JP7166233B2 - Flame-resistant fiber, method for producing same, and method for producing carbon fiber - Google Patents

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Description

本発明は、耐炎化繊維、その製造方法、及び炭素繊維の製造方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a flameproof fiber, a method for producing the same, and a method for producing carbon fiber.

炭素繊維の製造方法としては、従来から、ポリアクリロニトリルを紡糸して得られる炭素繊維前駆体に耐炎化処理を施した後、炭化処理を施す方法が主として採用されている(例えば、特公昭37-4405号公報(特許文献1)、特開2015-74844号公報(特許文献2)、特開2016-40419号公報(特許文献3)、特開2016-113726号公報(特許文献4))。この方法に用いられるポリアクリロニトリルは安価な汎用溶媒に溶解しにくいため、重合や紡糸の際に、ジメチルスルホキシドやN,N-ジメチルアセトアミド等の高価な溶媒を使用する必要があり、炭素繊維の製造コストが高くなるという問題があった。 As a method for producing carbon fibers, conventionally, a method of subjecting a carbon fiber precursor obtained by spinning polyacrylonitrile to a flameproofing treatment and then a carbonizing treatment has been mainly adopted (for example, JP-B-37- 4405 (Patent Document 1), JP-A-2015-74844 (Patent Document 2), JP-A-2016-40419 (Patent Document 3), JP-A-2016-113726 (Patent Document 4)). Since the polyacrylonitrile used in this method is difficult to dissolve in inexpensive general-purpose solvents, it is necessary to use expensive solvents such as dimethylsulfoxide and N,N-dimethylacetamide during polymerization and spinning. There was a problem of high cost.

また、特開2013-103992号公報(特許文献5)には、アクリロニトリル単位96~97.5質量部と、アクリルアミド単位2.5~4質量部と、カルボン酸含有ビニルモノマー0.01~0.5質量部とからなるポリアクリロニトリル系共重合体からなる炭素繊維前駆体繊維が記載されている。このポリアクリロニトリル系共重合体は、ポリマーの水溶性に寄与するアクリルアミド単位やカルボン酸含有ビニルモノマー単位を含有するものの、これらの含有量が少ないため、水には不溶であり、重合や成形加工(紡糸)の際に、N,N-ジメチルアセトアミド等の高価な溶媒を使用する必要があり、炭素繊維の製造コストが高くなるという問題があった。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-103992 (Patent Document 5) describes 96 to 97.5 parts by mass of acrylonitrile units, 2.5 to 4 parts by mass of acrylamide units, and 0.01 to 0.01 parts by mass of a carboxylic acid-containing vinyl monomer. A carbon fiber precursor fiber made of a polyacrylonitrile-based copolymer of 5 parts by mass is described. Although this polyacrylonitrile-based copolymer contains acrylamide units and carboxylic acid-containing vinyl monomer units that contribute to the water solubility of the polymer, since these contents are small, it is insoluble in water. Spinning) requires the use of an expensive solvent such as N,N-dimethylacetamide, which raises the problem of high carbon fiber production costs.

さらに、ポリアクリロニトリルやその共重合体に加熱処理を施すと、急激な発熱が起こり、ポリアクリロニトリルやその共重合体の熱分解が加速されるため、炭素材料(炭素繊維)の収率が低くなるという問題があった。このため、ポリアクリロニトリルやその共重合体を用いて炭素材料(炭素繊維)を製造する場合には、耐炎化処理の昇温過程において、急激な発熱が発生しないように、長時間をかけて徐々に昇温する必要があった。 Furthermore, when polyacrylonitrile and its copolymer are subjected to heat treatment, rapid heat generation occurs, accelerating the thermal decomposition of polyacrylonitrile and its copolymer, which reduces the yield of carbon materials (carbon fibers). There was a problem. For this reason, when producing a carbon material (carbon fiber) using polyacrylonitrile or a copolymer thereof, it is necessary to gradually increase the temperature over a long period of time so as not to generate abrupt heat generation during the temperature rising process of the flameproofing treatment. It was necessary to raise the temperature to

一方、アクリルアミド単位を多く含有するアクリルアミド系ポリマーは水溶性のポリマーであり、重合や成形加工(フィルム化、シート化、紡糸等)の際に、安価で環境負荷の小さい水を溶媒として使用することができるため、炭素材料の製造コストの削減が期待される。例えば、特開2018-90791号公報(特許文献6)には、アクリルアミド系ポリマーと、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の添加成分とを含有する炭素材料前駆体組成物、及びそれを用いた炭素材料の製造方法が記載されている。また、特開2019-26827号公報(特許文献7)には、アクリルアミド系モノマー単位50~99.9モル%とシアン化ビニル系モノマー単位0.1~50モル%とを含有するアクリルアミド/シアン化ビニル系共重合体からなる炭素材料前駆体、及びこの炭素材料前駆体と、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の添加成分とを含有する炭素材料前駆体組成物、並びに、これらを用いた炭素材料の製造方法が記載されている。しかしながら、これらの炭素材料の製造方法における炭化収率は、必ずしも十分なものではなく、未だ改良の余地があった。 On the other hand, acrylamide-based polymers containing a large amount of acrylamide units are water-soluble polymers, and water, which is inexpensive and has a low environmental impact, can be used as a solvent during polymerization and molding processes (filming, sheeting, spinning, etc.). Therefore, it is expected that the manufacturing cost of carbon materials will be reduced. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-90791 (Patent Document 6) describes a carbon material precursor composition containing an acrylamide-based polymer and at least one additive component selected from the group consisting of acids and salts thereof, and a method for producing a carbon material using the same. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2019-26827 (Patent Document 7) describes an acrylamide/cyanide containing 50 to 99.9 mol% of acrylamide-based monomer units and 0.1 to 50 mol% of vinyl cyanide-based monomer units. A carbon material precursor comprising a vinyl copolymer, a carbon material precursor composition containing the carbon material precursor and at least one additional component selected from the group consisting of acids and salts thereof, and A method for producing a carbon material using these is described. However, the carbonization yield in these methods for producing carbon materials is not always sufficient, and there is still room for improvement.

特公昭37-4405号公報Japanese Patent Publication No. 37-4405 特開2015-74844号公報JP 2015-74844 A 特開2016-40419号公報JP 2016-40419 A 特開2016-113726号公報JP 2016-113726 A 特開2013-103992号公報JP 2013-103992 A 特開2018-90791号公報JP 2018-90791 A 特開2019-26827号公報JP 2019-26827 A

本発明者らは、アクリルアミド系ポリマー繊維に耐炎化処理を施すことによって得られる耐炎化繊維に炭化処理を施した場合、炭素繊維の生産性や強度が低下する場合があること、さらに、耐炎化繊維の搬送時や炭化処理時の糸切れがそれらの原因の一つであることを見出した。 The inventors of the present invention have found that carbonization of flame-resistant fibers obtained by subjecting acrylamide-based polymer fibers to flame-resistant treatment may reduce the productivity and strength of carbon fibers. It was found that one of the reasons for this is yarn breakage during fiber transportation and carbonization.

本発明は、上記従来技術の有する課題に鑑みてなされたものであり、アクリルアミド系ポリマーに由来し、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維及びその製造方法、並びに高収率で炭素繊維を製造することが可能な炭素繊維の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and is derived from an acrylamide-based polymer, and has excellent load resistance at high temperatures, high strength, high elastic modulus, and high carbonization yield. An object of the present invention is to provide a fiber, a method for producing the same, and a method for producing a carbon fiber capable of producing the carbon fiber at a high yield.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、アクリルアミド系ポリマー繊維に所定の張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が所定の値となるまで加熱処理(耐炎化処理)を施すことによって、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維が得られ、さらに、このような耐炎化繊維に炭化処理を施すことによって、高収率で炭素繊維が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors found that the infrared absorption spectrum of the obtained flame-resistant fiber under an oxidizing atmosphere while applying a predetermined tension to the acrylamide-based polymer fiber. Heat treatment until the ratio (I A /I B ) of the intensity (I A ) of the absorption peak A existing in the range of 1595 cm −1 and the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 reaches a predetermined value. By applying (flameproofing treatment), a flameproofed fiber having excellent load resistance at high temperatures, high strength, high elastic modulus and high carbonization yield can be obtained. By applying, it was found that carbon fibers can be obtained at a high yield, and the present invention was completed.

すなわち、本発明の耐炎化繊維は、アクリルアミド系ポリマーに由来し、赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に吸収ピークAが存在し、かつ、前記吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10(好ましくは、0.7~10)であることを特徴とするものである。 That is, the flame-resistant fiber of the present invention is derived from an acrylamide polymer, has an absorption peak A in the range of 1560 to 1595 cm −1 in the infrared absorption spectrum, and the intensity (I A ) of the absorption peak A and The ratio (I A /I B ) to the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 is 0.5 to 10 (preferably 0.7 to 10).

また、本発明の耐炎化繊維の製造方法は、アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07~200mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10になるまで加熱処理を施すことを特徴とする方法である。 In addition, in the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention, while applying a tension of 0.07 to 200 mN/tex to the acrylamide polymer fiber, under an oxidizing atmosphere, 1560 in the infrared absorption spectrum of the obtained flame-resistant fiber The ratio (I A /I B ) of the intensity (I A ) of the absorption peak A existing in the range of 1595 cm −1 and the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 is 0.5 to 10. It is a method characterized by applying heat treatment to.

本発明の耐炎化繊維の製造方法において、前記アクリルアミド系ポリマー繊維が酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の添加成分を更に含有するものである場合には、前記加熱処理は少なくとも260~450℃の範囲内の温度で施されることが好ましく、また、前記アクリルアミド系ポリマー繊維が酸、その塩又はこれらの混合物からなる添加成分を含まない場合には、前記加熱処理は少なくとも310~500℃の範囲内の温度で施されることが好ましい。 In the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention, when the acrylamide-based polymer fiber further contains at least one additive component selected from the group consisting of acids and salts thereof, the heat treatment is at least It is preferably applied at a temperature in the range of 260 to 450° C., and if the acrylamide-based polymer fiber does not contain an additive component consisting of an acid, a salt thereof, or a mixture thereof , the heat treatment is at least 310° C. It is preferably applied at a temperature in the range of -500°C.

また、本発明の炭素繊維の製造方法は、前記本発明の耐炎化繊維に炭化処理を施すことを特徴とする方法であり、例えば、前記本発明の耐炎化繊維の製造方法により耐炎化繊維を製造する工程と、前記耐炎化繊維に炭化処理を施す工程と、を含むことを特徴とする方法である。 Further, the method for producing a carbon fiber of the present invention is a method characterized by subjecting the flame-resistant fiber of the present invention to a carbonization treatment. and carbonizing the flame-resistant fiber.

なお、本発明の耐炎化繊維の製造方法によって、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維が得られる理由は必ずしも定かではないが、本発明者らは以下のように推察する。すなわち、アクリルアミド系ポリマー繊維に所定の張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が所定の値となるまで加熱処理(耐炎化処理)を施すことによって、アクリルアミド系ポリマーを耐炎化処理することによって生じるイミド環構造だけでなく、イミド環構造が隣接する官能基と更に反応して、例えば、下記式で示されるような2環以上の多環が連続した構造が形成されると推察される。なお、2環以上の多環が連続した構造は下記式で示される2環又は3環が連続した構造に限定されるものではなく、4環以上の多環が連続した構造であってもよい。 The reason why the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention can obtain a flame-resistant fiber having excellent load resistance at high temperatures, high strength, a high elastic modulus, and a high carbonization yield is not necessarily clear, but the present invention The inventors conjecture as follows. That is, the intensity (I A ) of the absorption peak A existing in the range of 1560 to 1595 cm −1 in the infrared absorption spectrum of the obtained flame-resistant fiber under an oxidizing atmosphere while applying a predetermined tension to the acrylamide-based polymer fiber. and the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 , the acrylamide-based polymer is subjected to heat treatment (flame resistance treatment) until the ratio (I A /I B ) reaches a predetermined value. Not only the imide ring structure generated by be done. In addition, the structure in which two or more polycyclic rings are continuous is not limited to the structure in which two or three rings shown in the following formula are continuous, and may be a structure in which four or more polycyclic rings are continuous. .

Figure 0007166233000001
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Figure 0007166233000002
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そして、このような2環以上の多環が連続した構造が耐熱性に優れており、また、高強度及び高弾性率を兼ね備えているため、本発明の耐炎化繊維は、耐熱性が高く、高温での耐荷重性に優れており、また、高い強度及び高い弾性率を示すと推察される。さらに、このような耐熱性に優れた耐炎化繊維は、炭化処理時の熱分解が抑制されるため、効率的に炭化反応が進行し、高い炭化収率を示すと推察される。 Such a structure in which two or more rings are continuous has excellent heat resistance, and since it has both high strength and high elastic modulus, the flameproof fiber of the present invention has high heat resistance, It is presumed to have excellent load resistance at high temperatures, and to exhibit high strength and high elastic modulus. Furthermore, it is presumed that such a flame-resistant fiber with excellent heat resistance suppresses thermal decomposition during carbonization, so that the carbonization reaction proceeds efficiently and exhibits a high carbonization yield.

本発明によれば、アクリルアミド系ポリマーに由来し、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維を得ることができる。また、このような耐炎化繊維に炭化処理を施すことによって、高収率で炭素繊維を製造することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain a flame-resistant fiber derived from an acrylamide-based polymer, having excellent load resistance at high temperatures, high strength, high elastic modulus and high carbonization yield. In addition, carbon fibers can be produced at a high yield by subjecting such flame-resistant fibers to a carbonization treatment.

実施例3及び比較例1で得られた耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルを示すグラフである。4 is a graph showing infrared absorption spectra of flame-resistant fibers obtained in Example 3 and Comparative Example 1. FIG.

以下、本発明をその好適な実施形態に即して詳細に説明する。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will now be described in detail with reference to its preferred embodiments.

