(57)【要約】本発明は、シース／コアタイプの単一構成要素および複数構成要素の中空繊維を形成するための紡糸口金アセンブリを提供する。紡糸口金アセンブリは、押し出しオリフィスと、押し出しオリフィスと連通するコア形成材料通路とを備えている。中空の針は、針を取り囲む環状通路を規定するために同心的方法で押し出しオリフィスを通って延びている。コア形成材料通路は、紡糸口金アセンブリの表面からアセンブリの内部に延びているコア形成材料入口ポートと、コア形成材料ポートから針を取り囲む環状通路へ延びた横断通路とを備えている。穴形成流体通路は、針の内部と連通している。複数構成要素中空繊維用の紡糸口金アセンブリは、同様に押し出しオリフィスと連通している少なくとも１つのシース形成材料通路を備えている。
2004518832.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたはそれ以上の中空繊維を形成するための紡糸口金アセンブリであって：
前記紡糸口金アセンブリに形成された少なくとも１つの押し出しオリフィスを備えていて；
前記各押し出しオリフィスを通って延びた中空の針を備えていて、これは、前記押し出しオリフィスの針の周りに環状通路を規定するために同心的な方法で延びていて；
前記紡糸口金アセンブリに形成された少なくとも１つのコア形成材料通路を備えていて、
前記各コア形成材料通路は、前記アセンブリの表面から前記アセンブリの内部に延びたコア形成材料入口ポートと、前記コア形成材料ポートから前記各環状通路に延びた少なくとも１つの横断通路とを備えている紡糸口金アセンブリ。
【請求項２】
前記紡糸口金アセンブリの表面で第１のシース形成材料ポートを有する第１のシース形成材料通路をさらに備え、この第１のシース形成材料通路は前記各環状通路に延びている請求項１記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項３】
前記紡糸口金アセンブリの表面で第２のシース形成材料ポートを有する第２のシース形成材料通路をさらに備え、この第２のシース形成材料通路は前記各環状通路に延びている請求項２記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項４】
横断通路は、連続的な方法で前記針を完全に取り囲み前記押し出しオリフィスと連通している前記コア形成材料通路のバックカット部である請求項１ないし３いずれか１項記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項５】
コア形成材料ポートは前記押し出しオリフィスと実質的に平行に延びていて、また、前記横断通路は前記コア形成材料ポートに実質的に垂直に延びている請求項４記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項６】
紡糸口金本体と、第１のはさみ金によって紡糸口金本体から分離された第１のプレートとをさらに備え、第１のはさみ金は、前記紡糸口金本体と前記第１のプレートとの間に設けられ、かつ、その間に第１のギャップを形成するのに適している請求項１記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項７】
紡糸口金本体と、第１のはさみ金によって紡糸口金本体から分離された第１のプレートとをさらに備え、第１のはさみ金は、前記紡糸口金本体と前記第１のプレートとの間に設けられ、かつ、その間に第１のギャップを形成するのに適している請求項２記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項８】
押し出しオリフィスは、前記紡糸口金本体の部分と第１のプレートとを通って延びている請求項６または７記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項９】
第１のギャップは、第１のシース形成材料通路の部分を規定している請求項６または７記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１０】
第１のプレートの側に紡糸口金本体と対向して配置された第２のプレートと、第１のプレートと第２のプレートとの間に設けられ、かつ、第１のプレートと第２のプレートとの間に第２のギャップを形成するのに適した第２のはさみ金とをさらに備えた請求項７記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１１】
押し出しオリフィスは、前記紡糸口金本体の部分と、第１のプレートと、第２のプレートとを通って延びている請求項１０記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１２】
第２のギャップは、第２のシース形成材料通路の一部分を規定する請求項１１記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１３】
