JPS63210042A - 直状繊維の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は熱軟化性物質に旋回するガスジェットを作用せ
しめて該物質の直状繊維を製造するための方法に関する
。

［従来の技術］ ガラスやピッチなどの熱軟化性物質を細くして繊維化す
る方法としていわゆる旋回ガスジェット法が提案された
（例えば特公昭５７−１７８５５号、特公昭５８−５７
３７４号など）。末法は熱軟化性物質の溶融円柱状流に
その進行方向横断面外周の接線方向成分を有するガス流
を溶融物が横方向に変位するのを妨げるように接触させ
ながら該物質を高速で旋回させ細められた糸状物質を遠
心力によって引き出す方法で従来のブロー法（火炎法）
や遠心法などに比し生産効率、製品々質などできわめて
有利であることが明らかとなって来ている。

旋回ガスジェット法は、より詳細に述べると、熱軟化性
物質の溶融物を連続的に流出させること、および流出し
た溶融物の進行に沿う第１の区域において溶融物に対し
てその横断面外周の接線方向成分を有する気体流を、溶
融物が横方向に変位するのを妨げるように接触させて、
溶融物な限定された位置に閉じ込めながら溶融物の進行
方向の中心軸のまわりに回転させることからなり、それ
によって前記第１区域から溶融物進行に沿って続く第２
区域において、主として前記回転の力の慣性にもとずく
回転による遠心力によって溶融物を横方向に向かって飛
び出させ、そしてその飛び出し方向を中心軸からみた円
周方向でかつ前記回転と同じ向きに回転させて、溶融物
から熱軟化性物質の繊維を連続的に引き出すことを特徴
とする熱軟化性物質の繊維の製造方法である。

該方法に於ては熱軟化性物質の溶融円柱状流に対して該
溶融物の進行方向と同一方向成分と該溶融物の進行方向
中心軸のまわりの回転成分とを合わせもつ気体流を溶融
物流れの上流である第１の区域において該溶融物に近づ
くように第２の区域においては遠ざかるように作用せし
めている。

このような装置は、例えば第１図および第２図に模式的
に示されている。第２図は繊維化装置の部分底面図であ
り、第１図は第２図におけるＩ−Ｉ線に沿う断面図であ
る。

溶融された繊維化装置１に流入した溶融ガラス等の熱軟
化性物質２は、円柱状に流出ノズル３から流出し、リン
グ状マニホールドを経てガス噴出口４から噴出した高温
・高圧ガスジェットの作用を受けて円錐（コーン）５を
形成し、細繊化されて繊維６となる。流出ノズル３から
流出した溶融円柱状流に対してその横断面外周の接線方
向をわずかに有し、溶融熱軟化性物質が横方向に変位す
るのを妨げるように接触させて、溶融熱軟化性物質を限
定された位置に閉じ込めながら溶融熱軟化性物質を進行
方向の中心軸のまわりに回転させるジェット流によって
、溶融熱軟化性物質は回転力の慣性に基く遠心力を得て
、横方向に飛び出し、前記円錐を形成する。

［発明が解決しようとする問題点］ この旋回ガスジェット法による熱軟化性物質の繊維化の
際には回転力を与えながら繊維を延伸させるため繊維に
カール状の湾曲を生じる。この湾曲は断熱マット等に使
用した場合は断熱効果等に有効であると考えられるが、
一方では曲がりの無い直状性を有した繊維が望まれるこ
とも予想される。

例えば、炭素繊維で補強された強化プラスチック（ＣＦ
ＲＰ）の該炭素ｊａＭとしては、従来長いフィラメント
状繊維が用いられてきているが、この長繊維を旋回ガス
ジェット法等の短ｒａｍ製造法、で製造された短繊維に
代替する場合、短繊維がカール状に湾曲しているとＣＦ
ＲＰ中の繊維量を多くすることが困難である。即ち、こ
の旋回ガスジェット法によって製造される短繊維はマッ
ト状に集積して得られるのであるが、この短繊維がカー
ル状に湾曲しているとこれを切断してチョツプドストラ
ンドとした場合、嵩高となって樹脂中に多量の短！ａ維
を含有させるのが困難となり、それだけＣＦＲＰの強度
等の特性が低いものとなる。

そこで、ＣＦＲＰ等の複合材の補強短繊維として直状繊
維の提供が期待されている。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、流出ノズルから流出される溶融熱軟化性物質
の円柱状流の周囲に斜め下方向かつ前記円柱状流にその
軸心回りの旋回力を付与する方向に直線状気体流を噴出
させることにより該熱軟化性物質に旋回を作用させて短
繊維を製造する方法において、該直線状気体流の噴出方
向が流出ノズルの中心軸の軸線方向に対してｔｏ”以上
２０゜未満となるようにしたものである。

本発明において繊維化される熱軟化性物質としては、ピ
ッチ、ガラス、熱軟化性樹脂、金属又は合金、スラグ、
岩石など各種のものがあげられるが、中でもＣＦＲＰ等
の補強用炭素繊維の素材繊維の製造をなすためにピッチ
が好適である。ピッチとしてはコールタールピッチや、
これを調整して得られた等方性ピッチ、異方性ピッチあ
るいは鉱油系残渣なと各種のものを採用できる。なお、
本発明方法によって製造されたピッチの繊維は、その後
公知の不融化及び炭化処理を経て炭素繊維とされる。

