよい。均圧室９は、口金ケース１の上部の外周に沿って設けられたものであり、口金ケース１は通常円形であるため、円形の空間として形成される。この空間としての均圧室９に一旦気体が充満されることにより、気体の圧力が略均一となる。
【００２０】
そして、均圧室９の下面における口金ケース１の外周より僅かに離れた個所に、口金ケース１の外周と平行に複数個の気体導入孔１０が設けられている。気体導入孔１０の数は、口金ケース１の大きさにもよるが、１０〜１００個程度とするのが好ましく、これらをほぼ均等な間隔で設けることが好ましい。
【００２１】
上記のように構成することにより、気体供給管７から供給される気体は、気体加熱ヒータ８により規定温度に加熱され、均圧室９に送られて圧力を均一にされた後、気体導入孔１０から気体流路（隙間）６に導かれる。
【００２２】
また、加熱筒５の上部全内周には、上記気体流路６から送られる気体流の方向を、口金板２の底部とほぼ平行となるように転換する遮蔽板１１が設けられている。
【００２３】
すなわち、遮蔽板１１は、気体流路６から口金ケース１の下方に導かれた気体の進行方向を、口金板２の底部とほぼ平行となるようにし、ポリマ吐出孔３から吐出された直後の糸条に向けて方向転換するように配置されている。
【００２４】
このように、気体流の方向を口金板２の底部とほぼ平行にして、かつポリマ吐出孔３から吐出された直後の糸条に向けることにより、ポリマー吐出孔３の周辺が気体でシールされることになり、同時にポリマ吐出孔３から吐出した糸条１２から発生する低分子量物などを、気体と共に口金板２付近から遠避けることができるため、ポリマ吐出孔３付近に低分子量物からなる異物が付着するのを防止することができる。
【００２５】
そして、遮蔽板１１により方向転換された気体流は、口金板２の表面に沿って流れることから乱流とはならず、また気体流は紡出糸条１２に対し直角に当たるため、必要最小限の気体を流すことで目的とする効果が得られ、紡出糸条１２に揺れを生じることがない。したがって、乱流を生じることなくポリマー吐出孔３の周辺をシールすることができ、紡出糸条１２を揺らせたりする不具合が解消して、糸斑や糸切れの発生を起こすことのない安定した紡糸が可能となる。
【００２６】
次に、上記の構成からなる紡糸口金装置を使用して熱可塑性樹脂の溶融紡糸を行なうに際しては、口金板２のポリマー吐出孔３から紡出される糸条１２と、遮蔽板１１の先端との距離（図２に示した符号ｘ）を、３〜２０ｍｍ、特に４〜１０ｍｍの範囲とし、口金板２の底部表面に沿って平行方向に気体を流通させることにより、ポリマー吐出孔３周辺を気体でシールしながら溶融紡糸を行うことが必要である。
【００２７】
ここで、上記距離ｘが３ｍｍ未満の場合には、気流の整流状態は良好であるが、距離が近すぎるため糸条１２の僅かな動きで遮蔽板１１の先端に糸条１２が接触して断糸の原因となり、また２０ｍｍを超える場合は、気流は口金板２の表面を流れるため、距離が離れる程気流の乱れが大きくなり、結果として糸条１２の長さ方向に糸斑が生じ、強いては断糸の原因ともなることから好ましくない。
【００２８】
また、ポリマ吐出孔３周辺をシールする気体の温度については、ポリマー温度Ｘ（口金板内の温度）より±１０℃の範囲にすることが好ましい。口金板２より吐出された糸条１２は一旦膨らむ現象（バラス効果）から非常に不安定な状態にあるため、気体の温度を上記の範囲外とした場合には、糸条の状態が一層不安定となって、断糸の原因を招くことがあるため好ましくない。
【００２９】
ポリマ吐出孔３周辺をシールする気体の流量については、５．０〜５０．０リットル／分、特に１５．０〜４５．０リットル／分の範囲が好ましい。気体の流量が５．０リットル／分よりも少ないと、ポリマ吐出孔３より吐出された糸条１２から発生する低分子量物を口金板２付近から十分除去することができず、口金孔２付近の異物の付着防止改善効果が望めない傾向となり、また５０．０リットル／分を超えると、口金板２付近の異物付着は改善されるが、ポリマ吐出孔３から吐出された糸条１２が気流により糸揺れして断糸の原因を招く傾向となる。
【００３０】
本発明の溶融紡糸方法に適用することができる熱可逆性樹脂は特に限定されるものではなく、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン４６などのポリアミド類、およびポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸などのポリエステル類などの溶融紡糸に特に好適である。
【００３１】
また、本発明において使用する気体としては、ポリマーから発生する低分子量物質などからなる異物がポリマー吐出孔３の周辺に付着をするのを阻止できるものであれば、特に限定されるものではない。通常は安全面やコストの面を考慮して空気を用いることが好ましい。なお、単糸繊度の小さい糸条を溶融紡糸する場合など、効果をより高度に発現させる必要がある場合には、紡糸するポリマーや、口金面付着異物との反応性が低い気体を用いることにより、口金面上における付着異物の劣化などを防ぐという効果を得ることができ、このような場合には窒素などを用いることもできる。また、空気と窒素ガスとの混合ガスを使用することも勿論可能である。
