JPS6128012A - 異形断面繊維の溶融紡糸方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、溶融紡糸法により、高い異形断面度を保持し
、かつ均一性および強伸度物性のすぐれ１＝異形、断面
合成繊維を製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、合成ｇＡＮ布帛の光沢や風合の改善を目的ど
して繊維の断面形状を異形化し、異形断面　′繊維とす
ることは、ポリアミド、ポリエステルの如き熱可塑性合
成繊維などにおいて広く行われている。一般に、溶融紡
糸法によって異形断面繊維を得る方法においては、第２
図に示すような、直線上もしくは円弧状スリットなどを
組合わせた孔形状の貝形断面繊維用紡糸口金から紡出し
冷却、固化して繊維断面を異形化することがよく行なわ
れている。

またさらに近年は、種々の機能性（吸水吸湿性、難燃性
、制電性など）を付与することを目的として特殊異形断
面繊維の研究開発がさかんに行なわれてきている。これ
ら断面異形化による効果を十分骨ようとするためには、
ｍＨ断面の異形度を大きくすることが有効であり、異形
度を大きくする方法について種々検討がなぎれている。

一般に、得られるｕＡＮの断面異形度は、紡糸口金の孔
形状、溶融重合体の性質（溶融粘度、弾性回復歪、表面
張力など）、ならびに種々の紡糸条件（吐出量、紡糸温
度、紡糸速度、雰囲気渇麿、冷却速度など）等の諸要因
の影響を受ける。これら要因を種々変えることにより、
異形度を大きくしようとしても、条件的に採用し得る範
囲は狭く、大きな効果は得られないのが実情である。

また、特開昭５２−１４０６２０号公報に開示されてい
るように、紡糸口金孔の変形度を大きくすることにより
ｌ！維の異形度を大きくする方法や、あるいは、吐出し
たポリマ流を口金直下で極度に急冷することにより繊維
の異形度を大きくする方法もある。

しかし、紡糸口金孔の変形度を大きくすると必然的にス
リットの全長が長くなって、スリットの面積が大きくな
るので、単糸繊度の小さいフィラメント糸を紡糸すると
紡糸時の口金背面の圧力か低下し、口金孔からのポリマ
吐出法が発生して糸斑が大きくなったり、糸切れなどの
トラブルが発生しやすくなるという欠点があった。

また、口金直下で極度に強い冷却風によりポリマ流を急
冷すると糸条の冷却が不均一になり、得られるフィラメ
ント糸の強伸度が低下し、かつ糸斑が増大するので、フ
ィラメント糸として十分実用に耐え得るような糸は得ら
れ難い。

このように、従来の方法では、ナイロン６やポリエステ
ルの如き溶融粘度が比較的高いポリマでも高い断面異形
度の異形断面繊維を得ようとすると糸斑や強伸度低下等
の欠点が生じるのであり、ましてナイロン６６の如ぎ溶
融粘度の低いポリマでは、ナイロン６やポリエステル並
の異形度を有し、かつ均一性、強伸度特性の良好な異形
断面繊維を得ることは困難であった。

［発明が解決しようとする問題点］ 本発明は、前記した従来技術の問題点を解決するもので
あり、すなわち、紡糸口金の口金孔変形度を大きくする
ことなく、さらには特殊な紡糸条件を採用することなく
、断面異形度が大きく、かつ均一性、強伸度特性にすぐ
れた異形断面繊維糸条を、また、低溶融粘度ポリマでも
良好な断面異形度を保持しつつ均一性、強伸度特性にす
ぐれた異形断面合成繊維糸条を安定して紡糸することの
できる異形断面繊維の溶融紡糸方法を提供することを主
な目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 上記目的を達成するため、本発明は、溶融熱可塑性重合
体を異形断面繊維糸条糸口金から紡出し、紡出糸条を冷
却、固化せしめて引取り異形断面繊維を得る方法におい
て、紡糸口金直下に設けられた、１．Ｏｋｐ／ｃｆＧ以
上の高圧条件下に保持され、気体の流入口および流出口
を有する加圧室内に、前記溶融熱可塑性重合体を直接紡
出し、前記加圧室内で紡出糸条を冷却、固化せしめた後
、加圧室下部に設けられた、加圧気体の噴出を実質的に
阻止可能にシールされた糸条出口から、加圧室外の引取
手段によって、冷却した糸条を常圧部に導出し引取る異
形断面ｍｉｓの溶融紡糸方法とすることにある。

