KR20110036531A - Nonwoven fabric, felt and manufacturing method thereof - Google Patents

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히로시 사쿠라이
히로시 하라
히로키 사노
슈헤이 오노우에
유키오 나카모토
요시오 오사와
쇼이치 다카기
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데이진 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 목적은 메소페이즈 피치에서 유래된 탄소 섬유의 결점인 인장 신도를 향상시켜, 종래에 없는 높은 신도 및 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포를 제공하는 것에 있다. 본 발명은 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포로서, 피치계 탄소 섬유는, (ⅰ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하, (ⅱ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율이 3 ∼ 20 %, (ⅲ) 인장 탄성률이 80 ∼ 300 ㎬, 및 (ⅳ) 인장 신도가 1.4 ∼ 2.5 % 인 것을 특징으로 하는 부직포, 그 부직포로 이루어지는 펠트 및 그들의 제조 방법이다.An object of the present invention is to provide a nonwoven fabric containing a pitch-based carbon fiber having a high elongation and a high modulus of elasticity, which is conventionally improved, by improving tensile elongation, which is a drawback of carbon fibers derived from mesophase pitch. The present invention is a nonwoven fabric containing pitch-based carbon fibers, wherein the pitch-based carbon fibers have an average fiber diameter (D1) observed by an optical microscope of greater than 2 µm and 20 µm or less, and (ii) an optical microscope. 100% of the fiber diameter dispersion (S1) relative to the average fiber diameter (D1) is 3 to 20%, (iv) tensile modulus is 80 to 300 kPa, and (iv) tensile elongation is 1.4 to 2.5%, characterized in that It is a nonwoven fabric, the felt which consists of this nonwoven fabric, and their manufacturing method.

Description

부직포, 펠트 및 그들의 제조 방법{NONWOVEN FABRIC, FELT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}NONWOVEN FABRIC, FELT AND MANUFACTURING METHOD THEREOF

본 발명은 높은 신도 및 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포, 그것으로부터의 펠트, 단열재, 그리고 그들의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 메소페이즈 피치를 원료로 하여 특정 조건하에서 불융화, 소성된 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포, 그것으로부터의 내구성, 내산화성이 우수한 펠트 및 단열재에 관한 것이다.The present invention relates to a nonwoven fabric containing pitch-based carbon fibers having high elongation and elastic modulus, felts therefrom, heat insulating materials, and methods for producing them. More specifically, the present invention relates to a nonwoven fabric containing pitch-based carbon fibers infused and calcined under specific conditions using mesophase pitch as a raw material, and a felt and a heat insulating material excellent in durability and oxidation resistance therefrom.

폴리아크릴로니트릴을 원료로 하는 탄소 섬유는, 밸런스가 잡힌 강도와 탄성률을 가져, 산업용 로봇 아암이나 항공기의 구조 부재로서 널리 사용되고 있다. 탄소 섬유를 자동차용 부재 등으로서 추가적인 용도 확대를 도모하기 위해서는 비용을 저감시킬 필요가 있다. 그러나, 폴리아크릴로니트릴을 원료로 하는 탄소 섬유의 출발 원료는 합성 수지이어서, 비용을 저감시키기에는 한계가 있다.Carbon fibers made of polyacrylonitrile as raw materials have balanced strength and elastic modulus, and are widely used as structural members for industrial robot arms and aircraft. In order to further expand the use of carbon fiber as an automobile member or the like, it is necessary to reduce the cost. However, since the starting material of carbon fiber which uses polyacrylonitrile as a raw material is synthetic resin, there exists a limit in reducing cost.

저비용의 탄소 섬유로서, 석유나 석탄의 잔류물인 피치를 원료로 하는 피치계 탄소 섬유가 있다. 피치계 탄소 섬유는, 등방성 피치를 원료로 하는 탄소 섬유와 메소페이즈 피치를 원료로 하는 탄소 섬유로 크게 나눌 수 있다.As low-cost carbon fibers, there are pitch-based carbon fibers whose pitch is a residue of petroleum or coal. Pitch-type carbon fiber can be divided roughly into the carbon fiber which uses isotropic pitch as a raw material, and the carbon fiber which uses mesophase pitch as a raw material.

등방성 피치를 원료로 하는 피치계 탄소 섬유는, 예를 들어 특허문헌 1 에 기재된 바와 같이, 신도가 2 % 를 초과하는 고신도의 탄소 섬유가 된다. 그러나 한편으로, 흑연화성이 낮아 고탄성률의 탄소 섬유를 얻을 수 없다는 결점을 갖는다. 한편, 메소페이즈 피치를 원료로 한 탄소 섬유는, 그 우수한 흑연화성 때문에 용이하게 고탄성률을 달성할 수 있다. 그러나, 고온 소성에 의한 흑연 결정의 발달에 의해 고탄성률화는 달성할 수 있지만, 신도가 저하되고, 그 결과, 강도가 낮아진다는 결점이 있다. 따라서, 높은 신도 및 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 제조하는 것은 매우 곤란하였다..Pitch-based carbon fiber which uses isotropic pitch as a raw material becomes a high elongation carbon fiber whose elongation exceeds 2%, for example as described in patent document 1. On the other hand, however, the graphitization property is low, and it has the drawback that carbon fiber of high elastic modulus cannot be obtained. On the other hand, carbon fibers made from mesophase pitches can easily achieve high modulus of elasticity because of their excellent graphitization. However, although high elastic modulus can be achieved by development of graphite crystal by high temperature baking, elongation falls and, as a result, there exists a fault that intensity falls. Therefore, it was very difficult to produce pitch-based carbon fibers having high elongation and high elastic modulus.

이들 문제를 해결하기 위한 수단으로서 원료 피치를 개질하는 방법이 제안되어 있다. 예를 들어 특허문헌 2 에는, 축합 다고리 탄화수소를 불화수소 및 3불화붕소의 존재하에 100 ∼ 400 ℃ 에서 중합시켜 광학적 이방성 함유량 5 % 미만의 피치를 얻은 후, 다시 250 ∼ 450 ℃ 에서 열중합시켜 얻어지는, 탄소에 대한 수소의 원자비가 0.5 ∼ 0.7, 전체 방향족 탄소 중 배향 탄소량이 50 % 이하, 5 ∼ 150 ㎛ 의 이방성 구체가 5 ∼ 60 %, 피리딘 불용분이 25 중량% 이하인 원료가 제안되어 있다. 그러나, 이 방법은 촉매에 불화수소 및 3불화붕소 등의 강산을 사용하기 때문에 특수한 설비를 사용할 필요가 있는 점, 반응 후에 추출된 폐산의 처리에 막대한 비용이 드는 점 등의 문제가 있다.As a means for solving these problems, the method of modifying a raw material pitch is proposed. For example, Patent Literature 2 polymerizes a condensed polycyclic hydrocarbon at 100 to 400 ° C in the presence of hydrogen fluoride and boron trifluoride to obtain a pitch of less than 5% optically anisotropic content, and then thermally polymerizes at 250 to 450 ° C. The raw material which the atomic ratio of hydrogen to carbon obtained is 0.5-0.7, the amount of oriented carbons in all aromatic carbon is 50% or less, 5-60 micrometers of anisotropic spheres is 5 to 60%, and pyridine insoluble content is 25 weight% or less. However, since this method uses strong acids such as hydrogen fluoride and boron trifluoride for the catalyst, it is necessary to use a special equipment, and there is a problem in that the waste acid extracted after the reaction is enormously expensive.

또한 특허문헌 3 에는, 메소페이즈 피치에 가교화제를 반응시켜, 얻어진 반응물을 원료로서 사용하는 탄소 섬유의 제조 방법이 제시되어 있다. 그러나, 이 방법에 있어서도 특수한 가교화제를 사용하기 때문에 비용이 높아지는 등의 문제를 갖고 있다.In addition, Patent Document 3 discloses a method for producing carbon fibers using a reactant obtained by reacting a crosslinking agent with a mesophase pitch as a raw material. However, this method also has a problem such as high cost since a special crosslinking agent is used.

피치계 탄소 섬유의 강도를 향상시키는 다른 방법으로서, 특허문헌 4 에는, 피치 섬유에 산소 비존재하에서 요오드를 함유시키고, 이어서 불활성 분위기하에서 열처리하는 피치계 탄소 섬유의 제조 방법이 개시되어 있다. 그러나 이 방법은, 탄화 공정에서 피치에 흡착된 요오드가 탈리되고, 그 결과, 노 (爐) 의 수명을 현저하게 저하시키는 등의 결점을 갖는다.As another method of improving the strength of pitch-based carbon fibers, Patent Document 4 discloses a method for producing pitch-based carbon fibers in which pitch fibers are contained with iodine in the absence of oxygen, and then heat treated in an inert atmosphere. However, this method has the drawback that iodine adsorbed to the pitch in the carbonization step is released, and as a result, the life of the furnace is significantly reduced.

또한 특허문헌 5 에는, 방사에 의해 얻은 탄소 섬유 전구체를 불융화시켜 생성된 피치계 불융화 섬유에 불활성 분위기 중에서 700 ℃ 이하에서 장력을 가하여 긴장하에 열처리하고, 이어서 불활성 분위기 중에서 불융화 섬유를 무긴장하에 탄소화 및 흑연화하는 방법이 제안되어 있다. 그러나 이 방법은, 탄소 섬유 전구체가 장섬유인 경우에는 가능하지만, 예를 들어 멜트 블로우법으로 제조한 탄소 섬유 전구체는 부직포 형상이 되기 때문에 채택할 수 없다는 문제가 있다.Further, Patent Document 5 applies a tension at 700 ° C. or lower in an inert atmosphere to heat the mixture under tension under tension in a inert atmosphere, and then heats the incompatible fiber in an inert atmosphere. Carbonization and graphitization methods have been proposed. However, this method is possible when the carbon fiber precursor is long fiber, but there is a problem that the carbon fiber precursor produced by, for example, the melt blow method cannot be adopted because it becomes a nonwoven fabric.

또한 특허문헌 6 에는, 불융화 처리를 0.1 ∼ 40 용량% 의 NO2 및 4 ∼ 40 용량% 의 H2O 를 함유하는 산화성 분위기하에 100 ∼ 400 ℃ 의 온도 범위에서 실시하여 강도를 개선한 탄소 섬유의 제조 방법이 소개되어 있다. 그러나 이 방법에서는 실시예에 개시된 바와 같이 탄성률에 관해서는 저하되는 결과가 되었다.Further, Patent Document 6 discloses a carbon fiber in which an incompatibility treatment is performed at an temperature range of 100 to 400 ° C. under an oxidizing atmosphere containing 0.1 to 40% by volume of NO 2 and 4 to 40% by volume of H 2 O. The manufacturing method of is introduced. However, in this method, as described in the examples, the results were lowered in terms of elastic modulus.

상기와 같이, 높은 신도 및 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 제조하는 것은 매우 곤란하였다..As described above, it was very difficult to produce pitch-based carbon fibers having high elongation and high elastic modulus.

일본 공개특허공보 평2-169727호Japanese Patent Laid-Open No. 2-169727 일본 공개특허공보 평9-279154호Japanese Patent Laid-Open No. 9-279154 일본 공개특허공보 평1-207420호Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 1-207420 일본 공개특허공보 평8-27628호Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 8-27628 일본 공개특허공보 소62-69826호Japanese Laid-Open Patent Publication No. 62-69826 일본 공개특허공보 평2-6618호Japanese Patent Laid-Open No. 2-6618

이와 같이, 메소페이즈 피치를 원료로 하는 탄소 섬유는 우수한 탄성률을 갖는 반면, 등방성 피치를 원료로 하는 탄소 섬유에 비해 인장 신도가 낮아, 예를 들어 산업용 로봇 아암이나 항공기의 구조 부재로서의 용도 전개가 어렵다는 문제점이 있었다.As described above, the carbon fiber made of mesophase pitch has excellent elastic modulus, but the tensile elongation is lower than that of the carbon fiber made of isotropic pitch, which makes it difficult to develop an industrial robot arm or a structural member of an aircraft. There was a problem.

그래서, 본 발명의 목적은 메소페이즈 피치에서 유래된 탄소 섬유의 결점인 인장 신도를 향상시켜, 종래에 없는 높은 신도 및 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포를 제공하는 것에 있다. 또한, 본 발명의 목적은 높은 신도 및 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포에 니들 펀치 처리를 실시한 펠트, 및 그것으로부터의 단열재를 제공하는 것에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a nonwoven fabric containing a pitch-based carbon fiber having a high elongation and a high modulus of elasticity, which is conventionally improved, by improving tensile elongation, which is a drawback of carbon fibers derived from mesophase pitch. Moreover, the objective of this invention is providing the felt which gave the needle punch process to the nonwoven fabric containing pitch-type carbon fiber which has high elongation and elastic modulus, and the heat insulating material from it.

본 발명자들은 메소페이즈 피치를 원료로 하는 탄소 섬유의 제조 공정 중의 불융화 처리에 있어서, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 불융화 섬유를 제조하고, 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성함으로써 인장 신도가 개선되어, 종래에 없는 높은 신도를 가지며, 또한 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포가 얻어지는 것을 알아내어 본 발명에 도달하였다..MEANS TO SOLVE THE PROBLEM In the infusible process of the carbon fiber manufacturing process which uses mesophase pitch as a raw material, this inventor manufactured the infusible fiber whose oxygen addition amount is 8-15 weight%, and it baked at 800-1,800 degreeC, and tensile elongation improved. The present invention has been found by finding that a nonwoven fabric containing a pitch-based carbon fiber having high elongation and high elastic modulus, which has not been conventionally obtained, is obtained.

즉 본 발명은 이하의 발명을 포함한다.That is, this invention includes the following inventions.

1. 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포로서, 피치계 탄소 섬유는,1. A nonwoven fabric containing pitch carbon fibers, wherein the pitch carbon fibers are

(ⅰ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하,(Iii) the average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope is larger than 2 µm and not larger than 20 µm,

(ⅱ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율이 3 ∼ 20 %, (Ii) 100% of fiber diameter dispersion (S1) with respect to average fiber diameter (D1) observed with the optical microscope is 3 to 20%,

(ⅲ) 인장 탄성률이 80 ∼ 300 ㎬, 및(Iii) a tensile modulus of 80 to 300 GPa, and

(ⅳ) 인장 신도가 1.4 ∼ 2.5 % 인 것을 특징으로 하는 부직포.(Iv) Tensile elongation is 1.4 to 2.5%, The nonwoven fabric characterized by the above-mentioned.

2. 피치계 탄소 섬유의 인장 탄성률이 100 ∼ 300 ㎬ 이고, 인장 신도가 1.5 ∼ 2.4 % 인 상기 항 1 에 기재된 부직포.2. The nonwoven fabric of the said Item | item 1 whose tensile elasticity modulus of pitch-type carbon fiber is 100-300 GPa, and tensile elongation is 1.5 to 2.4%.

3. 피치계 탄소 섬유의 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 이 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하인 상기 항 1 에 기재된 부직포.3. The nonwoven fabric of the said claim | item 1 whose average fiber diameter (D1) observed with the optical microscope of pitch-type carbon fiber is larger than 10 micrometers and 20 micrometers or less.

4. 인장 강도가 10 N/5 ㎝ 편(片) 이상인 상기 항 1 에 기재된 부직포.4. The nonwoven fabric according to the above item 1, wherein the tensile strength is 10 N / 5 cm piece or more.

5. (1) 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하고,5. (1) spinning a mesophase pitch to prepare a precursor web containing a carbon fiber precursor,

(2) 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 탄소 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하고, 및(2) dissolving the precursor web in an oxidizing gas atmosphere to produce an infusible web containing carbon fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight, and

(3) 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하는, (3) firing the incompatible web at 800 to 1,800 ° C;

각 공정을 포함하는 부직포의 제조 방법.The manufacturing method of the nonwoven fabric containing each process.

6. 방사를 멜트 블로우법으로 실시하는 상기 항 5 에 기재된 제조 방법.6. The production method according to item 5, wherein the spinning is performed by a melt blow method.

7. 전구체 웹의 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이가 4 ∼ 25 ㎝ 인 상기 항 5 에 기재된 제조 방법.7. The production method according to item 5, wherein the average fiber length of the carbon fiber precursor of the precursor web is 4 to 25 cm.

8. 불융화 웹의 탄소 섬유의 산소 부가량이 9 ∼ 12 중량% 인 상기 항 5 에 기재된 제조 방법.8. The manufacturing method of said item 5 whose oxygen addition amount of the carbon fiber of an infusible web is 9-12 weight%.

9. 소성 전후의 하기 식 (Ⅰ) 로 나타내는 섬유 길이 유지율 (%) 이 90 % 이상인 상기 항 5 에 기재된 제조 방법.9. The manufacturing method of said item 5 whose fiber length retention (%) represented by following formula (I) before and after baking is 90% or more.

섬유 길이 유지율 = 100 × L1/L0 (Ⅰ)Fiber Length Retention Rate = 100 × L 1 / L 0 (Ⅰ)

L0 : 소성 전의 섬유 길이 L 0 : fiber length before firing

L1 : 소성 후의 섬유 길이L 1 : fiber length after firing

10. 상기 항 1 에 기재된 부직포를 니들 펀치 처리함으로써 얻어지는 펠트.10. Felt obtained by needle punching the nonwoven fabric of Claim 1.

11. 두께 방향의 층간 박리 강도가 0.25 N/5 ㎝ 편 이상인 상기 항 10 에 기재된 펠트.11. The felt according to item 10, wherein the interlayer peel strength in the thickness direction is 0.25 N / 5 cm piece or more.

12. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경이 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하이며, 겉보기 중량이 250 ∼ 1,000 g/㎡ 인 상기 항 10 에 기재된 펠트.12. The felt according to item 10, wherein the average fiber diameter of the carbon fibers is larger than 10 µm and equal to or less than 20 µm, and the apparent weight is 250 to 1,000 g / m 2.

13. 상기 항 10 에 기재된 펠트를 추가로 2,000 ∼ 3,500 ℃ 에서 열처리함으로써 얻어지는 흑연화 펠트.13. Graphitized felt obtained by heat-processing the felt of said claim | item 10 at 2,000-3,500 degreeC.

