JP2012136804A - 複合口金および複合繊維の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ポリマー流の下流側に向かい分配孔の孔数が増加し、上流側に位置する分配孔7と、下流側に位置する分配孔とを連通するように分配溝8が形成されている分配板と、分配板の下流側に位置し、分配孔に連通した複数の海成分吐出孔4と、海成分吐出孔の孔数よりも多くの島成分吐出孔1が形成された上層板2と、上層板の下流側に位置し、島成分ポリマーの外周を海成分ポリマーが囲い込むように合流し、芯鞘型海島複合ポリマー流を構成するための、島成分吐出孔と海成分吐出孔に連通した合流室24が形成された中層板3と、中層板の下流側に位置し、合流室24に連通した吐出孔が、島成分吐出孔と対向した位置に形成された下層板5とで構成する分配板。
【選択図】図1
Description
但し、DMIN:分配板、または上層板、中層板、下層板に形成された最小孔の直径(mm)、BT:最小孔が形成された分配板、または上層板、中層板、下層板の厚み(mm)を示す。
BT/DMIN≦2 ・・・(1)
ここで、BT/DMIN>2の場合には、上記の通り、孔充填密度をより大きくすることが可能であるが、更に、孔の加工精度を高め、島成分ポリマーの吐出斑を最小化しようとすると、式(1)を満たすことがより好ましい。
(1)海島型複合繊維の島成分の析出
海島型複合繊維から島成分を析出するために、易溶出成分の海成分が溶出可能な溶液などに複合繊維を浸漬して除去し、難溶出成分の島成分の繊維を得た。易溶出成分が、5−ナトリウムスルホイソフタル酸などが共重合された共重合PETやポリ乳酸(PLA)等の場合には、水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ水溶液を用いた。また、アルカリ水溶液は50℃以上に加熱すると、加水分解の進行を早めることができるため、また、流体染色機などを利用し、処理すれば、一度に大量に処理をすることができる。
(2)島成分ポリマーの合流有無
極細繊維からなるマルチフィラメントをエポキシ樹脂で包埋し、Reichert社製FC・4E型クライオセクショニングシステムで凍結し、ダイヤモンドナイフを具備したReichert−Nissei ultracut N(ウルトラミクロトーム)で切削した後、その切削面を(株)キーエンス製 VE−7800型走査型電子顕微鏡(SEM)にて倍率5000倍で撮影した。上記で撮影した断面写真より、画像処理ソフト(WINROOF)を用いて、得られた繊維の全島数を測定し、全島数を全吐出孔数(最下層板に配設された吐出孔と近接吐出孔の合計)で除した値が1であれば、島成分ポリマー同士の合流は無く(合流無し)、1未満であれば、島成分ポリマー同士の合流は有り(合流有り)とした。また、断面形態の経時的な変化を評価するために、紡糸開始時より72時間連続して紡糸を行い、この72時間後の海島型複合繊維の断面も同様の方法で撮影し、島成分ポリマー同士の合流有無を判別した。
(3)極細繊維の繊維径および繊維径バラツキ(CV%)
前述した繊維径および繊維径バラツキと同様の方法で、極細繊維の断面を撮影し、得られた写真から無作為に選定した150本の極細繊維を抽出し、写真について画像処理ソフト(WINROOF)を用いて全ての外接円径(繊維径)を測定し、平均繊維径および繊維径標準偏差を求めた。これらの結果から下記式に基づき繊維径CV%を算出した。以上の値は全て3ヶ所の各写真について測定を行い、3ヶ所の平均値とし、nm単位で小数点1桁目まで測定し、小数点以下を四捨五入する。
繊維径バラツキ(CV%)=(繊維径標準偏差/平均繊維径)×100
(4)極限粘度[η]
オルソクロロフェノールを溶媒として25℃で測定した。
[実施例1]
島成分として、極限粘度[η]0.65のポリエチレンテレフタレート(PET)と、海成分ポリマーとして、極限粘度[η]0.58の5−ナトリウムスルホイソフタル酸5.0モル%共重合したPET(共重合PET)を285℃で別々に溶融後、計量し、図6に示した本発明の複合口金が組み込まれた紡糸パックに流入させ、口金吐出孔から芯鞘型海島複合ポリマー流を吐出した。なお、下層板には、島成分ポリマー用として、1つの吐出導入孔に対して、1800の島成分吐出孔が等間隔に穿孔されている。海/島成分の複合比は、30/70とし、吐出された複合ポリマー流を冷却固化後油剤付与し、紡糸速度1500m/minで巻き取り、150dtex−15フィラメント(単孔吐出量2.25g/min)の未延伸繊維を採取した。巻き取った未延伸繊維を90℃と130℃に加熱したローラ間で3.0倍延伸を行い、50dtex−15フィラメントの延伸繊維とし、前述した方法で、海成分を99%以上溶解し、27000本の極細繊維からなるマルチフィラメントを採取した。
[実施例2]
図11に示すように、上層板に穿孔された島成分吐出孔の孔群の領域内の一部に海成分吐出孔を穿孔する以外は実施例1と同じ複合口金を用い、実施例1と同等のポリマー、吐出比、同等の繊度、紡糸条件で紡糸して海島型複合繊維を製造した。表1に記載のとおり、紡糸開始時、72時間経過後共に、島成分ポリマーの合流は無く、また、繊維径バラツキは、紡糸開始時、および72時間経過後共に、4.5%となった。
[実施例3]
図3に示すように、上層板には上層突出部を形成し、上層突出部の端部周りに海成分ポリマーを供給する外端部孔が形成された複合口金を用いて、実施例1の同等のポリマー、吐出比、同等の繊度、紡糸条件で紡糸して海島型複合繊維を製造した。
