JPH0343253Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は石油精製の副産物であるピツチやター
ルを原料とする炭素繊維の製造に使用する回転ポ
ツト紡糸装置に関する。より詳細には、低い張力
で紡糸して巻取る方式であるポツト紡糸装置にお
いて、ポツト自体を加熱の機能をも兼ねた装置と
して、所要温度に保持して、内部に巻取つた糸の
分子重合を促進させ、糸の強度を向上させながら
紡糸された糸を巻取る機能を備えた回転ポツト紡
糸装置の、誘導加熱装置に関するものである。

（従来の技術） カーボンフアイバーと称される炭素繊維は最終
的状態で強度が極めて高く、石油精製などの副産
物として大量に得られるピツチやタールなど安価
な原料を利用できることから需要が増大し、その
製造法や装置の改良に関する開発研究が国内なら
びに国外の石油精製や繊維関係の多くの企業で行
われている。低い張力で紡糸し、且つ巻取る方式
としてはポツト紡糸法が存在するが、紡糸の前工
程や紡糸ポツト内で炭素繊維を加熱して、その重
合を促進して、紡糸工程に耐える強度にまで向上
させる方法や装置としては、紡糸ポツトの前工程
として、水平に配置された円筒ローラ形式のもの
は存在していたが、紡糸ポツト自体が加熱される
ように構成されている例は、現在までの所見当ら
ない。

従来の長繊維の紡糸法の一例を第４図に示す。

この紡糸法では、原料であるピツチ、タールは
原料ホツパー２１から押出し機（Extruder）２
２に送られ、そのスクリユー機構で混練して押し
出され、さらにギアポンプ２３で紡糸口金２４に
送られる。そこで原料は、紡糸口金２４からは太
い紐状体になつて押し出され、送り出しローラ２
５により適当な速度で引き伸ばされ、巻取りボビ
ン２６に巻取られる。この方式では、巻取り時に
糸の受ける張力は、送り出しローラ２５の回転数
で決定される送り出し速度V₁と、巻取りボビン
２６による巻取り速度V₂の差△Ｖにより決定さ
れる。

V₁−V₂＝△Ｖとする時、 △Ｖ＞０ならば、糸に加はる張力は負張力とな
り糸はたるむ、これに反し、△Ｖ＜０ならば、糸
に加はる張力は引張力となり糸は緊張する。

またその値が限界値以上になれば、糸は破断す
ることになる。従って、この方式では適正な紡糸
をするためには、△Vlim＞△Ｖ＞０の関係を常
に維持することが必要になる。

（考案が解決しようとする問題点） 前述したような従来の方式では、瞬時的な変動
をも含めて、送り出しと巻取りの速度差△Ｖを、
正確に、安定して、一定値に保持できる制御方式
が必要であり、換言すれば、この方式では糸の張
力の変動の大きい低張力の糸を紡糸するには、不
適当であると言うことができる。炭素繊維のよう
に紡糸などの前段階では低強度の糸を紡糸するに
当つては、紡糸工程の前処理として糸の強度を向
上させるような工程を導入することが要望されて
いた。

（問題点を解決するための手段） 本考案では、紡糸の方式としては紡糸張力が低
く、且つその大きさを制御し得るポツト方式を採
用するが、繊維の強度を紡糸に耐える強さまで重
合により向上させるため、回転紡糸ポツト自体内
で繊維を加熱し、繊維の重合を促進させるもので
ある。すなわち、回転紡糸ポツト内を恰かも加熱
炉のように誘導加熱することによつて、内部に収
容された繊維の環境温度を高精度に制御すること
によつて、上記の問題点を解決した。

（実施例） 以下、図面に示す本考案の実施例につき説明す
る。第１図において、紡糸口金（図示せず）から
適当な太さの紐状、又はフイラメント集合体とな
つた初期状態の繊維束１は、案内漏斗２を経て回
転紡糸ポツト３へ案内される。紡糸ポツト３は金
属製で電動モータ４により案内漏斗２と同軸一体
に回転される。

案内漏斗２は、図示されていない公知の機構に
より、糸が巻かれる幅（図面では高さＨ）のスト
ロークで所定のサイクルをもつて上下に運動され
る。ポツト３による回転と案内漏斗２の上下運動
とによつて、糸は案内漏斗２を離れる際に遠心力
と上下方向の力を受けてサインカーブを描く綾振
り運動を与えられながら、紡糸ポツト３の内周面
に均等に吹きつけられ所定の幅（Ｈ）で積層され
る。このようにして糸を巻取ると、紡糸された繊
維束１がポツト３の内周面の特定の部分に集中す
るのが防止され均一に積層され得る。

このようにしてポツト３の内周面に収容された
繊維束１は、誘導加熱により加熱されるポツト３
によつて400〜500℃の環境温度で加熱保持され、
分子の重合が促進されて繊維の強度が向上する。

次に、回転紡糸ポツト３の誘導加熱方法および
装置につき詳説する。

第１図に示すように、金属製（アルミニウム又
は鉄）ポツト３の周囲には、磁路を構成するため
の継鉄部分、すなわち鉄心５が台板１３上に設け
られ、鉄心５には図示するように複数の励磁コイ
ル６が分散的あるいは集中的に設けられている。

