JPH06166915A - ピッチ系炭素繊維製造用不融化炉の炉内ガイドバー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピッチ系炭素繊維製造用不融化炉を一日以上
の長時間連続運転を行なっても、ピッチ繊維中に含有さ
れる軽質分の沈積を防止し、不融化時の、ピッチ繊維束
の融着や膠着、延いては糸切れや毛羽立ちを防止するこ
とのできる、ピッチ系炭素繊維製造用不融化炉の炉内ガ
イドバーを提供する。 【構成】 不融化炉１内の、ピッチ繊維束を案内するた
めの炉内ガイドバー２は、少なくともその表面が、ピッ
チ繊維束に含有されたピッチの軽質分と親和性のない材
料、例えばテトラフルオロエチレン或はアルミナセラミ
ックにて作製される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、一般には、ピッチ系炭
素繊維の製造技術に関するものであり、特に、ピッチ系
炭素繊維製造用不融化炉においてピッチ繊維束を案内す
るための炉内ガイドバーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】石油系ピッチ、石炭系ピッチ等の炭素質
ピッチから製造されるピッチ系炭素繊維は、現在最も多
量に製造されているレ−ヨン系やＰＡＮ系の炭素繊維に
比較して炭化収率が高く、弾性率等の物理的特性も優れ
ており、更に低コストにて製造し得るという利点を有し
ているために近年注目を浴びている。

【０００３】現在、ピッチ系炭素繊維は、（１）石油系
ピッチ、石炭系ピッチ等から炭素繊維に適したピッチを
調製し、該ピッチを加熱溶融して紡糸機にて紡糸し、得
られたピッチ繊維を収束して繊維束となした後、（２）
前記ピッチ繊維束を不融化炉にて酸化性雰囲気下にて最
高温度２５０〜３５０℃までに加熱して不融化し、
（３）得られた不融化繊維を予備炭化炉で不活性ガス雰
囲気中にて最高温度４００〜１５００℃まで加熱して予
備炭化し、（４）予備炭化された繊維を更に黒鉛化炉に
て不活性ガス雰囲気下に３０００℃以下にまで加熱して
黒鉛化すること、により製造されている。

【０００４】又、上記の不融化、予備炭化、更には黒鉛
化の各工程は、繊維束とされたピッチ繊維をテンション
下で連続不融化し、連続予備炭化し、連続黒鉛化する方
法が用いられている。

【０００５】このとき、不融化工程は、図１に示すよう
に、所定の温度に加熱された不融化炉内へとピッチ繊維
束を連続的に供給することにより実施されているが、不
融化炉は、その長さが１０ｍにも達することがあり、そ
のために炉内には、未だ脆弱なピッチ繊維束を担持し案
内するためのガイドバーが０．５〜２ｍ間隔にて配置さ
れている。ガイドバーは、従来、炉に回転自在に担持さ
れた黒鉛製、ステンレススチール製又はアルミニウム製
の、直径１００ｍｍ程度のローラとされた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
構成の不融化炉は、一日以上の長時間連続運転を行なう
と、ピッチ繊維中に含有される軽質分が次第にガイドバ
ーに沈積し、ピッチ繊維束の融着や膠着がひどくなり、
糸切れや毛羽立ちが著しくなるという問題があった。

【０００７】本発明者らは、この問題を解決するべく多
くの研究実験を行なった結果、ガイドバーを、少なくと
もその表面を、ピッチ軽質分と親和性のないもの、例え
ば、テトラフルオロエチレン（米国デュポン社、商標
「テフロン」）或はアルミナセラミックスにて形成する
ことにより、ピッチ繊維中の軽質分の付着量が減少し、
不融化時の糸切れが減少することを見出した。本発明は
斯かる新規な知見に基づきなされたものである。

