JP2850676B2 - Precursor fiber bundle for carbon fiber - Google Patents
Precursor fiber bundle for carbon fiberInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維用前駆体繊維束
に関するものである。さらに詳細には、高品位で工程通
過性の良い高強度の炭素繊維を製造するための炭素繊維
用前駆体繊維束に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a precursor fiber bundle for carbon fibers. More specifically, the present invention relates to a carbon fiber precursor fiber bundle for producing high-quality carbon fiber with high quality and good process passability.
【0002】[0002]
【従来の技術】炭素繊維は熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂
などのいわゆるマトリックス材料と複合体(コンポジッ
ト)を形成することによって高度な機械的特性を有する
ことから、航空・宇宙、原子力関連からスポーツ・レジ
ャー、土木・建築関連に至るまで幅広く利用されてきて
おり、さらに比強度、比弾性率の高い炭素繊維を安価に
提供することが求められている。2. Description of the Related Art Carbon fiber has a high degree of mechanical properties by forming a composite with a matrix material such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin. -It has been widely used in leisure, civil engineering and construction related fields, and there is a demand for inexpensive provision of carbon fibers having high specific strength and specific elastic modulus.
【0003】炭素繊維はその前駆体であるアクリル系、
レーヨン系、ピッチ系繊維などを紡糸し、200〜30
0℃の酸化性雰囲気中で加熱焼成して酸化繊維に転換す
る耐炎化工程を経た後、さらに窒素、アルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性雰囲気や真空中で300〜3000℃に
加熱して炭化およびまたは黒鉛化する工程を経ることに
よって製造する方法が工業的に幅広く採用されている。[0003] Carbon fiber is a precursor of acrylic,
Spinning rayon fiber, pitch fiber, etc., 200 ~ 30
After passing through a flame-proofing step of heating and burning in an oxidizing atmosphere at 0 ° C. to convert it to oxidized fiber, it is further heated to 300 to 3000 ° C. in an inert atmosphere such as nitrogen, argon, helium or vacuum to carbonize and / or A method of manufacturing by a graphitization step is widely used industrially.
【0004】炭素繊維の基本特性である繊維軸方向の引
張強度(以下、強度)は、炭素繊維の欠陥の大きさや数
に支配されているといわれている。この欠陥の原因とし
ては、前駆体繊維内部のボイドや異物、前駆体繊維表面
の傷や単繊維間の接着、前駆体繊維を焼成して炭素繊維
に転換する工程である耐炎化工程、前炭化工程での単繊
維間接着の発生などがあげられる。特に、単繊維間の接
着は強度の低下が著しい上に、焼成工程で毛羽が多発
し、極端な場合には、工程を全く通過できなくなるた
め、前駆体繊維、および焼成工程で発生するこの単繊維
間の接着を防止することがきわめて重要である。[0004] It is said that tensile strength in the fiber axis direction (hereinafter referred to as "strength"), which is a basic property of carbon fibers, is governed by the size and number of defects in carbon fibers. Causes of this defect include voids and foreign substances inside the precursor fiber, scratches on the surface of the precursor fiber and adhesion between the single fibers, a flame-proofing step in which the precursor fiber is baked and converted into carbon fiber, and a pre-carbonization step. Occurrence of adhesion between single fibers in the process. In particular, the adhesion between the single fibers has a remarkable decrease in strength, and in addition, many fluffs occur in the firing step. In an extreme case, the fibers cannot pass through the step at all. It is very important to prevent adhesion between the fibers.
【0005】耐炎化、前炭化工程においては、この単繊
維間の接着を防止するために昇温速度を出来るだけゆる
やかに設定する必要があり、炭素繊維の低生産性の一因
となっている。[0005] In the flame resistance and pre-carbonization steps, it is necessary to set the heating rate as slowly as possible in order to prevent the adhesion between the single fibers, which contributes to the low productivity of carbon fibers. .
