JPH02242917A - メソフェーズ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、メソフェーズピッチ系炭素Ｒ雄の製造方法に
関するものであり、より詳しくは繊維軸方向に割れが無
く、強度の改善されたメソフェーズピッチ系炭素繊維を
安定して製造する方法に関する。

従来の技術 炭素繊維としては、大別してＰＡＮ（ポリアクリロニト
リル）系炭素繊維とピッチ系炭素繊維が知られている。

ピッチ系炭素繊維は、原料としてピッチを用い、原料ピ
ッチ中にメソフェーズ部−分を多く含有する場合には、
一般に高弾性率をもたせることもできる。

ところで、従来メソフェーズピッチ系炭素＃ａ維は、特
に黒鉛化度が高く高弾性率を有するときには、繊維軸方
向に添って割れがはいる場合が多く、このような炭素ｍ
維は割れのために商品価値が著しく低下する。

メソフェーズピッチ系炭素繊維においては、繊維軸に垂
直な断面の結晶子配列状態（以下横断面構造という）が
、紡糸条件によって種々異なっている。すなわち、基本
的には黒鉛結晶子が繊維の同心円方向に結晶を構成した
いわゆるオニオン型、繊維の中心から放射状方向に結晶
を構成したラジアル型、あるいは方向性を示すことなく
任意の方向に結晶が分布したりするランダム型形態に大
別されるが、実際の繊維においては、これらが混在した
ものも存在する。さらに、縦割れ、クラック、ボイド等
の欠陥が繊維の一部又は全体に存在する場合もあり、欠
陥の有無も含めれば、メソフェーズピッチ系炭素繊維の
横断面構造の形態は、複雑多岐にわたる、そして、この
ような各種の欠陥及び横断面構造の存在が、メソフェー
ズピッチ系炭素繊維の品質安定性を支配する主な要因の
一つとなっている。

Ｌ記のごとき欠陥の発生及び横断面構造の形成は、紡糸
用ピッチの物性によっても変化するが、紡糸条件によっ
ても大きく影響を受け、変動する１例えば、特開昭５７
−１００１８８号公報では、光学異方性ピッチを還元し
て等力比し、僅かな外力により光学異方性化するピッチ
とすることにより、曳糸性の良好な条件で紡糸できるこ
とを開示している。また特開昭５８−１８４２１号公報
では光学異方性化する直前のまだわずかな外力では光学
異方性化しないピッチで曳糸性が良好な条件で紡糸でき
、しかも炭化特性が光学異方性ピッチと大差ないものを
作ることができることを開示している。紡糸条件に関し
ては、ピッチの粘度の対数と絶対温度の逆数の関係に現
れる折れ曲がり点より紡糸温度が高温側にランダム型と
オニオン型、低温側にラジアル型が現れることが知られ
ている（炭素材料学会第１０回年会要旨集、２２頁）。

一方、ｍ離軸方向に沿った割れを避けるためにオニオン
型またはランダム型の横断面構造をとらせるための紡糸
ノズルが提案されている０例えば、特開昭５９−１６８
１２７号公報に記載された紡糸ノズルは、キャピラリー
の出口で流路を拡大したり、−度拡大した流路を再び縮
小するものであり、また特開昭５９−１８３４２４号公
報に記載された紡糸ノズルは、キャピラリーの横断面を
異形とじたもので、これを用いて紡糸することによって
歪んだラジアル型またはランダム型の横断面構造の炭素
繊維が得られるとしている。別の方法として米国特許４
３７８７４７号には、紡糸孔の中にフィルター材料を充
填したものが開示されている。さらに別の方法として特
開昭８０−２５１１８０９号公報には、紡糸孔の導入部
に成形体を挿入する方法が提案されている。さらに特開
昭８１−２５８０２４号公報には、紡糸ノズル上流部に
網目層を設ける方法が提案されている。ｔａ維断面方向
の黒鉛化度を抑制した炭素繊維とその製造方法に関して
特開昭８２−１０４９２７号公報、特開昭８２−１７７
２２２号公報が開示されているが、その方法は紡糸用ピ
ッチをギヤピラリ−直上で機械的に攪拌してメソフェー
ズピッチを微細化しランダム配向させる内容である。ま
た紡糸ノズル構造に関し、特開昭８３−２１１３２５号
公報には１個の導入孔内に２個以上の吐出孔を設置する
紡糸ノズルが開示されている。これは、導入孔底面に近
接して２個以上の吐出孔を設けることによりピッチ流れ
を乱流化し、繊維軸方向の割れを防ぐものである０以上
説明したごとく、メソフェーズピッチ系炭素繊維の割れ
を防ぎ品質向上を図るための提案は多数開示されている
が、紡糸ノズルの構造が複雑である。多数の導入孔内に
各種治具を均一に挿入することの難しさ、紡糸ノズル内
に大きな空隙を設置することによる均一な伝熱性確保の
難しさ等の問題点があり、紡糸安定性１強度物性、紡糸
ノズルコスト、紡糸ノズルの再生容易性等の全てを満足
するものはない。

