JPH11131348A - Production of carbon fiber and device therefor - Google Patents

Production of carbon fiber and device therefor

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JPH11131348A
JPH11131348A JP9311106A JP31110697A JPH11131348A JP H11131348 A JPH11131348 A JP H11131348A JP 9311106 A JP9311106 A JP 9311106A JP 31110697 A JP31110697 A JP 31110697A JP H11131348 A JPH11131348 A JP H11131348A
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JP
Japan
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fiber bundle
precursor fiber
entanglement
precursor
flame
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Application number
JP9311106A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kosuke Yoshimura
康輔 吉村
Takao Sano
高男 佐野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH11131348A publication Critical patent/JPH11131348A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain carbon fiber of high quality without breakage at the jointed part or burning breakage by connecting precursor fiber bundles at their edges by needle-punching through a not-exothermic jointing medium at their flame- resisting temperature and then by firing the connected precursor fiber bundle. SOLUTION: Two of precursor fiber bundles with a filament count of 3,000 or more each are connected at their edge parts by using flame-resisting threads at the flame-resisting treatment (preoxidation) temperature as a non-exothermic jointing medium to flatly open the edge fibers of the crimped precursor fiber bundles into less than 400 filament count/mm so that the filament count F of the flame-resisting yarns and the filament count F of the precursor filament bundle may satisfy the formula: 0.4×G<=F<=1.5 and their edge parts of the precursor fiber bundles are heat-treated to remove their crimps. Then, they are overlapped, needle-punched and a flame-resisting reaction inhibitor as aqueous boric acid is applied to the jointed part and the jointed fiber bundle are fired to give the objective carbon fibers.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維の製造方
法及び製造装置に関し、とくに、炭素繊維の原糸である
前駆体繊維の接続技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing carbon fibers, and more particularly, to a technique for connecting precursor fibers which are raw yarns of carbon fibers.

【0002】[0002]

【従来の技術】炭素繊維は、従来の航空機、スポーツ用
途に加え、建築・土木、エネルギー関係の産業用途も立
ち上がり始め、需要が急速に伸びている。この伸びをさ
らに加速するために、より低コストの炭素繊維が望まれ
ている。低コスト化の手段の一つとして、多フィラメン
トの原糸を高密度で焼成し、炭素繊維の生産性を向上さ
せる方法があるが、糸条密度を高くすると、耐炎化工程
での糸自身の発熱により酸化反応が暴走しやすいという
問題がある。そのため、糸条密度を高くする場合には、
暴走反応による糸切れを防止するため、耐炎化工程での
耐炎化温度を通常の温度よりも低い温度に設定し、長時
間をかけて耐炎化する必要がある。しかし、この耐炎化
温度の低下幅が大きいと、耐炎化時間が長くなりすぎ
て、せっかく高糸条密度焼成を行っても生産性向上には
結び付かない。
2. Description of the Related Art In addition to conventional aircraft and sports applications, carbon fibers are starting to be used in construction, civil engineering, and energy-related industrial applications, and the demand is growing rapidly. To further accelerate this growth, lower cost carbon fibers are desired. As one of the means of cost reduction, there is a method of firing a multifilament yarn at high density to improve the productivity of carbon fiber.However, if the yarn density is increased, the yarn itself in the flame-proofing process is increased. There is a problem that the oxidation reaction easily runs away due to heat generation. Therefore, when increasing the yarn density,
In order to prevent yarn breakage due to a runaway reaction, it is necessary to set the flame resistance temperature in the flame resistance step to a temperature lower than a normal temperature, and to perform the flame resistance for a long time. However, if the decrease in the oxidization temperature is large, the oxidization time is too long, and even if high yarn density firing is performed, it does not lead to improvement in productivity.

【0003】高糸条密度焼成でのもう一つの問題は、繊
維束自身の糸条密度よりも繊維束端部同士の接続部の糸
条密度の方が高いので、暴走反応が起きやすいというこ
とである。焼成工程の原糸である前駆体繊維束は、通常
ボビンやスプールなどに巻き上げられたり、箱体内に収
容された状態で供給されるので、これらの前駆体繊維を
連続的に焼成し炭素繊維に転換するためには、上記の巻
き上げられたり箱体内に収容されている前駆体繊維の繊
維束末端部を何らかの手段でその前の前駆体繊維束の末
端部に接続する必要がある。
Another problem in high yarn density firing is that runaway reaction is likely to occur because the yarn density at the connection between the ends of the fiber bundle is higher than the yarn density of the fiber bundle itself. It is. The precursor fiber bundle, which is the raw yarn in the firing step, is usually wound up on a bobbin, a spool, or the like, or supplied in a state housed in a box, so that these precursor fibers are continuously fired into carbon fibers. In order to perform the conversion, it is necessary to connect the end portion of the fiber bundle of the precursor fiber wound up or housed in the box to the end portion of the precursor fiber bundle before it by some means.

【0004】接続方法としては、特公昭53−2341
1号公報に記載されているように、前駆体繊維束を結び
合わせて耐炎化した後結び目を切断除去し、改めて結び
直して炭化する方法、特開昭54−50624号公報に
記載の接続部にシリコングリース等の耐炎性化合物を付
与する方法、特開昭56−37315号公報に記載の前
駆耐繊維束の両末端部を予め熱処理し、特殊な結び方で
接続して焼成する方法や、特開昭58−208420号
公報に記載の高速流体処理により絡合する方法などがあ
る。しかし、これらいずれの方法においても、結合部で
糸条密度が繊維自身の糸条密度よりも相当高くなるた
め、耐炎化処理時に蓄熱による焼損、糸切れなどが発生
しやすい。
As a connection method, Japanese Patent Publication No. 53-2341
No. 1, JP-A-54-50624 discloses a method in which precursor fiber bundles are combined and made flame-resistant, then knots are cut and removed, then re-tied and carbonized. A method in which a flame-resistant compound such as silicon grease is applied to the fiber bundle, a method in which both ends of a precursor fiber-resistant fiber bundle described in Japanese Patent Application Laid-Open No. There is a method of entanglement by high-speed fluid treatment described in JP-A-58-208420. However, in any of these methods, the yarn density at the joint portion is considerably higher than the yarn density of the fiber itself, so that burnout due to heat storage, yarn breakage, and the like are likely to occur during the oxidation treatment.

【0005】また、特公昭60−2407号公報では、
蓄熱を抑制するために、耐炎化糸または炭素繊維を介在
させているが、接続方法がこぶ結びであるため、結び目
が引き締められて糸条密度が高くなり蓄熱抑制効果が小
さい。
In Japanese Patent Publication No. 60-2407,
In order to suppress heat storage, a flame-resistant yarn or carbon fiber is interposed. However, since the connection method is a knot, the knot is tightened to increase the yarn density and the heat storage suppression effect is small.

【0006】これらを改善する方法として、特公平1−
12850号公報では、前駆耐繊維束同士または前駆体
繊維束と耐炎化糸を高速流体処理により絡合する方法が
挙げられている。図1は、その実施例を示す図である。
これは、結合する繊維束同士の末端部2aを単に束状の
まま重ねてノズル1の処理室4内に配置し、約5〜60
%弛緩させた後、高速流体処理を施す方法である。ま
た、耐炎化糸を介在させる接続方法では、耐炎化糸が耐
炎化工程においてほとんど発熱しないので、前駆体繊維
束同士の接続に比べて、接続部での蓄熱が少ないという
効果がある。
[0006] As a method of improving these, Japanese Patent Publication No.
In JP-A No. 12850, a method is described in which the precursor fiber bundles or the precursor fiber bundles and the flame-resistant yarn are entangled by high-speed fluid treatment. FIG. 1 is a diagram showing the embodiment.
This is because the end portions 2a of the fiber bundles to be bonded are simply stacked in a bundle and placed in the processing chamber 4 of the nozzle 1, and about 5 to 60
% Relaxation and then high-speed fluid treatment. Further, in the connection method in which the flame-resistant yarn is interposed, since the flame-resistant yarn hardly generates heat in the flame-proofing step, there is an effect that the heat storage at the connection portion is smaller than in the connection between the precursor fiber bundles.

【0007】この方法に使用されるノズルは、図1に示
すように小さな絡合処理室4に設けられた2つのノズル
孔3から噴射される高速噴射流体が絡合処理室内でぶつ
かって乱流が発生し、繊維束を開繊、絡合させる構造で
あるため、フィラメント数の少ない繊維束に対しては十
分に開繊、絡合させることができる。
In the nozzle used in this method, as shown in FIG. 1, a high-speed jet fluid ejected from two nozzle holes 3 provided in a small entanglement processing chamber 4 collides with each other in the entanglement processing chamber. Is generated and the fiber bundle is opened and entangled, so that the fiber bundle having a small number of filaments can be sufficiently opened and entangled.

【0008】しかし、絡合させる繊維束のフィラメント
数が多くなると、ノズルから噴射された噴射流体が、繊
維束全体に当たらなくなり、繊維束が単糸レベルで混繊
せず、幾つかの小束に分かれて絡まるようになる。この
ような小束の絡まりが結合部に不均一に生じると、局部
的に繊維束の糸条密度の高い部分ができて蓄熱しやすく
なる。また、絡まりも弱いため、接合強度も弱くなる。
上記公報に記載されている各実施例においても、フィラ
メント数12,000本までの繊維束でしか実施されて
おらず、本方法を用いて、フィラメント数30,000
本以上の前駆体繊維束の末端部同士を直接接続または耐
炎化糸を介在させて接続しても、上述した理由により耐
炎化工程で破断するか蓄熱による焼き切れが発生する。
However, when the number of filaments of the fiber bundle to be entangled increases, the jetting fluid ejected from the nozzle does not hit the entire fiber bundle, the fiber bundle does not mix at the single yarn level, and some small bundles Divided into tangled. When such entanglement of the small bundles occurs unevenly in the joint portion, a portion having a high thread density of the fiber bundle is locally formed, and heat is easily stored. Further, since the entanglement is weak, the bonding strength is also weak.
In each of the examples described in the above-mentioned publications, the measurement was carried out only with a fiber bundle having a filament number of up to 12,000.
Even if the end portions of the precursor fiber bundles are connected directly or connected with a flame-resistant yarn interposed therebetween, they break in the flame-proofing step or burn out due to heat storage for the above-described reason.

