JPS6042286B2 - 炭素繊維前駆体の製造方法 - Google Patents
炭素繊維前駆体の製造方法Info
- Publication number
- JPS6042286B2 JPS6042286B2 JP9775382A JP9775382A JPS6042286B2 JP S6042286 B2 JPS6042286 B2 JP S6042286B2 JP 9775382 A JP9775382 A JP 9775382A JP 9775382 A JP9775382 A JP 9775382A JP S6042286 B2 JPS6042286 B2 JP S6042286B2
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- Japan
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- yarn
- degree
- swelling
- bath
- carbon fiber
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は炭素繊維前駆体の製造方法に関し、特に単糸間
の融着あるいは擬似融着を防止する炭素繊維前駆体の製
造方法に関するものである。
の融着あるいは擬似融着を防止する炭素繊維前駆体の製
造方法に関するものである。
アクリル系重合体の溶媒溶液を紡糸、水洗、延伸、乾燥
して繊維状の前駆体を製造し、これを焼成して炭素繊維
あるいは黒鉛繊維（以下単に炭素繊維と称する）を得る
方法は広く知られている。本発明はこの炭素繊維を得べ
く焼成する前のアクリル系繊維、即ち炭素繊維前駆体の
製造方法に関するものである。従来から、炭素繊維前駆
体はアクリル系重合体の有機または無機溶媒溶液を凝固
洛中に紡出し、水洗後、延伸洛中て延伸するかあるいは
延伸洛中で延伸後、水洗し、しかる後、糸条を乾燥緻密
化して製造されるのが一般的であつた。
して繊維状の前駆体を製造し、これを焼成して炭素繊維
あるいは黒鉛繊維（以下単に炭素繊維と称する）を得る
方法は広く知られている。本発明はこの炭素繊維を得べ
く焼成する前のアクリル系繊維、即ち炭素繊維前駆体の
製造方法に関するものである。従来から、炭素繊維前駆
体はアクリル系重合体の有機または無機溶媒溶液を凝固
洛中に紡出し、水洗後、延伸洛中て延伸するかあるいは
延伸洛中で延伸後、水洗し、しかる後、糸条を乾燥緻密
化して製造されるのが一般的であつた。
一方、炭素繊維、特に高強度の炭素繊維を得るためには
前駆体糸条の各単糸を極めてきびしい条件で耐炎化処理
したのち炭化処理あるいは更に黒鉛化処理する必要があ
り、そのためには前駆体糸条の各単糸が融着することな
く、完全に分繊されている必要があつた。
前駆体糸条の各単糸を極めてきびしい条件で耐炎化処理
したのち炭化処理あるいは更に黒鉛化処理する必要があ
り、そのためには前駆体糸条の各単糸が融着することな
く、完全に分繊されている必要があつた。
ところが、炭素繊維前駆体を製造するには上記したよう
に加熱を伴なう延伸、乾燥工程があるため、従来の条件
ではある程度の単糸間融着あるいは擬似融着を避け得な
い状況であつた。
に加熱を伴なう延伸、乾燥工程があるため、従来の条件
ではある程度の単糸間融着あるいは擬似融着を避け得な
い状況であつた。
本発明者らは上記従来技術の欠点を解消すべく検討した
結果、本発明に至つたものであり、したがつて本発明の
目的は単糸間の融着あるいは擬似融着の少ないアクリル
系炭素繊維前駆体を製造する方法を提供することにある
。
結果、本発明に至つたものであり、したがつて本発明の
目的は単糸間の融着あるいは擬似融着の少ないアクリル
系炭素繊維前駆体を製造する方法を提供することにある
。
すなわち、本発明はアクリロニトリル９ 量％以上から
なるアクリル系重合体の溶液を紡糸、水洗、延伸、及び
乾燥して炭素繊維前駆体を製造するに際し、延伸浴出側
の絞り工程を経た糸条の膨潤度を凝固浴出糸条の膨潤度
と同等乃至それ以上の値とし、かつ該絞”り工程にて加
圧絞りをしない状態の糸条の膨潤度と実質的に同一の値
に保持し、しかる後順次昇温する多段乾燥を行うことを
特徴とする炭素繊維前駆体の製造方法である。以下、本
発明の詳細と好ましい態様について説・明する。
なるアクリル系重合体の溶液を紡糸、水洗、延伸、及び
乾燥して炭素繊維前駆体を製造するに際し、延伸浴出側
の絞り工程を経た糸条の膨潤度を凝固浴出糸条の膨潤度
と同等乃至それ以上の値とし、かつ該絞”り工程にて加
圧絞りをしない状態の糸条の膨潤度と実質的に同一の値
に保持し、しかる後順次昇温する多段乾燥を行うことを
特徴とする炭素繊維前駆体の製造方法である。以下、本
発明の詳細と好ましい態様について説・明する。
