JP2672948B2 - 熱水延伸法および方向転換ガイド - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は熱水延伸法および方向転換ガイドに関し、
さらに詳しく言うと、ポリアクリロニトリル（以下、PA
Nと言うことがある。）系繊維などの紡糸繊維束の融着
を防止し、紡糸繊維に傷をつけることなく熱水延伸を好
適に行なうことのできる熱水延伸法および方向転換ガイ
ドに関する。 ［従来の技術およびその問題点］ たとえば、PAN系炭素繊維などの高強度繊維は高弾性
率を有する材料であり、その強度は表面の微細な傷によ
っても影響を受け易い。 したがって、たとえばPAN系炭素繊維の前駆体（プレ
カーサー）を得るためには、出来るだけ傷の少ない繊維
を製造する必要がある。 このプレカーサーは、PAN系重合体を溶媒に溶解した
紡糸原液を湿式紡糸法や乾湿式紡糸法で紡糸した後、水
洗して繊維中に含まれる溶媒を除去してから、延伸およ
び乾燥緻密化を行なうことにより製造されている。 ところで、一般に、PAN系重合体から得られた紡糸繊
維の延伸は、たとえば80〜100℃の熱水槽中で緊張下に
加熱する熱水延伸により行なわれている。 前記熱水延伸においては、たとえば紡糸口金から吐出
された繊維束を熱水槽の内外に配置されたガイドローラ
により方向転換し、熱水槽の熱水中で前記繊維束を延伸
する。 たとえば、この熱水延伸は、第５図に示したように熱
水槽Ａ中に浸漬したガイドローラである延伸ローラＢに
より繊維束Ｃを熱水槽Ａ中で引き取って1.5〜10倍の延
伸を行なうものである。 しかしながら、この従来の熱水延伸においては、空気
中を走行する繊維束Ｃを直接に高温の熱水槽Ａ内の熱水
に浸漬するので、未延伸繊維がいきなり高温にさらされ
ることになる。 ここで、ガイドローラ上を走行する繊維束について見
ると、ガイドローラ上を走行する繊維に強いテンション
がかかることにより繊維同士が相互に強く接触させられ
ると、単繊維間相互の融着が発生し易いという問題があ
った。この問題は、熱水槽外に配置されたガイドローラ
及び熱水槽中に配置されたガイドローラに等しく起こり
得る問題である。更に、単繊維同士の融着は、熱水槽外
から熱水槽中に繊維が導入される際にも、繊維の種類に
よっては起こり得る問題である。 この単繊維間の融着は、特にPAN系重合体溶液を用い
て乾湿式紡糸を行なう場合に顕著である。このように繊
維間の融着が発生すると、高強度のプレカーサーを得る
ことはできても、このようなプレカーサーから得られる
炭素繊維の強度は融着が発生しない場合に比較して低下
するので、とりわけ乾湿式紡糸においては繊維間の融着
の防止が望まれていた。 また、延伸のために高くなっている張力に起因して繊
維束Ｃを構成する単繊維が延伸ローラＢに圧着された
り、単繊維と延伸ローラＢとが直接に接触したりするの
で、繊維の表面に傷がつき易く、たとえば、プレカーサ
ーの表面に傷がついた場合には得られる炭素繊維の強度
が低下してしまうという問題もある。このような繊維の
表面に傷が付くという問題は熱水槽外に配置されたガイ
ドローラにおいても存在した。特に、熱水槽外に配置さ
れたガイドローラの中でも繊維の走行方向を急角度で変
更する場合には、ガイドローラ上で繊維が滑ることがな
いので傷付きの問題はさほど起こらないが、繊維の走行
方向を緩角度で変更する場合には、ガイドローラ面上で
繊維が滑ることにより繊維の傷付きが顕著に発生するこ
とがあった。 さらに、繊維束Ｃを構成する単繊維が延伸ローラＢに
圧着されたり、単繊維と延伸ローラＢとが直接に接触し
たりすると、延伸時に糸切れが起きた場合に糸の切れ端
が延伸ローラＢに巻き付き易く、その都度、延伸ローラ
Ｂに巻き付いた単繊維を除去しなければならないという
操業上の問題もある。 繊維束の中の一部の単繊維に糸切れがあると、その単
繊維には張力がかからないので、回転するガイドローラ
に容易に巻き取られる。その単繊維が回転するガイドロ
ーラに巻き付いたとき、繊維束の中で巻き付く単繊維と
糸切れがなくて巻き付かずに先に進む単繊維との分割が
