特許 7052724 紡糸用パックおよび繊維の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-04-04

(45)【発行日】2022-04-12

(54)【発明の名称】紡糸用パックおよび繊維の製造方法

(51)【国際特許分類】

   D01D 4/08 20060101AFI20220405BHJP

   D01D 4/06 20060101ALI20220405BHJP

【ＦＩ】

D01D4/08 A

D01D4/06

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018531679

(86)(22)【出願日】2018-06-13

(86)【国際出願番号】 JP2018022614

(87)【国際公開番号】W WO2019003925

(87)【国際公開日】2019-01-03

【審査請求日】2021-05-17

(31)【優先権主張番号】P 2017125813

(32)【優先日】2017-06-28

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003159

【氏名又は名称】東レ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】特許業務法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】兼森 康宜

(72)【発明者】

【氏名】船越 祥二

(72)【発明者】

【氏名】坂田 昌哉

(72)【発明者】

【氏名】松浦 知彦

【審査官】大▲わき▼ 弘子

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－０６６５６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－２６８４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－１２５７７６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０４－１５８００３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０２６４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５０－０２４３７９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０２９５０２８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０１Ｄ１／００－１３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維の製造工程に用いられ、口金の上に混練部が配置される紡糸用パックであって、
前記混練部は、
溶融したポリマを導入する複数の第１の導入孔を有する導入板と、
前記第１の導入孔より導入されたポリマが流入する独立した複数の供給溝、および前記供給溝にそれぞれ設けられている１以上の供給孔を有する供給板、ならびに前記供給孔より供給されたポリマが流入する複数の溝が交差した複数の合流溝、および前記合流溝にそれぞれ設けられている複数の第２の導入孔を有する合流板からなる複数の混練ユニットと、
を備え、
前記混練部は、上流側端から下流側端までポリマ紡出経路方向と平行に、ポリマ紡出経路方向に垂直な面において等面積な仮想領域に分割したとき、
前記導入板を貫通する複数の前記第１の導入孔は、分割された前記仮想領域のそれぞれに形成されており、
前記供給溝の第１の端部は、前記第１の導入孔または前記第２の導入孔の直下にそれぞれ配置され、前記供給溝の第２の端部は、前記第１の端部と異なる仮想領域にそれぞれ配置されるとともに、前記供給孔がそれぞれ形成されており、
前記合流溝は、分割された前記仮想領域のそれぞれに配置され、前記合流溝を構成する前記溝の第１の端部は、前記供給孔の直下にそれぞれ配置されるとともに、前記溝の第２の端部に前記第２の導入孔がそれぞれ形成されており、
前記合流溝を介して連通する上流側の前記供給溝と下流側の前記供給溝とに注目した際、下流側の少なくとも１つの前記供給溝の前記第２の端部は、上流側の複数の前記供給溝の前記第１の端部が配置される仮想領域のいずれとも異なる仮想領域に配置されている紡糸用パック。

【請求項2】

前記供給溝の前記第１の端部が配置された前記仮想領域は、前記第２の端部が配置された前記仮想領域と隣接している、請求項１に記載の紡糸用パック。

【請求項3】

前記仮想領域の分割数Ｒ、１つの前記仮想領域内に形成されている前記第１の導入孔および前記第２の導入孔の個数Ｄ、前記混練ユニットの構成数ｎにより下記式で定義される混練度Ｍが、０．６以上である請求項１または２に記載の紡糸用パック。
・Ｍ＝（１－１／Ｄ^ｎ）×（１－１／Ｒ）

【請求項4】

請求項１～３のいずれか一つに記載の紡糸用パックを用いて繊維を製造する、繊維の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は紡糸用パックと、その紡糸用パックを用いた繊維の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に熱可塑性ポリマを溶融紡糸する繊維の製造に関しては、原料であるチップを押出機で溶融し、押出した後、加熱ボックス内に設置されたポリマ用の配管を通じて紡糸用パックにポリマを導く。その後、導入したポリマを紡糸用パック内に配置された濾材・フィルターを通すことでポリマ中にある異物を除去し、多孔板にて分配し、ポリマを口金の吐出孔から紡糸してフィラメントとして巻き取る。

