紡絲組件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種紡絲組件,具備紡出熔融聚合物的噴絲頭。
【背景技術】
[0002] 以往,已知有紡出合成纖維絲的熔融紡絲裝置。一般的熔融紡絲裝置具備可拆裝 的紡絲組件。向紡絲組件供給加熱了的熔融聚合物,該熔融聚合物從紡絲組件的多個噴嘴 分別紡出而成為多根單纖維。紡絲組件通常具備對熔融聚合物進行過濾的過濾材料。
[0003] 在專利文獻1中公開了具有沙子等粒狀過濾材料的一般的紡絲組件。該紡絲組 件具有聚合物導入口、粒狀過濾材料、過濾器以及噴絲頭等。在紡絲組件內部,在聚合物導 入口的下側設置有空間,在該空間的下部填充有粒狀過濾材料。從聚合物導入口導入到上 述空間內的熔融聚合物,在分別通過了粒狀過濾材料和過濾器之后從噴絲頭的多個噴嘴紡 出。
[0004] 與此相對,還已知有不使用粒狀的過濾材料的紡絲組件。專利文獻2的紡絲組件 特別用于紡出產業用高強力絲,具有上部掃流板、過濾器、整流板、下部掃流板以及噴絲頭。 上部掃流板收容于與聚合物的導入部連通的空間內。過濾器配置于上部掃流板的下側。另 夕卜,該專利文獻2的過濾器僅由金屬無紡布形成。通過了過濾器的熔融聚合物進一步通過 整流板、下部掃流板而從噴絲頭紡出。
[0005] 此外,專利文獻3的紡絲組件具有聚合物的導入部、過濾器、以及配置于過濾器正 下方的噴絲頭。在該紡絲組件中,在其內部也形成有與聚合物的導入部連通的空間,但在該 空間的大致整體中密集地收容有構成過濾器的多個過濾板。從導入部導入到上述空間內的 熔融聚合物,通過多個過濾板而從其正下方的噴絲頭的多個噴嘴分別紡出。
[0006] 專利文獻1 :日本特開平9-41215號公報
[0007] 專利文獻2 :日本特開平8-269816號公報
[0008] 專利文獻3 :美國專利第6716016號公報
[0009] 在專利文獻1所公開那樣的使用了粒狀過濾材料的紡絲組件中,存在以下那樣的 各種問題。首先,由于所供給的熔融聚合物的壓力,粒狀的過濾材料局部地網眼張開或者 局部地被壓縮。由此,過濾材料的空隙率局部地變化,過濾性能變化。即,當空隙率提高時 過濾性能降低、并且當空隙率下降時過濾壓力上升,因此需要提前更換組件。即,在一般情 況下,在使用了粒狀過濾材料的紡絲組件中組件壽命變短。此外,當在過濾材料內網眼張 開量、壓縮量不平衡時,空隙率會產生偏差,在粒狀過濾材料內聚合物變得不能夠均勻地流 動。結果,從多個噴嘴分別紡出的聚合物量變得不均勻,而單纖維間粗細(纖度)等的物性 會不同。進而,粒狀過濾材料在進行再利用時花費時間勞力,因此由于在多數情況下每當更 換紡絲組件時都廢棄過濾材料、以及由于組件壽命較短而更換紡絲組件的頻率較高,因此 廢棄物的量變多。此外,為了確保收納粒狀過濾材料的空間,紡絲組件的全高變大,在這一 點也是不利的。與此相對,在專利文獻2、3那樣的不使用粒狀過濾材料的紡絲組件中,不會 產生上述缺點。但是,在專利文獻2,3的結構中,會產生其他問題。