[実施例4]
1枚の分配板に穿孔されている分配溝の最長長さと最短長さとの比が1.2(分配溝長さが同じ場合は1.0)である以外は、実施例1と同じ複合口金を用い、実施例1と同等のポリマー、吐出比、同等の繊度、紡糸条件で紡糸して海島型複合繊維を製造した。表1に記載のとおり、紡糸開始時、72時間経過後共に、島成分ポリマーの合流は無く、また、繊維径バラツキは、紡糸開始時9.5%、および72時間経過後共9.6%となった。
[実施例5]
1枚の分配板に穿孔されている分配溝の最長長さと最短長さとの比が1.5(分配溝長さが同じ場合は1.0)である以外は、実施例1と同じ複合口金を用い、実施例1と同等のポリマー、吐出比、同等の繊度、紡糸条件で紡糸して海島型複合繊維を製造した。表1に記載のとおり、紡糸開始時、72時間経過後共に、島成分ポリマーの合流は無く、また、繊維径バラツキは、紡糸開始時10.2%、および72時間経過後共10.6%となった。
[比較例1]
分配板が無く、計量板に配設された孔が、上層板の海成分吐出孔、および島成分吐出孔に連通している以外は実施例1と同じ複合口金を用い、実施例1と同等のポリマー、吐出比、同等の繊度、紡糸条件で紡糸し海島型複合繊維を製造した。表1に記載のとおり、紡糸開始時、72時間経過後共に、島成分ポリマーの合流が発生し、また、繊維径バラツキは、紡糸開始時22.1%、72時間経過後24%となり、繊維所望の断面の複合繊維を得ることができなかった。
2 上層板
3 中層板
4 海成分吐出孔
5 下層板
6 分配板
7 分配孔
8 分配溝
9 計量板
10 吐出板
11 吐出導入孔
12 縮小孔
13 島成分ポリマー(A)(島部分)
14 海成分ポリマー(B)(海部分)
15 紡糸パック
16 スピンブロック
17 冷却装置
18 複合口金
19 上層突出部
20 仮想外接円
21 上層突出部の下面
22 下層板の上面
23 芯鞘型海島複合ポリマー
24 合流室
25 吐出孔
26 仮想内接円
27 放射状溝
28 同心円上溝
29 上板
30 パイプ
31 海成分ポリマー導入流路
32 島成分ポリマー導入流路
33 上口金板
34 中口金板
35 下口金板
40 海成分ポリマー分配室
41 パイプ挿入孔
42 口金吐出孔
43 突出部
44 外周端部孔
Claims (8)
- 島成分ポリマーと海成分ポリマーによって構成される複合ポリマー流を吐出するための複合口金において、島成分ポリマーと海成分ポリマーを各々分配するための分配孔および/又は分配溝が形成された複数の分配板であって、ポリマーの紡出経路方向の下流側に向かい前記分配孔の孔数が増加し、ポリマーの紡出経路方向の上流側に位置する前記分配孔と、ポリマーの紡出経路方向の下流側に位置する前記分配孔とを連通するように前記分配溝が形成されている分配板と、前記分配板のポリマーの紡出経路方向の下流側に位置し、前記分配孔に連通した複数の海成分吐出孔と、前記海成分吐出孔の孔数よりも多くの島成分吐出孔が形成された上層板と、前記上層板のポリマーの紡出経路方向の下流側に位置し、島成分ポリマーの外周を海成分ポリマーが囲い込むように合流し、芯鞘型海島複合ポリマー流を構成するための、前記島成分吐出孔と前記海成分吐出孔に連通した合流室が形成された中層板と、前記中層板のポリマーの紡出経路方向の下流側に位置し、前記芯鞘型海島複合ポリマー流を吐出するための、前記合流室に連通した吐出孔が、前記島成分吐出孔と対向した位置に形成された下層板とで構成する構造であることを特徴とする複合口金。
- 前記分配孔および前記分配溝によって形成された前記分配板内部の複数のポリマー通流経路について、前記分配板の上端から下端に至るまでの前記ポリマー通流経路の長さが相対的に長い経路における前記分配孔の孔径を相対的に短い経路における前記分配孔の孔径より大きくすることを特徴とする請求項1に記載の複合口金。
- 前記島成分吐出孔が孔群を形成する領域内に前記海成分吐出孔を形成することを特徴とする請求項1または2に記載の複合口金。
- 前記島成分吐出孔を中心とした周囲に、前記上層板の下面よりもポリマーの紡出経路方向の下流側に突出した上層突出部が形成され、島成分ポリマーの外周を海成分ポリマーが囲い込むように、前記上層突出部の端部周りに海成分ポリマーを供給する外端部孔を形成することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の複合口金。
- 前記分配板、または前記上層板、前記中層板、前記下層板に形成された最小孔の直径DMINと、前記最小孔が形成された板厚みBTが、以下の式を満たすことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の複合口金。
BT/DMIN≦2
但し、DMIN:分配板、または上層板、中層板、下層板に形成された最小孔の直径(mm)、BT:最小孔が形成された分配板、または上層板、中層板、下層板の厚み(mm)を示す。 - 前記島成分吐出孔の孔充填密度が1孔/mm2以上である請求項1から5のいずれかに記載の複合口金。
- 請求項1から6のいずれかに記載の複合口金を用いた複合紡糸機により溶融紡糸を行う複合繊維の製造方法。
- 請求項1から6のいずれかに記載の複合口金において、前記分配板から前記上層板の前記島成分吐出孔に至る各流路における流路圧損が等しくなる複合口金を用いた複合紡糸機により溶融紡糸を行う複合繊維の製造方法。
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