JPS6290320A - 繊維状ピツチの製造法及び紡糸ダイ - Google Patents

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】 −の１　　！ 本発明は、一般にはピッチ繊維の製造方法に関するもの
であり、更に詳しく言えばメルトブロー法による繊維状
ピッチの製造法及びそのための紡糸ダイに関するもので
ある。本明細書において、繊維状ピッチとは、ピッチ繊
維は勿論のこと、多数のピッチ繊維が絡らむことにより
構成される綿状のピッチ及び該綿状ピッチがウェブ状と
された不織布状ピッチ等を意味する。以下、本明細書に
ては不織布状ピッチに関連して説明するが１本発明を限
定するものではないことを理解されたい。

従」（Ω」Ｅ術 メルトブロー法を使用して原料ピッチから不織布状ピッ
チを製造する方法は、特開昭５８−１３２０７９号に開
示されている。この方法は、軟化点が２５０℃以上でメ
ソフェース量が５重量％以下の石油ピッチを原ネ１とし
て、米国特許３，８２５．３８０号及び３，８４９，２
４１畦に記載されているような断面がナイフェツジ型の
ダイを使用し、メルトブロー法によりピッチを連続マッ
ト形、つまり不織布に加工するものである。

更に説明すれば、上記従来のメルトブロー法による不織
布の製造方法は、溶融した原料ピッチを、第５図に図示
するように、断面が三角形をしたナイフェツジ型のノー
ズピース９の先端部に一列に設けた複数個の紡糸孔１０
により紡糸すると同時に、該紡糸孔１０の両側に設置し
た二つの気体吐出スリン）１１より高速の気体を吐出さ
せることによって、該原料ピッチを微細繊維と高速気流
とからなるＩａｍ流に形成し、該ａｍ流を移動する捕集
面に回収することからなっている。

しかしながら、通常熱可塑性樹脂製不織布の製造に使用
されるこのような従来のナイフェツジ型ダイを使用して
メルトブロー法により、熱可塑性樹脂に比較して著しく
紡糸性の劣るピッチを紡糸した場合、良好な不織布状ピ
ッチを安定的、経済的に製造することは困難であった。

の　　しようと　る、３　へ すなわち、従来のメルトブロー用ダイにおいては、紡糸
孔１０の両側に設けられた二つの気体吐出スリットｌｌ
より高速で吐出される双方の気体の流速及び流量のバラ
ンスが一方に片寄らないことが重要であり、該気体吐出
スリン）１１の間隙をダイの全幅にわたって均一になる
ように調整しなければならないため、ダイの機械加工及
び調整に高度の技術が必要である。もし、この調整が不
十分であると、気体吐出スリットから噴出される高速気
流のバランスがくずれ気体流の流れが不均一となり、紡
糸された原料成分が円滑に延伸細化されず繊維の途中に
玉状の部分を生成したまま下流に落下し、いわゆる「シ
ョット」と称する現象を起こしたり、糸切れを起こした
りして不織布の性能及び外観を著しく損ねることとなっ
た。

又、運転前に精密に調整しても、運転時の熱ひずみの発
生によって気体吐出孔の間隙を高精度に維持することは
困難であり、定常運転にいたるまでに長時間を要する結
果、生産性の低下を招くことになった。

更に、気体吐出孔１１からカーテン状に流ｔｉｌする高
速気体流は紡糸孔１０の直下で合流するために、気体流
に乱れが生じ易く良好なピッチ繊維を製造することが困
難であり、従って良好なピッチ繊維を製造するために、
気体吐出孔１１からの気体流の温度及び流星、並びに紡
糸孔１０からのピッチの吐出駿などに許容される製造条
件範囲が非常に狭いものとなっている。

更に又、ノーズピース９の先端は鋭いナイフェツジにな
っているため僅かに傷がついても使用不能となったり、
ノーズピース９の先端部に穿設されている紡糸孔１０は
、該ノーズピース９と一体となっているため紡糸孔１０
の一部が閉塞した場合でもノーズピース９全体を交換す
る必要があるので長時間の連続運転をすることができな
いなどの欠点を有していた。

