JPH0583642B2 - - Google Patents

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JPH0583642B2
JPH0583642B2 JP59032197A JP3219784A JPH0583642B2 JP H0583642 B2 JPH0583642 B2 JP H0583642B2 JP 59032197 A JP59032197 A JP 59032197A JP 3219784 A JP3219784 A JP 3219784A JP H0583642 B2 JPH0583642 B2 JP H0583642B2
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JP
Japan
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fibers
polysiloxane
general formula
group
acrylic
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JP59032197A
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Japanese (ja)
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JPS60181322A (en
Inventor
Takashi Fushiie
Juichi Fukui
Tadao Kobayashi
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Mitsubishi Rayon Co Ltd
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Publication date
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  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Chemical Treatment Of Fibers During Manufacturing Processes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

〔技術分野〕 本発明はアリクル系繊維を原料として品質の優
れた炭素繊維を迅速かつ能率良く製造する方法に
関する。 更に詳しくは高温焼成処理において繊維相互の
合着又は融着のない高強度炭素繊維束の製造方法
に係るものである。 〔背景技術〕 アクリル系繊維が高強力、高弾性の炭素繊維用
原料として有用であることが見出されて以来、工
業的規模での製造方法、その他に関する多くの提
案がなされている。特に炭素繊維を複合材料の補
強材として使用する場合には高度の引張り強さが
要求され、しかも単繊維としてのみならず繊維束
としてもその性能が安定に得られることが望まれ
ている。 このような要請を満足させるためには原料であ
るアクリル繊維を目的とする炭素繊維に転換する
焼成過程、即ち原繊維を酸素含有気流中において
200〜300℃の温度領域で処理する予備酸化工程、
次いで窒素ガス等の不活性気流中で700℃までの
温度で処理する前炭素化工程、更に窒素ガス、ア
ルゴンガス等の不活性気流中での2000℃までの温
度で処理する炭素化工程を最も適切な条件で操作
することが肝要である、と同時に目標とする炭素
繊維性能をより容易に達成し得る原繊維を見出す
ことも特に重要な課題である。 しかしながらアクリル系繊維を炭素繊維へ転換
する焼成過程は大巾な物理的、化学的な変化を伴
うこと等から両者の因果関係は未だ明らかではな
く、多くの未解決の問題を包含している。従つて
炭素繊維用アクリル系繊維として具備すべき条
件、もしくは最適焼成方法に関して特に工業的見
地から検討する必要がある。 本発明者らはアクリル系繊維を原料として迅速
かつ能率良く炭素繊維を製造する方法に関して鋭
意検討した結果、前記の焼成工程のうち第一段階
の予備酸化工程がきわめて重要であることを確認
した。即ち該工程はアクリル系繊維を構成する分
子の環化反応および架橋反応を進行させ、分子間
結合を強固にし、かつ炭素化反応に移行し易い分
子構造に変性する役割を有している。 従来、予備酸化工程は原繊維を空気中200〜300
℃の温度で加熱処理することにより実施されてい
るが、上記反応を充分に進行させるためにはかな
りの長時間処理を要し、このことが炭素繊維の高
価格をもたらす大きな要因となつている。 前記予備酸化工程での反応、主としてニトリル
基の環化反応および酸素吸収に伴う酸化的架橋反
応などは処理温度に強く影響され、高温である程
その進行が加速される。従つて予備酸化時間をで
きるだけ短縮し、迅速に焼成することを目的とす
る場合、より高温度での焼成技術の確立が一つの
重要な研究課題となる。例えば本発明者らの検討
では予備酸化を空気気流中、240℃で実施した場
合には1〜3時間の焼成時間を必要とするが、
270℃では20〜40分に短縮できる。予備酸化によ
つて繊維の密度は漸次増大し、好適到達点では約
1.35〜1.40g/cm3となる。 一方、このような予備酸化温度の上昇による予
備酸化時間短縮法の最も大きな難点の一つは、該
焼成操作中に著しく原繊維の単繊維相互の合着又
は融着を誘発することである。この現象は、原繊
維の組成、繊維の表面構造および構成本数の大き
さなどによつてもその度合を異にするが、通常の
アクリル系繊維では殆んどの場合発生することを
認めた。 しかも合着又は融着現象の発生した酸化処理繊
維を引き続き炭素化して得られる炭素繊維は機械
的特性、とりわけ引張強度の低下が極めて大き
く、時には炭素化工程中で切断を生ずるなどのト
ラブルを生じ、明らかに合着又は融着現象が炭素
繊維の性能に重大な悪影響を及ぼすことを認め
た。 〔発明の目的〕 本発明は、予備酸化工程の処理時間を短縮し、
かつ焼成時の合着又は融着現象を起さない方法に
つき、鋭意検討を重ねた結果、特殊なポリシロキ
サンの水分散剤をアクリル系繊維に付着若しくは
含有せしめることによつて上記した問題点を解決
しえることを見出したものである。 アミノシロキサンを油剤として使用したプレカ
ーサーを焼成し炭素繊維を作る方法が、例えば米
国特許第4378343号明細書等で提案されているが、
上記の発明に示されるアミノシロキサンの付着プ
レカーサーは、その焼成過程における融着防止の
効果が、400〜600Kg/mm2と高い強度を有する炭素
繊維を作り得るプレカーサーとしては未だ十分な
ものではないと言われている。 そこで、本発明者らは、上述した如き高性能炭
素繊維を作るための検討を進めた結果、アクリル
系繊維プレカーサーに付着せしめる油剤として特
定のポリシロキサンが有用であり、かつ油剤によ
る繊維の処理に際して油剤中に於けるポリシロキ
サンが繊維上に均一に付着し、その乾燥時に繊維
上においてマイグレーシヨンなどを起さない状態
に保たれていること、また、ポリシロキサンエマ
ルジヨン処理したアクリル繊維がその焼成時にタ
ール化しにくいものであり、繊維の融着、膠着を
防止する効果を備えたものであることなどの要件
を備えたアクリル系繊維プレカーサーを焼成する
と上記目的を達成しうることを見出し本発明を完
成した。 〔発明の構成〕 本発明の要旨とするところは、下記一般式
〔〕で示されるポリシロキサンを、一般式〔〕
で示される乳化剤で水系溶媒に分散した油剤に
て、該ポリシロキサンの付着量が0.01〜10重量%
となるようにアクリル系繊維を処理して得たアク
リル系繊維プレカーサーを耐炎化し、炭素化して
炭素繊維を製造することにある。 一般式〔〕:
[Technical Field] The present invention relates to a method for quickly and efficiently producing carbon fibers of excellent quality using arykyl fibers as raw materials. More specifically, the present invention relates to a method for producing a high-strength carbon fiber bundle in which fibers do not coalesce or fuse together during high-temperature firing treatment. [Background Art] Ever since it was discovered that acrylic fibers are useful as raw materials for high-strength, high-elastic carbon fibers, many proposals have been made regarding production methods on an industrial scale and others. In particular, when carbon fiber is used as a reinforcing material for a composite material, a high tensile strength is required, and it is desired that its performance can be stably obtained not only as a single fiber but also as a fiber bundle. In order to satisfy these demands, the firing process that converts the raw material acrylic fiber into the target carbon fiber, that is, the raw fiber is heated in an oxygen-containing air flow.
Pre-oxidation process in the temperature range of 200-300℃,
