JPH0770828A - 炭素繊維の製造方法 - Google Patents
炭素繊維の製造方法Info
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- JPH0770828A JPH0770828A JP21279193A JP21279193A JPH0770828A JP H0770828 A JPH0770828 A JP H0770828A JP 21279193 A JP21279193 A JP 21279193A JP 21279193 A JP21279193 A JP 21279193A JP H0770828 A JPH0770828 A JP H0770828A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 合理的な生産増強手段。
【構成】 有機質前躯体の糸条を、低温炉から順次高温
炉を通過させる際に、低温炉では、有機質前躯体の糸条
を横一列に平行に並べた糸条帯で通過させ、高温炉１に
移行させる段階で、糸条帯Ｙを複数の糸条ブロックＹ1
〜Ｙ4 に分割して各糸条ブロック単位で糸道を変更し、
糸条ブロック内では各糸条が横一列に平行に、糸条ブロ
ック相互間では所定の間隔を保って重なる方向に再配列
した後、高温炉１を通過させる。高温炉をコンパクトに
構成できるので、少ない投資で生産量の増強を実施でき
る。
炉を通過させる際に、低温炉では、有機質前躯体の糸条
を横一列に平行に並べた糸条帯で通過させ、高温炉１に
移行させる段階で、糸条帯Ｙを複数の糸条ブロックＹ1
〜Ｙ4 に分割して各糸条ブロック単位で糸道を変更し、
糸条ブロック内では各糸条が横一列に平行に、糸条ブロ
ック相互間では所定の間隔を保って重なる方向に再配列
した後、高温炉１を通過させる。高温炉をコンパクトに
構成できるので、少ない投資で生産量の増強を実施でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、生産性に優れた炭素繊
維の製造方法に関するものである。
維の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維は、有機質前躯体糸条を、比較
的低温の炉から順次高温の炉を通過させ、炭素化して製
造する。通常、低温域の炉は、酸化雰囲気下で有機質前
躯体糸条を熱処理するが、この際、有機質前躯体糸条は
酸化反応して発熱する。この反応熱が糸条内部に蓄熱し
て発火しないように、熱処理温度を２００〜３００℃と
低く設定するため、所定の耐炎化繊維を得るには長時間
の熱処理が必要である。また、この低温炉で糸切れが発
生した場合、糸切れした糸条と隣接する糸条が重なって
糸束が大きくなると発熱と放熱のバランスが崩れて発火
し、炉内の全糸条が焼け切れることがある。従って、低
温域の熱処理方法としては、所定の間隔をおいて横１列
に並べた有機質前躯体糸条を、炉の上下、あるいは左右
に設置したローラによってジグザグに移送しながら熱処
理する方法が、糸切れ発生時の影響も小さく、かつ長時
間の熱処理方法として好ましい。特開昭６０−９９１８
号公報には、炉の上下に設置したローラ群によってジグ
ザグに移送しながら熱処理する方法、特公昭５７−６０
４４７号公報には炉の左右に設置したローラ群によって
ジグザグに移送しながら熱処理する方法が記載されてお
り、いずれも低温域の熱処理方法として好ましい例であ
る。
的低温の炉から順次高温の炉を通過させ、炭素化して製
造する。通常、低温域の炉は、酸化雰囲気下で有機質前
躯体糸条を熱処理するが、この際、有機質前躯体糸条は
酸化反応して発熱する。この反応熱が糸条内部に蓄熱し
て発火しないように、熱処理温度を２００〜３００℃と
低く設定するため、所定の耐炎化繊維を得るには長時間
の熱処理が必要である。また、この低温炉で糸切れが発
生した場合、糸切れした糸条と隣接する糸条が重なって
糸束が大きくなると発熱と放熱のバランスが崩れて発火
し、炉内の全糸条が焼け切れることがある。従って、低
温域の熱処理方法としては、所定の間隔をおいて横１列
に並べた有機質前躯体糸条を、炉の上下、あるいは左右
に設置したローラによってジグザグに移送しながら熱処
理する方法が、糸切れ発生時の影響も小さく、かつ長時
間の熱処理方法として好ましい。特開昭６０−９９１８
号公報には、炉の上下に設置したローラ群によってジグ
ザグに移送しながら熱処理する方法、特公昭５７−６０
４４７号公報には炉の左右に設置したローラ群によって
ジグザグに移送しながら熱処理する方法が記載されてお
り、いずれも低温域の熱処理方法として好ましい例であ
る。
【０００３】低温炉で熱処理の完了した糸条は、糸条が
酸化されないように炉内を６００℃をこえる不活性ガス
雰囲気で満たした高温炉を連続的に通過させて、炭素繊
維に転化する。炭素繊維に転化しつつある糸条は極めて
弱く、毛羽立ちしたり、甚だしいときには糸切れするの
で、慎重に走行させなければならない。またこの過程
は、極めて短時間で炭素繊維に転化すること、糸条の昇