14. (1) 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하고,14. (1) spinning a mesophase pitch to prepare a precursor web containing a carbon fiber precursor,

(2) 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 탄소 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하고,(2) infusing the precursor web in an oxidizing gas atmosphere to produce an infusible web containing carbon fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight,

(3) 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하여 부직포를 제조하고, 및(3) firing the incompatible web at 800 to 1,800 ° C. to produce a nonwoven fabric, and

(4) 부직포를 니들 펀치하는, (4) needle punching the nonwoven fabric,

각 공정을 포함하는 펠트의 제조 방법.The manufacturing method of the felt containing each process.

15. 부직포를 바브 깊이가 0.15 ㎜ 이상인 니들로, 15 ∼ 100 회/㎠ 의 펀치수로 니들 펀치하는 상기 항 14 에 기재된 제조 방법.15. The manufacturing method according to item 14, wherein the nonwoven fabric is needle punched with a punch number of 15 to 100 times / cm 2 with a needle having a barb depth of 0.15 mm or more.

16. 상기 항 10 에 기재된 펠트에 수지를 함침시켜 얻어지는 복합체.16. A composite obtained by impregnating a resin in the felt according to item 10.

17. 상기 항 13 에 기재된 흑연화 펠트에 수지를 함침시켜 얻어지는 복합체.17. A composite obtained by impregnating a resin in the graphitized felt according to item 13 above.

18. 상기 항 16 의 복합체를 500 ∼ 2,200 ℃ 에서 열처리하여 얻어지는 단열재.18. The heat insulating material obtained by heat-processing the composite of said claim 16 at 500-2,200 degreeC.

19. (1) 상기 항 10 에 기재된 펠트를 수지에 함침시켜 복합체를 제조하고, 19. (1) A composite is prepared by impregnating the felt of item 10 into a resin,

(2) 복합체를 500 ∼ 2,200 ℃ 에서 열처리하는, (2) heat-processing a composite at 500-2,200 degreeC,

각 공정을 포함하는 단열재의 제조 방법.The manufacturing method of the heat insulating material containing each process.

본 발명의 부직포는 높은 신도 및 고탄성률의 탄소 섬유를 함유하기 때문에 기계적 강도가 우수하고, 니들 펀치 처리에 바람직하여 펠트화에 적합하다. 본 발명의 부직포의 제조 방법에 의하면, 불융화 섬유에 대한 산소 부가량을 특정 범위로 함으로써 피치계 탄소 섬유의 인장 신도를 높일 수 있다. 본 발명의 펠트는 기계적 강도가 우수하며 특히 층간 박리 강도가 우수하다. 본 발명의 펠트의 제조 방법에 의하면, 기계적 강도가 우수하며 특히 층간 박리 강도가 우수한 펠트를 얻을 수 있다. 본 발명의 단열재는 기계적 강도 및 단열성이 우수하다.Since the nonwoven fabric of this invention contains carbon fiber of high elongation and high elastic modulus, it is excellent in mechanical strength, it is suitable for the needle punch process, and is suitable for felting. According to the manufacturing method of the nonwoven fabric of this invention, the tensile elongation of pitch-type carbon fiber can be improved by making the oxygen addition amount with respect to an incompatible fiber into a specific range. The felt of the present invention is excellent in mechanical strength and especially in interlaminar peel strength. According to the manufacturing method of the felt of this invention, the felt which is excellent in mechanical strength and especially excellent in interlaminar peeling strength can be obtained. The heat insulating material of this invention is excellent in mechanical strength and heat insulation.

도 1 은 니들의 바브부의 모식도이다.
도 2 는 니들의 모식도이다.
1 is a schematic diagram of a barb portion of a needle.
2 is a schematic diagram of a needle.

[부직포][Non-woven]

본 발명은 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포이다. 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유는,The present invention is a nonwoven fabric containing pitch-based carbon fibers. Pitch-based carbon fiber constituting the nonwoven fabric,

(ⅰ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하,(Iii) the average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope is larger than 2 µm and not larger than 20 µm,

(ⅱ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율이 3 ∼ 20 %, (Ii) 100% of fiber diameter dispersion (S1) with respect to average fiber diameter (D1) observed with the optical microscope is 3 to 20%,

(ⅲ) 인장 탄성률이 80 ∼ 300 ㎬, 및(Iii) a tensile modulus of 80 to 300 GPa, and

(ⅳ) 인장 신도가 1.4 ∼ 2.5 % 인 것을 특징으로 한다.(Iii) The tensile elongation is 1.4 to 2.5%.

(탄소 섬유 : 인장 탄성률 및 인장 신도)(Carbon fiber: tensile modulus and tensile elongation)

탄소 섬유는 그 소성 온도에 따라 기계 특성이 크게 변화된다. 이 때문에, 인장 탄성률과 인장 신도는 탄소 섬유의 제조 과정에서의 열 이력에 의해 크게 변화된다. 예를 들어, 등방성 피치를 원료로 하는 탄소 섬유는, 저온부터 고온의 넓은 온도 영역에서 1.4 % 를 초과하는 신도를 충분히 달성할 수 있다. 그러나, 그 탄성률은 50 ㎬ 를 초과하기가 곤란하다. 한편, 메소페이즈 피치를 원료로 하는 탄소 섬유에서는, 소성 온도를 800 ℃ 이상으로 함으로써 탄성률이 80 ㎬ 를 초과할 수 있다. 그러나, 종래의 제조 방법에서는 신도가 1.4 % 보다 작게 된다. 또한, 소성 온도가 800 ℃ 미만에서는 탄성률 80 ㎬ 를 달성할 수 없다. 이와 같이 종래의 기술에서는 인장 탄성률이 80 ∼ 300 ㎬ 이면서 또한 인장 신도가 1.4 ∼ 2.5 % 의 범위에 있는 피치계 탄소 섬유를 얻기는 곤란하였다..Carbon fiber has a large change in mechanical properties depending on its firing temperature. For this reason, tensile modulus and tensile elongation are largely changed by the heat history in the manufacturing process of a carbon fiber. For example, the carbon fiber which uses isotropic pitch as a raw material can fully achieve elongation exceeding 1.4% in the wide temperature range from low temperature to high temperature. However, the elastic modulus is difficult to exceed 50 GPa. On the other hand, in carbon fiber which uses mesophase pitch as a raw material, an elasticity modulus can exceed 80 kPa by setting baking temperature to 800 degreeC or more. However, in the conventional manufacturing method, elongation is smaller than 1.4%. If the firing temperature is lower than 800 ° C, the elastic modulus of 80 kPa cannot be achieved. As described above, in the prior art, it was difficult to obtain a pitch-based carbon fiber having a tensile modulus of 80 to 300 GPa and a tensile elongation in the range of 1.4 to 2.5%.

본 발명의 특징은, 메소페이즈 피치를 원료로 하는 피치계 탄소 섬유의 제조 공정 중의 불융화 처리에 있어서, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 불융화 섬유를 제조하고, 불융화 섬유를 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성함으로써, 종래에 없는 높은 인장 신도를 가지며, 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 제조하는 것에 있다.A feature of the present invention is to provide an infusible fiber in which the oxygen addition amount is 8 to 15% by weight in the infusible treatment during the production process of the pitch-based carbon fiber using mesophase pitch as a raw material, and the infused fiber is 800 to 1,800. It is to manufacture pitch-type carbon fiber which has high tensile elongation and has high elastic modulus conventionally by baking at ° C.

본 발명의 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유의 인장 탄성률은 80 ∼ 300 ㎬, 바람직하게는 100 ∼ 300 ㎬, 보다 바람직하게는 180 ∼ 300 ㎬ 이다. 본 발명의 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유의 인장 신도는 1.4 ∼ 2.5 %, 바람직하게는 1.5 ∼ 2.4 %, 보다 바람직하게는 1.6 ∼ 2.3 % 이다. 따라서 본 발명의 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유는, 인장 탄성률이 100 ∼ 300 ㎬ 이고, 인장 신도가 1.5 ∼ 2.4 % 인 것이 바람직하고, 인장 탄성률이 180 ∼ 300 ㎬ 이고, 인장 신도가 1.6 ∼ 2.3 % 인 것이 보다 바람직하다.The tensile elasticity modulus of the pitch type carbon fiber which comprises the nonwoven fabric of this invention is 80-300 GPa, Preferably it is 100-300 GPa, More preferably, it is 180-300 GPa. The tensile elongation of the pitch type carbon fiber which comprises the nonwoven fabric of this invention is 1.4 to 2.5%, Preferably it is 1.5 to 2.4%, More preferably, it is 1.6 to 2.3%. Therefore, the pitch-based carbon fiber constituting the nonwoven fabric of the present invention preferably has a tensile modulus of 100 to 300 GPa, a tensile elongation of 1.5 to 2.4%, a tensile modulus of 180 to 300 GPa, and a tensile elongation of 1.6 to 2.3. It is more preferable that it is%.

(탄소 섬유 : 평균 섬유 직경 (D1) 및 섬유 직경 분산 (S1))(Carbon Fiber: Average Fiber Diameter (D1) and Fiber Diameter Dispersion (S1))

본 발명의 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유는, 인장 탄성률 및 인장 신도를 상기 범위로 하기 위해서, 특정한 평균 섬유 직경 (D1) 및 평균 섬유 직경 (D1) 에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율을 갖는다.The pitch-based carbon fiber constituting the nonwoven fabric of the present invention is 100 fraction of the fiber diameter dispersion (S1) with respect to the specific average fiber diameter (D1) and the average fiber diameter (D1) in order to set the tensile modulus and the elongation in the above range. Has

본 발명의 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유의 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 은 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하이다. 평균 섬유 직경이 10㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하이면, 내산화성이나 강도가 우수한 것이 되어 바람직하다. 보다 바람직하게는 10 ㎛ 보다 크고 15 ㎛ 이하이다.The average fiber diameter D1 observed with the optical microscope of the pitch-type carbon fiber which comprises the nonwoven fabric of this invention is larger than 2 micrometers, and is 20 micrometers or less. It is preferable that an average fiber diameter is larger than 10 micrometers and 20 micrometers or less, and it is excellent in oxidation resistance and strength. More preferably, it is larger than 10 micrometers and 15 micrometers or less.

본 발명의 부직포를 구성하는 피치계 탄소 섬유의 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율은 3 ∼ 20 %, 바람직하게는 5 ∼ 15 %, 보다 바람직하게는 8 ∼ 13 % 이다.100 fraction of fiber diameter dispersion (S1) with respect to the average fiber diameter (D1) observed with the optical microscope of the pitch-type carbon fiber which comprises the nonwoven fabric of this invention is 3 to 20%, Preferably it is 5 to 15%, More preferable Preferably it is 8 to 13%.

(부직포의 인장 강도)(Tensile strength of nonwoven fabric)

본 발명의 부직포의 인장 강도는, 바람직하게는 10 N/5 ㎝ 편 이상, 보다 바람직하게는 12 N/5 ㎝ 편 이상이다. 부직포의 인장 강도가 10 N/5 ㎝ 편 이상이면, 니들 펀치 등의 성형 처리에 의해 얻은 펠트의 인장 강도가 향상된다. 이 펠트는 단열재, 방음재 등의 용도로 사용할 수 있다. 부직포의 인장 강도는, 폭 5 ㎝ × 길이 20 ㎝ 의 샘플을 길이 방향으로 텐실론 측정 장치에 의해 인장한 값이다.The tensile strength of the nonwoven fabric of the present invention is preferably 10 N / 5 cm piece or more, and more preferably 12 N / 5 cm piece or more. If the tensile strength of a nonwoven fabric is 10 N / 5 cm piece or more, the tensile strength of the felt obtained by shaping | molding processes, such as a needle punch, will improve. This felt can be used for applications such as heat insulation and sound insulation. The tensile strength of a nonwoven fabric is the value which pulled the sample of width 5cm x length 20cm by the tensilon measuring apparatus in the longitudinal direction.

[부직포의 제조 방법][Production method of nonwoven fabric]

본 발명의 부직포는 (1) 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하고〔공정 (1)〕,The nonwoven fabric of the present invention (1) spins mesophase pitch to produce a precursor web containing a carbon fiber precursor [step (1)],

(2) 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 탄소 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하고〔공정 (2)〕, 및(2) infusing the precursor web in an oxidizing gas atmosphere to produce an infusible web containing carbon fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight (step (2)), and

(3) 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하는〔공정 (3)〕,(3) firing the incompatible web at 800 to 1,800 ° C. [step (3)],

각 공정에 의해 제조할 수 있다. 이 방법에 의해 높은 신도 및 높은 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유를 함유하는 본 발명의 부직포를 얻을 수 있다.It can manufacture by each process. By this method, the nonwoven fabric of the present invention containing pitch-based carbon fibers having high elongation and high elastic modulus can be obtained.

이하에 본 발명의 각 공정에 대하여 순서대로 설명한다.Each process of this invention is demonstrated in order below.

(공정 (1) : 방사)(Step (1): Spinning)

피치계 탄소 섬유의 원료로는 메소페이즈 피치가 바람직하다. 메소페이즈 피치의 메소페이즈율은, 바람직하게는 90 % 이상, 보다 바람직하게는 95 % 이상, 더욱 바람직하게는 99 % 이상이다. 또한, 메소페이즈 피치의 메소페이즈율은, 용융 상태에 있는 피치를 편광 현미경으로 관찰함으로써 확인할 수 있다. 메소페이즈 피치의 원료로는, 예를 들어 나프탈렌이나 페난트렌과 같은 축합 다고리 탄화수소 화합물, 석유계 피치나 석탄계 피치와 같은 축합 복소고리 화합물 등을 들 수 있다. 그 중에서도 나프탈렌이나 페난트렌과 같은 축합 다고리 탄화수소 화합물이 바람직하다. As a raw material of pitch type carbon fiber, mesophase pitch is preferable. The mesophase rate of mesophase pitch becomes like this. Preferably it is 90% or more, More preferably, it is 95% or more, More preferably, it is 99% or more. In addition, the mesophase rate of mesophase pitch can be confirmed by observing the pitch in a molten state with a polarization microscope. As a raw material of a mesophase pitch, condensed polycyclic hydrocarbon compounds, such as naphthalene and phenanthrene, condensed heterocyclic compounds, such as petroleum pitch and coal type pitch, etc. are mentioned, for example. Among them, condensed polycyclic hydrocarbon compounds such as naphthalene and phenanthrene are preferable.

또한, 원료 피치의 연화점은 230 ℃ 이상 340 ℃ 이하가 바람직하다. 탄소 섬유 전구체의 불융화 처리는 연화점보다 저온에서 처리할 필요가 있다. 이 때문에, 연화점이 230 ℃ 보다 낮으면, 적어도 연화점 미만인 낮은 온도에서 불융화 처리할 필요가 있어, 결과적으로 불융화에 장시간을 필요로 하기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 연화점이 340 ℃ 를 초과하면, 피치가 열분해를 일으키기 쉬워지고, 발생한 가스에 의해 실에 기포가 발생하는 등의 문제를 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 연화점의 보다 바람직한 범위는 250 ℃ 이상 320 ℃ 이하, 더욱 바람직하게는 260 ℃ 이상 310 ℃ 이하이다. 또한, 원료 피치의 연화점은 메틀러법에 의해 구할 수 있다. 원료 피치는 2 종 이상을 적절히 조합하여 사용해도 된다. 조합하는 원료 피치의 메소페이즈율은 적어도 90 % 이상이고, 연화점이 230 ℃ 이상 340 ℃ 이하인 것이 바람직하다.Moreover, as for the softening point of a raw material pitch, 230 degreeC or more and 340 degrees C or less are preferable. Incompatibility treatment of the carbon fiber precursor needs to be carried out at a lower temperature than the softening point. For this reason, when the softening point is lower than 230 degreeC, it is unpreferable since it needs to carry out incompatibility treatment at the low temperature which is at least less than a softening point, and consequently requires long time for incompatibility. On the other hand, when the softening point exceeds 340 ° C, the pitch tends to cause thermal decomposition, and since such a problem occurs that bubbles are generated in the yarn by the generated gas, this is not preferable. The more preferable range of a softening point is 250 degreeC or more and 320 degrees C or less, More preferably, they are 260 degreeC or more and 310 degrees C or less. In addition, the softening point of a raw material pitch can be calculated | required by a METTLER method. You may use a raw material pitch combining 2 or more types as appropriate. It is preferable that the mesophase rate of the raw material pitch to combine is at least 90%, and a softening point is 230 degreeC or more and 340 degrees C or less.

공정 (1) 은 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하는 공정이다. 방사 방법에는 특별히 제한은 없지만, 소위 용융 방사법을 적용할 수 있다. 구체적으로는, 구금으로부터 토출된 메소페이즈 피치를 와인더로 인취하는 통상적인 방사 연신법, 열풍을 아토마이징원으로서 사용하는 멜트 블로우법, 원심력을 이용하여 메소페이즈 피치를 인취하는 원심 방사법 등을 들 수 있다. 그 중에서도 탄소 섬유 전구체 형태의 제어, 생산성 높이 등의 이유로부터 멜트 블로우법을 사용하는 것이 바람직하다. Step (1) is a step of spinning a mesophase pitch to produce a precursor web containing a carbon fiber precursor. There is no restriction | limiting in particular in a spinning method, What is called a melt spinning method is applicable. Specifically, the conventional spinning drawing method which draws the mesophase pitch discharged from the detention with a winder, the melt blow method which uses a hot air as an atomizing source, the centrifugal spinning method which draws mesophase pitch using centrifugal force, etc. are mentioned. Can be. Especially, it is preferable to use a melt blow method for reasons of control of a carbon fiber precursor form, productivity height, etc.