Next, the pre-carbonization process is carried out at temperatures up to 700℃ in an inert gas stream such as nitrogen gas, and then the carbonization process is carried out at temperatures up to 2000℃ in an inert gas stream such as nitrogen gas or argon gas. It is essential to operate under appropriate conditions, while finding fibrils that more easily achieve the targeted carbon fiber performance is also a particularly important challenge. However, since the firing process for converting acrylic fibers into carbon fibers involves extensive physical and chemical changes, the causal relationship between the two is not yet clear, and many unresolved problems remain. Therefore, it is necessary to study the conditions that the acrylic fiber for carbon fiber should have or the optimum firing method, especially from an industrial standpoint. The present inventors conducted intensive studies on a method for quickly and efficiently producing carbon fibers using acrylic fibers as a raw material, and as a result, they confirmed that the first preliminary oxidation step among the above-mentioned firing steps is extremely important. That is, this step has the role of advancing the cyclization reaction and crosslinking reaction of the molecules constituting the acrylic fiber, strengthening the intermolecular bonds, and modifying the molecular structure into one that is easily transferred to the carbonization reaction. Traditionally, the preliminary oxidation process is to process the fibrils in air at 200-300%
This is carried out by heat treatment at a temperature of °C, but in order for the above reaction to proceed sufficiently, a considerably long treatment time is required, and this is a major reason for the high price of carbon fiber. . The reactions in the preliminary oxidation step, mainly the cyclization reaction of the nitrile group and the oxidative crosslinking reaction accompanying oxygen absorption, are strongly influenced by the treatment temperature, and the higher the temperature, the faster the progress. Therefore, if the aim is to shorten the preliminary oxidation time as much as possible and perform rapid firing, an important research topic is the establishment of firing technology at higher temperatures. For example, according to the inventors' study, when preliminary oxidation is carried out at 240°C in an air stream, a firing time of 1 to 3 hours is required.
At 270℃, it can be shortened to 20 to 40 minutes. Pre-oxidation gradually increases the density of the fibers, reaching a preferred point of approx.
It becomes 1.35-1.40g/ cm3 . On the other hand, one of the biggest drawbacks of this method of shortening the preoxidation time by increasing the preoxidation temperature is that it significantly induces coalescence or fusion between the filaments of the fibrils during the firing operation. Although the degree of this phenomenon differs depending on the composition of the fibrils, the surface structure of the fibers, the number of constituent fibers, etc., it has been found that this phenomenon occurs in most cases with ordinary acrylic fibers. Moreover, the carbon fibers obtained by subsequent carbonization of oxidized fibers that have undergone coalescence or fusion phenomena have extremely large decreases in mechanical properties, especially tensile strength, and sometimes cause problems such as breakage during the carbonization process. , clearly recognized that coalescence or fusion phenomena have a significant negative impact on the performance of carbon fibers. [Object of the invention] The present invention shortens the processing time of the preliminary oxidation step,
As a result of intensive research into a method that does not cause coalescence or fusion during firing, we solved the above problems by attaching or containing a special polysiloxane water dispersant to acrylic fibers. This is something I have discovered that can be done. A method of producing carbon fiber by firing a precursor using aminosiloxane as an oil agent has been proposed, for example, in U.S. Pat. No. 4,378,343.
The aminosiloxane adhesion precursor shown in the above invention is not yet sufficiently effective in preventing fusion during the firing process as a precursor capable of producing carbon fibers with a high strength of 400 to 600 Kg/ mm2 . It is said. Therefore, the present inventors have conducted studies to produce high-performance carbon fibers as described above, and have found that a specific polysiloxane is useful as an oil agent for adhering to an acrylic fiber precursor, and that it is effective when treating fibers with an oil agent. The polysiloxane in the oil adheres uniformly to the fibers and is maintained in a state where migration does not occur on the fibers during drying, and the acrylic fibers treated with polysiloxane emulsion adhere to the fibers evenly when dried. We have discovered that the above object can be achieved by firing an acrylic fiber precursor that has certain requirements, such as being difficult to turn into tar and having the effect of preventing fiber fusion and adhesion. completed. [Structure of the Invention] The gist of the present invention is to convert a polysiloxane represented by the following general formula [] into a polysiloxane represented by the general formula []
In an oil agent dispersed in an aqueous solvent with an emulsifier represented by, the amount of the polysiloxane deposited is 0.01 to 10% by weight.
The objective is to make an acrylic fiber precursor obtained by treating acrylic fibers so as to make them flame resistant, and to carbonize them to produce carbon fibers. General formula []:

