JP2000226740A - 炭素繊維構造体及びその製造方法 - Google Patents
炭素繊維構造体及びその製造方法Info
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Abstract
フェーズピッチ系炭素繊維構造体を提供する。 【解決手段】 光学異方性が90%以上、粉末X線法に
より測定された面間隔d 002 値が3.34Å〜3.48
Å、炭素含有量が80%以上の、加撚されたメソフェー
ズピッチ系炭素繊維束からなる炭素繊維構造体。
Description
チ系炭素繊維を用いた炭素繊維構造体とその製造方法に
関するものである。
く、種々の複合材料の強化材として釣り竿、ゴルフシャ
フトなどのスポーツ用具、義手、義足等の医療用具等か
ら航空機の翼、スペースシャトルのドア等の航空・宇宙
飛翔体の形成材料、更にはカーテンウォール等の建材ま
で幅広く使用されている。また近年では、軽量、高強
度、高耐熱性、高耐腐食性、高熱伝導性、高弾性等の性
質を利用して、ガスケットやパッキン等のシール材にも
多く使用されている。しかして炭素繊維は、スポーツ用
具、パッキン等のシール材に使用される他の繊維材料、
例えばセラミックファイバー、ガラス繊維、アラミド繊
維、金属繊維等に比べ、高弾性であるために、バラケ、
ほつれが発生しやすく、毛羽がでやすく、成形が困難に
なり或いは品質不良の原因になるという欠陥があった。
そこで、ガスケットやパッキンを製造する方法として、
予め必要な物性(強度、弾性率、熱伝導率、耐熱性、耐
腐食性等)を有する炭素繊維束を加撚し、又は編組した
ものに、合成樹脂や炭化水素系重合物を坦持させ成形す
る方法が提案されている(特開昭50−97759号、
特開昭62−228757号参照)。しかして、かかる
方法によっても、上記の欠陥を十分に回避することはで
きなかった。
素繊維を材料としたパッキン等のシール材の製造方法と
して、300℃以下で耐炎化(不融化)後、700℃以
下で焼成し、炭素化した炭素繊維を緊密に集束してパッ
キン構造物とし、真空下もしくは不活性ガス雰囲気下で
焼成(炭化又は黒鉛化)し、強度、弾性率、熱伝導率等
の必要な物性を得る方法が開示されている。しかし、か
かる方法における耐炎化(不融化)温度、即ち300℃
以下ではメソフェーズピッチを原料とする炭素繊維を充
分に耐炎化(不融化)することはできず、目的とする強
度の炭素繊維は得られない。その結果、耐炎化(不融
化)以降の焼成工程を通過することが出来ないという不
具合を生ずる。
つれ、毛羽等が発生し難い、スポーツ用具やシール材等
の材料となる、光学異方性90%以上のメソフェーズピ
ッチ系炭素繊維束を用いた炭素繊維構造体及びその製造
方法を提供することを目的とする。
学異方性が90%以上、粉末X線法により測定された面
間隔d002 値が3.34Å〜3.48Å、炭素含有量が
80%以上の、加撚されたメソフェーズピッチ系炭素繊
維束からなる炭素繊維構造体及びその製造方法に存す
る。
る。本発明の炭素繊維構造体は、光学異方性90%以上
のメソフェーズピッチ系炭素繊維束を、加撚後、成形
し、必要に応じ、炭化或いは黒鉛化することにより製造
される。本発明に使用されるメソフェーズピッチ系炭素
繊維束は、光学異方性90%以上のメソフェーズピッチ
を溶融紡糸して得られる、繊維径がを7〜20μm、目
付が0.5〜1.5g/m、弾性率が0.2〜1.0t
/mm2 で、単糸の引張り強度が10〜50kg/mm
2 であるものであり、好ましくは500フィラメント以
上集束し長さが50m以上である。目付が0.5g/m
以下では強度が劣り、一方、1.5g/mを超えると、
加撚後、組み紐状に加工するのが困難となるので好まし
くない。又好ましくは、加撚前のメソフェーズピッチ系
炭素繊維束は、比重が1.0〜2.0、好ましくは1.
4〜1.6で、伸度が1%以上、好ましくは3%以上で
あり、炭素含有量が80%以上のものである。かかるメ
ソフェーズピッチ系炭素繊維束は、光学異方性90%以
上のメソフェーズピッチを、溶融紡糸後、500フィラ
メント以上集束した長さ50m以上のものを、300〜
400℃で不融化後、不活性雰囲気中、1000℃以下
で焼成することにより得ることが出来る。不融化処理温
度が300℃以下では、かかる強度の炭素繊維を得るこ
とが困難である。
され或いは加撚後編み込まれる。加撚方法は特に限定さ
れるものではなく、例えば、1度に撚るメソフェーズピ
ッチ系炭素線繊維の本数及び撚り数は、炭素繊維束が傷
まない程度ならば何回でも良いが、通常、撚り数は1m
に100ターン以下である。加撚された炭素繊維束の編
み方も、炭素繊維束が傷まない編み方であれば、特に限
定されるものではないが、編んだ束間の隙間がない編み
方が好ましく、更に好ましくは、適度な張力を与える編
み方が良い。
撚された炭素繊維束は、炭素含有量が80%以上、粉末
X線法により測定された面間隔d002 が3.34〜3.
