(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続的に走行する炭素繊維前駆体繊維束に流体を噴射して交絡を付与する交絡付与装置であって、
前記流体を噴射する流体噴射室と、同流体噴射室の炭素繊維前駆体繊維束入口及び出口の少なくとも一方に配され、前記流体噴射室をシールするためのシール室とを有してなることを特徴とする炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置。
【請求項２】
前記流体噴射室は、前記繊維束の走行路を横切る流体噴射面が、前記走行路に沿って所要の間隔で複数配され、各流体噴射面には前記走行路に開口する複数の流体噴射孔を有しており、各流体噴射孔の中心軸線が前記走行路の中心線上で交差させるように形成されており、前記流体噴射孔からの流体の噴射角が前記繊維束の走行方向に対して６０°以上、９０°以下の並流となる方向ベクトルを有してなることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置。
【請求項３】
前記シール室はラビリンスシール構造を有してなることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置。
【請求項４】
前記炭素繊維用前駆体繊維束の出口にはエゼクターが配されてなることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置。
【請求項５】
前記流体が気体であることを特徴とする請求項１記載の炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素繊維前駆体繊維束を集束するための交絡付与装置に関し、特に同繊維束の長手方向及び径方向に均一な交絡が付与されて、前記繊維束の集束性に優れるだけでなく開繊性にも優れ、後の炭素繊維製造工程における操業安定性が確保される炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素繊維は他の繊維と比較して優れた比強度や比弾性率を有し、金属と比較しても優れた比抵抗や高い耐薬品性をもつなどの多くの優れた特性を有し、その優れた各種特性を利用して樹脂との複合材料用の補強繊維や、その他工業用途に、またスポーツ、航空宇宙分野などにも幅広く利用されている。
【０００３】
一般に、炭素繊維はアクリロニトリル系繊維などの原料繊維を２００℃以上の酸化性雰囲気中で耐炎化し、次いで３００℃以上の不活性雰囲気中で炭化することによって得られる。
【０００４】
前記耐炎化工程では処理効率を向上させるため、また、装置の省スペース化を図るために、複数の炭素繊維前駆体繊維束を所定の間隔を空けて平行にシート状に並べて耐炎化炉内を走行させると共に、走行する前記繊維束を複数のロールに掛け回して同繊維束の走行方向を変更し、前記耐炎化炉内を複数段で通過させている。
【０００５】
この走行する炭素繊維前駆体繊維束は前記ロールへの巻き付きや隣を走行する繊維束との干渉などにより、炭素繊維の物性や品質に低下を来すため、かかるロールへの巻き付きや繊維束同士の干渉を防止すべく、各繊維束にそれぞれ集束性を付与することが必要である。そこで、特に炭素繊維の製造にあっては、これまでも各繊維束の集束性を改善するための様々な検討がなされてきた。
【０００６】
繊維束に集束性を付与する方法としては、例えば油剤を付与する油剤処理や、繊維束を構成する単繊維同士を同繊維束内で絡み合わせる交絡処理を施すことが一般的であり、これら処理のいづれか、もしくはこれら処理の組み合わせによって繊維束に集束性を付与している。
【０００７】
