JPS62184125A - Production of carbon yarn and graphite yarn - Google Patents

Production of carbon yarn and graphite yarn

Info

Publication number
JPS62184125A
JPS62184125A JP2835686A JP2835686A JPS62184125A JP S62184125 A JPS62184125 A JP S62184125A JP 2835686 A JP2835686 A JP 2835686A JP 2835686 A JP2835686 A JP 2835686A JP S62184125 A JPS62184125 A JP S62184125A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fibers
producing carbon
pitch
heat treatment
graphite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2835686A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH043453B2 (en
Inventor
Kikuji Komine
小峰 喜久治
Hiroyuki Omae
御前 博之
Takayuki Fukuda
孝之 福田
Hiroyuki Kuroda
博之 黒田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toa Nenryo Kogyyo KK filed Critical Toa Nenryo Kogyyo KK
Priority to JP2835686A priority Critical patent/JPS62184125A/en
Publication of JPS62184125A publication Critical patent/JPS62184125A/en
Publication of JPH043453B2 publication Critical patent/JPH043453B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Inorganic Fibers (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)

Abstract

PURPOSE:To produce high-quality, uniform yarn securing stable passage of pitch yarn to an infusible treatment furnace, by adding a heat-resistant finishing oil to pitch yarn obtained by melt spinning and subjecting the yarn to infusible treatment. CONSTITUTION:Carbonaceous pitch is subjected to melt spinning to give pitch yarn (number of filament is 50-1,000), which is doubled (number of filaments is changed to 200-50,000). The prepared yarn bundle is passed through an oxidizing atmosphere, made infusible, subjected to a first heat treatment in a nonoxidizing atmosphere at <=1,800 deg.C and then to a second heat treatment in an inert gas atmosphere at <=3,000 deg.C to give carbon yarn. In the operation, the yarn before the infusible treatment is provided with a heat-resistant finishing oil. Addition of the heat-resistant finishing oil is carried out during yarn doubling and/or after yarn doubling. An alkylphenylpolysiloxane is especially preferable as the heat-resistant finishing oil.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野) 本発明は、炭素質ピッチ繊維から炭素繊維及び黒鉛繊維
を製造する方法に関する。更に詳しくは、本発明は光学
的異方性炭素質ピッチを紡糸し、不融化、炭化、黒鉛化
を行い、ロングフィラメントを得るのに通した炭素繊維
及び黒鉛繊維の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to a method for producing carbon fibers and graphite fibers from carbonaceous pitch fibers. More specifically, the present invention relates to a method for producing carbon fibers and graphite fibers by spinning optically anisotropic carbonaceous pitch, subjecting it to infusibility, carbonization, and graphitization to obtain long filaments.

(従来の技術) 従来、自動車、航空機その他の各種産業分野に係る広範
な技術分野において、軽量、高強度、高弾性率等の性質
を有する高性能素材の開発が要望されており、係る観点
から炭素繊維或いは成型炭素材料が注目されている。特
に、炭素質ピッチから炭素繊維を製造する方法は、安価
で高性能の炭素繊維を製造し得る方法として重要視され
ている。
(Prior art) There has been a demand for the development of high-performance materials with properties such as light weight, high strength, and high modulus of elasticity in a wide range of technical fields related to automobiles, aircraft, and various other industrial fields. Carbon fiber or molded carbon materials are attracting attention. In particular, the method of manufacturing carbon fiber from carbonaceous pitch is regarded as important as a method that can manufacture carbon fiber with low cost and high performance.

しかしながら、従来の技術によっては、不融化繊維の引
っ張り強度が約0.0IGPaと小さい上、脆いために
その取扱が難しく、高性能患品を得るのに必要なロング
フィラメント状の繊維を得ることは極めて困難であった
However, depending on the conventional technology, the tensile strength of the infusible fiber is as small as about 0.0 IGPa, and it is brittle, making it difficult to handle, and it is difficult to obtain the long filament-like fibers necessary for obtaining high-performance patient products. It was extremely difficult.

ピッチ繊維からロングフィラメント状の炭素繊維を製造
する方法として、従来、紡糸した糸を金網のカゴの中に
落として堆積せしめ、これを金網ごと不融化し、更に7
00℃以上で第1次の熱処理(予備炭化)を行い、糸条
の引っ張り強度が0゜2GPa以上の強度となるように
した上で、該カゴから引き上げて巻き取った後若しくは
巻き取りつつ1500℃程度の温度で炭化して、炭素繊
維を得る方法が提案されている(特公昭51−1274
0号)。しかしながらこの方法では、糸を堆積せしめた
場合に、捩れ又は撚りがかかる傾向があり、父系の屈曲
ができやすく、このため炭素繊維にした時に凹凸が著し
く外観の悪い糸となる上、屈曲部の強度が著しく低下す
るために糸切れが頻発し高品質の糸ができ難いという欠
点があった。
Conventionally, as a method for producing long filament carbon fibers from pitch fibers, the spun yarn is dropped into a wire mesh basket and deposited, the wire mesh is made infusible, and then the wire mesh is infusible.
After carrying out the first heat treatment (preliminary carbonization) at 00°C or higher so that the tensile strength of the yarn is 0°2GPa or higher, the yarn is pulled up from the basket and wound up, or after being wound up, 1500°C. A method of obtaining carbon fiber by carbonization at a temperature of about ℃ has been proposed (Japanese Patent Publication No. 51-1274
No. 0). However, in this method, when the yarn is piled up, it tends to be twisted or twisted, and paternal bending is likely to occur.As a result, when it is made into carbon fiber, the yarn has extremely uneven appearance and has a poor appearance. The disadvantage is that the strength is significantly reduced, resulting in frequent yarn breakage and difficulty in producing high quality yarn.

かかる欠点は、糸を堆積せしめる場合の湾曲率を大きく
とっても本質的に改善することのできるものではなかっ
た。
These drawbacks cannot be essentially improved even if the curvature is increased when the threads are piled up.

一方、特公昭53−4128号公報には、メソフェース
ピッチを溶融紡糸し、ボビンに一度巻き取り、このうち
の一部の糸条を全網皿に置いて250℃〜500℃の酸
化性雰囲気で酸化して糸の強度を増加せしめ、糸扱いを
容昂にできるようにしてから加工する方法が開示されて
いる。しかしながらこの方法によっては最終製品である
炭素繊維の糸の強度が低下する上、一度巻き取った糸の
一部ずつを取り出しながら酸化して行くので生産効率が
悪いという欠点があった。
On the other hand, Japanese Patent Publication No. 53-4128 discloses that mesoface pitch is melt-spun, wound once onto a bobbin, some of the threads are placed in a net tray, and then heated in an oxidizing atmosphere at 250°C to 500°C. A method is disclosed in which the yarn is oxidized to increase the strength of the yarn, making it easier to handle, and then processing the yarn. However, this method has the disadvantage that the strength of the carbon fiber yarn that is the final product decreases, and that the production efficiency is poor because the yarn is oxidized while being taken out one by one after it has been wound.

上記の生産効率上の問題を改善するために、特開昭60
−81320号及び特開昭60−21911号公報には
、ボビン巻のまま不融化して一定温度以下の非酸化性雰
囲気で予備炭化を行う方法が開示されている。しかしな
がら、これらの方法においてはボビン上のピッチ繊維の
巻厚が厚くなると、不融化中又は予備炭化中の通気性が
不十分であるため不融化度のバラツキが大きくなり、炭
素繊維又は黒鉛繊維にした時の強度のバラツキが極めて
大きくなるという欠点があった。
In order to improve the above production efficiency problem,
No. 81320 and Japanese Unexamined Patent Publication No. 60-21911 disclose a method in which the bobbin winding is infusible and preliminary carbonization is performed in a non-oxidizing atmosphere at a certain temperature or lower. However, in these methods, when the winding thickness of the pitch fiber on the bobbin increases, the degree of infusibility increases due to insufficient air permeability during infusibility or pre-carbonization, and the carbon fiber or graphite fiber becomes There was a drawback that the variation in strength became extremely large when it was applied.

又、ボビン巻のまま不融化し、予備炭化まで行ってから
解舒しようとすると、繊維の強度は約0゜2GPaと強
くなっているが、通気性が不十分なため繊維間及び繊維
束間の膠着や融着がいちじるしく解舒(巻戻)が極めて
困難になり、巻戻しに際し、糸の毛羽が発生し易く、炭
Awh維又は黒鉛繊維にした時の商品価値を著しく低下
させるという欠点があった。このような問題点を解決す
るには、膠着や融着の度合が予備炭化uh維に比校して
掻めて低い不融化の終わった段階でボビンから解舒して
連続的に線状で通糸しながら予備炭化、炭化、黒鉛化を
行う方法が考えられる。しかしながらこの方法において
は、不融化繊維の強度がまだピッチ繊維並で弱い上、不
融化中に、繊維を集束している油剤の分解や劣化が起こ
り、繊維束の集束が乱れ、繊維束が極めて弱くて脆くな
るため、不融化後のボビンからの解舒(巻戻)が著しく
困難になり、巻戻しに際し毛羽が発生し易いという欠点
を有していた。
Furthermore, if the fibers are made infusible while wound on a bobbin and then unwound after being pre-carbonized, the strength of the fibers will be as strong as approximately 0°2 GPa, but the air permeability will be insufficient, causing damage between the fibers and fiber bundles. The disadvantage is that the sticking and fusion of the fibers is very noticeable and it becomes extremely difficult to unwind (unwind), and when unwinding, the yarn tends to become fluffy, which significantly reduces the commercial value when it is made into charcoal Awh fiber or graphite fiber. there were. In order to solve these problems, the degree of adhesion and fusion is much lower than that of pre-carbonized uh fibers, and it is necessary to unwind them from the bobbin at the stage of infusibility, which is lower than that of pre-carbonized uh fibers, and to continuously form a wire. A possible method is to perform preliminary carbonization, carbonization, and graphitization while threading. However, in this method, the strength of the infusible fibers is still as weak as that of pitch fibers, and during infusibility, the oil that binds the fibers decomposes and deteriorates, causing the fiber bundles to become disorganized and become extremely thin. Since it becomes weak and brittle, it becomes extremely difficult to unwind (unwind) it from the bobbin after it has been made infusible, and it has the disadvantage that fuzz is likely to occur during unwinding.

又、ボビン上のピッチ繊維の巻厚が厚くなると、不融化
中の通気性が不十分なため、不融化度のバラツキが大き
くなり炭素繊維又は黒鉛繊維にした時の強度のバラツキ
が極めて大きくなるという欠点があった。
Furthermore, when the thickness of the pitch fiber on the bobbin increases, the air permeability during infusibility is insufficient, so the degree of infusibility increases, and when it is made into carbon fiber or graphite fiber, the strength varies greatly. There was a drawback.

