JPS58136834A - 高性能炭素繊維の製造法 - Google Patents
高性能炭素繊維の製造法Info
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- JPS58136834A JPS58136834A JP1478682A JP1478682A JPS58136834A JP S58136834 A JPS58136834 A JP S58136834A JP 1478682 A JP1478682 A JP 1478682A JP 1478682 A JP1478682 A JP 1478682A JP S58136834 A JPS58136834 A JP S58136834A
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- Japan
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- fibers
- carbonization
- carbon
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- carbon fiber
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明はアクリロニトリル系合成繊維から高強度炭素繊
維を製造する方法に関する。
維を製造する方法に関する。
炭素繊維の製造が工業化されて以来約１０年になるが、
その間の技術開発により強度は漸次向−トしている。最
近では引張強度６５０〜４゜Ｏｋｇ／＋ｌＩＩ＋１２の
炭素繊維が得られており、初期の性能の２倍近くにもな
っている。しかしながら航空、幾用途等の分野の使用に
は、さらに強度の改善された炭素繊維が敷望されている
。
その間の技術開発により強度は漸次向−トしている。最
近では引張強度６５０〜４゜Ｏｋｇ／＋ｌＩＩ＋１２の
炭素繊維が得られており、初期の性能の２倍近くにもな
っている。しかしながら航空、幾用途等の分野の使用に
は、さらに強度の改善された炭素繊維が敷望されている
。
炭素繊維の強度改みに関しては、炭素化１：程条件に関
するものなど多くの報告がある。炭素化工程の温度条件
に関するもののつち、二段炭素化処理する方法によれば
炭素繊維の強度はかなり改善されることが知られている
。
するものなど多くの報告がある。炭素化工程の温度条件
に関するもののつち、二段炭素化処理する方法によれば
炭素繊維の強度はかなり改善されることが知られている
。
本発明者は、この二段炭素化方法に関してより詳細な検
討を加え、炭素化の低温域である約４００〜８００°Ｃ
で適度な反応度に調節したのち、１０００ ”Ｃ以−ヒ
の高温度で炭素化を完了すると極めて高強度の炭素繊維
が得られることを見出した。
討を加え、炭素化の低温域である約４００〜８００°Ｃ
で適度な反応度に調節したのち、１０００ ”Ｃ以−ヒ
の高温度で炭素化を完了すると極めて高強度の炭素繊維
が得られることを見出した。
炭素化の低温域である約４００〜ａｏコ’ｔは、耐炎化
糸構造の修正域と考えられており、１制炎化糸に内在す
る歪等を修正することを目的に伸長することの効果はす
でに明らかにされている。
糸構造の修正域と考えられており、１制炎化糸に内在す
る歪等を修正することを目的に伸長することの効果はす
でに明らかにされている。
一方この領域は耐炎化構造から炭素化構造に斐換する過
程にあり、大きな構造変化を伴なう。
程にあり、大きな構造変化を伴なう。
反応の内容は必ずしも明らかではないが、この領域′Ｑ
はシアン化水素、アンモニア、炭酸ガス、水イ１の数＋
１■の分解生成物が放出されながら大きなｔｉ７）造変
換を伴なう。したかつてこの過程では伸長配向効果以外
にその後の高温炭素化処理に１１＆する構造体を形ｒｔ
させておくことが望ましい。
はシアン化水素、アンモニア、炭酸ガス、水イ１の数＋
１■の分解生成物が放出されながら大きなｔｉ７）造変
換を伴なう。したかつてこの過程では伸長配向効果以外
にその後の高温炭素化処理に１１＆する構造体を形ｒｔ
させておくことが望ましい。
本発明者は後者に関して更に研究した結果、Ｉ＼発明を
完成した。
完成した。
本発明は、アクリロニトリル系合成繊維を酬灸化糸密度
力″−１，６０〜１．４５９／ｃｆｒＬ３となるように
処理したのら、不活性雰囲気中４００〜８ｏ ｏ ”ｃ
の温度で炭素含量が６５〜７０％となるように処理し、
次いで１０００℃以上の温度で炭゛索化することを特徴
