(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯成分及び鞘成分の少なくとも一方をアクリロニトリル系重合体とするアクリル芯鞘複合繊維の湿式紡糸用口金であって、芯成分分配孔及び鞘成分分配孔を有する分配板と、芯成分分配孔と連通し芯成分を分割供給する芯成分供給孔が複数列に平行に配列され孔密度１００〜１５０ケ／ｃｍ２  、孔数１００〜５００ケ／ブロックの四方形のブロックに区画され、複数のブロックが縦列及び並列に配置された全孔数５０００〜３００００ケの芯成分供給孔を有し、鞘成分分配孔と連通する鞘成分供給孔が芯成分供給孔のブロックの区画交点に配置された上部口金板と、上部口金板の各芯成分供給孔と対応する孔位置に芯成分供給孔の出口孔径より入口孔径の大きい複合流吐出孔が複数のブロックとして配置され、かつ複合流吐出孔のブロックを取り囲む鞘成分流入溝並びに該鞘成分流入溝と連通し複合流吐出孔列間に鞘成分を導入させる鞘成分導入溝を有する下部口金板と、上部口金板の芯成分供給孔の出口と下部口金板の複合流吐出孔の入口を対峙させると共に、複合流吐出孔へ鞘成分を流入させる流路のための間隙を形成するスペーサーとで構成されていることを特徴とするアクリル芯鞘複合繊維の湿式紡糸用口金。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクリル芯鞘複合繊維の製造に用いる改良された湿式紡糸用口金に関する。
【背景技術】
【０００２】
芯鞘複合紡糸用口金として、既に芯成分分配孔及び鞘成分分配孔を有する分配板と、鞘成分分配孔と連通する鞘成分供給孔及び芯成分分配孔と連通し芯成分を分割供給する複数列平行に配列された多数の芯成分供給孔を有する上部口金板と、上部口金板の芯成分供給孔と軸方向に整合する複合流吐出孔を有し複合流吐出孔群の周囲並びに複合流吐出孔列間に鞘成分導入溝を有する下部口金板と、上部口金板と下部口金板の間に間隙を形成して鞘成分導入溝から複合流吐出孔へ鞘成分を流入させるためのスペーサーとで構成された紡糸口金が提案されている（特許文献１参照）。この紡糸用口金は、孔密度５０ケ／ｃｍ２  以上とし、紡出孔数３０００ケ以上の多ホール化を可能とするもので、また口金の構造上、この口金の製作には、公知の方法（例えば特許文献２参照）が用いられ、その製作が容易である。【０００３】
しかしながら、この紡糸用口金では、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維等の芯鞘複合を溶融紡糸する場合や単繊維数の比較的少ないアクリル芯鞘複合繊維を湿式紡糸する場合は特に問題はないが、紡糸速度が溶融紡糸より遅く、単繊維数が５０００を超えるような単繊維数の多いアクリル芯鞘複合繊維の湿式紡糸においては、紡出孔数の多い口金を用いる必要があるが、芯成分供給孔からの芯成分流の周りに鞘成分を合流させて複合流とする際、孔数が著しく多く長い芯成分供給孔の列が複数平行に配置されていると、各複合流吐出孔へ鞘成分を均一に導入させることが困難であり、芯鞘比が変動したり芯部が偏心したりして単繊維間に芯鞘構造のばらつきのある芯鞘複合繊維を生ずる。
【特許文献１】特開平９−２１０１５号公報
