JPH04222230A - 油剤付着方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維製造用プレカー
サ（前駆体繊維）の油剤付着方法、特に炭素繊維の糸切
れを減らし、製造歩留を高めることができるアクリル系
炭素繊維製造用プレカーサの油剤付着方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】アクリル系炭素繊維製造用プレカーサ（
以下単にプレカーサと称する）は、一般に、アクリル系
重合体の有機または無機溶媒溶液を乾式、湿式或は乾湿
式紡糸方法により紡糸し、水洗後延伸するか、あるいは
延伸浴中で延伸後水洗し、しかる後、その糸条を乾燥緻
密化して製造する。

【０００３】そして、この乾燥緻密化した糸条を耐炎化
工程、前炭素化工程、焼成工程を経て炭素繊維にする。 この製造工程のうち、酸化性雰囲気下の２００〜３００
℃で処理しプレカーサに耐炎性を与える耐炎化工程、及
び得られた耐炎化糸を不活性雰囲気下で７００℃程度ま
での温度で処理する前炭素化工程においては、プレカー
サにとっては極めて厳しい温度条件をうけるため、繊維
同志の融着が起こりやすく、生産性や品質を低下させる
要因となる。

【０００４】この繊維同志の融着を改善するため、最近
ではプレカーサに耐熱性の高い油剤を付与することが提
案されている（特公平１−２９９１３号公報等）。しか
し、このように耐熱性の高い性能の良い油剤を使用して
も、油剤がプレカーサに均一に付着していないと却って
繊維同士の融着を生じ、糸切れの原因となる場合がある
ことが分かってきた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、この繊
維同志の融着による糸切れ現象に着目し、種々検討した
結果、この糸切れ部分に油剤が異常に多く付着している
こと、即ち、繊維表面に異常に多く油剤が付着した部分
で融着が発生し、糸切れが生じていることを見出した。 そこで、試験的にシリコン系油剤の原液をプレカーサに
付着させて耐炎化工程、前炭素化工程を施したところ、
前炭素化工程で融着が多く発生し、糸切れが生じた。そ
してこの原因が、シリコン系油剤の多量の付着により、
熱の伝導が低下しプレカーサの耐炎化処理が充分に行な
われず、そのため前炭素化工程において繊維同士の融着
が発生することが分かった。本発明は、この事実に立脚
し、上記の紡糸、洗浄後の膨潤糸条に油剤を均一に付与
し、シリコン系油剤が異常に多く付着する部分をなくし
たプレカーサの油剤付着方法を提供することを目的とす
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、９５重量
％以上のアクリロニトリルを含有するアクリル系重合体
を紡糸、洗浄した後の膨潤糸条に、シリコン系油剤を主
体とする油剤浴液を付着する方法において、該油剤浴液
の表面張力が４４ｄｙｎ／ｃｍ以下であることを特徴と
する炭素繊維製造用プレカーサの油剤付着方法である。

【０００７】本発明におけるアクリル系重合体としては
アクリロニトリルが９５重量％以上からなり、５重量％
以内で他のモノマーを共重合させた重合体である。共重
合できるモノマーには、アクリル酸、メタクリル酸、イ
タコン酸、及びこれらのエステル類、アクロレイン、ス
チレン、塩化ビニル、塩化ビニリデン、アクリルアミド
、メタクリルアミド、メタクリロニトリル、アリルスル
ホン酸、メタクリルスルホン酸およびこれらの塩類など
を例示することができる。

【０００８】紡糸原液を調製するためのアクリル系重合
体の溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジメチルス
ルホキシド、ジメチルアセトアミド、塩化亜鉛水溶液、
チオシアン酸塩水溶液、硝酸等を例示することができる
。紡糸方法としては乾式、湿式、乾湿式のいずれでもよ
いが、表面が平滑で緻密な繊維が得られる乾湿式紡糸法
が高性能炭素繊維を得るのに好ましい。また紡糸に続く
、水洗あるいは延伸などは特に限定されるものではなく
公知の手段を使える。

【０００９】本発明における油剤付着処理は、紡糸、洗
浄した乾燥緻密化前の膨潤糸条に行なう。この付着処理
は、浸漬、塗布など適宜の方法で行なえる。しかして本
発明は、この油剤付着処理において、油剤浴液の表面張
力を４４ｄｙｎ／ｃｍ以下にするところに特徴がある。 ポリアクリロニトリルの臨界表面張力は４４ｄｙｎ／ｃ
ｍであり、前記９５重量％以上のアクリロニトリルを含
有するアクリル系重合体の臨界表面張力の値もほぼこれ
に近い。油剤浴液の表面張力がこの値より大きければ繊
維に対して完全ぬれ性を示さず、繊維間に油剤浴液が凝
集し、その後の乾燥緻密化工程で油剤の局所的な過付着
部分を生ずる。そして油剤の局所的な過付着部分の繊維
においては、その過付着部分が耐炎化工程において充分
に加熱されず、そのため耐炎化処理が不充分となり、前
炭素化工程の加熱の際にこの部分が融着、糸切れの原因
を作る。

