JPS60252723A - ピツチ系炭素繊維の製造方法 - Google Patents
ピツチ系炭素繊維の製造方法Info
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- JPS60252723A JPS60252723A JP11032284A JP11032284A JPS60252723A JP S60252723 A JPS60252723 A JP S60252723A JP 11032284 A JP11032284 A JP 11032284A JP 11032284 A JP11032284 A JP 11032284A JP S60252723 A JPS60252723 A JP S60252723A
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- Japan
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- spinning
- nozzle
- fibers
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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】
本発明はピッチ系炭素繊維の製造方法に関するものであ
り、より詳しくは、改善された強度を発現する繊維断面
を有するピッチ系炭素繊維を安定して製造する方法に関
するものである。
り、より詳しくは、改善された強度を発現する繊維断面
を有するピッチ系炭素繊維を安定して製造する方法に関
するものである。
炭素繊維は、比強度、比弾性率が高い材料で。
高性能複合材料のフィラー繊維として最も注目されてい
る。なかでもピッチ系炭素繊維は、原料が潤沢である一
炭化工程の歩留が大きい、繊維の弾性率が高いなど、ポ
リアクリロニトリル系炭素繊維に比べて様々な利点を持
っている。
る。なかでもピッチ系炭素繊維は、原料が潤沢である一
炭化工程の歩留が大きい、繊維の弾性率が高いなど、ポ
リアクリロニトリル系炭素繊維に比べて様々な利点を持
っている。
ところで、従来紡糸ピッチとして使用していた等方質ピ
ッチの代りに、炭素質原料を加熱処理して、異方性が発
達し、配向しやすい分子種が形成されたピッチを使用す
ることにより、高特性のピッチ系炭素繊維が得られるこ
とが報告（％公昭４９−１４３１１号）されて以来、配
向性の良好な紡糸ピッチの調製について種々検討されて
きた。
ッチの代りに、炭素質原料を加熱処理して、異方性が発
達し、配向しやすい分子種が形成されたピッチを使用す
ることにより、高特性のピッチ系炭素繊維が得られるこ
とが報告（％公昭４９−１４３１１号）されて以来、配
向性の良好な紡糸ピッチの調製について種々検討されて
きた。
周知の様に％重質油、タール、ピッチ等の炭素質原料を
３３０〜１００℃に加熱すると、それら物質中に粒径が
数ミクロンから数百ミクロンの、偏光下に光学的異方性
を示す小球体が生成する。そして、さらに加熱すると、
これらの小球体は成長１合体し、ついには全体が光学的
異方性を示す状態となる。この異方性組織は。
３３０〜１００℃に加熱すると、それら物質中に粒径が
数ミクロンから数百ミクロンの、偏光下に光学的異方性
を示す小球体が生成する。そして、さらに加熱すると、
これらの小球体は成長１合体し、ついには全体が光学的
異方性を示す状態となる。この異方性組織は。
炭素質原料の熱重縮合反応により生成した平面状高分子
芳香族炭化水素が層状に積み重なり。
芳香族炭化水素が層状に積み重なり。
配向したもので、黒鉛結晶構造の前駆体とみなされてい
る。
る。
この様な異方性組織を含む熱処理物は、一般的にはメソ
フェーズピッチと呼称されている。
フェーズピッチと呼称されている。
かかるメソフェーズピッチを紡糸ピッチとして使用する
方法としては、例えば、石油系ピッチを静置条件下で約
Ｊ！ｒＯ−’１１０℃で加熱処理して得られるｌｌ０〜
９０重量％のメソフェーズを含有するピッチを紡糸ピッ
チとする方法が提案されている（特開昭ダ９−／９／コ
ク号）。
方法としては、例えば、石油系ピッチを静置条件下で約
Ｊ！ｒＯ−’１１０℃で加熱処理して得られるｌｌ０〜
９０重量％のメソフェーズを含有するピッチを紡糸ピッ
チとする方法が提案されている（特開昭ダ９−／９／コ
ク号）。
しかし、かかる方法により等方質の炭素質原料をメツ化
するには長時間を要するので、予め炭素質原料を十分量
の溶媒で処理してその不溶分を得、それをコ、ｙｏ−１
Ｉｏｏ℃の温度で１０分以下の短時間加熱処理して、高
度に配向され、光学的異方性部分が？＆重量％以上で、
キノリンネ溶分、２５重量−以下の、所謂、ネオメソフ
ェーズピッチを形成し、これを紡糸ピッチとする方法が
提案されている（％開開ｊ４（−１４０４１２７号 〕
。
するには長時間を要するので、予め炭素質原料を十分量
の溶媒で処理してその不溶分を得、それをコ、ｙｏ−１
Ｉｏｏ℃の温度で１０分以下の短時間加熱処理して、高
度に配向され、光学的異方性部分が？＆重量％以上で、
キノリンネ溶分、２５重量−以下の、所謂、ネオメソフ
ェーズピッチを形成し、これを紡糸ピッチとする方法が
提案されている（％開開ｊ４（−１４０４１２７号 〕
。
その他、高特性炭素繊維製造用の配向性のよい紡糸ピッ
