JPS61113827A - 高性能ピツチ系炭素繊維の製造方法 - Google Patents

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】 本発明は新規な微細断面構造を有する高強度・高モジュ
ラスの高性能ピッチ系炭素繊維を工業的に製造する方法
に関するものである。

従来技術 近年、光学異方性ピッチを原料とする高性能グレードの
炭素繊維は、ＰＡＮ系炭素繊維に比較して製造コストが
安いという大きな利点を有するが、その反面、機械的特
性特に強度においてＰＡＮ系炭素繊維より依然として低
いレベルにあるため、その用途が限定されている。

かかる高性能ピッチ系炭素繊維の機械的特性を改善する
ため、従来、主として紡糸用ピッチの改質が行われ、ネ
オメソブエース、ドーマントメソ４賞二フェース、プリ
メソ７エー　　　　）ス等と称される種々の紡糸用ピッ
チが提案されているが、未だｉｃ　ＰＡＮ系炭素繊維に
匹敵する機械的特性を有する繊維を製造する技術は知ら
れおらず、当業界では、ピッチ系炭素繊＠尾あってはＰ
ＡＮ系炭素繊維て匹敵し得る機械的特性を発現させるこ
とは不可能であると４二・ さえ考えられる。

一方、ピッチ系炭素繊維において、該繊維の断面構造が
ラジアル構造をとると繊維軸にそってクラック（縦割れ
）が生じ易く、−強度等の機械的特性が低下するため、
少くとも繊維表層部のラメラ配列が円周方向に配列して
（・るスキンオニオン構造又は全面オニオン構造ｂ＝望
ましいことも仰られており（「炭素」１９８３　（Ｎｏ
ｌ　１３　）　Ｐ　６６〜７８、特開昭５９−５３７１
７号、特開昭５９−７６９２５号）、また、断面構造を
ランダム化することも提案されている（米国特許第４３
７６７４７号、特開昭５９−１６３４２２号、特開昭５
９−１６３４２４号）。

しかしながら、これらの高性能ピンチ系炭素繊維でも、
その強度は高々３５０Ｋｆ／−程度にとどまり、ＰＡＮ
系炭素繊維の機械的特性を大きく下廻っている。

発明の目的 本発明の目的は、従来のピッチ系炭素繊維とは全く異な
る微細な内部断面構造を有し、従来の同種繊維に比べて
格段にすぐれた機械的特性を有する高性能ピッチ系炭素
繊維を製造する方法を提供することにある。

発明の構成 本発明者らは、機械的性能特に強度においてＰＡＮ系炭
素繊維と同、等か又はそれ以上の高性能ピッチ系炭素繊
維を製造すべく観念研究の結果、ピッチの溶融紡糸にお
いて、紡糸口金装置内の溶融ピッチの流路を規制するこ
とによって、繊維構造の制御を行うことができ、この際
、繊維断面方向においては応力歪みがスムーズに緩和さ
れるようにピンチ分子を配列し、かつ繊維軸方向だでき
る限りピンチ分子が平行に配列するように、紡糸孔に供
給する溶融ピッチを予め整流することにより、前記の目
的を達成できることを見出した。

本発明は、かかる知見に基づくもので、光学異方性相が
連続相を呈する光学異方性ピッチを溶融紡糸し、次いで
得られたピッチｆＩ＆維を不融化・焼成することにより
高性能ピッチ系炭素繊維を製造するに当り、 １個又は複数個の紡糸孔を穿設した口金板の止流１１Ｃ
，１個又は複数個の貫通孔を有するピッチ流路制御盤を
備え、かつ、該制御盤の貫通孔を口金板の１個の紡糸孔
に対して複数個の貫通孔か又は１個の異形貫通孔が対応
するように配設した紡糸口金装置を使用して溶造方法で
ある。

本発明方法で使用する紡糸用ピッチは、光学異方性相が
連続相を形成しているピッチであればよ（、石炭系ある
いは石油系の原料ピッチを熱処理して高分子量化したも
の、前記熱処理の前又は後に水素化処理したもの等が適
宜使用できる。

