KR20140131909A

KR20140131909A - 복합 구금 및 복합 섬유의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140131909A
Application number: KR1020147019913A
Authority: KR
Inventors: 조지 후나코시; 마사토 마스다
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2014-11-14
Also published as: EP2824225B1; JP2013185283A; EP2824225A1; KR101953661B1; CN104160072A; JP5821714B2; WO2013133056A1; CN104160072B; EP2824225A4

Abstract

도성분 폴리머와 해성분 폴리머에 의해 구성되는 복합 폴리머 흐름을 토출하기 위한 복합 구금이며, 각 폴리머 성분을 분배하기 위한 분배 구멍 및 분배 홈이 형성된 1매 이상의 분배판과, 분배판의 폴리머의 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고 복수의 도성분 토출 구멍과 복수의 해성분 토출 구멍이 형성된 최하층 분배판으로 구성되고, 중심(O)을 중심으로 반경(R1)의 원주선(C1) 상에 배치된 n개의 도성분 토출 구멍과, O를 중심으로 반경(R2)의 원주선(C2) 상에 배치된 n개의 해성분 토출 구멍과, O를 중심으로 반경(R3)의 원주선(C3) 상에 n개의 군중심(P)을 갖고, 군중심(P)을 중심으로 반경(R1)의 원주선(C5) 상에 형성된 n개의 도성분 토출 구멍과, P를 중심으로 반경(R2)의 원주선(C6) 상에 형성된 n개의 해성분 토출 구멍이 존재하고, 다음 식(1), (2)을 만족하고, 또한 소정의 배치로 되는 것을 특징으로 한다.
(1) R1≤R2·cos(180/n[도]) 식(1)
(2) R3=2·R2 식(2)

Description

복합 구금 및 복합 섬유의 제조 방법{MANUFACTURING METHOD FOR COMPOSITE SPINNERET AND COMPOSITE FIBER}

본 발명은 복합 구금 및 복합 섬유의 제조 방법에 관한 것이다.

폴리에스테르나 폴리아미드 등의 열가소성 폴리머를 이용한 섬유는 역학 특성이나 치수 안정성에 뛰어나기 때문에 용도가 다양화되고, 다양한 기능성을 부여한 섬유가 많이 개발되게 되었다.

예를 들면 의료 용도로는 소프트한 감촉 등을 부여하는 목적으로 단사 세섬도화·다필라멘트화나, 흡수·속건성의 향상이나 광택감을 변경하는 등의 목적으로 단사 이형 단면화, 또한 선명성이 뛰어난 염색의 실현 등의 새로운 기능성 부여의 목적으로 폴리머를 개질하는 등의 개량이 행해지고 있다. 또한, 산업 자재 용도로는 마찬가지로 단사 세섬도화·다필라멘트화나 단사 이형 단면화 이외에 고강도화, 고탄성화나, 내후성, 난연성 등의 새로운 기능성 부여를 겨냥한 폴리머의 개질 등의 개량이 행해지고 있다. 또한, 상기 개량에 더해서 2종류 이상의 폴리머를 조합함으로써 단일 성분의 폴리머로는 불충분한 성능을 보완하거나, 또한 완전히 새로운 기능을 부여하는 복합 섬유의 개발도 활발히 행해지고 있다.

이 복합 섬유에는 복합 구금을 이용하여 얻어지는 심초형, 사이드 바이 사이드형, 해도형 섬유와, 폴리머끼리를 용융 혼련함으로써 얻어지는 알로이형이 있다. 심초형은 심성분을 초성분이 피복함으로써 단독 섬유로는 달성되지 않는 감촉, 부피성 등과 같은 감성적 효과, 또한 강도, 탄성률, 내마모성 등과 같은 역학 특성의 부여가 가능해진다. 또한, 사이드 바이 사이드형에서는 단독 섬유에서는 불가능했던 권축성을 발현시켜 스트레치성 등을 부여하는 것이 가능해진다.

그리고, 해도형에서는 용융 방사한 후에 이용출(易溶出) 성분(해성분)을 용출 함으로써 난용출(難溶出) 성분(도성분)만이 잔존하여 단섬유의 실 지름이 나노 오더인 극세 섬유를 얻는 것이 가능해진다. 이와 같은 극세 섬유로 되면 의료 용도로는 일반적 섬유에서는 얻을 수 없는 유연한 터치나 부드러움이 발현되어 인공 피혁이나 새로운 감촉 텍스타일 등에 적용할 수 있고, 또한 섬유 간격이 치밀해지므로 고밀도 직물로서 방풍성, 발수성이 필요로 되는 스포츠 의료 용도로도 전개할 수 있다. 또한, 산업 자재 용도로는 비표면적이 증대하고 진애 포집성이 높아짐으로써 고성능 필터 등에의 적용이나, 또한 극세 섬유가 미세한 홈에 들어가서 오염을 닦아냄으로써 정밀 기기 등의 와이핑 클로스나, 정밀 연마포 등에도 적용이 가능해진다.

또한, 심초형은 심성분을 초성분이 피복함으로써 단독 섬유에서는 달성되지 않는 감촉, 부피성 등과 같은 감성적 효과, 또한 강도, 탄성율, 내마모성 등과 같은 역학 특성의 부여가 가능해진다. 또한, 사이드 바이 사이드형에서는 단독 섬유에서는 불가능했던 권축성을 발현시켜 스트레치성 등을 부여하는 것이 가능해진다.

또한, 복합 구금에 의해 복합 섬유를 제조하는 방법을 일반적으로 복합 방사법이라 하고, 폴리머끼리의 용융 혼련으로 제조하는 방법을 폴리머 알로이법이라 한다. 상술한 바와 같은 극세 섬유를 제조하기 위해서는 폴리머 알로이법으로도 가능하지만, 섬유 지름의 제어에는 한계가 있어 균일, 균질한 극세 섬유를 얻는 것이 곤란하다. 이에 반해, 복합 방사법은 복합 구금으로 복합 폴리머 흐름을 정밀히 제어하고, 특히 실의 주행 방향에 있어서 고정밀도한 실 단면 형태를 균일, 균질하게 형성할 수 있는 점에 있어서는 폴리머 알로이법보다 우위성이 높다고 여겨지고 있다. 당연히, 이 복합 방사법에 있어서의 복합 구금 기술이 안정적으로 실 단면 형태를 결정하는데 매우 중요하여 종래부터 다양한 제안이 행해지고 있다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는 도 11에 나타낸 바와 같은 복합 구금이 개시되어 있다. 도 11의 (b)는 특허문헌 1의 복합 구금의 평면도이며, 도 11의 (a)는 (b)의 부분 확대 평면도이다. 도면 중, 검은 환형의 1은 도성분 폴리머를 토출하는 도성분 토출 구멍, 흰 환형의 4는 해성분 폴리머를 토출하는 해성분 토출 구멍, 5는 최하층 분배판, 8은 분배 홈을 각각 나타낸다. 이하, 각 도면에 있어서 설명 완료한 도면에 대응하는 부재가 존재하는 경우에는 동일한 참조 부호를 이용하여 설명을 생략하는 경우가 있다.

특허문헌 1은 분배판을 복수매 겹치고, 그 분배판의 최하층에 분배 홈(8), 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)을 형성한 최하층 분배판(5)을 배치하고, 분배판에 의해 난용출 성분인 도성분 폴리머와, 이용출 성분인 해성분 폴리머를 미리 다수로 분배한 후, 최하층 분배판(5)의 도성분 토출 구멍(1)과 해성분 토출 구멍(4)으로부터 양 성분의 폴리머를 각각 토출하고, 토출 직후에 복합화시킴으로써 해도형의 복합 섬유를 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다. 또한, 이 복합 구금을 이용함으로써 도 형상이 육각형 단면(허니콤 형상)으로 되는 61개의 균형적으로 분배된 복합 섬유를 제조할 수 있는 것이 기재되어 있다. 또한, 이 복합 구금은 일반적으로는 분배판 방식 구금이라 부르고 있다.

그러나, 특허문헌 1의 복합 구금에서는 본 발명자들의 지견에 의하면 구멍군의 배치 패턴으로서 도성분 토출 구멍(1)의 주위에 육각형을 형성하도록 해성분 토출 구멍(4)을 배치함으로써 도 형상은 육각형 단면으로 되지만, 그 이외의 구멍군의 배치 패턴은 제시되어 있지 않고, 다종인 도 형상을 갖는 해도형의 복합 섬유를 얻을 수 없는 경우가 있다. 또한, 최하층 분배판(5)의 동일면에 도성분 토출 구멍(1)과 해성분 토출 구멍(4)을 배치하기 때문에 도성분 토출 구멍(1)을 많이 배치할 수 없어 구멍 충전 밀도를 크게 할 수 없고, 그 결과 나노 오더의 극세 섬유를 얻을 수 없는 경우가 있다. 특히, 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지하기 위해서 하나의 도성분 토출 구멍(1)의 주위에 복수의 해성분 토출 구멍(4)을 배치하고 있으므로, 최하층 분배판(5)에는 도성분 토출 구멍(1)보다 많은 구멍수의 해성분 토출 구멍(4)이 배치되어 있기 때문에 도성분 토출 구멍(1)을 배치하는 개소가 한정되어서 도성분 토출 구멍(1)의 구멍수를 많게 할 수 없는 경우가 있다. 이것은 특허문헌 1의 실시예에 기재되어 있는 바와 같이 얻어지는 섬유가 0.06데니어(섬유 지름 시산 : 약 φ2.5㎛)로 섬유 직경이 미크론 사이즈이며, 나노 오더에는 이르지 않고 있다. 여기서, 도성분 토출 구멍(1)을 많이 배치하려고 하면 복합 구금이 대형화되고, 섬유 분야의 다추형(多錘型) 방사 설비에서는 생산성, 조업성이 바람직하지 못한 문제가 발생하는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 1과 다른 구멍 배치 패턴으로서 도 9, 도 10이 개시되어 있다. 도 9, 도 10은 특허문헌 3, 특허문헌 5의 복합 구금의 부분 확대 평면도이다. 본 발명자들의 지견에 의하면 특허문헌 3, 특허문헌 5는 도성분 토출 구멍(1)의 주위에 해성분 토출 구멍(4)을 3등배(等配), 또는 4등배(지그재그 배치)로 배치한 패턴이며, 일견 도성분이 다각형으로 되는 해도형의 복합 섬유를 얻을 수 있을 것 같지만, 본 발명자들의 지견에 의하면 실제로는 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생하는 경우가 있다. 특히, 해성분 폴리머는 용융 방사한 후에 용출하기 때문에 생산성의 관점으로부터 보면 폴리머 토출량비는 용출하는 해성분 폴리머를 적게 하고 도성분 폴리머를 많게 하는 것이 바람직하지만, 그 경우에는 도성분 폴리머끼리의 합류가 보다 현저해진다. 또한 본 발명자들의 지견에 의하면, 일단 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생하면 각 성분 폴리머의 토출량 및 토출량비 등의 방사 조건을 변경해도 문제를 해소할 수 없는 경우가 있고, 최악의 경우는 복합 구금을 변경하지 않으면 생산 불가능하게 되어 생산성이 악화되는 경우가 있다.

또한 상세한 구멍 배치 패턴은 기재되어 있지 않지만, 다종의 도 형상을 갖는 해도형의 복합 섬유를 제조하는 복합 구금이 특허문헌 2에서 개시되어 있다. 도 14(a)는 특허문헌 2의 복합 구금에 의해 제조된 복합 섬유의 단면 형태를 나타낸 단면도이다. 특허문헌 2의 복합 구금은 복수개의 도성분 토출 구멍(1)을 임의의 형상으로 모아서 배치함으로써 도 형상을 임의의 단면 형상으로 할 수 있다고 기재되어 있다. 여기서, 얻어지는 복합 섬유의 단면 형태는 도 14(a)에 나타낸 바와 같이 1개의 복합 섬유 내에 복수개의 별형 단면 형상을 갖는 것이 기재되어 있다.

