(57)【要約】【課題】工程安定性を損なうことなく、生産性を向上させる合成繊維糸条の製造方法を提供すること。【解決手段】紡糸溶液を紡糸口金から凝固浴中へ吐出して合成繊維を紡糸する製造方法であって、紡糸口金が１０００本以上のノズル孔を有し、ノズル孔が長方形に配置され、その長方形の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）が５〜５０である合成繊維糸条の製造方法。さらには、紡糸口金が複数存在し、同一の凝固浴中に吐出するものであることや、紡糸が湿式紡糸または乾湿式紡糸であることが好ましい。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
紡糸溶液を紡糸口金から凝固浴中へ吐出して合成繊維を紡糸する製造方法であって、紡糸口金が１０００本以上のノズル孔を有し、ノズル孔が長方形に配置され、その長方形の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）が５〜５０であることを特徴とする合成繊維糸条の製造方法。
【請求項２】
紡糸口金が複数存在し、同一の凝固浴中に吐出するものである請求項１記載の合成繊維糸条の製造方法。
【請求項３】
紡糸が湿式紡糸または乾湿式紡糸である請求項１または２記載の合成繊維糸条の製造方法。
【請求項４】
合成繊維がアクリル系繊維である請求項１〜３のいずれか１項記載の合成繊維糸条の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は合成繊維糸条の製造方法に関し、特には凝固浴を使用して湿式または乾湿式の紡糸を行う合成繊維糸条の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成繊維の製造においては、工程安定性を損なうことなく生産量を増大させ生産効率を向上させることが、重要な課題として認識されてきた。例えば糸条の走行速度を大きくしたり、紡糸口金ノズルに形成されるノズル孔を高密度に形成したりすることが、検討されている。
【０００３】
しかしながら、単純に糸条の走行速度を増大させると糸切れ等の工程不良が発生し、逆に生産性は低下する。また通常の紡糸口金としては、ノズル孔が口金面に円形に配置された円形ノズル口金が一般的であるが、多数のノズル孔を高密度に配置した場合には、紡糸口金通過直後の繊維の凝固が不完全になって単糸間の密着や糸切れが発生し、紡糸調子が悪化してしまうという問題があった。またノズル孔と凝固浴槽との空隙をできるだけ減らすようにノズル孔を長方形に配置された角形ノズル口金を用いた場合には、一般にノズル孔数を円形ノズル口金よりも多く配置することが多いこともあり、紡糸調子を良好に保つことが困難であった。
【０００４】
特にこのような生産性の問題は、凝固を液体浴中にて行う湿式または乾湿式の紡糸を行う場合に顕著であった。凝固を液体浴中にて行う場合には、凝固液が更新されずに繊維糸条間に滞留しやすく、必要な量の新鮮な凝固液が繊維糸条に供給されずに、繊維糸条に未凝固の部分が生じやすいからである。合成繊維の湿式または乾湿式の紡糸工程においては、口金から吐出させた紡糸溶液を凝固浴にて凝固させて繊維化するのであるが、ノズル孔が高密度に配置された場合には、凝固浴にて充分に溶剤を抜き出すことができないという問題があったのである。
【０００５】
そこで、例えば口金のノズル孔間に間隙を設けたり（特許文献１）、周辺部と中心部で口金ノズル孔密度を変更したりする（特許文献２）などの技術が検討されてきた。しかしこれらの方法では口金の構造が複雑になり、必ずしも生産性の向上に十分寄与していなかった。例えばノズル孔密度を部分的に変更すると、低密度のノズル孔の間に局所的に凝固液が多く流入し凝固液の流れが乱されて糸条を構成する各単糸を揺らすことが多く、最終的に得られる糸条の太さ斑や、生産時における糸切れの発生などの不具合が生じる、という問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３４８７２２号公報
