JP2014080719A - Carbon fiber - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a carbon fiber superior in quality and grade.SOLUTION: A carbon fiber is obtained by burning an acrylic fiber tow with the total denier of 60,000-1,000,000 dtex. In the carbon fiber, single yarn breakage does not occur, and the number of fuzz occurrence places is 3 or less per 1 m.

Description

本発明は、炭素繊維に関する。   The present invention relates to carbon fibers.

炭素繊維は、通常、フィラメント数1,000〜30,000本の少数のフィラメントからなり、その前駆体であるアクリル繊維トウの梱包形態は、ボビン巻きが一般的である。そこで炭素繊維の製造過程においては、ボビンに巻き取られた前駆体をボビンから巻き戻した後、フィラメント密度を110〜5,500dtex/mmとなるように、櫛ガイドまたは溝ロールで規制して耐炎化工程を含む焼成工程に供給する方法が提案されている。
炭素繊維の製造コストを下げるためには、一般にフィラメント数が40,000本以上である、いわゆるラージトウを使用すれば生産能力が上がり効果的である。しかし、ラージトウはボビン巻きすることが困難なため、トラバースしながら収納容器に振り込んで梱包するのが一般的である。
The carbon fiber is usually composed of a small number of filaments having 1,000 to 30,000 filaments, and the packaging form of the acrylic fiber tow which is a precursor thereof is generally bobbin wound. Therefore, in the carbon fiber production process, after the precursor wound on the bobbin is unwound from the bobbin, the filament density is regulated by a comb guide or a groove roll so that the filament density becomes 110 to 5,500 dtex / mm. There has been proposed a method of supplying to a firing step including a conversion step.
In order to reduce the production cost of carbon fiber, it is effective to increase the production capacity by using so-called large tow, which generally has 40,000 or more filaments. However, since large tow is difficult to wind with a bobbin, the large tow is generally transferred and packed into a storage container while traversing.

従来、収納容器からトウを引き上げる技術としては、衣料用繊維トウの分野で用いられる整トウ技術を用いるのが一般的である。該整トウ技術では、トウを長手方向に沿ってほぼ平行に重ねて切断工程へ供給することができればよく、トウを均一に、かつシート状に拡げたり、小トウへ分割したりする必要はない。
しかし、炭素繊維の前駆体として用いられるトウを収納容器から引き上げる際に、先の整トウ技術を用いると、捩れ(撚り)、折れ、トウの厚み斑等が発生することがあった。その結果、耐炎化工程において反応熱が蓄積することでトウが部分的に破損し、その破片によってロールに巻き付きが生じるなどといった問題があった。
Conventionally, as a technique for pulling up the tow from the storage container, it is common to use a toning technique used in the field of fiber tow for clothing. In the trimming tow technique, it is only necessary that the tows are stacked substantially in parallel along the longitudinal direction and can be supplied to the cutting process, and it is not necessary to uniformly spread the tows into a sheet or to divide them into small tows. .
However, when the tow used as the carbon fiber precursor is pulled up from the storage container, twisting (twisting), bending, tow thickness unevenness, and the like may occur when the above-described toning technique is used. As a result, there was a problem that the tow was partially damaged due to accumulation of reaction heat in the flameproofing process, and the roll was wound by the fragments.

そこで、例えば特許文献1には、トウの立上げ工程において収納容器中でのトラバース幅Xと収納容器から整トウガイドまでの立上げ高さYとの関係を規定することにより、捩れ(撚り)や折れを生じさせることなく、品位の優れた炭素繊維を得る方法が開示されている。
また、特許文献2には、収納容器から取り出され、ガイドを経て耐炎化炉に供給されるまでの工程に存在するトウについて、付加される最大テンション、ガイドとの総接触角、およびガイド数を規定することにより、品位の良好な炭素繊維を得る方法が開示されている。
Therefore, for example, in Patent Document 1, twisting (twisting) is defined by defining the relationship between the traverse width X in the storage container and the rising height Y from the storage container to the toe guide in the toe starting process. There has been disclosed a method for obtaining a carbon fiber having excellent quality without causing breakage.
Patent Document 2 discloses the maximum tension to be added, the total contact angle with the guide, and the number of guides for the tow that is taken out of the storage container and supplied to the flameproofing furnace through the guide. By defining, a method for obtaining a carbon fiber with good quality is disclosed.

特開平11−229241号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-229241 特開2007−154371号公報JP 2007-154371 A

しかしながら、特許文献1に記載の方法では、必ずしも安定してトウの捩れや折れを抑制することはできなかった。特にトウが非捲縮糸である場合は、安定してトウの捩れや折れを抑制することは困難であった。
また、特許文献2に記載の方法では、安定してトウの捩れや折れを抑制することは困難であった。
However, the method described in Patent Document 1 cannot always stably suppress torsion and breakage of the tow. In particular, when the tow is a non-crimped yarn, it has been difficult to stably suppress twisting and bending of the tow.
Further, with the method described in Patent Document 2, it has been difficult to stably suppress torsion and bending of the tow.

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、品質・品位の優れた炭素繊維の提供を課題とする。   This invention is made | formed in view of the said situation, and makes it a subject to provide the carbon fiber excellent in quality and quality.

本発明の炭素繊維は、総繊度が60,000〜1,000,000dtexのアクリル繊維トウを焼成して得られる炭素繊維であって、単糸切れがなく、毛羽の発生箇所が1mにつき3箇所以下であることを特徴とする。   The carbon fiber of the present invention is a carbon fiber obtained by firing an acrylic fiber tow having a total fineness of 60,000 to 1,000,000 dtex, has no single yarn breakage, and has three occurrences of fluff per 1 m. It is characterized by the following.

本発明の炭素繊維は、品質・品位に優れる。   The carbon fiber of the present invention is excellent in quality and quality.

本発明に用いられる炭素繊維の製造装置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the manufacturing apparatus of the carbon fiber used for this invention. アクリル繊維トウのトラバース幅を説明するための収納容器からのアクリル繊維トウの立ち上がり部分の一例を示す概略側面図である。It is a schematic side view which shows an example of the rising part of the acrylic fiber tow from a storage container for demonstrating the traverse width of an acrylic fiber tow.

以下、本発明の実施形態の一例について、図1を用いて詳細に説明する。
図1は、本発明に用いられる炭素繊維の製造装置の一例を示す概略図である。この例の炭素繊維の製造装置1は、収納容器10にトラバースされ収納されたアクリル繊維トウ20を鉛直方向に引き上げる引き出し手段30と、アクリル繊維トウ30を焼成する焼成手段40とを有する。
なお、本発明において「鉛直方向」とは、鉛直方向上向きおよび鉛直方向下向きの両方向を指し、「鉛直方向に引き上げる」とは、鉛直方向上向きに引き上げることを意味する。
Hereinafter, an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a carbon fiber production apparatus used in the present invention. The carbon fiber manufacturing apparatus 1 of this example includes a pulling means 30 for pulling up the acrylic fiber tow 20 traversed and stored in the storage container 10 in the vertical direction, and a baking means 40 for baking the acrylic fiber tow 30.
In the present invention, the “vertical direction” refers to both the upward direction in the vertical direction and the downward direction in the vertical direction, and “pick up in the vertical direction” means to pull up in the vertical direction.

