(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構造で且つ加工のしやすい構造をもち、サイドバイサイドに接合される各層の位置の変更にも容易に対応でき、簡単な操作で各層の断面積の変更も容易に行える複合繊維の製造装置及びその製造方法を提供する。【解決手段】２種類の異なる紡糸原液(A,B) を３層に交互に複合する同心円状の複合流を形成可能な複合流形成部(10)と、該複合流形成部(10)に接続された直線状の単一の円筒パイプ(20)と、該円筒パイプ(20)の先端に装着され、同一の円周上に配された多数の吐出孔を有する紡糸ノズルとを備えている。また、前記円周に関して各吐出孔における前記紡糸ノズルの中心側の形状と外周側の形状とを非対称としている。更に、同一の紡糸原液用配管(14)を第１及び第２分岐管(14a,14b) に分岐させ、各分岐配管(14a,14b) を第１及び第３部品(11,13) の配管接続部(11a,13a) に切替手段(16,17) を介して接続する。  【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２種類の異なる紡糸原液を３層に交互に複合する同心円状の複合流の形成を可能とした複合流形成部と、
該複合流形成部に接続された直線状の単一の円筒パイプと、
該円筒パイプの先端に装着され、多数の吐出孔を有する紡糸ノズルとを備えてなり、
各吐出孔の中心が同一の円周上に配されるとともに、
各吐出孔の形状は、前記同一の円周に関し、前記紡糸ノズルの中心側と外周側とにおいて非対称形の形状を有し、
同一種類の紡糸原液の供給が最内層及び／又は最外層へと任意に選択供給可能な切替手段を有してなる、
ことを特徴とする複合繊維の製造装置。
【請求項２】
２種類の紡糸原液のうちの一方の紡糸原液を供給する第１の主供給配管と、他方の紡糸原液の第２の主供給配管から分岐して最内層と最外層に供給する分岐配管とを有し、各分岐配管の間に前記切替手段としての切替えバルブが配されてなる請求項１記載の製造装置。  
【請求項３】
請求項１又は２に記載の複合繊維の製造装置を使い、前記切替手段を操作して同一種類の紡糸原液の供給を最外層及び／又は最内層へと任意に切り替えることを特徴とする複合繊維の製造方法。
【請求項４】
前記第１及び第２の主供給配管から供給される各紡糸原液の供給量を任意に調整することを含んでなる請求項３記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２種類の異なるポリマーからなる複合繊維、特にサイドバイサイド型の複合繊維の製造装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
複合繊維を製造する装置として、従来から数多くの製造装置が提案されているが、例えば特開２０００−２４８４２１号公報（特許文献１）にも開示されているように、そのいずれもが紡糸口金パック中に各紡糸原液を個別の送液ラインで送液し、各ノズル孔の直前で紡糸原液を複合し吐出するものである。
【０００３】
特に上記特許文献１により開示されたサイドバイサイド型の複合繊維の紡糸口金パックは、中空円柱状形状を有するパック本体シェルの内部に、上中下の３段の口金板を積層した複合繊維用の紡糸口金、上口金板の上部には、ポリマー漏れを防止するためにその環横断面がギリシャ文字のΔ字形状を有するデルタ断面型の環状パッキンを介して、濾過部材本体が設けられ、これらの部品はすべてパック本体シェルの内部に収納される。このとき、該濾過部材本体には、その中心部が空洞となったポリマー用の中心濾過部と、該中心濾過部の回転中心と同心の環状空洞構造を有するポリマー用の環状濾過部とが配される。また、前記中心濾過部と環状濾過部とには、それぞれの底部に下部ポリマー分散板が収納されるとともに下部フィルターが収納されたのち、濾過サンド層が各ポリマー流れに対してそれぞれ下流側から上流側へと順にそれぞれ形成される。更に、上記上部フィルターと、トップインサートに設けられたポリマー分配溝の上端面との間にポリマー分配板が挟み込まれた形で収納されている。
【特許文献１】特開２０００−２４８４２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、このような装置では、前述のごとく極めて複雑で且つ構成部材ごとに極めて高い加工精度が要求される紡糸口金パックが必要となり、更にはサイドバイサイドに接合された層数を変更する場合は、紡糸口金パック自体を交換せざるを得ない。また、繊維断面における各層の配置を変更した異型断面繊維を得ようとする場合にも、ノズル自体の交換が余儀なくされる。
