[發(fā)明專利]碳纖維前體丙烯腈纖維束的制造方法及蒸汽拉伸裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480035138.3
• 申請日: 2014-06-17
• 公開（公告）號: CN105358746B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設計）人: 多田旭成;水鳥由貴廣
• 申請（專利權）人: 三菱化學株式會社
• 主分類號: D01F6/18
• 分類號: D01F6/18;D02J1/22
• 代理公司: 北京林達劉知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙)11277
• 代理人: 劉新宇,李茂家

技術領域

本發(fā)明涉及具有加壓蒸汽拉伸工序的碳纖維前體丙烯腈纖維束的制造方法。另外，本發(fā)明涉及使用加壓蒸汽對丙烯腈纖維束進行拉伸的加壓蒸汽拉伸裝置。

背景技術

作為丙烯腈纖維束的拉伸方法，以往已知在加壓蒸汽氣氛下拉伸。這是因為由大氣壓下的熱水可以得到高溫，并且水分的存在產(chǎn)生丙烯腈纖維束的可塑化效果，高倍率的拉伸成為可能。尤其是，作為碳纖維的前體而使用的碳纖維前體丙烯腈纖維束由于丙烯腈聚合率非常高，因此不存在顯著的熔點，僅憑熱的效果實質(zhì)上不能拉伸，因此使用加壓蒸汽拉伸的情況較多。但是，將丙烯腈纖維束利用蒸汽拉伸至高倍率的情況下，有時發(fā)生單纖維的切斷、起毛的產(chǎn)生、纖維束整體的切斷之類的缺陷。得到細纖度的纖維的情況下，欲以更高速處理的情況下，也是同樣的。

現(xiàn)有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平8-246284號公報

專利文獻2：日本特開平11-012874號公報

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問題

專利文獻1中公開了，為了穩(wěn)定地進行蒸汽拉伸，在用于預熱絲條的蒸汽箱中通過之后，導入蒸汽拉伸機的方法。通過使用該技術，即便是被賦予有機硅系的油劑且由于其拒水作用而難以得到蒸汽的傳熱的碳纖維前體丙烯腈纖維束，也被蒸汽箱預熱，因此能夠某種程度地防止起毛的產(chǎn)生等品質(zhì)下降。但是，即使使用該技術，在對纖維表面平滑且絲條的收束性非常好的碳纖維前體丙烯腈纖維束進行拉伸的情況、對纖度大的織物絲條進行拉伸的情況等，僅利用蒸汽箱進行預熱時，難以均勻地預熱至絲條內(nèi)部，發(fā)生纖維束整體的切斷之類的問題。

另外，專利文獻2中公開了，為了穩(wěn)定地進行蒸汽拉伸，在蒸汽拉伸丙烯腈纖維束時對蒸汽拉伸前的絲條實施流體處理，將絲條開纖后進行拉伸的方法。記載了通過使用該技術，即便是在蒸汽拉伸工序之前處理的、因油劑附著工序、干燥致密化工序產(chǎn)生的絲條的單絲間粘接而難以得到蒸汽的傳熱的碳纖維前體丙烯腈纖維束，也能得到充分拉伸性能。但是，即使利用該技術，欲以更高速處理的情況下、欲處理纖度大的織物絲條的情況下，難以均勻加熱直至絲條內(nèi)部、得到可塑化效果，發(fā)生丙烯腈纖維束整體的切斷之類的問題。另外，即使不至于丙烯腈纖維束整體的切斷，也不能完全防止單纖維的切斷、起毛的產(chǎn)生之類的使品質(zhì)下降的問題。

本發(fā)明的課題在于，提供改善以往技術的缺陷，對丙烯腈纖維束實施蒸汽拉伸時，尤其是以高倍率、高速進行處理的情況下，極少發(fā)生缺陷、工序通過性優(yōu)異的制造方法及蒸汽拉伸裝置。

用于解決問題的方案

為了解決上述課題進行深入研究，結果可知，在賦予有機硅系的油劑且以高速、高倍率進行蒸汽拉伸時，發(fā)生的起毛、斷束的原因是由于蒸汽的傳熱和可塑化不足。并且發(fā)現(xiàn)，在對丙烯腈纖維束進行蒸汽拉伸時，通過開纖處理而解開介由油劑帶來的單纖維彼此的膠著，能夠有效地得到蒸汽拉伸時來自蒸氣的傳熱，進而將丙烯腈纖維束的溫度控制在80℃～130℃，以絲條加濕裝置進行丙烯腈纖維束的加濕后，導入至蒸汽拉伸裝置，由此以得到更有效的冷凝傳熱的方式，進行高速、高倍率且穩(wěn)定的拉伸，是極其有效的，從而完成了本發(fā)明。

本發(fā)明的第一的主旨是一種碳纖維前體丙烯腈纖維束的制造方法，其為對丙烯腈纖維束在加壓蒸汽氣氛下進行拉伸的碳纖維前體丙烯腈纖維束的制造方法，其中，依次具有：

工序a：對丙烯腈纖維束吹送流體進行開纖，

工序b：對纖維溫度為80℃～130℃的前述開纖后的丙烯腈纖維束施加加濕蒸氣，加濕至水分率3％～7％，以及

工序c：對前述加濕后的丙烯腈纖維束在加壓蒸汽氣氛下進行拉伸。

作為使導入至前述工序b的丙烯腈纖維束的溫度成為80℃～130℃的方法，優(yōu)選使用預熱輥或熱板來預熱丙烯腈纖維束。另外，前述工序b優(yōu)選的是通過將丙烯腈纖維束導入供給加濕蒸氣的絲條加濕裝置、或向丙烯腈纖維束吹送加濕蒸氣來進行的。進而，前述工序b中，對丙烯腈纖維束施加的加濕蒸氣優(yōu)選為飽和水蒸氣。

本發(fā)明的第二的主旨是一種碳纖維前體丙烯腈纖維束的蒸汽拉伸裝置，其依次配置：用于對丙烯腈纖維束進行開纖的開纖裝置、具備供給用于加濕前述丙烯腈纖維束的蒸氣的單元的絲條加濕裝置、能將內(nèi)部維持在加壓狀態(tài)的蒸汽拉伸機。