［作用］ 本発明では、異形断面の目的効果が発揮できる程度に異
形度が大きく、かつ、均一性、強伸度特性にずぐれた異
形断面繊維を得るために、紡糸口金直下に設けられた１
、０に！Ｉｔ／ｆｆ１Ｇ以上の加圧室内に繊維を紡出し
、該加圧室内で繊維を冷却１同化せしめることが必要で
ある。紡出した繊維を常圧状態で冷却し、実質的に固化
または同化直前の状態として、加圧室内を通過させる方
法（特開昭５０−７１９２２＠公報）では、加圧室内へ
の糸条導入口でのシールが実質的になし得ないため、加
圧室内の圧力は高々０．７ｋｇ／ｃＪＧ程度にしかなら
ず、口金からの紡出糸条を直接、加圧雰囲気下で冷却す
るという目的は達成できない。

また、本発明では、均一性、強伸度特性にすぐれた異形
断面繊維を安定して紡糸するため、加圧室下部に設けら
れた糸条出口で、加圧気体の噴出を実質的に阻止可能な
ようにシールし、加圧室内を１．Ｏｋｏ／ａ（Ｇ以上の
加圧状態に保つこと、および、加圧室内で冷却、固化さ
せたｍＭを、前記糸条出口から加圧室外に設けられた引
取手段によって、加圧室外へ導出させることが必要であ
る。加圧室外の引取手段によらずに、高速加圧気体と共
に噴出させることにより、加圧室から繊維を導出させる
方法（特公昭４７−８２１８０号公報および特公昭４７
−８８７８６号公報）では、繊維が高速で導出する際の
紡糸速度。

紡糸張力などの′条件を制御することが難しいので、一
定条件で均一性にすぐれた繊維全安定して紡糸すること
が困難である。

次に、本発明の方法を実施する際、用いられる代表的な
装置の概略を示す第１図に沿って説明する。

この装置においては、紡糸口金１の直下に筒状の加圧室
５が形成されており、該加圧室５の上方には、環状チム
ニ−３が設けられている。

該環状チムニ−３の内周には、円筒型ポーラス状フィル
ターに代表されるフィルター４が設けられており、この
環状チムニ−３へ送り込まれる加圧気体６は、上記フィ
ルター４を経て加圧室５内へと、長手方向および円周方
向を均一に保って流入する。加圧室５内部は、流入ロア
に設けられた調整弁と、加圧室上部の流出口９および／
または加圧室下部の流出口９′に設けられた調整弁とて
、加圧室５内への流入気体量と加圧室５外の常圧部への
放出気体量とを調整することにより、所定の圧力に制御
され、その圧力は圧力計８で検知される。

ここで気体の流出口は、加圧室下部に設けるよりも加圧
室上部に設ける方が効果的である。というのは、口金１
直下の加圧室内雰囲気温度は、口金から吐出された直後
の高温糸条との熱交換および口金１、紡出装置などの加
熱体からの輻射熱により加熱され、加圧室内の他の部位
よりも高温となる。特に単孔吐出量が多い場合は、加圧
室上部の気体流出口９付近の位置に至るまでにかなりの
高温となる。このような高温の気体が紡出糸条に随伴す
ると糸条表面での冷却効果を阻害するので、気体流出口
を加圧室上部の位置に設け、前記高温気体をすみやかに
排出し紡出糸条に随伴させないようにし、さらに、環状
チムニ−３から流入されてくる新鮮な気体が口金面直下
に流入してくるようにづれば、紡出糸条の冷却効果をさ
らに高めることができる。

また、加圧室５の下部には、加圧気体の噴出を実質的に
閉止可能なシール機能を有するシール部＋４１０が設け
られてなる糸条出口がある。このシール部材１０として
は、糸条が通過可能な微小な隙間（方形や円形など）を
有し、この隙間での流体の過大な流動抵抗で、気体の噴
出や流入を実質的に閉止し、加圧室内の圧力状態を保持
することができるシールガイドが一般に用いられる。

このように糸条出口には、実質的に非拘束の状態で糸条
を導出することのできるシール部材１０が設けられてい
るので、加圧室内で冷却された糸条は、加圧室気体中よ
り加圧室外の引取手段（引取ローラ１２．１３）によっ
て、実質的に圧力シールされた状態で、外気常圧部へと
引き取られ得るのである。さらに、シール部材１０から
洩れ出る流体はごくわずかであるので、加圧室５の内部
は、紡糸口金１直下の上端から下端まで十分な加圧条件
下におかれることになる。

