JPS6127487B2 - - Google Patents
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- JPS6127487B2 JPS6127487B2 JP10420578A JP10420578A JPS6127487B2 JP S6127487 B2 JPS6127487 B2 JP S6127487B2 JP 10420578 A JP10420578 A JP 10420578A JP 10420578 A JP10420578 A JP 10420578A JP S6127487 B2 JPS6127487 B2 JP S6127487B2
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Landscapes
- Inorganic Fibers (AREA)
Description
本発明は高強度炭素繊維の製造に関するもので
あり、さらに詳しくはアクリロニトリル系繊維の
特定条件下での加熱延伸する工程を組入れること
によつて高強度炭素繊維を製造する方法を提供す
るものに関する。 従来炭素繊維の製造法としては種々知られては
いるが、特に高強度炭素繊維の製造を目的とする
場合はアクリロニトリル系繊維を原料としたもの
が主流となつている。近年は特に材料の軽量かつ
高強度化が要請され、かかる材料として炭素繊維
を強化材とした複合材料の応用が注目されてい
る。 アクリロニトリル系繊維を原料とした炭素繊維
の製造は一般的にはアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱するいわゆる耐炎化工程と、
これに引続く不活性雰囲気中で加熱する炭素化工
程との2つの工程で製造される。炭素繊維の強度
発現に影響を与える因子は種々知られており、例
えば特公昭44−21175号公報に示される如く耐炎
化工程での原料繊維の引張りもしくは伸長を与え
ることの重要性が述べられている。また特公昭51
−24603号公報には、上記方法とは異なり耐炎化
工程での原料繊維の収縮が顕著な後期領域の初期
で延伸することが得られる炭素繊維の強度発現に
有効であるとしている。 炭素化工程では炭素化雰囲気中の酸素やあるい
は原料繊維から放出される酸化性分解ガス等が炭
素繊維の性能を大きく劣化させることもよく知ら
れており、こうした知見をうまく組合せることに
より最近はアクリロニトリル系繊維を原料として
かなり高強度の炭素繊維を製造することが可能に
なつてきた。 しかし、産業技術の発展につれて材料の軽量か
つ高強度化が要請される分野が多くなり、こうし
た要請にこたえるためには、炭素繊維としてもさ
らに高強度化を計ることが望ましい状況となつて
いる。 本発明者らはかかる背景にかんがみ、より高強
度の炭素繊維を効率よくかつ安定して製造する方
法につき鋭意検討した結果アクリロニトリル系繊
維を酸化性雰囲気中で加熱するに先だち不活性雰
囲気中のある特定条件下で加熱延伸し、しかる
後、酸化性雰囲気中で張力下に耐炎化処理すると
炭素繊維の強度を従来にも増して大きくなしうる
ことを見い出し本発明に到達した。 すなわち本発明の要旨とするところは、アクリ
ロニトリル系繊維を不活性雰囲気下180〜300℃に
て1.05〜1.5倍なる割合の延伸を施し、次いで酸
化性雰囲気中で10%以上の収縮が起らないように
張力をかけた状態で200〜300℃にて処理し、さら
に非酸化性雰囲気中で炭化処理せしめることを特
徴とする炭素繊維の製造方法にある。 従来知られているアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱処理し、耐炎化繊維とする方
法はアクリロニトリル重合体中のニトリル基のジ
ヒドロピリジン環への環化反応とポリマー主鎖間
を主とする酸素架橋反応及びその他の熱分解反応
が同時に平行的に起り、これらの反応のうち、い
くつかのものが発熱反応であることに基因して、
その反応制御が難しく高分子鎖の規則性の乱れが
生じ易いのであるが、本発明の方法にて耐炎化繊
維を作る際にはアクリロニトリル系高分子鎖の配
向を高度に規則正しく保つたままニトリル基の閉
環による環構造形成、並びに酸素架橋を激しい発
熱反応を伴うことなく実施しうるのである。 本発明ではまず不活性雰囲気中でアクリロニト