【0006】このため、前駆体繊維製造工程において耐
熱性が高く、離型性に優れたシリコーン系油剤を繊維表
面に付与することが一般的になっている。[0006] For this reason, it is common to apply a silicone oil agent having high heat resistance and excellent release properties to the fiber surface in the precursor fiber production process.
【0007】このシリコーン系油剤は耐炎化工程では優
れた耐熱性を示すが、前炭化工程では繊維の重量が急激
に減少して単繊維間接着がきわめて発生しやすく、40
0〜500℃の温度範囲においては耐熱性が不十分であ
り、シリコーンの大部分が分解・飛散するため、予め多
量に油剤を付与しておく必要がある。そのために、各工
程のローラやガイドに油剤が堆積して工程通過性が悪化
したり、焼成過程で多量の分解ガスが発生するために炭
素繊維自体の強度を低下させるという問題がある。Although this silicone oil exhibits excellent heat resistance in the flame-proofing step, the weight of the fiber is sharply reduced in the pre-carbonization step, so that adhesion between single fibers is extremely likely to occur.
In a temperature range of 0 to 500 ° C., heat resistance is insufficient, and most of the silicone is decomposed and scattered, so it is necessary to apply a large amount of an oil agent in advance. For this reason, there is a problem that the oil agent accumulates on the rollers and guides in each process, which deteriorates the processability, and that a large amount of decomposition gas is generated in the firing process, thereby lowering the strength of the carbon fiber itself.
【0008】不活性雰囲気中400〜500℃の温度に
耐えられるものとしては、無機質微粒子が上げられる。
無機質微粒子を前駆体繊維表面に付与する方法は、例え
ば、特公昭52−39455号公報に提案されている。
これは5〜0.01ミクロンの固体微粒子を使用するも
のであるが、微粒子が付与された繊維は炭素繊維に転換
されるまでの間に多数のローラやガイドによって引きま
わされる間に、この硬い微粒子によって繊維表面が損傷
を受け、これが欠陥となり、単繊維間接着が改善される
割には強度が向上せず、極端な場合は毛羽が発生し強度
が低下するという問題がある。[0008] Inorganic fine particles can be used in an inert atmosphere at a temperature of 400 to 500 ° C.
A method of applying inorganic fine particles to the surface of the precursor fiber has been proposed in, for example, Japanese Patent Publication No. 52-39455.
This uses solid fine particles of 5 to 0.01 microns, but the fibers to which the fine particles have been applied are drawn by a number of rollers and guides before being converted into carbon fibers. The fiber surface is damaged by the fine particles, which becomes a defect, and the strength is not improved even though the adhesion between the single fibers is improved. In an extreme case, there is a problem that fluff is generated and the strength is reduced.
【0009】、また、ポリシロキサンは一般的に炭素と
珪素の原子数比(C/Si)が小さくなるほど硬度を増
し、耐熱性も向上することが知られている。現在、一般
的に使用されているシリコーン系油剤は2官能シロキサ
ン(R2 SiO2/2 )を繰返し単位とする直鎖状のポリ
シロキサンからなるものであり、高温の不活性雰囲気中
では容易に分解し飛散するため、繊維表面を保護し単繊
維間接着を防止する効果が不十分である。一方、3官能
シロキサン(RSiO3/2 )および/または4官能シロ
キサン(SiO4/2 )を主鎖の一部に有するシリコーン
レジンは網目構造を持ち、またC/Si比が小さくなる
ため耐熱性が高くなる。It is also known that polysiloxane generally increases in hardness and heat resistance as the atomic ratio of carbon to silicon (C / Si) decreases. At present, silicone oils generally used are composed of a linear polysiloxane having a bifunctional siloxane (R 2 SiO 2/2 ) as a repeating unit, and can be easily prepared in a high-temperature inert atmosphere. Due to decomposition and scattering, the effect of protecting the fiber surface and preventing adhesion between single fibers is insufficient. On the other hand, a silicone resin having a trifunctional siloxane (RSiO 3/2 ) and / or a tetrafunctional siloxane (SiO 4/2 ) in a part of a main chain has a network structure and has a small C / Si ratio, and thus has heat resistance. Will be higher.
