JPH0457924A - アクリル系黒鉛繊維の製造法 - 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〕 本発明はアクリル系合成繊維を原料とする黒鉛繊維の製
造法に関するものである。

Ｃ従来の技術〕 黒鉛繊維は高強度、高弾性率である特性を生かし、複合
材料の補強材として利用されている。また、黒鉛繊維は
高温度雰囲気下における耐酸化性に優れており、この特
性を生かして耐腐蝕性断熱材、耐蝕性バッキング材とし
ての用途が拡大しつつある。

従来、アクリル系合成繊維からなる黒鉛繊維は周知のも
のであるが（例えば特開昭５４−１５６８２２号公報）
、複合材料の補強材とするために、高強度、高弾性率の
黒鉛繊維及°びその製造法に関して主として研究されて
きた。この黒鉛繊維は断熱材又はバッキング材として必
ずしも優れた適性を有しているものではない。

本発明は耐蝕性断熱材又は耐蝕性バッキング材としての
黒鉛繊維を得るために種々研究した結果、特殊な繊維構
造を有するアクリル系合成繊維から製造された黒鉛繊維
がすぐれた適性を有していることを見出して完成された
ものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の課題は、耐酸化性、断熱性に優れた黒鉛繊維を
提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、繊維の横断面に不特定な形状を有する開口を
多数有しており、該開口の各々は繊維の内部において繊
維の長さ方向に沿ってほぼ平行な６０μ以上の長さを有
する筋状（ストロ−状）の空隙を形成しているアクリル
系合成繊維を酸化性雰囲気中で耐炎化処理した後、非酸
化性雰囲気中で炭素化処理し、更に不活性雰囲気中で黒
鉛化処理することを特徴とするアクリル系黒鉛繊維の製
造法である。

以下、本発明のアクリル系黒鉛繊維の製造法について詳
しく説明する。

本発明に用いるアクリル系合成繊維は、アクリロニトリ
ルを少なくとも６０重量％（以下％は特定しない限り重
量を示す）と４０％までのアクリロニトリルと共重合可
能なエチレン系単量体との重合体又は、少なくとも２つ
の前記アクリル系重合体の混合物から成る繊維である。

アクリロニトリルと共重合可能なエチレン系単量体とし
ては、従来より知られている単量体であり、例えば、ア
クリル酸、メタクリル酸及びそのエステル（アクリル酸
メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタ
クリル酸エチルなど）、酢酸ビニル、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、メタリルスルホン
酸、スチレンスルホン酸、ビニルピリジン、２−メチル
−５−ビニルピリジン、Ｎ、Ｎ−ジメチルアミノエチル
メタクリレートなどである。

本発明に用いるアクリル系合成繊維は、その繊維構造の
特異性に特徴がある。即ち、本発明に用いるアクリル系
合成繊維は該繊維の横断面に不特定な形状を有する開口
を多数有しており、該開口の各々は該繊維の内部におい
て該繊維の長さ方向に沿ってほぼ平行な６０μ以上の長
さを有する筋状（ストロ−状）の空隙を形成している繊
維である。

上記繊維の横断面における開口の断面形状は、不特定の
形状をしているものである。すなわち、第１図に示され
るように、はぼ円形状のもの、偏平状のもの、縁が鋭角
的な屈曲を繰返しているもの、断面の大きいもの、小さ
いものなど、その形状、大きさが一定せず、不規則なも
のである。

次に、該開口の各々は、第２図に示すように、繊維の内
部において、繊維の長さ方向に沿ってほぼ平行な筋状（
ストロ−状）の空隙を形成している。

上記のような特定な繊維構造を有するアクリル系合成繊
維から製造した黒鉛繊維は、黒鉛繊維においても上記の
繊維構造が維持されている。

次に、本発明に用いるアクリル系合成繊維の製造法につ
いて述べる。

本発明に用いるアクリル系重合体は、前述のとおり、ア
クリロニトリルを少なくとも６０％含む重合体である０
本発明に用いるアクリル系重合体は、２種類以上のアク
リル系重合体の混合物であってもよいがアクリロニトリ
ルの含有量は混合重合体の重量を基準にして６０％以上
含まれていることが必要である。

上記重合体は、従来より知られているアクリル系重合体
の溶剤、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセト
アミド、ジメチルスルホキシドのような有機溶削、ロダ
ン塩、塩化亜鉛、硝酸などの無機塩系濃厚水溶液、無機
酸系濃厚水溶液に溶解して紡糸原液を調製する。この場
合、重合体濃度は溶剤の種類によって最適濃度は異なる
が、概ね１０〜３０％が好ましい。

次に、上記紡糸原液に、ポリアルキレングリコールを添
加する。上記ポリアルキレングリコールは、エチレンオ
キサイド、プロピレンオキサイドが重量比で８０　：　
２０〜２０：８０のランダム型共重合体あるいはブロッ
ク型共重合体であり、その数平均分子量は５．０００〜
５０，０００まで、好ましくは１０．０００〜２０，０
００である。

更に、上記のようにして、ポリアルキレングリコールを
溶解して調製した紡糸原液は、その徒歩なくとも４時間
熟成する。

ここで、熟成とは、上記アクリル系重合体とポリアルキ
レングリコールとを溶解して調製した紡糸原液を、激し
く撹拌したり、振動したりすることなく、例えば静置し
ておく、又は緩やかに移動、例えば配管中を緩やかに送
液することを言う。ボリアルキレングリコールの添加量
は、アクリル系重合体に対して好ましくは５〜２０％、
特に好ましくは１０〜１５％である。