起こり、単繊維間に少しでももつれが存在すると、先に
進むべき単繊維も巻き付いた繊維に引っ張られて巻き付
こうとして新しい糸切れを起こしたり繊維に傷を生じた
りする。また糸切れ端がガイドローラに巻き付いたまま
で放置すると、ガイドローラ上に巻き付いた繊維の厚み
が増し、糸切れなしに走行している繊維束の一部の単繊
維が巻き付いた繊維の間にめり込んで繊維を傷つけたり
新しい単繊維切れを誘発したりする。また、ガイドロー
ラに巻き付いた繊維の厚みが増して層状になると、その
部分のガイドローラの直径が大きくなるのと同じことに
なり、ガイドローラ表面の速度にむらを生じる。その結
果、繊維束のうちガイドローラに巻き付いた繊維の上を
走行する繊維の走行速度が小さくなり、ガイドローラに
巻き付いた繊維上を走行する繊維とそうでない繊維との
間に走行速度差を生じる。繊維束中に走行速度差が生じ
ると、走行繊維がこすれることになり、これによっても
繊維の傷や新しい糸切れが誘発される。このように、繊
維１本といえども、一旦巻き付きを起こすと巻き付きは
加速度的に増大する。炭素繊維用プレカーサーの場合に
は、それが単に糸切れがあるということだけではなく、
炭素化時の繊維張力に影響するので、それから得られる
炭素繊維の強度が低下する。 この発明の目的は、前記問題点を解消することにあ
る。この発明の目的は、繊同士の融着を防止すること、
繊維に傷の付くことを防止すること、及び切れた単繊維
の絡まりを防止することを達成する熱水延伸法を提供す
ることにある。 この発明の他の目的は、繊維同士の融着を防止するこ
と、繊維に傷がつくこと、及び切れた単繊維の絡まりを
防止することを達成する方向転換ガイドを提供すること
にある。 ［前記問題点を解決するための手段］ 前記問題点を解決するために、この発明者が鋭意検討
を重ねた結果、紡糸口金から吐出され、且つ、延伸のた
めに高くなっている張力により互いに強い接触状態にあ
る単繊維からなる繊維束に熱水を噴射して、繊維束をほ
ぐしつつ走行方向方向転換を行なえば、単繊維間の融着
を防止し、繊維に傷をつけることがなく、単繊維の絡ま
りもない熱水延伸法を実現することができ、この熱水延
伸法においては特定の方向転換ガイドを用いることによ
り、単繊維間の融着を防止し、繊維の表面を傷つけるこ
とがなく、しかも糸切れが起きた場合の巻き付きをも防
止することができることを見い出して、この発明に到達
した。 すなわち、第１の発明は、紡糸口金から吐出された繊
維束を、前記繊維束が熱水槽に入る以前の熱水槽外およ
び熱水槽内に配置された方向転換ガイドにより方向転換
し、熱水槽の熱水中で前記繊維束を延伸する熱水延伸法
において、前記繊維束が熱水槽に入る以前の熱水槽外に
配置された前記方向転換ガイドから前記繊維束に向かっ
て熱水を噴射し、その噴射力で繊維束中の繊維の少なく
とも一部が前記方向転換ガイドの表面から浮き上がる程
度に繊維と前記方向転換ガイドの表面との接触圧を減ず
ることを特徴とする熱水延伸法であり、 第２の発明は、前記第１の発明における方向転換ガイ
ドが、その方向転換ガイドから噴射される熱水の温度が
熱水槽内の熱水の温度よりも５〜30℃低く設定されてな
る熱水延伸法であり、 第３の発明は、紡糸口金から吐出された繊維束を、前
記繊維束が熱水槽に入る以前の熱水槽外および熱水槽内
に配置された方向転換ガイドにより方向転換し、熱水槽
の熱水中で前記繊維束を延伸する熱水延伸法に使用され
るところの、前記繊維束が熱水槽に入る以前の熱水槽外
に配置される方向転換ガイドであって、ガイド棒を中空
に形成してこのガイド棒の内部に熱水導入路を設け、前
記繊維束の走行方向を転換する周側面に前記熱水導入路
に連通する熱水噴出口を開設し、この熱水噴出口から前
記繊維束に熱水を噴射することにより、繊維束中の少な
くとも一部が前記方向転換ガイドの表面から浮き上がる
程度に繊維と前記方向転換ガイドの表面との接触圧を減
ずることを特徴とする方向転換ガイドであり、 第４の発明は、前記第３の発明における方向転換ガイ
ドは、その方向転換ガイドから噴射される熱水の温度が
