JPS61201005A - 溶融紡糸装置 - Google Patents
溶融紡糸装置Info
- Publication number
- JPS61201005A JPS61201005A JP60041089A JP4108985A JPS61201005A JP S61201005 A JPS61201005 A JP S61201005A JP 60041089 A JP60041089 A JP 60041089A JP 4108985 A JP4108985 A JP 4108985A JP S61201005 A JPS61201005 A JP S61201005A
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- JP
- Japan
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- spinning
- cooling
- cooling gas
- present
- flow regulator
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-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
- D01D5/088—Cooling filaments, threads or the like, leaving the spinnerettes
-
- D—TEXTILES; PAPER
- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
- D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Textile Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は溶融紡糸装置に関する。特にピッチ系炭素繊維
用のマルチフィラメント紡糸に好適な溶融紡糸装置に関
する。
用のマルチフィラメント紡糸に好適な溶融紡糸装置に関
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（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、通常紡糸パック、遅延冷却部お
よび冷却風吹田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 ａ
ｍ 、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。
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（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、通常紡糸パック、遅延冷却部お
よび冷却風吹田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 ａ
ｍ 、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ッ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
よびピッ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ッ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
がヒューム化して口金ノズル周辺を汚すことは避けられ
ず、長時間にわたっ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。さらにピッ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。従って、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ッチ繊
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。
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
よびピッ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ッ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
がヒューム化して口金ノズル周辺を汚すことは避けられ
ず、長時間にわたっ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。さらにピッ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。従って、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ッチ繊
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、紡糸されるピッ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
ムースに行ってピッチ繊維の均一な冷却を確保すること
が長時間の安出されたマルチフィラメントを均一に冷却
して糸切れを防止するとともに繊度ムラを抑制し、長時
間にわたって安定した紡糸を行うための溶融紡糸装置の
開発に成功した。
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、紡糸されるピッ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
ムースに行ってピッチ繊維の均一な冷却を確保すること
が長時間の安出されたマルチフィラメントを均一に冷却
して糸切れを防止するとともに繊度ムラを抑制し、長時
間にわたって安定した紡糸を行うための溶融紡糸装置の
開発に成功した。
即ち本発明は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３論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る溶融紡
糸装置を提供するものである。
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３論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る溶融紡
糸装置を提供するものである。
通常、溶融紡糸においては紡出される糸条に冷却気体を
吹き込み、紡出糸条を冷却・延伸して紡糸を行っている
が、この冷却気体は固化熱あるいは輻射熱により加熱さ
れ紡糸口金下の中央部に滞留するためこの加熱された気
体を速やかに下方に排除しなければ紡出糸条を均一に冷
却することば不可能となる。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。
吹き込み、紡出糸条を冷却・延伸して紡糸を行っている
が、この冷却気体は固化熱あるいは輻射熱により加熱さ
れ紡糸口金下の中央部に滞留するためこの加熱された気
体を速やかに下方に排除しなければ紡出糸条を均一に冷
却することば不可能となる。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。
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列す
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（ピッチサークル）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、外乱によっても若干のた
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、最内側列のピッチサーク
ルよりも３ｍ＋ｓ以上小さい断面直径とすることが好ま
しく、また２５＋ｍａ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、３〜２５、、好ましく
は５〜２０ｍ小さくする。
。ノズルは環状あるいは同心円状に１列あるいは２列す
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（ピッチサークル）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、外乱によっても若干のた
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、最内側列のピッチサーク
ルよりも３ｍ＋ｓ以上小さい断面直径とすることが好ま
しく、また２５＋ｍａ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、３〜２５、、好ましく
は５〜２０ｍ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。従って、本発明の整流体の長さは２ａ
ｎ以上とするのが好ましく、例えば２〜２０師、好まし
くは３．５〜２０ｃｍとする。
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。従って、本発明の整流体の長さは２ａ
ｎ以上とするのが好ましく、例えば２〜２０師、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ックの下方外周部に、紡
