JPS623246B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐炎化繊維の製造方法、特にアクリル
系繊維糸条（以下プレカーサーという）を200〜
400℃の酸化性雰囲気による加熱方式の耐炎化に
おいて、操業の安定化を図ると同時に、引き続き
行なう高温非酸化性雰囲気中での炭化処理乃至黒
鉛化処理によつて毛羽及び単糸切れが少なく、か
つ機械的特性の優れた炭素繊維あるいは黒鉛化繊
維と為し得る耐炎化繊維の製造法に関するもので
ある。 従来、炭素繊維乃至黒鉛化繊維は炭化乃至黒鉛
化可能なプレカーサーを約200〜400℃の酸化性雰
囲気中で耐炎化繊維に転換させた後、非酸化性雰
囲気中約800℃以上の高温で炭化する方法、更に
非酸化性雰囲気中約2000℃以上のより高温で黒鉛
化する方法が一般的な工業的製造法として採用さ
れている。 しかしながら、上記プレカーサを高温の加熱雰
囲気中で耐炎化繊維に転換する、いわゆる耐炎化
はプレカーサの発熱を伴つた酸化反応であるため
急激に加熱すると局部的な蓄熱が起り不均一反応
が派生され易くなり、それがためにプレカーサが
相互に融着または合着を起したり、あるいは脆化
して高品質の炭素繊維あるいは黒鉛化繊維が得難
いという問題があつた。もちろんかかる問題を解
消すべく種々の試みが検討されていることも事実
である。 例えば、特開昭51―53020においてプレカーサ
を予じめ気流処理によつて開繊し、繊維相互の凝
似融着を除去した後、耐炎化処理を行なうと、耐
炎化時の繊維劣化が防止でき、炭素繊維の機械的
特性（強度・弾性率）が向上するといわれている
が、プレカーサについて前記凝似融着を除去する
と確かに炭素繊維の繊維的特性は向上する反面、
開繊性が高まつたが故に、特に耐炎化工程が高温
の酸化性雰囲気による加熱方式を探つた場合、プ
レカーサの単繊維がガイドなどでしごかれ易く、
また隣接同志のからみ合いが生じ易く、毛羽ある
いは単糸切れの原因となる欠点があつた。 また特開昭52―148227においてプレカーサにシ
リコン系化合物を含浸させると耐炎化時の単繊維
相互の合着または融着が防止でき、炭素繊維の機
械的特性が向上するといわれているが、プレカー
サのシリコン系化合物処理により単繊維相互の合
着または融着が防止できる反面、該シリコン系化
合物は本来撥水性が強く、これで処理したプレカ
ーサは静電気障害を生じ易く、また集束性にも欠
けるため苛酷な条件下の前記耐炎化では毛羽、単
糸切れの発生だけにとどまらず、特に、ガイドで
のしごきで糸が毛玉状になり易く、案内ローラへ
の巻付きが多発し、安定した操業が損なわれると
いう欠点があつた。 本発明者等は上記従来技術の欠点を解消すべく
鋭意検討の結果、本発明に至つたのであるすなわ
ち、本発明の目的は、上記プレカーサを200〜400
℃の酸化性雰囲気による加熱方式で耐炎化する際
に、該プレカーサに特定の交絡性または集束性を
付与することにより、操業の安定化と生産性の向
上を図ることにある。また他の目的は手羽・単糸
切れが少なくしかも機械的特性の優れた炭素繊維
あるいは黒鉛化繊維を得ることにある。 かかる本発明の目的は、アクリル系繊維糸条を
高温酸化性雰囲気加熱方式により耐炎化するに際
し、該糸条に流体噴射法によつて糸条の交絡度が
CF値として20〜40となるように交絡処理を施
し、次に10回／ｍ以下の低加撚処理を施し、しか
る後耐炎化処理に供給することを特徴とする耐炎
化繊維の製造方法によつて達成される。 本発明におけるプレカーサは通常単糸デニール
0.5〜2.0d、構成フイラメント数500〜30000本の
範囲である。 該プレカーサは複数対の案内ローラを多数設け
た耐炎化炉に通常１〜10ｍ／minの速度で案内さ
