JPH076084B2

JPH076084B2 - 紡糸ガイド

Info

Publication number: JPH076084B2
Application number: JP62209914A
Authority: JP
Inventors: 宏一今井; 誠藤村
Original assignee: Nikkiso Co Ltd
Current assignee: Nikkiso Co Ltd
Priority date: 1987-08-24
Filing date: 1987-08-24
Publication date: 1995-01-25
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPS6452809A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は紡糸ガイドに関し、さらに詳しく言うと、特
にポリアクリロニトリル（以下、RANと言うことがあ
る。）系重合体の乾湿式紡糸あるいは湿式紡糸におい
て、ゲル繊維の融着や巻き付きがなく、良好な性状を有
する糸を得ることのできる紡糸ガイドに関する。

［従来の技術およびその問題点］たとえば、RAN系炭素繊維などの高強度繊維は高弾性率
を有する材料であり、その強度は表面の微細な傷によっ
ても影響を受け易い。

したがって、たとえばRAN系炭素繊維の前駆体（プレカ
ーサー）を製造するに際しては、出来るだけ傷の少ない
繊維を製造する必要がある。

ところで、このような繊維を得るための紡糸方法として
は、湿式紡糸法および乾湿式紡糸法が知られている。

特に乾湿式紡糸法においては、紡糸ノズルによるゲル繊
維の吐出は、通常の場合、上方から垂直方向に行ない、
紡糸ノズルから吐出されたゲル繊維の走行方向は、強固
浴中で、引き取り方向に転換される。このゲル繊維の走
行方向の転換には、紡糸ガイドが広く用いられており、
たとえばその表面を改良した紡糸ガイド（特開昭53-817
33号公報、特開昭55-142719号公報等参照）、あるいは
積極的に回転する紡糸ガイド（実開昭54-93514号公報参
照）などの種々の提案がなされてきた。

しかしながら、これらの従来の紡糸ガイドは、いずれも
ゲル繊維と直接に接触してゲル繊維の走行方向を転換す
るものであるので、ガイド表面に接して内回りで走行
するフィラメントがテンションにより圧着され、特に乾
湿式紡糸ではフィラメント間融着が発生し易い、ま
た、ガイドが回転する場合には、フィラメントの一部が
ガイドに巻付き易い。さらに、ガイドが回転しない場
合には、内回りで走行するフィラメントにガイドとの摩
擦による傷がつき易い、等の問題があった。特にフィラ
メント間融着を発生すると、高強度のプレカーサーを得
ることはできても、このようなプレカーサーから得られ
る炭素繊維の強度はフィラメント間融着が発生しない場
合に比較して低下するので、とりわけ乾湿式紡糸法にお
いてはフィラメント間融着の発生しない紡糸ガイドが望
まれていた。

また、従来の紡糸ガイドを凝固浴中に設置する場合に
は、紡糸ガイドの近傍で凝固液に濃度ムラが生じるとい
う問題もあった。

そこで、このような問題を解消する方法として、超音波
振動を付与した紡糸ガイドを用いる乾湿式紡糸方法が提
案されている（特開昭62-141111号公報参照）。

しかし、この方法により紡糸ガイドに超音波振動を与え
た場合には、ゲル繊維と紡糸ガイドとが離接を繰り返
し、ゲル繊維が脈動することとなるので、得られる繊維
の太さが均一でないという新たな問題とともに断続的な
フィラメント間融着は防ぐことができないという問題が
ある。

［発明の目的］この発明の目的は、前記問題を解消し、ゲル繊維間の融
着やゲル繊維の巻き付きがなく、無傷で均一な太さの繊
維を得ることができるとともに、乾湿式紡糸法あるいは
湿式紡糸法において凝固浴中に設置して使用する場合に
は凝固液の濃度ムラを誘発しない紡糸ガイドを提供する
ことにある。

［前記目的を達成するための手段］前記目的を達成するために、この発明者は鋭意検討を重
ねた結果、液体を吐出可能とすることによりゲル繊維と
ガイド表面との間に液体を介在可能にしてなる紡糸ガイ
ドは一本一本のフィラメントを噴流で支えるので、ゲル
繊維間の融着がなく、また、噴流によりフィラメントに
ガイドから離れようとする力を付与するので、ゲル繊維
の巻き付きを防止することができ、しかも凝固浴中に設
置して使用する場合にも、近傍に凝固液の濃度ムラを誘
発することがないことを見い出して、この発明に到達し
た。

