JPH0811844B2 - Method for producing pitch-based carbon fiber - Google Patents

Method for producing pitch-based carbon fiber

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JPH0811844B2
JPH0811844B2 JP60096975A JP9697585A JPH0811844B2 JP H0811844 B2 JPH0811844 B2 JP H0811844B2 JP 60096975 A JP60096975 A JP 60096975A JP 9697585 A JP9697585 A JP 9697585A JP H0811844 B2 JPH0811844 B2 JP H0811844B2
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spinning
carbon fiber
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mesh layer
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正己 鍵崎
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はピッチ系炭素繊維の製造方法に関するもので
あり、より詳しくは、改善された強度を発現するピッチ
系炭素繊維を安定して製造する方法に関するものであ
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for producing a pitch-based carbon fiber, and more specifically, to stably produce a pitch-based carbon fiber exhibiting improved strength. It is about the method.

〔従来の技術〕 炭素繊維は、比強度、非弾性率が高い材料で、高性能
複合材料のフイラー繊維として最も注目されており、中
でもピッチ系炭素繊維は原料が潤沢である、炭化工程の
歩留が大きい、弾性率の高い繊維が得られやすい等ポリ
アクリロニトリル系炭素繊維に比べて様々な利点を持つ
ている。
[Prior Art] Carbon fiber is a material with a high specific strength and high inelastic modulus, and has received the most attention as a filler fiber for high-performance composite materials. Above all, pitch-based carbon fibers are abundant in the raw materials, It has various advantages over polyacrylonitrile-based carbon fibers, such as large retention and easy production of fibers with high elastic modulus.

ところで、このような利点を有するピッチ系炭素繊維
の原料である紡糸ピッチは種々検討されている。
By the way, various spinning pitches, which are raw materials for pitch-based carbon fibers having such advantages, have been studied.

すなわち、従来紡糸ピッチとして使用していた等方質
ピッチの代りに、炭素質原料を加熱処理して、異方性が
発達し、配向しやすい分子種が形成されたピッチを使用
することにより、高特性のピッチ系炭素繊維が得られる
ことが報告(特公昭49−8634号)されて以来、配向性の
良好な紡糸ピッチの調製について種々検討されてきた。
That is, instead of the isotropic pitch conventionally used as the spinning pitch, by heating the carbonaceous raw material, anisotropy develops, by using a pitch in which molecular species that are easily oriented are formed, Since it was reported that a high-performance pitch-based carbon fiber can be obtained (Japanese Patent Publication No. Sho 49-8634), various studies have been made on the preparation of a spinning pitch having good orientation.

周知の様に、重質油、タール、ピッチ等の炭素質原料
を350〜500℃に加熱すると、それら物質中に粒径が数ミ
クロンから数百ミクロンの、偏光下に光学的異方性を示
す小球体が生成する。そして、さらに加熱するとこれら
の小球体は成長、合体し、ついには全体が光学的異方性
を示す状態となる。この異方性組織は炭素質原料の熱重
縮合反応により生成した平面状高分子芳香族炭化水素が
層状に積み重なり、配向したもので、黒鉛結晶構造の前
駆体とみなされている。
As is well known, heating carbonaceous raw materials such as heavy oil, tar, and pitch to 350 to 500 ° C causes optical anisotropy under polarized light with particle diameters of several microns to several hundreds of microns in these substances. The globules shown are generated. Then, upon further heating, these small spheres grow and coalesce, and finally the whole becomes a state exhibiting optical anisotropy. This anisotropic structure is formed by stacking and orienting planar polymeric aromatic hydrocarbons produced by a thermal polycondensation reaction of a carbonaceous raw material in layers, and is regarded as a precursor of a graphite crystal structure.

この様な異方性組織を含む熱処理物は、一般的にはメ
ソフエーズピッチと呼称されている。
A heat-treated product containing such an anisotropic structure is generally called a mesophase pitch.

かかるメソフエーズピッチを紡糸ピッチとして使用す
る方法としては、例えば、石油系ピッチを静置条件下で
約350〜450℃で加熱処理し、40〜90重量%のメソフエー
ズを含有するピッチを得て、これを紡糸ピッチとする方
法が提案されている(特開昭49−19127号)。
As a method of using such a mesophase pitch as a spinning pitch, for example, heat treatment of petroleum pitch at about 350 to 450 ° C. under static conditions to obtain a pitch containing 40 to 90% by weight of mesophase. A method of using this as a spinning pitch has been proposed (JP-A-49-19127).

