JPH0351317A - ピッチ系炭素繊維の製造方法 - Google Patents
ピッチ系炭素繊維の製造方法Info
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- JPH0351317A JPH0351317A JP18827989A JP18827989A JPH0351317A JP H0351317 A JPH0351317 A JP H0351317A JP 18827989 A JP18827989 A JP 18827989A JP 18827989 A JP18827989 A JP 18827989A JP H0351317 A JPH0351317 A JP H0351317A
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ピッチ系炭素繊維の製造方法に関する。
従来技術とその問題点
ピッチ系材料を原料とする炭素繊維は、ポリアクリロニ
トリル（ＰＡＮ）などの有機合成繊維をプリカーサ−と
する炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維）に比して、ピッチの
易黒鉛化性に優れている、即ち、高結晶性、高配向性な
どに起因する引張弾性率に優れているので、高性能の素
材として注目されている。また、ピッチ系炭素繊維は、
原料であるピッチが安価であること、炭化収率が高いこ
となどの理由により、ＰＡＮ系炭素繊維に比して、コス
ト的にも有利である。
トリル（ＰＡＮ）などの有機合成繊維をプリカーサ−と
する炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維）に比して、ピッチの
易黒鉛化性に優れている、即ち、高結晶性、高配向性な
どに起因する引張弾性率に優れているので、高性能の素
材として注目されている。また、ピッチ系炭素繊維は、
原料であるピッチが安価であること、炭化収率が高いこ
となどの理由により、ＰＡＮ系炭素繊維に比して、コス
ト的にも有利である。
しかしながら、従来ピッチ系炭素繊維の製造に際して、
不融化繊維を張力下に焼成炭化処理する場合には、焼成
前の不融化繊維および焼成途中の炭素繊維が非常に脆弱
であり、且つその強度および伸びも小さいため、しばし
ば毛羽の発生、糸の破断などを生じ勝ちであり、その結
果、安定した連続製造を行ない難いという問題点がある
。従って、ピッチ系炭素繊維では、炭化処理時に張力を
加えなくとも、分子の高結晶性および高配向性により高
弾性率が得られるという物性上の理由からも、不融化繊
維の張力を零とした状態で炭化処理を行なうことが多い
。しかるに、張力を零として炭化処理を行なう場合には
、製造ライン上でのトラブル発生（糸の床面へのすれ、
多本数糸通しの困難さなど）、得られる炭素繊維の糸状
の低下などは避けられない。即ち、この場合には、炭化
糸が縮んだり、捩れたりして、真っ直ぐな糸が得られず
、また糸が相互に絡み合ったりすることが多い。
不融化繊維を張力下に焼成炭化処理する場合には、焼成
前の不融化繊維および焼成途中の炭素繊維が非常に脆弱
であり、且つその強度および伸びも小さいため、しばし
ば毛羽の発生、糸の破断などを生じ勝ちであり、その結
果、安定した連続製造を行ない難いという問題点がある
。従って、ピッチ系炭素繊維では、炭化処理時に張力を
加えなくとも、分子の高結晶性および高配向性により高
弾性率が得られるという物性上の理由からも、不融化繊
維の張力を零とした状態で炭化処理を行なうことが多い
。しかるに、張力を零として炭化処理を行なう場合には
、製造ライン上でのトラブル発生（糸の床面へのすれ、
多本数糸通しの困難さなど）、得られる炭素繊維の糸状
の低下などは避けられない。即ち、この場合には、炭化
糸が縮んだり、捩れたりして、真っ直ぐな糸が得られず
、また糸が相互に絡み合ったりすることが多い。
従って、例えば、複合Ｈ料の強化材としてのピッチ系炭
素繊維の性能を十分に発揮させるためには、繊維自体の
物性を向上させるだけではなく、上記の糸状（糸縮み、
糸捩れ、毛羽）などを改善するとともに、連続製造時の
断糸および多本数糸通しの困難さなどの問題点をも同時
に解消する必要がある。
素繊維の性能を十分に発揮させるためには、繊維自体の
物性を向上させるだけではなく、上記の糸状（糸縮み、
糸捩れ、毛羽）などを改善するとともに、連続製造時の
断糸および多本数糸通しの困難さなどの問題点をも同時
に解消する必要がある。
問題点を解決するための手段
本発明者は、上記問題点に鑑みて鋭意研究を重ねた結果
