(57)【要約】  本開示により、その実施形態では溶融プラスチックポリマーを押し出し、繊維を形成するために使用する紡糸口金が提供される。紡糸口金は複数の輪郭に沿って設けられた複数の開口を含む。これにより、開口の密度を増すことで紡糸の生産性を向上し、同時に開口同士の距離を適切に維持することにより繊維の融着の危険を排除する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維形成のための溶融プラスチックポリマーの押出紡糸口金であって、開口の密度を高めることにより紡糸の生産性を向上しつつ、開口間の距離を確保して繊維が融着する危険を回避するため、複数の輪郭に沿って配置された複数の開口が含まれるもの。
【請求項２】
請求項１の紡糸口金であって、開口密度が紡糸口金の表面積1平方センチメートル当たり20から45であり、開口同士の距離が1から5 mmであるもの。
【請求項３】
請求項１の紡糸口金であって、開口密度が紡糸口金の表面積1平方センチメートル当たり20から60であり、開口同士の距離が1から5 mmであるもの。
【請求項４】
請求項１の紡糸口金であって、開口密度が紡糸口金の表面積1平方センチメートル当たり20から45であり、開口同士の距離が1.5から2.2 mmであるもの。
【請求項５】
請求項１の紡糸口金であって、輪郭が複数の同心円状に置かれた円であるもの。
【請求項６】
請求項１の紡糸口金であって、開口が16の同心円に沿って置かれているもの。
【請求項７】
請求項１の紡糸口金であって、ポリマーがポリエステルであるもの。
【請求項８】
請求項１の紡糸口金であって、229 mmの直径および3900の開口が配置され、含まれる口金。
【請求項９】
請求項１の紡糸口金であって、229 mmの直径および4208の開口が配置され、含まれる口金。
【請求項１０】
請求項１の紡糸口金であって、開口の配置がマイクロおよびスーパーマイクロデニール繊維の形成を容易にするようになっているもの。
【請求項１１】
請求項１の紡糸口金であって、ポリエステル短繊維（PSF）紡糸機において使用するよう適合された口金。
【請求項１２】
請求項１の紡糸口金であって、その取り付けを容易にするためにその外周に沿って開けられた複数の取り付け用開口を含むもの。
【請求項１３】
請求項１０の紡糸口金であって、その取り付け用開口のうち直径上正反対にあるように配置されている少なくとも2つの開口が皿穴であるもの。
【請求項１４】
請求項１の紡糸口金であって、その周縁に配置して施された穿孔を含むもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
開示の分野
本開示は溶融紡糸のプロセスに関する。特に、溶融紡糸に使用される紡糸口金に関するものである。
【０００２】
定義
本明細書で使用する「マイクロデニールファイバー」および「マイクロファイバー」という表現は、1本当り1ないし1.3デニールまたはデシテックスより細い合成繊維を指す。
【０００３】
本明細書で使用する「スーパーマイクロデニール単繊維」という表現は、.37dpf（単繊維あたりデニール）の寸法をもつ合成繊維を指す。
【背景技術】
【０００４】
ポリマー繊維は、一般的には溶融紡糸プロセスによって製造される。溶融紡糸プロセスでは、ポリマーは溶融され、紡糸口金や複数の開口をもつダイに圧送される。溶解されたポリマーは口金ないしはダイに形成されている複数の開口を通過することにより溶融ポリマー繊維となる。開口より押し出された溶融ポリマー繊維は冷却され、または急冷され、凝固されて取り出しホイールを介しはボビンに巻き取られる。溶融時および凝固後の両方の状態において繊維を伸張することにより高分子鎖の方向を繊維の軸に沿ったものに揃えることができる。ポリエチレンテレフタレートやナイロン6,6などのポリマーは、大量に溶融紡糸に使用されている。
【０００５】
溶融ポリマーは、溶融繊維の形成が容易にできるよう、口金ないしはダイに配置されている複数の開口から押し出される。口金に配置されている開口の数が多いほど、多くの繊維が形成され、つまりは、口金の生産性が向上する。紡糸の生産性は、口金における開口の密度に比例する。さらに詳細には、紡糸の生産性は、口金の面積の単位にある開口の数に比例する。特に、口金の開口の数を増やせば、紡糸の生産性が増加する。しかしながら、従来の口金には構造的な限界が存在し、それにより開口の密度はある一定の限度以上に高めることができない。開口の数の増加は、紡糸の最中に単繊維の融着が起こる危険を高め、製品の品質およびプロセスの生産力に悪影響を及ぼす。このように従来の紡糸口金では限度以上に開口の密度を高めることは望めず、従来の紡糸口金によればマイクロファイバーやスーパーマイクロデニールファイバーの生産量を一定の限度以上に高めることはできない。このようにして、従来の紡糸口金によれば紡糸の生産性は限定的なものとなる。
