JPH01239116A - ピッチ系炭素繊維の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、炭素繊維の製造方法に関し、更に詳しくはピ
ッチ系繊維に損傷を与えることなく均質な不融化繊維を
量産することのできる製造方法に関するものである。

（従来の技術） 従来より、石油系または石炭系のピッチは溶融紡糸後、
不融化処理および焼成による炭化処理に供されている。

溶融紡糸して得られたトウ状繊維の不融化および焼成方
法については、特公昭５８−５３０８５号公報に記載さ
れている如くピッチ系繊維をバーに懸垂させて不融化、
焼成する方法や、特開昭６１−１２９１７号公報に記載
されている如くトレイに繊維を積層して焼成する方法等
がある。

（発明が解決しようとする課題） ところで、遠心紡糸によって得られるトウ状ピッチ系繊
維束の嵩密度は、上述の懸垂方法では紡糸時の繊維形態
できまり、例えば遠心紡糸によって得られた繊維では均
質な不融化反応を進行せしめるにはピッチ系繊維層の嵩
密度を１〜１０ｋｇ／ｍ′ｊの範囲内とする必要がある
。すなわち、懸垂式で焼成する場合には、ピッチ系繊維
は懸垂用ノ＜−に接するのみで接触による繊維の損傷は
最小限に抑えられるが、その嵩密度は遠心紡糸時の繊維
束の嵩密度１〜１０ｋｇ／ｍ３に限定されてしまうこと
になる。

一方、上記トレイ積載方式では、遠心紡糸によって得ら
れるトウ状ピッチ系繊維をトレイに何層も載せることで
単位面積当りのピッチ系繊維の量をピッチ系繊維の自重
である程度変えることができ、さらにその繊維層に荷重
をかけるか、もしくは多孔板トレイ下部より吸引するこ
とでその嵩密度を大きくすることができるが、次のよう
な問題がある。すなわち、繊維層に荷重をかけるか吸引
する場合、繊維間の接触乃至は繊維とトレイ間との接触
で繊維が損傷し、また嵩密度の不均一化を生じて不融化
の不均一化、更には焼成後の炭化繊維の特性低下の原因
となる。

そこで本発明の目的は、トレイに積載した層状のピッチ
系繊維に損傷を与えることなく、均一に嵩密度を上げる
ことのできる技術を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明のピッチ系炭素繊維
の製造方法においては遠心紡糸によって得られるトウ状
のピッチ系繊維を通気性のあるトレイに積載し、該トウ
状のピッチ系繊維層に加熱した空気を上方より下方に通
気せしめて不融化工程前に該ピッチ系繊維層の嵩密度を
調整し、しかる後不融化処理、炭化処理を施すことを特
徴とするものである。

本発明においては、加熱した空気を不融化処理で用いる
雰囲気ガスとすることができる。この温度はピッチのガ
ラス転移点以上軟化点以下であるのが好ましく、更に好
ましくはガラス転移点以上（ガラス転移点＋軟化点）／
２以下の範囲内とする。

遠心紡糸によって得られるトウ状ピッチ系繊維は、第１
図に示す金網のような通気性のよい材質でできたトレイ
２に直線状に積層し、層を重ねることで繊維ｌの量を変
える。

また、第２図に示すような装置で空気５をブロアー３で
吹き込み、途中ヒーター４で加熱した加熱空気５を繊維
層１に吹きつけ、この加熱空気５は繊維層１を通り、さ
らに通気性のトレイ２を通り抜けるようにする。

繊維層に吹きつける加熱空気の風速は大き過ぎると荷重
性同様、繊維間に無理な力が働き、繊維に機械的な破損
を生ぜしめることになる。従って、その風速は小さい方
が好ましく、遠心紡糸によって得られるトウ状のピッチ
系繊維の嵩密度が１〜１０ｋｇ／ｍ３の場合には繊維損
傷および粉化等の起こらない１ｍ／ｓ以下、例えば０．
５　ｍ／　ｓ程度が適している。尚、積層時の厚さによ
って風速は変えて良（、厚さが大となれば当然大きくす
る。

（作　用） 本発明は、トレイに積載した層状のピッチ系繊維に加熱
した空気を上方から下方に吹きつけることで繊維に損傷
を与えることなく均一に嵩密度を上げることを可能とし
たものである。

荷重法で嵩密度を高めようとすると繊維間に無理な力が
働き、機械的な破損が生じるのに対し、本発明の方法で
は熱による繊維自身の変形により繊維間に働く力が吸収
されるため、損傷を受けにくいという利点がある。

尚、不融化炉内での昇温時にも本発明と同様な現象が起
こっているはずだが、本発明においてはピッチ系繊維層
の嵩密度を均一に上昇せしめる操業条件を予め設定し、
繊維を破損することなく所望の嵩密度としたピッチ系繊
維を不融化処理および炭化処理することで、生産性を高
めることができる。

