JPS585287B2 - 炭素繊維前駆体の焼成用処理剤 - Google Patents
炭素繊維前駆体の焼成用処理剤Info
- Publication number
- JPS585287B2 JPS585287B2 JP13662177A JP13662177A JPS585287B2 JP S585287 B2 JPS585287 B2 JP S585287B2 JP 13662177 A JP13662177 A JP 13662177A JP 13662177 A JP13662177 A JP 13662177A JP S585287 B2 JPS585287 B2 JP S585287B2
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- Japan
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- treatment agent
- precursor
- carbon fiber
- firing
- heating
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素繊維前駆体の焼成用処理剤（以下単に焼成
用処理剤という）、特に炭素繊維の製造原料であるアク
リル系、レーヨン系、ピッチ系或はポリビニルアルコー
ル系繊維（以下プレカーサという）を焼成する際、該プ
レカーサに適用される処理剤に関する。
用処理剤という）、特に炭素繊維の製造原料であるアク
リル系、レーヨン系、ピッチ系或はポリビニルアルコー
ル系繊維（以下プレカーサという）を焼成する際、該プ
レカーサに適用される処理剤に関する。
従来の炭素繊維の製造法としては、特公昭３７−４４０
５をはじめとして数多くの提案が為されているが一般に
炭素繊維は前記プレカーサを２００〜４００℃の空気、
酸化窒素などの酸化性ガス雰囲気中で加熱焼成して酸化
繊維に転換した後、約３００〜１７００℃の窒素、アル
ゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中でざらに高温で
加熱して炭化する方法によりえられており、そのすぐれ
た物性により多くの用途特に複合材料用として広く注目
されている。
５をはじめとして数多くの提案が為されているが一般に
炭素繊維は前記プレカーサを２００〜４００℃の空気、
酸化窒素などの酸化性ガス雰囲気中で加熱焼成して酸化
繊維に転換した後、約３００〜１７００℃の窒素、アル
ゴン、ヘリウム等の不活性ガス雰囲気中でざらに高温で
加熱して炭化する方法によりえられており、そのすぐれ
た物性により多くの用途特に複合材料用として広く注目
されている。
しかしながら、上記炭素繊維の工業的製法に於ては、前
記プレカーサを酸化繊維に転換する際、単繊維相互間に
融着が起ると、単に得られる炭素繊維の物性が低下する
だけでなく、毛羽、糸切れ等の発生原因となり、品質、
性能の一定した炭素繊維製品かえられなくなるという大
きな問題がある。
記プレカーサを酸化繊維に転換する際、単繊維相互間に
融着が起ると、単に得られる炭素繊維の物性が低下する
だけでなく、毛羽、糸切れ等の発生原因となり、品質、
性能の一定した炭素繊維製品かえられなくなるという大
きな問題がある。
そこで、このような単繊離間融着を防止するためにプレ
カーサを予め空気処理し、プレカーサを十分はぐしてか
ら焼成する方法、プレカーサに振動を与えて焼成する方
法などがあるがこれらの方法によって融着を十分に防止
せんとすると、糸切れ、毛羽の発生をもたらし融着防止
手段としては不完全である。
カーサを予め空気処理し、プレカーサを十分はぐしてか
ら焼成する方法、プレカーサに振動を与えて焼成する方
法などがあるがこれらの方法によって融着を十分に防止
せんとすると、糸切れ、毛羽の発生をもたらし融着防止
手段としては不完全である。
また酸化ガス雰囲気温度を下げ、酸化時間を長くするこ
とによって融着を防止することができるが、この方法は
生産性が低く、実験室的或は小規模生産においては採用
しえても工業的ではない。
とによって融着を防止することができるが、この方法は
生産性が低く、実験室的或は小規模生産においては採用
しえても工業的ではない。
本発明者らは、上記融着を起こさないプレカーサ、特に
アクリロニトリル系繊維について鋭意研究を進めた結果
、重合体組成或は紡糸、製糸条件の変更によってこの融
着を防止することは技術的に著しく困難であるが該アク
リロニトリル系繊維を特定の処理剤で処理することによ
り容易に融着を防止し得ることを見出し本発明をなすに
到ったのである。
アクリロニトリル系繊維について鋭意研究を進めた結果
、重合体組成或は紡糸、製糸条件の変更によってこの融
着を防止することは技術的に著しく困難であるが該アク
リロニトリル系繊維を特定の処理剤で処理することによ
り容易に融着を防止し得ることを見出し本発明をなすに
到ったのである。
本発明の目的とするところは前記プレカーサの加熱焼成
処理に於て単繊維相互の融着を防止する焼成用処理剤を
提供するにあり、他の目的は前記融着を防止することに
よってプレカーサの酸化繊維の転換を容易にし、高品質
、高性能の炭素繊維の生産性を大巾に向上せんとするに
ある。
処理に於て単繊維相互の融着を防止する焼成用処理剤を
提供するにあり、他の目的は前記融着を防止することに
よってプレカーサの酸化繊維の転換を容易にし、高品質
、高性能の炭素繊維の生産性を大巾に向上せんとするに
ある。