ｉ艶ユ１］ 従って、本発明の目的は、斯る従来の問題点を解決し、
ピッチを原料としてメルトブロー法によりショットやち
ぢれのない、つまり良好な品質の繊維状ピッチを製造す
るための方法及びそのための紡糸ダイを提供することで
ある。

本発明の他の１゛１的は、長期間安定した紡糸状態で良
好な品質の繊維状ピッチを経済的に１１つ連続生産し得
る繊維状ピッチの製造法及びそのための紡糸ダイを提供
することである。

。　　　　　　るための− 上記諸目的は本発明に係る方法及び紡糸ダイにて達成さ
れる。要約すれば、本発明は、メルトブロー法でピッチ
を紡糸し、繊維状ピッチを製造する際、ピッチ紡糸孔と
同心円を成す気体吐出孔より気体を噴出することを特徴
とする繊維状ピッチの製造法及びそのための紡糸ダイ〒
ある。

以下に本発明の実施態様の一例を添付の図面に基づいて
詳細に説す１する。

第１図から第３図を参照すると、本発明に使用される紡
糸ダイの一実施例が図示される。本実施例によると、紡
糸ダイｌは平板状のダイ本体２と、該ダイ本体２と所定
の間隔、例えば１５ｍｍ離間して平行に配置されたエア
プレート３とを右し、後で詳しく説明するように、ダイ
本体２とエアプレート３にて気体室又は気体通路４を画
成する。

ダイ本体２には複数の紡糸ノズル２０が取付けられ、そ
の配置態様は所望に応じ種々に採用され得るであろう。

本実施例〒は、該紡糸ノズル２０はダイ本体２の長手方
向に沿って平行に且つ等間隔（例えばｔ＝１５．６ｍｍ
）にて３列（紡糸ノズル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ）に配
列され、各列共５〜１０Ｏ個の紡糸ノズル２０にて構成
される。又、第３図に最もよく図示されるように、各列
の紡糸ノズル２０Ａ、Ｂ、Ｃは互いに等間隔（例えばｐ
＝　１８．０ｍｍ）にて配置され、且つ第１と第３列の
紡糸ノズル２０Ａ、２０Ｃは幅方向に整列しているが、
第２列の紡糸ノズル２０Ｂは第１と第３列の紡糸ノズル
２０Ａ、２０Ｃの中間位置に配置するように若干ズして
配置される。

次に、紡糸ノズル２０について説明する。紡糸ノズル２
０は、第２図に詳しく図示されるように、中心部にピッ
チ導入孔２１が穿設されたノズル本体２２を有する。該
ノズル本体２２の外周部中央部にフランジ２３が形成さ
れ、該フランジ２３とノズル本体２２の一端２２ａとの
間はネジ部２４とされ、ダイ本体２に螺合される。ノズ
ル本体２２の他端２２ｂには紡糸孔３１を形成するキャ
ピラリー管３０が埋め込まれ、必要に応じて該端部２２
ｂに溶接又はかしめ等により固定される。

勿論、紡糸孔３１は紡糸ノズル本体２２と別部材のキャ
ピラリー管３０にて形成される必要はなくノズル本体自
体を機械却下することにより形成することもできる。し
かしながら、後述するような形状寸法の中空管であるキ
ャピラリー管を使用すると、紡糸孔の形成が容易であり
ｌ１８つ均一で精度のよい紡糸孔が得られるという利点
がある。

