JPH01229820A - フィラメント数１０００未満のピッチ系炭素繊維束及びその製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 一゛−１丁ノ〕ｉ 本発明は、一般には炭素繊維束（本明細書にて「炭素Ｈ
＆維束」とは特に明記しない場合には炭素繊維束のみな
らず黒鉛繊維束をも含めて使用する。）及びその製造方
法に関するものであり、特に種々の炭素質ピッチから製
造されるフィラメント数１０００未満のピッチ系炭素繊
維束及びその製造方法に関するものである。

゛　び、１　へ 石油系ピッチ、石炭系ピッチ等の炭素質ピッチから製造
されるピッチ系炭素繊維束は、現在酸も多量に製造され
ているレーヨン系やＰＡＮ系の炭素繊維束に比較して炭
化収率が高く、弾性率等の物理的特性も優れており、更
に低コストにて製造し得るという利点を有しているため
に近年注目を浴びている。

現在、ピッチ系炭素１ａ維束は、 （１）石油系ピッチ、石炭系ピッチ等から炭素繊維に適
した炭素質ピッチを調製し、該炭素質ピッチを加熱溶融
して紡糸機にて紡糸し、集束してピッチ繊維を製造し、 （２）前記ピッチ１ｍ維を不融化炉にて酸化性雰囲気下
にて２８０〜３５０℃に加熱して不融化し、 （３）次いで、不融化された繊維を炭化炉にて不活性雰
囲気下にて１０００〜２０００℃まで加熱して炭化して
、更には３０００℃まで加熱して黒鉛化すること、 により製造されている。

しかしながら、紡糸機にて紡糸し、集束された炭素繊維
束の前駆体繊維である不融化前のピッチ繊維束は極めて
脆く１例えば引張強度が０．０１ＧＰａ程度と小さいた
めに、従来の上記方法にて製造される集束されたピッチ
繊維束、更にはピッチ繊維束を焼成して得た炭素繊維束
は１０００以上の、通常は２０００〜１００００のフィ
ラメン上から構成されるものであった。

本発明者等の研究、実験の結果によると、このようにフ
ィラメント数が１０００以上とされる炭素繊維束は、最
近業界にて強く要望されている柔軟性のある薄手の織物
を製造したり、精密な加工性が要求される炭素繊維物品
を１例えばフィラメントワインディング法等により製造
するのには不適であり、これら物品の製造が極めて困難
であるか、不可能な場合が生じていた。又、複合材料と
したときにも物性的特性の面で良い結果を得ることがで
きなかった。

本発明者等は、多くの研究実験の結果、直径が６〜１２
Ａｍとされるフィラメ・ントを１０００未満有し、炭化
後の引張強度が２．５ＧＰａ以上、引張弾性率が２００
ＧＰａ以上であり、黒鉛化後の引張強度が２．５ＧＰａ
以上、引張弾性率が５００ＧＰａ以上であるフィラメン
ト数１ＯＯＯ未満のピッチ系炭素繊維束を使用すること
により。

柔軟性のある薄手の織物、精密な加工性が要求される炭
素＃ａ維物品を好適に製造し得、更にはフィラメントワ
インディングによる精密部品の加工にも極めて適してお
り、複合材料としたときにも良好な特性を達成し得るこ
とを見出した。又、従来の製造技術では不可能か又は極
めて困難であるフィラメント９１０００未満のピッチ系
炭素ｔａ維束を、炭素質ピッチを使用して１０００本未
満のピッチ繊維（フィラメント）を同時に紡糸し、該紡
糸された複数のピッチ繊維に油剤を、特に不融化又は炭
化工程時に各繊維間に膠着を少なくとも部分的に起す性
質を有した油剤を付与しながら集束しフィラメント数が
１０００未満のピッチＨ７Ａｍ東を形成し、該フィラメ
ント９１０００未満のピッチ繊維束を複数本、耐熱性油
剤を付与しながら合糸し、フィラメント数が１００〜１
０００００のピッチＦａｍ束を形成、該合糸されたピッ
チ繊維束を不融化し、炭化し、又は黒鉛化し、その後該
ＨＩｉ維束を紡糸したときのフィラメント数の繊維束に
分離するといった方法にて、製造時の断糸もなく、極め
て効率良く製造し得ることを見出した。