〔耐炎化繊維の製造方法〕
先ず、本発明の耐炎化繊維の製造方法について説明する。本発明の耐炎化繊維の製造方法は、アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07~200mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10になるまで加熱処理(耐炎化処理)を施す方法である。
[Method for producing flame-resistant fiber]
First, the method for producing the flame-resistant fiber of the present invention will be described. In the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention, while applying a tension of 0.07 to 200 mN/tex to an acrylamide-based polymer fiber, the obtained flame-resistant fiber has an infrared absorption spectrum of 1560 to 1595 cm in an oxidizing atmosphere. Heat until the ratio (I A /I B ) of the intensity (I A ) of the absorption peak A existing in the range of −1 and the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 is 0.5 to 10. This is a method of applying a treatment (flameproof treatment).

(アクリルアミド系ポリマー)
本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマーとしては、アクリルアミド系モノマーの単独重合体であっても、アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体であってもよいが、耐炎化繊維の炭化収率が向上するという観点から、アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体が好ましい。
(acrylamide polymer)
The acrylamide-based polymer used in the present invention may be a homopolymer of an acrylamide-based monomer or a copolymer of an acrylamide-based monomer and another polymerizable monomer. A copolymer of an acrylamide-based monomer and another polymerizable monomer is preferable from the viewpoint of improving the rate.

また、本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマーは、水性溶媒(水、アルコール等、及びこれらの混合溶媒)及び水系混合溶媒(前記水性溶媒と有機溶媒(テトラヒドロフラン等)との混合溶媒)のうちの少なくとも一方に可溶なものであることが好ましい。これにより、アクリルアミド系ポリマーを紡糸する際には、前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒を用いた乾式紡糸、乾湿式紡糸、湿式紡糸、又はエレクトロスピニングが可能となり、低コストで安全に耐炎化繊維及び炭素繊維を製造することが可能となる。また、アクリルアミド系ポリマーに後述する添加成分を配合する場合に、前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒を用いた湿式混合が可能となり、アクリルアミド系ポリマーと後述する添加成分とを均一かつ低コストで安全に混合することが可能となる。なお、前記水系混合溶媒中の有機溶媒の含有量としては、前記水性溶媒に不溶又は難溶なアクリルアミド系ポリマーが有機溶媒を混合することによって溶解する量であれば特に制限はない。また、このようなアクリルアミド系ポリマーの中でも、より低コストで安全に耐炎化繊維及び炭素繊維を製造することが可能となるという観点から、前記水性溶媒に可溶なアクリルアミド系ポリマーが好ましく、水に可溶な(水溶性の)アクリルアミド系ポリマーがより好ましい。 The acrylamide-based polymer used in the present invention contains at least an aqueous solvent (water, alcohol, etc., and a mixed solvent thereof) and an aqueous mixed solvent (a mixed solvent of the aqueous solvent and an organic solvent (tetrahydrofuran, etc.)). It is preferably soluble in one. As a result, when spinning an acrylamide-based polymer, dry spinning, dry-wet spinning, wet spinning, or electrospinning using the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent is possible, and the flame-resistant fiber and the It becomes possible to manufacture carbon fibers. In addition, when the additive component described later is blended with the acrylamide polymer, wet mixing using the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent is possible, and the acrylamide polymer and the additive component described later can be uniformly and safely at low cost. Mixing becomes possible. The content of the organic solvent in the aqueous mixed solvent is not particularly limited as long as the acrylamide polymer, which is insoluble or sparingly soluble in the aqueous solvent, dissolves when mixed with the organic solvent. In addition, among such acrylamide-based polymers, acrylamide-based polymers that are soluble in the aqueous solvent are preferable from the viewpoint that flame-resistant fibers and carbon fibers can be produced safely at a lower cost. A soluble (water-soluble) acrylamide-based polymer is more preferred.

さらに、本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量の上限としては、特に制限はないが、通常500万以下であり、アクリルアミド系ポリマーの紡糸性の観点から、200万以下が好ましく、100万以下がより好ましく、40万以下が更に好ましく、30万以下が特に好ましい。また、アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量の下限としては、特に制限はないが、通常1万以上であり、アクリルアミド系ポリマー繊維の強度の観点から、2万以上が好ましく、3万以上がより好ましく、4万以上が特に好ましい。なお、前記アクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量はゲルパーミエーションクロマトグラフィーを用いて測定されるものである。 Furthermore, the upper limit of the weight average molecular weight of the acrylamide polymer used in the present invention is not particularly limited, but is usually 5 million or less, preferably 2 million or less, and 1 million, from the viewpoint of the spinnability of the acrylamide polymer. The following is more preferable, 400,000 or less is still more preferable, and 300,000 or less is particularly preferable. The lower limit of the weight-average molecular weight of the acrylamide-based polymer is not particularly limited, but is usually 10,000 or more, preferably 20,000 or more, more preferably 30,000 or more, from the viewpoint of the strength of the acrylamide-based polymer fiber. 40,000 or more is particularly preferable. The weight average molecular weight of the acrylamide polymer is measured using gel permeation chromatography.

前記アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体におけるアクリルアミド系モノマー単位の含有量の下限としては、前記共重合体の水性溶媒又は水系混合溶媒に対する可溶性の観点から、50モル%以上が好ましく、60モル%以上がより好ましく、70モル%以上が特に好ましい。また、アクリルアミド系モノマー単位の含有量の上限としては、耐炎化繊維の炭化収率が向上するという観点から、99.9モル%以下が好ましく、99モル%以下がより好ましく、95モル%以下が更に好ましく、90モル%以下が特に好ましく、85モル%以下が最も好ましい。 The lower limit of the content of the acrylamide-based monomer unit in the copolymer of the acrylamide-based monomer and other polymerizable monomer is 50 mol% or more from the viewpoint of the solubility of the copolymer in an aqueous solvent or an aqueous mixed solvent. Preferably, 60 mol % or more is more preferable, and 70 mol % or more is particularly preferable. The upper limit of the acrylamide monomer unit content is preferably 99.9 mol% or less, more preferably 99 mol% or less, and more preferably 95 mol% or less, from the viewpoint of improving the carbonization yield of the flame-resistant fiber. More preferably, 90 mol % or less is particularly preferable, and 85 mol % or less is most preferable.

前記アクリルアミド系モノマーと他の重合性モノマーとの共重合体における他の重合性モノマー単位の含有量の下限としては、耐炎化繊維の炭化収率が向上するという観点から、0.1モル%以上が好ましく、1モル%以上がより好ましく、5モル%以上が更に好ましく、10モル%以上が特に好ましく、15モル%以上が最も好ましい。また、他の重合性モノマー単位の含有量の上限としては、前記共重合体の水性溶媒又は水系混合溶媒に対する可溶性の観点から、50モル%以下が好ましく、40モル%以下がより好ましく、30モル%以下が特に好ましい。 The lower limit of the content of the other polymerizable monomer unit in the copolymer of the acrylamide-based monomer and the other polymerizable monomer is 0.1 mol% or more from the viewpoint of improving the carbonization yield of the flame-resistant fiber. is preferred, 1 mol % or more is more preferred, 5 mol % or more is even more preferred, 10 mol % or more is particularly preferred, and 15 mol % or more is most preferred. Further, the upper limit of the content of the other polymerizable monomer unit is preferably 50 mol% or less, more preferably 40 mol% or less, more preferably 30 mol, from the viewpoint of solubility of the copolymer in an aqueous solvent or an aqueous mixed solvent. % or less is particularly preferred.

前記アクリルアミド系モノマーとしては、例えば、アクリルアミド;N-メチルアクリルアミド、N-エチルアクリルアミド、N-n-プロピルアクリルアミド、N-イソプロピルアクリルアミド、N-n-ブチルアクリルアミド、N-tert-ブチルアクリルアミド等のN-アルキルアクリルアミド;N-シクロヘキシルアクリルアミド等のN-シクロアルキルアクリルアミド;N,N-ジメチルアクリルアミド等のジアルキルアクリルアミド;ジメチルアミノエチルアクリルアミド、ジメチルアミノプロピルアクリルアミド等のジアルキルアミノアルキルアクリルアミド;N-(ヒドロキシメチル)アクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)アクリルアミド等のヒドロキシアルキルアクリルアミド;N-フェニルアクリルアミド等のN-アリールアクリルアミド;ジアセトンアクリルアミド;N,N’-メチレンビスアクリルアミド等のN,N’-アルキレンビスアクリルアミド;メタクリルアミド;N-メチルメタクリルアミド、N-エチルメタクリルアミド、N-n-プロピルメタクリルアミド、N-イソプロピルメタクリルアミド、N-n-ブチルメタクリルアミド、N-tert-ブチルメタクリルアミド等のN-アルキルメタクリルアミド;N-シクロヘキシルメタクリルアミド等のN-シクロアルキルメタクリルアミド;N,N-ジメチルメタクリルアミド等のジアルキルメタクリルアミド;ジメチルアミノエチルメタクリルアミド、ジメチルアミノプロピルメタクリルアミド等のジアルキルアミノアルキルメタクリルアミド;N-(ヒドロキシメチル)メタクリルアミド、N-(ヒドロキシエチル)メタクリルアミド等のヒドロキシアルキルメタクリルアミド;N-フェニルメタクリルアミド等のN-アリールメタクリルアミド;ジアセトンメタクリルアミド;N,N’-メチレンビスメタクリルアミド等のN,N’-アルキレンビスメタクリルアミドが挙げられる。これらのアクリルアミド系モノマーは1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、これらのアクリルアミド系モノマーの中でも、水性溶媒又は水系混合溶媒への溶解性が高いという観点から、アクリルアミド、N-アルキルアクリルアミド、ジアルキルアクリルアミド、メタクリルアミド、N-アルキルメタクリルアミド、ジアルキルメタクリルアミドが好ましく、アクリルアミドが特に好ましい。 Examples of the acrylamide-based monomers include acrylamide; N- alkylacrylamide; N-cycloalkylacrylamide such as N-cyclohexylacrylamide; dialkylacrylamide such as N,N-dimethylacrylamide; dialkylaminoalkylacrylamide such as dimethylaminoethylacrylamide and dimethylaminopropylacrylamide; N-(hydroxymethyl)acrylamide, Hydroxyalkylacrylamides such as N-(hydroxyethyl)acrylamide; N-arylacrylamides such as N-phenylacrylamide; diacetone acrylamide; N,N'-alkylenebisacrylamides such as N,N'-methylenebisacrylamide; methacrylamide; N-alkylmethacrylamides such as N-methylmethacrylamide, N-ethylmethacrylamide, Nn-propylmethacrylamide, N-isopropylmethacrylamide, Nn-butylmethacrylamide, N-tert-butylmethacrylamide; N - N-cycloalkyl methacrylamides such as cyclohexyl methacrylamide; dialkyl methacrylamides such as N,N-dimethyl methacrylamide; dialkylaminoalkyl methacrylamides such as dimethylaminoethyl methacrylamide and dimethylaminopropyl methacrylamide; N-(hydroxymethyl ) hydroxyalkyl methacrylamides such as methacrylamide and N-(hydroxyethyl) methacrylamide; N-aryl methacrylamides such as N-phenylmethacrylamide; diacetone methacrylamide; N, such as N,N'-methylenebismethacrylamide; N'-alkylene bis methacrylamides can be mentioned. These acrylamide-based monomers may be used alone or in combination of two or more. Among these acrylamide-based monomers, acrylamide, N-alkylacrylamide, dialkylacrylamide, methacrylamide, N-alkylmethacrylamide, and dialkylmethacrylamide are preferable from the viewpoint of high solubility in aqueous solvents or aqueous mixed solvents. , acrylamide is particularly preferred.

前記他の重合性モノマーとしては、例えば、シアン化ビニル系モノマー、不飽和カルボン酸及びその塩、不飽和カルボン酸無水物、不飽和カルボン酸エステル、ビニル系モノマー、オレフィン系モノマーが挙げられる。前記シアン化ビニル系モノマーとしては、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、2-ヒドロキシエチルアクリロニトリル、クロロアクリロニトリル、クロロメタクリロニトリル、メトキシアクリロニトリル、メトキシメタクリロニトリル等が挙げられる。前記不飽和カルボン酸としては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸等が挙げられ、前記不飽和カルボン酸の塩としては、前記不飽和カルボン酸の金属塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられ、前記不飽和カルボン酸無水物としては、無水マレイン酸、イタコン酸無水物等が挙げられ、前記不飽和カルボン酸エステルとしては、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル、アクリル酸2-ヒドロキシエチル、メタクリル酸2-ヒドロキシエチル等が挙げられ、前記ビニル系モノマーとしては、スチレン、α-メチルスチレン等の芳香族ビニル系モノマー、塩化ビニル、ビニルアルコール等が挙げられ、前記オレフィン系モノマーとしては、エチレン、プロピレン等が挙げられる。これらの他の重合性モノマーは1種を単独で使用しても2種以上を併用してもよい。また、これらの他の重合性モノマーの中でも、アクリルアミド系ポリマーの紡糸性、耐炎化繊維の炭化収率が向上するという観点から、シアン化ビニル系モノマーが好ましく、アクリロニトリルが特に好ましく、前記共重合体の水性溶媒又は水系混合溶媒に対する可溶性の観点からは、不飽和カルボン酸及びその塩が好ましい。 Examples of other polymerizable monomers include vinyl cyanide-based monomers, unsaturated carboxylic acids and salts thereof, unsaturated carboxylic anhydrides, unsaturated carboxylic acid esters, vinyl-based monomers, and olefin-based monomers. Examples of the vinyl cyanide monomer include acrylonitrile, methacrylonitrile, 2-hydroxyethyl acrylonitrile, chloroacrylonitrile, chloromethacrylonitrile, methoxyacrylonitrile, methoxymethacrylonitrile and the like. Examples of the unsaturated carboxylic acid include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, and the like. Examples of the salt of the unsaturated carboxylic acid include metal salts of the unsaturated carboxylic acid (e.g., sodium salt, potassium salt, etc.), ammonium salts, amine salts and the like; examples of the unsaturated carboxylic anhydride include maleic anhydride and itaconic anhydride; examples of the unsaturated carboxylic acid ester include methyl acrylate, methyl methacrylate, Examples include 2-hydroxyethyl acrylate and 2-hydroxyethyl methacrylate. Examples of the vinyl-based monomer include aromatic vinyl-based monomers such as styrene and α-methylstyrene, vinyl chloride, and vinyl alcohol. Examples of olefinic monomers include ethylene and propylene. These other polymerizable monomers may be used alone or in combination of two or more. Among these other polymerizable monomers, from the viewpoint of improving the spinnability of the acrylamide polymer and the carbonization yield of the flame-resistant fiber, vinyl cyanide monomers are preferred, and acrylonitrile is particularly preferred. From the viewpoint of solubility in aqueous solvents or aqueous mixed solvents, unsaturated carboxylic acids and salts thereof are preferred.

