JPH0390625A - Pitch-based carbon fiber cloth and production thereof - Google Patents

Pitch-based carbon fiber cloth and production thereof

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JPH0390625A
JPH0390625A JP1223693A JP22369389A JPH0390625A JP H0390625 A JPH0390625 A JP H0390625A JP 1223693 A JP1223693 A JP 1223693A JP 22369389 A JP22369389 A JP 22369389A JP H0390625 A JPH0390625 A JP H0390625A
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JP
Japan
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pitch
component
fiber
fabric
based composite
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JP1223693A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaharu Yamamoto
雅晴 山本
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Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a pitch-based conjugated fiber cloth giving a thin cloth of pitch-based carbon fiber by the removal of a polymer from a base cloth by melt-spinning a carbonaceous pitch and a thermoplastic organic synthetic polymer compound and forming the resultant pitch-based conjugate fiber in the form of cloth. CONSTITUTION:A pitch-based conjugate fiber cloth having excellent handleability and flexibility is produced in high weaving efficiency by melt-spinning (A) a carbonaceous pitch for the production of carbon fiber (preferably a thermoplastic pitch having a softening point of 230-320 deg.C) and (B) a thermoplastic organic polymer compound having excellent spinnability (preferably polyethylene terephthalate, a copolymerized polyester containing >=60mol% of ethylene terephthalate component or nylon) and forming the produced conjugate fiber in the form of woven fabric, knit fabric, nonwoven fabric, etc., The obtained conjugate fiber cloth can be converted to a pitchbased carbon fiber cloth composed of fine-denier fibers in high efficiency by removing the thermoplastic organic polymer from the cloth and infusibilizing and calcining the product in an oxidizing gas atmosphere.

Description

【発明の詳細な説明】 の1 本発明は、炭素繊維にて形成された織物、編物、不織布
などの布状物(本明細書では「布帛」という。)に関す
るものであり、特にピッチ繊維の前駆体としてピッチ系
複合繊維を使用し、このピッチ系複合繊維を利用して予
め布帛を形成し、該ピッチ系複合繊維布帛を焼成するこ
とにより高性能のピッチ系炭素繊維布帛を製造すること
を特徴とする。本明細書で炭素繊維とは、黒鉛繊維をも
含めて意味するものとする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 1. The present invention relates to cloth-like materials such as woven materials, knitted materials, and non-woven materials (herein referred to as "fabrics") made of carbon fibers, and particularly to pitch fibers. A pitch-based composite fiber is used as a precursor, a fabric is formed in advance using the pitch-based composite fiber, and the pitch-based composite fiber fabric is fired to produce a high-performance pitch-based carbon fiber fabric. Features. In this specification, carbon fiber is meant to include graphite fiber.

斯かるピッチ系炭素繊維布帛は、そのまま炭素繊維クロ
スとして、或はクロスプレプレグなどを製造する場合の
強化繊維クロスとして好適に利用される。
Such a pitch-based carbon fiber fabric can be suitably used as a carbon fiber cloth as it is, or as a reinforcing fiber cloth when manufacturing cloth prepreg or the like.

逆迷」口え蓋 現在、レーヨン系やPAN系の炭素繊維並びにピッチ系
炭素繊維は種々の技術分野にて広く使用されるに至り、
特に、石油系ピッチ、石炭系ピッチなどの炭素質ピッチ
から製造されるピッチ系炭素繊維は、レーヨン系やPA
N系の炭素繊維に比較して炭化収率が高く、弾性率など
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。
Currently, rayon-based and PAN-based carbon fibers as well as pitch-based carbon fibers are widely used in various technical fields.
In particular, pitch-based carbon fibers manufactured from carbonaceous pitches such as petroleum-based pitch and coal-based pitch are
It has attracted attention in recent years because it has a higher carbonization yield and better physical properties such as elastic modulus than N-based carbon fibers, and can be manufactured at low cost. There is.

現在、ピッチ系炭素繊維は、 (1)石油系ピッチ、石炭系ピッチなどから炭素繊維に
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、合糸してピッチ繊維束
を製造し、 (2)前記ピッチ繊維束を不融化炉で酸化性ガス雰囲気
下にて200〜350℃までに加熱して不融化し、 (3)引き続いて、該不融化された繊維束を予備炭化炉
で不活性ガス雰囲気下にて500〜1500℃まで加熱
して予備炭化し、 (4)次いで、予備炭化された繊維束を炭化炉で不活性
ガス雰囲気下にて1500〜2000℃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。
Currently, pitch-based carbon fibers are produced by: (1) preparing carbonaceous pitch suitable for carbon fiber from petroleum-based pitch, coal-based pitch, etc., heating and melting the carbonaceous pitch, spinning it in a spinning machine, converging it, (2) The pitch fiber bundle is heated to 200 to 350°C in an oxidizing gas atmosphere in an infusible furnace to make it infusible; (3) Subsequently, The infusible fiber bundle is pre-carbonized by heating to 500 to 1500°C under an inert gas atmosphere in a pre-carbonization furnace. (4) Next, the pre-carbonized fiber bundle is heated in a carbonization furnace under an inert gas atmosphere. It is manufactured by heating to 1,500 to 2,000°C to carbonize it, and further heating to 3,000°C to graphitize it.

が  しようと る しかしながら、一般に炭素質ピッチは曳糸性に劣り、安
定紡糸範囲が極めて狭く、そのために、炭素質ピッチを
加熱溶融して紡糸機にて連続して安定的に紡糸すること
は極めて困難である。特に、高強度、高弾性率の炭素繊
維を得るべく、5〜7μm程度の繊維(フィラメント)
径を有した炭素繊維を製造するためには、先ず炭素繊維
の前駆体としてのピッチ繊維を10μm以下の繊維径に
て紡糸する必要があり、実際上不可能か、極めて困難で
あった。
However, in general, carbonaceous pitch has poor spinnability and the stable spinning range is extremely narrow. Therefore, it is extremely difficult to heat and melt carbonaceous pitch and continuously and stably spin it using a spinning machine. Have difficulty. In particular, in order to obtain carbon fibers with high strength and high elastic modulus, fibers (filaments) of about 5 to 7 μm are used.
In order to produce carbon fibers with a diameter, it is first necessary to spin pitch fibers as a precursor of carbon fibers to a fiber diameter of 10 μm or less, which is practically impossible or extremely difficult.

又、予備炭化する前のピッチ繊維は極めて脆く、その取
扱いには多大の注意を払う必要がある。しかしながら、
多くの注意のもとにピッチ繊維の集束、合糸作業を行な
ったとしても、予備炭化前に行なわれるピッチ繊維の集
束、合糸作業時には繊維(フィラメント)が切断される
ことによる毛羽立ちが発生した。
Furthermore, the pitch fibers before being pre-carbonized are extremely brittle and must be handled with great care. however,
Even if pitch fibers are bundled and doubled with great care, fuzz may occur due to fibers (filaments) being cut during pitch fiber convergence and doubling prior to preliminary carbonization. .

上記問題を解決するために、石油系ピッチ、石炭系ピッ
チなどを種々に処理し、成分調製、無機異物の除去など
を行ない紡糸性に優れた炭素質ピッチを調製することが
提案されたが、煩雑な種々の処理工程を必要とし、生産
効率及び製造コストの面で問題があった。
In order to solve the above problems, it has been proposed to prepare carbonaceous pitch with excellent spinnability by processing petroleum-based pitch, coal-based pitch, etc. in various ways to prepare components and remove inorganic foreign matter. It requires various complicated processing steps and has problems in terms of production efficiency and manufacturing cost.

又、ピッチ繊維用紡糸口金の構造、或いは冷却の均一化
のための紡糸機の構造などが種々に提案されているが、
特定の炭素質ピッチには効果があるとしても、様々な炭
素質ピッチを糸切れなく連続して安定に紡糸し得るもの
はない。
In addition, various proposals have been made for the structure of spinnerets for pitch fibers and the structure of spinning machines for uniform cooling.
Even if a particular carbonaceous pitch is effective, there is no method that can continuously and stably spin various carbonaceous pitches without yarn breakage.

又、上述したように、例えピッチ繊維が紡糸されたとし
ても、予備炭化前のピッチ繊維自体が有する脆弱性に起
因した取り扱いの困難性は何ら改良されるものではなか
った。
Further, as described above, even if pitch fibers were spun, the difficulty in handling due to the brittleness of the pitch fibers themselves before pre-carbonization was not improved in any way.

