JP6294655B2 - Method for connecting fiber yarn and method for producing carbon fiber - Google Patents
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本発明は、被接続繊維糸条と接続繊維糸条とを交絡させて接続する繊維糸条の接続方法及びこの繊維糸条の接続方法を用いる炭素繊維の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for connecting fiber yarns in which connected fiber yarns and connecting fiber yarns are entangled and connected, and a method for producing carbon fibers using this fiber yarn connecting method.
炭素繊維は、引張強度、引張弾性率が高く、耐熱性、疲労特性に優れるなどの特長を有しており、スポーツ、レジャー、航空、宇宙等の分野で幅広く用いられている。 Carbon fiber has features such as high tensile strength, high tensile modulus, excellent heat resistance and fatigue properties, and is widely used in fields such as sports, leisure, aviation, and space.
炭素繊維は、アクリル繊維等の原料繊維を、空気中で200−300℃に加熱することにより耐炎化繊維とした後、炭素化炉を用いて不活性雰囲気中、1000℃以上で焼成することにより製造される。一般に原料繊維はボビンや袋等のパッケージに収容されており、連続的に製造を行う場合には、このパッケージの切替えの際に、製造工程に供給されている繊維糸条の終端と、パッケージに収容されている繊維糸条の始端とを接続する必要がある。 Carbon fiber is made into flame-resistant fiber by heating raw fiber such as acrylic fiber to 200-300 ° C in air, and then fired at 1000 ° C or higher in an inert atmosphere using a carbonization furnace. Manufactured. In general, raw material fibers are contained in packages such as bobbins and bags. When continuous production is performed, the end of the fiber yarn supplied to the production process and the package are switched at the time of switching the package. It is necessary to connect the start end of the accommodated fiber yarn.
繊維糸条を接続する手段として、2本の繊維糸条を挟持して、加圧流体により交絡させる装置及び方法が開示されている(特許文献1)。この方法により、繊維糸条の交絡点形状を均一に形成させることができるが、形成された交絡部は繊維束密度が高くなるため、耐炎化工程における繊維自身の発熱により交絡部が過度に蓄熱し、繊維が切断するという問題がある。 As a means for connecting fiber yarns, an apparatus and a method for sandwiching two fiber yarns and interlacing them with a pressurized fluid are disclosed (Patent Document 1). By this method, the entangled point shape of the fiber yarn can be uniformly formed, but the entangled part formed has an increased fiber bundle density, and therefore the entangled part excessively stores heat due to the heat generation of the fiber itself in the flameproofing process. However, there is a problem that the fiber is cut.
特許文献2には、2本の被接続繊維糸条を接続繊維糸条を介して接続する繊維糸条の接続方法が開示されている。この接続方法において交絡点は、1交絡点中に複数の部分交絡点を持つ構造であり、交絡部を効率的に除熱できるようになっている。この接続方法においても被接続繊維糸条と接続繊維糸条は双方の糸条を重ねた状態で流体交絡されるが、重ねた2本の糸条を交絡する場合、被接続繊維糸条あるいは接続繊維糸条の一部が単独で交絡点を形成することがあるため、交絡点の繊維分散性、均一性が十分でないことがある。それに起因し、接続強度が十分ではないために製造工程中に接続部が抜けたりする場合や、耐炎化中に被接続繊維糸が部分的に蓄熱して接続部が切断する場合がある。
本発明の目的とするところは、繊維糸条の接続部分の蓄熱に起因する切断を抑制するとともに接続強度が高い繊維糸条の接続方法を提供することにある。さらには、この繊維糸条の接続方法を用いる炭素繊維の製造方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a method for connecting fiber yarns that suppresses cutting due to heat storage at the connection portion of the fiber yarns and has high connection strength. Furthermore, it is providing the manufacturing method of carbon fiber using the connection method of this fiber yarn.
本発明者は上記目的を達成するために鋭意検討を行った。その結果、接続繊維糸条と被接続繊維糸条とを予め単糸単位で混繊した後に交絡させることにより、接続部分の蓄熱に起因する繊維糸条の切断を抑制し、高い接続強度で繊維糸条を接続できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The inventor has intensively studied to achieve the above object. As a result, the connecting fiber yarns and the connected fiber yarns are mixed in units of single yarns before being entangled, thereby suppressing the fiber yarns from being cut due to heat storage at the connecting portion, and the fibers having high connection strength. The present inventors have found that yarns can be connected and have completed the present invention.
上記目的を達成する本発明は、以下に記載するものである。 The present invention for achieving the above object is described below.
〔1〕 2本の被接続繊維糸条を接続繊維糸条を介して接続する繊維糸条の接続方法であって、
被接続繊維糸条と接続繊維糸条とを引き揃えて重ね合わせることにより、前記被接続繊維糸条と前記接続繊維糸条との重なり部を形成し、
前記重なり部を挟持し、前記重なり部に流体を噴射して予備交絡部を形成した後、
前記予備交絡部に流体を噴射して前記予備交絡部に本交絡を形成することを特徴とする繊維糸条の接続方法。
[1] A method for connecting fiber yarns, in which two connected fiber yarns are connected via connecting fiber yarns,
By connecting and overlapping the connected fiber yarns and the connecting fiber yarns, an overlapping portion of the connected fiber yarns and the connecting fiber yarns is formed,
After sandwiching the overlapped portion and injecting fluid to the overlapped portion to form a preliminary entangled portion,
A method for connecting fiber yarns, wherein a fluid is injected into the preliminary entangled portion to form a main entangled portion in the preliminary entangled portion.
