(57)【要約】   炭素繊維束の前駆体繊維として使用されるアクリロニトリル系繊維束に加圧スチーム延伸を施す際、特に高倍率、高速で処理を行う場合に工程通過性の優れた延伸方法を提供することを課題とする。本発明は、アクリロニトリル系共重合体を含む紡糸溶液を紡糸した後、少なくとも、繊維束導入側の予熱域（１）と繊維束取り出し側の加熱域（２）の２領域を有し、当該２領域の間がシール部材（３ｂ１，３ｂ２）により隔てられている加圧スチーム延伸装置（Ａ）を用いて繊維束（７）に加圧スチーム延伸を施すアクリロニトリル系繊維束の製造方法において、予熱域（１）は０．０５〜０．３５ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下、加熱域（２）は０．４５〜０．７０ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下にあり、明細書で規定する、繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ１が５℃以下であり、明細書で規定する、スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ２が５℃以下であるアクリロニトリル系繊維束の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクリロニトリル系共重合体を含む紡糸溶液を紡糸した後、少なくとも、繊維束導入側の予熱域と繊維束取り出し側の加熱域の２領域を有し、当該２領域の間がシール部材により隔てられている加圧スチーム延伸装置を用いて繊維束に加圧スチーム延伸を施すアクリロニトリル系繊維束の製造方法において、予熱域は０．０５〜０．３５ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下、加熱域は０．４５〜０．７０ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下にあり、明細書で規定する、繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ１が５℃以下であり、明細書で規定する、スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ２が５℃以下であるアクリロニトリル系繊維束の製造方法。
【請求項２】
繊維束を予熱域に１．０〜２．５秒間滞留させた後、加熱域に０．２〜１．０秒間滞留させる請求項１記載のアクリロニトリル系繊維束の製造方法。
【請求項３】
加熱域に供給されたスチームがシール部材を通過して予熱域に供給されるに際し、シール部材の冷却を行う請求項１または２記載のアクリロニトリル系繊維束の製造方法。
【請求項４】
スチーム延伸装置を設置する雰囲気の温度を７０℃以下に制御することによりシール部材の冷却を行う請求項３記載のアクリロニトリル系繊維束の製造方法。
【請求項５】
スチーム延伸装置を水冷することによりシール部材の冷却を行う請求項３記載のアクリロニトリル系繊維束の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のアクリロニトリル系繊維束の製造方法によってアクリロニトリル系繊維束を製造した後、２００〜３００℃の酸化性雰囲気中で耐炎化処理し、次いで１０００℃以上の不活性雰囲気中で加熱する炭素繊維束の製造方法。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、炭素繊維束の製造方法に適した、安定して高品位のアクリロニトリル系繊維束を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  炭素繊維束の前駆体繊維などとして用いられるアクリロニトリル系繊維束の製造においては、加圧スチームにより延伸することが従来から知られている。大気圧下の熱水より高温が得られるとともに、水分の存在がアクリロニトリル系繊維束の可塑化効果を生み、高倍率の延伸が可能となるためである。しかしながら、アクリロニトリル系繊維束の加圧スチーム延伸において、高倍率に延伸する場合、単繊維の切断、毛羽の発生、繊維束全体の切断といった欠陥が発生する場合があった。細繊度の繊維束を得ようとする場合、および、より高速で処理しようとする場合でも同様である。【０００３】  特許文献１には、安定に加圧スチーム延伸を行うために、減圧後に冷却管で除熱、一旦過度に除熱し蒸気を飽和状態とし、発生した液滴状の水分をバッフル板付きの。除去槽で除くという技術が開示されている。