JPS60104528A - 炭素繊維の製造方法 - Google Patents

炭素繊維の製造方法

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JPS60104528A
JPS60104528A JP58209856A JP20985683A JPS60104528A JP S60104528 A JPS60104528 A JP S60104528A JP 58209856 A JP58209856 A JP 58209856A JP 20985683 A JP20985683 A JP 20985683A JP S60104528 A JPS60104528 A JP S60104528A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は炭素繊維の製造方法に閃するものである。更に
、詳細Vこ述べると、本発明はピッチ系炭素繊維の製造
に際し、特定の社のメソフェースを含有するピッチを原
料として特定の構造のノズル(吐出孔)を有する紡糸口
金を使用して溶融紡糸し、欠陥のない優れた品質の高強
度高弾性脚累繊維を製造する方法に関するものである。
本発明で使用される「メソフェーズ(mθBophas
e) Jとは、ピッチ構成成分の一つであり、室温近く
で固化したピッチ塊の断面を研磨し、反射型偏光顕微鏡
観察で、真交ニコル下で観察したとき、光輝が紹められ
る、即ち、光学異方性である部分を意味しピッチの大部
分がこの「メソフェース」からなるようなピッチを「メ
ソフェーズピッチ」と称する。
またメン7エーズピツチのメソフェーズ含i率u、反射
型偏光顕微鏡観察により、光学的異方性部分の面積率か
ら算出される。
近年、航空機工業、自動車工業をはじめとするさまざま
な分野において、軽量且つ高強度高弾性の素材が要求さ
れるようになり、その特性を備えた炭素繊維の需要が急
速に高まっている。現在入手し得る高強度高弾性の炭素
繊維は、その前駆体がポリアクリロニトリル繊維が主で
あることは公知の事実である。しかしこのポリアクリロ
ニトリル繊維は高価であるはかりで7:C<、これから
得られる炭素繊維の収串が約45%と低いため、Nk終
調製品ある妖素w4維の価格を高める結果となっている
高強度高弾性炭素繊維を安価に製造する一つの方法とし
て、メソフェーズを含有するピッチを原料として製造す
る方法が特公昭54−1810に記載されており、メソ
フェースを含有するピッチが、高強度高弾性炭素MAh
の原料として優れたものであることは公知の事実【′あ
る。然るに炭素繊維の原料としてのピッチにおいては、
メンフェースの含有率及びメンフェースの物性が炭素繊
維の物性に大きな影勧を与えるものであるが、メソフェ
ーズの含有率が高い程、且つ品質の良いメン7エーズ徨
、得られる炭素繊維の物性が向上する。また、メソフェ
ース含有率の低いピッチはそれから得られる炭素繊維の
強度、弾性率が共に低く、高強度高弾性炭素繊維の原料
としては適当ではない。ピッチ系炭素繊維の横断面構造
には大別して炭素の配列ン硬、ランダム状(無秩序)、
ラジアル状(放射状)、オニオン状(同心円状)等の存
在が知られている(文献例;例えば第12回炭素につい
ての隔年会礒7月329 (1975)族ビッツバーク
及びセラミックス11 (1976) 7号、 612
−621号)。
これらの構造は原料ピッチの物性に大きく依存している
。通常用いらlしるノズル内部の溶1’j戟ピッチの通
路の細管部が直管状で且つぞの断面が円形の紡糸口金を
用いて溶融紡糸した場合、原料ピッチのメソフェーズ含
有率が高ければ高い程、溶融紡糸してつくられるフィラ
メントの炭素質の配向度が高いため、炭素質がラジアル
状に配向した構造のピッチ繊維となり、これ全不融化処
理後腹化処理すると、得られる炭素IIa維はラジアル
構造1JX顕著となる。ラジアル構造をもつ炭素繊維は
周囲から繊維中心部に向って大きな亀裂を生じている場
合が多く、全く商品価値を失う。本発明は上記の様な従
来技WIKよるピッチ系炭素繊維の製造方法の間融点を
解決し、亀裂のない優れた品質の炭素繊維を安定して製
造する方法を提供することを目的とするものであり、こ
の目的は本発明の方法により達成される。
本願の発明者はメンフェーズピッチのメソフェーズ含有
率が100%に達していない70%以上のメソフェーズ
を含有するビツナを原料として製造される炭素繊維の断
面の炭素の配列をランダム状成り゛オニオン状にするこ
とにより、1a裂を全く無くシ、炭素組紐の物性を1名
に向上ゼしジノ得ることを見い出した。炭素aw、の断
面の炭素の配列をランダム状或はオニオン状にする方法
として、メソフェーズピッチをノズル内部の細管部の最
狭部断面積」;りも大きなノズル出口部断面積を有し、
好ましくは、ノズル出口部断面積の細管部最狭部の断面
積に対する比が2倍以上である紡糸口金(第1図、第2
図、第3図参照)を使用し、そのメソフェーズピッチの
軟化点(高化式フローテスターにより測定さtしる軟化
点)より50〜140℃、好ましくは70〜120℃高
い温度で溶融紡糸し、通常の方法により不融化処理後戻
化処理することによって断面の炭素の配列がランダム状
、或はオニオン状の全く亀裂のない侵nた品質の炭素繊
