JPS591723A - 炭素繊維の製造方法 - Google Patents
炭素繊維の製造方法Info
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- JPS591723A JPS591723A JP10832682A JP10832682A JPS591723A JP S591723 A JPS591723 A JP S591723A JP 10832682 A JP10832682 A JP 10832682A JP 10832682 A JP10832682 A JP 10832682A JP S591723 A JPS591723 A JP S591723A
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- fibers
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- oxidizing gas
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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】
本発明は炭素繊維の製造方法に関する。
現在、炭素繊維は主にポリアクリロニトリルを原料とし
て製造されている。しかしながらポリアクＩＪ ロニト
リルを原料とした場合、原料が高価であり、また炭化収
率も悪いという次点がある。
て製造されている。しかしながらポリアクＩＪ ロニト
リルを原料とした場合、原料が高価であり、また炭化収
率も悪いという次点がある。
近年、この点に着目してピッチを原料として炭素繊維を
製造する方法が数多く報告されている。
製造する方法が数多く報告されている。
ピッチを原料として用いた場合、原料が安価であり、ま
た炭化収率が高いため、安価に炭素繊維を製造できるこ
とが期待される。
た炭化収率が高いため、安価に炭素繊維を製造できるこ
とが期待される。
さらにピッチを原料とした場合には、紡糸後の不融化、
炭化あるいは黒鉛化といっだ熱処理工程における処理時
間が短いことが期待されているが、ポリアクリロニトリ
ル系に対する価格面での優位性をいっそう明確にするた
めには、この処理時間、特に不融化処理時間をさらに短
縮する必要がある。
炭化あるいは黒鉛化といっだ熱処理工程における処理時
間が短いことが期待されているが、ポリアクリロニトリ
ル系に対する価格面での優位性をいっそう明確にするた
めには、この処理時間、特に不融化処理時間をさらに短
縮する必要がある。
これまで、不融化処理時間を短縮するために、各種の触
媒あるいは促進剤が検討されており、金属塩、アンモニ
ウム塩、無機酸、ノ・ログンあるいは窒素酸化物などが
提案されているが、不融化促進効果あるいは最終製品で
ある繊維の物性などからみて、満足なものは未だ得られ
ていない。
媒あるいは促進剤が検討されており、金属塩、アンモニ
ウム塩、無機酸、ノ・ログンあるいは窒素酸化物などが
提案されているが、不融化促進効果あるいは最終製品で
ある繊維の物性などからみて、満足なものは未だ得られ
ていない。
本発明の目的は、ピッチから低コストですぐれた性能を
有する炭素繊維の製造方法を提供することにある。
有する炭素繊維の製造方法を提供することにある。
前記本発明の目的は、メソ相を５〜１００％含有し、軟
化点が２４０〜４００℃である石油炭化水素系前駆体ピ
ッチを溶融紡糸し、得られたピノチ繊維を、４００℃以
下において、３体積係未満の塩素を含有する酸化性ガス
雰囲気下で不融化処理した後、これを炭化処理あるいは
必要に応じてさらに黒鉛化処理することを特徴とする炭
素繊維の製造方法により達成される。
化点が２４０〜４００℃である石油炭化水素系前駆体ピ
ッチを溶融紡糸し、得られたピノチ繊維を、４００℃以
下において、３体積係未満の塩素を含有する酸化性ガス
雰囲気下で不融化処理した後、これを炭化処理あるいは
必要に応じてさらに黒鉛化処理することを特徴とする炭
素繊維の製造方法により達成される。
ピンチ繊維を、塩素を含有する酸化性ガス雰囲気下で処
