JPH09273032A - 炭素繊維前駆体糸条およびその製造方法ならびに炭素繊維の製造方法 - Google Patents

炭素繊維前駆体糸条およびその製造方法ならびに炭素繊維の製造方法

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JPH09273032A
JPH09273032A JP8627996A JP8627996A JPH09273032A JP H09273032 A JPH09273032 A JP H09273032A JP 8627996 A JP8627996 A JP 8627996A JP 8627996 A JP8627996 A JP 8627996A JP H09273032 A JPH09273032 A JP H09273032A
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JP
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yarn
carbon fiber
yarns
producing
raw
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JP8627996A
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Takahiro Ogushi
隆浩 大串
Jun Yamazaki
潤 山崎
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Toray Industries Inc
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Toray Industries Inc
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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】糸条密度を高めて設備生産性を落とさずに、少
数フィラメントの炭素繊維糸条を生産する。 【解決手段】少なくとも2本の素糸条が合糸され巻き取
られてなる炭素繊維前駆体糸条であって、該前駆体糸条
が素糸条への分割能を有することを特徴とする炭素繊維
前駆体糸条、およびそれを得るための炭素繊維前駆体糸
条の製造方法、ならびにそれを用いた炭素繊維の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、炭素繊維前駆体
糸条およびその製造方法ならびに炭素繊維の製造方法に
関し、さらに詳しくは、フィラメント数の少ない炭素繊
維束を高効率に製造するに適した炭素繊維前駆体糸条お
よびその製造方法ならびにそのような炭素繊維前駆体糸
条を用いた炭素繊維の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】炭素繊維は、複合材料の強化繊維として
航空宇宙用途やスポーツ用途、一般産業用途などに幅広
く利用されている。
【0003】炭素繊維はその前駆体糸条であるポリアク
リロニトリル系繊維などを紡糸する製糸工程、200〜
400℃の空気雰囲気中で該繊維を加熱焼成して酸化繊
維に転換する耐炎化工程、窒素,アルゴン,ヘリウム等
の不活性雰囲気中でさらに300〜2500℃に加熱し
て炭化する炭化工程を経ることで得られる。
【0004】近年、炭素繊維製造各社は生産量を向上す
る、いわゆる増能力によりコスト低減を図っているが、
一般的に、焼成工程は糸条走行速度が、製糸工程のそれ
に比べて遅いので増能力において律速になりやすい。増
能力の手段として焼成設備を新設したりするだけでは大
幅なコスト低減にはつながりにくい。一方、増能力の手
段として、特公昭59−28662号公報に示されてい
るように焼成時、特に耐炎化において溝付きロールを使
い多数の糸条を並行して走行せしめて1設備当たりの処
理糸条数を大きくしたり、1糸条当たりのフィラメント
数を多くしたりする、いわゆる高糸条密度化がある。こ
のため、炭素繊維前駆体糸条において、複数の糸条を合
糸して太物糸条とし1糸条当たりのフィラメント数をで
きるだけ多くしてから焼成し太物の炭素繊維束とする方
法が採用される。このような目的のために、製糸工程に
おいて、2本以上の糸条を合糸するに際して、各糸条を
V型あるいはU型の溝付きガイドによって合糸したり、
特開平2−26950号公報に開示されているように、
糸条を一旦2本のローラー間でしごき、別に設けたロー
ラーにより、ひねりを加えて合糸する方法などがある。
【0005】一方、一般に市場では炭素繊維束として、
繊維束を構成するフィラメント数の少ない糸条(以下、
少数フィラメント糸条)から、繊維束を構成するフィラ
メント数の多い糸条(多数フィラメント糸条)まで多く
の品種が求められている。これらは、同一の製造設備で
生産するのが効率的であるが、1つの製造設備で走行さ
せ得る糸条数は限られている。従って、少数フィラメン
ト糸条を生産する場合は、多数フィラメント糸条を生産
する場合に比べて、糸条密度が高めるに限界があり生産
能力が下がるという問題があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、かか
る従来技術の問題を解消すること、すなわち前駆体糸条
