JPS5966518A - 黒鉛繊維の製造法 - 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、アクリロニトリル・系炭拳繊・′帷又は黒鉛
繊維を連続的に１１るに当り、耐炎繊維又は炭素繊維に
特定化学物質を特定量イ１＠ざぜて、集束性を良好にし
繊維束に発生ずる毛羽Δ″ｌちを防止Ｊるとともに膠着
をＶＲ繊し表面損傷を防止して高性能の炭素繊維又は黒
鉛繊維を”Ａ’ｒ告する方法にＩ！ｌ覆る。更に詳述す
ると、本発明は、炭素、化・炉、黒鉛化炉で堆積してく
る毛羽や繊随屑を減少さけて糸道の狭窄を防いで通過づ
″る繊維束の毛羽発生を抑え、また炉に至るまＣのがイ
ド口―う、、二での毛羽ｌち、巻イ」を防止し、更に加
え延、耐炎化工程で惹起した膠着をＦｌｉ繊、し、また
ローラー、ガイド通過時に惹起づる耐炎械肩「、炭素繊
維の表面損傷を防止して高性能の炭素繊維又は黒鉛繊維
を製造する方法である。・一般に、炭素繊維又は黒鉛繊
維を製造するには、アクリロニトリル系繊維束を酸化性
雰囲気巾約２６０℃で耐炎化して耐炎繊維どして次いて
゛不活性雰囲気中約１３００℃で炭素化して炭素繊維と
なし、更にこれを不活性雰囲気巾約２４０　Ｑ　℃で黒
鉛化して黒鉛繊維とづる。

どこｔで、かかる製造法を連続ｊへけりる場、命。

には幾多の１夷術的問題が起る。うな、１〕ら、品炭□
累化１１４又は黒鉛化１１．１に炉内に毛羽、械帷、屑
が、堆　□、。

積し炉内の糸道が堆積、物によってｙ＊窄され、これが
原因どなって通過繊維束に毛羽（“ｌらを生じ、また通
過する１コーラ−ガイドによ−）（“（、）繊＃（１束
に毛羽立らを起ター。■アクリ′Ｌにトリルから耐炎繊
組を冑る耐炎化工程で１よ綴紐同志の膠層が成程度は避
Ｕられないが、膠？゛ｉの程度が大きい場合解繊しない
と炭凛化しＣ１（１られる炭素１１ｉ紐の強度が低下し
、画性ＯＬの炭素繊維は１りられない。■耐炎繊組を炭
素化炉１！ｊに２段炭素化炉にて熱処理して炭素ｍ組゛
にＪ゛る場合、繊軒１は多数の１−Ｊ−ラー、押えロー
ラーガーｒドを通過Ｖねばならり゛、このどき成程度の
表面損傷が通常速けられないが、表面損傷があるとそれ
た゛け炭素繊維の強度が低下し、高性能の炭素繊肘自Ｊ
得られない。同様なことは黒鉛化■稈についてもみられ
、やはり画性ＯＬの黒鉛繊維ｉＪ．　ｔ！７られない。

、、′！光Ｉｆｊ　４；Ｊ．・炭素繊Ｎ．　３Ｚ　Ｃ３
　ｆＦＡ　６１７　Ｎｕ　ＩＩｌ．’　（１）　Ｉ！ｊ
．　ａ　ｌ：　６３　１Ｊ′□るこれら問題を一挙に解
決し高品質、高性能の炭□素ｍ車１：Ｑは黒鉛■［を１
１）るものである。

すなわち、本発明は、被処理繊維束を炭素化炉又は黒鉛
化炉に供給し連続的に熱処理し−（アクリロニトリル系
炭素繊維又は黒鉛繊維を製造づ−るに当り、被処理繊維
束に予めポリ土ブ用ノンオキザイド分子嶽１０万以上の
もの、メチルコニ−チル化、エチルニーデル化又はヒト
にｊキシＪデルエーテル化されたセルロース又はく及び
）ポリビニルメチルニーデルを水）（ｌ液にでイ・１着
さμ゛、その際イ」着開を被処理繊維束がｆｊｌ炎繊維
末であるとぎ０．０１〜０．５％（重バ１〉、炭素繊維
束であるとき０．１〜５％．、（　重ｌｉｔ　）となし
、次いで２５０℃以下の温度にて乾燥し、その後＃す：
ｊ．記熱処理を行う炭素繊維又は興鉛線組の製造法であ
る。