理することは、特公昭４７−３３０２０号、特開昭４９
−７５８２８号あるいは特開昭５１−７５１２６号など
に開示されている。
理することは、特公昭４７−３３０２０号、特開昭４９
−７５８２８号あるいは特開昭５１−７５１２６号など
に開示されている。
特公昭４７−３３０２０号には、アンスラセン油から得
られる軟化点１４０℃のピッチ繊維を、２０体積係の塩
素を含有する空気中、３０℃において０５時間処理する
ことが開示されている。また、特開昭４９−７５８２８
号には、メソ相を４０〜９０係含有するピッチ繊維を、
３〜２５体積係の塩素を含有する酸素雰囲気中、２５０
〜４００℃で処理することが開示されている。さらに特
開昭５１−７５１２６号には、石炭系のピッチ繊維を、
５０体積係以下の塩素を含有する酸素雰囲気下で処理す
ることが開示されており、具体的には、軟化点２２５＝
２３８℃の石炭系ピッチ繊維を、０１〜１体積係の塩素
を含有する酸素中、１２〜ｂ しかしながら、これら公知の技術でピッチ繊維を不融化
処理した場合には、不融化反応時間の短縮効果が十分で
なかったりあるいは得られる繊維が損傷を受け、十分な
強度を発揮し得ない。
られる軟化点１４０℃のピッチ繊維を、２０体積係の塩
素を含有する空気中、３０℃において０５時間処理する
ことが開示されている。また、特開昭４９−７５８２８
号には、メソ相を４０〜９０係含有するピッチ繊維を、
３〜２５体積係の塩素を含有する酸素雰囲気中、２５０
〜４００℃で処理することが開示されている。さらに特
開昭５１−７５１２６号には、石炭系のピッチ繊維を、
５０体積係以下の塩素を含有する酸素雰囲気下で処理す
ることが開示されており、具体的には、軟化点２２５＝
２３８℃の石炭系ピッチ繊維を、０１〜１体積係の塩素
を含有する酸素中、１２〜ｂ しかしながら、これら公知の技術でピッチ繊維を不融化
処理した場合には、不融化反応時間の短縮効果が十分で
なかったりあるいは得られる繊維が損傷を受け、十分な
強度を発揮し得ない。
本発明者らは、ピッチを原料とし、弾性率および強度に
すぐれた炭素繊維を製造する方法を鋭意検討した結果、
限定された性状を有する石油炭化水素系前駆体ピッチを
溶融紡糸し、かつ得られたピッチ繊維を限定された量の
塩素を含有する酸化性ガス雰囲気で不融化処理すること
により弾性率および強度にすぐれた炭素繊維が得られる
ことを見出し、本発明の完成に至った。
すぐれた炭素繊維を製造する方法を鋭意検討した結果、
限定された性状を有する石油炭化水素系前駆体ピッチを
溶融紡糸し、かつ得られたピッチ繊維を限定された量の
塩素を含有する酸化性ガス雰囲気で不融化処理すること
により弾性率および強度にすぐれた炭素繊維が得られる
ことを見出し、本発明の完成に至った。
すなわち本発明は前記のごとく、メソ相を５〜１００％
含有し、軟化点が２４０〜４００℃である石油炭化水素
系前駆体ピッチを溶％１１紡糸し、得られたピッチ繊維
を、４００℃以下において、３体積弼未満の塩素を含有
する酸化性ガス雰囲気下で不融化処理した後、これを炭
化処理あるいは必要に応じてさらに黒鉛化処理すること
を特徴とする炭素繊維の製造方法を提供するものである
。
含有し、軟化点が２４０〜４００℃である石油炭化水素
系前駆体ピッチを溶％１１紡糸し、得られたピッチ繊維
を、４００℃以下において、３体積弼未満の塩素を含有
する酸化性ガス雰囲気下で不融化処理した後、これを炭
化処理あるいは必要に応じてさらに黒鉛化処理すること
を特徴とする炭素繊維の製造方法を提供するものである
。
以下、本発明による炭素繊維の製造方法について具体的
に説明する。
に説明する。
本発明でいう石油炭化水素系前、躯体ピッチとは、石油
炭化水素から誘導され、メソ相を５〜１００チ含有し、
軟化点が２４０〜／Ｉ００℃、好捷しくは２６０〜３０
０℃であるピッチである。
炭化水素から誘導され、メソ相を５〜１００チ含有し、
軟化点が２４０〜／Ｉ００℃、好捷しくは２６０〜３０
０℃であるピッチである。
本発明の石油炭化水素系前駆体ピッチを製造する方法は
公知の方法を採用することができる。すなわち、原料石
油系ピッチを加熱処理してメソ相化を行って炭化水素系
前駆体−ノチを製造する。
