JPH0684568B2 - ピッチ繊維の製造法 - Google Patents

ピッチ繊維の製造法

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JPH0684568B2
JPH0684568B2 JP60041089A JP4108985A JPH0684568B2 JP H0684568 B2 JPH0684568 B2 JP H0684568B2 JP 60041089 A JP60041089 A JP 60041089A JP 4108985 A JP4108985 A JP 4108985A JP H0684568 B2 JPH0684568 B2 JP H0684568B2
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    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01DMECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/08Melt spinning methods
    • D01D5/088Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はピッチ繊維の製造法に関し、特にピッチ系炭素
繊維用のマルチフィラメントを製造する方法に関する。
従来の技術および発明が解決しようとする問題点 一般の高分子重合体の溶融紡糸のおいては、紡糸工程の
トラブルの主因となる紡糸口金のノズル周辺に堆積する
異物の発生、成長を抑制し、紡出糸条の糸切れの発生や
繊度ムラを小さくすべく多大な努力が払われている。例
えばポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル等の高分
子重合体の溶融紡糸装置では、通常紡糸パツク、遅延冷
却部および冷却風吹出面を有する強制冷却部を上から順
に配置しており、紡糸糸条の延伸域として少なくとも30
cm、一般には50〜100cm前後にわたり紡糸筒を用いて冷
却風の温度、湿度、風速の均一化を図り、かつ高分子重
合体中に混在する揮発性物質(ヒユーム)を排除する等
の工夫がなされている。
一方、石油系あるいは石炭系ピツチは上述の高分子重合
体と比べると、平均分子量が600〜2,000程度と小さいう
え、分子量分布も必ずしも狭くない。紡糸性およびピツ
チ繊維をさらに焼成して得られる炭素繊維の性能を向上
させる観点からピツチを溶剤分別して低沸点成分と高沸
点成分を除去して分子量分布を調整する試みがなされて
いるが、溶融紡糸時において微量の低沸点成分がヒユー
ム化して口金ノズル周辺を汚すことは避けられず、長時
間にわたつて安定した紡糸性を保つことは困難である。
また平均分子量が小さいため溶融粘度の温度依存性が極
めて大きく、わずかの温度変化でも粘度が大きく変化す
る。さらにピツチの紡糸温度は一般に300℃以上の高温
であり、粘度は1,000〜500,000センチポイズと極めて低
い。従つて、冷却不十分の場合に細径糸を得る目的で引
張張力を大きくすると糸切れを起こし、逆に必要以上に
紡出糸条を冷却するとピツチ繊維は延伸される前に急速
に固化するために細径糸を得ることはできない。また冷
却が均一に行われない場合には繊度ムラが生じる等の問
題点を有する。
問題点を解決するための手段 本発明者らは従来の溶融紡糸装置および溶融紡糸方法の
欠点あるいは問題点につき種々の角度から解析し鋭意研
究を重ねた結果、紡糸されるピツチ繊維の延伸域を適正
に制御すること、そのためには冷却風の吹出、排出をス
ムーズに行つてピツチ繊維の均一な冷却を確保すること
が長時間の安定紡糸に不可欠であることを知見し、ここ
に、紡出されたマルチフイラメントを均一に冷却して糸
切れを紡糸するとともに繊度ムラを抑制し、長時間にわ
たつて安定した紡糸を行うための溶融紡糸装置の開発に
成功し本発明に到達した。
即ち本発明は石油系もしくは石炭系のピッチを溶融紡糸
してマルチフィラメントを製造するに際し、溶融した該
ピッチを、環状もしくは同心円状に配列したノズルを有
する紡糸口金の紡出側中央部に該ノズルの最内側列の直
径より3mm以上小さい断面直径を有し且つ2cm以上の長さ
を有する整流体を設け、さらに紡出糸に向けて冷却気体
を吹き出すための環状吹き出し口を有する冷却手段を紡
糸パックの下方外周部に設けると共に紡糸パックと該冷
却手段との間隙を断熱材でシールしてなりさらに紡糸筒
をもたない溶融紡糸装置を用いて紡糸することを特徴と
するピッチ繊維の製造法である。
本発明により上記の限定された整流体と冷却手段をもち
かつ紡糸筒をもたない溶融紡糸装置を用いてピッチを紡
糸することにより、ピッチ特有の微量低沸点成分を効果
的に除去し安定して高品質のマルチフィラメントをうる
ことが可能となる。本発明では、紡糸口金の紡出側中央
部に設けた整流体により、紡出糸条の外側から吹き付け
られた冷却気体が内側へ導かれ、さらに垂直下方へ速や
かに排出するという著効を示すのであり、これにより紡
出繊維の均一な冷却が可能となる。
本発明で整流体とは前記した寸法特性を有し、使用条件
下で非変形性の固体成形片であり、金属等の適宜の材料
でつくられる。整流体の形状は対称構造のものが好まし
く、特に円柱状、円錐台形状のものが好ましい。
本発明の整流体の直径は最隣接紡出糸の距離に関係す
る。ノズルは環状あるいは同心円状に1列あるいは2列
以上配列されている。本発明の整流体の直径は配列ノズ
ルの最内側列のなす直径(ピツチサークル)よりも小さ
いことは当然のことであるが、実際の紡糸では紡出糸は
冷却気体による“たわみ”の他、外乱によつても若干の
たわみを生じ、このたわみにより整流体と接触して糸切
れの原因となるのを避けるため、最内側列のピツチサー
クルよりも3mm以上小さい断面直径とすることが好まし
く、また25mm以上小さい断面直径の場合には本発明の効