すなわち、この発明の概要は、紡糸ノズルの下方に設置
して、紡糸ノズルから吐出されるゲル繊維束の走行方向
を転換する紡糸ガイドにおいて、ガイド棒を中空に形成
し、このガイド棒の内部に液体導入路を設けるととも
に、ゲル繊維束の走行方向を転換するための周側面に前
記液体導入路に連通する液体吐出孔を開設し、前記液体
吐出孔から、走行する前記ゲル繊維束の幅方向に均一
に、かつ、前記ゲル繊維を噴流で支持可能に液を噴射す
るようにしてなることを特徴とする紡糸ガイドである。

［作用］この発明の紡糸ガイドはガイド棒を中空に形成するとと
もに、このガイド棒の内部に液体導入路を設けてあり、
通常、紡糸ノズルの下方であって、紡糸ノズルから吐出
されるゲル繊維束の走行方向に対して直角かつ水平方向
に設置して使用することができる。

すなわち、上方に設置した紡糸ノズルから下方に向けて
吐出されたゲル繊維束は、ガイド棒の周側面に沿って、
引き取り方向にその走行方向を転換する。

一方、このガイド棒の周側面には前記液体導入路に連通
する液体吐出孔が開設してある。

そして、液体導入路の開口端は、液体導入口としてあ
り、外部から導入した液体は、この液体導入口から液体
導入路に導かれ、液体吐出孔から、走行する前記ゲル繊
維束の幅方向に均一に吐出される。

液体吐出孔から吐出された液体は、ゲル繊維束を構成す
る各ゲル繊維に噴流圧を付与して融着を防止しつつ、ゲ
ル繊維とガイド表面との間、およびゲル繊維束のフィラ
メントとフィラメントとの間に介在することとなり、ゲ
ル繊維とガイド表面とは直接に接触することなく、ゲル
繊維の走行方向が転換する。

［発明の効果］この発明によると、（１）ゲル繊維に向けて液体を吐出可能に形成してなる
ので、ガイド表面とゲル繊維との間、さらにゲル繊維束
内の各フィラメントの間に液体を介在させることがで
き、（２）したがって、ガイド表面とゲル繊維とが直接に接
触しないので、ゲル繊維を傷つけることがなく、（３）特に融着の起こり易い乾湿式紡糸においても、ゲ
ル繊維束を構成するゲル繊維毎に噴流圧を付与するの
で、ゲル繊維間の融着を防止することができ、（４）また、フィラメントがガイドに巻付くことがな
く、（５）凝固浴中に設置して使用する場合に、凝固液を吐
出すれば、ガイド近傍に凝固液の濃度ムラが生じること
もない、等の種々の利点を有する紡糸ガイドを提供することがで
きる。

［実施例］次に、この発明の実施例を示し、この発明についてさら
に具体的に説明する。

第１図は、この発明の紡糸ガイドの一例を示す説明図で
ある。

第１図に示すように、この実施例においては、ガイド棒
１を円筒状に形成してある。したがって、ゲル繊維との
接触面は円弧状となるが、ガイド棒１を積極回転および
従動回転のいずれも不可能に形成する場合には、この接
触面は円弧以外の形状であってもよく、たとえば３次放
物線、トロコイド曲線等の形状も可能である。ただし、
この場合、後述する液体吐出孔３は、この接触面のみに
設ける。ゲル繊維との非接触面の形状には特に制限はな
く、たとえば平面であってもよい。

このガイド棒１の形成に用いる材質は凝固液により腐蝕
さえ起こらなければ、従来の紡糸ガイドの形成に用いる
材質と同様のものを用いることができ、具体的には、硬
質クロムメッキを施した金属、金属上にチタン、アルミ
ナ、チタンカーバイド等のセラミックスやテフロン、シ
リコーン等でコーティングを施したもの、ガラス、アル
ミナ、チタン、ジルコニア等のセラミックスなどが挙げ
られる。また、ベークライトその他の硬質プラスチック
も、凝固浴の腐蝕性の有無に応じて使用することができ
る。

