JPH0674528B2 - 炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 本発明は、炭素質ピッチ繊維から炭素繊維及び黒鉛繊維
を製造する方法に関する。更に詳しくは、本発明は光学
的異方性炭素質ピッチを紡糸し、不融化、炭化、黒鉛化
を行い、ロングフィラント炭素繊維及び黒鉛繊維を得る
ための、ピッチ繊維の焼成方法に関する。

《従来の技術》 従来、自動車、航空機その他の各種分野に係る広範な技
術分野において、軽量、高強度、高弾性等の性質を有す
る高性能素材の開発が要望されており、係る観点から炭
素繊維或いは成型炭素材料が注目されている。特に、炭
素質ピッチから炭素繊維を製造する方法は、安価で高性
能の炭素繊維を製造し得る方法として重要視されてい
る。

しかしながら、従来の技術によっては、ピッチ繊維の引
っ張り強度が約0.01GPaと小さい上、脆いためにその取
扱が難しく、高性能製品を得るのに必要なロングフィラ
メント状の炭素繊維を得ることは極めて困難であった。

ピッチ繊維からロングフィラメント状の炭素繊維を製造
する方法として、従来、紡糸した糸を金網のカゴの中に
落として堆積せしめ、これを金網ごと不融化し、更に70
0℃以上で第１次の熱処理を行い、糸条の引っ張り強度
が0.2GPa以上の強度となるようにした上で、該カゴから
引き上げて巻き取った後、若しくは巻き取りつつ1500℃
程度の温度で炭化して、炭素繊維を得る方法が提案され
ている。（特公昭51−12740号）。しかしながらこの方
法では、糸を堆積せしめた場合に、捩れ又は撚りがかか
る傾向があり、又糸の屈曲ができやすいため、炭素繊維
にした時に凹凸が著しく、外観の悪い糸となる上、屈曲
部の強度が著しく低下するために糸切れが頻発し高品質
の糸ができ難いという欠点があった。かかる欠点は、糸
を堆積せしめる場合の湾曲率を大きくとっても本質的に
改善することのできるものではなかった。

《発明が解決しようとする問題点》 特開昭55−128020号明細書には、溶融紡糸後にゴデット
ローラーで延伸した糸を、不融化用の熱風炉に0.15m/分
の糸速度で連続的に通し、続いて炭化炉へも連続的に通
して炭素繊維を得る方法が開示されている。しかしなが
ら、この方法は均一に不融化ができて物性バラツキは小
さく、且つ炭素繊維にした時に外観の良いものが得られ
る一方、溶融紡糸したピッチ繊維をボビンに巻き取った
後、解舒（巻戻）しながら行う場合は、ピッチ繊維が脆
弱な上に、溶融紡糸のため１つの繊維束中のフィラメン
ト数が少なく、繊維束強度が低いこと、紡糸中及び紡糸
後の繊維間の食い込み、膠着等により、解舒が困難で繊
維束の切断がおこるという欠点があった。

又、通炉中、繊維間の融着や膠着が起こる上、油剤の分
解により繊維束の集束が乱れ、繊維束の切断がおこり操
業が困難になるという欠点があった。又、繊維束のフィ
ラメント数が少なく処理速度が遅いので、時間当たりの
製品生産量が著しく小さいという欠点があった。

特開昭60−173121号、特開昭60−81320号及び特開昭60
−21911号明細書には、ボビン巻のまま不融化して一定
温度以下の非酸化性雰囲気で第１次の熱処理（予備炭
化）を行う方法が開示されている。しかしながら、これ
らの方法においてはボビン上のピッチ繊維の巻厚が厚く
なると、不融化中又は予備炭化中の通気性が不十分であ
るためフィラメント間の融着や膠着が一層起こり易く、
予備炭化後、ボビン上の糸巻の解舒（巻戻）が困難にな
り巻戻しに際し、糸の毛羽が発生し易く、炭素繊維又は
黒鉛繊維にした時の商品価値を著しく低下させるという
欠点がある。

