(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１ポリマ成分を、第１溶融温度で少なくとも１つの口金パック組立体に供給し、
第２ポリマ成分を、第２溶融温度で少なくとも１つの口金パック組立体に供給し、
第１ポリマ成分と第２ポリマ成分とを結合して複合構造にし且つ１ポリマ成分及び第２ポリマ成分を、底表面の１２ｍｍ2当たり少なくとも１つの孔の孔表面密度を有する少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金に通して押し出して溶融複合フィラメントを形成し、
複合溶融フィラメントの押出し方向を横切って少なくとも約１０００フィート／分の面速度で流体を吹きつけることにより溶融複合フィラメントを急冷し、複合フィラメントのスラビング及び密着を効果的に防止することを特徴とする複合ポリマフィラメントの高速紡糸方法。
【請求項２】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、約１０００フィート／分〜１６００フィート／分の範囲の面速度で流体を吹きつけることからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、複合溶融フィラメントの押出し方向を横切って約１０００フィート／分〜１６００フィート／分の範囲の面速度で空気を吹きつけることからなることを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項４】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、流体を吹き出す面開口を備えた高面速度急冷装置により行われ、前記面開口は、少なくとも、高孔表面密度紡糸口金の１つから押し出される溶融複合フィラメントの結合幅と同じ広さであり且つ可変高さを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
高面速度急冷装置の面開口は、約２０〜５０ｍｍの高さを有することを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、流体を吹き出す面開口を備えた高面速度急冷装置により行われ、高面速度急冷装置は、面開口の中心から測定して、最も近い溶融複合フィラメントから約４．５〜５．５ｃｍの水平距離に位置決めされることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、流体を吹き出す面開口を備えた高面速度急冷装置により行われ、高面速度急冷装置は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底縁部から面開口の頂縁部に向かって約０．０〜２０．０ｃｍの垂直距離に位置決めされることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、流体を吹き出す面開口を備えた高面速度急冷装置により行われ、急冷装置は、面開口を、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面の中心に向けて、水平に対して約０〜５０°の角度に位置決めされることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、約５０〜９０°Fの温度を有する流体を吹き出す面開口を備えた高面速度急冷装置により行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
複合溶融フィラメントはロングスピン法を用いて製造されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
紡糸速度は約６０〜２２５ｍ／分であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、溶融複合フィラメントを押し出す底表面を有し、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金が更に、底表面の８ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、底表面の０．６ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を有することを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
第１ポリマ成分の押出し量は約０．０１〜０．１２ｇ／分／紡糸口金孔であり、第２ポリマ成分の押出し量は約０．０１〜０．１２ｇ／分／紡糸口金孔であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
溶融複合フィラメントを急冷する工程は、溶融複合フィラメントが少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金から押し出されると直ぐに溶融複合フィラメントを急冷することであることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
複合溶融フィラメントはコンジュゲート繊維であり且つ約３０〜７０重量％の第１成分及び約７０〜３０重量％の第２成分からなることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
コンジュゲートフィラメントはポリエチレンシース及びポリプロピレンコアを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
コンジュゲートフィラメントはポリエステルシース及びエチレン酢酸ビニルコアを有することを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１９】
少なくとも底表面の１２ｍｍ2当たり少なくとも１つの孔の孔表面密度を有する１つの高孔表面密度紡糸口金と、
溶融複合フィラメントの配列を押し出すために、第１ポリマ組成物を前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を通して供給するための少なくとも１つの供給要素と、第２ポリマ組成物を前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を通して供給するための少なくとも１つの供給要素と、
複合フィラメントのスラビング及び密着を効果的に防止するために、溶融複合フィラメントが少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を出るとき溶融複合フィラメントの配列を急冷する少なくとも１つの高面速度急冷装置とを有することを特徴とする複合ポリマフィラメントの高速紡糸装置。