更に、これらの不融化繊維を予備炭化及び炭化工程にか
ける隔、特開昭59−15517号公報に開示されてい
る様に、繊維束の温度が700〜800℃の温度に達す
るまでに繊維束の強度が室温における強度の約1/4に
低下するので、熱処理中にuIi維東の切断が起こり易
く糸扱いが困難であるという欠点を有していた。
Furthermore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 15517/1984, the time required for these infusible fibers to be subjected to preliminary carbonization and carbonization processes is such that the temperature of the fiber bundle reaches a temperature of 700 to 800°C. Since the strength of the yarn decreases to about 1/4 of the strength at room temperature, it has the disadvantage that uIi ITO is easily cut during heat treatment and is difficult to handle as a yarn.

これらの欠点は、特開昭60−173121号公報に開
示された通気性ボビンを使用する方法によって大幅に改
善されたが、尚生産効率が十分でなく更に改善が求めら
れていた。
Although these drawbacks have been greatly improved by the method using a breathable bobbin disclosed in JP-A-60-173121, the production efficiency is still insufficient and further improvements are required.

(発明が解決しようとする問題点) 一方、均一に不融化することができ、物性のバラツキが
小さく、且つ炭素繊維とした時に外観の良い糸を得る方
法として、ゴデツトローラーで延伸した糸を不融化用の
熱風炉に0.15m/分の糸速度で連続的に通し、次い
で炭化炉へ連続的に通して炭素繊維を得る方法が開示さ
れている(特開昭55−128020号公報)。しかし
ながら、この方法においては、不融化処理中に、不融化
が進むにつれて糸の集束が乱れ、繊維束が切断し易く、
操業が難しいという欠点があった。又、時間当たりの製
品生産量が著しく小さいという欠点があった。
(Problems to be Solved by the Invention) On the other hand, as a method for obtaining yarn that can be uniformly infusible, has small variations in physical properties, and has a good appearance when made into carbon fiber, it is possible to infusible yarn drawn with a godet roller. A method has been disclosed in which carbon fibers are obtained by continuously passing the yarn through a hot-blast stove at a speed of 0.15 m/min and then continuously passing it through a carbonization furnace (Japanese Patent Laid-Open No. 128020/1983). However, in this method, during the infusibility treatment, as the infusibility progresses, the bundle of yarns becomes disordered, and the fiber bundle is likely to be cut.
The drawback was that it was difficult to operate. Another drawback was that the amount of product produced per hour was extremely small.

又、これらの不融化!6維を予備炭化工程にかける際、
特開昭59−15517号の公報に開示されている様に
、繊維束の温度が、室温における強度の約1/4に低下
するので、熱処理中繊維束が切断し易いという欠点が風
った。
Also, these are infusible! When subjecting the 6-fiber to the preliminary carbonization process,
As disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 59-15517, the temperature of the fiber bundle decreases to about 1/4 of the strength at room temperature, so the disadvantage that the fiber bundle is easily cut during heat treatment has become apparent. .

そこで、不融化処理中、繊維束の集束の乱れによる繊維
束の切断がなく、時間当たりの製品生産量が大きく、又
、糸の外観が良い上取扱い時に毛羽立ちが少なく、且つ
高強度、高弾性で糸の強度ムラのない高品質のピッチ系
炭素繊維のロングフィラメントを、安価にしかも効率良
く製造する方法が切望されてきた。
Therefore, during the infusibility treatment, there is no breakage of fiber bundles due to disturbance of the bundle of fiber bundles, and the product output per hour is large.Also, the yarn has a good appearance, has little fuzz when handled, and has high strength and high elasticity. Therefore, there has been a strong need for a method for producing long filaments of pitch-based carbon fibers of high quality with uniform strength at low cost and efficiently.

従って本発明は、糸扱いし易く高品質のピッチ系炭素繊
維及び黒鉛繊維を製造する方法を提供することを目的と
している。
Therefore, an object of the present invention is to provide a method for producing pitch-based carbon fibers and graphite fibers that are easy to handle and have high quality.

又本発明の別の目的は、外観が良く、高強度、高弾性率
である、高品質ピッチ系ロングフィラメントの炭素繊維
及び黒鉛繊維を効率良く製造する方法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to provide a method for efficiently producing high-quality pitch-based long filament carbon fibers and graphite fibers that have good appearance, high strength, and high elastic modulus.

(問題点を解決するための手段) 本発明のかかる諸口的は、炭素質ピッチを溶融紡糸し、
紡糸されたピッチ繊維を合糸し、酸化雰囲気で繊維束を
連続的に線状で通して不融化を行い、1800℃以下の
非酸化性ガス雰囲気で第1次の熱処理を行い、次いで3
000℃以下の不活性ガス雰囲気で第2次の熱処理をす
ることにより炭化又は黒鉛化処理する炭素繊維及び黒鉛
繊維の製造方法であって、不融化前の繊維が耐熱性油剤
を付与されていることを特徴とする炭素繊維及び黒鉛繊
維の製造方法により達成された。
(Means for Solving the Problems) The aspects of the present invention include melt spinning carbonaceous pitch,
The spun pitch fibers are doubled, the fiber bundle is passed continuously in a linear manner in an oxidizing atmosphere to make it infusible, a first heat treatment is performed in a non-oxidizing gas atmosphere at 1800°C or less, and then 3
A method for producing carbon fibers and graphite fibers in which carbonization or graphitization treatment is performed by performing a secondary heat treatment in an inert gas atmosphere of 000°C or less, the fibers being imparted with a heat-resistant oil agent before infusibility. This was achieved by a method for producing carbon fibers and graphite fibers characterized by the following.

a)炭素質ピッチ 本発明に用いる炭素質ピッチは、特に限定されるもので
はなく、石炭を乾溜して得られるコールタールピッチ、
石炭液化物等の石炭系ピッチ、ナフサ分解タールピッチ
、接触分解タールピッチ、常圧蒸留残渣、減圧凛留残渣
等の石油系ピッチ、合成樹脂を分解して得られる合成ピ
ッチ等の各種のピッチ、これらのピッチを水素又は水素
供与物で水素化したものの他、熱処理、溶剤抽出等で改
質したものも用いることができる。炭素質ピッチの軟化
点は、230℃〜320℃であることが好ましい。
a) Carbonaceous pitch The carbonaceous pitch used in the present invention is not particularly limited, and includes coal tar pitch obtained by dry distilling coal;
Various pitches such as coal-based pitch such as coal liquefied products, naphtha cracking tar pitch, catalytic cracking tar pitch, petroleum-based pitch such as atmospheric distillation residue, vacuum distillation residue, synthetic pitch obtained by decomposing synthetic resin, In addition to those obtained by hydrogenating these pitches with hydrogen or a hydrogen donor, those modified by heat treatment, solvent extraction, etc. can also be used. The softening point of the carbonaceous pitch is preferably 230°C to 320°C.

これらの炭素質ピッチは、等方性ピッチであっても光学
的異方性ピッチであっても良く、ネオメソフェース、プ
リメソフェースと言われるピッチであっても良いが、特
に、光学的異方性炭素質ピッチとして、偏光a微量で測
定して約95%以上の光学的異方性相を含有し、且つ、
軟化点が230〜320℃であるものを使用することが
、紡糸及び最終製品の品質の観点から好ましい。
These carbonaceous pitches may be isotropic pitches or optically anisotropic pitches, or may be pitches called neomesofaces or premesofaces, but especially optically anisotropic pitches. As an orthotropic carbonaceous pitch, it contains about 95% or more of an optically anisotropic phase as measured by a trace amount of polarized light a, and
It is preferable to use one having a softening point of 230 to 320° C. from the viewpoint of spinning and quality of the final product.

b−1)光学的異方性ピッチ 本発明で使用する光学的異方性炭素質ピッチとは、常温
で固化したピッチ塊の断面を研磨し、反射型偏光顕微鏡
で直交ニコルを回転して光輝が認められるピッチ、即ち
実質的に光学的異方性であるピッチが大部分であるピッ
チを意味し、光輝が認められず光学的等方性であるピッ
チについては、本明11譬では光学的等方性炭素質ピッ
チと呼称する。従って、本明細書における光学的異方性
炭素質ピッチには、純粋な光学的異方性炭素質ピッチの
みならず、光学的異方性相の中に光学的等方性相が球状
又は不定形の島状に包含されている場合も含まれる。
b-1) Optically anisotropic pitch The optically anisotropic carbonaceous pitch used in the present invention is obtained by polishing the cross section of a pitch lump solidified at room temperature, and rotating orthogonal nicols with a reflective polarizing microscope to make it shine. This means a pitch in which most of the pitches are observed to be optically anisotropic; It is called isotropic carbonaceous pitch. Therefore, the optically anisotropic carbonaceous pitch in this specification includes not only a pure optically anisotropic carbonaceous pitch but also an optically isotropic phase in which the optically anisotropic phase is spherical or non-spherical. This also includes cases where it is contained in a fixed island shape.

又、実質的に光学的異方性である場合とは、光学的異方
性炭素質ピッチと光学的等方性炭素質ピッチが混在する
が、光学的等方性ピッチの優が少ないために上記偏光顕
微鏡によっては光学的等方性相(以下IPとする)を観
測することができず、光学的異方性相(以下APとする
)のみが観測される場合である。因に、一般には、AP
とtpの間に明瞭な境界が観察される。
In addition, the case of substantially optical anisotropy means that optically anisotropic carbonaceous pitch and optically isotropic carbonaceous pitch coexist, but the optically isotropic pitch is less dominant. This is a case where the optically isotropic phase (hereinafter referred to as IP) cannot be observed depending on the polarizing microscope described above, and only the optically anisotropic phase (hereinafter referred to as AP) is observed. Incidentally, in general, AP
A clear boundary is observed between and tp.

本明!I書におけるAPは、所謂1−メソ相」と同様と
考えられるが、「メソ相」にはキノリン又はピリジンに
実質上不溶性のものと、キノリン又はピリジンに溶解す
る成分を多く含むものとの2種類があり、本明ll1I
書でいうAPは主として後者の「メソ相」である。
Honmei! AP in Book I is considered to be the same as the so-called 1-meso phase, but the "meso phase" includes two types: one that is substantially insoluble in quinoline or pyridine, and one that contains a large amount of components that are soluble in quinoline or pyridine. There are different types, and the main
The AP referred to in the book is mainly the latter ``meso phase''.

上記AP相及びIP相は光学的性質のみならず粘度にお
いても大きく異なるために、一般に、両者が混在するピ
ッチを紡糸することは糸切れの原因や糸の太さムラとな
るので好ましくない、この □ことは、光学的等方性ピ
ッチが紡糸に好ましくない異物を含まない場合であって
も、IP相がAP相の中に均一に分散していない場合に
は特に悪い結果をもたらすことを意味する。従って、本
発明で使用する光学的異方性ピッチには実質的な均質性
が貧求される。このような均質な光学的異方性ピッチは
、IP含有率が20%以下であって、反射型g微調観察
でピッチの断面に粒径1μm以上の固形粒子を検出でき
ない上、熔融紡糸温度で撞発物による発泡が実質上ない
ものである。
Since the above-mentioned AP phase and IP phase differ greatly not only in optical properties but also in viscosity, it is generally undesirable to spin a pitch in which both are mixed, as it may cause yarn breakage or uneven yarn thickness. □ This means that even if the optically isotropic pitch does not contain undesirable contaminants for spinning, it will give particularly bad results if the IP phase is not uniformly dispersed within the AP phase. do. Therefore, substantial homogeneity is required for the optically anisotropic pitch used in the present invention. Such a homogeneous optically anisotropic pitch has an IP content of 20% or less, solid particles with a particle size of 1 μm or more cannot be detected in the cross section of the pitch by reflective g-fine observation, and it is difficult to detect solid particles with a particle size of 1 μm or more at the melt spinning temperature. There is substantially no foaming due to abrasive substances.

