JPH06184830A - Precursor fiber bundle for carbon fiber - Google Patents
Precursor fiber bundle for carbon fiberInfo
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- JPH06184830A JPH06184830A JP33172592A JP33172592A JPH06184830A JP H06184830 A JPH06184830 A JP H06184830A JP 33172592 A JP33172592 A JP 33172592A JP 33172592 A JP33172592 A JP 33172592A JP H06184830 A JPH06184830 A JP H06184830A
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Abstract
(57)【要約】
【構成】1官能シロキサンおよび/または2官能シロキ
サンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロキサ
ンとの共重合シリコーンレジンからなる油剤を全Siと
して繊維重量当り0.05〜0.5重量%含有すること
を特徴とする炭素繊維用前駆体繊維束。1官能シロキサ
ンおよび/または2官能シロキサンを繰り返し単位とす
るポリシロキサンと3官能シロキサンおよび/または4
官能シロキサンを繰り返し単位とするポリシロキサンと
の混合シリコーンレジンからなる油剤を全Siとして繊
維重量当り0.05〜0.5重量%含有することを特徴
とする炭素繊維用前駆体繊維束。
【効果】少量の油剤付与で単繊維間の接着を防止し、高
強度、高品位の炭素繊維を工程通過性良く製造すること
ができる。(57) [Summary] [Structure] Copolymerization of monofunctional siloxane and / or difunctional siloxane with trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane An oil agent consisting of a silicone resin is contained in an amount of 0.05 to 0. A precursor fiber bundle for carbon fibers, characterized by containing 5% by weight. Polysiloxane having monofunctional siloxane and / or difunctional siloxane as a repeating unit and trifunctional siloxane and / or 4
A precursor fiber bundle for carbon fiber, which contains 0.05 to 0.5% by weight based on the total weight of the fiber of an oil agent made of a silicone resin mixed with a polysiloxane having a functional siloxane as a repeating unit. [Effect] Adhesion between single fibers can be prevented by applying a small amount of an oil agent, and high-strength, high-quality carbon fibers can be manufactured with good processability.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は炭素繊維用前駆体繊維束
に関するものである。さらに詳細には、高品位で工程通
過性の良い高強度の炭素繊維を製造するための炭素繊維
用前駆体繊維束に関するものである。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a precursor fiber bundle for carbon fibers. More specifically, the present invention relates to a precursor fiber bundle for carbon fibers for producing high-strength, high-strength carbon fibers having good processability.
【0002】[0002]
【従来の技術】炭素繊維は熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂
などのいわゆるマトリックス材料と複合体(コンポジッ
ト)を形成することによって高度な機械的特性を有する
ことから、航空・宇宙、原子力関連からスポーツ・レジ
ャー、土木・建築関連に至るまで幅広く利用されてきて
おり、さらに比強度、比弾性率の高い炭素繊維を安価に
提供することが求められている。2. Description of the Related Art Carbon fiber has high mechanical properties by forming a composite with a so-called matrix material such as a thermosetting resin or a thermoplastic resin. -It has been widely used in leisure, civil engineering and construction related fields, and it is required to provide carbon fiber having high specific strength and high specific elastic modulus at low cost.
【0003】炭素繊維はその前駆体であるアクリル系、
レーヨン系、ピッチ系繊維などを紡糸し、200〜30
0℃の酸化性雰囲気中で加熱焼成して酸化繊維に転換す
る耐炎化工程を経た後、さらに窒素、アルゴン、ヘリウ
ムなどの不活性雰囲気や真空中で300〜3000℃に
加熱して炭化およびまたは黒鉛化する工程を経ることに
よって製造する方法が工業的に幅広く採用されている。Carbon fiber is an acrylic resin, which is its precursor,
200 ~ 30 by spinning rayon fiber, pitch fiber, etc.
After a flameproofing step of heating and firing in an oxidizing atmosphere at 0 ° C. to convert to oxidized fibers, it is further heated to 300 to 3000 ° C. in an inert atmosphere such as nitrogen, argon or helium or in a vacuum to carbonize and / or A method of manufacturing by undergoing a graphitization process is widely adopted industrially.
