JPS58136833A - ピツチ系炭素繊維の紡糸装置 - Google Patents
ピツチ系炭素繊維の紡糸装置Info
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- JPS58136833A JPS58136833A JP1938882A JP1938882A JPS58136833A JP S58136833 A JPS58136833 A JP S58136833A JP 1938882 A JP1938882 A JP 1938882A JP 1938882 A JP1938882 A JP 1938882A JP S58136833 A JPS58136833 A JP S58136833A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はピッチ系＊素緻維の紡糸装置、特にその紡糸ノ
ズルに関するものである。
ズルに関するものである。
炭素繊維は軽量化、耐摩耗性等においてすぐれた特性を
有し、炭素繊維と合成樹脂または金属との複合材が自動
車や航空機等の構造材および機能材として注目されてい
る。
有し、炭素繊維と合成樹脂または金属との複合材が自動
車や航空機等の構造材および機能材として注目されてい
る。
現在、炭素繊維はポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系が
主流であり、高強度、高弾性率の繊維が市販されている
。ところが近年、廉価に製造でき、かつ複雑な工程を含
まないところからピッチ系、特にメソ相含有ピッチ系炭
素繊維に関心が集まりつつあり、その製造法の確立が急
がれている。しかしながらその有用性にかかわらず高品
質のメソ相含有ピッチ系炭素繊維の連続繊維の製造法は
確立されていない。
主流であり、高強度、高弾性率の繊維が市販されている
。ところが近年、廉価に製造でき、かつ複雑な工程を含
まないところからピッチ系、特にメソ相含有ピッチ系炭
素繊維に関心が集まりつつあり、その製造法の確立が急
がれている。しかしながらその有用性にかかわらず高品
質のメソ相含有ピッチ系炭素繊維の連続繊維の製造法は
確立されていない。
現在宿敵されているＰＡＮ系炭素炭素繊維原料であるＰ
ＡＮが高価であるために製造費中に占める原料費の割合
が大きく、価格的に現在以下に大幅に下げるのは困難な
状態にある。またＰＡＮを出発原料とするものは難黒鉛
化質の炭素繊維を与え、その分子配向性を高めるために
緊張下で不一化および黒鉛化処理を行なわなければなら
ないという製造工程上の煩雑さがある。
ＡＮが高価であるために製造費中に占める原料費の割合
が大きく、価格的に現在以下に大幅に下げるのは困難な
状態にある。またＰＡＮを出発原料とするものは難黒鉛
化質の炭素繊維を与え、その分子配向性を高めるために
緊張下で不一化および黒鉛化処理を行なわなければなら
ないという製造工程上の煩雑さがある。
これに対し、メソ相含有ピッチ糸脚素繊維の場合は易黒
鉛化質であって分子配向性がすぐれており、紡糸工程後
の不融化、黒鉛化処理が容易であり、力・つ価格的にも
原料がＰＡＮよりも廉価でコスト的に有利である。しか
しながら、紡糸原料である熱反応処理ピッチの粘度が温
度によって大きく変化し、かつ伸度もかなり低いために
、ピッチを溶融紡糸することは従来著しく国難であり、
これが実用化を阻害する原因となっている。
鉛化質であって分子配向性がすぐれており、紡糸工程後
の不融化、黒鉛化処理が容易であり、力・つ価格的にも
原料がＰＡＮよりも廉価でコスト的に有利である。しか
しながら、紡糸原料である熱反応処理ピッチの粘度が温
度によって大きく変化し、かつ伸度もかなり低いために
、ピッチを溶融紡糸することは従来著しく国難であり、
これが実用化を阻害する原因となっている。
ピッチ系炭素繊維の製造工程は大きく分けて原料ピッチ
の熱処理工程と、それに続く紡糸工程とがあるが、それ
ぞれについて解決すべき問題が残されている。
の熱処理工程と、それに続く紡糸工程とがあるが、それ
