JP2010203003A - 海島型複合繊維用紡糸口金装置 - Google Patents

Abstract

【課題】繊維軸に沿って多数の島成分ポリマーが分離して連続的に形成された海島型複合単フィラメント、あるいはこれらフィラメント群からなるマルチフィラメント糸であっても島成分ポリマー同士の合体がなく、かつ紡糸安定性に優れた海島型複合繊維紡糸用口金装置を提供する。
【解決手段】１本のフィラメント中に多数の島を形成する前記島成分ポリマーを吐出するために一つに纏められた一群の管状体１からなる管状体ユニットと、前記管状体ユニットの間に海成分ポリマー流を進入させる海成分ポリマーの進入流路８と、前記管状体ユニットの内部へ進入した海成分ポリマーと前記管状体ユニットを構成する各管状体から吐出された島成分ポリマーとがその直上で合流して形成された芯鞘複合流を流下させる芯鞘複合流形成孔３とを少なくとも備え、更に複数の前記管状体ユニット群が多重円周列上Ｃ１，Ｃ２に設けられた海島型複合繊維用紡糸口金装置とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、島成分ポリマーが海成分ポリマー中に分散した海島型複合繊維を紡糸するための海島型複合繊維用紡糸口金装置に関する。

従来より海成分ポリマー中に多数の島成分ポリマーが繊維軸方向に沿って連続的に配列している海島型複合繊維が知られている。なお、この海島型複合繊維は、溶融紡糸後に海成分ポリマーのみを除去して、残留した島成分ポリマーからなる極細繊維束が得られる。このために、不織布や織編布の構成材料として広い用途があり、特に、人工皮革、人工皮革織物などの皮革様シート素材として有用である。

さらに、このような海島型複合繊維では、複合単繊維の海成分ポリマー中に形成する島成分ポリマーからなる島数をより多く増やすことで、繊度のより細かい極細繊維を得ることができ、その結果として、吸水性、ふき取り性の向上などの優れた性能を発現させることができる。それ故に、新しい特性を有する有用な多くの製品を作ることができるので繊維の用途をさらに広げることが期待されている。

このように、海島型複合繊維を製造するための大きな市場ニーズが存在するのであるが、このような海島型複合繊維を紡出するための口金装置について、これまでに数多くの提案がなされてきた。

例えば、海島型複合繊維を紡出する口金装置の一例として、特許文献1に提案されているものがある。この特許文献1に開示された従来技術では、先ず島成分ポリマーを多数のパイプ（管状体）の中を流通させる。その一方で、前記管状体から出た島成分ポリマーと別の流路から導入された海成分ポリマーとを合流させ、これによって島成分ポリマーの周囲を海成分ポリマーで囲繞させて、島成分ポリマーが芯となり、海成分ポリマーが鞘となった芯鞘複合流を多数形成させる。

その後、このようにして形成された多数の芯鞘複合流を集めて漏斗状流路に導入する。ついで、集合させた多数の芯鞘複合流を前記漏斗状流路の下流側へと流下させるに伴って徐々に芯鞘複合流を引き延ばしながら縮流させて最終的に吐出孔から吐出する。そして、最終的に多数の島成分が海成分中に形成された海島複合繊維を得ようとするものである。

ところで、既に説明したように、前記口金装置は、密集して配設した複数のパイプ群（管状体群）を通過した島成分ポリマーを海ポリマー中に合流させ、海島複合流とし、その複合流を漏斗状流路に導入して、吐出孔から1本の複合単繊維として吐出させている。したがって、一本の海島型複合フィラメントを多数紡出することによってマルチフィラメント化を目指した場合、一つの口金装置内に管状体群を可能な限り多く配置することが要求される。

そこで、これを可能とする口金装置として、例えば前掲の特許文献１において、一本の複合型複合フィラメント（複合型複合単繊維）を１単位とし、この１単位を形成するための管状体群を管状体ユニット（１グループ）とし、この管状体ユニットを円周上に配置することが提案されている。そして、円周上に配置した各管状体ユニットに対して、その外周縁部の少なくとも２方向から管状体群を挟み込むように形成した円周状流路から海成分ポリマーが流入するように配置した海成分ポリマーの導入流路を設けることが提案されている。

