JP2891425B2 - 複合フィラメントを湿式紡糸する口金パック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、多数の複合フィラメント、特に複合アクリ
ル樹脂フィラメント、更に詳細には２種類の構成要素間
の収縮の差により熱間または熱間／湿潤処理の際にらせ
ん状けん縮を発生させる特殊な能力を有する複合アクリ
ル樹脂フィラメント、を湿式紡糸する口金パックに関す
るものである。（この能力を有する複合フィラメントは
一般に「コンジュゲート・フィラメント」と称され
る。）ここに使用される用語「複合フィラメント」は、
フィラメントの長さに沿って並行またはシーズ／コア形
態の何れかに配列された２種類の構成要素から成るフィ
ラメントを意味する。ここに使用される用語「湿式紡
糸」は、繊維形成重合体の溶液が紡糸パックからオリフ
ィスを経て液体凝固媒質内へ直接に押し出され、そこで
重合体が凝固して、更に加工されるフィラメントを形成
する工程を意味する。紡糸パックはなるべくなら、液体
凝固媒質内に浸せきされることが望ましい。しかし望む
ならば、紡糸口金を液体媒質の表面からわずかな距離
（例えば0.5〜2cm）だけ上方に置いても良い。

従来技術、および発明が解決しようとする課題 複合フィラメントを湿式紡糸するのに役立つ紡糸パッ
クは従来技術に示されており、例えば米国特許第3,176,
345号には、一緒にボルト締めされた重なったプレート
から成る口金パックが記載されている。若干のプレート
にはオリフィスを画定するスロットがあり、残余のプレ
ートにはマニホルドを画定する中空領域がある。プレー
トは、スロット付きプレートが２枚のマニホルド・プレ
ート間に挟まれるように配列される。パックの作動中、
加圧された２種類の溶液がパックへ供給されて、一方の
重合体紡糸液がスロット付きプレートの一方側のマニホ
ルド・プレートへ流れ、他方の重合体溶液がスロット付
きプレートの他方側のマニホルド・プレートへ流れる。
２種類の溶液はスロット付きプレートのスロットの各各
において結合し、単一の流れとして各スロットから押し
出され、凝固すると、複合フィラメントが得られる。こ
のパックの使用中に遭遇する一つの問題は、より低い粘
度の溶液が更に高い粘度の溶液を取り囲む傾向を有する
ため、フィラメントの２種類の構成要素の配分が均等で
ないことである。

課題を解決するための手段 本発明によれば、複合フィラメントを湿式紡糸するの
に役立つ紡糸パックが得られる。このパックは、各フィ
ラメントの全長に沿い且つ全フィラメントを通じて構成
諸要素のほぼ均等な配分を有する多数のコンジュゲート
・フィラメントを供給し得ることを特徴とする。このパ
ックには、２種類の紡糸ドープが紡糸口金への途中に流
過する開口部を画定する複数の組み立てられた金属プレ
ートが含まれる。本発明のパックは、20,000本を超える
コンジュゲート・アクリル樹脂フィラメントから成るト
ウを湿式紡糸するのに特に役立つ。次いでこのトウは、
大きなかさが望ましいとされる用途に役立つ糸、例えば
手芸用糸やセータ用糸、に加工することができる。