本発明に使用するアクリル系重合体はアクリロニトリル
が９ 量％以上からなる重合体である必要がある。
が９ 量％以上からなる重合体である必要がある。
したがつて、アクリロニトリルのホモポリマーであつて
も良いが８重量％以内で他のコモノマーと共重合されて
いてもよい。コモノマーとしてはアクリル酸のメチルエ
ステル、エチルエステル、メタクリル酸のメチルエステ
ル、エチルエステル、イタコン酸、アクロレイン等を挙
げることができるが、好ましいのはイタコン酸であり、
好ましい共重合量は０．０１〜５重量％である。アクリ
ル系重合体溶液の溶媒は特に限定されないが、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセト
アミド、塩化亜鉛水溶液、硝酸等が使用できる。本発明
で最も特徴的なことの一つは、延伸浴出側の絞り工程を
経た糸条の膨潤度を凝固浴出糸条の膨潤度と同等乃至そ
れ以上の値とし、かつ該絞り工程にて加圧絞りをしない
状態の糸条の膨潤度と実質的に同一の値に保つことであ
る。
も良いが８重量％以内で他のコモノマーと共重合されて
いてもよい。コモノマーとしてはアクリル酸のメチルエ
ステル、エチルエステル、メタクリル酸のメチルエステ
ル、エチルエステル、イタコン酸、アクロレイン等を挙
げることができるが、好ましいのはイタコン酸であり、
好ましい共重合量は０．０１〜５重量％である。アクリ
ル系重合体溶液の溶媒は特に限定されないが、ジメチル
ホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジメチルアセト
アミド、塩化亜鉛水溶液、硝酸等が使用できる。本発明
で最も特徴的なことの一つは、延伸浴出側の絞り工程を
経た糸条の膨潤度を凝固浴出糸条の膨潤度と同等乃至そ
れ以上の値とし、かつ該絞り工程にて加圧絞りをしない
状態の糸条の膨潤度と実質的に同一の値に保つことであ
る。
ここで、糸条の膨潤度とは単糸中に含まれる水分、溶媒
等の量を表わす値てあり、次式て求めることができる。
等の量を表わす値てあり、次式て求めることができる。
糸条の膨潤の度合いは水、溶媒の濃度、温度及び糸条の
構造等によつて通常決定されるものであるから、本発明
においてはまず、凝固浴の組成及ひ温度と延伸浴の組成
、温度及ひ延伸条件を適宜選択する必要がある。そして
少なくとも糸条を凝固浴に浸してそのまま引きあげた時
の糸条の膨潤度より、延伸浴で延伸後、そのまま引きあ
げた時の糸条の膨潤度の方が小さい値を示してはいけな
いのである。そして、更に大切なことは延伸浴中て実質
的に糸条の加圧絞りを行なわないことが必要である。延
伸工程において例えばニップローラ等で必要以上に糸条
を絞ると単糸が変形し、膨潤度が低下する。そしてこの
時、後に融着または擬一似融着を起こす原因を与えるこ
とが多いのである。したがつて、ニップ時の糸条温度、
糸条のＤ／Ｗ１ニップ圧等を適正にする必要がある。そ
して、好ましくはこの延伸浴中に鼓形のガイドあるいは
棒状のガイドを走行糸条に接して設！け、糸条を強制開
繊させ、更には開繊された糸条の幅を規制する幅規制ガ
イドを設けることてある。このようなガイドを設けるこ
とにより、糸条が開繊された状態で延伸されるため、よ
り融着が起こりにくくなる。また、広がりすぎた糸条は
幅ｊ規制ガイドで適度に収束され、後の工程で隣の糸条
と交絡するトラブルが防止される。そして更に好ましい
態様としては延伸浴の前に延伸浴の温度と同温度の糸条
処理浴を設け、糸条を延伸することなくその糸条処理浴
を通したの１ち、延伸浴で延伸することである。
構造等によつて通常決定されるものであるから、本発明
においてはまず、凝固浴の組成及ひ温度と延伸浴の組成
、温度及ひ延伸条件を適宜選択する必要がある。そして
少なくとも糸条を凝固浴に浸してそのまま引きあげた時
の糸条の膨潤度より、延伸浴で延伸後、そのまま引きあ
げた時の糸条の膨潤度の方が小さい値を示してはいけな
いのである。そして、更に大切なことは延伸浴中て実質
的に糸条の加圧絞りを行なわないことが必要である。延
伸工程において例えばニップローラ等で必要以上に糸条
を絞ると単糸が変形し、膨潤度が低下する。そしてこの
時、後に融着または擬一似融着を起こす原因を与えるこ
とが多いのである。したがつて、ニップ時の糸条温度、
糸条のＤ／Ｗ１ニップ圧等を適正にする必要がある。そ
して、好ましくはこの延伸浴中に鼓形のガイドあるいは
棒状のガイドを走行糸条に接して設！け、糸条を強制開
繊させ、更には開繊された糸条の幅を規制する幅規制ガ
イドを設けることてある。このようなガイドを設けるこ
とにより、糸条が開繊された状態で延伸されるため、よ
り融着が起こりにくくなる。また、広がりすぎた糸条は
幅ｊ規制ガイドで適度に収束され、後の工程で隣の糸条
と交絡するトラブルが防止される。そして更に好ましい