また、例えば特開昭５８−２１４５３０号公報に開示されている耐炎化繊維の製造方法にあっては、従来の耐炎化処理に先だって繊維束にシリコン系化合物を含浸させた場合における前記シリコン系化合物に起因する静電気による障害や、集束性の欠如による耐炎化処理時の毛羽や単糸切れの発生を防止することを目的としている。そして同公報の製造方法では、繊維束を耐炎化炉へと導入する前に、繊維束にシリコン系化合物を含浸させることなく前記繊維束に流体噴射法による交絡処理を施してから更に１０回／ｍ以下の低仮撚処理を施している。
【０００８】
更に、特開昭５９−３６７２７号公報に開示されている炭素繊維の製造方法にあっては、従来の油剤付与により集束させていた場合に前記油剤が耐炎化処理時にタール化して毛羽や単糸切れを起こしていたという問題や、また、先の公報と同様のシリコン系化合物に起因する静電気による障害や、集束性の欠如による耐炎化処理時における毛羽や単糸切れの発生といった問題を解決しようとしている。そのために同公報に開示された方法では、耐炎化炉への導入前に、繊維束に特定の原糸油剤を付与して乾燥させてから、３〜１０個の吹出し孔を有するリング状エアノズルを用いて空気噴射法により開繊、交絡処理を施している。
【０００９】
かかる処理により得られた集束性の高い繊維束は、耐炎化処理などの炭素繊維製造工程で、ロールに巻き付き、或いは繊維束同士が干渉することがなく工程通過性が向上する。
【００１０】
ところで、炭素繊維製造工程以前或いは製造工程途中でその製造工程通過安定性を確保するために交絡を付与し、その後、炭素繊維製造工程を通過して製造された炭素繊維束は、その交絡が付与された状態で利用される場合と、製織時などの開繊が必要な場合とがある。
【００１１】
例えば交絡が付与された状態で利用される場合には、炭素繊維製造工程以前或いはその工程途中で付与された交絡が不均一であると、炭素繊維束としての物性や品質も不均一なものとなり、好ましくない。一方、交絡を開繊して使用する場合には、交絡を開繊ロールなどによって開繊するが、交絡が不均一であると、開繊の程度も不均一となる。更には、交絡が強い場合、或いは局部的に過剰な交絡がある場合には開繊のために強いしごき操作が必要になり、物性の低下や毛羽等の発生による品質の低下を招くといった問題をも同時に含むものである。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、上述した公報に開示されている炭素繊維の製造方法にあってはいずれも、流体噴射法により交絡を付与しているが、特開昭５８−２１４５３０号公報では流体噴射法による交絡付与に用いられる交絡付与装置については具体的な記載はない。また、特開昭５９−３６７２７号公報にあっては、３〜１０個の吹出し孔を有するリング状エアノズルを用いることが開示されており、これは、一般的な繊維束への交絡付与に用いられる装置である。即ち、一般的に用いられる交絡付与装置は、走行する繊維束を高圧で流体が噴射されている流体噴射域へ導入し、乱流により交絡させるものである。このような一般の繊維束にあっては、上述した炭素繊維のように厳密な交絡の均一性は要求されない。
【００１３】
従って、交絡付与装置に何ら格別の構成をもたせることは開示されておらず、また、交絡の均一性についても全く考慮されていない上述したいずれの公報にあっては、付与された交絡は炭素繊維として必要とされる程度の厳密な均一性は有しておらず、不均一な交絡であると考えられる。
【００１４】
また、炭素繊維の用途や、特に炭素繊維の開繊については何ら記載されておらず、上記公報は繊維束の集束性を向上させて炭素繊維製造工程での工程通過性の向上を図ることにのみ重点を置いたものである。そのため、集束性は高くて工程安定性には優れているが、反面、開繊しにくいものであり、開繊が必要な場合には、しごきなど強制的な力を加えなければならず、炭素繊維の製造工程中ないしは後の高次加工において物性や品質の低下を来す惧れがある。因みに、上記公報に開示された繊維束の単繊維繊度は０．５〜２．０デニール（０．０５６〜０．２２テックス）である。
【００１５】
