JP2001181925A - 炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法 - Google Patents
炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法Info
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- JP2001181925A JP2001181925A JP36402599A JP36402599A JP2001181925A JP 2001181925 A JP2001181925 A JP 2001181925A JP 36402599 A JP36402599 A JP 36402599A JP 36402599 A JP36402599 A JP 36402599A JP 2001181925 A JP2001181925 A JP 2001181925A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ラージトウ用炭素繊維製造工程において、強
度、弾性率に優れた炭素繊維を供給するため、耐炎化工
程で安定性に優れた炭素繊維用前駆体繊維束を提供する
こと。 【解決手段】少なくとも９４．２モル％以上のアクリル
ニトリルと、該アクリルニトリルと共重合性を有するモ
ノエチレン性ビニル系モノマを２〜５モル％、スルホン
酸基含有ビニル系モノマを０．０５〜０．４モル％およ
びイタコン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種
類以上の不飽和単量体を０．３〜０．８モル％含むアク
リルニトリル系重合体を有機溶媒、もしくは無機溶媒に
溶解して湿式紡糸し、延伸倍率４〜６倍で延伸された繊
維よりなる繊維束に１７０℃以上２２０℃以下の乾熱温
度で２０分以下の乾熱処理をした後の引っ張り強度が
０．０９CN/dtex以上０．２７CN/dtex以下であり、かつ
伸度が５０％以上１００％以下の炭素繊維用前駆体繊維
束。
度、弾性率に優れた炭素繊維を供給するため、耐炎化工
程で安定性に優れた炭素繊維用前駆体繊維束を提供する
こと。 【解決手段】少なくとも９４．２モル％以上のアクリル
ニトリルと、該アクリルニトリルと共重合性を有するモ
ノエチレン性ビニル系モノマを２〜５モル％、スルホン
酸基含有ビニル系モノマを０．０５〜０．４モル％およ
びイタコン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種
類以上の不飽和単量体を０．３〜０．８モル％含むアク
リルニトリル系重合体を有機溶媒、もしくは無機溶媒に
溶解して湿式紡糸し、延伸倍率４〜６倍で延伸された繊
維よりなる繊維束に１７０℃以上２２０℃以下の乾熱温
度で２０分以下の乾熱処理をした後の引っ張り強度が
０．０９CN/dtex以上０．２７CN/dtex以下であり、かつ
伸度が５０％以上１００％以下の炭素繊維用前駆体繊維
束。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維用前駆体
繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法に
関する。
繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、炭素繊維は自動車、土木・建築、
エネルギー、コンパウンド等、一般産業分野に進出し、
より安価で高強度・高弾性率、より生産性に優れた、多
糸条の炭素繊維製造用の原糸が開発されてきた。
エネルギー、コンパウンド等、一般産業分野に進出し、
より安価で高強度・高弾性率、より生産性に優れた、多
糸条の炭素繊維製造用の原糸が開発されてきた。
【０００３】これらの多糸状の炭素繊維製造用の原糸束
（前駆体繊維束）は炭素繊維の製造において、ドラム、
ボビン、または衣料用で施されている捲縮を付与しベー
ル状で梱包され、その状態で、そのまま炭素繊維製造工
程に供給される。供給された該原糸は、２００℃〜３５
０℃の酸化性雰囲気中で加熱する耐炎化処理に供され、
耐炎化工程では酸化と環化を伴う処理であり発熱を伴う
ため、繊維内部への蓄熱が生じる。またこの初期段階に
いかに、ポリマーを配向させながら酸化と環化をすすめ
るかが炭素繊維としての引っ張り強度を上げるポイント
である。しかしながら、耐炎化工程で過剰に延伸をする
と単糸切れを誘発し生産性を大きく損なうものであり、
高付加価値の製品が得られても非常にコスト高になると
いう問題があった。
（前駆体繊維束）は炭素繊維の製造において、ドラム、
ボビン、または衣料用で施されている捲縮を付与しベー
ル状で梱包され、その状態で、そのまま炭素繊維製造工
程に供給される。供給された該原糸は、２００℃〜３５
０℃の酸化性雰囲気中で加熱する耐炎化処理に供され、
耐炎化工程では酸化と環化を伴う処理であり発熱を伴う
ため、繊維内部への蓄熱が生じる。またこの初期段階に
いかに、ポリマーを配向させながら酸化と環化をすすめ
るかが炭素繊維としての引っ張り強度を上げるポイント
である。しかしながら、耐炎化工程で過剰に延伸をする