公知の方法を採用することができる。すなわち、原料石
油系ピッチを加熱処理してメソ相化を行って炭化水素系
前駆体−ノチを製造する。
原料ピッチを加熱処理し、メソ相化を行って前駆体ピッ
チを得る段階での反応は、通常、温度３４０〜４５０℃
、好ましくは３７０〜４２０℃で、常圧あるいは液圧下
に窒素等の不活性ガスを通気することによって行われる
。この時の加熱処理時間は、温度、不活性ガスの通気量
等の条件により任意に行い１！Ｉるものであるが、通常
、１〜５０時間、好ましくは３〜２０時間で行う。不活
性ガスの通気量は０．７〜５． Ｏ５ｃｆｈ ／ 、１
ｂピッチが好ましい。
チを得る段階での反応は、通常、温度３４０〜４５０℃
、好ましくは３７０〜４２０℃で、常圧あるいは液圧下
に窒素等の不活性ガスを通気することによって行われる
。この時の加熱処理時間は、温度、不活性ガスの通気量
等の条件により任意に行い１！Ｉるものであるが、通常
、１〜５０時間、好ましくは３〜２０時間で行う。不活
性ガスの通気量は０．７〜５． Ｏ５ｃｆｈ ／ 、１
ｂピッチが好ましい。
これらの石油炭化水素系前駆体ピッチの好寸しい例は、
本発明者らがすでに出願した特願昭５６−５４３０’４
号、同５６−５４３０５号、同５６−５４３０６号、同
５６−５４３０７号、同５６−５５１０８号、同５６−
６２４２５号、同５６−６２４２６号、同５６−６２／
１２７号、同５６−６２４２８号、同５６−１ １ ６
：３３１号、同５６−］ １６３３２号、同５６−１
６８６０６号、同５６−１７２０７７号および同５７−
６ ：３９３１号に開示されている原料ピッチを公知の
条件でメソ化することにより製造される。
本発明者らがすでに出願した特願昭５６−５４３０’４
号、同５６−５４３０５号、同５６−５４３０６号、同
５６−５４３０７号、同５６−５５１０８号、同５６−
６２４２５号、同５６−６２４２６号、同５６−６２／
１２７号、同５６−６２４２８号、同５６−１ １ ６
：３３１号、同５６−］ １６３３２号、同５６−１
６８６０６号、同５６−１７２０７７号および同５７−
６ ：３９３１号に開示されている原料ピッチを公知の
条件でメソ化することにより製造される。
本発明でいうピッチ繊維とは、前記のイ］油炭化水素前
駆体ピッチを溶融紡糸することによりイ（）られるもの
である。溶融紡糸の方法は、従来より公知の技術が適用
できるが、例えば炭化水素前駆体ピッチをその軟化点よ
りも３０〜８０℃高い温度にて溶融し、直径０１〜０５
謳のノズルから押し出しながら３００〜２０００ｍ／分
で巻き取ることにより紡糸を行うことができる。
駆体ピッチを溶融紡糸することによりイ（）られるもの
である。溶融紡糸の方法は、従来より公知の技術が適用
できるが、例えば炭化水素前駆体ピッチをその軟化点よ
りも３０〜８０℃高い温度にて溶融し、直径０１〜０５
謳のノズルから押し出しながら３００〜２０００ｍ／分
で巻き取ることにより紡糸を行うことができる。
前記ピッチ繊維を４００℃以下において３体積係未満の
塩素を含有する酸化性ガス雰囲気下で不融化処理する。
塩素を含有する酸化性ガス雰囲気下で不融化処理する。
処理温度は好ましくは１５０〜３８０℃であり、より好
ましくは２００〜３５０℃である。
ましくは２００〜３５０℃である。
処理温度が低すぎる場合には処理時間が長くなり、また
処理温度が高すぎる場合には、ピッチ繊維の融着あるい
は消耗といった現象を生ずるため好ましくない。
処理温度が高すぎる場合には、ピッチ繊維の融着あるい
は消耗といった現象を生ずるため好ましくない。
塩素を含有する酸化性ガス雰囲気下で処理する場合、反
応温度を徐々に上げて行き、必要に応じ目的処理温度に
おいて保持する。１５０℃丑ではいかなる昇温速度も可
能であるが１５０℃を越えてからの昇温速度は、５℃／
ｍ ｉ ｎ〜１０００℃／ ｍ ｌ ｎ ｚＨ４しく
は１０℃／ｍｉｎ〜５００℃／ｍｉｎ、更に好ましくは
４０〜ｂ すぎる場合には、昇温過程中で繊維が融着するため好ま
しくなく、一方遅すぎる場合には繊維の劣化、消耗ある
いは炭化収率の減少を招くことがある０ 酸化性ガス雰囲気中の塩素の含有量は３０体積係未満、