リル系繊維を加熱延伸して分子鎖を高度に配向せ
しめ、ついで酸化性雰囲気中でも分子鎖があまり
乱れないように適切なる張力を与えて、10%以上
の収縮が起らないようにする点に大きな特徴があ
る。 本発明に関連した先行技術としては、例えば特
公昭46−37787号あるいは特公昭47−21902号があ
る。これらの先行技術はいずれもアクリロニトリ
ル系繊維をまず不活性雰囲気中で加熱処理しニト
リル基の環化反応をまず進行し、次いで酸化性雰
囲気中で加熱処理することによつて酸素架橋せし
め、耐炎化工程に於ける大きな発熱に基づく炭素
繊維の性能低下の問題点を低減することを目的と
しており、その相応の目的を達成しているが、本
発明の目的とする高度の配向性を有し、高い引張
強度と高い弾性率を有する炭素繊維を当該技術に
よつて作ることは極めて多くの困難に相遇する。 また特公昭47−36214号には、100℃以上の飽和
水蒸気の存在下で1.2〜3倍原繊維を長伸し、つ
いで酸化性雰囲気中で収縮の起る範囲で加熱する
方法が提案されている。当該発明では、繊維を水
蒸気で可塑化して延伸する点に特徴があり、かつ
原繊維をかなり延伸するため酸化性雰囲気中では
少なくとも15%程度の収縮が起らざるを得ないた
め得られる炭素繊維の性能向上の点からは好まし
い方法とはいえない。 本発明者等は上述した如き技術開発の状況に鑑
み、特に高強度炭素繊維の製造という立場から、
アクリロニトリル系高分子鎖の分子配向を高度に
保ちつつ耐炎化及び炭素化の反応を行うという観
点に立つてこれを実現す具体的手段を探索した結
果、酸化性雰囲気下での加熱耐炎化反応に先立つ
て不活性雰囲気下での適度な加熱延伸を行ない、
さらにこれに続く酸化性雰囲気下での加熱におい
ては適度な延伸もしくは過度の収縮防止を行うこ
とが最良の方法であることを見出したのである。 本発明で使用するアクリロニトリル系繊維はア
クリロニトリルを90モル%以上含有するアクリル
系ポリマーから成る繊維で、その構成成分として
アクリロニトリル以外にメタクリル酸メチル,メ
タクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、あ
るいはアクリル酸メチル,アクリル酸エチル等の
アクリル酸エステル、あるいはアクリル酸,メタ
クリル酸,イタコン酸等のカルボン酸、さらには
アクリルアミドといつた共重合成分を総量で10モ
ル%以下なる割合で含むことができる。 これらアクリロニトリル系繊維は、通常強度4
〜7g/d,伸度25〜5%のものである。 これらアクリロニトリル系繊維は必要に応じて
適当なる油剤例えばアルキレンオキサイド系化合
物やシロキサン系化合物を付加することができ
る。 本発明の実施においてはまず原料繊維に窒素,
アルゴン等の不活性雰囲気中で5〜50%なる割合
の熱延伸を施す。この延伸工程を飽和水蒸気雰囲
気下で行う場合は繊維の可塑化が起り、延伸は行
いやすくはなるものの重合体の分子鎖の配向を向
上せしめ得ず炭素繊維としたときの強度は窒素な
どの雰囲気を使用した場合より低いい。この工程
に於ける延伸は原料繊維に対し5〜50%なる範囲
が好ましい。この延伸率が5%未満では本発明の
効果は奏し得ず、一方この倍率が50%を越えて大
きくしたものは、逆に得られる炭素繊維の強度が
低下する傾向さえみせるようになるので好ましく
ない。 前述の如く延伸処理した繊維は次いで空気や酸
素濃度を適当に変えた窒素と酸素との混合ガスや
場合により酸素のみの雰囲気あるいは亜硫酸ガス
等の酸化性ガス雰囲気中で酸化処理を行なう。こ
の酸化工程においてはアクリロニトリル系繊維の
酸化が実質的に行われニトリル基の環化や脱水反
応等による芳香族化、さらには架橋反応等による
不融化等の反応が複雑に行われ繊維密度は1.32〜
1.45g/cm3程度となるが、この工程に於ても分
子鎖の配向を高度に保つためには10%以上の収縮
が起らないように張力をかけた状態で200〜300℃
の温度範囲で実施することが必要である。この工
程に於て逆に10%以上の伸長がかかる緊張を与え
ると繊維特性が急激に低下するので留意すること
が必要である。 上述の如き方法によつて得た耐炎化繊維は環化
反応,分子間架橋反応などによつて十分に耐炎化
されていると共に分子鎖の配向は極めて高度なも
のとなつており、本発明においては、次にこのよ
うな耐炎性繊維を非酸化性雰囲気下、例えば窒素
