JPH055219A - Production of carbon fiber - Google Patents

Production of carbon fiber

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Publication number
JPH055219A
JPH055219A JP25014591A JP25014591A JPH055219A JP H055219 A JPH055219 A JP H055219A JP 25014591 A JP25014591 A JP 25014591A JP 25014591 A JP25014591 A JP 25014591A JP H055219 A JPH055219 A JP H055219A
Authority
JP
Japan
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pitch
ozone
air
oxygen
mat
Prior art date
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Pending
Application number
JP25014591A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuki Aida
泰規 合田
Takanori Kakazu
隆敬 嘉数
Takemi Nakamura
武美 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Osaka Gas Co Ltd
Original Assignee
Osaka Gas Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH055219A publication Critical patent/JPH055219A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To produce carbon fibers having excellent mechanical properties by melt-spinning an optically isotropic pitch, subjecting the spun pitch fibers to an infusibilization treatment in two steps under specific conditions and subsequently carbonizing and graphitizing the fibers. CONSTITUTION:Before collected on a conveyor, pitch fibers produced by melt- spinning an optically isotropic pitch are brought into contact with air or an oxygen-containing gas containing ozone in a high concentration, or the air or the oxygen-containing gas containing the ozone in the high concentration is supplied into the mat of the collected pitch fibers to bring the mat into contact with the ozone. Or the above-mentioned contact treatments are successively performed. The treated fibers are subjected to an infusibilization treatment using air at 150-400 deg.C and subsequently subjected to a carbonization treatment and, if necessary, further to a graphitization treatment to provide the objective carbon fibers.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、石油系または石炭系光
学的等方性ピッチを原料とする炭素繊維または黒鉛繊維
(以下特に必要でない限り、炭素繊維をもって代表させ
る)の製造方法に関し、さらに詳しくは、工業的に安価
な汎用炭素繊維の生産性を改善し得るピッチ繊維の不融
化方法に関する。なお、本明細書において、空気中また
は酸素中のオゾン含有量などの気体について“%”とあ
るのは、“容量%”を意味し、その他の材料について
“%”とあるのは、“重量%”を意味するものとする。
また、本明細書において、”炭素繊維”とは、本来の意
味の炭素繊維のみならず、より高温で熱処理して得られ
る”黒鉛繊維”をも包含する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing carbon fiber or graphite fiber (hereinafter represented by carbon fiber unless otherwise required) using petroleum-based or coal-based optically isotropic pitch as a raw material. More specifically, the present invention relates to a pitch fiber infusibilizing method capable of improving the productivity of industrially inexpensive general-purpose carbon fibers. In this specification, “%” for gases such as ozone content in air or oxygen means “volume%”, and for other materials, “%” means “weight”. % ”Is meant.
In addition, in the present specification, the “carbon fiber” includes not only the original meaning of carbon fiber but also “graphite fiber” obtained by heat treatment at a higher temperature.

【0002】[0002]

【従来技術とその問題点】ピッチ系炭素繊維の製造方法
においては、溶融紡糸したピッチ繊維を互いに融着させ
ないように酸化性雰囲気中で加熱処理する不融化工程が
必要である。この不融化工程は、長い処理時間(通常
1.5〜3時間程度)を必要とするので、この工程での
経費がピッチ系炭素繊維の製造原価に占める割合が高
く、ここでの生産性の良否が炭素繊維の価格を左右す
る。
2. Description of the Related Art The pitch-based carbon fiber manufacturing method requires an infusibilizing step of heat-treating the melt-spun pitch fibers in an oxidizing atmosphere so as not to fuse them with each other. This infusibilizing step requires a long treatment time (usually about 1.5 to 3 hours), so the cost of this step is high in the manufacturing cost of the pitch-based carbon fiber, and the productivity here is high. Good or bad affects the price of carbon fiber.

【0003】したがって、不融化時間を出来るだけ短縮
することが望ましいが、ピッチの軟化点とピッチの酸化
反応が進行する温度域とが近接しているため、不融化時
間を過度に短縮する場合には、酸化が十分に行なわれな
いピッチ繊維の融着が生じて、炭化工程中に繊維として
の形態を保持するという不融化工程本来の目的が達成で
きなくなる。また、仮に繊維としての形態を保持し得た
としても、最終的に得られる炭素繊維の引張強度などの
物性を低下させることになる。
Therefore, it is desirable to shorten the infusibilization time as much as possible. However, since the softening point of the pitch and the temperature range in which the oxidation reaction of the pitch progresses are close to each other, when the infusibilization time is excessively shortened. However, the pitch fibers that are not sufficiently oxidized are fused, and the original purpose of the infusibilization step of maintaining the form of the fibers during the carbonization step cannot be achieved. Further, even if the shape of the fiber can be maintained, the physical properties such as the tensile strength of the finally obtained carbon fiber will be deteriorated.