本発明方法では、これらの紡糸用ピッチのうちでも、特
に、全面が光学異方性相からなるピッチ、又は連続した
光学異方性相中に最大直径が１００μ以下でかつ平均直
径が１５μ以下の球状光学等方性相を含有しており該光
学等方性相の含有率が１５チ以下で個数が１００個／−
以上のピッチであって、かつそ）融点が２５０〜３５０
℃である実質上均質な光学異方性ピッチを用いることが
好ましい。

すなわち、好適な紡糸用ピンチとしては、ビ）融点が２
５０〜３５０℃でかつ完全く単相の実質的に１００％光
学異方性相であるピッチ、及び（ロ）融点が２５０〜３
５０℃で光学異方性相中に西学等方性相が球状で混在す
る光学異方性ピッチであって、光学等方性相の量超える
球状体を含まず、かつ球状体の個数が１００個／−以上
と極めて微小かつ均質に分散して存在しているもの、と
の２種類があげられる。

かかる紡糸用ピッチの調製方法は１本発明者らがさきＦ
Ｃ提案した特願昭５．９−１６−９．１９９号明細書く
詳しく記載されている。

なお、室温状態と高温状態ではピッチ中の光学異方性相
の量はやや異なると思われるが、本発明では、紡糸性と
の相関及び定量化の観点より「光学異方性相」を次のよ
うに゛定義した。

すなわち、常温近（で同化したピッチ塊の断面を研磨し
反射型偏光顕微鏡で直交ニコル下で観察したときに認め
られる光学異方性を有する部分を光学異方性相と言い、
直前の熱履歴は問わない。そして光学異方性が認められ
ない部分を光学等方性相と言う。

この光学異方性相と光学等方性相の定量は、反射型偏光
顕微鏡を用い、直交ニコル下で写真撮影し、画像解析装
置を用いて、それぞれの占有する面積率を測定して行な
５が、これは統計上実質的に体ｙ％を表わす。また近似
的には体積チと重量％とはほぼ等しいと考えてよい。

本発明方法では、これらの紡糸用ピッチを溶融紡糸する
に当り、１個又は複数個の紡糸孔を有する口金板とその
上流側に１個又は複数個の貫通孔を有するピッチ流路制
御盤（以下、「整流板」と略称する）とを例え、かつ口
金板の紡糸孔と整流板の貫通孔とが特定の対応関係にあ
る紡糸口金装置を使用する。

第１図は、このような紡糸口金装置の一例を示す簡略化
した縦断面図であり、該紡糸口金装置は、第１図に示す
ごと（、貫通孔を有する整流板１と口金板２とから構成
されており、整流板１は、中央の大孔内にピンチ流動方
向に平行な多数（第１図では９枚の薄い仕切板１ａを並
設し、各仕切板の間隙に多数（第１図では１０個）の貫
通孔１ｂを形成している。また口金板２には、上方が整
流板１のピッチ流出口に連通したテーパー状のピツチ導
入孔２ａと所定の断面形状を有する紡糸孔（吐出孔）２
ｂとが連続して設けられ、ピッ＋Ｓ人孔２ａにおいて整
流板１内の貫通孔を通過したピッチ流が集合し、そのま
ま乱れることなく紡糸孔２ｂに至り、実質的な層流状態
で吐出されるようになっている。

第２図（、）〜（ｈ）はそれぞれ整流板中央の大孔内く
形成した整流部の構造を例示するもので、ｔ４１図にお
ける線Ａ　−Ａ’での断面図として表わしている。

第２図の（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、平行又は放射状
に並べた多数の仕切板１ａによって形成した。独立スリ
ット状又は端部で連通したスリット状の貫通孔を有する
ものであり、（・）及び（ｇ）は、互いに交友する多数
の仕切板１ａにより形成した断面が４角形又は３角形の
貫通孔を有するものである。また、（ｆ）は整流板に小
径の円形断面貫通孔１ｂを穿設したもの。

