JPH05321040A - 炭素繊維紡糸装置と方法 - Google Patents

炭素繊維紡糸装置と方法

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JPH05321040A
JPH05321040A JP14492492A JP14492492A JPH05321040A JP H05321040 A JPH05321040 A JP H05321040A JP 14492492 A JP14492492 A JP 14492492A JP 14492492 A JP14492492 A JP 14492492A JP H05321040 A JPH05321040 A JP H05321040A
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JP
Japan
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top plate
fiber bundle
spinning
fiber
carbon fiber
Prior art date
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Pending
Application number
JP14492492A
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English (en)
Inventor
Takashi Nakamura
孝 中村
Akira Akahori
昭 赤堀
Tokio Ogawa
時生 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Showa Shell Sekiyu KK
Original Assignee
Showa Shell Sekiyu KK
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Publication date
Application filed by Showa Shell Sekiyu KK filed Critical Showa Shell Sekiyu KK
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  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 天板に汚れが堆積することがなく、また、繊
維束を上下の天板間から取出すに当って、繊維を全く痛
めないで、取出すことのできる新しい炭素繊維の紡糸装
置の提供。 【構成】 遠心紡糸用回転ノズル部材、その周辺に同心
円的に配置された上下に平行して設けられた天板、ノズ
ル部材側であって上下各天板に沿って同心円的に設けら
れたエアーノズル、天板の外周に同心円的に設けられた
外壁、前記外壁の一部に設けられた繊維束取出用誘導
路、外壁の内側に沿って設けられた回転自在なスポーク
群、誘導路の入口部分に設けられたカッター、および切
断され繊維束を搬出するため前記誘導路下部に設けられ
た搬出部材よりなることを特徴とする炭素繊維紡糸装置
ならびに遠心紡糸された繊維をエアーノズルから吹き出
された搬送風により上下天板間を通ってスポーク群に導
き、スポーク群の個所で繊維束を成長させ、誘導路入口
のカッターで繊維束を所望の長さ毎に切断し、繊維束を
自重により静かに搬送部材上に載せて搬出することを特
徴とする炭素繊維の紡糸方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【技術分野】本発明は、石油や石炭から得られたピッチ
を紡糸して炭素繊維を製造するための装置と方法に関す
る。
【0002】
【従来技術】炭素繊維の紡糸方法の1つとして遠心紡糸
法がある。この方法は、遠心式分子蒸留から製造される
等方性ピッチを原料とし、これをエキストルーダーで紡
糸可能な粘度まで溶融しながら定流量ギヤーポンプを介
して定量的に薄い円筒状のノズル中央部に供給され、ピ
ッチを供給されたノズルは回転しており、その遠心力に
よってノズルの外側に運ばれノズル孔より吐出させて繊
維とするものである。しかし、遠心力だけでは細い繊維
になりにくいため、ノズル外周にあるエアーノズルから
吐出されるノズルエアーにノズルから出た繊維を乗せ繊
維を伸ばしながら連続束回収装置まで運ぶという補助手
段を併用することがおこなわれている。そして、この場
合、繊維を効率より繊維束化するため、エアーノズルの
周辺部に上下に天板を設ける手段が知られている。この
ように、天板で効率よく繊維束化し、これを系外に取出
すに当り特開昭59−150106号公報の技術では、
下側天板の一部に設けられた案内板を経て排出口を通し