【0004】不融化工程に要する時間を短縮させる具体
的な方式としては、下記の様な促進剤もしくは触媒を使
用する方法が提案されている: (イ)気相中でピッチ繊維と硝酸蒸気とを接触させる方
法(特開平1−201522号公報)、 (ロ)ピッチ繊維を硝酸水溶液に浸漬した後、空気で不
融化処理する方法(特開平1−201522号公報)、 (ハ)光学的異方性ピッチ繊維を0.1〜40%のNO
を含む酸化性雰囲気中で処理して比重1.40以上と
した後、0.1〜40%のNOを含む不活性雰囲気中
260〜360℃で不融化処理する方法(特開平1−2
01524号公報)、 (ニ)ピッチ繊維を硝酸で処理した後、空気で不融化処
理するに際し、昇温を特定条件下に行なう方法(特開平
1−282329号公報)、 (ホ)光学的等方性ピッチ繊維の不融化方法として、
0.1〜10%のNOを含む空気雰囲気中30〜13
0℃で1〜4時間処理する方法(特開昭59−9062
号公報)、 (ヘ)メソフェーズピッチ繊維の不融化方法として、
0.1〜50%のNOを含む空気、酸素などの酸化性
雰囲気中150〜380℃で処理する方法(特開昭60
−259629号公報)、 (ト)ピッチ繊維を0.1〜10%のNOを含む空気
雰囲気中200℃以下の低温度域で処理した後、空気よ
りも酸素分圧の高い酸化性雰囲気中250℃以上の高温
度域で処理する方法(特開平1−272825号公
報)、 (チ)ピッチ繊維を3%未満の塩素を含む酸化性ガスで
処理する方法(特開昭59−1723号公報)、 (リ)ピッチ繊維を臭化水素酸と接触させた後、空気で
不融化処理する方法(特開昭59−30195号公
報)、 (ヌ)ピッチ繊維をSOを含む酸化性ガスで処理する
方法(特開昭60−185819号公報)、 (ル)ピッチ繊維を過酸化水素水で処理する方法(特開
昭2−91223号公報)、 (ヲ)ピッチ繊維表面に臭化コバルトを付与する方法
(特開昭60−81319号公報)、 (ワ)耐熱油中にコバルト塩を溶融してピッチ繊維表面
に塗布する方法(特開昭62−91223号公報)。
As a concrete method for shortening the time required for the infusibilizing step, a method using the following promoter or catalyst has been proposed: (a) Pitch fiber and nitric acid vapor in the gas phase (JP-A-1-201522), (B) a method in which pitch fibers are immersed in an aqueous nitric acid solution, and then infusibilized with air (JP-A-1-201522), (C) optical difference 0.1-40% NO for anisotropic pitch fiber
After treatment in an oxidizing atmosphere containing 2 to a specific gravity of 1.40 or more, a method of infusibilizing treatment at 260 to 360 ° C. in an inert atmosphere containing 0.1 to 40% NO 2 (JP-A-1- Two
No. 01524), (d) a method in which pitch fibers are treated with nitric acid, and then subjected to infusibilization treatment with air under a specific condition (Japanese Patent Laid-Open No. 1-282329), (e) Optical etc. As a method of infusibilizing isotropic pitch fiber,
30 to 13 in an air atmosphere containing 0.1 to 10% NO 2.
A method of treating at 0 ° C. for 1 to 4 hours (JP-A-59-9062)
(Gazette), (f) As a method of infusibilizing mesophase pitch fiber,
A method of treating at 150 to 380 ° C. in an oxidizing atmosphere such as air or oxygen containing 0.1 to 50% of NO 2 (Japanese Patent Laid-Open No. Sho 60)
No. 259629), (G) Pitch fiber is treated in an air atmosphere containing 0.1 to 10% NO 2 in a low temperature range of 200 ° C. or lower, and then in an oxidizing atmosphere having a higher oxygen partial pressure than air. A method of treating in a high temperature range of 250 ° C. or higher (JP-A-1-272825), (H) a method of treating pitch fibers with an oxidizing gas containing less than 3% chlorine (JP-A-59-1723). ), (I) a method in which pitch fibers are brought into contact with hydrobromic acid and then infusibilized with air (Japanese Patent Laid-Open No. 59-30195), (nu) pitch fibers with an oxidizing gas containing SO 2. Treatment method (JP-A-60-185819), (L) Method of treating pitch fiber with hydrogen peroxide solution (JP-A-2-91223), (W) Cobalt bromide on pitch fiber surface Method of application (JP-A-60-81319) Publication), (a method of coating the pitch fiber surface to melt the cobalt salt in the ring) Heat oil (JP 62-91223 JP).

【0005】しかしながら、これらの方法は、種々の欠
点を有しており、いづれも満足すべきものとはいい難
い。例えば、硝酸水溶液にピッチ繊維を浸漬する方法で
は、ピッチ繊維が脆弱であるため、取扱いが困難で、ま
たピッチ繊維が損傷されやすい。NOを含む空気雰囲
気中でピッチ繊維を不融化する場合には、不融化時間を
十分に短縮するためには、NO濃度を高くしなければ
ならない。しかしながら、毒性および腐食性を有するN
の濃度を高くすることは、工業的使用に際しては好
ましくない。また、NOは、オンサイトでのアンモニ
アの酸化、NO原液の希釈などにより供給されるが、
その製造コストは割高であり、さらに処理後のNO
ガスの処理もコスト高の原因となる。さらに、塩素ガス
或いはSOを含有する酸化性雰囲気による不融化処理
では、不融化促進効果は認められるものの、最終製品で
ある炭素繊維の物性は空気不融化の場合と同等かもしく
は若干劣っている。しかも、塩素ガスおよびSOは、
毒性および腐食性を有するので、工業的使用上不利であ
る。
However, these methods have various drawbacks, and it is difficult to say that any of them is satisfactory. For example, in the method of immersing the pitch fiber in the nitric acid aqueous solution, the pitch fiber is fragile, so that the handling is difficult and the pitch fiber is easily damaged. In the case of infusibilizing pitch fibers in an air atmosphere containing NO 2 , the NO 2 concentration must be increased in order to sufficiently shorten the infusibilization time. However, N, which is toxic and corrosive
Increasing the concentration of O 2 is not preferable for industrial use. In addition, NO 2 is supplied by on-site oxidation of ammonia, dilution of the NO 2 stock solution, etc.
The manufacturing cost is relatively high, and the treatment of the NO 2 residual gas after the treatment also causes a high cost. Further, in the infusibilizing treatment with an oxidizing atmosphere containing chlorine gas or SO 2 , the infusibilization promoting effect is recognized, but the physical properties of the final product carbon fiber are equal to or slightly inferior to those in the case of air infusibilization. .. Moreover, chlorine gas and SO 2 are
It is toxic and corrosive, which is disadvantageous for industrial use.

【0006】一方、オゾンを使用するピッチ繊維の不融
化促進方法も知られている。具体的には、 (イ)ピッチ繊維を130〜220℃のオゾンを含む酸
素含有雰囲気で処理した後、250〜350℃のオゾン
を含まない空気雰囲気で処理する方法(特開平1−24
6420号公報)、 (ロ)オゾンで前処理した後、ヨウ素で処理し、空気不
融化する方法(特開平2−80620号公報)などが提
案されている。オゾンは、ACGIHによる許容濃度が
0.1ppmという毒性の強いガスであり、経済的にも
できるだけ低濃度で少量のオゾンを使用すべきである。
オゾンの熱分解は、高温になる程著るしく、本発明者の
研究によれば、上記特開平1−246420号公報に開
示されている130℃以上の高温度域では、むしろオゾ
ンによるピッチ繊維の処理効果が少なく、より低温で処
理した方がオゾン濃度を低くし、且つ短時間で処理を完
了し得ることが判明している。また、特開平2−806
20号公報に開示された方法では、オゾン源と併せてヨ
ウ素源を用意する必要があり、通常の空気不融化に比し
てさらに一段とコスト高となる。
On the other hand, a method of promoting infusibilization of pitch fibers using ozone is also known. Specifically, (a) a method in which pitch fibers are treated in an oxygen-containing atmosphere containing ozone at 130 to 220 ° C. and then in an air atmosphere containing no ozone at 250 to 350 ° C. (JP-A-1-24).
6420), and (b) a method of pretreatment with ozone, followed by treatment with iodine to make the air infusible (JP-A-2-80620). Ozone is a highly toxic gas with an allowable concentration of 0.1 ppm according to ACGIH, and it is economically necessary to use a small amount of ozone at a low concentration.
The thermal decomposition of ozone is more remarkable at higher temperatures, and according to the research by the present inventor, in the high temperature range of 130 ° C. or higher disclosed in JP-A-1-246420, pitch fibers due to ozone are rather used. It has been found that the treatment effect of 1) is small, and that the treatment at a lower temperature can lower the ozone concentration and complete the treatment in a short time. In addition, JP-A-2-806
In the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 20, it is necessary to prepare an iodine source together with an ozone source, which is much more expensive than the usual infusibilization of air.

