JPH02221405A

JPH02221405A - 複合フィラメントを湿式紡糸する口金パック

Info

Publication number: JPH02221405A
Application number: JP1345046A
Authority: JP
Inventors: Don E Carter; ドン　ユージン　カーター; Arnold L Mcpeters; アーノルド　ローレンス　マックピーターズ; Hobson L Skeen; ホブソン　レオン　スキーン
Original assignee: Monsanto Co
Current assignee: Monsanto Co
Priority date: 1988-12-29
Filing date: 1989-12-28
Publication date: 1990-09-04
Anticipated expiration: 2014-05-17
Also published as: JP2891425B2; EP0376911B1; ES2045560T3; EP0376911A2; DE68910664T2; ATE97174T1; EP0376911A3; DE68910664D1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ｉｔ上立且皿±１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−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ｉｎｒｍ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れずかな距離（例えば０．５〜２ｍ
）だけ上方に置いても良い。

来技術　および　　が　　しようと　る複合フィラメン
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、−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
スイ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８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−・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　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ｇ
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、２１ｉ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
超えるフンシュゲート・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
。

１１鼠並主旦１皿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ツ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ツ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
７６〜１０３８℃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語部品を添付
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φ１ンオール
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）−２１，２４
の各々には、中央空所５ｏ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、その下方エツ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
エツジから内方へ垂直に延びる長方形のスロツｊ・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Ｊ：うに配列さ
れると、スロット７０がスロット６゜と整合する。スペ
ーサ・プレート２１は、第１図に示１如く、プレート２
１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１−２５
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２
０〜２４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
多対は、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５ｌＳ４１、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４１．４
４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７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ｌＩＭ索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
＊ａ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ｒ８ｗｉ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、２ｏ、ｏｏｏ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０．０７６２履（３ａｌｌ　）の厚さを有するデ
バイダ・プレート２３、各々が０、１５２４ａｌｌ（６
ａｌｌ　）の厚さを有するキャピラリ・プレート２２Ｉ
３よび各々が０．７８７４ｍ（３１ｓｉｌ）の厚さを有
するスペーサ・プレート２１．２４である。（−数的な
紡糸口金プレート２５は０．１５２ｃＭの厚さを、また
各オリフィス８０は０．００９ａ＋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２２．２
３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０ツド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ず。この例にお
いて、百分率はＫｌ百分率である。

凹この例は、本発明のパックを使用する湿式紡糸フンシュ
ゲート・アクリル樹脂フィラメントをボす。

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１合体をジメチルアセト
アミド（ＤＭＡｃ）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（ＳＰＭＥ）とを含む。紡糸のため、添付の図に示した
、３０，０００個のオリフィスを為スるパックが使用さ
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檜内に浸ぜぎされる。１００℃
の第−液が入口４１（第１図）を軽でパック内へ供給さ
れ、１００℃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／
ｓｉｎ　　（２Ｏｒｌ）Ｉ　）のａ３Ｉ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／ｇ＋ｉｎ　　（　１
　２０ｆ０１　）　（１）速度テ’７　インタのボビン
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
を発現さば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フルに変えられ、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がざを備え
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４゜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、ＳＰＭＥ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２ＷＵ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２
２の右側面図、第６図は第２図に示ずプレート２３の右
側面である。２０：エンドΦプレート２１．２４：スペーナ・プレート２２°キヤピラリ・プレート２３：デバイダ・プレート２５　紡糸口金プレート５０：７ニホルド開口部８０．７０ニスロツト８０、オリフィス。手続補正書（自発）平成２年　２　月・２日

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一対のエンド・プレート（２０）と、複数のスペ
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）とを含み、
前記デバイダ・プレート（２３）の各々が一対のキャピ
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）または単一のキャピラ
リ・プレート（２２）の何れかとエンド・プレート（２
０）との間にあってそれに接するように前記プレートが
重ねられて配列され、前記スペーサ・プレート（２１）
、（２４）が相互に互違いに存在し、前記デバイダ・プ
レート（２３）の各々と前記キャピラリ・プレート（２
２）の各々とが、前記プレート（２２）、（２３）の各
々のエッジから内方へ延びる複数のスロット（７０）と
スロット（６０）とをそれぞれそこに有するようにした
、複合フィラメントを湿式紡糸する口金パックにおいて
、前記スロット（６０）が前記スロット（７０）よりも
更に内方へ延び、前記スロット（６０）、（７０）が紡
糸口金オリフィスを画定し、前記スペーサ・プレート（
２１）、（２４）の各々が、前記キャピラリ・プレート
（２２）のスロット（６０）と連通するマニホルド開口
部（５０）と、前記スペーサ・プレート（２１）の各々
の前記マニホルド開口部内へ第一紡糸液を押しやる装置
と、前記スペーサ・プレート（２４）の各々の前記マニ
ホルド開口部内へ第二紡糸液を押しやる装置とをそこに
有し、前記複合フィラメントの構成諸要素の配分を制御
する装置が前記デバイダ・プレートにより得られるよう
にした、複合フィラメントを湿式紡糸する口金パック。
（２）請求項１に記載されたパックにして、各スロット
（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２に記載されたパックにおいて、前記プレ
ートがステンレス鋼で作られるようにしたパック。
（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１に記載されたパックにおいて、モノリシ
ックな構造を備えるに充分な条件下で前記パックが結合
されているようにしたパック。
（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前記スロット（６０
）が、前記の２種類の紡糸液の他方を受けるようにされ
た前記スロット（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）が前記プレート（２０）〜（２４
）の下面全体に及ぶようにしたパック。
（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。
（９）請求項２に記載されたパックにおいて、前記スロ
ット（７０）が前記プレート（２３）から省略されるよ
うにしたパック。
（１０）請求項４の口金パックを用いて作られた複合ア
クリル樹脂フィラメントから成るトウ。
（１１）請求項１０に記載されたトウにおいて、各前記
フィラメントの構成諸要素が並行な形態に配列されるよ
うにしたトウ。
（１２）請求項８に記載されたトウにおいて、前記構成
諸要素の配分が１：１であるようにしたトウ。
（１３）請求項１０に記載されたトウにおいて、各前記
フィラメントの構成諸要素がシーズ／コア形態に配列さ
れるようにしたトウ。