（ｈ）は整流板中央の大孔内に多数の細い棒状物１ｃを
並設してその間の空隙部をピッチが流れるようにしたも
のである。

これらは、いずれも１個の紡糸孔に対応するもので、そ
れぞれを、紡糸孔との対応関係でみると、 第２図（ａ）の場合は、貫通孔１ａの断面形状が平行な
スリット状であり、１個の紡糸孔に対し複数個のスリッ
ト群が位置し、（ｂ）の場合は、貫通孔が屈曲した１本
のスリット状であり、１個の紡糸孔に対し１個の異形の
貫通孔が位置している。また、（Ｃ）では、貫通孔の断
面形状がはｙ三角形状であり、１個の紡糸孔に対し複数
個の貫通孔が放射状に位置している。

（ｄ）では、（ａ）において貫通孔のぬれぶちが曲線で
形成されている場合であり、貫通孔のぬれぶちは、直線
および／または曲線で形成されいる。（、）及び（ｇ）
は、貫通孔の断面形状がそれぞ１パ角形及び３角形′″
Ｃ″１Ｍ＋７）紡７孔９対１　　　。

複数個の貫通孔が位置しており、（ｆ）は貫通孔が円形
で１個の紡糸孔に対し複数個の貫通孔が対応するもので
ある＠（ｈ）は、整流板の大孔内に多数の棒状物が設け
られておりその間隙を゛ピッチが通過する場合で、貫通
孔の断面形状は不定で棒状物が互いに密着している場合
は１個の紡糸孔に対して、複数個の貫通孔が位置するこ
とになり、棒状物が互いに離れている場合は１個の紡糸
孔に対し１個の貫通孔が位置することになる。

なお、ここでいう異形とは、実質的に円形以外の形を総
称し、３角形、４角形、６角形。

スリット形等の形状を含む。

本発明方法において重要なことは、紡糸時に、ピッチ分
子の繊維断面内での配列を制御するために、 （イ）　１個の紡糸孔に対し１個の貫通孔が対応する場
合は、貫通孔の開孔形状を異形にするか、又は、 ←）　１個の紡糸孔に対し、実質上複数個の互いに交絡
しない貫通孔が対応する（この場合は貫通孔の断面形状
は任意）、 ように、両者の形状や位蓋関係を選定することであり、
この条件を満足しない場合は、本発明の効果が発現しな
い。

なお、ピッチの流れ方向に対する貫通孔の流線は直線で
形成されていても良いし曲線で形成されていてもよいし
、直線と曲線の複合であっても良いが、ピッチ分子を流
れ方向に配向させるためには直線であるのが好ましい。

また、本発明方法では上記整流板の貫通孔は互いに交絡
しないことが必要である。これは、ピッチ分子の繊維軸
方向への配向を高める上で重要である。もし、貫通孔が
交絡していると、これにより生ずる乱流効果のため、繊
維の断面方向のみならず繊維軸方向にもピッチ分子の配
列が乱れ、本発明の目的とする高強度の炭素繊維が得ら
れない。

さらに、前記（イ）の場合は、異形貫通孔の中心線距離
をｙ（ｍｍ）、それに対応するぬれぶち幅を２（飄）と
したとき、 ２　≦　１０調　・・・　（２） １．５≦　ｙ　／　ｚ　　・・・　ω を満足するものが好ましい。

ここでいう貫通孔における中心線距離（ｙ）及びぬれぶ
ち幅（２）は次のごとく定ＩＡされる値である。

貫通孔における中心線距Ｍｙ（ｍ）とは、貫通孔の断面
内においてぬれぶちが構成する面の長手方向の中心線の
長さを言う。例えば、第２図（ａ）のスリット状貫通孔
では、図中のｙ。

２がそれぞれ中心線距離、ぬれぶち幅である。

第２図（ｂ）　、　（ｈ）の如（，１個の紡糸孔に対し
１個の異形貫通孔が対応する場合は、ｙ及び２が前述の
（至）！（Ｉｖ）式を同時に満足する値をとろことが必
要であり、図示のものは、これらの条件を満足する。

上記範囲をはずれる場合は、整流板による配向効果が紡
糸孔形状によって消去され、紡糸孔が円形である場合は
、ラジアル構造とな１　　　　　リフラックが生じ易く
、好ましくない。