本発明は斯る新規な知見に基づきなされたちのである。

先且立１１ 本発明の目的は、フィラメント数１０００未満の高強度
、高りｉ性率のピッチ系炭素ｍ雄束及びその製造方法を
提供することである。

本発明の他の目的は、製造時の断糸もなく、ピッチ繊維
束を連続的に不融化し、更に引続いて炭化、黒鉛化を行
ない、連続フィラメント状の高強度、高弾性率の炭素繊
維束を生産性良く製造し得るフィラメント数１ｏｏｏ未
猫の高強度、高弾性率のピッチ系炭素繊維束及びその製
造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、繊維表面の毛羽立ちが少なく、外
観上優れた、柔軟性のある薄手の織物、精密な加工性が
要求される炭素繊維物品の製造に適した。特にフィラメ
ントワイングー等にても使用し得て、且つ、複合材料と
したときにも良好な特性を達成し得る連続フィラメント
状の高強度、高弾性率の炭素ｍ！ａ束を製造するための
炭素繊維束及びその製造方法を提供することである。

８．　　　占　　　　　　　　　　　　　−上記諸口的
は、本発明に係る炭素繊維束及びその製造方法にて達成
される。要約すれば本発明は、直径が６〜１２７７ｍと
されるフィラメント数１０００未満のピッチ系炭素繊維
束であり、更に詳しくＳえば、炭化後の引張強度が２．
５ＧＰａ以上、引張弾性率が２００ＧＰａ以上であり、
黒鉛化後の引張強度が２．５ＧＰａ以上、引張弾性率が
５００ＧＰａ以上とされる。

斯るピッチ系炭素ｔａ、ｍ束は、（Ｌ）炭素質ピッチを
使用して１０００本未満のピッチｍ維（フィラメント）
を同時に紡糸する工程、（ｂ）前記紡糸された複数・の
ピッチ繊維に、不融化又は炭化工程時に各繊維間に膠着
を少なくとも部分的に起す油剤を付□与しながら集束し
フィラメント数が１０００未満のピッチ繊維束を形成す
る工程、（ｃ）ｍ熱性油剤を付与しながら前記フィラメ
ント数１０００未°満のビー、チＨ＆維束を複数本合糸
し、フィラメント数が１００〜１０００００のピッチ繊
維束を形成する工程、（ｄ）前記合糸されたピッチ繊維
束を不融化し、炭化し、又は黒鉛化する工程、（ｅ）前
記（ｄ）工程にて製造されたピッチ繊維束を前記（ａ）
工程にて紡糸したときのフィラメント数の＃＆維束に分
離する工程、を有することを特徴とする製造方法にて好
適に製造され、好ましくは、（ａ）工程にては５０〜９
００本のピッチｍ雌が紡糸され、（ｃ）工程にては２〜
２００本のピッチ繊維束が合糸される。

更には、上記ピッチ系炭素繊維束は、（ａ）炭素質ピッ
チを使用して１０００本未満のピッチ繊ｍ（フィラメン
ト）を同時に紡糸する工程、（ｂ）前記紡糸された複数
のピッチｍ＃Ｉに、不融化又は炭化工程時に各繊維間に
膠着を少なくとも部分的に起す油剤を付与しながら集束
しフィラメント数が１０００未満のピッチ繊維束を形成
する工程、（ｃ）前記集束された複数のピッチ繊維束に
、不融化又は炭化工程時に各繊維束間に膠着を少なくと
も部分的に起す油剤を付与しながら一次合糸し、フィラ
メント数が１ｏｏｏ未渦のピッチ繊維束を形成する工程
、（ｄ）耐熱性油剤を付与しながら前記フィラメント数
１０００未満の前記一次合糸された複数のピッチ繊維束
を二次合糸し、フィラメント数が１００〜１０００００
のピッチ繊維束を形成する工程、（ｅ）前記合糸された
ピッチ繊維束を不融化し、炭化し、又は黒鉛化する工程
、（ｆ）前記（ｅ）工程にて製造されたピッチ繊維束を
前記（ｃ）工程にて一次合糸したときのフィラメントｅ
の繊維束に分離する工程、を有することを特徴とする製
造方法にて製造され、好ましくは、（Ｌ）工程にては２
〜５０本のピッチ繊維が紡糸され、（ｃ）工程にては２
〜４本のピッチｍ＊束が合糸され、（ｄ）工程にては２
〜１５本のピッチ繊維束が合糸される。

１呈ｊ 本発明は上述のように、直径が６〜１２μｍとされるフ
ィラメントを１０００未満有し、炭化後の引張強度が２
．５ＧＰａ以上、引張弾性率が２００ＧＰａ以上であり
、黒鉛化後の引張強度が２．５ＧＰａ以上、引張弾性率
が５００ＧＰａ以上であるフィラメント数１０００未満
のピッチ系）父素繊維東とされ、好ましくは、フィラメ
ント数は５０〜９００とされる。