【化】 〔式中R1,R2,R4:水素、アルキル基又はア
リール基 R3,R5:水素又は
[Formula R 1 , R 2 , R 4 : hydrogen, alkyl group, or aryl group R 3 , R 5 : hydrogen or

【式】 (R6,R7,R8:水素、低級アルキル基又はア
リール基) X:アルキレン基又はアリーレン基 Y:
[Formula] (R 6 , R 7 , R 8 : hydrogen, lower alkyl group or aryl group) X: alkylene group or arylene group Y:

【式】【formula】

【式】【formula】

【化】 (R9:水素又は低級アルキル基、R10:水素、
低級アルキル基又はアミノアルキル基、 p:20以下の整数 R14,R15:H又はメチル基 m,n:m+n≧10でポリシロキサンの分子量
が100000以下となる正の整数を各示す〕 一般式〔〕:
[Chemical formula] (R 9 : hydrogen or lower alkyl group, R 10 : hydrogen,
Lower alkyl group or aminoalkyl group, p: An integer of 20 or less R 14 , R 15 : H or methyl group m, n: Indicates a positive integer such that m+n≧10 and the molecular weight of the polysiloxane is 100,000 or less] General formula []:

【化】 〔R11:アルキル基、 R12:H又はアルキル基、 R13:H又はメチル基、q:20以下の整数を各
示す〕 本発明を実施するに際して用いるアクリル系繊
維は90モル%以上アクリロニトリルを重合した重
合体より作られたものである。 アクリロニトリル以外の成分が10モル%より多
い重合体から作られた繊維は、その耐炎化工程に
おいて、一般に合着現象を防止することが困難と
なり、焼成操作性を悪化させ、かつ目的とする炭
素繊維の物性が急激に低下する。 アクリロニトリル以外の共重合成分としては例
えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ア
クリル酸メチル、メタクリル酸メチル等のアクリ
ル酸誘導体、アクリルアミド、メタクリルアミ
ド、N−メチロールアクリルアミド、N,N−ジ
メチルアクリルアミド等のアクリルアミド誘導
体、メチルビニルケトン、エチルビニルケトン等
のアルキルビニルケトン、アクロレイン、メタク
ロレイン等のアクロレイン誘導体、2−ビニルピ
リジン、2−メチル−5−ビニルピリジン等のビ
ニルピリジン誘導体、メタリルスルホン酸ソー
ダ、スチレンスルホン酸ソーダ等のスルホン酸誘
導体、酢酸ビニル、メタクリロニトリル等があげ
られる。 これらは単独でも組合せでも良い。 前記アクリロニトリル共重合体は通常のラジカ
ル重合触媒、例えばアゾビスイソブチロニトリル
などのアゾ化合物、過酸化ベンゾイル、過酸化ラ
ウロイルなどの過酸化物、過硫酸カリウム/亜硫
酸水素ナトリウム、過硫酸アンモニウム/亜硫酸
水素ナトリウムなどのレドツクス触媒を用いて従
来から知られている重合方法、例えばジメチルホ
ルムアミド中での溶液重合や水系懸濁重合、乳化
重合等の方法によつて製造することができる。 紡糸原液は通常、溶剤−水系の凝固浴を使用し
て湿式又は乾−湿式紡糸される。 凝固浴を出た糸条は、洗滌、延伸、乾燥緻密
化、更に必要に応じて後延伸、緩和等の主要工程
を経てアクリル系繊維に製造されるが、特に延伸
工程によつて原料繊維の配向を高度に達成せしめ
る必要がある。 本発明の原繊維を製造する方法としては、紡
糸、洗浄された水膨潤状態にある(つまり、乾燥
緻密化以前の)繊維、もしくは乾燥緻密化繊維に
ポリシロキサンを乳化分散させたものを特定量付
着せしめる。 本発明で使用するポリシロキサンは一般式
〔〕で示される如き特定の官能基を有するポリ
シロキサン類であり、とくにアミノ基を有するポ
リアミノシロキサン、就中、第1級アミノ基と第
2級アミノ基とを有するポリアミノシロキサンを
特定の乳化剤で分散した油剤にてアクリル繊維を
処理し乾燥して得られるプレカーサーはポリシロ
キサンがアクリル繊維表面上に適度な架橋構造を
形成して付着しており、油剤の繊維表面上での経
時的マイグレーシヨンを起すことがなく、その焼
成時に於ける繊維の融着、膠着などの不都合な現
象がなく極めて高性能な炭素繊維を作ることがで
きるので好しい。 ポリシロキサンの繊維上への付着量は繊維重量
当り0.01〜10.0重量%なる範囲が望しい。 一方、ポリシロキサン類を水性媒体に分散せし
めるに際して用いる乳化剤は一般式〔〕で示さ
れる化合物である。 一般式〔〕中、
[Chemical formula] [R 11 : alkyl group, R 12 : H or alkyl group, R 13 : H or methyl group, q: each represents an integer of 20 or less] The acrylic fiber used in carrying out the present invention contains 90 mol% It is made from a polymer obtained by polymerizing acrylonitrile. Fibers made from polymers containing more than 10 mol% of components other than acrylonitrile generally have difficulty preventing coalescence during the flame-retardant process, worsening firing operability, and making the target carbon fiber The physical properties of the material decrease rapidly. Examples of copolymerization components other than acrylonitrile