(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一孔径を持つ多数のノズル孔が、複数に区画されたノズル孔密集領域に形成されてなる紡糸口金であって、前記紡糸口金は外形が略長方形をなし、前記ノズル孔密集領域は、前記紡糸口金の長辺方向両端の端部に形成された端部領域と、前記端部領域間に形成された一以上の中央領域とを備え、前記中央領域の外形が４角形であり、その各角部が面取りされた形状となるようにノズル孔が配列されており、前記端部領域のノズル孔は、前記紡糸口金の隅部に対応する部位の外縁形状が曲率半径５〜３０ｍｍの円弧をなすように配列されてなる、ことを特徴とする紡糸口金。
【請求項２】
前記ノズル孔密集領域間の間隔は１〜５ｍｍである請求項１記載の紡糸口金。
【請求項３】
前記ノズル孔密集領域におけるノズル孔の密度は３〜３５個／ｍｍ2 である請求項１または２に記載の紡糸口金。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の紡糸口金を用いて湿式紡糸することを特徴とするアクリル系繊維の紡糸方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアクリル系繊維を湿式紡糸により製造する際に、糸切れなく安定に紡糸することができる高い生産性を備えた紡糸口金と、アクリル系繊維の紡糸方法とに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクリル系繊維を糸切れなく安定に、高い生産性で製造することは、製造原価を低減させるにあたり極めて重要な問題である。かかる問題に対し、糸条の走行速度を大きくしたり、紡糸口金錘数を多くするなどの手段が考えられる。しかし、一般に湿式紡糸法においては、糸条の走行速度を大幅に増大させると、糸切れが多発しやすくなるといった問題があり、また紡糸口金錘数を増やす場合には設備を大幅に変更する必要が生じる。そのため一の紡糸口金に形成されているノズル孔の孔数を増やして、ノズル孔を高密度に形成したり、或いは紡糸口金の吐出面の面積を大きくするといった努力がなされている。
【０００３】
ところで、アクリル系繊維の製造法の一つである湿式紡糸法では、アクリロニトリルを主成分とするポリマーを溶剤に溶かした紡糸原液を、水などの凝固液中に浸漬させた状態で配された紡糸口金から吐出し、繊維を製造している。そのため、紡糸口金のノズル孔を極度に高密度で配置すると、紡糸口金の中央部分に形成されているノズル孔の近傍まで凝固液を浸入させることができず、中央部分に形成されたノズル孔からの繊維形成に不具合が生じる。また一般に、吐出される紡糸原液は粘度が高いため、ノズル孔を高密度で形成したり、或いは紡糸口金の吐出面の面積をあまり大きくすると、紡糸原液の吐出圧力によって紡糸口金が変形するなどといった問題が生じるため、紡糸口金の設計に関しては種々の制約がある。
【０００４】
そのため、現在ではアクリル系繊維の湿式紡糸に適した紡糸口金では、ノズル孔の孔数は数万個、各ノズル孔の孔径は１０数μｍから数１００μｍであり、紡糸口金の形状は円板形状であるものが一般的である。ここで、紡糸口金の形状を円形とした場合には、多数のノズル孔を点対称に配置することができ、各ノズル孔から紡糸原液を均一に吐出することができるため、好ましい。しかしながら、紡糸口金の中央部分に形成されたノズル孔近傍へは凝固液が浸入しにくいといった問題があるため、ノズル孔の密度を高めることはできない。そこで、従来から紡糸口金の中央部分に形成されたノズル孔近傍への凝固液の浸入を容易にするために、中心から放射状にノズル孔のない無孔領域を形成し、紡糸口金の中央部分への凝固液の浸入路を確保する工夫がなされている。しかしながら、円形の紡糸口金の場合には、かかる凝固液の浸入路を確保しても、ノズル孔の密度は９個／ｍｍ2 前後が限界といわれている。
【０００５】