温速度が品質に大きく影響すること、炭素繊維への転化
の段階で大量の分解物が発生し、糸条を炉内に繰り返し
通過させると分解物で糸条が汚染され品質低下の原因に
なることなどから、通常１パスで熱処理を完了させてい
る。
酸化されないように炉内を６００℃をこえる不活性ガス
雰囲気で満たした高温炉を連続的に通過させて、炭素繊
維に転化する。炭素繊維に転化しつつある糸条は極めて
弱く、毛羽立ちしたり、甚だしいときには糸切れするの
で、慎重に走行させなければならない。またこの過程
は、極めて短時間で炭素繊維に転化すること、糸条の昇
温速度が品質に大きく影響すること、炭素繊維への転化
の段階で大量の分解物が発生し、糸条を炉内に繰り返し
通過させると分解物で糸条が汚染され品質低下の原因に
なることなどから、通常１パスで熱処理を完了させてい
る。
【０００４】上記のように低温域の熱処理に長時間を要
すること、高温炉は１パスであることなどから、炭素繊
維の需要が増大し、生産量を増やそうとしても、焼成速
度を上げて生産能力を増強することには炉長が長くなる
ために限界がある。このため、同時に多糸条を投入して
生産能力を上げることが検討されているが、前記の公報
に記載の熱処理炉では、糸条がローラ軸方向に横１列に
配置されていて、糸条数を増やすとそれに比例して炉幅
が広くなって大型化し、設備費や消費エネルギーが増大
するなどの欠点がある。また、特に２０００℃以上の高
温炉では、ヒータおよび炉材質の制約から広幅化は難し
く、限界があった。
すること、高温炉は１パスであることなどから、炭素繊
維の需要が増大し、生産量を増やそうとしても、焼成速
度を上げて生産能力を増強することには炉長が長くなる
ために限界がある。このため、同時に多糸条を投入して
生産能力を上げることが検討されているが、前記の公報
に記載の熱処理炉では、糸条がローラ軸方向に横１列に
配置されていて、糸条数を増やすとそれに比例して炉幅
が広くなって大型化し、設備費や消費エネルギーが増大
するなどの欠点がある。また、特に２０００℃以上の高
温炉では、ヒータおよび炉材質の制約から広幅化は難し
く、限界があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は炭素繊維の製
造プロセスにおいて、糸条数の増加に伴い高温炉が大型
化するという問題を解決し、設備費およびエネルギー面
で経済的な炭素繊維の製造方法を提供することを目的と
する。
造プロセスにおいて、糸条数の増加に伴い高温炉が大型
化するという問題を解決し、設備費およびエネルギー面
で経済的な炭素繊維の製造方法を提供することを目的と
する。
【０００６】
【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の課
題を解決するための合理的手段を研究した結果、以下に
記述するように前記の目的が低温工程と高温工程とで糸
条の配列を変更することによって達成できることがわか
り、本発明に到達した。すなわち、処理中の糸条が酸化
反応によって発熱している低温工程では、糸切れ時、糸
切れ糸条が隣接糸条と重なって発火する恐れがあるた
め、糸切れ糸条が隣接糸条に重なりにくい、糸条をロー
ラ軸方向に横１列に並べる配列が好ましいが、高温工程
では糸切れ糸条が隣接糸条と重なっても問題がなく、従
来の配列でなくとも品質面、操業面、装置の構造上のい
ずれにも特に問題のないことが判明した。
題を解決するための合理的手段を研究した結果、以下に
記述するように前記の目的が低温工程と高温工程とで糸
条の配列を変更することによって達成できることがわか
り、本発明に到達した。すなわち、処理中の糸条が酸化
反応によって発熱している低温工程では、糸切れ時、糸
切れ糸条が隣接糸条と重なって発火する恐れがあるた
め、糸切れ糸条が隣接糸条に重なりにくい、糸条をロー
ラ軸方向に横１列に並べる配列が好ましいが、高温工程
では糸切れ糸条が隣接糸条と重なっても問題がなく、従
来の配列でなくとも品質面、操業面、装置の構造上のい
ずれにも特に問題のないことが判明した。
【０００７】そこで本発明は、有機質前躯体の糸条を、
低温炉から順次高温炉を通過させて炭素化する炭素繊維
製造方法において、低温炉では、有機質前躯体の糸条を
横一列に平行に並べた糸条帯で炉内をジグザグに繰り返
して通過させ、ついで、高温炉に移行させる段階で、糸
条帯を複数の糸条ブロックに分割して各糸条ブロック単
位で糸道を変更し、糸条ブロック内では各糸条が横一列
に平行に、糸条ブロック相互間では所定の間隔を保って
重なる方向に再配列した後、高温炉を通過させることを
特徴とする炭素繊維の製造方法を提供する。ここに、前
記の低温炉を、２００〜３００℃の酸化雰囲気の炉と
し、高温炉を６００℃をこえる不活性雰囲気の炉とし
て、糸条を配列することが望ましい。
低温炉から順次高温炉を通過させて炭素化する炭素繊維
製造方法において、低温炉では、有機質前躯体の糸条を
横一列に平行に並べた糸条帯で炉内をジグザグに繰り返
して通過させ、ついで、高温炉に移行させる段階で、糸