ボビン巻のまま不融化後、解舒（巻戻）する方法は、ボ
ビン巻のまま不融化、予備炭化する方法に比べて繊維間
及び繊維束間の膠着や融着の度合が著しく低い段階で解
舒できる点は、有利であるが、繊維の強度がまだピッチ
繊維と同様に弱い上、不融化中、不融化繊維を集束して
いる油剤の分解劣化が著しいため、繊維束の集束が乱
れ、繊維束が極めて弱くボロボロになるので、不融化後
の解舒が極めて困難になるという欠点があった。又、解
舒の際、毛羽が発生し易くローラーにも巻きつき易いと
いう欠点もあった。

そこで、ピッチ繊維、不融化繊維のような脆弱な繊維の
段階で、ボビン巻してある繊維を、解舒の途中で繊維束
の切断、毛羽だちが少なく確実に全量解舒する方法、そ
して更に必要に応じて合糸し繊維束強度を高め操業安定
度を高めると共に、時間当たりの製品生産量を多くなる
ようにした上で、その後の焼成を行い、糸の外観が良
く、高強度、高弾性で糸の強度むらのない高品質のピッ
チ系炭素繊維のロングフィラメントを安価に、しかも効
率良く製造する方法が切望されてきた。

又、予備炭化繊維においては、予備炭化してあるので繊
維束の強度はあるが、繊維間の膠着が著しく、又、不融
化、予備炭化中の繊維間の伸縮により相互の糸の食い込
みがおこっているこの予備炭化繊維を、繊維束の切断や
毛羽立ちなしに全量解舒し、その後の焼成処理を行っ
て、ロングフィラメントの炭素繊維を得る方法の開発が
期待されてきた。

従って本発明は、従来の技術の上記欠点を解決し、糸扱
いし易い高品質のビッチ系炭素繊維を製造する方法を提
供することを目的としている。

又本発明の別の目的は、外観が良く、高強度、高弾性率
の高品質ピッチ系ロングフィラメント炭素繊維を効率良
く製造する方法を提供することにある。

《問題を解決するための手段》 本発明のかかる諸目的は、炭素質ピッチを紡糸して得た
ピッチ繊維を不融化した後予備炭化し、次いで炭化又は
黒鉛化する炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法において、
ボビン上に巻いた炭素質ピッチ繊維、不融化繊維、又は
予備炭化繊維を、ボビンごと全部又はその一部を、浸漬
液に浸漬しながら、ボビン上の繊維束を解舒することを
特徴とする炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法によって達
成された。

ａ）炭素質ピッチ 本発明に用いる炭素質ピッチは、特に限定されるもので
はなく、石炭を乾溜して得られるコールタールピッチ、
石炭液化物等の石炭系ピッチ、ナフサ分解タールピッ
チ、接触分解タールピッチ、常圧蒸留残渣、減圧蒸留残
渣等の石油系ピッチ、合成樹脂を分解して得られる合成
ピッチ等の各種のピッチ及びこれらのピッチを水素、水
素供与物で水素化したもの、熱処理、溶剤抽出等で改質
したものも用いることができる。

本発明の炭素質ピッチは、等方性ピッチであっても光学
的異方性ピッチであっても良く、ネオメソフェース、プ
リメソフェースと言われるピッチについても適用できる
が、特に、下記に述べる光学的異方性ピッチが好まし
い。

光学的異方性炭素質ピッチは、約95％以上の光学的異方
性相を含有し、且つ、軟化点が230〜320℃であるものが
好ましい。

ｂ）光学的異方性ピッチの製造方法 本発明で使用する光学的異方性ピッチはいかなる製法を
用いて製造してもよいが、ピッチ製造用の一般的原料で
ある重質炭化水素油、タール、市販ピッチ等を反応槽で
380〜500℃の温度にて撹拌し、不活性ガスで脱気しなが
ら十分に熱分解重縮合して、残渣ピッチの光学的異方性
相（以下APと略す）を高める従来の方法を使用すること
ができる。しかしながら、この方法によってAPが80％
（偏光顕微鏡で測定）以上のものを製造した場合には、
熱分解重縮合反応が進み過ぎ、キノリン不溶分が70重量
％以上と大きくなり軟化点も330℃以上となる場合もあ
るのみならず、光学的等方性相（以下IPと略す）も微小
球状の分散状態とはなりにくく必ずしも好ましい方法と
は言えない。

従って、本発明で使用する光学的異方性ピッチの好まし
い製造方法は、熱分解重縮合反応を半ばで打ち切ってそ
の重縮合物を350℃〜400℃の範囲の温度で保持して実質
的に静置し、下層に密度の大きいAPを成長熟成させつつ
沈積し、これを上層の密度が小さくIPが多い部分より分
離して取り出す方法があり、この方法の詳細は特開昭57
−119984号明細書に記載されている。

本発明で使用する光学的異方性ピッチの更に好ましい製
造方法は、特開昭58−180585号明細書に記載されている
如く、APを適度に含み、未だ過度に重質化されていない
炭素質ピッチを溶融状態のまま遠心分離操作にかけ、迅
速にAP部分を沈降せしめる方法である。この方法によれ
ば、AP相は合体成長しつつ下層（遠心力方向の層）に集
積しAPが約80％以上の連続層を成し、その中に僅かにIP
を晶状又は微小な球状体で分散している形態のピッチが
下層となり、一方上層はIPが大部分で、その中にAPが微
小な球状態で分散している形態のピッチとなる。この場
合、両層の境界が明瞭であり、下層のみを上層から分離
して取り出すことができ、容易にAP含有率が大きく紡糸
しやすい光学系異方性ピッチを製造することができる。
この方法によれば、AP含有率が95％以上で軟化点が230
℃〜320℃の炭素質ピッチを短時間に、経済的に得るこ
とができる。このような光学的異方性炭素質ピッチは、
溶融紡糸加工特性において優れ、その均質性と高い配向
性のために、それを紡糸して得られた炭素繊維及び黒鉛
繊維の引張強度並びに弾性率は極めて優れたものとな
る。

ｃ）繊維の製造 ｉ）紡糸 前記のような、AP含有率が高くその軟化点の低いピッチ
は、公知の方法によって紡糸することができる。このよ
うな方法は、例えば、直径0.1mm〜0.5mmの紡糸口を１〜
1,000ケ有する紡糸口金を下方に有する金属製紡糸容器
にピッチを張り込み、不活性ガス雰囲気下で280〜370℃
の間の一定の温度にピッチを保持し溶融状態に保って、
不活性ガスの圧力を数百mmHgに上昇せしめて口金から溶
融ピッチを押し出し、温度及び雰囲気を制御しつつ流下
したピッチ繊維を、高速で回転するボビンに巻き取るも
のである。

又、紡糸口金から紡糸したピッチ繊維を集束させて気流
で引取りつつ下方の集積ケースの中にケンス状に集積す
る方法を採用することもできる。この場合、紡糸容器へ
のピッチの供給を、予め溶融したピッチやギアポンプ等
により加圧供給することによって連続的に紡糸すること
が可能である。更に、上記方法において、口金の近傍
で、一定の温度に制御され高速で下降するガスを用いて
ピッチ繊維を延伸しつつ引取り、下方のベルトコンベア
上に長繊維を作る方法も用いることができる。

更に、周壁に紡糸口金を有する円筒状の紡糸容器を高速
で回転させ、これに溶融ピッチを連続的に供給し、円筒
紡糸器の周壁より遠心力によってピッチを押し出し、回
転の作用によって延伸されるピッチ繊維を集積するよう
な紡糸方法を採用することもできる。