이하, 멜트 블로우법에 대하여 기재한다. 본 발명에서는, 탄소 섬유 전구체를 형성하는 방사 노즐의 형상은 어떠한 것이어도 된다. 통상 진원 형상의 것이 사용되지만, 적시에 타원 등의 이형 형상의 노즐을 사용해도 전혀 문제가 없다. 노즐 구멍의 길이 (LN) 와 구멍 직경 (DN) 의 비 (LN/DN) 로는 2 ∼ 20 의 범위가 바람직하다. LN/DN 이 20 을 초과하면, 노즐을 통과하는 메소페이즈 피치에 강한 전단력이 부여되어 섬유 단면에 래디얼 구조가 발현된다. 래디얼 구조의 발현은, 소성 과정에서 섬유 단면에 균열을 발생시키는 경우가 있어, 기계 특성의 저하를 일으키는 경우가 있기 때문에 바람직하지 않다. 한편, LN/DN 이 2 미만에서는, 원료 피치에 전단을 부여할 수 없어, 결과적으로 배향성이 낮은 탄소 섬유 전구체가 된다. 이 때문에, 소성해도 우수한 기계 특성을 나타낼 수 없어 바람직하지 않다. Hereinafter, the melt blow method will be described. In the present invention, the shape of the spinning nozzle forming the carbon fiber precursor may be any. Usually, a round shape is used, but there is no problem at all even if a nozzle of a shape such as an ellipse is used in a timely manner. As a ratio (LN / DN) of the length LN of a nozzle hole and the hole diameter DN, the range of 2-20 is preferable. When the LN / DN exceeds 20, a strong shear force is imparted to the mesophase pitch passing through the nozzle, and the radial structure is expressed on the fiber cross section. The expression of the radial structure is not preferable because cracking may occur in the fiber cross section during the firing process, and the mechanical properties may be lowered. On the other hand, when LN / DN is less than 2, a shear cannot be provided to a raw material pitch, and as a result, it becomes a carbon fiber precursor with low orientation. For this reason, even if it bakes, excellent mechanical characteristics cannot be exhibited and it is unpreferable.

우수한 기계 특성을 실현하기 위해서는, 메소페이즈 피치에 적당한 전단을 부여할 필요가 있다. 이 때문에, 노즐 구멍의 길이 (LN) 와 구멍 직경 (DN) 의 비 (LN/DN) 는 2 ∼ 20 의 범위가 바람직하고, 나아가서는 3 ∼ 12 의 범위가 특히 바람직하다. 방사시의 노즐 온도, 메소페이즈 피치가 노즐을 통과할 때의 전단 속도, 노즐로부터 블로우되는 풍량, 바람의 온도 등에 대해서도 특별히 제약은 없으며, 안정적인 방사 상태를 유지할 수 있는 조건, 즉, 메소페이즈 피치의 노즐 구멍에서의 용융 점도가 1 ∼ 100 ㎩·s 의 범위에 있으면 된다.In order to realize the excellent mechanical characteristics, it is necessary to give a suitable shear to the mesophase pitch. For this reason, the range (LN / DN) of the length LN of the nozzle hole and the hole diameter (DN) is preferably in the range of 2 to 20, and more preferably in the range of 3 to 12. No particular limitation is imposed on the nozzle temperature at the time of spinning, the shear rate when the mesophase pitch passes through the nozzle, the amount of air blown out of the nozzle, the temperature of the wind, and the like, and the conditions for maintaining a stable spinning state, that is, the mesophase pitch Melt viscosity in a nozzle hole should just be in the range of 1-100 Pa.s.

노즐을 통과하는 메소페이즈 피치의 용융 점도가 1 ㎩·s 미만인 경우, 용융 점도가 지나치게 낮아 실의 형상을 유지할 수 없어 바람직하지 않다. 한편, 메소페이즈 피치의 용융 점도가 100 ㎩·s 를 초과하는 경우, 메소페이즈 피치에 강한 전단력이 부여되어 섬유 단면에 래디얼 구조를 형성하기 때문에 바람직하지 않다. 메소페이즈 피치에 부여하는 전단력을 적절한 범위로 하고, 또한 섬유 형상을 유지하기 위해서는, 노즐을 통과하는 메소페이즈 피치의 용융 점도를 제어할 필요가 있다. 이 때문에, 메소페이즈 피치의 용융 점도를 1 ∼ 100 ㎩·s 의 범위로 하는 것이 바람직하고, 나아가서는 3 ∼ 30 ㎩·s 의 범위로 하는 것이 바람직하며, 5 ∼ 25 ㎩·s 의 범위로 하는 것이 더욱 바람직하다.If the melt viscosity of the mesophase pitch passing through the nozzle is less than 1 Pa · s, the melt viscosity is too low to maintain the shape of the yarn, which is not preferable. On the other hand, when the melt viscosity of a mesophase pitch exceeds 100 Pa.s, it is unpreferable because a strong shear force is provided to a mesophase pitch, and a radial structure is formed in a fiber cross section. In order to keep the shear force applied to the mesophase pitch in an appropriate range and maintain the fibrous shape, it is necessary to control the melt viscosity of the mesophase pitch passing through the nozzle. For this reason, it is preferable to make the melt viscosity of a mesophase pitch into the range of 1-100 Pa.s, Furthermore, it is preferable to set it as the range of 3-30 Pa.s, and to set it as the range of 5-25 Pa.s. More preferred.

본 발명에 있어서 부직포를 구성하는 탄소 섬유는, 평균 섬유 직경 (D1) 이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하인 것을 특징으로 한다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경의 제어는, 노즐의 구멍 직경을 변경하거나, 혹은 노즐로부터의 원료 피치의 토출량을 변경하거나, 혹은 드래프트비를 변경함으로써 조정할 수 있다. 드래프트비의 변경은, 100 ∼ 400 ℃ 로 가온된 매분 100 ∼ 20,000 m 의 선속도의 가스를 세화점(細化点) 근방에 분사함으로써 달성할 수 있다. 분사하는 가스에 특별히 제한은 없지만, 비용 퍼포먼스와 안전성 면에서 공기가 바람직하다.In this invention, the carbon fiber which comprises a nonwoven fabric is characterized by having an average fiber diameter (D1) larger than 2 micrometers and 20 micrometers or less. The control of the average fiber diameter of carbon fiber can be adjusted by changing the hole diameter of a nozzle, changing the discharge amount of the raw material pitch from a nozzle, or changing a draft ratio. The draft ratio can be changed by injecting a gas having a linear velocity of 100 to 20,000 m per minute heated at 100 to 400 ° C in the vicinity of the flash point. Although there is no restriction | limiting in particular in the gas which injects, Air is preferable from a cost performance and safety point.

탄소 섬유 전구체는 철망 등의 벨트에 포집되어 전구체 웹이 된다. 그 때, 벨트 반송 속도에 따라 임의의 겉보기 중량으로 조정할 수 있는데, 필요에 따라 크로스 랩 등의 방법에 의해 적층시켜도 된다. 전구체 웹의 겉보기 중량은 생산성 및 공정 안정성을 고려하여 150 ∼ 1,000 g/㎡ 가 바람직하다.The carbon fiber precursor is collected in a belt such as a wire mesh to become a precursor web. In that case, although it can adjust to arbitrary apparent weight according to a belt conveyance speed, you may laminate | stack by methods, such as a cross wrap, as needed. The apparent weight of the precursor web is preferably 150 to 1,000 g / m 2 in view of productivity and process stability.

탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이는 4 ∼ 25 ㎝ 의 범위인 것이 바람직하다. 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이가 4 ㎝ 미만인 경우, 철망 등의 벨트에 포집되는 전구체 웹의 강도가 현저하게 저하되어, 크로스 랩 등의 방법에 의해 적층시키기 곤란해지고, 생산성의 저하를 일으키기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 25 ㎝ 를 초과하는 경우, 전구체 웹이 매우 부피가 커져, 다음 공정인 불융화에 있어서 전구체 웹과 산화성 가스의 반응에 의해 발생하는 반응열을 없애기 곤란해지고, 경우에 따라서는 소실되어 버리는 등의 문제가 있어 바람직하지 않다. 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이의 보다 바람직한 범위는 5 ∼ 10 ㎝ 이다.It is preferable that the average fiber length of a carbon fiber precursor is the range of 4-25 cm. When the average fiber length of a carbon fiber precursor is less than 4 cm, since the intensity | strength of the precursor web collected by belts, such as a wire mesh, falls remarkably, it becomes difficult to laminate | stack by methods, such as a cross wrap, and it is unpreferable because it causes a fall of productivity. not. On the other hand, when it exceeds 25 cm, the precursor web becomes very bulky, and it becomes difficult to eliminate the heat of reaction generated by the reaction between the precursor web and the oxidizing gas in the incompatibility, which is the next step, and sometimes disappears. There is a problem and is undesirable. The more preferable range of the average fiber length of a carbon fiber precursor is 5-10 cm.

방사하여 얻어지는 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 직경은 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 평균 섬유 직경이 2 ㎛ 이하인 경우, 탄소 섬유 전구체로부터 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 불융화 섬유를 제조하는 공정에 있어서 산소 부가량의 제어가 어렵다. 이 때문에, 소성에 의해 얻어지는 탄소 섬유의 품질을 안정시킬 수 없을 뿐만 아니라, 경우에 따라서는 불융화의 반응열로 탄소 섬유 전구체를 소실시켜 버리기 때문에 바람직하지 않다. 한편, 평균 섬유 직경이 20 ㎛ 를 초과하는 경우, 탄소 섬유 전구체로부터 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 불융화 섬유를 제조하는 공정에 있어서, 산소 부가량이 8 중량% 를 초과하는 불융화 섬유를 제조하는 데에 막대한 시간을 필요로 하여, 현저한 생산성 저하를 초래하기 때문에 바람직하지 않다. 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 직경의 보다 바람직한 범위는, 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 보다 크고 15 ㎛ 이하이다.It is preferable to make the average fiber diameter of the carbon fiber precursor obtained by spinning to be larger than 2 micrometers, and to 20 micrometers or less. When the average fiber diameter is 2 µm or less, it is difficult to control the amount of oxygen added in the step of producing infusible fibers in which the amount of oxygen added is 8 to 15% by weight from the carbon fiber precursor. For this reason, since the quality of the carbon fiber obtained by baking cannot be stabilized and in some cases, the carbon fiber precursor is lost by the heat of incompatibility, it is not preferable. On the other hand, when an average fiber diameter exceeds 20 micrometers, in the process of manufacturing the infusible fiber whose oxygen addition amount is 8-15 weight% from a carbon fiber precursor, the infusible fiber whose oxygen addition amount exceeds 8 weight% is manufactured. It is not preferable because it requires enormous time to do so, which causes a significant decrease in productivity. The more preferable range of the average fiber diameter of a carbon fiber precursor is larger than 10 micrometers and 20 micrometers or less, More preferably, it is larger than 10 micrometers and 15 micrometers or less.

또한 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 직경에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율이 3 ∼ 20 % 의 범위인 것이 바람직하다. CV 값은 섬유 직경의 편차의 지표로서, 작을수록 공정 안정성이 높고, 편차가 작은 것을 의미한다. 그러나, 실질 CV 값이 3 % 보다 작은 것을 만들고자 한 경우, 방사 구금의 각 캐필러리로부터 토출되는 수지량의 불균일을 최대한 제어할 필요가 있다. 이 때문에, 방사 구금을 작게 하고, 결과적으로 캐필러리수의 저하에 따른 현저한 생산성 저하를 일으켜 버린다. 한편, CV 값이 20 % 보다 큰 경우, 탄소 섬유 전구체로부터 산소 부가량이 7 ∼ 15 중량% 인 불융화 섬유를 제조하는 공정에 있어서, 산소 부가량의 제어가 어렵고, 결과적으로 소성에 의해 얻어지는 피치계 탄소 섬유의 품질을 안정시킬 수 없기 때문에 바람직하지 않다. CV 값의 보다 바람직한 범위는 8 ∼ 15 % 이다.Moreover, it is preferable that 100 fraction of fiber diameter dispersion (S1) with respect to the average fiber diameter of a carbon fiber precursor is 3 to 20% of range. The CV value is an index of the deviation of the fiber diameter, and the smaller the value, the higher the process stability and the smaller the deviation. However, when it is going to make what the real CV value is smaller than 3%, it is necessary to control the nonuniformity of the amount of resin discharged | emitted from each capillary of a spinneret as much as possible. For this reason, a spinneret is made small and, as a result, a significant fall in productivity due to a decrease in the number of capillaries is caused. On the other hand, when CV value is larger than 20%, in the process of manufacturing the infusible fiber whose oxygen addition amount is 7-15 weight% from a carbon fiber precursor, control of an oxygen addition amount is difficult and consequently the pitch system obtained by baking It is not preferable because the quality of the carbon fiber cannot be stabilized. The range with more preferable CV value is 8 to 15%.

(공정 (2) : 불융화)(Step (2): Incompatibility)

공정 (2) 는 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 탄소 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하는 공정이다.Step (2) is a step of making the precursor web infusible under an oxidizing gas atmosphere to produce an infusible web containing carbon fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight.

본 발명은 공정 (2) 에서 얻어지는 불융화 섬유의 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 것을 특징으로 한다. 불융화 섬유의 산소 부가량이 8 중량% 미만인 경우, 공정 (3) 에서 소성하여 얻어지는 탄소 섬유의 인장 신도가 1.4 % 를 초과할 수 없다. 한편, 산소 부가량이 15 중량% 를 초과한 경우, 메소페이즈 피치를 원료로 하는 피치계 탄소 섬유의 특징인 우수한 탄성률의 현저한 저하를 초래하여 바람직하지 않다. 우수한 인장 신도 및 탄성률을 얻기 위한 바람직한 산소 부가량의 범위는 8 ∼ 13 중량% 이고, 나아가서는 9 ∼ 12 중량% 가 특히 바람직하다. The present invention is characterized in that the amount of oxygen added to the incompatible fiber obtained in the step (2) is 8 to 15% by weight. When the oxygen addition amount of the incompatible fiber is less than 8% by weight, the tensile elongation of the carbon fiber obtained by firing in the step (3) cannot exceed 1.4%. On the other hand, when the amount of oxygen added is more than 15% by weight, a significant decrease in the excellent elastic modulus, which is characteristic of the pitch-based carbon fibers using mesophase pitch, is not preferable. The range of preferable oxygen addition amount for obtaining the outstanding tensile elongation and elastic modulus is 8 to 13 weight%, Furthermore, 9 to 12 weight% is especially preferable.

탄소 섬유 전구체의 불융화는 산화성 가스 분위기하에서 실시되는데, 본 발명에서 말하는 산화성 가스란, 공기, 또는 탄소 섬유 전구체로부터 전자를 빼낼 수 있는 가스와 공기의 혼합 가스를 가리킨다. 탄소 섬유 전구체로부터 전자를 빼낼 수 있는 가스로는 오존, 요오드, 브롬, 산소 등을 예시할 수 있다. 그러나, 안전성, 편리성, 비용 퍼포먼스를 고려하면, 탄소 섬유 전구체의 불융화는 공기 중에서 실시하는 것이 특히 바람직하다.The incompatibility of the carbon fiber precursor is carried out in an oxidizing gas atmosphere. The oxidizing gas in the present invention refers to a gas or a mixed gas of air and a gas from which electrons can be extracted from the carbon fiber precursor. As a gas which can extract an electron from a carbon fiber precursor, ozone, iodine, bromine, oxygen, etc. can be illustrated. However, in consideration of safety, convenience, and cost performance, it is particularly preferable to perform incompatibility of the carbon fiber precursor in air.

탄소 섬유 전구체의 불융화는, 배치 처리, 연속 처리 중 어느 쪽으로도 처리할 수 있지만, 생산성을 고려하면 연속 처리가 바람직하다. 불융화의 온도는, 바람직하게는 150 ∼ 350 ℃, 보다 바람직하게는 160 ∼ 340 ℃ 이다. 배치 처리에 있어서는, 승온 속도는 1 ∼ 10 ℃/분이 바람직하게 사용된다. 승온 속도의 보다 바람직한 범위는, 생산성 및 공정 안정성을 고려하여 3 ∼ 9 ℃/분이다. 연속 처리의 경우에는, 임의의 온도로 설정한 복수의 반응실을 순차 통과시킴으로써 승온 속도를 달성할 수 있다. 탄소 섬유 전구체를 복수의 반응실에 순차 통과시킬 때, 반송 컨베이어 등을 사용해도 된다. 불융화 섬유의 산소 부가량은 노 내 온도와 노 내 체류 시간에 크게 의존한다. 연속 처리에 있어서는, 반송 컨베이어의 속도와 각 반응실의 온도를 컨트롤하고, 각 반응실의 체류 시간을 제어함으로써, 피치계 불융화 실의 산소 부가량을 8 ∼ 15 중량% 로 하는 것이 바람직하다. 반송 컨베이어의 속도로는, 반응실의 수와 크기에 따라서도 다르지만, 0.1 ∼ 1.5 m/분이 바람직하다.Although the incompatibility of a carbon fiber precursor can be processed by either batch processing or continuous processing, continuous processing is preferable in consideration of productivity. The temperature of incompatibility becomes like this. Preferably it is 150-350 degreeC, More preferably, it is 160-340 degreeC. In a batch process, 1-10 degreeC / min of a temperature increase rate is used preferably. The more preferable range of a temperature increase rate is 3-9 degreeC / min in consideration of productivity and process stability. In the case of continuous processing, a temperature increase rate can be achieved by passing a plurality of reaction chambers set at arbitrary temperatures sequentially. When passing a carbon fiber precursor through several reaction chamber one by one, you may use a conveyance conveyor etc. The amount of oxygen added to the incompatible fiber is highly dependent on the temperature in the furnace and the residence time in the furnace. In continuous processing, it is preferable to make the oxygen addition amount of a pitch system infusible chamber into 8-15 weight% by controlling the speed of a conveyance conveyor, the temperature of each reaction chamber, and controlling the residence time of each reaction chamber. As a speed | rate of a conveyance conveyor, although it changes also with the number and size of reaction chambers, 0.1-1.5 m / min is preferable.

(공정 (3) : 소성)(Step (3): Firing)

공정 (3) 은 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하여 부직포를 얻는 공정이다.Step (3) is a step of baking the incompatible web at 800 to 1,800 ° C. to obtain a nonwoven fabric.