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの高面速度急冷装置は、該装置が高面速度で流体を吹き出す面開口を備えた面を有し、該面は固定幅を有し且つ前記面の面開口の高さを変化させる手段を有し、該高さ変化手段が前記面の面開口の高さを約２０〜５０ｍｍに変化させ、前記固定幅は、前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金から押し出される溶融複合繊維の結合幅と同じ広さであり、前記少なくとも１つの高面速度急冷装置は、約１０００〜１６００フィート／分の面速度で前記面を通して流体を吹き出す駆動要素を有し、該駆動要素は約３００立方フィート／分の体積流量で前記面を通して流体を吹き出すことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金に対して前記少なくとも１つの高面速度急冷装置を角度調節可能に取り付けるための少なくとも１つのアンギュラ取付け要素を更に有し、前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は溶融複合繊維を押し出す底表面を備え、前記アンギュラ取付け要素は、高速流体が約０〜５０°の角度で少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の前記底の中心に向くように、前記少なくとも１つの高面速度急冷装置を取り付けることを特徴とする請求項１９又は２０に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金に対して前記少なくとも１つの高面速度急冷装置を垂直方向に調節可能に取り付けるための少なくとも１つの垂直取付け要素を更に有し、前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は溶融複合繊維を押し出す底表面を備え、前記面は前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の前記底表面に最も近い頂縁部を備え、前記垂直取付け要素は、前記少なくとも１つの高面速度急冷装置を、前記底表面から前記頂縁部に向かって測定された約０．０〜２０．０ｃｍの垂直距離に取り付けることを特徴とする請求項１９〜２１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２３】
前記少なくとも１つの高面速度急冷装置を、前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金から押し出される溶融複合フィラメントに対して水平方向に調節可能に取り付けるための少なくとも１つの水平取付け要素を更に有し、前記少なくとも１つの水平取付け要素は、前記少なくとも１つの高面速度急冷装置を、最も近い溶融複合フィラメントから前記面の中心に向かって測定された約４．５〜５．５ｃｍの水平距離に取り付けることを特徴とする請求項１９〜２２のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、溶融複合繊維を押し出す底表面を有し、前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金が更に、前記底表面の８ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を有することを特徴とする請求項１９〜２３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項２５】
前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、前記底表面の０．６ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を有することを特徴とする請求項２４に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、合成複合繊維、特に、不織布の製造に使用される合成コンジュゲート繊維に関する。より詳しくは、本発明は、複合ポリマ繊維及びフィラメントを、高速で且つ高密度パック構造（ｄｅｎｓｅｌｙ  ｐａｃｋｅｄ  ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）に製造する方法及び装置に関する。更に詳しくは、本発明は、１つ以上の高孔表面密度紡糸口金（ｈｉｇｈ  ｈｏｌｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｓｐｉｎｎｅｒｅｔｔｅｓ）を用いて高速で製造され且つ後で高速急冷される複合繊維に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、複合ポリマ繊維の製造には少なくとも２つの異なるポリマを使用し、該ポリマを、溶融状態で複合口金パックを介して紡糸口金の頂孔に導き、紡糸口金のベースから押し出される複合繊維に所望の断面形状を付している。
複合繊維は多くの形態に形成することができ、「複合繊維（ｍｕｌｔｉ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｂｅｒｓ）」なる用語は、広く「コンジュゲート繊維（ｂｉ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｂｅｒｓ）」を含むものとして本願明細書で使用する。ここで、コンジュゲート繊維は、２つの異なる且つ別々のポリマ成分を含み、複合繊維は２つ以上の異なる且つ別々のポリマ成分を有するものでもよい。種々のコンジュゲート繊維の形態として、コアが第１ポリマから作られ且つ第２ポリマから作られた同心シースがコアの周囲に同心状に配置されている同心シース−コア形式と、２つのポリマ成分が繊維と平行に並置されている並置形式と、三裂葉状繊維の３つの先端部が、繊維の残部を構成するポリマとは異なるポリマから形成されている三裂葉形態がある。
一般に、上記形式の複合繊維の製造に用いられる方法として２つの形式がある。１つの方法は古くからある２段階「ロングスピン」法であり、この方法は、先ず、５００〜３０００ｍ／分の一般的紡糸速度（より一般的には、紡糸すべきポリマに基づき、５００〜１５００ｍ／分の紡糸速度）で繊維を溶融押し出しし、得られた非引張り繊維を束ね、次に、これらを収集して太いトウ（該トウは、繊維が延伸され、ケン縮され且つステープルに切断される第２段階において通常１００〜２５０ｍ／分で運転される装置を通して供給される）を形成する工程を有する。
【０００３】
第２の方法は１段階「ショートスピン」法であり、この方法は、一般的な紡糸速度が５０〜２００ｍ／分の範囲内にある１段階でポリマからステープルに変換する工程を有する。この１段階法は、ロングスピン法で一般的に使用される単位紡糸口金当たり孔数より非常に大きい単位紡糸口金当たり孔数を使用しているため、生産性が高い。
「ショートスピン」法は紡糸段階と延伸段階との間で何らの中断もなく遂行されるので、これらの段階間に繊維を貯蔵しておく必要又は「ロングスピン」装置のレイアウトに必要な特別設置スペースを設ける必要がなくして高収量が得られる点で「ロングスピン」法より優れている。
溶融複合フィラメントの製造原理は、ＮＡＫＡＪＩＭＡ等の米国特許第４，７３８，６０７号（該米国特許は本願に援用する）に知られており且つ開示されている。この米国特許では、独立した紡糸液を作るため少なくとも２つの異なる熱可塑性ポリマが加熱により独立的に溶融され、２つの液体は、加圧下で、独立通路を通って紡糸孔に別々に供給され、これと同時に又はこの直前に、両液体は互いに所定比率で結合される。次に、結合ポリマは紡糸口金の底孔から多数の複合繊維の形態をなして押し出され、該複合繊維は、次に、凝固させるため急冷しなければならない。
【０００４】
コンジュゲート繊維の紡糸時に或る利点を得るため、ポリマを溶融紡糸する装置及び方法も知られている。例えばＨＩＬＬの米国特許第４，４０６，８５０号（以下、ＨＩＬＬ  ’８５０と呼ぶ。尚、該米国特許の全部を本願に援用する）は、紡糸口金の面すなわち表面の比較的大きな単位面積当たりフィラメント表面密度を保持しながら、異なるポリマの供給材料を紡糸口金の各紡糸オリフィスに供給する装置及び方法に関するものである。
ＨＩＬＬ  ’８５０は、紡糸口金表面の大きな単位面積当たり孔数（すなわち高孔表面密度）を達成するための最も困難なコンジュゲート紡糸形式は、同心シース−コア形式であることを開示している。ＨＩＬＬ  ’８５０は、同心シース−コア繊維の紡糸時に「高孔表面密度（ｈｉｇｈ  ｈｏｌｅ  ｓｕｒｆａｃｅ