とする、高性能炭素繊維（））製造法である。。
力″−１，６０〜１．４５９／ｃｆｒＬ３となるように
処理したのら、不活性雰囲気中４００〜８ｏ ｏ ”ｃ
の温度で炭素含量が６５〜７０％となるように処理し、
次いで１０００℃以上の温度で炭゛索化することを特徴
とする、高性能炭素繊維（））製造法である。。
本発明方法によれば、引張強度４５０ ｋｇ／ｍｍ２以
ヒの高性能化′された炭素繊維が得られる。
ヒの高性能化′された炭素繊維が得られる。
本発明に用いられるアクリロニトリル系合成繊維は、ア
クＩＪ Ｃｌニトリル８５重量％以上及びこれと共重合
しうるビニル中輩体からなる繊維であればよく、その種
類、繊維化の方法等に関しては何ら制限さねることはな
い。
クＩＪ Ｃｌニトリル８５重量％以上及びこれと共重合
しうるビニル中輩体からなる繊維であればよく、その種
類、繊維化の方法等に関しては何ら制限さねることはな
い。
本発明を実施するに際しては、先ずアクリロニトリル系
合成繊維を耐炭化糸畠・度が１．６０〜１、４５９／ｃ
ｒｎ３となるように処理する。
合成繊維を耐炭化糸畠・度が１．６０〜１、４５９／ｃ
ｒｎ３となるように処理する。
耐炎化処理は公知の方法により行うことかできる。アク
リロニトリル系合成繊維の配向を維持°するような適止
な張力−伸長を行うことが好ましい。次の炭素化処理に
おいて繊維に伸長効果を付与し、かつ適正な構造を形成
させるためには、耐炎化処理により繊維の耐炎化糸密度
を１．６０〜１．４５ｇ／′ＣｒｒＬ３ とすること
が必要である。耐炎化糸密度が１．６０ 、、ｙ ／
ｃｍ３ 未満では炭素化処理が困難であり、また１、
４５９７ ｃｍ３を越えると耐炎化構造が強固になり
すぎ、構造変換が円滑に行われな（なる。
リロニトリル系合成繊維の配向を維持°するような適止
な張力−伸長を行うことが好ましい。次の炭素化処理に
おいて繊維に伸長効果を付与し、かつ適正な構造を形成
させるためには、耐炎化処理により繊維の耐炎化糸密度
を１．６０〜１．４５ｇ／′ＣｒｒＬ３ とすること
が必要である。耐炎化糸密度が１．６０ 、、ｙ ／
ｃｍ３ 未満では炭素化処理が困難であり、また１、
４５９７ ｃｍ３を越えると耐炎化構造が強固になり
すぎ、構造変換が円滑に行われな（なる。
次いでこの繊維を不活性雰囲気例えば窒素ガス中で４０
０〜゛８００℃の温度で炭素含量が６５〜７０％となる
ように処理したのち、１０００°Ｃ以上の温度で炭素化
する。
０〜゛８００℃の温度で炭素含量が６５〜７０％となる
ように処理したのち、１０００°Ｃ以上の温度で炭素化
する。
二段炭素化における４００〜８００℃の低温１女では、
繊維な伸長しながら炭素化処理−Ｊ′ることが好ましい
。この温度範囲は、繊維の伸長性を紺持し、適正な中間
構造体を形成させ得る領域であり、この範囲外では高強
度を付与することかできない。温度条件は例えば６００
℃の定温であってもよく、また５００〜６０【］〜７０
０℃と段階的に昇温しでもよい。この温度域での反応は
、繊維の炭素含量を６５〜７０％とすることが必須であ
る。これにより、その後の炭素化処理にいたる反応が円
滑化され、かつ炭素化構造の生長阻害が軽減される。こ
のため本発明による炭素繊維は、結晶配向度及び結晶の
成長が極めて太きい。
繊維な伸長しながら炭素化処理−Ｊ′ることが好ましい
。この温度範囲は、繊維の伸長性を紺持し、適正な中間
構造体を形成させ得る領域であり、この範囲外では高強
度を付与することかできない。温度条件は例えば６００
℃の定温であってもよく、また５００〜６０【］〜７０
０℃と段階的に昇温しでもよい。この温度域での反応は
、繊維の炭素含量を６５〜７０％とすることが必須であ
る。これにより、その後の炭素化処理にいたる反応が円
滑化され、かつ炭素化構造の生長阻害が軽減される。こ
のため本発明による炭素繊維は、結晶配向度及び結晶の
成長が極めて太きい。
１０００ ”Ｃ以上の高温域での炭素化処理は・、特に
高強度を付与するときには最終温度を１２００〜１４０
１１ ’Ｃとすることが好ましい。この過程では張力が
過度になることは好ましくな（、通常は僅かに収縮させ
て処理する。
高強度を付与するときには最終温度を１２００〜１４０
１１ ’Ｃとすることが好ましい。この過程では張力が
過度になることは好ましくな（、通常は僅かに収縮させ
て処理する。
実施例
アクリロニトリル９５重量％、メタクリル酸４重量％及
びメタクリル酸メチル１劃１・からなる重合体を湿式法
で繊維化し、フィラメント数６０００本、単糸デニール
