中空糸用複合紡糸口金
【課題】比較的低い中空率の中空断面を得ることができ、中空割れなどを生じさせずに良好な紡糸調子を長時間維持できる紡糸口金を提供する。
【解決手段】少なくとも２種の熱可塑性ポリマー成分を有する各ポリマーセグメントが円周方向にそれぞれ互い違いに配列して全体の横断面が中空円形を呈する複合単繊維群からなるマルチフィラメントを紡出するための中空糸用複合紡糸口金において、 前記熱可塑性ポリマーを中空単繊維として吐出する吐出孔群が穿設され、前記各吐出孔は同一円の円周上に穿設された複数の円弧状スリット孔群からなり、その際、前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円の直径が０．４〜１．０ｍｍであり、前記各円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット長Ｌの比Ｌ／Ｗが４以上である中空糸用複合紡糸口金とする。
【解決手段】少なくとも２種の熱可塑性ポリマー成分を有する各ポリマーセグメントが円周方向にそれぞれ互い違いに配列して全体の横断面が中空円形を呈する複合単繊維群からなるマルチフィラメントを紡出するための中空糸用複合紡糸口金において、 前記熱可塑性ポリマーを中空単繊維として吐出する吐出孔群が穿設され、前記各吐出孔は同一円の円周上に穿設された複数の円弧状スリット孔群からなり、その際、前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円の直径が０．４〜１．０ｍｍであり、前記各円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット長Ｌの比Ｌ／Ｗが４以上である中空糸用複合紡糸口金とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性合成樹脂を原料とする繊維を溶融紡糸するための紡糸口金で、特に、その横断面において中空断面形状を有する中空繊維を紡糸するため紡糸口金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、品位に優れた緻密できめ細かなタッチやドレープ性に優れた布帛が上市され、そのような布帛を得るために極細繊維が多用されている。このような極細繊維を得るための手段としては、一つの方法として、最初から細繊度を有する単繊維群（フィラメント群）を紡糸する方法がある。しかしながら、この方法では得られる極細繊維の下限繊度に限界がある。
【０００３】
そこで、他の方法として、成分の異なる２つの重合体からなる複合繊維を製造して、この複合繊維を異なる成分の貼り合せ面で分割したり、一方の成分を抽出して他方の成分だけを残したりすることによって細繊度化する方法がある。この方法は、先に述べた方法と比較すると、より細繊度の極細繊維を得ることができるという利点がある。また、この方法によって細繊度の複合繊維を製造し、これを布帛とした後に、複合繊維を前述の分割や抽出によって細繊度化することによって、工程の合理化や工程調子の向上を図ることができるという利点がある。
【０００４】
なお、ポリエステルは、機械的な特性や熱安定性などに優れているので、少なくとも１成分がポリエステルポリマーで構成された複合繊維が従来から用いられている。例えば、特許文献１（特開２００４−２７０１１５号公報）などにおいて、このようなポリエステルをその成分として持つ複合繊維が提案されている。
【０００５】
上記のように複合繊維を分割して極細繊維にする技術は、例えば、特許文献２（特表２００１−５１９４８８号公報）などに提案されているように、従来から数多くある。例えば、高圧の水ジェット、叩解などの方法によって、複合繊維に機械的な力を加えることにより、複合繊維を構成する各ポリマーセグメントを貼り合せ面で分割する方法がある。また、複数のポリマー成分によって形成された複合繊維の特定成分を溶剤によって溶かして除去し、非溶解の成分セグメントだけを残して極細繊維を形成する方法がある。
【０００６】
ここで、異なる２つの成分を貼り合せた複合単繊維を機械的な力のみで貼り合せ面に沿って分割をしようとする場合には、各成分の断面形状が重要であって、図４に代表的な分割型複合単繊維の横断面形状を示す。ただし、安定して分割するためには、図４（ｂ）に例示したような中空断面形状を有する中空糸とすることが望ましい。
【０００７】
そこで、このような中空糸を中空割れなどの問題を発生させることなく安定して紡糸するための紡糸口金が、特許文献３（特開平１１−１５２６１５号公報）などにおいて提案されている。そして、このような紡糸口金では、図５に示すような円弧状のスリット孔群の両端部あるいは両端部近傍に突出流路を設けることが、良好な中空断面形状を得るうえで好ましいとされている。
【０００８】
確かに、１成分のポリマーのみから中空断面糸を紡糸する際には、図５に例示したような吐出孔からポリマーを紡出することによって、良好な中空糸が安定して得られると言う大きな効果はあるが、図４（ｂ）のような中空断面形状を有する中空複合繊維を得るためには、円弧状のスリット孔群の両端部あるいは両端部近傍に突出流路を設けることは、各ポリマー・セグメント間のバランスを崩すことになり、望ましくない。
【０００９】
また、長繊維不織布の製造設備で使用されるように、数千を超える吐出孔が短ピッチで配置されるような紡糸口金においては、その問題が顕著に現れる。この断糸を防止するために、紡糸口金の表面に付着した異物を定期的にへらなどを使用して除去するいわゆる「面掃作業」と呼ばれる作業が実施されるが、この「面掃周期」を短い間隔で実施する必要が生じると生産性は大きく低下するという問題もある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２７０１１５号公報