【特許文献２】特開２００９−２６３８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、以上に述べた従来技術が有する諸問題を解決するためになされたものであって、本発明の目的は、工程安定性を損なうことなく、生産性を向上させる合成繊維糸条の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の合成繊維糸条の製造方法は、紡糸溶液を紡糸口金から凝固浴中へ吐出して合成繊維を紡糸する製造方法であって、紡糸口金が１０００本以上のノズル孔を有し、ノズル孔が長方形に配置され、その長方形の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）が５〜５０であることを特徴とする。
さらには、紡糸口金が複数存在し、同一の凝固浴中に吐出するものであることや、紡糸が湿式紡糸または乾湿式紡糸であることが好ましい。また、合成繊維がアクリル系繊維であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、工程安定性を損なうことなく、生産性を向上させる合成繊維糸条の製造方法が提供される。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の合成繊維糸条の製造方法は、紡糸溶液を紡糸口金から凝固浴中へ吐出して合成繊維を紡糸する製造方法に関するものである。本発明の製造方法にて得られる合成繊維としては凝固浴を用いて紡糸溶液中の合成樹脂を固化させる、いわゆる湿式紡糸や乾湿式紡糸を用いる繊維であれば良く、具体的にはレーヨン、アクリル、全芳香族ポリアミドなどの有機系高分子からなる合成繊維が好ましく例示される。
【００１１】
中でも本発明の製造方法はアクリル繊維に適している。その場合、衣料用のアクリル繊維にも適用できるが、特に高性能の物性が要求される産業用のアクリル繊維であることが好ましい。中でも、繊維の断面形状として真円性が要求される産業用のアクリル繊維、特には炭素繊維の製造やその前駆体である耐炎化繊維の製造に用いられる産業用のアクリル繊維であることが好ましい。
そして本発明の合成繊維糸条の製造方法では、紡糸溶液を吐出する紡糸口金が１０００本以上のノズル孔を有し、ノズル孔が長方形に配置され、さらにその長方形の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）が５〜５０であることが必要である。
【００１２】
さらには、ノズル孔が配置された長方形のブロック群の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）は、７〜３０の範囲であることが、さらには７．５〜１５の範囲であることが好ましい。また、凝固浴中へは横向きに紡糸溶液を吐出することが好ましく、さらには長辺が深さ方向に短辺が横方向になるように設置されていることが好ましい。ここで（ａ）／（ｂ）比が小さすぎる場合には、短辺方向の幅が大きくなり、凝固浴内に配置可能なノズルの数が減少したり、凝固浴の幅を長くする必要が生じ、効率が低下する。逆に（ａ）／（ｂ）比が大きすぎる場合には、ノズル孔の長方形に配置されたブロック群の長辺方向の中央と端部での、品質斑が生じる。
【００１３】
そして本発明で用いられる紡糸口金において、その長方形に配置されたノズル孔ブロック群から吐出される繊維の数としては、１０００本以上が必要であるが（以下「１０００本」のことを「１Ｋ」と表記することが有る）、好ましくは３０００〜１０万本（３Ｋ〜１００Ｋ）、さらには５０００〜５万本（５Ｋ〜５０Ｋ）、特には１万〜２．５万本（１０Ｋ〜２５Ｋ）の範囲にあることが好ましい。通常このようにノズル孔や繊維の数が多い場合には凝固浴中の繊維密度が高くなり凝固が不均一になりやすいのであるが、本発明では短辺／長辺比が５倍以上の極めて細長い特殊なノズル孔の配置を採用することによって、得られる各単繊維の物性変動を抑えることが可能となった。
【００１４】
さらに本発明においては長方形の範囲内の孔密度が２〜１０個／ｍｍ２の範囲内であることが好ましく、３〜６個／ｍｍ２の範囲内であることがより好ましい。本発明ではこのようにノズル孔の間隔が小さく、密に吐出孔が配置されている場合に、特に効果的である。またノズル孔の直径としては０．０１〜１ｍｍの範囲であることが好ましい。