条帯を複数の糸条ブロックに分割して各糸条ブロック単
位で糸道を変更し、糸条ブロック内では各糸条が横一列
に平行に、糸条ブロック相互間では所定の間隔を保って
重なる方向に再配列した後、高温炉を通過させることを
特徴とする炭素繊維の製造方法を提供する。ここに、前
記の低温炉を、２００〜３００℃の酸化雰囲気の炉と
し、高温炉を６００℃をこえる不活性雰囲気の炉とし
て、糸条を配列することが望ましい。
【０００８】さらに、前記のように低温炉と高温炉との
間で糸条の配列を変更し、高温炉内を通過させる手段に
は、（１） 横一列に平行に並べて低温炉を通過させた
糸条帯を、少なくとも１個の第１ローラを用いて走行方
向を転換し、（２） 第１ローラを通過した糸条帯を、
相互に離れて配置された複数のローラであって、各ロー
ラの中心を通り軸と直交する面が一方の側で相互に接近
するように配置された第２ローラを用い、複数の糸条ブ
ロックに分割すると共に前記の各面が相互に接近する方
向へ走行させ、（３） 第２ローラを通過した各糸条ブ
ロックを、相互に離され、かつ各糸条ブロックに対応し
て多段重ねに配置された複数の第３ローラを用い、各糸
条ブロックの走行方向を転換すると共に各糸条ブロック
が間隔をおいて重なるように集合させ、（４） 第３ロ
ーラを通過した各糸条ブロックを、相互に離され、か
つ、多段重ねに配置された複数の第４ローラを用い、各
糸条ブロックの走行方向が所定の間隔をおいて重なるよ
うに転換し、（５） 第４ローラを通過した各糸条ブロ
ックを高温炉に通過させた後、各糸条ブロックを、相互
に離され、かつ、多段重ねに配置された複数の第５ロー
ラを用いて引取ることにより、高温炉内の糸条ブロック
の多段重ね配置を形成することが望ましい。そして、少
なくとも第２ローラおよび第４ローラには、溝付きロー
ラを採用すること、かつ、溝付きローラの軸と直交する
面に対する、各溝付きローラの入り側および出側の糸条
の傾き角θが、下記の（１）式を満足することが好まし
い。
間で糸条の配列を変更し、高温炉内を通過させる手段に
は、（１） 横一列に平行に並べて低温炉を通過させた
糸条帯を、少なくとも１個の第１ローラを用いて走行方
向を転換し、（２） 第１ローラを通過した糸条帯を、
相互に離れて配置された複数のローラであって、各ロー
ラの中心を通り軸と直交する面が一方の側で相互に接近
するように配置された第２ローラを用い、複数の糸条ブ
ロックに分割すると共に前記の各面が相互に接近する方
向へ走行させ、（３） 第２ローラを通過した各糸条ブ
ロックを、相互に離され、かつ各糸条ブロックに対応し
て多段重ねに配置された複数の第３ローラを用い、各糸
条ブロックの走行方向を転換すると共に各糸条ブロック
が間隔をおいて重なるように集合させ、（４） 第３ロ
ーラを通過した各糸条ブロックを、相互に離され、か
つ、多段重ねに配置された複数の第４ローラを用い、各
糸条ブロックの走行方向が所定の間隔をおいて重なるよ
うに転換し、（５） 第４ローラを通過した各糸条ブロ
ックを高温炉に通過させた後、各糸条ブロックを、相互
に離され、かつ、多段重ねに配置された複数の第５ロー
ラを用いて引取ることにより、高温炉内の糸条ブロック
の多段重ね配置を形成することが望ましい。そして、少
なくとも第２ローラおよび第４ローラには、溝付きロー
ラを採用すること、かつ、溝付きローラの軸と直交する
面に対する、各溝付きローラの入り側および出側の糸条
の傾き角θが、下記の（１）式を満足することが好まし
い。
【０００９】 θ＜Ｔ-0.5×１００ （１） θ：溝付きローラの入り側およびで出側の糸条の傾き角 Ｔ：張力
【００１０】
【作用および実施態様例】本発明の炭素繊維の製造方法
は、低温工程では、有機質前躯体の糸条を横一列に平行
に並べて処理し、高温工程では、糸条帯を、複数の糸条
ブロックに分割し、その分割した各糸条ブロックを、多
段重ねに再配列して炉を通過させるものである。しか
し、前記したように製造工程での糸条は非常にデリケー
トであって、再配列する手段にはとくに留意する必要が
ある。本発明において、低温工程と高温工程の境界、す
なわち低温炉と高温炉との区別は、２００〜３００℃の
酸化雰囲気の炉を低温炉とし、６００℃をこえる不活性
雰囲気の炉を高温炉として、糸条を配列することが望ま
しい。しかし、有機質前躯体の種類や製造条件によって
は、糸条を再配列する工程上の位置を前後させることは
可能である。
は、低温工程では、有機質前躯体の糸条を横一列に平行
に並べて処理し、高温工程では、糸条帯を、複数の糸条
ブロックに分割し、その分割した各糸条ブロックを、多
段重ねに再配列して炉を通過させるものである。しか
し、前記したように製造工程での糸条は非常にデリケー
トであって、再配列する手段にはとくに留意する必要が
ある。本発明において、低温工程と高温工程の境界、す
なわち低温炉と高温炉との区別は、２００〜３００℃の
酸化雰囲気の炉を低温炉とし、６００℃をこえる不活性
雰囲気の炉を高温炉として、糸条を配列することが望ま