ぞれについて解決すべき問題が残されている。
本発明は上記工程のうち紡糸工程に用いる装置、特に紡
糸ノズルを改良することを目的とする。また本発明はノ
ズル本体全体が所定温度で、かつ均一な温度分布に維持
され、従ってノズル本体の全紡糸孔から均一な温度条件
下で均一粘度の原料ピッチが紡糸される紡糸ノズルを提
供することを目的とする。
糸ノズルを改良することを目的とする。また本発明はノ
ズル本体全体が所定温度で、かつ均一な温度分布に維持
され、従ってノズル本体の全紡糸孔から均一な温度条件
下で均一粘度の原料ピッチが紡糸される紡糸ノズルを提
供することを目的とする。
ところで従来は紡糸ノズルとして金属材料が用いられ、
この紡糸ノズルを所定温度とする手段として紡糸ノズル
の囲りにヒータ部材を設けている。しかしながらこの紡
糸ノズルではヒータ部材に近接した外周部が中心部より
高温となって、各紡糸孔に温度のバラツキが生じる。ま
た、紡糸ノズル自体に通電する手段もとられているが、
金属材料の過熱を防ぐために通電を制御すると、それに
伴なって紡糸ノズルの温度も周期的に変動する。このよ
うな各紡糸孔での温度のバラツキや変化は、合成繊維の
紡糸の場合にはその影響は比較的少いが、ピッチ系繊維
の場合には上記したように原料ピッチが温度によって粘
性が大きく変化することより、従来のような温度分布に
バラツキを有する紡糸ノズルを用いるのは不適当である
。
この紡糸ノズルを所定温度とする手段として紡糸ノズル
の囲りにヒータ部材を設けている。しかしながらこの紡
糸ノズルではヒータ部材に近接した外周部が中心部より
高温となって、各紡糸孔に温度のバラツキが生じる。ま
た、紡糸ノズル自体に通電する手段もとられているが、
金属材料の過熱を防ぐために通電を制御すると、それに
伴なって紡糸ノズルの温度も周期的に変動する。このよ
うな各紡糸孔での温度のバラツキや変化は、合成繊維の
紡糸の場合にはその影響は比較的少いが、ピッチ系繊維
の場合には上記したように原料ピッチが温度によって粘
性が大きく変化することより、従来のような温度分布に
バラツキを有する紡糸ノズルを用いるのは不適当である
。
上記の間紬に一つの有効な解決手段を提供して上記の目
的を達成する本発明の特徴は、紡糸ノズルを金属よりも
熱容量が大きく、かつ耐熱性良好な七ラミックにより構
成したことである。
的を達成する本発明の特徴は、紡糸ノズルを金属よりも
熱容量が大きく、かつ耐熱性良好な七ラミックにより構
成したことである。
このようなセラミックとしては、アルミナ、ジルコニヤ
、コージェライト等が挙げられる。例えばアルミナは鉄
と比較して約２倍の熱容量を有し、熱伝導率は約１／１
ｏである。従って、このようなセラミックの紡糸ノズル
を用い、外周にヒータ部材を配した場合、全体を所定温
度まで加熱するには金属製紡糸ノズルに比較して若干時
間がかかるが、いったん加熱されると外周部と中央部と
での温度分布の勾配も極めて小さく、ヒータ部材に近接
した最外周部が過熱することも少なく、ｌに温度コント
ロールのためにヒータ部材の通電を制御しても急激に温
度変化することがない、従って紡糸ノズ′ルの全紡糸孔
は常にほぼ均一温度に保持され得る。
、コージェライト等が挙げられる。例えばアルミナは鉄
と比較して約２倍の熱容量を有し、熱伝導率は約１／１
ｏである。従って、このようなセラミックの紡糸ノズル
を用い、外周にヒータ部材を配した場合、全体を所定温
度まで加熱するには金属製紡糸ノズルに比較して若干時
間がかかるが、いったん加熱されると外周部と中央部と
での温度分布の勾配も極めて小さく、ヒータ部材に近接
した最外周部が過熱することも少なく、ｌに温度コント
ロールのためにヒータ部材の通電を制御しても急激に温
度変化することがない、従って紡糸ノズ′ルの全紡糸孔
は常にほぼ均一温度に保持され得る。
また、紡糸ノズルをセラミックで構成する大きな利点は
、紡糸ノズル内にヒータ部材を埋設し得ることである。
、紡糸ノズル内にヒータ部材を埋設し得ることである。
そして、このヒータ部材な各紡糸孔の囲りに位置せしめ
ることにより、各紡糸孔の温度を更に均一に保持できる