て機械的強制力によって繊維束の取出しを行っている。
また、特公昭48−25003号公報の技術も、天板を
使用する技術ではないが、やはり繊維束を吹落ノズルを
用いて強制的に取出しを行っている。しかし、紡糸した
ばかりで焼結工程を経ていない炭素繊維は手でさわった
だけで粉末化するほど弱いものであるため、このような
機械的強制力を与えたものでは、繊維束中のかなりの繊
維が痛んでしまい、製品に重大な欠陥を生ずる。一方、
上下に天板を設けることにより、たしかに効率よく繊維
束を形成することができるが、天板の末端部分に繊維が
付着し、これがだんだん成長するというやっかいな難問
も残存している。
【0003】
【目的】そこで、本発明の目的は、天板に汚れが堆積す
ることがなく、また、繊維束を上下の天板間から取出す
に当って、繊維を全く痛めないで、取出すことのできる
新しい炭素繊維の紡糸装置を提供する点にある。
【0004】
【構成】本発明の第一は、遠心紡糸用回転ノズル部材、
その周辺に同心円的に配置された上下に平行して設けら
れた天板、ノズル部材側であって上下各天板に沿って同
心円的に設けられたエアーノズル、天板の外周に同心円
的に設けられた外壁、前記外壁の一部に設けられた繊維
束取出用誘導路、前記外壁の内側に沿って設けられた回
転自在なスポーク群、前記誘導路の入口部分に設けられ
たカッター、および切断され繊維束を搬出するため前記
誘導路下部に設けられた搬出部材よりなることを特徴と
する炭素繊維紡糸装置に関する。天板は、直径約400
〜600mm、好ましくは420〜500mmである
が、前記天板のうち、上天板が下天板より短かい構造に
なっていることが好ましく、上天板の直径:下天板の直
径の比は約0.75〜0.95、好ましくは0.80〜
0.92であり、上天板の直径と下天板の直径の差は5
0〜100mm程度とするのが好ましい。また、スポー
クの上枝部が天板末端部から25〜40°の位置に設け
ることが好ましい。本発明の第二は、遠心紡糸された繊
維をエアーノズルから吹き出された搬送風により上下天
板間を通ってスポーク群に導き、スポーク群の個所で繊
維束を成長させ、誘導路入口のカッターで紡糸口をとり
かこむドーナツ状の繊維束を形成するのを防止しつつ一
本の連続した繊維束を形成するように処理し、得られた
連続した繊維束を自重により静かに搬送部材上に載せて
搬出することを特徴とする炭素繊維の紡糸方法に関す
る。とくに前記方法において、下天板側の搬送風を上天
板側の搬送風より空気排出量を大きくすることにより、
上下のエアーノズルから吹き出されて合成された全搬送
風の流れの中心が上下天板に衝突しないように制御する
ことが好ましい。これにより天板に繊維が付着すること
がなく、これによって発生するトラブルから完全に解放
される。
【0005】本発明を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の具体的装置の全体を示す上面図であ
り、図2は、図1のX−X線断面図である。石油ピッチ
の溶融物は押出機先端に取付けたピッチ吐出部より、回
転ノズル2に送られる。回転ノズル2はノズル支持台3
で支持されており、またノズル支持台3中にはヒーター
が内蔵されている。一方、回転ノズル2より吐出された
ピッチは、ノズルエアー溜り4を経てエアーノズル5、
5より上下天板6,7に沿って吹き出される。図2に示
されているように上天板6を下天板7よりやや短かくす
ることにより、上下天板間の開口部は広くすることがで
きる。このようにしておいて、エアーノズルから吹き出
される空気量を上天板側から吹き出される空気量より下
天板側から吹き出される空気量を多くすることにより、
空気流の中心は前記開口部の上下天板末端に衝突するこ
となく、スムースに吹き出されるので、ピッチが上下天
板末端部に付着することがない。吐出された繊維状ピッ
チは、エアーノズルから吹き出された空気流により延伸
されながら、スポーク8に向って飛行し、図2に示すよ
うにスポーク8とその抑え棒15にぶつかって繊維束1
4を形成する。スポーク8はスポーク送りローラー9に
よって例えば図3に示すように時計の針と同じ方向に回
転して次第にその太さを増し、繊維束取出用誘導路16
の入口部分に設けられたカッター11により1本の連続
した繊維束になるように処理しながら、図4に示すよう
にコンベアー12上に自然落下する。なお、エアーノズ
ルの吐出口は小さく分割しておくことができ、本発明の
実施例では16分割したものを使用した。
【0006】紡糸条件は、供給されるピッチの物性など
によっても変化するが、その目安となるものは大むねつ
ぎのとおりである。 ・ノズル孔径 0.3φ〜0.7φ ・ノズル数 30〜320ホール ・ノズル回転数 750〜2500rpm ・紡糸温度 250〜310℃ ・ノズルエアー 上天板側出口 500〜1500NL/min(2〜
