JP2589704B2

JP2589704B2 - オイリング装置

Info

Publication number: JP2589704B2
Application number: JP62239411A
Authority: JP
Inventors: 宏一今井; 誠藤村
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1987-09-24
Filing date: 1987-09-24
Publication date: 1997-03-12
Anticipated expiration: 2012-03-12
Also published as: JPS6485305A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明はオイリング装置に関し、さらに詳しく言う
と、たとえばポリアクリロニトリル（以下、PANと言う
ことがある。）系繊維の紡糸工程において乾燥機密化以
前に行なう油剤付与などに好適に利用することのできる
オイリング装置に関する。

［従来の技術およびその問題点］たとえば、PAN系炭素繊維の製造において、前駆体
（プレカーサー）を酸化性雰囲気中で加熱処理する耐炎
化工程は、耐熱性、強度などの炭素繊維の品質を左右す
るだけでなく、その生産性をも左右する極めて重要な工
程である。

すなわち、生産性の向上を図るためには、処理温度を
高くして耐炎化工程に要する時間の短縮化を図る必要が
ある。

一方、耐炎化反応は発熱反応であるので、高温処理を
行なうと急激に反応が進行して局部的に蓄熱が起こり、
これに起因して繊維間が融着したり、繊維が切断してし
まうことがある。

特に、耐炎化工程での融着の問題はプレカーサーに融
着が存在する場合にさらに顕著である。

そして、このプレカーサーの融着はプレカーサーの製
造工程のうち、紡糸、水洗された水膨潤状態の糸を乾燥
緻密化する工程に顕在する。

ところで、近年、高分子量のポリマーからの繊維に対
する要求が強く、高粘度のポリマー溶液から高能率で紡
糸を行なうために、湿式紡糸に代えて乾湿式紡糸が行わ
れるようになってきたのであるが、この乾湿式紡糸にお
いては単繊維間に融着が特に起こり易いことが問題にな
っている。

そこで、この問題を解決する手段として、乾燥緻密化
を行なう前に、繊維に油剤を付与して融着を防止するこ
とが知られており、走行する繊維束に油剤付与を行なう
には、オイリングローラが用いられている。

このオイリングローラは、油剤を一定水位に保った槽
内に、一部が浸漬する状態で配置して、その周面に油剤
が付着するようにし、走行する繊維束をガイド周面に摺
着させることにより繊維に油剤を付与するものである。

しかしながら、従来のオイリングローラは、その周面
に繊維束を直接に摺接させることにより油剤付与を行な
うものであるので、繊維束を構成する繊維間の融着が発
生し易いという問題や繊維の表面に傷がつき易いという
問題があった。

また、ローラが回転する型のオイリングローラにあっ
ては、フィラメントの内の１本が切れていた場合は切れ
たフィラメントの切断面が回転中のローラに巻き付き、
それが他のフィラメントの切断を誘発するという問題も
あった。

この発明の目的は、前記問題点を解消し、繊維間の融
着を防止するとともに繊維の表面を傷つけることのない
オイリング装置を提供することにある。

［前記問題点を解決するための手段］前記目的を達成するために、この発明者が鋭意検討を
重ねた結果、油剤を噴出可能にしてなるオイリング装置
は、繊維間の融着を防止することができ、しかも繊維の
表面を傷つけることがないことを見い出して、この発明
に到達した。

すなわち、第１の発明の構成は、走行する紡糸繊維束
への油剤付与に使用する筒状のガイドを備えてなるオイ
リング装置であって、前記ガイドがその内部に油剤導入
路を有するとともに周側面に前記油剤導入路に連通する
油剤噴出口を備え、この油剤噴出口から前記紡糸繊維束
に油剤を噴出し、油剤の噴流圧によって、ガイド表面と
紡糸繊維束とが直接に接触しないように形成されてなる
ことを特徴とするオイリング装置であり、第２の発明の
構成は、走行する紡糸繊維束への油剤付与に使用する筒
状のガイドを備えてなるオイリング装置であって前記ガ
イドが、回転可能に形成され、かつその内部に油剤導入
路を有するとともに周側面に前記油剤導入路に連通する
油剤噴出口を備え、この油剤噴出口から前記紡糸繊維束
に油剤を噴出するようにし、前記ガイド内部の前記油剤
導入路と前記油剤噴出口との間に遮蔽板を設け、繊維束
以外の方向への油剤の噴出を防止可能に形成されてなる
ことを特徴とするオイリング装置である。