と単糸切れを誘発し生産性を大きく損なうものであり、
高付加価値の製品が得られても非常にコスト高になると
いう問題があった。
【０００４】そのため、炭素繊維としての基本物性、ま
た焼成工程での工程安定性は従来のフィラメント焼成と
比較すると安定したものとはいえなかった。
た焼成工程での工程安定性は従来のフィラメント焼成と
比較すると安定したものとはいえなかった。
【０００５】従来の炭素繊維用前駆体は配向を高めるた
め、前駆体を得るまでの工程で最大限に延伸し、高配向
の繊維束を焼成工程に供していた。しかしながら、捲縮
を付与した、ラージトウ用の炭素繊維前駆体繊維束につ
いてその方法を適用すると、捲縮による座屈作用によっ
て、配向部分に損傷が起こり、焼成工程でのプロセス性
や最終的に得られた炭素繊維の物性の低下を招くという
問題があった。
め、前駆体を得るまでの工程で最大限に延伸し、高配向
の繊維束を焼成工程に供していた。しかしながら、捲縮
を付与した、ラージトウ用の炭素繊維前駆体繊維束につ
いてその方法を適用すると、捲縮による座屈作用によっ
て、配向部分に損傷が起こり、焼成工程でのプロセス性
や最終的に得られた炭素繊維の物性の低下を招くという
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、上記
問題を解決すべく、ラージトウ用炭素繊維製造工程にお
いて、強度、弾性率に優れた炭素繊維を供給するため、
耐炎化工程での工程安定性に優れた炭素繊維用前駆体繊
維束およびその製造方法と炭素繊維の製造方法を提供す
ることにある。
問題を解決すべく、ラージトウ用炭素繊維製造工程にお
いて、強度、弾性率に優れた炭素繊維を供給するため、
耐炎化工程での工程安定性に優れた炭素繊維用前駆体繊
維束およびその製造方法と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】上記の目的を達成する本
発明は、次の構成を有する。すなわち、少なくとも９
４．２モル％以上のアクリルニトリルと、該アクリルニ
トリルと共重合性を有するモノエチレン性ビニル系モノ
マを２〜５モル％、スルホン酸基含有ビニル系モノマを
０．０５〜０．４モル％およびイタコン酸、アクリル酸
からなる群から選ばれる１種類以上の不飽和単量体を
０．３〜０．８モル％含むアクリルニトリル系重合体を
有機溶媒、もしくは無機溶媒に溶解して湿式紡糸し、延
伸倍率４〜６倍で延伸された繊維よりなる繊維束に１７
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をした後の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上０．
２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１００
％以下の炭素繊維用前駆体繊維束である。
発明は、次の構成を有する。すなわち、少なくとも９
４．２モル％以上のアクリルニトリルと、該アクリルニ
トリルと共重合性を有するモノエチレン性ビニル系モノ
マを２〜５モル％、スルホン酸基含有ビニル系モノマを
０．０５〜０．４モル％およびイタコン酸、アクリル酸
からなる群から選ばれる１種類以上の不飽和単量体を
０．３〜０．８モル％含むアクリルニトリル系重合体を
有機溶媒、もしくは無機溶媒に溶解して湿式紡糸し、延
伸倍率４〜６倍で延伸された繊維よりなる繊維束に１７
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をした後の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上０．
２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１００
％以下の炭素繊維用前駆体繊維束である。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の炭素繊維用前駆体繊維束
は、少なくとも９４．２モル％以上のアクリルニトリル
と、該アクリルニトリルと共重合性を有するモノエチレ
ン性ビニル系モノマ２〜５モル％、スルホン酸基含有ビ
ニル系モノマを０．０５〜０．４モル％、およびイタコ
ン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種類以上の
不飽和単量体を０．３〜０．８モル％含むアクリルニト
リル系重合体を湿式紡糸して得た繊維からなる。
は、少なくとも９４．２モル％以上のアクリルニトリル
と、該アクリルニトリルと共重合性を有するモノエチレ
ン性ビニル系モノマ２〜５モル％、スルホン酸基含有ビ
ニル系モノマを０．０５〜０．４モル％、およびイタコ
ン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種類以上の
不飽和単量体を０．３〜０．８モル％含むアクリルニト
リル系重合体を湿式紡糸して得た繊維からなる。
【０００９】モノエチレン性ビニル系モノマが２モル％
より少ないと、捲縮付与工程での座屈による損傷が大き
く耐炎化工程で満足する延伸ができず炭素繊維としての
基本物性が発現しにくく、物性を発現させるために焼成
