JPH06287832A - 繊維のエアー交絡法及びエアースプライサー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接続時に発生するピッチファイバーなどの脆
い繊維への損傷を少なくし、特に、ピッチファイバのよ
うな脆い繊維とカーボンファイバのような強い繊維とを
有効に接続することのできるエアー交絡法及びそのため
のエアースプライサーを提供する。 【構成】 エアーを繊維の通過方向へと実質的に一方向
に流動させると共に回転させることにより、繊維の末端
同志を絡ませ接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、繊維（本明
細書では多数のフィラメントからなる「繊維束」を意味
するものとする。）の末端同志を接続するための交絡技
術に関するものであり、特に、ピッチ系カーボンファイ
バの製造過程にて、ピッチファイバのような脆い繊維と
カーボンファイバのような強い繊維とを接続するのに好
適に使用し得るエアー交絡法及びそのためのエアースプ
ライサーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ピッチ系カーボンファイバは、
紡糸されたピッチファイバを合糸してボビンに巻取った
後解舒しつつ、例えば２００°Ｃ〜３５０°Ｃの不融化
炉で不融化処理し、その後予備炭化炉にて予備炭化さ
れ、次いで、窒素ガス或はアルゴンガス等のような不活
性ガス雰囲気下で約１０００°Ｃ〜２０００°Ｃの炭化
炉、更には、約２０００°Ｃ〜３０００°Ｃの黒鉛化炉
を通すことにより炭化或は黒鉛化して連続的に製造され
ている。

【０００３】その際、特に、引張強度が０．０１ＧＰａ
と極めて弱く、脆いピッチファイバを、解舒機から、不
融化炉、予備炭化炉、炭化炉及び黒鉛化炉などの各焼成
炉内を通糸することが必要であり、そのためには、先
ず、解舒機に巻取られているピッチファイバの先端を、
カーボンファイバの末端に接続し、そして、カーボンフ
ァイバにより引っ張られて上記各焼成炉内を通糸され
る。

【０００４】従来、このようなピッチファイバとカーボ
ンファイバとの接続は、一般に、エアースプライサーを
用いて行なわれている。つまり、接続すべき繊維の重ね
合わせられた末端部分にエアーを噴射し、繊維をバラけ
させた後、この繊維末端同志を交絡、接続する方法等が
用いられていた。

【０００５】図６に従来のエアースプライサー（エアー
交絡機）の一例を示す。

【０００６】本例のエアースプライサー１００は、繊維
流動通路１０２を有する筒状の本体を備え、その上面に
は繊維流動通路１０２に連通するスリット１０４が形成
されている。接続すべき繊維Ｘ、Ｙは、その末端部が重
ね合わせられた態様でこのスリット１０４から繊維流動
通路１０２内へと挿入される。繊維流動通路１０２の長
手方向中央部には、エアー噴射孔１０６が穿設されてお
り、繊維流動通路内へとエアーを噴射する。これによっ
て、繊維は互いに流動通路内で交絡され、接続される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のエアースプライサーによれば、カーボンファ
イバのような強い繊維同志をエアー交絡させ接続するこ
とはできるが、例えばピッチファイバのような脆い繊維
とカーボンファイバのような強い繊維とを有効に接続す
る場合には最適とは言えなかった。

【０００８】つまり、ピッチファイバは上述のように極
めて脆い繊維であって、ピッチファイバをエアー交絡す
る場合には、ピッチファイバが断糸しないようにエアー
圧力を微調整しながらカーボンファイバとの接続を行な
っていた。しかしながら、このようにして接続されたピ
ッチファイバを解舒機から焼成炉内へと案内通糸する段
階で、エアー交絡の形状不適による断糸や糸抜けにより
焼成炉にまで案内することができない場合があり、通糸
率は９０％程度であった。

【０００９】本発明者らが、その原因を調べたところ、
次のことが分かった。つまり、従来のエアースプライサ
ー１００によると、上述のように、エアー噴射孔１０６
は繊維流動通路１０２の長手方向中央部に配置され、且
つ繊維流動通路１０２は、長手方向に同じ断面積とされ
ており、従って、繊維流動通路１０２の入口と出口形状
は同じ形状とされる。そのために、繊維流動通路１０２
の中央部に噴射されたエアーは、繊維流動通路１０２の
入口側と出口側へと両方向に分かれて流れることとな
る。このようなエアースプライサーの構造は、繊維末端
部分をできるだけ短い寸法でエアー交絡により接続する
べく繊維を強く開繊し接続する場合には適しており、従
って、カーボンファイバなどの強い繊維同志をエアー交
絡により接続するときには極めて有効であった。