［作用］この発明のオイリング装置は、ガイドを筒状に形成し
てなり、このガイドを油浴中で繊維束の走行方向に対し
て直角かつ水平方向に設置して使用するものである。

ガイドの内部には油剤導入路を有し、さらに周側面に
は前記油剤導入路に連通する油剤噴出口を備える。

さらに前記油剤導入路は開口端を有し、この開口端
を、油剤導入口としてある。

すなわち、外部から搬送された油剤は、前記油剤導入
口からガイド内の油剤導入路に導入され、さらに前記油
剤噴出口から繊維束に向けて噴出される。ここで、ガイ
ドを回転可能にした場合には、繊維束以外の方向へ油剤
が不用意に噴出されるのを防止するために、前記油剤導
入路と油剤噴出口との間に設けた遮蔽板により、繊維束
以外の方向への油剤の噴出を防止する。

油剤噴出口から噴出された油剤は、繊維束を構成する
各繊維に噴流圧を付与して繊維張力によるガイド表面へ
の繊維束の圧着を防ぐとともに繊維束をほぐし、繊維間
の融着を防止しつつ油剤付与を行なう。

また、ガイドが回転可能であるとき、つまりガイドが
回転しているときには、フィラメントの内の１本が切れ
ているとその切断端が巻きつき易くなるのであるが、油
剤が油剤噴出口から噴出しているので切れたフィラメン
トの切断端がガイドに巻き付くことがなく、それによっ
て他のフィラメントの切断が誘発されるという問題も生
じない。

一方、各繊維はガイドに直接に接触することなく、且
つ、ガイドの周側面に沿って、引き取り方向にその走行
方向を転換する。

［実施例］次に、この発明の実施例を示し、この発明についてさ
らに具体的に説明する。

第１図は、この発明のオイリング装置の一例を示す説
明図である。

第１図に示すように、この実施例においてはガイド１
を円筒状に形成してある。

このガイド１の形成に用いる材質は、油剤によって侵
されないものであれば、従来のオイリング装置の形成に
用いる材質と同様のものを用いることができ、具体的に
は、硬質クロムメッキを施した金属、金属上にチタン、
アルミナ、チタンカーバイド等のセラミックスやテフロ
ン、シリコーン等でコーティングを施したもの、ガラ
ス、アルミナ、チタン、ジルコニア等のセラミックスな
どが挙げられる。また、ベークライトその他の硬質プラ
スチックスも耐油剤性の有無に応じて使用することがで
きる。

この発明においては、ガイド１を回転不可能に形成し
てもよいし、回転可能に形成してもよいが、この実施例
においては、ガイド１を回転不可能に形成してある。ガ
イド１を回転可能に形成する場合のガイド１の形状は、
通常、円筒形であるが、回転不可能に形成する場合に
は、ガイド１における繊維束との接触面の断面形状を、
たとえば３次放物線、トロコイド曲線等にすることもで
きる。このガイド１を円筒形に形成する場合、繊維束に
油剤を付与するとともに繊維束の走行方向を転換するた
めの周側面２の、繊維束の走行方向に対して垂直方向の
曲率半径は、通常、10〜200mm、好ましくは30〜100mmで
ある。

前記周側面２の表面の状態は、従来のオイリングロー
ラと同様に鏡面状であってもよいし、梨地状であっても
よい。万一、繊維が接触した場合にこの繊維に傷が発生
するのを防止するためには、微細な凹凸や尖端部分が無
いものが好ましいのも従来のオイリングローラと同様で
ある。

前記周側面２には、繊維束に向けて油剤を噴出するた
めの油剤噴出口３が開設してある。

この油剤噴出口３の形状は、走行する繊維束の幅方向
に油剤を均一に噴出できるものであればよく、たとえば
第１図に示したように、繊維束の走行方向に対して直角
方向に開口したスリット状であってもよいし、繊維束の
走行方向に対して直角かつ水平方向の一列の穴を複数列
に開設してもよい。ただし、繊維束の走行方向に沿って
穴が並ぶと、噴流を受ける繊維と受けない繊維とが生じ
るので、穴の位置は適宜にずらすのがよい。

ここで、前記油剤噴出口３をスリット状に開設する場
合において、スリット幅は、通常、1mm以下、好ましく
は0.2〜0.5mmである。また、スリット全長は、走行する
繊維束の幅よりも若干大きくさえあれば特に制限はな
い。さらに、スリット数は３以上であることが好まし
い。スリット数が２以下であると、繊維束とガイド１と
が部分的に接触し、繊維束とガイド１との接触圧が小さ
くならないことがある。

一方、前記油剤噴出口３を一列の穴で形成する場合に
おいて、穴の直径は、通常、4mm以下、好ましくは0.5〜
2mmである。また、穴を一列に形成する部位の全長は、
前記スリット全長と同様である。なお、穴の列の数は、
油剤付与効率の点から６列以上が好ましい。