一方、一方向プリプレグに比較して、繊維の配列乱れが
生じ難く、取扱性に優れ、高強度の炭素繊維強化プラス
チックを得ることができるなどの理由からクロスプリプ
レグが使用されることがある。
On the other hand, compared to unidirectional prepregs, cross prepregs are sometimes used because they are less likely to cause disordered fiber alignment, are easier to handle, and can yield high-strength carbon fiber reinforced plastics.

しかしながら、炭素繊維は、伸度が小さく、屈曲性が悪
く、又擦過による毛羽立ちの発生などのために織成或は
編成の容易さが、即ち、製織性が極めて悪いという欠点
があった。そのために、炭素化或は黒鉛化などの焼成処
理前に製織することも提案されているが、焼成前の糸は
、上述したように極めて脆弱であり、製織し布帛を形成
することは不可能であった。
However, carbon fibers have disadvantages in that they have low elongation, poor flexibility, and are difficult to weave or knit, that is, extremely poor weavability, due to fuzzing caused by abrasion. For this purpose, it has been proposed to weave the yarn before firing treatment such as carbonization or graphitization, but as mentioned above, the yarn before firing is extremely fragile, making it impossible to weave it into a fabric. Met.

本発明者は、上記諸点を解決するべく多くの研究実験を
行なった結果、炭素質ピッチを、溶融紡糸可能で且つ曳
糸性の良好な熱可塑性有機合成高分子化合物と複合紡糸
することにより、上記諸問題を解決し得ることを見出し
た。
The present inventor conducted many research experiments to solve the above problems, and found that by composite spinning carbonaceous pitch with a thermoplastic organic synthetic polymer compound that can be melt-spun and has good spinnability, We have found that the above problems can be solved.

即ち、ピッチ繊維の前駆体として、炭素質ピッチと、溶
融紡糸可能で且つ曳糸性の良好な熱可塑性有機合成高分
子化合物とから成るピッチ系複合繊維を利用すれば、炭
素質ピッチを糸切れなく連続に、安定して紡糸すること
ができ、且つ、取扱性に優れ、布帛に製織することも容
易に行い得ることが分かった。
That is, if a pitch-based composite fiber consisting of carbonaceous pitch and a thermoplastic organic synthetic polymer compound that can be melt-spun and has good spinnability is used as a pitch fiber precursor, carbonaceous pitch can be easily cut into threads. It has been found that the yarn can be spun continuously and stably without any problems, has excellent handling properties, and can be easily woven into fabric.

本発明は斯る新規な知見に基づくものである。The present invention is based on this new knowledge.

従って、本発明の目的は、繊維の配列乱れが生じ難く、
取扱性に優れ、且つ伸度が大きく屈曲性に優れており、
製織性よく成形加工することができ、しかも擦過による
毛羽立ちの発生などがないピッチ系複合繊維布帛を提供
することである。
Therefore, an object of the present invention is to prevent fiber alignment from occurring easily;
It is easy to handle, has high elongation, and has excellent flexibility.
To provide a pitch-based composite fiber fabric that can be molded with good weavability and does not cause fuzzing due to abrasion.

本発明の他の目的は、上記ピッチ系複合繊維布帛を使用
することにより、種々の炭素質ピッチを糸、切れなく連
続に、安定して紡糸することができ、且つ、取扱性に優
れ、所望に応じて集束、合糸が容易に行い得て、細径の
ピッチ系炭素繊維をも極めて効率よく製造することがで
き、従って、種々の、例えば従来困難とされた薄物のピ
ッチ系炭素繊維布帛をも製造法することのできる炭素繊
維布帛の製造法を提供することである。
Another object of the present invention is that by using the pitch-based composite fiber fabric, various carbonaceous pitches can be continuously and stably spun into yarn without breakage, and that the fabric has excellent handling properties and can be used as desired. It can be easily bundled and doubled according to the conditions, and even small-diameter pitch-based carbon fibers can be produced extremely efficiently.Therefore, it is possible to produce various thin pitch-based carbon fiber fabrics, which have been difficult in the past. It is an object of the present invention to provide a method for producing carbon fiber fabric that can also produce carbon fiber fabric.

を   るための 上記薄目的は本発明に係るピッチ系複合繊維布帛及び炭
素繊維の製造法にて達成される。要約すれば本発明は、
炭素繊維製造用炭素質ピッチから成るA成分と、曳糸性
の良好な熱可塑性有機合成高分子化合物から成るB成分
とにて形成されるピッチ系複合繊維を紡糸し、必要に応
じて、集束、合糸して得られたピッチ系複合繊維束を、
織物、編物、不織布などの布帛に成形加工、即ち、製織
することにより形成したピッチ系複合繊維布帛である。
The above-mentioned object of thinning is achieved by the pitch-based composite fiber fabric and the method for producing carbon fiber according to the present invention. In summary, the present invention:
A pitch-based conjugate fiber formed from component A consisting of carbonaceous pitch for producing carbon fibers and component B consisting of a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability is spun, and if necessary, it is bundled. , the pitch-based composite fiber bundle obtained by doubling,
It is a pitch-based composite fiber fabric formed by molding, that is, weaving, a fabric such as a woven fabric, a knitted fabric, or a nonwoven fabric.

つまり、本発明の特徴は、ピッチ系炭素繊維布帛を製造
するに際して、ピッチ繊維の前駆体としてピッチ系複合
繊維を紡糸し、且つ、該ピッチ系複合繊維を製織し、布
帛を形成する点にある。
In other words, the feature of the present invention is that when producing a pitch-based carbon fiber fabric, a pitch-based conjugate fiber is spun as a pitch fiber precursor, and the pitch-based conjugate fiber is woven to form a fabric. .

第1図を参照すると、本発明に使用される炭素繊維製造
用ピッチ系複合繊維の一実施例が示される。この実施例
にて、ピッチ系複合繊維1Aは、炭素繊維製造用炭素質
ピッチから成るA成分2、及び該A成分2の周囲に形成
された、曳糸性の良好な熱可塑性有機合成高分子化合物
から成るB成分4にて構成される。
Referring to FIG. 1, one embodiment of the pitch-based composite fiber for manufacturing carbon fibers used in the present invention is shown. In this example, the pitch-based composite fiber 1A includes an A component 2 made of carbonaceous pitch for carbon fiber production, and a thermoplastic organic synthetic polymer with good spinnability formed around the A component 2. It is composed of component B 4 consisting of a compound.

第4図に、このような炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維
1Aを製造するための紡糸口金の一実施例が概略図示さ
れる。本実施例で、紡糸口金100は、第1、第2及び
第30金プレート102.104及び106を有し、第
10金プレート102及び第20金プレート104は密
着して設けられるが、第30金プレート106は、第2
0金プレート104とは所定の距離離隔して配置され、
後で説明するように、B成分用材料の供給通路108を
形成する。
FIG. 4 schematically shows an embodiment of a spinneret for producing such a pitch-based composite fiber 1A for producing carbon fibers. In this embodiment, the spinneret 100 has first, second, and 30th gold plates 102, 104, and 106, and the 10th gold plate 102 and the 20th gold plate 104 are disposed in close contact with each other. The gold plate 106 is the second
0 gold plate 104 at a predetermined distance,
As will be explained later, a supply passage 108 for the B component material is formed.

又、第1ロ金プレート102には、A成分用材料の供給
孔110が形成され、又、第2紡糸口金プレート104
には中空の紡糸ノズル112が前記A成分材料供給孔1
10と整列して取付けられる。該紡糸ノズル112は、
前記B成分材料供給通路108及び第30金プレート1
06を貫通して延在し、更に第3紡糸口金プレー)−1
06における紡糸ノズル112の周囲には材料供給通路
108からのB成分材料のための環状ノズル114が形
成される。
Further, the first spinneret plate 102 is formed with a supply hole 110 for the material for component A, and the second spinneret plate 104 is formed with a supply hole 110 for the material for component A.
A hollow spinning nozzle 112 is connected to the A component material supply hole 1.
It is installed in alignment with 10. The spinning nozzle 112 is
The B component material supply passage 108 and the 30th gold plate 1
06 and further extends through the third spinneret play)-1
An annular nozzle 114 for the B component material from the material supply passage 108 is formed around the spinning nozzle 112 at 06.