発明が解決しようとする課題 本発明は、メソフェーズピッチを溶融紡糸す−る際、従
来の紡糸方法ではメソフェーズピッチ５ｉｖｉ横断面構
造がラジアル型となり、炭化、黒鉛化時に円周方向の収
縮応力により繊維軸方向に割れが発生する問題点を解決
し、炭素繊維の一層の強度改善が図られたメソフェーズ
ピッチ系炭素繊維製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段 本発明者らは、メソフェーズピッチ系炭素繊維の横断面
構造がどのようなメカニズムによって発現するのかにつ
いて種々検討を重ねた結果、繊維横断面構造は、導入孔
（カウンターポア）から、円形横断面吐出孔（キャピラ
リー）への流動過程の非対称性度合い、すなわち本発明
で定義される異形度φ、及び両波路の横断面面積比によ
り種々に変化することを見出し、これらの知見に基づい
て本発明に到達した。

上記目的は、紡糸用ピッチを紡糸ノズルから溶融紡糸す
る際に、紡糸ノズルの導入孔横断面形状と、それに通ず
る吐出孔横断面形状を円形とした吐出孔との位置関係か
ら得られる異形度（φ＝吐出孔を中心とし導入孔壁面に
内接する円の面積／導入孔面積）の値が０−１以上０．
９以下である導入孔の直上にフィルターを設置した紡糸
ノズルを用いたメソフェーズピッチ系炭素繊維製造方法
により達成される。

該紡糸ノズルから溶融紡糸する際に、紡糸ノズルの導入
孔入口部にフィルター層を設置し、異形度φの値が０．
１以上０．９以下の導入孔と、それに通ずる円形横断面
吐出孔を有する紡糸ノズルを用い、紡糸用ピッチを紡糸
することにより、上記問題点の克服と黒鉛結晶子の微細
化を図るものである。

以下、本発明のメンフェーズピッチ系炭素繊維の製造方
法とその効果にについて、詳細に説明する。

本発明に用いられる紡糸用ピッチとしては、配向しやす
い分子種が形成されており、光学的に異方性のピッチを
与えるものであれば特に制限はなく１種々のメソフェー
ズピッチを使用することが出来る。これらの紡糸用ピッ
チを得るための炭素質原料としては、例えば石炭系のコ
ールタールピッチ、石油系の重質油、ピッチ等が挙げら
れる０本発明においては、前記炭素質原料あるいは水素
化処理を行った炭素質原料を、通常３５０〜５００℃、
好ましくは３８０〜４７０℃で２分〜１０時間、好まし
くは５分〜５時間、窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲
気、あるいは吹きこみ下で連続的に供給し加熱処理後、
減圧下で揮発分を除去することによって得られる７０％
以上、好ましくは８０％以上の光学的異方性組織いわゆ
るメソフェーズを含むピッチが紡糸用ピッチとして好適
に使用できる。

本発明者らは、紡糸ノズル内をメソフェーズピッチがど
のように流動して、横断面構造を形成してゆくのかにつ
いて、紡糸ノズル内メソフェーズピッチの流動の状況を
視覚化して検討した。視覚化の方法は、紡糸ノズルの導
入孔直上にフィルターを設置し、導入孔から流入したメ
ソフェーズピッチが吐出孔を通過するまでの過程でピッ
チ繊維横断面に残存するフィルター模様の変化を偏光顕
微鏡で観察することにより行った。使用したフィルター
は、４００メツシユのステンレス製平織りタイプである
。第３図及び第４図にピー。