しい。しかし、有機質前躯体の種類や製造条件によって
は、糸条を再配列する工程上の位置を前後させることは
可能である。
【００１１】以下に、実施態様例をあげ、図面を参照し
ながら、本発明の炭素繊維の製造方法を具体的に説明す
る。図１は、本発明に係る炭素繊維の製造方法におい
て、糸条帯を複数の糸条ブロックに分割し、重ねるため
に用いる装置部分の実施態様例を模式的に示す平面図、
図２は、図１に示した装置の模式的な側面図である。図
１および図２において、１は不活性雰囲気の高温炉、Ｙ
は酸化雰囲気の低温炉を通過し、横一列に並べられてい
る糸条帯、Ｙ1 〜Ｙ4 は糸条帯Ｙを分割した糸条ブロッ
ク、Ｔは炭素繊維糸条である。
ながら、本発明の炭素繊維の製造方法を具体的に説明す
る。図１は、本発明に係る炭素繊維の製造方法におい
て、糸条帯を複数の糸条ブロックに分割し、重ねるため
に用いる装置部分の実施態様例を模式的に示す平面図、
図２は、図１に示した装置の模式的な側面図である。図
１および図２において、１は不活性雰囲気の高温炉、Ｙ
は酸化雰囲気の低温炉を通過し、横一列に並べられてい
る糸条帯、Ｙ1 〜Ｙ4 は糸条帯Ｙを分割した糸条ブロッ
ク、Ｔは炭素繊維糸条である。
【００１２】まず、クリールスタンドに掛けられたチー
ズから解じょされた有機質前躯体の糸条は、横一列に配
列された状態で、酸化雰囲気の１基ないし複数基の低温
炉（不図示）を通過して第１ローラ１０に至る。低温炉
中で有機質前躯体の糸条は、通常、２００〜３００℃に
加熱され、一部が気体またはタール状物質に分解されて
糸条から蒸散し、炭素繊維の中間体になる。なお、糸条
帯Ｙ自体が複数あって多段に配列されていてもよく、こ
れに対応して、第１ローラが複数本であつてもよい。糸
条帯Ｙは、第１ローラ１０によって、走行方向を転換す
る。走行方向を転換した糸条帯Ｙは、対応して設けられ
た複数の第２ローラ２１〜２４によって複数の糸条ブロ
ックＹ1 〜Ｙ4 に分割される。糸条ブロックの数や幅
は、炭化炉１の内部寸法などにもとづいて決めればよ
い。第２ローラ２１〜２４は、相互に離されて配置され
た複数のローラ２１〜２４から構成されているが、各ロ
ーラ２１〜２４は、ローラ２１〜２４の中心を通り軸と
直交する面Ｐ1 〜Ｐ4 が一方の側でそれぞれ接近するよ
う（図のＰ1 〜Ｐ4 の矢印方向）に配置されている。糸
条ブロックＹ1 〜Ｙ4 は、第２ローラ２１〜２４におい
て、第１のローラ１０の巻回し方向とは逆の方向に巻回
しされて、前記各面の接近する側へそれぞれ走行方向を
転換する。
ズから解じょされた有機質前躯体の糸条は、横一列に配
列された状態で、酸化雰囲気の１基ないし複数基の低温
炉（不図示）を通過して第１ローラ１０に至る。低温炉
中で有機質前躯体の糸条は、通常、２００〜３００℃に
加熱され、一部が気体またはタール状物質に分解されて
糸条から蒸散し、炭素繊維の中間体になる。なお、糸条
帯Ｙ自体が複数あって多段に配列されていてもよく、こ
れに対応して、第１ローラが複数本であつてもよい。糸
条帯Ｙは、第１ローラ１０によって、走行方向を転換す
る。走行方向を転換した糸条帯Ｙは、対応して設けられ
た複数の第２ローラ２１〜２４によって複数の糸条ブロ
ックＹ1 〜Ｙ4 に分割される。糸条ブロックの数や幅
は、炭化炉１の内部寸法などにもとづいて決めればよ
い。第２ローラ２１〜２４は、相互に離されて配置され
た複数のローラ２１〜２４から構成されているが、各ロ
ーラ２１〜２４は、ローラ２１〜２４の中心を通り軸と
直交する面Ｐ1 〜Ｐ4 が一方の側でそれぞれ接近するよ
う（図のＰ1 〜Ｐ4 の矢印方向）に配置されている。糸
条ブロックＹ1 〜Ｙ4 は、第２ローラ２１〜２４におい
て、第１のローラ１０の巻回し方向とは逆の方向に巻回
しされて、前記各面の接近する側へそれぞれ走行方向を
転換する。
【００１３】第２ローラ２１〜２４で方向転換した糸条
ブロックＹ1 〜Ｙ4 は、相互に離され多段重ねに配置さ
れた第３ローラ３１〜３４によって、それぞれ方向転換
される。同時に、糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 の面に垂直方
向に、所要の間隔をおいて重なるように集められる。第
３ローラ３１〜３４で方向転換した各糸条ブロックＹ1
〜Ｙ4 は、そのまま高温炉に導入してもよい。しかし、
本実施態様例では、各糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 が炭化炉
１内で所定の間隔になるように、離れて平行、かつ多段
に配置された第４ローラ４１〜４４によってそれぞれ方
向転換された後、所定の間隔を保持したまま、高温炉１
へと導入されている。
ブロックＹ1 〜Ｙ4 は、相互に離され多段重ねに配置さ
れた第３ローラ３１〜３４によって、それぞれ方向転換
される。同時に、糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 の面に垂直方
向に、所要の間隔をおいて重なるように集められる。第