励磁コイル６Ａと６Ｂとは一対のコイルを構成
し、同様に６Ｃ，６Ｄおよび６Ｅ，６Ｆで対を成
し、コイル６Ｅはドーナツ形のコイルである。

誘導加熱のもととなる主交番磁束Φは図中に点
線で示すように走り、その結果ポツト３の円筒部
３Ａと底部３Ｂには図示のような方向（○・，○×）
に渦電流が発生し、それによつてジユール熱が発
生する。これによつて、ポツト自体が発熱源とな
り効率のよいクリーンな加熱が可能となる。

さらに局所的に温度を上げたい部分には、電気
抵抗の少い銅材７をメツキ、溶射、又は銅板リン
グの挿入等により設けることにより、ポツト内の
温度勾配（温度分布）を任意に調整することが可
能である。加熱されたポツト３の熱が、モータシ
ヤフト４Ａを経由して電動モータ４に伝導され不
具合を起すことのないように、セラミツクなどの
熱絶縁物質からなるカツプリング８を用いること
が望ましい。

このポツト３の温度は、従来の水平型熱ローラ
と同様に設定温度に対して約±１℃という高精度
で温度制御する必要があるが、その温度制御につ
いては、第２図に示すフローチヤートによつて説
明する。

温度調節器９には、設定温度指令信号T₁とポ
ツト３に設けられた温度検出器１０からの出力信
号とが入力され、両者が比較されて温度差△Ｔが
ゼロとなるような制御信号Ｓがコイル電圧制御器
１１に入力される。

この結果、励磁コイル６に印加される電圧が制
御され、それによつて交番磁束の強度が制御され
て、結局ジユール熱の発生量が制御されるもので
ある。温度検出器１０は、ポツト３の内部の適当
な場所に設置することが出来、それによつてポツ
ト３の温度又はポツト３の内部の環境温度が計測
される。

第３図Ａは本考案の別の実施例を示す構成図
で、第１図に示した部材と同一又は同等のものに
は、同一参照符号を用いた。

第１図に示した実施例と相違するのは主磁束の
方向、つまり励磁コイルの形状及び配置である。

第３図Ａの側面図及び第３図Ｂの平面図から明
らかなとうり、２つの励磁コイル６Ｇ，６Ｈは
夫々リング状であり、回転紡糸ポツト３の円筒外
周面の外部にポツト３と同心に配置されている。
各コイルに発生する交番磁束Φが前に述べたよう
に渦電流を発生させ、それによつてジユール熱を
発生させる。

そのポツトの円筒面に生じる渦電流を示すため
に、第３図Ｂではポツトの円筒面の展開図が示さ
れ、一つの磁束の叉交によつて生じる渦電流E₁，
E₂，E₃が示されている。

以上述べたように、第１図の実施例では、主磁
束Φがポツトの回転軸と同一の磁路軸方向型（ア
クシアル型）であるのに対し、第３図に示す実施
例では、主磁束がラジアル方向に向う磁路径方向
型（ラジアル型）である。

前者は磁束を案内する鉄心磁路を必要とするの
で、構造はやや複雑大型化する反面、温度分布が
均一となる利点がある。一方後者は、特に鉄心を
必要とせず構成が簡単となる利点がある反面、渦
電流の発生が局所的であり、温度分布の均一性に
おいては前者の方が優れている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の１実施例を示す概略側面図、
第２図は本考案の温度制御のフローチャートで、
第３図Ａは本考案の別の実施例を示す概略側面
図、第３図Ｂは第２図の実施例における励磁コイ
ル及び発生する渦電流を示す上面図および一部展
開図、第４図は従来技術による紡糸法の概略側面
図である。 図面中の符号、１：繊維束、２：案内漏斗、
３：回転紡糸ポツト、３Ａ：円筒部、３Ｂ：底
部、４：電動機、４Ａ：モータシヤフト、５：鉄
心、６：励磁コイル、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，
６Ｅ，６Ｆ：コイル、７：銅リング、８：カツプ
リング、９：温度調節器、１０：温度検出器、１
１：コイル電圧制御器、１３：台板。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 垂直軸のまわりに、電動モータよつて回転す
   る金属製回転紡糸ポツトと； 前記回転紡糸ポツトを通る磁気回路を形成す
   るために交番磁界を発生するためのコイルと； 前記回転紡糸ポツト内に収容された繊維の環
   境温度を制御するために、前記コイルへ印加す
   る電圧を制御するための制御器とを備え、前記
   回転紡糸ポツトの金属面に流れる渦電流による
   ジユール熱によつて、前記回転紡糸ポツト自体
   を誘導加熱することを特徴とする回転紡糸ポツ
   トの誘導加熱装置。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項に記載の誘導
   加熱装置において、前記制御装置が前記回転紡
   糸ポツトの一部に設けられた温度検出器と、該
   温度検出器からの出力データと設定温度データ
   とを入力して比較する温度調節器と、該温度調
   節器からの出力データに応じて、前記コイルへ
   の印加電圧を制御するコイル電圧制御器とを備
   えている回転紡糸ポツトの誘導加熱装置。