JP2002285426A

JP2002285426A - プラスチックファイバの紡糸方法及び紡糸システム

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Publication number: JP2002285426A
Application number: JP2001086264A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Morimoto; 大輔森本; Hiroshige Inada; 浩成稲田; Yasuo Hiromoto; 泰夫廣本; Nobuyuki Ogawa; 宜之小川; Hiroo Yamanaka; 博生山中
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Priority date: 2001-03-23
Filing date: 2001-03-23
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】外径変動を十分に抑制したプラスチックファ
イバが得られる紡糸方法および紡糸システム。さらに、
複数の吐出口を有する紡糸装置において、それぞれの吐
出口から得られるプラスチックファイバ間の外径差が生
じにくいプラスチックファイバの紡糸方法および紡糸シ
ステム。【解決手段】溶融した樹脂を吐出口４から吐出し、冷
却風を吹き付けるプラスチックファイバの紡糸方法にお
いて、吐出口から得られるプラスチックファイバの外径
を測定し、得られた測定値に応じて冷却風の風速及び又
は温度を調整するフィードバック制御を行う。紡糸され
るプラスチックファイバ毎に、フィードバック制御によ
り、冷却風の風速及び温度が制御されるので、各プラス
チックファイバの長手方向の外径の変動が削減される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は長手方向の外径変動
が少なく均一性に優れたプラスチックファイバを製造す
るための紡糸方法及び紡糸システムに関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックファイバとしては、一般的
な糸状のものや、内部に空洞を有する中空糸膜などが例
示できる。また、単一なファイバの他、芯層と、鞘層と
が同心円状に配置された２層以上の層からなるものもあ
る。例えば、単層構造のプラスチックファイバは、所定
の熱可塑性樹脂を溶融させ、この溶融樹脂を定量ポンプ
を用いて紡糸装置の溶融樹脂流路に供給し、その吐出口
から紡糸する溶融紡糸法によって製造される。ついで、
用途等に応じて、機械的強度を向上させるために、熱延
伸、さらに必要に応じて延伸応力緩和のための熱処理が
行われる。また、紡糸装置において、途中で複数に分岐
している溶融樹脂流路と、これらに対応した複数の吐出
口を備えたノズルパックを用いると、紡糸装置の流入口
から供給された溶融樹脂が途中で分岐し、これら複数の
吐出口から一度に複数本のプラスチックファイバが得ら
れる。２層構造以上のプラスチックファイバを製造する
場合には、芯材が流下する溶融樹脂流路の周囲から２層
目以上の層を構成する鞘材（溶融樹脂）を供給し、前記
芯材の外面を鞘材で被覆して紡糸すればよい。また、中
空糸膜は、例えば吐出口に取り付ける金型の形状を変更
することによって製造することができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】プラスチックファイバ
の製造においては、製品の性能向上の観点から、長さ方
向の外径の分布を均一にすることが重要である。外径の
ばらつき（外径変動）を生じると、例えば、光ファイバ
などの光学用途においては、光学特性、機械特性の低下
を招く。具体的には、側面漏光を利用した装飾用におい
て、ファイバ側面からの漏光斑を生じる。また、光通
信、光センサなどにおいては、プラスチックファイバの
外径がコネクタの挿入部のサイズと適合しなくなるなど
の不都合が発生する。あるいは、前記挿入部の周縁とプ
ラスチックファイバの外面との間に隙間が生じてコネク
タ内の偏芯による接合面のずれを生じる結果、伝送損失
が増大する。また、工業用や家庭用において、浄水器な
どに用いられている中空糸膜においては、液体や気体の
透過量のばらつきを引き起こす。また、種々の用途に対
応した高次加工品の製造において、加工時にトラブルが
発生したり、製品歩留まりが低下する。特に紡糸工程で
外径が不均一なプラスチックファイバに熱延伸を施す
と、外径が細い部分には太い部分よりもより大きな引張
応力が作用し、外径の細い部分はより細くなり、外径の
不均一性はより増幅されてしまう。