を焼成して炭素繊維を製造する上で、糸条密度を高めて
設備生産性を落とさずに、少数フィラメント糸条を生産
し得る炭素繊維前駆体糸条を提供することにある。本発
明の他の目的は、糸条密度を高めて設備生産性を落とさ
ずに、少数フィラメント糸条を生産し得る炭素繊維の製
造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の炭素繊維前駆体
糸条は、上記課題を解決するために次の構成を有する。
すなわち、少なくとも2本の素糸条が合糸され巻き取ら
れてなる炭素繊維前駆体糸条であって、該前駆体糸条が
素糸条への分割能を有することを特徴とする炭素繊維前
駆体糸条である。
【0008】また、本発明の炭素繊維前駆体糸条の製造
方法は、上記課題を解決するために次の構成を有する。
すなわち、少なくとも2本の素糸条のそれぞれに集束性
を付与して後、該素糸条を合糸して巻き取ることを特徴
とする炭素繊維前駆体糸条の製造方法である。
【0009】さらに、本発明の炭素繊維の製造方法は、
上記課題を解決するために次の構成を有する。すなわ
ち、前記した炭素繊維前駆体糸条を走行せしめて焼成す
る炭素繊維の製造方法において、焼成工程のいずれかの
箇所で走行中の糸条を素糸条に分割することを特徴とす
る炭素繊維の製造方法である。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明について、詳細に説
明する。
【0011】本発明における前駆体糸条としては、アク
リロニトリル90重量%以上からなるアクリル系重合体
からなるアクリル系糸条を用いることができる。10重
量%以内でアクリロニトリル以外のモノマーを共重合成
分として含んでいても良い。共重合モノマーとしては、
アクリル酸、メタアクリル酸、イタコン酸、もしくはこ
れらのメチルエステル、エチルエステル、プロピルエス
テル、ブチルエステル、アルカリ金属塩、アンモニウム
塩、またはアリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、ス
チレンスルホン酸、もしくはこれらのアルカリ金属塩等
を用いることができる。
【0012】本発明の前駆体糸条は、少なくとも2本の
素糸条を合糸した後、ワインダーなどで巻取られてな
り、かつ、素糸条への分割能を有するものである。本発
明において、素糸条とは合糸される前の糸条をいう。ま
た、素糸条への分割能を有するとは、実質的に素糸条に
分割し得ることをいう。本発明の前駆体糸条は、素糸条
への分割能を有するため、かかる前駆体糸条を焼成する
に際して、焼成工程の所望の箇所で糸条を分割して少数
フィラメント糸条にして炭素繊維を製造することができ
る。
【0013】本発明の前駆体糸条は次のようにして製造
することができる。
【0014】前記アクリル系重合体を乳化重合、塊状重
合、溶液重合等の重合法を用いて重合し、さらにこれら
の重合体からアクリル系繊維を製造するに際してはジメ
チルアセトアミド、ジメチルスルホキシド(以下、DM
SO)、ジメチルホルムアミド、硝酸、ロダンソーダ水
溶液等を溶媒とするポリマー溶液を紡糸原液として、湿
式紡糸法や乾湿式紡糸法によって繊維化する。紡出糸に
は、通常、浴中延伸が施される。浴中延伸は紡出糸に直
接行っても良いし、一度水洗し溶媒を除去した後行って
もよい。浴中延伸では、通常50〜98℃の延伸浴中で
約2〜6倍に延伸される。浴中延伸後の糸条に、通常、
油剤を付与し、ホットローラーなどで乾燥緻密化して
後、スチーム中などで約2〜6倍に延伸してアクリル系
糸条の素糸条とし、集束性を付与する。かかる集束性を
付与する素糸条を少なくとも2本合糸してからワインダ
ーなどで巻取って前駆体糸条とする。素糸条に集束性を
付与しなければ、合糸後の糸条を分割時に単糸が捌けて
しまい十分な素糸条への分割能をもたせることができな
い。分割のし易さおよび設備制約の観点から、素糸条の
フィラメント数は、好ましくは500〜12000フィ
ラメント、より好ましくは1000〜8000フィラメ
ントとし、合糸本数は、好ましくは2〜10本、より好
ましくは3〜6本とする。
【0015】素糸条に集束性を付与するには、素糸条を
V型やU型などの溝形状を有する溝付ガイドに通過させ
て、素糸条に甘く撚を掛けたり、気体交絡処理により素
糸条を構成する単繊維を交絡させる手段が挙げられる。
もちろん両者を併用しても良い。気体交絡処理により素
糸条を集束させる場合には、気体交絡処理機に供給する
気体の圧力を、好ましくは0.3〜5.0kg/c
2 、より好ましくは0.5〜3.0kg/cm2 とす
る。
【0016】少なくとも2本の素糸条を合糸するには、
並列に重ね合わせた素糸条を、V型やU型などの溝形状
を有する溝付ガイドに通過させる手段が用い得る。合糸
後に単繊維を強く交絡させる様な方法は、十分な素糸条
への分割能をもたせるには好ましくなく、分割時に単糸
切れを起こし毛羽発生の原因となる。
【0017】このようにして巻き取られた前駆体糸条
は、前駆体糸条を解舒し、耐炎化処理し、炭素化処理す
る、いわゆる焼成工程に供されて炭素繊維となされる
が、この焼成工程のいずれかの箇所で合糸前の素糸条に
分割される。分割された素糸条単位の炭素繊維束は通常
ワインダーでボビンなどに巻き取られる。素糸条への分
割は、前駆体糸条の解舒から耐炎化処理の間や、耐炎化
処理と炭素化処理の間などで行っても良いが、設備費低
