JPS6018334B2 - アクリル系繊維プレカ−サ−の捲取方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維製造用アクリルプレカーサーの捲敬品
の製法に関するものであり、とくにアクリルプレカーサ
ーの捲取時に於ける、繊維のフィプリル化や糸切れを生
ずることなくプレカーサ−繊維東のたるみのない良好な
捲形状を有すると共に、プレカーサー焼成に際して捲取
品の解除性が良好であり、プレカーサーの捲取品である
チーズやコーンの輸送時に於ける衛縞れなどを生じない
捲敬品を提供することにある。

従来、炭素繊維製造用プレカーサーとしてはアクリロニ
トリル系繊維よりなるプレカーサーが有用なものとして
知られているが、このアクリロニトリル系繊維は通常の
繊維に比べ、極めて高度に配向されたものであり、捲取
時のガイドによる擦過などにより、毛羽立ちや、糸欠陥
を生じ、その焼成工程に於ける種々の工程トラブルを生
じる原因となっている。

また、このアクリルプレカーサ−は高配向度の繊維であ
るため、すべり易く、その捲取品は輸送時に於て荷崩れ
を起し易く、製品特性を低下し易いと共にこの荷崩れ時
にプレカーサーが不都合な損傷を受けることも大きな問
題となつている。そこで本発明者等は上述した如き不都
合のないアクリルプレカーサー捲取品を得ることを目的
として検討中のところ、実質的にポィドのないアクリル
系繊維に水と特定のシリコン系化合物を付着せしめた後
、捲取ること、更には、この捲取品を熱収縮性フィルム
で梱包することによって上記目的を達成し得ることを見
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系重合体
を紙糸、延伸、水洗並びに熱乾燥処理を施すことによっ
て製造した高強度、低伸度の実質的にポィドのないアク
リロニトリル系繊維に、繊維重量予奥算で３〜２５重量
％の水と、水分散Ｉ性を有するシリコン系油剤を０．１
〜２．５重量％なる割合で付着せしめた後捲取り、必要
により熱収縮性フィルムで収縮包装することを特徴とす
る炭素繊維製造用アクリルプレカーサー捲取品の製法に
ある。本発明を実施するに際して用いるアクリロニトリ
ル系繊維はアクリロニトリル重合量が９０モル％以上の
重合体であり、アクリロニトリル以外の共重合成分とし
てはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、イタコン
酸、Ｑーメチレングルタル酸、メチルアクリレート、メ
チルメタクリレート、アクリル酸プチル、２エチルヘキ
シルアクリレート、ヒド。キシエチル（メタ）アクリレ
ート、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎーメチロ
ールアクリルアミド又はメタクリルアミド、Ｎ−アルコ
キシアルキルアクリルアミド又はメタクリルアミド、Ｎ
・Ｎ−ジアルキルアミノアルキルアクリルアミド、Ｎ・
Ｎージアルキルアクリルアミド、メチルビニルケトン、
エチルビニルケトン、アクロレイン、メタクロレイン、
ビニルピリジン類、メタクリルスルホン酸、スチレンス
ルホン酸などのピニルスルホン酸及びその塩類、酢酸ピ
ニル、塩化ピニル、塩化ビニリデン、臭化ビニル、メタ
クリロニトリルなどを挙げることができる。アクリロニ
トリル系重合体は通常のラジカル重合法、レドツクス重
合法などの触媒を用い、溶液重合法、水系懸濁重合法、
乳化重合法などの方法によって得ることができる。

本発明の実施に際して用いるアクリロニトリル系繊維を
作るには上記したアクリロニトリル系重合体をジメチル
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、ロダン塩、硝酸、塩化亜鉛、過塩素酸塩などの
濃厚水溶液などの溶剤に溶解して縦糸原液となし、水系
擬固浴を用いて、純湿式又は乾線式筋糸法にて紡糸して
糸条形成をした後、洗浄、高倍率延伸を施して高配向繊
維となした後、熱乾燥を行なうことによって繊維中のボ
ィドをほゞ零となるように繊密化処理を行えばよい。