しかしながら、このような口金装置では、口金径などの寸法を変えずに、一つの管状体ユニットを構成する管状体群の数や管状体ユニットそのものの数をさらに多数配置しようとすると、２以上の多重円周列上に各管状体ユニットを配置する必要がある。ところが、前述のように円周上に配置された管状体ユニットを少なくとも２方向の外周縁部から挟み込むように海成分ポリマーの流入部を円周状に設置しようとすると、口金板内に設ける管状体群の配置場所との関係上、海成分ポリマーの流入部の設置スペースを広げざるを得なくなる。それ故に、管状体群をできるだけ多く配置しようとしても、その設置スペースの関係から設置個数が制限され、口金装置内に最大限の管状体群を配置しようとしてもその設置個数が大幅に制限されてしまうという問題がある。

特開２００６−２１４０５９号公報

本発明は、前述のような従来の海島型複合繊維紡糸の口金装置がもつ問題を解決することを目的としたものであり、繊維軸に沿って多数の島成分ポリマーが分離して連続的に形成された海島型複合単フィラメント、あるいはこれらフィラメント群からなるマルチフィラメント糸であっても島成分ポリマー同士の合体がなく、かつ紡糸安定性に優れた海島型複合繊維紡糸用口金装置を提供することにある。

ここに、前記課題を解決するための本発明として、「海成分ポリマー中に島成分ポリマーがその繊維軸に沿って分離して連続的に多数形成された少なくとも１本の海島型複合フィラメントを紡出する海島型複合繊維用口金装置において、１本の前記フィラメント中に形成する前記島成分ポリマーを吐出するために一つに纏められた一群の管状体からなる管状体ユニットと、前記管状体ユニットの間に海成分ポリマー流を進入させる海成分ポリマーの進入流路と、前記管状体ユニットの内部へ進入した海成分ポリマーと前記管状体ユニットを構成する各管状体から吐出された島成分ポリマーとがその直上で合流して形成された芯鞘複合流を流下させる芯鞘複合流形成孔とを少なくとも備え、更に複数の前記管状体ユニット群が多重円周列上に設けられたことを特徴とする海島型複合繊維用紡糸口金装置」が提供される。

本発明の海島型複合繊維用紡糸口金装置においては、一群の管状体を一つのグループとする管状体ユニットを多重円周列上に等配島に配置すると共に、この各管状体ユニットの外縁部の近傍の２箇所以上から海成分ポリマーを供給している。このため、多重円周列上に配列した管状体ユニットに対して複数方向から海成分ポリマーが流れ込むので、全周方向から各管状体ユニットへ流れ込む海成分ポリマーの流量の差を減少させることができ、更に管状体ユニットの外縁部の少なくとも２方向以上から海成分ポリマーが回りこむ様に、各管状体ユニットの外縁部全体から万遍なく海成分ポリマーを供給することが可能となった。また、管状体ユニットを多重円周列上に等配するとともに、配置した管状体ユニットの間に海成分ポリマーの導入流路を多数設けることができる。このため、口金装置内にポリマー流が滞留するようなデッドスペースがなくなり、しかも、管状体ユニットとこれを構成する管状体群の配置個数とを増加させることが可能となった。

本発明に係る海島型複合繊維用紡糸口金の一実施形態の説明図であって、図１（ａ）は図１（ｂ）におけるＸ−Ｘ方向矢視断面図（図の一点鎖線部を破断面とする図）であり、そして、図１（ｂ）は平面図（上面から見た図）である。 図１（ａ）において点線で囲んだＡ部の拡大図である。