ｄｅｎｓｉｔｙ）」を達成するための改良されたスピンパック設計を開示している。紡糸口金板は、紡糸口金の底表面の１ｃｍ2 当たり２．０〜２．５個の通路の孔表面密度を達成することが開示されており、ＨＩＬＬ  ’８５０は、一層近接した間隔が可能であると述べている。
ＨＩＬＬの米国特許第５，１６２，０７４号（以下、ＨＩＬＬ  ’０７４と呼ぶ。尚、該米国特許の全部を本願に援用する）は、一層高い孔表面密度で複合繊維を紡糸する装置及び方法に関するものである。ＨＩＬＬ  ’０７４は、紡糸口金面積１ｃｍ2 に約８個程度の紡糸オリフィスの孔表面密度と、繊維のより効率的な急冷を促進すべく紡糸オリフィスを互い違いの列に配置することとを開示している。ＨＩＬＬ  ’０７４特許は１つ以上の使い捨て型分配板を用いており、該分配板では、この一方の面又は両面に流路がエッチングされており、異なるポリマ成分を紡糸口金の適当な入口孔位置に分配する。
【０００５】
コストをできる限り低く維持しながら、生産性（すなわち、紡糸口金の表面積の１ｃｍ2 ／１分当たりのポリマのグラム数）及び繊維の均一性（すなわちデニール及び形状）を最大にする試みにおいて、ＨＩＬＬ  ’０７４は、幾つかの台上試運転において、急冷用空気流に対して垂直な方向に６ｍｍの間隔を隔てて配置された紡糸オリフィス（すなわち孔）を備えた紡糸口金を使用し、紡糸口金面積１ｃｍ2 当たり７．９個の孔（すなわち、１つの孔当たり１２．６ｍｍ2 ）の結果孔表面密度を得ている。この密度では、フィラメントの密着を防止するのに、紡糸口金の下の最初の１５０ｍｍの範囲内に強い急冷空気流が必要であった。ＨＩＬＬ  ’０７４は、使用した急冷装置の特性を明示していないけれども、容易に入手でき且つ良く知られた急冷装置を使用している。
溶融紡糸による複合繊維のあらゆる製造方法には、紡糸口金の下面の１２．６ｍｍ2 当たり１個の孔をもつ孔表面密度より大きい孔表面密度で紡糸される溶融繊維を充分に急冷することについて問題がある。標準型急冷装置では溶融複合フィラメントを充分に冷却できず、このため、２本以上のフィラメントが充分に凝固する前に一体に融合してしまう「密着（ｍａｒｒｉｅｄ）」フィラメントが生じる。不充分な冷却により生じる他の問題は、不充分な冷却から生じる他の問題は、溶融フィラメント（すなわち繊維）が紡糸応力に耐えるのに充分な急速で冷却されない「スラビング（ｓｌｕｂｂｉｎｇ）」であり、スラビングにより破断された繊維すなわちフィラメントが生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、１つ以上の高孔表面密度紡糸口金を用いた高速紡糸により複合繊維の高速製造を達成すること、及び１つ以上の高孔表面密度紡糸口金から押し出される複合繊維配列を、改良された高速急冷装置を用いて充分に急冷することにある。孔表面密度は、紡糸口金の面（すなわち底面）の単位面積当たりの表面孔（ｓｕｒｆａｃｅ  ｈｏｌｅｓ）の個数として定義される。
本発明の他の目的は、１つ以上の高孔表面密度紡糸口金を通って高速で押し出される複合繊維の密着及び／又はスラビングを防止することにある。
本発明の更に他の目的は、本発明の他の目的に合致すると同時に、製造される繊維の全長に亘って断面が均一な繊維を紡糸することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、第１ポリマ成分を、第１溶融温度で少なくとも１つの口金パック組立体に供給し、第２ポリマ成分を、第２溶融温度で少なくとも１つの口金パック組立体に供給し、第１ポリマ成分と第２ポリマ成分とを結合して複合構造とし且つ第１ポリマ成分及び第２ポリマ成分を少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金に通して押し出して溶融複合フィラメントを形成し、複合溶融フィラメントの押出し方向を横切って高速で流体（好ましくは空気）を吹きつけることにより溶融複合フィラメントを急冷することからなる複合ポリマフィラメントの高速紡糸方法を提供することにより達成される。
高速で流体を吹きつけることにより溶融複合フィラメントを急冷する工程は、少なくとも約１０００フィート／分の面速度で流体を吹きつけることからなり、面速度の好ましい範囲は約１０００〜１６００フィート／分である。より好ましくは、高速で流体を吹きつけることにより溶融複合フィラメントを急冷する工程は、少なくとも約１２００フィート／分の面速度で流体を吹きつけることからなる。好ましい最大面速度は約１４００フィート／分を超えない。好ましい構成では、高速で流体を吹きつけることにより溶融複合フィラメントを急冷する工程は、約１３００フィート／分の面速度で流体を吹きつけることからなる。
【０００８】
また、高速で流体を吹きつけることにより溶融複合フィラメントを急冷する工程は、流体を吹き出す開口を備えた急冷装置により行われ、前記開口は、少なくとも、高孔表面密度紡糸口金の１つから押し出される溶融複合フィラメントの結合幅と同じ広さであり且つ可変高さを有する。急冷装置の開口は、約５０ｍｍまでの高さを有することが好ましい。
急冷装置の開口は、急冷中に少なくとも約２０ｍｍの高さに設定される。好ましい最大高さ設定は約４０ｍｍを超えない。好ましい構成では、急冷装置の開口は約３５ｍｍの高さを有する。
急冷装置は、急冷装置の面の開口の中心から測定して、最も近い溶融複合フィラメントから少なくとも約４．５ｃｍの水平距離に位置決めされる。好ましくは、急冷装置は、急冷装置の面の開口の中心から測定して、最も近い溶融複合フィラメントから約５．５ｃｍを超えない水平距離に位置決めされる。好ましい構成では、急冷装置の開口は、約５ｃｍの水平距離に位置決めされる。
急冷装置は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底縁部から開口の頂縁部に向かって約０．０〜２０．０ｃｍの垂直距離に位置決めされるのが好ましい。より好ましくは、垂直距離は少なくとも約１．０ｃｍである。好ましい最大垂直距離は約１０．０ｃｍを超えない。好ましい構成では、急冷装置の開口は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底縁部から約５ｃｍの垂直距離に位置決めされる。
【０００９】
他の好ましい実施例では、急冷装置は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面から約１．０ｃｍの垂直距離に位置決めされる。
急冷装置は、開口を、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面の中心に向けて、水平に対して約０〜５０°の角度に位置決めされるのが好ましい。より好ましくは、位置決め角度は、少なくとも約１０°である。好ましい最大角度は約３５°を超えない。好ましい実施例では、位置決め角度は約２３°に設定される。
急冷装置は、流体を、約５０〜９０0Fの温度で、上記開口を通して高速で吹き出す。より好ましくは、流体温度は少なくとも約６０0Fである。好ましい最大流体温度は、約８０0Fを超えない。好ましい実施例では、高速急冷装置により高速で吹き出される流体の温度は約７０0Fである。
好ましくは、溶融複合フィラメントは少なくとも約３０ｍ／分の紡糸速度で製造され、紡糸速度の好ましい範囲は約３０〜９００ｍ／分である。より好ましくは、紡糸速度は少なくとも約６０ｍ／分である。より好ましくは、紡糸速度は約４５０ｍ／分を超えない。好ましい実施例では、紡糸速度は少なくとも約９０ｍ／分である。他の好ましい実施例では、紡糸速度は２２５ｍ／分を超えない。更に好ましくは、紡糸速度は少なくとも約１００ｍ／分である。更に好ましくは、最大紡糸速度は約１６５ｍ／分を超えない。