ガス,アルゴンガス,クリプトンガス,水素ガ
ス,塩化水素ガス下に於て300〜1500℃ないしは
必要により最高3000℃近くの高い温度で行なう。 本発明に於ては上記耐炎性繊維を炭素化するに
際しある特定温度領域において、さらに適当なる
延伸を加えることにより炭素繊維の強度をより大
きくすることができる。この炭素化工程での延伸
は3〜10%の範囲で行なうのがよくかくの如き方
法によつて得られる炭素繊維は高強度のものとな
る。しかし、あまり過度に延伸すると繊維のケバ
が多くなり炭素繊維の強度も逆に低下する。 本発明における原料繊維の不活性雰囲気下での
延伸はアクリロニトリル系繊維の製造プロセスの
1つとして組込むことも可能である。 以下本発明を実施例によりさらに詳述する。 なお実施例中炭素繊維の引張強度,弾性率は炭
素繊維のトウにエピコート828、及びメチルナジ
ツク酸無水物からなるエポキシ樹脂を含浸,硬化
せしめ、繊維含有率約50%のストランドとして糸
長20cmで測定したものである。 実施例 1 メチルアクリレート2.5モル%及びアクリル酸
1モル%を含むアクリロニトリル系繊維(全デニ
ール4360,3000フイラメント,単繊維強度5.0
g/d,伸度13.0%)を窒素雰囲気中240℃で連
続的に第1表に示した倍率で延伸(240℃での滞
在時間約3分)した繊維を引続いて連続的に空気
中250℃で1時間加熱して、密度1.38g/cm3の耐
炎化繊維とした。なお空気中での加熱に際しては
張力を付与しこの間の繊維の延伸を3%とした。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で6分、ついで1200℃で2分加熱して炭素
繊維とした。なお650℃での加熱においては2%
の延伸を、また1200℃での加熱では伸縮率0%と
した。 得られた炭素繊維の引張強度及び弾性率を第1
表に示した。
あり、さらに詳しくはアクリロニトリル系繊維の
特定条件下での加熱延伸する工程を組入れること
によつて高強度炭素繊維を製造する方法を提供す
るものに関する。 従来炭素繊維の製造法としては種々知られては
いるが、特に高強度炭素繊維の製造を目的とする
場合はアクリロニトリル系繊維を原料としたもの
が主流となつている。近年は特に材料の軽量かつ
高強度化が要請され、かかる材料として炭素繊維
を強化材とした複合材料の応用が注目されてい
る。 アクリロニトリル系繊維を原料とした炭素繊維
の製造は一般的にはアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱するいわゆる耐炎化工程と、
これに引続く不活性雰囲気中で加熱する炭素化工
程との2つの工程で製造される。炭素繊維の強度
発現に影響を与える因子は種々知られており、例
えば特公昭44−21175号公報に示される如く耐炎
化工程での原料繊維の引張りもしくは伸長を与え
ることの重要性が述べられている。また特公昭51
−24603号公報には、上記方法とは異なり耐炎化
工程での原料繊維の収縮が顕著な後期領域の初期
で延伸することが得られる炭素繊維の強度発現に
有効であるとしている。 炭素化工程では炭素化雰囲気中の酸素やあるい
は原料繊維から放出される酸化性分解ガス等が炭
素繊維の性能を大きく劣化させることもよく知ら
れており、こうした知見をうまく組合せることに
より最近はアクリロニトリル系繊維を原料として
かなり高強度の炭素繊維を製造することが可能に
なつてきた。 しかし、産業技術の発展につれて材料の軽量か
つ高強度化が要請される分野が多くなり、こうし
た要請にこたえるためには、炭素繊維としてもさ
らに高強度化を計ることが望ましい状況となつて
いる。 本発明者らはかかる背景にかんがみ、より高強
度の炭素繊維を効率よくかつ安定して製造する方
法につき鋭意検討した結果アクリロニトリル系繊
維を酸化性雰囲気中で加熱するに先だち不活性雰
囲気中のある特定条件下で加熱延伸し、しかる
後、酸化性雰囲気中で張力下に耐炎化処理すると
炭素繊維の強度を従来にも増して大きくなしうる
ことを見い出し本発明に到達した。 すなわち本発明の要旨とするところは、アクリ
ロニトリル系繊維を不活性雰囲気下180〜300℃に
て1.05〜1.5倍なる割合の延伸を施し、次いで酸
化性雰囲気中で10%以上の収縮が起らないように
張力をかけた状態で200〜300℃にて処理し、さら
に非酸化性雰囲気中で炭化処理せしめることを特
