JPS633972B2 - - Google Patents

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JPS633972B2
JPS633972B2 JP56131856A JP13185681A JPS633972B2 JP S633972 B2 JPS633972 B2 JP S633972B2 JP 56131856 A JP56131856 A JP 56131856A JP 13185681 A JP13185681 A JP 13185681A JP S633972 B2 JPS633972 B2 JP S633972B2
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JP
Japan
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fiber bundle
fiber
fibers
acrylonitrile
flame
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Application number
JP56131856A
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English (en)
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JPS5836216A (ja
Inventor
Minoru Hirai
Kazuo Izumi
Kenji Shimazaki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Teijin Ltd
Original Assignee
Toho Rayon Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toho Rayon Co Ltd filed Critical Toho Rayon Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】
本発明は、アクリロニトリル系繊維束(トウ)
を出発原料として、膠着のない高い強度と優れた
紡績性を有し、かつ高強度の炭素繊維や繊維状活
性炭を得るのに適した耐炎化繊維束(トウ)を製
造する方法に関するものである。 アクリロニトリル系繊維束(トウ)を出発原料
とし、これを酸化性雰囲気中200〜400℃にて酸化
処理して耐炎性を有する繊維とし、これを織物、
編物、不織布等として用い、あるいは繊維状活性
炭、炭素繊維等の中間原料として利用することは
知られている。 このような耐炎化繊維束を経済的に得る場合、
原料のアクリロニトリル系繊維は繊維束(トウ)
の状態にて酸化処理することが好ましい。しかし
アクリロニトリル系繊維をトウの状態で酸化処理
すると、アクリロニトリル系重合体の特徴とし
て、繊維表面より軟化を生じ繊維相互間で表面が
膠着することがある。 更にアクリロニトリル系重合体は酸化処理時に
約50〜100Kcal/gの反応熱を発生し、この反応
熱が繊維束の内部に蓄熱し、繊維束内部の温度が
異常に高くなり繊維相互間の膠着による繊維束の
切断、剛直化等の現象が生じ、そのため操業の安
定性が損われ、繊維束の紡績性が低下し、更に繊
維状活性炭、炭素繊維とした場合の品質(紡績
性、強度、賦活収率、加工性)が低下し、品質斑
が発生する。 本発明者等はこうした問題につき検討の結果、 (1) アクリロニトリル系繊維束の酸化時における
膠着は酸化反応初期、特に酸素結合量8重量%
以下の段階において集中的に発生すること、 (2) 膠着はそれ以後の工程ではほとんど発生しな
いこと、 (3) この膠着は初期において容易に剥離(分離)
することができ、酸化処理が更に進んだ段階で
は分離が難しいことを見出した。 例えば45万デニールのアクリロニトリル系繊維
束(アクリロニトリル92%、アクリル酸メチル
4.5%、アクリルアミド3.5%、共重合体単繊維繊
度3デニールを245℃の空気中で酸化処理、酸素
結合量が2〜21重量%の範囲の各酸化処理繊維か
ら膠着発生率を求めた。 その結果を示すと第1図曲線Aの通りである。
このようにアクリロニトリル系繊維束を酸化処理
した場合、酸素結合量約8重量%までに殆んどの
膠着が発生し、それ以後では膠着の増加はない。 また、この膠着は初期の段階で強制的に開繊す