これに対し、特開昭６２−２１８１０号公報には、外形が角形である紡糸口金が提案されている。かかる外形が角形の紡糸口金では、多数のノズル孔が、外形が長方形をなす複数のノズル孔密集領域に区画して形成されている。このように、多数のノズル孔を長方形のノズル密集領域に配置し、更には、各ノズル孔密集領域内でのノズル孔の間隔を一定にすることにより、ノズル孔近傍への凝固液の流れがよくなり、ノズル孔密度を１０個／ｍｍ2 程度とすることが可能となった。また紡糸口金の外形が角形であるため、外形が円板形である紡糸口金と比較して、凝固浴中での実質的な利用面積を広く取ることができることから、生産性を飛躍的に向上させることができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、角形の紡糸口金は円板形の紡糸口金と比べて、各ノズル孔から吐出される紡糸原液の吐出量が、各ノズル孔の形成されている位置により不均一となり、特に、紡糸口金の４隅部分に形成されているノズル孔の近傍で糸切れが多発する傾向があった。
【０００７】
そこで、本発明は上述のような角形の紡糸口金における利点、即ち、ノズル孔の高密度化を確保しつつ、角形の紡糸口金における欠点、即ち紡糸口金の４隅部分に形成されているノズル孔の近傍での糸切れを低減させることにより、アクリル系繊維を糸切れなく安定に、高い生産性で紡糸することのできる紡糸口金と、アクリル系繊維の紡糸方法とを提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本件の請求項１に係る発明は、同一孔径を持つ多数のノズル孔が、複数に区画されたノズル孔密集領域に形成されてなる紡糸口金であって、前記紡糸口金は外形が略長方形をなし、前記ノズル孔密集領域は、前記紡糸口金の端部に形成された端部領域と、長辺方向両端の前記端部領域間に形成された一以上の中央領域とを備え、中央領域の外形が４角形であり、その各角部が面取りされた形状となるようにノズル孔が配列されており、前記端部領域のノズル孔は、前記紡糸口金の隅部に対応する部位の外縁形状が曲率半径５〜３０ｍｍの円弧をなすように配列されてなる、ことを特徴とする紡糸口金を主要な構成としている。
ここで前記紡糸口金の外形が略長方形とは、４隅部が面取りされて丸みを帯びたものも含む。
【０００９】
本発明では、外形が略長方形の紡糸口金を採用することにより、３デニール程度のアクリル系繊維を製造する場合には、孔径が５０〜１００μｍのノズル孔を採用し、ノズル孔の密度を８個／ｍｍ2 前後とすることができ、同じ繊度のアクリル系繊維を製造するための円形の紡糸口金の場合には、上述したように、ノズル孔密度が５個／ｍｍ2 前後であり、本発明の略長方形の紡糸口金ではノズル孔密度を極めて大きくすることが可能である。また、本発明の略長方形の紡糸口金により更に細い繊維を製造するために、孔径が１５〜５０μｍのノズル孔を採用する場合には、ノズル孔の密度を１１個／ｍｍ2 前後と、極めて高密度にノズル孔を形成することが可能である。
このように、本発明ではノズル孔を高密度に形成することができるため、生産性を著しく向上させることができる。
【００１０】
更に、本発明では、多数のノズル孔を複数のノズル孔密集領域に区画して配することにより、紡糸口金の中央部分に形成されたノズル孔近傍へも円滑に凝固液を浸入させることができる。また、前記ノズル孔密集領域における前記端部領域のノズル孔は、前記紡糸口金の隅部に対応する部位の外縁形状が曲線をなすように配列されているため、紡糸原液の吐出圧力が極端に小さくなるノズル孔がなく、糸切れが発生しにくく、安定した紡糸が可能となり、更に生産性を高めることができる。また、全ノズル孔からの紡糸原液の吐出量も略均一であるため、得られた繊維糸条は各繊維の繊度が均一となり、高品質の繊維糸条を得ることができる。
【００１１】
また、前記曲線は、曲率半径が５〜３０ｍｍの円弧である。
前記曲線を上述の曲率半径をもつ円弧とすることで、ノズル孔の密度を大きく低減させることなく、紡糸口金の４隅部分での糸切れをなくすことができる。
【００１２】
本件請求項２に係る発明によれば、前記ノズル孔密集領域間の間隔は１〜５ｍｍである。