【０００４】  また、特許文献２には、延伸工程を予熱域と加熱域に分割し、それぞれに異なった圧力の加圧スチームを供給するスチーム延伸方法において、延伸点が予熱域にずれて低い温度で無理に延ばされることを防止する観点から、予熱域に吹き込むスチームの湿り度よりも高い湿り度の湿りスチームを加熱延伸工程に吹き込むという技術が開示されている。【０００５】  また、特許文献３には、予熱に用いる加圧スチーム圧力とその工程の滞留時間と延伸に用いる加圧スチーム圧力とその工程の滞留時間により、高品位な炭素繊維束を安定して製造するのに適し、繊度変動率を抑制する技術が開示されている。【０００６】  また、特許文献４には、加圧スチームが供給される蒸気室と、スチーム延伸装置入口側シール室と、スチーム延伸装置入口外側の温度を制御するために、該スチームの温度と圧力を検出しながら該温度に応じた水分をアトマイザーで蒸気室に供給する加圧スチームに供給し、飽和蒸気温度との温度差を２℃以下にするという技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−１９５３１３号公報
【特許文献２】特開平５−２６３３１３号公報
【特許文献３】特開２００８−２１４７９５号公報
【特許文献４】特開２０１５−３０９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかし、特許文献１の方法では冷却水の温度や流量の変動、あるいは供給されるスチーム性状の変動に追随することが困難で、常時安定なスチーム性状に制御するという目的には不十分であることがあった。また、この方法でスチーム延伸装置に供給されるまでのスチームを制御しても、スチーム延伸装置に供給されてからのスチームを制御するという目的は達成されないことがあった。【０００９】  また、特許文献２の方法では、高い湿り度の湿りスチームを加熱延伸工程に吹き込むと、供給時にスチーム延伸装置の壁面に衝突した際にドレン化が発生し、ドレンが繊維束に付着することで、ドレンが付着した部分と付着していない部分が発生し、ドレンが付着していない部分で繊維束の可塑化効果を効率的に得ることが出来ず、単糸切れやアクリロニトリル系繊維束の破断に繋がることがあった。【００１０】  また、特許文献３の方法では、大型な設備投資を伴わずに生産能力を向上させるためには生産速度の向上が必須となり、予熱域および加熱域の滞留時間は短くなることで、予熱および延伸に必要な熱量を得ることが出来ず、単糸切れやアクリロニトリル系繊維束の破断に繋がることがあった。【００１１】  また、特許文献４の方法では、蒸気室からスチーム延伸装置入口へ供給されるスチームは、スチーム延伸装置入口側シール室およびスチーム延伸装置入口外側の温度と飽和蒸気温度との温度差を２℃以下にするためには、蒸気室に供給する加圧スチームに過剰な水分を供給する必要があり、アトマイザーで水分の噴霧径を小さくし、更には蒸気と水分を均一に混合しても、蒸気を供給する過程で噴霧径の大きな水滴になり、大きな水滴がアクリロニトリル系繊維束に衝突することで単糸切れやアクリロニトリル系繊維束の破断に繋がっていた。【００１２】  本発明の課題は、従来技術の欠点を改善し、炭素繊維束の前駆体繊維として使用されるアクリロニトリル系繊維束に加圧スチーム延伸を施す際、特に高倍率、高速で処理を行う、または、細繊度の繊維束を得る場合に工程通過性の優れた延伸方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】  上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、繊維束導入側の予熱域と繊維束取り出し側の加熱域の２領域を有し、当該２領域の間がシール部材により隔てられている加圧スチーム延伸装置によるアクリロニトリル系繊維束の主要な延伸は、予熱域と加熱域の間にあるシール部材から開始していることがわかった。さらに、スチーム延伸装置内の予熱域では温度ムラが発生しており、工程通過性に影響を及ぼすことを見出し本発明に至った。【００１４】  本発明のアクリロニトリル系繊維束の製造方法は、アクリロニトリル系共重合体を含む紡糸溶液を紡糸した後、少なくとも、繊維束導入側の予熱域と繊維束取り出し側の加熱域の２領域を有し、当該２領域の間がシール部材により隔てられている加圧スチーム延伸装置を用いて繊維束に加圧スチーム延伸を施すアクリロニトリル系繊維束の製造方法において、予熱域は０．０５〜０．３５ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下、加熱域は０．４５〜０．