本発明は、単繊維繊度が０．０４〜０．４テックスの炭素繊維前駆体繊維束であっても、同繊維束に適度な集束性を与えると共に前記繊維束の長手方向及び径方向に均一な交絡を付与し、炭素繊維製造工程における操業安定性を向上させることができ、且つ、後に開繊が必要な場合には、過度な強制開繊操作を行うことなく均一に開繊しやすい交絡が付与される炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上述した目的を達成するために、本件請求項１に係る発明は、連続的に走行する炭素繊維前駆体繊維束に流体を噴射して交絡を付与する交絡付与装置であって、前記流体を噴射する流体噴射室と、同流体噴射室の炭素繊維前駆体繊維束入口及び出口の少なくとも一方に配され、前記流体噴射室をシールするためのシール室とを有してなることを特徴としている。
【００１７】
かかる炭素繊維前駆体繊維束の交絡付与装置に、前記繊維束を連続的に通過させる。同装置内を走行する前記繊維束は、前記流体噴射室において流体が噴射され、その流体により繊維束には交絡が付与される。
【００１８】
本発明の交絡付与装置は流体噴射室をシールするシール室を有している。即ち、流体が噴射され高圧な状態にある流体噴射室と大気圧の装置外部との間にシール室を介在させているため、流体噴射室内での圧力を均一に維持できると共に、その噴射流体の噴射量を制御することにより同流体噴射室の内圧を容易に且つ高精度に制御できる。そのため、繊維束には長手方向及び径方向に均一な交絡を付与することができる。また、本発明の装置では流体噴射室の内圧が安定化できるため、交絡の程度は流体の供給量によって容易に且つ正確に調整することができ、本発明の交絡付与装置の流体供給側の流体圧力によってモニタリングできる。なお、前記シール室は前記流体噴射室の出入口の双方に設けることが望ましいが、装置の設置スペース等を考慮して出入口のいずれかにのみ設けることもできる。
【００１９】
このように長手方向及び径方向で均一な交絡が付与された繊維束は、炭素繊維製造工程での工程通過安定性が確保され、炭素繊維束の物性並びに品質に優れた炭素繊維を提供することができる。しかも工程通過安定性が確保されることにより、工程監視点を省略できるなど、炭素繊維製造工程及び高次加工工程の生産性を著しく向上させることができる。
【００２０】
また、上述のように繊維束の長手方向及び径方向に均一な交絡を付与することができ、前記繊維束が不必要に高度に交絡されたり、局部的に過剰に交絡されたりすることはないため、製造された炭素繊維を後に開繊する場合にもその開繊が容易であり、開繊時の繊維への損傷も防止され品質を維持できると共に開繊用の設備負担を軽減できる。
【００２１】
更に、本件請求項２に係る発明にあっては、前記流体噴射室は、前記繊維束の走行路を横切る流体噴射面が、前記走行路に沿って所要の間隔で複数配され、各流体噴射面には前記走行路に開口する複数の流体噴射孔を有しており、各流体噴射孔の中心軸線が前記走行路の中心線上で交差させるように形成されており、前記流体噴射孔からの流体の噴射角が前記繊維束の走行方向に対して６０°以上、９０°以下の並流となる方向ベクトルを有してなることを特徴としている。
ここで、流体噴射面とは平面に限定されるものではなく、例えば前記走行路の中心線上の一点を頂点とする円錐面や、波状面などをも含むものである。
【００２２】
上記交絡付与装置にあっては、前記流体噴射室において繊維束の走行路に沿って複数の流体噴射面を有しているため、同流体噴射室を通過する際に複数段で徐々に交絡が付与される。このように複数の流体噴射面によって徐々に交絡が付与された前記繊維束は、適度な集束性を有すると共に長手方向及び径方向での交絡の均一性が更に高まる。そのため、炭素繊維製造工程での工程通過安定性が更に向上すると共に、製造された炭素繊維を後に開繊する場合にもその開繊が更に容易になり、開繊時の繊維への損傷も防止され品質の向上を図ることができる。
【００２３】