【特許文献２】特表２００１−５１９４８８号公報
【特許文献３】特開平１１−１５２６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記従来技術が有する諸問題を解決することを目的としてなされたものである。すなわち、その目的とするところは、比較的低い中空率の中空断面を得ることができ、中空割れの発生を防止し、良好な紡糸調子を長時間維持して、面掃周期を２４時間以上とすることができる紡糸口金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに、前記課題を解決するための請求項１に係る本発明として、「少なくとも２種の熱可塑性ポリマー成分を有する各ポリマーセグメントが円周方向にそれぞれ互い違いに配列して全体の横断面が中空円形を呈する複合単繊維群からなるマルチフィラメントを紡出するための中空糸用複合紡糸口金において、
前記熱可塑性ポリマーを中空単繊維として吐出する吐出孔群が穿設され、前記各吐出孔は同一円の円周上に穿設された複数の円弧状スリット孔群からなり、その際、前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円の直径が０．４〜０．９ｍｍであり、前記各円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット長Ｌの比Ｌ／Ｗが４以上であることを特徴とする中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
また、請求項２に係る本発明のように、「前記吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和が３．２ｍｍ以下である、請求項１に記載の中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
更に、請求項３に係る本発明のように、「一本の単繊維を紡出するための吐出孔を形成するスリット孔の数が２個であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
そして、請求項４に係る本発明のように、「紡出する中空糸の中空率が１０％以下である、請求項１〜３の何れかに記載の中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上に述べたように、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を用いることにより、隣接するスリット孔から吐出されるポリマー同士の接合が容易となり、中空割れの発生を防止することが出来る。また、同紡糸口金を用いることにより、細繊度繊維に容易に分割することができる、２成分以上のポリマーからなる複合繊維を溶融紡糸することができるという極めて顕著な効果を奏する。
【００１４】
更には、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を用いる別の効果として、吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和が３．２ｍｍ以下とすることによって、口金のポリマー吐出面に付着する異物の量を抑制抑制することができ、面掃周期を大幅に延長できるため、良好な紡糸調子を長時間維持できることが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を例示したものであって、図１（ａ）は正断面図、図１（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面、Ｂ−Ｂ矢視断面、Ｃ−Ｃ矢視断面、そして、Ｄ−Ｄ矢視断面をそれぞ示す。ただし、図１（ａ）〜（ｅ）では、中空糸用複合紡糸口金に穿設された一つの代表的な吐出孔だけを取り出して説明しているが、実際の紡糸口金には、マルチフィラメント糸を紡出するために多数個の吐出孔群が一つの中空糸用複合紡糸口金に穿設されていることは言うまでもない。
【００１６】
この例の中空糸用複合紡糸口金では、第１口金板１、第２口金板２、第３口金板３は、下から順番に積層された状態で紡糸口金パック内に組み込まれて溶融紡糸に供される。ただし、この例は、２種のポリマー（Ａ）と（Ｂ）を用いた例であるが、もちろん、周知の複合紡糸口金のように、２種以上のポリマーを用いるようにしても良い。
【００１７】
なお、実際には第３分配板３の上に複数枚の分配板を配置し、２成分以上のポリマーを効率的に移送する口金となっている。ただし、図１には、２種類のポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）をそれぞれ第３口金板３へ移送するための他の口金板については、容易に設計可能な事項であるので、口金の説明が錯綜して複雑化するのを回避するために、図示省略した。
【００１８】
次に、これらの口金板群１〜３などにポリマーが流れる様子を以下に説明する。ただし、本発明においては、少なくとも２種類の熱可塑性ポリマーを使用するが、以下の説明では、２種類のポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）の場合について説明する。
【００１９】
図１に例示した中空糸用複合紡糸口金において、先ず、ポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）が、第３口金板３に流入する。このとき、導入孔群３１には、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ｂ）が交互に分配されて流入する。