７０ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下にあり、以下に規定する、繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱工程の温度差ΔＴ１が５℃以下であり、以下に規定する、スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱工程の温度差ΔＴ２が５℃以下あることを特徴とする。【００１５】  また、本発明の炭素繊維束の製造方法は、上記のアクリロニトリル系繊維束の製造方法によってアクリロニトリル系繊維束を製造した後、２００〜３００℃の酸化性雰囲気中で耐炎化処理し、次いで１０００℃以上の不活性雰囲気中で加熱することを特徴とする。【００１６】  ここで、本発明における「繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ１」は、予熱域内の、予熱域と加熱域の間にあるシール部材から５ｃｍの位置での、走行するアクリロニトリル系繊維束から１ｍｍ離れた位置の、温度をＴ１ａとし、予熱域内の、スチーム延伸装置外側のシール部材から５ｃｍの位置での、走行するアクリロニトリル系繊維束から１ｍｍ離れた位置での、温度をＴ１ｃとし、Ｔ１ａとＴ１ｃの温度測定位置の中間の温度をＴ１ｂとした時、Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃの最大値と最小値の差により決定される。なお、走行するアクリロニトリル系繊維束から１ｍｍ離れた位置で、Ｔ１ａ、Ｔ１ｂ、Ｔ１ｃの測定をするに当たっては、サイトグラスを設置した延伸装置を用いて、温度計と走行する繊維束が接触していないことを確認することが好ましい。【００１７】  また、本発明における「スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ２」は、前記Ｔ１ａの位置で測定した温度をＴ２ｂ、Ｔ２ｂから繊維束進行方向と垂直な位置かつスチーム延伸装置外壁から１ｍｍの位置の温度をＴ２ａ、Ｔ２ａからＴ２ｂを挟んで反対側のスチーム延伸装置外壁から１ｍｍの位置の温度をＴ２ｃとした時、Ｔ２ａ、Ｔ２ｂ、Ｔ２ｃの最大値と最小値の差により決定される。
【発明の効果】
【００１８】  本発明により、炭素繊維束の前駆体繊維として使用されるアクリロニトリル系繊維束に加圧スチーム延伸を施す際、効率的な可塑化効果を得ることができるようになるため、高倍率で延伸を行おうとする場合、より高速で処理しようとする場合、細繊度の繊維束を得る場合などに、工程通過性の優れた延伸方法を提供することができる。すなわち、アクリロニトリル系繊維束全体の破断といったトラブルを防止することができる。さらに、単繊維の切断や毛羽の発生を防止することができ、高品質のアクリロニトリル系繊維束を安定的に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る加圧スチーム延伸装置の一例を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】  以下、図１も参照しながら、本発明を詳細に説明する。
【００２１】  本発明のアクリロニトリル系繊維束の製造方法は、アクリロニトリル系共重合体を含む紡糸溶液を紡糸した後、少なくとも加圧スチーム延伸装置を用いて繊維束に加圧スチーム延伸を施すものである。
【００２２】  アクリロニトリル系共重合体を含む紡糸溶液を紡糸する紡糸方法はいわゆる湿式、乾湿式、乾式のいずれでも良い。紡糸溶液としては、原料重合体としてアクリロニトリルのホモポリマー、あるいはコモノマーを含んだアクリロニトリル系共重合体を、公知の有機又は無機溶剤に溶解した溶液を用いることができる。
【００２３】  また、加圧スチーム延伸装置を用いた加圧スチーム延伸の前後に、繊維製造の分野で公知の工程を適宜行うことができる。例えば、紡糸後、加圧スチーム延伸の前に脱溶剤、浴中延伸、油剤付着処理、乾燥等を施すことができる。加圧スチーム延伸は繊維製造工程の中のいかなる段階で実施しても良いが、繊維束中の溶剤をある程度除去した後、すなわち洗浄後又は浴中延伸後、あるいは乾燥後が好ましく、高配向の繊維束を得る観点から乾燥後がより好ましい。