この紡糸原液は、紡糸口金を通して、紡糸原液の凝固媒
体中に押出し、水洗、延伸、乾燥等の工程を経た後、必
要に応じて更に熱セットを行う。

このような製造工程において、紡糸原液に添加したポリ
アルキレングリコールは凝固、水洗、延伸等の過程で、
凝固糸条体から溶出する。紡糸以降の工程は、従来より
知られているアクリル系合成繊維の製造法をそのまま採
用することができる。

即ち、前記紡糸原液の紡糸方法は、溶剤を少量含む水溶
液中に押出す湿式紡糸法、空気、窒素ガスのような不活
性な気体中に押出す乾式紡糸法、又は、上記の不活性な
気体中に一旦押出し、その後溶剤を少量含む水溶液中に
導く乾湿式紡糸法などを採用することができる。紡糸後
の凝固糸条体は、水洗後延伸、水洗と同時に延伸又は延
伸後水洗することにより、溶剤を除去する。

延伸は、水中、溶剤含有水溶液中又は水蒸気中で、５０
〜１５０°Ｃで、数倍〜ｌＯ数倍又はそれ以上行い、ま
た数段に分けて行うこともでき、更には延伸媒体をいく
つか組合せて行うこともできる。延伸した糸条体は乾燥
後、必要に応じて二次延伸を更に行い、また熱処理を行
うことにより本発明に用いるアクリル系合成繊維が得ら
れる。

上記アクリル系合成繊維は酸化性雰囲気中で耐炎化処理
する。酸化性雰囲気は空気が一般的であり、他の気体、
例えば二酸化硫黄を含んでいる空気であってもよい。耐
炎化処理は一段でも多段でもよく、温度は２００〜６０
０℃の範囲内が、また時間は２分〜１０時間程度が好ま
しい。耐炎化繊維は、非酸化性雰囲気中で６００℃以上
の温度で炭化処理をする。非酸化性雰囲気は窒素ガスが
一般的であるが、アルゴンなどであってもよい。

この耐炎化処理、炭素化処理の条件は、従来より知られ
ている範囲の条件を適用することができる。

このようにして得られた炭素繊維は、非酸化性雰囲気、
例えば窒素又はアルゴン中で１５００〜３５００°Ｃで
１秒〜３分間黒鉛化処理する。

［実施例］ 以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、これ
は本発明を制限するものでない。

実施例１ アクリロニトリル９５．０％、アクリル酸メチル４．５
％及びメタリルスルホン酸ソーダ０．５％からなる重合
体、ポリエチレンオキサイド−ポリプロピレンオキサイ
ド−ポリエチレンオキサイドのブロック型ポリエーテル
（数平均分子量ｉｏ、ｏｏｏ、ポリエチレンオキサイド
とポリプロピレンオキサイドの割合は７０：３０）のジ
メチルホルムアミドに溶解して、アクリル系重合体２３
％、ブロック型ポリエーテル２．３％の紡糸原液を調製
した。この紡糸原液を６時間静置した後、紡糸口金を通
して、温度３５℃、ジメチルホルムアミド濃度７５％の
凝固浴中に押出し、水洗後、沸騰水中で１２倍延伸し、
８０°Ｃの熱風中で乾燥して１．５ｄの繊維を製造した
。

この繊維の横断面の電子顕微鏡写真（４０００倍）を第
１図に示し、かつ繊維の長さ方向に切断した縦断面（以
下、縦断面という）の同様の写真を第２図に示す。

第１図において、黒い部分が開口であり、その断面形状
がほぼ円形のもの、偏平形状をしたもの、又は開口の縁
が鋭角的な屈曲を繰り返しているもの、断面の大きいも
の、小さいものなど、不特定の形状をした開口が多数不
規則に混在していることが分かる。

また、第２図において、同様に黒い部分は空隙部であり
、該空隙部は繊維の長さ方向に沿ってほぼ平行に筋状に
連続していることが分かる。電子顕微鏡により、この空
隙部の長さは６０μ以上であることが観察された。

次にこの繊維（トウ）を空気雰囲気中緊張下に、２３５
°Ｃで２時間、更に２５５℃で２時間加熱した。

次に、この耐炎化繊維を窒素ガス気流中３５０℃〜６０
０℃の範囲で昇温しながら第１段階の炭素化を行い、更
に１２５０℃の窒素雰囲気中で炭素化し、２５００℃で
４０秒間処理して黒鉛化繊維を得た。

二の黒鉛繊維を１ｋｇ／ボの目付量の不織布に成形し、
電気炉の断熱材として用いたところ、従来のアクリル系
黒鉛繊維からなる同じ目付量の不織布からなる断熱材に
比較して、断熱性、耐久性ともに優れている、との評価
を得た。

〔発明の効果〕

本発明の方法で得られるアクリル系黒鉛繊維は、従来の
アクリル系黒鉛繊維に比較して耐酸化性に優れており、
断熱性にも優れているものである。

この特性を利用して、腐蝕性、酸化性の雰囲気中で使用
する断熱材、バッキング材として用いることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いたアクリル系合成繊維の横断面、
第２図は縦断面の構造を示す電子顕微鏡写真（４０００
倍）である。 特許出願人　　旭化成工業株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、繊維の横断面に不特定な形状を有する開口を多数有
   しており、該開口の各々は繊維の内部において繊維の長
   さ方向に沿ってほぼ平行な６０μ以上の長さを有する筋
   状の空隙を形成しているアクリル系合成繊維を、酸化性
   雰囲気中で耐炎化処理した後、非酸化性雰囲気中で炭素
   化処理し、更に不活性雰囲気中で黒鉛化処理することを
   特徴とするアクリル系黒鉛繊維の製造法。