前記間隔が１ｍｍよりも小さいと、凝固液を紡糸口金の中央部分に形成されたノズル孔の近傍まで円滑に浸入させることが困難となり、一方、前記間隔が５ｍｍよりも大きいと、紡糸口金におけるノズル孔密度が小さくなり、好ましくない。
【００１３】
複数の各ノズル孔密集領域は、外形が４角形であり、各角部が面取りされた形状となるように、ノズル孔が配列されている。また、本件請求項１に係る発明によれば、上記中央領域は、外形が４角形であり、その各角部が面取りされた形状となるように、ノズル孔が配列されている。
このように、ノズル孔密集領域の角部を面取りすることにより、中央部分に形成されたノズル孔の近傍に、より円滑に凝固液を浸入させることができる。
【００１４】
本件請求項３に係る発明によれば、前記ノズル孔密集領域におけるノズル孔の密度は３〜３５個／ｍｍ2 である。
従来ではノズル孔の密度は最大でも１０個／ｍｍ2 程度であったが、本発明によれば、最大で３５個／ｍｍ2 とすることができ、従来に比べ、ノズル孔密度を著しく増大させることができる。
【００１５】
上記紡糸口金は、 ０．０３〜５０デニールのアクリル系繊維を湿式紡糸するのに好適に用いられる。なお、前記ノズル孔の孔径及び密度は、得ようとする繊維の繊度に応じて適宜選択される。
【００１６】
つまり、本件請求項４に係る発明では、上述した紡糸口金を用いて湿式紡糸することを特徴とするアクリル系繊維の紡糸方法を主要な構成としている。前記ノズル孔１個当たりの吐出量を、０．０００５〜１ｃｃ／分とすることが好ましい。なお、この吐出量は、得ようとするアクリル系繊維の繊度に応じて適宜、設定される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の好適な第１の実施形態による紡糸口金の平面図である。前記紡糸口金１はその外形が、４隅部分が面取りされて丸みを帯びた略長方形である。なお、以下の説明においては、紡糸口金１の長辺方向を縦方向、短辺方向を横方向とする。
【００１８】
前記紡糸口金１には孔径が１０数μｍから数１００μｍの同一孔径をもつ多数のノズル孔が形成されている。なお、ノズル孔径は上記範囲に限定されるものではなく、意識的に繊維太さを変更するなど、目的に応じて適宜の大きさとすることが可能である。
【００１９】
ここで本発明では、前記ノズル孔が複数（図示例の場合には７つ）のノズル孔密集領域２ａ〜２ｇに区画して形成されており、各ノズル孔密集領域２ａ〜２ｇの周囲には、ノズル孔のない無孔領域３が形成されている。前記ノズル孔密集領域２ａ〜２ｇは、前記紡糸口金１における横方向に隣接する２つの隅部を含む部分に配された２つの端部領域２ａ，２ｇと、２つの前記端部領域２ａ，２ｇの間に縦方向に配された５つの中央領域２ｂ〜２ｆとを備えている。
【００２０】
前記中央領域２ｂ〜２ｆでは、同領域２ｂ〜２ｆの外形が長方形となるように、多数のノズル孔が配列されており、前記端部領域２ａ，２ｇでは、その外形が、前記紡糸口金１の２つの隅部に対応する部分において、曲線状、例えば、図１に示す実施形態の場合には、曲率半径がＲである１／４円弧状をなすように、多数のノズル孔が配列されている。なお、この曲率半径Ｒは５〜３０ｍｍであることが好ましく、特に１０〜３０ｍｍであることが好ましい。
【００２１】
前記ノズル孔密集領域２ａ〜２ｇの寸法は特に限定されるものではないが、ノズル孔近傍まで凝固液を浸入させることを考慮した場合、中央領域２ｂ〜２ｆの縦方向の長さＷ1 及び端部領域２ａ，２ｇの縦方向の長さＷ2 は２０ｍｍ以下であることが好ましく、各密集領域２ａ〜２ｇの横方向の長さＬは６０ｍｍ以下であることが好ましい。更には、中央領域２ｂ〜２ｆの縦方向の長さＷ1 及び端部領域２ａ，２ｇの縦方向の長さＷ2 は１２ｍｍ以下であることが好ましく、各密集領域２ａ〜２ｇの横方向の長さＬは４０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、各領域２ａ〜２ｇの間隔Ｄは１ｍｍ以上が望ましく、更には１．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【００２２】
