(57)【要約】【課題】織物加工時や織物の炭素化工程における糸切れやケバ発生を抑制し、品位の高い紡績糸織物、炭素繊維紡績糸織物を得ることができるポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸を提供する。【解決手段】パラフィン系ワックスの添着量が０．０５〜０．３０質量％であって、強力が０．５ｇ／ｄｔｅｘ以上であるポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸。パラフィン系ワックスとしては、炭素数２０〜３４のノルマルパラフィンを９０質量％以上含有するものが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラフィン系ワックスの添着量が０．０５〜０．３０質量％であって、強力が０．５ｇ／ｄｔｅｘ以上であるポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸。
【請求項２】
太さが２５０〜２０００ｄｔｅｘである請求項１に記載のポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸に関する。更に詳しくは、表面に所定量のワックスを添着することにより、織物加工時の糸切れやケバ発生を抑制することができるポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系酸化繊維紡績糸は、平織りや朱子織りなどの織物に加工され、耐熱材料、断熱材料等に用いられている。更に、織物加工したポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸を炭素化して得られる炭素繊維紡績糸織物は、薄く、強度の高い炭素材料として高分子電解質用ガス拡散層や、耐熱材として適用すべく開発が進められている。
【０００３】
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸は、一般に衣料用の有機繊維と比較して耐熱性に優れ、不融性であるという利点を有している。その一方で、結節強度が低く、紡績加工性にやや劣り、紡績糸のケバの発生も多いという欠点がある。
【０００４】
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸は、特に織物加工時に織物機械の糸道ガイドとの擦れにより単繊維がケバとなったり紡績糸切れ等が発生しやすい。また、ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を織物加工した後行われる織物の炭素化工程においても、織物の表面にケバが発生し、炭素繊維紡績糸織物の品位の低下を招くという問題がある。
【０００５】
従来行われているＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の処理としては、例えば特開昭５９−１４４６７９号公報（特許文献１）記載のテトラフロロエチレンの含浸性を高めるためのジオクチルコハク酸エステルスルホン酸ソーダを用いた処理がある。
【０００６】
また、特開昭６３−１０００６２号公報（特許文献２）には、機械的強度に優れた炭素繊維強化複合材料を得るために行うＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物の樹脂処理が記載されている。
【０００７】
これらはいずれもＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の加工性の改善や、ケバ発生、糸切れ等の防止を目的としたものではない。また、後述する本発明のようにワックスを用いた処理については記載されていない。
【０００８】
【特許文献１】
特開昭５９−１４４６７９号公報（第１〜３頁）
【特許文献２】
特開昭６３−１０００６２号公報（特許請求の範囲）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、織物加工時や織物の炭素化工程における糸切れやケバ発生を抑制し、品位の高いＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物及び炭素繊維紡績糸織物を得ることができるＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成する本発明は、以下に記載するものである。
【００１１】
〔１〕  パラフィン系ワックスの添着量が０．０５〜０．３０質量％であって、強力が０．５ｇ／ｄｔｅｘ以上であるポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸。
【００１２】
〔２〕  太さが２５０〜２０００ｄｔｅｘである〔１〕に記載のポリアクリロニトリル系酸化繊維紡績糸。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸は、０．０５〜０．３０質量％のパラフィン系ワックスを添着してなる。
【００１４】
パラフィン系ワックスの添着量が０．０５質量％未満では、充分な摩擦低減効果が得られないため織物加工時に紡績糸切れを生じやすい。また、添着量が０．３０質量％を超えると、かえって動摩擦係数は増加する。パラフィン系ワックスの好ましい添着量は、０．０７〜０．２５質量％である。
