JP2015117447A - 紡糸パック、紡糸パックの製造方法、及び、紡糸パックの改造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 粒状濾材の代わりに、多角形断面金属短繊維フィルタを使用した紡糸パックにおいて、パック内におけるポリマーの滞留を極力抑制することにある。【解決手段】 紡糸パック４は、ポリマー充填空間４９を有する流路形成体４０と、ポリマー充填空間４９内に収容された減容体５７と、多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層５１を有するフィルタ４４と、フィルタ４４を通過した溶融ポリマーをそれぞれ紡出する複数のノズル５４が形成された紡糸口金４１と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、溶融ポリマーを紡出する紡糸口金を備えた紡糸パック、紡糸パックの製造方法、及び、紡糸パックの改造方法に関する。

従来から、合成繊維糸を紡出する溶融紡糸装置が知られている。一般的な溶融紡糸装置は、紡糸口金を備えた紡糸パックを備えている。紡糸パックには、溶融ポリマーが供給され、この溶融ポリマーが、紡糸口金の複数のノズルからそれぞれ紡出されることによって複数のフィラメントとなる。

一般的な紡糸パックは、溶融ポリマーを濾過する濾過材を備えている。特許文献１，２には、砂等の粒状濾材を有する紡糸パックが開示されている。これらの紡糸パックは、上から順に、ポリマーの導入孔、粒状濾材、フィルタ、紡糸口金等を有する。紡糸パック内部には、ポリマー導入孔に接続された空間が設けられており、この空間内に粒状濾材が充填されている。ポリマー導入孔から前記空間内に導入された溶融ポリマーは、粒状濾材とフィルタを通過した後、紡糸口金の複数のノズルから紡出される。

特開２００２−２６６１５２号公報 特公昭６２−１００１号公報

特許文献１，２等で使用されている粒状濾材は、溶融ポリマーを濾過してそれに含まれている異物を捕集する他、溶融ポリマーのゲル状になった部分を細分化するという別の重要な役割を有する。粒状濾材を構成する砂粒やメタルサンド等は、その外面に尖った鋭角部を有する。粒状濾材を溶融ポリマーが通過する際に、溶融ポリマーのゲル化部分は、粒状濾材の前記鋭角部によって分断される。ゲル状部分は、高い粘性を持ち流動性を失った固体状の異物であるため、このゲル状部分の捕捉や細分化が十分になされないと、ノズルから紡出される溶融ポリマー中に大きなゲル状部分が残存することになり、糸品質の低下やフィラメント（単糸）切れの大きな要因となる。

しかしながら、粒状濾材を用いた紡糸パックでは、以下のような様々な問題がある。まず、供給された溶融ポリマーの圧力によって、粒状の濾材が局所的に目開きしたり、あるいは、局所的に圧縮されたりする。これにより濾材の空隙率が局所的に変化し、濾過性能が変化する。空隙率が上がると濾過性能が低下する。また、空隙率が下がると濾圧が上昇するために早期にパックを交換する必要が生じる。そのため、一般的に、粒状濾材を用いた紡糸パックではパック寿命が短くなる。また、濾材内で目開き量や圧縮量が偏っていると、空隙率にばらつきが生じることになり、粒状濾材内においてポリマーが均一に流れなくなる。その結果、複数のノズルからそれぞれ紡出されるポリマー量が不均一となってフィラメント間で太さ（繊度）等の物性が異なってしまう。さらに、粒状濾材は再利用するには手間が掛かるため、多くの場合は紡糸パックを交換する毎に濾材を廃棄するため、パック寿命の短さとも相まって廃棄物の量が多くなる。

そこで、本願発明者は、粒状濾材を用いない紡糸パックの開発を行っている。具体的には、粒状濾材の代わりに、多角形断面の金属短繊維を焼結してなるフィルタ（以下、「多角形断面金属短繊維フィルタ」と称する）を使用する。多角形断面金属短繊維フィルタは、例えば、特開平５−２５３４１８、特開２００５−２５６１９７号公報等に開示されているようなものである。溶融ポリマーが多角形断面金属短繊維フィルタを通過する際に、多角形断面を有する金属短繊維の鋭角部分によって、ポリマー中のゲル状部分が切り刻まれるように分断される。つまり、多角形断面金属短繊維フィルタは、粒状濾材と同様に、溶融ポリマー中のゲル状部分の細分化する機能を具備している。

ところで、上記の、粒状濾材の代わりに多角形断面金属短繊維フィルタを用いた紡糸パックについては、従来の粒状濾材を用いた紡糸パックとは全く異なるパック構造を新たに採用することも可能である。しかし、既に使用されている紡糸パックの内部を少し改変するだけで、新たな紡糸パックとして使用することができれば、コストを節約でき、溶融紡糸装置のユーザにとっては好ましい。また、従来の紡糸パックと新しい紡糸パックとで、パックのサイズが大きく異なっていると、それに合わせて、溶融紡糸装置の各装置の位置等を調整し直さないといけない。例えば、紡糸パックの上下寸法が変わると、紡糸口金からのポリマーの紡出位置と、紡糸パックが取り付けられる装置（後の実施形態における、加熱箱体がこれに相当する）の下面との距離が変わることになる。そのため、前記装置の紡糸パック取付部材を変更して、紡糸口金の位置を調整する必要がある。この点、従来の紡糸パックと新しい紡糸パックとで、ポリマー流路が形成されている部材等の主要部品を共通化しておけば、新しい紡糸パックのサイズを従来の紡糸パックと等しくし、新しい紡糸パックを使用しても紡出位置が変わらないようにすることができる。また、従来の紡糸パックと新しい紡糸パックとで、主要部品を共通化することで、新しい紡糸パックの製造コストを低減することも可能である。