かくして得た実質的にポィドのない繊維は次いで繊維重
量換算で水が３〜２の重量％、水分散性シリコン化合物
の付着量が０．１〜２．５重量％になるように処理する
のであるが、この際用いる水分散性シリコン化合物とは
式（但し、式中Ｒ，は −Ｒ′−ＮＨ２ 又は一Ｒ−Ｎ（Ｒ″）２であり、Ｒ′は−（ＣＨ２チｎ
、Ｒ″はＣｍＨ２ｍ十１なる基を、ｘ、ｙは０〜１５の
整数、ｍ、ｎは１〜３の整数を示す）又は式 （但し、式中Ｒ２はＣ２‐４のアルキレン基を、Ｒ３は
水素又はＣ６以下のアルキル基を、ｘ、ｙは前記に同じ
、ａ、ｂは１〜１０の整数を示す）などを挙げることが
できる。

実質的にボィドのないアクリル系プレカーサーへの水及
び上記シリコン系化合物の付着処理は上記シリコン系油
剤を水に分散せしめたものに、浸債処理する方法、或い
はシリコン系油剤を含む水系ェマルジョンをローラーに
よってプレカーサーに付着せしめる方法、上記ェマルジ
ョンを滴下する方法、又は上記ェマルジョンをスプレー
噂霧により付着せしめる方法などを用いることができる
。

これらシリコン系油剤は水に対し乳化し‘こくい場合も
あるので、ＨＬＢ値が５〜１方蓮度の乳化剤を単独或い
は数種組合せて、更にはアミン類を併用して用いシリコ
ン系油の水系乳化剤を作ればよい。本発明を実施するに
際し、高強度、低乾伸度のアクリル系プレカーサーに付
着されるべき上記シリコン系油剤の付着量は０．１〜２
．５重量％なる範囲であることが必要であり、その付着
量が０．１重量％よりも少ない場合にはアクリル系プレ
カーサー捲取時に於ける捲取性が据われ、バーンやチー
ズに捲取ったときの荷崩れを起す原因ともなるし、また
、プレカーサー焼成時の捲取品の解除性なども低下する
。

一方、この付着量が２．５重量％を越えて多くなるとバ
ーンやチーズへの捲取り時の粘着などによる捲取り特性
が低下すると共にバーンやチーズよりのプレカーサーの
解除性が著るしく低下すると共に、このプレカーサ−を
焼成して得られる炭素繊維の特性も低下するようになる
ので好しくない。更に、上述した如き、高強度、低伸度
のアクリル繊維プレカーサーの捲取り時の特性、とくに
バーンやチーズに捲取った後の荷崩れ防止を効率的に行
なうには式Ａ ／Ａ 、Ａ 肌主ｉ。

−−」主ｉ。・「主ｉ−肌く３＞（式中Ａは低級アルキ
ル基又はアリル基を、１は全体の分子量が１０００００
０以下となるような整数を示す）で表わされる末端−Ｏ
Ｈ型ポリシロキサンを【１’又は｛２｝で表わされるシ
リコン系油剤に対し０．１〜２重量％なる割合で加えた
シリコン系化合物を加えるのが好しし、。

かくすることによって、アクリル系繊維プレカーサート
ウの収束性が更に向上するため、その捲取りを容易にす
ることができると共に、荷崩れ防止に薬効を発揮せしめ
ることができる。またアクリル系繊維プレカーサーへの
水の付着量は繊維重量換算で３〜２５重量％なる割合で
あることが必要であり、この付着量が３重量％以下では
アクリル繊維プレカーサー捲取り時の捲取り効率を高め
ることが難しく、とくにチーズやバーンに捲取った製品
の輸送時に於ける荷崩れや、チーズやバーンの解除時の
形態保持特性が低下するようになるので、好ましくは５
重量％以上、とくに好ましくは８重量％以上の水分付着
量とするようにするのがよい。