この発明においては、ガイド棒１を回転不可能に形成し
てもよいし、回転可能に形成してもよいが、この実施例
においては、ガイド棒１を回転不可能に形成してある。
回転可能に形成する場合には、凝固液の導入は回転軸よ
り行なうのがよい。

前記ガイド棒１において、ゲル繊維の走行方向を転換す
るための周側面2は、ゲル繊維の走行方向に対して突出
する円弧状に形成してある。

この周側面2の、ゲル繊維の走行方向に対して垂直方向
の曲率半径は、通常、10〜200mm、好ましくは50〜100mm
である。

前記周側面2の表面の状態は、従来の紡糸ガイドと同様
に鏡面状であってもよいし、梨地状であってもよい。万
一、ゲル繊維が接触した場合にこのゲル繊維に傷が発生
するのを紡糸するためには、微細な凹凸や尖端分が無い
ものが好ましいのも従来の紡糸ガイドと同様である。

前記周側面2には、ゲル繊維に向けて液体を吐出するた
めの液体吐出孔３が開設してある。

この液体吐出孔３の形状は、走行するゲル繊維束の幅方
向に液体を均一に吐出できるものであればよく、たとえ
ば第１図に示したように、ゲル繊維の走行方向に対して
直交する方向に開口するスリット状であってもよいし、
第３図に示したように、ゲル繊維の走行方向に対して直
交する方向に一列の穴を複数列に開設してもよい。ただ
し、ゲル繊維の走行方向に沿って穴が並ぶと、噴流を受
けるフィラメントと受けないフィラメントとが生じるの
で、穴の位置は適宜にずらすのがよい。

ここで、前記液体吐出孔３をスリット状に開設する場合
において、スリット幅は、通常、1mm以下、好ましくは
0.2〜0.5mmである。また、スリット全長は、ゲル繊維の
幅以上であれば特に制限はなく、通常、２〜20cmであ
る。さらに、スリット数はゲル繊維と接触する範囲内に
３以上であることが好ましい。この範囲内のスリット数
が２以下であると、この発明の目的が充分に達成されな
いことがある。また、スリットの間隔はこの実施例にお
いては、第１図に示したように等ピッチであるが、ゲル
繊維の走行方向転換の中心部のピッチ間隔を小さくし
て、この部分のゲル繊維が噴流により受ける力を大きく
するようにしてもよい。

一方、第３図に示したように、前記液体吐出孔３を一列
の穴で形成する場合において、穴の直径は、通常、4mm
以下、好ましくは0.5〜2mmである。また、穴を一列に形
成する部位の全長および列の数は、それぞれ前記スリッ
ト全長、スリット数と同様である。

第２図に示したように、前記ガイド棒１の内部は中空で
あり、ここに液体導入路４が設けてある。

この液体導入路４は、前記液体吐出孔３に連通してお
り、さらに開口端を液体導入口５としてある。

前記液体導入口５には、たとえば第１図に仮想線で示し
たように、外部からの液体を搬送するための液体流通管
20を取り付けるのであるが、この液体流通管20を、この
発明の紡糸ガイドの支持具と兼用するのが良い。なお、
液体導入口５と液体流通管20との接続は、たとえば、第
２図に示したように、液体導入口５の内周面にねじ山６
を形成しておき、これに液体流通管20の先端をねじ込む
ことにより行なうことができる。

すなわち、外部から、たとえばポンプなどの適宜の搬送
手段により液体流通管20内を搬送された液体は、液体導
入口５から液体導入路４に導入され、さらに液体吐出孔
３からゲル繊維束に向けて吐出される。

ここで、この液体としては、この発明の紡糸ガイドを凝
固浴中に設置して使用する場合には、たとえばロダン塩
水溶液、塩化亜鉛水溶液、硝酸水溶液、ジメチルアセト
アミド（DMAC）水溶液、ジメチルスルホキシド（DMSO）
水溶液、アセトン水溶液などの凝固浴に使用されている
凝固液と同様の凝固液を用いればよいし、凝固浴中以外
の場所に設置して使用する場合には、水を用いればよ
い。