熱水槽内の熱水の温度よりも５〜30℃低く設定されてな
る方向転換ガイドであり、 第５の発明は、前記第３の発明における方向転換ガイ
ドが、ガイド棒内部の前記熱水導入路と熱水噴出口との
間に、繊維束以外の方向へ熱水が噴出するのを阻止する
遮蔽板を設け、この熱水噴出口から前記繊維束以外に熱
水が噴射されることを防止するように形成してなる方向
転換ガイドである。 ［作 用］ この発明の熱水延伸法においては、紡糸口金から吐出
された繊維束を熱水槽の内外に配置された方向転換ガイ
ドにより方向転換し、熱水槽の熱水中で前記繊維束を延
伸するのであるが、紡糸口金から吐出され、走行してき
た繊維束に、熱水槽に入る以前の空気中に配置された方
向転換ガイドから熱水を噴射し、その噴射力で繊維束中
の繊維の少なくとも一部が前記方向転換ガイドの表面か
ら浮き上がる程度に繊維と前記方向転換ガイドの表面と
の接触圧を減ずることができる。 一般的に言うと、この発明の熱水延伸法においては、
紡糸口金から吐出され、走行してきた繊維束に、熱水槽
に入る以前の空気中に配置された方向転換ガイドから熱
水を噴射することにより、延伸のために張力が高くなっ
て互いに接触状態にある単繊維からなる繊維束をほぐす
ことができ、これによって方向転換ガイドへの繊維の接
触圧の低減を図ることができ、単繊維間の融着、繊維の
傷つき、切断された単繊維の切断端の絡まりを防止する
ことができる。 また、熱水は方向転換ガイドから噴射され、その噴射
力で繊維束中の繊維の少なくとも一部が前記方向転換ガ
イドの表面から浮き上がる程度に繊維と前記方向転換ガ
イドの表面との接触圧を減ずることができる。したがっ
て、前記方向転換ガイドが回転する場合には切断された
端繊維の絡まり易さは特に顕著なところ、この発明にお
いては、単繊維が切れたとしても、単繊維の切断端を前
記方向転換ガイド表面から浮かせることができ、切断端
がガイドに巻き付くのを防止することができる。切断端
が回転するガイドに巻き付くと他の単繊維の切断を誘発
するので、前記のように、切断端のガイドへの巻き付き
が生じる度に操業を停止して巻き付きを除去しなくては
ならない。この発明によると、単繊維の切断端がガイド
に巻き付くことがないので、安定した操業を行なう方法
を提供することができる。前記方向転換ガイドが回転し
ない場合においても方向転換ガイドが回転する場合程で
はないけれど、単繊維が切れると単繊維の切断端の巻き
付きが起こり得るのであるが、そのときにもこの発明に
おいては、単繊維が切れても単繊維の切断端を前記方向
転換ガイド表面から浮かせるので、切断端がガイドに巻
き付くのを有効に防止することができる。 この発明の熱水延伸法においては、前記方向転換ガイ
ドは、繊維束が熱水槽に入る以前の空気中に配置するこ
とができる。熱水槽外に配置した方向転換ガイドから熱
水を噴射することによって、未延伸の繊維束が熱水槽に
入る前に予め繊維束をほぐすことができ、前記方向転換
ガイドが回転する場合は、方向転換ガイドが回転しない
場合に比べて、単繊維の切断端がガイドに巻き付くのを
より一層有効に防止することができ、前記方向転換ガイ
ドが回転するしないにかかわらず特に単繊維の表面に傷
が付くことを防止することができる。 この発明の熱水延伸法において、方向転換ガイドが、
熱水槽内の熱水の温度よりも５〜30℃低い温度の熱水を
噴射すると、未延伸の繊維束が熱水槽に入る前に予め繊
維束をほぐすことと、ほぐした未延伸の繊維の予備加熱
とを同時に行なうことになり、単繊維間の融着をより効
果的に防止することができる。 この発明の熱水延伸法においては、前記方向転換ガイ
ドは、熱水槽内として例えば熱水中、及び熱水の水面に
接する位置にも配置することができる。熱水槽内に配置
した方向転換ガイドから熱水を噴射することによって、
繊維束をほぐすことができ、前記方向転換ガイドが回転
する場合は回転しない場合に比べて特に単繊維の切断端
がガイドに巻き付くのを防止することができ、前記方向
転換ガイドが回転するしないにかかわらず単繊維の表面
に傷が付くことを防止することができる。 この発明の方向転換ガイドは、例えば紡糸口金から吐