工程で無理に延伸すると糸切れが多発し工程通過性が悪
くなるので好ましくない。５モル％より多いと、耐炎化
工程での単糸間の接着が発生し炭素繊維用としての物性
が発現せず好ましくない。またスルホン酸基含有ビニル
系モノマが０．０５モル％より少ないと、原糸の緻密性
が悪くなり炭素繊維用として物性が発現しにくく、０．
４モル％を越えると、耐炎化を遅らすため目的とする炭
素繊維用の物性が得られないので好ましくない。また、
イタコン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種類
以上の不飽和単量体が０．３モル％より少ないと、耐炎
化反応が進みにくく目的とする炭素繊維用の物性が得ら
れないので好ましくない。０．８モル％を越えると焼成
工程では発熱反応による蓄熱により糸切れが発生し易く
なって制御が困難となるので好ましくない。
より少ないと、捲縮付与工程での座屈による損傷が大き
く耐炎化工程で満足する延伸ができず炭素繊維としての
基本物性が発現しにくく、物性を発現させるために焼成
工程で無理に延伸すると糸切れが多発し工程通過性が悪
くなるので好ましくない。５モル％より多いと、耐炎化
工程での単糸間の接着が発生し炭素繊維用としての物性
が発現せず好ましくない。またスルホン酸基含有ビニル
系モノマが０．０５モル％より少ないと、原糸の緻密性
が悪くなり炭素繊維用として物性が発現しにくく、０．
４モル％を越えると、耐炎化を遅らすため目的とする炭
素繊維用の物性が得られないので好ましくない。また、
イタコン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種類
以上の不飽和単量体が０．３モル％より少ないと、耐炎
化反応が進みにくく目的とする炭素繊維用の物性が得ら
れないので好ましくない。０．８モル％を越えると焼成
工程では発熱反応による蓄熱により糸切れが発生し易く
なって制御が困難となるので好ましくない。
【００１０】本発明の炭素繊維用前駆体繊維束を構成す
るアクリルニトリル系重合体の重合方法は、懸濁重合
法，乳化重合法，溶液重合法等のうちいずれを用いるこ
とができるが、その効果が有機溶媒のジメチルスルホキ
シド（以下、ＤＭＳＯという）系湿式紡糸において特に
顕著であることから、重合方法においてもＤＭＳＯを使
った溶液重合法が好ましい。本発明における重合方法で
の重合体濃度は、紡糸原液として１８〜２５重量％にす
るのが好ましい。重合体濃度が１８重量％より少ないと
得られる繊維が失透し光沢が失われるとともに発色性低
下をきたすので好ましくない。重合体濃度が２５重量％
をこえると紡糸性が著しく悪化するので好ましくない。
作製された紡糸原液は、湿式紡糸装置を使用して紡糸さ
れ、紡糸浴としてはジメチルスルホキシド、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、等の有機溶媒や、
硝酸、ロダン酸ソーダ、塩化亜鉛等の溶剤を用いること
ができるが好ましくはジメチルスルホキシド水溶液がよ
い。
るアクリルニトリル系重合体の重合方法は、懸濁重合
法，乳化重合法，溶液重合法等のうちいずれを用いるこ
とができるが、その効果が有機溶媒のジメチルスルホキ
シド（以下、ＤＭＳＯという）系湿式紡糸において特に
顕著であることから、重合方法においてもＤＭＳＯを使
った溶液重合法が好ましい。本発明における重合方法で
の重合体濃度は、紡糸原液として１８〜２５重量％にす
るのが好ましい。重合体濃度が１８重量％より少ないと
得られる繊維が失透し光沢が失われるとともに発色性低
下をきたすので好ましくない。重合体濃度が２５重量％
をこえると紡糸性が著しく悪化するので好ましくない。
作製された紡糸原液は、湿式紡糸装置を使用して紡糸さ
れ、紡糸浴としてはジメチルスルホキシド、ジメチルホ
ルムアミド、ジメチルアセトアミド、等の有機溶媒や、
硝酸、ロダン酸ソーダ、塩化亜鉛等の溶剤を用いること
ができるが好ましくはジメチルスルホキシド水溶液がよ
い。
【００１１】上記の湿式紡糸浴された繊維を、乾燥緻密
化工程をへるまでの工程で水洗または延伸工程を施す順
序についてはいずれでもよい。延伸工程においては４〜
６倍、好ましくは４．５〜５倍に延伸する。延伸倍率が
４倍より小さいと紡糸操業性が低下するので好ましくな
い。延伸倍率が６倍を越えると配向が進みすぎ、捲縮付
与工程での座屈作用が大きくなりまた延伸工程で糸切れ
の原因となり操業性が低下するので好ましくない。
化工程をへるまでの工程で水洗または延伸工程を施す順
序についてはいずれでもよい。延伸工程においては４〜
６倍、好ましくは４．５〜５倍に延伸する。延伸倍率が
４倍より小さいと紡糸操業性が低下するので好ましくな
い。延伸倍率が６倍を越えると配向が進みすぎ、捲縮付
与工程での座屈作用が大きくなりまた延伸工程で糸切れ
の原因となり操業性が低下するので好ましくない。
【００１２】本発明の炭素繊維用前駆体繊維束は、１７
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をした後の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上０．