本発明によると、炭素化炉又は黒≦（）他炉にお（プる
Ｊ＃積物を顕著に減少ざＵるどともに、得られた炭素繊
維又は黒鉛ｍ紐の毛羽を顕著に減少させることができる
。また、耐炎化工程で膠着度の炭素繊維、黒！Ｊ４１繊
維を得ることができる。

本発明にｄ３いて被処理繊維束の１１１央楳層１束（よ
アクリロ二＋θル系１１ｉ紺束から１０．　ｒ）ｉする
。ｊ７クリロニ１ヘリル系繊維とは、その重合体成分中
にアクリロニトリル成分を少なくと６１）（口ｒＩＩＴ
１％以上含み、共重合体成分として通常アクリにＩニト
リルと」を重゛合用ビニル系化合物を（）−・１　０　
ｉ１’ｉｆｆｉ′％含む小合体又ｔ，を共重合□体Ｊ：
　’）　＜’する繊Ｉ１１で・ある。

繊ｉｆｆ束としては単繊Ｒ１（繊度０　、　６−１，　
！ｉデニールのフィラメンｌ、１ｏｏ〜３０，０００本
構成の６のが通常用い”られる。

被処即繊ＩＩＩ東で・あ番耐炎繊ｈ（ｉ束又（ま炭素繊
維束に（」ｔ’ｔさぜる化学物質（以下「集１ｊ剤」と
い−ッ）１は分子１バ買）乃以上のポリエヂレンオキ→
ノイド（ＰＥＯ）であり、好ましくは、分子量１０万〜
４８０万、狛に好ましくは１０万〜１１０万のＰ［Ｏで
ある。分子用が１０万未満のとぎ（。Ｌ粘４１が但く毛
羽防止等の効果が十分に１！７られろ゛い。１〕１ヨＯ
の場合分子司が１１０万を超えると低ｍ度（゛も粘性が
高くなる傾向がある。この場合、アｔ？Ｉ・ン、メタノ
ール、エタノール秀を加えることもできる。

その他の集束剤どじではメブール１ーゲル化、エチルニ
ーデル化又は、とドロキシエチルニーデル化されたセル
ロースであっで、例えばメブルゼルロース、エチルセル
ロース、ヒドギ１」キシメヂルヒル［１−ス、ヒドロ：
Ｖシニ［チルセルースである。また、沖（の集束剤（３
１ポリビニルメチルエーテルである。

前記集束剤【よ１種又は２種以上使用りることができる
。

これらの集束剤を水性液として被処理繊η１１東に付着
させる。通常、集束剤をｉｑ／Ｒ〜２０１Ｊ　、、／’
ｇの水溶液どして使用りる！溶媒としくは、水単独又は
水とアセトン、メタノール、エタノール等どの混合溶媒
が使用される。混合溶媒の使用は、水単独溶媒使用では
、溶液粘度が高く使用しｔｕりなるどきに右動である。

溶液）ｌｉ！ｉ度が高クイ【るどス］〜ランド相：互が
粘着Ｉツヤ）す゛く、乾′燥後毛羽立ちの原因どなる′
。

混合溶媒を使用づる場合、台別溶媒を４０〜８０％含む
水溶液で使用される。

丈束剤アイ」着ｉｎは、被処理１（［、束が耐炎繊維束
であるどぎ０．０１〜（）、５％（ｆ、［２ｆｆｉ　）
であることが必要である。０，０１％（重量）ＪＬ、Ｔ
−は毛羽抑え笠の効果があがらず、Ｏ，！１９６（ｊｌ
ｊｆ？！　）を超えるとス１〜ランド相豆の叶シつき及
赫炭素化後の１１２着を起す。好ましい範囲は０．１〜
０．３％（：ｉＵ　ｆｆ）　）である。