本発明は特に、前記交絡処理装置の流体噴射室に、炭素繊維前駆体繊維束の走行路に開口する複数の流体噴射孔が、同流体噴射孔の各中心軸線を前記走行路の中心線上の一点で交差させるように形成されている流体噴射面が、前記繊維束の進行方向に沿って複数配されているため、同流体噴射室を通過する前記繊維束は、徐々に且つ均一に交絡度が高められ、前記繊維束の長手方向及び径方向にムラの無い均一な交絡が付与される。なお、複数の前記流体噴射面において流体の噴射量は同一でもよく、或いは互いに異なっていてもよい。
【００２４】
更に、前記流体噴射面にはそれぞれ、前記繊維束の走行路に開口する複数の流体噴射孔が形成されており、繊維束の径方向にも複数の流体噴射孔が開口しているため、特に前記繊維束の径方向断面の交絡のムラを極小化できる。この径方向の交絡ムラを低減するためには、前記流体噴射孔を径方向に均等な角度で４以上配することが好ましく、更には６個以上９個以下の流体噴射孔を均等な角度で配することが好ましい。
【００２５】
また、前記流体噴射孔からの流体の噴射角が前記繊維束の進行方向（０°）に対して６０°以上、９０° (直交）以下の並流となる方向ベクトルを有しているため、毛羽などが発生することなく、適度な交絡を付与することができる。
【００２６】
前記流体噴射角が６０°未満の場合には、流体による前記繊維束の乱れの効果が小さくなるため、同繊維束は交絡が不十分となり、炭素繊維製造工程での工程通過性を損なう。一方、前記流体噴射角が９０°を越えると、流体の流れ方向が前記繊維束の進行方向に対して逆向きの向流になり、前記繊維束を構成する単繊維が過度に乱されることによって機械的物性を損なうとともに、毛羽が生じやすくなる。更には、繊維束の集束性も悪くなる傾向を示す。
【００２７】
前記流体噴射孔からの流体噴射角は全て同一であってもよく、或いは前記流体噴射面ごとに異ならせてもよく、更には同一の流体噴射面内においてもそれぞれ異ならせることもできる。但し、同一の流体噴射面内における各流体噴射孔からの流体噴射角を異ならせる場合には、互いに１８０°変位している対向する流体噴射孔同士では同一の流体噴射角とすることが好ましい。
【００２８】
前記シール室でのシール構造は、前記繊維束に対して非接触であることが望ましく、且つ効率よくシールでき前記流体噴射室の内圧を維持する必要がある。かかる観点から、本件請求項３に係る発明は、前記シール室はラビリンスシール構造を有していることを特徴としている。このようにシール室にラビリンスシール構造を採用することにより、シール室内では複数段の渦流によってその内圧が前記流体噴射室から装置外部へ向けて徐々に低くなる。従って、前記シール室を前記流体噴射室の出口側に設けた場合には、流体噴射室において交絡付与された繊維束が前記シール室を通過する間に、前記渦流によって交絡がより均一化及び安定化する。また、装置への繊維束の出入口では圧力が十分に低減されているため、流体が強い勢いで噴出することがなく、繊維束の走行に乱れが生じたり、或いは繊維に損傷を受けることがない。
【００２９】
更に、本件請求項４に係る発明は、前記炭素繊維前駆体繊維束の出口にはエゼクターが配されていることを特徴としている。前記交絡付与装置の前記繊維束の出口にエゼクターを配することにより、繊維束の通糸時に前記エゼクターを作動させることにより交絡付与装置内部が減圧され前記繊維束を交絡付与装置内に容易に通糸することが可能となる。
【００３０】
本件請求項５に係る発明では、前記流体が気体であることを特徴としている。なお、この気体としては通常、空気が好適に用いられる。更に流体の温度は特に制限されるものではないが、一般的に常温である。
【００３１】
上述したように、本発明の交絡付与装置を用いることにより繊維束には均一な交絡を付与でき、その交絡程度も容易且つ正確に制御でき、集束性に優れ且つ開繊性にも優れた炭素繊維前駆体繊維束を得ることができる。そのため、単繊維繊度が０．０４テックス以上、０．４テックス以下と極めて細い繊維からなる繊維束であっても、適度な集束性と開繊性とを備えた交絡を付与でき、炭素繊維製造工程での単糸切れや毛羽を阻止できると共に、得られた炭素繊維束も過剰な負荷を加えることなく容易に開繊できるため、物性及び品質に優れた炭素繊維束を製造することができる。