このようなアクリルアミド系ポリマーを合成する方法としては、ラジカル重合、カチオン重合、アニオン重合、リビングラジカル重合等の公知の重合反応を、溶液重合、懸濁重合、沈殿重合、分散重合、乳化重合(例えば、逆相乳化重合)等の重合方法によって行う方法を採用することができる。前記重合反応の中でも、アクリルアミド系ポリマーを低コストで合成できるという観点から、ラジカル重合が好ましい。また、溶液重合を採用する場合、溶媒としては、原料のモノマー及び得られるアクリルアミド系ポリマーが溶解するものを使用することが好ましく、低コストで安全に合成できるという観点から、前記水性溶媒(水、アルコール等、及びこれらの混合溶媒等)又は前記水系混合溶媒(前記水性溶媒と有機溶媒(テトラヒドロフラン等)との混合溶媒)を使用することがより好ましく、前記水性溶媒を使用することが特に好ましく、水を使用することが最も好ましい。 Methods for synthesizing such acrylamide polymers include known polymerization reactions such as radical polymerization, cationic polymerization, anionic polymerization, living radical polymerization, solution polymerization, suspension polymerization, precipitation polymerization, dispersion polymerization, emulsion polymerization (e.g. , reversed-phase emulsion polymerization) can be employed. Among the above polymerization reactions, radical polymerization is preferred from the viewpoint that an acrylamide-based polymer can be synthesized at low cost. When solution polymerization is employed, it is preferable to use a solvent in which the raw material monomer and the obtained acrylamide polymer are dissolved. It is more preferable to use an alcohol, etc., and a mixed solvent thereof, etc.) or the aqueous mixed solvent (a mixed solvent of the aqueous solvent and an organic solvent (tetrahydrofuran, etc.)), It is particularly preferable to use the aqueous solvent, Most preferably, water is used.

前記ラジカル重合においては、重合開始剤として、アゾビスイソブチロニトリル、過酸化ベンゾイル、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の従来公知のラジカル重合開始剤を使用することができるが、溶媒として前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒を使用する場合には、4,4’-アゾビス(4-シアノ吉草酸)、過硫酸アンモニウム、過硫酸カリウム等の前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒(好ましくは前記水性溶媒、より好ましくは水)に可溶なラジカル重合開始剤が好ましい。また、アクリルアミド系ポリマーを低分子量化し、アクリルアミド系ポリマーの紡糸性を向上させるという観点から、前記重合開始剤に代えて又は加えて、テトラメチルエチレンジアミン等の従来公知の重合促進剤やn-ドデシルメルカプタン等のアルキルメルカプタン等の分子量調節剤を用いることが好ましく、前記前記重合開始剤と前記重合促進剤とを併用することが好ましく、過硫酸アンモニウムとテトラメチルエチレンジアミンとを併用することが特に好ましい。 In the radical polymerization, conventionally known radical polymerization initiators such as azobisisobutyronitrile, benzoyl peroxide, 4,4'-azobis(4-cyanovaleric acid), ammonium persulfate, and potassium persulfate are used as polymerization initiators. agent can be used, and when the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent is used as the solvent, 4,4′-azobis(4-cyanovaleric acid), ammonium persulfate, potassium persulfate A radical polymerization initiator soluble in a solvent or the aqueous mixed solvent (preferably the aqueous solvent, more preferably water) is preferred. Further, from the viewpoint of reducing the molecular weight of the acrylamide-based polymer and improving the spinnability of the acrylamide-based polymer, instead of or in addition to the polymerization initiator, a conventionally known polymerization accelerator such as tetramethylethylenediamine or n-dodecylmercaptan It is preferable to use a molecular weight modifier such as alkyl mercaptan, etc., it is preferable to use the polymerization initiator and the polymerization accelerator in combination, and it is particularly preferable to use ammonium persulfate and tetramethylethylenediamine in combination.

前記重合反応の温度としては特に制限はないが、得られるアクリルアミド系ポリマーの重量平均分子量Mwを低下させ、アクリルアミド系ポリマーの紡糸性を向上させるという観点から、35℃以上が好ましく、40℃以上がより好ましく、50℃以上が更に好ましく、70℃以上が特に好ましく、75℃以上が最も好ましい。 Although the temperature of the polymerization reaction is not particularly limited, it is preferably 35° C. or higher, and 40° C. or higher from the viewpoint of reducing the weight average molecular weight Mw of the obtained acrylamide polymer and improving the spinnability of the acrylamide polymer. It is more preferably 50° C. or higher, particularly preferably 70° C. or higher, and most preferably 75° C. or higher.

(アクリルアミド系ポリマー繊維)
本発明に用いられるアクリルアミド系ポリマー繊維は、前記アクリルアミド系ポリマーからなるものであり、その繊度としては特に制限はないが、1×10-8~100tex/本が好ましく、1×10-6~60tex/本がより好ましく、0.001~40tex/本が更に好ましく、0.01~10tex/本がまた更に好ましく、0.02~2tex/本が特に好ましく、0.03~0.4tex/本が最も好ましい。アクリルアミド系ポリマー繊維の繊度が前記下限未満になると、糸切れが発生しやすく、安定した巻取りや耐炎化処理が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、耐炎化繊維の表層付近と中心付近の構造差が大きくなり、得られる炭素繊維の引張強度及び引張弾性率が低下する傾向にある。
(acrylamide polymer fiber)
The acrylamide-based polymer fiber used in the present invention is made of the acrylamide-based polymer described above, and its fineness is not particularly limited, but is preferably 1×10 −8 to 100 tex/fiber, and 1×10 −6 to 60 tex/fiber. / book is more preferred, 0.001 to 40 tex / book is more preferred, 0.01 to 10 tex / book is even more preferred, 0.02 to 2 tex / book is particularly preferred, 0.03 to 0.4 tex / book is Most preferred. If the fineness of the acrylamide-based polymer fiber is less than the above lower limit, yarn breakage tends to occur, and stable winding and flameproofing treatment tend to be difficult. and the structural difference near the center becomes large, and the tensile strength and tensile elastic modulus of the obtained carbon fiber tend to decrease.

また、前記アクリルアミド系ポリマー繊維の平均繊維径としては特に制限はないが、3nm~300μmが好ましく、30nm~250μmがより好ましく、1~200μmが更に好ましく、3~100μmがまた更に好ましく、4~40μmが特に好ましく、5~20μmが最も好ましい。アクリルアミド系ポリマー繊維の平均繊維径が前記下限未満になると、糸切れが発生しやすく、安定した巻取りや耐炎化処理が困難となる傾向にあり、他方、前記上限を超えると、耐炎化繊維の表層付近と中心付近の構造差が大きくなり、得られる炭素繊維の引張強度及び引張弾性率が低下する傾向にある。 The average fiber diameter of the acrylamide polymer fibers is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 300 μm, more preferably 30 nm to 250 μm, still more preferably 1 to 200 μm, even more preferably 3 to 100 μm, and even more preferably 4 to 40 μm. is particularly preferred, and 5 to 20 μm is most preferred. If the average fiber diameter of the acrylamide-based polymer fiber is less than the above lower limit, fiber breakage tends to occur, and stable winding and flameproofing treatment tend to be difficult. The difference in structure between the surface layer and the center tends to increase, and the tensile strength and tensile modulus of the resulting carbon fiber tend to decrease.

さらに、前記アクリルアミド系ポリマー繊維においては、特に制限はないが、絶乾状態での密度が1.20g/cm以上であることが好ましく、1.21g/cm以上であることがより好ましく、1.22g/cm以上であることが更に好ましく、1.23g/cm以上であることが特に好ましく、1.24g/cm以上であることが最も好ましい。このような密度を有するアクリルアミド系ポリマー繊維を用いることによって、耐炎化処理による環化反応が加速する傾向にあり、耐炎化処理後の耐炎化繊維の炭化収率が向上する傾向にある。 Further, the acrylamide-based polymer fiber is not particularly limited, but preferably has a density of 1.20 g/cm 3 or more, more preferably 1.21 g/cm 3 or more, in an absolute dry state. It is more preferably 1.22 g/cm 3 or more, particularly preferably 1.23 g/cm 3 or more, most preferably 1.24 g/cm 3 or more. By using acrylamide-based polymer fibers having such a density, the cyclization reaction due to the flameproofing treatment tends to be accelerated, and the carbonization yield of the flameproofed fibers after the flameproofing treatment tends to be improved.

また、前記アクリルアミド系ポリマー繊維は、酸等の添加成分を配合せずに、そのまま耐炎化繊維及び炭素繊維の製造に使用することが可能であるが、脱水反応や脱アンモニア反応による環状構造の形成が加速し、さらに、2環以上の多環が連続した構造の形成が加速することによって、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける前記吸収ピークAと前記吸収ピークBとの強度比(I/I)が所定の値になりやすくなるという観点から、前記アクリルアミド系ポリマー繊維には、前記アクリルアミド系ポリマーに加えて、酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の添加成分が含まれていてもよい。前記添加成分を含むアクリルアミド系ポリマー繊維に張力を付与しながら耐炎化処理を施すことによって、脱水反応や脱アンモニア反応による環状構造の形成が加速し、さらに、2環以上の多環が連続した構造の形成が加速し、赤外吸収スペクトルにおける前記吸収ピークAと前記吸収ピークBとの強度比(I/I)が所定の値になりやすくなるため、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維が得られる。また、本発明の耐炎化繊維においては、前記添加成分及びその残渣の少なくとも一部が残存していてもよい。さらに、耐炎化繊維に前記添加成分を加えて炭化処理を行ってもよい。 In addition, the acrylamide-based polymer fiber can be used as it is for producing flame-resistant fibers and carbon fibers without adding additives such as acids. is accelerated, and further, the formation of a structure in which two or more polycyclic rings are continuous is accelerated, so that the intensity ratio (I From the viewpoint that A /I B ) tends to be a predetermined value, the acrylamide polymer fiber contains at least one additive component selected from the group consisting of acids and salts thereof in addition to the acrylamide polymer. may be included. By subjecting the acrylamide-based polymer fiber containing the additive component to flame-resistant treatment while applying tension, the formation of a cyclic structure due to dehydration reaction and deammonification reaction is accelerated, and further, a structure in which two or more rings are continuous. is accelerated, and the intensity ratio ( IA /IB) between the absorption peak A and the absorption peak B in the infrared absorption spectrum tends to become a predetermined value, so that the load resistance at high temperatures is excellent, Flameproofed fibers with high strength, high modulus and high char yield are obtained. Moreover, in the flame-resistant fiber of the present invention, at least part of the additive component and its residue may remain. Further, the carbonization treatment may be performed by adding the additive component to the flameproof fiber.

このような添加成分の含有量としては、アクリルアミド系ポリマー繊維から作製した耐炎化繊維の高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率がより向上するという観点から、前記アクリルアミド系ポリマー100質量部に対して0.1~100質量部が好ましく、0.2~50質量部がより好ましく、0.5~30質量部が更に好ましく、1~20質量部が特に好ましく、1~10質量部が最も好ましい。 From the viewpoint of further improving the load resistance, strength, elastic modulus, and carbonization yield of the flame-resistant fiber made from the acrylamide-based polymer fiber at high temperatures, the content of such an additive component is the acrylamide-based polymer 100. It is preferably 0.1 to 100 parts by mass, more preferably 0.2 to 50 parts by mass, still more preferably 0.5 to 30 parts by mass, particularly preferably 1 to 20 parts by mass, and 1 to 10 parts by mass. part is most preferred.

前記酸としては、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ポリホウ酸、硫酸、硝酸、炭酸、塩酸等の無機酸、シュウ酸、クエン酸、スルホン酸、酢酸等の有機酸が挙げられる。また、このような酸の塩としては、金属塩(例えば、ナトリウム塩、カリウム塩等)、アンモニウム塩、アミン塩等が挙げられ、アンモニウム塩、アミン塩が好ましく、アンモニウム塩がより好ましい。特に、これらの添加成分のうち、アクリルアミド系ポリマー繊維から作製した耐炎化繊維の高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率がより向上するが更に向上するという観点から、リン酸、ポリリン酸、ホウ酸、ポリホウ酸、硫酸、及びこれらのアンモニウム塩が好ましく、リン酸、ポリリン酸、及びこれらのアンモニウム塩が特に好ましい。 Examples of the acid include inorganic acids such as phosphoric acid, polyphosphoric acid, boric acid, polyboric acid, sulfuric acid, nitric acid, carbonic acid and hydrochloric acid, and organic acids such as oxalic acid, citric acid, sulfonic acid and acetic acid. Examples of such acid salts include metal salts (eg, sodium salts, potassium salts, etc.), ammonium salts, amine salts and the like, with ammonium salts and amine salts being preferred, and ammonium salts being more preferred. In particular, among these additive components, the load resistance, strength, elastic modulus, and carbonization yield of flame-resistant fibers made from acrylamide-based polymer fibers at high temperatures are further improved, but phosphoric acid, Polyphosphoric acid, boric acid, polyboric acid, sulfuric acid, and ammonium salts thereof are preferred, and phosphoric acid, polyphosphoric acid, and ammonium salts thereof are particularly preferred.

前記添加成分は、前記水性溶媒及び前記水系混合溶媒のうちの少なくとも一方(より好ましくは前記水性溶媒、特に好ましくは水)に可溶なものであることが好ましい。これにより、添加成分を含有するアクリルアミド系ポリマー繊維を製造する際に、前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒を用いた湿式混合が可能となり、前記アクリルアミド系ポリマーと前記添加成分とを均一かつ低コストで安全に混合することが可能となる。また、前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒を用いた乾式紡糸、乾湿式紡糸、湿式紡糸、又はエレクトロスピニングが可能となり、低コストで安全に耐炎化繊維及び炭素繊維を製造することが可能となる。 The additive component is preferably soluble in at least one of the aqueous solvent and the aqueous mixed solvent (more preferably the aqueous solvent, particularly preferably water). As a result, when producing an acrylamide-based polymer fiber containing an additive component, wet mixing using the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent is possible, and the acrylamide-based polymer and the additive component are uniformly mixed at low cost. Safe mixing becomes possible. In addition, dry spinning, dry-wet spinning, wet spinning, or electrospinning using the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent becomes possible, and flameproof fibers and carbon fibers can be produced safely at low cost.