【0009】それに加えて、多フィラメント糸の場合、
収容状態から解舒するときの取り扱い性向上のために、
繊維束に捲縮をかけて集束性を持たせる場合があるが、
捲縮のかかった繊維束は嵩高で、各単糸が少しずつ絡ま
り合っているため、捲縮のかかったトウ状前駆体繊維束
の末端部同士の接続を上記特公平1−12850号公報
の方法を用いて実施することはさらに困難である。この
場合、捲縮により集束した繊維束同士を重ねて高速流体
処理を施しても、繊維束同士が捲縮のため単糸レベルで
開繊せず、また、嵩高で綿状であるため、繊維の単糸レ
ベルでの動きが抑制されて、繊維束同士が十分に混繊せ
ず、従って、絡合が不均一で接合強度も非常に低い。
In addition, in the case of a multifilament yarn,
To improve handling when unwinding from the stored state,
In some cases, the fiber bundle is crimped to give it a bundle,
Since the crimped fiber bundle is bulky and each single yarn is entangled little by little, the connection between the end portions of the crimped tow-like precursor fiber bundle is described in JP-B-1-125050. It is more difficult to implement using the method. In this case, even if the fiber bundles collected by crimping are overlapped with each other and subjected to high-speed fluid treatment, the fiber bundles do not spread at the single-yarn level due to crimping, and are bulky and cottony. Is suppressed at the single yarn level, and the fiber bundles are not sufficiently mixed with each other. Therefore, the entanglement is uneven and the bonding strength is very low.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、上述
した問題点に鑑み、フィラメント数30,000本以上
の太い前駆体繊維束を接続する場合に、接合部の結束強
度向上と接合される繊維束同士の均一な混繊及び絡合、
蓄熱の抑制を実現し、耐炎化工程において接続部が破断
したり、焼き切れたりすることなく工程通過可能で、か
つ前駆体繊維束の耐炎化処理温度に対する前駆体繊維束
接続部の耐炎化処理温度の低下幅を小さくできる炭素繊
維の製造方法及び製造装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned problems, it is an object of the present invention to improve the bonding strength of a bonding portion when connecting a thick precursor fiber bundle having 30,000 or more filaments. Blending and entanglement of fiber bundles
Achieves suppression of heat storage, allows the process to pass without breaking or burning out the connecting part in the flameproofing process, and the flameproofing treatment of the precursor fiber bundle connection to the flameproofing temperature of the precursor fiber bundle It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for producing carbon fiber, which can reduce the temperature drop.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る炭素繊維の製造方法は、フィラメント
数が30,000本以上の前駆体繊維束の末端部同士
を、耐炎化温度において、非発熱性である接続媒体を介
して、ニードルパンチによる絡合により接続し、次いで
焼成することを特徴とする方法からなる。
In order to solve the above-mentioned problems, a method for producing a carbon fiber according to the present invention is characterized in that the end portions of a precursor fiber bundle having a filament number of 30,000 or more are connected to each other at an oxidization resistance temperature. In the method, a connection is performed by entanglement with a needle punch through a non-heat-generating connection medium, and then firing is performed.

【0012】ここで耐炎化温度において非発熱性である
とは、耐炎化温度においてDSC(示差走査熱量計)法
で求めた量が500cal/g以下であることをいい、
詳細については後述する。
Here, "non-exothermic at the oxidizing temperature" means that the amount determined by the DSC (differential scanning calorimeter) method at the oxidizing temperature is 500 cal / g or less,
Details will be described later.

【0013】耐炎化温度において非発熱性である接続媒
体としては、例えば、耐炎化糸を用いることができる。
As the connection medium which does not generate heat at the oxidizing temperature, for example, oxidizing yarn can be used.

【0014】前駆体繊維束の末端部と接続媒体との接続
には、例えば、上記前駆体繊維束の各末端部を扁平状に
なるように開繊するとともに、接続媒体の一例である耐
炎化糸の末端部を開繊した後(例えば、各々4,000
本/mm以下となるように扁平状に開繊した後)、開繊
された耐炎化糸と前駆体繊維束を重ね合わせた状態で、
ニードルパンチによる絡合により接続する方法を用いる
ことができる。
The connection between the end portion of the precursor fiber bundle and the connection medium is performed, for example, by opening each end portion of the precursor fiber bundle so as to have a flat shape, and at the same time, the flame resistance as an example of the connection medium. After opening the ends of the yarn (for example, 4,000 each)
After opening flattened so as to be not more than book / mm), in a state in which the opened flame-resistant yarn and the precursor fiber bundle are overlapped,
A method of connecting by entanglement by a needle punch can be used.

【0015】また、本発明に係る炭素繊維の製造方法
は、フィラメント数が30,000本以上の太い前駆体
繊維束の末端部同士を、前記の非発熱性である接続媒体
を介さずに、ニードルパンチによる絡合により直接接続
し、次いで焼成することを特徴とする方法からなる。
Further, in the method for producing carbon fibers according to the present invention, the end portions of the thick precursor fiber bundle having 30,000 or more filaments are connected to each other without passing through the non-heat-generating connection medium. Direct connection by entanglement with a needle punch, followed by firing.

【0016】この場合、前駆体繊維束の末端部同士の接
続には、前駆体繊維束の各末端部を扁平状に開繊した後
(例えば、各々4,000本/mm以下となるように扁
平状に開繊した後)、開繊された前駆体繊維束の末端部
同士を重ね合わせた状態で、ニードルパンチによる絡合
により接続する方法を用いることができる。
In this case, the ends of the precursor fiber bundles are connected to each other after the ends of the precursor fiber bundles are flattened (for example, each of them is 4,000 fibers / mm or less). After flattening), a method of connecting by entanglement with a needle punch in a state where the end portions of the spread precursor fiber bundles are overlapped with each other can be used.

【0017】さらに、前駆体繊維束の末端部同士を直接
接続する場合には、糸繋ぎ部の蓄熱により焼損、焼き切
れを防止するため、耐炎化反応抑制効果のある薬液(耐
炎化反応抑制剤)を糸繋ぎ部に付与する方法を用いるこ
とができる。このような製造方法に用いる耐炎化反応抑
制剤として、ほう酸水を使用できる。
Further, when the end portions of the precursor fiber bundles are directly connected to each other, a chemical solution having an effect of suppressing an oxidizing reaction (an oxidizing reaction inhibitor) is used in order to prevent burnout and burnout due to heat storage at the yarn connecting portion. ) Can be applied to the yarn joining portion. Boric acid water can be used as the flame retardant reaction inhibitor used in such a production method.

【0018】また、本発明に用いる前駆体繊維束として
は、捲縮のかかった(捲縮加工された)繊維束と、捲縮
のかかっていない繊維束の両方を用いることができる。
As the precursor fiber bundle used in the present invention, both a crimped (crimped) fiber bundle and a non-crimped fiber bundle can be used.

【0019】また、本発明に用いる前駆体繊維束とし
て、捲縮のかかった繊維束であって、繊維束の末端部の
接続部分のみを捲縮除去した前駆体繊維束を用いること
ができる。例えば、前記ニードルパンチによる絡合を施
す前に、絡合処理される前駆体繊維束末端部を熱処理に
より捲縮除去する方法を用いることができる。
Further, as the precursor fiber bundle used in the present invention, a precursor fiber bundle which is a crimped fiber bundle and in which only a connection portion at a terminal portion of the fiber bundle is removed by crimping can be used. For example, before entangling by the needle punch, a method of crimp-removing the end portion of the precursor fiber bundle to be entangled by heat treatment can be used.

【0020】さらに、本発明に係る繊維束接続部に非発
熱性の接続媒体を介する炭素繊維の製造装置は、前駆体
繊維束の末端部同士を各々開繊した状態で保持する前駆
体繊維束保持手段と、接続媒体を開繊した状態で保持す
る接続媒体保持手段と、両手段にそれぞれ保持された前
駆体繊維束の末端部と接続媒体の末端部を重ね合わせた
後、前駆体繊維束と接続媒体が重ね合わされた部分にニ
ードルパンチによる絡合処理を施す絡合処理手段とを有
することを特徴とするものからなる。
Further, according to the present invention, there is provided an apparatus for producing carbon fibers via a non-heat-generating connection medium at a fiber bundle connection portion, wherein the precursor fiber bundle holds the end portions of the precursor fiber bundle in an opened state. The holding means, the connection medium holding means for holding the connection medium in an opened state, and the precursor fiber bundle after the terminal end of the precursor fiber bundle and the terminal end of the connection medium held by both means are overlapped, respectively. And entanglement processing means for performing entanglement processing by needle punching on a portion where the connection medium is superimposed.

【0021】また、本発明に係る繊維束接続部に上記接
続媒体を介さない炭素繊維の製造装置は、前駆体繊維束
の末端部同士を直接接続する装置であって、前駆体繊維
束の末端部同士を各々開繊した状態で保持する前駆体繊
維束保持手段と、前駆体繊維束の末端部同士が重ね合わ
された部分にニードルパンチによる絡合処理を施す絡合
処理手段とを有することを特徴とするものからなる。
Further, according to the present invention, there is provided an apparatus for producing carbon fibers which does not pass through the connecting medium to the fiber bundle connection portion, wherein the end portions of the precursor fiber bundle are directly connected to each other. Precursor fiber bundle holding means for holding the portions in an opened state, and entanglement processing means for performing entanglement processing by needle punching on the portion where the end portions of the precursor fiber bundles are overlapped. It consists of the features.

【0022】上記の炭素繊維の製造装置においては、接
続すべき前駆体繊維束の各末端部の保持手段と、ニード
ルパンチを用いた絡合処理手段の他に、さらに、接続す
る前駆体繊維束の絡合処理を施す部分に事前に熱処理に
よる捲縮除去処理を施す捲縮除去手段が設けられていて
もよい。
In the above-mentioned carbon fiber manufacturing apparatus, in addition to the holding means for each end of the precursor fiber bundle to be connected and the entanglement processing means using a needle punch, the precursor fiber bundle to be connected is further provided. May be provided with a crimp removing means for performing a crimp removing process by a heat treatment in advance on a portion where the entanglement process is performed.