【００２０】
次いで、第２口金板２に流入し、合流孔２１において、ポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）は合流し、扇状楔形を有する複数個（図では１６個）のポリマーセグメントが交互に貼り合わされる。なお、前記導入孔群３１は、図１（ｂ）に例示したように、これら孔群の各孔中心がそれぞれ一つの同心円Ｃの上に位置するように、好ましくは円周列を形成して交互に入れ違いに等ピッチ間隔で配列されている。
【００２１】
したがって、分配孔群５１から円形の合流孔２１に流れ込んで合流した各ポリマー（Ａ）流及び各ポリマー（Ｂ）流は、均等な流量と圧力が維持されているので、交互に扇状に楔の中心を繊維横断面の中心に向けた状態で円周配列する。このようにして、この合流ポリマー流は扇状楔形に交互に貼り合わされた断面形状を有する合流ポリマーとして、第１口金板１に穿設されたポリマー導入孔１１を流下して、次第に縮流しながら引き続いてポリマー吐出孔１２へ流入して、このポリマー吐出孔１２から中空複合繊維として最終的に紡出される。
【００２２】
ここで、ポリマーの接合が生じる部分、すなわちスリットの両端部には同一のポリマー（この例ではポリマー（Ａ））が流れ込むよう導入孔群３１を配置することが重要である。なぜなら、ポリマーの接合は同一ポリマー同士のほうが生じやすく、分離しがたい（中空割れしがたい）からである。また、ポリマー（Ａ）としては、炭化物などの異物を発生しがたいポリマーを選択する。
【００２３】
図２は、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金に穿設された吐出孔部を拡大して例示したものであって、既に図１（ｂ）に例示した図である。
ここで、本発明の中空糸用複合紡糸口金においては、前記図２に示したように、熱可塑性ポリマーを吐出する複数の円弧状スリット孔群が同一の円周上に穿設され、前記各円弧状スリット孔群に外接する外接円の直径が０．４〜１．０ｍｍであり、かつ該円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット中心円弧の長さＬの比Ｌ／Ｗが４以上であることを特徴としている。なお、図２に例示したように、Ｌ値は、スリット孔の中心幅（Ｗ／２）での値を算出したものである。
【００２４】
なお、図２に示す実施態様においては、1本の中空単繊維をそれぞれ紡出する各１個の吐出孔は、複数個の円弧状スリット孔を有している。なお、円弧状スリット孔の穿設個数に関しては、特に制限する理由はないが、本発明においては、下記のような理由から２〜５個であることがより好ましく、特に好ましくは２個である。
【００２５】
すなわち、スリット孔の両端部は、異物が堆積して付着しやすい部分であるので、スリット個数は少ない方が良く、この理由から５個以下とすることが好ましい。逆に、スリット孔の個数が1個の場合には、設計上の要請からＣの字形状を有するスリット孔となるが、この場合には、前述の図４（ｂ）のような断面形状を有する中空糸を得るためには、２成分の異なるポリマーの吐出バランスなどを安定させるのが困難であり不適である。
【００２６】
図２に例示した本発明に係る中空糸用複合紡糸口金の実施態様においては、１本の中空単繊維を吐出する吐出孔は、２個の円弧状スリット孔から構成することが特に好ましいことは既に説明した通りである。その理由は、分割型中空複合糸を想定した場合に、この型の中空複合糸では、中空率を大きくする必要がない（中空単繊維を構成する同一ポリマーが繊維の中央部で互いに結合してしまって、分割できなくなるのを防止できれば良い）ためである。これに対して、分割型中空複合繊維でない場合は、中空率を上げるために、スリット孔の個数を増やす必要がある。
【００２７】
逆に、低中空率の中空糸を紡出するためには、スリット孔の個数は少ない方がよい。何故ならば、スリット孔間の非穿孔部の存在により、吐出直後の糸ではこの非穿孔部分が開口して、ここから中空形成部に空気が流入し、中空率に影響を与えるからである。なお、隣接するスリット孔間の間隙（非穿孔部の距離）を短くすることは、隣接するスリット孔から吐出された後のポリマー同士の安定した接合のためには有効に作用する。
【００２８】
したがって、隣接するスリット孔間の間隙（非穿孔部の距離）を短くすることが好ましいが、本発明の紡糸口金においては、加工技術の限界を考慮してスリット孔間距離を６０μｍ程度としている。何故ならば、この程度の距離であれば、本発明に示すＬ／Ｗが４以上であるスリット孔をそれほど困難なく穿設でき、しかも、中空割れなどを生じずにポリマー同士の安定した接合が実現できるからである。
【００２９】
次に、本発明においては、１個の吐出孔が有する前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円を考えた場合に、この外接円の直径（図２における“Ｄ”の値）が０．４〜１．０ｍｍであることが好ましく、特に好ましくは、０．５〜０．８ｍｍである。
【００３０】
なお、外接円の直径Ｄが０．４ｍｍ未満の場合は、円弧状スリット孔の加工精度が問題となり、口金を製作するコストが上昇すると共に、複合繊維の製造条件も厳しくなって、安定な製造が困難となる。また、外接円の直径Ｄが１．０ｍｍより大きくなると、分割型中空複合糸を製造した後に、貼り合わされた各ポリマーセグメントを分割して、細繊度の糸を製造するという目的を達成することが困難となるとともに、紡糸条件も厳しくなって、良好な中空複合糸を得ることが難しい。