上記構成の紡糸口金100において、材料供給孔110
より紡糸ノズル112へとA成分のための材料を、即ち
炭素質ピッチを、又、材料供給通路108より環状ノズ
ル114にB成分のための材料を、即ち熱可塑性有機合
成高分子化合物を供給すると、第1図に図示するような
、本発明にて使用される、炭素繊維製造用炭素質ピッチ
をA成分2とし、該A成分2の周囲に、曳糸性の良好な
熱可塑性有機合成高分子化合物にて形成されるB成分4
を有した炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維LAが紡糸さ
れる。
In the spinneret 100 having the above configuration, the material supply hole 110
When the material for the A component, that is, carbonaceous pitch is supplied to the spinning nozzle 112, and the material for the B component, that is, the thermoplastic organic synthetic polymer compound, is supplied to the annular nozzle 114 from the material supply passage 108. As shown in FIG. 1, the carbonaceous pitch for producing carbon fiber used in the present invention is A component 2, and a thermoplastic organic synthetic polymer with good spinnability is placed around the A component 2. B component 4 formed from a molecular compound
A pitch-based composite fiber LA for producing carbon fibers having the following properties is spun.

第2図及び第3図には炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維
の他の実施例が示される。
FIGS. 2 and 3 show other examples of pitch-based composite fibers for producing carbon fibers.

第2図は、B成分4内に多数の、通常6〜100のA成
分2が概略−様に分散配置された、所謂、多芯型の炭素
繊維製造用ピッチ系複合繊維1Bを示す。
FIG. 2 shows a so-called multifilamentary pitch-based conjugate fiber 1B for producing carbon fibers, in which a large number of A components 2, usually 6 to 100, are dispersed in a B component 4 in a roughly-shaped manner.

第5図に、このような多芯型炭素繊維製造用ピッチ系複
合繊維IBを製造するための紡糸口金100Aの一実施
例を示す。この実施例による紡糸口金100Aは第4図
にて説明した紡糸口金と同じ構造とされ、ただ紡糸ノズ
ル112及び環状ノズル114から成る紡糸用ノズルが
複数形成されている点、及び第30金プレート106に
密着して第4の口金プレート116が設けられ、該口金
プレート116には、紡糸ノズルから紡出された各複合
繊維を集合するためのロート状の集合ノズル部118が
形成されている点において相違している。
FIG. 5 shows an embodiment of a spinneret 100A for producing such a pitch-based composite fiber IB for producing multifilamentary carbon fibers. The spinneret 100A according to this embodiment has the same structure as the spinneret described in FIG. A fourth spindle plate 116 is provided in close contact with the spinneret plate 116, and a funnel-shaped collecting nozzle portion 118 for collecting the composite fibers spun from the spinning nozzle is formed on the spinneret plate 116. They are different.

第3図は、円形断面をした繊維内に扇形状にA成分2を
配列し、その周囲なり成分4で囲包し、全体を円形断面
となるようにした炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維1C
を示す。
Figure 3 shows a pitch-based composite fiber 1C for producing carbon fibers in which component A 2 is arranged in a fan shape within a fiber with a circular cross section, and the component A 2 is surrounded by a component 4 around the fiber, so that the whole has a circular cross section.
shows.

上記各実施例においては、ピッチ系複合繊維1は、炭素
繊維製造用炭素質ピッチから成るA成分2が、曳糸性の
良好な熱可塑性有機合成高分子化合物から成るB成分4
にて囲包される構成とされたが、本発明に使用されるピ
ッチ系複合繊維はこれに限定されるものではなく、第6
図〜第9図に図示されるような、A成分2がB成分4に
よって分割され、且つA成分2の一部が糸表面に露出し
ている、所謂、分割型のピッチ系複合繊維1゜(1°A
〜1°D)とすることもできる。
In each of the above embodiments, the pitch-based composite fiber 1 has an A component 2 consisting of carbonaceous pitch for carbon fiber production, and a B component 4 consisting of a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability.
However, the pitch-based composite fiber used in the present invention is not limited to this;
A so-called split pitch-based composite fiber 1° in which the A component 2 is divided by the B component 4 and a part of the A component 2 is exposed on the yarn surface as shown in FIGS. (1°A
~1°D).

第6図を参照すると、炭素繊維製造用ピッチ系分割型複
合繊維1°Aは、炭素繊維製造用炭素質ピッチから成る
A成分2、及び該A成分2を分割する態様にて配置され
た、曳糸性の良好な熱可塑性有機合成高分子化合物から
成るB成分4にて構成される。このとき、本実施例によ
ればA成分の外周囲が全てB成分にて被覆されるような
ことはなく、一部は外部に、即ち、糸表面に露出するよ
うにされる。
Referring to FIG. 6, pitch-based splittable conjugate fiber 1°A for carbon fiber production includes an A component 2 made of carbonaceous pitch for carbon fiber production, and is arranged in such a manner that the A component 2 is divided. It is composed of component B 4, which is a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability. At this time, according to this embodiment, the entire outer periphery of component A is not covered with component B, but a portion is exposed to the outside, that is, to the thread surface.

第7図〜第9図には、炭素繊維製造用ピッチ系分割型複
合繊維1°の他の実施例が示される。
7 to 9 show other examples of pitch-based splittable composite fibers 1° for producing carbon fibers.

第7図及び第8図の実施例では、放射状に配置されたB
成分4にてA成分2が4分割或は8分割された複合繊維
1’B、1’Cが提供される。
In the embodiment of FIGS. 7 and 8, the radially arranged B
Component 4 provides composite fibers 1'B and 1'C in which component A 2 is divided into four or eight parts.

又、第9図の実施例では、糸の断面が長円形とされ、平
行に配置されたB成分4にてA成分2が4分割された複
合繊維1’Dが提供される。いずれの実施例においても
A成分2の一部は糸表面に露出する構成とされる。
Further, in the embodiment shown in FIG. 9, a composite fiber 1'D is provided in which the thread has an oval cross section and the A component 2 is divided into four by the B component 4 arranged in parallel. In any of the examples, a part of the A component 2 is exposed on the yarn surface.

第10図〜第13図に、このような分割型の炭素繊維製
造用ピッチ系複合繊維を製造するための、特に、第8図
に示した炭素繊維製造用ピッチ系分割型複合繊維1’C
を好適に紡糸し得る紡糸口金の一実施例が概略図示され
る。
FIGS. 10 to 13 show pitch-based splittable conjugate fibers 1'C for producing carbon fibers shown in FIG. 8 for producing such splittable pitch-based conjugate fibers for producing carbon fibers.
An embodiment of a spinneret that can suitably spin a spinneret is shown schematically.

本実施例で、紡糸口金200は、互に密着して設けられ
た第1及び第20金プレート201及び202を有し、
第20金プレート202には、第1及び第20金プレー
ト201.202の合せ面部に開口した開口部203と
、該開口部203に連通した紡糸孔204とが形成され
る。又、第20金プレート202には、第10図でX−
Xにみた図である第12図に図示されるように、前記開
口部203に連通ずる態様で、本実施例では、放射方向
に8つの連通溝205が形成される。
In this embodiment, the spinneret 200 has first and twentieth gold plates 201 and 202 that are closely attached to each other,
The 20th gold plate 202 has an opening 203 opened at the mating surface of the first and 20th gold plates 201 and 202, and a spinning hole 204 communicating with the opening 203. In addition, the 20th gold plate 202 is marked with X- in FIG.
As shown in FIG. 12, which is a view taken in the direction X, in this embodiment, eight communication grooves 205 are formed in the radial direction in a manner that communicates with the opening 203.