このように、フィラメント数１ｏｏｏ未満で、好ましく
は、フィラメント数は５０〜９００とされるピッチ系炭
素繊維束は、平織、綾織、朱子織、ＮＣＷ織布等のいず
れの織布に使用したとしても薄手の、且つ織物重さの軽
い織物を製造することができ、極めて柔軟性に富んだも
のを製造することができる。又、複合材料としたときに
は良好な居間剪断強度を達成し得る。

次に、本発明に係るフィラメン）９１０００未満のピッ
チ系炭素繊維束の製造方法について説明する。

先ず、当業者には周知の紡糸機を使用し、石油系ピッチ
、石炭系ピッチ等の炭素繊維の製造に適した炭素質ピッ
チを加熱溶融して１０００本未満の、好ましくは５０〜
９００本のフィラメントを同時に紡糸し、各フィラメン
トには通常使用されているオイリングローラを使用して
集束剤が付与され、これら多数のフィラメントを集束し
、１本のピッチ炭素Ｍ１誰束（糸条）としてポどンに巻
取られる。

炭素質ピッチとしては、石炭を乾留して得られるコール
タールピッチ、石炭液化物等の石炭系ピッチ、ナフサ分
解タールピッチ、接触分解タールピッチ、常圧蒸留残渣
油、減圧蒸留残渣油等の石油系ピッチ、合成樹脂を分解
して得られる合成ピッチ等の各種のピッチ及びこれらの
ピッチを水素、水素供与物で水素化したもの、熱処理、
溶剤抽出等で改質したもの、更にはこれら各種ピッチを
混合して得られたものも使用可俺である。

本発明の炭素質ピッチは、等方性ピッチであっても光学
的異方性ピッチであってもよく、ネオメンフェース、プ
リメソフェースといわれるピッチであってもよいが、特
に光学的異方性ピッチが好ましい、又、炭素質ピッチの
軟化点は約２３０〜約３２０℃であることが好ましい。

上記光学的異方性ピッチは任意の公知の方法にて製造し
得るが、特に、本出願人が特開昭５７−１１９９８４号
、特開昭５８−１８０５８５号にて開示するように、ピ
ッチ製造用原料である重質炭化水素油、タール、市仄ピ
ッチ等を３８０〜５００℃の温度にて熱分解重縮合し、
熱分解重縮合反応を半ばで中止し、該重縮合物を４００
℃以下の温度に保持しながら光学的異方性相を熟成沈積
させ、土丹と下層との二層に分離し、光学的異方性相ピ
ッチを多く含んだ下層を抜出すことにより、炭素繊維用
の炭素質ピッチを製造することが好ましい、該炭素質ピ
ッチは、所望により後熱処理等を行なうことができるが
、実質的に１００％の光学的異方性ピッチから成り、本
発明の炭素質ピッチとしては極めて好適に使用すること
ができる。

集束剤としては、不融化処理又は炭化処理時に集束され
た各繊維間に少なくとも部分的にＩＩＩ；ｔ！Ｆを生ぜ
しめる油剤が使用され、好ましくは１次に述べるＡ成分
及びＢ成分の２次分からなり、その混合比が５０１５０
〜９９／１、好ましくは８０／２０〜９５１５とされる
油剤が使用される。

「Ａ成分」としては、２５℃の粘度が１０〜１０００ｃ
ｓｔのジメチルポリシロキサン又はアルキルフェニルポ
リシロキサンを沸点６００℃以下（大気圧換算）で平均
分子量７００以下の非イオン系界面活性剤で乳化したも
のが用いられる。アルキルフェニルポリシロキサンは、
フェニル基を５〜８０％、好ましくは１０〜５０％含み
、又、アルキル基としてはメチル基、エチル基、プロピ
ル基が好ましく、同一分子に２種以上のアルキル基を有
していても良い、又、非イオン系界面活性剤としては、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシエチ
レンアルキルエステル、ポリオキシエチレンアルキルフ
ェニルエーテルが用いられる。

「Ｂ成分」としては、上述したと同様の２５℃の粘度が
１０〜１０００ｃｓｔのジメチルポリシロキサン又はア
ルキルフェニルポリシロキサンを沸点６１０℃以上（大
気圧換算）で平均分子量１０００〜２０００の非イオン
系界面活性剤で乳化したものが用いられる。該非イオン
系界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエ
ーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、ポリオ
キシエチレンアルキルフェニルエーテルが用いられる。

このように、集束剤としてＡ成分にＢ成分を少量添加し
た油剤を使用することによって不融化又は炭化処理工程
中にｔａ！ｌｔ束内にて各繊維（フィラメント）間に部
分的に適度の膠着を引き起すことができる。