前述の如き、整流板内に形成された貫通孔の長さく多く
の場合、整流板の厚さと対応する）は、１ｍ１以上が適
当であり、５個以上が好ましい。

一方、口金板２の上面に開口したピッチ導入孔２ａは、
整流板内の貫通孔から出たピッチ流を集合せしめて紡糸
孔２ｂに供給する作用を有するが、この導入孔は整流板
によって制御されたピッチ分子配列を極力乱さないよう
にするためテーパー状とするのが好ましい。

この部分の断面形状（第１図のＢ−Ｂ’繕に沿った横断
面の形状）は、円形でも非円形でもよい。また、この部
分のピッチ流れ方向の長さは２０胃以内が好ましい。

第３図は、整流板内の仕切板が口金板のピッチ導入孔内
に違したものの浦略化した断面図であるが、本発明では
、このような紡糸口金装置も勿論使用可能である。

また、第４図は、枝流板内に単一スリットよりなる貫通
孔を設けた例である。この場合　　　　（）は、該単一
スリットの長手方向の中心線の長さなｙとする。中心線
が交差する場合は全中心線長さの合計をｙとする。また
１貫通孔におけるぬれぶち幅２は、貫通孔の断面内にお
いて中心線と直交する直線の最大炎とする。

単一のスリットの場合は第４図に示すとと（スリット１
１鴫が２となる。

この貫通孔は、ｙ及び２が前記（至）、（財）式を満足
する場合忙好ましく使用されるう 一方、口金板２に設けられる紡糸孔２ｂの形状（第１図
の線ｃ　−ｃ’での開孔部断面形状）は、通常の円形で
もよいが、一文字形、７字形、十字形等の１本又は複数
本のスリットの組合せからなる紡糸孔でもよい。本発明
者らの研究によれば後者のうち、紡糸孔における中心線
距離をＬｎ、それに対応するぬれぶち幅をｗｎとしたと
き、Ｌｎの少くとも１つが次式％式％（１） を同時に満足する紡糸孔が、特に強度の大きな炭素繊維
が得られるので好ましい。

第６図〜第９図は、このような紡糸孔の形状のいくつか
を例示するものである。

なお、ここでいう中心線距離（Ｌｎ）及びぬれぶち幅（
Ｗｎ　）は次のごとく定義される値である。

（１）　　紡糸孔における中心線距離Ｌｎ（ｍ／ｍ）紡
糸孔（開孔部）が単一のスリットで構成されている場合
には、そのスリットの長手方向の中心線の長さをＬｎと
する。

例えば＄５図のごときｉＩ！線状の単一スリットの場合
は、その長手方向の中心線の長さり、が中心線の距離で
あり、この場合はスリットの長さと一致する。

また第６図の如き曲線状の単一スリットの場合も同様に
長手方向の中心線の長さり。

である。

紡糸孔（開孔部）が互いに交差する複数本のスリットで
構成されている場合は、交差部に描いた内接円を腺いた
部分の各スリット中心線の長さをいう。例えば第７図の
如きＹ字型紡糸孔の場合は、３本のスリットの各先端ａ
□、　Ｊ　＋　ａｌから紡糸孔の中心Ｃを結ぶ各直線ｉ
τｌ　ａ、ｉＢ　ｌ　ａｌｅにおいて、各先端から交差
部の内接円の円周に遺するまでの長さＬｉ、′Ｘ４．Ｉ
４が各スリット部の中心線距離となる。したがってこの
ような紡糸孔では各スリットの長さが同一の場合は一＝
に＝Ｌｍとなり、各スリットの長さがそれぞれ異なる場
合にはＬ１竿Ｔ４’　Ｌｍとなる。

また第８図の如きＨ字形紡糸孔の場合には、各スリット
先１１１１！ａｌ　、　ｍｌ　、　ｍｌ　、　ｊＬ４．
から各交差点中心（！ｌ＋ｃｆｉにおける内接円の円周
に至るまでの長さ−１−−Ｌｍ＋Ｌ４及び両交差点中心
１！’ｌ、Ｊを結ぶ直線ｅｌｃｌのうち各内接円忙含ま
れない部分の長さ−が、それぞれ中心線距離となる。