【0010】ところで、3官能シロキサンおよび/また
は4官能シロキサン主体のシリコーンレジンは非常に硬
いため、繊維表面を傷つけて、単繊維間接着防止効果が
大きいにもかかわらず、炭素繊維の強度が向上しないと
いう第1の欠点がある。また、水中に分散させた場合の
分散安定性が悪く、繊維への均一付着が困難という第2
の欠点、さらに、水が蒸発した後に樹脂化してローラ表
面に堆積して繊維の工程通過性が悪化するという第3の
欠点がある。[0010] By the way, since the silicone resin mainly composed of trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane is very hard, it damages the fiber surface and does not improve the strength of the carbon fiber despite the large effect of preventing adhesion between single fibers. There is a first disadvantage. In addition, the dispersion stability is poor when dispersed in water, making it difficult to uniformly adhere to fibers.
In addition, there is a third disadvantage that water evaporates and turns into resin after being evaporated, and is deposited on the roller surface to deteriorate the processability of fibers.
【0011】本発明が解決しようとする課題は、上記し
た従来の技術の欠点を解決すること、すなわち、少量の
油剤付与で単繊維間の接着を防止し、高強度、高品位の
炭素繊維を工程通過性良く製造するための前駆体繊維束
の製造方法を提供することである。The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, that is, by applying a small amount of an oil agent to prevent adhesion between single fibers, and to obtain high-strength, high-grade carbon fibers. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a precursor fiber bundle for manufacturing with good process passability.
【0012】上記課題を解決するために本発明の炭素繊
維用前駆体繊維束は次のいずれかの構成を有する。すな
わち、1官能シロキサンおよび/または2官能シロキサ
ンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロキサン
との共重合シリコーンレジンからなる油剤を全Siとし
て繊維重量当り0.05〜0.5重量%含有し、かつX
線光電子分光法(ESCA)におけるSi 2p スペクトル
のピーク分割で得られる3官能シロキサンおよび/また
は4官能シロキサンのSi成分が全Siに対して20〜
70%存在することを特徴とする炭素繊維用前駆体繊維
束、または、1官能シロキサンおよび/または2官能シ
ロキサンを繰り返し単位とするポリシロキサンと3官能
シロキサンおよび/または4官能シロキサンを繰り返し
単位とするポリシロキサンとの混合シリコーンレジンか
らなる油剤を全Siとして繊維重量当り0.05〜0.
5重量%含有し、かつX線光電子分光法(ESCA)に
おけるSi 2p スペクトルのピーク分割で得られる3官能
シロキサンおよび/または4官能シロキサンのSi成分
が全Siに対して20〜70%存在することを特徴とす
る炭素繊維用前駆体繊維束である。[0012] In order to solve the above problems, the precursor fiber bundle for carbon fiber of the present invention has any one of the following constitutions. That is, an oil agent comprising a copolymerized silicone resin of a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane is contained in an amount of 0.05 to 0.5% by weight based on the weight of the fiber as total Si ; X
Si 2p spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA)
And / or trifunctional siloxane obtained by peak separation of
Means that the Si component of the tetrafunctional siloxane is 20 to
A precursor fiber bundle for carbon fiber characterized by being present in 70% , or a polysiloxane having a repeating unit of a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a repeating unit of a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane. An oil agent composed of a silicone resin mixed with polysiloxane is used as a total Si in an amount of 0.05 to 0.
5% by weight and X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA)
Functionality obtained by peak splitting of Si 2p spectrum in
Si component of siloxane and / or tetrafunctional siloxane
Is a precursor fiber bundle for carbon fibers , wherein 20 to 70% of the total Si is present.