上記の点を鑑みて、本願発明者は、粒状濾材を用いる従来の紡糸パックと、一部同じ部品を用いて、新しい紡糸パックを構成することを検討している。具体的には、ポリマー流路が形成された部品（流路形成体）において、その内部に形成されたポリマー充填空間内に粒状濾材を充填せず、この粒状濾材の代わりとして、多角形断面金属短繊維フィルタを取り付ける。しかし、この場合、下記のような問題が生じることがわかった。

従来の紡糸パックでは、ポリマー充填空間には粒状濾材が収容されているため、その分、ポリマー充填空間内の、実際に溶融ポリマーが充填される空間は小さくなっている。しかし、新しい紡糸パックでは粒状濾材を用いないため、ポリマー充填空間内に多量の溶融ポリマーが充填されることになり、ポリマーの滞留時間が長くなる。これにより、ポリマーに熱劣化による変質が生じ、糸切れや糸品質斑の要因となる。

本発明の目的は、粒状濾材の代わりに、多角形断面金属短繊維フィルタを使用した紡糸パックにおいて、パック内におけるポリマーの滞留を極力抑制することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

第１の発明の紡糸パックは、溶融ポリマーが導入される導入部と、前記導入部に接続され、前記溶融ポリマーが充填されるポリマー充填空間とを有する流路形成体と、前記流路形成体の前記ポリマー充填空間の、少なくとも下部空間に収容された減容体と、前記流路形成体内の前記減容体の下側の位置に配置され、且つ、多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタと、前記流路形成体の下側に配置されて、前記フィルタを通過した前記溶融ポリマーをそれぞれ紡出する複数のノズルが形成された紡糸口金と、を備えていることを特徴とするものである。

本発明では、流路形成体のポリマー充填空間内に粒状濾材が充填される代わりに、多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタが使用されている。フィルタの第１フィルタ層により、溶融ポリマー中のゲル状部分が確実に細分化される。また、流路形成体のポリマー充填空間の下部空間に粒状濾材が充填されていないと、その分、ポリマー充填空間内の、実際に溶融ポリマーが充填される実充填空間の容積が多くなり、ポリマーの滞留時間が長くなる。この点、本発明では、ポリマー充填空間の下部空間内に減容体が収容されており、この減容体の体積分だけ、ポリマー充填空間の、前記実充填空間の容積が減っている。そのため、ポリマー充填空間における溶融ポリマーの滞留時間が短くなり、溶融ポリマーの、熱劣化による変質が抑制される。

第２の発明の紡糸パックは、前記第１の発明において、前記減容体の、前記ポリマー充填空間内の占有容積は、前記ポリマー充填空間の全容積の６０〜９０％であることを特徴とするものである。また、第３の発明の紡糸パックは、前記第２の発明において、前記減容体の、前記ポリマー充填空間内の占有容積は、前記ポリマー充填空間の全容積の７５〜９０％であることを特徴とするものである。

減容体のポリマー充填空間内の占有容積が小さいと、滞留時間短縮の効果が低くなる。一方、減容体の占有容積が大きすぎると、ポリマー充填空間内の、ポリマーが実際に充填される空間が小さくなりすぎて流動抵抗が大きくなり、逆に、ポリマーの滞留が生じやすくなる。そこで、減容体のポリマー充填空間内の占有容積は、６０〜９０％の範囲内であることが好ましく、さらには、７５〜９０％の範囲内とすることがより好ましい。

第４の発明の紡糸パックは、前記第１〜第３の何れかの発明において、前記減容体の下端と、前記フィルタの上面との間の隙間が、１〜３ｍｍであることを特徴とするものである。

減容体の下端とフィルタの上面との隙間が大きすぎると、フィルタを通過する前の溶融ポリマーの滞留時間が長くなってしまう。一方、前記隙間が小さすぎると、この隙間をポリマーが流れる際の流動抵抗が大きくなり、逆に、ポリマーの滞留が生じやすくなる。そこで、減容体の下端とフィルタの上面との隙間は、１〜３ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

第５の発明の紡糸パックは、前記第１〜第４の何れかの発明において、前記フィルタは、前記第１フィルタ層の下側に配置され、円形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第２フィルタ層をさらに有し、前記第２フィルタ層の濾過粒度は、前記第１フィルタ層の濾過粒度よりも小さいことを特徴とするものである。

第１フィルタ層により、溶融ポリマーのゲル状部分が細分化されると同時に、溶融ポリマーに含まれる、比較的サイズの大きな異物が捕集される。一方、濾過粒度の小さい第２フィルタ層により、第１フィルタ層では捕集されなかった小さい異物が取り除かれる。