include acrylic acid, methacrylic acid, itaconic acid, acrylic acid derivatives such as methyl acrylate and methyl methacrylate, acrylamide such as acrylamide, methacrylamide, N-methylolacrylamide, and N,N-dimethylacrylamide. Derivatives, alkyl vinyl ketones such as methyl vinyl ketone and ethyl vinyl ketone, acrolein derivatives such as acrolein and methacrolein, vinyl pyridine derivatives such as 2-vinylpyridine and 2-methyl-5-vinylpyridine, sodium methallylsulfonate, and styrene. Examples include sulfonic acid derivatives such as sodium sulfonate, vinyl acetate, methacrylonitrile, and the like. These may be used alone or in combination. The acrylonitrile copolymer can be prepared using conventional radical polymerization catalysts, such as azo compounds such as azobisisobutyronitrile, peroxides such as benzoyl peroxide and lauroyl peroxide, potassium persulfate/sodium hydrogen sulfite, and ammonium persulfate/hydrogen sulfite. It can be produced by conventionally known polymerization methods using a redox catalyst such as sodium, such as solution polymerization in dimethylformamide, aqueous suspension polymerization, and emulsion polymerization. The spinning dope is usually wet-spun or dry-wet spun using a solvent-water coagulation bath. The yarn that has left the coagulation bath is manufactured into acrylic fiber through main processes such as washing, stretching, drying and densification, and further post-stretching and relaxation as necessary. It is necessary to achieve a high degree of orientation. The method for producing the fibrils of the present invention involves spinning, washing fibers in a water-swollen state (that is, before drying and densification), or drying and densifying fibers in which a specific amount of polysiloxane is emulsified and dispersed. Let it adhere. The polysiloxane used in the present invention is a polysiloxane having a specific functional group as shown by the general formula The precursor obtained by treating acrylic fibers with an oil agent containing a polyaminosiloxane having a polyaminosiloxane dispersed with a specific emulsifier and drying it has polysiloxane attached to the surface of the acrylic fibers forming an appropriate cross-linked structure. This method is preferable because extremely high-performance carbon fibers can be produced without causing migration on the surface of the fibers over time, and without any disadvantageous phenomena such as fusion or adhesion of the fibers during firing. The amount of polysiloxane deposited on the fibers is preferably in the range of 0.01 to 10.0% by weight based on the weight of the fibers. On the other hand, the emulsifier used when dispersing polysiloxanes in an aqueous medium is a compound represented by the general formula []. In the general formula [],