チＦｊ＆維横断面に残存するフィルター模様を示す。

第３図は、本発明の紡糸ノズルを用いて得られたピッチ
繊維横断面であり、導入孔横断面形状は、長方形断面で
あり、吐出孔横断面形状は円形断面である。吐出孔位置
は長方形断面導入孔の中点にあり異形度φは０．４４９
である（第１図（ａ））、ここで本発明で規定する中点
は、三角形では内心、多角形では重心を意味する。この
ピッチ繊維の横断面のフィルター模様は、非常に摺曲し
たラジアル型、ないしはランダム型となっており、丁度
導入孔入口形状の長方形断面を吐出孔の円形断面に縮小
投影した流動状態を示すフィルター模様となっている。

さらに驚くべきことに第１図（ｇ）に示す導入孔、吐出
孔共に円形横断面形状で吐出孔位置が導入孔中点よりず
れた紡糸ノズル（異形度φが０．２５）を用いた場合で
も得られたピッチ繊維の横断面構造は非常に裕曲したラ
ジアル型、ないしはランダム型であった。

一方、第４図は最も一般的な通常型紡糸ノズルを用いて
得られたピッチ繊維横断面であり、紡糸ノズルの導入孔
、吐出孔共に横断面形状は円形断面で異形度φは１．０
である。この場合のピッチ繊維横断面のフィルター模様
には、摺曲した流動はなく横断面構造は綺麗なラジアル
型を形成しており、これは米国特許４８１８ｆ１１２号
に開示されていることと同様である。この両者の違いは
、メソフェーズピッチ繊維の横断面構造の形成には、吐
出孔形状が円形横断面でも導入孔横断面形状を異形横断
面にするかまたは、吐出孔位置を導入孔断面の中点から
ずらすことにより繊維軸方向に割れの発生しない摺曲し
たラジアル型又は、ランダム型の横断面構造のピー、チ
繊維が得られることを示している。つまりメソフェーズ
ピッチＦａ、Ｉａの横断面構造制御に導入孔横断面形状
と吐出孔の位置が密接に関係していることを示している
。

本発明で規定する導入孔の異形度φは、導入孔における
ピッチの流れが吐出孔へ流入する際の流れの非対称性を
表わす尺度であり、導入孔横断面形状を吐出孔横断面形
状に縮小投影する際の尺度として定義した。異形度φは
導入孔断面積と導入孔底面に開けられた吐出孔を中心と
する導入孔壁面に内接する円すなわち、吐出孔中心と導
入孔内壁の最短距離を半径とし、吐出孔を中心とした円
の面積の比で表わしたもので次式で定義するものである
。さらにその定義の具体例を第２図に示した。

異形度φ＝吐出孔を中心とし導入孔壁面に内接する円の
面積／導入孔面積 本発明では異形度合いを示す尺度が重要であり、異形度
φの値が０．１以上０．９以下、より好ましくは０．１
以上０．８以下であることが肝要である。異形度φが０
．９を超えるとピッチの流動過程の非対称効果が薄れ好
ましくない、また異形度φが０．１未満では非対称効果
が強すぎるのか、流動過程が適切に反映しないのか理由
は定かではないが強度はむしろ低下するため好ましくな
い。

異形度φを決定する上で導入孔断面における吐出孔の配
置とともに導入孔の横断面形状が重要である０本発明で
は導入孔横断面形状を表わす尺度として円形度を導入し
た０円形度の概念は、（粉粒体工学、７３頁、１９７２
年、朝食書店発行）に記載されている。これはＷａｄｅ
ｌ＋　（１９３３年）によって導入されたもので輪郭比
（Ｐｅｒｉｍｅｔｅｒ　ｒａｔｉｏ）とも呼ばれる０円
形度（Ｄｃ）は、粒子の投影面積と同じ面積を有する円
の周長（ＬＧ）を１粒子投影図の輪郭の長さ（ＬＰ）で
割った値である０本発明に用いる導入孔の横断面形状は
、円形度（Ｄｃ）が０．３０以下、より好ましくは０．
８８以下であることが望ましい０円形度（Ｄａ）が０．
９を超える場合は導入孔、吐出孔形状の非相似性が小さ
くなにピッチ流動過程の非対称効果が薄れ好ましくない
。

