JPH01118622A - 高強度高弾性炭素繊維 - Google Patents
高強度高弾性炭素繊維Info
- Publication number
- JPH01118622A JPH01118622A JP27034587A JP27034587A JPH01118622A JP H01118622 A JPH01118622 A JP H01118622A JP 27034587 A JP27034587 A JP 27034587A JP 27034587 A JP27034587 A JP 27034587A JP H01118622 A JPH01118622 A JP H01118622A
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- JP
- Japan
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- carbon fiber
- cross
- strength
- fiber
- radial
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、繊維横断面はラジアル構造であり、繊維軸方
向には発達した層状の黒鉛構造を有する高強度高弾性炭
素繊維に関する。
向には発達した層状の黒鉛構造を有する高強度高弾性炭
素繊維に関する。
（従来の技術及びその問題点）
高強度、高弾性炭素繊維は、ポリアクリロニトリルを前
駆体とするもの、及びメソフェーズピッチを前駆体とす
るものが知られている。ポリアクリロニトリルを前駆体
とする炭素繊維は黒鉛化し難いため、弾性率を高めるこ
とには限界がある。
駆体とするもの、及びメソフェーズピッチを前駆体とす
るものが知られている。ポリアクリロニトリルを前駆体
とする炭素繊維は黒鉛化し難いため、弾性率を高めるこ
とには限界がある。
このため高い弾性率を有する炭素繊維の製造法として、
メソフェーズピッチを原料とする方法が注目されている
。
メソフェーズピッチを原料とする方法が注目されている
。
メソフェーズピッチ系炭素繊維は、その断面構造から、
ラジアル型、ランダム型及びオニオン型の３型に分類さ
れる。これらのうち、ラジアル型は、半径方向に亀裂が
入りやすいため、低い引張強度の炭素繊維しか得られな
いとされている。従って、メソフェーズピッチ系炭素繊
維としてランダム型及びオニオン型の断面構造を持つも
のが種々検討されている。
ラジアル型、ランダム型及びオニオン型の３型に分類さ
れる。これらのうち、ラジアル型は、半径方向に亀裂が
入りやすいため、低い引張強度の炭素繊維しか得られな
いとされている。従って、メソフェーズピッチ系炭素繊
維としてランダム型及びオニオン型の断面構造を持つも
のが種々検討されている。
特開昭５９−７６９２５号公報には、異方性ピッチを光
学的に等方性を示す温度まで加熱し、その温度で紡糸す
ることにより、ランダム型又はオニオン型の炭素繊維を
製造する方法が開示されている。
学的に等方性を示す温度まで加熱し、その温度で紡糸す
ることにより、ランダム型又はオニオン型の炭素繊維を
製造する方法が開示されている。
特開昭５９−１６３４２２号公報、同５９−１６３４２
４号公報及び同６０−１０４５２８号公報には、ノズル
出口部がノズル内の最狭部より広い異形断面ノズルを用
いて紡糸することにより、ランダム型又はオニオン型の
炭素繊維を製造する方法が開示されている。
４号公報及び同６０−１０４５２８号公報には、ノズル
出口部がノズル内の最狭部より広い異形断面ノズルを用
いて紡糸することにより、ランダム型又はオニオン型の
炭素繊維を製造する方法が開示されている。
このように、従来、高強度、高弾性の炭素繊維であるた
めには、その断面構造がランダム型又はオニオン型であ
ることが必要であるとされており、断面構造がラジアル
型であって、かつ高強度、高弾性の炭素繊維はいまだ知
られていない。
めには、その断面構造がランダム型又はオニオン型であ
ることが必要であるとされており、断面構造がラジアル
型であって、かつ高強度、高弾性の炭素繊維はいまだ知
られていない。
（問題点を解決するための技術的手段）本発明の目的は
、断面構造がラジアル型であり、高い強度及び弾性率を
有する炭素繊維を提供することにある。
、断面構造がラジアル型であり、高い強度及び弾性率を
有する炭素繊維を提供することにある。
本発明の他の目的および利点は以下の発明から明らかと
なろう。
なろう。
本発明の上記目的および利点は、繊維軸に垂直な断面の
構造が基本的に褶曲したラジアル構造であり、繊維軸方
向には長く成長した黒鉛構造を有する炭素繊維によって
達成される。
構造が基本的に褶曲したラジアル構造であり、繊維軸方
向には長く成長した黒鉛構造を有する炭素繊維によって
達成される。
本発明の炭素繊維を、以下添付図面を参照しつつ説明す
る。第１図および第２図は、本発明の炭素繊維の繊維軸
に垂直方向の断面の凹微鏡写真であり、第１図と第２図
とは倍率が相違する。第３図は本発明の炭素繊維の繊維
軸方向の断面の顕微鏡写真である。
る。第１図および第２図は、本発明の炭素繊維の繊維軸
に垂直方向の断面の凹微鏡写真であり、第１図と第２図
とは倍率が相違する。第３図は本発明の炭素繊維の繊維
軸方向の断面の顕微鏡写真である。
本発明の炭素繊維は、その断面構造が第１図に示すよう
に基本的にラジアル構造となっている。
に基本的にラジアル構造となっている。
このラジアル構造は、第２図に示すように半径方向に激
しく褶曲している。
しく褶曲している。