【００１０】
少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、底表面（該底表面を通って溶融複合繊維が押し出される）を有し、底表面は、該底表面の８ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を有する。より好ましくは、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金が底表面の５ｍｍ2 当たり少なくとも１つの１つの孔を有する。本発明の好ましい実施例は、底表面すなわち底面の２．５ｍｍ2 当たり少なくとも１つの孔を備えた少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を用いている。任意ではあるが、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、底表面の０．６ｍｍ2 当たり少なくとも１つの孔を有する。
複合溶融フィラメントは、２つ、３つ、４つ等の数種類の成分で構成でき、これらの成分は種々の量で使用できる。例えば、成分の１つを、複合溶融フィラメントの全重量の少なくとも１０％、３０％又は５０％にすることができる。好ましくは、製造される複合溶融フィラメントは、約１０〜９０重量％の第１成分と、約９０〜１０重量％の第２成分とを有する。より好ましくは、複合溶融フィラメントは、約３０〜７０重量％の第１成分と、約７０〜３０重量％の第２成分とを有する。好ましい実施例は、約５０重量％の第１成分と、約５０重量％の第２成分とからなる複合溶融フィラメントを製造する。
【００１１】
好ましくは、本発明の方法は、第１ポリマ成分の押出し量は約０．０１〜０．１２ｇ／分／紡糸口金孔であり、第２ポリマ成分の押出し量は約０．０１〜０．１２ｇ／分／紡糸口金孔である。より好ましくは、第１ポリマ成分の押出し量は少なくとも約０．０２ｇ／分／紡糸口金孔であり、第２ポリマ成分の押出し量は少なくとも約０．０２ｇ／分／紡糸口金孔である。より好ましくは、第１ポリマ成分の最大押出し量は約０．０６ｇ／分／紡糸口金孔を超えず、且つ第２ポリマ成分の最大押出し量は約０．０６ｇ／分／紡糸口金孔を超えない。好ましい実施例では、第１ポリマ成分の押出し量は約０．０２ｇ／分／紡糸口金孔であり、且つ第２ポリマ成分の押出し量は約０．０２ｇ／分／紡糸口金孔である。
他の好ましい実施例では、第１ポリマ成分の押出し量は約０．０６ｇ／分／紡糸口金孔であり、第２ポリマ成分の押出し量は約０，０６ｇ／分／紡糸口金孔である。
任意ではあるが、本発明の方法には更に、第１及び第２ポリマ成分と結合させて溶融複合繊維を形成すべく、第３ポリマ成分を第３温度で少なくとも１つの口金パックに供給する工程を設けることができる。
【００１２】
また、本発明の目的は、複合ポリマフィラメントの高速紡糸装置、より詳しくは本発明の方法を実施する装置を提供することによっても達成される。
したがって、本発明の一実施例によれば、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金と、溶融複合フィラメントの配列を押し出すために、第１ポリマ組成物を前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を通して供給するための少なくとも１つの供給要素と、第２ポリマ組成物を前記少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を通して供給するための少なくとも１つの供給要素と、複合フィラメントのスラビング及び密着を防止するため、溶融複合フィラメントが少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を出るとき溶融複合フィラメントの配列を急冷する少なくとも１つの急冷装置とを有する複合ポリマフィラメントの高速紡糸装置が提供される。
好ましくは、少なくとも１つの急冷装置は、該装置が高面速度で流体を吹き出す開口を備えた面を有し、該面は固定幅及び可変高さを有する。高さは、約５０ｍｍまで変化できることが好ましい。好ましくは、可変高さは、使用時に、少なくとも約２０ｍｍに設定される。好ましくは、可変高さは、使用時に、約４０ｍｍを超えないように設定される。好ましい実施例では、少なくとも１つの急冷装置の面の可変高さは、約３５ｍｍに設定される。
【００１３】
好ましくは、少なくとも１つの急冷装置の面の固定幅は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金から押し出される溶融複合繊維の結合幅と同じ広さである。好ましい実施例では、固定幅は少なくとも約２１インチである。他の好ましい実施例では、固定幅は少なくとも約２３インチである。
好ましくは、少なくとも１つの急冷装置は、少なくとも約１１０フィート／分の面速度で急冷装置の面を通して流体を吹き出す駆動要素を有し、面速度の好ましい範囲は約１０００〜１６００フィート／分である。より好ましくは、駆動要素は少なくとも約１２００フィート／分の面速度で面を通して流体を吹き出す。駆動要素は、約１４００フィート／分を超えない面速度で面を通して流体を吹き出す。好ましい実施例では、駆動要素は、約１３００フィート／分の面速度で面を通して流体を吹き出す。好ましくは、駆動要素は、約３００立方フィート／分の体積流量で面を通して流体を吹き出す。
装置は、好ましくは、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金に対して少なくとも１つの急冷装置を角度調節可能に取り付けるための少なくとも１つのアンギュラ取付け要素を有し、該アンギュラ取付け要素は、高速流体を、約０〜５０°の角度で少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底に向ける。より好ましくは、少なくとも１つのアンギュラ取付け要素が、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面に対して少なくとも約１０°の角度で少なくとも１つの急冷装置を取り付ける。少なくとも１つのアンギュラ取付け要素は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面に対して約３５°を超えない角度で少なくとも１つの急冷装置を取り付けるのが好ましい。好ましい実施例では、要素は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面に対して約２３°の角度で少なくとも１つの急冷装置を取り付ける。
【００１４】
好ましくは、装置は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金に対して少なくとも１つの急冷装置を垂直方向に調節可能に取り付けるための少なくとも１つの垂直取付け要素を更に有する。該垂直取付け要素は、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金の底表面に最も近い少なくとも１つの急冷装置の面の縁部を、底表面から頂縁部に向かって測定された約０．０〜２０．０ｃｍの垂直距離に位置決めする。好ましくは、垂直取付け要素は、紡糸口金の底表面と面の最も近い縁部との間の垂直距離が少なくとも約１．０ｃｍとなるように少なくとも１つの急冷装置を取り付ける。好ましくは、垂直取付け要素は、紡糸口金の底表面と面の最も近い縁部との間の垂直距離が約２０．０ｃｍを超えないように少なくとも１つの急冷装置を取り付ける。より好ましくは、垂直距離は約１０．０ｃｍを超えない。好ましい実施例では、垂直距離は約５．０ｃｍである。他の好ましい実施例では、垂直距離は約１．０ｃｍである。