チとしては１例えば、コールタールピッチをテトラヒド
ロキノリン存在下に水添処理し１次いで、約１ｌｓｏ℃
で短時間加熱処理して得られる光学的に等方性で６００
℃以上に加熱することによって異方性に変わる性質を有
するピッチ、所謂、ブリメソ７エーズピツチ（％開開ｋ
ｇ−／ｌ’１２／号）、或いは、メソフェーズピッチを
Ｂｉｒｃｈ還元法等により水素化処理して得られる光学
的に等方性で外力を加えるとその方向への配向性を示す
ピッチ、所謂、ドーマントメソフェーズｃ％開昭夕？−
１００／ＫＡ号）等が提案されている。
チとしては１例えば、コールタールピッチをテトラヒド
ロキノリン存在下に水添処理し１次いで、約１ｌｓｏ℃
で短時間加熱処理して得られる光学的に等方性で６００
℃以上に加熱することによって異方性に変わる性質を有
するピッチ、所謂、ブリメソ７エーズピツチ（％開開ｋ
ｇ−／ｌ’１２／号）、或いは、メソフェーズピッチを
Ｂｉｒｃｈ還元法等により水素化処理して得られる光学
的に等方性で外力を加えるとその方向への配向性を示す
ピッチ、所謂、ドーマントメソフェーズｃ％開昭夕？−
１００／ＫＡ号）等が提案されている。
しかしながら、上記の様な配向性のよい紡糸ピッチを用
いて紡糸した場合、得られるピッチ繊維中の平面状高分
子炭化水素の積層構造が繊維断面内でラジアル配向とな
りやすく、その結果、その後の不融化、炭化の除に炭化
収縮に起因する引張応力が繊維断面の周方向に作用する
ため、得らＪする炭素繊維の断面には繊維軸方向に伸び
るくさび状のクラックが発生し、炭素繊維の商品価値を
損なう事になる。
いて紡糸した場合、得られるピッチ繊維中の平面状高分
子炭化水素の積層構造が繊維断面内でラジアル配向とな
りやすく、その結果、その後の不融化、炭化の除に炭化
収縮に起因する引張応力が繊維断面の周方向に作用する
ため、得らＪする炭素繊維の断面には繊維軸方向に伸び
るくさび状のクラックが発生し、炭素繊維の商品価値を
損なう事になる。
本発明者等はかかる点に留意し、鋭意検討した結果、紡
糸ノズルの構造を変更する事により、上記欠点が克服さ
れることを見出し本発明を完成するに到った。すなわち
、本発明の目的は。
糸ノズルの構造を変更する事により、上記欠点が克服さ
れることを見出し本発明を完成するに到った。すなわち
、本発明の目的は。
繊維断面構造が実質的にラジアル配向ではないピッチ系
炭素繊維を安定して製造することにあり、この目的は、
紡糸ピッチを、ノズル孔の径が拡大された中間部を有す
る紡糸ノズルから紡糸してピッチ繊維を得、これに不融
化及び炭化処理を行ない、更に必要に応じて黒鉛化処理
を行なうことによって達成される。
炭素繊維を安定して製造することにあり、この目的は、
紡糸ピッチを、ノズル孔の径が拡大された中間部を有す
る紡糸ノズルから紡糸してピッチ繊維を得、これに不融
化及び炭化処理を行ない、更に必要に応じて黒鉛化処理
を行なうことによって達成される。
以下５本発明をさらに詳しく説明するに、本発明で用い
る紡糸ピッチとしては、配向しやすい分子種が形成され
ており、光学的に異方性の炭素繊維を与えるようなもの
であれば特に制限はなく、前述の様な従来の種々のもの
が使用できる。紡糸ピッチを得るための炭素質原料とし
ては、例えば１石炭系のコールタール、コールタールピ
ッチ、石炭液化物１石油系の重質油。
る紡糸ピッチとしては、配向しやすい分子種が形成され
ており、光学的に異方性の炭素繊維を与えるようなもの
であれば特に制限はなく、前述の様な従来の種々のもの
が使用できる。紡糸ピッチを得るための炭素質原料とし
ては、例えば１石炭系のコールタール、コールタールピ
ッチ、石炭液化物１石油系の重質油。
タール、ピッチ等が挙げられる。これらの炭素質原料に
は１通常フリーカーボン、未溶解石炭。
は１通常フリーカーボン、未溶解石炭。
灰分などの不純物が含まれているが、これらの不純物は
濾過、遠心分離、あるいは溶剤を使用する静置沈降分離
などの周知の方法で予め除去しておく事が望ｆしい。
濾過、遠心分離、あるいは溶剤を使用する静置沈降分離
などの周知の方法で予め除去しておく事が望ｆしい。
また、前記炭素質原料を、例えば、加熱処理した後特定
溶剤で可溶分を抽出するといった方法、あるいは水素供
与性溶剤、水素ガスの存在下に水添処理するといった方
法で予備処理を行なっておいても良い。
溶剤で可溶分を抽出するといった方法、あるいは水素供
与性溶剤、水素ガスの存在下に水添処理するといった方
法で予備処理を行なっておいても良い。
本発明においては、前記炭素質原料あるいは予備処理を
行なった炭素質原料を１通常３１０〜２００℃、好まし
くは３ざＯ−グ５０℃で。
行なった炭素質原料を１通常３１０〜２００℃、好まし
くは３ざＯ−グ５０℃で。
−分〜３０時間、好ましくはＳ分〜Ｓ時間、窒素、アル
ゴン等の不活性ガス雰囲気下、或いは、吹き込み下に加
熱処理することによって得られる９０％以上、特に７０
％以上の光学的異方性組織を含むメソフェーズピッチが
好適に使用できる。
ゴン等の不活性ガス雰囲気下、或いは、吹き込み下に加
熱処理することによって得られる９０％以上、特に７０
％以上の光学的異方性組織を含むメソフェーズピッチが
好適に使用できる。
本発明でいうメソ７エーズピツチの光学的異方性組織割
合は、常温下偏光顕微鏡でのメソフェーズピッチ試料中
の光学的異方性を示す部分の面積割合としてめた値であ
る。
合は、常温下偏光顕微鏡でのメソフェーズピッチ試料中