【0004】炭素繊維の基本特性である繊維軸方向の引
張強度(以下、強度)は、炭素繊維の欠陥の大きさや数
に支配されているといわれている。この欠陥の原因とし
ては、前駆体繊維内部のボイドや異物、前駆体繊維表面
の傷や単繊維間の接着、前駆体繊維を焼成して炭素繊維
に転換する工程である耐炎化工程、前炭化工程での単繊
維間接着の発生などがあげられる。特に、単繊維間の接
着は強度の低下が著しい上に、焼成工程で毛羽が多発
し、極端な場合には、工程を全く通過できなくなるた
め、前駆体繊維、および焼成工程で発生するこの単繊維
間の接着を防止することがきわめて重要である。It is said that the tensile strength (hereinafter referred to as strength) in the fiber axis direction, which is a basic characteristic of carbon fiber, is governed by the size and number of defects in the carbon fiber. The causes of this defect are voids and foreign substances inside the precursor fiber, scratches on the surface of the precursor fiber and adhesion between single fibers, a flame resistance step that is a step of converting the precursor fiber into carbon fiber, pre-carbonization. The occurrence of adhesion between single fibers in the process may be mentioned. In particular, the bond between the single fibers has a significant decrease in strength and, in the extreme case, fluff occurs frequently, and in extreme cases, the process cannot be passed at all. It is extremely important to prevent adhesion between fibers.
【0005】耐炎化、前炭化工程においては、この単繊
維間の接着を防止するために昇温速度を出来るだけゆる
やかに設定する必要があり、炭素繊維の低生産性の一因
となっている。In the flame resistance and pre-carbonization steps, it is necessary to set the temperature rising rate as gently as possible in order to prevent the adhesion between the single fibers, which is one of the causes of low productivity of carbon fibers. .
【0006】このため、前駆体繊維製造工程において耐
熱性が高く、離型性に優れたシリコーン系油剤を繊維表
面に付与することが一般的になっている。For this reason, in the precursor fiber production process, it has become common to apply a silicone-based oil agent having high heat resistance and excellent releasability to the fiber surface.
【0007】このシリコーン系油剤は耐炎化工程では優
れた耐熱性を示すが、前炭化工程では繊維の重量が急激
に減少して単繊維間接着がきわめて発生しやすく、40
0〜500℃の温度範囲においては耐熱性が不十分であ
り、シリコーンの大部分が分解・飛散するため、予め多
量に油剤を付与しておく必要がある。そのために、各工
程のローラやガイドに油剤が堆積して工程通過性が悪化
したり、焼成過程で多量の分解ガスが発生するために炭
素繊維自体の強度を低下させるという問題がある。This silicone-based oil agent exhibits excellent heat resistance in the flame-proofing process, but in the pre-carbonization process, the weight of the fiber is drastically reduced and single fiber-to-fiber bonding is very likely to occur.
In the temperature range of 0 to 500 ° C., the heat resistance is insufficient, and most of the silicone decomposes and scatters, so it is necessary to apply a large amount of oil agent in advance. Therefore, there is a problem that the oil agent is deposited on the rollers and guides in each process to deteriorate the process passability, and a large amount of decomposed gas is generated in the firing process, so that the strength of the carbon fiber itself is lowered.
【0008】不活性雰囲気中400〜500℃の温度に
耐えられるものとしては、無機質微粒子が上げられる。
無機質微粒子を前駆体繊維表面に付与する方法は、例え
ば、特公昭52−39455号公報に提案されている。
これは5〜0.01ミクロンの固体微粒子を使用するも
のであるが、微粒子が付与された繊維は炭素繊維に転換
されるまでの間に多数のローラやガイドによって引きま
わされる間に、この硬い微粒子によって繊維表面が損傷
を受け、これが欠陥となり、単繊維間接着が改善される
割には強度が向上せず、極端な場合は毛羽が発生し強度
が低下するという問題がある。Inorganic fine particles can be used as a material that can withstand a temperature of 400 to 500 ° C. in an inert atmosphere.
A method of applying the inorganic fine particles to the surface of the precursor fiber is proposed in, for example, Japanese Patent Publication No. 52-39455.
This uses solid fine particles of 5 to 0.01 micron, but while the fine particle-added fibers are turned by many rollers and guides before being converted into carbon fibers, this hard The fine particles damage the fiber surface, which becomes a defect, and the strength between the single fibers is not improved although the adhesion between the single fibers is improved. In an extreme case, fluff occurs and the strength decreases.