収納容器10としては、アクリル繊維トウ20を収納できるものであれば、特に限定されない。アクリル繊維トウ20が収納された収納容器10は、前駆体製造段階から焼成工程を経る炭素繊維製造段階へ移送され、例えば直置き、または台車やペレット等に積み替えられて静置される。
収納容器10の個数は特に限定されず、1つであってもよく2つ以上であってもよい。
The storage container 10 is not particularly limited as long as it can store the acrylic fiber tow 20. The storage container 10 in which the acrylic fiber tow 20 is stored is transferred from the precursor manufacturing stage to the carbon fiber manufacturing stage through the firing process, and is placed directly, or transferred to a cart, pellets, or the like and left still.
The number of storage containers 10 is not particularly limited, and may be one or two or more.

本発明に用いられるアクリル繊維トウ20は、炭素繊維の前駆体として用いられ、アクリロニトリル単位90〜99.9質量%に対し、アクリロニトリルと共重合可能な他の単量体単位を0.1〜10質量%の割合で共重合させたアクリロニトリル共重合体を紡糸して得られる。
アクリロニトリルと共重合可能な他の単量体としては、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等の不飽和カルボン酸又はその塩、メチルアクリレート、エチルアクリレート、メチルメタクリレート、アクリルアミド、メタクリルアミド、2−ヒドロキシエチルアクリロニトリル、クロロアクリルニトリル等が挙げられる。
The acrylic fiber tow 20 used in the present invention is used as a carbon fiber precursor, and 0.1 to 10 other monomer units copolymerizable with acrylonitrile with respect to 90 to 99.9% by mass of acrylonitrile units. It is obtained by spinning an acrylonitrile copolymer copolymerized at a mass percentage.
Examples of other monomers copolymerizable with acrylonitrile include unsaturated carboxylic acids such as acrylic acid, methacrylic acid, and itaconic acid or salts thereof, methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, acrylamide, methacrylamide, 2-hydroxy Examples include ethylacrylonitrile and chloroacrylonitrile.

アクリル繊維トウ20としては、1本のトウ形態のものを用いることができる。また、1本のトウ形態を保ちながら、2本以上の複数の小トウに分割できるアクリル繊維トウや、主に焼成手段40の耐炎化炉(図示略)を通過後に得られる耐炎繊維として供されるアクリル繊維トウを用いることもできる。特に、複数の小トウに分割可能なアクリル繊維トウとしては、所定数の複数の糸条群が平行してなるトウを、各糸条群の側端部(耳部)で互いに弱く交絡し合い、シート状に保持させた形態であることが好ましい。
さらに、アクリル繊維トウ20としては、その総繊度が14,000〜9,900,000dtexのトウを用いることが好ましい。
As the acrylic fiber tow 20, a single tow shape can be used. Further, it is used as an acrylic fiber tow that can be divided into two or more small tows while maintaining a single tow form, or as a flame resistant fiber obtained after passing through a flameproof furnace (not shown) of the firing means 40. Acrylic fiber tow can also be used. In particular, as an acrylic fiber tow that can be divided into a plurality of small tows, a tow formed by a predetermined number of a plurality of yarn groups in parallel is weakly entangled with each other at the side ends (ear portions) of each yarn group. The sheet is preferably held in the form of a sheet.
Furthermore, as the acrylic fiber tow 20, it is preferable to use a tow having a total fineness of 14,000 to 9,900,000 dtex.

アクリル繊維トウ20の収納方法は特に限定されないが、トラバースされ収納されることが好ましい。
本発明において「トラバースされ収納される」とは、収納容器の前後方向に振られながら、左右方向にも振られながら収納容器に振り込まれることを意味する。
Although the storage method of the acrylic fiber tow 20 is not particularly limited, it is preferable that the acrylic fiber tow 20 is traversed and stored.
In the present invention, “to be traversed and stored” means to be transferred to the storage container while being swung in the front-rear direction of the storage container and also in the left-right direction.

引き出し手段30は、1つ以上のガイドを有する整トウガイド31を備え、アクリル繊維トウに振動を加えながら、整トウガイド31のうち、引き上げられたアクリル繊維トウ20が最初に接触するガイド(すなわち、最上流に位置するガイド)Aまで鉛直方向に引き上げる。その際のガイドAの駆動は限定されない。
アクリル繊維トウに振動を加えることで、そのときの衝撃により、トウが非捲縮糸であっても、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を抑制しつつ収納容器からトウを引き上げることができる。
なお、本発明において「振動」とは、任意の位置のアクリル繊維トウが、その位置から所定の方向に移動する動きと、逆方向に移動する動きとを交互に繰り返しながら、周期的に移動することである。
The pulling means 30 includes a trimming toe guide 31 having one or more guides, and among the trimming tow guides 31, a guide to which the pulled acrylic fiber tow 20 first comes in contact with the acrylic fiber tow (that is, a guide). The guide located in the uppermost stream) is pulled up to A in the vertical direction. The driving of the guide A at that time is not limited.
By applying vibration to the acrylic fiber tow, even if the tow is a non-crimped yarn, the tow can be pulled up from the storage container while suppressing the torsion, bending, and thickness unevenness of the tow. .
In the present invention, the term “vibration” means that an acrylic fiber tow at an arbitrary position moves periodically while alternately repeating a movement that moves from that position in a predetermined direction and a movement that moves in the opposite direction. That is.

整トウガイド31は、収納容器10から引き上げたアクリル繊維トウ20を整トウし、焼成手段40に送るものである。
整トウガイド31は、1つ以上のガイドを有し、かつ、往復動してアクリル繊維トウに振動を加えるガイドを最上流に備える。
The trimming tow guide 31 trims the acrylic fiber tow 20 pulled up from the storage container 10 and sends it to the firing means 40.
The toning guide 31 has one or more guides and is provided with a guide that reciprocates and vibrates the acrylic fiber tow in the uppermost stream.

整トウガイド31のうち、最上流に位置するガイドAの往復動は、ガイドAの周期的な移動により行われる。ガイドAの周期的な移動とは、例えば図1に示すように、往復動が停止したときのガイドAの位置を定位置としたときに、定位置のガイドAが鉛直方向上向きに任意の位置まで移動する動きと、移動したガイドA’が定位置に戻る動きとが交互に繰り返されることを示す。なお、本発明においては、このような向きに往復動する場合を「鉛直上向き」という。また、鉛直上向きとは逆向きに往復動する場合(すなわち、定位置のガイドAが鉛直方向下向きに任意の位置まで移動する場合)を「鉛直下向き」とする。   The reciprocating motion of the guide A located in the uppermost stream among the towing guides 31 is performed by the periodic movement of the guide A. For example, as illustrated in FIG. 1, the periodic movement of the guide A is an arbitrary position in which the guide A at the fixed position is upward in the vertical direction when the position of the guide A when the reciprocation is stopped is set as the fixed position. It shows that the movement of moving to the fixed position and the movement of the moved guide A ′ returning to the fixed position are repeated alternately. In the present invention, the case of reciprocating in such a direction is referred to as “vertically upward”. Further, a case where the reciprocating motion is performed in the direction opposite to the vertical upward direction (that is, the case where the guide A at the fixed position moves downward in the vertical direction to an arbitrary position) is referred to as “vertical downward direction”.

