JP2002502917A - 連続吹込紡糸ファイバを収集するプロセス及び装置 - Google Patents
連続吹込紡糸ファイバを収集するプロセス及び装置Info
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、連続ファイバを吹込紡糸するためのプロセス及び装置（１０）を提供する。本プロセスは、吹込紡糸用ダイ（２０）及びファイバにおけるたるみを排除する張力デバイス（４０）を利用する。また、本発明は、吹込紡糸プロセスにより準備された連続ファイバを利用したファイバ製品も提供する。
Description
【０００１】 Ｉ．発明の背景及び要約 Ａ．発明の要約 本発明は、高強度であり小さな直径のピッチ系炭素ファイバの連続的な一次元
アレイを産出するプロセス及び装置を提供する。一般に、本発明は、吹込紡糸速
度で溶融紡糸製品タイプの特徴を有する吹込紡糸製品を生じる吹込紡糸プロセス
を提供する。それゆえ、本発明は、製品の均一性及び製造経済学を改良する。本
発明は、炭素質ピッチからのファイバを吹込紡糸するのに特に有用であるが、他
の用途も以下の開示から明白となるであろう。
アレイを産出するプロセス及び装置を提供する。一般に、本発明は、吹込紡糸速
度で溶融紡糸製品タイプの特徴を有する吹込紡糸製品を生じる吹込紡糸プロセス
を提供する。それゆえ、本発明は、製品の均一性及び製造経済学を改良する。本
発明は、炭素質ピッチからのファイバを吹込紡糸するのに特に有用であるが、他
の用途も以下の開示から明白となるであろう。
【０００２】 Ｂ．発明の背景 吹込紡糸操作は当技術分野において公知であるので、それらは一般用語のみで
議論される。典型的な吹込紡糸プロセスは、紡糸可能な物質、細長化（attenuat
ing）媒体，通常はガス，及びファイバ形成キャピラリを含む紡糸用ダイを利用 している。紡糸プロセスの際、ファイバはキャピラリから出て細長化媒体により
接触され、それは、それぞれのファイバをドロー或いはストレッチして、その直
径を減少させつつその長さを増加させる。細長化媒体は通常はガスであるので、
ファイバの急冷速度も影響を受ける。
議論される。典型的な吹込紡糸プロセスは、紡糸可能な物質、細長化（attenuat
ing）媒体，通常はガス，及びファイバ形成キャピラリを含む紡糸用ダイを利用 している。紡糸プロセスの際、ファイバはキャピラリから出て細長化媒体により
接触され、それは、それぞれのファイバをドロー或いはストレッチして、その直
径を減少させつつその長さを増加させる。細長化媒体は通常はガスであるので、
ファイバの急冷速度も影響を受ける。
【０００３】 典型的には、吹込紡糸プロセスにより準備されたファイバは、２インチ未満の
長さを有する短く不連続なファイバである。これとは逆に、溶融紡糸ファイバは
、一般には、本質的に無限の長さを有する連続ファイバである。通常、溶融紡糸
ファイバのファイバ長は、設計により選択され、ファイバを製造するプロセスに
よって命じられる訳ではない。加えて、溶融紡糸ファイバは、吹込紡糸ファイバ
よりも、より優れたデニール均一性を有している。
長さを有する短く不連続なファイバである。これとは逆に、溶融紡糸ファイバは
、一般には、本質的に無限の長さを有する連続ファイバである。通常、溶融紡糸
ファイバのファイバ長は、設計により選択され、ファイバを製造するプロセスに
よって命じられる訳ではない。加えて、溶融紡糸ファイバは、吹込紡糸ファイバ
よりも、より優れたデニール均一性を有している。
【０００４】 幾つかのタイプのダイが、吹込紡糸ファイバに使用されるかも知れない。一般
には、吹込紡糸用ダイは、細長化ガスをファイバと接触させる方法によって識別
されている。２つの通常の設計は、アニュラ及びスロットダイである。特に、ア
ニュラダイにおいては、細長化ガスは、それぞれのキャピラリの周りに形成され
た環（annulus）を出て、ファイバに平行な方向に流れる。ファイバへのガスの 抵抗のせいで細長化（attenuation）が起こる。スロットダイにおいては、細長 化ガスは、ファイバに傾いて接触するダイチップの両側のスロットを出る。その
接触角は、ダイの幾何により規定されるように、紡糸可能な物質について所望の
ファイバの特徴を得るために最適化される。本発明は、全てのタイプの吹込紡糸
用ダイについて同等の適用を有する。
には、吹込紡糸用ダイは、細長化ガスをファイバと接触させる方法によって識別
されている。２つの通常の設計は、アニュラ及びスロットダイである。特に、ア
ニュラダイにおいては、細長化ガスは、それぞれのキャピラリの周りに形成され
た環（annulus）を出て、ファイバに平行な方向に流れる。ファイバへのガスの 抵抗のせいで細長化（attenuation）が起こる。スロットダイにおいては、細長 化ガスは、ファイバに傾いて接触するダイチップの両側のスロットを出る。その
接触角は、ダイの幾何により規定されるように、紡糸可能な物質について所望の
ファイバの特徴を得るために最適化される。本発明は、全てのタイプの吹込紡糸
用ダイについて同等の適用を有する。
【０００５】 典型的な吹込紡糸方法は、細長化に続いて、紡糸ファイバが収集面に落ちるの
を可能としている。ファイバの組成に依存して、この方法は、短い不規則に配列
したファイバの二或いは三次元のバット（batt）を生じる。この方法で収集され
たファイバは、不所望な湾曲及び捩れを含み、より低いファイバの引張強さをも
たらすかも知れない。ファイバの湾曲及び捩れの主な原因は、ファイバの急冷の
際に細長化ガスにより生じた乱流であると考えられている。
を可能としている。ファイバの組成に依存して、この方法は、短い不規則に配列
したファイバの二或いは三次元のバット（batt）を生じる。この方法で収集され
たファイバは、不所望な湾曲及び捩れを含み、より低いファイバの引張強さをも
たらすかも知れない。ファイバの湾曲及び捩れの主な原因は、ファイバの急冷の
際に細長化ガスにより生じた乱流であると考えられている。
【０００６】 当業者は、ファイバ収集プロセスは、高い引張強さのファイバを達成すること
において臨界的な工程であることを認識している。吹込紡糸ファイバを収集する
従来技術の方法は、典型的には、それらを三次元の不規則なバット中に収集する
ことにより湾曲した及び捩れたファイバの数を増加させていた。最近の米国特許
第５，６４８，０４１号は、二次元バット中でのファイバの収集を実証している
。しかしながら、二次元バットを達成する手段は、付加的な処理装置及び細長化
ガスの厳密な制御を必要とする。溶融紡糸プロセスにより実証されるように、製
造者らは、例えば、スピンドル或いはボビンへの一方向のファイバのレイダウン
或いは収集は究極のファイバ特性をもたらすであろうことを長いこと認識してい
る。しかしながら、本発明の以前には、吹込紡糸プロセスにおいてこのゴールを
達成する手段は発見されていなかった。
において臨界的な工程であることを認識している。吹込紡糸ファイバを収集する
従来技術の方法は、典型的には、それらを三次元の不規則なバット中に収集する
ことにより湾曲した及び捩れたファイバの数を増加させていた。最近の米国特許
第５，６４８，０４１号は、二次元バット中でのファイバの収集を実証している
。しかしながら、二次元バットを達成する手段は、付加的な処理装置及び細長化
ガスの厳密な制御を必要とする。溶融紡糸プロセスにより実証されるように、製
造者らは、例えば、スピンドル或いはボビンへの一方向のファイバのレイダウン
或いは収集は究極のファイバ特性をもたらすであろうことを長いこと認識してい
る。しかしながら、本発明の以前には、吹込紡糸プロセスにおいてこのゴールを
達成する手段は発見されていなかった。
【０００７】 本発明は、従来、吹込紡糸ファイバに関連した困難を、連続吹込紡糸ファイバ
を収集する装置及びプロセスを提供することにより克服する。加えて、本発明の
プロセス及び装置は、連続ファイバの一方向の収集を提供する。ここで使用され
るように、用語「連続ファイバ」は、本質的に無限の長さを有するファイバを意
味する。さらに、本発明により産出されるファイバは、改良されたファイバの均
一性及び引張強さを有している。最後に、本発明は、吹込紡糸と同等の速度で溶
融紡糸タイプの製品を産出する吹込紡糸プロセスを提供する。
を収集する装置及びプロセスを提供することにより克服する。加えて、本発明の
プロセス及び装置は、連続ファイバの一方向の収集を提供する。ここで使用され
るように、用語「連続ファイバ」は、本質的に無限の長さを有するファイバを意
味する。さらに、本発明により産出されるファイバは、改良されたファイバの均
一性及び引張強さを有している。最後に、本発明は、吹込紡糸と同等の速度で溶
融紡糸タイプの製品を産出する吹込紡糸プロセスを提供する。
【０００８】 ＩＩ．発明の簡単な開示 本発明は、連続的な無限に長いファイバを吹込紡糸する装置を提供する。この
新規な装置は、ファイバを形成するための少なくとも１つのキャピラリを有する
吹込紡糸用ダイ及びファイバがキャピラリを出る際に前記ファイバに細長化ガス
を接触させる手段を含んでいる。また、本装置は、ファイバが熱硬化或いは急冷
，すなわち、固化，されるまでファイバに張力をかける手段を提供する。さらに
、本発明は、任意に、受取（receiving）デバイスでファイバを収集する前にフ ァイバアレイ或いはバンドル内からガス及び蒸気の除去に備える。
新規な装置は、ファイバを形成するための少なくとも１つのキャピラリを有する
吹込紡糸用ダイ及びファイバがキャピラリを出る際に前記ファイバに細長化ガス
を接触させる手段を含んでいる。また、本装置は、ファイバが熱硬化或いは急冷
，すなわち、固化，されるまでファイバに張力をかける手段を提供する。さらに
、本発明は、任意に、受取（receiving）デバイスでファイバを収集する前にフ ァイバアレイ或いはバンドル内からガス及び蒸気の除去に備える。
【０００９】 さらに、本発明は、連続吹込紡糸ファイバを準備するプロセスを提供する。本
発明のプロセスは、紡糸可能な物質を加熱し、その物質を紡糸用ダイに通過させ
ることによりファイバを準備する。それらファイバは、細長化ガスにより細長化
される。細長化に続いて、本プロセスは、張力デバイスの手段によりファイバへ
の張力を維持することにより、ファイバにおけるたるみの形成を排除する。それ
ら連続吹込紡糸ファイバは、張力デバイス或いはボビンや巻取装置（windups） のような次のデバイスで収集されてもよい。
発明のプロセスは、紡糸可能な物質を加熱し、その物質を紡糸用ダイに通過させ
ることによりファイバを準備する。それらファイバは、細長化ガスにより細長化