불융화 웹은 진공 중, 혹은 질소, 아르곤, 크립톤 등의 불활성 가스를 사용한 비산화성 분위기 중에서 소성되어 부직포가 된다. 소성 처리는, 비용 면을 고려하여 상압 또한 질소 분위기하에서의 처리가 바람직하다. 또한, 배치 처리, 연속 처리 중 어느 쪽으로도 처리할 수 있지만, 생산성을 고려하면 연속 처리가 바람직하다. The incompatible web is fired in a vacuum or in a non-oxidizing atmosphere using an inert gas such as nitrogen, argon or krypton to form a nonwoven fabric. In consideration of cost, the baking treatment is preferably performed under atmospheric pressure and under a nitrogen atmosphere. In addition, although either of batch processing and continuous processing can be processed, continuous processing is preferable in consideration of productivity.

본 발명 방법에 있어서는 공정 (2) 의 불융화 섬유의 산소 부가량을 8 ∼ 15 중량% 로 함으로써, 소성 공정에 있어서 하기 식 (Ⅰ) 로 나타내는 섬유 길이 유지율 (%) 을 90 % 이상으로 할 수 있다.In the method of this invention, the fiber length retention (%) represented by following formula (I) in a baking process can be 90% or more in the baking process by making the oxygen addition amount of the incompatible fiber of a process (2) into 8-15 weight%. have.

섬유 길이 유지율 = 100 × L1/L0 (Ⅰ)Fiber Length Retention Rate = 100 × L 1 / L 0 (Ⅰ)

L0 : 소성 전의 섬유 길이 L 0 : fiber length before firing

L1 : 소성 후의 섬유 길이 L 1 : fiber length after firing

섬유 길이 유지율의 보다 바람직한 범위는 95 % 이상이다. 섬유 길이 유지율이 90 % 를 초과하면 피치계 탄소 섬유의 인장 신도가 종래보다 높아지는 이유에 대해서는 잘 알려져 있지 않다. 종래 메소페이즈 피치의 탄화는 액상을 경유하는 것이 알려져 있다. 본 발명 방법에서는, 종래보다 고농도의 산소를 탄소 섬유 전구체에 부가시켜 불융화 섬유를 만들 필요가 있기 때문에, 탄소 섬유 전구체의 산소 가교가 진행되어, 액상 탄화로부터 고상 탄화로 변화된 것이 원인이 아닐까 추찰하고 있다.The more preferable range of fiber length retention is 95% or more. When the fiber length retention exceeds 90%, the reason why the tensile elongation of the pitch-based carbon fibers becomes higher than before is not well known. It is known that carbonization of mesophase pitch is via a liquid phase. In the method of the present invention, since it is necessary to add a higher concentration of oxygen to the carbon fiber precursor than in the prior art to make incompatible fibers, oxygen crosslinking of the carbon fiber precursor proceeds to infer whether the change from liquid carbonization to solid carbonization is the cause. have.

[단섬유][Short fiber]

피치계 탄소 섬유를 원하는 섬유 길이로 하기 위해서, 얻어진 부직포에 절단, 파쇄·분쇄 등의 처리를 실시해도 된다. 또한, 경우에 따라서는 분급 처리를 실시해도 된다. 처리 방식은 원하는 섬유 길이에 따라 선정되는데, 절단에는 기요틴식, 1 축, 2 축 및 다축 회전식 등의 커터가 바람직하게 사용된다. 파쇄, 분쇄에는, 충격 작용을 이용한 해머식, 핀식, 볼식, 비즈식 및 로드식, 입자끼리의 충돌을 이용한 고속 회전식, 압축·인열 작용을 이용한 롤식, 콘식 및 스크루식 등의 파쇄기·분쇄기 등이 바람직하게 사용된다.In order to make pitch-type carbon fiber into a desired fiber length, you may process cutting | disconnection, crushing, crushing, etc. to the obtained nonwoven fabric. In addition, depending on the case, you may perform a classification process. The treatment method is selected according to the desired fiber length, and cutters such as guillotine type, uniaxial, biaxial and multiaxial rotary are preferably used. For crushing and pulverizing, hammer, pin, ball, bead and rod type using impact action, high speed rotation using collision between particles, roll type using compression and tear action, cone type and screw type etc. It is preferably used.

원하는 섬유 길이를 얻기 위해서 절단과 파쇄·분쇄를 다종 복수기로 구성해도 된다. 처리 분위기는 습식, 건식 중 어디 쪽이어도 된다. 분급 처리에는 진동 체식, 원심 분리식, 관성력식, 여과식 등의 분급 장치 등이 바람직하게 사용된다. 원하는 섬유 길이는, 기종 선정뿐만 아니라, 로터·회전 칼날 등의 회전수, 공급량, 칼날간 클리어런스, 계 내 체류 시간 등을 제어하는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 또한, 분급 처리를 사용하는 경우에는, 원하는 섬유 길이는 체 망의 구멍 직경 등을 조정하는 것에 의해서도 얻을 수 있다. 이들 처리에 의해 피치계 탄소 단섬유가 된다.In order to obtain a desired fiber length, you may comprise cutting | disconnection, crushing, and grinding | pulverization with multiple types of condensers. The treatment atmosphere may be either wet or dry. A classification apparatus such as a vibrating sieve, centrifugal separation, inertial force, filtration or the like is preferably used for the classification treatment. The desired fiber length can be obtained not only by selecting the model but also by controlling the rotation speed of the rotor and the rotary blade, the supply amount, the clearance between the blades, the residence time in the system, and the like. In addition, when using a classification process, desired fiber length can also be obtained by adjusting the hole diameter of a sieve net, etc. These treatments result in pitch-based short carbon fibers.

상기 서술에서 얻어진 피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포 또는 파쇄 등에 의해 얻어진 피치계 탄소 단섬유는, 추가로 2,000 ∼ 3,500 ℃ 로 가열하여 흑연화시켜 최종적인 피치계 흑연화 섬유를 함유하는 부직포 또는 피치계 흑연화 단섬유로 해도 된다. 흑연화는 애치슨로, 전기로 등에서 실시되고, 진공 중, 혹은 질소, 아르곤, 크립톤 등의 불활성 가스를 사용한 비산화성 분위기하 등에서 실시된다.Pitch-based short carbon fibers obtained by nonwoven fabric or crushing containing pitch-based carbon fibers obtained in the above description are further heated to 2,000 to 3,500 ° C to graphitize and non-woven fabric or pitch system containing final pitch-based graphitized fibers. It is good also as graphitized short fiber. Graphitization is carried out in an Acheson furnace, an electric furnace, or the like, and is performed in a vacuum or under a non-oxidizing atmosphere using an inert gas such as nitrogen, argon, krypton, or the like.

[펠트][felt]

본 발명의 부직포는 높은 신도 및 탄성률을 갖는 피치계 탄소 섬유로 구성되기 때문에 니들 펀치 처리에 적합하여, 본 발명의 부직포로부터 바람직하게 펠트를 얻을 수 있다. 본 발명은 상기 부직포를 니들 펀치 처리함으로써 얻어지는 펠트를 포함한다.Since the nonwoven fabric of the present invention is composed of pitch-based carbon fibers having high elongation and elastic modulus, it is suitable for the needle punch treatment, and the felt can be preferably obtained from the nonwoven fabric of the present invention. The present invention includes a felt obtained by needle punching the nonwoven fabric.

본 발명의 펠트의 두께 방향의 층간 박리 강도는, 바람직하게는 0.25 N/5 ㎝ 편 이상, 보다 바람직하게는 0.35 N/5 ㎝ 편이다. 층간 박리 강도가 0.25 N/5 ㎝ 편보다 작으면 크로스 랩을 실시한 적층간의 교락이 충분하지 않아, 가공시에 층간 박리를 일으켜 핸들링성이 나빠질 뿐만 아니라, 물성 불균일의 발생 원인도 된다. 여기서, 층간 박리 강도란 펠트의 두께 방향의 교락 강도를 나타내는 것이다. 펠트의 두께 방향 중간 위치에서 층 방향과 평행하게 칼날로 칼집을 넣고, 그 양 끝을 인장 시험기로 100 ㎜/min 의 속도로 인장하였을 때의 최대 강도로부터 구한다.The interlaminar peel strength in the thickness direction of the felt of the present invention is preferably 0.25 N / 5 cm piece or more, and more preferably 0.35 N / 5 cm piece. If the interlaminar peeling strength is smaller than 0.25 N / 5 cm piece, the interlacing between the laminations subjected to the cross lap is not sufficient, causing interlaminar peeling at the time of processing, resulting in poor handling, and also causing the occurrence of uneven physical properties. Here, an interlayer peeling strength shows the entanglement intensity | strength of the thickness direction of a felt. The sheath is inserted into the blade parallel to the layer direction at the intermediate position in the thickness direction of the felt, and both ends thereof are obtained from the maximum strength when the tensile tester is pulled at a speed of 100 mm / min.

본 발명의 펠트를 구성하는 탄소 섬유는, 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 평균 섬유 직경이 2 ㎛ 이하인 경우, 공극부가 세분화되기 때문에 성형 가공시의 수지 함침성이 양호하지 않은 경우가 있다. 반대로 평균 섬유 직경이 20 ㎛ 를 초과하면, 공극부가 거대화되기 때문에 복사열의 지배가 강해지는 고온역에서의 열전도율이 커지므로 단열성이 저하되는 경우가 있다. 내산화성, 강도 상승의 목적으로부터 특히 평균 섬유 직경의 보다 바람직한 범위는 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 10 ㎛ 보다 크고 15 ㎛ 이하이다. It is preferable that the average fiber diameter of the carbon fiber which comprises the felt of this invention observed with the optical microscope is larger than 2 micrometers, and is 20 micrometers or less. When an average fiber diameter is 2 micrometers or less, since the space | gap part is subdivided, the resin impregnation property at the time of shaping | molding process may not be favorable. On the contrary, when the average fiber diameter exceeds 20 µm, the thermal conductivity increases in the high temperature region in which the dominance of the radiant heat becomes stronger because the voids become large, so that the heat insulating property may decrease. The more preferable range of average fiber diameter is especially larger than 10 micrometers and 20 micrometers or less, More preferably, it is larger than 10 micrometers and 15 micrometers or less from the purpose of oxidation resistance and a raise of strength.

본 발명의 펠트의 겉보기 중량은 250 ∼ 1,000 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 겉보기 중량은 용도에 따라 조정할 수 있지만, 안정적으로 연속 생산하기 위해서는 250 ∼ 1,000 g/㎡ 가 최적이다. 겉보기 중량이 250 g/㎡ 보다 작으면, 피치계 탄소 섬유 웹이 얇기 때문에 펠트화 처리에 의한 웹 파단이나 주름이 발생하는 경우가 있다. 반대로 겉보기 중량이 1,000 g/㎡ 보다 크면, 두께가 크기 때문에 불융화 처리시에 피치계 불융화 섬유 웹의 제열 (除熱) 이 순조롭게 이루어지지 않아, 섬유끼리의 융착 등이 발생하는 경우가 있다. 겉보기 중량의 보다 바람직한 범위는 400 ∼ 700 g/㎡ 이다.It is preferable that the apparent weight of the felt of this invention is 250-1,000 g / m <2>. Although apparent weight can be adjusted according to a use, 250-1,000 g / m <2> is optimal for stable continuous production. If the apparent weight is less than 250 g / m 2, since the pitch-based carbon fiber web is thin, web breakage and wrinkles may occur due to the felting process. On the contrary, when the apparent weight is larger than 1,000 g / m 2, the thickness is large, so that the heat dissipation of the pitch-based infusible fibrous web is not performed smoothly at the time of incompatibilization treatment, and fusion between fibers may occur. The more preferable range of apparent weight is 400-700 g / m <2>.

따라서, 본 발명의 펠트는 구성하는 탄소 섬유의 평균 섬유 직경이 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하이며, 겉보기 중량이 250 ∼ 1,000 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 본 발명은 상기 펠트를 추가로 2,000 ∼ 3,500 ℃ 에서 열처리함으로써 얻어지는 흑연화 펠트를 포함한다.Therefore, it is preferable that the average fiber diameter of the carbon fiber which comprises the felt of this invention is larger than 10 micrometers, and is 20 micrometers or less, and apparent weight is 250-1,000 g / m <2>. This invention contains the graphitized felt obtained by heat-processing the said felt further at 2,000-3,500 degreeC.

본 발명의 흑연화 펠트는, 흑연화 섬유의 평균 섬유 직경이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하이며, 겉보기 중량이 250 ∼ 1,000 g/㎡ 인 것이 바람직하다. 흑연화 펠트는 상기 서술한 펠트로부터 제조되기 때문에, 겉보기 중량은 본래의 펠트의 겉보기 중량으로부터 흑연화 처리에 의해 중량 감소한 것이 된다. 흑연화 펠트의 겉보기 중량은 본래의 펠트의 겉보기 중량의 선택에 따라 적절히 조정할 수 있다.It is preferable that the graphitized felt of this invention is 20 micrometers or less in average fiber diameter of graphitized fiber larger than 2 micrometers, and apparent weight is 250-1,000 g / m <2>. Since the graphitized felt is produced from the above-described felt, the apparent weight is a weight decrease from the original weight of the original felt by the graphitization treatment. The apparent weight of the graphitized felt can be appropriately adjusted according to the selection of the apparent weight of the original felt.

본래의 펠트의 겉보기 중량이 250 g/㎡ 보다 작으면, 피치계 탄소 섬유 웹이 얇기 때문에 펠트화 처리에 의한 웹 파단이나 주름이 발생하는 경우가 있다. 반대로 겉보기 중량이 1,000 g/㎡ 보다 크면, 두께가 커지기 때문에 불융화 처리시에 피치계 불융화 섬유 웹의 제열이 순조롭게 이루어지지 않아, 섬유끼리의 융착 등이 발생하는 경우가 있다. 겉보기 중량의 보다 바람직한 범위는 400 ∼ 700 g/㎡ 이다.If the apparent weight of the original felt is less than 250 g / m 2, the web may be broken or wrinkled due to the felting process because the pitch-based carbon fiber web is thin. On the contrary, when the apparent weight is larger than 1,000 g / m 2, the thickness becomes large, so that the heat dissipation of the pitch-based incompatible fiber web is not performed smoothly at the time of incompatibility treatment, and fusion between fibers may occur. The more preferable range of apparent weight is 400-700 g / m <2>.

또한, 본 발명의 흑연화 펠트는, 공기 중, 3 ℃/분으로 승온시켰을 때의 중량 감소가 초기 중량의 10 wt% 미만인 것이 바람직하다. 중량 감소가 초기 중량의 10 wt% 이상이면 내산화성이 현저하게 저하되어, 단열재로서 사용할 때의 특성을 충분히 만족시킬 수 없어 바람직하지 않다. 공기 중, 3 ℃/분으로 승온시켰을 때의 중량 감소로는 8 wt% 이하, 나아가서는 5 wt% 이하가 바람직하다. 또한, 공기 중, 3 ℃/분으로 승온시켰을 때의 중량 감소는 예를 들어 열시차 중량 분석기 등으로 측정할 수 있다. Moreover, it is preferable that the weight reduction at the time of raising the graphitized felt of this invention at 3 degree-C / min in air is less than 10 wt% of an initial weight. If the weight loss is 10 wt% or more of the initial weight, the oxidation resistance is remarkably lowered, which is not preferable because the characteristics when used as a heat insulating material cannot be sufficiently satisfied. As weight reduction in air when heated up at 3 degree-C / min, 8 weight% or less, Furthermore, 5 weight% or less is preferable. In addition, the weight reduction at the time of heating up at 3 degree-C / min in air can be measured, for example with a thermodifferential weight analyzer.

본 발명의 흑연화 펠트는, 종래 기술의 펠트로부터 제조한 흑연화 펠트에 비해 흑연화성이 낮다. 이 때문에 열전도성도 낮아져, 예를 들어 단열재로서 사용할 때에 우수한 단열 특성을 나타낸다. 본 발명의 흑연화 펠트의 흑연화성이 낮은 이유는 잘 알 수 없지만, 본 발명 방법에서는, 종래보다 고농도의 산소를 탄소 섬유 전구체에 부가시켜 불융화 섬유를 만들 필요가 있기 때문에, 탄소 섬유 전구체의 산소 가교가 진행되어, 액상 탄화로부터 고상 탄화로 변화된 것이 원인이 아니가 추찰하고 있다.The graphitized felt of the present invention has a lower graphitization property than the graphitized felt produced from the felt of the prior art. For this reason, thermal conductivity also becomes low and shows the outstanding heat insulation characteristic, for example, when using as a heat insulating material. The reason for the low graphitization of the graphitized felt of the present invention is not well understood, but in the method of the present invention, it is necessary to add a higher concentration of oxygen to the carbon fiber precursor than in the prior art to make incompatible fibers, and thus the oxygen of the carbon fiber precursor It is speculated that crosslinking progresses and the change from liquid carbonization to solid carbonization is not the cause.

[펠트의 제조 방법][Method of Manufacturing Felt]

본 발명은 (1) 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하고〔공정 (1)〕,The present invention (1) spinning a mesophase pitch to produce a precursor web containing a carbon fiber precursor [step (1)],

(2) 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 불융화 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하고〔공정 (2)〕,(2) The precursor web was infusified under an oxidizing gas atmosphere to prepare an infusible web containing infusible fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight (step (2)),

(3) 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하여 부직포를 제조하고〔공정 (3)〕, 및(3) firing the incompatible web at 800 to 1,800 ° C. to produce a nonwoven fabric [step (3)], and

(4) 부직포를 니들 펀치하는〔공정 (4)〕, (4) needle punching the nonwoven fabric [Step (4)],

각 공정을 포함하는 펠트의 제조 방법을 포함한다.The manufacturing method of the felt containing each process is included.

