JPS5929684B2 - 炭素繊維の連続糸条からなる繊維束の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維連続糸条からなる繊維束の製造法、特
に炭素化可能な有機重合体糸条をその幅方向に横糸で結
束せしめてスダレ状となした後、焼成し、得られた炭素
繊維のスダレ状構造物にあって、該横糸が実質的に残留
していないような状態となす炭素繊維束の製造法に関す
る。

従来、炭素繊維を連続的に大量に生産する方法としては
炭素化可能な繊維糸条を平行に配ダルて帯状物となし、
この帯状物を焼成する方法が提案されているが、かかる
糸条を単に帯状に配列したものを焼成する場合には、炉
内、特に耐炎化工程において糸条を構成する単繊維の切
断による手羽の発生もしくは糸切れが起り易く、得られ
る炭素繊維の品質を低下させるだけでなくその生産性を
著しく低下させるため工業的生産の大きな障害になって
いる。

つまり毛羽もしくは糸切れ端末が炉内のローラに巻き付
いたり、あるいは炉内の隣接糸条に絡んで堆積し、隣接
糸条の毛羽又は糸切れを誘起し、連続的焼成を中断せざ
るを得なくならしめるのである。

これらの欠点を解消するため、本発明者らの鋭意研究に
より、前記帯状物を横糸でスダレ状に絡合した帯状構造
物として焼成すれば前記トラブルがほとんど解消される
ことを見出したが、その際炭素化した帯状物中に横糸が
残存すると帯状物の分繊がうまくできないだけでなく、
得られる炭素繊維帯状物の製品加工ができないなど実際
上炭素繊維としての用途を制限されることが判明し、さ
らに研究を進めた結果、本発明をなすに到ったものであ
る。

すなわち、本発明の目的とするところは前記スダレ状帯
状構造物からなる炭素繊維束について、該繊維束中の炭
化した横糸を実質的に除去せしめ、これによって品質、
性能の点で従来公知の炭素繊維に比べて遜色がなく、シ
ート状または帯状の形態あるいはトウ又は繊維束形態等
、いずれの形態でも使用可能な加工性にすぐれた炭素繊
維束を提供せんとするにある。

かかる本発明の目的は、炭素化可能な連続繊維糸条が横
糸によって連結されたスダレ状帯状構造物を焼成した後
、該スダレ状帯状構造物を溝付ロールに通し、該スダレ
状帯状構造物中の横糸を切断又は破壊せしめることを特
徴とする炭素繊維連続糸条からなる繊維束の製造法によ
って達成できる。

本発明において、炭素化可能な有機重合体繊維糸条をそ
の幅方向に横糸で結束せしめたスダレ状帯状構造物（以
下、単にスダレ状帯状物という）とは、たとえば第１図
における１のように連続フィラメント状の炭素化可能な
有機重合体糸条が横糸２によって連結された帯状乃至シ
ート状の構造を有するものをいう。

本発明におけるスダレ状帯状物は隣接する糸条のピッチ
間隔が次式で示される数値範囲を満足するのが好ましい
。

但し上式中Ｐ：糸条と糸条との間のピッ刊ｍ→Ｄ：糸条
１本のトークルデニール すなわち、スダレ状帯状物はピッチ間隔Ｐが上式で示さ
れる値よりも小さくなると各糸条を横糸で結束してスダ
レ状帯状物にすることが難しく、かつ焼成中の糸切れ又
は毛羽発生防止に十分な効果が得られないので好ましく
ない。

また、該糸条１本のトークルデニールＤは単繊維繊度に
もよるが、少なくとも３００デニ一ル以上がよく、３０
０デニ一ル未満ではスダレ状帯状物の作製が繁雑であり
、また大量焼成のメリットが小さくなる。

かかるスダレ状帯状物は複数本の糸条を所定の間隔で平
行、かつ帯状に引き揃えて配列し、この配列された糸条
を横糸で連結すればよい。

また、横糸としては焼成前は前記スダレ状帯状物の形態
を十分に保持する程度の強力を有しかつ焼成により炭化
されるものであればよく、特に限定されるものではない
。

たとえば綿、レーヨン、ポリビニルアルコール系繊維な
どがよい。

かくして得られるスダレ状帯状物は公知の焼成工程及び
条件下で耐炎化した後、炭化、場合によっては更に黒鉛
化されるが、焼成後のスダレ状帯状物中の前記横糸（焼
成されている）を除去するには特定の手段を適用するこ
とによって初めて可能となり、任意の手段を以っては得
られる炭素繊維が損傷を受け、毛羽や糸切れ等を発生し
たり、また効率良く除去することが難しく、実質的完全
に横糸が除去された良好な炭素繊維束は得られない。

