CN1934303B - 各向同性沥青系碳纤维细纱、使用了该细纱的复合丝和织物及它们的制造方法 - Google Patents

各向同性沥青系碳纤维细纱、使用了该细纱的复合丝和织物及它们的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，该方法包括下述的工序：在各向同性沥青系碳纤维细纱的表面卷绕水溶性聚合物纤维，得到复合丝的工序；对上述复合丝进行织造，得到复合丝织物的工序；和从上述复合丝织物中除去上述水溶性聚合物纤维，得到各向同性沥青系碳纤维细纱织物的工序。

Description

各向同性沥青系碳纤维细纱、使用了该细纱的复合丝和织物及它们的制造方法
技术领域
本发明涉及一种以各向同性沥青系碳纤维为原料的碳纤维细纱、使用了该细纱的复合丝和织物、以及它们的制造方法。
背景技术
碳纤维，主要使用的有以丙烯酸纤维(PAN纤维)为原料的PAN系碳纤维、和以沥青为原料的沥青系碳纤维。其中，就PAN系碳纤维而言，由于短纤维难以得到抗拉强度高的细纱，因此主要以长纤维的形态被利用，仅浸渍上浆剂，就可以使用高速织机、用于织物。可是，其织物虽然在性能方面较好，但由于价格高昂等原因，存在其用途受到限制的问题。
另一方面，在沥青系的碳纤维中，有各向异性沥青系碳纤维和各向同性沥青系碳纤维，各向异性沥青系碳纤维，由于具有结晶完全性和六角网平面的在纤维轴向上的高取向结构，因此弹性模量高、柔软性不足，因此存在难以利用高速织机进行织造的问题。
另外，各向同性沥青系碳纤维，一般以廉价的、且生产率良好的短纤维的形式来制造，在纺纱工序中，因为其弹性模量比各向异性沥青系碳纤维低，因此短纤维间的交织较好，但是单纤维的抗拉强力低，对弯曲、扭转很脆，与棉线等比较，其捻数也少，因此不能成为抗拉强力高的细纱。
因此，利用高速织机进行织造时，如果仅浸渍了上浆剂，会发生细纱切断等的不良情况，因此很难进行。因此，以往只好使用低速梭织机来制造织物。
此外，各向同性沥青系碳纤维细纱，由于构成它的短纤维端易成为毛茸，所以存在下述问题：通过纺纱或纺织工序，因与引导器、辊等摩擦而使毛茸破碎，容易飞散，破碎的碳纤维的粉尘在工厂内以粉尘的形式四处飞扬，严重恶化了操作环境。
另外，现有的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，通过对上述短纤维进行纺纱，然后使用低速梭织机对该细纱进行织造来获得，由于一般为了形成具有可织造的强力的细纱而增加纤维数目，因此使用粗直径的细纱。因此，所得到的织物的挠性差，复杂形状的部件的成型困难，因此存在其用途受到限制的问题。
在这种情况下，例如，在特开2002-54039号公报(文献1)中公开了一种无捻纱，其是在实质上无捻的纤维束的外周螺旋状地卷绕由阳离子染料可染聚酯构成的加强纱而得的，在该说明书中(第0016段)，记载了“上述长丝可在碱性水溶液中溶解，但在水中不溶解。因此，本发明的无捻纱在纺织结束为止的制造工艺中，可自由采用水系的工序”。但是，即使是这样的现有文献所记载的方法，也并没有充分解决各向同性沥青系碳纤维细纱及其织物的上述课题。
发明内容
本发明是鉴于上述现有技术存在的课题来进行的，本发明的目的(第一目的)是提供一种使用了各向同性沥青系碳纤维细纱的复合丝、织物及其制造方法，其中的各向同性沥青系碳纤维细纱可充分防止高速织造时产生断头，可以进行高速织造，而且防止制造时的发生粉尘，使操作环境也得以改善。
本发明的其他目的(第二目的)是提供一种适合于各向同性沥青系碳纤维细纱织物的原丝的各向同性沥青系碳纤维细纱及其制造方法，该各向同性沥青系碳纤维细纱可充分防止高速织造时的断头的发生，可进行高速织造，而且防止制造时发生粉尘，使操作环境也得以改善。
本发明者们为了实现上述目的，反复进行了深入研究，结果发现，在获得包含各向同性沥青系碳纤维细纱的复合丝和使用了该复合丝的织物时，通过在细纱表面卷绕水溶性聚合物纤维，织造后溶解除去水溶性聚合物纤维，可以实现上述第一目的，从而完成了本发明。
另外，本发明者们发现，通过从对各向同性沥青系碳纤维纱条进行纺纱所得到的各向同性沥青系碳纤维细纱中，用特定的方法来除去微细碳纤维及其集合体，将细纱中包含的微细碳纤维集合体的大小和数目控制在规定值以下，可以实现上述第二目的，从而完成了本发明。
本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，是对具备各向同性沥青系碳纤维细纱和卷绕在上述细纱的表面的水溶性聚合物纤维的复合丝进行织造，从所获得的复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维而成的，并且，上述水溶性聚合物纤维包括第一水溶性聚合物纤维和第二水溶性聚合物纤维，所述第一水溶性聚合物纤维通过第一方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面，所述第二水溶性聚合物纤维通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面。
另外，本发明的复合丝，具备各向同性沥青系碳纤维细纱和卷绕在上述细纱的表面的水溶性聚合物纤维，并且，上述水溶性聚合物纤维包括第一水溶性聚合物纤维和第二水溶性聚合物纤维，所述第一水溶性聚合物纤维通过第一方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面，所述第二水溶性聚合物纤维通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面。
在本发明的上述织物和复合丝中，上述复合丝优选进一步具有在上述细纱的表面形成的糊剂层，在这种情况下，要从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维和上述糊剂。
进一步地，与本发明相关的上述水溶性聚合物纤维更优选为水溶性维尼纶纤维。
另外，本发明的上述织物和复合丝中使用的上述各向同性沥青系碳纤维细纱，优选是(1)该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下的各向同性沥青系碳纤维细纱，更优选是(2)该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍、且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的各向同性沥青系碳纤维细纱。
本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，是包括以下工序：
在各向同性沥青系碳纤维细纱的表面卷绕水溶性聚合物纤维，得到复合丝的工序、
对上述复合丝进行织造，得到复合丝织物的工序、和
从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维，得到各向同性沥青系碳纤维细纱织物的工序，并且，上述获得复合丝的工序包括通过第一方向的加捻、留有间隙地在上述细纱的表面卷绕第一水溶性聚合物纤维的工序、通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地在上述细纱的表面卷绕第二水溶性聚合物纤维的工序的方法。
在本发明的上述织物的制造方法中，优选进一步包括对上述细纱的表面赋予糊剂水溶液后进行干燥来形成糊剂层的工序，在这种情况下，在获得上述各向同性沥青系碳纤维细纱织物的工序中，要从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维和上述糊剂。
进一步地，与本发明相关的上述水溶性聚合物纤维更优选是水溶性维尼纶纤维。
另外，在本发明的上述织物的制造方法中，优选进一步包括从上述各向同性沥青系碳纤维细纱中除去微细碳纤维及其集合体的除去工序，通过该工序，优选获得(1)在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下的各向同性沥青系碳纤维细纱，更优选获得(2)在该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍、且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的各向同性沥青系碳纤维细纱。
进一步地，在本发明的上述织物的制造方法中，优选上述除去工序是选自下述(a)～(d)中的至少一种方法，