好ましくは、装置は更に、少なくとも１つの急冷装置を、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金から押し出される溶融複合フィラメントに対して水平方向に調節可能に取り付けるための少なくとも１つの水平取付け要素を有する。該少なくとも１つの水平取付け要素は、少なくとも１つの急冷装置を、最も近い溶融複合フィラメントから前記面の中心に向かって測定された少なくとも約４．５ｃｍの水平距離に取り付ける。好ましくは、水平距離は約５ｃｍに設定される。
【００１５】
少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金は、底表面（該底表面を通って溶融複合繊維が押し出される）を有し、且つ好ましくは、底表面の８ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を有する。より好ましくは、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金が、底表面の５ｍｍ2 当たり少なくとも１つの孔を有する。装置の好ましい実施例は、底表面の２．５ｍｍ2 当たり少なくとも１つの孔を備えた少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を有する。任意ではあるが、装置には、底表面の０．６ｍｍ2 当たり少なくとも約１つの孔を備えた少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を設けることができる。
【００１６】
【実施例】
本発明及びその特徴は、本発明の非制限的な実施例を示す添付図面に関連して述べる以下の説明により一層理解されよう。
繊維を製造する場合に、紡糸口金当たりのフィラメント数の大幅な低下を許容するならば、紡糸ステーションでの繊維の製造は殆ど達成できないであろうし、所与の繊維製造レベルを達成するための資本コストを大幅に増大させるであろう。これは、より多くの紡糸ステーションを必要とし、各ステーションは、ポリマポンプ、ポンプ駆動装置、温度制御装置、ポリマ配管、急冷設備、取出しロール及びこれらの設備を収容するための建屋空間を必要とする。したがって、単位紡糸口金当たりに押し出されるフィラメント数の僅かな増大であっても、最終的な製造コストの点で重要である。
ポリマの紡糸及び急冷工程における改良に関連する多数の特許出願が本発明の譲受人によって行われている。Ｇｕｐｔａ等の欧州特許出願第０  ５５２  ０１３号は、ポリプロピレン繊維を紡糸する方法、該方法により得られる繊維及び該繊維から作られる製品に関するものである。Ｇｕｐｔａ等の欧州特許出願の方法は、溶融繊維を形成すべく、広い分子量分布をもつポリプロピレン組成物を紡糸口金に通して溶融紡糸する工程、及び溶融繊維を急冷して熱的に接合できるポリプロピレン繊維を得る工程を有する。Ｇｕｐｔａ等の欧州特許出願の方法は、２段階「ロングスピン」法並びに１段階「ショートスピン」法の両方法に使用できる。１段階法の生産性は、ロングスピン法に一般的に使用されている紡糸口金の細管数の約５〜２０倍の細管数を用いることにより、ロングスピン法に比べ増大される。例えば、一般的な商業用「ロングスピン」法の紡糸口金は、約５０〜４，０００個、好ましい一態様においては約３，０００〜３，５００個、他の好ましい態様においては約１，０００〜１，５００個の細管を有し、典型的な商業用「ショートスピン」法の紡糸口金は、５００〜１００，０００個、好ましくは約３０，０００〜７０，０００個の細管を有している。これらの方法における一般的な溶融紡糸の押出し温度は約２５０〜３２５℃である。また、コンジュゲートフィラメントを製造する方法の場合、細管数は、押し出されるフィラメントの数をいうけれども、必ずしも紡糸口金の細管数ではない。
【００１７】
好ましくはショートスピン法で複合繊維を高速製造するという目的を達成するため、本発明では、紡糸口金から押し出されるポリマ繊維の近くで該繊維に充分な急冷流れを与える。例えば、標準型急冷機構では、ショートスピン法で少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を通って押し出される複合繊維を充分に急冷できないため、繊維が押し出される紡糸口金（単一又は複数）の孔の表面密度が、１２．６ｍｍ2 の底表面積当たり約１つの孔を有する紡糸口金の孔表面密度より大きい場合には、フィラメントの密着及びスラビング等の問題が確実に生じる。
本願明細書で使用するように、紡糸口金について適用される用語「高孔表面密度（ｈｉｇｈ  ｈｏｌｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ）」及び「高孔表面密度紡糸口金（ｈｉｇｈ  ｈｏｌｅ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｄｅｎｓｉｔｙ  ｓｐｉｎｎｅｒｅｔｔｅ）」は、１２．６ｍｍ2 の底表面積当たり少なくとも１個の孔の孔表面密度を有する紡糸口金について使用される。用語「高速（ｈｉｇｈ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）」及び「高面速度（ｈｉｇｈ  ｆａｃｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ）」は、本願明細書では、少なくとも８００フィート／分の面速度を有する急冷装置について使用される。
【００１８】
より詳しくは、本発明の好ましい実施例では、押し出される複合繊維に充分な急冷流れを与えて、特に繊維の密着及びスラビングを防止できる程度まで繊維を凝固させるため、種々の特性が急冷装置に関連している。
本発明は、フィラメント及びステープルを含む種々の形態の繊維に関する。これらの用語は、これらの通常の商業的意味に使用される。一般に、本願明細書では、フィラメントとは紡糸機上の連続繊維をいうのに使用するけれども、便宜上、「繊維」及び「フィラメント」の用語は相互に混用することもある。「ステープル（ｓｔａｐｌｅ  ｆｉｂｅｒ）」は、切断された繊維又はフィラメントについて使用する。好ましくは、例えば、おしめに有効な不織布用のステープルは約１〜３インチ、より好ましくは１．２５〜２インチの長さを有する。
本発明により複合フィラメントに押し出されるポリマ材料として、複合フィラメントを製造する既知の低孔表面密度法で複合フィラメントを直接製造するためロングスピン法又はショートスピン法で押し出すことができるあらゆるポリマ、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、及びエチレンアクリル酸コポリマ等がある。例えば、ポリオレフィンとしてポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン及び４−メチル−１−ペンテンがあり、ポリアミドとして種々のナイロンがあり、ポリ酢酸ビニルとしてエチレン酢酸ビニルがある。
【００１９】
押し出される好ましいポリマ組成物は、コアがポリプロピレンであり且つシースがポリエチレンであるシース−コア構造をなすコンジュゲート繊維を製造するためのポリマ結合物である。コンジュゲート繊維を製造すべく押し出される他の好ましい組成物は、コアがポリエステルであり且つシースがエチレン酢酸ビニルであるコア−シース構造のためのポリマ結合物である。好ましい実施例はコンジュゲート繊維に関するものであるが、本発明はコンジュゲート繊維に限定されるものではなく、３つ以上のポリマ成分を有する複合繊維についても適用される。同様に、好ましい形態はコア−シース構造であるが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、上記構造を含む任意の複合構造にも適用される。