그러나 본 발명자들의 지견에 의하면, 특허문헌 2의 복합 구금에서는 하나의 임의의 도 형상을 형성하기 위해서 복수개의 도성분 토출 구멍(1)을 밀집시켜서 배치할[임의의 단면 형상의 가장자리를 둘러싸도록 도성분 토출 구멍(1)을 밀집시켜서 배치한다] 필요가 있기 때문에, 1개의 구금당 배치할 수 있는 도성분 토출 구멍(1)의 수를 많게 할 수 없고, 그 결과 1개의 복합 섬유에 있어서 많은 수의 도를 갖는 복합 섬유를 얻을 수 없는 경우가 있어 결국은 다도화에는 한계가 있다.

또한, 1개의 복합 섬유 내에 하나의 도 형상을 갖는 심초형의 예이기는 하지만, 분배판 방식을 채용해서 복잡한 도 형상을 갖는 복합 섬유를 제조하는 복합 구금으로서 특허문헌 5가 개시되어 있다. 도 12는 특허문헌 5의 복합 구금의 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이며, 도 14(b)는 특허문헌 5의 복합 구금에 의해 제조된 복합 섬유의 단면 형태를 나타낸 단면도이다. 또한 도 14(c), (d)는 최하층 분배판(5)의 구멍 배치 패턴은 기재되어 있지 않지만, 특허문헌 4의 복합 구금(분배판 방식을 채용)을 이용하여 얻어진 복합 섬유의 단면 형태를 나타낸 단면도이다. 특허문헌 5의 복합 구금에서는 도성분 토출 구멍(1)의 외주에 해성분 토출 구멍(4)을 4개 배치함으로써 십자형의 단면 형상으로 할 수 있다고 기재되어 있다. 여기서, 얻어지는 복합 섬유의 단면 형태는 도 14(b)에 나타낸 바와 같이 1개의 복합 섬유 내에 1개의 십자형을 갖는 것이 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 4에서는 복수개의 도성분 토출 구멍(1)을 별형, 삼엽으로 되도록 밀집시켜서 배치함으로써 1개의 복합 섬유 내에 1개의 별형, 삼엽 단면으로 할 수 있다고 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 4, 특허문헌 5의 복합 구금에서는 본 발명자들의 지견에 의하면 1개의 복합 섬유 내에 하나의 도 형상의 단면인 심초형이며, 해도형과 같이 복수개의 도 형상은 형성할 수 없어, 결국은 심초형 복합 구금의 구멍 배치 패턴을 해도형 복합 구금에 직접 적용할 수 없는 경우가 있다. 또한, 해도형이 아니기 때문에 얻어지는 섬유 직경은 미크론 오더, 나아가서는 나노 오더에는 도달할 수 없는 경우가 있다. 이상과 같이, 특허문헌 4, 특허문헌 5의 복합 구금에서는 도 형상이 복잡한 단면 형상, 또한 1개의 섬유 내에 수백~수천개의 도성분을 갖는 복합 섬유를 얻을 수 없는 경우가 있다.

또한, 분배판 방식 구금과는 다른 방법으로 해도형 섬유를 제조할 수 있는 구금으로서는 도 13에 나타낸 바와 같은 복합 구금이 개시되어 있다. 도 13은 특허문헌 6의 복합 구금의 개략 단면도이며, 파이프 방식 구금이라고 부르고 있다. 도면 중, 30은 파이프, 31은 해성분 폴리머 도입 유로, 32는 도성분 폴리머 도입 유로, 33은 상측 구금판, 34는 중간 구금판, 35는 하측 구금판, 40은 해성분 폴리머 분배실, 41은 파이프 삽입 구멍, 42는 구금 토출 구멍을 각각 나타낸다. 특허문헌 6은 해성분 폴리머 도입 유로(31), 도성분 폴리머 도입 유로(32), 및 파이프(30)를 설치한 상측 구금판(33)과, 파이프(30)의 외경과 동등하거나 또는 큰 구경의 파이프 삽입 구멍(41)을 형성한 중간 구금판(34)과, 구금 토출 구멍(42)을 형성한 하측 구금판(35)으로 구성되어 있다. 여기서, 이용출 성분인 해성분 폴리머는 해성분 폴리머 도입 유로(31)로부터 해성분 폴리머 분배실(40)로 인도되고, 파이프(30)의 외주를 충만시키는데 대하여, 난용출 성분인 도성분 폴리머는 도성분 폴리머 도입 유로(32)로부터 파이프(30)로 인도되고, 파이프(30)로부터 토출됨으로써 양 성분의 폴리머가 합류해서 해도 복합 단면을 형성한 후, 파이프 삽입 구멍(41)을 지나 구금 토출 구멍(42)으로부터 복합 폴리머 토출해서 해도형 복합 섬유를 제조할 수 있다고 기재되어 있다.

그러나, 특허문헌 6의 파이프 방식 구금의 큰 문제점은 1도를 제작하는데 파이프 두께가 가산되므로 1개의 파이프당 면적이 확대된다. 또한, 구금의 제작상 파이프(30)를 상측 구금판(33)에 압입해 용접 고정하고 있으므로 용접 마진이 필요하고, 또한 파이프(30)를 삽입하기 위한 구멍을 형성하므로 강도상의 문제에 의해 파이프 사이끼리의 간극을 협소화할 수 없다. 그 때문에, 파이프(30)를 단위 면적당 밀집시켜 배치할 수 없어 섬유 지름이 나노 오더의 초극세 섬유를 제조하는 것이 곤란한 경우가 있다. 또한, 원통 형상의 파이프(30)를 사용하기 때문에 얻어지는 섬형상은 원형이나 그것과 유사한 타원 형상으로 한정되므로 복잡한 형상, 예를 들면 다각형으로 이루어진 도 형상을 갖는 해도형의 복합 섬유를 얻을 수 없는 경우가 있다. 이것은 파이프(30)의 배치에 자유도가 낮아 제어할 수 있는 섬유 단면 형태에는 한계가 있어, 복잡한 단면이 다층으로 이루어진 섬유를 제조하는 것이 곤란한 경우가 있다.

또한, 원하는 섬유 형태를 얻기 위해서는 복수의 복합 구금을 제작하고 방사 평가를 몇번 반복할 필요가 있지만, 이 복합 구금의 구조는 매우 복잡하기 때문에 구금의 제작에 기간이나 시간, 비용이 필요로 되고, 이 점에 있어서도 설비비가 과대해지는 문제가 있다. 또한, 파이프(30)가 밀집해서 배치된 파이프군의 외주에 해성분 폴리머 도입 유로(31)가 배치되어 있으므로 파이프군의 중심에 해성분 폴리머를 충분히 공급하는 것이 곤란해지고, 특히 파이프군 중심의 파이프(30)로부터 토출된 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생하는 경우가 있다. 특히, 구멍 충전 밀도를 크게 하기 위해서 파이프(30)를 보다 밀집해서 배치하면 상기 문제는 보다 현저해진다. 본 발명자들의 지견에 의하면, 파이프(30)의 파이프군 중에는 해성분 폴리머 도입 유로(31)를 자유롭게 배치하는 것은 구조적으로 곤란한 경우가 있다. 이것은 예를 들면 파이프군 내에 배치하기 위해서는 파이프(30)를 도중에 굴곡시키거나 해서 해성분 폴리머 도입 유로(31)를 설치할 필요가 있기 때문에, 구금의 구조가 매우 복잡해져 설비비가 과대해지는 문제가 있다.

일본 특허 공개 평 7-26420 호 공보 일본 특허 공개 2011-208313 호 공보 일본 특허 공개 2008-38275 호 공보 국제 공개 2011/093331 호 국제 공개 1989/02938 호 일본 특허 공개 2001-192924 호 공보

이상과 같이, 도성분 토출 구멍의 구멍 충전 밀도를 높이면서 높은 도성분 비율(=낮은 해성분 비율)에 있어서 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지하여 이형(異形) 형상의 초극세 섬유를 얻는 것이 갈망되고 있지만, 상술한 바와 같이 다양한 문제가 남아 있어 해도형의 복합 섬유 제조의 방해로 되어 왔다. 따라서, 이 문제를 해결하는 것은 공업상 중요한 의미를 갖는 것이다. 따라서, 본 발명의 목적은 해도형 복합 섬유를 제조하기 위한 복합 구금에 있어서, 도성분 폴리머의 토출 구멍의 구멍 충전 밀도를 확대하면서 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지함으로써 다양한 섬유 단면 형태, 특히 이형도가 높은 이형 단면을 고정밀도로 형성하고, 이 단면 형태의 치수 안정성을 높게 유지할 수 있는 복합 구금 및 복합 구금을 이용한 복합 방사기에 의해 용융 방사를 행하는 복합 섬유의 제조 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명의 복합 구금은 다음과 같은 구성을 갖는다. 즉 본 발명에 의하면, 도성분 폴리머와 해성분 폴리머에 의해 구성되는 복합 폴리머 흐름을 토출하기 위한 복합 구금이며, 각 폴리머 성분을 분배하기 위한 분배 구멍 및 분배 홈이 형성된 1매 이상의 분배판과, 상기 분배판의 폴리머의 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고 복수의 도성분 토출 구멍과 복수의 해성분 토출 구멍이 형성된 최하층 분배판으로 구성되고, 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C1) 상에 배치된 n개(n은 3 이상의 자연수, 이하 동일)의 상기 도성분 토출 구멍과, 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R2)의 가상 원주선(C2) 상에 배치된 n개의 상기 해성분 토출 구멍과, 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R3)의 가상 원주선(C3) 상에 n개의 가상군 중심(P)을 갖고, 상기 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C5) 상에 배치된 n개의 상기 도성분 토출 구멍과, 상기 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R2)의 가상 원주선(C6) 상에 배치된 n개의 상기 해성분 토출 구멍으로 이루어진 구멍군이 복수 존재하고, 다음 식(1), (2)을 만족하고, 또한 다음 (3), (4) 조건의 배치로 이루어진 복합 구금이 제공된다.

(1) R1≤R2·cos(180/n[도])

(2) R3=2·R2

(3) C1, C5 : n개의 도성분 토출 구멍이 중심각 360/n도로 등분 배치

C2, C6 : n개의 해성분 토출 구멍이 중심각 360/n도로 등분 배치

C3 : n개의 가상군 중심이 중심각 360/n도로 등분 배치

θ1 : C1과 C2, C5와 C6에 배치된 토출 구멍 사이의 위상각이 180/n도

θ2 : C2의 토출 구멍과 C3의 가상군 중심 사이의 위상각이 0도

(4) 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)을 연결하는 선분과, 가상 원주선(C2)과 가상 원주선(C6)의 교점에 해성분 토출 구멍이 배치

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 토출 구멍수 n=4개에 있어서 식(5)을 만족하는 복합 구금이 제공된다.

(5) R1≤R2/2

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 토출 구멍수 n=6개에 있어서 식(6)을 만족하는 복합 구금이 제공된다.

(6) R1≤R2·3√3/8

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 상기 가상 중심(O)에 인접하는 상기 가상군 중심(P)을 상기 가상 중심(O)으로 한 경우에 있어서도 마찬가지의 구멍 배치를 갖는 복합 구금이 제공된다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 상기 도성분 토출 구멍의 구멍 충전 밀도가 0.5구멍/㎟ 이상인 복합 구금이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면 상기 복합 구금에 있어서 상기 분배판으로부터 상기 최하층 분배판의 상기 도성분 토출 구멍에 이르는 각 유로에 있어서의 유로 압력 손실이 동일하고, 상기 분배판으로부터 상기 최하층 분배판의 상기 해성분 토출 구멍에 이르는 각 유로에 있어서의 유로 압력 손실이 동일해지는 복합 구금을 이용한 복합 방사기에 의해 용융 방사를 행하는 복합 섬유의 제조 방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 다른 실시형태에 의하면 상기 복합 구금을 이용한 복합 방사기에 의해 도성분 폴리머 비율을 50% 이상으로 용융 방사를 행하는 복합 섬유의 제조 방법이 제공된다.

