JPH0790725A - メソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド及びその製造方法 - Google Patents
メソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド及びその製造方法Info
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- JPH0790725A JPH0790725A JP5253595A JP25359593A JPH0790725A JP H0790725 A JPH0790725 A JP H0790725A JP 5253595 A JP5253595 A JP 5253595A JP 25359593 A JP25359593 A JP 25359593A JP H0790725 A JPH0790725 A JP H0790725A
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- D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
- D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
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- D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
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- D01F9/322—Apparatus therefor for manufacturing filaments from pitch
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- D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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- Y10T428/29—Coated or structually defined flake, particle, cell, strand, strand portion, rod, filament, macroscopic fiber or mass thereof
- Y10T428/2913—Rod, strand, filament or fiber
- Y10T428/2918—Rod, strand, filament or fiber including free carbon or carbide or therewith [not as steel]
Abstract
(57)【要約】
【構成】 繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交
差角度の平均値が７５°以上である、メソフェーズピッ
チ系炭素繊維ミルド。 ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ2
／ｇ以上１０ｍ2 ／ｇ以下であること。 メソフェ−
ズピッチを溶融紡糸し不融化処理を行い、不融化糸のま
ま或いは２５０℃以上１５００℃以下の温度において不
活性ガス中で一次熱処理した後ミルド化し、さらに１５
００℃以上の温度で不活性ガス中で高温熱処理する製
法。 【効果】 接触面積が大きく黒鉛層面が発達しているに
もかかわらず、反応等に伴う経時劣化が抑えられ、さら
に、高温熱処理温度の選定による黒鉛化度の調整も可能
であるので、黒鉛層へのインターカレーション、黒鉛の
結晶性を利用する分野用材料に好適である。
差角度の平均値が７５°以上である、メソフェーズピッ
チ系炭素繊維ミルド。 ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ2
／ｇ以上１０ｍ2 ／ｇ以下であること。 メソフェ−
ズピッチを溶融紡糸し不融化処理を行い、不融化糸のま
ま或いは２５０℃以上１５００℃以下の温度において不
活性ガス中で一次熱処理した後ミルド化し、さらに１５
００℃以上の温度で不活性ガス中で高温熱処理する製
法。 【効果】 接触面積が大きく黒鉛層面が発達しているに
もかかわらず、反応等に伴う経時劣化が抑えられ、さら
に、高温熱処理温度の選定による黒鉛化度の調整も可能
であるので、黒鉛層へのインターカレーション、黒鉛の
結晶性を利用する分野用材料に好適である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、メソフェ−ズピッチ系
炭素繊維ミルドに関する。更に詳しくは、本発明の方法
によって製造された炭素繊維ミルドは金属等との接触面
積が大きく、剛性や高温耐熱性の向上効果に優れている
ので、炭素繊維強化複合材料等に使用するのに有利であ
る。
炭素繊維ミルドに関する。更に詳しくは、本発明の方法
によって製造された炭素繊維ミルドは金属等との接触面
積が大きく、剛性や高温耐熱性の向上効果に優れている
ので、炭素繊維強化複合材料等に使用するのに有利であ
る。
【０００２】
【従来の技術】炭素繊維は、軽量、高強度、高剛性の観
