JPS5988924A - 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、高い強度と弾性率を有し、かつ、伸度も１％
以上の炭素繊維を作り得るアクリロニ）　ＩＪル系織繊
維関するものである。近年、強度が３００ｋｇ／ｍ４以
上、弾性率２４９冒なる炭素繊維がアクリロニトリル系
謙、維を原糸として焼成することにより、極めて安定に
作られるようになり、ゴルフシャフトや、釣竿、テニス
ラケットなどの、スポーツ、レジャー分野での利用拡大
を土台とし、最近に於ては、航空機用二次素材として需
要が高まり、その量的規模の拡大の時代に入ってきた。

上述した如き、炭素繊維の需要拡大が開始すると共に、
航空宇宙用途分野に於て、炭素繊維を一次構造材として
利用するための技術開発も進められ、炭素繊維に要求さ
れる性能も更に高くなり、例えば、強度が４００〜５０
０　ｋｙ／ｍｍ　Ｉ弾性率３０　ｗ　ｔ　／ｍａ以上の
性能を有するものの開発が要求されるようになってきて
いる。

従来、上述した如き高性能炭素繊維を開発するため、原
糸として用いるアクリロニトリル系繊維の組成面よりの
検討並びに、その耐炎化条件等の検討が進められてきた
。原糸のポリマー組成面からは、とくに、アクリロニト
リルの共重合量を、９０重量％以上のものを用いること
により、上述した如き、高性能炭素繊維が得られること
が判明してきてはいるが、アクリロニトリルの共重合量
の高いポリマーを用いて作られた紡糸原液は、・；ｉｆ
ｌりめて特異な現象を呈し、上述した高い性能も瞬間的
なものとなり、恒常的に高性能を有する炭素１識維を作
ることが極めて難しい現状にある。

そこで本発明者等は、アクリロニトリルの共重合性が（
ｌＱ車量％以上なるアクリロニトリル系沖合体を用いた
高性能炭素繊維を作る方法について倹ｉ」中のどころ、
上述した如き高い性能を有する炭素４．戒維を恒常的に
作り得ないアクリロニトリル系繊維を溶剤に溶解し、光
学的に四基すると屈折率の異なる異物が含まれており、
このような異物除去を行った原液を紡糸して得たアクリ
ルイ、裁維より恒常的に高性能の炭素繊維を作り得るこ
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、アクリロニトリルモノマ
ー１が（）０重量％以上のアクリロニトリル系重合体を
浴剤に浴）イし、５μｌη以上の粒径のオ′へン子を空
気中より（−）５％以上除去し得る（焼結）？戸拐にて
枦１１δした後、紡糸し繊維化することを心機とする原
木式、哉Ａｆｔ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、アクリロニトリルモノマーの共重合量が９０
重景％以上であることが必要であり、アクリロニトリル
の共重合量が９０屯吋％未満の重合体より作られたプレ
カーヤーより高性能炭素繊維を作ることはできない。

当該アクリロニトリル系、２Ａｋ維を作るに際して用い
得る他の共重合可能なモノマーとしては、塩化ビニル、
酢酸ビニル、プロピオン順ビニル。

アクリルアミド、メタクリルアミド、メチルメタクリレ
−１・、メチルアクリレ−１−、エチルアクリレート、
ヒドロキシアルキルアクリレ−１−。

又は、メタクリレート、Ｎ−メチロールアクリルアミド
又は、メタクリルアミド、アリルスルホン酸、メタリル
スルホン酸、ビニルベンゼンスルホン酸及びこれらスル
ホン１俊の塩類、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン
酸、クロトン酸、マレイン酸等を挙げることができる。

アクリロニｌ−ＩＪル系重合体は、水系懸濁重合、溶液
重合法、塊状重合法等種々の方法により作ることができ
る。

上述の如くして得たアクリロニトリル系重合体より紡糸
原液を作るには、溶剤としてジメチルホルムアミド、ジ
メチルアセタミド、γ−ブチロラクトン、ジメチルスル
ホキシド等の有機溶剤の他、イー酸、ロダンソーダ水溶
液、塩化亜鉛水ｌ作成等のｕｊ！４磯溶剤を用いること
ができる。

次に、本発明に於ては、」二連した如くして得た紡糸原
液を精密濾過するのであるが、この精密θ５過は、アク
リロニトリル系繊維を焼成して炭素、：截糾とした」場
合に、その性能を低下せしめる糸欠陥とブｊる異物除去
のために必要なものであり、この」：うな請密濾過なく
しては本発明の目的とず２）高性能炭素１識維を恒常的
に製造する、〉−とＧ１殆んど不可能で、Ｊｆ）る。