押出機（図示なし）で溶融された溶融熱可塑性重合体は
、紡糸口金１から糸条Ｙとして加圧室５内へ直接紡出さ
れ、形成された糸条Ｙは加圧室５内を走行する間に冷却
、固化される。冷却された糸条は加圧室５下部のシール
部材１０から、加圧された噴出気流を実質的に伴なうこ
となく、正常な状態で外気常圧部の引取ローラ１２・１
３により、加圧室５外へ引き取られ、その間に給油装置
１１で油剤を付与され、巻取機１４に巻き取られる。

ここで、加圧気体６としては、通常、空気が使用される
が、窒素ガス、水蒸気のような重合体に不活性または活
性な気体を目的に応じて用いることもできる。

加圧気体を圧入することにより、加圧室内を外気常圧部
に比しＨ，６ｋｇ　／ｃｄ　ｔｊ以上、とくに２、Ｏｋ
ｇ　／　ｃ＋＋ｌ　０以上の高圧状態に保つことが本発
明の目的達成のために重要である。加圧室内の圧力が１
，０す／ｃ！□未満では、紡出糸条の冷却が十分に促進
されず、目的とする高い異形度を有する異形断面繊維は
得られ難い。

なお、糸条Ｙの冷却、固化？さらに促進するために、必
要に応じ、加圧室５の外壁を冷却し冷却効果を向上せし
めてもよいＬｌまた、加圧室内の雰囲気温度？直接冷却
するため、ヒートバイブなどの手段？用いてもよい。

□また、第１図に示した環状チムニ−３とは別の気流吹
出し部を設け、前記加圧気体と同種もしくは異種の気体
？加圧室内へ吹き出すこともできるが、この気流吹出し
部から吹き出される気体は、加圧室内が所定の圧力に保
たれるように、環状チムニ−から吹き込まれる加圧気体
とのバランス全とることが必要である。

第１図においては、糸条Ｙは一度引取ローラ１２・１３
で紡糸張力を緩和した後巻き取られるが、引取ローラを
介さず直接巻取機に巻き取ってもよく、あるいは、引取
ローラの１段ｔ　ｔｔは２段階以上で延伸して巻き取る
、いわゆる直接紡糸延伸法全採用することもできる。特
に均一な糸条全行るためには、巻取時に及ぼす紡糸張力
の影響をカットするため、少なくとも−っの引取ローラ
を巻取までに設けることが好ましい。

油剤の付与位置は、糸条Ｙが冷却、固化された後であれ
ばどの位置でもよく、例えば、第１図の如き加圧室から
出た後の外気常圧部でも、また、口金下部加圧室内の加
圧下でもよい。ざらには、シールガイド１０に油剤を付
与する機能を具備させ、シールガイド１ｏで糸条への給
油を行なってもよい。油剤付与に用いる給油装置１１と
しては、８，０００　’／Ｇ以上の高速紡糸ではガイド
給油装置が好ましいが、これ以外のローラ給油装置でも
よい。また、必要に応して、環状チムニ−３の上方に加
熱筒２を設けることもできる。

本発明が適用できる熱可塑性重合体は、ポリ−ε−カプ
ラミド、ポリへキサメ李しンアジバミド等に代表される
ポリアミド類、ポリエチレンテレフタレート、ポリテト
ラメチレンテレフタレート等に代表されるポリエステル
類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
類およびポリ弗化ビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリＷ
化ビニリデン、ポリアセタール等、通常の溶融紡糸可能
な熱可塑性重合体であり、それぞれ２種以上の共重合ポ
リマおよび混合ポリマ類を含む。特に、溶融粘度が低く
、断面異形度を大きくすることが難しいポリヘキサメチ
レンアジパミド等に本発明全適用すると、大きな効果を
発揮することができる。

〔実　施　例〕

以下に実施例？挙げて本発明全具体的に説明する。なお
、本発明において、繊維の断面変形度（Ｍ）とは、第３
図（単繊維の断面図を示す）の（イ）・０口）に示すよ
うな、多葉断面繊維の場合、繊維の断面形状に内接する
円の半径をｒとり、外接する円の半径をＲ）−１か嬶を
のＲ／−の値をさす。ちなみに、他の形状の繊維断面の
場合は、次のような方法で断面変形度を測ることができ
る。すなわち、第３図（ハ）に示すようなＵ字型断面の
場合、断面形状に外接する円の半径をＲとし、Ｕ字底部
の形状に内接する円の半径をｒとして、／ｒの値を断面
変形度とする。