【００１５】
また本発明においては、このように長方形に配置されたノズル孔からなる群（以下「ノズル孔ブロック群」ということがある）が、複数存在することが好ましい。さらにはそれらの長方形のノズル孔ブロック群は、一つの口金を区切って複数のノズル孔ブロック群とすることもできるが、別々の単独の紡糸口金上にそれぞれ長方形のノズル孔ブロック群が配置され、ノズル孔ブロック群が一つの錘（以下「ノズル錘」ということがある）を構成していることが好ましい。それぞれのノズル孔ブロック群がノズル錘として独立して存在し、各紡糸ノズル錘間に凝固液が流れ込む構造とすることが可能となるからである。このように紡糸ノズル錘が複数存在し、同一の凝固浴中に吐出するものである場合には、各紡糸ノズル錘や紡糸口金間に凝固液が対流し、より凝固液が均一化するからである。
【００１６】
さらに本発明におけるノズル孔ブロック群は、非常に細長い長方形の形状を形成しているので、例え複数のノズル孔ブロック群やノズル錘を一つの凝固浴中に配置したとしても、その設置面積を小さく抑えることができる。例えば従来と同等の大きさの凝固浴槽を用いた場合であっても、設置されるノズル孔ブロック群やノズル錘の数を増やすことにより、より容易に高品質の繊維を大量に製造することが可能となる。このようなノズル孔ブロック群やノズル錘の数としては５０個以下であることが好ましく、２〜２０個であることが特に好ましい。
【００１７】
またこの長方形のノズル孔ブロック群を有する紡糸口金の配置としては、紡糸口金が凝固浴中に存在する湿式紡糸の場合には、横向きであることが好ましい。さらにはノズル孔ブロック群の短辺を凝固浴水面と並行に、長辺を凝固浴の深さ方向に配置する横向き紡糸口金とすることが好ましい。その場合には長辺の深さ方向に沿って凝固液が対流し、凝固浴の表面と凝固浴の深部との凝固液の交換が起こりやすくなり、得られる合成繊維の品質も安定する。また横向きのノズル孔ブロック群の短辺が凝固浴の水面に平行であることにより、凝固浴の設置面積を小さく効率的に配置することが可能となる。
【００１８】
そしてこのような長方形のノズル孔ブロック群を複数採用する場合には、各ノズル孔ブロック群の間隔はそれぞれ１５ｍｍ以上の間隔を置いて配置することが好ましく、さらには３０〜３００ｍｍの範囲、特には５０〜２００ｍｍの範囲の間隔を開けて、配置することが好ましい。各ノズル孔ブロック群の間隔が狭すぎると、例え長方形のノズル孔ブロック群を採用したとしても、凝固液の更新を妨げ、凝固液が滞留する傾向にあるからである。すると繊維の凝固に必要な量の新鮮な凝固液が供給されにくい部分が生じ、紡糸溶液から充分に溶剤を抜き出すことができなくなり、さらには単糸間の密着や糸切れが発生して紡糸調子が悪化しやすい傾向となる。
【００１９】
さらに凝固浴槽内に配置されたそれぞれのノズル孔ブロック群が各一つのノズル錘を構成している場合、それらの複数の各ノズル錘の間に仕切り板（整流板）を設置し、凝固液の流れを整流することが好ましい。このように凝固浴中に整流板を配置することにより、各ノズル錘間の凝固液の流れを、より容易に制御することが可能となる。
【００２０】
さて、本発明の合成繊維糸条の製造方法は、上記のような紡糸口金を用いて、紡糸溶液を紡糸口金から凝固浴中へ吐出して合成繊維を紡糸する、いわゆる湿式紡糸法あるいは乾湿式紡糸法と呼ばれる製造方法である。中でも本発明の製造方法は先にも述べたように、アクリル繊維の製造に最適であり、特に高性能の物性が要求される産業用のアクリル繊維、さらに炭素繊維の製造やその前駆体である耐炎化繊維の製造に用いられる産業用アクリル繊維に、特に好適に用いられる。
【００２１】
以下、特に最適に用いられるアクリル繊維の製造方法を中心にして、本発明の製造方法の詳細な好ましい条件について、さらに群述する。
アクリル繊維の製造に用いられる好ましい紡糸溶液としては、アクリロニトリル系重合体を含む紡糸溶液であれば特に制限するものでは無いが、好ましくはポリアクリロニトリル系重合体として、アクリロニトリルを９０質量％以上、さらには９５〜９９質量％含有する単量体を、単独又は共重合した重合体であることが好ましい。特に本発明の製造方法に最適なポリアクリロニトリル系重合体の組成としては、アクリロニトリル単量体９０〜９９質量％、及びビニル骨格を有するアクリロニトリルと共重合可能なコモノマー１〜１０質量％含有する共重合体であることが好ましい。ここでアクリロニトリルと共重合可能なコモノマーとしては、例えばアクリル酸、イタコン酸等の酸類及びその塩類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルといったアクリル酸エステル類、アクリルアミドといったアミド類等が挙げられ、目的とする繊維特性に応じて１つまたは２以上を組み合わせて使用することができる。中でも、アクリル酸メチルとイタコン酸を組み合わせて使用することが好ましい。
【００２２】
ちなみにこのような紡糸溶液用のポリアクリロニトリル系等の重合体は、その重合方法として、溶液重合、懸濁重合等公知の方法の何れも採用して得ることができる。重合反応に用いる重合触媒としては、重合方法に応じて、適宜公知の触媒を用いることができ、たとえばポリアクリロニトリル系重合体であれば、アゾ化合物や過酸化物などのラジカル重合触媒やレドックス触媒などを用いることができる。レドックス触媒を用いる場合は、例えば還元剤としては亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、アルキルメルカプタン類、亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素アンモニウム、酸化剤としては過硫酸カリウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸アンモニウム、亜塩素酸ナトリウム、過硫酸アンモニウムを挙げることができる。
【００２３】
このような重合体を紡糸するためには、重合体を溶剤で希釈して紡糸溶液として用いることが好ましい。紡糸溶液に用いる溶剤としては、公知の溶剤を用いることができ、例えばポリアクリロニトリル系重合体であれば、塩化亜鉛、チオシアン酸ナトリウム等の無機化合物の水溶液や、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤が挙げられる。これらの紡糸溶液を用いる際の濃度は特に限定されるものではないが、アクリロニトリル系重合体であれば５〜４０質量％と成るように溶剤の量を調節することが好ましく、６〜３０質量％とすることがより好ましく、７〜１８質量％とすることが特に好ましい。
【００２４】
本発明の製造方法では、上記のように得られた紡糸原液を通常の湿式紡糸法、または乾湿式紡糸法によって紡糸し、すなわち紡糸溶液を紡糸口金から凝固浴中へ吐出して、合成繊維を紡糸する。さらにはこのように凝固させて紡糸した合成繊維糸条は、その後延伸することが好ましい。延伸の方法としては、浴中延伸を行うことが好ましく、紡出した糸条に対して直接行っても良いし、紡出糸条を一度水洗し溶媒を除去した後に行うことも好ましい。例えばアクリルニトリル系繊維を浴中延伸する場合には、通常２５〜９８℃の延伸浴中で約２〜１０倍に延伸することが好ましい。
【００２５】
本発明の製造方法にて得られた合成繊維糸条は、上記のように浴中延伸した後、さらに糸条に油剤、好ましくはシリコーン系油剤を付与することが好ましい。そして油剤が付与された合成繊維糸条に対して、さらなる延伸処理（後延伸処理）を行うことも好ましい。例えば合成繊維が炭素繊維用のアクリルニトリル系繊維の場合、炭素繊維前駆体繊維とするために後延伸処理での延伸倍率は１．０〜２．５倍であることが好ましい。延伸倍率がこの範囲であると、毛羽や糸切れを抑制しながら、前駆体繊維の配向を高めることができるため、高強度の炭素繊維を得やすくなる。延伸倍率が高くなりすぎると場合は糸切れや毛羽が増加し、工程通過性の低下や炭素繊維前駆体の品質低下が起こりやすい傾向がある。
【００２６】
このような本発明の製造方法によって得られた合成繊維糸条は、工程安定性を損なうことなく、凝固浴槽内のノズル孔数を増やすことができ、生産性を向上させることが可能となった。