少なくとも１つの針をさらに備えていて、この針は、前記紡糸口金本体に形成され前記各針の一部分を収容する針設置孔に固定されている請求項６、７または１０記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１４】
前記各針設置孔は、穴形成流体通路を介して前記紡糸口金本体の表面で穴形成流体入口ポートと連通している請求項１３記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１５】
穴形成流体通路は、前記針と同軸的な第１の穴形成流体導管を備えて、また、前記針と前記第１の穴形成流体導管に関して角度をなして向いていて、前記第１の穴形成流体導管から前記紡糸口金本体の表面に延びた第２の穴形成流体導管とに連通している請求項１４記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１６】
複数の横断通路は、各コア形成材料ポートから延びている請求項１、２、３、６、７、または１０記載の紡糸口金アセンブリ。
【請求項１７】
中空繊維を形成するための方法であって：
コア形成材料を、紡糸口金アセンブリの各環状通路に供給するステップを備え、前記コア形成材料は、１つまたはそれ以上のコア形成材料入口ポートを通って紡糸口金アセンブリ内に入り、また、前記アセンブリの内部を通過して横断通路に入り、各針を連続的な方法で完全に取り囲んだ前記横断通路の一部分を通り、また、押し出しオリフィスと連通する環状通路を通り；
コア形成材料を、押し出しオリフィスを通って前記各針の周りに押し出すステップを備え；
穴形成流体を、押し出しオリフィスを通って紡糸口金アセンブリから退出するように、前記コア形成材料の中心に配置された穴形成流体を備えた繊維を提供するために各針内に注入するステップを備え；
中空繊維を、冷却、溶媒蒸発、または溶媒抽出によって固化するステップを備え；
中空繊維の固化に先立って、任意的に、初期の押し出された中空繊維をエアーギャップを通して通過させるステップを備え；
た方法。
【請求項１８】
少なくとも１つのシース形成材料を、前記各環状通路を通って横切るようにコア形成材料の周りに同心的に供給するステップをさらに備え、それによって、押し出しオリフィスを通って紡糸口金アセンブリから退出するように、穴形成流体、コア形成材料、およびシース形成材料を備えた層をなした集成繊維を提供する請求項１７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、中空繊維（ｈｏｌｌｏｗ ｆｉｂｅｒ）を形成する紡糸口金アセンブリ（ｓｐｉｎｎｅｒｅｔｔｅ ａｓｓｅｍｂｌｙ）に関する。本発明は特に、複数構成要素（ｍｕｌｔｉ−ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）中空繊維のより効率的で正確な製品用の改良された紡糸口金に関する。
【０００２】
種々の応用のために、ポリマー材料で一般的に作られた１つまたはそれ以上の種々の中空繊維を使用することはよく知られている。例えば、中空繊維は、枕（ｐｉｌｌｏｗ）用の充填材料として、毛布および衣類用の分離材料として、ならびに、ガス分離、血液透析、水の精製、および他のフィルター用の応用のための薄膜（ｍｅｍｂｒａｎｅ）として、カーペット（ｃａｒｐｅｔ）に使用される。薄膜応用のために、中空繊維は、分離された層として作用するコアの周りに設けられたシース（ｓｈｅａｔｈ）を有する中空構造のコアとして、単一構成要素（ｓｉｎｇｌｅ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）または複数の構成要素（ｐｌｕｒａｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）から構成される。繊維は、一体に束ねることができ、透過装置（ｐｅｒｍｅａｔｏｒ）として知られている分離装置を提供するために、管状のハウジング内に設けることができる。通常、中空繊維は、３０から１０００ミクロン（ｍｉｃｒｏｍｅｔｅｒ）のオーダーの直径を有していて比較的細い。したがって、中空繊維を製造する装置および方法は、繊維の直径、および、穴（ｂｏｒｅ）の回りのコア（ｃｏｒｅ）とシースとの同心性を制御できるようにするために、非常に正確でなければならない。
【０００３】
多くの紡糸口金アセンブリが、シース／コアタイプの単一構成要素中空繊維および複数構成要素中空繊維の製造用に具体化されてきている。特に、直径、成分、および同心性が均一な中空繊維を製造する目的を有する紡糸口金のオリフィス（ｏｒｉｆｉｃｅ）に繊維形成流体を均一に供給することを確実にするための装置が開発されてきた。これらの紡糸口金は、中空繊維の穴を形成するための紡糸（ｓｐｉｎｎｉｎｇ）オリフィスに配置された流体を供給するための手段を使用する。通常、チューブまたは針（ｎｅｅｄｌｅ）がその目的のために使用され、ガス状の、または液状の穴流体（ｂｏｒｅ ｆｌｕｉｄ）がチューブから吐出され、それによって、繊維コアが穴流体の周りの紡糸オリフィスから押し出される穴空間を占有する。溶融（ｍｅｌｔ）紡糸用に、初期の（ｎａｓｃｅｎｔ）繊維は、ガス性の、または液体の冷却流体で冷却することによって固化される。溶液紡糸用に、初期の繊維は溶剤の蒸発によって、または、繊維を溶剤抽出溶液に接触されて固化され、その結果、繊維壁を形成するためのポリマー溶液の凝結となる。
