专利名称：丙烯芯皮复合纤维的湿法纺丝喷丝头的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于制造丙烯芯皮复合纤维的改良湿法纺丝喷丝头。
背景技术：
作为芯皮复合纺丝喷丝头，提出了由已有的以下构件构成的纺丝喷丝头(参照专利文献1特开平9-21015号公报)具有芯成分分配孔及外壳成分分配孔的分配板；具有与外壳成分分配孔连通的外壳成分供给孔及与芯成分分配孔连通并分割供给芯成分的多列平行排列的多个芯成分供给孔的上部喷丝板；具有在轴向上与上部喷丝板的芯成分供给孔整合的复合流吐丝孔且在复合流吐丝孔群周围及复合流吐丝孔列之间具有外壳成分导入槽的下部喷丝板；在上部喷丝板和下部喷丝板之间形成间隙并用于使外壳成分从外壳成分导入槽流入复合流吐丝孔的块规。该纺丝喷丝头孔密度为50个/cm2并可实现纺丝孔数3000个以上的多孔化，且在喷丝头的构造上，在该喷丝头的制作中使用公知方法(例如，参照专利文献2特开平11-350241号公报)并且其制作容易。
但是，在该纺丝喷丝头中，虽然在将聚酯纤维、聚酰胺纤维等的芯皮复合进行熔融纺丝的情况下和将单纤维数较少的丙烯芯皮复合纤维进行湿法纺丝的情况下并没有特别的问题，但在纺丝速度比熔融纺丝慢且单纤维数超过5000的单纤维数多的丙烯芯皮复合纤维的湿法纺丝中，虽然需要使用纺丝孔数多的喷丝头，但在来自芯成分供给孔的芯成分流周围使外壳成分合流并形成复合流时，如果多个平行地配置孔数显著变多的长芯成分供给孔的列，则难以使外壳成分均匀地导入各复合流吐丝孔中，且芯皮比发生改变或芯部偏心并且单纤维间产生芯皮构造存在波动的芯皮复合纤维。
发明内容
本发明改进上述例举的纺丝喷丝头的问题，本发明目的是提供可消除单纤维间的芯皮复合构造的波动并可高生产率且稳定地湿法纺丝芯皮复合构造均匀性优良的丙烯芯皮复合纤维，且构造简单、制作容易，并具有5000个以上的纺丝孔数的丙烯芯皮复合纤维的湿法纺丝喷丝头。
本发明是一种将芯成分和外壳成分中的至少一方作为丙烯腈聚合体的丙烯芯皮复合纤维的湿法纺丝喷丝头，其特征在于，由以下构件构成分配板，其具有芯成分分配孔和外壳成分分配孔；上部喷丝板，其被划分为孔密度为100～150个/cm2、孔数为100～500个/区块的四方形区块且在其中平行排列多列与芯成分分配孔连通并分割供给芯成分的芯成分供给孔，且多个区块具有纵列及并列配置的总孔数为5000～30000个的芯成分供给孔，将与外壳成分分配孔连通的外壳成分供给孔配置在芯成分供给孔区块的划分交点上；下部喷丝板，作为多个区块在与上部喷丝板的各芯成分供给孔相对应的孔位置上配置入口孔径比芯成分供给孔的出口孔径大的复合流吐丝孔，且具有包围复合流吐丝孔区块的外壳成分流入槽及与该外壳成分流入槽连通并使外壳成分导入复合流吐丝孔列之间的外壳成分导入槽；块规，其使上部喷丝板的芯成分供给孔的出口和下部喷丝板的复合流吐丝孔的入口对齐，同时，形成使外壳成分向复合流吐丝孔流入的流道用间隙。
根据本发明，可提供高孔密度多孔化的芯皮复合纺丝喷丝头，通过增加纺丝孔数、所谓的多孔化而形成单纤维数为5000～30000的单纤维数较多的丙烯芯皮复合纤维，同时，可消除单纤维间的芯皮复合构造的波动并可稳定且高生产率地纺丝均匀性优良的丙烯芯皮复合纤维，并可对应相对于各种芯成分、外壳成分的大范围纺丝条件，且构造简单、制作容易。
图1是本发明纺丝喷丝头的喷嘴立体图(局部剖视图)。
图2是表示本发明纺丝喷丝头的主要部分的局部放大剖视图。
图3是表示实施例计算范围的俯视图和表示实施例结果的图表。图中1-外壳成分供给孔，2-芯成分供给孔，3-上部喷丝板，4-复合流吐丝孔，5-外壳成分流入槽，6-外壳成分导入槽，7-下部喷丝板，8-块规