集束剤のピッチ繊維への付与量は、通常０１Ｏ１〜１重
琶％とされるが、特に０．０５〜５重量％が好ましい。

上述のようにして一旦ボビンに巻取られた多数のフィラ
メントから成る糸条は、複数個の５例えば２〜５０個の
ボビンを同時に解舒することによって、又は複数回に分
けて、例えば１回目は２〜１０本を、次いで残余分をと
いったように１分けて解舒することによって、２〜２０
０本の糸条を合束（合糸）し、１００〜１０００００本
、好ましくは１０００〜８００００本のフィラメントか
ら成るピッチ繊維束が製造され、他のボビンに巻取られ
る。

斯る合糸時に１本発明に従えば、ピッチ繊維束に耐熱性
の油剤が付与される。耐熱性の油剤としては、アルキル
フェニルポリシロキサンが好ましく、フェニル基を５〜
８０％、好ましくは１０〜５０％含み、又、アルキル基
としてはメチル基、エチル基、プロピル基が好ましく、
同一分子に２種以上のアルキル基を有していても良い、
又、粘度は２５℃にて１０〜１０００ｃｓｔのものが使
用される。更に後述するような酸化防止剤を添加するこ
ともできる。

他の好ましい耐熱性油剤としては、ジメチルポリシロキ
サンに酸化防止剤を入れたものが使用可能であり、粘度
としては２５℃で５〜１０００ｃｓｔのものが好ましい
、又、前記各油剤に沸点６００℃以下（大気圧換算）で
平均分子！７００以下の非イオン系界面活性剤で乳化し
たものも使用可能である。

酸化防止剤としては、アミン類、有機セレン化合物、チ
エノール類等、例えばフェニル−α−ナフチルアミン、
ジラウリルセレナイド、フェノチアジン、鉄オクトレー
ト等を挙げることができる。これらの酸化防止剤は、上
述したように、更に耐熱性を高める目的で上記アルキル
フェニルポリシロキサンに添加することも可能である。

これら耐熱性油剤は、ローラ接触、スプレー塗布、泡沫
塗布等により、ピッチＭ＆雄束に０．０１〜ｉｏ重量％
、好まし°くは０．０５〜５重景％が付与される。

上述のように、合糸されたピッチ繊維束に耐熱性油剤を
付与することにより、該ピッチ繊維束は引張強度が極め
て著しく強くなり、取扱性が極めて向上する。

尚、紡糸時のフィラメント数が、例えば５０〜３００フ
イラメントといったように少ない場合で、先ず１０００
フィラメント未満の繊維束を合糸しく一次合糸）、次い
で一次合糸された糸条を更に合糸しく二次合糸）、１０
００フイラメン′ト以上の繊維束を作るときには、後で
述べる理由により一次合糸時には紡糸後の集束剤として
使用した上記Ａ成分及びＢ成分から成る油剤を付与し、
二次合糸時には上記耐熱性の油剤を付与するように構成
することができる。

以上の如くにして製造されたピッチｍｉａ束は不融化処
理される。不融化処理は、酸化性雰囲気下にて２８０〜
３５０℃にピッチ繊維束を加熱することによりなわれる
。酸化性ガスとしては、空気、酸素、空気と酸素又は空
気と窒素の混合ガス等の酸化性ガスが供給される。酸化
性ガスは、繊雌東内へのガスの浸透を推進し、且つ均一
な温度分布を保証するためにファン等により強制的に攪
拌するのが好ましく、その風速は０．１〜Ｉｏｎ／　ｓ
　ｅ　ｃ　、好ましくは０．５〜５ｍ／ｓｅｃとされる
。更に、これら酸化性ガスは好ましくは毎分０．１〜３
回の割合で古いガスと流通置換するのが好ましい。

又、不融化処理される繊維束には適度の張力が付加され
、好ましくは、繊維束には数十〜数百ｇ、つまり１０〜
３００ｇ程度の張力が付加される。

上述のようにして不融化された繊維束は次いで、炭化処
理が行なわれる。このとき不融化された繊維束には再度
、合糸のときに使用した耐熱性油剤を同様に付与するの
が好ましい、該炭化処理により、繊維束は、不活性雰囲
気下にて１０００〜２０００℃まで加熱され、炭化され
て炭素繊維となるか、更には３０００℃まで加熱されて
黒鉛化し黒鉛繊維とされる。