【０００５】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、具体的には極めて簡単な構造で且つ加工のしやすい構造をもち、異なる２種類の紡糸原液からサイドバイサイドに複合される複合繊維にあって、その層数の変更にも容易に対応でき、また異型断面をもつ複合繊維にあって、積層位置の変更も容易な複合繊維の製造装置及びその製造方法を提供することを主要な目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る複合繊維の製造装置の基本的な構成は、２種類の異なる紡糸原液を３層に交互に複合する同心円状の複合流の形成を可能とした複合流形成部と、該複合流形成部に接続された直線状の単一の円筒パイプと、該円筒パイプの先端に装着され、多数の吐出孔を有する紡糸ノズルとを備えてなり、各吐出孔の中心が同一の円周上に配されるとともに、各吐出孔の形状は、前記同一の円周に関し、前記紡糸ノズルの中心側と外周側とにおいて非対称形の形状を有し、同一種類の紡糸原液の供給を最内層及び／又は最外層へと任意に選択供給可能な切替手段を有してなることを特徴としている。
【０００７】
好適な態様によれば、２種類の紡糸原液のうちの一方の紡糸原液を供給する単一の供給配管と、他方の紡糸原液の主配管から分岐して最内層と最外層に供給する分岐配管とを有し、各分岐配管の間に前記切替手段としての切替えバルブが配されている。
また、本発明に係る複合繊維の製造方法は、前記製造装置を使い、前記切替手段を操作して同一種類の紡糸原液の供給を最外層及び／又は最内層へと任意に切り替えることを特徴としている。更には、各層に供給される紡糸原液の供給量を任意に変更することも可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る複合繊維の製造装置によれば、２種類の異なる紡糸原液を３層に交互に複合する同心円状の複合流の形成を可能とした複合流形成部を、例えば好適な態様によれば、３個の漏斗状部品を互いの周面に間隙をおいて同心上に配し、更にその最も下流側に配された漏斗状部品の紡糸原液排出口に、パイプを同一軸線上に接続して構成する。かかる簡単な構成によって、所望の多重円筒状の複合紡糸原液流を形成することができる。しかも、漏斗状部品から導出された多重円筒状の複合紡糸原液流はパイプを通過する間で温度制御がなされるため、膨出時の好適な粘度と温度を維持することができ、安定した紡糸を可能にする。
【０００９】
前記パイプの先端に設けられた多数の吐出孔を有する紡糸ノズルには、前記パイプから多重円筒状の複合紡糸原液流がその断面の複合形状を維持したまま紡糸ノズルの中心に導出されたのち、同紡糸ノズルの中心から周縁へと拡散しながら流動する。その流動の途中にて、複合流は同一円周状に配された複数の吐出孔を通して、それぞれがサイドバイサイド型の複合流となって流下する。このとき、各吐出孔の形状が紡糸ノズルの中心側と外周側とで非対称とされているため、紡糸される複合繊維は異形断面となり、各層に配される２種類の紡糸原液層の配分比が異なるようになる。
【００１０】
また本発明における上記複合流形成部は、２種類の異なる紡糸原液が交互に２層又は３層に複合するように同心円状に供給される。そのうちの１種類の紡糸原液を同一の主配管から分岐させて、その分岐配管の間に切替えバルブなどの切替え手段を配し、その分岐配管により他の一種類の紡糸原液を中間層として、最外層及び／又は最内層を形成可能にしている。その結果、前記切替手段を操作することにより、異なる２層の紡糸原液が内外のいずれかに配されるように切り替えることもできるため、３層の複合繊維と２層の複合繊維とを任意に選択して紡糸することができる。
【００１１】
このとき本発明にあっては、上述のように吐出される複合繊維の断面は異なる形状と面積とをもつ異なる紡糸原液層からなる複合異形断面を有するようになるが、この異なる面積割合は、前記吐出孔の形状や２種類の紡糸原液の紡糸ノズルへの供給量を変更することによっても容易に変更できる。すなわち、複合繊維の紡糸の際に、紡糸口金パック等の紡糸装置を交換することなく、紡糸の途中にて切替手段を切り替え、又は２種類の紡糸原液の供給量の比率を変更することにより、複合層の配置や各層の構成比率及び断面形状を多様に且つ容易に変更することが可能となる。