【0003】

通常、紡糸用パックは、ポリマの溶融状態を維持するために加熱ボックス内に設置され、高温で加熱されている。加熱ボックス内での加温では、加熱ボックスに接している紡糸用パックの外層部に比べ内層部の温度が低くなり、紡糸用パック内部の内外層にて温度差が生じる。この結果、紡糸用パックの内層および外層を通過するポリマ間で熱履歴差による粘度ムラが生じ、不均一なポリマになることで、各口金孔間から紡出された単糸間で物性差が発生することになる。
そこで、紡糸用パックの内層および外層を通過するポリマ間で熱履歴差によって生じる粘度ムラを均一化し、品質差を抑制するために、紡糸用パックに関しては従来から種々の検討がなされてきている。

【0004】

例えば、特許文献１には、ポリマを紡糸用パックの中心部で縮流させながら一箇所に合流させる合流流路と、前記合流部の終端の出口部から下流方向に末広がりに等間隔で円周配列された複数の円管状流路と、円周上に等配に穿設された吐出孔群のポリマが流入する始端開口部と前記円管状流路の終端開口部とを円環状に連結するために形成された環状流路を構成することで、紡糸用パック中心にポリマを合流させ均一化を図り、単糸間の形状や物性などの品質斑を低減させる技術が開示されている。

【0005】

また、特許文献２には、ポリマの流れ方向を変化させるチャンネルと、ポリマが次のプレートに流れるための出口孔とを有した混合プレートが積層され、チャンネルがポリマの流れを分割して主方向にほぼ垂直な２以上の方向に分割するように交差し、隣接するプレートの出口孔の位置をそれぞれずらすように流路を構成することで、ポリマの合流と分配の繰り返しを図り、ポリマの流れを均一化する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１０－１１１９７７号公報

【文献】特開平４－２７２２１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、特許文献１に記載の紡糸用パックは、ポリマを一箇所に合流し分配するだけであり、ポリマの混練回数が少ないため、十分なポリマ混練効果が得られない。特に、粘度が高いポリマは層流状態となっているため、その混練効果は、より低減する。そのため、内外層の熱履歴差によって生じるポリマ間の粘度ムラの均一化が足りず、単糸間での品質差を解消するには至らない場合がある。

【0008】

また、特許文献２に記載の紡糸用パックは、ポリマの合流と分配とを繰り返しているものの、流路はポリマの流れを分割して主方向にほぼ垂直な２以上の方向に分割すると記載されるのみである。一方、流路孔に着目した場合、隣接する混合プレートの流路孔は位置をずらすことが必要であるが、隣接しない混合プレートの流路孔は、位置をずらす必要はないと記載されている。実際、図１の静的混合装置では、１つの混合プレートの上流側の混合プレートの流路孔と、下流側の混合プレートの流路孔とは同一の位置となっている。しかしながら、本発明者らの知見によると、ポリマは単に合流・分配しただけでは混練効果が低いため、前記の通り上流側と下流側の流路孔の位置が同じであれば、混練度の低いポリマが同一の位置に戻るだけであり、これを繰り返しても十分なポリマ混練効果が得られない場合がある。特に、粘度が高いポリマは層流状態となっているため、その混練効果は、より低減する。

【0009】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、物性差のない均一な品質のフィラメントを得ることが可能な紡糸用パックおよび繊維の製造方法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】

【0010】

上記課題を解決する本発明の紡糸用パックは、繊維の製造工程に用いられ、口金の上に混練部が配置される紡糸用パックであって、前記混練部は、溶融したポリマを導入する複数の第１の導入孔を有する導入板と、前記第１の導入孔より導入されたポリマが流入する独立した複数の供給溝、および前記供給溝にそれぞれ設けられている１以上の供給孔を有する供給板、ならびに前記供給孔より供給されたポリマが流入する複数の溝が交差した複数の合流溝、および前記合流溝にそれぞれ設けられている複数の第２の導入孔を有する合流板からなる複数の混練ユニットと、を備え、前記混練部は、上流側端から下流側端までポリマ紡出経路方向と平行に、ポリマ紡出経路方向に垂直な面において等面積な仮想領域に分割したとき、前記導入板を貫通する複数の前記第１の導入孔は、分割された前記仮想領域のそれぞれに形成されており、前記供給溝の第１の端部は、前記第１の導入孔または前記第２の導入孔の直下にそれぞれ配置され、前記供給溝の第２の端部は、前記第１の端部と異なる仮想領域にそれぞれ配置されるとともに、前記供給孔がそれぞれ形成されており、前記合流溝は、分割された前記仮想領域のそれぞれに配置され、前記合流溝を構成する前記溝の第１の端部は、前記供給孔の直下にそれぞれ配置されるとともに、前記溝の第２の端部に前記第２の導入孔がそれぞれ形成されており、前記合流溝を介して連通する上流側の前記供給溝と下流側の前記供給溝とに注目した際、下流側の少なくとも１つの前記供給溝の前記第２の端部は、上流側の複数の前記供給溝の前記第１の端部が配置される仮想領域のいずれとも異なる仮想領域に配置されている。

