JPH04257313A - 炭素繊維前駆体繊維の製造方法 - Google Patents
炭素繊維前駆体繊維の製造方法Info
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- JPH04257313A JPH04257313A JP3785891A JP3785891A JPH04257313A JP H04257313 A JPH04257313 A JP H04257313A JP 3785891 A JP3785891 A JP 3785891A JP 3785891 A JP3785891 A JP 3785891A JP H04257313 A JPH04257313 A JP H04257313A
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
カ−サ−)の製造方法に関し、特に高強度及び高弾性を
有する炭素繊維の製造に好適な、緻密性の高い、炭素繊
維前駆体繊維を製造する方法に関する。
、焼成技術や後処理技術に関する技術が多数提案されて
いるが、一方炭素繊維前駆体としてのアクリル系繊維の
改良に関する技術についても多数提案されている。そし
て、高強度、高弾性化の1つの手段として、炭素繊維前
駆体としてのアクリル系繊維の緻密性を高くすることが
提案されている。
アクリル系繊維の緻密性を表す尺度として、前駆体繊維
のヨウ素の吸着量及びヨウ素を吸着するスキン層の厚さ
、或は膨潤状態にある工程糸の膨潤度等が採用されてい
る。(特開昭58−214518号公報、特公昭63−
21916号公報)。
を利用する方法は、繊維の表層の緻密性しか測れないた
め繊維全体の緻密性がわからなく、またヨウ素の吸着量
が油剤の付着量や種類で異なり、繊維基質構造の緻密性
以外の要素による影響を受け易い点で問題がある。また
、凝固糸の膨潤度及び凝固糸の膨潤度と浴延伸糸の膨潤
度との比である膨潤度比で規定する方法は、あくまで膨
潤糸条の固体部分と液体部分の構成比を表しているにす
ぎなく、ミクロな構造の微細性を加味した緻密性の尺度
としてはなはだ不十分である。このように、従来採用し
ている評価方法は、繊維の緻密性を正確に把握するには
十分なものではなかった。そのため、従来の評価方法を
採用する前駆体繊維の製造方法によっては、十分に緻密
性の高い繊維を得ることができなかった。
度、高弾性の炭素繊維を得るための、緻密性の高い炭素
繊維前駆体としてのアクリル繊維の製造方法を提供する
ことにある。
高弾性の炭素繊維を得るために、緻密性の高いアクリル
系繊維の製造方法を鋭意検討した結果、前駆体繊維の構
造の緻密性を評価する尺度として平均細孔半径、空孔率
を採用すると、該緻密性を正確に評価し得ることを知見
し、緻密性の高い前駆体繊維を製造する本発明を完成し
た。
95重量%以上、アクリルアミド単位0.5重量%以上
を構成成分とするアクリル系重合体の溶剤溶液を湿式紡
糸して、平均細孔半径が140Å以下、空孔率が55%
以下の凝固糸とした後、これを沸水中にて延伸しながら
洗浄して平均細孔半径が110Å以下、空孔率が40%
以下の水膨潤糸条となし、次いで該水膨潤糸条にシリコ
ン系油剤処理、乾燥緻密化処理を施すことを特徴とする
炭素繊維用前駆体繊維の製造方法である。
体は、アクリロニトリル単位95重量%以上、アクリル
アミド単位0.5重量%以上を構成成分とする必要があ
る。アクリロニトリル、アクリルアミド以外の共重合成
分としては、たとえばアクリル酸、メタクリル酸、イタ
コン酸等の酸類、アクリル酸メチル、メタクリル酸メチ
ル等のアクリル酸誘導体、メタクリルアミド、N−メチ
ロ−ルアクリルアミド、N,N−ジメチルアクリルアミ
ド等のアクリルアミド誘導体、メチルビニルケトン、エ
チルビニルケトン等のアルキルビニルケトン、アクロレ
イン、メタクロレイン等のアクロレイン誘導体、2−ビ
ニルピリジン、2−メチル−5−ビニルピリジン等のビ
ニルピリジン誘導体、メタクリルスルホン酸ソ−ダ等の
スルホン酸誘導体、酢酸ビニル、メタクリロニトリル等
があげられ、これらは単独でも組み合わせでも用いられ
る。
重合体の溶媒は、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、
硝酸、ロダンソ−ダ水溶液、及び塩化亜鉛水溶液等が使
用できる。本発明では紡糸原液の重合体の濃度は18重
量%以上である。また紡糸原液の温度は60℃以上であ
ることが好ましい。重合体の極限粘度と濃度及び温度に
より紡糸原液の溶液粘度が決まるが、製造条件として許
容される溶液粘度の範囲内において、重合体の濃度をで
きるだけ大きく設定することが好ましい。
半径は140Å以下、空孔率は55%以下の凝固糸とな
す。このような平均細孔半径及び空孔率の小さい凝固糸
を得るには、紡糸原液のポリマ−濃度を前述したように
18%以上にすると共に、紡糸原液の温度を60℃以上
にすること及び凝固浴の温度を50℃以下、好ましくは
40℃以下にすることにより達成できる。
1.0〜2.0倍に空中延伸するのが好ましい。次いで
、沸水中で凝固糸に含まれている溶媒を洗浄しながら延
伸する。この時1〜10倍延伸するのが好ましい。また
、この延伸の方法として、2段以上の多段延伸法を用い
ることも可能である。この方法は糸の急激な変形による
ボイドの発生を少なくするため有利である。
い範囲でできるだけ高く設定し、凝固浴温度よりもでき
るだけ高温にすることが効果的である。この観点から延
伸浴の温度は70℃以上の高温とすることが好ましい。 多段延伸法の場合には、最終浴を90℃以上の高温とす
ることが好ましい。
り水膨潤糸の平均細孔半径が110Å以下、空孔率が4
0%以下にすることができる。
、次に示す水銀圧入法により測定した値である。凝固浴
及び延伸浴から出た糸条を採取し、水洗後、液体窒素に
よる凍結乾燥法を用いて構造の固定化を行なう。この乾
燥試料を約0.2g精秤しディラトメ−タ−に入れる。 次に水銀注入装置を用いて容器内を真空(0.05トル