【０００６】
プラスチックポリマーの溶融紡糸のための口金に関する先行技術の開示文書は複数存在する。
【０００７】
例えば、取得済みの米国特許US6926854 （以下、‘854 取得済み米国特許という）は、ポリエステル細繊度マルチフィラメントの製法が開示されている。それによれば、内側から外側へのラジアルな送風による急速冷却を用いた、ポリエステル中空糸製造のための溶融紡糸プロセスにおける急冷遅延保護導風板の長さは、（2.8060インチ x 通過量÷繊維数2）で表されるとしている。また、急冷空気管の長さは15から40cm、急冷の空気の送風速度は0.2から0.6 m/sとしている。紡糸口金の開口のレイアウトとして、最も外周の開口からなる円の直径と最も内周の開口からなる円の直径の差は20 mm 以下に設定する。また、最も内周の開口からなる円の直径と、急速空冷の送風管の直径の差は少なくとも12 mmで33 mm未満としている。紡糸口金のレイアウトにおける開口の密度は、1平方センチメートルにつき7から15としているが、これは大変少ない数でしかない。‘854 取得済み米国特許の開示による紡糸口金の使用では、紡糸の生産性は低いと言わざるを得ず、ポリエステル細繊度マルチフィラメントの製造については‘854 取得済み米国特許の開示による口金の使用は複雑であり、効果がない。
【０００８】
同様にして、公開された日本特許出願JP4300319（以降、’319公開済み日本特許出願という）は、ポリエステル繊維の生産方法とそれに用いる紡糸口金について開示している。それによればポリエステル繊維は毎分5000m以上の高速で溶融紡糸される。口金の開口は複数の同心円状に設けられ、紡糸を行う内周にある開口の径が外周にある開口より大きくしてある。溶解紡糸されたばかりの繊維に外周全体より均一に冷却風の吹き付けを行って急冷するとしている。それにより、多くの単繊維からなるポリエステル繊維のマルチフィラメント糸が溶融紡糸される。しかし、’319公開済み日本特許出願による口金および製造方法は複雑で、効果がない。
【０００９】
公開された中国特許出願CN 1752301（以降、‘301公開済み中国特許出願という）は、乾式紡糸と溶融口金によるファインデニールアクリル繊維の製造方法を開示している。本方法は原特許のDupontのアクリル繊維乾式紡糸の技術的条件を以下のように調整したものである。すなわち、材料の内側、外側の温度差を広げ、窒素ガスの温度と流量、水洗温度、ドラフトの数と速度を制御し、繊維油剤として綿繊維系のものを用いることなどである。‘301公開済み中国特許出願は、高密度に穿孔された紡糸口金の設計も開示している。開口は0.09から0.13 mmであり、開口は15から21の同心円の上に配置される。これにより、ファインデニールアクリル繊維の大量生産が可能であるとしている。しかし、‘301公開済み中国特許出願によるファインデニールアクリル繊維の乾式紡糸の方法およびそのための紡糸口金は複雑であり、効果がない。
【００１０】
以上から、紡糸口金の開口の密度を上げ、紡糸の生産量を高める必要が感じられるのである。さらに、製品の品質を維持し製造におけるプロセスの生産性を一定に安定させながら、紡糸の生産量を高める必要が感じられるのである。加えて、紡糸において繊維が融着する危険を皆無にしつつ、紡糸口金の開口の密度を上げ、紡糸の生産量を高める必要が感じられるのである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の課題
少なくとも一つの実施例において解決される、本開示の課題のいくつかを以下に示す:
【００１２】
本開示の一つの課題は、先行技術の問題を一つないしは複数改善し、またはその有用な代替方法を提供することである。
【００１３】
本開示の一つの課題は、紡糸の生産性を向上する紡糸口金を提供することである。
【００１４】
本開示のもう一つの課題は、高い開口密度をもった紡糸口金を提供することである。
【００１５】
さらに、本開示のもう一つの課題は、開口の数を増やすことができるよう戦略的に配置された開口をもつ紡糸口金を提供することである。
【００１６】