押し出されるポリマ組成物として狭い又は広い分子量分布をもつポリマがあり、ポリプロピレンに対しては広い分子量分布が好ましい。
更に、本願に使用するように、ポリマという用語は、ホモポリマ、コポリマ及びターポリマ等の種々のポリマ及び結合物（別々のバッチを結合することにより又は現場でブレンドを形成することにより製造されるブレンド及び合金を含む）を含むものである。例えば、ポリマとしてプロピレン等のオレフィンのコポリマを含み、これらのコポリマとして、例えばＧｕｐｔａ等の上記特許出願において説明されたような種々の成分を含めることができる。
【００２０】
本願に記載するメルトフローインデックス（ＭＦＩ）は、ＡＳＴＭ  Ｄ１２３８−８２に従って決定される（ポリプロピレンに対してはコンディションＬ、ポリエチレンに対してはコンディションＥ。他のポリマは、上記推奨手順にリストアップされた異なる条件で運転される）。
本発明の方法を実施することにより、及び本発明に従ってロングスピン法又はショートスピン法等の溶融紡糸法を用いてポリマ組成物を紡糸することにより、優れた均一性を有する繊維及びフィラメントを得ることができる。また、これらの繊維及びフィラメントは、１つ以上の高孔表面密度紡糸口金を用いて製造することにより、優れた生産性及び製造コストの低減を図ることができる。
例えば、ポリプロピレンのコア及びポリエチレンのシースを有するシース−コア繊維の押出しを行う一般的なショートスピン法で、コア成分がポリプロピレンで且つシース成分がポリエチレンであり、ポリプロピレンは約２５０℃の溶融温度で押し出され且つポリエチレンは約２３０℃の溶融温度で押し出される場合には、２つのポリマの流れは、２６０℃で、ダウサム（Ｄｏｗｔｈｅｒｍ）で覆われたスピニングブロック（ｓｐｉｎ  ｂｅａｍ）を通り、口金パック（ｓｐｉｎｐａｃｋ）内に移送された。口金パックは、ポリマがシース−コア構造に結合される紡糸口金の直前まで、ポリマを別々の溶融流れとして維持した。例えば、２．５ｍｍ2 当たり１つの孔をもつ孔密度で矩形パターンに配置された、２：１のＬ／Ｄ比をもつ０．０１２インチの直径の孔を１５，７４４個備えた紡糸口金を使用する場合には、ポリマは、シース成分に対するコア成分の比が５０：５０、各成分の押出し比が０．０２１ｇ／分／孔で紡糸され、標準型流れ急冷装置は何らかの形式の問題が生じる前に紡糸口金を出る全ての成分を凝固させるには不充分である。上記条件下で標準型流れ急冷装置を用いて生じる最も一般的な２つの問題は、２本以上の繊維が充分に凝固する前に一体に融合する密着、及び、不充分な凝固により引き起こされる劣った引張り強度のため、紡糸張力を受けて１本以上の繊維が破断するスラビングである。
【００２１】
図１には、本発明に従って、少なくとも１つの高孔表面密度紡糸口金を通して高速で紡糸される複合繊維を、高面速度急冷する装置が示されている。第１ポリマ成分が第１入口ポート１内に供給され且つ第２ポリマ成分が口金パック３の入口ポート２内に供給される。これらの第１及び第２成分は、別々の計量ポンプから供給される。図１に示す口金パック３は、コンジュゲート繊維の製造に使用するためのものである。任意ではあるが、第３ポリマ成分を加工するための第３入口を備えた口金パックを使用して３成分繊維を製造することもできる。また、より複雑な複合繊維を製造するために、３つ以上のポリマ成分を受け入れる口金パックを使用することもできる。
図４には、図１の装置に使用できる既知の口金パック（前述のＨＩＬＬ  ’０７４に開示されたような口金パック）のより詳細な斜視図が示されている。第１及び第２入口ポート１、２は、頂板４を通って延びており且つそれぞれのポリマ成分をそれぞれテント型キャビティ５、６に供給する。スクリーン支持板７が、キャビティ５、６から流出するポリマ成分を濾過するためのスクリーン７′、７″を保持する。板１０には、流れ分配孔Ａ（第１ポリマ成分用のもの）及び流れ分配孔Ｂ（第２ポリマ成分用のもの）の配列が設けられている。スロット１１′、１１″が孔Ａ、Ｂと整合しており、該スロット１１′、１１″は、第１及び第２ポリマ成分をそれぞれの孔に別々に供給する。
【００２２】
板１０の直ぐ下（すなわち下流側）には分配板１２が配置されている。分配板１２は規則的パターンに配置された個々のダム１３を有し、各ダム１３は、それぞれの計量孔Ａを通る第１流れのポリマ成分のそれぞれの分岐を受け入れるように位置決めされている。各ダム１３の両端部には、分配孔１４が設けられている。ダム１３及び分配孔１４は、分配板１２にエッチングするのが好ましい（最も好ましくは、光化学エッチングする）。ダム１３は板１２の上流側にエッチングされ、孔１４は分配板１２の下流側からエッチングされている。しかしながら、分配板１２は、ドリル加工、リーマ加工及び他の形態の機械加工及び切削加工等の他の方法により成形することもできる。分配板は、例示を目的としてのみ示されている。分配板の数及び形式は、各繊維に望まれるポリマ成分の分配の複雑さにより決定される。
ダム１３を含まない分配板１２の上流側表面領域は、計量孔Ｂからの第２ポリマ成分を受け入れる規定の深さにエッチング又は機械加工される。紡糸口金板１５には、該板１５の厚さを完全に貫通している紡糸孔１６の配列が設けられている。各紡糸孔１６は、紡糸口金板１５の上流側に入口孔を形成するカウンタボア１７を有する。第１及び第２ポリマ成分が最初に一体化されて、入口孔１７で所望の形状にされ、所望の複合形態を有する繊維が紡糸孔１６から押し出される。
【００２３】
図５は、図４に示した紡糸口金を引っ繰り返したときの底表面（すなわち底面）を示す概略図である。紡糸孔１６は、急冷効率を向上させるため互い違いの列に配置されている。生産性を高めるためには、紡糸孔１６をできるだけ密に形成するのが好ましい。達成できる密度は、構成部品同士を互いに干渉することなくどれ程近接できるかを支配する幾何学的制約によって制限される。この点に関し、標準型孔表面密度紡糸口金は、１２．６ｍｍ2 の紡糸口金面積（すなわち底表面の面積）当たり約１個の紡糸孔までの孔表面密度を有する。高孔表面密度紡糸口金として、例えば、８ｍｍ2 当たり１個の孔の孔表面密度を有する紡糸口金がある。複合繊維の製造用として２．５ｍｍ2 当たり１個の孔までの孔表面密度を有する紡糸口金が設計されており、単一成分繊維（ｓｉｎｇｌｅ  ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  ｆｉｂｅｒｓ）用として０．６ｍｍ2 当たり１個までの孔表面密度が可能である。
複合繊維製造用の高孔表面密度紡糸口金を用いる場合には、標準型急冷装置は好ましくないことが判明しており、且つ高孔表面密度紡糸口金から押し出される繊維を充分には凝固せず、このためスラブ及び／又は密着したフィラメントが形成される。標準型急冷装置は、長さ３５インチ及び幅２５インチの発泡パッドが上張りされた標準型の直方体クロスブローボックスを有し、面の全長に沿って３３０フィート／分の定速度プロフィールが得られるように配置されている。
【００２４】
再び図１に戻ると、この図面には、本発明による改良型急冷装置を用いた装置が示されている。例えば、第１及び第２ポリマは、連続工程でそれぞれの添加剤が添加されて別々に乾燥ブレンドされ、第１及び第２ポリマブレンドの各々が、押出し機（図示せず）の供給口の直ぐ上の別々のリザーバに供給される。第１及び第２ポリマブレンドの各々は、別の押出し機（図示せず）を通して供給され且つそれぞれ第１及び第２溶融ポリマ成分として押し出される。