遠心紡糸によって得られるトウ状のピッチ系繊維は、そ
の軟化点以上の温度では、溶融し始め、繊維間の融着等
が起こり、繊維形態を維持できなくなる。また、ガラス
転移点以下の温度では繊維の変形がほとんど起こらない
ため、嵩密度に大きな変化は見られず、嵩密度の調整が
困難である。

従って、ピッチ系繊維層の嵩密度調整はピッチのガラス
転移点以上、軟化点以下の温度で行うことが好ましく、
吹きつける加熱空気の温度はかかる温度範囲が適してい
る。さらに好ましくは、嵩密度変化が大きくかつ融着が
全く起こらないという観点から、ガラス転移点以上（ガ
ラス転移点＋軟化点）／２までの範囲が良い。

本発明の方法で得られたピッチ系繊維層は嵩密度の均一
性が良く、不融化時および焼成時の雰囲気ガスの繊維層
内の通気性が均一となり、製品としての炭素繊維の特性
も均質な優れたものとなる。

（実施例） 次に本発明を実施例により説明する。

尖詣聞上 線膨張率の測定より算出されたガラス転移点が１４０°
Ｃ、フローテスターによって測定された軟化点が２３０
°Ｃのピッチを用い、遠心溶融紡糸により嵩密度１．５
　ｋｇ／ｍ’のトウ状ピッチ繊維束を得た。

この繊維束を長さ１．４ｍ、幅０．７ｍ、高さ０．１ｍ
の金網製トレイに直線状に積載したところ、その繊維層
の嵩密度は３ｋｇ／ｍ’であった。この繊維層に室温〜
２００°Ｃまで加熱された各空気を風速０．２ｍ／Ｓで
吹きつけ、その積層高さの変化より温度による嵩密度の
変化を調べた。この結果を第３図に示す。

ここで得られた嵩密度１５ｋｇ／ｍ３の繊維を焼成して
得られた炭化繊維の引張強度はその繊維層上部のもので
６５ｋｇ／ｌ１ｌｆｆ１２、下部のもので６３ｋｇ／ｍ
ｍ”であった。また光学顕微鏡による観察では繊維表面
の損傷は認められなかった。

災脂■又 実施例１と同じピッチ繊維束を長さ１．４ｍ、幅０．７
ｍ、高さ０．１ｍの金網製トレイに直線状に積載した。

この繊維層に２００°Ｃに加熱した空気を吹きつけたと
ころ、積層高さは２０ｍｍとなった。一方、比較のため
に同繊維層に金属平板を当てて１００ｇ／ｍ２の荷重を
かけたところ、積層高さは１９ｍｍとなった。

これら繊維層の上部５ｍｍ、下部５Ｍの繊維層の嵩密度
は、本発明の吹きつけ法では上部１４　、３　ｋｇ　７
ｍ３、下部１５　、５　ｋｇ　／　ｍ　３であり、荷重
法テハ上部１０．８ｋｇ　／　ｍ　３、下部２１．５ｋ
ｇ／ｍ３であった。結果を下記の第１表にまとて示す。

“７１−　賢きつけ法、丁型法の　・庁（発明の効果） 本発明のピッチ系炭素繊維の製造方法では、ピッチ系繊
維をトレイに積ｉ１２後、繊維に損傷を与えることなく
かつ均一にその繊維層を高嵩密度にすることができるこ
とにより、結果として特性の優れた炭素繊維を高い嵩密
度で得ることができ、炭素繊維の生産量の増大につなが
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は、ピッチ系繊維積載用トレイの斜視図、第２図
は、本発明に使用することのできるピッチ系繊維の嵩密
度調整装置の断面図、 第３図は吹きつけ空気温度とピッチ系繊維の嵩密度との
関係を示すグラフである。 １・・・ピッチ系繊維　　　２・・・トレイ３・・・ブ
ロアー　　　　　４・・・ヒーター５・・・空気 特許出願人　　川崎製鉄株式会社 同　出願人　　日東紡績株式会社 第３図 口欠きフｌｒε五シ呂−度　（°Ｃ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ピッチを溶融紡糸、不融化、炭化して得られるピッ
   チ系炭素繊維の製造方法において、遠心紡糸によって得
   られるトウ状のピッチ系繊維を通気性のあるトレイに積
   載し、該トウ状のピッチ系繊維層に加熱した空気を上方
   より下方に通気せしめて不融化工程前に該ピッチ系繊維
   層の嵩密度を調整し、しかる後不融化処理、炭化処理を
   施すことを特徴とするピッチ系炭素繊維の製造方法。 ２、加熱した空気が不融化処理で用いる雰囲気ガスであ
   る請求項１記載の製造方法 ３、加熱した空気の温度がピッチのガラス転移点以上軟
   化点以下である請求項１または２記載の製造方法。