加えて、本開示のもう一つの課題は、繊維生産においてプロセスの生産量を向上させる紡糸口金を提供することである。
【００１７】
加えて、本開示のもう一つの課題は、高開口密度を持つ口金による紡糸において繊維の融着の危険を排除する紡糸口金を提供することである。
【００１８】
本開示のさらなる課題は、マイクロファイバーおよびスーパーマイクロデニールファイバーの製造のための溶融紡糸プロセスで使用する紡糸口金を提供することである。
【００１９】
本発明の他の課題や利点は、添付されている図表とともに以下の説明により明確にされるが、これらの図表や説明は本発明の範囲を限定するものではない。
【００２０】
本発明の概要
本開示のある実施形態に沿った繊維形成のための溶融プラスチックポリマーの押出紡糸口金が提供される。紡糸口金には、開口の密度を高めることにより紡糸の生産性を向上しつつ、開口間の距離を確保して繊維が融着する危険を回避するため、複数の輪郭に沿って配置された複数の開口が含まれる。
【００２１】
標準として、開口密度は紡糸口金の表面積1平方センチメートル当たり20から45である。開口同士の距離は、1から5 mmである。
【００２２】
ある実施形態によれば、紡糸口金はその表面積1平方センチメートル当たり20−60の範囲にある開口密度を持ち、開口同士の距離は、1から5 mmである。
【００２３】
他の実施形態によれば、紡糸口金はその表面積1平方センチメートル当たり20−45の範囲にある開口密度を持ち、開口同士の距離は、1.5から2.2 mmである。
【００２４】
一般的に、輪郭は複数の同心円状に置かれた円である。
【００２５】
ある実施形態によれば、開口は16の同心円に沿って置かれている。
【００２６】
一般的に、溶融ポリマーは溶融ポリエステルである。
【００２７】
標準として、紡糸口金は229 mmの直径および3900の開口を持つ口金である。
【００２８】
他の実施形態によれば、紡糸口金は229 mmの直径および4208の開口を持つ口金である。
【００２９】
好ましくは、紡糸口金はポリエステル短繊維（PSF）紡糸機において使用する。
【００３０】
一般的に、紡糸口金は、その取り付けを容易にするために外周に沿って開けられた複数の取り付け用開口を含む。
【００３１】
好ましくは、取り付け用開口のうち直径上正反対にあるように配置されている少なくとも2つの開口が皿穴である。
【００３２】
標準として、紡糸口金は、その周縁に配置して施された穿孔を含む。
【００３３】
添付図表の概要説明
本開示の内容は添付の図表と共に以下の説明でさらに明確なものとするが、本開示の範囲を限定するものではない。以下に添付図表の概要を示す:
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１ａ】図1aは本開示に沿ったある実施形態における、229 mmの直径および3900の開口を持つ紡糸口金の前面図である。
【図１ｂ】図1bは図1aの紡糸口金の、X-X 線上における断面図である。
【図２ａ】図2aは本開示に沿い、さらに改良された実施形態における、229 mmの直径および4208の開口を持つ紡糸口金の前面図である。さらに
【図２ｂ】図2bは図2aの紡糸口金の、X-X’ 線上における断面図である。
【００３５】
添付図表の詳細説明
本発明は、添付されている図表とともに以下の説明により明確にされるが、これらの図表や説明は本発明の範囲を限定するものではない。専ら例示および図解の方法として示されているのみである。
【００３６】
本開示の実施形態およびその機能や利点の詳細は、以下の実施例をもって説明されるが、これらの実施例は本特許を限定するものではない。既知の技術や部品、処理方法の説明は、実施例の明確な説明を不必要に損なうことのないように省略する。以下に示した実施例は、単に理解を容易にするためのものであり、また、専門の者が本開示の内容を実現することを可能とするためのものである。このように、実施例は実施形態の範囲を限定するものと解されてはならない。
【００３７】
本開示は、プラスチックポリマーの押し出しにより繊維を形成するための紡糸口金の改善をもたらすことを目的としている。改善された紡糸口金には所定に配置された開口がある。詳しくいえば、限定された面積により多くの開口を施すことができるような配置であって、それにより紡糸の生産性を向上し、同時に開口同士の適切な距離を保つことで繊維の融着を排除するものである。
【００３８】
図1a は本開示に沿ったある実施形態における、229 mmの直径および、従来の概ね3300の円形開口に対し、3900の開口を持つ紡糸口金の前面図である。