本発明は、いずれの紡糸方法をとったものであっても、
一度ボビンに巻き取ったものについては適用できる。

本発明においては、溶融紡糸したピッチ繊維はエアサッ
カーを通して集束しつつオイリングローラーに導き集束
剤（油剤）を付けて更に集束する。この場合の集束剤と
しては、例えば水、エチルアルコール、イソプロピルア
ルコール、ｎ−プロピルアルコール、ブチルアルコール
等のアルコール類又は粘度３〜300cst（25℃）のジメチ
ルシリコーン油、メチルフェニルシリコーン油等を、低
沸点のシリコーン油又はパラフィン油等の溶剤で希釈し
たもの、又は乳化剤を入れて水に分散させたもの；同様
にグラファイト又はポリエチレングリコールやヒンダー
ドエステル類を分散させたもの；界面活性剤を水で希釈
したもの：その他通常の繊維、例えばポリエステル繊維
に使用される各種油剤の内ピッチ繊維をおかさないもの
を使用することができる。集束剤の繊維への付着量は、
通常0.01〜10重量％であるが、特に、0.05〜５重量％で
あることが好ましい。

ii）ピッチ繊維の不融化 本発明で使用する不融化繊維は、ピッチ繊維をボビン巻
のまま不融化したもの、或いは連続不融化炉に炭素質ピ
ッチ繊維の繊維束を連続的に線状で通して不融化したも
の、金網のカゴの中にケンス状に堆積せしめ不融化した
もの、或いはベルトコンベア上にピッチ繊維を落とし不
融化したもの等を一度ボビンに巻き取ったものであって
も差支えない。

紡糸したピッチ繊維を酸化して不融化炭素質繊維とする
工程は、温度、酸化剤、反応時間について種々の組合せ
を考える必要がある。本発明においては、基本的にはこ
の不融化の条件として公知の方法を使用することができ
るが、ピッチ糸を不融化するので、通常より低い温度か
らスタートして酸化反応を行いピッチ繊維の融着を防止
する必要がある。不融化工程の温度は150℃〜400℃、好
ましくは200℃〜300℃の範囲でステップ状又は徐々に昇
温して、通常は１〜５時間処理する。処理時間は不融化
の反応が十分に均一に進むように１日〜３日という長時
間行うことも差支えない。

不融化は、空気、酸素、空気と酸素又は窒素の混合ガス
等を使用して行うことができるが、酸素濃度を余り高く
することは糸巻内反応が急速に済み燃焼する恐れが生ず
るので好ましくない。

本発明においては、200℃以下の温度でハロゲン、NO₂、
オゾン等の酸化剤を含んだ雰囲気中で単時間処理する
か、又は、酸素ガス雰囲気中でピッチの軟化点より30〜
50℃低い温度、即ち150〜240℃の温度で十分な不融化が
得られるまで昇温して不融化を終了せしめる方法が好ま
しく、特に後者の方法は容易且つ確実でより好ましい。

iii）熱処理工程 次にこの不融性となった炭素質ピッチ繊維を、化学的に
不活性なアルゴン又は窒素ガス等の雰囲気中で400〜100
0℃迄昇温してゆるやかに炭化することによって予備炭
化繊維が得られ、更に1000℃〜2000℃の範囲の温度迄昇
温して炭化することによって炭素繊維が得られ、2000℃
〜3000℃の範囲の温度迄昇温して黒鉛化処理まで進め
て、所謂黒鉛繊維が得られる。

本発明においては、この炭化及び黒鉛化の方法の詳細に
ついて特に限定するものではなく、一般公知の方法を用
いることができる。

本発明で使用する予備炭化繊維を作る方法は、ボビン巻
のまま不融化後予備炭化したものであっても良く、或い
は、連続的に線状で連続不融化を通した後巻き取り、そ
の後ボビン巻で予備炭化したものであっても良い。又、
予備炭化の段階まで線状で連続的に焼成し、ボビンに巻
き取ったものであっても差支えない。

iv）ボビン巻繊維の解舒方法（添付図参照） 本発明ではボビンへの巻取及びボビンからの解舒を円滑
に行うため直径100〜500mmの円筒型ボビンを使用する。
ボビンにまいた状態から均一な解舒（巻戻）を行うため
には、ボビン巻取時のトラバースは２〜100mm/（ボビン
１回転当たり）のような大きなトラバースをかけて巻き
取り、巻厚は１〜100mm好ましくは５〜50mmとすること
が有効である。トラバースは、繊維束のボビンからの解
舒（巻戻）性を考慮すれば５〜20mm/（ボビン１回転）
程度が好ましい。