공정 (1) 내지 (3) 은 전술한 부직포의 제조 방법과 동일하다. 단, 공정 (2) 와 공정 (3) 에서의 반송 속도비를 열수축에 대하여 최적화시키는 것이 바람직하다. 종래, 멜트 블로우법으로 방사한 피치계 탄소 섬유를 포집하고 크로스 랩하는 방법에 의해 생산성이 높아진다는 것을 알 수 있었지만, 크로스 랩 적층간을 교락시키는 것이 곤란하였다.. 이것은 크로스 랩하는 단층 웹은 방사 후의 포집시에 강하게 교락되어 있기 때문에, 적층한 것에 니들 펀치 처리 등의 펠트화 처리를 실시해도 탄소 섬유가 두께 방향으로 이행하기 어려운 것에서 기인한다. 또한 탄소 섬유는 딱딱하고 무르기 때문에, 단순하게 펀치수를 많이 하는 것만으로는 섬유 파손이 일어날 뿐이며, 오히려 강도 저하, 생산율 저하가 일어나 버린다. 따라서 펀치수를 많이 하지 않고 교락시키기 위해서, 니들의 형상을 최적화시키는 것이 바람직하다.Process (1)-(3) is the same as the manufacturing method of the nonwoven fabric mentioned above. However, it is preferable to optimize the conveyance speed ratio in process (2) and process (3) with respect to heat shrink. Conventionally, it has been found that productivity is increased by collecting and cross-lapping pitch-based carbon fibers spun by the melt blow method, but it is difficult to entangle the cross-lapping stacks. Since it is strongly entangled at the time of a later collection, even if it laminate | stacks felting processes, such as a needle punch process, it originates in that carbon fiber is hard to move to a thickness direction. In addition, since carbon fiber is hard and soft, fiber breakage only occurs by simply increasing the number of punches, but the strength decreases and the yield decreases. Therefore, in order to entangle without increasing the number of punches, it is desirable to optimize the shape of the needle.

또한 불융화 웹을 소성하여 부직포로 할 때에 열수축이 일어나기 때문에, 연속 프로세스로 제조하면, 불융화 웹이 소성시에 인장되기 때문에, 탄소 섬유가 웹 내에서 당겨진 상태가 된다. 나아가서는 웹이 인열되는 경우도 자주 있다. 탄소 섬유가 웹 내에서 당겨진 상태에 있으면, 니들 펀치 등의 펠트화 처리가 실시되기 어려워 섬유 파손의 원인이 되고, 층간 박리 강도는 저하되어 버린다. 따라서, 소성 처리시의 열수축의 완화 조치가 필요하고, 이 때문에 공정 (2) (불융화) 와 공정 (3) (소성) 에서의 반송 속도비를 열수축에 대하여 최적화시키는 것이 바람직하다. 즉, 공정 (2) 의 웹의 반송 속도 (V1) 와, 공정 (3) 의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 를 1.01 ∼ 1.10 으로 하는 것이 바람직하다.In addition, since heat shrinkage occurs when calcining the incompatible web to form a nonwoven fabric, the carbon fiber is pulled in the web because the incompatible web is stretched at the time of firing when produced in a continuous process. Furthermore, the web is often torn. If the carbon fiber is in the pulled state in the web, it is difficult to perform a felting process such as a needle punch, which causes fiber breakage, and the interlaminar peel strength is lowered. Therefore, measures for mitigating heat shrinkage during the firing process are necessary, and therefore, it is preferable to optimize the conveyance speed ratio in the step (2) (incompatibility) and the step (3) (firing) with respect to the heat shrinkage. That is, it is preferable to make ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web of a process (2), and the conveyance speed V2 of the web of a process (3) to 1.01-1.10.

공정 (4) 는 부직포를 니들 펀치하는 공정이다. 니들 펀치의 펀치수는 바람직하게는 1 ∼ 200 회/㎠, 보다 바람직하게는 15 ∼ 100 회/㎠ 이다. 니들의 바브 깊이는, 바람직하게는 0.15 ㎜ 이상, 보다 바람직하게는 0.2 ∼ 0.4 ㎜ 이다. 따라서, 공정 (4) 는 부직포를 바브 깊이가 0.15 ㎜ 이상인 니들로 15 ∼ 100 회/㎠ 의 펀치수로 니들 펀치하는 것이 바람직하다.Step (4) is a step of needle punching the nonwoven fabric. The punch number of the needle punches is preferably 1 to 200 times / cm 2, more preferably 15 to 100 times / cm 2. The barb depth of the needle is preferably 0.15 mm or more, more preferably 0.2 to 0.4 mm. Therefore, in the step (4), it is preferable that the nonwoven fabric is needle punched with a punch number of 15 to 100 times / cm 2 with a needle having a barb depth of 0.15 mm or more.

바브 깊이가 0.15 ㎜ 보다 작으면, 펀치수 15 ∼ 100 회/㎠ 의 범위에서는 교락이 적어 충분한 층간 박리 강도가 얻어지지 않는다. 또한 펀치수가 15 회/㎠ 보다 작으면, 바브 깊이가 0.15 ㎜ 이상이어도 교락이 적어 충분한 층간 박리 강도가 얻어지지 않는다. 반대로 100 회/㎠ 보다 크면, 섬유 파손이 많이 일어나 강도 저하, 생산율 저하가 일어나 버린다. 바브 깊이의 보다 바람직한 범위는 0.20 ㎜ 이상, 펀치수의 보다 바람직한 범위는 15 ∼ 50 회/㎠ 이다.If the barb depth is smaller than 0.15 mm, there are few entanglements in the range of punch number 15 to 100 times / cm 2, and sufficient interlaminar peeling strength cannot be obtained. If the punch number is smaller than 15 times / cm 2, even if the barb depth is 0.15 mm or more, there is little entanglement and sufficient interlaminar peel strength cannot be obtained. On the contrary, when larger than 100 times / cm <2>, a lot of fiber breakages will occur, and strength will fall and production rate will fall. The more preferable range of barb depth is 0.20 mm or more, and the more preferable range of punch number is 15-50 times / cm <2>.

또한 바브 깊이란 도 1 에서 나타내는 바와 같이 니들의 바브라고 하는 칼집의 깊이이다. 또한 바브부는 킥업이라고 하는 돌기도 가지고 있다.In addition, barb depth is the depth of the sheath called barb of a needle, as shown in FIG. Bobbu also has a kick called a kick-up.

펠트화 처리하는 부직포의 겉보기 중량, 두께 등에 맞추어 니들의 킥업 높이, 바브수, 인접 바브 간격, 니들 심도는 적절히 선택된다. 킥업 높이는 0 ∼ 0.15 ㎜ 의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 킥업 높이가 0.15 ㎜ 보다 크면, 섬유 파손이 많이 일어나 강도 저하, 생산율 저하가 일어나는 경우가 있다. 또한 바브수는 3 ∼ 18 개의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 바브수가 3 개보다 적으면, 교락이 적어 충분한 층간 박리 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 반대로 18 개보다 많으면, 섬유 파손이 많이 일어나 강도 저하, 생산율 저하가 일어나 버리는 경우가 있다. 인접 바브 간격은 0.3 ∼ 3 ㎜ 의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 또한, 본 발명에서의 인접 바브 간격이란, 블레이드의 이열 (異列) 간 인접을 포함시킨 것을 말한다. 인접 바브 간격이 0.3 ㎜ 보다 작으면, 섬유 파손이 많이 일어나 강도 저하, 생산율 저하가 일어나 버리는 경우가 있다. 반대로 3 ㎜ 보다 크면, 교락이 적어 충분한 층간 박리 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 니들 심도는 0 ∼ 20 ㎜ 의 범위로부터 적절히 선택할 수 있다. 니들 심도는 펠트에 대하여 니들을 어느 정도 깊게 찌르는지를 나타낸 것으로서, 니들 펀치하였을 때의 베드 플레이트와 니들 선단으로부터 최단 거리에 있는 바브 (통칭 제 1 바브) 의 거리로 나타낸다. 니들 심도가 0 ㎜ 보다 작으면, 교락이 적어 충분한 층간 박리 강도가 얻어지지 않는 경우가 있다. 반대로 20 ㎜ 보다 크면, 섬유 파손이 많이 일어나 강도 저하, 생산율 저하가 일어나 버리는 경우가 있다.The kick-up height, the number of barbs, the adjacent barb spacing, and the needle depth of the needle are appropriately selected in accordance with the apparent weight, thickness, and the like of the felted nonwoven fabric. Kick-up height can be suitably selected from the range of 0-0.15 mm. If the kick-up height is larger than 0.15 mm, fiber breakage may occur a lot, resulting in a decrease in strength and a decrease in production rate. In addition, the number of barbs can be suitably selected from the range of 3-18 pieces. When the number of barbs is less than three, there are few entanglements and sufficient interlaminar peeling strength may not be obtained. On the contrary, when there are more than 18 pieces, a lot of fiber breakages may occur, and strength may fall and production rate may fall. Adjacent barb spacing can be suitably selected from the range of 0.3-3 mm. In addition, the adjoining barb spacing in this invention means what included adjoining between two rows of blades. When the adjacent barb spacing is smaller than 0.3 mm, a lot of fiber breakage may occur and a strength fall and a fall of a production rate may occur. On the contrary, when larger than 3 mm, there may be few entanglements and sufficient interlaminar peeling strength may not be obtained. Needle depth can be suitably selected from the range of 0-20 mm. The depth of the needle indicates how deeply the needle is pierced with respect to the felt, and is represented by the distance of the barb (commonly referred to as the first barb) at the shortest distance from the bed plate and the needle tip when needle punched. If the needle depth is smaller than 0 mm, there may be less entanglements and sufficient interlaminar peeling strength may not be obtained. On the contrary, when it is larger than 20 mm, a lot of fiber breakages may occur, and strength may fall and a yield may fall.

도 1 및 도 2 에 킥업 높이, 니들 심도, 인접 바브 간격에 대하여 모식적으로 나타낸다.1 and 2 schematically show the kick-up height, the needle depth, and the adjacent barb spacing.

본 발명의 부직포를 구성하는 탄소 섬유는 높은 신도 및 높은 탄성률을 갖기 때문에 니들 펀치 처리에 적합하다. 니들 펀치에 의해 펠트의 부피 밀도는 0.01 ∼ 0.5 g/㎤, 나아가서는 0.03 ∼ 0.3 g/㎤ 로 하는 것이 바람직하다. 펠트의 두께는 용도에 따라 선택하면 되고 특별히 한정되지 않지만, 예를 들어 1 ∼ 100 ㎜, 바람직하게는 5 ∼ 50 ㎜ 정도이다. 본 발명의 펠트는 단열재, 방음재 등에 바람직하게 사용할 수 있다.The carbon fibers constituting the nonwoven fabric of the present invention have a high elongation and a high modulus of elasticity, and thus are suitable for the needle punch treatment. By needle punching, the bulk density of the felt is preferably 0.01 to 0.5 g / cm 3, and more preferably 0.03 to 0.3 g / cm 3. Although the thickness of a felt should just be selected according to a use, it is not specifically limited, For example, it is 1-100 mm, Preferably it is about 5-50 mm. The felt of this invention can be used suitably for a heat insulating material, a soundproofing material, etc.

[복합체][Composite]

본 발명은 상기 펠트에 수지를 함침시켜 얻어지는 복합체를 포함한다. 수지는 열경화성 수지가 바람직하다. 펠트에 열경화성 수지를 함침시키고, 통상 가압 성형한 후에 열경화시켜 복합체를 얻을 수 있다. The present invention includes a composite obtained by impregnating a resin in the felt. The resin is preferably a thermosetting resin. The composite can be obtained by impregnating a thermosetting resin in a felt, and usually thermoforming after thermoforming.

열경화성 수지로서 페놀 수지, 에폭시류, 아크릴류, 우레탄류, 실리콘류, 이미드류, 열경화형 변성 PPE 류, 및 열경화형 PPE 류, 폴리부타디엔계 고무 및 그 공중합체, 아크릴계 고무 및 그 공중합체, 실리콘계 고무 및 그 공중합체, 천연 고무 등을 들 수 있고, 이들로부터 1 종을 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 적절히 조합하여 사용해도 된다. 수지의 중량은 펠트 100 중량부에 대하여 바람직하게는 50 ∼ 1,000 중량부, 보다 바람직하게는 100 ∼ 700 중량부이다. 상기 펠트로서 상기 흑연화 펠트를 사용해도 된다.Phenolic resin, epoxy, acrylic, urethane, silicone, imide, thermosetting modified PPE, thermosetting PPE, polybutadiene rubber and its copolymer, acrylic rubber and its copolymer, silicone type as thermosetting resin Rubber, its copolymer, natural rubber, etc. are mentioned, You may use individually by 1 type from these, and may use it in combination of 2 or more types as appropriate. The weight of the resin is preferably 50 to 1,000 parts by weight, more preferably 100 to 700 parts by weight based on 100 parts by weight of the felt. You may use the said graphitized felt as said felt.

[단열재][insulator]

본 발명은 상기 복합체를 500 ∼ 2,200 ℃ 에서 열처리하여 얻어지는 단열재를 포함한다. 즉, 본 발명의 단열재는 (1) 상기 펠트를 수지에 함침시켜 복합체를 제조하고,The present invention includes a heat insulating material obtained by heat-treating the composite at 500 to 2,200 ° C. That is, the heat insulating material of the present invention (1) to impregnate the felt with a resin to produce a composite,

(2) 상기 복합체를 500 ∼ 2,200 ℃ 에서 열처리 즉 탄화 처리함으로써 제조할 수 있다. 이 때의 열처리 즉 탄화 처리의 온도는 800 ℃ 이상 2,000 ℃ 이하가 바람직하다. (2) The composite can be produced by heat treatment, that is, carbonization, at 500 to 2,200 ° C. As for the temperature of the heat processing at this time, ie, the carbonization process, 800 degreeC or more and 2,000 degrees C or less are preferable.

상기와 같이 구성하는 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하의 범위에 있으면 되는데, 특히 평균 섬유 직경이 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하, 더욱 바람직하게는 10 ㎛ 보다 크고 15 ㎛ 이하일 때에 내산화성이나 강도가 우수한 것이 되며, 고온하에서도 산화 열화되기 어렵고, 내구성이 우수하여, 고온 처리로용의 단열재로서 바람직하게 사용된다.The average fiber diameter of the carbon fiber constituted as described above should be in the range of larger than 2 µm and 20 µm or less, especially when the average fiber diameter is larger than 10 µm and 20 µm or less, more preferably larger than 10 µm and 15 µm or less. It is excellent in oxidation resistance and strength, hardly oxidatively deteriorates even at high temperatures, is excellent in durability, and is preferably used as a heat insulating material for high temperature treatment furnaces.

단열재는 피치계 탄소 섬유 펠트 100 중량부에 대하여 탄화물 50 ∼ 1,000 중량부를 함유한다. 여기서의 탄화물은 상기 서술한 복합체를 열처리하였을 때에 열경화성 수지가 탄화되어 얻어진 성분을 의미한다. 탄화물이 50 중량부를 하회하는 경우, 펠트의 공극이 적은 것을 의미하며, 즉 펠트의 부피 밀도가 높아져 단열성의 저하를 초래한다. 반대로 탄화물이 1,000 중량부를 상회하는 경우, 단열재의 대부분이 열경화성 수지에서 유래된 탄화물이고, 내산화성을 기대할 수 있는 펠트가 적어져 바람직하지 않다. 바람직하게는 펠트 100 중량부에 대하여 탄화물 100 ∼ 700 중량부이다. 탄화물과 펠트의 중량비는, 얻어진 복합물의 중량으로부터 미리 측정해 둔 피치계 탄소 섬유 펠트의 중량을 차감함으로써 탄화물의 중량을 구하고, 그것으로부터 산출할 수 있다.The heat insulating material contains 50-1,000 weight part of carbides with respect to 100 weight part of pitch type carbon fiber felts. Carbide here means the component obtained by carbonizing a thermosetting resin when heat-processing the composite body mentioned above. When the carbide is less than 50 parts by weight, it means that the voids of the felt are small, that is, the bulk density of the felt becomes high, resulting in deterioration of thermal insulation. On the contrary, in the case where the carbide exceeds 1,000 parts by weight, most of the heat insulating material is carbide derived from a thermosetting resin, and there are less felts which can expect oxidation resistance, which is not preferable. Preferably it is 100-700 weight part carbides with respect to 100 weight part felt. The weight ratio of carbide and felt can be calculated from the weight of carbide by subtracting the weight of the pitch-based carbon fiber felt measured in advance from the weight of the obtained composite.

일반적으로, 단열재는 고온 상태라는 가혹한 조건에서 사용되기 때문에, 높은 내구성이 요구된다. 본 발명의 피치계 탄소 섬유로 이루어지는 펠트는, 고온하에서도 산화 열화되기 어렵고, 또한 복합재로 한 상태에서도 산화 열화되기 어렵다. 이 때문에, 본 발명의 단열재는 내구성이 우수하기 때문에, 고온 처리하는 노에도 사용할 수 있다.In general, since the heat insulating material is used under the harsh conditions of high temperature, high durability is required. The felt made of the pitch-based carbon fiber of the present invention is hardly oxidatively deteriorated even at a high temperature, and hardly oxidatively deteriorated even in the state of being made into a composite material. For this reason, since the heat insulating material of this invention is excellent in durability, it can be used also for the furnace heat-processed.

실시예Example

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further more concretely, this invention is not limited at all by this.

실시예 1 ∼ 13 및 비교예 1 ∼ 5 에 있어서 각 물성은 이하의 방법으로 측정하였다..In Examples 1-13 and Comparative Examples 1-5, each physical property was measured with the following method.

(1) 탄소 섬유의 평균 섬유 직경 (D1) 과 섬유 직경 분산 (S1)(1) average fiber diameter (D1) and fiber diameter dispersion (S1) of carbon fiber

평균 섬유 직경 (D1) 은 탄소 섬유의 섬유 직경을 광학 현미경하에서 스케일을 사용하여 60 개 측정하고, 그 평균값으로부터 구하였다.. 또한, CV 값은 얻어진 평균 섬유 직경 (D1) 과 섬유 직경 분산 (S1) 의 비율로서 하기 식에 의해 결정하였다.The average fiber diameter (D1) measured 60 fiber diameters of carbon fiber using the scale under an optical microscope, and calculated | required from the average value. Moreover, CV value was obtained with the obtained average fiber diameter (D1) and fiber diameter dispersion (S1). ) Was determined by the following formula.