【0009】、また、ポリシロキサンは一般的に炭素と
珪素の原子数比(C/Si)が小さくなるほど硬度を増
し、耐熱性も向上することが知られている。現在、一般
的に使用されているシリコーン系油剤は2官能シロキサ
ン(R2 SiO2/2 )を繰返し単位とする直鎖状のポリ
シロキサンからなるものであり、高温の不活性雰囲気中
では容易に分解し飛散するため、繊維表面を保護し単繊
維間接着を防止する効果が不十分である。一方、3官能
シロキサン(RSiO3/2 )および/または4官能シロ
キサン(SiO4/2 )を主鎖の一部に有するシリコーン
レジンは網目構造を持ち、またC/Si比が小さくなる
ため耐熱性が高くなる。It is known that polysiloxane generally increases in hardness and heat resistance as the atomic ratio of carbon to silicon (C / Si) decreases. At present, the commonly used silicone-based oil agent is composed of a linear polysiloxane having a bifunctional siloxane (R 2 SiO 2/2 ) as a repeating unit, and can be easily used in a high temperature inert atmosphere. Since it decomposes and scatters, the effect of protecting the fiber surface and preventing adhesion between single fibers is insufficient. On the other hand, a silicone resin having a trifunctional siloxane (RSiO 3/2 ) and / or a tetrafunctional siloxane (SiO 4/2 ) in a part of the main chain has a network structure and also has a low C / Si ratio, and therefore has heat resistance. Becomes higher.
【0010】ところで、3官能シロキサンおよび/また
は4官能シロキサン主体のシリコーンレジンは非常に硬
いため、繊維表面を傷つけて、単繊維間接着防止効果が
大きいにもかかわらず、炭素繊維の強度が向上しないと
いう第1の欠点がある。また、水中に分散させた場合の
分散安定性が悪く、繊維への均一付着が困難という第2
の欠点、さらに、水が蒸発した後に樹脂化してローラ表
面に堆積して繊維の工程通過性が悪化するという第3の
欠点がある。By the way, since a silicone resin mainly containing a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane is very hard, the fiber surface is damaged, and although the effect of preventing the adhesion between single fibers is great, the strength of the carbon fiber is not improved. There is a first drawback. In addition, the dispersion stability when dispersed in water is poor, and it is difficult to uniformly adhere to the fibers.
In addition, there is a third drawback that the resin is resinized after water is evaporated and is deposited on the roller surface to deteriorate the fiber processability.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、上記した従来の技術の欠点を解決するこ
と、すなわち、少量の油剤付与で単繊維間の接着を防止
し、高強度、高品位の炭素繊維を工程通過性良くに製造
するための前駆体繊維束の製造方法を提供することであ
る。The problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned drawbacks of the prior art, that is, to prevent adhesion between single fibers by adding a small amount of oil, and to improve high strength. It is an object of the present invention to provide a method for producing a precursor fiber bundle for producing a high-quality carbon fiber with good processability.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の炭素繊維用前駆体繊維束は次のいずれかの構
成を有する。すなわち、1官能シロキサンおよび/また
は2官能シロキサンと3官能シロキサンおよび/または
4官能シロキサンとの共重合シリコーンレジンからなる
油剤を全Siとして繊維重量当り0.05〜0.5重量
%含有することを特徴とする炭素繊維用前駆体繊維束、
または、1官能シロキサンおよび/または2官能シロキ
サンを繰り返し単位とするポリシロキサンと3官能シロ
キサンおよび/または4官能シロキサンを繰り返し単位
とするポリシロキサンとの混合シリコーンレジンからな
る油剤を全Siとして繊維重量当り0.05〜0.5重
量%含有することを特徴とする炭素繊維用前駆体繊維束
である。In order to solve the above problems, the precursor fiber bundle for carbon fibers of the present invention has one of the following configurations. That is, an oil agent comprising a copolymerized silicone resin of a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane is contained in an amount of 0.05 to 0.5% by weight based on the weight of fiber as the total Si. Characteristic carbon fiber precursor fiber bundle,
Alternatively, an oil agent comprising a mixed silicone resin of a polysiloxane having a monofunctional siloxane and / or a difunctional siloxane as a repeating unit and a polysiloxane having a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane as a repeating unit is used as all Si, and the weight per fiber weight is The precursor fiber bundle for carbon fiber is characterized by containing 0.05 to 0.5% by weight.
