KR20210137457A

KR20210137457A - 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법

Info

Publication number: KR20210137457A
Application number: KR1020217028488A
Authority: KR
Inventors: 토모키 타무라; 조지 후나코시; 타카시 카와모토; 후미토 오시마; 코이치 아이주
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2019-03-28
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2021-11-17
Also published as: EP3951030A4; WO2020196277A1; EP3951030A1; TW202104690A; JPWO2020196277A1; US20220186405A1; EP3951030B1

Abstract

건습식 방사법에 의해 아크릴로니트릴계 섬유속을 제조함에 있어서, 생산 효율을 높이기 위해서 응고 사조의 주행 속도를 증가, 또는 구금의 토출 구멍의 수를 극대화시켜도, 고품위, 고품질의 아크릴니트릴계 섬유속을 안정하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 과제로 한다. 해결 수단으로서, 방사 원액을 구금(1)의 복수의 토출 구멍으로부터 공기 중으로 압출한 후, 응고욕(2)에 저류된 응고욕 액(12) 중에 하향으로 진입시켜 응고 사조(3)로 하고, 구금(1)의 하방의 응고욕 액(12) 중에 배치된 방향 전환 가이드(4)로 응고 사조(3)를 뒤집어 접은 후, 응고욕 액(12)의 밖으로 인출되는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법으로서, 다음 1)∼3)을 만족하는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법을 제공한다.
1) 응고 사조(3)가 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)를 향하는 주행 방향(Da)과, 방향 전환 가이드(4)로부터 응고욕(2) 밖으로 인출되는 인취 방향(Db)의 양방향에 대하여 수직인 방향으로 방향 전환 가이드(4)가 축방향을 갖는다. 2) 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지의 응고 사조(3)의 주행 영역은 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 응고 사조(3)가 존재하는 2개 이상의 사조 존재 영역(24)과, 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 응고 사조(3)가 존재하지 않는 적어도 1개의 사조 비존재 영역(23)을 갖고, 사조 비존재 영역(23)은 2개의 사조 존재 영역(24)에 끼워진 사이에 존재한다. 3) 사조 비존재 영역(23)의 적어도 1개에 대해서, 응고욕 액의 액면(9)의 위치에서의 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 폭이 구금(1)에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리의 4배 이상이다.

Description

아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법

본 발명은 탄소 섬유속의 제조에 적합한 안정하고 고품질, 품위의 아크릴로니트릴계 섬유속을 제조하는 방법에 관한 것이다.

탄소 섬유속의 전구체 섬유속에 사용되는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조에 있어서는, 생산 효율을 높임으로써 제조 원가를 저감시키는 것이 중요하다. 이 요구에 응하기 위해서, 1추당의 구금에 배치된 구멍수를 증가시키는 방법이나, 추수 또는 사조수를 증가시키는 방법, 또는 사조의 주행 속도를 고속화시키는 방법 등, 다종 다양의 방법이 채용되고 있다. 이들의 방법 중, 1추당의 구금의 구멍수를 증가(다구멍화, 토출 구멍의 고밀도 배치)시키거나, 사조 주행 속도를 증가(고속화)시키거나 하는 것은, 대폭적인 설비 투자를 수반하지 않고 상술한 요구에 응할 수 있는 점에서 큰 이점이 있다.

특히, 구금과 응고욕(coagulating bath) 액의 액면의 사이에 공기층(에어 갭)을 형성한 건습식 방사법에서는, 구금면으로부터 토출된 방사 원액이 에어 갭의 공기 저항이 작은 구간에 있어서 세화 변형할 수 있는 점으로부터, 사조 주행 속도를 증가시키는데 뛰어난 방법이다. 또한, 이 방사법은 에어 갭을 일정한 거리로 유지함으로써, 얻어지는 아크릴로니트릴계 섬유속의 품질·품위가 안정화하고, 높은 생산성을 얻을 수 있다.

이 건습식 방사법에서는, 일반적으로 구금으로부터 공기 중에 방사 원액을 압출한 후는, 방사 원액이 응고욕 액과 접촉함으로써 얻어지는 응고 사조가 응고욕 액 중의 하방(응고욕의 저면)을 향해서 주행하고, 일정 거리를 주행한 후에 방향 전환 가이드로 방향을 전환하고, 경사 상방(응고욕 액의 액면)을 향해서 주행하고, 최종적으로 응고욕 액 중으로부터 공기 중으로 빠져 나간 후에, 다음 공정으로 반송된다. 응고 사조의 주행에 의해 수반류(隨伴流)가 발생하는 점으로부터, 주행 속도의 고속화나 다구멍화, 토출 구멍의 고밀도 배치에 의해, 수반류가 증대해간다. 수반류의 증가에 의해, 응고 사조의 주변에서의 응고욕 액의 유속이 증가하기 때문에, 그것에 의해 응고 사조의 장력 불균일, 물성 불균일이 발생하고, 아크릴로니트릴계 섬유속의 품질·품위가 저하한다. 또한, 응고욕 액의 액류의 유속의 증가에 의해, 응고욕 액의 액면 변동이 증대하는 점으로부터, 방사성이 저하하고, 나아가서는 생산 효율의 저하로 연결된다. 결국은 이 응고욕 액의 유동을 제어하는 것이, 아크릴로니트릴계 섬유속의 품질·품위 및 생산 효율의 향상에 매우 중요하게 된다.

그래서, 응고 사조 주변의 응고욕 액의 흐름을 제어하는 방법으로서, 특허문헌 1에 기재된 방법이 열거된다. 특허문헌 1의 방사 방법에서는, 구금의 토출 구멍이 복수개로 이루어지는 블록을 형성하고, 그 블록을 2개 이상으로 분할하고, 인접한 블록 사이와의 거리를, 구금과 응고욕 액의 액면의 거리의 2배 이상으로 하는 것이 기재되어 있다. 게다가, 응고욕 액 중의 방향 전환 가이드에 돌기물을 형성하여 응고 사조의 주행 위치를 변경함으로써, 응고욕 액의 흐름을 제어, 응고 사조의 방사성을 향상할 수 있다고 기재되어 있다.

또한, 특허문헌 2의 방사 방법에서는, 2개 이상의 개구부를 갖는 세관에서 응고 사조 및 응고욕 액을 분리하고, 그 하류측에 복수의 방향 전환 가이드를 배치하고, 응고 사조를 인취 방향으로 복수로 분할함으로써, 응고욕 액의 액면부에서의 응고욕 액의 액류의 흐트러짐, 소용돌이의 발생을 억제함으로써, 고품질이면서 또한 일정 품질의 응고 사조를 제조할 수 있다고 기재되어 있다.