【0013】以下、本発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
【0014】本発明において用いる油剤の有効成分とし
ては、次のまたはのいずれかのシリコーンレジンを
用いるものである。すなわち、1官能シロキサン(R
3 SiO1/2 )および/または2官能シロキサン(R2
SiO2/2 )の適当量を3官能シロキサンおよび/また
は4官能シロキサンに共重合して得られる、1官能シロ
キサンおよび/または2官能シロキサンと3官能シロキ
サンおよび/または4官能シロキサンとの共重合シリコ
ーンレジン、または、1官能シロキサンおよび/また
は2官能シロキサンを繰り返し単位とするポリシロキサ
ンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロキサン
を繰り返し単位とするポリシロキサンとの混合シリコー
ンレジンである。As an active ingredient of the oil agent used in the present invention, any one of the following silicone resins is used. That is, the monofunctional siloxane (R
3 SiO 1/2 ) and / or bifunctional siloxane (R 2
Copolymerized silicone of monofunctional siloxane and / or bifunctional siloxane with trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane, obtained by copolymerizing an appropriate amount of SiO 2/2 ) with trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane. It is a resin or a mixed silicone resin of a polysiloxane having repeating units of monofunctional siloxane and / or bifunctional siloxane and a polysiloxane having repeating units of trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane.
【0015】これらまたはのいずれかのシリコーン
レジンからなる油剤を用いなければ、前記した従来技術
の第1の欠点を解決することができない。The above-mentioned first disadvantage of the prior art cannot be solved unless an oil agent composed of any of these or any of the silicone resins is used.
【0016】また、これらいずれかのシリコーンレジン
からなる油剤の前駆体繊維束中の含有量としては、全S
iとして繊維重量当り0.05〜0.5重量%とするも
のである。ここで全Siとしての繊維重量当りの含有量
は元素分析によって常法により求められる値をいう。こ
の含有量が0.05重量%に満たないときは、単繊維間
の接着防止効果が不十分となる問題がある。一方、含有
量が0.5重量%を越えるときは、接着防止効果が飽和
してしまう。The content of the oil agent comprising any one of these silicone resins in the precursor fiber bundle is set to
i is 0.05 to 0.5% by weight per fiber weight. Here, the content per fiber weight as total Si refers to a value obtained by an elemental analysis by an ordinary method. When the content is less than 0.05% by weight, there is a problem that the effect of preventing adhesion between single fibers becomes insufficient. On the other hand, when the content exceeds 0.5% by weight, the effect of preventing adhesion is saturated.
【0017】さらに、上記した共重合シリコーンレジン
または混合シリコーンレジンであって、X線光電子分光
法(ESCA)におけるSi2pスペクトルのピーク分割
で得られる3官能シロキサンおよび/または4官能シロ
キサンのSi成分が全Siに対して20〜70%存在す
るものが、樹脂硬度が硬すぎることを防ぐ一方、耐熱性
が不足して単繊維間接着防止効果が乏しくなるのを防ぐ
観点から、必要である。 Further , in the above-mentioned copolymerized silicone resin or mixed silicone resin, the Si component of trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane obtained by peak division of Si 2p spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) is used. those present 20% to 70% relative to the total Si is, while preventing the resin hardness is too hard, from the viewpoint of preventing the single fiber adhesion preventing effect is insufficient heat resistance becomes poor, it is necessary.
【0018】なお、Siの組成分析は国際電気社製ES
−200型X線光電子分光装置を使用して下記の条件で
実施する。The composition analysis of Si was performed by ES manufactured by Kokusai Electric Inc.
It is carried out under the following conditions using a -200 type X-ray photoelectron spectrometer.
【0019】励起X線:AlKα1,2 線(1486.6
ev) X線出力:8kv、20mA 温度:40℃ 真空度:10-8Torr 運動エネルギー(K,E)補正:C1Sの主ピークの運動
エネルギーを1202.0evに合わせる。Excited X-ray: AlKα1,2 ray (1486.6)
ev) X-ray output: 8 kv, 20 mA Temperature: 40 ° C. Vacuum: 10 −8 Torr Kinetic energy (K, E) correction: Adjust the kinetic energy of the main peak of C 1S to 1202.0 ev.