される。細長化に続いて、本プロセスは、張力デバイスの手段によりファイバへ
の張力を維持することにより、ファイバにおけるたるみの形成を排除する。それ
ら連続吹込紡糸ファイバは、張力デバイス或いはボビンや巻取装置（windups） のような次のデバイスで収集されてもよい。
【００１０】 本発明は、加えて、炭素質ピッチから真っ直ぐな吹込紡糸ファイバを準備する
プロセスを提供する。この新規なプロセスは、ファイバへの張力を維持する手段
を利用し、ファイバを熱硬化或いは急冷する前のたるみを排除する。本発明は、
加えて、前記ファイバを、縦繊維シート或いは綾振（traversed）連続フィラメ ントトウとして受取デバイスに収集する工程を含んでいる。必要であれば、本発
明は、それらファイバを受取デバイスに収集する前に、ファイバからのガス及び
蒸気の除去に備える。好ましくは、それらガス及び蒸気は、受取デバイスの前に
ファイバに適用される横流通気（cross-flow ventilation）により除去されるで
あろう。最後に、この新規なプロセスは、制限されるものではないが、炭素質ピ
ッチ、ナイロンを含むポリアミド、「Ｄａｃｒｏｎ」のようなポリエステル、ポ
リプロピレン、「Ｌｙｃｒａ」を含むポリウレタン、「Ｋｅｖｌａｒ」のような
ポリアラミド、メソフェーズピッチ，溶媒和（solvated）メソフェーズピッチ，
及びＺｅｎｉｔｅのような液晶材料のような物質，全ての商標はＥ．Ｉ． ｄｕ
Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である，から
ファイバを紡糸する際に有用であろう。
プロセスを提供する。この新規なプロセスは、ファイバへの張力を維持する手段
を利用し、ファイバを熱硬化或いは急冷する前のたるみを排除する。本発明は、
加えて、前記ファイバを、縦繊維シート或いは綾振（traversed）連続フィラメ ントトウとして受取デバイスに収集する工程を含んでいる。必要であれば、本発
明は、それらファイバを受取デバイスに収集する前に、ファイバからのガス及び
蒸気の除去に備える。好ましくは、それらガス及び蒸気は、受取デバイスの前に
ファイバに適用される横流通気（cross-flow ventilation）により除去されるで
あろう。最後に、この新規なプロセスは、制限されるものではないが、炭素質ピ
ッチ、ナイロンを含むポリアミド、「Ｄａｃｒｏｎ」のようなポリエステル、ポ
リプロピレン、「Ｌｙｃｒａ」を含むポリウレタン、「Ｋｅｖｌａｒ」のような
ポリアラミド、メソフェーズピッチ，溶媒和（solvated）メソフェーズピッチ，
及びＺｅｎｉｔｅのような液晶材料のような物質，全ての商標はＥ．Ｉ． ｄｕ
Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙの登録商標である，から
ファイバを紡糸する際に有用であろう。
【００１１】 加えて、ピッチ系ファイバを紡糸する際、本発明は、連続的で真っ直ぐな吹込
紡糸ファイバを提供する。そのファイバは、ファイバの機械的特性を低下させる
捩れ、湾曲、及び吹込紡糸に関連する他の収集欠陥（flaw）フリーである。結果
として、本発明は、著しく高い引張強さを有するファイバを産出する。 さらに、本発明は、吹込紡糸プロセスによりつくられた連続ファイバから準備
された綾振連続ファイバトウ、縦繊維シート、及び一方向フィラメントロービン
グ織物を提供する。
紡糸ファイバを提供する。そのファイバは、ファイバの機械的特性を低下させる
捩れ、湾曲、及び吹込紡糸に関連する他の収集欠陥（flaw）フリーである。結果
として、本発明は、著しく高い引張強さを有するファイバを産出する。 さらに、本発明は、吹込紡糸プロセスによりつくられた連続ファイバから準備
された綾振連続ファイバトウ、縦繊維シート、及び一方向フィラメントロービン
グ織物を提供する。
【００１２】 ＩＩＩ．図面の簡単な説明 図１は、本発明の装置の一般的な描写である。 ＩＶ．詳細な開示 Ａ．ファイバを吹込紡糸し且つ収集する装置 図面を参照すると、本発明は、吹込紡糸及びファイバ収集装置１０を提供する
。装置１０は、総称して２０で示される典型的な吹込紡糸用ダイ、蒸気除去シス
テム３０、及び張力デバイス４０或いは紡糸ファイバへの張力を維持する他の適
当な手段を有している。
。装置１０は、総称して２０で示される典型的な吹込紡糸用ダイ、蒸気除去シス
テム３０、及び張力デバイス４０或いは紡糸ファイバへの張力を維持する他の適
当な手段を有している。
【００１３】 吹込紡糸用ダイは、当技術分野において公知である。事実、前述のように、幾
つかの種類の公知の吹込紡糸用ダイがある。本発明は、全ての吹込紡糸用ダイと
の使用に適している。吹込紡糸用ダイの機能のさらなる情報については、ここに
参照により組み込まれる以下のリファレンス：Ｒａｏ及びＳｈａｍｂａｕｇｈに
よるＩｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９９３，３２，３１００−３１１
１の「Ｖｉｂｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｍｅ
ｌｔ Ｂｌｏｗｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ」；ＳｈａｍｂａｕｇｈによるＩｎｄ．
Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９８８，２７，２３６７−２３７２の「Ａ Ｍ
ａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｌｔ−Ｂｌｏｗｉｎｇ
Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒｓ」；
Ｍｏｈａｍｍｅｄ及びＳｈａｍｂａｕｇｈによるＩｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒ
ｅｓ．，１９９４，３３，７３０−７３５の「Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
ａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｒｅｃｔａｎｃｕｌａｒ
Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｉｒ Ｊｅｔ」；Ｖａｎ Ａ． Ｗ
ｅｎｔｅによるＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈ
ｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ１９５６，ｐｐ．１３
４２−４６の「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒ
ｓ」；並びに米国特許第４，８４７，１２５号、４，３８０，５７０号、及び５
，２８６，１８２号を参照のこと。
つかの種類の公知の吹込紡糸用ダイがある。本発明は、全ての吹込紡糸用ダイと
の使用に適している。吹込紡糸用ダイの機能のさらなる情報については、ここに
参照により組み込まれる以下のリファレンス：Ｒａｏ及びＳｈａｍｂａｕｇｈに
よるＩｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９９３，３２，３１００−３１１
１の「Ｖｉｂｌａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ Ｍｅ
ｌｔ Ｂｌｏｗｉｎｇ Ｐｒｏｃｅｓｓ」；ＳｈａｍｂａｕｇｈによるＩｎｄ．
Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒｅｓ．，１９８８，２７，２３６７−２３７２の「Ａ Ｍ
ａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ Ｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｅｌｔ−Ｂｌｏｗｉｎｇ
Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ Ｍｉｃｒｏｆｉｂｅｒｓ」；
Ｍｏｈａｍｍｅｄ及びＳｈａｍｂａｕｇｈによるＩｎｄ．Ｅｎｇ．Ｃｈｅｍ．Ｒ
ｅｓ．，１９９４，３３，７３０−７３５の「Ｔｈｒｅｅ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ
ａｌ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｆｉｅｌｄ ｏｆ Ｒｅｃｔａｎｃｕｌａｒ
Ａｒｒａｙ ｏｆ Ｐｒａｃｔｉｃａｌ Ａｉｒ Ｊｅｔ」；Ｖａｎ Ａ． Ｗ
ｅｎｔｅによるＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｃｈ
ｅｍｉｓｔｒｙ，Ｖｏｌ．４８，Ｎｏ．８，Ａｕｇｕｓｔ１９５６，ｐｐ．１３
４２−４６の「Ｓｕｐｅｒｆｉｎｅ Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｂｅｒ
ｓ」；並びに米国特許第４，８４７，１２５号、４，３８０，５７０号、及び５
，２８６，１８２号を参照のこと。
【００１４】 本発明の任意の蒸気除去システム３０は、紡糸可能な物質が溶媒和ピッチの未
反応のモノマーや溶媒成分のような揮発性成分を含む場合に特に有用である。溶
媒和ピッチは、本発明の譲受人により開発されており且つここ参照により組み込
まれる米国特許第５，２５９，９４７号、５，４３７，７８０号、５，５０１，
７８８号、及び５，５３８，６２１号に開示されている。好ましい態様において
，蒸気除去システム３０は、ダイ２０と張力デバイス４０との間に配置されてい
る。その好適な蒸気除去システムは、図示しない１つ以上のブロア或いは横流若
しくはガスまたは空気の移動を生じる他の手段を利用している。横流通風は、フ
ァイババンドル内から炭化水素蒸気或いは他の同伴成分を効果的に除去し、「バ
ンドル外」フィラメントをくっつけるのを支援する。収集前のファイバアレイ或
いはバンドル内からの揮発性成分の除去は、ファイバの加工性を改良する。
反応のモノマーや溶媒成分のような揮発性成分を含む場合に特に有用である。溶
媒和ピッチは、本発明の譲受人により開発されており且つここ参照により組み込
まれる米国特許第５，２５９，９４７号、５，４３７，７８０号、５，５０１，
７８８号、及び５，５３８，６２１号に開示されている。好ましい態様において