【式】又はR12 で示される基が水素であるポリエチレングリコー
ル類、ポリプロピレングリコール類はポリシロキ
サン類の水性媒体中への乳化作用が良好ではある
が、この油剤にて処理されたプレカーサーはター
ル発生率が高く、その耐炎化工程に於て繊維間に
融着、膠着などの不都合な現象が認められるので
望しくない。 これに対し、分岐アルキルエーテル型の乳化剤
はポリシロキサンの水性媒体中への均一乳化作用
に優れており、ポリシロキサンの繊維表面上への
均一付着性が向上すると共に、経時的マイグレー
シヨンなどの不都合のないプレカーサーとするこ
とができる。 また、
Polyethylene glycols and polypropylene glycols in which the group represented by [Formula] or R 12 is hydrogen have a good emulsifying effect in an aqueous medium of polysiloxanes, but the precursor treated with this oil agent generates tar. It is undesirable because the flame resistance is high and disadvantageous phenomena such as fusion and adhesion between fibers are observed during the flameproofing process. On the other hand, branched alkyl ether type emulsifiers have an excellent effect of uniformly emulsifying polysiloxane into an aqueous medium, improving the uniform adhesion of polysiloxane onto the fiber surface, and reducing problems such as migration over time. It can be a precursor without. Also,