点から近年航空宇宙分野から一般産業全般へと広く使用
されている。なかでも、炭素繊維強化プラスチックは、
比強度、比弾性率の高い構造材料として広く実用化され
ているが、さらに高温寸法安定性、熱変形抵抗等の高い
材料として炭素繊維強化アルミニウム合金及び炭素繊維
強化マグネシウム合金〔以下ＣＦＲＡ１，（Ｍｇ）とい
う〕等の炭素繊維強化金属（ＣＦＲＭ）の開発が宇宙・
航空機用構造材料あるいは車両用エンジン部材として期
待されている。
点から近年航空宇宙分野から一般産業全般へと広く使用
されている。なかでも、炭素繊維強化プラスチックは、
比強度、比弾性率の高い構造材料として広く実用化され
ているが、さらに高温寸法安定性、熱変形抵抗等の高い
材料として炭素繊維強化アルミニウム合金及び炭素繊維
強化マグネシウム合金〔以下ＣＦＲＡ１，（Ｍｇ）とい
う〕等の炭素繊維強化金属（ＣＦＲＭ）の開発が宇宙・
航空機用構造材料あるいは車両用エンジン部材として期
待されている。
【０００３】しかし、例えばＣＦＲＡ１（Ｍｇ）の製造
においては、炭素繊維は溶融Ａ１あるいはＭｇに濡れに
くく、しかも一旦濡れるとＡ１と反応してＡ１4 Ｃ3 を
形成し強度が著しく低下するという問題がある。また、
このＡ１4 Ｃ3 の生成量は、炭素繊維の種類に関係して
いる。すなわち、炭素繊維を製造する時の焼成温度が
２，０００℃程度のいわゆる黒鉛化糸は、１，５００℃
程度で熱処理したいわゆる炭化糸に比べ、炭素の結晶化
度が高く炭素同士がしっかり結合して安定してしるた
め、溶融したＡ１合金等と反応し難く、アルミニウムカ
−バイト等のカ−バイト成形量が少ない。
においては、炭素繊維は溶融Ａ１あるいはＭｇに濡れに
くく、しかも一旦濡れるとＡ１と反応してＡ１4 Ｃ3 を
形成し強度が著しく低下するという問題がある。また、
このＡ１4 Ｃ3 の生成量は、炭素繊維の種類に関係して
いる。すなわち、炭素繊維を製造する時の焼成温度が
２，０００℃程度のいわゆる黒鉛化糸は、１，５００℃
程度で熱処理したいわゆる炭化糸に比べ、炭素の結晶化
度が高く炭素同士がしっかり結合して安定してしるた
め、溶融したＡ１合金等と反応し難く、アルミニウムカ
−バイト等のカ−バイト成形量が少ない。
【０００４】その結果、その機械的諸物性も黒鉛化糸を
強化繊維としたものの方が高い値を示す。通常、繊維中
の黒鉛結晶は黒鉛層面（Ｃ面）内ではＳＰ2 炭素が強固
に結合されているが、面間は弱い分子間力が作用しあっ
ているに過ぎず、力学的、電気的及び化学的にみて極め
て異方性の高い結晶である。
強化繊維としたものの方が高い値を示す。通常、繊維中
の黒鉛結晶は黒鉛層面（Ｃ面）内ではＳＰ2 炭素が強固
に結合されているが、面間は弱い分子間力が作用しあっ
ているに過ぎず、力学的、電気的及び化学的にみて極め
て異方性の高い結晶である。
【０００５】従って、Ｃ面が繊維軸に平行に配列した、
いわゆる一軸配向構造においては、いくつかの異なった
微細組織ないし高次構造の存在が可能であり、それらは
炭素繊維の前駆体〔ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ），
レ−ヨン、ピッチ等〕により異なっている。この前駆体
の中でも、易黒鉛化性のメソフェ−ズピッチを原料にし
た場合、同じ焼成温度でもより高弾性率の炭素繊維を得
ることが出来る。従って、アルミニウム合金等との複合
化においては特に黒鉛化の発達し易いメソフェ−ズピッ
チ系の高弾性率炭素繊維を利用するのが有望である。
いわゆる一軸配向構造においては、いくつかの異なった
微細組織ないし高次構造の存在が可能であり、それらは
炭素繊維の前駆体〔ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ），
レ−ヨン、ピッチ等〕により異なっている。この前駆体
の中でも、易黒鉛化性のメソフェ−ズピッチを原料にし
た場合、同じ焼成温度でもより高弾性率の炭素繊維を得
ることが出来る。従って、アルミニウム合金等との複合
化においては特に黒鉛化の発達し易いメソフェ−ズピッ
チ系の高弾性率炭素繊維を利用するのが有望である。
【０００６】一方、成形の観点からみると、長繊維状の
繊維を用いる成形方法は機械的物性に優れた繊維強化金
属複合体を作れるが、成形の自由度、成形加工コストの
面ではミルドを用いた方が有利である。このような点か
ら、炭素繊維ミルドを金属強化用に用いる場合には、金
属との接触面積が増加する分だけ金属と反応する機会が
増えるため、よりカ−バイト形成に対する注意を払う必
要がある。
繊維を用いる成形方法は機械的物性に優れた繊維強化金
属複合体を作れるが、成形の自由度、成形加工コストの
面ではミルドを用いた方が有利である。このような点か
ら、炭素繊維ミルドを金属強化用に用いる場合には、金
属との接触面積が増加する分だけ金属と反応する機会が
増えるため、よりカ−バイト形成に対する注意を払う必
要がある。
【０００７】そのために、金属との濡れ性を改善し、且
つ反応を抑える目的で炭化ケイ素を被覆したり、あらか
じめ低温でアルミニウム等のマトリックス金属を被覆し
ておく方法が試行されている。しかし、これらの方法
は、コストアップの割りには効果が低い。
つ反応を抑える目的で炭化ケイ素を被覆したり、あらか
じめ低温でアルミニウム等のマトリックス金属を被覆し
ておく方法が試行されている。しかし、これらの方法