の光学的異方性を示す部分の面積割合としてめた値であ
る。
直径の樹脂の表面のほぼ全面に試料片を埋込み、表面を
研磨彼１表面全体をくまなく偏光顕微鏡０７００倍率】
下で観察し、試料の全表面積に占める光学的異方性部分
の面積の割合を測定する事によってめる。
研磨彼１表面全体をくまなく偏光顕微鏡０７００倍率】
下で観察し、試料の全表面積に占める光学的異方性部分
の面積の割合を測定する事によってめる。
本発明においては上記のような紡糸ピッチを。
ノズル孔の径が拡大された中間部を有する紡糸ノズルを
用いて紡糸する。ここでノズル孔とは溶融ピッチが紡糸
される直前に流通し、糸条を） ！ 形成する細径孔を意味する。通常の紡糸ノズルはそ
の長さの全長にわたってノズル孔の径が一定であるか、
又は出口に向ってその径が漸次縮少する構造を有してい
るが本発明ではこのノズル孔が途中で拡大していること
が重要である。
用いて紡糸する。ここでノズル孔とは溶融ピッチが紡糸
される直前に流通し、糸条を） ！ 形成する細径孔を意味する。通常の紡糸ノズルはそ
の長さの全長にわたってノズル孔の径が一定であるか、
又は出口に向ってその径が漸次縮少する構造を有してい
るが本発明ではこのノズル孔が途中で拡大していること
が重要である。
本発明で用いる紡糸ノズルについてさらに詳しく説明す
れば、紡糸ノズルは紡糸ピッチ流入部、中間部及び後流
部から成っており、ノズル孔の径が拡大された中間部と
は、中間部の径が紡糸ピッチ流入部及び後流部より大き
いことを意味するものである。例えば第一図は本発明で
用いる紡糸ノズルの典型的な１例を示すものであり、円
形断面の直管からなり、かつ径が同一の紡糸ピッチ流入
部及び後流部と、その中間にあり、かつこれらよりも大
きな径の円形断面の直管からなる中間部とから構成され
た紡糸ノズルである。か〜るノズルを使用した場合、紡
糸ピッチは先ず紡糸ピッチ流入部で一次糸条を形成し１
次いで拡大された中間部で紡糸ピッチの紡糸軸方向の流
れに対して半径方向に拡大する流れ成分が加わることに
より、メソフェーズ分子がその方向に配向し、最後に再
び縮小された径を有する後流部で可紡性を確保して吐出
されるものと考えられる。
れば、紡糸ノズルは紡糸ピッチ流入部、中間部及び後流
部から成っており、ノズル孔の径が拡大された中間部と
は、中間部の径が紡糸ピッチ流入部及び後流部より大き
いことを意味するものである。例えば第一図は本発明で
用いる紡糸ノズルの典型的な１例を示すものであり、円
形断面の直管からなり、かつ径が同一の紡糸ピッチ流入
部及び後流部と、その中間にあり、かつこれらよりも大
きな径の円形断面の直管からなる中間部とから構成され
た紡糸ノズルである。か〜るノズルを使用した場合、紡
糸ピッチは先ず紡糸ピッチ流入部で一次糸条を形成し１
次いで拡大された中間部で紡糸ピッチの紡糸軸方向の流
れに対して半径方向に拡大する流れ成分が加わることに
より、メソフェーズ分子がその方向に配向し、最後に再
び縮小された径を有する後流部で可紡性を確保して吐出
されるものと考えられる。
ここで中間部は第一図に示すように通常は円筒形である
が、紡糸ピッチ流入部で形成された一次糸条の流れに半
径方向に拡大する成分を４得ることが重要で−かつ好ま
しくは紡糸ピッチの滞留する部分が少ないような形状で
あればよく１球状、回転楕円状やこれらを変形させた形
状、さらにはひようたん状に拡大部が複数個連絡した形
状など種々の形状のもの、あるいは通常の直管状のノズ
ルの上端及び下端にオリフィスを設置したもの等を用い
ることができる。なお紡糸ピッチ流入部と中間部、およ
び中間部と後流部との接続部は滑らかに形成してもよい
。
が、紡糸ピッチ流入部で形成された一次糸条の流れに半
径方向に拡大する成分を４得ることが重要で−かつ好ま
しくは紡糸ピッチの滞留する部分が少ないような形状で
あればよく１球状、回転楕円状やこれらを変形させた形
状、さらにはひようたん状に拡大部が複数個連絡した形
状など種々の形状のもの、あるいは通常の直管状のノズ
ルの上端及び下端にオリフィスを設置したもの等を用い
ることができる。なお紡糸ピッチ流入部と中間部、およ
び中間部と後流部との接続部は滑らかに形成してもよい
。
中間部の径（Ｄ２Ｊは通常０． ／ −ｊ Ｈ，好まし
くはｏ、ｌ＊〜３ Ｉｇであり、その長さＣＬｚ）は通
常０．０２〜／ ０隨、好ましくはｏ、１ｓ−ｓｚＨで
ある。またその長さと径との比（１１２／ Ｄ２）は通
常０、コ〜Ｓ、好ましくはＯ１３〜３である。なお。
くはｏ、ｌ＊〜３ Ｉｇであり、その長さＣＬｚ）は通
常０．０２〜／ ０隨、好ましくはｏ、１ｓ−ｓｚＨで
ある。またその長さと径との比（１１２／ Ｄ２）は通
常０、コ〜Ｓ、好ましくはＯ１３〜３である。なお。
中間部が第２図の如き円筒形でない場合には。
中間部の径（Ｄｚ）とは中間部の最広部の径を指すもの
とする。
とする。
次に紡糸ピッチ流入部および後流部について説明する。
これらの断面形状は第一図に示すように通常は円形であ
るが、所望ならば楕円形等の円形以外の形状とすること
もできる。紡糸ピッチ流入部及び後流部の径は通常ｏ、
ｏｉ−コ朋である。好ましくは紡糸ピッチ流入部の径（
ＤＩＪはｏ、ｏｚ〜／ ＩＩＩＫであり、後流部の径（
Ｄａ）は０．０−〜／ｉｌｌである。
るが、所望ならば楕円形等の円形以外の形状とすること
もできる。紡糸ピッチ流入部及び後流部の径は通常ｏ、
