(57)【要約】【課題】炭素繊維前駆体繊維束を巻き取りパッケージから解舒する際に、糸捌けや紙管の巻き付きがない、炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージおよびその製造方法を提供する。【解決手段】炭素繊維前駆体繊維束をワインダーによりパッケージに巻き取るに際し、上記炭素繊維前駆体繊維束にアミノ変成シリコーンを５〜１８重量％含有する油剤を付与することを特徴とする炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭素繊維前駆体繊維束を湿熱延伸後、ワインダーによりパッケージに巻き取るに際し、炭素繊維前駆体繊維束にアミノ変成シリコーンを５〜１８重量％含有する油剤を付与することを特徴とする炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。
【請求項２】
前記アミノ変成シリコーン系油剤の前記炭素繊維前駆体繊維束への付着量が０．５〜２．０重量％であることを特徴とする請求項２に記載の炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。
【請求項３】
前記炭素繊維前駆体繊維束のドレープ値が１０ｍｍ以上でかつ解舒張力が０．０８〜０．１０Ｎ／フィラメントであることを特徴とする請求項１または２に記載の炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージおよびその製造方法に関し、解舒時の糸捌け、紙管等のコアボビンへの巻き付きなどが発生しにくい炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリアクリロニトリル系長繊維は、衣料用に用いられるばかりでなく、近年では、炭素繊維のプリカーサとして利用されており、性能の優れた炭素繊維を得るためや、その生産性を上げるために、多くの改善技術が提案されている。
【０００３】
炭素繊維は、その前駆体であるアクリロニトリル系糸条を製糸工程で一旦巻き取った後に、焼成工程に送られ、２００〜３００℃の空気雰囲気中で該繊維を加熱焼成して酸化繊維に転換する耐炎化工程、窒素、アルゴン、ヘリウムなどの不活性雰囲気で、さらに３００〜３０００℃に加熱して炭化する炭化工程を経ることで得られ、複合材料の強化繊維として、航空宇宙やスポーツ用途、一般産業用途などに幅広く利用されている。
【０００４】
一般に、炭素繊維の生産性を上げる手段としては、前駆体糸条を多フィラメントにする太糸条化とともに、設備当たりの処理本数を多く高密度化することによって、限られた設備の中で生産性を増大させることなどがあり、これらの手段が有効に採用されている。また、炭素繊維の原料となるアクリル系糸条は、後工程となる焼成工程との生産速度の差から、一旦製糸工程で糸条をパッケージとして巻き取った後、焼成工程に送られるため、パッケージに巻かれる糸条量を増やすことも、生産性を向上させることになる。
【０００５】
このような生産性向上のために、繊度が大きく、かつ、巻き重量が大きいパッケージが存在すれば、焼成工程向けのアクリル系糸条仕掛け回数の減少、クリール設備のコンパクト化などの利点が生じ、炭素繊維を生産する上で、大きな効果を期待できる（例えば、特許文献１、特許文献２参照）が、糸の集束性が悪いために糸条を解舒する際に糸の捌けによる糸切れや、紙管等のコアボビンへの巻き付きが発生するなどの問題があった。
【特許文献１】特開平１１−２６３５３４号公報
【特許文献２】特開２００２−３０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、炭素繊維前駆体繊維束を巻き取りパッケージから解舒する際に、糸捌けや紙管等のコアボビンへの巻き付きがない、炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージおよびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、かかる課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、