일본특허공개 평 2-91206호 공보 일본특허공개 평 2-112409호 공보

그러나, 종래의 방사 방법에는 이하에서 설명하는 문제점이 있다.

특허문헌 1의 방사 방법에서는, 응고욕 액 중에 있어서의 응고 사조 주변에서의 수반류를 충분하게 완화할 수 없어 응고 사조의 방사성을 향상할 수 없을 경우가 있다.

또한, 응고 사조 내의 사조끼리가 밀집한 상태에서 주행하면, 수반류가 증대하고, 또한 응고욕 액의 액면 근방에 있어서, 응고 사조를 향하는 응고욕 액의 액류의 속도가 증대, 사조끼리의 충돌이 발생하거나, 응고욕 액의 액면 근방에서 국소적인 소용돌이(이후는 국소 소용돌이라고 한다)가 발생하거나 한다. 이 국소 소용돌이가 발생하면, 구금과 응고욕 액의 액면의 거리인 에어 갭이 변동한다. 또한, 수반류가 증대함으로써 구금과 방향 전환 가이드 사이에서의 응고 사조의 실 요동이 증대하고, 이들의 요인으로, 응고욕 액의 액면의 변동이 증대, 실의 끊어짐이 발생하고, 최악인 경우에는 방사가 불가능하게 되는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 1의 방사 방법에서는, 구금의 토출 구멍이 복수개로 이루어지는 블록을 형성하고, 그 블록간끼리의 거리를 길게 하기 위해서, 구금의 폭이 장척(長尺)이 된다. 그리고, 응고욕의 폭도 길어진다. 응고욕을 다추로 병설하는 설비가 기본이 되는 중에서, 구금의 폭, 응고욕의 폭이 장척화하는 것은 폭이 넓은 설비가 필요하게 되어 설비비가 증대하는 경우가 있다.

다음에 특허문헌 2의 방사 방법에서는, 본 발명자들의 지견에 의하면, 특허문헌 1에서도 기재한 바와 같이, 응고욕 액 중에 있어서의 응고 사조의 주위의 수반류를 충분하게 완화할 수 없어 응고욕 액의 액류의 흐트러짐, 국소 소용돌이의 발생, 실의 끊어짐이 발생하고, 나아가서는 방사가 불가능하게 되는 경우가 있다. 그 결과, 고품질이면서 또한 일정 품질의 응고 사조가 제조될 수 없는 경우가 있다. 특히, 특허문헌 2의 실시예에 기재된 바와 같이, 연신 후의 권취 속도가 400m/분(응고욕 액 중에서의 인취 속도는 10m/분 이하)으로 저속이고, 또한 구금의 토출 구멍의 구멍수도 400개로 적기 때문에, 수반류의 규모가 작아 문제가 되지 않지만, 높은 인취 속도(인취 속도 25m/분 이상), 다구멍화(수천 구멍)에서는, 상기 문제가 현재화하는 경우가 있다.

또한, 특허문헌 2의 방사 방법에서는, 응고 사조를 분할하기 위해서 방향 변환 가이드를 복수 설치하는 점으로부터, 방향 전환 가이드에 각각 통사(通絲)할 필요가 있는 점으로부터 조업성 악화의 요인이 되는 경우가 있다. 또한, 응고욕 하방에 세관을 설치하고, 응고욕 액의 액류를 응고욕 밖으로 흘리는 구성으로 하고 있기 때문에, 응고욕 액의 액류의 순환 라인이나 회수 라인이 복수가 되는 점으로부터 설비가 복잡화해서 설비비가 증대하는 경우가 있다.

이상과 같이 아크릴로니트릴계 섬유속을 제조하는데 있어서, 응고 사조의 주위의 응고욕 액의 액류나 응고욕 액의 액면 변동을 제어하는 것은 매우 중요한 요소이지만, 상기한 바와 같이, 여러가지 문제가 남아 있어 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조의 방해가 되어 왔다. 따라서, 이 문제를 해결하는 것은 공업 상, 중요한 의미를 갖는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 건습식 방사법에 있어서, 아크릴로니트릴계 섬유속을 제조함에 있어서, 생산 효율을 높이기 위해 응고 사조의 주행 속도를 증가,또는 구금의 토출 구멍수를 극대화시켜도, 고품위, 고품질의 아크릴니트릴계 섬유속을 안정하게 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명자들은 특허문헌 1, 2의 기술에 있어서 응고 사조의 방사성을 충분하게 향상할 수 없는 이유로서, 각각 이하의 가설을 설정했다.

특허문헌 1의 기술에 있어서는, 응고 사조의 주행 속도를 증속한 때에는, 응고 사조의 주행 영역에 있어서 수반류가 발생하고, 그것을 보충하기 위해서, 응고 사조의 주위로부터 응고 사조를 향해 응고욕 액의 액류가 생기고, 응고욕 액의 액면 근방에 있어서, 그 액류의 속도가 가장 커지게 된다. 이것에 따라, 응고 사조에는, 응고 사조의 주행 방향에 수직인 방향으로부터 큰 저항력이 가해지고, 응고 사조 내의 사조끼리가 밀집한 상태가 된다고 생각된다.

특허문헌 2의 기술에 있어서는, 응고 사조를 분할하는 방향이, 응고 사조를 향하는 응고욕 액의 액류의 방향(Dc)과 같으면, 응고욕 액의 액류의 충돌을 피할 수 없기 때문에, 응고 사조의 인취 속도를 고속화한 경우에는, 응고 사조의 주행 영역에 있어서, 수반류가 발생하고, 그것에 따라, 응고 사조의 주위로부터 응고 사조를 향해 응고욕 액의 액류가 생기고, 응고욕 액의 액면 근방에 있어서, 그 액류의 속도가 가장 커진다. 특히, 주위로부터 응고 사조를 향하는 응고욕 액의 액류는, 응고 사조의 주행 방향에 수직한 방향으로부터 충돌하는 점으로부터, 이것에 의해 응고 사조 내의 사조끼리가 밀집한 상태가 된다고 생각된다.

이상의 가설에 근거하고, 이들의 문제점을 해결하기 위해 예의 검토한 결과, 본원 발명을 착상한 것이다.

