JPS62117820A - 炭素繊維チヨツプドストランドの製造方法 - Google Patents

炭素繊維チヨツプドストランドの製造方法

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JPS62117820A JP60259248A JP25924885A JPS62117820A JP S62117820 A JPS62117820 A JP S62117820A JP 60259248 A JP60259248 A JP 60259248A JP 25924885 A JP25924885 A JP 25924885A JP S62117820 A JPS62117820 A JP S62117820A
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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】 産業上の利用分野 ＰＡＮ系炭素謀雑及びピッチ系炭素繊維の主な用途は、
宇宙航空機関連材料、情動部材、セメント補強材料など
である。さらに今後炭素繊維製造技術の向上でコストダ
ウンが可能になれば、自動関連材料分野に進出すること
も期待できる。
ここで注目すべきことは、宇宙航空機関連材料を除いて
、その多くが長繊維炭素繊維あるいはトウ状炭素繊維を
ある一定の長さく例えば１姻〜２５　ｍ　）に切断し、
チョップ化して使用している点にある。
本発明は、この点に着目してなされたものであり、紡糸
直後にピッチｍ維を切断してチョツプドストランドとな
し、次いで高密度集積状態で不融化、炭化、黒鉛化する
ことよりなる、取り扱い難いピッチ系炭素＄１ｍの製造
に於ける安価で高品質な炭素繊維チョツプドストランド
を容易に得る製造法に関するものである。
従来の技術 従来、炭素繊維チョツプドストランドは以下の様にして
製造している。
１）汎用グレード 光学的に等方性のピッチを遠心紡糸装置で繊維化し、焼
成前あるいは後にトウ状化し、これを切断する。セメン
ト補強用材料、電磁波シールド用材料などに用いられて
いる。
２）高性能グレード （イ）　　　ＰＡＮ　系 ポリアクリロニトリル糸繊維を不融化工程で延伸操作後
炭化して（りた高性能炭素繊維を３〜６Ｍ位にチョップ
化する。ＦＲＴＰ用等に用いられる。
（＠　メソフェースピッチ 光学的に異方性を承りメンフェースピッチを原料として
紡糸して得たピッチ繊維を、連続繊維状態で不融化、炭
化を行い高性能炭素ｉ！雑の連続繊維にした後所望の長
さに切断する。
発明が解決しようとする問題点 ピッチ類を原料とする炭素繊維の製造に際して、従来か
ら行われている連続繊維束状態で不融化、炭化を行うと
下記の如く工程にイ」随する多くの障害により高品質の
炭素繊維を得ることが困難である。
イ）ピッチ繊維を巻き取り後、巻き戻して連続して焼成
する場合は、巻き戻し工程でのｍ維はつれによるケバの
発生があり、 口）ボビンに巻き取ったまま焼成する場合は、巻き９が
厚いと内層と外層とで不融化度合に差が出、 ハ）ノズルから出てきたピッチｕ＆紺をニアリッカーで
フィードしながらバスケットにコイル状に集積して焼成
する場合は、エアサッカーによるピッチ繊維の切断が生
じる。
上記のイ）とハ）の欠陥は、ビツヂｔ［が脆く、引張り
強さが１に！Ｊ／ｍ２以下と非常に脆弱なことに起因す
る。
また上述のピッチ繊維の連続繊維束を不融化する際には
、融着防止のため発生する熱を抑制しなければならない
。
現在は、この発熱を防ぐ手段としてピッチ繊維束の集積
密度を０．０５ｇ／ｃｍ３以下にして、かつ強制的に送
風などによって蓄熱を防止しながら不融化したり、ある
いは不融化速度を穫端に遅くしたりして不融化を行って
いる。
これらの発熱防止手段は、いずれも炭素繊維の生産性を
低下せしめ、そのコストに大きいＩＩＩを及ぼしている
。
問題を解決する手段 本発明は、ピッチ系炭素ｉｌｌ　［がチョップ状態で使
用されていることが多いこと、更に高性能炭素１１ＮＭ
を得るのにＰＡＮ系で用いられているような延伸操作の
必要がないことに着目し、適当な集束剤、例えば水やメ
タノールのような低沸点溶剤、あるい（よ二硫化モリブ
デン、二硫化タングステン、タルク又は黒鉛のような固
体潤滑剤を含む集束剤を、溶融紡糸直後のピッチ繊維に
塗１５　シ、集束ローラで集束後直ちに切Ｉｇｉ装置で
１〜５０ｍＭ、好ましくは１〜２５Ｉｎｌｌ＋に切断し
てチョツプドストランド化する。なお、１Ｍより短く切
断することは困難であり、しかちＩＪ！Ｘ雑艮が短かづ
−ぎて所望する補強効果を得ることができず、また５０
＃より長い場合は、連続繊維と同じで、それ以上長くし
ても補強効果は増大しない。こうして得た嵩密度の集積
状（ぶのチョツプドストランドの不融化及び炭化を（ｊ