本発明においては、ボビン上に巻いてある炭素質のピッ
チ繊維、不融化繊維又は予備炭化繊維の解舒を、ボビン
ごと水又は油剤中に浸漬しながら行う。この場合、ボビ
ンとボビン上の繊維を全部浸漬しながら行っても良く、
その一部を浸漬しながら行っても良い。

好ましい浸漬法の１つは、ボビン直径の１〜５倍の開口
部を持ち、深さ10〜200mmの正方形或いは長方形の浸漬
皿、浸漬浴中に、水又は油剤を張り込み、ボビンとボビ
ン上の繊維を、５〜200mm幅で液に連続的につける方法
であるが、浸漬は間歇的であっても良い。

浸漬液である水又は油剤は、常時ゴミ等のない状態で行
うために精製後リサイクリしたり、フレッシュな液を補
充することも行われる。

本発明では、ボビンとボビン上の繊維を水又は油剤に浸
漬しながら行うためにボビンは浸漬に耐えられるものを
使用する必要がある。このようなボビンとして、例え
ば、鉄、銅、ニッケル、アルミニウム及びその他の合金
等の金属性ボビンの他、樹脂製又は炭素繊維強化複合樹
脂、アラミド繊維強化複合樹脂、ガラス繊維強化複合樹
脂等の複合材料を用いたボビンも使用される。使用する
樹脂は、耐熱性の観点から、ポリイミド、ポリアミドイ
ミド、ポリエーテルイミド等のポリイミド系樹脂、ポリ
サルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケ
トン、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフ
ィド等の芳香族ポリエーテル樹脂、全芳香族ポリアリレ
ートのような芳香族ポリエステル系樹脂、弗素樹脂等が
好ましい。

上記の他、炭素／炭素複合材料、シリカアルミナ等のセ
ラミックボビンを使うことができる。又、ボビンの外側
の表面を炭素繊維と相溶性があり、熱処理に従って生ず
る繊維の収縮を吸収し、繊維が切断するのを防止するこ
とができるような材料（例えば炭素材料）で被覆するこ
とも好ましい。

ボビンの外表面全体を炭素フェルトのような弾性と通気
性を兼ね備えた材料で覆うこともできる。

本発明において巻取時に使用するボビンは、直径100〜5
00mmの円筒形であることが好ましく、通液性を良くする
ために金網とし、又は穴をあけたり焼結金属炉材、シン
タードグラス等の多孔性濾材で製作したりすることが好
ましい。

通液性を良くするため、ボビンに穴をあけることも採用
される。孔は、均等に空間率が80％以下になるように開
けられる。空間率を80％以上とした場合には、ボビンの
強度が低下するので好ましくない。

本発明においては、SUS304又はSUS316の金網製のボビン
を使用することが好ましく、金網は２〜300メッシュ、
好ましくは３〜60メッシュのものを使用する。

本発明で使用する浸漬液としては、紡糸の集束剤として
用いたと同様なものを用いるができる。例えば、水、エ
チルアルコール、イソプロピルアルコール、ｎ−プロピ
ルアルコール、ブチルアルコール等のアルコール類又は
粘度３〜300cst（25℃）のジメチルシリコーン油、メチ
ルフェニルシリコーン油等を、シリコーン油又はパラフ
ィン油等の溶剤で希釈したもの、又は乳化剤を入れて水
に分散させたもの；同様にグラファイト又はポリエチレ
ングリコールやヒンダードエステル類を分散させたも
の、界面活性剤を水で希釈したもの；その他通常の繊
維、例えばポリエステル繊維に使用される各種油剤の
内、ピッチ繊維をおかさないものを使用することができ
る。