２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１００
％以下を有する炭素繊維用前駆体繊維束である。伸度が
５０％未満であると焼成工程での発熱反応による蓄熱に
より糸切れが発生し易くなり制御が困難となるので好ま
しくない。また引っ張り強度が０．０９CN/dtexより小
さいと炭素繊維のストランド強度が発現しにくくなるの
で好ましくない。引っ張り強度が０．２７CN/dtexより
大きいと耐炎化工程で延伸をするときに発現張力が大き
くなって延伸斑が発生し、炭素繊維としてのストランド
強度が低下するので好ましくない。
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をした後の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上０．
２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１００
％以下を有する炭素繊維用前駆体繊維束である。伸度が
５０％未満であると焼成工程での発熱反応による蓄熱に
より糸切れが発生し易くなり制御が困難となるので好ま
しくない。また引っ張り強度が０．０９CN/dtexより小
さいと炭素繊維のストランド強度が発現しにくくなるの
で好ましくない。引っ張り強度が０．２７CN/dtexより
大きいと耐炎化工程で延伸をするときに発現張力が大き
くなって延伸斑が発生し、炭素繊維としてのストランド
強度が低下するので好ましくない。
【００１３】本発明において、乾熱温度が１７０℃より
低いと、耐炎化反応が進みにくくなるので好ましくな
い。乾熱温度が２２０℃より高いと耐炎化反応が急激に
進行して糸切れが発生しやすくなるので好ましくない。
また乾熱処理時間が２０分を越えると、耐炎化反応であ
る環化が進行して延伸ができにくくなり、炭素繊維とし
てのストランド強度が発現しなくなるため好ましくな
い。
低いと、耐炎化反応が進みにくくなるので好ましくな
い。乾熱温度が２２０℃より高いと耐炎化反応が急激に
進行して糸切れが発生しやすくなるので好ましくない。
また乾熱処理時間が２０分を越えると、耐炎化反応であ
る環化が進行して延伸ができにくくなり、炭素繊維とし
てのストランド強度が発現しなくなるため好ましくな
い。
【００１４】本発明の炭素繊維用前駆体繊維束において
は、２００℃、２０分で乾熱処理後のHunter色差の△Ｌ
値が、−６０≦△Ｌ≦−３０であると好ましい。△Ｌが
−６０より低いと耐炎化工程で耐炎化反応が進みすぎ蓄
熱による糸切れが発生しやすく、また、原綿としても糸
がもろくなり着色してくるため好ましくない。△Ｌが−
３０より高いと、炭素繊維用では耐炎化反応が遅く物性
を満足するものが得られないので好ましくない。
は、２００℃、２０分で乾熱処理後のHunter色差の△Ｌ
値が、−６０≦△Ｌ≦−３０であると好ましい。△Ｌが
−６０より低いと耐炎化工程で耐炎化反応が進みすぎ蓄
熱による糸切れが発生しやすく、また、原綿としても糸
がもろくなり着色してくるため好ましくない。△Ｌが−
３０より高いと、炭素繊維用では耐炎化反応が遅く物性
を満足するものが得られないので好ましくない。
【００１５】本発明において湿式紡糸された繊維を延伸
後、油剤を付与し、１２０℃から１６０℃の乾熱で乾燥
緻密化工程をへて捲縮を付与する。このとき、製品を採
取する工程でのトウの速度は、トウの速度が最大引き取
り速度になる工程以降で最も低い速度であることが望ま
しい。トウの速度が最大引き取り速度になる工程以降
で、製品を採取する工程でのトウの速度が最も低い速度
でないと、焼成工程で十分な延伸ができなく無理に延伸
すると糸切れが多発し工程通過性が悪くなるので好まし
くない。
後、油剤を付与し、１２０℃から１６０℃の乾熱で乾燥
緻密化工程をへて捲縮を付与する。このとき、製品を採
取する工程でのトウの速度は、トウの速度が最大引き取
り速度になる工程以降で最も低い速度であることが望ま
しい。トウの速度が最大引き取り速度になる工程以降
で、製品を採取する工程でのトウの速度が最も低い速度
でないと、焼成工程で十分な延伸ができなく無理に延伸
すると糸切れが多発し工程通過性が悪くなるので好まし
くない。
【００１６】このようにして得られた本発明の炭素繊維
用前駆体繊維束を耐炎化工程、炭化工程に供することに
よって、炭素繊維に製造される。
用前駆体繊維束を耐炎化工程、炭化工程に供することに
よって、炭素繊維に製造される。
【００１７】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
る。 実施例１〜６ アクリロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥ
Ａ）／メタクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／
イタコン酸（ＩＡ）＝９５．２／４．０／０．２／０．
６（モル比）からなるアクリル系共重合体のジメチルス
ルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳ
Ｏ水溶液中に湿式紡糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付
与後、単糸繊度が１．６デシテックスでフィラメント数
が１２００００本のものを採取した。表１に詳細の製造
条件と評価結果を実施例１、２、３に示す。またアクリ
ロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥＡ）／メ
タクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／イタコン
酸（ＩＡ）＝９６．４０／３．００／０．１５／０．４
５（モル比）からなるアクリル系共重合体のジメチルス
ルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳ
Ｏ水溶液中に湿式紡糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付
与後、単糸繊度が１．６デシテックスでフィラメント数
が１２００００本のものを採取した。表１に詳細の製造
条件と評価結果を実施例４、５、６に示す。 比較例１〜４ アクリロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥ
Ａ）／メタクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／
イタコン酸（ＩＡ）＝９４．７／５／０．３０／０（モ
ル比）からなるアクリル系共重合体のジメチルスルホキ
シド（ＤＭＳＯ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳＯ水溶
液中に湿式紡糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付与後、
単糸繊度が１．６デシテックスでフィラメント数が１２
００００本のものを採取した。表１に詳細の製造条件と
評価結果を比較例１、２に示す。
る。 実施例１〜６ アクリロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥ
Ａ）／メタクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／
イタコン酸（ＩＡ）＝９５．２／４．０／０．２／０．
６（モル比）からなるアクリル系共重合体のジメチルス
ルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳ
Ｏ水溶液中に湿式紡糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付
与後、単糸繊度が１．６デシテックスでフィラメント数
が１２００００本のものを採取した。表１に詳細の製造
条件と評価結果を実施例１、２、３に示す。またアクリ
ロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥＡ）／メ
タクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／イタコン
酸（ＩＡ）＝９６．４０／３．００／０．１５／０．４
５（モル比）からなるアクリル系共重合体のジメチルス
ルホキシド（ＤＭＳＯ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳ
Ｏ水溶液中に湿式紡糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付
与後、単糸繊度が１．６デシテックスでフィラメント数
が１２００００本のものを採取した。表１に詳細の製造
条件と評価結果を実施例４、５、６に示す。 比較例１〜４ アクリロニトリル（ＡＮ）／アクリル酸メチル（ＭＥ
Ａ）／メタクリルスルホン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／
イタコン酸（ＩＡ）＝９４．７／５／０．３０／０（モ
ル比）からなるアクリル系共重合体のジメチルスルホキ
シド（ＤＭＳＯ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳＯ水溶
液中に湿式紡糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付与後、
単糸繊度が１．６デシテックスでフィラメント数が１２
００００本のものを採取した。表１に詳細の製造条件と
評価結果を比較例１、２に示す。
【００１８】また、比較例としてアクリロニトリル（Ａ
Ｎ）／アクリル酸メチル（ＭＥＡ）／メタクリルスルホ
ン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／イタコン酸（ＩＡ）＝９
８．８８／１．０／０．０２／０．１（モル比）からな
るアクリル系共重合体のジメチルスルホキシド（ＤＭＳ
Ｏ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳＯ水溶液中に湿式紡
糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付与後、単糸繊度が
１．６デシテックスでフィラメント数が１２００００本