出され、凝固、水洗された繊維束を熱水槽の熱水中で延
伸し、延伸された繊維束を熱水槽から引き取るまでの過
程で、繊維束の走行方向を転換する方向転換ガイドとし
て使用することができ、この場合、この方向転換ガイド
は、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。 この発明において、前記方向転換ガイドは中空に形成
してなるガイド棒を有し、このガイド棒の内部に熱水導
入路を設けるとともに、繊維束の走行方向を転換するた
めの周側面に前記熱水導入路に連通する熱水噴出口を開
設してある。 さらに前記熱水導入路は開口端を有し、この開口端
を、熱水導入口としてある。 すなわち、外部から搬送された熱水は、前記熱水導入
口からガイド棒内部の熱水導入路に導入され、さらに前
記熱水噴出口から繊維束に向けて噴出される。 すなわち、熱水噴出口から噴出された熱水は、たとえ
ば空気中または、さらに熱水槽の熱水中を走行する繊維
束を構成する各繊維に噴流圧を付与して繊維束をほぐ
し、繊維間の融着を防止することができる。 一方、各繊維は熱水による噴流圧により方向転換ガイ
ド上で絶えず揺れ動き、ほぐされた状態になっているの
で方向転換ガイドにおけるガイド棒に強く押しつけられ
たりすることがなく、このガイド棒の周側面に沿って、
融着を生じることなく引き取り方向にその走行方向を転
換する。 さらに、方向転換ガイドが回転する場合には、単繊維
が切れたとしても、単繊維の切断端を方向転換ガイド表
面から浮かせることができ、切断端が方向転換ガイドに
巻き付くのを防止することができる。 さらに、ガイド棒内部の前記熱水導入路と前記熱水噴
出口との間に、繊維束以外の方向へ熱水が噴出するのを
阻止する遮蔽板を設けることにより、この熱水噴出口か
ら前記繊維束以外に熱水が噴射されることを防止して、
走行する繊維束に集中して熱水を噴射することができ
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、この発明の方向転換ガイドの一例を示す説
明図である。 第１図に示すように、この実施例の方向転換ガイドは
ガイド棒１を有してなり、このガイド棒１は円筒状に形
成してある。 このガイド棒１の形成に用いる材質は、熱水に対する
耐性さえ有するものであれば、従来のガイドローラの形
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、熱水に対する耐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、ガイド棒１を回転不可能に形成
してもよいし、繊維との接触による従動回転可能なフリ
ーロールに形成してもよく、また、たとえばモータ等の
駆動源と接続して駆動ロールに形成してもよい。この実
施例においては、ガイド棒１を回転不可能に形成してあ
る。ガイド棒１を回転可能に形成する場合のガイド棒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、ガイド棒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。このガイド棒１を円筒形に形成する場
合、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、従来のガイドローラと
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ガイドローラと同様である。 前記周側面２には、繊維束に向けて熱水を噴射するた
めの熱水噴出口３が開設してある。 この熱水噴出口３の形状は、走行する繊維束の幅方向
に熱水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
かつ水平方向に開口する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、噴流を浮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。な