本発明で使用する浸漬液として好ましいものは、繊維間
又は繊維束間の膠着の度合、繊維の伸縮等による繊維間
の食い込み方により異なる。

ボビン上にあるピッチ繊維を解舒する場合は、繊維間の
膠着の度合は少なく繊維間の食い込みの度合も少ないの
で、通常は水によって解舒する。一方、繊維間、繊維束
間の分繊が不十分な場合は、25〜99℃までの温水で解舒
する。

ボビン上の不融化繊維を解舒する場合は、ピッチ繊維の
不融化中、油剤の分解によって繊維間、繊維束間の膠着
の度合が高くなっており、不融化中の繊維の伸縮等によ
る食い込みも大きくなっているので、より分繊性が強く
浸透性の強い浸漬液を使用する。好ましくは0.01〜10重
量％濃度のアルコール類水溶液、界面活性剤水溶液、水
エマルジョン系油剤等が用いられる。

ボビン上の予備炭化繊維を解舒する場合は、ピッチ繊維
の不融化、予備炭化中、更に一層繊維間の膠着の度合、
繊維の伸縮等による繊維間の食い込みが強くなっている
ので、より分繊性の高い浸漬液を使用する。

好ましくは、ボビン上の予備炭化繊維を0.01〜10重量％
濃度の水エマルジョン系油剤とアルコール類を10/90〜9
0/10の割合で混合した液に浸漬しながら解舒する。又
は、ボビン上の予備炭化繊維を、粘度10〜1000cst（25
℃）のシリコーン油を沸点160℃以下のシリコーン油、
アルコール類で希釈して、0.01〜50重量％濃度とした液
に浸漬しながら解舒しても、予備炭化繊維を強アルカリ
水溶液に浸漬しながら解舒して良い。

尚、ピッチ繊維の膠着が酷く解舒困難な場合は、上で述
べた不融化繊維用の解舒液を用いて行い、不融化繊維が
解舒困難な時は、上で述べた予備炭化繊維用の解舒液を
用いることが好ましい。

本発明においては、複数のボビンから同時に繊維束を解
舒しながら、１つの繊維束に合糸することも採用され
る。

解舒は、１フィラメント当たり0.001〜0.5gの張力をか
け、ボビンを回転させながら解舒することが好ましく、
又、解舒速度は１〜100m/分、好ましくは５〜50m/分で
ある。解舒速度をあまり大きくすると毛羽立ちが多くな
るので好ましくない。

《発明の効果》 本発明によれば、ボビン上に巻いてある炭素質ピッチ繊
維、不融化繊維、予備炭化繊維をボビンごと、その全部
又は一部を水又は油剤等の浸漬液に浸漬しながらボビン
上の繊維束を解舒するので、繊維間、繊維束間の膠着を
なくすことができるのみならず、繊維間の食い込み等も
浸漬することによって開繊しながら行うことができるの
で、解舒の途中で繊維束の切断がなく、毛羽立ちの少な
いロングフィラメントを効率良く得ることができる。

又、解舒時に合糸してフィラメント数を増やすことがで
きるので、焼成工程での繊維束の切断がなく操業の安定
性を高めることができるのみならず、合糸によって時間
当たりの生産性を大きくすることができる。特に、光学
的異方性の炭素質ピッチを用いた場合には高強度、高弾
性率の炭素繊維、黒鉛繊維を得ることができる。

更に、ピッチ繊維、不融化繊維及び予備炭化繊維の何れ
に対しても効率の良い解舒ができるので、諸条件を勘案
した上で、最も効率的な製造プロセスを選択すること
も、又、最も物性を重視したプロセスを選択することも
できる。

以上のように、本発明によれば、生産上の効率を高め
て、効率良く高強度、高弾性率の炭素繊維、黒鉛繊維を
得ることができる。

《実施例》 以下、本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明
はこれによって限定されるものではない。

