JPS6039763B2 - 炭素繊維前駆体糸条の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維前駆体糸条の製造方法に関し、特に繊
維表面の光沢が良く、糸いたみの少ない炭素繊維前駆体
糸条を製造する方法に関するものである。

アクリル系重合体の溶媒溶液を紙糸、水洗、延伸、乾燥
して繊維状の前駆体を製造し、これを焼成して炭素繊維
あるいは黒鉛繊維（以下単に炭素繊維と称する）を得る
方法は広く知られている。

本発明はこの炭素繊維を得べ〈焼成する前のアクリル系
繊維、即ち炭素繊維前駆体糸条の製造方法に関するもの
である。従来から、炭素繊維前駆体糸条はアクリル系重
合体の有機または無機溶媒溶液を凝固裕中に紡出し、水
洗後、延伸浴中で延伸するかあるいは延伸裕中で延伸後
、水洗し、しかる後、糸条を乾燥繊密化して製造される
のが一般的であった。

ところが、裕液延伸は液組成が水あるいは水溶綾である
ため、延伸温度に上限があり、糸条に高強度を与えるに
十分な延伸倍率をとり得ない欠点があった。

そこで、裕延伸、乾燥繊密化後の糸条を再度加圧スチー
ム中で二次延伸することが行われている。走行中の糸条
に加圧スチ−ムを供するにはできるだけスチームのリー
クの少ない雰囲気系を形成し、その中を糸条が走行する
ようにしなければならないが、通常この種の延伸はラビ
リンスノズルと称する１〜１仇凧の小口径を有するパイ
プを入口と出口に何本か継ぎ合せた加圧スチーム延伸機
が使用される。そして、糸条は入口のラビリンスノズル
から入り延伸機内で延伸され、出口のラビリンスノズル
から出ていく。ところが、延伸機内に供孫合される加圧
スチームはこのラビリンスノズルから吹き出し、このと
き走行する糸条を乱す。糸条に乱れが生ずると糸条の一
部がノズル内壁に接触し、繊維表面損傷による糸いたみ
あるいは繊維光沢の悪化につながる。本発明はこのよう
な問題を解決するために検討した結果、得られたもので
あり、その目的は光沢が良く、糸いたみの少ない高強伸
度の炭素繊維前駆体糸条の製造方法を提供することにあ
る。

本発明の構成は、アクリル系重合体溶液を紡糸、浴中延
伸、乾燥繊密化した後の糸条を小口蓬ノズルを有する加
圧スチーム延伸機にて二次延伸するに際し、該糸条張力
を０．３〜０．７夕／ｄとし、かつＤ／■を５００〜１
５００に保持した状態にて延伸することを特徴とする炭
素繊維前駆体糸条の製造法。ここで、Ｄは糸条のトータ
ルデニール皿、■はノズル径（肌）。

にある。

以下、本発明の更に詳しい説明と好ましい実施態様につ
いて説明する。

本発明に使用するアクリル系重合体はアクリルニトリル
のホモポリマーあるいはコモノマーを少量共重合した共
重合体であり、たとえばイタコン酸を０．１〜１％程度
共重合した共重合体が好ましく用いられる。

アク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ル系
重合体溶液を少なくとも紡糸、浴中延伸、乾燥繊密化す
る必要がある。紡糸は直接擬園浴中に紋出してもよいし
、一度、空気中に紡出したのち浴中凝固させてもよい。
裕中延伸は縦出糸を直接行なってもよいし、また、一度
水洗して溶媒を除去したのちに行なってもよい。裕中延
伸は通常７０〜９がｏの延伸裕中で約２〜６倍に延伸さ
れるが本発明はこれに限定されない。乾燥箱教密化は浴
中延伸後の糸条をホットローラ等で乾燥することにより
行なわれるが、乾燥温度、時間等は適宜選択することが
できる。本発明の最も特徴的なことは、乾燥繊密化後の
糸条を二次延伸する際に、特定の延伸機内で糸条に特定
の張力を与えながら延伸すると共に、糸条のトータルデ
ニールＤとラビリンスノズルの口径■との関係を、Ｄ／
■＝５００〜１５００ の範囲になるように糸条のトータルデニールあるいはノ
ズル口径を選ぶことが必要である。

すなわち、まずここでの延伸は少なくとも糸条の出入口
に小口怪ノズルを有する高圧スチ−ム延伸機あり、ノズ
ルの口径は後述するように、適用する糸条のトータルデ
ニールによって選択すべきであるが、スチームの圧力制
御面から１〜１０肋■が好ましく、更に好ましくは２〜
５肋■である。

