炭素繊維前駆体トウの収納方法
【課題】炭素繊維前駆体トウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振込みながら、トウ梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させて、トウ梱包容器の折り返し地点ごとに振込まれたトウにプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウのトウ梱包容器への収納方法にあって、その収納状態からトウを解舒する際に撚りが入らず、以降の焼成工程中の糸切れが低減でき、しかも収納時の嵩比重が高い製造方法を提供する。
【解決手段】トウ梱包容器内６３の隣接するトウ２の折り返し地点間のピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを、総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウ２にあっては、１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を満たし、総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウ２にあっては、０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を満たすように設定する。
【解決手段】トウ梱包容器内６３の隣接するトウ２の折り返し地点間のピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを、総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウ２にあっては、１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を満たし、総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウ２にあっては、０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を満たすように設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素繊維の製造工程において、炭素繊維の前駆体である複数本の紡出繊維を集束して得られる前駆体トウを梱包容器に収納するときの炭素繊維前駆体トウの収納方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭素繊維の製造においては、品質を高めつつ、コストダウンを図り、同時に生産性を高めるために、フィラメント数が５０，０００以上の太い炭素繊維前駆体トウが採用され、このトウを振り落としながら梱包容器に梱包される。しかしながら、前記方法によるトウの収納状態によっては、収納状態からトウを解舒する際に撚りが入ることで品質を落としたり、収納状態は良好であっても収納嵩比重が低いことから生産性を落とすことがあった。
【０００３】
例えば、特開昭５１−４９９１４号公報（特許文献１）によると、複数本の紡出糸条を集束した後、シュートを通して該シュートの下方に配されたトウ梱包容器に、前記シュート又は梱包容器を前後左右にトラバース運動させながらトウを収納している。前記シュート又は梱包容器の前後方向及び左右方向のトラバース運動のうちどちらか一方のトラバース運動を他のトラバース運動よりも大きい速度でトラバースさせる。更に、前記大きい速度のトラバース運動を折返し点で一時的に休止させると共に、各層毎に前記大きい速度のトラバース運動の方向を９０°切換えることによって、碁盤目状に集束糸条を収納している。
【０００４】
このようにトウを碁盤目状に収納することによって、トウが梱包容器の内部全体に平均して収納でき、積み崩れ防止、収納嵩比重の増加につなげることができるものの、トウの収納方向が交差しているがために、トウを解舒する際に撚りが入りやすく、その結果、焼成工程において糸切れが発生しやすくなり、また装置自身の構造も複雑であってコストアップの一因ともなっている。
【０００５】
また、上記特許文献１とは別に、トウ梱包容器の内部全体に平均してトウが収納でき、積み崩れが防止され、収納嵩比重が増加する炭素繊維前駆体トウの収納方法が、本願出願人によっても先に提案されている。その概要は、総繊度が４８，０００ｄｔｅｘ〜７２，００００ｄｔｅｘの太繊度の炭素繊維前駆体トウ並びに耐炎繊維前駆体トウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振り込み梱包する方法であって、前記トウの収納嵩比重が３４０ｋｇ/ ｍ3 以上となるように、トウの振込み初期段階からトウ梱包容器の折り返し地点ごとに振込みトウに対してプレスを行なって前記トウ梱包容器に梱包するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−４９９１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５９３９号公報
【特許文献３】特開２００６−１７６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、トウ梱包容器に収納状態にある炭素繊維前駆体トウを、その収納状態からトウを解舒する際に撚りが入らず、以降の焼成工程中の糸切れが低減でき、
しかも収納時の嵩比重が高く、炭素繊維の生産性の向上が更に図れる炭素繊維前駆体トウの収納方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明にあっては偏平形態をした総繊度が１８，０００ｄｅｘ〜２１０，０００ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体トウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振り込みながら、トウ梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させて、トウ梱包容器の折り返し地点ごとに振り込まれたトウにプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウのトウ梱包容器への収納方法であって、
前記トウのトウ幅方向はトウ梱包容器が往復動する方向であり、
前記トウ梱包容器内の隣接するトウの折り返し地点間のピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを、
（１）総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を、
（２）総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を、
それぞれ満足することを特徴とする炭素繊維前駆体トウの収納方法を基本構成としている。
本発明は、先に提案された上記特許文献２及び３に開示された炭素繊維前駆体トウの収納方法を更に発展させたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、トウを碁盤目状に交差することなく振込むため、トウを解舒する際に撚りが入りにくくなるとともに、更に振り込まれるトウの折り返し地点間のピッチＰとトウ幅Ｔとの間で、上記関係を満足させる上記特徴的構成を備えていることにより、トウ梱包容器への収納嵩比重を容易に増加させることができ、振り込まれたトウ同士の絡みも減らすことができるため、良好にトウを解舒することができ、結果として上記特許文献２及び３に開示された炭素繊維前駆体トウの収納方法以上に炭素繊維の生産性を大幅に高めるとともに、品質も一段と向上する。
【００１０】
総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにおいては、トウピッチＰが１．５×Ｔより小さい場合には、プレスを行った際に、トウ幅が狭いため、シート状に振り込まれたトウが裏返しになったり、横の方に跳ばされたりして収納状態が悪化するとともに、トウ同士の重なりも大きくなるため、トウの収納嵩比重が小さくなり、炭素繊維の生産性が悪くなる。また、トウピッチＰが３．０×Ｔより大きい場合には、トウの収納嵩比重は大きくなるが、トウピッチ間に次に積層されるトウが入り込むことでトウ同士の絡みが増え、良好にトウを解舒することができなくなる。
【００１１】