しかし、かかる方法により等方質の炭素資原料をメソ
化するには長時間を要するので、予め炭素質原料を十分
量の溶媒で処理してその不溶分を得、それを230〜400℃
の温度で10分以下の短時間加熱処理して、高度に配向さ
れ、光学的異方性部分が75重量%以上で、キノリン不溶
分25重量%以下の、所謂、ネオメフエーズピッチを形成
し、これを紡糸ピッチとする方法が提案されている(特
開昭54−160427号)。
However, since it takes a long time to mesomorphize an isotropic carbon raw material by such a method, the carbonaceous raw material is previously treated with a sufficient amount of a solvent to obtain its insoluble matter, which is then heated at 230 to 400 ° C.
At a temperature of 10 minutes or less, it is heat-treated for a short time to form a so-called neomefaze pitch that is highly oriented and has an optically anisotropic portion of 75% by weight or more and a quinoline insoluble content of 25% by weight or less. A method of using this as a spinning pitch has been proposed (JP-A-54-160427).

その他、高特性炭素繊維製造用の配向性のよい紡糸ピ
ッチとしては、例えば、コールタールピッチをテトラヒ
ドロキノリン存在下に水添処理し、次いで、約450℃で
短時間加熱処理して得られる光学的に等方性で600℃以
上に加熱することによつて異方性に変わる性質を有する
ピッチ、所謂、プリメソフエーズピッチ(特開昭58−18
421号)、或いは、メソフエーズピッチをBirch還元法等
により水素化処理して得られる光学的に等方性で外力を
加えるとその方向への配向性を示すピッチ、所謂、ドー
マントメソフエーズ(特開昭57−100186号)等が提案さ
れている。
In addition, as a spinning pitch with good orientation for producing high-performance carbon fibers, for example, an optical pitch obtained by hydrogenating coal tar pitch in the presence of tetrahydroquinoline and then heat-treating at about 450 ° C for a short time Pitch which is isotropic and has a property of being anisotropically changed by heating to 600 ° C. or more, that is, a so-called premesophase pitch (Japanese Patent Laid-Open No. 58-18
No. 421), or a pitch obtained by hydrogenating a mesophase pitch by a Birch reduction method or the like and showing orientation in that direction when an external force is applied with optical isotropy, a so-called dormant mesophase. (JP-A-57-100186) and the like have been proposed.

この様な紡糸ピッチをノズルを通して溶融紡糸するこ
とによりピッチ繊維を得ることができる。次いで、この
ピッチ繊維を不融化、炭化、さらに場合により黒鉛化す
る事によつてピッチ系の高特性炭素繊維を得る事ができ
る。
Pitch fibers can be obtained by melt spinning such a spinning pitch through a nozzle. Then, the pitch-based high-performance carbon fiber can be obtained by infusibilizing, carbonizing, and optionally graphitizing the pitch fiber.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

従来の方法により、上記の様な配向性のよい紡糸ピッ
チを用いて紡糸した場合、得られるピッチ繊維中の平面
状高分子炭化水素の積層構造が繊維断面内でラジアル配
向となりやすく、その結果、その後の不融化処理、炭化
処理の際に炭化収縮に起因する引張応力が繊維断面の周
方向に作用するため、得られる炭素繊維の断面には繊維
軸方向に伸びるくさび状のクラツクが発生し、炭素繊維
の商品的価値を損なう欠点があつた。
By the conventional method, when spinning is performed using a spinning pitch having good orientation as described above, the laminated structure of the planar polymer hydrocarbon in the pitch fiber obtained is likely to have radial orientation in the fiber cross section, and as a result, Subsequent infusibilization treatment, since tensile stress due to carbonization shrinkage during carbonization acts in the circumferential direction of the fiber cross section, a wedge-shaped crack extending in the fiber axis direction occurs in the cross section of the obtained carbon fiber, There was a drawback that impaired the commercial value of carbon fiber.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明者等は上記問題点に留意し、鋭意検討した結
果、紡糸ピッチを紡糸ノズルへ供給する前に網目層を通
過させることにより、上記欠点が克服されることを見い
出し、この知見に基づいて本発明に到達した。
The present inventors have paid attention to the above problems, and as a result of diligent studies, they found that the above drawbacks were overcome by passing the spinning pitch through the mesh layer before supplying the spinning pitch, and based on this finding The present invention has been reached.