【0023】このような装置を用いることにより、上述
した炭素繊維の製造方法が可能となる。
By using such an apparatus, the above-described method for producing carbon fibers can be realized.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の望ましい実施の
形態を、図面を参照しながら、説明する。まず、本発明
にかかる(連続的)炭素繊維の製造方法及び製造装置を
好適に用い得る炭素繊維製造工程の一実施形態について
説明する。炭素繊維製造用原糸である前駆体繊維を製造
する工程の速度と焼成工程の速度とは大幅に異なるた
め、前駆体繊維は通常、繊維束としてボビンに巻き上げ
られた状態あるいは箱体(キャン)内に折りたたみ積層
されて収容された状態にて、焼成工程に供給される。以
下に、前駆体繊維がキャンに収容された状態で供給され
る場合について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an embodiment of a carbon fiber manufacturing process in which the (continuous) carbon fiber manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention can be preferably used will be described. Since the speed of the process for producing the precursor fiber, which is the raw yarn for carbon fiber production, and the speed of the baking process are significantly different, the precursor fiber is usually wound in a bobbin as a fiber bundle or in a box (can). It is supplied to the firing step in a state where it is folded, stacked and accommodated in the inside. Hereinafter, a case where the precursor fibers are supplied in a state of being accommodated in a can will be described.

【0025】キャンに収容されていた原糸としての前駆
体繊維束は、キャンから引き出された後、耐炎化炉内で
耐炎化処理される。この耐炎化処理においては、糸条が
酸化性雰囲気化に200〜500℃で加熱処理され、耐
炎化糸とされる。耐炎化糸は、炭化炉内で炭化処理さ
れ、炭素繊維とされる。炭素繊維には、表面処理工程で
必要に応じてサイジング剤付与等の表面処理が施され、
巻取工程で巻き取られて炭素繊維の製品とされる。キャ
ンに収容されていた前駆体繊維束が終端部にくると、次
のキャンに収容されている前駆体繊維束の始端部が接続
される。つまり、前駆体繊維束の末端部同士が接続され
る。接続された前駆体繊維束が続けて焼成され、連続的
に炭素繊維が製造される。本発明は、とくにフィラメン
ト数の多い原糸を用いる炭素繊維の製造方法において、
耐炎化工程前での原糸同士接続方法を、耐炎化処理にお
ける不都合の発生を防止しつつ、改良するものである。
The precursor fiber bundle as the raw yarn accommodated in the can is drawn out of the can and then subjected to a flame-proof treatment in a flame-proof furnace. In this flame-resistant treatment, the yarn is subjected to a heat treatment at 200 to 500 ° C. in an oxidizing atmosphere to obtain a flame-resistant yarn. The flame-resistant yarn is carbonized in a carbonization furnace to form carbon fibers. The carbon fiber is subjected to a surface treatment such as a sizing agent if necessary in the surface treatment step,
It is wound in a winding step to be a carbon fiber product. When the precursor fiber bundle accommodated in the can comes to the end, the starting end of the precursor fiber bundle accommodated in the next can is connected. That is, the end portions of the precursor fiber bundle are connected to each other. The connected precursor fiber bundles are continuously fired to continuously produce carbon fibers. The present invention, in particular, in a method for producing a carbon fiber using a yarn having a large number of filaments,
An object of the present invention is to improve the method of connecting the yarns before the flame-proofing step while preventing the occurrence of inconvenience in the flame-proofing treatment.

【0026】とくにフィラメント数が30,000本以
上の前駆体繊維束が対象となり、キャンから繰り出され
る前駆体繊維束が終端にくると、次のキャンが準備され
て、前駆体繊維束の末端部同士が接続される。
Particularly, a precursor fiber bundle having a filament number of 30,000 or more is targeted. When a precursor fiber bundle fed out of a can comes to an end, a next can is prepared and an end portion of the precursor fiber bundle is prepared. Are connected to each other.

【0027】本発明の接続方法には、各末端部に耐炎化
温度において非発熱性の接続媒体を介する方法と、各末
端部を接続媒体を介さないで直接接続する方法とがあ
る。
The connection method of the present invention includes a method of connecting each end portion with a connection medium that does not generate heat at the oxidizing temperature, and a method of connecting each end portion directly without the connection medium.

【0028】まず、前駆体繊維束の各末端部を、接続媒
体を介して接続する方法について説明する。
First, a method of connecting the respective end portions of the precursor fiber bundle via a connection medium will be described.

【0029】図2は、前駆体繊維束2の各末端部を接続
媒体を介して単糸レベルの絡合により接続する方法の一
例を示す概略側面図である。前駆体繊維束2の各末端部
2a同士は、図2に示すように、接続媒体10を介して
接続される。12は、後述のニードルパンチによる絡合
処理を施した絡合部を示している。この接続媒体10
は、耐炎化温度において非発熱性のものであり、そのよ
うな接続媒体10として例えば耐炎化糸を用いることが
できる。
FIG. 2 is a schematic side view showing an example of a method of connecting the respective ends of the precursor fiber bundle 2 by entanglement at the single yarn level via a connection medium. Each end 2a of the precursor fiber bundle 2 is connected via a connection medium 10, as shown in FIG. Reference numeral 12 denotes an entangled portion on which an entanglement process by a needle punch described later has been performed. This connection medium 10
Is a non-heat-generating material at an oxidizing temperature, and for example, an oxidizing yarn can be used as such a connection medium 10.

【0030】ここで、「耐炎化温度において非発熱性で
ある」とは、DSC(示差走査熱量計)法により求めた
発熱量が500cal/g以下であることをいう。
Here, "non-exothermic at the flame-resistant temperature" means that the calorific value obtained by the DSC (differential scanning calorimeter) method is 500 cal / g or less.

【0031】測定方法は以下の通りである。 (1)測定装置 : 示差走査熱量計(DSC)を使用する。 (2)サンプルの調整: 耐炎化糸等2mgを3mm程度に粉砕してアルミパン に挿入する。 (3)測定条件 : 測定雰囲気;空気(大気)中。 温度 ;10℃/分の昇温速度で室温から400 ℃まで昇温する。 (4)発熱量の求め方 図3に示すように、得られた発熱曲線の200℃におけ
る点と400℃における点との間に直線を引き、該直線
と発熱曲線とで囲まれた面積を発熱量(cal/g)と
する。図3には、前駆体原糸と耐炎化糸の特性例を示し
てある。
The measuring method is as follows. (1) Measuring device: A differential scanning calorimeter (DSC) is used. (2) Sample preparation: 2 mg of the flame-resistant yarn and the like are ground to about 3 mm and inserted into an aluminum pan. (3) Measurement conditions: Measurement atmosphere; in air (atmosphere). Temperature: The temperature is raised from room temperature to 400 ° C. at a rate of 10 ° C./min. (4) How to Obtain the Heating Value As shown in FIG. 3, a straight line is drawn between the point at 200 ° C. and the point at 400 ° C. of the obtained heating curve, and the area enclosed by the straight line and the heating curve is calculated. The calorific value (cal / g) is used. FIG. 3 shows an example of characteristics of the precursor raw yarn and the oxidized yarn.

【0032】上記のような非発熱性の接続媒体を介し
て、前駆体繊維束の末端部同士が次のように接続され
る。望ましい接続方法として、前駆体繊維束と耐炎化糸
の末端部を各々扁平状に開繊した後、開繊された前駆体
繊維束の各末端部に接続媒体の両端部を重ね合わせた状
態で、ニードルパンチによる絡合により接続する方法が
適用できる。
The ends of the precursor fiber bundles are connected as follows through the non-heat-generating connection medium as described above. As a preferable connection method, after the end portions of the precursor fiber bundle and the oxidized yarn are each spread flat, in a state where both ends of the connection medium are superimposed on each end portion of the opened precursor fiber bundle. A method of connecting by entanglement with a needle punch can be applied.

【0033】ニードルパンチによる絡合処理を施す部分
の繊維束を、予め扁平状に開繊して重ね合わせておくこ
とにより、ニードルパンチによる絡合処理部で、前駆体
繊維束と接続媒体とを単糸レベルで均一に混繊し、かつ
十分に絡合させることができる。このとき、繊維束が十
分に開繊されていないと、繊維束が束状のまま絡合した
り、前駆体繊維束と接続媒体との混繊が不均一となる場
合がある。そのため、各繊維束の末端部の開繊は、予め
十分に開繊されていることが望ましく、とくにフィラメ
ント数を4,000本/mm以下とすることが望まし
い。
The fiber bundle at the portion to be entangled by the needle punch is spread flat in advance and overlapped with each other, so that the precursor fiber bundle and the connecting medium are entangled by the needle punch. The fibers can be uniformly mixed at the single yarn level and sufficiently entangled. At this time, if the fiber bundle is not sufficiently opened, the fiber bundle may be entangled in a bundle state, or the fiber mixture of the precursor fiber bundle and the connection medium may be uneven. For this reason, it is desirable that the fiber end of each fiber bundle be sufficiently opened in advance, and it is particularly desirable that the number of filaments be 4,000 filaments / mm or less.

【0034】また、接続媒体として耐炎化糸を使用する
場合、前駆体繊維束の性状、フィラメント数、形態、破
断強度等に応じて、介在させる耐炎化糸のフィラメント
数を適正な範囲に選ぶことが望ましい。前駆体繊維束の
フィラメント数をGとした場合、接続媒体として使用す
る耐炎化糸のフィラメント数Fが、前駆体繊維束のフィ
ラメント数Gに対して少なくなるにつれて、結束力も低
下するので、耐炎化工程での付与張力に対して接続部が
耐えられなくなる場合があり、耐炎化工程通過率が低下
する要因となる。逆に耐炎化糸のフィラメント数Fが前
駆体繊維束のフィラメント数Gに対して多くなるにつれ
て、接続部の前駆体繊維束を接続媒体が覆う形態とな
り、前駆体繊維束の耐炎化反応熱を除熱し難くなる。こ
の結果として、接続部の蓄熱を抑制する効果が低下する
方向になる。このため、本発明において、接続媒体とし
て介在させる耐炎化糸のフィラメント数は、接続する前
駆体繊維束の性状、フィラメント数、形態、破断強度等
に応じて適正な範囲を選ぶことが望ましく、特に接続媒
体として介在させる耐炎化糸のフィラメント数Fは、前
駆体繊維束のフィラメント数Gに対して、 0.4×G≦F≦1.5×G の関係にあることが望ましい。これは、後述する実施例
から導き出されたものである。
When oxidized yarn is used as the connection medium, the number of interposed oxidized yarns should be selected in an appropriate range according to the properties, the number of filaments, the form, the breaking strength, etc. of the precursor fiber bundle. Is desirable. Assuming that the number of filaments of the precursor fiber bundle is G, as the number of filaments F of the oxidized yarn used as the connection medium becomes smaller than the number G of filaments of the precursor fiber bundle, the binding force also decreases. In some cases, the connection portion may not be able to withstand the applied tension in the process, which may cause a decrease in the rate of passing through the flameproofing process. Conversely, as the number of filaments F of the oxidized yarn increases with respect to the number G of filaments of the precursor fiber bundle, the connection medium covers the precursor fiber bundle of the connection portion, and the oxidization reaction heat of the precursor fiber bundle is reduced. It becomes difficult to remove heat. As a result, the effect of suppressing the heat storage of the connection portion is reduced. For this reason, in the present invention, the number of filaments of the oxidized yarn interposed as the connecting medium is preferably selected from an appropriate range according to the properties of the precursor fiber bundle to be connected, the number of filaments, the form, the breaking strength, and the like. It is desirable that the number F of filaments of the oxidized yarn interposed as the connection medium is in a relationship of 0.4 × G ≦ F ≦ 1.5 × G with the number G of filaments of the precursor fiber bundle. This is derived from the embodiment described later.