このような本発明の目的は２４０℃の加熱空気中で１時
間加熱した後の加熱減量が約５０重量％（以下ｗｔ％）
以下であり、かつ同条件下１６時間加熱後のタール化量
が約１０ｗｔ％以下であるポリブテンを主成分として含
有してなる焼成用処理剤によって達成することができる
。
間加熱した後の加熱減量が約５０重量％（以下ｗｔ％）
以下であり、かつ同条件下１６時間加熱後のタール化量
が約１０ｗｔ％以下であるポリブテンを主成分として含
有してなる焼成用処理剤によって達成することができる
。
本発明の焼成用処理剤の主成分であるポリブテンは２４
０℃の加熱空気中で１時間加熱した後の減量が約５０重
量％（以下％で表示する）以下、好ましくは３０％以下
であり、かつ同条件下で１６時間加熱した後のタール化
量が１０％以下、好ましくは５％以下であることが必要
である。
０℃の加熱空気中で１時間加熱した後の減量が約５０重
量％（以下％で表示する）以下、好ましくは３０％以下
であり、かつ同条件下で１６時間加熱した後のタール化
量が１０％以下、好ましくは５％以下であることが必要
である。
すなわち、２４０℃の加熱空気中で１時間加熱した後の
減量が５０％を越えるときは本発明の焼成用処理剤によ
ってプレカーサ表面が十分にカバーされなくなるため酸
化処理中の融着を防止することが難しくなるし、一方２
４０℃で１６時間加熱した後のタール化量が１０％を越
えると繊維表面に生成、付着するタール化物によって融
着が起こったり酸化炉又は炭化炉内の汚染が著しくなり
、操業時間を短かくすることになるので好ましくない。
減量が５０％を越えるときは本発明の焼成用処理剤によ
ってプレカーサ表面が十分にカバーされなくなるため酸
化処理中の融着を防止することが難しくなるし、一方２
４０℃で１６時間加熱した後のタール化量が１０％を越
えると繊維表面に生成、付着するタール化物によって融
着が起こったり酸化炉又は炭化炉内の汚染が著しくなり
、操業時間を短かくすることになるので好ましくない。
換言すれば本発明の焼成用処理剤はプレカーサの酸化初
期においては蒸発１分解することなく十分にプレカーサ
の表面を保護し、単繊維間の融着を防止すると同時に酸
化後期においては蒸発１分解して実質上タール化するこ
とが著しく少ないという特徴を有するのである。
期においては蒸発１分解することなく十分にプレカーサ
の表面を保護し、単繊維間の融着を防止すると同時に酸
化後期においては蒸発１分解して実質上タール化するこ
とが著しく少ないという特徴を有するのである。
本発明の焼成用処理剤の主成分であるポリブテンは溶剤
溶液、水分散液、エマルジョンなど各種の形態で使用で
きる。
溶液、水分散液、エマルジョンなど各種の形態で使用で
きる。
なおポリブテンの平均分子量としては少くとも２００、
好ましくは５００〜３０００である。
好ましくは５００〜３０００である。
また、これらの焼成用処理剤は単独で使用してもよいし
、他の繊維処理剤、たとえば紡糸油剤、仕上げ油剤など
製糸工程用の処理剤に配合して用いてもよく、特に限定
されるものでないが、好ましくは本発明の焼成用処理剤
の含有量が少なくとも３％好ましくは５〜５０％の濃度
になるように配合し、プレカーサに対する該処理剤の付
着量が少なくとも０．０５ｗｔ％になるようにするのが
よい。
、他の繊維処理剤、たとえば紡糸油剤、仕上げ油剤など
製糸工程用の処理剤に配合して用いてもよく、特に限定
されるものでないが、好ましくは本発明の焼成用処理剤
の含有量が少なくとも３％好ましくは５〜５０％の濃度
になるように配合し、プレカーサに対する該処理剤の付
着量が少なくとも０．０５ｗｔ％になるようにするのが
よい。
処理剤が施されるプレカーサとしては炭化可能なもので
あれば特に限定されないが好ましくはアクリロニトリル
（以下ＡＮと略す）系重合体がよく、特に少なくともＡ
Ｎを９０ｍｏ１％含有するＡＮ系重合体からなる繊維が
本発明の焼成用処理剤との親和性にすぐれ融着防止効果
がすぐれている。
あれば特に限定されないが好ましくはアクリロニトリル
（以下ＡＮと略す）系重合体がよく、特に少なくともＡ
Ｎを９０ｍｏ１％含有するＡＮ系重合体からなる繊維が
本発明の焼成用処理剤との親和性にすぐれ融着防止効果
がすぐれている。
処理方法としても浸漬法、スプレー法など慣用の手段で
よいが、処理時期としては本発明の焼成用処理剤がプレ
カーサから脱落するのを防止するために、たとえば湿式
紡糸法によるＡＮ系繊維を処理する際は仕上げ段階以降
で行なうのがよい。
よいが、処理時期としては本発明の焼成用処理剤がプレ
カーサから脱落するのを防止するために、たとえば湿式
紡糸法によるＡＮ系繊維を処理する際は仕上げ段階以降
で行なうのがよい。
勿論本発明の処理剤の繊維に対する付着や融着防止効果
を妨げる他処理剤がプレカーサに施されているときは、
予め繊維を洗滌したり、熱セットを行なって他の処理剤
を除去した後処理を施すのがよい。
を妨げる他処理剤がプレカーサに施されているときは、
予め繊維を洗滌したり、熱セットを行なって他の処理剤
を除去した後処理を施すのがよい。
本発明の焼成用処理剤は炭素繊維製造の酸化工程のよう
に高温での急激な加熱に対して抵抗力を有し、単繊維相
互の融着を防止するだけでなく、所定時間を経過し、繊
維の酸化が進行し、耐熱性を有するに到った段階では蒸
発９分解してタール化することが著しく少ない。
に高温での急激な加熱に対して抵抗力を有し、単繊維相
互の融着を防止するだけでなく、所定時間を経過し、繊
維の酸化が進行し、耐熱性を有するに到った段階では蒸