糸パッ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って冷却気体を
吹き付ける環状の吹出口を備えている。
糸パッ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って冷却気体を
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なめ下方に排出せず口金
下に漂う現象が生じ、紡糸パッ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
パックと冷却手段に間隙が存在する場合には間隙にとニ
ームが滞留する。さらに紡糸パッ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。本発明では紡糸パックと冷却手
段の間に断熱材を挿入し間隙をシールすることにより、
ヒユームの滞留が防止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。
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なめ下方に排出せず口金
下に漂う現象が生じ、紡糸パッ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
パックと冷却手段に間隙が存在する場合には間隙にとニ
ームが滞留する。さらに紡糸パッ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。本発明では紡糸パックと冷却手
段の間に断熱材を挿入し間隙をシールすることにより、
ヒユームの滞留が防止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、石綿入珪藻上板、ロックウー
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。
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って
冷却気体を吹き付ける環状の吹き出し口を備えている。
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
ッ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
によるピッチの押出量変化に連なることを見いだした。
となく口金下部に導入されねばならない。口金は紡糸パ
ッ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
によるピッチの押出量変化に連なることを見いだした。
従って、冷却気体は紡糸口金面に直接吹き付けることな
（、紡糸口金より下部に吹き出すことが重要である。
（、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１〜３０ ａｍ ／ 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っては
糸切れを引き起こす。１ ａｍ ／ ｓｅｅ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。
風速では紡出糸条のたわみが大きくなり場合によっては
糸切れを引き起こす。１ ａｍ ／ ｓｅｅ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
内側に向かって吹き付ける前記冷却手段と相まって均一
な冷却を行うことがより一層可能となる。
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
内側に向かって吹き付ける前記冷却手段と相まって均一
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列以上のマルチフィラメント紡糸に
おいては、各列のノズルから押し出されるピッチ繊維糸
条があたかも一種のカーテンの役を果たすため、紡糸パ
ッ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。
おいては、各列のノズルから押し出されるピッチ繊維糸
条があたかも一種のカーテンの役を果たすため、紡糸パ
ッ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。
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ッチ繊維
の延伸域に相当する口金直下３〜３５胴の範囲の側面に
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１〜３０ ａｍ ／ ｓｅｅ 、好ましくは１〜１
５ｃｒｌＩ／Ｓｅｅである。
（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ッチ繊維
の延伸域に相当する口金直下３〜３５胴の範囲の側面に
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１〜３０ ａｍ ／ ｓｅｅ 、好ましくは１〜１
５ｃｒｌＩ／Ｓｅｅ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、（
ｂｌ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。
ｂｌ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。
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：紡糸パック、 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。 第３図 （α）（ｂ） （Ｃ） （ｄ）（ｅ）
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：紡糸パック、 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。 第３図 （α）（ｂ） （Ｃ） （ｄ）（ｅ）
Claims (1)
- 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３ｍ
ｍ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る溶融紡糸装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041089A JPH0684568B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | ピッチ繊維の製造法 |
| DE3607057A DE3607057C2 (de) | 1985-03-04 | 1986-03-04 | Schmelzspinneinrichtung |
| FR8602999A FR2578273B1 (fr) | 1985-03-04 | 1986-03-04 | Appareil de filage de matiere fondue. |
| GB8605250A GB2171954B (en) | 1985-03-04 | 1986-03-04 | Melt spinning apparatus |
| US07/242,699 US4850836A (en) | 1985-03-04 | 1988-09-09 | Melt spinning apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60041089A JPH0684568B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | ピッチ繊維の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201005A true JPS61201005A (ja) | 1986-09-05 |
| JPH0684568B2 JPH0684568B2 (ja) | 1994-10-26 |
Family
ID=12598743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60041089A Expired - Fee Related JPH0684568B2 (ja) | 1985-03-04 | 1985-03-04 | ピッチ繊維の製造法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4850836A (ja) |
| JP (1) | JPH0684568B2 (ja) |
| DE (1) | DE3607057C2 (ja) |
| FR (1) | FR2578273B1 (ja) |
| GB (1) | GB2171954B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US5527178A (en) * | 1993-05-24 | 1996-06-18 | Courtaulds Fibres (Holdings) Limited | Jet assembly |
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