【0035】図4は、上述の接続方法の一実施例であ
り、前駆体繊維束11の扁平形状に開繊された末端部1
1aと接続媒体10の両端部との接続方法を示してい
る。この例では、扁平形状に開繊された前駆体繊維束1
1の末端部11aと接続媒体10の重ね合わせ部分が1
2に示すようにニードルパンチによる絡合により接続さ
れている。図4の例では、接続媒体10が片面のみに配
置されているが、それ以外に、接続媒体が、前駆体繊維
束の末端部を両面から挟むようにしてもかまわない。
FIG. 4 shows an embodiment of the above-described connection method, in which the end portion 1 of the precursor fiber bundle 11 which is opened in a flat shape is shown.
1 shows a method of connecting the connection media 1a to both ends of the connection medium 10. In this example, the precursor fiber bundle 1 opened in a flat shape is used.
The overlapping portion of the end portion 11a of the first connection medium 10 and the connection medium 10 is
As shown in FIG. 2, they are connected by entanglement by a needle punch. In the example of FIG. 4, the connection medium 10 is arranged only on one side, but alternatively, the connection medium may sandwich the end portion of the precursor fiber bundle from both sides.

【0036】ニードルパンチは、一般的には繊維束に対
して垂直な方向に棘を持った針が上下運動して、針の先
端あるいは、棘に引っかかった繊維束が押し込められて
立体的な絡み合いが生じるものであり、本発明の接続用
途においては、ニードルパンチの回数、密度、針の形を
最適化して、所望の結束力を得ることができる。
In a needle punch, generally, a needle having a barb in a direction perpendicular to a fiber bundle moves up and down, and a fiber bundle caught on the tip of the needle or the barb is pushed in to form a three-dimensional entanglement. In the connection application of the present invention, the number of needle punches, the density, and the shape of the needle can be optimized to obtain a desired binding force.

【0037】また、ニードルパンチ以外の針状手段であ
っても、ニードルパンチと同様に接続する繊維束同士を
絡合させることが可能であればそれを用いることができ
る。
In addition, any needle-shaped means other than the needle punch can be used as long as the fiber bundles to be connected can be entangled in the same manner as the needle punch.

【0038】本発明では、予め扁平状に開繊した繊維束
同士を重ね合わせた上で、ニードルパンチにより絡合処
理を施すので、フィラメント数が多い繊維束でも、単糸
レベルで均一に混繊、絡合させることができる。
In the present invention, the fiber bundles that have been opened in a flat shape are overlapped with each other and then entangled by a needle punch. Therefore, even a fiber bundle having a large number of filaments can be uniformly mixed at a single yarn level. , Can be entangled.

【0039】上述した図4のような接続媒体を介しての
接続は、例えば、図5、図6に示すような方法、装置を
用いて行われる。図5に示すように、一対の繊維束保持
部21を2組有する前駆体繊維束保持手段22a,22
bが間隔を持たせて直列に配置され、前駆体繊維束保持
手段22a,22bに、各前駆体繊維束11の末端部1
1a,11a(終端部と始端部)がそれぞれ保持され
る。一対の繊維束保持部23を2組有する接続媒体保持
手段24に例えば耐炎化糸からなる接続媒体10が保持
され、保持された接続媒体10の両端部が前駆体繊維束
11の各末端部11a,11a上に重ね合わされるよう
に掛け合わされる。
The connection via the connection medium as shown in FIG. 4 is performed by using, for example, a method and an apparatus as shown in FIGS. As shown in FIG. 5, precursor fiber bundle holding means 22a, 22 having two pairs of fiber bundle holding portions 21.
b are arranged in series with an interval, and the end portions 1 of each precursor fiber bundle 11 are
1a and 11a (end and start) are held, respectively. The connection medium 10 made of, for example, oxidized yarn is held by the connection medium holding means 24 having two pairs of fiber bundle holding sections 23, and both ends of the held connection medium 10 are each end 11 a of the precursor fiber bundle 11. , 11a.

【0040】このとき、ニードルパンチによる絡合処理
の結束力強化と混繊の均一化のため、前駆体繊維束の末
端部11a及び接続媒体10を前記前駆体繊維束保持手
段22a,22bと前記接続媒体保持手段24に保持さ
せる際に、各繊維束と接続媒体を捻れなく扁平状に開繊
させた状態で保持させることが望ましい。とくに各繊維
束と接続媒体は、4,000本/mm以下に開繊されて
いることが望ましい。こうすることにより、前駆体繊維
束と接続媒体が、単糸レベルが均一に混繊でき、かつ結
束力も向上する。
At this time, in order to strengthen the binding force of the entanglement process by the needle punch and to make the mixing uniform, the end portion 11a of the precursor fiber bundle and the connecting medium 10 are connected to the precursor fiber bundle holding means 22a, 22b and the When holding by the connection medium holding means 24, it is desirable to hold each fiber bundle and the connection medium in a state where they are opened in a flat shape without twisting. In particular, it is desirable that each fiber bundle and the connection medium are spread to 4,000 fibers / mm or less. By doing so, the precursor fiber bundle and the connecting medium can be uniformly mixed at the single yarn level, and the binding power is also improved.

【0041】この状態で、図6に示すように、ニードル
パンチの処理室内に、上記重ね合わせた各末端部11a
と接続媒体10とが配置されるようにニードルパンチ2
5を設置し、ニードルパンチにより重ね合わせた繊維束
を絡め合わせて所望の接続状態を得る。この概略構成図
では、ニードルパンチの構造はストリッパープレート2
7とベッドプレート28で重ね合わせた繊維束を挟ん
で、ニードルビーム26を上下方向に動かして、繊維束
を絡める構造としているが、その他の構造としても構わ
ない。
In this state, as shown in FIG. 6, each of the overlapping end portions 11a is placed in the processing chamber of the needle punch.
And the connecting medium 10 are arranged such that the needle punch 2
5 is installed, and the fiber bundles overlapped by the needle punch are entangled to obtain a desired connection state. In this schematic configuration, the structure of the needle punch is a stripper plate 2
While the needle beam 26 is moved up and down with the fiber bundle overlapped between the bed 7 and the bed plate 28, the fiber bundle is entangled, but other structures may be used.

【0042】上記のような接続方法においては、接続媒
体として、耐炎化温度において非発熱性である接続媒体
が用いられるので、接続部が多少太くなっても、耐炎化
炉内における耐炎化処理時の発熱量が小さく抑えられ、
過大加熱による糸切れ等の不都合の発生が回避される。
その結果、フィラメント数30,000本以上の太い前
駆体繊維束の末端部同士の接続部を耐炎化処理する際
に、耐炎化温度を実質的に大きく低下させることなく耐
炎化可能となる。したがって、最終的に太い炭素繊維束
を連続的に製造することが可能となり、炭素繊維を低コ
ストで製造することが可能となる。
In the connection method as described above, a connection medium that does not generate heat at the oxidization resistance temperature is used as the connection medium. Calorific value is kept small,
Problems such as yarn breakage due to excessive heating are avoided.
As a result, when the joint between the ends of the thick precursor fiber bundle having 30,000 or more filaments is subjected to the flameproofing treatment, the flameproofing can be performed without substantially lowering the flameproofing temperature. Therefore, finally, it becomes possible to continuously produce thick carbon fiber bundles, and it is possible to produce carbon fibers at low cost.

【0043】とくに、前駆体繊維束の末端部を開繊して
接続媒体とニードルパンチによる絡合により接続する方
法は、繊維束を結んだり、従来技術による高速流体処理
により接続する場合のように、こぶや捻れた部分ができ
て結束部が締まるようなことがない。このため、原糸が
比較的太い繊維束であっても、接続部においては、単位
面積当たりあるいは単位体積当たり、発熱量の少ない形
態に保持できるので、非発熱性の接続媒体を使用するこ
とと相まって過大発熱や蓄熱をより確実に抑制すること
ができる。その結果、接続部が炉内を通過することを考
慮したとしても、耐炎化の温度をそれほど低く設定しな
くて済み、太い前駆体繊維束を効率よくかつ安定して所
定の状態まで耐炎化処理でき、工業的に高い生産性をも
って低コストで炭素繊維を製造することができる。
In particular, the method of opening the end portion of the precursor fiber bundle and connecting it by entanglement with a connection medium by a needle punch is similar to the method of tying the fiber bundle or connecting by a high-speed fluid treatment according to the prior art. There are no bumps or twists, and the bindings are not tightened. For this reason, even if the original yarn is a relatively thick fiber bundle, the connection portion can be maintained in a form having a small calorific value per unit area or per unit volume. Together, excessive heat generation and heat storage can be more reliably suppressed. As a result, even if the connection portion is considered to pass through the furnace, the flame-resistance temperature does not need to be set so low, and the thick precursor fiber bundle can be efficiently and stably oxidized to a predetermined state. Thus, carbon fibers can be produced at a low cost with high industrial productivity.

【0044】さらに上述した前駆体繊維束の末端部を開
繊して接続媒体とニードルパンチによる絡合により接続
する方法は、前駆体繊維束の末端部同士を、接続媒体を
介さずに、直接接続する方法にも適用できる。
Further, the above-mentioned method of opening the end portion of the precursor fiber bundle and connecting it by entanglement with a connecting medium by a needle punch involves directly connecting the end portions of the precursor fiber bundle without passing through a connecting medium. It can be applied to the connection method.