実施例および作用 本発明の紡糸パックには、個々の薄い金属プレートが
含まれている。一般に、４枚の異なる形式の薄いプレー
トに加えて、２枚のエンド・プレートと１枚の紡糸口金
プレートとがある。このパックは、先ず所要数量の各形
式のプレートを、望ましくは、ステンレス鋼で作ること
によって得られる。これらのプレートは、例えば、放電
加工（時にはワイヤ・カッティングと称される）の技法
により若しくはフォトエッチングにより多数の固体プレ
ートを機械して作ることができる。次いでプレートは適
当な順序で組み立てられ、適切な装置により、湿式紡糸
工程で通常遭遇する諸条件の下では漏れることのない構
造に変えられる。構造はなるべくなら、一般に拡散結合
（時には均衡加圧と称される）として周知の工程を利用
することによりモノシリックな構造に変えることが望ま
しい。拡散結合の際、組み立てられたプレートは清浄に
され、隣接する金属プレートの分子をプレート間で急速
に拡散させて、組み立てられたプレートをモノリシック
な構造に変えさせるのに充分な条件下で加熱しながら、
不活性雰囲気中または真空の下で一緒に保持される。例
えばステンレス鋼プレートの拡散結合は、プレートを92
7゜〜1038℃の範囲の温度で1/2h〜24hの範囲の期間加熱
しながら、446〜13,892kPの範囲の圧力でプレートを保
持することにより達成される。プレートを、ステンレス
鋼で作る代りに他の材料で、即ちセラミックや炭素のよ
うな材料で作り得ることも予測される。

本発明の好適な紡糸パックおよびその構成諸部品を添
付の諸図に示す。第２図について説明すると、紡糸パッ
ク５は、第２図に示す如く配列されたエンド・ウォール
またはプレート20と、スペーサ・プレート21,24と、キ
ャピラリ・プレート22と、デバイダ・プレート23と、紡
糸口金プレート25とから成る。第３図および第４図に示
す如く、スペーサ・プレート21,24の各々には、中央空
所50に通じる入口41,44がある。第５図に示す如く、キ
ャピラリ・プレート22の各々には、その下方エッジから
選択された距離だけ内方へ垂直に延びる長方形のスロッ
ト60がある。第６図に示す如く、デバイダ・プレート23
の各々には、その下方エッジから内方へ垂直に延びる長
方形のスロット70がある。スロット60はスロット70と同
じ幅であるが、更に長い。プレート22,23が第２図に示
すように配列されると、スロット70がスロット60と整合
する。スペーサ・プレート21は、第１図に示す如く、プ
レート21の入口41がプレート24の入口44と逆にされてい
る点でスペーサ・プレート24と異なっている。紡糸口金
25にはオリフィス80があって、均等なフィラメントの形
式を容易にさせている。紡糸口金プレート25は、何れか
適宜の装置により他のプレートへ取り付けることができ
る。本発明の好適な実施例によれば、紡糸口金プレート
25を他のプレート上に圧縮ばめ（伸張）される。この実
施例によれば、プレート20〜24は、紡糸口金プレート25
が上に伸張され湾曲した（凸状の）下面を画定するよう
に構成され配列される。プレート20〜24上への紡糸口金
プレート25の伸張は、紡糸口金プレート25を他のプレー
ト上へ引くクランプのような、適宜の機械的な装置によ
り達成できる。プレート20〜24により画定される凸面
は、紡糸口金プレート25の上面に合致し且つそれに対し
て整合する。（プレート20〜24により形成される下面が
凸状でなく平たんであれば、パックの使用中、紡糸口金
25は、その他から膨らみ且つそれから離れようとす
る。）プレート23のスロット70は紡糸口金プレート25の
オリフィス80と整合し、スロット60とオリフィス80との
何等かの不整合を補整する。しかし望むならば、スロッ
ト70は省略しても良い（即ちプレート23は開口がなくて
も良い）。