一方、第10金201には、第1口金プレートの開口部
203に対応する位置にA成分供給通路206が形成さ
れ、該供給通路206の底部には、第10図及び第10
図でY−Yにみた図である第11図に図示されるように
、紡糸孔開口部203に連通した連通孔207が中心部
に4個、外周部に8個均等間隔にて形成される。又、第
11図にて理解されるように、第10金プレート201
には、前記連通孔207とは交差せず、且つ前記連通溝
205に対応して8つの連通溝208が形成される。該
連通溝208の中のいくつかの溝は、紡糸孔開口部20
3を横断して形成され、本実施例ではX字状の形態にて
4つの溝208を連通ずることによって形成される。各
連通溝208には、第10金プレート201に形成され
たB成分供給通路209が連通される。
On the other hand, an A component supply passage 206 is formed in the tenth gold plate 201 at a position corresponding to the opening 203 of the first base plate, and at the bottom of the supply passage 206 there is a
As shown in FIG. 11, which is a view taken along Y-Y, four communication holes 207 communicating with the spinning hole opening 203 are formed at equal intervals in the center and eight in the outer circumference. . Moreover, as understood from FIG. 11, the 10th gold plate 201
, eight communication grooves 208 are formed that do not intersect with the communication holes 207 and correspond to the communication grooves 205 . Some grooves in the communication groove 208 are connected to the spinning hole opening 20.
In this embodiment, it is formed by connecting four grooves 208 in an X-shape. Each communication groove 208 communicates with a B component supply passage 209 formed in the tenth gold plate 201 .

上記構成の紡糸口金200において、材料供給孔206
よりAfi分のための材料を、即ち炭素質ピッチを、又
、材料供給通路209よりB成分のための材料を、即ち
熱可塑性有機合成高分子化合物を供給すると、第13図
にて理解されるように、第8図に図示するような、炭素
繊維製造用炭素質ピッチから成るA成分2を、曳糸性の
良好な熱可塑性有機合成高分子化合物にて形成されるB
成分4にて分割した炭素繊維製造用ピッチ系分割型複合
繊維1’Cが紡糸される。
In the spinneret 200 having the above configuration, the material supply hole 206
It is understood from FIG. 13 that the material for the Afi component, that is, the carbonaceous pitch, and the material for the B component, that is, the thermoplastic organic synthetic polymer compound, are supplied from the material supply passage 209. As shown in FIG. 8, component A 2 consisting of carbonaceous pitch for carbon fiber production is replaced with component B made of a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability.
Pitch-based splittable composite fiber 1'C for producing carbon fibers split in component 4 is spun.

上記種々の形態とし得る炭素繊維製造用ピッチ系複合繊
維において、A成分2の糸断面積に占る比率は50〜9
5%とされ、従って、B成分4は50〜5%とされる。
In the above-mentioned pitch-based composite fiber for manufacturing carbon fibers which can have various forms, the ratio of A component 2 to the yarn cross-sectional area is 50 to 9.
Therefore, the B component 4 is set to be 50 to 5%.

B成分4が5%未満では、曳糸性の良好な熱可塑性有機
合成高分子化合物にて形成されるB成分の効果が十分に
発揮され得ず、紡糸性及び複合性が共に悪くなる。一方
、B成分4が50%を越えても、後で説明するように、
紡糸性及び複合性は良好であるが、該B成分4は、製品
としての炭素繊維の物性などに何ら寄与する成分ではな
く焼成に先立って除去されるものであるから、経済的理
由からできるだけ少ないのが望ましく、従って、B成分
が50%を越えると好ましくないと考えられる。
If the B component 4 is less than 5%, the effect of the B component formed from a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability cannot be sufficiently exhibited, and both spinnability and composite properties deteriorate. On the other hand, even if B component 4 exceeds 50%, as will be explained later,
Although the spinnability and composite properties are good, component B 4 is not a component that contributes to the physical properties of the carbon fiber as a product and is removed prior to firing, so it should be minimized for economic reasons. Therefore, it is considered undesirable if the B component exceeds 50%.

尚、第6図〜第9図に示した分割型のピッチ系複合繊維
1° (1°A〜1°D)の場合には、A成分2の糸断
面積に占る比率は50〜90%とされ、従って、B成分
4は50〜10%とされのがより好ましいであろう。
In addition, in the case of the split type pitch-based composite fiber 1° (1°A to 1°D) shown in Figures 6 to 9, the ratio of A component 2 to the yarn cross-sectional area is 50 to 90. %, therefore, it is more preferable for component B 4 to be 50 to 10%.

B成分4としては、熱可塑性有機合成高分子化合物が使
用され、特にポリエチレンテレフタレート、エチレンテ
レフタレート成分が少なくとも60モル%以上である共
重合ポリエステル、又はナイロン6、ナイロン66など
のナイロンが好適に使用される。
As component B 4, a thermoplastic organic synthetic polymer compound is used, and in particular, polyethylene terephthalate, a copolyester containing at least 60 mol% of ethylene terephthalate, or nylon such as nylon 6 and nylon 66 are preferably used. Ru.

又、A成分2としては従来炭素繊維製造用として使用さ
れている任意の炭素質ピッチ、つまり、石油系ピッチ、
石炭系ピッチなどの熱可塑性ピッチが使用され得るが、
使用される炭素質ピッチの軟化点が3−20℃を越える
と、B成分4として使用される上記熱可塑性有機合成高
分子化合物の熱分解が激しくなり、紡糸不良を引き起こ
すので好ましくない。又、炭素質ピッチの軟化点が23
0℃より低く、210℃程度にまで低下すると、B成分
4との溶融粘度バランスが不良となりA成分同志の合体
が起こり、複合性が悪くなり、好ましくない。
In addition, as component A 2, any carbonaceous pitch conventionally used for manufacturing carbon fibers, that is, petroleum-based pitch,
Thermoplastic pitches such as coal-based pitches may be used, but
If the softening point of the carbonaceous pitch used exceeds 3 to 20°C, thermal decomposition of the thermoplastic organic synthetic polymer used as component B 4 will become intense, causing spinning defects, which is not preferable. In addition, the softening point of carbonaceous pitch is 23
If it is lower than 0°C and lowers to about 210°C, the melt viscosity balance with component B 4 will be poor and the components A will coalesce, resulting in poor composite properties, which is not preferable.

上述のようにして製造された炭素繊維製造用ピッチ系複
合繊維は、必要に応じて集束、合糸され所定数のフィラ
メトを有したピッチ系複合繊維束とされる。
The pitch-based conjugate fiber for producing carbon fibers produced as described above is bundled and doubled as necessary to form a pitch-based conjugate fiber bundle having a predetermined number of filaments.

本発明に従えば、次いで、前記ピッチ系複合繊維束は、
所望に応じて、種々の形態の織物、或は編物、更には不
織布のような、布帛へと成形加工される。
According to the present invention, the pitch-based composite fiber bundle is then:
If desired, it is formed into fabrics such as various forms of woven or knitted fabrics, and even non-woven fabrics.

本発明者の研究実験の結果によると、本発明に従って形
成されたピッチ系複合繊維は、従来のピッチ繊維に比較
すると、1.2〜5倍の引張強度を有し、又、弾性率は
焼成後の炭素繊維の約100分の1程度しか有しておら
ず、取扱性が著しく向上しており、極めて屈曲性が良く
、通常の製織技術により十分に各種の織物を製造するこ
とが可能であることが分かった。
According to the results of research experiments conducted by the present inventors, the pitch-based composite fibers formed according to the present invention have a tensile strength of 1.2 to 5 times that of conventional pitch fibers, and an elastic modulus of It has only about 1/100th the carbon fiber content of later carbon fibers, has significantly improved handling properties, and has extremely good flexibility, making it possible to manufacture a wide variety of textiles using normal weaving techniques. I found out something.

上記ピッチ系複合繊維布帛は、次いで、含有するB成分
が除去され、炭素質ピッチ成分、すなわちA成分のみか
ら成るピッチ繊維布帛が形成される。B成分の除去方法
としては、溶剤除去などが考えられる。
The B component contained in the pitch-based composite fiber fabric is then removed to form a pitch fiber fabric consisting only of the carbonaceous pitch component, that is, the A component. Possible methods for removing component B include solvent removal.

溶剤除去方法に従う場合には、Bfi分がポリエチレン
テレフタレート、或いはエチレンテレフタレート成分が
少なくとも60モル%以上である共重合ポリエステルで
形成された場合には、溶剤としてはアルカリ水溶液、例
えば95℃、INの苛性ソーダ溶液が使用され、又、B
成分がナイロンで形成された場合には硫酸或は蟻酸が好
適に使用される。
When following the solvent removal method, if the Bfi component is polyethylene terephthalate or a copolyester containing at least 60 mol% of ethylene terephthalate, the solvent may be an alkaline aqueous solution, such as caustic soda at 95°C, IN. solution is used, and B
Sulfuric acid or formic acid is preferably used when the component is formed of nylon.

