JPH01148813A - 炭素繊維スライバの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は炭素繊維のスライバヤーン、クロス。

フェルトおよびチョップ等の紡績加工製品の原料となる
スライバ（トウとも称される）を安定に製造する方法に
関するものである。

（従来の技術）　　。

ピッチ系炭素繊維の製品を繊維の長さで分類すると、ス
トランドと称される長繊維から構成された糸条製品と、
スライバあるいはトウと称される数１０ｃｍ以下の長さ
の短繊維から構成された糸条を紡績、加工した製品とが
ある。スライバを出発原料とした紡績製品には綿紡績糸
や獣毛紡績糸と同じように粗紡工程、精紡工程を経たス
ライバヤーンとスライバヤーンを編み上げたクロスがあ
る。

またスライバを出発原料とした加工品には、スライバを
数ｃｍ以下にカットして得られるチョップおよびこのチ
ョップから湿式抄紙法で製造されるペーパーやマット、
スライバを数ｃｍ〜１０数ｃｍにカットしてエアブロ−
法等で開繊した後積層させニードルパンチ等で機械的結
合を与えた布状のフェルトや、このフェルトに樹脂を含
浸させ、しかる後に成型加工を施した断熱成型体、スラ
イバを数ｍｍ以下にカットないし粉砕し樹脂等に混入し
て導電材としての機能を果たすミルド等がある。これら
の製品を繊維長別に表すと次のようになる。

炭素繊維の製品形態 このようにスライバを出発原料として多種のピッチ系炭
素繊維製品が得られるが、これら製品の製造プロセスや
スライバ自身のハンドリング性を考慮すれば、スライバ
は、嵩比重が０．０５ｇ／ｃｍ３以下でそれを構成する
繊維が長く且つ繊維同士が必要以上に交絡することなく
平行に配列しているという、束状の繊維集合体としての
特性を有していなければならない。

ピッチ系炭素繊維は、紡糸に続く焼成工程を終えた段階
で種々の繊維集合体としての形態（疑似フリース状や疑
似スライバ状）を取り得るが、この段階では前述のスラ
イバに要求される特性を有することが殆ど無く、従って
先ずはこの状態から出発してスライバを製造しなければ
ならない。しかし、焼成を終えた炭素繊維をスライバに
加工する方法を開示した文献や特許は未だ皆無である。

一方、従来より主に獣毛の紡績において知られている梳
毛紡績では、原料繊維の集合体を機械的に開繊させた後
、連続シート状（以下「フリース」と称する）とし、製
条工程及び線条工程を経てスライバとする。製条工程は
カーデイングとも称され、カード機なる装置を使用して
、絡み合い平行性の悪い繊維集合体をほぐし且つ梳繊す
ることで、ある程度繊維の平行性が向上したカードウェ
ッブなる薄いフリースを得る。

かかるカードウェッブは、これをもって即座に紡績、加
工製品の原料となる程の品質を持合せていないため、次
の線条工程で、延伸（ドラフト）と櫛梳作用を受けて線
条スライバとされる。この線条スライバが紡績、加工品
の原料となる。尚、以下この線条スライバを単にスライ
バと称する。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明者らは、上記梳毛紡績におけるスライバ製造プロ
セスに焼成処理を終えたピッチ系炭素繊維を適用してみ
たが、初めの製条工程で安定に°カードウェッブを得る
ことができなかったため、（線条）スライバの製造まで
には至らなかった。

その理由は以下の通りである。

カード機では、第１図に示す如く原料繊維はコンベヤ１
によりフィードローラ２およびテーカインローラ３を介
してシリンダ６の表面に装入され、シリンダ６０表面の
メタリックワイヤ７によりシリンダ６の回転方向に移動
する。同時に、シリンダ表面にほぼ接するように設置さ
れて回転する、ストリッパ５を備えた複数のローラカー
ド４の表面の針が順次原料繊維中に差し込まれ、シリン
ダ周速とローラカード周速との差によって原料繊維は梳
すられる。この際、絡み合いが多いため単繊維の移動抵
抗が大きく、且つ曲げに対して極めて脆い原料炭素繊維
は、ローラカード針が差し込まれると、引っ掛けられた
繊維が移動することなくその場で折損してしまう。この
ために、次のドツファ８においてコムブレード９により
はぎ取られてカレンダローラ１０を介して得られるウェ
ッブの製品収率は低く、しかもこのウェッブは自重で破
断してしまう程形態保持力の極めて低い、不安定なもの
でしかない。