【００１２】
このようにサイドバイサイド型の複合繊維にあって、前述のごとく各層の断面形状を異ならせて紡糸できれば、例えば異染性の繊維材料からサイドバイサイド型の複合繊維を得る場合にも、各層の断面形状や面積が同一である場合と比較すると、従来にない色調の繊維や糸条が得られるばかりでなく、同複合繊維にあって任意の長さごとに複合層間の配置を変更できれば、更に変わった色調の繊維や糸条が得られるようになる。また、例えばサイドバイサイド型の複合繊維の一部に吸水性、消臭性などの機能性繊維層を配する場合にも同様であり、それらの層の配置や断面形状を変更することにより機能性や触感などに微妙な変化を与えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施形態を図示実施例に基づいて具体的に説明する。
本実施例装置は、図１に示すように、第１及び第２の２種類の紡糸原液Ａ，Ｂが供給される複合流形成部１０と、同複合流形成部１０に接続された直線状の円筒パイプ２０とを備えている。この円筒パイプ２０の先端には、図２に示す紡糸ノズル３０が装着される。なお、本実施例では本出願人による先の出願である特開２００２−１７３８２１号公報により提案されている接合型複合繊維の製造装置を採用している。従って、その構成も同公報に開示された製造装置の構成と一部を除いて実質的に同一である。
【００１４】
前記複合液流形成部１０は、図２に分解して示すような、複合液流の最内層を形成するための第１部品１１、複合液流の最外層を形成するための第３部品１３、及び最内層と最外層との中間層を形成するための第２部品１２とから構成されている。各部品１１，１２，１３はそれぞれ、組み立てたときに図１に示すように同心円上に配される原液導出管１１ａ，１２ａ，１３ａを有し、各原液導出管１１ａ，１２ａ，１３ａはそれぞれ紡糸原液供給源への第１〜第３配管接続部１１ｂ，１２ｂ，１３ｂを有している。
【００１５】
本実施形態にあっては、図１に示すように、前記第１配管接続部１１ｂ及び第３配管接続部１３ｂには２種類の紡糸原液Ａ，Ｂの一方の紡糸原液Ａの図示せぬ供給源と接続された第１配管１４から分岐する第１の分岐配管１４ａと第２の分岐配管１４ｂが接続される。前記第２配管接続部１２ｂには、他方の紡糸原液Ｂの図示せぬ供給源に接続された単一の配管から構成された前記第２配管１５が接続される。更に本実施形態では、前記第１及び第２の分岐配管１４ａ，１４ｂのそれぞれに本発明の切替手段である切替えバルブ１６，１７が介装されている。第１配管１４及び第２配管１５には、それぞれに紡糸原液Ａ，Ｂを個別に計量ポンプによって計量し、送液される。
【００１６】
前記円筒パイプ２０はその中心を前記複合液流形成部１０の原液導出管１１ａ，１２ａ，１３ａの中心と一致させて連結されている。更に、本実施形態にあっては、前記円筒パイプ２０を内包するよう外側に熱媒用パイプ２１が配されている。前記熱媒用パイプ２１には温水などの熱媒の供給口２１ａと排出口２１ｂとが形成されており、前記熱媒用パイプ２１と円筒パイプ２０との間に熱媒を流通させ、円筒パイプ２０内の複合液流を紡糸条件に適した温度まで加熱する。
【００１７】
更に図３及び図４は、本発明のサイドバイサイド接合型複合繊維の製造方法に適した紡糸ノズルの説明図である。紡糸ノズル３０は、ノズル部３１と同ノズル部３１の上流側に配された織布又は不織布からなるフィルター３２とが、ノズルパック３３により支持されており、前記ノズル部３１の中心を前記円筒パイプ２０の中心に一致させて、同円筒パイプ２０の下流端に取り付けられる。
【００１８】
前記ノズル部３１は、その周縁部にリング状凹窪３１ａが形成されていることが好ましく、同リング状凹窪３１ａの底部に複数の吐出孔３１ｂが等間隔で形成されている。このようにリング状凹窪３１ａを形成し、その底部に複数の吐出孔３１ｂを配することにより、複合液流における各紡糸原液の紡糸ノズル３０内部のキャピラリー前での流速差が解消され、複合液流がさらに安定化される。また、ノズル部３１の中央の半球状部３１ｃにおいて、同心円状の複合液流がその層状態を確保しながら周縁のリング状凹窪３１ａへと均一に分配される。
【００１９】