【特許文献２】特開平１１−３５０２４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、先に挙げた紡糸用口金における問題点を改良したものであり、本発明の目的は、単繊維間の芯鞘複合構造のばらつきをなくし芯鞘複合構造の均一性に優れたアクリル芯鞘複合繊維を生産性よく安定に湿式紡糸することができ、また構造が簡単で製作が容易であり、５０００ケ以上の紡出孔数を有するアクリル芯鞘複合繊維の湿式紡糸用口金を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、芯成分及び鞘成分の少なくとも一方をアクリロニトリル系重合体とするアクリル芯鞘複合繊維の湿式紡糸用口金であって、芯成分分配孔及び鞘成分分配孔を有する分配板と、芯成分分配孔と連通し芯成分を分割供給する芯成分供給孔が複数列に平行に配列され孔密度１００〜１５０ケ／ｃｍ２  、孔数１００〜５００ケ／ブロックの四方形のブロックに区画され、複数のブロックが縦列及び並列に配置された全孔数５０００〜３００００ケの芯成分供給孔を有し、鞘成分分配孔と連通する鞘成分供給孔が芯成分供給孔のブロックの区画交点に配置された上部口金板と、上部口金板の各芯成分供給孔と対応する孔位置に芯成分供給孔の出口孔径より入口孔径の大きい複合流吐出孔が複数のブロックとして配置され、かつ複合流吐出孔のブロックを取り囲む鞘成分流入溝並びに該鞘成分流入溝と連通し複合流吐出孔列間に鞘成分を導入させる鞘成分導入溝を有する下部口金板と、上部口金板の芯成分供給孔の出口と下部口金板の複合流吐出孔の入口を対峙させると共に、複合流吐出孔へ鞘成分を流入させる流路のための間隙を形成するスペーサーとで構成されていることを特徴とするアクリル芯鞘複合繊維の湿式紡糸用口金、にある。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、紡出孔数の増加、所謂多ホール化により単繊維数が５０００〜３００００という単繊維数の多いアクリル芯鞘複合繊維でありながら、単繊維間の芯鞘複合構造のばらつきがなく均一性に優れたアクリル芯鞘複合繊維を安定に、かつ生産性よく紡糸することができ、また各種の芯成分、鞘成分に対する広範囲な紡糸条件に対応が可能であり、かつ構造が簡単で製作が容易であり、高孔密度多ホール化した芯鞘複合紡糸用口金を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の紡糸用口金のノズル斜視図（部分断面図）である。
【図２】本発明の紡糸用口金の主要部の構造を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施例の計算の範囲を示す平面図と実施例の結果を表したグラフである。
【符号の説明】
【０００８】
１  鞘成分供給孔
２  芯成分供給孔
３  上部口金板
４  複合流吐出孔
５  鞘成分流入溝
６  鞘成分導入溝
７  下部口金板
８  スペーサー
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の紡糸用口金は、アクリル芯鞘複合繊維を湿式紡糸により製造する際に用いられるものであり、特に口金の構成において、スペーサーを介して配置する上部口金板及び下部口金板に構造上の特徴を有する。図１は、本発明の紡糸用口金のノズル斜視図（部分断面図）、図２は、本発明の紡糸用口金の主要部の構造を示す部分拡大断面図である。図中、１は鞘成分供給孔、２は芯成分供給孔、３は上部口金板、４は複合流吐出孔、５は鞘成分流入溝、６は鞘成分導入溝、７は下部口金板、８はスペーサーを示す。【００１０】
上部口金板３は、上部口金板上に積層される分配板の芯成分分配孔から分配される芯成分を分割供給する芯成分供給孔２を有し、この芯成分供給孔が複数ケ直線状に配列され、更にこの芯成分供給孔列が複数列に平行に配列されて孔密度１００〜１５０ケ／ｃｍ２  、孔数１００〜５００ケ、好ましくは１００〜３００ケのほぼ長方形の四角形のブロックを形成している。芯成分供給孔列を複数列に平行に配列してブロックを形成する際は、隣り合う列の芯成分供給孔の位置をずらして千鳥状になるように、異なる孔数の配列を複数列に平行配列するか同じ孔数の配列を交互に位置をずらして複数列に平行配列することが好ましい。【００１１】