【0020】ピーク分割:Si2Pスペクトルのピークを
次のように分割する。Peak division: The peak of the Si 2P spectrum is divided as follows.
【0021】2官能シロキサン:1384.6ev 3官能シロキサン:1384.1ev 4官能シロキサン:1383.2ev なお、1官能シロキサンおよび/または2官能シロキサ
ンを3官能シロキサンおよび/または4官能シロキサン
に共重する割合によって共重合シリコーンレジン自体の
硬度や耐熱性を調整することができる。1官能シロキサ
ンおよび/または2官能シロキサンの共重合割合は、そ
れぞれのシロキサンの組合せによって一定ではないが、
樹脂硬度が硬すぎることを防ぐ一方、耐熱性が不足して
単繊維間接着防止効果が乏しくなるのを防ぐ観点から、
おおむね20〜70mol%の範囲が好ましい。Bifunctional siloxane: 1384.6 ev Trifunctional siloxane: 1384.1 ev Tetrafunctional siloxane: 1383.2 ev The proportion of monofunctional siloxane and / or bifunctional siloxane to trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane Thereby, the hardness and heat resistance of the copolymerized silicone resin itself can be adjusted. Although the copolymerization ratio of the monofunctional siloxane and / or the bifunctional siloxane is not constant depending on the combination of the respective siloxanes,
While preventing the resin hardness from being too hard, from the viewpoint of preventing heat resistance is insufficient and the effect of preventing adhesion between single fibers from becoming poor,
A range of about 20 to 70 mol% is preferred.
【0022】この共重合シリコーンレジンをエチレンオ
キサイド(以下、EO)および/またはプロピレンオキ
サイド(以下、PO)などを反応させたグライコール成
分変性レジンとすることは、3官能シロキサンおよび/
または4官能シロキサン主体のシリコーンレジンが有し
ていた前記3つの欠点を一度に改善できるもので特に好
ましい。すなわち、分散安定性や繊維への均一付着性を
改善できるので、水溶性または自己乳化性を付与するこ
とができ好ましい。さらに、この場合、グライコール成
分が分解する熱処理温度までは、樹脂化が抑制されるた
め、製糸工程などのローラ表面へのレジンの堆積も改善
できる効果をも有するのである。グライコール成分への
最適な変性量は、シロキサン組成やEO/PO比などに
より一定ではないが水溶性または自己乳化性を優れたも
のとする一方、単繊維間接着防止効果を有する耐熱レジ
ン成分を十分に含ませる観点から、おおむね40〜70
wt%の範囲が好ましい。When the copolymerized silicone resin is converted into a glycol component-modified resin obtained by reacting ethylene oxide (hereinafter, referred to as EO) and / or propylene oxide (hereinafter, referred to as PO), trifunctional siloxane and / or
Alternatively, the above three disadvantages of the silicone resin mainly composed of a tetrafunctional siloxane can be improved at a time, which is particularly preferable. That is, since the dispersion stability and the uniform adhesion to fibers can be improved, water solubility or self-emulsification can be imparted, which is preferable. Further, in this case, since resinification is suppressed up to the heat treatment temperature at which the glycol component decomposes, the resin has an effect of improving the accumulation of resin on the roller surface in a yarn-forming step or the like. The optimum amount of modification to the glycol component is not constant depending on the siloxane composition, EO / PO ratio, etc., but the water-soluble or self-emulsifying property is excellent, while the heat-resistant resin component having the effect of preventing adhesion between single fibers is used. From the viewpoint of sufficient inclusion, approximately 40 to 70
A range of wt% is preferred.
【0023】ここで自己乳化性とは25℃に保たれた水
中に濃度0.1wt%になるように添加し、ホモミキサ
ーで30分撹拌後24時間放置して沈澱物や層分離がな
いことをいう。Here, the term "self-emulsifying property" means that a solution is added to water kept at 25 ° C. so as to have a concentration of 0.1% by weight, stirred for 30 minutes with a homomixer and left for 24 hours without any precipitate or layer separation. Say.