上記不融化、炭化、黒鉛化処理は、当業者には周知の種
々の方法にて達成できるが、繊維束を連続的に線状で炉
内を通して行なう方法が好ましい。

本発明の他の態様に従えば、上記炭化処理は一次炭化処
理（予備炭化処理）と、二次炭化処理との２段に分けて
行なうことができる。−成度化処理では、ｔＲ維束は５
００〜１０００℃に加熱され１次いで上述のように、１
０００〜２０００℃、更には３０００℃にまで加熱され
る。１５００℃にまで加熱されたＨ＆雄束は引張強度が
２．５ＧＰａ以上、引張弾性率２００ＧＰａ以上となり
、３０００℃にまで加熱された繊維束は黒鉛化され、引
張強度２．５ＧＰａ以上、引張弾性ｉ！５００ＧＰａ以
上となる。

又、予備炭化される繊維束には１０〜５００ｇの張力が
付加され、炭化される繊維束には５００〜５０００ｇの
張力が付加されるのが好ましい。

次いで、上述の如くにして製造された炭素繊維は、紡糸
時の１０００フィラメント未満のフィラメント数の炭素
繊維束に分離される。又、上述のように一次合糸及び二
次合糸工程にて繊維束が合糸される場合には、１０００
フィラメント未満の繊維束を合糸したとき、つまり一次
合糸時の１Ｏ００フィラメント未満のフィラメント数の
炭素繊維束に分離される。

斯る分離方法としては任意の方法にて達成される０例え
ば、紡糸後集束時に又は一次合糸時に付与された集束油
剤の作用により紡糸時の又は一次合糸時のフィラメント
数のａｍｍ円内各フィラメントは、不融化処理時又は炭
化処理時に膠着しており、各フィラメントが分離する、
つまり「バラケル」ことは少なく、一方、各繊維束（又
は二次合糸時のｔａ維束）の間では斯る油剤の作用は少
なく容易に分離することができる。従って、上述の如く
にして製造された炭素繊維に合糸時とは逆の作業を施す
ことにより、該炭素繊維は容易に紡糸時の又は二次合糸
時のフィラメント数１０００未満とされる各繊維束毎に
分離することが可能である。

このようにして製造されたフィラメント数１０００未満
の炭素繊維束は、炭化後の引張強度が２．５ＧＰａ以上
、引張弾性率が２００ＧＰａ以上であり、黒鉛化後の引
張強度が２．５ＧＰａ以上、引張弾性率が５００ＧＰａ
以上とされる物理的特性を有している。

以下、本発明を更に詳し〈実施例に即して説明する。

実施例１ 第１図に図示される構成の製造装置を使用して炭素繊維
を製造した。

接触分解タールピッチを常法に従って熱処理して、光学
的異方性相を約５５％含有し、軟化点が２３２℃である
炭素質ピッチを製造し、前駆体ピッチとして使用した。

この前駆体ピッチは、キノリンネ溶分を１６．１重量％
、灰分０．２６重量％を含有しており、３７０℃におけ
る粘度は２．８ボイズを示した。このピッチを内容積２
０文の溶融タンク中で溶融し、３７０℃に制御して、ロ
ーター内有効容積２００ｍ文の円筒型連続遠心分離装置
へ２０ｍ又／分の流量で送り、ローター温度を３７０℃
に制御しつつ、遠心力３００００Ｇで光学的異方性相の
多いピッチと光学的等方性相の多いピッチとを連続的に
分離し、それぞれ抜き出した。

得られた光学的異方性相を多く含むピッチは、光学的異
方性相を９８％含み、軟化点は２６５℃、キノリンネ溶
分は２９．５％であった。該炭ＪＩＩｉ維用ピッチを２
００孔の紡糸口金を有する溶融紡糸機（ノズル孔径：直
径０．３ｍｍ）に通し、３５５℃で２００　ｍ　ｍ　Ｈ
Ｈの窒素ガス圧で押し出して紡糸した。

紡糸した２００本のフィラメントはエアーサッカーで略
集束してオイリングローラに導き、糸に対して約０．５
重量％の割合で集束用油剤を供給し、２００フイラメン
トから成るピッチ繊維を形成した。油剤としては、不融
化、炭化処理中に一部膠若する油剤を使用したが、その
油剤のＡ成分としては、２５℃における粘度が１４ｃｓ
ｔのメチルフェニルポリシロキサンを、非イオン系界面
活性剤である数平均分子量１０００のポリオキシエチレ
ンアルキルエーテルを減圧蒸留して得た常圧換算６００
℃以下の留出物（平均分子３６００）を用いて乳化した
水エマルジヨン油剤を使用し、Ｂ成分としては、Ａ成分
と同じメチルフェニルポリシロキサンを沸点６１０℃以
上で、数平均分子量１５００のポリオキシエチレンアル
キルエーテルを使用して乳化した水エマルジヨン油剤を
使用し、Ａ成分とＢ成分の混合比（重量比）が９５１５
となるように混合したものであった。