、被処理繊維を張力を殆ど加えることなく予備的に炭化
することにより得られる糸縮み、糸捩れなどの著しい糸
状の劣る炭化糸をより高温で十分な張力を加えた状態で
再度炭化処理することにより、糸状の極めて良好な炭素
繊維が得られることを見出した。
、被処理繊維を張力を殆ど加えることなく予備的に炭化
することにより得られる糸縮み、糸捩れなどの著しい糸
状の劣る炭化糸をより高温で十分な張力を加えた状態で
再度炭化処理することにより、糸状の極めて良好な炭素
繊維が得られることを見出した。
すなわち、本発明は、下記の炭素繊維の製造方法を提供
するものである； ■溶融紡糸したピッチ繊維を最終的に焼成炭化してピッ
チ系炭素繊維を製造するに際し、焼成工程が、（１）被
処理繊維を微張力下に低温焼成する一次焼成段階と（２
）より高い張力下に高温焼成する二次焼成段階とからな
ることを特徴とするピッチ系炭素繊維の製造方法。
するものである； ■溶融紡糸したピッチ繊維を最終的に焼成炭化してピッ
チ系炭素繊維を製造するに際し、焼成工程が、（１）被
処理繊維を微張力下に低温焼成する一次焼成段階と（２
）より高い張力下に高温焼成する二次焼成段階とからな
ることを特徴とするピッチ系炭素繊維の製造方法。
［２］（１）一次焼成段階での温度が８００℃以上であ
り、且つ（２）二次焼成段階での温度が一次焼成段階の
温度よりも少（とも５０℃以上高い上記項［１］に記載
のピッチ系炭素繊維の製造方法。
り、且つ（２）二次焼成段階での温度が一次焼成段階の
温度よりも少（とも５０℃以上高い上記項［１］に記載
のピッチ系炭素繊維の製造方法。
［３］（１）一次焼成段階での張力が０．３ｋｇ／ｍｒ
ｔｆ以下であり、（２）二次焼成段階での張力が０．９
５ｋｇ ／ ｍ ｒｒ？以上である上記項［１］に記載
のピッチ系炭素繊維の製造方法。
ｔｆ以下であり、（２）二次焼成段階での張力が０．９
５ｋｇ ／ ｍ ｒｒ？以上である上記項［１］に記載
のピッチ系炭素繊維の製造方法。
なお、本明細書においては、“炭化′なる用語は、“炭
素化″および“黒鉛化”の双方を包含するものとする。
素化″および“黒鉛化”の双方を包含するものとする。
本発明における焼成工程は、一次焼成段階と二次焼成段
階とからなっている。
階とからなっている。
本発明においては、まず、溶融紡糸したピッチ繊維を常
法に従って張力をかけない状態で不融化もしくは熱処理
した後、後述の二次焼成段階で十分な張力を加えても断
糸、毛羽発生などを起こさない程度の強度となる温度で
且つ製造ライン上のトラブルを起こさない程度の微弱な
張力下に一次焼成する。より具体的には、一次焼成段階
での温度は、８００〜２０００℃程度、より好ましくは
１０００〜１８００℃程度であり、張力は、０．３ｋｇ
／ｍｒｒｌ’以下、より好ましくは０．０５〜０．２５
ｋｇ／ｍｒｒｒ程度である。
法に従って張力をかけない状態で不融化もしくは熱処理
した後、後述の二次焼成段階で十分な張力を加えても断
糸、毛羽発生などを起こさない程度の強度となる温度で
且つ製造ライン上のトラブルを起こさない程度の微弱な
張力下に一次焼成する。より具体的には、一次焼成段階
での温度は、８００〜２０００℃程度、より好ましくは
１０００〜１８００℃程度であり、張力は、０．３ｋｇ
／ｍｒｒｌ’以下、より好ましくは０．０５〜０．２５
ｋｇ／ｍｒｒｒ程度である。
一次焼成段階の時間は、通常１秒〜５分間程度である。
一次焼成工程で得られた予備炭化糸は、当然のことなが
ら、糸縮み、糸捩れなどの激しい糸状の悪いものである
。この様な予備炭化糸を十分な張力を加えてより高温で
二次焼成する。より具体的には、二次焼成段階での温度
は、一次焼成段階の温度よりも５０〜１５００℃程度、
より好ましくは５００〜１５００℃程度高くし、張力は
、０．９５ｋｇ／ｍｒｒｒ以上、より好ましくは１．５
〜２．０ｋｇ／ｍｒ＋１’程度とする。
ら、糸縮み、糸捩れなどの激しい糸状の悪いものである
。この様な予備炭化糸を十分な張力を加えてより高温で
二次焼成する。より具体的には、二次焼成段階での温度
は、一次焼成段階の温度よりも５０〜１５００℃程度、
より好ましくは５００〜１５００℃程度高くし、張力は
、０．９５ｋｇ／ｍｒｒｒ以上、より好ましくは１．５
〜２．０ｋｇ／ｍｒ＋１’程度とする。
二次焼成段階の時間は、通常１秒〜５分間程度である。
本発明で使用する紡糸用ピッチは、とくに限定されず、
例えば、石油系タールおよびピッチ、石炭系タールおよ
びピッチ、有機化合物からの熱分解残渣ピッチなどを常
法にしたがって不活性ガスの流通下に熱重合させること
により得られる。特にコールタールまたはコールタール
ピッチなどの石炭系材料を出発原料として使用する場合
には、熱重合に先立ち、特開昭５７−８８０１６号公報
に記載の方法に従って原料を予め３５０〜５００°Ｃ程
度で熱処理しておくことにより、紡糸性を改善すること
ができる。
例えば、石油系タールおよびピッチ、石炭系タールおよ
びピッチ、有機化合物からの熱分解残渣ピッチなどを常
法にしたがって不活性ガスの流通下に熱重合させること
により得られる。特にコールタールまたはコールタール
ピッチなどの石炭系材料を出発原料として使用する場合
には、熱重合に先立ち、特開昭５７−８８０１６号公報
に記載の方法に従って原料を予め３５０〜５００°Ｃ程
度で熱処理しておくことにより、紡糸性を改善すること
ができる。
本発明における紡糸および不融化工程は、常法によるそ
れと何ら異なるところはなく、特に限定されるものでは
ないが、例えば、紡糸用ピッチを紡糸機に供給し、３０
０〜４００℃程度に加熱した状態で不活性ガスによる加
圧下にノズルから押し出してピッチ繊維を得た後、酸化
性雰囲気中２００〜４００°Ｃ程度で０．３〜３時間程
度保持して不融化する。次いで、得られた不融化糸を前
述の如く二段階で炭化する。炭化処理時の雰囲気、時間
なども常法のそれと変わるところはなく、例えば、不活
性ガス含有雰囲気中０．５〜３０分間程度とすれば良い
。
れと何ら異なるところはなく、特に限定されるものでは
ないが、例えば、紡糸用ピッチを紡糸機に供給し、３０
０〜４００℃程度に加熱した状態で不活性ガスによる加
圧下にノズルから押し出してピッチ繊維を得た後、酸化
性雰囲気中２００〜４００°Ｃ程度で０．３〜３時間程
度保持して不融化する。次いで、得られた不融化糸を前
述の如く二段階で炭化する。炭化処理時の雰囲気、時間
なども常法のそれと変わるところはなく、例えば、不活
性ガス含有雰囲気中０．５〜３０分間程度とすれば良い
。
発明の効果
本発明によれば、毛羽、断糸などを生じることなく、糸
縮み、糸捩れなどのない糸状良好な炭素繊維を多本数同
時に安定して連続製造することができるので、製品の品
質向上およびコストの提言効果は、極めて大きい。
縮み、糸捩れなどのない糸状良好な炭素繊維を多本数同
時に安定して連続製造することができるので、製品の品
質向上およびコストの提言効果は、極めて大きい。
実施例
以下に実施例を示し、本発明の特徴とするところをより
一層明確にする。
一層明確にする。
実施例１
キノリンネ溶分（ＱＩ）＝３４９６、ベンゼン不溶分（
Ｂｌ）＝９４％、軟化点＝３１７℃の石炭系熱重合ピッ
チを約３５０°Ｃで紡糸し、ピッチ繊維を得た後、これ
を常法に従って不織化した。
Ｂｌ）＝９４％、軟化点＝３１７℃の石炭系熱重合ピッ
チを約３５０°Ｃで紡糸し、ピッチ繊維を得た後、これ
を常法に従って不織化した。
得られた不融化糸を０．２ ｋｇ／ ｍ ｒｒｒの張力
を加えた状態で不活性ガス雰囲気中１４００℃で１分間
にわたり一次焼成し、予備炭化糸を得た。
を加えた状態で不活性ガス雰囲気中１４００℃で１分間
にわたり一次焼成し、予備炭化糸を得た。
次いで、この予備炭化糸を１．６ ｋｇ／ｍ ｒｒｒの
張力を加えた状態で不活性ガス雰囲気中１６００°Ｃで
１分間にわたり二次焼成して、所望の炭素繊維を得た。
張力を加えた状態で不活性ガス雰囲気中１６００°Ｃで
１分間にわたり二次焼成して、所望の炭素繊維を得た。
２４時間の連続製造においても、断糸は全く認められず
、毛羽、糸縮みなどの品質低下のない糸状良好な炭素繊
維が得られた。
、毛羽、糸縮みなどの品質低下のない糸状良好な炭素繊
維が得られた。
実施例２
実施例１と同様にして得た不融化糸を０．２ｋｇ ／
ｍ ｒｒＩ’の張力を加えた状態で不活性ガス雰囲気中
１４００°Ｃで１分間にわたり一次焼成して予備炭化糸
を得た後、さらに１．６ｋｇ／ｍｒｙｌ’の張力を加え
た状態で不活性ガス雰囲気中２７００°Ｃで１分間にわ
たり二次焼成して、所望の炭素繊維を得た。
ｍ ｒｒＩ’の張力を加えた状態で不活性ガス雰囲気中
１４００°Ｃで１分間にわたり一次焼成して予備炭化糸
を得た後、さらに１．６ｋｇ／ｍｒｙｌ’の張力を加え
た状態で不活性ガス雰囲気中２７００°Ｃで１分間にわ
たり二次焼成して、所望の炭素繊維を得た。
得られた炭素繊維は、実施例１のものと同様に糸状良好
であり、２４時間の連続製造においても、断糸は、全く
発生しなかった。
であり、２４時間の連続製造においても、断糸は、全く
発生しなかった。
比較例１〜３
実施例１と同様にして得た不融化糸を張力無しく比較例
１）、張力０．２ ｋｇ／ ｍ ｒｎ’ （比較例２）
および張力１．６ ｋｇ／ｍｒｎ’ （比較例３）の条
件で、不活性ガス雰囲気中２７００℃で１分間にわたり
一段階で焼成して、比較炭素繊維を得た。
１）、張力０．２ ｋｇ／ ｍ ｒｎ’ （比較例２）
および張力１．６ ｋｇ／ｍｒｎ’ （比較例３）の条
件で、不活性ガス雰囲気中２７００℃で１分間にわたり
一段階で焼成して、比較炭素繊維を得た。
結果を第１表に示す。
なお、第１表において、各欄は、下記の事項を示す。
■・・・糸縮みまたは糸捩れ
■・・・毛羽
■・・・２４時間当りの断糸の有無
■・・・■〜■による総合評価
○：優秀
△：良
Ｘ
：不良
第１表
印荷張力 最終炭化 ＩｎＩＩＩＩＶ
（ｋｇ／ｍｍ’）温度（℃）
実施例
１１．６ １６００無無無０
２１．６ ２７００無無無○
比較例
１ ０ ２７００有有何×
２０．２ ２７００有無無×
３１．６ ２７００無何多×
第１表に示す結果から明らかな様に、不融化繊維の焼成
炭化を一段階で行う場合（比較例１〜３）には、糸状の
悪化または断糸のいずれかが発生しており、炭素繊維の
連続製造が困難であることが明らかである。
炭化を一段階で行う場合（比較例１〜３）には、糸状の
悪化または断糸のいずれかが発生しており、炭素繊維の
連続製造が困難であることが明らかである。
これに対し、実施例１〜２の如く、不融化繊維の焼成炭
化を二段階で行う場合には、糸状が良好であり、断糸も
発生しないので、炭素繊維の連続製造が容易となる。
化を二段階で行う場合には、糸状が良好であり、断糸も
発生しないので、炭素繊維の連続製造が容易となる。
（以 上）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ［１］溶融紡糸したピッチ繊維を最終的に焼成炭化して
ピッチ系炭素繊維を製造するに際し、焼成工程が、（１
）被処理繊維を微張力下に低温焼成する一次焼成段階と
（２）より高い張力下に高温焼成する二次焼成段階とか
らなることを特徴とするピッチ系炭素繊維の製造方法。 ［２］（１）一次焼成段階での温度が８００℃以上であ
り、且つ（２）二次焼成段階での温度が一次焼成段階の
温度よりも少くとも５０℃以上高い請求項［１］に記載
のピッチ系炭素繊維の製造方法。 ［３］（１）一次焼成段階での張力が０．３ｋｇ／ｍｍ
＾２以下であり、（２）二次焼成段階での張力が０．９
５ｋｇ／ ｍｍ＾２以上である請求項［１］に記載のピ
ッチ系炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18827989A JPH0351317A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | ピッチ系炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18827989A JPH0351317A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | ピッチ系炭素繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0351317A true JPH0351317A (ja) | 1991-03-05 |
Family
ID=16220872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18827989A Pending JPH0351317A (ja) | 1989-07-19 | 1989-07-19 | ピッチ系炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0351317A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04298583A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Sharp Corp | 貼り合わせ構造及び貼り合わせ方法 |
-
1989
- 1989-07-19 JP JP18827989A patent/JPH0351317A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04298583A (ja) * | 1991-03-28 | 1992-10-22 | Sharp Corp | 貼り合わせ構造及び貼り合わせ方法 |
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