また、第３図（ニ）に示すような中空型断面の場合、繊
維断面積をＳ、中空部分の断面積ｆｔノとしてＳ／Ｓ−
Ｊの値を断面変形度とする。

さらに、第３図（ホ）に示すようなりサビ型断面の場合
、断面の肉厚ｆｔａ、長さをｂとしてｂ／の値を断面変
形度とする。

・　実施例１ 酸化チタン０．０２２ｗｔ％を分散した硫酸相対粘度２
７８のポリヘキサメチレンアジパミドを２９５℃で溶融
し、第２図（イ）に示すような形状の口金孔で、スリッ
ト幅（ｗ）　Ｏ，Ｑ　７　ｙｔＨ、スリット長（ｅ）ｔ
ｏｏｍ、口金孔変形度（’／Ｗ）　−１４，８、孔数１
７ホールのＹ形断面口金より、第１図。

に示すような構造の加圧室内に、単孔２．０’Ａ、の吐
出量で紡出し、シールガイドを経て、加圧室外に設置し
たガイド給油装置および引取ローラを介して、４５００
１１１／分の速度で引取り、巻取機に巻取った。なお、
紡糸油剤として水系エマルジョン仕上げ剤を付与した。

加圧室内の圧力は、１．５ｋａ／ａｔＧもしくは５，０
ｋ（１／ａ＋ｆＧとし、かつ環状チムニ−から供給する
加圧気体としては、２５°Ｃの空気を用い、３０ＯＮＡ
／分の用量で流入し、流出弁から排気した。

比較例として、 （１）加圧室内圧力を０．７ｋｏ／ｃｉＧとした場合（
Ｎｏ、４）　　、 （２）加圧室内圧力を５．０ｋａ／ｃｆｆｌＧに保ち、
流出弁を閉じて排気を行なわない場合（Ｎｏ、７）、（
３）　　第１図の装置から環状チムニ−の下の筒状加圧
室部分を除去し、代わりに通常のダクトを設け、該ダク
ト内を常圧状態として環状チムニ−からの冷ＦｉＩｍを
３０ＯＮｆ／分とした場合（Ｎｏ、１）、 （４）　　上記（３）の場合と同様に加圧室の代わりに
常圧ダクトを用い、かつ、口金孔変形度の大きなくスリ
ッ１〜幅０．０７ｗ＋ｍ、スリット長２．００ｍｍ、口
金孔変形度２８．６＞口金を用いた場合（Ｎｏ、２）、 （５）　　前記（３）の場合と同様に加圧室の代わりに
常圧ダクトを用い、かつ、環状チムニ−からの冷却風量
を１５０ＯＮ２／分とした場合 の各々について、その他の条件は前記実施例と同一条件
で紡糸を行なった。

得られた結果を、第１表に示した。

第１表の結果から明らかなように、従来の常圧紡糸法お
よびＩｋｏ／ａ＋ｆ未満の加圧紡糸法により得られる異
形断面繊［（Ｎｏ、１．４　）は断面異形度が低く、強
伸度特性も劣る。また、常圧紡糸法により、口金孔変形
度を大ぎくしたり（Ｎｏ、２）、または冷却風量を大き
くする（Ｎｏ、３）と、断面異形度は高くなるが、糸斑
が大ぎくなり、強伸度特性も劣る。

これに対し、本発明の１ｋＯ１０＋ｆＧ以上での加圧紡
糸法により得られた異形断面繊維（Ｎ　Ｏ，５，６）は
、従来の常圧紡糸法に比べ高い断面異形度を有し、かつ
均一性、強伸度特性のすぐれたものであった。

ただし、１ｋｃ＋／ｆｆ１Ｇ以上の加圧紡糸でも加圧室
内気体の排出を行なわなかった場合（Ｎｏ、７）は、加
圧室内へのモノマ、オリゴマ等の昇華物の析出が著しく
、かつ加圧室内の温度が経時的に上昇して冷却効率が低
下し、短時間で紡糸不能となった。

・実施例２ 酸化チタン０．３％を分散した硫酸相対粘痕２．６２の
ナイロン６ポリマを用い、２６５℃で溶融する以外は、
実施例１と同一条件で紡糸を行なった。結果を第２表に
示す。第２表から明らかなように、本発明の１ｋＱ／ｃ
ｎＧ以上で加圧紡糸法により得られた異形断面繊維（Ｎ
ｏ、１２．１３）は、従来の常圧紡糸法に比べ極めて高
い断面異形度を有し、かつ均一性、強伸度特性のすぐれ
たものであった。

