(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともポリマーから異物を取り除くための濾過材と、該濾過材を下方から支持するための支持部材とが設けられた、熱可塑性ポリマーを溶融紡糸するための紡糸口金パックにおいて、
前記支持部材には、
前記濾過材による濾過圧力を支える受圧部下面の受圧面が少なくとも外周部側にのみ形成されるか、或いは外周部側と内周部側の一部とに形成されて、その中間部には形成されず、かつ
前記濾過材の上流側で拡流されたポリマー流を該濾過材の下流側で縮流して口金へ供給する放射状のポリマー集合溝が前記受圧部下面に形成されていること
を特徴とする溶融紡糸用口金パック。
【請求項２】
前記濾過材と接する前記支持部材の支持上面に、前記濾過材を通過したポリマーを前記支持部材の外周部へと分配する放射状の分配溝が設けられたことを特徴とする請求項１記載の放射状の分配溝によって供給された溶融紡糸用口金パック。
【請求項３】
前記支持上面に設けられた放射状の分配溝を介して前記支持部材の外周部へと一旦分散分配されたポリマーを、前記受圧部下面に設けられた放射状の集合溝を介して、再び縮流する縮流流路構造を有する請求項２記載の溶融紡糸用口金パック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリアミド、ポリエステルなどの熱可塑性樹脂の重合体（以下、単に「ポリマー」と称する）からなる紡糸融液を繊維状にして溶融紡糸するための紡糸口金パックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ポリアミド、ポリエステルなどのポリマーは押出機などによって溶融押出しされた後、ギヤポンプなどの定量供給手段によって、スピンブロックに設けられた紡糸口金パックへ定量供給され、紡糸口金に穿孔された吐出孔群から吐出され、それぞれ繊維として成形される。
【０００３】
一般に、前記の紡糸口金パックの代表的な構造としては、図１（正断面略線図）に模式的に例示したようなものがある。ここで、このような溶融紡糸方法に使用される紡糸口金パックについて、前記図１を参照しながら簡単に説明する。
【０００４】
先ず、紡糸パック口金の本体部１は、上部パック部材１ａ、中間パック部材１ｂ、そして下部パック部材１ｃに３分割されており、これによって、その内部に必要な紡糸部材を組み込んだり、紡糸後の再使用に際して分解及び内部清掃を容易としている。
【０００５】
つまり、濾過材２ａ〜２ｃ、パッキン２ｄ、支持部材３、金属サンド４、円筒状のカセットリング５、そして口金６などの紡糸部材をその内部に収容して、前記中間パック部材１ｂに対して上部パック部材１ａと下部パック部材１ｃとを、それぞれ締結部材であるボルト７ａ及び７ｂによって、それぞれ上下から締結して取り付ける構造となっている。
【０００６】
このような紡糸口金パックにおいて、上部パック部材１ａに穿設されたポリマー導入孔Ｈａから導入されたポリマーは、濾過材２ｃ、金属サンド４、そして支持部材３の直上に設けられた濾過材２ａをそれぞれ順番に通過した後、支持部材３へと供給される構造となっている。
【０００７】
なお、前記濾過材２ｃは、その外周縁が例えばアルミニウム材のような金属リブを有するアルミリブ付きの濾材で囲繞されて形成されている。したがって、アルミリブ部をカセットリング５の上端面とパック本体の上部パック部材１ａとの間で挟み付けて圧着させることで、この部分からのポリマーの漏れを防止できる構造となっている。また当然の事ながら比較的粒子径が大きな異物をこの部分で濾過する役割をも兼ねている。
【０００８】
更に、支持部材３の直上に設けられる濾過材２ａに関しては、ポリマー中に含まれる微小な異物を除去するために、平均粒子径が極めて小さな異物まで濾過することが要求されるため、濾過抵抗が必然的に高くなって、濾過圧力も上昇する。また、異物が捕獲されることによる濾材の経時的な目詰まりに起因する濾材寿命を延長する必要もある。
【０００９】
このような理由から、支持部材３の直上に設けられる濾過材２ａは、なるべく濾過面積を大きく採ることが要求される。つまり、濾過材２ａの単位面積当たりのポリマー通過量を小さくすることで、濾過材２ａが捕獲する異物の量を少なくすると共に、濾過圧を低下させることができるのである。
【００１０】
したがって、一般に濾過材２ａの直上でポリマー流路を大きく拡大し、その後拡散させたポリマーをポリマー集合孔Ｈｂによって縮流して集合させ、その後紡糸口金６へと分配供給する、図１に例示したような紡糸口金パック構造が必要とされる。