のものを採取した。表１に詳細の製造条件と評価結果を
比較例３、４に示す。なお、本発明における評価は以下
に示す方法により行った。 （１）高温乾熱領域での引っ張り強度、伸度の測定 アクリル繊維を１１０００テ゛シテックスに分繊しテンシロン
チャック部分に試料長５０mmになるよう取り付け、ロー
ドセル５kgを用いテンシロン引き取り速度５０mm／分で
引き取った。このときの雰囲気温度については熱風が循
環できる乾熱ボックスを取り付け試料周辺100mmの所に
取り付けた温度計が設定温度±１℃にコントロールされた状態
で測定した。また、所定温度までの昇温時間は約２分で
あった。 （２）Hunter色差の測定 原綿を２．５ｇ開繊し容器にいれ、スガ試験機株式会社
（型式ＳＭ−３−ＳＣＨ）のＳＭカラーコンピューター
でＬ値を測定し、△Ｌについては、２００℃の熱風乾燥
機２０分処理後のＬ値をＬ１とし熱風乾燥処理してない
原綿のＬ値をＬ２として、△Ｌ＝Ｌ１−Ｌ２より求め
た。 （３）炭素繊維のストランド引張強度評価 空気中２１０〜２５０℃で耐炎化処理をし、次いで、窒
素雰囲気中１４００℃まで加熱して炭素繊維を得、続い
て濃度０．１モル／リットルの硫酸水溶液を電解液とし
て、１０クーロン／ｇで電解処理、水洗し、１５０℃の
空気中で乾燥した炭素繊維に、ＪＩＳ−Ｒ−７６０１に
規定されている方法によって、エポキシ樹脂を含浸し、
引張試験機にてストランド引張強度を測定した。
Ｎ）／アクリル酸メチル（ＭＥＡ）／メタクリルスルホ
ン酸ナトリウム（ＳＭＡＳ）／イタコン酸（ＩＡ）＝９
８．８８／１．０／０．０２／０．１（モル比）からな
るアクリル系共重合体のジメチルスルホキシド（ＤＭＳ
Ｏ）溶液を、３０℃、６０％ＤＭＳＯ水溶液中に湿式紡
糸し延伸、水洗、油剤付与、捲縮付与後、単糸繊度が
１．６デシテックスでフィラメント数が１２００００本
のものを採取した。表１に詳細の製造条件と評価結果を
比較例３、４に示す。なお、本発明における評価は以下
に示す方法により行った。 （１）高温乾熱領域での引っ張り強度、伸度の測定 アクリル繊維を１１０００テ゛シテックスに分繊しテンシロン
チャック部分に試料長５０mmになるよう取り付け、ロー
ドセル５kgを用いテンシロン引き取り速度５０mm／分で
引き取った。このときの雰囲気温度については熱風が循
環できる乾熱ボックスを取り付け試料周辺100mmの所に
取り付けた温度計が設定温度±１℃にコントロールされた状態
で測定した。また、所定温度までの昇温時間は約２分で
あった。 （２）Hunter色差の測定 原綿を２．５ｇ開繊し容器にいれ、スガ試験機株式会社
（型式ＳＭ−３−ＳＣＨ）のＳＭカラーコンピューター
でＬ値を測定し、△Ｌについては、２００℃の熱風乾燥
機２０分処理後のＬ値をＬ１とし熱風乾燥処理してない
原綿のＬ値をＬ２として、△Ｌ＝Ｌ１−Ｌ２より求め
た。 （３）炭素繊維のストランド引張強度評価 空気中２１０〜２５０℃で耐炎化処理をし、次いで、窒
素雰囲気中１４００℃まで加熱して炭素繊維を得、続い
て濃度０．１モル／リットルの硫酸水溶液を電解液とし
て、１０クーロン／ｇで電解処理、水洗し、１５０℃の
空気中で乾燥した炭素繊維に、ＪＩＳ−Ｒ−７６０１に
規定されている方法によって、エポキシ樹脂を含浸し、
引張試験機にてストランド引張強度を測定した。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば製造条件を最適化しつ
つ、その相乗効果を最大限に発揮させることにより、炭
素繊維を製造する耐炎化工程において、十分な延伸を行
うことができ、更には延伸時に十分な発現張力を発生す
る、炭素繊維用前駆体繊維束を生産性よく安定的に得る
ことができる。
つ、その相乗効果を最大限に発揮させることにより、炭
素繊維を製造する耐炎化工程において、十分な延伸を行
うことができ、更には延伸時に十分な発現張力を発生す
る、炭素繊維用前駆体繊維束を生産性よく安定的に得る
ことができる。
【手続補正書】
【提出日】平成１２年１２月２２日（２０００．１２．
２２）
２２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明は、次の構成を有する。すなわち、少なくとも９
４．２モル％以上のアクリルニトリルと、該アクリルニ
トリルと共重合性を有するモノエチレン性ビニル系モノ
マを２〜５モル％、スルホン酸基含有ビニル系モノマを
０．０５〜０．４モル％およびイタコン酸、アクリル酸
からなる群から選ばれる１種類以上の不飽和単量体を
０．３〜０．８モル％含むアクリルニトリル系重合体を
有機溶媒、もしくは無機溶媒に溶解して湿式紡糸し、延
伸倍率４〜６倍で延伸された繊維よりなる繊維束に１７
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をし、その際の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上
０．２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１
００％以下の炭素繊維用前駆体繊維束である。
発明は、次の構成を有する。すなわち、少なくとも９
４．２モル％以上のアクリルニトリルと、該アクリルニ