本発明の別の実施例によれば、紡糸口金プレート25が
パック５から省かれ、プレート23にはスロット70があ
り、プレート20〜24により画定されるパックの下面は平
たんである。（この場合、プレート23が無開口であれ
ば、プレート23に当接する対向スロット60の各対は、１
本の複合繊維ではなく２本の単繊維を形成する。） 第１図および第２図について説明すると、パック５の
作動中、紡糸口金プレート25とスロット70とを用いて２
種類の重合体溶液（即ちドープ）が、マニホルド（図示
せず）により加圧されて開口部41,44へ、一方の溶液は
開口部41、他方の溶液は開口部42へ、それぞれ個別に供
給される。溶液は開口部41,44から空所50内へ流れる。
溶液は空所50からスロット60を流過し、スロット70内で
結合し若しくは合体する。結合した溶液はスロット70を
流過し、紡糸口金プレートのオリフィス80からの流れと
して押し出される。スロット60,70およびオリフィス80
は、所望の速度でオリフィス80を流過する際の各紡糸ド
ープの圧力降下が、なるべくなら、239〜1480kPの範囲
にあるように、注意深く大きさを定められる。これによ
り各オリフィス80は、正確に制御されたドープの流れを
その出口へ送り出すことができる。溶液は、凝固した場
合、２種類の紡糸液の粘度に応じてフィラメントの長手
方向軸線に沿った並行若しくはシーズ／コア形態の何れ
かに構成諸要素が配列されるようにした複合フィラメン
トを提供する流れの形で、オリフィス80から放出され
る。一般に、溶液が同じ粘度の場合には構成要素が並行
形態で配列されるが、溶液が各々異なる粘度であれば、
より低い粘度の溶液がより高い粘度の溶液を取り囲む傾
向を有するため、構成諸要素はシーズ／コア形態に配列
され若しくはそれに近づく。紡糸パック５の一実施例に
よれば、スロット60の厚さと幅との大きさを、２種類の
紡糸ドープの一方がオリフィス80への途中で流過するそ
れが、他方の紡糸ドープが流過するそれよりも小さい断
面積となるように定めることにより、改良した流れの配
分が達成される。本発明の別の実施例によれば、シーズ
／コア繊維の形成が、スロット60,70により画定される
各開口部と、各紡糸口金プレートのオリフィス80との間
に管を置くことにより容易にされる。この管は、例えば
長さが2.54cmで、各前記開口部とその対応的なオリフィ
ス80とへシール自在に接続されている。

パック５の作動中、ドープは水性凝固液よりも可成り
熱い（30゜〜60℃）。パックの外側部分に位置する空所
50内のドープが、水性凝固液では、パックの中心に位置
する空所50内のドープより大幅には冷却されない、とい
うことは重要である。ドープの温度を低下させることに
よりその粘度が増大され、そのパックを流過する速度が
低下され、その結果、より小さい直径の繊維を形成させ
る。これを防止するには、例えばパックにジャケットを
被せてジャケット内に加熱流体（例えば蒸気若しくは
油）を循環させることにより、または加熱された流体を
循環させるためプレート内に流路を設けることにより、
パックを加熱することが在来の慣習である。

可能な最大レベルのかさを生成する能力を有するコン
ジュゲート型のフィラメントを提供するため、構成諸要
素は、構成要素の配分が1:1の比に、即ち断面において
フィラメントの一方の半分が全て一方の構成要素から成
り、他方の半分が全て他方の構成要素から成るような並
行形態に配列される。フィラメントの構成要素の配分
は、溶液がオリフィスへ供給される適切な速度を選ぶこ
とにより選定することができ、例えば溶液の一方がオリ
フィスへ他方の溶液の２倍の速度で供給された場合、ニ
ュートン流動およびその他の諸条件が依然同一であると
仮定すれば、フィラメントの２種類の構成要素の配分は
1:2の比となる。各フィラメント毎の、および全フィラ
メントを通じての、構成諸要素の配分はデバイダ・プレ
ート23によりほぼ同様に維持される。