본 발명에 있어서, 「분배 구멍」이란 복수의 분배판의 조합에 의해 구멍이 형성되고, 폴리머의 방출 경로 방향으로 폴리머를 분배하는 역할을 하는 것을 말한다.

본 발명에 있어서, 「분배 홈」이란 복수의 분배판의 조합에 의해 홈이 형성되고, 폴리머의 방출 경로 방향에 수직인 방향으로 폴리머를 분배하는 역할을 하는 것을 말한다. 여기서, 분배 홈은 가늘고 긴 구멍(슬릿)이라도 좋고, 가늘고 긴 홈이 파여 있어도 좋다.

본 발명에 있어서, 「폴리머의 방출 경로 방향」이란 각 폴리머 성분이 계량판으로부터 토출판의 구금 토출 구멍까지 흐르는 주방향을 말한다.

본 발명에 있어서, 「폴리머의 방출 경로 방향에 수직인 방향」이란 각 폴리머 성분이 계량판으로부터 토출판의 구금 토출 구멍까지 흐르는 주방향에 수직인 방향을 말한다.

본 발명에 있어서, 「반경(R1)의 가상 원주선(C1)」이란 n개의 도성분 토출 구멍의 중심을 연결하는 선분에 의해 가상 다각형을 형성하고, 가상 다각형의 중심을 가상 중심(O)으로 해서 가상 중심(O)과 가상 다각형을 형성하는 도성분 토출 구멍의 중심점 사이 거리를 반경(R1)으로 한 가상 원주선(C1)을 말한다.

본 발명에 있어서, 「반경(R2)의 가상 원주선(C2)」이란 가상 중심(O)에 가장 근접한 해성분 토출 구멍과 가상 중심(O)의 중심점 사이 거리를 반경(R2)으로 한 가상 원주선(C2)을 말한다.

본 발명에 있어서, 「반경(R3)의 가상 원주선(C3)」이란 가상 원주선(C2)의 외주측에 위치하고, 가상 중심(O)에 가장 근접한 n개의 가상 다각형을 형성하는 도성분 토출 구멍의 구멍군의 중심을 가상군 중심(P)으로 하고, 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)의 중심점 사이 거리를 반경(R3)으로 한 가상 원주선(C3)을 말한다.

본 발명에 있어서, 「반경(R1)의 가상 원주선(C5)」이란 가상군 중심(P)에 가장 근접한 도성분 토출 구멍과 가상군 중심(P)의 중심점 사이 거리를 반경(R1)으로 한 가상 원주선(C5)을 말한다.

본 발명에 있어서, 「반경(R2)의 가상 원주선(C6)」이란 가상군 중심(P)에 가장 근접한 해성분 토출 구멍과 가상군 중심(P)의 중심점 사이 거리를 반경(R2)으로 한 가상 원주선(C6)을 말한다.

본 발명에 있어서, C1과 C2에 배치된 토출 구멍 사이의 위상각(θ1)이란 상기 가상 중심(O)과 상기 가상 원주선(C2) 상에 배치된 상기 해성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분과, 상기 가상 중심(O)과 상기 가상 원주선(C1) 상에 배치된 상기 도성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분이 교차하는 각도를 말한다. 또한, C5와 C6에 배치된 토출 구멍 사이의 위상각(θ1)은 상기 가상군 중심(P)과 상기 가상 원주선(C6) 상에 배치된 상기 해성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분과, 상기 가상군 중심(P)과 상기 가상 원주선(C5) 상에 배치된 상기 도성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분이 교차하는 각도를 말한다.

본 발명에 있어서, 위상각(θ2)이란 상기 가상 중심(O)과 상기 가상 원주선(C2) 상에 배치된 상기 해성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분과, 상기 가상 중심(O)과 상기 가상 원주선(C3) 상에 배치된 가상군 중심(P)을 연결하는 선분이 교차하는 각도를 말한다.

본 발명에 있어서, 「중심각」이란 가상 중심(O)과 가상 원주선(C1, C2)에 각각 배치된 원주 방향으로 이웃하는 두 개의 도성분 토출 구멍의 중심점 및 해성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분이 교차하는 각도, 또는 가상군 중심(P)과 가상 원주선(C5, C6)에 각각 배치된 원주 방향으로 이웃하는 두 개의 도성분 토출 구멍의 중심점 및 해성분 토출 구멍의 중심점을 연결하는 선분이 교차하는 각도, 또는 가상 중심(O)과 가상 원주선(C3)에 가상적으로 배치된 원주 방향으로 이웃하는 두 개의 가상군 중심(P)을 연결하는 선분이 교차하는 각도를 말한다.

본 발명에 있어서, 「폴리머 통류 경로」란 분배판 내부에 형성된 분배 구멍 및 분배 홈이 연통됨으로써 구성되는 경로를 말한다.

본 발명에 있어서, 「구멍 충전 밀도」란 가상 원주선(C1) 상에 배치된 n개의 도성분 토출 구멍(1)을 하나의 도성분 구멍군으로 하고, 도성분 구멍군의 수를 토출 도입 구멍의 단면적으로 나눔으로써 구한 값을 말한다. 이 구멍 충전 밀도가 클수록 도성분 폴리머 성분이 다수로 구성되는 복합 섬유이다.

[발명의 효과]

본 발명의 복합 구금에 의하면, 도성분 폴리머의 토출 구멍의 구멍 충전 밀도를 확대하면서 도성분 폴리머를 균일하게 분배하여 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지함으로써 다양한 섬유 단면 형태, 특히 이형 단면을 고정밀도로 형성하고, 이 단면 형태의 치수 안정성을 높게 유지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 이용되는 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 이용되는 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 이용되는 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금에 의해 제조된 대표적인 복합 섬유의 단면 개략도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금의 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금과, 방사팩, 냉각 장치 주변의 개략 단면도이다.
도 7은 도 5의 X-X 화살표 방향으로 본 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 이용되는 분배판, 최하층 분배판의 개략 부분 단면도이다.
도 9는 종래예의 복합 구금의 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 10은 종래예의 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 11은 종래예의 복합 구금의 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 12는 종래예의 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이다.
도 13는 종래예의 복합 구금의 개략 단면도이다.
도 14는 종래예의 실시형태에 이용되는 복합 구금에 의해 제조된 대표적인 복합 섬유의 단면 형태를 나타낸 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 복합 구금의 실시형태에 대해서 상세히 설명한다. 도 5는 본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금의 개략 단면도이며, 도 7은 도 5의 X-X 화살표 방향으로 본 도면이고, 도 1은 도 7의 부분 확대 평면도이며, 도 2, 도 3은 본 발명의 다른 실시형태에 이용되는 최하층 분배판의 부분 확대 평면도이고, 도 6은 본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금과, 방사팩, 냉각 장치 주변의 개략 단면도, 도 8은 본 발명의 실시형태에 이용되는 분배판, 최하층 분배판의 개략 부분 단면도이다. 또한, 이것들은 본 발명의 요점을 정확히 전달하기 위한 개념도이며, 도면을 간략화하고 있고, 본 발명의 복합 구금은 특별히 제한되는 것이 아니고 구멍 및 홈의 수 및 그 치수비 등은 실시형태에 맞춰서 변경 가능한 것으로 한다.

본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금(18)은 도 6에 나타낸 바와 같이 방사팩(15)에 장착되어 스핀 블록(16) 내에 고정되고, 복합 구금(18)의 바로 아래에 냉각 장치(17)가 구성된다. 그래서, 복합 구금(18)에 인도된 2성분 이상의 폴리머는 각각 계량판(9), 분배판(6), 최하층 분배판(5)을 통과해서 토출판(10)의 구금 토출 구멍(42)으로부터 토출된 후, 냉각 장치(17)에 의해 분출되는 기류에 의해 냉각되고, 유제가 부여된 후에 해도형 복합 섬유로서 권취된다. 또한, 도 6에서는 환상 내향으로 기류를 분출하는 환상의 냉각 장치(17)를 채용하고 있지만, 일방향으로부터 기류를 분출하는 냉각 장치를 이용해도 좋다. 또한, 계량판(9)의 상류측에 장착하는 부재에 관해서는 기존의 방사팩(15)에서 사용된 유로 등을 이용하면 좋고, 특별히 전유화할 필요가 없다.

본 발명의 실시형태에 이용되는 복합 구금(18)은 도 5에 나타낸 바와 같이 계량판(9)과, 적어도 1매 이상의 분배판(6), 최하층 분배판(5), 토출판(10)을 순서대로 적층해서 구성되고, 특히 분배판(6)과 최하층 분배판(5)은 박판으로 구성되는 것이 바람직하다. 그 경우, 계량판(9)과 분배판(6), 및 최하층 분배판(5)과 토출판(10)은 위치 결정 핀에 의해 방사팩(18)의 중심 위치(심)가 맞도록 위치 결정을 행하고 적층한 후에 나사, 볼트 등으로 고정해도 좋고, 열압착에 의해 금속 접합(확산 접합)시켜도 좋다. 특히, 분배판(6)끼리나, 분배판(6)과 최하층 분배판(5)은 박판을 사용하기 때문에 열압착에 의해 금속 접합(확산 접합)시키는 것이 바람직하다.

여기서, 박판의 판두께는 0.01~0.5㎜의 범위로 하는 것이 좋고, 또한 0.05~0.3㎜의 범위로 되는 것이 적합하다. 박판의 판두께를 얇게 함으로써 가공할 수 있는 구멍의 구멍 지름이나 홈폭, 그리고 구멍 사이, 홈 사이 피치를 작게 할 수 있어 구멍 충전 밀도를 크게 할 수 있는 이점을 갖는다. 구체적으로는, 도성분 토출 구멍(1) 중에서 최소로 되는 구멍의 직경(DMIN)과, 그 최소 구멍이 형성된 최하층 분배판(5)의 판두께(BT)가 식(7)의 식을 만족시킴으로써 구멍 충전 밀도를 보다 크게 할 수 있다. 또한, 분배 홈(8)이 형성되어 있는 경우에는 홈폭을 DMIN으로 하고, 분배판(6)의 판두께(BT)가 식(7)을 만족시킴으로써 상술과 마찬가지로 구멍 충전 밀도를 보다 크게 할 수 있다.

BT/DMIN≤2 …(7)

여기서, BT/DMIN>2의 경우에는 상술한 바와 같이 구멍 충전 밀도를 보다 크게 하는 것이 가능하지만, 또한 도성분 폴리머의 토출 불균일을 최소화하려고 하면 식(7)을 만족시키는 것이 보다 바람직하다.

단, 분배판(6), 최하층 분배판(5)의 판두께를 0.01~0.5㎜의 범위 내에 있어서 얇게 하면 박판의 강도가 저하해서 휘어짐이 발생하기 쉬워지기 때문에 사용할 수 있는 폴리머의 종류가 제한되는 경우가 있다(고점도 폴리머에서는 압력 손실이 커져 휘어짐이 발생한다). 그 경우, 박판을 복수매 적층시키고, 그것들을 금속 접합시킴으로써 전체 두께를 두껍게 해서 강도를 향상시키면 좋다. 또한, 박판의 판두께를 두껍게 함으로써 1매당 강도가 향상되므로 사용할 수 있는 폴리머의 종류가 증가하는 이점을 갖는다. 단, 지나치게 두껍게 하면 가공할 수 있는 구멍 지름, 홈폭, 구멍·홈 사이 피치를 좁게 할 수 없고, 나아가서는 구멍 충전 밀도를 크게 할 수 없는 경우가 있다. 그 경우에는 구멍수가 많은 분배판의 두께를 얇게 하고, 구멍수가 적어지는데 따라 두께를 두껍게 하면 좋다.

그래서, 계량판(9)으로부터 공급된 각 성분의 폴리머는 적어도 1매 이상 적층된 분배판(6)의 분배 홈(8) 및 분배 구멍(7)을 통과한 후, 최하층 분배판(5)의 도성분 폴리머를 토출하기 위한 도성분 토출 구멍(1), 및 해성분 폴리머를 토출하기 위한 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출됨으로써 각 성분의 폴리머가 합류해 복합 폴리머 흐름이 형성된다. 그 후, 복합 폴리머 흐름은 토출판(10)의 토출 도입 구멍(11), 축소 구멍(12)을 통과하고, 구금 토출 구멍(42)으로부터 토출된다.