被処理繊維束が炭素繊維束であるどきは０．１〜５％（
重量）であることが必要である。０．１９６（重ｆｆ１
．　）未ｉ？！で（３１毛羽抑え効果が１分でなく、５
％（Ｗｆｆｉ）を超えるとス］−ランド相２７のひっつ
ぎ等のため毛羽がかえって増加しｌζすηる。

’）ｆ　マＬ／　イ（５’［ＪＩｌ　４Ｊ　Ｏ，５〜２
’％　（１ＴｉＬＩｉ　）　’（’ある。

通常被処理繊組−束に集束剤水性液６・ｆ＝Ｊるさｌ−
るには、繊維束を水性液中に浸漬通過させる、又は、繊
維束に水性液をスプレーＬ　、？’ｉ　Ｌ　＜はローラ
ー接触さぼるなど任意のｆｊ法、で行う。集束剤水、性
液、を耐炎繊維、束：に付着さビるには、上記いずれの
ｈ法ににるにμＪ１、（Ｊ　ｔ’ｉ後に押え１：１−ラ
ニーで、絞、り乾燥する。のがにい。それというのも、
集・、束剤水Ｕ液を個危さぽ耐炎れ冒１１の表面損１易
を防止しつつ・押えローラーで絞り、耐炎化工程で生じ
た膠：首を解繊して楳組東、の絞り後の水分率を下ライ
ベースで４５〜程度の状態で乾燥Ｊるど□乾燥時のスト
ランド相、互のひっつさがなく乾燥を行うことができる
からである。

集束剤をイＪ’　Ｆ’ｉ　’ｔ：＞　ｔ！　７．：後、
２５０°ＣＪＸ　−ｒ　〕＞Ｆ＋Ａ　＋ｎ　−ｃ乾燥す
る。乾燥せずに炭素化炉又は黒≦１１化炉に導入覆ると
、製品繊維の強度が低下りる。また、２５０℃を超えた
温度で・乾燥覆ると、繊維束に、肋着が生じ製品繊維の
性能供十が起る。

集束剤の付着及び乾燥は炭素化・処理又は黒♀１）化ｌ
　：ｊｉｐされるス１〜ランドの状態のに　：ｌ、ｒ　
ｆｊうのがよい。合糸、かぜの状態、がヒ又は・ボビン
に巻・取られた状態で行うどスト−ランド相−Ｕが接着
して不都合である。

耐炎繊維と炭素繊維について集束剤ｆｊ着ｍ及び乾燥記
度初影響を下記の第１表及び第２表に承り。

第′１．表　　　　・ 、　　　　　　　′ 〈注）集束剤：分子ω１０〜１１０万のポリ■ヂレンＡ
キザイド 乾燥温度：１３０℃、＊二本発明の範囲外第　　２　　
Ｓ （注・）愚束剤二分子１１０〜１１０万のテ（リエゲレ
′：　　ンオキザイド　　　　、。

□ 集束剤イ」着ｍ：耐炎楳肩（にはＱ　、：　１ｉ１’ｌ
量％炭素４１　ＩＣには　１．呻」％ 、、１３、Ａえ１．１４アゎ１，１３□、Ｖ：＞　Ｎ２
　＋。ｊ　７Ｊ−１，＜）□８１ゎ１３比較例を示づ。

実施例１ ０．９デニールの６０００フイラメントよりなるアクリ
ロニトリル繊維束１０本を酸化性雰囲気中２５０℃の温
度（・耐炎化処理し□、１υられ１．：薊炎絨頼束を後
記第３表記載の集束剤の２ｇ／′ν水溶液に浸漬し、加
圧押えゴムローラーで絞）だ後約１３０℃の温度で乾燥
し窒素気流中１４００”Ｃの疾素他炉で炭素化した。次
いで表面処理、水洗、乾燥、樹脂イ」着を行った後、乾
燥機出口側のカイトにたまった毛羽ｆｒ３を測定した。

