JPS60185819A - ピツチ系黒鉛化繊維の製造方法 - Google Patents

ピツチ系黒鉛化繊維の製造方法

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JPS60185819A
JPS60185819A JP3728684A JP3728684A JPS60185819A JP S60185819 A JPS60185819 A JP S60185819A JP 3728684 A JP3728684 A JP 3728684A JP 3728684 A JP3728684 A JP 3728684A JP S60185819 A JPS60185819 A JP S60185819A
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上村 誠一
Takao Hirose
広瀬 隆男
Yoshiho Hayata
早田 喜穂
Masayoshi Sakamoto
坂本 賢義
Yoshio Kishimoto
岸本 好雄
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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、ピッチ系黒鉛化繊維の製造方法に関する。
ピッチを原料として炭素繊維を製造する方法は、原料が
安価であり、また炭化収率が高いためポリアクリロニト
リル系に比べ有利であり、さらに紡糸後の不融化、炭化
あるいは黒鉛化といった熱処理工程における処理時間を
短くすることができれば、ポリアクリロニ) IJル系
に対する価格面での優位性を一層明確にすることができ
る。
これまで、不融fFS処理時間全短縮するために各種の
触媒あるいは促進剤が検討され、金属塩、アンモニウム
塩、無機酸、ハロゲ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炭
素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。例えば、ピッチ繊維を塩酸、硫酸あるいは硝酸
などの無機酸で接触処理したのち、不融化処理を行った
場合、不融化促進効果ヶ示すものもあるが、最終製品で
ある炭素繊維の物性を低下させてしまうという欠点があ
る。
一方、ピッチ系黒鉛化繊維は、炭化繊維を不活性ガス雰
囲気下、2000〜3000℃で熱処理することにより
製造されている。ここでいう炭fヒ繊維とは、ピッチ繊
維全酸化性ガス雰囲気下で処理することにより得られる
不融化繊維を、不活性ガス雰囲気下800〜1300℃
で熱処理することによυ得られるものであり、実質的に
酸素を含有しない繊維である。これらの不融化繊維の炭
化は、通常、不活性ガス中1〜30’C/分程度の速度
で800〜1300℃程度まで昇温することにより実施
されてお択この際昇温速度を大きくすると繊維の強度の
低下を招くといわれている。しかしながらこの方法は長
時間にわたり高温を必要とするので生産性の低下全招く
のみならず経済上きわめて不利である。
すなわち、ピッチ系黒鉛化繊維の製造工程において、不
融化、炭化および黒鉛化のいずれも時間短縮が課題とな
っており、なおかつこの時間短縮と製品物性の向上を両
立させる焼成工程が必要とされているのである。
本発明者らは鋭意研究の結果、炭素質ピッチを溶融紡糸
して得られるピッチ繊維をSO2を0.1〜50Vo1
%含有する酸化性ガス雰囲気下で処理して不融化、#維
とし、該不融化繊維を不活性ガス雰囲気下40℃/分以
上の速度で昇温し、2000〜3000℃で熱処理する
ことにより、焼成工程に要する時間を著しく短縮でき、
かつ優れた性能含有するピッチ系黒鉛化t&kが付られ
ること全見出したものである。
凍た、本発明者らは炭素質ピッチ全溶融紡糸してイhら
れるピッチM維金so2’t o、 i〜50 Vo 
l多含有する酸化性ガス雰囲気下で処理して不融fヒ繊
維とした後、該不融化繊維を不活性ガス雰囲気下450
〜600℃で処理して実質的に酸素を含有する前炭化繊
維とし、該前炭化繊維全不活性ガス雰囲気下40℃/分
以上の速度で昇温し、2000〜3000℃で熱処理す
ることにより、焼成工程に要する時間を著しく短縮でき
、かつ優れた性能を有するピッチ系黒鉛化繊、維が得ら
れることを併せ見出したものである。
以下に本発明を詳述する。
本発明に用いる炭素質ピッチとしてはコールタールピッ
チ、SRCなどの石炭系ピッチ、エチレンクールピッチ
、デカントオイルピッチ等の石油系ピッチあるいは合成
ピッチなど各種のピッチを包含するが、特に石油系ピッ
チが好ましい。
前記ピッチを変性したもの、例えばテトラリンなどの水
素供与物で処理したもの、20〜350Ky/caの水
素加圧下に水素化したもの、熱処理により改質したもの
、溶剤抽出などの手段により改質したもの、あるいはこ
れらの方法を適宜組み合わせて改質したもの等の各種変
性ピッチも本発明でいう炭素質ピッチである。
すなわち、本発明の炭素質ピッチとはピッチ繊維を形成
し得る前駆体ピッチ全総称する意味に用いられる。
本発明の炭素質ピッチは、光学的に等方性のピッチであ
ってもよいし、また光学的に異方性のピッチであっても
よい。
光学的に等方性のピッチである場合、反射率が9.0〜
11.0チの範囲内の値を示すものが好ましい。ここで
反射率とは、アクリル樹脂等の樹脂中にピッチ全包埋せ
しめたのち研磨し、反射率測定装置により空気中にて測
定される。
光学的に異方性のピッチとは、ピッチ全常圧もしくは減
圧下に窒素等の不活性ガス全通気しながら通常340〜
450 ’Cにて加熱処理を行うことにより得られる光
学的異方性相全含有するピッチであり、特に光学的異方
性の割合が5〜100%のものが好ましい。
本発明に用いる炭素質ピッチは軟化点が240〜400
℃のものが好tL<、260〜300℃のものが特に好
ましい。
ピッチ繊細2は前記炭素質ピッチを公知の方法にて溶融
紡糸上行うことにより得られる。例えば、炭素質ピッチ