ガイドAの往復動の向きは特に限定されず、鉛直方向(鉛直上向きおよび鉛直下向き)、水平方向、斜め方向のいずれでもよいが、アクリル繊維トウの引き出し方向と同じ方向が好ましい。図1に示すように、アクリル繊維トウが鉛直方向に引き上げられる場合、アクリル繊維トウに無理な力を加えることなく安定した振動を付与できる点で、ガイドAの往復動の向きは鉛直方向または水平方向が好ましく、中でも鉛直上向きがより好ましい。   The direction of reciprocation of the guide A is not particularly limited, and may be any of a vertical direction (vertically upward and vertically downward), a horizontal direction, and an oblique direction, but the same direction as the pulling-out direction of the acrylic fiber tow is preferable. As shown in FIG. 1, when the acrylic fiber tow is pulled up in the vertical direction, the direction of reciprocation of the guide A is vertical or horizontal in that stable vibration can be applied without applying an excessive force to the acrylic fiber tow. The direction is preferable, and the vertical upward direction is more preferable.

ガイドAの定位置は、アクリル繊維トウ20を引き出す長さ(図1の場合、引き上げ高さH)に等しく、収納容器10から引き上げられるアクリル繊維トウ20の総繊度や引き上げ速度、アクリル繊維トウがトラバースされ収納容器10に収納される場合はそのトラバース幅X(図2参照。)、収納容器10の数に応じて適宜設定される。具体的には、アクリル繊維トウ20が収納容器10から引き上げられ、ガイドAに到達するまでの間に、5〜1000回の振動が付与できる高さに設定するのが好ましい。   The fixed position of the guide A is equal to the length of pulling out the acrylic fiber tow 20 (in the case of FIG. 1, the lifting height H), the total fineness and pulling speed of the acrylic fiber tow 20 pulled up from the storage container 10, the acrylic fiber tow is When traversed and stored in the storage container 10, the traverse width X (see FIG. 2) and the number of storage containers 10 are appropriately set. Specifically, it is preferable to set the height at which the acrylic fiber tow 20 is pulled up from the storage container 10 and reaches the guide A so that vibrations of 5 to 1000 times can be applied.

また、ガイドAが、定位置から鉛直方向上向き若しくは下向き、または水平方向に移動するときの移動距離(以下、「振動振幅Y」という。)は、0.5〜10cmが好ましく、より好ましくは1〜8cmであり、さらに好ましくは1〜5cmである。振動振幅Yが0.5cm以上であれば、アクリル繊維トウに効率よく振動を付与できる。従って、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を効果的に抑制しつつ収納容器からトウを引き上げることができる。その結果、耐炎化工程において反応熱がより蓄積しにくくなるので、糸切れや毛羽発生といったトウの部分的破損を抑制できる。従って、破片による巻き付きを防止できる。一方、振動振幅Yが10cm以下であれば、設備投資に対する効果が効率的に得られやすくなる。   Further, the movement distance (hereinafter referred to as “vibration amplitude Y”) when the guide A moves from the fixed position vertically upward or downward or horizontally is preferably 0.5 to 10 cm, and more preferably 1 It is -8cm, More preferably, it is 1-5cm. If the vibration amplitude Y is 0.5 cm or more, vibration can be efficiently applied to the acrylic fiber tow. Accordingly, the tow can be pulled up from the storage container while effectively preventing the tow from being twisted, bent, and thick spots. As a result, the reaction heat is more difficult to accumulate in the flameproofing process, so that partial breakage of the tow such as yarn breakage and fluff generation can be suppressed. Therefore, it is possible to prevent winding by fragments. On the other hand, if the vibration amplitude Y is 10 cm or less, the effect on equipment investment is easily obtained efficiently.

ガイドAの往復動は、公知のカム機構(主として原動節の回転を従動節の直線往復運動や揺動運動へ変換する機構)を用いることで実施できる。カム機構としては、例えば中心からある距離だけ離れた位置にある点を中心に回転させると円板は偏心回転を行い、この時円板の円周面上に設けられた従動節に周期的な運動を与える円板カム、回転円板の円周側面に従動節を設けた板カム、エンジンのカムシャフト等に実用されている従動節の運動を往復ともに強制的に駆動する確動カム、回転球体の表面や三次元形状による変位を利用して従動節を駆動する立体カム、回転体の平面部分に設けた溝や突起を利用して従動節に変位を与える平面カム等が挙げられる。   The reciprocating motion of the guide A can be performed by using a known cam mechanism (mainly a mechanism for converting the rotation of the driving node into the linear reciprocating motion or the swinging motion of the driven node). As a cam mechanism, for example, when rotating around a point at a certain distance from the center, the disc rotates eccentrically, and at this time, the follower node provided on the circumferential surface of the disc is rotated periodically. A disc cam that gives motion, a plate cam that has a follower on the circumferential side of the rotating disc, a positive cam that forcibly drives the reciprocating motion of a follower that is used in an engine camshaft, etc. Examples thereof include a three-dimensional cam that drives a follower node using displacement due to the surface of a sphere or a three-dimensional shape, and a flat cam that applies displacement to a follower node using grooves and protrusions provided in a plane portion of a rotating body.

整トウガイド31を構成するガイドとしては、ガイドバーやガイドロールなどが挙げられる。ガイドバーとしては、図2に示すような軸方向に対して直線状である平ガイドバー32や、糸道規制ガイドバー等が挙げられる。
整トウガイド31は、ガイドとして平ガイドバーと糸道規制ガイドバーを併用することが好ましい。特に、最上流に位置するガイドAが、平ガイドバーであることが好ましい。ガイドAが平ガイドバーであれば、アクリル繊維トウ20に振動を円滑に付与でき、かつ焼成手段40にアクリル繊維トウ20を安定して送ることができる。
Examples of the guide constituting the adjusting tow guide 31 include a guide bar and a guide roll. Examples of the guide bar include a flat guide bar 32 that is linear with respect to the axial direction as shown in FIG. 2, a yarn path regulating guide bar, and the like.
The straightening toe guide 31 preferably uses both a flat guide bar and a yarn path regulating guide bar as a guide. In particular, it is preferable that the guide A located at the uppermost stream is a flat guide bar. If the guide A is a flat guide bar, vibration can be smoothly applied to the acrylic fiber tow 20, and the acrylic fiber tow 20 can be stably fed to the baking means 40.

図1に示す整トウガイド31は、5つのガイドA〜Eを有し、各ガイドA〜Eは、平ガイドバーと糸道規制ガイドバーから構成される。その組み合わせとしては、例えばガイドA〜Cを平ガイドバー、ガイドD〜Eを糸道規制ガイドバーとする組み合わせや、ガイドA、C、Eを平ガイドバー、ガイドB、Dを糸道規制ガイドバーとする組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
図1に示す例では、ガイドA、C、Eが平ガイドバーであり、ガイドB、Dが糸道規制ガイドバーである。糸道規制ガイドバーは、図1に示すように、湾曲ガイドバー(軸方向に対して、ある曲率で湾曲したガイドバー)B1、D1と、該湾曲ガイドバーの上流に位置する補助ガイドバー(軸方向に対して直線状のガイドバー)B2、D2とから構成される。
The adjusting tow guide 31 shown in FIG. 1 has five guides A to E, and each guide A to E includes a flat guide bar and a yarn path regulating guide bar. For example, the guides A to C are flat guide bars and the guides D to E are yarn path regulation guide bars. The guides A, C, and E are flat guide bars, and the guides B and D are yarn path regulation guides. Examples of combinations include bars, but are not limited thereto.
In the example shown in FIG. 1, guides A, C, and E are flat guide bars, and guides B and D are yarn path regulating guide bars. As shown in FIG. 1, the yarn path regulating guide bar includes curved guide bars (guide bars curved with a certain curvature with respect to the axial direction) B1 and D1, and auxiliary guide bars (upstream of the curved guide bars). It is composed of linear guide bars B2 and D2 with respect to the axial direction.