【0024】このグライコール成分変性シリコーンレジ
ンは、水中に溶解または乳化して濃度を調整し繊維に付
着させることができる。また、本発明の目的を阻害しな
い範囲において、他の一般的なシリコーン油剤や非シリ
コーン油剤と混用しても何ら差し支えない。The silicone resin modified with a glycol component can be dissolved or emulsified in water to adjust the concentration and adhere to the fiber. Further, as long as the object of the present invention is not impaired, it can be mixed with other general silicone oils and non-silicone oils.
【0025】前駆体繊維束としては特に限定されない
が、ピッチ系、アクリロニトリル系前駆体繊維束などに
適用するのが好ましい。アクリロニトリル系前駆体繊維
束の紡糸法としては湿式、乾湿式、乾式のいずれでもよ
いが、特に乾湿式紡糸法で得られる繊維は表面がきわめ
て平滑で単繊維同士が面接触して接着しやすいため、本
発明の効果が顕著であり、より好適である。The precursor fiber bundle is not particularly limited, but is preferably applied to a pitch-based or acrylonitrile-based precursor fiber bundle. The acrylonitrile-based precursor fiber bundle can be wet-spun, dry-wet, or dry, but the fiber obtained by the dry-wet spinning method has a very smooth surface and the single fibers are in surface contact with each other and easily adhere. The effect of the present invention is remarkable and more preferable.
【0026】[0026]
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。The present invention will be specifically described below with reference to examples.
【0027】(実施例1)アクリロニトリル99.3重
量%、イタコン酸0.7重量%からなるPAN系共重合
体の20重量%DMSO溶液を紡糸原液とした。原液粘
度は45℃において650ポイズであった。この紡糸原
液を直径が0.12mmの小孔を3000個有する紡糸
口金から吐出させ、3mmの空間を通過後にDMSO/
水の重量比が30/70に設定された凝固液中に導き、
13m/分の引き取り速度で乾湿式紡糸した。その後、
水洗し、温水浴中で3倍延伸した糸条を油剤浴に通し、
ニップローラで余分な油剤を絞った後、表面温度120
℃の乾燥ドラムで乾燥・緻密化し、スチーム圧力が5k
g/cm2 ・Gの加圧スチーム延伸機で4倍に延伸して
単糸繊度が1デニールで3000フィラメントの前駆体
繊維束を得た。この前駆体繊維束を常法により耐炎化
し、1450℃で炭化して炭素繊維を得た。ここで前記
油剤浴として1官能シロキサン:4官能シロキサン=
1:1の重合体をEOおよびPOで60wt%変性(E
O:PO=1:1)したグライコール変性シリコーンレ
ジンの4wt%水溶液を用いた。前駆体繊維束の元素分
析の結果、Si含有量は0.2wt%であった。炭素繊
維のエポキシ樹脂含浸・硬化後の引張強度は490kg
f/mm2 と高いものであった。前駆体の製造工程およ
び焼成工程では何らトラブルもなく良好であった。Example 1 A 20% by weight DMSO solution of a PAN copolymer composed of 99.3% by weight of acrylonitrile and 0.7% by weight of itaconic acid was used as a spinning dope. Stock viscosity was 650 poise at 45 ° C. This spinning stock solution is discharged from a spinneret having 3,000 small holes having a diameter of 0.12 mm, and after passing through a space of 3 mm, DMSO /
Lead into the coagulation liquid with the weight ratio of water set to 30/70,
Dry-wet spinning was performed at a take-up speed of 13 m / min. afterwards,
After washing with water and passing the yarn stretched 3 times in a warm water bath through an oil bath,
After squeezing excess oil with a nip roller,
Drying and densification with a drying drum at ℃, steam pressure 5k
It was stretched 4 times with a pressurized steam stretching machine of g / cm 2 · G to obtain a precursor fiber bundle of single filament fineness of 1 denier and 3000 filaments. This precursor fiber bundle was made flame-resistant by a conventional method, and carbonized at 1450 ° C. to obtain carbon fibers. Here, as the oil bath, monofunctional siloxane: tetrafunctional siloxane =
A 1: 1 polymer was modified with EO and PO at 60 wt% (E
A 4 wt% aqueous solution of glycol modified silicone resin (O: PO = 1: 1) was used. As a result of elemental analysis of the precursor fiber bundle, the Si content was 0.2 wt%. Tensile strength of carbon fiber after epoxy resin impregnation and curing is 490kg
It was as high as f / mm 2 . The precursor production process and the firing process were good without any trouble.