う。
こうすることによってチョップ化後炭素繊紺製品になる
迄安物に触れることもなく、また嵩密度が高いため集積
ｈηの厚さが薄くてｂ高集積密度の長所が発現され、自
然放熱だけで十分発熱が抑制されて、連続繊維束の不融
化の際に生ずる前記の種々の問題魚が仝て解澗される。
作用 ３０〜４，０００１−１のノズルから溶融紡糸した等方
性ピッチｕ！Ａ維束またはメソフェースピッチ繊維束を
それぞれ１〜２５ｍＩＲに切断してチョップトス１−ラ
ンドにしたものを、それぞれ０．７Ｌｊ／ｃｉｘ　”程
度迄の集積密度で、前者の場合１．５℃／分の速度で昇
温して３２０℃で、後者の場合２〜ｂ れ保持時間Ｏ〜１５分Ｐｉ！度で酸化雰囲気下で不融化
後引き続き不活性雰囲気下で５〜ｂ の昇温速度で８００〜３．０００℃で３０分以内その温
度を保持して焼成炭化を行う。かようにして焼成された
チョツプドストランドからはストランド形態を維持した
まま融着の起っていない炭素繊維を１することができる
。
こうして（９た炭素繊維のｆ１能をＸ線回折による６０
０２面と電気抵抗圃の測定によってチェックしたところ
、長繊維束状焼成物とチョップ状焼成物とが同等の品質
を具備している口とが確認された。
実施例 実施例１ Ｂ１５８重足％（ベンゼン不溶物量）でメソフェースを
含まない等方性ピッチを、ノズル孔数１．０００の紡糸
装置を使用して繊維化したｌ維径１３μのピッチ繊維を
メタノールで集束後、連続切断装置によって長さ６ａ＋
のピッチ繊維チョツプドストランドを得た。これを集積
密度０．３’；ｉ　／　ｃｒｔｒ　３で空気中で１．５
℃の速度で昇温し、３２０℃に５分保持不融化後引続き
窒素雰囲気下で２０℃／分の昇温速度で１０００℃に昇
温し１０分保持して炭化を行った。
得られた炭素繊維チョツプドストランドをノニオン系界
面活性剤水溶液中に分散したところ完全にフィラメント
に分散し、全り＠肴のないものであった。
実施例２ Ｑ１３５Ｑ）１％（キノリンネ溶物量）の紡糸用メソフ
ェースピッチをノズル孔数１，０００の紡糸装置を使用
して繊維化した繊維径１３μのピッチ１１維を、二硫化
モリブデン１０重量％分散液で集束後、連続切断装置で
長さ３Ｍのピッチ繊維チョツプドストランドを作った。
これを集積密度０．７び／ｃｒｔｒ”で空気中で５℃／
分の速度で置温し、３５０℃に５分保持し不融化後引続
き窒素雰囲気下で５０℃／分の昇温速度で１０００℃に
胃温し１０分保持して炭化を行った。
１ｑられた炭素Ｕ＆維チョツプドストランドは融着が全
くなく、Ｘ線回折によると００２而の炭素苦面間隔は３
．６５〜３．７人を示し、また電気抵抗は２．３５ｘｌ
Ｏ’Ω・ｃｍであり、連続繊維束状で焼成されたものと
全く同等の値を示した。
比較例 実施例２と同様のピッチ原料を使用してエアサッカーで
ピッチ繊維をバスケット中に０．０５ｇ／α３の集積密
度で堆積させ、不融化時に強制送風する以外は実施例２
と同様にして連続ｆｉ＠束状で焼成した。
得られた炭素繊維は細かいケバが多数存在し、また連続
繊維の゛引き揃えが悪いため、バスケット中から繊維を
取り出しボビンに巻くことができなかった。
発明の効果 本発明は、従来の連続１維束状での不融化、炭化と異な
り、脆弱なピッチ繊維を紡糸集束直後に切断してから不
融化、炭化を行うので繊維ケバの発生や不融化むらを生
ずることなく焼成でき、高品質の炭素１１維チヨツプド
ストランドを得ることができる。
またピッチ繊維チョツプドストランド集積物の嵩密度を
上げることができるので集積層の厚さを薄くすることが
でき、空気の流通が良くなり、自然放熱が大きくなり、
その結果蓄熱現象が生ぜず、酸化雰囲気中での燃焼や融
着が起らず、更に集積物の嵩密度が０．７’Ｊ／ｃｍ”
程度もあり、従来の連続繊維束状での不融化時の嵩密度
が０．０５ｙ／　ｃｍ　３に比べて約１０倍も大きいた
め集積厚みが多少薄くなっても生産速度がずっと大きく
なり、しかも自然放熱だけですむので大幅のコストダウ
ンが達成できる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 　石油系あるいは石炭系ピッチを原料として炭素繊維を
    製造するに当り、前記ピッチを紡糸して得たピッチ繊維
    を所望の一定長さに切断した後、高密度集積状態で酸化
    性ガス雰囲気中で加熱することにより不融化させ、次い
    で不活性雰囲気中で前記不融化繊維を炭素化及び黒鉛化
    することを特徴とする、炭素繊維チョップドストランド
    の製造方法。
JP60259248A 1985-11-19 1985-11-19 炭素繊維チヨツプドストランドの製造方法 Granted JPS62117820A (ja)

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