(a)使细纱与以为细纱的输送速度以上的圆周速度、沿与细纱前进方向相同的方向旋转的辊接触的方法、
(b)向细纱吹空气流的方法、
(c)水洗细纱的方法、和
(d)一边向细纱施加超声波、一边水洗的方法。
本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱，该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱底纱的平均直径的3倍以下，且最大长度为10mm以下。
作为本发明的上述细纱，更优选是该细纱中包含的最大直径为上述细纱底纱的平均直径的1.5～3.0倍且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法，是用选自下述(a)～(d)中的至少1种方法，从各向同性沥青系碳纤维细纱中除去微细碳纤维及其集合体，获得在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱底纱平均直径的3.0倍以下且最大长度为10mm以下的各向同性沥青系碳纤维细纱的方法，
(a)使细纱与以为细纱的输送速度以上的圆周速度、沿与细纱前进方向相同的方向旋转的辊接触的方法、
(b)向细纱吹空气流的方法、
(c)水洗细纱的方法、和
(d)一边向细纱施加超声波、一边水洗的方法。
在本发明的上述细纱的制造方法中，得到的各向同性沥青系碳纤维细纱，更优选是在该细纱中包含的最大直径为上述细纱底纱的平均直径的1.5～3.0倍且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
附图说明
图1为用于制造本发明的织物用复合丝的装置的概略侧视图。
图2是显示糊剂的点滴方法的概略侧视图。
图3是显示糊剂的涂布(喷雾涂布)方法的概略侧视图。
图4是显示利用空气流来除去微细碳纤维及其集合体的方法的概略侧视图。
图5是显示利用水洗和空气流来除去微细碳纤维及其集合体的方法的概略侧视图。
图6是显示利用使用了超声波的水洗和空气流来除去微细碳纤维及其集合体的方法的概略侧视图。
具体实施方式
下面就优选实施方式对本发明详细说明。
首先对本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱进行说明。即，本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱，是在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱底纱的平均直径的3.0倍以下(更优选为2.0倍以下)、且最大长度为10mm以下(更优选为7mm以下，特别优选为5mm以下)的细纱。
本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱中包含的微细碳纤维集合体的大小越小且其数量越少，则断头的次数越少，粉尘量也越少。如果使用包含最大直径超过底纱平均直径的3.0倍那样大小的微细碳纤维集合体、最大长度超过10mm那样大小的微细碳纤维集合体的各向同性沥青系碳纤维细纱，则织造时粉尘也会增多，操作环境恶化，进而也频繁发生断头。另外，织物中微细碳纤维集合体多时，则织物的外观变差，造成织物厚度不均、目付(单位面积的重量)不均。
作为本发明的上述细纱，更优选是在该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
如果这样的微细碳纤维集合体的存在率超过3个/10m，则织造时粉尘也增多，操作环境恶化，进而有容易发生断头的倾向。
另外，这种微细碳纤维集合体一般称作粒结(nep)，主要指微细碳纤维屑、毛茸等交织并进入底纱之中的物质、以及附着在底纱表面上的物质，包括制成织物后清晰地呈现粒状的物质和纤维相对于底纱非平行交织的节。
另外，如上所述，如果该微细碳纤维集合体的大小超过特定的大小、或其数量超过特定的数目，则有织造过程中会频繁发生织机停机，发生断头的倾向，作为其原因，本发明者们进行了以下推断。
即，首先，其原因是粉尘的发生，对于粉尘发生，认为是一部分上述微细碳纤维集合体从卷绕在其上的水溶性聚合物纤维的间隙呈毛茸状地飞出，在利用高速织机织造时与织机的引导器、辊接触而破碎、飞散所致。其次，在高速织造中途频繁发生织机停机其一是由于上述碳纤维复合丝断开所致，认为其原因是由于节状的上述微细碳纤维集合体的部分与织机的引导器、辊等冲击时，由冲击引起断头。其二是在上述碳纤维细纱没有断开而出现停机的情况下，认为是由于上述被破碎、并飞散的微细碳纤维的粉尘与织机露出的电路接触，引起短路，而导致织机紧急停止。
另外，本发明中使用的微细碳纤维集合体的大小和数目的值，是利用下面的方法测定出的值。即，使用游标卡尺测定与细纱的纤维方向垂直的方向的微细碳纤维集合体的尺寸，取最大值作为最大直径。另外，使用游标卡尺测定与细纱的纤维方向平行的方向的微细碳纤维集合体的尺寸(长度)，取最大值作为最大长度。然后，对于加捻的、干燥状态的长度为10m的上述细纱，计数最大直径超过底纱的平均直径的3.0倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数目。
本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱中的底纱的粗细度(纤度)，没有特别的限制，如以下详述的那样，通过在细纱表面卷绕水溶性聚合物纤维，能够使用每1000m的重量(tex)为890(8000旦尼尔)以下的各向同性沥青系碳纤维细纱，最初利用高速剑杆织机等进行织造，因此底纱的粗细度优选为30tex(270旦尼尔)～890(8000旦尼尔)左右。
接下来对本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法进行说明。即，本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法，是用选自下述的(a)～(d)中的至少1种方法，将微细碳纤维及其集合体从各向同性沥青系碳纤维细纱中除去(除去工序)，得到本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱的方法，
(a)使细纱与以为细纱的输送速度以上的圆周速度、沿与细纱前进方向相同的方向旋转的辊接触的方法、
(b)向细纱吹空气流的方法、
(c)水洗细纱的方法、
(d)一边给细纱施加超声波、一边水洗的方法。
在本发明中，对供给到该除去工序的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法，没有特别的限制，优选使用例如下述方法，即，根据特开昭62-33823号公报中记载的方法，首先制成团状的各向同性沥青系碳纤维，然后实施其后的梳棉处理、并条处理和精纺处理的方法。
即，首先，在沥青系短纤维的纺纱方法中，有利用离心力从喷嘴中喷出熔融的沥青的离心法(旋转纺纱法)；将熔融的沥青与高温高速的空气一起吹出的熔体吹塑法；使熔体吹塑法的高温高速空气形成为涡旋状，利用该旋转流进行拉伸的涡流法；和向吸气喷嘴吸引纤维以进行拉伸，在其出口以后集棉的吸气法等，也能够使用利用以上方法中任意方法所获得的束状沥青纤维和垫状沥青纤维。
另外，在特开昭62-33823号公报记载的方法中，从生产效率的观点出发，采用利用具有水平的旋转轴的离心纺纱机的熔融纺纱方法，然后按照常规的方法，将在传输带(优选可以从与沥青系纤维堆积面相反侧吸引的具有通气性的传输带)上堆积的垫状沥青纤维进行不熔化和热处理，使其碳纤维化。
上述不熔化，例如，通过在含有NO2、SO2、臭氧等氧化性气体的空气气氛中，加热至100～400℃来进行。另外，热处理通过在非氧化性气氛中，加热至700～3000℃，优选加热至900～2500℃来进行。该热处理可以以形成为细纱之前的状态进行，也可以以形成为细纱之后的状态进行。
通常，700～1000℃的热处理是在上述垫的状态下进行，高于该温度的热处理，是在对先实施了700～1000℃热处理的垫状的各向同性沥青系碳纤维进行了梳棉处理后得到的纱条的状态下进行的。
这样所形成的经过700～1000℃热处理的各向同性沥青系碳纤维垫的尺寸(根据需要调整厚度·宽度之后)，例如，单纤维直径为5～20μm，目付为0.1～0.6kg/m2，厚度为5～30mm，宽度为100～850mm，长度为100m以上，根据需要为了准备接下来的梳棉处理，可以卷成筒状，也可以折叠起来保存。
如上所述那样在传输带上形成的各向同性沥青系碳纤维垫，根据需要通至一对辊之间，进行稍厚度·宽度的微调之后，进行梳棉处理。