上部口金板には、芯成分供給孔のブロックがブロック数で２０〜６０ケ、好ましくは２５〜４０ケ配置されて、全孔数で５０００〜３００００ケ、好ましくは６０００〜１００００ケの芯成分供給孔を設ける。配置されるブロックは、同じ孔数のブロックの組み合わせであることが好ましいが、口金板の形状、装着方式等によっては、異なる孔数のブロックとの組み合わせであってもよい。一つの芯成分供給孔のブロックにおいて、平行に配列する芯成分供給孔の列数には特に限定はないが、芯成分供給孔の一つの列の孔数は、１０〜２０ケであることが均一な芯鞘複合流を形成する上で好ましい。また、上部口金板における芯成分供給孔は、その入口孔径が３００〜５００μｍ、出口孔径が５０〜９０μｍであることが芯成分を芯成分供給孔から安定な線状の芯成分流として吐出供給する上で好ましい。【００１２】
芯成分供給孔のブロックは、口金板にできるだけ均等に配置されることが必要であり、複数のブロックを縦列及び並列に配置して均等に配置し、また孔数を多くする上で、更には孔の穿設加工上から、口金板は、正方形状であることが好ましい。また、この上部口金板３には、鞘成分分配孔と連通する鞘成分供給孔１を、芯成分供給孔の四角形のブロックの区画交点である四角形の各角部にあたる位置に有する。上部口金板３における鞘成分供給孔１は、その孔径が２．０〜４．０ｍｍであることが鞘成分を均一に速やかに供給する上で好ましい。【００１３】
下部口金板７は、スペーサー８を介して上部口金板３と重ね合わされる上部口金板と同形の口金板であり、上部口金板３の各芯成分供給孔２と対応する孔位置に芯成分供給孔の出口孔径より入口孔径の大きい複合流吐出孔４が配置され、従い、複合流吐出孔４は、複数のブロックとして、芯成分供給孔と対応して孔密度１００〜１５０ケ／ｃｍ２  、孔数１００〜５００ケ／ブロック、好ましくは１００〜３００ケ／ブロック、全孔数５０００〜３００００ケ、好ましくは６０００〜１００００ケ配置され、かつ下部口金板７は、その板面上に複合流吐出孔の各ブロックを取り囲み縦横に通じる鞘成分流入溝５並びに該鞘成分流入溝と連通しそれぞれのブロック内の複合流吐出孔列間に鞘成分を導入させる鞘成分導入溝６を有する。【００１４】
下部口金板７における複合流吐出孔４は、芯成分と鞘成分の複合流を形成して吐出する孔であり、少なくともその入口孔径が３００〜５００μｍで、出口孔径が５０〜９０μｍであることが安定な芯鞘複合流として吐出する上で好ましい。また、複合流吐出孔４のブロックを取り囲む鞘成分流入溝５は、溝幅が２．０〜５．０ｍｍ、ブロック内の複合流吐
出孔列間に鞘成分を導入させる鞘成分導入溝６は、溝幅が０．３〜１．０ｍｍであることが安定な芯鞘複合流を形成する上で好ましい。この鞘成分導入溝６は、更に複合流吐出孔列の適宜箇所に孔列と直交させて設けてもよい。【００１５】
図１に示す紡糸用口金において、芯成分は、分配板の芯成分分配孔から上部口金板３の芯成分供給孔のブロックとして配置された各芯成分供給孔２へ導かれ、芯成分供給孔２の出口部から線状の吐出流として複合流吐出孔４の入口部へ向けて供給する。鞘成分は、分配板の鞘成分分配孔から上部口金板３の鞘成分供給孔１を通して下部口金板７の複合流吐出孔４のブロックを取り囲む鞘成分流入溝５に供給され、その鞘成分流入溝５から各ブロック内の複合流吐出孔列間の鞘成分導入溝６に導かれ、主として鞘成分導入溝６から溢流させ、更に上部口金板３と下部口金板７の間の挟い間隙に導かれて圧力損失が与えられることにより整流とされて、各複合流吐出孔４へ均一に供給される。整流とされた鞘成分流は、芯成分供給孔２の出口部より吐出流として供給された芯成分流を周囲から包みながら複合流吐出孔４に流入し芯鞘複合流となって複合流吐出孔７の出口部より吐出される。上部口金板３と下部口金板７との間隙は、スペーサー８によって任意幅に設定され形成される。【００１６】
