JP2540384B2 - 芯鞘型複合繊維の製造方法および口金装置 - Google Patents

芯鞘型複合繊維の製造方法および口金装置

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、芯鞘型複合繊維の製造方法、ならびにその
際に使用する紡糸口金装置に関する。詳細には、鞘部分
の厚みが均一で、偏芯のない芯鞘型複合繊維を製造する
ことのできる芯鞘型複合繊維の製造方法およびそのため
の紡糸口金装置に関する。
[従来の技術] 近年、2種以上の重合体を芯鞘型に配置した芯鞘型複
合繊維が数多く開発、製造されており、このような芯鞘
型複合繊維は、単一の重合体から製造された繊維の持た
ない種々の優れた特性を備えている。例えば、高融点の
ポリプロピロピレンまたはポリエチレンテレフタレート
を芯成分とし低融点のポリエチレンを鞘成分とした芯鞘
型複合繊維を使用すると、鞘成分(外側)の低融点ポリ
エチレンによって繊維同士を容易に熱融着させることが
でき且つ芯側の高融点ポリプロピレンまたはポリエチレ
ンテレフタレートの強度が大きいことにより、高強度の
不織布を熱融着法によって容易に製造することができ
る。
芯鞘型複合繊維の製造技術について、重合体Aからな
る芯成分と重合体Bからなる鞘成分との同心円状芯鞘型
複合繊維を例に挙げて説明すると、従来は例えば第1図
に示すような口金装置を使用して溶融紡糸することによ
り製造されている。そこでは分配板1を通過した2種の
溶融重合体流AおよびBを分配板2で同心円状にし、同
心円状を保ったまま口金板3に設けられた、入口から絞
り部5の前面まで同じ内径を有する筒状のカウンターボ
ア4を通って、絞り部5で絞り込まれて紡糸口6より紡
出されて芯鞘型複合繊維が製造されている。
ところで、芯鞘型複合繊維においては、複数の重合体
間の溶融粘度差、重合体流が合流する地点での各重合体
流の圧力バランス等が鞘部分の厚さの不均一、偏芯、単
繊維間のデニールのばらつき等に大きな影響を及ぼすこ
とが知られているが、カウンターボアの内径がその入口
から絞り部前面まで等しい筒状構造となっている第1図
に示したような従来の紡糸口金装置を使用した場合に
は、鞘成分の厚み斑および偏芯を生じ易いという欠点が
あった。
芯鞘型複合繊維における鞘成分の厚み斑および偏芯
は、鞘成分の損傷、剥離、脱落、および芯成分の露出を
引き起こし易く、芯鞘型複合繊維が本来有しているはず
の特性を示さないことが多い。更に、鞘成分の厚み斑や
偏芯は、紡糸工程や最終製品に至る種々の製造工程や加
工工程において、鞘成分の脱落によるヒータ、ローラ等
の機器の汚れ、およびその他各種のトラブルを生じ易
く、重大な工程通過性不良問題を引き起こしている。
[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的は、上記したような欠点のない芯鞘型複
合繊維、すなわち鞘成分の厚み斑がなく、しかも偏芯の
ない芯鞘型複合繊維を安定して製造できる方法および装
置を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明者らが上記目的を達成するために研究を続けて
きた結果、芯鞘型複合繊維製造用の口金装置において、
鞘成分の流路の中央に、鞘成分に接触した状態で芯成分
を同心円状に吐き出して合流させ、その合流した溶融重
合体流をその口金板のカウンターボアの内径を入口から
絞り部または入口から紡糸口まで同じにせずに、入口か
ら絞り部または紡糸口に向かって徐々に細くなる錐状形
状の通路、すなわち錐状通路にして芯鞘型複合繊維の溶
融紡糸を行うと上記目的を達成できることを見出した。
そして、その場合に、該錐状通路の長さを20〜30mmとし
且つ傾斜の度合を80゜以上90゜未満にするとより良好な
結果が得られることを見出した。
したがって、本発明は、2種以上の溶融重合体流を芯
鞘型に合流させて溶融紡糸する芯鞘型複合繊維の製造方
法において、鞘成分の流路の中央に、鞘成分に接触した
状態で芯成分を同心状に吐き出して合流させ、その合流
した溶融重合体流を、入口から紡糸口または紡糸口近傍
に向かって細くなってゆく錐状通路であって、その長さ