第６の発明の紡糸パックの製造方法は、溶融ポリマーが導入される導入部と、前記導入部に接続され、前記溶融ポリマーが充填されるポリマー充填空間とを有し、前記ポリマー充填空間に粒状濾材が収容されることによって第１の紡糸パックを構成する、流路形成体を用いて、前記粒状濾材を用いない第２の紡糸パックを製造する方法であって、
前記流路形成体の前記ポリマー充填空間の、前記第１の紡糸パックでは前記粒状濾材が収容される空間に、前記溶融ポリマーが実際に充填される実充填空間の容積を減らすための減容体を収容し、多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタを、前記流路形成体内の前記減容体の下側の位置に取り付けることを特徴とするものである。

本発明によれば、粒状濾材を用いる第１の紡糸パックと同じ流路形成体を用いて、粒状濾材を用いない第２の紡糸パックを製造するため、２種類の紡糸パックで、流路形成体が共通化される。また、このとき、粒状濾材を用いない第２の紡糸パックでは、ポリマー充填空間の、第１の紡糸パックでは粒状濾材が収容される空間内に減容体を収容することで、溶融ポリマーの実充填空間を小さくして、ポリマー充填空間内での溶融ポリマーの滞留を抑制できる。

第７の発明の紡糸パックの改造方法は、溶融ポリマーが導入される導入部と、前記導入部に接続され、前記溶融ポリマーが充填されるポリマー充填空間とを有する流路形成体と、前記流路形成体の前記ポリマー充填空間内に収容された粒状濾材と、前記流路形成体内の前記粒状濾材の下側に配置された改造前フィルタと、前記流路形成体の下側に配置されて、前記改造前フィルタを通過した前記溶融ポリマーそれぞれ紡出する複数のノズルが形成された紡糸口金と、を備えた第１の紡糸パックを、粒状濾材を用いない第２の紡糸パックに改造する方法であって、
前記流路形成体の前記ポリマー充填空間内の前記粒状濾材を取り除くとともに、前記流路形成体から前記改造前フィルタを取り外し、前記ポリマー充填空間の前記粒状濾材が収容されていた内に、前記溶融ポリマーが実際に充填される実充填空間の容積を減らすための減容体を収容し、多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタを、前記流路形成体の、前記減容体の下側の位置に取り付けることを特徴とするものである。

本発明では、粒状濾材を用いる第１の紡糸パックを、粒状濾材を用いない第２の紡糸パックに簡単に改造できる。また、第２の紡糸パックへの改造の際に、ポリマー充填空間の粒状濾材が収容されていた空間内に減容体を収容することで、溶融ポリマーの実充填空間を小さくして、ポリマー充填空間内での溶融ポリマーの滞留を抑制できる。

本実施形態に係る溶融紡糸装置、及び、紡糸引取機の概略構成図である。 紡糸パック、及び、加熱箱体のパック装着部の断面図である。 フィルタの断面図である。 （ａ）は図３のＡ部の概略的な拡大断面図、（ｂ）は図３のＢ部の概略的な拡大断面図である。 粒状濾材を用いる紡糸パック、及び、パック装着部の断面図である。 別の変更形態に係る紡糸パック、及び、パック装着部の断面図である。

次に、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施形態に係る、溶融紡糸装置１、及び、この溶融紡糸装置１から紡出された糸Ｙを巻き取る紡糸引取機２の概略構成図である。尚、図１の上下方向を、溶融紡糸装置１及び紡糸引取機２の上下方向と定義する。まず、溶融紡糸装置１と紡糸引取機２の概略構成について説明する。

溶融紡糸装置１は、加熱箱体３と、この加熱箱体３にそれぞれ取り外し可能に装着される複数の紡糸パック４とを備えている。複数の紡糸パック４は、図１の紙面垂直方向に並べて配列される。各紡糸パック４からは、複数のフィラメントｆからなる糸Ｙが下方に紡出される。紡糸パック４を含む溶融紡糸装置１の構成については、後で詳しく説明する。

紡糸引取機２は、油剤ガイド１０、案内ローラ１１、５つのゴデットローラ１２〜１６、案内ローラ１７、巻取装置１８を備えている。溶融紡糸装置１の複数の紡糸パック４からそれぞれ下方に紡出された複数の糸Ｙは、油剤ガイド１０で油剤が付与された後、案内ローラ１１によって５つのゴデットローラ１２〜１６へ送られる。

５つのゴデットローラ１２〜１６は、それぞれ内部にヒータを有する加熱ローラであり、保温箱１９内に収容されている。下側３つのゴデットローラ１２〜１４は、複数の糸Ｙを延伸する前に予熱するための加熱ローラである。一方、上側２つのゴデットローラ１５，１６は、延伸された複数の糸Ｙを熱セットするための加熱ローラである。また、糸送り方向下流側に位置する２つのゴデットローラ１５，１６の糸送り速度は、糸送り方向上流側に位置する３つのゴデットローラ１２〜１４よりも速くなっている。

保温箱１９内に導入された複数の糸Ｙは、まず、下側３つのゴデットローラ１２〜１４によって送られる間に延伸可能な温度まで予熱される、次に、予熱された複数の糸Ｙは、２つのゴデットローラ１４，１５の間の糸送り速度差によって延伸される。さらに、複数の糸Ｙは、上側２つのゴデットローラ１５，１６によって送られる間により高温に加熱されて、延伸された状態が熱セットされる。保温箱１９内の５つのゴデットローラ１２〜１６によって延伸された複数の糸Ｙは、案内ローラ１７によって巻取装置１８に送られる。