【００１１】
その場合、前記の支持部材３は、濾過材２ａに懸る大きな濾過圧力を支えながら、大きく拡大されたポリマー流路を流れるポリマーを再び集合させてなるべく小さく縮流させる役割を果たす。そしてこれによって、支持部材３は、パック内で異なる流れ経路を経たポリマーを縮流部でもう一度集合させることで、各種の熱履歴を有するポリマーをある意味で均一に混合させる役割を果たす。このため、支持部材３の構造が極めて重要となる。
【００１２】
何故ならば、支持部材３は、前述のような複合した機能を有するが故に、この支持部材３からスムーズにポリマーを口金６へ分配し、ポリマーの異常滞留がこの部分で生じないように設計することが極めて困難となるからである。もし、この支持部材３の部位でポリマーの異常滞留が部分的に生じると、長時間にわたって加熱された異常滞留ポリマーが熱分解を起こし、これらが正常なポリマーに混入するという事態が生じる。
【００１３】
特に、図１に例示したように、その全面にわたって略均等に、ポリマーの分配孔群Ｈｃが穿孔されているような支持部材３では、ポリマーの流れを十分制御することができず、ポリマーが長時間滞留し易い、いわゆる「デッドスペース」が生じ易く、これに伴うポリマーの熱分解が生じ易いという問題を有している。
【００１４】
このような事態が生じると、得られる繊維の品質が劣ったものとなることは勿論、溶融紡糸工程自体も極めて不安定となるという問題を惹起することとなる。また、仮に溶融紡糸ができたとしても、後続の延伸工程において単繊維切れによる毛羽の発生や、色相異常を惹起するという問題を有する。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
以上に述べた従来の溶融紡糸用紡糸口金パックが有する問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、「紡糸口金パック内でのポリマーの異常滞留を極力少なくし、これによって得られる繊維の品質の向上を図ると共に、溶融紡糸工程或いは後続の延伸工程での工程調子の安定をも図ることができる溶融紡糸用口金パックを提供する」ことにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
ここに、特許請求の範囲の請求項１に係わる本発明として、「少なくともポリマーから異物を取り除くための濾過材と、該濾過材を下方から支持するための支持部材とが設けられた、熱可塑性ポリマーを溶融紡糸するための紡糸口金パックにおいて、
前記支持部材には、
前記濾過材による濾過圧力を支える受圧部下面の受圧面が該支持部材の少なくとも外周部側にのみ形成されるか、或いは外周部側と内周部側の一部とに形成されて、その中間部には形成されず、かつ
前記濾過材の上流側で拡流されたポリマー流を該濾過材の下流側で縮流して口金へ供給する放射状のポリマー集合溝が前記受圧部下面に形成されていること
を特徴とする溶融紡糸用口金パック」が提供される。
【００１７】
また、特許請求の範囲の請求項２に係わる本発明によれば、「前記濾過材と接する前記支持部材の支持上面に、前記濾過材を通過したポリマーを前記支持部材の外周部へと分配する放射状の分配溝が設けられたことを特徴とする請求項１記載の放射状の分配溝によって供給された溶融紡糸用口金パック」が提供される。
【００１８】
そして、特許請求の範囲の請求項３に係わる本発明によれば、「前記支持上面に設けられた放射状の分配溝を介して前記支持部材の外周部へと一旦分散分配されたポリマーを、前記受圧部下面に設けられた放射状の集合溝を介して、再び縮流する縮流流路構造を有する請求項２記載の溶融紡糸用口金パック」が提供される。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、本発明の溶融紡糸用口金パックについて、詳細に説明する。なお、本発明の紡糸口金パックの基本構造は、従来の技術の欄で説明した、図１に模式的に例示したものをそのまま使用することができる。したがって、本発明においても、図１に模式的に例示した溶融紡糸用口金パックを使用して以下に詳細に説明する。
【００２０】
先ず、図１に模式的に例示した本発明でも基本構造はそのまま使用が可能な紡糸口金パックに関して、もう少し敷延して説明すると、一般に、溶融紡糸用口金パックにおいては、金属サンド４の他に、ガラスビーズなどの充填物が部品として使用されることもある。そこで、先ず金属サンド４の役割について説明すると、これは、紡糸口金パックの本体内部に導入孔Ｈａから導入されたポリマーの滞留時間を減少させるための作用と、導入されたポリマーを均一に加熱する役割を果たす。