好寸しくは０．１〜２５体積係、」、り好寸しくは０５
〜２０体積係である。塩素の含有量が前記範囲を越える
場合には、繊維の劣化あるいは損傷を招き、寸だ炭化収
率の減少をも招く。
応温度を徐々に上げて行き、必要に応じ目的処理温度に
おいて保持する。１５０℃丑ではいかなる昇温速度も可
能であるが１５０℃を越えてからの昇温速度は、５℃／
ｍ ｉ ｎ〜１０００℃／ ｍ ｌ ｎ ｚＨ４しく
は１０℃／ｍｉｎ〜５００℃／ｍｉｎ、更に好ましくは
４０〜ｂ すぎる場合には、昇温過程中で繊維が融着するため好ま
しくなく、一方遅すぎる場合には繊維の劣化、消耗ある
いは炭化収率の減少を招くことがある０ 酸化性ガス雰囲気中の塩素の含有量は３０体積係未満、
好寸しくは０．１〜２５体積係、」、り好寸しくは０５
〜２０体積係である。塩素の含有量が前記範囲を越える
場合には、繊維の劣化あるいは損傷を招き、寸だ炭化収
率の減少をも招く。
酸化性ガスとしては、通常、酸素、オゾン、空気、窒素
酸化物、亜硫酸ガス等の酸化性ガスを１種あるいは２種
以」二相いる。
酸化物、亜硫酸ガス等の酸化性ガスを１種あるいは２種
以」二相いる。
寸だ酸化性ガス雰囲気下での処理に先立ち、有機酸、無
機酸あるいはこれらの金属塩、アンモニウム塩、金属酸
化物々どで処理あるいに、これらを付着させることもで
きる。
機酸あるいはこれらの金属塩、アンモニウム塩、金属酸
化物々どで処理あるいに、これらを付着させることもで
きる。
酸化処理されたピッチ繊維は、次に不活性ガス雰囲気下
で炭化処理あるいは更に黒鉛化処理を行い、炭素繊維を
得る。炭化処理は通常、温度８００〜２５００℃で行う
、一般には炭化に要する処理時間は０１分〜１０時間で
ある。さらに黒鉛化を行う場合には、温度２０００〜３
５００℃で、通常１秒〜１時間行う。まだ、炭化処理あ
るいは黒鉛化処理の際、必要であれば収縮や変形等を防
止する目的で、被処理体に若干の荷重あるいは張力をか
けておくこともできる。
で炭化処理あるいは更に黒鉛化処理を行い、炭素繊維を
得る。炭化処理は通常、温度８００〜２５００℃で行う
、一般には炭化に要する処理時間は０１分〜１０時間で
ある。さらに黒鉛化を行う場合には、温度２０００〜３
５００℃で、通常１秒〜１時間行う。まだ、炭化処理あ
るいは黒鉛化処理の際、必要であれば収縮や変形等を防
止する目的で、被処理体に若干の荷重あるいは張力をか
けておくこともできる。
以下に実施例をあげ本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらに制限されるものではない。
明はこれらに制限されるものではない。
実施例１
メソ相を８０チ含有し、軟化点が２９１℃である石油炭
化水素系前駆体ピッチを溶融紡糸し、平均糸径１７μの
ピッチ繊維を得た。このピンチ繊維を、塩素を２０体積
係含有する酸素中、５０℃／ｍ ｉ ｎで３４０℃捷で
昇温しで不融化処理したのち、ついでＩ ０００℃で炭
化処理して炭素繊維を製造した。
化水素系前駆体ピッチを溶融紡糸し、平均糸径１７μの
ピッチ繊維を得た。このピンチ繊維を、塩素を２０体積
係含有する酸素中、５０℃／ｍ ｉ ｎで３４０℃捷で
昇温しで不融化処理したのち、ついでＩ ０００℃で炭
化処理して炭素繊維を製造した。
得られた炭素繊維を２５００℃で黒鉛化したところ、得
られた黒鉛化繊維は、平均糸径１０μ、弾性率６０ＴＯ
Ｎ／ｍｍ２、引張り強度２５０ｋｇ／ｍ２であった。
られた黒鉛化繊維は、平均糸径１０μ、弾性率６０ＴＯ
Ｎ／ｍｍ２、引張り強度２５０ｋｇ／ｍ２であった。
実施例２
メソ相を６５係含有し、軟化点が２５２℃である石油炭
化水素系前駆体ピンチを溶融紡糸し、平均糸径１１μの
ピンチ繊維を得だ。このピッチ繊維を、塩素を０６体積
係含有する酸素中、１００℃／ ｍ ｉ ｎで３００℃
まで昇温しで不融化処理しだのち、ついで１０００℃で
炭化処理して炭素繊維を製造した。得られた炭素繊維を
２５００℃で黒鉛化したところ、得られた黒鉛化繊維は
、平均糸径９μ、弾性率７０ ＴＯＮ／謳２、引張り強
度３１０ｋＭ喘２であった。
化水素系前駆体ピンチを溶融紡糸し、平均糸径１１μの
ピンチ繊維を得だ。このピッチ繊維を、塩素を０６体積