【0013】以下、本発明をさらに詳細に説明する。The present invention will be described in more detail below.
【0014】本発明において用いる油剤の有効成分とし
ては、次のまたはのいずれかのシリコーンレジンを
用いるものである。すなわち、1官能シロキサン(R
3 SiO1/2 )および/または2官能シロキサン(R2
SiO2/2 )の適当量を3官能シロキサンおよび/また
は4官能シロキサンに共重合して得られる、1官能シロ
キサンおよび/または2官能シロキサンと3官能シロキ
サンおよび/または4官能シロキサンとの共重合シリコ
ーンレジン、または、1官能シロキサンおよび/また
は2官能シロキサンを繰り返し単位とするポリシロキサ
ンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロキサン
を繰り返し単位とするポリシロキサンとの混合シリコー
ンレジンである。As the active ingredient of the oil agent used in the present invention, any one of the following silicone resins is used. That is, monofunctional siloxane (R
3 SiO 1/2 ) and / or bifunctional siloxane (R 2
Copolymerized silicone of monofunctional siloxane and / or difunctional siloxane and trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane obtained by copolymerizing a suitable amount of SiO 2/2 ) with trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane A resin or a mixed silicone resin of a polysiloxane having a monofunctional siloxane and / or a difunctional siloxane as a repeating unit and a polysiloxane having a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane as a repeating unit.
【0015】これらまたはのいずれかのシリコーン
レジンからなる油剤を用いなければ、前記した従来技術
の第1の欠点を解決することができない。The first drawback of the prior art described above cannot be solved without using an oil agent made of any one of these silicone resins.
【0016】また、これらいずれかのシリコーンレジン
からなる油剤の前駆体繊維束中の含有量としては、全S
iとして繊維重量当り0.05〜0.5重量%とするも
のである。ここで全Siとしての繊維重量当りの含有量
は元素分析によって常法により求められる値をいう。こ
の含有量が0.05重量%に満たないときは、単繊維間
の接着防止効果が不十分となる問題がある。一方、含有
量が0.5重量%を越えるときは、接着防止効果が飽和
してしまう。The content of the oil agent made of any of these silicone resins in the precursor fiber bundle is
i is 0.05 to 0.5% by weight based on the weight of the fiber. Here, the content per weight of fibers as total Si refers to a value obtained by an ordinary method by elemental analysis. If this content is less than 0.05% by weight, there is a problem that the effect of preventing adhesion between single fibers becomes insufficient. On the other hand, when the content exceeds 0.5% by weight, the anti-adhesion effect is saturated.
【0017】また、上記した共重合シリコーンレジンま
たは混合シリコーンレジンであって、X線光電子分光法
(ESCA)におけるSi2Pスペクトルのピーク分割で
得られる3官能シロキサンおよび/または4官能シロキ
サンのSi成分が全Siに対して20〜70%存在する
ものは、樹脂硬度が硬すぎることを防ぐ一方、耐熱性が
不足して単繊維間接着防止効果が乏しくなるのを防ぐ観
点から、好ましい。Further, in the above-mentioned copolymerized silicone resin or mixed silicone resin, the Si component of trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane obtained by peak division of Si 2 P spectrum in X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA) is The presence of 20 to 70% with respect to the total Si is preferable from the viewpoint of preventing the resin hardness from being too hard, while preventing the effect of preventing adhesion between single fibers from becoming poor due to insufficient heat resistance.
【0018】なお、Siの組成分析は国際電気社製ES
−200型X線光電子分光装置を使用して下記の条件で
実施する。The composition of Si is analyzed by ES manufactured by Kokusai Electric Co., Ltd.
It is carried out under the following conditions using a -200 type X-ray photoelectron spectrometer.
【0019】励起X線:AlKα1,2 線(1486.6
ev) X線出力:8kv、20mA 温度:40℃ 真空度:10-8Torr 運動エネルギー(K,E)補正:C1Sの主ピークの運動
エネルギーを1202.0evに合わせる。Excited X-ray: AlKα1,2 ray (1486.6)
ev) X-ray output: 8 kv, 20 mA Temperature: 40 ° C. Vacuum degree: 10 −8 Torr Kinetic energy (K, E) correction: The kinetic energy of the main peak of C 1S is adjusted to 1202.0 ev.