このようにしてB成分が除去されたピッチ繊維布帛は、
上述したような、通常のピッチ系炭素繊維の製造方法に
従って、即ち、 (イ)前記ピッチ繊維布帛を不融化炉で酸化性ガス雰囲
気下にて200〜350℃までに加熱して不融化し、 (ロ)引き続いて、該不融化された布帛を予備炭化炉で
不活性ガス雰囲気下にて500〜1500℃まで加熱し
て予備炭化し、 (ハ)次いで、予備炭化された布帛を炭化炉で不活性ガ
ス雰囲気下にて1500〜2000℃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、 により炭素繊維布帛が製造される。
The pitch fiber fabric from which the B component has been removed in this way is
According to the usual pitch-based carbon fiber manufacturing method as described above, that is, (a) heating the pitch fiber fabric to 200 to 350 ° C. in an oxidizing gas atmosphere in an infusible furnace to make it infusible; (b) Subsequently, the infusible fabric is pre-carbonized by heating to 500 to 1500°C in an inert gas atmosphere in a pre-carbonization furnace; (c) Next, the pre-carbonized fabric is heated in a carbonization furnace to A carbon fiber fabric is produced by heating to 1500 to 2000°C in an inert gas atmosphere to carbonize, and further heating to 3000°C to graphitize.

本発明に従えば、種々の炭素質ピッチを使用して糸切れ
なく連続して安定して紡糸することができ、しかも、5
〜7μmといった細径の炭素繊維(フィラメント)を容
易に製造することができ、従って、薄物の布帛を製造す
ることができる。
According to the present invention, it is possible to continuously and stably spin yarn using various carbonaceous pitches without yarn breakage, and moreover,
Carbon fibers (filaments) with a small diameter of ~7 μm can be easily produced, and therefore thin fabrics can be produced.

次に、本発明を実施例により更に詳しく説明する。Next, the present invention will be explained in more detail with reference to Examples.

実施例1 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前駆体ピッチとして使用した。この
前駆体ピッチを、有効容積200m12円筒型遠心分離
装置を用いて、温度370℃、遠心力を30000Gと
して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。
Example 1 A carbonaceous pitch containing approximately 55% optically anisotropic phase and having a softening point of 232° C. was used as a precursor pitch. Using a cylindrical centrifugal separator with an effective volume of 200 m2, this precursor pitch was continuously separated into a pitch with a large amount of optically anisotropic phase and a pitch with a large amount of optically isotropic phase at a temperature of 370°C and a centrifugal force of 30,000 G. It was separated into two parts and each was extracted.

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265℃、キノリンネ溶分
は29.5%であった。この炭素質ピッチをA成分の材
料として使用した。B成分の材料としては25℃、オル
ソクロロフェノール溶液における固有粘度が0.65の
ポリエチレンテレフタレートを使用した。
The obtained pitch containing a large amount of optically anisotropic phase contained 98% of the optically anisotropic phase, had a softening point of 265° C., and had a quinoline solubility of 29.5%. This carbonaceous pitch was used as the material for the A component. As the material for component B, polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.65 in an orthochlorophenol solution at 25° C. was used.

第5図に図示するような構造の、1フィラメント当りの
A成分のノズルの数が36個、吐出孔径が1.0mm、
吐出孔数が30個とされる紡糸口金を使用し、紡糸口金
部の温度を310℃に保持して、巻き取り速度1000
m/分で60分間紡糸した。紡糸の間に糸切れもなく連
続して安定した紡糸が行なわれた。
The structure is as shown in FIG. 5, the number of A component nozzles per filament is 36, the discharge hole diameter is 1.0 mm,
A spinneret with 30 discharge holes was used, the temperature of the spinneret was maintained at 310°C, and the winding speed was 1000.
Spinning was carried out for 60 minutes at m/min. Stable spinning was carried out continuously without any yarn breakage during spinning.

紡糸したピッチ系複合繊維束(糸)には平滑剤、制電剤
、乳化剤からなるOil in Water型のポリエ
ステルフィラメントの織物用油剤をローラ接触で付与し
た。付着量は糸に対して0.7重量%であった。
An oil in water type polyester filament textile oil containing a smoothing agent, an antistatic agent, and an emulsifier was applied to the spun pitch-based composite fiber bundle (yarn) by roller contact. The adhesion amount was 0.7% by weight based on the yarn.

得られた各単糸(フィラメント)の径は約41μmであ
り、A成分の数は36個、各A成分の直径は約6μmで
、A成分同志の合流もなく、完全に独立した均一な形態
を有し、良好な複合状態を示した。A成分/B成分の比
率は、糸の断面積にて80/20であった。又、ピッチ
系複合繊維束には毛羽もなく、取扱い性も優れていた。
The diameter of each single filament obtained was approximately 41 μm, the number of A components was 36, and the diameter of each A component was approximately 6 μm, with no merging of A components and a completely independent and uniform form. , and showed a good composite state. The ratio of component A/component B was 80/20 in terms of the cross-sectional area of the yarn. In addition, the pitch-based composite fiber bundle had no fuzz and had excellent handling properties.

次に、上記ピッチ系複合繊維束に実撚りを1メートル当
り15個付与し、サイジング剤を付与した後、テープ織
り機で織幅60mmにて、平織に織り上げた。製織性は
良好で、糸切れ、毛羽発生も殆どなかった。
Next, the pitch-based composite fiber bundle was given 15 actual twists per meter and a sizing agent was added thereto, and then woven into a plain weave with a weaving width of 60 mm using a tape loom. The weavability was good, and there was almost no yarn breakage or fuzz.

次いで、このようにして得られたピッチ系複合繊維束か
ら成る細幅の織物を、張力240gを掛け、苛性ソーダ
水溶液中を20分分間前させた。
Next, the narrow woven fabric made of the pitch-based composite fiber bundle thus obtained was placed in a caustic soda aqueous solution for 20 minutes under a tension of 240 g.

苛性ソーダ水溶液は、苛性ソーダ濃度40g/β、浴温
95℃であった。これによって、織物中の糸のB成分は
溶解して除去され、実質的に炭素質ピッチであるA成分
のみからなるピッチ繊維布帛が得られた。
The caustic soda aqueous solution had a caustic soda concentration of 40 g/β and a bath temperature of 95°C. As a result, the B component of the yarn in the fabric was dissolved and removed, and a pitch fiber fabric consisting only of the A component, which is substantially carbonaceous pitch, was obtained.

該ピッチ繊維布帛は、95℃の熱水浴に通し、糸に付着
している苛性ソーダ、ポリエチレンテレフタレートの加
水分解物を洗浄除去した。
The pitch fiber fabric was passed through a hot water bath at 95°C to wash and remove the hydrolyzate of caustic soda and polyethylene terephthalate adhering to the threads.

引き続き、このピッチ繊維布帛を、炉入り口温度180
℃、最高温度280℃の富酸素ガス雰囲気(酸素/窒素
=40/60)の連続不融化炉に通糸速度1m/分にて
連続的に導入した。温度180℃から280℃までは4
℃/分で昇温し、280℃で5分間保持して不融化した
Subsequently, this pitch fiber fabric was heated to a furnace entrance temperature of 180°C.
The fibers were continuously introduced into a continuous infusibility furnace in an oxygen-rich gas atmosphere (oxygen/nitrogen = 40/60) with a maximum temperature of 280°C at a threading speed of 1 m/min. 4 for temperatures from 180℃ to 280℃
The temperature was raised at a rate of 0.degree. C./min and held at 280.degree. C. for 5 minutes to make it infusible.

前記不融化した布帛を、炉入り口温度 300℃、最高温度1500℃の窒素ガス雰囲気を有す
る連続炭化炉に通糸速度1m/分にて連続的に通して炭
化を行った。更に、該炭化した布帛をアルゴンガス雰囲
気を有する連続黒鉛化炉に入れ、2500℃で15分間
黒鉛化を行った。
The infusible fabric was continuously passed through a continuous carbonization furnace having a nitrogen gas atmosphere with a furnace entrance temperature of 300° C. and a maximum temperature of 1500° C. at a threading speed of 1 m/min for carbonization. Further, the carbonized fabric was placed in a continuous graphitization furnace having an argon gas atmosphere, and graphitized at 2500° C. for 15 minutes.