即ち、被接続繊維糸条と接続繊維糸条とを拘束状態下で混繊させて予備交絡部を形成し、次いで、この予備交絡部を非拘束状態下でさらに交絡させる繊維糸条の接続方法である。本発明には以下の〔2〕−〔7〕が含まれる。 That is, a method for connecting fiber yarns, in which a connected fiber yarn and a connecting fiber yarn are mixed in a restrained state to form a preliminary entangled portion, and then the preliminary entangled portion is further entangled in an unconstrained state. It is. The present invention includes the following [2]-[7].
〔2〕 接続繊維糸条が前記被接続繊維糸条の1−4倍のフィラメント数を有する〔1〕に記載の繊維糸条の接続方法。 [2] The method for connecting fiber yarns according to [1], wherein the connecting fiber yarns have 1-4 times as many filaments as the connected fiber yarns.
〔3〕 前記予備交絡部が、前記重なり部分における前記接続繊維糸条及び前記接続糸条の弛緩率がそれぞれ0.03−2%となるように前記重なり部を挟持し、前記重なり部に流体を噴射することにより形成される〔1〕に記載の繊維糸条の接続方法。 [3] The preliminary entangled portion sandwiches the overlapping portion so that the relaxation rate of the connecting fiber yarn and the connecting yarn in the overlapping portion is 0.03 to 2%, respectively. [1] The fiber yarn connecting method according to [1].
〔4〕 前記本交絡が、長さ収縮率が1−40%となるように前記予備交絡部に流体を噴射することにより形成される〔1〕に記載の繊維糸条の接続方法。 [4] The fiber yarn connecting method according to [1], wherein the main entanglement is formed by injecting a fluid to the preliminary entangled portion so that a length shrinkage rate is 1 to 40%.
〔5〕 前記被接続繊維糸条のフィラメント数が、3000−50000本である〔1〕に記載の繊維糸条の接続方法。 [5] The fiber yarn connecting method according to [1], wherein the number of filaments of the connected fiber yarn is 3000 to 50000.
〔6〕 前記被接続繊維糸条がアクリル繊維からなり、前記接続繊維糸条が耐炎化繊維からなる〔1〕に記載の繊維糸条の接続方法。 [6] The method for connecting fiber yarns according to [1], wherein the connected fiber yarns are made of acrylic fibers, and the connecting fiber yarns are made of flameproof fibers.
〔7〕 〔1〕−〔6〕に記載の繊維糸条の接続方法により繊維糸条を接続する工程を含む、炭素繊維の製造方法 [7] A method for producing carbon fiber, comprising a step of connecting fiber yarns by the fiber yarn connection method according to [1]-[6].
本発明の接続方法により接続された繊維糸条は、接続繊維糸条と被接続繊維糸条とが予め単糸単位で混繊されている。そのため、接続繊維糸条と被接続繊維糸条との接続部分において、繊維糸条間の摩擦力が増大している。その結果、接続繊維糸条と被接続繊維糸条との接続強度が高い。 In the fiber yarns connected by the connection method of the present invention, the connecting fiber yarns and the connected fiber yarns are mixed in advance in single yarn units. Therefore, the frictional force between the fiber yarns is increased at the connection portion between the connecting fiber yarns and the connected fiber yarns. As a result, the connection strength between the connecting fiber yarn and the connected fiber yarn is high.
また、接続部分において、接続繊維糸条と被接続繊維糸条とが偏在せずに存在しているため、接続部分における蓄熱が抑制される。その結果、接続繊維糸条と被接続繊維糸条との接続部分において、蓄熱に起因する繊維糸条の切断が生じ難い。 In addition, since the connecting fiber yarns and the connected fiber yarns exist without being unevenly distributed in the connecting portion, heat storage in the connecting portion is suppressed. As a result, the fiber yarn is hardly cut due to heat storage at the connection portion between the connecting fiber yarn and the connected fiber yarn.
以下、図面を参照して、本発明の繊維糸条の接続方法について説明する。 Hereinafter, the fiber yarn connecting method of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1a−1cは、本発明の繊維糸条の接続方法により接続される繊維糸条の交絡状態を概念的に示す説明図である。図1中、11は被接続繊維糸条であり、11aは被接続繊維糸条のフィラメント糸である。15は接続繊維糸条であり、15aは接続繊維糸条のフィラメント糸である。
1a to 1c are explanatory views conceptually showing the entangled state of fiber yarns connected by the fiber yarn connecting method of the present invention. In FIG. 1,
先ず、被接続繊維糸条11と接続繊維糸条15とが引き揃えて重ね合わされ、重なり部が形成される(図1a)。次に、被接続繊維糸条11と接続繊維糸条15との重なり部の両端が挟持される(以下、被接続繊維糸条及び接続繊維糸条が挟持機構(後述)により挟持されている箇所を「挟持点」ともいう)。重なり部における被接続繊維糸条及び接続繊維糸条の弛緩率は、それぞれ0.03−2%となるように挟持されることが好ましい。その後、この挟持点間の重なり部における被接続繊維糸条11及び被接続繊維糸条15に流体が噴射されると、挟持点間の重なり部における被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15はともに開繊状態になる。流体の噴射が終了した後、開繊された被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15は、それぞれのフィラメント糸が完全に元の位置に戻ることができずに集束する。こうして、各フィラメント糸11a、15a単位(単糸単位)で混繊された、長さLaの予備交絡部12が形成される(図1b)。
First, the connected
ここで弛緩率は下式、
弛緩率(%)=[(挟持点間で挟持された繊維の実長さ)−(挟持点間の直線距離)]/[挟持点間の直線距離]×100
で定義される。
Where the relaxation rate is
Relaxation rate (%) = [(actual length of fibers clamped between clamping points) − (linear distance between clamping points)] / [linear distance between clamping points] × 100
Defined by
次いで、予備交絡部12の挟持が解放され、ここに流体が噴射される。予備交絡状態にある繊維糸条は旋回して強い撚りが掛かり、予備交絡部12に長さLb1、Lb2の本交絡部13が形成される(図1c)。このとき、本交絡部は長さ収縮率が1−40%となるように形成されることが好ましい。
Next, the holding of the
ここで長さ収縮率は下式、
長さ収縮率(%)=[(本交絡前の予備交絡部12の長さ)−(予備交絡部12内に形成された本交絡部13の総長さ + 残存した予備交絡部12の長さ)]/[本交絡部13の総長さ]×100
にて定義される。
Where the length shrinkage is
Length shrinkage rate (%) = [(length of
Defined by
すなわち図1(C)において長さ収縮率は、[La−(Lb1+Lb2+La1+La2+La3)]/[Lb1+Lb2]×100である。 That is, in FIG. 1C, the length shrinkage is [La− (Lb1 + Lb2 + La1 + La2 + La3)] / [Lb1 + Lb2] × 100.