また、１つの紡糸孔単位が独立した（交差しない）複数
のスリットの組合せで構成されている場合は、各スリッ
トの中心線の長さを言う。例えば、第９図の如き２個の
長円形の小孔で構成されている場合は、それぞれの小孔
における長手方向の中心線の長さり、、Ｉ４が中心線距
離となる。

（１１）紡糸孔だおけるぬれぶち＠　Ｗｎ　（ｍ　）紡
糸孔（開孔部）において前述の中心線距離算出の基準と
なる各スリットの量大幅すなわち各中心線と直交する直
線の最大長をＷｎとする。

したがって第７，８図の如く中心線の数が複数の場合に
は、各中心−距離（Ｌ、、Ｌ、。

ム・・・）に対応するぬれぶち＠（Ｗｔ　、凧、Ｗ、。

・・・）が存在する。

本発明方法では、前述の如く、中心線を１本以上（好ま
しくは１〜６本）有し、かつ、中心線距離（Ｌｎ）の少
（とも１つがそれに対応するぬれぶち幅（Ｗｎ）との関
連において Ｌｎ　　　＜　　　５（％）　　　　・・・・・・（１
）１，５≦Ｌｎ　／　Ｗｎ≦２０　　−（ＩＩ）を同時
に満足する紡糸孔を有する口金板を用いることが好まし
い。

しかし、本発明方法では、円形紡糸孔や上記（１）　（
Ｉｆ）式の範囲外の異形紡糸孔であっても、上流側の整
流板（流路制御盤）でピッチ拳液が適当に配列されるた
め、炭素繊維のクラックの発生を防止し機械的特性の向
上をはかることが可能である０ 溶融紡糸における紡糸温度としては紡糸ピッチの融点よ
り４０〜８０℃高％、一温度を採用するのが好ましい。

本発明で言う融点とはＤＳＣで測定される値であり、測
定方法は後述するｈ＝、紡糸用ピッチの融解開始温度を
示す。

本発明において、口金温度は、紡糸孔ｂ＝異形である場
合、繊維断面形状（外形）及び内部構造に影響する。口
金温度を高くすると＊離断面形状の紡糸孔形状力１らの
変イヒが大鎗く繊維断面形状（外形）し１円形に近づく
。

更に高温にすると可紡性が低下し、得られる繊維もボイ
ドを含んだものとなる。一方、口金製産が低い穆、得ら
れる繕絣の断面形状は、紡糸孔の形状に近くなる。剣に
低温にするとドラフト率が低下し糸径を縄（することが
内錐となる。したがって本発明方法では口金温度として
、ピッチの融点より４０〜８０℃高い温度の範囲内で所
望の繊維断面形状に応じて適宜選定するのが適当である
。かくして整流板と紡糸孔によって、光学異方性ピッチ
は、流線方向に平行に配列されると同時に断面内で規則
的かつ微細に配列をされた後、溶融吐出される。

紡糸時のドラフト率は３０以上、好ましくは５０以上で
引き取ることが好適である。

ここでドラフト率とは次式で定義される値であり、この
債が大きいことは紡糸時の変形速度が大きく、他の条件
が同一の場合はドラフト率が大ぎい程、急冷効果が大と
な紡糸口金からの吐出線速度 紡糸引取速度は、均質な紡糸用ピッチを用いれば、１０
００ｍ／分以上の高速でもよく、きわめて円滑に紡糸す
ることができる。

このようにして得られたピッチ繊維は、次いで酸素の存
在下で加熱され不融化処理される。この不融化処理工程
は生産性及び繊維物性を左右する重要な工程でできるだ
け短時間で実施することが好ましい。

なお、この１桿においては、融着を防止するため、あら
かじめ無機系微粉末等の融着防止剤をピッチ繊維表面に
付滑せしめた後不融化処理してもよい。

さらに不融化処理の短時間化のために不融化促進剤とし
て沃素、塩素等も好適に用いられる。

このように不融化処理した繊維は次に不活性ガス中にお
いて通常１０００〜１５００？℃の温度で焼成すること
により、本発明方法の目的とする炭素繊維を得ることが
できる。このものをそのまま使用してもよいがさらに約
３０００℃程度まで加熱して黒鉛化させてから使用する
こともできる。