維の製造方法を完成したのである。
尚、本発明の方法による紡糸温度について詳細に述ベル
ト、メソフェースピッチのメソフェース含有率、或はメ
ンフェーズの物性Vζより最適紡糸温度(d若干過なる
が、実験の結果メンフェースピッチの軟化点より50℃
以上高くない湿度で紡糸すると、メソ7エーズピツチの
粘度が高ずキ、曳糸性が悪く紡糸が困難となり、他方メ
ンフェースピッチの軟化点より140℃以上高い温度で
紡糸すると、メソ7エーズピツチの粘度の低下、紡糸口
金の汚れの増加、メソフェーズピッチの変質等により、
断糸頻度が増大し安定した紡糸が不可能となる。従って
メソフェーズピッチの紡糸温度はメソフェーズピッチの
軟化点より50〜140℃、好ましくは70〜120℃
局い温度範囲が適当である。
(メソフェーズの軟化点h iqO〜290℃)本発明
において用いられるメソフェースピッチの原料としては
、石油の常圧蒸留残油、減圧蒸留残油、減圧軽油の熱接
触分解残油及びこれら残油の熱処理によって副生するタ
ールやピッチなどの石油系重質油、コールタール、コー
ルタ−ルビツナ、石炭液化物などの石炭系重質油があげ
られる。
この原料を非酸化性雰囲気で加熱処理し、メソフェーズ
を生成せしめ、これを成長させ、大部分がメソフェーズ
であるような部分を分離し、メソフェーズピッチを製造
することができる。本願発明の発明者は、メソフェーズ
ピッチのメソフェース含有率が70%以上、好ましくけ
90%以上であれば、本発明の方法により優れた品質の
炭素繊維を安価に製造することができることを見い出し
た。
メソ7エーズピツチのメソフェース含有an;70%以
下であればこれを通常の方法で紡糸し、不融化処理後炭
化処理しても、得られる炭素繊維は炭素の配向度が低い
ためその断面はラジアル構造とはならず、従って亀裂も
入らないが、引張強度、弾性率が低く商品価値が小さい
。炭素繊維の原料トシテメソ7エーズピッチを用いる場
合、そのメソフェーズ含有率は高ければ高い梅好ましく
、メソフェーズ含有率70%以上、好ましくは90%以
上のメソフェーズピッチを溶融紡糸する際にノズル内部
の細管部の最狭部断面積よりも大きいノズル出口部断面
積を有し、好ましくはその面積比が2倍以上である紡糸
口金を用い、ノズル内のメソフェーズピッチの流れに速
度変化を生じさゼ、メソフェーズピッチの炭素質の配向
に乱れを与えることにより炭素質がランダム状或はオニ
オン状に配向したピッチ繊維が得られ、これを不融化処
理後炭化処理することにより亀裂の全く入らない断面が
ランダム構造成はオニオン構造の炭素繊維が製造できる
本発明方法に使用する紡糸口金のノズル形状の例を第1
図、第2図、第3図に図示するが、形状はこれだけ[限
定されるものでなく、且つノズルの断面も円形に限定さ
れず、特pIff11求の範囲に示す条件のみに限定さ
れる。第1図、第2図、第3図はノズル中心を通る断面
図であり、各図中、1は紡糸液導入部、2は最狭細管部
、3Fi吐出吐出口出を示す。
実施例 減圧軽油の熱接触分解残油の初留404℃以上の留分に
メタンガスを送入しながら420℃で2時間加熱処理し
て、これをさらに320℃で16時間加熱してメソフェ
ースを成長させ大部分がメソフェーズからなる部分を分
離した。このメソフェースピッチのメソフェース含有率
は反射型偏光顕微鏡による測定の結果91%で、軟化点
(高化式フローテスターによる)は215℃であった。
このメソフェーズピッチを原料として第1図のノズル&
有する紡糸口金(吐出孔数100、紡糸液導入部の径2
5市ψ、最狭細管部の径015關ψ、最狭細管部の長さ
Q、3 :n 、出口部へ拡がる円錐の角度90°、出
口部の径03順ψ)を用い、紡糸温度300℃、紡糸速
度210m/分で紡糸し、このピッチm維e 300℃
で不融化処理後2500℃−(゛炭化処理して炭素繊維
を得た。この炭素繊維の断面を走査型電子顕微鏡で観察
したところ第4図に示すように、断面の構造はランダム
状、一部オニオン状であり亀裂は全く生じていなかった
。首たこの炭素繊維は引張強度278 Kg/、ni、
弾性率49@7M、伸度0.57 % −Cihつだ。
比較例 実施例で用いたメソフェーズピッチを原料として吐出孔
内部の細管部が直管状でその断面の径が0.3園ψ、細
管部の長さQ、3 m−C出口部の径も0.31ψであ
る吐出孔を有する紡糸口金を使用して、実施例と同じ紡
糸条件、不融化条件、炭化条件(゛炭素繊維を製造した
。この炭素繊維の断面を走査型電子顕微鏡で観察しだと
ころ第5図に示すように断面の構造はラジアル状−(あ
り、約90°の角度で亀裂を生じていた。またこの炭素
繊維は引張強度157 Kg/ynd 、弾性率38 
事Anl 、伸度041%であった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の1形状のノズル中心を通る縦断面図て
“ある。第2図も本発明の池の形状のノズルの中心を通
る縦断面図である。第3図も本発明の又別の形状のノズ
ルの中心を通る縦断面図である。第4図は第1図のノズ
ルで造られた炭素繊維を走査型電子顕微鏡で観察した断
面写真である。 第5図は比較例のノズル℃造られた炭素繊維を走査型電
子顕微鏡で観察しだ断面写真である。 ・、、パ ・〜づν・′