ｏｉ−コ朋である。好ましくは紡糸ピッチ流入部の径（
ＤＩＪはｏ、ｏｚ〜／ ＩＩＩＫであり、後流部の径（
Ｄａ）は０．０−〜／ｉｌｌである。
なお、紡糸ピッチ流入部および後流部が一様な太さでな
い場合には、紡糸ピッチ流入部の径とは紡糸ピッチ流入
部の最狭部の径であり、一方、後流部の径とは吐出部の
径を意味する。紡糸ピッチ流入部の長さくＬｌ）は通常
２酩以下、後流部の長さくＬ３）は通常３酩以下である
。また。
い場合には、紡糸ピッチ流入部の径とは紡糸ピッチ流入
部の最狭部の径であり、一方、後流部の径とは吐出部の
径を意味する。紡糸ピッチ流入部の長さくＬｌ）は通常
２酩以下、後流部の長さくＬ３）は通常３酩以下である
。また。
後流部の長さと径との比（Ｌｓ／ Ｄａ ）は通常ＩＱ
以下であり、３以下が好ましい。紡糸ピッチ流入部およ
び後流部の長さがそれぞれ上記範囲より長くなると、ラ
ジアル配向が再生もしくは残存しやすくなると推定され
る。
以下であり、３以下が好ましい。紡糸ピッチ流入部およ
び後流部の長さがそれぞれ上記範囲より長くなると、ラ
ジアル配向が再生もしくは残存しやすくなると推定され
る。
本発明で用いる紡糸ノズルにおいて、中間部は紡糸ピッ
チ流入部で形成された一次糸条の流れに半径方向に拡大
する成分を与えるものであるから１両者の径比（Ｄｚ／
Ｄｔ ）はｌより大きくなければならない。通常（Ｄ＊
／ Ｄ＋ ）はｉ、ｚ〜１０の範囲にある。また後流部
は中間部で半径方向に拡大された流れを再びしぼって糸
条径を規制するとともに可紡性を確保して吐出するもの
であるから１両者の径比（Ｄｓ／ Ｄ２ ）はｌより小
さくなければならない。
チ流入部で形成された一次糸条の流れに半径方向に拡大
する成分を与えるものであるから１両者の径比（Ｄｚ／
Ｄｔ ）はｌより大きくなければならない。通常（Ｄ＊
／ Ｄ＋ ）はｉ、ｚ〜１０の範囲にある。また後流部
は中間部で半径方向に拡大された流れを再びしぼって糸
条径を規制するとともに可紡性を確保して吐出するもの
であるから１両者の径比（Ｄｓ／ Ｄ２ ）はｌより小
さくなければならない。
更に、紡糸ピッチ流入部の径（Ｄｌ）と後流部の径（Ｄ
ｓＪとの比（Ｄｓ／ Ｄｌ）が１．３以下であることが
望ましい。この比を適正な値に選択することにより、紡
糸性を向上させることができ、喪好な物性の炭素繊維を
得ることができる。上記の範囲のなかでも、一般に（Ｄ
３／ Ｄ＋ ）≦ｌの場合には後流部の径が比較的小さ
くなり紡糸性が更に向上する傾向がある。また（ Ｄｓ
／ ＤＩ ）≧ｌの場合には後流部の径が比較的大きく
なり、より向上した物性の炭素繊維を与える傾向がある
。
ｓＪとの比（Ｄｓ／ Ｄｌ）が１．３以下であることが
望ましい。この比を適正な値に選択することにより、紡
糸性を向上させることができ、喪好な物性の炭素繊維を
得ることができる。上記の範囲のなかでも、一般に（Ｄ
３／ Ｄ＋ ）≦ｌの場合には後流部の径が比較的小さ
くなり紡糸性が更に向上する傾向がある。また（ Ｄｓ
／ ＤＩ ）≧ｌの場合には後流部の径が比較的大きく
なり、より向上した物性の炭素繊維を与える傾向がある
。
本発明で用いる紡糸ノズルの他の態様として第３図〜第
７図を挙げるが、第３図、第す図産示すように（Ｄり、
（Ｄ３）は相互に異なっていてもよく、また第３図のよ
うに紡糸ピッチ流入部が実質的に直管状部分を有してい
ないものでもよい。
７図を挙げるが、第３図、第す図産示すように（Ｄり、
（Ｄ３）は相互に異なっていてもよく、また第３図のよ
うに紡糸ピッチ流入部が実質的に直管状部分を有してい
ないものでもよい。
また第６図はノズル孔の拡大された中間部の形状を縦断
面図で模式的に例示したものであるが、紡糸ピッチ流入
部と後流部の径ｐ１とＤ３は、図示の如く等しくても良
く、又第３図もしくは第を図の如くいずれかがより大き
くても良い。
面図で模式的に例示したものであるが、紡糸ピッチ流入
部と後流部の径ｐ１とＤ３は、図示の如く等しくても良
く、又第３図もしくは第を図の如くいずれかがより大き
くても良い。
更には第７図に示したように、第６図の種々の拡大され
た中間部の形状において本発明の要旨をこえない限り紡
糸ピッチ流入部あるいは後流部が実質的に直管状部分を
有していないものでもよい。
た中間部の形状において本発明の要旨をこえない限り紡
糸ピッチ流入部あるいは後流部が実質的に直管状部分を
有していないものでもよい。
本発明に従い、上記の中間に拡大部を有する紡糸ノズル
を用いて紡糸すると、通常の紡糸ノズルと同様に安定し
て紡糸を行なうことかできる。
を用いて紡糸すると、通常の紡糸ノズルと同様に安定し
て紡糸を行なうことかできる。
次いでこのピッチ系繊維を常法により不融化および炭化
し、さらに必要に応じて黒鉛化すると、ランダム配向な
いしはオニオンライク配向など、従来のラジアル配向の
断面構造とは全く異なった断面構造を有し、繊維軸方向
に伸びるくさび状のクラックのない高特性のピッチ系炭
素繊維を得ることができる。
し、さらに必要に応じて黒鉛化すると、ランダム配向な
いしはオニオンライク配向など、従来のラジアル配向の
断面構造とは全く異なった断面構造を有し、繊維軸方向
に伸びるくさび状のクラックのない高特性のピッチ系炭
素繊維を得ることができる。
ここでオニオンライク配向とは、繊維断面の主たる部分
が同心円状の分子配回性を有するものであり、一部、特
に外周部にクラックを生じない程度のラジアル配向を有