즉, 방사 원액을 구금의 복수의 토출 구멍으로부터 공기 중으로 압출한 후, 응고욕에 저류된 응고욕 액 중에 하향으로 진입시켜 응고 사조로 하고, 구금의 하방의 응고욕 액 중에 배치된 방향 전환 가이드로 응고 사조를 뒤집어 접은 후, 응고욕 액의 밖으로 인출하는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법으로서, 다음 1)∼3)을 만족하는 것을 특징으로 한다.

1) 응고 사조가 응고욕 액의 액면으로부터 방향 전환 가이드를 향하는 주행 방향과, 방향 전환 가이드로부터 응고욕 액의 밖으로 인출되는 인취 방향의 양방향에 대하여 수직인 방향으로 방향 전환 가이드가 축방향을 갖는다.

2) 응고욕 액의 액면으로부터 방향 전환 가이드까지의 응고 사조의 주행 영역은 응고 사조의 주행 방향에 관해서 연속적으로 응고 사조가 존재하는 2개 이상의 사조 존재 영역과, 응고 사조의 주행 방향에 관해서 연속적으로 응고 사조가 존재하지 않는 적어도 1개의 사조 비존재 영역을 갖고, 사조 비존재 영역은 2개의 사조 존재 영역에 끼워진 사이에 존재한다.

3) 사조 비존재 영역의 적어도 1개에 대해서, 응고욕 액의 액면에서의 방향 전환 가이드의 축방향의 폭이, 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍 사이 거리의 4배 이상이다.

본 발명에 의하면, 건습식 방사법에 있어서, 응고 사조의 근방의 응고욕 액의 액류 제어성이 우수하고, 높은 생산 효율(고속화(사조의 주행 속도의 증가), 다구멍화(구금의 토출 구멍수의 증가), 고밀도화(구금의 토출 구멍의 배치 밀도의 증가)) 하에서, 고품위, 고품질의 아크릴로니트릴계 섬유속을 안정하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 2의 (a) (b) (c)는 본 발명의 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 응고욕의 형상의 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3은 종래의 건습식 방사 장치의 응고욕 액의 액류의 형태를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법에 사용되는 건습식 방사 장치의 상면도이고, 응고욕 액의 액면에 있어서의 액류의 형태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법에 사용되는 건습식 방사 장치의 상면도이고, 응고욕 액의 액면에 있어서의 액류의 형태를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법에 사용되는 건습식 방사 장치의 상면도이고, 응고욕 액의 액면에 있어서의 액류의 형태를 나타낸 도면이다.
도 7은 종래의 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 8은 건습식 방사 장치에 있어서의 응고욕 액 중의 유속의 측정 위치를 나타낸 도면이다.
도 9는 건습식 방사 장치에 있어서의 응고욕 액 중의 유속의 측정 위치를 나타낸 도면이다.
도 10은 건습식 방사 장치에 있어서의 응고욕 액 중의 유속의 측정 위치를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 제 2 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제 3 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제 4 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제 5 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 15는 본 발명의 제 6 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 16은 본 발명의 제 5 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 17은 건습식 방사 장치에 있어서의 응고욕 내에서의 분섬(分纖) 폭의 측정 위치를 나타낸 도면이다.
도 18은 비교예 2에 따른 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 19는 비교예 5에 따른 건습식 방사 장치의 개략 단면도이다.
도 20은 사조 비존재 영역 및 그 주변 영역을 모식적으로 나타낸 응고욕 액의 액면과 평행 방향의 단면도이다.

이하, 도면을 참조하면서, 본 발명의 아크릴니트릴계 섬유속의 제조 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 사용되는 건습식 방사 장치를 나타내는 개략 단면도이다. 본 발명에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이, 구금(1), 응고욕(2), 응고 사조(3), 방향 전환 가이드(4)로 구성되고, 응고욕(2)에는 응고 용액(12)이 저류되어 있다. 구금(1)의 복수의 토출 구멍으로부터 공기 중에 방사 원액을 압출한 후에, 응고욕 액의 액면(9)에 착액(着液)하고, 방사 원액이 응고욕 액과 접촉함으로써 얻어지는 응고 사조(3)가 응고욕 액 중에 진입하고, 방향 전환 가이드(4)로 뒤집어 접어진 후, 응고욕 액 중을 응고욕 액의 액면(9)을 향해 공기 중으로 인출되는 주행 경로를 갖고 있다. 여기서, 응고 사조(3)가 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)를 향하는 방향을 주행 방향(Da)으로 하고, 응고 사조(3)가 방향 전환 가이드(4)로부터 응고욕 액의 액면(9)을 향하는 방향을 인취 방향(Db)으로 한다. 그리고, 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)과 응고 사조(3)의 인취 방향(Db)에 대하여 수직인 방향으로 방향 전환 가이드(4)가 배치되어 있다. 응고욕 액의 액면(9)과 방향 전환 가이드(4) 사이의 응고 사조(3)의 주행 영역에서는, 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 응고 사조(3)가 존재하는 2개 이상의 사조 존재 영역(24)과, 응고 사조의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 응고 사조(3)가 존재하지 않는 적어도 1개의 사조 비존재 영역(23)을 갖고 있다. 사조 비존재 영역(23)은 2개의 사조 존재 영역(24)에 끼워진 사이에 존재한다. 이 사조 비존재 영역(23)에 대해서, 응고욕 액의 액면(9)의 위치에서의 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 폭이, 후술하는 일정 이상의 폭을 갖고 있다.

여기서, 응고 사조(3)의 주행 영역이란 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지를 주행하는 응고 사조(3)의 집합체 중 가장 외측을 주행하는 응고 사조(3)보다 내측의 영역의 것으로 한다. 또한, 사조 비존재 영역이란 도 20에 나타내는, 응고욕 액의 액면과 평행 방향의 단면에 있어서, 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리를 직경으로 하는 가상의 원(26)이, 그 내측에 응고 사조 중의 단사(25)의 단면과 겹침을 갖지 않고 존재할 수 있는 위치의 집합으로 나타내어지는 영역(23)의 것이다. 또한, 구금(1)에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리를 직경으로 하는 가상의 원이 그 내측에 응고 사조 중의 단사(25)의 단면과 겹침을 갖는 위치란, 도 20 중의 26'에 나타내는 위치를 말한다. 본 발명에 있어서는, 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지의 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 있어서의 응고 사조(3)의 주행 영역의 각 단면에 있어서, 사조 비존재 영역(23)이 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 존재하는(즉, 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 응고 사조(3)가 연속적으로 존재하지 않는다) 것이 특징이다. 또한, 응고 사조(3)의 주행 영역 중에서 사조 비존재 영역(23)을 제외한 영역의 것을 사조 존재 영역(24)으로 한다.