【0007】[0007]

【問題点を解決するための手段】本発明者は、上記の如
き従来技術の問題点に留意しつつ鋭意研究を重ねた結
果、溶融紡糸して得られる光学的等方性ピッチ繊維を高
濃度のオゾンを含む空気または酸素含有気体と短時間接
触させた後、特定の温度で空気不融化処理する場合に
は、不融化処理時間を短縮し、繊維表面部分を良好に不
融化させて繊維相互の融着を防止し得るとともに、最終
的に得られる炭素繊維の物性(引張強度、破断伸度な
ど)をも改善し得ることを見出した(現在特許出願
中)。しかしながら、この方法は、溶融紡糸によって得
られる長繊維型のピッチ繊維に対しては極めて有効であ
るが、エアーサッカー法、渦流法などにより得られるピ
ッチ繊維マットに対してはあまり有効でないことが判明
した。すなわち、エアーサッカー法、渦流法などにより
得られるピッチ繊維マット内部にまでオゾン含有気体を
通じて均一に接触させることが困難であり、マット中心
部まで均一に酸化反応させることは難しい。また、通気
を充分に行なうために、大量のオゾン含有気体を導入す
ると、逆にピッチ繊維マットが押し潰されたり、損傷を
受けて、最終的に得られる炭素繊維の物性が低下するこ
とがある。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies while paying attention to the problems of the prior art as described above, and as a result, have achieved high concentration of optically isotropic pitch fibers obtained by melt spinning. After contacting air containing ozone or oxygen-containing gas for a short period of time, when infusibilizing the air at a specific temperature, shorten the infusibilizing treatment time and satisfactorily infusibilize the fiber surface part It was found that the fusion of the carbon fiber can be prevented and the physical properties (tensile strength, breaking elongation, etc.) of the finally obtained carbon fiber can be improved (patent pending). However, this method is extremely effective for long fiber type pitch fibers obtained by melt spinning, but is not so effective for pitch fiber mats obtained by the air sucker method, vortex method, etc. did. That is, it is difficult to uniformly contact the inside of the pitch fiber mat obtained by the air sucker method, the vortex method, or the like through the ozone-containing gas, and it is difficult to cause the oxidation reaction even to the center of the mat. In addition, if a large amount of ozone-containing gas is introduced in order to perform sufficient ventilation, the pitch fiber mat may be crushed or damaged, and the physical properties of the finally obtained carbon fiber may deteriorate. ..

【0008】本発明者は、さらに研究を重ねた結果、光
学的等方性ピッチを紡糸して得られるピッチ繊維をコン
ベア上に集綿されるまでに高濃度のオゾンを含有する空
気または酸素含有気体と接触させるか、或いは集綿され
たピッチ繊維マット中に高濃度のオゾンを含有する空気
または酸素含有気体を供給して短時間接触させた後、特
定の条件下に空気不融化処理を行なう場合には、不融化
処理時間を短縮し、マット繊維表面部分を良好に不融化
させて繊維相互の融着を防止し得るとともに、最終的に
得られる炭素繊維の物性をも改善し得ることを見出した
As a result of further research, the present inventor has found that pitch fibers obtained by spinning an optically isotropic pitch contain air or oxygen containing a high concentration of ozone before being collected on a conveyor. After contacting with gas, or supplying air or oxygen-containing gas containing a high concentration of ozone into the collected pitch fiber mat and contacting it for a short time, air infusibilization treatment is performed under specific conditions. In that case, it is possible to shorten the infusibilization treatment time, prevent the matting fiber surface portion from being infusibilized well, and prevent the mutual fusion of fibers, and also improve the physical properties of the finally obtained carbon fibers. Found

【0009】すなわち、本発明は、下記の方法を提供す
るものである: 1. 光学的等方性ピッチを紡糸して得られるピッチ繊
維マットを不融化処理した後、炭化処理または黒鉛化処
理して炭素繊維を製造する方法において、紡糸されたピ
ッチ単繊維をコンベアに集綿されるまでに高濃度のオゾ
ンを含有する空気または酸素含有気体と接触させるか、
或いは集綿されたピッチ繊維マット中に高濃度のオゾン
を含有する空気または酸素含有気体を一定以上の通気量
で供給して接触させるか、或いは上記の両者の接触処理
を順次行なった後、150〜400℃で空気不融化処理
を行なうことを特徴とする光学的等方性ピッチ系炭素繊
維の製造方法。 2. 空気または酸素含有気体中のオゾン濃度が、0.
1〜2容量%の範囲内にある上記項1に記載の光学的等
方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 3. 空気または酸素含有気体中のオゾン濃度が、0.
4〜1容量%の範囲内にある上記項2に記載の光学的等
方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 4. ピッチ繊維マットに対するオゾンを含む空気また
は酸素含有気体の通気量をマットの上下面での差圧が
0.5〜7mmHOとなる様な量とする上記項1に記
載の光学的等方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 5. ピッチ繊維マットに対するオゾンを含む空気また
は酸素含有気体の通気量をマットの上下面での差圧が1
〜4mmHOとなる様な量とする上記項4に記載の光
学的等方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。
That is, the present invention provides the following methods: After infusibilizing the pitch fiber mat obtained by spinning the optically isotropic pitch, carbonized or graphitized to produce carbon fibers, the spun pitch monofilaments are collected on a conveyor. Contact with air or oxygen-containing gas containing a high concentration of ozone until
Alternatively, air or oxygen-containing gas containing a high concentration of ozone is supplied into the collected pitch fiber mat at a ventilation amount of a certain amount or more to bring them into contact with each other, or after both of the above contact treatments are sequentially carried out, 150 A method for producing an optically isotropic pitch-based carbon fiber, which comprises performing an air infusibilization treatment at ˜400 ° C. 2. The ozone concentration in the air or oxygen-containing gas is 0.
Item 1. The method for producing the optically isotropic pitch-based carbon fiber according to Item 1, which is in the range of 1 to 2% by volume. 3. The ozone concentration in the air or oxygen-containing gas is 0.
Item 3. The method for producing an optically isotropic pitch-based carbon fiber according to Item 2, which is in the range of 4 to 1% by volume. 4. 2. The optical isotropy according to item 1 above, wherein the amount of air containing ozone or the gas containing oxygen to the pitch fiber mat is set such that the pressure difference between the upper and lower surfaces of the mat is 0.5 to 7 mmH 2 O. Method for producing pitch-based carbon fiber. 5. The pressure difference between the upper surface and the lower surface of the mat is 1 for the air flow rate of ozone-containing air or oxygen-containing gas to the pitch fiber mat.
Method for producing optically isotropic pitch-based carbon fiber according to the claim 4, ~4mmH 2 O and made such amounts.