次に本発明で定義する異形度φを満足する導入孔と吐出
孔の形状及び位置関係について具体的に説明する。（１
）導入孔横断面形状が非円形の異形、吐出孔横断面形状
が円形でおりその吐出孔位置が異形横断面導入孔の中点
にある場合、（２）導入孔横断面形状が非円形の異形、
吐出孔横断面形状が円形でありその吐出孔位置が異形横
断面導入孔の中点からずれている場合、（３）導入孔横
断面形状が円形、吐出孔横断面形状が円形でありその吐
出孔位置が円形横断面導入孔の中点からずれている場合
である。

本発明の紡糸ノズルの導入孔数と吐出孔数の関係につい
て記述する０本発明の紡糸ノズルでは導入孔数と吐出孔
数は１対１である。そのことは、繊維横断面構造の均一
性、紡糸安定性、ノズル面の均−伝熱性及びノズル耐圧
強度等を確保する上で重要なことである。

さらに導入孔横断面面１（Ｓｃｅ）と吐出孔横断面面積
（ｓｅｐ）の比（Ｓｃｅ／５ｃｐ）は、より大きい方が
効果的である０本発明においてはこの比が大きいほど横
断面構造は、より摺曲したラジアル型またはランダム型
の横断面構造を形成する。その結果黒鉛化後の繊維軸方
向の割れが防止される。これらは、導入孔から吐出孔に
かけてのメソフェーズピツチの流動過程を視覚化したこ
とにより初めて具体的にわかったことで重要な知見であ
る。

より摺曲化したラジアル型の横断面構造のピー２千繊維
を得るには、Ｓｅｅ／Ｓｅｐの値は５０以ｈ２５００以
下が好ましく、さらに好ましくは１００以上２５００以
下である。ＳｃＢ／ＳｃＰの値が２５００を越えると口
金面内に加工可能な導入孔数に制約を受けるか、または
吐出孔径が細くなり過ぎ加工困難となる。さらには紡糸
ノズル耐圧強度の保持が不十分となり好ましくない、ま
たＳｃｓ／Ｓｅｐの値が５０未満では、摺曲化させる効
果が不十分で好ましくない。

次に導入孔から吐出孔にいたる部分の形状は、通常の紡
糸ノズルでは４５〜９０度のアプローチ部を設けている
が、このアプローチ部の存在は整ったラジアル型の横断
面構造の形成を促進させている０本発明の紡糸ノズルで
は導入孔壁面より吐出孔へのアプローチ角度は１７０度
以上１９０度以下、より好ましくは１８０度（平面）で
構成することが好ましい０本発明で規定するアプローチ
角度は吐出孔にいたる周囲壁面で構成する角度をさす。

本発明は、上記紡糸用ピッチをフィルター層を通過させ
た後、異形度φが０．１以上０．９以下の導入孔に導き
１円形横断面吐出孔より紡糸することである。フィルタ
ー層を通過することによって紡糸ピッチの流れは細分化
され、導入孔より流入して円形横断面吐出孔より紡糸さ
れる過程でメソフェーズピッチの流動は、導入孔の入り
口から吐出孔へいたる流れが非対称となる効果により第
３図に示すようにピッチＦａｍ横断面構造が非常に摺曲
したラジアル型ないしはランダム型を形成する。この摺
曲した横断面構造を形成することが繊維軸方向の割れを
防ぐのに大きな効果を示すのである。