ピッチ！ａ雄は、ノズル下部に設けた高速で回転する直
径２１０ｍｍ、幅２００ｍｍのステンレス鋼製のボビン
に巻き取り、約５００ｍ／分の巻き取り速度で１０分間
紡糸した。ボビン１回転当たりのトラバースのピッチは
１０ｍｍ／１回転であった。紡糸の間に糸切れは発生し
なかった。

次いで、ピッチ繊維を巻いた前記ボビン１５個を解舒し
、モしてオイリングローラを使用して耐熱性油剤を付与
しながら合糸し、３０００フイラメントから成るピッチ
繊維束を形成し、他のステンレス鋼製ボビンに巻堆った
。

合糸時に油剤としては２５℃で４０ｃｓｔのメチルフェ
ニルポリシロキサン（フェニル基含有量４５モル％）を
使用した。付与量は糸に対し０゜２％であった。

以上の如くにして製造されたボビン巻きのピッチ繊維束
をボビンを解舒しつつ、炉入口温度１９０℃、炉出口温
度３１０℃の温度勾配をもつ富酸素ガス雰囲気（酸素／
窒素の混合比＝　５０１５０）のファン付強制熱風循環
の連続不融化炉に線状で連続して導入し、不融化した。

このときの風速は０．７ｍ／秒であった。ピッチ繊維束
の焼成時間は１５分であり、繊維束の通糸速度は０．３
３ｍ／分であり、繊維束には１フィラメント当り０．０
０７ｇの張力が掛けられた。

この不融化したピッチ繊維束を窒素ガス雰囲気中で線状
で連続的に１５００℃まで昇温して炭化され、引張強度
３．ＩＧＰａ、引張弾性率２７０ＧＰａの糸径９．９ｐ
ｍの炭素繊維束を得た。

更に、この炭素繊維を窒素ガス雰囲気中で２５００℃ま
で昇温して引張強度３．４ＧＰａ、引張弾性率７００Ｇ
Ｐａの糸径８μｍの黒鉛繊維束を得た。

このようにして得られたフィラメント数３０００本から
成る炭素繊維束を「バラケル」ことにより合糸方法と逆
の操作を行ない、フィラメント数２００本を有する炭素
繊維束１５木に分離した。

ルＪＬｆＬＬ 紡糸時に付与する集束用油剤として実施例１に示すＢ成
分のみを、使用した以外は実施例１と同様にしてピッチ
繊維束を得た。油剤の付与量Ｉ±０゜２％であった。

このようにして得たピッチ繊維束を実施例１と同様にし
て不融化炉内を通糸した。ピッチ繊維束は不融化炉内で
油剤が分解、劣化して、各Ｈ＆維束及びフィラメントが
著しく膠着し、繊維束はポロポロになり、切断した。

工較遣」 紡糸時に付与する集束用油剤として実施例１に示すＡ成
分のみを使用した以外は実施例１と同様にしてピッチ繊
維束を得た。油剤の付与量は０゜２％であった・ このようにして得たピッチＭＩｉ維束を実施例１と同様
にして不融化炉、炭化炉内を通糸した。炭化後、繊維束
をフィラメント数２００本毎のｌａ繊維束分離しようと
したところ、各繊維束が絡み合っていてうまく分離でき
なかった。

実施例２ 実施例１のフィラメント数２００本を有した炭素繊維束
（糸条）を経糸、緯糸として使用し、織物密度が縦４５
木７２５　ｍ　ｍ、横４５本　７２５ｍｍ、’Ｘ２１０
ｃｍ、長ざ２０ｃｍ、の平織の織物を製造した。該織物
の厚さは０．０４ｍｍであり、十分の可撓性を有した薄
手の織布を得ることができた。

実施例３ 実施例１で得られた炭素ａｍ束を使用し、マトリクス樹
脂としてはエポキシ樹脂（大日本インキ化学株式会社製
、商品名「エビクロン８５０Ｊ）を使用して、繊維含有
率６０％の一方向炭素繊維強化樹脂試験片を作製した。

炭素繊維は複合化に際し、ＮａＯＨ水溶液を用いて電解
酸化表面処理を行なった。その時のＩＬＳＳ（層間剪断
強度）は９．８ｋｇ／ｍｒｎ’であった。

従来の複合材料に比し、ｙ９間剪断強度が優れているこ
とが理解される。

笈ム１」 実施例１で得られた炭素ａＳ束を用いてフィラメントワ
インディングにより外径８ｍｍ、長さ１００ｍｍの円筒
形状のものを作製した０巻姿は毛羽立ちもなく良好であ
った。