【0010】本発明において原料として使用するピッチ
は、光学的に等方性であれば、石油系および石炭系のい
ずれであってもよい。原料ピッチの軟化点は、200〜
400℃程度であることが好ましく、240〜300℃
程度であることがより好ましい。
The pitch used as a raw material in the present invention may be either petroleum-based or coal-based as long as it is optically isotropic. The softening point of the raw material pitch is 200-
It is preferably about 400 ° C, 240 to 300 ° C
It is more preferable that the degree is approximately.

【0011】この様な光学的等方性ピッチは、常法に従
って、溶融され、紡糸され、マット状とされる。溶融条
件、紡糸方法などは、ピッチ繊維マットが形成される限
り、特に限定されない。紡糸方法としては、エアーサッ
カー法、渦流(RGJ)法、長繊維状に紡糸した後コン
ベアなどの上でランダムにマット状にする方法などが例
示される。
Such an optically isotropic pitch is melted and spun into a mat according to a conventional method. The melting conditions, spinning method, etc. are not particularly limited as long as the pitch fiber mat is formed. Examples of the spinning method include an air sucker method, a vortex (RGJ) method, and a method in which a long fiber is spun and then randomly matted on a conveyor or the like.

【0012】本発明におけるピッチ繊維マットの不融化
は、2段階で行なう。
The infusibilization of the pitch fiber mat in the present invention is carried out in two steps.

【0013】第一段階では、0.1〜2.0%程度の高
濃度のオゾンを含む空気または酸素含有気体(本願明細
書において、酸素含有気体とは、酸素含有量が空気より
も高い気体をいう。以下においては、特に必要でない限
り、空気をもって代表させる)とピッチ繊維とを短時間
接触させる。空気中のオゾンの濃度は、0.4〜1.0
%とすることがより好ましい。オゾンの濃度が0.1%
未満である場合には、オゾンによるピッチ繊維の酸化促
進効果が十分に発揮されないのに対し、2.0%を上回
る場合には、酸化促進効果は僅かに改善されるものの、
安全性、経済性などの点で不利となる。高濃度のオゾン
を含む空気とピッチ繊維との接触は、(a)紡糸された
ピッチ単繊維をコンベアに集綿されるまでに高濃度のオ
ゾンを含有する空気または酸素含有気体と接触させる
か、或いは(b)集綿されたピッチ繊維マット中に高濃
度のオゾンを含有する空気または酸素含有気体を一定以
上の通気量で供給して接触させるか、或いは上記の
(a)工程および(b)工程の処理を順次行なうことに
より、実施する。 (a)工程の場合には、ピッチ繊維を高濃度のオゾンを
含む空気中に吹き出し、オゾンと接触させながら、コン
ベヤ上に集綿させ、マット状物を形成させる。接触時間
は、オゾンとピッチ繊維との反応性が高いので、通常1
0秒程度で充分である。オゾン含有空気の導入方法は、
ピッチ繊維とオゾンとの接触が均一かつ良好に行なわれ
る限り特に限定されるものではない。例えば、エアーサ
ッカー法によりピッチ繊維の製造を行なう場合には、ノ
ズルから吐出するピッチ繊維を延伸させるジェットガス
中にオゾンを導入することにより、新たな設備を付加す
ることなく、両者の接触を行ない得るので、有利であ
る。 (b)工程の場合には、集綿したピッチ繊維マット中に
マットの上下面での差圧が0.5〜7mmHO(より
好ましくは1〜4mmHO)となる様な量に高濃度の
オゾンを含む空気を通気させる。この差圧が0.5mm
O未満の場合には、酸化反応に必要なオゾン量をマ
ット中心部にまで供給することができないのに対し、7
mmHOを上回る場合には、ピッチ繊維マットが吹き
飛ばされたり、損傷を受けて最終製品である炭素繊維の
物性を低下させるので、好ましくない。この工程を採用
する場合には、繊維と新鮮なオゾンとを接触させるため
に、ピッチ繊維マットの直下にオゾン含有気体を導入す
ることが好ましい。接触時間は、通常20〜40秒程度
である。 なお、上記(a)または(b)工程のみでは、オゾンと
ピッチ繊維との接触が充分で行ない得ない場合には、上
記(a)工程および(b)工程を順次行なえば良い。第
一段階における処理温度は、特に限定されるものではな
いが、加熱を行なう必要もなく、また高温になるとオゾ
ンが急速に分解され、反応が不安定となるので、室温で
行なうのが有利である。但し、不融化炉前段部にオゾン
を含む空気を導入するような場合には、150℃程度ま
での温度は、許容される。第1段階において最も重要な
ことは、ピッチ繊維マットの表面にオゾンを含む空気を
できるだけ確実に接触させる点にある。すなわち、ピッ
チ繊維マット表面は、オゾンとピッチ繊維との反応によ
り生成する酸素層により被覆される傾向があるので、何
らかの手段を講じない限り、ピッチ繊維マット表面への
オゾンの拡散が不十分となり、ピッチ繊維マットが十分
に酸化されない場合がある。したがって、上記(a)工
程の場合には、ピッチ単繊維に対して0.53cm/秒
以上の流速でオゾン含有空気を流動させて、ピッチ繊維
表面とオゾン含有空気とを密接に接触させる。オゾン含
有空気の流速が0.53cm/秒未満である場合には、
被覆酸素層が十分に攪乱されないので、ピッチ繊維表面
へのオゾンの拡散が不十分となる。第一段階における処
理時間も、特に限定されるものではないが、オゾンとピ
ッチ繊維との反応性が非常に高いので、上記(a)工程
および(b)工程を併用する場合にも、1分程度以内で
十分である。
In the first stage, air or an oxygen-containing gas containing ozone at a high concentration of about 0.1 to 2.0% (in the present specification, the oxygen-containing gas means a gas having an oxygen content higher than that of air). In the following, unless otherwise necessary, air is used as a representative) and the pitch fibers are brought into contact with each other for a short time. The concentration of ozone in the air is 0.4 to 1.0
% Is more preferable. Ozone concentration is 0.1%
When it is less than 2.0%, the oxidation promoting effect of the pitch fiber by ozone is not sufficiently exhibited, whereas when it exceeds 2.0%, the oxidation promoting effect is slightly improved,
It is disadvantageous in terms of safety and economy. The contact between the air containing a high concentration of ozone and the pitch fiber is as follows: (a) contacting the spun pitch monofilament with air containing a high concentration of ozone or an oxygen-containing gas before being collected on a conveyor; Alternatively, (b) air or an oxygen-containing gas containing a high concentration of ozone is supplied into the collected pitch fiber mat at a flow rate of a certain amount or more to bring them into contact with each other, or the above-mentioned (a) step and (b) It is carried out by sequentially performing the process treatment. In the case of the step (a), pitch fibers are blown into the air containing a high concentration of ozone, and while being in contact with ozone, they are collected on a conveyor to form a mat-like material. The contact time is usually 1 because the reactivity between ozone and pitch fiber is high.
About 0 seconds is sufficient. The method for introducing ozone-containing air is
There is no particular limitation as long as the contact between the pitch fiber and ozone is uniform and good. For example, in the case of producing pitch fibers by the air sucker method, ozone is introduced into the jet gas for drawing the pitch fibers discharged from the nozzle, so that the two can be brought into contact with each other without adding new equipment. Therefore, it is advantageous. In the case of the step (b), in the pitch fiber mat collected cotton, the amount of the pressure difference between the upper and lower surfaces of the mat is 0.5 to 7 mmH 2 O (more preferably 1 to 4 mmH 2 O). Aerate air containing a concentration of ozone. This differential pressure is 0.5 mm
When it is less than H 2 O, the ozone amount required for the oxidation reaction cannot be supplied to the center of the mat, whereas
If it exceeds mmH 2 O, the pitch fiber mat is blown off or damaged and the physical properties of the final product carbon fiber are deteriorated, which is not preferable. When this step is adopted, it is preferable to introduce an ozone-containing gas directly below the pitch fiber mat in order to bring the fiber into contact with fresh ozone. The contact time is usually about 20 to 40 seconds. In addition, when the ozone and the pitch fiber cannot be sufficiently contacted with each other only in the step (a) or (b), the steps (a) and (b) may be sequentially performed. The treatment temperature in the first stage is not particularly limited, but it is not necessary to perform heating, and at high temperatures, ozone is rapidly decomposed and the reaction becomes unstable, so it is advantageous to perform it at room temperature. is there. However, in the case where air containing ozone is introduced into the front part of the infusibilizer, temperatures up to about 150 ° C. are allowed. The most important thing in the first stage is to bring the ozone-containing air into contact with the surface of the pitch fiber mat as reliably as possible. That is, since the pitch fiber mat surface tends to be covered with an oxygen layer generated by the reaction of ozone and pitch fibers, unless some measures are taken, diffusion of ozone to the pitch fiber mat surface becomes insufficient, The pitch fiber mat may not be fully oxidized. Therefore, in the case of the above step (a), the ozone-containing air is caused to flow at a flow rate of 0.53 cm / sec or more with respect to the pitch single fiber to bring the pitch fiber surface into close contact with the ozone-containing air. When the flow rate of ozone-containing air is less than 0.53 cm / sec,
Since the coated oxygen layer is not sufficiently disturbed, the diffusion of ozone to the pitch fiber surface is insufficient. The treatment time in the first stage is also not particularly limited, but since the reactivity between ozone and pitch fiber is very high, even if the above (a) step and (b) step are used in combination, it takes 1 minute. Within the range is sufficient.