をその軟化点よりも30〜80℃高い温度にて溶融し、
直径0.1〜o5喘のノズルから押し出しながら100
〜20007F+、/分で延伸することによりビツチイ
藏糸IL″に:得る。
次にピッチ積卸、は、SO□全0,1〜50 V’o 
1%含有する酸化性ガス雰囲気下にて不融fヒ処理され
る。SO□濃度は、好1しくは1〜10Vo1%、より
好ましくは1〜5Vo1%である。
不融化処理は通常400℃以下において行われ、好まし
い処理温度は150〜380℃であシ、より好ましくは
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音生ずる
ため好ましくない。昇温速度は1〜b ガスとしては、通常、酸素、オゾン、空気、窒素酸化物
、あるいはハロゲン等の酸化性ガスを1種あるいは2種
以上用いる。本発明においては特に酸素、空気が好まし
い。
前記不融fに線維は、必要に応じて不活性ガス雰囲気下
450〜600℃で処理して実質的に酸素を含有する前
炭化繊維とすることができる。前炭化処理は前記温度範
囲内で実施され、その処理時間は限定されないが、通常
10秒〜1時間、好ましぐは1分〜10分である。また
前炭化における昇温速度は1℃/分〜2000℃/分、
好ましくは4℃/分〜1000 C/分である。
このようにしてイ4iられた不融化繊維あるいは前炭化
繊維を40℃/分以上の速度で昇温し不活性ガス雰囲気
下2000〜3000℃で熱処理することにより黒鉛化
繊維が得られる。本発明においては、不融化繊維あるい
は実質的に酸素を含有する前炭化繊維を40℃/分以上
の速度で2000〜3000℃のυ1定温度1で昇温し
、所定時間熱処理することにより高強度のピッチ系黒鉛
化繊維が得られるのであり、実質的に酸素全含有しない
、いわゆる炭化繊維’IH12000〜3000℃で熱
処理しても得られる黒鉛化繊維の強度は本発明の方法に
より得られる繊維には及はない。ここでいう実質的に酸
素を含有する前炭化繊維とは、酸素71〜40重量%、
好ましくは、3〜10重量膚重量子含有維である。黒鉛
化処理時間は1秒〜1時間、好捷しくは5秒〜10分間
である。黒鉛化温度1での昇温速度は40℃/分以上、
好ましくは100℃/分以上、更に好ましくは500℃
/分以上、最も好捷しくけ1.000℃/分以上である
昇温速度が40℃/分未満のS@、あるいは不融fヒ繊
維全一旦炭化轍維となし、炭化繊維全黒鉛化する場合に
は優れた物性の黒鉛化繊維を得ることができない。
以下に実施例および比較例をあげ本発明全具体的に説明
するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではな
い。
実施例 1゜ 光学的異方性相全80%含有し、軟化点が280℃であ
る石油系前駆体ピッチを溶融紡糸し、平均糸径13μの
ピッチ繊維を得た。このピッチ繊維ヶ、SO2をZVo
lチ含有する酸素中、10℃/―で270℃まで昇温し
て不融化処理し、ついで100℃/―で2500℃まで
昇温し、2500℃で10秒間黒鉛化したところ、得ら
れた黒鉛化繊維は、平均糸径10μ、弾性率60TON
/mJ、引張シ強度330Kp/m−であった。
比較例 1゜ 実施例1の不融化繊維を、窒素中10℃/iで昇温して
1000℃で30分炭化処理して炭素繊維全製造した。
得られた炭素繊維を2500℃で10秒間黒鉛化したと
ころ、得られた黒鉛化繊維は、平均糸径10μ、弾性率
55 T ON/mrr?、引張り強度27(1Kg/
η>rrlであった。
比較例 2゜ 実施例1のピッチ繊維を、酸素中、10℃/−”で27
0℃まで昇温して不融化処理し、ついで100℃/訓で
2500℃捷で昇温し、2500℃で10秒間黒鉛化し
たところ、得られた黒鉛化繊維は、平均糸径10μ、弾
性率55 TON/rn、nl、引張強度220 Kf
/?7?、nlであった。
実施例1と比較例1および2との比較より、本発明の方
法により製造された黒鉛化繊維は、従来法に比べすぐれ
た性能會有している。
実施例 2゜ 光学的嚢万性相を65係含有し、軟化点が252℃であ
る石油系前駆体ピッチ全溶融紡糸し、平均糸径11μの
ピッチ繊維を得た。このピッチ繊維金、SO2を5Vo
l、チ含有する空気中、5℃/朗で320℃まで昇温し
て不融化処理し、ついで500℃で処理して前炭素繊維
を製造した。得られた前炭素繊維は酸素全5重量%含有
しており、これを1000℃/―で2500℃まで昇温
し、2500℃で60秒間黒鉛化したところ、得られた
黒鉛化繊維は、平均糸径9μ、弾性率70Tα9頒、t
r?s引張9強度320Kg/m−であった。
実施例 3゜ 反射率10.3%軟化点が270℃の光学的に等方性の
石油系前駆体ピッチヲ溶融紡糸し、平均糸径12μのピ
ッチ繊=W得た。このピッチf&維を、5(J2 k 
Z Vo lチ含有する空気中、5℃/―で300℃ま
で昇温して不融化処理し、ついで500℃で処理して前
炭化繊維全製造した。得られた前炭化繊維の酸素含有率
は4.5重量係であった。この前炭化繊維を50℃/分
で2500℃まで昇温し黒鉛化したところ、得られた黒
鉛化繊維の物性はすP性率65’l’ON/rnぜ、引
張り強度260Kp / m nlであった。
実施例 4゜ 実施例1におけるピッチ繊維奢SO2を5Volチ含有
する酸素中5℃/胴で280℃寸で昇温しで不融化処理
を行い、ついで500℃で処理して前炭化繊維を製造し
た。得られた前炭fヒ繊細の酸素含有率は6.0重量係
であった。この前炭化繊(1+ v3000℃/分で2
500℃壕で昇温し、2500℃で30秒間処理したと
ころ、得られた黒鉛fヒ繊維の物性は弾性率60TON
/m−1引張強度330Kg/?IuF?であった。
実施例 5 実施例3における前炭化繊維を500℃/分で2000
℃まで昇温し、2000℃で1分間処理したところ、弾
性率は40 TON/rn rl、引張強度は200K
g/m、ばてあった。
特許出願人 日本石油株式会社 代理人 弁理士 用瀬 民泊(パ 同 弁理士 斉 藤 武 彦r 、”−”’・・1゜;
5? ;