，蒸気除去システム３０は、ダイ２０と張力デバイス４０との間に配置されてい
る。その好適な蒸気除去システムは、図示しない１つ以上のブロア或いは横流若
しくはガスまたは空気の移動を生じる他の手段を利用している。横流通風は、フ
ァイババンドル内から炭化水素蒸気或いは他の同伴成分を効果的に除去し、「バ
ンドル外」フィラメントをくっつけるのを支援する。収集前のファイバアレイ或
いはバンドル内からの揮発性成分の除去は、ファイバの加工性を改良する。
【００１５】 最後に、本発明の装置は、張力デバイス４０を含んでいる。図示するように、
装置４０は、連続吹込紡糸ファイバに張力を作用させる単一のボビン或いはスプ
ールのように簡単であってもよい。その代わりに、付加的な複数のボビン、複数
のロール、複数のピン、及びホットチェスト等が、デバイス４０の前方に或いは
後に組み込まれ、冷延伸及び熱硬化作用を達成してもよい。用いられる正確な構
造或いは装置は、本発明にとって臨界的ではない。むしろ、第一焦点は、ファイ
バ形成に続く及び収集プロセスの間のたるみを排除するために連続的な紡糸した
ままの（as-spun）ファイバへの十分な張力を維持する手段を提供することであ る。一定の張力は、縦繊維シート或いは綾振連続フィラメントトウのように当業
者に公知のどのような方法で収集されてもよい直線アレイ中の連続ファイバの整
列を可能とする。
装置４０は、連続吹込紡糸ファイバに張力を作用させる単一のボビン或いはスプ
ールのように簡単であってもよい。その代わりに、付加的な複数のボビン、複数
のロール、複数のピン、及びホットチェスト等が、デバイス４０の前方に或いは
後に組み込まれ、冷延伸及び熱硬化作用を達成してもよい。用いられる正確な構
造或いは装置は、本発明にとって臨界的ではない。むしろ、第一焦点は、ファイ
バ形成に続く及び収集プロセスの間のたるみを排除するために連続的な紡糸した
ままの（as-spun）ファイバへの十分な張力を維持する手段を提供することであ る。一定の張力は、縦繊維シート或いは綾振連続フィラメントトウのように当業
者に公知のどのような方法で収集されてもよい直線アレイ中の連続ファイバの整
列を可能とする。
【００１６】 Ｂ．連続的で真っ直ぐなファイバを吹込紡糸するプロセス 引き続き図面を参照すると、本発明は、連続吹込紡糸ファイバを収集するプロ
セスを提供する。当技術分野において公知のように、様々な収集方法は、縦繊維
シート、綾振連続ファイバトウ、或いは他の製品を生じるかも知れない。前記の
ように、ファイバを吹込紡糸するプロセスは公知である。しかしながら、一方向
の様式で吹込紡糸ファイバを収集する利益は公知であるが、それらは本発明の以
前には達成されていなかった。
セスを提供する。当技術分野において公知のように、様々な収集方法は、縦繊維
シート、綾振連続ファイバトウ、或いは他の製品を生じるかも知れない。前記の
ように、ファイバを吹込紡糸するプロセスは公知である。しかしながら、一方向
の様式で吹込紡糸ファイバを収集する利益は公知であるが、それらは本発明の以
前には達成されていなかった。
【００１７】 本発明のプロセスによると、吹込紡糸ファイバは、紡糸可能な物質を吹込紡糸
用ダイのキャピラリに通過させることにより形成される。紡糸したままのファイ
バがキャピラリを出る際、それらは細長化ガスにより接触させられる。細長化に
続いて、それらファイバは、任意に、ファイバのアレイに同伴されたどのような
未反応のモノマー或いは溶媒をも除去するために蒸気除去システム３０を通過さ
せられる。好ましくは、これら材料は、ファイバを収集する前に除去される。こ
れは、溶媒和ピッチからファイバを準備することが同伴された炭化水素の存在の
ように最終製品を劣化させる場合に特に当てはまる。
用ダイのキャピラリに通過させることにより形成される。紡糸したままのファイ
バがキャピラリを出る際、それらは細長化ガスにより接触させられる。細長化に
続いて、それらファイバは、任意に、ファイバのアレイに同伴されたどのような
未反応のモノマー或いは溶媒をも除去するために蒸気除去システム３０を通過さ
せられる。好ましくは、これら材料は、ファイバを収集する前に除去される。こ
れは、溶媒和ピッチからファイバを準備することが同伴された炭化水素の存在の
ように最終製品を劣化させる場合に特に当てはまる。
【００１８】 蒸気除去プロセスは、好ましくは、横流吸引の生成により達成されるであろう
。好ましくは、横流吸引は、ファイバの細長化のあとに及びファイバの収集の前
に行われるであろう。横流吸引は、図示しない１つ以上のブロア、コンプレッサ
或いは他の適当なデバイスにより生成されてもよい。蒸気除去プロセスは、典型
的にはファイバの溶融紡糸において行われる一般的な横流急冷工程と混同される
べきではない。溶媒和ピッチから紡糸されたファイバは、細長化ガスを急速に膨
張させて冷却することにより支配された領域内のダイ近傍で急速に急冷し且つ熱
硬化する。それゆえ、溶媒和ピッチからのファイバは、蒸気の除去の前に既に急
冷プロセスを完了している。
。好ましくは、横流吸引は、ファイバの細長化のあとに及びファイバの収集の前
に行われるであろう。横流吸引は、図示しない１つ以上のブロア、コンプレッサ
或いは他の適当なデバイスにより生成されてもよい。蒸気除去プロセスは、典型
的にはファイバの溶融紡糸において行われる一般的な横流急冷工程と混同される