すなわち、本発明の目的は、繊維断面構造が実質的に
ラジアル配向ではなく、繊維軸方向に伸びるくさび状の
クラツクの発生が抑えられたピッチ系炭素繊維を製造す
ることにある。
That is, an object of the present invention is to produce a pitch-based carbon fiber in which the fiber cross-sectional structure is not substantially in the radial orientation, and the generation of wedge-shaped cracks extending in the fiber axis direction is suppressed.

すなわち、この目的は、紡糸ピッチを紡糸ノズルから
溶融紡糸し、不融化処理を行い、ついで炭化処理し、更
に必要に応じて黒鉛化処理することによりピッチ系炭素
繊維を製造する方法において、紡糸ピッチとして70%以
上の光学的異方性組織を含むピッチを用い、該紡糸ノズ
ルの入口部から空間部を介した上流部であって紡糸ピッ
チ導入孔の紡糸ノズル側の端部に厚さ2mm以下の網目層
を設け、該空間部から紡糸ノズル入口部に至る部分の角
度が90゜以上である紡糸口金を用いて、該紡糸ピッチを
該網目層通過後紡糸ノズルに達するまでの所要時間が1
分以内であるようにして該網目層および該紡糸ノズルの
順に流通させ紡糸することにより容易に達成される。
That is, the purpose is to melt-spin the spinning pitch from a spinning nozzle, subject it to infusibilization treatment, then carbonize it, and, if necessary, graphitize it to produce a pitch-based carbon fiber. As a pitch containing 70% or more of an optically anisotropic structure, a thickness of 2 mm or less at the spinning nozzle side end of the spinning pitch introducing hole in the upstream portion from the inlet of the spinning nozzle through the space. Using a spinneret in which the angle from the space to the inlet of the spinning nozzle is 90 ° or more, the time required to reach the spinning nozzle after passing the spinning pitch is 1
It is easily achieved by circulating the mesh layer and the spinning nozzle in that order within a minute, and spinning.

以下、本発明を詳しく説明するに、本発明の紡糸ピッ
チとしては配向しやすい分子種が形成されており、光学
的に異方性のピッチを与えるものであれば特に制限はな
く、前述のような従来の種々のものを使用することがで
きる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail. The spinning pitch of the present invention is not particularly limited as long as a molecular species that is easily oriented is formed and it gives an optically anisotropic pitch, as described above. Various conventional ones can be used.

しかし、それほど高度の比強度及び比弾性率が要求さ
れない場合は、アモルフアスピッチを用いることもでき
る。これらの紡糸ピッチを得るための炭素質原料として
は、例えば、石炭系のコールタール、コールタールピッ
チ、石炭液化物、石油系の重質油、タール、ピッチ等が
挙げられる。これらの炭素質原料には通常フリーカーボ
ン、未溶解石炭、灰分などの不純物が含まれているが、
これらの不純物は過、遠心分離、あるいは溶剤を使用
する静置沈降分離などの周知の方法で予め除去しておく
事が望ましい。
However, amorphous pitch can be used when a high specific strength and a high specific elastic modulus are not required. Examples of the carbonaceous raw material for obtaining these spinning pitches include coal-based coal tar, coal tar pitch, coal liquefaction, petroleum heavy oil, tar and pitch. These carbonaceous raw materials usually contain impurities such as free carbon, unmelted coal and ash,
It is desirable to remove these impurities in advance by a known method such as filtration, centrifugation, or static sedimentation using a solvent.

また、前記炭素質原料を、例えば、加熱処理した後特
定溶剤で可溶分を抽出するといつた方法、あるいは水素
供与性溶剤、水素ガスの存在下に水添処理するといつた
方法で予備処理を行なつておいても良い。
Further, the carbonaceous raw material, for example, a method of extracting a soluble component with a specific solvent after heat treatment, or a method of hydrogenation in the presence of a hydrogen-donating solvent or hydrogen gas, a preliminary treatment. You may leave it.