【００３９】
図1bは図1aの紡糸口金の、X-X 線上における断面図である。図1aは参照番号（1）で示した複数の開口を持った紡糸口金を示しており、開口は16の同心円状に置かれた円に沿って、その数量に応じて適切に配置されている。例えば、最も内周にある円に沿っては202の開口があり、その次の円に沿っては、208の開口がある。以降同様である。このような配置は、特定の面積、つまり直径229 mmの口金の面積上においてさらに多くの開口を配置することを容易にする。さらに、紡糸口金のこのような開口の配置は、マイクロおよびスーパーマイクロデニールの形成に適している。加えて、紡糸口金は、混乱を防ぐため、このように配置された開口の数を示したマーキングを含む。例えば、図1a に示された紡糸口金は、3900というマーキングを含み、これは口金に配置された3900の開口が存在することを示す。このマーキングはエッチングや他のどのようなプロセスによるものでもよい。
【００４０】
さらに、紡糸口金の外周の沿って16の固定、取り付け用開口2がある。これらの16の開口は、16の同心円状に置かれた開口に対し、やはり同心円状に配置されている。加えて16の固定用開口2のうち直径上正反対にあるように配置されている2つは皿穴である。さらに、口金の周縁に一対の開口3と一つずつの開口4および5が配置されている。
【００４１】
図2a は本開示に沿ったある実施形態における、229 mmの直径および、従来の概ね3300の円形開口に対し、4208の円形開口を持つ紡糸口金の前面図である。図2aは参照番号（11）で示した複数の開口を持った紡糸口金を示しており、開口は16の同心円状に置かれた円に沿って、その数量に応じて適切に配置されている。さらに、紡糸口金の外周の沿って16の固定、取り付け用開口12がある。これらの開口は、16の同心円状に置かれた開口に対し、やはり同心円状に配置されている。16の固定用開口2のうち直径上正反対にあるように配置されている2つは皿穴である。さらに、口金の周縁に一対の開口13と一つずつの開口14および15が配置されている。
【００４２】
図2bは図2aの紡糸口金の、X-X’ 線上における断面図である。図2aは参照番号（11）で示した複数の開口を持った紡糸口金を示しており、開口は16の同心円状に置かれた円に沿って、その数量に応じて適切に配置されている。例えば、最も内周にある円に沿っては218の開口があり、その次の円に沿っては、224の開口がある。以降同様である。このような配置は、特定の面積、つまり直径229 mmの口金の面積上においてさらに多くの開口を配置することを容易にする。さらに、紡糸口金のこのような開口の配置は、マイクロおよびスーパーマイクロデニールの形成に適している。加えて、図2a に示された紡糸口金は、4208というマーキングを含み、これは口金に配置された4208の開口が存在することを示す。このマーキングはエッチングや他のどのようなプロセスによるものでもよい。
【００４３】
本開示に沿った紡糸口金の、図2aおよび図2bに示した他の機能や部分は図1aおよび図1bに示した機能および部分と全く同様のものである。
【００４４】
本開示は、戦略的に配置された複数の開口を持つ紡糸口金を提供し、それにより開口の密度を高め紡糸の生産性の向上を実現と同時に製品の品質を維持し、製造を通じてプロセスの生産量を安定させる。紡糸口金に戦略的に配置された開口は、開口同士の適切な距離を保つことで繊維の融着の危険を排除している。
【００４５】
本開示による紡糸口金は、とりわけポリエステル短繊維（PSF）紡糸機での使用に適したものであるが、他のいかなる種類の紡糸機においても使用を予定できる。
【００４６】
本開示による紡糸口金は、従来の口金と同一の面積をもつ。しかし、図1a、図1b、図2a、図2bに示され、以上に説明したように開口は戦略的に配置され、口金における開口の密度は高められている。さらに、開口同士の距離は、紡糸の際の繊維の融着を予防するように調整されている。加えて、本開示による紡糸口金の開口の配置は、マイクロおよびスーパーマイクロデニールに適したものである。
【００４７】
本開示による紡糸口金の効率を確かめるための試験を実施した。本開示による紡糸口金を、市販の紡糸機において試験した。高い生産量と通常の性能が発揮されることが観察された。得られたトウは、欠陥について検査したが、同等のデニールの既存製品と対等のものであった。本開示による紡糸口金の使用により、生産性は紡糸において少なくとも10パーセント向上した。得られたトウは市販のドロー機により処理された時、その生産性能は通常通りのものであることが観察された。最終的に得られた繊維は欠陥のないものであった。