第１溶融ポリマ成分は、第１溶融温度で、入口ポート１を通って口金パック３内に導入され、第２溶融ポリマ成分は、第２溶融温度で、入口ポート２を通って導入される。図１には１つの口金パック３のみが示されているけれども、本発明はこの構成に限定されるものではなく、複合フィラメントの並列加工が行えるように２つ以上の口金パックを設けることができる。ポリマ成分としてポリプロピレン押し出されるポリエチレンを使用する場合には、溶融温度は、それぞれ約２５０℃及び２３０℃に維持される。
溶融ポリマ成分は前述のようにして口金パック３により加工され、溶融複合繊維の濃密パック配列が紡糸口金１５の底表面の紡糸孔１６から押し出される。成分は、第１成分の約１０〜９０重量％から第２成分の約９０〜１０重量％までの比率で複合繊維に結合される。この比率は、第１成分の約３０〜７０重量％から第２成分の約７０〜３０重量％までが好ましい。好ましいシース−コア実施例は、第１成分の約５０重量％から第２成分の約５０重量％までの比率を有する。
【００２５】
紡糸速度すなわち複合繊維が紡糸孔から押し出される速度は、約３０ｍ／分〜９００ｍ／分の範囲にすることができる。紡糸速度は、少なくとも６０ｍ／分以上にするのがより好ましい。紡糸速度は約４５０ｍ／分を超えないことがより好ましい。好ましい実施例では、紡糸速度は少なくとも約９０ｍ／分である。他の好ましい実施例では、紡糸速度は２２５ｍ／分を超えない。更に好ましくは、紡糸速度は少なくとも約１００ｍ／分であり、且つ最大紡糸速度は約１６５ｍ／分を超えない。
紡糸孔１６からの複合繊維の押出し量は、成分が約５０：５０の重量比で結合されるときの各成分について、単位紡糸孔当たり約０．０１〜０．１２ｇ／分である。好ましい実施例では、各成分についての好ましい最小押出し量は、成分が約５０：５０の重量比で結合されるとき、単位紡糸孔当たり約０．０２ｇ／分である。好ましい実施例では、各成分についての好ましい最大押出し量は、成分が約５０：５０の重量比で結合されるとき、単位紡糸孔当たり約０．０６ｇ／分である。
紡糸孔１６から押し出されると、複合繊維１８は、急冷ノズル２１の面２２から出る高面速度流体（ｈｉｇｈ  ｆａｃｅ  ｖｅｌｏｃｉｔｙ  ｆｌｕｉｄ）により直ちに急冷される。面２２から出る流体の温度は約５０〜９０0Fである。面２２における好ましい最低急冷流体温度は約６０0Fであり、面２２における好ましい最高急冷流体温度は約８０0Fである。好ましい例では、面２２における急冷流体温度は約７０0Fである。
【００２６】
フィラメントが凝固された後、キスロール（図示せず）によりスピンフィニッシュが付着される。フィラメントがセプテット（図示せず）間で引き出されてトウに形成され、該トウは、フィラメントをケン縮するスタッファボックス型ケン縮機（図示せず）に入る前に予熱される。次に、フィラメントがコンベア（図示せず）上で空気冷却され、スロットバー（図示せず）を介してオーバフィニッシュが付着される。別の方法として、オーバフィニッシュは、トウがケン縮機を出た後にスプレーの形態でトウに付着することもできる。最後に、フィラメントはステープルに切断され且つ梱包される。
図１には、本発明の好ましい実施例による急冷装置２０が示されている。しかしながら、１つ以上の急冷装置を用いてバッチ加工することもでき、且つ所望の結果を得るのに他の均等構造を用いることもできる。急冷装置２０は、制御された流体の流れを、可撓性ダクト２４を通して急冷ノズル２１内に吹き込むための少なくとも１つの駆動要素２３を有する。流体の流れは、最終的に急冷ノズルの面２２を通って溶融複合繊維すなわちフィラメントの配列に指向され、該繊維すなわちフィラメントを急冷する。好ましい急冷流体は空気であるが、空気の代わりに又は空気と組み合わせて、例えば不活性ガスのような他の流体を使用することもできる。ゲート型開口４２を備えた標準型排気組立体４０が設けられており、該排気組立体４０は、複合繊維１８の配列を通過した急冷流体を除去する。
【００２７】
少なくとも１つの駆動要素２３は、急冷装置に過給する遠心ファンが好ましいけれども、例えばタービン等の他の均等物を使用することもできる。急冷ノズル２１に入力される流体の量は、流れ制御要素２５により制御される。流れ制御要素２５はちょう形弁が好ましいけれども、ちょう形弁の代わりに他の均等弁手段を使用できる。駆動要素２３により供給されるあらゆる過剰流体は、廃棄ゲート２６（開位置にあるところが破線で示されている）により廃棄される。
ノズル２１は、水平取付け要素２７、アンギュラ取付け要素２８及び垂直取付け要素２９を介して装置５０に取り付けられている。これらの全ての取付け要素は取付けユニット３０として相互連結されており、ノズル２１はマウント３９を介して取付けユニット３０に固定される。ピトー管３１が、ノズル２１を通る流体の圧力を測定する。取付けユニット３０は、ボルト、ねじ、溶接又は他の均等な固定手段を介して、番号３２の箇所で装置５０に固定される。水平取付け要素２７は調節要素２７′を介して調節される。調節要素２７′はねじ駆動が好ましいけれども、ターンバックル構造、ラックアンドピニオン構造又は他の均等押圧機構で構成することもできる。水平取付け要素２７を調節すると、面２２が、押し出された溶融フィラメント１８の配列に近づく（又は離れる）方向に移動する。溶融フィラメント１８からの面２２の水平距離は、面の中心２２′に最も近い溶融繊維から面の中心２２′までが測定される。ノズルは、約０．０ｃｍの水平距離から約１０ｃｍまで移動できる。高面速度急冷のための好ましい最小水平距離は約４．５ｃｍであり、高面速度急冷のための好ましい最大水平距離は約５．５ｃｍである。好ましい実施例では、約５ｃｍの水平距離が設定される。
【００２８】
垂直取付け要素２９を調節すると、面２２が、紡糸口金１５の底表面（すなわち底面）に近づく（又は離れる）方向に移動する。底表面からの面２２の垂直距離は、面２２′の頂縁部２２″の高さから紡糸口金の底表面１５′の高さまでが測定される。ノズルは、約０．０ｃｍの垂直距離から約１０ｃｍまで移動できる。高面速度急冷のための好ましい最小垂直距離は約０．０ｃｍであり、高面速度急冷のための好ましい最大垂直距離は約６．０ｃｍである。約５．０ｃｍの垂直距離が最も好ましい設定の１つであり、約１．０ｃｍの垂直距離が他の最も好ましい設定である。
アンギュラ取付け要素２８を調節すると、急冷ノズルが急冷流体の流れＤを向ける方向と紡糸口金の下表面１５′の水平方向との間の角度αが変化する。アンギュラ取付け要素の角度範囲は、約０°（すなわち、急冷流れが、紡糸口金の下表面に対して実質的に平行になり且つ押出し方向に対して垂直になる角度）から約５０°である。好ましい最小角度は約１０°であり、好ましい最大角度は約３５°である。約２３°の角度が最も好ましい設定の１つである。
急冷ノズル２１には高さ変化手段が設けられており、該高さ変化手段は、急冷ノズル２１の面２２の開口の高さを変化させるべく調節することができる。高さ変化手段３３は、高さ可変機構３４の調節により角度が変化される平板が好ましい。高さ可変機構は調節ノブを備えたねじ駆動が好ましいけれども、他の均等調節機構を互換的に使用できる。図２は面２２の端面図であり、面の高さ寸法ｈ上での高さ変化手段３３の効果を示している。高さｈは、高さ変化手段（例えば板）３３により約５０ｃｍの高さまで変化できる。好ましくは、面開口の最小高さは約２０ｍｍに設定され、最大高さは約４０ｍｍに設定される。好ましい実施例は約３５ｍｍの高さ設定を有する。面開口の高さを変化させると開口面積が変化し、開口面積は面を出る急冷流れの面速度に反比例する。
【００２９】
