JPH06235112A - 熱軟化性物質の溶融紡糸方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 紡糸口金に内蔵された気体供給用オリフィス
からの供給される気体の流出によって生ずる糸条の乱れ
を防止し、該気体流により紡糸口金面の濡れ現象を防
ぎ、もって長期間にわたる安定な溶融紡糸を行い得る熱
軟化性物質の溶融紡糸方法を提供すること。 【構成】 紡糸ノズル１には熱軟化性物質流出用オリフ
ィス４が多数配設されているとともに、熱軟化性物質流
出用オリフィス４の周りに気体流出用オリフィス８が多
数内蔵されて配設されている。気体流出用オリフィス８
の内圧を５〜５００ｍｍ水柱とすることで、上記目的を
達成することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は溶融紡糸方法に関するも
のであり、特にピッチ系炭素繊維の紡糸に有効な溶融紡
糸方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】溶融紡糸、特にピッチ系炭素繊維の紡糸
のような高温溶融紡糸においては、紡糸口金ノズルか
ら、および紡糸後の糸条から揮発性低分子の気体、例え
ば油煙（重質油分）が発生し、紡糸口金の表面および紡
糸口金の近傍に配設された加熱筒などの諸部材の表面に
付着し、口金および加熱筒などが汚損する、いわゆる
「濡れ現象」が生じる。このような濡れ現象が発生する
と紡糸された糸条の糸揺れが起こり、各糸間の融着、デ
ニールむら、また最悪の場合には糸切れの原因ともな
り、長期間の安定した紡糸が不可能になる。

【０００３】従来、溶融紡糸における上記した濡れ現象
を防止するために種々の方法が提案されている。例え
ば、紡糸口金の表面に所定の温度の不活性ガスを定常的
に供給する方法（特開昭５９−１５７３０９号、特開昭
５９−１６３４２３号、特開平１−２８２３４３号）、
紡糸口金下方の所定位置から横向き、もしくは斜め下向
きにピッチ繊維に不活性ガスを吹き付ける方法（特開昭
６２−２８２０２３号、特開昭６２−２８２０２４
号）、紡糸口金面直下に過熱水蒸気を吹き込む方法（特
開平１−２３９１１７号）、および紡糸口金の表面を溶
融ピッチで濡れない材質として紡糸に供する方法（特開
平２−７４６２０号）などが挙げられる。

【０００４】しかしながら、ピッチ系炭素繊維の紡糸の
ような高温溶融紡糸においては、上記のような方法で
は、いわゆる「濡れ現象」の防止効果が不足するため、
安定した紡糸を行うには不十分である。これらに対し
て、より効果的に濡れ現象を防止する方法として紡糸口
金に内蔵された気体供給用オリフィスより気体を定常的
に供給する方法を本発明者らは考案した（「気体オリフ
ィス内蔵型」、もしくは略して「内蔵型」と称する）。
この内蔵型法によれば十分な量の気体を紡糸口金直下に
供給できるために、「濡れ現象」の防止効果が大きい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記内
蔵型法には次のような改良すべき課題があることが分か
った。すなわち、気体流出オリフィスより吹き出す気体
流により糸条が乱れ、長さ方向への繊維直径がばらつく
とか、糸切れに到った場合に、糸同士が絡み合ったり、
エジェクター等の牽引部へ自己復帰しないなどの不具合
が生ずることが判明したのである。本発明の目的は、紡
糸口金に内蔵された気体供給用オリフィスからの供給さ
れる気体の流出によって生ずる糸条の乱れを防止し、該
気体流により紡糸口金面の濡れ現象を防ぎ、もって長期
間にわたる安定な溶融紡糸を行い得る熱軟化性物質の溶
融紡糸方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、次
の構成によって達成される。すなわち、複数の熱軟化性
物質流出用オリフィスと複数の気体流出用オリフィスと
を内蔵している紡糸ノズルを用いる熱軟化性物質の溶融
紡糸方法であって、該気体流出用オリフィスの内圧が５
〜５００ｍｍ水柱である熱軟化性物質の溶融紡糸方法で
ある。本発明で言う溶融紡糸とは、１９９２年２月高分
子刊行会発行、繊維学会編「最新の紡糸技術」、２７〜
６８頁と１１７〜１２８頁に記載されているように、加
熱溶融した物質をオリフィスより流出させ、エジェクタ
ー、ゴデットロール、ドラム巻などにより牽引、細化す
るものである。本発明では、「気体オリフィス内蔵型」
の紡糸ノズルとして、気体流出用オリフィス軸が熱軟化
性物質流出用オリフィス軸とほぼ平行であるかもしくは
傾斜しているもの、または熱軟化性物質流出用オリフィ
スの周りに周方向に間隔を置いて配置した渦流法ノズル
（例えば、特公昭５７−１７８５５号公報、特公昭５７
−１９０６５号公報、特公昭５７−２１４９８号公報、
特公昭５７−４４６１４号公報、特公昭５８−５７３７
４号公報）などが適用される。ここで、前記熱軟化性物
質の溶融紡糸方法で、各々の熱軟化性物質流出用オリフ
ィスに対して近接する複数の気体流出用オリフィスが点
対称、線対称または面対称に位置した紡糸ノズルを用い
ることができる。