巻取装置１８は、ボビンホルダ２０と、コンタクトローラ２１等を備えている。ボビンホルダ２０は、図１の紙面垂直方向に延びる長尺な形状を有し、図示しないモータによって回転駆動される。このボビンホルダ２０には、その軸方向に沿って複数のボビン２２が並べて装着される。巻取装置１８は、ボビンホルダ２０を回転させることによって、案内ローラ１７によって送られてきた複数の糸Ｙを、複数のボビン２２に同時に巻取り、複数の巻取パッケージ２３を形成する。コンタクトローラ２１は、複数の巻取パッケージ２３の表面に接触して所定の接圧を付与し、巻取パッケージ２３の形状を整える。

次に、溶融紡糸装置１について詳細に説明する。図２は紡糸パック４、及び、加熱箱体３のパック装着部３１の断面図である。尚、図２では、加熱箱体３のうちの、パック装着部３１のみ実線で示し、それ以外の部分は二点鎖線で示している。

まず、紡糸パック４が装着される加熱箱体３について説明する。加熱箱体３は、複数の紡糸パック４に溶融ポリマーを分配、供給するものである。本実施形態では、衣料用糸を生産するための、粘度３００Ｐａ・ｓ以下のポリエステル等の溶融ポリマーが用いられる。この加熱箱体３の内部は、図示しないボイラーから供給された熱媒蒸気で満たされ、高温（例えば約３００℃）に保たれている。これにより、加熱箱体３内を通過する溶融ポリマーが、ある適切な温度範囲内に維持される。加熱箱体３は、その下面に複数の収納凹部３０を有する。各収納凹部３０は円筒孔形状を有し、各収納凹部３０の天井面には、パック装着部３１が取り付けられている。紡糸パック４も、高温の加熱箱体３の収納凹部３０に挿入されることで、高温に維持される。

パック装着部３１は、円板状の固定部３２と、この固定部３２の下面の略中央部から真下に延びる軸部３３とを有する、断面が略Ｔ字状の部材である。パック装着部３１には、固定部３２から軸部３３の下端まで、このパック装着部３１を上下に貫通するポリマー流路３４が形成されている。固定部３２は、図示しないボルトにより、加熱箱体３の収納凹部３０の天井面に固定される。このとき、ポリマー流路３４の上端は、加熱箱体３内の図示しないポリマー流路に接続される。また、軸部３３の外面には雄ネジ部３３ａが形成されている。

次に、紡糸パック４について説明する。紡糸パック４は、加熱箱体３の収納凹部３０に挿入されて、パック装着部３１に取り外し可能に装着される。紡糸パック４は、流路形成体４０と、紡糸口金４１と、ケース部材４２と、ロックリング４３等を有する。流路形成体４０は、ほぼ円柱状の形状を有する。ケース部材４２は円筒形状を有し、このケース部材４２内に流路形成体４０と紡糸口金４１が収容される。また、ケース部材４２の下端開口４２ａにおいて、紡糸口金４１の下面に設けられた複数のノズル５４が露出している。ロックリング４３はケース部材４２の上部に取り付けられ、ケース部材４２からの流路形成体４０の脱落（抜け）を防止する。

（流路形成体）
流路形成体４０について説明する。流路形成体４０は、後述するポリマー充填空間４９などの、溶融ポリマーが流れるポリマー流路が内部に形成された構造体である。図２に示すように、流路形成体４０は、上から順に配置された、第１流路部材４０ａ、第２流路部材４０ｂ、及び、第３流路部材４０ｃからなる。３つの流路部材４０ａ〜４０ｃは、それぞれ金属で形成されている。

第１流路部材４０ａの上部には、有底状の筒部４６が形成されている。この筒部４６の内周面には雌ネジ部４６ａが形成されている。また、筒部４６の底部には、紡糸パック４内に溶融ポリマーを導入するための導入部４７が形成されている。紡糸パック４を回しながら加熱箱体３の収納凹部３０に挿入すると、パック装着部３１の軸部３３の雄ネジ部３３ａと、第１流路部材４０ａの筒部４６の雌ネジ部４６ａが螺合することで、紡糸パック４が、パック装着部３１に装着される。尚、パック装着部３１には、紡糸パック４が、パック装着部３１に対して所定角度以上回転されることを防止するための規制部材３５が設けられている。紡糸パック４がパック装着部３１に装着されたときには、パック装着部３１の軸部３３の下端面が、第１流路部材４０ａの筒部４６の底部に押し当てられ、パック装着部３１側のポリマー流路３４と、第１流路部材４０ａの導入部４７とが接続される。尚、パック装着部３１の軸部３３と第１流路材４３の筒部４６との間には、ポリマー流路３４と導入部４７との接続部分をシールするためのパッキン４８が介装されている。

第１流路部材４０ａの下部には下に開口した凹部５５が形成され、その下の第２流路部材４０ｂの上部には上に開口した凹部５６が形成されている。第１流路部材４０ａの凹部５５と第２流路部材４０ｂの凹部５６によって、ポリマー充填空間４９が形成されている。ポリマー充填空間４９は、導入部４７と接続されており、ポリマー充填空間４９には、導入部４７から紡糸パック４内に導入された溶融ポリマーが充填される。