【００２４】  本発明では、加圧スチーム延伸装置を用いて繊維束の加圧スチーム延伸を施す際に、繊維束導入側の予熱域と繊維束取り出し側の加熱域の２領域を有し、当該２領域がシール部材により隔てられている加圧スチーム延伸装置を用いる。シール部材としては、ラビリンスノズルと称する、スチーム延伸装置の内壁の上面と底面から、走行糸条を挟んで互いに接近する方向に上下に延びる板片を複数個有してなるものや、小口径のパイプを複数個連ねたものを、用いることができるが、予熱域と加熱延伸域の圧力差を作り出す、又は維持することが出来れば、特にこれに限定されるものではない。なおラビリンスノズルの形状は丸形、矩形、楕円形等いずれも適用可能であり、一体型、分割型を問わない。また、ラビリンスノズルの内径や段数、絞り辺の形状の制約を受けるものではない。更にスチームの漏れを防ぐためのシールを行うに十分な機械強度を有する材質を適用することが好ましい。例えば、処理装置の繊維束に接する可能性のある部分の材質としては特に、耐腐食性を有しており且つ繊維束が接触した場合の繊維束へのダメージを抑制するために、ステンレス製あるいは鉄鋼材料にクロムメッキ処理を施した材質とする事が好ましいが、これに限定されるものではない。このような構造の加圧スチーム延伸装置を用いることで、予熱域にてアクリロニトリル系繊維束全体に対して均一な予熱を行い、続く加温域の延伸がアクリロニトリル系繊維束全体に対して均一に行われる。これにより、延伸の際に発生しやすい、アクリロニトリル系繊維束全体の破断や、単繊維の切断や毛羽の発生を防止することができる。
【００２５】  本発明では、このような加圧スチーム延伸装置を用いて、予熱域は０．０５〜０．３５ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下、それに続く加熱域は０．４５〜０．７０ＭＰａの加圧スチーム雰囲気下にある。このような加圧スチーム雰囲気の圧力条件とすることにより、予熱域にてアクリロニトリル系繊維束全体に対して均一な予熱ができ、且つ加熱域にてアクリロニトリル系繊維束全体の均一な延伸を行うことができる。ここで予熱域、および、加熱域の加圧スチームの圧力は、一般的な装置で測定すればよく、例えば、ブルドン管圧力計などにより測定することができる。
【００２６】  予熱域の加圧スチームの圧力が０．０５ＭＰａに満たないと、アクリロニトリル系繊維束の一部分が予熱されないまま加熱域に供され、加熱域で単繊維の切断や毛羽の発生またはアクリロニトリル系繊維束全体の破断が発生することがある。予熱域の加圧スチームの圧力が０．３５ＭＰａを超えると、アクリロニトリル系繊維束の一部分が過度に加温され延伸し、均一な処理がなされないことにより、続く加熱域で、単繊維の切断や毛羽の発生またはアクリロニトリル系繊維束全体の破断が発生することがある。かかる観点から、予熱域の加圧スチームの圧力は、０．１０〜０．３０ＭＰａが好ましい。
【００２７】  加熱域の加圧スチームの圧力が０．４５ＭＰａに満たないと、アクリロニトリル系繊維束の一部分は延伸されるものの一部分は延伸されないため単繊維の切断や毛羽の発生またはアクリロニトリル系繊維束全体の破断が発生することがある。加熱域の加圧スチームの圧力が０．７０ＭＰａを超えると、アクリロニトリル系繊維束の一部分が過度に延伸され、単繊維の切断や毛羽の発生またはアクリロニトリル系繊維束全体の破断が発生することがある。かかる観点から、予熱域の加圧スチームの圧力は、０．５０〜０．６３ＭＰａが好ましい。
【００２８】  本発明において、予熱域、および、加熱域の加圧スチームの圧力の上記範囲への調整は、加圧スチーム延伸装置へ供するスチームの圧力による調整、および予熱域と加熱域の間にあるシール領域３Ｂに配置するシール部材３ｂ１、３ｂ２、予熱域とスチーム延伸装置Ａの外部とを隔てるシール領域３Ａに配置するシール部材３ａ１、３ａ２、ならびに加熱域とスチーム延伸装置Ａの外部とを隔てるシール領域３Ｃに配置するシール部材３ｃ１、３ｃ２の形状や個数による調整の組み合わせにより行う。例えば、シール部材の形状としてアクリロニトリル系繊維束が通過する断面の開口面積を大きくすればシール部材により隔てられた隣接する領域間の圧力差を小さくする方向に調整でき、反対に小さくすればシール部材により隔てられた隣接する領域間の圧力差を大きくする方向に調整できる。また、シール領域３Ｂに配置するシール部材の数を少なくすればシール部材により隔てられた隣接する領域間の圧力差を小さくする方向に調整でき、反対に多くすればシール部材により隔てられた隣接する領域間の圧力差を大きくする方向に調整できる。かかる調整を、余熱域１と加熱域２を隔てるシール領域３Ｂ、予熱域とスチーム延伸装置Ａの外部とを隔てるシール領域３Ａ、および、加熱域とスチーム延伸装置Ａの外部とを隔てるシール領域３Ｃに対し独立して行うことにより、スチーム延伸装置Ａにおいてスチーム圧力制御装置が１つだけでも余熱域１と加熱域２の圧力を独立して調整することができる。