図2a−2bは、本発明の繊維糸条の接続方法に用いる装置の一構成例を示す説明図である。図2a中、11は被接続繊維糸条、15は接続繊維糸条、25は交絡装置である。交絡装置25は、繊維糸条方向の往復移動が可能な交絡手段29と、被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15の挟持機構21、23と、から構成されている。繊維糸条の接続には当該交絡装置25を1台、あるいは複数台を並列に配置して使用することができる。交絡手段29は不図示の流体供給源に接続されており、矢印29aは流体の流れ方向を示している。図2bは、挟持機構21、23を用いて被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15を挟持している状態を示している。
2a-2b are explanatory views showing one configuration example of an apparatus used in the fiber yarn connecting method of the present invention. In FIG. 2 a, 11 is a connected fiber yarn, 15 is a connecting fiber yarn, and 25 is an entanglement device. The
被接続繊維糸条11の一端側と接続繊維糸条15の一端側とは、所定の長さで重ね合わされて交絡装置25内に通糸される(図2a)。次いで、挟持機構21及び23を用いて、被接続繊維糸条11と接続繊維糸条15とが挟持され、挟持機構21と23との間に、挟持機構21及び23によって挟持されている重なり部が形成される(図2b)。このとき、被接続繊維糸条11および接続繊維糸条15は、挟持点間における弛緩率がそれぞれ0.03−2%となるように挟持されていることが好ましい。
One end side of the to-
弛緩率の調整方法は、被接続繊維糸条及び接続繊維糸条の実長さを直接測定し、所定の実長さで各繊維糸条を挟持することにより調整しても良いし、被接続繊維糸条及び接続繊維糸条を弛みのない状態で挟持した後、挟持点を繊維長さ方向に移動させることにより調整しても良い。 The adjustment method of the relaxation rate may be adjusted by directly measuring the actual lengths of the connected fiber yarns and the connected fiber yarns, and pinching each fiber yarn at a predetermined actual length. After the fiber yarns and the connecting fiber yarns are held in a slack-free state, adjustment may be made by moving the holding point in the fiber length direction.
その後、この状態において、繊維糸条に沿って往復移動可能な交絡手段29によって、被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15に向けて高圧流体が噴射される。これにより、被接続繊維糸条11と接続繊維糸条15とがそれぞれのフィラメント糸11a、15aの単位で混繊されて予備交絡部12(図1b)が形成される。
Thereafter, in this state, the high-pressure fluid is ejected toward the connected
次に、挟持機構21、23による被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15の挟持が解放される。これにより、予備交絡部12における被接続繊維糸条11及び接続繊維糸条15の拘束が解かれ、非拘束状態となる。この状態において、交絡手段29から予備交絡部12に向けて高圧流体が噴射される。これにより、予備交絡部12には本交絡部13が形成され、被接続繊維糸条11と接続繊維糸条15とが接続される。
Next, the clamping of the connected
図2aおよび図2bでは、交絡装置25内に1個の交絡手段29が図示されているが、交絡手段29は交絡装置25内に複数個設けてもよい。また、交絡手段29については、インターレースノズルをはじめとした公知の手段を用いることができる。
In FIG. 2 a and FIG. 2 b, one entanglement means 29 is shown in the
本発明において予備交絡とは、被接続繊維糸条と接続繊維糸条とを重ね合わせて挟持することにより拘束状態とし、これらに高圧流体を噴射することにより、被接続繊維糸条と接続繊維糸条とを単糸単位で混繊させることをいう。被接続繊維糸条と接続繊維糸条との混繊が拘束された状態で実施されるため、両繊維糸条は実質的に旋回しない。そのため、両繊維糸条に撚りは実質的に形成されない。 In the present invention, the preliminary entanglement means that the connected fiber yarns and the connecting fiber yarns are overlapped and sandwiched to be in a restrained state, and a high-pressure fluid is jetted onto them to thereby connect the connected fiber yarns and the connecting fiber yarns. This means that the filaments are mixed in single yarn units. Since it is carried out in a state where the mixed fibers of the connected fiber yarns and the connecting fiber yarns are restrained, both the fiber yarns do not substantially turn. Therefore, a twist is not substantially formed in both fiber yarns.
予備交絡は、複数の交絡手段の位置を固定した状態で実施しても良いし、1つあるいは複数の交絡手段を繊維糸条方向に往復移動させながら実施しても良い。 The preliminary entanglement may be performed with the positions of the plurality of entanglement means being fixed, or may be performed while reciprocating one or more entanglement means in the fiber yarn direction.
前記拘束状態は、被接続繊維糸条及び接続繊維糸条の両端が弛緩率0.03−2%で挟持されていることが好ましく、0.1−1%で挟持されていることがより好ましい。弛緩率が0.03%未満である場合、予備交絡部が形成され難い。また、高圧流体によって繊維糸条が損傷しやすい。弛緩率が2%を超える場合、撚りが形成され易くなり予備交絡部が形成され難くなる。予備交絡部の被接続繊維糸条と接続繊維糸条とが単糸単位で混繊されていない場合、接続部分において被接続繊維糸条が偏在する箇所が形成されることがあり、偏在する箇所において蓄熱による繊維糸条の切断が生じ易くなる。 In the restrained state, both ends of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn are preferably sandwiched at a relaxation rate of 0.03 to 2%, and more preferably 0.1 to 1%. . When the relaxation rate is less than 0.03%, it is difficult to form the preliminary entangled portion. Further, the fiber yarn is easily damaged by the high-pressure fluid. When the relaxation rate exceeds 2%, a twist is easily formed and a preliminary entangled portion is hardly formed. When the connected fiber yarns and the connecting fiber yarns of the pre-entangled part are not mixed in units of single yarns, a location where the connected fiber yarns are unevenly distributed may be formed at the connecting portion. In this case, the fiber yarn is easily cut by heat storage.
予備交絡部は、被接続繊維糸条と接続繊維糸条との重なり部全体に形成しても良いし、一部に形成しても構わない。 The preliminary entangled portion may be formed over the entire overlapping portion of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn, or may be formed in part.
予備交絡部の長さは、90−2000mmであることが好ましく、140−1000mmであることがより好ましい。90mm未満である場合、繊維糸条の混繊による高強度化の効果が十分に得られない場合がある。2000mmを超える場合、交絡するための装置機器類が大型化し、経済的に不利となる。 The length of the preliminary entangled portion is preferably 90-2000 mm, and more preferably 140-1000 mm. When the thickness is less than 90 mm, the effect of increasing the strength by mixing fiber yarns may not be sufficiently obtained. When it exceeds 2000 mm, the apparatus equipment for entanglement becomes large, and it becomes economically disadvantageous.
本発明において本交絡とは、予備交絡部の拘束を解放した状態でここに高圧流体を噴射することにより、予備交絡部の繊維糸条を旋回等させて交絡させることをいう。本交絡は非拘束状態で行われるため、予備交絡部の繊維糸条は高圧流体の噴射によって旋回する。その結果、予備交絡部には撚りが形成される。 In the present invention, the term “entanglement” refers to entanglement of the fiber yarn of the preliminary entangled portion by turning or the like by injecting a high-pressure fluid thereto in a state where the constraint of the preliminary entangled portion is released. Since this entanglement is performed in an unconstrained state, the fiber yarns of the preliminary entanglement part are turned by the injection of high pressure fluid. As a result, a twist is formed in the preliminary entangled portion.
本交絡は、複数の交絡手段の位置を固定した状態で実施しても良いし、1つあるいは複数の交絡手段を繊維糸条方向に往復移動させながら実施しても良い。また、予備交絡手段と本交絡手段は同一の手段を用いても、それぞれ別個に専用の手段を用いても良い。 This entanglement may be performed in a state where the positions of the plurality of entanglement means are fixed, or may be performed while reciprocating one or more entanglement means in the fiber yarn direction. In addition, the preliminary entanglement means and the main entanglement means may use the same means, or separate dedicated means may be used.
本交絡部は、1箇所当りの長さが15mm以上であることが好ましく、20mm以上であることがより好ましい。かつ、1箇所当りの本交絡部の長さは、1箇所当りの予備交絡部の長さを超過しないことが好ましい。さらには、本交絡部の両端側には予備交絡部がそれぞれ10mm以上残存することがより好ましい。本交絡部の長さが15mm未満である場合や、本交絡部の長さが予備交絡部の1箇所の長さを超過する場合は、接続強度が不足する場合がある。 The length of the entangled portion is preferably 15 mm or more, and more preferably 20 mm or more. And it is preferable that the length of the main entangled portion per place does not exceed the length of the pre-entangled portion per place. Furthermore, it is more preferable that the preliminary entangled portions remain at least 10 mm on both ends of the entangled portion. When the length of the main entangled portion is less than 15 mm, or when the length of the main entangled portion exceeds the length of one portion of the preliminary entangled portion, the connection strength may be insufficient.
本交絡の交絡の程度は、前述の長さ収縮率によって表される。長さ収縮率は1−40%が好ましく、3−33%がより好ましい。1%未満の場合は、撚りが不十分となり接続強度が不足し易い。40%を超える場合は、接続部が固く締まり過ぎて繊維束密度が過大になり、蓄熱切断が発生し易い。 The degree of entanglement of this entanglement is represented by the above-mentioned length shrinkage rate. The length shrinkage is preferably 1-40% and more preferably 3-33%. If it is less than 1%, the twist is insufficient and the connection strength tends to be insufficient. When it exceeds 40%, the connecting portion is tightly tightened, the fiber bundle density becomes excessive, and heat storage cutting is likely to occur.
本発明の繊維糸条の接続方法は、2本の被接続繊維糸条を、その間に接続繊維糸条を介して接続する際に好ましく使用される。 The fiber yarn connecting method of the present invention is preferably used when two connected fiber yarns are connected via a connecting fiber yarn therebetween.
図3は、2本の被接続繊維糸条31、33を接続繊維35を介して接続する態様を示す説明図である。以下、31を第1繊維糸条、33を第2繊維糸条、35を第3繊維糸条として説明する。
FIG. 3 is an explanatory view showing an aspect in which two
第1繊維糸条31と第2繊維糸条33とは同種の繊維糸条である。第1繊維糸条31と第2繊維糸条33とは、第3繊維糸条35を介して接続される。即ち、第3繊維糸条35の一端側が第1繊維糸条31の側端部と接続され、第3繊維糸条35の他端側が第2繊維糸条33の側端部と接続されることにより、第1繊維糸条31と第2繊維糸条33とは、第3繊維糸条35を介して間接的に接続される。このように接続される場合、第1繊維糸条31と第2繊維糸条33とは直接接続されない。これにより、第1繊維糸条31と第2繊維糸条33とが重なる部分が形成されることを避けることができる。したがって、同種の繊維糸条が接続部分に集中することによる繊維糸条の蓄熱を回避できる。第1繊維糸条31と第3繊維糸条35との接続、及び第2繊維糸条と第3繊維糸条との接続は、前述した被接続繊維糸条と接続繊維糸条との接続方法と同じであるため、その説明を省略する。
The
第1繊維糸条31及び第2繊維糸条33は、それぞれのフィラメント数が3000−50000であることが好ましく、6000−30000であることがより好ましい。第3繊維糸条35は、フィラメント数が3000−200000であることが好ましく、6000−120000であることがより好ましい。
As for the
第3繊維糸条35のフィラメント数は、第1繊維糸条31、第2繊維糸条33のそれぞれのフィラメント数の1−4倍であることが好ましく、1−2倍であることがより好ましい。1倍未満である場合、接続部分において繊維糸条に蓄熱が発生し易くなり、繊維糸条が切断される場合がある。4倍を超える場合、交絡が不十分になり、接続強度が低下する場合がある。
The number of filaments of the
本発明の繊維糸条の接続方法は、炭素繊維の製造工程において特に好ましく採用される。一般に炭素繊維は、アクリル繊維等の原料繊維を、空気中で200−300℃に加熱することにより耐炎化繊維とした後、炭素化炉を用いてこの耐炎化繊維を不活性雰囲気中、1000℃以上で焼成することにより製造される。本発明の繊維糸条の接続方法が炭素繊維の製造において使用される場合、第1繊維糸条31及び第2繊維糸条33はアクリル繊維、第3繊維糸条35はアクリル繊維が耐炎化処理されて成る耐炎化繊維である。耐炎化繊維の密度は、1.35−1.45g/cm3であることが好ましく、1.36−1.43g/cm3であることがより好ましい。1.35g/cm3未満である場合、接続部の繊維糸条が耐炎化工程にて蓄熱して切断され易い。1.45g/cm3を超える場合、主に経済性の観点から好ましくない。
The fiber yarn connecting method of the present invention is particularly preferably employed in the carbon fiber manufacturing process. Generally, carbon fiber is made into flame-resistant fiber by heating raw fiber such as acrylic fiber to 200-300 ° C. in the air, and then this flame-resistant fiber is 1000 ° C. in an inert atmosphere using a carbonization furnace. It is manufactured by baking as described above. When the method for connecting fiber yarns of the present invention is used in the production of carbon fibers, the
アクリル繊維は耐炎化処理時に化学反応によって発熱するが、耐炎化繊維は耐炎化処理時に殆ど発熱しない。そのため、2本のアクリル繊維糸条を、耐炎化繊維糸条を介して接続することにより、繊維糸条の接続部分において、発熱する繊維(アクリル繊維)が集中することによる蓄熱を回避することができる。 The acrylic fiber generates heat due to a chemical reaction during the flameproofing treatment, but the flameproofed fiber hardly generates heat during the flameproofing treatment. Therefore, by connecting the two acrylic fiber yarns via the flame-resistant fiber yarn, it is possible to avoid heat accumulation due to concentration of heat-generating fibers (acrylic fibers) at the connection portion of the fiber yarns. it can.
交絡手段29に適用される高圧流体としては、圧縮空気の他、不活性ガス等の各種圧縮気体、水等の各種流体が例示される。前述のとおり、交絡手段は位置を固定した状態で用いても良いし、繊維糸条方向に往復移動させながら用いても良い。また、固定式と移動式の交絡手段を併用しても良い。 Examples of the high-pressure fluid applied to the entanglement means 29 include compressed air, various compressed gases such as inert gas, and various fluids such as water. As described above, the entanglement means may be used with the position fixed, or may be used while reciprocating in the fiber yarn direction. Moreover, you may use together a fixed type and a moving type confounding means.
繊維糸条に噴射する流体の圧力は、0.2−0.8MPaが好ましく、0.3−0.7MPaがより好ましい。0.2MPa未満である場合、混繊及び本交絡が不十分になり易い。0.8MPaを超える場合、交絡部分以外の繊維糸条が乱れ易くなり、繊維糸条が損傷し易い。 The pressure of the fluid sprayed onto the fiber yarn is preferably 0.2 to 0.8 MPa, more preferably 0.3 to 0.7 MPa. When the pressure is less than 0.2 MPa, the mixed fiber and the main entanglement tend to be insufficient. When it exceeds 0.8 MPa, the fiber yarn other than the entangled portion is likely to be disturbed, and the fiber yarn is easily damaged.
繊維糸条への高圧流体噴射時間は、移動式の交絡手段を用いる場合、3−90秒が好ましく、5−60秒がより好ましい。固定式の交絡手段を用いる場合は1−30秒が好ましく、2−20秒がより好ましい。噴射時間が短い場合は交絡が不十分になりやすい。噴射時間が長い場合、主に経済性の観点から好ましくない。 When the mobile entanglement means is used, the high-pressure fluid injection time onto the fiber yarn is preferably 3-90 seconds, and more preferably 5-60 seconds. When using a fixed entanglement means, 1-30 seconds is preferable, and 2-20 seconds is more preferable. When the injection time is short, confounding tends to be insufficient. When the injection time is long, it is not preferable mainly from the viewpoint of economy.