れ、ここで所定の温度に加熱された酸化性ガスの
もとで耐炎化処理が施こされるが、本発明におい
て要締となるところは、該耐炎化炉に供給される
プレカーサについて、特定の交絡処理を施こした
後、10回／ｍ以下の低加撚処理を施こすことにあ
る。 すなわち上記プレカーサは実質的に無撚りの連
続フイラメント糸条の状態で流体噴射法による交
絡処理が施され、ここでフイラメント相互が適度
に交絡した状態となる。 この交絡状態をCF値として表わせば20〜40と
すべきである。もつともCF値が20以上を示すプ
レカーサは一般的な加撚方式によつても得られる
が、加撚のみよつて交絡状態乃至収束性を高めた
場合、前述したように苛酷な耐炎化のもとでは主
として蓄熱にもとずくプレカーサ自体の処理斑あ
るいは劣化が生じ、本発明の目的とする高品質の
炭素繊維または黒鉛化繊維は得られない。 ここにおける流体噴射法よる交絡処理とは、最
近通常の繊維加工糸の製造法として注目されてい
る流体噴射法（インターレース）あるいはこれに
準じた方法で、例えば可圧縮流体である空気の流
れを制限した室から急激に噴出させて空気の撹乱
域を形成させ、この撹乱域に連続フイラメント糸
条を通過させることによつてフイラメントを相互
に絡合させる方法である。但し、本発明における
プレカーサは通常の加工糸とは異なり、毛羽やル
ープなどを形成しないような処理条件を選択すべ
きであり、特に上記流体の撹乱域に供給するプレ
カーサの張力を0.005〜0.2ｇ／ｄの雰囲に調整す
るのがよい。勿論、このような処理条件、例えば
処理回数、前記プレカーサの張力、空気量、プレ
カーサのトータルデニール、処理速度等は本発明
の目的に沿うよう適宜選択すべきである。 また上記CF値とは以下に述べる測定法により
求められる値である。 〔CF値の測定法〕 長さ約100cmの繊維の一端をcm単位の物指の上
端に固定し、下端は繊維のデニールの0.2倍に等
しいグラム数のおもりを下げる。（ただしおもり
は500デニールを越える場合は100ｇとする）固定
点の下0.5〜1.0cmの物指上で少なくともフイラメ
ント総数の1/3が片側にあるように糸条をわけフ
ツクをさしこむ。このフツクは単糸デニールの
2.5倍と同じグラム数のおもさにする。フツクが
糸にひつかかるまで落下させ、分離開始点から静
止点までの距離Ｌをよみとる。 このテストをサンプルをかえて100回くりかえ
しＬの上下20％づつを省き、残りの平均値をサン
プルの代表値Ｍとする。 OF値は100をcm単位のＭの値で割つた値であ
る。 上記プレカーサ、即ち流体噴射法による交絡処
理で得られた実質的に無撚りの、しかも適度の交
絡性を有するプレカーサは、更に10回／ｍ以下、
好ましくは５〜７回／ｍの低加撚処理が施こされ
る。このように本発明はプレカーサについて流体
噴射法よる交絡処理及び低加撚処理を一体的に行
なうことが必須要件であり、もしこのうち何れか
が欠如した場合、上述したようにプレカーサの集
束性不良のため耐炎化工程において毛羽および単
糸切れが多発し、またプレカーサのローラ巻付き
のため安定操業もできなくなる。一方上記交絡処
理及び低加撚処理を施こしても、これらの処理が
適切でなかつた場合、例えば撚数が10回／ｍを越
えると雰囲気温度をはじめとした苛酷な耐炎化条
件の下では主としてプレカーサの内部蓄熱のた
め、プレカーサ自体の処理斑あるいは劣化を生
じ、毛羽及び単糸切れの発生は勿論のこと、引き
続き高温の非酸化性雰囲気中の炭化あるいは黒鉛
化処理によつて得られる炭素繊維あるいは黒鉛化
繊維の機械的特性、就中強度及び弾性率が著しく
低下する。 ここにおける低加撚処理は、耐炎化工程へ供給
する前段階で行なわれるとが必要で、供給パツケ
ージを一定実撚数になるように直径に応じて速度