トリルと共重合性を有するモノエチレン性ビニル系モノ
マを２〜５モル％、スルホン酸基含有ビニル系モノマを
０．０５〜０．４モル％およびイタコン酸、アクリル酸
からなる群から選ばれる１種類以上の不飽和単量体を
０．３〜０．８モル％含むアクリルニトリル系重合体を
有機溶媒、もしくは無機溶媒に溶解して湿式紡糸し、延
伸倍率４〜６倍で延伸された繊維よりなる繊維束に１７
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をし、その際の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上
０．２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１
００％以下の炭素繊維用前駆体繊維束である。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】本発明の炭素繊維用前駆体繊維束は、１７
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をし、その際の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上
０．２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１
００％以下を有する炭素繊維用前駆体繊維束である。伸
度が５０％未満であると焼成工程での発熱反応による蓄
熱により糸切れが発生し易くなり制御が困難となるので
好ましくない。また引っ張り強度が０．０９CN/dtexよ
り小さいと炭素繊維のストランド強度が発現しにくくな
るので好ましくない。引っ張り強度が０．２７CN/dtex
より大きいと耐炎化工程で延伸をするときに発現張力が
大きくなって延伸斑が発生し、炭素繊維としてのストラ
ンド強度が低下するので好ましくない。
０℃以上２２０℃以下の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をし、その際の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上
０．２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１
００％以下を有する炭素繊維用前駆体繊維束である。伸
度が５０％未満であると焼成工程での発熱反応による蓄
熱により糸切れが発生し易くなり制御が困難となるので
好ましくない。また引っ張り強度が０．０９CN/dtexよ
り小さいと炭素繊維のストランド強度が発現しにくくな
るので好ましくない。引っ張り強度が０．２７CN/dtex
より大きいと耐炎化工程で延伸をするときに発現張力が
大きくなって延伸斑が発生し、炭素繊維としてのストラ
ンド強度が低下するので好ましくない。
フロントページの続き Ｆターム(参考） 4L035 BB03 BB69 BB91 EE08 EE20 FF01 LB02 MB00 4L037 CS02 CS03 FA03 FA06 PA55 PA69 PS00 PS02 PS11
Claims (5)
- 【請求項１】少なくとも９４．２モル％以上のアクリル
ニトリルと、該アクリルニトリルと共重合性を有するモ
ノエチレン性ビニル系モノマを２〜５モル％、スルホン
酸基含有ビニル系モノマを０．０５〜０．４モル％およ
びイタコン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種
類以上の不飽和単量体を０．３〜０．８モル％含むアク
リルニトリル系重合体を有機溶媒、もしくは無機溶媒に
溶解して湿式紡糸し、延伸倍率４〜６倍で延伸された繊
維よりなる繊維束に１７０℃以上２２０℃以下の乾熱温
度で２０分以下の乾熱処理をした後の引っ張り強度が
０．０９CN/dtex以上０．２７CN/dtex以下であり、かつ
伸度が５０％以上１００％以下であることを特徴とする
炭素繊維用前駆体繊維束。 - 【請求項２】２１０℃の乾熱温度で２０分以下の乾熱処
理をした後の引っ張り強度が０．０９CN/dtex以上０．
２７CN/dtex以下であり、かつ伸度が５０％以上１００
％以下であることを特徴とする請求項１に記載の炭素繊
維用前駆体繊維束。 - 【請求項３】２００℃、２０分での乾熱処理において、
Hunter色差の△Ｌ値が次の値を有することを特徴とする
請求項１に記載の炭素繊維用前駆体繊維束。 −６０≦△Ｌ≦−３０………（１） - 【請求項４】少なくとも９４．２モル％以上のアクリル
ニトリルと、該アクリルニトリルと共重合性を有するモ
ノエチレン性ビニル系モノマを２〜５モル％、スルホン
酸基含有ビニル系モノマを０．０５〜０．４モル％およ
びイタコン酸、アクリル酸からなる群から選ばれる１種
類以上の不飽和単量体を０．３〜０．８モル％含むアク
リルニトリル系重合体を有機溶媒、もしくは無機溶媒に
溶解して湿式紡糸し、延伸倍率４〜６倍で延伸後、最大
引き取り速度になるトウの速度を発生する工程以降で、
前記トウの速度が最小となる工程が製品を採取する工程
であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