ると容易に分離できる。 かかる知見を基に本発明者等は検討の結果本発
明に至つた。 即ち、本発明は、アクリロニトリル系繊維束
(トウ)を酸化性雰囲気中で酸化処理し、耐炎化
繊維束を製造するに当り、酸素結合量4.5〜8重
量%まで酸化処理したときに、被処理繊維束を開
繊処理し、更に酸素結合量が15重量%以上になる
まで酸化処理を続けることを特徴とする耐炎化繊
維束の製造方法である。 かかる本発明によると、膠着のない高品質のア
クリロニトリル系耐炎化繊維束を得ることがき
る。ここで酸素結合量は柳本高速CHNコーダー
MT―2型によりC.H.Nを測定し次式によつて求
めたものである。 酸素結合量(%)= 試料重量−灰分−(CHN)合計量/試料重量−灰分×100
(%) また繊維束の膠着発生率は倍率500倍の繊維の
断面写真観察により次式にて求める。 膠着発生率(%) =膠着本数/写真中の繊維本数×100(%) 本発明においてアクリロニトリル系繊維束とは
アクリロニトリルを主体とする重合体からなる繊
維であり、通常アクリロニトリルを少くとも75重
量%以上含む共重合体又は重合体からなる繊維
で、コモノマーとしてはアクリル酸、メタクリル
酸、アクリル酸メチル等の酸及びその誘導体等ア
クリロニトリルと共重合可能な不飽和化合物が用
いられる。 またこれらの重合体又は共重合体は他のアクリ
ロニトリル系共重合体又は重合体を混合して作ら
れた繊維も使用される。コモノマー量が25重量%
以上になると酸化処理時に表面の軟化状態が著し
く、膠着を生じ易くなり、また膠着繊維の分離も
悪くなる。 アクリロニトリル系繊維束としてはトータルデ
ニールは60000〜1700000デニール位のものが用い
られるが、通常は140000〜600000デニールで単繊
維は0.5〜15デニールのものが用いられる。 このようなアクリロニトリル系の繊維束の酸化
処理は酸化雰囲気例えば空気中において200〜400
℃にて行なわれる。処理中の張力は、炭素繊維製
造用の耐炎化繊維束を製造する場合には、その処
理温度での繊維の自由収縮率の40〜60%であり、
活性炭用の場合は50〜90%の収縮状態にて行な
う。また繊維束の密度は処理温度によつても異な
るが、600g/m2以下好ましくは200〜400g/m2
の範囲である。 酸化処理は酸素結合量が15重量%以上になるま
で行なわれるが、酸素結合量が4.5〜8重量%ま
で進んだ状態の繊維束に対して開繊処理を行な
う。ここでの開繊処理とは繊維束をさばいて繊維
相互の膠着を分離し、膠着繊維を分離させ、単繊
維とすることを意味し、その手段としては種々の
方法が考えられる。 例えば繊維束を空気中、水中で高い振動を与え
ること、折りたたむこと、更にローラ、固定ピ
ン、バーなどで“しごく”方法などがある。特に
好ましい方法は繊維束を屈曲させるとともに擦過
させる方法である。 第2図において1は固定子、2は繊維束を示
す。繊維束の屈曲角度αは25〜60度が好ましく特
に好ましくは35〜45度である。 角度が25度より小さいと繊維束が低伸度のため
に、繊維の劣化を招いたり、切断されたりする。
また60度以上の場合は開繊効果が低い。具体的な
方法としては第3図に示すようなものがある。開
繊処理を行う場合、酸素結合量が4.5〜8重量%
の時に行なうのがよい。 開繊処理を酸素結合量4.5重量%以前の段階で
行なうと、その後再び酸化工程で再膠着を生じ、
開繊処理の効果が消滅する一方、8重量%以上に
まで酸化が進んだときに処理を行なうと繊維の強
伸度が低下しているために、繊維の折れや切断を
生じる。かつ膠着の分離も難しい。 最も好ましくは5〜7重量%の酸素結合量のと
きに開繊処理を行うことである。 開繊処理の温度は開繊処理前の温度より80℃〜
200℃ほど低い温度で行なうのが良い。 80℃以下の低い温度で行なうと、繊維の圧着に
より膠着を増し、200℃以上低温度で処理すると
膠着が取れ難い。 更に、この開繊処理前に鉄化合物、チタン化合
物、アルミニウム化合物、硅素化合物及び炭素粉
末等を繊維に添着または含有させた後開繊処理す
ると、更に効果は倍増する。このように酸化工程
の中間に開繊処理を行うと膠着発生率が著しく減
少する。 例えばアクリロニトリル90%、アクリルアミド
10%のアクリロニトリル系繊維よりなる150万デ
ニール(単繊維繊度2デニール)を260℃の空気
中で酸化処理し、該繊維の酸素結合量が下記の段
階において第3図イの装置にて屈曲角度50度、温
度は酸化温度より180℃低い80℃にて連続的に4
回の屈曲処理を行い、更に270℃にて酸化処理し、