3m/s) 下天板側出口 3000〜4500NL/min(5
〜8m/s) ・天板末端から繊維溜り(繊維束中心)の角度 25
°〜40°
【0007】
【実施例】東亜石油(株)のFCC・SOを出発原料と
し、触媒除去、減圧蒸留、遠心式分子蒸留、熱濾過を行
い、等方性ピッチを得た。これを図1〜5に示す紡糸装
置を用いて紡糸し、ついで不融化炭化の各工程を通って
汎用グレードの炭素繊維を得た。軟化点193℃の等方
性ピッチを3.4kg/hrで2000rpmで回転す
るノズルに供給したノズルエアー量は上天板側を100
0NL/min、下天板側を45000NL/minと
した。上天板の長さは500mm、下天板の長さは60
0mmとした。スポークは5φmmの丸棒を8cm間隔
で垂下させて形成した。繊維は、図5にみられるように
天板末端から水平方向から25〜40°の仰角でやや上
方に飛行し、スポーク8と抑え棒15の間に繊維溜りを
形成して繊維束へと成長してゆく。チムニー20はノズ
ル温度の保温のために設けたものである。形成された繊
維束はカッターでほぼ30cm毎にカットした。繊維束
中には約3〜4万本の繊維が含まれる。得られた最終の
炭素繊維の性状はつぎのとおりである。
【表1】
【0008】
【効果】
(1)本発明では、繊維束に強制力が作用しないので、
全く痛むことがない。 (2)本発明により、連続紡糸が可能となった。 (3)上天板を下天板よりやや短くしたことにより、天
板末端にピッチが付着するのを回避することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の具体的装置の上面図である。
【図2】図1のX−X線断面図である。
【図3】本発明における繊維束の形成状態とその取出し
の状態をモデル的に示す上面図である。
【図4】本発明における繊維束の形成状態とその取出し
の状態をモデル的に示す側面図である。スポークは1部
省略されている。
【図5】図2の部分拡大図である。
【符号の説明】
1 ピッチ吐出部 2 回転ノズル 3 ノズル支持台兼ヒータ 4 ノズルエアー溜り 5 エアーノズル 6 上天板 7 下天板 8 スポーク 9 スポーク送りローラー 10 ローラーガイド 11 カッター 12 コンベヤー 13 スポーク送り用モーター 14 繊維束 15 スポークの抑え棒 16 繊維束取出用誘導路 17 エアー 18 ノズル孔 19 ヒーター 20 チムニー
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年6月15日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項4
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0002
【補正方法】変更
【補正内容】
【0002】
【従来技術】炭素繊維の紡糸方法の1つとして遠心紡糸
法がある。この方法は、遠心式分子蒸留から製造される
等方性ピッチを原料とし、これをエキストルーダーで紡
糸可能な粘度まで溶融しながら定流量ギヤーポンプを介
して定量的に薄い円筒状のノズル中央部に供給され、ピ
ッチを供給されたノズルは回転しており、その遠心力に
よってノズルの外側に運ばれノズル孔より吐出させて繊
維とするものである。しかし、遠心力だけでは細い繊維
になりにくいため、ノズル外周にあるエアーノズルから
吐出されるノズルエアーにノズルから出た繊維を乗せ繊
維を伸ばしながら連続束回収装置まで運ぶという補助手
段を併用することがおこなわれている。そして、この場
合、繊維を効率よく繊維束化するため、エアーノズルの
周辺部に上下に天板を設ける手段が知られている。この
ように、天板で効率よく繊維束化し、これを系外に取出
すに当り特開昭59−150106号公報の技術では、
下側天板の一部に設けられた案内板を経て排出口を通し
て機械的強制力によって繊維束の取出しを行っている。
また、特公昭48−25003号公報の技術も、天板を
使用する技術ではないが、やはり繊維束を吹落ノズルを
用いて強制的に取出しを行っている。しかし、紡糸した
ばかりで焼結工程を経ていない炭素繊維は手でさわった
だけで粉末化するほど弱いものであるため、このような
機械的強制力を与えたものでは、繊維束中のかなりの繊
維が痛んでしまい、製品に重大な欠陥を生ずる。一方、
上下に天板を設けることにより、たしかに効率よく繊維
束を形成することができるが、天板の末端部分に繊維が
付着し、これがだんだん成長するというやっかいな難問
も残存している。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0007
【補正方法】変更
【補正内容】
【0007】
【実施例】東亜石油(株)のFCC・SOを出発原料と