この熱軟化性物質に吹き付けられる直線状気体流として
は加熱された空気、水蒸気あるいは燃焼ガスなど各種の
ものを用い得る。

直線状気体流によって繊維化された短繊維は、例えばオ
リフィスの下方に配置された集綿コンベヤ上に捕集され
る。

而して、本発明では、上記直線状気体流の噴出方向が流
出ノズルの中心軸の軸線方向とのなす角度θ（第１図参
照）を１０°以上２０”未満とし、より好ましくは１２
°以上１７°以下とする。この角度θが１０°よりも小
さいと、溶融円柱状流に付与する旋回力が過度に小さく
なって、得られる短繊維径が過大となる。逆に２０”以
上になると、得られ′る短繊維のカール状湾曲の度合い
が大きくなり、直状とならない、即ち、本発明において
は、上記角度θを１０°以上２０°°未満とすることに
より、溶融円柱状流を直線状気体流が包み込むように収
斂する交差点（焦点）に引き込む際のジェット流の作り
出す旋回力によって与えられる該円柱状流の回転力が極
めて小さくなり、繊維の延伸の際にねじれによって生じ
ていたカール状の湾曲は殆ど無くなる。また、繊維を延
伸させる力を与える各直線状気体流の合成ベクトルは繊
維の延伸方向と一致し、その合力は増大するために直状
の繊維を効率良く製造することができる。

なお、この直線状気体流は、熱軟化性物質の流出ノズル
の周囲に均等配置された複数個の噴出口から噴出される
のであるが、本発明ではこの噴出口を３個以上とりわけ
３〜１２個程度とするのが好適である。

特にピッチを原料とする直状繊維の製造法の場合、上記
熱軟化性物質の流出ノズルの間口径は約０．１〜１．Ｏ
ｍｍとりわけ０．３〜０．７ｍｍが好適であり、上記気
体噴出口の開口径は０．２〜１．ｏｍｍとりわけ０．３
〜０．７ｍｍが好適である。そして、噴出される直線状
気体流の温度は３００〜４００℃程度とし、その噴出速
度は４８０〜５２０　ｍ　／　ｓ　ｅ　ｃ程度が好適で
ある。

さらに、この直線状気体流の中心線が、流出ノズルの中
心軸の延長線と接近した位置（前記の焦点）における該
延長線との最短距離は５．０〜１０．０ｍｍ程度とする
のが好適である。

かかる本発明によれば、カール状湾曲の極めて少ない直
状繊維が製造されるのである。因みに、従来の短繊維の
湾曲度は、繊維直径をｄ、湾曲の半径をＤとした場合Ｄ
／ｄの値が平均１５０以下程度となるものであったが、
本発明ではこのＤ／ｄの値が平均して３０００以上の直
状繊維を得ることができる。なお、本発明によれば、こ
の繊維径ｄは通常の場合約３〜３０μｍ程度となる。

［作用］ 本発明によれば、直線状気体流の噴出方向が熱軟化性物
質の円柱状流の流下方向に近接したものとなり、該直線
状気体流による旋回力が必要な範囲において小さなもの
となる。そして、これにより、形成される短繊維はカー
ル状湾曲の度合が小さな直状繊維となる。

即ち、本発明において流出ノズルより流出した溶融物円
柱状流は、直線状気体流が収斂する該気体流の交差点（
焦点）に引き込まれていく。この詩語気体流の交差角度
を所定の小さな角度とじているため、該気体流が溶融物
円柱状流に与える旋回力は小さくなり繊維の延伸の際に
湾曲を生じさせていた回転力は極めて小さくなる。また
、同時に繊維を延伸させる力を与える該気体流の合成ベ
クトルは繊維の延伸方向に大きくなり、直状の繊維を効
率よく製造することができる。

［実施例］ 図に示す旋回ガスジェット方式によりピッチを繊維化し
た。実験条件は下記の通りである。

ピッチの材質：　等方性ピッチ ピッチの温度：　３５０℃ ピッチ流出ノズルの径（円径）：　　０．５ｍｍピッチ
の流出量：　　１００ｇ／ｈｒ ガス噴出口の個数：　６本 ガス噴出口の噴出口径（直径）：　　０．５ｍｍ直線状
気体流の角度θ：　表１の通り 直線状気体の種類：　空気 同　　　温度＝　３５０℃ 同　噴出速度：　　５００ｍ／ｓｅｃ 直線状気体と流出ノズルの中心軸の軸線方向延長線との
焦点における最短距離：０．４ｍｍ得られた短繊維のＤ
（湾曲の半径）とｄ　（＄ａ維直径）との比Ｄ／ｄの平
均値をｄの平均値と共に第１表に示す。

第１表の如く、本発明例ではＤ／ｄがいずれも３０００
以上である直状繊維が製造される。

第　　１　　表 ［効果］ 以上の実施例からも明らかな通り、本発明では熱軟化性
物質の溶融円柱状流に吹き付ける直線状気体流の噴射角
度を特定の範囲とすることにより、カール状湾曲の少な
い直状繊維が製造される。

【図面の簡単な説明】

第１図は旋回ガスジェット法による熱軟化性物質の繊維
の製造装置を示す断面図、第２図は同要部の底面図であ
る。 １・・・繊維化装置、　　２・・・溶融熱軟化性物質、
３・・・流出ノズル、　　　４・・・噴出口。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱軟化性物質の溶融物を流出ノズルから円柱状に
   下方に流出させ、前記流出ノズルの周囲に配置された複
   数個の噴出口から直線状気体流を斜め下方かつ前記円柱
   状流の軸心回りの旋回力を付与する方向に噴出させて該
   溶融物を繊維化する方法において、 前記各噴出口からの直線状気体流の噴出方向を、前記流
   出ノズルの中心軸の軸線方向に対して１０°以上２０°
   未満としたことを特徴とする直状繊維の製造方法。
2. （２）前記熱軟化性物質はピッチである特許請求の範囲
   第１項に記載の直状繊維の製造方法。