。従って、各紡糸孔を原料ピッチの紡糸に最適な温度に
保持することができ、糸切れの発生を金属製紡糸ノズル
に比して著しく少なくすることができる。
ることにより、各紡糸孔の温度を更に均一に保持できる
。従って、各紡糸孔を原料ピッチの紡糸に最適な温度に
保持することができ、糸切れの発生を金属製紡糸ノズル
に比して著しく少なくすることができる。
以下、本発明の実施例について説明する。
アルミナ粉末に結合剤、可製剤、溶剤を加え、ボールミ
ルにて混練したスラリーを用い、ドタいずれも正方形（
−辺１２０■）のグリーンシートをそれぞれ複数枚作製
した。板厚２５■のグリーンシート４枚と、板厚１．２
５簡のグリーンシート２枚とに、はぼ均一の位置関係で
分布する８５個の紡糸孔を形成した。そして板厚２５■
のグリーンシート４枚と板４ｔ２５■のグリーンシート
１枚のそれぞれの表面には第２図（グリーンシートはそ
の、後の加工によ、り外形が円形となる）に示すように
各紡糸孔３の間をぬうようにしてモリブデンペーストを
スクリーン印刷してヒータ４を形成した。
ルにて混練したスラリーを用い、ドタいずれも正方形（
−辺１２０■）のグリーンシートをそれぞれ複数枚作製
した。板厚２５■のグリーンシート４枚と、板厚１．２
５簡のグリーンシート２枚とに、はぼ均一の位置関係で
分布する８５個の紡糸孔を形成した。そして板厚２５■
のグリーンシート４枚と板４ｔ２５■のグリーンシート
１枚のそれぞれの表面には第２図（グリーンシートはそ
の、後の加工によ、り外形が円形となる）に示すように
各紡糸孔３の間をぬうようにしてモリブデンペーストを
スクリーン印刷してヒータ４を形成した。
次に第１図に示すように板厚１５ｍのグリーンシー）
１ ｍ、 １ ｂ、 １ ｃ、 １ ｄを重ね、
そのト下からヒータ４を有しない板１Ｉ−１２５■のグ
リーンシー）２ｍとヒータ４を有する板厚１．２５−の
グリーンシー）２ｂで、温度１５０℃、圧力５０に／ｄ
の条件下ではさみつけ、積層体としたｅなお、グリーン
シート１ａ、１ｂ、ＩＣ。
１ ｍ、 １ ｂ、 １ ｃ、 １ ｄを重ね、
そのト下からヒータ４を有しない板１Ｉ−１２５■のグ
リーンシー）２ｍとヒータ４を有する板厚１．２５−の
グリーンシー）２ｂで、温度１５０℃、圧力５０に／ｄ
の条件下ではさみつけ、積層体としたｅなお、グリーン
シート１ａ、１ｂ、ＩＣ。
１ｄおよび２ｂには第２図に示すようにヒータの両端部
と接する位置にスルーホーｐ５ｍ、５ｂが設けてあり、
この中にリード電極として直径０５■の白金リード線６
ａ、６ｂを挿通する。
と接する位置にスルーホーｐ５ｍ、５ｂが設けてあり、
この中にリード電極として直径０５■の白金リード線６
ａ、６ｂを挿通する。
次に積層体の外形を円形に成形するとともに、紡糸孔５
をテーパ状に加工した。そしてこの積一体を加湿水素雰
囲気中で温度１６５０℃にて４時間焼成し、一体構造の
焼結体とした。得られた焼結体の円形外周は直径８０箇
、テーバ状紡糸孔５の上部直径は２閣、下部直径はα４
■であった。なお、スルーホール５ｍ、５ｂとこれに挿
通したリード線６ｍ、６ｂとの間のクリアランスは焼成
時のセラミックの収縮により埋められてリード線６ａ、
６ｂはそれぞれヒータ４の両端と接した状態で固定され
る。ヒータ４の抵抗はペーストの換厚を調整することに
より各−とも５Ωとした。
をテーパ状に加工した。そしてこの積一体を加湿水素雰
囲気中で温度１６５０℃にて４時間焼成し、一体構造の
焼結体とした。得られた焼結体の円形外周は直径８０箇
、テーバ状紡糸孔５の上部直径は２閣、下部直径はα４
■であった。なお、スルーホール５ｍ、５ｂとこれに挿
通したリード線６ｍ、６ｂとの間のクリアランスは焼成
時のセラミックの収縮により埋められてリード線６ａ、
６ｂはそれぞれヒータ４の両端と接した状態で固定され
る。ヒータ４の抵抗はペーストの換厚を調整することに
より各−とも５Ωとした。
このようにして作製した紡糸ノズルを、従来より使用さ
れている溶融紡糸装置に装着し、紡糸温度３７５℃、紡
糸速度２７０ ｍ／ｍｉｎ で１時間、原料ピッチを