図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線及びＩＩＩ′−ＩＩＩ′線に沿う装置の断面の一部の左側面図である。有効急冷を行うには、全ての溶融複合フィラメントが、面２２から放出される高速急冷を受けるのが好ましい。従って、面２２の幅Ｗは、高孔表面密度紡糸口金１５から押し出されるフィラメントの配列の幅Ｗ′より大きいことが好ましい。実際には、面２２は少なくとも約１８インチより大きい固定幅を有する。好ましい実施例は、少なくとも約２１インチの固定幅Ｗを有する。他の好ましい実施例は、少なくとも約２３インチの固定面幅をもつ急冷装置を用いている。
急冷ノズル２１及び流れ制御手段２５の面高さを適当に調節することにより、急冷装置は、少なくとも約１００フィート／分（好ましくは、約１０００〜１６００フィート／分の範囲内）の面速度で面２２を通る急冷流体を吹き出すことができる。より好ましくは、最小面速度は約１２００フィート／分であり、最大面速度は約１４００フィート／分である。好ましい実施例では、約１３００フィート／分の面速度が得られるように急冷装置を設定する。約１３００フィート／分の面速度で、急冷ノズルは約３００フィート3 ／分の体積流量で流体を放出する本発明をより明瞭に説明するため、以下の非制限的な例を示す。比較のため、従来技術の２つの例（すなわち例１及び例２）を示してある。
【００３０】
例
全ての例は、下記の共通の特徴、すなわちシース−コア構造を有するコンジュゲート繊維は下記の条件下での溶融紡糸により得たものであるという特徴を共有している。すなわち、コア成分は、２０ｄｇ／分のＭＦＩ230 、ゲルろ過クロマトグラフィーにより測定された４．３のウェイト対ナンバー（ｗｅｉｇｈｔ−ｔｏ−ｎｕｍｂｅｒ）平均分子量分布、０．９０５ｇ／ｃｃの固体状態密度、及び示差走査熱量測定により測定された１６５℃の融点ピーク温度をもつＨＩＭＯＮＴ繊維グレードポリプロピレンである。シース成分は、２７ｄｇ／分のＭＦＩ190 、０．９４１３ｇ／ｃｃの固体状態密度、及び１２６℃の融点ピーク温度をもつＤｏｗ  Ａｓｐｕｎ  ６８１１Ａ繊維グレードポリエチレン（エチレンとオクテン−１とのコポリマ）である。
ポリプロピレンは約２５０℃の溶融温度で押し出され、ポリエチレンは約２３０℃の溶融温度で押し出された。両ポリマは、２６０℃で、ダウサムで覆われたスピニングブロックを通して口金パック内に移送された。口金パックは、紡糸口金（該紡糸口金において両ポリマがシース−コア構造に結合される）の直前まで、両ポリマを別々の溶融流れとして維持した。使用した紡糸口金は、単位孔当たり２．５ｍｍ2 の孔密度で矩形パターンに配置された２：１のＬ／Ｄ比をもつ、直径０．０１２インチの１５，７４４個の孔を有する。両ポリマは、シース成分に対するコア成分の５０：５０の重量比で紡糸された。各成分の押出し量は０．０２１ｇ／分／孔であった。
比較例  １
押し出されたフィラメントは、紡糸口金の下表面（下面）の直ぐ下に配置された慣用的なクロスブロー急冷装置（すなわち、慣用的なクロスブロー急冷装置の頂縁部は紡糸口金の下表面と同一面内にある）からの７０0Fの２０００立方フィート／分のクロスブロー空気により急冷された。慣用的なクロスブロー急冷装置は、長さ３５インチ、幅２５インチの発泡パッドが上張りされた直方体ボックスであって、面の全長に沿って約３３０フィート／分に等しい一定の速度プロフィールを与えるように配置された直方体ボックスを有している。幅２インチ及び長さ２５インチの開口を備えた排気装置が、急冷装置が配置された側とは反対側の、押し出されたフィラメントの側に設けられている。排気装置は０．９インチ水柱の静圧で運転された。フィラメントは、１０７ｍ／分で、フリーホイールゴデットロールの周り及び延伸ロールスタンド上に案内された。
【００３１】
上記条件下では適当な紡糸を行うことはできなかった。急冷空気は、溶融繊維が単一トウに結合される前に、紡糸された溶融繊維を充分に冷却するには不充分であった。したがって、密着フィラメント並びにスラビングが生じた。
比較例  ２
使用した急冷装置は、比較例１に記載したものと同じである。適当な紡糸条件を確立する試みとして、６０〜８０0Fの範囲の温度の１０００〜３０００立方フィート／分のクロスブロー空気の急冷空気量を使用した。１つの試験では、急冷装置の下半分を閉鎖して、空気速度を約６００フィート／分まで増大させた。上記条件のいずれの組合せによっても許容できる紡糸条件が得られず、フィラメントの密着及び／又はスラビングは絶えず生じた。
例  ３
押し出されたフィラメントを、図１に示すような急冷装置を通る糸を横切って７０0Fで吹き出される３００立方フィート／分の空気により急冷した。急冷装置は、紡糸口金の下表面（下面）から５．０ｃｍ下に配置した。急冷装置は、高さ３５ｍｍ×幅２５インチの矩形面開口をもつように設定され、且つ水平から約２３°で傾けられて、紡糸口金の下表面の中心に向けられた。急冷装置の開口は、約５ｃｍの水平距離に位置決めされた。急冷装置を通る空気の面速度は約１３００フィート／分であった。２インチ×２５インチの開口をもつ排気装置が、急冷装置に最も近い側とは反対側の押し出されたフィラメントの側に配置された。排気装置は、０．９インチ水柱の静圧で運転された。フィラメントは、１０７ｍ／分で、フリーホイールゴデットロールの周わり及び延伸ロールスタンド上に案内され、各成分の押出し量は０．０２１ｇ／分／孔であった。連続紡糸は満足できるものであり、スラビング又は密着フィラメントは全く生じなかった。
例  ４
延伸ロール速度が１２９ｍ／分であり且つ各成分の押出し量が０．０２５ｇ／分／孔である点を除き、例３と同じ条件下で紡糸を行った。連続紡糸は満足できるものであり、スラビング又は密着フィラメントは全く生じなかった。
例  ５
延伸ロール速度が１２９ｍ／分であり且つ各成分の押出し量が０．０２２ｇ／分／孔である点を除き、例３と同じ条件下で紡糸を行った。連続紡糸は満足できるものであり、スラビング又は密着フィラメントは全く生じなかった。
例  ６
延伸ロール速度が１２９ｍ／分であり且つ各成分の押出し量が０．０６ｇ／分／孔である点を除き、例３と同じ条件下で紡糸を行った。連続紡糸は満足できるものであり、スラビング又は密着フィラメントは全く生じなかった。
【００３２】
以上、特定の手段、材料及び実施例について本発明を説明したが、本発明は開示した特定例に限定されるものではなく、特許請求の範囲内のあらゆる均等物に及ぶものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高速急冷装置を含む複合繊維の高速紡糸装置の一実施例を示す概略図である。
【図２】本発明による急冷装置の開口を示す正面図である。
【図３】図１に示す装置のＩＩＩ−ＩＩＩ線及びＩＩＩ′−ＩＩＩ′線に沿う部分左側面図である。
【図４】本発明による複合繊維を製造するための紡糸口金を示す図面である。
【図５】本発明による複合繊維を製造するための紡糸口金の底面を示す概略図である。
【符号の説明】
１  第１入口ポート
２  口金パックの入口ポート
３  口金パック
５  キャビティ
６  キャビティ
７  スクリーン支持板
７′  スクリーン
７″  スクリーン
９′  スロット
９″  スロット
１２  分配板
１３  ダム
１４  分配孔
１５  紡糸口金板
１６  紡糸孔
２０  急冷装置
２１  急冷ノズル
２２  急冷ノズルの面
２５  流れ制御要素
４０  排気組立体
５０  装置
【図１】
0003892057.tif 000002
【図２】
0003892057.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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