見呈遺」 紡糸圧力を変えピッチの吐出量を変えた以外は実施例１
と同様に操作して紡糸しピッチ繊維を得た。

このようにして得たピッチｆａｍを実施例１と同様に処
理して糸径７μｍの炭素繊維束を得た。この炭素ｉａ繊
維束実施例１で得た繊維束よりも糸扱い性が良好であっ
た。

之紋１」 紡糸圧力を変えピッチの吐出量を変えた以外は実施例１
と同様に操作して紡糸しピッチＭ！雄を得た。

このようにして得たピッチ繊維を実施例１と同様に処理
して糸径２０　、ｕ　ｍの炭素繊維束を得た。

この炭素ａｍ束は実施例１で得た１１１６１束よりも毛
羽立っており、糸扱い性が良くなかった。

危工立Ａ］ 以上説明した如く、一部膠着性の油剤を使うことにより
焼成後に１ｏｏｏフィラメント未満の炭素繊維束に分繊
することができるので１本発明に係るフィラメント数１
０００未満の高強度、高弾性率のピッチ系炭素繊維束は
、繊維表面の毛羽立ちが少なく、外観上優れた、柔軟性
のある薄手の織物、精密な加工性が要求される炭素繊維
物品の製造に適した炭素１ｍ維であり、又、特にフィラ
メントワイングー等にても好適に使用し得、且つ複合材
料としたときにも良好な特性を得ることができる。又、
本発明の製造方法によれば、製造時の断糸もなく、ピッ
チｉａｍ東を連続的に不融化し、更に引続いて炭化、黒
鉛化を行ない、フィラメント数１０００未満の高強度、
高弾性率の炭素繊維を生産性良く製造し得るという特長
を有する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）直径が６〜１２μｍとされるフィラメント数１００
   ０未満のピッチ系炭素繊維束。 ２）炭化後の引張強度が２．５ＧＰａ以上、引張弾性率
   が２００ＧＰａ以上であり、黒鉛化後の引張強度が２．
   ５ＧＰａ以上、引張弾性率が５００ＧＰａ以上である特
   許請求の範囲第１項記載のピッチ系炭素繊維束。 ３）フィラメント数は５０〜９００である特許請求の範
   囲第１項又は第２項記載のピッチ系炭素繊維束。 ４）（ａ）炭素質ピッチを使用して１０００本未満のピ
   ッチ繊維（フィラメント）を同時に紡糸する工程、 （ｂ）前記紡糸された複数のピッチ繊維に、不融化又は
   炭化工程時に各繊維間に膠着を少なくとも部分的に起す
   油剤を付与しながら集束しフィラメント数が１０００未
   満のピッチ繊維束を形成する工程、 （ｃ）耐熱性油剤を付与しながら前記フィラメント数１
   ０００未満のピッチ繊維束を複数本合糸し、フィラメン
   ト数が１００〜１０００００のピッチ繊維束を形成する
   工程、 （ｄ）前記合糸されたピッチ繊維束を不融化し、炭化し
   、又は黒鉛化する工程、 （ｅ）前記（ｄ）工程にて製造されたピッチ繊維束を前
   記（ａ）工程にて紡糸したときのフィラメント数の繊維
   束に分離する工程、 を有することを特徴とするフィラメント数が１０００未
   満の炭素繊維束の製造方法。 ５）（ａ）工程にては５０〜９００本のピッチ繊維が紡
   糸され、（ｃ）工程にては２〜２００本のピッチ繊維束
   が合糸されて成る特許請求の範囲第４項記載の製造方法
   。 ６）（ｂ）工程にて使用する油剤は、Ａ成分及びＢ成分
   の２成分からなり、その混合比が５０／５０〜９９／１
   、好ましくは８０／２０〜９５／５とされる油剤であっ
   て、Ａ成分は、２５℃の粘度が１０〜１０００ｃｓｔの
   ジメチルポリシロキサン又はアルキルフェニルポリシロ
   キサンを沸点６００℃以下（大気圧換算）で平均分子量
   ７００以下の非イオン系界面活性剤で乳化したものであ
   り、Ｂ成分は、２５℃の粘度が１０〜１０００ｃｓｔの
   ジメチルポリシロキサン又はアルキルフェニルポリシロ
   キサンを沸点６１０℃以上（大気圧換算）で平均分子量
   １０００〜２０００の非イオン系界面活性剤で乳化した
   ものである特許請求の範囲第４項又は第５項記載の製造
   方法。 ７）（ｃ）工程にて使用する油剤は、アルキルフェニル
   ポリシロキサン；アルキルフェニルポリシロキサンに酸
   化防止剤を入れたもの；ジメチルポリシロキサンに酸化
   防止剤を入れたもの；又は前記各油剤に沸点６００℃以
   下（大気圧換算）で平均分子量７００以下の非イオン系
   界面活性剤で乳化したものであり、酸化防止剤は、アミ