糸道規制ガイドバーが湾曲ガイドバーのみから構成される場合、アクリル繊維トウが供給されたときに湾曲ガイドバーでのアクリル繊維トウの張力差によりトウ側部が折れたり、焼成手段40にアクリル繊維トウを安定して供給することが困難になったりしやすい。トウの折れを防止するには、整トウガイドでのアクリル繊維トウの張力を高めればよいが、アクリル繊維トウ全体の張力を高める必要があり、毛羽発生の原因になりやすい。
糸道規制ガイドバーが、湾曲ガイドバーとその上流に位置する補助ガイドバーとから構成されれば、毛羽の発生を抑制しつつアクリル繊維トウの張力を高めることができるので、トウの折れを効果的に防止できる。
When the yarn path regulating guide bar is composed only of a curved guide bar, when the acrylic fiber tow is supplied, the toe side part is broken due to the tension difference of the acrylic fiber tow at the curved guide bar, or the firing means 40 is fed with acrylic fiber. It is difficult to supply tow stably. In order to prevent the tow from breaking, the tension of the acrylic fiber tow in the adjusting tow guide may be increased. However, it is necessary to increase the tension of the entire acrylic fiber tow, which is likely to cause fluff.
If the yarn path regulating guide bar is composed of a curved guide bar and an auxiliary guide bar located upstream thereof, the tension of the acrylic fiber tow can be increased while suppressing the occurrence of fuzz, so that the tow breakage is effective. Can be prevented.

湾曲ガイドバーと補助ガイドバーの間隔は、50〜500mmであることが好ましく、より好ましくは100〜400mmであり、さらに好ましくは200〜300mmである。両ガイドバーの間隔が上記範囲内であれば、トウに均一な張力を局部的に付与することができる。従って、毛羽の発生を抑制しつつ、アクリル繊維トウの張力を高めることができるので、トウの折れを防止できる。   The distance between the curved guide bar and the auxiliary guide bar is preferably 50 to 500 mm, more preferably 100 to 400 mm, and still more preferably 200 to 300 mm. If the distance between both guide bars is within the above range, uniform tension can be locally applied to the tow. Therefore, since the tension of the acrylic fiber tow can be increased while suppressing the generation of fluff, the tow can be prevented from breaking.

整トウガイド31のガイドの数は、図1に示すものに限定されず、トウの走行状態等から適宜その構成本数を決定すればよい。
各ガイドの材質は特に限定されないが、耐久性、及びコストを考慮すれば、鉄、ステンレス等の金属、セラミックが好ましい。
また、各ガイドの大きさについては特に限定されないが、直径が10〜50mm程度のものが好適である。
The number of guides of the adjusting toe guide 31 is not limited to that shown in FIG. 1, and the number of the guides may be determined as appropriate based on the running state of the tows.
The material of each guide is not particularly limited, but considering durability and cost, metals such as iron and stainless steel and ceramics are preferable.
Further, the size of each guide is not particularly limited, but a guide having a diameter of about 10 to 50 mm is preferable.

焼成手段40は、引き出し手段30により収納容器10から引き上げられたアクリル繊維トウ20を焼成する手段である。焼成手段40としては、炭素繊維の製造において用いられる公知の焼成手段を使用でき、通常、耐炎化炉および炭素化炉(いずれも図示略)を備える。   The firing means 40 is a means for firing the acrylic fiber tow 20 pulled up from the storage container 10 by the drawer means 30. As the firing means 40, a known firing means used in the production of carbon fibers can be used, and usually includes a flameproofing furnace and a carbonization furnace (both not shown).

本発明に用いられる炭素繊維の製造装置は、図1に示すものに限定されず、収納容器に収納されたアクリル繊維トウを例えば鉛直方向下向き、水平方向、斜め方向に引き出すように引き出し手段を設置してもよい。   The carbon fiber manufacturing apparatus used in the present invention is not limited to the one shown in FIG. May be.

図1に示す炭素繊維の製造装置1を用いた炭素繊維の製造方法では、まず、引き出し手段30により、収納容器10にトラバースされ収納されたアクリル繊維トウ20に、振動を加えながらガイドAまで鉛直方向に引き上げる。
アクリル繊維トウ20に振動を加えることで、そのときの衝撃により、トウが非捲縮糸であっても、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を抑制しつつ収納容器からトウを引き上げることができる。その結果、耐炎化工程において反応熱が蓄積しにくくなるので、糸切れや毛羽発生を抑制でき、巻き付きを防止できる。
In the carbon fiber manufacturing method using the carbon fiber manufacturing apparatus 1 shown in FIG. 1, first, the pulling means 30 vertically moves to the guide A while applying vibration to the acrylic fiber tow 20 traversed and stored in the storage container 10. Pull up in the direction.
By applying vibration to the acrylic fiber tow 20, even if the tow is a non-crimped yarn, the tow can be pulled up from the storage container while suppressing torsion, bending, and thickness unevenness of the tow due to the impact at that time. it can. As a result, reaction heat is unlikely to accumulate in the flameproofing step, so that yarn breakage and fluff generation can be suppressed and winding can be prevented.

アクリル繊維トウの振動方向は特に限定されず、鉛直方向、水平方向、斜め方向のいずれでもよい。ただし、効率よくトウに衝撃を与えることができ、かつトウに無理な力を加えることなく振動を付与できる点で、鉛直方向に振動させるのが特に好ましい。   The vibration direction of the acrylic fiber tow is not particularly limited, and may be any of a vertical direction, a horizontal direction, and an oblique direction. However, it is particularly preferable to vibrate in the vertical direction from the viewpoint that the tow can be efficiently impacted and vibration can be imparted without applying an excessive force to the tow.

アクリル繊維トウ20への振動の付与は、ガイドAを往復動させることで達成できる。図1に示すガイドAは、収納容器10の鉛直線上に位置し、整トウガイド31のうち、引き上げられたアクリル繊維トウ20が最初に接触するガイドであるため、ガイドAが往復動することで、その動きに連動してアクリル繊維トウ20が振動する。
上述したように、ガイドAはアクリル繊維トウの引き出し方向と同じ方向に往復動することが好ましい。図1に示すように、アクリル繊維トウが鉛直方向に引き上げられる場合、ガイドAは鉛直方向(鉛直上向きおよび鉛直下向き)に往復動することが好ましく、より好ましくは鉛直上向きである。ガイドAが鉛直方向に往復動することで、その動きに連動してアクリル繊維トウ20が鉛直方向に振動する。
The application of vibration to the acrylic fiber tow 20 can be achieved by reciprocating the guide A. The guide A shown in FIG. 1 is located on the vertical line of the storage container 10 and is the guide with which the acrylic fiber tow 20 that has been pulled up first contacts among the tow guides 31, so that the guide A reciprocates. The acrylic fiber tow 20 vibrates in conjunction with the movement.
As described above, the guide A preferably reciprocates in the same direction as the pulling direction of the acrylic fiber tow. As shown in FIG. 1, when the acrylic fiber tow is pulled up in the vertical direction, the guide A preferably reciprocates in the vertical direction (vertically upward and vertically downward), more preferably vertically upward. As the guide A reciprocates in the vertical direction, the acrylic fiber tow 20 vibrates in the vertical direction in conjunction with the movement.