（１）炭素繊維前駆体繊維束を湿熱延伸後ワインダーによりパッケージに巻き取るに際し、炭素繊維前駆体繊維束にアミノ変成シリコーンを５〜１８重量％含有する油剤を付与することを特徴とする炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。
【０００８】
（２）前記アミノ変成シリコーン系油剤の前記炭素繊維前駆体繊維束への付着量が０．５〜２．０重量％であることを特徴とする前記（１）に記載の炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。
【０００９】
（３）前記炭素繊維前駆体繊維束のドレープ値が１０ｍｍ以上でかつ解舒張力が０．０８〜０．１０Ｎ／フィラメントであることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージの製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージからの炭素繊維前駆体繊維束の解舒時の糸捌け、コアボビンへの巻き付きなどが発生しにくい炭素繊維前駆体繊維束パッケージが提供でき、焼成工程における生産性の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、前記課題、つまり、炭素繊維前駆体繊維束を巻き取りパッケージから解舒する際に、糸捌けや、紙管等のコアボビンへの巻き付きのない炭素繊維前駆体繊維束巻き取りパッケージについて鋭意検討し、製糸工程において紡糸して得られた水膨潤状態のアクリロニトリル系繊維トウを乾燥緻密化し、繊維を湿熱再延伸後にしワインダーに巻き取る前に、炭素繊維前駆体繊維束にアミノ変成シリコーンを付与することにより、炭素繊維前駆体繊維束のドレープ値および解舒張力を制御し、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。湿熱再延伸前では、収束性向上に十分に寄与しない。また、アミノ変成シリコーンを付与することにより炭素繊維の強度が低下することがあるが、アミノ変成シリコーンを特定の濃度含有することで、強度を低下させることなくかかる問題を解決できることを究明したものである。
【００１２】
本発明に適用する炭素繊維前駆体繊維束は、いわゆるアクリル系重合体、例えばアクリロニトリル９０重量％以上と、１０重量％未満のコモノマーを重合してなる重合体から構成されている。コモノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、もしくはこれらのメチルエステル、エチルエステル、プロピルエステル、ブチルエステル、アルカリ金属塩、アンモニウム塩、またはアリルスルホン酸、メタリルスルホン酸、もしくはこれらのアルカリ金属塩などのうち１種または２種以上を用いることができる。
【００１３】
アクリル系重合体は公知の重合方法、例えば乳化重合、懸濁重合、溶液重合などの重合法を用いて得られ、さらにこれらの重合体からアクリル系繊維を製造するに際してはジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、硝酸、塩化亜鉛、チオシアン酸ナトリウム水溶液を溶媒とするポリマー溶液を紡糸原糸とし、湿式法、または乾湿式法によって紡糸する。紡糸された糸条はその後、浴中延伸に供するが、浴中延伸は紡出糸に直接行ってもよいし、紡出糸を一度水洗し溶媒を除去した後、行ってもよい。浴中延伸は好ましくは５０〜９８℃の延伸浴中で約２〜６倍に延伸し、延伸後は好ましくは、油剤が付与され、ホットローラーなどで乾燥緻密化され湿熱延伸に供されて繊維束となした後、コアボビンに巻き取られパッケージとなる。湿熱延伸後パッケージに巻き取る際、複数の繊維束を何本か合糸してさらに大きな繊維束となしてから巻き取っても良い。コアボビンの材質としては、紙、ベークライトなどが使用できる。
【００１４】
本発明では、この繊維束に、アミノ変成シリコーンを５〜１８重量％、好ましくは１０〜１５重量％含有する油剤を湿熱延伸後付与し、ワインダーによりコアボビンに巻き取りパッケージとすることを特徴としている。湿熱再延伸前では、収束性向上に十分に寄与しない。油剤全体に対するアミノ変成シリコーンの含有率が５重量％未満では、炭素繊維前駆体繊維束の集束性が低下し、糸捌けが発生しやすくなる。また、１８重量％を超えると炭素繊維としたときの強度が低下する。アミノ変成シリコーンを５〜１８重量％含有する残りの油剤としては、イソプロピルパルミテートやエチルヘキシルラウレートなどを用いることができる。