여기서, 최하층 분배판(5)에 배치된 도성분 토출 구멍(1)의 구멍 지름은 모두 균등한 크기가 바람직하고, 또한 해성분 토출 구멍(4)의 구멍 지름도 모두 균등한 크기가 바람직하다. 그것에 의해, 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출되는 도성분 폴리머, 및 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출되는 해성분 폴리머의 토출 속도를 균일화할 수 있으므로 균제도가 뛰어난 도성분 단면을 얻을 수 있다. 또한, 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)의 구멍 지름은 달라도 좋고, 도성분/해성분 폴리머 비율에 의해 적절히 결정하면 좋다. 이것은 도성분 폴리머의 비율을 많게 했을 경우, 하나의 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출되는 도성분 폴리머의 토출 속도[토출 속도란 토출 유량을 도성분 토출 구멍(1) 또는 해성분 토출 구멍(4)의 단면적으로 나눈 값을 말한다]와, 하나의 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출되는 해성분 폴리머의 토출 속도가 대략 동일해지도록 폴리머 토출량이 많은 도성분 토출 구멍(1)의 구멍 지름을 크게, 또는 폴리머 토출량이 작은 해성분 토출 구멍(4)의 구멍 지름을 작게 하는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 얻어지는 도성분의 단면 형태를 현저히 안정시켜 고정밀도로 형태를 유지할 수 있다. 도성분 토출 구멍(1) 및 해성분 토출 구멍(4)의 구멍 지름은 0.01~0.5㎜의 범위로 하는 것이 좋고, 또한 0.05~0.3㎜의 범위로 되는 것이 적합하다.

우선, 본 발명의 가장 중요한 포인트인 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지해서 다양한 섬유 단면 형태, 특히 이형도가 높은 단면[본 발명에서 말하는 이형도란 이형 단면사의 외접원과 내접원의 비(외접원/내접원)가 큰 쪽이 높은 이형도를 갖는다]을 고정밀도로 형성하고, 이것을 높은 구멍 충전 밀도로 달성할 수 있는 원리에 대해서 설명한다.

여기서, 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지해서 이형 단면을 형성하기 위해서는 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이 1개의 도성분 토출 구멍(1)의 둘레를 해성분 폴리머를 토출하는 해성분 토출 구멍(4)으로 6방향으로부터 둘러싸는 배치를 행하면, 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출되는 도 폴리머에 대하여 6개의 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출되는 해 폴리머가 포위함으로써 이웃하는 도성분 폴리머끼리의 합류를 억제하면서 도성분이 육각형 단면으로 되는 섬유를 얻을 수 있다. 그러나, 본 발명자들의 지견에 의하면 얻어진 섬유의 육각형 단면에서는 환 형상과 비교하면 에지 부분을 갖지만, 에지(각)를 형성하는 각도가 크기 때문에 높은 이형도를 얻을 수 없다.

또한, 도 9, 도 10에 나타낸 바와 같이 도성분 토출 구멍(1)과 해성분 토출 구멍(4)을 규칙적으로 배치하면 일견 도성분이 삼각형이나 사각형 단면으로 되는 섬유가 얻어지는 것이 예상되지만, 본 발명자들의 지견에 의하면 실제로는 이웃하는 도성분의 에지부 사이에 있어서 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생한다. 이것은 본 발명자들의 지견에 의하면 도성분의 단면 형태가 환 형상이나, 그것과 유사한 이형도가 작은 단면 형상(육각형 단면 등)에서는 도성분 폴리머끼리의 합류가 이웃하는 도성분 토출 구멍(1)의 중심을 연결하는 선 상에 있어서 주로 발생하는데 대해서, 예각으로 이루어진 에지(각)부를 갖고 이형도가 높은 단면 형상으로 되면 도성분 토출 구멍(1)의 중심을 연결하는 선 상뿐만 아니라 이웃하는 도성분의 에지부 사이에 있어서도 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생한다. 또한, 생산 효율을 고려하면 해성분 폴리머는 용융 방사한 후에 용출하기 때문에 도성분 폴리머 비율을 최대한 크게 하고 해성분 폴리머 비율을 작게 하는 것이 바람직하지만, 그 경우 도성분 폴리머끼리의 합류 발생이 보다 현저해진다. 결국은 본 발명자들의 지견에 의하면, 도성분의 단면 형상의 이형도가 커질수록 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생하기 쉬워져 높은 생산 효율 하에서 그것을 달성하기 위해서는 난이도가 더욱 높아진다.

또한, 높은 이형도의 단면 형상을 형성하기 위해서는 도성분 토출 구멍(1)을 원하는 형상으로 되도록 복수개를 밀집시켜서 배치시켜 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출된 도 폴리머를 합류시키는 것을 들 수 있다. 그러나, 본 발명자들의 지견에 의하면 하나의 도성분의 단면 형태를 형성하는데 복수개의 도성분 토출 구멍(1)이 필요해지므로, 복합 구금에 배치할 수 있는 구멍수에는 제약이 있고 그 결과 구멍 충전 밀도를 크게 할 수 없어 수백, 수천의 도성분의 단면 형태를 형성하기에는 한계가 있다.

또한, 높은 이형도를 형성할 수 있는 다른 수단으로서는 심초형의 복합 구금의 예로서 도 12에 나타낸 바와 같이 도성분 토출 구멍(1) 주위에 대각선 상으로 4개의 해성분 토출 구멍(4)을 배치시키는 것을 들 수 있다. 이 경우에는 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출된 도 폴리머와 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출된 해 폴리머가 합류해서 최종적으로 수리검형(手裏劍形)의 단면 형태가 얻어진다. 그러나, 본 발명자들의 지견에 의하면 도 12에 나타낸 바와 같이 상기 구멍 배치를 해도형으로 그대로 적용했을 경우, 이웃하는 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출되는 도성분 폴리머끼리에 합류가 발생하고, 그 결과 수리검형의 단면 형태를 얻을 수 없다. 이와 같이, 심초형(도성분이 하나를 해성분으로 포위한다)에서 얻어진 최하층 분배판(5)의 구멍 배치를 도성분이 수백, 수천으로 이루어진 해도형에는 직접 적용할 수 없다.

따라서, 구멍 충전 밀도를 크게 하고, 도성분 폴리머끼리의 합류를 억제하여 고정밀도의 섬유 단면 형태를 갖는 섬유를 제조하는 것은 매우 중요한 기술이 된다. 그래서, 본 발명자들은 종래의 기술에서는 어떤 배려도 되어 있지 않았던 상기 문제에 관해서 예의 검토를 거듭한 결과, 본 발명의 새로운 기술을 발견하는데 이르렀다.

즉, 본 발명의 실시형태의 최하층 분배판(5)은 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C1) 상에 가상의 다각형을 형성하는 n개의 도성분 토출 구멍(1)과, 반경(R2)의 가상 원주선(C2) 상에 배치된 n개의 해성분 토출 구멍(4)과, 반경(R3)의 가상 원주선(C3) 상에 n개의 가상군 중심(P)을 갖고, 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C5) 상에 배치된 n개의 도성분 토출 구멍(1)과, 반경(R2)의 가상 원주선(C6) 상에 형성된 n개의 해성분 토출 구멍(4)을 1개의 구멍군으로 하고, 이 구멍군이 복수 배치되어 있다. n이 3, 4, 6개일 경우는 가상 중심(O)에 인접하는 가상군 중심(P)을 가상 중심(O)으로 한 경우에 있어서도, 마찬가지의 구멍 배치를 갖도록 배치함으로써 복수의 구멍군을 주기적으로 배치할 수 있어 구멍군의 배치 밀도를 크게, 나아가서는 구멍 충전 밀도를 크게 할 수 있다. 또한, n이 그 이외의 개수, 예를 들면 5개일 경우는 구멍군을 주기적으로는 배치할 수 없지만, 구멍군을 일정한 간격마다 배치하고, 그 구멍군 사이에 해성분 토출 구멍(4)을 배치함으로써 복수의 도성분 단면을 갖는 복합 섬유를 얻을 수 있다.

여기서, n이 3개일 경우는 도성분이 Y형 단면, n이 4개일 경우는 십자 단면, n이 6개일 경우는 육각형 단면의 에지부에 돌기가 형성된 소위 불가사리형 단면으로 되는 도성분 토출 구멍(1), 및 해성분 토출 구멍(4)의 배치 패턴을 나타내고 있다. n이 그 이외의 개수일 경우에는 n각형 단면의 에지부가 돌기를 갖는 형상으로 된다. 또한, n의 개수가 작은 편이 높은 이형도의 단면 형상을 얻을 수 있다.

n이 3개인 패턴으로서는 도 1에 나타낸 바와 같이 인접하는 3개의 도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)의 중심을 연결하는 선분에 의해 가상 다각형을 형성하고, 그 가상 다각형의 중심을 가상 중심(O)으로 해서 가상 중심(O)과 도성분 토출 구멍(1)의 중심점 사이 거리를 반경(R1)으로 하고, 이어서 가상 중심(O)과 가장 근접한 해성분 토출 구멍(4)의 중심점 사이 거리를 반경(R2)으로 하고, 이어서 가상 원주선(C2)의 외주측에 위치하고 가상 중심(O)에 가장 근접한 3개의 가상 다각형을 형성하는 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군의 중심을 가상군 중심(P)으로 해서 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)의 중심점 사이 거리를 반경(R3)으로 하여 식(1), (2)를 만족하고, 또한 (3), (4)의 조건으로 되도록 배치한다. 여기서, 식(1)은 소수점 제 4자리를 반올림해서 산출한다.

(1) R1≤R2·cos(180/n[도]) 식(1)

(2) R3=2·R2 식(2)

C2, C6 : n개의 해성분 토출 구멍이 중심각 360/n도로 등분 배치

C3 : n개의 가상군 중심이 중심각 360/n도로 등분 배치

θ2 : C2의 토출 구멍과 C3의 가상군 중심 사이의 위상각이 0도

그것에 의해, 가상 원주선(C1) 상의 3개의 도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)으로부터 토출된 도성분 폴리머가 합류함으로써, 삼각형 단면의 각 근방에 홈을 형성하면서 가장 합류가 발생하기 쉬운 가상 원주선(C1) 상의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군과 가상 원주선(C3) 상의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군 사이에 있어서의 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지함으로써 도성분이 균일하고, 높은 이형 단면(Y자 단면) 형태로 되는 섬유를 얻을 수 있다.

상술한 본 발명의 원리를 폴리머의 흐름 형태에 따라 설명하면, 도성분 폴리머, 해성분 폴리머 양 폴리머는 최하층 분배판(5) 하류측의 토출 도입 구멍(11)을 향해서 일제히 토출되고, 각 폴리머가 폴리머의 방출 경로 방향에 수직인 방향으로 폭이 넓어지면서 폴리머의 방출 경로 방향을 따라 흐르고, 양 폴리머가 합류해서 복합 폴리머 흐름을 형성한다. 그때, 가상 중심(O)을 중심으로 한 도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)의 구멍군과 가상군 중심(P)을 중심으로 한 3개의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군으로부터 토출된 도성분 폴리머끼리가 합류하는 것을 방지하기 위해서는 도성분 폴리머를 물리적으로 분단하는 해성분 폴리머를 개재시키는 것이 유효하고, 이 역할을 가상 원주선(C2) 상의 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출되는 해성분 폴리머가 하고 있다. 이것을 달성하기 위해서는 가상 원주선(C1) 상에 배치 된 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군[도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)]과 가상 원주선(C5) 상에 배치된 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군 사이에 해성분 토출 구멍(4)을 배치하는 경우에 있어서, 이 해성분 토출 구멍(4)의 구멍군을 형성하는 가상 원주선(C2)의 반경(R2)이 식(1), (2)을 만족하도록 결정하면 좋다.