３ローラ３１〜３４で方向転換した各糸条ブロックＹ1
〜Ｙ4 は、そのまま高温炉に導入してもよい。しかし、
本実施態様例では、各糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 が炭化炉
１内で所定の間隔になるように、離れて平行、かつ多段
に配置された第４ローラ４１〜４４によってそれぞれ方
向転換された後、所定の間隔を保持したまま、高温炉１
へと導入されている。
【００１４】高温炉１内は、低温炉よりも高い温度の不
活性雰囲気下におかれ、炭素繊維の中間体である糸条Ｙ
は、炭化されて炭素繊維Ｔになる。高温炉１は１基であ
ってもよいし、複数基に分割して直列に並べられた高温
炉を順次通過させてもよい。高温炉間にローラを設けて
糸条の走行方向を変更したり、規制することは自由であ
る。高温炉１を通過した各糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 は、
各軸が相互に離され、かつ、多段重ねに平行に配置され
た第５ローラ５１〜５４を介して、それぞれ引取られ
る。この結果、炭化炉１内で糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 の
多段重ね配置（図は、４段重ねを示す）が形成される。
なお、第４ローラ４１〜４４、および、第５ローラ５１
〜５４は、各軸が平行に配置されることが好ましい。こ
のように平行に配置されていると、糸条ブロックＹ1 〜
Ｙ4 も平行に配置され、加熱の均一性が向上する。
活性雰囲気下におかれ、炭素繊維の中間体である糸条Ｙ
は、炭化されて炭素繊維Ｔになる。高温炉１は１基であ
ってもよいし、複数基に分割して直列に並べられた高温
炉を順次通過させてもよい。高温炉間にローラを設けて
糸条の走行方向を変更したり、規制することは自由であ
る。高温炉１を通過した各糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 は、
各軸が相互に離され、かつ、多段重ねに平行に配置され
た第５ローラ５１〜５４を介して、それぞれ引取られ
る。この結果、炭化炉１内で糸条ブロックＹ1 〜Ｙ4 の
多段重ね配置（図は、４段重ねを示す）が形成される。
なお、第４ローラ４１〜４４、および、第５ローラ５１
〜５４は、各軸が平行に配置されることが好ましい。こ
のように平行に配置されていると、糸条ブロックＹ1 〜
Ｙ4 も平行に配置され、加熱の均一性が向上する。
【００１５】引き取られた炭素繊維糸条は、必要に応じ
て後処理や、さらに高温の処理を施された後、ワインダ
ーで巻き取られる。後処理装置やワインダーの構成に対
応するために、分割され、重ねられた各糸条ブロックＹ
1 〜Ｙ4 を、横一列の元の走行状態に戻すこともでき
る。元に戻す際には、第５ローラ５１〜５４を経て、ロ
ーラの配置を高温炉入口側とは逆順の構成にするとよ
い。
て後処理や、さらに高温の処理を施された後、ワインダ
ーで巻き取られる。後処理装置やワインダーの構成に対
応するために、分割され、重ねられた各糸条ブロックＹ
1 〜Ｙ4 を、横一列の元の走行状態に戻すこともでき
る。元に戻す際には、第５ローラ５１〜５４を経て、ロ
ーラの配置を高温炉入口側とは逆順の構成にするとよ
い。
【００１６】本発明の炭素繊維の製造方法は、第１〜第
５の各ローラがいずれも平ローラ（周面が平らなロー
ラ）であっても実施できる。しかし、第２ローラは、ロ
ーラの中心を通り、そのローラの軸と直交する面Ｐ1 〜
Ｐ4 が、一方の側（図の右側）でそれぞれ接近するよう
に配置され、第１ローラに対し軸が傾いているため、各
糸条間の間隔は、第２のローラで狭められる結果にな
る。このように糸条間の間隔が狭くなる度合いは、軸の
傾きに比例するので、中央部のローラよりも端部のロー
ラにおいて顕著となる。すなわち、第２ローラを通過し
た各糸条ブロックの糸条間隔は不均一になる。糸条間隔
に不均一が生ずるのを避けるには、少なくとも第２ロー
ラには、糸条ブロックに対応し、所定本数の溝を所定の
間隔で設けた溝付きのローラを用い、その間隔を規制す
ればよい。また、第２ローラとして、糸条ブロックの糸
条間隔よりも広い間隔の溝を設けた溝付きのローラを用
いると、第１のローラより移送されてくる糸条間隔より
も拡幅することも可能である。第２ローラ以外のローラ
においても、毛羽や糸切れ時の隣接糸条の巻き込みによ
る波及トラブルを避け、糸道を安定して糸条間隔を維持
するために、溝付きローラを使用することが好ましい。
５の各ローラがいずれも平ローラ（周面が平らなロー
ラ）であっても実施できる。しかし、第２ローラは、ロ
ーラの中心を通り、そのローラの軸と直交する面Ｐ1 〜
Ｐ4 が、一方の側（図の右側）でそれぞれ接近するよう
に配置され、第１ローラに対し軸が傾いているため、各
糸条間の間隔は、第２のローラで狭められる結果にな
る。このように糸条間の間隔が狭くなる度合いは、軸の
傾きに比例するので、中央部のローラよりも端部のロー
ラにおいて顕著となる。すなわち、第２ローラを通過し