本発明に係る紡糸口金を使用して島成分ポリマー（Ａ）と海成分ポリマー（Ｂ）とを用いて海島型複合繊維を溶融紡糸するためのポリマーの中で、一方の島成分ポリマー（Ａ）については、本発明の作用効果を奏する限りにおいて特に限定する理由はない。しかしながら、この島成分ポリマー（Ａ）として好ましいものを例示するならば、ポリエチレンテレフタレート及びその共重合物、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリアミド、ポリ乳酸などの溶融成形可能なポリマーを挙げることができる。なお、このとき酸化チタン、シリカ、酸化バリウムなどの無機質、カーボンブラック、染料や顔料などの着色剤、難燃剤、蛍光増白剤、酸化防止剤、あるいは紫外線吸収剤などの各種添加剤を上記ポリマー中に含んでもよい。

他方、海成分ポリマー（Ｂ）としては、本発明の作用効果を好適に奏する限りにおいて特に限定する理由はないが、溶融成形可能で、紡糸後、島成分ポリマー（Ａ）に対して溶解抽出もしくは分割可能なポリマーとして、例えば、共重合ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ポリビニルアルコールなどを挙げることができる。

以下、本発明に係る海島型複合繊維用の紡糸口金の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、海島型複合繊維を紡糸するための口金装置の一実施形態を例示した説明図であり、図２は図１（ａ）に点線で囲んだ要部（Ａ部）の拡大図である。なお、これら図１および図２に記載された口金装置では、１本の海島型複合単繊維（海島型複合フィラメント）の海成分中に例えば５０本の島成分が含まれ、その島成分の全てがほぼ完全に海成分によって取り囲まれて互いに分離されており、しかも、このような島成分が繊維軸方向に実質的に均一に連続している繊維構造をもった海島型複合繊維を紡糸するものである。

ただし、図１および図２に例示した本発明の前記口金装置では、一本の海島型複合フィラメントを溶融紡糸した際に、１本のフィラメント中に形成される島成分の数は特に制限されるものではないが、通常３〜５００程度であり、特に４〜４００程度の範囲で選ばれる。なお、図１および図２の例は、１８本の海島型複合フィラメントからなるマルチフィラメント糸を得るための口金装置を例示したものであるが、本例の１８本に限定されることなく、１つの口金装置からモノフィラメントを紡出してもよく、あるいは複数本のフィラメント群からなるマルチフィラメント糸を紡出するようにしても良い。

通常、海島型複合繊維を溶融紡糸する口金は、複数枚の口金板群からなるものであるが、この口金板の構成枚数は、本発明の作用効果を奏する限りにおいて、特に制限する理由はない。しかしながら、通常、口金の内部に複雑な海島型複合流を形成するための流路群を安価なコストと短い製作期間で加工するためには、複数枚に分割した口金板（図示例では、主要な３枚の分割口金板を示して有る）を重ね合わせた積層構造が採用される。前述の図１および図２に例示した実施形態から明らかな通り、本発明に係る口金装置の主要部は、ポリマーが流下する方向に向って第１〜第３の口金板群１０，１１，１２が順次積層されて構成されている。

その際、前記第１の口金板１０には、島成分ポリマー（Ａ）を管状体１群へ導入するための凹状の導入流路４が図１（ａ）に示したように第１の口金板１０の外周部を除いて、第１の口金板１０のほぼ全面に設けられている。また、この導入流路４の底部からは、図１（ｂ）に示したように島成分ポリマー（Ａ）を第２の口金板１１へ供給する管状体１群が多数の管状体ユニット（本例では１８個の管状体ユニットからなる）にそれぞれ分配設置され、しかも、管状体ユニット毎に円筒状に一群として纏められた状態で密集した状態で支持孔群に挿設されている。したがって、前記導入流路４を介して導入された島成分ポリマー（Ａ）は各管状体ユニットを構成する各管状体１中をそれぞれ流通して第２の口金板１１へ供給されることとなる。

このとき、島成分ポリマー（Ａ）を導入する管状体１は下方への抜け防止と、管状体の先端位置を規制するために段をつけた管状体１を用いることが好ましく、管状体１の管内径については、本例では０．５ｍｍ、管外径は０．８ｍｍのものを用いた。なお、管状体１の第１の口金板１０への取付け方については、はめ込み式、ねじ込み式、しめ込み式、ロウ付け式、融着式、接着式、溶接式など各種の方法があり、別法として、管状体１を第１の口金板１０と一体に成形することも勿論可能である。