する場合もある。
が同心円状の分子配回性を有するものであり、一部、特
に外周部にクラックを生じない程度のラジアル配向を有
する場合もある。
なお、これらの繊維断面構造は偏光顕微鏡あるの形状の
紡糸ノズルが提案されているが１合成繊維では分子の配
向は専ら延伸によって生じると考えられており、ノズル
形状で分子配向が左右される例は知られていない。
紡糸ノズルが提案されているが１合成繊維では分子の配
向は専ら延伸によって生じると考えられており、ノズル
形状で分子配向が左右される例は知られていない。
本発明者等は、この様な合成繊維とは異なり、ピッチ繊
維の場合、少くとも炭素繊維として構成された際、その
断面構造の配向がノズル形状によって影響される場合が
ある・という驚くべき知見を見出し、この知見に基づい
て本発明に到達したものである。この差異が生じる理由
は明らかでないが、基本的に合成高分子とピッチとの紡
糸原料の相違によることは疑いがないであろう。
維の場合、少くとも炭素繊維として構成された際、その
断面構造の配向がノズル形状によって影響される場合が
ある・という驚くべき知見を見出し、この知見に基づい
て本発明に到達したものである。この差異が生じる理由
は明らかでないが、基本的に合成高分子とピッチとの紡
糸原料の相違によることは疑いがないであろう。
以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
実施例！
！ｉｌｌオートクレーブにコールタールビツチコゆと、
水添した芳香族油Ｊｋｇを加え、１１２！；℃で１時間
加熱処理した。この処理物を減圧蒸留してその残渣ピッ
チを得た。次いで、この残渣ピッチクＯＯｇに窒素ガス
をバブリングしなから４’ｊ（７℃でｌＩｏ分間加熱処
理した。
水添した芳香族油Ｊｋｇを加え、１１２！；℃で１時間
加熱処理した。この処理物を減圧蒸留してその残渣ピッ
チを得た。次いで、この残渣ピッチクＯＯｇに窒素ガス
をバブリングしなから４’ｊ（７℃でｌＩｏ分間加熱処
理した。
得られたメソ７エーズピツチの異方性割合は約デデチで
あった。
あった。
このメソ７エーズビツチを、第二図に示すような紡糸ピ
ッチ流入部と、その下に続く、紡糸ピッチ流入部及び後
流部より径の大きな中間部と、さらに実際にメソ７エー
ズビツチの吐出される後流部とからなる形状のノズルを
用いて３３６℃で溶融紡糸した。
ッチ流入部と、その下に続く、紡糸ピッチ流入部及び後
流部より径の大きな中間部と、さらに実際にメソ７エー
ズビツチの吐出される後流部とからなる形状のノズルを
用いて３３６℃で溶融紡糸した。
このノズルは紡糸ピッチ流入部の径（Ｄｌ）が０−３１
１１Ｌ、長さくＬ１ンが０． Ａ ｉｌｌであり、中間
部の径（Ｄｌ）がコｍ、長さくＬりがλ−／１１１１．
さらに後流部の径ＣＤ５）が０．３ｔｙｎ、長さくＬ３
）が０− ／ ＩＩｍである。
１１Ｌ、長さくＬ１ンが０． Ａ ｉｌｌであり、中間
部の径（Ｄｌ）がコｍ、長さくＬりがλ−／１１１１．
さらに後流部の径ＣＤ５）が０．３ｔｙｎ、長さくＬ３
）が０− ／ ＩＩｍである。
得られたピッチｌ繊維は一部外周がラジアル配向のオニ
オンライク配向の断面構造を有していた。次いで、得ら
れたピッチ系繊維を空気中Ｊ１０℃で不融化し、さらに
アルゴン雰囲気下／ｌ１００℃で炭化して炭素繊維を得
た。この炭素繊維もピッチｌ繊維と同様の一部外周がラ
ジアル配向のオニオンライク配向の断面構造をしていた
。
オンライク配向の断面構造を有していた。次いで、得ら
れたピッチ系繊維を空気中Ｊ１０℃で不融化し、さらに
アルゴン雰囲気下／ｌ１００℃で炭化して炭素繊維を得
た。この炭素繊維もピッチｌ繊維と同様の一部外周がラ
ジアル配向のオニオンライク配向の断面構造をしていた
。
）
せ 比較例１
実施例１で得たメソフェーズピッチを、径カ０−３ｕ、
長さが０−／ＭＬの細孔の紡糸ノズルを用いて、３３６
℃で溶融紡糸した。
長さが０−／ＭＬの細孔の紡糸ノズルを用いて、３３６
℃で溶融紡糸した。
得られたピッチ繊維をその後実施例１と同じ条件で不融
化、炭化して炭素繊維を得たが、この炭素繊維はラジア
ル配向の断面構造をしており、かつ繊維軸方向に伸びる
くさび状のクラックを有しており、不融化及び炭化処理
前後において繊維断面構造には変化がなかった。
化、炭化して炭素繊維を得たが、この炭素繊維はラジア
ル配向の断面構造をしており、かつ繊維軸方向に伸びる
くさび状のクラックを有しており、不融化及び炭化処理
前後において繊維断面構造には変化がなかった。
実施例コ
実施例１と同様にして得られた残液ピッチ６３ｇに窒素
ガスを吹き込みながら加熱処理をして２７１／のメソフ
ェーズピッチを得た。
ガスを吹き込みながら加熱処理をして２７１／のメソフ
ェーズピッチを得た。
得られたメソフェーズピッチの異方性割合は約り！ｆ％
であった。
であった。
このメソフェーズピッチを、実施例！で用いたものと同
じノズルを用いて３コク℃で溶融紡糸した。
じノズルを用いて３コク℃で溶融紡糸した。
得られたピッチ繊維をその後、実施例１と同じ条件で不
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
この炭素繊維はオニオンライク配向とランダム配回の中
間的な配向の断面構造を・シ、不融化疎び炭化処理前後
において繊維断面構造には変化がなかった。
間的な配向の断面構造を・シ、不融化疎び炭化処理前後