【００１０】しかしながら、脆弱なピッチファイバとカ
ーボンファイバの接続を行なう場合には、繊維流動通路
内に挿入されたピッチファイバが、繊維流動通路内に噴
射されそして繊維流動通路の入口側及び出口側へと流動
するエアーによって、更には、このエアーによって前後
に撹乱されるカーボンファイバの撹乱運動により切断さ
れたり、毛羽立ちが誘発されたりするなど、様々な損傷
を受けることとなる。このために、ピッチファイバとカ
ーボンファイバの交絡が十分に有効に行なわれなかった
り、ピッチファイバが断糸することがあり、通糸時の糸
抜けの問題を発生した。

【００１１】従って、本発明の目的は、接続時に発生す
るピッチファイバーなどの脆い繊維への損傷を少なく
し、特に、ピッチファイバのような脆い繊維とカーボン
ファイバのような強い繊維とを有効に接続することので
きるエアー交絡法及びそのためのエアースプライサーを
提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
繊維のエアー交絡法及びエアースプライサーにて達成さ
れる。要約すれば、本発明は、エアーを繊維の通過方向
へと実質的に一方向に流動させると共に回転させること
により、繊維の末端同志を絡ませ接続することを特徴と
する繊維のエアー交絡法である。

【００１３】斯かるエアー交絡法は、所定の内径を有し
た繊維流動通路と、前記繊維流動通路の長手方向に対し
て所定の角度だけ傾斜して形成され、そして一端が外部
に開口し、他端が前記繊維流動通路に連通した、前記繊
維流動通路へと交絡・接続されるべき繊維を挿入するた
めのスリットと、前記繊維流動通路にエアーを噴射し、
前記繊維流動通路内でエアーを回転させるためのエアー
噴射孔とを備え、前記スリットは、前記繊維流動通路内
へと噴射されたエアーが前記繊維流動通路の繊維通過入
口側から出口側へと実質的に一方向に流動するように、
前記繊維通過出口側におけるスリット幅が、入口側のス
リット幅より大きくされることを特徴とするエアースプ
ライサーにて好適に実施される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る繊維のエアー交絡法及び
そのためのエアースプライサーを図面に則して更に詳し
く説明する。以下の実施例では、本発明は、ピッチ系カ
ーボンファイバの製造過程にて実施される、例えば３ｋ
ｆからなるピッチファイバのような脆い繊維とカーボン
ファイバのような強い繊維とを有効に接続させるエアー
交絡法に関連して説明するが、本発明はこれに限定され
るものではない。

【００１５】本発明のエアー交絡法は、エアーを繊維の
通過方向へと実質的に一方向に流動させると共に回転さ
せることにより、繊維の末端同志を絡ませ接続するもの
である。つまり、多少のエアーは、繊維の通過方向に対
して下流側へと或は繊維と直交する方向へと流動するも
のがあるとしても、実質的に殆どのエアーが上流側から
下流側へと一方向に流動される。斯かる構成とすること
により、本発明によれば、ピッチファイバとカーボンフ
ァイバの接続時に、ピッチファイバーに損傷を与えず、
且つ、カーボンファイバとの絡みを強くするために、両
ファイバは捩りを掛けながら互いに絡むように構成され
ると共に、ピッチファイバを保護するためにピッチファ
イバ繊維の流れにエアーの流れが同調するように構成さ
れる。これによって、ピッチファイバへのダメージは少
なくなり、断糸や糸抜けを解消することができる。従っ
て、本発明によれば、単位長さ当たりの接続強度は、従
来のエアー交絡に比較して低いが、接続長さを長くし
て、通常、接続部分の長さを１〜１．５ｍ程度とするこ
とにより、接続強度を確保し、糸抜けや断糸の問題を解
消し、通糸率を向上させることができる。

【００１６】更に図面を参照して、本発明のエアー交絡
法を好適に実施し得るエアースプライサーの一実施例を
説明する。

【００１７】図１〜図４を参照すると、本発明のエアー
スプライサーの一実施例が示される。本実施例にて、エ
アースプライサー１は、例えば図示するように、高さ
（Ｈ）３８ｍｍ、幅（Ｗ）２８ｍｍ、厚さ（Ｔ）１４．
３ｍｍの断面が矩形状とされる金属製のホルダー２を備
え、このホルダー２の厚さ方向に貫通して形成された嵌
合孔４には、概略円柱形状をした部材１０が圧入される
か或は接着剤を介して嵌合され、ホルダー２と一体に結
合される。本実施例で、この円柱状部材１０は外径が１
９ｍｍとされ、その長さはホルダー２の厚さ（Ｔ）と同
じ１４．３ｍｍとされた。