ここで、一群の管状体１を円筒状に纏めて形成される各管状体ユニットの配置について、簡単に説明すると、第１の口金板１０の中心Ｏを共有する多重円周列上にそれぞれ等配して配置されるが、前記中心Ｏは各口金板１０，１１，１２の中心でもあることから、口金中心ともなる。すなわち、図１（ｂ）の実施形態例に即して更に具体的に説明すると、一群の管状体１からなる各管状体ユニットは中心Ｏからなる二重円周列の内周側円周列Ｃ_１上と外周側の円周列Ｃ_２上とに、それぞれ６等配と１２等配して、合計で１８個の管状体ユニットが配設されている。

なお、一つの管状体ユニットを構成する管状体１群の数は、本例では全て２００本/管状体ユニットとした。また、管状体１群が円筒状に纏められた各管状体ユニットを構成する管状体１群の外縁径（管状体１群の外周径）については、本例では１０．０ｍｍとし、１００ｍｍの外径を有する第１の口金板１０に対して、前述のように、内周列側に６個と外周列側に１２個とを重円周列Ｃ_１，Ｃ_２上にそれぞれ等配した。

なお、円筒状に纏められた管状体１群からそれぞれ構成される前記１８個の管状体ユニットにおいて、各管状体ユニットに対応して形成される「１本のフィラメント」中に形成する島数については、それぞれの管状体ユニットに設ける管状体１群の設置個数によって、決定される。なお、後述するように、各管状体１から海成分ポリマー（Ｂ）中に吐出される島成分ポリマー（Ａ）が互いに合体して接合するようなことがなければ、各管状体ユニットに設けられる管状体１群の設置個数にそれぞれ対応しただけの数の島群が１本のフィラメント中に、その繊維軸に沿って互いに分離して連続的に形成される。

以上に説明したように管状体１群が設けられる一方で、第１の口金板１１には、導入流路４へ導入される島成分ポリマー（Ａ）と接触しないように、海成分ポリマー（Ｂ）を導入する導入流路（導入孔）２が進入流路８の多数箇所（図には１９箇所の場合を例示）に設けられる。

本発明の口金装置は、この海成分ポリマー（Ｂ）の導入流路２の配設を工夫することによって、管状体ユニット群を配設する多くのスペースを確保すると共に、各管状体ユニットを構成する管状体１群の間へ海成分ポリマー（Ｂ）が各管状体ユニットの全周から略均等に供給されるようにしたことを大きな特徴とする。

そこで、本発明の口金装置では、海成分ポリマー（Ｂ）の導入流路２を、前述の円筒状に纏められた管状体１群から構成される各管状体ユニットの外縁に近接させて、その近傍に２箇所以上（図１の例では３箇所）に設ける。ただし、これらの海成分ポリマー（Ｂ）の導入流路２は、図１（ｂ）に例示したように、隣接する管状体ユニット間で共用するようにしてもかまわないし、あるいは、管状体ユニット毎に専用に設けても良い。しかしながら、口金板のスペースを有効に利用するという観点からは共用することが好ましい。

以上に説明したように、海成分ポリマー（Ｂ）は多数の導入流路（導入孔）２を介して第２の口金板１１へ供給されるが、これに先立って、第１の口金板１０と第２の口金板１１との間に第１の口金板１０の下端部に設けられた海成分ポリマー（Ｂ）の進入流路８に供給される。

なお、この海成分ポリマー（Ｂ）が供給される進入流路８には、島成分ポリマー（Ａ）を供給するための前記管状体１群のポリマー出口の先端が図１（ａ）および図２に例示したように突出している。しかも、この海成分ポリマー（Ｂ）の進入流路８では、海成分ポリマー（Ｂ）の流動抵抗が可及的に小さくなるように設計されているため、海成分ポリマー（Ｂ）の流れは、管状体ユニット毎に円筒状に纏められた管状体１群の外周部へ容易且つ均等に到達することができる。

