JPS6399317A - 炭素繊維前駆体糸条の製造方法 - 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〕 本発明は、繊維表面の光沢が良く、糸いたみの少ない炭
素繊維前駆体糸条な製造する方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、炭素繊維前駆体糸条はアクリロニトリル系重
合体の有機または無機溶媒溶液を凝固浴中に乾式、乾−
湿式で紡出し、水洗後、延伸浴中で延伸するかあるいは
延伸浴中で延伸後水洗し、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る。

ところが浴中延伸は、浴組成が水あるいは水溶液である
ため、延伸温度に上限があり、糸条に高強度を与えるの
に十分な延伸倍率をとり得ない欠点がありた。そこで浴
延伸、乾燥緻密化後の糸条を再度、二次延伸することが
行われている。この二次延伸する方法は、熱水延伸法、
蒸気延伸法、加圧飽和蒸気延伸法、加熱蒸気延伸法、乾
熱延伸法、熱ピン延伸法等のいずれかの延伸方法かまた
はこれらの延伸方法を２つ以上組み合せた方法が広く知
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

炭素繊維前駆体糸条の製造方法に用いられたいずれの二
次延伸方法においても、糸条を延伸する為の加熱方法と
して、１）熱ロールまたは熱ピンに接触して走行させる
、あるいは１１）加圧蒸気等の加圧気体の激しい流れの
中を走行させる等の方法が用いられるが、これらの方法
は、繊維表面損傷による糸いたみ、あるいは繊維光沢低
下を炭素繊維前駆体系糸にもたらしているため、得られ
る炭素繊維の毛羽発生と強度低下（４００ｋｇ／ｇ″以
下）の原因となっている。

本発明の目的は炭素繊維前駆体系糸の製造に用いられる
二次延伸方法において、糸条な気体以外のものに接触さ
せず且つ加圧気体の激しい流れの中を通すことなく、糸
条に高強度を与えるのに必要な延伸を行える加熱方法を
提供するものであり、それによりて繊維表面損傷による
糸いたみが少なく、繊維光沢が良い炭素繊維前駆体系糸
を製造するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の要旨とするところは、９Ｑｗｔ％以上のアクリ
ロニトリルを含有するアクリロニトリル系重合体からな
る紡糸原液を紡糸、浴中延伸、乾燥緻密化したのち、遠
赤外線ヒーター延伸機を用いて二次延伸することにより
炭素繊維前駆体系糸な製造することにある。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明に使用するアクリロニトリル系重合体は、９　Ｑ
　ｗｔ％以上のアクリロニトリルと他にアクリロニトリ
ルと共重合可能なビニル系単量体の１種または２種以上
を共重合させた共重合体であり、たとえばメタクリル酸
が０．５〜３％程度共重合した共重合体が好ましく用い
られる。

アクリロニトリル系重合体の溶媒は有機、無機の公知の
溶媒を使用することができる。本発明においてはこのア
クリロニトリル系重合体溶液を少なくとも紡糸、浴中延
伸、乾燥緻密化する必要がある。紡糸方式は、湿式、乾
−湿式いずれでもよい。浴中延伸は紡出糸を直接行って
もよいし、また一度水洗いして溶媒を除去したのちに行
りてもよい。浴中延伸は８０℃〜９８℃の延伸浴中で約
２〜６倍に延伸させるが、本発明はこれに限定されない
。乾燥緻密化は浴中延伸後の糸条な加熱ロール等で乾燥
することにより行われるが、乾燥温度、乾燥時間等は適
宜選択することができる。

本発明において最も特徴的なことは乾燥緻密化後の糸条
を二次延伸する際に遠赤外線ヒーター延伸機で延伸させ
ることである。

使用条件として、延伸温度は１３０℃以上２８０℃以下
が好ましく、更に好ましくは１４０以上２２０℃以下で
ある。１３０℃未満では充分な延伸性が得られずクラッ
クによる糸のいたみを生ずる。２８０℃を越えると熱に
よる糸の劣化が著しくなるため、高強度の炭素繊維を得
るための炭素繊維前駆体系糸は得られない。

二次延伸の倍率は、乾燥緻密化までの一次延伸によって
選択すべきであるが通常２〜５倍の延伸を行い、全延伸
倍率を７倍以上１６倍未満更に好ましくは８．５倍以上
１５倍以下にするのがよい。７倍未満では繊維配向が充
分上がらず、また１６倍以上では繊維内にクラックが発
生するため、高強度の炭素繊維を得るための炭素繊維前
駆体系糸は得られない。