実施例1. 光学的異方性を約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、370℃で円筒型遠心分離装置で分離して光学
的異方性相の多いピッチを得た。得られた光学異方性ピ
ッチは、光学的異方性相を98％含み、軟化点は265℃で
あった。

得られた光学的異方性ピッチを500穴の紡糸口金を有す
る紡糸機に通し、355℃で200mmHgの窒素ガス圧で押し出
して紡糸した。

紡糸したピッチ繊維は、ノズル下部に設けた高速で回転
する直径210mm、幅200mmのステンレス網製の金網ボビン
に巻き取り、約500m/分の巻き取り速度で５分間紡糸し
た。ボビン１回転当たりのトラバースのピッチは10mm/1
回転であった。紡糸の間の糸切れはなかった。この際紡
糸した糸はエアーサッカーで略集束してオイリングロー
ラーに導き、糸に対して約0.5重量％の割合で集束用油
剤を供給した。油剤としては、25℃における粘度が14cs
tのジメチルシリコーン油を使用した。

このボビン巻したピッチ繊維を、25℃の水を入れた深さ
50mmの浸漬皿に浸漬し、ボビンの下部が水中につかるよ
うにした。張力をフィラメント当たり0.05gかけ、ボビ
ンを回転させながら30m/分の速度で解舒した。

解舒の途中、繊維束の断糸も毛羽立ちもなく、2500m全
量が解舒された。

このピッチ繊維を公知の方法で不融化し1500℃で炭化を
行った。得られた炭素繊維の糸径は9.9μｍであり、引
っ張り強度は2.6GPa、引っ張弾性率は250GPaであった。
又、この炭素繊維を、不活性ガス中、公知の方法で2500
℃まで昇温して得た黒鉛繊維は、糸径9.8μｍ、引っ張
り強度は2.6GPa、引っ張り弾性率は700GPaであった。

比較例1. 解舒時に浸漬液を使わなかった以外は、実施例１と同様
に処理した。この場合約110m解舒した時点で、繊維束が
次第に細くなり切断した。糸の頭出しは出来ず、その後
の解舒はできなかった。

実施例2. 実施例１と同様にして、ボビン巻したピッチ繊維を得
た。

このピッチ繊維を公知の方法により空気雰囲気でボビン
巻のまま不融化した。

このボビン巻した不融化繊維を、25℃で14cstのジメチ
ルシリコーン油を非イオン界面活性剤で乳化した水エマ
ルジョン系油剤に浸漬しながら解舒した。水エマルジョ
ン系油剤の濃度は0.5重量％であった。

解舒の途中で繊維束の切断も毛羽立ちもなく、2500mの
全量を解舒することができた。

この不融化繊維を公知の方法で炭化した。炭化温度は、
1500℃あった。得られた炭素繊維の糸径は9.9μｍであ
り、引っ張り強度は2.4GPa、引っ張り弾性率は255GPaで
あった。公知の方法で2500℃まで昇温して得た黒鉛化繊
維の糸径は9.8μｍ、引っ張り強度は2.4GPa、引っ張り
弾性率は710GPaであった。

比較例2. 解舒時に浸漬液を使わなかった以外は、実施例２と同様
に行った。この場合、約5m解舒した時点で繊維束が切れ
て、その後の解舒ができなかった。

実施例3. 実施例２と同様に処理し、ボビン巻した不融化繊維を得
た。

この不融化繊維を公知の方法でボビン巻したまた予備炭
化を行った。予備炭化温度は、600℃であった。このボ
ビン巻した予備炭化繊維を、実施例２で使用した水エマ
ルジョン系油剤を、イソプロピルアルコールで50/50
（体積比）に希釈して、それを浸漬液として解舒した。

解舒の途中、繊維束の切断はなく、毛羽立ちも比較的少
なく、2500m全量が解舒できた。

この予備炭化繊維を公知の方法で1500℃まで昇温し炭素
繊維を得た。その時の糸径は9.9μｍ、引っ張り強度は
2.3GPa、その引っ張り弾性率は250GPaであった。