CV = S1/D1 × 100CV = S1 / D1 × 100

여기서,

Figure pct00001
이고, X 는 관측값, n 은 관측수이다.here,
Figure pct00001
Where X is the observation and n is the number of observations.

(2) 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이(2) average fiber length of carbon fiber precursor

탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이는 구금하 30 ㎝ 의 위치에 형성한 섬유 포집 브러시 3 개에 탄소 섬유 전구체의 다발을 포집하고, 그들 다발의 길이를 측정하여 평균화함으로써 구하였다.The average fiber length of a carbon fiber precursor was calculated | required by collecting the bundle of a carbon fiber precursor in three fiber collection brushes formed in the position of 30 cm under detention, and measuring and averaging the length of those bundles.

(3) 섬유 길이 유지율(3) fiber length retention rate

800 ℃ 로 소성한 탄소 섬유의 섬유 길이 (L1) 와 소성 전의 섬유 길이 (L0) 의 값으로부터, 하기 식 (Ⅰ) 로부터 섬유 길이 유지율을 구하였다.From the value of a fiber length (L 1) and fiber length (L 0) before firing of the carbon fibers fired at 800 ℃, the fiber length retention was obtained from the following formula (Ⅰ).

섬유 길이 유지율 = 100 × L1/L0 (Ⅰ)Fiber Length Retention Rate = 100 × L 1 / L 0 (Ⅰ)

L0 : 소성 전의 섬유 길이 L 0 : fiber length before firing

L1 : 소성 후의 섬유 길이 L 1 : fiber length after firing

또한, 탄소 섬유의 섬유 길이 (L1) 는 800 ℃ 에서 소성한 부직포로부터 10 개 뽑아내고, 그 길이를 계측하여 평균화함으로써 평가하였다. 또한, 소성 전의 섬유 길이 (L0) 는 불융화 웹으로부터 10 개 뽑아내고, 그 길이를 계측하여 평균화함으로써 평가하였다.Further, the fiber length of the carbon fiber (L 1) is pulled out of 10 from a plastic non-woven fabric at 800 ℃, it was evaluated by averaging by measuring its length. In addition, the fiber length (L 0 ) before baking was pulled out from the infusible web, and it evaluated by measuring and averaging the length.

(4) 불융화 섬유의 산소 부가량(4) Oxygen addition amount of incompatible fiber

불융화 섬유의 산소 부가량은 CHNS-O Analyzer (Thermo ELECTRON CORPORATION 제조 FLASH EA 1112Series) 로 측정하였다.The oxygen addition amount of the incompatible fiber was measured by a CHNS-O analyzer (FLASH EA 1112 Series manufactured by Thermo ELECTRON CORPORATION).

(5) 탄소 섬유의 인장 신도, 인장 탄성률, 부직포의 인장 강도(5) tensile elongation of carbon fiber, tensile modulus of elasticity, tensile strength of nonwoven fabric

탄소 섬유의 인장 신도, 인장 탄성률은 120 개의 탄소 섬유의 실을 당기고 각각의 섬유 직경을 측정한 후, 120 개의 기계 강도를 텐실론 측정 장치 (ORI ENTEC RTC-1150A) 로 측정하여, 인장 신도, 인장 탄성률의 전체 수 평균값을 구함으로써 결정하였다.Tensile elongation and tensile modulus of carbon fiber was measured by pulling the yarns of 120 carbon fibers and measuring the fiber diameters, and then measuring the mechanical strength of 120 carbon fibers using a tensilon measuring device (ORI ENTEC RTC-1150A). It determined by obtaining the total number average value of elastic modulus.

(6) 부직포의 인장 강도(6) tensile strength of nonwoven fabric

부직포로부터 폭 방향으로 좌, 중, 우 각 2개 지점의 합계 6개 지점으로부터 폭 5 ㎝ × 길이 20 ㎝ 의 샘플을 빼내고, 인장 시험기로 100 ㎜/min 의 속도로 길이 방향으로 인장하여, 그 강도의 평균값을 산출함으로써 결정하였다.A sample of 5 cm in width x 20 cm in length was taken out from a total of six points in each of the two left, middle, and right sides in the width direction from the nonwoven fabric, and pulled in the length direction at a speed of 100 mm / min with a tensile tester, and the strength thereof. It determined by calculating the average value of.

(7) 펠트의 층간 박리 강도(7) interlayer peel strength of felt

펠트로부터 폭 방향으로 좌, 중, 우 각 2개 지점의 합계 6개 지점으로부터 폭 5 ㎝ × 길이 10 ㎝ 의 샘플을 빼내고, 샘플의 두께 방향 중간 위치에서 층 방향과 평행하게 칼날로 칼집을 넣고, 그 양단을 인장 시험기로 100 ㎜/min 의 속도로 인장하였을 때의 최대 강도의 평균값으로부터 구하였다.A sample having a width of 5 cm x 10 cm in length was taken out from the felt in total of six points each of the two left, middle, and right sides in the width direction, and the sheath was cut with the blade parallel to the layer direction at the intermediate position of the thickness direction, Both ends were calculated | required from the average value of the maximum strength at the time of tension | tensile_strength at the speed | rate of 100 mm / min by the tension tester.

(8) 펠트의 겉보기 중량(8) the apparent weight of the felt

펠트로부터 폭 방향으로 좌, 중, 우 각 2개 지점의 합계 6개 지점으로부터 A4 사이즈의 샘플을 빼내고, 중량을 측정함으로써 겉보기 중량을 산출하였다.The apparent weight was computed by taking out the sample of A4 size from the total of 6 points of 2 points of each of the left, middle, and right in the width direction from the felt, and measuring the weight.

(9) 단열재의 인장 강도(9) tensile strength of insulation

대형 특성 시험 장치 (토요 볼드윈 제조, SS-207-5P) 로 측정하였다.It measured by the large-scale characteristic test apparatus (SS-207-5P by Toyo Baldwin).

(10) 페놀계 수지와의 복합재의 단면 (10) Cross section of composite material with phenolic resin

주사형 전자 현미경으로 1,000 배의 배율로 관찰하여 공극을 확인하였다.The pores were confirmed by observing at a magnification of 1,000 times with a scanning electron microscope.

(11) 단열재의 열전도율 (11) thermal conductivity of insulation

쿄토 전자 제조 QTM-500 을 사용하여 프로브법으로 구하였다.It was calculated | required by the probe method using Kyoto Electronics Co., Ltd. QTM-500.

(12) 탄화물과 탄소 섬유 펠트의 중량비(12) weight ratio of carbide to carbon fiber felt

얻어진 복합물의 중량으로부터 미리 측정해 둔 탄소 섬유 펠트의 중량을 차감함으로써 탄화물의 중량을 구하여 산출하였다.The weight of the carbide was calculated by subtracting the weight of the carbon fiber felt measured in advance from the weight of the obtained composite.

(13) 흑연화 펠트의 내산화성(13) Oxidation Resistance of Graphitized Felt

열시차 중량 분석 장치 (리가쿠 전기 제조, TG8120) 를 사용하고, 공기 중 실온으로부터 3 ℃/분으로 승온시켜 700 ℃ 에서의 중량 감소량을 평가하였다.Using a differential thermogravimetric analyzer (Tig8120, manufactured by Rigaku Electric Co., Ltd.), the temperature was raised from room temperature to 3 ° C / min in air to evaluate the amount of weight reduction at 700 ° C.

실시예 1Example 1

(방사)(radiation)

방향족 탄화수소로 이루어지는 메소페이즈율 100 %, 연화 온도 278 ℃ 의 메소페이즈 피치를, 335 ℃ 에서, 직경 0.2 ㎜φ, 길이 2 ㎜ 의 캐필러리로 이루어지는 구금을 사용하여, 캐필러리 옆의 슬릿으로부터 매분 8,000 m 로 339 ℃ 의 공기를 분사하여, 용융 메소페이즈 피치를 견인하여 평균 직경 13.0 ㎛ 의 탄소를 함유하는 전구체 웹을 제조하였다. 구금 바로 아래의 탄소 섬유 전구체를 와이어 브러시로 포집하고, 그 평균 섬유 길이를 확인한 결과, 8.4 ㎝ 이었다.Mesophase pitch of 100% of mesophase rate consisting of aromatic hydrocarbons and a softening temperature of 278 ° C was used every minute from a slit next to the capillary at 335 ° C, using a cap including a 0.2 mm diameter diameter and a 2 mm length capillary. Air at 339 ° C. was injected at 8,000 m to pull the molten mesophase pitch to prepare a precursor web containing carbon with an average diameter of 13.0 μm. The carbon fiber precursor immediately below the mold was collected with a wire brush, and the average fiber length was confirmed, and found to be 8.4 cm.

(불융화)(Incompatibility)

다음으로, 전구체 웹을 공기 분위기하 200 ℃ 로부터 340 ℃ 까지 30 분 동안 승온시켜 불융화 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 제조하였다. 불융화 섬유의 산소 부가량은 10.9 중량% 이었다. 또한, 불융화 섬유의 평균 섬유 길이는 8.5 ㎝ 이었다.Next, the precursor web was heated for 30 minutes from 200 ° C to 340 ° C in an air atmosphere to prepare an infusible web made of infusible fibers. The oxygen addition amount of the incompatible fiber was 10.9% by weight. In addition, the average fiber length of the incompatible fiber was 8.5 cm.

(소성)(Firing)

이어서 연속적으로 질소 분위기 중 800 ℃ 에서 소성 처리하여 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 제조하였다. 이 때, 불융화 처리시의 웹의 반송 속도 (V1) 와 소성 처리시의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 는 1.03 으로 하였다. 얻어진 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 12.1 ㎛ 이고, 섬유 직경의 CV 값은 10.2 % 이었다. 또한, 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는 8.1 ㎝ 이고, 섬유 길이 유지율은 95 % 이었다. 또한, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 인장 강도를 측정한 결과, 15.5 N/5 ㎝ 편이었다.Subsequently, the nonwoven fabric which consists of carbon fiber was manufactured by baking at 800 degreeC in nitrogen atmosphere continuously. At this time, ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web at the time of incompatibilization process, and the conveyance speed V2 of the web at the time of baking process was 1.03. The average fiber diameter of the obtained carbon fiber was 12.1 micrometers, and the CV value of the fiber diameter was 10.2%. In addition, the average fiber length of carbon fiber was 8.1 cm, and fiber length retention was 95%. Moreover, when the tensile strength of the nonwoven fabric which consists of carbon fibers was measured, it was 15.5 N / 5 cm piece.

또한, 불융화 웹을 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 1 시간에 걸쳐서 1,500 ℃ 로 소성하여, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 1.61 %, 인장 강도는 3.0 ㎬, 인장 탄성률은 240 ㎬ 이었다.In addition, the incompatible web was calcined at 1,500 ° C. over an hour from room temperature in an argon gas atmosphere to obtain a nonwoven fabric made of carbon fibers. As a result of evaluating the mechanical properties of this carbon fiber, the tensile elongation was 1.61%, the tensile strength was 3.0 kPa, and the tensile elasticity modulus was 240 kPa.

실시예 2 (펠트)Example 2 (Felt)

실시예 1 에서 얻은 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 킥업 높이 0.05 ㎜, 바브수 9 개, 인접 바브 간격 3 ㎜, 바브 깊이 0.25 ㎜ 의 니들을 사용하여, 펀치수 20 회/㎠, 니들 심도 10 ㎜ 로 니들 펀치 처리하여 펠트를 얻었다. 얻어진 펠트의 층간 박리 강도는 0.45 N/5 ㎝ 편이고, 평균 섬유 직경은 12.1 ㎛ 이며, 겉보기 중량은 445 g/㎡ 이었다.The nonwoven fabric made of the carbon fiber obtained in Example 1 was needled at a punch count of 20 times / cm 2 and a needle depth of 10 mm by using a needle having a kick-up height of 0.05 mm, a number of barbs of 9, an adjacent barb spacing of 3 mm, and a barb depth of 0.25 mm. Punched to obtain a felt. The interlayer peel strength of the obtained felt was 0.45 N / 5 cm piece, the average fiber diameter was 12.1 micrometers, and the apparent weight was 445 g / m <2>.

실시예 3 (복합체 ∼ 단열재)Example 3 (Composite-Insulation)

실시예 2 에서 제조한 펠트를 페놀 수지 (군에이 화학 (주) 제조, PL-2211, 점도 0.1 ㎩·s) 에 침지시키고, 롤 프레스로 압축하여 여분의 페놀 수지를 짜낸 후, 250 ℃ 에서 성형하여 복합체로 하고, 800 ℃ 에서 소성하였다. 또한, 2,000 ℃ 에서 열처리하여 탄소 섬유 함유 단열재를 얻었다. 탄소 섬유 펠트 100 중량부에 대하여 탄화물은 400 중량부 함유되어 있었다. 소성체의 단면을 관찰한 결과, 공극은 관찰되지 않았다. 단열재의 인장 강도는 0.74 ㎫, 열전도율은 0.048 W/m·K 이었다. 2,000 ℃, 산소 농도 20 ppm 으로 24 시간 처리한 후의 인장 강도는 0.68 ㎫ 이었다.The felt prepared in Example 2 was immersed in a phenol resin (manufactured by Gun-A Chemical Co., Ltd., PL-2211, viscosity 0.1 Pa.s), compressed by a roll press to squeeze excess phenol resin, and then molded at 250 ° C. To a composite material, and calcined at 800 ° C. Furthermore, it heat-processed at 2,000 degreeC and obtained the carbon fiber containing heat insulating material. 400 parts by weight of carbide was contained based on 100 parts by weight of carbon fiber felt. As a result of observing the cross section of the fired body, no void was observed. The tensile strength of the heat insulating material was 0.74 MPa, and the thermal conductivity was 0.048 W / mK. The tensile strength after processing for 24 hours at 2,000 degreeC and 20 ppm of oxygen concentration was 0.68 Mpa.

실시예 4 (흑연화 펠트)Example 4 (graphitized felt)

실시예 2 에서 제조한 펠트를 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 3 시간에 걸쳐서 2,000 ℃ 로 소성하여 흑연화 펠트를 얻었다. 겉보기 중량은 438 g/㎡ 이고, 흑연화 펠트를 구성하는 단사의 평균 섬유 직경은 11.3 ㎛ 이었다. 또한, 흑연화 펠트를 공기 중, 실온으로부터 700 ℃ 까지 3 ℃/분으로 승온시켰을 때의 700 ℃ 에 있어서의 중량 감소는 초기 중량의 4.8 wt% 이었다.The felt prepared in Example 2 was calcined at 2,000 ° C. over 3 hours from room temperature under an argon gas atmosphere to obtain a graphitized felt. The apparent weight was 438 g / m 2 and the average fiber diameter of the single yarn constituting the graphitized felt was 11.3 μm. In addition, the weight reduction in 700 degreeC when the graphitized felt was heated at 3 degree-C / min from room temperature to 700 degreeC in air was 4.8 wt% of the initial weight.

실시예 5 (흑연화 펠트 ∼ 단열재)Example 5 (graphitizing felt-heat insulating material)

실시예 4 에서 제조한 흑연화 펠트를 페놀 수지 (군에이 화학 (주) 제조, PL-2211, 점도 0.1 ㎩·s) 에 침지시키고, 롤 프레스로 압축하여 여분의 페놀 수지를 짜낸 후, 250 ℃ 에서 성형하여 복합체로 하고, 800 ℃ 에서 소성하였다. 또한, 2,000 ℃ 에서 열처리하여 흑연화 섬유 함유 단열재를 얻었다. 흑연화 섬유 펠트 100 중량부에 대하여 탄화물은 405 중량부 함유되어 있었다. 소성체의 단면을 관찰한 결과, 공극은 관찰되지 않았다. 단열재의 인장 강도는 1.23 ㎫, 열전도율은 0.078 W/m·K 이었다. 2,000 ℃, 산소 농도 20 ppm 으로 24 시간 처리한 후의 인장 강도는 1.18 ㎫ 이었다.The graphitized felt prepared in Example 4 was immersed in a phenolic resin (manufactured by Gunei Chemical Co., Ltd., PL-2211, viscosity 0.1 Pa.s), compressed by a roll press to squeeze the excess phenolic resin, and then 250 ° C. It shape | molded at and made into a composite, and it baked at 800 degreeC. Furthermore, it heat-processed at 2,000 degreeC, and obtained the graphitizing fiber containing heat insulating material. Carbide was contained 405 weight part with respect to 100 weight part of graphitized fiber felt. As a result of observing the cross section of the fired body, no void was observed. The tensile strength of the heat insulating material was 1.23 MPa, and the thermal conductivity was 0.078 W / m * K. The tensile strength after processing for 24 hours at 2,000 degreeC and 20 ppm of oxygen concentration was 1.18 Mpa.

실시예 6Example 6

(방사)(radiation)

방향족 탄화수소로 이루어지는 메소페이즈율 100 %, 연화 온도 278 ℃ 의 메소페이즈 피치를, 331 ℃ 에서, 직경 0.2 ㎜φ, 길이 2 ㎜ 의 캐필러리로 이루어지는 구금을 사용하여, 캐필러리 옆의 슬릿으로부터 매분 8,000 m 로 336 ℃ 의 공기를 분사하여, 용융 메소페이즈 피치를 견인하여 평균 직경 11.0 ㎛ 의 전구체 웹을 제조하였다. 구금 바로 아래의 탄소 섬유 전구체를 와이어 브러시로 포집하고, 그 평균 섬유 길이를 확인한 결과, 15.3 ㎝ 이었다.Mesophase pitch of 100% of mesophase rate and aromatic temperature of 278 degreeC made from aromatic hydrocarbon was used every minute from the slit by the capillary using the detention which consists of a capillary of 0.2 mm diameter and 2 mm in length at 331 degreeC. 336 ° C. air was blown at 8,000 m to pull the molten mesophase pitch to produce a precursor web with an average diameter of 11.0 μm. It was 15.3 cm when the carbon fiber precursor immediately below a metal mold | die was collected with the wire brush, and the average fiber length was confirmed.