【０００７】本発明の上記目的は、次の構成によっても
達成される。すなわち、前記熱軟化性物質の溶融紡糸方
法で用いる紡糸ノズルより紡出された糸条をエジェクタ
ーにより牽引、細化し、ネット上に吸引して綿状に捕集
する熱軟化性物質の溶融紡糸方法である。本発明で用い
る気体としては空気、窒素、アルゴン、燃焼廃ガス、過
熱水蒸気等が適用される。本発明で紡糸される熱軟化性
物質としては、加熱によって１０〜数百ポアズの粘性が
得られるのであれば物質の種類を問わないが、本発明は
紡糸時にガス発生量の多い物質に特に有用である。とり
わけピッチ類の紡糸に好適である。ピッチとしては石炭
系、石油系、ナフタリン重縮合物、塩化ビニール誘導体
の合成系など各種ピッチ類、またこれらの等方性、異方
性ピッチのいずれにも適用できる。また等方性ピッチと
異方性ピッチとは単独もしくは混合物を用いる。

【０００８】

【作用】内蔵型法における糸条の乱れについて、本発明
者らは気流の可視化方法を併用するなどして、紡糸状態
を詳細に観察し検討した結果、内蔵型法で糸条の乱れが
発生する場所は紡糸口金から供給される気体の流れが層
流から乱流に遷移する場所にあたることが分かった。こ
のため供給気体の圧力（以下「紡糸ガス圧」と称する）
を変えたところ、紡糸ガス圧が高く気体流の遷移が明瞭
である場合には糸条の乱れも顕著であるが、紡糸ガス圧
が低く気体流の遷移が不明瞭である場合には糸条の乱れ
は発生しなかった。しかしながら、供給気体の本来の目
的は濡れ現象防止であり、このためには紡糸口金直下に
必要十分な気体を供給する必要がある。そこで紡糸ガス
圧と濡れ現象防止との関係を併せて検討した結果、紡糸
ガス圧を適当な範囲にすることによって、濡れ現象が防
止され、かつ糸条の乱れの無い紡糸が達成されることを
得たのである。

【０００９】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。以下に本発明の一実施例に基づいて本発明の手
段と作用を詳細に説明する。図１〜図４は内蔵型紡糸ノ
ズルの一実施例を例示したものである。図１は該ノズル
の横断面図であり、図２は底面斜視図である。ここで図
１は図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。また、図
３は図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図であって、熱軟化
性物質流出用オリフィス４列の配置を示す。図４は図２
のＣ−Ｃ’線に沿った断面図であって、気体流出用オリ
フィス８の配置を示す。紡糸ノズル１には熱軟化性物質
流出用オリフィス４が多数配設されているとともに、熱
軟化性物質流出用オリフィス４の周りに気体流出用オリ
フィス８が多数内蔵されて配設されている。