態様としては延伸浴の前に延伸浴の温度と同温度の糸条
処理浴を設け、糸条を延伸することなくその糸条処理浴
を通したの１ち、延伸浴で延伸することである。
このような前処理を行なうことにより、単糸間の融着が
更に防止されるのである。次に本発明において必要なこ
とは延伸後の糸条を順次昇温する多段乾燥機に供するこ
とである。
更に防止されるのである。次に本発明において必要なこ
とは延伸後の糸条を順次昇温する多段乾燥機に供するこ
とである。
乾燥機の種類は特に限定されないが、加熱ローラ式が好
ましく、段数は２段以上必要てあり、好ましくは３段て
ある。乾燥温度は順次高くなつていく必要があり、好ま
しい態様としては１００〜１３０゜Ｃで糸条の水分が３
０％以上になるまで乾燥し、１１０〜１４０℃で糸条水
分率が２〜３０％になるまで乾燥し、１３０〜１８０℃
で糸条水分率が２％以下になるまで乾燥することである
。このように順次温度が高くなる多段乾燥機で乾燥する
ことにより、糸条の緻密化は徐々に進行し、単糸間に融
着または擬似融着が起こることが防止されるのである。
なお、本発明でいう融着とは単糸が軟化し、隣接する単
糸と接着し、その接着境界部か面状てあつたり、接着境
界がなくなつている状態のものを言い、擬似融着とは単
糸の軟化あるいは溶媒、油剤等により単糸間が接着し、
その接着境界部が点状であるものを言う。
ましく、段数は２段以上必要てあり、好ましくは３段て
ある。乾燥温度は順次高くなつていく必要があり、好ま
しい態様としては１００〜１３０゜Ｃで糸条の水分が３
０％以上になるまで乾燥し、１１０〜１４０℃で糸条水
分率が２〜３０％になるまで乾燥し、１３０〜１８０℃
で糸条水分率が２％以下になるまで乾燥することである
。このように順次温度が高くなる多段乾燥機で乾燥する
ことにより、糸条の緻密化は徐々に進行し、単糸間に融
着または擬似融着が起こることが防止されるのである。
なお、本発明でいう融着とは単糸が軟化し、隣接する単
糸と接着し、その接着境界部か面状てあつたり、接着境
界がなくなつている状態のものを言い、擬似融着とは単
糸の軟化あるいは溶媒、油剤等により単糸間が接着し、
その接着境界部が点状であるものを言う。
本例中、延伸浴出側の絞りローラを経た糸条を、単に延
伸浴出糸条と略称する。以下、実施例を挙けて本発明の
効果を具体的に説明する。
伸浴出糸条と略称する。以下、実施例を挙けて本発明の
効果を具体的に説明する。
実施例１
アクリロニトリル９９．７モル％、イタコン酸０．３モ
ル％からなるアクリル系重合体の１９．５％ジメチルス
ルホオキシド溶液を０．０６Ｔ！ＵｒＬφの口金孔を通
し、凝固浴中に吐出せしめ、その後４０〜７０℃の温水
にて、十分に水洗した後延伸する湿式紡糸プロセスにお
いて、凝固浴条件および延伸条件を変更せしめ、凝固浴
出糸条および凝固浴出糸条の膨潤度を測定し、さらに延
伸浴出糸条の接着の度合いを観察した。
ル％からなるアクリル系重合体の１９．５％ジメチルス
ルホオキシド溶液を０．０６Ｔ！ＵｒＬφの口金孔を通
し、凝固浴中に吐出せしめ、その後４０〜７０℃の温水
にて、十分に水洗した後延伸する湿式紡糸プロセスにお
いて、凝固浴条件および延伸条件を変更せしめ、凝固浴
出糸条および凝固浴出糸条の膨潤度を測定し、さらに延
伸浴出糸条の接着の度合いを観察した。
なお、この場合の延伸浴出側の絞りローラでのニップ圧
は１．０ｋｇ／ＤＧとした。結果を第１表に示す。第１
表から凝固浴出糸条の膨潤度よりも延伸浴；出糸条の膨
潤度が小さくなる条件については延伸浴出糸条に接着が
認められ、あるいは延伸性の低下が認められ、延伸浴中
で単糸切れが発生していることがわかつた。
は１．０ｋｇ／ＤＧとした。結果を第１表に示す。第１
表から凝固浴出糸条の膨潤度よりも延伸浴；出糸条の膨
潤度が小さくなる条件については延伸浴出糸条に接着が
認められ、あるいは延伸性の低下が認められ、延伸浴中
で単糸切れが発生していることがわかつた。
また、条件ＮＯ．ＤとＥを比較すると９５℃の糸条−処
理浴（延伸倍率１．００）を設けることにより、膨潤度
を上げる効果があることがわかる。
理浴（延伸倍率１．００）を設けることにより、膨潤度
を上げる効果があることがわかる。
実施例２
実施例１における条件Ｃ（膨潤度２００％）の延伸糸条
未絞りを連続的に加圧ニップローラによる絞り工程を通
し、絞り後の糸条の膨潤度を測定した。
未絞りを連続的に加圧ニップローラによる絞り工程を通
し、絞り後の糸条の膨潤度を測定した。
また糸条の接着の度合いを観察した。
結果を第２表に示す。上表から条件Ｇのように加圧絞り
後の膨潤度が絞らない状態の膨濶度より低くなつた場合
、接着が発生することが明らかである。
後の膨潤度が絞らない状態の膨濶度より低くなつた場合
、接着が発生することが明らかである。