【００４８】
しかし、以上の好ましい実施形態は本開示の範囲を限定するものではない。以上の詳細説明は、単に例示および解説のために提供されている。
【００４９】
本開示の実施形態およびその機能や利点の詳細は、実施例をもって説明されるが、これらの実施例は本特許を限定するものではない。既知の技術や部品、処理方法の説明は、実施例の明確な説明を不必要に損なうことのないように省略する。ここで使用した実施例は、単に理解を容易にするためのものであり、また、専門の者が本開示の内容を実現することを可能とするためのものである。このように、実施例は実施形態の範囲を限定するものと解されてはならない。
【００５０】
以上の特定の実施例は、現行の知識をもとに、簡単にその変更や適用を行い、基本的概念から出発することなく、即にその広い応用ができるよう、また、類推による理解を深めることのできるよう、発明の性質を全般的に示したものである。本文で使用した表現や用語は説明を目的とするもので、限定を目的としないことを理解すべきである。さらに、実施例は、好ましい物を取り上げてはいるが、技能ある者は、それら実施例に変更を加えて、実施例の意図と適用範囲を継承しつつその応用ができることを認識できるであろう。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本開示がもたらす技術的特長と経済的意義
本開示による方法は、以下に示すいくつかの技術的な特長をもつがこれらに限定されない:
・紡糸の生産性を向上させる紡糸口金;
・開口の数を増加させることのできるよう戦略的に配置された開口を持つ紡糸口金;
・開口の密度を高めた紡糸口金;
・繊維製造において生産を改善し、生産量を安定的に維持する紡糸口金;
・紡糸における繊維の融着の危険を排除する紡糸口金; 加えて
・マイクロおよびスーパーマイクロデニール繊維の製造における溶融紡糸プロセスで使用する紡糸口金。
【００５２】
本仕様書全体で使用されている"含む"（"comprise"／"comprises"／"comprising"）なる言葉もしくはその変形は、陳述された要素、整数またはステップの包含を暗示するが、その他の要素、整数またはステップの除外を暗示しないと理解される。
【００５３】
"少なくとも"／"少なくともひとつ"（"at least"／"at least one"）なる表現の使用は、使用を１つまたはそれ以上の望ましい目的または結果を得るか達成するため、公開特許の具体化中に入れてもよいので、１つまたはそれ以上の要素または成分あるいは数量の使用を示唆する。
【００５４】
本明細書に含まれる文書、材料、デバイス、論文などに関するすべての考察は、本発明説明を整えるためのみの目的で行われている。これにより本発明の一部または全部が既存技術の一部を構成していることを認めている、ないしは本発明の日付以前から通常一般の知識として存在していたことを認めているとみなすべきものではない。
【００５５】
ここで示されたさまざまな物理パラメータ、寸法、量の数値は近似値にすぎず、本発明とその請求項では、そこに示された物理パラメータ、容積、量の数値よりも高い値も、相反する記述がない限りは、許容されることが予想される。
【００５６】
特定の実施例は、現行の知識をもとに、簡単にその変更や適用を行い、基本的概念から出発することなく、即にその広い応用ができるよう、また、類推による理解を深めることのできるよう、発明の性質を全般的に示したものである。本文で使用した表現や用語は説明を目的とするもので、限定を目的としないことを理解すべきである。さらに、実施例は、好ましい物を取り上げてはいるが、技能ある者は、それら実施例に変更を加えて、実施例の意図と適用範囲を継承しつつその応用ができることを認識できるであろう。ここで示されている例は、専ら実施例の理解を容易にし、専門的知識を持つ物がその実現を容易にするためのものであり、実施例の適用範囲を限定するためのものではない。
【図１ａ】
2015514163.tif 000002
【図１ｂ】
2015514163.tif 000003
【図２ａ】
2015514163.tif 000004
【図２ｂ】
2015514163.tif 000005
【国際調査報告】
2015514163.tif 000006
2015514163.tif 000007