JPS62104921A - ピツチ繊維の遠心紡糸装置 - Google Patents

ピツチ繊維の遠心紡糸装置

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JPS62104921A
JPS62104921A JP60242373A JP24237385A JPS62104921A JP S62104921 A JPS62104921 A JP S62104921A JP 60242373 A JP60242373 A JP 60242373A JP 24237385 A JP24237385 A JP 24237385A JP S62104921 A JPS62104921 A JP S62104921A
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JP
Japan
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pitch
spinner disk
spinning
temperature
spinner
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JP60242373A
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Inventor
Hiroaki Shono
庄野 弘晃
Toshiaki Kikuchi
敏明 菊地
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JFE Steel Corp
Nitto Boseki Co Ltd
Original Assignee
Nitto Boseki Co Ltd
Kawasaki Steel Corp
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はピッチmttaの遠心紡糸装置に係り、より詳
しくは、石油または石炭のピッチを出発原料とする等方
性ピッチまたはメソフェース系ピッチを原料として用い
、これを加熱溶融し遠心紡糸することにより炭素繊維の
前駆体であるピッチ繊維を製造するピッチm雑の遠心紡
糸装置に関する。
(従来の技術) ピッチ繊維の遠心紡糸装置は、一般的に、頂壁、底壁、
及び頂壁と底壁とを接続する側壁を有し、該側壁には複
数の紡糸ノズルを形成したスピンナーディスクを備え、
このスピンナーディスクを高速回転させることにより、
スピンナーディスク内に供給された溶融ピッチを紡糸ノ
ズルを通してピッチ繊維へと紡糸するようになっている
。すなわち溶融ピッチはスピンナーディスクの高速回転
により生じる遠心力で紡糸ノズルより吐出され、吐出さ
れた溶融ピッチはスピンナーディスクの高速回転により
その周囲に生じる空気a!擦により延伸され、tSa化
され、ピッチ繊維となる。
このような遠心紡糸装置においては、溶融ピッチの遠心
紡糸時、溶融ピッチの繊維化を良好に行ない所望の断面
構造の炭素Inを得るために、遠心紡糸装置に対して何
らかの加熱手段を使用することが提案されていた。例え
ば特開昭57−154416号公報及び特開昭58− 203105号公報のものがそれである。
特開昭57−154416号公報は、330〜450℃
の温度及び10〜100ボイズの粘度に調整された溶融
ピッチを紡糸する際、ピッチ繊維の紡糸方向に230〜
400℃の温度の気体を通気しながら回転遠心紡糸する
ものを開示している。
特開昭58−203105号公報は、回転紡糸器の上面
又は下面にヒータを対面隔置し、ヒータに対面する底面
または上面に紡糸孔を形成したものを開示している。
(発明が解決しようとする問題点) 特開昭57−154416号公報および特開昭58−2
03105号公報のいずれもその加熱手段は、スピンナ
ーディスクから離れた位置にある熱源で加熱された高温
の気体をスピンナーディスクに接触させるか、スピンナ
ーディスクから隔置された熱源としてのヒータでスピン
ナーディスクを加熱するものであり、スピンナーディス
クに対する加熱としてはいわゆる間接加熱方式となって
いる。このような間接加熱方式においては、加熱源とス
ピンナーディスクの紡糸ノズルより吐出される時の溶融
ピッチとの温度差が大きくなり易い。