또한, 응고욕(2)은 방향 전환 가이드(4)로 뒤집어 접어진 응고 사조(3)의 인취 방향(Db)을 따라 바닥이 얕아지는 응고욕 바닥면(6)을 구비하는 형태가 최선의 형태이고, 이 경우, 응고욕(2)의 용적을 작게 할 수 있고, 응고욕 액의 용량을 저감할 수 있다. 한편으로 도 2에 나타내는 바와 같이, 응고욕 바닥면(6)은 응고욕 액의 액면(9)과 평행이 되는 바닥의 형상(도 2(a))이어도 되고, 방향 전환 가이드(4)로 뒤집어 접어진 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)을 따라 바닥이 얕아져 있는 형상(도 2(b))이어도 된다. 또한, 응고욕 바닥면(6)은 부분적으로 계단 형상이 되는 바닥의 형상(도 2(c))이어도 된다. 이 경우, 응고 사조(3)가 공기 중으로 인출되는 위치와 응고욕 후면(8)간의 응고욕 바닥면(6)에 있어서는, 응고욕 액의 액면(9)과 평행이 되는 바닥의 형상으로 함으로써 응고 사조(3)의 수반류에 기인한 액류가 흘러 들어 오는 영역을 크게 형성할 수 있는 점으로부터, 이 액류의 유속을 저감하고, 응고욕 후면(8)에서의 충돌을 극력 작게 할 수 있고, 응고욕 액의 액면(9)의 변동을 억제할 수 있다. 응고욕(2)의 바닥의 형상은 후술한 바와 같이, 응고욕 액의 주된 흐름에 영향을 주지 않기 때문에 특별하게 한정되지 않는다.

본 발명의 가장 중요한 포인트인 고생산성을 실현시키기 위해서,

A．응고 사조(3)의 주행 속도를 증가

B．구금(1)의 토출 구멍의 구멍수를 극대화

C．토출 구멍의 배치를 고밀도화

시켜도 고품위, 고품질의 아크릴로니트릴계 섬유속을 안정하게 제조할 수 있는 원리에 관하여 설명한다. 또한, 본 명세서에서는, 응고욕 내에 있어서의 응고욕 액의 흐름을 액류라 하고, 액류 중, 응고 사조(3)의 주행에 따라 응고 사조(3)의 주행 방향(Da) 및 인취 방향(Db)에 있어서 각각 응고 사조(3)와 병행해서 흐르는 액류를 수반류라 정의한다.

우선, 본 발명의 범위 밖인 종래의 아크릴니트릴계 섬유속의 제조 방법으로 생산성을 높이기 위해서 상기의 시책(A∼C)을 행하면, 모두 응고욕 내에서의 수반류가 증대한다. 이 메커니즘을 도 3에서 설명한다. 응고 사조(3)의 주행에 따라, 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지의 주행 영역에서 주행 방향(Da)으로 발생하는 수반류와, 방향 전환 가이드(4)로부터 응고욕 액의 액면(9)까지의 주행 영역으로부터 인취 방향(Db)으로 발생하는 수반류가 발생한다. 그리고, 이 수반류의 발생에 따라, 구금(1)의 하방의 영역에서는 응고 사조(3)를 향하는 액류가 발생하고, 그 액류의 속도가 응고욕 액의 액면(9)의 근방에 있어서 최대가 된다. 특히, 방향 전환 가이드(9)의 하류에 있어서, 응고 사조(3)를 응고욕 액의 액면(9)의 밖을 향해 인출할 필요가 있는 점으로부터, 응고 사조(3)의 인취 방향(Db)에 발생하는 수반류에 기인하여 구금(1)의 하방의 영역에 유입하는 액류의 속도가 매우 커지게 된다. 그 결과, 이 액류가 응고욕 액의 액면(9)과 방향 전환 가이드(4)간의 응고 사조(3)에 충돌하고, 응고욕 액의 액면(9)의 근방에서는 유속이 빠른 만큼 충돌 에너지가 커지게 된다. 이것에 의해 응고 사조(3) 내에서의 사조가, 외주부로부터 중앙부로 끌어 당겨지기 때문에 사조끼리가 밀집한 상태가 되고, 사조간의 접촉이나 국소 소용돌이가 발생하여 방사성 및 품위, 품질이 현저하게 저하한다.

그것에 대하여 본 발명의 아크릴니트릴계 섬유속의 제조 방법에서는, 고생산성을 달성하기 위한 수단(A∼C)을 강구한 경우에 있어서도, 응고 사조(3)에 충돌하는 액류의 속도를 감속하는 효과를 갖고 있는 것이 특징이다. 그 때문의 구체적인 방법으로서는, 응고 사조(3)를 향하는 액류의 근본이 되는 수반류를 저감하여 액류 자체를 감소시키는 방법과, 응고 사조(3)를 향하는 액류를 분할하여 액류에 대한 저항이 낮은 사조 비존재 영역(23)을 형성함으로써 응고 사조(3)에 충돌하는 액류의 비율을 감소시키는 방법이 있다. 본 발명의 제조 방법은 이들의 2개의 방법을 동시에 적용하는 것이 가능하다.

응고 사조(3)에 충돌하는 액류의 속도를 저감하는 방법에 관하여 설명한다. 본 발명의 제조 방법에서는, 도 1에 나타내는 바와 같이 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지의 응고 사조(3)의 주행 영역에 있어서, 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 응고 사조(3)가 존재하는 2개 이상의 사조 존재 영역(24)과, 응고 사조(3)의 주행 방향(Da)에 관해서 연속적으로 응고 사조(3)가 존재하지 않는 적어도 1개의 사조 비존재 영역(23)을 갖는다. 사조 비존재 영역(23)은 2개의 사조 존재 영역(24)에 끼워진 사이에 존재한다. 그리고, 사조 비존재 영역(23)의 응고욕 액의 액면(9)에서의 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 폭을, 구금(1)에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리의 4배 이상, 바람직하게는 8배 이상으로 하고 있다.