【００１５】
また、本発明に使用されるアミノ変成シリコーンしては、下記構造式のものが例示できる。
【００１６】
【化１】
2006274472.tif 000002
【００１７】
ここでＲ１、Ｒ８はアルキル基、水酸基、アルコキシル基、アリール基およびアルキル基、エポキシ基、チオアルコール基などを含む一価の有機基から選択される基、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４，Ｒ５、Ｒ６、Ｒ７はメチル基、またはフェニル記に代表される置換または非置換の一価の炭化水素基、Ｘ１、Ｘ２はアミノ基、エポキシ基、アルコキシル基、ポリオキシアルキレン基、水酸基、チオアルコール基、カルボキシル基、ハロゲン基などの変性基を含む一価の有機基から選択された物である。また、ｍ，ｎ，ｐは０または１以上の正数であって、ｍ＋ｎ＋ｐが１０〜２０００であり、分子中に少なくとも１つはアミノ基を有している物である。
【００１８】
また、本発明においては、前駆体繊維束に対して、前記アミノ変成シリコーンを５〜１８重量％含有した油剤の付着量が０．５〜２．０重量％であることが好ましく、さらに好ましくは０．７〜１．３重量％である。油剤を０．５重量％未満付与すると前駆体繊維束の集束性が低下し、糸捌けが発生しやすくなることがあるので好ましくない。一方、２．０重量％を超えて付与すると、炭素繊維としたときの強度が低下することがあるので好ましくない。
【００１９】
また、本発明の炭素繊維前駆体繊維束のドレープ値は１０ｍｍ以上であることが好ましく、さらに好ましくは１０〜４０ｍｍであり、より好ましくは２０〜３０ｍｍである。さらに、解舒張力が０．０８〜０．１０Ｎ／フィラメントであることが好ましく、さらに好ましくは０．０８〜０．０９Ｎ／フィラメントである。ドレープ値が１０ｍｍ未満では、集束性が十分でなく糸捌けが発生することがあり、好ましくない。一方、４０ｍｍを超えると炭素繊維束の強度が低下することがあるので、好ましくない。また、解舒張力が０．０８Ｎ／フィラメント未満では糸がたるみ、紙管等のコアボビンへの巻き付きが発生することがあるため好ましくなく、０．１０Ｎ／フィラメントを超えると糸切れが発生し易くなるため好ましくない。
【００２０】
本発明にいう炭素繊維前駆体繊維束のドレープ値は以下のように測定する。図１（ａ）に示すように、ボビンからテンションをかけずに引き出した前駆体繊維束１を４０ｃｍの長さにカットし、一端を止めテープ２で固定し、もう一端に１００ｇの重り３を吊るし、撚りおよび曲がりを矯正した後、温度２２℃、湿度６０％の雰囲気中に３０分間放置する。次に、重りを取り外し、図１（ｂ）に示すように、角が９０°の水平な長方形の台４から前駆体繊維束５が２５ｃｍはみ出るように置き、４０ｃｍの前駆体繊維束が折れないように支えながら台上の前駆体繊維部分を止めテープ６で固定した後、台からはみ出た部分の支えを取り除いて垂れ下がらせ、２秒後に支点からの水平距離Ｌの長さを測定し、ｎ数３回の平均をドレープ値とする。
【００２１】
また、解舒張力は以下のようにして測定する。室温２２℃、湿度６０％において図２に示すように、前駆体繊維束パッケージ７から繊維束を解舒し、ガイド８を通し、糸速７．０６ｍ／秒で解舒し、その時の解舒張力を張力計９（ＳＨＩＭＰＯ製  型番ＤＴＭＢ−５Ｂ）にて測定する。  
【実施例】
【００２２】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお「コアボビンへの糸当たり」とは、解舒時に糸がコアボビンの端部に当たり、傷付きの原因となる現象を指し、また「糸落ち」とは、糸のコアボビンへの糸当たりが原因で、糸が使用不可能な程度に傷付くこと、または糸切れが起こることを指す。
【００２３】
実施例１
フィラメント数１２０００本、単繊維繊度０．６５ｄｔｅｘのアクリル系前駆体繊維を２．６６倍で湿熱延伸後にアミノ変成シリコーンを１０重量％含有する油剤を１．０重量％付与し、コアボビンに６５ｋｇ巻き取った。巻き取った前駆体繊維束パッケージを糸速７．０６ｍ／分、クリール回転数６５ｒｐｍで解舒を行い、このときの解舒張力、ドレープ値、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの回数を３０分間測定した結果、表１に示すとおり、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの発生はなかった。