た各糸条ブロックの糸条間隔は不均一になる。糸条間隔
に不均一が生ずるのを避けるには、少なくとも第２ロー
ラには、糸条ブロックに対応し、所定本数の溝を所定の
間隔で設けた溝付きのローラを用い、その間隔を規制す
ればよい。また、第２ローラとして、糸条ブロックの糸
条間隔よりも広い間隔の溝を設けた溝付きのローラを用
いると、第１のローラより移送されてくる糸条間隔より
も拡幅することも可能である。第２ローラ以外のローラ
においても、毛羽や糸切れ時の隣接糸条の巻き込みによ
る波及トラブルを避け、糸道を安定して糸条間隔を維持
するために、溝付きローラを使用することが好ましい。
【００１７】溝付きローラを使用して糸条間隔を規制す
る際に留意すべきは、溝付きローラの軸と直交する面に
対する、各溝付きローラの入り側および出側の糸条の傾
き角があまり大きいと、毛羽が発生しやすいことであ
る。試行錯誤の結果、その傾き角θが、入り側および出
側ともに、前記の（１）式を満足することが好ましいこ
とがわかった。
る際に留意すべきは、溝付きローラの軸と直交する面に
対する、各溝付きローラの入り側および出側の糸条の傾
き角があまり大きいと、毛羽が発生しやすいことであ
る。試行錯誤の結果、その傾き角θが、入り側および出
側ともに、前記の（１）式を満足することが好ましいこ
とがわかった。
【００１８】
【実施例】単糸繊度が１デニール、フィラメント数１２
０００のアクリル系長繊維糸条１００本を同一ローラ上
に１０ｍｍピッチで等間隔に並べ、熱風が循環している
低温炉の左右に設置されたローラによって１ｍ／分でジ
グザグに走行して１５０分間の耐炎化処理を行なった。
０００のアクリル系長繊維糸条１００本を同一ローラ上
に１０ｍｍピッチで等間隔に並べ、熱風が循環している
低温炉の左右に設置されたローラによって１ｍ／分でジ
グザグに走行して１５０分間の耐炎化処理を行なった。
【００１９】低温炉を出て横１列に平行して走行する１
００本の繊維糸条を横幅方向に４ブロックに分割し、図
１に示したローラ配置（第１〜第５ローラは全て１０ｍ
ｍピッチの溝ローラ）によって各糸条ブロックの走行方
向を転換し、各糸条ブロックが上下方向に２０ｍｍ間隔
で重なる４段糸道とした。
００本の繊維糸条を横幅方向に４ブロックに分割し、図
１に示したローラ配置（第１〜第５ローラは全て１０ｍ
ｍピッチの溝ローラ）によって各糸条ブロックの走行方
向を転換し、各糸条ブロックが上下方向に２０ｍｍ間隔
で重なる４段糸道とした。
【００２０】次いでＮ2 で充満された実質的加熱部が５
００〜１５００℃の温度分布を有する炭化炉に導入して
１分間の熱処理を行ない、さらに実質的加熱部が１５０
０〜３０００℃の温度分布を有する黒鉛化炉に導入して
黒鉛化繊維に転化した後、炭化炉入口側と逆順の溝ロー
ラ配置によって糸道を４段糸道から元の横１列に平行し
て走行する糸道に復元した。
００〜１５００℃の温度分布を有する炭化炉に導入して
１分間の熱処理を行ない、さらに実質的加熱部が１５０
０〜３０００℃の温度分布を有する黒鉛化炉に導入して
黒鉛化繊維に転化した後、炭化炉入口側と逆順の溝ロー
ラ配置によって糸道を４段糸道から元の横１列に平行し
て走行する糸道に復元した。
【００２１】上記糸道で工程張力を変更すると共に、糸
条が走行する溝の位置を変えた製品の毛羽数を測定した
結果、製品の毛羽レベルを糸道を変更しない製品と同等
とするためには、溝ローラへの繊維糸条の入、出角度θ
が、前記の（１）式を満足することが好ましいことがわ
かった。結果を表１に示す。
条が走行する溝の位置を変えた製品の毛羽数を測定した
結果、製品の毛羽レベルを糸道を変更しない製品と同等
とするためには、溝ローラへの繊維糸条の入、出角度θ
が、前記の（１）式を満足することが好ましいことがわ
かった。結果を表１に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明の炭素繊維の製造方法を利用すれ
ば、少なくとも高温炉内では、糸条をコンパクトに配列
できるので、高温炉を合理的、かつ経済的に製作するこ
とができ、炭素繊維の製造工程の合理化、生産量の増大
に寄与する。具体的な、糸条の配列の変更に、溝付きロ
ーラを使用し、溝付きローラの軸と直交する面に対する
糸条の傾き角θが、前記の（１）式を満足すれば、再配
列しても炭素繊維が毛羽立したり品質低下することがな
く、本発明を実施できる。
ば、少なくとも高温炉内では、糸条をコンパクトに配列
できるので、高温炉を合理的、かつ経済的に製作するこ
とができ、炭素繊維の製造工程の合理化、生産量の増大
に寄与する。具体的な、糸条の配列の変更に、溝付きロ
ーラを使用し、溝付きローラの軸と直交する面に対する
糸条の傾き角θが、前記の（１）式を満足すれば、再配
列しても炭素繊維が毛羽立したり品質低下することがな
く、本発明を実施できる。
【図１】 本発明に係る炭素繊維の製造方法において、
糸条帯を複数の糸条ブロックに分割し、重ねるために用
いる装置部分の実施態様例を模式的に示す平面図。