【００３２】
本発明にあっては特に、単繊維繊度が０．０４テックス以上、０．４テックス以下であり、構成する前記単繊維の数が８００本以上、１０００００本以下であるマルチフィラメント繊維束からなる炭素繊維前駆体繊維束に交絡を付与する場合に特に好適に用いられる。この炭素繊維前駆体繊維束としては、例えばアクリル系繊維束や、ポリビニルアルコール系繊維束、ピッチ系繊維束などが挙げられる。特に、アクリル系繊維束の交絡付与に好適であり、前記アクリル径繊維束としては、少なくともアクリロニトリルを９０モル％以上含有するものであることが好ましい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置について、好適な実施形態を挙げ図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明に係る炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置の概略断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線からみた矢視図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【００３４】
交絡付与装置１は、その長手方向中央に繊維束Ｆの走行路２が貫通しており、その走行路２内を繊維束Ｆが連続して走行している。前記装置１の長手方向中央に流体噴射室３が配されており、同流体噴射室３の前後にそれぞれシール室４，５が配されている。更に、後方のシール室５の出口にエゼクター６が配されている。
【００３５】
前記流体噴射室３は繊維束Ｆの走行方向に直交する断面が円形の内壁部３ａを有しており、同内壁部３ａの内部が繊維束Ｆの前記走行路２を構成している。更に前記内壁部３ａの外側全周には流体貯留室３ｂが形成されており、前記流体貯留室３ｂには流体供給口３ｃから流体が供給される。
【００３６】
前記流体噴射室３には走行方向に沿って二箇所に、前記走行方向と直交する流体噴射面３ｄ，３ｄが形成されている。前記流体噴射面３ｄには、図３に示すように、前記内壁面３ａの径方向に沿って互いに６０°ずつ変位させて６個の流体噴射孔３ｅが形成されている。同流体噴射孔３ｅは前記繊維束Ｆの前記走行路２に開口すると共に前記流体貯留室３ｂに貫通して形成されている。単一の流体噴射面３ｄに形成された６個の流体噴射孔３ｅは、その中心軸線が前記走行路２の中心線上の一点で交差している。
【００３７】
更に、前記流体噴射孔３ｅの中心軸線は前記走行路２の中心線に対して９０°（直角）となるように形成されており、前記流体貯留室３ｂに供給された流体が同噴射孔３ｅから走行路２を走行する繊維束Ｆへ向けて直角の方向ベクトルをもって噴射される。なお本実施形態にあっては、各流体噴射孔３ｅを全て同一径とし、前記流体貯留室３ｂを設けることにより、複数の流体噴射孔３ｅから均一な噴射圧及び噴射量で流体を噴射することができる。なお、各流体噴射孔３ｅに個別に流体供給管を連結し、それぞれ所望の圧力及び流量で流体を噴射することもできる。
【００３８】
前記シール室４，５ではハウジング４ａ，５ａの内側に円筒形のラビリンスシール構造体４ｂ，５ｂが挿入され、且つセットボルト等により規定の位置に固定されている。前記ラビリンスシール構造体４ｂ，５ｂの内部には繊維束Ｆの走行方向に直交する断面が円形の走行路２が形成されている。なお、前記走行路２の断面形状は円形に限定されるものではなく、楕円形や多角形とすることもできる。
【００３９】
このように、本実施形態では流体噴射室３の前後両方の側にシール室４，５を配しているため、前記流体噴射室３を効果的にシールできる。即ち、流体が噴射され高圧な状態にある流体噴射室３と大気圧の装置外部との間にシール室４，５が介在させることにより、流体噴射室３内での圧力が均一に維持される。従って前記繊維束Ｆには長手方向及び径方向に均一な交絡を付与することができる。また、前記シール室４，５により前記流体噴射室３の内圧を容易に且つ高精度に制御することができ、必要に応じて前記流体の噴射圧及び噴射量を制御することにより、交絡の程度を自由に調節できる。