【００１８】この円柱形状部材１０の中心部には繊維を
流動させ且つピッチファイバとカーボンファイバの末端
部を交絡するための空間（本明細書では、単に「繊維流
動通路」という。）を形成するための貫通孔１２が形成
される。この繊維流動通路１２の径は、本実施例では、
４．３ｍｍとされた。又、円柱状部材１０の外周囲に
は、その上部に角度θだけ除いてエアー供給溝１４が形
成される。本実施例で、角度θは約３５°とした。従っ
て、図４をも参照すると理解されるように、ホルダー２
の嵌合孔４の内周面とこのエアー供給溝１４により、エ
アー供給通路１６が形成される。前記エアー供給溝１
４、即ち、エアー供給通路１６の両終端部分近傍には、
繊維流動通路１２の中心線に関して対称的に、しかも中
心線に対して角度αにて、繊維流動通路１２に達する所
定の直径ｄを有したエアー噴射孔２０が穿設される。本
実施例で、角度αは３３°、直径ｄは１．５ｍｍとし
た。

【００１９】一方、ホルダー２の底部から嵌合孔４に連
通するようにして、エアー導入通路６が形成される。こ
のエアー導入通路６は、外部のエアー供給源（図示せ
ず）に接続され、所定流量にてエアーが供給される。そ
の結果、外部から供給されたエアーは、エアー導入通路
６、エアー供給通路１６及びエアー噴射孔２０を介し
て、繊維流動通路１２内へと供給される。

【００２０】更に、繊維流動通路１２の上方には、円柱
状部材１０及びホルダー２を貫いて、交絡・接続される
べきピッチファイバ及びカーボンファイバなどの繊維を
この繊維流動通路１２内へと挿入し、セットするため
に、或は接続された繊維を流動通路１２から外すために
細長の開口部、即ち、スリット３０が形成される。この
スリット３０は、図２に示すように、矢印Ａで示される
繊維の通過方向に対し所定の角度βだけ傾斜して形成さ
れる。つまり、スリット位置は、繊維流動通路１２の入
口側及び出口側にて、繊維流動通路１２の中心位置から
所定の距離（ｅ）だけズレるように形成される。このス
リット３０の上端部は、繊維のスリット内への挿入を容
易とするために面取り３２が施されており、スリット３
０の下端部は、繊維流動通路１２の上側部分に開口して
いる。

【００２１】上記角度βは、接続する繊維の種類、及び
フィラメント数即ち繊維流動通路１２の口径により決定
される。一般に、フィラメント数３〜６ｋｆの繊維のエ
アー交絡の場合には、この角度βは、通常、５〜１５°
とされる。フィラメント数が１２ｋｆ以上になると、角
度βは若干大きくなることもある。又、本実施例のよう
に、脆い繊維を扱う場合は、絡みの問題と回転による毛
羽の発生から、上記角度範囲以外では接続部分の引張強
度が低下し、好ましくない。本実施例で、角度βは１０
°とされた。従って、スリット３０の、繊維流動通路１
２の中心位置からのズレ（ｅ）は、約１．２６ｍｍであ
った。又、このスリット３０の上端から繊維流動通路１
２までの高さ（ｈ）（図１（Ｂ））は、通常、５〜２０
ｍｍとされ、本実施例では、約７ｍｍとされた。この高
さ（ｈ）も、余り短いと繊維流動通路１２におけるエア
ーの回転が良好に行なわれず、糸の絡みが悪くなり、好
ましくない。

【００２２】本発明に従えば、特に図１、図３及び図４
を参照すると理解されるように、繊維流動通路１２の出
口側におけるスリット３０の幅Ｓ_B は、入口側のスリッ
ト３０の幅Ｓ_A より大きくなるように形成される。即
ち、本実施例で、入口側スリット（図１にて破線で示さ
れるスリット３０Ａ）の幅Ｓ_A は、上端部の面取り部を
除いて、縦方向に均一に１．５ｍｍとされるが、出口側
スリット（図１にて実線で示されるスリット３０Ｂ）の
幅Ｓ_B は、上端部の面取り部を除いて、縦方向に１．５
ｍｍから２．５ｍｍ（Ｓ_Bmax）にまで拡大するように形
成される。このとき、スリット幅を拡げるための加工
は、本実施例では、スリット３０を形成する両面の中、
一方の面のみが加工されている。又、繊維流動通路１２
とスリット拡大加工面との間には、高さｈ’とされる段
部１８が形成されるのが好ましい。この段部１８は、エ
アー噴射孔２０から繊維流動通路１２内へと噴射された
エアーを、この繊維流動通路１２内で良好に回転せし
め、又、繊維をスリット３０の外側へと噴き出さない作
用を成す。本実施例で、この段部の繊維流動通路からの
高さｈ’は、大略１．０ｍｍとされた。