第２図に示したように、前記ガイド１の内部は中空で
あり、ここに油剤導入路４が設けてある。

この油剤導入路４は、前記油剤噴出口３に連通してお
り、さらに開口端を油剤導入口５としてある。

この油剤導入口５には、たとえば第１図に仮想線で示
したように、外部から油剤を搬送するための油剤搬送管
20を取り付けるのであるが、この油剤搬送管20を、その
ままこのオイリングガイドの支持具とするのがよい。な
お、油剤導入口５と油剤搬送管20との接続は、たとえ
ば、第２図に示したように、油剤導入口５の内周面にね
じ山６を形成しておき、これに油剤搬送管20の先端をね
じ込むことにより行なうことができる。

すなわち、外部から、たとえばポンプなどの適宜の搬
送手段により油剤搬送管20内を搬送された油剤は、油剤
導入口５から油剤導入路４に導入され、さらに油剤噴出
口３から繊維束に向けて噴出される。なお、ガイド１を
回転可能に形成した場合には、その回転軸を油剤導入口
５とすることができる。

ここで、油剤は、繊維に応じて適宜に選択して使用す
ることができる。たとえばPAN系繊維の場合には、ステ
アリン酸メチル、オレイン酸メチル等の脂肪酸エステ
ル、ラウリルアルコール、セチルアルコール等の高級ア
ルコール、パルミチン酸、ステアリン酸等の高級脂肪酸
などの中性油類；高級アルコール硫酸エステル、ポリオ
キシエチレンアルキル硫酸エステル等の硫酸エステル、
スルホン化炭化水素、アルキルベンゼンスルホン酸等の
スルホン酸、アルキル燐酸エステル、ポリオキシエチレ
ンアルキル燐酸エステル等の燐酸エステルなどのアニオ
ン系界面活性剤；ポリオキシエチレンアルキルエーテ
ル、ポリオキシエチレンアルキルアミン等のエーテル誘
導体；ポリエチレングリコールアルキルエステル、ソル
ビタンアルキルエステル、グリセリンアルキルエステル
等のエステル誘導体などのノニオン系界面活性剤；アル
キルアミン酸中和物、アルキルアシドアミン酸中和物等
の第三級カチオン、第四級カチオン系界面活性剤；ジメ
チルポリシロキサン等のオルガノシロキサンおよびその
アミノ変性物、パラフィン、鉱物油およびこれらの混合
物などを用いることができる。

この油剤の噴出量は、繊維束を構成する繊維の太さや
張力に応じて、適宜に設定することができるが、通常は
繊維束の巾10cm当り10／分〜150／分の範囲であ
る。

なお、前記ガイド１を回転可能に形成する場合には、
たとえばモータなどの駆動手段と接続して駆動ローラと
してもよいし、走行する繊維束との接触による従動回転
可能なフリーロールとしてもよい。

ガイド１を回転可能とする場合には、第３図に示すよ
うに、ガイド１の内側に遮蔽板７を設けておくのがよ
い。

この遮蔽板７は、繊維束以外の方向に油剤が噴出する
のを防止するものであり、繊維束に対向する部分が切り
欠いてある。

すなわち、ガイド１の回転に伴なって油剤噴出口３が
繊維束に対向しない部位に移動したときに、この油剤噴
出口３と油剤導入路４との連通を遮断するように、回転
不可能に固定してある。

この発明のオイリング装置８は、たとえば第４図に示
したように、油浴中に一部が浸漬する状態に設置して使
用するのが好ましい。特に、PAN系繊維の製造に使用す
る場合には、乾燥緻密化前の工程で使用すると、それ以
前の工程で生じた繊維間の融着を解消することができる
ので、良好な品質を有する炭素繊維を得るうえに有効で
ある。また、乾燥緻密化工程の前に、熱水処理工程があ
るときには、その熱水処理工程前にこの発明のオイリン
グ装置による油剤付与を行なうことにより熱水処理時の
繊維の融着を防止することができる。

なお、均一な油剤付与を行なうためには、第５図に示
したように繊維の両面にオイリング装置８を設置して、
繊維の両面から油剤を噴射するようにするのが好まし
い。

さらに、第６図に示したように、前記ガイド１にその
周側面２の全幅を覆うカバー９を立設しておくと、油浴
の外に油剤を噴出する場合に、不用意に油剤が飛散する
のを防止することができる。このカバー９は、繊維をガ
イド１に掛けてからガイド１の所定の位置を覆った状態
で固定することができるように、たとえば回動自在とす
るのがよい。