【0014】本発明の第二段階においては、第一段階に
おける不融化処理を終えたピッチ繊維マットを空気中平
均昇温速度3〜10℃/分程度の昇温速度で150〜4
00℃の温度域で加熱し、繊維中の酸素含有量が6〜9
%(より好ましくは7〜8%)となるまで保持すること
により、引続き不融化を行なう。第二段階の空気不融化
においては、ピッチ繊維マットの表層部がすでに不融化
されていて融着が生じない状態となっているので、基本
的にはピッチの融点よりも高い温度で加熱することがで
きる。第一段階における不融化加熱炉と第二段階におけ
る不融化加熱炉とは、連続していても良く、或いはそれ
ぞれ独立していても良い。連続した不融化加熱炉を使用
して順次熱処理を行なう場合には(ただし両炉内の雰囲
気は、互いに遮断しておく必要がある)、第一段階の終
了時の温度と第二段階の開始温度とを同一とすることが
好ましい。第二段階における加熱温度が150℃未満の
場合には、酸化反応の進行が遅くなり、繊維マット内部
への酸素拡散に長時間を要することになる。一方、加熱
温度が400℃を上回る場合には、繊維の燃焼による消
耗が激しくなり、反応の制御が困難となる。不融化時間
の短縮という観点からは、空気不融化開始温度を高く設
定する方が有利であり、第二段階では、150〜225
℃の範囲の温度から平均昇温速度5〜7℃/分程度で3
75〜400℃の範囲の温度まで昇温させることがより
好ましい。225℃を上回る温度から空気不融化を開始
する場合には、第一段階における不融化処理を終えたピ
ッチ繊維マットであっても、融着してしまうことがあ
る。第二段階における不融化処理においては、ピッチ繊
維マット中の酸素含有量が6〜9%となった時点で処理
を終える。ピッチ繊維マット中の酸素含有量が6%未満
である場合には、酸素原子による架橋結合が不十分とな
り、単繊維が溶融したり、融着したりして、繊維マット
の形態が保持されにくくなる。また、仮に、繊維マット
の形態は保持し得たとしても、炭化収率が低下したり、
炭素繊維の物性が低下したりする。一方、酸素含有量が
9%を上回る程度にまで不融化処理を過度に行なう場合
には、繊維表面に欠陥個所が発生する確率が高くなり、
また酸化による消耗を生じやすくなるので、好ましくな
い。第二段階における最高到達温度は、より低いことが
好ましいが、早い昇温速度を採用する場合には、上記酸
素含有量を達成するために、最高到達温度を高めに設定
せざるを得ない。工業用プロセスとして受入れらる平均
昇温速度(当該温度範囲において特定温度で保持する場
合には、その保持時間をも含む値である)が、5℃/分
以上であることを考慮すると、到達温度は、375℃以
上でなければ、必要な酸素をピッチ繊維中に含有させる
ことは、できない。しかしながら、400℃以上での熱
処理は、繊維の酸化による消耗が激しくなり、好ましく
ない。したがって、7℃/分を上回る平均昇温速度を採
用する場合には、必要とする酸素含有量を達成すること
が困難である。上記のようにして得られた不融化ピッチ
繊維は、常法に従って炭素化され、必要ならば、さらに
黒鉛化されて炭素繊維となる。
In the second step of the present invention, the pitch fiber mat, which has been subjected to the infusibilizing treatment in the first step, is heated in the air at an average heating rate of about 3 to 10 ° C./min.
It is heated in the temperature range of 00 ° C and the oxygen content in the fiber is 6-9.
% (More preferably 7 to 8%) to maintain infusibilization. In the second step of infusibilizing air, since the surface layer portion of the pitch fiber mat is already infusibilized and no fusion occurs, basically heating at a temperature higher than the melting point of the pitch. You can The infusible heating furnace in the first stage and the infusible heating furnace in the second stage may be continuous or independent from each other. When performing successive heat treatments using continuous infusible heating furnaces (however, the atmosphere in both furnaces must be isolated from each other), the temperature at the end of the first stage and the start of the second stage It is preferable that the temperature is the same. If the heating temperature in the second stage is lower than 150 ° C., the progress of the oxidation reaction will be delayed, and it will take a long time to diffuse oxygen into the fiber mat. On the other hand, when the heating temperature is higher than 400 ° C., the fiber is consumed so much as to be burned, and it becomes difficult to control the reaction. From the viewpoint of shortening the infusibilization time, it is more advantageous to set the air infusibilization start temperature higher, and in the second stage, it is 150 to 225.
3 at an average heating rate of 5 to 7 ° C / min from a temperature in the range of ℃
More preferably, the temperature is raised to a temperature in the range of 75 to 400 ° C. When the infusibilization of air is started from a temperature higher than 225 ° C., even the pitch fiber mat that has been subjected to the infusibilization treatment in the first stage may be fused. In the infusibilizing treatment in the second stage, the treatment is finished when the oxygen content in the pitch fiber mat reaches 6 to 9%. If the oxygen content in the pitch fiber mat is less than 6%, the cross-linking due to oxygen atoms will be insufficient, and the single fibers will melt or fuse together, making it difficult to maintain the shape of the fiber mat. Become. Further, even if the morphology of the fiber mat could be maintained, the carbonization yield would decrease,
The physical properties of the carbon fiber may deteriorate. On the other hand, when the infusibilization treatment is excessively performed to an extent that the oxygen content exceeds 9%, the probability that defects will occur on the fiber surface increases,
Further, it is not preferable because it is easily consumed by oxidation. The highest temperature reached in the second stage is preferably lower, but when a high temperature raising rate is adopted, the highest temperature must be set higher in order to achieve the above oxygen content. Achieved considering that the average rate of temperature rise that is accepted as an industrial process (including the holding time when holding at a specific temperature in the temperature range) is 5 ° C / min or more If the temperature is not lower than 375 ° C, the necessary oxygen cannot be contained in the pitch fiber. However, the heat treatment at 400 ° C. or higher is not preferable because the fiber is heavily consumed by oxidation. Therefore, it is difficult to achieve the required oxygen content when employing an average heating rate above 7 ° C / min. The infusible pitch fiber obtained as described above is carbonized according to a conventional method, and if necessary, further graphitized to obtain a carbon fiber.