【0020】ピーク分割:Si2Pスペクトルのピークを
次のように分割する。Peak division: The peak of the Si 2 P spectrum is divided as follows.
【0021】2官能シロキサン:1384.6ev 3官能シロキサン:1384.1ev 4官能シロキサン:1383.2ev なお、1官能シロキサンおよび/または2官能シロキサ
ンを3官能シロキサンおよび/または4官能シロキサン
に共重する割合によって共重合シリコーンレジン自体の
硬度や耐熱性を調整することができる。1官能シロキサ
ンおよび/または2官能シロキサンの共重合割合は、そ
れぞれのシロキサンの組合せによって一定ではないが、
樹脂硬度が硬すぎることを防ぐ一方、耐熱性が不足して
単繊維間接着防止効果が乏しくなるのを防ぐ観点から、
おおむね20〜70mol%の範囲が好ましい。Bifunctional siloxane: 1384.6 ev Trifunctional siloxane: 1384.1 ev Tetrafunctional siloxane: 1383.2 ev Incidentally, the proportion of monofunctional siloxane and / or difunctional siloxane co-overloaded with trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane. The hardness and heat resistance of the copolymer silicone resin itself can be adjusted by. The copolymerization ratio of the monofunctional siloxane and / or the bifunctional siloxane is not constant depending on the combination of the respective siloxanes,
While preventing the resin hardness from being too hard, from the viewpoint of preventing heat resistance from being insufficient and the effect of preventing adhesion between single fibers from becoming poor,
The range of about 20 to 70 mol% is preferable.
【0022】この共重合シリコーンレジンをエチレンオ
キサイド(以下、EO)および/またはプロピレンオキ
サイド(以下、PO)などを反応させたグライコール成
分変性レジンとすることは、3官能シロキサンおよび/
または4官能シロキサン主体のシリコーンレジンが有し
ていた前記3つの欠点を一度に改善できるもので特に好
ましい。すなわち、分散安定性や繊維への均一付着性を
改善できるので、水溶性または自己乳化性を付与するこ
とができ好ましい。さらに、この場合、グライコール成
分が分解する熱処理温度までは、樹脂化が抑制されるた
め、製糸工程などのローラ表面へのレジンの堆積も改善
できる効果をも有するのである。グライコール成分への
最適な変性量は、シロキサン組成やEO/PO比などに
より一定ではないが水溶性または自己乳化性を優れたも
のとする一方、単繊維間接着防止効果を有する耐熱レジ
ン成分を十分に含ませる観点から、おおむね40〜70
wt%の範囲が好ましい。The copolymer silicone resin is made into a glycol component-modified resin obtained by reacting ethylene oxide (hereinafter EO) and / or propylene oxide (hereinafter PO) with a trifunctional siloxane and / or
Alternatively, it is particularly preferable because it can alleviate the above-mentioned three drawbacks of the silicone resin mainly composed of tetrafunctional siloxane at one time. That is, the dispersion stability and the uniform adherence to the fibers can be improved, and therefore water solubility or self-emulsification can be imparted, which is preferable. Further, in this case, since resinification is suppressed up to the heat treatment temperature at which the glycole component is decomposed, there is also an effect that resin deposition on the roller surface in the yarn making process or the like can be improved. The optimum amount of modification to the glycol component is not constant depending on the siloxane composition and the EO / PO ratio, but the water-soluble or self-emulsifying property is excellent, while the heat-resistant resin component that has the effect of preventing adhesion between single fibers is selected. From the viewpoint of sufficient inclusion, it is generally 40-70.
A range of wt% is preferred.
【0023】ここで自己乳化性とは25℃に保たれた水
中に濃度0.1wt%になるように添加し、ホモミキサ
ーで30分撹拌後24時間放置して沈澱物や層分離がな
いことをいう。The term "self-emulsifying property" as used herein means that it is added to water kept at 25 ° C. so as to have a concentration of 0.1 wt%, stirred for 30 minutes with a homomixer, and allowed to stand for 24 hours without any precipitate or layer separation. Say.