このためこのような間接加熱方式では溶融ピッチの吐出
温度を正確に制御することは困難であり、このことは溶
融ピッチの吐出mを増加させた場合は一層困難となる。
溶融ピッチの吐出温度を正確に制御できないと、溶融ピ
ッチの吐出量が変動し、ピッチ繊維の繊維径にバラツキ
が生じると共に、溶融ピッチのUUa化が良好に行なえ
なかったり、炭素繊維の断面構造の制御が思うように行
なえず、品質の低下を沼く。
また上記間接加熱方式では、溶融ピッチの吐出量を増加
させると溶融ピッチを吐出する紡糸ノズルの温度が設定
温度より低くなり易く、それを避けるためスピンナーデ
ィスク内に供給される溶融ピッチの温度を前記設定温度
に対応する吐出最適温度よりも高温に維持しておくこと
が必要となるが、そのようにすると溶融ピッチの発泡、
分相、重合等の紡糸上好ましくない現象が起り、ピッチ
U&維紡糸時の切断の原因となるだけでなく、炭素繊維
の断面構造の制御ができなくなるなどの不都合が生じ、
これもまた品質の低下を招く。
さらに上記従来の加熱手段は、高温の気体を紡糸方向に
通気させる手段を必要としたり、ヒータをスピンナーデ
ィスクに対面隔置する構成であったため、装置全体が大
型化する傾向にあり、装置の設置スペースが大きくなる
などの構造的問題もあった。
従って本発明の目的は、スピンナーディスク内の溶融ピ
ッチ、特に紡糸ノズルから吐出される時の溶融ピッチの
温度を正確にt、lJ allすることができ、従って
品質の高い炭素m雑を製造することができると共に、装
置を設ぎするのに広いスペースを必要としないコンパク
トな構造をしたピッチm維の遠心紡糸装置を提供するこ
とである。
(問題点を解決するための手段〉 本願用1の発明によるビッヂmiの遠心紡糸装置は、上
記目的を達成するために、前記スピンナーディスクの少
なくても前記頂壁及び底壁の外表面に通電発熱材料から
なる面状発熱体を接触固定させ該スピンナーディスクを
直接加熱するようにしたことを特徴とする構造になって
いる。
また本願用2の発明のピッチ繊維の遠心紡糸装置は、上
記目的を達成するため、前記スピンナーディスクの頂壁
、底壁及び側壁を通電加熱材料で作り該スピンナーディ
スクを直接加熱するようにしたことを特撮する構造にな
っている。
(実施例) 以下図面を参照して本発明の好適実施例を説明する。
第1図は本願用1の発明の実施例を示し、ピッチU&雑
の遠心紡糸装置は全体的に符号2で示されている。装置
2は、中央開口4を有する頂壁6a、底壁6b、及び頂
壁6aと底壁6bとを接続する側壁6Cを有し、この側
壁6Cには複数の紡糸ノズル8を形成したスピンナーデ
ィスク6と、スピンナーディスク6の底壁6bの中心部
にボルトなどで取付けられた中空の回転駆動軸(以下中
空回転軸という)10とを備えている。頂壁6a、底壁
6b、側壁6Cは例えば真鋳でできている。
スピンナーディスク6の頂壁6a及び底壁6bの外表面
には、Ni−0r合金などの通電発熱材料からなる面状
発熱体12a、12bを接触固定されている。図示実施
例では、面状発熱体12a。
12bのその取付けは、面状発熱体12a。
12bをステンレスなどでできたカバープレート14a
、14bで覆い、頂壁6a及び底壁6bとカバープレー
ト14a、14bとの間を適当数のボルト16a、16
b (第2図及び第3図参照)で締着することによりな
されている。なお面状発熱体の取付けはこれに限られる
ものではない。下側カバープレート14bの中央部には
中空回転軸10の中央孔10aより大ぎめの開口18が
あけられている。
中空回転輪10はベアリング20a、20bを介して中
空固定軸22内に回転自在に軸持されている。中空回転
軸10の頂部にはプーリ24が取付けられ、第4図に示
すようにこのプーリ24とモータ26の出力軸に取付け
られたプーリ28との間に巻掛けられたベル!−29を
介して、モータ26により中空回転軸10を回転駆動す
るようになっている。
固定中空軸22の下端部は、半径方向外方に突出した円
周フランジ22aが形成され、この円周7ランジ22a
は、スピンナーディスク6の頂壁6aの開口縁部にわず
かの隙間を持ってその中央開口4を閉じ、それに対する
上ぶたの役割をしている。また円周7ランジ22aには
溶融ビツヂの供給130が取付けられ、その出口がスピ
ンナーディスク6内に配置されている。