그리고 또 하나, 본 발명의 중요한 포인트는 3개의 도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)으로부터 토출된 도성분 폴리머가 합류해서 1개의 도성분의 이형 단면을 형성하는 것이다. 이것은 3개의 도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)으로부터 토출된 도성분 폴리머가 합류하면 각각의 도성분 토출 구멍(1)을 대략 정점으로 한 삼각형 단면을 형성한다. 그때, 도성분 토출 구멍(1a, 1b) 사이, 도성분 토출 구멍(1b, 1c) 사이, 그리고 도성분 토출 구멍(1c, 1a) 사이에 해성분 토출 구멍(4)에 의해 해성분 폴리머를 토출시켜 합류하는 도성분 폴리머 사이에 해성분 폴리머의 일부를 진입시킴으로써 삼각형 단면의 각 근방에 홈을 형성할 수 있고, 그 결과 높은 이형도를 갖는 단면 형태(Y자 단면)를 형성할 수 있다.

즉, 이것을 달성하는 토출 구멍 배치로서는 가상 중심(O)을 중심으로 가상 원주선(C1) 상에 배치된 도성분 토출 구멍(1a, 1b, 1c)을 중심각 120도로 등분 배치하고, 가상 원주선(C2) 상의 해성분 토출 구멍(4)을 위상각 60도를 갖고 중심각 120도로 등분 배치하고, 가상 중심(O)을 중심으로 한 구멍 배치 패턴과 마찬가지로 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R1)으로 되는 가상 원주선(C5) 상에 배치된 3개의 도성분 토출 구멍(1)을 중심각 120도로 등분 배치하고, 반경(R2)으로 되는 가상 원주선(C6) 상에 해성분 토출 구멍(4)을 위상각 60도를 갖고 중심각 120도로 등분 배치한다. 그리고, 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)의 중심점을 연결하는 선분과, 가상 원주선(C2)과 가상 원주선(C6)의 교점에 해성분 토출 구멍(4)을 배치한다.

여기서, 식(1)의 R1>R2·cos(60[도])의 경우(n=3개일 경우)에는 가상 원주선(C1) 상에 배치된 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출되는 도성분 폴리머와 가상 원주선(C5) 상에 배치된 도성분 토출 구멍(1)으로부터 토출되는 도성분 폴리머의 합류가 발생하는 경우가 있다. 또한, 식(1)의 R1을 작게 하면 상기한 바와 같은 도성분 폴리머끼리의 합류를 억제할 수 있는 반면, 얻어지는 도성분의 단면 형상의 이형도가 작아지기 때문에 원하는 단면 형태에 맞춰서 R1을 결정하면 좋다. 여기서, R1을 작게 할 수 있는 하한으로서는 도성분 토출 구멍(1)의 반경(r)으로 한 경우에는 R1≥√3·r로 하는 것이 바람직하고, 이 범위로 함으로써 높은 이형도를 갖는 Y자 단면사를 얻을 수 있다.

이 Y자 단면사로 되는 구멍 배치 패턴의 특징으로서는, 도성분 폴리머 비율을 크게 할 수 있어 70% 이상과 같은 높은 도 비율에 있어서도 도성분 폴리머끼리의 합류가 없어 도성분이 균일한 Y자 단면으로 되는 섬유를 얻을 수 있다. 또한, 도의 수를 많이 배치해서 도 충전 밀도를 크게 할 수 있기 때문에 나노 파이버와 같은 섬유 직경이 나노 사이즈로 되는 복합 섬유를 얻는 것에 적합하다.

이어서, 도성분이 십자 단면으로 되는 배치로서는 도 2에 나타낸 바와 같이 n이 4개인 패턴이 있다. 이것은 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C1) 상에 배치된 4개의 도성분 토출 구멍(1)을 중심각 90도로 등분 배치하고, 반경(R2)의 가상 원주선(C2) 상의 4개의 해성분 토출 구멍(4)을 위상각 45도를 갖고 중심각 90도로 등분 배치하고, 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R1)으로 이루어진 가상 원주선(C5) 상에 배치된 4개의 도성분 토출 구멍(1)을 중심각 90도로 등분 배치하고, 반경(R2)으로 이루어진 가상 원주선(C6) 상의 4개의 해성분 토출 구멍(4)을 위상각 45도를 갖고 중심각 90도로 등분 배치하고, 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)의 중심점을 연결하는 선분과, 가상 원주선(C2)과 가상 원주선(C6)의 교점에 해성분 토출 구멍(4)을 배치한다. 이 십자 단면사로 되는 구멍 배치 패턴의 특징은 식(1)보다 좁은 조건인 식(5)을 만족하도록 가상 원주선(C1) 상의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군과 가상 원주선(C5) 상의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군 사이에 가상 원주선(C2) 상의 해성분 토출 구멍(4)을 배치하는 것이다.

(5) R1≤R2/2 식(5)

또한, R1을 작게 할 수 있는 하한으로서는 도성분 토출 구멍(1)의 반경(r)으로 한 경우에는 R1≥1.5·√2·r로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치로 함으로써, 가상 원주선(C1) 상의 4개의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군과 가상 원주선(C5) 상의 4개의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군으로부터 토출된 도성분 폴리머끼리가 합류하는 것을 방지하고, 특히 도성분 폴리머 비율이 50% 이상에 있어서 높은 이형도(십자 단면)로 이루어진 섬유를 얻을 수 있다.

이어서, 도성분이 불가사리형 단면으로 되는 배치로서는 도 3에 나타낸 바와 같이 n이 6개인 패턴이 있다. 이것은 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C1) 상에 배치된 6개의 도성분 토출 구멍(1)을 중심각 60도로 등분 배치하고, 반경(R2)의 가상 원주선(C2) 상의 6개의 해성분 토출 구멍(4)을 위상각 30도를 갖고 중심각 60도로 등분 배치하고, 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R1)으로 되는 가상 원주선(C5) 상에 배치된 6개의 도성분 토출 구멍(1)을 중심각 60도로 등분 배치하고, 반경(R2)으로 되는 가상 원주선(C6) 상의 6개의 해성분 토출 구멍(4)을 위상각 30도를 갖고 중심각 60도로 등분 배치하고, 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)의 중심점을 연결하는 선분과, 가상 원주선(C2)과 가상 원주선(C6)의 교점에 해성분 토출 구멍(4)을 배치한다. 이 불가사리형 단면사로 되는 구멍 배치 패턴의 특징은 식(1), 식(5)보다 더 좁은 조건인 식(6)을 만족하도록 가상 원주선(C1) 상의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군과 가상 원주선(C5) 상의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군 사이에 가상 원주선(C2) 상의 해성분 토출 구멍(4)을 배치하는 것이다.

(6) R1≤R2·3√3/8 식(6)

또한, R1을 작게 할 수 있는 하한으로서는 도성분 토출 구멍(1)의 반경(r)으로 한 경우에는 R1≥3·r로 하는 것이 바람직하다. 이와 같은 배치로 함으로써 가상 원주선(C1) 상의 6개의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군과 가상 원주선(C5) 상의 6개의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍군으로부터 토출된 도성분 폴리머끼리가 합류하는 것을 방지하고, 특히 도성분 폴리머 비율이 50% 이상에 있어서 높은 이형도(불가사리형 단면)로 이루어진 섬유를 얻을 수 있다.

이상과 같이, n의 개수가 3, 4, 6으로 증가함에 따라 가상 원주선(C2)의 반경(R2)에 대하여 가상 원주선(C1)의 반경(R1)의 범위가 좁아지므로, n의 개수에 따라서 도성분 폴리머끼리의 합류를 방지하면서 높은 이형도의 단면 형태를 높은 도성분 폴리머 비율로 달성할 수 있는 R1의 범위를 발견하는 것에 이르렀다.

또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 복수의 적층된 분배판(6)에 있어서 분배판(6)에 형성된 분배 구멍(7)의 구멍수가 폴리머의 방출 경로 방향의 하류측을 향해 증가하도록 구성하고, 폴리머의 방출 경로 방향으로 폴리머를 인도하는 분배 구멍(7)이 형성된 분배판(6)과 폴리머의 방출 경로 방향에 수직인 방향으로 폴리머를 인도하는 분배 홈(8)이 형성된 분배판(6)을 교대로 적층시켜서, 폴리머의 방출 경로 방향의 상류측에 위치하는 분배 구멍(7)과 폴리머의 방출 경로 방향의 하류측에 위치하는 분배 구멍(7)을 연통시키도록 분배 홈(8)이 형성되어 있다.

여기서, 하나의 분배 구멍(7)에 대하여 그 폴리머 방출 경로 방향의 하류측 위치에 연통되는 하나의 분배 홈(8)을 형성하고, 그 분배 홈(8)의 단부에 연통되는 복수개(도 8에서는 두 개)의 분배 구멍(7)을 구성하는 토너먼트 방식의 폴리머의 통류 경로가 형성되어 있다.

이 토너먼트 방식의 폴리머의 통류 경로에서는 폴리머 방출 경로 방향의 상단에 위치하는 분배판(6)의 분배 구멍(7), 또는 분배 홈(8)으로부터 최하층 분배판(5)의 도성분 토출 구멍(1)에 이르는 경로 길이가 동일하게 되어 있다. 그리고, 복수의 적층된 분배판(6)에 있어서 각각의 분배판(6)은 분배 구멍(7)의 구멍 지름, 분배 홈(8)의 홈폭, 홈깊이, 홈길이를 동일하게 한 구조로 되어 있다. 이 경우, 폴리머의 방출 경로 방향의 상류측을 향하는 토너먼트 유로의 수가 감소함에 따라 분배 홈(8)이나 분배 구멍(7)을 통과하는 폴리머의 유량이 순차적으로 커져 유로 압력 손실이 커지기 때문에, 그것에 맞춰서 분배 구멍(7)의 구멍 지름이나, 분배 홈(8)의 홈폭, 홈깊이를 순차적으로 크게 하여 유로 압력 손실의 증대를 억제하는 것이 바람직하다. 또한, 도 8에 나타낸 바와 같이 하나의 분배 홈(8)이 폴리머의 방출 경로 방향의 하류측에 대하여 2개의 분배 구멍(7)에 연통되는 2분기 토너먼트 방식의 폴리머의 통류 경로가 적합하지만, 이것에 한정하지는 않는다. 분배 홈(8)이 두 개 이상의 분배 구멍(7)에 연통되는 경우(2분기 이상의 토너먼트 방식의 유로일 경우)는 폴리머 방출 경로 방향의 상류측 분배 구멍(7)으로부터 하류측 분배 구멍(7)에 이르는 분배 홈(8)의 홈길이, 홈폭, 홈깊이를 각각 동일하게 함으로써 각 폴리머의 통류 경로의 유로 압력 손실을 동일하게 하는 것이 좋다. 또한, 분배 홈(8)의 단부에 분배 구멍(7)을 배치함으로써 폴리머의 이상 체류를 없애서 폴리머의 분배성이 높아 정밀하게 제어할 수 있는 이점을 갖는다.

여기서, 기타 각 폴리머의 통류 경로의 유로 압력 손실을 동일하게 하는 구조로서는 분배 구멍(7) 및 분배 홈(8)에 의해 형성된 분배판(6) 내부의 복수의 폴리머 통류 경로에 대해서, 분배판(6)의 상단으로부터 최하층 분배판(5)에 이르기까지의 폴리머 통류 경로 길이가 상대적으로 긴 경로에 있어서의 분배 구멍(6)의 구멍 지름을 상대적으로 짧은 경로에 있어서의 분배 구멍(6)의 구멍 지름보다 크게 하는 것을 들 수 있고, 이것에 의해 유로 압력 손실을 균등하게 하는 것이 가능해진다. 또한, 기타 각 폴리머의 통류 경로의 유로 압력 손실을 동일하게 하는 구조로서는 최하층 분배판(5)의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍 지름을 그 상류측 분배판(6)의 각 유로에 있어서의 유로 압력 손실차를 동일하게 하도록 조정하는 구조를 들 수 있다. 구체적으로는 유로 압력 손실이 큰 유로에 연통되는 도성분 토출 구멍(1)의 구멍 지름을 크게 하고, 유로 압력 손실이 작은 상류측 유로에 연통되는 도성분 토출 구멍(1)을 작게함으로써 유로 압력 손실을 동일하게 하는 것이 가능해진다.