公知のラジアル構造の炭素繊維においては、ラジアル構
造が半径方向にほぼ直線的に存在しているために、引張
強度の著しい低下を招いていた。
造が半径方向にほぼ直線的に存在しているために、引張
強度の著しい低下を招いていた。
従って、弾性率は高くても、上記の低い引＋３！強度の
ため、実用に供しうる炭素繊維ではなかった。
ため、実用に供しうる炭素繊維ではなかった。
これに比して、本発明の炭素繊維は、半径方向に褶曲し
たラジアル構造の断面を有しているため、亀裂に対する
抵抗性が高いという特徴を有する。
たラジアル構造の断面を有しているため、亀裂に対する
抵抗性が高いという特徴を有する。
従って、本発明の炭素繊維は、当業者の予期に反して、
断面構造がラジアル型であるにもかかわらず、高い弾性
率と共に、高い引張強度を示す。
断面構造がラジアル型であるにもかかわらず、高い弾性
率と共に、高い引張強度を示す。
本発明の炭素繊維は、第３図に示すように、黒鉛化層の
（００２）帯層間隔ｄ００２が３．４２Å以下であるこ
とが好ましい。ｄ ０１１２が３．４２Å以下であるこ
とにより、より高い弾性率を有する炭素繊維となる。
（００２）帯層間隔ｄ００２が３．４２Å以下であるこ
とが好ましい。ｄ ０１１２が３．４２Å以下であるこ
とにより、より高い弾性率を有する炭素繊維となる。
本発明の炭素繊維は、例えば以下の方法に従って製造す
ることができる。
ることができる。
石油類の流動接触分解法によって得られる重質油を水素
化触媒の存在下又は不存在下に、水素加圧化又は自生圧
下に、３５０〜５５０℃の範囲の温度で加熱処理し、得
られた反応混合物を、それに含有される固形分を分離除
去した後に、２５０〜４００℃に加熱して、留出する軽
沸留分を除去し、得られる残渣を不活性ガス雰囲気中で
減圧下に３５０〜５５０℃の範囲の温度で処理すること
によってピッチのメソフェーズ化を行い、紡糸用ピッチ
をまず製造する。得られる紡糸用ピッチは、２６０〜３
４０℃の軟化点、５０〜９０％のトルエン不溶解骨、１
０〜４０％のキノリンネ溶解分、及び７０〜９０％の光
学的異方性を有する。
化触媒の存在下又は不存在下に、水素加圧化又は自生圧
下に、３５０〜５５０℃の範囲の温度で加熱処理し、得
られた反応混合物を、それに含有される固形分を分離除
去した後に、２５０〜４００℃に加熱して、留出する軽
沸留分を除去し、得られる残渣を不活性ガス雰囲気中で
減圧下に３５０〜５５０℃の範囲の温度で処理すること
によってピッチのメソフェーズ化を行い、紡糸用ピッチ
をまず製造する。得られる紡糸用ピッチは、２６０〜３
４０℃の軟化点、５０〜９０％のトルエン不溶解骨、１
０〜４０％のキノリンネ溶解分、及び７０〜９０％の光
学的異方性を有する。
ついで、上記紡糸用ピッチを紡糸し、得られるピッチ繊
維を酸素ガス含有雰囲気中で加熱して不敵化して炭化し
た後、２０００〜３０００℃で黒鉛化することによって
、本発明の高強度高弾性炭素繊維を得ることができる。
維を酸素ガス含有雰囲気中で加熱して不敵化して炭化し
た後、２０００〜３０００℃で黒鉛化することによって
、本発明の高強度高弾性炭素繊維を得ることができる。
（実施例）
以下に実施例を示す。
実施例 １
石油の流動接触分解で得られる重質油３０ｋｇをオート
クレーブに仕込み、オートクレーブ内部を窒素置換した
後、４３０℃に加熱し、同温度で１時間改質処理した。
クレーブに仕込み、オートクレーブ内部を窒素置換した
後、４３０℃に加熱し、同温度で１時間改質処理した。
得られた改質油から固形分を除去し、ついで５ｘｘＨｇ
の圧力下で３５０℃で留出する留分を除去した。得られ
た残渣を２１１１８８以下の圧力下で４５０℃まで４０
分間で昇温し、分解物を留出除去しながらピッチのメソ
フェーズ化を行い、４．！５ｋｇの紡糸用ビッチヲ得た
。
の圧力下で３５０℃で留出する留分を除去した。得られ
た残渣を２１１１８８以下の圧力下で４５０℃まで４０
分間で昇温し、分解物を留出除去しながらピッチのメソ
フェーズ化を行い、４．！５ｋｇの紡糸用ビッチヲ得た
。
上記紡糸用ピッチを口径０．２ｕのストレートノズルを
用い、３３０℃、紡糸速度２００＋／分で紡糸し、紡糸
して得られた繊維を３００℃で空気中で不融化した。不
融化繊維を１４００℃で炭化し、ついで２８００℃で黒
鉛化した。
用い、３３０℃、紡糸速度２００＋／分で紡糸し、紡糸
して得られた繊維を３００℃で空気中で不融化した。不
融化繊維を１４００℃で炭化し、ついで２８００℃で黒
鉛化した。
得られた黒鉛化糸は、繊維径１１．０μｌ、引張強度３
３０ｋｇ／ｚｚ”、弾性率６５ｔ／ｉ＋ｚ”であった、
この黒鉛化糸の断面構造を第１図及び第２図に、繊維軸
方向の断面構造を第３＠に示す。また、Ｘ線回折及びＴ
ＥＭ暗視野像から求めた、上記黒鉛化糸の黒鉛構造の（
００２）帯層間隔ｄ １１１６２は３．３７人であった
。
３０ｋｇ／ｚｚ”、弾性率６５ｔ／ｉ＋ｚ”であった、
この黒鉛化糸の断面構造を第１図及び第２図に、繊維軸
方向の断面構造を第３＠に示す。また、Ｘ線回折及びＴ
ＥＭ暗視野像から求めた、上記黒鉛化糸の黒鉛構造の（
００２）帯層間隔ｄ １１１６２は３．３７人であった
。
実施例 ２
ピッチのメソフェーズ化温度を４６０℃に変えた以外は
実施例１を同様の方法を繰り返して、黒鉛化糸を得た。
実施例１を同様の方法を繰り返して、黒鉛化糸を得た。
得られた黒鉛化糸は、繊維径１０１．５μｌ、引張強度
３６５１ｇ／ａｘ２、弾性率７５ｔ／ａｘ２であった。
３６５１ｇ／ａｘ２、弾性率７５ｔ／ａｘ２であった。
この黒鉛化糸の断面構造は褶曲したラジアル構造であり