移動式の交絡手段を用いる場合、移動速度は1−200mm/秒であることが好ましく、5−60mm/秒であることがより好ましい。1mm/秒未満である場合、主に経済性の観点から好ましくない。200mm/秒を超える場合、予備交絡あるいは本交絡が不十分になり易い。 When using a mobile entanglement means, the moving speed is preferably 1-200 mm / second, more preferably 5-60 mm / second. When it is less than 1 mm / second, it is not preferable mainly from the viewpoint of economy. When it exceeds 200 mm / sec, preliminary entanglement or main entanglement tends to be insufficient.
移動式の交絡手段を用いる場合、移動距離は90−2000mmであることが好ましく、140−1000mm/秒であることがより好ましい。前述のとおり、予備交絡部の長さが90mm未満である場合、繊維糸条の混繊による高強度化の効果が十分に得られない場合がある。2000mmを超える場合は、繊維の取扱いが困難になることや、装置の大型化など経済的に不利な状況をもたらす。 When using a mobile entanglement means, the moving distance is preferably 90-2000 mm, and more preferably 140-1000 mm / sec. As described above, when the length of the preliminary entangled portion is less than 90 mm, the effect of increasing the strength by mixing the fiber yarns may not be sufficiently obtained. When it exceeds 2000 mm, handling of the fibers becomes difficult and an economically disadvantageous situation such as an increase in the size of the apparatus is brought about.
移動式の交絡手段を用いる場合は、1つの交絡手段を使用しても良いし、互いに50mm以上1000mm以下に離間した複数個の交絡手段を用いても良い。 When the mobile entanglement means is used, one entanglement means may be used, or a plurality of entanglement means separated from each other by 50 mm or more and 1000 mm or less may be used.
予備交絡部の形成に移動式の交絡手段を用いる場合、交絡手段の往復数は1−10往復であることが好ましく、2−5往復であることがより好ましい。1往復未満である場合、混繊が不十分となりやすい。10往復を超える場合、繊維糸条に毛羽が生じやすくなる。生じた毛羽は本交絡時のトラブルや、本交絡終了後の製造工程トラブルの原因となる。 When the mobile entanglement means is used to form the preliminary entanglement portion, the number of reciprocations of the entanglement means is preferably 1-10 reciprocations, and more preferably 2-5 reciprocations. If it is less than one round trip, the fiber mixture tends to be insufficient. When it exceeds 10 reciprocations, fluff is likely to occur on the fiber yarn. The generated fluff causes troubles during this entanglement and manufacturing process troubles after the completion of this entanglement.
本交絡部の形成に移動式の交絡手段を用いる場合、交絡手段の往復数は0.5−3往復であることが好ましく、1−2往復であることがより好ましい。0.5往復未満である場合、本交絡が不十分となりやすい。3往復を超える場合、繊維糸条に毛羽が生じやすくなる。生じた毛羽は以後の製造工程トラブルの原因となる。本交絡部は、予備交絡部の存在する長さの範囲内で交絡手段を移動させながら形成させれば良い。本交絡部の数に制限は特にないが少ない方が経済的である。 When the mobile entanglement means is used for forming the entanglement portion, the reciprocation number of the entanglement means is preferably 0.5-3 reciprocation, and more preferably 1-2 reciprocation. If it is less than 0.5 round trips, this confounding tends to be insufficient. When it exceeds 3 reciprocations, fluff is likely to occur on the fiber yarn. The resulting fluff causes trouble in subsequent manufacturing processes. The present entangled portion may be formed while moving the entangled means within the range of the length where the preliminary entangled portion exists. There is no particular limitation on the number of entangled portions, but a smaller number is more economical.
固定式の交絡手段を用いる場合、本交絡部は1接続箇所当りに2−10箇所形成することが好ましく、3−8箇所形成することがより好ましい。2箇所未満の場合、繊維糸条の接続強度が不十分になり易い。10箇所を超える場合は、主に経済性の観点から好ましくない。 When using a fixed type of entanglement means, it is preferable to form 2 to 10 and more preferably 3 to 8 entangled portions per connection. When the number is less than two, the connection strength of the fiber yarn tends to be insufficient. When the number exceeds 10, it is not preferable mainly from the viewpoint of economy.
本交絡点間距離(隣接する本交絡部の中心点間の距離をいう)は、50−1000mmであることが好ましい。50mm未満である場合、隣接する本交絡部同士が干渉して本交絡状態に不具合を生じる場合がある。1000mmを超える場合、主に経済性の観点から好ましくない。 The distance between the main entanglement points (referring to the distance between the center points of the adjacent main entanglement parts) is preferably 50 to 1000 mm. When it is less than 50 mm, adjacent main entangled portions may interfere with each other to cause a problem in the main entangled state. When exceeding 1000 mm, it is unpreferable mainly from an economical viewpoint.
以下、実施例によって本発明をより詳細に説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。本実施例、比較例において、工程通過率とは、製造工程途中で接続部が切断することなく最終工程までを経た割合をいう。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention in detail, this invention is not limited to an Example. In this example and a comparative example, the process pass rate refers to the ratio that has passed through the final process without the connection part being cut off during the manufacturing process.
(実施例1)
被接続繊維としてフィラメント数24000のアクリル繊維糸条、接続繊維としてフィラメント数24000の耐炎化繊維糸条を用いた。図2に示す構造の装置により、被接続繊維と接続繊維とを引き揃えて重ね合わせ、図2に示す構造の装置により、被接続繊維及び接続繊維を挟持して、重ね合わせ部を形成した。このときの弛緩率を0.3%とした。
この重ね合わせ部に、200mm離間した2つの移動式ノズルを30秒間かけてそれぞれ2往復させながら、該重ね合わせ部に圧縮空気(圧力0.4MPa)を噴射して被接続繊維と接続繊維とを混繊させて、400mmの予備交絡部を形成した。
その後、被接続繊維と接続繊維との挟持を解放した。この予備交絡部に2つの移動式ノズルを用いて、該予備交絡部の4箇所に圧縮空気(圧力0.4MPa)をそれぞれ5秒間噴射して、予備交絡部に本交絡を4箇所形成した。長さ収縮率は20%であった。この接続方法により接続した繊維糸条の工程通過率は、耐炎化工程において100%、炭素化工程において100%であった。
Example 1
An acrylic fiber yarn having 24,000 filaments was used as the connected fiber, and a flame-resistant fiber yarn having 24,000 filaments was used as the connecting fiber. The connected fibers and the connecting fibers are aligned and overlapped by the apparatus having the structure shown in FIG. 2, and the connected fibers and the connecting fibers are sandwiched by the apparatus having the structure shown in FIG. The relaxation rate at this time was 0.3%.