本発明においては、前記炭素質原料あるいは予備処理
を行なつた炭素質原料を、通常350〜500℃、好ましくは
380〜450℃で、2分〜50時間、好ましくは5分〜5時
間、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下、或いは、
吹き込み下に加熱処理することによつて得られる40%以
上、特に70%以上の光学的異方性組織を含むピッチが紡
糸ピッチとして好適に使用できる。
In the present invention, the carbonaceous raw material or the pretreated carbonaceous raw material is usually 350 to 500 ° C., preferably
At 380 to 450 ° C. for 2 minutes to 50 hours, preferably 5 minutes to 5 hours under an atmosphere of an inert gas such as nitrogen or argon, or
A pitch containing 40% or more, particularly 70% or more of an optically anisotropic structure obtained by heat treatment under blowing can be suitably used as a spinning pitch.

本発明でいう紡糸ピッチの光学的異方性組織割合は、
常温下偏光顕微鏡での紡糸ピッチ試料中の光学的異方性
を示す部分の面積割合として求めた値である。
The optically anisotropic structure ratio of the spinning pitch in the present invention is,
It is a value obtained as an area ratio of a portion showing optical anisotropy in a spinning pitch sample under a polarization microscope at room temperature.

具体的には、例えばピッチ試料を数mm角に粉砕したも
のを常法に従つて直径約2cmの樹脂の表面のほぼ全面に
試料片を埋込み、表面を研磨後、表面全体をくまなく偏
光顕微鏡(100倍率)下で観察し、試料の全表面積に占
める光学的異方性部分の面積の割合を測定する事によつ
て求める。
Specifically, for example, a pitch sample crushed into a few mm square is embedded with a sample piece on almost the entire surface of a resin having a diameter of about 2 cm according to a conventional method, the surface is polished, and then the entire surface is covered with a polarizing microscope. It is obtained by observing under (100 magnification) and measuring the ratio of the area of the optically anisotropic portion to the total surface area of the sample.

本発明においては、上記紡糸ピッチを網目層を通過さ
せた後、紡糸ノズルへ供給し紡糸する。
In the present invention, the spinning pitch is passed through the mesh layer and then supplied to the spinning nozzle for spinning.

ここで網目層とは、紡糸ピッチ流通路内であつて、紡
糸ノズルより上流部に配設されたものであり、溶融状態
の紡糸ピッチが該層を通過することにより、紡糸ピッチ
の流れを細分化し、かつ該層を通過する間に紡糸ピッチ
のメソフエーズの積層状態が乱れ、その結果実質的にラ
ジアル配向でない繊維断面構造を有するピッチ繊維を与
えるものである。網目層を構成する網としては、具体的
には350〜400℃程度の温度に充分耐えられるような、ス
テンレス鋼、銅、アルミニウム等の金属材料、またはセ
ラミツク、ガラス、黒鉛等の無機質材料の微細な繊維を
平織、綾織あるいは畳織したものである。
Here, the mesh layer means a layer disposed in the spinning pitch flow passage and upstream of the spinning nozzle, and the spinning pitch in the molten state passes through the layer to subdivide the spinning pitch flow. And the laminated state of the spinning pitch mesophases is disturbed while passing through the layer, and as a result, a pitch fiber having a fiber cross-sectional structure which is not substantially radially oriented is provided. As the net that constitutes the mesh layer, specifically, a metal material such as stainless steel, copper, or aluminum, or a fine particle of an inorganic material such as ceramic, glass, or graphite, which can sufficiently withstand a temperature of about 350 to 400 ° C. It is a plain weave, a twill weave, or a tatami weave of such fibers.

また金属の平板に無数の小孔を打ち抜いたもの、ある
いは金属板に成型工具でスリツトを入れて、それを引つ
張つて得られるいわゆるエキスパンドメタルのようなも
のも本発明に使用される。
Further, a metal flat plate punched with innumerable small holes, or a so-called expanded metal obtained by putting a slit on a metal plate with a molding tool and pulling it, is also used in the present invention.

網目の大きさは、目開きが大きすぎると得られる繊維
の断面構造を細分化してラジアル配向でない構造とする
効果が減少するので、目開きは小さいもの程好ましい。
具体的には目開きが50メツシユより小さいもの、好まし
くは100メツシユより小さいもの、さらに好ましくは200
メツシユより小さいものが用いられる。これらの網は1
枚でよいが5枚程度迄重ねて用いることもできるが、網
目層の厚さとして2mm以下となるよう構成する。
If the mesh size is too large, the effect of subdividing the cross-sectional structure of the obtained fiber into a structure not having a radial orientation is reduced, so the mesh size is preferably as small as possible.
Specifically, the mesh size is smaller than 50 mesh, preferably smaller than 100 mesh, more preferably 200.
Those smaller than mesh are used. These nets are 1
Although the number of sheets may be one, it is possible to stack up to five sheets, but the thickness of the mesh layer is configured to be 2 mm or less.