発明の効果 本発明方法においてはピッチを溶融吐出するまでの流路
を制御することにより、ピッ牛分子が、繊・維方向に高
度に配向すると同時に、断面内で微細に配列した構造と
なる。

これに対し、！！ｌ流板（流路制御盤）を設けずに円形
紡糸孔より常法で紡糸したときは、Φ クラックの発生した繊維となり、強度劣ったものしか得
られない。

第１０図及びｔ４１１図は、それぞれ円形紡糸孔を有す
る口金板を用いて製造した炭素繊維の断面構造を示す走
査型電子顕微鏡写真であるが、第１０図は本発明方法に
より紡糸時に整流板を使用したものであり、第１１図は
従来法″１紡糸し６も″″′〜・前者°１基　　　　９
＼本的にはラジアル構造ではあるが、ラメラが非常に微
細化されており、クラックは殆んど認められない。これ
に対し後者は明瞭なラジアル構造でありクラックの発生
が顕著である。

また、本発明で特定した前述の異形紡糸孔を有する口金
板を用いた場合は、リーフ構造を有する炭素繊維が得ら
れるが、本発明方法だ従って、これに整流板を併用した
場合はり−７９造が微細化され、強度が一段と向上する
。なお、断面構造は中心軸が明瞭にあられれていない変
形リーフ構造をとる場合もある。

第１２図及び第１３図は、このような微細化したり一７
構造をもつ繊維の例を示す走査型電子顕微鏡写真である
。

繊維の内部構造がこのように繊維方向だ配向されかつ断
面方向に微細化されることにより、不融化・焼成段階で
のクラックの発生を（、繊維の屈曲に対する耐久性も向
上する。

更に、本発明で特定した紡糸用ピッチは低融点かつ均質
であるため、これを用いると比較的低温で紡糸でき、紡
糸調子も飛蘭的に向上しかつ得られる炭素繊維の物性バ
ラツキも小さく均質性のすぐれたものとなる。加えて、
本発明方法では、炭素繊維の内部構造を制御するために
特開昭５９−５３７１７号に記載のごとく紡糸に際し高
温を経由する必要もなく、比較的低温で紡糸できるため
、ピッチの熱安定性を心配することもない。したがって
紡糸条件が緩和される。

次に本発明におけるピッチ及びｔａｍの特性を表わす各
指標の測定法について説明する。

（ａ）　　紡糸用ピッチの融点 パーキンエルマー社製ＤＳＣ−ＩＤ　型を用い、アルミ
ニウムセル（内径５鵡）に１００メツシユ以下に粉砕し
たピッチ微粉末１０■を入れ、上から押えた後、窒素雰
囲気中、昇温速度１０℃／−で４００℃近くまで昇温し
つつ測定しＤＳＣのチャートにおける融点を示す吸熱ピ
ークをもって紡糸ピッチの融点とする。この点はピッチ
が固体から液体に転移を開始する温度である。

（ｂ）　　紡糸用ピッチの光学異方性相含有量固化した
紡糸用ピッチ塊の断面を研磨し、反射型偏光顕微鏡を用
いて写真撮影する。

倍率は得られたピッチによって適宜選択し、球状光学等
方性相の数が最少１００個以上になるよう測定視野をき
める。

ついでＷＩ慮解析処理装置ＬＵＺＥＸ　５００を用いて
、球状光学等方性相の全体に対する面積率２円相当平均
直径、単位面積当りの個数直径の分布を求める。

（ｃ）　　炭素繊維の物性 引張強度、伸度、モジュラスは、　ＪＩＳＲ−７６０１
「炭素繊維試験方法」に従って測定する。

繊維径の測定は走査型電子顕微鏡写真よりｎ；１５の断
面積の平均値を算出する。

なお後述する実施例等においては相当する断面積を有す
る円に換算したときの直径で表示した。

実施例 以下実施例をあげて本発明の方法をさらに詳細に貌明す
るが、本発明方法は、これらの実施例によって何ら制限
されるものではない。

なお、後述する各実施例及び比較例において使用した紡
糸口金の紡糸孔は次の第１表に示す通りである。表中の
θは放射状スリットの中心線のなす角をラジアンで表示
したものである。