具体实施例方式
下面参照
本发明的实施方式。
本发明的纺丝喷丝头是在用湿法纺丝来制造丙烯芯皮复合纤维时所使用的喷丝头，尤其在喷丝头的构成中，通过块规而配置的上部喷丝板及下部喷丝板具有结构造上的特征。图1是本发明纺丝喷丝头的喷嘴立体图(局部剖视图)，图2是表示本发明纺丝喷丝头的主要部分的局部放大剖视图。图中，标记1是外壳成分供给孔，标记2是芯成分供给孔，标记3是上部喷丝板、标记4是复合流吐丝孔，标记5是外壳成分流入槽，标记6是外壳成分导入槽，标记7是下部喷丝板，标记8表示块规。
上部喷丝板3具有分割供给从叠层在上部喷丝板上的分配板的芯成分分配孔分配的芯成分的芯成分供给孔2，该芯成分供给孔排列为多条直线状，再有，该芯成分供给孔列平行排列为多列，且形成孔密度为100～150个/cm2、孔数100～500个，最好是形成100～300个的略呈长方形的四边形区块。在将芯成分供给孔列平行排列为多列并形成区块时，最好是将不同孔数的排列平行配置为多列或者使相同孔数的排列相互错开位置并平行排列为多列，以使相邻列的芯成分供给孔的位置错开并成为交错状(在一定面积内以最大限度配置孔数)。
在上部喷丝板上以区块数为20～60个并以25～40个为最佳地配置芯成分供给孔的区块，并设有总孔数为5000～30000，最好为6000～10000个的芯成分供给孔。虽然期望所配置的区块是相同孔数的区块的组合，但是可根据喷丝板的形状、安装方式等，与不同孔数区块进行组合。在一个芯成分供给孔的区块中，虽然对平行排列的芯成分供给孔的列数没有特别限定，但在形成均匀的芯皮复合流方面期望芯成分供给孔的一列孔数为10～20个。此外，在作为来自芯成分供给孔的稳定线状的芯成分流吐出供给芯成分方面，期望上部喷丝板的芯成分供给孔其入口孔径为300～500μm，出口孔径为0～90μm。
芯成分供给孔的区块必须尽可能均匀配置在喷丝板上，在纵列及并列均等地配置多个区块且使孔数增加方面，再有根据穿孔加工的需要，期望喷丝板为正方形。此外，在该上部喷丝板3的位于作为芯成分供给孔的四边形区块的划分交点的四边形各角部的位置上具有与外壳成分分配孔连通的外壳成分供给孔1。在均匀快速地供给外壳成分方面，期望上部喷丝板3的外壳成分供给孔1的孔径为2.0～4.0mm。
下部喷丝板7是利用块规8与上部喷丝板3重合的与上部喷丝板形状相同的喷丝板，在与上部喷丝板3的各芯成分供给孔2相对应的孔位置上配置入口孔径比芯成分供给孔的出口孔径大的复合流吐丝孔4，因此，作为多个区块，复合流吐丝孔4与芯成分供给孔对应，配置为孔密度是100～150个/cm2、孔数是100～500个/区块，最好是100～300个/区块)、总孔数为5000～30000个，最好是6000～10000个，且下部喷丝板7具有在其板面上包围复合流吐丝孔的各区块并纵横连通的外壳成分流入槽5及与该外壳成分流入槽连通且使外壳成分导入到各区块内的复合流吐丝孔列之间的外壳成分导入槽6。
下部喷丝板7的复合流吐丝孔4是形成并吐出芯成分和外壳成分的复合流的孔，在作为稳定的芯皮复合流来吐出的方面，期望其入口孔径至少为300～500μm、出口孔径为50～90μm。此外，在形成稳定的芯皮复合流方面，期望包围复合流吐丝孔4的区块的外壳成分流入槽5其槽宽为2.0～5.0mm，使外壳成分导入区块内的复合流吐丝孔列之间的外壳成分导入槽6其槽宽0.3～1.0mm。该外壳成分导入槽6还可与孔列正交地设置在复合流吐丝孔列的适当位置。