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、メソフェーズを含有するピッチを溶融紡糸し、これ
    を不敵化し、炭化して炭素繊維を製造するに当たりメソ
    フェーズ含有率が100%に達しない70%以上のメン
    フェーズからなるピッチを原料とし、これをノズル内部
    の細管部の最狭部断面積よりもノズルの出口部面積が大
    きい紡糸口金を用いて、溶融紡糸し、得られる炭素繊維
    フィラメントの断面の炭素の配列をランダム状(乱流状
    )あるいはオニオン状構造としたことを特徴とする炭3
    に繊維の製造方法。 2、メソ7エーズピツチの軟化点より70〜120℃高
    い温度で溶融紡糸する特許請求の範囲第1項記載の炭素
    繊維の製造方法。
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GB08422594A GB2150924B (en) 1983-11-10 1984-09-07 Carbon fibres
IT8448824A IT1208695B (it) 1983-11-10 1984-09-10 Procedimento per la produzione difibre di carbonio
FR8417131A FR2554835B1 (fr) 1983-11-10 1984-11-09 Procede de production de fibres de carbone
DE19843441084 DE3441084A1 (de) 1983-11-10 1984-11-09 Verfahren zur herstellung von endlosgarnen aus kohlefasern
US07/119,602 US4913889A (en) 1983-03-09 1987-11-12 High strength high modulus carbon fibers

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60259631A (ja) * 1984-05-31 1985-12-21 Mitsubishi Chem Ind Ltd ピツチ系炭素繊維の製造法
JPS6134223A (ja) * 1984-07-24 1986-02-18 Dainippon Ink & Chem Inc ピツチ系炭素繊維の製造法
JPS6241320A (ja) * 1985-08-16 1987-02-23 Kashima Sekiyu Kk 褶曲構造の断面を有する炭素繊維
JPS63243329A (ja) * 1987-03-27 1988-10-11 Shozo Watabe 高強度高弾性炭素繊維の編物及び織物の工業的製法
JPH0274618A (ja) * 1988-09-10 1990-03-14 Teijin Seiki Co Ltd 高性能ピッチ系炭素繊維の溶融紡糸方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102017216034A1 (de) * 2017-09-12 2019-03-14 Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule (Rwth) Aachen Düse zum Extrudieren eines Extrudats aus einer Extrudatmasse

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59168127A (ja) * 1983-03-15 1984-09-21 Toray Ind Inc 炭素繊維の製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1526263A (fr) * 1967-04-13 1968-05-24 Pechiney Saint Gobain Perfectionnement aux filières destinées à l'extrusion de fibres de faibles sections
US4322027A (en) * 1980-10-02 1982-03-30 Crown Zellerbach Corporation Filament draw nozzle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59168127A (ja) * 1983-03-15 1984-09-21 Toray Ind Inc 炭素繊維の製造方法

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60259631A (ja) * 1984-05-31 1985-12-21 Mitsubishi Chem Ind Ltd ピツチ系炭素繊維の製造法
JPS6134223A (ja) * 1984-07-24 1986-02-18 Dainippon Ink & Chem Inc ピツチ系炭素繊維の製造法
JPS6241320A (ja) * 1985-08-16 1987-02-23 Kashima Sekiyu Kk 褶曲構造の断面を有する炭素繊維
JPH0415289B2 (ja) * 1985-08-16 1992-03-17 Petoca Ltd
JPS63243329A (ja) * 1987-03-27 1988-10-11 Shozo Watabe 高強度高弾性炭素繊維の編物及び織物の工業的製法
JPH0274618A (ja) * 1988-09-10 1990-03-14 Teijin Seiki Co Ltd 高性能ピッチ系炭素繊維の溶融紡糸方法

Also Published As

Publication number Publication date
GB8422594D0 (en) 1984-10-10
JPH0144805B2 (ja) 1989-09-29
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IT1208695B (it) 1989-07-10
IT8448824A0 (it) 1984-09-10
GB2150924A (en) 1985-07-10
GB2150924B (en) 1987-10-21

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