が20〜30mmで且つ傾斜の度合が80゜以上90゜未満である
錐状通路を通して溶融紡糸することを特徴とする芯鞘型
複合繊維の製造方法である。
さらに、本発明は、筒状の鞘成分用流路および該鞘成
分用流路の中央に同心状に設けた芯成分用の流路を有す
る分配板、並びに前記分配板の下流側に分配板と接して
配置した入口から紡糸口または紡糸口近傍に向かって細
くなってゆく錐状通路を有する口金板を備え、分配板の
鞘成分用流路出口と口金板の錐状通路の入口との位置お
よび内径が一致しており、且つ前記錐状通路の長さが20
〜30mmで傾斜の度合が80゜以上90゜未満であることを特
徴とする芯鞘型複合繊維製造用の紡糸口金装置である。
そして、上記本発明においては、錐状の通路を設ける
場所(錐状通路の終点)を、「紡糸口または紡糸口近傍
に向かって」としているが、これは錐状通路の終点が口
金板の紡糸口(吐出口)であっても、紡糸口の少し上流
側に設けるいわゆる絞り部の上流側前面であっても、ま
たはそれより更に多少上流側であってもよいことを意味
する。
更に、本発明における「錐状」とは、典型的には円錐
状をいうが、それ以外にも角錐状、例えば三角錐状、四
角錐状、五角錐状以上の多角錐状をいう。一般には円錐
状が望ましい。
本発明を芯成分Aからなる芯部分の周囲を鞘成分Bが
同心円状に包囲している単芯型の芯鞘型複合繊維の製造
について、従来の技術と対比しながら第1図〜第3図に
よって具体的に説明する。
単芯型の芯鞘型複合繊維を製造する場合、分配板2で
2種の溶融重合体AとBが出会い、芯鞘型の溶融重合体
流を形成するが、この場合両者の圧力差を適正な範囲に
おくことが必要であり、両重合体流AとBの圧力差が大
きいと低圧側の重合体流路に高圧側の溶融重合体が逆流
して正常な芯鞘構造を形成しない。溶融重合体流AとB
は、適正な圧力バランスを保ちながら口金板3のカウン
ターボア4上で芯鞘状の重合体流を形成し、層流状態で
カウンターボア4を通過して紡糸口6に至るが、分配板
2と口金板3との接合組立て時のわずかなズレ、分配板
2における芯側重合体Aの鞘側重合体B中への射出方向
のわずかなズレ等によって、カウンターボア4内の層流
状態の芯鞘型重合体流を常に同心円状態に保つのは難し
い。
そして、カウンターボア4の入口の内径m0が絞り部5
前面の内径n0と等しい、m0=n0の関係にある第1図で示
した従来の芯鞘型複合繊維製造用口金装置では、上記し
た芯鞘型重合体流の偏芯は解消されず、紡糸口3から偏
芯した芯鞘型複合繊維がそのまま紡出される。
それに対して、本発明では、例えば第2図に示すよう
に、カウンターボア4はその入口から絞り部前面まで徐
々に細くなる錐状となっていて、カウンターボア(錐状
通路)4の入口の内径m1と絞り部5前面の内径n1とは、
m1>n1の関係を有しているために、芯鞘型重合体流の偏
芯が修正されて芯が中央部に位置するようになり、紡糸
口から紡出された繊維は鞘成分Bの厚み斑および偏芯の
ない良好な芯鞘型複合繊維となる。
また、本発明では第2図における絞り部5を省略し
て、第3図に示したようにカウンターボア(錐状通路)
の入口から紡糸口6までそのまま徐々に錐状の通路を形
成していてもよく、この場合にも鞘成分Bの厚み斑およ
び偏芯のない良好な芯鞘型複合繊維を製造することがで
きる。この第3図の場合には、カウンターボア4の入口
の内径m2と紡糸口6の内径n2とがm2>n0の関係にある。
更に、錐状通路(カウンターボア)の形状は第4図の
ようになっていてもよく、その場合にはm3>n3の関係に
なっている。
上記において、鞘部分の厚みが均一で、偏芯のない芯
鞘型複合繊維を得るために、錐状通路の長さ、すなわち
カウンターボアの入口から終点に至る距離l1、l2および
l3を20〜30mmとしておき、そして錐状通路の傾斜の度合
θ、θおよびθを80゜以上90゜未満としておくの
がよい。
また錐状通路の入口内径と終点内径との比、すなわち
m1:n1、m2:n2およびm3:n3は、使用する重合体の種類や
粘度、芯鞘型複合繊維における芯の数や配置の仕方、繊
維の断面形状や細さ等の種々の要件に応じて、上記した
錐状通路の長さおよび傾斜の度合を満足するようにしな
がら、通常、約4:1〜約1.5:1の範囲から選ぶとよい。