【0024】このグライコール成分変性シリコーンレジ
ンは、水中に溶解または乳化して濃度を調整し繊維に付
着させることができる。また、本発明の目的を阻害しな
い範囲において、他の一般的なシリコーン油剤や非シリ
コーン油剤と混用しても何ら差し支えない。The glycol component-modified silicone resin can be dissolved or emulsified in water to adjust the concentration and adhere to the fiber. Further, it may be used in combination with other general silicone oil agents and non-silicone oil agents as long as the object of the present invention is not impaired.
【0025】前駆体繊維束としては特に限定されない
が、ピッチ系、アクリロニトリル系前駆体繊維束などに
適用するのが好ましい。アクリロニトリル系前駆体繊維
束の紡糸法としては湿式、乾湿式、乾式のいずれでもよ
いが、特に乾湿式紡糸法で得られる繊維は表面がきわめ
て平滑で単繊維同士が面接触して接着しやすいため、本
発明の効果が顕著であり、より好適である。The precursor fiber bundle is not particularly limited, but it is preferably applied to a pitch type or acrylonitrile type precursor fiber bundle. The spinning method of the acrylonitrile-based precursor fiber bundle may be any of wet method, dry-wet method, and dry method. Particularly, the fiber obtained by the dry-wet spinning method has an extremely smooth surface and the single fibers are easily brought into surface contact with each other to easily adhere to each other. The effect of the present invention is remarkable and is more preferable.
【0026】[0026]
【実施例】以下に本発明を実施例により具体的に説明す
る。EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples.
【0027】(実施例1)アクリロニトリル99.3重
量%、イタコン酸0.7重量%からなるPAN系共重合
体の20重量%DMSO溶液を紡糸原液とした。原液粘
度は45℃において650ポイズであった。この紡糸原
液を直径が0.12mmの小孔を3000個有する紡糸
口金から吐出させ、3mmの空間を通過後にDMSO/
水の重量比が30/70に設定された凝固液中に導き、
13m/分の引き取り速度で乾湿式紡糸した。その後、
水洗し、温水浴中で3倍延伸した糸条を油剤浴に通し、
ニップローラで余分な油剤を絞った後、表面温度120
℃の乾燥ドラムで乾燥・緻密化し、スチーム圧力が5k
g/cm2 ・Gの加圧スチーム延伸機で4倍に延伸して
単糸繊度が1デニールで3000フィラメントの前駆体
繊維束を得た。この前駆体繊維束を常法により耐炎化
し、1450℃で炭化して炭素繊維を得た。ここで前記
油剤浴として1官能シロキサン:4官能シロキサン=
1:1の重合体をEOおよびPOで60wt%変性(E
O:PO=1:1)したグライコール変性シリコーンレ
ジンの4wt%水溶液を用いた。前駆体繊維束の元素分
析の結果、Si含有量は0.2wt%であった。炭素繊
維のエポキシ樹脂含浸・硬化後の引張強度は490kg
f/mm2 と高いものであった。前駆体の製造工程およ
び焼成工程では何らトラブルもなく良好であった。(Example 1) A 20% by weight DMSO solution of a PAN-based copolymer consisting of 99.3% by weight of acrylonitrile and 0.7% by weight of itaconic acid was used as a spinning stock solution. The stock solution viscosity was 650 poise at 45 ° C. This spinning dope was discharged from a spinneret having 3000 small holes with a diameter of 0.12 mm, and after passing through a space of 3 mm, DMSO /
Lead it into the coagulation liquid where the weight ratio of water is set to 30/70,
Dry-wet spinning was performed at a take-up speed of 13 m / min. afterwards,
Wash with water, pass the thread stretched 3 times in a warm water bath through an oil bath,
After squeezing excess oil with a nip roller, the surface temperature is 120
Drying and densifying with a drying drum at ℃, steam pressure is 5k
A precursor fiber bundle of 3000 filaments having a single yarn fineness of 1 denier was obtained by drawing 4 times with a pressure steam drawing machine of g / cm 2 · G. This precursor fiber bundle was flameproofed by a conventional method and carbonized at 1450 ° C. to obtain carbon fiber. Here, as the oil bath, monofunctional siloxane: tetrafunctional siloxane =
1: 1 polymer modified with EO and PO by 60 wt% (E
A 4 wt% aqueous solution of glycol-modified silicone resin (O: PO = 1: 1) was used. As a result of elemental analysis of the precursor fiber bundle, the Si content was 0.2 wt%. Tensile strength after carbon fiber impregnation and curing of epoxy resin is 490kg
It was as high as f / mm 2 . The precursor manufacturing process and the firing process were good without any trouble.