【０００４】
特許文献１に述べられているような複数構成要素繊維用の代表的な紡糸口金アセンブリは、離間しているがそれらの間に液体チャンネルを提供するために互いに向き合った前プレートと後プレートとを備えている。前プレートは、それを通過した押し出しオリフィスを設けられていて、他方のプレートに面した側の少なくとも１枚のプレートは、押し出しオリフィス入口を取り囲む領域において、液体チャンネルを締め付けるように台地タイプのへこみが設けられている。そして、このようにして、シース形成材料の流れが、オリフィス入口に向かって実質的に径方向に集中することとなる。チューブは、穴流体を供給するためにオリフィス入口に配置されている。しかしながら、継続的な問題は、複数構成要素繊維の形成中におけるコア形成材料とシース形成材料との均一な供給である。このタイプの最良な紡糸口金は、大部分手によって一度に１つ（ｏｎｅ ａｔ ａ ｔｉｍｅ）作られる。その結果、１つの紡糸口金用に作られた部品は、他の紡糸口金に常には適合しない。部品が交換可能でない場合、紡糸口金アセンブリの１つの部品のある損害が、アセンブリ全体を使用不能にしがちである。従来における多構成要素（ｂｉｃｏｍｐｏｎｅｎｔ）または中空繊維紡糸口金のアセンブリまたは清掃において、それが紡糸オリフィスの中心を外れるように、流体注入チューブまたは針がきわめて容易に僅かに曲がる。これが起きると、紡糸口金は修理するまで使用できない。
【０００５】
従来の紡糸口金の関連する他の問題は、穴と単一構成要素中空繊維の繊維壁との間、さらに、コアと複数構成要素中空繊維のシースとの間の同心性を製造することに関する。従来の紡糸口金は、中空繊維を形成し易く、そこでは穴／繊維壁とコア／シースは同心ではない。シースとコアの同心性は、均一な繊維を得るために重要である。シースとコアの同心性は、通例、ポリマーの流れを規制（計量（ｍｅｔｅｒ））するための計量面（ｍｅｔｅｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）の調整によって得られる。計量面は、狭い開口部を作り出すように２つの面を近接して機械加工することによって作り出され、この開口部は、押出されようとしているポリマーを均一な圧力および割合で計量する。特許文献２は、軸線的に含まれた流体流の周りのシースポリマーの環状のくさび型形状の流れの生成を伴うような、ポリマーコアの周りに押し出されるべきポリマーシースの周辺の計量によって、シース／コアの同心性を維持するための方法を開示している。
【０００６】
穴の周りの繊維壁の同心性を維持するために、チューブおよび紡糸口金プレートの穴を中心合わせする他の紡糸口金がいくつも提供されてきた。例えば、特許文献３は、チューブと紡糸口金のオリフィスとを中心合わせするための紡糸口金プレートを通ってねじ込まれた複数のねじで係合されたモジュール式紡糸口金アセンブリを述べている。これらの調整ねじは、紡糸口金が分解され、清掃され、そして再アセンブリされた場合、信頼可能ではなくまたチューブを同心的調整外に移動しがちである。同心的な層、均等なデニール、および他の特性を有する複数の中空繊維を製造するために、多オリフィス紡糸口金のオリフィスへ、均質なシース形成液の均一な供給を確実にする多くの装置が提案されてきた。そのような装置は、通常、オリフィスの直径または配置の変化、および単一のまたは複数の紡糸口金プレートを含んでいる。同心性と均一性との欠如は、そのような単一構成要素および複数構成要素の製造における問題を残している。
【０００７】
現在の紡糸口金が有する他の問題は、紡糸口金内においてチューブまたは針の周りにポリマー流体を均一に供給する能力である。特許文献４は、針の周りにポリマー流を供給するために針の周りに形成された複数の個別の材料通路を有する紡糸口金を述べている。これらの個別の通路からのポリマー流は、ポリマー流が主ポリマー流通路を横断するので、チューブまたは針の周りに単一の環状の流れを形成するために、一体に集合し融合（ｍｅｌｄ）しなければならない。完全な融合が達成されない場合、個別の流れが十分に集合しなかった境界において繊維の長さの下方に継ぎ目（ｓｅａｍ）が発生する。したがって、継ぎ目の危険性がない同心的で均一な繊維の製造が可能な紡糸口金構造を有することが望ましい。
【０００８】
本発明は、従来の紡糸口金の制限を克服するのに適した中空繊維の製造用の改良された紡糸口金を提供することである。新規な紡糸口金アセンブリは、繊維壁が高度な精密性のために穴と同心的である均一に寸法が定められた単一構成要素および複数構成要素中空繊維を終始一貫して製造することがそれゆえ可能になる。そのようにすることによって、これらの紡糸口金アセンブリはさらに、中空繊維の不完全性を減少し、中空繊維製造作動（ｒｕｎ）時間を伸ばし、紡糸口金整備用の時間を短縮し、紡糸口金組み立てを簡単にする。本発明は、効率的な方法で１つまたはそれ以上のシース層を有する高品質の複数構成要素繊維を製造するのに特によく適している。