総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにおいては、トウピッチＰが０．５×Ｔより小さい場合には、トウ幅が広いため、隣接するトウ同士の重なりが大きくなり、トウの収納嵩比重が小さくなって炭素繊維の生産性が悪くなる。また、トウピッチＰが２．０×Ｔより大きい場合には、トウ梱包容器を往復動させるコンベアの速度を速くする必要があるが、トウ梱包容器の往復動方向の両端に振り込まれたトウをプレスすることが困難となり、その結果、両端が盛り上り、中央部がへこんだ凹型の収納状態となり、梱包途中に両端のトウが崩れることで、収納されたトウ同士の絡みが増え解舒時に撚りが発生したり、収納嵩比重が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の炭素繊維前駆体トウの代表的な梱包工程を概略で示す工程説明図である。
【図２】本実施形態による炭素繊維前駆体トウの収納状態を模式的に示す平面図である。
【図３】本実施形態による大繊度のトウをトウ導入部に送りだすトウ送出し部を斜め前面から見た立体図である。
【図４】本実施形態に適用されるトウ導入部及びトウ振込機の外観の一例を示す立体図である。
【図５】本実施形態に適用されるトウ振込みシュートの構造例を示す立体図である。
【図６】同トウ振込みシュートの変形例を示す部分正面図である。
【図７】同変形例に適用される延長シュートの構造を示す立体図である。
【図８】本実施例に適用される容器往復駆動コンベアの構造例を示す立体図である。
【図９】本実施例に適用されるプレス装置の構造例を示す立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ〜２１０，０００ｄｔｅｘの繊度からなる炭素繊維前駆体トウの梱包方法、その方法を実施するための梱包装置及びその梱包に使用するトウ梱包容器の好適な実施形態を、上記特許文献３の記載を踏まえて図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
図１は本発明の代表的な実施形態に係る紡糸工程に続いて炭素繊維前駆体トウ並びに耐炎繊維前駆体トウを梱包する梱包工程の全体を概略で示す工程説明図である。
本実施形態によれば、上記特許文献３の記載と同様に、湿式紡糸にて得られる単糸繊度１．２ｄｔｅｘ、フィラメント数５０，０００本のアクリル繊維の集合体からなる小トウ１を３本並列させた状態で複数の乾燥ロール１１が並列する乾燥工程１０に連続して導入して乾燥させる。その後、同乾燥工程１０のトウ導出口の直前に配された水槽１２の中にタッチロール１３の一部を浸漬したタッチロール方式の水分付与手段をもって、小トウ１に１〜５ｗｔ％の水分を付与する。本実施形態にあっては、前述のように小トウに水分を付与しているが、水分付与を必ずしも行わなくてもよい。
【００１５】
トウに水分を付与する時期は、集束して太繊度トウとなる前の小トウ１を偏平化する段階で付与することが望ましいが、これに限定されず、例えば小トウ１を集束して大繊度トウ２を形成した後にトウへの水分付与を行うこともできる。
【００１６】
上述のようにして水分が付与された３本の小トウ１は、一旦そのトウ幅が均等になるように狭められ、それぞれが独立して次工程である小トウの構成繊維フィラメント同士を交絡させる単繊維交絡工程２０へと同時に送り込まれる。この単繊維交絡工程２０には、並列して同時に送り込まれた３本の小トウ１は、それぞれ独立して配された前記各偏平ノズル２１の間の間隙に導入され、そこでエアが吹き付けられて小トウごとに、その構成フィラメントを交絡させる。本実施形態にあっても、上記特許文献３と同様、吹き付けるエア圧を１００ｋＰａに設定しており、同時に各小トウ１の張力を７００ｇとなるように張力制御している。
【００１７】
単繊維交絡工程２０にて、それぞれに単糸交絡がなされた小トウ１は、図１に示すトウ寄せ工程３０に導入されて、湾曲部材３１の凹状湾曲面に沿って各小トウが中央へと引き寄せられて１５０，０００本の構成フィラメントからなる一枚の偏平化した大繊度のトウ２とされたのち図示せぬ交絡装置により隣接小トウ間の構成フィラメント同士が交絡され、次工程であるトウ振込機導入部５０へと送られる。なお本発明にあっては、前記トウ寄せ工程３０、湾曲部材３１及び図示せぬ交絡装置により隣接小トウ間の構成フィラメント同士を交絡させる工程を省略することもできる。
【００１８】
前記トウ振込機導入部５０と前記トウ寄せ工程３０との間には、図１及び図３に示すように、複数のフィードロール４１を備えたトウ送出し部４０が配されており、前記フィー
ドロール４１によるフィード量を制御して、上記単繊維交絡工程２０における小トウ１の張力を制御している。トウ寄せ工程３０にて一本となった大繊度のトウ２は、複数のガイドロール４２に案内されてほぼ水平に走行し、前記トウ振込機導入部５０にて変向ロール５１に案内されて垂直下方へと向きを変え、直下に設置されたトウ振込機６０の一対のギアロール６１間へと送り込まれる。
【００１９】
前記トウ振込機６０は、図４及び図５に示すように、左右一対の前記ギアロール６１と、同一対のギアロール６１の間のトウ送出し位置の直下にトウ導入開口部６２ａを対向させるとともに、その上端のトウ導入開口部６２ａの近傍を揺動中心として、全体が同一鉛直面内を揺動可能に支承されたトウ振込みシュート６２と、同トウ振込みシュート６２の下方にあってトウ梱包容器６３の載置位置に配され、同トウ振込みシュート６２の揺動方向と直交する方向にトウ梱包容器６３を往復動させる容器往復駆動コンベア６４と、前記トウ梱包容器６３の往復動折返し位置のそれぞれ上方に配された前後一対のプレス装置６５とを備えている。
【００２０】
上記トウ振込みシュート６２は、ステンレス、アルミ合金、銅合金などの金属板が使われ、同金属板をプレス加工したのち溶接などによって製作される方形筒体からなる。本実施例によれば、図５に示すように、同トウ振込みシュート６２のトウ導入開口部６２ａの開口断面は正方形に近く、その中間部６２ｂの開口断面はシュート６２の揺動方向の内壁間隔を揺動方向に直交する方向の間隙の略１／２と狭めた矩形状をなしており、更にその下端部のトウ振出し開口部６２ｃの開口断面を前記矩形状の中間部開口断面よりも更に薄くして、トウ導入開口部６２ａ、中間部６２ｂ、トウ振出し開口部６２ｃへと連続して、その方形の開口断面をシュート６２の揺動方向に順次薄くしている。
【００２１】
因みに、本実施形態にあっても、上記特許文献３の記載と同様に、前記トウ導入開口部６２ａのトウ幅方向及びトウ厚み方向の開口幅は双方ともに１５０ｍｍであるが、中間部６２ｂでの前記トウ幅方向及びトウ厚み方向の開口幅はそれぞれ１００ｍｍ、４５ｍｍに縮小し、さらにトウ振出し開口部６２ｃではそのトウ厚み方向の開口幅は３０ｍｍとしている。この場合、シュート６２の中間部６２ｂ及びトウ振出し開口部６２ｃにおけるトウ幅方向の長さは、シュート６２に導入されるトウの幅の略２倍に設定して幅方向に余裕を持たせている。
【００２２】
さらに好ましい変形例として、図６及び図７に示すように、均等な矩形断面を有するシュート本体６２ｄの開口部に延長シュート６２ｄ’を設けることができる。この場合に延長シュート６２ｄ’の上端部形状は、そのトウの幅方向内寸をトウ幅の３倍程度とし、また、トウ厚み方向の開口寸法を振り込み側に向けて残減させて、略３０ｍｍとすることが好ましい。このような形状をもつ延長シュート６２ｄ’をシュート本体６２ｄの開口部に設けることにより、後述するシュート内を走行するトウ２に振り出し方向へ引張力を付与するエアカーテン状の空気流を作り出すための図示せぬ引張力付与手段となる給気部を設けることが可能となる。これにより、トウ２を振込みシュート６２内で詰まらせることなく円滑に走行させて、延長シュート６２ｄ’から安定して振り出すことができる。
【００２３】
このように、シュート６２のトウ振出し端において矩形開口をトウ幅方向で変えることなく、揺動方向（トウ厚み方向）で薄く形成するため、シュート６２の内部を走行するトウ２の捩じれが防止でき、下方に振り出されるときもトウは捩じれずに、テープ状の偏平形態を保持できる。更に図４に示すように、シュート６２内を走行するトウ２に振り出し方向へ引っ張り力を付与するために、シュート６２のトウ導入開口部にシュート内部に向けて空気流をつくり出す給気部６２″を設けている。この給気部６２″に代えて、シュート６２のトウ振出し開口部の近傍に振り出し方向に向けてエアカーテン状の空気流を作り出す給気部を設けることもできる。このシュート６２を大繊度のトウ２が通過するときに
、シュート６２内でトウ２が摩擦による損傷を受けないようにシュート６２の内面にはバフ研磨仕上げが施されているとよい。
【００２４】