ポリマー充填空間４９内には、従来広く使用されている粒状濾材は収容されておらず、その代わりに、減容体５７が収容されている。導入部４７からポリマー充填空間４９内に流れ込んだ溶融ポリマーは、ポリマー充填空間４９の内面と、減容体５７の外面との間に形成された隙間を通って、減容体５７の下側に流れ落ちる。減容体５７については後で詳述する。

ポリマー充填空間４９の、減容体５７の下側の位置には、フィルタ４４が配置されている。フィルタ４４は、上から順に積層された、第１フィルタ層５１、第２フィルタ層５２、及び、第３フィルタ層５３を有する。フィルタ４４は、溶融ポリマーに含まれる異物の捕集を行う。また、先にも触れたように、本実施形態の紡糸パック４は、粒状濾材が使用されていないが、フィルタ４４は、従来では粒状濾材が果たしていた、溶融ポリマー中のゲル状部分の細分化する機能も備えている。フィルタ４４の詳細については後述する。第２流路部材４０ｂの、フィルタ４４の下側部分には、複数の貫通孔５８が形成されている。フィルタ４４を通過した溶融ポリマーは、複数の貫通孔５８によって整流される。

第３流路部材４０ｃには、下方に向かうほど広がった末広がりの分配空間５９が形成されている。分配空間５９の下側には、フィルタ６０が配置されている。第２流路部材４０ｂの複数の貫通孔から流れてきた溶融ポリマーは、分配空間において水平方向に広がった上で、フィルタ６０を通過する。

（紡糸口金）
紡糸口金４１は、フィルタ６０の下面に接して配置されている。紡糸口金４１は、複数のノズル５４を有する。２つのフィルタ４４，６０を通過した溶融ポリマーは、複数のノズル５４からそれぞれ紡出されて、複数のフィラメントｆとなる。

（減容体）
次に、減容体５７について詳細に説明する。減容体５７は、金属材料で形成された略円柱状の部材である。但し、減容体５７の下端部については、その中央部において下方に突き出した円錐形状となっている。この減容体５７は、比較的大きな内容積を有するポリマー充填空間４９の、実際に溶融ポリマーが充填される実充填空間の容積を減らして、ポリマー充填空間４９内における溶融ポリマーの滞留を抑制する目的で設けられている。

図２に示すように、ポリマー充填空間４９の上部空間の断面積は、下部空間よりもやや大きくなっており、上部空間と下部空間との間には、環状の段部４９ａが存在する。一方、減容体５７は、その外周部に、周方向に間隔を空けて設けられた複数の脚部５７ａを有する。減容体５７は、複数の脚部５７ａが前記の環状の段部４９ａに載せられることによって、ポリマー充填空間４９の上端部から下端部にわたって、その内面との間に狭い隙間を空けた状態で収容されている。

（フィルタ）
次に、フィルタ４４の構成について詳細に説明する。図３は、フィルタ４４の断面図である。図３に示すように、図４（ａ）は、第１フィルタ層５１の、図３におけるＡ部における概略的な拡大断面図である。また、図４（ｂ）は、第２フィルタ層５２の、図３におけるＢ部における概略的な拡大断面図である。

第１フィルタ層５１は多数の第１金属短繊維５０ａを焼結してなる層である。より詳細には、図４（ａ）に示すように、第１フィルタ層５１を構成する第１金属短繊維５０ａは、角部が鋭角である多角形断面（例えば、三角形断面）を有する。第１フィルタ層５１の原料となる金属材料としては、ステンレス鋼等の耐食性の高い材料が好ましい。上記の多角形断面を有する第１金属短繊維５０ａは、一般的には、びびり振動切削法で製造できる。びびり振動切削法では、原料となる金属材を回転させながら、切削工具に意図的に自励振動（びびり振動）を生じさせて金属材を加工することで、極細の短繊維を製造する。この方法で製造された第１金属短繊維５０ａには、前記のびびり振動によって、鋭角な多角形断面が生じる。第１金属短繊維５０ａの繊維長さは、１．０〜３．０ｍｍ、直径（円形断面換算）は、３０〜１００μｍ、アスペクト比は１０〜１００である。

第１フィルタ層５１の空隙率は、６０〜８０％であり、従来の紡糸パックにてよく使用されている、メタルパウダーの空隙率とほぼ同じである。また、第１金属短繊維５０ａの繊維径は、上記のように比較的大きいため、第１フィルタ層５１の濾過粒度を小さくすることは難しく、例えば、２０μｍ以上である。尚、濾過粒度（濾過精度ともいう）とは、フィルタがどのくらいの大きさの異物を除去できるかを示す指標であり、上記の濾過粒度２０μｍとは、２０μｍ以上の異物を９５％以上除去するということを示す。

ところで、紡糸パック４に供給される溶融ポリマーは、その一部がゲル化することがある。この点、第１フィルタ層５１が、多角形断面を有する金属短繊維５０が焼結されてなる層であるため、加熱箱体３から紡糸パック４に供給された溶融ポリマー中に上記ゲル状部分が存在しても、そのゲル化部分は、第１フィルタ層５１を通過する際に、多数の金属短繊維５０の鋭い角部によって、切り刻まれるように分断され、細分化される。従来の紡糸パックで用いられている粒状濾材も、溶融ポリマー中のゲル状部分の細分化機能を有するが、第１フィルタ層５１を、従来の粒状濾材の代わりに設けることによって、粒状濾材を省略することが可能となる。