【0011】

また、本発明の好ましい形態の紡糸用パックは、上記発明において、前記供給溝の前記第１の端部が配置された前記仮想領域は、前記第２の端部が配置された前記仮想領域と隣接している。

【0012】

また、本発明の好ましい形態の紡糸用パックは、上記発明において、前記仮想領域の分割数Ｒ、１つの前記仮想領域内に形成されている前記第１の導入孔および前記第２の導入孔の個数Ｄ、前記混練ユニットの構成数ｎにより下記式で定義される混練度Ｍが、０．６以上である。
・Ｍ＝（１－１／Ｄ^ｎ）×（１－１／Ｒ）

【0013】

また、本発明の繊維の製造方法は、上記のいずれか一つに記載の紡糸用パックを用いて繊維を製造する。

【0014】

本発明における各用語の意味を以下に列記する。
「ポリマ紡出経路方向」とは、混練部から口金の吐出孔までのポリマが流れる主方向である。
「上」とは、ポリマ紡出経路方向の上流側へ向かう方向であり、「下」とは、ポリマ紡出経路方向の下流側へ向かう方向である。
「仮想領域」とは、ポリマの紡出経路方向に垂直な面において、複数の第１の導入孔、供給孔、第２の導入孔を内包し、かつそれぞれの面積が等しくなるようにポリマの紡出経路方向と平行に分割された領域である。
「供給溝」とは、ポリマの紡出経路方向に垂直な方向に、ポリマを分配する役割を果たす溝である。
「合流溝」とは、合流板の上流側に配設された複数の供給孔と、下流側に配設された複数の供給孔とに連通し、ポリマの紡出経路方向に垂直な方向に、異なる供給孔から供給されたポリマを合流した後、分配する役割を果たすものをいう。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、熱可塑性ポリマの紡糸において、ポリマが紡糸用パックを流れる際に、紡糸用パック内外層の熱履歴差によって生じるポリマの粘度ムラを均一化し、物性差のない均一な品質のフィラメントを得ることが可能になる。また、紡糸用パックを口金直上に配置することで、混練後、口金から吐出されるまでに受ける熱影響を極小化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、本発明の紡糸用パックを模式的に例示した概略正断面図である。

【図2】図２は、本発明の円形紡糸用パックにおける、（ａ）導入板、（ｂ）供給板、および（ｃ）合流板のそれぞれ概略平面図である。

【図3】図３は、本発明の紡糸用パック、冷却装置周辺の概略断面図である。

【図4】図４は、本発明の紡糸用パックにおける仮想領域の例を示した図である。

【図5】図５は、本発明の矩形紡糸用パックにおける、（ａ）導入板、（ｂ）供給板、および（ｃ）合流板のそれぞれ概略平面図である。

【図6】図６は、本発明の長尺紡糸用パックにおける供給板の概略平面図である。

【図7】図７は、本発明の円形紡糸用パックの他の形態における、（ａ）導入板、（ｂ）供給板、および（ｃ）合流板のそれぞれ概略平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施形態について、図を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の紡糸用パックを模式的に例示した概略正断面図である。また、図２は本発明の紡糸用パック１内に設置されている混練部２の構成を模式的に例示した概略平面図であり、図３は、本発明の紡糸用パック、冷却装置周辺の概略断面図である。また、図４は、本発明の紡糸用パックにおける仮想領域の例を示した図である。なお、これらは、本発明の要点を正確に伝えるための概念図であり、図を簡略化している。

【0018】

図１および３を参照する。本発明の紡糸用パック１は、図１で矢印Ｘ方向として示すポリマ紡出経路方向の下流側に向かい、濾材８、フィルター９、多孔板７、混練部２および口金３で構成されている。紡糸装置内で、紡糸用パック１は加熱ボックス５の中に固定されており、口金３の直下には冷却装置６が配置される。紡糸用パック１に導かれたポリマは、濾材８、フィルター９を通過し、多孔板７、混練部２を通過して、口金３の吐出孔４から紡出される。その後、冷却装置６により吹き出される気流により冷却され、油剤を付与された後に、繊維として巻き取られる。なお、図３では、環状内向きに気流を吹き出す環状の冷却装置６を採用しているが、一方向から気流を吹き出す冷却装置６を用いてもよい。また、紡糸用パック１の上流側に装備する部材に関しては、既存の紡糸用パックにて使用された流路等を用いればよく、本発明の紡糸用パック１のために特別に専用のものを準備する必要は無い。