While the two movable nozzles separated by 200 mm are reciprocated twice over 30 seconds to the overlapping portion, compressed air (pressure 0.4 MPa) is sprayed onto the overlapping portion to connect the connected fiber and the connecting fiber. A 400 mm pre-entangled part was formed by mixing.
After that, the clamping between the connected fiber and the connecting fiber was released. Two moving nozzles were used for the preliminary entangled portion, and compressed air (pressure 0.4 MPa) was sprayed for 5 seconds each at four locations of the preliminary entangled portion to form four main entangled portions in the preliminary entangled portion. The length shrinkage was 20%. The process pass rate of the fiber yarns connected by this connection method was 100% in the flameproofing process and 100% in the carbonization process.
(実施例2)
被接続繊維としてフィラメント数24000のアクリル繊維糸条、接続繊維としてフィラメント数24000の耐炎化繊維糸条を用いた。図2に示す構造の装置により、被接続繊維と接続繊維とを重ね合わせて、図2に示す構造の装置により、被接続繊維と接続繊維とを挟持して、重ね合わせ部を形成した。このときの弛緩率を0.3%とした。
この重ね合わせ部に、100mm離間した4つの固定式ノズルを用いて該重ね合わせ部に圧縮空気(圧力0.4MPa)を10秒間噴射して被接続繊維と接続繊維とを混繊させて、400mmの予備交絡部を形成した。
その後、被接続繊維と接続繊維との挟持を解放した。この予備交絡部に4つの固定式ノズルを用いて、該予備交絡部の4箇所に圧縮空気(圧力0.4MPa)をそれぞれ5秒間噴射して、予備交絡部に本交絡を4箇所形成した。長さ収縮率は20%であった。この接続方法により接続した繊維糸条の工程通過率は、耐炎化工程において100%、炭素化工程において100%であった。
(Example 2)
An acrylic fiber yarn having 24,000 filaments was used as the connected fiber, and a flame-resistant fiber yarn having 24,000 filaments was used as the connecting fiber. The connected fiber and the connecting fiber were overlapped by the apparatus having the structure shown in FIG. 2, and the connected fiber and the connecting fiber were sandwiched by the apparatus having the structure shown in FIG. The relaxation rate at this time was 0.3%.
In this overlapped portion, four fixed nozzles separated by 100 mm are used to inject compressed air (pressure 0.4 MPa) into the overlapped portion for 10 seconds to mix the fibers to be connected and the connecting fibers to obtain 400 mm. The preliminary entanglement part was formed.
After that, the clamping between the connected fiber and the connecting fiber was released. Four fixed nozzles were used for the preliminary entangled portion, and compressed air (pressure 0.4 MPa) was sprayed to four locations of the preliminary entangled portion for 5 seconds, respectively, thereby forming four main entangled portions in the preliminary entangled portion. The length shrinkage was 20%. The process pass rate of the fiber yarns connected by this connection method was 100% in the flameproofing process and 100% in the carbonization process.
(実施例3)
予備交絡時における、被接続繊維糸条と接続繊維糸条の弛緩率を表1に記載するとおり変更した他は、実施例1と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Example 3)
The connection was made in the same manner as in Example 1 except that the relaxation rate of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn at the time of preliminary entanglement was changed as shown in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
(実施例4)
予備交絡部に本交絡を4箇所形成するときの圧縮空気圧力を0.2MPaとして、本交絡時における長さ収縮率を表1に記載するとおり変更した他は、実施例1と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
Example 4
The connection was made in the same manner as in Example 1 except that the compressed air pressure at the time of forming the four entanglements in the preliminary entanglement portion was 0.2 MPa and the length shrinkage rate at the time of the main entanglement was changed as described in Table 1. . The process pass rate was as shown in Table 1.
(実施例5、6、7、8)
被接続繊維糸条と接続繊維糸条のフィラメント数を表1に記載するとおり変更した他は、実施例1と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Examples 5, 6, 7, 8)
The connection was made in the same manner as in Example 1 except that the number of filaments of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn was changed as shown in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
(実施例9)
被接続繊維としてフィラメント数24000のアクリル繊維糸条、接続繊維としてフィラメント数24000の耐炎化繊維糸条を用いた。図2に示す構造の装置により、被接続繊維と接続繊維とを引き揃えて重ね合わせ、図2に示す構造の装置により、被接続繊維及び接続繊維を挟持して、重ね合わせ部を形成した。このときの弛緩率を0.3%とした。
この重ね合わせ部に、1つの移動式ノズルを60秒間かけて2往復させながら、該重ね合わせ部に圧縮空気(圧力0.4MPa)を噴射して被接続繊維と接続繊維とを混繊させて、400mmの予備交絡部を形成した。
その後、被接続繊維と接続繊維との挟持を解放した。この予備交絡部に1つの移動式ノズルを用いて、該予備交絡部の5箇所に圧縮空気(圧力0.4MPa)をそれぞれ5秒間噴射して、予備交絡部に本交絡を5箇所形成した。長さ収縮率は20%であった。この接続方法により接続した繊維糸条の工程通過率は、耐炎化工程において100%、炭素化工程において100%であった。
Example 9
An acrylic fiber yarn having 24,000 filaments was used as the connected fiber, and a flame-resistant fiber yarn having 24,000 filaments was used as the connecting fiber. The connected fibers and the connecting fibers are aligned and overlapped by the apparatus having the structure shown in FIG. 2, and the connected fibers and the connecting fibers are sandwiched by the apparatus having the structure shown in FIG. The relaxation rate at this time was 0.3%.