また、本実施形態によるトウ振込みシュート６２は、図２及び図４に示すように、同シュート６２の揺動を前後方向Ｙとするとき、その左右側面のうちの一側面の上端に板材からなるブラケット６２’の下半部を溶接などにより固設しておき、同ブラケット６２’の上半部の中央部が図示せぬ駆動源によって駆動回転する回転軸にカムなどの揺動機構を介して結合され、前記ブラケット６２’が前記回転軸の軸線上を揺動中心として所要の揺動幅でシュート６２の全体を揺動させる。このときのシュート６２のトウ振出し開口部の揺動幅は下方に配されるトウ梱包容器６３の振込方向の内寸とほぼ一致させている。その揺動機構は、前述のごとくカムやリンク機構など公知の機構が採用できる。また、サーボモーターによって直接往復動の幅を制御してもよい。すなわち、ギアロール６１を通して下方に送り出される大繊度のトウ２は、トウ振込みシュート６２に導入されるが、このとき前記シュート６２のトウ導入開口部６２ａから先端のトウ振出し開口部６２ｃに到る全体がブラケット６２’を介して同一方向に揺動されるようになるため、同シュート６２の内部を円滑に走行する。
【００２５】
容器往復駆動コンベア６４は、上記特許文献３の記載と同様、図４及び図８に示すようにロールコンベアからなり、前記シュート６２の揺動方向と直交する方向に複数の並列する回転ロール６４ａが同一水平面上に配されている。これらの回転ロール６４ａは、例えば図示せぬ単一の駆動軸により往復回転する駆動ロールのロール軸端に固設された同じく図示せぬチェーンホイールを介して過の従動ロールの軸端に固設されたチェーンホイールと図示せぬチェーンを介して連結され、同一方向に同調して回転する。本実施形態にあっては、前記回転ロール６４ａの支持フレーム６４ｂの一部に光電管式検出器６４ｃが配されており、これにより容器往復駆動コンベア６４上を移送されるトウ梱包容器６３の所定位置への到達を検出し、その検出信号が図示せぬ制御部に送られて、その信号を受けて同制御部からの指令により前記回転ロール６４ａの駆動源を反転させ、所定の位置でトウ梱包容器６３を折り返させて、これを繰り返す。
【００２６】
また本実施形態にあっては、図４に示すように前記トウ梱包容器６３の往復動の各折返し位置のそれぞれ上方にあって、シュート６２から振込まれるトウ２を挟んで前後に一対のプレス装置６５が配されている。これらのプレス装置６５は、図９に拡大して示すように、それぞれが多段シリンダー６５ａと、各多段シリンダー６５ａの伸縮端を中央部に固設した板材からなるプレス部材６５ｂとを備えている。多段シリンダー６５ａは所要のストローク長を確保するとともにシリンダー全体の長さをコンパクト化するのに適している。本発明では、プレス装置６５によるプレスは大型のトウ梱包容器６３であってもトウ２を振込む初期段階から行われるため、また同時に次第に上昇するトウの振込み面に追従させる必要があるため、特にシリンダー６５ａによる伸縮ストロークを通常よりも長くする必要がある。本実施例によれば、２段シリンダー６５ａを採用して、こうした点に対応させている。さらにプレスする際にトウ梱包容器６３がトウ２の振込み方向に直交させて往復させており、プレスしている時間もトウ梱包容器が往復動をしている。このため、トウ梱包容器にプレス装置を追従させるために、プレス装置取り付け部が、トウ梱包容器往復動と同じ方向に揺動可能なヒンジ機構により取り付けられていることがより好ましい。
【００２７】
前記プレス部材６５ｂは、図２及び図９に示すように、前記トウ梱包容器６３の底部形状と略同一の形状をもつ金属製板材から製作されている。同金属製板材の周縁部の強度と剛性を確保すべく、その周縁には補強壁６５ｂ’が直立して立設されており、前記金属製板材の下面及び補強壁６５ｂ’の外面はバフ研磨仕上げがなされて容器内のトウ２に対するプレス時の毛羽などが発生することを防止している。また、特に本実施例では、前後に配された一対の前記プレス部材６５ｂの対向する一側面には互いに離間する方向に斜めに
立ち上がる傾斜壁６５ｂ″を有している。この傾斜壁６５ｂ″は、各プレス部材６５ｂが交互に作動するとき、シュート６２から引き続き振込まれるトウ２がプレス装置６５の作動側領域に入り込まないように、トウ２を振込み側へと向かわせるための壁面を構成している。
【００２８】
すなわち本実施形態にあっても、上記特許文献３の記載と同様に、トウ２をトウ梱包容器６３に振込むとき、トウ２の振込み開始時からプレスを行っており、そのプレスと同時にトウ梱包容器６３の半部にてトウ２の振込みが続行している。そのプレスのタイミングはトウ梱包容器６３の各折返し時において反対側の半部にて行うようにしている。このときの位置検出は、既述したとおり光電管式検出器６４ｃにて検出している。トウ梱包容器６３の折返し位置にて一方のプレス部材６５ｂが作動するときに、他方のプレス部材６５ｂは上方の待機位置にあるが、このとき同時に待機するプレス部材６５ｂの側では引き続きトウ２の振込みが行われている。このとき、プレス側にトウ２が入り込まないようにプレス側のプレス部材６５の前記傾斜壁６５ｂ″をもって振込まれてくるトウ２を振込み側へと確実に向かわせる。
【００２９】
前記プレス部材６５ｂはステンレス製の多孔板にて製作するとよい。これは、プレス部材６５ｂが下降してトウ２をプレスする際に、空気の抜けを促し、風圧による糸条の乱れを防止することと、プレスするトウ２のフィラメント間に存在するするエアを抜くためである。その開口率は２０〜４０％であることが好ましい。また、その孔径は、トウ２が入り込まないように５〜１５ｍｍに設定する。因みに本実施例では孔径を１０ｍｍとして、ピッチを１７．５ｍｍ、開孔率３０％で千鳥配列としており、そのプレス面にはバフ研磨にて仕上げ加工が施されてトウ２の引っ掛かりをなくしている。
【００３０】
本実施例では、トウ２をトウ梱包容器６３の隅々まで均等に振込むため、既述したようにシュート６２の先端揺動幅をトウ梱包容器６３の内寸と同じにしている。そのため、トウ２の振込み面が上昇してくるとトウ梱包容器６３の上端からトウ２が外側に溢れる可能性がある。そこで、本実施例では矩形開口面をもつトウ梱包容器６３の上端開口部に、図８に示すように上方に向けてテーパ状に拡がり、さらにトウ梱包容器６３の上端開口部の内側に密嵌するフランジ状の嵌着部６６ａをもつ補助部材６６を予め用意している。この補助部材６６の材質も、上記プレス部材６５ｂと同様に、内面をバフ研磨仕上げしたステンレス製としている。この補助部材６６を容器上端部に嵌着することにより、シュート６２の揺動に伴うトウ２の溢れを防止するとともに、プレス後にトウ梱包容器６３の上端を越えてトウ２を充填できる。すなわち、本補助部材６６を取り付けることにより、見掛けの容器深さを深くでき、その結果、プレス前はトウ梱包容器６３の上端開口面よりもトウ２を高く詰め込むことができ、トウ２が容器外に溢れるのを防止する。しかも、トウ２の収納終了後には、図示せぬ緩衝材を介して圧縮梱包されるため、容器内のトウの収納嵩比重をより高くすることができる。
【００３１】
本発明の梱包方法に使用されるトウ梱包容器６３の好ましい態様については、上記特許文献３に記載されたトウ梱包容器に倣っているため、ここでのトウ梱包容器６３に関する具体的な説明は割愛する。
【００３２】
ここで、本発明にあっては、偏平形態をした１８，０００ｄｔｅｘ以上、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の総繊度が比較的細い繊度から極めて太い繊度までの範囲にある炭素繊維前駆体トウ２を揺動シュートを介してトウ梱包容器に振込みながら、トウ梱包容器６３をシュート６２の揺動方向Ｙと直交する方向Ｘに往復動させて、トウ梱包容器６３の折り返し地点ごとに振込まれたトウ２にプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウ２のトウ梱包容器６３へと収納する。本発明者は、多くの検討と実験、試験を繰り返した結果、炭素繊維前駆体トウ２をトウ梱包容器６３へと収納するとき、トウ２の収納嵩比重と収納形態に
ついて、トウ２の総繊度が大きく影響し、その総繊度の大きさに応じて、図２に示すように、トウ２の折り返し地点における隣接して収納されるトウ間のトウピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを適切に変更する必要があることを知った。
【００３３】
また同時に、トウピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）との関係は、トウ２の総繊度を比較的細い１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の範囲と、太い７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の範囲とに分けて行う必要があり、それぞれの総繊度の範囲のトウ２について、所定の関係式を満足すれば、上記特許文献２や３に記載された収納嵩比重よりも高い収納嵩比重をもって同様のトウ梱包容器６３に収納が可能となり、しかも型崩れがなく解舒撚りが極めて少ないトウ２が得られることを知った。