【0015】[0015]

【発明の効果】本発明によれば、不融化の第一段階で使
用する特定量のオゾンの酸化剤としての優れた効果によ
り、室温近傍の低温度域でマット状ピッチ繊維表面の酸
化反応が進行し、その表層部に十分な架橋構造を形成さ
せるので、これを空気中でさらに高温度にさらしても融
着を防止することができる。従って、空気中で通常より
も早い昇温速度で且つ高温で加熱を行なうことができる
ので、全体としての不融化時間が大幅に短縮される。ま
た、低温域での昇温速度を抑制しなければならない従来
の空気不融化に比して、全不融化工程を通して均一な昇
温過程を経るので、不融化ピッチ繊維マット中の酸素濃
度分布が比較的均一となり、最終的に得られる炭素繊維
の破断伸度、引張強度などが改善される。さらに、マッ
ト状不融化ピッチ繊維中の酸素濃度が均一なので、炭化
処理の際に発生するマイクロクラック、内部構造上の歪
などが減少し、炭素繊維が本来有する優れた機械的特性
が発現されやすくなる。
EFFECT OF THE INVENTION According to the present invention, due to the excellent effect of the specific amount of ozone used in the first stage of infusibilization as an oxidant, the oxidation reaction on the surface of the mat-like pitch fiber in a low temperature region near room temperature can be achieved. Since it progresses and a sufficient crosslinked structure is formed in the surface layer portion, even if it is exposed to a higher temperature in the air, it is possible to prevent fusion. Therefore, since the heating can be performed in the air at a higher temperature raising rate than usual and at a high temperature, the infusibilization time as a whole is significantly shortened. Further, as compared with the conventional infusibilization of air that must suppress the temperature rising rate in the low temperature region, a uniform heating process is performed through the entire infusibilization process, so that the oxygen concentration distribution in the infusibilized pitch fiber mat is It becomes relatively uniform, and the breaking elongation and tensile strength of the finally obtained carbon fiber are improved. Furthermore, since the oxygen concentration in the mat-like infusibilized pitch fiber is uniform, microcracks that occur during carbonization, strain on the internal structure, etc. are reduced, and the excellent mechanical properties inherent in carbon fiber are easily expressed. Become.

【0016】[0016]

【実施例】以下に参考例、実施例および比較例を示し、
本発明の特徴とするところをより一層明確にする。
[Examples] Reference examples, examples and comparative examples are shown below,
The features of the present invention will be further clarified.

【0017】実施例1 石炭系タールを特開昭59−149052号公報に記載
された方法に従って処理することにより、光学的等方性
ピッチ(軟化点=282.9℃、キノリン不溶分=2
8.6%、ベンゼン不溶分=86.0%、C/H=2.
02)を調製した後、真空乾燥した。
Example 1 An optical isotropic pitch (softening point = 282.9 ° C., quinoline insoluble matter = 2) was obtained by treating coal-based tar according to the method described in JP-A-59-149052.
8.6%, benzene insoluble content = 86.0%, C / H = 2.
02) was prepared and then vacuum dried.