を調整しながら回転する方法を用いるのが良い。 この回転方向は、糸が巻上げられた方向である
ことが安定した糸の加撚と解じよ性を付与する。 本発明における上記交絡処理及び低加撚処理は
シリコン系化合物で処理されたプレカーサに対し
て特に有効である。 例えば、一般式、 ただしR₁〜R₃：Ｈ、―CH₃、C₂H₅又は―C₆H₅ R₄：―（CH₂）―_o（ｎ＝１〜10の整数） R₅〜R₆：Ｈ、―CH₃ Ｘ，Ｙ：それぞれ０〜15の整数 Ａ：Ｈ、（―C₂H₄O）―_nＨ、（―C₃H₆O）―_oＨ （ｍ，ｎは０〜10の整数）

【式】（R₇，R₈はＨ、又は炭素 数10以下のアルキル基又はフエニル基） で示されるシリコン化合物、たとえばポリジメチ
ルシロキサンエチレンオキサイド付加物は上述し
たように耐炎化時のプレカーサにおける単繊維間
の合着または融着に対してもつとも有効であり、
一方静電気障害とか集束性等の欠点があつたが、
この点本発明の適用によつて十分カバーできるの
である。この場合のプレカーサはシリコン系化合
物をプレカーサ当り1.0〜2.0％程度含有もしくは
付着しているのが普通である。 更に本発明の上記処理によつて得られたプレカ
ーサはそのまま耐炎化工程に供給するのもよい
が、該プレカーサを複数本、例えば２〜４本を一
旦引揃えた（もしくは合糸した）後、供給しても
本発明の効果を全く減じることはなく、むしろ耐
炎化処理量増加により生産性が向上できる点で有
効である。 以上、述べたように本発明は200〜400℃の酸化
性雰囲気による加熱方式で耐炎化する際のプレカ
ーサに特定の交絡処理と低加撚処理とを一体的に
行なうところを骨子とし、これによつて耐炎化工
程での操業が安定し、しかも引き続き行なう炭化
あるいは黒鉛化処理によつて手羽、単糸切れが少
なく、機械的特性、就中強度、弾性率の優れた炭
素繊維あるいは黒鉛化繊維となり得る耐炎化繊維
が得られる。 また、本発明におけるプレカーサを適宜引き揃
えて（もしくは合糸して）耐炎化処理を行なえば
本発明における上記効果を全く減じることなく生
産性が向上できる。 以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明す
る。 実施例 １ 実質的に無撚のアクリル系フイラメント糸条
（フイラメント数6000シリコン系化合物付着量1.5
％）を気流処理ノズルで交絡処理を行なつた。 このとき空気量の調節によつてCF値を変更し
た。次に該交絡糸条を加撚機により加熱し、耐炎
化用プレカーサとした。 上記プレカーサは２本引揃えたのち、耐炎化炉
に４ｍ／minの速度で供給し、250〜260℃の空気
中で30分間耐炎化処理した。なお、ここで用いた
耐炎化炉は２対×８段の溝付ローラが設けられ、
炉内を所定温度の熱風が循環するようになつてい
る。 次に上記耐炎化処理によつて得られた耐炎化糸
を窒素ガス中最高温度1300℃の炭化炉で２分間炭
化した。 こゝでの耐炎化処理時の操業安定性（ローラへ
の単糸巻付き、糸切れ）、炭化糸の品質（毛羽、
強度）を表１表に示した。

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクリル系繊維糸条を高温酸化性雰囲気加熱
   方式により耐炎化するに際し、該糸条に流体噴射
   法によつて糸条の交絡度がCF値として20〜40と
   なるように交絡処理を施し、次に10回／ｍ以下の
   低加撚処理を施し、しかる後耐炎化処理に供給す
   ることを特徴とする耐炎化繊維の製造方法。 ２ 前記特許請求の範囲第１項において、低加撚
   処理による糸条の撚数が５〜７回／ｍである耐炎
   化繊維の製造方法。 ３ 前記特許請求の範囲第１項において、アクリ
   ル系繊維糸条がシリコン系化合物1.0〜2.0％を含
   有する耐炎化繊維の製造方法。