48Åであることが必要である。また、加撚或いは加撚
後編み込まれた炭素繊維束は、炭素繊維構造体に成型
後、必要に応じ焼成され、炭化又は黒鉛化することによ
り、その強度、弾性率、熱伝導率等の物性値を更に向上
させることが出来る。本発明方法では、加撚又は加撚後
編み込まれた炭素繊維束を成型後焼成するので、メソフ
ェーズピッチ系炭素繊維束同志がお互いに拘束し、焼成
時に適度な張力が発生し、加撚前に焼成する場合に比
し、高強度、高弾性率、高熱伝導率の炭素繊維が得やす
くなる。又、焼成温度も1000〜3000℃という比
較的低温度で、目的の強度、弾性率、熱伝導率を得るこ
とが出来る。又必要に応じ、加撚後の炭素繊維束を炭素
繊維構造体に成型するための媒体として、テフロン、グ
ラファイト粉等を用いても良い。
用いる本発明の炭素繊維構造体としては、スポーツ用
具、パッキン等、義手、義足等の医療用器具、航空機の
翼、スペースシャトルのドア等の航空、宇宙飛翔体の部
分、カーテンウォール等の建材等のメソフェーズピッチ
系炭素繊維を材料とするあらゆる製品の構造体が包含さ
れる。また、本発明の炭素繊維構造体は、弾性率や熱伝
導率等が金属やセラミックにない特性を有するので、更
に新しい用途が期待出来る。これらの構造体への成型方
法は、それ自体公知の方法を採用することができる。
るが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例
に制約されるものではない。 実施例1 フィラメント数2800本、長さが14000mで溶融
紡糸した光学異方性90%以上のメソフェーズピッチ系
炭素繊維束を、385℃で不融化処理後、530℃で焼
成した。得られたメソフェーズピッチ系炭素繊維束は、
糸径が12.8μm、フィラメント数2800本、長さ
が14000m、単糸の引張強度が23kg/mm2 、
弾性率が0.67t/mm2 、目付が1.048g/
m、伸度が4.57%、比重1.47、粉末X線法によ
り測定したd002 は3.45Å、炭素含有量84.4%
であった。このメソフェーズピッチ系炭素繊維束に撚を
かけて編んだものを使用してガスケットを成型した。得
られたガスケットは、後述の比較例1で得られるガスケ
ットに比し、バラケ、ほつれ、ケバの発生が少なかっ
た。又、このガスケットを、1500℃で焼成して黒鉛
化することにより、強度、弾性率、熱伝導率を更に向上
させることができた。
0%以上のメソフェーズピッチ系炭素繊維束を用いて、
ガスケットを成型した。該メソフェーズピッチ系炭素繊
維束は、糸径が8.5μm、フィラメント数が2000
本、単糸の引張強度が410kg/mm2 、弾性率が9
4.0t/mm2 、目付が0.282g/m、伸度が
0.63%、比重が2.20、粉末X線法により測定し
たd002 は3.37Åで、撚はかけられていない。かか
る材料を成型するときにはバラケ、ほつれ、ケバの発生
が多く、成型が困難であった。又糸切れして製品になら
ないものも多かった。
して得られた、フィラメント数2800本、長さが14
000mのメソフェーズピッチ系炭素繊維を、280℃
で不融化後、530℃で焼成しようと試みたが、不融化
炉出口で炭素繊維強度の低下による糸切れが発生し、次
の焼成工程を安定して通過することができなかった。
バラケ、ほつれ、ケバの発生などが少なく、且つ、強度
や弾性率、熱伝導率等の物性が優れた炭素繊維構造体を
得ることが出来る。
Claims (7)
- 【請求項1】 光学異方性が90%以上、粉末X線法に
より測定された面間隔d002 値が3.34Å〜3.48
Å、炭素含有量が80%以上の、加撚されたメソフェー
ズピッチ系炭素繊維束からなる炭素繊維構造体。 - 【請求項2】 光学異方性が90%以上、繊維径が7〜
20μm、目付が0.5〜1.5g/m、弾性率が0.
2〜1.0t/mm2 で単糸の引張り強度が10〜50
kg/mm2 であるメソフェーズピッチ系炭素繊維束
を、加撚し、次いで成形した後、必要に応じて炭化又は
黒鉛化処理を行うことを特徴とする請求項1記載の炭素
繊維構造体の製造方法。 - 【請求項3】 比重が1.0〜2.0であるメソフェー
ズピッチ系炭素繊維束を加撚することを特徴とする請求
項2記載の炭素繊維構造体の製造方法。 - 【請求項4】 伸度が1%以上のメソフェーズピッチ系
炭素繊維束を加撚することを特徴とする請求項2又は3
記載の炭素繊維構造体の製造方法 - 【請求項5】 炭素含有量が80%以上のメソフェーズ
ピッチ系炭素繊維束を加撚することを特徴とする請求項
2乃至4のいずれかに記載の炭素繊維構造体の製造方
法。 - 【請求項6】 炭化又は黒鉛化処理を、1000℃〜3
000℃の温度で行うことを特徴とする請求項2乃至5
のいずれかに記載の炭素繊維構造体の製造方法。 - 【請求項7】 光学異方性90%以上のメソフェーズピ
ッチを溶融紡糸し、30℃〜400℃で不融化処理した
後、1,000℃以下の温度で不活性雰囲気中で熱処理
して得られる、糸径7〜20μ、目付0.5〜1.5g
/mのメソフェーズピッチ系炭素繊維束。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2477599A JP2000226740A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 炭素繊維構造体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2477599A JP2000226740A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 炭素繊維構造体及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000226740A true JP2000226740A (ja) | 2000-08-15 |
Family
ID=12147560
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2477599A Pending JP2000226740A (ja) | 1999-02-02 | 1999-02-02 | 炭素繊維構造体及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000226740A (ja) |
-
1999
- 1999-02-02 JP JP2477599A patent/JP2000226740A/ja active Pending
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