溶融紡糸してボビン上に巻取ったところ、糸切れは全く
生じなかった。得られたピッチ糸脚素繊維は繊維径９．
５〜１０μｍで、常法により不融化、炭素化、更に黒鉛
化したところ、引張強度２５０ Ｋｆ／−１引張弾性率
５５ ｘ １０ Ｋｇ／−であった。
れている溶融紡糸装置に装着し、紡糸温度３７５℃、紡
糸速度２７０ ｍ／ｍｉｎ で１時間、原料ピッチを
溶融紡糸してボビン上に巻取ったところ、糸切れは全く
生じなかった。得られたピッチ糸脚素繊維は繊維径９．
５〜１０μｍで、常法により不融化、炭素化、更に黒鉛
化したところ、引張強度２５０ Ｋｆ／−１引張弾性率
５５ ｘ １０ Ｋｇ／−であった。
なお、上記紡糸ノズルと同形状のセラミックのノズル本
体を作製し、その外周にマイクロヒータを付設して溶融
紡糸装置に装着し、上記と同様の条件下で紡糸したとこ
ろ、ノズル中心部で若干の糸切れが生じたものの、金属
ノズルに比べ、遥かに良好な結果が得られた。
体を作製し、その外周にマイクロヒータを付設して溶融
紡糸装置に装着し、上記と同様の条件下で紡糸したとこ
ろ、ノズル中心部で若干の糸切れが生じたものの、金属
ノズルに比べ、遥かに良好な結果が得られた。
以上説明したように本発明はピッチを用いて炭素繊維を
紡糸するに際して、糸切れの発生を防止して紡糸性能を
向上さ計るために紡糸ノズルを金属よりも熱容量の大な
るセラミックで構成したものであり、紡糸ノズルを加熱
手段により全体が均一温度に保持するように加熱するこ
とができ、従って各紡糸孔を最適温度に均一に保持でき
るので、紡糸孔の一部で糸切れが生じるのをほぼ完全に
防止できる。また、セラミックはピッチに対して耐食性
にすぐれているため、紡糸ノズルの耐久性を向上させる
こともできる。
紡糸するに際して、糸切れの発生を防止して紡糸性能を
向上さ計るために紡糸ノズルを金属よりも熱容量の大な
るセラミックで構成したものであり、紡糸ノズルを加熱
手段により全体が均一温度に保持するように加熱するこ
とができ、従って各紡糸孔を最適温度に均一に保持でき
るので、紡糸孔の一部で糸切れが生じるのをほぼ完全に
防止できる。また、セラミックはピッチに対して耐食性
にすぐれているため、紡糸ノズルの耐久性を向上させる
こともできる。
図は本発明による紡糸ノズルの一寮施例を示すもので、
第１図は正面図、第２図は第１図の１−１線断面図であ
って、紡糸ノズルを構成する第２１１の上面を示す。 １ａ、 １ｂ、 ＩＣ，１ｄ、 ２ｍ、 ２ｂ ・・・
積層部材３・・・紡糸孔 ４・・・ヒータ部材
６ｍ、６ｂ・・・リード線 茅１図
第１図は正面図、第２図は第１図の１−１線断面図であ
って、紡糸ノズルを構成する第２１１の上面を示す。 １ａ、 １ｂ、 ＩＣ，１ｄ、 ２ｍ、 ２ｂ ・・・
積層部材３・・・紡糸孔 ４・・・ヒータ部材
６ｍ、６ｂ・・・リード線 茅１図
Claims (3)
- （１） ピッチ未決素繊維の紡糸装置において、原料
ピッチを紡糸する紡糸ノズルを金属よりも熱容量の大な
るセラミック焼結体により構成し、該紡糸ノズルに近接
してヒータ部材を設置したことを特徴とするピッチ糸炭
素繊維の紡糸装置。 - （２）セラミック焼結体よりなる上記紡糸ノズル内に上
記ヒータ部材を埋設した特許請求の範囲第１項記載のピ
ッチ未決素繊維の紡糸装置。 - （３）表面に上記ヒータ部材を設けた豪数のセラミック
グリーンシートを積層し、焼結して内部にヒータ部材を
有する紡糸ノズルを構成した特許請求の範囲嬢２項記載
のピッチ未決素繊維の紡糸装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1938882A JPS58136833A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | ピツチ系炭素繊維の紡糸装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1938882A JPS58136833A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | ピツチ系炭素繊維の紡糸装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136833A true JPS58136833A (ja) | 1983-08-15 |