また、本発明において、芯鞘型複合繊維の断面形状は
円形および非円形(異形)のいずれでもよい。異形繊維
とては、例えば三角形、四角形、五角形、六角形等を挙
げることができ、それらの異形繊維は紡糸口の形状を相
当する異形状にしておくことにより製造できる。
また、芯鞘型複合繊維における芯部分の形状も必ずし
も円形でなくてもよく、上記したような異形状であって
もよい。
また、本発明の紡糸口金装置は、筒状の鞘成分用流路
および該鞘成分用流路の中央に同心状に設けた芯成分用
の流路を有する分配板、並びに前記分配板の下流側に分
配板と接して配置した入口から紡糸口または紡糸口近傍
に向かって細くなってゆく錐状通路を有する口金板を備
え、分配板の鞘成分用流路出口と口金板の錐状通路の入
口とが位置および内径において一致しており、且つ前記
錐状通路の長さが20〜30mmで傾斜の度合が80゜以上90゜
未満である紡糸口金装置であればいずれでもよく、その
他の部分の構造などは問わない。
本発明では、使用する重合体の種類は2種類に限定さ
れず、3種類以上であっても良好な芯鞘型複合繊維を製
造することができる。重合体の組合せは熱可塑性重合体
同士であれば制限はなく、紡糸時の溶融粘度と口金単位
面積当り流量が、紡糸可能な適性範囲(例えば特公昭第
41−293号公報に記載されている適性範囲)であればど
のような組合せでも良好な芯鞘構造が得られる。また、
本発明による場合は、芯側重合体および鞘側重合体のう
ちの一方の溶融粘度と口金単位面積当り流量が該適性範
囲から外れていても、もう一方の重合体の溶融粘度およ
び口金単位面積当り流量が適性範囲にあれば良好な芯鞘
構造が得られる場合が多い。したがって、本発明による
場合は、その溶融粘度や口金単位面積当り流量が溶融紡
糸の適性範囲になく、そのためそれ単独では従来溶融紡
糸することができなかった重合体を、他の溶融紡糸可能
な重合体と組合せて芯鞘型複合紡糸することが可能であ
り、それによって従来得られなかった特性を有する繊維
の製造が可能である。そして、そのような例としてはポ
リエステルを芯成分としエチレン−ビニルアルコール共
重合体を鞘成分とする芯鞘型複合繊維の製造を挙げるこ
とができ、そこで得られた繊維は、エチレン−ビニルア
ルコール共重合体の物性である発色性、吸水性、ドレー
プ性など従来の溶融紡糸繊維にない特性を有している。
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本
発明はそれにより限定されない。
《実施例1および比較例1》 芯用重合体(A)としてポリエチレンテレフタレート
(溶融粘度1100ポイズ、290℃)を、鞘用重合体(B)
としてポリエチレン(溶融粘度790ポイズ、290℃)を用
いて、第1図に示した口金装置[m0=n0=3mm;m0/n0
1;l0=25mm;傾斜なし(第2図のθに相当する角度が9
0゜である)]に、重合体Aと重合体Bを下記の表1に
示した重量比で供給して、内径0.3mmの円形紡糸口から2
1g/min・mm2(重合体AとBの合計)の割合で紡出し
て、1000m/minで巻取って断面円形の芯鞘型複合繊維を
製造して、その偏芯度hを測定した(比較例1)。
第2図に示した口金装置(m1=3mm;n1=1.5mm;m1/n1
=2.0;l1=25mm;紡糸口内径=0.3mm;θ=87゜)を使
用した以外は、上記と同様にして芯鞘型複合繊維を製造
した(実施例1)。上記の結果を下記の表1に示す。
なお上記において、偏芯度hは第5図に示すように、
鞘成分の最も薄い部分の寸法をa(mm)とし、鞘成分の
最も厚い部分の寸法をb(mm)として、h=a/bにより
求めた。したがって、hが1に近いほど偏芯が少ないこ
とを意味する。
上記表1の結果から、錐状に細くなっていて、長さが
25mmで且つ傾斜の度合が87゜である錐状通路(カウンタ
ーボア)を有する紡糸口金装置を使用して芯鞘型複合繊
維を製造している本発明の実施例1の場合には、重合体
Aと重合体Bとの供給量を変えても偏芯度hが1に近く
(h=0.77〜0.90)、鞘成分の厚さが均一な偏芯の度合
の少ない芯鞘型複合繊維が得られること、それに対して
カウンターボアの内径がその入口から絞り部前面まで均