比較例3. 解舒時に浸漬を使わなかった以外は、実施例３を同じに
行った。この場合約100m解舒できたが、そこで繊維束が
切断した。解舒した繊維は毛羽立ちの酷いものであっ
た。

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】炭素質ピッチを紡糸して得たピッチ繊維を
   不融化した後予備炭化し、次いで炭化又は黒鉛化する炭
   素繊維及び黒鉛繊維の製造方法において、ボビン上に巻
   いた炭素質ピッチ繊維、不融化繊維、又は予備炭化繊維
   を、ボビンごと全部又はその一部を、浸漬液に浸漬しな
   がらボビン上の繊維束を解舒することを特徴とする炭素
   繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
2. 【請求項２】浸漬を、ボビン上の繊維を浸漬皿又は浸漬
   浴中の浸漬液に接触又はボビンごと全部若しくはその一
   部を埋没せしめて行う特許請求の範囲の第１項記載の炭
   素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
3. 【請求項３】浸漬が間歇的になされる特許請求の範囲第
   １項に記載の炭素繊維の製造方法。
4. 【請求項４】炭素質ピッチ繊維に対する浸透液として、
   水又は温水を使用することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
5. 【請求項５】不融化繊維に対する浸漬液として、0.01〜
   10重量％濃度の、アルコール類水溶液、界面活性剤水溶
   液、水エマルジョン系油剤の何れか又は２種以上の混合
   溶液を使用することを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
6. 【請求項６】予備炭化繊維に対する浸漬液として、0.01
   〜10重量％濃度の、水エマルジョン系油剤とアルコール
   類を混合した浸漬液を使用することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方
   法。
7. 【請求項７】予備炭化繊維に対する浸漬液として、10〜
   1000cst（25℃）の粘度のシリコーン油を沸点160℃以下
   のシリコーン油及び／又はアルコール類で希釈した、0.
   01〜50重量％濃度の液を使用することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方
   法。
8. 【請求項８】予備炭化繊維に対する浸漬液として、強ア
   ルカリ水溶液を使用することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
9. 【請求項９】ボビン上の繊維束の解舒がボビンから同時
   になされると共に、解舒された繊維束が１つの繊維束に
   合糸されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
10. 【請求項１０】解舒が、１フィラメント当り、0.001〜
    0.5gの張力の下になされることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
11. 【請求項１１】ピッチ繊維、不融化繊維又は予備炭化繊
    維を巻いたボビンが、直径100〜500mmの円筒型ボビンで
    あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭素
    繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
12. 【請求項１２】ピッチ繊維、不融化繊維又は予備炭化繊
    維を巻いたボビンの空間率が、80％以下になるように小
    孔を全面にあけた金属製穴あきボビン、又は金網ボビン
    であることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の炭
    素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
13. 【請求項１３】ピッチ繊維、不融化繊維又は予備炭化繊
    維を巻き取るボビンの材料が焼結金属材料であることを
    特徴とする特許請求の範囲第11項記載の炭素繊維及び黒
    鉛繊維の製造方法。
14. 【請求項１４】ピッチ繊維、不融化繊維又は予備炭化繊
    維を巻いたボビンが、樹脂、炭素繊維強化複合樹脂、ア
    ラミド繊維強化複合樹脂、又はガラス繊維強化複合樹脂
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第11項記載の
    炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
15. 【請求項１５】ピッチ繊維、不融化繊維又は予備炭化繊
    維をボビンに巻く場合のトラバースを、５〜100mm/（ボ
    ビン回転）とすることを特徴とする特許請求の範囲第１
    項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。
16. 【請求項１６】炭素質ピッチ繊維の原料ピッチが、約95
    ％以上の光学的異方性相を含有する光学異方性ピッチで
    あり、且つ軟化点が約230〜320℃であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の
    製造方法。