一方水の付着量が２５重量％以上にする必要はなく、作
業環境の低下などをきたすので水の付着量は２５重量％
以下とするのがよい。本発明に於ては水及びシリコン系
油剤のアクリル系繊維プレカーサーへの付着は紡糸、延
伸後のアクリル系繊維を乾熱乾燥することによってボィ
ドの蛾つぶしを行ない実質的にボィドのない繊維へ付着
することが必要である。ボイドのあるアクリル系繊維プ
レカーサーに対し上記シリコン系油剤及び水を本発明で
規定する割合で供給しても、これらの水及びシリコン系
油剤はほゞ全てアクリル系繊維のボィド中に吸収され、
アクリル系プレカーサ−の捲取り効率の向上、或いはバ
ーンやチーズに捲取った後の碗崩れ防止効果を奏するこ
とは不可能に近く、またプレカーサ−焼成時に於ける港
取品の解除性を向上することはできない。また、本発明
の捲取品であっても、その保存中に水分が蒸発し、チー
ズやバーン或いはコーン表面の糸の収束性が低下し、荷
崩れを起し易くなると共に、アクリル系繊維プレカーサ
ーの乱れも生ずると共に毛羽の発生などが起り、炭素繊
維製造用プレカーサ−として使用し得なくなる。このよ
うな不都合を防止するには本発明のアクリル系繊維プレ
カーサー捲取品中よりの水分の蒸発を防止せしめる方法
、即ち、この捲取品を水蒸気非透過性の熱可塑性フィル
ム、とくにポリプロピレン、ポリエチレンなどの二軸延
伸フィルムに代表される熱収縮性フィルムで包装し、更
に熱収縮処理を施すことによって捲取品よりの水分の蒸
発を防止すると共に、捲取品の形態保持性を向上せしめ
てやればよい。本発明のアクリル系繊維プレカーサーは
乾強度が高く、低伸度のものであり、しかも油剤付着量
が少ないにもかかわらず、その取扱い工程に於て荷崩れ
などを起すことはなく、また毛羽立ちや、糸切れなどの
不都合を生ずることはない。

しかもその捲取張力が低く軟かし、ものであっても繊維
東のばらけはなく、その取扱いは極めて容易である。ま
た、本発明の方法によって得た捲取品は通常の方法で焼
成、炭素化ないし、黒鉛化を行なうことによって高品質
の炭素繊維又は黒鉛繊維とすることができる。

以下実施例により本発明を更に詳細に説明する。

実施例 １ アクリロニトリル９７モル％、アクリル酸メチル２．５
％、メタクリル酸０．５モル％のアクリロニトリル系重
合体２１部をジメチルアセトアミド７＄部１こ溶解し、
５ぴ０で５１０ポィズの抜糸原液とした。

この紡糸原液を孔数１０００ｕ孔径０．０６５豚ぐの紙
糸口金を用いてジメチルアセトアミド聡％の水系凝固裕
中に導き、続いて凝固糸を聡℃の溢水裕中で洗浄しなが
ら８．４倍に延伸し残存溶剤量が０．１％以下になるよ
うにしたところ、水含有率１２０％の水膨欄アクリル繊
維であった。この繊維Ａに次のシリコン系ェマルジョン
（１）を用い、シロキサン含有率０．１〜０．３％にな
るようにェマルジョン処理を行ない、表面温度１３ぴ０
に加熱されたシリンダーローラ上を通過せしめて乾燥し
たところ、この乾燥工程中でシロキサンが乾燥ローラに
付着し繊維の走行がその捲取り工程中で停止したり、糸
の切断が起り、実質上プレカーサ−の捲取りは不可能で
あった。

そこで、水膨酒繊維Ａに対し上記シリコンヱマルジョン
をシロキサン含量０．０１％になるように調整し、上記
方法と同様の方法によって乾燥し捲取ったところ乾燥ロ
ーラへのシリコン化合物の付着は箸るしく少なくなり捲
取りは可能であったが、繊維の毛羽立ちが起り、また捲
取品の輸送中での荷崩れなども起り、製品形態の良好な
製品を得ることはできなかった。