は、コストアップの割りには効果が低い。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、黒鉛層面が
発達しているにもかかわらず、金属等との反応性の抑え
られた強化用炭素繊維ミルドを提供することを目的とす
る。
発達しているにもかかわらず、金属等との反応性の抑え
られた強化用炭素繊維ミルドを提供することを目的とす
る。
【０００９】
【問題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな問題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、炭素繊
維ミルドの形状、特に表面形態が金属とのカ−バイト形
成と重要な関係があることを見出し、本発明を完成する
に至った。
うな問題点を解決すべく鋭意研究を行った結果、炭素繊
維ミルドの形状、特に表面形態が金属とのカ−バイト形
成と重要な関係があることを見出し、本発明を完成する
に至った。
【００１０】すなわち、本発明は、 繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差角度の平均
値が７５°以上であるメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミ
ルドを提供する。また、 ＢＥＴ比表面積が、０．１ｍ2 ／ｇ以上１０ｍ2 ／ｇ
以下であることを特徴とするメソフェ−ズピッチ系炭素
繊維ミルドを提供する。また、 メソフェ−ズピッチを溶融紡糸し不融化処理を行い、
不融化のまま、あるいは、２５０℃以上１５００℃以下
の温度において不活性ガス中で一次熱処理した後、ミル
ド化市、さらに１５００℃以上の温度で不活性ガス中で
高温熱処理するメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミルドの
製造方法にも特徴を有する。
値が７５°以上であるメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミ
ルドを提供する。また、 ＢＥＴ比表面積が、０．１ｍ2 ／ｇ以上１０ｍ2 ／ｇ
以下であることを特徴とするメソフェ−ズピッチ系炭素
繊維ミルドを提供する。また、 メソフェ−ズピッチを溶融紡糸し不融化処理を行い、
不融化のまま、あるいは、２５０℃以上１５００℃以下
の温度において不活性ガス中で一次熱処理した後、ミル
ド化市、さらに１５００℃以上の温度で不活性ガス中で
高温熱処理するメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミルドの
製造方法にも特徴を有する。
【００１１】以下、本発明を具体的に説明する。本発明
に用いる原料ピッチは光学的に異方性のピッチ、すなわ
ちメソフェ−ズピッチが好ましい。このメソフェ−ズピ
ッチを用い常法により紡糸、不融化、炭化あるいは黒鉛
化することによって作られた炭素繊維はその結晶化度を
自由にコントロ−ル出来る。
に用いる原料ピッチは光学的に異方性のピッチ、すなわ
ちメソフェ−ズピッチが好ましい。このメソフェ−ズピ
ッチを用い常法により紡糸、不融化、炭化あるいは黒鉛
化することによって作られた炭素繊維はその結晶化度を
自由にコントロ−ル出来る。
【００１２】メソフェ−ズピッチは石油、石炭等さまざ
まな原料から作られるが、ここに用いられるものは、紡
糸が可能ならば特に限定されるものだはない。本発明者
らは、より軽量で且つ剛性に富み高温耐熱性に優れた繊
維強化金属を得るための最適なメソフェ−ズピッチ系炭
素繊維ミルドに関し詳細に検討した。
まな原料から作られるが、ここに用いられるものは、紡
糸が可能ならば特に限定されるものだはない。本発明者
らは、より軽量で且つ剛性に富み高温耐熱性に優れた繊
維強化金属を得るための最適なメソフェ−ズピッチ系炭
素繊維ミルドに関し詳細に検討した。
【００１３】本発明による炭素繊維ミルドとは、一般に
チョップドと呼ばれる１ｍｍ以上２５ｍｍ程度の長さの
よりも短い、１ｍｍ程度以下の長さの炭素繊維を指す。
金属強化用の炭素繊維ミルドの形状において最も重要な
点は、繊維断面における黒鉛層内の鋭利な凹凸が少ない
ことである。
チョップドと呼ばれる１ｍｍ以上２５ｍｍ程度の長さの
よりも短い、１ｍｍ程度以下の長さの炭素繊維を指す。
金属強化用の炭素繊維ミルドの形状において最も重要な
点は、繊維断面における黒鉛層内の鋭利な凹凸が少ない
ことである。
【００１４】炭素繊維の断面内径方向における黒鉛化度
の分布については、G.Katagiri，H.Ishda and A.Ishita
ni，carbon 26、565 （1988）に報告されているよう
に、ピッチ系では表面ほど黒鉛化度が高い傾向を示して
いる。このことは、ＣＦＲＭ用の強化繊維としては、メ
ソフュ−ズピッチ系炭素繊維のミルド化時なるべく元来
繊維内部にあった炭素を表面に露出させない工夫をする
ことが重要であることを示している。すなわち、なるべ
く繊維軸と直角に繊維をカットすることが望ましい。言
いかえれば、円柱状の炭素繊維ミルドを用いることが重
要である。
の分布については、G.Katagiri，H.Ishda and A.Ishita
ni，carbon 26、565 （1988）に報告されているよう
に、ピッチ系では表面ほど黒鉛化度が高い傾向を示して
いる。このことは、ＣＦＲＭ用の強化繊維としては、メ