이것에 의해, 하나는 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지의 응고 사조(3)를 복수개의 사조군(도 1에서는 2개)으로 함으로써 종래의 하나의 사조군과 비교하여 수반류의 발생 방향이 분산되어 수반류의 규모 자체를 저감할 수 있다. 이러한 사조 비존재 영역(23)의 응고욕 액의 액면(9)에서의 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 폭에 대해서, 사조 비존재 영역이 복수 있는 경우에, 적어도 1개가 상기 구금(1)에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리의 관계를 만족시키면, 본 발명의 효과를 얻을 수 있지만, 복수의 사조 비존재 영역의 모두에 있어서, 상기 구금(1)에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리의 관계를 만족시키는 것이 본 발명의 효과가 보다 현저하게 되기 때문에 바람직하다.

또한, 다른 큰 효과로서는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 응고욕 액의 액면(9)에 있어서, 응고 사조(3)가 존재하는 사조 존재 영역(24)과, 응고 사조(3)가 존재하지 않는 사조 비존재 영역(23)의 2개의 영역을 가짐으로써, 사조 존재 영역(24)과 사조 비존재 영역(23)의 액류의 통과 저항차가 생긴다. 그 결과, 사조 존재 영역(24)과 비교해서 사조 비존재 영역(23)쪽으로 액류가 흐르기 쉬워지고, 액류가 분할되어, 응고 사조(3)로의 액류의 속도를 저감할 수 있다.

그래서, 상기의 효과를 얻기 위해서 중요하게 되는 것은, 수반류가 발생하기 시작하는 위치, 그리고 응고 사조(3)에 충돌하는 액류가 최대가 되는 위치에 있어서 사조 비존재 영역(23)을 형성하는 것이고, 즉 응고욕 액의 액면(9)에 있어서, 존재 영역(24)의 사이에 사조 비존재 영역(23)을 형성하는 것이다. 그 때, 인취 방향(Db)으로 발생한 수반류에 기인한 액류가 방향 전환 가이드(4)의 축방향에 수직인 방향으로부터 구금(1)의 하방 영역으로 흘러들어 가기 때문에, 방향 전환 가이드(4)의 축방향으로 일정한 간격 이상의 폭(구금(1)의 최단의 토출 구멍간 거리의 4배 이상)을 갖는 것이 필요하다.

한편, 본 발명의 범위 밖이 되는 도 7에 나타내는 실시형태에서는, 방향 전환 가이드(4)를 복수(도 7에서는 인취 방향(Db))으로 배치하고, 방향 전환 가이드(4)마다 응고 사조(3)을 분섬하고, 그것에 의해 사조 비존재 영역(23)을 형성하고 있지만, 상술한 바와 같이, 액류가 방향 전환 가이드(4)의 축방향에 수직인 방향(도 7에서는 우측으로부터 좌측을 향하는 방향)으로부터 구금(1)의 하방 영역으로 흘러들어 가기 때문에, 그 액류가 충돌하는 측면에 있어서는 사조 비존재 영역(23)이 없으므로 액류의 감속 효과가 얻어지지 않는다. 특히, 인취 방향(Db)에 발생하는 수반류가 주된 응고욕의 형태에 있어서는, 액류의 감속 효과가 대폭 저하한다. 또한, 복수의 방향 전환 가이드(4)마다에 응고 사조(3)를 통사하는 작업 부하가 매우 크기 때문에, 조업성이 저하한다.

또한, 응고 사조(3)가 사조 비존재 영역(23)의 방향 전환 가이드(4) 방향의 폭은 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)까지의 사이에서 연속적으로 구금(1)의 최단의 토출 구멍간 거리의 4배 이상으로 하는 것이 바람직하다. 그것에 의해 수반류의 발생 방향의 분산 효과가 보다 높아지고, 응고 사조(3)로 충돌하는 액류의 저감 효과가 보다 현저하게 된다. 또한, 복수의 사조 비존재 영역(23), 사조 존재 영역(24)이 있는 경우에, 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 폭이 일정하여도, 가변이어도 된다.

또한, 응고욕 액의 액면(9)에서의 응고 사조(3)의 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 최대폭 S(방향 전환 가이드(4) 방향에 가장 외측에 있는 사조 존재 영역(23)의 폭)에 대하여, 방향 전환 가이드(4)에 있어서의 응고 사조(3)의 방향 전환 가이드(4)의 축방향의 최대폭이 1.2S 이하가 되는 것이 바람직하다. 그 범위로 함으로써, 수반류의 발생 방향이 분산되고, 또한 구금(1)의 토출 구멍의 폭을 좁게 할 수 있기 때문에 설비비를 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상술한 바와 같이, 응고욕을 다추로 병설하는 설비가 기본이 되는 중에서, 응고욕의 폭(H)을 짧게 하는 것은 설비비의 삭감 및 응고욕 액의 액량 자체를 저감할 수 있기 때문에 회수 부하의 저감으로 연결된다. 응고욕의 폭(H)을 짧게 하기 위해서는, 응고욕 액의 액면(9)에서의 응고 사조(3)의 최대폭(S)을 짧게 하는 것과, 비율 S/H를 1에 가까이 하는 것이 유효하지만, 0.5≤S/H≤0.95의 범위로 하는 것이 바람직하다. 여기서 비율 S/H를 1에 가깝게 하면, 수반류에 따르는 액류의 유속이 커져 가지만, 본 발명의 제조 방법을 사용하는 것에 의한 액류의 감속 효과가 보다 현저하게 된다.

또한, 본 발명의 제조 방법에서는 응고 사조(3)에 충돌하는 액류의 저감을 목적으로 하고 있는 점으로부터, 도 8, 도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이 응고욕 액의 액면으로부터 깊이 40mm의 위치이며, 응고 사조의 주행 영역 중 응고 사조가 응고욕 밖으로 인출되는 위치에 가장 가까운 위치로부터 응고욕 액의 액면과 평행하게 응고 사조의 인취 방향(Db)으로 20mm 떨어진 위치에 있어서, 응고 사조를 향하는 응고욕 액의 평균 유속이 14mm/초 이하인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 다른 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 응고 사조(3)의 사조 비존재 영역(23)의 수는 도 1에 나타낸 바와 같이, 1개이어도 되고, 도 11(본 발명의 제 2 실시형태)에 나타낸 바와 같이, 2개 이상의 복수개이어도 된다. 응고 사조(3)의 사조 비존재 영역의 수를 증가함으로써 응고 사조(3)에 충돌하는 액류의 감속 효과가 얻어진다. 한편으로 사조 비존재 영역(23)의 수가 증가하면, 응고욕(2)의 폭 확대에 의한 설비비의 증가, 그리고 응고 사조(3)의 응고욕 액의 액면(9)에의 착수 각도가 급준하게 되어 방사성의 저하가 발생할 우려가 있기 때문에, 사조 비존재 영역(23)의 수에는 한계가 있는다. 그 때문에 사조 비존재 영역의 수는 4개 이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 있어서, 응고 사조(3)가 사조 비존재 영역(23)을 형성하는 방법으로서는, 도 12(본 발명의 제 3 실시형태)에 나타내는 바와 같이, 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4)의 사이에 분섬용 가이드(13)를 사용하는 방법이 있다. 또한, 방향 전환 가이드(4)에 돌기 또는 홈을 형성하여 응고 사조(3)를 분섬해도 되고, 분섬용 가이드와 조합시켜도 되고, 방법은 특별하게 한정되지 않는다.

