JPS62141112A - 湿式又は乾湿式紡糸方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は湿式又は乾湿式紡糸法に関する。又特に高強度
、高弾性率糸条の製造、および高強度炭素繊維用として
有用なアクリル繊維の製造方法に関する。

［従来の技術］ 従来湿式紡糸又は乾湿式紡糸方法は広く繊維の製造に用
いられているが、特に近年、高重合度のポリマを紡糸し
ゲル状態で取り扱い、いわゆる超延伸する手法等が開発
されるに及んで、高強度繊維の製造方法として注目を浴
びている。　又特に従来より、アクリル繊維は炭素繊維
製造用の前駆体繊維（プリカーサ）として広く利用され
ている。

すなわち、炭素繊維の製造にはアクリル繊維ブリカーザ
を２００〜４００℃に保たれた酸化性雰囲気中で処理す
ることによって安定化繊維に変化させ、そののち少なく
とも１ｏｏｏ℃の不活性雰囲気中で炭化する方法が、一
般に広く採用されている。

このような超高強度繊維や炭素繊維は繊維単独ても使用
されるが、就中樹脂あるいは金属などのいわゆるマトリ
ックス材料と複合体を形成することにより、構造材料と
して用いられている。構造材料としてその性能、特に引
張強度を一層向上させることは、より高性能特性を要求
される分野、例えば航空機の一次構造部材に使用するこ
とが出来るようになり、用途拡大の観点からして特に有
利であると考えられる。

良く知られているように、これらの超高強度繊維や炭素
繊維は弾性率が高い材料であるため、その強度は微細な
傷にも影響を受ける。従って高性能の繊維を得るために
は、出来るだけ傷の少ない、斑の小さい繊維を作る必要
が有る。例えば炭素繊維前駆体くプリカーサ）を製造す
る際の糸条のガイドについてその表面を改良した例が知
られている（特開昭５３−８１７３３、特開昭５５−１
４２７１９など）。また特に乾湿式紡糸方法に使用する
凝固浴中ガイドとして、積極回転するローラを用いた例
も知られている（実開昭５４−９３５１４）。特に繊維
の剛性が高い場合や繊度が小さい場合に、製造工程の前
半において糸条が充分ち密化していない湿潤糸条を扱う
工程などにおいては、従来より一層の高強度化を達成す
るため、傷の発生や張力の斑による伸度斑を防止する技
術が必要とされている。

［発明が解決しようとする問題点コ 本発明の目的は湿式紡糸または乾湿式紡糸法によって製
造される繊維の操業性並びに機械的特性を改善し、その
品質を向上せしめることにある。

又とくにアクリル系プリカーサ、すなわち炭素繊維製造
用アクリル系原糸の製造にあたり、毛羽や傷がなくしか
も均一性に優れたものを製造する方法に関する。他の目
的は原糸製造工程、炭化工程での操業上の種々の問題を
解決し、品質品位とも良好な炭化糸を得ることが出来る
プリカーサを提供することに有る。

［問題点を解決するための手段］ このような本発明の目的は、湿式又は乾湿式紡糸法によ
って紡糸した繊維束が未だ湿潤状態にあるうちにガイド
な用いて方向を変化させるか、又は（および）集束させ
るにあたり、該糸条ガイドに特別な形状のものを用いる
ことで達成されることが明らかとなった。本発明の繊維
製造方法においては、製造工程中に使用するガイドの接
糸部が、糸条の走行方向に対して曲率が０．１〜５ｍｍ
、好ましくは０．５〜１．５ｍｍであるものを用いるに
際して、糸条の走行方向に対して垂直方向の曲率が５０
ｍｍ以上、好ましくは１００ｍｍ以上１０００ｍｍ以下
のガイドを用いることに特徴がある。このようなガイド
を用いると糸条の集束性が向上し、浴液の流れが整然と
したものになるとともに、ガイド摩擦力（即ち出側の張
力の入側の張力に対する比）が大幅に減少し、その結果
浴出の張力が低下出来るとともに、ガイドによる糸条の
擦過傷も減少することが明らかになった。ここに曲率半
径が５０ｍｍ以下であると糸条の接着が生じて好ましく
ない。一方１０００ｍｍ以上では集束性の効果が得られ
ない。このような効果が得られる理由としては、ガイド
の摩擦力が糸条とガイドとの接触表面積に依存するため
、糸条の集束によって摩擦力が下がることと、糸条の集
束により随伴浴流が減少するため、本発明に開示した形
態のものが大きな効果を有すると考えられる。

本発明のガイドは、一般的に湿潤状態にある糸条を集束
、または（および）方向変化させるのに際して使用する
と効果があり、その例としては凝固浴中ガイド、延伸浴
ガイド、水洗ガイド、給油ガイド、などが挙げられるが
、中でも重合体を口金より一旦気体中に吐出せしめ、そ
の後凝固浴に導く乾湿式紡糸方法において、垂直方向に
糸条を走行せしめながら凝固させた後、該糸条の方向を
変更するガイドに用いると、とくに効果がある。

本方法で用いるガイドは、特許請求の範囲に示したもの
であれば、その他の部分の構造には特に制限はない。例
えば、両端に鍔のついた構造のものや、先端が本発明の
範囲に含まれる曲率を有し、後背部分に先端部分の補強
および水流の整流効果を有するブレードが有るものにつ
いても、条件によって好適に使用できる。

また、このようなガイドを多段で用いること、即ち同一
または異なる曲率半径のガイドを配列して用いることも
張力の低減に効果がある。

本発明に適用される重合体としてはアクリロニトリル及
びその共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
オキシメチレン、ポリビニルアルコール及びその誘導体
、ポリアミド、アラミド、ポリエステル等、溶液状態で
紡糸が可能である物が上げられる。