【００１０】図１における各オリフィス４とオリフィス
８および図２の熱軟化性物質流出口５と気体流出口９の
配置に示したように、熱軟化性物質流出用オリフィス４
の各々に対して、近接する気体流出用オリフィス８がこ
れを取り囲むようにして配置されるのが好ましい。ま
た、図１においてノズル１の両端に気体流出用オリフィ
ス８が配置されているように、気体流出用オリフィス８
群が熱軟化性物質流出用オリフィス４群を包み込むよう
に配置されるのが好ましい。さらに気流の安定から熱軟
化性物質流出用オリフィス４の各々に対して、近接する
気体流出用オリフィス８が点対称もしくは線対称もしく
は面対称に位置することが好適である。また、図示した
例ではオリフィス４列とオリフィス８列は直線状に、ま
た複数列にわたって配置されているが、この配置は限定
的ではなく、例えば円周上に適当な間隔で、また多重円
状に配置されていてもよい。

【００１１】図１〜図４に示したノズル１を用いた紡糸
においては、熱軟化性物質は該ノズル１に連結されたエ
クストルーダーなどの装置（図示せず）によって溶融さ
れ、適当な方法によって定量的にノズル１内の溶融物質
流路３に分配され、該流路３に続くオリフィス４を通過
した後、流出口５より流出する。そして適当な方法によ
って牽引細化され繊維状１０となる。このとき濡れ現象
防止用の気体が供給口６よりノズル１に供給され、マニ
ホルド７に分配された後、オリフィス８を通過して流出
口９より吹き出される。

【００１２】本実施例では図１に示すように熱軟化性物
質流出用オリフィス４のオリフィス軸は気体流出用オリ
フィス８のオリフィス軸と平行して形成されているが、
オリフィス８がオリフィス４に対して傾斜していても好
適である。気体流出口９から流出する気体の圧力「紡糸
ガス圧」はマニホルド７の内圧を調整することによって
行われる。この圧力はマニホルド７と供給口６の圧損を
無くすように供給口６の内径を設計すれば供給口の内圧
を測定することによってモニターすることができる。

【００１３】長期間にわたる安定紡糸達成のためには、
紡糸ガス圧を５〜５００ｍｍ水柱、更に好ましくは１０
〜１００ｍｍ水柱の範囲に調整することが必要である。
紡糸ガス圧が５ｍｍ水柱未満では揮発物による熱軟化性
物質流出口９近傍の「濡れ」を防止することができず、
時間の経過にしたがって糸切れやデニールむらが顕著に
増加する。一方、紡糸ガス圧が５００ｍｍ水柱を超える
と糸状１０に乱れを生じ、糸切れした場合には、隣合う
糸同士が絡み合ったり、エジェクター等の牽引部に自己
復帰しないなどの不具合が起こる。

【００１４】図５に本発明を利用した紡糸工程の一実施
例をあらわす概略図を示す。本実施例では熱軟化性物質
はエジェクター１２によって牽引細化され、得られた糸
条１０は吸引装置１４によってネット１３上に綿１１状
に捕集される。このように熱軟化性物質は綿１１状態で
捕集されるのが好適であるが、ドラム巻取りなどの一般
に知られた紡糸方法を実施しても良い。