【００３４】
すなわち、総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の範囲にある比較的細い炭素繊維前駆体トウ２にあっては、式１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を満たし、総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の範囲にある太い炭素繊維前駆体トウにあっては、式０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を満たすことにより、上述の収納嵩比重を更に上げるだけでなく、トウ同士の絡み合いがなく、トウをトウ梱包容器から引き出すときに生じやすい解舒撚りの発生もなく、高品位の炭素繊維を高い生産性の下で安定して製造することができるようになる。
【００３５】
総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の比較的繊度の細い炭素繊維前駆体トウ２にあっては、図２に示すトウピッチＰとトウ幅Ｔとの関係が、トウピッチＰがトウ幅Ｔの１．５倍よりも小さいと、上述のプレスを行ったときトウ幅Ｔが狭いため、シート状に振込まれたトウ２が裏返しになったり、横の方に跳ばされたりして収納状態が悪化するとともに、トウ同士の重なりも大きくなり、結果的にトウ２の収納嵩比重が小さくなるだけでなく、解舒撚りが生じたり、炭素繊維の生産性を低下させてしまう。一方、トウピッチＰがトウ幅Ｔの３倍よりも大きくなると、トウ２の収納嵩比重は大きくなるものの、トウピッチＰの間に次に積層されるトウ２が入り込むことによってトウ同士の絡み合いが増え、良好にトウを解舒することができなくなる。
【００３６】
一方、総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の太い繊度の炭素繊維前駆体トウ２にあっては、トウ幅Ｔが広くなるため、トウピッチＰがトウ幅Ｔの半分より小さいと、隣接するトウ同士の重なりが大きくなり、トウ２の収納嵩比重が小さくなって炭素繊維の生産性を悪化させる。また、トウピッチＰがトウ幅Ｔの２．０倍より大きい場合には、トウ梱包容器６３を往復動させる容器往復駆動コンベア６４（図４及び図８参照）の速度を速くする必要があり、トウ梱包容器の往復動方向Ｘの両端に振込まれたトウ２をプレスすることが困難となる。その結果、トウ２の折り返し地点における両端が盛り上り、中央部がへこんだ凹型の収納状態となり、梱包途中に両端のトウが崩れやすくなり、収納されたトウ同士の絡みが増え解舒時に撚りが発生したり、収納嵩比重が小さくなってしまう。
【００３７】
このように、炭素繊維前駆体トウ２の総繊度が、１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の比較的細い繊度である場合と、７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘの太い繊度にある場合とでは、それぞれに一長一短があることから、それらに深く影響する上記トウピッチＰとトウ幅Ｔとの関係を、それぞれ上記式を満足しなければならない。
【００３８】
本発明の梱包方法によって、総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ〜２１０，０００ｄｔｅｘの繊度のトウをトウ梱包容器に、上記特許文献２及び３に開示された収納嵩比重以上の嵩比重をもって極めて大量のトウを所定の大きさのトウ梱包容器にコンパクトに梱包するこ
とができ、しかも解舒撚りが発生せず、収納崩れも生じることなくトウを整然と振込むことができるようになる。このため、例えばその後に行われる焼成工程などの炭素繊維製造工程への前記前駆体トウの運送を効率的に行うことができるようになり、また炭素繊維製造工程におけるトウをトウ梱包容器から引き出し解舒するときも品質の高いトウが得られて歩留りが高くなり、炭素繊維の生産性がより向上でき、炭素繊維の大幅なコストダウンが実現できる。
以下、本発明を更に具体的な実施例に基づいて詳しく説明する。
【００３９】
（実施例１及び比較例１，２）
繊度６０，０００ｄｔｅｘの総繊度が比較的細い炭素繊維前駆体トウを、上述と同様の方法にて、シュートの揺動方向の寸法が７２０ｍｍ、容器の往復動方向の寸法が１１００ｍｍ、高さが１０００ｍｍからなるトウ梱包容器に振込んだ。
【００４０】
表１に、隣接して収納されるトウピッチＰを、一定のトウ幅Ｔ（２０ｍｍ）に対して、１．７７×Ｔ、１．３×Ｔ、３．２×Ｔとしてシュートを通して前記トウ梱包容器に振込み、トウ梱包容器に振込まれたトウの梱包重量及び収納嵩比重と解舒したときの状態を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
この表１から理解できるように、本発明において、隣接して折り返し収納されるトウピッチＰを１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの範囲に設定することにより、トウの収納嵩比重は大きくなるとともに、解舒状態は良好となる。逆に、トウピッチＰが１．５×Ｔよりも小さいと収納嵩比重は小さくなるとともに、解舒する際に撚りが発生する。また、トウピッチＰが３．０×Ｔよりも大きいと収納嵩比重は大きくなるが、解舒する際にトウ同士の絡みにより、撚りが発生する。
【００４３】
（実施例２，３及び比較例３）
繊度６０，０００ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体の小トウを３本合糸し、一枚の偏平化した１８０，０００ｄｔｅｘの太繊度のトウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振込みながら、トウ梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させ、トウ梱包容器の折り返し地点ごとに振込まれたトウに対してプレスを行い圧縮される方法にて、トウをシュートの揺動方向の容器寸法が７２０ｍｍ、トウ梱包容器の往復動方向の容器寸法が７２０ｍｍ、容器高さが１０００ｍｍであるトウ梱包容器に振込んだ。表２に、トウの収納速度、トウ梱包容器の速度を変更することで、隣接して収納されるトウピッチＰを、一定のトウ幅Ｔ（７０ｍｍ）に対して、０．６×Ｔ、１．２９×Ｔ、０．２６×Ｔとして振込みを行い、トウ梱包容器に振込まれたトウの梱包重量及び収納嵩比重と解舒したときの状態を示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２から理解できるように、本発明において、隣接して収納されるトウピッチＰを０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの範囲に設定することにより、トウの収納嵩比重を比較例３と比較して増大することができるとともに、解舒状態は良好となる。逆にトウピッチＰが０．５×Ｔよりも小さいと収納嵩比重が小さくなり、解舒状態も悪化することが分かる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 小トウ
２ 大繊度のトウ
１０ 乾燥工程
１１ 乾燥ロール
１２ 水槽
１３ タッチロール
２０ 単繊維交絡工程
２１ 偏平ノズル
３０ トウ寄せ工程
３１ 湾曲部材
４０ トウ送出し部
４１ フィードロール
４２ ガイドロール
５０ トウ振込機導入部
５１ 変向ロール
６０ トウ振込機
６１ ギアロール
６２ （トウ振込み）シュート
６２’ ブラケット
６２ａ トウ導入開口部
６２ｂ 中間部
６２ｃ トウ振出し開口部
６２ｄ シュート本体
６２ｄ’ 延長シュート
６２″ 給気部
６３ トウ梱包容器
６４ 容器往復駆動コンベア
６４ａ 回転ロール
６４ｂ 支持フレーム
６４ｃ 光電管式検出器
６５ プレス装置
６５ａ 多段シリンダー
６５ｂ プレス部材
６５ｂ’ 補強壁
６５ｂ″ 傾斜壁
６６ 補助部材
６６ａ 嵌着部