減、同一設備での生産能力維持の観点からすれば炭素化
処理の後で行うのが好ましい。
【0018】
【実施例】以下、実施例をあげて本発明の効果を具体的
に説明する。なお、実施例中、分割時の毛羽数は、走行
状態の分割直後の糸条を肉眼で10分間観察し糸条表面
の毛羽の数を計測して求めた。
【0019】(実施例1)アクリル系重合体のDMSO
溶液を紡糸原液として、3000ホールの口金を用い
て、DMSOと水からなる凝固浴中に吐出し凝固糸条を
得た。該凝固糸を水洗後熱水中で5倍に延伸し、油剤を
付与した後、乾燥緻密化を行い、引続いて加圧スチーム
延伸工程を経て乾燥し、単繊維繊度が1.0dで、総繊
度が3000dの延伸糸とした。
【0020】上記延伸糸を素糸条として図1に示すとお
りの方法で合糸した。まず第1段階で延伸糸1,2をエ
アー処理機4を用いて空気圧0.5kg/cm2 で空気
交絡処理を行い、第2段階で、空気交絡処理した2本の
延伸糸1,2をV型溝付きガイド3で1本に合糸した糸
条3をワインダーで巻取った。ワインダーで巻取った糸
条を解舒し分割した糸の1m当たりの重量(繊維目付)
を測定した結果、合糸前とほとんど差がなく、合糸され
た糸条は、十分な素糸条への分割能を有していた。
【0021】次いで、ワインダーで巻取った糸条を解舒
しながら焼成工程に導き、耐炎化が終了した時点で素糸
条2本に分割し、引き続いて炭素化処理してフィラメン
ト数約3000本の炭素繊維束を得た。この時の分割時
の毛羽数を評価し表1に示した。
【0022】(実施例2)空気交絡処理機4を用いなか
った以外は実施例1と同様にして合糸した糸条3をワイ
ンダーで巻取った。ワインダーで巻取った糸条を解舒し
分割した糸の繊維目付を測定した結果、合糸前とほとん
ど差がなく、合糸された糸条は、十分な素糸条への分割
能を有していた。
【0023】ワインダーで巻取った糸を実施例1と同様
に焼成してフィラメント数約3000本の炭素繊維束を
得た。この時の分割時の毛羽数を評価し表1に示した。
【0024】(比較例1)第2段階での合糸を図2に示
すとおりのガイドを用いたものに変更した以外は実施例
1と同様にして合糸した糸条3をワインダーで巻取っ
た。第2段階での合糸では、2本の延伸糸1,2を一度
に2本のローラー5,6間でしごき、別に設けたローラ
ー7によりひねりを加えて合糸した糸条3とした。ワイ
ンダーで取った糸条を解舒し分割した糸の繊維目付を測
定した結果、分割した素糸条の目付は合糸前に比べ差が
あり、素糸条への分割能を有していなかった。
【0025】ワインダーで巻取った糸を実施例1と同様
に焼成して炭素繊維束を得た。この時の分割時の毛羽数
を評価し表1に示した。極めて毛羽数が多く、得られた
炭素繊維束の品位も悪かった。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】本発明によれば、少数フィラメント糸条
の焼成時、特に耐炎化での生産性を落とすことなく多数
フィラメント糸条と同様の生産性を得ることが可能とな
る。また、前駆体糸条の巻取設備や仕掛け設備などを減
少させることができ、設備費低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における、素糸条への集束性付与手段お
よび合糸手段の一例を示す概略側面図である。
【図2】本発明における、素糸条への集束性付与手段お
よび合糸手段の一例を示す概略平面図である。
【図3】比較例で用いた合糸手段を示す概略側面図であ
る。
【図4】比較例で用いた合糸手段を示す概略平面図であ
る。
【符号の説明】
1,2:合糸前の素糸条 3:合糸後の糸条 4:空気交絡処理機 5:V型溝付きガイド 6,7:糸条の収束及び拡げ重ねを目的とした平ガイド 8:合糸糸条のひねりを目的とした平ガイド

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】少なくとも2本の素糸条が合糸され巻き取
    られてなる炭素繊維前駆体糸条であって、該前駆体糸条
    が素糸条への分割能を有することを特徴とする炭素繊維
    前駆体糸条。
  2. 【請求項2】少なくとも2本の素糸条のそれぞれに集束
    性を付与して後、該素糸条を合糸して巻き取ることを特
    徴とする炭素繊維前駆体糸条の製造方法。
  3. 【請求項3】素糸条に集束性を付与する手段が、素糸条
    を溝付ガイドに通過させることであることを特徴とする
    請求項2記載の炭素繊維前駆体糸条の製造方法。
  4. 【請求項4】素糸条に集束性を付与する手段が、素糸条
    への気体交絡処理であることを特徴とする請求項2記載
    の炭素繊維前駆体糸条の製造方法。
  5. 【請求項5】請求項1記載の炭素繊維前駆体糸条を走行
    せしめて焼成する炭素繊維の製造方法において、焼成工
    程のいずれかの箇所で走行中の糸条を素糸条に分割する
    ことを特徴とする炭素繊維の製造方法。
JP8627996A 1996-04-09 1996-04-09 炭素繊維前駆体糸条およびその製造方法ならびに炭素繊維の製造方法 Pending JPH09273032A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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