面状発熱体12a、12bにはそれぞれ1対の電流供給
端子32a、32b、34a、34bが接続され、かつ
スピンナーディスク6には温度検出手段として熱雷対3
6が接続されている。電流供給端子32a、34aはリ
ード線38aに接続され、電流供給端子32b、34b
はリード線38bに接続され、熱雷対36はリード線3
8C138dに接続されており、これらリード線38a
〜38dは中空回転軸1oの中央孔10aを通って上方
に延びている。
中空回転軸10及び中空固定軸22の上方部分には、中
空固定軸22の外側から中空回転軸10内のリード線3
88〜38dに電流が供給できるようこれらリード線に
電気的に接続された回転通電機構40が設けられている
回転通電機構40は、図示実施例では、中空回転軸10
の外周に装着された、それぞれ導電部42a、42b、
42c、42dを有する通電リング44a、44b、4
4c、44dと、中空固定軸22に装着された絶縁材料
でできた保持器46a、46b、46c、46d内に収
納され、通電リング44a〜44dの導電部42a〜4
2dに押圧接触するようばねにより半径方向内方に付勢
されている通電ブラシ48a、48b。
48G、48dとを備えた通電ブラシ機構からなってい
る。中空回転軸10及び通電リング44a〜44dの導
電部428〜42dに対応する位置には導電部428〜
42dを中空回転軸10の中央孔10aに露出させる横
孔50a、50b。
50C,50dがあけられており、前述したり一ド線3
8a〜38dがこの横孔50a〜50dを通して通電リ
ングの導′Ii部42a〜42dに接続されている。通
電ブラシ48a〜48dにはそれぞれ図示しないリード
線が接続され、保持器488〜46dの外側に引き出さ
れ、それぞれ必要なm器に接続されている。なお回転通
電機構4oはこの構造に限られるものでない。
遠心紡糸装置2は第4図に示すようなピッチ繊維紡糸シ
ステムの中で用いられる。このシステムは溶融部Mと紡
糸部Sとよりなり、紡糸部Sに遠心紡糸装置2が配置さ
れている。
溶融部Mはホッパー52を有し、このホッパー52の中
に、材料である石炭あるいは石油系のピッチを出発原料
とする等方性またはメソフェース系の固形ピッチが投入
される。ホッパー52は固形ピッチ投入後、内部の空気
を追い出し、窒素ガスを注入し、固形ピッチを窒素ガス
にさらすようになっている。
ホッパー52の底部には加熱スクリュー54aを内臓し
たスクリュ一式加熱融装置54が接続され、加熱スクリ
ュー54aはモータ54bによって回転駆動される。ホ
ッパー52に投入された固形ピッチは加熱スクリュー5
4aの回転により300〜350℃の温度に加熱溶融さ
れながら、一定の速度で2クリユー先端の出口54cに
送られる。スクリュー先端の出口には溶融タンク56が
接続されており、加熱溶融されたビツヂは溶融タンク5
6に流入し一定のヘッドに頂められる。
溶融タンク56の下部にはモータ56aによって駆動さ
れるギヤポンプ56bが設けられ、溶融ピッチはこのギ
ヤポンプ56bによって前述した供給管30に送られる
。供給管30に達した溶融ピッチはそこから遠心紡糸装
@2のスピンナーディスク6内に流入する。
固形ピッチの溶融は、不活性雰囲気中であれば、溶融タ
ンク56の中で直接行なってもよく、この場合はバッチ
式となる。
ホッパー52及びスクリュ一式加熱融装置54の使用に
より固形ピッチの連続溶融が可能となる。
溶融部Mにおける固形ピッチの溶融はピッチが熱分解を
起さない程度の温度で行なわれる。
遠心紡糸装置2による溶融ビツヂの遠心紡糸は次によう
に行なわれる。まず供給管30からスピンナーディスク
6内への溶融ピッチの流入に先立ち、供給管30のわき
に設けられたバイブ〈図示せず)から窒素ガスをスピン
ナーティスフ内に供給しその中の空気を追い出し窒素雰
囲気にする。
図示しない電流供給源から、回転通電機構40の通電ブ
ラシ48a、48bを通じて、これらブラシにリード線
38a、39bを介して接続されている端子32a、3
4a及び32b、34bに電流が供給され、面状発熱体
12a、12bは発熱し、スピンナーディスク6の頂壁
6a及び底壁6bさらには側壁6Cを加熱する。スピン
丈−デイスクロの側壁6C近傍の紡糸部分の温度は熱雷
対36によって検知され、その電流がリード線380.