A single movable nozzle is reciprocated twice over 60 seconds in this overlapping portion, and compressed air (pressure 0.4 MPa) is sprayed onto the overlapping portion to mix the connected fibers and the connecting fibers. A 400 mm pre-entangled part was formed.
After that, the clamping between the connected fiber and the connecting fiber was released. One moving nozzle was used for the preliminary entangled portion, and compressed air (pressure 0.4 MPa) was sprayed for 5 seconds to each of the five locations of the preliminary entangled portion to form five main entangled portions in the preliminary entangled portion. The length shrinkage was 20%. The process pass rate of the fiber yarns connected by this connection method was 100% in the flameproofing process and 100% in the carbonization process.
(実施例10)
予備交絡時間を42秒間、予備交絡長さを280mmとして予備交絡部を形成し、予備交絡部に本交絡を3箇所形成した他は、実施例9と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Example 10)
Connection was made in the same manner as in Example 9 except that the preliminary entanglement time was 42 seconds, the preliminary entanglement length was 280 mm, the preliminary entanglement part was formed, and three main entanglements were formed in the preliminary entanglement part. The process pass rate was as shown in Table 1.
(実施例11)
予備交絡時間を150秒間、予備交絡長さを1000mmとして予備交絡部を形成した他は、実施例10と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Example 11)
The connection was made in the same manner as in Example 10 except that the preliminary entanglement part was formed with the preliminary entanglement time being 150 seconds and the preliminary entanglement length being 1000 mm. The process pass rate was as shown in Table 1.
(比較例1)
予備交絡部を形成しない他は実施例1と同様に接続した。工程通過率は、表1に示すとおりであった。
(Comparative Example 1)
The connection was made in the same manner as in Example 1 except that no pre-entangled part was formed. The process pass rate was as shown in Table 1.
(比較例2)
予備交絡時における、被接続繊維糸条と接続繊維糸条の弛緩率を表1に記載するとおり変更した他は、実施例1と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Comparative Example 2)
The connection was made in the same manner as in Example 1 except that the relaxation rate of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn at the time of preliminary entanglement was changed as shown in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
(比較例3)
予備交絡時における、被接続繊維糸条と接続繊維糸条の弛緩率を表1に記載するとおり変更した他は、実施例4と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Comparative Example 3)
The connection was made in the same manner as in Example 4 except that the relaxation rate of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn at the time of preliminary entanglement was changed as shown in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
(比較例4)
本交絡時において、圧縮空気圧力を0.1MPa、噴射時間を10秒間として、長さ収縮率を表1に記載するとおり変更した他は、実施例1と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Comparative Example 4)
At the time of this entanglement, the connection was made in the same manner as in Example 1 except that the compressed air pressure was 0.1 MPa, the injection time was 10 seconds, and the length shrinkage was changed as described in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
(比較例5)
本交絡時において、圧縮空気圧力を1.0MPaとして、長さ収縮率を表1に記載するとおり変更した他は、実施例3と同様に接続した。工程通過率は表1に示すとおりであった。
(Comparative Example 5)
At the time of this entanglement, the connection was made in the same manner as in Example 3 except that the compressed air pressure was 1.0 MPa and the length shrinkage rate was changed as described in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
(比較例6、7)
被接続繊維糸条と接続繊維糸条のフィラメント数を表1に記載するとおり変更した他は、実施例1と同様に接続した。工程通過率は、表1に示すとおりであった。
(Comparative Examples 6 and 7)
The connection was made in the same manner as in Example 1 except that the number of filaments of the connected fiber yarn and the connecting fiber yarn was changed as shown in Table 1. The process pass rate was as shown in Table 1.
11: 被接続繊維糸条
11a: 被接続繊維糸条のフィラメント糸
12: 予備交絡部
13: 本交絡部
15: 接続繊維糸条
15a: 接続繊維糸条のフィラメント糸
21、23: 挟持機構
25: 交絡装置
29: 交絡手段
29a: 高圧流体の流れ方向
31: 第1繊維糸条
33: 第2繊維糸条
35: 第3繊維糸条
11: Connected
Claims (5)
前記被接続繊維糸条と前記被接続繊維糸条の1−4倍のフィラメント数を有する接続繊維糸条とを引き揃えて重ね合わせることにより、前記被接続繊維糸条と前記接続繊維糸条との重なり部を形成し、
前記重なり部を挟持し、前記重なり部に流体を噴射して予備交絡部を形成した後、
前記予備交絡部に流体を噴射して長さ収縮率が1−40%となるように前記予備交絡部に本交絡を形成することを特徴とする繊維糸条の接続方法。 A method for connecting fiber yarns, wherein two connected fiber yarns that generate heat by a chemical reaction by heating to 200-300 ° C. in air are connected via connecting fiber yarns that do not generate heat by the chemical reaction. ,
The connected fiber yarns and the connected fiber yarns are aligned and overlapped with the connected fiber yarns and the connected fiber yarns having 1-4 times the number of filaments of the connected fiber yarns. Form an overlapping part,
After sandwiching the overlapped portion and injecting fluid to the overlapped portion to form a preliminary entangled portion,
A method for connecting fiber yarns , wherein a fluid is injected into the preliminary entangled portion to form a main entangled portion in the preliminary entangled portion so that a length shrinkage rate is 1 to 40% .
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