次に本発明で用いるフィルター層を構成するフィルター
としては、紡糸温度である３００〜４００℃程度の温度
に耐えられるステンレス鋼、銅、アルミニウム等の金属
材料、またはセラミック、ガラス、黒鉛等の無機質材料
の微細な繊維を、平織、綾織りあるいは畳織りしたもの
が好適に使用される。さらに金属の箔や薄板に小孔や異
形孔をエツチング法等により開孔した多孔板も使用する
ことができる。フィルターの目開きの大きさは、黒鉛結
晶子の微細化を促進する重要なポイントである。目開き
が大き過ぎては微細化の効果が減少するので目開きは小
さい方が好ましいが、余り小さ過ぎると紡糸用ピッチが
フィルターを通過する際の圧損が大きくなりフィルター
層が変形、破損したりする問題が発生し好ましくない０
本発明で用いられる目開きの範囲は、　１００〜３００
０メツシユ、より好ましくは４００〜３０００メツシユ
の範囲である。

フィルターは、導入孔直上に設置するが、導入孔横断面
面積の大きさはフィルターによる圧損に関係し小さすぎ
ると圧損が大きくなりすぎる。さらに導入孔横断面面積
と吐出孔横断面面積の面積比が大きいとメソフェーズピ
ッチ流動の摺曲度及び製造される炭素繊維の黒鉛結晶子
の微細化を進める効果がある。第３図にフィルター模様
の残存状況を示したが、驚くべきことにこの残存フィル
ター模様の間隔が、実フィルター（４００メツシユ）の
間隔に比べ１／２０に縮小されていることと、導入孔横
断面面積と得られたピッチ繊維横断面面積の縮小比の平
方根も１度１／２０と一致している点である。つまり導
入孔入口部で細分化されたピッチ流動単位が、導入孔を
通じて吐出孔より紡出される過程で、導入孔の入りロ、
吐出孔流路面積比の割合に応じてｌ／２０の流動単位に
縮小されたことがわかる。この事実は重要なポイントで
ある。

この導入孔と吐出孔の面積比に応じた縮小効果、さらに
導入孔と吐出孔形状の非相似性によりメソフェーズピッ
チ配向の摺曲化効果が起こり黒鉛結晶子がより微細化さ
れるものと推定される。つまり導入孔横断面面積を大き
くし、フィルター圧損を増大させない方向と摺曲度合い
を大きくかつ黒鉛結晶子の微細度をより小さくする方向
は２一致している０以上記述した相乗効果により繊維軸
方向の割れが全く発生しないばかりか、強度物性もより
向上するものと考えられる。

第１図及び第７図は、本発明で用いる導入孔の横断面形
状と吐出孔位置例及び導入孔上にフィルターを設置した
紡糸ノズルである。２は導入孔入口、３は吐出孔である
。ここで吐出孔は、円形横断面である条件を満足する直
管状のものが好ましく使用できる。

つぎに本発明において、メソフェーズピッチ系炭素ｍ＃
Ｉ及び原料ピッチの特性を表すのに用いた諸物性値につ
いて述べる。

（１）引張強度、引張弾性率 引張強度物性はＪ　ｌ５Ｒ７８０１に示された方法に準
じて測定された。

（２）粘度、軟化点 粘度はフローテスターを用いて、ハーゲン・ポアズイユ
の式により算出した。軟化点は、粘度が２００００ボイ
ズとなる温度である。

（３）メソフェーズ含有量 本発明でいうメソフェーズとは、冷却固化したピッチを
樹脂等に埋込んで表面を研磨し、偏光顕微鏡を用いて観
察することによって決定できる光学的に異方性を示す組
織をさし、またメソフェーズ含有量とは前述のようにし
て観察して認められる異方性組織の面積割合をさす。

以下に本発明の内容をより詳細に説明するため実施例と
比較例を示す、なお本文中の％はメソフェーズ含有量が
面積％でその他は重量％である。

実施例１〜実施例９ 軟化点２２℃のコールタールピッチを２００℃で熱濾過
してキノリンネ溶分を除去したピッチを得た０次いで固
定層のＣｏ−Ｎｏ系の水素化触媒を用い、水素化条件は
、ＬＨ５Ｖ＝１．７．反応温度３５０℃、反応圧力１２
０気圧で直接水素化した。更に軽質分を留去して軟化点
９０℃、トルエン不溶分４％、キノリンネ溶分痕跡のピ
ッチを得た。これを常圧下４７０℃で熱処理した後、低
廓点分を除きメソフェーズピッチを得た。このメソフェ
ーズピッチは、軟化点が３００℃、ＴＩ＝８５％、ＱＩ
＝１４％、メソフェーズ含有量＝８５％であった。