ここで第1図〜第4図は本発明の網目層を設けた紡糸
装置の種々の形態における紡糸ノズル部付近の拡大図を
示したものである。1は紡糸口金、2は紡糸ノズル、3
は網目層、4は導入孔、5は空間部をそれぞれ示す。
Here, FIGS. 1 to 4 are enlarged views showing the vicinity of the spinning nozzle portion in various forms of the spinning apparatus provided with the mesh layer of the present invention. 1 is a spinneret, 2 is a spinning nozzle, 3
Is a mesh layer, 4 is an introduction hole, and 5 is a space.

これらの図に示されるように網目層3はノズル入口部
の上部に設置されるが、網目層3を通過した紡糸ピッチ
を長時間溶融状態で保持しておくと、微細化した紡糸ピ
ッチの流動単位が再度合体して、網目層3通過前の状態
に戻ると考えられるので、紡糸ピッチが網目層3通過後
紡糸ノズルに達するまでの所要時間が1分以内、好まし
くは30秒以内、更に好ましくは10秒以内のできるだけ短
時間となるように網目層3の空間部5を介して設置する
のが好ましい。
As shown in these figures, the mesh layer 3 is installed above the nozzle inlet, but if the spinning pitch that has passed through the mesh layer 3 is held in a molten state for a long time, the flow of the refined spinning pitch is reduced. Since it is considered that the units are united again and return to the state before passing through the mesh layer 3, the time required for the spinning pitch to reach the spinning nozzle after passing through the mesh layer 3 is within 1 minute, preferably within 30 seconds, and further preferably Is preferably installed via the space 5 of the mesh layer 3 so that the time is as short as possible within 10 seconds.

ここで紡糸ピッチが網目層3を通過後紡糸ノズルに達
するまでの所要時間は網目層3下端から紡糸ノズル入口
上端までつまり空間部5の内容積を紡糸ピッチの吐出量
で除したものである。
Here, the time required for the spinning pitch to reach the spinning nozzle after passing through the mesh layer 3 is from the lower end of the mesh layer 3 to the upper end of the inlet of the spinning nozzle, that is, the inner volume of the space 5 divided by the discharge amount of the spinning pitch.

空間部5の形状は、第1図〜第5図に示すように種々
の形状のものを採用することができるが、空間部5から
紡糸ノズル2の入口部に至る部分の角度θ、すなわち、
空間部5と紡糸ノズル2の入口部との接合部分とが構成
する角度θを90゜以上、好ましくは120゜以上とする場
合は、得られる繊維の断面構造を細分化してラジアル配
向でない構造とする効果がさらに増大されるので好まし
い。尚、空間部5と紡糸ノズル2の入口部との接合部は
前記角度θが90゜未満とならないように曲線部を有して
もよい。
The shape of the space portion 5 can be various shapes as shown in FIGS. 1 to 5, but the angle θ of the portion from the space portion 5 to the inlet of the spinning nozzle 2, that is,
When the angle θ formed by the space portion 5 and the joining portion of the inlet of the spinning nozzle 2 is set to 90 ° or more, preferably 120 ° or more, the cross-sectional structure of the obtained fiber is subdivided into a non-radial orientation structure. This is preferable because the effect of doing so is further increased. The joint between the space 5 and the inlet of the spinning nozzle 2 may have a curved portion so that the angle θ does not become less than 90 °.

紡糸ノズルの形状は特に限定されないが、例えば孔径
が0.05〜0.5mm、長さが0.01〜5mmの紡糸ノズルが使用さ
れる。
The shape of the spinning nozzle is not particularly limited, but for example, a spinning nozzle having a hole diameter of 0.05 to 0.5 mm and a length of 0.01 to 5 mm is used.