ところが、既に説明したように、円筒状に纏められた管状体１群のそれぞれは、各フィラメント中に形成する島成分ポリマー（Ａ）から形成させる島数を増加させようとすると、その数もそれに対応させて密集させて配設する必要がある。そうすると、密集した管状体１の最内部にまで十分に海成分ポリマー（Ｂ）が進入することができない事態が発生する。その結果、分離した状態で個々に海成分ポリマー（Ｂ）中に形成されるべき島同士を隔離する役割を果たす海成分ポリマー（Ｂ）が不足し、島同士が互いに合体してしまうという事態が発生する。

前述のように、進入流路８を海成分ポリマー（Ｂ）は容易かつ略均等に流れることができ、円筒状に纏められた管状体１群からなる管状体ユニットの外周部へ円滑に到達する。
なお、ここで本発明の技術的な特徴である「各管状体ユニットを構成する一群の管状体１」の配置について簡単に補足しておくと、図1（ｂ）の実施形態例は、管状体１群が円筒状に一纏めにされているが、管状体１群の纏め方として、他の纏め方を採用するよりも、円筒状とすることがより多数の管状体１群を密に配設できる。しかしながら、本発明における管状体１群の纏め方については、本発明の作用効果が期待される限りにおいて、円筒状に限定されることなく任意の纏め方をすることができる。例えば、楕円柱状、四角柱状、六角柱状、八角柱状などを例示することができる。

したがって、海成分ポリマー（Ｂ）の流れは、管状体１群の最内部にまで十分に到達することができる。このため、１本のフィラメント中に形成する島数を増加させるために、管状体１の数を増やして密集配置したとしても、従来の口金装置よりも良好な島成分を互いに接合して合体することなく繊維軸に沿って形成することができる。

以上に説明したように、海成分ポリマー（Ｂ）が一群の管状体１の間に十分に進入することができると、管状体１群から出た島成分ポリマー（Ａ）と海成分ポリマー（Ｂ）が合流して、「芯」となる島成分ポリマー（Ａ）の外周部に対して、鞘」となる海成分ポリマー（Ｂ）が囲繞された多数の芯鞘複合流が形成されなければならない。

そこで、前記芯鞘複合流を形成するために、第２の口金板１１には、各管状体１と一対一に対応させて芯鞘複合流形成孔３が設けられている。このとき、進入流路８中に突設された管状体１の先端部とこれに対応する管状体１とは互いに共軸中心線を形成するように配設されている。ただし、芯鞘複合流形成孔３の孔径は管状体１の管外径よりも若干広くしてあり、これにより生じた隙間は海成分ポリマー（Ｂ）による島成分ポリマー流の規制効果を出すためには０．1ｍｍ以下とすることが好ましい。

また、島成分ポリマー（Ａ）を導入する管状体１の先端は、芯鞘複合流形成孔３の直上で留まり、芯鞘複合流形成孔３の内部にまで突出しない長さとすることが好ましい。何故ならば、口金板の組立てや取外しの際に、管状体１が第２の口金板１１の直上部と接触する恐れがなくなり、管状体１を曲げたり折損させたりすることが少なくなり、作業性が大幅に向上するなどの効果が得られるからである。

以上に説明したように管状体１群と芯鞘複合流形成孔３とが口金装置内に構成されているために、管状体１の先端部から吐出された島成分ポリマー（Ａ）が芯鞘複合流形成孔３の直上部へ吐出される。その一方で、海成分ポリマー（Ｂ）の進入流路８から管状体１群の最外部から最内部まで進入してきた海成分ポリマー（Ｂ）も各管状体１の周りを囲繞しながら芯鞘複合流形成孔３の直上部に到達する。

このようにして、島成分ポリマー（Ａ）と海成分ポリマー（Ｂ）が芯鞘複合流形成孔３の直上部で互いに出会って合流することによって、管状体１内から出てきた島成分ポリマー（Ａ）を全周から海成分ポリマー（Ｂ）が包み込む状態が現出される。しかも、第２の口金板１１を貫通して穿孔された芯鞘複合流形成孔３の直上部で互いに出会って互いに合流した島成分ポリマー（Ａ）と海成分ポリマー（Ｂ）は、そのままの状態で芯鞘複合流形成孔３へ流入することができる。その結果、島成分ポリマー（Ａ）を芯、海成分ポリマー（Ｂ）を鞘とした芯鞘複合流が芯鞘複合流形成孔３の中で具現化され、芯鞘複合流形成孔３を流下するにしたがって、芯鞘複合流の層流状態が整えられ、最下段の第３の口金板１２へと供給される。