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素繊維の製造工程において、炭素繊維の前駆体である複数本の紡出繊維を集束して得られる前駆体トウを梱包容器に収納するときの炭素繊維前駆体トウの収納方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、炭素繊維の製造においては、品質を高めつつ、コストダウンを図り、同時に生産性を高めるために、フィラメント数が５０，０００以上の太い炭素繊維前駆体トウが採用され、このトウを振り落としながら梱包容器に梱包される。しかしながら、前記方法によるトウの収納状態によっては、収納状態からトウを解舒する際に撚りが入ることで品質を落としたり、収納状態は良好であっても収納嵩比重が低いことから生産性を落とすことがあった。
【０００３】
例えば、特開昭５１−４９９１４号公報（特許文献１）によると、複数本の紡出糸条を集束した後、シュートを通して該シュートの下方に配されたトウ梱包容器に、前記シュート又は梱包容器を前後左右にトラバース運動させながらトウを収納している。前記シュート又は梱包容器の前後方向及び左右方向のトラバース運動のうちどちらか一方のトラバース運動を他のトラバース運動よりも大きい速度でトラバースさせる。更に、前記大きい速度のトラバース運動を折返し点で一時的に休止させると共に、各層毎に前記大きい速度のトラバース運動の方向を９０°切換えることによって、碁盤目状に集束糸条を収納している。
【０００４】
このようにトウを碁盤目状に収納することによって、トウが梱包容器の内部全体に平均して収納でき、積み崩れ防止、収納嵩比重の増加につなげることができるものの、トウの収納方向が交差しているがために、トウを解舒する際に撚りが入りやすく、その結果、焼成工程において糸切れが発生しやすくなり、また装置自身の構造も複雑であってコストアップの一因ともなっている。
【０００５】
また、上記特許文献１とは別に、トウ梱包容器の内部全体に平均してトウが収納でき、積み崩れが防止され、収納嵩比重が増加する炭素繊維前駆体トウの収納方法が、本願出願人によっても先に提案されている。その概要は、総繊度が４８，０００ｄｔｅｘ〜７２，００００ｄｔｅｘの太繊度の炭素繊維前駆体トウ並びに耐炎繊維前駆体トウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振り込み梱包する方法であって、前記トウの収納嵩比重が３４０ｋｇ/ ｍ3 以上となるように、トウの振込み初期段階からトウ梱包容器の折り返し地点ごとに振込みトウに対してプレスを行なって前記トウ梱包容器に梱包するというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−４９９１４号公報
【特許文献２】特開２００５−１５９３９号公報
【特許文献３】特開２００６−１７６３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って、本発明の目的は、トウ梱包容器に収納状態にある炭素繊維前駆体トウを、その収納状態からトウを解舒する際に撚りが入らず、以降の焼成工程中の糸切れが低減でき、
しかも収納時の嵩比重が高く、炭素繊維の生産性の向上が更に図れる炭素繊維前駆体トウの収納方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、本発明にあっては偏平形態をした総繊度が１８，０００ｄｅｘ〜２１０，０００ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体トウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振り込みながら、トウ梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させて、トウ梱包容器の折り返し地点ごとに振り込まれたトウにプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウのトウ梱包容器への収納方法であって、
前記トウのトウ幅方向はトウ梱包容器が往復動する方向であり、
前記トウ梱包容器内の隣接するトウの折り返し地点間のピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを、
（１）総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を、
（２）総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を、
それぞれ満足することを特徴とする炭素繊維前駆体トウの収納方法を基本構成としている。
本発明は、先に提案された上記特許文献２及び３に開示された炭素繊維前駆体トウの収納方法を更に発展させたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、トウを碁盤目状に交差することなく振込むため、トウを解舒する際に撚りが入りにくくなるとともに、更に振り込まれるトウの折り返し地点間のピッチＰとトウ幅Ｔとの間で、上記関係を満足させる上記特徴的構成を備えていることにより、トウ梱包容器への収納嵩比重を容易に増加させることができ、振り込まれたトウ同士の絡みも減らすことができるため、良好にトウを解舒することができ、結果として上記特許文献２及び３に開示された炭素繊維前駆体トウの収納方法以上に炭素繊維の生産性を大幅に高めるとともに、品質も一段と向上する。
【００１０】
総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにおいては、トウピッチＰが１．５×Ｔより小さい場合には、プレスを行った際に、トウ幅が狭いため、シート状に振り込まれたトウが裏返しになったり、横の方に跳ばされたりして収納状態が悪化するとともに、トウ同士の重なりも大きくなるため、トウの収納嵩比重が小さくなり、炭素繊維の生産性が悪くなる。また、トウピッチＰが３．０×Ｔより大きい場合には、トウの収納嵩比重は大きくなるが、トウピッチ間に次に積層されるトウが入り込むことでトウ同士の絡みが増え、良好にトウを解舒することができなくなる。
【００１１】
総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにおいては、トウピッチＰが０．５×Ｔより小さい場合には、トウ幅が広いため、隣接するトウ同士の重なりが大きくなり、トウの収納嵩比重が小さくなって炭素繊維の生産性が悪くなる。また、トウピッチＰが２．０×Ｔより大きい場合には、トウ梱包容器を往復動させるコンベアの速度を速くする必要があるが、トウ梱包容器の往復動方向の両端に振り込まれたトウをプレスすることが困難となり、その結果、両端が盛り上り、中央部がへこんだ凹型の収納状態となり、梱包途中に両端のトウが崩れることで、収納されたトウ同士の絡みが増え解舒時に撚りが発生したり、収納嵩比重が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の炭素繊維前駆体トウの代表的な梱包工程を概略で示す工程説明図である。
【図２】本実施形態による炭素繊維前駆体トウの収納状態を模式的に示す平面図である。
【図３】本実施形態による大繊度のトウをトウ導入部に送りだすトウ送出し部を斜め前面から見た立体図である。
【図４】本実施形態に適用されるトウ導入部及びトウ振込機の外観の一例を示す立体図である。
【図５】本実施形態に適用されるトウ振込みシュートの構造例を示す立体図である。
【図６】同トウ振込みシュートの変形例を示す部分正面図である。
【図７】同変形例に適用される延長シュートの構造を示す立体図である。
【図８】本実施例に適用される容器往復駆動コンベアの構造例を示す立体図である。
【図９】本実施例に適用されるプレス装置の構造例を示す立体図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ〜２１０，０００ｄｔｅｘの繊度からなる炭素繊維前駆体トウの梱包方法、その方法を実施するための梱包装置及びその梱包に使用するトウ梱包容器の好適な実施形態を、上記特許文献３の記載を踏まえて図面を参照しながら具体的に説明する。
【００１４】
図１は本発明の代表的な実施形態に係る紡糸工程に続いて炭素繊維前駆体トウ並びに耐炎繊維前駆体トウを梱包する梱包工程の全体を概略で示す工程説明図である。
本実施形態によれば、上記特許文献３の記載と同様に、湿式紡糸にて得られる単糸繊度１．２ｄｔｅｘ、フィラメント数５０，０００本のアクリル繊維の集合体からなる小トウ１を３本並列させた状態で複数の乾燥ロール１１が並列する乾燥工程１０に連続して導入して乾燥させる。その後、同乾燥工程１０のトウ導出口の直前に配された水槽１２の中にタッチロール１３の一部を浸漬したタッチロール方式の水分付与手段をもって、小トウ１に１〜５ｗｔ％の水分を付与する。本実施形態にあっては、前述のように小トウに水分を付与しているが、水分付与を必ずしも行わなくてもよい。