또한, 도 13(본 발명의 제 4 실시형태)에 나타내는 바와 같이, 본 발명의 제조 방법에서는, 응고욕 액의 액면(9)으로부터 방향 전환 가이드(4) 사이의 사조 비존재 영역(23)의 방향 전환 가이드(4)의 방향의 폭이 가변이어도 된다. 점감 또는 점증하고 있어도 된다. 또한, 도 14(본 발명의 제 5 실시형태), 도 15(본 발명의 제 6 실시형태)에 나타내는 바와 같이, 사조 비존재 영역(23)의 폭이 일정이어도 된다. 또한, 도 16(본 발명의 제 7 실시형태)에 나타내는 바와 같이, 각 사조 존재 영역(24)을 각각 대응하는 다른 구금으로부터 토출하는 응고 사조에 의해 형성해도 된다.

다음에, 본 발명의 제조 방법에 사용되는 건습식 방사 장치에 공통된 각 부재, 각 부재의 형상에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 제조 방법에 있어서 사용되는 구금(1)은 단면이 직사각형의 것이 최선의 형태이지만, 그것에 한정되지 않고, 단면이 원형상, 타원, 다각형이어도 된다. 또한, 구금(1)에 설치된 토출 구멍은 직사각형 영역에 배치되는 것이 최선의 형태이지만, 그것만은 아니다. 또한, 토출 구멍의 구멍수로서는, 1,000∼60,000개의 범위인 것이 바람직하고, 6,000∼24,000의 범위인 것이 더욱 바람직하고, 이 범위이면, 본 발명의 효과를 최대한으로 발현할 수 있다. 또한, 구금(1)의 토출면에 배치되는 토출 구멍의 배치 밀도로서는, 구금(1)에 있어서의 1mm²당의 토출 구멍수가 0.06개/mm² 이상이 바람직하고, 0.25개/mm² 이상이 더욱 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 있어서 사용되는 구금(1)은 설비비의 삭감의 점으로부터 단일의 구금을 사용하는 것이 바람직하지만, 2개 이상의 구금(1)을 응고욕의 폭방향으로 나열하여 응고 사조(3)를 토출하는 구성이어도 된다.

또한, 응고 사조(3)의 인취 속도가 증가하게 되면 응고욕 내의 수반류가 증가하고, 응고욕 액의 액면(9)의 부근에 있어서 구금(1)과 방향 전환 가이드(4) 사이를 주행하는 응고 사조(3)로 향하는 액류의 속도도 증가한다. 본 발명의 제조 방법에서는, 응고 사조를 응고욕 밖으로 인출하는 인취 속도를 50m/분 이하로 하는 것이 바람직하다. 한편, 생산 효율의 저하를 억제하는 점으로부터, 응고 사조(3)를 응고욕 밖으로 인출하는 속도를 25m/분 이상으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조 방법에 사용되는 응고욕(2)에서는, 응고욕 바닥면(6)에 공급구(10)가 설치되어 있는 형태가 바람직하고, 공급구(10)는 액순환 펌프(도시하지 않음)에 연통하고, 액순환 펌프로부터 응고 용액을 공급하고 있는 형태가 바람직하다. 그 경우, 응고욕(2)의 응고 용액은 응고욕 전면(7), 응고욕 후면(8)의 상단 가장자리로부터 외부로 유출하고 있는 형태가 바람직하다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 사용되는 방향 전환 가이드(4)는 일단의 구성으로 응고 사조(3)를 뒤집어 접는 것이 바람직하지만, 그것만은 아니고, 뒤집어 접음이 급준한 각도가 되는 경우에는, 2단 이상의 구성이어도 된다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 사용되는 방사 원액은 아크릴로니트릴계 중합체가 용매에 용해되어서 이루어지는 것을 바람직하게 사용할 수 있지만, 특별하게 한정되지 않는다. 아크릴로니트릴(AN)에 공중합시키는 모노머로서는, 예를 들면 아크릴산, 메타크릴산, 이타콘산 및 그들 알칼리 금속염, 암모늄염 및 저급 알킬에스테르류, 아크릴아미드 및 그 유도체, 알릴술폰산, 메타크릴술폰산 및 그들의 염류 또는 알킬에스테르류 등을 채용할 수 있다.

또한, 본 발명의 제조 방법에 사용되는 방사 원액에 사용하는 용매로서는, 예를 들면, 염화 아연 수용액, 디메틸아세트아미드, 디메틸술폭시드(이하, DMSO라 약기한다) 또는 디메틸포름아미드 등을 사용하는 것이 가능하다.

또한, 본 발명의 제조 방법으로 방사하고, 응고 사조(3)를 공기 중으로 인출한 후, 욕 중 연신을 행하는 것이 바람직하다. 또한, 방사한 응고 사조(3)는 바람직하게는 욕 중 연신 후 수세하거나, 수세 후 욕 중 연신함으로써, 잔존 용매를 제거해 둔다. 욕 중 연신 후는, 통상 유제를 부여하고, 핫 롤러 등으로 건조 치밀화한다. 또한, 필요가 있으면 그 후, 스팀 연신 등의 2차 연신을 행한다. 본 발명에서는 이들의 공정을 거쳐 얻어진 복수의 아크릴로니트릴계 섬유속을 권취하거나 캔 등에 수납하기 전에 수속용 프리롤러 가이드군에 의해 합사하고, 권취기에 의해 패키지로 권취되거나 캔에 수납된다. 또한, 별도의 형태로서, 권취한 아크릴로니트릴계 섬유속을 복수개 해서(解舒)하거나 캔으로부터 인출하여 수속용 프리롤러 가이드군에 의해 합사를 행할 수도 있다. 이러한, 아크릴로니트릴계 섬유속을 구성하는 단사수는, 바람직하게는 1,000 이상, 보다 바람직하게는 2,000 이상이다. 또한, 단사수의 상한은 특별히 제한이 없지만, 통상 100,000 이하이다.