【００１５】実施例１〜４、比較例１〜３ 図１〜図５に示した紡糸装置を用い、軟化点２９０℃の
ナフタリン縮合物系異方性ピッチ（異方性分率１００
％）を紡糸した。紡糸ノズル１として熱軟化性物質流出
用オリフィス４の数５００ホールのノズル１を用い、ノ
ズル温度３２０℃、１個のオリフィス４当りの流出量１
０ｇ／時間、エジェクターの内圧５ｋｇ/ｃｍ²で紡糸を
行い平均繊維径１３μｍの繊維を得た。紡糸において、
紡糸ガス圧を０〜１０００ｍｍ水柱に設定し、この時の
オリフィス４の近傍の濡れの程度と糸切れやエジェクタ
ー部への自己復帰率を比較した結果を表１に示す。ここ
で濡れの程度は目視観察によって５段階で評価し、濡れ
の無いものを５、濡れのひどいものを１とした。なお、
各紡糸ガス圧水準毎の連続紡糸時間は２４時間とした。
また、糸切れしたもののうち、エジェクター部へ自己復
帰した比率を自己復帰率としてパーセント表示した。実
施例１に対して紡糸ガス圧を０、すなわち濡れ防止用気
体供給無しとしたこと以外は実施例１と同様にして紡糸
を行った。この時の紡糸状態を表１に併せて示す。

【００１６】

【表１】

【００１７】上記表１に示すように、紡糸ガス圧力が５
〜５００ｍｍ水柱であるときはそれ以外のガス圧力に比
較しオリフィスの濡れ、紡糸時の糸切れ、自己復帰率の
成績が優れている。

【００１８】

【発明の効果】本発明の方法を用いることによって紡糸
時の濡れ現象が防止でき、かつ糸切れや糸の絡み、デニ
ールむらの発生が大幅に抑制できる。また、糸切れが生
じた場合にも自己復帰できるため、 （１）長期間にわたる安定な操業が可能となる。 （２）紡糸ガス圧が低くて済むため、ガス消費量を大巾
に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例の紡糸ノズルの横断面図
（図２のＡ−Ａ’線に沿った断面図）。

【図２】 図１の紡糸ノズルの底面部を見た斜視図。

【図３】 本発明の一実施例の紡糸ノズルの横断面図
（図２のＢ−Ｂ’線に沿った断面図）。

【図４】 本発明の一実施例の紡糸ノズルの横断面図
（図２のＣ−Ｃ’線に沿った断面図）。

【図５】 本発明を利用した紡糸工程の一実施例をあら
わす概略図。

【符号の説明】

１…紡糸ノズル、３…溶融物質流路、４…熱軟化性物質
流出用オリフィス、５…熱軟化性物質流出口、６…気体
供給口、７…気体分配マニホルド、８…気体流出用オリ
フィス、９…気体流出口、１０…繊維状、１１…綿状に
捕集された繊維、１２…エジェクター、１３…捕集ネッ
ト、１４…吸引装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 薫 大阪府大阪市中央区道修町３丁目５番11号 日本板硝子株式会社内 (72)発明者 町野 史和 大阪府大阪市中央区平野町４丁目１番２号 大阪瓦斯株式会社内 (72)発明者 峯 孝之 奈良県奈良市南登美丘29−15 (72)発明者 根岸 浩明 大阪府泉大津市東助松３−３−31

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の熱軟化性物質流出用オリフィスと
   複数の気体流出用オリフィスとを内蔵している紡糸ノズ
   ルを用いる熱軟化性物質の溶融紡糸方法であって、該気
   体流出用オリフィスの内圧が５〜５００ｍｍ水柱である
   ことを特徴とする熱軟化性物質の溶融紡糸方法。
2. 【請求項２】 各々の熱軟化性物質流出用オリフィスに
   対して近接する複数の気体流出用オリフィスが点対称、
   線対称または面対称に位置した紡糸ノズルを用いること
   を特徴とする請求項１記載の熱軟化性物質の溶融紡糸方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の熱軟化性物質の
   溶融紡糸方法で用いる紡糸ノズルより紡出された糸条を
   エジェクターにより牽引、細化し、ネット上に吸引して
   綿状に捕集することを特徴とする熱軟化性物質の溶融紡
   糸方法。
4. 【請求項４】 熱軟化性物質が等方性ピッチ、異方性ピ
   ッチの単独もしくは混合物であることを特徴とする請求
   項１、２または３記載の熱軟化性物質の溶融紡糸方法。