JPS59204914A - 炭素繊維用アクリロニトリル系プレカ−サ−の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アクリロニトリル系繊維に対する油剤付着方
法を改良した油剤が均一に付着されており、経時的にも
、凝集現象を呈しないように油剤の付着処理のなされた
炭素繊維製造用アクリロニトリル系繊維の製造法に関す
るものである。

アクリロニトリル系繊維を原料とし、これを焼成するこ
とによって作られた炭素繊維は、高い強度と、弾性率を
有し、ゴルフクラブシャフト、釣竿、テニスラケットフ
レームなどのスポーツレジャー分野での利用ばかシでな
く、航空機用素材、車輛用素材をはじめとする工業用分
野での用途拡大が急速なものとなってきている。このよ
うな工業用途分野で、炭素繊維に要求される性能は、高
い性能を有することは勿論であるが、最も大切々ことは
、素材に対する信頼性、つまシ常に一定水準の性能を有
する素材であることである。

アクリロニトリル系繊維を原料として焼成し、炭素繊維
を製造する際には、焼成過程において、繊維トウを構成
する単繊維間の融着や、膠着現象が認められることも良
く知られておシ、このような不都合な現象を呈しないア
クリル系繊維を開発するだめの油剤の検討によシ、上述
した如き、不都合な現象を呈しないアクリル系繊維が得
られるようになってきてはいるが、これら、アクリル系
繊維用油剤として、好ましい油剤とされているエマルジ
ョン系油剤を用いた際には、未だ恒常的に上記不都合な
現象を呈しないアクリル系繊維を製造するには至ってい
ない。

そこで、このような油剤の処理方法として、油浴中にジ
ェット噴射ノズルを設けて、繊維トウ中へ強制的に油剤
の拡散を行わしめる方法や、水膨潤状態の繊維に油剤を
付着する方法の検討が進められているが未だ十分なもの
ではない。

そこで、本発明者等は、アクリル系繊維への油剤の均一
付着方法について検討した結果、繊維の油浴処理に際し
超音波処理する方法が極めて有効な方法であることを見
出し、本発明を完成した。

本発明の要旨とするところは、アクリロニトリルを、９
０重量係以上共重合したアクリロニトリル系重合体の溶
液を紡糸原液として紡糸し、洗浄延伸を行なった后、周
波数１０〜８０ｘｌｌｚの超音波処理を施した油浴中に
浸漬することによって、油浴処理することを特徴とする
炭素繊維製造用アクリロニトリル系繊維の製造法にある
。

本発明を実施するに際して用いるアクリロニトリル系重
合体は、アクリロニトリルの重合量が、９０重量％以上
であることが必要であり、アクリロニトリルの重合量が
９０重量−未満の共重合体からは、高い強度と弾性率を
有した炭素繊維製造用アクリル系繊維とすることはでき
ない。

上記アクリル系重合体を作るに際して用いる他の共重合
可能なビニルモノマーとしては、メチルメタクリレート
、メチルアクリレート、エチルメタクリレート又は、メ
タクリレート、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、アク
リル酸、メタクリル酸、イタコン酸、ビニルスルホン酸
、アリルスルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸、及び
、これら酸の塩類、アクリルアミド、メタクリルアミド
、メチロールアクリルアミド、又は、メタクリルアミド
などを挙げることができ、これらのコモノマーは、アク
リル系繊維に要求される性能に応じ、総量１０重量％以
下の範囲内で適宜組合せて共重合せしめればよい。

上記アクリル系共重合体を溶解し、紡糸原液を作るに際
して用いる溶剤として、ジメチルホルムアミド、ジメチ
ルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、γ−ブチロラ
クトン等の有機溶剤類、ロダンソーダ水溶液、塩化亜鉛
水溶液、硝酸等の無機溶剤等を用いることができる。

又、紡糸方法としては、乾式紡糸法、湿式紡糸法、乾−
湿式紡糸法等、種々の方法を採用することができる。

本発明を実施するに際して用いる油剤としては、脂肪酸
エステル（例えば、ステアリン酸メチノペオレイン酸メ
チル）高級アルコール（例えば、ラウリ°ルアルコール
、セチルアルコール）高級脂肪酸（例えば、パルミチン
酸、ステアリン酸）の如き、中性油類、硫酸エステル（
例えば、高級アルコ”硫酸エステル、ポリオキシエチレ
ンアルキル硫酸エステル）、スルホン酸（例エバ、スル
ホン化炭化水素、アルキルベンゼンスルホン酸）、燐酸
エステル（例えばアルキル燐酸エステル、ポリオキシエ
チレンアルキル燐酸エステル）の如きアニオン系界面活
性剤、エーテル誘導体（例えばポリオキシエチレンアル
キルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルアミン）、
エステル誘導体（例えば、ポリエチレングリコールアル
キルエステル、ソルビタンアルキルエステ／Ｌ／、グリ
セリンアルキルエステル）のようなノニオン系界面活性
剤、第三級カチオン（例えば、アルキルアミン酸中和物
、アルキルアシドアミン酸中和物）、第４級カチオン系
界面活性剤、パラフィン、鉱物油、等があり、これらを
単独又は、組合せて使用することができる。