すなわち、加圧ニップにより実質的に糸条が変形し、膨
潤糸内部に含まれている水の一部が絞り出されて、近接
する単糸同志が密着していると考えられる。
潤糸内部に含まれている水の一部が絞り出されて、近接
する単糸同志が密着していると考えられる。
これを防ぐためには、加圧ニップ圧力を低くすること、
加圧ニップ時の糸条の温度を低く保つことおよび糸条の
巾を糸乱れがない程度に広くすることが重要である。
加圧ニップ時の糸条の温度を低く保つことおよび糸条の
巾を糸乱れがない程度に広くすることが重要である。
実施例３
実施例２における条件１の加圧絞り後の糸条を工程油剤
浴中を通した後に、糸条が実質的に変形しないような条
件下で余分の油剤を絞り加熱ローラ上で乾燥した。
浴中を通した後に、糸条が実質的に変形しないような条
件下で余分の油剤を絞り加熱ローラ上で乾燥した。
乾燥温度は糸条の水分が蒸発する段階を３段階に分け、
それぞれ温度を変更し、乾燥後の糸条の接着の度合いを
観察した。
それぞれ温度を変更し、乾燥後の糸条の接着の度合いを
観察した。
その後加圧スチーム中を通し単糸デニールが１ｄになる
まで延伸を行なつた後再乾燥（１６０℃）処理を行ない
最終原糸を得、常法に従つて炭素繊フ維を製造した。
まで延伸を行なつた後再乾燥（１６０℃）処理を行ない
最終原糸を得、常法に従つて炭素繊フ維を製造した。
Claims (1)
- １ アクリロニトリル９２重量％以上からなるアクリル
系重合体の溶液を紡糸、水洗、延伸、及び乾燥して炭素
繊維前駆体を製造するに際し、延伸浴出側の絞り工程を
経た糸条の膨潤度を凝固浴出糸条の膨潤度と同等乃至そ
れ以上の値とし、かつ該絞り工程にて加圧絞りをしない
状態の糸条の膨潤度と実質的に同一の値に保持し、しか
る後順次昇温する多段乾燥を行うことを特徴とする炭素
繊維前駆体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9775382A JPS6042286B2 (ja) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | 炭素繊維前駆体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9775382A JPS6042286B2 (ja) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | 炭素繊維前駆体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58214519A JPS58214519A (ja) | 1983-12-13 |
| JPS6042286B2 true JPS6042286B2 (ja) | 1985-09-21 |
Family
ID=14200637
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9775382A Expired JPS6042286B2 (ja) | 1982-06-09 | 1982-06-09 | 炭素繊維前駆体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6042286B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297771U (ja) * | 1989-01-17 | 1990-08-03 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2105609T3 (es) * | 1992-12-03 | 1997-10-16 | Dow Chemical Co | Metodo para el secado rapido de una fibra de polibenzazol. |
| WO2016109414A1 (en) * | 2014-12-29 | 2016-07-07 | Cytec Industries Inc. | Densification of polyacrylonitrile fiber |
-
1982
- 1982-06-09 JP JP9775382A patent/JPS6042286B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0297771U (ja) * | 1989-01-17 | 1990-08-03 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58214519A (ja) | 1983-12-13 |
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