糸条帯を複数の糸条ブロックに分割し、重ねるために用
いる装置部分の実施態様例を模式的に示す平面図。
【図２】 図１に示した装置の模式的な側面図。
１：炭化炉 １０：第１ローラ ２１〜２４：第２ローラ ３１〜３４：第３ローラ ４１〜４４：第４ローラ ５１〜５４：第５ローラ
Ｙ：糸条帯 Ｐ1 〜Ｐ4 ：第２ローラ２１〜２４の中心を通り、その
ローラの軸と直交する面 Ｙ1 〜Ｙ4 ：糸条ブロック
Ｔ：炭素繊維
Ｙ：糸条帯 Ｐ1 〜Ｐ4 ：第２ローラ２１〜２４の中心を通り、その
ローラの軸と直交する面 Ｙ1 〜Ｙ4 ：糸条ブロック
Ｔ：炭素繊維
Claims (4)
- 【請求項１】有機質前躯体の糸条を、低温炉から順次高
温炉を通過させて炭素化する炭素繊維製造方法におい
て、低温炉では、有機質前躯体の糸条を横一列に平行に
並べた糸条帯で炉内をジグザグに繰り返して通過させ、
ついで、高温炉に移行させる段階で、糸条帯を複数の糸
条ブロックに分割して各糸条ブロック単位で糸道を変更
し、糸条ブロック内では各糸条が横一列に平行に、糸条
ブロック相互間では所定の間隔を保って重なる方向に再
配列した後、高温炉を通過させることを特徴とする炭素
繊維の製造方法。 - 【請求項２】低温炉が２００〜３００℃の酸化雰囲気の
炉であり、高温炉が６００℃をこえる不活性雰囲気の炉
であることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊維の製
造方法。 - 【請求項３】（１） 横一列に平行に並べて低温炉を通
過させた糸条帯を、少なくとも１個の第１ローラを用い
て走行方向を転換し、 （２） 第１ローラを通過した糸条帯を、相互に離れて
配置された複数のローラであって、各ローラの中心を通
り軸と直交する面が一方の側で相互に接近するように配
置された第２ローラを用い、複数の糸条ブロックに分割
すると共に前記の各面が相互に接近する方向へ走行さ
せ、 （３） 第２ローラを通過した各糸条ブロックを、相互
に離され、かつ各糸条ブロックに対応して多段重ねに配
置された複数の第３ローラを用い、糸条ブロックの走行
方向を転換すると共に各糸条ブロックが間隔をおいて重
なるように集合させ、 （４） 第３ローラを通過した各糸条ブロックを、相互
に離され、かつ、多段重ねに配置された複数の第４ロー
ラを用い、各糸条ブロックの走行方向が所定の間隔をお
いて重なるように転換し、 （５） 第４ローラを通過した各糸条ブロックを高温炉
に通過させた後、各糸条ブロックを、相互に離され、か
つ、多段重ねに配置された複数の第５ローラを用いて引
取ることにより、高温炉内の糸条ブロックの多段重ね配
置を形成することを特徴とする、請求項１または請求項
２に記載の炭素繊維の製造方法。 - 【請求項４】少なくとも第２ローラおよび第４ローラを
溝付きローラにすると共に、溝付きローラの軸と直交す
る面に対する、各溝付きローラの入り側および出側の糸
条の傾き角θが下記の（１）式を満足することを特徴と
する、請求項３に記載の炭素繊維の製造方法。 θ＜Ｔ-0.5×１００ （１） θ：溝付きローラの入り側およびで出側の糸条の傾き角 Ｔ：張力
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5212791A JP3047695B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5212791A JP3047695B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0770828A true JPH0770828A (ja) | 1995-03-14 |
| JP3047695B2 JP3047695B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=16628447
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5212791A Expired - Lifetime JP3047695B2 (ja) | 1993-08-27 | 1993-08-27 | 炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3047695B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008138328A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維の製造装置 |
| JP2008196091A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維の製造方法及び製造装置 |
| US7749479B2 (en) | 2006-11-22 | 2010-07-06 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| CN102220663A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-10-19 | 江苏恒神纤维材料有限公司 | 一种碳纤维多层走丝碳化工艺及其装置 |