〔発明の効果〕

本発明の方法により得られる異形断面繊維は、従来の溶
融紡糸法に比べ高い断面異形度を有し、かつすぐれた均
一性と強伸度特性を有する。このような効果の発現理由
については明らかではないが、本発明では紡糸口金１の
直下から糸条出口（シールガイド１０）までの加圧室５
内の加圧冷却気体の密度が常圧時に比べて、数倍以上も
増大しているので、糸条表面における熱交換が高くなり
、また、紡出糸条が加圧室内？通過する際の気体抵抗力
が増大して、随伴気流が減少し、冷却気体との熱交換が
効率的に行なわれるため冷却効果が促進され、この結果
、吐出ポリマ流はすみやかに冷却、固化され、高い断面
変形度が保持できることによるものと考えられる。この
ように冷却効果が促進されるため、溶融粘度の低いポリ
マでも容易に高い断面異形度を有する異形断面繊維とす
ることができる。

さらに、上記気体抵抗力の増大により、糸条の配向度が
上昇し、高い強伸度特性が得られ、ｔた供給されろ加圧
気体６の風速は、通常採用される０、１５〜０７５ｒ４
：より小さくすることができるため、糸条の乱れ（揺れ
、振動）全小さく抑え、高い均一性を得ることができる
。

また、加圧室５内で冷却に用いられた気体は流出口９．
９’ｉ通じて外部へ排出されるため、吐出ポリマ流から
発生するモノマ、オリゴマ、触媒等の昇華物は、気体と
共に外部に排出され、該昇華物の加圧室内への析出を防
止できる。

さらに、本発明ではシール部材１０により、糸条出口で
の加圧気体の噴出を実質的に阻止可能にシールされた加
圧室内から糸条を、一定速度で制御された引取ローラ、
巻取機などの引取手段により導出させるので、加圧室５
内の圧力状態、加圧気体６の供給風量のコントロールと
は独立に、これら引取手段により紡糸速度、紡糸張力な
どを一定値に制御することができ、この結果、均一性２
強伸度特性にすぐれた繊維を安定して紡糸することがで
きる。

このように、本発明たよれば紡糸口金の口金孔変形度を
大きくしたり、または吐出したポリマ　−流を口金直下
で極度に急冷するような特殊な紡糸条件を採用すること
なく、断面異形度が大きく、かつ、均一性、強伸度特性
にすぐれた異形断面繊維を安定的に得ることが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法で用いる代表的な装置の概略断
面図である。 第２図は、従来から用いられている異形断面紡糸口金の
口金孔の形状の例を示す略図である。 また、第３図は、異形断面４ｉ！［の断面形状を示す模
式図である。 １：　紡糸口金 ２：　加熱筒 ３：　環状チムニ− ４：　フィルター ５：　加圧室 ６：　加圧気体 ７：　流入口 ８：　圧力計 ９．９’：流　出　口 １０：　　シール部材（シールガイド）１１：給油装置 １２・１３：引取ローラ １４：巻　取　機 Ｙ：紡出糸条 特許出願人　　　　東　し　株　式　会　社（イｌ　　
　　　ＬＯＩ　　　　　（ハ）　　　　（二ン　　　　
（ホ）（へ）　　　　　　（ト）　　　　　（う−）　
　　　　（す）（ヌ）　　　　（ル）　　　　（ヲ）　
　　　　（１７）　　　　　ｆ、＋７）第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 溶融熱可塑性重合体を異形断面繊維用紡糸口金から紡出
   し、紡出糸条を冷却、固化せしめて引取り異形断面繊維
   を得る方法において、紡糸口金直下に設けられた、１．
   ０ｋｇ／ｃｍ＾２Ｇ以上の高圧条件下に保持され、気体
   の流入口および流出口を有する加圧室内に、前記溶融熱
   可塑性重合体を直接紡出し、前記加圧室内で紡出糸条を
   冷却、固化せしめた後、加圧室下部に設けられた、加圧
   気体の噴出を実質的に阻止可能にシールされた糸条出口
   から、加圧室外の引取手段によって、冷却した糸条を常
   圧部に導出し引取ることを特徴とする異形断面繊維の溶
   融紡糸方法。