このようにして得られた炭素繊維布帛は、毛羽の発生が
殆どなく、厚さが0.15mmであり、極めて優れた特
性を有する織物であった。
The carbon fiber fabric thus obtained had almost no fuzz, had a thickness of 0.15 mm, and had extremely excellent properties.

実施例2 B成分として、ポリエチレンテレフタレートの代わりに
、共重合成分として全酸成分に対し、2.5モル%の5
−ナトリウムスルホイソフタル酸成分を含み、残りの酸
成分がテレフタル酸からなるエチレンテレフタテート系
の共重合ポリエステル(25℃、オルソクロロフェノー
ル溶液での固有粘度は0.62)を使用した以外は実施
例と同じ材料、同じ条件で紡糸し、ピッチ系複合繊維束
を得た。
Example 2 As component B, instead of polyethylene terephthalate, 2.5 mol% of 5 was used as a copolymer component based on the total acid component.
-Executed except that an ethylene terephthalate-based copolyester containing a sodium sulfoisophthalic acid component and the remaining acid component consisting of terephthalic acid (intrinsic viscosity at 25°C, intrinsic viscosity in orthochlorophenol solution: 0.62) was used. A pitch-based composite fiber bundle was obtained by spinning using the same materials and under the same conditions as in the example.

紡糸時に糸切れもなく連続して安定した紡糸が行なわれ
た。
Continuous and stable spinning was performed without any yarn breakage during spinning.

得られたピッチ系複合繊維束を使用して、実施例1と同
様にしてピッチ系複合繊維布帛を作り、又、実施例1と
同じようにして炭素繊維布帛を製造した。
Using the obtained pitch-based conjugate fiber bundle, a pitch-based conjugate fiber fabric was produced in the same manner as in Example 1, and a carbon fiber fabric was also produced in the same manner as in Example 1.

このようにして得られた炭素繊維布帛は、毛羽の発生が
殆どなく、厚さが0.21mmであり、極めて優れた特
性を有していた。
The carbon fiber fabric obtained in this way had almost no fuzz, had a thickness of 0.21 mm, and had extremely excellent properties.

実施例3 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前駆体ピッチとして使用した。この
前駆体ピッチを、有効容積200 m、 42円筒型遠
心分離装置を用いて、温度370℃、遠心力を3000
0Gとして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。
Example 3 A carbonaceous pitch containing approximately 55% optically anisotropic phase and having a softening point of 232° C. was used as a precursor pitch. This precursor pitch was collected using a 42 cylindrical centrifugal separator with an effective volume of 200 m at a temperature of 370°C and a centrifugal force of 3000 m.
As 0G, pitches containing many optically anisotropic phases and pitches containing many optically isotropic phases were continuously separated and extracted.

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265℃、キノリンネ溶分
は29.5%であった。この炭素質ピッチをA成分の材
料として使用した。B成分の材料としては25℃、オル
ソクロロフェノール溶液における固有粘度が0.65の
ポリエチレンテレフタレートを使用した。
The obtained pitch containing a large amount of optically anisotropic phase contained 98% of the optically anisotropic phase, had a softening point of 265° C., and had a quinoline solubility of 29.5%. This carbonaceous pitch was used as the material for the A component. As the material for component B, polyethylene terephthalate having an intrinsic viscosity of 0.65 in an orthochlorophenol solution at 25° C. was used.

第10図〜第13図に図示するような構造の、吐出孔径
が0.30mm、吐出孔数が24個とされる分割型の紡
糸口金を使用し、紡糸口金部の温度を310℃に保持し
て、巻き取り速度800m/分で60分間紡糸した。紡
糸の間に糸切れもなく連続して安定した紡糸が行なわれ
た。
A split spinneret with a structure as shown in Figures 10 to 13, with a discharge hole diameter of 0.30 mm and a number of discharge holes of 24, is used, and the temperature of the spinneret portion is maintained at 310°C. Then, spinning was carried out for 60 minutes at a winding speed of 800 m/min. Stable spinning was carried out continuously without any yarn breakage during spinning.

得られた各単糸(フィラメント)の径は約19μmであ
り、A成分の数は8個、各A成分の繊度は約0,36デ
ニールで、A成分同志の合流もなく、完全に独立した均
一な形態を有し、良好な複合状態を示した。又、A成分
/B成分の比率は、糸の断面積にて80/20であった
。更に、得られたピッチ系複合繊維束は毛羽もなく、取
扱い性も優れていた。
The diameter of each single yarn (filament) obtained was about 19 μm, the number of A components was 8, and the fineness of each A component was about 0.36 denier, and the A components did not join together and were completely independent. It had a uniform morphology and showed a good composite state. Further, the ratio of component A/component B was 80/20 in terms of the cross-sectional area of the yarn. Furthermore, the obtained pitch-based composite fiber bundle was free of fuzz and had excellent handling properties.

該ピッチ系複合繊維束を10本合糸し、実施例1と同様
にしてピッチ系複合繊維布帛を作製した。即ち、ピッチ
系複合1ti 41℃束に実撚りを1メートル当り15
個付与し、サイジング剤を付与した後、テープ織り機で
織幅60mmにて、手織に織り上げた。製織性は良好で
、糸切れ、毛羽発生も殆どなかった。
Ten of the pitch-based conjugate fiber bundles were spliced, and a pitch-based conjugate fiber fabric was produced in the same manner as in Example 1. That is, the actual twist is 15 per meter in a pitch-based composite 1ti 41℃ bundle.
After applying a sizing agent, the fabric was woven by hand using a tape loom with a weaving width of 60 mm. The weavability was good, and there was almost no yarn breakage or fuzz.

次いで、このようにして得られたピッチ系複合繊維束か
ら成る細幅の織物を、所定の張力を掛け、速度1m/分
にて、95℃、1Nの苛性ソーダ水溶液中を通した。こ
れによって、糸のB成分は溶解して除去され、実質的に
炭素質ピッチであるA成分のみからなるピッチ繊維布帛
が得られた。
Next, the narrow woven fabric made of the pitch-based composite fiber bundle thus obtained was passed through a 1N aqueous sodium hydroxide solution at 95°C at a speed of 1 m/min under a predetermined tension. As a result, the B component of the yarn was dissolved and removed, and a pitch fiber fabric consisting only of the A component, which is substantially carbonaceous pitch, was obtained.

引き続き、このピッチ繊維布帛を、炉入り口温度180
℃、最高温度280℃の富酸素ガス雰囲気(酸素/窒素
=40/60)の連続不融化炉に速度1m/分にて連続
的に導入した。温度180℃から280℃までは4°C
/分で昇温し、280℃で5分間保持して不融化した。
Subsequently, this pitch fiber fabric was heated to a furnace entrance temperature of 180°C.
℃, and was continuously introduced at a speed of 1 m/min into a continuous infusibility furnace in an oxygen-rich gas atmosphere (oxygen/nitrogen = 40/60) with a maximum temperature of 280°C. 4°C from 180°C to 280°C
The temperature was raised at 280° C./min for 5 minutes to make it infusible.

前記不融化した布帛を、炉入り口温度 300℃、最高温度1500℃の窒素ガス雰囲気を有す
る連続炭化炉に速度1m/分にて連続的に通して炭化を
行った。更に、該炭化した布帛をアルゴンガス雰囲気を
有する連続黒鉛化炉に入れ、2500℃で15分間黒鉛
化を行った。
The infusible fabric was continuously passed through a continuous carbonization furnace having a nitrogen gas atmosphere with a furnace entrance temperature of 300° C. and a maximum temperature of 1500° C. at a speed of 1 m/min for carbonization. Further, the carbonized fabric was placed in a continuous graphitization furnace having an argon gas atmosphere, and graphitized at 2500° C. for 15 minutes.

このようにして得られた炭素繊維布帛は、毛羽の発生が
殆どなく、厚さが0.24mmであり、極めて優れた特
性を有していた。
The carbon fiber fabric obtained in this way had almost no fuzz, had a thickness of 0.24 mm, and had extremely excellent properties.

実施例5 Aff1分の材料として炭素質ピッチの光学的異方性分
率及び軟化点を種々に変更した以外は実施例1と同じ材
料及び同じ条件にて紡糸した。結果を表1に示す。
Example 5 Spinning was carried out using the same materials and under the same conditions as in Example 1, except that the optical anisotropy fraction and softening point of carbonaceous pitch were variously changed as the material for Aff1. The results are shown in Table 1.