【0045】従来技術により太い前駆体繊維束の末端部
を接続しようとすると、フィラメント数が多すぎて、例
えば流体処理を施しても絡合が弱く糸条密度が不均一と
なって、結束力不足、局所的な高糸条密度による蓄熱・
焼損が発生する。
When trying to connect the end portions of the thick precursor fiber bundle according to the prior art, the number of filaments is too large and, for example, even if fluid treatment is performed, the entanglement is weak and the yarn density becomes non-uniform, and the binding force is reduced. Insufficient heat storage due to local high yarn density
Burnout occurs.

【0046】しかし、本発明による繊維束を開繊させた
状態で重ね合わせてニードルパンチによる絡合により接
続する方法にとれば、太い前駆体繊維束の末端部同士を
直接接続しても、従来技術に比較して結束力が大幅に向
上し、また、接続部においては、単位面積当たりあるい
は単位体積当たり、発熱量の少ない形態の接続が均一に
行え、過大発熱や蓄熱を抑制できる。
However, according to the method of the present invention, in which the fiber bundles are superposed in an opened state and connected by entanglement with a needle punch, even if the ends of the thick precursor fiber bundles are directly connected to each other, The binding force is greatly improved as compared with the technology, and in the connection portion, connection in a form having a small calorific value per unit area or unit volume can be uniformly performed, and excessive heat generation and heat storage can be suppressed.

【0047】太い前駆体繊維束同士の末端部を開繊させ
て直接接続する方法は、上述した接続媒体を間に介する
方法と基本的に同様な方法で実施できる。
The method of opening the ends of the thick precursor fiber bundles and directly connecting them can be basically performed in the same manner as the above-described method of interposing a connection medium.

【0048】具体的には、前駆体繊維束の末端部同士を
開繊した状態で重ね合わせ、ニードルパンチによる絡合
により接続する方法である。
Specifically, there is a method in which the end portions of the precursor fiber bundles are overlapped in an opened state and connected by entanglement with a needle punch.

【0049】接続形態の具体的な一実施例としては、図
4に示した前駆体繊維束11の末端部11a(終端部)
に接続された接続媒体の代わりに、次の前駆体繊維束の
末端部11a(始端部)が接続された形態とすることが
できる。
As a specific example of the connection form, the end portion 11a (end portion) of the precursor fiber bundle 11 shown in FIG.
In place of the connecting medium connected to the end portion, the terminal portion 11a (start end portion) of the next precursor fiber bundle may be connected.

【0050】また、その際の接続には、例えば図5、図
6に示した接続媒体を介しての接続方法及び装置と同様
なもので容易に実施できる。具体的には、図5、図6の
前駆体繊維束保持手段22aに前駆体繊維束の末端部
(終端部)11aを保持させ、接続媒体保持手段24
に、接続媒体10の代わりに、次の前駆体繊維束の末端
部(始端部)11aを保持させる。この場合、もう一つ
の前駆体繊維束保持手段22bは必要ない。次に図6に
示すように、前記前駆体繊維束(終端部)11aと前記
前駆体繊維束(始端部:接続媒体10の代わり)を重ね
合わせて、ニードルパンチ25により絡合処理を施すも
のである。
The connection at this time can be easily carried out by the same connection method and apparatus as those shown in FIGS. 5 and 6 via the connection medium. Specifically, the precursor fiber bundle holding means 22a shown in FIGS. 5 and 6 is caused to hold the terminal end (end) 11a of the precursor fiber bundle.
Then, in place of the connecting medium 10, the terminal end (starting end) 11a of the next precursor fiber bundle is held. In this case, another precursor fiber bundle holding means 22b is not required. Next, as shown in FIG. 6, the precursor fiber bundle (end portion) 11 a and the precursor fiber bundle (start end portion: instead of the connection medium 10) are overlapped and subjected to an entanglement process by a needle punch 25. It is.

【0051】このとき、ニードルパンチによる絡合処理
の絡合強化と混繊の均一化のため、前駆体繊維束末端部
(終端部及び始端部)を捻れなく扁平状に開繊させた状
態で保持させることが望ましい。とくに各繊維束は、
4,000本/mm以下に開繊されていることが望まし
い。
At this time, in order to strengthen the entanglement of the entanglement treatment by the needle punch and to uniformize the fibers, the precursor fiber bundle ends (end and start) are flattened without twisting. It is desirable to keep it. In particular, each fiber bundle
It is desirable that the fibers be opened to 4,000 lines / mm or less.

【0052】さらに、上述した前駆体繊維束の末端部を
接続媒体を介して接続する方法、及び前駆体繊維束の末
端部同士を直接接続する方法においては、繊維束を予め
開繊した状態で配置した後にニードルパンチによる絡合
処理を施すため、接続する前駆体繊維束が捲縮加工され
たものであっても、ある程度の結束強度で接続可能であ
る。
Further, in the above-described method of connecting the end portions of the precursor fiber bundles via a connection medium and the method of directly connecting the end portions of the precursor fiber bundles, the fiber bundles are opened in advance. Since the entanglement process by the needle punch is performed after the arrangement, even if the precursor fiber bundle to be connected is crimped, it can be connected with a certain binding strength.

【0053】ただし、捲縮加工された前駆体繊維束は、
綿状で単糸が絡まり合っているため、接続する繊維束同
士の混繊が不充分となりやすい。
However, the crimped precursor fiber bundle is
Since the single yarns are entangled in the form of cotton, the fiber bundles to be connected tend to be insufficiently mixed.

【0054】これを解決する手段として、本発明による
接続方法では、捲縮のかかった前駆体繊維束の末端の接
続部分のみに捲縮除去処理を施すことができる。
As a means for solving this, in the connection method according to the present invention, only the terminal connection portion of the crimped precursor fiber bundle can be subjected to the crimp removal treatment.

【0055】ここでいう捲縮除去処理とは、ニードルパ
ンチによる絡合の強化が目的であるため、捲縮がかかり
単糸が絡み合った綿状の繊維束に張力を付加して、真っ
直ぐにした状態で保持し、短時間の熱処理を施して、各
単糸が真っ直で、かつ単糸の絡み合いが無くなれば充分
である。
Since the crimp removing treatment is intended to strengthen entanglement by needle punching, the crimped and entangled cotton-like fiber bundle is entangled and straightened. It is sufficient that the individual yarns are kept straight and subjected to a short-time heat treatment so that the individual yarns are straight and the single yarns are not entangled.

【0056】そのため、熱処理の手段は、ホットエア、
スチーム、面状ヒーターによるプレスなど様々な手段が
適用可能である。
Therefore, the means for heat treatment is hot air,
Various means such as press with steam and a sheet heater can be applied.

【0057】図7は、繊維束の末端部のみを、短時間で
捲縮除去する方法および装置の具体例を示す概略側面図
である。捲縮のかかった前駆体繊維束11の末端部11
aは、繊維束保持手段30a、30bで保持され、次に
前駆体繊維束保持手段30a、30bが離れる方法に移
動して、捲縮のかかった繊維束の繊維束保持手段30
a,30bに挟まれた前駆体繊維束の末端部11aの捲
縮を引き延ばして真っ直ぐにする。このとき、繊維束保
持手段30a,30bの移動は、所定の間隔となるよう
にしてもよいし、繊維束に負荷される張力が所定の荷重
となるようにしてもよい。
FIG. 7 is a schematic side view showing a specific example of a method and an apparatus for crimping and removing only the end portion of a fiber bundle in a short time. End portion 11 of crimped precursor fiber bundle 11
a is held by the fiber bundle holding means 30a, 30b, and then the precursor fiber bundle holding means 30a, 30b is moved in a way to separate the fiber bundle holding means 30 of the crimped fiber bundle.
The crimp of the end portion 11a of the precursor fiber bundle sandwiched between the a and 30b is stretched and straightened. At this time, the movement of the fiber bundle holding means 30a, 30b may be at a predetermined interval, or the tension applied to the fiber bundle may be at a predetermined load.

【0058】その後、繊維束の上下両面から面状ヒータ
ー31で挟むことにより、短時間で捲縮が除去できる。
具体的には、例えば、面状ヒーター31の温度は80〜
180℃、さらに好ましくは100℃〜150℃程度
で、3〜10秒間程度プレスすれば充分である。
Thereafter, the crimp can be removed in a short time by sandwiching the fiber bundle from both upper and lower surfaces with the sheet heater 31.
Specifically, for example, the temperature of the planar heater 31 is 80 to
Pressing at 180 ° C., more preferably about 100 ° C. to 150 ° C. for about 3 to 10 seconds is sufficient.

【0059】図7に示した捲縮除去手段は、非常に簡単
であるため、前述した図5,図6の接続方法及び接続装
置に容易に組み込むことが可能である。
Since the crimp removing means shown in FIG. 7 is very simple, it can be easily incorporated into the connection methods and connection devices shown in FIGS. 5 and 6 described above.

【0060】ところで、上述した前駆体繊維束同士を直
接接続する方法では、耐炎化温度において、非発熱性の
接続媒体を介して接続する方法に比べ、接続部の前駆体
繊維密度が2倍となるため、接続媒体を介在させる場合
に比べ、蓄熱しやすい。
Incidentally, in the method of directly connecting the precursor fiber bundles described above, the precursor fiber density at the connecting portion is twice as large as the method of connecting via a non-heat-generating connection medium at the oxidization resistance temperature. Therefore, heat is easily stored as compared with the case where a connection medium is interposed.

【0061】これを緩和する手段として、本発明では、
太い前駆体繊維束同士を直接接続した部分に、耐炎化反
応抑制剤を付与する方法を採ることができる。
As a means for alleviating this, in the present invention,
It is possible to adopt a method of applying a flame-resistant reaction inhibitor to a portion where the thick precursor fiber bundles are directly connected to each other.

【0062】耐炎化反応抑制剤を付与することにより、
発熱反応が抑制されるため、接続部の蓄熱を抑えること
が可能となり、耐炎化工程での焼損、糸切れ等の不都合
を回避できる。耐炎化反応抑制剤としては、とくにほう
酸水が望ましい。
By providing an antioxidant reaction inhibitor,
Since the exothermic reaction is suppressed, it is possible to suppress the heat storage at the connection portion, and it is possible to avoid inconveniences such as burning and yarn breakage in the flameproofing step. As a flame retardant reaction inhibitor, boric acid water is particularly desirable.