【０００８】従って、本発明の目的は、ピッチ系炭素繊
維製造用不融化炉を一日以上の長時間連続運転を行なっ
ても、ピッチ繊維中に含有される軽質分の沈積を防止
し、不融化時の、ピッチ繊維束の融着や膠着、延いては
糸切れや毛羽立ちを防止することのできる、ピッチ系炭
素繊維製造用不融化炉の炉内ガイドバーを提供すること
である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
ピッチ系炭素繊維製造用不融化炉の炉内ガイドバーにて
達成される。要約すれば本発明は、ピッチ系炭素繊維製
造用不融化炉においてピッチ繊維束を案内するための炉
内ガイドバーであって、少なくともその表面が、ピッチ
繊維束に含有されたピッチの軽質分と親和性のない材料
にて形成されたことを特徴とするピッチ系炭素繊維製造
用不融化炉の炉内ガイドバーである。より具体的には、
このガイドバーは、少なくともその表面が、テトラフル
オロエチレン或はアルミナセラミックスにて形成され
る。

【００１０】

【実施例】次に、本発明のピッチ系炭素繊維製造用不融
化炉の炉内ガイドバーを図面を参照して説明する。

【００１１】図１は、ピッチ系炭素繊維製造用不融化炉
の一実施例を示す概略構成図であり、不融化炉１内には
単に炉内ガイドバー２のみを図示し、発熱体、その他の
構成部材は省略されている。

【００１２】不融化炉１は、その長さが１０ｍにも達す
ることがあり、従って、炉内には、未だ脆弱なピッチ繊
維束ｆを担持し案内するためのガイドバー２が０．５〜
２ｍ間隔にて配置される。

【００１３】本発明のガイドバー２は、炉１に回転自在
に設けても良いが、通常は回転せず、固定的に炉に設置
される。又、ガイドバー２は、直径５〜２００ｍｍ、通
常は８〜５０ｍｍの円筒形状のものとすることができる
が、例えば、直径５〜２００ｍｍの円筒形状或は半月形
状として、ステンレススチール製或はアルミニウム製の
支持体に取り付けることもできる。

【００１４】更に、本発明によれば、ガイドバー２は、
少なくともその表面が、ピッチ繊維束ｆに含有されたピ
ッチの軽質分と親和性のない材料にて形成される。より
具体的には、ガイドバーは、少なくともその表面が、テ
フロン或はアルミナセラミックスにて形成される。ガイ
ドバーの表面は、繊維束との親和性を更に低下させるた
め、梨地状に加工することもできる。

【００１５】このように構成される不融化炉１内は、最
高温度２５０〜３５０℃の酸化性ガス雰囲気とされる。
従って、ピッチ繊維束ｆは不融化炉内を通糸されること
により、酸化性ガス雰囲気中で加熱して不融化される。
本発明の不融化炉１によれば、不融化時にピッチ繊維束
に含有されたピッチの軽質分がガイドバー表面へと付着
する量が減少し、不融化時の糸切れが防止される。

【００１６】ピッチ繊維を不融化して得られた不融化繊
維は、次いで予備炭化炉へと送給され、窒素又はアルゴ
ン等の不活性ガス雰囲気中で最高温度４００〜１５００
℃に加熱して予備炭化され、更に、必要に応じて、不活
性ガス雰囲気下で最高温度１５００〜３０００℃の所定
の一定温度に加熱されて黒鉛化され、炭素繊維（黒鉛繊
維）が得られる。

【００１７】次に、本発明を実施例につきより具体的に
説明する。

【００１８】実施例１ 接触分解タールを原料として、熱分解重縮合により得た
光学的異方性相９８％からなる、軟化点２８０℃の炭素
繊維用ピッチを、５００孔の紡糸口金を有する溶融紡糸
機（ノズル孔：直径０．３ｍｍ）に通して紡糸した。

【００１９】紡糸した５００本のフィラメントは、エア
サッカーで略収束してオイルリングローラに導き、糸に
対して約０．１重量％の割合で収束用油剤を供給し、５
００フィラメントからなるピッチ繊維束の糸条を形成し
た。油剤としては２５℃における粘度が１４ｃｓｔのメ
チルフェニルポリシロキサンキサンを使用した。

