JPH01282323A - ピッチ繊維の焼成法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ピッチ繊維の焼成法に関する。

［従来の技術］ ピッチから炭素繊維を得る技術は、例えば、特公昭４３
−４５５０号、特開昭４９−１９１２７号などでよく知
られている。

炭素繊維強伸度特性は、繊維径の依存性があり、表面欠
陥による悪影響を与えない範囲では、低繊度の方が高強
力となるが、一般にピッチを細繊度化するのは困難であ
り、通常１０μ以下、特に８μ以下の繊維の製糸は極め
て困難であるという問題があった。

ざらに、ピッチ糸は、強度、伸度共極めて低く、かつ脆
弱であるため、ハンドリング製が悪い、ハンドリング時
に表面欠陥を生じやすい等の理由で、生産性の低下や、
焼成後の炭素繊維強伸度特性を低下させる要因となって
いる。

ざらに、ピッチ糸は焼成前に不融化する必要があるが、
不融化糸もピッチ糸と同様に極めて脆弱でありハンドリ
ング性が悪い。

ピッチの不融化反応である酸化反応は発熱反応でおるた
め、通常のマルチフィラメント、シート状、ボビン形態
など糸が集束された状態で不融化する際、局部的な蓄熱
が起り、不融化処理の温度管理を行っても、隣接する繊
維同志の接着、融着が極めて起りやすいという問題を有
している。この繊維の接着、融着は、表面欠陥となり糸
物性を大幅に低下させる。

その上、ピッチ糸表面には、紡糸時などに付着した軽質
弁、タール、ゴミ等が存在し、また特に集束剤を使用し
た場合、これらの化学的、物理的作用により、前記接着
・融着の問題が極めて容易に起り易い問題を有する。

上記性質のため、ピッチの不融化反応は、高温程反応速
度が速いにもかかわらず、極めてゆっくりとした昇温過
程を経て、不融化を完了させる必要がある。

即ち、ピッチ糸は、ハンドリング性不良、不融化時の接
着・融着を生じやすいという欠点のため、不融化処理時
の糸速、糸を取扱う形態、昇温速度に上限があるための
処理時間など全てに可能な限りマイルドな条件を採用す
る必要がおり、つまりはこれらの問題点が生産性、経済
性、炭素繊維物性等を低下させるという大きな欠点を有
している。

また、光学的異方性のピッチを用いて高粘度、高弾性率
の炭素繊維を得る場合、特に上記ハンドリング、不融化
時に生ずる欠陥が物性低下の大きな要因となる。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、ピッチ糸、不融化糸のハンドリング性
を向上すると共に、不融化時の融着を防止して良好な炭
素繊維を与える焼成方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、常温では流動せず、焼成処理時に実質的に分
解飛散する集束剤を付与してピッチ糸を集束した後、不
融化、焼成することを特徴とするピッチ繊維の焼成法で
ある。

集束剤は、ピッチ糸に付着させ、ピッチ糸の表面を保護
すると共に、県東全体を集束させて糸切れを防止し、ハ
ンドリング性を向上させる目的で使用する。また、表面
保護、集束の効果は、ピッチ糸、不融化糸に対して有効
であるが、炭素繊維の段階では、各ピッチ単糸が独立し
ている必要がある。そのため、前記集束剤は、常温では
流動しないが、焼成処理時に実質的に分解飛散する必要
がある。また、これらの集束剤は、不融化後まで残存す
るものが好ましいが、ピッチ糸を保護する目的で、不融
化段階で飛散してしまうものでもかまわない。

集束剤としては、高分子化合物や樹脂などであり、例え
ば、ポリビニルアルコール、酢酸ビニル、酢酸セルロー
ス、でんぷん、蛋白質、コロイド類などが用いられる。

上記集束剤は、溶液または分散液、粉末等の状態でピッ
チ糸に付与し、加熱、乾燥などの操作でピッチ糸を覆う
か、または保護する。その際、用いる溶媒や分散媒は、
ピッチ糸と相互作用して、ピッチ糸を溶解、膨潤させた
りするものは好ましくなく、水、低分子量アルコール、
低分子量炭化水素などが好ましい。また、粉末を加熱す
る方法より、液体で付与する方が繊維間に浸透しやすい
ので好ましい。

前記集束剤は、炭化、黒鉛化などの焼成工程、８００〜
３０００　’Ｃで、不活性気体中や真空中で加熱した際
、実質的に分解飛散し、集束されたピッチ繊維が各単糸
に分離するものを用いる。但し、炭素繊維の物性、ハン
ドリング性に悪影響を与えない限り、若干の残留成分を
生じても良い。残留成分としては、炭素が最も好ましい
が、シワ力、ホウ素、アルミニウム、カルシウム、マグ
ネシウム、鉄などでも良い。炭素以外は、１１０００１
）ｌ）以下が好ましく、１１００９Ｆ）以下がより好ま
しい。