係含有する酸素中、１００℃／ ｍ ｉ ｎで３００℃
まで昇温しで不融化処理しだのち、ついで１０００℃で
炭化処理して炭素繊維を製造した。得られた炭素繊維を
２５００℃で黒鉛化したところ、得られた黒鉛化繊維は
、平均糸径９μ、弾性率７０ ＴＯＮ／謳２、引張り強
度３１０ｋＭ喘２であった。
比較例１
実施例１で用いたピッチ繊維を、酸素中５０℃／ｍｉｎ
で３４０℃まで昇温しだところ、不融化処理中に繊維が
融着し繊維として単離することができなかった０ 比較例２ 実施例１で用いだピッチ繊維を、塩素を３５体積係含有
する酸素中、１００℃／ ｍ ｊ ｎで３４０℃まで昇
温したところ、不融化処理中に繊維が劣化、損傷し、優
れた黒鉛化繊維を得ることができなかった。
で３４０℃まで昇温しだところ、不融化処理中に繊維が
融着し繊維として単離することができなかった０ 比較例２ 実施例１で用いだピッチ繊維を、塩素を３５体積係含有
する酸素中、１００℃／ ｍ ｊ ｎで３４０℃まで昇
温したところ、不融化処理中に繊維が劣化、損傷し、優
れた黒鉛化繊維を得ることができなかった。
特許出願人 日本石油株式会社
代理人 弁理士伊東辰雄
代理人 弁理士伊東哲也
Claims (1)
- １ メソ相を５〜１００％含有し、軟化点が２４０〜４
００℃である石油炭化水素系前駆体ピッチを溶融紡糸し
、得られたピッチ繊維を、４００℃以下において、３．
０体積係未満の塩素を含有する酸化性ガス雰囲気下で不
融化処理した後、これを炭化処理あるいは必要に応じて
さらに黒鉛化処理することを特徴とする炭素繊維の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10832682A JPS591723A (ja) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | 炭素繊維の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10832682A JPS591723A (ja) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | 炭素繊維の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS591723A true JPS591723A (ja) | 1984-01-07 |
Family
ID=14481858
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10832682A Pending JPS591723A (ja) | 1982-06-25 | 1982-06-25 | 炭素繊維の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS591723A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5175126A (ja) * | 1974-11-26 | 1976-06-29 | Coal Industry Patents Ltd | |
| JPS56101916A (en) * | 1979-12-26 | 1981-08-14 | Union Carbide Corp | Production of carbon fiber |
-
1982
- 1982-06-25 JP JP10832682A patent/JPS591723A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5175126A (ja) * | 1974-11-26 | 1976-06-29 | Coal Industry Patents Ltd | |
| JPS56101916A (en) * | 1979-12-26 | 1981-08-14 | Union Carbide Corp | Production of carbon fiber |
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