【０００９】
これらの目的を達成するために、本発明の第１の態様は、中空繊維を形成するための紡糸口金アセンブリであって：
前記紡糸口金アセンブリに形成された少なくとも１つの押し出しオリフィスを備えていて；
前記各押し出しオリフィスを通って延びた中空の針を備えていて、これは、前記押し出しオリフィスの針の周りに環状通路を規定するために同心的な方法で延びていて；
前記紡糸口金アセンブリに形成された少なくとも１つのコア形成材料通路を備えていて、
前記各コア形成材料通路は、前記アセンブリの表面から前記アセンブリの内部に延びたコア形成材料入口ポートと、前記コア形成材料ポートから前記各環状通路に延びた少なくとも１つの横断通路とを備えている紡糸口金アセンブリである。
【００１０】
新規な紡糸口金アセンブリは、管状のシース層により径方向外側に取り囲まれた管状の内側コア繊維壁によって規定された複合中空繊維を提供するのに適している。適応性は、直前で述べた紡糸口金アセンブリに、紡糸口金アセンブリの表面に第１のシース形成材料ポート（ｐｏｒｔ）を備えた第１のシース形成材料通路を追加することを要求する。第１のシース形成材料通路は、各管状の通路に延びている。
【００１１】
本発明の他の態様は、中空繊維を形成するための方法であって：
コア形成材料を、紡糸口金アセンブリの各環状通路に供給するステップを備え、前記コア形成材料は、１つまたはそれ以上のコア形成材料入口ポートを通って紡糸口金アセンブリ内に入り、また、前記アセンブリの内部を通過して横断通路に入り、各針を連続的な方法で完全に取り囲んだ前記横断通路の一部分を通り、また、押し出しオリフィスと連通する環状通路を通り；
コア形成材料を、押し出しオリフィスを通って前記各針の周りに押し出すステップを備え；
穴形成流体を、押し出しオリフィスを通って紡糸口金アセンブリから退出するように、前記コア形成材料の中心に配置された穴形成流体を備えた繊維を提供するために各針内に注入するステップを備え；
中空繊維を、冷却、溶媒蒸発、または溶媒抽出によって固化するステップを備え；
中空繊維の固化に先立って、任意的に、初期の押し出された中空繊維をエアーギャップを通して通過させるステップを備え；
た方法である。
【特許文献１】
英国（ＵＫ）特許第８３０、４４１号明細書
【特許文献２】
米国特許第３、４５８、６１５号明細書
【特許文献３】
米国特許第４、４９３、６２９号明細書
【特許文献４】
米国特許第５、３２０、５１２号明細書。
【００１２】
本発明は、好ましい実施例と添付した図面とによって述べられる。
本発明は、特に、薄膜分離用途、および特にガス分離のような、種々の用途の中空繊維の製作に関する。基本的な形状において、中空繊維は端部が開口していて、円筒状のチューブであって、その壁は同質の組成を有している。中空繊維のそのような形状は、「単一構成要素」繊維として参照される。繊維の中空部を規定する中央の開口部は、時々「コア」として参照される。「複数構成要素」の中空繊維もまた作ることができる。用語「複数構成要素」は、中空繊維チューブの壁が合成層（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を形成されていることを意味する。コアに隣接する最内層は、ここでは繊維の「コア」部として参照される。複数構成要素繊維のコア層を取り囲んでいる外側の層は、「シース」部として参照される。約定（ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎ）は、コアに隣接する径方向外側の層を「第１のシース」層または部分として確認するために採用される。引き続く外側層は、「第２のシース」層または部分、「第３のシース」層または部分、などとして指定される。用語の統一のために、単一構成要素中空繊維の壁は、単一構成要素がシース部分を有していないけれども、ここでは繊維のコアとして参照される。
【００１３】
図１Ａと２Ａに示されたような複数の単一構成要素中空繊維の押出し（ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）用の本発明の第１の好ましい実施例において、紡糸口金アセンブリ１００は、紡糸口金本体１１０、底プレート１２０、および針１３０を備えている。図１Ａに示された詳細な配置は、１２の中空繊維の同時押出し用であるが、紡糸口金アセンブリ１００は、要求に応じて、単一の繊維（ｆｉｌａｍｅｎｔ）またはあらゆる数の複数の繊維を製造するために具現化できる。各針１３０の基端部は、ドリルまたは他の機械的処理によって紡糸口金本体１１０に形成された各針設置孔１１１に取着されている。針１３０の基端部の外形と針設置孔１１１の直径は、好ましくは、リークフリーな（ｌｅａｋ ｆｒｅｅ）方法で針１３０を紡糸口金本体１１０に取着するために、針１３０の基端部が針設置孔１１１内に押圧係合できるような寸法である。針１３０は、紡糸口金本体１１０の穴形成流体通路１１２への針１３０の基端部での穴のアクセスが可能である他のあらゆる適切な方法ででも紡糸口金本体１１０に取着することができる。底プレート１２０は、貫通孔１３２にねじ込まれたボルトまたは類似するような固定具１３１によって紡糸口金本体１１０に取着されている。拡開凹部１５６は、多数の押し出された繊維が干渉されないで紡糸口金アセンブリ１００を出るのを可能にするために、底プレート１２０に形成されている。好ましい実施例において、多数の押し出し配置は線形または円形の形で配置されている。