【0019】

混練部２は、ポリマ紡出経路方向の下流側に向かい順に、導入板１０と複数の混練ユニット１５とで構成されている。それぞれの混練ユニット１５は、ポリマの紡出経路方向の下流側に向かい順に、供給板２０と合流板３０とで構成されている。

【0020】

図２を参照する。図２は、混練部２を構成する導入板１０、ならびに１つの混練ユニット１５を構成する供給板２０および合流板３０を、模式的に例示した概略平面図である。図２（ａ）が導入板１０、図２（ｂ）が供給板２０、そして図２（ｃ）が合流板３０である。混練部２は、上流側端から下流側端までポリマ紡出経路方向と平行に、ポリマ紡出経路方向に垂直な面において等面積な仮想領域Ｒ１～Ｒ６に分割されている。図２においては、仮想領域Ｒ１～Ｒ６の境界を破線で図示している。それぞれの仮想領域Ｒ１～Ｒ６は、ポリマ紡出経路方向に混練部２を貫いているので、図２の（ａ）～（ｃ）で図示するように、導入板１０、供給板２０および合流板３０は、同じ大きさおよび配置の仮想領域Ｒ１～Ｒ６に分割されている。

【0021】

図２では、外部を４等分する仮想領域Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５、および内部を２等分する仮想領域Ｒ３、Ｒ６に分割しているが、仮想領域の分割はこれに限定するものではない。例えば、図４（ｂ）、（ｃ）に示すように仮想領域を分割してもよい。

【0022】

図２（ａ）に図示するように、導入板１０には、仮想領域Ｒ１～Ｒ６のそれぞれに導入板１０を貫通する２つの第１の導入孔１１が形成されている。図２（ａ）では、１つの仮想領域に２つの第１の導入孔１１を形成した例で説明しているが、これに限定するものではなく、複数であればよい。

【0023】

図２（ｂ）に図示するように、供給板２０には、ポリマ紡出経路方向の上流側の面に開口し、異なる仮想領域にまたがる複数の供給溝２１が形成されている。それぞれの供給溝２１は、供給溝２１の第１の端部２３が、導入板１０に形成された第１の導入孔１１の１つの直下にくるように形成されている。合流板３０の下流に配置されている供給板２０では、第１の端部２３は合流板３０に形成された第２の導入孔３２の１つの直下にくるように形成されている。供給溝２１の他方の端部である第２の端部２４には、供給溝２１からポリマ紡出経路方向の下流側の面までを貫通する供給孔２２が形成されている。

【0024】

図２（ｃ）に図示するように、合流板３０には、仮想領域Ｒ１～Ｒ６のそれぞれにポリマ紡出経路方向の上流側の面に開口する合流溝３１が形成されており、合流溝３１は２つの溝が合流した形状となっている。合流溝３１は、合流溝３１を構成する溝の第１の端部３３が、それぞれ供給板２０に形成された供給孔２２の１つの直下にくるように形成されている。合流溝３１を構成する溝の残りの端部である第２の端部３４には、合流溝３１からポリマ紡出経路方向の下流側の面までを貫通する第２の導入孔３２が形成されている。図２（ｃ）では、合流溝３１は、２つの溝が合流した形状を示しているが、複数の溝が合流したものであればよい。

【0025】

混練ユニット１５を形成する供給板２０と合流板３０は、図１～３に示すように分割されていてもよいが、供給板２０と合流板３０とが一体成形体であってもよい。また、図１～３に示すように、混練部２は、導入板１０と複数個の混練ユニット１５から構成されていてもよいが、複数の混練ユニット１５を一体成形体としてもよい。また、混練部２は、導入板１０と複数の混練ユニット１５とを、一体成形体としてもよい。