【式】又はR12が1級アル コールより誘導された乳化剤は、ポリシロキサン
の水性媒体中への分散力が十分とはいえず、油剤
の乳化安定性が不足しているのであるが、分岐ア
ルコールより誘導された乳化剤にてポリシロキサ
ンを水性媒体中に乳化した油剤は優れた乳化安定
性を示す。とくに第2級アルコールから誘導され
た乳化剤は優れた特性を示すので好しい。
[Formula] or emulsifiers in which R 12 is derived from a primary alcohol cannot be said to have sufficient dispersion power of polysiloxane in an aqueous medium, and the emulsifying stability of the oil agent is insufficient. An oil agent in which a polysiloxane is emulsified in an aqueous medium using a more derived emulsifier exhibits excellent emulsion stability. In particular, emulsifiers derived from secondary alcohols are preferred because they exhibit excellent properties.

〔実施例〕〔Example〕

以下実施例により本発明をより具体的に説明す
る。 炭素繊維のストランドの性能は、JIS R−7601
により、試長200mm、試料数10本で測定した平均
値である。 実施例 1 水系懸濁重合法で調製した組成が、アクリロニ
トリル98wt%、メタクリル酸2wt%、比粘度(重
合体0.1gを100mlのジメチルホルムアミドに溶解
し25℃で測定)0.18のアクリロニトリル系重合体
をジメチルホルムアミドに溶解し、24wt%の原
液を調製した。 この原液を孔径0.15mm、孔数2000の紡糸ノズル
から乾湿式紡糸、洗滌延伸を行つて、水分率120
%の水膨潤アクリル系繊維を得た。 ついで、下式(1)で示されるアミノシロキサン
を、下式(2)で示されるEO付加アルコールで、水
に乳化させた乳化浴により、該水膨潤繊維を処理
してこれを1.1%(対繊維重量比)付着せしめ、
引き続き乾燥及び緻密処理を施した。1.3デニー
ルの繊維aを得た。
EXAMPLES The present invention will be explained in more detail with reference to Examples below. The performance of carbon fiber strands is JIS R-7601.
This is the average value measured using 10 samples with a sample length of 200 mm. Example 1 An acrylonitrile polymer prepared by an aqueous suspension polymerization method has a composition of 98 wt% acrylonitrile, 2 wt% methacrylic acid, and a specific viscosity (measured at 25°C after dissolving 0.1 g of polymer in 100 ml of dimethylformamide) of 0.18. A 24wt% stock solution was prepared by dissolving in dimethylformamide. This stock solution was subjected to dry-wet spinning, washing and stretching through a spinning nozzle with a hole diameter of 0.15 mm and a number of holes of 2000, and the moisture content was 120.
% water-swollen acrylic fibers were obtained. Next, the water-swollen fibers are treated with an emulsification bath in which the aminosiloxane represented by the following formula (1) is emulsified in water with the EO-added alcohol represented by the following formula (2), so that the amount of the fibers is reduced to 1.1% (by weight). Fiber weight ratio) adhesion,
Subsequently, drying and densification were performed. A 1.3 denier fiber a was obtained.

【化】 〔分子量は15000であり、N含有量は0.7%であ
る。〕 CoH2o+1O−(CH2CH2O)nH …(2) [本化合物は多種化合物の混合物でありCo
H2o+1O-は、セカンダリーアルコール由来の基を
指し、nは平均値として12であり、又mは平均値
として7である。] 又、別に比較検討のため(3)のポリシロキサンを
同様に、付着させて乾燥緻密化し1.3デニールの
繊維bを得た。これらの繊維は単糸の毛羽立ち、
糸切れ、広がり等のトラブルは認められなかつ
た。
[Molecular weight is 15,000 and N content is 0.7%. ] C o H 2o+1 O−(CH 2 CH 2 O) n H …(2) [This compound is a mixture of various compounds, and C o
H 2o+1 O refers to a group derived from a secondary alcohol, n is 12 as an average value, and m is 7 as an average value. ] In addition, for a separate comparative study, polysiloxane (3) was similarly deposited, dried and densified to obtain 1.3 denier fiber b. These fibers are single yarn fluff,
No problems such as thread breakage or spreading were observed.