べきではない。溶媒和ピッチから紡糸されたファイバは、細長化ガスを急速に膨
張させて冷却することにより支配された領域内のダイ近傍で急速に急冷し且つ熱
硬化する。それゆえ、溶媒和ピッチからのファイバは、蒸気の除去の前に既に急
冷プロセスを完了している。
【００１９】 ファイバ形成に引き続き、本発明は、ファイバへの一定且つ均一な力を維持す
る張力デバイス４０を利用する。ファイバに及ぼされた張力は、ファイバの湾曲
及び可能な捩れを排除し、連続的で無限に長い吹込紡糸ファイバの収集を可能と
する。さらに、ファイバ形成の後の一定の張力の印加は、縦繊維シート或いは綾
振連続ファイバトウのようにボビンに収集されてもよい直線アレイのファイバの
整列を可能とする。ファイバの細長化への付加的な張力の効果は紡糸可能な材料
に依存して多用であるが、付加的な張力は主な細長化力として作用しているので
はない。むしろ、細長化ガスがこの機能を果たしている。
る張力デバイス４０を利用する。ファイバに及ぼされた張力は、ファイバの湾曲
及び可能な捩れを排除し、連続的で無限に長い吹込紡糸ファイバの収集を可能と
する。さらに、ファイバ形成の後の一定の張力の印加は、縦繊維シート或いは綾
振連続ファイバトウのようにボビンに収集されてもよい直線アレイのファイバの
整列を可能とする。ファイバの細長化への付加的な張力の効果は紡糸可能な材料
に依存して多用であるが、付加的な張力は主な細長化力として作用しているので
はない。むしろ、細長化ガスがこの機能を果たしている。
【００２０】 一旦、連続ファイバがボビン或いは他の適当な収集デバイス上に整列すると、
ファイバはさらなる処理のために切断され得る。ボビンからの除去の方法は、最
終製品の特徴を決定するであろう。もし、ボビンの長さに沿って単一の切断がな
されるならば、ファイバは、ボビンの円周と等しい長さを有する整列した一方向
のフィラメントロービングクロスとして除去されるであろう。短く真っ直ぐであ
り均一な長さのフィラメントが要求されるのであれば、ファイバは、所望のフィ
ラメント長さを達成するために規定の間隔でボビンから切り取られ得る。その代
わりに、当業者には公知のように、それらファイバは、ボビン上で処理され、除
去或いは巻き出しの後に所望の長さに切断され、その後、延伸される、ビームさ
れる（beamed）、ピドルされる（piddled）、或いは所望の他の方法で処理され てもよい。加えて、ロール、ピン、ホットチェスト、及び他の公知のデバイスが
、連続ファイバが張力デバイスにより整列される前或いは後に組み込まれ、冷或
いは熱延伸及び熱硬化機能を達成してもよい。
ファイバはさらなる処理のために切断され得る。ボビンからの除去の方法は、最
終製品の特徴を決定するであろう。もし、ボビンの長さに沿って単一の切断がな
されるならば、ファイバは、ボビンの円周と等しい長さを有する整列した一方向
のフィラメントロービングクロスとして除去されるであろう。短く真っ直ぐであ
り均一な長さのフィラメントが要求されるのであれば、ファイバは、所望のフィ
ラメント長さを達成するために規定の間隔でボビンから切り取られ得る。その代
わりに、当業者には公知のように、それらファイバは、ボビン上で処理され、除
去或いは巻き出しの後に所望の長さに切断され、その後、延伸される、ビームさ
れる（beamed）、ピドルされる（piddled）、或いは所望の他の方法で処理され てもよい。加えて、ロール、ピン、ホットチェスト、及び他の公知のデバイスが
、連続ファイバが張力デバイスにより整列される前或いは後に組み込まれ、冷或
いは熱延伸及び熱硬化機能を達成してもよい。
【００２１】 Ｃ．連続的で真っ直ぐな吹込紡糸カーボンファイバ 本発明は、メソフェーズピッチ及び溶媒和ピッチからの連続ファイバの紡糸に
特に有用である。米国特許第５，６４８，０４１号は、溶媒和ピッチ及び特には
溶媒和メソフェーズピッチから真っ直ぐなファイバを製造することの困難さを議
論している。そこに記されるように、細長化ガスにより生じた乱流のエリアにお
けるファイバの急速な急冷は、ファイバ中に捩れ及び湾曲を生ずる傾向にある。
しかしながら、張力デバイス（４０）の使用により、本発明は、連続吹込紡糸フ
ァイバを提供する。さらに、本発明は、より高い単一フィラメント及び複合体強
度変換（single filament and composite strength translation）を有するファ
イバを産出しつつ、より小さな最終直径製品の可能性を増加させる。最後に、本
発明は、紡糸用ダイキャピラリの直径をより大きし、それにより、詰まりのよう
な小さなキャピラリに関係する困難さを減少させてもよい。
特に有用である。米国特許第５，６４８，０４１号は、溶媒和ピッチ及び特には
溶媒和メソフェーズピッチから真っ直ぐなファイバを製造することの困難さを議
論している。そこに記されるように、細長化ガスにより生じた乱流のエリアにお
けるファイバの急速な急冷は、ファイバ中に捩れ及び湾曲を生ずる傾向にある。
しかしながら、張力デバイス（４０）の使用により、本発明は、連続吹込紡糸フ
ァイバを提供する。さらに、本発明は、より高い単一フィラメント及び複合体強
度変換（single filament and composite strength translation）を有するファ
