JPS5953719A - 炭素繊維の製造法 - 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】 本発明は炭素繊維、又は黒鉛繊維の製造法、さらに詳し
くは生産性に優れた炭素繊維、又は黒鉛繊維の製造法に
関する。

炭素繊維（以下黒鉛繊維を含むものとする）は軽量、且
つ高剛性であり、この特性を生がしてレジャー、スポー
ツ用品、特に最近は航空機。

機械部品等の構造利料への利用が拡大しているか、高価
でよ）ることか難点である。これは炭素繊維の生産性が
他の有機合成繊維と比較して極４に低いことに起因して
いる。

炭素繊維の生産性をあげるために処理４′Ｉ！！ニー数
を増して焼成することが行なわれろ。しかし熱処理を実
施する炭素化炉は通常１０００℃以上の高温となるため
に、炉自体の構造的な強度上、およびヒータの強度上、
その大きさには限界がある。

一方、炭素繊維を製造するにあたっては糸道を規制する
ことが必要であり通常、有付きガイドロールを使用する
ことが多いが、処理Ｕ数を増すためにロールの溝ピッチ
を狭くすることには機械加工上限界がある。このため、
？７＋７伺きガイドロールを使用して処理ｄ数の増加を
図るには単一のローラ溝に複数の糸条を通すことが必要
である。この場合に問題となるのは、奉伺角をもって複
数の糸条が単一のローラ溝を通る時に強（ローラ中心に
押しつけられるために、各糸条中の単糸が相互に絡み合
い、最終的にワインダーに巻取るために分糸するときに
、単糸切れ。

毛羽の発生、糸の損傷等による外観および性能低下を招
くことである。

不発開基らは前記の如き問題を解決するために鋭意検討
を実施した結果、外観および性能低下を招くことなく、
生産性に優れた炭素繊維の製造法を見出し、本発明に至
った。

本発明の要旨とするところは、溝利きローラによって糸
道を規制して炭素繊維を製造する方法において、炭素化
炉の前後に一対の前句きローラ（第−満利きローラ）を
設け、さらに、炭素化炉と第−崩付きローラ間に、別の
一対の溝側ローラ（第二溝利きローラ）を第−前句きロ
ーラ間に張られた糸の巻付角が実質零となるように設け
、第−ｎｌｔ付きローラの合溝に配した糸条を複数合わ
せて第二溝付きローラの合溝に配することにより、炭素
化炉を通る第二溝イ」きローラ間の糸条群の巾を狭くす
ること、および炭素化炉出側に設けた第−前句きローラ
上で水により糸条を湿潤させることよりなる炭素繊維の
製造法である。

ここでローラへの糸の奉伺は角は第１図に示すように、
糸条とローラの接点とローラの中心を結ぶ二本の半径が
なす角θとする。第１図において１はローラ、２は糸条
を示ず。

以下、本発明を図に基いて説明する。第２図は本発明の
実施態様例を示す平面図、第３図は同実施態様例の側面
図を示す。

炭素化炉、又は、黒鉛化炉５（以下炭素化炉は黒鉛化炉
を含むものとする）の前後に一対の前句きローラ１，２
（第一溝付きローラと呼ふ）を設け、さらに炭素化炉と
第一溝付きローラ間に、別の一対の溝付きローラ３，４
（第二溝利きローラと（１；ｐぷ）を第一溝付きローラ
１，２間に張った糸条６の巻付は角が実質零となるよう
に設ける。第二溝利きローラ３，４は糸条６とその溝部
において接触し、その外周が糸条６の走行速度と同一速
度で回転することが毛１の発生、糸の損傷を防止する上
で必要であり、このために第二溝付きローラ３，４への
若干の糸の巻付は角をもたせることは差しつかえないが
、０．５°以下に抑えることが望ましい。

第一溝付きローラ１，２の合溝に配した糸条を複数合わ
せて第二溝付きローラ３，４の合溝に配することにより
、炭素化炉５を通る第二溝利きローラ３，４間の糸条群
のｄ］を狭くする。

本発明方法によれば複数の糸条がローラの単一溝を通る
ときに実質的にローラへの巻付は角をもたないために糸
条がローラ面に強く押しつけられることがなく、複数の
糸条を合糸したときの単糸の絡み合いが起らない。

炭素化炉を出た糸条６は第二溝付きローラ３を通過した
後分糸し、炭素化炉出側に設けた第ＴＦｔ　（”ｊきロ
ーラ１上で水により湿潤する。湿潤方法としては、特に
制限はないが第一溝付ローラ１の土部に設けた多孔パイ
プ７かもの水の１貧霧方法が好しい。数千から数万本の
単糸より構成される糸条中には、通常、一部の単糸がた
るんだ状態がみられることがある。このような一部たる
みを有するような糸条を複数合糸した後、分糸する場合
、たるんだ一部の単糸が溝を越えて別の糸条へまぎれ込
み、分糸が完全に行えない場合がある。しかるに本発明
方法により、分糸するローラ上で糸条を水により湿潤す
ることより、糸条の収束性が向上し、完全なる分糸が可
能となる。