【００１４】
穴形成流体通路１１２は、紡糸口金本体１１０に形成されていて、また、針１３０を通って形成された通路と連通するように、紡糸口金本体１１０を通って各針設置孔１１１に延びている。各穴形成流体通路１１２は、紡糸口金本体１１０の表面に穴形成流体入口ポート１１３を備えている。この構造は、以下に述べる方法で押し出された繊維の中空構造を維持するために、押し出された繊維内に導かれる穴形成流を可能にする。
【００１５】
コア形成材料通路１５０は、紡糸口金本体１１０に形成されていて、そこを通るポリマー材料のようなコア形成材料は、押し出しオリフィス１５５に供給（ｄｅｌｉｖｅｒ）される。各コア形成材料通路１５０は、針１３０に実質的に平行な方向へ延びる孔である入口ポート１５１を備えている。各コア形成材料通路１５０はまた、コア形成入口ポート１５１から押し出しオリフィス１５５の上部を規定する環状通路１５３の頂部に延びる横断通路１５２を備えている。横断通路１５２は、コア形成材料ポート１５１を通って挿入された工具によって紡糸口金本体１１０に形成されたバックカット（ｂａｃｋｃｕｔ）部によって規定されている。横断通路１５２は、コア形成材料が、針１３０の周りに均等に分配され、また、環状通路１５３と１５４内に均等に導入されるのを可能にするために、針１３０の周りに全体的に延びている。
【００１６】
多数の複数構成要素繊維を製造するために適した新規な紡糸口金アセンブリの他の好ましい実施例は、図１と２を参照することによって理解できる。異なった図面の図における類似する部品は、同様な参照符号が付されている。紡糸口金本体１１０の底面に形成されたチャンネル１４４と１４５とは、紡糸口金本体１１０と底プレート１２０との間に規定されたギャップ１４１と連通している。紡糸口金本体１１０と底プレート１２０との間に設けられたはさみ金（ｓｈｉｍ）１４０は、コア形成材料が各環状通路１５３と１５４とを通って流れるにつれて、コア形成材料の周りへの同心的な方法でのシース形成材料の均一な供給を提供するギャップ１４１の寸法を規定する。
【００１７】
シース形成材料入口ポート１４２とシース形成材料通路１４３とは、シース形成材料が、シース形成材料入口ポート１４２とシース形成材料通路１４３とを通って、チャンネル１４４と１４５とを通って、またギャップ１４１を通って供給されるために、チャンネル１４４と連通されるように紡糸口金本体１１０に形成されている。シース形成材料がギャップ１４１を出るにつれて、それは、ギャップ１４１と環状の通路１５４との交差部で、コア形成材料の周りに均等に分配される。
新規な紡糸口金アセンブリの操作がここで議論される。形成されようとしている中空繊維が複数構成要素であると仮定する。単一構成要素中空繊維を製造するために、以下の議論におけるシース形成操作と装置は無視されなければならない。
【００１８】
操作において、紡糸口金アセンブリ１００は、ボルトまたは類似するもののような適切な固定機構を使用して据え付け孔１１５を通して紡糸機械（ｓｐｉｎｎｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ）に設けられている。機械の穴形成流体供給部、コア形成材料供給部、およびシース形成材料供給部は、穴形成流体入口ポート１１３、コア形成材料入口ポート１５１、およびシース形成材料入口ポート１４２に各対応して結合されている。各押し出しオリフィス１５５用に、１つの穴形成流体入口ポート１１３と１つのコア形成材料入口ポート１５１とがあることに注目してほしい。そして、１つのシース形成材料入口ポート１４２は、シース形成材料通路１４３と、チャンネル１４４と１４５と、ギャップ１４１を通して、各押し出しオリフィスにシース形成材料の分配を提供する。これらのポートは、どのような方法によっても配置でき、また、材料を適切な通路に分配するために適切などのような数にでもできる。中空繊維の紡糸のために、コア形成材料、シース形成材料、および穴形成流体は、中空繊維を押し出す（すなわち、紡糸（ｓｐｉｎ）する）公知の圧力および流れ率で、紡糸口金１００内に同時に分配される。代表的には、コア形成材料は約３００〜５００ｐｓｉｇ（ポンド／平方インチ、ゲージ）で注入され、シース形成材料は約１５０〜３００ｐｓｉｇで注入され、また、穴形成流体は約４〜５ｐｓｉｇで注入される。
【００１９】