【００２３】出口側スリットの幅Ｓ_B を拡大する他の方
法が図５に示される。この実施例によれば、出口側スリ
ット３０Ｂの一方の面が、端面より所定の距離Ｌにわた
ってのみ、先の実施例と同様に、縦方向に１．５ｍｍか
ら２．５ｍｍ（Ｓ_Bmax）にまで拡大される。本実施例で
距離Ｌは、大略５ｍｍとされた。この場合も又、繊維流
動通路１２と拡大面との間に、先の実施例と同様の高さ
ｈ’の段部１８が形成されることが好ましい。

【００２４】上記構成により、エアー噴射孔２０により
繊維流動通路１２に噴射されたエアーは、繊維流動通路
１２内を、図１（Ｂ）に示すように、その内壁に沿って
回転しながら、流動通路１２の入口側から、スリット幅
の断面積がより大とされる出口側へと円滑に且つ実質的
に一方向の流れとなって流動する。それによって、繊維
流動通路１２内に挿入しセットされたピッチファイバー
とカーボンファイバーとは、エアーの流れと同期してピ
ッチファイバー入口側から出口側へと通過流動し、その
過程にて両ファイバは、有効に捩りを掛けながら互いに
絡ませる。

【００２５】上記本発明の構成にて、エアー噴射孔２０
より１５０ｍｌ／秒のエアーを繊維流動通路２０に噴射
しながら、３ｋｆのピッチファイバをカーボンファイバ
とエアー交絡により接続したが、断糸はなく、通糸率を
１００％とすることができた。このときの通糸速度は３
ｍ／分であった。

【００２６】なお、上記実施例にて、スリット３０は、
垂直に形成されているが、斜めに形成することができ
る。

【００２７】上記実施例では、ピッチファイバのような
脆い繊維とカーボンファイバのような強い繊維とのエア
ー交絡について説明したが、本発明は、これに限定され
るものではなく、例えばカーボンファイバ同志といった
同種の繊維のエアー交絡にも使用することができ、同様
の効果を発揮し得る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る繊維
のエアー交絡法及びエアースプライサーは、エアーを繊
維の通過方向へと繊維の移動と同期して実質的に一方向
に流動させると共に回転させることにより、繊維の末端
同志を絡ませ接続する構成とされるので、接続時に発生
するピッチファイバーなどの脆い繊維への損傷を少なく
することができ、特に、ピッチファイバのような脆い繊
維とカーボンファイバのような強い繊維とを接続するの
に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエアースプライサーの正面図であ
り、図１（Ａ）は、エアースプライサーの繊維通過出口
側を示し、図１（Ｂ）は、その部分拡大図である。

【図２】図１のエアースプライサーの平面図である。

【図３】拡大されたスリットを説明するための一部破断
斜視図である。

【図４】円柱部材の拡大平面図である。

【図５】拡大されたスリットの他の実施例を説明するた
めの一部破断斜視図である。

【図６】従来のエアースプライサーの斜視図である。

【符号の説明】

１ エアースプライサー ２ ホルダー １０ 円柱部材 １２ 繊維流動通路 ２０ エアー噴射孔 ３０ スリット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エアーを繊維の通過方向へと実質的に一
   方向に流動させると共に回転させることにより、繊維の
   末端同志を絡ませ接続することを特徴とする繊維のエア
   ー交絡法。
2. 【請求項２】 所定の内径を有した繊維流動通路と、前
   記繊維流動通路の長手方向に対して所定の角度だけ傾斜
   して形成され、そして一端が外部に開口し、他端が前記
   繊維流動通路に連通した、前記繊維流動通路へと交絡・
   接続されるべき繊維を挿入するためのスリットと、前記
   繊維流動通路にエアーを噴射し、前記繊維流動通路内で
   エアーを回転させるためのエアー噴射孔とを備え、前記
   スリットは、前記繊維流動通路内へと噴射されたエアー
   が前記繊維流動通路の繊維通過入口側から出口側へと実
   質的に一方向に流動するように、前記繊維通過出口側に
   おけるスリット幅が、入口側のスリット幅より大きくさ
   れることを特徴とするエアースプライサー。