エアプレート３にはキヤピラリー管３０が貫通して延在
し得るように、該キヤピラリー管３０と、つまり紡糸孔
３１と同中心にて円形の透孔５が穿設される。

キャピラリー管３０とエアプレート３について更に説明
する。キャピラリー管３０の寸法形状は所望に応じ種々
に設計され得るが、ピッチの物性や製品の要求品質に応
じて最適紡糸ができるように内径、外径及び長さが選択
される。通常、キャピラリ管は内径が０．１〜１．０ｍ
ｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍのステンレス中空管
とされる。このようなキャピラリー管を使用すると、紡
糸孔の形成が容易であり且つ均一で精度のよい紡糸孔が
得られるという利点がある。更に、キャピラリー管の長
さは、０．１〜１．０ｍｍの内径のものを用いた場合は
、長さ／内径比が３〜７０と、内径０．２〜０．５ｍｍ
のものを用いた場合は１０〜４０となることが望ましい
。長さ／内径比が７０以−Ｌになると脈流や糸切れやシ
ョットが生じ、３以下では気体の流路が狭くなり不適当
である。

一方、エアープレート３に穿設した気体吐出孔５の孔径
は通常０．７〜１０ｍｍであり、好ましくは１．５〜６
ｍｍである。又、該気体吐出孔５の深さ、即ち、本実施
例ではエアプレート３の厚さは０．５〜１０ｍｍである
ことが好ましい、気体吐出孔５の孔径が０．５ｍｍ以下
であるとピッチによる汚れが生じ易く、孔径が１０ｍｍ
以上であると加熱気体を多酸必要とし又安定紡糸が妨げ
られる。

又、ノズル先端、つまり本実施例ではキャピラリー管３
０の外径と気体吐出孔５の孔径差は通常は０．２〜８ｍ
ｍであり、好ましくは１．０〜４．０ｍｍとされる。孔
径差が８ｍｍ以」―であると加熱気体を多量必要とし、
また安定紡糸が妨げられ、孔径差が０．２ｍｍ以下であ
るとピッチによる汚れが生じ易く不適当である。

このような、回心円型の気体吐出孔の使用により、従来
のナイフェツジ型ダイよりも気体消費量を減することが
できるので該気体を加熱するエネルギーの節約が可能と
なる。

又、本発明においてはセットバックＳの量、即ち、紡糸
孔３１の先端部が気体吐出孔５の先端部から突出する量
、つまり本実施例ではキャピラリ一管３０がエアプレー
ト３の下面から突出する量が重要であり、該セットバッ
クＳは、通常は一２ｍｍ（キャピラリー管３０がエアプ
レート３の下面にまで達せず手前２　ｍ　ｍの位置に位
置している場合）から５ｍｍ（キャピラリー管３０がエ
アプレート３の下面より外方に５　ｍ　ｍだけ突出して
いる場合）であり、好ましくは０〜２ｍｍである。

セットバックが５．０ｍｍ以上であると気体流が不安定
となりショットやちぢれが増加し、−２ｍｍ以下である
と気体吐出孔５が汚れ妨〈なり適当でない。セットバッ
クＳの調整は、紡糸ノズル２０のフランジ部とダイ本体
２との間に、更にはエアープレート３とダイ本体２との
間にスペーサーを設置するなどして行なうことができる
。

上記構成において、加熱溶融されたピッチはダイ本体２
に取付けられたノズル２０のピッチ導入孔２１から導入
され該ノズル先端部の紡糸孔３１から紡出されるととも
に、気体通路４より導入された加熱気体がエアプレート
３に該紡糸孔３１と同心円に穿設された気体吐出孔５か
ら噴出される。これにより、紡糸孔３１から押出された
ピッチは該加熱気体によって延伸細化され、繊維状ピッ
チとされる。該繊維状ピッチは該紡糸ダイの下方に配置
され、連続的に移動する捕集手段上に吹き付けられウェ
ブを形成する。斯る手段については後で詳しく説明する
。

本発明で使用するピッチは炭素繊維の原料として用いら
れる通常のものでよく、光学的等方性ピッチ、光学的異
方性ピッチ、更には光学的等実相と異実相の混在するピ
ッチのいずれでもよい。

ダイに導入する溶融ピッチの温度は原料ピッチの種類に
よって選択されるが、通常は３００〜４００℃の範囲が
好ましい。ピッチの温度が４００℃以上になるとピッチ
繊維にちぢれが生じ、３００℃以下では脈流が発生し糸
切れやショットを誘発し不適当である。