이어서, 도 1, 도 2, 도 3, 도 5, 도 6, 도 7, 도 8에 나타낸 본 발명의 실시형태의 복합 구금(18)에 공통된 각 부재, 각 부재의 형상에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명에 있어서의 복합 구금(18)은 원형 형상으로 한정되지 않고, 사각형이라도 좋고 다각형이라도 좋다. 또한, 복합 구금(18)에 있어서의 구금 토출 구멍(42)의 배열은 해도형 복합 섬유의 개수, 사조수(絲條數), 냉각 장치(17)에 따라 적절히 결정하면 좋다. 냉각 장치(17)로서 환상의 냉각 장치로는 구금 토출 구멍(42)을 일렬, 또는 복수열에 걸쳐 환상으로 배열하는 것이 좋고, 또한 일방향의 냉각 장치로는 구금 토출 구멍(42)을 지그재그로 배열하는 것이 좋다. 구금 토출 구멍(42)의 폴리머 방출 경로 방향에 수직인 방향의 단면은 환 형상으로 한정되지 않고, 환형 이외의 단면 형상이나 중공 단면 형상이라도 좋다. 단, 환형 이외의 단면 형상으로 하는 경우에는 폴리머의 계량성을 확보하기 위해서 구금 토출 구멍(42)의 길이를 길게 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 도성분 토출 구멍(1)은 폴리머의 방출 경로 방향에 수직인 방향의 단면은 환 형상으로 한정되지 않고, 환형 이외의 이형 단면 형상이나 중공 단면 형상이라도 좋다. 이 경우, 최하층 분배판(5)에 배치된 도성분 토출 구멍(1)의 형상은 모두 동일 형상으로 하는 것이 바람직하다. 환형 단면 이외의 경우, 도성분에 원하는 형상으로 되도록 미리 도성분 토출 구멍(1)을 그 유사 형상으로 함으로써 이형 단면의 섬유가 얻기 쉬워진다. 또한, 도성분의 이형 단면 섬유에 있어서 각부(角部)를 보다 샤프하게 형성하기 쉬워진다(곡률 반경을 작게하기 쉬워진다). 단, 도성분 토출 구멍(1)이 환형 이외의 단면 형상인 경우에는 그 바로 위에 연통해서 환단면의 분배 구멍(7)을 배치함으로써 바로 위의 환단면의 분배 구멍(7)에서 폴리머의 계량성을 확보한 후, 환형 이외의 단면 형상의 도성분 토출 구멍(1)에서 폴리머를 토출하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 있어서의 토출 도입 구멍(11)은 폴리머의 방출 경로 방향에 있어서 최하층 분배판(5)의 하면으로부터 일정한 조주(助走) 구간을 설치함으로써 도성분 폴리머와 해성분 폴리머가 합류한 직후의 유속차를 완화시켜 복합 폴리머 흐름을 안정화시킬 수 있다. 또한, 토출 도입 구멍(11)의 구멍 지름은 최하층 분배판(5)에 형성된 도성분 토출 구멍(1)과 해성분 토출 구멍(4)의 각 토출 구멍군의 가상원(19)의 외경보다 크고, 또한 가상원(19)의 단면적과 토출 도입 구멍(11)의 단면적 비가 최대한 작아지도록 구성되는 것이 바람직하다. 그것에 의해, 최하층 분배판(5)으로부터 토출된 각 폴리머의 폭이 넓어지는 것이 억제되어 복합 폴리머 흐름을 안정화시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 축소 구멍(12)은 토출 도입 구멍(11)으로부터 구금 토출 구멍(42)에 이르는 유로의 축소 각도(α)를 50~90°의 범위로 설정함으로써 복합 구금(18)을 소형화할 수 있고, 또한 복합 폴리머 흐름의 드로우 레저넌스(draw resonance) 등의 불안정 현상을 억제해서 안정적으로 복합 폴리머 흐름을 공급할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서의 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4) 및 분배 구멍(7)은 폴리머 방출 경로 방향으로 구멍 단면적이 일정한 것이 적합하지만, 단면적이 점감, 또는 점증, 또는 점감과 점증하고 있어도 좋다. 이것은 본 발명에 있어서의 분배판(6), 최하층 분배판(5)에서는 주로 에칭 처리를 이용하여 구멍 가공하고 있으므로 미소한 구멍을 가공할 때에 구멍 단면적이 일정해지지 않는 경우가 있기 때문이며, 그 경우에는 가공 조건 등을 적절히 적정화하면 좋다.

또한, 본 발명에 있어서의 최하층 분배판(5)은 1매라도 좋지만, 복수매가 적층되어 있어도 좋다. 이 경우, 1매의 최하층 분배판(5)에서는 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)의 폴리머 계량성이 얻어지지 않아, 섬유 형태가 경시적으로 변화했을 경우에는 복수매를 적층함으로써 폴리머의 계량성을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명의 1매의 분배판(6)에는 분배판(6)의 상류측에 분배 구멍(7)이 형성되고 그것에 연통되어 분배 홈(8)(하류측)이 형성되어 있어도 좋고, 또한 분배판(6)의 상류측에 분배 홈(8)이 형성되고 그것에 연통되어 분배 구멍(7)(하류측)이 형성되어 있어도 좋다. 이와 같이, 분배 구멍(7)과 분배 홈(8)을 연통시키고, 이것을 1회 이상 반복함으로써 폴리머를 분배할 수 있다.

여기서, 최하층 분배판(5)의 도성분 토출 구멍(1)의 구멍 충전 밀도를 크게 한, 결국은 가상 원주선(C1), 가상 원주선(C5) 상의 도성분 토출 구멍(1)이나, 가상 원주선(C2), 가상 원주선(C6) 상의 해성분 토출 구멍(4)의 간격을 작게 하기 위해서 본 발명의 분배판(6) 및 최하층 분배판(5)은 박판의 적층 구조로 되어 있다. 분배판(6)에 형성된 분배 구멍(7)은 주로 폴리머 방출 경로 방향으로 폴리머를 분배하고, 분배 홈(8)은 주로 폴리머 방출 경로 방향에 수직인 방향으로 폴리머를 분배한다. 분배 구멍(7)이 형성된 분배판(6)과 분배 홈(8)이 형성된 분배판(6)을 교대로 적층시킴으로써 섬유 단면 방향으로 폴리머를 자유롭게, 또한 용이하게 분배할 수 있다. 이것을 이용해서 매우 좁은 영역 내에 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)을 배치할 수 있다.

이어서, 도 1, 도 2, 도 3, 도 5, 도 6에 나타낸 본 발명의 실시형태의 복합 구금(18)에 공통된 복합 섬유의 제조 방법에 대해서 상세히 설명한다.

본 발명의 복합 섬유의 제조 방법은, 공지의 복합 방사기에 본 발명의 복합 구금(18)을 사용하면 좋다. 예를 들면, 용융 방사의 경우에는 방사 온도는 2종류 이상의 폴리머 중 주로 고융점이나 고점도 폴리머가 유동성을 나타내는 온도로 한다. 이 유동성을 나타내는 온도로서는 분자량에 의해서도 다르지만, 그 폴리머의 융점이 목표로 되어 융점+60℃ 이하로 설정하면 좋다. 이것 이하이면, 방사 헤드 또는 방사팩 내에서 폴리머가 열분해되거나 하지 않아 분자량 저하가 억제되기 때문에 바람직하다. 방사 속도는 폴리머의 물성이나 복합 섬유의 목적에 따라 다르지만, 500~6000m/분 정도로 할 수 있다. 특히, 산업 자재 용도로 높은 역학적 특성이 필요할 경우에는 고분자량 폴리머를 이용하여 500~2000m/분으로 하고, 그 후 고배율 연신하는 것이 바람직하다. 연신할 때에는 폴리머의 유리 전이 온도 등, 연화할 수 있는 온도를 목표로 해서 예열 온도를 적절히 설정하는 것이 바람직하다. 예열 온도의 상한으로서는 예열 과정에서 섬유의 자발 신장에 의해 사도(絲道) 흐트러짐이 발생하지 않는 온도로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 유리 전이 온도가 70℃ 부근에 존재하는 PET의 경우에는 보통 이 예열 온도는 80~95℃ 정도로 설정된다.

또한, 본 발명의 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)으로부터 토출되는 각 성분의 폴리머의 토출 속도비는 토출량, 구멍 지름 및 구멍수에 의해 제어하는 것이 바람직하다. 이 토출 속도의 범위로서는 단일 구멍당 도성분 폴리머의 토출 속도 Va, 해성분 폴리머의 토출 속도를 Vb라고 했을 경우, 그 비(Va/Vb 또는 Vb/Va)가 0.05~20인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.1~10의 범위이며, 이 범위이면 최하층 분배판(5)으로부터 토출된 폴리머는 층류로서 토출 도입 구멍(11)을 지나 축소 구멍(12)으로 인도되기 때문에 단면 형태가 현저히 안정되어 고정밀도로 형태를 유지할 수 있다.

또한, 본 발명에 사용되는 폴리머의 용융 점도비는 2.0 미만으로 함으로써 안정적으로 복합 폴리머 흐름을 형성할 수 있다. 용융 점도비가 2.0 이상인 경우는 도성분 폴리머와 해성분 폴리머가 합류할 때에 불안정화되어 얻어진 섬유 단면의 주행 방향에 있어서 실의 굵기 불균일이 발생하는 경우가 있다.

이어서, 본 발명의 분배판(6) 및 최하층 분배판(5)의 제작 방법으로서는 통상 전기·전자 부품의 가공에 이용되는, 박판에 패턴을 전사하고 화학적으로 처리함으로써 미세 가공을 실시하는 에칭 가공이 적합하다. 여기서, 에칭 가공이란 에칭액 등의 화학 약품에 의한 화학 반응·부식 작용을 응용해서 박판을 식각(용해 가공·화학 절삭)하는 가공 방법이며, 목적으로 하는 가공 형상에 마스킹(필요한 부분 표면을 부분적으로 피복 보호하는 것)에 의한 방식 처리를 실시한 후에, 에칭액 등의 부식제에 의해 불필요한 부분을 제거함으로써 목적의 가공 형상을 매우 고정밀도로 얻을 수 있다. 에칭액 등의 부식제는 일반적인 것을 이용하면 충분하다. 예를 들면, 질산, 황산, 염산 등을 이용할 수 있다. 이 가공 방법에서는 피가공물의 변형에 대한 배려가 필요 없기 때문에 상술한 다른 가공 방법과 비교해서 피가공물의 두께의 하한에 제약이 없고, 매우 얇은 금속판에 본 발명에서 말하는 합류 홈(8)이나 분배 구멍(7), 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)을 뚫어서 형성할 수 있다. 또한, 에칭 가공으로 제작한 분배판(6) 및 최하층 분배판(5)은 1매당 두께를 얇게 하는 것이 가능해지기 때문에 복수매 적층시켜도 복합 구금(18)의 총 두께에 주는 영향은 거의 없어, 원하는 단면 형태의 복합 섬유에 맞춰서 다른 팩 부재를 신설할 필요가 없다. 환언하면, 분배판(6)과 최하층 분배판(5)만을 교환하면 단면 형태를 변경하는 것도 가능해지기 때문에, 섬유 제품의 고성능 다품종화가 진행되는 요즘에는 바람직한 특징이라고 말할 수 있다. 또한, 다른 제작 방법으로서는 종래의 구금 제작에서 이용되는 드릴 가공이나 금속 정밀 가공인 선반, 머시닝, 프레스, 레이저 가공 등을 이용함으로써 가능하다. 단, 이들 가공은 피가공물의 변형 억제라는 관점으로부터 가공판 두께의 하한에 제약이 있기 때문에 복수의 분배판을 적층시키는 본 발명의 복합 구금에 적용하기 위해서는 분배판(6)의 두께를 고려할 필요가 있다.