第２フィルタ層５２も、多数の第２金属短繊維５０ｂを焼結してなる層である。尚、第２フィルタ層５２を構成する第２金属短繊維５０ｂは、針金状の金属を引き延ばして得られる。それ故、図４（ｂ）に示すように、第２金属短繊維５０ｂは、繊維長さと直交する断面において、ほぼ円形の断面形状を有する。ここで、「円形の断面」とは、完全な真円形状のみならず、楕円形に近い断面形状も含む。また、第２フィルタ層５２も、第１フィルタ層５１と同様に、ステンレス鋼等の耐食性の高い材料で形成されることが好ましい。第２金属短繊維５０ｂの繊維長さは、２０〜３０ｍｍ、繊維径は１０〜３０μｍである。

第２フィルタ層５２の空隙率は、第１フィルタ層５１と同様であり、例えば、６０〜８０％である。また、第２フィルタ層５２は、第１フィルタ層５１よりも、濾過粒度の小さい層である。第２フィルタ層５２を構成する第２金属短繊維５０ｂは、第１金属短繊維５０ａよりも繊維径が小さいため、第２フィルタ層５２の濾過粒度を小さくすることが可能である。第２フィルタ層５２の濾過粒度は、これと併用する第１フィルタ層５１の濾過粒度にもよるが、例えば、１０〜４０μｍである。この第２フィルタ層５２により、濾過粒度が比較的大きい第１フィルタ層５１では捕集しきれなかった小さい異物を取り除く。

第３フィルタ層５３は、金網フィルタである。金網の種類については特に限定されず、一般的な平織金網や、その他、綾織、平畳織、綾畳織等の金網も使用できる。金網で形成された第３フィルタ層５３が設けられる主な目的は、第１フィルタ層５１及び第２フィルタ層５２の補強である。

尚、第３フィルタ層５３を構成する金網の目があまりにも細かいと、第３フィルタ層５３の剛性が低く、十分な補強効果が得られない。そのため、第３フィルタ層５３の目の細かさを示す、１インチあたりのメッシュ数（以下、単に、メッシュ数ともいう）は、３０〜１００メッシュとなっている。上記の第３フィルタ層５３が、第１フィルタ層５１及び第２フィルタ層５２に積層されることで、フィルタ４４の剛性が高くなり、溶融ポリマーの圧力によるフィルタ４４の変形が抑制される。

尚、上記の３層のフィルタ層５１〜５３は、個別に流路形成体４０に組み付けられてもよいが、予め、３層のフィルタ層５１〜５３が積層された状態で一体化されてもよい。例えば、３層のフィルタ層５１〜５３がスポット溶接によって接合されてもよい。あるいは、これら３層のフィルタ層５１〜５３の外周部に取り付けられたリング状の固定部材（リム）によって、３層のフィルタ層５１〜５３が互いに固定されてもよい。この場合、リング状の固定部材によって、３層のフィルタ層５１〜５３の外周部間の隙間が塞がれるため、前記隙間から溶融ポリマーが漏れ出すことが防止される。このように、３層のフィルタ層５１〜５３が一体化されていると、紡糸パック４の組立時のフィルタ４４の取り付け、あるいは、紡糸パック４の分解時のフィルタ４４の取り外しなどの作業が容易になる。

ところで、上述したように、本実施形態の紡糸パック４では、ポリマー充填空間４９内に減容体５７が収容されている。その理由について以下に補足説明する。まず、本実施形態の紡糸パック４（本発明における第２の紡糸パックに相当）は、図５に示すような、粒状濾材が使用されている紡糸パック１００（本発明における第１の紡糸パックに相当）と、いくつかの主要部品（流路形成体４０、紡糸口金４１、ケース部材４２、ロックリング４３等）が共通化されている。

図５に示される紡糸パック１００では、流路形成体４０内に形成されたポリマー充填空間４９の上部空間に分配部材１０１が収容され、下部空間には、メタルサンドや砂等の粒状濾材１０２が収容されている。粒状濾材１０２の主な機能は、溶融ポリマー中のゲル状部分の細分化である。また、粒状濾材１０２の下側にフィルタ１０３が配置されている。このフィルタ１０３の主な機能は異物の捕集であり、金属不織布焼結フィルタ層１１２（紡糸パック４における前述の第２フィルタ層５２と同じ）を、２枚の金網フィルタ層１１１で挟み込んだ構造である。これに対して、図２に示される本実施形態の紡糸パック４は、ポリマー充填空間４９内には粒状濾材１０２が収容されていない。さらに、粒状濾材１０２の代わりとして、多角形断面金属短繊維フィルタである第１フィルタ層５１を有するフィルタ４４が設けられている。