徴とする炭素繊維の製造方法にある。 従来知られているアクリロニトリル系繊維を酸
化性雰囲気中で加熱処理し、耐炎化繊維とする方
法はアクリロニトリル重合体中のニトリル基のジ
ヒドロピリジン環への環化反応とポリマー主鎖間
を主とする酸素架橋反応及びその他の熱分解反応
が同時に平行的に起り、これらの反応のうち、い
くつかのものが発熱反応であることに基因して、
その反応制御が難しく高分子鎖の規則性の乱れが
生じ易いのであるが、本発明の方法にて耐炎化繊
維を作る際にはアクリロニトリル系高分子鎖の配
向を高度に規則正しく保つたままニトリル基の閉
環による環構造形成、並びに酸素架橋を激しい発
熱反応を伴うことなく実施しうるのである。 本発明ではまず不活性雰囲気中でアクリロニト
リル系繊維を加熱延伸して分子鎖を高度に配向せ
しめ、ついで酸化性雰囲気中でも分子鎖があまり
乱れないように適切なる張力を与えて、10%以上
の収縮が起らないようにする点に大きな特徴があ
る。 本発明に関連した先行技術としては、例えば特
公昭46−37787号あるいは特公昭47−21902号があ
る。これらの先行技術はいずれもアクリロニトリ
ル系繊維をまず不活性雰囲気中で加熱処理しニト
リル基の環化反応をまず進行し、次いで酸化性雰
囲気中で加熱処理することによつて酸素架橋せし
め、耐炎化工程に於ける大きな発熱に基づく炭素
繊維の性能低下の問題点を低減することを目的と
しており、その相応の目的を達成しているが、本
発明の目的とする高度の配向性を有し、高い引張
強度と高い弾性率を有する炭素繊維を当該技術に
よつて作ることは極めて多くの困難に相遇する。 また特公昭47−36214号には、100℃以上の飽和
水蒸気の存在下で1.2〜3倍原繊維を長伸し、つ
いで酸化性雰囲気中で収縮の起る範囲で加熱する
方法が提案されている。当該発明では、繊維を水
蒸気で可塑化して延伸する点に特徴があり、かつ
原繊維をかなり延伸するため酸化性雰囲気中では
少なくとも15%程度の収縮が起らざるを得ないた
め得られる炭素繊維の性能向上の点からは好まし
い方法とはいえない。 本発明者等は上述した如き技術開発の状況に鑑
み、特に高強度炭素繊維の製造という立場から、
アクリロニトリル系高分子鎖の分子配向を高度に
保ちつつ耐炎化及び炭素化の反応を行うという観
点に立つてこれを実現す具体的手段を探索した結
果、酸化性雰囲気下での加熱耐炎化反応に先立つ
て不活性雰囲気下での適度な加熱延伸を行ない、
さらにこれに続く酸化性雰囲気下での加熱におい
ては適度な延伸もしくは過度の収縮防止を行うこ
とが最良の方法であることを見出したのである。 本発明で使用するアクリロニトリル系繊維はア
クリロニトリルを90モル%以上含有するアクリル
系ポリマーから成る繊維で、その構成成分として
アクリロニトリル以外にメタクリル酸メチル,メ
タクリル酸エチル等のメタクリル酸エステル、あ
るいはアクリル酸メチル,アクリル酸エチル等の
アクリル酸エステル、あるいはアクリル酸,メタ
クリル酸,イタコン酸等のカルボン酸、さらには
アクリルアミドといつた共重合成分を総量で10モ
ル%以下なる割合で含むことができる。 これらアクリロニトリル系繊維は、通常強度4
〜7g/d,伸度25〜5%のものである。 これらアクリロニトリル系繊維は必要に応じて
適当なる油剤例えばアルキレンオキサイド系化合
物やシロキサン系化合物を付加することができ
る。 本発明の実施においてはまず原料繊維に窒素,
アルゴン等の不活性雰囲気中で5〜50%なる割合
の熱延伸を施す。この延伸工程を飽和水蒸気雰囲
気下で行う場合は繊維の可塑化が起り、延伸は行
いやすくはなるものの重合体の分子鎖の配向を向
上せしめ得ず炭素繊維としたときの強度は窒素な
どの雰囲気を使用した場合より低いい。この工程
に於ける延伸は原料繊維に対し5〜50%なる範囲
が好ましい。この延伸率が5%未満では本発明の
効果は奏し得ず、一方この倍率が50%を越えて大
きくしたものは、逆に得られる炭素繊維の強度が
低下する傾向さえみせるようになるので好ましく
ない。 前述の如く延伸処理した繊維は次いで空気や酸
素濃度を適当に変えた窒素と酸素との混合ガスや
場合により酸素のみの雰囲気あるいは亜硫酸ガス
等の酸化性ガス雰囲気中で酸化処理を行なう。こ
の酸化工程においてはアクリロニトリル系繊維の
酸化が実質的に行われニトリル基の環化や脱水反