38dを介して回転通電機構40の通電ブラシ48G、
48dから図示しない制御部に送られ、端子32c〜3
4dに対する電流供給量を制御し、スピンナーディスク
6の側壁6C近傍の紡糸部分の温度を例えば約300〜
360℃の一定の温度に制御する。
このようにしてから供給管30から溶融ピッチをスピン
ナーディスク6内に供給すると同時に、プーリ24,2
8及びベルト29を介してモータ26で中空回転軸10
を回転することによりスピンナーディスク6を約140
0〜250Orpmの高速度で回転する。これによりス
ピンナーディスク6内に流入した溶融ピッチは側壁6C
の紡糸ノズル8に達し、ここから遠心力により外部へ吐
出され、スピンナーディスク6の高速回転により誘起さ
れるその周囲の空気摩擦により繊維化され、ピッチ!I
JIIIへと紡糸される。
上述したように面状発熱体12a、12b及び熱電対3
6によりスピンナーディスク6の側壁6C付近の紡糸部
分の温度は約300〜360℃の一定の温度に制御され
るが、面状発熱体12a。
12bはスピンナーディスク6の頂壁6a及び底壁6b
に接触固定状態にあるので、頂壁6a、底壁6b、側壁
6Cの温度が低下しようとすると、面状発熱体12a、
12bより瞬時に熱が供給され、その温度を正確に約3
00〜360℃の一定の温度に制御する。従って側壁6
C付近の紡糸部分の温度は溶融ビツヂの温度の影響を受
けず、側壁6Cの紡糸ノズル8に達するまでのFj融ピ
ッチの湿度を低温に保持しても、紡糸ノズル孔8を通る
時瞬時にその部分の温度即ち約300〜360℃の一定
の温度に加熱され、紡糸ノズル8を通る溶融ピッチの温
度が正確に制御される。従ってスピンナーディスク6内
では溶融ピッチの発泡、分相などの変質を生じることな
く、紡糸ノズル孔8を通して形成されたピッチIMNの
繊維化が良好に行なわれ、かつそのバラツキもなく、ま
た炭素繊維とした後の断面構造の制御も容易に行なえる
このことは紡糸ノズル孔8からの溶融ピッチの吐出量が
変動したり吐出量を増加させた場合も同様であり、吐出
量を増加させた場合にはピッチ!!雑の生産性を高める
ことができる。
また上記遠心紡糸装置2においては、加熱手段としてス
ピンナーディスク6の外表面に面状発熱体12a、12
bを接触固定させる構成を採用しているので、スピンナ
ーディスク6と別体に加熱手段を設置する必要がなく、
装置全体の寸法をコンパクトにすると共に、スピンナー
ディスクの下方には一切の邪魔な部材が入ることを排除
し、そこは完全な自由空間を形成し、従って紡糸された
ピッチ8Hの落下に対し何の抵抗を与えることがなく、
次のプロt7スへの移動がスムーズに行なえる。
さらに上記実施例の遠心紡糸装置2においては、電流供
給端子32a〜34b、及び熱雷対36に対するリード
線38a〜38dを中空回転軸1゜の中央孔10aを通
し、それを中空回転輪10及び中空固定軸22に設けた
回転通電機1140に接続して中空固定軸の外側に連絡
するようにしたので、面状発熱体12a、12bに対す
る電気系統をうまく処理し、回転部分に電流を供給する
のに複雑な構成となるのを避けるようにしている。
なお上記実施例の遠心紡糸装置2においては、中空回転
軸10の中央孔10aに上部がら空気流を導入するよう
にすることができ、この場合はその空気流が中空回転軸
1oを冷却しがっ中空孔内のリード線を冷却してその熱
損傷を防止し、さらにその空気流がスピンナーディスク
6の下側がら流出することにより、紡糸されたピッチI
維が半径方向外方へ飛ぶ力を追加的に与え、ピッチ繊維
のuA雑化がより良好に行なわれる。
次に本願筒2の発明の好適実施例を第5図〜第7図を参
照して説明する。第5図において本願筒2の発明のピッ
チ繊維の遠心紡糸装置が全体的に符号60で示されてお
り、第5図〜第7図において第1〜3図に示された本願