本発明のパックは構成諸要素の配分が1:1であるよう
な、少なくとも20,000本のコンジュゲート・アクリル樹
脂フィラメントから成るトウを提供するのに特に役立
つ。このパックにより形成されるフィラメントとの各々
の大きさはオリフィス80の断面積によって定められるの
で、20,000本以上のフィラメントを紡糸することのでき
るパックを得るためには、プレート22,23が薄く且つス
ロットが狭くなければならない。この種のパックを作る
のに適したプレートは、例えば、各々が0.0762mm（3mi
l）の厚さを有するデバイダ・プレート23、各々が0.152
4mm（6mil）の厚さを有するキャピラリ・プレート22お
よび各々が0.7874mm（31mil）の厚さを有するスペーサ
・プレート21,24である。（一般的な紡糸口金プレート2
5は0.152cmの厚さを、また各オリフィス80は0.009cmの
直径を有する。）なるべくなら、放電加工技法により、
プレート22,23にスロット60,70を設けることが望まし
い。プレートは、第２図に示す順序に組み立てられる。
この組立ての順序は、所望数のオリフィスを備えるパッ
クが達成されるまで継続される。プレートは、プレート
の組立ておよび結合の間中、合せロッド28により、整合
させて保持される。組み立てられたパックは次いで、な
るべくなら、モノリシックな構造を得るため適切な拡散
結合を施される。

本発明を更に例示するために次の例を示す。この例に
おいて、百分率は重量百分率である。

例 この例は、本発明のパックを使用する湿式紡糸コンジ
ュゲート・アクリル樹脂フィラメントを示す。

25％の重合体を含有する溶液を得るため、92.5％のア
クリルニトリル（AN）と7.5％の酢酸ビニル（VA）とを
含む適量のアクリル重合体をジメチルアセトアミド（DM
Ac）中に溶解させることにより、第一紡糸液が作られ
る。同様にしてほとんど同じ粘度の第二紡糸液が作られ
るが、この場合、アクリル重合体は、92.1％のANと7.3
％のVAと0.6％のナトリウム・ｐ・スルホフェニル・メ
タリル・エーテル（SPME）とを含む。紡糸のため、添付
の図に示した、30,000個のオリフィスを有するパックが
使用される。このパックは、45℃の温度の、DMAcの55％
水溶液から成る凝固浴槽内に浸せきされる。100℃の第
一液が入口41（第１図）を経てパック内へ供給され、10
0℃の第二紡糸液が入口44（第１図）を経てパック内へ
供給される。結果として生じた、構成諸要素が並行形態
に配列された、30,000本の複合フィラメントから成るト
ウが、第１組のロールにより0.9回の理論的ジェット・
ストレッチを以て、6.1m/min（20fpm）の線速度で凝固
浴槽から引き出され、これらのロール上で洗浄され、次
いで第１組のロールと第２組のロールとの間の沸騰水中
で６回ストレッチされ、第２組のロール上で洗浄され、
乾燥ロール上で乾燥され、36.6m/min（120fpm）の速度
でワインダのボビン上に集束される。次いでトウは、ト
ウのコンジュゲート・フィラメント内に存在する潜在的
ならせん状のけん縮を発現させない条件下でクリンプさ
れ且つアニールされる。次いでトウはステープルに変え
られ、糸のかせにされる。次いで糸は湿式染色され、潜
在的ならせん状のけん縮を発現させる条件下で乾燥され
る。結果として生じた糸は、顕微鏡下で観察された場合
に優れたかさを備えており、トウの構成諸要素の配分は
各フィラメントの長さに沿い且つ全フィラメントを通じ
てほぼ均等であり、構成諸要素のスプリットの目に見え
る証拠は全くない。

関連する諸実験においては、構成諸要素がシーズ／コ
ア形態に配列されるようにした複合フィラメントが上記
ドープを利用して作られたが、この場合、ドープは、SP
MEを含有するドープが他のドープより粘性が少ない（例
えば６分の１）ように作られている。同様な結が得られ
ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な紡糸パックの平面図、第２図は
第１図に示す紡糸パックの正面図、第３図は第１図に示
すプレート21の右側面、第４図は第２図に示すプレート
24の右側面図、第５図は第２図に示すプレート22の右側
面図、第６図は第２図に示すプレート23の右側面であ
る。 20:エンド・プレート 21,24:スペーサ・プレート 22:キャピラリ・プレート 23:デバイダ・プレート 25:紡糸口金プレート 50:マニホルド開口部 60,70:スロット 80:オリフィス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホブソン レオン スキーン アメリカ合衆国ノースカロライナ州 ハ イ ポイント，オウク ドライブ 4109 (56)参考文献 特公 昭55−14172（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭59−7802（ＪＰ，Ｂ２) 特公 昭46−22888（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許3176345（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) D01D 5/30 - 5/36 D01F 8/00 - 8/18