ガイドAの往復動の速度は、収納容器10から引き上げられるアクリル繊維トウ20の総繊度、アクリル繊維トウがトラバースされ収納容器10に収納される場合はそのトラバース幅X(図2参照。)、収納容器10の数に応じて適宜決定される。
なお、本発明において「トラバースされ収納される」とは、上述したように、収納容器の前後方向に振られながら、左右方向にも振られながら収納容器に振り込まれることを意味する。このようにして収納されたアクリル繊維トウを収納容器から引き出すと、アクリル繊維トウは前後方向に走行するので、このときの左右方向を「トラバース幅」とする。図1、2に示す例の場合、図2における収納容器10の側面の幅方向(平ガイドバー32の軸方向と同じ方向)が「左右方向、すなわちトラバース幅X」であり、図1における収納容器10の正面の幅方向が「前後方向」である。
The reciprocating speed of the guide A is the total fineness of the acrylic fiber tow 20 pulled up from the storage container 10, and when the acrylic fiber tow is traversed and stored in the storage container 10, the traverse width X (see FIG. 2) and storage. It is determined appropriately according to the number of containers 10.
In the present invention, “traversed and stored” means that, as described above, the container is swung into the storage container while being swung in the front-rear direction and also in the left-right direction. When the acrylic fiber tow stored in this manner is pulled out of the storage container, the acrylic fiber tow travels in the front-rear direction, and the left-right direction at this time is defined as the “traverse width”. In the case of the example shown in FIGS. 1 and 2, the width direction of the side surface of the storage container 10 in FIG. 2 (the same direction as the axial direction of the flat guide bar 32) is the “left-right direction, that is, the traverse width X”. The width direction of the front surface of the container 10 is the “front-rear direction”.

具体的には、図1に示すようにガイドAの往復動が鉛直上向きの場合、定位置のガイドAがガイドA’の位置まで鉛直方向上向きに移動し、アクリル繊維トウ20を引き上げるときのガイドAの移動速度は特に制限されず、ガイドAとアクリル繊維トウの搾過でトウのダメージを与えない範囲で設定すればよい。   Specifically, as shown in FIG. 1, when the reciprocation of the guide A is vertically upward, the guide A when the fixed position guide A moves vertically upward to the position of the guide A ′ and pulls up the acrylic fiber tow 20. The moving speed of A is not particularly limited, and may be set in a range that does not damage the tow by squeezing the guide A and the acrylic fiber tow.

一方、ガイドAがガイドA’の位置から定位置に戻り、アクリル繊維トウ20が自重で落下するときのガイドAの移動速度は、自由落下近傍の速度が好ましい。自由落下近傍の速度であれば、効率よくアクリル繊維トウに衝撃を与えることができ、捩れや折れの発生を抑制しやすくなる。
ここで、重力gによる自由落下運動における物体が、距離h[m]を落下するときの速度V[m/s]は、空気抵抗を無視した場合、下記式(1)により求めることができる。なお、本発明において「自由落下近傍の速度」とは、下記式(1)により算出される値の30%以上の速度であり、好ましくは50%以上であり、より好ましくは100%(すなわち、自由落下の速度)である。
On the other hand, the moving speed of the guide A when the guide A returns from the position of the guide A ′ to the home position and the acrylic fiber tow 20 falls by its own weight is preferably a speed near free fall. If the speed is in the vicinity of free fall, the acrylic fiber tow can be impacted efficiently, and it becomes easy to suppress the occurrence of twisting and bending.
Here, the velocity V [m / s] when the object in the free fall motion due to gravity g falls the distance h [m] can be obtained by the following equation (1) when the air resistance is ignored. In the present invention, the “velocity in the vicinity of free fall” is a speed of 30% or more of the value calculated by the following formula (1), preferably 50% or more, more preferably 100% (that is, Free fall speed).

Figure 2014080719
Figure 2014080719

アクリル繊維トウ20を引き出す際は、収納容器10から引き出され、ガイドAに到達するまでの間に、5〜1000回の振動をアクリル繊維トウ20に加えることが好ましく、より好ましくは30〜800回であり、さらに好ましくは60〜600回である。振動の回数が5回以上であれば、アクリル繊維トウに効率よく振動を付与できる。従って、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を効果的に抑制しつつ収納容器からトウを引き出すことができる。その結果、耐炎化工程において反応熱がより蓄積しにくくなるので、糸切れや毛羽発生を抑制でき、巻き付きを防止できる。一方、振動の回数が1000回以下であれば、設備投資に対する効果が効率的に得られやすくなる。   When the acrylic fiber tow 20 is pulled out, it is preferable that 5 to 1000 vibrations are applied to the acrylic fiber tow 20 until it reaches the guide A, more preferably 30 to 800 times. More preferably, it is 60 to 600 times. If the frequency | count of a vibration is 5 times or more, a vibration can be efficiently provided to an acrylic fiber tow. Therefore, the tow can be pulled out from the storage container while effectively preventing the tow from being twisted, bent, and thick spots. As a result, reaction heat is more difficult to accumulate in the flameproofing step, so that yarn breakage and fluff generation can be suppressed and winding can be prevented. On the other hand, if the number of vibrations is 1000 times or less, it is easy to efficiently obtain an effect on equipment investment.

また、アクリル繊維トウ20に付与される振動の周期は、0.1〜20回/秒であることが好ましく、より好ましくは0.5回〜15回/秒であり、さらに好ましくは1〜10回である。振動の周期が0.1回/秒以上であれば、アクリル繊維トウに効率よく振動を付与できる。従って、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を効果的に抑制しつつ収納容器からトウを引き出すことができる。その結果、耐炎化工程において反応熱がより蓄積しにくくなるので、糸切れや毛羽発生を抑制でき、巻き付きを防止できる。一方、振動の周期が20回/秒以下であれば、設備投資に対する効果が効率的に得られやすくなる。   The period of vibration applied to the acrylic fiber tow 20 is preferably 0.1 to 20 times / second, more preferably 0.5 to 15 times / second, and further preferably 1 to 10 times. Times. If the period of vibration is 0.1 times / second or more, vibration can be efficiently applied to the acrylic fiber tow. Therefore, the tow can be pulled out from the storage container while effectively preventing the tow from being twisted, bent, and thick spots. As a result, reaction heat is more difficult to accumulate in the flameproofing step, so that yarn breakage and fluff generation can be suppressed and winding can be prevented. On the other hand, if the period of vibration is 20 times / second or less, the effect on equipment investment can be easily obtained efficiently.