다음에 본 발명의 제조 방법에 의해 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속으로부터 탄소 섬유속을 제조하는 방법에 관하여 설명한다.

상기한 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법에 의해 제조된 아크릴로니트릴계 섬유속을, 200∼300℃의 공기 등의 산화성 분위기 중에 있어서 내염화 처리한다. 처리 온도는 저온으로부터 고온을 향해서 복수 단계로 승온하는 것이 내염화 섬유속을 얻는 점에서 바람직하고, 또한 보풀의 발생을 수반하지 않는 범위에서 높은 연신비로 섬유속을 연신하는 것이 탄소 섬유속의 성능을 충분하게 발현시키는 점에서 바람직하다. 이어서, 얻어진 내염화 섬유속을 질소 등의 불활성 분위기 중에서 1,000℃ 이상으로 가열함으로써, 탄소 섬유속을 제조한다. 그 후, 전해질 수용액 중에서 양극 산화를 행함으로써, 탄소 섬유 표면에 관능기를 부여해서 수지와의 접착성을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 에폭시 수지 등의 사이징제를 부여하고, 내찰과성이 우수한 탄소 섬유속을 얻는 것이 바람직하다.

실시예

다음에 실시예에 기초하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

(1) 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속

응고욕 중에 마이크로 버블 발생기(NISHIYAMA PUMP K.K.제작 BT-50-5)를 사용해서 마이크로 버블을 발생시킨 상태에서, 초음파 도플러 유속계(SonTek사 제작 10-MHZ ADV)를 이용하여 응고욕 액의 유속을 측정(샘플링 주기 25Hz, 측정 시간 30초)했다. 응고욕 액의 유속의 측정 포인트는, 구금(1)의 중심에 대하여, 도 8, 도 9, 도 10에 나타내는 바와 같이, 응고욕 전면(8)측에 3개소를 설정했다. 측정 포인트의 상하 방향의 위치는, 응고욕 액의 액면(9)으로부터 깊이 방향으로 40mm의 위치로 하고, 측정 포인트의 폭방향의 위치는 응고욕의 폭방향에 있어서, 구금(1)의 중심에 대하여, 양 사이드에 160mm 떨어진 위치 및 그 중심의 위치로 했다. 이렇게 설정한 3개소에서 측정을 실시했다. 각 측정 위치에 있어서, 측정한 값((샘플링 주기25개/초)×연속 측정 시간 30초=750개)의 시간 평균값(절대값)을 산출했다.

(2) 소용돌이 발생수

응고욕 전면(8)측에 투명 아크릴 플레이트 제작의 수조를 설치하고, 비디오 카메라를 이용하여, 응고욕 액의 액면 위치의 촬영을 실시했다. 응고욕 액의 액면 위치의 촬영은 1분간 행하고, 얻어진 영상을 1초마다의 60코마의 화상으로 잘라 내고, 그 중에서 각 화상에서의 국소 소용돌이의 발생수를 카운트하고, 1매당에 카운트된 소용돌이의 평균 개수를 산출했다.

(3) 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위

아크릴로니트릴계 섬유속을 권취하기 직전에 1,000m의 아크릴로니트릴계 섬유속의 보풀의 수를 카운트하여 품위를 평가했다. 평가 기준은 이하와 같다.

A: (보풀 개수/1섬유속·1,000m)≤1

B: 1<(보풀 개수/1섬유속·1,000m)≤5

C: 5<(보풀 개수/1섬유속·1,000m)<60

D: (보풀 개수/1섬유속·1,000m)≥60

(4) 사조 분할

사조의 분할 방향은 방향 전환 가이드의 축방향 또는 응고욕의 후면으로부터 전면을 향하는 방향(이후, 전후 방향이라고 기재하는 경우도 있다)이다. 또한, 사조 분할에 따르는 분할 폭의 측정 위치는 도 17에 나타내는 3개소이고, 응고욕 액의 액면의 높이, 응고욕 액의 액면과 방향 전환 가이드의 중앙의 높이, 방향 전환 가이드 높이에서의 분할을 각각 상부 분할(20), 중앙부 분할(21), 하부 분할(22)로 한다. 분할 폭은 각 위치 사이를 단조 감소 또는 단조 증가해서 변화한다. 또한, 사조의 분할 방향이 방향 전환 가이드의 축방향인 경우, 분할 폭은 사조 비존재 영역의 폭이다.

[실시예 1]

도 13에 나타내는 바와 같이 사조의 분할수를 방향 전환 가이드의 축방향에 2개, 분할 폭을 상부 분할의 분할 폭을 10mm, 중앙부 분할의 분할 폭을 5mm, 하부분할의 분할 폭을 5mm로 하고, 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍 간 거리가 2mm인 건습식 방사 장치를 사용함과 아울러, 구금으로부터 방사 원액을, 일단 공기 중으로 압출하고, DMSO 수용액 응고욕 액 중에 하방으로 진입시키고, 방향 전환 가이드(4)로 각도 65°로 뒤집어 접고, 응고욕 액의 밖으로 34m/분으로 인출한 후, 수세 공정으로 반입했다. 그 후, 욕 연신 공정에서 연신시키면서 아미노 실리콘을 주성분으로 하는 유제를 부여하고, 또한 건조·후 연신 공정을 거쳐, 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 8mm/초이고, 소용돌이는 0.3개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 양호했다.

[실시예 2]

실시예 1의 중앙부, 하부에서의 사조의 분할 폭을 증가시킨 패턴으로서, 실시예 2를 설명한다. 도 14에 나타내는 바와 같이 사조의 중앙부 분할의 분할 폭을 10mm, 하부 분할의 분할 폭을 10mm로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 4mm/초이고, 소용돌이는 0.1개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 실시예 1보다 더욱 양호했다.