（参考例１）ポリマー濃度6.5％のポリアクリロニトリル／純塩化
亜鉛濃厚水溶液（分子量125000、45℃における溶液粘度
300ポイズ）からなる紡糸原液を、直径0.2mm、孔数1000
の紡糸ノズルから吐出させて、凝固浴温度２℃、凝固浴
塩化亜鉛濃度27％、吐出線速度10m/分、ドラフト率0.
8、乾式長（ノズル先端面と凝固浴液面との間隔）6.0mm
にて紡出した。

次いで、常法に従って水洗および延伸を行なった後、
第４図に示したような状態に設置したオイリング装置８
を熱水延伸工程の前と熱水延伸工程と乾燥工程との間に
用い、このオイリング装置８からアミノ変性オルガノシ
リコーン［松本油脂（株）製、商品名「シリコンソフナ
ーＮ−20」を、繊維束10cm当り油剤噴出量50／分の条
件下に噴出させて油剤付与を行なった。

その後、常法に従って乾燥緻密化を行ない、さらに水
蒸気中で延伸して、プレカーサーを得た。

得られたプレカーサーは、直径10μｍ、引張強度75kg
/mm²、伸度15％であった。

このプレカーサーを240〜260℃の空気中で酸化し、続
いて窒素雰囲気中に最高温度1300℃で炭化して炭素繊維
を得た。

得られた炭素繊維は、直径5.2μｍ、ストランド強度5
63kg/mm²であった。

（参考例２）前記参考例１において、この発明のオイリング装置を
用いた油剤付与に代えて、油剤の噴出が不可能な従来の
オイリングローラを乾燥工程の前にのみ用いた油剤付与
を行なうとともに熱水延伸前の油剤付与を行なわなかっ
たほかは、前記参考例１と同様にしてプレカーサーを得
た。得られたプレカーサーは、直径10μｍ、引張強度70
kg/mm²、伸度14％であった。なお、この参考例において
は、油剤付与中に繊維間の融着が発生し、作業を中断し
なければならなかった。

次いで、このプレカーサーを前記参考例１と同様に処
理して、炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維は、直径5.1μｍ、ストランド強度3
85kg/mm²であり、ストランド強度は前記参考例１に比較
して劣っていた。

［発明の効果］この発明によると、（１）繊維束に向けて油剤を噴出可能に形成してなる
ので、繊維束を構成する繊維毎に油剤の噴流圧を付与し
て繊維束をほぐすことができ、（２）したがって、油剤付与を均一に行なうことがで
きるとともに、繊維間の融着がなく、（３）ガイド表面と繊維との間に油剤が介在し、ガイ
ド表面と繊維とが直接に接触しないので、繊維を傷つけ
ることがなく、（４）ガイドが回転可能であるとき、つまりガイドが
回転しているときには、フィラメントの内の１本が切れ
ているとその切断端が巻きつき易くなるのであるが、油
剤が油剤噴出口から噴出しているので切れたフィラメン
トの切断端がガイドに巻き付くことがなく、それによっ
て他のフィラメントの切断が誘発されるという問題も生
じない、等の種々の利点を有するオイリング装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の発明のオイリング装置の一例を示す斜
視図、第２図は同じくその断面図、第３図は第２の発明
のオイリング装置の一例を示す部分切欠説明図、第４図
および第５図はこの発明のオイリング装置の使用状態を
示す説明図、第６図は第１の発明のオイリング装置の他
の一例を示す説明図である。１……ガイド、２……周側面、３……油剤噴出口、４…
…油剤導入路、８……オイリング装置。

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−52809（ＪＰ，Ａ) 実開昭57−188882（ＪＰ，Ｕ) 特公昭52−31475（ＪＰ，Ｂ２) 特公昭48−10498（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】走行する紡糸繊維束への油剤付与に使用す
る筒状のガイドを備えてなるオイリング装置であって、
前記ガイドが、その内部に油剤導入路を有すると共に周
側面に前記油剤導入路に連通する油剤噴出口を備え、こ
の油剤噴出口から前記紡糸繊維束に油剤を噴出し、油剤
の噴流圧によって、ガイド表面と紡糸繊維束とが直接に
接触しないように形成されてなることを特徴とするオイ
リング装置。
【請求項２】走行する紡糸繊維束への油剤付与に使用す
る筒状のガイドを備えてなるオイリング装置であって、
前記ガイドが、回転可能に形成され、かつその内部に油
剤導入路を有するとともに周側面に前記油剤導入路に連
通する油剤噴出口を備え、この油剤噴出口から前記紡糸
繊維束に油剤を噴出するようにし、前記ガイド内部の前
記油剤導入路と前記油剤噴出口との間に遮蔽板を設け、
繊維束以外の方向へ油剤の噴出を防止可能に形成されて
なることを特徴とするオイリング装置。