JPH0627368B2 - 炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊維 - Google Patents

炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊維

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JPH0627368B2
JPH0627368B2 JP63152587A JP15258788A JPH0627368B2 JP H0627368 B2 JPH0627368 B2 JP H0627368B2 JP 63152587 A JP63152587 A JP 63152587A JP 15258788 A JP15258788 A JP 15258788A JP H0627368 B2 JPH0627368 B2 JP H0627368B2
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acrylic precursor
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊維、特に
耐炎化工程を非常に低温で行なうことができるアクリル
系プリカーサー繊維に関する。
[従来技術] 従来、アクリル系繊維を耐炎化して、その後炭化して炭
素繊維を製造するに際して、耐炎化処理としては200
〜400℃の高温の酸化性雰囲気中で長時間の加熱処理
を必要とするのが通常であった。
しかしながら、この様な高温の長時間熱処理において
は、多量のエネルギー消費や低生産性などの経済上の問
題や、単繊維間の融着による強度低下などの品質上の問
題、さらには高温による糸切れなどのプロセス上の問題
等が惹起されるものであった。
上記の問題を回避するため多くの提案がなされている。
たとえば、特公昭49−14404号公報や特公昭51
−6249号公報には主成分であるアクリロニトリルに
5モル%以下のα−クロロアクリロニトリルを共重合す
ることにより、耐炎化時間が大幅に短縮でき、低生産性
の問題が解決されることが示されている。
[本発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記の改善技術等においても、耐炎化処
理温度は相変らず200〜300℃の高温を用いる必要
があり、このため前述の多量のエネルギー消費の問題,
単繊維間の融着による強度低下などの品質上の問題や糸
切れなどプロセス上の問題は十分には解決できないもの
であった。
すなわち、本発明の課題は特に耐炎化工程を低温化し得
る炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊維を提供し、上
記従来技術の問題を解消することにある。
[課題を解決するための手段] 本発明の上記課題は、少なくとも60モル%のα−クロ
ロアクリロニトリル単位を含有する重合体からなる炭素
繊維用アクリル系プリカーサー繊維であって、繊維の単
糸直径が10μm以下であり、かつ広角X線回折法で測
定される繊維軸方向の配向度(π400)が85%以上
であることを特徴とする炭素繊維用アクリル系プリカー
サー繊維によって解決することができる。
すなわち、上記プリカーサー繊維を用いることにより、
耐炎化処理を100〜180℃と極端な低温度で行なう
ことが可能となり、その結果、大幅な省エネルギーとな
るだけではなく、単繊維間の融着による強度低下などの
品質上の問題や糸切れなどプロセス上の問題を解決する
ことができるのである。
本発明で用いられる重合体は、α−クロロアクリロニト
リル単位を60モル%以上、好ましくは85モル%以上
含有していることが必要である。重合体に占めるαーク
ロロアクリロニトリル単位が60モル%未満であると、
耐炎化温度が180℃を超えるため本発明の課題を解決
することが困難となる。なお、重合体中のαークロロア
クリロニトリル単位が99モル%を超えると、後述する
製糸工程において吐出部での曳糸性や延伸性の低下傾向
があるため,1モル%以下の共重合可能なモノマ単位を
含有せしめることがより好ましい。
本発明における重合体は、αークロロアクリロニトリル
が60モル%以上(共)重合された1種類の重合体でも
よく、αークロロアクリロニトリルが60%以上(共)
重合された2種類以上の重合体の混合物でもよく、ある
いはαークロロアクリロニトリルが60モル%以上
(共)重合された重合体とαークロロアクリロニトリル
が60モル%未満しか(共)重合されていない重合体と
の混合物であってもよい。
共重合モノマとしては、アクリロニトリル、アクリル
酸、メタクリル酸、イタコン酸などを挙げることができ
るが、特に限定されるものではなく、従来公知のものが
用いられる。
重合方法としても、特に限定されるものではなく、たと
えば水系懸濁重合法、溶液重合法などが挙げられる。
本発明においては、前記重合体はアクリル系プリカーサ
ー繊維に製糸される。製糸方法としては、特に限定され
るものではなく、通常の湿式紡糸法、乾式紡糸法あるい
は乾湿式紡糸法などが用いられる。
得られたプリカーサー繊維の特性としては、焼成して得
られる炭素繊維の物性の面から単糸直径が10μm以下
であり、かつ広角X線回折法で測定される繊維軸方向の
配向度(π400)が85%以上、より好ましくは90
%以上とする。単糸直径が10μmより大きくなると焼
成過程で飛散するガス成分に起因すると考えられるミク
ロボイドの発生が顕著となって、炭素繊維の強度・弾性
率が低下する傾向があり好ましくない。
また繊維軸方向の配向度(π400)が85%未満であ
ると、焼成して得られる炭素繊維が低配向となるだけで
なく、焼成過程で単糸間の融着が発生し、炭素繊維の強
度・弾性率が低下する傾向があり好ましくない。
なお、製糸工程における延伸などの加熱処理によってα
ークロロアクリロニトリル単位が部分的に耐炎化初期構
造や耐炎化構造に熱変性される場合があるが、これらは
本発明範囲に含まれる。
本発明のアクリル系プリカーサー繊維は、100〜18
0℃の温度で加熱耐炎化処理を行ない、その後不活性雰
囲気中で1300℃以上の加熱炭化処理を行なって炭素
繊維に転換される。
耐炎化処理の雰囲気としては、窒素などの不活性雰囲気
を用いることも可能であるが、空気などの活性雰囲気を
用いることが耐炎化処理時間を短縮させる意味から,よ
り好ましい。
また炭化温度が1300℃未満であると、得られる炭素
繊維の弾性率が低下する問題がある。
なお、上記の炭素繊維は、必要に応じてさらに表面処理
やサイジング処理を受けることができる。
αークロロアクリロニトリル単位を60モル%以上含有
する重合体からなるアクリル系プリカーサー繊維におい
て、耐炎化処理を100〜180℃と極端に低温で行な
える理由に関しては、α位の塩素が100〜180℃の
低温で脱塩化水素反応を起して主鎖に共役二重結合を導
入するためと推測される。
本発明のアクリル系プリカーサー繊維の分析(測定)は
下記の方法で行なった。
(1)重合体中のαークロロアクリロニトリル単位の分析 アクリル系プリカーサー繊維をソックスレー抽出器を用
いて、メタノールを溶媒として約4時間抽出を行ない、
付着油剤を洗浄除去した後、乾燥する。その繊維を短く
切り刻み、約300mgを精秤し、10mmφのサンプル管
につめ、ジメチルホルムアミド約4.5mlに溶解する。
これをJEOL GX 270 FT−NMR装置を用
いて重合体中のαークロロアクリロニトリル量を13
NMR法にて定量した。
なお、定量方法の詳細は重合体中に含まれるモノマ単位
の種類の応じてNMR分析の専門分野で通常用いられて
いる手法によった。
(2)広角×線回折による繊維軸方向配向度の測定 試料約20mg/4cmを1mm幅の金型にコロジオンで固め
て測定に供する。X線源としてNiフィルターで単色化
したCuのKα線(波長;1.5418Å)を使用し、出力3
5KV、15mAで測定し、2θ=17.0°付近に観察さ
れる面指数(400)のピークを円周方向にスキャンして得
られたピークの半値幅H(°)より の式から求めた。
なお、ゴニオメーターのスリット系としては2mmφ、計
数管としてはシンチレーションカウンターを用いた。ス
キャン速度は4°/min、タイムコンスタント1秒、チ
ャートスピードは1cm/minである。
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。
本例中,炭素繊維の物性評価は、JIS−R7601に
規定される樹脂含浸ストランド試験法に準じて測定し
た。なお、下記の樹脂処方を用い、硬化条件としては1
30℃,30分間とした。
樹脂処方; ・“BAKELITE”ERL4221 100部 ・3フッ化ホウ素モノエチルアミン (BF3MEA) 3部 ・アセトン 3部 実施例1 αークロロアクリロニトリル95モル%と、ポリアクリ
ロニトリル5モル%とを、クエン酸と燐酸水素ナトリウ
ムから調整した緩衝液によりPH3にした水中に懸濁し、
触媒として過硫酸アンモニウムを用いて減圧下で45℃
で50時間かけて重合した。
得られた重合体を、ジメチルホルムアミドに溶解して濃
度22重量%の紡糸原液を作製した。
上記紡糸原液を孔径が0.07mmφ,孔数が3000の
紡糸口金を用いて濃度65重量%のジメチルホルムアミ
ド水溶液中に吐出し、水洗後、熱水中で約4倍に延伸
し、シリコーン係油剤を付与した後、115℃で乾燥緻
密化した。さらに150℃の加圧スチーム中で約2倍に
延伸して単糸直径が約9μmで,フィラメント数が30
00本のアクリル係プリカーサー繊維を得た。
上記プリカーサー繊維中のαークロロアクリロニトリル
の分析を行なったところ、約94.5モル%であった。
なお、13C NMRによる分析は、αークロロアクリ
ロニトリルのα位の炭素のピークの面積をSとし、ア
クリロニトリルのα位の炭素のピークの面積をS
し、αークロロアクリロニトリル単位を式、 から算出した。
また、広角X線回折による繊維軸方向の配向度(π
400)を測定したところ、91.5%であった。
上記プリカーサー繊維を150℃の加熱空気中で300
分間加熱処理して耐炎化繊維を得た。次に、この耐炎化
繊維を窒素雰囲気中で最高温度1500℃で炭化して強
度470kg/mm2,弾性率26t/mm2の炭素繊維を得た。
実施例2 実施例1で得られた紡糸原液を用いて、実施例1と同様
にして吐出、水洗、熱水中約4倍延伸し、シリコーン係
油剤を付与した後、115℃で乾燥緻密化して、単糸直
径が約13μmでフィラメント数が3000本のアクリ
ル系プリカーサー繊維を得た。
上記プリカーサー繊維中の広角X線回折による繊維軸方
向の配向度(π400)を測定したところ、83%であ
った。
上記プリカーサー繊維を150℃の加熱空気中で400
分間加熱処理した後、窒素雰囲気中で最高温度1500
℃で炭化して炭素繊維を得た。
得られた炭素繊維の物性を測定したところ、強度が約3
50kg/mm2,弾性率が約20t/mm2であった。
実施例3 実施例1で得られた重合体と、ポリアクリロニトリル
を、αークロロアクリロニトリル単位が約70モル%に
なる割合に混合し、ジメチルホルムアミドに溶解して紡
糸原液を作製した。
上記紡糸原液を用いて、実施例1と同様にして製糸し、
単糸直径が約9μmでフィラメント数が3000本のア
クリル系プリカーサー繊維を得た。
上記プリカーサー繊維を180℃の加熱空気中で300
分間加熱処理した後、窒素雰囲気中で最高温度1500
℃で炭化して、強度約410kg/mm2,弾性率約25t/mm
2の炭素繊維を得た。
実施例4 実施例1と同様の方法で重合して、αークロロアクリロ
ニトリル100モル%の重合体を作製した。
上記重合体を用いて、実施例1と同様にして紡糸原液を
吐出し、水洗し、熱水中で延伸した。延伸倍率を4倍に
すると糸切れするため2.5倍に延伸した後、シリコー
ン系油剤を付与し、115℃で乾燥緻密化した。さらに
150℃の加圧スチーム中で延伸したが、延伸倍率を3
倍にすると糸切れするため2倍に延伸し、単糸直径が1
1μmでフィラメント数が3000本のプリカーサー繊
維を得た。
上記プリカーサー繊維中の広角X線回折による繊維軸方
向の配向度(π400)を測定したところ、87%であ
った。
上記プリカーサー繊維を140℃の加熱空気中で350
分間加熱処理した後、窒素雰囲気中で最高温度1500
℃で炭化して強度が約390kg/mm2,弾性率が約23t/
mm2の炭素繊維を得た。
比較例1 実施例1で得られた重合体と、ポリアクリロニトリル
を、αークロロアクリロニトリル単位が約50モル%に
なる割合に混合し、ジメチルホルムアミドに溶解して紡
糸原液を作製した。
上記紡糸原液を用いて、実施例1と同様にして製糸し、
単糸直径が約9μmでフィラメント数が3000本のア
クリル系プリカーサー繊維を得た。
上記プリカーサー繊維を180℃の加熱空気中で400
分間加熱処理した後、窒素雰囲気中で最高温度1500
℃で炭化しようとしたが、耐炎化不充分のため糸切れし
た。
[発明の効果] 本発明のアクリル系プリカーサー繊維は、炭素繊維を製
造するに際して、耐炎化処理を100〜180℃と非常
に低温の加熱雰囲気中で行なうことを可能とするもので
あり、従来問題となった多量のエネルギー消費、炭素繊
維の低物性や耐炎化工程での糸切れなど,炭素繊維製造
上の諸問題が一挙に解決できるという,顕著な効果を奏
するのである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも60モル%のα−クロロアクリ
    ロニトリル単位を含有する重合体からなる炭素繊維用ア
    クリル系プリカーサー繊維であって、繊維の単糸直径が
    10μm以下であり、かつ広角X線回折法で測定される
    繊維軸方向の配向度(π400)が85%以上であるこ
    とを特徴とする炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊
    維。
  2. 【請求項2】α−クロロアクリロニトリル単位の含有量
    が少なくとも85モル%である重合体からなり、広角X
    線回折法で測定される繊維軸方向の配向度(π400
    が90%以上であることを特徴とする特許請求の範囲第
    (1)項記載の炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊維。
JP63152587A 1988-06-21 1988-06-21 炭素繊維用アクリル系プリカーサー繊維 Expired - Lifetime JPH0627368B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7338997B2 (en) 2003-01-23 2008-03-04 Teijin Limited Polymer for carbon fiber precursor

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