[실시예 3]

실시예 2의 사조의 분할수를 증가시킨 패턴으로서, 실시예 3을 설명한다. 도 15에 나타내는 바와 같이 사조의 분할수를 방향 전환 가이드의 축방향으로 4개로 하고, 각 사조의 상부 분할의 분할 폭을 10mm, 중앙부 분할의 분할 폭을 10mm, 하부 분할의 분할 폭을 10mm로 한 것 이외는, 실시예 2와 같은 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다.응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속V는 3mm/초이rh, 소용돌이는 0.1개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 실시예 2와 마찬가지로 실시예 1보다 더욱 양호했다.

[실시예 4]

실시예 1의 구금을 2개 사용하는 패턴으로서, 실시예 4를 설명한다. 도 16에 나타낸 바와 같이 구금의 개수를 2개로 한 것 이외는 실시예 1과 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 8mm/초이고, 소용돌이는 0.3개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 양호했다.

[비교예 1]

사조를 분할하지 않는 패턴으로서, 비교예 1을 설명한다. 사조를 분할하지 않는 것 이외는, 실시예 1과 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 30mm/초이고, 소용돌이는 1.8개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 불량했다.

[비교예 2]

사조를 상부 분할의 위치에서 분할하지 않는 패턴으로서, 비교예 2를 설명한다. 도 18에 나타내는 바와 같이 상부 분할의 위치에서 사조를 분할하지 않는 것 이외는, 실시예 1과 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 25mm/초이고, 소용돌이는 1.6개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 불량했다.

[비교예 3]

사조를 전후 방향으로 분할하는 패턴으로서, 비교예 3을 설명한다. 도 7에 도시하는 바와 같이 사조를 방향 전환 가이드의 축방향으로는 분할하지 않고, 전후 방향으로 2개에 분할한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 29mm/초이고, 소용돌이는 1.8개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 불량했다.

[비교예 4]

사조의 분할 폭이 본 발명에 있어서 규정하는 분할 폭에 충족하지 않는 패턴으로서, 비교예 4를 설명한다. 사조의 상부 분할의 분할 폭을 5mm, 중앙부 분할의 분할 폭을 5mm, 하부 분할의 분할 폭을 5mm로 한 것 이외는, 실시예 1과 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 22mm/초이고, 소용돌이는 1.2개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 불량했다.

[비교예 5]

사조의 중앙부를 분할하지 않고, 사조 비존재 영역이 불연속인 패턴으로서, 비교예 5를 설명한다. 도 19에 나타내는 바와 같이 사조의 중앙부를 분할하지 않고, 사조 비존재 영역이 불연속인 것 이외는, 실시예 2와 동일한 장치, 조건으로 아크릴로니트릴계 섬유속을 얻었다. 응고욕 액의 액면 부근에서의 응고욕 액의 평균 유속 V는 20mm/초이고, 소용돌이는 1.0개/초로 발생하고, 얻어진 아크릴로니트릴계 섬유속의 품위는 불량했다.

1 구금
2 응고욕
3 응고 사조
4 방향 전환 가이드
5 인취 가이드
6 응고욕 바닥면
7 응고욕 전면
8 응고욕 후면
9 응고욕 액의 액면
10 공급 구멍
11 순환 펌프
12 응고욕 액
13 분섬용 가이드
20 상부 분할
21 중앙부 분할
22 하부 분할
23 사조 비존재 영역
24 사조 존재 영역
25 응고 사조 중의 단사
26 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리를 직경으로 하는 가상의 원
26' 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리를 직경으로 하는 가상의 원 중, 내측에 응고 사조 중의 단사의 단면과 겹침을 갖는 것
S 응고욕 액의 액면에서의 응고 사조의 최대폭
T 방향 전환 가이드에서의 응고 사조의 최대폭
H 응고욕의 폭
M 유속의 측정 포인트
W 사조 비존재 영역의 폭
Da 주행 방향
Db 인취 방향
Dc 액류의 방향

Claims

방사 원액을 구금의 복수의 토출 구멍으로부터 공기 중으로 압출한 후, 응고욕에 저류된 응고욕 액 중에 하향으로 진입시켜 응고 사조로 하고, 구금의 하방의 응고욕 액 중에 배치된 방향 전환 가이드로 응고 사조를 뒤집어 접은 후, 응고욕 액의 밖으로 인출하는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법으로서, 이하 1)∼3)을 만족하는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
1) 응고 사조가 응고욕 액의 액면으로부터 방향 전환 가이드를 향하는 주행 방향과, 방향 전환 가이드로부터 응고욕 액의 밖으로 인출되는 인취 방향의 양방향에 대하여 수직인 방향으로 방향 전환 가이드가 축방향을 갖는다.
2) 응고욕 액의 액면으로부터 방향 전환 가이드까지의 응고 사조의 주행 영역은 응고 사조의 주행 방향에 관해서 연속적으로 응고 사조가 존재하는 2개 이상의 사조 존재 영역과, 응고 사조의 주행 방향에 관해서 연속적으로 응고 사조가 존재하지 않는 적어도 1개의 사조 비존재 영역을 갖고, 사조 비존재 영역은 2개의 사조 존재 영역에 끼워진 사이에 존재한다.
3) 사조 비존재 영역의 적어도 1개에 대해서, 응고욕 액의 액면의 위치에서의 방향 전환 가이드의 축방향의 폭이 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리의 4배 이상이다.
제 1 항에 있어서,
모든 사조 비존재 영역에 대해서, 응고욕 액의 액면의 위치에서의 방향 전환 가이드의 축방향의 폭이 구금에 있어서의 최단의 토출 구멍간 거리의 4배 이상인 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
구금에 있어서의 1mm²당의 토출 구멍수가 0.06개/mm² 이상인 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
응고욕 액의 액면으로부터 깊이 40mm의 위치이고, 응고 사조의 주행 영역 중 응고 사조가 응고욕 액의 밖으로 인출되는 위치에 가장 가까운 위치로부터, 응고욕 액의 액면과 평행하게 응고 사조의 인취 방향으로 20mm 떨어진 위치에 있어서, 응고 사조를 향하는 응고욕 액의 평균 유속이 14mm/초 이하인 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
단일의 구금으로부터 방사 원액을 압출하는 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
구금에 있어서의 토출 구멍수가 1,000∼60,000개인 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
응고 사조를 응고욕 액의 밖으로 인출하는 인취 속도가 25∼50m/분인 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 아크릴로니트릴계 섬유속의 제조 방법에 의해 제조한 아크릴로니트릴계 섬유속을, 200∼300℃의 산화성 분위기중에서 내염화 처리하고, 이어서 1,000℃ 이상의 불활성 분위기 중에서 가열하는 탄소 섬유속의 제조 방법.