なお、紡糸ノズルとは紡糸ピッチが紡糸される直前に
流通し、かつ糸条径を規定する細孔部を意味し、その孔
径とは紡糸ピッチを吐出する細孔の径を意味する。本発
明で用いられる紡糸ノズルは例えば上記範囲の条件を満
足する直管状のもの、紡糸ノズルの中間部が拡大された
形状のもの、あるいは紡糸ノズル下部が拡大された形状
のものなどのいずれの形状の紡糸ノズルも使用できる。
The spinning nozzle means a fine hole portion that flows immediately before the spinning pitch is spun and defines a yarn diameter, and the hole diameter means a diameter of a fine hole that discharges the spinning pitch. The spinning nozzle used in the present invention has any shape such as a straight tubular shape satisfying the conditions in the above range, a shape in which the middle portion of the spinning nozzle is enlarged, or a shape in which the lower portion of the spinning nozzle is enlarged. The spinning nozzle of can also be used.

また、紡糸ピッチは網目層3を経て紡糸ノズル2より
吐出され紡糸されるが、網目層3を設けることにより紡
糸ピッチの吐出に際し、紡糸ピッチに通常0.5kg/cm2
G以上、好ましくは2kg/cm2・G以上の圧力を加えて紡
糸を行なうことができる。
The spinning pitch is discharged from the spinning nozzle 2 through the mesh layer 3 and spun. When the spinning pitch is discharged by providing the mesh layer 3, the spinning pitch is usually 0.5 kg / cm 2 ·.
The spinning can be performed by applying a pressure of G or more, preferably 2 kg / cm 2 · G or more.

〔作 用〕[Work]

本発明においては、溶融状態の紡糸ピッチが網目層3
を通過することにより、紡糸ピッチの流れを細分化し、
かつ網目層3においてメソフエーズの積層状態が乱さ
れ、繊維断面構造が実質的にラジアル配向でないピッチ
繊維ひいてはピッチ系炭素繊維が得られるものと考えら
れる。
In the present invention, the molten spinning pitch is the mesh layer 3
By subdividing the flow of the spinning pitch,
Moreover, it is considered that the layered state of the mesophases is disturbed in the mesh layer 3 and pitch fibers and thus pitch-based carbon fibers whose fiber cross-sectional structure is not substantially radially oriented are obtained.

〔本発明の効果〕[Effect of the present invention]

したがつて、網目層3により紡糸ピッチの流動性が改
善されるとともに、紡糸時における上記範囲の加圧操作
により、紡糸温度で紡糸ピッチから発生するガスあるい
は気泡の生成が抑制されるため、紡糸安定性が向上し、
改善された特性を有するピッチ繊維を長時間安定して製
造できる。
Therefore, the network layer 3 improves the fluidity of the spinning pitch, and the pressurizing operation within the above range during spinning suppresses the generation of gas or bubbles generated from the spinning pitch at the spinning temperature. Improved stability,
Pitch fibers having improved properties can be stably manufactured for a long time.

かくして、得られたピッチ繊維を不融化、炭化必要に
応じて黒鉛化することにより、ランダム配向の繊維断面
構造を有し、繊維軸方向に伸びるくさび状のクラツクの
ない、高特性のピッチ系炭素繊維を得ることができる。
Thus, the obtained pitch fiber is made infusible, carbonized by graphitizing as necessary, has a randomly oriented fiber cross-sectional structure, does not have a wedge-shaped crack extending in the fiber axis direction, high-performance pitch-based carbon Fibers can be obtained.

これらの繊維断面構造は偏光顕微鏡で測定したもので
ある。
These fiber cross-sectional structures were measured by a polarization microscope.

〔実 施 例〕〔Example〕

以下実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。 The present invention will be specifically described below with reference to examples.

実施例1〜3 5オートクレーブにコールタールピッチ2kgと、水
添した芳香族油2kgを入れ、450℃で1時間加熱処理し
た。この処理物を減圧蒸留して残渣ピッチを得た。次い
で、この残渣ピッチ200gに窒素ガスをバブリングしなが
ら430℃で125分間加熱処理した。得られたメソフエーズ
ピッチの異方性割合は100%であつた。
Examples 1 to 5 2 kg of coal tar pitch and 2 kg of hydrogenated aromatic oil were placed in an autoclave and heat-treated at 450 ° C. for 1 hour. This treated product was distilled under reduced pressure to obtain a residual pitch. Next, 200 g of this residual pitch was heat-treated at 430 ° C. for 125 minutes while bubbling nitrogen gas. The anisotropic ratio of the obtained mesophase pitch was 100%.