【０００４】紡糸工程で外径変動が生じる原因として、
定量ポンプの吐出量変動や供給樹脂温度の変動などがあ
る。特に、複数の吐出口を備えた紡糸装置において、吐
出口間に吐出量のばらつきがあると、それぞれの吐出口
から得られるプラスチックファイバ間に外径差を生じ、
外径変動が拡大し、安定な製品特性を維持することが困
難となる。この吐出量のばらつきの主な原因は、例えば
紡糸装置の溶融樹脂流路間の製作加工斑や温度のばらつ
きの発生などである。特に、光学用途や中空糸膜の場合
は、プラスチックファイバの外径が大きいので紡糸装置
（ノズルパック）が大きくなり、溶融樹脂流路間の温度
の不均一性が大きくなり、異なる吐出口から得られるプ
ラスチックファイバの外径が不均一になりやすい。そこ
で、従来、外径変動を抑制する手段として、以下のよう
な方法が提案されている。例えば、特公平２−２４９２
３号公報には、計量用ギヤポンプの一次側樹脂圧力を一
定にして外径変動を抑制する方法が開示されている。特
開平５−１１１２７号公報には、複数のギヤ式定量ポン
プを用いて溶融樹脂を吐出量変動周期の位相が異なる複
数の原料流に分配し、これら複数の原料流を吐出量変動
周期の位相を打ち消すように組み合わせて合流させるこ
とによって、吐出量変動を抑制する方法が開示されてい
る。しかしながら、これら従来の方法によっても、外径
変動や、各吐出口から得られるプラスチックファイバの
不均一性を十分に制御することは困難であった。

【０００５】本発明は前記課題を解決するためになされ
たもので、外径変動を十分に抑制したプラスチックファ
イバが得られる紡糸方法および紡糸システムを提供する
ことを目的とする。さらに、複数の吐出口を有する紡糸
装置において、それぞれの吐出口から得られるプラスチ
ックファイバ間の外径差が生じにくいプラスチックファ
イバの紡糸方法および紡糸システムを提供することを目
的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のプラスチックフ
ァイバの紡糸方法は、溶融した樹脂を吐出口から吐出
し、冷却風を吹き付けるプラスチックファイバの紡糸方
法において、吐出口から得られるプラスチックファイバ
の外径を測定し、得られた測定値に応じて冷却風の風速
及び又は温度を調整するフィードバック制御を行うこと
を特徴とするものである。さらに、溶融した樹脂を複数
の吐出口から吐出する場合には、各吐出口から得られる
各プラスチックファイバの外径を測定し、得られた各測
定値に応じてプラスチックファイバ毎に冷却風の風速及
び又は温度を調整するフィードバック制御を行うことを
特徴とするものである。上記の本発明のプラスチックフ
ァイバの紡糸方法においては、冷却風を吹き付けた後に
プラスチックファイバの外径を測定することが好適であ
る。本発明のプラスチックファイバの紡糸システムは、
溶融樹脂を吐出する吐出口を有する紡糸装置と、該紡糸
装置から紡糸されるプラスチックファイバに冷却風を吹
き付けつつ該冷却風の風速及び温度を調整可能な冷風機
と、プラスチックファイバの外径を測定する外径測定装
置と、該外径の測定値に応じて前記冷風機を制御する冷
却風制御装置とを具備することを特徴とするものであ
る。特に複数本のプラスチックファイバの紡糸用とし
て、溶融樹脂を吐出する複数の吐出口を有する紡糸装置
と、該紡糸装置から紡糸される各プラスチックファイバ
毎に冷却風を吹き付けつつ該冷却風の風速及び温度を調
整可能な複数の冷風機と、各プラスチックファイバの外
径を測定する外径測定装置と、該外径の測定値に応じて
前記冷風機を制御する冷却風制御装置とを具備すること
を特徴とするものである。その場合、任意のプラスチッ
クファイバに吹き付ける冷却風による他のプラスチック
ファイバへの干渉を妨げる遮蔽手段を有することが望ま
しい。本発明は、光ファイバの紡糸に特に好適なもので
ある。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１を参照して説
明する。図示例の紡糸システムは、２本のプラスチック
ファイバ（以下適宜単に「ファイバ」という）を同時に
紡糸し、製造するもので、押出機１にて溶融した樹脂が
定量ポンプ２によって、紡糸装置３に供給されるように
なっている。紡糸装置３には、溶融樹脂を２方向に分岐
するノズルパックが組み込まれており、吐出口４が２つ
形成され、それぞれの吐出口４，４からプラスチックフ
ァイバ１４，１４が得られる。そして、吐出されたプラ
スチックファイバ１４を固化する為、各プラスチックフ
ァイバ１４毎に冷却風を吹き付ける冷風機１８、１８が
配備されている。この冷風機１８は、その冷却風の風速
および温度を調整可能とされている。ついで、これら複
数（図では２本）のプラスチックファイバ１４，１４
は、それぞれ糸ガイド５を経て引取機１０によって引き
取られ、巻取装置１１にて巻き取られる。なお、引取機
１０の前段には外径測定装置６が設けられており、各プ
ラスチックファイバの外径を測定する。外径測定装置６
としては、高速で移送されるプラスチックファイバの外
径を測定できるものであれば特に制限されるものではな
く、例えば、レーザーを利用したもの等を適用できる。
これら外径測定装置６は、信号線８によって冷却風制御
装置７に接続され、この冷却風制御装置７は制御信号線
１６,１６によって各冷風機１８、１８に接続されてい
る。そして、冷却風制御装置７は、外径測定装置６から
伝送されてきた各プラスチックファイバの外径のデータ
に基づき、各冷風機１８、１８を制御する。