作为梳棉机，优选采用改良成宽幅的用于处理垫状各向同性沥青系碳纤维的梳棉机(宽幅针排)，其基本结构是在各向同性沥青系碳纤维垫的前进方向配置的后辊和前辊之间，配置了油喷雾装置和在垫上下配有多对的金属植针列的针板(faller)。对通过传送带供给的各向同性沥青系碳纤维垫，在从后辊送往前辊的期间，按照例如1.8～2.0质量％左右的比例喷雾展开用于使梳棉处理容易进行的油剂，进而适时地将针板的多对植针列插入垫来进行梳棉处理(梳理)，使纤维方向一致。同时根据以大于后辊的圆周速度旋转的前辊与后辊的圆周速度比拉伸各向同性沥青系碳纤维。
在梳棉机中经过拉伸·梳棉处理的从其前辊出来的、各向同性沥青系碳纤维，成为了纤维取向排列得到提高的纱条，根据需要进行分条后，在圈条器上卷成圆筒状。
对所得到的各向同性沥青系碳纤维纱条，进行如下处理：利用并条机进行并条处理(对多个纱条进行并条(doubling))、同时进行拉伸(drafting)，得到纤维取向性和均质性进一步提高的纱条。
例如，在并条机中，将从圈条器上取出的两根粗卷曲状的纱条，在沿着粗纱架(creel)引导器、纱条引导器输送的过程中并条后，在后辊和前辊之间进行拉伸，利用针板进行再次梳理，然后将取向性提高的纱条输送到制品箱中。
通常，为了在精纺工序中形成细纱，为了获得适合精纺的粗细度和纤维取向性的各向同性沥青系碳纤维纱条，上述的并条处理进行多次。
接下来，将适合精纺的粗细和纤维取向性的各向同性沥青系碳纤维纱条利用精纺机(环锭精纺机)进行拉伸和加捻(一次加捻；初捻)，得到的单向加捻丝(单丝)，并卷绕在绕线筒(bobbin)上。
所得到的单向加捻丝(单丝)，根据需要，利用捻丝机，将多根单向加捻丝合丝、加捻(二次加捻；复捻)，得到多股丝(双股线)。在本发明中，各向同性沥青系碳纤维细纱，可以使用单向加捻丝(单丝)、多股丝(双股线)的任一种。
按照上述通常方法制造得到的各向同性沥青系碳纤维细纱，不能避免产生某种程度大的微细碳纤维集合体，任何细纱都包含最大直径超过细纱的底纱平均直径的3.0倍且最大长度大于10mm的微细碳纤维集合体。
接着，在本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法中，用选自上述(a)～(d)方法中的至少一种方法，将微细碳纤维及其集合体从上述各向同性沥青系碳纤维细纱中除去。
作为上述(a)方法，可以列举出例如，如后述图1所示那样使细纱与接触辊18的上部表面接触的方法，所述接触辊18被部分浸渍在糊剂水溶液16中、以为拉出细纱10的速度以上的圆周速度、沿与细纱10前进方向相同的方向旋转。
在浸渗上述糊剂水溶液时，如果将各向同性沥青系碳纤维细纱10潜置浸渍(浸泡)在糊剂水溶液中，则在拧去过剩的糊剂水溶液时，细纱10会与引导器或辊摩擦，细纱10的毛茸和附着在上述细纱的表面的或细纱中所包含的微细碳纤维会蓄积在与引导器或辊的接触部位，逐渐形成块，如果该块以侵入细纱10的表面的状态被运送到接下来的工序中，则有下述倾向，即，该部分变成微细碳纤维集合体，细纱10的毛茸和附着在上述细纱的表面的微细碳纤维脱落，在液体中变成块，再次附着在细纱10的表面，成为细纱10的微细碳纤维集合体。因此，对于各向同性沥青系碳纤维细纱10，优选使其与在位于糊剂水溶液面之上的辊18的表面上成为皮膜状的糊剂水溶液接触，浸渗糊剂水溶液。
另外，如果接触辊18的圆周速度小于各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度，则细纱10的毛茸和在上述细纱的表面附着的或在细纱中包含的微细碳纤维会蓄积在细纱10与接触辊18之间，逐渐形成块，该块以侵入细纱10的表面的状态被运送到接下来的工序中，该部分有成为微细碳纤维集合体的倾向。因此，为了除去在细纱10的表面附着的或在细纱中包含的微细碳纤维，有必要将接触辊18的圆周速度调节为细纱10的拉出速度以上的速度。这样的接触辊18的圆周速度优选为1～200m/秒左右，细纱10的输送速度优选为1～100m/秒左右。
作为上述(b)方法，可以列举出例如，如图4所示那样、从喷嘴(空气喷射)51向细纱10喷吹压缩空气的方法。这样的空气的线速度优选为10～40m/秒左右，细纱10的输送速度优选为1～50m/秒左右。
作为上述(c)方法，可以列举出例如，如图5所示那样，将细纱10潜置于水槽52中，然后根据需要，从喷嘴51喷吹压缩空气后，用干燥机42干燥的方法。该方法中的水槽内滞留时间优选为5～30秒左右，细纱10的输送速度优选为1～50m/秒左右。
作为上述(d)方法，可以列举出例如，如图6所示那样，一边将细纱10潜置于水槽52中，一边由超声波发生器53照射超声波，然后根据需要，从喷嘴51吹压缩空气，然后用干燥机42干燥的方法。该方法中的超声波的频率优选为28～170kHz左右，水槽内滞留时间优选为5～30秒左右，细纱10的输送速度优选为1～50m/秒左右。
在本发明中，通过利用上述除去工序来除去微细碳纤维及其集合体，可以首先得到微细碳纤维集合体的尺寸被限定的上述的本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，这样得到的本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱不能原样地直接进行高速织造，必须在各向同性沥青系碳纤维细纱的表面卷绕水溶性聚合物纤维，制成如下详述的复合丝。
下面，对本发明的复合丝进行说明。即，本发明的复合丝，是具备各向同性沥青系碳纤维细纱和卷绕在上述细纱的表面的水溶性聚合物纤维的复合丝。通过这样在细纱表面卷绕水溶性聚合物纤维使两者复合化，可以在保持纤维的柔软性的状态下提高纤维之间的结合力，与此相伴，在复合丝的强度提高的同时，能够抑制起毛。因此，在使用本发明的复合丝的场合，高速织造时不会发生断头，不会伴有高速织机的紧急停止而能够进行织造，进而可以充分防止织造时粉尘的产生。
另外，作为细纱，优选使用上述的本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用该复合丝得到的织物，由于微细碳纤维集合体的大小小，且其数量少，因此成为外观上非常优异，目付不均和厚度不均很小的织物。
在本发明中，通过这样使用各向同性沥青系碳纤维细纱，可以容易地将水溶性聚合物纤维均一地卷绕在细纱上，且在纺织工序中即使与引导器、辊发生摩擦也不会偏移。本发明者们推断这是由于各向同性沥青系碳纤维表面的性状和细纱表面的适度的起毛的协同效应带来的。
作为与本发明相关的水溶性聚合物纤维，只要是在织造时可以提高细纱的强度，且在织造后可以溶解除去的物质，就没有特别的限制，但特别优选水溶性维尼纶纤维。
对与本发明相关的水溶性聚合物纤维的粗细度(纤度)没有特别的限制，优选30～300dtex左右。另外，与本发明相关的水溶性聚合物纤维，可以是多纤维丝、单纤维丝或细纱中的任意一种。
相对于每1m上述细纱，水溶性聚合物纤维的卷绕数通常是80～3000次，优选为200～2500次，进一步优选为500～1800次。
进一步地，在本发明中，作为上述水溶性聚合物纤维，优选具备第一水溶性聚合物纤维和第二水溶性聚合物纤维，所述第一水溶性聚合物纤维通过第一方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱表面上，所述第二水溶性聚合物纤维通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱表面上。使用了这样的水溶性聚合物纤维而得的复合丝，其中由微细碳纤维集合体形成的节小且少，在抗拉强力进一步提高的同时，消除了由第一水溶性聚合物纤维引起的纱形状的变形，从绕线筒拉出时，可以保持柔软性，且为大致笔直的形态。因此，在获得不需要特别矫正、并具有充分高的抗拉强力的、且更容易处理的复合丝的同时，由于细纱与织机的引导器和辊等的接触极少，因此具有更确实地防止各向同性沥青系碳纤维的粉尘发生的倾向。
相对于每1m上述细纱，第一水溶性聚合物纤维和第二水溶性聚合物纤维的卷绕数，任一方通常均为80～3000次，优选为200～2500次，进一步优选为500～1800次。
另外，如果紧紧地不留空隙地卷绕上述水溶性聚合物纤维直至从外侧目视看不到各向同性沥青系碳纤维细纱，则得到的复合丝变硬，存在织造性恶化的倾向。因此，在卷绕上述水溶性聚合物纤维时，优选留有空隙，以达到得到的复合丝具有柔软性且不妨碍其后的织造性的程度。