前記リング状凹溝３１ａには複数の前記吐出孔３１ｂが同一円周上を一列に配列されている。この吐出孔３１ｂの形状は得ようとする複合繊維の断面形状に応じて選定されるものであり、任意の形状を採用することができ、種々の複合異型断面形状を得ることが可能である。図４は、本発明における吐出孔３１ｂの代表的な形状例を示している。図示例による吐出孔３１ｂは正三角形を呈しており、その１つの頂点が紡糸ノズル３０の中心に向けられ、その頂点と相対する底辺が紡糸ノズル３０の外周に向けられている。本発明における紡糸ノズル３０の吐出孔３１ｂは、図示例に限定されるものではないが、中心が同一円周上に配される複数の吐出孔３１ｂにあって、その円周に関して紡糸ノズル３０の中心側と外周側との形状を非対称形とする異形に形成されていることが重要である。
【００２０】
このように、上記製造装置は、従来のように複数の吐出孔のそれぞれに複合機構を備えておらず、１錘のサイドバイサイド接合型複合繊維の製造装置につき単一の複合液流形成部１０を備えているにすぎず、同複合液流形成部１０の構成も格別な精密性を必要としないものであるため、従来のように各吐出孔ごとの複合機構の加工や精密さが不必要となり、装置が極めて簡素化される。また、装置の簡素化に伴い、その製造が容易となるため、糸を構成するフィラメント数、すなわち吐出孔数を、一種類の紡糸原液から紡糸する通常のマルチフィラメント糸の製造の場合と同じ条件で選定でき、多孔化が通常の紡糸と同じ範囲で可能となる。
【００２１】
図５〜図７は、本実施形態により紡糸された複合繊維の断面形状を示している。紡糸ノズル３０の吐出孔３１ｂの形状を前述のように正三角形状としたとき、上記切替えバルブ１６，１７を切り替えることにより、図５〜図７に示すような断面をもつ複合繊維が得られる。すなわち、第１及び第２の分岐配管１４ａ，１４ｂに配された第１及び第２の切替えバルブ１６，１７を開いて、第１紡糸原液Ａを第１部品１１及び第３部品１３に供給するとともに、第２紡糸原液Ｂを第２部品１２に供給すると、図５に示すようなＡ−Ｂ−Ａの３層からなる同心円状の複合流が得られる。得られた複合流は、直線状の円筒パイプ２０を通り、３層の同心円状の形態を保ったまま、該円筒パイプ２０の先端に装着され、同一円周上に一列に配された吐出孔３１ｂの中心を挟んで紡糸ノズル３０の中心側と外周側とで形状が異なる３層からなる複合された紡糸原液が各吐出孔３１ｂから吐出され、二等辺三角形の各辺が内側に凹んだＹ字断面をもつ複合繊維が得られる。このときの複合繊維の断面には、頂角側と底辺側にそれぞれ第１紡糸原液Ａからなる内外層が形成され、その内外層の中間には第２紡糸原液Ｂからなる中間層が形成される。
【００２２】
一方、第１及び第２の分岐配管１４ａ，１４ｂの上記第１及び第２の切替えバルブ１６，１７の一方を閉じ、他方を開いて紡糸すると、図６及び図７に示すような２種類の異なる紡糸原液Ａ−Ｂ又はＢ−Ａからなる２層の異なる断面形状をもつ逆配置の複合繊維が得られる。図６に示す複合繊維は、頂角側に第１紡糸原液Ａからなる層を形成するとともに、底辺側に第２紡糸原液Ｂからなる層が形成されている。前記第１及び第２の切替えバルブ１６，１７の開閉を逆にすると、得られる複合繊維の断面は、図８に示すように頂角側と底辺側とで紡糸原液ＡとＢとが逆転した層配置となる。
【００２３】
すなわち、紡糸原液Ａの供給を、第１部品１１のみへ供給した場合は、中心部が第１紡糸原液Ａ、外側が第２紡糸原液Ｂからなる２層の同心円柱状の複合流となり、第１紡糸原液Ａを第３部品１３のみへ供給した場合は、中心部が紡糸原液Ｂ、外側が紡糸原液Ａからなる２層の同心円柱状の複合流となる。このとき同時に、吐出孔３１ｂの形状が、吐出孔３１ｂの中心を挟んで紡糸ノズル３０の中心側と紡糸ノズル３０の外周側とで異なるために、繊維断面において２種類の紡糸原液Ａ，Ｂの断面形状も異なる複合繊維となる。
【００２４】
第１紡糸原液Ａの供給量を切り替えるため、第１紡糸原液Ａの供給配管１４を第１部品１１及び第３部品１３のそれぞれに別個に配管して、計量ポンプを使って送液量を個々に設定してもよいが、本発明のように単一の供給配管１４を第１及び第２の分岐配管１４ａ，１４ｂに分岐させて、それぞれに配した切替えバルブ１６，１７を介して最内層と最外層に供給するほうが、切替えバルブ１６，１７の開度を調整するのみで供給量を容易に変更することが可能である。また、第１紡糸原液Ａの供給を随時内層側と外層側へとに切り替えるようにすれば、紡糸原液Ａ，Ｂの配置が繊維の長さ方向で逆転し、その断面積比を交互に変更することもできる。
【００２５】
本発明の複合繊維の製造装置及び製造方法は、乾式紡糸、湿式紡糸、溶融紡糸法の何れにも適用可能であり、乾式紡糸ではセルロースアセテートの置換度や重合度、或いは添加剤の異なる成分の複合化が可能であり、湿式紡糸ではアクリルの共重合成分や重合度の異なる成分の複合化、更に溶融紡糸ではポリエステルの共重合成分や重合度、添加剤の異なる成分の複合化が可能であるが、特に置換度の異なる複数のセルロースアセテートを安定に複合化するのに適している。