【0028】(比較例1)油剤浴としてジメチルシリコ
ーンをEOで60wt%変性したEO変性シリコーンの
4wt%水溶液を用いた他は実施例と同様に行った。前
駆体繊維束のSi含有量は0.23wt%であった。炭
素繊維の引張強度は332kgf/mm2と低く、しか
も耐炎化、前炭化工程で単繊維間接着が発生し炭化工程
で毛羽が多発した。Comparative Example 1 The same procedure as in Example 1 was carried out except that a 4 wt% aqueous solution of EO-modified silicone obtained by modifying dimethyl silicone with 60 wt% of EO was used as an oil bath. The Si content of the precursor fiber bundle was 0.23 wt%. The tensile strength of the carbon fibers was as low as 332 kgf / mm 2 , and furthermore, flame resistance, adhesion between single fibers occurred in the pre-carbonization step, and fuzz occurred frequently in the carbonization step.
【0029】(比較例2)油剤浴として3官能シロキサ
ン主体のシリコーンレジンを乳化剤を使用して水中に
2.5wt%分散させたものを用いた他は実施例1と同
様に行った。(Comparative Example 2) The same procedure as in Example 1 was carried out except that an oil agent bath in which a silicone resin mainly composed of trifunctional siloxane was dispersed in water by 2.5 wt% using an emulsifier was used.
【0030】前駆体繊維束のSi含有量は0.21wt
%であった。炭素繊維は単繊維間接着もなく極めてしな
やかであったが引張強度は380kgf/mm2 と低か
った。また油剤付与後の乾燥ドラム表面に多量の樹脂化
レジンが堆積して単繊維が巻き付くトラブルの発生が多
かった。The Si content of the precursor fiber bundle is 0.21 wt.
%Met. The carbon fiber was extremely flexible without adhesion between single fibers, but the tensile strength was low at 380 kgf / mm 2 . In addition, a large amount of resinized resin was accumulated on the surface of the drying drum after applying the oil agent, and there were many problems in which single fibers were wrapped around.
【0031】(実施例2)油剤浴として、表1に示す組
成でシロキサン(R:メチル基)の比率を変更して共重
合体を作製し、水中に分散して使用した以外は実施例1
と同様にして前駆体繊維束を常法により耐炎化し、14
50℃で炭化して炭素繊維を得た。Example 2 Example 1 was repeated except that an oil bath was prepared by changing the ratio of siloxane (R: methyl group) in the composition shown in Table 1 to prepare a copolymer and dispersing it in water.
The precursor fiber bundle was flame-proofed in the same manner as in
Carbonization was performed at 50 ° C. to obtain carbon fibers.
【0032】[0032]
【表1】 前駆体繊維束についてはESCAによるSiの組成分
析、および元素分析によるSiの付着量を、炭素繊維に
ついては樹脂含浸・硬化後の引張強度を測定して表2に
まとめて示した。[Table 1] For the precursor fiber bundle, the compositional analysis of Si by ESCA and the adhesion amount of Si by elemental analysis are shown, and for the carbon fiber, the tensile strength after resin impregnation / curing is measured and summarized in Table 2.
【0033】[0033]
【表2】 表2に示す比較例3は炭化工程で単繊維間接着が発生し
たため毛羽発生があり強度も低いものであった。比較例
4、6は単繊維間接着防止効果は極めて良好であった
が、耐炎化・炭化工程で毛羽が多発するトラブルが多
く、強度も低いものであった。比較例5は単繊維間接着
防止効果は極めて良好であったが、製糸工程のローラ表
面へのレジンの堆積により毛羽発生のトラブルが多く、
また焼成工程でタールの発生も多かった。一方、本発明
の実施例の範囲においては工程のトラブルもなく、高品
位で高強度の炭素繊維が得られた。[Table 2] In Comparative Example 3 shown in Table 2, fluff was generated due to the adhesion between single fibers in the carbonization step, and the strength was low. In Comparative Examples 4 and 6, the effect of preventing adhesion between single fibers was extremely good, but there were many troubles in which fluff frequently occurred in the flameproofing / carbonization process, and the strength was also low. In Comparative Example 5, the effect of preventing adhesion between single fibers was extremely good, but there were many troubles such as fluff generation due to the accumulation of resin on the roller surface in the yarn making process,
In addition, tar was often generated in the firing process. On the other hand, in the range of the examples of the present invention, there were no process troubles and high-quality and high-strength carbon fibers were obtained.