【0063】[0063]

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明の内容をより
具体的に説明する。本発明による効果を確認するため、
先に炭素繊維の製造工程の一実施形態として説明した製
造工程中の耐炎化炉を用いて以下のような耐炎化炉走行
テストを実施した。キャンに収容された前駆体繊維束
は、耐炎化炉に導かれて所定の温度で、一定時間耐炎化
される。キャンの置いてある場所に次の前駆体繊維束の
入ったキャンを用意し、後に詳述する糸繋ぎ方法によ
り、キャンに収容された前駆体繊維束の末端部と次の前
駆体繊維束の始端部を接続した。接続部は、ガイドバー
や、ドライブステーションを通過して、熱風循環式の耐
炎化炉に入る。耐炎化時間は60分とし、各水準につい
て耐炎化炉温度を変化させて、通糸可能な上限温度を測
定し、その温度における耐炎化工程通過率を測定した。
炉内温度制御の変動幅があるため、測定温度は5℃きざ
みとした。
The present invention will be described more specifically below with reference to examples. In order to confirm the effects of the present invention,
The following oxidizing furnace running test was performed using the oxidizing furnace in the manufacturing process described above as one embodiment of the carbon fiber manufacturing process. The precursor fiber bundle accommodated in the can is guided to an oxidizing furnace and is oxidized at a predetermined temperature for a predetermined time. Prepare a can containing the next precursor fiber bundle in the place where the can is placed, and use the yarn joining method described later in detail to prepare the end of the precursor fiber bundle accommodated in the can and the next precursor fiber bundle. The beginning was connected. The connection passes through a guide bar and a drive station to enter a hot-air circulation type flameproofing furnace. The oxidizing time was set to 60 minutes, the oxidizing furnace temperature was changed for each level, the upper limit temperature at which the yarn could be passed was measured, and the oxidizing process passage rate at that temperature was measured.
Since there is a fluctuation range in the furnace temperature control, the measurement temperature was set at 5 ° C. intervals.

【0064】耐炎化炉を通過した接続部は、続いて窒素
雰囲気1500℃にて炭化処理され、炭化炉通過後、ワ
インダーを用いてボビンに巻き上げられた。耐炎化炉内
で前駆体繊維束にかかる張力は、初期には約6kgf/
st、後期には繊維束が収縮して約9kgf/st程度
であった。
The connecting portion passing through the oxidizing furnace was subsequently carbonized at 1500 ° C. in a nitrogen atmosphere, and after passing through the carbonizing furnace, was wound up on a bobbin using a winder. Initially, the tension applied to the precursor fiber bundle in the oxidation furnace is about 6 kgf /
In the later stage, the fiber bundle contracted and was about 9 kgf / st.

【0065】また、耐炎化する前駆体繊維束は、単糸デ
ニール1.5d、フィラメント数70,000本のポリ
アクリル系前駆体繊維束である。この繊維束は、キャン
からの立ち上げ、糸道通過を容易にするため、捲縮がか
かっている。各実施例、比較例を表1にまとめた。
The precursor fiber bundle to be made flame-resistant is a polyacrylic precursor fiber bundle having 1.5 denier single yarn and 70,000 filaments. The fiber bundle is crimped to make it easy to start up from the can and to pass through the yarn path. Table 1 summarizes the examples and comparative examples.

【0066】<ブランク>ブランクとして、フィラメン
ト数70,000本(70K)の前駆体繊維束自体(接
続部なし)について、耐炎化炉を通糸可能な上限温度
と、工程通過率を測定した。結果は、耐炎化可能な上限
温度が235℃であり、耐炎化温度は240℃に設定す
ると前駆体繊維束が焼き切れた。また、耐炎化温度23
5℃では、耐炎化工程、炭化工程の工程通過率は、とも
に100%であった。
<Blank> As a blank, the upper limit temperature at which the oxidizing furnace could pass through the precursor fiber bundle having 70,000 filaments (70K) (no connection portion), and the process passage rate were measured. As a result, the upper limit temperature at which oxidization was possible was 235 ° C. When the oxidization temperature was set to 240 ° C., the precursor fiber bundle was burned out. In addition, the flame resistance temperature 23
At 5 ° C., the pass rates of both the oxidization step and the carbonization step were 100%.

【0067】<実施例1>フィラメント数70,000
本の前駆体繊維束の末端部同士を、耐炎化糸を介在させ
て接続した。このとき、介在させる耐炎化糸のフィラメ
ント数を、36,000本、48,000本、60,0
00本、100,000本として、4種類の接続サンプ
ルを作製した。
<Example 1> 70,000 filaments
The end portions of the precursor fiber bundles of the book were connected to each other with an oxidized yarn interposed therebetween. At this time, the number of filaments of the flameproofing yarn to be interposed was 36,000, 48,000, 60,0.
Four types of connection samples were prepared, with the number being 00 and 100,000.

【0068】接続手段は、図7の捲縮除去手段と、図
5,図6の繊維束の接続装置を使用し、図4に示す形態
となるように接続を実施した。絡合部の長さは約30c
mとした。以下に手順を示す。
As the connecting means, the crimp removing means shown in FIG. 7 and the fiber bundle connecting device shown in FIGS. 5 and 6 were used, and the connection was carried out in the form shown in FIG. Entanglement length is about 30c
m. The procedure is shown below.

【0069】(1)図7の捲縮除去手段を用いて、前駆
体繊維束の末端部を捲縮除去する。(表面温度100℃
〜130℃の面状ヒーターで、引き延ばした状態の繊維
束を両面から挟んで5秒間プレスする。) (2)図5に示すように、捲縮除去した前駆体繊維束と
接続媒体である耐炎化糸を、それぞれ幅25mmに扁平
状に開繊(拡幅)した後、重ね合わせて保持させる。 (3)図6に示すように、重ね合わせ部分をニードルパ
ンチで絡合させる。 (4)接続された前駆体繊維束と耐炎化糸の各末端部の
余った邪魔な部分を切断除去して、接続部が図4に示す
形態となるようにする。
(1) The end of the precursor fiber bundle is crimped and removed using the crimp removing means shown in FIG. (Surface temperature 100 ° C
The stretched fiber bundle is sandwiched from both sides and pressed for 5 seconds by a sheet heater at ~ 130 ° C. (2) As shown in FIG. 5, the precursor fiber bundle that has been crimped and removed, and the oxidized yarn serving as the connection medium, are each flattened (widened) to a width of 25 mm, and then overlapped and held. (3) As shown in FIG. 6, the overlapping portion is entangled with a needle punch. (4) The remaining obstructive portions at the end portions of the connected precursor fiber bundle and the oxidized yarn are cut and removed so that the connection portion has the form shown in FIG.

【0070】上記の手段で作製した接続部は、ニードル
パンチによる絡合部で繊維束が単糸レベルで充分均一に
混繊・絡合しており、小束で捻れるような形態の絡合は
発生しなかった。
The connecting portion produced by the above-described means is an entangled portion formed by a needle punch, in which the fiber bundle is sufficiently mixed and entangled at a single yarn level, and is entangled in such a form as to be twisted by a small bundle. Did not occur.

【0071】こうして、接続した前駆体繊維束の接続部
を耐炎化炉に通過させ、通過可能な上限温度を測定し
た。また、同一条件による前駆体繊維束の接続部を作製
し、耐炎化炉を通過可能な上限温度に設定した状態での
接続部の耐炎化工程通過率、及び次の炭化工程の通過率
を測定した。
The connection portion of the precursor fiber bundle thus connected was passed through an oxidizing furnace, and the upper limit temperature at which the fiber bundle could pass was measured. In addition, a joint part of the precursor fiber bundle was prepared under the same conditions, and the passage rate of the joint in the oxidation treatment step and the passage rate of the next carbonization step in a state where the upper limit temperature that can pass through the oxidation furnace were set were measured. did.

【0072】その結果、表1に示す通り、ブランクと比
較して、耐炎化炉を通過可能な上限温度が、同等あるい
は、5℃程度低下する程度で、低下幅を非常に小さくで
きた。また、耐炎化炉の温度を通過可能な上限温度に設
定して、からの接続部を走行させたところ、耐炎化
工程、炭化工程を通過し、ワインダーによりボビンに巻
き上げられた。特に、ニードルパンチによる絡合部の形
態が、扁平状で均一に絡合しているため、溝付きローラ
ーに収まり易かった。
As a result, as shown in Table 1, as compared with the blank, the upper limit temperature at which the gas could pass through the oxidizing furnace was equal to or about 5 ° C., and the degree of reduction was extremely small. When the temperature of the oxidizing furnace was set to the upper limit temperature at which the oxidizing furnace could pass, and the connecting portion was run, it passed through the oxidizing step and the carbonizing step, and was wound on a bobbin by a winder. In particular, since the form of the entangled portion by the needle punch is flat and uniformly entangled, it easily fits in the grooved roller.

【0073】<比較例1>フィラメント数70,000
本の前駆体繊維束の末端部同士を、特公平1−1285
0号公報に記載の従来技術であるエア交絡方法により接
続した。エア交絡ノズルは、図1に示す構造のノズル
で、フィラメント数の多い繊維束用に、絡合処理室とノ
ズル孔径を大きくしたものを使用した。交絡点数は、接
続する繊維束同士の重ね合わせ部を4点でエア交絡処理
した。接続する束状の繊維束同士を重ねた状態で上記ノ
ズルの絡合処理室内に配置し、ノズルに供給する圧空圧
を0.5MPaとして、エア交絡処理を実施した。上記
方法によるエア交絡では、フィラメント数の多い繊維束
が、幾つかの小束に分かれて、捻れるような絡合形態と
なった。
<Comparative Example 1> 70,000 filaments
The ends of the precursor fiber bundles of the book are separated from each other by
The connection was made by the air entanglement method of the prior art described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 0-0. The air entanglement nozzle having the structure shown in FIG. 1 and having a entanglement treatment chamber and a larger nozzle hole diameter for a fiber bundle having a large number of filaments was used. Regarding the number of entanglement points, the air entanglement process was performed at four points at the overlapping portion of the fiber bundles to be connected. The bundle of fiber bundles to be connected was placed in the entanglement processing chamber of the nozzle in a state of being overlapped with each other, and the air entanglement treatment was performed by setting the compressed air pressure supplied to the nozzle to 0.5 MPa. In the air entanglement by the above method, the fiber bundle having a large number of filaments is divided into several small bundles, and the twisted entangled form is obtained.