【0018】次いで、上記の光学的等方性ピッチを原料
として、図1に示すプロセスフローに従ってピッチ繊維
の紡糸からピッチ繊維マットの不融化までを行なった。
すなわち、上記の光学的等方性ピッチ1を1.5kg/
hrの割合で100ホールのノズル3からエアサッカー
5を経て紡糸し、得られた平均糸径15.2μmの単繊
維ピッチ7をコンベヤ9上に集綿してピッチ繊維マット
11を得た。この時の平均目付け量は、510g/m
であった。
Next, from the above-mentioned optically isotropic pitch as a raw material, pitch fiber spinning to pitch fiber mat infusibilization were carried out according to the process flow shown in FIG.
That is, the above optical isotropic pitch 1 is 1.5 kg /
A 100-hole nozzle 3 was spun through an air sucker 5 at a ratio of hr, and the obtained single fiber pitch 7 having an average yarn diameter of 15.2 μm was collected on a conveyor 9 to obtain a pitch fiber mat 11. The average basis weight at this time was 510 g / m 2.
Met.

【0019】オゾン含有空気(オゾン濃度0.6%)
は、ノズル3直下のライン13から、エアサッカー用の
ガスとしてライン15からおよびライン17から供給し
て、ピッチ単繊維またはピッチ繊維マットと接触させ
た。ノズル3からコンベヤ9に至る間にピッチ単繊維が
オゾンと接触する時間は3秒であり、オゾン含有空気の
流速は、平均1.0m/秒であった。また、ピッチ繊維
マット11の上下の差圧は、3.4mmHOであり、
コンベヤ9上のピッチ繊維マット11とオゾンとの接触
時間は、1分間であった。
Ozone-containing air (Ozone concentration 0.6%)
Was supplied from a line 13 directly below the nozzle 3 as a gas for air sucker from a line 15 and a line 17 to be brought into contact with pitch monofilaments or pitch fiber mats. The time during which the pitch monofilament was in contact with ozone from the nozzle 3 to the conveyor 9 was 3 seconds, and the flow rate of ozone-containing air was 1.0 m / sec on average. The pressure difference between the upper and lower sides of the pitch fiber mat 11 is 3.4 mmH 2 O,
The contact time between the pitch fiber mat 11 on the conveyor 9 and ozone was 1 minute.

【0020】次いで上記のピッチ繊維マットを予め15
0℃に加熱された空気不融化炉19に送り、5℃/分の
昇温速度で150℃から330℃まで昇温した後、直ち
に炉外に取出して冷却した。得られた不融化ピッチ繊維
マット中の酸素固定量は、7.32%であった。
Next, the above pitch fiber mat is preliminarily used for 15
After being sent to the air infusible furnace 19 heated to 0 ° C., the temperature was raised from 150 ° C. to 330 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min, and immediately taken out of the furnace and cooled. The amount of oxygen fixed in the obtained infusible pitch fiber mat was 7.32%.

【0021】次いで、得られた不融化繊維マットを炭化
炉に入れ、Nガス雰囲気中で50℃/分の昇温速度で
300℃から940℃まで昇温し、同温度に3分間保持
して炭素繊維を得た。得られた炭素繊維(糸径=13.
5μm)の物性は、引張強度=90.2kgf/m
、平均破断伸度=2.46%であった。これらの物
性のバラツキを示す変動係数(CV)は、引張強度で
5.20%であり、破断伸度で4.85%であった。
Then, the obtained infusible fiber mat was put into a carbonization furnace, heated from 300 ° C. to 940 ° C. at a temperature rising rate of 50 ° C./min in an N 2 gas atmosphere, and kept at the same temperature for 3 minutes. To obtain carbon fiber. Obtained carbon fiber (thread diameter = 13.
5 μm) has a tensile strength of 90.2 kgf / m
m 2 and average breaking elongation = 2.46%. The coefficient of variation (CV) showing variations in these physical properties was 5.20% in tensile strength and 4.85% in breaking elongation.

【0022】比較例1 第一段階の不融化処理においてオゾン含有空気に代えて
純空気を使用する以外は実施例1と同様にしてピッチ繊
維マットの調製、不融化および不融化繊維の炭化を行な
った。不融化ピッチ繊維マット中の酸素固定量は、7.
12%であり、得られた炭素繊維の物性は、引張強度=
75.9kgf/mm、平均破断伸度=2.02%で
あった。また、変動係数(CV)は、引張強度で9.1
5%であり、破断伸度で8.95%であった。
Comparative Example 1 Preparation of a pitch fiber mat, infusibilization and carbonization of infusible fibers were carried out in the same manner as in Example 1 except that pure air was used instead of ozone-containing air in the first step of infusibilizing treatment. It was The amount of oxygen fixed in the infusible pitch fiber mat is 7.
It is 12%, and the physical properties of the obtained carbon fiber are tensile strength =
It was 75.9 kgf / mm 2 , and the average breaking elongation was 2.02%. The coefficient of variation (CV) is 9.1 in tensile strength.
It was 5% and the breaking elongation was 8.95%.

【0023】実施例2 第一段階の不融化処理におけるオゾン含有空気のオゾン
量を0.3%に変更する以外は実施例1と同様にしてピ
ッチ繊維マットの調製および不融化を行なった。不融化
ピッチ繊維マット中の酸素固定量は、7.11%であっ
た。次いで、実施例1と同様にして不融化繊維の炭化を
行なった。得られた炭素繊維の物性は、引張強度=8
9.9kgf/mm、平均破断伸度=2.46%であ
った。
Example 2 A pitch fiber mat was prepared and infusibilized in the same manner as in Example 1 except that the ozone content of the ozone-containing air in the first step of infusibilizing treatment was changed to 0.3%. The amount of oxygen fixed in the infusible pitch fiber mat was 7.11%. Then, the infusible fiber was carbonized in the same manner as in Example 1. The physical properties of the obtained carbon fiber are tensile strength = 8.
It was 9.9 kgf / mm 2 , and the average breaking elongation was 2.46%.

【0024】実施例3 ライン17からのオゾン含有空気の供給を停止するとと
もに、ライン13および15から供給されるオゾン含有
空気とピッチ単繊維との接触時間を3秒或いは10秒と
する以外は実施例1と同様にして不融化ピッチ繊維マッ
トを製造した。不融化ピッチ繊維マットの酸素含有量
は、接触時間3秒の場合には7.29%であり、接触時
間10秒の場合には7.32%であった。次いで、これ
らの不融化ピッチ繊維マットを実施例1と同様に処理し
て不融化繊維マットの炭化を行なった。結果は、第1表
に示す通りである。 上記の結果から、オゾン含有空気とピッチ単繊維との接
触を充分に行なう場合には、オゾン含有空気によるピッ
チ繊維マットの処理を行なわなくとも、ピッチ繊維の不
融化が充分に行なえることが明らかである。
Example 3 The procedure was carried out except that the supply of the ozone-containing air from the line 17 was stopped and the contact time between the ozone-containing air supplied from the lines 13 and 15 and the pitch monofilament was set to 3 seconds or 10 seconds. An infusible pitch fiber mat was produced in the same manner as in Example 1. The oxygen content of the infusibilized pitch fiber mat was 7.29% when the contact time was 3 seconds and was 7.32% when the contact time was 10 seconds. Next, these infusible pitch fiber mats were treated in the same manner as in Example 1 to carbonize the infusible fiber mats. The results are as shown in Table 1. From the above results, it is clear that in the case where the ozone-containing air and the pitch monofilament are sufficiently contacted, the infusibilization of the pitch fiber can be sufficiently performed without the treatment of the pitch fiber mat with the ozone-containing air. Is.