このようなアクリルアミド系ポリマー繊維は以下のようにして作製(製造)することができる。先ず、前記アクリルアミド系ポリマー又は前記アクリルアミド系ポリマーと前記添加成分とを含有するアクリルアミド系ポリマー組成物を紡糸する。このとき、溶融状態の前記アクリルアミド系ポリマー又は前記アクリルアミド系ポリマー組成物を用いて溶融紡糸、スパンボンド、メルトブローン、遠心紡糸してもよいが、前記アクリルアミド系ポリマー又は前記アクリルアミド系ポリマー組成物が前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒に可溶な場合には、紡糸性が高まるという観点から、前記アクリルアミド系ポリマー又は前記アクリルアミド系ポリマー組成物を前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒に溶解し、得られた水性溶液又は水系混合溶液を用いて紡糸すること、或いは、前述の重合後のアクリルアミド系ポリマーの溶液又は後述する湿式混合で得られるアクリルアミド系ポリマー組成物の溶液をそのまま若しくは所望の濃度に調整した後、紡糸することが好ましい。このような紡糸方法としては、乾式紡糸、湿式紡糸、乾湿式紡糸、ゲル紡糸、フラッシュ紡糸、又はエレクトロスピニングが好ましい。これにより、所望の繊度及び平均繊維径を有するアクリルアミド系ポリマー繊維を低コストで安全に作製(製造)することができる。また、より低コストで安全にアクリルアミド系ポリマー繊維を製造することができるという観点から、溶媒として前記水性溶媒を使用することがより好ましく、水を使用することが特に好ましい。 Such an acrylamide-based polymer fiber can be produced (manufactured) as follows. First, the acrylamide-based polymer or an acrylamide-based polymer composition containing the acrylamide-based polymer and the additive component is spun. At this time, the acrylamide-based polymer or the acrylamide-based polymer composition in a molten state may be melt-spun, spunbonded, meltblown, or centrifugally spun, but the acrylamide-based polymer or the acrylamide-based polymer composition may In the case of being soluble in the solvent or the aqueous mixed solvent, from the viewpoint of enhancing the spinnability, the acrylamide polymer or the acrylamide polymer composition is dissolved in the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent, and the resulting aqueous Spinning using a solution or an aqueous mixed solution, or the solution of the acrylamide-based polymer after polymerization described above or the solution of the acrylamide-based polymer composition obtained by wet mixing described later, as it is or after adjusting it to a desired concentration, Spinning is preferred. As such a spinning method, dry spinning, wet spinning, dry-wet spinning, gel spinning, flash spinning, or electrospinning is preferred. As a result, acrylamide-based polymer fibers having a desired fineness and average fiber diameter can be produced (manufactured) safely at low cost. Moreover, from the viewpoint that acrylamide-based polymer fibers can be produced safely at a lower cost, it is more preferable to use the aqueous solvent as the solvent, and it is particularly preferable to use water.

また、前記水性溶液又は前記水系混合溶液における前記アクリルアミド系ポリマーの濃度としては特に制限はないが、生産性向上とコスト低減の観点から、20質量%以上の高濃度が好ましい。なお、前記アクリルアミド系ポリマーの濃度が高くなりすぎると、前記水性溶液又は前記水系混合溶液の粘度が高くなり、紡糸性が低下するため、前記水性溶液又は前記水系混合溶液の濃度を、粘度を指標として、紡糸が可能な濃度に調整することが好ましい。 The concentration of the acrylamide-based polymer in the aqueous solution or the aqueous mixed solution is not particularly limited, but from the viewpoint of productivity improvement and cost reduction, a high concentration of 20% by mass or more is preferable. If the concentration of the acrylamide polymer becomes too high, the viscosity of the aqueous solution or the aqueous mixed solution increases and the spinnability decreases. As such, it is preferable to adjust the concentration to allow spinning.

前記アクリルアミド系ポリマー組成物を製造する方法としては、溶融状態の前記アクリルアミド系ポリマーに前記添加成分を直接混合する方法(溶融混合)、前記アクリルアミド系ポリマーと前記添加成分とをドライブレンドする方法(乾式混合)、前記添加成分を含有する水性溶液又は水系混合溶液、或いは前記アクリルアミド系ポリマーは完全溶解していないが前記添加成分は溶解している溶液に繊維状に成形した前記アクリルアミド系ポリマーを浸漬したり、通過させたりする方法等を採用することも可能であるが、使用する前記アクリルアミド系ポリマー及び前記添加成分が前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒に可溶な場合には、前記アクリルアミド系ポリマーと前記添加成分とを均一に混合することができるという観点から、前記アクリルアミド系ポリマーと前記添加成分とを前記水性溶媒又は前記水系混合溶媒中で混合する方法(湿式混合)が好ましい。また、湿式混合としては、前記アクリルアミド系ポリマーの合成に際し、前述の重合を前記水性溶媒中又は前記水系混合溶媒中で行った場合に、重合後等に前記添加成分を混合する方法も採用することができる。さらに、得られる溶液から前記溶媒を除去することによって前記アクリルアミド系ポリマー組成物を回収し、これを後述する炭素繊維の製造に用いることができるほか、前記溶媒を除去することなく、得られる溶液をそのまま後述する炭素繊維の製造に用いることもできる。また、前記湿式混合においては、より低コストで安全に前記アクリルアミド系ポリマー組成物を製造できるという観点から、溶媒として前記水性溶媒を使用することが好ましく、水を使用することがより好ましい。さらに、前記溶媒を除去する方法としては特に制限はなく、減圧留去、再沈殿、熱風乾燥、真空乾燥、凍結乾燥等の公知の方法のうちの少なくとも1つの方法を採用することができる。 Methods for producing the acrylamide-based polymer composition include a method of directly mixing the additive component with the acrylamide-based polymer in a molten state (melt mixing), and a method of dry-blending the acrylamide-based polymer and the additive component (dry method). mixing), the fibrous acrylamide-based polymer is immersed in an aqueous solution or aqueous mixed solution containing the additive component, or in a solution in which the acrylamide-based polymer is not completely dissolved but the additive component is dissolved. However, when the acrylamide-based polymer and the additive component to be used are soluble in the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent, the acrylamide-based polymer and A method of mixing the acrylamide-based polymer and the additive component in the aqueous solvent or the aqueous mixed solvent (wet mixing) is preferable from the viewpoint that the additive component can be uniformly mixed. As wet mixing, when the above-mentioned polymerization is carried out in the above-mentioned aqueous solvent or the above-mentioned aqueous mixed solvent in synthesizing the acrylamide-based polymer, a method of mixing the above-mentioned additive components after the polymerization may also be adopted. can be done. Furthermore, by removing the solvent from the resulting solution, the acrylamide polymer composition can be recovered and used for the production of carbon fibers described later. It can also be used as it is for the production of carbon fibers, which will be described later. In the wet mixing, the aqueous solvent is preferably used as the solvent, and water is more preferably used, from the viewpoint that the acrylamide-based polymer composition can be produced safely at a lower cost. Furthermore, the method for removing the solvent is not particularly limited, and at least one of known methods such as distillation under reduced pressure, reprecipitation, hot air drying, vacuum drying, and freeze drying can be employed.

このようなアクリルアミド系ポリマー繊維は、単繊維として使用してもよいし、繊維束として使用してもよい。前記アクリルアミド系ポリマー繊維を繊維束として使用する場合、1糸条あたりのフィラメント数としては特に制限はないが、耐炎化繊維及び炭素繊維の高生産性及び機械特性が向上するという観点から、50~96000本が好ましく、100~48000本がより好ましく、500~36000本が更に好ましく、1000~24000本が特に好ましい。1糸条あたりのフィラメント数が前記上限を超えると、耐炎化処理時に焼成ムラが生じる場合がある。 Such acrylamide-based polymer fibers may be used as single fibers or as fiber bundles. When the acrylamide-based polymer fiber is used as a fiber bundle, the number of filaments per yarn is not particularly limited, but from the viewpoint of improving the high productivity and mechanical properties of the flame-resistant fiber and carbon fiber, the number of filaments is from 50 to 50. 96,000 is preferred, 100 to 48,000 is more preferred, 500 to 36,000 is even more preferred, and 1,000 to 24,000 is particularly preferred. If the number of filaments per yarn exceeds the above upper limit, uneven firing may occur during the flameproofing treatment.

また、このようなアクリルアミド系ポリマー繊維には、繊維の集束性、ハンドリングの向上、繊維同士の癒着の防止という観点から、シリコーン系油剤等の従来公知の油剤を塗布してもよい。 Further, such acrylamide-based polymer fibers may be coated with a conventionally known oil agent such as a silicone-based oil agent from the viewpoint of bundling property of fibers, improvement of handling property, and prevention of adhesion between fibers.

(耐炎化繊維の製造方法)
本発明の耐炎化繊維の製造方法は、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07~200mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10になるまで加熱処理(耐炎化処理)を施す方法である。本発明に用いられる前記アクリルアミド系ポリマー繊維は、耐炎化処理によって熱分解されにくく、また、アクリルアミド系ポリマーの構造が耐炎化処理によって耐熱性の高い構造に変換されるため、得られる耐炎化繊維は、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を示す。特に、前記添加成分を含有する前記アクリルアミド系ポリマー繊維においては、添加成分である酸やその塩の触媒作用により、アクリルアミド系ポリマーの脱アンモニア反応や脱水反応が促進されるため、分子内に環状構造(イミド環構造)や2環以上の多環が連続した構造が形成されやすく、アクリルアミド系ポリマーの構造が耐熱性の高い構造に変換されやすいため、耐炎化繊維の高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率が更に高くなる。
(Method for producing flame-resistant fiber)
In the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention, while applying a tension of 0.07 to 200 mN/tex to the acrylamide polymer fiber, the resulting flame-resistant fiber has an infrared absorption spectrum of 1560 to 1560 in an oxidizing atmosphere. Until the ratio (I A /I B ) of the intensity (I A ) of the absorption peak A existing in the range of 1595 cm −1 and the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 reaches 0.5 to 10. This is a method of applying heat treatment (flameproof treatment). The acrylamide-based polymer fiber used in the present invention is resistant to thermal decomposition by the flame-resistant treatment, and the structure of the acrylamide-based polymer is converted to a highly heat-resistant structure by the flame-resistant treatment. , which exhibits excellent load bearing capacity at high temperatures, high strength, high elastic modulus and high carbonization yield. In particular, in the acrylamide-based polymer fiber containing the additive component, the deammonification reaction and dehydration reaction of the acrylamide-based polymer are promoted by the catalytic action of the acid or its salt, which is the additive component. (imide ring structure) and polycyclic structures with two or more rings are easily formed, and the structure of the acrylamide polymer is easily converted into a structure with high heat resistance. , the modulus and carbonization yield are higher.

耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1648cm-1の吸収ピークBは、アクリルアミド系ポリマーのカルボニル基に由来する吸収ピークである。一方、耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAは、例えば、下記式で表される2個以上の六員環が縮合したラダー構造において、R-N=C-NH-C(=O)-構造(破線で囲った部分の構造)中のN-H結合、C-N結合、C=N結合、C=O結合に由来する吸収ピークである。なお、本発明において、耐炎化処理によって形成される構造は下記式で表される構造に限定されるものではなく、例えば、4個以上の六員環からなるラダー構造が形成されていてもよい。 The absorption peak B at 1648 cm −1 in the infrared absorption spectrum of the flame-resistant fiber is an absorption peak derived from the carbonyl group of the acrylamide polymer. On the other hand, the absorption peak A existing in the range of 1560 to 1595 cm −1 in the infrared absorption spectrum of the flame-resistant fiber is, for example, a ladder structure in which two or more six-membered rings represented by the following formula are condensed, R- Absorption peaks derived from NH bonds, CN bonds, C=N bonds, and C=O bonds in the N=C-NH-C(=O)-structure (the structure enclosed by the dashed line) . In the present invention, the structure formed by the flameproofing treatment is not limited to the structure represented by the following formula. For example, a ladder structure consisting of four or more six-membered rings may be formed. .

Figure 0007166233000003
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Figure 0007166233000004
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前記アクリルアミド系ポリマー繊維に耐炎化処理を施すと、通常、隣接するアクリルアミド基同士が結合して1個のイミド環が形成するが、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に所定の張力を付与しながら、後述するように、特定の温度で耐炎化処理を施すことによって、赤外吸収スペクトルにおいて1560~1595cm-1の範囲に吸収ピークAが存在する2個以上の六員環が縮合したラダー構造が形成される。この2個以上の六員環が縮合したラダー構造は耐熱性に優れており、高温での耐荷重性に優れ、また、高強度及び高弾性率を示す。したがって、この2個以上の六員環が縮合したラダー構造を多く含有する耐炎化繊維、すなわち、赤外吸収スペクトルにおける前記吸収ピークの強度比(I/I)が所定の範囲にある耐炎化繊維は、耐熱性に優れており、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を示す。 When the acrylamide-based polymer fiber is subjected to a flame-resistant treatment, the adjacent acrylamide groups are usually bonded to each other to form one imide ring. As shown, by performing flameproofing treatment at a specific temperature, a ladder structure is formed in which two or more six-membered rings are condensed and have an absorption peak A in the range of 1560 to 1595 cm −1 in the infrared absorption spectrum. . This ladder structure in which two or more six-membered rings are condensed has excellent heat resistance, excellent load resistance at high temperatures, and exhibits high strength and high elastic modulus. Therefore, the flame-resistant fiber containing many ladder structures in which two or more six-membered rings are condensed, that is, the flame - resistant fiber in which the intensity ratio ( IA /IB) of the absorption peaks in the infrared absorption spectrum is within a predetermined range The modified fiber has excellent heat resistance, excellent load bearing capacity at high temperatures, and exhibits high strength, high elastic modulus and high carbonization yield.