【００３１】
以上に説明した本発明に係る中空糸用複合紡糸口金において、本発明者が口金の吐出孔形状を様々に変えて溶融紡糸実験を行なったところ、驚くべきことに、吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和について３．２ｍｍ以下とすることにより、面掃周期が大幅に改善できることを見出した。したがって、面掃周期を長くすると言う意味からは、吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和を３．２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
以下、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金について行なった実験例により、さらに具体的に本発明の作用と効果を説明する。なお、この一連の実験において、下記に示す中空割れ発生率と面掃周期にて、本発明の口金評価を行なった。
【００３３】
（１） 中空割れ発生率：所定の速度で紡出された糸条を採取し、そこでの原糸断面に中空割れが発生している割合を調査した。
（２）面掃周期：紡糸口金を一ヶ月間の連続運転に供し、作業者が口金のポリマー吐出面の状態を定期的に確認して、断糸の発生が予測されるような変化が起きた時点で面掃（紡糸口金のポリマー吐出面の清掃）を実施する。そして、面掃を実施した回数と、新たな面掃が発生するまでの時間間隔を求めて、面掃周期を算出した。
【００３４】
実験例１は、前記Ｌ／Ｗ＝４．１の吐出孔を持つ口金、実験例２は、Ｌ／Ｗ＝４．２の吐出孔をもつ口金、実験例３としては、Ｌ／Ｗ値が４以下であるである吐出孔を持つ８種類の口金（図３中に、記号「●」で示している）を製作して行なった。なお、全ての実験例１〜３において、吐出孔を有する第１口金板以外は全て同一仕様の口金板を使用している。その際、図２で定義するｄ値とＤ値については、ｄ＝６０μｍ、Ｄ＝０．５ｍｍとし、これらの値は、実験例１〜３においては、全て一定値に固定した。
【００３５】
以上に述べた口金の中空割れ発生率を確認するため、実施例１，２および比較例の口金を紡糸口金パックに装着し、紡糸試験を行った。なお、該試験は、２台の溶融押出機によってポリエステルおよびポリアミドをそれぞれ溶融させた後、それぞれの計量ポンプによって、各ポリマーを連続計量しながらスピンブロック（溶融紡糸装置）へ送る。なお、スピンブロックには、図１に例示した中空糸用複合紡糸口金が装着されており、この紡糸口金に穿設された３０００ホール（孔）の吐出孔群から１吐出孔当り約０．５ｇ／ｍｉｎずつからなる２成分ポリマーが前記口金から紡出される。このようにして、口金から紡出されたマルチフィラメント糸は、溶融紡糸の定法に従って冷却し、３０００ｍ／ｍｉｎで引き取った。
【００３６】
以上に述べたようにして得られた中空糸に対して、中空割れ発生率の評価を行なった。その結果を、図３に示す。この図３から明らかなように、本発明の口金（実験例１、実験例２）は、中空割れの発生率がほぼ０％であるのに対し、実験例３の８種類の口金ではＬ／Ｗが小さければ小さいほど、中空割れ発生率が増加しており、Ｌ／Ｗ＝４を境に明確な差があることが確認された。
【００３７】
実験例４は前記スリット孔群が２個穿設された外周長の総和が３．２ｍｍである吐出孔を穿設した口金、実験例５は前記スリット孔の外周長の総和が４．１ｍｍの吐出孔を穿設した口金を使用した。なお、その他の条件は、実験例２の口金と同一の条件とした。
このとき得られた面掃周期の評価結果では、実験例４の口金は、面掃周期が２４〜３０時間となって、２４時間を超えているのに対し、実験例５の口金では７〜８時間と面掃周期が１／３以下の水準であり、スリット外周長３．２ｍｍ以下であることが、実用的な面掃周期である２４時間以上とするために必要なことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を例示したものであって、図１（ａ）は正断面図、図１（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面、Ｂ−Ｂ矢視断面、Ｃ−Ｃ矢視断面、そして、Ｄ−Ｄ矢視断面をそれぞ示す。
【図２】本発明に係る中空糸用複合紡糸口金に穿設された吐出孔部を拡大して例示したものであって、図１（ｂ）に例示した図である。
【図３】実施例の評価結果である。
【図４】代表的な分割型複合繊維の繊維横断面形状を例示した断面図である。
【図５】代表的な中空糸用複合紡糸口金の吐出孔形状を例示した平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 第１口金板
２ 第２口金板
３ 第３口金板
１１ ポリマー吐出孔
１２ 合流ポリマーの導入孔
２１ 合流孔
３１ ポリマー（Ａ）、（Ｂ）の導入孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル、ポリアミド等の熱可塑性合成樹脂を原料とする繊維を溶融紡糸するための紡糸口金で、特に、その横断面において中空断面形状を有する中空繊維を紡糸するため紡糸口金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、品位に優れた緻密できめ細かなタッチやドレープ性に優れた布帛が上市され、そのような布帛を得るために極細繊維が多用されている。このような極細繊維を得るための手段としては、一つの方法として、最初から細繊度を有する単繊維群（フィラメント群）を紡糸する方法がある。しかしながら、この方法では得られる極細繊維の下限繊度に限界がある。
【０００３】
