JP2016199824A - 耐炎化繊維束、炭素繊維前駆体繊維束、およびそれからなる炭素繊維の製造方法 - Google Patents
耐炎化繊維束、炭素繊維前駆体繊維束、およびそれからなる炭素繊維の製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2016199824A JP2016199824A JP2015080873A JP2015080873A JP2016199824A JP 2016199824 A JP2016199824 A JP 2016199824A JP 2015080873 A JP2015080873 A JP 2015080873A JP 2015080873 A JP2015080873 A JP 2015080873A JP 2016199824 A JP2016199824 A JP 2016199824A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- fiber bundle
- silicone
- fiber
- carbon fiber
- silicone component
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Landscapes
- Artificial Filaments (AREA)
- Inorganic Fibers (AREA)
- Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
Abstract
【解決手段】ポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維を耐炎化して得られる耐炎繊維束であって、珪素を100〜2000ppm含有し、かつ非シリコーン系油剤の付着量が1000ppm以下である耐炎化繊維束。さらには、耐炎化繊維の膠着数が10個/1,000フィラメント以下であることや、非シリコーン成分が非イオン性界面活性剤を含むことが好ましい。または、ポリアクリロニトリル系の炭素繊維前駆体繊維束であって、その表面にシリコーン成分と非シリコーン成分からなるシリコーン系油剤が付着しており、非シリコーン成分の熱分解開始温度が150℃以上230℃以下、かつ250℃における熱分解残渣が20重量%以下であり、非シリコーン成分の含有量が5〜80重量%であるシリコーン系油剤を、繊維重量に対し0.01〜2.0重量%付着している炭素繊維前駆体繊維束。さらには、シリコーン成分の動粘度が50〜5000mm2/secであることが好ましい。
【選択図】なし
Description
この点に対し、特許文献1では低粘度かつ速やかに硬化するシリコーン系油剤を用い、油剤を均一に付与させた後に硬化させることで油剤の流動を抑え、油剤膜厚みを抑制する技術が開示されている。しかしこの方法では、炭素化前の紡糸乾燥工程においても油剤が増粘し、乾燥ローラーへの単糸の巻付きなどが発生し、工程安定性が悪いという問題があった。
工程途中において単繊維間の膠着が少なく、最終的に品質の良い炭素繊維が得られる技術の開発が望まれていたのである。
さらには、耐炎化繊維の膠着数が10個/1,000フィラメント以下であることや、非シリコーン成分が非イオン性界面活性剤を含むことが好ましい。
さらには、シリコーン成分が、25℃における動粘度が50〜5000mm2/secのシリコーン系化合物からなることが好ましい。
さらには本発明は、前記の本発明の耐炎化繊維束を不活性雰囲気中にて炭化処理する炭素繊維の製造方法を包含する。
ここで本発明に用いられるポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維とは、炭素繊維を製造するための原料(前駆体)となるポリアクリロニトリル系重合体からなる繊維である。ポリアクリロニトリル系重合体はアクリロニトリルが主に重合された重合体であって、必要に応じてそれと共重合可能なコモノマーを含んでも良い。アクリロニトリルと共重合可能なコモノマーとしては、例えばアクリル酸、イタコン酸等の酸類及びその塩類、アクリル酸メチル、アクリル酸エチルといったアクリル酸エステル類、アクリルアミドといったアミド類等が挙げられる。
そして本発明の耐炎化繊維束は、上記のような構成の耐炎化繊維束のうち、珪素を100〜2000ppm含有し、かつ非シリコーン系油剤の付着量が1000ppm以下であるものである。
ここで本発明の耐炎化繊維束に付着している非シリコーン系油剤は、上記のシリコーン成分と同じく、耐炎化処理前の前駆体繊維に付着した油剤の成分に由来するものである。より具体的には、収束剤、制電剤または防腐剤などの成分や、先に述べたシリコーン成分を乳化させるための界面活性剤などの成分に由来する。
このような本発明の耐炎化繊維束は、高温の炭素化工程を経ることにより、高品位な炭素繊維となるのである。
もう一つの本発明である炭素繊維前駆体繊維束とは、ポリアクリロニトリル系の炭素繊維前駆体繊維束であって、その表面にシリコーン成分と非シリコーン成分からなるシリコーン系油剤が付着しており、非シリコーン成分の熱分解開始温度が150℃以上230℃以下、かつ250℃における熱分解残渣が20重量%以下であり、非シリコーン成分の含有量が5〜80重量%であるシリコーン系油剤を、前駆体繊維束を構成する繊維重量に対し0.01〜2.0重量%付着しているものである。
ここでポリアクリルニトリル系の炭素繊維前駆体繊維束とは、先に述べたようにポリアルキルニトリル系重合体から得られる繊維を収束させて繊維束としたものである。