【００２９】  そして、繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ１は５℃以下であり、スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ２は５℃以下である。このようなスチーム延伸装置内の温度条件とすることにより、予熱域にてアクリロニトリル系繊維束全体に対して均一な予熱ができ、続く加熱域でのアクリロニトリル系繊維束全体に対して均一な延伸ができる。ここで予熱域、および、加熱域の温度は、一般的な装置で測定すればよく、例えば、熱電対などにより測定することができる。
【００３０】  繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ１が５℃を超えると、アクリロニトリル系繊維束に対して予熱にムラがあり、続く加熱域での延伸ムラにつながり、単繊維の切断や毛羽の発生またはアクリロニトリル系繊維束全体の破断が発生することがある。かかる観点から、繊維束進行方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ１は、３℃以下であることが好ましく、１℃以下にすることがより好ましい。
【００３１】  スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ２が５℃を超えると、アクリロニトリル系繊維束に対して予熱にムラが生じ、続く加熱域での延伸ムラにつながり、単繊維の切断や毛羽の発生またはアクリロニトリル系繊維束全体の破断が発生することがある。かかる観点から、スチーム延伸装置の断面方向におけるスチーム延伸装置内の予熱域の温度差ΔＴ２は３℃以下であることが好ましく、１℃以下にすることがより好ましい。
【００３２】  本発明において、予熱域の温度差ΔＴ１およびΔＴ２の上記範囲への調整は、予熱域と加熱域の間にあるシール領域３Ｂに配置するシール部材３ｂ１、３ｂ２、および、予熱域とスチーム延伸装置の外側を隔てるシール領域３Ａに配置するシール部材３ａ１、３ａ２による調整の組み合わせにより行うことができる。すなわち、アクリロニトリル系繊維束が、スチーム延伸装置の外側から予熱域に進入するに際し、シール部材３ａ１、３ａ２の温度制御を行うこと、シール部材加熱域に供給されたスチームが、シール部材３ｂ１、３ｂ２を通過して予熱域に供給されるに際し、シール部材３ｂ１、３ｂ２の温度制御を行うこと、また予熱域のシール部材３ｂ１、３ｂ２に近い側の温度制御を行うことで調整できる。なお、温度制御に当たってはシール部材の上下を独立して温度制御してもよい。ΔＴ１の上記範囲への調整は、例えば、予熱域とスチーム延伸装置Ａの外部とを隔てるシール領域３Ａに配置するシール部材と余熱域１と加熱域２を隔てるシール領域３Ｂとを温度制御する際に最大値となる側の温度（通常シール領域３Ｂ）を低めに調整することあるいは最小値となる側の温度（通常シール領域３Ａ）を高めに調整することでΔＴ１を小さくする方向に調整することができる。また、ΔＴ２の上記範囲への調整は、例えば、シール領域３Ｂに配置されるシール部材の上下を独立して温度を調整することにより調整可能である。かかる際の、温度調整については、後述する様に、シール部材の冷却により調整することが好ましい。
【００３３】  本発明では、繊維束を予熱域に１．０〜２．５秒間、好ましくは１．０〜１．５秒間滞留させた後、加熱域に０．２〜１．０秒間、好ましくは０．２〜０．５秒間滞留させることが好ましい。予熱域の滞留時間が１．０秒以上の場合、繊維束全体に均一に且つ十分に予熱され、続く加熱域での延伸が均一に行われ、繊維束全体の破断や単繊維の切断、毛羽の発生を防止することがある。一方、予熱域の滞留時間が２．５秒以下の場合、設備の更なる大型化が必要にならず、また生産速度を低下させる必要が生じないなど設備費や生産性の面で好ましい。加熱域の滞留時間が０．２秒以上の場合、繊維束全体に均一にかつ十分に加熱され、均一な延伸が行われ、繊維束全体の破断や単繊維の切断、毛羽の発生を防止することができる。一方、加熱域の滞留時間が１．０秒以下の場合、設備の更なる大型化が必要にならず、また生産速度を低下させる必要がないなど設備費や生産性の面で好ましい。なお、滞留時間は、繊維束の走行速度と延伸倍率を考慮して各領域の長さを変更することにより調整することが可能である。
【００３４】  本発明では、加熱域に供給されたスチームが、予熱域と加熱域の間にあるシール領域３Ｂに配置されるシール部材３ｂ１、３ｂ２を通過して予熱域に供給されるに際し、シール部材３ｂ１、３ｂ２の冷却を行うことが好ましいが、予熱域のシール部材に近い側を冷却することでも良い。シール部材としては、ラビリンスノズルと称する小口径のパイプを複数個連ねて用いることができるが、これに限定されるものではない。なお、ラビリンスノズルを使用する場合は小口径の形状と寸法および使用個数で調節できる。小口径の形状は繊維束が円滑に通過し、かつ本発明の形態の圧力を適正に保たれていれば特に限定されない。加熱域のみにスチーム吹き込み口を有する場合でも、加熱域と予熱域それぞれに独立したスチーム吹き込み口を有する場合でも、加熱域の方が高圧のため、加熱域に供給されたスチームが、シール部材を通過して予熱域に供給されるため、特に限定されるものではない。