又、ピッチを紡糸孔３１から吐出せしめるピッチ吐出圧
力は通常は０．２〜５．０Ｋｇ／ｃゴＧの範囲が好まし
い。吐出圧力が０．２Ｋｇ／ｃｒｎ”Ｇより低いとショ
ットやちぢれが発生し、５．０Ｋ　ｇ　／　ｃ　ｒｎ’
　Ｇより高くてもショットやちぢれ、又糸径のむらが生
じ適当でない。

本発明の重要な点は、紡糸孔と同心円を成す気体吐出孔
より吐出された加熱気体流中にピッチ繊維を紡糸するこ
とにある。この場合、噴出された気体流はノズルの先端
部の紡糸孔の外周に沿ってバランスよく流れ、紡出され
たピッチ繊維の延伸方向にｆ行して均一に流れる。した
がって本発明の方法によれば、容易に安定した気体流と
繊維流が形成され、良質な繊維状ピッチを経済的に連続
して生産できる。

本発明で使用する加熱気体は、通常空気が用いられるが
、窒素や炭酸ガスのような原料ピッチに対して不活性な
ものなら何でもよい。気体温度はピッチ温度より１０〜
４０℃低いことが好ましく通常は２００〜３６０℃の範
囲が望ましい。気体温度は２００℃より低くても、３６
０℃より高くても糸切れやショットが増加し好ましくな
い。気体吐出孔当たりの気体流量は通常１〜１００ｌ／
分であり、好ましくは１０〜５０１７分である。

気体の流量が１００１／分以−にになるとちぢれやショ
ットが生じ、１１／分以下になると繊維の延伸細化が十
分行なわれないので不適当である。

本発明の繊維状ピッチの製造に好適に使用される紡糸ダ
イｌは、１〜述のように、紡糸孔３１を内設した複数個
のノズル２０、該紡糸孔３１と同心円を成す複数個の気
体吐出孔５を穿設したエアープレート３を具備したこと
を特徴とする。

該紡糸ノズル２０は、上記実施例の如くに、ダイ本体２
に着脱自在にネジ１］二めされることが望ましく、斯る
構成により罪転中にノズルが汚れ閉塞した場合でも、該
ノズルだけをダイ本体から取り外し交換することができ
るので、ダイの交換時間を延長させることができ極めて
経済的である。

更に、本発明のダイではダイ幅方向に複数列のノズルを
配設することができるので、ノーズピースの先端に一列
しか配設できなかった従来のナイフェツジ型ダイに比較
して生産性の向−１〜を図ることができる。又、該ダイ
の寸法形状、つまり紡糸ノズル２０の配置は必要とする
製品の性状寸法に応じて適宜選択すればよい。

第４図には、本発明に従ってｓａｉ状ピッチを不織布と
する製造装置が概略図示される。

本実施例によると、箱状とされたハウジング１０１を有
した紡糸装置１００の内部に上述の如き構造とされる本
発明に従った紡糸ダイ１が設置される。紡糸装置１００
には原料供給管１０２より原料ピッチが供給され、紡糸
ダイｌの紡糸ノズル２０から紡出される。又、同時に紡
糸装置１００には気体供給管１０３から気体が供給され
、気体導入通路４を通り、気体吐出孔５から吐出される
。

ｉ−記紡糸装置の下方には、繊維状ピッチを捕集するた
めの手段が設けられるが、本実施例では、ピッチ不織布
を製造するための捕集手段が配置されている。該捕集手
段は、複数のドラム１０４に巻回されたスクリーン状の
ベルト、つまりコンベアネツ）１０５を具備する。従っ
て、紡糸装Ｍ１００にて繊維状とされたピッチＦは該ネ
ット１０５」二に落下し、通常の態様にてウェブＷとさ
れ、所定幅の不織布とされる。繊維ピッチをネツ）１０
５に効率よく捕集するために、該ネット１０５の下方に
吸引手段１０６が設けられる。