更に、前記ノズル孔密集領域２ａ〜２ｇでのノズル孔の配列を図２に示す。前記ノズル孔密集領域２ａ〜２ｇでのノズル孔４の配列は、ノズル孔の密度を大きくするために、図２に示すような千鳥状とすることが好ましい。このようなノズル孔４の配列とすることにより、３デニール程度のアクリル系繊維を製造するために、孔径を５０〜１００μｍとした場合、ノズル孔の密度を８個／ｍｍ2 前後とすることができ、孔密度を大幅に増大させることが可能である。また、更に繊度の小さな細い繊維を製造するため、孔径を１５〜５０μｍとした場合には、ノズル孔密度は１１個／ｍｍ2 前後とすることが可能である。
【００２３】
図３は、上述した実施形態の変形例による紡糸口金１′を示す平面図である。
【００２４】
同変形例では、外形が４角形状をなす各ノズル孔密集領域２ａ′〜２ｇ′の各角部が面取りされた形状となるように、ノズル孔が配列されている。このノズル孔の配列を図４に示す。本変形例でのノズル孔４の配列は、図２に示すの千鳥状配列における角部を除いた配列である。このように、前記ノズル孔密集領域２ａ′〜２ｇ′の角部が鋭角にならないよう、面取りされた形状の配列とすることにより、紡糸口金１′の中央部分への凝固液の流れをより円滑にすることができる。
【００２５】
図５は、本発明の好適な第２の実施形態による紡糸口金１１を示す平面図である。前記紡糸口金１１の外形は長方形の短辺が円弧状に膨らんだ略長方形状であり、４隅部分が鈍角となっている。
【００２６】
同紡糸口金１１の場合にも多数のノズル孔が複数のノズル孔密集領域に区画して形成されているが、第２実施形態の場合には、図面の縦方向に７分割、更に横方向にも２分割されており、計１４個のノズル孔密集領域１２ａ，１２ａ′〜１２ｇ，１２ｇ′に区画されている。更に、各ノズル孔密集領域１２ａ，１２ａ′〜１２ｇ，１２ｇ′の周囲には、第１実施形態と同様に、ノズル孔のない無孔領域１３が形成されている。更に、紡糸口金１１の各隅部に対応する部分に形成されている４つの端部領域１２ａ，１２ａ′，１２ｇ，１２ｇ′は、前記紡糸口金１１の各隅部に対応する部分において、曲線状、例えば、図５に示す実施形態の場合には、曲率半径がＲである円弧状の外形となるように、ノズル孔を配列している。
【００２７】
この紡糸口金１１では、縦方向にも無孔領域３を形成して、図１に示す第１実施形態よりも更に小さなノズル孔密集領域１２ａ，１２ａ′〜１２ｇ，１２ｇ′に区画しているため、ノズル孔近傍への凝固液の浸入がより円滑になされるものである。
【００２８】
以下、本発明について実施例及び比較例を挙げて詳細に説明する。
「実施例１」
ジメチルアセトアミドを溶剤として、アクリロニトリル９３質量％と酢酸ビニル７質量％との共重合体を２４質量％含む紡糸原液を調製し、凝固液としては４０℃のジメチルアセトアミド５５質量％水溶液を採用した。更に、紡糸口金としては図１に示すタイプのもので、寸法は、Ｗ１  ＝８ｍｍ、Ｗ２  ＝１０ｍｍ、Ｌ＝４０ｍｍ、Ｒ＝１０ｍｍ、Ｄ＝２ｍｍで、ノズル孔径は６０μｍ、ノズル孔密集領域の数は９ヶ、ノズル孔数は３５０００個のものを採用した。
前記紡糸原液を前記紡糸口金から前記凝固液中に、ノズル孔１個当たりの吐出量を０．０３ｃｃ／分として吐出し凝固させ、得られた糸条を９ｍ／分の速度で引き取った。次いで、その糸条を５倍に延伸しながら十分に水洗を行った後、１５０℃でロール乾燥させてアクリル系繊維を得た。  凝固液中に配された紡糸口金の４隅部分におけるノズル孔近傍の観察を行ったところ、糸切れは観察されなかった。また繊維の断面及び表面を観察したところ、互いに接着している繊維もなく良好な繊維が得られた。
【００２９】
「実施例２」
ジメチルアセトアミドを溶剤として、アクリロニトリル９６質量％とアクリルアミド３質量％とメタクリル酸１質量％との共重合体を２１質量％含む紡糸原液を調製し、凝固液としては３５℃のジメチルアセトアミド６９質量％水溶液を採用した。更に、紡糸口金としては図１に示すタイプのもので、寸法は、Ｗ１  ＝８ｍｍ、Ｗ２  ＝１０ｍｍ、Ｌ＝３０ｍｍ、Ｒ＝１５ｍｍ、Ｄ＝２ｍｍで、ノズル孔径は７５μｍ、ノズル孔密集領域の数は１１ヶ、ノズル孔数は１２０００個のものを採用した。