【０００８】尚、本例では、冷却風制御装置７は独立し
たものとされているが、これに限られるものではなく、
そのような機能を発揮すれば良く、外径測定装置６また
は冷風機１８と一体化されたものでも良い。また、各冷
風機１８，１８を制御するため、共通の冷却風制御装置
７を用いてもよく、別々の冷却風制御装置７を用いても
よい。

【０００９】このようなプラスチックファイバの紡糸シ
ステムにおいては、紡糸装置３から紡糸された各プラス
チックファイバ１４、１４は、引取機１０によって引き
取られると共に、巻取装置１１によって巻き取られる。
その際、外径測定装置６によって外径が測定され、これ
らの測定値は、冷却風制御装置７に送られる。冷却風制
御装置７においては、これらの測定値が、予め設定され
ているプラスチックファイバの基準値と比較される。そ
して、この冷却風制御装置７からの命令によって、各冷
風機１８、１８の風速及び又は温度をフィードバック制
御する。すなわち、プラスチックファイバ１４の外径が
基準値よりも太い場合、冷却風制御装置７から、そのプ
ラスチックファイバに対する冷風機１８に、冷却風の風
速を高めるか及び又は温度を低下させる命令が送られ、
その結果、プラスチックファイバ１４の冷却速度が速ま
り、外径変動を抑制することができる。他方、プラスチ
ックファイバ１４の外径が基準値よりも細い場合、冷却
風制御装置７から、そのプラスチックファイバに対する
冷風機１８に、冷却風の風速を抑えるか及び又は温度を
上げる命令が送られ、その結果、プラスチックファイバ
１４の冷却速度が遅くなり、外径変動を抑制することが
できる。このように外径測定装置６、冷却風制御装置
７、独立した冷風機１８、１８を具備した制御機構によ
って冷却速度がフィードバック制御されているため、例
えば延伸処理を施した後の各延伸糸の設定外径に対する
外径の変動幅が±３％以内のプラスチックファイバが得
られる。

【００１０】また、図示例のように、任意のプラスチッ
クファイバ１４に吹き付ける冷却風による他のプラスチ
ックファイバ１４への干渉を妨げる遮蔽手段として、仕
切板２０を配備しておくことが望ましい。このような仕
切板２０を配備しておくことで、各冷風機１８による冷
却風の相互干渉が抑制され、プラスチックファイバ１４
毎の独立した制御が可能となり、より高精度に外径変動
を抑制できる。

【００１１】さらに、他のプラスチックファイバ１４へ
の干渉を妨げる遮蔽手段として、図２に示すように、各
プラスチックファイバ１４毎にチムニー２２を設けてお
くことも望ましい。このチムニー２２は円筒状で、上部
に冷風機２４が接続する通気口が、下部に排気口２６が
形成されたもので、チムニー２２中を上端から下端に向
けて通過するプラスチックファイバ１４に、冷風機２４
から排気口２６に流れる冷却風が吹き付けられるように
なっている。このようなチムニー２２を各プラスチック
ファイバ１４毎に配備することで、１本毎に冷却風の制
御が他の干渉を受けることなく可能となるので、より高
精度な外径制御が実現される。なお、図２において、図
１と同じ番号が付されている装置は、図１と同じ装置を
示し、それぞれ図１について説明したような機能を果た
すものである。