ところで、本実施形態の紡糸パック４では、流路形成体４０のポリマー充填空間４９の下部空間に粒状濾材１０２が充填されていないことから、そのままでは、ポリマー充填空間４９内の、実際に溶融ポリマーが充填される実充填空間の容積が多くなり、ポリマーの滞留時間が長くなる。そこで、この紡糸パック４では、図５の紡糸パック１００においては粒状濾材１０２が収容される、ポリマー充填空間４９の下部空間内に減容体５７が収容されている。そして、この減容体５７の体積分だけ、ポリマー充填空間４９の実充填空間の容積が減っている。そのため、ポリマー充填空間４９における溶融ポリマーの滞留時間が短くなり、溶融ポリマーの、熱劣化による変質が抑制される。

尚、減容体５７のポリマー充填空間４９内の占有容積が小さいと、ポリマー充填空間４９における溶融ポリマーの滞留時間短縮の効果が低くなる。一方、減容体５７の占有容積が大きすぎると、ポリマー充填空間４９内の、ポリマーが実際に充填される空間が小さくなりすぎて流動抵抗が大きくなり、逆に、ポリマーの滞留が生じやすくなる。そこで、減容体５７のポリマー充填空間４９内の占有容積は、６０〜９０％の範囲内であることが好ましい。さらに、溶融ポリマーの滞留時間短縮のためには、減容体５７のポリマー充填空間４９内の占有容積は、７５〜９０％の範囲内であることがより好ましい。

同様に、減容体５７の下端とフィルタ４４の上面との隙間が大きすぎると、フィルタ４４を通過する前の溶融ポリマーの滞留時間が長くなってしまう。一方、前記隙間が小さすぎると、この隙間をポリマーが流れる際の流動抵抗が大きくなり、逆に、ポリマーの滞留が生じやすくなる。そこで、減容体５７の下端とフィルタ４４の上面の隙間Ｇは、１〜３ｍｍの範囲内にあることが好ましい。

以上の説明から理解されるように、本実施形態の紡糸パック４は、粒状濾材１０２を使用する紡糸パック１００に使用しているものと同じ部品（流路形成体４０、紡糸口金４１等）を用いて、生産することができる。即ち、まず、流路形成体４０のポリマー充填空間４９の、上部空間から、紡糸パック１００として使用されるときには粒状濾材１０２が収容される下部空間にわたって、減容体５７を配置する。また、多角形断面を有する第１金属短繊維５０ａが焼結されてなる第１フィルタ層５１を含むフィルタ４４を、流路形成体４０内の減容体５７の下側の位置に取り付ける。そして、減容体５７とフィルタ４４が取り付けられた前記の流路形成体４０と、紡糸口金４１とを、ケース部材４２に収容してからロックリング４３を取り付ける。

このように、粒状濾材１０２を用いる紡糸パック１００と同じ流路形成体４０を用いて、粒状濾材１０２を用いない紡糸パック４を製造するため、２種類の紡糸パック４，１００で、流路形成体４０を共通化できる。また、流路形成体４０を共通化したときに、粒状濾材１０２を用いる紡糸パック１００においては粒状濾材１０２が収容される空間内に、減容体５７を収容することで、粒状濾材１０２を用いない紡糸パック４における溶融ポリマーの実充填空間を小さくして、ポリマー充填空間４９内での溶融ポリマーの滞留を抑制できる。

あるいは、図５の粒状濾材１０２を使用する紡糸パック１００を、図２の、粒状濾材１０２を使用しない本実施形態の紡糸パック４に改造することも可能となる。この場合、まず、ロックリング４３を外して、流路形成体４０をケース部材４２から取り外す。次に、流路形成体４０のポリマー充填空間４９内の分配部材１０１と粒状濾材１０２を取り除く。また、流路形成体４０からフィルタ１０３（本発明の改造前フィルタに相当）を取り外す。その上で、ポリマー充填空間４９内に、分配部材１０１が収容されていた上部空間から、粒状濾材１０２が収容されていた下部空間にわたって減容体５７を配置する。また、多角形断面を有する第１金属短繊維５０ａが焼結されてなる第１フィルタ層５１を有するフィルタ４４を、流路形成体４０の、減容体５７の下側の位置に取り付ける。そして、減容体５７とフィルタ４４が取り付けられた前記の流路形成体４０を、再びケース部材４２に収容してからロックリング４３を取り付ける。

このように、粒状濾材１０２を用いる紡糸パック１００を、粒状濾材１０２を用いない紡糸パック４に簡単に改造することができる。ここで、紡糸パック４への改造の際に、ポリマー充填空間４９の、粒状濾材１０２が収容されていた下部空間に減容体５７を収容することで、溶融ポリマーの実充填空間を小さくして、ポリマー充填空間４９内での溶融ポリマーの滞留を抑制できる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

１］減容体５７は、ポリマー充填空間４９内の、溶融ポリマーが充填される実充填空間を減らすことができるものであればよく、その形状は、前記実施形態のものには限られない。例えば、図６に示すように、減容体５７が、その下端面がフィルタ４４と平行となる形状であってもよい。また、前記実施形態の減容体５７は中実の部材であったが、減容体５７が、その内部に、密閉された空洞部を有する中空の部材であってもよい。