酸素結合量20%になつた耐炎化繊維の膠着発生
率、繊維強度、紡績性(リアクターテスト)につ
いて括めると第1表のようになつた。
【表】 また屈曲角度の影響を調べるため、アクリロニ
トリル90%、塩化ビニリデン10%からなる組成を
有するアクリロニトリル系繊維よりなる90000デ
ニール(単繊維繊度3デニール)を250℃の空気
中で酸化処理し、該繊維の酸素結合量が6%の段
階において、第3図イの装置にて種々の屈曲角度
で酸化温度より190℃低い60℃の温度のもとで連
続的に7回の屈曲処理を行い、更に270℃にて酸
化処理し、酸素結合量が19.5%の耐炎化繊維を作
成し、この耐炎化繊維の酸化工程の後半の安定性
と、該耐炎化繊維の膠着発生率及び繊維強度につ
いて第2表に括めた。
【表】
【表】 次に第2表で得たNo.1,No.5の耐炎化繊維を
1000℃にて水蒸気中にて賦活し、比表面積1000
m2/gの繊維状活性炭を得た。 これらの活性炭の賦活収率、繊維強度は以下の
通りである。
【表】 以上の如く、本発明により繊維の膠着は減少し
耐炎化工程で繊維から発生する熱は蓄熱すること
なく周囲に拡散して、生産効率も向上できた。一
方製造される耐炎化繊維も膠着が少ないため紡績
性も優れ、繊維状活性炭の原料としても賦活収率
が優れ、かつ繊維強度の高いものが得られ、また
炭素繊維の原料としても高強力なものが製造でき
る。 以下本発明の実施例について説明する。 実施例 1 アクリロニトリル94%、アクリル酸メチル6%
の共重合組成の繊維からなる45万デニールのアク
リロニトリル系繊維束(単繊維繊度3デニール)
を250℃の空気中にて酸素結合量が6.5%まで酸化
し、第3図イの装置にて85℃で開繊処理し、更に
270℃にて処理し、酸素結合量が19.5%まで酸化
した。この耐炎化繊維束の繊維強度は26.5Kg/mm2
で、この繊維の膠着発生率は2.4%であつた。 この繊維束を用い水蒸気中にて900℃で賦活処
理し、比表面積1050m2/gの繊維状活性炭を作つ
た。得られた活性炭の賦活収率は25%、繊維強度
は40Kg/mm2であつた。 比較例 実施例1において開繊処理しないで、同一処理
条件で酸化処理したところ、繊維の膠着が多発
し、膠着部が切断し、満足な耐炎化繊維を得るこ
とができなかつた。そのため酸化温度を緩和し、
260℃にて酸素結合量19.5%まで酸化した。 得られた耐炎化繊維の繊維強度は21Kg/mm2であ
り、膠着発生率は17.5%であつた。得られた繊維
を水蒸気中にて900℃で賦活処理し、比表面積
1000m2/gの繊維状活性炭を得た。この時の賦活
収率は20%で繊維状活性炭の強度は20Kg/mm2であ
つた。
【図面の簡単な説明】
第1図はトウを酸化処理した場合における酸化
処理の進行に伴う膠着の発生状況を示したもので
ある。第2図は、本発明屈曲処理の角度を示す説
明図である。第3図は、本発明屈曲処理の態様を
示す概略図であり、イは固定バーによる屈曲擦過
処理、ロは組合せられた歯車による処理、ハはク
リンパーによる屈曲処理を夫々示したものであ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 アクリロニトリル系繊維束(トウ)を酸化性
    雰囲気中で酸化処理し、耐炎化繊維束を製造する
    に当り、酸素結合量4.5〜8重量%まで酸化処理
    したときに、被処理繊維束を開繊処理し、更に酸
    素結合量が15重量%以上になるまで酸化処理を続
    けることを特徴とする耐炎化繊維束の製造方法。 2 開繊処理が、被処理繊維束を25〜60度の角度
    で屈曲擦過を行うことである特許請求の範囲1の
    方法。 3 開繊処理時の温度が、当該処理前の繊維束の
    温度より80〜200℃ほど低温である特許請求の範
    囲1の方法。
JP56131856A 1981-08-22 1981-08-22 耐炎化繊維束の製造方法 Granted JPS5836216A (ja)

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JPS5836216A JPS5836216A (ja) 1983-03-03
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JPS5836216A (ja) 1983-03-03

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