【００１５】
トウに水分を付与する時期は、集束して太繊度トウとなる前の小トウ１を偏平化する段階で付与することが望ましいが、これに限定されず、例えば小トウ１を集束して大繊度トウ２を形成した後にトウへの水分付与を行うこともできる。
【００１６】
上述のようにして水分が付与された３本の小トウ１は、一旦そのトウ幅が均等になるように狭められ、それぞれが独立して次工程である小トウの構成繊維フィラメント同士を交絡させる単繊維交絡工程２０へと同時に送り込まれる。この単繊維交絡工程２０には、並列して同時に送り込まれた３本の小トウ１は、それぞれ独立して配された前記各偏平ノズル２１の間の間隙に導入され、そこでエアが吹き付けられて小トウごとに、その構成フィラメントを交絡させる。本実施形態にあっても、上記特許文献３と同様、吹き付けるエア圧を１００ｋＰａに設定しており、同時に各小トウ１の張力を７００ｇとなるように張力制御している。
【００１７】
単繊維交絡工程２０にて、それぞれに単糸交絡がなされた小トウ１は、図１に示すトウ寄せ工程３０に導入されて、湾曲部材３１の凹状湾曲面に沿って各小トウが中央へと引き寄せられて１５０，０００本の構成フィラメントからなる一枚の偏平化した大繊度のトウ２とされたのち図示せぬ交絡装置により隣接小トウ間の構成フィラメント同士が交絡され、次工程であるトウ振込機導入部５０へと送られる。なお本発明にあっては、前記トウ寄せ工程３０、湾曲部材３１及び図示せぬ交絡装置により隣接小トウ間の構成フィラメント同士を交絡させる工程を省略することもできる。
【００１８】
前記トウ振込機導入部５０と前記トウ寄せ工程３０との間には、図１及び図３に示すように、複数のフィードロール４１を備えたトウ送出し部４０が配されており、前記フィー
ドロール４１によるフィード量を制御して、上記単繊維交絡工程２０における小トウ１の張力を制御している。トウ寄せ工程３０にて一本となった大繊度のトウ２は、複数のガイドロール４２に案内されてほぼ水平に走行し、前記トウ振込機導入部５０にて変向ロール５１に案内されて垂直下方へと向きを変え、直下に設置されたトウ振込機６０の一対のギアロール６１間へと送り込まれる。
【００１９】
前記トウ振込機６０は、図４及び図５に示すように、左右一対の前記ギアロール６１と、同一対のギアロール６１の間のトウ送出し位置の直下にトウ導入開口部６２ａを対向させるとともに、その上端のトウ導入開口部６２ａの近傍を揺動中心として、全体が同一鉛直面内を揺動可能に支承されたトウ振込みシュート６２と、同トウ振込みシュート６２の下方にあってトウ梱包容器６３の載置位置に配され、同トウ振込みシュート６２の揺動方向と直交する方向にトウ梱包容器６３を往復動させる容器往復駆動コンベア６４と、前記トウ梱包容器６３の往復動折返し位置のそれぞれ上方に配された前後一対のプレス装置６５とを備えている。
【００２０】
上記トウ振込みシュート６２は、ステンレス、アルミ合金、銅合金などの金属板が使われ、同金属板をプレス加工したのち溶接などによって製作される方形筒体からなる。本実施例によれば、図５に示すように、同トウ振込みシュート６２のトウ導入開口部６２ａの開口断面は正方形に近く、その中間部６２ｂの開口断面はシュート６２の揺動方向の内壁間隔を揺動方向に直交する方向の間隙の略１／２と狭めた矩形状をなしており、更にその下端部のトウ振出し開口部６２ｃの開口断面を前記矩形状の中間部開口断面よりも更に薄くして、トウ導入開口部６２ａ、中間部６２ｂ、トウ振出し開口部６２ｃへと連続して、その方形の開口断面をシュート６２の揺動方向に順次薄くしている。
【００２１】
因みに、本実施形態にあっても、上記特許文献３の記載と同様に、前記トウ導入開口部６２ａのトウ幅方向及びトウ厚み方向の開口幅は双方ともに１５０ｍｍであるが、中間部６２ｂでの前記トウ幅方向及びトウ厚み方向の開口幅はそれぞれ１００ｍｍ、４５ｍｍに縮小し、さらにトウ振出し開口部６２ｃではそのトウ厚み方向の開口幅は３０ｍｍとしている。この場合、シュート６２の中間部６２ｂ及びトウ振出し開口部６２ｃにおけるトウ幅方向の長さは、シュート６２に導入されるトウの幅の略２倍に設定して幅方向に余裕を持たせている。
【００２２】
さらに好ましい変形例として、図６及び図７に示すように、均等な矩形断面を有するシュート本体６２ｄの開口部に延長シュート６２ｄ’を設けることができる。この場合に延長シュート６２ｄ’の上端部形状は、そのトウの幅方向内寸をトウ幅の３倍程度とし、また、トウ厚み方向の開口寸法を振り込み側に向けて残減させて、略３０ｍｍとすることが好ましい。このような形状をもつ延長シュート６２ｄ’をシュート本体６２ｄの開口部に設けることにより、後述するシュート内を走行するトウ２に振り出し方向へ引張力を付与するエアカーテン状の空気流を作り出すための図示せぬ引張力付与手段となる給気部を設けることが可能となる。これにより、トウ２を振込みシュート６２内で詰まらせることなく円滑に走行させて、延長シュート６２ｄ’から安定して振り出すことができる。
【００２３】
このように、シュート６２のトウ振出し端において矩形開口をトウ幅方向で変えることなく、揺動方向（トウ厚み方向）で薄く形成するため、シュート６２の内部を走行するトウ２の捩じれが防止でき、下方に振り出されるときもトウは捩じれずに、テープ状の偏平形態を保持できる。更に図４に示すように、シュート６２内を走行するトウ２に振り出し方向へ引っ張り力を付与するために、シュート６２のトウ導入開口部にシュート内部に向けて空気流をつくり出す給気部６２″を設けている。この給気部６２″に代えて、シュート６２のトウ振出し開口部の近傍に振り出し方向に向けてエアカーテン状の空気流を作り出す給気部を設けることもできる。このシュート６２を大繊度のトウ２が通過するときに
、シュート６２内でトウ２が摩擦による損傷を受けないようにシュート６２の内面にはバフ研磨仕上げが施されているとよい。
【００２４】
また、本実施形態によるトウ振込みシュート６２は、図２及び図４に示すように、同シュート６２の揺動を前後方向Ｙとするとき、その左右側面のうちの一側面の上端に板材からなるブラケット６２’の下半部を溶接などにより固設しておき、同ブラケット６２’の上半部の中央部が図示せぬ駆動源によって駆動回転する回転軸にカムなどの揺動機構を介して結合され、前記ブラケット６２’が前記回転軸の軸線上を揺動中心として所要の揺動幅でシュート６２の全体を揺動させる。このときのシュート６２のトウ振出し開口部の揺動幅は下方に配されるトウ梱包容器６３の振込方向の内寸とほぼ一致させている。その揺動機構は、前述のごとくカムやリンク機構など公知の機構が採用できる。また、サーボモーターによって直接往復動の幅を制御してもよい。すなわち、ギアロール６１を通して下方に送り出される大繊度のトウ２は、トウ振込みシュート６２に導入されるが、このとき前記シュート６２のトウ導入開口部６２ａから先端のトウ振出し開口部６２ｃに到る全体がブラケット６２’を介して同一方向に揺動されるようになるため、同シュート６２の内部を円滑に走行する。
【００２５】
容器往復駆動コンベア６４は、上記特許文献３の記載と同様、図４及び図８に示すようにロールコンベアからなり、前記シュート６２の揺動方向と直交する方向に複数の並列する回転ロール６４ａが同一水平面上に配されている。これらの回転ロール６４ａは、例えば図示せぬ単一の駆動軸により往復回転する駆動ロールのロール軸端に固設された同じく図示せぬチェーンホイールを介して過の従動ロールの軸端に固設されたチェーンホイールと図示せぬチェーンを介して連結され、同一方向に同調して回転する。本実施形態にあっては、前記回転ロール６４ａの支持フレーム６４ｂの一部に光電管式検出器６４ｃが配されており、これにより容器往復駆動コンベア６４上を移送されるトウ梱包容器６３の所定位置への到達を検出し、その検出信号が図示せぬ制御部に送られて、その信号を受けて同制御部からの指令により前記回転ロール６４ａの駆動源を反転させ、所定の位置でトウ梱包容器６３を折り返させて、これを繰り返す。
【００２６】