Family
ID=11997897
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1938882A Pending JPS58136833A (ja) | 1982-02-09 | 1982-02-09 | ピツチ系炭素繊維の紡糸装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136833A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60139821A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-24 | Katsutoshi Aoki | 炭素繊維紡出装置 |
| JPS60194121A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-10-02 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 炭素繊維の製造方法およびその装置 |
| JPS61167007A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-28 | Nitto Boseki Co Ltd | 炭素繊維の前駆体であるピツチ繊維の紡糸装置 |
| JPS6359415A (ja) * | 1986-05-12 | 1988-03-15 | Nikko Shoji Kk | ピツチ系炭素繊維の紡糸方法およびその紡糸装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56144208A (en) * | 1980-04-08 | 1981-11-10 | Toray Ind Inc | Cleaning method of ceramic spinneret for spinning thermoplastic synthetic fiber |
-
1982
- 1982-02-09 JP JP1938882A patent/JPS58136833A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS56144208A (en) * | 1980-04-08 | 1981-11-10 | Toray Ind Inc | Cleaning method of ceramic spinneret for spinning thermoplastic synthetic fiber |
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| JPS60139821A (ja) * | 1983-12-28 | 1985-07-24 | Katsutoshi Aoki | 炭素繊維紡出装置 |
| JPS60194121A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-10-02 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 炭素繊維の製造方法およびその装置 |
| JPS61167007A (ja) * | 1985-01-18 | 1986-07-28 | Nitto Boseki Co Ltd | 炭素繊維の前駆体であるピツチ繊維の紡糸装置 |
| JPS6359415A (ja) * | 1986-05-12 | 1988-03-15 | Nikko Shoji Kk | ピツチ系炭素繊維の紡糸方法およびその紡糸装置 |
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