【００２１】
つまり、金属サンド４を充填することによって、この充填した金属サンド４が占有する体積分だけ、ポリマーのパック本体内での占有体積を減少させるのである。そして、これによって、その占有体積分だけパック内でのポリマーの滞留空間が減少して、これに伴ってパック内での滞留時間も減少することとなる。したがって、ポリマーがバック内で余分に加熱されることもなくなるため、ポリマーの長期間加熱に伴う熱劣化を抑制することができる。
【００２２】
また、このとき金属サンド４は、パックに定常的に供給される熱によって、パック内で予め加熱されて、一定の温度にまで昇温している。このため、この金属サンド４とパック内に導入されたポリマーとが互いにパック内で接触することで、ポリマーが速やかに均一な温度に迄加熱されるという作用もある。
【００２３】
つまり、金属サンド４が充填されていない場合は、ポリマーは外周部から徐々に加熱されるのに対して、金属サンド４が充填されていれば、充填された金属サンド４との接触によって、内部からも均一に加熱されるという効果を有する。
【００２４】
次に、前述の支持部材３から供給されたポリマーを集合させて口金６へ導入する集合孔Ｈｂの役割として、支持部材３と協働して、濾過材２ａより下流側部分でのポリマー滞留時間を減少させることを挙げることができる。
【００２５】
なお、溶融紡糸口金パック内におけるポリマーの流れは、極めて安定した層流状態にあるため、流路の外周側を流れるポリマーと内周側を流れるポリマーとの間で流線が互いに入れ換わることはない。したがって、流路の横断面内でポリマーを均一に混合することでポリマー流れの熱履歴を均質化するために、この集合孔Ｈｂに例えばケニックス型やスルザー型などのスタチック・ミキサー（静的混合素子）を設置することもある。
【００２６】
ところで、前記の図４において、例えば溶融押出機（図示せず）などによって溶融させられたポリマーは、紡糸口金パック本体の上部パック部材１ａに穿設された導入孔Ｈａから、図示しないギヤポンプなどの定量供給手段によって定量供給され、シール材を兼ねる濾過材２ｃを通過した後、カセットリング５内に充填された金属サンド４層を通過し、濾過材２ｄへ供給される。
【００２７】
そして、前記濾過材２ｄを通過したポリマーは、その直下に設けられた支持部材３’によって縮流・集合させられる。更に、このようにして集められたポリマーは、口金６直上に設けられたシール材を兼ねる濾過材２ｂを通過して、最終的に口金６に穿孔された吐出孔（図示せず）から吐出されて、繊維として成形されることとなる。
【００２８】
以上のように構成される、本発明の溶融紡糸用口金パックの一つの特徴は、前記「支持部材」が設けられる場所に、ポリマーが過度に長時間滞留して熱劣化を引き起こさないようにした点にあり、これについて以下に図面を参照しながら更に詳細に説明する。
【００２９】
図２は、本発明の溶融紡糸用口金パックに使用する「支持部材」の一実施形態を模式的に例示した説明図であって、図（ａ）は上部平面図、図（ｂ）は側断面図（図（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図）、そして図（ｃ）は下部平面図をそれぞれ模式的にそれぞれ例示したものである。なお、図（ａ）と図（ｃ）においては、支持部材３’自体が線対称に形成されているため、全体ではなく、その上半分のみを図示してある。
【００３０】
該図２に例示した支持部材３’において、参照符号Ｇ０〜Ｇ６は、例えば前述の図１に
示した口金パックに設けられた濾過材２ｄを通過したポリマーを下流側へ供給するための同心円状に設けられた分配溝（図２の実施態様では、６列の溝群からなる）を示す。また、参照符号Ｐ０〜Ｐ６は、前記濾過材２ｄが大きな圧力を受けて変形しないように、濾過材２ｄを支持するための支持上面を示す。
【００３１】
更に、参照符号Ｓ１〜Ｓ１６（この中で、Ｓ９〜Ｓ１６は図示せず）は、支持部材３’の受圧部であり、参照符号Ｒ０〜Ｒ１５（この中で、Ｒ９〜Ｒ１５は図示せず）は、前記受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面に放射状に形成されたポリマー集合溝をそれぞれ示す。
【００３２】