第１表　　使用紡糸口金一覧表 実施例１ 市販のコールタールピッチ（軟化点１５８℃。

キノリンネ溶部２．２　％　、ベンゼン不溶部７９チ。

固定炭素量９０チ）より、室温でトルエンに不溶な部分
を取出し、このピッチ７００９に対しテ、−ラハイドロ
キノリン（ＴＩ（Ｑ　）　２１００　ｆを５ｔオートク
レーブ中に仕込み窒素置換後、攪拌下で昇温し４５０℃
で１時間反応した。冷却後取出し金＃４フィルター（３
μ以上カット）を用いて反応液を１００℃で加圧下にお
いて濾過した。ついで炉液より溶剤及びピッチ中の低分
子量物を減圧蒸留により留去した後、４ｄＯ℃２５分間
減圧下（中１０　ｍ　Ｈｇ）に高温短時間の熱処理を施
し、全面流れ構造の光学異方性ピッチを得た。このピッ
チの融点は２７７℃、光学異方性相の含有量が１００％
で実質的に光学等方性相を含有しないもので、キノリン
ネ溶部は２７．４チであった。

該紡糸用ピッチを溶融脱泡後、加熱ヒーターを備えた定
９ｃｍｙイーダーに仕込み整流板ゾーンを経て前掲の第
１表に示す円形紡糸孔（イ）を用いて、口金温度を変化
させ溶融紡糸を行った。

整流板は、＠　（２）図（ａ）に示した平行スリット群
からなるものを用いた。このもののスリット幅（２）は
０．５ｍ＋＋１ｊ通孔長け４０鄭であった。この装置に
より、フィーダー吐出量０．０６ｍ／分／孔、フィーダ
一部温度３２０″Ｃ９整流板部温度３２０℃９口金温度
３４０℃の条件で紡出し、引取速度８００ｍ／分で引取
り、ピッチ繊維を型造した。紡糸調子は良好で、紡糸を
１時間続行したが全く断糸することはなかった。

このピッチ繊維にシリカ微粉末を融着防止剤として塗付
した後、乾燥空気中にて１０℃／分の昇温速度で２００
℃から３００℃まで昇温加熱し、３００℃で３０分間保
持した。

次いで窒素雰囲気中５００℃／分の昇温速度で１３００
℃まで昇温加熱し、保持時間１分で焼成を行い炭素繊維
とした。得られた繊維の物性及び断面構造を第２表及び
第１０図に示す。

比較例１ 実施例１と同じピッチを整流板を設置しない状岬で、実
施例１と同じ条件で紡糸し、不融化寺焼成して得られた
炭素線維の物性及び断面構造を第２表及び第１１図に示
す。第２表及び第１１図から明らかな如＜、核＊維はク
ラックが生じ強度の低いものであった。