本発明においては、APとIPの定量は、偏光顕微鏡直
交ニコル下で観察し、写真撮影してAP又は18部分の
占める面積率を測定して行うが、この面積率は統計上実
質的に体積%を表す、しかしながら、APとIPの比重
差は0.05程度であり小さいので、近似的には体積%
とTpi1%とは等しいとして取り扱うことができる。
In the present invention, AP and IP are quantified by observing under crossed nicols with a polarizing microscope, taking photographs, and measuring the area ratio occupied by AP or 18 parts. However, the difference in specific gravity between AP and IP is about 0.05, which is small, so it can be approximated as volume %.
and Tpi1% can be treated as being equal.

本発明で使用する光学的異方性ピッチは、その軟化点は
低いことが好ましい。ここに、ピッチの軟化点とはビノ
ナの固相と液相間の転移温度であり、差動走査型熱量計
によってピッチの溶解又は凝固する際の潜熱の吸収又は
放出ピーク温度から求めることができる。この方法によ
って測定した軟化点は、リングアンドボール法、微量融
点法等の他の測定方によって得られる温度と、±10℃
の範囲で一致する。
The optically anisotropic pitch used in the present invention preferably has a low softening point. Here, the softening point of pitch is the transition temperature between the solid phase and liquid phase of Vinona, and can be determined from the peak temperature of absorption or release of latent heat during melting or solidification of pitch using a differential scanning calorimeter. . The softening point measured by this method is ±10°C higher than the temperature obtained by other measurement methods such as the ring and ball method or the trace melting point method.
Match within the range.

本発明における紡糸には、通常の紡糸技術を使用するこ
とができる。一般に熔融紡糸に通ずる紡糸温度は、紡糸
する物質の軟化点より60℃〜100℃高い温度である
。一方、本発明で使用する光学的異方性ピッチは380
℃以上では熱分解重縮合がおこり分解ガスが発生したり
、不融解物が生成する場合がある。従って、本発明で使
用する光学的異方性ピッチの軟化点は320℃以下であ
ることが好ましく、後述の不融化処理工程の上からは2
30℃以上であるこが好ましい。
Ordinary spinning techniques can be used for spinning in the present invention. Generally, the spinning temperature leading to melt spinning is 60°C to 100°C higher than the softening point of the material being spun. On the other hand, the optical anisotropy pitch used in the present invention is 380
If the temperature is higher than 0.degree. C., thermal decomposition polycondensation may occur and decomposition gas may be generated or unmelted substances may be produced. Therefore, the softening point of the optically anisotropic pitch used in the present invention is preferably 320°C or lower, and the softening point of the optically anisotropic pitch used in the present invention is preferably 320°C or lower, and the
Preferably, the temperature is 30°C or higher.

b−2)光学的異方性ピッチの製造方法本発明で使用す
る光学的異方性ピッチはいかt【る製法を用いて製造し
てもよいが、ピ・ソチ製造田の一般的原料である徂yi
j炭化水素油、タール、市販ピッチ等を反応槽で380
℃〜500℃の温度にて攪拌し、不活性ガスで脱気しな
がら十分に熱分解重縮合して、残渣ピッチの光学的異方
性相(以下APと略す)を高める従来の方法を使用する
ことができる。しかしながら、この方法によってAPが
80%以上のものを製造した場合には、熱分解重縮合反
応が進み過ぎ、キノリンネ溶分が70重量%以上と大き
くなり軟化点も330℃以上となる場合もあるのみなら
ず、光学的等方性相(以下IPと略す)も微小球状の分
散状態とはなりにくく必ずしも好ましい方法とは言えな
い。
b-2) Method for producing optically anisotropic pitch The optically anisotropic pitch used in the present invention may be produced using any production method, but it may be produced using the general raw materials of the Pi-Sochi manufacturing field. A certain side yi
j Hydrocarbon oil, tar, commercially available pitch, etc. are heated to 380 ml in a reaction tank.
A conventional method is used to increase the optically anisotropic phase (hereinafter abbreviated as AP) of the residual pitch by sufficiently performing pyrolysis polycondensation while stirring at a temperature of ℃ to 500℃ and degassing with an inert gas. can do. However, when a product with an AP content of 80% or more is produced by this method, the thermal decomposition polycondensation reaction proceeds too much, and the quinolinated content increases to 70% or more by weight, and the softening point may reach 330°C or more. In addition, the optically isotropic phase (hereinafter abbreviated as IP) is also difficult to form a microspherical dispersed state, which is not necessarily a preferable method.

従って、本発明で使用する光学的異方性ピッチの好まし
い製造方法は、熱分解重縮合反応を半ばで打ち切ってそ
の重縮合物を350℃〜400℃の範囲の温度で保持し
て実質的に静置し、下層に密度の大きいAPを成長熟成
させつつ沈積し、これを密度の小さいIPが多い上層の
部分より分離して取り出す方法であり、この方法の詳細
は特開昭57−119984号明細書に記載されている
Therefore, a preferred method for producing the optically anisotropic pitch used in the present invention is to terminate the pyrolysis polycondensation reaction halfway and maintain the polycondensate at a temperature in the range of 350°C to 400°C to substantially This is a method in which AP is allowed to stand still and deposited in the lower layer while growing and ripening, and this is separated and taken out from the upper layer where there is a large amount of IP with low density. It is stated in the specification.

本発明で使用する光学的異方性ピッチの更に好ましい製
造方法は、特開昭58−180585号公報に記載され
ている如く、APを適度に含み未だ過度に重質化されて
いない炭素質ピッチを溶融状態のまま遠心分離操作にか
け、迅速にAP部分を沈降せしめる方法である。この方
法によれば、AP相は合体成長しつつ下層(遠心力方向
の層)に集積し、APが約80%以上で連続層を成し、
その中に僅かにIPを晶状又は微小な球状体で分散して
いる形態のピッチが下層となり、一方上層はIPが大部
分で、その中にAPが微小な球状態で分散している形態
のピッチとなる。この場合、両層の境界が明瞭であり、
下層のみを上層から分離して取り出すことができ、容易
にAP含有率が大きく紡糸しやすい光学的異方性ピッチ
を製造することができる。この方法によれば、AP含有
率が95%以上で軟化点が230℃〜320℃の炭素質
ピッチを短時間に、経済的に得ることができる。このよ
うな光学的異方性炭素質ピッチは、溶融紡糸加工特性に
おいて優れ、その均質性と高い配向性のために、それを
紡糸して得られた炭素繊維及び黒鉛繊維の引っ張り強度
並びに弾性率は極めて優れたものとなる。
A more preferable method for producing the optically anisotropic pitch used in the present invention is a carbonaceous pitch that contains an appropriate amount of AP and is not yet excessively heavy, as described in JP-A-58-180585. In this method, the AP portion is rapidly precipitated by centrifuging it in a molten state. According to this method, the AP phase accumulates in the lower layer (layer in the direction of centrifugal force) while coalescing and growing, forming a continuous layer with about 80% or more of AP,
The lower layer has a pitch in which a small amount of IP is dispersed in the form of crystals or minute spherical bodies, while the upper layer is mostly composed of IP with AP dispersed in the form of minute spheres. pitch. In this case, the boundary between both layers is clear;
Only the lower layer can be separated and taken out from the upper layer, and optically anisotropic pitch that has a large AP content and is easy to spin can be easily produced. According to this method, carbonaceous pitch having an AP content of 95% or more and a softening point of 230°C to 320°C can be obtained economically in a short time. Such optically anisotropic carbonaceous pitch has excellent melt spinning processing properties, and due to its homogeneity and high orientation, the tensile strength and elastic modulus of carbon fibers and graphite fibers obtained by spinning it are excellent. will be extremely excellent.

C)i!維の製造 i)紡糸 炭素質ピッチの紡糸は、公知の方法によって行うことが
できる。このような方法は、例えば、直径0.1mm〜
0.5mmの紡糸口を1〜1.000ケ有する紡糸口金
を下方に有する紡糸容器にピッチを張り込み、不活性ガ
ス雰囲気下で280〜370℃の間の一定の温度にピッ
チを保持し、熔融状態に保ったまま不活性ガスの圧力を
数百mmHHに上昇せしめて口金から溶融ピッチを押し
出し、温度及び雰囲気を制御しつつ流下したピッチ繊維
を高速で回転するボビンに巻き取るものである。
C)i! Production of Fiber i) Spinning Carbonaceous pitch can be spun by a known method. Such a method is applicable, for example, to a diameter of 0.1 mm to
Pitch is placed in a spinning vessel having 1 to 1,000 0.5 mm spinnerets below, and the pitch is maintained at a constant temperature between 280 and 370°C under an inert gas atmosphere until melted. While maintaining this condition, the pressure of the inert gas is increased to several hundred mmHH to force the molten pitch out of the die, and while controlling the temperature and atmosphere, the pitch fibers that flow down are wound onto a bobbin that rotates at high speed.

又、紡糸口金から紡糸したピッチ繊維を集束させて気流
で引取りつつ下方の集積ケースの中にケンス状に集積す
る方法を採用することもできる。
It is also possible to adopt a method in which pitch fibers spun from a spinneret are collected in a can-like manner in a lower collecting case while being collected by an air current.

この場合、紡糸容器へのピッチの供給を、予め熔融した
ピッチやギアポンプ等により加圧供給することによって
連続的に紡糸することが可能である。
In this case, continuous spinning is possible by supplying pitch to the spinning container by supplying pre-melted pitch or under pressure using a gear pump or the like.

更に、上記方法において、口金の近傍で一定の温度に制
御され高速で下降するガスを用いてピッチ繊維を延伸し
つつ引取り、下方のベルトコンベア上に長繊維を作る方
法も用いることができる。
Furthermore, in the above method, it is also possible to use a method in which pitch fibers are drawn and taken up using gas that is controlled at a constant temperature near the die and descends at high speed, and long fibers are produced on a belt conveyor below.

更に、周壁に紡糸口金を有する円筒状の紡糸容器を高速
で回転させ、これに溶融ピッチを連続的に供給し、円筒
紡糸器の周壁より遠心力によってピッチを押し出し、回
転の作用によって延伸されるピッチ繊維を集積するよう
な紡糸方法を採用することもできる。
Furthermore, a cylindrical spinning vessel having a spinneret on the peripheral wall is rotated at high speed, molten pitch is continuously supplied to the spinning vessel, the pitch is pushed out from the peripheral wall of the cylindrical spinner by centrifugal force, and the spinning vessel is drawn by the action of rotation. It is also possible to adopt a spinning method that accumulates pitch fibers.

本発明においてはボビンに巻いた状態から均一な解舒(
@戻)を行うために、紡糸時のトラバースは2〜100
mm/(ボビン1回転当り)のような大きなトラバース
をかけて巻き取り、巻厚は1〜100mm好ましくは5
〜50mmとすることが有効である。トラバースは、ピ
ッチ繊維のボビンからの解舒(巻戻)性を考慮すれば5
〜20mm/(ボビン1回転)程度が好ましい。
In the present invention, uniform unwinding (
2 to 100 traverses during spinning
It is wound with a large traverse such as mm/(per revolution of the bobbin), and the winding thickness is 1 to 100 mm, preferably 5 mm.
It is effective to set the distance to 50 mm. The traverse is 5, considering the unwinding (unwinding) of the pitch fiber from the bobbin.
Approximately 20 mm/(one rotation of the bobbin) is preferable.

本発明においては、いずれの公知の方法によって紡糸す
る場合であっても、軟化点の低い炭素質ピッチを使用す
るので、280℃〜370℃という従来よりも低温で紡
糸することができる。このような温度で紡糸する場合に
は熱分解や熱重合が極めて低く抑えられるので、紡糸後
のピッチ繊維は、紡糸前のピッチ、と殆ど同じ化学的組
成を維持することができる。従って、紡糸後の繊維を再
溶融して再度紡糸することができて好都合である。
In the present invention, even if spinning is performed by any known method, since carbonaceous pitch with a low softening point is used, spinning can be performed at a lower temperature of 280° C. to 370° C. than conventional methods. When spinning at such temperatures, thermal decomposition and thermal polymerization are kept to an extremely low level, so that the pitch fibers after spinning can maintain almost the same chemical composition as the pitch before spinning. Therefore, it is convenient that the fibers after spinning can be remelted and spun again.

本発明においては、溶融紡糸したピッチ繊維はエアサン
カーを通して集束しつつオイリングローラ−に導き集束
剤(油剤)を付けて更に集束する。
In the present invention, the melt-spun pitch fibers are bundled through an air thunker and then guided to an oiling roller where a sizing agent (oil agent) is applied and further bundled.

この場合の集束剤としては、例えばエチルアルコール、
イソプロピルアルコール、n−プロピルアルコール、ブ
チルアルコール等のアルコール類又は粘度3〜300c
st  (25℃)のジメチルポリシロキサン、メチル
フェニルポリシロキサン等を低沸点のシリコン油(ポリ
シロキサン)又はパラフィン油等の溶剤で希釈したもの
、又は乳化剤を入れて水に分散させたもの;同様にグラ
ファイト又はポリエチレングリコールやヒンダードエス
テル類を分散させたちの;界面活性剤を水で希釈したち
の;その他通常の繊維、例えばポリエステル繊維に使用
される各種の油剤の内、ピッチ繊維をおかさないものを
使用することができる。集束剤の繊維への付着量は通常
0.01−10重量%であるが、特に0.05〜5重量
%であることが好ましい。
In this case, examples of the sizing agent include ethyl alcohol,
Alcohols such as isopropyl alcohol, n-propyl alcohol, butyl alcohol or viscosity 3-300c
st (25℃) dimethylpolysiloxane, methylphenylpolysiloxane, etc., diluted with a low boiling point silicone oil (polysiloxane) or paraffin oil, etc., or dispersed in water with an emulsifier added; Dispersed with graphite, polyethylene glycol, or hindered esters; diluted surfactants with water; and other oils used for ordinary fibers, such as polyester fibers, that do not harm pitch fibers. can be used. The amount of the sizing agent attached to the fibers is usually 0.01-10% by weight, and preferably 0.05-5% by weight.

ii )ピッチ繊維の合糸 本発明においては、不融化時に安定に連続して通糸する
ために、不融化に先立ち合糸を行う。
ii) Pitch fiber doubling In the present invention, doubling is performed prior to infusibility in order to stably and continuously thread the fibers during infusibility.

熔融紡糸機1台(l紡糸口金)から紡糸されるピッチ繊
維のブイラメント数は熔融紡糸のため限界があり、通常
は1〜2.000であり、好ましくは50〜1.000
フィラメントである。
The number of pitch fibers spun from one melt spinning machine (l spinneret) is limited due to melt spinning, and is usually 1 to 2,000, preferably 50 to 1,000.
It is a filament.

本発明では、溶融紡糸で得られるピッチ繊維束を2〜2
0本用いて、200〜so、ooo好ましくは500〜
5.000フィラメントに合糸する0合糸は、紡糸され
たピッチ繊維を複数のボビンに巻取った後、同時に解舒
し繊維束を1つに合束し1つのボビンに巻取ることによ
って行われる。
In the present invention, the pitch fiber bundle obtained by melt spinning is
Using 0, 200~so, ooo preferably 500~
The 0-ply yarn that is combined into 5,000 filaments is performed by winding the spun pitch fibers onto multiple bobbins, and then simultaneously unwinding the fiber bundles, combining them into one, and winding them onto a single bobbin. be exposed.

合糸時の巻取りトラバースはボビン1回転当り5〜10
0mmであることが好ましい、ボビンからの解舒性を良
くするためにはトラバースを大きくする方が良いが、大
き過ぎると糸が損傷し易いので好ましくない。
The winding traverse during doubling is 5 to 10 per bobbin rotation.
The traverse is preferably 0 mm. In order to improve the unwinding property from the bobbin, it is better to make the traverse larger, but if it is too large, the thread is likely to be damaged, so this is not preferable.

ケンス状に落としたピッチ繊維を複数のカゴ又はケース
から引き上げ合糸しても良い。
Pitch fibers dropped into cans may be pulled up from a plurality of baskets or cases and spliced.

合糸は、ボビンからの解舒のみでなく複数の紡糸機又は
紡糸口金から同時に紡糸されたピッチ繊維を集束し合糸
することも可能である。
The doubling can be performed not only by unwinding from a bobbin, but also by gathering and doubling pitch fibers spun simultaneously from a plurality of spinning machines or spinnerets.

合糸は、1度に2〜20本合糸しても良いが、2〜10
本を1回目に合糸し、更に、2〜10本再合糸する方法
も用いられる。
You may combine 2 to 20 yarns at a time, but 2 to 10 yarns may be combined at a time.
A method is also used in which the book is first doubled and then 2 to 10 pieces are doubled again.

合糸後の巻厚は通常は、1〜100mm、好ましくは5
〜50mmである。
The winding thickness after doubling is usually 1 to 100 mm, preferably 5 mm.
~50mm.

本発明では、不融化時の不融化炉への安定な通糸性を確
保するために、合糸に際し及び/又は合糸の後で耐熱性
油剤を付与する。
In the present invention, a heat-resistant oil agent is applied during and/or after the yarn doubling in order to ensure stable threadability to the infusibility furnace during infusibility.

耐熱性油剤としては、25℃における粘度が10〜10
00cstのアルキルフェニルポリシロキサン、ジアル
キルポリシロキサン、ヒンダードニスルチル油を、沸点
160℃以下のシリコーン油、パラフィン油、アルコー
ル類で希釈し、0゜01〜10%溶液、好ましくは0.
1〜2%溶液として使用する。
The heat-resistant oil has a viscosity of 10 to 10 at 25°C.
00cst alkylphenylpolysiloxane, dialkylpolysiloxane, or hindered sultyl oil is diluted with silicone oil, paraffin oil, or alcohol having a boiling point of 160°C or lower to form a 0.01 to 10% solution, preferably 0.0cst.
Use as a 1-2% solution.

特にアルキルフェニルポリシロキサンは耐熱性に優れて
いるので好ましい。
In particular, alkylphenylpolysiloxane is preferred because it has excellent heat resistance.

アルキルフェニルポリシロキサンは、フェニル基含有量
が5モル%〜80モル%、好ましくは5モル%〜50モ
ル%であり、アルキル基としてはメチル基、エチル基及
びプロピル基が好ましい。
The alkylphenyl polysiloxane has a phenyl group content of 5 mol% to 80 mol%, preferably 5 mol% to 50 mol%, and the alkyl group is preferably a methyl group, an ethyl group, or a propyl group.

耐熱性油剤中に、アミン類、有機セレン化合物、フェノ
ール類等の酸化防止剤を含む方法も使用される。酸化防
止剤としては、フェニルアルファナフチルアミン、ジラ
ウリルセレナイド、フェノチアジン、鉄オクトレート等
が使われる。
A method in which antioxidants such as amines, organic selenium compounds, and phenols are included in the heat-resistant oil agent is also used. As the antioxidant, phenyl alpha naphthylamine, dilauryl selenide, phenothiazine, iron octlate, etc. are used.

耐熱性基材部を希釈する成分は、連続不融炉に入る以前
に殆ど蒸発している必要があるため、沸点160℃以下
のもので、且つピッチ繊維を溶解せず、且つ基材油であ
るジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキ
サン等を溶解するものが好ましい。
Most of the components that dilute the heat-resistant base material must be evaporated before entering the continuous infusible furnace, so they must have a boiling point of 160°C or lower, do not dissolve pitch fibers, and must be made from base oil. Those that can dissolve certain dimethylpolysiloxanes, methylphenylpolysiloxanes, etc. are preferred.

これらの希釈成分として、02〜C8のアルカノール−
1、アルカノール−2、不飽和第1アルコール、ヘキサ
メチルジシロキサン、オクタメチルトリシロキサン等を
使用するのが好ましい。
As these diluent components, 02 to C8 alkanol-
1, alkanol-2, unsaturated primary alcohols, hexamethyldisiloxane, octamethyltrisiloxane, etc. are preferably used.

油剤の付与は、スプレー、ローラー接触等の何れの方式
で行っても良い。
The oil may be applied by any method such as spraying or roller contact.

合糸後の脊圧は任意に設定できるが、作業性、操業性の
面から10〜109mmが好ましい。
Although the spinal pressure after thread doubling can be set arbitrarily, it is preferably 10 to 109 mm in terms of workability and operability.

合糸は、不融化炉に通糸する前に行っても良いが、合糸
しながら不融化を行うこともできる。
The threads may be combined before being passed through the infusibility furnace, but the infusibility may also be performed while the threads are being combined.

iii )ピッチ繊維の不融化 本発明においては、酸化性雰囲気に繊維束を連続的に通
して不融化を行う。
iii) Infusibility of pitch fibers In the present invention, infusibility is achieved by continuously passing the fiber bundle through an oxidizing atmosphere.

本発明では、連続通糸が円滑にできるよう合糸し、耐熱
性油剤を付与し、不融化処理中、繊維束の断糸がないよ
うにして行うので、ピッチ繊維を酸化して不融性炭素質
繊維とする工程における温度、酸化剤、反応時間につい
て、公知の種々の組み合わせを用いることができる6本
発明における不融化工程の温度は150〜400℃、好
ましくは200〜300℃の範囲でステップ状又は徐々
に昇温しで、通常は30分〜5時間処理する。不融化は
、空気、酸素、空気と酸素又は空気と窒素の混合ガス等
を使用して行うことができる。本発明では、酸素濃度を
高くしても繊維束内の反応熱の蓄積による燃焼の恐れが
ないので、反応時間を短縮する方法としてr1&素濃度
を高くすることができる。
In the present invention, the threads are doubled so that continuous threading can be smoothly performed, a heat-resistant oil is applied, and the fiber bundle is not broken during the infusibility treatment, so the pitch fibers are oxidized and become infusible. Regarding the temperature, oxidizing agent, and reaction time in the step of forming carbonaceous fibers, various known combinations can be used.6 The temperature of the infusibility step in the present invention is in the range of 150 to 400°C, preferably 200 to 300°C. The temperature is generally increased stepwise or gradually for 30 minutes to 5 hours. Infusibility can be performed using air, oxygen, a mixed gas of air and oxygen, or air and nitrogen, or the like. In the present invention, even if the oxygen concentration is increased, there is no fear of combustion due to accumulation of reaction heat within the fiber bundle, so the r1&element concentration can be increased as a method of shortening the reaction time.

本発明においては、200℃以下の温度でハロゲン、N
O2、so2.303、オゾン等の酸化剤を含んだ雰囲
気中で単時間処理するか、又は、酸素ガス雰囲気中でピ
ッチの軟化点より30〜50℃低い温度、即ち150〜
240℃の温度で十分な不融化が得られる迄5分〜1時
間保持し、その後必要により約300℃迄昇温しで不融
化を終了せしめる方法で行ってもよく、特に後者の方法
は容易且つ確実であり好ましい。
In the present invention, halogen and N
Treatment is performed for one hour in an atmosphere containing an oxidizing agent such as O2, SO2.303, or ozone, or at a temperature 30 to 50 degrees Celsius lower than the softening point of pitch in an oxygen gas atmosphere, i.e., 150 to 50 degrees Celsius.
It may be carried out by holding the temperature at 240°C for 5 minutes to 1 hour until sufficient infusibility is obtained, and then raising the temperature to about 300°C to complete the infusibility if necessary. The latter method is particularly easy. Moreover, it is reliable and preferable.

不融化に際しては、雰囲気と同じ種類のフレッシュなガ
スを毎分0.1〜5回の割合で流通置換して、古いガス
を排出することが好ましい。
For infusibility, it is preferable to circulate and replace fresh gas of the same type as the atmosphere at a rate of 0.1 to 5 times per minute to discharge old gas.

不融化処理時の雰囲気はファンによって強制的に攪拌す
ることが好ましく、その風速は0.1〜10m/秒、好
ましくは0.5〜5m/秒である。
The atmosphere during the infusibility treatment is preferably forcibly stirred by a fan, and the wind speed is 0.1 to 10 m/sec, preferably 0.5 to 5 m/sec.

このような強制攪拌は繊維束内へのガスの浸透を推進し
、不融化炉内の温度分布をなくして焼成を均一にする効
果がある。
Such forced stirring promotes gas penetration into the fiber bundle, eliminates temperature distribution in the infusibility furnace, and has the effect of making firing uniform.

不融化処理は、繊維に張力をかけずに行うこともできる
が、通常は、不融化炉内で繊維束(糸条)がたるみ炉底
をこすることにより発生する引きずり傷の防止、及び外
観を良好にし、且つ引張強度、引張弾性率等の炭素繊維
物性を向上せしめるために、1フィラメント当り0.0
01〜0.2gの張力をかけながら不融化を行うことが
好ましい。
Infusibility treatment can be performed without applying tension to the fibers, but it is usually done to prevent drag scratches caused by the fiber bundles (threads) sagging in the infusibility furnace and rub against the bottom of the furnace, and to improve the appearance of the fibers. 0.0 per filament in order to improve carbon fiber physical properties such as tensile strength and tensile modulus.
It is preferable to perform infusibility while applying a tension of 0.01 to 0.2 g.

連続不融化炉を出た糸は、一度ボビンに巻き取り、その
後第1次の熱処理、次いで第2次の熱処理にかけられる
。又、巻き取ることなくそのまま第1次及び第2次の熱
処理を行っても良い。
The yarn leaving the continuous infusibility furnace is once wound onto a bobbin, and then subjected to a first heat treatment and then a second heat treatment. Further, the first and second heat treatments may be performed as they are without being wound up.

連続不融化炉を出た糸は、炉内での油剤の一部の分解、
蒸発、劣化等により脆く、且つ弱くなっているので、巻
き取る前、又は次の第1次熱処理工程へ移る前に前記の
耐熱性油剤を付与して、繊維の糸扱い性を向上させるこ
とが好ましい。
The yarn that leaves the continuous infusibility furnace undergoes some decomposition of the oil in the furnace,
Since the fibers have become brittle and weak due to evaporation, deterioration, etc., it is recommended to apply the above-mentioned heat-resistant oil before winding or moving on to the next first heat treatment process to improve the yarn handling properties of the fibers. preferable.

iv)熱処理工程 連続不融化によって不融性となった炭素質ピッチ繊維を
、化学的に不活性な窒素ガス又はアルゴンガス雰囲気で
、500〜1000℃迄昇温し初期の炭化を行うことに
よって予備炭化繊維が得られ、更に1000〜2000
℃迄昇温し、炭化することによって所謂炭素繊維が得ら
れ、2000℃〜3000℃迄昇温し、黒鉛化すること
によって黒鉛繊維が得られる。次にこれらの方法につい
て詳述する。
iv) Heat treatment process The carbonaceous pitch fibers that have become infusible through continuous infusibility are heated to 500 to 1000°C in a chemically inert nitrogen gas or argon gas atmosphere to perform initial carbonization. Carbonized fiber is obtained, and further 1000 to 2000
So-called carbon fibers are obtained by raising the temperature to 2000°C to 3000°C and carbonizing, and graphite fibers are obtained by raising the temperature to 2000°C to 3000°C and graphitizing. Next, these methods will be explained in detail.

本発明においては、連続熱処理炉に、熱処理しようとす
る繊維を線状で連続的に通して熱処理を行う。
In the present invention, heat treatment is performed by continuously passing the fiber to be heat treated in a linear manner through a continuous heat treatment furnace.

特に本発明においては、適切な炉の温度プロファイル(
温度勾配)のもとで、不融化したピッチ繊維を予備炭化
、炭化、黒鉛化処理することによって性能の優れた製品
を効率良(得るために、2段階の熱処理を行う、一般に
、炉の長さが短いと適切な温度プロファイル(温度勾配
)を得ることは設備上困難であるが、一方、炉の長さが
長くなると繊維束がたるむために炉内をこすり、傷がつ
く度合が増え、結果として製品性能が低下する。
In particular, in the present invention, a suitable furnace temperature profile (
In order to efficiently obtain products with excellent performance by pre-carbonizing, carbonizing, and graphitizing the infusible pitch fibers under a temperature gradient, two-step heat treatment is generally performed. If the length of the furnace is short, it is difficult to obtain an appropriate temperature profile (temperature gradient), but on the other hand, if the length of the furnace is long, the fiber bundles will sag, rubbing the inside of the furnace and causing more scratches. As a result, product performance deteriorates.

これらの相反する問題は、熱処理炉を分割し、第1次の
熱処理、第2次の熱処理という2段階の処理を行うこと
によって解決される。2つに分割することにより適切な
温度プロファイルを作り易くなり、又、繊維束のたるみ
による傷の発生も少なくすることが可能となる。
These conflicting problems can be solved by dividing the heat treatment furnace and performing two stages of treatment: first heat treatment and second heat treatment. By dividing the fiber bundle into two, it becomes easier to create an appropriate temperature profile, and it is also possible to reduce the occurrence of scratches due to slack in the fiber bundle.

又、このような2段階の処理を行うことによって第1次
の熱処理、第2次の熱処理を合わせた炉の長さを長くで
きるので、糸の温度の実質的な昇温速度(本明綱書では
、これを熱処理の昇温速度とする)が一定の場合には、
炉への通糸速度を大きくすることができ時間当たりの生
産量を大きくすることができるので有利である。
In addition, by performing such two-stage treatment, the length of the furnace including the first heat treatment and the second heat treatment can be increased, so the actual temperature increase rate of the yarn In this book, this is the temperature increase rate of heat treatment) is constant,
This is advantageous because the threading speed to the furnace can be increased and the production amount per hour can be increased.

本発明における2段階の熱処理に際する熱処理の分離温
度は、不融化したピッチ繊維の予備炭化、及び炭化中に
発生する反応生成ガス、タール状物質の1次的、2次的
影響による製品性能への影響を最小にするために、第1
次の熱処理温度を、繊維束強度も考慮して1800℃以
下、好ましくは600〜1500℃として行う、ガスの
発生量は500℃前後で最も多いので、600℃以上で
あることが好ましく、約1500℃では反応生成ガスが
少量になるので好ましい。
The separation temperature of the heat treatment in the two-step heat treatment in the present invention is determined by the primary and secondary effects of the pre-carbonization of the infusible pitch fibers and the reaction product gas and tar-like substances generated during carbonization. In order to minimize the impact on
The next heat treatment temperature is 1800°C or less, preferably 600 to 1500°C, taking into consideration the fiber bundle strength.The amount of gas generated is highest at around 500°C, so it is preferably 600°C or higher, and about 1500°C or higher. ℃ is preferable because the reaction product gas is small.

第1次の熱処理は、ボビン巻のまま行うことも可能であ
るが、特に不融化した不融化繊維をボビンから解舒しつ
つ、必要に応じて更に合糸しながら実施することが好ま
しい。
Although the first heat treatment can be carried out while the bobbin is being wound, it is particularly preferable to perform the first heat treatment while unwinding the infusible infusible fibers from the bobbin and, if necessary, further doubling the yarns.

第1次の熱処理は、窒素ガス及び/又はアルゴンガスの
ような非酸化性ガス雰囲気下に線状で連続的に通して行
う、雰囲気ガスは、不融化繊維から生成した排ガスを除
去するため、0.05〜1回/分の割合で流通置換する
。これらのガスの一部をリサイクルし、或いは精製して
全部を再び使用することも可能である。
The first heat treatment is performed by continuously passing through a non-oxidizing gas atmosphere such as nitrogen gas and/or argon gas in a linear manner. Flow replacement is performed at a rate of 0.05 to 1 time/min. It is also possible to recycle some of these gases or to purify them and use them all again.

第1次の熱処理をいきなり高い温度から行うと、繊維の
溶融及び/又は融着により繊維束の切断や部分的な糸切
れが起こる。これを避けるため、熱処理の開始を400
℃以下、好ましくは300℃以下から開始する。第1次
の熱処理の昇温速度は、徐々に炭化を行い繊維束の軟化
点を少しずつ上昇させて融着による繊維束の切断を避け
るため、20〜b 分とする。
If the first heat treatment is performed suddenly at a high temperature, the fiber bundles will be cut or the fibers will be partially broken due to melting and/or fusing of the fibers. To avoid this, the start of heat treatment was
Start at a temperature below 300°C, preferably below 300°C. The temperature increase rate in the first heat treatment is set to 20 to 20 b minutes in order to gradually carbonize the fiber bundle and raise the softening point of the fiber bundle little by little to avoid cutting the fiber bundle due to fusion.

昇温速度を、遅くすれば通糸は容易になるが、経済的で
ない。第1次の熱処理温度(最高温度)は先に述べた理
由により、1800℃以下好ましくは600〜1500
℃で行う、最高温度到達後、1時間以内保持することも
行われる。
If the heating rate is made slower, threading becomes easier, but this is not economical. The first heat treatment temperature (maximum temperature) is 1800°C or lower, preferably 600 to 1500°C, for the reasons mentioned above.
It is also carried out at °C and held within 1 hour after reaching the maximum temperature.

第1次の熱処理は張力をかけずに行うこともできるが、
繊維束がたるむことによって、熱処理炉の炉底や炉壁で
糸がこすれて発生する損傷を防ぐと共に、張力下に糸条
を焼成することによって、炭素繊維又は黒鉛繊維の物性
を上げるため、1フィラメント当たり0.001〜0.
2gの張力をかけて行うことが好ましい、 第1次の熱
処理は、通常0.1〜20m/分の速度で連続的に焼成
炉を通して行う。
The first heat treatment can be performed without applying tension, but
In order to prevent damage caused by yarn rubbing on the bottom and furnace wall of the heat treatment furnace due to slack in the fiber bundle, and to improve the physical properties of carbon fiber or graphite fiber by firing the yarn under tension, 0.001 to 0.00 per filament.
The first heat treatment, which is preferably carried out under a tension of 2 g, is carried out continuously through a firing furnace at a speed of usually 0.1 to 20 m/min.

第2次の熱処理は、アルゴンガス及び/又は窒素ガス等
の不活性ガス雰囲気の連続熱処理炉に通して行う、雰囲
気ガスは、黒鉛繊維を作る場合は特にアルゴンガスが好
ましい、雰囲気ガスは、繊維から生成したガスを除去す
るため0.05〜1回/分の割合で流通置換する。必要
に応じて雰囲気ガスをリサイクルし、又は精製して再使
用することも行う。
The second heat treatment is performed through a continuous heat treatment furnace in an inert gas atmosphere such as argon gas and/or nitrogen gas.The atmospheric gas is preferably argon gas, especially when making graphite fibers. In order to remove the gas generated from the gas, the gas is circulated and replaced at a rate of 0.05 to 1 time/min. If necessary, the atmospheric gas may be recycled or purified and reused.

第2次の熱処理は、最高温度が1000〜3000℃の
範囲となるように行う、J2&高温度到達後30分以内
保持することも行われる。
The second heat treatment is performed such that the maximum temperature is in the range of 1000 to 3000°C, and is also held within 30 minutes after reaching the J2 & high temperature.

第2次の熱処理の開始温度は1000℃以下であり、そ
こから第2次の熱処理の最高温度迄の昇温速度は、10
0〜b 第2次の熱処理は、張力をかけずに行うことができるが
、通炉中の糸の損傷を防ぎ、且つ張力下で処理して炭素
繊維及び黒鉛繊維の物性を向上せしめるため1フィラメ
ント当たり0.001〜0゜2gの張力をかけて行うこ
とが好ましい。
The starting temperature of the second heat treatment is 1000°C or less, and the temperature increase rate from there to the maximum temperature of the second heat treatment is 10
0 to b The second heat treatment can be performed without applying tension, but in order to prevent damage to the yarn during passing through the furnace and to improve the physical properties of the carbon fiber and graphite fiber by treating it under tension. It is preferable to apply a tension of 0.001 to 0.2 g per filament.

第2次の熱処理は、第1次の熱処理ですでに炭素繊維又
はそれに近い強度の繊維となっているので、すでに公知
となっているポリアクリロニトリル系炭素繊維の場合の
焼成法によって焼成することができる(例えば、米国特
許第3,700.511号、同第3,764,662号
、同第3,900.556号、同第3,954,750
号、同第4,301.136号、英国特許第1,110
゜791号、同第1,215,005号、特公昭45−
12540号、同45−19415号、同47−267
33号、同47−36463号、特開昭46−2961
号、同47−716号、同6O−99QIQ号参照)。
In the second heat treatment, since the first heat treatment has already turned into carbon fiber or a fiber with a strength similar to that, it can be fired using the already known firing method for polyacrylonitrile carbon fiber. (e.g., U.S. Pat. Nos. 3,700.511, 3,764,662, 3,900.556, 3,954,750)
No. 4,301.136, British Patent No. 1,110
No. 791, No. 1,215,005, Special Publication No. 1979-
No. 12540, No. 45-19415, No. 47-267
No. 33, No. 47-36463, JP-A No. 46-2961
No. 47-716, No. 6O-99QIQ).

第2次の熱処理炉を出た糸は、必要に応じて集束剤、サ
イジング剤等を付与した上、ボビンに巻き取る。
The yarn leaving the second heat treatment furnace is treated with a sizing agent, a sizing agent, etc. as necessary, and then wound onto a bobbin.

尚、本発明における第1次の熱処理、第2次熱処理の結
果は、予備炭化、炭化、黒鉛化の言葉で下記のように表
現することができる。
Note that the results of the first heat treatment and the second heat treatment in the present invention can be expressed in terms of preliminary carbonization, carbonization, and graphitization as follows.

王土久五処理      11久五処理予備炭化   
     炭化 予備炭化/炭化     炭化 予備炭化        炭化/黒鉛化予備炭化/炭化
     炭化/黒鉛化予備炭化/炭化     黒鉛
化 (発明の効果) 本発明は、炭素質ピッチ繊維を合糸して繊維束の強度を
増し、更に耐熱性油剤を付与してから、繊維束を線状で
連続的に不融化を行うので、不融化中の繊維束の切断が
なく、又、合糸するので生産速度が速くできる。
Odo Kyugo treatment 11 Kyugo treatment preliminary carbonization
Carbonization Pre-carbonization / Carbonization Carbonization Pre-carbonization Carbonization / Graphitization Pre-carbonization / Carbonization Carbonization / Graphitization Pre-carbonization / Carbonization Graphitization (Effects of the Invention) The present invention increases the strength of fiber bundles by doubling carbonaceous pitch fibers. Furthermore, since the fiber bundle is linearly and continuously infusible after being applied with a heat-resistant oil agent, there is no cutting of the fiber bundle during infusibility, and the production speed can be increased because the fiber bundles are doubled.

繊維束を連続して線状で不融化炉を通す方式であるので
、外観の良い繊維が得られるばかりでな(、不融化中の
ムラがなく、均一な繊維を得ることができ、又、引張強
度、引張弾性が高い炭素繊維、黒鉛繊維を得ることがで
きる。
Since the fiber bundle is continuously passed through the infusibility furnace in a linear manner, it is possible to not only obtain fibers with good appearance (but also to obtain uniform fibers without any unevenness during infusibility). Carbon fibers and graphite fibers with high tensile strength and tensile elasticity can be obtained.

1800℃以下での第1次熱処理、3000℃以下での
第2次の熱処理も、繊維束を線状で連続的に焼成できで
、設備の連続化ができると共に、外観が良(て均一な、
引張強度、引張弾性率等の物性の高い炭素繊維及び黒鉛
繊維を得ることができる。
The first heat treatment at 1,800℃ or lower and the second heat treatment at 3,000℃ or lower allow fiber bundles to be fired continuously in a linear form, making it possible to use continuous equipment and producing a good (and uniform) appearance. ,
Carbon fibers and graphite fibers with high physical properties such as tensile strength and tensile modulus can be obtained.

又、第2次の高温度の熱処理を非常に短時間で終了させ
ることにより、高強度、高弾性率の黒鉛繊維を容易に得
ることができる。又、このようにして得られた炭素繊維
、黒鉛繊維は、糸扱い時の毛羽立ちが少な(、糸の外観
も良い高品質のロングフィラメント糸であり、巻き取り
、巻き戻し、合糸及び織物や編物とすることも自在であ
り、複合材料を製造する場合のフィラメントワインディ
ングやプリプレグの製造等に使用することができるので
、その応用範囲も広く本発明の忠義は大きい。
Further, by completing the second high-temperature heat treatment in a very short time, graphite fibers with high strength and high modulus of elasticity can be easily obtained. In addition, the carbon fibers and graphite fibers obtained in this way are high-quality long filament yarns that have little fuzz when handled (and have a good appearance), and can be used for winding, unwinding, doubling, fabrics, etc. It can also be made into a knitted fabric, and can be used for filament winding in the production of composite materials, prepreg production, etc., so the scope of its application is wide and the present invention has great loyalty.

(実施例) 以下に本発明を実施例によって更に詳述するが、本発明
はこれにより限定されるものではない。
(Examples) The present invention will be explained in more detail below with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

実施例1゜ 光学的異方性相(AP)を約55%含有し、軟化点が2
32℃である炭素質ピッチを前駆体ピッチとして使用し
た。この前駆体ピッチは、キノリンネ溶分16.1重量
%と灰分0.26重量%を含有しており、370℃にお
ける粘度は2.8ボイズであった。このピッチを内容積
20ffiの熔融タンク中で溶融し、370℃に制御し
て、ローター内有効容積200mlの円筒型連続遠心分
離装置へ20m1t1分の流量で送り、ロータ一温度を
370℃に制御しつつ、遠心力を30.0000でAP
排出口より光学的異方性相の多いピッチ(Aピッチ)、
IP排出口より光学的等方性の多いピッチ(■ピッチ)
を連続して抜き出した。
Example 1 Contains about 55% optically anisotropic phase (AP) and has a softening point of 2
Carbonaceous pitch at 32°C was used as precursor pitch. This precursor pitch contained 16.1% by weight of quinoline solubility and 0.26% by weight of ash, and had a viscosity of 2.8 voids at 370°C. This pitch was melted in a melting tank with an internal volume of 20ffi, controlled at 370°C, and sent to a cylindrical continuous centrifugal separator with an effective internal volume of 200ml at a flow rate of 20ml/t/min, and the rotor temperature was controlled at 370°C. At the same time, the centrifugal force is AP at 30.0000
A pitch with more optically anisotropic phase than the outlet (A pitch),
Pitch with more optical isotropy than IP outlet (■ pitch)
were extracted consecutively.

得られた光学的異方性ピッチは、光学的異方性相を98
%含み、軟化点265℃、キノリンネ溶分は29.5%
であった。
The optically anisotropic pitch obtained is 98 times the optically anisotropic phase.
%, softening point 265℃, quinoline solubility 29.5%
Met.

次に、得られた光学的異方性ピッチを、500大の紡糸
口金を有する熔融紡糸機(ノズル孔径:直径0.3mm
)に通し、355℃で約200mmHgの窒素ガス圧で
押し出して、ノズル下部に設けた、高速で回転する直径
210mm幅200mmのステンレス網製の金網ボビン
に巻き取り、約500m/分の巻き取り速度で10分間
紡糸した。ボビン1回転当たりのトラバースのピッチは
10mm/1回転であった。紡糸の間の糸切れはなかっ
た。この際紡糸した糸はエアーサッカーで略集束してオ
イリングローラ−に導き、糸に対して約0.5%の割合
で集束用油剤を供給した。油剤としては、25℃におけ
る粘度が14cstのジメチルポリクロキサンを使用し
た。
Next, the obtained optically anisotropic pitch was transferred to a melt spinning machine with a 500-sized spinneret (nozzle hole diameter: 0.3 mm in diameter).
), extruded at 355°C with a nitrogen gas pressure of approximately 200 mmHg, and wound onto a stainless steel wire mesh bobbin with a diameter of 210 mm and a width of 200 mm that rotates at high speed provided at the bottom of the nozzle at a winding speed of approximately 500 m/min. Spinning was carried out for 10 minutes. The pitch of the traverse per revolution of the bobbin was 10 mm/rotation. There was no yarn breakage during spinning. At this time, the spun yarn was approximately converged by an air sucker and guided to an oiling roller, and a converging oil was supplied at a ratio of about 0.5% to the yarn. As the oil agent, dimethyl polycloxane having a viscosity of 14 cst at 25° C. was used.

ピッチ繊維を巻いたボビン6個を、トラバースのピッチ
を20mm/1回転として合糸し、3゜000フィラメ
ントとして、10メツシユ(空間率55%)のステンレ
ス製の金網ボビンに巻き取った。
Six bobbins wound with pitch fibers were combined at a traverse pitch of 20 mm/rotation, and wound into a 3°,000 filament around a 10-mesh (porosity: 55%) stainless steel wire mesh bobbin.

合糸時に、25℃で40cstのメチルフェニルポリシ
ロキサン0.5重量%と、イソプロピルアルコール99
.5重量%とを混合した油剤を付与した。
At the time of yarn doubling, 0.5% by weight of methylphenylpolysiloxane of 40 cst at 25°C and 99% of isopropyl alcohol were added.
.. An oil agent mixed with 5% by weight was applied.

このようにして得たボビン巻のピッチ繊維をボビンから
解舒(巻戻)しつつ、炉入口温度150℃、最高温度2
70℃の空気雰囲気のファン付強制熱風循環の連続不融
化炉に導入した。温度150℃から270″Cまで10
℃/分で界温し、270℃で30分間保持した。処理時
間は、150分であった。この間、炉内雰囲気を新しい
空気で0゜5回/分の割合で置換した。
While unwinding (unwinding) the bobbin-wound pitch fiber obtained in this way from the bobbin, the furnace inlet temperature was 150°C, and the maximum temperature was 2.
It was introduced into a continuous infusibility furnace with forced hot air circulation equipped with a fan in an air atmosphere of 70°C. Temperature 150℃ to 270″C 10
It was brought to ambient temperature at a rate of 0.degree. C./min and held at 270.degree. C. for 30 minutes. The treatment time was 150 minutes. During this time, the atmosphere in the furnace was replaced with fresh air at a rate of 0.5 times/min.

不融化時の風速は、0.7m/秒、繊維束にかけた張力
は、0.007g/lフィラメント当りであった。
The wind speed during infusibility was 0.7 m/sec, and the tension applied to the fiber bundle was 0.007 g/l per filament.

不融化処理の終了後、合糸に用いたのと同じ油剤を付与
し、一旦ボビンに巻き取った。このボビンを、第1次の
熱処理を行う連続焼成炉の前にセットした。
After the infusibility treatment was completed, the same oil agent used for doubling was applied, and the yarn was once wound onto a bobbin. This bobbin was set in front of a continuous firing furnace where the first heat treatment was performed.

この糸巻を、解舒しつつ、連続的に線状で第1次の熱処
理、第2次の熱処理を行ったが、この間、ボビンからの
糸巻の解舒は、円滑に行われた。
While unwinding this spool, a first heat treatment and a second heat treatment were continuously performed in a linear manner. During this time, the spool was smoothly unwound from the bobbin.

第1次の熱処理は、炉入口温度300℃、最高温度80
0℃の窒素ガス雰囲気の連続焼成炉で行った。昇温速度
は200℃/分、通糸速度は1m/分で行った。第2次
の熱処理は、窒素ガス雰囲気で、最高温度1500℃で
行い、この時の昇温速度は500℃/分、通糸速度は1
m/分であった。第2次の熱処理炉の出口で巻き取り、
炭素繊維を得た。通糸中の張力はlフィラメント当り、
0.01gで行った。得られた炭素繊維の引張強度は2
.50Pa、引張弾性率は260GPaであり、糸径は
9.9μmであった。
The first heat treatment was performed at a furnace inlet temperature of 300°C and a maximum temperature of 80°C.
The firing was carried out in a continuous firing furnace in a nitrogen gas atmosphere at 0°C. The temperature increase rate was 200° C./min, and the threading speed was 1 m/min. The second heat treatment was performed in a nitrogen gas atmosphere at a maximum temperature of 1500°C, at a temperature increase rate of 500°C/min and a threading speed of 1.
m/min. It is rolled up at the exit of the second heat treatment furnace,
Carbon fiber was obtained. The tension during threading is per 1 filament,
The test was carried out using 0.01 g. The tensile strength of the obtained carbon fiber is 2
.. 50 Pa, tensile modulus was 260 GPa, and thread diameter was 9.9 μm.

実施例2゜ 第2次の熱処理を2500℃、アルゴンガス雰囲気で行
った他は実施例1と同様にして黒鉛繊維を得た。得られ
た黒鉛繊維の引張強度は、2.4GPa、引張弾性は6
50GPaとなり、糸径は9.7μmであった。
Example 2 Graphite fibers were obtained in the same manner as in Example 1, except that the second heat treatment was carried out at 2500° C. in an argon gas atmosphere. The obtained graphite fiber had a tensile strength of 2.4 GPa and a tensile elasticity of 6.
It was 50 GPa, and the thread diameter was 9.7 μm.

このようにして得た炭素繊維、黒鉛繊維は、その巻戻し
、巻取り、合糸等は自在に行うことができた。
The carbon fibers and graphite fibers obtained in this way could be unwound, wound up, doubled, etc. as desired.

比較例1゜ 合糸を行わなかった他は、実施例1と同様に処理した。Comparative example 1゜ The process was carried out in the same manner as in Example 1, except that the yarns were not doubled.

このようにして得たピッチ繊維は、不融化中、炉内で繊
維束が切断し、長い不融化繊維を得ることができなかっ
た。
In the thus obtained pitch fibers, the fiber bundles were cut in the furnace during infusibility, making it impossible to obtain long infusible fibers.

比較例2゜ 合糸時に、耐熱性油剤をつけなかった他は、実施例1と
同様に処理した。この場合、連続不融化炉中で繊維束の
切断が頻繁に起こり、長い繊維を得ることができなかっ
た。
Comparative Example 2 The process was carried out in the same manner as in Example 1, except that no heat-resistant oil was applied during doubling. In this case, the fiber bundles were frequently cut in the continuous infusibility furnace, making it impossible to obtain long fibers.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)炭素質ピッチを溶融紡糸し、紡糸されたピッチ繊維
を合糸し、酸化雰囲気で繊維束を連続的に線状で通して
不融化を行い、1800℃以下の非酸化性ガス雰囲気で
第1次の熱処理を行い、次いで3000℃以下の不活性
ガス雰囲気で第2次の熱処理をすることにより炭化又は
黒鉛化処理する炭素系繊維及び黒鉛繊維の製造方法であ
って、不融化前の繊維が耐熱性油剤を付与されているこ
とを特徴とする炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 2)紡糸後のピッチ繊維のフィラメント数が50〜1,
000フィラメントであり、不融化に供するピッチ繊維
のフィラメント数が200〜50,000フィラメント
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法 3)合糸時のトラバースを5〜100mm/(ボビン1
回転)とすることを特徴とする特許請求の範囲第2項に
記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 4)合糸時、1m当たり0.1〜30回の撚りをかける
ことを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の炭素繊
維及び黒鉛繊維の製造方法。 5)合糸したピッチ繊維に付与する耐熱性油剤が25℃
で10〜1,000cstの粘度を有するアルキルフェ
ニルポリシロキサン及び/又はジアルキルポリシロキサ
ンと、沸点160℃以下の低沸点シリコーン油及び/又
はアルコール類との混合物であることを特徴とする特許
請求の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造
方法。 6)アルキルフェニルポリシロキサンがフェニル基を5
モル%〜80モル%含有することを特徴とする特許請求
の範囲第5項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法
。 7)アルキル基がメチル基、エチル基、プロピル基の何
れかである特許請求の範囲第5項又は第6項に記載の炭
素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 8)アルコール類が、炭素数2〜8の、アルカノール−
1、アルカノール2、不飽和第1アルコールの中から選
択された少くとも1種のアルコールであることを特徴と
する特許請求の範囲第5項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊
維の製造方法。 9)耐熱性油剤中に、アミン類、有機セレン化合物、フ
ェノール類から選択された少なくとも1種の酸化防止剤
を含むことを特徴とする特許請求の範囲第5項乃至第8
項の何れかに記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 10)酸化防止剤が、フェニル−α−ナフチルアミン、
ジラウリルセレナイド、フェノチアジン、鉄オクトレー
トの中から選択された1種又は2種以上の混合物である
ことを特徴とする特許請求の範囲第9項に記載の炭素繊
維及び黒鉛繊維の製造方法。 11)不融化処理を150℃〜400℃の温度範囲で、
且つ空気、酸素又は、空気と酸素若しくは空気と窒素の
混合ガス雰囲気下で行うことを特徴とする特許請求の範
囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 12)酸化性ガスを含有した雰囲気下で不融化を行うこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維
及び黒鉛繊維の製造方法。 13)酸化性ガスが、ハロゲン、NO_2、SO_2、
SO_3及びオゾンの中から選択された少なくとも1種
であることを特徴とする特許請求の範囲第12項に記載
の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 14)不融化雰囲気ガスを0.1〜5回/分の割合で流
通置換することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 15)不融化雰囲気を、風速が0.1〜10m/秒の速
度となるように強制攪拌することを特徴とする特許請求
の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法
。 16)不融化時に、繊維に張力をかけることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維
の製造方法。 17)不融化後のピッチ繊維に耐熱性油剤を付与した後
熱処理することを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 18)第1次の熱処理を、窒素ガス及び/又はアルゴン
ガスの雰囲気下で行うことを特徴とする特許請求の範囲
第1項〜第17項の何れかに記載の炭素繊維及び黒鉛繊
維の製造方法。 19)雰囲気ガスを0.05〜1回/分の割合で流通置
換することを特徴とする特許請求の範囲第18項に記載
の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 20)第1次の熱処理における最高温度が、600〜1
500℃である特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維
及び黒鉛繊維の製造方法。 21)第1次の熱処理開始温度が、400℃以下であり
、該開始温度から第1次の熱処理の最高温度までの昇温
速度が20〜2000℃/分であることを特徴とする特
許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製
造方法。 22)第1次の熱処理の昇温速度が50〜500℃/分
であることを特徴とする特許請求の範囲第21項に記載
の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 23)第1次の熱処理を、1フィラメント当り0.00
1〜0.2gの張力をかけながら焼成することを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊
維の製造方法。 24)第2次の熱処理をアルゴンガス及び/又は窒素ガ
スの雰囲気下で行うことを特徴とする特許請求の範囲第
1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 25)第2次の熱処理の雰囲気ガスを0.05〜1回/
分の割合で流通置換することを特徴とする特許請求の範
囲第24項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 26)第2次の熱処理における最高温度が、1000〜
3000℃であることを特徴とする特許請求の範囲第1
項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の製造方法。 27)第2次の熱処理開始温度が、1000℃以下であ
り、該開始温度から第2次の熱処理の最高温度迄の昇温
速度が100〜2000℃/分であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊維の
製造方法。 28)第2次の熱処理を、1フィラメント当り0.00
1〜0.2gの張力をかけながら焼成することを特徴と
する特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維及び黒鉛繊
維の製造方法。 29)炭素質ピッチが、光学的異方性炭素質ピッチが約
95%以上の光学的異方性相を含有する光学的異方性ピ
ッチであり、且つ軟化点が約230〜320℃であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の炭素繊維
及び黒鉛繊維の製造方法。
[Scope of Claims] 1) Carbonaceous pitch is melt-spun, the spun pitch fibers are doubled, and the fiber bundle is passed continuously in a linear manner in an oxidizing atmosphere to make it infusible. A method for producing carbon-based fibers and graphite fibers, comprising a first heat treatment in an oxidizing gas atmosphere, and then a second heat treatment in an inert gas atmosphere at 3000°C or less to carbonize or graphitize the fibers. , a method for producing carbon fibers and graphite fibers, characterized in that the fibers before being infusible are provided with a heat-resistant oil agent. 2) The number of filaments of the pitch fiber after spinning is 50 to 1,
000 filaments, and the number of filaments of the pitch fibers to be infusible is 200 to 50,000 filaments. Time traverse of 5 to 100 mm/(Bobbin 1
3. The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 2, wherein the method comprises: rotation). 4) The method for manufacturing carbon fibers and graphite fibers according to claim 2, characterized in that the yarns are twisted 0.1 to 30 times per meter during doubling. 5) The heat-resistant oil agent applied to the doubled pitch fibers is heated to 25°C.
Claims characterized in that it is a mixture of alkylphenylpolysiloxane and/or dialkylpolysiloxane having a viscosity of 10 to 1,000 cst, and a low-boiling silicone oil and/or alcohol having a boiling point of 160°C or less The method for producing carbon fiber and graphite fiber according to item 1. 6) Alkylphenylpolysiloxane has 5 phenyl groups
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 5, characterized in that the carbon fibers and graphite fibers contain from mol% to 80 mol%. 7) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 5 or 6, wherein the alkyl group is a methyl group, an ethyl group, or a propyl group. 8) The alcohol is an alkanol having 2 to 8 carbon atoms.
6. The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 5, wherein the alcohol is at least one type of alcohol selected from 1, alkanol 2, and unsaturated primary alcohol. 9) Claims 5 to 8, characterized in that the heat-resistant oil agent contains at least one antioxidant selected from amines, organic selenium compounds, and phenols.
A method for producing carbon fibers and graphite fibers according to any one of paragraphs. 10) The antioxidant is phenyl-α-naphthylamine,
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 9, wherein the method is one or a mixture of two or more selected from dilauryl selenide, phenothiazine, and iron octolate. 11) Infusibility treatment at a temperature range of 150°C to 400°C,
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the method is carried out in an atmosphere of air, oxygen, or a mixed gas of air and oxygen or air and nitrogen. 12) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the infusibility is carried out in an atmosphere containing an oxidizing gas. 13) The oxidizing gas is halogen, NO_2, SO_2,
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 12, characterized in that at least one selected from SO_3 and ozone is used. 14) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, characterized in that the infusible atmosphere gas is circulated and replaced at a rate of 0.1 to 5 times/minute. 15) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the infusible atmosphere is forcibly stirred at a wind speed of 0.1 to 10 m/sec. 16) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, which comprises applying tension to the fibers during infusibility. 17) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, characterized in that heat treatment is carried out after applying a heat-resistant oil to the infusible pitch fibers. 18) Production of carbon fibers and graphite fibers according to any one of claims 1 to 17, wherein the first heat treatment is performed in an atmosphere of nitrogen gas and/or argon gas. Method. 19) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 18, characterized in that atmospheric gas is circulated and replaced at a rate of 0.05 to 1 time/min. 20) The maximum temperature in the first heat treatment is 600 to 1
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the temperature is 500°C. 21) A patent claim characterized in that the first heat treatment start temperature is 400°C or less, and the temperature increase rate from the start temperature to the maximum temperature of the first heat treatment is 20 to 2000°C/min. A method for producing carbon fibers and graphite fibers according to item 1. 22) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 21, wherein the temperature increase rate in the first heat treatment is 50 to 500°C/min. 23) The first heat treatment was performed at 0.00% per filament.
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the firing is performed while applying a tension of 1 to 0.2 g. 24) The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the second heat treatment is performed in an atmosphere of argon gas and/or nitrogen gas. 25) Atmospheric gas for the second heat treatment 0.05 to 1 time/
25. The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 24, wherein the carbon fibers and graphite fibers are replaced by circulation at a rate of 100%. 26) The maximum temperature in the second heat treatment is 1000~
Claim 1 characterized in that the temperature is 3000°C.
The method for producing carbon fibers and graphite fibers as described in 2. 27) A patent claim characterized in that the start temperature of the second heat treatment is 1000°C or less, and the temperature increase rate from the start temperature to the maximum temperature of the second heat treatment is 100 to 2000°C/min. A method for producing carbon fibers and graphite fibers according to item 1. 28) The second heat treatment was performed at a rate of 0.00 per filament.
The method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1, wherein the firing is performed while applying a tension of 1 to 0.2 g. 29) The carbonaceous pitch is an optically anisotropic pitch containing about 95% or more of an optically anisotropic phase, and has a softening point of about 230 to 320°C. A method for producing carbon fibers and graphite fibers according to claim 1.
JP2835686A 1986-02-10 1986-02-10 Production of carbon yarn and graphite yarn Granted JPS62184125A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2835686A JPS62184125A (en) 1986-02-10 1986-02-10 Production of carbon yarn and graphite yarn

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2835686A JPS62184125A (en) 1986-02-10 1986-02-10 Production of carbon yarn and graphite yarn

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62184125A true JPS62184125A (en) 1987-08-12
JPH043453B2 JPH043453B2 (en) 1992-01-23

Family

ID=12246328

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2835686A Granted JPS62184125A (en) 1986-02-10 1986-02-10 Production of carbon yarn and graphite yarn

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS62184125A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0681221A (en) * 1992-09-04 1994-03-22 Nippon Steel Corp Production of carbon fiber
JPH0681220A (en) * 1992-09-04 1994-03-22 Nippon Steel Corp Production of carbon fiber

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571819A (en) * 1978-11-24 1980-05-30 Showa Denko Kk Production of carbon fiber
JPS59150114A (en) * 1983-02-10 1984-08-28 Nippon Steel Corp Production of continuous filaments of pitch carbon
JPS59223315A (en) * 1983-05-27 1984-12-15 Mitsubishi Chem Ind Ltd Production of pitch based carbon fiber
JPS6021910A (en) * 1983-07-11 1985-02-04 Nippon Steel Corp Method for continuous heat treatment of pitch fiber bundle
JPS6088125A (en) * 1983-10-14 1985-05-17 Nippon Oil Co Ltd Production of pitch based graphitized fiber
JPS6089124A (en) * 1983-10-20 1985-05-20 Sanyo Electric Co Ltd Power application control circuit
JPS60246819A (en) * 1984-05-16 1985-12-06 Mitsubishi Chem Ind Ltd Preparation of carbon yarn of pitch type
JPS60259629A (en) * 1984-05-31 1985-12-21 Nippon Oil Co Ltd Production of graphitized pitch fiber
JPH043452A (en) * 1990-04-20 1992-01-08 Toshiba Corp Resin sealed semiconductor device

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5571819A (en) * 1978-11-24 1980-05-30 Showa Denko Kk Production of carbon fiber
JPS59150114A (en) * 1983-02-10 1984-08-28 Nippon Steel Corp Production of continuous filaments of pitch carbon
JPS59223315A (en) * 1983-05-27 1984-12-15 Mitsubishi Chem Ind Ltd Production of pitch based carbon fiber
JPS6021910A (en) * 1983-07-11 1985-02-04 Nippon Steel Corp Method for continuous heat treatment of pitch fiber bundle
JPS6088125A (en) * 1983-10-14 1985-05-17 Nippon Oil Co Ltd Production of pitch based graphitized fiber
JPS6089124A (en) * 1983-10-20 1985-05-20 Sanyo Electric Co Ltd Power application control circuit
JPS60246819A (en) * 1984-05-16 1985-12-06 Mitsubishi Chem Ind Ltd Preparation of carbon yarn of pitch type
JPS60259629A (en) * 1984-05-31 1985-12-21 Nippon Oil Co Ltd Production of graphitized pitch fiber
JPH043452A (en) * 1990-04-20 1992-01-08 Toshiba Corp Resin sealed semiconductor device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0681221A (en) * 1992-09-04 1994-03-22 Nippon Steel Corp Production of carbon fiber
JPH0681220A (en) * 1992-09-04 1994-03-22 Nippon Steel Corp Production of carbon fiber

Also Published As

Publication number Publication date
JPH043453B2 (en) 1992-01-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPS63264917A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS60173121A (en) Production of carbon yarn and graphite yarn
JPS62184125A (en) Production of carbon yarn and graphite yarn
JPS62191518A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS6257932A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS62191515A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS62133123A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS62289617A (en) Production of carbon and graphite fiber
JPH043452B2 (en)
JPS62191520A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS62289616A (en) Production of carbon and graphite fiber
JPH01246420A (en) Production of carbon yarn and graphite yarn
JPS62184124A (en) Production of carbon yarn and graphite yarn
JPS62156315A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPH0674528B2 (en) Method for producing carbon fiber and graphite fiber
JPS62191516A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPH026619A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPH0491229A (en) Production of pitch-based carbon fiber
JPH0291223A (en) Production of carbon fiber yarn and graphite yarn
JPS62133122A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPS6278220A (en) Production of ribbon-like carbon fiber
JPH04119126A (en) Production of pitch-based carbon fiber and graphite fiber
JPH038809A (en) Production of carbon fiber and graphite fiber
JPH01156513A (en) Production of pitch based carbon fiber
JPH04257322A (en) Production of pitch carbon fiber and graphite fiber