以下、本発明に係る炭素繊維束の製造法について第２図
を参照しながら具体的に説明する。

すなわち、第２図は本発明の炭素繊維連続糸条からなる
繊維束の製造に用いられる横糸除去装置の一実施例を示
す斜視図であって、１はスダレ状帯状物、２は横糸、３
，４および５はそれぞれローラ、６は除去された横糸２
の捕集装置を示す。

ローラ４には刃７と溝８が設けられ、溝８にはスダレ状
帯状物を構成する糸条が束として通過し易いように設計
されている。

図において耐炎化工程で焼成されたスダレ状帯状物１は
回転するローラ３．４および５によって移送され、移送
中溝付きローラ４に到達したスダレ状帯状物１は溝付き
ローラ４の刃７で切断又は破壊され、切断又は破壊され
た横糸２は捕集装置６に落下し、捕集される。

横糸２が除去された帯状物はそのまま、あるいは適宜の
太さの繊維束に分離して次の炭素化工程に送られる′二 、／ この場合、溝付きローラ４上においては耐炎化さ五た糸
条には実質的な張力は加わらないが横糸２は張力が加わ
るように帯状物１全体の張力および溝付きローラ４の溝
の深さを実質的にコントロールするのがよく、かつ横糸
２を実質的完全に除去するために捕集装置６には吸引式
捕集具（図示せず）を設けるのがよい。

なお、第２図で示される横糸除去装置は耐炎化工程以降
に設ける必要があることは当然である。

かくして得られる炭素繊維束には横糸２が実質的に存在
せず、しかも糸切れ、毛羽等がなく、従来公知の炭素繊
維と同等もしくはそれ以上の物性を有しており、繊維束
あるいはトウ形態としての用途及び帯状物又はシート状
物としての用途等、いずれの用途にも直ちに使用可能で
あり、製品への加工性において著しくすぐれている。

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。

実施例 １ アクリロニトリル系繊維フィラメントを集束して単繊維
本数が３，０００本の糸条となし、この糸条を４ｖａｎ
間隔（Ｐ）で配夕１ルて帯状物を作製した。

次いで該帯状物を綿ミシン糸を用いて環縫いミシンで３
０（１１７７１！の横糸間隔に縫製し、該帯状物を構成
する糸条を連結してスダレ状帯状物１とした。

得られた前記帯状物１を複数のローラを有する耐炎化炉
において２２０〜２７０°Ｃの加熱空気中で焼成した後
、第２図に示す横糸除去装置に通し、炭化した綿ミシン
糸を切断除去し巻き取った。

このようにして前記スダレ状帯状物１を３０日間連続的
に焼成したが、得られた耐炎化糸には横糸２の炭化した
綿ミシン糸が約１．５％残存しているにすぎず、はとん
ど完全に除去されており、糸切れ、毛羽の発生等も認め
られなかった。

また該耐炎化糸を常法により炭化焼成処理を行なったと
ころ、強度２８０ Ｋ？／ｒｎ４、弾性率２３．５ｔｏ
ｎ／−の炭素繊維が得られ、横糸２として用いた綿ミシ
ン糸の残留による炭素繊維の品質、性能面の変化はない
ことが判明した。

比較例 １ 実施例１において環縫いミシンで縫製しないでアクリル
系繊維フィラメントを単に集束配列したところ耐炎化中
に糸切れが多発し、安定した焼成作業は困難であった。

比較例 ２ 実施例１において耐炎化後のスダレ状帯状物を第２図に
示す横糸除去装置に通さないで巻き取り、巻き取った該
帯状物から炭化した綿ミシン糸を除去しようとしたが、
手作業では繁雑で著しく長時間の労力を要し、また耐炎
化糸を損傷することなく炭化したミシン糸を除去するこ
とは困難であり、例えば一旦巻き取った耐炎化糸を第２
図の横糸除去装置に通す場合が比較的容易であるが、２
工程にわたるので繁雑である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における炭素化可能な有機重合体繊維束
をその幅方向に横糸で結束したスダレ状帯状構造物の一
例を示す斜視図、第２図は本発明の炭素繊維連続糸条か
らなる繊維束の製造に用いられる横糸除去装置の一例を
示す斜視図である。 符号の説明、１：焼成されたスダレ状帯状物、２：横糸
、３，４，５：ローラ、６：横糸捕集装置、７：ローラ
の刃、８：ローラの溝。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炭素化可能な連続繊維糸条が横糸によって連結され
   たスダレ状帯状構造物を焼成した後、該スダレ状帯状構
   造物を溝付ロールに通し、該スダレ状帯状構造物中の横
   糸を切断又は破壊せしめることを特徴とする炭素繊維連
   続糸条からなる繊維束の製造法。