【００４０】
更に、本実施形態にあっては特に、ラビリンスシール構造をもつシール室４，５を採用しているため、シール室４，５内の圧力は多段に形成された渦流により前記流体噴射室３から装置外部へ向けて徐々に低くなっている。そのため、前記流体噴射室３内で付与された交絡が、同流体噴射室３の出口側（後方）の前記シール室５において更に均一化及び安定化される。
【００４１】
また、前記シール室４，５により流体噴射室３の繊維束の出入口近傍での急激な圧力の変化を防止すると共に、前記交絡付与装置１への繊維束の出入口において流体が強い勢いで噴出することを阻止できる。そのため、繊維束Ｆは安定した走行が可能となり、糸揺れもなく、装置１の出入口や走行路２の周壁への接触による損傷も発生しない。
【００４２】
なお、本実施例のように、前記流体噴射室３の出入口の双方に前記シール室４，５は設けることが最も望ましいが、装置１の設置スペース等を考慮して前記流体噴射室３の出入口のいずれか一方にのみシール室を設けることもできる。
【００４３】
上述した交絡付与装置１を用いて炭素繊維前駆体繊維束に交絡を付与する場合には、先ず、前記エゼクター６を用いて繊維束を前記交絡付与装置１の走行路２内に挿通させる。前記エゼクター６に流体導入口６ａから流体を供給すると共に交絡付与装置１の内部を減圧下にした状態で、繊維束を交絡装置１の走行路２の入り側に近づけると繊維束Ｆが交絡付与装置１の内部に挿入されるものであり、通糸が容易になる。
【００４４】
こうして交絡付与装置１に繊維束Ｆを挿通させた後、前記繊維束Ｆを走行させると共に同装置１を駆動して前記繊維束Ｆに交絡を付与する。なお、この交絡付与装置１に挿通された繊維束Ｆは緊張下にあり、この張力は交絡付与装置１の走行路２の周壁面に接触しない程度であれば特に制限されるものではない。
【００４５】
前記繊維束Ｆは前方のシール室４を通って流体噴射室３に導入される。同流体噴射室３では先ず、前方の流体噴射面３ｄにおいて６個の流体噴射孔３ｅから繊維束Ｆの全周に向けて９０°の方向ベクトルで、均一圧力及び均一流量で流体が噴射されて交絡が付与され、続いて後方の流体噴射面３ｄにおいても同様に交絡が付与される。即ち上記交絡付与装置１にあっては、繊維束Ｆには走行方向に直行する２つの断面より流体の噴出が行われ、繊維束Ｆに対しては合計１６個の流体噴射孔３ｅにより流体が吹き付けられる。
【００４６】
このように２つの流体噴射面３ｄ，３ｄにより順次、交絡が付与されるため、単一の個所において流体を噴射して交絡していた従来の交絡付与装置に比べて、繊維束の長手方向及び径方向に更に均一な交絡を付与することができる。そのため、後の炭素繊維製造工程においても、ロールへの巻き付きや隣り合う繊維束との接触が確実に防止され、工程通過安定性が向上すると共に、炭素繊維の品質も確保できる。
【００４７】
また、長手方向及び径方向に均一な交絡であり、局所的に過剰に交絡した部分もなく、しかも、二段階で交絡付与しているため、交絡の程度を高精度に制御できるため、後に開繊が必要な場合にも、繊維束に過剰な負荷を加えることなく容易に開繊することができ、開繊による炭素繊維の劣化を招くこともない。
【００４８】
なお、交絡に使用される流体には、価格並びに取扱性の観点から常温空気を採用することが好ましく、また、供給される空気の量は前記交絡付与装置１の流体供給側の導入圧力、即ち前記流体貯留室３ｂへの供給量により適宜調整される。
【００４９】
図４に示す交絡付与装置１′は上述した交絡付与装置１の変形例であり、同一の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