そこで、他の方法として、成分の異なる２つの重合体からなる複合繊維を製造して、この複合繊維を異なる成分の貼り合せ面で分割したり、一方の成分を抽出して他方の成分だけを残したりすることによって細繊度化する方法がある。この方法は、先に述べた方法と比較すると、より細繊度の極細繊維を得ることができるという利点がある。また、この方法によって細繊度の複合繊維を製造し、これを布帛とした後に、複合繊維を前述の分割や抽出によって細繊度化することによって、工程の合理化や工程調子の向上を図ることができるという利点がある。
【０００４】
なお、ポリエステルは、機械的な特性や熱安定性などに優れているので、少なくとも１成分がポリエステルポリマーで構成された複合繊維が従来から用いられている。例えば、特許文献１（特開２００４−２７０１１５号公報）などにおいて、このようなポリエステルをその成分として持つ複合繊維が提案されている。
【０００５】
上記のように複合繊維を分割して極細繊維にする技術は、例えば、特許文献２（特表２００１−５１９４８８号公報）などに提案されているように、従来から数多くある。例えば、高圧の水ジェット、叩解などの方法によって、複合繊維に機械的な力を加えることにより、複合繊維を構成する各ポリマーセグメントを貼り合せ面で分割する方法がある。また、複数のポリマー成分によって形成された複合繊維の特定成分を溶剤によって溶かして除去し、非溶解の成分セグメントだけを残して極細繊維を形成する方法がある。
【０００６】
ここで、異なる２つの成分を貼り合せた複合単繊維を機械的な力のみで貼り合せ面に沿って分割をしようとする場合には、各成分の断面形状が重要であって、図４に代表的な分割型複合単繊維の横断面形状を示す。ただし、安定して分割するためには、図４（ｂ）に例示したような中空断面形状を有する中空糸とすることが望ましい。
【０００７】
そこで、このような中空糸を中空割れなどの問題を発生させることなく安定して紡糸するための紡糸口金が、特許文献３（特開平１１−１５２６１５号公報）などにおいて提案されている。そして、このような紡糸口金では、図５に示すような円弧状のスリット孔群の両端部あるいは両端部近傍に突出流路を設けることが、良好な中空断面形状を得るうえで好ましいとされている。
【０００８】
確かに、１成分のポリマーのみから中空断面糸を紡糸する際には、図５に例示したような吐出孔からポリマーを紡出することによって、良好な中空糸が安定して得られると言う大きな効果はあるが、図４（ｂ）のような中空断面形状を有する中空複合繊維を得るためには、円弧状のスリット孔群の両端部あるいは両端部近傍に突出流路を設けることは、各ポリマー・セグメント間のバランスを崩すことになり、望ましくない。
【０００９】
また、長繊維不織布の製造設備で使用されるように、数千を超える吐出孔が短ピッチで配置されるような紡糸口金においては、その問題が顕著に現れる。この断糸を防止するために、紡糸口金の表面に付着した異物を定期的にへらなどを使用して除去するいわゆる「面掃作業」と呼ばれる作業が実施されるが、この「面掃周期」を短い間隔で実施する必要が生じると生産性は大きく低下するという問題もある。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２７０１１５号公報
【特許文献２】特表２００１−５１９４８８号公報
【特許文献３】特開平１１−１５２６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、前記従来技術が有する諸問題を解決することを目的としてなされたものである。すなわち、その目的とするところは、比較的低い中空率の中空断面を得ることができ、中空割れの発生を防止し、良好な紡糸調子を長時間維持して、面掃周期を２４時間以上とすることができる紡糸口金を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
ここに、前記課題を解決するための請求項１に係る本発明として、「少なくとも２種の熱可塑性ポリマー成分を有する各ポリマーセグメントが円周方向にそれぞれ互い違いに配列して全体の横断面が中空円形を呈する複合単繊維群からなるマルチフィラメントを紡出するための中空糸用複合紡糸口金において、
前記熱可塑性ポリマーを中空単繊維として吐出する吐出孔群が穿設され、前記各吐出孔は同一円の円周上に穿設された複数の円弧状スリット孔群からなり、その際、前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円の直径が０．４〜０．９ｍｍであり、前記各円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット長Ｌの比Ｌ／Ｗが４以上であることを特徴とする中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
また、請求項２に係る本発明のように、「前記吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和が３．２ｍｍ以下である、請求項１に記載の中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
更に、請求項３に係る本発明のように、「一本の単繊維を紡出するための吐出孔を形成するスリット孔の数が２個であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
そして、請求項４に係る本発明のように、「紡出する中空糸の中空率が１０％以下である、請求項１〜３の何れかに記載の中空糸用複合紡糸口金」が提供される。
【発明の効果】
【００１３】