【００３５】  前記のシール部材３ｂ１、３ｂ２を冷却する方法としては、スチーム延伸装置を設置する雰囲気の温度を冷却することによりシール部材の冷却を行う方法や、スチーム延伸装置を水冷することによりシール部材３ｂ１、３ｂ２の冷却を行う方法がある。
【００３６】  スチーム延伸装置を設置する雰囲気の温度を冷却することによりシール部材の冷却を行う方法では、雰囲気の温度を７０℃以下、好ましくは６０℃以下、更に好ましくは５０℃以下にすることが好ましい。スチーム延伸装置を設置する雰囲気の温度を冷却する方法であれば、冷却を行うための追加の装置を用いる必要がないため、簡便にシール部材の冷却を行うことができる。ここで、雰囲気の温度の測定位置は、スチーム延伸装置の前記Ｔ１ａ測定位置から、スチーム延伸装置と垂直方向に１０ｃｍ離れた位置の温度とする。
【００３７】  スチーム延伸装置を水冷することによりシール部材３ｂ１、３ｂ２の冷却を行う方法では、一定量の水を直接スチーム延伸装置に掛ける方法や、スプレーノズルを用いて霧状にした水を直接スチーム延伸装置に付与する方法や、スチーム延伸装置を二重管構造にして外側に温水を流す方法等が挙げられる。
【００３８】  次に、本発明のアクリロニトリル系繊維束の製造方法によって得られたアクリロニトリル系繊維束から炭素繊維束を製造する方法について説明する。
【００３９】  前記したアクリロニトリル系繊維束の製造方法により製造されたアクリロニトリル系繊維束を、２００〜３００℃の空気などの酸化性雰囲気中において耐炎化処理する。処理温度は低温から高温に向けて複数段階に昇温するのが耐炎化繊維束を得る上で好ましく、さらに毛羽の発生を伴わない範囲で高い延伸比で繊維束を延伸するのが炭素繊維束の性能を十分に発現させる上で好ましい。次いで得られた耐炎化繊維束を窒素などの不活性雰囲気中で１０００℃以上に加熱することにより、炭素繊維束を製造する。その後、電解質水溶液中で陽極酸化をおこなうことにより、炭素繊維束表面に官能基を付与し樹脂との接着性を高めることが可能となる。また、エポキシ樹脂等のサイジング剤を付与し、耐擦過性に優れた炭素繊維束を得ることが好ましい。
【実施例】
【００４０】  以下、実施例を用いて本発明をより具体的に説明する。【００４１】  （スチーム延伸装置の滞留時間）  延伸装置の加熱域導入口にサイトグラスを設置して、延伸装置の導入口側で繊維束に油性ペンでマークを入れ、前記サイトグラスを通過するまでの時間と、取り出し口側に出てくるまでの時間をストップウォッチを用いて１０回測定しその平均値を滞留時間とした。【００４２】  （アクリロニトリル系繊維束の品位）  アクリロニトリル系繊維束を巻き取る手前で１０００ｍ分のアクリル系繊維束の毛羽の数を数え、品位を評価した。評価基準は以下の通りである。１：（毛羽本数／１繊維束・１０００ｍ）≦１２：１＜（毛羽本数／１繊維束・１０００ｍ）≦２３：２＜（毛羽本数／１繊維束・１０００ｍ）≦５４：５＜（毛羽本数／１繊維束・１０００ｍ）＜６０５：（毛羽本数／１繊維束・１０００ｍ）≧６０。【００４３】  （アクリロニトリル系繊維束の工程通過性）  アクリロニトリル系繊維束１０ｔ製造時の糸切れ回数から評価した。評価基準は以下の通りである。１：（糸切れ回数／アクリロニトリル系繊維束１０ｔ製造）≦１２：１＜（糸切れ回数／アクリロニトリル系繊維束１０ｔ製造）≦２３：２＜（糸切れ回数／アクリロニトリル系繊維束１０ｔ製造）≦３４：３＜（糸切れ回数／アクリロニトリル系繊維束１０ｔ製造）＜５５：（糸切れ回数／アクリロニトリル系繊維束１０ｔ製造）≧５。【００４４】  ［実施例１］  アクリロニトリル９９モル％、イタコン酸１モル％を含むアクリロニトリル系共重合体のジメチルスルホキシド溶液を４０００ホールの口金を用いて乾湿式紡糸し、ただちに３本を合糸し、１２０００フィラメントとした。４０℃の温水中で２倍延伸および水洗し、７０℃の温水中でさらに２倍延伸を実施した後に乾燥して、１２０００フィラメントからなる総デシテックスが６６０００の繊維束を得た。この繊維束を図１に示したスチーム延伸装置へ供し、表１に示す条件で延伸し、１２０００フィラメント、単繊維繊度１．１デシテックスのアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００４５】  ［実施例２］  表１に示すようにスチーム延伸装置内圧力を変更した以外は、実施例１と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００４６】  ［実施例３］  表１に示すようにスチーム延伸装置内圧力および雰囲気の温度を変更した以外は、実施例１と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００４７】  ［実施例４］  表１に示すように雰囲気の温度およびスチーム延伸装置のシール部材３ｃ１，３ｃ２の冷却に水冷方法を適用し、流量２Ｌ／分の水を、スプレーノズルを用いて水分の噴霧径が５０μｍの霧状にして直接スチーム延伸装置のシール部材３ｃ１，３ｃ２に付与するようにした以外は、実施例３と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチー���延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００４８】  ［実施例５］  表１に示すようにスチーム延伸装置のシール部材３ｃ１，３ｃ２の冷却に水冷方法を適用し、流量２Ｌ／分の水を、繊維束が通過する延伸装置の外径と、水が通過する二重管の内径の差が１５ｍｍの二重管構造にしたスチーム延伸装置の外側に付与するようにした以外は、実施例３と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００４９】  ［実施例６］（特開２００８−２１４７９５の比較例１に類似した方法）  表１に示すようにスチーム延伸装置の滞留時間を変更した以外は、実施例５と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５０】  ［実施例７］  表１に示すようにスチーム延伸装置のシール部材３ｃ１，３ｃ２の冷却に水冷方法を適用し、流量２Ｌ／分の水を二重管構造にしたスチーム延伸装置の外側に付与するようにした以外は、実施例２と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５１】  ［実施例８］  表１に示すようにスチーム延伸装置の滞留時間を変更した以外は、実施例３と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５２】  ［実施例９］  表１に示すようにスチーム延伸装置の滞留時間を変更した以外は、実施例７と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５３】  ［比較例１］（特開２００８−２１４７９５の実施例１に類似した方法）  表１に示すようにスチーム延伸装置の冷却方法を変更した以外は、実施例１と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５４】  ［比較例２］（特開２００８−２１４７９５の実施例１）  表１に示すようにスチーム延伸装置の滞留時間を変更した以外は、比較例１と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５５】  ［比較例３］  表１に示すようにスチーム延伸装置の冷却方法を変更した以外は、実施例２と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５６】  ［比較例４］  表１に示すようにスチーム延伸装置の冷却方法を変更した以外は、実施例３〜５と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５７】  ［比較例５］  表１に示すようにスチーム延伸装置内圧力を変更した以外は、実施例６と同様にしてアクリル繊維束を得た。得られたアクリル繊維束の品位、工程通過性を評価した結果と、スチーム延伸装置内の温度を測定した結果を表２に示した。【００５８】
【表１】
2018168685.tif 000003
【００５９】
【表２】
2018168685.tif 000004
【符号の説明】
【００６０】    Ａ  スチーム延伸装置    Ｂ  繊維束の進行方向    Ｃ  スチーム延伸装置の断面方向    １  予熱域    ２  加熱域    ３Ａ〜３Ｃ  シール領域    ３ａ１〜３ｃ２  シール部材    ４  スチーム圧力制御装置    ５  圧力計（ＰＩ）    ６  温度計（ＴＩ）    ７  繊維束 
【図１】
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【国際調査報告】
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