使用される炭素質ピッチの軟化点が320℃を越えると
、B成分として使用される上記熱可塑性有機合成高分子
化合物の熱分解が激しくなり、紡糸不良を引き起こすの
で好ましくなく、又、炭素質ピッチの軟化点が230℃
より低く、210℃程度にまで低下すると、B成分との
溶融粘度バランスが不良となりA成分同士の合体が起こ
り、複合性が悪くなり、好ましくないことが分かる。
If the softening point of the carbonaceous pitch used exceeds 320°C, thermal decomposition of the thermoplastic organic synthetic polymer used as component B will become intense, causing poor spinning, which is undesirable. The softening point of is 230℃
It can be seen that when the temperature decreases to about 210° C., the melt viscosity balance with the B component becomes poor and the A components coalesce, resulting in poor composite properties, which is not preferable.

次に、上記ピッチ系複合繊維束に実撚りを1メ一トル当
たり15個付与し、サイジング剤を付与した後、テープ
織り機で織幅60mmにて、平織に織り上げた。
Next, the pitch-based composite fiber bundle was given 15 actual twists per meter and a sizing agent was added thereto, and then woven into a plain weave with a weaving width of 60 mm using a tape loom.

次いで、このようにして得られたピッチ系複合繊維束か
ら成る細幅の織物を、張力240gを掛け、苛性ソーダ
水溶液中を20分間走行させた。
Next, the narrow woven fabric made of the pitch-based composite fiber bundle thus obtained was run in a caustic soda aqueous solution for 20 minutes under a tension of 240 g.

苛性ソーダ水溶液は、苛性ソーダ濃度40g/℃、浴温
95℃であった。これによって、織物中の糸のB成分は
溶解して除去され、実質的に炭素質ピッチであるAd分
のみからなるピッチ繊維布帛が得られた。
The caustic soda aqueous solution had a caustic soda concentration of 40 g/°C and a bath temperature of 95°C. As a result, the B component of the yarn in the fabric was dissolved and removed, and a pitch fiber fabric consisting only of the Ad component, which is essentially carbonaceous pitch, was obtained.

該ピッチ繊維布帛は、95℃の熱水浴に通し、糸に付着
している苛性ソーダ、ポリエチレンテレフタレートの加
水分解物を洗浄除去した。
The pitch fiber fabric was passed through a hot water bath at 95°C to wash and remove the hydrolyzate of caustic soda and polyethylene terephthalate adhering to the threads.

引き続き、このピッチ繊維布帛を、炉入り口温度180
℃、最高温度280℃の富酸素ガス雰囲気(酸素/窒素
=40/60)の連続不融化炉に速度1m/分にて連続
的に導入した。温度180℃から280℃までは4℃/
分で昇温し、280℃で5分間保持して不融化した。
Subsequently, this pitch fiber fabric was heated to a furnace entrance temperature of 180°C.
℃, and was continuously introduced at a speed of 1 m/min into a continuous infusibility furnace in an oxygen-rich gas atmosphere (oxygen/nitrogen = 40/60) with a maximum temperature of 280°C. 4℃/from temperature 180℃ to 280℃
The mixture was heated to 280° C. for 5 minutes to make it infusible.

前記不融化した布帛を、炉入り口温度 300℃、最高温度1500℃の窒素ガス雰囲気を有す
る連続炭化炉に速度1m/分にて連続的に通して炭化を
行った。更、該炭化した布帛をアルゴンガス雰囲気を有
する連続黒鉛化炉に入れ、2500℃で15分間黒鉛化
を行った。
The infusible fabric was continuously passed through a continuous carbonization furnace having a nitrogen gas atmosphere with a furnace entrance temperature of 300° C. and a maximum temperature of 1500° C. at a speed of 1 m/min for carbonization. Further, the carbonized fabric was placed in a continuous graphitization furnace having an argon gas atmosphere, and graphitized at 2500° C. for 15 minutes.

このようにして得られた炭素繊維布帛の外観は表1のよ
うであった。
The appearance of the carbon fiber fabric thus obtained was as shown in Table 1.

表1 実施例6 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前駆体ピッチとして使用した。この
前駆体ピッチを、有効容積200rr+j2円筒型遠心
分離装置を用いて、温度370℃、遠心力を30000
Gとして光学的異方性荘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
Table 1 Example 6 Carbonaceous pitch containing about 55% optically anisotropic phase and having a softening point of 232° C. was used as the precursor pitch. This precursor pitch was heated at a temperature of 370°C and a centrifugal force of 30,000 using a cylindrical centrifugal separator with an effective volume of 200rr + j2.
As G, pitches with many optically anisotropic phases and pitches with many optically isotropic phases were continuously separated and extracted.

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265℃、キノリンネ溶分
は29.5%であった。この炭素質ピッチをAF&、分
の材料として使用した。B成分の材料としては25℃、
オルソクロロフェノール溶液における固有粘度が0.6
5のポリエチレンテレフタレートを使用した。
The obtained pitch containing a large amount of optically anisotropic phase contained 98% of the optically anisotropic phase, had a softening point of 265° C., and had a quinoline solubility of 29.5%. This carbonaceous pitch was used as a material for AF&. For the material of component B, 25℃,
Intrinsic viscosity in orthochlorophenol solution is 0.6
No. 5 polyethylene terephthalate was used.

第5図に図示するような構造の、1フイラメント当たり
のA成分のノズルの数が36個、吐出孔径が1.0mm
、吐出孔数が30個とされる紡糸口金を使用し、紡糸口
金の温度を320’Cに保持して、吐出し紡糸した。吐
出糸条は雰囲気を制御した細化ゾーンを走行させ、その
間、エアサッカーにて吸引細化及びそれに引続く空気吹
付はタイプの開繊器にて開繊させつつ、幅約300mm
、平均目付120g/m”となるようウェブ形成機のコ
ンベア速度を調整してウェブを作製した。
The structure is as shown in Fig. 5, the number of A component nozzles per filament is 36, and the discharge hole diameter is 1.0 mm.
Discharge spinning was carried out using a spinneret having 30 discharge holes and maintaining the temperature of the spinneret at 320'C. The discharged yarn runs through a thinning zone in which the atmosphere is controlled, during which it is sucked and thinned using an air sucker, and the air is then blown to a width of about 300 mm while being opened using a type of fiber opening device.
A web was produced by adjusting the conveyor speed of the web forming machine so that the average basis weight was 120 g/m''.

ウェブを形成する各単糸(フィラメント)の径は約20
ILmであり、A成分の数は36個、各A成分の直径は
約6μmで、A成分同士の合流もなく、完全に独立した
均一な形態を有し、良好な複合状態を示した。A成分/
B成分の比率は、糸の断面積にて80/20であった。
The diameter of each filament forming the web is approximately 20
ILm, the number of A components was 36, the diameter of each A component was about 6 μm, there was no merging of A components, a completely independent uniform morphology, and a good composite state. A component/
The ratio of component B was 80/20 in terms of the cross-sectional area of the yarn.

又、紡糸、開繊、ウェブ形成の工程での断糸、毛羽発生
も少なく、良好なウェブであった。
In addition, there was little yarn breakage or fluffing during the spinning, opening, and web forming processes, and the web was good.

次いで、ウェブを長さ500mmに切り苛性ソーダ濃度
40g/β、浴温95℃の苛性ソーダ水溶液で30分間
処理し、B成分を溶解除去して炭素質ピッチであるA成
分のみからなるピッチ繊維ウェブな得た。
Next, the web was cut into lengths of 500 mm and treated with a caustic soda aqueous solution with a caustic soda concentration of 40 g/β and a bath temperature of 95° C. for 30 minutes to dissolve and remove component B to obtain a pitch fiber web consisting only of component A, which is carbonaceous pitch. Ta.

該ピッチ繊維ウェブは95℃の熱水浴に通し、付着して
いる苛性ソーダを洗浄除去した。
The pitch fiber web was passed through a hot water bath at 95°C to wash off adhering caustic soda.