【0034】[0034]
【発明の効果】本発明の前駆体繊維束によって、少量の
油剤付与で単繊維間の接着を防止し、高強度、高品位の
炭素繊維を工程通過性良く製造することができる。EFFECTS OF THE INVENTION The precursor fiber bundle of the present invention can prevent adhesion between single fibers by adding a small amount of an oil agent and can produce high-strength, high-quality carbon fibers with good processability.
Claims (4)
ロキサンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロ
キサンとの共重合シリコーンレジンからなる油剤を全S
iとして繊維重量当り0.05〜0.5重量%含有する
ことを特徴とする炭素繊維用前駆体繊維束。1. An oil agent comprising a copolymerized silicone resin of a monofunctional siloxane and / or a bifunctional siloxane and a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane is used as a total S agent.
A precursor fiber bundle for carbon fibers, characterized in that it is contained in an amount of 0.05 to 0.5% by weight based on the fiber weight as i.
ロキサンと3官能シロキサンおよび/または4官能シロ
キサンとの共重合シリコーンレジンがグライコール変性
されたシリコーンレジンであることを特徴とする請求項
1記載の炭素繊維用前駆体繊維束。2. The copolymerized silicone resin of monofunctional siloxane and / or difunctional siloxane with trifunctional siloxane and / or tetrafunctional siloxane is a glycol-modified silicone resin. Precursor fiber bundle for carbon fiber.
ロキサンを繰り返し単位とするポリシロキサンと3官能
シロキサンおよび/または4官能シロキサンを繰り返し
単位とするポリシロキサンとの混合シリコーンレジンか
らなる油剤を全Siとして繊維重量当り0.05〜0.
5重量%含有することを特徴とする炭素繊維用前駆体繊
維束。3. An oil agent comprising a mixed silicone resin of a polysiloxane having a monofunctional siloxane and / or a difunctional siloxane as a repeating unit and a polysiloxane having a trifunctional siloxane and / or a tetrafunctional siloxane as a repeating unit as all Si. 0.05 to 0. per fiber weight.
A precursor fiber bundle for carbon fibers, characterized by containing 5% by weight.
i2Pスペクトルのピーク分割で得られる3官能シロキサ
ンおよび/または4官能シロキサンのSi成分が全Si
に対して20〜70%存在し、全Siとしては繊維重量
当り0.05〜0.5重量%存在することを特徴とする
請求項1または請求項3に記載の炭素繊維用前駆体繊維
束。4. S in X-ray photoelectron spectroscopy (ESCA)
The Si component of the trifunctional siloxane and / or the tetrafunctional siloxane obtained by peak division of the i 2 P spectrum is all Si
20 to 70% by weight, and 0.05 to 0.5% by weight as the total Si based on the weight of the fiber. Precursor fiber bundle for carbon fiber according to claim 1 or 3, characterized in that .
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33172592A JP2850676B2 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Precursor fiber bundle for carbon fiber |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33172592A JP2850676B2 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Precursor fiber bundle for carbon fiber |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06184830A true JPH06184830A (en) | 1994-07-05 |
| JP2850676B2 JP2850676B2 (en) | 1999-01-27 |
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ID=18246902
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33172592A Expired - Fee Related JP2850676B2 (en) | 1992-12-11 | 1992-12-11 | Precursor fiber bundle for carbon fiber |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2850676B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002363866A (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-18 | Asahi Kasei Corp | Oil agent for elastic yarn and elastic wound thread |
-
1992
- 1992-12-11 JP JP33172592A patent/JP2850676B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002363866A (en) * | 2001-06-04 | 2002-12-18 | Asahi Kasei Corp | Oil agent for elastic yarn and elastic wound thread |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2850676B2 (en) | 1999-01-27 |
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