次に、第1図に示すような紡糸口金を用い、その導入
孔4に第1表に示すサイズ(実施例1及び2は500メッ
シュ(厚さ0.06mm)、実施例3は200メッシュ(厚さ0.1
mm))のステンレス金網(網目層)3を1枚設けた。
Next, using a spinneret as shown in FIG. 1, the size shown in Table 1 in the introduction hole 4 (500 mesh (thickness 0.06 mm) in Examples 1 and 2 and 200 mesh (thickness in Example 3 0.1
mm)) stainless steel wire mesh (mesh layer) 3 was provided.

金網の設置位置は紡糸ピッチが網目層3通過後紡糸ノ
ズル2に達する迄の時間即ち、空間部の滞留時間が第1
表に示す値となるようにした。
The installation position of the wire net is the time until the spinning pitch reaches the spinning nozzle 2 after passing through the mesh layer 3, that is, the residence time in the space is the first.
The values shown in the table were used.

次いで、この紡糸口金を用いて前記メソフエーズピッ
チを325〜360℃の温度範囲で溶融紡糸した。何れの場合
も最適の温度において糸の巻取り速度を変えることによ
り糸径7μm迄のピッチ繊維を長時間にわたり安定的に
得ることができた。
Next, the mesophase pitch was melt-spun in the temperature range of 325 to 360 ° C. using this spinneret. In either case, pitch fibers up to a diameter of 7 μm could be stably obtained for a long time by changing the winding speed of the yarn at the optimum temperature.

336℃の条件で溶融紡糸して得られたピッチ繊維を空
気中310℃で不融化し、さらにアルゴン雰囲気下1400℃
で炭化して炭素繊維を得た。この炭素繊維の引張り強度
及び断面構造を測定しその結果を第1表に示す。
Pitch fiber obtained by melt spinning at 336 ℃ is made infusible at 310 ℃ in air, and further 1400 ℃ under argon atmosphere.
Was carbonized to obtain carbon fiber. The tensile strength and cross-sectional structure of this carbon fiber were measured, and the results are shown in Table 1.

実施例4 第2図に示すような紡糸口金(紡糸ノズル2の孔径0.
2mm、流さ0.1mm)を用い、その導入孔4に網目層3とし
て200メツシユ(厚さ0.1mm)のステンレス金網1枚を空
間部5に於けるピッチの滞留時間が3.8秒となる位置に
設置すること以外は、全て実施例1と同様にして紡糸及
び炭化処理を行なつた。紡糸に於いては糸径7μm迄の
ピッチ繊維を長時間にわたり安定的に得ることができ
た。得られた結果を第1表に示す。
Example 4 A spinneret as shown in FIG.
2 mm, flow 0.1 mm), and a stainless mesh of 200 mesh (thickness 0.1 mm) as a mesh layer 3 is installed in the introduction hole 4 at a position where the residence time of the pitch in the space 5 is 3.8 seconds. Spinning and carbonization were carried out in the same manner as in Example 1 except for the above. In spinning, pitch fibers having a yarn diameter of up to 7 μm could be stably obtained for a long time. The results obtained are shown in Table 1.

実施例5 第3図に示すような紡糸口金(紡糸ノズル2の孔径0.
1mm、長さ0.1mm)を用い、その導入孔4に網目層3とし
て635メツシユ(厚さ0.05mm)のステンレス金網1枚を
空間部5に於けるピッチの滞留時間が0.2秒となる位置
に設置すること以外は、全て実施例1と同様にして紡糸
及び炭化処理を行なつた。紡糸に於いては糸径7μm迄
のピッチ繊維を長時間にわたり安定的に得ることができ
た。得られた結果を第1表に示す。
Example 5 A spinneret as shown in FIG.
1 mm, length 0.1 mm), and a stainless steel wire mesh of 635 mesh (thickness 0.05 mm) as a mesh layer 3 in the introduction hole 4 at a position where the residence time of the pitch in the space 5 is 0.2 seconds. Spinning and carbonization were performed in the same manner as in Example 1 except that the installation was performed. In spinning, pitch fibers having a yarn diameter of up to 7 μm could be stably obtained for a long time. The results obtained are shown in Table 1.