另外，在本发明中，优选进一步具备在上述细纱的表面形成的糊剂层。以这样糊剂层为中介、在细纱表面上卷绕水溶性聚合物纤维的场合，与不以糊剂层为中介的场合比较，上述细纱的起毛进一步得到抑制，在纺织工序中可以更确实地抑制上述各向同性沥青系碳纤维的粉尘的发生，而且，有可以防止静电的产生，所制得的织物的平滑性和柔软性更加提高的倾向。
作为用于获得这样的糊剂层的糊剂水溶液的组成，可以列举出聚乙烯醇水溶液、甲基纤维素水溶液、乙基纤维素水溶液、甲基乙基纤维素水溶液、聚丙烯酰胺水溶液、淀粉水溶液等，从在抑制上述细纱的起毛方面优异的观点出发，优选是含有70～90质量％的聚乙烯醇、1～10质量％的丙烯酸系树脂、1～5质量％的渗透剂、1～10质量％的蜡系油剂和1～5质量％的水的糊剂水溶液。
另外，这样的糊剂对上述细纱的赋予量，没有特别的限制，相对于100质量份上述细纱，优选为0.1～10质量份(按固体成分换算)左右。
接下来，对上述本发明的复合丝的制造方法进行说明。即，在本发明中，将上述水溶性聚合物纤维卷绕在上述各向同性沥青系碳纤维细纱的表面上，获得复合丝。对这样将上述水溶性聚合物纤维卷绕在上述细纱的表面的具体方法，没有特别的限制，但使用例如图1所示的装置可很好地实施。
图1显示了用于制造本发明的复合丝的装置的优选的一例。首先，将卷取成筒子纱12的各向同性沥青系碳纤维细纱10，放置在一对退卷辊11上，进行退卷。在糊剂槽14中装满糊剂水溶液16，从筒子纱12中拉出的细纱10与部分地浸渍在糊剂水溶液16中、并旋转的接触辊18的上部表面接触并被拉出，使细纱10的表面浸渗糊剂水溶液(接触辊法)。
另外，作为使上述细纱浸渗上述糊剂水溶液的方法，除了图1所示那样的接触辊法外，也可以使用图2所示那样的点滴法、图3所示那样的喷雾法(spray法)、或将这些方法中的2种以上组合的方法，但是从能够更均一地、容易地浸渗上述糊剂水溶液的观点出发，特别优选接触辊法。另外，在图2中，61表示糊剂槽，62表示滴加量调节阀，63表示糊剂水溶液回收器。另外，在图3中，61表示糊剂槽、63表示糊剂水溶液回收器，64表示泵、65表示喷雾量调节阀、66表示喷雾喷嘴。另外，就使用喷雾法(spray法)和点滴法来浸渗糊剂水溶液而言，优选在根据上述的方法，预先从各向同性沥青系碳纤维细纱10中除去微细碳纤维及其集合体、并使之干燥后进行。
接下来，在图1所示的装置中，将浸渍了糊剂水溶液的碳纤维细纱10送入干燥装置42，在通过该干燥装置42的期间，细纱10中浸渗的糊剂水溶液的水分被除去。
另外，张力辊22由隔着规定的间隔而横向排列的一对驱动辊22a、22a和置于其上的重量辊22b构成。
在张力辊22的上方，串联设置着第1卷绕装置24和第2卷绕装置26，从张力辊22中拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10贯穿着。该第1卷绕装置24和第2卷绕装置26都是由导纱钩28、纺锤30和纺锤驱动电动机装置32构成的。导纱钩28的端头加工成螺旋状，细纱10从所形成的圆形空间的中心穿过。
另一方面，在纺锤30中装嵌有卷取水溶性聚合物纤维34的绕线筒36，由于纺锤30以所期望的转速旋转，所以从绕线筒36中拉出的水溶性聚合物纤维34在导纱钩28的圆形空间的内周中旋转，被卷绕在从圆形空间中心通过的细纱10上。第1卷绕装置24和第2卷绕装置26的结构是相同的，仅卷绕的方向不同，其动作完全相同。
在使用两方的卷绕装置的情况下，利用第1卷绕装置24以向右卷或向左卷的方向卷绕第1水溶性聚合物纤维34，利用第2卷绕装置26以与第1水溶性聚合物纤维34相反的卷绕方向来卷绕第2水溶性聚合物纤维20。可以根据需要进而在其上卷绕水溶性聚合物纤维。从消除由卷绕方向所导致的缺陷的观点出发，优选第1水溶性聚合物纤维34与第2水溶性聚合物纤维20的卷绕次数是相同的。
然后，在各向同性沥青系碳纤维细纱的表面上卷绕水溶性聚合物纤维而成的复合丝10’，通过上部张力辊23，与卷取辊38接触，被卷取在旋转的筒管40上。
接下来，对本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物及其制造方法进行说明。即，本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，是从对上述本发明的复合丝进行织造所获得的复合丝织物中，溶解除去上述水溶性聚合物纤维而得到的。
另外，本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，是在包含上述的获得复合丝的工序的同时，还包括下述工序的方法，
对上述复合丝进行织造来获得复合丝织物的工序、和
将上述水溶性聚合物纤维从上述复合丝织物中溶解除去，得到各向同性沥青系碳纤维细纱织物的工序。
在这样的本发明的上述织物的制造方法中，优选如图1～图3所示那样、进一步包含对上述细纱的表面赋予糊剂水溶液后使之干燥，从而形成糊剂层的工序，在这种情况下，要从所得到的复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维和上述糊剂。
在本发明中，织造上述复合丝的具体方法，并没有特别的限制，可以列举出例如，使用剑杆织机或苏尔泽片梭织机(sulzer loom)，对上述复合丝进行高速织造的方法。
另外，在本发明中，从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维(或上述水溶性聚合物纤维和上述糊剂)的具体方法也没有特别的限制，例如，可以举出：使用酶系去糊剂水溶液或20～100℃的水，或者并用两方，溶解除去上述待除去的成分的方法。
这样可以获得实质上由各向同性沥青系碳纤维构成、且微细碳纤维集合体少、外观优异、厚度不均和目付不均很少的本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。本发明的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的织造形态，没有特别的限制，可以是平纹组织、斜纹组织、缎纹组织、或方平组织等。另外，所谓“实质上由各向同性沥青系碳纤维构成”，是指包含98质量％以上的各向同性沥青系碳纤维之意。其织物为各向同性沥青系碳纤维细纱织物。
实施例
下面，基于实施例和比较例，对本发明进行更具体的说明，但本发明并不被以下的实施例限定。另外，包括下述实施例和比较例在内，本说明书中记载的各种物性值，是按照下面的方法求得的值。
<各向同性沥青系碳纤维细纱和复合丝的抗拉强力和伸长率>
使用拉伸试验机((株)オリエンテツク制、“テンシロン万能试验机1310型”)，将样品的夹持间隔设定为300mm，测定以200mm/min的拉伸速度拉伸时的最大抗拉强力(N)和此时的伸长率(％)。然后求算5个样品的测定值的平均值。
<各向同性沥青系碳纤维细纱织物的抗拉强度>
沿经线方向和纬线方向各取5个宽度约55mm、长度约250mm的试验片。然后使用拉伸试验机((株)オリエンテツク制、テンシロン万能试验机1310型”)，使夹持间隔为150mm，从宽度方向的两侧除了细纱使宽度为50mm，以200mm/min的拉伸速度拉伸，测定最大抗拉强力(N)，然后求出经线方向和纬线方向各5个测定值的平均值。
(参考例1)热处理温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造：
(1)各向同性沥青系碳纤维垫的制作
对石脑油进行热分解，在380℃下对分取乙烯、丙烯等烯烃类物质后所剩余的高沸点馏分(所谓的乙烯残油)进行热处理，在320℃、10mmHgabs.条件下进行减压蒸馏，得到碳含有率为94.5质量％、平均分子量为620、软化点(高架式流动检测器)为170℃的沥青。
用2台具有喷嘴孔径为0.7mm、喷嘴孔数为420、球直径为200mm的卧式离心纺纱机(与传送带平行排列)，以每台10.8千克/小时(×2台)的处理量、以转速为800rpm、拉伸风100m/秒对上述沥青进行熔融纺纱。利用切割机顺次切割，在使用了以每分钟5次的比例在垂直于前进方向的方向往返移动的40mesh金属网带的、前进速度为1.51m/min的输送带上，虽然是垫有效宽度700mm、目付0.32kg/m2、垫厚度为20mm、表观密度为16kg/m3、短纤维(纤维长度主要为100～1500mm)的集合体，但是为了纤维长的延长方向优先校正为输送带的前进方向，作为连续纱使之以能够进行处理的垫的形式堆积。