一な口金装置を使用している従来技術に相当する比較例
1の場合(カウンターボアに傾斜がなくθに相当する
角度が90゜のとき)には、偏芯度hが1から大きく隔っ
たっており(h=0.69〜0.42)、鞘部の厚さが不均一で
偏芯度合の大きい芯鞘型複合繊維になること、またその
傾向は芯部用重合体Aの供給割合が多くなるほど増すこ
とがわかる。
《実施例2および比較例2》 芯側重合体(A)としてポリブチレンテレフタレート
(溶融粘度1250ポイズ、200℃)を、鞘側重合体(B)
としてポリエチレン(溶融粘度1000ポイズ、200℃)を
用いて、第1図に示した口金装置(m0=n0=4mm;m0/n0
=1.0;l0=30mm)に、重合体Aと重合体Bを下記の表1
に示した重量比で供給して、内径0.3mmの円形紡糸口か
ら25g/min・mm2(重合体AとBの合計)の割合で紡出
し、800m/minで巻取って断面円形の芯鞘型複合繊維を製
造して、その偏芯度hを測定した(比較例2)。
第2図に示した口金装置(m1=4mm;n1=1.5mm;m1/n1
=3.0;l1=30mm;紡糸口内径=0.3mm;θ=88゜)を使
用した以外は、上記と同様にして芯鞘型複合繊維を製造
した(実施例2)。
上記実施例2および比較例2で製造された芯鞘型複合
繊維の偏芯度hを実施例1および比較例1と同様にして
測定した。
その結果を下記の表2に示す。
上記表2の結果から、錐状に細くなり、長さが30mmで
且つ傾斜の度合θが88゜である錐状通路(カウンター
ボア)を有する口金装置を使用して芯鞘型複合繊維を製
造している本発明の実施例2の場合は、重合体Aと重合
体Bとの供給量を変えても、鞘成分の厚さが均一な偏芯
の度合の少ない芯鞘型複合繊維が得られているのに対し
て、カウンターボアの内径がその入口から絞り部前面ま
で均一な口金装置を使用している従来技術に相当する比
較例2の場合(カウンターボアに傾斜がなくθに相当
する角度が90゜のとき)には、偏芯度hが1から大きく
隔たっており(h=0.31〜0.50)、鞘成分の厚さが不均
一で偏芯度合の大きい芯鞘型複合繊維になること、また
その傾向は芯部用重合体Aの供給割合が多くなるほど増
すことがわかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は芯鞘型複合繊維を製造するための従来の紡糸口
金装置を示す図である。 第2図〜第4図は芯鞘型複合繊維をするための本発明の
紡糸口金装置の具体例を示す図である。 第5図は芯鞘型複合繊維における偏芯度を測定する際の
採寸方法を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−14321(JP,A) 実開 昭49−56216(JP,U) 特公 昭48−20162(JP,B1)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】2種以上の溶融重合体流を芯鞘型に合流さ
    せて溶融紡糸する芯鞘型複合繊維の製造方法において、
    鞘成分の流路の中央に、鞘成分に接触した状態で芯成分
    を同心状に吐き出して合流させ、その合流した溶融重合
    体流を、入口から紡糸口または紡糸口近傍に向かって細
    くなってゆく錐状通路であって且つその長さが20〜30mm
    で傾斜の度合が80゜以上90゜未満である錐状通路を通し
    て溶融紡糸することを特徴とする芯鞘型複合繊維の製造
    方法。
  2. 【請求項2】筒状の鞘成分用流路および該鞘成分用流路
    の中央に同心状に設けた芯成分用の流路を有する分配
    板、並びに前記分配板の下流側に分配板と接して配置し
    た入口から紡糸口または紡糸口近傍に向かって細くなっ
    てゆく錐状通路を有する口金板を備え、分配板の鞘成分
    用流路出口と口金板の錐状通路の入口との位置および内
    径が一致しており、且つ前記錐状通路の長さが20〜30mm
    で傾斜の度合が80゜以上90゜未満であることを特徴とす
    る芯鞘型複合繊維製造用の紡糸口金装置。
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