本発明の耐炎化繊維の製造方法においては、このような吸収ピークの強度比(I/I)が0.5~10になるまで、好ましくは0.7~10になるまで、より好ましくは1.0~9になるまで、更に好ましくは1.2~8になるまで、特に好ましくは1.4~7になるまで、最も好ましくは1.8~6になるまで、加熱処理(耐炎化処理)を施す。前記耐炎化繊維の吸収ピークの強度比(I/I)が前記下限未満になると、耐炎化繊維の高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率が低下する傾向にあり、他方、前記吸収ピークの強度比(I/I)が前記上限を超える耐炎化繊維を得るためには、耐炎化処理時間を長くしてエネルギー量を増大させる必要があり、耐炎化繊維の分解が増加する傾向にあり、また、耐炎化処理時間を長くしても、炭化収率を高める効果が飽和する傾向にある。 In the method for producing the flame-resistant fiber of the present invention, until the intensity ratio (I A /I B ) of such absorption peaks is 0.5 to 10, preferably 0.7 to 10, more preferably is 1.0 to 9, more preferably 1.2 to 8, particularly preferably 1.4 to 7, most preferably 1.8 to 6, heat treatment (flame resistant chemical treatment). When the absorption peak strength ratio ( IA /IB) of the flame - resistant fiber is less than the lower limit, the load-bearing property, strength, elastic modulus and carbonization yield of the flame-resistant fiber at high temperatures tend to decrease, On the other hand, in order to obtain a flameproof fiber in which the absorption peak intensity ratio ( IA / IB ) exceeds the upper limit, it is necessary to increase the amount of energy by lengthening the flameproofing treatment time. Decomposition tends to increase, and the effect of increasing the carbonization yield tends to saturate even if the flameproofing treatment time is lengthened.

また、本発明の耐炎化繊維の製造方法において、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に付与する張力は、0.07~200mN/texであって、前記吸収ピークの強度比(I/I)が所定の範囲内にあれば特に制限はないが、0.10~100mN/texであることが好ましく、0.20~50mN/texであることがより好ましく、0.25~15mN/texであることが更に好ましく、0.30~10mN/texであることが特に好ましく、0.35~5mN/texであることが最も好ましい。前記アクリルアミド系ポリマー繊維に付与する張力が前記下限未満になると、前記吸収ピークの強度比(I/I)が所定の値にならず、耐炎化繊維の高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率が低下する傾向にあり、他方、前記上限を超えると、耐炎化処理時に前記アクリルアミド系ポリマー繊維の切断が生じる場合がある。なお、本発明において、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に付与する張力(単位:mN/tex)は、耐炎化処理時に前記アクリルアミド系ポリマー繊維に付与する張力(単位:mN)を、前記アクリルアミド系ポリマー繊維の絶乾状態での繊度(単位:tex)で除した値、すなわち、前記アクリルアミド系ポリマー繊維の単位繊度当たりの張力である。また、このような前記アクリルアミド系ポリマー繊維に付与する張力は、耐炎化炉等の加熱装置の出口側等でロードセル、バネ、重り等によって調整することができる。 Further, in the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention, the tension applied to the acrylamide-based polymer fiber is 0.07 to 200 mN/tex, and the intensity ratio (I A /I B ) of the absorption peak is a predetermined Although there is no particular limitation as long as it is within the range of It is more preferably 0.30 to 10 mN/tex, most preferably 0.35 to 5 mN/tex. If the tension applied to the acrylamide-based polymer fiber is less than the lower limit, the strength ratio ( IA /IB) of the absorption peak does not reach a predetermined value, and the high - temperature load bearing capacity, strength, and Elastic modulus and carbonization yield tend to decrease. On the other hand, if the upper limit is exceeded, the acrylamide-based polymer fiber may be cut during the flameproofing treatment. In the present invention, the tension (unit: mN/tex) applied to the acrylamide-based polymer fiber is the tension (unit: mN) applied to the acrylamide-based polymer fiber during the flameproofing treatment. It is a value divided by the fineness (unit: tex) in the absolute dry state, that is, the tension per unit fineness of the acrylamide-based polymer fiber. Moreover, the tension applied to the acrylamide polymer fibers can be adjusted by a load cell, a spring, a weight, or the like on the exit side of a heating device such as a flameproofing furnace.

さらに、本発明の耐炎化繊維の製造方法において、前記耐炎化処理は、前記吸収ピークの強度比(I/I)が所定の値になる条件(温度、時間等)で施されるのであれば特に制限はないが、150~500℃の範囲内の温度で施されることが好ましく、200~500℃の範囲内の温度で施されることがより好ましく、250~450℃の範囲内の温度で施されることが更に好ましい。なお、このような温度で施される耐炎化処理には、前記範囲内の温度での耐炎化処理だけでなく、前記範囲内の温度までの昇温過程等における耐炎化処理が含まれていてもよい。 Furthermore, in the method for producing a flame-resistant fiber of the present invention, the flame-resistant treatment is performed under conditions (temperature, time, etc.) in which the absorption peak intensity ratio ( IA / IB ) becomes a predetermined value. Although there is no particular limitation, it is preferably applied at a temperature within the range of 150 to 500 ° C., more preferably at a temperature within the range of 200 to 500 ° C., and within the range of 250 to 450 ° C. is more preferably applied at a temperature of The flameproofing treatment applied at such a temperature includes not only the flameproofing treatment at the temperature within the above range, but also the flameproofing treatment in the process of raising the temperature up to the temperature within the above range. good too.

特に、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に前記添加成分が含まれている場合には、前記耐炎化処理は、260~450℃の範囲内の温度で施されることが好ましく、270~450℃の範囲内の温度で施されることがより好ましく、290~440℃の範囲内の温度で施されることが更に好ましく、310~430℃の範囲内の温度で施されることがまた更に好ましく、330~420℃の範囲内の温度で施されることが特に好ましく、380~410℃の範囲内の温度で施されることが最も好ましい。なお、この場合の耐炎化処理には、前記範囲内の温度での耐炎化処理だけでなく、前記範囲内の温度までの昇温過程等における耐炎化処理が含まれていてもよい。 In particular, when the acrylamide-based polymer fiber contains the additive component, the flameproofing treatment is preferably performed at a temperature in the range of 260 to 450°C, more preferably in the range of 270 to 450°C. is more preferably applied at a temperature in the range of 290-440°C, even more preferably in the range of 310-430°C, and even more preferably in the range of 330-440°C. It is particularly preferred to apply at a temperature in the range of 420°C, most preferably in the range of 380-410°C. The flameproofing treatment in this case may include not only the flameproofing treatment at the temperature within the above range, but also the flameproofing treatment in the process of raising the temperature up to the temperature within the above range.

また、前記アクリルアミド系ポリマー繊維に前記添加成分が含まれていない場合には、前記耐炎化処理は、310~500℃の範囲内の温度で施されることが好ましく、320~450℃の範囲内の温度で施されることがより好ましく、340~440℃の範囲内の温度で施されることが更に好ましく、350~430℃の範囲内の温度で施されることがまた更に好ましく、360~420℃の範囲内の温度で施されることが特に好ましく、370~410℃の範囲内の温度で施されることが最も好ましい。なお、この場合の耐炎化処理にも、前記範囲内の温度での耐炎化処理だけでなく、前記範囲内の温度までの昇温過程等における耐炎化処理が含まれていてもよい。 Further, when the acrylamide-based polymer fiber does not contain the additive component, the flameproofing treatment is preferably performed at a temperature within the range of 310 to 500°C, more preferably within the range of 320 to 450°C. is more preferably applied at a temperature in the range of 340-440°C, even more preferably in the range of 350-430°C, and even more preferably in the range of 360-440°C. It is particularly preferred to be applied at a temperature within the range of 420°C, most preferably within the range of 370-410°C. In addition, the flameproofing treatment in this case may include not only the flameproofing treatment at the temperature within the above range, but also the flameproofing treatment in the process of raising the temperature up to the temperature within the above range.

前記温度範囲の下限未満の温度で耐炎化処理を施すと、耐炎化繊維の前記吸収ピークの強度比(I/I)が所定の値にならず、耐炎化繊維の高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率が低下する傾向にあり、他方、前記温度範囲の上限を超える温度で耐炎化処理を施すと、製造時のエネルギーコストが高くなる傾向にある。 If the flameproofing treatment is performed at a temperature lower than the lower limit of the temperature range, the strength ratio (I A / IB ) of the absorption peak of the flameproof fiber does not become a predetermined value, and the load capacity of the flameproof fiber at high temperature is increased. The properties, strength, elastic modulus and carbonization yield tend to decrease. On the other hand, if the flameproof treatment is performed at a temperature exceeding the upper limit of the above temperature range, the energy cost during production tends to increase.

耐炎化処理時間(前記耐炎化処理時の最高温度での加熱時間)としては特に制限はなく、長時間(例えば2時間超)の加熱も可能であるが、1~120分間が好ましく、2~60分間がより好ましく、3~50分間が更に好ましく、4~40分間が特に好ましい。耐炎化処理における前記加熱時間を前記下限以上とすることにより、炭化収率を向上させることができ、他方、2時間以下とすることにより、コストを低減することができる。 The flameproofing treatment time (heating time at the maximum temperature during the flameproofing treatment) is not particularly limited, and long-term heating (for example, more than 2 hours) is possible, but 1 to 120 minutes is preferable, and 2 to 60 minutes is more preferred, 3 to 50 minutes is even more preferred, and 4 to 40 minutes is particularly preferred. By setting the heating time in the flameproofing treatment to the lower limit or more, the carbonization yield can be improved.

〔耐炎化繊維〕
本発明の耐炎化繊維は、アクリルアミド系ポリマーに由来し、赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に吸収ピークAが存在し、かつ、前記吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10である繊維である。このような耐炎化繊維は、耐熱性に優れ、高温での耐荷重性に優れており、また、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を示すことから、炭化処理前や炭化処理時に糸切れが発生しにくいため、本発明の耐炎化繊維を用いることによって、高収率で炭素製造を製造することが可能となる。
[Flame-resistant fiber]
The flame-resistant fiber of the present invention is derived from an acrylamide polymer, has an absorption peak A in the range of 1560 to 1595 cm −1 in the infrared absorption spectrum, and the intensity (I A ) of the absorption peak A and 1648 cm −1 The fiber has a ratio (I A /I B ) of 0.5 to 10 to the intensity (I B ) of the absorption peak B of 1 . Such a flame-resistant fiber has excellent heat resistance and excellent load resistance at high temperatures, and exhibits high strength, high elastic modulus, and high carbonization yield. Due to the fact that cuts are less likely to occur, the use of the flameproof fiber of the present invention makes it possible to produce carbon products with a high yield.

一方、1560~1595cm-1の範囲に吸収ピークが存在しない耐炎化繊維や前記吸収ピークの強度比(I/I)が前記下限未満にある耐炎化繊維は、高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率が低下する傾向にあり、他方、前記吸収ピークの強度比(I/I)が前記上限を超える耐炎化繊維を得るためには、耐炎化処理時間を長くしてエネルギー量を増大させる必要があり、耐炎化繊維の分解が増加する傾向にあり、また、耐炎化処理時間を長くしても、炭化収率を高める効果が飽和する傾向にある。また、高温での耐荷重性、強度、弾性率及び炭化収率が向上するという観点から、前記吸収ピークの強度比(I/I)としては、0.7~10が好ましく、1.0~9がより好ましく、1.2~8が更に好ましく、1.4~7が特に好ましく、1.8~6が最も好ましい。 On the other hand, a flame-resistant fiber that does not have an absorption peak in the range of 1560 to 1595 cm −1 or a flame-resistant fiber that has an absorption peak intensity ratio (I A /I B ) that is less than the lower limit has high load resistance at high temperatures, The strength, elastic modulus, and carbonization yield tend to decrease, and on the other hand, in order to obtain a flameproof fiber in which the intensity ratio ( IA / IB ) of the absorption peak exceeds the upper limit, the flameproofing treatment time is prolonged. The decomposition of the flameproof fibers tends to increase, and even if the flameproof treatment time is lengthened, the effect of increasing the carbonization yield tends to be saturated. In addition, from the viewpoint of improving the load resistance, strength, elastic modulus and carbonization yield at high temperatures, the absorption peak intensity ratio (I A /I B ) is preferably 0.7 to 10. 0 to 9 are more preferred, 1.2 to 8 are even more preferred, 1.4 to 7 are particularly preferred, and 1.8 to 6 are most preferred.

また、本発明の耐炎化繊維の平均繊維径としては特に制限はないが、3nm~300μmが好ましく、30nm~150μmがより好ましく、1~60μmが更に好ましく、3~20μmがまた更に好ましく、4~15μmが特に好ましく、5~10μmが最も好ましい。耐炎化繊維の平均繊維径が前記下限未満になると、炭化処理前や炭化処理時の耐炎化繊維束の搬送性が低下し、一部の繊維において切断が生じる場合があり、他方、前記上限を超えると、炭化処理時に繊維の表層付近と中心付近の構造差が大きくなるため、得られる炭素繊維の引張強度及び引張弾性率が低下する傾向にある。 The average fiber diameter of the flame-resistant fiber of the present invention is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 300 μm, more preferably 30 nm to 150 μm, still more preferably 1 to 60 μm, even more preferably 3 to 20 μm, and 4 to 20 μm. 15 μm is particularly preferred and 5-10 μm is most preferred. If the average fiber diameter of the flame-resistant fibers is less than the above lower limit, the conveyability of the flame-resistant fiber bundle before or during the carbonization treatment may decrease, and some fibers may be cut. If it exceeds, the difference in structure between the surface layer and the center of the fiber increases during carbonization, and the tensile strength and tensile modulus of the resulting carbon fiber tend to decrease.

また、このような本発明の耐炎化繊維の平均繊維径は、耐炎化繊維の炭化収率が向上するという観点から、耐炎化処理前の前記アクリルアミド系ポリマー繊維の平均繊維径に比べて、5%以上小さいことが好ましく、10%以上小さいことがより好ましく、15%以上小さいことが更に好ましく、20%以上小さいことが特に好ましく、25%以上小さいことがとりわけ好ましく、30%以上小さいことが最も好ましい。 In addition, from the viewpoint of improving the carbonization yield of the flame-resistant fiber, the average fiber diameter of the flame-resistant fiber of the present invention is 5 times greater than the average fiber diameter of the acrylamide-based polymer fiber before the flame-resistant treatment. % or more is preferable, 10% or more is more preferable, 15% or more is more preferable, 20% or more is particularly preferable, 25% or more is particularly preferable, and 30% or more is most preferable. preferable.