発９分解してタール化することが著しく少ない。
したがって融着に基因する毛羽、糸切れなどのトラブル
が減少し、品質、性能にすぐれた炭素繊維の製造を容易
にするだけでなく、酸化速度の増大を可能にするもので
その工業的価値は著しく大きい。
が減少し、品質、性能にすぐれた炭素繊維の製造を容易
にするだけでなく、酸化速度の増大を可能にするもので
その工業的価値は著しく大きい。
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
なお、実施例に於て加熱減量及びタール化量は次の測定
法により求められた値である。
法により求められた値である。
直径５ｃｍの蒸発皿に処理剤を１．００ｇ採取し、２４
０℃に加熱されたオーブン中に入れ、加熱前後の重量比
率を測定する。
０℃に加熱されたオーブン中に入れ、加熱前後の重量比
率を測定する。
実施例１．比較例１
公知のＡＮ系プレカーサに、溶油に２０重量％溶解させ
たポリブテンをプレカーサに対して１重量％付与し、２
４０℃のオーブン中でバッチ耐炎化した。
たポリブテンをプレカーサに対して１重量％付与し、２
４０℃のオーブン中でバッチ耐炎化した。
得られた耐炎化系の融着は第１表のとおりである。
実施例２．比較例２
実施例１のＡＮ系プレカーサを平均分子量９００のポリ
ブテン２０重量％を溶油に溶解させた溶液で処理し、繊
維に付着するポリブテンの量を０〜０．５重量％の範囲
で変えた５種のプレカーサを得た。
ブテン２０重量％を溶油に溶解させた溶液で処理し、繊
維に付着するポリブテンの量を０〜０．５重量％の範囲
で変えた５種のプレカーサを得た。
これらのプレカーサをそれぞれ常法に従って耐炎化およ
び炭化処理を行なった。
び炭化処理を行なった。
得られた耐炎糸、炭化糸の特性は第２表のとおりである
。
。
実施例３．比較例３
焼成用処理剤の効果の比較として低温、長時間耐炎化を
常法に従って実施し、しかるのち得られた耐炎糸を炭化
処理した。
常法に従って実施し、しかるのち得られた耐炎糸を炭化
処理した。
得られた耐炎糸・炭化糸の特性は第３表のとおりである
。
。
Claims (1)
- １２４０℃の加熱空気中で１時間加熱した後の加熱減量
が５０重量％以下でありかつ同条件下１６時間加熱後の
タール化量が１０重量％以下であるポリブテンを主成分
として含有してなる炭素繊維前駆体の焼成用処理剤。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13662177A JPS585287B2 (ja) | 1977-11-16 | 1977-11-16 | 炭素繊維前駆体の焼成用処理剤 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13662177A JPS585287B2 (ja) | 1977-11-16 | 1977-11-16 | 炭素繊維前駆体の焼成用処理剤 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5473999A JPS5473999A (en) | 1979-06-13 |
| JPS585287B2 true JPS585287B2 (ja) | 1983-01-29 |
Family
ID=15179576
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13662177A Expired JPS585287B2 (ja) | 1977-11-16 | 1977-11-16 | 炭素繊維前駆体の焼成用処理剤 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS585287B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060834A1 (ja) | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤組成物、炭素繊維前駆体アクリル繊維束及びその製造方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002095100A1 (en) * | 2001-05-24 | 2002-11-28 | Toray Industries, Inc. | Flame-resistant fiber material, carbon fiber material, graphite fiber material and method for production thereof |
-
1977
- 1977-11-16 JP JP13662177A patent/JPS585287B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009060834A1 (ja) | 2007-11-07 | 2009-05-14 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | 炭素繊維前駆体アクリル繊維用油剤組成物、炭素繊維前駆体アクリル繊維束及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5473999A (en) | 1979-06-13 |
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