引き続き、このピッチ繊維ウェブを初期温度180℃、
富酸素ガス雰囲気(酸素/窒素=40/60)の不融化
炉に入れ280’Cまで4℃/分で昇温し、280℃で
5分間保持して不融化した。
Subsequently, this pitch fiber web was heated to an initial temperature of 180°C.
The mixture was placed in an infusibility furnace in an oxygen-rich gas atmosphere (oxygen/nitrogen = 40/60), heated to 280'C at a rate of 4°C/min, and held at 280°C for 5 minutes to be infusible.

前記不融化したウェブな初期温度300’Cの窒素ガス
雰囲気の炭化炉に入れ、最高温度1500℃まで30℃
/分で昇温し、炭化を行った。更に該炭化したウェブを
アルゴンガス雰囲気を有する黒鉛化炉に入れ、2500
℃で20分間黒鉛化を行った。
The infusible web was placed in a carbonization furnace in a nitrogen gas atmosphere with an initial temperature of 300'C and heated at 30°C until a maximum temperature of 1500°C.
The temperature was raised at a rate of 1/min to carry out carbonization. Further, the carbonized web was placed in a graphitization furnace having an argon gas atmosphere, and heated at 2500
Graphitization was carried out at ℃ for 20 minutes.

このようにして得られた炭素繊維ウェブは毛羽の発生も
なく、優れた外観を有するウェブであった。
The carbon fiber web thus obtained had no fuzz and had an excellent appearance.

及」Jと1呈 以上の如くに、本発明によれば、繊維の配列孔れが生じ
難く、取扱性に優れ、且つ伸度が大きく屈曲性に優れて
おり、擦過による毛羽立ちの発生などがなく製織性が極
めて良いピッチ系複合繊維布帛を提供することができ、
従って、斯かるピッチ系複合繊維布帛を使用することに
より、種々の、例えば従来困難とされた薄物のピッチ系
炭素繊維布帛をも製造することができる。
As described above, according to the present invention, fiber arrangement holes are difficult to occur, the handleability is excellent, the elongation is large, the flexibility is excellent, and the occurrence of fuzzing due to abrasion is avoided. We can provide a pitch-based composite fiber fabric with extremely good weavability without any
Therefore, by using such a pitch-based conjugate fiber fabric, it is possible to produce various kinds of thin pitch-based carbon fiber fabrics, which have been considered difficult in the past.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図から第3図は、炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維
の実施例の断面図である。 第4図及び第5図は、炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維
を製造するための紡糸口金の構造を示す断面図である。 第6図から第9図は、炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維
の他の実施例の断面図である。 第10図は、炭素繊維製造用ピッチ系複合繊維を製造す
るための他の実施例に係る紡糸口金の構造を示す断面図
である。 第11図は、第10図で線X−Xに取った平面図である
。 第12図は、第10図で線Y−Yに取った平面図である
。 第13図は、第10図の紡糸口金における各材料の供結
態様を説明する図である。 1、l゛ :炭素繊維製造用ピッチ系 複合繊維 2:A成分 4:B成分 〆が
1 to 3 are cross-sectional views of examples of pitch-based composite fibers for producing carbon fibers. FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views showing the structure of a spinneret for producing pitch-based composite fibers for producing carbon fibers. 6 to 9 are cross-sectional views of other examples of pitch-based composite fibers for producing carbon fibers. FIG. 10 is a sectional view showing the structure of a spinneret according to another embodiment for producing pitch-based composite fibers for producing carbon fibers. FIG. 11 is a plan view taken along line XX in FIG. 10. FIG. 12 is a plan view taken along line Y--Y in FIG. 10. FIG. 13 is a diagram illustrating how each material is connected in the spinneret of FIG. 10. 1, l゛: Pitch-based composite fiber for carbon fiber production 2: A component 4: B component

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)炭素繊維製造用炭素質ピッチから成るA成分と、曳
糸性の良好な熱可塑性有機合成高分子化合物から成るB
成分とにて形成されるピッチ系複合繊維を紡糸し、必要
に応じて、集束、合糸して得られたピッチ系複合繊維束
を、織物、編物、不織布などの布帛に成形加工すること
により形成したピッチ系複合繊維布帛。 2)ピッチ系複合繊維におけるA成分の糸断面積に占る
比率が50〜95%であり、B成分が50〜5%である
請求項1記載のピッチ系複合炭素布帛。 3)A成分を形成する炭素繊維製造用炭素質ピッチは軟
化点が230℃〜320℃の熱可塑性ピッチであり、B
成分を形成する熱可塑性有機合成高分子化合物はポリエ
チレンテレフタレート、エチレンテレフタレート成分が
少なくとも60モル%以上である共重合ポリエステル、
又はナイロンである請求項1記載のピッチ系複合炭素布
帛。 4)炭素繊維製造用炭素質ピッチから成るA成分と、曳
糸性の良好な熱可塑性有機合成高分子化合物から成るB
成分とにて形成されるピッチ系複合繊維を紡糸し、必要
に応じて、集束、合糸してピッチ系複合繊維束を製造す
る工程、前記ピッチ系複合繊維束を、織物、編物、不織
布などの布帛に成形加工する工程、前記ピッチ系複合繊
維布帛からB成分を除去してA成分から成るピッチ繊維
にて形成されたピッチ繊維布帛を作製する工程、前記ピ
ッチ繊維布帛を酸化性ガス雰囲気にて不融化する工程、
及び前記不融化された布帛を焼成する工程を有すること
特徴とするピッチ系炭素繊維布帛の製造法。 5)ピッチ系複合繊維におけるA成分の糸断面積に占る
比率が50〜95%であり、B成分が50〜5%である
請求項4記載のピッチ系炭素繊維の製造法。 6)A成分を形成する炭素繊維製造用炭素質ピッチは軟
化点が230℃〜320℃の熱可塑性ピッチであり、B
成分を形成する熱可塑性有機合成高分子化合物はポリエ
チレンテレフタレート、又はエチレンテレフタレート成
分が少なくとも 60モル%以上である共重合ポリエステルである請求項
4記載のピッチ系炭素繊維布帛の製造法。 7)B成分はアルカリ水溶液にて除去される請求項6記
載のピッチ系炭素繊維の製造法。
[Claims] 1) Component A consisting of carbonaceous pitch for producing carbon fibers and B consisting of a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability.
By spinning the pitch-based conjugate fibers formed from the components, and forming the resulting pitch-based conjugate fiber bundles by bundling and doubling as necessary into fabrics such as woven fabrics, knitted fabrics, and non-woven fabrics. The formed pitch-based composite fiber fabric. 2) The pitch-based composite carbon fabric according to claim 1, wherein the ratio of the A component to the yarn cross-sectional area of the pitch-based composite fiber is 50 to 95%, and the B component is 50 to 5%. 3) The carbonaceous pitch for producing carbon fibers forming component A is a thermoplastic pitch with a softening point of 230°C to 320°C;
The thermoplastic organic synthetic polymer compound forming the component is polyethylene terephthalate, a copolyester containing at least 60 mol% of ethylene terephthalate component,
or nylon, the pitch-based composite carbon fabric according to claim 1. 4) Component A consisting of carbonaceous pitch for carbon fiber production and B consisting of a thermoplastic organic synthetic polymer compound with good spinnability.
A step of spinning pitch-based composite fibers formed from the components and, if necessary, bundling and doubling to produce a pitch-based composite fiber bundle; A step of removing the B component from the pitch-based composite fiber fabric to produce a pitch fiber fabric made of pitch fibers consisting of the A component, and exposing the pitch fiber fabric to an oxidizing gas atmosphere. The process of making it infusible by
and a method for producing a pitch-based carbon fiber fabric, comprising the step of firing the infusible fabric. 5) The method for producing a pitch-based carbon fiber according to claim 4, wherein the ratio of the A component to the yarn cross-sectional area of the pitch-based composite fiber is 50 to 95%, and the B component is 50 to 5%. 6) The carbonaceous pitch for producing carbon fibers forming component A is a thermoplastic pitch with a softening point of 230°C to 320°C;
5. The method for producing a pitch-based carbon fiber fabric according to claim 4, wherein the thermoplastic organic synthetic polymer compound forming the component is polyethylene terephthalate or a copolyester containing at least 60 mol% of ethylene terephthalate. 7) The method for producing pitch-based carbon fibers according to claim 6, wherein component B is removed using an alkaline aqueous solution.
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