コア形成材料は、コア形成材料入口ポート１５１を通り、コア形成材料通路１５０を通って横断通路１５２内に、また上部環状通路１５３内に走行する。同時に、シース形成材料は、シース形成材料入口ポート１４２を通り、シース形成材料通路１４３を通ってチャンネル１４４内に走行する。チャンネル１４４の寸法は、シース形成材料をギャップ１４１を通して均一な供給を提供するように、本質的に同じ圧力でシース形成材料を入口で各チャンネル１４５に提供するために設計されることを特筆しなければならない。ギャップ１４１の出口において、シース形成材料の流れは、上部環状通路１５３と下部環状通路１５４との間のギャップにおいてコア形成材料と交差し、このようにして、コア形成材料の外側の周囲に同心的にシース形成材料の均一な層すなわち被覆を形成する。さらに、コア形成材料とシース形成材料との紡糸口金アセンブリ１００を通した供給と同時に、穴形成流体は、穴形成流体通路１１２を通って穴形成流体入口ポート１１３内へ、また針１３０内へ注入される。穴形成流体は、押し出しオリフィス１５５内またはその直ぐ下流で針１３０の基端部から現れる。コア形成材料とシース形成材料とが下部環状通路１５４を通って、押し出しオリフィス１５５の外側へ針１３０の周りに同心的に、また、そこから現れた穴形成流体が、同時に押出されるので、結果として抽出されるものは、シース形成材料で同心的に覆われたコア形成材料によって同心的に取り囲まれた中心に穴形成流体を備えた繊維である。
【００２０】
図１と２に最良のものが示されているように、横断通路１５２は、連続的な方法で針１３０を完全に取り囲んだ端部部分を有するバックカット部であり、また上部環状通路１５３と連通する。この構造は、針１３０の周りのコア形成材料の均一な分配の問題を排除する。これはまた、特許文献４に開示されたような、環状通路内の複数のコア形成材料流の不完全な溶融による繊維壁を下がる（ｄｏｗｎ）長手方向の縫い合わせ（ｓｅａｍｉｎｇ）の問題を排除する。同様に、紡糸口金アセンブリが紡糸機械から取り外された場合、コア形成材料通路１５０と横断通路１５２とが容易にアクセス可能であるので、紡糸口金の清掃は比較的容易である。これは、清掃を容易にし、また、紡糸口金用のターンアラウンド（ｔｕｒｎａｒｏｕｎｄ）時間を減少する。また、コア形成材料通路１５０は、ドリルによって紡糸口金本体１１０に容易に機械加工でき、また、横断通路１５２は、角度を有する電極を使用して、電気放電加工（「ＥＤＭ」としてもまた知られている）技法によって容易にかつ精密に形成される。さらに、針１３０が針設置孔１１１内で紡糸口金本体に確実に固定されるので、上部と下部の環状通路１５３と１５４内での針の同心的整列は補償され、それゆえ、労力を要する複雑な整列処理は除去され、それによってターンアラウンド時間はさらに減少される。
【００２１】
好ましい実施例の紡糸口金アセンブリ１００は、従来の紡糸口金と比較して、部品が少なくまた容易に製造できる。図３は、第１の好ましい実施例の紡糸口金本体に替わる構造を示していて、紡糸口金製造の処理をさらに簡単にする。図２に示された第１の好ましい実施例において、穴形成流体通路１１２は、比較的小さい直径を有する針設置孔１１１の完全性を損傷することなく、角度を有して高度な精密さで針設置孔１１１と正確に出会いまた連通するために、例えばドリルで機械加工されなければならない。図３の紡糸口金本体は、この複雑な機械加工ステップを除去し、また、それゆえ紡糸口金の製造コストを減少するこれに代わる構成を有している。特に、第２の穴形成流体通路１１４は、コア形成材料通路１５０に実質的に平行に機械加工され、紡糸口金本体１１０の表面から針設置孔１１１へ延びていて、かつ、針設置孔１１１と同心的である。第２の穴形成流体通路１１４が針設置孔１１１と同軸的であるので、機械加工処理はきわめて簡単になる。穴形成流体通路１１２’は、穴形成流体入口ポート１１３で始まり、針設置孔１１１から実質的に離れた点で第２の穴形成流体通路１１４と交差して、紡糸口金本体１１０、５０、に機械加工される。角度が付けられた穴形成流体通路１１２’は、角度をなした通路１１２’と第２の穴形成流体通路１１４との直径が針設置孔１１１の直径と比較して比較的大きいので、第２の穴形成流体通路１１４（これは角度をなした通路１１２’の機械加工に先立って機械加工できる）と連通するために容易に機械加工される。紡糸口金本体１１０の面での第２の穴形成流体通路１１４の開口部は、穴形成流体の漏洩を回避するために、紡糸口金アセンブリ１００を紡糸機械に据え付ける前かまたはその間に、栓がされるかあるいは封止される。図３の他の構成の他の態様は、上述した図２の構成に類似している。
【００２２】
本発明の第２の好ましい実施例は図４に示されていて、２つのファクター（ｆａｃｔｏｒ）によって紡糸口金当りの繊維の数を増加する方法を表わしている。例示と明瞭にする目的のために、図４において使用される計算法（ｎｕｍｅｒａｔｉｏｎ）は、対応する図１、２および３用よりも１００大きい（ｇｒｅａｔｅｒ）。図４は、紡糸口金本体２１０の平面図である。この実施例と、図１、２および３に表わされた実施例との間を区別する特徴は、各コア形成材料通路２５０が、各バックカット部の形状の２つの横断通路２５２ａおよび２５２ｂに形成されていることである。各横断通路２５２ａおよび２５２ｂは、各環状通路２５３ａと２５３ｂ（図２と３における環状通路１５３に対応して）、および針２３０ａと２３０ｂ（図２と３における針１３０に対応して）とが設けられている。同様に、紡糸口金本体１１０と底プレート１２０（図１、２および３表わされた）における他の態様は、紡糸口金本体２１０と底プレート２２０における対応する態様として備えている。