(불융화)(Incompatibility)

다음으로, 전구체 웹을 공기 분위기하 200 ℃ 로부터 340 ℃ 까지 30 분 동안 승온시켜 불융화 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 얻었다. 불융화 섬유의 산소 부가량은 11.8 중량% 이었다. 또한, 불융화 섬유의 평균 섬유 길이는 15.2 ㎝ 이었다.Next, the precursor web was heated up for 30 minutes from 200 degreeC to 340 degreeC in air atmosphere, and the infusible web which consists of infusible fibers was obtained. The oxygen addition amount of the incompatible fiber was 11.8 wt%. In addition, the average fiber length of the incompatible fiber was 15.2 cm.

(소성)(Firing)

이어서 연속적으로 질소 분위기 중 800 ℃ 에서 소성 처리하여 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 제조하였다. 이 때, 불융화 처리시의 웹의 반송 속도 (V1) 와 소성 처리시의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 는 1.02 로 하였다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 10.3 ㎛ 이고, 섬유 직경의 CV 값은 8.2 % 이었다. 또한 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는 14.2 ㎝ 이고, 섬유 길이 유지율은 93 % 이었다. 또한, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 인장 강도를 측정한 결과, 14.6 N/5 ㎝ 편이었다. Subsequently, the nonwoven fabric which consists of carbon fiber was manufactured by baking at 800 degreeC in nitrogen atmosphere continuously. Under the present circumstances, ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web at the time of incompatibilization process, and the conveyance speed V2 of the web at the time of baking process was 1.02. The average fiber diameter of carbon fiber was 10.3 micrometers, and the CV value of fiber diameter was 8.2%. Moreover, the average fiber length of carbon fiber was 14.2 cm, and fiber length retention rate was 93%. Moreover, when the tensile strength of the nonwoven fabric which consists of carbon fiber was measured, it was 14.6 N / 5 cm piece.

또한, 얻어진 불융화 웹을 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 1 시간에 걸쳐서 1,500 ℃ 로 소성하여, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 1.55 %, 인장 강도는 3.1 ㎬, 인장 탄성률은 235 ㎬ 이었다.Furthermore, the obtained incompatible web was baked at 1,500 degreeC over 1 hour from room temperature in argon gas atmosphere, and the nonwoven fabric which consists of carbon fibers was obtained. As a result of evaluating the mechanical properties of this carbon fiber, the tensile elongation was 1.55%, the tensile strength was 3.1 GPa, and the tensile modulus was 235 GPa.

실시예 7 (펠트)Example 7 (Felt)

실시예 6 에서 얻은 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 킥업 높이 0.04 ㎜, 바브수 9 개, 인접 바브 간격 3 ㎜, 바브 깊이 0.20 ㎜ 의 니들을 사용하여, 펀치수 25 회/㎠, 니들 심도 10 ㎜ 로 니들 펀치 처리하여 펠트를 얻었다. 얻어진 펠트의 층간 박리 강도는 0.48 N/5 ㎝ 편이고, 평균 섬유 직경은 10.5 ㎛ 이며, 겉보기 중량은 390 g/㎡ 이었다.The nonwoven fabric made of the carbon fiber obtained in Example 6 was needled at 25 punches / cm 2 and needle depth 10 mm using a needle having a kick-up height of 0.04 mm, 9 barbs, 3 mm adjacent bar spacing, and 0.20 mm barb depth. Punched to obtain a felt. The interlayer peel strength of the obtained felt was 0.48 N / 5 cm piece, the average fiber diameter was 10.5 micrometers, and the apparent weight was 390 g / m <2>.

실시예 8 (복합체 ∼ 단열재)Example 8 (composite-insulation)

실시예 7 에서 제조한 펠트를 페놀 수지 (군에이 화학 (주) 제조, PL-2211, 점도 0.1 ㎩·s) 에 침지시키고, 롤 프레스로 압축하여 여분의 페놀 수지를 짜낸 후, 250 ℃ 에서 성형하여 복합체로 하고, 800 ℃ 에서 소성하였다. 또한, 2,000 ℃ 에서 열처리하여 탄소 섬유 함유 단열재를 얻었다. 펠트 100 중량부에 대하여 탄화물은 400 중량부 함유되어 있었다. 소성체의 단면을 관찰한 결과, 공극은 관찰되지 않았다. 단열재의 인장 강도는 0.79 ㎫, 열전도율은 0.049 W/m·K 이었다. 2,000 ℃, 산소 농도 20 ppm 으로 24 시간 처리한 후의 인장 강도는 0.76 ㎫ 이었다.The felt prepared in Example 7 was immersed in a phenolic resin (manufactured by Gun-A Chemical Co., Ltd., PL-2211, viscosity 0.1 Pa.s), compressed with a roll press to squeeze the excess phenolic resin, and then molded at 250 ° C. To a composite material, and calcined at 800 ° C. Furthermore, it heat-processed at 2,000 degreeC and obtained the carbon fiber containing heat insulating material. 400 parts by weight of carbide was contained per 100 parts by weight of felt. As a result of observing the cross section of the fired body, no void was observed. The tensile strength of the heat insulating material was 0.79 MPa, and the thermal conductivity was 0.049 W / mK. The tensile strength after processing for 24 hours at 2,000 degreeC and 20 ppm of oxygen concentration was 0.76 Mpa.

실시예 9 (흑연화 펠트)Example 9 (graphitized felt)

실시예 7 에서 제조한 펠트를 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 3 시간에 걸쳐서 2,500 ℃ 로 소성하여 흑연화 펠트를 얻었다. 겉보기 중량은 385 g/㎡ 이고, 흑연화 펠트를 구성하는 단사의 평균 섬유 직경은 9.8 ㎛ 이었다. 또한, 흑연화 펠트를 공기 중, 실온으로부터 700 ℃ 까지 3 ℃/분으로 승온시켰을 때의 700 ℃ 에 있어서의 중량 감소는 초기 중량의 3.8 wt% 이었다. The felt prepared in Example 7 was calcined at 2,500 ° C. over 3 hours from room temperature under an argon gas atmosphere to obtain a graphitized felt. The apparent weight was 385 g / m 2, and the average fiber diameter of the single yarn constituting the graphitized felt was 9.8 μm. In addition, the weight reduction in 700 degreeC when the graphitized felt was heated up at 3 degree-C / min from room temperature to 700 degreeC in air was 3.8 wt% of the initial weight.

실시예 10 Example 10

(방사)(radiation)

방향족 탄화수소로 이루어지는 메소페이즈율 100 %, 연화 온도 278 ℃ 의 메소페이즈 피치를, 336 ℃ 에서, 직경 0.2 ㎜φ, 길이 2 ㎜ 의 캐필러리로 이루어지는 구금을 사용하여, 캐필러리 옆의 슬릿으로부터 매분 5,000 m 로 339 ℃ 의 공기를 분사하여, 용융 메소페이즈 피치를 견인하여 평균 직경 15.1 ㎛ 의 탄소 섬유 전구체로 이루어지는 전구체 웹을 제조하였다. 구금 바로 아래의 탄소 섬유 전구체를 와이어 브러시로 포집하고, 그 평균 섬유 길이를 확인한 결과, 10.4 ㎝ 이었다.Mesophase pitch of 100% of mesophase rate and aromatic temperature of 278 degreeC which consists of aromatic hydrocarbons is used every minute from the slit of a capillary by using the detention which consists of a capillary of 0.2 mm diameter and 2 mm in length at 336 degreeC. Air at 339 ° C. was injected at 5,000 m to pull the molten mesophase pitch to prepare a precursor web composed of a carbon fiber precursor having an average diameter of 15.1 μm. It was 10.4 cm when the carbon fiber precursor immediately below a metal mold | die was collected with the wire brush, and the average fiber length was confirmed.

(불융화)(Incompatibility)

다음으로, 전구체 웹을 공기 분위기하 200 ℃ 로부터 340 ℃ 까지 30 분 동안 승온시켜 불융화 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 얻었다. 불융화 섬유의 산소 부가량은 8.4 중량% 이었다. 또한, 불융화 섬유의 평균 섬유 길이는 10.4 ㎝ 이었다.Next, the precursor web was heated up for 30 minutes from 200 degreeC to 340 degreeC in air atmosphere, and the infusible web which consists of infusible fibers was obtained. The oxygen addition amount of the incompatible fiber was 8.4% by weight. In addition, the average fiber length of the incompatible fiber was 10.4 cm.

(소성)(Firing)

이어서 연속적으로 질소 분위기 중 800 ℃ 에서 소성 처리하여 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 제조하였다. 이 때, 불융화 처리시의 웹의 반송 속도 (V1) 와 소성 처리시의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 는 1.04 로 하였다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 14.3 ㎛ 이고, 섬유 직경의 CV 값은 10.5 % 이었다. 또한, 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는 9.5 ㎝ 이고, 섬유 길이 유지율은 91 % 이었다. 또한, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 인장 강도를 측정한 결과, 15.6 N/5 ㎝ 편이었다. 또한, 불융화 섬유로 이루어지는 부직포를 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 1 시간에 걸쳐서 1,500 ℃ 로 소성하여, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 1.48 %, 인장 강도는 2.6 ㎬, 인장 탄성률은 253 ㎬ 이었다.Subsequently, the nonwoven fabric which consists of carbon fiber was manufactured by baking at 800 degreeC in nitrogen atmosphere continuously. At this time, ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web at the time of incompatibilization process, and the conveyance speed V2 of the web at the time of baking process was 1.04. The average fiber diameter of carbon fiber was 14.3 micrometers, and the CV value of fiber diameter was 10.5%. Moreover, the average fiber length of carbon fiber was 9.5 cm, and the fiber length retention rate was 91%. Moreover, when the tensile strength of the nonwoven fabric which consists of carbon fibers was measured, it was 15.6 N / 5 cm piece. Furthermore, the nonwoven fabric which consists of incompatible fiber was baked at 1,500 degreeC over 1 hour from room temperature in argon gas atmosphere, and the nonwoven fabric which consists of carbon fiber was obtained. As a result of evaluating the mechanical properties of this carbon fiber, the tensile elongation was 1.48%, the tensile strength was 2.6 GPa, and the tensile modulus was 253 GPa.

실시예 11 (펠트)Example 11 (Felt)

실시예 10 에서 얻은 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 킥업 높이 0.05 ㎜, 바브수 9 개, 인접 바브 간격 3 ㎜, 바브 깊이 0.30 ㎜ 의 니들을 사용하여, 펀치수 30 회/㎠, 니들 심도 10 ㎜ 로 니들 펀치 처리하여 펠트를 얻었다. 얻어진 펠트의 층간 박리 강도는 0.39 N/5 ㎝ 편이고, 평균 섬유 직경은 14.3 ㎛ 이며, 겉보기 중량은 460 g/㎡ 이었다.The nonwoven fabric made of the carbon fiber obtained in Example 10 was needle with a punch count of 30 times / cm 2 and a needle depth of 10 mm using a needle having a kick-up height of 0.05 mm, a number of barbs of 9, an adjacent barb spacing of 3 mm, and a barb depth of 0.30 mm. Punched to obtain a felt. The interlayer peel strength of the obtained felt was 0.39 N / 5 cm piece, the average fiber diameter was 14.3 micrometers, and the apparent weight was 460 g / m <2>.

실시예 12 (복합체 ∼ 단열재)Example 12 (Composite-Insulation)

실시예 11 에서 제조한 펠트를 페놀 수지 (군에이 화학 (주) 제조, PL-4222, 점도 0.5 ㎩·s) 에 침지시키고, 롤 프레스로 압축하여 여분의 페놀 수지를 짜낸 후, 250 ℃ 에서 성형하여 복합체로 하고, 800 ℃ 에서 소성하였다. 또한, 2,000 ℃ 에서 열처리하여 탄소 섬유 함유 단열재를 얻었다. 탄소 섬유 펠트 100 중량부에 대하여 탄화물은 400 중량부 함유되어 있었다. 소성체의 단면을 관찰한 결과, 공극은 관찰되지 않았다. 단열재의 인장 강도는 0.83 ㎫, 열전도율은 0.049 W/m·K 이었다. 2,000 ℃, 산소 농도 20 ppm 으로 24 시간 처리한 후의 인장 강도는 0.78 ㎫ 이었다.The felt prepared in Example 11 was immersed in a phenol resin (manufactured by Gun-A Chemical Co., Ltd., PL-4222, viscosity 0.5 Pa · s), compressed by a roll press to squeeze excess phenol resin, and then molded at 250 ° C. To a composite material, and calcined at 800 ° C. Furthermore, it heat-processed at 2,000 degreeC and obtained the carbon fiber containing heat insulating material. 400 parts by weight of carbide was contained based on 100 parts by weight of carbon fiber felt. As a result of observing the cross section of the fired body, no void was observed. The tensile strength of the heat insulating material was 0.83 MPa, and the thermal conductivity was 0.049 W / m * K. The tensile strength after processing for 24 hours at 2,000 degreeC and 20 ppm of oxygen concentrations was 0.78 Mpa.

실시예 13 (흑연화 펠트)Example 13 (Graphite Felt)

실시예 11 에서 제조한 펠트를 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 3 시간에 걸쳐서 3,000 ℃ 로 소성하여 흑연화 펠트를 얻었다. 겉보기 중량은 452 g/㎡ 이고, 흑연화 펠트를 구성하는 단사의 평균 섬유 직경은 13.8 ㎛ 이었다. 또한, 흑연화 펠트를 공기 중, 실온으로부터 700 ℃ 까지 3 ℃/분으로 승온시켰을 때의 700 ℃ 에 있어서의 중량 감소는 초기 중량의 3.1 wt% 이었다.The felt prepared in Example 11 was calcined at 3,000 ° C. over 3 hours from room temperature under an argon gas atmosphere to obtain a graphitized felt. The apparent weight was 452 g / m 2, and the average fiber diameter of the single yarn constituting the graphitized felt was 13.8 μm. In addition, the weight reduction in 700 degreeC when the graphitized felt was heated up at 3 degree-C / min from room temperature to 700 degreeC in air was 3.1 wt% of the initial weight.

비교예 1Comparative Example 1

(방사)(radiation)

방향족 탄화수소로 이루어지는 메소페이즈율 100 %, 연화 온도 278 ℃ 의 메소페이즈 피치를, 335 ℃ 에서, 직경 0.2 ㎜φ, 길이 2 ㎜ 의 캐필러리로 이루어지는 구금을 사용하여, 캐필러리 옆의 슬릿으로부터 매분 8,000 m 로 339 ℃ 의 공기를 분사하여, 용융 메소페이즈 피치를 견인하여 평균 직경 13.0 ㎛ 의 탄소 섬유 전구체로 이루어지는 전구체 웹을 제조하였다. 구금 바로 아래의 탄소 섬유 전구체를 와이어 브러시로 포집하고, 그 평균 섬유 길이를 확인한 결과, 8.4 ㎝ 이었다.Mesophase pitch of 100% of mesophase rate consisting of aromatic hydrocarbons and a softening temperature of 278 ° C was used every minute from a slit next to the capillary at 335 ° C, using a cap including a 0.2 mm diameter diameter and a 2 mm length capillary. Air at 339 ° C. was injected at 8,000 m to draw a molten mesophase pitch to prepare a precursor web composed of a carbon fiber precursor having an average diameter of 13.0 μm. The carbon fiber precursor immediately below the mold was collected with a wire brush, and the average fiber length was confirmed, and found to be 8.4 cm.

(불융화)(Incompatibility)

다음으로 전구체 웹을 공기 분위기하 200 ℃ 로부터 290 ℃ 까지 30 분 동안 승온시켜 불융화 탄소 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 얻었다. 불융화 탄소 섬유의 산소 부가량은 6.5 중량% 이었다. 또한, 불융화 섬유의 평균 섬유 길이는 8.5 ㎝ 이었다.Next, the precursor web was heated up for 30 minutes from 200 degreeC to 290 degreeC in air atmosphere, and the infusible web which consists of infusible carbon fiber was obtained. The amount of oxygen added to the incompatible carbon fiber was 6.5% by weight. In addition, the average fiber length of the incompatible fiber was 8.5 cm.

(소성)(Firing)

이어서 불융화 처리시의 웹의 반송 속도 (V1) 와 소성 처리시의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 는 1.00 으로 하고, 연속적으로 질소 분위기 중 800 ℃ 에서 소성 처리하여 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻고자 하였으나, 웹의 수축에 의해 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 절단이 확인되었다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 12.1 ㎛ 이고, 섬유 직경의 CV 값은 10.2 % 이었다. 또한, 피치계 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는 7.3 ㎝ 이고, 섬유 길이 유지율은 86 % 이었다. 또한, 피치계 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 인장 강도를 측정한 결과, 6.7 N/5 ㎝ 편이었다. Subsequently, the ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web at the time of incompatibility treatment and the conveyance speed V2 of the web at the time of baking treatment was set to 1.00, and it was continuously baked at 800 degreeC in nitrogen atmosphere, and carbon fiber Although it was intended to obtain a nonwoven fabric consisting of, the cutting of the nonwoven fabric made of carbon fiber was confirmed by shrinkage of the web. The average fiber diameter of carbon fiber was 12.1 micrometers, and the CV value of fiber diameter was 10.2%. Moreover, the average fiber length of pitch carbon fiber was 7.3 cm, and the fiber length retention was 86%. Moreover, it was 6.7 N / 5 cm piece as a result of measuring the tensile strength of the nonwoven fabric which consists of pitch type carbon fiber.

또한, 얻어진 불융화 웹을 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 1 시간에 걸쳐서 1,500 ℃ 로 소성하여, 피치계 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 피치계 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 1.2 %, 인장 강도는 1.7 ㎬, 인장 탄성률은 216 ㎬ 이었다.Furthermore, the obtained incompatible web was baked at 1,500 degreeC over 1 hour from room temperature in argon gas atmosphere, and the nonwoven fabric which consists of pitch type carbon fiber was obtained. As a result of evaluating the mechanical characteristics of this pitch type carbon fiber, the tensile elongation was 1.2%, the tensile strength was 1.7 kPa, and the tensile elasticity modulus was 216 kPa.