１差」 本発明の効果を調べるために、Ｉ−配給１図から第３図
に示す構成の紡糸ダイと、従来の第５図に示す紡糸ダイ
を使用して不織布を製造した。その時の原料ピッチ、紡
糸条件及び紡糸結果は表１に示す通りであった。

支電遣」 本発明に従って、表１の実施例１に示すピッチを原料に
して、表１に示す紡糸条件にてメルトプロー法による紡
糸を行なった所、連続糸よりなる良好な不織布状ピッチ
が得られた。

実験に用いたノズルの内径は０．３５ｍｍ、外径は０．
７ｍｍ、長さ／内径比は、１８、紡糸孔数は８０個空気
孔径は２．０ｍｍ、深さは２．０ｒｎｍ、セラ）　／＜
ツクＳは１．Ｏｍｍであった。

を較１」 実施例１で使用したものと同じピッチを原料にして、第
５図の構造を持つダイを使用して、表１の比較例１に示
す紡糸条件でメルトブロー法による紡糸を行なったとこ
ろ、溶融ピッチは糸条とならず、不織布状ピッチを得る
ことができなかった。

実験に用いたダイの幅は１０ｃｍ、紡糸孔径は０．３５
ｍｍ、紡糸孔数は８０個、エアーギャップＧは０．２５
ｍｍ、セットバックＳは０．２ｍｍ、ダイノーズ角度は
６０°であった。

尚、空気量を３０４１／ｈｏＪｌｅ　・１ｎ以下にした
場合でも良好な結果は得られなかった。

１竃１」 表１の実施例２に示すピッチを原料にして、実施例１と
同様のダイを使用して１表１の実施例２の紡糸条件にて
メルトブロー法による紡糸を行なったところ、連続糸よ
りなる良好な不織布状ピッチが得られた。

ル絞１」 実施例２で使用したものと同じピッチを原料にして、比
較例１と同じ装置を使用し、表１比較例合〒も自好な鈷
饗１士得られた九っ＋−２に示す紡糸条件でメルトブロ
ー法による紡糸を行なった所、糸切れの頻度が高く、連
続した不織布状ピッチを得ることはできなかった。

尚、空気量３０１１ｈｏｌｅ　中１ｎ以下にした場合で
も良好な結果は得られなかった。

支１１」 表１の実施例３に示すピッチを原料にして、実施例１と
同様のダイを使用して１表１の実施例３の紡糸条件にて
メルトブロー法による紡糸を行なった所、直線状の単繊
維からなる良好な不織布状ピッチが得られた。又糸切れ
はほとんど発生しなかった。

ルＪし汁」 実施例３で使用したものと同じピッチを原料にして、比
較例１と同じ装置を使用して、表１比較例３に示す紡糸
条件にて、メルトブロー法による紡糸を行なった所、糸
切れ頻度が高く、又単繊維にちぢれが見られる不完全な
形状をした不織布状ピッチが得られた。

尚、空気量を３０１１ｂｏｌｅ　・ｗｉｎ以下にした光
ユ１１と効】 以上説明したように、本発明に従ったメルトブロー法及
びそのための紡糸ダイによると、気体吐出孔が紡糸孔と
同心円となっているため、吐出気体はノズルの先端部の
紡糸孔の外周に沿ってバランスよく流れる気体流を形成
する。このためノズル先端部の周囲に封着する異物が該
気体流によって容易に取除かれて糸切れや紡糸孔の閉塞
が防がれるとともに、気体流の乱れがないため長時間安
定して紡糸することを可能とし、ショットやちぢれのな
い品質のよい繊維状ピッチを経済的に生産することがで
きる。

又、該気体流は紡出されたピッチ繊維の延伸方向に平行
に流れながら乱れることなく該ピッチ繊維の円滑な延伸
を助けるため、光学的異方相と等吉相の混在した紡糸性
の劣るピッチを原料に用いた場合でも安定した紡糸がｉ
ｆｆ　７１である。

更に、着脱可能なようにダイ本体に取付けられた本発明
のノズルは閉塞が起こった場合でも、閉塞したノズルの
みを交換すればよいので、ダイ全体を交換する必要がな
く経済的な運転が可能である。