また本実施形態にあっては、図４に示すように前記トウ梱包容器６３の往復動の各折返し位置のそれぞれ上方にあって、シュート６２から振込まれるトウ２を挟んで前後に一対のプレス装置６５が配されている。これらのプレス装置６５は、図９に拡大して示すように、それぞれが多段シリンダー６５ａと、各多段シリンダー６５ａの伸縮端を中央部に固設した板材からなるプレス部材６５ｂとを備えている。多段シリンダー６５ａは所要のストローク長を確保するとともにシリンダー全体の長さをコンパクト化するのに適している。本発明では、プレス装置６５によるプレスは大型のトウ梱包容器６３であってもトウ２を振込む初期段階から行われるため、また同時に次第に上昇するトウの振込み面に追従させる必要があるため、特にシリンダー６５ａによる伸縮ストロークを通常よりも長くする必要がある。本実施例によれば、２段シリンダー６５ａを採用して、こうした点に対応させている。さらにプレスする際にトウ梱包容器６３がトウ２の振込み方向に直交させて往復させており、プレスしている時間もトウ梱包容器が往復動をしている。このため、トウ梱包容器にプレス装置を追従させるために、プレス装置取り付け部が、トウ梱包容器往復動と同じ方向に揺動可能なヒンジ機構により取り付けられていることがより好ましい。
【００２７】
前記プレス部材６５ｂは、図２及び図９に示すように、前記トウ梱包容器６３の底部形状と略同一の形状をもつ金属製板材から製作されている。同金属製板材の周縁部の強度と剛性を確保すべく、その周縁には補強壁６５ｂ’が直立して立設されており、前記金属製板材の下面及び補強壁６５ｂ’の外面はバフ研磨仕上げがなされて容器内のトウ２に対するプレス時の毛羽などが発生することを防止している。また、特に本実施例では、前後に配された一対の前記プレス部材６５ｂの対向する一側面には互いに離間する方向に斜めに
立ち上がる傾斜壁６５ｂ″を有している。この傾斜壁６５ｂ″は、各プレス部材６５ｂが交互に作動するとき、シュート６２から引き続き振込まれるトウ２がプレス装置６５の作動側領域に入り込まないように、トウ２を振込み側へと向かわせるための壁面を構成している。
【００２８】
すなわち本実施形態にあっても、上記特許文献３の記載と同様に、トウ２をトウ梱包容器６３に振込むとき、トウ２の振込み開始時からプレスを行っており、そのプレスと同時にトウ梱包容器６３の半部にてトウ２の振込みが続行している。そのプレスのタイミングはトウ梱包容器６３の各折返し時において反対側の半部にて行うようにしている。このときの位置検出は、既述したとおり光電管式検出器６４ｃにて検出している。トウ梱包容器６３の折返し位置にて一方のプレス部材６５ｂが作動するときに、他方のプレス部材６５ｂは上方の待機位置にあるが、このとき同時に待機するプレス部材６５ｂの側では引き続きトウ２の振込みが行われている。このとき、プレス側にトウ２が入り込まないようにプレス側のプレス部材６５の前記傾斜壁６５ｂ″をもって振込まれてくるトウ２を振込み側へと確実に向かわせる。
【００２９】
前記プレス部材６５ｂはステンレス製の多孔板にて製作するとよい。これは、プレス部材６５ｂが下降してトウ２をプレスする際に、空気の抜けを促し、風圧による糸条の乱れを防止することと、プレスするトウ２のフィラメント間に存在するするエアを抜くためである。その開口率は２０〜４０％であることが好ましい。また、その孔径は、トウ２が入り込まないように５〜１５ｍｍに設定する。因みに本実施例では孔径を１０ｍｍとして、ピッチを１７．５ｍｍ、開孔率３０％で千鳥配列としており、そのプレス面にはバフ研磨にて仕上げ加工が施されてトウ２の引っ掛かりをなくしている。
【００３０】
本実施例では、トウ２をトウ梱包容器６３の隅々まで均等に振込むため、既述したようにシュート６２の先端揺動幅をトウ梱包容器６３の内寸と同じにしている。そのため、トウ２の振込み面が上昇してくるとトウ梱包容器６３の上端からトウ２が外側に溢れる可能性がある。そこで、本実施例では矩形開口面をもつトウ梱包容器６３の上端開口部に、図８に示すように上方に向けてテーパ状に拡がり、さらにトウ梱包容器６３の上端開口部の内側に密嵌するフランジ状の嵌着部６６ａをもつ補助部材６６を予め用意している。この補助部材６６の材質も、上記プレス部材６５ｂと同様に、内面をバフ研磨仕上げしたステンレス製としている。この補助部材６６を容器上端部に嵌着することにより、シュート６２の揺動に伴うトウ２の溢れを防止するとともに、プレス後にトウ梱包容器６３の上端を越えてトウ２を充填できる。すなわち、本補助部材６６を取り付けることにより、見掛けの容器深さを深くでき、その結果、プレス前はトウ梱包容器６３の上端開口面よりもトウ２を高く詰め込むことができ、トウ２が容器外に溢れるのを防止する。しかも、トウ２の収納終了後には、図示せぬ緩衝材を介して圧縮梱包されるため、容器内のトウの収納嵩比重をより高くすることができる。
【００３１】
本発明の梱包方法に使用されるトウ梱包容器６３の好ましい態様については、上記特許文献３に記載されたトウ梱包容器に倣っているため、ここでのトウ梱包容器６３に関する具体的な説明は割愛する。
【００３２】
ここで、本発明にあっては、偏平形態をした１８，０００ｄｔｅｘ以上、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の総繊度が比較的細い繊度から極めて太い繊度までの範囲にある炭素繊維前駆体トウ２を揺動シュートを介してトウ梱包容器に振込みながら、トウ梱包容器６３をシュート６２の揺動方向Ｙと直交する方向Ｘに往復動させて、トウ梱包容器６３の折り返し地点ごとに振込まれたトウ２にプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウ２のトウ梱包容器６３へと収納する。本発明者は、多くの検討と実験、試験を繰り返した結果、炭素繊維前駆体トウ２をトウ梱包容器６３へと収納するとき、トウ２の収納嵩比重と収納形態に
ついて、トウ２の総繊度が大きく影響し、その総繊度の大きさに応じて、図２に示すように、トウ２の折り返し地点における隣接して収納されるトウ間のトウピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを適切に変更する必要があることを知った。
【００３３】
また同時に、トウピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）との関係は、トウ２の総繊度を比較的細い１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の範囲と、太い７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の範囲とに分けて行う必要があり、それぞれの総繊度の範囲のトウ２について、所定の関係式を満足すれば、上記特許文献２や３に記載された収納嵩比重よりも高い収納嵩比重をもって同様のトウ梱包容器６３に収納が可能となり、しかも型崩れがなく解舒撚りが極めて少ないトウ２が得られることを知った。
【００３４】
すなわち、総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の範囲にある比較的細い炭素繊維前駆体トウ２にあっては、式１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を満たし、総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の範囲にある太い炭素繊維前駆体トウにあっては、式０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を満たすことにより、上述の収納嵩比重を更に上げるだけでなく、トウ同士の絡み合いがなく、トウをトウ梱包容器から引き出すときに生じやすい解舒撚りの発生もなく、高品位の炭素繊維を高い生産性の下で安定して製造することができるようになる。
【００３５】
総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の比較的繊度の細い炭素繊維前駆体トウ２にあっては、図２に示すトウピッチＰとトウ幅Ｔとの関係が、トウピッチＰがトウ幅Ｔの１．５倍よりも小さいと、上述のプレスを行ったときトウ幅Ｔが狭いため、シート状に振込まれたトウ２が裏返しになったり、横の方に跳ばされたりして収納状態が悪化するとともに、トウ同士の重なりも大きくなり、結果的にトウ２の収納嵩比重が小さくなるだけでなく、解舒撚りが生じたり、炭素繊維の生産性を低下させてしまう。一方、トウピッチＰがトウ幅Ｔの３倍よりも大きくなると、トウ２の収納嵩比重は大きくなるものの、トウピッチＰの間に次に積層されるトウ２が入り込むことによってトウ同士の絡み合いが増え、良好にトウを解舒することができなくなる。
【００３６】