以上に述べたように、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を用いることにより、隣接するスリット孔から吐出されるポリマー同士の接合が容易となり、中空割れの発生を防止することが出来る。また、同紡糸口金を用いることにより、細繊度繊維に容易に分割することができる、２成分以上のポリマーからなる複合繊維を溶融紡糸することができるという極めて顕著な効果を奏する。
【００１４】
更には、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を用いる別の効果として、吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和が３．２ｍｍ以下とすることによって、口金のポリマー吐出面に付着する異物の量を抑制抑制することができ、面掃周期を大幅に延長できるため、良好な紡糸調子を長時間維持できることが挙げられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を例示したものであって、図１（ａ）は正断面図、図１（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面、Ｂ−Ｂ矢視断面、Ｃ−Ｃ矢視断面、そして、Ｄ−Ｄ矢視断面をそれぞ示す。ただし、図１（ａ）〜（ｅ）では、中空糸用複合紡糸口金に穿設された一つの代表的な吐出孔だけを取り出して説明しているが、実際の紡糸口金には、マルチフィラメント糸を紡出するために多数個の吐出孔群が一つの中空糸用複合紡糸口金に穿設されていることは言うまでもない。
【００１６】
この例の中空糸用複合紡糸口金では、第１口金板１、第２口金板２、第３口金板３は、下から順番に積層された状態で紡糸口金パック内に組み込まれて溶融紡糸に供される。ただし、この例は、２種のポリマー（Ａ）と（Ｂ）を用いた例であるが、もちろん、周知の複合紡糸口金のように、２種以上のポリマーを用いるようにしても良い。
【００１７】
なお、実際には第３分配板３の上に複数枚の分配板を配置し、２成分以上のポリマーを効率的に移送する口金となっている。ただし、図１には、２種類のポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）をそれぞれ第３口金板３へ移送するための他の口金板については、容易に設計可能な事項であるので、口金の説明が錯綜して複雑化するのを回避するために、図示省略した。
【００１８】
次に、これらの口金板群１〜３などにポリマーが流れる様子を以下に説明する。ただし、本発明においては、少なくとも２種類の熱可塑性ポリマーを使用するが、以下の説明では、２種類のポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）の場合について説明する。
【００１９】
図１に例示した中空糸用複合紡糸口金において、先ず、ポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）が、第３口金板３に流入する。このとき、導入孔群３１には、ポリマー（Ａ）、ポリマー（Ｂ）が交互に分配されて流入する。
【００２０】
次いで、第２口金板２に流入し、合流孔２１において、ポリマー（Ａ）とポリマー（Ｂ）は合流し、扇状楔形を有する複数個（図では１６個）のポリマーセグメントが交互に貼り合わされる。なお、前記導入孔群３１は、図１（ｂ）に例示したように、これら孔群の各孔中心がそれぞれ一つの同心円Ｃの上に位置するように、好ましくは円周列を形成して交互に入れ違いに等ピッチ間隔で配列されている。
【００２１】
したがって、分配孔群５１から円形の合流孔２１に流れ込んで合流した各ポリマー（Ａ）流及び各ポリマー（Ｂ）流は、均等な流量と圧力が維持されているので、交互に扇状に楔の中心を繊維横断面の中心に向けた状態で円周配列する。このようにして、この合流ポリマー流は扇状楔形に交互に貼り合わされた断面形状を有する合流ポリマーとして、第１口金板１に穿設されたポリマー導入孔１１を流下して、次第に縮流しながら引き続いてポリマー吐出孔１２へ流入して、このポリマー吐出孔１２から中空複合繊維として最終的に紡出される。
【００２２】
ここで、ポリマーの接合が生じる部分、すなわちスリットの両端部には同一のポリマー（この例ではポリマー（Ａ））が流れ込むよう導入孔群３１を配置することが重要である。なぜなら、ポリマーの接合は同一ポリマー同士のほうが生じやすく、分離しがたい（中空割れしがたい）からである。また、ポリマー（Ａ）としては、炭化物などの異物を発生しがたいポリマーを選択する。
【００２３】
図２は、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金に穿設された吐出孔部を拡大して例示したものであって、既に図１（ｂ）に例示した図である。
ここで、本発明の中空糸用複合紡糸口金においては、前記図２に示したように、熱可塑性ポリマーを吐出する複数の円弧状スリット孔群が同一の円周上に穿設され、前記各円弧状スリット孔群に外接する外接円の直径が０．４〜１．０ｍｍであり、かつ該円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット中心円弧の長さＬの比Ｌ／Ｗが４以上であることを特徴としている。なお、図２に例示したように、Ｌ値は、スリット孔の中心幅（Ｗ／２）での値を算出したものである。
【００２４】
なお、図２に示す実施態様においては、1本の中空単繊維をそれぞれ紡出する各１個の吐出孔は、複数個の円弧状スリット孔を有している。なお、円弧状スリット孔の穿設個数に関しては、特に制限する理由はないが、本発明においては、下記のような理由から２〜５個であることがより好ましく、特に好ましくは２個である。