イバを産出しつつ、より小さな最終直径製品の可能性を増加させる。最後に、本
発明は、紡糸用ダイキャピラリの直径をより大きし、それにより、詰まりのよう
な小さなキャピラリに関係する困難さを減少させてもよい。
【００２２】 表１は、本発明のファイバが、従来技術の方法により準備したファイバと比較
した場合に、改良された引張強さ及び紡糸したままの直径における減少させられ
た変動を有していることを証明している。以下の試験結果は、溶媒和メソフェー
ズピッチの単一のバッチから同一の吹込紡糸用ダイを用いて紡糸されたファイバ
から得られた。表１に示すように、ボビン上に収集された本発明のファイバは、
バットとして収集されたファイバよりも、より高い引張強さ及び紡糸したままの
直径におけるより小さな百分率変動係数（percent coefficient of variation）
を有していた。ファイバ径における百分率変動係数（％ＣＶ）は、データセット
の平均ファイバ径で除算され百分率で表された標準偏差である。より小さな％Ｃ
Ｖは、ファイバデニール均一性における改良を示している。
した場合に、改良された引張強さ及び紡糸したままの直径における減少させられ
た変動を有していることを証明している。以下の試験結果は、溶媒和メソフェー
ズピッチの単一のバッチから同一の吹込紡糸用ダイを用いて紡糸されたファイバ
から得られた。表１に示すように、ボビン上に収集された本発明のファイバは、
バットとして収集されたファイバよりも、より高い引張強さ及び紡糸したままの
直径におけるより小さな百分率変動係数（percent coefficient of variation）
を有していた。ファイバ径における百分率変動係数（％ＣＶ）は、データセット
の平均ファイバ径で除算され百分率で表された標準偏差である。より小さな％Ｃ
Ｖは、ファイバデニール均一性における改良を示している。
【００２３】
【表１】
【００２４】 本発明の他の態様は、本明細書の考察或いはここに開示された本発明の実施か
ら当業者には明白であろう。前述の明細書は単に例示的なものであり、本発明の
真の範囲及び真意は請求の範囲により示されている。
ら当業者には明白であろう。前述の明細書は単に例示的なものであり、本発明の
真の範囲及び真意は請求の範囲により示されている。
【図１】 本発明の装置の一般的な描写。
１０…吹込紡糸及びファイバ収集装置 ２０…吹込紡糸用ダイ ３０…蒸気除去システム ４０…張力デバイス４０
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年４月２８日（１９９９．４．２８）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【請求項１３】 前記複数のファイバを縦繊維シート或いは綾振連続フィラ
メントトウとして前記張力デバイスから前記複数のファイバを受け取るように配
置された巻取デバイス上に収集する工程をさらに含む請求項１２に記載のプロセ
ス。
メントトウとして前記張力デバイスから前記複数のファイバを受け取るように配
置された巻取デバイス上に収集する工程をさらに含む請求項１２に記載のプロセ
ス。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１１年１０月２１日（１９９９．１０．２１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１４
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１５
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１６
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１９
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２１
【補正方法】変更
【補正内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ロス、ロジャー・エー アメリカ合衆国、アラバマ州 35966 フ ラット・ロック、カントリー・ロード 141、295 Ｆターム(参考） 4L037 CS03 FA01 PF09 PF18 PF23 PF24 PP38 4L045 AA09 BA06 4L047 AA03 AA21 AA23 AA24 AA25 AB03 BA08 CB01 CC01
Claims (21)
- 【請求項１】 複数の連続ファイバを吹込紡糸する装置であって、 ファイバを形成するための少なくとも１つのキャピラリを有する吹込紡糸用ダ
イと、 前記ファイバにそれが前記キャピラリを出る際に細長化ガスを向ける手段と、 前記ファイバの細長化に続いて前記ファイバへの張力を維持する手段と を具備する装置。 - 【請求項２】 前記ファイバへの張力を維持する前記手段は機械的デバイス
である請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記ファイバへの張力を維持する前記手段はボビン、ロール
、及び巻取装置からなる群より選ばれる請求項１に記載の装置。 - 【請求項４】 前記複数のファイバの細長化に続いて前記複数のファイバか