また、前記実施形態では、図５の紡糸パック１００において、粒状濾材１０２の上に分配部材１０１が配置されているため、図２の紡糸パック４では、減容体５７は、ポリマー充填空間４９の上部空間から下部空間にわたって配置されている。即ち、紡糸パック４の減容体５７の上半部は、紡糸パック１００の分配部材１０１と同等の機能を有するものである。これに対して、粒状濾材１０２を用いる紡糸パック１００において、溶融ポリマーの粘度等の条件によっては、分配部材１０１が不要である場合もあり得る。この場合は、減容体５７は、ポリマー充填空間４９のうちの、粒状濾材１０２が収容されていた下部空間にのみ配置されてもよい。

２］前記実施形態の紡糸パック４は、複数のフィラメントｆからなる１本の糸Ｙを紡出するものであったが、２本以上の糸Ｙを紡出する紡糸パックにも、本発明を適用することができる。また、溶融ポリマーが導入される２つ以上の導入部４７を有するものにも適用することができる。これらの形態において、紡糸口金４１から紡出される糸Ｙの本数、あるいは、導入部４７の数に応じて、ポリマー充填空間４９が複数設けられてもよい。その場合は、複数のポリマー充填空間４９のそれぞれにおいて、減容体５７が配置されることになる。

３］前記実施形態では、フィルタ４４は、３層のフィルタ層５１，５２，５３が上から順に積層された構成であったが、フィルタ４４は、少なくとも、多角形断面金属短繊維焼結フィルタである第１フィルタ層５１を備えているものであればよく、前記実施形態の構成のものには限られない。例えば、第１フィルタ層５１の上側にも、金網からなる第３フィルタ層５３が積層されてもよい。あるいは、逆に、第３フィルタ層５３が省略されて、フィルタ４４が、第１フィルタ層５１と第２フィルタ層５２の２層のみで構成されてもよい。また、濾過粒度の小さい第２フィルタ層５２が、目の細かい金網（例えば、４００メッシュ程度）で形成されてもよい。

４ 紡糸パック（第２の紡糸パック）
４０ 流路形成体
４１ 紡糸口金
４４ フィルタ
４７ 導入部
４９ ポリマー充填空間
５１ 第１フィルタ層
５２ 第２フィルタ層
５７ 減容体
１００ 紡糸パック（第１の紡糸パック）
１０２ 粒状濾材
１０３ フィルタ（改造前フィルタ）

Claims (7)

1. 溶融ポリマーが導入される導入部と、前記導入部に接続され、前記溶融ポリマーが充填されるポリマー充填空間と、を有する流路形成体と、
   前記流路形成体の前記ポリマー充填空間の、少なくとも下部空間に収容された減容体と、
   前記流路形成体内の前記減容体の下側の位置に配置され、且つ、多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタと、
   前記流路形成体の下側に配置されて、前記フィルタを通過した前記溶融ポリマーをそれぞれ紡出する複数のノズルが形成された紡糸口金と、
   を備えていることを特徴とする紡糸パック。
2. 前記減容体の、前記ポリマー充填空間内の占有容積は、前記ポリマー充填空間の全容積の６０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載の紡糸パック。
3. 前記減容体の、前記ポリマー充填空間内の占有容積は、前記ポリマー充填空間の全容積の７５〜９０％であることを特徴とする請求項２に記載の紡糸パック。
4. 前記減容体の下端と、前記フィルタの上面との間の隙間が、１〜３ｍｍであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の紡糸パック。
5. 前記フィルタは、前記第１フィルタ層の下側に配置され、円形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第２フィルタ層をさらに有し、
   前記第２フィルタ層の濾過粒度は、前記第１フィルタ層の濾過粒度よりも小さいことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の紡糸パック。
6. 溶融ポリマーが導入される導入部と、前記導入部に接続され、前記溶融ポリマーが充填されるポリマー充填空間とを有し、前記ポリマー充填空間に粒状濾材が収容されることによって第１の紡糸パックを構成する、流路形成体を用いて、前記粒状濾材を用いない第２の紡糸パックを製造する方法であって、
   前記流路形成体の前記ポリマー充填空間の、前記第１の紡糸パックでは前記粒状濾材が収容される空間に、前記溶融ポリマーが実際に充填される実充填空間の容積を減らすための減容体を収容し、
   多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタを、前記流路形成体内の前記減容体の下側の位置に取り付けることを特徴とする紡糸パックの製造方法。
7. 溶融ポリマーが導入される導入部と、前記導入部に接続され、前記溶融ポリマーが充填されるポリマー充填空間と、を有する流路形成体と、前記流路形成体の前記ポリマー充填空間内に収容された粒状濾材と、前記流路形成体内の前記粒状濾材の下側に配置された改造前フィルタと、前記流路形成体の下側に配置されて、前記改造前フィルタを通過した前記溶融ポリマーそれぞれ紡出する複数のノズルが形成された紡糸口金と、を備えた第１の紡糸パックを、粒状濾材を用いない第２の紡糸パックに改造する方法であって、
   前記流路形成体の前記ポリマー充填空間内の前記粒状濾材を取り除くとともに、前記流路形成体から前記改造前フィルタを取り外し、
   前記ポリマー充填空間の前記粒状濾材が収容されていた空間内に、前記溶融ポリマーが実際に充填される実充填空間の容積を減らすための減容体を収容し、
   多角形断面を有する金属短繊維が焼結されてなる第１フィルタ層を有するフィルタを、前記流路形成体の、前記減容体の下側の位置に取り付けることを特徴とする紡糸パックの改造方法。

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