【００２３】
このように、図３と４とを参照すると、横断通路２５２ａおよび２５２ｂは、コア形成材料通路２５０から、対応する押し出しオリフィスの各針２３０ａおよび２３０ｂの周りで環状通路２５３ａおよび２５３ｂに延びる。複数の針２３０ａおよび２３０ｂは、紡糸口金本体２１０に設けられていて、穴形成流体通路２１４ａおよび２１４ｂと連通している。各針は、円筒状の上部および下部環状通路２５３ａと２５３ｂ、および２５４ａと２５４ｂとによって各規定された対応する押し出しオリフィス２５５ａおよび２５５ｂを通って延びている。紡糸口金本体２１０の底面に形成されたチャンネル２４４および２４５は、紡糸口金本体２１０と底プレート２２０との間に規定されたギャップ２４１ａおよび２４１ｂと連通している。紡糸口金本体２１０と底プレート２２０との間に設けられたはさみ金２４０は、ギャップ２４１ａと２４１ｂおよび環状通路２５４ａと２５４ｂとの各交差部で、同心的方法でコア形成材料の周りのシース形成材料の均一な供給を提供するギャップ２４１の寸法を規定する。
【００２４】
シース形成材料入口ポート２４２およびシース形成材料通路２４３とは、供給されるシース形成材料が，シース形成材料入口ポート２４２を通り、チャンネル２４４と２４５を通り、そしてギャップ２４１ａと２４１ｂを通ることを可能にするために、チャンネル２４４と連通されるように紡糸口金本体２１０に形成されている。穴形成流体は、穴形成流体入口ポート２１３を通って紡糸口金本体２１０に供給される。穴形成流体は、各穴形成流体入口ポート２１３からチャンネル２１２ａ’と２１２’ｂを通って、各穴形成流体通路２１４ａと２１４ｂに分配される。したがって、紡糸口金アセンブリ２００は、多くの繊維として２倍（ｔｗｉｃｅ）製造するために同一紡糸機械に取着できる。この分野の当業者は、上記の実施例に基づいて、２より多い（例えば、３、４、５）複数の繊維を紡糸するためのさらなる実施例を予見できる。
【００２５】
図５は、本発明の第３の実施例を示していて、３つの構成要素の中空繊維を製造するのに適している。例示と明瞭にする目的のために、図１、２および３の構成要素に対応するために図５において使用された計算法は、図１、２および３のそれより２００大きい。紡糸口金アセンブリ３００は、紡糸口金本体３１０、底プレート３２０、複数の針３３０（そのうちの１つが図５に見られる）、および紡糸口金本体３１０と底プレート３２０との間に設けられた中間プレート３６０を備えている。はさみ金３４０ａは、中間プレート３６０と底プレート３２０との間に設けられている。紡糸口金本体３１０、中間プレート３６０、底プレート３２０およびはさみ金３４０ａと３４０ｂは、使用中に一体的な本体部内にアセンブリされていて、これは以下に詳細に述べられる。各針３３０の基端部は、ドリルまたは他の機械加工処理によって紡糸口金本体３１０に形成された各針設置孔３１１内に、例えば、押圧係合（ｐｒｅｓｓ ｆｉｔ）によって取着されている。底プレート３２０と中間プレート３６０とは、貫通孔３３２にねじ込まれたボルトまたは類似のもののような固定具３３１によって、ギャップ３４１ａを規定するはさみ金３４０ａとともに紡糸口金本体３１０に取着されている。
【００２６】
環状通路３５３、３６３、および３５４に対応する開口部は、紡糸口金本体、中間プレート、および底プレートに各形成されていて、そこを通って、コア形成材料、コア材料プラス第１のシース形成材料、およびコア形成材料プラス第１と第２のシース形成材料が各突出している。この初期（ｎａｓｃｅｎｔ）の３つの構成要素中空繊維は、最終的に、押し出しオリフィス３５５を通って紡糸口金アセンブリを出る。拡開凹部（ｆｌａｒｅｄ ｒｅｃｅｓｓ）３５６は、底プレート３２０の底面に形成されていて、各押し出された繊維が、紡糸口金アセンブリ３００が設けられている紡糸機械によって、更なる処理のために干渉されることなく、紡糸口金アセンブリ３００を出てゆくのを可能にする。チャンネル３４４ａと３４５ａとは、紡糸口金本体３１０の底面に形成されていて、ギャップ３４１ａと連通している。チャンネル３４４ｂと３４５ｂとは、紡糸口金本体３１０の頂面に形成されていて、ギャップ３４１ｂと連通している。
【００２７】
コア形成材料通路３５０は、紡糸口金本体３１０に形成されていて、そこを通ってポリマー材料のようなコア形成材料が各押し出しオリフィス内に導入される。各コア形成材料通路３５０は、押し出しオリフィスに実質的に平行な方向に延びた孔であるコア形成材料入口ポート３５１を備えている。各コア形成材料通路３５０はまた、コア形成材料入口ポート３５１から押し出しオリフィスの上部を規定する環状通路３５３の頂部部分に延びる横断通路３５２を備えている。横断通路３５２は、コア形成材料通路３５０を通って挿入され、工具によって紡糸口金本体３１０に形成され、また、コア形成材料が環状通路３５３内に均一に導入されるのを可能にするために、完全に針３３０の周りに延びたバックカット部によって規定されている。