第１図は本発明で使用する遠赤外線ヒーター延伸機と糸
条を示す概略図であり、遠赤外線ヒーター１、温度計２
、供給ロール３、引取ロール４、糸条５を各示す。

〔実施例〕

以下実施例により本発明を説明する。

本発明による効果は、次の３項目を測定することにより
評価した。

１）表面光沢度の測定法 ：）炭素繊維前駆体系糸を平行に並べて試料面とする。

ＩＩ）　　繊維軸方向に対して９０°　の角度を持りた
平面内において、試料面から４５°方向より試料面に向
って一定光度の光線を与える。

１１１）試料面を反射した上記平面内の反射角４５゜の
光線の照度（Ｌｍ）を測定する。

ｌｖ）　　Ｉ）から１１１）までの操作により、二次延
伸しない炭素繊維前駆体糸条から測定したＬａをＬｏと
して、Ｌｍ／Ｌｏの比を求めて対比光沢度とした。

対比光沢度＝　（１−Ｌｓ／Ｌｏ）　Ｘ　１００１）か
らＩｖ）の操作より求めた対比光沢度は下記のように評
価される。

２）糸いたみの測定法 １）２２５〜２６０℃の範囲で温度勾配を有する熱風雰
囲気の耐炎化炉に炭素繊維前駆体糸条をロール駆動によ
って連続的に供給し３４分間滞在させて、耐炎化処理を
行う。

耐炎化処理での張力は約１２０１１Ｉｇ／ｄ　であり、
繊維長さはほぼ深長に保つ。耐炎化繊維の密度はいずれ
も１．３７〜１．３９　Ｐ／ａｎ”の範囲とする。

耐炎化繊、維を窒素ガス雰囲気にある３２０〜７００℃
の範囲の温度勾配を有する炭素化炉と１３５０℃の熱処
理炉をそれぞれ７分と４．５分間の滞在時間で通過させ
て炭素繊維に焼成させる。

１１）サイズ剤を付けない炭素繊維に張力（１／／ｉｏ
”ｄ）を掛け、毛羽が浮き上がる程度の空気を白てる。

１１１）浮き上がった毛羽なｉｆｆ！、１０本当りの本
数で表わす。

求められた毛羽の本数は下記のように評価される。

３）焼成時延伸性の測定法 １）ロールとロールの間に熱風を流したオープンを取り
付けた装置を用いて、オープン温度を２４０℃とし、オ
ープン前後のロールの回転数比より延伸比を求める。

ＩＤ　　最大延伸比は毛羽の発生した時の延伸比とする
。

求められた最大延伸比は下記のように評価される。

実施例１ アクリロニトリル９９．　Ｏｖｔ％、メタクリル酸１、
　Ｏｖｔ％からなるアクリロニトリル系重合体の２０、
　Ｏｗｔ％ジメチルホルムアミド（以下Ｄ’ＭＦと略す
）溶液を０．０８ｍφの口金孔を通してＤＭ　Ｆ　７０
　ｖｔ％、水３０　ｖｔ％からなる４０℃の凝固浴中に
吐出し、その後水洗、浴中延伸、乾燥緻密化を行い、つ
づいて遠赤外線ヒーター延伸機を用いて延伸温度を変更
し、炭素繊維前駆体糸条を作成した。得られた炭素繊維
前駆体糸条の特性は第１表に示すごとくであった。また
これらの前駆体糸条を常法によって炭素繊維に焼”成し
た。即ち、２２５−２６０℃の範囲で温度勾配を有する
熱風雰囲気の耐炎化炉に炭素繊維前駆体糸条なロール駆
動によって連続的に供給し３４分間滞在させて耐炎化処
理を行った。耐炎化処理での張力は約１２０■／ｄであ
った。

耐炎化繊維の密度は、いずれも１．３７〜１．３９Ｐ／
ｃｒＬ”の範囲にありた。耐炎化繊維を窒素ガス雰囲気
にある３２０〜７００℃の範囲の温度勾配を有する炭素
化炉と１３５０℃の熱処理炉をそれぞれ７分と４．５分
間の滞在時間で通過させて炭素繊維に焼成された。得ら
れた炭素繊維の特性は第１表に示すごとくであった。

比較例１ 実施例１と同様にして得られた乾燥緻密化された糸条を
スチーム延伸機及び乾熱ロール延伸機において延伸し、
炭素繊維前駆体糸条な得た。

また実施例１と同様な方法にて炭素繊維を得た。

得られた炭素繊維前駆体糸条と炭素繊維の特性は第１表
に示すととくでありた。

第１表から明らかなように、本発明方法で製造した炭素
繊維前駆体系榮は、光沢性、糸いたみ性、焼成最大延伸
性が優れており、加えて得られた炭素繊維のストランド
強度も４００　ｋｇ７ｍｘ”以上の高強度を示した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するのに好適な遠赤外線ヒーター
延１′伸機の応用例を示す概略図である。 １　遠赤外線ヒーター ５　糸条 Ａｌ−１＠

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、９０ｗｔ％以上のアクリロニトリルを含有するアク
   リロニトリル系重合体からなる紡糸原液を紡糸、浴中延
   伸、乾燥緻密化したのち、遠赤外線ヒーター延伸機で二
   次延伸することを特徴とする炭素繊維前駆体糸条の製造
   方法。 ２、全延伸倍率を７倍以上１６倍未満とすることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３、遠赤外線ヒーター延伸温度が１３０℃以上２８０℃
   以下の範囲であることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の製造方法。