また、アクリル繊維トウ20に付与される振動の振幅は、0.5〜10cmが好ましく、1〜8cmがより好ましく、1〜5cmがさらに好ましい。振動の振幅が0.5cm以上であれば、アクリル繊維トウに効率よく振動を付与できる。従って、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を効果的に抑制しつつ収納容器からトウを引き出すことができる。その結果、耐炎化工程において反応熱がより蓄積しにくくなるので、糸切れや毛羽発生を抑制でき、巻き付きを防止できる。一方、振動の振幅が10cm以下であれば、設備投資に対する効果が効率的に得られやすくなる。
なお、アクリル繊維トウ20に付与される振動は、ガイドAの往復動に連動しているので、アクリル繊維トウ20に付与される振動の振幅は、ガイドAが定位置から鉛直方向上向き若しくは下向き、または水平方向に移動するときの移動距離(振動振幅Y)と同じである。
Moreover, 0.5-10 cm is preferable, as for the amplitude of the vibration provided to the acrylic fiber tow 20, 1-8 cm is more preferable, and 1-5 cm is further more preferable. If the amplitude of vibration is 0.5 cm or more, vibration can be efficiently imparted to the acrylic fiber tow. Therefore, the tow can be pulled out from the storage container while effectively preventing the tow from being twisted, bent, and thick spots. As a result, reaction heat is more difficult to accumulate in the flameproofing step, so that yarn breakage and fluff generation can be suppressed and winding can be prevented. On the other hand, if the amplitude of vibration is 10 cm or less, an effect on equipment investment can be easily obtained efficiently.
Since the vibration applied to the acrylic fiber tow 20 is interlocked with the reciprocation of the guide A, the amplitude of the vibration applied to the acrylic fiber tow 20 is such that the guide A is vertically upward or downward from a fixed position. Or it is the same as the moving distance (vibration amplitude Y) when moving in the horizontal direction.

引き出し手段30により引き上げられたアクリル繊維トウ20は、整トウガイド31を通過することで整トウされる。整トウされたアクリル繊維トウ20の張力は、0.1〜3.5kg/本が好ましく、より好ましくは0.3〜3.0kg/本であり、さらに好ましくは0.5〜2.5kg/本である。張力が上記範囲内であれば、整トウ効果が得られやすく、毛羽が発生しにくくなる。   The acrylic fiber tow 20 pulled up by the pulling means 30 is adjusted by passing through the adjusting tow guide 31. The tension of the conditioned acrylic fiber tow 20 is preferably 0.1 to 3.5 kg / piece, more preferably 0.3 to 3.0 kg / piece, and still more preferably 0.5 to 2.5 kg / piece. It is a book. If the tension is within the above range, a toning effect is easily obtained and fluff is less likely to occur.

整トウガイド31により整トウされたアクリル繊維トウ20は、焼成手段40に送られ、焼成され、炭素繊維となる。
焼成方法としては、耐炎化炉(図示略)で耐炎化処理し、ついで炭素化炉(図示略)で前炭素化処理および炭素化処理する方法を用いることができる。
The acrylic fiber tow 20 trimmed by the trimming tow guide 31 is sent to the calcining means 40 and calcined to become carbon fiber.
As a firing method, a method of performing a flameproofing treatment in a flameproofing furnace (not shown) and then pre-carbonizing and carbonizing treatment in a carbonizing furnace (not shown) can be used.

上述した炭素繊維の製造方法においては、収納容器に収納されたアクリル繊維トウの引き出し方向については特に限定されず、例えば鉛直方向下向き、水平方向、斜め方向等、いずれの方向でもよい。ただし、効率よくアクリル繊維トウを引き出し、かつ振動を加えることができる観点から、引き出し方向は図1に示すように鉛直方向上向きが好ましい。   In the carbon fiber manufacturing method described above, the direction in which the acrylic fiber tow stored in the storage container is pulled out is not particularly limited, and may be any direction, for example, downward in the vertical direction, horizontal direction, or diagonal direction. However, from the viewpoint of efficiently pulling out the acrylic fiber tow and applying vibration, the pulling direction is preferably upward in the vertical direction as shown in FIG.

また、本発明においては、必要に応じて、整トウガイド31によりアクリル繊維トウ20を整トウした後、焼成手段40により焼成する前に、ピンガイド(図示略)等を用いてアクリル繊維トウ20を小トウ単位に分割する工程を設けてもよい。
また、焼成手段40により得られた炭素繊維を表面処理する工程を設けてもよい。表面処理することで、マトリックス樹脂に対して優れた接着性を炭素繊維に付与できる。表面処理の方法としては、オゾン酸化等の乾式法や、電解液中で電解表面処理する湿式法などが挙げられる。
さらに、必要に応じて、表面処理した炭素繊維をサイジング剤でコート処理する工程を設けてもよい。コート処理することで、炭素繊維の取り扱い性やマトリックス樹脂との親和性を向上させることができる。サイジング剤としては、エポキシ樹脂、ポリエーテル樹脂、エポキシ変性ウレタン樹脂、ポリエステル樹脂等が挙げられる。
In the present invention, if necessary, after adjusting the tow of the acrylic fiber tow 20 with the adjusting tow guide 31, and before baking with the baking means 40, the acrylic fiber tow 20 using a pin guide (not shown) or the like. You may provide the process of dividing | segmenting into small tow | toe units.
Moreover, you may provide the process of surface-treating the carbon fiber obtained by the baking means 40. FIG. By performing the surface treatment, excellent adhesion to the matrix resin can be imparted to the carbon fiber. Examples of the surface treatment method include a dry method such as ozone oxidation, and a wet method in which an electrolytic surface treatment is performed in an electrolytic solution.
Furthermore, if necessary, a step of coating the surface-treated carbon fiber with a sizing agent may be provided. By carrying out the coating treatment, the handleability of the carbon fibers and the affinity with the matrix resin can be improved. Examples of the sizing agent include epoxy resins, polyether resins, epoxy-modified urethane resins, and polyester resins.

このように、本発明によれば、アクリル繊維トウに振動を加えながら引き出すので、そのときの衝撃により、トウが非捲縮糸であっても、トウの捩れ、折れ、厚み斑の発生を抑制しつつ収納容器からトウを引き出すことができる。その結果、耐炎化工程において反応熱が蓄積しにくくなるので、糸切れや毛羽発生を抑制でき、巻き付きを防止できる。
従って、本発明によればアクリル繊維トウから、品位、品質、物性に優れた炭素繊維を生産性よく製造できる。具体的には、単糸切れがなく、毛羽の発生箇所が1mにつき10箇所以下である炭素繊維を生産性よく製造できる。
さらに、本発明は、非捲縮糸であるアクリル繊維トウや、複数本の小トウに分割可能な幅方向における分割能を有するアクリル繊維トウにも適用できる。
As described above, according to the present invention, the acrylic fiber tow is pulled out while applying vibration, so that even if the tow is a non-crimped yarn, the tow is prevented from being twisted, broken, or uneven in thickness. In addition, the tow can be pulled out of the storage container. As a result, reaction heat is unlikely to accumulate in the flameproofing step, so that yarn breakage and fluff generation can be suppressed and winding can be prevented.
Therefore, according to the present invention, carbon fiber excellent in quality, quality, and physical properties can be produced from acrylic fiber tow with high productivity. Specifically, it is possible to produce a carbon fiber having no single yarn breakage and having 10 or less fluff generation sites per meter with high productivity.
Furthermore, the present invention can also be applied to acrylic fiber tows that are non-crimped yarns and acrylic fiber tows that have a splitting ability in the width direction that can be split into a plurality of small tows.