【００１２】本発明においては、プラスチックファイバ
の外径変動に応じてこれを冷却する冷却風の風速及び又
は温度をフィードバック制御するので、効果的に外径変
動を抑制することができる。また、本発明は、単一の吐
出口からプラスチックファイバを紡糸する際にも適用可
能であるが、複数の吐出口からプラスチックファイバを
紡糸し、複数本のプラスチックファイバを同時に得る場
合に特に適しており、この場合、各々のプラスチックフ
ァイバ毎に独立した冷風機が設けられ、それぞれの冷風
機を個別に制御することにより、紡糸装置の溶融樹脂流
路間の製作加工斑や紡糸温度のばらつきなどに起因す
る、各吐出口から得られるプラスチックファイバ間の外
径差を小さくすることができる。また、本発明において
は、冷却風を吹き付け、プラスチックファイバを固化さ
せた後にプラスチックファイバの外径を測定すること
で、より高精度にプラスチックファイバの外径変動を抑
制できる。

【００１３】上記説明においては、単層構造のプラスチ
ックファイバを２つの吐出口から２本紡糸する例を示し
たが、本発明はこれに限られるものではない。例えば、
２層以上の層構成のファイバにも適用できる。また、本
発明は、単一の吐出口から１本のファイバのみを紡糸す
るものの他、３以上の吐出口から３本以上のファイバを
紡糸するものにも適用できるが、前述のように、複数の
吐出口から複数のファイバを紡糸する場合に本発明を適
用することにより各吐出口から紡糸されたファイバ間の
外径差を低減することができるため好ましい。また、プ
ラスチックファイバの種類や材料は、特に制限されるも
のではなく、例えば、アクリル系樹脂などの透明性の高
い材料を用いて、光ファイバなどを製造したり、ポリエ
チレン等を用いて、工業、家庭用途の中空糸膜などの製
造にも適用できる。本発明は、外径の均一性の要求が強
い光ファイバの製造に適用することが好ましい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を実施例を示して詳しく説明す
る。［実施例１］図１に示す装置構成により、プラスチック
ファイバを製造した。芯材原料としてポリメチルメタク
リレートを用い、これを２つの吐出口４、４を有する紡
糸装置３に供給し、紡糸した。外径測定装置６には、キ
ーエンス（株）製のレーザー外径測定器を用いた。ま
た、冷風機１８には冷却風制御装置７からの信号により
風速、及び温度制御が可能なものを用い、それらの間に
２０×４０ｃｍの仕切板２０を配置した。プラスチック
ファイバの外径が１ｍｍになるように、フィードバック
制御により風速及び温度を調整しながらプラスチックフ
ァイバを製造した。その結果、冷却風の平均風速は０.
４m/s、平均温度は２０℃であった。得られたプラスチ
ックファイバの外径を測定したところ、何れも糸長１０
００ｍあたり±０.０２ｍｍ以内の変動幅で、外径変動
率が±２％以内の長手方向の寸法安定性に優れたもので
あった。尚、外径変動率とは、次式で算出されるもので
ある。外径変動率（％）＝((糸長1000ｍ当たりの変動外径／平
均外径)−１)×100 ［実施例２］図２に示す装置構成によりプラスチックフ
ァイバを製造した。芯材原料としてポリメチルメタクリ
レートを用い、これを２つの吐出口４、４を有する紡糸
装置３に供給し、プラスチックファイバの外径が１ｍｍ
になるように、フィードバック制御により風速及び温度
を調整しながらプラスチックファイバを製造した。チム
ニー２２としては直径が５ｃｍ、長さが４０ｃｍの円筒
状のものを用いた。その結果、冷却風の平均風速は０.
４m/s、平均温度は２０℃であった。得られたプラスチ
ックファイバの外径を測定したところ、何れも糸長１０
００ｍあたり±０.０１ｍｍ以内の変動幅で、外径変動
率が±１％以内の長手方向の寸法安定性に優れたもので
あった。