前記紡糸原液を前記紡糸口金から前記凝固液中に、ノズル孔１個当たりの吐出量を０．０４ｃｃ／分として吐出し凝固させ、得られた糸条を７ｍ／分の速度で引き取った。次いで、その糸条を５倍に延伸しながら十分に水洗を行った後、１５０℃でロール乾燥させてアクリル系繊維を得た。  凝固液中に配された紡糸口金の４隅部分におけるのノズル孔近傍の観察を行ったところ、糸切れは観察されなかった。また繊維の断面及び表面を観察したところ、互いに接着している繊維もなく良好な繊維が得られた。
【００３０】
「比較例」
実施例１と同一の紡糸原液及び凝固液を採用した。更に、紡糸口金としては、４隅部分が直角の長方形の外形をもち、多数のノズル孔が複数のノズル孔密集領域に区画して形成された図６に示す従来タイプの紡糸口金を採用した。この従来の紡糸口金２１は、外形が長方形状をなし、多数のノズル孔が長方形状をなす複数のノズル孔密集領域２２に区画して形成されている。更に各ノズル孔密集領域２２の周囲には無孔領域２３が形成されている。
本比較例で採用した紡糸口金の寸法は、Ｗ1 ＝８ｍｍ、Ｌ＝４０ｍｍ、Ｄ＝２ｍｍであり、ノズル孔径は６０μｍ、ノズル孔密集領域の数は９個、ノズル孔数は３５０００個である。
実施例１と同一の紡糸条件でアクリル形繊維を製造した。その結果、凝固液中に配された紡糸口金の４隅部分におけるのノズル孔近傍の観察を行ったところ、多量の糸切れが観察された。また得られた繊維の断面及び表面を観察したところ、接着している繊維はないものの、繊度が不均一で極端に細い繊維が観察された。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように本発明の紡糸口金によれば、その外形を略長方形状とすることにより、ノズル孔を高密度で形成することができるため生産性が向上し、更には、４隅部分においてノズル孔密集領域の外形を曲線状とすることにより、角形紡糸口金の欠点である紡糸口金の４隅部分に形成されたノズル孔近傍での糸切れを著しく低減することができ、更なる生産性の向上を図ることができる。このような本発明の紡糸口金を採用した本発明のアクリル系繊維の紡糸方法によれば、アクリル系繊維を糸切れなく安定に且つ効率良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態による紡糸口金の平面図である。
【図２】上記紡糸口金に形成されたノズル孔密集領域におけるノズル孔の好適な配列を示す説明図である。
【図３】本発明の好適な実施形態の変形例による紡糸口金の平面図である。
【図４】図３の紡糸口金に形成されたノズル孔密集領域におけるノズル孔の好適な配列を示す説明図である。
【図５】本発明の好適な他の実施形態による紡糸口金の平面図である。
【図６】従来の角形紡糸口金の平面図である。
【符号の説明】
１            紡糸口金
２ａ〜２ｇ    ノズル孔密集領域
３            無孔領域
４            ノズル孔
１１            紡糸口金
１２ａ〜１２ｇ  ノズル孔密集領域
１３            無孔領域
２１            紡糸口金
２２            ノズル孔密集領域
２３            無孔領域
【図１】
0004278776.tif 000002
【図２】
0004278776.tif 000003
【図３】
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【図４】
0004278776.tif 000005
【図５】
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【図６】
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