【0026】

ここで、本発明の重要なポイントである、紡糸用パック１の内外層の熱履歴差よって生じる粘度ムラを均一化できる原理を、図２を用いて説明する。なお説明には、仮想領域Ｒ１の第１の導入孔１１ａから導入されるポリマの流れについて着目して説明する。
（１）混練部２に流れてきたポリマは、導入板１０により複数の仮想領域Ｒ１～Ｒ６に分割される。ポリマは、その中の１つの仮想領域Ｒ１に配設された第１の導入孔１１ａに導かれた後、供給板２０へと流過する。
（２）第１の導入孔１１ａから供給板２０に供給されたポリマは、供給溝２１ａを通じて、図中の破線矢印で示すように、第１の導入孔１１ａが形成された仮想領域Ｒ１とは別の仮想領域Ｒ２に形成されている供給孔２２ａに流れ、合流板３０へと流過する。
（３）合流板３０に供給されたポリマは、図２（ｃ）に示すように、合流溝３１ａの第１の端部３３から溝の交差部分へ流れ、他の供給孔２２から流れてきたポリマと一旦合流した後、再び分配されて第２の端部３４へ向かって流れて第２の導入孔３２ａ、３２ｂからさらに下流側へ流過する。

【0027】

（４）混練ユニット１５の下流側にさらに図２（ｂ）および図２（ｃ）に示す供給板２０および合流板３０からなる別の混練ユニット１５が配置されている場合、合流板３０の第２の導入孔３２ａから流れ出たポリマは、供給板２０の供給溝２１ｂに流れこんで（図２（ｂ）参照）、第２の導入孔３２ａが形成された仮想領域Ｒ２とは別の仮想領域Ｒ５に形成されている供給孔２２ｂに流れ、合流板３０へと流過する。合流溝３１ｂに供給されたポリマは、合流溝３１ｂの第１の端部３３から溝の交差部分へ流れ、他の供給孔２２から流れてきたポリマと一旦合流した後、再び分配されて第２の端部３４へ向かって流れて第２の導入孔３２ｃ、３２ｄからさらに下流側へ流過する。
（５）最下流の混練ユニット１５を構成する合流板３０の第２の導入孔３２から流れ出たポリマは、そのまま口金３に流過し、他の第２の導入孔３２から流れ出たポリマと合流する。

【0028】

このように、供給板２０と合流板３０とを混練ユニット１５とし、複数個の混練ユニット１５を重ねて配置することで、合流板３０の第２の導入孔３２と、供給板２０の供給溝２１とが連通し、ポリマの分配と合流が繰り返される。

【0029】

つまり、混練部２は、ポリマを複数の仮想領域に分配する流路が形成された導入板１０の下流に、ポリマを別の仮想領域に流過させる供給板２０と、複数の仮想領域から流過してきたポリマを合流させた後、分配する合流板３０との組み合わせである混練ユニット１５が繰り返し複数重なって構成されている。このような構成とすることにより、混練部２の上部の１つの仮想領域に流入するポリマが、混練部２の下部の仮想領域から流出する時点では、他の仮想領域から供給されるポリマと合流、分配、即ち混練がなされている。それにより、ポリマが混練部２を通過する際に、内層部と外層部で異なる熱履歴をもつ複数の仮想領域から流れてきたポリマが、合流溝３１内で合流した後、分配されることで、熱履歴の差が徐々に低減される。

【0030】

混練部２は、供給板２０と合流板３０とを積層して混練を繰り返すにあたり、さらに好適な混練効果を得るために、次のような構成となっている。まず合流板３０の任意の合流溝３１（以下、便宜的に合流溝３１’とする）を介して、ポリマ紡出経路方向の上流側で連通する複数の供給溝２１（以下、便宜的に供給溝２１’とする）と、ポリマ紡出経路方向の下流側で連通する複数の供給溝２１（以下、便宜的に供給溝２１’’とする）に着目する。上流側で連通する複数の供給溝２１’のそれぞれの第１の端部２３は、いずれも合流溝３１’が配置された仮想領域とは異なる仮想領域に配置されている。下流側で連通する複数の供給溝２１’’のそれぞれの第２の端部２４も、いずれも合流溝３１’が配置された仮想領域とは異なる仮想領域に配置されている。そして、下流側の少なくとも１つの供給溝２１’’の第２の端部２４の配置されている仮想領域が、上流側のそれぞれの供給溝２１’の第２の端部２４が配置されているいずれの仮想領域とも異なっていることが重要な点である。このような構成とするため、上流側のそれぞれの供給溝２１’の第１の端部２３から流入し、供給溝２１’を経て合流溝３１’で合流したポリマは、再び合流溝３１’で分配され、その分配されたポリマの少なくとも一部は、供給溝２１’’を経て、もともと流入してきた仮想領域とは異なる仮想領域に配置されている第２の端部２４から流出する。そして、合流溝３１を介してポリマ紡出経路方向の上流側と下流側とで連通するいずれの供給溝２１についても、同じ構成となっている。