【0025】実施例4 ライン13および15から供給されるオゾン含有空気と
ピッチ単繊維との接触を停止するとともに、ライン17
から供給されるオゾン含有空気の量を調整して、ピッチ
繊維マット上下における雰囲気の差圧をそれぞれ0.5
mmHO、1.1mmHOおよび7.9mmH
とした以外は実施例1と同様にして不融化ピッチ繊維マ
ットを製造した。次いで、実施例1と同様にして不融化
ピッチ繊維マットの炭化を行なった。差圧(mmH
O)と不融化ピッチ繊維マット中の酸素含有量(%)
および外観ならびに炭素繊維の物性との関係を第2表に
示す。 第2表から明らかな様に、ピッチ繊維マットの上下にお
ける雰囲気の差圧を0.5mmHO以上とし且つピッ
チ繊維マットとオゾンとの接触時間を1分間とすること
により、良好な結果が得られている。但し、ピッチ繊維
マットの上下における雰囲気の差圧が過大となる場合に
は、ピッチ繊維マットの剥離が生じている。
Example 4 The contact between the ozone-containing air supplied from the lines 13 and 15 and the pitch monofilament was stopped, and the line 17 was used.
By adjusting the amount of ozone-containing air supplied from, the pressure difference between the atmosphere above and below the pitch fiber mat is 0.5.
mmH 2 O, 1.1mmH 2 O and 7.9mmH 2 O
An infusible pitch fiber mat was produced in the same manner as in Example 1 except that Then, in the same manner as in Example 1, the infusible pitch fiber mat was carbonized. Differential pressure (mmH
2 O) and oxygen content (%) in the infusibilized pitch fiber mat
Table 2 shows the relationship between the appearance and the physical properties of the carbon fiber. As is clear from Table 2, good results were obtained by setting the pressure difference between the atmosphere above and below the pitch fiber mat to 0.5 mmH 2 O or more and the contact time between the pitch fiber mat and ozone to be 1 minute. Has been. However, when the pressure difference between the atmosphere above and below the pitch fiber mat becomes excessive, the pitch fiber mat is peeled off.

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

【図1】 本発明方法の一例を示すフローダイアグラム
である。
FIG. 1 is a flow diagram showing an example of the method of the present invention.

【符号の説明】 1…光学的等方性ピッチ 3…ノズル 5…エアサッカー 7…単繊維ピッチ 9…コンベア 11…ピッチ繊維マット 13…オゾン含有気体供給ライン 15…オゾン含有気体供給ライン 17…オゾン含有気体供給ライン 19…空気不融化炉[Explanation of Codes] 1 ... Optically isotropic pitch 3 ... Nozzle 5 ... Air sucker 7 ... Single fiber pitch 9 ... Conveyor 11 ... Pitch fiber mat 13 ... Ozone-containing gas supply line 15 ... Ozone-containing gas supply line 17 ... Ozone Contained gas supply line 19 ... Air infusible furnace

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 光学的等方性ピッチを紡糸して得られる
ピッチ繊維マットを不融化処理した後、炭化処理または
黒鉛化処理して炭素繊維を製造する方法において、紡糸
されたピッチ単繊維をコンベアに集綿されるまでに高濃
度のオゾンを含有する空気または酸素含有気体と接触さ
せるか、或いは集綿されたピッチ繊維マット中に高濃度
のオゾンを含有する空気または酸素含有気体を供給して
ピッチ繊維マットとオゾンとを接触させるか、或いは上
記の両者の接触処理を順次行なった後、150〜400
℃で空気不融化処理を行なうことを特徴とする光学的等
方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 【請求項2】 空気または酸素含有気体中のオゾン濃度
が、0.1〜2容量%の範囲内にある請求項1に記載の
光学的等方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 【請求項3】 空気または酸素含有気体中のオゾン濃度
が、0.4〜1容量%の範囲内にある請求項2に記載の
光学的等方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 【請求項4】 ピッチ繊維マットに対するオゾンを含む
空気または酸素含有気体の通気量をマットの上下面での
差圧が0.5〜7mmHOとなる様な量とする請求項
1に記載の光学的等方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。 【請求項5】 ピッチ繊維マットに対するオゾンを含む
空気または酸素含有気体の通気量をマットの上下面での
差圧が1〜4mmHOとなる様な量とする請求項4に
記載の光学的等方性ピッチ系炭素繊維の製造方法。
Claim: What is claimed is: 1. A method for producing a carbon fiber by subjecting a pitch fiber mat obtained by spinning an optically isotropic pitch to infusibilization treatment and then carbonizing or graphitizing the same. The pitch monofilament is contacted with air or an oxygen-containing gas containing a high concentration of ozone before being collected on the conveyor, or the air containing a high concentration of ozone in the collected pitch fiber mat or After supplying an oxygen-containing gas to bring the pitch fiber mat and ozone into contact with each other, or after sequentially performing the contact treatment of both of them, 150 to 400
A method for producing an optically isotropic pitch-based carbon fiber, which comprises performing an air infusibilization treatment at ℃. 2. The method for producing an optically isotropic pitch-based carbon fiber according to claim 1, wherein the ozone concentration in the air or oxygen-containing gas is in the range of 0.1 to 2% by volume. 3. The method for producing an optically isotropic pitch-based carbon fiber according to claim 2, wherein the ozone concentration in the air or oxygen-containing gas is in the range of 0.4 to 1% by volume. 4. The amount of air containing ozone or oxygen-containing gas to be passed through the pitch fiber mat in such an amount that the differential pressure between the upper and lower surfaces of the mat is 0.5 to 7 mmH 2 O. A method for producing an optically isotropic pitch-based carbon fiber. 5. The optical device according to claim 4, wherein the air containing ozone or the gas containing oxygen is aerated to the pitch fiber mat so that the pressure difference between the upper and lower surfaces of the mat is 1 to 4 mmH 2 O. Method for producing isotropic pitch-based carbon fiber.
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