そして上記のようにして得られるポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維としては、その前駆体繊維のフィラメント数は、製造効率の面では100本以上100000本以下が好ましく、1000本以上80000本以下がより好ましく、3000本以上50000本以下が特に好ましい。
さらにこの耐炎化繊維束を不活性雰囲気中にて炭化処理することにより、膠着の少ない品質に優れた炭素繊維を製造することができる。
繊維束を取り出して分散液に浸した後、繊維束を2mmの長さにカットし、それを約50mlの分散液に入れ、超音波洗浄器にて60秒間処理し、繊維束を分散させた。その後、実体顕微鏡にて倍率20〜40倍にて分散液中の繊維を観察し、分散されずに2本以上の単糸が接触している繊維の数を膠着数としてカウントし、繊維束を構成するフィラメント数で割って1000フィラメントあたりの膠着数に換算した。なお、分散液としては、ポリアクリロニトリル系前駆体繊維及び耐炎化繊維にはケロシン(和光純薬工業株式会社製)を用い、炭素繊維にはアセトン(和光純薬株式会社製)を用いた。
測定に供する油剤をまず80℃にて2時間乾燥して水分を除き、その油剤絶乾物を測定装置にRigaku社製ThermoPlus TG−8120を用い、空気雰囲気下において10℃/分の昇温速度にて20℃から250℃まで昇温し、油剤の重量が10%減少する温度を分解開始温度とした。
測定に供する油剤をまず80℃にて2時間乾燥して水分を除き、その油剤絶乾物を測定装置にRigaku社製ThermoPlus TG−8120を用い、空気雰囲気下において2℃/分の昇温速度にて20℃から250℃まで昇温し、250℃に到達した時点において残った油剤の重量を分解残渣率とした。
メチルエチルケトンを用いて測定対象の繊維束から油剤を抽出した後に油剤が含まれる溶液を乾燥し、得られた固形分を秤量して油剤の付着量を評価した。
蛍光X線装置(リガク製 全自動蛍光X線分析装置システム 3270)を用い、繊維に含有されるSiの量を評価した。
単量体としてアクリロニトリル95質量%、アクリル酸メチル4質量%、イタコン酸1質量%の割合で含む混合液を溶液重合、紡糸、凝固、延伸を行うことによりアクリロニトリル系繊維の延伸糸を得た。
一方、シリコーン粘度1300mm2/sec、アミノ当量1700g/eqであるアミノ変性シリコーン80重量部、非シリコーン成分としてポリオキシエチレンアルキルエーテル20重量部の油剤を準備した。なお、この油剤の非シリコーン成分は、2種のポリオキシエチレンアルキルエーテルの混合物であり、その分解開始温度は170℃、250℃における熱分解量は7重量%であった。
この延伸糸を表1記載の組成の油剤浴中に浸漬し、その後、表面温度が150℃である乾燥ローラーにて乾燥し、ポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維束を得た。得られた前駆体繊維束の油剤付着量0.45重量%、単繊維繊度1.2dtex、単繊維直径11μm、フィラメント数24000本であった。次に、得られたポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維束に対して250℃の空気雰囲気下にて1時間の耐炎化処理を行い、耐炎化繊維を得た。
その後この耐炎化繊維束を最高温度1200℃にて炭素化して炭素繊維を得た。得られた炭素繊維の膠着数は0.8個/1000フィラメント、炭素繊維強度5150MPaであり、膠着が少なく引張強度も良好であった。得られた物性を表1に示した。
使用する油剤組成を表1表2のものに変更した以外は実施例1と同様に行い、ポリアクリルニトリル系前駆体繊維、耐炎化繊維、炭素繊維を得た。
すなわち、使用するシリコーン成分としては、実施例1で使用したアミノ変性シリコーンに替えて、表1表2記載のシリコーン粘度を有するものを用いた。非シリコーン成分としては、実施例2〜6、及び比較例1では、実施例1で使用したポリオキシエチレンアルキルエーテルに替えて、表1表2記載の熱分解開始温度を有するものを用いた。比較例2では非シリコーン成分としてポリオキシエチレンアルキルエーテルに加えて、高耐熱性の成分であるトリメリット酸エステルを表2記載の分量となるように加えた。
またシリコーン成分と非シリコーン成分の組成比は実施例1の80:20から、表1表2記載の比率に変更した。得られた物性を表1表2に併せて示した。
使用する油剤組成を、非シリコーン成分としてポリオキシエチレンアルキルエーテル50重量部、トリメリット酸エステル50重量部を用い、シリコーン成分を用いなかった以外は実施例1と同様に行い、ポリアクリロニトリル系前駆体繊維、耐炎化繊維、炭素繊維を得た。得られた物性を表2に併せて示した。
Claims (6)
- ポリアクリロニトリル系炭素繊維前駆体繊維を耐炎化してえられる耐炎繊維束であって、珪素を100〜2000ppm含有し、かつ非シリコーン系油剤の付着量が1000ppm以下であることを特徴とする耐炎化繊維束。
- 耐炎化繊維の膠着数が10個/1,000フィラメント以下である請求項1に記載の耐炎化繊維束。
- 非シリコーン成分が非イオン性界面活性剤を含む請求項1または2記載の耐炎化繊維束。
- ポリアクリロニトリル系の炭素繊維前駆体繊維束であって、その表面にシリコーン成分と非シリコーン成分からなるシリコーン系油剤が付着しており、非シリコーン成分の熱分解開始温度が150℃以上230℃以下、かつ250℃における熱分解残渣が20重量%以下であり、非シリコーン成分の含有量が5〜80重量%であるシリコーン系油剤を、前駆体繊維束を構成する繊維重量に対し0.01〜2.0重量%付着していることを特徴とする炭素繊維前駆体繊維束。