又一般に、該油剤は、有機溶媒又は水に均一に溶解しあ
るいはエマルジョンの状態で付与される。

油剤の繊維に対する付着量は、一般に０．０５　ｗｔ％
好ましくは０２〜１．５ｗｔ％とする。

又、超音波付与の方法は、特別に規制されるものでない
が本発明の目的を達成する為には、周波数が１０〜３０
ｄｌｚの液中型、超音波発信器を用いて行なうのが好ま
しい。

本発明の方法によシ得た、アクリロニトリル系プレカー
サーは油剤の付着が極めて均一で、ｔｔ＋、かつ経時的
にも油剤のマイグレーションなどの不都合がないため、
その焼成段階に於ても、不都合な融着や膠着などの現象
を呈することなく、極めて高性能な炭素繊維とすること
ができる。

特に、本発明の効果は、油剤が水系のエマルジョンであ
る場合において顕著である。

又、この油浴槽に直接超音波を付与する以外に、該エマ
ルジョンを、調製する段階で、より均一に安定なエマル
ジョンをつくることを目的としても意味がある。

以下、実施例によシ本発明を更に詳細に説明する。

比較例 １、　水素懸濁重合により調製した組成がアクリロニト
リル９５ｗｔ％、アクリル酸メチル４　ｗｔ％。

及び、メタクリル酸１ｗｔ％からなるアクリロニトリル
系重合体を、ジメチルホルムアミドに溶解し、濾過、脱
泡して重合体濃度２４ｗｔ％の紡糸原液となしだ。

該紡糸原液を３０Ｃに保持されたＤ’ＭＩＩ＋’の水溶
液を凝固浴として、凝固浴液面上、５Ｂの位置にある紡
糸ノズルから一旦空気中に吐出し、次いで、該凝固浴に
導き凝固させたのち連続的に９８Ｃの熱水中で洗浄しな
がら６倍の延伸を適用した。

引き続き、シリコン系油剤のエマルジョン浴で一定に処
理しく滞在時間１．５５ｅｃ）、温度／１２０Ｃの乾燥
ロール上で乾燥して、単繊維デニール１．４’ｄｐｆ、
　２０　（１０フイラメントのアクリロニトリル系プレ
カーサートウを得た。

上記油剤の繊維に対する付着量はα７０ｗｔチであった
。

得られたプレカーサーを原料として、空気中２３０Ｃ〜
２６５Ｃの範囲で４０分耐炎化処理し、次いでＮ２気流
中６００〜１２００Ｃの範囲で熱処理して炭素繊維を調
製した。

−炭素繊維のストランド性能を第１表に示す。

第　　　１　　　表 ストランド性能は、Ｔｌ５Ｒ−７６０１によシ試長２０
０ｕ、試料１０本の平均値を求めた。

第１表から明らかなように、強度のバラツキが非常に大
きい。− この原因を、炭素繊維性能の解析によシ調べた結果ＯＦ
単繊維同志が融着しておシ、この融着点での破断が極め
て大きいことがわかった。

又、この融着現象は、上記耐炎化段階で、すでに起って
いることも判明した。

実施例Ｉ 比較例と同様に紡糸延伸して製造したアクリル繊維に油
浴処理するにあたシ、液中型超音波発信機を用いて周波
数１５山の超音波を付与しながら行なってプレカーサー
トウを得た。

得られたプレカーサーの油剤付着量は、０．７３チであ
った。

本、プレカーサーから、同様に焼成して得られたＣＦ（
Ｂ）の、ストランド性能を第２表に示す。

第　　　２　　　表 平均強度の向上と、バラツキの減少効果が著しいことが
わかった。

実施例■ 比段例と同様の重合体を用いて、ジメチルアセトアミド
に溶解して、紡糸原液を調製しジメチルアセトアミド水
溶液を、凝固剤として湿式紡糸を行ない洗浄及び延伸を
施した后、実施例１と同様の超音波の適用布シと無い場
合について油剤処理を行ない、乾燥して、それぞれ、単
繊維デニール１、４　ｅＬｐｆ、フィラメント数１００
００のプレカーサートウを製造した。

これらを同様の方法で焼成してＣＦトウとして、そのス
トランド性能を求めたところ、第３表のようになった。

第　　　３　　　表 特許出願人　三菱レイヨン株式会社 代理人　弁理士　　１）村　武　敏

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）９０ｖル係以上のアクリロニトリルを含有するア
   クリロニトリル系重合体を紡糸し、洗浄及び、延伸を行
   なった后、油浴に浸漬処理するに際し、核油浴に周波数
   １０〜３０市の範囲の超音波を伺与しながら行なうこと
   を特徴とする炭素繊維用、アクリロニトリル系プレカー
   サーの製造法。
2. （２）該油剤が水系エマルジョンであることを特徴とす
   る特許請求の範囲第一項記載の炭素繊維用アクリロニト
   リル系プレカーサーの製造法・