JPS62177221A - 炭素繊維不織布の製造方法 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ピッチを原料とする炭素繊維からなる不織布
の製造方法に関する。さらに詳しくは、溶融紡糸したピ
ッチ繊維をシート状に堆積した後、繊維の交差点の融着
接合、不融化処理を連続的に行い、得られた不織布を炭
化処理することによシ炭素繊維゛不織布を直接製造する
方法に関する。

（従来の技術） 近年、安価なピッチを原料とする高性能炭素繊維の製造
方法の、開発が盛んに進められているが、その開発はフ
ィラメント状炭素繊維に関するものが主である。ピッチ
系炭素繊維に限らず、ポリアクリルニトリル系（ＰＡＮ
系）炭素繊維の場合も、フィラメント状炭素繊維の製造
は技術的問題も多く、製造コストが増大する。又、ピッ
チ系の場合は、溶融紡糸したピッチ繊維が脆く、焼成工
程において連続的に取扱うことが困難である。

さらに、炭素繊維は一般に複合材料として用いられる。

例えばプレス・モールド、フィラメント・ワインディン
グ、プルトルジョンおよびインジェクション・モールド
等の手法を用いて、各種プラスチックの強化に使用され
る。中でもプレス・モールド法は最も多用されるが、こ
れに使用する炭素繊維は各種の中間基材へ加工されるが
、そのコストを低減する方法の一つとして、不織布を用
いることが有利である。

不織布の製造方法には、既成の繊維を用いて、繊維シー
トを形成し、バインダー等を用いて接合する間接法と、
既成の繊維を用いずに紡糸と同時に不織布を形成する直
接法がある。従来の炭素繊維不織布は短繊維状の炭素繊
維から間接法によシ製造されたものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この方法では先にも述べ次如く製造コス
トの高い炭素繊維を原料とするため、中間基材としての
不織布のコストを高め、工業的に十分でない。

（問題点を解決するための手段） 本発明者は上記問題点のないピッチ系炭素繊維の製法に
ついて研究を続けて来た。その結果、ＰＡＮ系に対する
ピッチ系炭素繊維の特長の一つが、その焼成時に繊維軸
方向への緊張をかけない場合も十分な強度が得られるこ
とに着目し、紡糸したピッチ繊維をシート状に堆積し、
交絡する繊維間を融着させ、予めピッチ繊維の不織布を
形成させた後、焼成することにより十分な強度を有する
炭素；鷹維不織布が低コストで得られることを見出し本
発明を完成するに至った。

即ち、本発明は、ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ
繊維を不融化処理し、ついで炭化処理して炭素繊維を製
造する方法において、紡糸したピッチ繊維を収束面上へ
シート状に堆積した後、該シートを加熱してピッチ繊維
の交差点を融着接合させると同時、もしくは接合後に不
融化処理し、ついで炭化処理することを特徴とする炭素
繊維不織布の製造方法である。

以下、本発明について詳細に説明する。

本発明の方法において使用するピッチは、溶融紡糸時十
分な紡糸性を持つものであり、又炭化して得られる炭素
繊維不織布が十分な性能を持つためにはメソフェーズピ
ッチ、すなわち液晶形成可能な異方性ピッチであること
が好ましい。この様なピッチは石油系もしくは石炭系の
タール又はピッチを熱処理等の方法により調整して得る
ことができる。

本発明の方法忙おける溶融紡糸には通常のマルチフィラ
メント紡糸機を用いることができる。例えば、溶融した
ピッチをギアポンプにより紡糸ノズルから押出し、これ
を吸引ジェット、ローラー等により引き取り、５〜５０
μ径のピッチ繊維とした後、均一なシートを形成するよ
うに収束面上に堆積する。ピッチ繊維を堆積する収束面
は、その一部が金銅状で、かつ連続的に移“動する機構
を、備えたもので、例えばネットベルトコンベア等が望
ましい。又形成したシートを保護するために、その上部
処もネタ１１−配置することも可能である。

コンベア上へのピッチ繊維の堆積は、紡糸したフィラメ
ントをトラバースさせながら、又は多数の紡糸ノズルを
シート巾に対応するように配置して均一なシートを形成
させるように行うことが必要である。

このよう忙コンベア上にシート状に堆積されたピッチ繊
維は、次に加熱による融着接合が施され、ピッチ繊維の
不織布を形成させる。この加熱は、電気炉、熱風又は加
熱ロール等を用いて行い、繊維の交差点の一部を融着接
合させる。この時加熱温度例えば１５０〜４００℃、時
間例えば５〜１２０分で制御し、繊維およびシートの形
状を損わない程度に行うことが重要である。

不織布状のピッチ繊維は、ついで不融化処理される。こ
の不融化処理方法は通常のピッチ系炭素繊維の場合と同
様である。例えば空気、酸素、ＮＯｘ等の酸化性気体中
において２００〜・４００°Ｃで０．１〜３時間処理す
ることにより行われる。

尚、融着接合工程と不融化処理工程とはコンベアで連結
することが可能で、又同−の加熱炉を用いて、前半に融
着接合により不織布を形成させ、後半において不融化処
理することもできる。

炭化処理も通常のピッチ系炭素繊維の場合と同様に処理
することができる。例えば不融化処理後、窒素、アルゴ
ン等の不活性気流中で５００〜２，０００℃に加熱して
炭化処理し、さらにはス０００〜八〇〇〇℃に加熱して
黒鉛化処理することもできる。炭化処理はコンベアによ
り不融化処理後連続して行うことができ、また、別個に
行うこともできる。

（発明の効果） 本発明の方法により、ピッチからその炭素繊維フィラメ
ントを経ることなく、又バインダー等を用いることなく
直接炭素繊維不織布を得ることができるため、その製造
コストが低減し、かつ脆弱なピッチ繊維の取扱いを容易
にすることができ工業的に有利である。

本発明の方法により得られた炭素繊維不織布は導電性お
よび機械的物性に優れ、各種の樹脂を用いたシートモー
ルデイングコンバンウンド、スタンパブルシート等の複
合余材、およびコンクリート等の強化材として有効であ
り、コストパー７オマンスを高めることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を示すが、本発明は、これに限定
されるものではない。

実施例 石油を接触分解した際に得られるデカント油から調整し
た、キノリンネ溶分１５％、）ルエン不溶分９０チを含
み、３００ボイズの粘度を示す温度が３２５℃のメツフ
ェーズピッチを図面に示す工程図に従い炭素繊維不織布
′ｆ：製造した。

即ち、図における紡糸機ｌの紡口は３■ピツチで、０．
３ｓｍφのノズルを５０個！列に並べたもので、これか
ら吐出されるピッチ繊維を、紡口下部に設けた吸引ジェ
ット２で引き取り−ながら延伸し、繊径ｌＯμのフィラ
メント７を形成させ、その下部に配置したネットベルト
コンベア３上忙連続的にループ状に堆積し、シートを形
成させた。

このネットベルトコンベア３上のシートラ、該コンベア
と共に溶融接合用加熱炉４へ送り、始めＫ　２８０℃で
融着接合させて不織布化させ、ついで２４０℃で２０分
、さらに３００℃で３０分空気中で酸化し、不融化した
巾２００■の不織布８を得た。

この不織布を電気炉において、窒素雰囲気中で８００℃
、５分間焼成し、さらに１３００℃、３分間焼成して炭
素繊維不織布を得た。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の方法の一実施態様の工程図である。 ｌ・・・溶融紡糸機 ２・・・吸引ジェット ３・−・ネットヘルドコンベアシステム４・・−融着接
合用加熱炉 ５・・・第一不融化炉 ６・・・第二不融化炉 ７・・・フィラメント ８・・・不融化したピッチ７熾維不織布特許出願人　旭
化成工業株式会社 図　　面

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ピッチを溶融紡糸して得られるピッチ繊維を不融
   化処理し、ついで炭化処理して炭素繊維を製造する方法
   において、紡糸したピッチ繊維を収束面上へシート状に
   堆積した後、該シートを加熱してピッチ繊維の交差点を
   融着接合させると同時もしくは接合後に不融化処理し、
   ついで炭化処理することを特徴とする炭素繊維不織布の
   製造方法
2. （２）収束面が、ネットベルトコンベアであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の炭素繊維不織布の
   製造方法
3. （３）紡糸したピッチ繊維の収束を吸引ジェットを用い
   て行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の
   方法