また、本発明の炭素繊維は、単糸切れがなく、毛羽の発生箇所が1mにつき10箇所以下であり、品質・品位に優れる。従って、高品質、高品位であることが要求される航空宇宙、自動車、建築、スポーツ・レジャー、圧力容器などの工業用素材等の用途に特に好適に用いることができる。   Further, the carbon fiber of the present invention has no single yarn breakage, and the number of occurrences of fluff is 10 or less per 1 m, and is excellent in quality and quality. Therefore, it can be particularly suitably used for industrial materials such as aerospace, automobiles, architecture, sports / leisure, and pressure vessels that are required to have high quality and high quality.

以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、各実施例、参考例および比較例で用いた炭素繊維の製造装置、および各評価方法は以下の通りである。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these.
In addition, the manufacturing apparatus of carbon fiber and each evaluation method which were used by each Example, the reference example, and the comparative example are as follows.

<炭素繊維の製造装置>
製造装置としては、図1に示す炭素繊維の製造装置を用いた。整トウガイド31としては、ガイドA,C,Eを平ガイドバー(表面粗度:Ra=3.2a)、ガイドB、Dを糸道規制ガイドバーとした。ガイドB、Dは、それぞれ湾曲ガイドバー(曲率半径:600mm、表面粗度:Ra=3.2a)B1、D1と、補助ガイドバー(表面粗度:Ra=3.2a)B2、D2とから構成され、湾曲ガイドバーと補助ガイドバーの間隔を0.3mとした。
なお、アクリル繊維トウ20は、収納容器10にトラバースされ収納されたものを用いた。また、整トウガイド31を通過したアクリル繊維トウ20の張力が1.0kg/本となるように調整した。
<Carbon fiber manufacturing equipment>
As the manufacturing apparatus, the carbon fiber manufacturing apparatus shown in FIG. 1 was used. As the towing guide 31, guides A, C, and E are flat guide bars (surface roughness: Ra = 3.2a), and guides B and D are yarn path regulating guide bars. The guides B and D are respectively composed of curved guide bars (curvature radius: 600 mm, surface roughness: Ra = 3.2a) B1, D1, and auxiliary guide bars (surface roughness: Ra = 3.2a) B2, D2. The distance between the curved guide bar and the auxiliary guide bar is 0.3 m.
The acrylic fiber tow 20 used was traversed and stored in the storage container 10. Moreover, it adjusted so that the tension | tensile_strength of the acrylic fiber tow 20 which passed the adjusting tow guide 31 may be 1.0 kg / piece.

<評価>
(工程通過性の評価)
引き出し手段により10,000mのアクリル繊維トウを収納容器から引き出し、焼成手段により焼成する工程の間に、トウの捩れ(撚り)や、折れ等が焼成手段の耐炎化炉に供給される回数を数え、以下の評価基準にて評価した。
◎:2回以下。
○:3〜5回。
△:6〜10回。
×:11回以上。
<Evaluation>
(Evaluation of process passability)
During the process of pulling out 10,000m acrylic fiber tow from the storage container by the pulling means and baking by the baking means, count the number of times torsion (twisting) or bending of the tow is supplied to the flameproofing furnace of the baking means. Evaluation was made according to the following evaluation criteria.
A: Less than 2 times.
○: 3 to 5 times.
Δ: 6 to 10 times.
X: 11 times or more.

(製品品質の評価)
得られた炭素繊維について、毛羽の発生および単糸切れの有無を目視にて観察し、以下の評価基準にて評価した。
◎:単糸切れは確認されないが、毛羽の発生が炭素繊維1mにつき3箇所以下。
○:単糸切れは確認されないが、毛羽の発生が炭素繊維1mにつき4〜10箇所。
△:単糸切れは確認されないが、毛羽の発生が炭素繊維1mにつき11箇所以上。
×:単糸切れが確認された。
(Product quality evaluation)
About the obtained carbon fiber, the occurrence of fluff and the presence or absence of single yarn breakage were visually observed and evaluated according to the following evaluation criteria.
A: Single yarn breakage is not confirmed, but the occurrence of fluff is 3 or less per 1 m of carbon fiber.
○: Single yarn breakage is not confirmed, but generation of fluff is 4 to 10 per 1 m of carbon fiber.
Δ: Single yarn breakage is not confirmed, but generation of fluff is 11 or more per 1 m of carbon fiber.
X: Single thread breakage was confirmed.

(総合評価)
工程通過性の評価および製品品質の評価より、以下の評価基準にて評価した。
◎:工程通過性の評価および製品品質の評価が、いずれも「◎」である。
○:工程通過性の評価および製品品質の評価のうち、少なくとも一方に「○」または「△」があり、かつ両方に「×」がない。
×:工程通過性の評価および製品品質の評価に、1つ以上の「×」がある。
(Comprehensive evaluation)
From the evaluation of process passability and product quality, the following evaluation criteria were used.
A: Evaluation of process passability and evaluation of product quality are both “A”.
○: At least one of “Evaluation of process passability” and “Evaluation of product quality” has “◯” or “Δ”, and neither has “X”.
X: There are one or more “x” in the process passability evaluation and the product quality evaluation.

<参考例1>
図2に示す収納容器10に、トラバース幅Xが1.5mになるように、総繊度14,400dtexのアクリル繊維トウ20を振り込んで収納した。
ついで、表1に示す引き出し条件により、アクリル繊維トウ20を収納容器10から鉛直方向に引き上げ、炭素繊維を製造した。結果を表1に示す。
なお、表1に示す「速度」はトウの振動を加味した、見かけ上のトウの引き上げ速度であり、「振動方向」はガイドAの往復動の向きであり、「落下速度」はガイドAがガイドA’から定位置に戻るときの速度である。また、参考例1の落下速度は「自由落下」である。
<Reference Example 1>
The acrylic fiber tow 20 having a total fineness of 14,400 dtex was transferred and stored in the storage container 10 shown in FIG. 2 so that the traverse width X was 1.5 m.
Next, the acrylic fiber tow 20 was pulled up from the storage container 10 in the vertical direction under the pulling conditions shown in Table 1 to produce carbon fibers. The results are shown in Table 1.
“Speed” shown in Table 1 is an apparent tow pulling speed in consideration of toe vibration, “Vibration direction” is the direction of reciprocation of guide A, and “Falling speed” is determined by guide A. This is the speed when returning from the guide A ′ to the fixed position. Further, the drop speed of Reference Example 1 is “free fall”.

<参考例2〜4、実施例5〜12>
アクリル繊維トウの総繊度、トラバース幅X、ガイドAに対する収納容器の数、および引き出し条件を表1、2に示すように変更した以外は、参考例1と同様にして炭素繊維を製造した。結果を表1、2に示す。なお、参考例2〜4、実施例5〜12の落下速度は「自由落下」である。
<Reference Examples 2 to 4 and Examples 5 to 12>
Carbon fibers were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the total fineness of the acrylic fiber tow, the traverse width X, the number of storage containers relative to the guide A, and the drawing conditions were changed as shown in Tables 1 and 2. The results are shown in Tables 1 and 2. In addition, the drop speed of Reference Examples 2 to 4 and Examples 5 to 12 is “free fall”.