この液体の吐出量は、紡糸ノズルから吐出されるゲル繊
維の太さや張力に応じて、適宜に設定することができる
が、通常はゲル繊維束の幅10cm当り10l/分〜150l/分の
範囲である。ここで、ガイド棒１の断面形状が円であ
り、且つ、このガイド棒１が回転する場合には、ゲル繊
維と接触しない方向からも液が噴射されることになるの
で、この２〜３倍の吐出量が必要である。

なお、第１図に示すように、この実施例においては、前
記ガイド棒１の両端にフランジ７が設けてある。

このフランジ７は、紡糸ノズルから吐出されたゲル繊維
束が、ガイド棒１から外れるのを防止するためのもので
あり、ガイド棒１と一体に形成してもよいし、別体に形
成したものをガイド棒１の両端に固着してもよい。な
お、前記ガイド棒１を回転可能に形成する場合には、こ
のフランジ７をガイド棒１の保持具とすることができ
る。

また、第４図に示したように、前記ガイド棒１にその周
側面2の全巾を覆うカバー８を立設しておくと、紡糸ノ
ズルから吐出されたゲル繊維束の遊動を防止することが
できる。

このカバー８は、たとえば前記ガイド棒１の端部または
前記フランジ７の端面に固定してもよいし、回動可能に
取り付けてもよいが、好ましくは第４図に示したように
ガイド棒１と別体に形成したものを周側面2の全巾を覆
うように、且つ、図中の矢印方向に移動可能に立設する
のがよい、すなわち、カバー８の好ましい態様は、紡糸
開始時には糸通しの邪魔にならないように、取外しまた
は後退可能であって、糸を通した後においては、所定の
位置に固定可能なことである。

（参考例１）ポリマー濃度6.5％のポリアクリロニトリル／純塩化亜
鉛濃厚水溶液（分子量125000、45℃における溶液粘度30
0ポイズ）からなる紡糸原液を、直径0.2mm、孔数1000の
紡糸ノズルか6mmの空気層を経て凝固浴中に吐出させた
ゲル繊維束を、凝固浴（30％塩化亜鉛水溶液）中に設置
したこの発明の紡糸ガイドにより30％塩化亜鉛水溶液を
吐出しつつ角度30度で上方に方向転換して浴外に引き取
った。

次いで、常法に従って水洗、延伸、油剤付与、乾燥緻密
化を行ない、さらに水蒸気中で延伸して、プレカーサー
を得た。得られたプレカーサーは、直径10μｍ、引張強
度62kg/mm²、伸度15％であった。

このプレカーサーを240〜260℃の空気中で酸化し、続い
て窒素雰囲気中に最高温度1300℃で炭化して炭素繊維を
得た。

得られた炭素繊維は、直径5.1μｍ、ストランド強度550
kg/mm²であった。

（参考例２）前記参考例１において、この発明の紡糸ガイドに代え
て、直径8mmのガラス製丸棒からなり、表面を鏡面状に
形成してなる紡糸ガイドを用いたほかは、前記参考例１
と同様にしてプレカーサーを得た。得られたプレカーサ
ーは、直径10μｍ、引張強度80kg/mm²、伸度14％であっ
た。なお、得られたプレカーサー中には、かなりの融着
が見られた。

次いで、このプレカーサーを前記参考例１と同様に処理
して、炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維は、直径5.1μｍ、ストランド強度303
kg/mm²であり、ストランド強度は前記参考例１に比較し
て劣っていた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の紡糸ガイドの一例を示す斜視図、
第２図は同じくその断面図、第３図はこの発明の紡糸ガ
イドの他の一例を示す説明図、第４図はさらに他の一例
の使用状態を示す説明図である。１……ガイド棒、2……周側面、３……液体吐出孔、４
……液体導入路。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｄ０２Ｊ 1/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】紡糸ノズルの下方に設置して、紡糸ノズル
から吐出されるゲル繊維束の走行方向を転換する紡糸ガ
イドにおいて、ガイド棒を中空に形成し、このガイド棒
の内部に液体導入路を設けるとともに、ゲル繊維束の走
行方向を転換するための周側面に前記液体導入路に連通
する液体吐出孔を開設し、前記液体吐出孔から、走行す
る前記ゲル繊維束の幅方向に均一に、かつ、前記ゲル繊
維束を噴流で支持可能に液を噴射するようにしてなるこ
とを特徴とする紡糸ガイド。