一方、総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の太い繊度の炭素繊維前駆体トウ２にあっては、トウ幅Ｔが広くなるため、トウピッチＰがトウ幅Ｔの半分より小さいと、隣接するトウ同士の重なりが大きくなり、トウ２の収納嵩比重が小さくなって炭素繊維の生産性を悪化させる。また、トウピッチＰがトウ幅Ｔの２．０倍より大きい場合には、トウ梱包容器６３を往復動させる容器往復駆動コンベア６４（図４及び図８参照）の速度を速くする必要があり、トウ梱包容器の往復動方向Ｘの両端に振込まれたトウ２をプレスすることが困難となる。その結果、トウ２の折り返し地点における両端が盛り上り、中央部がへこんだ凹型の収納状態となり、梱包途中に両端のトウが崩れやすくなり、収納されたトウ同士の絡みが増え解舒時に撚りが発生したり、収納嵩比重が小さくなってしまう。
【００３７】
このように、炭素繊維前駆体トウ２の総繊度が、１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の比較的細い繊度である場合と、７２，０００ｄｔｅｘより太く、２１０，０００ｄｔｅｘの太い繊度にある場合とでは、それぞれに一長一短があることから、それらに深く影響する上記トウピッチＰとトウ幅Ｔとの関係を、それぞれ上記式を満足しなければならない。
【００３８】
本発明の梱包方法によって、総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ〜２１０，０００ｄｔｅｘの繊度のトウをトウ梱包容器に、上記特許文献２及び３に開示された収納嵩比重以上の嵩比重をもって極めて大量のトウを所定の大きさのトウ梱包容器にコンパクトに梱包するこ
とができ、しかも解舒撚りが発生せず、収納崩れも生じることなくトウを整然と振込むことができるようになる。このため、例えばその後に行われる焼成工程などの炭素繊維製造工程への前記前駆体トウの運送を効率的に行うことができるようになり、また炭素繊維製造工程におけるトウをトウ梱包容器から引き出し解舒するときも品質の高いトウが得られて歩留りが高くなり、炭素繊維の生産性がより向上でき、炭素繊維の大幅なコストダウンが実現できる。
以下、本発明を更に具体的な実施例に基づいて詳しく説明する。
【００３９】
（実施例１及び比較例１，２）
繊度６０，０００ｄｔｅｘの総繊度が比較的細い炭素繊維前駆体トウを、上述と同様の方法にて、シュートの揺動方向の寸法が７２０ｍｍ、容器の往復動方向の寸法が１１００ｍｍ、高さが１０００ｍｍからなるトウ梱包容器に振込んだ。
【００４０】
表１に、隣接して収納されるトウピッチＰを、一定のトウ幅Ｔ（２０ｍｍ）に対して、１．７７×Ｔ、１．３×Ｔ、３．２×Ｔとしてシュートを通して前記トウ梱包容器に振込み、トウ梱包容器に振込まれたトウの梱包重量及び収納嵩比重と解舒したときの状態を示す。
【００４１】
【表１】
【００４２】
この表１から理解できるように、本発明において、隣接して折り返し収納されるトウピッチＰを１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの範囲に設定することにより、トウの収納嵩比重は大きくなるとともに、解舒状態は良好となる。逆に、トウピッチＰが１．５×Ｔよりも小さいと収納嵩比重は小さくなるとともに、解舒する際に撚りが発生する。また、トウピッチＰが３．０×Ｔよりも大きいと収納嵩比重は大きくなるが、解舒する際にトウ同士の絡みにより、撚りが発生する。
【００４３】
（実施例２，３及び比較例３）
繊度６０，０００ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体の小トウを３本合糸し、一枚の偏平化した１８０，０００ｄｔｅｘの太繊度のトウを揺動シュートを介してトウ梱包容器に振込みながら、トウ梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させ、トウ梱包容器の折り返し地点ごとに振込まれたトウに対してプレスを行い圧縮される方法にて、トウをシュートの揺動方向の容器寸法が７２０ｍｍ、トウ梱包容器の往復動方向の容器寸法が７２０ｍｍ、容器高さが１０００ｍｍであるトウ梱包容器に振込んだ。表２に、トウの収納速度、トウ梱包容器の速度を変更することで、隣接して収納されるトウピッチＰを、一定のトウ幅Ｔ（７０ｍｍ）に対して、０．６×Ｔ、１．２９×Ｔ、０．２６×Ｔとして振込みを行い、トウ梱包容器に振込まれたトウの梱包重量及び収納嵩比重と解舒したときの状態を示す。
【００４４】
【表２】
【００４５】
表２から理解できるように、本発明において、隣接して収納されるトウピッチＰを０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの範囲に設定することにより、トウの収納嵩比重を比較例３と比較して増大することができるとともに、解舒状態は良好となる。逆にトウピッチＰが０．５×Ｔよりも小さいと収納嵩比重が小さくなり、解舒状態も悪化することが分かる。
【符号の説明】
【００４６】
１ 小トウ
２ 大繊度のトウ
１０ 乾燥工程
１１ 乾燥ロール
１２ 水槽
１３ タッチロール
２０ 単繊維交絡工程
２１ 偏平ノズル
３０ トウ寄せ工程
３１ 湾曲部材
４０ トウ送出し部
４１ フィードロール
４２ ガイドロール
５０ トウ振込機導入部
５１ 変向ロール
６０ トウ振込機
６１ ギアロール
６２ （トウ振込み）シュート
６２’ ブラケット
６２ａ トウ導入開口部
６２ｂ 中間部
６２ｃ トウ振出し開口部
６２ｄ シュート本体
６２ｄ’ 延長シュート
６２″ 給気部
６３ トウ梱包容器
６４ 容器往復駆動コンベア
６４ａ 回転ロール
６４ｂ 支持フレーム
６４ｃ 光電管式検出器
６５ プレス装置
６５ａ 多段シリンダー
６５ｂ プレス部材
６５ｂ’ 補強壁
６５ｂ″ 傾斜壁
６６ 補助部材
６６ａ 嵌着部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平形態をした総繊度が１８，０００〜２１０，０００ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体トウを揺動シュートを介して梱包容器に振り込みながら、梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させて、梱包容器の折り返し地点ごとに振り込まれたトウにプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウの梱包容器への収納方法であって、
前記トウのトウ幅方向は梱包容器が往復動する方向であり、
前記梱包容器内の隣接するトウの折り返し地点間のピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを、
（１）総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を、
（２）総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を、
それぞれ満足させることを特徴とする炭素繊維前駆体トウの収納方法。
【請求項１】
偏平形態をした総繊度が１８，０００〜２１０，０００ｄｔｅｘの炭素繊維前駆体トウを揺動シュートを介して梱包容器に振り込みながら、梱包容器をシュートの揺動方向と直交する方向に往復動させて、梱包容器の折り返し地点ごとに振り込まれたトウにプレスを行い圧縮する炭素繊維前駆体トウの梱包容器への収納方法であって、
前記トウのトウ幅方向は梱包容器が往復動する方向であり、
前記梱包容器内の隣接するトウの折り返し地点間のピッチＰ（ｍｍ）とトウ幅Ｔ（ｍｍ）とを、
（１）総繊度が１８，０００ｄｔｅｘ以上、７２，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、１．５×Ｔ≦Ｐ≦３．０×Ｔの関係を、
（２）総繊度が７２，０００ｄｔｅｘより大きく、２１０，０００ｄｔｅｘ以下の炭素繊維前駆体トウにあっては、０．５×Ｔ≦Ｐ≦２．０×Ｔの関係を、
それぞれ満足させることを特徴とする炭素繊維前駆体トウの収納方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１８８７７３（Ｐ２０１２−１８８７７３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５２０２２（Ｐ２０１１−５２０２２）
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月４日（２０１２．１０．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月９日（２０１１．３．９）
【出願人】（０００００６０３５）三菱レイヨン株式会社 (2,875)
【Ｆターム（参考）】
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