〔炭素繊維の製造方法〕
本発明の炭素繊維の製造方法は、前記本発明の耐炎化繊維に炭化処理を施す方法であり、例えば、前記本発明の耐炎化繊維の製造方法により耐炎化繊維を製造する工程と、前記耐炎化繊維に炭化処理を施す工程とを含む方法である。
[Method for producing carbon fiber]
The method for producing the carbon fiber of the present invention is a method of subjecting the flame-resistant fiber of the present invention to a carbonization treatment. and a step of subjecting the carbonized fiber to a carbonization treatment.

前記耐炎化繊維炭化処理を施す方法としては、前記耐炎化繊維に、不活性雰囲気下(窒素、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス中)、前記耐炎化処理における温度よりも高い温度で加熱処理を施す(炭化処理)。これにより、耐炎化繊維が炭化し、所望の炭素繊維が得られる。このような炭化処理における加熱温度としては500℃以上が好ましく、1000℃以上がより好ましい。なお、本発明にかかる「炭化処理」には、一般的に、不活性ガス雰囲気下、2000~3000℃で加熱することによって行われる「黒鉛化」を含んでいてもよい。また、加熱温度の上限としては3000℃以下が好ましく、2500℃以下がより好ましい。さらに、炭化処理における加熱時間としては特に制限はないが、30秒~60分間が好ましく、1~30分間がより好ましい。また、前記炭化処理においては、例えば、先に1000℃未満の温度で加熱処理(予備炭化処理)を行った後、1000℃以上の温度で加熱処理(炭化処理)を行い、さらに、2000℃以上の温度で加熱処理(黒鉛化処理)を行うといったように、複数回の加熱処理を行うこともできる。 As a method for performing the flameproofing fiber carbonization treatment, the flameproofing fiber is subjected to a heat treatment in an inert atmosphere (in an inert gas such as nitrogen, argon, or helium) at a temperature higher than the temperature in the flameproofing treatment. (carbonization). As a result, the flameproof fibers are carbonized to obtain the desired carbon fibers. The heating temperature in such carbonization treatment is preferably 500° C. or higher, more preferably 1000° C. or higher. Incidentally, the "carbonization treatment" according to the present invention may generally include "graphitization" performed by heating at 2000 to 3000° C. in an inert gas atmosphere. Moreover, the upper limit of the heating temperature is preferably 3000° C. or less, more preferably 2500° C. or less. Furthermore, the heating time in the carbonization treatment is not particularly limited, but is preferably 30 seconds to 60 minutes, more preferably 1 to 30 minutes. In the carbonization treatment, for example, heat treatment (preliminary carbonization treatment) is first performed at a temperature of less than 1000° C., followed by heat treatment (carbonization treatment) at a temperature of 1000° C. or higher, and then 2000° C. or higher. Heat treatment (graphitization treatment) can be performed a plurality of times, such as performing heat treatment (graphitization treatment) at a temperature of .

このようにして得られる炭素繊維の平均繊維径としては特に制限はないが、3nm~300μmが好ましく、30nm~150μmがより好ましく、1~60μmが更に好ましく、3~20μmがまた更に好ましく、4~15μmが特に好ましく、5~10μmが最も好ましい。炭素繊維の平均繊維径が前記下限未満になると、樹脂等をマトリックスとして複合材料を作製する場合に、マトリックスの粘度が高いと炭素繊維束中への樹脂等の含浸不足が生じ、複合材料の引張強度が低下する場合があり、他方、前記上限を超えると、炭素繊維の引張強度が低下する傾向にある。 The average fiber diameter of the carbon fibers thus obtained is not particularly limited, but is preferably 3 nm to 300 μm, more preferably 30 nm to 150 μm, still more preferably 1 to 60 μm, still more preferably 3 to 20 μm, and 4 to 20 μm. 15 μm is particularly preferred and 5-10 μm is most preferred. If the average fiber diameter of the carbon fibers is less than the above lower limit, in the case of producing a composite material using a resin or the like as a matrix, if the viscosity of the matrix is high, impregnation of the resin or the like into the carbon fiber bundles will be insufficient, and the tensile strength of the composite material will be reduced. On the other hand, exceeding the above upper limit tends to reduce the tensile strength of the carbon fiber.

以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。なお、実施例及び比較例で使用した各アクリルアミド系ポリマー及び各アクリルアミド系ポリマー繊維は以下の方法により調製した。 EXAMPLES The present invention will be described in more detail below based on examples and comparative examples, but the present invention is not limited to the following examples. Each acrylamide-based polymer and each acrylamide-based polymer fiber used in Examples and Comparative Examples were prepared by the following method.

(調製例1)
アクリルアミド(AM)75mol%及びアクリロニトリル(AN)25mol%からなるモノマー100質量部とテトラメチルエチレンジアミン4.36質量部とをイオン交換水566.7質量部に溶解し、得られた水溶液に、窒素雰囲気下で撹拌しながら、過硫酸アンモニウム3.43質量部を添加した後、70℃で150分間加熱し、次いで、90℃まで30分かけて昇温した後、90℃で1時間加熱して重合反応を行った(重合率:87%)。得られた水溶液をメタノール中に滴下して共重合物を析出させ、これを回収して80℃で12時間真空乾燥させ、水溶性のアクリルアミド/アクリロニトリル共重合体(AM/AN共重合体、AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p-1)を得た。
(Preparation Example 1)
100 parts by mass of a monomer consisting of 75 mol% acrylamide (AM) and 25 mol% acrylonitrile (AN) and 4.36 parts by mass of tetramethylethylenediamine were dissolved in 566.7 parts by mass of ion-exchanged water, and the resulting aqueous solution was treated with a nitrogen atmosphere. After adding 3.43 parts by mass of ammonium persulfate while stirring at the bottom, the mixture was heated at 70°C for 150 minutes, then heated to 90°C over 30 minutes, and then heated at 90°C for 1 hour for polymerization reaction. was performed (polymerization rate: 87%). The resulting aqueous solution was dropped into methanol to precipitate a copolymer, which was recovered and vacuum-dried at 80° C. for 12 hours to form a water-soluble acrylamide/acrylonitrile copolymer (AM/AN copolymer, AM /AN = 80 mol%/20 mol%) powder (p-1) was obtained.

(調製例2)
アクリルアミド(AM)100質量部とテトラメチルエチレンジアミン8.78質量部とをイオン交換水2912質量部に溶解し、得られた水溶液に、窒素雰囲気下で撹拌しながら、過硫酸アンモニウム1.95質量部を添加した後、60℃で3時間重合反応を行った。得られた水溶液をメタノール中に滴下して単独重合物を析出させ、これを回収して80℃で12時間真空乾燥させ、水溶性のポリアクリルアミド(PAM、AM=100mol%)粉末(p-2)を得た。
(Preparation Example 2)
100 parts by mass of acrylamide (AM) and 8.78 parts by mass of tetramethylethylenediamine are dissolved in 2912 parts by mass of ion-exchanged water, and 1.95 parts by mass of ammonium persulfate is added to the resulting aqueous solution while stirring under a nitrogen atmosphere. After the addition, a polymerization reaction was carried out at 60° C. for 3 hours. The resulting aqueous solution was dropped into methanol to precipitate a homopolymer, which was collected and vacuum-dried at 80° C. for 12 hours to obtain a water-soluble polyacrylamide (PAM, AM=100 mol %) powder (p-2). ).

(製造例1)
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p-1)をイオン交換水に溶解し、得られた水溶液を用いて乾式紡糸を行い、アクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)600本を束ねてアクリルアミド系ポリマー繊維束を作製し、以下の方法により、前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の繊度、単繊維の繊度及び平均繊維径(前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)の平均繊維径)を求めたところ、繊維束の繊度は198texであり、単繊維の繊度は0.33tex/本であり、単繊維の平均繊維径は18μmであった。
(Production example 1)
The AM/AN copolymer (AM/AN=80 mol%/20 mol%) powder (p-1) obtained in Preparation Example 1 was dissolved in ion-exchanged water, and dry spinning was performed using the resulting aqueous solution. An acrylamide polymer fiber (f-1) was produced. 600 acrylamide polymer fibers (f-1) were bundled to prepare an acrylamide polymer fiber bundle, and the fineness of the acrylamide polymer fiber bundle, the fineness of the single fiber and the average fiber diameter (acrylamide When the average fiber diameter of the polymer fiber (f-1) was determined, the fineness of the fiber bundle was 198 tex, the fineness of the single fiber was 0.33 tex/fiber, and the average fiber diameter of the single fiber was 18 μm. .

<アクリルアミド系ポリマー繊維束及びその単繊維の繊度>
前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の質量を測定して、下記式:
繊維束の繊度[tex]=繊維束の質量[g]/繊維長[m]×1000[m]
により前記繊維束の繊度を算出し、前記繊維束を構成する単繊維の繊度(前記アクリルアミド系ポリマー繊維の繊度)を求めた。
<Fineness of acrylamide-based polymer fiber bundle and its single fiber>
The mass of the acrylamide-based polymer fiber bundle is measured and calculated by the following formula:
Fiber bundle fineness [tex] = fiber bundle mass [g] / fiber length [m] × 1000 [m]
By calculating the fineness of the fiber bundle, the fineness of the single fibers constituting the fiber bundle (the fineness of the acrylamide-based polymer fiber) was obtained.

<アクリルアミド系ポリマー繊維の平均繊維径>
乾式自動密度計(マイクロメリティックス社製「アキュピックII 1340」)を用いて前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の密度を測定し、下記式:
D={(Dt×4×1000)/(ρ×π×n)}1/2
〔前記式中、Dは繊維束を構成する単繊維の平均繊維径[μm]を表し、Dtは繊維束の繊度[tex]を表し、ρは繊維束の密度[g/cm]を表し、nは繊維束を構成する単繊維の本数[本]を表す。〕
により前記繊維束を構成する単繊維の平均繊維径(前記アクリルアミド系ポリマー繊維の平均繊維径)を算出した。
<Average fiber diameter of acrylamide-based polymer fiber>
The density of the acrylamide-based polymer fiber bundle was measured using a dry automatic densitometer (“Accupic II 1340” manufactured by Micromeritics), and the following formula:
D={(Dt×4×1000)/(ρ×π×n)} 1/2
[In the above formula, D represents the average fiber diameter [μm] of the single fibers constituting the fiber bundle, Dt represents the fineness [tex] of the fiber bundle, and ρ represents the density [g/cm 3 ] of the fiber bundle. , n represent the number of single fibers constituting the fiber bundle. ]
The average fiber diameter of the single fibers constituting the fiber bundle (average fiber diameter of the acrylamide-based polymer fibers) was calculated.

(製造例2)
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p-1)をイオン交換水に溶解し、得られた水溶液にAM/AN共重合体100質量部に対して3質量部のリン酸を添加して完全に溶解させた。得られた水溶液を用いて乾式紡糸を行い、アクリルアミド系ポリマー繊維(f-2)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f-2)350本を束ねてアクリルアミド系ポリマー繊維束を作製し、製造例1と同様にして、前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の繊度、単繊維の繊度及び平均繊維径(前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-2)の平均繊維径)を求めたところ、繊維束の繊度は133texであり、単繊維の繊度は0.38tex/本であり、単繊維の平均繊維径は19μmであった。
(Production example 2)
The AM/AN copolymer (AM/AN=80 mol%/20 mol%) powder (p-1) obtained in Preparation Example 1 was dissolved in deionized water, and 100% of the AM/AN copolymer was added to the resulting aqueous solution. Phosphoric acid was added in an amount of 3 parts by mass and completely dissolved. Dry spinning was performed using the obtained aqueous solution to produce an acrylamide polymer fiber (f-2). 350 acrylamide polymer fibers (f-2) were bundled to prepare an acrylamide polymer fiber bundle, and in the same manner as in Production Example 1, the fineness of the acrylamide polymer fiber bundle, the fineness of the single fiber, and the average fiber diameter ( When the average fiber diameter of the acrylamide polymer fiber (f-2) was determined, the fineness of the fiber bundle was 133 tex, the fineness of the single fiber was 0.38 tex/fiber, and the average fiber diameter of the single fiber was 19 μm. Met.

(製造例3)
リン酸の代わりにAM/AN共重合体100質量部に対して3質量部のリン酸水素二アンモニウムを添加した以外は製造例2と同様にして、アクリルアミド系ポリマー繊維(f-3)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f-3)600本を束ねてアクリルアミド系ポリマー繊維束を作製し、製造例1と同様にして、前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の繊度、単繊維の繊度及び平均繊維径(前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-3)の平均繊維径)を求めたところ、繊維束の繊度は276texであり、単繊維の繊度は0.46tex/本であり、単繊維の平均繊維径は21μmであった。
(Production example 3)
An acrylamide polymer fiber (f-3) was produced in the same manner as in Production Example 2, except that 3 parts by mass of diammonium hydrogen phosphate was added to 100 parts by mass of the AM/AN copolymer instead of phosphoric acid. did. 600 acrylamide polymer fibers (f-3) were bundled to prepare an acrylamide polymer fiber bundle, and in the same manner as in Production Example 1, the fineness of the acrylamide polymer fiber bundle, the fineness of the single fiber, and the average fiber diameter ( When the average fiber diameter of the acrylamide polymer fiber (f-3) was determined, the fineness of the fiber bundle was 276 tex, the fineness of the single fiber was 0.46 tex/fiber, and the average fiber diameter of the single fiber was 21 μm. Met.