又、本発明の紡糸ダイではノズル当りの気体吐出孔の断
面積が小さいため気体敏及び該気体を加熱するエネルギ
ーを節約できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のメルトブロー用紡糸ダイの断面を示
す斜視図である。 第２図は、紡糸ノズルを示す紡糸ダイの部分の詳細図で
ある。 第３図は、本発明のメルトブロー用紡糸ダイのエアープ
レート側から見た正面図である。 第４図は、本発明による不織布状ピッチの製造装置の概
略斜視図である。 第５図は、従来のナイフェツジ型紡糸ダイの断面図であ
る。 １：紡糸ダイ ２：ダイ本体 ３：エアープレート ４：気体流路 ５：気体吐出孔 ２０：紡糸ノズル ２１：ピッチ導入孔 ３０：キャピラリー管 ３１：紡糸孔 １０２：ピッチ供給管 １０３：気体供給管 １０５：コンベヤーネット 〜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）メルトブロー法を利用してピッチを紡糸し繊維状ピ
   ッチを製造する方法において、ピッチを押し出すピッチ
   紡糸孔と同心円を成して環状の気体吐出孔を形成し、該
   環状気体吐出孔より気体を噴出するようにしたことを特
   徴とする繊維状ピッチの製造法。 ２）気体の温度が２００〜３６０℃である特許請求の範
   囲第１項記載の製造法。 ３）一つの環状気体吐出孔を流動する気体の流量が１〜
   １００ｌ／分である特許請求の範囲第１項記載の製造法
   。 ４）一つの環状気体吐出孔を流動するの気体の流１が１
   ０〜５０ｌ／分である特許請求の範囲第１項記載の製造
   法。 ５）繊維状ピッチを製造するためのメルトブロー用紡糸
   ダイであつて、紡糸孔を内設した複数個の紡糸ノズルを
   有したダイ本体と、該紡糸ノズルに対応して配置され且
   つ該紡糸孔と同心円を成す環状の気体吐出孔を複数個穿
   設したエアープレートとを具備することを特徴とする紡
   糸ダイ。 ６）各ノズルは着脱自在にダイ本体に取付けられて成る
   特許請求の範囲第５項記載の紡糸ダイ。 ７）紡糸孔は、紡糸ノズルの先端にキヤピラリー管を埋
   込むことにより形成されて成る特許請求の範囲第５項又
   は第６項記載の紡糸ダイ。 ８）紡糸孔の内径が０．１〜１．０ｍｍで長さ／内径比
   が３〜７０とされて成る特許請求の範囲第５項から第７
   項のいずれかの項に記載の紡糸ダイ。 ９）紡糸孔の内径が０．２〜０．５ｍｍで長さ／内径比
   が１０〜４０とされて成る特許請求の範囲第８項記載の
   紡糸ダイ。 １０）気体吐出孔の孔径が０．７〜１０ｍｍとされて成
   る特許請求の範囲第５項から第９項のいづれかの項に記
   載の紡糸ダイ。 １１）気体吐出孔の孔径が１．５〜６ｍｍとされて成る
   特許請求の範囲第１０項記載の紡糸ダイ。 １２）ノズル先端の外径と気体吐出孔の孔径差が０．２
   〜８ｍｍとされて成る特許請求の範囲第１０項又は第１
   １項記載の紡糸ダイ。 １３）ノズル先端の外径と気体吐出孔の孔径差が１．０
   〜４．０ｍｍとされて成る特許請求の範囲第１２項記載
   の紡糸ダイ。 １４）気体吐出孔の深さが０．５〜１０ｍｍとされて成
   る特許請求の範囲第５項記載の紡糸ダイ。 １５）セットバックが−２〜５ｍｍとされて成る特許請
   求の範囲第５項記載の紡糸ダイ。 １６）セットバックが０〜２ｍｍとされて成る特許請求
   の範囲第１５項記載の紡糸ダイ。 １７）複数列のノズルが配設されて成る特許請求の範囲
   第５項記載の紡糸ダイ。