の炭素繊維用前駆体繊維束の製造方法。 - 【請求項５】請求項１〜３のいずれかに記載の炭素繊維
用前駆体繊維束を、耐炎化工程、炭化工程に供すること
を特徴とする炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36402599A JP2001181925A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36402599A JP2001181925A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001181925A true JP2001181925A (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=18480796
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP36402599A Pending JP2001181925A (ja) | 1999-12-22 | 1999-12-22 | 炭素繊維用前駆体繊維束およびその製造方法および炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001181925A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078173A1 (ja) | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | 炭素繊維前駆体繊維束、その製造方法及び製造装置、並びに炭素繊維とその製造方法 |
| WO2020091524A1 (ko) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 주식회사 엘지화학 | 탄소섬유용 아크릴로니트릴계 공중합체 |
| CN113862811A (zh) * | 2021-11-15 | 2021-12-31 | 远景能源有限公司 | 一种腈纶及其制备方法、一种碳纤维的制备方法 |
-
1999
- 1999-12-22 JP JP36402599A patent/JP2001181925A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005078173A1 (ja) | 2004-02-13 | 2005-08-25 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | 炭素繊維前駆体繊維束、その製造方法及び製造装置、並びに炭素繊維とその製造方法 |
| US7941903B2 (en) | 2004-02-13 | 2011-05-17 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Carbon fiber precursor fiber bundle, production method and production device therefor, and carbon fiber and production method therefor |
| US8801985B2 (en) | 2004-02-13 | 2014-08-12 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Process of making a carbon fiber precursor fiber bundle |
| US10308472B2 (en) | 2004-02-13 | 2019-06-04 | Mitsubishi Chemical Corporation | Carbon fiber precursor fiber bundle, production method and production device therefor, and carbon fiber and production method therefor |
| WO2020091524A1 (ko) * | 2018-11-02 | 2020-05-07 | 주식회사 엘지화학 | 탄소섬유용 아크릴로니트릴계 공중합체 |
| JP2021535948A (ja) * | 2018-11-02 | 2021-12-23 | エルジー・ケム・リミテッド | 炭素繊維用アクリロニトリル系共重合体 |
| JP7178489B2 (ja) | 2018-11-02 | 2022-11-25 | エルジー・ケム・リミテッド | 炭素繊維用アクリロニトリル系共重合体 |
| CN113862811A (zh) * | 2021-11-15 | 2021-12-31 | 远景能源有限公司 | 一种腈纶及其制备方法、一种碳纤维的制备方法 |
| CN113862811B (zh) * | 2021-11-15 | 2023-12-29 | 远景能源有限公司 | 一种腈纶及其制备方法、一种碳纤维的制备方法 |
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