その際、受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面には、円環状溝Ｄが設けられている。したがって、この円環状溝Ｄ部では、濾過材２ｄに作用する大きな濾過圧力を受け持つことはできず、図（ｃ）に示した受圧面（強調するために、多数の小点からなる網掛けで示した部分）でのみ、前記中間パック部材１ｂによって支えられて、濾過圧力を受けることとなる。なお、図（ｂ）には、二点鎖線で前記中間パック部材１ｂと支持部材３’との境界線を図示している。
【００３３】
このため、従来技術のように、円環状溝Ｄを設けずに受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面の全面で濾過圧力を支える場合と異なり、支持部材３’自体が変形し易くなるという強度上の問題はある。しかしながら、これに関しては、実用上大きな問題ではなく、それ以上に以下に述べるような大きな効果を期待できる。
【００３４】
一般に、支持部材３’は、組立てや分解を容易にし、かつ内部の清掃を容易に可能とするため、中間パック部材１ｂに対して着脱自在の分離が可能な構造とされている。このため、支持部材３’が装着される中間パック部材１ｂとの接触面には、製作精度を上げてこの接触面の密着性を上げたとしても僅かな隙間が発生し、どうしてもこの隙間部分にポリマーが侵入し易くなる。
【００３５】
また、これらの部品は一回だけの使用で廃棄されるものではなく、繰り返し使用が前提となる。このため、この接触面の密着性を上げたとしても、繰り返し使用によって、どうしても接触面の仕上げ精度が悪くなって隙間が発生することは避け難く、この隙間部分へのポリマーの侵入を妨げることには限界がある。
【００３６】
以上に述べたような理由から、隙間に侵入したポリマーは、長時間にわたって、支持部材３’の受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面に滞留し、長時間か熱されることとなって、熱劣化を惹起することとなる。もし、このような熱劣化が生じたポリマーが熱劣化を受けないポリマーに混入するような事態が生じれば、得られる繊維の品質が劣ったものとなる。
【００３７】
更には、溶融紡糸工程自体も極めて不安定となるという問題を惹起することとなる。また、仮に溶融紡糸ができたとしても、後続の延伸工程において単繊維切れによる毛羽の発生や、色相異常を惹起するという従来の技術の欄で既に述べた諸問題を惹起する。
【００３８】
したがって、受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面に円環状溝Ｄを設けることで、この円環状溝Ｄ部では濾過材２ｄに作用する大きな濾過圧力を受け持たせず、図（ｃ）に参照符号Ａ１〜Ａ１６及びＢ１〜Ｂ１６で示した受圧面（強調するために、多数の点からなる網掛けで示した部分）でのみ濾過圧力を受け持たせることが肝要となる。このようにして、前記受圧面Ａ１〜Ａ１６及びＢ１〜Ｂ１６の割合を極力少なくすることによって、この部分にポリマーが滞留する可能性を可能な限り、減少させることができる。
【００３９】
なお、前記受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面には、前記濾過材２ｄの上流側で拡流されたポリマー流を該濾過材２ｄの下流側で縮流して口金６へ供給する放射状のポリマー集合溝Ｒ０〜Ｒ１５が形成されている。なお、この放射状のポリマー集合溝Ｒ０〜Ｒ１５は、受圧部Ｓ１〜Ｓ１６の下面を流れるポリマーを円滑に集合孔Ｈｂへと向かわせて該集合孔Ｈｂへ縮流させながら導入する役割を果たす。
【００４０】
以上に述べたように、円環状溝Ｄを設けることによって、前記濾過材２ｄによる濾過圧力を支える受圧部Ｓ１〜Ｓ１６下面の受圧面Ａ１〜Ａ１６及びＢ１〜Ｂ１６が該支持部材３’の少なくとも外周部側と内周部側とに形成されることとなる。その際、支持部材３’の強度上の問題が解消されるのであれば、前記濾過材２ｄによる濾過圧力を支える受圧部Ｓ１〜Ｓ１６下面の受圧面が少なくとも外周部側、即ち受圧面Ａ１〜Ａ１６にのみ形成することがより好ましい。
【００４１】
なお、前記円環状溝Ｄの溝深さは、単なる設計事項であって、特に制限する必要は無い。ただし、この部分でのポリマーの滞留量と滞留時間とが可及的に少なくなるように設定することは熱劣化を防止するという観点から好ましいことである。したがって、前記円環状溝Ｄの溝深さとしては、例えば０．３〜３ｍｍ程度にすれば、ポリマーの流れを円滑にすると共に、その滞留量（滞留時間）も少なくでき好ましい。
【００４２】
次に、本発明の溶融紡糸用口金パックの他の実施形態について、以下に図３を参照しながら詳細に説明する。なお、この図３は、図１に例示した従来の支持部材３、及び図２の支持部材３’に代わる他の支持部材３”を模式的に例示した説明図である。