また、巻取った製品の毛羽数、膠着数、強度、弾性率、
伸度を測定した。ぞの結果は第３表に承り通りであった
。

なお、製品の毛羽数、ｊ１着数は下記の方法で測定した
。

〔毛羽数測定法〕

６０００フィラメント・ス１〜ランド’ｂ−Ｊ’　Ｉ！
ｌ〜ンに浸漬してサイジング剤を溶解除去し１５後、約
１．５０１の長さに張りわたし、アセｈ・ンＪすｉｌ乾
し、次いで）Ｘ風して開ＩＧ　ｔ、突出した毛羽＊　！
ｉ１ｍの間について数える。

〔膠着数測定法〕

６０００フイラメント・ストランドを：Ｉ　＋ｎ　ｍの
長さに切断し、アｔ？ｌ・ン中に投入し超？：Ｓ’　Ｉ
Ｉ！洗浄を行つでサイジング剤を溶解除去した後、顕微
鏡により６．３倍率下で太い膠着糸を数え、る。

第　　３　　表 く注）ＰＥＯ：ポリエチレンオキリイドＭＣ：メヂルセ
ルロース １−Ｉ　Ｍ　Ｃ：ヒドｌコキシメチルピルロースＩ）Ｖ
ＭＥ：ボリビニルメヂルコニーテル実施例２ 集束剤としてメチルセルロースの２ｕ／ρ水溶液を使用
して上記第４・表記載の乾ｆ■条イ′１を採用した以夕
Ｌ　ｊｅｔ、実施例１とｉ様にし、、−〇炭素４１　Ｍ
Ｅを製造した。製品の毛羽数等の測定鯖宋は第４表に示
り通りχあった。

第４表 （注）　イ＝Ｊ［ｍ：　　　ｏ、ｏｇ　　重量　％実施
例３ ６０００フイラメントの炭素繊紺束に前記第３表記載の
各種集束剤をアセ１〜ン／水：　７０／３０の混合溶媒
を使い７ａ／ρの溶液として付着さけた後、窒素雰囲気
中２４００℃の黒鉛化炉で黒鉛化した。

次いで表面処理、水洗、乾燥、病躯イ１着を行っ、た後
、黒鉛繊維を嘗取った。製品の毛羽数等を測定したとこ
ろ下記第５表に示す′結果を得た。

第　　５　　表 手わ°Ｃ補正書 ｌ１ｒ（ｉｌ　！＋　８　（Ｌ　Ｉ）　月２１　ｒＪ特
、！１庁艮官　尻′ジ １、事１′１の表示 ０１Ｊ和５７年Ｑ３Ｊ　：’ｌ願第１７６３３５＠２、
発明の名称 炭本繊郭又（、ｊ黒ｊ′：）繊９１［の製造法３、補正
をＪ゛る者　〒１０３ 事１′１どの関係　　時的出願人 居　所　　東京都中央区日本橋三丁目３？ｆＨ）０名　
称　　東邦へスロ′７１本式会社 代表者　鐘江啓蔵 ４、代理人〒１（）５ 住　所　　東京ｌ１ｌＳ港区西新橋１丁目１０番８号５
．１ｆｌｉ正命令の日イ」　　自発的０、補正の対象　
　　　明細出の発明の詳／１ＩＩＩ　４ｔ　：ｊ２明の
欄１、明細に第９頁第１表を下記の如＜　ｉＪ’　ｉｉ
−する。

「 第１人 以上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被処理繊？１［束を炭系化炉又は黒鉛１し炉に供給し連
   続的に熱処理してアクリロニトリル系炭素繊剖１又は黒
   鉛繊維、を製造づ−るに当り、被処理繊維束に予めポリ
   エチ・レンＡキサイド分子量１０万以上のもの、メチ・
   ルエ、−チル化、１ｆル・ニーデル化又はヒドロキシエ
   チルエーテル化されたセルロース、又は（及、び）・ポ
   リビニルメチルエーテルを水性液にて付着させ、その際
   付着量を被処理、４１維束が耐炎繊組束で・あるとき　
   ＋１　、　（１１〜０．５％〈手足）、炭素繊、、維束
   であるとき　０．１〜５％（重ｆｆ１）となし、次、い
   て２５０℃以１・の温度にて乾燥し、その後に前記熱処
   理を１゛１）ことを特徴どづ゛る炭素繊維又は黒鉛ＡＡ
   ＩＩ絹、のＩ！ｌ造法。