【0074】作製された接続部について、実施例1と同
様な方法で、耐炎化炉を通過可能な上限温度及び工程通
過率を測定した。その結果、耐炎化炉内で、捻れるよう
に絡合したエア交絡部が蓄熱・焼損しやすく、耐炎化炉
通過可能な上限温度が220℃となり、ブランクに比べ
て大きく低下した。また、結束力が実施例1に比べて大
幅に低く、またばらつきが大きいため、220℃におけ
る耐炎化工程通過テストは、接続部の素抜けや破断が多
発した。
With respect to the produced connection portion, the upper limit temperature and the process pass rate at which the connection portion can pass through the oxidizing furnace were measured in the same manner as in Example 1. As a result, the air-entangled portion twisted and entangled easily in the oxidizing furnace was liable to heat storage and burn, and the upper limit temperature at which the oxidizing furnace could pass was 220 ° C., which was much lower than that of the blank. In addition, since the binding force was significantly lower than that of Example 1 and the variation was large, in the oxidization test at 220 ° C., the connection portion was likely to come off or break frequently.

【0075】<比較例2>フィラメント数70,000
本の前駆体繊維束の末端部同士を特公平1−12850
号公報に記載の従来技術であるエア交絡方法により、フ
ィラメント数60,000本の耐炎化糸を介在させて接
続した。接続方法は、比較例1と同一方法とした。上記
方法によるエア交絡では、比較例1と同様に前駆体繊維
束と耐炎化糸がそれぞれ幾つかの小束に分かれて捻れる
ような絡合形態となった。
<Comparative Example 2> Number of filaments 70,000
The end portions of the precursor fiber bundles of the book are made
The connection was performed by interposing a flame-resistant yarn having 60,000 filaments by the air entanglement method which is a conventional technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-163,086. The connection method was the same as in Comparative Example 1. In the air entanglement by the above method, as in Comparative Example 1, the precursor fiber bundle and the oxidized yarn became separate and entangled into several small bundles.

【0076】作製された接続部について、実施例1と同
様な方法で、耐炎化炉を通過可能な上限温度及び工程通
過率を測定した。その結果、耐炎化炉内で、比較例1に
比べると耐炎化糸を介在させたことによる蓄熱抑制効果
があり、耐炎化炉通過可能な上限温度が225℃となっ
たが、ブランクと比べて大きく低下した。また、比較例
1と同様に、結束力が実施例1に比べて大幅に弱く、ま
たばらつきが大きいため、225℃における耐炎化工程
通過テストでは接続部の素抜けや破断が多発した。
The upper limit of the temperature at which the connection portion was able to pass through the oxidizing furnace and the process passage rate were measured in the same manner as in Example 1. As a result, in the oxidizing furnace, there was an effect of suppressing heat storage due to the presence of the oxidizing yarn as compared to Comparative Example 1, and the upper limit temperature at which the oxidizing furnace could pass was 225 ° C. Greatly reduced. Also, as in Comparative Example 1, the binding force was significantly weaker than in Example 1, and the dispersion was large.

【0077】上述した実施例1と比較例1,2から、本
発明の接続方法では、従来技術に比べて、接合部の結束
強度向上と接合される繊維束同士の均一な混繊及び絡
合、蓄熱の抑制効果を達成していることが判る。とく
に、実施例1の〜の結果から、介在させる耐炎化糸
のフィラメント数Fは、前駆体繊維束のフィラメント数
Gに対して、0.4×G≦F≦1.5×Gの範囲にある
ことが好ましく、特に0.6×G≦F≦1.0×Gの範
囲にあることが望ましい。
From Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described above, in the connection method of the present invention, compared to the conventional technique, the binding strength of the joint is improved, and the fiber bundles to be joined are uniformly mixed and entangled. It can be seen that the effect of suppressing heat storage has been achieved. In particular, from the results of (1) to (1) in Example 1, the number of filaments F of the oxidized yarn to be interposed is in the range of 0.4 × G ≦ F ≦ 1.5 × G with respect to the number of filaments G of the precursor fiber bundle. It is preferable that the ratio be in the range of 0.6 × G ≦ F ≦ 1.0 × G.

【0078】<実施例2>フィラメント数60,000
本(60K)の耐炎化糸を介在させて、フィラメント数
70,000本(70K)の前駆体繊維束の末端部同士
を接続した。接続手段は、実施例1と同じで前記の
(1)〜(4)の手順で実施したが、(2)の各繊維束
を開繊させる幅を25mmではなく14mmとした。こ
の接続方法で作製した接続部は、実施例1のに比べる
と、ニードルパンチによる絡合部の混繊・絡合にばらつ
きがあった。結果は、実施例1のに比べると、耐炎化
炉通過可能な上限温度、工程通過率とも少し低いが、比
較例2に比べると、大幅に改善されている。
Example 2 Number of filaments 60,000
The end portions of the precursor fiber bundle having 70,000 filaments (70K) were connected to each other via the (60K) flame-resistant yarn. The connecting means was the same as in Example 1 and was carried out in the above-described procedures (1) to (4), but the width for opening each fiber bundle in (2) was 14 mm instead of 25 mm. In the connection part produced by this connection method, compared to the connection part of Example 1, there was a variation in the mixing and entanglement of the entangled part by the needle punch. As a result, although the upper limit temperature at which the gas can pass through the stabilization furnace and the process passage rate are slightly lower than those of Example 1, it is greatly improved as compared with Comparative Example 2.

【0079】実施例2では、表1に示すように、ニード
ルパンチによる絡合処理前の各繊維束の末端部の開繊幅
が、4,000本/mmより大であるのに対して、実施
例1、3,4では4,000本/mm以下となってお
り、各繊維束を充分に開繊した上でニードルパンチによ
る絡合処理を実施している。このことから、本発明の接
続方法をより好ましい方法で実施するためには、接続す
る各繊維束の末端部の開繊幅を各々4,000本/mm
以下となるように予め扁平状に開繊した後、重ね合わせ
てニードルパンチによる絡合処理を実施することが望ま
しい。
In Example 2, as shown in Table 1, the opening width of the end portion of each fiber bundle before the entanglement treatment by the needle punch was larger than 4,000 yarns / mm. In Examples 1, 3, and 4, it was 4,000 fibers / mm or less, and the entanglement treatment by needle punch was performed after sufficiently opening each fiber bundle. From this, in order to carry out the connection method of the present invention by a more preferable method, the opening width of the end portion of each fiber bundle to be connected is set to 4,000 / mm.
It is desirable to open the fibers in a flat shape in advance as described below, and then perform the entanglement treatment by needle punching by overlapping.

【0080】<実施例3>フィラメント数70,000
本の前駆体繊維束の末端部同士を、耐炎化糸を介在させ
ずに直接接続した。接続手段は、実施例1と同様である
が、前駆体繊維束と耐炎化糸を重ね合わせる代わりに、
前駆体繊維束の末端部同士を重ね合わせて接続してい
る。ニードルパンチによる絡合部の長さは約30cmと
した。上記の手段で製作した接続部は、ニードルパンチ
による絡合部が充分均一に混繊・絡合しており、小束で
捻れるような形態の絡合は発生しなかった。
<Example 3> 70,000 filaments
The end portions of the precursor fiber bundles of the book were directly connected without intervening the oxidized yarn. The connecting means is the same as in Example 1, but instead of overlapping the precursor fiber bundle and the oxidized yarn,
The end portions of the precursor fiber bundle are overlapped and connected. The length of the entangled portion by the needle punch was about 30 cm. In the connection part manufactured by the above-mentioned means, the entangled part formed by the needle punch was sufficiently uniformly mixed and entangled, and no entanglement in the form of twisting with a small bundle occurred.

【0081】こうして接続した接続部を、耐炎化炉に通
過させ、通過可能な上限温度を測定した。結果は、接続
部での前駆体繊維束の高密度化のため、接続部が蓄熱し
やすく、耐炎化炉通過可能な上限温度が225℃となっ
た。ブランクに比べて低下したが、比較例1に比べて高
く、改善されている。また、225℃で接続部を走行さ
せたところ、耐炎化工程、炭化工程を通過し、ワインダ
ーによりボビンに巻き上げられた。とくに、ニードルパ
ンチによる絡合部の形態が、扁平状で均一に絡合してい
るため、溝付きローラーに収まり易かった。
The connection thus connected was passed through an oxidizing furnace, and the maximum temperature at which the connection was possible was measured. As a result, since the density of the precursor fiber bundle at the connection portion was increased, the connection portion easily stored heat, and the upper limit temperature at which the material could pass through the oxidizing furnace was 225 ° C. Although decreased as compared with the blank, it was higher and improved as compared with Comparative Example 1. When the connecting portion was run at 225 ° C., it passed through the flameproofing step and the carbonizing step, and was wound up on a bobbin by a winder. In particular, since the form of the entangled portion by the needle punch is flat and uniformly entangled, it easily fits in the grooved roller.

【0082】この方法は、耐炎化糸を介在させる方法よ
りも、生産性が低下するが、実施例1に比べて簡便な方
法であるので、耐炎化炉内温度を下げてもよい条件下に
おいては充分生産に適用できる。
This method has a lower productivity than the method in which the flame-resistant yarn is interposed, but is a simpler method than that in Example 1, and thus can be used under conditions where the temperature in the flame-resistant furnace can be lowered. Is fully applicable to production.

【0083】<実施例4>実施例3と同一の方法でフィ
ラメント数70,000本の前駆体繊維束の末端部同士
を直接接続した後、耐炎化反応抑制剤として、接続部に
ほう酸水を付与した。結果は、耐炎化炉を通過可能な上
限温度が235℃となり、ブランクと同等の条件で、耐
炎化炉を通過させることができた。但し、ほう酸水を付
与した部分は反応が抑制されて耐炎化が遅れているた
め、このまま炭化処理しても焼き切れる。そのため、接
続部にほう酸処理を施す場合には、接続部が耐炎化炉を
通過した後で、ほう酸水の付いた部分を切断・除去し、
再接続することが望ましい。
<Example 4> After directly connecting the end portions of the precursor fiber bundle having 70,000 filaments to each other in the same manner as in Example 3, boric acid water was added to the connection portion as an anti-oxidation reaction inhibitor. Granted. As a result, the upper limit temperature that can pass through the oxidizing furnace was 235 ° C., and the sample could be passed through the oxidizing furnace under the same conditions as the blank. However, the portion to which the boric acid solution is applied is suppressed in the reaction and retarded in the flame resistance, and thus burns out even if the carbonization is performed as it is. Therefore, when performing boric acid treatment on the connection portion, after the connection portion has passed through the oxidation furnace, cut and remove the portion with boric acid water,
It is desirable to reconnect.