在宽度为2m的棒以0.044m/min匀速循环的全长10m的不熔化炉中，在间隔为300mm的棒上，不使用托盘、并将该垫以1.5m的长度悬挂，在2％的NO2和其剩余部分为空气的气氛下，从与垫的取向方向垂直的方向以0.05m/秒(作为空塔速度)流通炉内循环气体，一边除去反应热，一边用3小时升温至100～250℃，进行不熔化。
然后在一边使垫靠自重悬垂，一边进行处理的全长14.8m(包括冷却部分)×宽度2m的立式烧成炉中用20分钟升温至1000℃，进行烧成，冷却至200℃后，送出至炉外。
这样获得的热处理温度1000℃的碳纤维，纤维间不会熔融粘着，短纤维物性良好，纤维直径为14.5μm，抗拉强度为800MPa，拉伸弹性模量为35GPa(伸长率为2.3％)。
(2)梳棉、并条、精纺
在梳棉机中，在前辊和后辊之间，将碳纤维纺纱用油剂喷雾在宽度700mm、厚度20mm的1980000旦尼尔的各向同性沥青系碳纤维垫上，使其相对于碳纤维以2质量％展开附着，一边拉伸至10.0倍，一边将纤维并丝，得到198000旦尼尔的纱条。接下来，用第1并条机合并2根该纱条，并拉伸至3.9倍而形成1根纱条，进而将2根该纱条合并，使用第2并条机拉伸至10倍而形成1根纱条，进而将2根该纱条合并，利用第3并条机拉伸至3.0倍而形成1根纱条，进而合并2根该纱条，使用第4并条机拉伸至3.0倍，得到1根9000旦尼尔的纱条。使用精纺机，将1根该纱条拉伸至12.0倍，以Z(左)捻数300回/m进行纺纱，得到750旦尼尔的细纱。接下来，使用捻丝机合并2根该细纱，以S(右)捻数180回/m进行合纱，得到1500旦尼尔的细纱。抗拉强力为30N，伸长率为3.0％。
(参考例2)热处理温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造：
将参考例1中的利用梳棉机进行梳棉处理后得到的纱条、在氮气氛中，在2000℃进行1小时的热处理，制得198000旦尼尔的纱条，除此之外，与参考例1同样地进行。其结果得到抗拉强力为27N、伸长率为2.6％的1500旦尼尔的各向同性沥青系碳纤维细纱。
(参考例3)热处理温度为2400℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造：
将参考例1中的利用梳棉机进行梳棉处理后得到的纱条、在氮气氛中，在2400℃进行1小时的热处理，制得198000旦尼尔的纱条，除此之外，与参考例1同样地进行。其结果得到抗拉强力为27N、伸长率为2.6％的1500旦尼尔的各向同性沥青系碳纤维细纱。
(参考例4)热处理温度为1000℃、4000旦尼尔、捻数为90回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造：
将参考例1的用第4并条机拉伸得到的2根9000旦尼尔的纱条合并，使用精纺机拉伸至4.5倍，以Z(左)捻数90回/m进行纺纱，不使用捻丝机，除此之外，与参考例1同样地进行。其结果得到4000旦尼尔的各向同性沥青系碳纤维细纱。抗拉强力为70N，伸长率为2.6％。
(参考例5)热处理温度为2000℃、4500旦尼尔、捻数为90回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造：
将参考例1中的利用梳棉机进行梳棉处理得到的纱条在氮气氛中，在2000℃热处理1小时，制得198000旦尼尔的纱条，接下来，用第1并条机合并2根该纱条，拉伸至3.9倍而形成为1根纱条，进而将2根该纱条合并，使用第2并条机拉伸至10倍而形成1根纱条，进而将2根该纱条合并，利用第3并条机拉伸至3.0倍而形成1根纱条，进而合并2根该纱条，使用第4并条机拉伸至3.0倍，得到1根9000旦尼尔的纱条。使用精纺机，将1根该纱条拉伸至2.0倍，以Z(左)捻数90回/m进行纺纱，得到4500旦尼尔的细纱。抗拉强力为78N，伸长率为2.6％。
(实施例1)
将参考例1中记载的热处理温度1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱作为供试材料，将该各向同性沥青系碳纤维细纱10卷绕成筒子纱12，如图1所示那样，固定在原丝供给辊11上。
如图1所示那样，将从筒子纱12拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10，与下半部分浸渍在糊剂槽14中、以与被拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱的10速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度(VR：30m/分钟)旋转的接触辊18的上部接触，进行拉出，从其表面浸渗糊剂槽14中的糊剂水溶液16，在130℃的干燥温度下进行干燥，形成了糊剂层。
接下来，将形成了糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱10，卷取在张力辊22上。该卷曲的形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱10中没有最大直径超过底纱直径的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体。另外，所使用的糊剂(A)的组成为85质量％的聚乙烯醇(クラレ制“クラレポバ一ル#218”)、5质量％的丙烯酸系树脂(互应化学工业制“プラスサイズ#663”)、2质量％的渗透剂(三洋化成制“サンモリン#11”)、6质量％的蜡系油剂(松本油脂制“マコノ一ル#222”)和2％质量的水。
接下来，使由张力辊22拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10，贯通第1卷绕装置24和第2卷绕装置24，在第1卷绕装置24中，装嵌有在纺锤30上卷取了水溶性维尼纶纤维(ニチビ制“ソルブロンSF型、84T/24F”)34的绕线筒36，由于以所期望的转速旋转纺锤30，所以从绕线筒36拉出的水溶性维尼纶纤维34，在通过导纱钩28时，以所期望的卷绕数、使水溶性维尼纶碳纤维34彼此之间留有间隙地卷绕在各向同性沥青系碳纤维细纱10上。另外，由于水溶性维尼纶纤维34的存在，使得纱的成束加强，耐摩擦性飞跃性地提高。
同样地，在第2卷绕装置26中，将与第1卷绕设置24相反的卷绕方向的水溶性维尼纶纤维20、在水溶性维尼纶纤维20彼此之间留有空隙地卷绕在通过的各向同性沥青系碳纤维细纱10上。另外，利用第1卷绕装置24卷绕在各向同性沥青系碳纤维细纱10上的第1水溶性维尼纶纤维34的卷绕数是800圈/m，利用第2卷绕装置26卷绕在各向同性沥青系碳纤维细纱10上的第2水溶性维尼纶纤维20的卷绕数是800圈/m。
关于本实施例的供试材料和织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝，水溶性维尼纶纤维的卷绕数、强力的测定结果示于表1。
进一步地，使用剑杆织机，以180转/分钟，对该织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行织造。然后，将得到的织物在按照该织物与浴液比为1∶100那样加入有100℃沸水的浴槽中，溶解除去水溶性维尼纶纤维，然后在按照该织物与浴液比为1∶100那样加入有20℃水的浴槽中洗涤，进而在按照该织物与浴液比为1∶100那样加入有20℃、0.05质量％的酶系去糊剂水溶液的浴槽中洗涤，然后，进而再次在按照该织物与浴液比为1∶100那样加入有100℃沸水的浴槽中，溶解除去水溶性维尼纶纤维，然后在按照该织物与浴液比为1∶100那样加入有20℃水的浴槽中洗涤，然后，使用表面温度为130℃的筒式干燥机进行一次干燥，然后固定在针板拉幅机上，在180℃进行干燥，得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。该各向同性沥青系碳纤维细纱织物的抗拉强度示于表1。织造时的粉尘非常少，没有断头，织机也没有紧急停止。
(实施例2)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用了参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到了没有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成了糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，没有断头，织机也没有紧急停止。
(实施例3)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用了参考例3中记载的烧成温度为2400℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到没有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成了糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，没有断头，织机也没有紧急停止。
(实施例4)
代替实施例1中的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用了参考例4中记载的烧成温度为1000℃、4000旦尼尔、捻数为90回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到了没有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，没有断头，织机也没有紧急停止。
(实施例5)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用了参考例5中记载的烧成温度为2000℃、4500旦尼尔、捻数为90回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到没有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，没有断头，织机也没有紧急停止。
(实施例6)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用了参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度旋转的接触辊18，向拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10喷吹线速度为20m/秒的空气流，来除去微细碳纤维。
然后，使用喷雾器以雾状向细纱喷糊剂水溶液后，在干燥温度为130℃的条件下干燥。其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例7)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，使用了在参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度相同的圆周速度旋转的接触辊18，而是将被拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10浸入水中(VY：15m/分钟、水槽中滞留时间：10秒)，然后拉出到空气中，吹空气流(线速度：20m/分钟)以除去多余的水分，然后在130℃的干燥温度下干燥，然后使用喷雾器以雾状向细纱喷糊剂水溶液，使之干燥，形成了糊剂层，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例8)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度相同的圆周速度旋转的接触辊18，而是在对被拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10施加超声波的同时，使之浸入水中(VY：15m/分钟、水槽中滞留时间：10秒、超声波频率40kHz·输出功率300W)，然后拉出到空气中，吹空气流(线速度：20m/分钟)以除去多余的水分，然后在130℃的干燥温度下干燥，然后使用喷雾器以雾状向细纱喷糊剂水溶液，使之干燥，形成了糊剂层，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例9)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度相同的圆周速度旋转的接触辊18，而是对被拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10在施加超声波的同时，使之浸入水中(VY：15m/分钟、水槽中滞留时间：10秒、超声波频率40kHz·输出功率300W)，然后拉出到空气中，吹空气流(线速度：20m/分钟)以除去多余的水分，然后在130℃的干燥温度下干燥，然后使用滴液喷嘴向细纱滴加糊剂水溶液，在130℃的干燥温度下干燥，形成了糊剂层，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
其结果得到不含有最大直径超过底纱3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例10)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度旋转的接触辊18，而使用以各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度的2.0倍的圆周速度(VR：60m/分钟)旋转的接触辊18，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例11)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，作为糊剂水溶液的浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度旋转的接触辊18，而使用以各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度的3.0倍的圆周速度(VR：90m/分钟)旋转的接触辊18，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例12)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，将糊剂制成聚乙烯醇(クラレ制“クラレポバ一ル#217”)70质量％和水30质量％的水溶液，即，使用糊剂(B)，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例13)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，代替第1水溶性维尼纶纤维的卷绕数800圈/m和第2水溶性维尼纶纤维的卷绕数800圈/m，而使其分别为200圈/m和200圈/m，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(实施例14)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，代替第1水溶性维尼纶纤维的卷绕数800圈/m和第2水溶性维尼纶纤维的卷绕数800圈/m，而使其分别为1800圈/m和1800圈/m，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到不含有最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱，进而得到平纹组织的各向同性沥青系碳纤维细纱织物。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，也没有发生断头和织机紧急停止的现象。
(比较例1)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱；作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度相同的圆周速度旋转的接触辊18，而是将被拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10浸入糊剂水溶液中，然后拉出至空气中，使之与引导器接触，除去多余的糊剂水溶液，然后干燥、形成糊剂层，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到的最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为7个/10m的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，尝试了使用剑杆织机以180转/分钟的速度，对得到的织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行织造，但是有非常多的粉尘飞扬，发生的织机的除断头以外的紧急停机为5次以上/小时，发生的断头为5次以上/小时，难以织造织物。