において繊維断面構造には変化がなかった。
実施例３
一ノオートクレープにコールタールピッチ７時と、水添
した芳香族油ｏ、ｓｋｇを刀口え、コ００ｋｌＦ／ｄの
水素圧下で触媒を用いて３１１０℃、１時間加熱処理し
た。この処理物を減圧蒸留してその残渣ピッチを得た。
した芳香族油ｏ、ｓｋｇを刀口え、コ００ｋｌＦ／ｄの
水素圧下で触媒を用いて３１１０℃、１時間加熱処理し
た。この処理物を減圧蒸留してその残渣ピッチを得た。
次いで、この残渣ピッチ４０／ｌに窒素ガスを吹き込み
ながらｌコＯ℃で１３！分間加熱処理して２１ｇのメソ
フェーズピッチを得た。
ながらｌコＯ℃で１３！分間加熱処理して２１ｇのメソ
フェーズピッチを得た。
得られたメソフェーズピッチの異方性割合は約ＡＩ％で
あった。
あった。
このメソフェーズピッチを実施例１で用いたものと同じ
ノズルを用いて３３３℃で溶融紡糸した。
ノズルを用いて３３３℃で溶融紡糸した。
次いで得られたピッチ繊維を実施例１と同じ条件で不融
化、炭化して炭素繊維を得たが、こ実施例１ 実施例１と同様にして得られた残渣ピッチ乙Ｏｇに窒素
ガスを吹き込みながら加熱処理をしてコｊｇのメソフェ
ーズピッチを得た。
化、炭化して炭素繊維を得たが、こ実施例１ 実施例１と同様にして得られた残渣ピッチ乙Ｏｇに窒素
ガスを吹き込みながら加熱処理をしてコｊｇのメソフェ
ーズピッチを得た。
得うれたメソフェーズピッチの異方性割合は釣り０％で
あった。
あった。
このメソフェーズピッチを、実施例１で用いたものと同
じノズルを用いて３コＳ℃で溶融紡 。
じノズルを用いて３コＳ℃で溶融紡 。
糸した。
得られたピッチ繊維をその後、実施例１と同じ条件で不
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
実施例３
実施例１で用いたメソフエーズビツチヲ、第３図に示す
ような形状のノズルを用いて３３６℃で溶融紡糸した。
ような形状のノズルを用いて３３６℃で溶融紡糸した。
このノズルは紡糸ピッチ流入部の径ＣＤ１）がの径（Ｄ
３）がθ、コ朋、長さくＬｓＪが０． ／ ｆｉである
。
３）がθ、コ朋、長さくＬｓＪが０． ／ ｆｉである
。
得られたピッチ繊維は外周がラジアル配向のオニオンラ
イク配向の断面構造を有していた。次いで、得られたピ
ッチ繊維を実施例１と同じ条件で不融化、炭化して炭素
繊維を得た。、この炭素繊維もピッチ繊維と同様の外周
がラジアル配向のオニオンライク配向の断面構造をして
いた。
イク配向の断面構造を有していた。次いで、得られたピ
ッチ繊維を実施例１と同じ条件で不融化、炭化して炭素
繊維を得た。、この炭素繊維もピッチ繊維と同様の外周
がラジアル配向のオニオンライク配向の断面構造をして
いた。
実施例６
実施例３で用いたメソフエーズピッチヲ実施例Ｓで用い
たものと同じノズルを用いて３３３℃で溶融紡糸１７た
。
たものと同じノズルを用いて３３３℃で溶融紡糸１７た
。
得られたピッチ繊維をその後、実施例１と同じ条件で不
融化、炭化して炭素繊維を得たが、実施例７ 実施例ｑで用いたメツフェーズピッチを実施例Ｓで用い
たものと同じノズルを用いて３２３℃で溶融紡糸した。
融化、炭化して炭素繊維を得たが、実施例７ 実施例ｑで用いたメツフェーズピッチを実施例Ｓで用い
たものと同じノズルを用いて３２３℃で溶融紡糸した。
得られたピッチ繊維をその後、実施例１と同じ条件で不
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
比較例コ
実施例りで得たメソフェーズピッチを、径が０．３ＷＩ
＠、長さが０．４ｍｍの細孔の紡糸ノズルを用いて、ｊ
Ｊｊ’ｃで溶融紡糸した。
＠、長さが０．４ｍｍの細孔の紡糸ノズルを用いて、ｊ
Ｊｊ’ｃで溶融紡糸した。
得られたピッチ繊維をその後実施例／と同じ条件で不融
化、炭化して炭素繊維を得たが、こた全繊維中の約ｌＯ
％程には繊維軸方向に伸びる筋状の亀裂が認められた。
化、炭化して炭素繊維を得たが、こた全繊維中の約ｌＯ
％程には繊維軸方向に伸びる筋状の亀裂が認められた。
実施例ｇ
実施例／で用いたメソフェーズピッチを第を図に示した
形状のノズルを用いて３３４℃テ溶融紡糸した。
形状のノズルを用いて３３４℃テ溶融紡糸した。
このノズルは紡糸ピッチ流入部の径ＣＤＩ）カ０、コ關
、長さくＩＪｌ）がＯ，４を絽であり、中間部の径（Ｄ
２）がコ關、長’：５ＣＬｘ）がλ−Ａｍ、さらに後流
部の径（Ｄ３）が０．２３ｍＩＥ、長さくＬ３）が０−
／ １１ｍ１である。
、長さくＩＪｌ）がＯ，４を絽であり、中間部の径（Ｄ
２）がコ關、長’：５ＣＬｘ）がλ−Ａｍ、さらに後流
部の径（Ｄ３）が０．２３ｍＩＥ、長さくＬ３）が０−
／ １１ｍ１である。
得られたピッチ繊維は外周がラジアル配向のオニオンラ
イク配向の断面構造を有していた。次いで、得られたピ
ッチ繊維を実施例１と同一の条件で不融化、炭化して炭
素繊維を得た。この炭素繊維もピッチ繊維と同様の外周
がラジアル配向のオニオンライク配向の断面構造を有し
ていた。
イク配向の断面構造を有していた。次いで、得られたピ
ッチ繊維を実施例１と同一の条件で不融化、炭化して炭
素繊維を得た。この炭素繊維もピッチ繊維と同様の外周
がラジアル配向のオニオンライク配向の断面構造を有し
ていた。
実施例９
実施例３で用いたメンフエーズピッチヲ実施例ｔで用い
たものと同じノズルを用いて３３３℃で溶融紡糸した。