第１図及び第６図に示した異形度φが本発明範囲の導入
孔と円形横断面吐出孔数１００ホールの紡糸ノズルを用
いて、フィルター層を１枚、導入孔直上に設置し、前記
メンフェーズピッチを３４０〜３６０℃の温度範囲で、
ピッチ吐出量を０．０５ｇ／ｍ　ｉｎ。

ｈｏｌｅとして溶融紡糸した。用いた紡糸ノズルの異形
度φ導入孔の円形度（Ｄｃ）、吐出孔径、導入孔と吐出
孔との横断面面積比（Ｓｃａ／５ｅｐ）　、導入孔内滞
留時間を第１表に示した。紡糸性はいずれの場合も最適
の温度において、糸の巻き取り速度を３４０ｍ／ｓｉｎ
で糸径１２ルｍのピッチ繊維を長時間にわたり安定して
得ることが出来た。

このようにして得たピッチ繊維を空気中で２００℃から
３００℃まで、０．５℃／ｍａｎの昇温速度で昇温し、
そのまま１時間保持し不融化処理を行った。

その後アルゴンガス中にて５０℃／■ｉｎの昇温速度で
２３００℃まで昇温し、１５分間熱処理を施し、炭素繊
維とし、この炭素繊維の引張強度、引張弾性率及び黒鉛
結晶子サイズを示すＬｃ（００２）を測定した。

その結果を第１表に示す、このようにして得た炭素繊維
の横断面構造を偏光顕微鏡と走査型電子顕微鏡による観
察を行った結果を第１表に示した。

比較例１〜比較例６ 実施例１で用いたメソフェーズピッチを、第７図に示す
円形断面吐出孔に至るピッチ導入孔が円形断面である通
常型の円形断面吐出孔数１００ホール、アプローチ角度
の異なる紡糸ノズルを用いて溶融紡糸を行った０円形断
面導入孔直上にフィルター層の設置有、無の場合につい
ても示した。また、実施例１の紡糸ノズルでフィルター
層の設置熱の場合についても示した。紡糸温度範囲、ピ
ッチ吐出量は実施例１と同条件とした。この紡糸ノズル
の円形断面導入孔径は３．０〜３．５ｍｍ、深さ５腸層
、アプローチ部角度９０，１８０度である。何れの場合
も最適の温度において、糸の巻き取り速度を３４（Ｉｓ
／ｓｉｎで糸径１２ｇｍのピッチ繊維を長時間に亘り安
定的に得ることが出来た。

このようにして得たピッチ繊維を実施例１と同様の条件
で不融化、熱処理を施して炭素繊維を得た。得られた炭
素繊維の横断面構造を偏光顕微鏡と走査型電子顕微鏡で
観察した結果は第１表に示したごとくラジアル型であり
、得られた炭素繊維の引張強度、引張弾性率及び黒鉛結
晶子サイズを示すＬＣ（００２）を第１表に示した０円
形導入孔の場合にはアプローチ角度１８０度でフィルタ
ー設置有りの条件以外は繊維軸方向に割れの発生が多数
認められた。実施例１と比較例６及び比較例１．２と比
較例３．４の対比でも明らかなようにフィルターを入れ
ることにより黒鉛結晶子サイズが微細になることがわか
るが、比較例４，５と本発明方法を比べれば５本発明方
法によると黒鉛結晶子サイズはより微細になり、また繊
維物性は明らかに改善される。

実施例１０〜実施例１１ 実施例１、および実施例９で得られたピッチ繊維を二酸
化窒素を５％含有する空気中で２００℃から３００℃ま
で１０℃／ｗｉｎの昇温速度で昇温し、そのまま３０分
間保持し不融化処理を行った。その後アルゴンガス中に
て５０℃／ｓｉｎの昇温速度で２３００℃まで昇温し、
１５分間熱処理を施して炭素繊維とし、この炭素繊維の
引張強度、引張弾性率及び横断面構造を第２表に示す。