又特に炭素繊維のプリカーサとして用いるアクリロニト
リル重合体に適用すると好結果が得られる。本発明で使
用するアクリル系重合体としては、少なくともアクリロ
ニトリルを９０％以上含有し必要に応じて他の不飽和単
量体を共重合させて作成されるが、その例としては、ア
クリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリル酸メチ
ル、メタクリル酸メチル、アクリルアミドおよびその誘
導体、アリルスルフォン酸およびその塩等をあげること
が出来る。またその重合方法には、特に制限はなく、従
来からの一般的な方法によることができる。更にこの重
合体の紡糸原液の作成に際しては、溶媒として有機系の
ジメチルスルフオキシド、ジメチルフォルムアミド、ジ
メチルアセトアミド　　“や無機系の硝酸、塩化亜鉛、
ロダンソーダ等の水溶液等を使用することが出来る。

本発明の繊維束あたりのフィラメント数は、通常５００
〜３００００の範囲で選ぶことが出来る。

また、単糸の繊度としては、０．１〜１００ｄの範囲で
選ぶことが出来るが、得られる繊維の単糸繊度が１ｄ以
下、好ましくは０．１〜０．８ｄの−ものは傷が付きや
すいため本発明を適用した場合特に効果がある。

本発明で使用するガイドは、その材質が硬質クロムメッ
キをした金属、金属上にチタン、アルミナ、チタンカー
バイドなどのセラミックスやテフロン、シリコンなどで
コーティングを施したもの、あるいはガラス、アルミナ
、チタン、ジルコニアなどのセラミックスなど、通常の
糸道ガイドに用いられる材質が使用される。表面の状態
は鏡面または梨地状であることが出来るが、糸と接した
ときに傷が発生するのを防止するため微細な°凹凸や尖
端部分が無いものが好ましいのは自明である。

従って鏡面状のものでは、出来るだけ表面を滑らかにし
、梨地状のものでは、接糸部分が球面状に仕上げたもの
を用いると好ましい結果が得られる。

［発明の効果コ 本発明の方法で得られる繊維は、工程中の張力を低く出
来るため、繊維傷、毛羽やたるみの少ない操業性の良好
なものである。また糸条の状態が各々のフィラメン！・
間で均一化しているうえに糸の拡がり状態が比較的小さ
くしかも経時的な変動がないという特徴がある。そのよ
うな結果として、得られる原糸の繊度ムラが無く、また
低張力で引きとられるために、凝固あるいは延伸浴中で
のドラフトが小さい。そのため後続する延伸工程に於け
る工程安定性が増加し、延伸倍率が上昇するという特徴
が有る。従って特にこの発明を適用したプリカーサを用
いて製造した炭化糸は、毛羽の少ない、高品位のものが
得られ、また高品質であるという特徴を得ることができ
る。

また本発明を多数糸条の製造方法に用いる場合は、糸条
の集束性が向上するため、多くの口金を並べて紡糸する
ときの錘間隔の節約が可能となる。

以下実施例により本発明をさらに具体的に説明する。

なお湿潤糸条の降伏応力は定速引張型引張試験機によっ
て、試長５０ｍｍ、引張速度５００ｍｍ／ｍｉ　ｎで、
湿潤状態のまま測定した１次降伏点の荷重を該糸条の繊
度で除した値であり、炭素繊維の性能（強度、弾性率）
は、ＪＩＳ　　Ｒ−７６０１に準じて測定したエポキシ
樹脂含浸ストランド物性（測定回数１０の平均値を有効
数字２桁で示したもの）である。

実施例１ アクリロニトリル９９．３％、イタコン酸０゜７％から
なるアクリル系共重合体の２０％ＤＭＳＯ溶液（４５°
Ｃにおける溶液粘度が６００ボイスの重合度を示すもの
）を直径０．１５ｍｍ、孔数３０００の口金を介して一
旦空気中に吐出せしめ、その後３０％のＤＭＳＯ水溶液
中に導き凝固させ、口金から４００ｍｍの距離だけ垂直
方向に引きとったのち、糸条の走行方向に対しての曲率
半径が１．５ｍｍの折り返しガイドを用いて角度６５度
で上方に方向転換し浴外に引き取った。こののち常法に
従って水洗、延伸、油剤付与、乾燥ち密化をおこないさ
らにスチーム中で延伸して、単糸繊度０．７ｄ、のアク
リル系プリカーサを得た。このプリカーサを空気中で２
４０〜２６０℃の温度で酸化し、続いて不活性雰囲気中
で最高温度１３５０℃で炭化し炭素繊維を得た。

この凝固糸の降伏応力は０．６ｇ／ｄであった。

この際浴中ガイドとして第１表に示すものを用いた。こ
のように本発明によれば糸条幅が小さい為、多錐化時の
錐間隔を小さくすることができ、この糸条を炭化した炭
素繊維の強度も優れたものが得られることがわかフた。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）湿式又は乾湿式紡糸法によって紡糸した繊維束を
   凝固浴にて凝固せしめた後、湿潤状態にある間に、接糸
   部が糸条の走行方向に対して曲率半径０．１〜５ｍｍで
   あるガイドを用いて方向を変化させるか、又は（及び）
   集束するにあたり、糸条の走行と垂直方向の曲率半径が
   ５０ｍｍ以上１０００ｍｍ以下の円弧であり、その内側
   に糸条が接するガイドを用いることにより、ガイドより
   出る糸条の幅を１０００フィラメントあたり５０ｍｍ以
   下に集束させ、かつ引きとられる糸条の張力を該糸条の
   湿潤状態の荷重伸張曲線における降伏応力以下とするこ
   とを特徴とする、湿式又は乾湿式紡糸方法。