【実施例１】
【００２６】
紡糸原液として、平均置換度２．９１のセルローストリアセテートを塩化メチレン９１重量％／メタノール９重量％の混合溶剤に溶解させ、濃度２２重量％のセルローストリアセテート原液Ａを調整し、同じく平均置換度２．９１のセルローストリアセテート及びアナターゼ型酸化チタンを塩化メチレン９１重量％／メタノール９重量％の混合溶剤に溶解させ、固形分濃度２２．５重量％、酸化チタンの対固形分濃度４．４重量％の酸化チタン含有セルローストリアセテート原液Ｂを調整した。
【００２７】
図１に示す製造装置を用いて、第１切替えバルブ１６を全開、第２切替えバルブ１７を全閉して、第１部品１１の配管接続部１１ａから第１紡糸原液Ａであるセルローストリアセテート原液Ａを、第２部品１２の配管接続部１２ａから第２紡糸原液Ｂである酸化チタン含有セルローストリアセテート原液を送液し、各原液を計量し、各配管接続部１３ａ，１２ａからの各原液Ａ，Ｂを、原液Ａと原液Ｂとの固形分比率が６７：３３となるようにそれぞれ個別の計量ポンプにて計量し、外層が第１紡糸原液Ａであるセルローストリアセテート原液、内層が第２紡糸原液Ｂである酸化チタン含有セルローストリアセテート原液からなる二層の同心円状の複合液流を形成した。この同心円状の複合液流は、長さ１ｍの円筒パイプ２０により紡糸ノズルへと送液し、この送液中に前記円筒パイプ２０の外側に配された熱媒用パイプ２１を流通する温水により７５℃に加熱した。
【００２８】
紡糸ノズル３０として、図３に示す前記複合流中心を中心とする直径１９ｍｍの同一円周上に等間隔で一列に、頂角をノズルの中心に向けた１辺が５５μｍの正三角形である２０個の吐出孔３１ａが配された紡糸ノズル３０を用い、上記紡糸原液Ａ，Ｂを乾式紡糸法により紡速６００ｍ／ｍｉｎで紡糸した。
【００２９】
得られた繊維は８４ｄｔｅｘ／２０フィラメントで断面形状は図６に示すようなＹ断面であり、１箇所の凸部がセルローストリアセテート成分Ａ’からなり、他の部分が酸化チタン含有セルローストリアセテート成分Ｂ’からなっていた。
【実施例２】
【００３０】
第１切替えバルブ１６を全閉、第２切替えバルブ１７を全開とする以外は実施例１と同様に紡糸を行った。内層が酸化チタン含有セルローストリアセテート原液Ｂ、外層がセルローストリアセテート原液Ａである二層の同心円状の複合液流を形成した。
【００３１】
得られた繊維は８４ｄｔｅｘ２０フィラメントで断面形状は図７に示すようなＹ断面であり、実施例１で得られる繊維断面とは逆の位置に酸化チタン含有セルローストリアセテート成分Ｂ’が配置されたものであった。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の接合型複合繊維の製造装置を示す概略図である。
【図２】上記製造装置における複合液流形成部の分解図である。
【図３】円筒パイプに対する紡糸ノズルの装着状態を示す下面図である。
【図４】紡糸ノズルの断面図である。
【図５】本発明の実施形態による三層接合型複合繊維の断面図である。
【図６】本発明の実施例１により製造された二層接合型複合繊維の断面図である。
【図７】本発明の実施例２により製造された二層接合型複合繊維の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０      複合液流形成部
１１      第１部品
１１ａ    原液導出管
１１ｂ    配管接続部
１２      第２部品
１２ａ    原液導出管
１２ｂ    配管接続部
１３      第３部品
１３ａ    原液導出管
１３ｂ    配管接続部
１４      第１配管
１４ａ    第１の分岐配管
１４ｂ    第２の分岐配管
１５      第２配管
１６      第１切替えバルブ
１７      第２切替えバルブ
２０      円筒パイプ
２１      熱媒用パイプ
２１ａ    熱媒供給口
２１ｂ    熱媒排出口
３０      紡糸ノズル
３１      ノズル部
３１ａ    リング状凹窪
３１ｂ    吐出孔
３１ｃ    半球状部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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