【0031】

混練部２がこのような構成となっていることで、ポリマの少なくとも一部は特定の仮想領域間を往復するのではなく、確実に別の仮想領域に流れ、都度、合流と分配されることにより混練がなされる。そのため、混練を繰り返すことにより擬似的に分割した全ての仮想領域から流れてきたポリマの集合体となり、高い混練効果を得ることができる。なお、ポリマは単に合流・分配しただけでは混練効果が低いため、合流溝３１を介して連通する、上流側の供給溝２１の第１の端部２３の配置された仮想領域と、下流側の供給溝２１の第２の端部２４の配置された仮想領域が全て同じ場合には、ポリマが単に往復する流路のみが実質的に形成されてしまい、混練度の低いポリマが同一の位置に戻るだけとなってしまうため、これを繰り返しても十分なポリマ混練効果を得られない場合がある。

【0032】

上記で説明したポリマの流れは、紡糸用パックの形状によらず形成可能なため、図２に示すような円形の紡糸用パック１に限らず、図５に示すような矩形紡糸用パックでも同様の混練効果を得ることができる。図５は、本発明の矩形紡糸用パックにおける、（ａ）導入板、（ｂ）供給板、および（ｃ）合流板のそれぞれ概略平面図である。

【0033】

また、特に長尺の紡糸用パックにおいて、ポリマの移動距離が長くなるため、全ての仮想領域からポリマを集合させることは難しくなる場合がある。そのような場合、全ての仮想領域からポリマを集合させるのではなく、図６に示すように、特定の仮想領域の集合体４１を複数形成し、各仮想領域の集合体４１の中でポリマを混練させることで、各々の仮想領域の集合体４１において、高い混練効果を得て、最終的に物性差のない均一な品質のフィラメントを得ることが出来る。図６は、本発明の長尺紡糸用パックにおける供給板の概略平面図である。本発明の長尺紡糸用パックにおいて、特定の仮想領域の集合体４１は、長辺方向に長くなりすぎると混練効果が低くなる場合があるため、仮想領域の集合体４１の面積は、全領域の２割以下の面積とすることが好ましい。更に、仮想領域の集合体４１の長辺方向と短辺方向との長さの比であるアスペクト比が３以下になるように形成することが好ましい。

【0034】

本発明の紡糸用パック１を適用することで、より粘度ムラのない均一なポリマを吐出することができる。また、物性斑の小さい均一な品質のフィラメントを得ることができる。また、ポリマの合流と分配を複数回行うため、粘度の高い層流状態のポリマでも確実に混練させることができる。

【0035】

紡糸用パック１は、供給溝２１でポリマを別の仮想領域に流過させるに当たり、その供給溝２１の第１の端部２３が配置された仮想領域と第２の端部２４が配置された仮想領域とが隣接していることが好ましい。このような構成とすることにより、ポリマ紡出経路方向に垂直な方向のポリマ流路長が短くなるため、混練部２内で受ける熱履歴差が少なくなり、より物性斑の小さい均一な品質のフィラメントを得ることができるとともに、滞留時間が少なくなり、熱劣化を抑制し、良好な製糸性を得ることができる。

【0036】

紡糸用パック１は、第１の導入孔１１および第２の導入孔３２が、各仮想領域にＤ個ずつ形成されており、仮想領域の分割数をＲ、混練ユニット１５の構成数をｎ、第１の導入孔１１および第２の導入孔３２の数をＤとしたとき、下記式で定義される混練度Ｍが、０．６以上であることが好ましい。混練度Ｍが、０．６以上であることにより、より高い混練効果を得ることができる。
Ｍ＝（１－１／Ｄ^ｎ）×（１－１／Ｒ）

【0037】

また、分割した全ての仮想領域で同様の混練効果を得るため、第１の導入孔１１、第２の導入孔３２、および供給孔２２を通過するポリマの流量がそれぞれ等しくなるように、流路圧損が等しい流路を形成することが好ましい。

【0038】

本発明の紡糸用パック１に用いる混練部２の製作方法としては、各流路を混練部２の横断面方向に分割し、その分割した各流路を加工したプレートである導入板１０、供給板２０、合流板３０、それぞれを個別に製作し、それらを積層させることで形成できる。

【0039】

混練部２の厚みは、２ｍｍから６０ｍｍの間にて必要となる混練数を満たせる範囲内で、なるべく薄く形成されていることが好ましい。このような構成とすることにより、ポリマ流路長が短くなるため、ポリマを僅かなスペースで合流させることで、滞留時間が少なくなり、熱劣化を抑制し、良好な製糸性を得ることができる。また、混練部２が薄く設置に必要なスペースが少ないため、既存のパックに追加で組み込む場合でも、他の部材の変更が少なく、容易に組み込みやすいといった利点も兼ね備えている。