在图1所示的纺丝喷丝头中，芯成分从分配板的芯成分分配孔导向作为上部喷丝板3的芯成分供给孔区块而配置的各芯成分供给孔2，并作为线状吐出流从芯成分供给孔2的出口部向复合流吐丝孔4的入口部供给。外壳成分从分配板的外壳成分分配孔通过上部喷丝板3的外壳成分供给孔1供给到包围下部喷丝板7的复合流吐丝孔4区块的外壳成分流入槽5，并从该外壳成分流入槽5导引到各区块内的复合流吐丝孔列间的外壳成分导入槽6，且主要从外壳成分导入槽6溢出，再通过被导引到上部喷丝板3和下部喷丝板7之间所夹间隙中并承受压力损失而被整流，从而均匀地向各复合流吐丝孔4供给。已整流的外壳成分流从周围包住作为吐出流由芯成分供给孔2的出口部供给的芯成分流，同时，流入复合流吐丝孔4并成为芯皮复合流而后由复合流吐丝孔7的出口部吐出。上部喷丝板3和下部喷丝板7之间的间隙由块规8设定为任意宽度而形成。
本发明的第一特征在于，通过区块化地设置芯成分供给孔及复合流吐丝孔，可向作为吐出流供给芯成分的各复合流吐丝孔中均匀导入外壳成分，并形成均匀的芯皮复合流。
为了利用湿法纺丝高生产率地制造丙烯芯皮复合纤维，虽然需要增加吐出芯皮复合流的复合流吐丝孔的孔数即所谓多孔化，但随着多孔化而在利用各复合流吐丝孔形成的芯皮复合流之间产生波动，并易于产生单纤维间的芯皮复合构造的波动。但是，根据本发明，通过区块化地设置芯成分供给孔及复合流吐丝孔区块化，在形成均匀的芯皮复合流的同时可实现纺丝孔数5000～30000个的湿法纺丝芯皮复合纺丝喷丝头的多孔化。
本发明的第二特征在于，上部喷丝板上所设的芯成分供给孔的孔数及下部喷丝板上所设的复合流吐丝孔的孔数分别为5000～30000个，且可得到利于经济性的纺丝喷丝头。在纺丝喷丝头中，为提高生产率，容易且经济及廉价地获得喷丝头的制作是重要的。通常纤维的湿法纺丝喷丝头，由于吐丝时的压力较低，所以喷丝板的厚度薄且吐出孔的穿孔加工容易。另一方面，在复合纤维，特别是芯皮复合纤维的湿法纺丝喷丝头中，由于通过外壳成分的纺丝原液在通过狭窄间隙时承受很大的压力损失来进行整流，所以喷丝板需要承受该压力的厚度，因此，增大吐出孔的穿孔加工费。
但是，在本发明的纺丝喷丝头中，上部喷丝板是将其上面和下面作为平坦面并只利用芯成分供给孔及外壳成分供给孔的穿孔加工而制作的，下部喷丝板是将其下面作为平坦面并利用复合流吐丝孔的穿孔加工以及板面上的外壳成分流入槽、复合流吐丝孔列间的外壳成分导入槽的直线切槽加工中而制作的。因此，尤其是在芯成分供给孔及复合流吐丝孔形状相同时，可在相同穿孔加工的两张喷丝板中的一个上实施外壳成分供给孔的穿孔加工并在另一上部喷丝板上实施外壳成分流入槽、外壳成分导入槽的切槽加工可制作下部喷丝板，本发明的喷丝头的制作其制作费较低廉经济。此外，在本发明的纺丝喷丝头中，上部喷丝板和下部喷丝板根据孔径、孔数、供给试压、材质等可分别薄板化到5mm，且不但使喷丝头轻量化还可便于清洗作业。
本发明的第三特征在于，在上部喷丝板和下部喷丝板之间形成的间隙可通过存在厚度不同的块规来任意改变。在芯皮复合纺丝时，通常上部喷丝板和下部喷丝板之间的间隙必须是外壳成分的粘度变低也变小，粘度变高也变大。此外，该间隔根据芯成分及外壳成分的种类和组合、浓度、吐出量、吐出量比(芯皮比)、纺丝温度等各种纺丝条件来设定为最合适的值。在本发明的喷丝头中，仅通过更换可廉价制作的通常具有0.03～0.5mm厚度的块规便可容易地在30～500μm变更上述间隔，且用一个喷丝头便可对应大范围的纺丝条件，因而经济性极佳。
本发明的纺丝喷丝头作为利用湿法纺丝来制造将芯成分和外壳成分的双方或一方作为丙烯腈聚合体的丙烯芯皮复合纤维时的喷丝头而使用。此外，本发明的纺丝喷丝头通过芯成分和外壳成分的组合及通过将附加了各种机能、性能的丙烯芯皮复合纤维多孔化从而可高生产率地进行制造。芯成分和外壳成分为丙烯腈聚合体的情况下，成为物性、机能性等不同的组合。丙烯腈聚合体以外的作为芯成分或外壳成分所使用的聚合体只要是能进行湿法纺丝的聚合体即可，例如，可举出氯化乙烯聚合体、纤维素聚合体等。