【００１０】本発明の油剤浴液は、シリコン系油剤と水
のエマルジョンでもよく、また、シリコン系油剤を含む
溶液でもよい。このかかる油剤浴液の表面張力を小さく
するためには、シリコン系油剤の含有量を増やすかある
いは界面活註剤を使うことによって達成できる。

【００１１】シリコン系油剤としてはエチレンオキサイ
ドやプロピレンオキサイド等で変性したアルキレンオキ
シド変性ポリジメチルシロキサン（例えば、信越シリコ
ーン株式会社製　　ＫＦ−４１２）、アミノ変性ポリジ
メチルシロキサン（例えば、信越シリコーン株式会社製
　　ＫＦ−３９３）およびエポキシ変性ポリジメチルシ
ロキサン（例えば、信越シリコーン株式会社製　　ＫＦ
−１０５）等の各種変性ポリアルキルシロキサンが挙げ
られる。

【００１２】また表面張力を下げるための界面活性剤と
しては、シリコン界面活性剤が好ましく、メチルポリシ
ロキサンを疎水基とし、ポリアルキレンオキサイドを親
水基とした構成の非イオン系界面活性剤が好ましく、例
えば日本ユニカー製のＳＩＬＷＥＴ　　Ｌ−７７やＬ−
７６０７Ｎ等を挙げることができる。これらの界面活性
剤は油剤浴液に０．０１〜１％加えれば十分である。油
剤付着量としては一般に０．５〜２．５％程度が好まし
い。本発明方法によリ油剤を付着処理されたプレカーサ
は、常用の耐炎化−炭素化手段を適用することによって
高性能の炭素繊維にすることができる。

【００１３】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
。融着・糸切れおよびその発生率は次の方法により評価
した融着・糸切れ：１錘１２，０００本の繊維束のうち
目視で糸が切れてたれ下がるような糸切れをさす。融着
・糸切れ発生率：上記融着・糸切れの発生数を１０万ｍ
で何回発生したかで表わす。

【００１４】

【実施例１】アクリルニトリル９８モル％、アクリル酸
２モル％からなるアクリル系重合体の２０重量％ジメチ
ルホルムアミド水溶液を紡糸口金（孔数３，０００ケ、
孔径０．１５ｍｍ）を通して空気中に吐出させ、５ｍｍ
の空間を走行させた後、ジメチルホルムアミドを７０重
量％含む水凝固浴中に導き凝固させ、次いで洗浄し温水
中で４．５倍延伸し、水膨潤アクリル繊維を得た。

【００１５】この水膨潤糸条に、第１表に示す各組成の
油剤浴液を付着させた後、表面温度が１４０℃のシリン
ダーロールで乾燥緻密化し、次いで加圧スチーム延伸機
で２倍延伸し、１．１ｄＰｆのプレカーサを得た。この
プレカーサを２４０〜２７０℃の範囲で温度勾配を有す
る熱風雰囲気中で耐炎化処理を行なった。続いて窒素雰
囲気中で最高１３００℃の熱処理を行なった。

【００１６】得られた炭素繊維の融着・糸切れ発生頻度
を表１に示した。表面張力を下げることにより、融着・
糸切れ発生頻度が大巾に減少したことがわかる。なお、
シリコン界面活性剤には、日本ユニカー社製ＳＩＬ　　
ＷＥＴ　　Ｌ−７７を用いた。

【００１７】

【表１】

【００１８】

【実施例２〜３】実施例１と同様にして、但し油剤浴液
の組成を表２に示す組成に変更して実験したところ表２
に示すような結果が得られた。なお、シリコン界面活性
剤には、日本ユニカー社製ＳＩＬ　　ＷＥＴ　　Ｌ−７
７を用いた。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】本発明は、上述のようにプレカーサの油
剤付着工程において油剤浴液の表面張力をプレカーサ用
重合体の臨界表面張力より低くすることにより、油剤の
局部的な過付着を防止するものである。そして、油剤の
局部的な過付着を防止することによって、炭素化工程に
おける融着・糸切れを減少させ、生産歩留を大巾に向上
することが出来ると云う多大な効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】９５重量％以上のアクリロニトリルを含有
   するアクリル系重合体を紡糸、洗浄した後の膨潤糸条に
   、シリコン系油剤を主体とする油剤浴液を付着する方法
   において、該油剤浴液の表面張力が４４ｄｙｎ／ｃｍ以
   下であることを特徴とする炭素繊維製造用プレカーサの
   油剤付着方法。