１．３ ｄ 、引張強度６、１９／ｄ 及び破断伸度１
５．９％の多繊維を製造する。この繊維束を２６０〜２
４５〜２６０℃の三段階の温度丁で１０％伸長しながら
、１制炎化糸密度が１．３５９７ｃＩｎ３となるように
耐炎化処理する。引き続き６００°Ｃの温度で伸長率を
１０％とし、滞在時間を変え、第１表に示す炭素含量の
繊維を得る。次いで１２００℃の温度で滞在時間を２分
間とし、６□！ａ収縮させながら処理すると、炭素繊維
が得られる。得られた炭素繊維の強匿及び物性は第１表
に示すとおりである。６００℃で炭素含量が６５〜７０
％となるように処理したのり１０００℃で炭素化した炭
素繊維（番号２〜４）は、引張強度が４５０に９／ｌｌ
ｍ２以上であり、極めて高性能化されていることが知ら
れる。
びメタクリル酸メチル１劃１・からなる重合体を湿式法
で繊維化し、フィラメント数６０００本、単糸デニール
１．３ ｄ 、引張強度６、１９／ｄ 及び破断伸度１
５．９％の多繊維を製造する。この繊維束を２６０〜２
４５〜２６０℃の三段階の温度丁で１０％伸長しながら
、１制炎化糸密度が１．３５９７ｃＩｎ３となるように
耐炎化処理する。引き続き６００°Ｃの温度で伸長率を
１０％とし、滞在時間を変え、第１表に示す炭素含量の
繊維を得る。次いで１２００℃の温度で滞在時間を２分
間とし、６□！ａ収縮させながら処理すると、炭素繊維
が得られる。得られた炭素繊維の強匿及び物性は第１表
に示すとおりである。６００℃で炭素含量が６５〜７０
％となるように処理したのり１０００℃で炭素化した炭
素繊維（番号２〜４）は、引張強度が４５０に９／ｌｌ
ｍ２以上であり、極めて高性能化されていることが知ら
れる。
Claims (1)
- アクリロニトリル系合成繊維を耐炎化糸密度が１．３０
〜１．４５ｇ／ＣＩｒＬ３となるように処理したのし、
不活性雰囲気中４０１］〜８００℃の温度で炭素含量が
６５〜７０ ％となるように処理し、次いで１０００℃
以上の温度で炭素化することを特徴とする、高性能炭素
繊維の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1478682A JPS58136834A (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 高性能炭素繊維の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1478682A JPS58136834A (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 高性能炭素繊維の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58136834A true JPS58136834A (ja) | 1983-08-15 |
Family
ID=11870733
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1478682A Pending JPS58136834A (ja) | 1982-02-03 | 1982-02-03 | 高性能炭素繊維の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58136834A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6088127A (ja) * | 1983-10-13 | 1985-05-17 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | 高強度・高弾性炭素繊維の製法 |
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| CN108103615A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-06-01 | 广州赛奥碳纤维技术有限公司 | 一种高效碳纤维预碳化工艺及装备 |
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-
1982
- 1982-02-03 JP JP1478682A patent/JPS58136834A/ja active Pending
Patent Citations (2)
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