【００２５】
すなわち、スリット孔の両端部は、異物が堆積して付着しやすい部分であるので、スリット個数は少ない方が良く、この理由から５個以下とすることが好ましい。逆に、スリット孔の個数が1個の場合には、設計上の要請からＣの字形状を有するスリット孔となるが、この場合には、前述の図４（ｂ）のような断面形状を有する中空糸を得るためには、２成分の異なるポリマーの吐出バランスなどを安定させるのが困難であり不適である。
【００２６】
図２に例示した本発明に係る中空糸用複合紡糸口金の実施態様においては、１本の中空単繊維を吐出する吐出孔は、２個の円弧状スリット孔から構成することが特に好ましいことは既に説明した通りである。その理由は、分割型中空複合糸を想定した場合に、この型の中空複合糸では、中空率を大きくする必要がない（中空単繊維を構成する同一ポリマーが繊維の中央部で互いに結合してしまって、分割できなくなるのを防止できれば良い）ためである。これに対して、分割型中空複合繊維でない場合は、中空率を上げるために、スリット孔の個数を増やす必要がある。
【００２７】
逆に、低中空率の中空糸を紡出するためには、スリット孔の個数は少ない方がよい。何故ならば、スリット孔間の非穿孔部の存在により、吐出直後の糸ではこの非穿孔部分が開口して、ここから中空形成部に空気が流入し、中空率に影響を与えるからである。なお、隣接するスリット孔間の間隙（非穿孔部の距離）を短くすることは、隣接するスリット孔から吐出された後のポリマー同士の安定した接合のためには有効に作用する。
【００２８】
したがって、隣接するスリット孔間の間隙（非穿孔部の距離）を短くすることが好ましいが、本発明の紡糸口金においては、加工技術の限界を考慮してスリット孔間距離を６０μｍ程度としている。何故ならば、この程度の距離であれば、本発明に示すＬ／Ｗが４以上であるスリット孔をそれほど困難なく穿設でき、しかも、中空割れなどを生じずにポリマー同士の安定した接合が実現できるからである。
【００２９】
次に、本発明においては、１個の吐出孔が有する前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円を考えた場合に、この外接円の直径（図２における“Ｄ”の値）が０．４〜１．０ｍｍであることが好ましく、特に好ましくは、０．５〜０．８ｍｍである。
【００３０】
なお、外接円の直径Ｄが０．４ｍｍ未満の場合は、円弧状スリット孔の加工精度が問題となり、口金を製作するコストが上昇すると共に、複合繊維の製造条件も厳しくなって、安定な製造が困難となる。また、外接円の直径Ｄが１．０ｍｍより大きくなると、分割型中空複合糸を製造した後に、貼り合わされた各ポリマーセグメントを分割して、細繊度の糸を製造するという目的を達成することが困難となるとともに、紡糸条件も厳しくなって、良好な中空複合糸を得ることが難しい。
【００３１】
以上に説明した本発明に係る中空糸用複合紡糸口金において、本発明者が口金の吐出孔形状を様々に変えて溶融紡糸実験を行なったところ、驚くべきことに、吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和について３．２ｍｍ以下とすることにより、面掃周期が大幅に改善できることを見出した。したがって、面掃周期を長くすると言う意味からは、吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和を３．２ｍｍ以下とすることが好ましい。
【００３２】
以下、本発明に係る中空糸用複合紡糸口金について行なった実験例により、さらに具体的に本発明の作用と効果を説明する。なお、この一連の実験において、下記に示す中空割れ発生率と面掃周期にて、本発明の口金評価を行なった。
【００３３】
（１） 中空割れ発生率：所定の速度で紡出された糸条を採取し、そこでの原糸断面に中空割れが発生している割合を調査した。
（２）面掃周期：紡糸口金を一ヶ月間の連続運転に供し、作業者が口金のポリマー吐出面の状態を定期的に確認して、断糸の発生が予測されるような変化が起きた時点で面掃（紡糸口金のポリマー吐出面の清掃）を実施する。そして、面掃を実施した回数と、新たな面掃が発生するまでの時間間隔を求めて、面掃周期を算出した。
【００３４】
実験例１は、前記Ｌ／Ｗ＝４．１の吐出孔を持つ口金、実験例２は、Ｌ／Ｗ＝４．２の吐出孔をもつ口金、実験例３としては、Ｌ／Ｗ値が４以下であるである吐出孔を持つ８種類の口金（図３中に、記号「●」で示している）を製作して行なった。なお、全ての実験例１〜３において、吐出孔を有する第１口金板以外は全て同一仕様の口金板を使用している。その際、図２で定義するｄ値とＤ値については、ｄ＝６０μｍ、Ｄ＝０．５ｍｍとし、これらの値は、実験例１〜３においては、全て一定値に固定した。
【００３５】
以上に述べた口金の中空割れ発生率を確認するため、実施例１，２および比較例の口金を紡糸口金パックに装着し、紡糸試験を行った。なお、該試験は、２台の溶融押出機によってポリエステルおよびポリアミドをそれぞれ溶融させた後、それぞれの計量ポンプによって、各ポリマーを連続計量しながらスピンブロック（溶融紡糸装置）へ送る。なお、スピンブロックには、図１に例示した中空糸用複合紡糸口金が装着されており、この紡糸口金に穿設された３０００ホール（孔）の吐出孔群から１吐出孔当り約０．５ｇ／ｍｉｎずつからなる２成分ポリマーが前記口金から紡出される。このようにして、口金から紡出されたマルチフィラメント糸は、溶融紡糸の定法に従って冷却し、３０００ｍ／ｍｉｎで引き取った。
【００３６】