その閉山は不明であるが、−担調製した紡糸原液は、そ
のまま放置すると、呵度、精密ｐ過／、Ｘ−１イ；１し
た除に、フィルターにより濾過される物′１′１か牛し
ており、この異物がやはり、高は化炭素繊維製造を阻害
しているのであり、このような傾向は、アクＩＪ　Ｏニ
トリルの共重合量が９０重量％を超える場合、とりわけ
、アクリロニトリルカ９７％以上含有する時、そのアク
リロニトリル系重合体を、溶剤に射解して調製した紡糸
原液を用いてアクリル系繊維を作成Ｉ〜た際に顕著に認
められる現象であり、このような紡糸原液は本発明で規
定する如く、紡糸前に精密濾過を施さない限り高性能炭
素繊維を恒常的に作り得る、アクリロニトリル系繊維と
することはできない。

本発明の精密濾過を実施するに際して用いるフィルター
は、種々のフィルターを用いることができるが、特に、
空気を濾過した際に、５ｉｕｎ以上の粒径の粒子を、−
過し得るフィルターであることが必要で、例えば直径１
０μｍ以下の金属繊維の不織布状物を、成型した焼結型
フィルターを用いるのがよい。

又、本発明の紡糸原液のσゴ過を効率よく行なうには、
紡糸原液の粘度を１０００ポイズ以下に保ってお（こと
が好ましくこの粒度があまり高くなると、間；ｄとする
異物の濾過効率が低下するＨ向が強くなＺ）と共に、濾
過圧力が大きくなり、ｔ・め作土にも支障をきたす。

本発明の方法によって得た、アクリロニトリル系ｙ７１
２維は、その焼成に際し、糸欠陥となるゴミや、ミクロ
ゲルを殆んど含まない、クリーンなプレカーサーとする
ことができ、このようなプレカーサーを焼成することに
より、ボイドや異物を含まない炭素繊維を恒常的に生産
することができるため、信頼性の高い炭素繊維となりそ
の用途拡大効果は太きいものである。

Ｌ′、Ｊ、下、実施例により、本発明を、更に詳細に説
明する。

比較例 水系！：♀閤重合によってつくられた組成が、アクリロ
ニトリル９７　ｗ　１％、アクリル酸メチル２ｗｔ％、
＆びメタクリルｒ・（７１ｗｔ％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を溶！梨とし
て均一に俗解し、２６ｗｔ％の原液を調製した。

該原液の粘度は、７０℃で４２０ボイズであった。

この原液を、一旦、通常のセルロース繊維不織布をｐ材
とするフィルターで濾過し、粗い異物を取除き、脱泡し
て紡糸原液とした。

次に、紡糸ノズル前に脱泡して１０μ以上の異物を、４
５％以上除去しうる金網の焼結フィルターを通した后、
凝固浴面上５ｍｍＫ位置した、孔径０１５ｍψ、孔数２
００の紡糸ノズルから吐出し、引続き連続的に、凝固浴
に導き、得られる未延伸糸を洗滌延伸したのち、油剤処
理し、乾・燥して１．３５ｄｐｆのプレカーサーを得た
。

該、プレカーサーを、空気中温度２２５℃から２６０℃
の範囲で５％伸長しながら６０分耐炎化処理したのち、
Ｎ２気流中４００°Ｃから６００℃の範囲で昇温さぜな
がら、第１段階の炭素化を行ない、さらに、１２００℃
のＮ２雰囲気下に焼成して、炭素繊維（ＣＦと呼称する
）とした。

得られたＣ　Ｆの物性質は第１表の通りである。

（［も１） ０尚、ストランド性能試験は、ＪＩＳ　Ｒ−７６０１に
よシ糸長２００ｍｍ、試料数Ｅ本から求めた。

実施例１゜ 比較例に示した、該セルロース系フィ、Ｑ／　ターで沢
過した紡糸原液を、日本精紡＠製、金属繊維焼結フィル
ターナスロンの各種タイプを用いて濾過した后、同様の
紡糸及び、焼成試験を行なってＣＦの性能を求めた。結
果を、第２表に示す。

１１Ｊｉｌｌ冴の１コ゛”　Ｓ−：（内ｔゴに変更なし
）第　　　　２　　　　表 第２表から明らかなように、目標とする高強度を安全に
達成するには、本発明の精度濾過が極めて有効である。

手続補正書（方式） 昭和５８年３月３日 特許庁長官　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示 昭オ日５７年特許ｆ１第１９５９８５号２、発明の名称 ３、補正をする者 用件との関係　　特註出願人 東京都中央区京橋二丁目３番１９号 （６０３）三菱レイヨン株式会社 取締役社長　　　金　澤　脩　三 ４代理人 東京都港区虎ノ門二丁目８番１号 昭和５８年２月２２日付発送 ６　補正の対象

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　００ｗｔ％以上のアクリロニトリルを含有するア
   クリロニドＩＪル系重合体の紡糸原液を下記に規定する
   精密炉材でｐ過くた后、紡糸する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方法。 記）　空気を濾過した際、５μｌη以上の粒径の塵埃を
   ・９５％以上除去する炉材。