- シリコーン成分が、25℃における動粘度が50〜5000mm2/secのシリコーン系化合物からなる請求項4記載の炭素繊維前駆体繊維束。
- 請求項1から3に記載の耐炎化繊維束を不活性雰囲気中にて炭化処理する炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015080873A JP6510299B2 (ja) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | 耐炎化繊維束、炭素繊維前駆体繊維束、およびそれからなる炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015080873A JP6510299B2 (ja) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | 耐炎化繊維束、炭素繊維前駆体繊維束、およびそれからなる炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2016199824A true JP2016199824A (ja) | 2016-12-01 |
JP6510299B2 JP6510299B2 (ja) | 2019-05-08 |
Family
ID=57424192
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015080873A Active JP6510299B2 (ja) | 2015-04-10 | 2015-04-10 | 耐炎化繊維束、炭素繊維前駆体繊維束、およびそれからなる炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6510299B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020074277A1 (en) | 2018-10-10 | 2020-04-16 | Wacker Chemie Ag | Silicone oil composition, gelation time adjusting additive, and method for designing silicone oil and silicone oil composition |
CN112962317A (zh) * | 2020-02-12 | 2021-06-15 | 竹本油脂株式会社 | 碳纤维前体用处理剂、碳纤维前体及耐火纤维的制造方法 |
EP4095294A1 (en) | 2021-05-27 | 2022-11-30 | Formosa Plastics Corporation | Carbon fiber and method of forming the same |
WO2023140212A1 (ja) | 2022-01-24 | 2023-07-27 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008063705A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤 |
JP2008190056A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 耐炎化繊維束の製造方法 |
-
2015
- 2015-04-10 JP JP2015080873A patent/JP6510299B2/ja active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008063705A (ja) * | 2006-09-11 | 2008-03-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤 |
JP2008190056A (ja) * | 2007-02-01 | 2008-08-21 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 耐炎化繊維束の製造方法 |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2020074277A1 (en) | 2018-10-10 | 2020-04-16 | Wacker Chemie Ag | Silicone oil composition, gelation time adjusting additive, and method for designing silicone oil and silicone oil composition |
JP2020059799A (ja) * | 2018-10-10 | 2020-04-16 | 旭化成ワッカーシリコーン株式会社 | シリコーンオイル組成物、ゲル化時間調整添加剤、シリコーンオイルおよびシリコーンオイル組成物の設計方法 |
JP2021191873A (ja) * | 2018-10-10 | 2021-12-16 | 旭化成ワッカーシリコーン株式会社 | シリコーンオイル組成物、ゲル化時間調整添加剤、シリコーンオイルおよびシリコーンオイル組成物の設計方法 |
JP7507132B2 (ja) | 2018-10-10 | 2024-06-27 | 旭化成ワッカーシリコーン株式会社 | アミノ変性シリコーンオイル組成物の製造方法 |
CN112962317A (zh) * | 2020-02-12 | 2021-06-15 | 竹本油脂株式会社 | 碳纤维前体用处理剂、碳纤维前体及耐火纤维的制造方法 |