[0010] 以往使用的沙子等粒狀過濾材料,除了過濾熔融聚合物而捕集其中所含的雜質以 夕卜,還具有將熔融聚合物的成為凝膠狀的部分進行細化的另外的重要作用。構成粒狀過濾 材料的沙粒等的外表面具有尖銳的銳角部。在熔融聚合物通過粒狀過濾材料時,熔融聚合 物的凝膠化部分被粒狀過濾材料的上述銳角部截斷。凝膠狀部分使聚合物產生粘度不均 勻。因而,當該凝膠狀部分未被充分細化時,從噴嘴紡出的熔融聚合物中會殘留較大的凝膠 狀部分,成為絲線品質降低、單纖維(單紗)斷裂的重要原因。關于這一點,在專利文獻2、3 的紡絲組件中未使用粒狀的過濾材料,在專利文獻2中僅采用由一張金屬無紡布形成的過 濾器,而在專利文獻3中僅采用層疊了多個過濾板的過濾器。僅通過該結構,對于凝膠狀部 分的細化難以獲得與以往的粒狀過濾材料相同的性能,可能會產生由細化不良導致的絲線 品質降低、單纖維斷裂。
[0011] 此外,在專利文獻2的紡絲組件中,在聚合物的導入部與過濾器之間配置有上部 掃流板。尤其是,在用于產業物質的高粘度聚合物的情況下,難以進行紡絲組件內的聚合物 的均勻分配,因此設置有與上述上部掃流板類似的聚合物分配用的部件的情況較多。但是, 當在過濾器的上游側存在聚合物分配用的部件時,熔融聚合物通過紡絲組件內所需要的時 間會相應地變長,容易產生由熱劣化導致的聚合物變質。
[0012] 此外,在專利文獻3的紡絲組件中,在與聚合物的導入部連通的空間內,密集地收 容有多個過濾器。因此,導入到該空間內的熔融聚合物無法在過濾器的面方向上充分地擴 張,而無法在面方向上均勻地通過過濾器。即,聚合物容易在過濾器的一部分集中地通過。 由此,在上述過濾器的一部分,雜質捕集能力提前降低,因此組件壽命降低。此外,在多個噴 嘴間聚合物的紡出量產生偏差,會產生單纖維間的粗細不均。
【發明內容】
[0013] 本發明的目的在于,在不使用粒狀過濾材料的紡絲組件中,實現聚合物的凝膠狀 部分的充分細化、抑制組件內的聚合物因滯留導致的熱劣化、以及多個噴嘴間的聚合物紡 出量的均勻化等。
[0014] 第1發明的紡絲組件為,紡出粘度為300Pa · s以下的熔融聚合物,其特征在于,
[0015] 具備:聚合物流入部件,具有被導入上述熔融聚合物的導入部、和通過聚合物供給 孔與上述導入部直接連接且被填充上述熔融聚合物的緩沖空間;過濾器,配置于上述緩沖 空間的下部空間;以及噴絲頭,在上述緩沖空間以及上述過濾器的下側,與上述緩沖空間或 者上述過濾器相接地配置,形成有將通過了上述過濾器的上述熔融聚合物分別紡出的多個 噴嘴,
[0016] 上述過濾器包括第1過濾層,該第1過濾層是將具有多邊形截面的金屬短纖維燒 結而成的。
[0017] 本發明的紡絲組件為導入部、緩沖空間、過濾器以及噴絲頭按照該順序串聯地配 置的非常簡單的結構。從導入部導入的熔融聚合物,在緩沖空間內使壓力均勻化之后,直接 通過過濾器,并直接立即從噴絲頭的多個噴嘴紡出。另外,本發明的"下側"意味著紡絲組 件被裝配于熔融紡絲裝置的使用狀態下的"下側"。此外,"噴絲頭與緩沖空間相接地配置" 意味著噴絲頭被配置為從下側堵塞緩沖空間。根據該紡絲組件,能夠得到以下所示的效果。
[0018] (1)聚合物的凝膠狀部分的細化
[0019] 過濾器具有將多邊形截面的金屬短纖維燒結而成的第1過濾層。熔融聚合物中存 在的凝膠狀部分,在通過第1過濾層時,通過具有多邊形截面的金屬短纖維的銳角部分,以 切碎的方式被截斷。因而,即便沒有粒狀過濾材料,通過第1過濾層凝膠狀部分也被充分地 細化。
[0020] (2)抑制聚合物因滯留導致的熱劣化
[0021] 在高溫狀態的紡絲組件內,當熔融聚合物長時間滯留時,由于聚合物因熱劣化導 致的變質,而產生絲線斷裂、絲線品質不均。