以上に述べたようにして得られた中空糸に対して、中空割れ発生率の評価を行なった。その結果を、図３に示す。この図３から明らかなように、本発明の口金（実験例１、実験例２）は、中空割れの発生率がほぼ０％であるのに対し、実験例３の８種類の口金ではＬ／Ｗが小さければ小さいほど、中空割れ発生率が増加しており、Ｌ／Ｗ＝４を境に明確な差があることが確認された。
【００３７】
実験例４は前記スリット孔群が２個穿設された外周長の総和が３．２ｍｍである吐出孔を穿設した口金、実験例５は前記スリット孔の外周長の総和が４．１ｍｍの吐出孔を穿設した口金を使用した。なお、その他の条件は、実験例２の口金と同一の条件とした。
このとき得られた面掃周期の評価結果では、実験例４の口金は、面掃周期が２４〜３０時間となって、２４時間を超えているのに対し、実験例５の口金では７〜８時間と面掃周期が１／３以下の水準であり、スリット外周長３．２ｍｍ以下であることが、実用的な面掃周期である２４時間以上とするために必要なことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る中空糸用複合紡糸口金を例示したものであって、図１（ａ）は正断面図、図１（ｂ）〜（ｅ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ矢視断面、Ｂ−Ｂ矢視断面、Ｃ−Ｃ矢視断面、そして、Ｄ−Ｄ矢視断面をそれぞ示す。
【図２】本発明に係る中空糸用複合紡糸口金に穿設された吐出孔部を拡大して例示したものであって、図１（ｂ）に例示した図である。
【図３】実施例の評価結果である。
【図４】代表的な分割型複合繊維の繊維横断面形状を例示した断面図である。
【図５】代表的な中空糸用複合紡糸口金の吐出孔形状を例示した平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 第１口金板
２ 第２口金板
３ 第３口金板
１１ ポリマー吐出孔
１２ 合流ポリマーの導入孔
２１ 合流孔
３１ ポリマー（Ａ）、（Ｂ）の導入孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２種の熱可塑性ポリマー成分を有する各ポリマーセグメントが円周方向にそれぞれ互い違いに配列して全体の横断面が中空円形を呈する複合単繊維群からなるマルチフィラメントを紡出するための中空糸用複合紡糸口金において、
前記熱可塑性ポリマーを中空単繊維として吐出する吐出孔群が穿設され、前記各吐出孔は同一円の円周上に穿設された複数の円弧状スリット孔群からなり、その際、前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円の直径が０．４〜１．０ｍｍであり、前記各円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット長Ｌの比Ｌ／Ｗが４以上であることを特徴とする中空糸用複合紡糸口金。
【請求項２】
前記吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和が３．２ｍｍ以下である、請求項１に記載の中空糸用複合紡糸口金。
【請求項３】
一本の単繊維を紡出するための吐出孔を形成するスリット孔の数が２個であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の中空糸用複合紡糸口金。
【請求項４】
紡出する中空糸の中空率が１０％以下である、請求項１〜３の何れかに記載の中空糸用複合紡糸口金。
【請求項１】
少なくとも２種の熱可塑性ポリマー成分を有する各ポリマーセグメントが円周方向にそれぞれ互い違いに配列して全体の横断面が中空円形を呈する複合単繊維群からなるマルチフィラメントを紡出するための中空糸用複合紡糸口金において、
前記熱可塑性ポリマーを中空単繊維として吐出する吐出孔群が穿設され、前記各吐出孔は同一円の円周上に穿設された複数の円弧状スリット孔群からなり、その際、前記円弧状スリット孔群に対して外接する外接円の直径が０．４〜１．０ｍｍであり、前記各円弧状スリット孔のスリット幅Ｗとスリット長Ｌの比Ｌ／Ｗが４以上であることを特徴とする中空糸用複合紡糸口金。
【請求項２】
前記吐出孔一個に穿設される円弧状スリット孔群の外周長の総和が３．２ｍｍ以下である、請求項１に記載の中空糸用複合紡糸口金。
【請求項３】
一本の単繊維を紡出するための吐出孔を形成するスリット孔の数が２個であることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の中空糸用複合紡糸口金。
【請求項４】
紡出する中空糸の中空率が１０％以下である、請求項１〜３の何れかに記載の中空糸用複合紡糸口金。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−３０１９７（Ｐ２００９−３０１９７Ａ）
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１９４４６５（Ｐ２００７−１９４４６５）
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（３０３０００５４５）帝人コードレ株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１２日（２００９．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年７月２６日（２００７．７．２６）
【出願人】（３０３０００５４５）帝人コードレ株式会社 (66)
【Ｆターム（参考）】
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