応等による芳香族化、さらには架橋反応等による
不融化等の反応が複雑に行われ繊維密度は1.32〜
1.45g/cm3程度となるが、この工程に於ても分
子鎖の配向を高度に保つためには10%以上の収縮
が起らないように張力をかけた状態で200〜300℃
の温度範囲で実施することが必要である。この工
程に於て逆に10%以上の伸長がかかる緊張を与え
ると繊維特性が急激に低下するので留意すること
が必要である。 上述の如き方法によつて得た耐炎化繊維は環化
反応,分子間架橋反応などによつて十分に耐炎化
されていると共に分子鎖の配向は極めて高度なも
のとなつており、本発明においては、次にこのよ
うな耐炎性繊維を非酸化性雰囲気下、例えば窒素
ガス,アルゴンガス,クリプトンガス,水素ガ
ス,塩化水素ガス下に於て300〜1500℃ないしは
必要により最高3000℃近くの高い温度で行なう。 本発明に於ては上記耐炎性繊維を炭素化するに
際しある特定温度領域において、さらに適当なる
延伸を加えることにより炭素繊維の強度をより大
きくすることができる。この炭素化工程での延伸
は3〜10%の範囲で行なうのがよくかくの如き方
法によつて得られる炭素繊維は高強度のものとな
る。しかし、あまり過度に延伸すると繊維のケバ
が多くなり炭素繊維の強度も逆に低下する。 本発明における原料繊維の不活性雰囲気下での
延伸はアクリロニトリル系繊維の製造プロセスの
1つとして組込むことも可能である。 以下本発明を実施例によりさらに詳述する。 なお実施例中炭素繊維の引張強度,弾性率は炭
素繊維のトウにエピコート828、及びメチルナジ
ツク酸無水物からなるエポキシ樹脂を含浸,硬化
せしめ、繊維含有率約50%のストランドとして糸
長20cmで測定したものである。 実施例 1 メチルアクリレート2.5モル%及びアクリル酸
1モル%を含むアクリロニトリル系繊維(全デニ
ール4360,3000フイラメント,単繊維強度5.0
g/d,伸度13.0%)を窒素雰囲気中240℃で連
続的に第1表に示した倍率で延伸(240℃での滞
在時間約3分)した繊維を引続いて連続的に空気
中250℃で1時間加熱して、密度1.38g/cm3の耐
炎化繊維とした。なお空気中での加熱に際しては
張力を付与しこの間の繊維の延伸を3%とした。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で6分、ついで1200℃で2分加熱して炭素
繊維とした。なお650℃での加熱においては2%
の延伸を、また1200℃での加熱では伸縮率0%と
した。 得られた炭素繊維の引張強度及び弾性率を第1
表に示した。
【表】
比較例 1
実施例1に於てアクリロニトリル系繊維を窒素
雰囲気中240℃での加熱延伸操作を行わず以下の
工程は実施例1と同様に耐炎化処理及び炭素化処
理を行つたところ、得られた炭素繊維の引張強度
は275Kg/mm2,弾性率は20.8ton/mm2であつた。 比較例 2 実施例1においてアクリロニトリル系繊維を窒
素雰囲気下で加熱延伸を行わず、そのかわり第2
工程の空気中での加熱において、20%の延伸を行
つた以外は実施例1と同様にして得た炭素繊維の
引張強度は317Kg/mm2,弾性率24.8ton/mm2であつ
た。なお、得られた炭素繊維にはケバがやや多か
つた。 比較例 3 実施例1の第1表実験No.3に示した方法におい
て、アクリロニトリル系繊維の窒素中での加熱延
伸を行うかわりに120℃の飽和水蒸気中で同様に
30%延伸し、以後の操作は全く同様にして得た炭
素繊維の引張強度は306Kg/mm2,弾性率は
23.8ton/mm2であつた。 比較例 4 比較例3においてアクリロニトリル系繊維の延
伸を120℃の飽和水蒸気中で100%延伸し、空気中
での加熱において18%収縮させた以外は比較例3
と同様にして得た炭素繊維の引張強度は298Kg/
mm2,弾性率は24.2ton/mm2であつた。 これらの比較例からもわかる通り本発明におけ
る方法によればきわめて強度の高い炭素繊維が得
られることがわかる。 実施例 2 実施例1,第1表中の実験No.2に示した方法に
おいてアクリロニトリル系繊維の延伸を窒素雰囲
気中650℃,6%の延伸とする以外は全く同様に
して得た炭素繊維の引張強度は363Kg/mm2,弾性
率は24.4ton/mm2であつた。このように第3工程
での適度な延伸は炭素繊維の強度をさらに向上さ