【００１５】［比較例］実施例１において、冷却風制御
装置７、外径測定装置６及び仕切板２０を取り外し、１
つの冷風機にて２本のプラスチックファイバに一定の冷
却風（風速：０.４m/s、温度：２０℃）を吹き付けるよ
うにしたこと以外は、実施例１と同様にして平均外径が
１ｍｍとなるようにプラスチックファイバの製造を試み
た。得られた２本のプラスチックファイバの外径を測定
したところ、糸長１０００ｍあたり最大±０.０６ｍｍ
の変動幅があり、外径変動率は±６％と寸法安定性の悪
いものであった。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、紡糸されるプラスチッ
クファイバ毎に、フィードバック制御により、冷却風の
風速及び温度が制御されるので、各プラスチックファイ
バの長手方向の外径の変動が削減される。また、複数の
吐出口から、同時に複数本のプラスチックファイバを紡
糸する際にも、各プラスチックファイバの外径差を削減
できるので、一定の品質のプラスチックファイバを得る
ことができる。また、冷却風を吹き付けた後にプラスチ
ックファイバの外径を測定することで、より高精度にプ
ラスチックファイバの外径変動を抑制することができ
る。特に、他のプラスチックファイバへの干渉を妨げる
遮蔽手段を有することで、より高精度に外径変動を抑制
できる。これによって高次加工の際のトラブル発生や欠
点のある高次加工品の発生を抑制することが可能とな
る。特に、光学繊維や中空繊維膜のように単繊維の外径
が太く、しかも、複数個の吐出口から紡糸させる場合で
あっても、得られる各プラスチックファイバの均一化を
向上できる。従って、本発明は光ファイバの紡糸に特に
有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による溶融紡糸を行う紡糸システムの
一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明による溶融紡糸を行う紡糸システムの
他の一例を示す概略構成図である。

【符号の説明】

３紡糸装置４吐出口６外径測定装置７冷却風制御装置１８冷風機２０仕切板２２チムニー２４冷風機

フロントページの続き (72)発明者廣本泰夫広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者小川宜之広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央技術研究所内 (72)発明者山中博生広島県大竹市御幸町20番１号三菱レイヨン株式会社中央技術研究所内Ｆターム(参考） 4L045 DA19 DA60

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】溶融した樹脂を吐出口から吐出し、冷却
風を吹き付けるプラスチックファイバの紡糸方法におい
て、吐出口から得られるプラスチックファイバの外径を測定
し、得られた測定値に応じて冷却風の風速及び又は温度
を調整するフィードバック制御を行うことを特徴とする
プラスチックファイバの紡糸方法。
【請求項２】溶融した樹脂を複数の吐出口から吐出
し、冷却風を吹き付けるプラスチックファイバの紡糸方
法において、各吐出口から得られる各プラスチックファイバの外径を
測定し、得られた各測定値に応じてプラスチックファイ
バ毎に冷却風の風速及び又は温度を調整するフィードバ
ック制御を行うことを特徴とするプラスチックファイバ
の紡糸方法。
【請求項３】冷却風を吹き付けた後にプラスチックフ
ァイバの外径を測定することを特徴とする請求項１また
は請求項２に記載のプラスチックファイバの紡糸方法。
【請求項４】溶融樹脂を吐出する吐出口を有する紡糸
装置と、該紡糸装置から紡糸されるプラスチックファイ
バに冷却風を吹き付けつつ該冷却風の風速及び温度を調
整可能な冷風機と、プラスチックファイバの外径を測定
する外径測定装置と、該外径の測定値に応じて前記冷風
機を制御する冷却風制御装置とを具備することを特徴と
するプラスチックファイバの紡糸システム。
【請求項５】溶融樹脂を吐出する複数の吐出口を有す
る紡糸装置と、該紡糸装置から紡糸される各プラスチッ
クファイバ毎に冷却風を吹き付けつつ該冷却風の風速及
び温度を調整可能な複数の冷風機と、各プラスチックフ
ァイバの外径を測定する外径測定装置と、該外径の測定
値に応じて前記冷風機を制御する冷却風制御装置とを具
備することを特徴とするプラスチックファイバの紡糸シ
ステム。
【請求項６】任意のプラスチックファイバに吹き付け
る冷却風による他のプラスチックファイバへの干渉を妨
げる遮蔽手段を有することを特徴とする請求項５記載の
紡糸システム。
【請求項７】前記プラスチックファイバが光ファイバ
であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラ
スチックファイバの紡糸方法。