【００２８】
穴形成流体入口ポート３１３および穴形成流体通路３１２と３１４は、針設置孔３１１と開成して連通するように紡糸口金本体３１０に形成されている。この配置は、押し出しオリフィス内に導入されるべき穴形成流体が以下に述べるような方法で押し出された繊維の中空構造を維持することを可能にする。
第１のシース形成材料入口ポート３４２ａは、ポリマー材料のような第１のシース形成材料が、第１のシース形成材料入口ポート３４２ａ内に、第１のシース形成材料通路３４３ａを通って、チャンネル３４４ａと３４５ａ内に、ギャップ３４１ａを通って環状通路３６３内に導入されることを可能にするためにチャンネル３４４ａと連通されるように紡糸口金本体３１０に形成されている。
【００２９】
同様に、第２のシース形成材料入口ポート３４２ｂは、ポリマー材料のような第２のシース形成材料が、第２のシース形成材料入口ポート３４２ｂ内に、第２のシース形成材料入口ポート３４３ｂを通って、チャンネル３４４ｂと３４５ｂ内に、ギャップ３４１ｂを通って、環状通路３５４内に導入されることを可能にするためにチャンネル３４４ｂと連通されるように底プレート３２０に形成されている。第３の好ましい実施例の他の態様は第１の好ましい実施例に類似していて、類似する部材は接頭部に「３」をつけて類似した符号を付されている。
【００３０】
第３の好ましい実施例の操作は、第１の好ましい実施例に類似している。しかしながら、第２のシース形成材料は、第２のシース形成材料入口ポート３４２ｂを通り、第２のシース形成材料通路３４３ｂを通りチャンネル３４４ｂと３４５ｂ内に、ギャップ３４１ｂを通り、そして環状通路３５４内に走行する。第２のシース形成材料が環状通路３５４に入ると、それは、環状通路３６３（例えば、第１のシース形成材料を被覆されたコア形成材料）から環状通路３５４内に流れる材料の周りに均一に配置される。したがって、コアを有する中空繊維、コアに均一に付着した第１のシース、およびシースプラスコアに均一に付着した第２のシースは、全て同軸的な方法で形成される。
【００３１】
上述した紡糸口金アセンブリの種々のポート、チャンネル、および通路はどのような方法で形成されてもよく、また、複数のシースとコアを有する繊維を形成するためにいくつでも可能である。例えば、コア形成材料通路は、どのような形状または構造でもよく、また、複数のチャンネルまたは単一のチャンネルを備えることができる。紡糸口金アセンブリは、ドリル加工、電子的放電機械加工（ＥＤＭ）、または他のあらゆる適切なプロセスのようなどのような公知の技法を使用してでも機械加工できる。押し出しオリフィスの数はいくつでもできる。本発明は、どのようなタイプおよび押し出しに従順などのような材料の中空繊維を作るためにでも使用できる。種々の角度および寸法は、特定の応用に適するように変更できる。紡糸口金アセンブリは、スチール、モネル（ｍｏｎｅｌ）、アルミニューム、またはそれらの合金のようなあらゆる適切な材料で製造できる。コア形成材料とシース形成材料とは、ポリマー溶解（ｍｅｌｔ）または溶液、セラミックペースト（ｃｅｒａｍｉｃ ｐａｓｔｅ）、および類似のもののような押し出しに従順などのようなタイプでもできる。穴形成流体は、例えば、不活性ガスまたは溶液である。
本発明は、好ましい実施例によって述べられてきた。しかしながら、種々の変更が、請求項において規定されるような本発明の目的から逸脱しないでできる。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】単一構成要素中空繊維を製造するのに適した本発明の好ましい実施例による紡糸口金の平面図。
【図１】複数構成要素中空繊維を製造するのに適した本発明の他の好ましい実施例による紡糸口金の平面図。
【図２Ａ】１つの押し出し配置を示す図１ＡのＡ−Ａ線に沿った実施例の断面図。
【図２】１つの押し出し配置を示す図１のＡ−Ａ線に沿った実施例の断面図。
【図３】複数構成要素中空繊維を製造するのに適した第１の好ましい実施例の紡糸口金本体の他の構造を示す図。
【図４】単一のコア形成材料通路から複数のフィラメントを紡糸するための本発明の他の好ましい実施例の平面図。
【図５】複数シース中空繊維を紡糸するための本発明の他の好ましい実施例の断面図。
【図１Ａ】
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【図１】
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【図２Ａ】
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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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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