【００３２】
以上説明したように、本発明の溶融紡糸用口金装置によれば、口金板のポリマー吐出孔周辺を気体でシールする際の気流の乱れを解消して、糸斑や糸切れの発生を起こすことなく、ポリマ吐出孔廻りの異物付着を防止することができ、また本発明の溶融紡糸方法によれば、口金板のポリマー吐出孔周辺を効率良く十分に気体シールすることができ、異物の付着を防止して操業性を著しく改善することができる。
【００３３】
【実施例】
以下に、実施例によって本発明を具体的に説明する。なお、実施例中の口金汚れ状態および断糸回数の評価は次の方法により行った。
［断糸回数］
繊維の生産量と断糸回数を測定し、トン当たりの断糸回数で示した。
［口金汚れ状態］
連続４８時間生産時の口金汚れ度合いを目視にて判定し、次のように評価した。　◎；異物の付着が全くない。
【００３４】
○；若干変色しているが堆積物はない。
【００３５】
△；少量の異物が付着し、堆積している。
【００３６】
×；異物が多く付着、堆積している。
［実施例１〜５］
ポリエチレンテレフタレートを紡糸温度２９０℃にて溶融した後、ギヤーポンプにて計量し、ポリマー供給部から口金ケースに導き、さらに口金ケース内に収納された口金板（口金板外周１５０ｍｍ、ポリマー吐出孔の直径１ｍｍφ、ポリマ吐出孔の数２０個が１００ｍｍの円周方向に配列）口金板から押出した後、冷却水にて固化させ、引取り速度４０ｍ／分のローラーで引き取った。
【００３７】
この時の口金ケース内の温度、気体温度、気体流量、気体噴出し距離（ｘ）を、表１に示したように種々変更して実施した。
【００３８】
冷却後引取った糸条糸を、連続して複数個の延伸ローラを用いて延伸し、その後巻き取り機に巻き取った。
【００３９】
その際の断糸回数および口金汚れ状態の評価を実施した結果を表１に示した。
［比較例１］
紡糸機のハウジングと口金ケースとの間に隙間を設けることなく、気体シールを省略して、実施例１と同様の条件でポリエチレンテレフタレートの溶融紡糸を行なった場合の断糸回数および口金汚れ状態の評価結果を表１に併せて示した。
［比較例２］
特開平１１−１７２５１９号公報に記載される構成の溶融紡糸用口金（口金板ｂが口金ケースａに設置され、口金ケースａは外部から気体を導入する気体供給口ｄと接続し、口金板ｂの外周に沿って設けられた均圧室ｃを有し、さらに口金板ｂの下面よりも下部に、一端が均圧室ｃに接続され、他端が口金板ｂに穿孔されたポリマー吐出孔ｇに向かって、上向きに１５゜の角度で設けられた複数の気体吹き出し孔ｅを有する構成・・図３参照）を使用し、口金ケース内の温度、気体温度、気体流量、気体噴出し距離（ｘ）を、表１に示したように設定した以外は、実施例１と同様の条件でポリエチレンテレフタレートの溶融紡糸を行なった。この場合の断糸回数および口金汚れ状態の評価結果を表１に併せて示した。
【００４０】
【表１】
2004060074.tif 000003
【００４１】
表１の結果から明らかなように、本発明の溶融紡糸用口金装置および溶融紡糸方法（実施例１〜５）によれば、糸斑や糸切れの発生を起こすことなく、ポリマ吐出孔廻りの異物付着を効果的に防止することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の溶融紡糸用口金装置によれば、口金板のポリマー吐出孔周辺を気体でシールする際の気流の乱れを解消して、糸斑や糸切れの発生を起こすことなく、ポリマ吐出孔廻りの異物付着を効果的に防止することができる。
【００４３】
また、本発明の溶融紡糸方法によれば、口金板のポリマー吐出孔周辺を効率良く十分に気体シールすることができ、糸斑や糸切れの発生を起こすことなく異物の付着を防止して、操業性を著しく改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の溶融紡糸用口金装置の一実施態様を示す側断面図である。
【図２】図２は図１における口金ケース下面の一部拡大図である。
【図３】図３は従来の口金装置の一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
１　　口金ケース
２　　口金板
３　　ポリマ吐出孔
４　　ハウジング
５　　加熱筒
６　　気体流路（隙間）
７　　気体供給管
８　　気体加熱ヒーター
９　　均圧室
１０　　気体導入孔
１１　　遮蔽板
１２　　糸条
１３　　ポリマー供給部
１４　　計量部
１５　　保温蓋
１６　　口金パック
ｘ　　遮蔽板の先端と糸条との距離
【図１】
2004060074.tif 000004
【図２】
2004060074.tif 000005
【図３】
2004060074.tif 000006