JP2021127533A (ja) * | 2020-02-12 | 2021-09-02 | 竹本油脂株式会社 | 炭素繊維前駆体用処理剤、炭素繊維前駆体、及び耐炎化繊維の製造方法 |
EP4095294A1 (en) | 2021-05-27 | 2022-11-30 | Formosa Plastics Corporation | Carbon fiber and method of forming the same |
JP2022183086A (ja) * | 2021-05-27 | 2022-12-08 | 臺灣塑膠工業股▲ふん▼有限公司 | 炭素繊維の製造方法 |
US20220389624A1 (en) * | 2021-05-27 | 2022-12-08 | Formosa Plastics Corporation | Carbon fiber and method of forming the same |
US11898276B2 (en) * | 2021-05-27 | 2024-02-13 | Formosa Plastics Corporation | Carbon fiber and method of forming the same |
WO2023140212A1 (ja) | 2022-01-24 | 2023-07-27 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6510299B2 (ja) | 2019-05-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2018145540A (ja) | 炭素繊維束の製造方法 | |
JP4616934B1 (ja) | 炭素繊維製造用アクリル繊維油剤、炭素繊維製造用アクリル繊維および炭素繊維の製造方法 | |
JP6510299B2 (ja) | 耐炎化繊維束、炭素繊維前駆体繊維束、およびそれからなる炭素繊維の製造方法 | |
JP2012046855A (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル繊維束とその製造方法 | |
WO2022009796A1 (ja) | サイジング剤付着炭素繊維束 | |
JP4141035B2 (ja) | 炭素繊維製造用アクリロニトリル繊維の製造方法 | |
JPS6197477A (ja) | 炭素繊維製造用原糸 | |
JP4400268B2 (ja) | 炭素繊維前駆体用油剤 | |
JP2004169198A (ja) | 炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法 | |
KR102146230B1 (ko) | 탄소섬유용 유제 조성물 및 이를 이용한 탄소섬유 제조방법 | |
JP2005264384A (ja) | 合成繊維処理油剤および炭素繊維製造用前駆体繊維の製造方法。 | |
JP6729665B2 (ja) | 炭素繊維用アクリロニトリル前駆体繊維束及びその製造方法 | |
JPH0583642B2 (ja) | ||
JP2004149937A (ja) | 炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法 | |
JP2010043377A (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤組成物、並びにそれを用いた炭素繊維前駆体アクリル繊維束及びその製造方法 | |
JP6359860B2 (ja) | 炭素繊維前駆体繊維および炭素繊維前駆体繊維の製造方法 | |
JP2001248025A (ja) | 炭素繊維の製造方法 | |
JP4715386B2 (ja) | 炭素繊維束の製造方法 | |
JP2006225808A (ja) | 炭素繊維前駆体繊維用油剤及び炭素繊維前駆体繊維束 | |
JP4995754B2 (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル繊維束およびその製造方法 | |
CN114787434B (zh) | 碳纤维束的制造方法 | |
JP4048230B2 (ja) | 炭素繊維用前駆体繊維およびその製造方法 | |
JP2005089883A (ja) | 炭素繊維前駆体アクリル繊維束の製造方法 | |
JP2013057140A (ja) | 炭素繊維束及び炭素繊維束の製造方法 | |
JP2022098766A (ja) | ポリアクリロニトリル系繊維およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180119 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20181018 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20181030 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181226 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190312 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190404 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6510299 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |