JPH06294020A - 炭素繊維を製造する方法 - Google Patents
炭素繊維を製造する方法Info
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- JPH06294020A JPH06294020A JP7828193A JP7828193A JPH06294020A JP H06294020 A JPH06294020 A JP H06294020A JP 7828193 A JP7828193 A JP 7828193A JP 7828193 A JP7828193 A JP 7828193A JP H06294020 A JPH06294020 A JP H06294020A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】 アクリル系繊維を酸化性雰囲気で耐炎化し、
次いで炭素化して炭素繊維を製造する方法において、熱
風循環炉で複数の温度コントロール可能なゾーンを用い
て加熱と冷却とを繰り返して耐炎化する際、耐炎化が進
行するにしたがい、１回の加熱時間を等しいか長くして
ゆき、しかも最後の加熱時間は最初の加熱時間に比べて
長くすることを特徴とする炭素繊維の製造方法。 【効果】 耐炎化を２０分以内の短時間で処理でき、炭
素繊維の生産性を向上させることができるし、耐炎化工
程を安定して運転できるし、高性能、高品質の炭素繊維
を製造することができる。
次いで炭素化して炭素繊維を製造する方法において、熱
風循環炉で複数の温度コントロール可能なゾーンを用い
て加熱と冷却とを繰り返して耐炎化する際、耐炎化が進
行するにしたがい、１回の加熱時間を等しいか長くして
ゆき、しかも最後の加熱時間は最初の加熱時間に比べて
長くすることを特徴とする炭素繊維の製造方法。 【効果】 耐炎化を２０分以内の短時間で処理でき、炭
素繊維の生産性を向上させることができるし、耐炎化工
程を安定して運転できるし、高性能、高品質の炭素繊維
を製造することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は生産性の優れた高品質の
高強度炭素繊維の製造方法に関する。
高強度炭素繊維の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクリル系繊維から炭素繊維を製造する
一般的な方法は、まずアクリル系繊維を２００℃〜３０
０℃の酸化性雰囲気中で耐炎化した後、５００℃〜１５
００℃の不活性雰囲気下で炭化して炭素繊維を得るもの
である。この工程中、耐炎化工程では酸化反応による発
熱が著しく、発熱によるトウや単糸の切断等のトラブル
が起こりやすいために、糸の処理に１時間以上の長時間
を要し、該工程は炭素繊維の生産性に対する最大のネッ
クであった。
一般的な方法は、まずアクリル系繊維を２００℃〜３０
０℃の酸化性雰囲気中で耐炎化した後、５００℃〜１５
００℃の不活性雰囲気下で炭化して炭素繊維を得るもの
である。この工程中、耐炎化工程では酸化反応による発
熱が著しく、発熱によるトウや単糸の切断等のトラブル
が起こりやすいために、糸の処理に１時間以上の長時間
を要し、該工程は炭素繊維の生産性に対する最大のネッ
クであった。
【０００３】また、該工程における単糸相互間の融着や
毛羽の発生は、炭素繊維の性能及び品質を損なうため
に、炭素繊維の性能及び品質に対する影響が大きな、重
要な工程である。この耐炎化反応を効率よく行う工業的
方法として従来多くの提案がなされており大別すると、
（１）アクリル系繊維の共重合成分及び量に関する方
法、（２）熱ロールを用いる方法、（３）熱風循環炉で
多段で耐炎化する方法、及び（４）これらを組合せたも
のなどである。
毛羽の発生は、炭素繊維の性能及び品質を損なうため
に、炭素繊維の性能及び品質に対する影響が大きな、重
要な工程である。この耐炎化反応を効率よく行う工業的
方法として従来多くの提案がなされており大別すると、
（１）アクリル系繊維の共重合成分及び量に関する方
法、（２）熱ロールを用いる方法、（３）熱風循環炉で
多段で耐炎化する方法、及び（４）これらを組合せたも
のなどである。
【０００４】アクリル系繊維の共重合成分に関しては、
例えば特公昭４７―２２６５８号公報に示されるが、こ
れら共重合成分を多くすると耐炎化反応は促進するが、
得られる炭素繊維の強度物性は必ずしも満足するもので
はない。また、熱ロールによる耐炎化方法については、
例えば特公昭５１―６４０２２号公報に示されている
が、加熱ロールによる耐炎化では発熱反応を除去しにく
く融着した耐炎化糸が得られ、ひいては高物性の炭素繊
維が得られない。また、熱ロールへの糸の巻き付き等作
業性が悪く工業的に実施するのには不都合である。
例えば特公昭４７―２２６５８号公報に示されるが、こ
れら共重合成分を多くすると耐炎化反応は促進するが、
得られる炭素繊維の強度物性は必ずしも満足するもので
はない。また、熱ロールによる耐炎化方法については、
例えば特公昭５１―６４０２２号公報に示されている
が、加熱ロールによる耐炎化では発熱反応を除去しにく
く融着した耐炎化糸が得られ、ひいては高物性の炭素繊
維が得られない。また、熱ロールへの糸の巻き付き等作
業性が悪く工業的に実施するのには不都合である。
【０００５】また、熱風循環炉で多段で行う方法として
は、例えば特公昭５８―１６３７２９号報が挙げられ、
耐炎化工程の温度コントロールゾーンを２〜３にして、
各ゾーンをなるべく高温で処理しようとしているが、時
間的には４４分〜１時間を要している。以上の如く、炭
素繊維の性能及び品質を損なわず生産性に優れた耐炎化
方法は、従来技術では不十分である。
は、例えば特公昭５８―１６３７２９号報が挙げられ、
耐炎化工程の温度コントロールゾーンを２〜３にして、
各ゾーンをなるべく高温で処理しようとしているが、時
間的には４４分〜１時間を要している。以上の如く、炭
素繊維の性能及び品質を損なわず生産性に優れた耐炎化
方法は、従来技術では不十分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】耐炎化反応は発熱反応
であり、高速でしかも短時間に処理しようとすると高温
で処理する必要があり、この場合糸が蓄熱切断したり着
火する可能性が高い。このような方法で工業的に炭素繊
維を製造することは大変危険であり、十分糸の除熱を行
い安全かつ効率よく運転する方法を講じる必要がある。
であり、高速でしかも短時間に処理しようとすると高温
で処理する必要があり、この場合糸が蓄熱切断したり着
火する可能性が高い。このような方法で工業的に炭素繊
維を製造することは大変危険であり、十分糸の除熱を行
い安全かつ効率よく運転する方法を講じる必要がある。
【０００７】本発明の目的は、炭素繊維の生産性にとっ
て律速となる耐炎化工程において、温度コントロール可
能なゾーンを複数用いて、加熱と冷却を繰り返しながら
高速で耐炎化を行い炭素繊維を生産する方法を提供する
ことにある。
て律速となる耐炎化工程において、温度コントロール可
能なゾーンを複数用いて、加熱と冷却を繰り返しながら
高速で耐炎化を行い炭素繊維を生産する方法を提供する
ことにある。
【０００８】
【問題を解決するための手段】本発明者は熱風循環炉で
の多段耐炎化方法について、糸の切断温度及びその除熱
方法と安全性について鋭意検討を進め、本願発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、アクリル系繊維を
酸化性雰囲気で耐炎化し、次いで炭素化し炭素繊維を製
造する方法において、複数の温度コントロール可能なゾ
ーンを用いて加熱と冷却とを繰り返して耐炎化する際、
耐炎化が進行するにしたがい、１回の加熱時間を等しい
か長くしてゆき、しかも最後の加熱時間は最初の加熱時
間に比べて長くすることを特徴とする炭素繊維の製造方
法である。
の多段耐炎化方法について、糸の切断温度及びその除熱
方法と安全性について鋭意検討を進め、本願発明を完成
するに至った。すなわち、本発明は、アクリル系繊維を
酸化性雰囲気で耐炎化し、次いで炭素化し炭素繊維を製
造する方法において、複数の温度コントロール可能なゾ
ーンを用いて加熱と冷却とを繰り返して耐炎化する際、
耐炎化が進行するにしたがい、１回の加熱時間を等しい
か長くしてゆき、しかも最後の加熱時間は最初の加熱時
間に比べて長くすることを特徴とする炭素繊維の製造方
法である。
【０００９】本発明に用いる炭素繊維前駆体（プリカー
サー）は、アクリルニトリル１００％のアクリル繊維、
もしくはアクリルニトリルを少なくとも９５モル％以上
含有するアクリル系繊維で、共重合成分としてメタクリ
ル酸、イタコン酸、アクリル酸メチル等を共重合した共
重合体からなる繊維が好ましい。炭素繊維前駆体の単糸
はデニール１．０〜１．５、構成フィラメント数は３０
００〜２４０００本の範囲が用いられるが、特に限定さ
れるものではない。
サー）は、アクリルニトリル１００％のアクリル繊維、
もしくはアクリルニトリルを少なくとも９５モル％以上
含有するアクリル系繊維で、共重合成分としてメタクリ
ル酸、イタコン酸、アクリル酸メチル等を共重合した共
重合体からなる繊維が好ましい。炭素繊維前駆体の単糸
はデニール１．０〜１．５、構成フィラメント数は３０
００〜２４０００本の範囲が用いられるが、特に限定さ
れるものではない。
【００１０】まず、アクリル系繊維は酸化性雰囲気の熱
風循環炉に供給され酸化処理を施されるが、この場合糸
による発熱反応により糸内部が急激に蓄熱されて糸が切
断しないように、熱風の温度は糸の蓄熱切断温度より低
い温度にコントロールしなければならない。このように
してアクリル系繊維を上記処理温度で処理すると、やが
て糸は炭素化が可能なほどまで耐炎化されるが、この際
に糸の比重は処理時間の経過とともに大きくなってゆ
き、また糸の蓄熱切断温度は糸の比重の増加とともに次
第に高くなっていく。一般的に、反応速度は温度が高い
ほど大きく、耐炎化反応を促進して耐炎化時間を短縮す
るためには、糸の蓄熱切断温度以下のなるべく高い温度
で糸を処理すべきである。つまり、糸の蓄熱切断温度が
上がるにつれて、供給される糸の蓄熱切断温度よりも低
いが、なるべく高い熱風温度を有する温度コントロール
可能なゾーンに糸を供給し、糸が耐炎化されるまでこれ
を繰り返すことにより、耐炎化時間を短縮することがで
きる。そして、処理効率をさらにあげ、かつ物性の優れ
た高品質の炭素繊維を得るために、糸をすくなくとも前
段よりも高い熱風温度で処理する事が好ましい。
風循環炉に供給され酸化処理を施されるが、この場合糸
による発熱反応により糸内部が急激に蓄熱されて糸が切
断しないように、熱風の温度は糸の蓄熱切断温度より低
い温度にコントロールしなければならない。このように
してアクリル系繊維を上記処理温度で処理すると、やが
て糸は炭素化が可能なほどまで耐炎化されるが、この際
に糸の比重は処理時間の経過とともに大きくなってゆ
き、また糸の蓄熱切断温度は糸の比重の増加とともに次
第に高くなっていく。一般的に、反応速度は温度が高い
ほど大きく、耐炎化反応を促進して耐炎化時間を短縮す
るためには、糸の蓄熱切断温度以下のなるべく高い温度
で糸を処理すべきである。つまり、糸の蓄熱切断温度が
上がるにつれて、供給される糸の蓄熱切断温度よりも低
いが、なるべく高い熱風温度を有する温度コントロール
可能なゾーンに糸を供給し、糸が耐炎化されるまでこれ
を繰り返すことにより、耐炎化時間を短縮することがで
きる。そして、処理効率をさらにあげ、かつ物性の優れ
た高品質の炭素繊維を得るために、糸をすくなくとも前
段よりも高い熱風温度で処理する事が好ましい。
【００１１】以上のように耐炎化時間を短縮して高速で
耐炎化を行おうとした場合、糸の蓄熱切断温度よりも低
いがなるべく高い熱風温度で糸を処理することになる
が、隣合った糸が合糸してトウが太くなったり、プリカ
ーサーの異常糸、その他のトラブルなどが起こると、高
温で糸を処理しているため糸が異常反応を起こして、蓄
熱切断したり着火しやすくなり非常に危険である。この
ような危険性を回避し、異常反応を未然に防ぐには、加
熱と冷却とを繰り返しながら耐炎化処理を行うのがよ
い。すなわち、耐炎化工程中加熱を続けていると、糸の
合糸によりトウが太くなったり、プリカーサーの異常
糸、その他のトラブルが起こった時、糸は異常反応を起
こし発熱し、この発熱により糸の温度は上がり、さらに
発熱反応を促進させ、やがて糸は蓄熱切断したり、着火
しやすくなる。しかしながら、耐炎化工程中加熱と冷却
とをくりかえした場合、なんらかのトラブルにより異常
反応が起こっても、冷却することにより暴走反応を未然
に防ぎ、糸が蓄熱切断したり着火する危険性を避けるこ
とができる。そして、耐炎化工程のトラブルの度に運転
を停止していると、再びスタートアップする時に労力と
時間を費やすし、プリカーサーも無駄になるため、なる
べく運転を停止せずに異常糸のみを取り除き運転を続行
したい。そのためには糸の冷却部分で、手を触れて糸を
処理できるくらいに糸を冷却しておく必要がある。その
方策としては、糸を循環熱風炉外に出し大気中で熱伝導
率の高い金属回転体などに接触させるのがよい。そして
糸を手で触れて容易に操作できる温度、つまり４０℃以
下、好ましくは３０℃以下に冷却させるのがよい。この
方法により、糸から発生する有毒ガスのない場所で、手
で触れうるまでに冷却された糸を操作することができ
る。
耐炎化を行おうとした場合、糸の蓄熱切断温度よりも低
いがなるべく高い熱風温度で糸を処理することになる
が、隣合った糸が合糸してトウが太くなったり、プリカ
ーサーの異常糸、その他のトラブルなどが起こると、高
温で糸を処理しているため糸が異常反応を起こして、蓄
熱切断したり着火しやすくなり非常に危険である。この
ような危険性を回避し、異常反応を未然に防ぐには、加
熱と冷却とを繰り返しながら耐炎化処理を行うのがよ
い。すなわち、耐炎化工程中加熱を続けていると、糸の
合糸によりトウが太くなったり、プリカーサーの異常
糸、その他のトラブルが起こった時、糸は異常反応を起
こし発熱し、この発熱により糸の温度は上がり、さらに
発熱反応を促進させ、やがて糸は蓄熱切断したり、着火
しやすくなる。しかしながら、耐炎化工程中加熱と冷却
とをくりかえした場合、なんらかのトラブルにより異常
反応が起こっても、冷却することにより暴走反応を未然
に防ぎ、糸が蓄熱切断したり着火する危険性を避けるこ
とができる。そして、耐炎化工程のトラブルの度に運転
を停止していると、再びスタートアップする時に労力と
時間を費やすし、プリカーサーも無駄になるため、なる
べく運転を停止せずに異常糸のみを取り除き運転を続行
したい。そのためには糸の冷却部分で、手を触れて糸を
処理できるくらいに糸を冷却しておく必要がある。その
方策としては、糸を循環熱風炉外に出し大気中で熱伝導
率の高い金属回転体などに接触させるのがよい。そして
糸を手で触れて容易に操作できる温度、つまり４０℃以
下、好ましくは３０℃以下に冷却させるのがよい。この
方法により、糸から発生する有毒ガスのない場所で、手
で触れうるまでに冷却された糸を操作することができ
る。
【００１２】次に１回の加熱時間についてであるが、プ
リカーサーをある温度を有する酸化性雰囲気の熱風循環
炉に連続的に供給し耐炎化処理を施す場合、プリカーサ
ーの切断温度は、糸が炉内に滞留する時間によって異な
る。すなわち糸が炉内に滞留する時間が短くなるにつれ
てプリカーサーの蓄熱切断温度は高くなっていく。そし
てある程度耐炎化の進んだ糸についてもこの現象はみら
れるが、糸の耐炎化度が進むにつれて炉内滞留時間の違
いによる蓄熱切断温度の差は小さくなり、そしてついに
かなり耐炎化の進んだ糸では加熱時間を変えても蓄熱切
断温度は変わらなくなってしまう。したがって、糸の耐
炎化の進んでいない、蓄熱切断温度が加熱時間により大
きく変わる時には、１回の加熱時間を短くして、加熱と
冷却とを頻繁に繰り返し安全性を保ちつつ処理糸の異常
な反応を未然に防ぎ、また糸の耐炎化が進み発熱量が少
なくなって、蓄熱切断温度が加熱時間により変わらない
時には、１回の加熱時間を十分に長くして耐炎化を進め
るのがよい。すなわち、加熱と冷却とを繰り返し耐炎化
を進める際、耐炎化初期には１回の加熱時間を比較的短
くしておき、糸の耐炎化度が進むにつれて、１回の加熱
時間を前回の加熱時間よりも等しいか長くしてゆき、し
かも最後の加熱時間は最初の加熱時間に比べて長くする
ことにより、炭素繊維の生産性にとって律速となる耐炎
化工程において、安全かつ安定に運転を行うことができ
る。さらに、加熱と冷却とを繰り返して耐炎化を進行さ
せる時、一旦４０℃以下、好ましくは３０℃以下に冷却
した糸を再度熱風循環炉内で加熱する際、糸が耐炎化反
応が進行するのに十分高い温度に昇温するまである程度
の時間が必要であり、加熱時間が短すぎると、糸が耐炎
化反応が進行するのに十分高い温度まで昇温するのに加
熱時間の大部分を要し、耐炎化反応を有効に進行させる
ことができない。一方、１回の加熱時間が長すぎると、
糸の合糸によりトウが太くなったり、アクリル系繊維の
異常糸、その他のトラブルが起こった時、糸が発熱し異
常反応を起こしやすくなり、糸が蓄熱切断したり着火す
る危険性が高くなる。１回の加熱時間ｔ（秒）は、本発
明者の鋭意な研究の結果、糸の比重をρとした時、数１
で規定される範囲がよい。
リカーサーをある温度を有する酸化性雰囲気の熱風循環
炉に連続的に供給し耐炎化処理を施す場合、プリカーサ
ーの切断温度は、糸が炉内に滞留する時間によって異な
る。すなわち糸が炉内に滞留する時間が短くなるにつれ
てプリカーサーの蓄熱切断温度は高くなっていく。そし
てある程度耐炎化の進んだ糸についてもこの現象はみら
れるが、糸の耐炎化度が進むにつれて炉内滞留時間の違
いによる蓄熱切断温度の差は小さくなり、そしてついに
かなり耐炎化の進んだ糸では加熱時間を変えても蓄熱切
断温度は変わらなくなってしまう。したがって、糸の耐
炎化の進んでいない、蓄熱切断温度が加熱時間により大
きく変わる時には、１回の加熱時間を短くして、加熱と
冷却とを頻繁に繰り返し安全性を保ちつつ処理糸の異常
な反応を未然に防ぎ、また糸の耐炎化が進み発熱量が少
なくなって、蓄熱切断温度が加熱時間により変わらない
時には、１回の加熱時間を十分に長くして耐炎化を進め
るのがよい。すなわち、加熱と冷却とを繰り返し耐炎化
を進める際、耐炎化初期には１回の加熱時間を比較的短
くしておき、糸の耐炎化度が進むにつれて、１回の加熱
時間を前回の加熱時間よりも等しいか長くしてゆき、し
かも最後の加熱時間は最初の加熱時間に比べて長くする
ことにより、炭素繊維の生産性にとって律速となる耐炎
化工程において、安全かつ安定に運転を行うことができ
る。さらに、加熱と冷却とを繰り返して耐炎化を進行さ
せる時、一旦４０℃以下、好ましくは３０℃以下に冷却
した糸を再度熱風循環炉内で加熱する際、糸が耐炎化反
応が進行するのに十分高い温度に昇温するまである程度
の時間が必要であり、加熱時間が短すぎると、糸が耐炎
化反応が進行するのに十分高い温度まで昇温するのに加
熱時間の大部分を要し、耐炎化反応を有効に進行させる
ことができない。一方、１回の加熱時間が長すぎると、
糸の合糸によりトウが太くなったり、アクリル系繊維の
異常糸、その他のトラブルが起こった時、糸が発熱し異
常反応を起こしやすくなり、糸が蓄熱切断したり着火す
る危険性が高くなる。１回の加熱時間ｔ（秒）は、本発
明者の鋭意な研究の結果、糸の比重をρとした時、数１
で規定される範囲がよい。
【００１３】
【数１】
【００１４】さらに好ましくは、数２で規定される範囲
がよい。
がよい。
【００１５】
【数２】
【００１６】このようにして耐炎化工程の滞留時間が２
０分以内で得られた耐炎化繊維を不活性雰囲気で５００
℃〜１５００℃で焼成することにより、生産性の優れ
た、高品質、高性能の炭素繊維を安全かつ安定して製造
することができる。
０分以内で得られた耐炎化繊維を不活性雰囲気で５００
℃〜１５００℃で焼成することにより、生産性の優れ
た、高品質、高性能の炭素繊維を安全かつ安定して製造
することができる。
【００１７】
【実施例】次に、実施例および比較例によって本発明を
さらに詳細に説明する。
さらに詳細に説明する。
【００１８】
【実施例１】アクリルニトリルを９７モル％含有し、共
重合成分としてメタクリル酸１モル％、アクリル酸メチ
ル２モル％を含有する、単糸デニールが１．２デニー
ル、構成フィラメント数が１２０００本のアクリル系繊
維（プリカーサー）を用意した。まずこのプリカーサー
を処理長７ｍの熱風循環炉に連続して供給して処理する
際、炉温度と、供給速度つまり１回の加熱時間を変え
て、加熱と冷却とを繰り返して処理し、得られた耐炎化
繊維の比重を調べた。結果を表１に示す。
重合成分としてメタクリル酸１モル％、アクリル酸メチ
ル２モル％を含有する、単糸デニールが１．２デニー
ル、構成フィラメント数が１２０００本のアクリル系繊
維（プリカーサー）を用意した。まずこのプリカーサー
を処理長７ｍの熱風循環炉に連続して供給して処理する
際、炉温度と、供給速度つまり１回の加熱時間を変え
て、加熱と冷却とを繰り返して処理し、得られた耐炎化
繊維の比重を調べた。結果を表１に示す。
【００１９】表１でまず注目すべきことは、プリカーサ
ーの蓄熱切断温度が１回の加熱時間により異なるという
ことである。１回の加熱時間が６００秒の時、２６５℃
以下では処理できるが、２７０℃では糸は蓄熱切断して
しまう。そして１回の加熱時間が１８０秒の時、２７０
℃以下の温度では処理できるが、２７５℃では糸は蓄熱
切断してしまう。しかし１回の加熱時間が８４秒、及び
６０秒の時には２７５℃で糸を処理できる。つまり１回
の加熱時間が短い方が高温で処理できる。つぎに各処理
温度で得られた耐炎化繊維の比重に着目すると、同じ処
理温度では総加熱時間が同じでも、１回の加熱時間が長
い方が得られた耐炎化繊維の比重は高く、耐炎化反応を
速く進めることができることがわかる。しかし処理温度
２７５℃で１回の加熱時間を８４秒にして加熱と冷却を
７回繰り返して得られた耐炎化繊維（総加熱時間５８８
秒）や処理温度２７５℃で１回の加熱時間を６０秒にし
て１０回加熱と冷却を繰り返して得られた耐炎化繊維
（総加熱時間６００秒）の方が、２６５℃で１回の加熱
時間を６００秒にしたよりも得られた耐炎化繊維の比重
は高くなる。すなわち耐炎化初期では、１回の加熱時間
を短くして高温で処理した方が耐炎化反応は速く進むの
である。
ーの蓄熱切断温度が１回の加熱時間により異なるという
ことである。１回の加熱時間が６００秒の時、２６５℃
以下では処理できるが、２７０℃では糸は蓄熱切断して
しまう。そして１回の加熱時間が１８０秒の時、２７０
℃以下の温度では処理できるが、２７５℃では糸は蓄熱
切断してしまう。しかし１回の加熱時間が８４秒、及び
６０秒の時には２７５℃で糸を処理できる。つまり１回
の加熱時間が短い方が高温で処理できる。つぎに各処理
温度で得られた耐炎化繊維の比重に着目すると、同じ処
理温度では総加熱時間が同じでも、１回の加熱時間が長
い方が得られた耐炎化繊維の比重は高く、耐炎化反応を
速く進めることができることがわかる。しかし処理温度
２７５℃で１回の加熱時間を８４秒にして加熱と冷却を
７回繰り返して得られた耐炎化繊維（総加熱時間５８８
秒）や処理温度２７５℃で１回の加熱時間を６０秒にし
て１０回加熱と冷却を繰り返して得られた耐炎化繊維
（総加熱時間６００秒）の方が、２６５℃で１回の加熱
時間を６００秒にしたよりも得られた耐炎化繊維の比重
は高くなる。すなわち耐炎化初期では、１回の加熱時間
を短くして高温で処理した方が耐炎化反応は速く進むの
である。
【００２０】つぎに上記プリカーサーを熱風循環炉で処
理して比重が１．２７及び１．３３の耐炎化繊維を得
た。この耐炎化繊維を表１と同様に処理長７ｍの熱風循
環炉に連続して供給して処理する際、炉温度と、供給速
度つまり１回の加熱時間を変えて、加熱と冷却を繰り返
して処理し、得られた耐炎化繊維の比重を調べた。結果
を表２に示す。
理して比重が１．２７及び１．３３の耐炎化繊維を得
た。この耐炎化繊維を表１と同様に処理長７ｍの熱風循
環炉に連続して供給して処理する際、炉温度と、供給速
度つまり１回の加熱時間を変えて、加熱と冷却を繰り返
して処理し、得られた耐炎化繊維の比重を調べた。結果
を表２に示す。
【００２１】表２より、比重１．２７の耐炎化繊維でも
糸の蓄熱切断温度は１回の加熱時間により異なってい
る。そして処理温度２７５℃で１回の加熱時間１８０秒
を２回繰り返して得られた耐炎化繊維（総加熱時間３６
０秒）の比重と、処理温度２８０℃で１回の加熱時間８
４秒を４回繰り返して得られた耐炎化繊維（総加熱時間
３３６秒）の比重は１．３４と同じで、１回の加熱時間
を短くして高温で処理した方が耐炎化反応はやや速く進
むようである。
糸の蓄熱切断温度は１回の加熱時間により異なってい
る。そして処理温度２７５℃で１回の加熱時間１８０秒
を２回繰り返して得られた耐炎化繊維（総加熱時間３６
０秒）の比重と、処理温度２８０℃で１回の加熱時間８
４秒を４回繰り返して得られた耐炎化繊維（総加熱時間
３３６秒）の比重は１．３４と同じで、１回の加熱時間
を短くして高温で処理した方が耐炎化反応はやや速く進
むようである。
【００２２】しかし比重１．３３の耐炎化繊維になる
と、糸の切断温度は１回の加熱時間が変わっても変わら
なくなってしまう。そして各処理温度では、１回の加熱
時間が長い方が得られた耐炎化繊維の比重は高くなり耐
炎化反応は速く進む。以上より、糸の比重が小さい時に
は１回の加熱時間を短くしておき、糸の比重が高くなる
につれて１回の加熱時間を長くしてゆき、しかも最後の
加熱時間は最初の加熱時間に比べて長くすることによ
り、炭素繊維の製造において律速となる耐炎化工程の生
産性を向上させることができる。
と、糸の切断温度は１回の加熱時間が変わっても変わら
なくなってしまう。そして各処理温度では、１回の加熱
時間が長い方が得られた耐炎化繊維の比重は高くなり耐
炎化反応は速く進む。以上より、糸の比重が小さい時に
は１回の加熱時間を短くしておき、糸の比重が高くなる
につれて１回の加熱時間を長くしてゆき、しかも最後の
加熱時間は最初の加熱時間に比べて長くすることによ
り、炭素繊維の製造において律速となる耐炎化工程の生
産性を向上させることができる。
【００２３】
【実施例２】実施例１と同じアクリル系繊維を２７５℃
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を６３秒にして加熱と冷却を１１回繰り返したと
ころ、１．２７の比重を有する糸を得た。次にこの１．
２７の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に
連続して供給し、１回の加熱時間を７２秒にして加熱と
冷却を５回繰り返したところ、１．３３の比重を有する
糸を得た。さらにこの１．３３の比重の糸を２９０℃の
温度を有する熱風循環炉に供給して１０８秒加熱したと
ころ１．４の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５
００℃〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化したとこ
ろ強度４１０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２３．３ｔ／ｍｍ2
の炭素繊維が得られた。
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を６３秒にして加熱と冷却を１１回繰り返したと
ころ、１．２７の比重を有する糸を得た。次にこの１．
２７の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に
連続して供給し、１回の加熱時間を７２秒にして加熱と
冷却を５回繰り返したところ、１．３３の比重を有する
糸を得た。さらにこの１．３３の比重の糸を２９０℃の
温度を有する熱風循環炉に供給して１０８秒加熱したと
ころ１．４の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５
００℃〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化したとこ
ろ強度４１０ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２３．３ｔ／ｍｍ2
の炭素繊維が得られた。
【００２４】
【実施例３】実施例１と同じアクリル系繊維を２７５℃
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を８４秒にして加熱と冷却を９回繰り返したとこ
ろ、１．２９の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
９の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を９６秒にして加熱と冷
却を３回繰り返したところ１．３５の比重を有する糸を
得た。さらにこの１．３５の比重の糸を２９０℃の温度
を有する熱風循環炉に供給して１４４秒加熱したところ
１．４３の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５０
０℃〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化したところ
強度３９５ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２３．８ｔ／ｍｍ2 の
炭素繊維が得られた。
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を８４秒にして加熱と冷却を９回繰り返したとこ
ろ、１．２９の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
９の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を９６秒にして加熱と冷
却を３回繰り返したところ１．３５の比重を有する糸を
得た。さらにこの１．３５の比重の糸を２９０℃の温度
を有する熱風循環炉に供給して１４４秒加熱したところ
１．４３の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５０
０℃〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化したところ
強度３９５ｋｇ／ｍｍ2 、弾性率２３．８ｔ／ｍｍ2 の
炭素繊維が得られた。
【００２５】
【比較例１】実施例１と同じアクリル系繊維を２７５℃
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を３３秒にして加熱と冷却を２１回繰り返したと
ころ１．２２の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
２の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を４０秒にして加熱と冷
却を１０回繰り返したところ１．２９の比重を有する糸
を得た。さらにこの１．２９の比重の糸を２９０℃の温
度を有する熱風循環炉に連続して供給したところ糸は蓄
熱切断した。
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を３３秒にして加熱と冷却を２１回繰り返したと
ころ１．２２の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
２の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を４０秒にして加熱と冷
却を１０回繰り返したところ１．２９の比重を有する糸
を得た。さらにこの１．２９の比重の糸を２９０℃の温
度を有する熱風循環炉に連続して供給したところ糸は蓄
熱切断した。
【００２６】
【比較例２】実施例１と同じアクリル系繊維を２７５℃
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を３３秒にして加熱と冷却を２１回繰り返したと
ころ１．２２の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
２の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を４０秒にして加熱と冷
却を１０回繰り返したところ１．２９の比重を有する糸
を得た。さらにこの１．２９の比重の糸を２８５℃の温
度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加熱時
間を５０秒にして加熱と冷却を３回繰り返したところ
１．３４の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５０
０℃〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化しようとし
たが、耐炎化不足で糸が切れた。
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を３３秒にして加熱と冷却を２１回繰り返したと
ころ１．２２の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
２の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を４０秒にして加熱と冷
却を１０回繰り返したところ１．２９の比重を有する糸
を得た。さらにこの１．２９の比重の糸を２８５℃の温
度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加熱時
間を５０秒にして加熱と冷却を３回繰り返したところ
１．３４の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５０
０℃〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化しようとし
たが、耐炎化不足で糸が切れた。
【００２７】
【比較例３】実施例１と同じアクリル系繊維を２７５℃
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を６３秒にして加熱と冷却を１１回繰り返したと
ころ１．２７の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
７の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を６３秒にして加熱と冷
却を６回繰り返したところ１．３２の比重を有する糸を
得た。さらにこの１．３２の比重の糸を２９０℃の温度
を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加熱時間
を６３秒にして加熱と冷却を２回繰り返したところ１．
３７の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５００℃
〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化したところ、炭
素繊維は得られたものの、耐炎化糸の耐炎化度が不足し
ていたため、焼成時に糸がふくらみ糸の走行形態が非常
に悪かった。
の温度を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加
熱時間を６３秒にして加熱と冷却を１１回繰り返したと
ころ１．２７の比重を有する糸を得た。次にこの１．２
７の比重の糸を２８０℃の温度を有する熱風循環炉に連
続して供給し、１回の加熱時間を６３秒にして加熱と冷
却を６回繰り返したところ１．３２の比重を有する糸を
得た。さらにこの１．３２の比重の糸を２９０℃の温度
を有する熱風循環炉に連続して供給し、１回の加熱時間
を６３秒にして加熱と冷却を２回繰り返したところ１．
３７の比重の耐炎化糸を得た。この耐炎化糸を５００℃
〜１５００℃の不活性雰囲気下で炭素化したところ、炭
素繊維は得られたものの、耐炎化糸の耐炎化度が不足し
ていたため、焼成時に糸がふくらみ糸の走行形態が非常
に悪かった。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【発明の効果】すなわち、上記特定の条件下による方法
により、耐炎化を滞留時間２０分以内の短時間で処理で
き、炭素繊維の生産性を向上させることができるし、耐
炎化工程を安定して運転できるし、高性能、高品質の炭
素繊維を製造することができる。
により、耐炎化を滞留時間２０分以内の短時間で処理で
き、炭素繊維の生産性を向上させることができるし、耐
炎化工程を安定して運転できるし、高性能、高品質の炭
素繊維を製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項１】 アクリル系繊維を酸化性雰囲気で耐炎化
し、次いで炭素化し炭素繊維を製造する方法において、
熱風循環炉で複数の温度コントロール可能なゾーンを用
いて加熱と冷却とを繰り返して耐炎化する際、耐炎化が
進行するにしたがい、１回の加熱時間を等しいか長くし
てゆき、しかも最後の加熱時間は最初の加熱時間に比べ
て長くすることを特徴とする炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7828193A JPH06294020A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 炭素繊維を製造する方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7828193A JPH06294020A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 炭素繊維を製造する方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06294020A true JPH06294020A (ja) | 1994-10-21 |
Family
ID=13657585
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7828193A Withdrawn JPH06294020A (ja) | 1993-04-05 | 1993-04-05 | 炭素繊維を製造する方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06294020A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006152458A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Toho Tenax Co Ltd | 耐炎化繊維の製造方法 |
| JP2006152457A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維の製造方法 |
| JP2009242962A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 耐炎化処理装置および前駆体繊維束の耐炎化処理方法 |
| JP5907321B1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-04-26 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| WO2016068034A1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| WO2017204026A1 (ja) | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| WO2019012999A1 (ja) | 2017-07-10 | 2019-01-17 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| WO2019087766A1 (ja) | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-04-05 JP JP7828193A patent/JPH06294020A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006152457A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Toho Tenax Co Ltd | 炭素繊維の製造方法 |
| JP4565978B2 (ja) * | 2004-11-25 | 2010-10-20 | 東邦テナックス株式会社 | 炭素繊維の製造方法 |
| JP2006152458A (ja) * | 2004-11-25 | 2006-06-15 | Toho Tenax Co Ltd | 耐炎化繊維の製造方法 |
| JP2009242962A (ja) * | 2008-03-28 | 2009-10-22 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 耐炎化処理装置および前駆体繊維束の耐炎化処理方法 |
| EP3425091A1 (en) | 2014-10-29 | 2019-01-09 | Toray Industries, Inc. | Bundle of carbon fibers |
| JP5907321B1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-04-26 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| WO2016068034A1 (ja) * | 2014-10-29 | 2016-05-06 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| US10023979B2 (en) | 2014-10-29 | 2018-07-17 | Toray Industries, Inc. | Bundle of carbon fibers and method of manufacturing the same |
| WO2017204026A1 (ja) | 2016-05-24 | 2017-11-30 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| KR20190011720A (ko) | 2016-05-24 | 2019-02-07 | 도레이 카부시키가이샤 | 탄소 섬유 다발 및 그 제조 방법 |
| US11313054B2 (en) | 2016-05-24 | 2022-04-26 | Toray Industries, Inc. | Carbon fiber bundle |
| WO2019012999A1 (ja) | 2017-07-10 | 2019-01-17 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| KR20200028334A (ko) | 2017-07-10 | 2020-03-16 | 도레이 카부시키가이샤 | 탄소섬유 다발 및 그 제조 방법 |
| WO2019087766A1 (ja) | 2017-10-31 | 2019-05-09 | 東レ株式会社 | 炭素繊維束およびその製造方法 |
| KR20200040797A (ko) | 2017-10-31 | 2020-04-20 | 도레이 카부시키가이샤 | 탄소섬유 다발 및 이의 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |