[发明专利]碳纤维前体丙烯腈纤维束的制造方法及蒸汽拉伸装置

说明书

技术领域

本发明涉及具有加压蒸汽拉伸工序的碳纤维前体丙烯腈纤维束的制造方法。另外，本发明涉及使用加压蒸汽对丙烯腈纤维束进行拉伸的加压蒸汽拉伸装置。

背景技术

作为丙烯腈纤维束的拉伸方法，以往已知在加压蒸汽气氛下拉伸。这是因为由大气压下的热水可以得到高温，并且水分的存在产生丙烯腈纤维束的可塑化效果，高倍率的拉伸成为可能。尤其是，作为碳纤维的前体而使用的碳纤维前体丙烯腈纤维束由于丙烯腈聚合率非常高，因此不存在显著的熔点，仅凭热的效果实质上不能拉伸，因此使用加压蒸汽拉伸的情况较多。但是，将丙烯腈纤维束利用蒸汽拉伸至高倍率的情况下，有时发生单纤维的切断、起毛的产生、纤维束整体的切断之类的缺陷。得到细纤度的纤维的情况下，欲以更高速处理的情况下，也是同样的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-246284号公报

专利文献2：日本特开平11-012874号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1中公开了，为了稳定地进行蒸汽拉伸，在用于预热丝条的蒸汽箱中通过之后，导入蒸汽拉伸机的方法。通过使用该技术，即便是被赋予有机硅系的油剂且由于其拒水作用而难以得到蒸汽的传热的碳纤维前体丙烯腈纤维束，也被蒸汽箱预热，因此能够某种程度地防止起毛的产生等品质下降。但是，即使使用该技术，在对纤维表面平滑且丝条的收束性非常好的碳纤维前体丙烯腈纤维束进行拉伸的情况、对纤度大的织物丝条进行拉伸的情况等，仅利用蒸汽箱进行预热时，难以均匀地预热至丝条内部，发生纤维束整体的切断之类的问题。

另外，专利文献2中公开了，为了稳定地进行蒸汽拉伸，在蒸汽拉伸丙烯腈纤维束时对蒸汽拉伸前的丝条实施流体处理，将丝条开纤后进行拉伸的方法。记载了通过使用该技术，即便是在蒸汽拉伸工序之前处理的、因油剂附着工序、干燥致密化工序产生的丝条的单丝间粘接而难以得到蒸汽的传热的碳纤维前体丙烯腈纤维束，也能得到充分拉伸性能。但是，即使利用该技术，欲以更高速处理的情况下、欲处理纤度大的织物丝条的情况下，难以均匀加热直至丝条内部、得到可塑化效果，发生丙烯腈纤维束整体的切断之类的问题。另外，即使不至于丙烯腈纤维束整体的切断，也不能完全防止单纤维的切断、起毛的产生之类的使品质下降的问题。

本发明的课题在于，提供改善以往技术的缺陷，对丙烯腈纤维束实施蒸汽拉伸时，尤其是以高倍率、高速进行处理的情况下，极少发生缺陷、工序通过性优异的制造方法及蒸汽拉伸装置。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题进行深入研究，结果可知，在赋予有机硅系的油剂且以高速、高倍率进行蒸汽拉伸时，发生的起毛、断束的原因是由于蒸汽的传热和可塑化不足。并且发现，在对丙烯腈纤维束进行蒸汽拉伸时，通过开纤处理而解开介由油剂带来的单纤维彼此的胶着，能够有效地得到蒸汽拉伸时来自蒸气的传热，进而将丙烯腈纤维束的温度控制在80℃～130℃，以丝条加湿装置进行丙烯腈纤维束的加湿后，导入至蒸汽拉伸装置，由此以得到更有效的冷凝传热的方式，进行高速、高倍率且稳定的拉伸，是极其有效的，从而完成了本发明。

本发明的第一的主旨是一种碳纤维前体丙烯腈纤维束的制造方法，其为对丙烯腈纤维束在加压蒸汽气氛下进行拉伸的碳纤维前体丙烯腈纤维束的制造方法，其中，依次具有：

工序a：对丙烯腈纤维束吹送流体进行开纤，

工序b：对纤维温度为80℃～130℃的前述开纤后的丙烯腈纤维束施加加湿蒸气，加湿至水分率3％～7％，以及

工序c：对前述加湿后的丙烯腈纤维束在加压蒸汽气氛下进行拉伸。

作为使导入至前述工序b的丙烯腈纤维束的温度成为80℃～130℃的方法，优选使用预热辊或热板来预热丙烯腈纤维束。另外，前述工序b优选的是通过将丙烯腈纤维束导入供给加湿蒸气的丝条加湿装置、或向丙烯腈纤维束吹送加湿蒸气来进行的。进而，前述工序b中，对丙烯腈纤维束施加的加湿蒸气优选为饱和水蒸气。

本发明的第二的主旨是一种碳纤维前体丙烯腈纤维束的蒸汽拉伸装置，其依次配置：用于对丙烯腈纤维束进行开纤的开纤装置、具备供给用于加湿前述丙烯腈纤维束的蒸气的单元的丝条加湿装置、能将内部维持在加压状态的蒸汽拉伸机。