[0022] 關于該情況,相對于上述的在從聚合物的導入部到噴絲頭之間存在用于分配聚合 物的部件的以往的紡絲組件,本發明的紡絲組件為導入部、緩沖空間、過濾器以及噴絲頭按 照該順序串聯地配置的非常簡單的結構。因而,不會產生聚合物的異常滯留,能夠抑制聚合 物的熱劣化。
[0023] 此外,在本發明的紡絲組件中,在導入部與過濾器之間既不存在粒狀過濾材料、也 不存在用于分配熔融聚合物的部件,因此從導入部導入的熔融聚合物到達過濾器為止的時 間變得非常短。因而,從熔融聚合物被導入紡絲組件內起到從噴絲頭的多個噴嘴紡出為止 的時間縮短,能夠盡量抑制紡絲組件內的聚合物因熱劣化導致變質。
[0024] (3)多個噴嘴間的聚合物紡出量的均勻化
[0025] 由于在導入部與過濾器之間存在緩沖空間,所以在從導入部導入的熔融聚合物的 壓力在緩沖空間中被充分地均勻化之后,熔融聚合物通過過濾器。此外,過濾器的第1過濾 層是將金屬短纖維燒結而成的剛性較高的過濾層,與以往的粒狀過濾材料不同,即便作用 聚合物的壓力,也不會那么簡單地網眼張開或者壓壞。因此,難以產生在過濾器的一部分部 位空隙率局部地變化這種情況。根據以上,在熔融聚合物通過過濾器時流動難以不平衡,多 個噴嘴間的熔融聚合物的紡出量之差被抑制為較小。
[0026] 另外,在本發明的紡絲組件中,在導入部與過濾器之間不存在任何用于分配熔融 聚合物的部件。但是,由于是對熔融聚合物的粘度為300Pa · s以下這種粘度比較低的聚合 物進行處理,所以即便從導入部到過濾器為止不存在分配用的部件,通過噴絲頭上方的緩 沖空間、以及具有一定程度的厚度且將具有多邊形截面的金屬短纖維燒結而成的第1過濾 層,也能夠實現熔融聚合物的分散,能夠使熱過程均勻。
[0027] ⑷組件壽命
[0028] 在上述(3)中已進行了敘述,第1過濾層不會因聚合物的壓力而簡單地網眼張開 或者壓壞。因此,與因聚合物壓力而容易地網眼張開或者壓縮的以往的粒狀過濾材料相比, 使用開始后的第1過濾層的空隙率的變化變得相當緩慢。因而,能夠抑制過濾粒度的降低 以及組件內的聚合物壓力上升量的增加,紡絲組件的組件壽命變長。
[0029] 第2發明的紡絲組件的特征在于,在上述第1發明中,上述緩沖空間以跨全部噴嘴 的方式在上述過濾器的面方向上擴展形成。
[0030] 由此,從導入部導入的熔融聚合物,在過濾器的面方向上擴展而到達全部噴嘴的 正上方位置,之后通過過濾器并分別流向多個噴嘴。因而,分別流向多個噴嘴的聚合物量的 偏差變小,在多個噴嘴間聚合物紡出量進一步均勻化。
[0031] 第3發明的紡絲組件的特征在于,在上述第1或者第2發明中,上述過濾器的厚度 為5mm以下。
[0032] 當過濾器為5mm以下時,熔融聚合物在短時間內通過過濾器,因此能夠縮短聚合 物的滯留時間。
[0033] 第4發明的紡絲組件的特征在于,在上述第1?第3發明的任一發明中,上述過濾 器具有第2過濾層,該第2過濾層配置于上述第1過濾層的下側,且過濾粒度小于上述第1 過濾層的過濾粒度。
[0034] 據此,通過第1過濾層將熔融聚合物的凝膠狀部分細化,同時捕集熔融聚合物所 含的尺寸比較大的雜質。另一方面,通過第2過濾層除去在第1過濾層中未被捕集到的較 小的雜質。
[0035] 第5發明的紡絲組件的特征在于,在上述第1?第4發明的任一發明中,上述