   ン類、有機セレン化合物又はフェノール類である特許請
   求の範囲第４項〜第６項のいずれかの項に記載の製造方
   法。 ８）非イオン系界面活性剤は、ポリオキシエチレンアル
   キルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル又
   はポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルである
   特許請求の範囲第６項又は第７項記載の製造方法。 ９）不融化工程は酸化性雰囲気にて２８０〜３５０℃に
   て行ない、炭化工程は不活性ガス雰囲気にて１０００〜
   ２０００℃にて行ない、又黒鉛化工程は２０００〜３０
   ００℃にて行なわれて成る特許請求の範囲第４項〜第８
   項のいずれかの項に記載の製造方法。 １０）（ａ）炭素質ピッチを使用して１０００本未満の
   ピッチ繊維（フィラメント）を同時に紡糸する工程、 （ｂ）前記紡糸された複数のピッチ繊維に、不融化又は
   炭化工程時に各繊維間に膠着を少なくとも部分的に起す
   油剤を付与しながら集束しフィラメント数が１０００未
   満のピッチ繊維束を形成する工程、 （ｃ）前記集束された複数のピッチ繊維束に、不融化又
   は炭化工程時に各繊維束間に膠着を少なくとも部分的に
   起す油剤を付与しながら一次合糸し、フィラメント数が
   １０００未満のピッチ繊維束を形成する工程、 （ｄ）耐熱性油剤を付与しながら前記フィラメント数１
   ０００未満の前記一次合糸された複数のピッチ繊維束を
   二次合糸し、フィラメント数が１００〜１０００００の
   ピッチ繊維束を形成する工程、 （ｅ）前記合糸されたピッチ繊維束を不融化し、炭化し
   、又は黒鉛化する工程、 （ｆ）前記（ｅ）工程にて製造されたピッチ繊維束を前
   記（ｃ）工程にて一次合糸したときのフィラメント数の
   繊維束に分離する工程、 を有することを特徴とするフィラメント数が１０００未
   満の炭素繊維束の製造方法。 １１）（ａ）工程にては２〜５０本のピッチ繊維が紡糸
   され、 （ｃ）工程にては２〜４本のピッチ繊維束が合糸され、 （ｄ）工程にては２〜１５本のピッチ繊維束が合糸され
   て成る特許請求の範囲第１０項記載の製造方法。 １２）（ｂ）及び（ｃ）工程にて使用する油剤は、Ａ成
   分及びＢ成分の２成分からなり、その混合比が５０／５
   ０〜９９／１、好ましくは８０／２０〜９５／５とされ
   る油剤であって、Ａ成分は、２５℃の粘度が１０〜１０
   ００ｃｓｔのジメチルポリシロキサン又はアルキルフェ
   ニルポリシロキサンを沸点６００℃以下（大気圧換算）
   で平均分子量７００以下の非イオン系界面活性剤で乳化
   したものであり、Ｂ成分は、２５℃の粘度が１０〜１０
   ００ｃｓｔのジメチルポリシロキサン又はアルキルフェ
   ニルポリシロキサンを沸点６１０℃以上（大気圧換算）
   で平均分子量１０００〜２０００の非イオン系界面活性
   剤で乳化したものである特許請求の範囲第１０項又は第
   １１項記載の製造方法。 １３）（ｄ）工程にて使用する油剤は、アルキルフェニ
   ルポリシロキサン；アルキルフェニルポリシロキサンに
   酸化防止剤を入れたもの；ジメチルポリシロキサンに酸
   化防止剤を入れたもの；又は前記各油剤に沸点６００℃
   以下（大気圧換算）で平均分子量７００以下の非イオン
   系界面活性剤で乳化したものであり、酸化防止剤は、ア
   ミン類、有機セレン化合物又はフェノール類である特許
   請求の範囲第１０項〜第１２項のいずれかの項に記載の
   製造方法。 １４）非イオン系界面活性剤は、ポリオキシエチレンア
   ルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル
   、ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテルである
   特許請求の範囲第１２項又は第１３項記載の製造方法。 １５）不融化工程は酸化性雰囲気にて２８０〜３５０℃
   にて行ない、炭化工程は不活性ガス雰囲気にて１０００
   〜２０００℃にて行ない、又黒鉛化工程は２０００〜３
   ０００℃にて行なわれて成る特許請求の範囲第１０項〜
   第１４項のいずれかの項に記載の製造方法。