本発明の第一の特徴は、芯成分供給孔及び複合流吐出孔をブロック化して設けることにより、芯成分が吐出流として供給される各複合流吐出孔へ鞘成分を均一に導入し、均一な芯鞘複合流が形成できる点にある。アクリル芯鞘複合繊維を生産性よく湿式紡糸により製造するためには、芯鞘複合流が吐出される複合流吐出孔の孔数を増加する、所謂多ホール化が必要であるが、多ホール化に伴い各複合流吐出孔で形成される芯鞘複合流間にばらつきが発生し、単繊維間の芯鞘複合構造のばらつきを生じ易くなる。しかるに、本発明によれば、芯成分供給孔及び複合流吐出孔をブロック化して配置することにより、均一な芯鞘複合流の形成と共に紡出孔数５０００〜３００００ケという湿式芯鞘複合紡糸口金における多ホール化を可能としたものである。【００１７】
本発明の第二の特徴は、上部口金板に設ける芯成分供給孔の孔数及び下部口金板に設ける複合流吐出孔の孔数が、それぞれ５０００〜３００００ケでありながら、紡糸口金を経済的にも有利に得ることができる点にある。紡糸口金においては、生産性向上のためは、口金自体の製作が容易で経済的に安価に得られることも重要である。通常繊維の湿式紡糸用の口金は、吐出時の圧力が比較的低いため口金板の厚みが薄く、吐出孔の穿設加工が容易である。一方複合繊維、特に芯鞘複合繊維の湿式紡糸用の口金では、鞘成分の紡糸原液が狭い間隙の通過時に大きな圧力損失が与えられることにより整流されるため、口金板はこの圧力に耐えるだけの厚みが必要であり、このため吐出孔の穿設加工費が増大する。従って芯鞘複合繊維の湿式紡糸用の口金おいては、孔の総数を抑えない限り、口金の製作費の実質的な低減は望めない。【００１８】
しかるに、本発明の紡糸用口金においては、上部口金板は、その上面及び下面を平坦とすれば、芯成分供給孔及び鞘成分供給孔の穿設加工のみで作製され、下部口金板は、その下面を平坦とすれば、複合流吐出孔の穿設加工、板面上の鞘成分流入溝、複合流吐出孔列間の鞘成分導入溝の直線状の溝切加工で作製される。従って、特に芯成分供給孔及び複合流吐出孔が同形であるときは、同じ穿設加工した２枚の口金板のうちの一方に鞘成分供給孔の穿設加工を施して上部口金板、他方に鞘成分流入溝、鞘成分導入溝の溝切加工を施して下部口金板を作製することもでき、本発明の口金の製作は、その製作費が比較的安価なるものであり経済的である。また、本発明の紡糸用口金においては、上部口金板及び下部口金板は、孔径、孔数、供給圧、材質等にもよるが、それぞれ５ｍｍ程度にまで薄板化することが可能であり、口金の軽量化のみならず洗浄作業を容易にする。【００１９】
本発明の第三の特徴は、上部口金板と下部口金板の間に形成する間隙は、厚みの異なるスペーサーを介在させることにより任意に変更できる点にある。芯鞘複合紡糸に際しては、通常上部口金板と下部口金板との間隔は、鞘成分の粘度が低ければ小さく、粘度が高ければ大きくする必要がある。またこの間隔は、芯成分及び鞘成分の種類や組み合わせ、濃度、吐出量、吐出量比（芯鞘比）、紡糸温度等の種々の紡糸条件によって最適な値に設定する。本発明の口金においては、安価に作製できる通常０．０３〜０．５ｍｍの厚さを有するスペーサーを交換するだけで容易に上記間隔を３０〜５００μｍの範囲で変更することができ、一個の口金で幅広い紡糸条件に対応させることが可能となり極めて経済的である。【００２０】