らガス及び蒸気を抜く手段をさらに具備する請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記複数のファイバへの張力を維持する前記手段は前記複数
のファイバを収集する手段も提供する請求項１に記載の装置。 - 【請求項６】 メソフェーズピッチから連続的で真っ直ぐな複数の吹込紡糸
ファイバを準備するプロセスであって、 前記メソフェーズピッチを吹込紡糸用ダイ内に設置されたキャピラリに通過さ
せて前記メソフェーズピッチを複数のファイバへと形成する工程と、 前記複数のファイバを細長化ガスと接触させることにより前記複数のファイバ
を細長化する工程と、 細長化に続いてたるみの形成を排除するのに十分な前記複数のファイバへの張
力を維持する工程と を具備するプロセス。 - 【請求項７】 前記複数のファイバは受取デバイス上に収集される請求項６
に記載のプロセス。 - 【請求項８】 前記複数のファイバは縦繊維シート或いは綾振連続フィラメ
ントトウのいずれかとして収集される請求項６に記載のプロセス。 - 【請求項９】 前記縦繊維シート或いは綾振連続フィラメントトウは一方向
フィラメントロービング織物へとさらに処理される請求項８に記載のプロセス。 - 【請求項１０】 前記複数のファイバを前記受取デバイス上に収集する前に
前記複数のファイバからガス及び蒸気が除去される請求項６に記載のプロセス。 - 【請求項１１】 前記ガス及び蒸気は前記受取デバイスの前に前記複数のフ
ァイバに適用される横流通気により除去される請求項６に記載のプロセス。 - 【請求項１２】 連続的で真っ直ぐな複数の吹込紡糸ファイバを準備するプ
ロセスであって、紡糸可能な物質を前記物質がフローするのを可能とするのに十
分な温度まで加熱し、続いて、前記物質を紡糸用ダイの中へ及び前記ダイ内に設
置されたキャピラリに通過させ、前記複数のファイバをそれらが前記キャピラリ
を出る際に前記複数のファイバを少なくとも１つのガス流と接触させることによ
り細長化することを具備し、その改良は、 前記複数のファイバの細長化に続いて張力デバイスの手段により前記複数のフ
ァイバへの張力を維持することを具備するプロセス。 - 【請求項１３】 前記複数のファイバを縦繊維シート或いは綾振連続フィラ
メントトウとして前記張力デバイスから前記複数のファイバを受け取るように配
置された巻取デバイス上に収集する工程をさらに含む請求項１２に記載のプロセ
ス。 - 【請求項１４】 前記複数のファイバの収集の前にガス及び蒸気を除去する
工程を含む請求項１３に記載のプロセス。 - 【請求項１５】 前記複数のファイバを収集する前に前記複数のファイバに
横流通気が適用される請求項１３に記載のプロセス。 - 【請求項１６】 吹込紡糸プロセスにより準備された複数の連続ファイバを
具備する綾振連続ファイバトウ。 - 【請求項１７】 前記複数のファイバは炭素質ピッチ、ポリアミド、ナイロ
ン、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリアラミド、及び液晶材
料からなる群から紡糸された請求項１６に記載の綾振連続ファイバトウ。 - 【請求項１８】 吹込紡糸プロセスにより準備された複数の連続ファイバを
具備する縦繊維シート。 - 【請求項１９】 前記ファイバに張力を及ぼす前記手段はボビン、ロール、
及び巻取装置からなる群より選ばれる請求項１８に記載の装置。 - 【請求項２０】 吹込紡糸プロセスにより準備された複数の連続ファイバか
ら準備された一方向フィラメントロービング織物。 - 【請求項２１】 前記ファイバに張力を及ぼす前記手段はボビン、ロール、
及び巻取装置からなる群より選ばれる請求項２０に記載の装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US6627597P | 1997-11-20 | 1997-11-20 | |
| US60/066,275 | 1997-11-20 | ||
| US14915198A | 1998-09-08 | 1998-09-08 | |
| US09/149,151 | 1998-09-08 | ||
| PCT/US1998/018763 WO1999027166A1 (en) | 1997-11-20 | 1998-09-09 | Process and apparatus for collecting continuous blow spun fibers |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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ID=26746559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000522302A Pending JP2002502917A (ja) | 1997-11-20 | 1998-09-09 | 連続吹込紡糸ファイバを収集するプロセス及び装置 |
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| Country | Link |
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