(比较例2)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱；作为糊剂水溶液浸渗方法，代替实施例1的参考例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度相同的圆周速度旋转的接触辊18，而是将被拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10浸入糊剂水溶液中，然后拉出至空气中，在以与细纱10速度相同的圆周速度旋转的上下的一对辊之间通过，除去多余的糊剂水溶液，然后干燥形成糊剂层，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为2个/10m的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，尝试了使用剑杆织机以180转/分钟的速度，对得到的织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行织造，但是有非常多的粉尘飞扬，织机的除断头以外的紧急停机为2～3次/小时，断头现象为1～2次/小时，难以织造织物。
(比较例3)
进行了如下尝试：将参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱不浸渗糊剂水溶液，而且不卷绕水溶性维尼纶纤维，使用剑杆织机，以180转/分钟进行平织。
在该各向同性沥青系碳纤维细纱中，最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为1个/10m。由于在上述复合丝中没有糊剂层，所以容易产生毛茸，在织造时，上述毛茸被破碎，使得有非常多的各向同性沥青系碳纤维的粉尘飞扬，断头以外的织机的紧急停机为5次以上/小时。另外，上述细纱的抗拉强力低，为27N，断头现象频繁(5次以上/小时)发生，很难织造织物。
(比较例4)
在得到各向同性沥青系碳纤维·水溶性维尼纶纤维复合丝之前，代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱；作为糊剂水溶液的浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度旋转的接触辊18，而使用以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度的1/2倍的圆周速度(VR：15m/分钟)旋转的接触辊18，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为2个/10m的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，尝试了使用剑杆织机以180转/分钟，对得到的织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行织造，但是粉尘非常多，四处飞扬，织机的断头以外的紧急停机为2～3次/小时，发生断头为1～2次/小时，很难织造织物。
(比较例5)
在得到各向同性沥青系碳纤维·水溶性维尼纶纤维复合丝之前，代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱；作为糊剂水溶液的浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度旋转的接触辊18，而使用以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度的1/10倍的圆周速度(VR：3m/分钟)旋转的接触辊18，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为3个/10m的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，尝试了使用剑杆织机以180转/分钟，对得到的织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行织造，但是粉尘非常多，四处飞扬，织机的断头以外的紧急停机为4～5次/小时，发生断头为3～4次/小时，很难织造织物。
(比较例6)
在得到各向同性沥青系碳纤维·水溶性维尼纶纤维复合丝之前，代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱；作为糊剂水溶液的浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度(VY：30m/分钟)相同的圆周速度旋转的接触辊18，而使用以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度的1/100倍的圆周速度(VR：0.3m/分钟)旋转的接触辊18，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为2个/10m的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，尝试了使用剑杆织机以180转/分钟，对得到的织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行织造，但是粉尘非常多，四处飞扬，织机的断头以外的紧急停机为每小时5次以上，断头现象为4～5次/小时，很难织造织物。
(比较例7)
代替实施例1的在参考例1中记载的烧成温度为1000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱，而使用参考例2中记载的烧成温度为2000℃、1500旦尼尔、捻数为180回/m的各向同性沥青系碳纤维细纱；作为糊剂水溶液的浸渗方法，代替实施例1中记载的以与各向同性沥青系碳纤维细纱10的拉出速度相同的圆周速度旋转的接触辊18，而将拉出的各向同性沥青系碳纤维细纱10浸入糊剂水溶液中，然后拉出至空气中，使之与引导器接触，除去多余的糊剂水溶液，然后干燥，形成糊剂层；代替第1水溶性维尼纶纤维的卷绕数800圈/m和第2水溶性维尼纶纤维的卷绕数800圈/m，而使第1水溶性维尼纶纤维的卷绕数为4000圈/m且使维尼纶纤维彼此没有间隙地卷绕，不卷绕第2水溶性维尼纶纤维，除此之外，与实施例1同样地进行。
其结果得到最大直径超过底纱的3倍或最大长度超过10mm的微细碳纤维集合体的数量为2个/10m的、形成有糊剂层的各向同性沥青系碳纤维细纱。接下来，尝试了使用剑杆织机以180转/分钟，对得到的织物用碳纤维·维尼纶纤维复合丝进行平织。它们的各物性示于表1。织造时的粉尘非常少，没有断头，织机也没有紧急停机，但是除去了糊剂和水溶性维尼纶纤维后的织物中，出现了碳纤维细纱断头的部位。
[表1]
Figure GSB00000849549800311
(实施例17)
将在参考例1中得到的各向同性沥青系碳纤维细纱，如图4所示那样，用只吹空气流的方法进行处理，除去在碳纤维细纱表面附着的微细碳纤维。此时，设定细纱的输送速度为30m/分钟，空气流的线速度为20m/秒。测定各向同性沥青系碳纤维细纱在这些前处理的前后的强度和重量，按照下式计算重量减少率，将其结果与强度一并示于表2。
重量减少率＝{(W1-W0)/W1}×100(质量％)......(1)
W1：吹空气流前的细纱的绝对干燥质量
W0：吹空气流后的细纱的绝对干燥质量。
(实施例18)
将在参考例1中得到的各向同性沥青系碳纤维细纱，如图5所示那样，用水洗、吹空气流、然后干燥的方法进行处理，除去在碳纤维细纱表面附着的微细断裂碳纤维。此时，设定细纱的送出速度为15m/分钟，水槽内滞留时间为10秒，空气流的线速度为20m/秒，干燥温度为130℃。测定各向同性沥青系碳纤维细纱在这些前处理的前后的强度和重量，按照下式计算重量减少率，将其结果与强度一并示于表2中。
重量减少率＝{(W1-W0)/W1}×100(质量％)......(2)
W1：水洗前的细纱的绝对干燥质量
W0：水洗后的细纱的绝对干燥质量。