(实施例)对于划分为孔数280个/区块的四边形区块的纺丝喷嘴和划分为孔数750个/区块的四边形区块的纺丝喷嘴，在表1所示的条件下，用下式计算从复合流吐丝孔吐出的纺丝原液的吐出量分布(假定距外壳成分供给孔最远的孔的吐出量)。
再有，计算是在具有一个外壳成分供给孔的一个区块的1/4范围(图3中斜线部分)内实施的。图3表示结果，表2表示CV值。
圆管流道压差损失式 ΔP＝128ηQL/d4π矩形流道压差损失式 ΔP＝64ηab3x平行圆板流路压力损失式 ΔP＝6ηQLn(r2/r1)/h3π其中，ΔP压力损失(kg/m3)η粘度(kg·秒/m3)Q 吐出量(m3/秒)L 长度(m)d 管内径(m)
a 矩形长边(m)b 矩形短边(m)x 系数h 平行圆板距离(m)r2圆板外半径(m)r1圆板内半径(m)表1
表中的D(C)、GH、D(S)、DL(S)、FH、FD、SH、SD及FL表示以下长度。
表2
从表2的结果可明确得出，在划分在孔数为280个/区块的四边形区块中的纺丝喷嘴和划分在孔数为750个/区块的四边形区块中的纺丝喷嘴中，前者其吐出波动较小。该吐出量的波动构成所形成纤维的纤维度(粗度)的波动，当该波动大时，在做成纤维产品时的手感和外观方面成为问题。
产业上的可用性本发明的纺丝喷丝头由于其纺丝孔数为5000～30000而适于在利用湿法纺丝来工业上制造单纤维数为5000～30000的单纤维数较多的丙烯芯皮复合纤维时使用，且如果芯成分及外壳成分中至少一方为丙烯腈聚合体，则通过在芯成分或外壳成分中使用各种聚合体或机能性聚合体从而能够利用湿法纺丝不额外增加生产成本地制造多种发挥在利用熔融纺丝的聚酯纤维或聚酰胺纤维的芯皮复合纤维中所无法得到的丙烯纤维特有性能的丙烯芯皮复合纤维。特别地，如果外壳成分是丙烯腈聚合体，则在保持丙烯纤维特有的鲜明性的条件下，制造根据芯成分而赋予多种机能的丙烯芯皮复合纤维成为可能。
权利要求
1.一种丙烯芯皮复合纤维的湿法纺丝喷丝头，其将芯成分和外壳成分中的至少一方作为丙烯腈聚合体，其特征在于，由以下构件构成分配板，其具有芯成分分配孔和外壳成分分配孔；上部喷丝板，其被划分为孔密度为100～150个/cm2、孔数为100～500个/区块的四方形区块且在其中平行排列多列与芯成分分配孔连通并分割供给芯成分的芯成分供给孔，且多个区块具有纵列及并列配置的总孔数为5000～30000个的芯成分供给孔，将与外壳成分分配孔连通的外壳成分供给孔配置在芯成分供给孔区块的划分交点上；下部喷丝板，作为多个区块在与上部喷丝板的各芯成分供给孔相对应的孔位置上配置入口孔径比芯成分供给孔的出口孔径大的复合流吐丝孔，且具有包围复合流吐丝孔区块的外壳成分流入槽及与该外壳成分流入槽连通并使外壳成分导入复合流吐丝孔列之间的外壳成分导入槽；块规，其使上部喷丝板的芯成分供给孔的出口和下部喷丝板的复合流吐丝孔的入口对齐，同时，形成使外壳成分向复合流吐丝孔流入的流道用间隙。
全文摘要
本发明提供可高生产率且稳定地湿法纺丝芯皮复合构造均匀性优良的丙烯芯皮复合纤维的湿法纺丝喷丝头，其由以下构件构成分配板，其分配芯成分和外壳成分；上部喷丝板，其被划分为孔密度为100～150个/cm
文档编号D01D5/34GK1926267SQ20058000666
公开日2007年3月7日 申请日期2005年5月17日 优先权日2004年5月19日
发明者越智亮, 长岭定利 申请人:三菱丽阳株式会社