【００４３】
ただし、前記図３において、図（ａ）は上部平面図、図（ｂ）は側断面図（図（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図）、図（ｃ）は側断面図（図（ｄ）のＹ−Ｙ矢視断面図）、そして、図（ｄ）は下部平面図をそれぞれ模式的にそれぞれ例示したものである。なお、図（ｂ）と図（ｃ）では、支持部材３”のそれぞれ上半部のみを図示している。
【００４４】
この図３において示されているように、前記濾過材２ｄは、濾過材２ｄを支持するための支持上面Ｐ１’，Ｐ２’，Ｐ３’，及びＰ４’（ただし、Ｐ３’及びＰ４’は図示せず）によって支持される。そして、この支持上面Ｐ１’〜Ｐ４’には、前記濾過材２ｄを通過したポリマーを支持部材３”の外周部へと分配する放射状の分配溝Ｇ０’〜Ｇ３５’（ただし、Ｇ１７’〜Ｇ３５’は図示せず）が設けられている。
【００４５】
したがって、前記濾過材２ｄによって異物が除去されたポリマーは、これらの分配溝Ｇ０’〜Ｇ３５’を介して、全て支持部材３”の外周部へ一旦分配される。これによって、濾過材２ｄのあらゆる部位を通過したポリマー流は、どのような部位を通過したかに係わりなく、全て平等に支持部材３”の外周部へ一旦分配されることとなる。
【００４６】
そしてその後、支持部材３”の支持上面Ｐ１’〜Ｐ４’の外周部から受圧部下面に設けられた放射状のポリマー集合溝Ｒ０’〜Ｒ３５’（ただし、Ｒ１７’〜Ｒ３５’は図示せず）によって、前記集合孔Ｈｂへと縮流・集合されて供給される。
【００４７】
その際、受圧部下面には、円環状溝Ｄ’が設けられており、受圧部下面で濾過材２ｄをポリマーが通過することによる濾過圧力の発生を受ける受圧面としては、図（ｄ）で多数の点で網掛けで強調表示したＡ１’〜Ａ３５’（ただし、Ａ１７’〜Ａ３５’は図示せず）のみで構成されることとなる。
【００４８】
したがって、この実施形態においては、前記濾過材２ｄによる濾過圧力を支える受圧部下面の受圧面として外周部側の受圧面Ａ１〜Ａ１６によってのみ形成されており、内周部側には形成されていない。
【００４９】
以上に述べたように、本発明においては、受圧部下面の受圧面形状が極めて重要であり、このような受圧面形状について図４を参照しながら詳細に説明する。なお、図４は、本発明の溶融紡糸用口金パックに使用する「支持部材」の受圧部下面の受圧面形状に関し、各種実施形態を模式的に例示した説明図である。
【００５０】
該図４の図（ａ）〜（ｆ）において、中間パック部材１ｂと接触して、濾過材２ｄによって発生する濾過圧力を受けるための受圧部は、それぞれ多数の点で網掛けして強調表示された部分である。なお、図（ａ）〜（ｆ）において、扇形で表わした部分は、多数の扇形の受圧面の一つだけを取り出して模式的に例示したものである。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の溶融紡糸用口金パックによれば、紡糸口金パック内でのポリマーの異常滞留を極力少なくでき、これによって得られる繊維の品質の向上を図ると共に、溶融紡糸工程或いは後続の延伸工程での工程調子の安定をも図ることができる溶融紡糸用口金パックを提供するという、極めて顕著な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  一般に使用される溶融紡糸用口金パックを模式的に例示した正断面略線図である。
【図２】  本発明の溶融紡糸用口金パックに使用する「支持部材」の一実施形態を模式的に例示した説明図であって、図（ａ）は上部平面図、図（ｂ）は側断面図（図（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図）、そして図（ｃ）は下部平面図をそれぞれ模式的に例示したものである。
【図３】  本発明の溶融紡糸用口金パックに使用する「支持部材」の他の一実施形態を模式的に例示した説明図であって、図（ａ）は上部平面図、図（ｂ）は側断面図（図（ａ）のＸ−Ｘ矢視断面図）、図（ｃ）は側断面図（図（ｄ）のＹ−Ｙ矢視断面図）、そして、図（ｄ）は下部平面図をそれぞれ模式的にそれぞれ例示したものである。
【図４】  本発明の溶融紡糸用口金パックに使用する「支持部材」の受圧部下面の受圧面形状に関し、各種実施形態を模式的に例示した説明図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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