<参考例13〜17>
収納容器10に、トラバース幅Xが0.72mになるように、総繊度36,000dtexの二つの小トウに分割可能な、総繊度72,000dtexのアクリル繊維トウを振り込んで収納し、ガイドAに対する収納容器の数、および引き出し条件を表2に示すように変更した以外は、参考例1と同様にして炭素繊維を製造した。結果を表2に示す。なお、参考例13〜17の落下速度は「自由落下」である。
<Reference Examples 13-17>
An acrylic fiber tow with a total fineness of 72,000 dtex, which can be divided into two small tows with a total fineness of 36,000 dtex, is transferred to the storage container 10 so that the traverse width X becomes 0.72 m. Carbon fibers were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the number of storage containers and the drawing conditions were changed as shown in Table 2. The results are shown in Table 2. In addition, the drop speed of Reference Examples 13 to 17 is “free fall”.

<実施例18〜21>
収納容器10に、トラバース幅Xが0.72mになるように、総繊度60,000dtexの三つの小トウに分割可能な、総繊度180,000dtexのアクリル繊維トウを振り込んで収納し、ガイドAに対する収納容器の数、および引き出し条件を表2、3に示すように変更した以外は、参考例1と同様にして炭素繊維を製造した。結果を表2、3に示す。なお、実施例18〜21の落下速度は「自由落下」である。
<Examples 18 to 21>
An acrylic fiber tow with a total fineness of 180,000 dtex, which can be divided into three small tows with a total fineness of 60,000 dtex, is transferred to the storage container 10 so that the traverse width X becomes 0.72 m. Carbon fibers were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the number of storage containers and the drawing conditions were changed as shown in Tables 2 and 3. The results are shown in Tables 2 and 3. In addition, the fall speed of Examples 18 to 21 is “free fall”.

<実施例22〜24、29、31、参考例25〜28、30、32>
アクリル繊維トウの総繊度、トラバース幅X、ガイドAに対する収納容器の数、および引き出し条件を表3、4に示すように変更した以外は、参考例1と同様にして炭素繊維を製造した。結果を表3、4に示す。なお、実施例23、24、29、31、参考例30、32の落下速度は「自由落下」である。
<Examples 22-24, 29, 31, Reference Examples 25-28, 30, 32>
Carbon fibers were produced in the same manner as in Reference Example 1 except that the total fineness of the acrylic fiber tow, the traverse width X, the number of storage containers relative to the guide A, and the drawing conditions were changed as shown in Tables 3 and 4. The results are shown in Tables 3 and 4. In addition, the drop speed of Examples 23, 24, 29, and 31 and Reference Examples 30 and 32 is “free fall”.

<比較例1〜5>
アクリル繊維トウ20に振動を加えず、アクリル繊維トウの総繊度、トラバース幅X、ガイドAに対する収納容器の数、および引き出し条件を表4に示すように変更した以外は、参考例1と同様にして炭素繊維を製造した。結果を表4に示す。
<Comparative Examples 1-5>
Except that vibration was not applied to the acrylic fiber tow 20, and the total fineness of the acrylic fiber tow, the traverse width X, the number of storage containers for the guide A, and the drawing conditions were changed as shown in Table 4, the same as in Reference Example 1 Carbon fiber was manufactured. The results are shown in Table 4.

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表1〜4から明らかなように、実施例5〜12、18〜24、29、31、参考例1〜4、13〜17、25〜28、30、32は工程通過性が良好であり、各実施例で得られた炭素繊維は製品品質・品位に優れていた。
特に、振動方向を鉛直上向きにした場合(実施例7)と、鉛直下向きにした場合(参考例25)と、水平方向にした場合(参考例26)を比べると、振動方向を鉛直上向きにした場合が最も評価結果が良好であり、ついで鉛直下向きにした場合であった。
また、落下速度を自由落下にした場合(実施例7)と、自由落下の40%にした場合(参考例27)と、自由落下の10%にした場合(参考例28)を比べると、落下速度を自由落下にした場合が最も評価結果が良好であり、ついで自由落下の40%にした場合であった。
また、振動周期を3回/秒にした場合(実施例7)と、0.05回/秒にした場合(参考例30)を比べると、3回/秒にした場合の方が、評価結果が良好であった。
また、振動振幅を1.5cmにした場合(実施例7)と、0.2cmにした場合(参考例32)を比べると、1.5cmにした場合の方が、評価結果が良好であった。
さらに、ガイドAに対する収納容器の数を増やしたり(実施例7と11、実施例8と12)、複数本の小トウに分割可能な幅方向における分割能を有するアクリル繊維トウを用いたり(参考例13〜17、実施例18〜21)しても、工程通過性が良好であり、製品品質・品位に優れた炭素繊維を得ることができた。
As apparent from Tables 1 to 4, Examples 5 to 12, 18 to 24, 29 and 31, Reference Examples 1 to 4, 13 to 17, 25 to 28, 30, and 32 have good process passability. The carbon fibers obtained in each example were excellent in product quality and quality.
In particular, when the vibration direction is vertically upward (Example 7), when the vibration direction is vertically downward (Reference Example 25), and when the vibration direction is horizontal (Reference Example 26), the vibration direction is vertically upward. In the case, the evaluation result was the best, and then it was the case where it was turned vertically downward.
Moreover, when the fall speed is set to free fall (Example 7), when it is set to 40% of free fall (Reference Example 27), and when it is set to 10% of free fall (Reference Example 28), the drop is compared. The evaluation results were the best when the speed was set to free fall, and then 40% of the free fall.
Moreover, when the vibration period is 3 times / second (Example 7) and 0.05 times / second (Reference Example 30), the evaluation result is 3 times / second. Was good.
Further, when the vibration amplitude was set to 1.5 cm (Example 7) and the case where the vibration amplitude was set to 0.2 cm (Reference Example 32), the evaluation result was better in the case of 1.5 cm. .
Furthermore, the number of storage containers for the guide A is increased (Examples 7 and 11, Examples 8 and 12), or an acrylic fiber tow having a dividing ability in the width direction that can be divided into a plurality of small tows (reference). Even in Examples 13 to 17 and Examples 18 to 21), it was possible to obtain carbon fibers having good process passability and excellent product quality and quality.

一方、振動を加えずにアクリル繊維トウを鉛直方向に引き上げた比較例1〜5は、工程通過性が低下し、各比較例で得られた炭素繊維は製品品質・品位が各実施例に比べて劣っていた。   On the other hand, Comparative Examples 1 to 5 in which the acrylic fiber tow was pulled up in the vertical direction without applying vibration decreased the process passability, and the carbon fiber obtained in each comparative example had a product quality / quality compared to each example. It was inferior.

1:炭素繊維の製造装置、
10:収納容器、
20:アクリル繊維トウ、
30:引き出し手段、
31:整トウガイド、
40:焼成手段、
A〜E:ガイド、
X:トラバース幅、
Y:振動振幅、
H:引き上げ高さ。
1: Carbon fiber production equipment,
10: Storage container,
20: Acrylic fiber tow,
30: Drawer means,
31: Toning guide,
40: firing means,
A to E: Guide,
X: Traverse width,
Y: vibration amplitude,
H: Raised height.

Claims (1)

総繊度が60,000〜1,000,000dtexのアクリル繊維トウを焼成して得られる炭素繊維であって、
単糸切れがなく、毛羽の発生箇所が1mにつき3箇所以下である、炭素繊維。
A carbon fiber obtained by firing an acrylic fiber tow having a total fineness of 60,000 to 1,000,000 dtex,
Carbon fiber having no single yarn breakage and no more than 3 occurrences of fluff per meter.
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