また、このプレカーサ−を簾成したところ、プレカーサ
ーの毛羽立ちによる炭素繊維の切断などが起り好ましい
ものではなかつた。シリコンエマルジヨン（１） （ａ十ｂ＝３００母舎量０．１５％） １碇
都アトラスＧ−１２１８（アトラス社） ２部ポ
リエチレングリコール４００モノステアレート０．５部
Ｔｗｅｅｎ６１（アトラス社） １部
を行い、シリコン化合物が２重量％になるように水で稀
釈した。

シリコンヱマルジヨン（０）〜（Ｖ） シリコンエマルジヨン（１）においてアミ／シロキサン
（１）に代え下記のシリコン系化合物を用いた。

ｘＺ１５で２５ｑ０で測定した粘度５００センチストー
クスェポキシ含量１重量％で、２５ｑ○で測定した粘度
は６０００センチストークスｘ、ｙは１５以上の整数、
２５００で測定した粘度は２００センチストークスシリ
．コンエマルジヨン（Ｗ） シリコンェマルジョン（１）に対し下記ヒドロキシシリ
コンを０．１部加えたもの繊維Ａに工程油剤を繊維重量
当り０．１％になるように付着せしめ、表面温度が１３
０ｑｏに調整したシリンダーローラー上を通過せしめて
水分を蒸発乾燥すると共に、繊維のボィドの燐きつぶし
を行ない、実質上ボィドのない透明感のある繊維Ｂを得
た。

繊維Ｂの重量織度は１４３．８３デニールであり、引張
り強度５．４タ′ｄ、破断伸度１１．２％であり、水分
率は１．２％、走査型電子顕微鏡で繊維Ｂを観察したと
ころボィド（フィブリル間空隙）は見当らなかった。繊
維Ｂに対し、シリコンェマルジョン（１）〜（Ｗ）を滴
下処理し、第１表に示すごときシリコン化合物を付着量
とした後捲取ったときの観察結果及び５ｋ９捲きのチー
ズとし熱収縮性のポリプロピレンフィルムを包装し加熱
収縮包装したものをダンボール箱につめてトラック輸送
にて５００紬輸送した後、開封しチーズの糸状態を観察
した結果を第１表に示した。

第 １ 表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 紡糸、延伸及び熱乾燥することによつて得た実質的
   にボイドのないアクリル系繊維プレカーサーに繊維重量
   換算で３〜２５重量％の水と、水分散性を有するシリコ
   ン系油剤を０．１〜２．５重量％なる割合で付着せしめ
   た後捲取り、この捲取品を密封包装することを特徴とす
   るアクリル系繊維プレカーサーの捲取方法。 ２ シリコン系油剤として、式 ▲数式、化学式、表等があります▼ （式中Ｒ＿１は ▲数式、化学式、表等があります▼ −Ｒ′−ＮＨ＿２又は− Ｒ′−Ｎ（Ｒ″）＿２であり、Ｒ′は−（ＣＨ＿２）−
   ＿ｎをＲ″はＣｍＨ＿２ｍ＋１なる基で、ｘ、ｙは０〜
   １５の整数、ｍ、ｎは１〜３の整数を示す）▲数式、化
   学式、表等があります▼ （式中、Ｒ＿２はＣ＿２＿−＿４のアルキレン基、Ｒ＿
   ３は水素又はＣ＿６以下のアルキル基を、ｘ、ｙは前記
   に同じ、ａ、ｂは１〜１０の整数を示す）で示される化
   合物の少なくとも１種と、必要により、式▲数式、化学
   式、表等があります▼（式中Ａは低級アルキル基又はア
   リル基を、１は全分子量が１００００００以下となるよ
   うな整数を示す）で表わされるヒドロキシシリコン化合
   物を式（１）、（２）で示されるシリコン系化合物の総
   和に対し０．１〜２重量％なる割合で加えたものを用い
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のプレカ
   ーサーの捲取方法。