、Ｘ線回折及びＴ Ｅ Ｍ暗視野像から求めた、上記黒
鉛化糸の黒鉛構造の（００２＞帯層間隔ｄ００２は３．
３２人であった。
、Ｘ線回折及びＴ Ｅ Ｍ暗視野像から求めた、上記黒
鉛化糸の黒鉛構造の（００２＞帯層間隔ｄ００２は３．
３２人であった。
第１図および第２図は本発明の炭素繊維の例の繊維軸に
垂直方向の断面の顕微鏡写真である。 第３図は本発明の炭素繊維の例の繊維軸方向の断面の顕
微鏡写真である。
垂直方向の断面の顕微鏡写真である。 第３図は本発明の炭素繊維の例の繊維軸方向の断面の顕
微鏡写真である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、繊維軸に垂直な断面の構造が基本的に褶曲したラジ
アル構造であり、繊維軸方向には長く成長した黒鉛構造
を有することを特徴とする高強度高弾性炭素繊維。 ２、黒鉛構造の（００２）帯層間隔ｄ＿０＿０＿２が３
．４２Å以下であることを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の高強度高弾性炭素繊維。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27034587A JPH01118622A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 高強度高弾性炭素繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27034587A JPH01118622A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 高強度高弾性炭素繊維 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01118622A true JPH01118622A (ja) | 1989-05-11 |
Family
ID=17484967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27034587A Pending JPH01118622A (ja) | 1987-10-28 | 1987-10-28 | 高強度高弾性炭素繊維 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01118622A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020524202A (ja) * | 2017-06-19 | 2020-08-13 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 中間層ピッチの生成、アスファルテンの除去、原油および残渣のアップグレードのための統合された熱処理 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936726A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素繊維前駆体ピツチ繊維 |
| JPS6183319A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-26 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 炭素繊維の製造方法 |
| JPS6197423A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
| JPS61167022A (ja) * | 1985-01-19 | 1986-07-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素繊維の製法 |
-
1987
- 1987-10-28 JP JP27034587A patent/JPH01118622A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5936726A (ja) * | 1982-08-24 | 1984-02-29 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素繊維前駆体ピツチ繊維 |
| JPS6183319A (ja) * | 1984-09-14 | 1986-04-26 | Kureha Chem Ind Co Ltd | 炭素繊維の製造方法 |
| JPS6197423A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Agency Of Ind Science & Technol | ピツチ系炭素繊維の製造方法 |
| JPS61167022A (ja) * | 1985-01-19 | 1986-07-28 | Agency Of Ind Science & Technol | 炭素繊維の製法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2020524202A (ja) * | 2017-06-19 | 2020-08-13 | サウジ アラビアン オイル カンパニー | 中間層ピッチの生成、アスファルテンの除去、原油および残渣のアップグレードのための統合された熱処理 |
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