以下)にし、その後水銀を充填する。そして、ポロシメ
−タ−を用いて測定を行なう。外圧により細孔半径を求
め、水銀圧入量より細孔体積を求める。圧力は最大30
00バ−ルまでかける。空孔率は以下の式を用いて求め
た。 空孔率=ρVp/(ρVp+1) [ここで、 ρ=比重、 Vp=測定値(g当りの
空孔体積)] また平均細孔半径は、以下のようにして求めた。
細孔数、 ri=細孔半径(Å)] rを求める式は,次のとおりである。 πr2p=−2πrσcosθ [ここで、 σ:水銀の表面張力、 θ:接触角]
あるいは変性シリコン系油剤処理を施す。この際の油剤
の付着量は繊維当り0.01〜5重量%で、単糸同志が
融着しなく、また集束性が良い状態になるように制御す
る。シリコン系油剤処理を施した後に、乾燥緻密化処理
を施し緻密性の高い繊維とする。また、乾燥後さらに加
熱ロ−ラ−にて乾熱延伸を行なうと更に緻密性を高める
ことができる。
により得られるアクリル繊維は繊維全体としての緻密性
が高いため、これを焼成して得られる炭素繊維は高強度
、高弾性のものとなる。
明する。なお、本文中及び実施例中に用いた物性値は、
以下の方法により測定したものである。 (1)炭素繊維の性能(強度、弾性率)は、JIS
R−7601に準じて測定した。エポキシ樹脂を含浸し
たストランドの物性値から求めた。 (2)平均細孔半径、空孔率は、前述の水銀圧入法に依
った。
と第3成分としてのメタクリル酸(MAA)とを表1の
重量割合で共重合したアクリル系共重合体を、ジメチル
アセトアミドに溶解して紡糸原液(重合体濃度21重量
%、原液温度70℃)を調製した。この紡糸原液を、直
径0.075mm、孔数3000の口金を用いて、濃度
72%、浴温35℃のジメチルアセトアミド水浴液中に
吐出し凝固糸となし、これに1.5倍の空中延伸を施し
、引き続いて70℃の延伸浴で4.3倍に延伸し、更に
沸水の延伸浴で1.3倍に延伸し、洗浄した。
こらず集束性が良い状態になるように濃度を制御したシ
リコン系油剤を賦与した。その後130℃の加熱ロ−ラ
−で乾燥緻密化処理を行ない、本発明の炭素繊維前駆体
繊維を得た。凝固糸及び水膨潤糸の平均細孔半径及び空
孔率、並びに前駆体繊維から製造した炭素繊維の物性を
表1に示す。
径が小さく、また空孔率が低い前駆体繊維ほど、強度及
び弾性率が高い炭素繊維を製造できることが判る。
(MA)を共重合成分として用いた。このときの共重合
重量比はアクリロニトリル/アクリル酸メチル/メタク
リル酸=95/4/1にした。このアクリル系共重合体
を用いて実施例1と同様にして炭素繊維前駆体繊維を製
造した。このときの結果を表2に示す。
共重合重量比がアクリロニトリル/アクリルアミド/メ
タクリル酸=98/1/1であるアクリル系共重合体の
ジメチルアセトアミド溶液(重合体濃度21重量%、原
液温度70℃)を紡糸原液に用いた。
化の各条件は実施例1と同じである。乾燥緻密化処理の
後に180℃の加熱ロ−ラ−で1.2倍の乾熱延伸を行
った炭素繊維前駆体繊維と、該乾熱延伸を行なわない炭
素繊維前駆体繊維とをつくり、それぞれから製造した炭
素繊維についてその物性を調べた。その結果を表3に示
す。
とにより更に高強度、高弾性の炭素繊維を製造できる。
紡糸原液を調整した。凝固浴の濃度は72%と一定にし
、温度を25〜55℃の範囲で変化させ実施例1と同様
の湿式紡糸を行った。そのときの結果を表4に示す。
延伸後の水膨潤糸の平均細孔半径及び空孔率が小さくな
り、各前駆体繊維より製造した炭素繊維の性能(強度、
弾性率)も著しく向上していることが判った。
炭素繊維前駆体アクリル系繊維を製造することができる
。したがって、この前駆体繊維から、高強度、高弾性の
炭素繊維を製造することができる。
Claims (1)
- 【請求項1】アクリロニトリル単位95重量%以上、ア
クリルアミド単位0.5重量%以上を構成成分とするア
クリル系重合体の溶剤溶液を湿式紡糸して、平均細孔半
径が140Å以下、空孔率が55%以下の凝固糸とした
後、これを沸水中にて延伸しながら洗浄して平均細孔半
径が110Å以下、空孔率が40%以下の水膨潤糸条と
なし、次いで該水膨潤糸条にシリコン系油剤処理、乾燥
緻密化処理を施すことを特徴とする炭素繊維用前駆体繊
維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03785891A JP3223452B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 炭素繊維前駆体繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03785891A JP3223452B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 炭素繊維前駆体繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04257313A true JPH04257313A (ja) | 1992-09-11 |
| JP3223452B2 JP3223452B2 (ja) | 2001-10-29 |
Family
ID=12509248
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03785891A Expired - Lifetime JP3223452B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-02-08 | 炭素繊維前駆体繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3223452B2 (ja) |
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|---|---|
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