【化】 〔分子量は15000である〕 次に、空気中でこれらの繊維a,bを220℃〜
260℃の範囲で40分間耐炎化処理した后、N2中、
500〜1200℃までの昇温勾配を適用して炭素化処
理して、炭素繊維A,Bを調製した。 得られた炭素繊維のストランド性能を、第1表
に示す。
[Molecular weight is 15,000] Next, these fibers a and b were heated at 220℃~
After flameproofing at 260℃ for 40 minutes, in N2 ,
Carbon fibers A and B were prepared by carbonization treatment by applying a temperature increasing gradient from 500 to 1200°C. Table 1 shows the strand performance of the obtained carbon fibers.

【表】 紡糸を行なつて5m/分の速度で引きとり、未延
伸糸を調整した。この際、該ノズルの孔数は6000
であつた。この未延伸糸を98℃の熱水中で洗滌し
ながら、5.5倍延伸し、更に、沸水中で十分に洗
滌し、油剤処理、表面温度125℃の熱ロール上で、
乾燥及び緻密処理を行ない、引き続き実施例1と
同一のポリシロキサン(1),(3)を実施例1と同様に
夫々付着させて、アクリル繊維c,dを得た。 次に、これらのプレカーサーを、耐炎化時間が
60分の他は、実施例1と同様のプロセスで焼成
し、炭素繊維C,Dを得た。 得られた炭素繊維のストランド性能を第2表に
示す。
[Table] The yarn was spun and taken off at a speed of 5 m/min to prepare an undrawn yarn. At this time, the number of holes in the nozzle is 6000.
It was hot. This undrawn yarn was stretched 5.5 times while being washed in hot water at 98°C, further washed thoroughly in boiling water, treated with an oil agent, and stretched on a heated roll with a surface temperature of 125°C.
After drying and densification treatment, the same polysiloxanes (1) and (3) as in Example 1 were subsequently applied in the same manner as in Example 1 to obtain acrylic fibers c and d. Next, these precursors are
Carbon fibers C and D were obtained by firing in the same process as in Example 1 except for 60 minutes. Table 2 shows the strand performance of the obtained carbon fibers.

【表】 第2表から、本発明によるポリシロキサン及び
乳化剤を使用して、高性能の炭素繊維が得られる
ことが認められた。 実施例 3 実施例1と同一の方法で得た水膨潤アクリル系
繊維に、下記(4),(5),(6)のポリシロキサンを前記
乳化剤(2)とともに付着させた。
Table 2 shows that high performance carbon fibers can be obtained using the polysiloxane and emulsifier according to the invention. Example 3 The following polysiloxanes (4), (5), and (6) were attached to water-swellable acrylic fibers obtained in the same manner as in Example 1, together with the emulsifier (2).

【化】 〔分子量は20000であり、N含有量は0.4%であ
る。〕
[Molecular weight is 20,000 and N content is 0.4%. ]

【化】 〔分子量は10000であり、エポキシ基を約1重
量%含む〕
[Molecular weight is 10,000 and contains approximately 1% by weight of epoxy groups]

【化】 〔分子量は18000であり、ポリエーテル基を約
3%含む〕 次いで、これらの繊維を乾燥して、アクリル繊
維e,f,gを得た。 これらの繊維を実施例1と同様のプロセスで焼
成し、炭素繊維E,F,Gを得た。 得られた炭素繊維のストランド性能を第3表に
示す。
[Molecular weight is 18,000 and contains about 3% polyether group] Next, these fibers were dried to obtain acrylic fibers e, f, and g. These fibers were fired in the same process as in Example 1 to obtain carbon fibers E, F, and G. Table 3 shows the strand performance of the obtained carbon fibers.

【表】 素繊維を得るのに極めて効果的であることが認め
られた。 実施例 4 実施例1と同様のプロセスで、(1)式で示され
る、アミノシロキサンの付着量が異なるアクリル
繊維m,n,o,p,qを得た。これを実施例1
と同様の工程で炭素化して第6表に示す炭素繊維
M,N,O,P,Qを得た。
[Table] It was found to be extremely effective in obtaining elementary fibers. Example 4 Acrylic fibers m, n, o, p, and q represented by formula (1) and having different amounts of aminosiloxane deposited were obtained using the same process as in Example 1. Example 1
The carbon fibers M, N, O, P, and Q shown in Table 6 were obtained by carbonization in the same process as above.