せる。 実施例 3 実施例1,第1表中の実験No.5に示した方法に
おいて耐炎化繊維の炭素化工程中空気中での延伸
を行うかわりに5%の収縮を行うように操作した
以外は全く同様にして得た炭素繊維の引張強度は
341Kg/mm2,弾性率は24.0ton/mm2であつた。この
場合は実施例5の場合に比し炭素繊維のケバがか
なり少なかつた。 実施例 4 実施例1で使用したアクリロニトリル系繊維を
窒素雰囲気中250℃で連続的に20%延伸した繊維
を引続いて連続的に空気中250℃で1時間加熱し
て耐炎化繊維とした。なお、空気中での繊維の伸
縮率は第2表に示した通りになるように張力を適
当に変えて操作した。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で6分加熱して6%の延伸を行なわせし
め、ついで1200℃で2分加熱して炭素繊維とし
た。なお1200℃での繊維の伸縮率は0%とした。 得られた炭素繊維の性能を第2表に示した。
雰囲気中240℃での加熱延伸操作を行わず以下の
工程は実施例1と同様に耐炎化処理及び炭素化処
理を行つたところ、得られた炭素繊維の引張強度
は275Kg/mm2,弾性率は20.8ton/mm2であつた。 比較例 2 実施例1においてアクリロニトリル系繊維を窒
素雰囲気下で加熱延伸を行わず、そのかわり第2
工程の空気中での加熱において、20%の延伸を行
つた以外は実施例1と同様にして得た炭素繊維の
引張強度は317Kg/mm2,弾性率24.8ton/mm2であつ
た。なお、得られた炭素繊維にはケバがやや多か
つた。 比較例 3 実施例1の第1表実験No.3に示した方法におい
て、アクリロニトリル系繊維の窒素中での加熱延
伸を行うかわりに120℃の飽和水蒸気中で同様に
30%延伸し、以後の操作は全く同様にして得た炭
素繊維の引張強度は306Kg/mm2,弾性率は
23.8ton/mm2であつた。 比較例 4 比較例3においてアクリロニトリル系繊維の延
伸を120℃の飽和水蒸気中で100%延伸し、空気中
での加熱において18%収縮させた以外は比較例3
と同様にして得た炭素繊維の引張強度は298Kg/
mm2,弾性率は24.2ton/mm2であつた。 これらの比較例からもわかる通り本発明におけ
る方法によればきわめて強度の高い炭素繊維が得
られることがわかる。 実施例 2 実施例1,第1表中の実験No.2に示した方法に
おいてアクリロニトリル系繊維の延伸を窒素雰囲
気中650℃,6%の延伸とする以外は全く同様に
して得た炭素繊維の引張強度は363Kg/mm2,弾性
率は24.4ton/mm2であつた。このように第3工程
での適度な延伸は炭素繊維の強度をさらに向上さ
せる。 実施例 3 実施例1,第1表中の実験No.5に示した方法に
おいて耐炎化繊維の炭素化工程中空気中での延伸
を行うかわりに5%の収縮を行うように操作した
以外は全く同様にして得た炭素繊維の引張強度は
341Kg/mm2,弾性率は24.0ton/mm2であつた。この
場合は実施例5の場合に比し炭素繊維のケバがか
なり少なかつた。 実施例 4 実施例1で使用したアクリロニトリル系繊維を
窒素雰囲気中250℃で連続的に20%延伸した繊維
を引続いて連続的に空気中250℃で1時間加熱し
て耐炎化繊維とした。なお、空気中での繊維の伸
縮率は第2表に示した通りになるように張力を適
当に変えて操作した。 こうして得た耐炎化繊維を窒素雰囲気中でまず
650℃で6分加熱して6%の延伸を行なわせし
め、ついで1200℃で2分加熱して炭素繊維とし
た。なお1200℃での繊維の伸縮率は0%とした。 得られた炭素繊維の性能を第2表に示した。
【表】
以上の実施例から明らかなように、炭素繊維の
強度発現には第1工程及び第2工程での適度な延
伸が重要なこと、さらには第3工程の低温度領域
における延伸も重要な役割を果すことがわかる。
強度発現には第1工程及び第2工程での適度な延
伸が重要なこと、さらには第3工程の低温度領域
における延伸も重要な役割を果すことがわかる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 アクリロニトリル系繊維を不活性雰囲気下
180〜300℃にて5〜50%なる割合の延伸を施し、
ついで酸化性雰囲気中、10%以上の収縮が起らな
いように張力をかけた状態で200〜300℃にて処理
し、さらに非酸化性雰囲気中で炭化処理せしめる
ことを特徴とする炭素繊維の製造方法。 2 不活性雰囲気として、窒素又はアルゴンを使
用する特許請求の範囲第1項記載の炭素繊維の製
造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10420578A JPS5530472A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Production of high-strength carbon fiber |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10420578A JPS5530472A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Production of high-strength carbon fiber |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5530472A JPS5530472A (en) | 1980-03-04 |
JPS6127487B2 true JPS6127487B2 (ja) | 1986-06-25 |
Family
ID=14374462
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10420578A Granted JPS5530472A (en) | 1978-08-25 | 1978-08-25 | Production of high-strength carbon fiber |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5530472A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022088487A (ja) * | 2017-10-10 | 2022-06-14 | ディーキン ユニバーシティ | 炭素繊維の製造に使用されるポリアクリロニトリル(pan)前駆体を事前安定化するための反応器、装置及びシステム |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5711216A (en) * | 1980-06-18 | 1982-01-20 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Production of carbon fiber |
JPS5716911A (en) * | 1980-06-27 | 1982-01-28 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Heat treatment of acrylic fiber |
JPS63159526A (ja) * | 1986-12-24 | 1988-07-02 | Toray Ind Inc | 高強度炭素繊維用前駆体およびその製造法 |
CN106012110B (zh) * | 2016-06-30 | 2018-08-21 | 东华大学 | 一种柔性碳纤维及其制备方法 |
US11873584B2 (en) | 2017-10-10 | 2024-01-16 | Deakin University | Precursor stabilisation process |
-
1978
- 1978-08-25 JP JP10420578A patent/JPS5530472A/ja active Granted
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022088487A (ja) * | 2017-10-10 | 2022-06-14 | ディーキン ユニバーシティ | 炭素繊維の製造に使用されるポリアクリロニトリル(pan)前駆体を事前安定化するための反応器、装置及びシステム |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5530472A (en) | 1980-03-04 |
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