実施例２ 実施例１において紡糸孔を６鵠に変えた以外は。

全く同様（して炭素繊維を製造した。得られた繊維の物
性及び断面構造を第２表及び第１２図に示す。この場合
は、中心軸が明瞭でない微細なり一７ｔＩＩ造となる。

実施例３ 実施例１において紡糸孔を（ロ）に変えた以外は全く同
様にして炭素繊維を製造した。得られた繊維の物性を第
２表に、断面構造をｔ４１３図に示す。

実施例４ 整流板として第２図（ｈ）のような形状のものを用いた
以外は、実施例１と全く同じ条件で炭素線維製造した。

得られた繊維の物性を第２表に示す。この繊維はクラッ
クを有せず非常に微細な断面構造を有していた。

第２表　炭素繊維の物性及び断面構造

【図面の簡単な説明】

第１図、第３図及び第４図は、それぞれ本発明方法を実
施するに当り使用する紡糸口金装置の一例を示す縦断両
図、第２図（ａ’ｌ〜（ｂ）は、それぞれ紡糸口金装置
のピッチ流路制御盤におけるピッチ流路の形状を例示す
る横断面図である。 第１図〜第４図において、 １・・・ピッチ流路制御盤、　１ｍ・・・仕切板。 １ｂ・・・貫通孔、　ｌｃ・・・棒状物。 ２・・・口金板、２＆・・・ピッチ導入孔。 ２ｂ・・・紡糸孔 ｙ・・・異形貫通孔の中心純距離。 ２・・・異形貫ｊ通孔のぬれぶち幅 第５図〜＃Ｉ；９図は、それぞれ紡糸孔の断面形状の例
を示す。第５図〜第９図において、４゜３・・・、は紡
糸孔の中心線距離、　Ｗ、　、　、・・・、は紡糸孔の
ぬれぶち幅 ！１０図〜４１３図は、それぞれピッチ系炭素繊維断面
を示す走査製電子顕写真であり、第１０図、第１２図及
び第１３図はいずれも本発明方法によるもの、第１１図
は従来法によるものを示す。 第１図 第２図 （α）　　　　　　（’ｌ）”１ （（１）　　　　　　　　　（ｄ） 第２図 第づ図 第７図 第６図　　　　第６３ 第９図 茅　１λ１″ｆ’

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）光学異方性相が連続相を呈する光学異方性ピッチ
   を溶融紡糸し、次いで得られたピッチ繊維を不融化・焼
   成することにより高性能ピッチ系炭素繊維を製造するに
   当り、 １個又は複数個の紡糸孔を穿設した口金板の上流側に、
   １個又は複数個の貫通孔を有するピッチ流路制御盤を備
   え、かつ、該制御盤の貫通孔を口金板の１個の紡糸孔に
   対して複数個の貫通孔か又は１個の異形貫通孔が対応す
   るように配設した紡糸口金装置を使用して溶融紡糸する
   、 ことを特徴とする高性能ピッチ系炭素繊維の製造方法。 （２）口金板に穿設した紡糸孔が、円形の紡糸孔である
   特許請求の範囲第（１）項記載の製造方法。 （３）口金板に穿設した紡糸孔が、少くとも１個のスリ
   ット状部分を有する異形紡糸孔である特許請求の範囲第
   （１）項記載の製造方法。 （４）異形紡糸孔が、各スリット状部分における中心線
   距離をＬｎ、ぬれぶち幅をＷｎとしたとき、Ｌｎの少く
   とも１つが Ｌｎ≦１０ｍｍ・・・（ I ） １．５≦Ｌｎ／Ｗｎ≦５０・・・（II） を同時に満足するものである特許請求の範囲第（３）項
   記載の製造方法。 （５）口金板の上部に、紡糸孔へ向って連続的に流路断
   面積が減少しているテーパー状の溶融ピッチ導入路を設
   け、ピッチ流路制御盤を出た溶融ピッチ流を乱すことな
   く紡糸孔へ供給する特許請求の範囲第（１）項記載の製
   造方法。 （６）ピッチ流路制御盤が、大径の貫通孔内にピッチの
   流れ方向と平行な多数の仕切板を設け、これによりスリ
   ット状又は多角形状断面の貫通孔を多数形成したもので
   ある特許請求の範囲第（１）項記載の製造方法。 （７）ピッチ流路制御盤が、ピッチの流れ方向と平行に
   小径の貫通孔を多数穿設したものである特許請求の範囲
   第（１）項記載の製造方法。 （８）ピッチ流路制御盤が、大径の貫通孔内にピッチの
   流れ方向と平行な複数の棒又は板を並べることにより異
   形貫通孔を形成したものである特許請求の範囲第（１）
   項記載の製造方法。 （９）ピッチ流路制御盤の異形貫通孔における、中心線
   距離をｙ（ｍｍ）、ぬれぶち幅をｚ（ｍｍ）としたとき
   、ｚが、 ｚ≦１０（ｍｍ）・・・（III） １．５≦ｖｙ／ｚ・・・（IV） を同時に満足する特許請求の範囲第（１）項又は第（８
   ）項記載の製造方法。 （１０）ピッチ流路制御盤の貫通孔の長さが１ｍｍ以上
   である特許請求の範囲第（１）項記載の製造方法。 （１１）ピッチ流路制御盤の貫通孔内の流線が直線であ
   る特許請求の範囲第（１）項の製造方法。 （１２）ピッチ流路制御盤の貫通孔内の流線が曲線であ
   る特許請求の範囲第（１）項記載の製造方法。