【００２４】
実施例２
フィラメント数１２０００本、単繊維繊度０．６５ｄｔｅｘのアクリル系前駆体繊維を２．６６倍で湿熱延伸後にアミノ変成シリコーンを５重量％含有する油剤を１．０重量％付与し、コアボビンに６５ｋｇ巻き取った。巻き取った前駆体繊維束パッケージを糸速７．０６ｍ／分、クリール回転数６５ｒｐｍで解舒を行い、このときの解舒張力、ドレープ値、紙管等のコアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの回数を３０分間測定した結果、表１に示すとおり、紙管等のコアボビンへの巻き付き、糸捌けの発生はなく、コアボビンへの糸当たりが発生したがわずかであり、糸落ちは発生しなかった。。
【００２５】
実施例３
フィラメント数１２０００本、単繊維繊度０．６５ｄｔｅｘのアクリル系前駆体繊維を２．６６倍で湿熱延伸後にアミノ変成シリコーンを１０重量％含有する油剤を２．５重量％付与し、コアボビンに６５ｋｇ巻き取った。巻き取った前駆体繊維束パッケージを糸速７．０６ｍ／分、クリール回転数６５ｒｐｍで解舒を行い、このときの解舒張力、ドレープ値、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの回数を３０分間測定した結果、表１に示すとおり、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの発生はなかった。
【００２６】
比較例１
フィラメント数１２０００本、単繊維繊度０．６５ｄｔｅｘのアクリル系前駆体繊維を２．６６倍で湿熱延伸後に油剤を何も付与せず、紙管等のコアボビンに６５ｋｇ巻き取った。巻き取った前駆体繊維束パッケージを糸速７．０６ｍ／分、クリール回転数６５ｒｐｍで解舒を行い、このときの解舒張力、ドレープ値、紙管等のコアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの回数を３０分間測定した結果、表１に示すとおり、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちが多く発生した。また、解舒張力が０．０７Ｎ／フィラメントと低く、ドレープ値が６ｍｍと低い値を示した。
【００２７】
比較例２
フィラメント数１２０００本、単繊維繊度０．６５ｄｔｅｘのアクリル系前駆体繊維を２．６６倍で湿熱延伸後にアミノ変成シリコーンを含有しない油剤を１．０重量％付与し、コアボビンに６５ｋｇ巻き取った。巻き取った前駆体繊維束パッケージを糸速７．０６ｍ／分、クリール回転数６５ｒｐｍで解舒を行い、このときの解舒張力、ドレープ値、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの回数を３０分間測定した結果、表１に示すとおり、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちが多く発生した。また、解舒張力が０．０７Ｎ／フィラメントと低く、ドレープ値が６ｍｍと低い値を示した。
【００２８】
比較例３
フィラメント数１２０００本、単繊維繊度０．６５ｄｔｅｘのアクリル系前駆体繊維を２．６６倍で湿熱延伸後にアミノ変成シリコーンを２０重量％含有した油剤を１．０重量％付与し、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの回数を３０分間測定した結果、表１に示すとおり、コアボビンへの巻き付き、糸捌け、コアボビンへの糸当たり、糸落ちの発生はなかったが、炭素繊維の張力が低かった。
【００２９】
【表１】
2006274472.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の炭素繊維前駆体繊維束のドレープ値の測定法を説明する図である。
【図２】本発明の炭素繊維前駆体繊維束の解舒張力の測定法を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：前駆体繊維束
２：止めテープ
３：重り
４：台
５：前駆体繊維束
６：止めテープ
７：前駆体繊維束パッケージ
８：ガイド
９：張力計  
【図１】
2006274472.tif 000004
【図２】
2006274472.tif 000005