이어서, 본 발명의 복합 구금에 의해 얻어지는 섬유란 2종류 이상의 폴리머가 조합된 섬유를 의미하고, 섬유 횡단면에 있어서 2종류 이상의 폴리머가 해도 형상 등의 형태를 가지고 존재하고 있는 섬유를 말한다. 여기서, 본 발명에서 말하는 2종류 이상의 폴리머란 예를 들면 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리페닐렌설파이드, 폴리올레핀, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등등의 분자 구조가 다른 폴리머를 2종류 이상 사용한다는 것이 포함되는 것은 말할 필요도 없지만, 제사(製絲) 안정성 등을 손상시키지 않는 범위에서 이산화티탄 등의 염소제, 산화규소, 카올린, 착색 방지제, 안정제, 항산화제, 소취제, 난연제, 실마찰 저감제, 착색 안료, 표면 개질제 등의 각종 기능성 입자나 유기 화합물 등의 첨가제나 입자의 첨가량이 다른 것, 또한 분자량이 다른 것, 또는 공중합이 되어 있는 것 등등이 포함된다.

또한, 본 발명의 복합 구금(18)에 의해 얻어지는 섬유의 단사 단면은 환 형상은 물론, 삼각, 편평 등의 환형 이외의 형상이나 중공이라도 좋다. 또한, 본 발명은 매우 범용성이 높은 발명이며, 복합 섬유의 단사 섬도에 의해 특별히 한정되는 것은 아니고, 복합 섬유의 단사수에 의해 특별히 한정되는 것은 아니며, 또한 복합 섬유의 사조수에 의해 특별히 한정되는 것도 아니고, 1사조라도 좋고, 2사조 이상의 다사조라도 좋다.

본 발명의 복합 구금에 의해 얻어지는 해도형 복합 섬유란 도 4의 (a), (b), (c)에 나타낸 바와 같이 다른 2종류 이상의 폴리머가 섬유축 방향에 수직인 단면에 있어서 해도 구조[여기서 말하는 해도 구조란 도성분 폴리머(13)로 구성되어 있는 도부분이 해성분 폴리머(20)로 구성되어 있는 해부분에 의해 복수로 구별되어 있는 구조]가 형성되어 있는 섬유를 말한다. 도 1에 나타낸 바와 같은 도성분 토출 구멍(1), 해성분 토출 구멍(4)의 배치로 함으로써 도 4(a)에 나타낸 바와 같은 Y자 단면으로 되고, 또한 도 2에 나타낸 바와 같은 구멍 배치로 함으로써 도 4(b)에 나타낸 바와 같은 십자 단면으로 되고, 도 3에 나타낸 바와 같은 구멍 배치로 함으로써 도 4(c)에 나타낸 바와 같은 불가사리형 단면으로 되는 해도형 복합 섬유를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 복합 구금을 이용하여 얻어지는 도의 수에 관해서는 이론적으로는 2도부터 스페이스가 허용하는 범위에서 무한히 제작하는 것은 가능하지만, 실질적으로 실시 가능한 범위로서 2~10000도가 바람직한 범위이다. 본 발명의 복합 구금의 우위성을 얻는 범위로서는 100~10000도가 더욱 바람직한 범위이다.

또한, 본 발명에 있어서는 구멍 충전 밀도가 0.5구멍/㎟ 이상인 것이 바람직하다. 구멍 충전 밀도가 0.5구멍/㎟ 이상이면 종래의 복합 구금 기술과의 차이가 보다 명확해진다. 본 발명자들이 검토한 범위에서는 구멍 충전 밀도는 0.5~20구멍/㎟의 범위이면 실시 가능했다. 이 구멍 충전 밀도라는 관점에서는 본 발명의 복합 구금의 우위성이 얻어지는 범위로서는 1~20구멍/㎟이 바람직한 범위이다.

또한, 본 발명에 있어서의 해도형 복합 섬유는 해성분 폴리머(20)를 용출함으로써 단독 방사에서는 얻을 수 없는 매우 축소된 극세 이형 섬유로서, 외접 섬유 지름이 10~1000㎚, 또한 섬유 지름 불균일을 나타내는 섬유 지름 CV%가 0~30%의 균일성이 뛰어난 장섬유형 나노 파이버를 제작할 수 있다. 이 장섬유형 나노 파이버는 시트 형상물로 함으로써 자기 기록 디스크 등에 이용하는 알루미늄 합금 기판이나 유리 기판을 초고정밀도의 마무리 가공을 실시하는데 적합하게 이용할 수 있다. 또한, 다른 용도로서 굳이 일부의 도를 합류시켜 섬유 지름 분포를 자유롭게 제어한 시트 형상물도 제작 가능하다.

이상과 같이, 본 발명의 복합 구금(18)으로 제조 가능한 복합 형태를 종래 공지의 단면 형태를 예시해서 설명했지만, 본 발명의 복합 구금(18)에 있어서는 단면 형태를 임의로 제어할 수 있기 때문에 이상의 형태에 얽매이지 않고 자유로운 형태를 제작할 수 있다.

또한 본 발명의 복합 섬유의 강도는, 강도는 2cN/dtex 이상이 바람직하고, 산업 자재 용도로 필요로 되는 역학적 특성을 고려하면 5cN/dtex 이상인 것이 바람직하다. 현실적인 상한으로서는 20cN/dtex이다. 또한, 신도는 연신사에서 2~60%, 특히 고강도가 필요로 되는 산업 자재 분야에서는 2~25%, 의료용에서는 25~60%로 하는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명의 복합 섬유는 섬유 권취 패키지나 토(tow), 컷 파이버, 솜, 파이버 볼, 코드, 파일(pile), 직편, 부직포, 종이, 액체 분산체 등 다용도의 섬유 제품으로 할 수 있다.

실시예

이하 실시예를 들어 본 실시형태의 복합 구금의 효과를 구체적으로 설명한다.

(1) 해도형 복합 섬유의 도성분의 석출

해도형 복합 섬유로부터 도성분을 석출하기 위해서, 이용출 성분인 해성분이 용출 가능한 용액 등에 해도형 복합 섬유를 침지해서 제거하여 난용출 성분인 도성분의 멀티 필라멘트를 얻었다. 이용출 성분이 5-나트륨술포이소프탈산 등이 공중합된 공중합 PET나 폴리락트산(PLA) 등일 경우에는 수산화나트륨 수용액 등의 알카리 수용액을 이용했다. 또한, 알카리 수용액은 50℃ 이상으로 가열하면 가수분해의 진행을 빠르게 할 수 있기 때문에, 또한 유체 염색기 등을 이용하여 처리하면 한번에 대량으로 처리를 할 수 있다.

(2) 멀티 필라멘트의 섬유 지름 및 섬유 지름 불균일(CV%)

얻어진 극세 섬유로 이루어진 멀티 필라멘트를 에폭시 수지로 포매하고, 라이헤르트(Reichert)사제 FC·4E형 크라이오섹셔닝 시스템(cryosectioning system)으로 동결하고, 다이아몬드 나이프를 구비한 라이헤르트-닛세이 울트라컷 엔(Reichert-Nissei ultracut N)(울트라 마이크로톰)으로 절삭한 후, 그 절삭면을 (주)키엔스제 VE-7800형 주사형 전자 현미경(SEM)으로 배율 5000배로 촬영했다. 얻어진 사진으로부터 무작위로 선정한 150개의 극세 섬유를 추출하고, 사진에 대해서 화상 처리 소프트(WINROOF)를 이용하여 모든 외접원 지름(섬유 지름)을 측정해서 평균 섬유 지름 및 섬유 지름 표준 편차를 구했다. 여기서, 외접원이란 도 4(a)의 파선(14)을 말한다. 이들 결과로부터 하기 식에 의거해 섬유 지름 CV%(변동 계수 : Coefficient of Variation)를 산출했다. 이상의 값은 모두 3개소의 각 사진에 대해서 측정을 행하여 3개소의 평균값으로 하고, ㎚ 단위로 소수점 첫째자리까지 측정하고, 소수점 이하를 반올림하는 것이다.

섬유 지름 불균일(CV%)=(섬유 지름 표준 편차/평균 섬유 지름)×100

(3) 이형도 및 이형도 불균일(CV%)

상술한 섬유 지름 및 섬유 지름 불균일과 마찬가지의 방법으로 멀티 필라멘트의 단면을 촬영하고, 그 화상으로부터 절단면에 외접하는 진원(眞圓)의 지름을 외접원 지름(섬유 지름)으로 하고, 또한 내접하는 진원의 지름을 내접원 지름으로 해서 이형도=외접원 지름÷내접원 지름으로부터 소수점 셋째자리까지를 구하고, 소수점 셋째자리 이하를 반올림한 것을 이형도로서 구했다. 여기서, 내접원이란 도 4(a)의 파선(19)을 말한다. 이 이형도를 동일 화상 내에서 무작위로 추출한 150개의 극세 섬유에 대해서 측정하고, 그 평균값 및 표준편차로부터 하기 식에 의거하여 이형도 불균일[CV%(변동 계수 : Coefficient of Variation)]을 산출했다. 이 이형도 불균일에 대해서는 소수점 둘째자리 이하는 반올림하는 것이다.

이형도 불균일(CV%)=(이형도의 표준 편차/이형도의 평균값)×100(%)

(4) 섬도

해도형 복합 섬유를 환형으로 편직하고, 수산화 나트륨 3중량% 수용액(80℃ 욕비 1:100)에 침지함으로써 용해가 쉬운 성분을 99% 이상 용해 제거한 후, 편직을 풀음으로써 극세 섬유로 이루어진 멀티 필라멘트를 뽑아내고, 이 1m의 중량을 측정하고 10000배함으로써 섬도를 산출했다. 이것을 10회 반복하고, 그 단순 평균값의 소수점 제 2자리를 반올림한 값을 섬도로 했다.

(5) 폴리머의 용융 점도

칩 형상의 폴리머를 진공 건조기에 의해 수분율 200ppm 이하로 하고, 토요세이키제 "카필로그래프 1B(capilograph 1B)"에 의해 변형 속도를 단계적으로 변경해서 용융 점도를 측정했다. 또한, 측정 온도는 방사 온도와 마찬가지로 하고, 실시예 또는 비교예에는 1216s^-1의 용융 점도를 기재하고 있다. 이와 관련하여, 가열로에 샘플을 투입하고나서 측정 개시까지를 5분으로 하고, 질소 분위기 하에서 측정을 행했다.

[실시예 1]

도성분으로서 고유 점도(IV) 0.63dl/g의 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET 용융 점도 : 120Pa·s)와, 해성분 폴리머로서 IV 0.58dl/g의 5-나트륨술포이소프탈산 5.0몰% 공중합한 PET(공중합 PET 용융 점도 : 140Pa·s)를 290℃에서 각각 용융 후에 계량하고, 도 6에 나타낸 본 실시형태의 복합 구금이 장착된 방사팩에 유입시키고, 구금 토출 구멍으로부터 해도 복합 폴리머 흐름을 토출했다. 또한, 최하층 분배판에는 도성분 폴리머용으로서 1개의 토출 도입 구멍에 대하여 700의 도성분 토출 구멍이 등간격으로 천공되어 있다. 해도 비율은 30/70으로 하고, 토출된 복합 폴리머 흐름을 냉각 고화 후 유제 부여하고, 방사 속도 1500m/min으로 권취하고, 110dtex-15필라멘트(단일 구멍 토출량 2.25g/min)의 미연신 섬유를 채취했다. 권취한 미연신 섬유를 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 3.0배 연신을 행하여 50dtex-15필라멘트의 해도형 복합 섬유로 하고, 상술한 방법으로 해성분을 99% 이상 용해해서 11000개의 멀티 필라멘트를 채취했다.