筒1の発明の実施例による遠心紡糸装置2と同様の部材
には同じ符号が付されている。
遠心紡糸装置60は第1の発明のものと同様、中央間口
4を備えた頂壁62a1底壁62b、及び頂壁62aと
底壁62bとを接続する側壁62cを有し、その側壁6
2cには複数の紡糸ノズル8(第6図参照)を形成した
スピンナーディスク62を備え、スピンナーディスク6
2の中心部には中空回転輪1oが結合されている。スピ
ンナーディスク62は第1の発明における面状発熱、休
12a、12b(7)設aの代りに、頂壁62a1底1
62 b、側壁62c自体がNi−Cr合金などの通電
発熱材料で作られている。
スピンナーディスク62の頂壁62a及び底壁62bに
は、その通電発熱材料に電流を供給するための電流供給
端子32a、32b、64a。
64bが接続されており、頂壁62aに対する端子32
a、32bの位置は第1の発明のものと同じであるが、
底壁62bに対する端子64a。
64bは第1の発明のものと異なり、底壁62bの外周
部近くに設けられている。スピンナーディスク自体を通
電発熱材料で作った場合は、側壁62C付近の紡糸部分
を所望の温度に加熱するためには、底壁62bに対する
端子64a、84bの位置はこのように底壁62bの外
周部近くに設置した方が好ましいことが判明した。
他の構造は第1の発明の実施例と実質的に同じなので、
説明は省略する。
この第2の発明の遠心紡糸装置6oも、第1の発明のも
のと同様、必要な熱aがWR時に供給されるので、紡糸
ノズルを通過する溶融ピッチの正確な温度f、13 m
が可能であり、かつ紡糸ノズル孔に達する前の溶融ピッ
チを低温に保持できるので発泡、重合などの変質を避け
ることができる。また第2の発明の実施例と同様のその
他の作用効果を得ることができる。
以下に本発明の遠心紡糸装置を用いてピッチ繊維を紡糸
した場合の実験例を示す。
実験例1 第1〜3図に示す本願用1の発明の遠心紡糸装置2を用
いて紡糸を行なった。この場合スピンナーディスク6の
頂壁6a、底壁6b、側16cは真鋳で作り、面状発熱
体12a、12bはNi−Cr合金で作った。材料ピッ
チとしてはメソフェース系ピッチを使用し、スピンナー
ディスク6の側壁6C付近の紡糸部分の温度は310℃
に保持されるよう温度制御し、スピンナーディスク6は
200 Orp■で回転させた。その結果!l、It径
13.7μの一定した品質のピッチ繊維が得られた。
実験例2 第5〜7図に示す本願用2の発明の遠心紡糸装置60を
用いS紡糸を行なった。この場合スピンナーディスク6
2の頂壁62a底壁62b及び側壁62cはNi−Cr
合金で作り、材料でピッチとしてメソフェース系ピッチ
を用い、スピンナーディスク62の側板62c付近の紡
糸部分の温度を360°に保持し、スピンナーディスク
62を250 Orpmで回転させた。その結果同様に
品質の一定した繊維計12.3μのピッチ繊維を得た。
実験例3 実験例2の遠心紡糸i四60を用い、材料ピッチとして
メソフェース系ピッチを用い、スピンナーディスクの温
度を355℃に保持し、スピンナーディスクの回転数を
2000 ruとして紡糸を行なった。得られたピッチ
繊維は繊維計13.4μの品質の安定したものであった
実験例4 実験例2の遠心紡糸装置60を用い、材料ピッチとして
メソフェース系ピッチを用い、スピンナーディスクの温
度を350℃に保持し、スピンナーディスクの回転数を
1400rl)lとして紡糸を行ない、繊維径14.8
μのピッチ繊維を得た。
品質は一定していた。
(発明の効果) 以上明らかなように、本発明のピッチamの遠心紡糸装
置によれば、スピンナーディスクの少なくとも頂壁及び
底壁の外表面に通電発熱材料からなる面状発熱体を接触
固定させるか、スピンナーディスクの頂壁、底壁及び側
壁自体を通電発熱材料で作り、スピンナーディスクを直
接加熱するようにしたので、熱量の補充が速やかに行な
え、紡糸ノズル孔を通る溶融ピッチの温度制御を正確に
行なうことができ、従って品質の高い炭素繊維を製造す
ることができると共に、加熱手段の設置による全体寸法
の増大を招くことはなくコンパクトな構造にすることが
でき、従って広い設置スペースを必要とせず、さらにス
ピンナーディスクの下側には一切の部材が存在しないの
で、そこは完全な自由空間を形成し、紡糸されたピッチ
繊維の落下に対し邪魔するものは何もなく、従って次の
ブOセスへの移動をスムーズに行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本願用1の発明の実施例によるピッチ繊維の遠
心紡糸装置の縦断面図を示し、第2図は第1図に示した
装置におけるスピンナーディスクの左半分の拡大図であ
り、第3図は第1図に示したスピンナーディスクの底面
図であり、第4図は第1図に示した遠心紡糸装置を含む
、溶融部と紡糸部とからなる全体システムの概略図であ
り、第5図は本願用2の発明の実施例によるピッチ[[
の遠心紡糸装置の111断面図を示し、第6図は第5図
に示した装置におけるスピンナーディスクの左半分の拡
大図であり、第7図は第5図に示したスピンナーディス
クの底面図である。 図中符号2:6o・・・・・・遠心紡糸装置、4・・・
・・・中央開口、6:62・・・・・・スピンナーディ
スク、6a・・・・・・頂壁、6b・・・・・・底壁、
6C・・・・・・側壁、8・・・・・・紡糸ノズル孔、
10・・・・・・中空回転軸、10a・・・・・・中央
孔、12a、12b・・・・・・面状発熱体、20a。 20b・・・・・・ベアリング、22・・・・・・中空
固定軸、30・・・・・・供給管、32a、32b、3
4a。 34b ; 64a、64b−−−・−・電流供給端子
、36・・・・・・熱雷対(温度検出手段)、38a〜
38d・・・・・・リード線、40・・・・・・回転通
電機構、42a〜42d・・・・・・導電部、44a〜
44d・・・・・・通電リング、46 a 〜46 d
−=−・保持器、48a〜48d・・・・・・通電ブラ
シ、508〜50d・・・・・・横孔。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)頂壁、底壁及びこの頂壁と底壁とを接続する側壁
    を有し、該側壁には複数の紡糸ノズルを形成したスピン
    ナーディスクを備え、このスピンナーディスクを高速回
    転させることにより、スピンナーディスク内に供給され
    た溶融ピッチを前記紡糸ノズルを通してピッチ繊維へと
    紡糸するピッチ繊維の遠心紡糸装置において、 前記スピンナーディスクの少なくとも前記頂壁及び底壁
    の外表面に通電発熱材料からなる面状発熱体を接触固定
    させ該スピンナーディスクを直接加熱するようにしたこ
    とを特徴とする遠心紡糸装置。
  2. (2)頂壁、底壁及びこの頂壁と底壁とを接続する側壁
    を有し、該側壁には複数の紡糸ノズルを形成したスピン
    ナーディスクを備え、このスピンナーディスクを高速回
    転させることにより、スピンナーディスク内に供給され
    た溶融ピッチを前記紡糸ノズルを通してピッチ繊維へと
    紡糸するピッチ繊維の遠心紡糸装置において、 前記スピンナーディスクの頂壁、底壁及び側壁を通電発
    熱材料で作り該スピンナーディスクを直接加熱するよう
    にしたことを特徴とする遠心紡糸装置。
JP60242373A 1985-10-29 1985-10-29 ピツチ繊維の遠心紡糸装置 Pending JPS62104921A (ja)

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