スチーム圧は延伸温度と、延伸倍率を如何にすべきかに
よって決定されるが、通常１〜６ｋ９／ｃ鰭が選ばれ、
従って、延伸温度は１００〜１６０００程度である。二
次延伸倍率は予め行なわれた浴中での一次延伸倍率によ
って選定すべきであるが、通常２〜６倍の延伸を行ない
、全延伸倍率を７〜１併部こするのが好ましい。

このときの糸条の圧力は延伸倍率と延伸温度とによって
左右されるが、本発明における糸条の張力は如何なる延
伸倍率の下でも０．３〜０．７タノｄに保持することが
重要である。

糸条の張力が０．３夕／ｄ未満になると糸条にたるみが
が生じ、スチームの吹出し‘こより糸条が乱れ、糸いた
みや糸切れを起こし易くなる。糸条の張力を０．３〜０
．７夕／ｄに保持するためには、適正な延伸倍率の下で
、延伸温度、即ちスチーム圧力の調整が必要であるが、
原理的には一定延伸倍率で延伸走行する糸条に高温スチ
ームを当てれば張力力が低下し、温度が低くなれば張力
が上昇するものであるから、これらの条件を実験的に選
ぶことができる。

Ｄ／■は、５００〜１５００の範囲に保持すべきである
。

延伸機でのノズル口径はスチームシール効果から見れば
口径の小さい方がよく、糸条の乱れやノズル内壁への糸
接触面からみると口径の大きい方が好ましいが、もしＤ
／■が５００未満であるとスチーム洩れが激しく、制御
が困難になるばかりでなく、乱気流による糸条の乱れも
激しくなるし、１５００を越えると糸条がノズル内壁に
接触する可能性が大きくなり、糸いたみがひどくなる。
従って、本発明の高圧スチームによる二次延伸において
はＤ／■を５００〜１５００に保持することが重要とな
るのである。このように本発明においては、高圧スチー
ムでの二次延伸における糸条張力及びＤ／■を５００〜
１５００の範囲に保持することが下可欠の要件となるが
、これらは一体不可分の関係にあって、何れが規定範囲
を外れても所望のとおりの作用効果は得られない。

以上、本発明の態様を説明したが、本発明の炭素繊維前
駆体を製造する際に上記以外の工程、たとえば給油工程
、サィジング工程、乾燥工程等を経てもよいことは勿論
である。

以下、実施例を挙げて本発明の効果を具体的に説明する
。

実施例 １ アクリロニトリル９９．７モル％、イタコン酸０．３モ
ル％からなるアクリル系重合体の１９．５％ジメチルス
ルホキシド（以下ＤＭＳＯの略す）溶液を０．０６側め
の口金孔を通し、ＤＭＳ０５５％、水４５％からなる凝
固浴中に吐出し、その後水洗、裕中延伸、乾燥数密化を
行ない、つづいて小口径／ズルを有する加圧スチーム延
伸機において、糸条張力を変更せしめ、炭素繊維前駆体
を作成した。

得られた前＊駆体の特性を第１表に示す。また、これ等
の前駆体を一つの特稚条件で耐炎化、炭化処理すること
によって得られた炭素繊維特性を第１表に示した。第１
表 第１表の結果から、糸条の張力を０．３〜０．７夕／ｄ
の範囲に包つたものは前駆体の光沢度、強度および炭素
繊維のストランド強度がすべてすぐれていることがわか
る。

実施例 ２ 実施例１において、ノズル口径と通糸糸条のトータルデ
ニールとを変更し、｛１｝該延伸工程における延伸性、
（２｝延伸処理後炭素繊維前駆体糸条の毛羽状態、（３
｝談延伸機入、出口ノズル部からのスチーム吹出し、等
の関係をしらべた結果を第２表に示す。

糸いたみの少ない炭素繊維を得るには、Ｄ／Ｊ＝５００
〜１５００の範囲がよいことがわかる。なお、延伸基本
条件は、延伸倍率 ２．８倍 （出側糸条 単糸デニールｌｄ） 延伸加圧蒸気圧 ４．０ｋ９／がＧ である。

第２表

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクリル系重合体溶液を紡糸、浴中延伸、乾燥緻密
   化した後の糸条を小口径ノズルを有する加圧スチーム延
   伸機にて二次延伸するに際し、該糸条張力を０．３〜０
   ．７ｇ／ｄとし、かすＤ／Φを５００〜１５００に保持
   した状態にて延伸することを特徴とする炭素繊維前駆体
   の製造方法。 ここで、Ｄは糸条のトータルデニール（Ｄ）、Φはノ
   ズル径（ｍｍ）である。