変形例である交絡付与装置１′は、流体噴射室３における流体噴射孔３ｅ′のみが上述の装置１とは異なる。
【００５０】
交絡付与装置１′の流体噴射室３も２つの流体噴射面３ｄ，３ｄを備えており、各流体噴射面３ｄにはそれぞれ６個ずつ、流体噴射孔３ｅ′が形成されている。６個の前記流体噴射孔３ｅ′は内壁面３ａの径方向に沿って互いに６０°ずつ変位しており、前記繊維束Ｆの走行路２に開口すると共に、流体貯留室３ｂに貫通して形成されいる。各流体噴射孔３ｅ′は全て同一径であり、６個の流体噴射孔３ｅ′の各中心軸線は全て繊維束Ｆの走行路２の中心線上の一点で交差している。更に、前記流体噴射孔３ｅ′の中心軸線の、前記走行路２の中心線に対する角度Ｄが約６０°となるように形成されており、前記流体貯留室３ｂに供給された流体が同噴射孔３ｅ′から走行路２を走行する繊維束Ｆへ向けて約６０°の並流となる方向ベクトルをもって噴射される。
【００５１】
なお、上述した交絡付与装置１では流体噴射室３に間隔を空けて２つの流体噴射面３ｄを配しているが、前記流体噴射面は２面に限定されるものではなく、それ以上設けることもできる。本発明にあっては繊維束の径方向及び長手方向に均一な交絡を付与するために前記流体噴射面は少なくとも２面必要であり、好ましくは２〜５面である。また、複数の流体噴射面の間隔は特に制限されるものではないが、装置製作上は４ｍｍ以上が好ましく、また不必要な装置の大型化を防ぐため２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【００５２】
また、上述した図１及び図４に示す交絡付与装置１，１′では、一の流体噴射面３ｄに形成された６個の流体噴射孔３ｅ，３ｅ′は全て、その中心軸線と走行路２の中心線との交差角度を同一にし、即ち流体噴射角（噴射方向ベクトル）を同一としているが、一の流体噴射面３ｄの複数の流体噴射孔３ｅ，３ｅ′の流体噴射角を本発明の範囲（６０°以上９０°以下）内で変化させて異ならせることもできる。但し、その場合にも、各噴射孔は走行路２の中心線上の一点で交差させ、１８０°変位して対向する流体噴射孔同士は同一の流体噴射角とすることが好ましい。
【００５３】
なお、流体噴射角が６０°以上９０°未満である場合は、図４に示すように繊維束Ｆの進行方向と流体の進行方向とが略同一方向である。また、前記流体噴射孔の数も６個に限定されるものではなく、２以上の流体噴射孔が形成されていればよい。なお、前記流体噴射孔の流体噴射角が全て同一の場合には、複数の流体噴射孔は同一円周上に開口するように配し、且つ各開口の間隔が均一であることが好ましい。
【００５４】
かかる本発明の交絡付与装置は、例えばアクリル系繊維束などの炭素繊維前駆体繊維束の捲き取り直前に設置される場合が多く、或いは必要に応じて炭素繊維製造工程中のいづれかの場所に配置することも可能である。
【００５５】
以下、本発明について具体的な実施例及び比較例を挙げて説明する。
実施例及び各比較例ではそれぞれ後述する交絡付与装置を用いて繊維束に交絡付与処理を施している。それぞれ処理後の繊維束について、炭素繊維製造工程での操業安定性と、交絡の均一性とを評価し、その結果を表１に示している。なお、交絡の均一性はＪＩＳ−Ｌ１０１３に準じて測定した繊維束の交絡度におけるばらつきを示すＣＶ値である。この交絡の均一性において×の評価は、交絡度が他に比べ極端に低いことを示しているものである。
【００５６】
以下の実施例及び比較例において、
繊維束：アクリロニトリル９６モル％
単繊維テックス：０．１１テックス
繊維束を構成する単繊維の数：１２０００本
流体：交絡付与装置の流体導入側の圧力２５０キロパスカルの常温空気
繊維束の張力：０．５ｇ／テックス
繊維束の通過速度：１０ｍ／分
であり、これらの条件は全て同一としている。
【００５７】
［実施例１］
上述した図１に示す交絡処理装置１において、流体噴射室３に流体噴射面３ｄを繊維束の走行方向に沿って等間隔で３面配し、各流体噴射面３ｄには流体噴射角が９０°である６個の流体噴射孔（３面で合計１８個）が６０°ずつ変位して等間隔で配されている交絡付与装置を用い、繊維束に交絡処理を施した。