本発明の紡糸用口金は、芯成分及び鞘成分の両方或いは一方をアクリロニトリル系重合体とするアクリル芯鞘複合繊維を湿式紡糸により製造する際の口金として使用される。また本発明の紡糸用口金は、芯成分及び鞘成分の組み合わせにより、種々の機能、性能を付加したアクリル芯鞘複合繊維を多ホール化により生産性よく製造することができる。芯成分及び鞘成分がアクリロニトリル系重合体である場合は、物性、機能性等の異なる組み合わせとする。アクリロニトリル系重合体以外に芯成分或いは鞘成分として用いられる重合体としては、湿式紡糸可能なものあればよく、例えば塩化ビニル重合体、セルロース系重合体等が挙げられる。
【実施例】
【００２１】
孔数２８０ケ／ブロックの四方形のブロックに区画された紡糸ノズルと孔数７５０ケ／ブロックの四方形のブロックに区画された紡糸ノズルについて、表１に示した条件下で複合流吐出孔から吐出される紡糸原液の吐出量分布を以下の式を用い計算した（鞘成分供給孔から最も遠い孔の吐出量を仮定）。
なお、計算は、鞘成分供給孔を１ヶ有する１ブロックの１／４の範囲（図３中の斜線の部分）について実施した。結果を図３に、ＣＶ値を表２に示した。【００２２】
円管流路圧損式          ΔＰ=１２８ηＱＬ／ｄ4π
矩形流路圧損式          ΔＰ＝  ６４ηａｂ3ｘ
平行円板流路圧損式      ΔＰ＝    ６ηＱＬｎ（ｒ2／ｒ1）  ／  ｈ3π【００２３】
ここで、
ΔＰ：圧力損出（ｋｇ／ｍ3）
η  ：粘度（ｋｇ・秒／ｍ2）
Ｑ  ：吐出量（ｍ3／秒）
Ｌ  ：長さ（ｍ）
ｄ  ：管内径（ｍ）
ａ  ：矩形長辺（ｍ）
ｂ  ：矩形短辺（ｍ）
ｘ  ：係数
ｈ  ：平行円板距離（ｍ）
ｒ2  ：円板外半径（ｍ）
ｒ1  ：円板内半径（ｍ）【００２４】
【表１】
0004498354.tif 000002
【００２５】
【表２】
0004498354.tif 000003
【００２６】
表２の結果から明らかなように、孔数２８０ケ／ブロックの四方形のブロックに区画された紡糸ノズルと孔数７５０ケ／ブロックの四方形のブロックに区画された紡糸ノズルでは、前者のほうがその吐出バラツキが小さいことがわかる。この吐出量のバラツキは、形成される繊維の繊度(太さ)のバラツキとなり、このバラツキが大きいと繊維製品にした場合の風合いや外観の面で問題となる。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の紡糸用口金は、紡出孔数が５０００〜３００００であることにより、単繊維数が５０００〜３００００という単繊維数の多いアクリル芯鞘複合繊維を湿式紡糸によって工業的に製造する際に好ましく用いられ、また芯成分及び鞘成分の少なくとも一方がアクリロニトリル系重合体であれば、芯成分或いは鞘成分に種々の重合体或いは機能性重合体を用いることにより、溶融紡糸によるポリエステル繊維やポリアミド繊維の芯鞘複合繊維では得られぬアクリル繊維特有の性能を発揮する多様なアクリル芯鞘複合繊維を、湿式紡糸によって生産コストを特段に上げることなく製造することを可能とするものである。特に鞘成分がアクリロニトリル系重合体であれば、アクリル繊維特有の鮮明性を保持したまま、芯成分によって多種の機能を付与したアクリル芯鞘複合繊維を製造することを可能とする。
【図１】
0004498354.tif 000004
【図２】
0004498354.tif 000005
【図３】
0004498354.tif 000006