여기서, 실시예 1에 이용한 복합 구금은 분배 구멍이 천공된 분배판과, 분배 홈이 천공된 분배판을 교대로 적층하고, 그 하류측에 있어서 도 1에 나타낸 바와 같은 최하층 분배판이 적층되어 있다. 분배판의 판두께 0.1㎜, 구멍 직경 0.2㎜, 홈폭 0.3㎜, 홈깊이 0.1㎜, 최소 구멍간 피치 0.4㎜로 천공되어 있다. 그리고, 최하층 분배판의 판두께 0.1㎜로 하고, 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍의 구멍 직경 0.2㎜가 가상 원주선(C1, C5) 상의 반경(R1)이 0.22㎜, 가상 원주선(C2, C6) 상의 반경(R2)이 0.44㎜로 식(1), (2), 및 (3) 조건의 n=3개로 되도록 배치되어 있다. 표 1에 기재된 바와 같이, 도성분이 Y자 단면으로 되고, 도성분 폴리머끼리의 합류는 없고, 섬유 지름 불균일은 5.3%, 이형도 2.3, 이형도 불균일 4.5%로 되고, 이 멀티 필라멘트의 섬유 직경은 870㎚로 되었다.

[실시예 2]

도 2에 나타낸 바와 같이, 최하층 분배판의 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍의 배치를 식(1), (2), 및 (3) 조건의 n=4개로 되도록 배치하고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 복합 구금을 이용했다. 최하층 분배판에는 도성분 폴리머용으로서 1개의 토출 도입 구멍에 대하여 600의 도성분 토출 구멍이 등간격으로 천공되어 있다. 해도 비율을 50/50으로 하고, 그 이외는 실시예 1과 동등한 폴리머, 동등한 섬도, 방사 조건으로 방사하고, 9000개의 멀티 필라멘트를 채취했다. 여기서, 실시예 2에 이용한 복합 구금에는 구멍 직경 0.2㎜로 이루어진 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍이 가상 원주선(C1)의 반경(R1)이 0.25㎜, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)이 0.5㎜로 천공되어 있다. 표 1에 기재된 바와 같이, 도성분이 십자 단면으로 되고, 도성분 폴리머끼리의 합류는 없고, 섬유 직경 불균일은 5.9%, 이형도 2.4, 이형도 불균일 4.4%로 되고, 이 멀티 필라멘트의 섬유 지름은 710㎚로 되었다.

[실시예 3]

도 3에 나타낸 바와 같이, 최하층 분배판의 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍의 배치를 식(1), (2), 및 (3) 조건의 n=6개로 되도록 배치하고, 그 이외는 실시예 1과 동일한 복합 구금을 이용했다. 최하층 분배판에는 도성분 폴리머용으로서 1개의 토출 도입 구멍에 대하여 500의 도성분 토출 구멍이 등간격으로 천공되어 있다. 해도 비율을 50/50으로 하고, 그 이외는 실시예 1과 동등한 폴리머, 동등한 섬도, 방사 조건으로 방사하고, 7500개의 멀티 필라멘트를 채취했다. 여기서, 실시예 3에 이용한 복합 구금에는 구멍 지름 0.2㎜로 이루어진 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍이 가상 원주선(C1)의 반경(R1)이 0.33㎜, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)이 0.51㎜로 천공되어 있다. 표 1에 기재된 바와 같이, 도성분이 불가사리형 단면으로 이루어지고, 도성분 폴리머끼리의 합류는 없고, 섬유 직경 불균일은 5.9%, 이형도 2.3, 이형도 불균일 4.8%로 되고, 이 멀티 필라멘트의 섬유 지름은 994㎚로 되었다.

[비교예 1]

도 12에 나타낸 바와 같이, 최하층 분배판의 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍의 배치를 변경한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 복합 구금을 이용했다. 여기서, 최하층 분배판에는 도성분 폴리머용으로서 1개의 토출 도입 구멍에 대하여 1개의 도성분 토출 구멍, 그 주위에 4개의 해성분 토출 구멍이 천공되어 있다. 방사 조건으로서, 해도 비율은 50/50으로 하고, 토출된 복합 폴리머 흐름을 냉각고화 후 유제 부여하고, 방사 속도 1500m/min으로 권취하여 110dtex-150필라멘트(단일 구멍 토출량 2.25g/min)의 미연신 섬유를 채취했다. 권취한 미연신 섬유를 90℃와 130℃로 가열한 롤러 사이에서 3.0배 연신을 행하고, 36dtex-150필라멘트의 해도형 복합 섬유로 하고, 상술한 방법으로 해성분을 99% 이상 용해해서 150개의 멀티 필라멘트를 채취했다.

여기서, 비교예 1에 이용한 복합 구금에는 구멍 직경 0.2㎜로 이루어진 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍이 구멍간 피치 0.6㎜로 천공되어 있다. 표 1에 기재된 바와 같이, 이형도 1.5, 도성분이 십자 단면으로 되는 섬유가 얻어지지만, 섬유 지름이 11000㎚로 미크론 오더였다.

[비교예 2, 비교예 3]

이어서, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)과 가상 원주선(C1)의 반경(R1)의 비율이 다른 것 이외에는 실시예 1과 동일한 복합 구금을 이용하고, 실시예 1과 동등한 폴리머, 동등한 섬도, 방사 조건으로 방사하고, 해도 비율을 변화시킨 비교예로서 비교예 2, 비교예 3을 설명한다. 여기서, 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍이 배치되어 있는 가상 원주선(C1) 상의 반경(R1)이 0.33㎜, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)이 0.44㎜로 되도록 배치되어 있고, 비교예 2에서 해도 비율이 30/70, 비교예 3에서 해도 비율이 50/50으로 해서 해도형 복합 섬유를 제조했다. 표 1에 기재된 바와 같이, 도성분 폴리머 비율이 50%나, 70%로 높을 경우에는 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생해서 Y자 단면의 멀티 필라멘트를 얻을 수 없었다.

[비교예 4]

이어서, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)과 가상 원주선(C1)의 반경(R1)의 비율이 다른 것 이외에는 실시예 2와 동일한 복합 구금을 이용하고, 실시예 2와 동등한 폴리머, 동등한 섬도, 방사 조건으로 방사하고, 해도 비율을 변화시킨 비교예로서 비교예 4를 설명한다. 여기서, 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍이 배치되어 있는 가상 원주선(C1) 상의 반경(R1)이 0.35㎜, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)이 0.44㎜로 되도록 배치되어 있고, 해도 비율이 50/50으로 해서 해도형 복합 섬유를 제조했다. 표 1에 기재된 바와 같이, 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생해서 십자 단면의 멀티 필라멘트를 얻을 수 없었다.

[비교예 5]

이어서, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)과 가상 원주선(C1)의 반경(R1)의 비율이 다른 것 이외에는 실시예 3과 동일한 복합 구금을 이용하고, 실시예 3과 동등한 폴리머, 동등한 섬도, 방사 조건으로 방사하고, 해도 비율을 변화시킨 비교예로서 비교예 5를 설명한다. 여기서, 도성분 토출 구멍 및 해성분 토출 구멍이 배치되어 있는 가상 원주선(C1) 상의 반경(R1)이 0.44㎜, 가상 원주선(C2)의 반경(R2)이 0.51㎜로 되도록 배치되어 있고, 해도 비율이 50/50으로 해서 해도형 복합 섬유를 제조했다. 표 1에 기재된 바와 같이, 도성분 폴리머끼리의 합류가 발생해서 불가사리형 단면의 멀티 필라멘트를 얻을 수 없었다.

[산업상의 이용 가능성]

본 발명은 일반적인 용액 방사법에 이용되는 복합 구금에 한하지 않고, 멜트 블로우법 및 스팬 본드법에 적용 가능하고, 습식 방사법이나, 건습식 방사법에 이용되는 구금에도 응용할 수 있지만, 그 응용 범위가 이것들에 한정되는 것은 아니다.

1 : 도성분 토출 구멍 4 : 해성분 토출 구멍
5 : 최하층 분배판 6 : 분배판
7 : 분배 구멍 8 : 분배 홈
9 : 계량판 10 : 토출판
11 : 토출 도입 구멍 12 : 축소 구멍
13 : 도성분 폴리머(도 부분) 14 : 외접원
15 : 방사팩 16 : 스핀 블록
17 : 냉각 장치 18 : 복합 구금
19 : 내접원 20 : 해성분 폴리머(해 부분)
21 : 도성분 토출부 22 : 연장선
24 : 해성분 토출부 25 : 토출 구멍
26 : 공통 외접선 27 : 방사 형상 홈
28 : 동심원 상 홈 29 : 상층판
30 : 파이프 31 : 해성분 폴리머 도입 유로
32 : 도성분 폴리머 도입 유로 33 : 상측 구금판
34 : 중간 구금판 35 : 하측 구금판
40 : 해성분 폴리머 분배실 41 : 파이프 삽입 구멍
42 : 구금 토출 구멍 α : 축소 각도
L : 조주 구간

Claims

도성분 폴리머와 해성분 폴리머에 의해 구성되는 복합 폴리머 흐름을 토출하기 위한 복합 구금으로서, 각 폴리머 성분을 분배하기 위한 분배 구멍 및 분배 홈이 형성된 1매 이상의 분배판과, 상기 분배판의 폴리머의 방출 경로 방향의 하류측에 위치하고 복수의 도성분 토출 구멍과 복수의 해성분 토출 구멍이 형성된 최하층 분배판으로 구성되고, 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C1) 상에 배치된 n개(n은 3 이상의 자연수, 이하 동일)의 상기 도성분 토출 구멍과, 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R2)의 가상 원주선(C2) 상에 배치된 n개의 상기 해성분 토출 구멍과, 가상 중심(O)을 중심으로 반경(R3)의 가상 원주선(C3) 상에 n개의 가상군 중심(P)을 갖고, 상기 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R1)의 가상 원주선(C5) 상에 형성된 n개의 상기 도성분 토출 구멍과, 상기 가상군 중심(P)을 중심으로 반경(R2)의 가상 원주선(C6) 상에 형성된 n개의 상기 해성분 토출 구멍으로 이루어지는 구멍군이 복수 존재하고, 다음 식(1), (2)를 만족하고, 또한 다음 (3), (4) 조건의 배치로 되는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
(1) R1≤R2·cos(180/n[도])
(2) R3=2·R2
(3) C1, C5 : n개의 도성분 토출 구멍이 중심각 360/n도로 등분 배치
C2, C6 : n개의 해성분 토출 구멍이 중심각 360/n도로 등분 배치
C3 : n개의 가상군 중심이 중심각 360/n도로 등분 배치
θ1 : C1과 C2, C5와 C6에 배치된 토출 구멍 사이의 위상각이 180/n도
θ2 : C2의 토출 구멍과 C3의 가상군 중심 사이의 위상각이 0도
(4) 가상 중심(O)과 가상군 중심(P)을 연결하는 선분과, 가상 원주선(C2)과, 가상 원주선(C6)의 교점에 해성분 토출 구멍이 배치
제 1 항에 있어서,
토출 구멍수 n=4개에 있어서 식(5)을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
(5) R1≤R2/2
제 1 항에 있어서,
토출 구멍수 n=6개에 있어서 식(6)을 만족하는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
(6) R1≤R2·3√3/8
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가상 중심(O)에 인접하는 상기 가상군 중심(P)을 상기 가상 중심(O)으로 한 경우에 있어서도 마찬가지의 구멍 배치를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 구금.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도성분 토출 구멍의 구멍 충전 밀도는 0.5구멍/㎟ 이상인 것을 특징으로 하는 복합 구금.
상기 분배판으로부터 상기 최하층 분배판의 상기 도성분 토출 구멍에 이르는 각 유로에 있어서의 유로 압력 손실이 동일하고, 상기 분배판으로부터 상기 최하층 분배판의 상기 해성분 토출 구멍에 이르는 각 유로에 있어서의 유로 압력 손실이 동일하게 되는, 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 복합 구금을 이용한 복합 방사기에 의해 용융 방사를 행하는 것을 특징으로 하는 복합 섬유의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 기재된 복합 구금을 이용한 복합 방사기에 의해 도성분 폴리머 비율을 50% 이상으로 용융 방사를 행하는 것을 특징으로 하는 복합 섬유의 제조 방법.