ここで、前記第３の口金板１２には漏斗状集合流路６と吐出孔７とが設けられており、芯鞘複合流形成孔３から吐出された多数の芯鞘複合流は漏斗状集合流路６へ流入し、ここで集合合体して大きな海島型複合流となる。そして、この海島型複合流は、島成分ポリマー（Ａ）と海成分ポリマー（Ｂ）とで内部に形成された海島構造を維持しながら下方へ流動するにしたがって、徐々に縮流して細い流れとなって吐出孔７へ到達し、最終的に吐出孔７から１本の海島型複合フィラメントとして紡出される。

なお、前記漏斗状集合流路６の形状は円錐型が好ましいが、ポリマー流が流下するにしたがって滑らかに縮流されながら引き延ばされるものであれば他の型であってもよい。また、前記吐出孔７の孔形状は丸形が好ましいが、その用途に応じて必要により「Ｔ」の字形，「Ｙ」の字形、多角形などの異形吐出孔、あるいは中空用吐出孔などから選ぶことができる。

最後に、前述の口金板１０，１１，１２および管状体１の材質について付言しておくと、これらの材質としては、例えば、ＳＵＳ３１６、６３０などの各種ステンレス鋼、鉄、チタン、セラミック、金、白金などが使用可能であり、これらを２種類以上の材質を組合せて使用してもよい。

１ 管状体
２ 海成分ポリマー（Ｂ）の導入流路
３ 芯鞘複合流形成孔
４ 島成分ポリマー（Ａ）の導入流路
６ 漏斗状集合流路
７ 吐出孔
８ 海成分ポリマー（Ｂ）の進入流路
１０ 第1の口金板
１１ 第２の口金板
１２ 第３の口金板
Ａ 島成分ポリマー
Ｂ 海成分ポリマー
Ｃ_１，Ｃ_２ 二重円周列
Ｏ 口金板の中心

Claims (5)

1. 海成分ポリマー中に島成分ポリマーがその繊維軸に沿って分離して連続的に多数形成された少なくとも１本の海島型複合フィラメントを紡出する海島型複合繊維用口金装置において、１本の前記フィラメント中に形成する前記島成分ポリマーを吐出するために一つに纏められた一群の管状体からなる管状体ユニットと、前記管状体ユニットの間に海成分ポリマー流を進入させる海成分ポリマーの進入流路と、前記管状体ユニットの内部へ進入した海成分ポリマーと前記管状体ユニットを構成する各管状体から吐出された島成分ポリマーとがその直上で合流して形成された芯鞘複合流を流下させる芯鞘複合流形成孔とを少なくとも備え、更に複数の前記管状体ユニット群が多重円周列上に設けられたことを特徴とする海島型複合繊維用紡糸口金装置。
2. 多数の前記管状体ユニットが口金板中心を共有する少なくとも二重円周列からなる多重円周列上に等配して設置されていることを特徴とする、請求項１に記載の海島型複合繊維用紡糸口金装置。
3. 前記管状体ユニットが口金板中心を共有する少なくとも二重円周列上に設けられ、その設置個数が内周側の円周列上には６個を等配され、外周側の円周列上には１２個を等配されていることを特徴とする、請求項２に記載の海島型複合繊維用紡糸口金装置。
4. 前記管状体ユニットの外縁に近接した少なくとも２箇所の前記進入流路へ海成分ポリマーをそれぞれ供給することを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の海島型複合繊維用紡糸口金装置。
5. 前記管状体ユニットを構成する前記管状体群が円筒状に纏めて配置されていることを特徴とする、請求項１〜４の何れかに記載の海島型複合繊維用紡糸口金装置。

Images