そこで本発明の目的は、本質的に高剛性のために曲げに
対して脆いピッチ系炭素繊維の集合体に、折損させるこ
となく製条処理を施して均整なカードウェッブを得、ひ
いては種々の炭素繊維製品の原料となるピッチ系炭素繊
維を主成分とした均整なスライバを安定に製造する方法
を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、焼成工程終了後のピッチ系炭素繊維集合
体中での単繊維の移動に対する抵抗を弱めることができ
れば製条処理および線条処理において均整なカードウェ
ッブひいては均整なスライバが得られるものと考え、ピ
ッチ系炭素繊維と他の炭素前駆体繊維との摩擦抵抗がピ
ッチ系炭素繊維相互間のそれよりも低いという点に着目
して鋭意検討した結果、ピッチ系炭素繊維集合体に前記
炭素前駆体繊維を所定量混入することによりピッチ系炭
素繊維単繊維相互の接触点が減ぜられ、後工程でのハン
ドリング性に優れたピッチ系炭素繊維を主成分とするス
ライバが得られることを見出し、本発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明は、紡績、加工品の原料となる炭素繊
維スライバを製造するにあたり、紡糸に続く焼成工程終
了後に得られる種々の形態のピッチ系炭素繊維集合体に
ピッチ系以外の炭素前駆体繊維１０〜４０重量％を混入
して混合フリースを得、次いでこの混合フリースに製条
処理を施した後にまたは製条処理を施すことなく直接線
条処理を施し、得られた線条スライバに炭化処理を施し
てピッチ系炭素繊維を主成分とするスライバを得ること
を特徴とする炭素繊維スライバの製造方法に関するもの
である。

前記ピッチ系以外の炭素前駆体繊維としては、ＰＡＮ系
耐炎化処理繊維や硬化処理フェノール繊維等の炭化可能
な繊維が挙げられる。かかる炭素前駆体繊維は、ピッチ
系炭素繊維に対し１０〜４０重量％、好ましくは２０〜
４０重量％の割合で混入する。

また、炭素前駆体繊維の径はピッチ径炭素繊維とほぼ同
一で、繊維長もピッチ径炭素繊維と同一かまたはそれ以
下の方が混合が容易となり好ましい。更に、後の線条工
程での処理を容易にするためには、炭素前駆体繊維の引
張強度はピッチ径炭素、ｍ、ｔａと同一かまたはそれ以
下とし、また破断伸゛度は５％以上、好ましくは１０％
以上とし、曲げに対して容易に折損しにくいようにする
のが好ましい。

本発明において、ピッチ系炭素繊維と炭素前駆体繊維と
の混合には、−船釣に良く使用されるエアブロ−開繊−
フリースフォーミング法を適用することができる。但し
、均質な混合を達成するためにはエアブロ−開繊で原料
繊維の絡みをほぐして十分に分繊する必要があるため、
予めピッチ系炭素繊維および炭素前駆体繊維を５〜３０
ｃｍ、好ましくは１０〜２０ｃｍに切断しておかなけれ
ばならない。

このような処理によって得られる混合フリースに第１図
に示す如きカード機にて整条処理を施してカードウェッ
ブを得、しかる後このカードウェッブに第４図に示す如
きギル装置（実施例にて詳述する）を用いて線条処理を
施すが、本発明においては整条処理を省略して直接前記
混合フリースに線条処理を施すこともできる。但し、こ
の場合、高品質のスライバを得るためには線条処理を繰
り返して行う必要がある。

本発明によって得られる線条スライバには、炭素前駆体
繊維の特性に合わせて不活性雰囲気中で炭化処理を施す
ことによりピッチ系炭素繊維を主原料とした１００％炭
素繊維で構成されるスライバを容易に得ることができる
が、同様の炭化処理を前記カードウェッブに施せば、そ
の段階で１００％炭素ｔａ維で構成されるカードウェッ
ブを得ることができる。

（作　用） 本発明における混合フリースは、製条工程でピッチ系炭
素繊自身を折損することなく繊維の平行性の良好な、し
かもハンドリング性の優れたカードウェッブの製造を可
能ならしめるが、かかる混合フリースが炭素前駆体繊維
を４０重量％を超えて混入している場合にはこのような
原料から製造したカードウェッブあるいはス゛ライバを
炭化すると、炭素前駆体繊維の収縮により繊維の平行性
が著しく悪化してしまうことになり、製造費も高くなる
。

一方、炭素前駆体繊維の混入量が１０重量％未未満場合
には本発明の目的を達成することは不可能である。従っ
て、本発明においては炭素前駆体繊維の混入量をピッチ
系炭素繊維に対し１０〜４０重量％の範囲内とする。

また、本発明における混合フリースは、繊維間相互の摩
擦抵抗が小さいため、単繊維の移動が比較的自由であり
、従って製条工程での短繊維化が極力抑制されて高品質
のカードウェッブを得ることが可能となり、引続き線条
処理を施すことで優れたスライバを製造することができ
る。