(製造例4)
調製例1で得られたAM/AN共重合体粉末(p-1)の代わりに調製例2で得られたPAM(AM=100mol%)粉末(p-2)を用いた以外は製造例1と同様にして、アクリルアミド系ポリマー繊維(f-4)を作製した。このアクリルアミド系ポリマー繊維(f-4)600本を束ねてアクリルアミド系ポリマー繊維束を作製し、製造例1と同様にして、前記アクリルアミド系ポリマー繊維束の繊度、単繊維の繊度及び平均繊維径(前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-4)の平均繊維径)を求めたところ、繊維束の繊度は240texであり、単繊維の繊度は0.40tex/本であり、単繊維の平均繊維径は20μmであった。
(Production example 4)
Production Example 1 except that the PAM (AM = 100 mol%) powder (p-2) obtained in Preparation Example 2 was used instead of the AM/AN copolymer powder (p-1) obtained in Preparation Example 1. Acrylamide-based polymer fiber (f-4) was produced in the same manner. An acrylamide polymer fiber bundle was produced by bundling 600 acrylamide polymer fibers (f-4), and in the same manner as in Production Example 1, the fineness of the acrylamide polymer fiber bundle, the fineness of the single fiber, and the average fiber diameter ( When the average fiber diameter of the acrylamide polymer fiber (f-4) was determined, the fineness of the fiber bundle was 240 tex, the fineness of the single fiber was 0.40 tex/fiber, and the average fiber diameter of the single fiber was 20 μm. Met.

(実施例1)
製造例1で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、この前駆体繊維束を加熱炉内に設置して、空気雰囲気下、50℃から150℃まで10℃/分で昇温した後、前記前駆体繊維束に0.4mN/texの張力を付与しながら、150℃から360℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))まで10℃/分で昇温し、更に引き続いて、前記前駆体繊維束に0.4mN/texの張力を付与しながら、360℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))で10分間加熱処理(耐炎化処理)を施して耐炎化繊維束を得た。
(Example 1)
A precursor fiber bundle was prepared by bundling 600 acrylamide polymer fibers (f-1) obtained in Production Example 1, and this precursor fiber bundle was placed in a heating furnace and heated from 50° C. under an air atmosphere. After raising the temperature to 150°C at 10°C/min, while applying a tension of 0.4 mN/tex to the precursor fiber bundle, the temperature was increased from 150°C to 360°C (flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment). ) at a rate of 10° C./min, and subsequently, while applying a tension of 0.4 mN/tex to the precursor fiber bundle, 360° C. (flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment)) to obtain a flameproof fiber bundle.

得られた耐炎化繊維束4束を束ねて耐炎化繊維2400本からなる耐炎化繊維束を作製し、この耐炎化繊維束を加熱炉内に搬送して、窒素雰囲気下、1000℃で3分間の加熱処理(炭化処理)を施して炭素繊維束を得た。 Four bundles of the obtained flameproof fiber bundles were bundled to prepare a flameproof fiber bundle composed of 2400 flameproof fibers, and the flameproof fiber bundle was conveyed into a heating furnace and heated at 1000°C for 3 minutes in a nitrogen atmosphere. was subjected to heat treatment (carbonization treatment) to obtain a carbon fiber bundle.

(実施例2)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を400℃に変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Example 2)
A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 1, except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) was changed to 400°C.

(実施例3)
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)の代わりに製造例2で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f-2)350本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を350℃に変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束を作製した。さらに、この耐炎化繊維束8束を束ねて耐炎化繊維2800本からなる耐炎化繊維束を作製した以外は実施例1と同様にして、炭素繊維束を作製した。
(Example 3)
Instead of the acrylamide polymer fiber (f-1), 350 acrylamide polymer fibers (f-2) obtained in Production Example 2 were bundled to prepare a precursor fiber bundle. A flameproof fiber bundle was produced in the same manner as in Example 1, except that the maximum temperature at the time) was changed to 350°C. Further, a carbon fiber bundle was produced in the same manner as in Example 1, except that 8 bundles of the flameproof fiber bundles were bundled to produce a flameproof fiber bundle composed of 2800 flameproof fibers.

(実施例4)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を400℃に変更した以外は実施例3と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Example 4)
A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 3, except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) was changed to 400°C.

(実施例5)
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)の代わりに製造例3で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f-3)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を30分間に、前駆体繊維束に付与する張力を0.2mN/texに変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Example 5)
Instead of the acrylamide polymer fiber (f-1), 600 acrylamide polymer fibers (f-3) obtained in Production Example 3 were bundled to prepare a precursor fiber bundle, and the flameproofing treatment temperature (flameproofing treatment Example 1 except that the maximum temperature at 300 ° C., the flameproofing treatment time (heating time at the maximum temperature) was changed to 30 minutes, and the tension applied to the precursor fiber bundle was changed to 0.2 mN / tex. A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner.

(実施例6)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を320℃に変更した以外は実施例5と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Example 6)
A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 5, except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) was changed to 320°C.

(実施例7)
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)の代わりに製造例4で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f-4)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を350℃に、前駆体繊維束に付与する張力を0.2mN/texに変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Example 7)
Instead of the acrylamide polymer fiber (f-1), 600 acrylamide polymer fibers (f-4) obtained in Production Example 4 were bundled to prepare a precursor fiber bundle, and the flameproofing treatment temperature (flameproofing treatment A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 1, except that the maximum temperature at 350° C. and the tension applied to the precursor fiber bundle were changed to 0.2 mN/tex.

(実施例8)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を400℃に変更した以外は実施例7と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Example 8)
A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 7, except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) was changed to 400°C.

(比較例1)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を30分間に、前駆体繊維束に付与する張力を0.2mN/texに変更した以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Comparative example 1)
The flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) was 300°C, the flameproofing treatment time (heating time at the maximum temperature) was 30 minutes, and the tension applied to the precursor fiber bundle was 0.2 mN/tex. A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 1, except that the

(比較例2)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を320℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を30分間に変更し、前駆体繊維束に張力を付与しなかった以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Comparative example 2)
Except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) was changed to 320°C, the flameproofing treatment time (heating time at the maximum temperature) was changed to 30 minutes, and no tension was applied to the precursor fiber bundle. prepared a flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle in the same manner as in Example 1.

(比較例3)
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p-1)を加熱炉内に設置して、空気雰囲気下、室温から350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))まで10℃/分で昇温した後、350℃(耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度))で30分間加熱処理(耐炎化処理)を施して耐炎化粉末を得た。
(Comparative Example 3)
The AM/AN copolymer (AM/AN=80 mol%/20 mol%) powder (p-1) obtained in Preparation Example 1 was placed in a heating furnace and heated in an air atmosphere from room temperature to 350° C. (flameproofing). After raising the temperature to the treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment) at 10°C/min, heat treatment (flameproofing treatment) at 350°C (flameproofing treatment temperature (maximum temperature during flameproofing treatment)) for 30 minutes. to obtain a flameproof powder.

得られた耐炎化粉末を加熱炉内に設置して、窒素雰囲気下、室温から1000℃まで20℃/分で昇温した後、1000℃で3分間の加熱処理(炭化処理)を施して炭素粉末を得た。 The obtained flameproof powder was placed in a heating furnace, heated from room temperature to 1000° C. at a rate of 20° C./min in a nitrogen atmosphere, and then heat-treated (carbonized) at 1000° C. for 3 minutes. A powder was obtained.

(比較例4)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を400℃に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
(Comparative Example 4)
A flameproof powder and a carbon powder were produced in the same manner as in Comparative Example 3, except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during the flameproofing treatment) was changed to 400°C.

(比較例5)
調製例1で得られたAM/AN共重合体(AM/AN=80mol%/20mol%)粉末(p-1)をAM/AN共重合体濃度が20質量%となるようにイオン交換水に溶解し、得られた水溶液にAM/AN共重合体100質量部に対して3質量部のリン酸水素二アンモニウムを添加して完全に溶解させた。得られた水溶液から水を減圧留去し、析出した固体成分を真空乾燥させた後、粉砕処理を施して、AM/AN共重合体とリン酸水素二アンモニウムとを含有する前駆体混合粉末を得た。
(Comparative Example 5)
The AM/AN copolymer (AM/AN=80 mol%/20 mol%) powder (p-1) obtained in Preparation Example 1 was added to deionized water so that the AM/AN copolymer concentration was 20% by mass. 3 parts by mass of diammonium hydrogen phosphate was added to 100 parts by mass of the AM/AN copolymer to the resulting aqueous solution and completely dissolved. Water was distilled off from the obtained aqueous solution under reduced pressure, and the precipitated solid component was vacuum-dried and then pulverized to obtain a precursor mixed powder containing the AM/AN copolymer and diammonium hydrogen phosphate. Obtained.

前記AM/AN共重合体粉末(p-1)の代わりに前記前駆体混合粉末を用い、耐炎化処理時間(耐炎化処理時の最高温度)を10分間に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。 Same as Comparative Example 3, except that the precursor mixed powder was used instead of the AM/AN copolymer powder (p-1), and the flameproofing treatment time (maximum temperature during flameproofing treatment) was changed to 10 minutes. Then, a flameproof powder and a carbon powder were produced.

(比較例6)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に、耐炎化処理時間(前記最高温度での加熱時間)を10分間に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
(Comparative Example 6)
Flame-resistant powder was prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that the flame-resistant treatment temperature (maximum temperature during flame-resistant treatment) was changed to 300°C and the flame-resistant treatment time (heating time at the maximum temperature) was changed to 10 minutes. and carbon powder were produced.

(比較例7)
耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に変更した以外は比較例3と同様にして、耐炎化粉末及び炭素粉末を作製した。
(Comparative Example 7)
A flameproof powder and a carbon powder were prepared in the same manner as in Comparative Example 3, except that the flameproofing treatment temperature (maximum temperature during the flameproofing treatment) was changed to 300°C.

(比較例8)
前記アクリルアミド系ポリマー繊維(f-1)の代わりに製造例4で得られたアクリルアミド系ポリマー繊維(f-4)600本を束ねて前駆体繊維束を作製し、耐炎化処理温度(耐炎化処理時の最高温度)を300℃に変更し、前記前駆体繊維束に張力を付与しなかった以外は実施例1と同様にして、耐炎化繊維束及び炭素繊維束を作製した。
(Comparative Example 8)
Instead of the acrylamide polymer fiber (f-1), 600 acrylamide polymer fibers (f-4) obtained in Production Example 4 were bundled to prepare a precursor fiber bundle, and the flameproofing treatment temperature (flameproofing treatment A flameproof fiber bundle and a carbon fiber bundle were produced in the same manner as in Example 1, except that the maximum temperature at 300° C. was changed to 300° C. and no tension was applied to the precursor fiber bundle.

<耐炎化繊維の平均繊維径>
得られた耐炎化繊維束をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製「デジタルマイクロスコープVHX-1000」)を用いて観察し、単繊維の繊維径の測定点を無作為に10箇所抽出して前記耐炎化繊維束を構成する耐炎化単繊維の繊維径を測定し、その平均値(耐炎化繊維の平均繊維径)を求めた。その結果を表1に示す。
<Average fiber diameter of flame resistant fiber>
The obtained flame-resistant fiber bundle was observed using a microscope (“Digital Microscope VHX-1000” manufactured by Keyence Corporation), and 10 measurement points of the fiber diameter of the single fiber were randomly extracted and the flame-resistant fiber bundle was obtained. The fiber diameters of the flame-resistant single fibers constituting the fiber bundle were measured, and the average value (average fiber diameter of the flame-resistant fibers) was obtained. Table 1 shows the results.

<耐炎化繊維(又は耐炎化粉末)の赤外分光分析>
得られた耐炎化繊維束(又は耐炎化粉末)の赤外吸収スペクトルをフーリエ変換赤外分光光度計(サーモフィッシャーサイエンティフィック社製「Nicolet 8700FT-IR」)を用いてATR法(ATR結晶:Zn-Se、測定波数範囲:650~4000cm-1、分解能:4cm-1)により測定した。図1には、一例として、実施例3及び比較例1で得られた耐炎化繊維束の赤外吸収スペクトルを示した。
<Infrared spectroscopic analysis of flame-resistant fiber (or flame-resistant powder)>
ATR method (ATR crystal: Zn—Se, measurement wavenumber range: 650 to 4000 cm −1 , resolution: 4 cm −1 ). FIG. 1 shows infrared absorption spectra of the flameproof fiber bundles obtained in Example 3 and Comparative Example 1 as an example.

得られた赤外吸収スペクトルにおいて、吸収ピークA(1560~1595cm-1)の有無を確認した。その結果を表1に示す。例えば、図1に示した結果から明らかなように、実施例3で得られた耐炎化繊維束の赤外吸収スペクトルには1560~1595cm-1の範囲内に吸収ピークAの存在が確認されたが、比較例1で得られた耐炎化繊維束の赤外吸収スペクトルには確認されなかった。 The presence or absence of absorption peak A (1560 to 1595 cm −1 ) was confirmed in the obtained infrared absorption spectrum. Table 1 shows the results. For example, as is clear from the results shown in FIG. 1, the presence of an absorption peak A within the range of 1560 to 1595 cm −1 was confirmed in the infrared absorption spectrum of the flameproof fiber bundle obtained in Example 3. was not confirmed in the infrared absorption spectrum of the flameproof fiber bundle obtained in Comparative Example 1.

また、得られた赤外吸収スペクトルに基づいて、前記吸収ピークAの強度(I)との吸収ピークB(1648cm-1)の強度(I)との比(I/I)を求めた。その結果を表1に示す。なお、吸収ピークの強度比は、650cm-1の吸光度と1850cm-1付近の吸収ピークの終点とを結んだ直線をベースライン(図1中の点線)とし、各吸収ピークの位置において前記ベースラインからピークトップまでの高さ(図1中の破線)を計測し、この高さの比として求めた。 Further, based on the obtained infrared absorption spectrum, the ratio (I A /I B ) of the intensity (I A ) of the absorption peak A and the intensity (I B ) of the absorption peak B (1648 cm −1 ) was calculated. asked. Table 1 shows the results. Incidentally, the intensity ratio of the absorption peak, the baseline (dotted line in FIG. 1) is a straight line connecting the absorbance of 650 cm -1 and the end point of the absorption peak near 1850 cm -1 , the baseline at the position of each absorption peak to the peak top (broken line in FIG. 1) was measured, and the ratio of these heights was obtained.

<耐炎化繊維の高温耐荷重性>
得られた耐炎化繊維束を加熱炉内に設置して所定の質量の重りを取付け、窒素雰囲気下、室温から350℃まで10℃/分で昇温した後、350℃で10分間加熱処理を行い、繊維の切断の有無を観察した。この測定を種々の質量の重りを用いて行い、繊維の切断が確認されたときの重りの質量から繊維1000本当たりの質量を算出し、これを高温での耐荷重として、下記基準で高温耐荷重性を評価した。その結果を表1に示す。
A:高温での耐荷重が繊維1000本当たり15g以上。
B:高温での耐荷重が繊維1000本当たり8g以上15g未満。
C:高温での耐荷重が繊維1000本当たり8g未満。
<High-temperature load resistance of flame-resistant fibers>
The obtained flameproof fiber bundle was placed in a heating furnace, a weight of a predetermined mass was attached, and the temperature was raised from room temperature to 350°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere, followed by heat treatment at 350°C for 10 minutes. The presence or absence of fiber breakage was observed. This measurement is performed using weights of various masses, and the mass per 1000 fibers is calculated from the mass of the weight when the cut of the fiber is confirmed. Loadability was evaluated. Table 1 shows the results.
A: The withstand load at high temperature is 15 g or more per 1000 fibers.
B: The withstand load at high temperature is 8 g or more and less than 15 g per 1000 fibers.
C: The load capacity at high temperature is less than 8 g per 1000 fibers.

<耐炎化繊維の引張強度及び引張弾性率>
得られた耐炎化繊維束から単繊維を取出し、微小強度評価試験機(株式会社島津製作所製「マイクロオートグラフMST-I」)を用いてJIS R7606に準拠して室温にて引張試験(標線間距離:25mm、引張速度:1mm/分)を行い、引張強度及び引張弾性率を測定し、5回の測定の平均値を求めた。
<Tensile strength and tensile modulus of flame-resistant fiber>
A single fiber was taken out from the obtained flame-resistant fiber bundle, and a tensile test (marked line distance: 25 mm, tensile speed: 1 mm/min), the tensile strength and tensile modulus were measured, and the average value of five measurements was obtained.

<炭素繊維の平均繊維径>
得られた炭素繊維束をマイクロスコープ(株式会社キーエンス製「デジタルマイクロスコープVHX-1000」)を用いて観察し、単繊維の繊維径の測定点を無作為に10箇所抽出して前記炭素繊維束を構成する炭素繊維の繊維径を測定し、その平均値(炭素繊維の平均繊維径)を求めた。その結果を表1に示す。
<Average fiber diameter of carbon fiber>
The obtained carbon fiber bundle was observed using a microscope (“Digital Microscope VHX-1000” manufactured by Keyence Corporation), and 10 measurement points of the fiber diameter of the single fiber were randomly extracted and the carbon fiber bundle was measured. The fiber diameters of the carbon fibers constituting the were measured, and the average value (average fiber diameter of the carbon fibers) was obtained. Table 1 shows the results.

<炭化収率>
炭化収率を下記式:
炭化収率[%]=炭素繊維束の質量[mg]/炭化処理前の耐炎化繊維束の質量[mg]×100
により求めた。その結果を表1に示す。なお、炭化処理前の耐炎化繊維束の質量としては、耐炎化繊維束を120℃で2時間真空乾燥して耐炎化繊維束に吸着した水分量を算出し、この水分量を考慮した値を使用した。
<Carbonization yield>
The carbonization yield is calculated by the following formula:
Carbonization yield [%]=mass of carbon fiber bundle [mg]/mass of flameproof fiber bundle before carbonization [mg]×100
obtained by Table 1 shows the results. As for the mass of the flameproof fiber bundle before carbonization, the amount of water adsorbed to the flameproof fiber bundle was calculated by vacuum-drying the flameproof fiber bundle at 120°C for 2 hours, and a value was obtained in consideration of this water content. used.

Figure 0007166233000005
Figure 0007166233000005

表1に示したように、アクリルアミド系ポリマー繊維に、所定の張力を付与しながら、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける吸収ピークA(1560~1595cm-1)と吸収ピークB(1648cm-1)との強度比(I/I)が所定の値となるまで、酸化性雰囲気下で加熱処理を施した場合(実施例1~8)には、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維が得られることがわかった。 As shown in Table 1, the absorption peak A (1560 to 1595 cm -1 ) and the absorption peak B (1648 cm -1 ) in the infrared absorption spectrum of the flame-resistant fiber obtained while applying a predetermined tension to the acrylamide polymer fiber. 1 ) and the strength ratio (I A /I B ) to a predetermined value, when heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere (Examples 1 to 8), the load resistance at high temperatures is excellent. , resulting in flameproofed fibers with high strength, high modulus and high char yield.

一方、所定の張力を付与せずに加熱処理を行った場合(比較例2、8)には、得られた耐炎化繊維は、赤外吸収スペクトルにおいて吸収ピークAが観察されず、高温での耐荷重性、繊維の強度及び弾性率に劣り、炭化収率も低いものであった。また、所定の張力を付与しながら加熱処理を行った場合でも、得られた耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおいて吸収ピークAが観察されなかった場合(比較例1)には、得られた耐炎化繊維は、高温での耐荷重性、繊維の強度及び弾性率に劣り、炭化収率も低いものであった。 On the other hand, when heat treatment was performed without applying a predetermined tension (Comparative Examples 2 and 8), no absorption peak A was observed in the infrared absorption spectrum of the obtained flame-resistant fibers, and no absorption peak A was observed at high temperatures. The load resistance, strength and elastic modulus of the fiber were poor, and the carbonization yield was also low. Further, even when the heat treatment was performed while applying a predetermined tension, when the absorption peak A was not observed in the infrared absorption spectrum of the obtained flame-resistant fiber (Comparative Example 1), the obtained flame-resistant fiber The treated fiber was inferior in load bearing property at high temperature, fiber strength and elastic modulus, and the carbonization yield was also low.

また、アクリルアミド系ポリマー粉末に加熱処理を施した場合(比較例3~7)には、得られた耐炎化粉末の赤外吸収スペクトルにおいて吸収ピークAが観察されなかった。これは、アクリルアミド系ポリマー粉末に張力を付与できなかったためと考えられる。 Further, when the acrylamide-based polymer powder was heat-treated (Comparative Examples 3 to 7), no absorption peak A was observed in the infrared absorption spectrum of the obtained flame-resistant powder. This is probably because tension could not be applied to the acrylamide polymer powder.

具体的には、実施例1~2、7~8に示した結果から明らかなように、所定の張力を付与しながら350℃以上の温度で加熱処理(耐炎化処理)を行うことによって、得られる耐炎化繊維は、赤外吸収スペクトルにおいて吸収ピークA(1560~1595cm-1)と吸収ピークB(1648cm-1)との強度比(I/I)が所定の値となり、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有するものとなることがわかった。 Specifically, as is clear from the results shown in Examples 1 to 2 and 7 to 8, by performing heat treatment (flameproofing treatment) at a temperature of 350° C. or higher while applying a predetermined tension, In the infrared absorption spectrum of the flame-resistant fiber, the intensity ratio (I A /I B ) between the absorption peak A (1560 to 1595 cm -1 ) and the absorption peak B (1648 cm -1 ) has a predetermined value, and can be used at high temperatures. It has been found to have excellent load bearing properties, high strength, high modulus and high carbonization yield.

一方、比較例1~2、8に示した結果から明らかなように、張力を付与しなかった場合(比較例2、8)や所定の張力を付与した場合でも300℃で加熱処理(耐炎化処理)を行った場合(比較例1)には、得られる耐炎化繊維は、赤外吸収スペクトルにおいて吸収ピークAが観察されず、高温での耐荷重性、繊維の強度及び弾性率に劣り、炭化収率も低いものとなることがわかった。 On the other hand, as is clear from the results shown in Comparative Examples 1 to 2 and 8, even when no tension was applied (Comparative Examples 2 and 8) or when a predetermined tension was applied, heat treatment at 300 ° C. treatment) (Comparative Example 1), the resulting flame-resistant fiber has no absorption peak A in the infrared absorption spectrum, and is inferior in high-temperature load resistance, fiber strength, and elastic modulus. It was found that the carbonization yield was also low.

しかしながら、実施例5と比較例1とを対比すると明らかなように、所定の張力を付与し、300℃で加熱処理(耐炎化処理)を行った場合でも、アクリルアミド系ポリマー繊維にリン酸塩を添加することによって、得られる耐炎化繊維は、赤外吸収スペクトルにおいて吸収ピークA(1560~1595cm-1)と吸収ピークB(1648cm-1)との強度比(I/I)が所定の値となり、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有するものとなることがわかった。 However, as is clear from the comparison between Example 5 and Comparative Example 1, even when a predetermined tension is applied and heat treatment (flameproof treatment) is performed at 300° C., phosphate is added to the acrylamide polymer fiber. With the addition of It has been found to have a high strength, a high elastic modulus and a high carbonization yield, and to have excellent load bearing properties at high temperatures.

また、実施例1、3~5、7及び比較例1に示した結果から明らかなように、得られた耐炎化繊維は、赤外吸収スペクトルにおける吸収ピークの強度比(I/I)が高いほど、高温での耐荷重性、引張強度、引張弾性率及び炭化収率が向上する傾向にあることがわかった。 Moreover, as is clear from the results shown in Examples 1, 3 to 5, and 7 and Comparative Example 1, the obtained flame-resistant fiber has an absorption peak intensity ratio (I A /I B ) in the infrared absorption spectrum. It was found that the higher the , the higher the load bearing capacity, tensile strength, tensile modulus and carbonization yield at high temperatures tended to improve.

以上説明したように、本発明によれば、アクリルアミド系ポリマーに由来し、高温での耐荷重性に優れ、高い強度、高い弾性率及び高い炭化収率を有する耐炎化繊維を得ることができる。また、このような耐炎化繊維に炭化処理を施すことによって、高収率で炭素繊維を製造することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a flame-resistant fiber derived from an acrylamide-based polymer and having excellent load resistance at high temperatures, high strength, high elastic modulus, and high carbonization yield. In addition, carbon fibers can be produced at a high yield by subjecting such flame-resistant fibers to a carbonization treatment.

さらに、このような炭素繊維は、軽量性、強度、弾性率、耐腐食性等の各種特性に優れているため、例えば、航空用材料、宇宙用材料、自動車用材料、圧力容器、土木・建築用材料、ロボット用材料、通信機器材料、医療用材料、電子材料、ウェアラブル材料、風車、ゴルフシャフト、釣竿等のスポーツ用品等の各種用途の材料として広く使用することができる。また、本発明によって得られる耐炎化繊維は、耐熱性及び難燃性に優れているため、炭素繊維の中間原料のほか、防炎断熱材、スパッタシート、各種フィルター等にも使用することができる。 Furthermore, since such carbon fibers are excellent in various properties such as lightness, strength, modulus of elasticity, and corrosion resistance, they are It can be widely used as a material for various applications such as materials for industrial applications, materials for robots, materials for communication equipment, medical materials, electronic materials, wearable materials, windmills, golf shafts, and sporting goods such as fishing rods. In addition, since the flameproof fiber obtained by the present invention is excellent in heat resistance and flame retardancy, it can be used not only as an intermediate raw material for carbon fiber, but also as a flameproof and heat insulating material, a spatter sheet, various filters, and the like. .

Claims (7)

アクリルアミド系ポリマーに由来し、赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に吸収ピークAが存在し、かつ、前記吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10であることを特徴とする耐炎化繊維。 Derived from an acrylamide polymer, an absorption peak A exists in the range of 1560 to 1595 cm −1 in the infrared absorption spectrum, and the intensity of the absorption peak A (I A ) and the intensity of the absorption peak B at 1648 cm −1 ( I B ), the flame-resistant fiber having a ratio (I A /I B ) of 0.5-10. 前記吸収ピークの強度比(I/I)が0.7~10であることを特徴とする請求項1に記載の耐炎化繊維。 2. The flame-resistant fiber according to claim 1, wherein the absorption peak intensity ratio (I A /I B ) is 0.7-10. 請求項1又は2に記載の耐炎化繊維に炭化処理を施すことを特徴とする炭素繊維の製造方法。 3. A method for producing a carbon fiber, wherein the flame resistant fiber according to claim 1 or 2 is carbonized. アクリルアミド系ポリマー繊維に、0.07~200mN/texの張力を付与しながら、酸化性雰囲気下、得られる耐炎化繊維の赤外吸収スペクトルにおける1560~1595cm-1の範囲に存在する吸収ピークAの強度(I)と1648cm-1の吸収ピークBの強度(I)との比(I/I)が0.5~10になるまで加熱処理を施すことを特徴とする耐炎化繊維の製造方法。 While applying a tension of 0.07 to 200 mN/tex to the acrylamide polymer fiber, the absorption peak A existing in the range of 1560 to 1595 cm -1 in the infrared absorption spectrum of the resulting flame-resistant fiber under an oxidizing atmosphere. A flame-resistant fiber characterized by being subjected to heat treatment until the ratio (I A /I B ) of the intensity (I A ) to the intensity (I B ) of the absorption peak B at 1648 cm −1 reaches 0.5 to 10. manufacturing method. 前記アクリルアミド系ポリマー繊維が酸及びその塩からなる群から選択される少なくとも1種の添加成分を更に含有するものであり、前記加熱処理が少なくとも260~450℃の範囲内の温度で施されることを特徴とする請求項4に記載の耐炎化繊維の製造方法。 The acrylamide-based polymer fiber further contains at least one additive component selected from the group consisting of acids and salts thereof, and the heat treatment is performed at a temperature in the range of at least 260 to 450°C. The method for producing a flame-resistant fiber according to claim 4, characterized in that 前記アクリルアミド系ポリマー繊維が酸、その塩又はこれらの混合物からなる添加成分を含有しないものであり、前記加熱処理が少なくとも310~500℃の範囲内の温度で施されることを特徴とする請求項4に記載の耐炎化繊維の製造方法。 The acrylamide-based polymer fiber does not contain an additive component consisting of an acid, a salt thereof, or a mixture thereof , and the heat treatment is performed at a temperature in the range of at least 310 to 500°C. 5. The method for producing a flame-resistant fiber according to 4. 請求項4~6のうちのいずれか一項に記載の方法により耐炎化繊維を製造する工程と、 前記耐炎化繊維に炭化処理を施す工程と、
を含むことを特徴とする炭素繊維の製造方法。
a step of producing a flame-resistant fiber by the method according to any one of claims 4 to 6; and a step of carbonizing the flame-resistant fiber;
A method for producing carbon fiber, comprising:
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