かくして本発明方法によれば、糸の外観、性能の低下を
伴うことな（飛躍的に炭素繊維の生並性を高めることが
可能となる。以下実施例に基いて説明する。

実施例１゜ ポリアクリロニ）　ＩＪル糸繊維（単糸テニール１５、
フィラメント数６０００　）を空気中２５０℃で耐炎化
処理した後、８２図に示す炭素化装置系を用い、窒素雰
囲気中１２００℃で連続的に炭素化した。第二溝利きロ
ーラ３，４への糸条６の巻付け角を０１°とし、このロ
ーラの合溝へ各々３条の糸条を配した。第一の溝付きロ
ーラ１の上部に設けた多孔パイプ７かも純水を散布し、
糸条を湿潤した。運転中、第一溝付きローラ１上での分
糸は順調に行なわＡ上、糸の外観も極めて良好であった
。得られた炭素繊維にエポキシ樹脂を含浸硬化後、試技
２００　ｍｙｎで引張り試験を行ったところ、強度３８
５　Ｋ９　／　ｍＡ　、弾性率２４．７　ｔ　／　ｍＡ
であった。比較のために第二ｌ′ｈ伺きローラ３゜４の
合溝に一条づつを辿して、他は上記方法と全く同様にし
て炭素化を行い、得られた炭素繊維の性能をＪ′Ｙ価し
たところ、強度３８６　Ｋ９　／　ｍＡ　。

弾性率２４．６１／−でル）った。この結果から本発明
方法によって得られる炭素繊組は性能の低下がないこと
かわかった。

実施例２ 第二渦伺きローラ３，４の合溝に５条づつ通し、他は実
施例１と同様にして炭素化した。得られた炭素繊維の引
張り強度は３８１　Ｋ９７　ｍＡ　、引張り弾性率は２
４．６　ｔ／ｍ、ａであった。得られた炭素繊維の外観
は良好であり、実施例１の比較実験の結果と比較して性
能の低下は認められなかった。

実施例３ ポリアクリロニトリル系繊糺（単糸テニール１５、フィ
ラメント数６０００　）を耐炎化処理後、窒素雰囲気中
１２００℃で炭素化した後、第２図において５を黒鉛化
炉とした装置系を用い、アルコン雰囲気中２４００℃で
黒鉛化した。第二溝側ローラ３，４への糸条６の巻付は
角を０．１°とし、このローラの各溝へ、各々３条の糸
条を配した。

第−藺伺ローラ１の上部に潴げた多孔パイプ７かも純水
を散布し、糸条を湿潤した。運転中、第−薄付きローラ
１」−での分子は順調に行なわれ、糸の外観も良好であ
った。イ４Ｉられた黒＞ｉｉ織繊維エポキシ樹脂を含浸
硬化後、試技２００　ｍｍで引張り試験を行ったところ
、強度２７９　ｈｑ　／　ｍＡ　。

弾性率３６．９ｔ／ｍＡであった。比較のために第二溝
付きローラ３，４の合溝に一条づつを辿して、他は」−
記方法と全く同様にして黒鉛化を行（・、得られた黒鉛
繊維の性能を評価したところ、強度２７０　Ｋｆ　／　
ｍＡ　、弾性率３７．Ｏ１／−であった。この結果から
本発明方法によって得られる黒鉛繊維は性能の低下がな
いことがわかった。

比較例１゜ 実施例１において第二溝付きローラ３，４への糸条６の
巻付は角を９０°とし、多孔パイプ７からの純水の散布
を行なわなかった他は、実施例１ど同様にして炭素化を
行った。運転中、第一溝付きローラ１で糸条中の一部が
隣の溝にまぎれ込むことが頻発した。得られた炭素繊維
は毛羽、単糸切れが多く引張り試験を行ったところ強度
３５５　Ｋｆ　／　ｍＡ　、弾性率２４．５ｔ／−と特
に強度の劣るものであった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明において用いたローラへの糸条の巻付は
角の定義を示す。 １・・ローラ　　　　　２・・・糸条 第２図は本発明に基づ〈実施態様例の平面図。 第３図は同じく側面図を示す。 １・・第一溝付きローラ　５・・・炭素化炉又は黒鉛化
炉２・・・第一溝付きローラ　６・・糸条３・・・第二
溝付きローラ　７　・水噴霧用多孔パイプ４・・第二溝
付きロ−ラ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 溝利きローラによって糸道を規１１１１　Ｌ、て炭素繊
   維を製造する方法において、炭素化炉の前後に一対の溝
   付きローラ（第一溝付きローラ）を設け、さらに炭素化
   炉と第一溝付きローラ間に、別の一対の溝付ローラ（第
   二溝付ローラ）を第−溝伺ローラ間に張られた糸の巻イ
   」け角が実質零となるように設け、第一溝付きローラの
   谷溝に配した糸条を複数合わせて第二溝付きローラの谷
   溝に配することにより、炭素化炉を通る第二溝伺きロー
   ラ間の糸条群の巾を狭くすること。 および炭素化炉出１１４１ＩＫ設けた第−溝利きローラ
   上で水により糸条を湿潤させることよりなる炭素繊維の
   製造法。