更に好都合なことに、かかる混合フリースは、カード機
による製条工程を省略して直接ギル装置による線条処理
を施しても均質な線条スライバが得られる。但し、この
場合は上述の如く線条処理を繰り返さなければ高品質の
スライバを得られないが、製条工程の省略は設備を節約
できる点で有利である。

（実施例） 以下、本発明を実施例および比較例により説明する。

実施例１ コールタールピッチを押出紡糸し、得られた繊維を１５
ｃｍにカットして焼成処理を施してピッチ系炭素繊維（
平均径１５μｍ、平均引張強度８０ｋｇ／ｍｍ２、平均
引張弾性率４．１　ｔｏｎ／ｍｍ２）を得た。次いでこ
の炭素繊維とカイノールファイバー（日本カイノール社
販売、フェノール系炭素繊維の商品名、繊維径１４μｍ
　、繊維長７Ｑｍｍ、引張強度約２０ｋｇ／ｍｍ２、伸
度約３０％）を重量にして８対２の割合でエアブロ−法
により開繊混合し、得られたフリースを幅約２０ｃｍに
調製して第１図に示すカード機にて処理し、カードウェ
ッブの製造を試みた。この結果、１８ｇ／ｍのウェッブ
を５〜ｌＱｍ／ｍｉｎの速度で取り出すことができた。

製造されたウェッブを構成する炭素繊維は第２図に示す
如くある程度短繊化されてはいたが、ウェッブ自体は極
めて柔らかな手ざわりを有し、もちろん自重破断するこ
ともなく形態保持力に優れていた。

実施例２ 第４図に示すギル装置を用いて、実施例１で得た原料フ
リース１１に、バックローラ１３およびフロントローラ
１５間でドラフト（延伸）を与えなからフォ゛−ラ（［
１４により梳礒処理を施し、スライバ１６の製造を試み
た。

１回目のギル通しでは、ドラフト２、供給速度４ｍ／ｍ
ｉｎ　、　７を一うドロツプ４００回／ｍｉｎの条件で
処理を行い、１０ｇ／ｍのスライバを得ることができた
。このスライバは一旦収納ケース１７に収納した。

引続キ、このスライバ４本を合条して、ドラフト２．５
、供給速度４ｍ／ｍｉｎ　、フォーラドロップ４００回
／ｍｉｎの条件でギル処理を施し、１６ｇ／ｍのスライ
バを得た。このスライバは繊維の平行性が著しく高く、
且つしなやかで、形態保持力に優れていた。

比較例１ 実施例１で得たピッチ系炭素ｗ！維のみを用いて、実施
例１と同じエアブロ−開繊により１００％ピッチ系炭素
繊維で構成されたフリースを得た。次いでこのフリース
を第１図に示すカード機にかけてカードウェッブを得よ
うとした。しかし、テーカインローラ３及びドツファ８
の下部床上に短繊化された炭素繊維が落下してしまい、
ウェッブの収率はせいぜい４０％にしかならなかった。

またウェッブ自体もそれを構成する繊維が極端に短くな
っているため（第３図）、自重で破断する程の強度しか
なかった。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明の炭素繊維スライバの製
造方法においては、紡糸に続く焼成工程終了後に得られ
る種々の形態のピッチ系炭素繊維集合体にこれ以外の炭
素前駆体繊維を所定量混入することにより、種々の炭素
繊維製品の原料となる、ピッチ系炭素繊維を主成分とす
る均整なスライバを安定に製造することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用することのできるカード機の概略
図、 第２図は実施例１で得られたカードウェッブを構成する
炭素繊維の繊維長分布を示すグラフ、第３図は比較例１
で得られたカードウェッブを構成する炭素繊維長分布を
示すグラフ、および第４図は本発明に使用することので
きるギル装置の斜視図である。 １・１．コンベヤ　　　　　　２・・・フィードローラ
３・・・テーカインローラ　４・・・ローラカード５・
・・ストリッパ　　　　６・・・シリンダ７・・・メタ
リックワイヤ　訃・・ドツファ９・・・コムブレード　
　　１０・・・カレンダローラ１１・・・原料炭素繊維
　　　１２・・・フィーダ１３・・・バンクローラ　　
　１４・・・フォーラ１５・・・フロントローラ　　１
６・・・スライバ１７・・・収納ケース

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、紡績、加工品の原料となる炭素繊維スライバを製造
   するにあたり、 紡糸に続く焼成工程終了後に得られる種々 の形態のピッチ系炭素繊維集合体にピッチ系以外の炭素
   前駆体繊維１０〜４０重量％を混入して混合フリースを
   得、次いでこの混合フリースに製条処理を施した後にま
   たは製条処理を施すことなく直接線条処理を施し、得ら
   れた線条スライバに炭化処理を施してピッチ系炭素繊維
   を主成分とするスライバを得ることを特徴とする炭素繊
   維スライバの製造方法。