【００２０】このピッチ繊維束を、ノズル下部に設けた
高速で回転するボビンに巻取り、約５００ｍ／分の巻取
り速度で１０分間紡糸した。

【００２１】次いで、ピッチ繊維束を巻いた前記ボビン
６個を解舒し、そしてオイルリングローラを使用して耐
熱性油剤を付与しながら合糸して、３０００フィラメン
トからなるピッチ繊維束を形成し、他のボビンに巻取っ
た。

【００２２】合糸時に油剤として２５℃で４０ｃｓｔの
メチルフェニルポリシロキサン（フェニル基４５モル
％）を使用した。付与量は糸に対して０．５％であっ
た。

【００２３】このようにして得たボビン巻きのピッチ繊
維束をボビンから解除しつつ、酸化性ガス雰囲気として
酸素／窒素＝６０／４０の富酸素雰囲気の、炉入口温度
１９０℃、最高温度３００℃の温度勾配を持った、長さ
１．８ｍとされる不融化炉に連続的に線状で送給して、
ピッチ繊維束を不融化した。

【００２４】不融化時の通糸速度は０．１ｍ／分であ
り、不融化の時間は１８分であった。不融化の際、ピッ
チ繊維は１フィラメント当たり０．００７ｇのテンショ
ンが掛けられた。

【００２５】この不融化に際し、不融化炉内の繊維束の
ガイドバーとして、直径１６ｍｍのテフロン製のガイド
バーを使用した。

【００２６】本実施例では、５時間の連続運転を行なっ
たが、通糸時に毛羽立ちは見られなかった。得られた不
融化繊維の糸切れ状態を顕微鏡で調べたところ、測定長
５ｃｍ長さの繊維束の中には糸切れは全くなかった。

【００２７】又、ガイドバーを取り出して調べたとこ
ろ、ガイドバーにはピッチ軟質分の付着及び蓄積は見ら
れなかった。

【００２８】実施例２ 不融化炉内のピッチ繊維束のガイドバーとして、直径１
６ｍｍのアルミナセラミック製のガイドバーを使用した
以外は、実施例１と同様に処理した。

【００２９】この場合、５時間の連続運転中において通
糸時の毛羽立ちは見られなかった。得られた不融化繊維
の糸切れは、測定長５ｃｍ中に２本見られた。

【００３０】ガイドローラを取り出して調べたところ、
ガイドローラにピッチ中の軟質分の付着が極く僅かに見
られた。

【００３１】比較例１ 不融化炉内のピッチ繊維束のガイドバーとして、直径１
６ｍｍの、表面が研磨された滑らかな黒鉛製ガイドバー
を使用した以外は、実施例１と同様に不融化処理を行な
った。

【００３２】この場合、５時間の連続運転において、次
第に毛羽立ちが見られるようになった。得られた不融化
繊維の糸切れは、測定長５ｃｍ中に６１本見られた。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の炉内ガイ
ドバーは、少なくともその表面が、ピッチ繊維束に含有
されたピッチの軽質分と親和性のない材料にて形成され
るので、不融化炉を一日以上の長時間連続運転を行なっ
ても、ピッチ繊維中に含有される軽質分の沈積を防止
し、不融化時の、ピッチ繊維束の融着や膠着、延いては
糸切れや毛羽立ちを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するピッチ系炭素繊維製造用不融
化炉の一実施例を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 不融化炉 ２ ガイドバー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピッチ系炭素繊維製造用不融化炉におい
   てピッチ繊維束を案内するための炉内ガイドバーであっ
   て、少なくともその表面が、ピッチ繊維束に含有された
   ピッチの軽質分と親和性のない材料にて形成されたこと
   を特徴とするピッチ系炭素繊維製造用不融化炉の炉内ガ
   イドバー。