【0028】(比較例1)油剤浴としてジメチルシリコ
ーンをEOで60wt%変性したEO変性シリコーンの
4wt%水溶液を用いた他は実施例と同様に行った。前
駆体繊維束のSi含有量は0.23wt%であった。炭
素繊維の引張強度は332kgf/mm2と低く、しか
も耐炎化、前炭化工程で単繊維間接着が発生し炭化工程
で毛羽が多発した。(Comparative Example 1) The same procedure as in Example was carried out except that a 4 wt% aqueous solution of EO-modified silicone obtained by modifying dimethyl silicone with EO by 60 wt% was used as an oil bath. The Si content of the precursor fiber bundle was 0.23 wt%. The tensile strength of the carbon fiber was as low as 332 kgf / mm 2 , and the single fiber was bonded in the flame-proofing and pre-carbonization step, and fluff was frequently generated in the carbonization step.
【0029】(比較例2)油剤浴として3官能シロキサ
ン主体のシリコーンレジンを乳化剤を使用して水中に
2.5wt%分散させたものを用いた他は実施例1と同
様に行った。(Comparative Example 2) The same operation as in Example 1 was carried out except that a silicone resin mainly composed of trifunctional siloxane was used as an oil bath and dispersed in water at 2.5 wt% using an emulsifier.
【0030】前駆体繊維束のSi含有量は0.21wt
%であった。炭素繊維は単繊維間接着もなく極めてしな
やかであったが引張強度は380kgf/mm2 と低か
った。また油剤付与後の乾燥ドラム表面に多量の樹脂化
レジンが堆積して単繊維が巻き付くトラブルの発生が多
かった。The Si content of the precursor fiber bundle is 0.21 wt.
%Met. The carbon fiber was extremely pliable without adhesion between single fibers, but the tensile strength was as low as 380 kgf / mm 2 . In addition, a large amount of resinized resin was deposited on the surface of the drying drum after the oil agent was applied, and there were many problems that single fibers were wound.
【0031】(実施例2)油剤浴として、表1に示す組
成でシロキサン(R:メチル基)の比率を変更して共重
合体を作製し、水中に分散して使用した以外は実施例1
と同様にして前駆体繊維束を常法により耐炎化し、14
50℃で炭化して炭素繊維を得た。Example 2 A copolymer was prepared as an oil bath by changing the ratio of siloxane (R: methyl group) with the composition shown in Table 1 and dispersed in water.
The precursor fiber bundle is made to be flame-resistant by a conventional method in the same manner as described above.
Carbonized at 50 ° C. to obtain carbon fibers.
【0032】[0032]
【表1】 前駆体繊維束についてはESCAによるSiの組成分
析、および元素分析によるSiの付着量を、炭素繊維に
ついては樹脂含浸・硬化後の引張強度を測定して表2に
まとめて示した。[Table 1] For the precursor fiber bundles, the compositional analysis of Si by ESCA and the amount of Si attached by elemental analysis were performed, and for the carbon fibers, the tensile strength after resin impregnation and curing was measured and the results are shown in Table 2.
【0033】[0033]
【表2】 表2に示す比較例3は炭化工程で単繊維間接着が発生し
たため毛羽発生があり強度も低いものであった。比較例
4、6は単繊維間接着防止効果は極めて良好であった
が、耐炎化・炭化工程で毛羽が多発するトラブルが多
く、強度も低いものであった。比較例5は単繊維間接着
防止効果は極めて良好であったが、製糸工程のローラ表
面へのレジンの堆積により毛羽発生のトラブルが多く、
また焼成工程でタールの発生も多かった。一方、本発明
の実施例の範囲においては工程のトラブルもなく、高品
位で高強度の炭素繊維が得られた。[Table 2] In Comparative Example 3 shown in Table 2, since the adhesion between the single fibers occurred in the carbonization step, fluff occurred and the strength was low. In Comparative Examples 4 and 6, the effect of preventing adhesion between single fibers was extremely good, but there were many troubles in which fluff was frequently generated in the flame-proofing / carbonization step, and the strength was low. In Comparative Example 5, the effect of preventing adhesion between single fibers was extremely good, but there were many troubles of generation of fluff due to resin deposition on the roller surface in the spinning process.
In addition, tar was often generated in the firing step. On the other hand, in the range of the examples of the present invention, high-quality, high-strength carbon fibers were obtained without any trouble in the process.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明の前駆体繊維束によって、少量の
油剤付与で単繊維間の接着を防止し、高強度、高品位の
炭素繊維を工程通過性良く製造することができる。By the precursor fiber bundle of the present invention, adhesion between single fibers can be prevented by applying a small amount of oil agent, and high strength and high quality carbon fibers can be produced with good processability.
Claims (3)
ロキサンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロ
キサンとの共重合シリコーンレジンからなる油剤を全S
iとして繊維重量当り0.05〜0.5重量%含有し、
かつX線光電子分光法(ESCA)におけるSi 2p スペ
クトルのピーク分割で得られる3官能シロキサンおよび
/または4官能シロキサンのSi成分が全Siに対して
20〜70%存在することを特徴とする炭素繊維用前駆
体繊維束。1. An oil agent comprising a silicone resin copolymerized with a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane,
containing 0.05 to 0.5% by weight per fiber weight as i ,
Si 2p space and X-ray photoelectron spectroscopy in (ESCA)
Trifunctional siloxane obtained by Kutl's peak splitting and
// Si component of tetrafunctional siloxane is relative to all Si
A precursor fiber bundle for carbon fiber, which is present in an amount of 20 to 70% .
ロキサンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロ
キサンとの共重合シリコーンレジンがグライコール変性
されたシリコーンレジンであることを特徴とする請求項
1記載の炭素繊維用前駆体繊維束。2. The silicone resin according to claim 1, wherein the copolymerized silicone resin of a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane is a silicone resin modified with glycol. Precursor fiber bundle for carbon fiber.
ロキサンを繰り返し単位とするポリシロキサンと3官能
シロキサンおよび/または4官能シロキサンを繰り返し
単位とするポリシロキサンとの混合シリコーンレジンか
らなる油剤を全Siとして繊維重量当り0.05〜0.
5重量%含有し、かつX線光電子分光法(ESCA)に
おけるSi 2p スペクトルのピーク分割で得られる3官能
シロキサンおよび/または4官能シロキサンのSi成分
が全Siに対して20〜70%存在することを特徴とす
る炭素繊維用前駆体繊維束。3. An oil agent comprising a mixed silicone resin of a polysiloxane having a repeating unit of a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a polysiloxane having a repeating unit of a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane is defined as total Si. 0.05-0.
5% by weight and X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA)
Functionality obtained by peak splitting of Si 2p spectrum in
Si component of siloxane and / or tetrafunctional siloxane
Is present in an amount of 20 to 70% based on the total Si .
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JP33172592A JP2850676B2 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Precursor fiber bundle for carbon fiber |
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JPH06184830A JPH06184830A (en) | 1994-07-05 |
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- 1992-12-11 JP JP33172592A patent/JP2850676B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH06184830A (en) | 1994-07-05 |
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