お、ガイド棒１の材質が、この発明の目的を達成するの
に十分な空孔径および／または空孔率を有しているので
あれば、その材質のガイド棒１においては、特に熱水噴
出孔３を開設しなくても、空孔をそのまま熱水噴出口３
とすることができる。このような材質としては、たとえ
ば焼結された金属、セラミックス、プラスチックスなど
が挙げられる。 ここで、前記熱水噴出口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わ
ずかに大きくするのがよい。具体的には繊維束の幅より
も2mm程度大きければ十分である。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、繊維に噴流圧を付与する範囲が狭くなるので、
ガイド棒１の周側に接触しようとする繊維束の接触圧を
全体的に小さくすることができない。 一方、前記熱水噴出口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、熱水の付与を均
一に行なうためには、穴の列の数は６列以上が好まし
い。 第２図に示したように、前記ガイド棒１の内部は中空
であり、ここに熱水導入路４が設けてある。 この熱水導入路４は、前記熱水噴出口３に連通してお
り、さらに外部から熱水を導入するために開口する熱水
導入口５を有する。 前記熱水導入口５には、たとえば第１図に仮想線で示
したように、外部から熱水を搬送するための熱水抽送管
20を取り付けるのであるが、この熱水抽送管20を、その
ままこの方向転換ガイドの支持具とするのがよい。この
ようにすると、方向転換ガイドに糸を掛ける時に、糸を
通してからこの方向転換ガイドでしかるべき位置にまで
糸を通すことができる。なお、熱水導入口５と熱水抽送
管20との接続は、たとえば、第２図に示したように、熱
水導入口５の内周面にねじ山６を形成しておき、これに
熱水抽送管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、たとえば第１図に示した方向転換ガイドに
おいては、外部から、ポンプなどの適宜の搬送手段によ
り熱水抽送管20内を搬送された熱水は、熱水導入口５か
ら熱水導入路４に導入され、さらに熱水噴出孔３から繊
維束に向けて噴出される。なお、ガイド棒１を回転可能
とした場合には、その回転軸を熱水導入口５とするのが
よい。 この熱水の噴出量は、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〜500/分の範囲である。 この発明の方法においては、方向転換ガイドを熱水槽
の外に配置した場合、繊維束に噴射する熱水の温度は熱
水槽の水温よりも５〜30℃低くすると、未延伸の繊維束
が熱水槽に入る前に予め繊維束をほぐすことと、ほくし
た未延伸の繊維の予備加熱とを同時に行なうことがで
き、単繊維間の融着をより効果的に防止することができ
る。この温度差が５℃未満であると、未延伸の繊維がい
きなり高温にさらされることとなってガイド棒１上で繊
維の一部が融着を起す可能性があり、また、30℃を超え
ると、予熱による熱水槽中での融着防止効果が充分でな
いことがある。 ここで、熱水槽の水温は繊維の種類に応じて適宜に設
定するので、繊維束に噴射する熱水の温度は一概に決定
することはできないが、たとえばPAN系繊維の場合、繊
維束に噴射する熱水の温度は60〜100℃である。 なお、前記ガイド棒１を回転可能に形成する場合に
は、第３図に示すように、ガイド棒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熱水が不用意に
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、前記遮蔽板７は、ガイド棒１の回転に伴な
って熱水噴出口３が繊維束に対向しない部位に移動した
ときに、この熱水噴出口３と熱水導入路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。 この発明の方向転換ガイドは、紡糸口金から吐出され
た繊維束が例えば熱水槽の熱水中に入る以前の空気中ま
たは、さらに熱水槽の熱水中で使用することができる。
紡糸口金から吐出された繊維束が熱水槽の熱水中に入る
以前の空気中で使用することにより、繊維束を構成する
各単繊維の予備加熱を行なうことができる。また、さら
に熱水槽の熱水中で使用すれば、繊維束を構成する各単
繊維毎にガイド棒から遠ざかる方向の噴流圧を付与して
単繊維がガイド棒に圧着されたり、単繊維とガイド棒と
が融着を起こすほどに強く接触するのを防止することが
できる。具体的には、たとえば第５図に示した従来の延
伸ローラＢの代わりに使用してもよいし、熱水延伸工程
に使用する速度制御ローラを含む全てのガイドローラに
使用してもよいが、好ましくは全てのガイドローラに使
用する。ただし、熱水槽の熱水中で大幅な延伸を行なう
場合には、複数個からなる速度制御ローラの全てにこの
発明の方向転換ガイドを使用すると、繊維がすべって速
度の制御が行なえなくなることがあるので、その場合に
は熱水槽に最も近い速度制御ローラのみに使用するか、
あるいは熱水槽に最も近い速度制御ローラと熱水槽に浸
漬するフリーローラとに使用するのが好ましい。 さらに、第６図に示したように、前記ガイド棒１に、
その周側面２の全幅を覆うカバー10を立設しておくと、
この発明の方向転換ガイドを空中に設置して使用する場
合や熱水槽内の熱水中に設置して液面に向かって熱水を
噴射する場合等においても、不用意に熱水が飛散するの
を防止することができる。このカバー10は、繊維をガイ
ド棒１に掛けてからガイド棒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。 （実施例） この実施例においては第１図及び第２図に示した前記
ガイド棒１を有してなる、熱水延伸槽外に配置した槽外
方向転換ガイド8a及び熱水延伸槽内に配置した槽内方向
転換ガイド8bを採用する。 まず、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12,5000、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、この繊維を、常法に従って水洗した後、第４
図に示したように、紡出した繊維の走行方向を急角度で
転換させて前記繊維の走行速度を制御する速度制御ロー
ル9aと、 前記速度制御ロール9aから繰り出された繊維が熱水延
伸槽に導入される以前の熱水延伸槽外に配置され、繊維
の走行方向を緩角度で熱水延伸槽内の方向に方向転換さ
せる導入側の槽外方向転換ガイド8aと、 熱水延伸槽内に配置され、前記導入側の槽外方向転換
ガイド8aにより緩角度で方向転換した繊維を熱水中で延
伸させる一対の槽内方向転換ガイド8bと、 熱水延伸後の繊維を熱水延伸槽外に引き取り、引き取
った繊維の走行方向を急角度で転換させて繊維の走行速
度を制御する速度制御ロール9bと、 前記槽内方向転換ガイド8bにより熱水中で延伸され、
熱水延伸槽外の方向に方向転換した熱水延伸後の繊維の
走行方向を速度制御ロール9bの方向に方向転換する引き
取り側の槽外方向転換ガイド8aとを配置し、前記速度制
御ロール9aから、前記導入側の槽外方向転換ガイド8a
に、繊維束を繰り出し速度8.5m/分で供給し、前記導入
側の槽外方向転換ガイド8aの熱水温度80℃、繊維束幅10
cm当りの熱水噴出量200/分、前記引き取り側の槽外方向
転換ガイド8aの熱水温度90℃、熱水延伸槽内に配置した
一対の前記槽内方向転換ガイド8bの熱水温度90℃、繊維
束幅10cm当りの熱水噴出量200/分、熱水延伸槽の温度90
℃、速度制御ロール9bの引き取り速度24m/分の条件下に
熱水延伸を行なった。 この熱水延伸においては、前記導入側の槽外方向転換
ガイド8a、前記引き取り側の槽外方向転換ガイド8a、及
び熱水延伸槽内に配置した一対の前記槽内方向転換ガイ
ド8bが、それぞれ所定熱水温度の熱水を繊維束に向けて
噴射する機能を有してなる。 第１図及び第２図に示したように、前記槽外方向転換
ガイド8a及び前記槽内方向転換ガイド8bのそれぞれにお
けるガイド棒１は回転不可能に形成されてなり、ガイド
棒１の周側面２には、繊維束に向けて熱水を噴射するた
めの熱水噴出口３が開設してある。 この熱水噴出口３は、スリット状に開設され、そのス
リット幅は、0.5mmであり、そのスリット全長は、前記
槽外方向転換ガイド8aにおいては20mm、前記槽内方向転
換ガイド8bにおいては15mmであり、スリット数は５であ
る。 前記速度制御ロール9aから、前記導入側の槽外方向転
換ガイド8aに繊維束が供給されると、前記導入側の槽外
方向転換ガイド8aから80℃の熱水が繊維束に噴射され
て、未延伸の繊維束が熱水延伸槽に入る前に予め繊維束
をほぐして、前記導入側の槽外方向転換ガイド8a上での
繊維の滑りをなくすことと、ほぐした未延伸の繊維の予
備加熱とを同時に行なうことができる。 そして前記導入側の槽外方向転換ガイド8aから、熱水
延伸槽内に配置した一対の前記槽内方向転換ガイド8bに
繊維束が供給される。 この繊維束には、一対の前記槽内方向転換ガイド8bか
らそれぞれ熱水延伸槽設定温度である90℃の熱水が噴射
され、この繊維束における各単繊維は前記槽内方向転換
ガイド8bから遠ざかる方向に噴流圧を付与されるので、
各単繊維がガイド棒１に圧着されることに起因する単繊
維間の融着を防止することができるとともに、繊維を傷
つけることなく熱水延伸を行なうことができる。 延伸された繊維束は、前記引き取り側の槽外方向転換
ガイド8aに供給され、速度制御ロール9bの方向に方向転
換して速度制御ローラ9bに引き取られる。 この実施例においては、前記引き取り側の槽外方向転
換ガイド8aに供給された繊維にも90℃の熱水が噴射され
るので、繊維束が方向転換する際にガイド棒１に圧着さ
れることに起因する単繊維間の融着を確実に防止でき、
しかも繊維を傷つけることがない。 その後、常法に従って、油剤付与、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/m
m2、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
23kg/mm2であった。 （比較例） 前記実施例において、この発明の方向転換ガイドを用
いた熱水延伸に代えて、従来のガイドローラとして繊維
束に向けて熱水を噴射する機能を有していない、単なる
筒型のフリーローラを設置した熱水槽（水温90℃）中で
の熱水延伸を行なったほかは前記実施例と同様にしてプ
レカーサーを得た。得られたプレカーサーは、直径10μ
ｍ、引張強度72kg/mm2、伸度15％であった。なお、この
比較例において得られたプレカーサーには若干の融着が
見られた。また、このフリーローラには時々繊維の巻き
付きが発生し、その都度、それを除去しなければならな
かった。 次いで、このプレカーサーを前記実施例と同様に処理
して、炭素繊維を得た。 得られた炭素繊維は、直径5.2μｍ、ストランド強度3
78kg/mm2であり、ストランド強度は前記実施例に比較し
て劣っていた。 ［発明の効果］ この発明によると、 （１） 延伸のために張力の高くなっている単繊維から
なる繊維束に向けて熱水を噴射するので、繊維束を構成
する繊維毎に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、繊維の融着性を予め低下させてか
ら熱水延伸を行なうことができるので、熱水延伸時の高
い張力に起因する単繊維間の融着を防止することができ
るとともに、 （３） 熱水槽の熱水中に入る以前に空気中を走行する
繊維束に熱水を噴射すれば、繊維束を構成する各単繊維
の予備加熱を行なうことができるので、未延伸の繊維が
熱水槽中でいきなり高温にさらされることと、熱水延伸
時の高い張力とに起因する単繊維間の融着をより効果的
に防止することができ、 （４） また、この発明の方向転換ガイドにおいては、
延伸のために張力の高くなっている単繊維毎に各単繊維
を方向転換ガイドから遠ざける方向に働く噴流圧を付与
することができるので、各単繊維が方向転換ガイドにお
けるガイド棒に圧着されたり、あるいは各単繊維とガイ
ド棒とが接触したりすることがなく、 （５） したがって、各単繊維がガイド棒に圧着される
ことに起因する単繊維間の融着を防止することができる
とともに、繊維を傷つけることがなく、 （６） さらに、万一、糸切れが起きた場合にも、切れ
端がガイド棒に巻き付くことがない、 等の種々の利点を有する熱水延伸法および方向転換ガイ
ドを提供することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は、この発明の方向転換ガイドの一例を示す斜視
図、第２図は同じくその断面図、第３図はこの発明の方
向転換ガイドの他の一例を示す部分切欠説明図、第４図
はこの発明の方向転換ガイドの使用状態の一例を示す説
明図、第５図は従来の延伸ローラを用いた熱水延伸の一
例を示す説明図、第６図はこの発明の方向転換ガイドの
他の一例を示す説明図である。 １……ガイド棒、２……周側面、３……熱水噴出口、４
……熱水導入路、8a……槽外方向転換ガイド、8b……槽
内方向転換ガイド。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−28014（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−42917（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−179803（ＪＰ，Ａ) 特公 昭52−10930（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭48−10498（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．紡糸口金から吐出された繊維束を、前記繊維束が熱
   水槽に入る以前の熱水槽外および熱水槽内に配置された
   方向転換ガイドにより方向転換し、熱水槽の熱水中で前
   記繊維束を延伸する熱水延伸法において、前記繊維束が
   熱水槽に入る以前の熱水槽外に配置された前記方向転換
   ガイドから前記繊維束に向かって熱水を噴射し、その噴
   射力で繊維束中の繊維の少なくとも一部が前記方向転換
   ガイドの表面から浮き上がる程度に繊維と前記方向転換
   ガイドの表面との接触圧を減ずることを特徴とする熱水
   延伸法。 ２．前記特許請求の範囲第１項における方向転換ガイド
   は、その方向転換ガイドから噴射される熱水の温度が熱
   水槽内の熱水の温度よりも５〜30℃低い前記特許請求の
   範囲第１項に記載の熱水延伸法。 ３．紡糸口金から吐出された繊維束を、前記繊維束が熱
   水槽に入る以前の熱水槽外および熱水槽内に配置された
   方向転換ガイドにより方向転換し、熱水槽の熱水中で前
   記繊維束を延伸する熱水延伸法に使用されるところの、
   前記繊維束が熱水槽に入る以前の熱水槽外に配置される
   方向転換ガイドであって、ガイド棒を中空に形成してこ
   のガイド棒の内部に熱水導入路を設け、前記繊維束の走
   行方向を転換する周側面に前記熱水導入路に連通する熱
   水噴出口を開設し、この熱水噴出口から前記繊維束に熱
   水を噴射することにより、繊維束中の繊維の少なくとも
   一部が前記方向転換ガイドの表面から浮き上がる程度に
   繊維と前記方向転換ガイドの表面との接触圧を減ずるこ
   とを特徴とする方向転換ガイド。 ４．前記特許請求の範囲第３項に記載の方向転換ガイド
   は、その方向転換ガイドから噴射される熱水の温度が熱
   水槽内の熱水の温度よりも５〜30℃低い前記特許請求の
   範囲第３項に記載の方向転換ガイド。 ５．前記特許請求の範囲第３項に記載の方向転換ガイド
   は、ガイド棒内部の前記熱水導入路と熱水噴出口との間
   に、繊維束以外の方向へ熱水が噴出するのを阻止する遮
   蔽板を設け、この熱水噴出口から前記繊維束以外に熱水
   が噴射されることを防止するように形成してなる前記特
   許請求の範囲第３項に記載の方向転換ガイド。