果が減少することから、3〜25mm、好ましくは5〜20mm
小さくする。
整流体の長さは紡出糸条の延伸域と密接な関係があり、
この延伸域の長さより短い場合には本発明の効果を十分
に発揮し得ない。従つて、本発明の整流体の長さは2cm
以上とするのが好ましく、例えば2〜20cm、好ましくは
3.5〜20cmとする。
本発明の溶融紡糸装置は紡糸パツクの下方外周部に、紡
糸パツクと断熱材でシールした冷却手段を有する。該冷
却手段は紡出糸条の外側から内側へ向かつて冷却気体を
吹き付ける環状の吹出口を備えている。
溶融紡糸においては、紡糸中に原料中の低分子量成分が
揮散することが避けられず、一方、紡出糸条を冷却した
気体は加熱され密度が軽くなるため下方に排出せず口金
下に漂う現象が生じ、紡糸パツク直下を水平方向に拡散
していく。このヒユームを速やかに下方に排出するため
に、本発明の整流体はきわめて有効に作用するが、紡糸
パツクと冷却手段に間隙が存在する場合には間隙にヒユ
ームが滞留する。さらに紡糸パツクと冷却手段とが直接
接触している場合には熱伝導による熱損失が生じ、口金
面の温度分布に連なる。本発明では紡糸パツクと冷却手
段の間に断熱材を挿入し間隙をシールすることにより、
ヒユームの滞留が紡糸されると共に熱伝導による熱損失
の問題点も解決される。
断熱材としては、石綿板、石綿入珪藻土板、ロツクウー
ル、グラスウール、珪酸カルシウム板、テフロン板等が
用いられるが勿論これらに限定されない。
本発明の冷却手段は紡出糸条の外側から内側に向かつて
冷却気体を吹き付ける環状の吹き出し口を備えている。
本発明においては冷却気体は紡出面に直接吹き付けるこ
となく口金下部に導入されねばならない。口金は紡糸パ
ツクの周囲の加熱媒体により所定温度に維持されてお
り、温度差を極力抑さえなければならない。冷却気体を
直接紡糸口金面に吹き付けることは、この温度差を拡大
する方向に作用するとともに冷却気体の風量の変動はそ
のまま口金温度の変動に連なり、さらにノズル位置によ
るピツチの押出量変化に連なることを見いだした。従つ
て、冷却気体は紡糸口金面に直接吹き付けることなく、
紡糸口金より下部に吹き出すことが重要である。
冷却気体は1〜30cm/secを越えるような風速では紡出糸
条のたわみが大きくなり場合によつては糸切れを引き起
こす。1cm/secよりも小さい風速では冷却効果が不十分
となる。冷却気体としては窒素などの不活性ガスあるい
は空気が用いられる。
本発明の整流体は、またそれ自身でも冷却手段を有して
いることもできる。この場合、整流体の底面あるいは側
面より冷却気体を導入し、この冷却気体を整流体側面に
設けた排出孔より口金下部に吹き付けることにより極め
て効果的に冷却を行うことができ、紡出糸条の外側から
内側に向かつて吹き付ける前記冷却手段と相まつて均一
な冷却を行うことがより一層可能となる。
特にノズル配列が5列以上のマルチフイラメント紡糸に
おいては、各列のノズルから押し出されるピツチ繊維糸
条があたかも一種のカーテンの役を果たすため、紡糸パ
ツク下方外周部に設けた環状の吹き出し口からの冷却気
体は内側の紡出繊維を十分に冷却するまでには至らず、
均一な冷却が困難となる。
本発明においては、ノズル配列が4列以下の紡糸の場合
には、整流体が冷却手段を具備している場合には勿論の
こと、具備していない場合でも十分に均一な冷却が確保
されるが、ノズル配列が5列以上の場合には整流体にも
冷却手段を具備することが極めて有効である。
整流体に設けた冷却手段は、整流体の底面あるいは側面
(特に下方側面が好ましい)から冷却気体を導入するた
めの導入口を有し、ノズルより押し出されるピツチ繊維
の延伸域に相当する口金直下3〜35mmの範囲の側面に開
孔した排出孔を有しているものが好ましい。冷却気体は
該導入口より導入され該排出孔より口金面に直接吹き付
けることなく吹き出される。この場合の冷却気体の風速
は1〜30cm/sec、好ましくは1〜15cm/secである。
第1図に本発明の溶融紡糸装置の1例を示す。第2図に
本発明の整流体の例を示す。(a)は円柱、(b)は円
錐台を示す。第3図に冷却手段を有する整流体の例であ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の溶融紡糸装置の1例を示す概略断面図
であり、第2図および第3図は整流体の1例を示す概略
断面図である。 1:紡糸パツク、2:ヒーター、3:紡糸口金、4:整流体、5:
断熱材、6:冷却手段、7:冷却気体吹き出し口、8:紡出
糸、9:止めビス、10,10′:冷却気体導入口、11,11′:
冷却気体、12:冷却気体導入口、13:冷却気体吹き出し
口。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭50−8215(JP,U) 特公 昭58−12365(JP,B2)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】石油系もしくは石炭系のピッチを溶融紡糸
    してマルチフィラメントを製造するに際し、溶融した該
    ピッチを、環状もしくは同心円状に配列したノズルを有
    する紡糸口金の紡出側中央部に該ノズルの最内側列の直
    径より3mm以上小さい断面直径を有し且つ2cm以上の長さ
    を有する整流体を設け、さらに紡出糸に向けて冷却気体
    を吹き出すための環状吹き出し口を有する冷却手段を紡
    糸パックの下方外周部に設けると共に紡糸パックと該冷
    却手段との間隙を断熱材でシールしてなりさらに紡糸筒
    をもたない溶融紡糸装置を用いて紡糸することを特徴と
    するピッチ繊維の製造法。
JP60041089A 1985-03-04 1985-03-04 ピッチ繊維の製造法 Expired - Fee Related JPH0684568B2 (ja)

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