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)炭素質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ繊維
    t SO2ヲ0.1〜50Vo1%含有する酸化性ガス
    雰囲気下で処理して不融化繊維とし、該不融化繊維を不
    活性ガス雰囲気下40℃/分以上の速度で昇温し、20
    00〜3000℃で熱処理すること全特徴とするピッチ
    系黒鉛化繊維の製造方法。
  2. (2)酸化性ガスが酸素、オゾン、空気、窒素酸化物ま
    たはハロゲンであること全特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の方法。
  3. (3)炭素質ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ繊維
    を5O2t0.1〜50Vo1%含有する酸化性ガス雰
    囲気で処理して不融化@維とした後、不活性ガス雰囲気
    下450〜600℃で処理して実質的に酸素全含有する
    前炭化繊維とし、該前炭化繊維を不活性ガス雰囲気下4
    0℃/分以上の速度で昇温し、 2000〜3000℃
    で熱処理することを特徴とするピッチ系黒鉛化繊維の製
    造方法。
  4. (4)酸化性ガスが酸素、オゾン、空気、窒素酸化物ま
    たはハロゲンであることを特徴とする特許請求の範囲第
    3項記載の方法。
JP3728684A 1983-10-14 1984-03-01 ピツチ系黒鉛化繊維の製造方法 Granted JPS60185819A (ja)

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JP3728684A JPS60185819A (ja) 1984-03-01 1984-03-01 ピツチ系黒鉛化繊維の製造方法
US06/659,261 US4574077A (en) 1983-10-14 1984-10-10 Process for producing pitch based graphite fibers
EP84307010A EP0148560B1 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Process for producing pitch-based graphite fibres
DE8484307010T DE3479139D1 (en) 1983-10-14 1984-10-12 Process for producing pitch-based graphite fibres

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5834568A (ja) * 1981-08-21 1983-03-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd ボタン型空気電池
JPS58156022A (ja) * 1982-02-04 1983-09-16 Kashima Sekiyu Kk ピツチ系炭素繊維の炭化法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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