【表】 アクリル繊維mの風合いはやゝ硬く、繊維間の
密着が既に生じていると推定されるが、これはシ
ロキサンの付着量が少なすぎて繊維への付着斑が
生じたことに基因すると思われる。又、繊維qは
シロキサン付着量が10%を越えたもので繊維の紡
糸、捲取工程に於いて単繊維のロールへの捲付が
発生し、該繊維を捲取ることができなかつた。 従つて本実験からポリシロキサンの付着量は
0.01〜10重量%が好適範囲であることが判る。 比較例 乳化剤が(7)式で示されることの他は実施例1と
同様のプロセスでプレカーサーh.炭素繊維Hを得
た。 Hの性能は第4表の通りである。
[Table] The texture of acrylic fiber m is a little hard, and it is presumed that adhesion between the fibers has already occurred, but this is probably due to the fact that the amount of siloxane adhered to the fibers was too small, resulting in uneven adhesion to the fibers. Seem. Furthermore, since the fiber q had a siloxane adhesion amount of more than 10%, the single fiber was wound around the roll during the fiber spinning and winding process, and the fiber could not be wound up. Therefore, from this experiment, the amount of polysiloxane deposited is
It turns out that 0.01 to 10% by weight is a suitable range. Comparative Example Precursor H. Carbon fiber H was obtained by the same process as in Example 1 except that the emulsifier was represented by formula (7). The performance of H is shown in Table 4.

【化】[ka]

【表】 この結果から炭素繊維性能に、乳化剤の性状が
大きく影響することがわかる。
[Table] This result shows that the properties of the emulsifier have a large effect on the performance of carbon fibers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 下記一般式〔〕で示されるポリシロキサン
を、一般式〔〕で示される乳化剤で水系溶媒に
分散した油剤にて、該ポリシロキサンの付着量が
0.01〜10重量%となるようにアクリル系繊維を処
理して得たアクリル系繊維プレカーサーを、耐炎
化し、炭素化することを特徴とする炭素繊維の製
造方法。 一般式〔〕: 【化】 〔式中R1,R2,R4:水素、アルキル基又はア
リール基、 R3,R5:水素又は【式】 (R6,R7,R8:水素、低級アルキル基又はア
リール基) X:アルキレン基又はアリーレン基、 Y:【式】【式】 【化】 (R9:水素又は低級アルキル基、 R10:水素、低級アルキル基又はアミノアルキ
ル基、 p:20以下の整数 R14,R15:H又はメチル基 m,n:m+n≧10でポリシロキサンの分子量
が100000以下となる正の整数を各示す〕 一般式〔〕: 【化】 〔R11:アルキル基、 R12:H又はアルキル基、 R13:H又はメチル基、q:20以下の整数を各
示す〕 2 ポリシロキサンとして、Yがアミノアルキル
基である一般式〔〕で示されるポリシロキサン
を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の炭素繊維の製造方法。 3 ポリシロキサンとして、 Yが【式】(R16:C1〜10のアルキ レン基を示す)なるポリオルガノシロキサンを用
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
の炭素繊維の製造方法。
[Claims] 1. A polysiloxane represented by the following general formula [] is dispersed in an aqueous solvent with an emulsifier represented by the general formula [], and the amount of the polysiloxane adhered to is
A method for producing carbon fibers, which comprises making an acrylic fiber precursor obtained by treating acrylic fibers to a content of 0.01 to 10% by weight, making it flame resistant and carbonizing it. General formula []: [Formula] (R 1 , R 2 , R 4 : hydrogen, alkyl group or aryl group, R 3 , R 5 : hydrogen or [formula] (R 6 , R 7 , R 8 : hydrogen) , lower alkyl group or aryl group ) p: An integer of 20 or less R 14 , R 15 : H or methyl group m, n: Indicates a positive integer such that m+n≧10 and the molecular weight of the polysiloxane is 100,000 or less] General formula []: [C] [R 11 : Alkyl group, R 12 : H or alkyl group, R 13 : H or methyl group, q: each represents an integer of 20 or less] 2 As a polysiloxane, it is represented by the general formula [] where Y is an aminoalkyl group A method for producing carbon fiber according to claim 1, characterized in that polysiloxane is used. 3. The polysiloxane is a polysiloxane in which Y is The method for producing carbon fibers according to claim 1, characterized in that organosiloxane is used.
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