比較例1 網目層を用いないこと以外は実施例1と全く同様にし
て紡糸したが7μ以下の糸径をもつピッチ繊維は安定的
に得ることはできなかつた。実施例1と同様にして得た
炭素繊維の物性値を第1表に示す。
Comparative Example 1 Spinning was performed in the same manner as in Example 1 except that the mesh layer was not used, but pitch fibers having a yarn diameter of 7 μ or less could not be stably obtained. Table 1 shows the physical property values of the carbon fibers obtained in the same manner as in Example 1.

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

第1図〜第5図は本発明で用いられる紡糸装置の種々の
態様における紡糸口金付近部の拡大断面概略図である。 1;紡糸口金、2;紡糸ノズル 3;網目層、4;導入孔 5;空間部
1 to 5 are schematic enlarged sectional views of the vicinity of the spinneret in various aspects of the spinning apparatus used in the present invention. 1; Spinneret, 2; Spinning nozzle 3; Mesh layer, 4; Introduction hole 5; Space

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 友納 茂樹 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三 菱化成工業株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−223317(JP,A) 特開 昭59−168113(JP,A) 特開 昭61−12919(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeki Tomano 1000 Kamoshida-cho, Midori-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Sanryo Kasei Co., Ltd. (56) Kai 59-168113 (JP, A) JP 61-12919 (JP, A)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】紡糸ピッチを紡糸ノズルから溶融紡糸し、
不融化処理を行い、ついで炭化処理し、更に必要に応じ
て黒鉛化処理することによりピッチ系炭素繊維を製造す
る方法において、紡糸ピッチとして70%以上の光学的異
方性組織を含むピッチを用い、該紡糸ノズルの入口部か
ら空間部を介した上流部であって紡糸ピッチ導入孔の紡
糸ノズル側の端部に厚さ2mm以下の網目層を設け、該空
間部から紡糸ノズル入口部に至る部分の角度が90゜以上
である紡糸口金を用いて、該紡糸ピッチを該網目層通過
後紡糸ノズルに達するまでの所要時間が1分以内である
ようにして該網目層および該紡糸ノズルの順に流通させ
紡糸することを特徴とするピッチ系炭素繊維の製造方
法。
1. A spinning pitch is melt-spun from a spinning nozzle.
A pitch containing 70% or more of optically anisotropic structure is used as a spinning pitch in a method of producing a pitch-based carbon fiber by performing infusibilization treatment, then carbonization treatment, and further graphitization treatment if necessary. A mesh layer having a thickness of 2 mm or less is provided at an end of the spinning nozzle from the inlet of the spinning nozzle through a space and at the end of the spinning pitch introducing hole on the side of the spinning nozzle, and from the space to the inlet of the spinning nozzle. Using a spinneret having an angle of 90 ° or more, the mesh layer and the spinning nozzle are arranged in this order so that the time required for the spinning pitch to reach the spinning nozzle after passing through the mesh layer is within 1 minute. A method for producing a pitch-based carbon fiber, which comprises circulating and spinning.
【請求項2】網目層の目開きが100メッシュより小さい
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のピッチ系
炭素繊維の製造方法。
2. The method for producing a pitch-based carbon fiber according to claim 1, wherein the mesh layer has a mesh size smaller than 100 mesh.
【請求項3】網目層が金属材料または無機質材料である
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載
のピッチ系炭素繊維の製造方法。
3. The method for producing a pitch-based carbon fiber according to claim 1, wherein the mesh layer is a metal material or an inorganic material.
【請求項4】網が平織、綾織、又は畳織であることを特
徴とする特許請求の範囲第1項ないし第3項記載のピッ
チ系炭素繊維の製造方法。
4. The method for producing a pitch-based carbon fiber according to claim 1, wherein the mesh is a plain weave, a twill weave, or a tatami weave.
JP60096975A 1984-06-26 1985-05-08 Method for producing pitch-based carbon fiber Expired - Lifetime JPH0811844B2 (en)

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DE8585107676T DE3584693D1 (en) 1984-06-26 1985-06-21 METHOD FOR THE PRODUCTION OF CARBON FIBERS OF THE LEFT TYPE.
US07/039,679 US4818612A (en) 1984-06-26 1987-04-20 Process for the production of pitch-type carbon fibers
US07/245,564 US4923648A (en) 1984-06-26 1988-09-19 Process for the production of pitch-type carbon fibers

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JPS61160412A (en) * 1984-12-28 1986-07-21 Toa Nenryo Kogyo Kk Method of spinning pitch yarn and spinneret therefor

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