(实施例19)
将在参考例1中得到的各向同性沥青系碳纤维细纱，如图6所示那样，用一边施加超声波、一边进行水洗、然后吹空气流、然后进行干燥的方法来进行处理，除去在碳纤维细纱表面附着的微细碳纤维。此时，设定细纱的送出速度为15m/分钟，水槽内滞留时间为10秒(超声波频率为40kHz输出功率300W)，空气流的线速度为20m/秒，干燥温度为130℃。测定各向同性沥青系碳纤维细纱在这些前处理的前后的强度和重量，按照下次计算重量减少率，将该结果与强度一并示于表2。
重量减少率＝{(W1-W0)/W1}×100(质量％)......(3)
W1：水洗前的细纱的绝对干燥质量
W0：水洗后的细纱的绝对干燥质量。
[表2]
Figure GSB00000849549800331
产业上的可利用性
根据本发明，可以充分防止高速织造时的断头的发生，使高速织造成为可能，而且可以防止制造时的粉尘的产生，也能使操作环境得以改善。

Claims (20)

1.一种各向同性沥青系碳纤维细纱织物，是对具备各向同性沥青系碳纤维细纱、和卷绕在上述细纱的表面的水溶性聚合物纤维的复合丝进行织造，从由此形成的复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维而成的，并且，上述水溶性聚合物纤维包括第一水溶性聚合物纤维和第二水溶性聚合物纤维，所述第一水溶性聚合物纤维通过第一方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面，所述第二水溶性聚合物纤维通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面。
2.如权利要求1所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，上述复合丝进一步具有在上述细纱的表面形成的糊剂层，并且，从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维和上述糊剂而形成的。
3.如权利要求1所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，上述水溶性聚合物纤维是水溶性维尼纶纤维。
4.如权利要求1所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，上述各向同性沥青系碳纤维细纱是在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下的细纱。
5.如权利要求4所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物，上述各向同性沥青系碳纤维细纱是在该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍、且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
6.一种各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，包括下述工序：
在各向同性沥青系碳纤维细纱的表面卷绕水溶性聚合物纤维，得到复合丝的工序；
对上述复合丝进行织造，得到复合丝织物的工序；和
从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维，得到各向同性沥青系碳纤维细纱织物的工序，并且，
上述得到复合丝的工序包括通过第一方向的加捻、留有间隙地在上述细纱的表面卷绕第一水溶性聚合物纤维的工序、通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地在上述细纱的表面卷绕第二水溶性聚合物纤维的工序。
7.如权利要求6所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，进一步包括对上述细纱的表面赋予糊剂水溶液后进行干燥来形成糊剂层的工序，在获得上述各向同性沥青系碳纤维细纱织物的工序中，从上述复合丝织物中溶解除去上述水溶性聚合物纤维和上述糊剂。
8.如权利要求6所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，上述水溶性聚合物纤维是水溶性维尼纶纤维。
9.如权利要求6所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，进一步包括下述工序：从上述各向同性沥青系碳纤维细纱中除去微细碳纤维及其集合体，获得在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下的各向同性沥青系碳纤维细纱。
10.如权利要求9所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，在上述工序中获得的各向同性沥青系碳纤维细纱，是在该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍、且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的各向同性沥青系碳纤维细纱。
11.如权利要求9所述的各向同性沥青系碳纤维细纱织物的制造方法，上述工序是选自由下述(a)～(d)组成的组中的至少一种方法，
(a)使细纱与以为细纱的输送速度以上的圆周速度、沿与细纱前进方向相同的方向旋转的辊接触的方法；
(b)向细纱吹空气流的方法；
(c)水洗细纱的方法；
(d)一边对细纱施加超声波、一边水洗的方法。
12.一种复合丝，具备各向同性沥青系碳纤维细纱、和卷绕在上述细纱的表面的水溶性聚合物纤维，并且，上述水溶性聚合物纤维包括第一水溶性聚合物纤维和第二水溶性聚合物纤维，所述第一水溶性聚合物纤维通过第一方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面，所述第二水溶性聚合物纤维通过与上述第一方向相反的第二方向的加捻、留有间隙地卷绕在上述细纱的表面。
13.如权利要求12所述的复合丝，进一步具备在上述细纱的表面形成的糊剂层。
14.如权利要求12所述的复合丝，上述水溶性聚合物纤维是水溶性维尼纶纤维。
15.如权利要求12所述的复合丝，上述各向同性沥青系碳纤维细纱是在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下的细纱。
16.如权利要求15所述的复合丝，上述各向同性沥青系碳纤维细纱是在该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍、且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
17.一种各向同性沥青系碳纤维细纱，在各向同性沥青系碳纤维细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下。
18.如权利要求17所述的各向同性沥青系碳纤维细纱，上述各向同性沥青系碳纤维细纱是在该细纱中包含的最大直径为上述细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍、且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
19.一种各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法，是采用选自由下述(a)～(d)组成的组中的至少1种方法，从各向同性沥青系碳纤维细纱中除去微细碳纤维及其集合体，来获得在该细纱中包含的微细碳纤维集合体的最大直径为细纱的底纱的平均直径的3.0倍以下、且最大长度为10mm以下的各向同性沥青系碳纤维细纱，
(a)使细纱与以为细纱的输送速度以上的圆周速度、沿与细纱前进方向相同的方向旋转的辊接触的方法；
(b)向细纱吹空气流的方法；
(c)水洗细纱的方法；
(d)一边对细纱施加超声波、一边水洗的方法。
20.如权利要求19所述的各向同性沥青系碳纤维细纱的制造方法，得到的各向同性沥青系碳纤维细纱，是在该细纱中包含的最大直径为该细纱的底纱的平均直径的1.5～3.0倍且最大长度为3～10mm的微细碳纤维集合体的存在率为3个/10m以下的细纱。
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