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一対のエンド・プレート（20）と、第一の
   スペーサ・プレート（21）と、第二のスペーサ・プレー
   ト（24）と、少なくとも一つのキャピラリ・プレート
   （22）の対と、デバイダ・プレート（23）とを含む湿式
   紡糸用口金パックであって、これらのプレートは、各デ
   バイダ・プレート（23）が一対のキャピラリ・プレート
   （22）の間にあってそれに接し且つ前記第一及び第二の
   スペーサ・プレート（21），（24）の各々が一対のキャ
   ピラリ・プレート（22）の間または一方のキャピラリ・
   プレート（22）と一方のエンド・プレート（20）との間
   にあってそれに接するように互いに重ねられて配列され
   ており、前記第一のスペーサ・プレート（21）及び第二
   のスペーサ・プレート（24）が交互に配置され、前記キ
   ャピラリ・プレート（22）の各々は、該キャピラリ・プ
   レートのエッジから内方へ延びる複数の第一のスロット
   （60）を有しており、前記デバイダ・プレート（23）の
   各々は、該デバイダ・プレートのエッジから内方へ延び
   る複数の第二のスロット（70）を有しており、前記第一
   のスロット（60）が前記第二のスロット（70）よりも更
   に内方へ延び、該第一及び第二のスロット（60），（7
   0）はそれぞれ紡糸口金オリフィスを画定し、前記第一
   及び第二のスペーサ・プレート（21），（24）の各々
   が、前記第一のスロット（60）と連通するマニホルド開
   口部（50）を有し、前記第一のスペーサ・プレート（2
   1）はそのマニホルド開口部内へ第一紡糸液を押しやる
   装置を備え、前記第二のスペーサ・プレート（24）はそ
   のマニホルド開口部内へ第二紡糸液を押しやる装置を備
   え、前記複合フィラメントの構成諸要素の配分を制御す
   る手段が前記デバイダ・プレート（23）により得られる
   ことを特徴とする、複合フィラメントを湿式防糸する口
   金パック。
2. 【請求項２】請求項１に記載されたパックにして、第二
   のスロット（70）に整合するオリフィス（80）を有する
   紡糸口金プレート（25）を取り付けたパック。
3. 【請求項３】請求項２に記載されたパックにおいて、前
   記全てのプレート（20−24）がステンレス鋼で作られる
   ようにしたパック。
4. 【請求項４】請求項３に記載されたパックにおいて、少
   なくとも20,000個のオリフィス（80）を備えるに充分な
   数の第一及び第二のスロット（60），（70）を前記パッ
   クが有するようにしたパック。
5. 【請求項５】請求項１に記載されたパックにおいて、一
   体的構造を備えるように組み立てられるパック。
6. 【請求項６】請求項１に記載されたパックにおいて、２
   種類の紡糸液の一方を受けるようにされた第一のスロッ
   ト（60）が、前記の２種類の紡糸液の他方を受けるよう
   にされた他の第一のスロット（60）よりも大きい断面積
   であるようにしたパック。
7. 【請求項７】請求項２に記載されたパックにおいて、前
   記紡糸口金プレート（25）が前記全てのプレート（20）
   〜（24）の下側の面全体に及ぶようにしたパック。
8. 【請求項８】請求項７に記載されたパックにおいて、前
   記面が、前記紡糸口金プレート（25）の面に合致する凸
   面形状であるようにしたパック。