得られた繊維束は集束性が良好で、炭素繊維製造工程においてもロールへの巻き付きや隣り合う繊維束との干渉も全くなく、操業安定性に極めて優れたものである。また、交絡の均一性についてもＣＶ値が７％であり、均一性が極めて高い。過度に交絡されている部位もなく、開繊性にも優れたものであった。
【００５８】
［比較例１］
実施例１で使用した交絡付与装置において、流体噴射面を１面のみ（流体噴射孔は合計６個）とした以外は、実施例１と同様の装置を用いて交絡処理を施した。
得られた繊維束は集束性が付与されており、炭素繊維製造工程での操業安定性も確保できるものであるが、交絡の均一性についてはＣＶ値が１３％と高く、不均一であった。また、開繊性も低いものであった。
【００５９】
［比較例２］
実施例１で使用した交絡付与装置において、流体噴射孔からの流体噴射角を３０°とした以外は、実施例１と同様の装置を用いて交絡処理を施した。
得られた繊維束は集束性が低く、炭素繊維製造工程においてロールへの巻き付きや隣り合う繊維束との干渉が生じ、操業安定性が低い。また、交絡の程度も不均一であり、開繊性も悪かった。
【００６０】
［比較例３］
実施例１で使用した交絡付与装置において、各流体噴射面に形成されている流体の個数を１個（３面で合計３個）とした以外は、実施例１と同様の装置を用いて交絡処理を施した。
得られた繊維束は集束性が付与されており、炭素繊維製造工程での操業安定性も確保できるものであるが、交絡の均一性についてはＣＶ値が１４％と高く、不均一であった。また、開繊性も悪かった。
【００６１】
［比較例４］
図１の交絡付与装置１において流体のシール室４，５を備えておらず、且つ流体噴射室３における流体噴射面３ｄが１面のみであり、その流体噴射面３ｄには流体噴射角が９０°である流体３ｅが１個だけ形成されている交絡付与装置を用いて、繊維束に交絡処理を施した。
得られた繊維束は集束性が付与されており、炭素繊維製造工程での操業安定性も確保できるものであるが、交絡の均一性についてはＣＶ値が１４％と高く、不均一である。
【００６２】
【表１】
0004408323.tif 000002
【００６３】
このように、本発明の炭素繊維前駆体繊維束への交絡付与装置によれば、繊維束に対して集束性が良く、長手方向及び径方向に均一な交絡を付与することができる。かかる交絡付与装置を用いることで、炭素繊維製造工程においては高い操業安定性を維持することが可能になると同時に、高品質、高品位な炭素繊維束、更には開繊性などの高次工程での取扱性にも優れた炭素繊維を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好適な実施形態による交絡付与装置の概略図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ線から見た矢視図である。
【図３】図１におけるＢ−Ｂ線に沿った断面図である。
【図４】図１における交絡付与装置の変形例による交絡付与装置の概略図である。
【符号の説明】
１        交絡付与装置
２        繊維束の走行路
３        流体噴射室
３ａ      内壁部
３ｂ      流体貯留室
３ｃ      流体供給口
３ｄ      流体噴射面
３ｅ      流体噴射孔
４        シール室
４ａ      ハウジング
４ｂ      ラビリンスシール構造体
５        シール室
５ａ      ハウジング
５ｂ      ラビリンスシール構造体
６        エゼクター
６ａ      流体導入口
Ｆ        炭素繊維前駆体繊維束
Ｄ        流体噴射角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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