【0040】

本発明の紡糸用パック１によって、単糸繊度が６～３０ｄｔｅｘの細繊度品種、フィラメント数が少ない品種でより顕著な効果を得られる。これは、細繊度品種やフィラメント数が少ない品種は、ポリマの吐出量が少なくなるため、紡糸用パック１内にポリマによって持ち込まれる熱量が低くなり、パック内層部と外層部で異なる熱履歴を持つポリマの温度ムラが大きくなりやすく、粘度ムラの影響が出やすいためである。

【0041】

本発明に用いられるポリマとしては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエチレンナフタレート、などに代表されるポリエステル、ナイロン６、ナイロン６６などに代表されるポリアミドなどを例示することができるが、特に限定されるものではない。

【0042】

また、本発明の紡糸用パック１は、単一成分ポリマの均質化だけに限定されるものではない。たとえば、２種類以上のポリマを用いた複合ポリマに適用した場合、合流と分配を繰り返すことでポリマ同士の混練が可能となる。また、混練ユニットの積層数を変えることにより混練回数を変化させることが可能であるため、ポリマの混練度を容易にコントロールすることが可能となる。

【0043】

本発明の紡糸用パックは、上記したように、円形紡糸用パックや、矩形紡糸用パックだけでなく、長尺の紡糸用パックにも適用することが可能である。また、仮想領域の数、ポリマの分配数、第１の導入孔、第２の導入孔、供給溝および合流溝の数ならびにその寸法比などは実施の形態に合わせて適宜変更できる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

本発明は、一般的な溶融紡糸法に用いられる紡糸用パックに限らず、溶液紡糸法に用いられる紡糸用パックにも応用することができるが、その応用範囲が、これらに限られるものではない。

【実施例】

【0045】

以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。なお実施例における特性値の測定法等は次のとおりである。

【0046】

（１）繊度
１．１２５ｍ／周の検尺器に繊維試料をセットし、４００回転させて、ループ状かせを作成し、熱風乾燥機にて乾燥後（１０５±２℃×６０分）、天秤にてかせ質量を量り、公定水分率を乗じた値から繊度を算出した。なお、公定水分率は４．５％とした。

【0047】

（２）繊度差
１つの口金から得られる糸条それぞれの繊度を（１）に従い測定し、最大繊度値と最小繊度値の差を繊度差とした。基準繊度に対して２％以下を○、２％を超えると×として評価した。

【0048】

［実施例１］
硫酸相対粘度２．７３のナイロン６チップを２８５℃で溶融し、２２．５ｇ／分の吐出量で、濾材８、フィルター９、多孔板７、下記の混練部２を通過して、口金３の吐出孔４から紡出した。その後、冷却装置６により吹き出される気流により冷却し、油剤を付与した後に、繊維として巻き取り、基準繊度１１ｄｔｅｘのナイロン６マルチフィラメント、６糸条を得た。
用いた混練部２は、図７に示す導入板１０と、供給板２０および合流板３０からなる複数の混練ユニット１５で構成されている。１つの混練ユニット１５で、ポリマは分配と合流により混練される。混練ユニット１５の構成数を「混練回数」として定義する。実施例１の混練回数は３である。また、混練ユニット１５を構成する流路のうち、合流板３０の合流溝３１を介してポリマ紡出経路方向の下流側で連通する供給溝２１の第２の端部２４が配置された仮想領域と、ポリマ紡出経路方向の上流側で連通する複数の供給溝２１の第１の端部２３が配置された仮想領域のうちの少なくとも１つとが同じである流路の割合を「往復流路率」と定義する。実施例１の往復流路率は０．５である。供給板２０の供給溝２１を通過して第１の端部２３から第２の端部２４にポリマを流すにあたり、第１の端部２３の配置された仮想領域と第２の端部２４の配置された仮想領域が隣接している割合を、「隣接率」として定義する。実施例１の隣接率は０．５である。導入孔数Ｄは２であり、仮想領域の分割数Ｒは４である。実施例１の混練度Ｍは０．６６となる。
表１に記載の通り、ナイロン６マルチフィラメント、６糸条の繊度を測定した結果、繊度差１．９％であった。すなわち、ナイロン６ポリマは、混練部内で分配と合流が３回繰り返され、均一化された状態で、直接吐出孔に配されるため、各口金吐出孔間から紡出された単糸間での品質差がないことがわかる。