비교예 2 (펠트)Comparative Example 2 (Felt)

비교예 1 에서 얻은 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 킥업 높이 0.05 ㎜, 바브수 9 개, 인접 바브 간격 3 ㎜, 바브 깊이 0.25 ㎜ 의 니들을 사용하여, 펀치수 20 회/㎠, 니들 심도 10 ㎜ 로 니들 펀치 처리하여 펠트를 얻었다. 얻어진 펠트의 층간 박리 강도는 0.15 N/5 ㎝ 편이고, 평균 섬유 직경은 12.1 ㎛ 이며, 겉보기 중량은 218 g/㎡ 이었다. 단열재를 제조하기 위해서, 얻어진 펠트에 페놀 수지 (군에이 화학 (주) 제조, PL-4222, 점도 0.5 ㎩·s) 에 침지시키려고 시도하였으나, 강도 부족 때문에 펠트에 파단이 발생하였다.The nonwoven fabric made of the carbon fiber obtained in Comparative Example 1 was needled at a punch count of 20 times / cm 2 and a needle depth of 10 mm using a needle having a kick-up height of 0.05 mm, a number of barbs of 9, an adjacent barb spacing of 3 mm, and a barb depth of 0.25 mm. Punched to obtain a felt. The interlayer peel strength of the obtained felt was 0.15 N / 5 cm piece, the average fiber diameter was 12.1 micrometers, and the apparent weight was 218 g / m <2>. In order to manufacture a heat insulating material, it attempted to immerse the obtained felt in phenol resin (manufactured by Group A Chemical Co., Ltd., PL-4222, viscosity 0.5 Pa.s), but fracture occurred in the felt because of lack of strength.

비교예 3 Comparative Example 3

(방사)(radiation)

방향족 탄화수소로 이루어지는 메소페이즈율 100 %, 연화 온도 278 ℃ 의 메소페이즈 피치를, 328 ℃ 에서, 직경 0.2 ㎜φ, 길이 2 ㎜ 의 캐필러리로 이루어지는 구금을 사용하여, 캐필러리 옆의 슬릿으로부터 매분 3,000 m 로 335 ℃ 의 공기를 분사하여, 용융 메소페이즈 피치를 견인하여 평균 직경 21.5 ㎛ 의 탄소 섬유 전구체로 이루어지는 전구체 웹을 제조하였다. 구금 바로 아래의 탄소 섬유 전구체를 와이어 브러시로 포집하고, 그 평균 섬유 길이를 확인한 결과, 30.4 ㎝ 이었다.Mesophase pitch of 100% of mesophase rate which consists of aromatic hydrocarbons, and softening temperature of 278 degreeC is used every minute from the slit by the capillary using the detention which consists of a capillary of 0.2 mm diameter and 2 mm in length at 328 degreeC. 335 ° C. air was blown at 3,000 m to pull the molten mesophase pitch to prepare a precursor web composed of a carbon fiber precursor having an average diameter of 21.5 μm. It was 30.4 cm when the carbon fiber precursor just under the cap was collected with a wire brush, and the average fiber length was confirmed.

(불융화)(Incompatibility)

다음으로 전구체 웹을 공기 분위기하 200 ℃ 로부터 340 ℃ 까지 30 분 동안 승온시켜 불융화 탄소 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 얻었다. 불융화 탄소 섬유의 산소 부가량은 6.6 중량% 이었다. 또한, 피치계 불융화 섬유의 평균 섬유 길이는 30.5 ㎝ 이었다.Next, the precursor web was heated up for 30 minutes from 200 degreeC to 340 degreeC in air atmosphere, and the infusible web which consists of infusible carbon fiber was obtained. The amount of oxygen added to the incompatible carbon fiber was 6.6 wt%. In addition, the average fiber length of the pitch type incompatible fiber was 30.5 cm.

(소성)(Firing)

이어서 불융화 처리시의 웹의 반송 속도 (V1) 와 소성 처리시의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 는 1.00 으로 하고, 연속적으로 질소 분위기 중 800 ℃ 에서 소성 처리하여 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻고자 하였으나, 웹의 수축에 의해 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 절단이 확인되었다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 20.5 ㎛ 이고, 섬유 직경의 CV 값은 9.2 % 이었다. 또한, 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는 25.9 ㎝ 이고, 섬유 길이 유지율은 85 % 이었다. 또한, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 인장 강도를 측정한 결과, 8.4 N/5 ㎝ 편이었다.Subsequently, the ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web at the time of incompatibility treatment and the conveyance speed V2 of the web at the time of baking treatment was set to 1.00, and it was continuously baked at 800 degreeC in nitrogen atmosphere, and carbon fiber Although it was intended to obtain a nonwoven fabric consisting of, the cutting of the nonwoven fabric made of carbon fiber was confirmed by shrinkage of the web. The average fiber diameter of carbon fiber was 20.5 micrometers, and the CV value of fiber diameter was 9.2%. In addition, the average fiber length of carbon fiber was 25.9 cm, and fiber length retention was 85%. Moreover, as a result of measuring the tensile strength of the nonwoven fabric which consists of carbon fibers, it was 8.4 N / 5 cm piece.

또한, 얻어진 불융화 웹을 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 1 시간에 걸쳐서 1,500 ℃ 로 소성하여, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 1.3 %, 인장 강도는 1.6 ㎬, 인장 탄성률은 235 ㎬ 이었다. Furthermore, the obtained incompatible web was baked at 1,500 degreeC over 1 hour from room temperature in argon gas atmosphere, and the nonwoven fabric which consists of carbon fibers was obtained. As a result of evaluating the mechanical properties of this carbon fiber, the tensile elongation was 1.3%, the tensile strength was 1.6 GPa, and the tensile modulus was 235 GPa.

비교예 4Comparative Example 4

(방사)(radiation)

방향족 탄화수소로 이루어지는 메소페이즈율 0 %, 연화 온도 258 ℃ 의 등방성 피치를, 295 ℃ 에서, 직경 0.2 ㎜φ, 길이 2 ㎜ 의 캐필러리로 이루어지는 구금을 사용하여, 캐필러리 옆의 슬릿으로부터 매분 5,000 m 로 305 ℃ 의 공기를 분사하여, 용융 피치를 견인하여 평균 직경 13.5 ㎛ 의 탄소 섬유 전구체로 이루어지는 전구체 웹을 제조하였다. 구금 바로 아래의 탄소 섬유 전구체를 와이어 브러시로 포집하고, 그 평균 섬유 길이를 확인한 결과, 17.4 ㎝ 이었다.The isotropic pitch of 0% of mesophase rate and aromatic temperature of 258 degreeC which consists of aromatic hydrocarbons was used at 295 degreeC, and it was carried out every minute from the slit by the capillary using the detention which consists of a capillary of 0.2 mm diameter and a length of 2 mm at 295 degreeC. 305 ° C. air was blown at m, and the melt pitch was pulled to prepare a precursor web made of a carbon fiber precursor having an average diameter of 13.5 μm. It was 17.4 cm when the carbon fiber precursor immediately below a metal mold | die was collected with the wire brush, and the average fiber length was confirmed.

(불융화)(Incompatibility)

다음으로 전구체 웹을 공기 분위기하 200 ℃ 로부터 320 ℃ 까지 40 분 동안 승온시켜 불융화 탄소 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 얻었다. 불융화 탄소 섬유의 산소 부가량은 8.6 중량% 이었다. 또한, 불융화 섬유의 평균 섬유 길이는 17.5 ㎝ 이었다.Next, the precursor web was heated up for 40 minutes from 200 degreeC to 320 degreeC under air atmosphere, and the infusible web which consists of infusible carbon fiber was obtained. The oxygen addition amount of the incompatible carbon fiber was 8.6% by weight. In addition, the average fiber length of the incompatible fiber was 17.5 cm.

(소성) (Firing)

이어서 연속적으로 질소 분위기 중 800 ℃ 에서 소성 처리하여 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 제조하였다. 이 때, 불융화 처리시의 웹의 반송 속도 (V1) 와 소성 처리시의 웹의 반송 속도 (V2) 의 비 (V1/V2) 는 1.00 으로 하였다. 탄소 섬유의 평균 섬유 직경은 12.5 ㎛ 이고, 섬유 직경의 CV 값은 11.2 % 이었다. 또한, 탄소 섬유의 평균 섬유 길이는 16.9 ㎝ 이고, 섬유 길이 유지율은 96.6 % 이었다. 또한, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포의 인장 강도를 측정한 결과, 9.5 N/5 ㎝ 편이었다.Subsequently, the nonwoven fabric which consists of carbon fiber was manufactured by baking at 800 degreeC in nitrogen atmosphere continuously. Under the present circumstances, ratio (V1 / V2) of the conveyance speed V1 of the web at the time of incompatibilization process, and the conveyance speed V2 of the web at the time of baking process was 1.00. The average fiber diameter of carbon fiber was 12.5 micrometers, and the CV value of fiber diameter was 11.2%. Moreover, the average fiber length of carbon fiber was 16.9 cm, and fiber length retention was 96.6%. Moreover, it was 9.5 N / 5 cm piece as a result of measuring the tensile strength of the nonwoven fabric which consists of carbon fiber.

또한, 얻어진 불융화 웹을 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 1 시간에 걸쳐서 1,500 ℃ 로 소성하여, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 2.2 %, 인장 강도는 0.7 ㎬, 인장 탄성률은 29 ㎬ 이었다. Furthermore, the obtained incompatible web was baked at 1,500 degreeC over 1 hour from room temperature in argon gas atmosphere, and the nonwoven fabric which consists of carbon fibers was obtained. As a result of evaluating the mechanical properties of this carbon fiber, the tensile elongation was 2.2%, the tensile strength was 0.7 kPa, and the tensile elastic modulus was 29 kPa.

비교예 5Comparative Example 5

실시예 1 에서 제조한 불융화 탄소 섬유로 이루어지는 불융화 웹을 아르곤 가스 분위기하에서 실온으로부터 2 시간에 걸쳐서 2,300 ℃ 에서 소성하여, 탄소 섬유로 이루어지는 부직포를 얻었다. 이 탄소 섬유의 기계 특성을 평가한 결과, 인장 신도는 0.63 %, 인장 강도는 2.4 ㎬, 인장 탄성률은 510 ㎬ 이었다.The incompatible web made of infusible carbon fibers prepared in Example 1 was calcined at 2,300 ° C. over 2 hours from room temperature in an argon gas atmosphere to obtain a nonwoven fabric made of carbon fibers. As a result of evaluating the mechanical properties of this carbon fiber, the tensile elongation was 0.63%, the tensile strength was 2.4 kPa, and the tensile elasticity modulus was 510 kPa.

본 발명의 부직포, 펠트 및 단열재는 산업용 로봇 아암이나 항공기의 구조 부재로서 이용할 수 있다.The nonwoven fabric, felt and heat insulating material of this invention can be used as a structural member of an industrial robot arm or an aircraft.

1 바브 깊이
2 킥업 높이
3 펠트
4 니들
5 베드 플레이트
6 선단으로부터 최단 거리에 있는 바브 (제 1 바브)
7 니들 심도
8 인접 바브 간격
1 barb depth
2 kick-up heights
3 felt
4 needles
5 bed plate
6th Barb from the shortest edge (1st Barb)
7 Needle Depth
8 adjacent barbs

Claims (19)

피치계 탄소 섬유를 함유하는 부직포로서, 피치계 탄소 섬유는,
(ⅰ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 이 2 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하,
(ⅱ) 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 에 대한 섬유 직경 분산 (S1) 의 100 분율이 3 ∼ 20 %,
(ⅲ) 인장 탄성률이 80 ∼ 300 ㎬, 및
(ⅳ) 인장 신도가 1.4 ∼ 2.5 % 인 것을 특징으로 하는 부직포.
A nonwoven fabric containing pitch-based carbon fibers, wherein the pitch-based carbon fibers
(Iii) the average fiber diameter (D1) observed with an optical microscope is larger than 2 µm and not larger than 20 µm,
(Ii) 100% of fiber diameter dispersion (S1) with respect to average fiber diameter (D1) observed with the optical microscope is 3 to 20%,
(Iii) a tensile modulus of 80 to 300 GPa, and
(Iv) Tensile elongation is 1.4 to 2.5%, The nonwoven fabric characterized by the above-mentioned.
제 1 항에 있어서,
피치계 탄소 섬유의 인장 탄성률이 100 ∼ 300 ㎬ 이고, 인장 신도가 1.5 ∼ 2.4 % 인 부직포.
The method of claim 1,
A nonwoven fabric having a tensile modulus of 100 to 300 GPa and a tensile elongation of 1.5 to 2.4% of the pitch-based carbon fiber.
제 1 항에 있어서,
피치계 탄소 섬유의 광학 현미경으로 관측한 평균 섬유 직경 (D1) 이 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하인 부직포.
The method of claim 1,
The nonwoven fabric whose average fiber diameter (D1) observed with the optical microscope of pitch-type carbon fiber is larger than 10 micrometers and 20 micrometers or less.
제 1 항에 있어서,
인장 강도가 10 N/5 ㎝ 편 이상인 부직포.
The method of claim 1,
A nonwoven fabric having a tensile strength of 10 N / 5 cm piece or more.
(1) 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하고,
(2) 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 탄소 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하고, 및
(3) 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하는,
각 공정을 포함하는 부직포의 제조 방법.
(1) spinning a mesophase pitch to prepare a precursor web containing a carbon fiber precursor,
(2) dissolving the precursor web in an oxidizing gas atmosphere to produce an infusible web containing carbon fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight, and
(3) firing the incompatible web at 800 to 1,800 ° C;
The manufacturing method of the nonwoven fabric containing each process.
제 5 항에 있어서,
방사를 멜트 블로우법으로 실시하는 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
The manufacturing method which performs spinning by a melt blow method.
제 5 항에 있어서,
전구체 웹의 탄소 섬유 전구체의 평균 섬유 길이가 4 ∼ 25 ㎝ 인 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
The manufacturing method whose average fiber length of the carbon fiber precursor of a precursor web is 4-25 cm.
제 5 항에 있어서,
불융화 웹의 탄소 섬유의 산소 부가량이 9 ∼ 12 중량% 인 제조 방법.
The method of claim 5, wherein
The manufacturing method whose oxygen addition amount of the carbon fiber of an infusible web is 9-12 weight%.
제 5 항에 있어서,
소성 전후의 하기 식 (Ⅰ) 로 나타내는 섬유 길이 유지율 (%) 이 90 % 이상인 제조 방법.
섬유 길이 유지율 = 100 × L1/L0 (Ⅰ)
L0 : 소성 전의 섬유 길이
L1 : 소성 후의 섬유 길이
The method of claim 5, wherein
The manufacturing method whose fiber length retention (%) represented by following formula (I) before and after baking is 90% or more.
Fiber Length Retention Rate = 100 × L 1 / L 0 (Ⅰ)
L 0 : fiber length before firing
L 1 : fiber length after firing
제 1 항에 기재된 부직포를 니들 펀치 처리함으로써 얻어지는 펠트.Felt obtained by needle punching the nonwoven fabric of Claim 1. 제 10 항에 있어서,
두께 방향의 층간 박리 강도가 0.25 N/5 ㎝ 편 이상인 펠트.
The method of claim 10,
The interlayer peel strength of the thickness direction is 0.25 N / 5 cm piece or more.
제 10 항에 있어서,
탄소 섬유의 평균 섬유 직경이 10 ㎛ 보다 크고 20 ㎛ 이하이며, 겉보기 중량이 250 ∼ 1,000 g/㎡ 인 펠트.
The method of claim 10,
The average fiber diameter of carbon fiber is larger than 10 micrometers, and it is 20 micrometers or less, and the felt has an apparent weight of 250-1,000 g / m <2>.
제 10 항에 기재된 펠트를 추가로 2,000 ∼ 3,500 ℃ 에서 열처리함으로써 얻어지는 흑연화 펠트.Graphitized felt obtained by heat-processing the felt of Claim 10 at 2,000-3,500 degreeC. (1) 메소페이즈 피치를 방사하여, 탄소 섬유 전구체를 함유하는 전구체 웹을 제조하고,
(2) 전구체 웹을 산화성 가스 분위기하에서 불융화시켜, 산소 부가량이 8 ∼ 15 중량% 인 탄소 섬유를 함유하는 불융화 웹을 제조하고,
(3) 불융화 웹을 800 ∼ 1,800 ℃ 에서 소성하여 부직포를 제조하고, 및
(4) 부직포를 니들 펀치하는,
각 공정을 포함하는 펠트의 제조 방법.
(1) spinning a mesophase pitch to prepare a precursor web containing a carbon fiber precursor,
(2) infusing the precursor web in an oxidizing gas atmosphere to produce an infusible web containing carbon fibers having an oxygen addition amount of 8 to 15% by weight,
(3) firing the incompatible web at 800 to 1,800 ° C. to produce a nonwoven fabric, and
(4) needle punching the nonwoven fabric,
The manufacturing method of the felt containing each process.
제 14 항에 있어서,
부직포를 바브 깊이가 0.15 ㎜ 이상인 니들로, 15 ∼ 100 회/㎠ 의 펀치수로 니들 펀치하는 제조 방법.
The method of claim 14,
The manufacturing method which needle-punches a nonwoven fabric with the punch number of 15-100 times / cm <2> with the needle whose barb depth is 0.15 mm or more.
제 10 항에 기재된 펠트에 수지를 함침시켜 얻어지는 복합체.The composite obtained by impregnating resin in the felt of Claim 10. 제 13 항에 기재된 흑연화 펠트에 수지를 함침시켜 얻어지는 복합체.The composite obtained by impregnating resin in the graphitized felt of Claim 13. 제 16 항의 복합체를 500 ∼ 2,200 ℃ 에서 열처리하여 얻어지는 단열재.The heat insulating material obtained by heat-processing the composite of Claim 16 at 500-2,200 degreeC. (1) 제 10 항에 기재된 펠트를 수지에 함침시켜 복합체를 제조하고,
(2) 복합체를 500 ∼ 2,200 ℃ 에서 열처리하는,
각 공정을 포함하는 단열재의 제조 방법.
(1) A composite is prepared by impregnating the felt of claim 10 in a resin,
(2) heat-processing a composite at 500-2,200 degreeC,
The manufacturing method of the heat insulating material containing each process.
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