集束剤の付与は、紡糸以降、不融化までの間のどこでも
良いが、ハンドリングを期待する場合、紡糸工程で付与
するのが好ましい。また紡糸工程には、水などの他の集
束剤を用いて、不融化炉に導入する前で付与する場合、
糸速が低くなるので好ましい。

本発明でいうピッチとは、石炭系、石油系、ナフタレン
やポリ塩化ビニルからの合成ピッチ系で必って、等方性
、光学異方性ピッチ、およびこれらの混合物や、高分子
化合物などの添加物を添加したピッチを意味する。

光学的異方性ピッチは、紡糸時に液晶成分の配向性を有
している範囲のものが使用できる。光学的異方性成分の
量は、得られる炭素繊維の物性、製糸性から、６０％以
上が好ましく、８０％以上がより好ましい。

ピッチの製糸方法としては、通常溶融紡糸が用いられる
が、目的に応じて乾式、湿式、乾湿式などの紡糸方法も
用いることかできる。

ピッチの溶融紡糸は、通常の加圧押出しが採用できる。

またピッチの引取方法および集束方法は、脆弱な糸に対
し、糸切れの原因になる様な負荷を与えない範囲で、ロ
ーラ、エアサッカー等による引取り、巻取り、トレイや
ネット上への積層などの通常の方法を採用しうる。

不融化処理は、たとえば酸素の存在下、通常空気中で２
５０〜４２０’Ｃで酸化させる方法が適用できる。また
酸素としてオゾン、酸化窒素、酸化イオウなどの酸化性
の気体を使用する方法や、硝酸、過酸化水素水、過マン
ガン酸カリなどの酸化性の液体を使用する方法も可能で
あり、場合によって１よ、電子線架橋などの物理的手段
でも差支えない。

炭化は埋は、たとえば不活性気体雰囲気中または真空中
で８００〜１７００’Ｃに加熱する方法があり、また黒
鉛化処理としては、たとえば不活性気体雰囲気中で１７
００’Ｃ以上に加熱処理する方法がある。

［実施例］ 実施例１ コールタールにニッケル・モリブデン系触媒の存在下で
水素ガスを吹込み４００’Ｃで１２０分反不反応た。得
られた水素化タールを１μのフィルターで濾過し、固形
物を除いた後、３５０’Ｃで熱温し水素化ピッチを得た
。次いで５２０’Ｃ１１７ｍｍＨｇで７分間熱処理しメ
ソフェーズピッチを得た。

得られたメソフェーズピッチは軟化点２３５°Ｃ１ＱＩ
３３％、ＢＩ３９％、異方性８５％であった。

得られたピッチを、ベントエクストルーダを用いて３０
５°Ｃ１５ＱｍＣ１５Ｑ］で溶融、脱ガス処理後、直径
Ｑ、２ｍｍ、孔長Ｑ、３ｍｍの１００Ｈ口金から吐出さ
せ、４５０ｎ／ｍｉｎで引取り、直径１０μのピッチ糸
を得た。引取りの際５％のでんぷん水溶液を付与し、２
００　’Ｃの中空加熱ヒータで乾燥させてからエアサッ
カーで引取り、ネット上に堆積させた。

得られたピッチ糸は、水、油剤などの集束剤を付与した
ものより良好なハンドリング性を示した。

ついで、空気中で５０’Ｃから３４０’Ｃまで０゜５°
Ｃ／ｍｉｎ　テ昇温し、３４０’Ｃで１５分間保持して
不融化し、不融化糸を得た。不融化糸も集束しており、
良好なハンドリング性を示した。

得られた不融化糸を、窒素中で１５００’Ｃおよび２５
００°Ｃで焼成して、炭化糸、黒鉛化系を得た。

炭化糸、黒鉛化糸共、でんぷん集束剤はこの焼成で分解
飛散し、単糸間の融着は見られず各単糸に分離していた
。また、物性は各々、強度２３０．３２０ｋＭｍｍ２　
、弾性率７１６　ｔｏｎ／ｍｍ２であり良好でめった。

［発明の効果］ 本発明は、ピッチ糸を集束して、ハンドリングし、不融
化した後に焼成で分解飛散除去できる集束剤を用いるこ
とにより、ハンドリング性を良くし、生産性を上げるこ
とができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）常温では流動せず、焼成処理時に実質的に分解飛
   散する集束剤を付与してピッチ糸を集束した後、不融化
   、焼成することを特徴とするピッチ繊維の焼成法。