【0084】上記の実施例及び比較例から、本発明にか
かる前駆体繊維束の接続形態は、連続的炭素繊維を工業
的に製造するに際し、特にその耐炎化処理に対して、極
めて有効であることが判る。
From the above Examples and Comparative Examples, the connection form of the precursor fiber bundle according to the present invention is extremely effective in industrially producing continuous carbon fibers, particularly, for the oxidizing treatment. You can see that.

【0085】[0085]

【表1】 [Table 1]

【0086】[0086]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特にフィラメント数30,000本以上の太い前駆体繊
維束をニードルパンチによる絡合により接続する場合
に、接続部の結束強度向上と接続される繊維束同士の均
一な混繊及び絡合、蓄熱の抑制を実現し、耐炎化工程に
おいて、接続部が破断したり、焼き切れたりすることな
く工程通過可能で、かつ前駆体繊維束の耐炎化処理温度
に対する前駆体繊維束接続部の耐炎化処理温度の低下幅
を小さくすることができ、高品質の炭素繊維を低コスト
で製造することができる。
As described above, according to the present invention,
In particular, when a thick precursor fiber bundle having 30,000 or more filaments is connected by entanglement with a needle punch, the binding strength of the connecting portion is improved, and the uniform fiber mixing and entanglement of the connected fiber bundles, and the heat storage of the heat storage. In the flameproofing process, the connection can be passed without breaking or burning out, and the flameproofing treatment temperature of the precursor fiber bundle connection portion with respect to the flameproofing treatment temperature of the precursor fiber bundle. Can be reduced, and a high-quality carbon fiber can be manufactured at low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】従来技術である接続方法の一実施形態に係るエ
ア交絡ノズルの斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view of an air-entangled nozzle according to an embodiment of a connection method according to the related art.

【図2】本発明に係る前駆体繊維束同士の接続部の概略
側面図である。
FIG. 2 is a schematic side view of a connecting portion between precursor fiber bundles according to the present invention.

【図3】接続媒体の発熱量の求め方を示す特性図であ
る。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing how to determine a heat value of a connection medium.

【図4】接続部の一例を示す概略構成図である。FIG. 4 is a schematic configuration diagram illustrating an example of a connection unit.

【図5】接続方法及び接続装置の一例を示す概略斜視図
である。
FIG. 5 is a schematic perspective view showing an example of a connection method and a connection device.

【図6】図5の方法及装置を用いた接続方法を示す概略
側面図である。
FIG. 6 is a schematic side view showing a connection method using the method and apparatus of FIG.

【図7】捲縮除去手段の一例を示す概略側面図である。FIG. 7 is a schematic side view showing an example of a crimp removing unit.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 従来の交絡ノズル装置 2 前駆体繊維束からなる糸条 2a 前駆体繊維束の末端部 3 ノズル孔 4 処理室 10 接続媒体 11 前駆体繊維束 11a 前駆体繊維束の末端部 12 ニードルパンチまたは針状手段による絡合部 21、23、30a、30b 繊維束保持部 22a、22b 前駆体繊維束保持手段 24 接続媒体保持手段 25 ニードルパンチまたは針状手段 26 ニードルビーム 27 ストリッパープレート 28 ベッドプレート 31 面状ヒーター DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Conventional entanglement nozzle apparatus 2 Thread consisting of precursor fiber bundle 2a Terminal part of precursor fiber bundle 3 Nozzle hole 4 Processing chamber 10 Connection medium 11 Precursor fiber bundle 11a Terminal part of precursor fiber bundle 12 Needle punch or needle Entangled part by means of shape means 21, 23, 30a, 30b Fiber bundle holding part 22a, 22b Precursor fiber bundle holding means 24 Connecting medium holding means 25 Needle punch or needle-like means 26 Needle beam 27 Stripper plate 28 Bed plate 31 Planar heater

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フィラメント数が30,000本以上の
前駆体繊維束の末端部同士を、耐炎化温度において非発
熱性である接続媒体を介して、ニードルパンチによる絡
合により接続し、次いで焼成することを特徴とする、炭
素繊維の製造方法。
1. An end portion of a precursor fiber bundle having 30,000 or more filaments is connected by entanglement with a needle punch through a connection medium which is non-heat-generating at an oxidizing temperature, and then fired. A method for producing carbon fiber.
【請求項2】 前記接続媒体が耐炎化糸である、請求項
1の炭素繊維の製造方法。
2. The method for producing carbon fibers according to claim 1, wherein the connection medium is a flame-resistant yarn.
【請求項3】 耐炎化糸と前駆体繊維束の末端部を各々
4,000本/mm以下となるように扁平状に開繊した
後、開繊された耐炎化糸と前駆体繊維束を重ね合わせた
状態で、ニードルパンチによる絡合により接続すること
を特徴とする、請求項2の炭素繊維の製造方法。
3. The flame-resistant yarn and the precursor fiber bundle are flattened so that the ends of the flame-resistant yarn and the precursor fiber bundle each have a thickness of 4,000 / mm or less. 3. The method for producing carbon fibers according to claim 2, wherein the connection is performed by entanglement with a needle punch in the superposed state.
【請求項4】 前記前駆体繊維束が捲縮加工された繊維
束であって、前記ニードルパンチによる絡合を施す前
に、絡合処理される繊維束末端部を熱処理により捲縮除
去することを特徴とする、請求項3の炭素繊維の製造方
法。
4. The crimp-removed fiber bundle end portion, which is a crimped fiber bundle of the precursor fiber bundle and is subjected to a heat treatment before being entangled by the needle punch. The method for producing carbon fiber according to claim 3, characterized in that:
【請求項5】 前記前駆体繊維束の末端部の接続に介在
する耐炎化糸のフィラメント数Fが、接続される前駆体
繊維束のフィラメント数Gに対して、0.4×G≦F≦
1.5×Gの範囲にある、請求項2ないし4のいずれか
に記載の炭素繊維の製造方法。
5. The number of filaments F of the oxidized yarn interposed at the connection of the end portion of the precursor fiber bundle is 0.4 × G ≦ F ≦
The method for producing a carbon fiber according to claim 2, wherein the carbon fiber is in a range of 1.5 × G.
【請求項6】 フィラメント数が30,000本以上の
前駆体繊維束の末端部同士を、ニードルパンチによる絡
合により接続し、次いで焼成することを特徴とする、炭
素繊維の製造方法。
6. A method for producing carbon fibers, comprising connecting the ends of precursor fiber bundles having 30,000 or more filaments by entanglement with a needle punch and then firing.
【請求項7】 前駆体繊維束の各末端部同士を各々4,
000本/mm以下となるように扁平状に開繊した後、
開繊された前駆体繊維束の末端部同士を重ね合わせた状
態で、ニードルパンチによる絡合により接続することを
特徴とする、請求項6の炭素繊維の製造方法。
7. Each of the end portions of the precursor fiber bundle is set to 4,
After opening in a flat shape to be 000 lines / mm or less,
7. The method for producing carbon fibers according to claim 6, wherein the end portions of the opened precursor fiber bundles are connected by entanglement with a needle punch in a state where the end portions are overlapped.
【請求項8】 前記前駆体繊維束が捲縮加工された繊維
束であって、前記ニードルパンチによる絡合を施す前
に、絡合処理される繊維束末端部を熱処理により捲縮除
去することを特徴とする、請求項6または7の炭素繊維
の製造方法。
8. The crimped fiber bundle, wherein the precursor fiber bundle is a crimped fiber bundle, and the end portion of the fiber bundle to be entangled is crimped and removed by heat treatment before being entangled by the needle punch. The method for producing a carbon fiber according to claim 6, wherein:
【請求項9】 前記ニードルパンチによる絡合を施した
後、絡合処理部に耐炎化反応抑制剤を付与することを特
徴とする、請求項6ないし8のいずれかに記載の炭素繊
維の製造方法。
9. The carbon fiber production according to claim 6, wherein after the entanglement by the needle punch is performed, a flame-resistant reaction inhibitor is applied to the entangled portion. Method.
【請求項10】 前記耐炎化反応抑制剤がほう酸水であ
る、請求項9の炭素繊維の製造方法。
10. The method for producing carbon fiber according to claim 9, wherein said flame-resistant reaction inhibitor is boric acid water.
【請求項11】 前駆体繊維束の末端部同士を接続媒体
を介在させて接続する装置であって、前駆体繊維束の末
端部同士を各々開繊した状態に保持する前駆体繊維束保
持手段と、接続媒体を開繊した状態で保持する接続媒体
保持手段と、両手段にそれぞれ保持された前駆体繊維束
の末端部同士と接続媒体の末端部を重ね合わせた後、前
駆体繊維束と接続媒体が重ね合わされた部分にニードル
パンチを用いて絡合処理を施す絡合処理手段とを有する
ことを特徴とする、炭素繊維の製造装置。
11. An apparatus for connecting end portions of a precursor fiber bundle with a connection medium interposed therebetween, wherein said precursor fiber bundle holding means holds the end portions of said precursor fiber bundles in an opened state. And, the connection medium holding means for holding the connection medium in an opened state, and after overlapping the ends of the precursor fiber bundles and the end parts of the connection medium respectively held by both means, the precursor fiber bundle and An entanglement processing means for performing entanglement processing using a needle punch on a portion where the connection medium is superimposed, wherein the carbon fiber production apparatus is provided with:
【請求項12】 前駆体繊維束の末端部同士を直接接続
する装置であって、前駆体繊維束の末端部同士を各々開
繊した状態で保持する前駆体繊維束保持手段と、前駆体
繊維束の末端部同士が重ね合わされた部分にニードルパ
ンチを用いて絡合処理を施す絡合処理手段とを有するこ
とを特徴とする、炭素繊維の製造方法。
12. An apparatus for directly connecting end portions of a precursor fiber bundle, comprising a precursor fiber bundle holding means for holding the end portions of the precursor fiber bundles in an opened state, respectively, and a precursor fiber. Entanglement processing means for performing entanglement processing using a needle punch on a portion where the end portions of the bundle are overlapped with each other, the method comprising the steps of:
【請求項13】 さらに、接続する前駆体繊維束の、ニ
ードルパンチを用いて絡合処理を施す部分に、事前に熱
処理による捲縮除去処理を施す捲縮除去手段が設けられ
ている、請求項11または12の炭素繊維の製造装置。
13. A crimp removing means for performing a crimp removing process by a heat treatment in advance at a portion of the precursor fiber bundle to be connected to which the entanglement process is performed using a needle punch. An apparatus for manufacturing a carbon fiber according to 11 or 12.
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