たものと同じノズルを用いて３３３℃で溶融紡糸した。
得られたピッチ繊維恥その後、実施例１と同じ条件で不
融化、炭化して炭素繊維を得たが、実施例ノＯ 実施例ダで用いたメソフェーズピッチを実施例ざで用い
たものと同じノズルを用いて３３０℃で溶融紡糸した。
融化、炭化して炭素繊維を得たが、実施例ノＯ 実施例ダで用いたメソフェーズピッチを実施例ざで用い
たものと同じノズルを用いて３３０℃で溶融紡糸した。
得られたピッチ繊維をその後、実施例Ｉと同じ条件で不
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
融化、炭化して炭素繊維を得たが。
実施例１／
実施例１で用いたメツフェーズピッチを第３図に示した
形状のノズルを用いてＪＪ６℃で溶融紡糸した。このノ
ズルは紡糸ピッチ流入部の径（ＤＩ）が０．１ｍｍ、中
間部の径（Ｄ２）が０．３闘、長さくり、ノが０．１７
１ｍ、さらに後流部の径（Ｄ３）がｏ、ｏｓＨ１長さく
Ｌ３）が０− ／ ＮＩＬである。
形状のノズルを用いてＪＪ６℃で溶融紡糸した。このノ
ズルは紡糸ピッチ流入部の径（ＤＩ）が０．１ｍｍ、中
間部の径（Ｄ２）が０．３闘、長さくり、ノが０．１７
１ｍ、さらに後流部の径（Ｄ３）がｏ、ｏｓＨ１長さく
Ｌ３）が０− ／ ＮＩＬである。
得られたピッチ繊維は一部外周がラジアル配向のオニオ
ンライク配向の断面構造を有していた。次いで、得られ
たピッチ繊維を実施例１と同様の条件で不融化、炭化し
て炭素繊維を得た。
ンライク配向の断面構造を有していた。次いで、得られ
たピッチ繊維を実施例１と同様の条件で不融化、炭化し
て炭素繊維を得た。
この炭素繊維もピッチ繊維と同様の一部外周がラジアル
配回のオニオンライク配向の断面構造をしていた。
配回のオニオンライク配向の断面構造をしていた。
実施例ノコ
実施例３で用いたメソフェーズピッチを実施例／／で用
いたものと同じノズルを用いて ３；３コク℃で溶融紡
糸した。 夕； 得られたピッチ繊維をその後、実施例１と同 Ｄ工；じ
条件で不融化、炭化して炭素線維を得たが、 Ｄ３；
いたものと同じノズルを用いて ３；３コク℃で溶融紡
糸した。 夕； 得られたピッチ繊維をその後、実施例１と同 Ｄ工；じ
条件で不融化、炭化して炭素線維を得たが、 Ｄ３；
第１図は本発明の紡糸口金の一部断面概略図を示す。
第１図は実施例１の紡糸ノズル部の拡大図を示す。
第３図は実施例３の紡糸ノズル部の拡大図を示す。
第９図は実施例ｇの紡糸ノズル部の拡大図を示す。
第５図は実施例１１の紡糸ノズル部の拡大図を示す。
第６，７図は本発明の紡糸ノズル部の形状の他の具体例
を示す。 ｌｔ導入孔 コニ紡糸ピッチ流入部 中間部 ｌ；後流部 紡糸ノズル部 紡糸ピッチ流入部の径 Ｄ２；中間部の径径流部の径Ｌ
ｓ ＊紡糸ピッチ流入部の長さ中間部の長さ Ｌ３；後
流部の長さ 出願人 三菱化成工業株式会社 代理人 長谷用 − （ほか１名） 第 １ 図 第３図 昂５図 第 ６ 図 （薊 （イ） Ｃｃン （〆） （ｅ） （ｆ） ＜２’） （１−） （？） Ｃｊ）（１） （ａ）（ｂ） ７図 （ｃ）（ｄ）
を示す。 ｌｔ導入孔 コニ紡糸ピッチ流入部 中間部 ｌ；後流部 紡糸ノズル部 紡糸ピッチ流入部の径 Ｄ２；中間部の径径流部の径Ｌ
ｓ ＊紡糸ピッチ流入部の長さ中間部の長さ Ｌ３；後
流部の長さ 出願人 三菱化成工業株式会社 代理人 長谷用 − （ほか１名） 第 １ 図 第３図 昂５図 第 ６ 図 （薊 （イ） Ｃｃン （〆） （ｅ） （ｆ） ＜２’） （１−） （？） Ｃｊ）（１） （ａ）（ｂ） ７図 （ｃ）（ｄ）
Claims (2)
- （１） 紡糸ピッチをノズル孔の径が拡大された中間部
を有する紡糸ノズルから紡糸してピッチ繊維を得て、該
ピッチ繊維に不融化及び炭化処理を行ない、更に必要に
応じて黒鉛化処理を行なうことを特徴とするピッチ系炭
素繊維の製造方法。 - （２）紡糸ピッチがメソフェーズを含有するピッチであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のピッチ
系炭素繊維の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032284A JPS60252723A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11032284A JPS60252723A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60252723A true JPS60252723A (ja) | 1985-12-13 |
| JPH0545685B2 JPH0545685B2 (ja) | 1993-07-09 |
Family
ID=14532786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11032284A Granted JPS60252723A (ja) | 1984-05-30 | 1984-05-30 | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60252723A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170527A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | Osaka Gas Co Ltd | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
| US4816202A (en) * | 1986-10-09 | 1989-03-28 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Method of melt spinning pitch |
| US4859381A (en) * | 1986-01-22 | 1989-08-22 | Osaka Gas Company Limited | Process for preparing pitch-type carbon fibers |
| US5169584A (en) * | 1989-02-16 | 1992-12-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of making small diameter high strength carbon fibers |
| CN103774247A (zh) * | 2011-10-09 | 2014-05-07 | 吴红平 | 导热速度较快的纺丝箱用节能式纺丝模头 |
| CN103789850A (zh) * | 2011-10-09 | 2014-05-14 | 吴红平 | 导热均匀性较好的纺丝箱用节能式纺丝模头 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59168127A (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-21 | Toray Ind Inc | 炭素繊維の製造方法 |
| JPS60194120A (ja) * | 1984-03-08 | 1985-10-02 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | ピツチ系繊維の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-30 JP JP11032284A patent/JPS60252723A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59168127A (ja) * | 1983-03-15 | 1984-09-21 | Toray Ind Inc | 炭素繊維の製造方法 |
| JPS60194120A (ja) * | 1984-03-08 | 1985-10-02 | Mitsubishi Chem Ind Ltd | ピツチ系繊維の製造方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62170527A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-27 | Osaka Gas Co Ltd | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
| US4859381A (en) * | 1986-01-22 | 1989-08-22 | Osaka Gas Company Limited | Process for preparing pitch-type carbon fibers |
| WO1990007594A1 (en) * | 1986-01-22 | 1990-07-12 | Hiroaki Morita | Process for producing pitch-base carbon fiber |
| JPH0413450B2 (ja) * | 1986-01-22 | 1992-03-09 | Oosaka Gasu Kk | |
| US4816202A (en) * | 1986-10-09 | 1989-03-28 | Idemitsu Kosan Co., Ltd. | Method of melt spinning pitch |
| US5169584A (en) * | 1989-02-16 | 1992-12-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method of making small diameter high strength carbon fibers |
| CN103774247A (zh) * | 2011-10-09 | 2014-05-07 | 吴红平 | 导热速度较快的纺丝箱用节能式纺丝模头 |
| CN103789850A (zh) * | 2011-10-09 | 2014-05-14 | 吴红平 | 导热均匀性较好的纺丝箱用节能式纺丝模头 |
| CN103789848A (zh) * | 2011-10-09 | 2014-05-14 | 吴红平 | 加工安装方便、不易发生堵塞的纺丝箱用节能式纺丝模头 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0545685B2 (ja) | 1993-07-09 |
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