| CN102251319A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-11-23 | 江苏恒神纤维材料有限公司 | 一种碳纤维碳化装置 |
| JP2021519858A (ja) * | 2018-03-06 | 2021-08-12 | アーライト、インコーポレイテッド． | 繊維強化複合材料並びに同繊維強化複合材料の形成方法及び使用方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2532576T3 (es) | 2010-07-27 | 2015-03-30 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Método para producir haces de fibras de carbono |
-
1993
- 1993-08-27 JP JP5212791A patent/JP3047695B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9340905B2 (en) | 2006-11-22 | 2016-05-17 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US9121112B2 (en) | 2006-11-22 | 2015-09-01 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US7749479B2 (en) | 2006-11-22 | 2010-07-06 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US10151051B2 (en) | 2006-11-22 | 2018-12-11 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US9938643B2 (en) | 2006-11-22 | 2018-04-10 | Hexel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US8591859B2 (en) | 2006-11-22 | 2013-11-26 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US8871172B2 (en) | 2006-11-22 | 2014-10-28 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US8734754B2 (en) | 2006-11-22 | 2014-05-27 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| US9677195B2 (en) | 2006-11-22 | 2017-06-13 | Hexcel Corporation | Carbon fibers having improved strength and modulus and an associated method and apparatus for preparing same |
| JP2008138328A (ja) * | 2006-12-04 | 2008-06-19 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維の製造装置 |
| JP2008196091A (ja) * | 2007-02-15 | 2008-08-28 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維の製造方法及び製造装置 |
| CN102251319A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-11-23 | 江苏恒神纤维材料有限公司 | 一种碳纤维碳化装置 |
| CN102220663A (zh) * | 2011-06-07 | 2011-10-19 | 江苏恒神纤维材料有限公司 | 一种碳纤维多层走丝碳化工艺及其装置 |
| JP2021519858A (ja) * | 2018-03-06 | 2021-08-12 | アーライト、インコーポレイテッド． | 繊維強化複合材料並びに同繊維強化複合材料の形成方法及び使用方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3047695B2 (ja) | 2000-05-29 |
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