ソフュ−ズピッチ系炭素繊維のミルド化時なるべく元来
繊維内部にあった炭素を表面に露出させない工夫をする
ことが重要であることを示している。すなわち、なるべ
く繊維軸と直角に繊維をカットすることが望ましい。言
いかえれば、円柱状の炭素繊維ミルドを用いることが重
要である。
【００１５】鋭利な黒鉛層を繊維断面に多く持つ炭素繊
維ミルドを用いた場合、成形時等高温下での金属との接
触によるカ−バイト成形が多く発生し、強度劣化の激し
いものとなり、高温下での長時間の使用には不利とな
る。繊維強化用に適したメソフェ−ズピッチ系炭素繊維
ミルドとは、繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差
角度の平均値が７５°以上、好ましくは８０°以上であ
るミルドである。交差角度の平均値が７５°より小さく
なると、極端に強度劣化が起る。
維ミルドを用いた場合、成形時等高温下での金属との接
触によるカ−バイト成形が多く発生し、強度劣化の激し
いものとなり、高温下での長時間の使用には不利とな
る。繊維強化用に適したメソフェ−ズピッチ系炭素繊維
ミルドとは、繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差
角度の平均値が７５°以上、好ましくは８０°以上であ
るミルドである。交差角度の平均値が７５°より小さく
なると、極端に強度劣化が起る。
【００１６】ここで、ミルド化時繊維が繊維軸方向に沿
って縦割れを起こした場合、交差角は０°として処理す
る。この強度劣化は、ミルド化時に繊維軸方向の開裂が
多く起り、元来繊維内部にあった反応性に富んだ活性な
黒鉛層面の露出面積が大きくなり過ぎ、金属と炭素との
反応が激しくなるためと考えられる。
って縦割れを起こした場合、交差角は０°として処理す
る。この強度劣化は、ミルド化時に繊維軸方向の開裂が
多く起り、元来繊維内部にあった反応性に富んだ活性な
黒鉛層面の露出面積が大きくなり過ぎ、金属と炭素との
反応が激しくなるためと考えられる。
【００１７】この破断面と繊維軸とのなす交差角の測定
には、ＳＥＭを用いることが好適である。また、金属繊
維強化用の炭素繊維ミルドの表面状態において重要な点
は、繊維の表面積が小さいことである。最適な表面積
は、ＢＥＴ比表面積において０．１ｍ2 ／ｇ以上１０ｍ
2 ／ｇ以下である。より好ましくは０．２ｍ2 ／ｇ以上
７ｍ2 ／ｇ以下である。
には、ＳＥＭを用いることが好適である。また、金属繊
維強化用の炭素繊維ミルドの表面状態において重要な点
は、繊維の表面積が小さいことである。最適な表面積
は、ＢＥＴ比表面積において０．１ｍ2 ／ｇ以上１０ｍ
2 ／ｇ以下である。より好ましくは０．２ｍ2 ／ｇ以上
７ｍ2 ／ｇ以下である。
【００１８】ここにおいて、ＢＥＴ比表面積は相対圧
０．３における窒素ガスの吸脱着ＢＥＴ１点法により測
定する。比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以下の場合は金属に
対する濡れ性が低下し、成形時繊維と金属間に気泡が残
存し、強度特性が悪い。
０．３における窒素ガスの吸脱着ＢＥＴ１点法により測
定する。比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以下の場合は金属に
対する濡れ性が低下し、成形時繊維と金属間に気泡が残
存し、強度特性が悪い。
【００１９】一方、１０ｍ2 ／ｇ以上になると、金属と
接する表面積が極端に増えるため、カ−バイト形成の機
会が多くなり強度低下を来すものとなる。本発明による
炭素繊維ミルドを得るためには、メソフェ−ズピッチを
紡糸し、不融化した後、ビクトリ−ミル、ジェットミ
ル、クロスフロ−ミル等でミルド化することが有効であ
る。また、不融化後１，５００℃以下の温度で不活性ガ
ス中一次熱処理した後、ミルド化することも可能であ
る。
接する表面積が極端に増えるため、カ−バイト形成の機
会が多くなり強度低下を来すものとなる。本発明による
炭素繊維ミルドを得るためには、メソフェ−ズピッチを
紡糸し、不融化した後、ビクトリ−ミル、ジェットミ
ル、クロスフロ−ミル等でミルド化することが有効であ
る。また、不融化後１，５００℃以下の温度で不活性ガ
ス中一次熱処理した後、ミルド化することも可能であ
る。
【００２０】このようにして作られたメソフェ−ズピッ
チ系炭素繊維ミルドは、その後１，５００℃以上好まし
くは、１，７００℃以上での高温熱処理することが好適
である。ミルド化後、高温熱処理することによりミルド
化時に形成した鋭利な表面炭素が環化熱重縮合し、反応
性の乏しい表面炭素状態となる。なお、１，５００℃以
下の熱処理では黒鉛化の発達が低く金属との反応が起こ
り易く好ましくない。
チ系炭素繊維ミルドは、その後１，５００℃以上好まし
くは、１，７００℃以上での高温熱処理することが好適
である。ミルド化後、高温熱処理することによりミルド
化時に形成した鋭利な表面炭素が環化熱重縮合し、反応
性の乏しい表面炭素状態となる。なお、１，５００℃以
下の熱処理では黒鉛化の発達が低く金属との反応が起こ
り易く好ましくない。
【００２１】メソフェ−ズピッチ系炭素繊維は、黒鉛層
面が繊維軸に平行に配向しており、焼成温度の上昇とと
もに著しく黒鉛層が発達する。そのため、１，５００℃
以上の温度で不活性ガス中で熱処理後ミルド化すると、
繊維軸方向に発達した黒鉛層面に沿って開裂が発生し易
くなり、製造された炭素繊維ミルドの全表面積中に占め
る反応性に富んだ破断面表面積の割合が大きくなり、活
性な炭素と金属との反応が起こり易くなり好ましくな
い。
面が繊維軸に平行に配向しており、焼成温度の上昇とと
もに著しく黒鉛層が発達する。そのため、１，５００℃
以上の温度で不活性ガス中で熱処理後ミルド化すると、
繊維軸方向に発達した黒鉛層面に沿って開裂が発生し易
くなり、製造された炭素繊維ミルドの全表面積中に占め
る反応性に富んだ破断面表面積の割合が大きくなり、活
性な炭素と金属との反応が起こり易くなり好ましくな
い。
【００２２】
【作用】従来の金属強化用の炭素繊維ミルドは、成形時
に溶融金属との反応が起こり易く強度的にも、耐熱性に
も劣っていた。この原因は、主として炭素繊維ミルドの
表面状態に原因があった。すなわち、従来の炭素繊維ミ
ルドは、鋭利な活性に富んだ黒鉛層面がいたずらに繊維
表面に露出しているため、反応性の高い炭素と溶融金属
が反応しカ−バイトを形成し、強度劣化が起こっていた
ものと考えられる。
に溶融金属との反応が起こり易く強度的にも、耐熱性に
も劣っていた。この原因は、主として炭素繊維ミルドの
表面状態に原因があった。すなわち、従来の炭素繊維ミ
ルドは、鋭利な活性に富んだ黒鉛層面がいたずらに繊維
表面に露出しているため、反応性の高い炭素と溶融金属
が反応しカ−バイトを形成し、強度劣化が起こっていた
ものと考えられる。
【００２３】本発明はこのような問題点を解決するもの
である。すなわち、メソフェ−ズピッチを溶融紡糸し不
融化処理を行い、不融化糸のまま、あるいは、２５０℃
以上１，５００℃以下の温度において不活性ガス中で一
次熱処理した後、ミルド化し、さらに１，５００℃以上
の温度で不活性ガス中で高温熱処理することにより、繊
維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差角度の平均値が
７５°以上、ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以上１０
ｍ2 ／ｇ以下のメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミルドを
製造する。
である。すなわち、メソフェ−ズピッチを溶融紡糸し不
融化処理を行い、不融化糸のまま、あるいは、２５０℃
以上１，５００℃以下の温度において不活性ガス中で一
次熱処理した後、ミルド化し、さらに１，５００℃以上
の温度で不活性ガス中で高温熱処理することにより、繊
維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差角度の平均値が
７５°以上、ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以上１０
ｍ2 ／ｇ以下のメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミルドを
製造する。
【００２４】このメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミルド
は、黒鉛層面ガ発達しているにもかかわらず反応性の乏
しい表面炭素状態となっているため、これを用いた繊維
強化金属は従来になく機械的強度が強く、且つ耐熱性に
も富む。
は、黒鉛層面ガ発達しているにもかかわらず反応性の乏
しい表面炭素状態となっているため、これを用いた繊維
強化金属は従来になく機械的強度が強く、且つ耐熱性に
も富む。
【００２５】
【実施例】以下実施例により更に具体的に説明するが、
これらは本発明の範囲を制限するものではない。 （実施例１）軟化点２８０℃で光学的異方性の石油系メ
ソフェ−ズピッチを原料とし、幅３ｍｍのスリットの中
に直径０．２ｍｍφの紡糸孔を一列に１，５００個有す
る口金を用い、スリットから加熱空気を噴出させて、溶
融ピッチを牽引してピッチ繊維を製造した。ピッチの噴
出量１，５００ｇ／分、ピッチ温度３４０℃、加熱空気
温度３５０℃、加熱空気圧力０．２kg／ｃｍ2 Ｇであっ
た。
これらは本発明の範囲を制限するものではない。 （実施例１）軟化点２８０℃で光学的異方性の石油系メ
ソフェ−ズピッチを原料とし、幅３ｍｍのスリットの中
に直径０．２ｍｍφの紡糸孔を一列に１，５００個有す
る口金を用い、スリットから加熱空気を噴出させて、溶
融ピッチを牽引してピッチ繊維を製造した。ピッチの噴
出量１，５００ｇ／分、ピッチ温度３４０℃、加熱空気
温度３５０℃、加熱空気圧力０．２kg／ｃｍ2 Ｇであっ
た。
【００２６】紡出された繊維を、補修部分が２０メッシ
ュのステンレス製金網で出来たベルトの背面から吸引し
つつ、ベルト上に捕集した。この捕集したマットを空気
中、室温から３００℃まで平均昇温速度６℃／分で昇温
して不融化処理を行なった。
ュのステンレス製金網で出来たベルトの背面から吸引し
つつ、ベルト上に捕集した。この捕集したマットを空気
中、室温から３００℃まで平均昇温速度６℃／分で昇温
して不融化処理を行なった。
【００２７】このようにして得られたメソフェ−ズピッ
チ系不融化糸をクロスフロ−ミルでミルド化した後、ア
ルゴン中２，６５０℃で高温熱処理した。得られたメソ
フェ−ズピッチ系炭素繊維ミルドのＳＥＭ観察による
と、繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差角度の平
均値は８７°、比表面積は１．５ｍ2 ／ｇであった。ま
た、ミルドの平均の長さは７５０μｍであった。
チ系不融化糸をクロスフロ−ミルでミルド化した後、ア
ルゴン中２，６５０℃で高温熱処理した。得られたメソ
フェ−ズピッチ系炭素繊維ミルドのＳＥＭ観察による
と、繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交差角度の平
均値は８７°、比表面積は１．５ｍ2 ／ｇであった。ま
た、ミルドの平均の長さは７５０μｍであった。
【００２８】このミルドと４．５ｗｔ％のマグネシウム
を含むアルミニウム合金のパウダ−とを、重量比で２
５：７５の割合で均一混合した後、金型に充填した。４
５０℃で３０分間保持後、１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
下で２０分間ホットプレス成形し、２ｍｍT ×１０ｍｍ
W ×７０ｍｍL の試験片を作製した。この試験片を用い
ＪＩＳＲ７６０１に準拠し３点曲げ試験を行い、１８ｋ
ｇ／ｍｍ2 の値を得た。
を含むアルミニウム合金のパウダ−とを、重量比で２
５：７５の割合で均一混合した後、金型に充填した。４
５０℃で３０分間保持後、１０００ｋｇ／ｃｍ2 の圧力
下で２０分間ホットプレス成形し、２ｍｍT ×１０ｍｍ
W ×７０ｍｍL の試験片を作製した。この試験片を用い
ＪＩＳＲ７６０１に準拠し３点曲げ試験を行い、１８ｋ
ｇ／ｍｍ2 の値を得た。
【００２９】同様にして作製した試験片を６００℃で５
時間保持した後、曲げ試験を行なったところ曲げ強度は
１７ｋｇ／ｍｍ2 と強度劣化が無かった。
時間保持した後、曲げ試験を行なったところ曲げ強度は
１７ｋｇ／ｍｍ2 と強度劣化が無かった。
【００３０】（実施例２）実施例１で得られた不融化糸
を１，２５０℃で一次炭化処理した後ミルド化し、さら
にアルゴン中２，５００℃で高温熱処理した。得られた
炭素繊維ミルドは小さい方の交差角度の平均値は８２
°、比表面積６．８ｍ2 ／ｇ，繊維長の平均は７００μ
ｍであった。
を１，２５０℃で一次炭化処理した後ミルド化し、さら
にアルゴン中２，５００℃で高温熱処理した。得られた
炭素繊維ミルドは小さい方の交差角度の平均値は８２
°、比表面積６．８ｍ2 ／ｇ，繊維長の平均は７００μ
ｍであった。
【００３１】このメソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド
を用い、実施例１と同様にして繊維強化アルミニウム合
金試験片を作製し、曲げ試験を行なった。成型直後及び
加熱保持後の強度はそれぞれ１７ｋｇ／ｍｍ2 ，１５ｋ
ｇ／ｍｍ2 であった。
を用い、実施例１と同様にして繊維強化アルミニウム合
金試験片を作製し、曲げ試験を行なった。成型直後及び
加熱保持後の強度はそれぞれ１７ｋｇ／ｍｍ2 ，１５ｋ
ｇ／ｍｍ2 であった。
【００３２】（比較例１）実施例１で得られた不融化糸
を２５００℃で高温熱処理した後、ミルド化した。この
ミルドは、ＳＥＭ観察によると繊維軸方向への縦割れを
起こしたものが多く、交差角度の平均値は５７°であっ
た。また、断面の凹凸も大きいものであった。このミル
ドの比表面積は１２．３ｍ2 ／ｇ，繊維長の平均は６５
０μｍであった。実施例１，２と同様にして３点曲げ強
度を測定したところ、成型直後のものは１５ｋｇ／ｍｍ
2 と殆ど遜色の無いものであったが、６００℃保持後の
強度は７ｋｇ／ｍｍ2 と強度劣化が激しいものであっ
た。
を２５００℃で高温熱処理した後、ミルド化した。この
ミルドは、ＳＥＭ観察によると繊維軸方向への縦割れを
起こしたものが多く、交差角度の平均値は５７°であっ
た。また、断面の凹凸も大きいものであった。このミル
ドの比表面積は１２．３ｍ2 ／ｇ，繊維長の平均は６５
０μｍであった。実施例１，２と同様にして３点曲げ強
度を測定したところ、成型直後のものは１５ｋｇ／ｍｍ
2 と殆ど遜色の無いものであったが、６００℃保持後の
強度は７ｋｇ／ｍｍ2 と強度劣化が激しいものであっ
た。
【００３３】
【発明の効果】本発明により、成形加工時あるいは使用
時に、高温金属等との反応性が小さく、複合材の機械強
度、高温耐熱性の向上に優れた金属強化用メソフェーズ
ピッチ系炭素繊維ミルドを提供することを可能にした。
また、本発明の炭素繊維ミルドは接触面積が大きく黒鉛
層面が発達しているにもかかわらず、反応等に伴う経時
劣化が抑えられ、さらに、高温熱処理温度の選定による
黒鉛化度の調整も可能であるので、黒鉛層へのインター
カレーションや、黒鉛の結晶性を利用する分野への材料
として使用される。
時に、高温金属等との反応性が小さく、複合材の機械強
度、高温耐熱性の向上に優れた金属強化用メソフェーズ
ピッチ系炭素繊維ミルドを提供することを可能にした。
また、本発明の炭素繊維ミルドは接触面積が大きく黒鉛
層面が発達しているにもかかわらず、反応等に伴う経時
劣化が抑えられ、さらに、高温熱処理温度の選定による
黒鉛化度の調整も可能であるので、黒鉛層へのインター
カレーションや、黒鉛の結晶性を利用する分野への材料
として使用される。
Claims (3)
- 【請求項１】 繊維断面と繊維軸とのなす小さい方の交
差角度の平均値が７５°以上であることを特徴とする、
メソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド。 - 【請求項２】 ＢＥＴ比表面積が０．１ｍ2 ／ｇ以上１
０ｍ2 ／ｇ以下であることを特徴とする、請求項１記載
のメソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド。 - 【請求項３】 メソフェ−ズピッチを溶融紡糸し不融化
処理を行い、不融化糸のまま、あるいは、２５０℃以上
１５００℃以下の温度において不活性ガス中で一次熱処
理した後ミルド化し、さらに１５００℃以上の温度で不
活性ガス中で高温熱処理することを特徴とする請求項１
または２に記載のメソフェ−ズピッチ系炭素繊維ミルド
の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5253595A JP2981536B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | メソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド及びその製造方法 |
| US08/306,610 US6303095B1 (en) | 1993-09-17 | 1994-09-15 | Milled carbon fiber and process for producing the same |
| EP94114568A EP0644280B1 (en) | 1993-09-17 | 1994-09-15 | Milled carbon fiber and process for producing the same |
| DE69415452T DE69415452T2 (de) | 1993-09-17 | 1994-09-15 | Gemahlene Kohlenstoffasern und Verfahren zu deren Herstellung |
| US09/929,017 US6528036B2 (en) | 1993-09-17 | 2001-08-15 | Milled carbon fiber and process for producing the same |
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|---|---|---|---|
| JP5253595A JP2981536B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | メソフェーズピッチ系炭素繊維ミルド及びその製造方法 |
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| JPH0790725A true JPH0790725A (ja) | 1995-04-04 |
| JP2981536B2 JP2981536B2 (ja) | 1999-11-22 |
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| EP (1) | EP0644280B1 (ja) |
| JP (1) | JP2981536B2 (ja) |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US5868153A (en) * | 1995-12-21 | 1999-02-09 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic liquid flow control apparatus and method |
| US6053424A (en) * | 1995-12-21 | 2000-04-25 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Apparatus and method for ultrasonically producing a spray of liquid |
| ZA969680B (en) | 1995-12-21 | 1997-06-12 | Kimberly Clark Co | Ultrasonic liquid fuel injection on apparatus and method |
| US5801106A (en) * | 1996-05-10 | 1998-09-01 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Polymeric strands with high surface area or altered surface properties |
| US6543700B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-04-08 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Ultrasonic unitized fuel injector with ceramic valve body |
| US6663027B2 (en) | 2000-12-11 | 2003-12-16 | Kimberly-Clark Worldwide, Inc. | Unitized injector modified for ultrasonically stimulated operation |
| US6556747B2 (en) * | 2001-02-09 | 2003-04-29 | Lightmatrix Technologies, Inc. | Chemical mill method and structure formed thereby |
| JP2003138354A (ja) * | 2001-10-29 | 2003-05-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属基複合材料 |
| US7651767B2 (en) * | 2005-04-18 | 2010-01-26 | Teijin Limited | Pitch-based carbon fiber, web and resin molded product containing them |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0245035B1 (en) * | 1986-05-02 | 1992-11-11 | Toa Nenryo Kogyo Kabushiki Kaisha | High modulus pitch-based carbon fiber and method for preparing same |
| DE3734226A1 (de) | 1987-10-09 | 1989-04-20 | Sigri Gmbh | Verfahren zum herstellen von kohlenstoff-kurzschnittfasern |
| US5227238A (en) * | 1988-11-10 | 1993-07-13 | Toho Rayon Co., Ltd. | Carbon fiber chopped strands and method of production thereof |
| JP2678513B2 (ja) | 1990-01-26 | 1997-11-17 | 株式会社ペトカ | 炭素繊維構造体、炭素炭素複合材及びそれらの製造方法 |
| JP2825923B2 (ja) * | 1990-04-06 | 1998-11-18 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度炭素繊維および前駆体繊維 |
| JP2952271B2 (ja) | 1990-08-23 | 1999-09-20 | 株式会社ペトカ | 高温断熱特性に優れた炭素繊維フェルトおよびその製造方法 |
| US5169616A (en) * | 1990-12-28 | 1992-12-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | High thermal conductivity carbon fibers |
| EP0543147B1 (en) | 1991-10-18 | 1997-06-25 | PETOCA Ltd. | Carbon fiber felt and process for its production |
| JPH05302217A (ja) | 1992-01-31 | 1993-11-16 | Petoca:Kk | マトリックス用ピッチの製造方法 |
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-
1993
- 1993-09-17 JP JP5253595A patent/JP2981536B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-09-15 DE DE69415452T patent/DE69415452T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-15 US US08/306,610 patent/US6303095B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-15 EP EP94114568A patent/EP0644280B1/en not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7846543B2 (en) | 2007-03-06 | 2010-12-07 | Teijin Limited | Pitch-based carbon fibers, and manufacturing method and molded product thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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| JP2981536B2 (ja) | 1999-11-22 |
| EP0644280A1 (en) | 1995-03-22 |
| US6303095B1 (en) | 2001-10-16 |
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| DE69415452D1 (de) | 1999-02-04 |
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