【００１５】
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸に添着するパラフィン系ワックスとしては、炭素数２０〜３４のノルマルパラフィンを主成分として９０質量％以上含有するものが好ましい。
【００１６】
本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の強度は、０．５ｇｆ／ｄｔｅｘ以上とするが、０．７ｇｆ／ｄｔｅｘとすることがより好ましい。０．５ｇｆ／ｄｔｅｘ未満では織物加工時に糸切れを生じやすい。
【００１７】
また、ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の太さは２５０〜２０００ｄｔｅｘが好ましい。太さが２５０ｄｔｅｘ未満の場合、織物加工時に張力による糸切れや伸びが生じやすい。太さが２０００ｄｔｅｘを超える場合、紡績糸が太くなり織物の厚さが厚くなるため織物自体の加工性が低下する傾向がある。
【００１８】
更に、ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の伸度は特に限定されないが、８〜２０％とすることが好ましい。
【００１９】
本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸は、以下のようにして製造することができる。
【００２０】
まず、ＰＡＮ系繊維の酸化処理を行ってＰＡＮ系酸化繊維を得る。
ＰＡＮ系繊維としては、アクリロニトリル単独またはアクリロニトリルとアクリル酸メチルエステル、アクリルアミド、イタコン酸等と共重合したものを挙げることができる。
【００２１】
酸化処理は、酸化性ガス雰囲気下、２００〜３００℃で１０〜１００分間処理を行うことが好ましい。酸化処理自体は当業者に公知の技術である。なお、ＰＡＮ系酸化繊維としては、市販のものを用いることもできる。
【００２２】
ＰＡＮ系酸化繊維の比重は、１．３５〜１．４５であることが好ましい。
【００２３】
ＰＡＮ系酸化繊維単繊維の繊度は、０．９〜４．５ｄｔｅｘが好ましく、１．０〜２．５ｄｔｅｘがより好ましい。
【００２４】
ＰＡＮ系酸化繊維単繊維の乾強度は、１．５ｇ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、１．７ｇ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましい。１．５ｇ／ｄｔｅｘ未満では、後工程で炭素繊維紡績糸織物とした場合に、微粉末の発生が増加する傾向がある。
【００２５】
ＰＡＮ系酸化繊維単繊維の乾結節強度は、０．３ｇ／ｄｔｅｘ以上であることが好ましく、０．４ｇ／ｄｔｅｘ以上であることがより好ましい。０．３ｇ／ｄｔｅｘ未満では、紡績糸の強度が充分でないため、織物加工時に糸切れが生じやすい。
【００２６】
更に、ＰＡＮ系酸化繊維のクリンプ率は７〜１５％であることが好ましい。クリンプ数は５〜２０ヶ／２．５４ｃｍの範囲が好ましい。
【００２７】
次に、ＰＡＮ系酸化繊維を定長カットまたはバイアスカットしてステープルとする。ＰＡＮ系酸化繊維の平均カット長は、２５〜１００ｍｍとすることが好ましい。
【００２８】
ＰＡＮ系酸化繊維のステープルは常法により単糸又は双糸で構成された紡績糸とする。
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸のより数は２００〜８２０回／ｍが好ましい。より数が２００回／ｍ未満の場合、紡績糸の強度が低くなるため、織物加工が困難で、ケバも発生しやすい。より数が８２０回／ｍを超える場合、紡績糸の加工性が低下し、単繊維切れが生じやすく、ケバの発生も多くなりやすい。
【００２９】
上記のようにして得たＰＡＮ系酸化繊維紡績糸をパラフィン系ワックスで処理することにより本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を得ることができる。
【００３０】
ワックスの形状としては特に制限されないが、固形のリング状や板状を用いることが好ましい。炭素数２０〜３４のノルマルパラフィンを主成分とするリング状ワックスとして、例えばキャッスル・リング・ワックスＢタイプ（商品名、山城ワックス社製）等を挙げることができる。
【００３１】
ワックス処理の方法としては、例えばリング状ワックスを用いる場合には、ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸をリング中央の孔に通して孔の表面に紡績糸を滑らせ、連続的にワックス処理を行う。板状ワックスを用いる場合には、ワックス板表面に紡績糸を滑らせることにより処理を行う。
【００３２】
ワックス処理の処理条件としては、温度１５〜３５℃中、処理速度０．５〜３５ｍ／分とすることが好ましい。ワックス処理は、ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸への添着量が上記の範囲内となるように、処理方向や処理回数を調整する。
【００３３】
ワックス処理後のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸の動摩擦係数は、０．２５未満とすることが好ましい。０．２５以上では、織物加工時の糸切れが増加する傾向がある。なお、動摩擦係数の値はワックスの添着量により変化するので添着量を調整することにより好ましい値とすることが可能である。
【００３４】
このようにして得た本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸は製織してＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物が製造できる。更に、公知の方法によりＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物の炭素化を行えば炭素繊維紡績糸織物を得ることができる。
【００３５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例における各測定値は下記の方法にて求めた値である。
【００３６】
［酸化繊維比重］
アセトンを溶媒としてアルキメデス法により測定した。
【００３７】
［繊維性能］
乾強度、結節強度、クリンプ数・率、糸の太さ（繊度）、より数をＪＩＳ  Ｌ
１０１５により測定した。
【００３８】
［織物の厚さ］
直径３０ｍｍの円板状圧板で２００ｇ（２．８ｋＰａ）を負荷したときの厚さを測定した。
【００３９】
［織物の目付］
１０ｃｍ角のサンプルを１２０℃中２時間乾燥させ、その重量より単位重量を算出し目付とした。
【００４０】
［ワックス添着量］
ワックス処理した及びワックス未処理の紡績糸各１０ｇを、アルカリ温水（６０℃、カセイソーダ０．１質量％水溶液）で２時間処理し、各溶出液を真空濃縮した。残留物を精秤し、ワックス処理した紡績糸の処理液の残留量とワックス未処理の紡績糸の処理液の残留量の差を処理対象量で除した値を百分率にし、ワックス添着量とした。
【００４１】
［動摩擦係数］
動摩擦係数はＪＩＳ  Ｌ  １０００８により測定した。
図１に示すように、荷重１（２０ｇ）を負荷した紡績糸２を、一定の初張力のもとで、紡績糸２と棒状の被摩擦体３（０．６ｍｍφ、ステンレス（ＳＵＳ−３０４）製）を紡績糸２の角度がΘとなるように接触させながら低速でまきとった。紡績糸２が一定の速度（０．２ｍ／分）で滑るときの張力を測定し、下式により動摩擦係数μを算出した。
【００４２】
μ＝（ｌｏｇＴ／Ｔ０）／Θｌｏｇｅ
Ｔ：試料と被摩擦体上を一定速度（０．２ｍ／分）で滑るときの張力
Ｔ０：初張力
Θ：試料と被摩擦体との接触角度（ｒａｄ）
ｅ：自然対数の底（２．７１８）
【００４３】
［織物加工性の評価］
ＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を用いて、シャトル式織機により幅１ｍ、長さ２００ｍの平織の織物を試作し、糸切れ数（織物２００ｍ当たり）及びガイド等によるケバの発生状態を比較した。なお、ケバ発生状態については、織物１ｍ２当たりのケバ発生量が２．０ｍｇ以上の場合を「多い」、２．０ｍｇ未満の場合を「少ない」として評価した。
【００４４】
［炭素繊維紡績糸織物の品位評価］
幅１ｍ、長さ２００ｍのＰＡＮ系酸化繊維紡績糸織物を窒素雰囲気下で、１，６００℃にて３分間連続的に炭素化した。得られた炭素繊維紡績糸織物の表面傷、皺等の数をカウントし、３ヶ／２００ｍ未満の場合を「良好」、３ヶ／２００ｍ以上の場合を「悪い」として織物の品位を評価した。
【００４５】
実施例１
ＰＡＮ系酸化繊維の短繊維（比重１．４０、繊度２．１ｄｔｅｘ、クリンプ数９．３ヶ／２．５４ｃｍ、クリンプ率１２．０％、カット長５１ｍｍ、乾強度２．１ｇ／ｄｔｅｘ、結節強度０．５ｇ／ｄｔｅｘ）を用い、より４３０回／ｍの紡績糸を作製した。
【００４６】
この紡績糸を雰囲気温度２５℃にて固形リングワックス（山城ワックス社製、品名Ｂ−５）を用い処理速度２５ｍ／分でワックス処理し、ワックス添着量０．１２％、強度０．８ｇ／ｄｔｅｘ、太さ５５０ｄｔｅｘ、動摩擦係数（μ）０．１３、伸度１２％の紡績糸を得た。
【００４７】
この紡績糸の織物加工性を評価するために、シャトル式織機にて縦方向および横方向に紡績糸を３７本／２．５４ｃｍ打ち込み、厚さ０．４０ｍｍ、目付２１３ｇ／ｍ２の平織物を作製した。織物加工時の紡績糸切れは０回／２００ｍであり、ガイド等によるケバ発生量は、ワックス処理なしの紡績糸を用いた場合と比較して僅かであった。
【００４８】
更に、この織物を窒素雰囲気下、１，６００℃にて３分間炭素化処理したところ、炭素繊維表面ケバの少ない、高品位の炭素繊維紡績糸織物（厚さ０．３８ｍｍ、目付１１８ｇ／ｍ２）を得ることができた。
【００４９】
実施例２、３及び比較例１〜４
実施例１と同じＰＡＮ系酸化繊維の短繊維を用い、同様にして表１に示す条件で酸化繊維紡績糸紡績糸及び炭素繊維紡績糸織物を作製した。結果を表１に示す。
【００５０】
【表１】
2004250814.tif 000002
【００５１】
【発明の効果】
本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸は、パラフィン系ワックスを用いてワックス処理を行っているため、織物加工時の糸切れやケバ発生を抑制して織物加工性を改善することができる。また、本発明のＰＡＮ系酸化繊維紡績糸を用いた織物の炭素化を行うことにより、ケバ発生の少ない品位の高い炭素繊維紡績糸織物を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例における紡績糸の動摩擦係数の測定方法を示す説明図である。
【図１】
2004250814.tif 000003