し、触媒除去、減圧蒸留、遠心式分子蒸留、熱濾過を行
い、等方性ピッチを得た。これを図1〜5に示す紡糸装
置を用いて紡糸し、ついで不融化炭化の各工程を通って
汎用グレードの炭素繊維を得た。軟化点193℃の等方
性ピッチを3.4kg/hrで2000rpmで回転す
るノズルに供給したノズルエアー量は上天板側を100
0NL/min、下天板側を45000NL/minと
した。上天板の長さは500mm、下天板の長さは60
0mmとした。スポークは5φmmの丸棒を8cm間隔
で垂下させて形成した。繊維は、図5にみられるように
天板末端から水平方向から25〜40°の仰角でやや上
方に飛行し、スポーク8と抑え棒15の間に繊維溜りを
形成して繊維束へと成長してゆく。チムニー20はノズ
ル温度の保温のために設けたものである。スポーク群の
個所で成長させた繊維束は、誘導路入口のカッターで紡
糸口をとりかこむドーナツ状の繊維束を形成するのを防
止しつつ1本の連続した繊維束を形成するように処理し
た。得られた連続した繊維束を自重により静かに搬送部
材上に載せて搬出した。繊維束中には約3〜4万本の繊
維が含まれる。得られた最終の炭素繊維の性状はつぎの
とおりである。
【表1】

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 遠心紡糸用回転ノズル部材、その周辺に
    同心円的に配置された上下に平行して設けられた天板、
    ノズル部材側であって上下各天板に沿って同心円的に設
    けられたエアーノズル、天板の外周に同心円的に設けら
    れた外壁、前記外壁の一部に設けられた繊維束取出用誘
    導路、前記外壁の内側に沿って設けられた回転自在なス
    ポーク群、前記誘導路の入口部分に設けられたカッタ
    ー、および切断され繊維束を搬出するため前記誘導路下
    部に設けられた搬出部材よりなることを特徴とする炭素
    繊維紡糸装置。
  2. 【請求項2】 前記上下天板のうち、上天板が下天板よ
    り短かい構造になっている請求項1記載の炭素繊維紡糸
    装置。
  3. 【請求項3】 スポークの上枝部が天板末端部から25
    〜40°の位置に設けられている請求項1または2記載
    の炭素繊維紡糸装置。
  4. 【請求項4】 遠心紡糸された繊維をエアーノズルから
    吹き出された搬送風により上下天板間を通ってスポーク
    群に導き、スポーク群の個所で繊維束を成長させ、誘導
    路入口のカッターで繊維束を所望の長さ毎に切断し、繊
    維束を自重により静かに搬送部材上に載せて搬出するこ
    とを特徴とする炭素繊維の紡糸方法。
  5. 【請求項5】 下天板側の搬送風を上天板側の搬送風よ
    り空気排出量を大きくすることにより、上下のエアーノ
    ズルから吹き出されて合成された全搬送風の流れの中心
    が上下天板に衝突しないように制御する請求項4記載の
    炭素繊維の紡糸方法。
JP14492492A 1992-05-11 1992-05-11 炭素繊維紡糸装置と方法 Pending JPH05321040A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400974B1 (ko) * 2012-04-18 2014-05-29 테크원 가부시키가이샤 탄소섬유재, 탄소섬유재의 제조방법, 상기 탄소섬유재를 갖는 재료
CN105543990A (zh) * 2016-01-19 2016-05-04 浙江理工大学 一种微/纳米纤维膜的离心纺丝制备方法
CN107574486A (zh) * 2017-08-31 2018-01-12 浙江理工大学 一种用于微/纳米纤维制备的触拉纺丝装置及方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101400974B1 (ko) * 2012-04-18 2014-05-29 테크원 가부시키가이샤 탄소섬유재, 탄소섬유재의 제조방법, 상기 탄소섬유재를 갖는 재료
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CN105543990B (zh) * 2016-01-19 2018-07-06 浙江理工大学 一种微米或纳米纤维膜的离心纺丝制备方法
CN107574486A (zh) * 2017-08-31 2018-01-12 浙江理工大学 一种用于微/纳米纤维制备的触拉纺丝装置及方法
CN107574486B (zh) * 2017-08-31 2019-04-26 浙江理工大学 一种用于微/纳米纤维制备的触拉纺丝装置及方法

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