比較例７ 比較例４で得られたピッチ繊維を実施例１０と同様の条
件で不融化及び熱処理を行い炭素繊維を得た。この炭素
繊維の引張強度、引張弾性率及び横断面構造を第２表に
示した。

二酸化窒素不融化処理での炭素繊維の高強度化を狙った
場合でも本発明方法によれば従来方法に比べより高強度
な繊維物性になることがわかる。

（以下余白） 発明の効果 本発明のメソフェーズピッチ系炭素繊維の製造方法及び
紡糸ノズルにより、メンフェーズピッチが導入孔より流
入し１円形横断面の吐出孔から紡糸される過程で、メソ
フェーズピッチの流動が。

導入孔の入り口から吐出孔への流れが非対称であるため
、得られたピッチ繊維横断面構造が、摺曲したラジアル
型ないしはランダム型を示すことにより、熱処理後書ら
れる炭素繊維は繊維軸方向のクサビ状割れも発生せず、
強度物性が改善されるものと考えられる。さらにピッチ
繊維横断面に残存するフィルター模様が補油かつ縮小し
、黒鉛結晶子の微細化が促進され、ピッチ繊維を空気あ
るいは二酸化窒素等の酸化性ガスを用いて不融化処理し
、さらに不活性ガス雰囲気下で炭化、必要に応じて黒鉛
化することにより繊維軸方向に割れ発生がなく黒鉛結晶
子がより微細な高強度特性を有したピッチ系炭素繊維を
得ることが出来る。また紡糸ノズルの吐出孔は円形横断
面であり紡糸性を阻害するような形状ではなく長時間の
安定紡糸が可能である。さらに紡糸ノズルの構造が簡単
であるので紡糸ノズルの洗浄及び再生が容易で短時間で
の洗浄が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｉ）は本発明の紡糸ノズルの導入孔の
横断面形状と吐出孔位ｎの説明図、第２図は本発明で定
義する異形度φを示す具体事例の説明図、第３図は、実
施例１で得られたピッチｍ維の横断面形状を示す偏光Ｉ
ＩＩ微鏡耳鏡写真４図は比較例４で得られたピッチ繊維
の横断面形状を示す偏光顕微鏡写真、第５図は実施例６
で得られたピッチ繊維の横断面形状を示す偏光顕微鏡写
真、第６図は実施例８で得られたピッチ繊維の横断面形
状を示す偏光顕微鏡写真（写真倍率はいずれも３４０倍
）、第７図は本発明に用いる紡糸ノズルとフィルターの
設置の関係を示した側面図、第８図は、通常の紡糸ノズ
ルを示す模式図。 １争・Φ紡糸ノズル、２・・・導入孔入口、３・・・円
形横断面吐出孔、４・・・アプローチ部、５・・・フィ
ルター層、　ＳＡ・串・円形横断面吐出孔を中心とする
導入孔壁面に内接する円の面積、ＳＢ−Φ・導入孔横断
面の面積。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）紡糸用メソフェーズピッチを紡糸ノズルから溶融
   紡糸し、不融化処理、炭化処理、必要に応じてさらに黒
   鉛化処理することによりメソフェーズピッチ系炭素繊維
   を製造する方法において、以下に定義する異形度φが０
   ．１以上０．９以下の導入孔とそれに通ずる吐出孔横断
   面形状を円形とした紡糸ノズルを用い、前記導入孔の入
   口部にフィルター層を設置して紡糸することを特徴とす
   るメソフェーズピッチ系炭素繊維の製造方法。 異形度φ＝吐出孔を中心とし導入孔壁面に内接する円の
   面積／導入孔面積
2. （２）導入孔横断面面積（Ｓ＿Ｃ＿Ｂ）と吐出孔横断面
   面積（Ｓ＿Ｃ＿Ｐ）の比（Ｓ＿Ｃ＿Ｂ／Ｓ＿Ｃ＿Ｐ）が
   、５０から２５００の範囲であることを特徴とする請求
   項１記載のメソフェーズピッチ系炭素繊維の製造方法。