さらに本発明の製造方法によって炭素繊維用のアクリル系糸条を製造した場合には、さらにその後、耐炎化処理、焼成処理を行う事により、高品位の炭素繊維として利用することが可能となる。
【実施例】
【００２７】
以下、実施例等により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例等により限定されるものではない。
【００２８】
［繊維斑の測定方法］
なお、繊度斑は得られた合成繊維糸条から無作為に５０本を採取し、各単繊維の繊度を測定し、その測定結果の標準偏差を変動係数（ＣＶ）として示した。
【００２９】
［実施例１］
１０℃に冷却したジメチルアセトアミド１００％に対して、アクリロニトリル９５質量％、アクリル酸メチル４質量％、イタコン酸１質量％からなるアクリロニトリル系重合体を１８質量％の割合で１０分間分散し、−０．１０ＭＰａの圧力で１０分間減圧脱泡を行った後、８０℃に加熱して溶解させ紡糸原液を得た。
得られた紡糸原液をノズル孔が存在する口金（ノズル錘）から凝固浴中に吐出し、湿式凝固した合成繊維糸条を得た。
ノズル孔は、直径０．０７５ｍｍの総数１２０００のものであり、各ノズル孔のピッチは０．５ｍｍ、ノズル孔密度４．１０個／ｍｍ２、ノズル孔ブロック群の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）が７．７となるノズル孔であった。また、凝固浴は、濃度６７質量％、温度３５℃のジメチルアセトアミド水溶液を満たしたものであり、ノズル孔のブロック群と凝固浴槽の外枠との間には各７．５ｍｍの間隙があり、ノズル孔は凝固浴中に横向きに、長辺が深さ方向に短辺が横方向になるように設置されていた。
得られた合成繊維糸条は、さらに２５〜９５℃の温度勾配を有する水洗槽中で脱溶媒するとともに７．５倍に湿潤延伸した。次いで得られた繊維糸条をシリコーン系油剤浴中に浸漬して油剤を付与し、表面温度１９０℃のローラーにて乾燥緻密化した。そして２．０５倍に延伸した後、冷ローラーを通過させボビンに巻き取り、最終的にアクリロニトリル系重合体繊維束である合成繊維糸条を得た。さらに得られたアクリロニトリル系重合体繊維束を炭素繊維用の前駆体繊維として用い、その後耐炎化処理、焼成処理を行い、高品位の炭素繊維とした。
得られた合成繊維糸条及び炭素繊維は、延伸等の後工程においても単糸毛羽の発生は少なく、工程通過性も良好であった。合成繊維糸条の工程条件及び物性を表１に示した。
【００３０】
［実施例２、比較例１］
ノズル孔ブロック群の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）を１３．８（実施例２）、及び４．９（比較例１）に変更したノズルを用いた以外は実施例１と同様にしてアクリロニトリル系重合体繊維束である合成繊維糸条及び炭素繊維を得た。いずれも単糸毛羽の発生は少なく、工程通過性も良好であった。合成繊維糸条の工程条件及び物性を表１に併せて示した。
【００３１】
［実施例３］
ノズル孔ブロック群が口金に各１つ存在するノズル錘を実施例１の一つから二つに変更し、横に並べて配置した以外は実施例１と同様にして、アクリロニトリル系重合体繊維束である合成繊維糸条及び炭素繊維を得た。なお、ノズル２錘間のノズル孔ブロック群短辺の中央からの距離は１２０ｍｍであり、凝固浴の全体の幅は２４０ｍｍであった。
得られた合成繊維糸条及び炭素繊維は、延伸等の後工程においても単糸毛羽の発生は少なく、工程通過性も良好であった。合成繊維糸条の工程条件及び物性を表１に併せて示した。
【００３２】
［実施例４、比較例２］
ノズル孔ブロック群の長辺（ａ）と短辺（ｂ）の比（ａ）／（ｂ）を１３．８（実施例４）、及び４．９（比較例２）に変更したノズルを用いた以外は実施例３と同様にしてアクリロニトリル系重合体繊維束である合成繊維糸条及び炭素繊維を得た。いずれも単糸毛羽の発生は少なく、工程通過性も良好であった。合成繊維糸条の工程条件及び物性を表１に併せて示した。
【００３３】
【表１】
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