【0049】

[実施例２]
供給板２０の供給溝２１を、往復流路が０．７５、隣接率が１となるように変更した以外は実施例１と同じ混練部２を用いた。実施例１と同等のポリマ、同等の繊度、紡糸条件で紡糸し、マルチフィラメントを採取した。
表１に記載の通り、ナイロン６マルチフィラメント、６糸条の繊度を測定した結果、繊度差１．７％であった。混練部２を通過するポリマの流路長が短くなり、混練部２内での熱履歴差が少なくなったため、実施例１と比べて繊度差は小さくなった。

【0050】

[実施例３]
図２に示す導入板１０と、供給板２０および合流板３０からなる複数の混練ユニット１５を使用し、混練回数は６、導入孔数Ｄは２、仮想領域の分割数Ｒは６とすることで、混練度Ｍが０．８２となるよう混練部２を構成した。往復流路率は０．５、隣接率は１であった。実施例１と同等のポリマ、同等の繊度、紡糸条件で紡糸し、マルチフィラメントを採取した。
表１に記載の通り、ナイロン６マルチフィラメント、６糸条の繊度を測定した結果、繊度差１．３％であった。混練回数、混練度Ｍが増加したことで、ポリマがより混練されたため、実施例２と比べて繊度差は小さくなった。

【0051】

［比較例１］
濾材・フィルター・多孔板・一穴混練部（混練回数１）・口金を順に配置した特許文献１に準じた構成の紡糸用パックを用いた以外は実施例１と同様に製糸し、基準繊度１１ｄｔｅｘのナイロン６マルチフィラメント、６糸条を得た。
なお、一穴混練部は、濾材を通過したポリマを紡糸パックの中心部で縮流させながら一箇所に合流させる合流流路と、合流流路の終端の出口部から下流方向に末広がりに等間隔で円周配列された複数の円管状流路とで構成されている。一穴混練部を本発明の混練ユニットとみなすと、その構成数は１となるので、混練回数を１回とした。
表１に記載の通り、ナイロン６マルチフィラメント、６糸条の繊度を測定した結果、繊度差３％を超えた。すなわち、ナイロン６ポリマは、混練部内で１回合流された後に、それぞれの吐出孔に配されるため、ポリマの熱履歴差による粘度ムラが生じ、各口金孔間から紡出された単糸間での品質差が発生していると考えられる。

【0052】

［比較例２］
濾材・フィルター・多孔板・静止系混練素子（混練回数６、往復流路率１、隣接率１）・口金を順に配置した特許文献２に準じた構成の紡糸用パックを用いた以外は実施例３と同様に製糸し、基準繊度１１ｄｔｅｘのナイロン６マルチフィラメント、６糸条を得た。
なお、静止系混練素子は混合プレートを重ね合わせて構成されており、この混合プレートを本発明の混練ユニットとみなす。実施例３と比較するため、混合プレートの構成数を６とし、混練回数を６回とした。それぞれの混合プレートには格子状にチャンネルが形成されており、格子点が１つずつ含まれるように分割した各領域を本発明の仮想領域とみなすと、仮想領域の数は６となった。チャンネルを本発明の供給溝とみなし、出口孔を本発明の合流溝とみなすと、往復流路率は１、隣接率は１となった。
表１に記載の通り、ナイロン６マルチフィラメント、６糸条の繊度を測定した結果、繊度差２％を超えた。すなわち、ナイロン６ポリマは、静止系混練素子により混練されるものの、静止系混練素子内の流路が全て往復流路となっており、同じ混練回数の実施例３と比較してその混練効果が小さい。そのため、静止系混練素子通過前の熱履歴差により生じた粘度ムラが、静止系混練素子通過後も改善されず、各口金孔間から紡出された単糸間での品質差が発生していると考えられる。

【0053】

【表1】

【符号の説明】

【0054】

１：紡糸用パック
２：混練部
３：口金
４：吐出孔
５：加熱ボックス
６：冷却装置
７：多孔板
８：濾材
９：フィルター
１０：導入板
１１：第１の導入孔
１５：混練ユニット
２０：供給板
２１、２１’、２１’’：供給溝
２２：供給孔
２３：第１の端部
２４：第２の端部
３０：合流板
３１、３１’：合流溝
３２：第２の導入孔
３３：第１の端部
３４：第２の端部
４１：仮想領域の集合体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】